(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイド部の励磁作用下に可動鉄心を固定鉄心側へと吸引することにより、前記可動鉄心と共に弁体を変位させ、バルブボディに形成された流体通路の連通状態を切り換えるソレノイドバルブにおいて、
前記ソレノイド部には、前記可動鉄心の外周側に設けられ、磁性材料からなる円筒状のチューブを備え、
前記固定鉄心側となる前記チューブの端部には、半径方向に薄く形成された絞り部と、前記チューブ内の気密を保持する封止部とを有することを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項２】
請求項１記載のソレノイドバルブにおいて、
前記絞り部は、前記チューブの外周面が内周方向に窪んで形成されることを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のソレノイドバルブにおいて、
前記封止部は、前記固定鉄心に対して接続された前記絞り部であることを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項４】
請求項１又は２記載のソレノイドバルブにおいて、
前記封止部は、前記固定鉄心に臨み、前記絞り部に接合される底壁部であることを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項５】
請求項４記載のソレノイドバルブにおいて、
前記チューブは、前記底壁部を有した有底筒状に形成されることを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のソレノイドバルブにおいて、
前記封止部は、前記固定鉄心に対して溶接で接続されることを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のソレノイドバルブにおいて、
前記固定鉄心は、純鉄で形成されることを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項８】
請求項１又は５記載のソレノイドバルブにおいて、
前記ソレノイド部は、樹脂製材料から形成されたケーシングで覆われることを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項９】
請求項１記載のソレノイドバルブにおいて、
前記弁体は、前記可動鉄心の端部にホルダを介して設けられ、前記ホルダは、前記弁体が前記固定鉄心側に移動した弁開時において、弾性材料からなり前記バルブボディに設けられたストッパに当接することを特徴とするソレノイドバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソレノイドの励磁作用下に変位する可動鉄心を有し、前記可動鉄心の変位によって流体通路の連通状態を切り換えるソレノイドバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧力流体の流通する流体通路に接続され、前記圧力流体の流量を制御するためのソレノイドバルブが用いられている。このソレノイドバルブは、巻回されたコイルを有したソレノイド部を備え、前記コイルに通電することによって前記ソレノイド部が励磁され、弁体を吸引して変位させることにより流体の流通状態を制御している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２１０２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したようなソレノイドバルブにおいては、ソレノイド部における励磁力を向上させ、それに伴って、可動鉄心に付与される吸引力をより一層増加させたいという要請がある。
【０００５】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、ソレノイド部における磁束密度を増加させ、可動鉄心の吸引力を向上させると共に、部品点数及び製造工程の削減を図ることが可能なソレノイドバルブ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】
前記の目的を達成するために、本発明は、ソレノイド部の励磁作用下に可動鉄心を固定鉄心側へと吸引することにより、前記可動鉄心と共に弁体を変位させ、バルブボディに形成された流体通路の連通状態を切り換えるソレノイドバルブにおいて、
前記ソレノイド部には、前記可動鉄心の外周側に設けられ、磁性材料からなる円筒状のチューブを備え、
前記固定鉄心側となる前記チューブの端部には、半径方向に薄く形成された絞り部と、前記チューブ内の気密を保持する封止部とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、可動鉄心及び固定鉄心を有したソレノイド部を備えるソレノイドバルブにおいて、前記可動鉄心の外周側に円筒状のチューブを設け、前記チューブにおける前記固定鉄心側となる端部に、半径方向に薄く形成された絞り部を設けると共に、前記チューブ内の気密を保持可能な封止部を設けている。
