JP4673831B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、弁体を弁座部材に対して進退させることで流路の開閉を行う電磁弁に関する。

一般に、車両用のアンチロックブレーキ装置などの流体の流れを制御する装置には、常閉型電磁弁や常開型電磁弁が適宜設けられている。このような電磁弁としては、従来、弁体を備えた可動コアと、弁体との当接により流路を遮断する弁座部材と、可動コアを弁座部材に対して進退させるためのスプリング、固定コアおよびコイルとを備えたものが知られている（特許文献１参照）。

具体的に、特許文献１に開示された常閉型電磁弁は、固定コアと可動コアとの間にスプリングが配設され、このスプリングで可動コアを常時弁座部材側に付勢させる構造となっている。そのため、この常閉型電磁弁では、通常時において、スプリングの付勢力によって弁体と弁座部材が当接して流路が閉塞され、適宜コイルで励磁される固定コアによって可動コアを吸引したときに、弁体が弁座部材から離間して流路が開放される。そして、この常閉型電磁弁では、可動コアの進行方向の前方空間と後方空間を連通するために、可動コアの外周面にこれら前後の空間に連通する連通溝が形成されている。これにより、常閉型電磁弁が開状態から閉状態となるときに、弁体と弁座部材間の液体が連通溝からスムーズに逃げて、可動コアの動きがスムーズとなっている。

また、常開型電磁弁は、弁座部材を一体に備えた固定コアを有し、この固定コアと可動コアとの間にスプリングが配設され、このスプリングで可動コアを常時弁座部材から離間させる構造となっている。そのため、この常開型電磁弁では、通常時において、スプリングの付勢力によって弁体と弁座部材が離間して流路が開放され、適宜コイルで励磁される固定コアによって可動コアを吸引したときに、弁体が弁座部材に当接して流路が閉塞される。そして、この常開型電磁弁でも、常閉型電磁弁と同様に、可動コアの前後空間を繋ぐ連通溝が形成されており、これにより、開状態から閉状態となるときに、弁体と弁座部材間の液体が連通溝からスムーズに逃げて、可動コアの動きがスムーズとなっている。

特開平７−２９１１１１号公報（図５）

しかしながら、従来の技術では、可動コアがスムーズに動くため、電磁弁が閉弁される際、急激に弁体と弁座部材とがぶつかり、異音が発生するという問題があった。

そこで、本発明は、弁体と弁座部材との衝突による異音の発生を抑制することができる電磁弁を提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明は、弁座部材と、前記弁座部材に当接自在に進退する弁体部材と、前記弁体部材に摺接して弁体部材の進退動作をガイドするハウジングと、前記弁体部材の前記弁座部材側の前方空間と前記弁体部材の前方空間とは反対側の後方空間とを連通する連通部と、を備えた電磁弁であって、前記弁体部材が前記弁座部材側に移動する際に前記弁体部材と前記弁座部材との間から押し出された流体が通る流路が、前記弁体部材の移動に伴って徐々に狭まって前記連通部の流路断面積よりも小さな流路断面積となるような絞り部分が、前記弁体部材と前記ハウジングの間に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、閉弁時において弁体部材を弁座部材側に移動させると、弁体部材と弁座部材との間の流体が弁体部材によって連通部へ向かって押し出される。このとき、流体の通る流路が、弁体部材の移動に伴って徐々に狭まって連通部の流路断面積よりも小さな流路断面積となることにより、流体が連通部へスムーズに逃げられなくなるので、流体が一時的に弁体部材と弁座部材との間で滞留してダンパとして機能する。そのため、弁体部材と弁座部材の急激な衝突が抑制されて、異音の発生が抑制される。

具体的な一例を挙げると、前記弁体部材は、前記弁座部材側の部分が小径となる段付き形状に形成されるとともに、その外周面に前記連通部としての溝が形成され、前記弁体部材の小径部分の周囲には、前記弁体部材の進行方向において前記弁体部材の大径部分に対向する流路形成部が設けられ、前記流路が、前記弁体部材の大径部分と前記流路形成部によって構成される。

これによれば、閉弁時において弁体部材を弁座部材側に移動させると、弁体部材の大径部分が流路形成部に近付いていくことにより、それらの間の流路が徐々に狭まっていく。これにより、流体が連通部へスムーズに逃げられなくなるので、一時的に弁体部材と弁座部材との間で滞留してダンパとして良好に機能し、前記した効果を良好に発揮することができる。

