JP4403556B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、流路切換用の弁部材を有する主弁部と、この弁部材を操作する電磁操作部とを、軸線に沿って相互に結合することにより構成された電磁弁に関するものである。

特許文献１及び特許文献２には、流路切換用の弁部材を有する主弁部と、この弁部材を操作するための電磁操作部とを、軸線に沿って直列に結合することにより形成された直動形の電磁弁が記載されている。

これらの電磁弁においては、上記電磁操作部が、一端が閉じて他端が開放する矩形の筒形をした磁気カバーと、この磁気カバーの内部に収容された中空のボビンと、該ボビンに巻かれた励磁コイルと、上記ボビンの内孔内に収容された固定鉄心及び可動鉄心と、上記ボビンの一端から上記軸線と直交する方向に延出する一対のコイル端子とを有していて、このコイル端子が、上記磁気カバーの側面に形成された端子挿通孔を貫通して外部に延出している。そして、上記電磁操作部の組立時には、上記ボビンに励磁コイルとコイル端子とを予め組み付けることによりコイル組立体を形成し、このコイル組立体を上記磁気カバーの内部に収容するようにしている。

ところが、上述したように、コイル組立体の側面からコイル端子が軸線と直交する方向に延出していると、このコイル組立体を真っ直ぐな姿勢のまま磁気カバーの内部に収容することができない。このため通常は、磁気カバーの端子挿通孔をコイル端子の太さに比べてかなり大きく形成し、上記コイル組立体を傾けた状態で磁気カバー内に収容することにより、コイル端子を上記端子挿通孔内に嵌合させ、そのあとコイル組立体の姿勢を真っ直ぐに正すようにしている。
実公平５−１８５３７号公報 特開２００１−１１６１６２号公報

しかしながら、上記端子挿通孔をあまり大きくすると、この端子挿通孔を通じて励磁コイルが外部に露出するため、安全性の観点から、該端子挿通孔を、合成樹脂やゴムなどで特別に形成した板状の封止部材で塞ぐか、電磁操作部全体を合成樹脂の封止材でコーティングする必要がある。また、大きな端子挿通孔によって磁路の断面積が減少する場合もある。更には、コイル組立体を一旦傾けた状態で磁気カバー内に収容したあと、再び真っ直ぐな姿勢にしなければならないため、組立作業をロボットで自動的に行う場合、コイル組立体の姿勢制御が面倒になる。

そこで本発明の目的は、上述した従来の欠点に鑑み、構造が簡単で組立時の作業性も改善された合理的設計構造を有する電磁弁を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、流路切換用の弁部材を有する主弁部と、上記弁部材を操作するための電磁操作部とを、軸線に沿って相互に結合することにより構成され、該電磁操作部が、励磁コイルが巻かれた中空のボビンと、該ボビンの内孔内に収容された固定鉄心及び可動鉄心と、矩形の筒形をしていて一端が端壁部により閉塞され、内部に上記ボビンが軸線方向の第１端を上記端壁部側に向けた状態で収容されている磁気カバーと、上記励磁コイルに導通する一対のコイル端子とを有する電磁弁において、上記磁気カバーの端壁部には、上記コイル端子を個別に挿通するための一対の端子挿通孔が形成され、上記コイル端子は、上記ボビンの第１フランジ部から上記軸線と平行に延出し、上記端子挿通孔をゴムブッシュの介在により電気絶縁状態に貫通して端壁部の外側まで延びており、上記端壁部の外面には、上記コイル端子と電気接続されたプリント基板が上記ゴムブッシュに支持されることにより該端壁部に対して電気絶縁状態に配設されると共に、このプリント基板を覆う電気絶縁性の保護カバーが配設され、上記プリント基板には、給電用の外部コネクタを接続するための受電端子が設けられていることを特徴とするものである。