【０００８】
従って、ソレノイド部を励磁させ磁気回路を構成する際、チューブの絞り部において磁束密度を高めることができると共に、前記チューブを、磁性材料から形成しているため、該チューブを非磁性材料から形成した場合に生じる磁気回路上における空間をなくすことができ、前記磁気回路の効率を向上させることができる。その結果、ソレノイド部を励磁させた際における可動鉄心の吸引力を増加させることが可能となる。
【０００９】
また、チューブの端部に設けられた封止部によって該チューブの内部に進入した流体がソレノイド部の外部へと流通することが確実に阻止されるため、前記流体の漏出を防止する目的で、前記チューブとは別部材を設けていた従来技術に係るソレノイドバルブと比較し、単一のチューブで対応することができるため、ソレノイド部における部品点数の削減ができ、それに伴って、製造工程の削減も図ることが可能となる。
【００１０】
さらに、絞り部を、チューブの外周面が内周方向に窪んで形成するとよい。
【００１１】
さらにまた、封止部を、固定鉄心に対して接続された絞り部とするとよく、また、前記封止部を、固定鉄心に臨み、絞り部に接合される底壁部とするとよい。
【００１２】
またさらに、チューブは、底壁部を有した有底筒状に形成するとよい。
【００１３】
また、封止部は、固定鉄心に対して溶接で接続するとよい。
【００１４】
さらに、固定鉄心を純鉄で形成するとよい。
【００１５】
さらにまた、ソレノイド部を、樹脂製材料から形成されたケーシングで覆うとよい。
【００１６】
またさらに、弁体は、可動鉄心の端部にホルダを介して設けられ、前記ホルダは、前記弁体が前記固定鉄心側に移動した弁開時において、弾性材料からなり前記バルブボディに設けられたストッパに当接させるとよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１８】
すなわち、ソレノイド部を励磁させ磁気回路を構成する際、チューブの絞り部において磁束密度を高めることができると共に、前記チューブを、磁性材料から形成しているため、該チューブを非磁性材料から形成した場合に生じる磁気回路上における空間をなくすことができ、前記磁気回路の効率を向上させることができる。その結果、ソレノイド部を励磁させた際における可動鉄心の吸引力を増加させることが可能となる。また、チューブの端部に設けられた封止部によって該チューブの内部に進入した流体がソレノイド部の外部へ流通することを確実に阻止できるため、前記流体の漏出を防止する目的で前記チューブとは別部材を設けていた従来技術に係るソレノイドバルブと比較し、単一のチューブで対応することができるため、ソレノイド部における部品点数及び製造工程の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドバルブの全体断面図である。
【図２】図１のソレノイドバルブにおけるソレノイド部近傍の拡大図である。
【図３】図１のソレノイドバルブにおける弁開状態を示す全体断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドバルブの全体断面図である。
【図５】図４のソレノイドバルブにおけるソレノイド部近傍の拡大図である。
【図６】図４のソレノイドバルブにおける弁開状態を示す全体断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係るソレノイドバルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２１】
図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドバルブを示す。
【００２２】
このソレノイドバルブ１０は、図１〜図３に示されるように、圧力流体が供給・排気される第１及び第２ポート１２、１４を有するバルブボディ１６と、環状のシール部材１８を介して前記バルブボディ１６の上部に設けられ、ケーシング２０の内部に収容されるソレノイド部２２と、前記ソレノイド部２２の励磁作用下に前記第１及び第２ポート１２、１４の間の連通状態を相互に切り換える弁体２４とを含む。
【００２３】
バルブボディ１６の一側面には、外部に向かって開口した第１ポート１２が設けられ、配管等を介して図示しない圧力流体供給源に接続され、圧力流体が供給される。一方、バルブボディ１６の他側面には、第１ポート１２に供給された圧力流体を外部へと排出する第２ポート１４が設けられる。
【００２４】
また、バルブボディ１６の略中央部には、第１及び第２ポート１２、１４とそれぞれ連通する連通路２６が形成され、前記連通路２６を通じて前記第１及び第２ポート１２、１４とが連通している。この連通路２６の途中には、弁座部２８が設けられ、該弁座部２８は弁体２４が当接自在に形成される。
【００２５】
