(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を切り替える弁体を備えた弁部に装着し、該弁体を駆動するための電磁弁用ソレノイドであって、
コイルが巻回されたボビンと、上記弁部が装着される開口を備えて上記ボビンに周設される磁性体ケースと、上記磁性体ケースの開口側において該ケース側壁に固定された磁性体プレートと、該磁性体プレートと上記ボビンの中心を貫通する中心孔に摺動自在に嵌挿されると共に、コイルへの通電時に上記磁性体プレートに当接する環状ストッパが圧入された可動鉄心と、該可動鉄心と対向する磁極面が形成された固定磁極部材とを備え、上記コイルに対する通電により上記可動鉄心を駆動し、上記弁体を開閉動作させる電磁弁用ソレノイドにおいて、
上記可動鉄心が、磁性体プレートの中心孔から突出する側の端部に形成された大径部と、段部を介して該大径部に連設された小径部とからなる鉄心、並びに、上記鉄心の大径部に嵌合圧入された大径孔と、該大径孔に連設されて上記小径部に嵌合された小径孔とを有する環状ストッパとから構成されている、
ことを特徴とする電磁弁用ソレノイドの可動鉄心。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁弁用ソレノイドの可動鉄心を製造する方法であって、
環状ストッパの大径孔側から鉄心の小径部を挿入していき、該大径孔に鉄心の大径部を嵌合圧入すると共に、上記環状ストッパの小径孔に鉄心の小径部を嵌合させる、
ことを特徴とする電磁弁用ソレノイドの可動鉄心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁において弁部を駆動するソレノイド部の可動鉄心及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人が先に提案した電磁弁５０は図４に示すように、図示しない弁体が内部に設けられた弁部５１と、該弁部５１に装着されて前記弁体を駆動するためのソレノイド部５２とからなり、上記弁部５１において弁体は、プッシュロッド６０の動作に連動するように構成されている。
【０００３】
また、上記ソレノイド部５２は、弁部５１を装着する開口を備えた磁性体ケース５３内に、コイル５４が外周に巻回されたボビン５５と、該ボビン５５の上記磁気ケース５３の開口側に取り付けられた磁性体プレート５９と、該磁性体プレート５３と上記ボビン５５を貫通する中心孔に挿入された固定鉄心５６、並びに、一端側が該中心孔内に摺動自在に挿入されて上記固定鉄心５６に対向していると共に、上記弁体に連結されたプッシュロッド６０に作用する他端側に、上記磁気プレート５９に接離する当接部６１ｃを備えた蓋状のストッパ６１を圧入した可動鉄心５８が、それぞれ収容されて構成されている。
上記ストッパ６１は、固定鉄心５６に対する可動鉄心５８の吸着時に、該可動鉄心が固定鉄心５６に衝突して衝撃及び衝突音が発生するのを抑制するため、上記衝突の直前で可動鉄心を停止させるためのものである。
【０００４】
なお、上記ストッパ６１の外周には鍔部６１ａが設られ、該鍔部６１ａと上記磁性体プレート５９との間に復帰バネ５７を縮設することにより、可動鉄心５８は上記プッシュロッド６０に当接する方向、すなわち上記弁部５１方向に常時付勢されている。また、上記ストッパ６１の内周面に凹設された凹部６１ｂが、上記可動鉄心５８に凸設された凸部５８ａと係合して、上記固定鉄心５８からの上記ストッパ６１の抜けを防止している。
【０００５】
このような構成を有する電磁弁５０においては、ソレノイド部５２のコイル５４に通電すると、図４の右半分に示すように、可動鉄心５８は固定鉄心５６に吸引されて上記中心孔内を摺動し、上記ストッパ６１の当接部６１ｃが上記磁性体プレート５９に当接して停止する。一方、非通電状態においては、図４の左半分に示すように、上記復帰バネ５７の弁部５１方向への付勢力で可動鉄心５８は上記固定鉄心５６から離れて、上記プッシュロッド５９を押圧し、それに連動して上記弁体が駆動されるようになっている。
