JPH10246353A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は電磁弁に関し、部品点数の低減を図
ることを目的とする。 【解決手段】 スリーブ５２の内部にプランジャ５８を
挿入する。スリーブ５２にコア６２を圧入する。端部に
弁体７０を備える可動軸６０をプランジャ５８に固定す
る。プランジャ５８を所定方向に着磁して、弁体７０を
閉弁位置に維持するための付勢力を永久磁界によって発
生させる。電磁コイル５４に、所定の回転方向を有する
励磁電流Ｉを供給して永久磁界と反発する反発磁界を発
生させる。反発磁界を発生させることにより弁体７０を
開弁方向に変位させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁弁に係り、特
に、流体回路の状態を切り換える装置として好適な電磁
弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、特開平７−２８０１
２２号に開示される如く電磁弁が知られている。図５
は、従来の電磁弁１０の構成を表す断面図を示す。電磁
弁１０は、スリーブ１２を備えている。スリーブ１２
は、非磁性の材料で構成されている。スリーブ１２の周
囲には、電磁コイル１４が配設されている。電磁コイル
１４は、その断面がＣ形状となるように成形された環状
部材１６を備えている。環状部材１６は、磁性材料で構
成されている。

【０００３】スリーブ１２の内部には、プランジャ１８
が挿入されている。プランジャ１８には可動軸２０が固
定されている。プランジャ１８は磁性材料で構成されて
いる。一方、可動軸２０は、非磁性材料で構成されてい
る。スリーブ１２の内部には、ヨーク２２が固定されて
いる。ヨーク２２の内部には、プランジャ１８を付勢す
るスプリング２４が配設されている。

【０００４】スリーブ１２の端部には、コア２６が圧入
されている。可動軸２０は、コア２６により摺動可能に
保持されている。コア２６には、シート部材２８が挿入
されている。シート部材２８には、貫通孔３０および弁
座３２が形成されている。一方、可動軸２０の端部には
弁座３２と対向するように弁体３４が設けられている。
貫通孔３０は、弁体３４が弁座３２に着座することによ
り閉塞されると共に、弁体３４が弁座３２から離座する
ことにより開放される。

【０００５】弁体３４は、電磁コイル１４に励磁電流が
流通していない場合は、スプリング２４の付勢力により
弁座３２に着座する。従って、電磁弁１０によれば、電
磁コイル１４に励磁電流を供給しないことにより閉弁状
態を実現することができる。電磁コイル１４に励磁電流
が流通すると、電磁コイル１０の環状部１６、ヨーク２
２、および、プランジャ１８を通って還流する磁束が発
生する。その結果、プランジャ１８とヨーク２２との間
には、両者を引きつける電磁力が発生する。このため、
弁体３４は、電磁コイル１４に励磁電流が流通している
場合は弁座３２から離座する。従って、電磁弁１０によ
れば、電磁コイル１４に励磁電流を供給することにより
開弁状態を実現することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の電
磁弁１０は、プランジャ１８を閉弁方向に付勢する力を
スプリング２４を用いて発生させることとしている。こ
のため、従来の電磁弁１０を構成するにあたっては、ス
プリング２４を廃止することができなかった。また、上
記従来の電磁弁１０において、電磁コイル１４への励磁
電流の供給を停止した後に優れた応答性をもって閉弁状
態を実現するためには、電磁コイル１４に励磁電流が供
給されている場合に、プランジャ１８とヨーク２２とが
密着状態となるのを防止する必要がある。このため、従
来の電磁弁１０を構成するにあたっては、コア２２とプ
ランジャ１８との間に非磁性材料で構成されたスペーサ
３６を配設する等の措置を講ずる必要がある。この点、
従来の電磁弁１０の構成は、部品点数の低減を図るうえ
で、必ずしも最適な構成ではなかった。

