(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力流体が流通するインレットポート及びアウトレットポートを有する弁ボデイとハウジングとを含む弁本体部と、
前記ハウジングの内部に配設されコイルボビンに巻回されたコイルと、前記ハウジングと一体成形された固定コア部と、外表面に非磁性層が形成され前記コイルに対する通電作用下に前記固定コア部に吸引される可動コアとを有するソレノイド部と、
前記可動コアに連結されて該可動コアと一体的に変位する弁シャフトと、前記弁シャフトの変位作用下に前記インレットポートと前記アウトレットポートとの連通状態と非連通状態とを切り換える弁体と、
を備え、
前記弁ボデイには、前記可動コアの外周面を囲繞し該可動コアを軸方向に沿って案内するガイド部が設けられ、
前記ガイド部は、前記弁ボデイ自体に設けられ、半径外方向に突出する環状フランジ部を起点として上部側円筒部からなる第１ガイド部と、下部側円筒部からなる第２ガイド部とを有し、前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部が軸方向に沿って連続して形成され、
該可動コアは、前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部に案内されるように、前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部に沿って延在して形成されているとともに、前記可動コアの軸方向に直交する呼吸孔が形成され、
前記弁シャフトは、縮径して前記可動コアの内壁との間に第１空間を形成する小径部と、前記小径部に連続するとともに外周面を切り欠いて、前記可動コアの内壁との間に第２空間を形成する切り欠き部とを有し、
前記呼吸孔と前記第１空間と前記第２空間とが相互に連通することを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
請求項１記載の電磁弁において、
前記非磁性層は、無電解ニッケルメッキ処理によって形成されることを特徴とする電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソレノイド部の励磁作用下に発生する電磁力によって可動コアを固定コア部に吸引することにより、圧力流体が流通する流体通路を切り換えることが可能な電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電磁弁に関し、本件出願人は、流体通路を流通する圧力流体の流れを切り換える三方弁に係る電磁弁を提案している（特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に開示された電磁弁では、ハウジングの内部にソレノイド部が収容され、前記ソレノイド部から離間する方向に第１開閉弁を配置すると共に、前記第１開閉弁よりもソレノイド部に近接する同軸方向に第２開閉弁を配置し、前記第２開閉弁の第２バルブシールのシート径を前記第１開閉弁の第１バルブシートのシート径よりも小さく設定したバルブシート構造が採用されている。
【０００４】
この特許文献１に開示された電磁弁では、前記第２開閉弁の第２バルブシールのシート径を前記第１開閉弁の第１バルブシートのシート径よりも小さく設定することにより、前記第２開閉弁に対する流体圧力による開弁力を減少させることができるため、ソレノイド部に設けられたスプリングのばね力を弱めることができ、前記ソレノイド部を小型化することができる。
【特許文献１】特開平９−２８０３９１号公報（段落００１５〜００１６、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記提案に関連してなされたものであり、固定コア部が一体成形されたハウジングを有する電磁弁において、全体構成をより一層小型化することが可能な電磁弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