本発明において、上記プリント基板は、上記端壁部の上面略全体を覆う大きさを有していて、該端壁部と平行に配設されており、また、上記保護カバーは、上記プリント基板全体を覆う本体部と、該本体部の一端から磁気カバーの１つの側面に沿って延出し、該側面の一部を覆う延出部とを有し、該延出部には複数の端子導出孔が形成され、これらの端子導出孔を通じて上記受電端子が上記軸線と直交する方向に突出していても良い。

また、本発明においては、上記磁気カバーの端壁部にねじ孔が形成されると共に、上記保護カバー及びプリント基板にねじ挿通孔が形成されていて、該保護カバーが上記端壁部にプリント基板を介してねじ止めされていても構わない。

あるいは、上記保護カバーの内部に合成樹脂製のポッティング材を充填し、このポッティング材に、該保護カバーを磁気カバーに接着、固定する機能と、該磁気カバーと上記プリント基板及び受電端子との間を電気絶縁する機能とを兼備させることもできる。

本発明によれば、磁気カバーに設けた端子挿通孔の大きさを、コイル端子を電気絶縁状態に挿通するためのゴムブッシュで塞がれる程度に小さく形成することができるため、該端子挿通孔閉塞のための構成が簡単であると共に、磁気カバーで構成される磁路の断面積を必要以上に減少させることもない。また、コイル組立体を磁気カバー内に真っ直ぐな姿勢のまま組み込むことができるため、組立作業も簡単である。

図１〜図４には、本発明に係る電磁弁の一つの代表的な実施形態として直動形の電磁弁が示されている。この電磁弁は、流体流路を切り換えるための弁部材４を有する主弁部１と、上記弁部材４を操作するための電磁操作部２とで構成されていて、これらの主弁部１と電磁操作部２とが、電磁弁の軸線Ｌ方向に直列状態に結合されている。

上記主弁部１は、図３からも分かるように、矩形の断面形状を有する非磁性材製のハウジング６を有している。このハウジング６の一つの側面には、供給ポートＰと出力ポートＡと排出ポートＲとが設けられ、ハウジング６の内部には、上記軸線Ｌ上の位置に円形の弁室７が形成され、この弁室７に上記各ポートＰ，Ａ，Ｒが連通している。このうち供給ポートＰと排出ポートＲとは、互いに相対する位置で上記弁室７に連通し、出力ポートＡは、それらの間の位置で該弁室７に連通している。即ち、上記供給ポートＰは、弁室７の底壁における軸線Ｌ上の位置に形成された供給オリフィス１０を通じて該弁室７内に連通し、上記排出ポートＲは、弁室７の天壁における軸線Ｌ上の位置に形成された排出オリフィス１１を通じて該弁室７内に連通し、上記出力ポートＡは、弁室７の側壁に形成された出力オリフィス１２を通じて該弁室７内に連通している。

また、上記弁室７内には、ポペット式の上記弁部材４が軸線Ｌ方向に変移自在なるように収容され、この弁部材４を上記電磁操作部２で駆動操作し、上記供給オリフィス１０の回りの供給弁座１０ａと排出オリフィス１１の回りの排出弁座１１ａとに接離させることにより、これらのオリフィス１０，１１を開閉するように構成されている。そして、この弁部材４が上記排出オリフィス１１を閉鎖したときには、供給オリフィス１０から弁室７及び出力オリフィス１２を通じて供給ポートＰと出力ポートＡとが連通し、供給オリフィス１０を閉鎖したときには、出力オリフィス１２から弁室７及び排出オリフィス１１を通じて出力ポートＡと排出ポートＲとが連通するようになっている。

上記供給オリフィス１０及び供給弁座１０ａは、上記弁室７の一端側を区画するリテーナ１４に設けられている。このリテーナ１４は、短円柱状をした部材であって、上記弁室７の一端に連なる取付孔１５内に、シール部材１６を介してハウジング６の端部から挿入され、該ハウジング６に気密に係止する固定板１７で外側から支持されることによって該ハウジング６に取り付けられている。このリテーナ１４の内部には、上記供給ポートＰに通じる連通孔１８が径方向に設けられ、この連通孔１８が上記供給オリフィス１０に連通している。

