WO2017199804A1

WO2017199804A1 - 電磁弁

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Publication number: WO2017199804A1
Application number: PCT/JP2017/017639
Authority: WO
Inventors: 芳村親一; 梅田和寛
Original assignee: Smc株式会社
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2017-11-23
Also published as: RU2733142C2; KR102262070B1; MX2018014192A; RU2018144812A3; TW201812200A; JP6732202B2; CN109154401A; TWI731075B; US10781935B2; CN109154401B; KR20190007441A; JP2017207159A; BR112018072418A2; DE112017002551T5; RU2018144812A; US20190277421A1

Abstract

【課題】弁体が弁座に着座するときに弁体に作用する圧縮力等の外力を緩和して、このような外力が弁体に繰り返し作用することによる該弁体の摩耗や不可逆的な変形を抑制することにより、上記弁座を通じて流れる流体の流量や電磁弁の応答性の変動を可及的に抑制する。【解決手段】弁操作部材４０は、弁体３を該弁操作部材４０に対して軸Ｌ方向に相対動可能に支持する弁支持部（支持アーム４５）を備え、弁室１１内には、弁体３を軸Ｌ方向の弁座側に向けて常時付勢し、その付勢力によって該弁体３を該弁座に着座させる弾性部材２６が設けられ、上記弁支持部には、上記弁座に着座した弁体３の被係合部４に係合することにより、該弁体３を弁座から離間させる弁係合部７３が設けられており、上記弁係合部７３は、弁体３が弁座に着座した状態において、軸Ｌ方向において該弁体３と非接触となる。

Description

電磁弁

　本発明は、ソレノイドを励磁して可動鉄芯を変位させることによって弁体を該可動鉄芯の変位方向に変位させ、それによって複数のポート間の接続状態を切り換える電磁弁に関するものである。

　ソレノイドを励磁して可動鉄芯を変位させることによって弁体を該可動鉄芯の変位方向に変位させ、それによって複数のポート間の接続状態を切り換えるように構成された電磁弁は、特許文献１に開示されているように、既に従来からよく知られている。
　この特許文献１に開示された電磁弁においては、上記可動鉄芯の軸方向の一端に、樹脂製材料から成る弁体（弾性部）を備えた弁支持部（弁体）が固定的に取り付けられてる。また、弁ボディ内には、上記弁支持部及び弁体が収容された弁収容室が形成されていて、該弁収容室には複数のポートが連通されている。そして、該弁収容室の底面には、それらポートの中の一つに連通する開口部が開設されており、その開口部の周囲を取り囲むように上記弁体が接離する弁座が形成されている。

　このように、従来の電磁弁においては、弁座に接離する弁体が、可動鉄芯に対して固定的に取り付けられた弁支持部に設けられていて、可動鉄芯と弁体とが一体となって動作するようになっている。そのため、弁体が弁座に当接して着座するときに、可動鉄芯の運動エネルギーによって、弁体に対して軸方向により強い圧縮力等の外力が直接作用することとなる。このような強い外力が弁体に繰り返し作用すると、摩耗や不可逆的な変形（永久歪み）により弁体の軸方向の寸法に経時的な変化を生じさせる虞がある。そうすると、可動鉄芯のストローク量、すなわち弁座からの弁体の離間量が変動してしまい、その結果、上記弁座を通じて流れる流体の流量や電磁弁の応答性が変動してしまうこととなる。

特開２００３－１７２４７２号公報

　そこで、本発明の技術的課題は、ソレノイドの励磁によって可動鉄芯を変位させることで弁体を動作させる電磁弁において、弁体が弁座に着座するときに弁体に作用する圧縮力等の外力を緩和して、このような外力が弁体に繰り返し作用することによる該弁体の摩耗や不可逆的な変形を抑制することにより、上記弁座を通じて流れる流体の流量や電磁弁の応答性の変動を可及的に抑制することにある。

