(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドの励磁作用下に可動鉄心を吸引することにより、弁体を変位させる電磁弁において、
可動鉄心と、
前記可動鉄心の外周面を囲繞する磁性体からなり、該可動鉄心と対向する内周面に軸線に対して所定角度傾斜したテーパ面を有する環状のスリーブと、
を備え、
前記テーパ面は、コイルが巻回されたボビンと前記スリーブとの境界部位を起点として傾斜するとともに、前記テーパ面と対向する前記可動鉄心の外周面が同一直径で形成され、該可動鉄心の外周面と前記スリーブの内周面との離間距離が、前記テーパ面を介して前記弁体側に向かって徐々に増大することを特徴とする電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソレノイドの励磁作用下に可動鉄心が変位する際、可動鉄心の摺動抵抗を低減させることにより、耐久性の向上を図ることが可能な電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、アクチュエータへ圧力流体を供給する、あるいは圧縮空気を大気中に排気することにより圧縮空気の流れ方向を制御する電磁弁が用いられ、前記電磁弁では、ソレノイド（電磁石）によって弁体を操作する方法が一般的に採用されている。
【０００３】
この種の従来技術に係る電磁弁は、図６に示されるように、固定鉄心１、コイル２および可動鉄心（プランジャ）３、磁気プレート４等が内部に配設されたコイルハウジング５と、一組の流体出入ポート６ａ、６ｂが連通する弁座７を開閉するダイヤフラム８が配設されたバルブボディ９とから構成されている（特開平３−６１７７６号公報参照）。
【０００４】
環状に形成される磁気プレート４の内周面と可動鉄心３の外周面との間には、所定間隔離間してエアーギャップとして機能するクリアランスが形成されている。前記磁気プレート４は、吸引力により可動鉄心３を半径外方向へ吸引している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来技術に係る電磁弁では、可動鉄心３がコイル２の励磁作用下に変位する際において、磁気プレート４の吸引作用下に可動鉄心３が磁気プレート４の方向に吸引され、磁気プレート４の内周面と可動鉄心３の外周面とが接触することにより摺動抵抗が大きくなり、耐久性が低下するという不具合がある。
【０００６】
また、磁気プレート４の内周面と可動鉄心３の外周面とが接触することにより塵埃等が発生する。その結果、前記塵埃等が電磁弁の内部に拡散することにより可動鉄心３等の動作に影響を及ぼして作動不良となるおそれがある。
【０００７】
本発明は、前記の種々の不具合等を考慮してなされたものであり、可動鉄心と前記可動鉄心の外周面を囲繞するスリーブとの摺動抵抗を抑制することにより、より一層耐久性を向上させることが可能な電磁弁を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、ソレノイドの励磁作用下に可動鉄心を吸引することにより、弁体を変位させる電磁弁において、
可動鉄心と、
前記可動鉄心の外周面を囲繞する磁性体からなり、該可動鉄心と対向する内周面に軸線に対して所定角度傾斜したテーパ面を有する環状のスリーブと、
を備え、
前記テーパ面は、コイルが巻回されたボビンと前記スリーブとの境界部位を起点として傾斜するとともに、前記テーパ面と対向する前記可動鉄心の外周面が同一直径で形成され、該可動鉄心の外周面と前記スリーブの内周面との離間距離が、前記テーパ面を介して前記弁体側に向かって徐々に増大することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、可動鉄心の外周面を囲繞するスリーブの内周面にテーパ面を設けるとともに、該テーパ面に対向する可動鉄心の外周面を同一直径で形成する
ことにより、前記可動鉄心が変位する際に、前記可動鉄心とスリーブとの摺動抵抗が低減される。従って、可動鉄心に対するソレノイドの吸引力を低下させることがなく、前記可動鉄心をより一層円滑に摺動させることができるとともに、前記可動鉄心とスリーブとの接触による塵埃等の発生を抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電磁弁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。
【００１４】
図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る電磁弁を示す。
【００１５】
この電磁弁１０は、中央部の圧力流体供給ポート１２、前記圧力流体供給ポート１２を間にして左右に隣接する一組の圧力流体排出ポート１４ａ、１４ｂが形成された第１バルブボディ１６と、環状段部１８を介して前記第１バルブボディ１６の上部に一体的に連結された略円筒状の第２バルブボディ２０とを含む。
【００１６】
