JP6200869B2

JP6200869B2 - 電磁弁

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Publication number: JP6200869B2
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Authority: JP
Inventors: 渡辺　陽; 陽渡辺
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2017-09-20
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Description

本発明は、弁座部の連通孔をポペット弁により開閉する電磁弁に関する。

空気圧機器等の被供給機器に対する圧縮空気の供給を制御したり、空気圧機器等からの圧縮空気の排出を制御したり、さらには連通路の切り換えを制御するために、弁座部に設けられた連通孔をポペット弁により開閉動作するようにした電磁弁が用いられている。

空気圧源に連通される給気ポートと、被供給機器に連通される出力ポートの２つのポートを有する２ポート電磁弁においては、両方のポートを連通させる状態と、連通を遮断する状態とに切り換える切換制御がポペット弁により行われる。一方、給気ポートと出力ポートに加えて排気ポートを有する３ポート電磁弁においては、２つの状態に切り換える切換制御がポペット弁により行われる。一つは、給気ポートを出力ポートに連通させ、排気ポートと出力ポートとの連通を遮断させ、出力ポートから被供給機器へ圧縮空気を供給する状態である。他の一つは、給気ポートと出力ポートとの連通を遮断させ、排気ポートと出力ポートとを連通させて被供給機器から出力ポートに戻された圧縮空気を排気ポートから外部に排出する状態である。

ポペット弁を開閉動作するためのソレノイドは、マグネットワイヤが巻き付けられた固定鉄心と、巻き付けられたマグネットワイヤつまりコイルへの通電により駆動される可動鉄心とを有し、可動鉄心によりポペット弁が駆動される。可動鉄心には、その一端部を中心に揺動させるようにした揺動型があり、揺動型の可動鉄心は、フラッパやアーマチュアとも言われる。このような揺動型の可動鉄心を有する電磁弁が特許文献１〜３に記載されている。

特開平８−３２１４１９号公報特開平８−３３０１３０号公報特表２０１０−５０４４７８号公報

特許文献１〜３に記載された電磁弁は、２つの脚部を有するＵ字型の固定鉄心を備え、少なくとも一方の脚部にコイルが設けられている。特許文献１および２に記載された可動鉄心としてのフラッパは、その一端部のエッジが一方の脚部の先端のエッジに隙間を介して回動可能に接している。フラッパの他端部は他方の脚部の磁気吸着面に対向し、フラッパには他端部が磁気吸着面から離れる方向のばね力が加えられている。コイルへの通電によりフラッパの他端部が磁気吸着面に向けて移動すると、フラッパは揺動し、ポペット弁はフラッパの揺動運動により開閉作動する。特許文献３に記載された可動鉄心としてのアーマチュアは、一端部が軸によりバルブハウジングに揺動自在に支持されており、ポペット弁はアーマチュアの揺動運動により開閉作動する。

特許文献１，２のように、フラッパのエッジと脚部のエッジとが、隙間を介して回動可能に接してエッジを支点としてフラッパを揺動させる構造では、圧縮コイルばねを用いてフラッパを脚部に押圧する必要がある。また、特許文献３のようにアーマチュアを軸部材により揺動自在に支持する構造では、軸部材によりアーマチュアをバルブハウジングに取り付ける必要がある。このため、バルブハウジングに圧縮コイルばねや軸部材を組み込まなければならず、電磁弁の小型化が困難となるだけでなく、部品点数が増加して電磁弁の組立を容易に行うことができない。

フラッパやアーマチュア等の可動鉄心を圧縮コイルばねや軸部材を用いることなく、脚部の先端に突き当てた状態とすることができれば、電磁弁の部品点数を低減することができ、電磁弁を小型化することができる。しかしながら、脚部の先端をフラットな突き当て面として、可動鉄心をフラットな突き当て面に突き当てるようにすると、可動鉄心がずれてバルブハウジングの内壁に接触してしまうおそれがある。また、可動鉄心がずれてその揺動中心が変化すると、ポペット弁の開閉精度が低下することになる。

本発明の目的は、電磁弁の部品点数を少なくして電磁弁の小型化を達成することにある。

本発明の電磁弁は、弁座部に当接してポートの連通を遮断する閉塞位置と、前記弁座部から離れて前記ポートを連通させる開放位置とに作動するポペット弁を備えた電磁弁であって、前記ポートが設けられ、前記ポペット弁が組み込まれるバルブハウジングと、基端部が連結され相互に平行に延びる支持脚および駆動脚を備え、コイルが設けられて前記バルブハウジングに組み込まれる固定鉄心と、前記ポペット弁が装着された弁駆動部材と、前記弁駆動部材と前記固定鉄心との間に、前記固定鉄心の先端に沿って配置され、前記駆動部材を介してポペット弁を駆動する可動鉄心と、を有し、長手方向に沿って湾曲した円弧状の摺動接触面を前記可動鉄心の一端部に設け、前記摺動接触面に当接する円弧状の摺動当接面を前記支持脚の先端に設け、前記コイルへの通電時に、前記駆動脚の先端の磁気吸着面に吸着される被吸着面を前記可動鉄心の他端部に設け、前記コイルへの非通電時に、前記弁駆動部材の当接部を前記可動鉄心へ引っ張り力の支点として前記摺動接触面を前記摺動当接面に押し付ける板ばねを前記可動鉄心に装着する。