　上記課題を解決するため、本発明に係る電磁弁は、ソレノイドの励磁作用により軸方向に変位する可動鉄芯部を備えた弁操作部材と、圧力流体が出入りする複数のポート及びこれらポートが連通する弁室を備えた弁ボディと、上記弁室に収容された弁体とを有していて、上記弁操作部材の軸方向への変位により上記弁体が変位して上記弁室内の弁座に接離することにより、上記ポート間の接続状態が切換えられるよう構成された電磁弁であって、上記弁操作部材は、上記弁体を該弁操作部材に対して軸方向に相対動可能に支持する弁支持部を有し、該弁支持部は、該軸方向の両端に先端と基端とを有していて、該弁支持部の基端が上記可動鉄芯部の軸方向の一端に連結されており、上記弁室内には、上記弁体を軸方向の上記弁座側に向けて常時付勢し、その付勢力によって該弁体を該弁座に着座させる弾性部材が設けられており、上記弁支持部には、弁操作部材が上記弾性部材による弁体の付勢方向とは逆方向へと変位するときに、上記弁座に着座した弁体の被係合部に係合することにより、該弁体を上記弾性部材の付勢力に抗して該弁座から離間させる弁係合部が設けられており、上記弁係合部は、上記弁操作部材が上記弾性部材による弁体の付勢方向に変位して該弁体が弁座に着座したとき、該弁体と非接触となるように形成されていることを特徴とするものである。

　そうすることにより、弁体が弁座に当接して着座するときに、可動鉄芯部を含む弁操作部材の運動エネルギーが弁体に直接作用するのを防ぐことができるため、弁体に対して軸方向に作用する外力を緩和することができる。よって、そのような外力が弁体に繰り返し作用することによる該弁体の摩耗や不可逆的な変形（永久歪み）を抑制することができ、該弁体の軸方向における寸法の経時的な変化を抑制することが可能となる。その結果、可動鉄芯のストローク量、すなわち弁座からの弁体の離間量の変動が抑制されて、該弁座を通じて流れる流体の流量や電磁弁の応答性の変動を可及的に抑制することが可能となる。

　上記電磁弁において、好ましくは、上記弁支持部には、軸と直交する平面をなし且つ上記弾性部材による弁体の付勢方向を向く位置決め面が形成され、上記弁ボディの弁室内には、上記位置決め面に平行する平面をなし且つ上記可動鉄芯部の変位に伴って該位置決め面が接離する当接面が設けられ、上記弁操作部材が上記弾性部材による弁体の付勢方向に変位して該弁体が弁座に着座したちき、上記位置決め面が上記当接面に当接すると共に、上記弁係合部と上記弁体の被係合部との間に弁操作部材のストロークより小さい空隙が形成されるように構成されていることである。
　そうすることにより、上記弁体が弁座に当接して着座したときに、可動鉄芯が弁ボディに対して正確に位置決めされるため、電磁弁の応答性をより正確に管理することが可能となる。

　このとき、上記弁座は、上記弁室における上記弁支持部の先端と対向する底壁面に形成され、上記弁支持部の先端面は上記位置決め面を形成し、上記弁室の底壁面に上記当接面が形成されていてもよい。
　また、上記キャップ部材の弁係合部が占める軸方向の位置は、上記弁支持部の先端面と上記弁体の被係合部との間の位置であることが望ましい。
　これらのような構造を採用することにより、電磁弁のより合理的な設計が可能となる。

　上記本発明に係る電磁弁において、好ましくは、上記弁室内には、上記弁座としての第１弁座と、軸方向における該第１弁座と対向する位置に配置された第２弁座とが設けられており、上記弁体は、これら弁座間に形成された空間に配置される共に、上記弾性部材により上記第１弁座側に向けて常時付勢されており、上記弁支持部に設けられた弁係合部は、上記軸方向にバネ性を有する薄板から成っていて、上記弁操作部材が上記弾性部材による弁体の付勢方向とは逆方向へと変位するときに、上記第１弁座に着座した弁体の被係合部に係合することにより、該弁体を上記弾性部材の付勢力に抗して該第１弁座から離間させると共に上記第２弁座に着座させる。
　このように、弁支持部に設けられた弁係合部を軸方向にバネ性を有する薄板によって形成したので、弁体が第２弁座に当接して着座するときに、弁体に作用する軸方向の外力を、該弁係合部が吸収することで緩和することができる。そのため、そのような外力が繰返し作用することによる弁体の摩耗や不可逆的な変形（永久歪み）を可及的に抑制することが可能となる。