また、本発明は、前記弁体部材を前記弁座部材側へ付勢する弾性部材と、前記弁体部材を前記弾性部材の付勢力に抗して前記弁座部材から離間させる固定コアおよびコイルとを備えた構成、すなわち、本発明に係る電磁弁は、常閉型電磁弁に用いると特に好適である。

これによれば、閉弁時において、コイルによる固定コアの励磁を解除すると、弾性部材の弾発力によって弁体部材が弁座部材側へ勢いよく移動しようとするが、前記したような徐々に狭まる流路によるダンパ効果によって、その勢いを抑制することができる。そのため、常閉型電磁弁のような特に異音が発生しやすい電磁弁においても、弁体部材と弁座部材の急激な衝突が抑制されて、異音の発生を抑制することができる。

本発明によれば、弁体部材の移動に伴って徐々に狭まる流路によって、弁体部材と弁座部材間の流体がダンパとして機能するので、弁体部材と弁座部材との衝突による異音の発生を抑制することができる。

［第１の実施形態］
次に、本発明の第１の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は第１の実施形態に係る常閉型電磁弁を示す縦断面図であり、図２は可動コアの構造を示す横断面図である。なお、本実施形態では、常閉型電磁弁に本発明を適用したものを説明する。

図１に示すように、常閉型電磁弁１は、アンチロックブレーキ装置などの基体Ｂに形成された流路Ｒの閉塞・開放を切り替えるための弁であり、主に、ハウジング２、固定コア３、コイルユニット４、弁体部材５および弁座部材６を備えて構成されている。

ハウジング２は、略円筒状のガイド筒２１と、略有底円筒状のボディ部２２とを備えて構成されている。

ガイド筒２１は、円筒状の本体部２１ａを有する他、この本体部２１ａの下端（ボディ部２２側の端）から拡開するように形成される本体部２１ａよりも大径の拡開部２１ｂを有している。そして、このガイド筒２１の本体部２１ａには、固定コア３が嵌合および溶接により固定され、拡開部２１ｂには、ボディ部２２が嵌合および溶接により固定されている。

ボディ部２２は、円筒状の側壁部２２ａと、底壁部２２ｂとによって略有底円筒状に形成されている。側壁部２２ａは、ガイド筒２１の肉厚よりも厚い所定の厚さで形成されることで、その上端部２２ｃ（開口端部）の内面が、ガイド筒２１の本体部２１ａの内面よりも内側へ位置している。すなわち、本体部２１ａの内面よりも上端部２２ｃの内面が内側にくることで、可動コア５と上端部２２ｃとが対向する。また、側壁部２２ａには、上から順に、外側へ膨出する第１膨出部２２ｄ、ボディ部２２の内外に径方向で連通する複数の貫通孔２２ｅ、内側へ膨出する第２膨出部２２ｆが形成されている。そして、第１膨出部２２ｄは、基体Ｂに固定されるとともに、第２膨出部２２ｆには、弁座部材６が圧入により固定されている。また、底壁部２２ｂには、ボディ部２２の内外に上下方向で連通する１つの貫通孔２２ｇが形成されている。

なお、ボディ部２２の第１膨出部２２ｄの下側には、側壁部２２ａに形成される複数の貫通孔２２ｅを覆うフィルタ２３が設けられており、これにより、ボディ部２２内への異物の侵入が抑制されている。

固定コア３は、コイルユニット４で励磁されることにより、弁体部材５を吸引して弁座部材６から離間させるものである。具体的に、固定コア３は、ガイド筒２１の本体部２１ａの内周面と略同じ径で形成される円柱状の本体部３１と、ガイド筒２１の本体部２１ａの外周面と略同じ径で形成される円柱状の拡径部３２とを備えている。そして、この固定コア３は、その本体部３１がガイド筒２１の本体部２１ａに嵌合および溶接により固定され、この状態において、その拡径部３２の外周面がガイド筒２１の本体部２１ａの外周面と略面一となっている。

コイルユニット４は、固定コア３を励磁させるものであり、ガイド筒２１を囲繞するボビン４１と、ボビン４１に巻装されるコイル４２と、ガイド筒２１の両端部間を磁気的に結合するヨーク４３とを備えている。そして、このコイルユニット４では、適宜コイル４２に電流を流すことで、このコイル４２から磁界を発生させて、固定コア３を励磁させている。