圧力流体が流通するインレットポート及びアウトレットポートを有する弁ボデイとハウジングとを含む弁本体部と、前記ハウジングの内部に配設されコイルボビンに巻回されたコイルと、前記ハウジングと一体成形された固定コア部と、外表面に非磁性層が形成され前記コイルに対する通電作用下に前記固定コア部に吸引される可動コアとを有するソレノイド部と、前記可動コアに連結されて該可動コアと一体的に変位する弁シャフトと、前記弁シャフトの変位作用下に前記インレットポートと前記アウトレットポートとの連通状態と非連通状態とを切り換える弁体と、を備え、前記弁ボデイには、前記可動コアの外周面を囲繞し該可動コアを軸方向に沿って案内するガイド部が設けられ、前記ガイド部は、前記弁ボデイ自体に設けられ、半径外方向に突出する環状フランジ部を起点として上部側円筒部からなる第１ガイド部と、下部側円筒部からなる第２ガイド部とを有し、前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部が軸方向に沿って連続して形成され、該可動コアは、前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部に案内されるように、前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部に沿って延在して形成されているとともに、前記可動コアの軸方向に直交する呼吸孔が形成され、前記弁シャフトは、縮径して前記可動コアの内壁との間に第１空間を形成する小径部と、前記小径部に連続するとともに外周面を切り欠いて、前記可動コアの内壁との間に第２空間を形成する切り欠き部とを有し、前記呼吸孔と前記第１空間と前記第２空間とが相互に連通することを特徴とする電磁弁。
【０００７】
本発明によれば、可動コアの外表面全体に、例えば、無電解ニッケルメッキ処理等によって非磁性層が形成されているため、弁ボデイの上部側円筒部（及び下部側円筒部）の内壁面と可動コアの外周面との間のクリアランスからなる磁気ギャップを極力小さくすることができる。この結果、本発明では、磁気吸引力を向上させて全体構成の小型化を達成することができる。
【０００８】
また、本発明によれば、可動コアの外周面を囲繞し該可動コアを軸方向に沿って案内するガイド部が設けられ、前記ガイド部は、半径外方向に突出する環状フランジ部を起点として、上部側円筒部からなる第１ガイド部と、下部側円筒部からなる第２ガイド部とを弁ボデイ自体に設けることにより、可動コアが摺動するガイド面を軸方向に沿って長尺に設定することが可能となり、前記可動コアの安定したガイド機能を発揮させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
固定コア部が一体成形されたハウジングを有する電磁弁において、全体構成をより一層小型化することが可能な電磁弁を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電磁弁の軸方向に沿った縦断面構造図であり、図２は、図１に示されるオフ状態からソレノイド部が通電されたオン状態の縦断面構造図である。
【００１１】
この電磁弁１０は、内部にソレノイド部１２が収容されたハウジング１４と、前記ハウジング１４に一体的に結合され、内部に弁機構部１６が設けられた弁ボデイ１８とを含む。前記ハウジング１４及び弁ボデイ１８は、弁本体部として機能するものであり、前記ハウジング１４は、例えば、Ｓ１０Ｃ（ＪＩＳ規格）等の炭素鋼からなる磁性材料によって形成され、前記弁ボデイ１８は、例えば、ＳＵＭ（ＪＩＳ規格）等の磁性材料によって形成されるとよい。
【００１２】
前記弁ボデイ１８は、略円筒体からなり、該弁ボデイ１８の下端部には圧力流体（例えば、圧油）が導入されるインレットポート２０が形成され、前記インレットポート２０から上方の側部には、連通孔２２を介して該インレットポート２０に連通するアウトレットポート２４が形成される。なお、前記インレットポート２０の開口部には、圧油内に含まれる塵埃等を除去するためのフィルタ部材２５が装着される。前記アウトレットポート２４の上方には、弁ボデイ１８の内部に軸方向に沿って延在する室２６に連通する排出ポート２８が形成される。
【００１３】
前記インレットポート２０が設けられた弁ボデイ１８の孔部２９には、第１着座部３０に着座することにより前記連通孔２２を閉塞し、前記第１着座部３０から離間することにより前記連通孔２２を開成する弁体として機能するボール３２が設けられる。このボール３２は、例えば、ＳＵＪ（ＪＩＳ規格）等のベアリング鋼によって形成されるとよい。また、前記弁ボデイ１８の孔部２９には、樹脂製材料によって形成され、段部３１によって前記ボール３２を保持すると共に、ガイド面３３によって前記ボール３２を案内する保持ガイド部材３５が装着される。
【００１４】
ソレノイド部１２のコイル３４（後記する）が非通電状態にある場合、前記ボール３２は、後記するリターンスプリング３６のばね力によって押圧された弁シャフト３８を介して、第１着座部３０から離間した弁開状態にあり（図１参照）、所謂、ノーマルオープンタイプの三方弁として構成される。
