(57)【要約】【課題】  組み立てが容易で、小型化が可能な電磁弁を提供する。【解決手段】  電磁弁１０は、中心軸線１４に沿って中心孔２２を有した中空ボビン１８の外周に巻線２０を巻回して形成されたソレノイドコイル１６と、中空ボビン１８の中心孔２２内の一端部に固定された固定鉄心４６と、固定鉄心４６に対して中心軸線１４の方向に移動する可動鉄心５０と、可動鉄心５０に接続され且つ可動鉄心５０の移動によって流体ポート２８を開閉する弁体３６と、ソレノイドコイル１６を内部に保持し且つソレノイドコイル１６の磁路を形成するフレーム４０とを備える。フレーム４０は、一枚の帯状プレートをその長手方向の４箇所でＬ字形に折り曲げることにより断面がほぼ矩形状をなすように形成されており、プレートの長手方向両端部の先端面が僅かな間隙を隔てて互いと対面している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸線に沿って中心孔を有した中空ボビンの外周に巻線を巻回して形成されたソレノイドコイルと、
前記中空ボビンの中心孔内の一端部に固定された固定鉄心と、
前記固定鉄心に対して前記中心軸線方向に移動する可動鉄心と、
前記可動鉄心に接続され、該可動鉄心の移動によって流体ポートを開閉する弁体と、
前記ソレノイドコイルを内部に保持し、該ソレノイドコイルの磁路を形成するフレームとを備える電磁弁において、
前記フレームが、前記中空ボビンの中心軸線方向の一端部と当接する端板部と、前記中空ボビンの中心軸線の両側において互いに対面するように延び且つ一端部においてそれぞれ前記端板部と一体的に結合されている一対の側板部と、各側板部の他端部からそれぞれ中心軸線に向けて延びる一対の延長部とを有する一部品として形成され、各延長部の先端面が僅かな間隙を隔てて互いと対面しており、前記一対の延長部と前記端板部との間に前記ソレノイドコイルを挟持する電磁弁。
【請求項２】
前記フレームは、一枚の帯状プレートをその長手方向の４箇所でＬ字形に折り曲げることにより断面がほぼ矩形状をなすように形成される、請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
前記僅かな間隙は１ｍｍ以下である、請求項１に記載の電磁弁。
【請求項４】
前記延長部は前記端板部に向かって傾斜して延びている、請求項１に記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体回路内に取り付けられ、流体の流通路の切り換え又は開閉を行う電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体回路では、流体の流路の切り換え又は開閉を行うために電磁弁が使用されることが多い。例えば、四方切換弁のパイロット弁としても電磁弁が使用されている。
【０００３】
このような電磁弁は、中心軸線に沿って中心孔を有した中空ボビンの外周に巻線を巻回して形成されたソレノイドコイルと、中空ボビンの中心孔の一端部に固定された固定鉄心と、少なくとも一部が中空ボビンの中心孔に摺動可能に収容された可動鉄心と、可動鉄心に接続されて流体ポートを開閉する弁体と、ソレノイドコイルを内部に保持するフレームとを備える。フレームは一般に強磁性材料から形成され、ソレノイドコイルの磁路を提供する。
【０００４】
従来、このフレームは、ソレノイドコイルの磁束損失を最小限とさせるために、カップ形状部分と蓋部分とから構成される箱形状を有しており、カップ形状部分にソレノイドコイルを挿入した後、カップ形状部分の開口部に蓋部分を取り付け、適宜の方法でカップ形状部分の開口部の縁部と蓋部分とを接合させることにより製造されていた。しかしながら、このような箱形状のフレームは、部品数を増やし、製造工程数を増加させる問題を生じさせていた。これを解消するために、近年、特許文献１に記載されているように、フレームを断面Ｃ字形状に形成し、フレームの両側板部の間にソレノイドコイルを挿入し、中空ボビンをその中心軸線方向に挟持することによりコイル部分を組み立てる方法が採用されていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１４４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、このような断面Ｃ字形状のフレームは、工程数を減少させる反面、磁路を減少させて磁束の損失を増加させてしまう。