弁体部材５は、弁座部材６に対して進退自在となる可動コア５１と、可動コア５１に固定される弁体５２とを備えて構成されている。

可動コア５１は、略円柱状に形成されており、その下部（弁座部材６側の部分）が小径となる段付き形状に形成されている。具体的に、この可動コア５１は、大径部５１ａと小径部５１ｂとからなり、その大径部５１ａがガイド筒２１の本体部２１ａに摺接し、その小径部５１ｂがボディ部２２の上端部２２ｃの内面から所定の隙間を介して配置されている。そのため、大径部５１ａが可動コア５１の進退方向（上下方向）においてボディ部２２の上端部２２ｃと対向し、小径部５１ｂがボディ部２２の上端部２２ｃで囲繞される。

また、この可動コア５１の外周面には、その大径部５１ａの上面から小径部５１ｂの下面にかけて連通する連通溝５１ｃが、図２に示すように、三つ周方向に均等に配置されて形成されている。さらに、小径部５１ｂの下面には、下方へ突出する略円筒状の弁体保持部５１ｄが形成されている。また、大径部５１ａの上面には、可動コア５１を弁座部材６側へ向けて付勢するリターンスプリングＲＳを配設するためのスプリング取付穴５１ｅが形成されている。

このように可動コア５１が形成されることで、小径部５１ｂとボディ部２２との間に環状の第１流路Ｒ１が形成され、大径部５１ａとボディ部２２との間に環状の第２流路Ｒ２が形成され、連通溝５１ｃとガイド筒２１との間に第３流路Ｒ３が形成される。また、第２流路Ｒ２は、大径部５１ａがボディ部２２の上端部２２ｃと対向していることから、可動コア５１の進退に伴って、その流路断面積が徐々に縮小または拡大するようになっている。ここで、流路断面積が変化する第２流路Ｒ２の一部を構成するボディ部２２の上端部２２ｃは、流路形成部に相当する。

なお、第２流路Ｒ２の流路断面積は、少なくとも可動コア５１が最下点に位置するとき（閉弁時）において、連通溝５１ｃの流路断面積よりも小さくなるように構成されている。これにより、第２流路Ｒ２が、絞り（オリフィス）として機能するようになっている。

弁体５２は、球状に形成された部材であり、可動コア５１の下面に形成される弁体保持部５１ｄ内に固着されている。そして、このように可動コア５１の下面に固着される弁体５２は、可動コア５１の進退に伴って、弁座部材６に対して当接自在となっている。

弁座部材６は、有底円筒状に形成された部材であり、その開口が下向きとなるようにボディ部２２の第２膨出部２２ｆに圧入により固定されている。そして、弁座部材６の底壁６１には、弁体５２が当接されるテーパ状の弁座面６２と、この弁座面６２から弁座部材６内に貫通する貫通孔６３とが形成されている。

次に、本実施形態に係る常閉型電磁弁１の作用について図１および図３を参照して説明する。参照する図面において、図３は、常閉型電磁弁を開状態から閉じ始めるときの液体の流れを示す斜視図（ａ）と、常閉型電磁弁を閉じ終わる直前のときの液体の流れを示す斜視図（ｂ）である。なお、図３においては、液体の流れを分かり易くするために、可動コア５１のストローク量などを実際よりも大きくして表現している。

図１に示すように、通常時（コイルユニット４に電流が供給されていない状態）においては、リターンスプリングＲＳの付勢力によって弁体部材５が弁座部材６に押し付けられることで、基体Ｂの流路Ｒは閉塞された状態となっている。そして、コイルユニット４に電流を供給すると、このコイルユニット４で励磁される固定コア３によって、弁体部材５がリターンスプリングＲＳの付勢力に抗して固定コア３側に吸引されて、弁体５２が弁座部材６から離間する。これにより、基体Ｂの流路Ｒが開放された状態となる。

また、常閉型電磁弁１を開状態から閉状態に戻すときには、コイルユニット４への電流の供給を止めることで、弁体部材５がリターンスプリングＲＳの付勢力によって弁座部材６側へ勢いよく移動する。そして、このように移動する弁体部材５によって弁体部材５と弁座部材６との間の液体が押圧されると、その液体の一部が、第１流路Ｒ１、第２流路Ｒ２および第３流路Ｒ３を通って、弁体部材５の上側へ移動する。

このとき、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、第２流路Ｒ２が弁体部材５の移動に伴って徐々に狭まって、その流路断面積が連通溝５１ｃの流路断面積よりも小さくなることにより、この狭まった部分があたかもオリフィスのように機能して、液体が第３流路Ｒ３へスムーズに逃げられなくなる。そのため、液体が弁体部材５と弁座部材６との間で一時的に滞留してダンパとして機能して、弁体部材５の勢いが弱められることとなる。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
リターンスプリングＲＳによって勢いよく移動する弁体部材５の勢いが、徐々に狭まる第２流路Ｒ２によるダンパ効果によって、弱められるので、弁体部材５と弁座部材６の急激な衝突が抑制されて、異音の発生を抑制することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態は、前記した第１の実施形態に係る常閉型電磁弁１の一部の構造を変更したものであるため、第１の実施形態と同様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略することとする。参照する図面において、図４は、第２の実施形態に係る常閉型電磁弁を示す縦断面図である。

