(57)【要約】【課題】電磁弁において可動コアの移動方向と直交する方向への吸引力を低減することで作動性及び耐久性の向上を図る。【解決手段】電磁弁１０は、流路１２を有したボディ１４と、該ボディ１４に連結されるソレノイド部１６とを含み、前記ソレノイド部１６には、可動コア１８を内部に収納可能なコアハウジング５０を備え、該コアハウジング５０のフランジ部６０が前記可動コア１８を案内するガイド部５８に対して径方向外側へと拡がるように形成され、その境界部位には、コア部５６側にガイド部５８に向かって徐々に厚くなる肉盛部６４が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流通する流路を有したボディと、
前記ボディに対して移動自在に設けられる可動コアと、
前記ボディに連結され、通電作用下に励磁することで前記可動コアを軸方向に沿って移動させるソレノイドと、
前記ソレノイドの内部に設けられ磁性材料からなる固定部材と、
前記可動コアの端部に設けられ前記流路の連通状態を切り換える弁体と、
を備える電磁弁であって、
前記固定部材は、前記可動コアが移動自在に内部へと収納される筒状のガイド部と、
前記ガイド部と同軸且つ連なるように延在し前記ソレノイドの励磁作用下に前記可動コアを吸引するコア部と、
前記ガイド部に対して径方向外側へと拡がったフランジ部とを有し、
前記フランジ部と前記ガイド部との境界部位には肉盛部を有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、
前記肉盛部は、前記フランジ部の外縁部と比較して前記ガイド部の軸方向において前記コア部側に厚く形成されることを特徴とする電磁弁。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電磁弁において、
前記固定部材は、単一の素材を切削して形成されたものであ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、ソレノイドへの通電作用下に移動する可動コアを有し、該可動コアを移動させることで流路の連通状態を切り換える電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コイルを含むソレノイド部への通電によって励磁させることで可動コアを吸引し、該可動コアに連結された弁体を開閉させることでボディに形成された流路の連通状態を切換可能な電磁弁が用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示される電磁弁は、磁性材料から形成され可動コアが内部に移動自在に収納されたヨークを有し、該ヨークは、筒状の円筒基部と、該円筒基部の先端側端部から径方向外側へと張り出したフランジ部とから構成される。そして、ヨークのフランジ部は、流路を有したベースのフランジ部と軸方向に対向するように設けられ、一方、円筒基部は、コイルの巻回されたボビンの内側において前記ボビンと同軸状に配置される。このコイルは、ボビンの外周側に巻回されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１０８５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した電磁弁においては、円筒基部に対して直角となるようにフランジ部が設けられているため、通電によってコイルが励磁した際に比較的断面積の大きなフランジ部から断面積の小さな円筒基部へと磁束が流れることになり両者の境界部位近傍に磁束が集中しやすい。
【０００６】
そのため、可動コアがヨークの内部を軸方向に沿って移動する際、該可動コアには磁束の集中に起因して移動方向に対して直交する径方向外側へと引っ張る吸引力（サイドフォース）が付与されることとなる。その結果、径方向外側への吸引力が付与された状態で可動コアが移動することで、円筒基部との間の摺動抵抗が増加し作動性の低下を招くと同時に、摺動面の摩擦が増加することで耐久性の低下を招くこととなる。
【０００７】
また、円筒基部はフランジ部と比べて薄く形成されているため、可動コアからの径方向外側への力がわずかに加わっただけでも破損や変形してしまうことが懸念される。
【０００８】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、可動コアの移動方向と直交する方向への吸引力を低減することで作動性及び耐久性の向上を図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】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体が流通する流路を有したボディと、