【０００６】
ところで、ストッパ６１の当接部６１ｃが上記磁性体プレート５９に当接する際に、上記ストッパ６１は上記可動鉄心５８から抜ける方向へ押し戻される力を受けるが、上記電磁弁５０において、上記蓋状のストッパ６１は、上記磁気ケースの開口側に位置する可動鉄心５８の他端側から嵌合圧入され、しかも可動鉄心５８の凸部５８ａとストッパ６１の凹部６１ｂとを係合させているため、上記可動鉄心５８から抜け落ちることはない。しかしながら、更にコイルを高出力化して固定磁極部材としての固定鉄心５６の吸引力を高める場合に対しても万全を期し、また、可動鉄心の組立を簡素化するに際して簡単で安定的な機能を発揮する構造にすることが望まれている。
【０００７】
更に、可動鉄心５８の断面形状を楕円または長円形にしてソレノイド部の吸引力を高めようとする場合には、可動鉄心を機械的に切削して製造するのが困難になり、磁性材粉末の圧縮成形により可動鉄心を製造することにもなるが、その場合にも上記構造によってストッパを可動鉄心に安定的に装着できるとは限らず、そのためにも、より簡単でしかも安定的にストッパを装着できる構造が望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、電磁弁においてコイルを高出力化して固定磁極部材の吸引力を高める場合等においても、ストッパが鉄心に対して確実かつ安定的に固定保持される、より耐久性のある可動鉄心及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、流路を切り替える弁体を備えた弁部に装着し、該弁体を駆動するための電磁弁用ソレノイドであって、コイルが巻回されたボビンと、上記弁部が装着される開口を備えて上記ボビンに周設される磁性体ケースと、上記磁性体ケースの開口側において該ケース側壁に固定された磁性体プレートと、該磁性体プレートと上記ボビンの中心を貫通する中心孔に摺動自在に嵌挿されると共に、コイルへの通電時に上記磁性体プレートに当接する環状ストッパが圧入された可動鉄心と、該可動鉄心と対向する磁極面が形成された固定磁極部材とを備え、上記コイルに対する通電により上記可動鉄心を駆動し、上記弁体を開閉動作させる電磁弁用ソレノイドにおいて、上記可動鉄心が、磁性体プレートの中心孔から突出する側の端部に形成された大径部と、段部を介して該大径部に連設された小径部とからなる鉄心、並びに、上記鉄心の大径部に嵌合圧入された大径孔と、該大径孔に連設されて上記小径部に嵌合された小径孔とを有する環状ストッパとから構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の上記電磁弁用ソレノイドの可動鉄心を製造する方法は、上記可動鉄心において環状ストッパの大径孔側から鉄心の小径部を挿入していき、該大径孔に鉄心の大径部を嵌合圧入すると共に、上記環状ストッパの小径孔に鉄心の小径部を嵌合させることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の効果】