　このとき、より好ましくは、上記第１弁座が、上記弁室における上記弁支持部の先端と対向する底壁面に形成されていてもよい。
　このような構造を採用することにより、電磁弁のより合理的な設計が可能となる。。

　以上のように、本発明に係る電磁弁によれば、弁体が弁座に当接して着座している状態において、弁操作部材の弁係合部が上記弁体と軸方向において非接触となるように構成したため、可動鉄芯部を含む弁操作部材の運動エネルギーが弁体に直接作用するのを防ぐことができ、弁体に対して軸方向に作用する外力を緩和することができる。よって、そのような外力が弁体に繰り返し作用することによる該弁体の摩耗や不可逆的な変形（永久歪み）を抑制することができ、該弁体の軸方向における寸法の経時的な変化を抑制することが可能となる。その結果、可動鉄芯のストローク量、すなわち弁座からの弁体の離間量の変動が抑制されて、該弁座を通じて流れる流体の流量や電磁弁の応答性の変動を可及的に抑制することが可能となる。

本発明に係る電磁弁の一実施形態を示す消磁状態での側断面図である。図１の縦断面図である。図１における弁室内周辺の状態を示す概略的な要部拡大断面図である。上記電磁弁における励磁時の状態を示す側断面図である。図４の縦断面図である。図４における弁室内周辺の状態を示す概略的な要部拡大断面図である。本実施形態におけるソレノイド部に関連する部品を分解して示す概略的な斜視図である。図４のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った要部拡大断面図である。弁操作部材の支持アームにキャップ部材を装着する前の状態を示す概略的な斜視図である。図９の状態から上記支持アームに弁体のガイド溝を嵌合させた状態を示す概略的な斜視図である。図１０の状態から上記支持アームにキャップ部材を架設させた状態を示す概略的な斜視図である。ボビンの中心穴内に弁操作部材を収容した状態を示す概略的な断面図である。ボビンにおける弁ボディ側の開口部を示す概略的な平面図である。図１のＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った要部拡大断面図である。ボビンの係合突部に磁性体リングを取り付けた状態を示す概略的な斜視図である。

　図１－図１５は、本発明に係る電磁弁の一実施形態を示している。本発明に係る電磁弁１は、大きく分けると、エア等の圧力流体が流れる流路を切り換えるための弁体３を有する主弁部２と、該主弁部２の弁体３を駆動するソレノイド部７とによって構成され、これら主弁部２とソレノイド部７とは、電磁弁１の軸Ｌ方向に直列に結合されている。

　上記主弁部２は、図１及び図２から分かるように、断面形状が矩形の弁ボディ１０を有している。この弁ボディ１０の一方の側面には、供給ポートＰと、出力ポートＡと、排出ポートＲとが設けられている。また、上記弁ボディ１０の内部には、上記供給ポートＰと出力ポートＡと排出ポートＲとがそれぞれ連通する弁室１１が形成されている。なお、これら各ポートにはガスケット２９が装着されている。

　図１及び図４に示すように、上記弁室１１には、上記弁体３が接離する第１弁座１２及び第２弁座１３が設けられ、これら第１弁座１２と第２弁座１３とは、上記軸Ｌ方向に対向して配設されている。上記第１弁座１２は、弁室１１の底壁面１４に、該底壁面１４の略中央位置に形成された供給通孔１５の回りを囲むように形成されていて、ソレノイド部７側に向けて突出している。また、供給通孔１５は、上記底壁面１４よりも弁ボディ１０の底側に設けられた供給用連通路１６に連通し、該供給用連通路１６は、上記供給ポートＰに接続されており、それにより、上記供給ポートＰは、上記供給通孔１５を通じて弁室１１内に連通している。

　一方、上記第２弁座１３は、弁室１１に装着されたリテーナ１７に設けられている。このリテーナ１７は、樹脂製材料から成るもので、上記弁室１１の内部に、上記弁体３より該弁室１１の開口端側（ソレノイド部７側）に位置するように収容されていて、上記弁室１１の内周壁に嵌合する環状外周部２０と、環状外周部２０の内側に上記第１弁座１２に向けて突出するように形成された突出部１９とを有している。