このため、箱形状のフレームと同じ出力を得るためには、フレームの板厚を大きくするか巻線の巻数を増加させなくてはならず、電磁弁の大型化、さらには使用材料の増加による製造コストの増加につながっていた。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、上記従来技術に存する問題を解消して、組み立てが容易で、小型化が可能な電磁弁を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、出力を維持しながら、製造コストを減少させることができる電磁弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的に鑑み、中心軸線に沿って中心孔を有した中空ボビンの外周に巻線を巻回して形成されたソレノイドコイルと、前記中空ボビンの中心孔内の一端部に固定された固定鉄心と、前記固定鉄心に対して前記中心軸線方向に移動する可動鉄心と、前記可動鉄心に接続され、該可動鉄心の移動によって流体ポートを開閉する弁体と、前記ソレノイドコイルを内部に保持し、該ソレノイドコイルの磁路を形成するフレームとを備える電磁弁において、前記フレームが、前記中空ボビンの中心軸線方向の一端部と当接する端板部と、前記中空ボビンの中心軸線の両側において互いに対面するように延び且つ一端部においてそれぞれ前記端板部と一体的に結合されている一対の側板部と、各側板部の他端部からそれぞれ中心軸線に向けて延びる一対の延長部とを有する一部品として形成され、各延長部の先端面が僅かな間隙を隔てて互いと対面しており、前記一対の延長部と前記端板部との間に前記ソレノイドコイルを挟持する電磁弁を提供する。
【０００９】
上記電磁弁では、フレームに延長部を設けることにより、従来の断面Ｃ字形状のフレームと比較して磁束損失を改善させ、ソレノイドコイルの出力を向上させている。さらに、一対の延長部の先端面の間に間隙が形成されていることで、完全に先端面を接触させる場合と比較してフレームの加工精度管理が容易になる。また、この間隙を小さくすることにより、磁束損失を小さく抑えている。一方で、フレームは一部品として形成されており、延長部の先端面の間を広げることにより、ソレノイドコイルをフレーム側方から容易にフレーム内部に挿入することができるので、断面Ｃ字形状のフレームの場合と比較して組み立て工程を増加させることもない。
【００１０】
上記電磁弁では、前記フレームは、一枚の帯状プレートをその長手方向の４箇所でＬ字形に折り曲げることにより断面がほぼ矩形状をなすように形成されることが好ましい。このようにしてフレームを形成する場合、プレス成形により帯状プレートからフレームを容易に製造することができる。
【００１１】
また、上記電磁弁では、前記僅かな間隙が１ｍｍ以下であることが好ましい。間隙をこのような大きさにすることで、間隙を設けたことによる磁束損失を低く抑えることができる。
【００１２】
さらに、上記電磁弁では、前記延長部は前記端板部に向かって傾斜して延びていることが好ましい。この場合、延長部にバネ性が与えられるので、中空ボビンの中心軸線方向の長さ寸法の微小な変動に対応して、一対の延長部と端板部との間にソレノイドコイルを挟持し、固定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電磁弁によれば、従来の断面Ｃ字形状のフレームと比較して磁束損失が改善されるので、電磁弁の小型化が可能となる。また、組み立てが容易で工程を増加させることもないので、製造コストを増加させることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態として、四方切換弁の主弁を操作するためのパイロット弁として使用される電磁弁１０を示している。この電磁弁１０は、中心軸線１４を有した円筒状のソレノイドチューブ１２と、同中心軸線１４に沿って中心孔２２を有した中空ボビン１８の外周に巻線２０を巻回して形成されたソレノイドコイル１６とを備える。
【００１５】
