(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路を形成する内壁に弁座を設けたカバーと、一端がこのカバーと係合し、かつ外周側に電磁コイルを巻回し内部にこの電磁コイルにより磁化される固定鉄心を有するボビンと、前記固定鉄心と前記弁座との間に介在されて、この弁座に着座することで前記流体通路を閉塞し、前記弁座から離座することで前記流体通路を開く弁体と、この弁体を前記弁座との間で開閉可能に支持する可撓性の支持部材と、前記弁座へ着座する方向へ前記支持部材を付勢する付勢部材と、前記ボビン内に遊嵌配置されると共に、前記弁体に連動し、前記電磁コイルの通電時に前記付勢部材の付勢力に抗して前記弁体が離座し前記固定鉄心側へ吸引される可動鉄心とを備えた電磁弁において、前記支持部材の周縁部を径方向に変位可能に固定する弾性部材を設け、この弾性部材の外周部およびこの弾性部材と対向する前記ボビンの内壁の少なくともいずれか一方に規制手段を設け、前記支持部材の径方向の変位を規制するように構成し、前記規制手段によって、前記支持部材の径方向変位の最大値を前記ボビンと前記可動鉄心との隙間より小さくなるように規制したことを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記規制手段として、前記ボビンの内壁および前記弾性部材の外周部のそれぞれに複数の凸部を設けると共に、それらの凸部を互いに対向させたことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
前記弾性部材の外周部に設けた前記複数の凸部は、その各々が前記ボビンの内壁に設けた前記複数の凸部の少なくとも一個と対向していることを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
【請求項４】
前記弾性部材の外周部に設けた前記複数の凸部は、前記支持部材を部分的に径方向に延長した、前記支持部材と同心円状に拡がる突起であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電磁弁。
【請求項５】
前記ボビンの内壁および前記支持部材との間には両者の位置決めを行なう位置決め部を設けたことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の電磁弁。
【請求項６】
前記弾性部材はリング状に構成され、かつ前記弾性部材の外周部に設けた前記複数の凸部は、前記弾性部材と同心円状に拡がる突起であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁力により弁体を駆動して流体通路を開閉する電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、特開平９−１７０６７５号公報に開示された電磁弁がある。この電磁弁は、コイルに通電されて可動鉄心が固定鉄心側へ吸引されると、可動鉄心と共に支持部材に支持された弁体が弁座から離れて流体通路を開き、ストッパに当接して開弁位置が規制される。ここで、ストッパは、固定鉄心に位置決めされていることから、弁体の開弁位置は固定鉄心に対して常に一定となる。また、可動鉄心は、その弁体がストッパに当接することで固定鉄心側へ吸引された時の位置が決まるため、固定鉄心に対して可動鉄心が吸引された時の位置も一定となる。ところで、ボビンには両端が開口している穴が設けられ、この穴の反弁座側に固定鉄心が収容されている。一方、この穴の弁座側には可動鉄心が、可動鉄心とこの穴との間に所定の隙間を有して収容されると共に、ボビンの弁座側開口部には支持部材を保持する保持部が設けられている。
【０００３】
一方、コイルへの通電が停止されて可動鉄心が固定鉄心から離れた時の位置は、弁体が弁座に当接する位置で決まり、その弁体が支持部材を介して付勢部材により弁座側へ付勢されているため、弁体（支持部材）とストッパあるいは固定鉄心との間の寸法のバラツキは付勢部材により吸収される。これにより、軸方向に対向する固定鉄心と可動鉄心との間隔（エアギャップ）を常時一定に保つことができるため、可動鉄心が固定鉄心側へ吸引された時の両者間の寸法を大きく設定できる。その結果、弁体がストッパに当たる時の衝撃力が低減されることから、衝撃音を低減できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記電磁弁を構成する個々の部品は成形や切削によって製作されるため、個々の部品の寸法精度は確保されるが、ボビンとカバーをヨークによりカシメ固定する際にボビンとカバーの位置関係にバラツキを生じる。