JPH05215267A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造時における許容誤差の範囲が大きく、し
かも極めて良好な切換え特性を備えた電磁弁を提供す
る。 【構成】 ２つの磁極片３４，３５がマグネットコア２
８の中央の脚２８１とリミットストッパ２８２，２８３
に対して次のように、すなわち、操作エレメント２６の
各ストッパ位置において交互に、一方の磁極片３４，３
５が中央の脚２８１にかつ他方の磁極片３５，３４が両
リミットストッパ２８２，２８３のうちの１つにそれぞ
れ、摺動方向に対して直角に延びているストッパ面で空
隙なしに接触するように、構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁弁であって、弁室
内において２つのリミットストッパの間において摺動可
能な操作エレメントが、ストッパ位置における少なくと
も１つの弁開口を開閉するために設けられており、操作
エレメントに、該操作エレメントをリミットストッパと
の接触状態に保つための永久磁石が配置されていて、該
永久磁石が、操作部材の摺動方向において磁化されてお
り、永久磁石の、摺動方向に対して直角に延びている端
面が、強磁性の材料（軟鉄）から成る各１つの磁極片に
よって覆われており、さらに、操作エレメントをその一
方のストッパ位置から他方のストッパ位置に摺動させる
磁力を生ぜしめるための電磁石が設けられており、該電
磁石が、横方向ヨークを介して互いに結合された互いに
平行な３つの脚を備えたマグネットコアを有していて、
マグネットコアの３つの脚のうち２つの外側の脚が、リ
ミットストッパと磁気を通すように結合されていて、か
つ中央の脚が操作エレメントにまで延びており、電磁石
がさらに、マグネットコアの中央の脚に絶縁されて配置
された励磁コイルを有している形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４００
００７１号明細書に基づいて公知の上記形式の双安定性
の電磁弁では、操作エレメントと弁部材とが１つの弁ピ
ストンにまとめられており、この弁ピストンは、中央に
配置された円板形状の永久磁石と、永久磁石の各円板面
に接触していてエラストマ製の充てん部材で満たされた
中央孔を備えている２つの軟鉄リングと、永久磁石及び
２つの軟鉄リングを摺動不能に取り囲んでいるスリーブ
状のガイドケージとから成っている。リミットストッパ
は、強磁性の接続部材として同軸的に、弁ピストンの両
側に該弁ピストンから間隔をおいて配置されており、し
かもリミットストッパは中央の接続孔を有していて、こ
の場合中央の接続孔の開口は、弁室において弁開口を形
成している。接続部材の、弁ピストンに向けられた端面
は、弁座として構成されており、弁開口を開閉するため
に軟鉄リングにおけるエラストマ製の充てん部材と協働
する。ガイドケージは、端部側において軟鉄リングを越
えて突出していて、弁ピストンのいかなる摺動位置にお
いても、外側にガイド面を備えた接続部材に沿って滑動
できるようになっている。弁ピストン自体はその摺動運
動時に、磁気回路の中央の脚に設けられた円形の開口を
貫いて進入し、これによって中央の脚と弁ピストンとの
間に環状間隙が生ぜしめられる。操作エレメントのいか
なるストッパ位置においても、操作エレメントを弁部材
と共にそのストッパ位置に保持する永久磁石の磁気回路
は、一方の軟鉄部材と、所属のリミットストッパと、該
リミットストッパに結合されたマグネットコアの外側の
脚と、マグネットコアの中央の脚と、この中央の脚と弁
ピストンとの間に残された環状間隙と、他方の軟鉄部材
とを介して閉鎖されている。空隙における磁気的な緊張
降下を小さく保つためには、狭い製作誤差が維持されね
ばならず、この結果、製造コストが高騰し、かつ電磁弁
の頑丈さが損なわれてしまう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ゆえに本発明の課題
は、冒頭に述べた形式の電磁弁を改良して、製造時にお
ける許容誤差の範囲が大きく、しかも極めて良好な切換
え特性を備えた電磁弁を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、２つの磁極片がマグネットコアの
中央の脚とリミットストッパに対して次のように、すな
わち、操作エレメントの各ストッパ位置において交互
に、一方の磁極片が中央の脚にかつ他方の磁極片が両リ
ミットストッパのうちの１つにそれぞれ、摺動方向に対
して直角に延びているストッパ面で空隙なしに接触する
ように、構成されている。

