(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し、該可動鉄心の変位作用下に弁体を変位させる電磁弁において、
複数のポートと、該複数のポートと連通し前記弁体が着座する一組の弁座部とを有するバルブボディと、
前記一組の弁座部に着座する弾性部を有し、前記可動鉄心に対して所定間隔離間した連結部と、該連結部の端部から前記可動鉄心側に向かって延在する一組のアーム部と、前記アーム部の端部に形成され、前記可動鉄心の側面に形成された係合溝に嵌着される係合爪とを有する弁体と、
前記弁体とバルブボディとの間に介装され、前記弁体を一方の弁座部側に向かって付勢するスプリングと、
を備え、
前記弁体は、前記アーム部を介して前記可動鉄心に連結され、前記ソレノイドの励磁作用下に前記弁体が前記可動鉄心と共に前記一方の弁座部から離間し、前記可動鉄心と前記連結部との間に設けられた他方の弁座部に前記弾性部を介して着座することにより、前記複数のポート間の流体の連通状態と非連通状態とを相互に切り換え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変位する可動鉄心と流体通路を開閉する弁体とを直接的に連結した電磁弁に関する。
【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ている。
【０００３】
例えば、実開昭６０−１７８６７８号公報には、この種の従来技術に係る電磁弁が開示されている。図６に示すように、この電磁弁１では、弁ボディ２の第１および第２流体ポート３、４の連通を相互に切り換える吸気用弁体５と、弁ボディ２の第３流体ポート６の連通を相互に切り換える排気用弁として機能するシール部材７が装着された可動鉄心８が配設され、弁ボディ２の内部には、吸気用弁体５と可動鉄心８との間に連接棒９ａ、９ｂが２本挿通されている。
【０００４】
弁ボディ２の上部のケーシング１０内に配設されるソレノイド部１１へ電流が供給されていないオフ状態では、可動鉄心８が第１スプリング１２によって下方（矢印Ｂ方向）に変位し、シール部材７が第１着座部１３に着座して第３流体ポート６と電磁弁１の内部との連通が遮断されるとともに、可動鉄心８による連接棒９ａ、９ｂへの押圧作用下に弁体５が第２スプリング１４のばね力に抗して下方に変位するため、第２着座部１５より離間して第１流体ポート３と第２流体ポート４とが連通した状態にある。
【０００５】
また、ソレノイド部１１へ電流を供給すると、励磁作用下に可動鉄心８が固定鉄心１６側に吸引され、第１スプリング１２のばね力に抗して上方（矢印Ａ方向）に変位するため、シール部材７が第１着座部１３より離間し、第３流体ポート６と電磁弁１の内部とが連通した状態となるとともに、連接棒９ａ、９ｂにより押圧されていた弁体５が第２スプリング１４のばね力によって第２着座部１５に着座して第１流体ポート３と第２流体ポート４との連通が遮断される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来技術に係る電磁弁１において、可動鉄心８のシール部材７および弁体５は、それぞれ第１および第２スプリング１２、１４のばね力によって第１および第２着座部１３、１５にそれぞれ着座してシールする構成としている。しかしながら、第１スプリング１２と第２スプリング１４のそれぞれのばね力の関係によって、弁体５が前記第１および第２着座部１３、１５を押圧する際に安定したシート力が得られないとともに、弁体５の開閉動作に対する応答速度が安定しないという問題がある。
【０００７】
また、前記弁体５が着座した第２着座部１５に対するシート力を向上させるためには、第２スプリング１４のばね力を増大させて第２着座部１５に対して押圧する必要がある。しかしながら、第２スプリング１４のばね力を増大させると、弁体５の上面と可動鉄心８の下面との間に挿通される連接棒９ａ、９ｂが弁体５を介して上方に変位する。従って、可動鉄心８が前記連接棒９ａ、９ｂの押圧作用下に半強制的に上方に変位するのに伴ってシール部材７が第１着座部１３より離間するため、第３流体ポート６と電磁弁１の内部との気密が保持できなくなる。
【０００８】
この場合、第１スプリング１２のばね力を第２スプリング１４と同様に増大させることにより前記問題は解決するが、第１および第２スプリング１２、１４の相互のばね力のバランス調整が難しいという他の問題がある。また、第１スプリング１２のばね力を増大させると、その励磁作用下に可動鉄心８を上方に吸引する際の抵抗力となるため、電磁弁１の吸引力を大きくする必要があり、それに伴って電磁弁１の消費電力が大きくなるとともに、電磁弁１の装置全体の構成が大型化するという問題もある。
【０００９】
本発明は、前記の問題を考慮してなされたものであり、可動鉄心と弁体とを直接的に連結することにより部品点数を削減するとともに、弁体のシート力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。
【００１０】