ソレノイドチューブ１２の一端部はソレノイドコイル１６の中空ボビン１８の中心孔２２に挿入して固定されている。一方、ソレノイドチューブ１２の他端部にはエンドキャップ１３が取り付けられており、他端部側部分の内部には円筒形の弁室２４が形成されている。この弁室２４の周壁には、ソレノイドチューブ１２の中心軸線１４の方向に一列に並んだ３つの流体ポート２８が形成されている平坦な弁座２６が設けられており、各流体ポート２８には主弁（図示せず）の各流体ポートに連通する細管３０が接続されている。また、エンドキャップ１３には、上記３つの流体ポート２８とは別に、付加ポート３２が形成されており、この付加ポート３２にも主弁の流体ポートの１つに連通する細管３４が接続されている。なお、図１に示されている実施形態では、弁座２６は弁室２４の周壁に形成された穴に挿入され且つ３つのポートを有した弁座ブロックにより形成されている。
【００１６】
弁室２４内には、弁座２６と接触する接触面に凹部３８を有した弁体３６が収容されており、弁体３６がソレノイドチューブ１２の中心軸線１４の方向に弁座２６上を摺動して、凹部３８により３つの流体ポート２８のうちの隣接する２つを選択的に連通させるようになっている。
【００１７】
ソレノイドコイル１６は、磁性材料からなり且つ磁路を形成するフレーム４０の内部に保持されており、中空ボビン１８の中心孔２２には、フレーム４０に形成された開口部４２を通ってソレノイドチューブ１２が挿入されている。
【００１８】
ソレノイドチューブ１２内における中空ボビン１８に近い側の端部には円柱状の固定鉄心４６が配設されており、フレーム４０を貫通して延びるネジ４８によってフレーム４０に固定されている。また、ソレノイドチューブ１２内には、円柱状の可動鉄心５０が固定鉄心４６と対向して中心軸線１４の方向に摺動可能に収容されている。
【００１９】
固定鉄心４６における可動鉄心５０に近い側の端面には、ソレノイドコイル１６に発生する交流磁界が固定鉄心４６に及ぼす悪影響を低減さるために、シェーディングリング５２が取り付けられている。また、固定鉄心４６と可動鉄心５０との間には、付勢バネ５４が配設されており、可動鉄心５０を固定鉄心４６から引き離す方向に付勢している。
【００２０】
一方、可動鉄心５０の弁座２６に近い側の端部には、“フライ返し”形状の弁体ホルダ５６を介して弁体３６が取り付けられており、弁体３６は、可動鉄心５０の中心軸線１４方向の移動により弁座２６上を摺動するようになっている。図１に示されている実施形態では、可動鉄心５０内を中心軸線１４方向に延びる穴５８内に弁体ホルダ５６をかしめにより固定し、この弁体ホルダ５６の先端部に形成された穴内に弁体３６を挿入して、リベット６０により弁体ホルダ５６に取り付けられた板バネ６２によって弁体３６を弁座２６に押し付けている。
【００２１】
次に、図２〜図４を参照して、図１の電磁弁のソレノイドコイル１６のフレーム４０について詳述する。
【００２２】
図１に示されているソレノイドコイル１６のフレーム４０は、磁性材料からなる単一部品として形成されており、中空ボビン１８の中心軸線１４の両側において互いに対面するように配置された一対の側板部６４と、一対の側板部６４の一端部同士の間に延びて両者を一体的に結合させる端板部６６と、各側板部６４の他端部からそれぞれ中空ボビン１８の中心軸線１４に向けて延びる一対の延長部６８とを有し、一対の延長部６８の各先端面が僅かな間隙７０を隔てて互いと対面するようになっている。また、図３において最もよく分かるように、延長部６８は、端板部６６に向かって傾斜して延びており、中心軸線１４の方向にバネ性を発揮するようになっている。さらに、端板部６６の中央部には、固定鉄心４６をフレーム４０に固定するためのネジ４８を通すために、比較的小径のネジ用穴７２が形成され、各延長部６８の先端面の中央部には、ソレノイドチューブ１２を通すために、半円形の切欠き部７４がそれぞれ設けられ、２つの切欠き部７４が１つの比較的大径の開口部４２を形成している。
【００２３】
このようなフレーム４０は、例えばプレス成形により、磁性材料からなる一枚の帯状プレートをその長手方向の４箇所で幅方向の折り曲げ線に沿ってＬ字形に折り曲げて断面がほぼ矩形状をなすように作成され得る。もちろん、フレーム４０は、鋳造など他の方法により作成することも可能である。
【００２４】