【０００５】

【発明の効果】本発明のように構成された電磁弁には、
公知のものに比べて次のような利点を有している。すな
わち本発明による電磁弁では、永久磁石の磁気回路が操
作エレメントのストッパ位置において空隙を有しておら
ず、これによって保持力が著しく高められる。そして先
行技術において問題を孕んでいた、操作エレメントと中
央の脚との間における環状間隙は、本発明による電磁弁
では存在していない。それというのは本発明では磁気回
路は、直接中央の脚から、摺動方向に対して直角に延び
ているストッパ面で中央の脚に平らに接触している各磁
極片を介して、閉鎖されるからである。

【０００６】この結果電磁弁の切換え特性は著しく改善
される。それというのは磁極片においては、ダブルの力
作用が実現されているからである。なぜならば本発明の
ように構成されていることによって、その都度一方の磁
極片が一方のリミットストッパによって押し離されて、
中央の脚によって引き付けられ、かつ同時に他方の磁極
片が他方のリミットストッパによって引き付けられて、
中央の脚によって押し離されるからである。本発明によ
る電磁弁は、さらに、単純な打抜き・曲げ部材とプラス
チック部品とを用いることによって、製作技術的に極め
て簡単に製造することができる。

【０００７】特許請求の範囲の請求項１に記載された本
発明による電磁弁のさらに有利な別の構成は、請求項２
以下に記載されている。

【０００８】例えば本発明の別の有利な構成では、永久
磁石がその両磁極片で、弁室において軸方向摺動可能に
保持された保持体に固定されており、両磁極片が、永久
磁石を越えてマグネットコアの中央の脚に向かって突出
していて、この場合両磁極片が、保持体の摺動方向に対
して直角に延びている突出面で、中央の脚と外側の脚と
に交互に接触できるようになっており、この場合これら
の脚はその都度磁極片のための所属のリミットストッパ
を形成している。保持体は有利にはトラフ状に構成され
ており、磁極片はその間に位置している永久磁石と共
に、保持体に形状接続的に上から挿入されている。保持
体壁から曲げ出された突起は、磁極片及び永久磁石をト
ラフ状の保持体において緊定するために働く。

【０００９】弁室において保持体を著しく摩擦なしに摺
動可能に支承するために、保持体は有利には、互いに間
隔をおいて配置されている２つの旋回ヨークによって保
持されており、この場合有利には旋回ヨークは、トラフ
状の保持体の下側において、かつ励磁コイルのためのコ
イル保持体の、操作エレメントに向けられた下側に、旋
回可能に保持されている。

【００１０】

【実施例】次に図面につき本発明の実施例を説明する。

【００１１】図１に縦断面図で示されている双安定性の
電磁弁は、弁室１０を有しており、この弁室は、シール
リング１１を介在させて液密に互いに向かい合って位置
している２つのケーシング部分１２，１３によって取り
囲まれている。両ケーシング部分１２，１３は複数のね
じ１４によって互いに緊張させられていて、これらのね
じは、ケーシング部分１２に設けられた孔１５にねじ込
まれる。各ケーシング部分１２，１３には横方向孔１
６，１７が設けられており、この場合横方向孔は一方で
は接続孔１８；１９に開口し、かつ他方では弁室１０に
開口している。両ケーシング部分１２，１３がまとめら
れた状態では、横方向孔１６，１７は互いに整合してい
る。弁室１０における横方向孔１６，１７の開口は、電
磁弁の弁開口２０，２１を形成しており、これらの弁開
口は、ケーシング部分１２，１３によって構成された弁
座２２，２３によって取り囲まれている。各弁座２２；
２３とは、弁部材２４；２５が弁開口２０；２１を開閉
するために協働する。弁部材２４，２５は、弁開口２
０，２１に対して同軸的に方向付けられていて、弁室１
０内を２つのリミットストッパの間において軸方向摺動
可能な操作エレメント２６に保持されている。接続孔１
８，１９は汎用の形式で、圧力溜め及び圧力源を接続す
るために設けられている。同様に弁室に開口していて図
面では見えない通路が、電磁弁の作業接続部を形成して
いる別の接続孔と接続されている。

【００１２】弁室１０には、操作エレメント２６を駆動
するための電磁石２７が設けられており、この場合電磁
石はケーシング部分１２，１３の間において緊張させら
れている。電磁石２７は、公知の形式で、縦断面ほぼＥ
字形のマグネットコア２８と、励磁コイル２９とから成
っており、この励磁コイルは、絶縁体製のコイル保持体
３０に巻き付けられている。横断面においてダブルＴ字
形のコイル保持体３０は、マグネットコア２８の中央脚
２８１に差し嵌められており、その横方向フランジは、
マグネットコア２８の互いに平行な３つの脚２８１〜２
８３を結合している横方向ヨークに対して平行に、外側
の脚２８２，２８３の内壁の近くまで延びている。マグ
ネットコア２８自体は、２つのＵ字形の磁束案内薄板３
１，３２から成っており、この場合マグネットコア２８
の中央の脚２８１は、磁束案内薄板３１，３２の互いに
接触している内側の２つのＵ字形の脚から形成され、か
つマグネットコア２８の外側の脚２８２，２８３はそれ
ぞれ磁束案内薄板３１，３２の外側のＵ字形の脚から形
成される。マグネットコア２８の３つの脚２８１〜２８
３は、等しい長さで構成されていて、弁開口２０，２１
の前で間隔をおいて終わっているので、弁部材２４，２
５の摺動可能性が損なわれることはない。