図４に示すように、常閉型電磁弁１’は、第１の実施形態とは多少構造の異なる固定コア３’および可動コア５１’と、第１の実施形態に係る弁座部材６の代わりに設けられるフローシート７およびシート部材８とを主に備えて構成されている。

固定コア３’および可動コア５１’には、可動コア５１’のストローク量を前記実施形態よりも大きくするための逃げ部３ｆ，５１ｆがそれぞれ形成されている。なお、その他の構造は、前記実施形態と同様である。また、可動コア５１’の小径部５１ｂには、円筒状の吊下部材９が嵌合されている。そして、この吊下部材９には、その周壁の適所に複数の貫通孔９１が形成されるとともに、その下端部に内側へ向かって折り曲げられる爪部９２が形成されている。

フローシート７は、略有底円筒状の部材であり、その開口が下向きとなるように配設されている。そして、フローシート７の底壁７１には、弁体５２が当接されるテーパ状の第１弁座面７２と、この第１弁座面７２からフローシート７内に貫通する貫通孔７３とが形成されている。また、このフローシート７の下側の外周縁には、シート部材８と当接する球面状の当接面７４が形成され、上側の外周縁には、径方向外側へ突出する鍔部７５が形成されている。そして、この鍔部７５に吊下部材９の爪部９２が引っ掛かることで、フローシート７が可動コア５１’とともに上方に移動するようになっている。

シート部材８は、円筒状の部材であり、ボディ部２２の下部に圧入により固定されている。そして、このシート部材８の上側の開口縁には、フローシート７の当接面７４と当接するテーパ状の第２弁座面８１が形成されている。

次に、第２の実施形態に係る常閉型電磁弁１’の作用について説明する。
図４に示すように、通常時においては、リターンスプリングＲＳの付勢力によって弁体部材５’がフローシート７に押し付けられるとともに、フローシート７がシート部材８に押し付けられることで、基体Ｂの流路Ｒは閉塞された状態となっている。そして、コイルユニット４に所定の大きさの電流を供給すると、このコイルユニット４で励磁される固定コア３’側に弁体部材５’が所定量だけ移動して、弁体５２がフローシート７から離間する。これにより、基体Ｂの流路Ｒが僅かに開放された状態となる。

また、前記した所定の大きさよりも大きな電流をコイルユニット４に供給すると、前記した移動量よりも大きく弁体部材５’が移動することで、吊下部材９の爪部９２がフローシート７の鍔部７５に引っ掛かり、フローシート７が弁体部材５’とともに移動する。これにより、フローシート７がシート部材８から離間して、基体Ｂの流路Ｒが大きく開放された状態となる。

そして、常閉型電磁弁１’を開状態から閉状態に戻すときには、コイルユニット４への電流の供給を止めることで、弁体部材５’およびフローシート７がリターンスプリングＲＳの付勢力によってシート部材８側へ勢いよく移動する。このとき、可動コア５１’とボディ部２２とによって第１の実施形態と同様の徐々に狭まる第２流路Ｒ２が形成されていることから、弁体部材５’およびフローシート７の勢いがダンパ効果により弱められることとなる。これにより、フローシート７がシート部材８にゆっくり着座するとともに、弁体部材５’がフローシート７にゆっくり着座することとなる。

以上によれば、第２の実施形態において以下のような効果を得ることができる。
弁体部材５’およびフローシート７の勢いが徐々に狭まる第２流路Ｒ２によるダンパ効果によって弱められるので、フローシート７とシート部材８との急激な衝突や、弁体部材５’とフローシート７との急激な衝突が抑制されて、異音の発生を抑制することができる。

なお、本発明は前記各実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記各実施形態では、電磁弁として常閉型電磁弁１，１’を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば常開型電磁弁を採用してもよい。ただし、前記各実施形態のように、リターンスプリングによって弁体部材が弁座部材側へ勢いよく移動する常閉型電磁弁の方が、大きな異音が発生する可能性が高いので、本発明の効果がより有効に発揮される。

