(57)【要約】【課題】小型かつ小電力でも確実に開閉動作する電磁弁を実現する。【解決手段】Ｕ字形のヨーク１１におけるＵ字形状の両延出部１１ａ・１１ｂに対向するように板状弁体１４を配設し、燃料通路８に弁座１５を設け、弁体を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね１８を設け、弁体との間隔を、励磁コイル１３を巻回した一方の延出部１１ａの方を他方よりも長くする。可動鉄心が弁体を兼ねていることから別個に弁体を設ける必要が無く、可動鉄心の軽量化が可能となる。通電初期には励磁コイルを巻回された一方の延出部に対する方が先に吸引され、その吸引動作により可動鉄心は両延出部に対する間隔差が無くなり、その後、両延出部に吸引されることにより両延出部に対して時間差の無い吸着が行われる。【選択図】図２
2009281472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ字形状の固定鉄心と、前記固定鉄心の前記Ｕ字形状における一方の延出部に巻回された励磁コイルと、前記固定鉄心の前記Ｕ字形状における両延出部に対して橋渡し状態に配設されかつ当該両延出部の両延出端に対して接離自在に設けられた可動鉄心と、前記可動鉄心を前記固定鉄心の前記両延出部から離反させる向きに付勢するばね手段とを備えるソレノイドとを備え、
前記可動鉄心は、前記ばね手段により付勢されて前記両延出部から離反した状態で流体通路を閉弁し、前記励磁コイルの励磁により吸着されて前記両延出部に当接した状態で前記流体通路を開弁するように前記流体通路の一部により前記接離方向に変位可能にガイドされ、
前記可動鉄心における前記両延出部に対向する各部分の前記両延出部に対する間隔は、前記励磁コイルが巻回された前記一方の延出部に対する方が他方の延出部に対する方よりも長くされていることを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記可動鉄心における前記他方の延出部に対向する部分に端部を曲折した曲折係合部が設けられていると共に、
前記全閉状態では前記曲折係合部と所定長離れ、かつ前記励磁コイルへの通電初期に前記可動鉄心が前記一方の延出部に吸着されて傾動することにより前記曲折係合部が係合する位置に磁性体からなる係合ピンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体通路を開閉するのに使用される電磁弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、気化器と電磁弁とを一体的に組み合わせ、電磁弁により気化器への燃料供給通路を開閉するようにした燃料制御用電磁弁がある。その電磁弁にあっては、マグネットを用いた発電電力や電池などの電力により電磁弁を動作させる構成としているものがあり、例えば、合成樹脂材により中空円筒形状に成形されたボビンに励磁コイルが巻回され、その外周面を覆うように鋼製のヨークが配設され、中空円筒形状のボビン内に互いに同軸的に固定鉄心と可動鉄心とが配設されているものがあった（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
上記電磁弁にあっては、例えば図４に示されるように構成されている。図において、鋼板をＵ字形状（図では逆Ｕ字形状）に曲折して形成されたヨーク本体２１ａと、ヨーク本体２１ａの開口を閉塞する板状のヨーク蓋体２１ｂとからヨーク２１が形成されており、ヨーク２１には、軸線方向両端部に外向フランジを有する円筒状ボビン２２と、ボビン２２内に突入状態に配設されかつヨーク本体２１ａの底壁部分と結合された円柱状固定鉄心２３と、固定鉄心２３と同軸的に対向して配設されかつボビン２２内に出没自在に設けられた円柱状可動鉄心２４と、固定鉄心２３と可動鉄心２４との間に同軸的に介装された圧縮コイルばね２５とが内蔵されている。なお、ボビン２２には、励磁状態で可動鉄心２４を固定鉄心２３に磁気吸引するための励磁コイル２６が巻回されており、その非励磁状態では可動鉄心２４は圧縮コイルばね２５のばね付勢力によりヨーク２１外方に突出させられる。
【０００４】
また、可動鉄心２４の一方の軸線方向端部はヨーク蓋体２１ｂから外方（図の下方）に突出しており、その突出端部には弁体２７が結合されている。弁体２７は、気化器ボディ２８に形成された流体通路２９ａ・２９ｂを開閉するように配設されている。流体通路２９ａは燃料ポンプ（図示せず）と配管され、流体通路２９ｂは混合気通路に臨む燃料噴出口（図示せず）と連通している。両流体通路２９ａ・２９ｂ間には両通路２９ａ・２９ｂを連通する弁座３０が配設されている。可動鉄心２４すなわち弁体２７の往復動により弁座３０が開閉され、このようにして電磁弁が構成されている。