電磁弁の固定鉄心は支持脚と駆動脚とを有し、支持脚の先端と駆動脚の先端に沿って配置される可動鉄心により、ポペット弁が弁駆動部材を介して駆動される。支持脚の先端に設けられた円弧状の摺動当接面に当接する摺動接触面が、可動鉄心の一端部に設けられている。コイルへの非通電時には、弁駆動部材の先端の当接部を、可動鉄心へ加えられる引っ張り力の支点として、可動鉄心にばね力を付勢する板ばねにより、摺動接触面が摺動当接面に押し付けられるようになっている。これにより、可動鉄心と支持脚とを連結するための部材を用いることなく、可動鉄心の揺動中心が形成されるので、電磁弁を小型化することができる。可動鉄心の揺動中心が常に一定に保持されることになり、ポペット弁の開閉作動精度を高めることができる。

本発明の一実施の形態である電磁弁の断面図であり、コイルへの通電が停止された状態を示す。コイルが通電された状態における図１の電磁弁を示す断面図である。図１および図２に示した電磁弁の分解斜視図である。図３に示されたばね部材の拡大斜視図である。図３に示された弁駆動部材の拡大斜視図である。図３に示された固定鉄心の拡大斜視図である。（Ａ）は図１における７Ａ−７Ａ線拡大断面図であり、（Ｂ）は図１における７Ｂ−７Ｂ線拡大断面図である。流路ブロックを取り除いた状態における図２の一部を示す拡大断面図である。変形例である電磁弁を示す断面図である。（Ａ）は図９における１０Ａ−１０Ａ線拡大断面図であり、（Ｂ）は図９における１０Ｂ−１０Ｂ線拡大断面図である。他の変形例である電磁弁を示す断面図である。さらに他の変形例である電磁弁を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図３に示されるように、電磁弁１０は樹脂製のバルブハウジング１１を有している。バルブハウジング１１は、図３に示されるように、正面壁１２と背面壁１３と側面壁１４，１５とを有し、全体的にほぼ直方体となっている。バルブハウジング１１の長手方向の一端部には、図１および図２に示されるように、流路部１６が設けられており、他端部は開口端１７となっている。このように、バルブハウジング１１は、横断面形状が四辺形となる４つの壁体を有し、底部が流路部１６により閉塞されている。バルブハウジング１１の内部には、電磁弁１０を構成する部品を収容するための収容空間１８が設けられている。

流路部１６には、第１のポート２１と第２のポート２２と第３のポート２３とが設けられており、電磁弁１０は３ポート電磁弁である。それぞれのポート２１〜２３は、バルブハウジング１１内に前後方向に延びており、また、バルブハウジング１１の背面壁１３側に隣り合って開口されている。第２のポート２２は第１のポート２１よりも開口端１７側に設けられ、第３のポート２３は第２のポート２２よりも開口端１７側に設けられている。

流路部１６の正面壁１２側には、第１の弁座部２４が設けられている。この弁座部２４には第１のポート２１に連通する第１の連通孔２５が設けられ、この連通孔２５はバルブハウジング１１の長手方向に延びている。連通孔２５は、バルブハウジング１１の流路部１６に設けられた弁体収容孔２６の底部に開口しており、弁体収容孔２６の内周面には第２のポート２２が開口している。これにより、第１のポート２１は、連通孔２５および弁体収容孔２６を介して第２のポート２２に連通する。

バルブハウジング１１の開口端１７側から、流路ブロック２７がバルブハウジング１１内に挿入される。図７に示すように、流路ブロック２７は、流路部１６に設けられた突き当て面１６ａに流路ブロック２７の底面が当接した状態となって組み付けられ、流路ブロック２７はバルブハウジング１１の一部を構成する。流路ブロック２７は、弁体収容孔２６を開口端１７側と底部側とに仕切るように区画する。流路ブロック２７を突き当て面１６ａに当接させることにより、流路ブロック２７が位置決めされる。

流路部１６には、第２のポート２２と第３のポート２３の間に嵌合孔２８が形成され、さらに、流路部１６には、第３のポート２３よりも開口端１７側に嵌合孔２９が形成されている。それぞれの嵌合孔２８，２９は、ほぼ四辺形の内周面を有している。流路ブロック２７は、嵌合孔２８に嵌合される第１の流路形成部３１と、嵌合孔２９に嵌合される第２の流路形成部３２とを有し、両方の流路形成部３１，３２の間にはスペーサ３３が設けられている。両方の流路形成部３１，３２とスペーサ３３は一体となって樹脂により成形される。