　図１及び図２に示すように、上記リテーナ１７に形成された突出部１９の先端（頂部）には、上記排出ポートＲに連通する排出通孔２１が形成されており、当該排出通孔２１の周囲に円環状の上記第２弁座１３が形成されている。上記環状外周部２０には環状溝２２が形成され、この環状溝２２の軸Ｌ方向両側の位置に、弁室１１内の気密を保つためのシール部材２３がそれぞれ装着されている。上記環状溝２２は、上記排出通孔２１に連通する排出用連通路２４と連通しており、それにより、上記排出ポートＲが、該環状溝２２、排出用連通路２４、排出通孔２１を通じて弁室１１の内部に連通している。また、上記突出部１９と環状外周部２０との間には、後述する弁操作部材４０の一対の支持アーム４５，４５が挿通された一対の挿通孔２５，２５が形成されている（図１及び図９参照）。

　図１及び図４に示すように、上記弁室１１内の、上記第１弁座１２と第２弁座１３との間の空間には、ポペット式の上記弁体３が収容されている。該弁体３は、例えばゴムのような弾性とシール性とを併せ備えた樹脂素材で略矩形状に形成されていて、この弁体３が第１弁座１２及び第２弁座１３に接離することで、上記各ポートＰ，Ａ，Ｒ間の接続状態が切り換えられる。また、上記弁体３と、上記弁ボディ２に対して固定関係にある上記リテーナ１７との間には、コイルばねから成る弾性部材２６が介装され、この弾性部材２により該弁体３が、第１弁座１２に向けて常時付勢されており、ソレノイド部７が非励磁状態（消磁状態）にあるとき、上記弁体３は、上記弾性部材２６の付勢力によって第１弁座１２に着座する（図１－図３参照）。なお、本実施形態では、リテーナ１７における上記突出部１９の基端側が、上記弾性部材２６のためのばね座として機能する。

　また、図８に示すように、上記弁体３には、該弁体３の幅方向（図８において左右方向）の端面に、互いに逆方向に開口する一対のガイド溝３ａ，３ａが、それぞれ上記軸Ｌ方向に延在するように形成されている。そして、これらガイド溝３ａ，３ａに後述する弁操作部材４０の一対の支持アーム４５，４５が嵌合することにより、上記弁体３が、該一対の支持アーム４５，４５間に軸Ｌ方向に摺動自在に支持されている。上記ガイド溝３ａ，３ａを設けたことによって、弁体３が弁操作部材４０の軸と直交する方向に移動するのを防止することができるため、弁体３の軸のぶれを防止することができ、該弁体３を確実に第１弁座１２及び第２弁座１３に対して着座させることができる。

　次いで、上記ソレノイド部７について説明する。図１及び図７に示すように、このソレノイド部７は、軸Ｌ方向の一端側（図１において上側）がボンネット３１で閉じられた横断面矩形状の磁気カバー３０を有している。図１に示すように、この磁気カバー３０の内部には、外周に励磁コイル３２が巻かれたボビン６０と、このボビン６０の中心穴６０ａに装着された固定鉄芯３５と、該中心穴６０ａ内に軸Ｌ方向に摺動自在に嵌合された弁操作部材４０と、ボビン６０の弁ボディ２側の端部に、上記中心穴６０ａの開口部を取り囲むように配設された磁性体リング８０とが設けられている。図１及び図４に示されているように、上記ボンネット３１とボビン６０との間、及びボビン６０と磁性体リング８０との間には、それぞれ環状溝６０ｂが形成され、該環状溝６０ｂにシール部材３８がそれぞれ取り付けられている。また、磁気カバー３０の側面からは、上記励磁コイル３２に電気的に接続される一対のコイル端子３９，３９が突出し、これらのコイル端子３９，３９にリード線がそれぞれ接続される。

　上記固定鉄芯３５は、金属製材料で略矩形プレート状に形成されており、その軸Ｌ方向の一端側（図１における上端側）にフランジ部３５ａが設けられている。該固定鉄芯は３５は、上記フランジ部３５ａを、ボビン６０におけるボンネット３１側の端部と係合させた状態で、該ボビン６０と上記ボンネット３１との間で挟持されている。