【００１３】操作エレメント２６は、摺動方向に磁化さ
れていて磁極がそれぞれＮとＳで示されている永久磁石
３３と、この永久磁石の両側に接続している２つの磁極
片３４，３５とを有している。図１及び図２から分かる
ように、永久磁石３３と磁極片３４，３５とはトラフ状
の保持体３６に形状接続的に受容されており、この場合
永久磁石３３と磁極片３４，３５とは、上からトラフ状
の保持体３６に挿入されている。保持体３６は弁室１０
において軸方向摺動可能に保持されており、このために
２つの旋回ヨーク３７，３８が設けられている。両旋回
ヨーク３７，３８は互いに間隔をおいて配置されてお
り、一方では保持体３６の下側に、かつ他方ではコイル
保持体３０の下側の横方向フランジの、操作エレメント
２６に向けられた下側に、旋回運動可能に保持されてい
る。磁極片３４，３５は、保持体３６の上縁部を越えて
大きく突出していて、中央の脚２８１と両外側の脚２８
２，２８３との間における中間室に突入している。この
場合保持体３６の摺動方向における磁極片３４，３５の
長手方向寸法は、一方のストッパ位置（図１）において
一方の磁極片３４の、保持体３６の摺動方向に対して直
角に延びている突出面が、中央の脚２８１に平らに接触
し、かつ他方の磁極片３５の、保持体３６の摺動方向に
対して直角に延びている突出面が、外側の脚２８３に接
触するように、設定されている。保持体３６が軸方向に
おいて、弁開口２０が閉鎖されかつ弁開口２１が開放さ
れるまで、摺動せしめられると、磁極片３４は外側の脚
２８２に、かつ磁極片３５は中央の脚２８１に接触す
る。これによって操作エレメント２６の摺動運動のため
のリミットストッパは、外側の脚２８２，２８３自体に
よって形成される。弁部材２４，２５はエラストマ部材
として構成されており、この場合弁部材２４，２５は、
壁貫通孔３９，４０に差し込まれていてそこで例えば接
着されていることによって、保持体３６の端面に固定さ
れている。トラフ形の保持体３６における永久磁石３３
及び磁極片３４，３５の固定は、突起４１によって行わ
れており、これらの突起は、保持体壁から曲げ出されて
いて、永久磁石３３及び磁極片３４，３５の表面に緊定
されている。このことを、保持体３６から大きく突出し
ている磁極片３４，３５においても実現するために、磁
極片はそれぞれ切欠き４２；４３を有しており、これら
の切欠きは保持体壁の上縁部の下まで達している。互い
に向かい合って位置している両保持体壁から曲げ出され
ている突起４１は、いまや切欠き４２，４３の底部にお
いて緊定される。

【００１４】上に述べた電磁弁は以下のように作動す
る：永久磁石３３が磁束を生ぜしめ、この磁束は、操作
エレメント２６の図１に示されている位置では、永久磁
石３３のＮ極からマグネットコア２８の外側の脚２８３
に延び、そこからマグネットコア２８の中央の脚２８１
及び外側の脚２８２並びに磁極片３４を通って、永久磁
石３３のＳ極に戻る。付加的に永久磁石３３の磁束は、
Ｎ極から直接磁極片３５を介して中央の脚２８１に延
び、そこから磁極片３４を介して永久磁石３３のＳ極に
戻る。磁極片３５と外側の脚２８３との間におけるギャ
ップのない間隔及び磁極片３４と中央の脚２８１との間
におけるギャップのない間隔が、磁極片３４と外側の脚
２８２との間における間隔及び磁極片３５と中央の脚２
８１との間における間隔に比べて著しく小さいので、磁
極片３５と外側の脚２８３との間及び磁極片３４と中央
の脚２８１との間における磁束密度ひいては引付け力
は、外側の脚２８２と磁束片３４との間及び磁束片３５
と中央の脚２８１との間に比べて著しく大きい。これに
よって操作エレメント２６は、図１に示されたリミット
位置に保たれ、このリミット位置においては弁開口２１
は弁部材２５によって閉鎖され、かつ弁開口２０は弁部
材２４によって開放されている。これによって液体は、
接続孔１８が圧力溜めと接続されている場合には、弁室
１０から開放された弁開口２１を介して流出することが
できる。接続孔１８に圧力源が接続されている場合に
は、液体は弁室１０に流入する。