また、上記弁部材４は、ゴム又は合成ゴムからなる短円柱状をした部材であって、円筒状をした合成樹脂製の弁ホルダ２０内に嵌着されることによってこの弁ホルダ２０に保持され、上記リテーナ１４との間に介設された弁復帰ばね２１のばね力によって排出弁座１１ａ側に向けて弾発されている。上記弁ホルダ２０の左右両側面には、互いに平行しながら軸線Ｌ方向に延びる一対のプッシュロッド２０ａが一体に設けられ、これらのプッシュロッド２０ａの先端が、上記ハウジング６と電磁操作部２との間に形成された鉄心室２２内に、該ハウジング６に形成されたロッド孔を通じて延出している。上記鉄心室２２は、ハウジング６に設けられた凹部内に形成されている。

上記電磁操作部２は、鉄などの磁性材で形成された角筒状の磁気カバー３０を有し、該磁気カバー３０の内部に、励磁コイル３２が巻かれた非磁性材製で中空のボビン３１と、このボビン３１の一端と上記ハウジング６との間に介在する磁性材製の磁気プレート３３と、上記ボビン３１とこの磁気プレート３３とに跨って延びる内孔３６と、この内孔３６内に設置された磁性材製の固定鉄心３４及び可動鉄心３５とを備えている。上記磁気プレート３３は、その外周部を上記磁気カバー３０の内面に当接させることによって該磁気カバー３０に磁気結合されている。

上記磁気カバー３０は、図４からも明らかなように、その横断面形状が一方向に長い長方形状をなすもので、４つの側壁部３０ａ，３０ａ及び３０ｂ，３０ｂと、この側壁部の軸線Ｌ方向の一端側に位置する端壁部３０ｃとからなっており、該磁気カバー３０の一端（上端）はこの端壁部３０ｃによって閉塞され、他端（下端）は開放している。そして、上記長径方向の両側に位置する側面３０ａ，３０ａの開放端寄りの位置には、切り込みにより区画された係止部片３０ｄが備えられ、この係止部片３０ｄを磁気カバー３０の内側に変形させて上記ハウジング６の側面の係止凹部６ａに係合させることにより、該ハウジング６に結合されている。

矩形をなす上記端壁部３０ｃには、１つの対角線に沿って相対する角隅部の位置に、上記ボビン３１から延出する一対のコイル端子３７，３７を挿通させるための一対の円形の端子挿通孔３８，３８が形成され、他方の対角線に沿って相対する角隅部の位置に、後述する保護カバー４５をねじ止めするための一対のねじ孔３９，３９が設けられている。
上記端子挿通孔３８の大きさは、軸棒状をした上記コイル端子３７を、円筒形のゴムブッシュ４０を介して密に挿通し得る程度であることが望ましく、これにより、該端子挿通孔３８とコイル端子３７との間の隙間がこのゴムブッシュ４０によって閉塞されるため、閉塞のために特別な封止板を取り付ける必要がなく、構成が簡単になる。しかも、この端子挿通孔３８を必要以上に大きくする必要がないため、磁気カバー３０によって構成される磁路の断面積が必要以上に減少することもない。

上記ボビン３１は、略長円状の断面形状を有するもので、外周に上記励磁コイル３２が巻かれている中央のボビン本体３１ａと、このボビン本体３１ａの軸線Ｌ方向の第１端側に形成された第１フランジ部３１ｂと、反対側である第２端側に形成された第２フランジ部３１ｃとを有している。上端の第１フランジ部３１ｂは、シール部材４１を介して上記磁気カバー３０の端壁部３０ｃに当接し、下端の第２フランジ部３１ｃは、シール部材４５を介して上記磁気プレート３３に当接しており、この磁気プレート３３と上記ハウジング６との間に上記鉄心室２２が形成されている。