【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し、該可動鉄心の変位作用下に弁体を変位させる電磁弁において、
複数のポートと、該複数のポートと連通し前記弁体が着座する一組の弁座部とを有するバルブボディと、
前記一組の弁座部に着座する弾性部を有し、前記可動鉄心に対して所定間隔離間した連結部と、該連結部の端部から前記可動鉄心側に向かって延在する一組のアーム部と、前記アーム部の端部に形成され、前記可動鉄心の側面に形成された係合溝に嵌着される係合爪とを有する弁体と、
前記弁体とバルブボディとの間に介装され、前記弁体を一方の弁座部側に向かって付勢するスプリングと、
を備え、
前記弁体は、前記アーム部を介して前記可動鉄心に連結され、前記ソレノイドの励磁作用下に前記弁体が前記可動鉄心と共に前記一方の弁座部から離間し、前記可動鉄心と前記連結部との間に設けられた他方の弁座部に前記弾性部を介して着座することにより、前記複数のポート間の流体の連通状態と非連通状態とを相互に切り換えることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、弁体と可動鉄心とを該弁体のアーム部を介して連結することにより、前記可動鉄心の吸引作用下にバルブボディに形成された一組の弁座部の連通状態と非連通状態との切り換えを行う。従って、可動鉄心の吸引作用下に一組の弁座部の開閉を直接的に行うことができるため、常時安定したシート力を得ることができる。また、本発明では、従来技術に係る電磁弁において吸気用と排気用の２種類設けられていた弁を単一の弁体とすることができるため、部品点数を削減することができる。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１〜図４において、参照符号２０は、本発明の実施の形態に係る電磁弁を示す。
【００１６】
この電磁弁２０は、所定間隔離間し、並列に配置された複数の第１〜第３ポート２２、２４、２６が側面に形成されるバルブボディ２８と、該バルブボディ２８の上部に一体的に連結される金属製の薄板材からなるボンネット３０と、前記ボンネット３０の内部に配設されるソレノイド部３２と、前記ソレノイド部３２の励磁作用下に第１〜第３ポート２２、２４、２６の連通状態を相互に切り換える弁機構部３４とを有する。
【００１７】
バルブボディ２８の側面には、下方から順に図示しない圧力流体供給源から圧力流体が供給される第１ポート２２と、該第１ポート２２の上方に所定間隔離間して形成され、流体が排出される第２ポート２４と、さらに該第２ポート２４の上方に所定間隔離間して形成され、後述する室３６の内部の流体を大気中に開放する第３ポート２６とが形成されている。
【００１８】
バルブボディ２８の略中央部には、前記第１〜第３ポート２２、２４、２６とそれぞれ連通する室３６が形成され、該室３６の略中央下部には、室３６側へ所定長突出した第１弁座部３８が形成されている。該第１弁座部３８の略中央には、バルブボディ２８の内部を介して前記第１ポート２２と連通する通路４０が形成されている。
【００１９】
また、前記室３６の上部側に形成される段部には、樹脂製材料からなるガイド部材４２が一体的に装着されている。前記ガイド部材４２の外周面の溝部には、第１シール部材４４が装着されるとともに、略中央部には、第１弁座部３８の方向に向かって所定長突出した第２弁座部４６が形成されている。前記第２弁座部４６の略中央部には、先端部から軸線方向に沿って延在する第１連通路４８が形成され、また、前記第１連通路４８と連通し、且つ略直交する第２連通路５０（図２および図４参照）が、ガイド部材４２の内部に形成されている。
【００２０】
前記第２連通路５０は、ガイド部材４２の外周部に形成される凹部５２に連通している。前記凹部５２は、ガイド部材４２に装着される第１シール部材４４および後述する第２シール部材７２によって気密が保持されている。
【００２１】
図２および図４に示されるように、ガイド部材４２の外側には、第１弁座部３８の方向に向かって所定長突出したフランジ部５４が形成されている。
【００２２】
さらに、第１〜第３ポート２２、２４、２６の一端面には、図１および図３に示されるように、弾性材料からなるガスケット５６が内部に形成される環状溝を介して一体的に装着され、図示しない他の流体機器等に接続した際における各ポート２２、２４、２６の気密を保持している。
【００２３】
前記ボンネット３０の上面には、図示しない電源からソレノイド部３２に電流を供給するための一組のリード線６０ａ、６０ｂ（図２および図４参照）が接続されている。
【００２４】
ソレノイド部３２は、前記ボンネット３０の内部に配設され、且つコイル６２が巻回されたボビン６４と、前記ボンネット３０に一端部が連結された固定鉄心６６と、該ボビン６４の内部に配設され、後述するばね部材８２の作用下に固定鉄心６６から離間する方向に付勢された可動鉄心６８とからなる。なお、前記固定鉄心６６および可動鉄心６８は、断面略長方形状に形成される。