【００１５】電磁弁を切り換えたい場合には、電磁石２
７が励磁され、つまり次のような極性をもって励磁され
る。すなわちこの場合に生ぜしめられる磁束は、磁極片
３４と中央の脚２８１との間及び磁極片３５と外側の脚
２８３との間において上に述べた磁束とは、逆向きに作
用してこの磁束を弱める。それと同時に、電磁石２７に
よって生ぜしめられたこの磁束は、外側の脚２８２と磁
束片３４との間及び中央の脚２８１と磁束片３５との間
を延びている永久磁石の磁束を強化する。いまや外側の
脚２８２と磁束片３４との間及び中央の脚２８１と磁束
片３５との間における磁束密度及び引付け力が、大きく
なるので、操作部材２５６は図１において左に向かって
移動し、その弁部材２４は弁座２２に接触する。同時に
また弁開口２１が弁部材２５によって開放される。これ
によって、圧力源に接続されている接続孔１９から弁開
口２１を介して弁室１０への液体の流れが開放される。
そしていまや電磁石２７は再び遮断されることができ
る。それというのは永久磁石３３の磁束は、操作エレメ
ント２６をストッパ位置において保持するのに、十分だ
からである。この磁束は、上に述べたのと同様に延びて
おり、この場合磁束片３５と中央の脚２８１との間及び
磁束片３４と外側の脚２８２との間における磁束密度ひ
いては引付け力は、磁束片３５と外側の脚２８３との間
及び磁極片３４と中央の脚２８１との間におけるより
も、著しく大きい。

【００１６】本発明は、上に述べた実施例に限定される
ものではない。例えば保持体３６の軸方向における摺動
可能性は、旋回ヨーク３７，３８以外によって実現する
ことも可能であるが、しかしながらこの構造上の構成
は、操作部材２６の著しく摩擦のない支承形式を保証し
ており、ひいてはこの支承形式は僅かな移動力しか必要
としない。保持体３６の構成の変化実施例では、保持体
は例えば弁室１０の底部における案内に保持されていて
もよい、しかしながらこの場合には高められた摩擦損失
とより大きな移動力とを甘受しなくてはならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電磁弁の縦断面図である。

【図２】図１に示された電磁弁において使用されている
弁部材を備えた操作エレメントを示す平面図である。

【符号の説明】

１０ 弁室、 １１ シールリング、 １２，１３ ケ
ーシング部分、 １４ねじ、 １５ 孔、 １６，１７
横方向孔、 １８，１９ 接続孔、 ２０，２１ 弁
開口、 ２２，２３ 弁座、 ２４，２５ 弁部材、
２６ 操作エレメント、 ２７ 電磁弁、 ２８ マグ
ネットコア、 ２９ 励磁コイル、３０ コイル保持
体、 ３１，３２ 磁束案内薄板、 ３３ 永久磁石、
３４，３５ 磁極片、 ３６ 保持体、 ３７，３８
旋回ヨーク、 ３９，４０貫通孔、 ４１ 突起、
４２，４３ 切欠き、 ２８１ マグネットコアの中央
の脚、 ２８２，２８３ マグネットコアの外側の脚

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウディウス ムシェルクナウツ ドイツ連邦共和国 ラウフ アスピヒシュ トラーセ 15

