JPH02212685A - ２位置電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、可動鉄片をプランジャとして有する２位置電
磁弁に関する。

［従来の技術］ 従来より知られている２位置電磁弁としては、第３図（
Ａ）、　　（Ｂ）の原理説明図に示すようにプランジャ
Ｐの形状として板状の可動鉄片を用いるもの、円筒状の
磁性体を用いるもの、の２タイプがあり、その用途に応
じて最適のタイプの電磁弁が利用される。

例えは、高速応答性を要求される用途には、上記円筒状
の２位置電磁弁が主に利用されている。

これは、第３図（Ｂ）に示すように円筒状のプランジャ
Ｐは、その周面においてヨークＹとの間隙が小さく、か
つ、大きな面積で対向するためにこの部分の磁気抵抗が
非電に小さくなり、コアＣとプランジャＰとの間の１箇
所のエアギャップＸのみが磁気抵抗として作用すること
に起因している。

これに対し、可動鉄片をプランジャＰとする電磁弁は、
可動鉄片であるプランジャＰとコアＣ、プランジャＰと
ヨークＹの２箇所にエアギャップＸが存在することにな
り、磁気抵抗が略２倍となるからである。

仮に第３図において、コアＣやヨークＹなどの磁性体の
透磁率ＪＪ、　ｒが空気中の透磁率ｊ１０に比較して十
分に大きくこの部分の磁気抵抗を無視するならば、コア
ＣとプランジャＰとのエアギャップＸ及びコア断面積Ｓ
が同一であり、同一の起磁力Ｕを与えたとしたとき可動
鉄片プランジャＰに作用する吸引力Ｆ１及び円筒状プラ
ンジャＰ′ｃこ作用する吸引力Ｆ２は次式となる。

すなわち、Ｆｌ　＝　　　　　Ｘ　Ｆ２　　となる。

つ また、第３図（Ａ、）、　　（Ｂ）に示す何れのタイプ
の電磁弁にあっても、コイルＬを励磁してプランジャＰ
をコアＣに吸引したとき両部材が完全に密着する構成と
するならば、コイルＬの励磁を中止してもコアＣやヨー
クＹの残留磁束の影響によりプランジャＰに吸引力が作
用し続け、プランジャＰがコアＣから離れずに弁作用に
支障を来す虞がある。

そこで従来より、コアＣあるいはヨークＹとプランジャ
Ｐとの間に非磁性体のスペーサＴを挿入し、プランジャ
Ｐを吸引している場合にもスペーサＴの厚みに相当する
間隙を確保している（特公昭６２−４５８８号公報）。

［発明が解決しようとする課題］ 第３図に示す原理説明図を一見して明らかなように、可
動鉄片プランジャＰを用いる電磁弁は、円筒状プランジ
ャＰを用いる電磁弁に比較してプランジャＰの占有面積
が小さいため小型・軽量化に有利である。しかし、上記
したように可動鉄片形の電磁弁はプランジャＰの吸引力
が小さく、高速応答性が要求される用途には不向きとさ
れている。すなわち、従来の２位置電磁弁は、高速応答
性と小型化・軽量化を両立することが困難であった。

また、何れのタイプの２位置電磁弁であってもスペーサ
Ｔが必要であり、組立及び部品監理が煩雑となっている
。

本発明は、２位置電磁弁に残されたこれらの課題を解決
するためになされたものであり、小型かつ軽量でスペー
サを不要とし、しかも高応答性で確実に作動する優れた
２位置電磁弁を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明の２位置電磁弁の構成
した手段は、 磁性体より構成される輪状のコアと、該コアに巻装され
るコイルと、磁性体より構成され前記コイルを包囲する
と共に前記コアの一方の端面に連続するヨークと、前記
コア及びヨークの他方の端面に対向して配置される可動
鉄片と、該可動鉄片を前記他方の端面より離隔する方向
に付勢して該可動鉄片に第一の弁作用を奏させるばね部
材とを有し、前記コイルを励磁状態としたとき前記ばね
部材の弾性力に抗して前記可動鉄片を前記他方の端面に
吸引して該可動鉄片に第二の弁作用を奏させる２位置電
磁弁において、 前記コアあるいはヨークの一方を、前記他方の端面より
突出させ、かつ、その突出している一方のコアあるいは
玉−りの端面の面積を他方のヨークあるいはコアの端面
の面積よりも小さく形成していることをその要旨として
いる。

［作用］ 本発明の２位置電磁弁は、可動鉄片と対向するコアある
いはヨークの一方を突出させているため、可動鉄片が吸
引されるとこの突出しているコアあるいはヨークと当接
し、他方のヨークあるいはコアと可動鉄片との間には空
隙が介在することになる。従って、この空隙は、あたか
もスペーサのごとき作用をなす。

また、可動鉄片と空隙を介して対向するヨークあるいは
コアは、突出しているコアあるいはヨークに比較してそ
の端面の面積が大きく形成されている。従って、この大
きな面積を有するヨークあるいはコアと可動鉄片との間
にはその面積に応じた強い磁気吸引力が作用し、可動鉄
片の吸引及び保持の力を向上させる。