第１の流路形成部３１には第２の弁座部３４が、第１の弁座部２４に対向して設けられている。第２の弁座部３４には、第１の連通孔２５と同軸となって第２の連通孔３５が設けられ、第２の連通孔３５は、弁体収容孔２６に開口している。流路ブロック２７のスペーサ３３には、第２の連通孔３５と第３のポート２３とを連通させる連通路３６が設けられている。これにより、第２のポート２２は、弁体収容孔２６、第２の連通孔３５および連通路３６を介して第３のポート２３に連通する。流路ブロック２７の第１の流路形成部３１とバルブハウジング１１との間は、シール部材３７によりシールされている。第２の流路形成部３２とバルブハウジング１１との間は、シール部材３８によりシールされている。

弁体収容孔２６にはゴム製の弁体であるポペット弁４１が収容されている。ポペット弁４１は、金属製または樹脂製の弁駆動部材４２の円筒部４３内に下方から挿入されて装着されている。弁駆動部材４２は、図３および図５に示されるように、円筒部４３と一体となった２つの駆動片４４を有している。駆動片４４は、流路ブロック２７に形成された２つの貫通孔４５に軸方向に移動自在に挿入される。駆動片４４の先端部４４ａには円弧面が形成されており、図８に示されるように、先端部４４ａは流路ブロック２７からバルブハウジング１１の開口端１７に向けて突出する。

ポペット弁４１と円筒部４３が収容される弁体収容孔２６は、嵌合孔２８，２９を介してバルブハウジング１１の開口端１７に向けて開口されている。したがって、弁駆動部材４２と流路ブロック２７は、駆動片４４が貫通孔４５に挿入された状態で、開口端１７側からバルブハウジング１１内に挿入されて流路部１６に組み込まれ、ポペット弁４１は弁体収容孔２６内に配置される。

ポペット弁４１の両端面は弁座部２４，３４に当接する当接面となっている。図１に示されるように、ポペット弁４１が、第２の弁座部３４から離れて第１の弁座部２４に当接する位置になると、ポペット弁４１は、第１の連通孔２５を閉じて、第１のポート２１と第２のポート２２との連通を遮断する閉塞位置となり、第２のポート２２と第３のポート２３とを連通させる開放位置となる。一方、図２に示されるように、ポペット弁４１が第１の弁座部２４から離れて第２の弁座部３４に当接する位置になると、ポペット弁４１は、第２の連通孔３５を閉じて、第１のポート２１と第２のポート２２とを連通させる開放位置になり、第２のポート２２と第３のポート２３との連通を遮断する閉塞位置になる。このように、ポペット弁４１は、第１の弁座部２４に当接して第１の連通孔２５を閉じる位置と、第２の弁座部３４に当接して第２の連通孔３５を閉じる位置とに作動する。ポペット弁４１と流路部１６との間には、ばね部材として圧縮コイルばね４６が装着されている。このコイルばね４６により、ポペット弁４１には、第２の弁座部３４に向かう方向のばね力が付勢されている。

バルブハウジング１１内には、磁性材料からなる固定鉄心５０が組み込まれる。固定鉄心５０は、図３および図６に示されるように、相互に平行に延びる駆動脚５１と支持脚５２とを有し、駆動脚５１と支持脚５２がバルブハウジング１１の長手方向に沿うようにして固定鉄心５０はバルブハウジング１１内に組み込まれる。駆動脚５１と支持脚５２の基端部はヨーク部５３を介して一体となっており、固定鉄心５０はＵ字形状となっている。このように、固定鉄心５０を、駆動脚５１と支持脚５２とヨーク部５３が一体となったＵ字形状の一体構造とすることにより、固定鉄心５０を２つの部材により形成した場合に比して、電磁弁１０の部品点数を低減することができ、電磁弁１０の小型化と組立作業性を向上することができる。駆動脚５１と支持脚５２とヨーク部５３は、それぞれ横断面が四辺形となっている。図６に示されるように、支持脚５２の幅寸法Ｗ１は、駆動脚５１の幅寸法Ｗ２よりも大きく、ヨーク部５３の幅寸法は支持脚５２の幅寸法とほぼ同一となっている。

また、支持脚５２よりも奥行き寸法が大きいシールフランジ７８が支持脚５２の先端部に設けられている。さらに、支持脚５２のシールフランジ７８よりも先端側には、当接突起６７が形成されている。図６に示されるように、支持脚５２の幅寸法Ｗ１は、ヨーク部５３およびシールフランジ７８の幅寸法と同一である。それに対して、駆動脚５１の幅寸法Ｗ２は支持脚５２の幅寸法Ｗ１よりも小さい。同様に、当接突起６７の幅寸法Ｗ３も支持脚５２の幅寸法Ｗ１よりも小さい。また、当接突起６７の奥行き寸法Ｄ２は、シールフランジ７８の奥行き寸法Ｄ１より小さい。これにより、シールフランジ７８の流路ブロック２７側の面には、当接突起６７を囲むシール面が形成されている。また、ヨーク部５３の流路ブロック２７側の面には、駆動脚５１を囲むシール面が形成されている。