さらに、バルブボディ１６の上部には、弾性材料からなるシール部材（ストッパ）１８が装着され、後述するスリーブ４０のフランジ部４８及びケーシング２０との間に挟持される。これにより、バルブボディ１６とケーシング２０との間を通じた圧力流体の漏出が防止される。このシール部材１８は、バルブボディ１６に臨む下面が略平面状に形成され、弁体２４の弁開状態において、該弁体２４を保持するホルダ５２（後述する）が当接する（図３参照）。
【００２６】
ケーシング２０は、例えば、樹脂製材料から有底筒状に形成され、ソレノイド部２２を上方から覆うように装着されている。このケーシング２０の側部には、電流の供給されるリード線３０が接続されている。すなわち、有底筒状に形成されたケーシング２０でソレノイド部２２の上部及び側部を覆い、ケーシング２０の下部に設けられたバルブボディ１６で下部を覆うことにより、前記ソレノイド部２２が外部に露呈することがなく完全に覆われた状態となる。
【００２７】
ソレノイド部２２は、ケーシング２０の内部に配設され、該ケーシング２０の内壁面に当接したフレーム３２と、前記フレーム３２の内部に設けられコイル３４の巻回されるボビン３６と、前記フレーム３２に対して保持された固定鉄心３８と、前記固定鉄心３８と同軸上に設けられるスリーブ（チューブ）４０と、前記スリーブ４０の内部に配設され前記固定鉄心３８から離間する方向（矢印Ａ方向）に付勢される可動鉄心４２とからなる。
【００２８】
フレーム３２は、例えば、金属製材料からボビン３６の上端部及び下端部を取り囲むように断面Ｕ字状に形成され、ケーシング２０を介してリード線３０と電気的に接続されている。
【００２９】
ボビン３６は、その上端部及び下端部に半径外方向に拡径した一組の鍔部４４を備え、前記鍔部４４の間にコイル３４が巻回されて保持される。
【００３０】
固定鉄心３８は、例えば、純鉄等の金属製材料から略円柱状に形成され、ボビン３６の内部に挿通されている。そして、固定鉄心３８の上端部は、例えば、溶接等によってフレーム３２に対して連結され、一方、前記固定鉄心３８の下端部は、該固定鉄心３８の軸線と直交する平面状に形成される。
【００３１】
スリーブ４０は、磁性材料から形成され、ボビン３６の内周側に設けられる円筒部４６と、該円筒部４６の下端部に形成され半径外方向に拡径したフランジ部４８とを備え、前記円筒部４６が固定鉄心３８側（矢印Ｂ方向）、前記フランジ部４８がバルブボディ１６側（矢印Ａ方向）となるように配置される。なお、スリーブ４０は、例えば、略一定厚さの板材をプレス成形することによって形成される。
【００３２】
円筒部４６は、その一部がボビン３６の内周側に挿通されると共に、その内部に可動鉄心４２が変位自在に設けられる。この円筒部４６は、略一定の内周径で形成され、その内部に挿通される可動鉄心４２の外周面との間に若干のクリアランスを有している。
【００３３】
また、円筒部４６の上端部には、外周面が半径内方向に窪んだ先細部（絞り部）５０が形成され、前記先細部５０は、例えば、該先細部５０以外の部位に対して約１／３の厚さで形成されると共に、その内周面が固定鉄心３８の下端部近傍に臨むように配設される。すなわち、スリーブ４０を構成する円筒部４６は、その先端部が他の部位と比較して薄く形成される。この先細部５０は、例えば、スリーブ４０をプレス成形する際に同時に形成される。
【００３４】
そして、先細部５０は、例えば、溶接等によってその内周面が固定鉄心３８の外周面に対して接合される。これにより、スリーブ４０と固定鉄心３８との間を通じた流体の流通が遮断される。
【００３５】
なお、スリーブ４０は、固定鉄心３８に対して接合される場合に限定されるものではなく、例えば、スリーブ４０の内周面に対して前記固定鉄心３８を軽圧入するようにしてもよい。すなわち、スリーブ４０と固定鉄心３８との接続方法は、該スリーブ４０と固定鉄心３８との間を通じた流体の流通を遮断できる手段であれば、特にその手段は限定されるものではない。
【００３６】
一方、フランジ部４８は、円筒部４６に対して略直角に折曲され、バルブボディ１６に当接してフレーム３２との間に保持されている。
【００３７】
可動鉄心４２は、例えば、磁性材料から円柱状に形成され、その下端部には、弁体２４を保持するホルダ５２が装着されている。このホルダ５２は、可動鉄心４２の外周径より半径外方向に拡径した中空状に形成され、前記可動鉄心４２の端面との間に弁体２４を挟持して保持している。また、ホルダ５２は、その外縁部がシール部材１８に臨むように配置される。
【００３８】
弁体２４は、例えば、ゴム等の弾性材料から円盤状に形成され、ホルダ５２を介して可動鉄心４２の下端部に保持される。そして、可動鉄心４２の変位作用下にバルブボディ１６の弁座部２８に対して着座自在に設けられる。
【００３９】
可動鉄心４２と固定鉄心３８との間にはスプリング５４が介装され、前記スプリング５４の弾発力は、弁体２４を含む可動鉄心４２を弁座部２８側（矢印Ａ方向）に向かって付勢している。
【００４０】