ボディに対して移動自在に設けられる可動コアと、
ボディに連結され、通電作用下に励磁することで可動コアを軸方向に沿って移動させるソレノイドと、
ソレノイドの内部に設けられ磁性材料からなる固定部材と、
可動コアの端部に設けられ流路の連通状態を切り換える弁体と、
を備える電磁弁であって、
固定部材は、可動コアが移動自在に内部へと収納される筒状のガイド部と、
ガイド部と同軸且つ連なるように延在しソレノイドの励磁作用下に可動コアを吸引するコア部と、
ガイド部に対して径方向外側へと拡がったフランジ部とを有し、
フランジ部とガイド部との境界部位には肉盛部を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、磁性材料からなる固定部材において、可動コアが移動自在に内部へと収納された筒状のガイド部と、ガイド部に対して径方向外側へと拡がったフランジ部との境界部位に肉盛部を設けることで、ソレノイドの励磁状態において磁束の流れをフランジ部から肉盛部を介してガイド部へと円滑に導くことが可能となる。
【００１１】
従って、フランジ部とガイド部との境界部位における磁束の集中が肉盛部によって低減されるため、該磁束の集中に起因した径方向外側への吸引力（サイドフォース）の発生が抑制され、可動コアに対する吸引力の付与が低減されることで、可動コアを円滑に軸方向へと移動させることができる。その結果、可動コアの作動性向上を図ることができる。また、可動コアに対する径方向外側への吸引力が抑制されることで可動コアとガイド部との間の摺動抵抗が低減され、摩擦による耐久性の低下を回避でき、結果として耐久性の向上を図ることができる。さらに、肉盛部によって境界部位近傍における強度を向上させることができる。
【００１２】
さらにまた、肉盛部は、フランジ部の外縁部と比較してガイド部の軸方向においてコア部側に厚く形成されるとよい。
【００１３】
またさらに、固定部材は、単一の素材を切削して形成するとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１５】
すなわち、電磁弁を構成する磁性材料からなる固定部材において、可動コアが移動自在に収納された筒状のガイド部と、ガイド部に対して径方向外側へと拡がったフランジ部との境界部位に肉盛部を設けることで、ソレノイドの励磁状態において磁束の流れをフランジ部から肉盛部を介してガイド部へと円滑に導くことが可能となる。
【００１６】
従って、ソレノイドを励磁させた状態において、フランジ部とガイド部との境界部位における磁束の集中が肉盛部によって低減されるため、該磁束の集中に起因した径方向外側への吸引力（サイドフォース）の発生が抑制される。その結果、可動コアに対する径方向外側への吸引力の付与が低減されることで、可動コアの軸方向に沿った作動性の向上を図ることができる。また、可動コアに対する径方向外側への吸引力が抑制されることで可動コアとガイド部との間の摺動抵抗が低減され、摩擦による耐久性の低下を回避することで耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る電磁弁の弁閉状態を示す全体断面図である。
【図２】図１に示す電磁弁におけるコアハウジングの単体断面図である。
【図３】ソレノイド部の励磁状態におけるコアハウジングのフランジ部近傍の磁束の流れを示す概略説明図である。
【図４】図４Ａは、第１変形例に係るコアハウジングを示す拡大断面図であり、図４Ｂは、第２変形例に係るコアハウジングを示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。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。
【００１９】
この電磁弁１０は、図１に示されるように、流体の流通する流路１２を有したボディ１４と、該ボディ１４に対して連結され通電作用下に励磁するソレノイド部（ソレノイド）１６と、該ソレノイド部１６の内側に設けられ励磁作用下に移動する可動コア１８と、該可動コア１８に連結され前記流路１２の連通状態を切り換える弁機構２０とを含む。
【００２０】
ボディ１４は、例えば、樹脂製材料から形成され、一直線状に形成され内部に流路１２を有した本体部２２と、該本体部２２に対して直交するように突出した挿入部２４とを有し、前記本体部２２の一端部には流体の供給される導入ポート２６が開口し、内部に形成された流路１２と連通している。また、本体部２２の他端部には流体の排出される導出ポート２８が開口している。
【００２１】