【０００７】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、部品点数の低減を図るうえで有効な電磁弁を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、コアに対向して配設される可動部材
と、該可動部材が前記コアに対して相対変位することに
より機能する弁機構と、を備える電磁弁において、前記
コアおよび前記可動部材の少なくとも一方が、前記コア
と前記可動部材との間に引力を発生させる永久磁界を発
生するように着磁されていると共に、前記永久磁界と反
発して前記コアと前記可動部材との間に斥力を発生させ
る反発磁界を発生することのできる電磁コイルを備える
電磁弁により達成される。

【０００９】本発明において、弁機構は、可動部材がコ
アに対して相対変位することにより開閉する。可動部材
を相対変位させるためには、可動部材をコアから離間さ
せるための斥力と、可動部材をコアに接近させるための
引力とを選択的に発生させることが必要である。本発明
において、可動部材およびコアは、両者間に引力が発生
するように着磁されている。具体的には、可動部材およ
びコアは、以下の条件が満たされるように着磁されてい
る。

【００１０】可動部材およびコアの一方だけが着磁さ
れる。 可動部材およびコアの双方が、着磁方向が同方向とな
るように着磁される。電磁コイルは、永久磁界と反発す
る反発磁界を発生する。上記の場合に、着磁されてい
ない部材（以下、非着磁部材と称す）に反発磁界が流通
すると、着磁されている部材（以下、着磁部材と称す）
と非着磁部材との間に斥力が発生する。また、上記の
場合に、一方の着磁部材に、その永久磁界を打ち消すと
共に他方の着磁部材の永久磁界と反発する反発磁界が流
通すると、両者間に斥力が発生する。このように、可動
部材とコアとの間には、電磁コイルが反発磁界を発生す
るか否かに応じて、引力および斥力が選択的に発生す
る。従って、弁機構の状態は、電磁コイルの状態を制御
することで切り換えることができる。

【００１１】また、上記の目的は、請求項２に記載する
如く、コアに対向して配設される可動部材と、該可動部
材が前記コアに対して相対変位することにより機能する
弁機構と、を備える電磁弁において、前記コアおよび前
記可動部材が、それぞれ、前記コアと前記可動部材との
間に斥力を発生させる永久磁界を発生するように着磁さ
れていると共に、前記コアおよび前記可動部材が発生す
る永久磁界の一方を打ち消して、前記コアと前記可動部
材との間に引力を発生させる相殺磁界を発生することの
できる電磁コイルを備える電磁弁によっても達成され
る。

【００１２】本発明において、弁機構を駆動するために
は、可動部材とコアとの間に引力と斥力とを選択的に発
生させることが必要である。本発明において、可動部材
およびコアは、両者間に斥力が発生するように、すなわ
ち、互いに反発する永久磁界を発生するように着磁され
ている。可動部材およびコアがこのように着磁されてい
る場合に、一方の部材に、その永久磁界を打ち消す相殺
磁界が流通すると、可動部材とコアとの間の斥力が消滅
し、これに代えて引力が発生する。このように、可動部
材とコアとの間には、電磁コイルが相殺磁界を発生する
か否かに応じて引力および斥力が選択的に発生する。従
って、弁機構の状態は、電磁コイルの状態を制御するこ
とで切り換えることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例に対応
する電磁弁５０の構成を表す断面図を示す。電磁弁５０
は、スリーブ５２を備えている。スリーブ５２は、非磁
性の材料で構成されている。スリーブ５２の周囲には、
電磁コイル５４が配設されている。電磁コイル５４は、
その断面がＣ形状となるように成形された環状部材５６
を備えている。環状部材５６は、磁性材料で構成されて
いる。本実施例において、電磁コイル５４は、励磁電流
Ｉの回転方向が、図１において右側から左側へ進行する
右ネジの回転方向と一致するように駆動される。

【００１４】スリーブ５２の内部には、プランジャ５８
が挿入されている。本実施例において、プランジャ５８
は、図１に於ける左側がＳ極、右側がＮ極となるように
着磁されている。プランジャ５８には可動軸６０が固定
されている。可動軸６０は、非磁性材料で構成されてい
る。プランジャ５８および可動軸６０は、スリーブ５２
の内部を、それらの軸方向に一体に変位することができ
る。