即ち、カバーと一体成形されている弁座のシート面はボビンの軸と直交しているが、前述のカシメ固定の際、弁座のシート面は正規の位置に対して若干傾斜してしまう場合があった。一方、可動鉄心はボビンに設けられた可動鉄心収容部である円筒状の穴にほぼ同心状に隙間を有して嵌合している。このほぼ同心状の隙間によって、可動鉄心はボビン内において任意の方向に若干の傾斜が可能である。ここで、前述のように、カシメ固定時に弁座のシート面が正規の位置に対して若干傾斜した場合でも、可動鉄心と支持部材を介して一体の弁体は、それに連動して傾斜し弁座に密着できるので、弁のシール性が保たれる。ところが、可動鉄心がボビンに対して偏心して組付けられて可動鉄心がボビンに接触している場合は、可動鉄心はほとんど傾斜できず可動鉄心と支持部材を介して一体の弁体は傾斜した弁座に完全には密着できず、シール性が不良となる可能性があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に基づいてなされたものであり、その目的は、可動鉄心とボビンとの位置関係を正確に規制することにより、弁座と弁体との密着不良による弁漏れの無い電磁弁を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
本発明の請求項１の手段によれば、前記支持部材の周縁部を径方向に変位可能に固定する弾性部材を設け、この弾性部材の外周部およびこの弾性部材と対向する前記ボビンの内壁の少なくともいずれか一方に規制手段を設け、前記支持部材の径方向の変位を規制するように構成している。これにより、支持部材をボビンに挿入する際、規制手段により支持部材のボビンに対する変位が規制されるため、この支持部材に固定される可動鉄心とボビンとの位置関係も規制される。従って、可動鉄心とボビンの間には所定の隙間ができるため、可動鉄心はボビン内において傾斜可能となり、傾斜した弁座の場合でも弁体が追従し、両者の密着性、シール性を維持可能となる。
【０００８】
本発明の請求項１の手段によれば、前記規制手段によって、前記支持部材の径方向変位の最大値を前記ボビンと前記可動鉄心との隙間より小さくなるように規制している。これにより、支持部材をボビンに挿入する際、この規制手段により支持部材のボビンに対する変位が規制され、この支持部材に固定される可動鉄心とボビンとの間には必ず或る値以上の隙間が存在する。
【０００９】
本発明の請求項２の手段によれば、前記規制手段として、前記ボビンの内壁および前記弾性部材の外周部のそれぞれに複数の凸部を設けると共に、それらの凸部を互いに対向させた。この場合、支持部材をボビンに挿入する際、規制手段である凸部が互いに対向することにより支持部材のボビンに対する変位が規制されるので、この支持部材に固定される可動鉄心とボビンとの位置関係も規制される。
【００１０】
本発明の請求項３の手段によれば、前記弾性部材の外周部に設けた前記複数の凸部はその各々が、前記ボビンの内壁に設けた前記複数の凸部の少なくとも一個と対向している。この場合、支持部材をボビンに挿入する際、凸部が確実に互いに対向するので支持部材のボビンに対する変位が確実に規制される。その結果、この支持部材に固定される可動鉄心とボビンとの位置関係も確実に規制される。
【００１１】
本発明の請求項４の手段によれば、前記弾性部材の外周部に設けた前記複数の凸部は、前記支持部材を部分的に径方向に延長した、前記支持部材と同心円状に拡がる突起である。この場合、支持部材をボビンに挿入する際、前記複数の突起は円周方向に所定の長さを有するため前記ボビンの内壁に設けた前記複数の凸部と確実に対向するので支持部材のボビンに対する変位が規制される。その結果、この支持部材に固定されると共にボビン内に遊嵌配置される可動鉄心とボビンとの位置関係も規制される。
【００１２】
本発明の請求項５の手段によれば、前記ボビンの内壁および前記支持部材との間には両者の位置決めを行なう位置決め部を設けている。この場合、支持部材とボビンの位置関係が一義的に決まるので、ボビンに設けた凸部（規制手段）と弾性部材の外周部に設けた凸部（規制手段）が必ず対向し、それにより支持部材のボビンに対する変位が確実に規制される。その結果、この支持部材に固定される可動鉄心とボビンとの位置関係も確実に規制されるので、ボビンおよび弾性部材の外周部に設ける凸部の個数を機能上必要最少数にすることができる。
【００１３】