固定鉄心５０には、樹脂材料からなるボビン５４が装着される。ボビン５４は駆動脚５１が貫通する筒状本体５５を有し、筒状本体５５の外側にはマグネットワイヤが巻き付けられてコイル５６が形成される。筒状本体５５の一端には、ヨーク部５３の内面に突き当てられる当接フランジ５７が設けられ、当接フランジ５７は筒状本体５５と一体となっている。筒状本体５５の他端には、バルブハウジング１１の内面に嵌合される固定フランジ５８が設けられ、固定フランジ５８は筒状本体５５に一体となっている。駆動脚５１の先端部の駆動突起６６と支持脚５２の先端部の当接突起６７は、固定フランジ５８から流路ブロック２７に向けて突出している。

固定フランジ５８の先端面には嵌合突起７７が設けられており、嵌合突起７７の外側には密閉用の第１のシール部材８１が装着される。支持脚５２の先端の当接突起６７には、当接突起６７を囲むようにシールフランジ７８が設けられており、シールフランジ７８と固定フランジ５８の間には、密閉用の第２のシール部材８２が装着される。さらに、当接フランジ５７とヨーク部５３の間には、気密用のシール部材８３が駆動脚５１を囲むように装着される。第１のシール部材８１は固定フランジ５８の嵌合突起７７とバルブハウジング１１の内面との間をシールし、第２のシール部材８２は固定フランジ５８の内面に形成された溝に収容されてシールフランジ７８の先端面と固定フランジ５８との間をシールする。さらに、シール部材８３は当接フランジ５７の内面に形成された溝に収容されてヨーク部５３と当接フランジ５７との間のシール面をシールする。

当接突起６７のシール面にシール部材８２を嵌め込み、駆動脚５１の基端部のシール面にシール部材８３を嵌め込めば、それぞれのシール部材８２，８３は固定鉄心５０から脱落することがない。つまり、それぞれのシール面にシール部材８２，８３を取り付けた状態で、固定鉄心５０をボビン５４に挿入すれば、これらを容易に組み立てることができる。

固定フランジ５８と流路ブロック２７の間には、鉄心収容室５９が形成され、この鉄心収容室５９内には可動鉄心６０が設けられている。可動鉄心６０は、図１および図２に示されるように、駆動脚５１の先端と支持脚５２の先端の間を延びるように、固定鉄心５０の先端に沿って配置される。可動鉄心６０の一端部には、可動鉄心６０の長手方向に沿って湾曲した円弧状の摺動接触面６１が設けられている。この摺動接触面６１に対応して支持脚５２の先端には、円弧状の摺動当接面６２が設けられている。可動鉄心６０は、摺動接触面６１が支持脚５２の摺動当接面６２に突き当てられ、一端部を中心として揺動する。摺動接触面６１は凹面となっており、図３に示されるように、可動鉄心６０の幅方向に直線状に延びている。また、摺動当接面６２は凸面となっており、図３および図６に示されるように、支持脚５２の幅方向に直線状に延びている。可動鉄心６０は、凸面となった摺動当接面６２の円弧面の中心点を中心として揺動する。

このように、可動鉄心６０は、支持脚５２に突き当てられる一端部が揺動中心となり、他端部は駆動脚５１に接触する位置と、離れる位置との間で揺動する揺動端部となっている。支持脚５２の先端面に設けられた円弧状の摺動当接面６２に当接する摺動接触面６１が、可動鉄心６０に設けられているので、可動鉄心６０を支持脚５２に固定するための軸部材等の部材を用いることなく、可動鉄心６０を揺動運動させることができる。これにより、軸部材等が不要となることから、電磁弁１０の部品点数を低減することができ、電磁弁１０を小型化することができ、組立作業も容易となる。しかも、可動鉄心６０は、揺動中心を確保するための部材を用いることなく、常に一定の揺動中心を中心として揺動することになり、一定の開閉精度を維持することができる。摺動接触面６１を凸面とし、摺動当接面６２を凹面とした形態においては、凸面となった摺動接触面６１の円弧面の中心点を中心として、可動鉄心６０は揺動する。

駆動脚５１の先端面は磁気吸着面６３となっており、可動鉄心６０の他端部は被吸着面６４となっている。被吸着面６４は、磁気吸着面６３に対向しており、可動鉄心６０の長手方向にＶ字形状に形成された凹溝６５により形成される。磁気吸着面６３は、凹溝６５内に入り込むＶ字形状の駆動突起６６により形成される。このように、磁気吸着面６３と被吸着面６４をＶ字形状とすると、磁気吸着面６３と被吸着面６４を平坦面とした場合に比して、可動鉄心６０を大型化することなく、それぞれの面積を大きくすることができる。磁気吸着面６３と被吸着面６４のそれぞれを、摺動接触面６１と摺動当接面６２と同様に円弧面としても、同様に、それぞれの面積を大きくすることができる。

可動鉄心６０の摺動接触面６１と被吸着面６４は、固定鉄心５０に対向する面つまり鉄心対向面６０ａに設けられており、この鉄心対向面６０ａはバルブハウジング１１の開口端１７側に向いている。