　一方、上記弁操作部材４０は、ソレノイド部７の励磁作用によって上記軸Ｌ方向に変位する可動鉄芯部４３を有している。この可動鉄芯部４３は、固定鉄芯３５側を向くように配設されていて、上記励磁コイル３２への通電又は非通電により、固定鉄芯３５に対して吸着或いは離間する部分となっている。そして、上記弁操作部材４０は、該可動鉄芯部４３の軸Ｌ方向の変位に伴って該可動鉄芯部４３と一体に変位し、上記弁体３を、第１弁座１２及び第２弁座１３に選択的に着座させるように構成されている。すなわち、励磁コイル３２が通電状態（励磁状態）にあるとき、図４－図６に示すように、上記弁操作部材４０は固定鉄芯３５に吸着され、上記弁体３が第１弁座１２を開放して第２弁座１３に着座し、上記供給ポートＰと出力ポートＡとが弁室１１を介して連通する。
　これとは逆に、上記励磁コイル３２が非通電状態（消磁状態）にあるときは、図１－図３に示すように、上記弁操作部材４０は固定鉄芯３５から離間して、上記弁体３が第２弁座１３を開放して第１弁座１２に着座し、上記出力ポートＡと排出ポートＲとが弁室１１を介して連通する。

　また、上記弁操作部材４０は、図１及び図４に示すように、上記弁体３を該弁操作部材４０に対して軸Ｌ方向に相対動可能に支持する弁支持部をさらに備えている、この弁支持部は、上記可動鉄芯部４３の一端４３ａから軸Ｌ方向に継目無く一体に延設された一対の支持アーム４５，４５からなるもので、軸Ｌ方向の両端に先端と基端とを有し、該弁支持部の基端すなわち上記支持アーム４５，４５の基端は、上記可動鉄芯部４３の軸Ｌ方向の一端４３ａに連結されている。上記支持アーム４５，４５は、上記弁操作部材４０の幅方向（図１の左右方向）の両端に、軸Ｌに関して左右対称を成すように並設されている。
　また、上記弁操作部材４０は、磁性を有する単一の金属板から成っていて、この金属板を打ち抜くことで、上記可動鉄芯部４３と弁支持部（即ち、支持アーム４５）とが一体に形成されている。それにより、図２又は図９－図１１に示すように、上記弁操作部材４０の厚さ方向（図２の左右方向）両側の互いに平行を成す一対の表面５０，５０の各々は、上記可動鉄芯部４３と支持アーム４５，４５とに亘って連続的に延びる単一の平面をなしている。

　図１及び図４に示すように、上記一対の支持アーム４５，４５は、上記リテーナ１７に開設された上記一対の挿入孔２５，２５を通じて、上記弁ボディ３における弁室１１内まで延出し、当該弁室１１内において、上記弁体３に形成された上記一対のガイド溝３ａ，３ａ（図８参照）に、該弁体３に対して軸Ｌ方向に相対的に変位自在なるように嵌合している。それにより、上記弁体３は、該一対の支持アーム４５，４５間に、上記軸Ｌ方向に摺動自在に支持されていることになる。
　このように、上記弁体３を弁操作部材４０に固定的に設けることなく、該弁操作部材４０に可動に支持させることにより、該弁操作部材４０の弁支持部の設計の自由度がさらに増すため、該弁支持部の構造や形態をより簡素化することが可能となる。

　また、図３及び図６に示すように、上記一対の支持アーム４５，４５は、それらの先端部に、互いに背向する方向に突出する鉤状の係合爪４７，４７をそれぞれ有している。この係合爪４７，４７の先端部には、支持アーム４５の先端面４６側に向けて次第に軸Ｌに近づく方向に傾斜する傾斜面４７ａが形成され、係合爪４７，４７の基端部には、軸Ｌと直交する端面から成る係合面４７ｂが形成されている。

　さらに、図３及び図６、図９に示すように、上記一対の支持アーム４５，４５の先端部間には、ばね性を有する金属薄板で断面略Ｕ字形に形成されたキャップ部材７０が架設されている。上記キャップ部材７０には、上記係合爪４７，４７に係合する一対の係合用開口７１，７１と、これら一対の係合用開口７１，７１間に位置する弁用開口７２とが設けられ、この弁用開口７２を通じて弁体３が上記第１弁座１２に着座する。