以下、本発明をより具体的に説明するために、本発明の
一実施例を図面を参照しつつ説明する。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例である２位置電磁弁１０の
断面図であり、円筒状のコア１２に巻装されるソレノイ
ドコイル１４の無通電時を示している。また、図に示す
よう乙こ本実施例の２位置電磁弁１０は、プランジャ１
６として円盤状の可動鉄片を用いたタイプである。

コア１２の中心軸上には作動液の第１の流路１２ａが穿
設され、その第１の流路１２ａ略中央部にはバルブシー
ト１日が嵌合されている。一方、このコア１２と対向す
る位置に配置されているプランジャ１６の中心軸には、
上記第１の流路１２ａに遊嵌されておりその先端にバル
ブ体２０を備えるシャフト２２が嵌着されている。乙の
ため、プランジャ１６の上下方向の移動によりバルブシ
ート１８とバルブ体２０とが離隔あるいは当接し、第１
の流路１２ａが導通あるいは遮断される。

コア１２の底面と接合される環状のヨーク２４は、ソレ
ノイドコイル１４を包囲し、コア１２の上面と同様にプ
ランジャ１６と対向している。乙の様にしてコア１２と
ヨーク２４とによって側面及び底面を包囲されるソレノ
イドコイル１４の上面には、非磁性体からなるリング材
２６が嵌合されて保護される。また、このリング材２６
は、図面上方向にプランジャ１６を付勢する非磁性体か
らなるコイルスプリング２日の台座を兼用している。

また、ヨーク２４の上端面に連続するベース部材３０は
、第２の流路３０ａが穿設されると共に、プランジャ１
６を収納する液室３２を形成するものであり、非磁性体
により構成される。ベース部材３０及びバルブシート１
８に接着される第１の＝８ ガイド３４及び第２のガイド３６は、中心孔を有する環
状の部材であり、その中心孔にシャフト２２を遊嵌して
いる。このため、シャフト２２の図面上下方向の移動は
、そのシャフトの軸線方向に一致し、バルブ体２０とバ
ルブシート１８とのシール性能が確保される。なお、第
２のガイド３６の中心孔には、作動液の通路となる切欠
部３６ａが設けられている。

上記した各部材により構成される本実施例の２位置電磁
弁１０は、コア１２、ヨーク２４及びプランジャ１６の
相互関係に以下に述べる特徴ある構成がなされている。

第１に、ソレノイドコイル１４の非通電状態（第１図に
図示する状態）において、コア１２とプランジャ１６と
の間隙を８１、ヨーク２４とプランジャ１６との間隙を
８２とするとき、両間隙の間にδ１〈δ２の関係が満足
されるように構成されている。本実施例では、雨間隙間
の関係が８２＝２×８１となるように設計されている。

第２に、コア１２のプランジャ１６に対向する端面の面
積をＳｌ、、ヨーク２４のとプランジャ１６に対向する
端面の面積を８２とするとき、両面積の間にＳｌ　＜５
２の関係が満足されるように構成されている。この関係
を簡潔に表すため、コア１２とヨーク２４をプランジャ
１６側より見た端面図を第２図に示している。図示する
ように本実施例では、ヨーク２４の端面の面積Ｓ２はコ
ア１２の端面の面積Ｓ１の２倍としている。

以上のように構成される本実施例の２位置電磁弁１０は
、ソレノイドコイル１４の非通電時にあっては、第１図
に示すようにコイルスプリング２８によりプランジャ１
６が図面上方に押し上げられ、シャフト２２とベース部
材３０とが当接する位置で安定する。従って、第１の流
路１２ａから流人する作動液は第２のガイド３６に設け
られた切欠部３６ａと液室３２を通り第２の流路３０ａ
へと流れる。

また、ソレノイドコイル１４に通電すると、プランジャ
１６とコア１２間、プランジャ１６とヨーク２４間に吸
引力が発生し、この吸引力がコイルスプリング２８のセ
ット荷重を上回るとプランジャ１６は図面下方へ移動し
て、バルブ体２０とバルブシート１８が当接し、第１の
流路１２ａが閉塞状態となる。従って、第１の流路１２
ａと第２０流路３０ａとは非導通状態となる。

この様な電磁弁としての基本的動作を実行することはも
ちろんのこと、本実施例の２位置電磁弁１０は以下に述
べるようにその動作の際に極めて大きな力を発生し、こ
のためプランジャ１６を瞬時に駆動する高速応答性を発
揮する。

すなわち、高速応答性に優れている円筒状のプランジャ
を用いた２位置電磁弁において（第３図（Ｂ）参照）、
プランジャとコアとの対向面積が本実施例と同一の（ｆ
ｉ　Ｓ　１であり、かつ、その間隙が本実施例のプラン
ジャ１６とヨーク２４との間隙δ２と同一としたとき、
プランジャに作用する吸引力Ｆ２は既に記述したごとく
次式となる。