鉄心収容室５９内には、可動鉄心６０と流路ブロック２７の間に位置させて、ばね部材として鋼材製の板ばね７０が設けられている。図３および図４に示されるように、板ばね７０は２つの支持片７１を有している。可動鉄心６０は、鉄心対向面６０ａと、鉄心対向面６０ａに対して反対側の面である底面つまり弁駆動面６０ｂを有している。板ばね７０の２つの支持片７１は、弁駆動面６０ｂに沿って延びる。それぞれの支持片７１は、可動鉄心６０の側面側を弁駆動面６０ｂに沿って延びており、それぞれの支持片７１には、装着爪７２が設けられている。図３に示すように、装着爪受部９５がボビン５４の固定フランジ５８の下側に２箇所設けられている。板ばね７０の装着爪７２は、ボビン５４の装着爪受部９５に係合する。両方の支持片７１の間には、支持片７１に沿って延びる引っ張り片７３が設けられており、引っ張り片７３と支持片７１の基端部は連結部７４により一体となっている。引っ張り片７３は、可動鉄心６０の弁駆動面６０ｂに沿って延びる。係合突起７６が可動鉄心６０の揺動端部に設けられており、引っ張り片７３の先端部には可動鉄心６０の係合突起７６に係合する係合爪７５が設けられている。

このように、電磁弁用の板ばね７０の引っ張り片７３は、可動鉄心６０の一端部側に対向する連結部７４から可動鉄心６０の揺動端部側まで延びている。さらに、引っ張り片７３の両側には、支持片７１が連結部７４から揺動端部側に延びている。

可動鉄心６０は、係合突起７６と板ばね７０の係合爪７５の係合により、板ばね７０に装着される。さらに、可動鉄心６０が装着された板ばね７０は、板ばね７０の装着爪７２とボビン５４の装着爪受部９５の係合により、ボビン５４に装着される。このように、可動鉄心６０と板ばね７０とボビン５４は係合により仮組立され、板ばね７０はバルブハウジング１１の一部を構成する流路ブロック２７とボビン５４との間に挟み込まれて固定される。引っ張り片７３は、支持片７１よりも可動鉄心６０から離れる方向、つまり流路ブロック２７に接近する方向のばね力を有している。したがって、板ばね７０は可動鉄心６０に対して、２つの力を加える。１つは、可動鉄心６０の一端部側の摺動接触面６１を支持脚５２の摺動当接面６２に押し付ける力であり、もう１つは、可動鉄心６０の他端部の被吸着面６４を駆動脚５１の磁気吸着面６３から離す方向の力である。

このように、ポペット弁４１に第１の弁座部２４に向かう方向のばね力を付勢するためのばね部材を、板ばね７０とすることで、係合爪７５と装着爪７２の２つを除く板状の部分は、可動鉄心６０の弁駆動面６０ｂと流路ブロック２７の間の隙間に配置される。したがって、板ばね７０を収容するためのスペースを小さくすることができる。配置された状態のもとでは、板ばね７０は、流路ブロック２７の開口端側の表面と、ボビン５４とに当接する。

弁駆動部材４２の駆動片４４の先端部４４ａは、可動鉄心６０に当接する当接部となっている。つまり、板ばね７０は可動鉄心６０にばね力を付勢する。ばね力によって、可動鉄心６０の揺動端部は、ポペット弁４１を第１の弁座部２４に向けて押しつける。したがって、コイル５６に駆動電流が供給されない非通電時には、図１に示されるように、板ばね７０のばね力により、被吸着面６４が磁気吸着面６３から離れた状態となる。可動鉄心６０は、弁駆動部材４２を介して、圧縮コイルばね４６のばね力に抗してポペット弁４１を第１の弁座部２４に押圧する。これにより、第１のポート２１と第２のポート２２の連通は遮断される。

このように、コイル５６への非通電時には、ポペット弁４１が弁座部２４に押し付けられて、弁駆動部材４２は下限位置に位置し移動が規制された状態となっている。したがって、弁駆動部材４２の駆動片４４の当接部つまり先端部４４ａが可動鉄心６０への引っ張り力の支点となり、係合突起７６が引っ張り力の力点となり、摺動接触面６１が作用点となって、板ばね７０は摺動接触面６１を摺動当接面６２に押し付ける。これにより、非通電時には、摺動接触面６１を摺動当接面６２に接触させた状態が保持され、摺動接触面６１が摺動当接面６２からずれることがない。つまり、板ばね７０は、被吸着面６４を磁気吸着面６３から離す方向に可動鉄心６０に対してばね力を加える機能と、摺動接触面６１を摺動当接面６２に固定するための部材としての機能を有している。

コイル５６へ通電すると、ループ状の磁気回路が固定鉄心５０と可動鉄心６０に生成され、図２および図７に示されるように、可動鉄心６０の揺動端部が駆動脚５１に引き寄せられる。このときに、可動鉄心６０は、摺動接触面６１が摺動当接面６２に摺動しながら、板ばね７０のばね力に抗して揺動運動する。この揺動運動時には、円弧状の摺動接触面６１と摺動当接面６２との間には磁束が流れて吸引力が生じるから、可動鉄心６０は固定鉄心５０の支持脚５２からずれることが防止される。なお、図８においては、弁駆動部材４２と可動鉄心６０との当接状態を明瞭に示すために、流路ブロック２７は二点鎖線で示されている。