　図９に示すように、上記キャップ部材７０は、上記軸Ｌと直交方向に延びて該軸Ｌ方向にバネ性を有する薄板状の弁係合部７３と、該弁係合部７３の左右両端側から該弁係合部７３に対して略垂直方向に延出する一対の係止部７４，７４とを有し、これら弁係合部７３と係止部７４との連結部分は滑らかに連続する弧状を成している。上記弁係合部７３は、弁操作部材４０が固定鉄芯３５に吸着された際に、図６に示すように、第１弁座１２に着座した弁体３の被係合部４、即ち、第１弁座１２側を向く弁座側端面に係合する。それによって、該弁体３を、上記弾性部材２６の付勢力に抗して該第１弁座１２から離間させると共に、上記第２弁座１３に着座させる。また、この弁係合部７３には、略円形状の開口縁を有する上記弁用開口７２が貫設されていて、図３に示すように、弁体３がこの弁用開口７２を通じて、上記第１弁座１２に着座する。

　また、上記係合用開口７１，７１は、矩形状に形成され、上記弁係合部７３と上記係止部７４とに跨る位置に設けられている。なお、係止部７４の先端側には、外方に屈曲する屈曲部７５が設けられている。このように、本実施形態においては、弁操作部材４０の弁支持部に対する弁体３の装着、及び弁係合部７３の形成を、金属薄板から成る簡単な構造のキャップ部材７０にて実現することが可能となっている。

　上記キャップ部材７０を上記支持アーム４５，４５間に取付ける作業は、次のようにして行う。先ず、図９に示すように、弁操作部材４０、リテーナ１７、弾性部材２６、弁体３、キャップ部材７０を準備したのち、上記リテーナ１７の突出部１９の外周に、上記コイルばねから成る弾性部材２６を取り付ける。それから、上記弁操作部材４０と、上記弾性部材２６が装着されたリテーナ１７との軸を合わせ、一対の支持アーム４５，４５を、リテーナ１７の軸Ｌ方向の一方側（突出部１９の反対側）から該リテーナ１７の挿通孔２５，２５に挿通する。それと共に、弁体３を、弁操作部材４０（支持アーム４５）の反対側（突出部１９側）から、弾性部材２６の付勢力に抗して該リテーナ１７側に向けて押し込み、上記挿通孔２５，２５から延出する一対の支持アーム４５，４５間に該弁体３のガイド溝３ａ，３ａを嵌合させた状態とする（図１０参照）。その状態で、上記キャップ部材７０を該支持アーム４５，４５間に取り付ける。

　その際、図１０に示すように、上記キャップ部材７０の開口側（係止部７４側）を上記支持アーム４５，４５の先端面４６，４６に対向させた状態で、該キャップ部材７０を支持アーム４５，４５に対して相対的に押し込むと、該キャップ部材７０における一対の係止部７４，７４の屈曲部７５が、上記支持アーム４５の先端部に設けられた係合爪４７の傾斜面４７ａに乗り上がるため、上記一対の係止部７４，７４間の間隔が弾性的に拡大する。そして、係止部７４の係止用開口７１の開口縁（自由端側）が、上記係合爪４７の係合面４７ｂの位置まで変位し、当該係止用開口７１の位置と係合爪４７の位置とが合致すると、拡開した係止部７４，７４が弾性で復帰することにより、図１１に示すように、係合爪４７が係止用開口７１に嵌り、支持アーム４５に対するキャップ部材７０の取付が完了する。このとき、上記キャップ部材７０の弁係合部７３が占める軸Ｌ方向の位置は、上記支持アーム４５の先端面４６の位置と上記弁体３の被係合部４の位置との間の位置である。