【００２５】
図１および図３に示されるように、バルブボディ２８とボビン６４との間には、例えば、永久磁石等の磁性体からなるリング体７０が挟持されるように設けられ、前記リング体７０とガイド部材４２との接合面には、ガイド部材４２の溝部を介して第２シール部材７２が装着されている。該リング体７０は、内部に前記可動鉄心６８が挿通する孔部７４を有する。なお、可動鉄心６８の外周面とリング体７０の孔部７４との間には、所定間隔だけ離間するクリアランスが設けられているため、リング体７０と可動鉄心６８とが接触することがなく、該可動鉄心６８の摺動抵抗となることがない。
【００２６】
ボビン６４とボンネット３０との間には、該ボビン６４の上部に形成される溝部を介して第３シール部材７６が装着され、ボビン６４とボンネット３０との気密を保持している。
【００２７】
弁機構部３４は、可動鉄心６８と直接的に連結され、該可動鉄心６８と連動する弁体７８と、該弁体７８の略中央部に一体的に装着される弾性部８０と、ガイド部材４２の第２弁座部４６の段部と弁体７８との間に介装される単一のばね部材８２とからなる。前記弁体７８は断面略コ字状に形成され（図１および図３参照）、該弁体７８の二又状に分岐したアーム部８３ａ、８３ｂの一端部には、所定長内側へ膨出する一組の係合爪部８４ａ、８４ｂが形成され、前記係合爪部８４ａ、８４ｂは、可動鉄心６８の側面に形成される係合溝８６ａ、８６ｂに係合されている。なお、前記係合溝８６ａ、８６ｂは、係合爪部８４ａ、８４ｂの形状に対応した形状に形成され、図５に示されるように、可動鉄心６８を弁体７８に対して矢印Ｃ方向に略水平に変位させることにより、係合溝８６ａ、８６ｂの内部に係合爪部８４ａ、８４ｂが挿入され、弁体７８と可動鉄心６８とが確実に直接的に連結される。その結果、弁体７８が可動鉄心６８の変位作用下に一体的に変位する。
【００２８】
また、前記アーム部８３ａ、８３ｂの他端部を連結する連結部８７の略中央部に配設される弾性部８０は、弁体７８の略中央部に形成される装着孔８８の内部に溶融した樹脂製材料を導入して固化させる一体成形によって形成されている。すなわち、弾性部８０は、装着孔８８の内部に導入された溶融した樹脂製材料の固化作用下に弁体７８と一体的に装着され、弾性部８０の上面８１ａおよび下面８１ｂが外部に露呈した状態となる。その結果、図１に示されるように、可動鉄心６８の変位作用下に第１弁座部３８に着座した際において第１弁座部３８に押圧されるため、通路４０と室３６との気密が確実に保持される。
【００２９】
さらに、ばね部材８２は、弁体７８を第１弁座部３８に押圧する方向に付勢している。
【００３０】
本発明の実施の形態に係る電磁弁２０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。
【００３１】
図１は、コイル６２に対してリード線６０ａ、６０ｂ（図２参照）より電流を供給していない非励磁状態にあり、弁体７８の弾性部８０の下面８１ｂがばね部材８２のばね力の作用下に第１弁座部３８に着座して第１ポート２２と第２ポート２４との連通が遮断されたオフ状態を示している。
【００３２】
また、この際、第２ポート２４は、図２に示されるように、弾性部８０の上面８１ａとガイド部材４２の第２弁座部４６およびフランジ部５４との間に画成される間隙を介して室３６と第１連通路４８とが連通した状態にあるため、第２ポート２４が第２連通路５０および凹部５２を介して第３ポート２６と連通している状態にある。そのため、外部に連通された第３ポート２６と連通している室３６は、大気開放状態となる。
【００３３】
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６２に通電することにより該コイル６２が励磁され、その励磁作用下によって可動鉄心６８がボンネット３０の固定鉄心６６側（矢印Ｘ１方向）に吸引される。その結果、図２および図４に示されるように、電磁弁２０がオフ状態からオン状態に切り換わる。
【００３４】
すなわち、ばね部材８２のばね力に抗して、可動鉄心６８が固定鉄心６６側（矢印Ｘ１方向）に向かって微小距離だけ変位することにより、可動鉄心６８と連結された弁体７８が一体的に上昇する。その際、可動鉄心６８の上端部が固定鉄心６６の端面に当接することにより変位終端位置となる（図３および図４参照）。
【００３５】
従って、可動鉄心６８の変位作用下に弁体７８の弾性部８０の下面８１ｂが第１弁座部３８より離間することにより、図３に示されるように、第１ポート２２と第２ポート２４とが通路４０および室３６を介して連通したオン状態となる。その結果、第１ポート２２から図示しない圧力流体供給源によって供給された圧力流体は、弾性部８０と第１弁座部３８との間の間隙を通過し、室３６および第２ポート２４を介して図示しない流体機器に供給される。
【００３６】