本発明に係る電磁弁用ソレノイドの可動鉄心は、磁性体プレートの中心孔から突出する側の端部に形成された大径部と、段部を介して該大径部に連設された小径部とからなる鉄心、並びに、上記鉄心の大径部に嵌合圧入された大径孔と、該大径孔に連設されて上記小径部に嵌合された小径孔とを有する環状ストッパとから構成されているため、コイルへの通電操作により、可動鉄心が往復動して鉄心に嵌合圧入された環状ストッパが繰り返し磁性体プレートに当接しても、その力の作用方向が、可動鉄心の大径部に環状ストッパの大径孔を押し込んで大径部を大径孔に圧入し、鉄心と環状ストッパとの相対的な動きを防止する方向になるので、コイルを高出力化して固定鉄心の吸引力を高めたとしても、環状ストッパが鉄心に対して確実かつ安定的に固定保持され、また、従来例に比して構造がより簡単であると同時に組立も容易であり、しかも安定的にストッパを装着できて、耐久性にも優れたものとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る可動鉄心を電磁弁用ソレノイドに装着した一実施例を示すもので、この電磁弁１は、３ポート弁を構成する弁部２に、該弁部２の弁体を駆動するソレノイド部３を取り付けることにより構成されている。
上記ソレノイド部３において、４は磁性体ケースであり、弁部２が装着される開口を備え、側壁部と端壁とが一体となって縦断面が略Ｕ字状に形成されていると共に、図示を省略するが、横断面は略長方形に形成されている。そして該磁性体ケース４内には、略楕円または長円形断面を有する柱状の鉄心１２とそれに嵌め込まれたストッパ１３とで構成された可動鉄心５と、同じ楕円または長円形断面の鉄心部６ａ及びそれと一体に形成されたフランジ部６ｂを備えた固定磁極部材としての固定鉄心６と、コイル７が外周に巻回されると共に中心に略楕円形の鉄心孔８ａが形成されたボビン８、及び該ボビン８と同じ略楕円形の鉄心穴９ａが穿設された磁性体プレート９とが内装され、上記鉄心孔８ａ及び上記鉄心穴９ａによって形成された中心孔に上記可動鉄心５及び固定鉄心６が嵌挿されている。そうすることにより、上記コイル７が巻回されたボビン周りに磁路が形成されている。
【００１３】
更に詳しく述べると、上記固定鉄心６のフランジ部６ｂの一面側を上記磁性体ケース４の端壁に当接すると共に、該フランジ部６ｂの他面側には、鉄心孔８ａの周囲に設けられたシール部材１０を介して上記ボビン７の一端を配置することで、端面に磁極面６ｃを有する上記固定鉄心６の鉄心部６ａが上記鉄心孔８ａの略中央部まで嵌挿されており、該鉄心部６ａの端面に形成された磁極面６ｃが中心孔内で上記可動鉄心５の端面と対向するようになっている。一方、ボビン８の他端側すなわち上記磁性体ケース４の開口側には、鉄心孔８ａの周囲に配設されたシール材１１を介して上記磁性体プレート９が配置され、該磁性体プレート８の側部を上記磁性体ケース４の側壁内周面に対して溶接等の手段で固定することにより、同時に上記固定鉄心６及びボビン８が上記磁性体ケース４内に固定されると共に、上記鉄心穴９ａと上記鉄心孔８ａによって連続した中心孔が形成される。
【００１４】
また、図２にも示すように上記可動鉄心５は、鉄心１２と、その弁部に作用する一方の端部に嵌合圧入される合成樹脂製の環状ストッパ１３とから構成されており、上記鉄心１２は、上記一方の端部から所定幅形成された大径部１２ａと、該大径部１２ａとほぼ垂直な段部１２ｂを介して連設され、上記固定鉄心６の磁極面６ｃに面する他方の端部まで延びる小径部１２ｃとからなっている。
【００１５】
一方、環状ストッパ１３は、上記鉄心部９の大径部１２ａに嵌合圧入された大径孔１３ａと、上記鉄心１２の段部１２ｂと当接する係合部１３ｂを介して一体に連設され、上記小径部１２ｃに嵌合される小径孔１３ｃと、上記大径孔１３ａ側の端部周縁に形成され、上記磁性体プレート９との間に縮設された復帰バネ１４の一端を支持するための鍔部１３ｄと、上記小径孔１０ｃ側の端部に形成され、上記可動鉄心５の往復動により上記磁性体プレート９に対して当接と離間を繰り返す当接部１３ｅとからなっている。
【００１６】