【００１５】
前記弁ボデイ１８内部の室２６には、軸方向に沿って変位可能な弁シャフト３８が配設される。前記弁シャフト３８は、一端部（図１中の下端部）から上方に向かって順序に、球面状の図示しない当接面を有して前記ボール３２の球面に当接する小径な第１軸端部３８ａと、前記第１軸端部３８ａに連続し徐々に拡径するテーパ部３８ｂと、前記テーパ部３８ｂに連続し後記する可動コア４０の孔部４２内に圧入される拡径部３８ｃと、前記拡径部３８ｃに連続し前記拡径部３８ｃよりも縮径した小径部３８ｄと、前記小径部３８ｄに連続し、外周面の一部を軸方向に沿った一平面で切り欠くことにより後記する可動コア４０の孔部４２の内壁面との間で空間部が形成される平面切り欠き部３８ｅと、前記平面切り欠き部３８ｅに連続し後記する固定コア部５４の凹部６２に臨む第２軸端部３８ｆとから構成される。なお、前記弁シャフト３８は、例えば、ＳＵＳ（ＪＩＳ規格）等の非磁性材料によって形成されるとよい。
【００１６】
弁ボデイ１８の中間部には室２６を形成する隔壁が設けられ、前記隔壁の中央部には、弁シャフト３８の第１軸端部３８ａを挿通させると共に、アウトレットポート２４と排出ポート２８とを連通させるための貫通孔４６が形成される。前記貫通孔４６の周辺部には、前記弁シャフト３８のテーパ部３８ｂが着座する第２着座部４８が形成される。
【００１７】
なお、弁ボデイ１８の外周面には、軸方向に沿って所定間隔離間して配置され、環状溝に装着された第１〜第３シール部材５０ａ〜５０ｃがそれぞれ設けられる。
【００１８】
ソレノイド部１２は、有底円筒状からなり、弁シャフト３８の軸方向に沿って所定長だけ突出した凸部によって形成される固定コア部５４を有するハウジング１４と、前記ハウジング１４の内部に収納され、コイルボビン５６に巻回されたコイル３４と、略円筒体からなり中央部に軸方向に沿って貫通する孔部４２が形成された可動コア４０とを含む。
【００１９】
前記可動コア４０には、軸方向と直交し弁シャフト３８の小径部３８ｄに連通する通路（呼吸孔）５８が形成される。この場合、通路５８と、弁シャフト３８の小径部３８ｄと可動コア４０の内壁との間に形成された空間部と、平面切り欠き部３８ｅと可動コアの内壁との間に形成された空間部とが相互に連通するように設けられ、前記通路５８は、固定コア部５４と可動コア４０との間のクリアランス６０に充填された圧力流体（圧油）を逃がす（流通させる）機能を有する。なお、前記コイルボビン５６は、例えば、樹脂製材料によって形成される。
【００２０】
前記固定コア部５４は、例えば、図示しない金型を用いた鍛造成形、プレス加工等によってハウジング１４と一体成形される。ハウジングと別体で形成された図示しない円柱体をハウジングに固定して固定コアとした場合と比較して、本実施形態では、固定コア部５４をハウジング１４と一体成形することにより、部品点数を削減して製造コストを低減することができる。
【００２１】
さらに、ソレノイド部１２は、一端部が前記固定コア部５４の凹部６２の内壁面に係着され、他端部が前記可動コア４０の端面に当接された非磁性材料製のマグネットキラー３５に弁シャフト３８の第２軸端部３８ｆを囲繞しつつ係着されたリターンスプリング３６を有する。前記リターンスプリング３６のばね力によって、可動コア４０は、固定コア部５４から離間する方向に押圧された状態にあり、ソレノイド部１２のコイル３４が通電されないオフ状態にある場合、可動コア４０と固定コア部５４との間には所定のクリアランス６０が形成される（図１参照）。なお、前記マグネットキラー３５は、ソレノイド部１２に対する通電が停止されたとき、残留磁気の影響によって可動コア４０が固定コア部５４に吸着されたままになることを防止する機能（貼り付き防止機能）を有する。
【００２２】
前記可動コア４０は、略円筒体からなり、例えば、ＳＵＭ（ＪＩＳ規格）等の快削鋼製材料によって形成される。前記可動コア４０の外表面全体には、所定の深さからなる非磁性層６４が形成される（図３参照）。また、該可動コア４０の固定コア部５４に対向する端部外周面には、可動コア４０の他の部分と比較して直径が徐々に拡径し且つ固定コア部５４と略同径からなる拡径部６６が設けられる。
【００２３】
この場合、可動コア４０に対して固定コア部５４と略同径からなる拡径部６６を形成することにより、固定コア部５４に対する可動コア４０の対向面積を増大させ、磁気特性を向上させることができる。
【００２４】