【０００５】
上記構造の電磁弁は、可動鉄心２４の突出状態で弁体２７により弁座３０が全閉状態になるものである。そのために、励磁コイル２６の非励磁状態で可動鉄心２４をばね付勢する圧縮コイルばね２５の伸縮長を確保すると共に吸着開始時の両鉄心２３・２４間の磁束量を確保するべく、可動鉄心２４に圧縮コイルばね２５の全長を圧縮状態で受容し得るコイルばね保持孔２４ａが形成されている。なお、コイルばね保持孔は、固定鉄心２３に設けられても良い。
【特許文献１】特開平８−１４１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように可動鉄心２４にコイルばね保持孔２４ａが設けられていることにより、可動鉄心２４の全長は長くなる。さらに、可動鉄心２４と一体の弁体２７により弁座３０の開口を開閉するため、可動鉄心２４の直進性が要求され、その達成のためにも可動鉄心２４の往復動方向長さが長くなる。この直進性の確保は固定鉄心２３にコイルばね保持孔を設けた場合にも必要であり、可動鉄心２４が長くなることに変わりはない。
【０００７】
可動鉄心２４が長くなることにより、可動鉄心２４が大型化しかつ重量増大化するという問題があった。また、可動鉄心２４が重いと、エンジン搭載において耐振動性に対して不利である。例えば閉弁状態で高振動下でも弁体２７が開弁しないようにするためには圧縮コイルばね２５のばね力を強くする必要があり、可動鉄心２４が重くなればなるほど強いばねで付勢する必要がある。開弁時には強いばね力で付勢されている可動鉄心２４を磁気吸引することになり、弁体２７を開弁方向に動作させるためには大きな磁力（電流）が必要となり、電源や励磁コイル２６が大型化するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決して、小型かつ小電力でも確実に開閉動作する電磁弁を実現するために本発明に於いては、Ｕ字形状の固定鉄心と、前記固定鉄心の前記Ｕ字形状における一方の延出部に巻回された励磁コイルと、前記固定鉄心の前記Ｕ字形状における両延出部に対して橋渡し状態に配設されかつ当該両延出部の両延出端に対して接離自在に設けられた可動鉄心と、前記可動鉄心を前記固定鉄心の前記両延出部から離反させる向きに付勢するばね手段とを備えるソレノイドとを備え、前記可動鉄心は、前記ばね手段により付勢されて前記両延出部から離反した状態で流体通路を閉弁し、前記励磁コイルの励磁により吸着されて前記両延出部に当接した状態で前記流体通路を開弁するように前記流体通路の一部により前記接離方向に変位可能にガイドされ、前記可動鉄心における前記両延出部に対向する各部分の前記両延出部に対する間隔は、前記励磁コイルが巻回された前記一方の延出部に対する方が他方の延出部に対する方よりも長くされているものとした。
【０００９】
特に、前記可動鉄心における前記他方の延出部に対向する部分に端部を曲折した曲折係合部が設けられていると共に、前記全閉状態では前記曲折係合部と所定長離れ、かつ前記励磁コイルへの通電初期に前記可動鉄心が前記一方の延出部に吸着されて傾動することにより前記曲折係合部が係合する位置に磁性体からなる係合ピンが設けられていると良い。
【発明の効果】
【００１０】
このように本発明の請求項１によれば、Ｕ字形状固定鉄心の両延出部間に橋渡し状態に配設された可動鉄心が、ばね手段により付勢されて両延出部から離反した状態で流体通路を閉弁し、励磁コイルへの通電による励磁により両延出部に吸着された状態で流体通路を開弁する弁体として作用することから、可動鉄心を板状に形成することができると共に、可動鉄心が弁体を兼ねていることから別個に弁体を設ける必要が無く、可動鉄心の軽量化が可能となる。
【００１１】
また、固定鉄心の両延出部に対する可動鉄心の間隔は、励磁コイルを巻回された一方の延出部に対する方が他方よりも長くされていることにより、可動鉄心にあっては、通電初期には励磁コイルを巻回された一方の延出部に対する方が先に吸引され、その吸引動作により可動鉄心は両延出部に対する間隔差が無くなり、その後、両延出部に吸引されることにより両延出部に対して時間差の無い吸着が行われる。Ｕ字形状の固定鉄心の両延出部に対する可動鉄心の各間隔が同じ場合には、可動鉄心は、吸引力の強い方（励磁コイルが巻回された方）に先に吸着され、次に他方に吸着されるようになるため、開弁動作が２段階となり開弁動作の安定性に欠けるという問題がある。それに対して、上記構造により開弁動作が安定化し得る。