この流路１２には、後述する挿入部２４に臨む位置に弁座部３０が形成され、該弁座部３０は本体部２２の軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿った平面状に形成され、後述する弁機構２０の弁体７８が着座自在に形成される。この弁座部３０の略中央には本体部２２の軸線と直交方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に貫通した連通路３２が形成され、該連通路３２は所定距離だけ延在した後に前記軸線の方向（矢印Ａ２方向）へと延在して導出ポート２８と連通している。すなわち、ボディ１４において導入ポート２６と導出ポート２８とが流路１２及び連通路３２を通じて連通している。
【００２２】
また、導入ポート２６の内部には、導入される流体中に塵埃等が含まれていた場合に捕捉する網目状のフィルタ３４が装着されている。
【００２３】
挿入部２４は、本体部２２の軸方向に沿った中央よりやや他端部側（矢印Ａ２方向）に形成され、前記本体部２２の軸線に対して直交するように所定高さだけ突出し、その内部にはソレノイド部１６及び弁機構２０の一部が挿入される挿入孔３６が形成される。
【００２４】
また、挿入部２４の端部には環状溝を介してシールリング３８が装着されると共に、外周部には径方向外側に膨出した段部４０が形成される。
【００２５】
ソレノイド部１６は、有底筒状のケーシング４２と、該ケーシング４２の内部に設けられコイル４４の巻回されるボビン４６と、該ボビン４６の外側を覆うように設けられるカバー部材４８と、前記ボビン４６の内側に設けられ前記ケーシング４２の端部に固定されたコアハウジング（固定部材）５０とからなる。
【００２６】
ケーシング４２は、例えば、冷間圧延鋼板等の磁性材料から形成され、その一端部から他端部に向かって略同一径で延在し、前記一端部中央には中空円筒状に膨出した膨出部５２が形成される。そして、ケーシング４２の内部には開口した他端部側からボビン４６やコアハウジング５０等が収納されると共に、開口した他端部がボディ１４側（矢印Ｂ２方向）となるように設けられる。
【００２７】
カバー部材４８は、例えば、樹脂製材料から円筒状に形成され、ボビン４６の外周側を覆うようにモールド成形される。具体的には、カバー部材４８の一端部がボビン４６の一端部を覆うように径方向内側に向かってモールドされ、他端部も同様にボビン４６の他端部を覆うように径方向内側に向かってモールドされる。これにより、ボビン４６は、その外周側にコイル４４が巻回された状態でカバー部材４８によって覆われる。
【００２８】
そして、カバー部材４８はボビン４６と共にケーシング４２の内部へと収納され、前記カバー部材４８の外周面と前記ケーシング４２の内周面とが当接した状態で収納される。
【００２９】
また、カバー部材４８の一端部内端には、ケーシング４２との間に環状のОリング３９が設けられ、前記Оリング３９は電磁弁１０の作動に伴う振動がソレノイド部１６へと伝達されるのを抑制する防振手段として設けられている。
【００３０】
コアハウジング５０は、図１及び図２に示されるように、例えば、磁性ステンレス鋼等の磁性材料からなる単一の素材で一体的に形成され、一端部側（矢印Ｂ１方向）に形成されたコア部５６と、該コア部５６の端部から他端部側（矢印Ｂ２方向）に向かって延在する筒状のガイド部５８と、該ガイド部５８の軸方向中央部から径方向外側に拡がったフランジ部６０とからなる。
【００３１】
コア部５６は、円柱状に形成され、ボビン４６の内部に挿通された状態で一端部がケーシング４２の膨出部５２の内部へと挿入されることで一体的に保持される。また、コア部５６の他端部中央には、所定高さだけ突出したばね受け凸部６２が形成され後述するスプリング７４の端部が係合される。
【００３２】
ガイド部５８は、コア部５６と同軸且つ略一定径で軸方向（矢印Ｂ２方向）に沿って所定長さで形成され、その内部には可動コア１８が軸方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に沿って移動自在に収納される。そして、ガイド部５８の他端部がボディ１４の挿入部２４内へと挿入されることで、コアハウジング５０を含むソレノイド部１６がボディ１４の本体部２２に対して直交した状態で保持される。
【００３３】
フランジ部６０は、ガイド部５８の外周面に対して直交するように形成され、前記ガイド部５８との境界部位には、コア部５６側（矢印Ｂ１方向）に向かって徐々に厚くなる肉盛部６４が形成される。換言すれば、フランジ部６０は、外縁部から径方向内側となるガイド部５８側に向かって略一定厚さで延在し、該ガイド部５８との境界部位に近づくに連れて徐々に厚くなるように形成されている。