電磁弁１０を組み立てるときには、弁駆動部材４２には、予め、ポペット弁４１とコイルばね４６とが装着される。続いて、弁駆動部材４２が組み付けられた流路ブロック２７がバルブハウジング１１内に開口端１７から挿入され、流路ブロック２７がバルブハウジング１１の流路部１６に取り付けられる。固定鉄心５０には、予め、ボビン５４が装着され、ボビン５４にはコイル５６が巻き付けられている。次いで、係合により仮組立された可動鉄心６０と板ばね７０とボビン５４が、バルブハウジング１１内に開口端１７から挿入される。可動鉄心６０は弁駆動部材４２の先端部４４ａに突き当てられる。

流路ブロック２７の第１の流路形成部３１の底面は、バルブハウジング１１の、第２のポート２２と弁体収容孔２６を除く底の部分に当接するので、流路ブロック２７とバルブハウジング１１との上下位置が定まる。板ばね７０の底面の周辺部分は、流路ブロック２７の上面部分に当接するので、板ばね７０と流路ブロック２７の上下位置が定まる。ボビン５４の嵌合突起７７の底面９６，９７は、板ばね７０の支持片７１の縁部９８と連結部７４の縁部９９に当接するので、ボビン５４と板ばね７０の上下位置が定まる。固定鉄心５０のヨーク部５３の下面はボビン５４の当接フランジ５７の上面に当接するので、固定鉄心５０とボビン５４の上下位置が定まる。このように、バルブハウジング１１、流路ブロック２７、板ばね７０、ボビン５４、固定鉄心５０は、相互に当接する当接面を有しているので、順番にバルブハウジング１１に入れてゆけば上下位置が定まる。これにより、バルブハウジング１１に挿入される全ての部品が位置決め固定された仮組立状態となる。

電磁弁１０は、底部に流路部１６が設けられたバルブハウジング１１を有し、バルブハウジング１１の流路部１６にポペット弁４１が配置されるとともに、固定鉄心５０および可動鉄心６０等のポペット弁４１を駆動するための部品が組み込まれる。このように、単一のバルブハウジング１１に、ポペット弁４１とこれを駆動する部材とを組み込むようにした。したがって、弁体を収容する部材と、弁体を駆動するための部品を収容するハウジングとを設けるようにした場合に比して、本発明では部品点数を低減することができ、電磁弁１０の組立作業性を向上させることができる。

流路部１６はバルブハウジング１１の開口端１７に向けて開口され、電磁弁１０を構成する部材が収容される収容空間１８は開口端１７に開口されている。したがって、電磁弁１０を構成する可動鉄心６０等の全ての部品を、開口端１７側から一方向に挿入することにより、電磁弁１０を組み立てることができる。固定鉄心５０とコイル５６はボビン５４に取り付けられる。板ばね７０の係合爪７５に固定鉄心５０が係合して固定され、板ばねの装着爪７２はボビン５４の装着爪受部９５に係合して固定される。このように、固定鉄心５０とコイル５６とボビン５４と板ばね７０と可動鉄心６０は、バルブハウジング１１に入れられる前に仮組立されて一体となっている。可動鉄心６０は、固定鉄心５０に対して、円弧状の摺動当接面６２と摺動接触面６１との当接により、確実に位置決めされる。これにより、小型の電磁弁１０を容易に組み立てることができる。

固定鉄心５０がバルブハウジング１１内に挿入された状態のもとで、バルブハウジング１１内には液状の樹脂８４が注入されて硬化される。これにより、固定鉄心５０とボビン５４がバルブハウジング１１に固定される。電磁弁１０の製造時に、液状の樹脂８４を注入したとき、ボビン５４の固定フランジ５８とバルブハウジング１１との間の隙間から樹脂８４が鉄心収容室５９に向けて流入することが、シール部材８２により防止される。さらに、支持脚５２と固定フランジ５８との間から液状の樹脂８４が鉄心収容室５９に向けて流入することが、シール部材８２により防止される。

液状の樹脂８４をバルブハウジング１１内に注入する前の状態は、電磁弁１０は仮組立の状態である。この仮組立状態のもとでは、バルブハウジング１１内に組み込まれる全ての部品が所定の位置に位置決めされている。しかも、シール部材８１により固定フランジ５８とバルブハウジング１１との間がシールされ、シール部材８２により固定フランジ５８とシールフランジ７８との間がシールされ、さらにシール部材８３によりヨーク部５３と当接フランジ５７との間がシールされている。したがって、仮組立の状態のもとで、第１のポート２１に加圧空気を供給しコイル５６に駆動電流を供給すると、電磁弁１０を作動させて、電磁弁１０の特性検査を行うことができる。この特性検査において、所定の作動特性が得られない場合や作動不良となった場合には、コイル５６が組み付けられた固定鉄心５０等の部品をバルブハウジング１１から取り外して不具合部品を交換することができる。したがって、例えば、コイル５６のみに不良があっても、固定鉄心５０を再利用することができ、電磁弁１０の製造歩留まりを向上させることができる。