このような可動鉄心５を組み立てるにあたっては、上記環状ストッパ１３の大径孔１３ａ側から上記鉄心１２の小径部１２ｃを挿入していき、更にストッパ１３の該大径孔１３ａに鉄心の大径部１２ａを嵌合圧入し、必要に応じて、上記鉄心１２の段部１２ｂと上記環状ストッパの係合部１３ｂとを互いに当接させて、上記鉄心１２に環状ストッパ１３を組み付ければよい。
【００１７】
そして、上記可動鉄心５は、鉄心１２の小径部が上記鉄心孔８ａ及び鉄心穴９ａからなる中心孔に上記磁性体プレート９側から摺動自在に嵌挿され、その端面がボビン８側から上記中心孔に嵌挿された上記固定鉄心６の磁極面６ｃと対向している。また、上記環状ストッパ１３の鍔部１３ｄと磁性体プレート９との間には、復帰バネ１４が縮設され、可動鉄心５を上記磁性体ケース４の開口方向すなわち上記弁部２の方向に常時付勢している。
【００１８】
このような構造を有するソレノイド部３は、コイル７が非通電状態においては、可動鉄心５には固定鉄心６による吸着力が作用しないので、可動鉄心５は上記復帰バネ１５の付勢力により、図１の左半分に示すような固定鉄心６と離間した位置、すなわち上記ストッパ１３が上記磁性体プレート９と離間した位置において後述する弁部２のプッシュロッド１９に当接してそれを押圧し、また、コイル７に通電されると、図１の右半分に示すように、上記復帰バネ１５の付勢力に抗して、固定鉄心６が可動鉄心５を吸着し、可動鉄心７が上記プッシュロッド１９の押圧を解除する方向に動作することにより、上記弁部２を駆動する。その際、上記ストッパ１３の当接部１３ｅは上記磁性体プレート９に当接している。
【００１９】
次に図１に基づいて上記弁部２について詳述すると、弁部２は、入力ポートＰ、出力ポートＡ排出ポートＲ及びこれらを相互に連通する弁室１６ａとが内部に形成された弁ボディ１６と、上記弁室１６ａに収容された可動オリフィス１７及びポペット弁１８と、該ポペット弁１８と連結され前記ソレノイド部３の可動鉄心５の端面に当接するプッシュロッド１５とを備えている。
【００２０】
上記可動オリフィス１７は、上記ポペット弁１８に接離して上記弁室１６ａに対して開閉される供給弁座１７ａと、上記入力ポートＰと上記供給弁座１７ａとの間を連通すると共に入力ポートＰからの流体圧を上記ポペット弁１８方向及びその逆方向に作用させるための第１作用面１７ｂ及び第２作用面１７ｃを与える管路１７ｄとから構成されており、上記弁室１６ａ内において上記ポペット弁１８の軸線方向、すなわち上記供給弁座１７ａがポペット弁１８に接離する方向に摺動自在に設けられている。なお、上記第１作用面１７ｂは流体圧が逆方向に作用する上記第２作用面１７ｃよりも流体圧作用面積が大きくなっている。
【００２１】
また、上記ポペット弁１８は、上記排出ポートＲが上記弁室１６ａに連通する位置に形成された排出弁座１６ｂと、上記供給弁座１７ａとの間を移動可能に配設されており、上記ソレノイド部３の動作により両弁座を開閉するようになっている。
【００２２】
そして、上記弁部２及び上記ソレノイド部３は、上記磁性体ケース４の開口周辺に設けられたかしめ部１９を上記弁部２の弁ボディ１６に凹設された溝部１６ｃに対してかしめ込むことにより、シール材２０を介して互いに密着して結合される。
【００２３】
このような構造を有する電磁弁１は、ソレノイド部３が非通電状態である場合には、図１の左半分に示すように、可動鉄心５がプッシュロッド１５を介してポペット弁１８を可動オリフィス１７の供給弁座１７ａに対して押圧して排出弁座１６ｂを開放することにより、出力ポートＡが弁室１６ａ及び排出弁座１６ｂを介して排出ポートＲと連通され、上記出力ポート及び弁室１６ａが大気圧となる。また、可動オリフィス１７は、入力ポートＰから供給される流体の流体圧が管路１７ｄの上記両作用面１７ｂ，１７ｃに作用してその差圧によりポペット弁１８方向に摺動し供給弁座１７ａをポペット弁１８に近接させる。すなわち、ポペット弁１８と可動オリフィス１７が互いに当接する方向に押圧されることにより、可動鉄心５が固定鉄心６側に押戻された状態で上記供給弁座１７ａが閉鎖されるようになっている。