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁弁であって、弁室内において２つの
   リミットストッパの間において摺動可能な操作エレメン
   トが、ストッパ位置における少なくとも１つの弁開口を
   開閉するために設けられており、操作エレメントに、該
   操作エレメントをリミットストッパとの接触状態に保つ
   ための永久磁石が配置されていて、該永久磁石が、操作
   部材の摺動方向において磁化されており、永久磁石の、
   摺動方向に対して直角に延びている端面が、強磁性の材
   料（軟鉄）から成る各１つの磁極片によって覆われてお
   り、さらに、操作エレメントをその一方のストッパ位置
   から他方のストッパ位置に摺動させる磁力を生ぜしめる
   ための電磁石が設けられており、該電磁石が、横方向ヨ
   ークを介して互いに結合された互いに平行な３つの脚を
   備えたマグネットコアを有していて、マグネットコアの
   ３つの脚のうち２つの外側の脚が、リミットストッパと
   磁気を通すように結合されていて、かつ中央の脚が操作
   エレメントにまで延びており、電磁石がさらに、マグネ
   ットコアの中央の脚に絶縁されて配置された励磁コイル
   を有している形式のものにおいて、２つの磁極片（３
   ４，３５）がマグネットコア（２８）の中央の脚（２８
   １）とリミットストッパ（２８２，２８３）に対して次
   のように、すなわち、操作エレメント（２６）の各スト
   ッパ位置において交互に、一方の磁極片（３４，３５）
   が中央の脚（２８１）にかつ他方の磁極片（３５，３
   ４）が両リミットストッパ（２８２，２８３）のうちの
   １つにそれぞれ、摺動方向に対して直角に延びているス
   トッパ面で空隙なしに接触するように、構成されている
   ことを特徴とする電磁弁。
2. 【請求項２】 マグネットコア（２８）の３つの脚（２
   ８１，２８２，２８３）が等しい長さで構成されてお
   り、リミットストッパが、外側の脚（２８２，２８３）
   の自由端部自体によって形成されている、請求項１記載
   の電磁弁。
3. 【請求項３】 永久磁石（３３）がその両磁極片（３
   ４，３５）で、弁室（１０）において軸方向摺動可能に
   保持された保持体（３６）に固定されており、両磁極片
   （３４，３５）が、永久磁石（３３）を越えてマグネッ
   トコア（２８）の中央の脚（２８１）に向かって突出し
   ていて、この場合両磁極片（３４，３５）が、保持体の
   摺動方向に対して直角に延びている突出面で、中央の脚
   （２８１）にもしくは外側の脚（２８２，２８３）に接
   触できるようになっている、請求項２記載の電磁弁。
4. 【請求項４】 保持体（３６）がトラフ状に構成されて
   おり、両磁極片（３４，３５）がその間に位置している
   永久磁石（３３）と共に、保持体（３６）に上から形状
   接続的に挿入されており、磁極片（３４，３５）と永久
   磁石（３３）とが、保持体壁から曲げ出された突起（４
   １）によって、保持体（３６）に緊定されている、請求
   項３記載の電磁弁。
5. 【請求項５】 磁極片（３４，３５）が保持体壁の上縁
   部を越えて突出していて、それぞれ、保持体壁の上縁部
   の下にまで達している切欠き（４２，４３）を有してお
   り、保持体壁から曲げ出された突起（４１）が、永久磁
   石（３３）の表面と切欠き（４２，４３）の底部とにお
   いて緊定されている、請求項４記載の電磁弁。
6. 【請求項６】 保持体（３６）が、互いに間隔をおいて
   配置されている２つの旋回ヨーク（３７，３８）によっ
   て保持されている、請求項３から５までのいずれか１項
   記載の電磁弁。
7. 【請求項７】 励磁コイル（２９）が、横断面において
   ほぼダブルＴ字形のコイル保持体（３０）に巻き付けら
   れていて、該コイル保持体が中央の脚（２８１）に位置
   しており、両旋回ヨーク（３７，３８）が、一方では保
   持体（３６）の下側に、かつ他方では下側のコイル保持
   体・横方向フランジの、操作エレメント（２６）に向け
   られた下側に、旋回運動可能に保持されている、請求項
   ６記載の電磁弁。
8. 【請求項８】 少なくとも１つの弁部材（２４，２５）
   が、摺動方向に対して直角に延びている保持体（３６）
   端面に固定されている、請求項３から７までのいずれか
   １項記載の電磁弁。
9. 【請求項９】 少なくとも１つの弁開口（２０，２１）
   が、弁室（１０）における孔の、弁座（２２，２３）に
   よって取り囲まれた開口によって形成されており、この
   場合弁室（１０）における孔が、弁室（１０）を取り囲
   んでいて電磁石（２７）を受容している２部分から成る
   プラスチックケーシング（１２，１３）に設けられてお
   り、該プラスチックケーシング（１２，１３）に構成さ
   れた弁座（２２，２３）と協働する弁部材（２４，２
   ５）が、弁座（２２，２３）に対して同軸的に方向付け
   られている、請求項８記載の電磁弁。
10. 【請求項１０】 ３つの脚を備えたマグネットコア（２
    ８）が、２つのＵ字形の磁束案内薄板（３１，３２）か
    ら成っており、この場合磁束案内薄板（３１，３２）の
    それぞれに配属された２つのＵ字形脚が、互いに平行に
    延びていて、励磁コイル（２９）を保持するマグネット
    コア（２８）の中央の脚（２８１）を形成している、請
    求項１から９までのいずれか１項記載の電磁弁。