第１のポート２１等から貫通孔４５を介して鉄心収容室５９内に流入し、駆動脚５１とボビン５４の隙間に流入した圧縮空気は、気密用のシール部材８３によりシールされ、バルブハウジング１１から外部に洩れることが防止される。

バルブハウジング１１の正面壁１２には、基板８５が装着される。基板８５を支持するために、正面壁１２には複数の基板支持爪８６が設けられており、基板８５は基板支持爪８６によりバルブハウジング１１に取り付けられる。当接フランジ５７に設けられた通電端子８７は、コイル５６の巻き線に接続されており、基板８５を正面壁１２に装着すると、通電端子８７は基板８５に設けられたスルーホールに接続される。基板８５には外部からコイル５６に駆動電流を供給するための給電端子８８が設けられている。

バルブハウジング１１の開口端１７には、図１および図２に示されるように、端面カバー９１が着脱自在に装着される。端面カバー９１には、図示しないコネクタが装着されるソケット部９２が設けられている。ソケット部９２に装着されるコネクタは、給電端子８８に接続される。バルブハウジング１１の正面壁１２には正面カバー９３が装着され、基板８５は正面カバー９３により覆われる。

仮組立状態のもとで、電磁弁１０を作動させるときには、端面カバー９１をバルブハウジング１１に装着せず外部から固定鉄心５０を下に向けて押さえることにより、組立寸法を設計通りに管理し、また圧縮空気に対抗する。

この電磁弁１０においては、基板８５が設けられる側をバルブハウジング１１の正面とし、これに対向する側を背面とし、各ポート２１〜２３が形成される部分をバルブハウジング１１の底部としている。さらに、バルブハウジング１１のうち端面カバー９１が取り付けられる部分を開口端１７としている。

電磁弁１０が空気圧源からの圧縮空気を被供給機器としての空気圧シリンダに供給するようにした空気圧回路に使用される場合には、第１のポート２１は空気圧源に給気配管により接続される給気ポートとなる。第２のポート２２は空気圧シリンダの圧力室に圧縮空気を供給する出力ポートとなり、第３のポート２３は圧力室から戻される圧縮空気を排気する排気ポートとなる。したがって、コイル５６への非通電時には、図１に示されるように、可動鉄心６０が板ばね７０のばね力により弁駆動部材４２を押圧し、ポペット弁４１は弁座部２４に当接する。これにより、ポペット弁４１は、ポート２１とポート２２との連通を遮断する閉塞位置となり、かつ、ポート２２とポート２３とを連通させる開放位置となる。この状態のもとでは、空気圧シリンダの圧力室から排出される空気が第３のポート２３から外部に排出される。

一方、コイル５６へ駆動電流が供給されると、図２に示されるように、可動鉄心６０が板ばね７０のばね力に抗して駆動脚５１の磁気吸着面６３に引き寄せられて被吸着面６４が磁気吸着面６３に吸着される。これにより、ポペット弁４１は、第２のポート２２と第３のポート２３との連通を遮断する閉塞位置となり、かつ、第１のポート２１と第２のポート２２とを連通させる開放位置となる。この状態のもとでは、第１のポート２１から第２のポート２２を介して空気圧シリンダの圧力室に圧縮空気が供給される。

それぞれのポート２１〜２３がブロック状の部材に形成される場合には、ブロック状の部材と各ポート２１〜２３の外部との間をシールするために、バルブハウジング１１の底部側の背面壁１３にはシール部材との間には、シール部材９４が装着される。

電磁弁１０を上述した３ポート弁に代えて、２つのポート２１，２２を有する２ポート弁とすると、ポペット弁４１は、ポート２１から供給された圧縮空気を被供給部材に供給する開放位置と、供給を停止する閉鎖位置とに作動し、被供給機器に対する圧縮空気の供給が制御される。その場合には、流路ブロック２７としては第１の流路形成部３１のみを有するものが使用される。そのような形態においても、電磁弁１０を構成する部材を開口端１７側から一方向に挿入することにより、小型の電磁弁１０を容易に組み立てることができる。

図９〜図１２は、それぞれ変形例である電磁弁１０を示す断面図である。これらの図においては、上述した電磁弁１０を構成する部材と共通性を有する部材には、同一の符号が付されている。

図９および図１０に示す電磁弁１０においては、第１のポート２１〜第３のポート２３がそれぞれバルブハウジング１１の長手方向に延びており、バルブハウジング１１の底面に開口されている。この電磁弁１０においては、第１のポート２１が弁座部２４に設けられ、弁体収容孔２６の底面に開口しており、第２のポート２２も弁体収容孔２６の底面に開口している。各ポート２１〜２３の形態としては、図１および図２に示されるように、背面形成形態と、図９に示されるように底面形成形態とがある。