　また、図３、図４又は図６に示すように、上記一対の支持アーム４５，４５の先端面４６，４６は、軸Ｌと直交する平面を成しており、該先端面４６が、上記弾性部材２６による弁体３の付勢方向即ち第１弁座１２方向を向く位置決め面を形成している。一方、上記弁室１１内において、これら先端面４６と対向する上記底壁面１４には、上記可動鉄芯部４３の変位に伴って該先端面４６，４６が接離する一対の当接面２７，２７が設けられている。一対の当接面２７，２７は、上記支持アーム４５の先端面４６と平行を成す平面である。また、これら当接面２７，２７は、上記第１弁座１２の両側、すなわち、弁ボディ１０の幅方向（図３の左右方向）両側に設けられ、それぞれソレノイド部７側に向けて突出している。当接面２７が底壁面１４から弁室１１内へ突出する高さは、第１弁座１２が底壁面１４から弁室１１内へ突出する高さより低い。すなわち、当接面２７は第１弁座１２よりも底壁面１４側に位置している。

　図１及び図３に示すように、上記弁操作部材４０が上記弾性部材２６を圧縮する方向に変位することによって上記弁体３が上記第１弁座１２に着座したとき、上記一対の支持アーム４５，４５の先端面４６，４６は、上記当接面２７，２７に当接する。その際、図３に示すように、上記キャップ部材７０の弁係合部７３は弁体３の被係合部４と非接触となり、該弁係合部７３と被係合部４との間には、上記弁操作部材４０のストロークより小さい空隙Ｇが形成される。

　一方、上記弁操作部材４０を収容するボビン６０の中心穴６０ａは、図１２に示すように、一対の第１内面６１，６１と他の一対の第２内面６５，６５とによって断面略矩形状に形成されている。上記第１内面６１，６１は、上記弁操作部材４０の厚さ方向両側に位置する一対の表面５０，５０に対向し、上記第２内面６５，６５は、該弁操作部材４０（可動鉄芯部４３）の幅方向（図１２の左右方向）の両端に位置して互いに平行を成す一対の側端面５１，５１に対向している。

　上記一対の第１内面６１，６１の幅方向の両側部６２，６２には、これら第１内面６１，６１間の距離を、それら両側部６２，６２に挟まれた中間部６３よりも狭めるための段部６４が形成されている。この段部６４は、上記軸Ｌ方向に延在すると共に、中心穴６０ａの周方向には、上記第１内面６１の両側部６２，６２から上記第２内面６５へと連なっている。また、上記一対の第２内面６５，６５には、一対の突条６６，６６が上記軸Ｌ方向にそれぞれ形成されている。上記突条６６は、第２内面６５，６５から互いに対向する向き（内向き）に形成され、その断面形状は円弧状である。

　このようにして上記弁操作部材４０の可動鉄芯部４３は、上記ボビン６０の中心穴６０ａ内に挿入されることにより、一対の側端面５１，５１が上記一対の突条６６，６６によって軸Ｌ方向に摺動自在に支持されると共に、一対の表面５０，５０が上記段部６４によって軸Ｌ方向に摺動自在に支持される。また、該弁操作部材４０は、上記磁性体リング８０を貫通して先端が弁ボディ２側へと突出している。
　このように、本実施形態では、弁操作部材４０の両側端面５１，５１と、一対の表面５０，５０の両側部とが、ボビン６０の中心穴６０ａ内で突条６６及び段部６４によって摺動自在に支持されているため、弁操作部材４０の軸がぶれるのを効果的に防止することができる。

　さらに、図７及び図１３－図１５に示すように、上記中心穴６０ａの弁ボディ２側を向く開口部には、上記一対の第２内面６５，６５から上記軸Ｌ方向に延出する一対の係合突壁６７，６７が設けられている。また、中心穴６０ａを取り囲むように配置された上記磁性体リング８０には、被係合穴部８１が設けられ、該被係合穴部８１の内部に上記係合突壁６７，６７が嵌合することにより、上記磁性体リング８０は、上記ボビン６０と同軸をなすように位置決めされている。