本発明の請求項６の手段によれば、前記弾性部材はリング状に構成され、かつ前記弾性部材の外周部に設けた前記複数の凸部は、前記弾性部材と同心円状に拡がる突起である。この場合、支持部材をボビンに挿入する際、前記複数の突起は円周方向に所定の長さを有するため前記ボビンの内壁に設けた前記複数の凸部と確実に対向するので支持部材のボビンに対する変位が規制される。その結果、この支持部材に固定されると共にボビン内に遊嵌配置される可動鉄心とボビンとの位置関係も規制される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による電磁弁の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一構成部分には同一符号を付してある。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態による電磁弁の全体断面図、図２は弁体周辺の要部拡大断面図である。この電磁弁１は、流体通路（後述する）を有するカバー２、このカバー２に組み合わされるボビン３、このボビン３に巻装されたコイル４、コイル４の発生する磁力によって磁化される固定鉄心５、コイル４が通電された時に固定鉄心５側へ吸引される可動鉄心７、この可動鉄心７と一体に変位して流体通路を開閉する弁体８、可動鉄心７と弁体８を変位可能に支持する板ばね９（本発明の支持部材）等から構成されている。
【００１６】
カバー２には、流体通路を形成する流入通路１０と流出通路１１、及び弁体８が着座する弁座１２が設けられている。この弁座１２は、流入通路１０の下流端から弁体８側へ円筒状に突出して設けられ、弁体８の着座面８ａが弁座１２に着座することで流入通路１０が閉塞されて流入通路１０と流出通路１１との間が遮断され、弁座１２から弁体８の着座面８ａが離れることで流入通路１０が開口して流入通路１０と流出通路１１とが連通される。なお、流入通路１０と流出通路１１とが逆の例もある。
【００１７】
ボビン３には、樹脂モールド成形時にマグネチックプレート１３がインサート成形されている。コイル４は、ボビン３の外周に巻装された後、端末がターミナル１４に結線されて、このターミナル１４を通じて外部より通電されることで磁力を発生する。ターミナル１４は、コイル４の外周を覆うハウジング部１５と一体に樹脂モールド成形されたコネクタ１６にインサート成形されている。また、ボビン３のカバー２と組合わせられる側の端部（図１の右側）には、カバー２と係合する係合部３ａおよび、板ばね９（本発明の支持部材であり、可動鉄心７と弁体８を変位可能に支持する）を保持する保持部３ｂが形成されると共に、可動鉄心７を遊嵌保持する円筒状の収容部３ｄが形成されている。また、係合部３ａ上に、図３および図４に示すように、ボビン３の軸方向に長さを有する複数の凸部３ｃ（本発明の規制手段）が設けられている。この凸部の一方の端部は保持部３ｂに接すると共に、他方の端部は、ボビン３とカバー２を組付けた時に、この端部とカバーとの間に所定の隙間を有するように設定されている。
【００１８】
固定鉄心５は、ボビン３の内周に挿通されて、ボビン３の端面（図１の左端面）より突出する一方の端部をヨーク１７の端面にカシメ、圧入、溶接等によりヨーク１７に固定されている。固定鉄心５の他方の端部には、ピース６（ストッパ）が圧入固定されている。ヨーク１７は、ハウジング部１５の外周を覆ってボビン３から突出したマグネチックプレート１３に組付けられた後、ボビン３に組合わされるカバー２に先端部をカシメて固定されている。
【００１９】
可動鉄心７は、ボビン３のマグネチックプレート１３側（図１の右側）の収容部３ｄに固定鉄心５と対向して遊嵌されており、略円筒形状に形成されている。この可動鉄心７は、一方の端部に径方向の内側へ折れ曲がって固定鉄心５の端面５ａとの間にエアギャップＧ（図２参照）を形成する対向壁部７０が設けられて、他方の端部に径方向の外側へ拡大するフランジ部７１が設けられ、このフランジ部７１がボビン３の外側で板ばね９に溶接により固着されている。
【００２０】
板ばね９は、図５に示すように、可動鉄心７および弁体８を支持する略円形状の支持面９０、この支持面９０の外周に設けられた複数（例えば３箇所）の支持腕９１、および各支持腕９１の端部を連結する環状部９２から成り、この環状部９２に固定されたゴム製のリング部１９（本発明の弾性部材）がボビン３の端面に設けられた保持部３ｂとカバー２の端面との間に挟持され（図２参照）ている。また、このリング部１９により流出通路と電磁弁外部との気密が確保維持されている。この板ばね９は、可動鉄心７の変位に伴って図２の左右両側へ撓むことができる。リング部１９の外周部には、図５および図６に示すように板ばね９を部分的に径方向に延長して、板ばね９（本発明の支持部材）と同心円状に拡がる複数の突起９ａ（本発明の規制手段）が設けられている。また、これらの突起９ａの円弧の長さおよび間隔は、各突起９ａのそれぞれがボビン３に設けられた凸部３ｃの少なくとも一個と対向するように設定されている。ここで、ボビン３の保持部３ｂ上における板ばね９の径方向の変位量は、板ばね９に設けられた複数の突起９ａとボビン３に設けられた複数の凸部３ｃとによって規制される。更に、板ばね９の径方向の最大変位量がボビン３の収容部３ｄと固定鉄心７の隙間より小さくなるように、突起９ａおよび凸部３ｃの形状が設定されている。