【００１５】スリーブ５２には、その開口端側からコア
６２が圧入されている。コア６２は、磁性材料により形
成されている。コア６２は、その中心部を貫く可動軸６
０を、摺動可能に保持している。コア６２には、シート
部材６４が挿入されている。シート部材６４には、貫通
孔６６および弁座６８が形成されている。可動軸６０の
端部には弁座６８と対向するように弁体７０が設けられ
ている。貫通孔６６は、弁体７０が弁座６８に着座する
ことにより閉塞されると共に、弁体７０が弁座６８から
離座することにより開放される。

【００１６】図１は、弁体７０が弁座６８に着座してい
る状態、すなわち、閉弁状態を示す。電磁弁５０は、図
１に示す閉弁状態が実現された場合に、プランジャ５８
とコア６２との間に所定のクリアランスが形成されるよ
うに設計されている。従って、電磁弁５０によれば、プ
ランジャ５８とコア６２との間にスペーサ等を配設させ
ることなく、両者が密着状態となるのを阻止することが
できる。

【００１７】また、電磁弁５０は、図１に示す閉弁状態
が実現された場合に、弁体７０と、コア６２との間に、
可動軸６０の軸方向に所定のクリアランス長Ｌが確保さ
れるように設計されている。従って、可動軸６０は、コ
ア６２と干渉することなく、最大限所定長Ｌだけ、弁体
７０を弁座６８から離座させる方向へ、すなわち、開弁
方向へ移動することができる。

【００１８】上述の如く、プランジャ５８は、コア６２
と対向する側がＮ極となるように着磁されている。プラ
ンジャ５８の周囲には、プランジャ５８が上記の如く着
磁されていることに起因する永久磁界が発生する。電磁
コイル１４に励磁電流Ｉが流通していない場合は、すな
わち、電磁コイル１４が磁界を発生していない場合は、
プランジャ５８が発する永久磁界が、図１中に一点鎖線
で示す如く、コア６２および環状部材５６を通って還流
する。この場合、コア６２とプランジャ５８との間に
は、永久磁界に起因する引力が働く。

【００１９】コア６２とプランジャ５８との間に働く引
力は、可動軸６０を、すなわち、弁体７０を閉弁方向に
付勢する力として作用する。このため、電磁弁５０によ
れば、電磁コイル５４に励磁電流が供給しないことによ
り、弁体７０を弁座６８に着座させて、閉弁状態を実現
することができる。電磁コイル５４に励磁電流Ｉが供給
されると、電磁コイル５４の周囲には、その励磁電流Ｉ
に応じた強度を有する磁界が発生する。励磁電流Ｉの回
転方向は、上述の如く、図１において右側から左側へ進
行する右ネジの回転方向と一致している。この場合、電
磁コイル５４の内周側には、プランジャ５８が発する永
久磁界と反発する磁界、すなわち、反発磁界が発生す
る。

【００２０】電磁コイル５４によって発せられる反発磁
界は、コア６２を流通する。コア６２に反発磁界が流通
すると、コア６２の、プランジャ５８と対向する端面が
Ｎ極に励磁される。コア６２が上記の如く励磁される
と、コア６２とプランジャ５８との間に、両者を離間さ
せようとする斥力が働く。コア６２とプランジャ５８と
の間に働く斥力は、弁体７０を弁座６８から離座させる
方向に付勢する力として作用する。このため、電磁弁５
０によれば、電磁コイル５４に励磁電流Ｉを供給するこ
とにより、弁体７０を弁座６８から離座させて、開弁状
態を実現することができる。

【００２１】上述の如く、図５に示す従来の電磁弁１０
は、スプリング２４およびスペーサ３６を構成部品とし
て備えていた。これに対して、本実施例の電磁弁５０
は、これらを構成部品とすることなく適正に所望の機能
を実現することができる。更に、従来の電磁弁１０は、
その構成上の制約から、スリーブ１２に収納される部材
をヨーク２２とプランジャ１８とコア２６とに３分割す
ることが必要である。これに対して、本実施例の電磁弁
５０は、スリーブ５２に収納される部材をプランジャ５
８とコア６２とに２分割することで実現できる。従っ
て、本実施例の構成によれば、従来の電磁弁１０に比し
て大幅に少ない部品点数で、常態で閉弁状態を実現する
電磁弁５０を実現することができる。