２　　　　　　　　　　　　δ２２ 一方、本実施例の２位置電磁弁１０においては、コア１
２とプランジャ１６との間に作用する力Ｆａ、ヨーク２
４とプランジャ１６との間に作用する力Ｆｂの合成力Ｆ
　（＝Ｆａ＋Ｆｂ）が、プランジャ１６に作用する。こ
こで力Ｆａ及びＦｂとはそれぞれ次式で表される。

ン ＝Ｆ２ 、’、Ｆ　＝　Ｆ　ａ　＋　Ｆ　ｂ ＝　　　　　　　　　Ｆ２ ＝１１− この様に、本実施例の２位置電磁弁１０（こよれば、同
一端面面積Ｓ１で同一起磁力Ｕの円筒状プランジャタイ
プの電磁弁に比較しても、プランジャ１６を吸引する力
Ｆは（３／２）倍となり、極めて大きな力でプランジャ
１６を吸引し、高速応答性を発揮することが明らかであ
る。

更に、本実施例の２位置電磁弁１０によれは、従来の２
位置電磁弁に必須の構成要素であったスペーサが不要で
ある。

すなわち、第１図に示すように本実施例の２位置電磁弁
１０は、プランジャ１６とコア１２との間、プランジャ
１６とヨーク２４との間に８１、δ２　（＝２・δ１）
の間隙が形成されるように構成される。従って、プラン
ジャ１６を上述のごとく極めて強い力で吸引してコア１
２と当接する位置にまで吸引しようとも、プランジャ１
６とヨーク２４との間には未だに８１　（＝８２−８１
）の間隙が存在することとなり、あたかも厚みδ１のス
ペーサを用いたと同様の結果となる。このため、ソレノ
イドコイル１４の励磁を中止すれは、コア＝１２ １２またはヨーク２４に残留磁束が多く発生ずる場合で
あってもプランジャ１６はコイルスプリング２日の弾性
力により図面上方に押し上げられ、確実に弁動作を実行
させることができる。

以上のように本実施例の２位置電磁弁１ｏによれば、プ
ランジャ１６は平板状であり占有体積が小さく小型かつ
軽量に構成されにも拘らず円筒状プランジャに勝る大き
な作動力を発生し、高速応答性を発揮する。しかもスペ
ーサを必要とせずに弁動作を確実に実行することができ
る。

このため、製造工程や部品管理が簡略化されて容易に製
造することが可能となり、また搭載に際して容積を制限
され、大きな作動力や高速応答性を必要とする用途にも
適用することができる。

なお、上記実施例の２位置電磁弁１０では従来例との比
較及び計算を簡略化するために、間隙δＩ、δ２及び面
積ＳＬ、Ｓ２を単純な整数倍の関係とした場合を説明し
たが、これらの値は２位置電磁弁１０として要求される
応答速度や作動力、および占有面積や重量の制限などを
考慮して適宜決定される。

また、本実施例ではプランジャ１６に対してヨーク２４
よりもコア１２との間隙を小さく構成し、かつその対向
面積を小さく構成している。しかし、何等この様な構成
に限定されるものではなく、ヨーク２４とプランジャ１
６との間隙を小さく構成し、かつ、その対向面積を小さ
くするなど、本発明の要旨を逸脱しない種々なる態様に
より構成してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の２位置電磁弁によれば、可
動鉄片状のプランジャに対してコアあるいはヨークの一
方が間隙が小さく形成され、かつ、その対向面積を小さ
く構成したことを要旨としている。

従って、プランジャの占有体積が小さく小型かつ軽量に
構成されるにも拘らず強い作動力を発生し、高速応答性
を発揮する。しかも、弁動作を確実とするために従来必
要であったスペーサを不要とし、構成が簡略化され、簡
単かつ安価に製造することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である２位置電磁弁の断面図
、第２図はそのコア及びヨークの端面面積の説明図、第
３図（Ａ）及び（Ｂ）は従来の２位置電磁弁の構成説明
図、を示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　磁性体より構成される軸状のコアと、該コアに巻装
   されるコイルと、磁性体より構成され前記コイルを包囲
   すると共に前記コアの一方の端面に連続するヨークと、
   前記コア及びヨークの他方の端面に対向して配置される
   可動鉄片と、該可動鉄片を前記他方の端面より離隔する
   方向に付勢して該可動鉄片に第一の弁作用を奏させるば
   ね部材とを有し、前記コイルを励磁状態としたとき前記
   ばね部材の弾性力に抗して前記可動鉄片を前記他方の端
   面に吸引して該可動鉄片に第二の弁作用を奏させる２位
   置電磁弁において、 前記コアあるいはヨークの一方を、前記他方の端面より
   突出させ、かつ、その突出している一方のコアあるいは
   ヨークの端面の面積を他方のヨークあるいはコアの端面
   の面積よりも小さく形成していることを特徴とする２位
   置電磁弁。