上記第１フランジ部３１ｂの端面からは、上記励磁コイル３２に電気的に導通する角形軸棒状をした上記一対のコイル端子３７，３７が、上記ボビン３１の軸線即ち電磁弁の軸線Ｌと平行に延出し、上記磁気カバー３０の端壁部３０ｃの端子挿通孔３８，３８をゴムブッシュ４０の介在によりそれぞれ電気絶縁状態に貫通し、該端壁部３０ｃの外側まで延びている。

上記端壁部３０ｃの外面には、矩形のプリント基板４４が、上記ゴムブッシュ４０に支持されることにより該端壁部３０ｃに対して平行かつ電気絶縁状態に配設されると共に、このプリント基板４４を覆う電気絶縁性の上記保護カバー４５が配設されている。

上記プリント基板４４は、上記端壁部３０ｃの上面のほぼ全体を覆う大きさを有するもので、表面に電気回路がプリントされると共に、必要に応じて電磁弁の動作管理に必要な電気部品類が搭載される。このプリント基板４４には、一方の対角線に沿った角隅部の位置に一対の端子接続孔４６，４６が形成されると共に、他方の対角線に沿った角隅部の位置に、上記保護カバー４５を固定する止めねじ４８を挿通するための一対のねじ挿通孔４７，４７が設けられている。上記端子接続孔４６には、上記コイル端子３７の先端が挿通され、はんだ付けによって上記電気回路に接続されている。

また、上記プリント基板４４の一端には、給電用の外部コネクタを接続するための一対の受電端子５０，５０が設けられている。この受電端子５０は、角形軸棒状をした線材をほぼＬ字形に折り曲げて形成したもので、上記磁気カバー３０とは非接触の状態で軸線Ｌと平行に延びる取付部５０ａと、この取付部５０ａの下端から上記軸線Ｌと直交する方向に延びる接触部５０ｂとを有している。上記取付部５０ａの基端部５０ｃはＵ字形に折れ曲げられ、上記プリント基板４４の端子接続孔４９に上面側から挿通されてはんだ付けされることにより、該プリント基板４４に電気接続されている。

上記保護カバー４５は、合成樹脂からなるもので、上記プリント基板４４の全体を覆う矩形の浅皿形をした本体部４５ａと、該本体部４５ａの一端から磁気カバー３０の上記受電端子５０が設けられている側の側面に沿って下向きに延出し、該側面の一部を覆う延出部４５ｂとを有している。
上記本体部４５ａの対角線に沿った角隅部の位置には、一対のねじ挿通孔５２，５２が形成され、このねじ挿通孔５２，５２に挿通した上記止めねじ４８によって該保護カバー４５が、上記磁気カバー３０の端壁部３０ｃに着脱自在に取り付けられている。
また、上記延出部４５ｂの下縁には、縦長スリット状の複数の端子導出孔５３が形成され、これらの端子導出孔５３を通じて上記受電端子５０の接触部５０ｂが、上記磁気カバー３０の側面と直角方向に延出している。
なお、上記プリント基板４４上に表示ランプが搭載されている場合には、保護カバー４５の該表示ランプと対応する位置に、透明部を形成しておくことが望ましい。

上記固定鉄心３４と可動鉄心３５とは、上記ボビン３１と磁気プレート３３とに跨る内孔３６の内部に、接離自在なるように配設されている。このうち固定鉄心３４は、大径をなす基端部３４ａ側の端面が上記磁気カバー３０の端壁部３０ｃの内面に当接することによって該磁気カバー３０と磁気的に結合されると共に、この基端部３４ａが、上記ボビン３１の第１フランジ部３１ｂ側の端部に内孔３６の孔径を拡大して形成された段部３１ｄ内に嵌合することにより、この基端部３４ａを上記ボビン３１と磁気カバー３０の端壁部３０ｃとの間に挟持されて固定されている。