本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドバルブ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。なお、図１は、コイル３４に対して通電がなされていない非励磁状態にあり、可動鉄心４２がスプリング５４の弾発力によって弁座部２８側（矢印Ａ方向）へと変位し、弁体２４が前記弁座部２８に着座して第１ポート１２と第２ポート１４との連通が遮断されたオフ状態を示している。
【００４１】
このようなオフ状態において、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該コイル３４が励磁され、その励磁作用下によって可動鉄心４２が固定鉄心３８側（矢印Ｂ方向）に吸引される。
【００４２】
この際、磁気回路は、コイル３４で生じた磁気が、固定鉄心３８、フレーム３２、スリーブ４０、可動鉄心４２を通って該固定鉄心３８へと再び戻るような閉回路で形成されるが、薄板状に形成された前記スリーブ４０の先細部５０において磁束密度を増加させ、それに伴って、可動鉄心４２側の磁束密度を増加させることができる。その結果、磁性材料からなるスリーブ４０を設け、磁気回路を閉回路とした場合でも、十分な可動鉄心４２の吸引力が得られ、該可動鉄心４２を固定鉄心３８側へと迅速に変位させることができる。
【００４３】
また、スリーブ４０を磁性材料から形成しているため、磁気回路上に非磁性体を設けた場合のような空間部分が生じることがなく、前記磁気回路の効率を向上させることが可能となり、前記可動鉄心４２に付与される吸引力を増加させることができる。
【００４４】
これにより、弁体２４が弁座部２８に対して所定間隔離間し、連通路２６を通じて第１ポート１２と第２ポート１４とが連通したオン状態に切り換わる。その結果、第１ポート１２から供給された圧力流体が、弁体２４と弁座部２８との間の間隙を通過し、第２ポート１４を介して図示しない流体機器へと供給される。
【００４５】
また、ホルダ５２が、弁体２４と共に上昇し、その外縁部がシール部材１８に対して当接することによって軸方向に沿った上方（矢印Ｂ方向）への変位が規制される。これにより、弁体２４の開度が制御されると共に、シール部材１８が弾性材料から形成されているため弁開時における衝撃が吸収され、該衝撃によって生じる衝突音や当接による磨耗の発生が防止される。
【００４６】
換言すれば、可動鉄心４２は、その下端部に連結されたホルダ５２がシール部材１８に当接することで、固定鉄心３８側（矢印Ｂ方向）への変位が規制され、その上端部が前記固定鉄心３８の下端部に対して当接することがないため、前記固定鉄心３８に当接した際に懸念される衝突音の発生や摩耗の発生を防止することが可能となる。すなわち、シール部材１８は、バルブボディ１６とケーシング２０との間の気密を保持するシール機能と、前記弁体２４及び該弁体２４の連結された可動鉄心４２の上方（矢印Ｂ方向）への変位量を制御するストッパ機能とを兼ね備えている。
【００４７】
一方、コイル３４に対する通電を停止し、コイル３４を含むソレノイド部２２を非励磁状態とすることにより、可動鉄心４２に対する吸引力が滅勢され、該可動鉄心４２がスプリング５４の弾発力によって弁座部２８側（矢印Ａ方向）へと押圧される。そして、弁体２４が弁座部２８に対して着座することにより、第１ポート１２と第２ポート１４との連通が遮断されたオフ状態となる。
【００４８】
以上のように、第１の実施の形態では、ソレノイド部２２を構成するスリーブ４０において、円筒部４６の先端に先細部５０を設け、部分的に薄く形成して断面積を小さくすることにより、前記ソレノイド部２２を励磁した際における磁束密度を高めることが可能となる。換言すれば、スリーブ４０における円筒部４６を、部分的に先細状となるように絞ることにより、ソレノイド部２２を励磁した際における磁束密度を高めることができる。また、スリーブ４０を、磁性材料から形成しているため、該スリーブ４０を非磁性材料から形成した場合に生じる磁気回路上における空間をなくすことができ、前記スリーブ４０を含んで構成される磁気回路の効率を向上させることができる。
【００４９】
その結果、ソレノイド部２２を励磁させた際における可動鉄心４２の吸引力を増加させることができ、それに伴って、前記可動鉄心４２及び弁体２４をより一層高速で変位させることが可能となる。
【００５０】
また、磁性材料からなるスリーブ４０と、該スリーブ４０の内部に設けられ、該スリーブ４０と固定鉄心３８との間を通じた流体の流通を遮断するための遮断部材とをそれぞれ別個に設けていた従来技術に係るソレノイドバルブと比較し、単一のスリーブ４０で対応することができるため、ソレノイド部２２における部品点数の削減ができると共に、それに伴って、ソレノイドバルブ１０の製造工程を短縮することが可能となる。
【００５１】
さらに、スリーブ４０における先細部５０が、固定鉄心３８における下端部の外周面に連結されているため、前記スリーブ４０の内部に進入した流体が前記固定鉄心３８側（矢印Ｂ方向）へと流通することが確実に阻止され、それに伴って、前記流体がソレノイド部２２を通じてソレノイドバルブ１０の外部へと漏出することが阻止される。
【００５２】