【００３４】
この肉盛部６４は、例えば、断面三角形状に形成され、フランジ部６０及びガイド部５８の周方向に沿って環状に形成され、カバー部材４８の他端部内端に臨むように配置される。
【００３５】
一方、フランジ部６０の外縁部は、ケーシング４２の内周面に形成された溝部６６に係合されることで、前記ケーシング４２とコアハウジング５０との軸方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に沿った相対的な位置決めがなされ同軸状に配置される。
【００３６】
そして、ソレノイド部１６は、ボビン４６及びカバー部材４８の内部にコアハウジング５０のコア部５６及びガイド部５８の一部を挿入し、前記カバー部材４８の他端部にフランジ部６０が当接した状態でケーシング４２の内部へと収納されると共に、ケーシング４２の他端部が、フランジ部６０及び挿入部２４の外周側を覆うように配置された後、該他端部を径方向内側へと折曲して挿入部２４の段部４０へと加締めることで、ボディ１４の挿入部２４に対して連結される。
【００３７】
なお、挿入部２４の外周面とケーシング４２との間には、例えば、ステンレス鋼等の金属製材料からなるリング６８が設けられ一体的に加締められる。
【００３８】
また、フランジ部６０は、挿入部２４に設けられたシールリング３８に当接することで、挿入孔３６から外部への流体の漏れが防止される。
【００３９】
可動コア１８は、例えば、磁性材料により円筒状に形成され、その内部には軸方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に沿って貫通した嵌入孔７０が形成されると共に、該嵌入孔７０の一端部側（矢印Ｂ１方向）には大径のばね受け孔７２が形成される。すなわち、嵌入孔７０とばね受け孔７２とが段付状に形成される。
【００４０】
この可動コア１８は、そのばね受け孔７２がコアハウジング５０のコア部５６に臨むようにガイド部５８の内部に収納され、前記ばね受け孔７２にはコイルスプリングからなるスプリング７４が挿入される。そして、スプリング７４は、その一端部がコア部５６のばね受け凸部６２へと係合されることで、前記コア部５６と可動コア１８との間に介装され、その弾発力が前記可動コア１８をコア部５６から離間させる方向（矢印Ｂ２方向）へと付勢している。
【００４１】
弁機構２０は、可動コア１８の中心に固定されるシャフト７６と、該シャフト７６の他端部に連結される弁体７８とを含む。シャフト７６は、例えば、金属製材料から形成され、軸方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に沿って所定長さを有し、その一端部が可動コア１８の嵌入孔７０へと圧入されることで該可動コア１８の中心に対して一体的に連結される。また、シャフト７６の略中央には、径方向外側へと拡径した拡径部８０を有し、該拡径部８０の端部が可動コア１８の他端部へと当接すると共に、他端部が弁体７８の中心部に対して連結されている。これにより、弁機構２０を構成するシャフト７６及び弁体７８は可動コア１８が軸方向に移動することで一体的に移動する。
【００４２】
弁体７８は、例えば、フッ素ゴム等の弾性材料で覆われた金属等から形成され、ガイド部５８の外径よりも大径の円盤状に形成される。そして、弁体７８は、挿入孔３６の内部においてガイド部５８の他端部と弁座部３０との間に配置され、連通路３２の開口部に対向する部位には、弁座部３０に着座して連通路３２を閉塞可能な着座部８２が設けられる。この着座部８２は弾性材料により形成される。
【００４３】
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。なお、図１は、コイル４４に対して通電のなされていない非励磁状態にあり、可動コア１８がスプリング７４の弾発力によってボディ１４側（矢印Ｂ２方向）へと押圧され弁体７８の着座部８２が弁座部３０へと着座し導入ポート２６と導出ポート２８との連通が遮断された弁閉状態を示している。
【００４４】
このような弁閉状態において、図示しない電源からコイル４４へと通電することにより励磁され、図３に示されるように、その磁束がソレノイド部１６を構成するケーシング４２からコアハウジング５０のフランジ部６０を経て可動コア１８及びガイド部５８からコア部５６へと向かい、再び前記ケーシング４２へと復帰して周回するように発生する。この励磁に伴い、可動コア１８がコアハウジング５０のコア部５６に向かって吸引される。
【００４５】