さらに、電磁弁１０は、前記第１および第２バルブボディ１６、２０の一側面部に一体的に連結された有底円筒状のボンネット２２と、前記ボンネット２２の内部に配設されたソレノイド部２４と、前記ソレノイド部２４の励磁作用下に圧力流体供給ポート１２と圧力流体排出ポート１４ａ、１４ｂとの間の連通状態または非連通状態を切り換える弁機構部２６とを有する。
【００１７】
なお、ボンネット２２の下部にはフランジ部２８が形成され、前記フランジ部２８の図示しない取付穴にボルト（図示せず）を挿入することにより、電磁弁１０を図示しない他の部材に装着することができる。また、前記圧力流体供給ポート１２および圧力流体排出ポート１４ａ、１４ｂには、それぞれシール部材３０ａ、３０ｂが装着されている。
【００１８】
ソレノイド部２４は、ボンネット２２の内部に内嵌され有底円筒状の金属製材料によって形成されたキャップ部材３２と、前記キャップ部材３２の内部に配設されコイル３４が巻回されたボビン３６と、前記キャップ部材３２に一端部が連結された固定鉄心３８と、後述するばね部材６６の弾発力の作用下に固定鉄心３８より離間する方向に付勢された可動鉄心４０とからなる。
【００１９】
前記可動鉄心４０の下部側には、半径外方向に拡径することにより周面を有する環状突起部４２が形成され、前記可動鉄心４０の環状突起部４２の一端部の略中央には、下方側に向かって突出するロッド部４４が形成されている。
【００２０】
前記コイル３４の下部側には、前記可動鉄心４０が挿通する孔部を有する環状の磁性体からなるスリーブ４６が第２バルブボディ２０とボビン３６との間に挟持されるように設けられる。
【００２１】
なお、スリーブ４６の内周面と可動鉄心４０の外周面との間には所定間隔離間してエアーギャップとして機能するクリアランス４８が設けられている。
【００２２】
また、可動鉄心４０のスリーブ４６と略対向する位置には、環状突起部４２の方向に徐々に縮径するテーパ状の傾斜面（テーパ面）５０ａが形成され、該傾斜面５０ａは、コイル３４に電流を供給していない非励磁状態（図１参照）において、図３に示されるように、スリーブ４６とボビン３６との接触面５２、すなわち、ソレノイド側の一端面からの延長線と可動鉄心４０の外周面の延長線５３との交点５５から傾斜角度Ａだけ可動鉄心４０側に傾斜している（図３参照）。なお、傾斜角度Ａを１°乃至５０°の範囲内に設定することにより、従来のテーパ形状を設けていない可動鉄心３に対する吸引力と比較して略同等の吸引力が得られる。
【００２３】
すなわち、可動鉄心４０にテーパ状の傾斜面５０ａを設けている場合（実線Ｂ参照）と可動鉄心４０にテーパ状の傾斜面５０ａを設けていない場合（破線Ｃ参照）との可動鉄心４０のストロークとソレノイド部２４全体の吸引力との関係を図５に示す。本実施の形態では、前記実線Ｂと前記破線Ｃとの特性曲線が略重複している可動鉄心４０のストロークの範囲内で使用することにより、従来の可動鉄心３に傾斜面５０ａが設けられていない形状の電磁弁と略同等の吸引力を得ることができる。
【００２４】
また、図４に示されるように、スリーブ４６の内周面には、ボビン３６より離間する方向に徐々に拡径するテーパ状の傾斜面５０ｂを設け、該傾斜面５０ｂと略対向する可動鉄心４０の外周面を傾斜面５０ａが設けられていない可動鉄心４０と略同一直径とすることにより、同様に、従来の電磁弁と略同等の吸引力を得ることができる。なお、傾斜面５０ｂは、スリーブ４６とボビン３６との接触面５２とスリーブ４６の内周面との交点から１°乃至５０°の範囲内でスリーブ４６側に傾斜している。
【００２５】
従って、スリーブ４６の内周面と略対向する位置の可動鉄心４０の外周面、または、スリーブ４６の内周面のいずれか一方にテーパ状の傾斜面５０ａ、５０ｂを設けることにより、可動鉄心４０の外周面とスリーブ４６の内周面との接触面積を小さくすることができるため、可動鉄心４０の摺動抵抗を低減することができるとともに、接触による塵埃等の発生を抑制することができる。
【００２６】
弁機構部２６は、樹脂製材料によって形成され、可動鉄心４０のロッド部４４に連結される軸部５４と前記軸部５４と一体的に形成され、半径外方向に延在するスカート部５６とからなるダイヤフラム５８と、可動鉄心４０のロッド部４４に連結されて該可動鉄心４０と一体的に変位自在に設けられ、前記ダイヤフラム５８の軸部５４に装着される変位部材６０と、前記変位部材６０とダイヤフラム５８との間に介装され、ゴム等の弾性材料によって形成することによりスカート部５６を保護する弾性部材６２と、スリーブ４６の環状溝部６４と可動鉄心４０の環状突起部４２との間に介装され、可動鉄心４０を固定鉄心３８から離間する方向に付勢しているばね部材６６とからなる。
【００２７】
前記ダイヤフラム５８は、第１バルブボディ１６に形成された着座部６８に対して着座し、あるいは着座部６８から離間することにより、圧力流体供給ポート１２と圧力流体排出ポート１４ａ、１４ｂとが連通する通路７０を開閉自在に設けられている。
【００２８】
また、第１バルブボディ１６と第２バルブボディ２０とによって形成された環状凹部７２内にダイヤフラム５８のスカート部５６の周縁部が挿入され、挟持されている。
【００２９】