前記各実施形態では、可動コア５１（５１’）を段付き形状に形成し、その大径部５１ａと、この大径部５１ａに対向するボディ部２２の上端部２２ｃとで、徐々に狭まる第２流路Ｒ２を形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図５（ａ）に示すように、下部が円錐台状に形成された可動コア５１”のテーパ面５１ｇと、このテーパ面５１ｇに沿うようにボディ部２２’の上端部２２ｃ’に形成されたテーパ面２２ｈとで、徐々に狭まる第２流路Ｒ２’を形成してもよい。

また、図５（ｂ）に示すように、連通溝のない可動コア５３と、連通溝２４ｃを有したボディ部２４とで、徐々に狭まる第２流路Ｒ２”を形成してもよい。具体的に、この形態に係る可動コア５３は、第１の実施形態に係る可動コア５１とは連通溝５１ｃを設けない点のみで異なるだけで、その他の形状は同様に形成される。また、ボディ部２４は、第１の実施形態に係るガイド筒２１の機能を兼ねるべく、固定コア３側まで延びて形成され、可動コア５３を摺動自在に支持している。さらに、このボディ部２４の可動コア５３との摺動面の適所には、可動コア５３の進行方向における前後空間を繋ぐ連通溝２４ｃが上下方向に沿って形成される。そして、この連通溝２４ｃの下端側の角部２４ｈは、可動コア５３が最下点に位置したときの可動コア５３の大径部５３ａの角部５３ｈよりも下側に位置するように形成される。これにより、連通溝２４ｃの下端側の角部２４ｈと、可動コア５３の大径部５３ａの角部５３ｈとで、徐々に狭まる第２流路Ｒ２”が形成されることとなる。なお、この構造によれば、第１実施形態のような大径部５１ａに対向する流路形成部（上端部２２ｃ）を設けなくても、徐々に狭まる第２流路Ｒ２”を構成することができる。

前記各実施形態では、連通部を連通溝５１ｃとしたが、本発明はこれに限定されず、例えば貫通孔等であってもよい。
前記各実施形態では、弁体部材５を可動コア５１と弁体５２の２部品で構成したが、本発明はこれに限定されず、例えば可動コアと弁体とを一体に成形して１部品で弁体部材を構成してもよい。

第１の実施形態に係る常閉型電磁弁を示す縦断面図である。 可動コアの構造を示す横断面図である。 常閉型電磁弁を開状態から閉じ始めるときの液体の流れを示す斜視図（ａ）と、常閉型電磁弁を閉じ終わる直前のときの液体の流れを示す斜視図（ｂ）である。 第２の実施形態に係る常閉型電磁弁を示す縦断面図である。 徐々に狭まる流路の変形例を示す図であり、可動コアのテーパ面とボディ部のテーパ面とで流路を形成した形態を示す断面図（ａ）と、可動コアの大径部の角部とボディ部の上端開口の角部とで流路を形成した形態を示す断面図（ｂ）である。

符号の説明

１ 常閉型電磁弁
３ 固定コア
４ コイルユニット
５ 弁体部材
６ 弁座部材
２２ ボディ部
２２ｃ 上端部
４２ コイル
５１ 可動コア
５１ａ 大径部
５１ｂ 小径部
５１ｃ 連通溝
５２ 弁体
Ｒ２ 第２流路
ＲＳ リターンスプリング

Claims (3)

1. 弁座部材と、
   前記弁座部材に当接自在に進退する弁体部材と、
   前記弁体部材に摺接して弁体部材の進退動作をガイドするハウジングと、
   前記弁体部材の前記弁座部材側の前方空間と前記弁体部材の前方空間とは反対側の後方空間とを連通する連通部と、を備えた電磁弁であって、
   前記弁体部材が前記弁座部材側に移動する際に前記弁体部材と前記弁座部材との間から押し出された流体が通る流路が、前記弁体部材の移動に伴って徐々に狭まって前記連通部の流路断面積よりも小さな流路断面積となるような絞り部分が、前記弁体部材と前記ハウジングの間に形成されることを特徴とする電磁弁。
2. 前記弁体部材は、前記弁座部材側の部分が小径となる段付き形状に形成されるとともに、その外周面に前記連通部としての溝が形成され、
   前記弁体部材の小径部分の周囲には、前記弁体部材の進行方向において前記弁体部材の大径部分に対向する流路形成部が設けられ、
   前記流路が、前記弁体部材の大径部分と前記流路形成部によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記弁体部材を前記弁座部材側へ付勢する弾性部材と、
   前記弁体部材を前記弾性部材の付勢力に抗して前記弁座部材から離間させる固定コアおよびコイルとを備えた特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁弁。

Images