また、上記可動鉄心３５は、大径をなす先端部３５ａが上記内孔３６から鉄心室２２内に延出していて、この先端部３５ａに、合成樹脂製のキャップ５５が装着されている。このキャップ５５は、鉄心復帰ばね５６のためのばね座の機能を有するもので、先端のフランジ状の張出部５５ａと上記磁気プレート３３との間に、該可動鉄心３５を固定鉄心３４から離反する初期位置に復帰させるためのコイル状をした上記鉄心復帰ばね５６が介設されている。
なお、図中５７は、上記ハウジング６と磁気プレート３３との間に介在するシール部材である。

上記電磁操作部２において、上記励磁コイル３２が非通電の状態では、図１に示すように、可動鉄心３５が鉄心復帰ばね５６のばね力で固定鉄心３４から離間する初期位置を占めている。このとき、該可動鉄心３５でプッシュロッド２０ａが押され、弁部材４が供給弁座１０ａに押し付けられるため、供給オリフィス１０が閉鎖して排出オリフィス１１が開放し、出力ポートＡと排出ポートＲとが弁室７を介して相互に連通している。この状態から上記励磁コイル３２に通電すると、上記可動鉄心３５が固定鉄心３４に吸着されて作動位置を占めるため、上記弁部材４は弁復帰ばね２１のばね力で排出弁座１１ａに押し付けられ、供給オリフィス１０が開放して排出オリフィス１１が閉鎖される。このため、供給ポートＰと出力ポートＡとが弁室７を介して相互に連通する。
上記励磁コイル３２を非通電にすると、上記可動鉄心３５は鉄心復帰ばね５６のばね力で初期位置に復帰する。

上記電磁弁においては、一般に、電磁操作部２が主弁部１に対して次のような順序で組み付けられる。即ち、励磁コイル３２が巻かれかつコイル端子３７，３７が取り付けられた上記ボビン３１の第１フランジ部３１ｂの端面に、上記シール部材４１を装着すると共に、このボビン３１の内孔３６の内部に上記固定鉄心３４を収容することにより、予めコイル組立体２８が形成される。

次に、このコイル組立体２８を上記磁気カバー３０の内部にその開放端側から収容して組み付けるが、その際、上記コイル端子３７がボビンの側面方向に突出する従来品においては、このコイル組立体を一旦傾けた状態で磁気カバー３０の内部に挿入し、そのあと真っ直ぐな姿勢に正す必要があるが、上記実施形態においては、コイル端子３７，３７がボビン３１の第１フランジ部３１ｂの端面から軸線Ｌと平行に突出しているため、上記コイル組立体２８を傾けることなく真っ直ぐな姿勢のまま磁気カバー３０の内部に収容し、組み付けることができる。
しかも、図２に示すように、主弁部１と電磁操作部２とを結合したあと、その軸線Ｌ方向に上記プリント基板４４と保護カバー４５とを順次組み付ければよいため、組み立て作業が簡単である。

なお、図示した実施形態においては、上記保護カバー４５が磁気カバー３０にねじ止めされているが、他の方法で取り付けることもできる。例えば、保護カバー４５に形成した複数の弾性係止片を、磁気カバー３０に形成した複数の係止孔に弾性的に係止させる方法や、上記保護カバー４５と磁気カバー３０との接合部を接着剤で接着する方法などを用いることができる。

あるいは、図５に示す第２実施形態のように、保護カバー４５の内部にエポキシ樹脂などの合成樹脂製のポッティング材６０を充填し、このポッティング材６０に、該保護カバー４５を磁気カバー３０に接着、固定する機能と、該磁気カバー３０と上記プリント基板４４及び受電端子５０との間を電気絶縁する機能とを兼備させることもできる。上記ポッティング材６０の充填に当たっては、上記保護カバー４５と磁気カバー３０との接合部同士を瞬間接着剤で仮接着すると共に、それらの接合部の全周に、溶融状態にあるポッティング材のはみ出しを防止するためのシール剤を塗布し、その状態で保護カバー４５の内部に上記ポッティング材６０を充填し、固化させるようにする。
なお、このポッティング材６０は、上記第１実施形態に示すようなねじ止めによる固定方法や、弾性係止片あるいは接着剤による固定方法と併用することもできる。