前記可動コア４０の非磁性層６４は、例えば、無電解ニッケルメッキからなるカニゼンメッキ（登録商標）処理を施すことによって形成される。このカニゼンメッキ処理を用いることにより、非磁性層６４を簡便に形成することができる利点がある。なお、前記可動コア４０の外表面に非磁性層６４を形成する他の方法としては、例えば、高周波焼き入れ処理を施すとよい。高周波焼き入れ処理を施して非磁性層６４を形成した場合、高速加熱処理が可能となり、製造工程の短縮化を図ることができる。
【００２５】
図４に示されるように、弁ボデイ１８の上部側には、外周面から半径外方向に向かって所定長だけ突出する環状フランジ部６８が設けられる。前記環状フランジ部６８を起点とした上部には、該環状フランジ部６８と一体的に薄肉に形成され、可動コア４０の外周面を囲繞する円筒内壁面７０を有し軸方向に沿って所定長だけ延在する上部側円筒部（第１ガイド部）７２ａが設けられる。また、前記環状フランジ部６８を起点とした下部には、該環状フランジ部６８と一体的に厚肉に形成され、可動コア４０の外周面を囲繞する円筒内壁面７０を有し軸方向に沿って所定長だけ延在する下部側円筒部（第２ガイド部）７２ｂが設けられる。
【００２６】
前記上部側円筒部７２ａの軸方向に沿った端面は、図１に示されるソレノイド部１２のオフ状態時において可動コア４０の拡径部６６の近傍まで延在し、前記下部側円筒部７２ｂは、ソレノイド部１２のオフ状態時において可動コア４０の端面を超えた部位まで延在するように形成される。
【００２７】
前記上部側円筒部７２ａ及び前記下部側円筒部７２ｂにそれぞれ形成された円筒内壁面７０、７０は、可動コア４０が軸方向に沿って摺動変位するときのガイド面として機能するものである。この場合、上部側円筒部７２ａの円筒内壁面７０と下部側円筒部７２ｂの円筒内壁面７０とが軸方向に沿って連続して形成され、ガイド面の軸方向長さが大きく設定されることにより、可動コア４０との同軸性を向上させることができる。
【００２８】
前記ハウジング１４の端部は、図示しない加締め手段によって加圧されることにより、弁ボデイ１８の環状フランジ部６８の下面部に加締められて一体的に連結される。なお、ソレノイド部１２の励磁作用下に発生する磁束の一部は、下部側円筒部６８ｂまで広がることにより、磁路面積を増大させて磁気特性が向上する蓋然性を有する。
【００２９】
図１に示されるように、ハウジング１４とコイル３４の間には、該コイル３４の外周面及びコイルボビン５６の一部をモールドする樹脂封止体７４が設けられ、前記樹脂封止体７４は、後記するカプラ部７６に連続して樹脂製材料によって一体成形される。
【００３０】
上部側円筒部７２ａと環状フランジ部６８との境界部位には、縦断面三角形状からなりシール機能を有する第１Ｏリング７８ａが装着される。また、ハウジング１４とコイルボビン５６との間には、シール機能を有する第２Ｏリング７８ｂが装着される。
【００３１】
前記ハウジング１４の側部には、コイル３４に導通するカプラ部７６が設けられ、前記カプラ部７６には、前記コイル３４と電気的に接続されたターミナル７７の端子部が露呈するように設けられる。また、前記カプラ部７６と反対側のハウジング１４の側部には、略Ｌ字状に屈曲する取付ステー８０が固着されている。
【００３２】
本発明の実施形態に係る電磁弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００３３】
なお、ソレノイド部１２のコイル３４が通電されていないオフ状態では、図１に示されるように、ボール３２が第１着座部３０から離間して、インレットポート２０とアウトレットポート２４とが連通状態にあると共に、弁シャフト３８のテーパ部３８ｂが第２着座部４８に着座して、アウトレットポート２４と排出ポート２８とが非連通状態にある。
【００３４】
そこで、図示しない電源を付勢してコイル３４に通電することによりソレノイド部１２が励磁されてオン状態となり、図示しない磁気回路が発生する。この磁気回路は、ハウジング１４、可動コア４０及び固定コア部５４を順次経由してハウジング１４に復帰する磁束を有する。
【００３５】
前記磁気回路によって発生する電磁力により、可動コア４０は、リターンスプリング３６の押圧力に打ち勝って固定コア部５４に吸引される。その際、可動コア４０は、上部側円筒部７２ａ及び下部側円筒部７２ｂによるガイド作用によって直線状に摺動し、前記可動コア４０と一体的に連結された弁シャフト３８が上方に向かって変位する。従って、インレットポート２０から導入された圧力流体（圧油）の押圧力によってボール３２が第１着座部３０に着座すると共に、弁シャフト３８のテーパ部３８ｂが第２着座部４８から離間する。