【００２２】ところで、図５に示す従来の電磁弁１０
は、プランジャ１８とヨーク２２との間に引力を発生さ
せることにより弁体３４を開弁方向に変位させる。この
ため、従来の電磁弁１０が開弁する際には、プランジャ
１８がヨーク２２（スペーサ３６）と当接することによ
り打音が発生する。また、従来の電磁弁１０の電磁コイ
ル１４に励磁電流が流通している場合にプランジャ１８
とヨーク２２との間に働く引力は、両者が接近するに連
れて大きくなる。このため、プランジャ１８とヨーク２
２とが当接する際に生ずる打音は、大きな音になり易
い。

【００２３】本実施例の電磁弁５０は、プランジャ５８
が発生する永久磁界と、電磁コイル５４が発生する反発
磁界とが反発することにより弁体７０を開弁方向に変位
させている。永久磁界と反発磁界とが反発することで発
生する斥力は、プランジャ５８とコア６２との距離が離
間するに従って小さくなる。そして、プランジャ５８お
よび弁体７０の変位は、その斥力が十分に小さな値とな
った時点で停止される。

【００２４】この際、弁体７０が閉弁位置から開弁位置
に至る過程で移動する距離（以下、移動距離と称す）
は、電磁コイル５４に供給される励磁電流Ｉの大きさに
よって決定される。本実施例において、励磁電流Ｉは、
弁体７０の移動距離が、弁体７０とコア６２との間に確
保されている所定のクリアランス長Ｌに比して短くなる
ように設定されている。このため、電磁弁５０によれ
ば、弁体７０およびプランジャ５８を何れの部材にも当
接させることなく、すなわち、大きな打音を発生させる
ことなく開弁状態を実現することができる。従って、電
磁弁５０によれば、従来の電磁弁１０に比して優れた静
粛性を得ることができる。

【００２５】本実施例の電磁弁５０は、上述の如く常態
で閉弁状態を実現する電磁弁である。例えば、車両のブ
レーキ装置を構成する液圧回路等では、常態で閉弁状態
を実現する電磁弁と、常態で開弁状態を実現する電磁弁
とが組み合わされて用いられることがある。このよう
に、異なる２種類の電磁弁が組み合わされて用いられる
場合に、両者の構成部品の共通化を図ることができる
と、生産性の向上を図るうえで、また、コストの低減を
図るうえで極めて有効である。

【００２６】図２は、常態で開弁状態を実現する従来の
電磁弁８０の構成を表す断面図を示す。以下、図２を参
照して、常態で開弁状態を実現する電磁弁８０の構成に
ついて説明する。尚、図２において、上記図１に示す構
成部分と同一の部分については、同一の符号を付してそ
の説明を省略または簡略する。電磁弁８０は、本実施例
の電磁弁５０と同様に、スリーブ５２、電磁コイル５
４、可動軸６０、コア６２、および、弁体７０を備えて
いる。スリーブ５２に内部には、プランジャ８２が収納
されている。プランジャ８２は、着磁されていない点を
除き本実施例の電磁弁５０が備えるプランジャ５８と同
様である。

【００２７】電磁弁８０は、コア６２に挿入されるシー
ト部材８４を備えている。シート部材８４は、電磁弁８
０に要求される機能を実現するために、本実施例の電磁
弁５０が備えるシート部材６４と異なる形状に成形され
ている。また、電磁弁８０は、シート部材８４と可動軸
６０との間に介在し、弁体７０を開弁方向に付勢するス
プリング８６を備えている。