【００２４】
一方、ソレノイド部２に通電すると、図１の右半分に示すように、可動鉄心５によるポペット弁１８の押圧が解除されて供給弁座１７ａが開放されると共にポペット弁１８が排出弁座１６ｂに着座する。そうすることにより、排出ポートＲと弁室１６ａとの間が遮断されると共に上記出力ポートＡが弁室１６ａを介して入力ポートＰと連通され、同時に弁室１６ａの圧力が上昇するため、可動オリフィス１７ａがポペット弁１８から離れる方向に押し戻され、供給弁座１７ａがより広く開放される。
【００２５】
なお、上記実施例において、筒状カバー４の断面形状は略長方形に限られず、必要に応じて種々の形状とすることができる。また、上記中心孔を形成する鉄心孔９ａ及び鉄心穴１０ａの形状、並びに上記中心孔に嵌挿する各鉄心の断面についても略楕円形に限定されるものではなく円形等であっても良い。
【００２６】
更に、図３は本発明に係る可動鉄心５を、固定磁極部材としての鉄心部を備えていない板状の固定磁極板２１が内設されたソレノイド部３に適用した他の実施例を示すもので、板状の固定磁極板２１が磁性体ケース４の内底部に設置され、該固定磁極板２１の磁極面２１ｃ側には、コイル７が巻回されたボビン８が、鉄心孔８ａの周縁に設けられたシール材１０を介して配置されている。そして、上記固定磁極板２１が鉄心部を有していないため、磁性体プレート９及びボビン８を貫通する中心孔に嵌挿された可動鉄心５の小径部１２ｃの端面が、上記ボビン８の上記固定磁極板２１が当接している端部にまで達し、該固定磁極板２１の磁極面２１ａと対向している。すなわち、上記中心孔８ａは可動鉄心５で満たされている。
【００２７】
そうすることにより、フランジ部に鉄心部を一体に形成した複雑な形状の固定磁極部材を製造する必要が無く、単に板状の固定磁極板２１を準備すればよいので、ソレノイド部の製造コストを抑えることができる。
なお、その他の構成については、図１に示した上記実施例と同じであるため、重複を避けてそれらの説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である可動鉄心が内装された電磁弁の縦断面図で、その左半分はソレノイドへの非通電状態を示し、右半分はソレノイドへの通電状態を示している。
【図２】本発明に係る可動鉄心の一実施例の分解図である。
【図３】本発明に係る可動鉄心を、鉄心部を備えていない固定磁極部材が内設されたソレノイドに適用した他の実施例を示す縦断面図であり、その左半分はソレノイドへの非通電状態を示し、右半分はソレノイドへの通電状態を示している。
【図４】  従来の電磁弁の部分縦断面図で、その左半分はソレノイド部への非通電状態を示し、右半分はソレノイド部への通電状態を示している。
【符号の説明】
１          電磁弁
２          弁部
３          ソレノイド部（電磁弁用ソレノイド）
４          磁性体ケース
５          可動鉄心
６          固定鉄心（固定磁極部材）
６ａ        鉄心部
６ｃ        磁極面
７          コイル
８          ボビン
９          磁性体プレート
１２        鉄心
１２ａ      大径部
１２ｂ      段部
１２ｃ      小径部
１３        環状ストッパ
１３ａ      大径孔
１３ｂ      係合部
１３ｃ      小径孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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