この際、フランジ部６０から可動コア１８及びコア部５６側へと流れる磁束は、その進行方向に向かって徐々に厚くなるように形成された肉盛部６４を通過することで、前記フランジ部６０とガイド部５８との境界部位近傍において前記コア部５６側に向かって斜め方向へと流れるため、肉盛部６４が設けられていない場合（図３中、二点鎖線形状参照）と比較し、該境界部位近傍において円滑に流れることで磁束の集中が緩和される。
【００４６】
これにより、可動コア１８がスプリング７４の付勢力に抗してボディ１４から離間する方向（矢印Ｂ１方向）へと移動し、それに伴って弁体７８の着座部８２が弁座部３０から離間することで、連通路３２の開口部が開放され弁体７８による連通遮断状態の解除された弁開状態となる。その結果、導入ポート２６から流路１２へと導入された流体が連通路３２を経て導出ポート２８から外部へと流通する。
【００４７】
一方、上述したような弁開状態から、再び流体の流通を遮断する場合には、コイル４４に対する通電を停止することでソレノイド部１６が非励磁状態となり、可動コア１８に付勢されていたコア部５６側（矢印Ｂ１方向）への吸引力が滅勢する。このため、可動コア１８はスプリング７４の弾発力によってボディ１４側（矢印Ｂ２方向）へと押圧され、それに伴って弁体７８が弁座部３０へと着座する。これにより、図１に示すように、再び弁体７８が弁座部３０に着座することで導入ポート２６と導出ポート２８との連通が遮断された弁閉状態となり、流体の流通が遮断される。
【００４８】
以上のように、本実施の形態では、ソレノイド部１６を構成するコアハウジング５０において、フランジ部６０とガイド部５８との境界部位に軸方向に沿って厚さを増加させた肉盛部６４を設け、該肉盛部６４を前記フランジ部６０から前記ガイド部５８に向かって徐々に厚くなるように形成することで、コイル４４の励磁状態において磁束の流れをフランジ部６０からガイド部５８へと円滑に導くことが可能となる。
【００４９】
その結果、フランジ部６０とガイド部５８との境界部位近傍における磁束の集中が肉盛部６４によって低減されるため、該磁束の集中に起因した可動コア１８に対する径方向外側への吸引力（サイドフォース）の発生が抑制され、該可動コア１８を円滑に軸方向へと移動させることができる。換言すれば、可動コア１８の推力を向上させることが可能となる。
【００５０】
また同時に、径方向外側への吸引力によって可動コア１８の移動方向と直交する方向へ引っ張られることが抑制されることで、前記可動コア１８が移動する際にガイド部５８との間の摺動抵抗が抑制されるため、摩擦による耐久性の低下を回避でき、結果として耐久性の向上を図ることができる。
【００５１】
さらに、肉盛部６４を設けることでフランジ部６０とガイド部５８との境界部位近傍の強度を向上させることができる。その結果、コアハウジング５０に対して可動コア１８から径方向外側への力が付与された場合でも破損や変形してしまうことが防止される。
【００５２】
一方、コアハウジング５０のフランジ部６０に設けられる肉盛部６４は、上述したような断面三角形状でガイド部５８側に向かって徐々に厚くなるように形成される場合に限定されるものではなく、例えば、図４Ａに示されるコアハウジング１００の肉盛部１０２のように、断面矩形状に膨出させた形状としてもよいし、図４Ｂに示されるコアハウジング１１０の肉盛部１１２のように、断面円弧状に膨出させた形状としてもよい。
【００５３】
すなわち、フランジ部６０において、ガイド部５８近傍にて厚く形成され磁束の集中を緩和可能な形状であれば特にその形状には限定されるものではない。
【００５４】
なお、本発明に係る電磁弁は、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】
【００５５】
１０…電磁弁                        １２…流路
１４…ボディ                        １６…ソレノイド部
１８…可動コア                      ２０…弁機構
３０…弁座部                        ４２…ケーシング
４８…カバー部材                    ５０、１００、１１０…コアハウジング
５６…コア部                        ５８…ガイド部
６０…フランジ部                    ６４、１０２、１１２…肉盛部
７８…弁体                          ８２…着座部
【図１】
2017150634.tif 000003
【図２】
2017150634.tif 000004
【図３】
2017150634.tif 000005
【図４】
2017150634.tif 000006