図示した電磁弁はポペット式の３ポート弁であるが、電磁弁の切り換え方式やポート数はこのようなものに限定されない。即ち、切り換え方式がスプール式であっても良く、また、ポート数は２ポート又は４ポートあるいは５ポートであっても構わない。

本発明に係る電磁弁の第１実施形態の断面図である。 図１の電磁弁の保護カバーとプリント基板とを分離した状態を示す斜視図である。 図１の電磁弁の主弁部を分解して示す斜視図である。 図１の電磁弁の電磁操作部を分解して示す斜視図である。 本発明に係る電磁弁の第２実施形態における要部断面図である。

符号の説明

１ 主弁部
２ 電磁操作部
４ 弁部材
３０ 磁気カバー３０
３０ｃ 端壁部
３１ ボビン
３２ 励磁コイル
３４ 固定鉄心
３５ 可動鉄心
３６ 内孔
３７ コイル端子
３８ 端子挿通孔
３９ ねじ孔
４０ ゴムブッシュ
４４ プリント基板
４５ 保護カバー
４５ａ 本体部
４５ｂ 延出部
４７，５２ ねじ挿通孔
５０ 受電端子
５３ 端子導出孔
６０ ポッティング材

Claims (4)

1. 流路切換用の弁部材を有する主弁部と、上記弁部材を操作するための電磁操作部とを、軸線に沿って相互に結合することにより構成され、上記電磁操作部が、励磁コイルが巻かれた中空のボビンと、該ボビンの内孔内に収容された固定鉄心及び可動鉄心と、矩形の筒形をしていて一端が端壁部により閉塞され、内部に上記ボビンが軸線方向の第１端を上記端壁部側に向けた状態で収容されている磁気カバーと、上記励磁コイルに導通する一対のコイル端子とを有する電磁弁において、
   上記磁気カバーの端壁部には、上記コイル端子を個別に挿通させるための一対の端子挿通孔が形成され、
   上記コイル端子は、上記ボビンの第１端から上記軸線と平行に延出し、上記端子挿通孔をゴムブッシュの介在により電気絶縁状態に貫通して端壁部の外側まで延びており、
   上記端壁部の外面には、上記コイル端子と電気接続されたプリント基板が上記ゴムブッシュに支持されることより該端壁部に対して電気絶縁状態に配設されると共に、このプリント基板を覆う電気絶縁性の保護カバーが配設され、上記プリント基板には、給電用の外部コネクタを接続するための受電端子が設けられている、
   ことを特徴とする電磁弁。
2. 上記プリント基板は、上記端壁部の上面略全体を覆う大きさを有していて、該端壁部と平行に配設されており、
   また、上記保護カバーは、上記プリント基板全体を覆う本体部と、該本体部の一端から磁気カバーの１つの側面に沿って延出し、該側面の一部を覆う延出部とを有し、該延出部には複数の端子導出孔が形成され、これらの端子導出孔を通じて上記受電端子が上記軸線と直交する方向に突出していることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 上記磁気カバーの端壁部にねじ孔が形成されると共に、上記保護カバー及びプリント基板にねじ挿通孔が形成されていて、該保護カバーが上記端壁部にプリント基板を介してねじ止めされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁弁。
4. 上記保護カバーの内部に合成樹脂製のポッティング材が充填され、このポッティング材は、該保護カバーを磁気カバーに接着、固定する機能と、該磁気カバーと上記プリント基板及び受電端子との間を電気絶縁する機能とを兼備していることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の電磁弁。

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