ソレノイドコイル１６とフレーム４０とを組み立てる際には、中空ボビン１８の中心軸線１４の方向における一端部を端板部６６に向け且つ中空ボビン１８の中心軸線１４の方向における他端部を一対の延長部６８に向けてフレーム４０の側方にソレノイドコイル１６を配置し、一対の延長部６８の先端面を互いから引き離す方向に押し広げた状態で、ソレノイドコイル１６をフレーム４０内に挿入する。そして、ソレノイドコイル１６は、中空ボビン１８の中心軸線１４の方向の一端部がフレーム４０の端板部６６の内側表面に形成された２つの突起７６に当接する位置までフレーム４０内に押し込まれ、端板部６６と一対の延長部６８との間に挟持される。このとき、ソレノイドコイル１６は、端板部６６のネジ用穴７２の中心と一対の延長部６８の切欠き部７２により形成された開口部４２の中心とが中空ボビン１８の中心軸線１４上に位置するように配置される。
【００２５】
上記フレーム４０は、複数部品から形成される従来のフレームと異なり、フレーム部品同士の結合工程を必要としない一方で、延長部６８の存在のために、従来のＣ字フレームと比較して磁路が多くなり、ソレノイドコイル１６の磁束損失を減少させることができる。そして、ソレノイドコイル１６の磁束損失の減少は、ソレノイドコイル１６の出力を増大させ、消費電力の低下、最低動作電圧の低下、コイル温度上昇の抑制につながる。したがって、所定出力のソレノイドコイルを設計する場合、図２〜図４に示されているフレーム４０は、ソレノイドコイル１６における巻線２０の使用量を減少させると共に中空ボビン１８の中心軸線１４の方向における長さを減少させ、ソレノイドコイル１６の製造費用を低減させ、ソレノイドコイル１６を小型化させる効果を奏する。
【００２６】
また、上記フレーム４０の延長部６８の間に設けられた僅かな間隙７０は、一対の側板部６４及び一対の延長部６８を互いから引き離す方向に押し開いてフレーム４０内にソレノイドコイル１６を容易に挿入することを可能にさせている。一方、フレーム４０はソレノイドコイル１６の磁路を形成していることから、延長部６８の先端面間の間隙７０が大きくなると、ソレノイドコイル１６の磁束損失を増加させてしまう。このため、この間隙７０は、フレーム４０のプレス成形時に０．５ｍｍ以下となるように成形され、フレーム４０の内部にソレノイドコイル１６を挿入した後に１ｍｍ以下となることが好ましい。
【００２７】
以上、本発明を添付図面に示されている実施形態について説明したが、この実施形態はもっぱら説明上のものであり、制約的なものではない。また、本発明の範囲は、請求の範囲によって限定されるものであるから、請求の範囲から逸脱することのない上記実施形態の改変及び変更が可能である。例えば、図１に示されている電磁弁１０は、ソレノイドチューブ１２内に弁室２４が形成されている、いわゆるボディレスタイプのものであるが、本発明は、図５に示されているように、ソレノイドコイル１６と反対側に位置するソレノイドチューブ１２の端部に弁ハウジング７８を取り付け、弁ハウジング７８内に弁室２４を形成するようにしたタイプの電磁弁１０’にも適用可能である。図５に示されている電磁弁１０’は弁室２４が弁ハウジング７８によって構成されている点を除いて図１の電磁弁１０と同様の構成を有しており、ここでは詳しく説明しない。なお、図１と図５において、対応する部分には同じ参照番号が使用されている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による電磁弁の実施形態の全体構成図である。
【図２】図１の電磁弁で使用されているソレノイドコイルのフレームを示している斜視図である。
【図３】図２のフレームの側面図である。
【図４】図２のフレームの正面図である。
【図５】本発明による電磁弁の他の実施形態の全体構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０…電磁弁
１２…ソレノイドチューブ
１３…エンドキャップ
１４…中心軸線
１６…ソレノイドコイル
１８…中空ボビン
２０…巻線
２２…中心孔
２４…弁室
２６…弁座
２８…流体ポート
３０…細管
３２…付加ポート
３４…細管
３６…弁体
３８…凹部
４０…フレーム
４２…開口部
４４…ガイドチューブ
４６…固定鉄心
４８…ネジ
５０…可動鉄心
５２…シェーディングリング
５４…付勢バネ
５６…弁体ホルダ
５８…穴
６０…リベット
６２…板バネ
６４…側板部
６６…端板部
６８…延長部
７０…間隙
７２…ネジ用穴
７４…切欠き部
７６…突起
７８…弁ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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