【００２１】
弁体８は、弾性体（例えばゴム）から成り、図２に示すように、板ばね９に対して可動鉄心７のフランジ部７１より内周側でピース６と対向する位置に固定されて、ピース６のフランジ部６２と板ばね９との間に配されたスプリング１８（付勢部材）により弁座１２側へ付勢されている。この弁体８は、コイル４が通電されて可動鉄心７が固定鉄心５側へ吸引されると、スプリング１８の付勢力に抗して板ばね９が撓むことにより、弁体８のピース６側端面８ｂがピース６の端面６ａ（以下、ストッパ面６ａと言う）に当接し、コイル４が非通電の時はスプリング１８の付勢力により弁体８の着座面８ａが弁座１２に着座している。
【００２２】
次に、本発明の実施例の作動を説明する。先ず、コイル４が非通電の時は、図２に示すように、スプリング１８の付勢力により弁体８の着座面８ａが弁座１２に着座しているため、流入通路１０と流出通路１１との間が遮断されて、流体通路には流体の流れが発生していない。その後、コイル４が通電されてコイル４の発生する磁力により固定鉄心５が磁化されると、可動鉄心７がスプリング１８の付勢力に抗して固定鉄心５側へ吸引される。これにより、可動鉄心７の移動に伴って板ばね９が撓むことにより、その板ばね９に固定された弁体８が弁座１２から離れて流入通路１０を開口し、弁体８のピース６側端面８ｂがピース６のストッパ面６ａに当接する位置までリフトする。この結果、流入通路１０と流出通路１１とが連通することにより、流入通路１０の流入ポート１０ａから流出通路１１の流出ポート１１ｂへ向かって流体の流れが発生する。
【００２３】
一方、コイル４への通電が停止されると、コイル４の磁力が消失して可動鉄心７を吸引する力が無くなるため、それまで固定鉄心５側へ吸引されていた可動鉄心７がスプリング１８の付勢力により押し戻される。この可動鉄心７の移動に伴って弁体８が弁座１２側へ移動して弁座１２に着座することで流体通路を閉じる。
【００２４】
以上説明した本実施例の構成によれば、組付け時におけるボビン３に対する板ばね９の径方向の最大変位量が、ボビン３の収容部３ｄと可動鉄心７の隙間より小さくなるように突起９ａおよび凸部３ｃの形状が設定されている。従って、ボビン３の保持部３ｂに板ばね９（弁体８と可動鉄心７が既に固定されている）をセットすると、自動的に、可動鉄心７とボビン３の収容部３ｄとの間に所定の隙間が確保される。この隙間により可動鉄心７はボビン３内において任意の方向に若干の傾斜が可能となる。カバー２とボビン３をヨーク１７によりカシメ固定する際、弁座１２が、弁体８の着座面８ａと平行にならず若干傾斜した場合でも、可動鉄心７と板ばね９を介して一体の弁体８はそれに連動して傾斜し弁座１２に密着できるので、弁座１２と弁体８との間の気密を保つことができる。
【００２５】
図７に、第１の実施形態の第１変形例を示す。本実施例では、ボビン３に設けた複数の凸部３ｃ（本発明の規制手段）の一方の端部は保持部３ｂに接すると共に、他方の端部は、ボビン３にカバー２を組付けた時にこの端部とカバーとの間に所定の隙間を有するように設定したが、本変形例では図７に示すように、凸部３ｃのボビン３の開口部側の端部を延長すると共に、この端部にテーパ部３ｆを設け、さらにカバー２には凸部３ｃとの干渉を避けるための切欠き部２ａを設けている。この場合、組付け工程において板ばね９をボビン３にセットする時、凸部３ｃのテーパ部３ｆが突起９ａのガイドとなるので、板ばね９のセットが容易となり作業性を向上できる。また、カバー２には凸部３ｃとの干渉防止のための切欠き部２ａを設けているので、ボビン３にカバー２を組付ける際にカバー２が凸部３ｃに乗り上げ、正常に組付けられないという不具合を防止できる。
【００２６】
図８および図９に、第１の実施形態の第２変形例を示す。本実施例では、板ばね９の外周部の環状部９２にゴム製のリング部２０（本発明の弾性部材）を固定すると共に、このリング部２０の外周部にリング部２０と一体成形され、板ばね９と同心円状に広がる複数の突起２０ａ（本発明の規制手段）を設けいる。また、これらの突起２０ａの円弧の長さおよび間隔は、各突起２０ａのそれぞれがボビン３に設けられた凸部３ｃの少なくとも一個と対向するように設定されている。さらに、組付け時におけるボビン３に対する板ばね９の径方向の最大変位量が、ボビン３の収容部３ｄと可動鉄心７の隙間より小さくなるように突起２０ａおよび凸部３ｃの形状が設定されている。従って、前述の第１の実施形態の場合と同様に、可動鉄心７とボビン３の収容部３ｄとの間に所定の隙間が確保される。この隙間により可動鉄心７はボビン３内において任意の方向に若干の傾斜が可能となる。カバー２とボビン３をヨーク１７によりカシメ固定する際、弁座１２が、弁体８の着座面８ａと平行にならず若干傾斜した場合でも、可動鉄心７と板ばね９を介して一体の弁体８はそれに連動して傾斜し弁座１２に密着できるので、弁座１２と弁体８との間の気密を保つことができる。