【００１２】
また請求項２によれば、可動鉄心は、励磁コイルを巻回された一方の延出部に対する方が先に吸引されて傾動すると、その傾動により他方の延出部に対する方が係合ピンに係合して、係合ピンが可動鉄心の傾動運動における枢軸となる。これにより、可動鉄心は係合ピンにより位置規制されるため、ガイド溝などのガイド構造を設けた場合の摺接による抵抗が生じることが無く、簡単な構造で可動鉄心の傾動すなわち開弁動作を安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された気化器の全体を示す概略正面図である。本気化器は、例えば２サイクル内燃機関のエンジンに装着され、絞り弁としてはロータリバルブ型であって良い。
【００１４】
気化器ボディ１には図における表裏方向に貫通する混合気通路１ａが形成されており、混合気通路１ａには、混合気通路１ａを直径方向であって図の上下方向に横切る燃料ノズル２が設けられている。燃料ノズル２は、チューブ状に形成され、円柱状をなす弁体３の軸線と同軸に設けられ、弁体３の径方向に形成された貫通孔内に突出している。弁体３には燃料ノズル２に対向しかつ弁体３の軸線方向（図の上下方向）変位に伴って燃料ノズル２に対する没入量を変化させる針状の燃料調整弁４が一体的に取り付けられている。燃料調整弁４の燃料ノズル２に対する没入量に応じて燃料が混合気通路１ａに噴出される。
【００１５】
気化器ボディ１の下部には燃料制御室体５と大気圧室体６とが一体的に組み付けられている。燃料制御室体５と大気圧室体６との間には、燃料制御室体５に設けられた燃料制御室（図示せず）から燃料ノズル２に向けて送り出す燃料の供給圧を一定状態にするためのダイヤフラム（図示せず）が設けられている。また、気化器ボディ１には一側方に延出された延出部１ｂが一体に形成されており、延出部１ｂには本発明に基づく電磁弁７が気化器ボディ１と並列状態に取り付けられている。燃料制御室体５から燃料ノズル２に至る流体通路８は延出部１ｂを経由して配管されており、流体通路８における延出部１ｂに対応する部分には燃料制御用電磁弁７により駆動される開閉弁９が設けられている。
【００１６】
次に、図２を参照して電磁弁７について説明する。電磁弁７は、固定鉄心としてのＵ字（図では逆Ｕ字）形状のヨーク１１と、ヨーク１１のＵ字形状における一方の延出部１１ａに換装されかつ軸線方向両端部に外向フランジを有するボビン１２と、ボビン１２の両外向フランジ間の胴体部分に巻回された励磁コイル１３と、ヨーク１１の両延出部１１ａ・１１ｂの両端間に橋渡しされるように配置された可動鉄心としての長板状の弁体１４とにより構成されている。
【００１７】
図に示されるように、延出部１ｂにて転回するように設けられた流体通路８の転回部分に部屋８ａが形成されており、部屋８ａの中に弁体１４が受容されている。部屋８ａの燃料制御室体５と連通する側には弁座１５が配設されている。弁座１５には、弁体１４により開閉される流体通路８の一部としての軸線方向孔１５ａが設けられている。
【００１８】
なお、弁座１５は、円筒体の軸線方向中間部に外向フランジ１５ｂを有する形状に形成されており、外向フランジ１５ｂの燃料制御室体５側にＯリング１６が嵌装されている。また、ボビン１２には、延出部１ｂへの取り付け状態で部屋８ａ内に突入する一対の対向壁部１２ａが形成されている。弁座１５は、一対の対向壁部１２ａにより位置決めかつ固定される。
【００１９】
また、弁座１５の側方であってヨーク１１の他方の延出部１１ｂに対向しかつ延出部１１ｂの延出方向に所定の間隔Ｌ１をもって対向する位置に、両対向壁部１２ａを連結するように取り付けられた係合ピン１７が設けられている。他方の延出部１１ｂと係合ピン１７との間を横切るように弁体１４が配設されており、弁体１４の係合ピン１７側となる長手方向一端部には係合ピン１７側に曲折された曲折係合部１４ａが形成されている。
【００２０】
弁体１４は、ボビン１２との間に介装されたばね手段としての圧縮コイルばね１８により弁座１５に当接するまでばね付勢されている。弁座１４の当接状態で弁座１５の軸線方向孔１５ａが閉塞される。図２はその状態を示しており電磁弁７の全閉状態となる。
【００２１】
また、ヨーク１１の一方の延出部１１ａの長さと他方の延出部１１ｂの長さとの間には、延出方向（圧縮コイルばね１８の付勢方向）に対して差Ｌ２が設けられている。
【００２２】