【００２８】弁体７０は、電磁コイル５４に励磁電流が
供給されていない場合には、スプリング８６に付勢され
ることにより開弁位置に保持される。また、電磁コイル
５４に励磁電流が供給されると、プランジャ８２をコア
６２に引き寄せる電磁力が発生することにより、弁体７
０が閉弁位置に向けて変位する。このため、電磁弁８０
によれば、常態で開弁状態を実現すると共に、電磁コイ
ル５４に励磁電流を供給することにより閉弁常態を実現
することができる。

【００２９】図１、図２および図５に示す如く、本実施
例の電磁弁５０は、従来の電磁弁１０に比して、常態で
開弁状態を実現する電磁弁８０と共通の部品を多数備え
ている。このため、本実施例の電磁弁５０によれば、電
磁弁８０と組み合わせて用いられる場合に、生産性の向
上を図るうえで、および、コストの低減を図るうえで、
特に優れた利益を得ることができる。

【００３０】ところで、上記の実施例においては、プラ
ンジャ５８を、図１に於ける左側がＳ極と、また、図１
に於ける右側がＮ極となるように着磁しているが、着磁
の方向はこれに限定されるものではなく、その逆方向に
着磁することとしてもよい。また、上記の実施例におい
ては、プランジャ５８を着磁して、コア６２を着磁しな
い構成としているが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、プランジャ５８に代えてコア６２を着磁する構
成、または、プランジャ５８およびコア６２の双方を、
着磁方向が同一となるように着磁する構成を採用しても
よい。

【００３１】尚、上記の実施例においては、プランジャ
５８が前記請求項１記載の「可動部材」に、弁体７０お
よびシート部材６４が前記請求項１記載の「弁機構」
に、電磁コイル５４が前記請求項１記載の「電磁コイ
ル」にそれぞれ相当している。次に、図３を参照して、
本発明の第２実施例について説明する。図３は、本発明
の第２実施例に対応する電磁弁９０の構成を表す断面図
を示す。尚、図３において、上記図１に示す構成部分と
同一の部分については、同一の符号を付してその説明を
省略する。

【００３２】本実施例の電磁弁９０は、スリーブ５２の
周囲に、電磁コイル９２を備えている。電磁コイル９２
は、コア６２の外周部分に延在するように設計されてい
る。電磁コイル９２は、その断面がＣ形状となるように
成形された環状部材９４を備えている。環状部材９４
は、磁性材料で構成されている。本実施例において、電
磁コイル９４に供給される励磁電流Ｉの向きは、上述し
た第１実施例の場合と同様に、図１において右側から左
側へ進行する右ネジの回転方向と一致するように定めら
れている。従って、電磁コイル９２に電流が供給される
と、電磁コイル９２の内周側には、上記第１実施例の場
合と同様に、プランジャ５８が発生する永久磁界と反発
する反発磁界が発生する。

【００３３】電磁弁９０は、電磁コイル９２に励磁電流
Ｉが供給されていない場合は、上記図１に示す電磁弁５
０と同様に閉弁状態に維持される。電磁コイル９２に励
磁電流Ｉが供給されると、電磁コイル９０によって反発
磁界が発生される。本実施例において、反発磁界は、主
としてコア６２および環状部材９４を通って還流する。
反発磁界が上記の如く流通すると、プランジャ５２の永
久磁界を弱めることなく、コア６２の、プランジャ５２
と対向する端面を効率良くＮ極に励磁することができ
る。このため、電磁弁９０によれば、プランジャ５２と
コア６２との間に、弁体７０を開弁方向に変位させるた
めの斥力を効率良く発生させることができる。

【００３４】ところで、上記の実施例においては、プラ
ンジャ５２を着磁して、コア６２を着磁しない構成とし
ているが、本発明はこれに限定されるものではなく、プ
ランジャ５８に代えてコア６２を着磁する構成、また
は、プランジャ５８およびコア６２の双方を、着磁方向
が同一となるように着磁する構成を採用してもよい。
尚、上記の実施例においては、電磁コイル９２が前記請
求項１記載の「電磁コイル」にそれぞれ相当している。