本発明の実施の形態に係る電磁弁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。
【００３０】
図１は、コイル３４に対して電流を供給していない非励磁状態にあり、ダイヤフラム５８が着座部６８に着座して圧力流体供給ポート１２と圧力流体排出ポート１４ａ、１４ｂとの連通が遮断されたオフ状態を示している。
【００３１】
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、その励磁作用によって可動鉄心４０が固定鉄心３８側に吸引され、図２に示されるように、電磁弁１０がオフ状態からオン状態に切り換わる。
【００３２】
すなわち、ばね部材６６のばね力に抗して、可動鉄心４０が固定鉄心３８側に向かって微小距離だけ変位し、変位部材６０が可動鉄心４０と一体的に上昇する。その際、可動鉄心４０の上端部が固定鉄心３８の下端部に当接することにより変位終端位置となる（図２参照）。
【００３３】
従って、可動鉄心４０の変位作用下にダイヤフラム５８が着座部６８から離間することにより、図２に示されるように、圧力流体供給ポート１２と圧力流体排出ポート１４ａ、１４ｂとが連通したオン状態となる。この結果、圧力流体供給ポート１２から導入された圧力流体は、ダイヤフラム５８と着座部６８との間の間隙を通過し、さらに通路７０および圧力流体排出ポート１４ａ、１４ｂを通じて図示しない流体機器に供給される。
【００３４】
以上により本実施の形態では、可動鉄心４０の外周面を環状突起部４２に向かって徐々に縮径する傾斜面５０ａ、またはスリーブ４６の内周面にボビン３６から離間する方向に向かって徐々に拡径する傾斜面５０ｂを設けることにより、コイル３４の励磁作用下に可動鉄心４０が軸線方向に変位する際において、可動鉄心４０の外周面とスリーブ４６の内周面との接触面積を抑制することができるため、コイル３４の吸引力を低下させることがなく、可動鉄心４０の摺動抵抗を低減することができる。
【００３５】
また、可動鉄心４０が変位する際の摺動抵抗が抑制されることにより、可動鉄心４０の外周面とスリーブ４６の内周面との接触による塵埃等の発生を抑制することができ、塵埃等の発生による作動不良等を防止することができる。
【００３６】
その結果、耐久性をより一層向上させることができるため、より一層長期にわたって使用することが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００３８】
すなわち、可動鉄心のスリーブと略対向する位置、またはスリーブの内周面にテーパ状に形成されたテーパ面を設けることにより、可動鉄心が変位する際において可動鉄心とスリーブとの摺動抵抗を低減させている。従って、可動鉄心がより円滑に摺動することができるとともに、可動鉄心とスリーブとの接触作用下に発生する塵埃等を抑制することができる。
【００３９】
その結果、電磁弁の耐久性をより一層向上させるとともに、作動不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電磁弁の弁閉時における縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電磁弁の弁開時における縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電磁弁の弁閉時における可動鉄心の傾斜面の部分拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る電磁弁の弁閉時におけるスリーブの傾斜面の部分拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る電磁弁のストロークと吸引力との関係を示す特性線図である。
【図６】従来技術に係る電磁弁の縦断面図である。
【符号の説明】
１０…電磁弁                      １２…圧力流体供給ポート
１４ａ、１４ｂ…圧力流体排出ポート
１６…第１バルブボディ            １８…環状段部
２０…第２バルブボディ            ２２…ボンネット
２４…ソレノイド部                ２６…弁機構部
３０ａ、３０ｂ…シール部材        ３４…コイル
３６…ボビン                      ３８…固定鉄心
４０…可動鉄心                    ４２…環状突起部
４４…ロッド部                    ４６…スリーブ
４８…クリアランス                ５０ａ、５０ｂ…傾斜面
５８…ダイヤフラム                ６０…変位部材
６２…弾性部材                    ６４…環状溝部
６６…ばね部材
【図１】
0003947957.tif 000002
【図２】
0003947957.tif 000003
【図３】
0003947957.tif 000004
【図４】
0003947957.tif 000005
【図５】
0003947957.tif 000006
【図６】
0003947957.tif 000007