なお、励磁コイル１３は、ボビン１２の部屋８ａ側とは相反する側のフランジ面に設けられたからげピン１９に絡げて半田付けされ、からげピン１９に半田付けされたリード線２０を介して外部の給電回路（図示せず）と接続されている。そして、電気系を保護するために全体が二点鎖線で示されるようにオーバーモールドされている。
【００２３】
このようにして構成された電磁弁７における開閉弁動作について、模式的に示す図３を参照して説明する。図２の全閉状態で励磁コイル１３が通電された初期にあっては、ヨーク１１において励磁コイル１３が巻回された一方の延出部１１ａに大きな磁束が生じることにより、一方の延出部１１ａによる磁気吸引力が大きく、他方の延出部１１ｂによる磁気吸引力が未だ弱いため、可動鉄心である弁体１４は、一方の延出部１１ａ側が大きく変位するように傾動する。その傾動により、弁体１４の曲折係合部１４ａは図３（ａ）に示されるように係合ピン１７に当接して係合し、係合ピン１７を枢軸（回転中心）とするように弁体１４が傾動し得る。そして一方の延出部１１ａの磁極面に弁体１４の一方の長手方向端部が吸着されて当接する。
【００２４】
このように、弁体１４は、励磁コイルを巻回された一方の延出部に対する方が吸引されて傾動するため、その傾動運動を安定化させるためには何らかのガイドが必要である。弁体１４の両側縁部をガイドするようなガイド板を設けた場合には弁体１４はガイド板に摺接しながら傾動することになり、大きな抵抗が生じる。それに対して、上記したように係合ピン１７に曲折係合部１４ａを係合させるという簡単な構造で、弁体１４は係合ピン１７により位置規制されて傾動し得るため、摺接による抵抗が生じることが無く、弁体１４の傾動すなわち開弁動作を安定化させることができる。
【００２５】
また、図３（ａ）の状態となることにより、弁体１４の他方の長手方向端部と他方の延出部１１ｂとの間の磁気吸引力が強まり、図３（ｂ）に示されるように、他方の延出部１１ｂの磁局面に弁体１４の他方の長手方向端部が吸着される。これにより、電磁弁７は全開状態となり、燃料制御室体５から供給される燃料が燃料ノズル２に向けて流れ得る。
【００２６】
このように弁体１４の開弁動作が行われることから、弁体１４を高精度にガイドするガイド部分を設けることなくある程度自由に変位させるようにしても、通電初期の係合ピン１７への当接によりほぼ位置決めされた状態で変位することになる。弁体１４は、その開弁動作において設定された位置（係合ピン１７への当接位置）に対して大きく逸脱することなく、良好な動作が可能となる。
【００２７】
また、電磁弁７は板状の弁体１４の傾動により開閉弁する構造であり、弁体１４が可動鉄心となっていることにより、弁体を含む可動鉄心全体として見た場合に大きな軽量化が実現され、振動により開弁しないようにするための大きなばね力が必要とされない。したがって、開弁時の磁気吸引力も小さくて良く、励磁コイル１３の小型化により、小電力で電磁弁７を動作させることができる。このように、電磁弁７の確実な耐振動性が確保され、かつ電磁弁７を全体としても小型・軽量化し得る。
【００２８】
なお、励磁コイル１３への通電を止めると、圧縮コイルばね１８のばね付勢力により弁体１４は直ちにヨーク１１の両延出部１１ａ・１１ｂから離反し、弁座１５に押し付けられる。これにより、図２に示される全閉状態となる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明にかかる電磁弁は、耐振動性を確保しかつ小型軽量化と共に小電力での動作を実現し得る効果を有し、耐振動性を必要とする装置に装着される流体制御用電磁弁として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明が適用された気化器の全体を示す概略正面図である。
【図２】電磁弁の構造を示す要部拡大断面図である。
【図３】（ａ）は通電初期の弁体の開弁状態を示す模式図であり、（ｂ）は全開状態を示す（ａ）に対応する図である。
【図４】従来の燃料制御用電磁弁を示す要部側断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  気化器ボディ
７  電磁弁
８  流体通路
９  開閉弁
１１  ヨーク
１１ａ  一方の延出部
１１ｂ  他方の延出部
１２  ボビン
１３  励磁コイル
１４  弁体
１５  弁座
１７  係合ピン
【図１】
2009281472.tif 000003
【図２】
2009281472.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009281472.tif 000006