図１１に示す電磁弁１０においては、流路部１６には図１および図２に示した第３のポート２３は設けられておらず、第１のポート２１と第２のポート２２が設けられている。したがって、この電磁弁は２ポート電磁弁となっており、コイル５６に駆動電流が供給されていない非通電時には、図１１に示されるようにポペット弁４１が弁座部２４に接触して第１のポート２１と第２のポート２２との連通が遮断される。一方、通電時には、ポペット弁４１が弁座部２４から離れて第１のポート２１と第２のポート２２とが連通状態となる。

図１２に示す電磁弁１０は、図１１と同様の２ポート電磁弁であり、第１のポート２１と第２のポート２２がそれぞれバルブハウジング１１の長手方向に延びており、バルブハウジング１１の底面に開口されている。したがって、両方のポート２１，２２は、底面形成形態となっている。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

１１バルブハウジング
１６流路部
１７開口端
２１第１のポート
２２第２のポート
２３第３のポート
２４第１の弁座部
２５第１の連通孔
２６弁体収容孔
２７流路ブロック
３１，３２流路形成部
３３スペーサ
３４第２の弁座部
３５第２の連通孔
３７，３８シール部材
４１ポペット弁
４２弁駆動部材
４３円筒部
４４駆動片
４４ａ先端部
４５貫通孔
４６圧縮コイルばね
５０固定鉄心
５１駆動脚
５２支持脚
５３ヨーク部
５４ボビン
５５筒状本体
５６コイル
５７当接フランジ
５８固定フランジ
６０可動鉄心
６１摺動接触面
６２摺動当接面
６３磁気吸着面
６４被吸着面
６５凹溝
６６駆動突起
６７当接突起
７０板ばね
７３引っ張り片
７５係合爪
７６係合突起
７７嵌合突起
７８シールフランジ
８１密閉用の第１のシール部材
８２密閉用の第２のシール部材
８３気密用のシール部材
８４樹脂
８５基板
９１端面カバー
９３正面カバー

Claims

弁座部に当接してポートの連通を遮断する閉塞位置と、前記弁座部から離れて前記ポートを連通させる開放位置とに作動するポペット弁を備えた電磁弁であって、
前記ポートが設けられ、前記ポペット弁が組み込まれるバルブハウジングと、
基端部が連結され相互に平行に延びる支持脚および駆動脚を備え、コイルが設けられて前記バルブハウジングに組み込まれる固定鉄心と、
前記ポペット弁が装着された弁駆動部材と、
前記弁駆動部材と前記固定鉄心との間に、前記固定鉄心の先端に沿って配置され、前記駆動部材を介してポペット弁を駆動する可動鉄心と、
を有し、
長手方向に沿って湾曲した円弧状の摺動接触面を前記可動鉄心の一端部に設け、前記摺動接触面に当接する円弧状の摺動当接面を前記支持脚の先端に設け、
前記コイルへの通電時に、前記駆動脚の先端の磁気吸着面に吸着される被吸着面を前記可動鉄心の他端部に設け、
前記コイルへの非通電時に、前記弁駆動部材の当接部を前記可動鉄心へ引っ張り力の支点として前記摺動接触面を前記摺動当接面に押し付ける板ばねを前記可動鉄心に装着する、
電磁弁。
請求項１記載の電磁弁において、前記可動鉄心の前記他端部に、前記板ばねが係合する係合突起を設けた、電磁弁。
請求項２記載の電磁弁において、前記板ばねは、前記可動鉄心に沿って延びる支持片と、前記係合突起に係合する係合爪が先端部に設けられ、基端部が前記支持片に一体となった引っ張り片と、前記支持片に設けられボビンの側面に設けられた装着爪受部に装着される装着爪とを有する、電磁弁。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁弁において、前記摺動接触面は凹面であり、前記摺動当接面は凸面である、電磁弁。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁弁において、前記被吸着面をＶ字形状の凹溝により形成し、前記磁気吸着面を前記凹溝内に入り込むＶ字形状の突起により形成した、電磁弁。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電磁弁において、
前記バルブハウジングに設けられた第１のポートと第２のポートを連通させる第１の連通孔が設けられた第１の弁座部を前記バルブハウジングに設け、
前記バルブハウジングに設けられた第３のポートと前記第２のポートを連通させる第２の連通孔が設けられた第２の弁座部を前記バルブハウジングに設け、
前記ポペット弁は、前記コイルへの非通電時に、前記第１の弁座部に当接して前記第１と第２のポートの連通を遮断し、前記第２の弁座部から離れて前記第２と第３のポートを連通させる一方、前記コイルへの通電時に、前記第２の弁座部に当接して前記第２と第３のポートの連通を遮断し、前記第１の弁座部から離れて前記第１と第２のポートを連通させる、電磁弁。
請求項６記載の電磁弁において、前記第２のポートと前記第３のポートとを連通させる流路、および前記第２の弁座部が設けられた流路ブロックを前記バルブハウジングに装着するようにした、電磁弁。