【００２７】
なお、以上に述べた実施例では、板ばね９（支持部材）のボビン３に対する位置を規制する規制手段をボビン３と板ばね９の両方に設けているが、どちらか一方にのみ設けても本実施例と同様の効果が得られる。
【００２８】
（第２の実施形態）
図１０、図１１および図１２に、本発明の第２の実施形態を示す。本発明の第２の実施形態は第１の実施形態に対して、板ばね９がボビン３の軸を中心として回転することを規制するための位置決め部を、板ばね９とボビン３に設けたものである。図１０に示すようにボビン３のカバー２と係合する係合部３ａに凹部３ｅ（位置決め部）を設けると共に、図１１および図１２に示すように、板ばね９の外周部に板ばね９を部分的に径方向に延長して突起９ｂ（位置決め部）を設けている。板ばね９の突起９ｂは、ボビン３の凹部３ｅと係合している。この構成により、板ばね９をボビン３にセットする際、板ばね９がボビン３の軸を中心に回転することが規制され、板ばね９に設けられた複数の突起９ａがボビン３に設けられた複数の凸部３ｃに確実に対向する。これにより、電磁弁の組付け工程において、ボビン３の保持部３ｂに板ばね９（弁体８と可動鉄心７が既に固定されている）をセットする際、板ばね９の径方向の変位は、ボビン３の収容部３ｄと固定鉄心７との隙間より小さくなるように規制されるので、可動鉄心７とボビン３の収容部３ｄとの間に所定の隙間が確保される。この隙間により可動鉄心７はボビン３内において任意の方向に若干の傾斜が可能となる。カバー２とボビン３をヨーク１７によりカシメ固定する際、弁座１２が弁体８の着座面８ａと平行にならず若干傾斜した場合でも、可動鉄心７と板ばね９を介して一体の弁体８はそれに連動して傾斜し弁座１２と密着できるので、弁座１２と弁体８との間の気密を保つことができる。また、板ばね９に設けられた複数の突起９ａが、ボビン３に設けられた複数の凸部３ｃに確実に対向するので、凸部３ｃの個数を突起９ａの個数と同数にすることができる。さらに、板ばね９をボビン３にセットする際、板ばね９の突起９ｂがボビン３の凹部３ｅと係合することにより、板ばね９はボビンに対してほとんど回転しないので、板ばね９に設けられた複数の突起９ａの大きさ、即ち円弧の長さを必要最小にすることができる。
【００２９】
なお、第２の実施形態において、板ばね９の突起９ｂ（位置決め部）は、板ばね９の外周部を部分的に径方向に延長することにより設けているが、リング部１９の外周部にリング部１９と一体成形することにより設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す電磁弁の全体断面図である。
【図２】板ばね周辺の要部拡大断面図である（閉弁時）。
【図３】ボビンの板ばね保持部側端部の正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】板ばねの平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】第１の実施形態の第１変形例の断面図である。
【図８】第１の実施形態の第２変形例の板ばねの平面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態によるボビンの板ばね保持部側端部の正面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態による板ばねの平面図である。
【図１２】図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
１  電磁弁
２  カバー
３  ボビン
３ｃ  凸部（規制手段）
３ｅ凹部（位置決め部）
４  コイル
５  固定鉄心
７  可動鉄心
８  弁体
９  板ばね（支持部材）
９ａ  突起（規制手段、凸部）
９ｂ  突起（位置決め部）
１０  流入通路
１１  流出通路
１２  弁座
１８  スプリング（付勢部材）
１９  リング部（弾性部材）
２０  リング部（弾性部材）
２０ａ  突起（規制手段、凸部）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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