また、ソレノイド部２２は、樹脂製材料から有底筒状に形成されたケーシング２０で上部及び側部が覆われているため、固定鉄心３８との間にシール体を設ける必要がなく、部品点数を削減して安価なソレノイドバルブ１０を構成できると共に、前記ソレノイド部２２が収納されたケーシング２０の内部の気密を維持することが可能である。
【００５３】
次に、第２の実施の形態に係るソレノイドバルブ１００を図４〜図６に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係るソレノイドバルブ１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
この第２の実施の形態に係るソレノイドバルブ１００では、ソレノイド部１０２を構成するスリーブ１０４を有底筒状に形成し、該スリーブ１０４の底壁部（封止部）１０６を固定鉄心３８に接合している点で、第１の実施の形態に係るソレノイドバルブ１０と相違している。
【００５５】
このスリーブ１０４は、先端に先細部５０を有した円筒部４６と、該円筒部４６の下端部に形成されるフランジ部４８と、前記先細部５０を覆うように形成された円形状の底壁部１０６とを備える。底壁部１０６は、円筒部４６の軸線と直交するように形成され、フランジ部４８及び円筒部４６における先細部５０以外の部位と略同一の厚さで形成される。すなわち、スリーブ１０４は、断面Ｕ字状のカップ状に形成される。
【００５６】
そして、スリーブ１０４は、その底壁部１０６が固定鉄心３８側（矢印Ｂ方向）となるようにボビン３６の内部に挿通され、該固定鉄心３８の下端面と前記スリーブ１０４の底壁部１０６とが、例えば、溶接等によって接合される。
【００５７】
また、スリーブ１０４の内部には、可動鉄心４２との間にスプリング５４が介装され、その弾発力によって前記可動鉄心４２を弁座部２８側（矢印Ａ方向）に向かって付勢される。
【００５８】
以上のように、第２の実施の形態では、スリーブ１０４を有底筒状とし、その底部を固定鉄心３８の下端部に対して一体的に接合することにより、該スリーブ１０４を含むソレノイド部１０２を励磁した際における磁気特性の低下を防止することができるため、可動鉄心４２に対する吸引力の低下を抑制することが可能となる。また、ソレノイド部１０２を構成するスリーブ１０４において、円筒部４６の先端に先細部５０を設け、部分的に薄く形成して断面積を小さくすることにより、前記ソレノイド部１０２を励磁した際における磁束密度を高めることが可能となる。さらに、スリーブ１０４を、磁性材料から形成しているため、該スリーブ１０４を非磁性材料から形成した場合に生じる空間をなくすことができ、前記スリーブ１０４を含んで形成される磁気回路の効率を向上させることができる。
【００５９】
その結果、ソレノイド部１０２を励磁させた際における可動鉄心４２の吸引力を増加させることができ、それに伴って、前記可動鉄心４２及び弁体２４をより一層高速で変位させることが可能となる。
【００６０】
また、スリーブ１０４が、固定鉄心３８側に底壁部１０６を有した有底筒状に形成されているため、前記スリーブ１０４を前記固定鉄心３８に対して溶接等で接続する必要がなく、前記スリーブ１０４の内部に進入した流体が前記固定鉄心３８側（矢印Ｂ方向）へ流通することを確実に阻止できる。すなわち、溶接等の接続作業に要する工程を不要とし、製造時間の短縮を図りつつ、流体がソレノイド部１０２を通じてソレノイドバルブ１００の外部へ漏出することを容易に阻止することができる。
【００６１】
さらに、スリーブ１０４を有底筒状に形成することによって、固定鉄心３８がバルブボディ１６を流通する圧力流体に触れることが防止される。そのため、例えば、圧力流体が液体であり固定鉄心３８を純鉄で形成した場合でも、前記固定鉄心３８の腐食を確実に阻止することができ、腐食防止を目的としてステンレス鋼で前記固定鉄心３８を形成する場合と比較し、製造コストの削減を図ることが可能である。
【００６２】
なお、本発明に係るソレノイドバルブは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００６３】
１０、１００…ソレノイドバルブ      １６…バルブボディ
２０…ケーシング                    ２２、１０２…ソレノイド部
２４…弁体                          ２８…弁座部
３２…フレーム                      ３４…コイル
３６…ボビン                        ３８…固定鉄心
４０、１０４…スリーブ              ４２…可動鉄心
４６…円筒部                        ４８…フランジ部
５０…先細部                        ５４…スプリング
１０６…底壁部
【図１】
0005344410.tif 000002
【図２】
0005344410.tif 000003
【図３】
0005344410.tif 000004
【図４】
0005344410.tif 000005
【図５】
0005344410.tif 000006
【図６】
0005344410.tif 000007