また、この際、弾性部８０の上面８１ａが弁体７８の変位作用下に第２弁座部４６の先端およびフランジ部５４の先端に当接するため、第１連通路４８が閉塞され、該第１連通路４８と室３６との連通が遮断される。なお、可動鉄心６８の上方に付勢される吸引力が弁体７８の弾性部８０に一体的に付与されるため、該弾性部８０の上面８１ａが第２弁座部４６の先端に強力に押圧され、より一層確実に第１連通路４８の気密が保持される。すなわち、第２ポート２４と第３ポート２６との連通をより一層確実にシールすることができる。
【００３７】
以上により、本実施の形態では、可動鉄心６８の係合溝８６ａ、８６ｂに弁体７８の係合爪部８４ａ、８４ｂを係合させることにより可動鉄心６８と弁体７８とを直接的に連結し、且つ前記弁体７８の連結部８７に弾性部８０を設ける。その結果、可動鉄心６８の変位作用下に連結部８７の弾性部８０の上面８１ａおよび下面８１ｂによって第１および第２弁座部３８、４６の開閉を交互に行うことができるため、従来技術における弁体５と可動鉄心８のシール部材７のように２つの開閉部材を設ける必要がない。その結果、構造を簡素化することができ、部品点数を削減することができる。
【００３８】
また、従来技術に係る電磁弁１において、可動鉄心８側と弁体５側の双方にそれぞれ配設されていた第１および第２スプリング１２、１４を、本実施の形態に係る電磁弁２０では、単一のばね部材８２とすることができるため、双方のスプリング１２、１４のばね力を相互に調整し、弁体５およびシール部材７のシート力を調整するという煩雑な作業が不要となる。
【００３９】
さらに、第２弁座部４６に着座する際の弾性部８０の押圧力が可動鉄心６８の吸引力によって付勢されているため、従来のスプリング１２、１４による着座部１３、１５への押圧力と比較して、より一層シート力を向上させるとともに安定したシート力を得ることができ、第２弁座部４６の気密を確実に保持することができる。
【００４０】
さらにまた、弁体７８を可動鉄心６８と直接的に連結することにより、該弁体７８が可動鉄心６８の変位に対して一体的に変位するため、可動鉄心６８の変位に対する弁体７８の開閉動作の応答性をより一層向上させることができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００４２】
すなわち、弁体と可動鉄心とを該弁体のアーム部を介して連結し、該可動鉄心の吸引作用下にバルブボディに形成された一組の弁座部の連通状態と非連通状態との切り換えを行うことにより前記一組の弁座部の開閉を行うことができる。その結果、弁体のシート力を向上させることができるとともに、常時安定したシート力を得ることができる。
【００４３】
また、本発明では、従来技術に係る電磁弁において２種類設けられていた弁体を単一とすることができるため、部品点数を削減することができる。
【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】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電磁弁の弁開時における縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る電磁弁の可動鉄心と弁体との組立説明図である。
【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】
２０…電磁弁                      ２２…第１ポート
２４…第２ポート                  ２６…第３ポート
２８…バルブボディ                ３０…ボンネット
３２…ソレノイド部                ３４…弁機構部
３６…室                          ３８…第１弁座部
４０…通路                        ４２…ガイド部材
４４…第１シール部材              ４６…第２弁座部
４８…第１連通路                  ５０…第２連通路
５２…凹部                        ５４…フランジ部
５６…ガスケット                  ６０ａ、６０ｂ…リード線
６２…コイル                      ６４…ボビン
６６…固定鉄心                    ６８…可動鉄心
７０…リング体                    ７２…第２シール部材
７４…孔部                        ７６…第３シール部材
７８…弁体                        ８０…弾性部
８１ａ…上面                      ８１ｂ…下面
８２…ばね部材                    ８３ａ、８３ｂ…アーム部
８４ａ、８４ｂ…係合爪部          ８６ａ、８６ｂ…係合溝
８７…連結部                      ８８…装着孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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