【００３５】次に、図４を参照して、本発明の第３実施
例について説明する。図４は、本発明の第３実施例に対
応する電磁弁１００の構成を表す断面図を示す。尚、図
４において、上記図１または図３に示す構成部分と同一
の部分については、同一の符号を付してその説明を省略
する。本実施例の電磁弁１００は、コア１０２を備えて
いる。コア１０２は、プランジャ５２の着磁方向と逆向
きに、すなわち、図４における左側がＮ極となり、か
つ、図４における右側がＳ極となるように着磁されてい
る。コア１０２およびプランジャ５２が互いに逆向きに
着磁されていると、両者の間には斥力が発生する。この
ため、電磁コイル９２に励磁電流が供給されていない場
合、電磁弁１００は開弁状態となる。

【００３６】本実施例において、電磁コイル９４に供給
される励磁電流Ｉの向きは、上述した第１実施例および
第２実施例の場合と逆向きに、すなわち、図１において
左側から右側へ進行する右ネジの回転方向と一致する向
きに定められている。電磁コイル９２に、上記の方向性
を有する励磁電流Ｉが流通すると、電磁コイル９２の内
周側には、コア１０２の永久磁界を相殺する方向の磁界
（以下、相殺磁界と称す）が発生する。

【００３７】電磁コイル９２によって発生される相殺磁
界によって、コア１０２の永久磁界が相殺されると、コ
ア１０２とプランジャ５８との間には、プランジャ５８
の発する永久磁界に起因する引力が働く。このため、電
磁コイル９２に励磁電流Ｉを供給すると、電磁弁１００
を閉弁状態とすることができる。このように、本実施例
の構成によれば、弁体７０を一方向に付勢するスプリン
グ等を用いることなく、簡単な構成により、常態で開弁
状態を維持し、かつ、電磁コイル９０に励磁電流Ｉが供
給されることにより開弁状態となる電磁弁１００を実現
することができる。

【００３８】尚、上記の実施例においては、プランジャ
５８が前記請求項２記載の「可動部材」に、弁体７０お
よびシート部材６４が前記請求項２記載の「弁機構」
に、また、電磁コイル９０が前記請求項２記載の「電磁
コイル」に、それぞれ相当している。

【００３９】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明および
請求項２記載の発明によれば、スプリングを用いること
なく、弁機構を駆動するために必要な引力と斥力とを発
生させることができる。従って、本発明によれば、電磁
弁の部品点数の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に対応する電磁弁の構成を表
す断面図である。

【図２】図１に示す電磁弁と組み合わされて用いられる
従来の電磁弁の構成を表す断面図である。

【図３】本発明の第２実施例に対応する電磁弁の構成を
表す断面図である。

【図４】本発明の第３実施例に対応する電磁弁の構成を
表す断面図である。

【図５】従来の電磁弁の構成を表す断面図である。

【符号の説明】

５０；９０；１００ 電磁弁 ５４；９２ 電磁コイル ５８ プランジャ ６２；１０２ コア ６４ シート部材 ７０ 弁体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コアに対向して配設される可動部材と、
   該可動部材が前記コアに対して相対変位することにより
   機能する弁機構と、を備える電磁弁において、 前記コアおよび前記可動部材の少なくとも一方が、前記
   コアと前記可動部材との間に引力を発生させる永久磁界
   を発生するように着磁されていると共に、 前記永久磁界と反発して前記コアと前記可動部材との間
   に斥力を発生させる反発磁界を発生することのできる電
   磁コイルを備えることを特徴とする電磁弁。
2. 【請求項２】 コアに対向して配設される可動部材と、
   該可動部材が前記コアに対して相対変位することにより
   機能する弁機構と、を備える電磁弁において、 前記コアおよび前記可動部材が、それぞれ、前記コアと
   前記可動部材との間に斥力を発生させる永久磁界を発生
   するように着磁されていると共に、 前記コアおよび前記可動部材が発生する永久磁界の一方
   を打ち消して、前記コアと前記可動部材との間に引力を
   発生させることのできる相殺磁界を発生する電磁コイル
   を備えることを特徴とする電磁弁。