【００３６】
ボール３２が第１着座部３０に着座し、且つ弁シャフト３８のテーパ部３８ｂが第２着座部４８から離間することにより、インレットポート２０とアウトレットポート２４との連通が遮断された非連通状態となると共に、アウトレットポート２４と排出ポート２８とが連通状態となる。
【００３７】
なお、ソレノイド部１２のコイル３４に対する通電を停止することにより、電磁力が消滅し、リターンスプリング３６のばね力の作用下に可動コア４０及び弁シャフト３８が下方側に変位し、ボール３２を押圧して該ボール３２が第１着座部３０から離間した初期状態に復帰する。
【００３８】
本実施の形態では、可動コア４０の外表面全体にカニゼンメッキ処理によって非磁性層６４が形成されているため、上部側円筒部７２ａ（及び下部側円筒部７２ｂ）の円筒内壁面７０と可動コア４０の外周面との間のクリアランスからなる磁気ギャップを極力小さくすることができる。この結果、本実施形態では、磁気吸引力を向上させて全体構成の小型化を達成することができる。
【００３９】
この場合、可動コア４０の外表面全体は、非磁性層６４が形成されているため、可動コア４０のみの外径寸法を管理することにより、容易に所定寸法に形成することができる。従って、前記磁気ギャップを精度よく管理することができ、極めて良好な磁気特性を得ることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、弁ボデイ１８自体に可動コア４０の外周面を囲繞して前記可動コア４０を軸方向に沿って直線状に案内するガイド部を設けているため、従来から設けられていた別体の軸受け部材（例えば、環状体からなるヨーク等）が不要となり、部品点数及び組み付け工数が削減されて製造コストを低減することができる。
【００４１】
この場合、前記ガイド部は、半径外方向に突出する環状フランジ部６８を起点として、上部側に設けられた上部側円筒部７２ａからなる第１ガイド部と、下部側に設けられた下部側円筒部７２ｂからなる第２ガイド部とを有し、前記第１ガイド部と前記第２ガイド部とが軸方向に沿って連続して形成される。
【００４２】
このように、本実施の形態では、可動コア４０の外周面に沿って軸方向に延在する円筒内壁面７０を有し、上部側円筒部７２ａからなる第１ガイド部と下部側円筒部７２ｂからなる第２ガイド部とを弁ボデイ１８自体に設けることにより、可動コア４０が摺動するガイド面を軸方向に沿って長尺に設定することが可能となり、前記可動コア４０の安定したガイド機能を発揮させることができる。
【００４３】
なお、可動コア４０の外面全体に非磁性層６４が形成されているため、前記円筒内壁面７０との間で貼り付きが防止され、円筒内壁面７０に対する可動コア４０の良好な摺動性を得ることができる。すなわち、円筒内壁面７０に対する可動コア４０の摺動面（外周面）は、非磁性層６４によってその内面の磁性層よりも硬質化（硬化処理）されているため、良好な摺動特性を得ることができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、ソレノイド部１２の励磁作用下に発生する磁束の一部が、上部側円筒部７２ａだけではなく下部側円筒部７２ｂにも受け渡されることにより、磁路面積を増大させて磁気特性が向上する蓋然性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態に係る電磁弁の軸方向に沿った縦断面構造図である。
【図２】図１に示されるオフ状態からソレノイド部が通電されたオン状態の縦断面構造図である。
【図３】前記電磁弁を構成する可動コアの軸方向に沿った縦断面図である。
【図４】前記固定コアを案内するガイド部を示す部分拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０    電磁弁
１２    ソレノイド部
１４    ハウジング
１６    弁機構部
１８    弁ボデイ
２０    インレットポート
２４    アウトレットポート
２８    排出ポート
３２    ボール（弁体）
３４    コイル
３８    弁シャフト
４０    可動コア
５４    固定コア部
６８    環状フランジ部
７２ａ  上部側円筒部（第１ガイド部）
７２ｂ  下部側円筒部（第２ガイド部）
【図１】
0005128224.tif 000002
【図２】
0005128224.tif 000003
【図３】
0005128224.tif 000004
【図４】
0005128224.tif 000005