　図７及び図１３－図１５に示すように、上記ボビン６０の係合突壁６７は、上記弁操作部材４０の両側部５１，５１に対向する側壁部６８と、この側壁部６８の両側（図１３における上下方向両側）の半円形状をした弧状壁部６９とから成っている。一方、上記磁性体リング８０の被係合孔部８１は、図７、図１４及び図１５に示すように、上記弁操作部材４０の一対の表面５０，５０に対向して平行に延びる一対の第１面部８２，８２と、これら第１面部８２，８２の両側に設けられた第２面部８３，８３とから成っている。上記第１面部８２，８２間の距離は、上記弁操作部材４０の板厚（一対の表面５０，５０間の距離）、及び、中心穴６０ａにおける第１内面６１の中間部６３，６３間の距離より大きく形成されている。
　また、上記第２面部８３は、上記係合突部６７が係合する部分であって、上記第１面部８２と直交する向きに延びる直線部８４と、該直線部８４の両側に形成された半円弧状の弧状部８５とから成っている。上記直線部８４は、係合突壁６７における上記側壁部６８の外周面に係合し、また、弧状部８５は、該係合突壁６７における弧状端部６９の外周面に係合するように構成されている。

　なお、この磁性体リング８０は、図１４に示すように、平面視略矩形状の外周面を有しており、その外周面における幅方向の両側面には、一対の凹部８６，８６が設けられ、該一対の凹部８６，８６は、上記弁ボディ２の弁室１１に形成された一対の内向き突部２８，２８に係合している。
　上述のように、中心穴６０ａの開口部に磁性体リング８０を取付ける際、図１４に示すように、上記ボビン６０の係合突部６７と、該磁性体リング８０の被係合穴部８１とを係合させると共に、上記凹部８６と内向き突部２８とを係合させることにより、磁性体リング８０とボビン６０の中心穴６０ａとの軸心が一致させられる。さらに、上記磁性体リング８０をボビン６０の開口部に取り付けたとき、上記係合突部６７が、上記弁操作部材４０の両側部５１，５１と磁性体リング８０の第２面部８３との間に介在する。そして、その状態では、磁性体リング８０の第１面部８２と、弁操作部材４０の表面５０との間にクリアランスが形成されるので、該弁操作部材４０と磁性体リング８０とが直接接触することがなくなり、ソレノイド部７の効率低下をより確実に防止することが可能となる。

　上記構成を有する電磁弁１において、上記励磁コイル３２が非通電の状態（消磁状態）では、図１及び図２に示すように、弁操作部材４０が固定鉄芯３５から離間している。この消磁状態にあるとき、上記弁体３は、リテーナ１７を介して作用する弾性部材２６の付勢力により、上記第１弁座１２に着座して、上記供給ポートＰと弁室１１との連通を遮断する。この際、第１弁座１２と軸Ｌ方向で対向する位置にある第２弁座１３は開放されており、上記出力ポートＡが、弁室１１内の上記排出通孔２１及び排出用連通路２４を介して排出ポートＲに連通している。そのため、外部に接続する排出ポートＲを通じて弁室１１内の圧力流体は外部に排出される。

　本実施形態においては、上記消磁状態にあるとき、図３に示すように、弁操作部材４０の弁支持部、即ち一対の支持アーム４５，４５は、その先端面４６が上記弁室１１の底壁部１４上の一対の当接面２７，２７に当接している。また、弁体３は、上記一対の支持アーム４５，４５間において、キャップ部材７０の弁用開口７２内に位置する第１弁座１２に着座している。このとき、該弁体３における上記第１弁座１２側を向く弁座側端面（被係合部４）と、上記キャップ部材７０の弁係合部７３とは、互いに非接触と成っていて、これら被係合部４と弁係合部７３との間には、上記弁操作部材４０のストロークより小さい空隙Ｇが形成されている。

　この状態から、励磁コイル３２に通電して励磁状態にすると、上記弁操作部材４０は、図４－図６に示すように、固定鉄芯３５に吸引され、上記弁体３を第１弁座１２側に向けて付勢する弾性部材２６の付勢力に抗して固定鉄芯３５側に向けて軸Ｌ方向に変位する。図６に示すように、この弁操作部材４０の軸Ｌ方向への変位に伴い、該弁操作部材４０の一対の支持アーム４５，４５がアーム当接面２７から離間する共に、該支持アーム４５，４５間に装着されたキャップ部材７０の弁係合部７３が弁体３の被係合面４に係合する。そして、第１弁座１２に着座していた弁体３は、ガイド溝３ａ，３ａを支持アーム４５，４５に支持された状態で、第２弁座１３側へと変位する。

　このとき、上述したように、上記弁体３の被係合部４とキャップ部材７０の弁係合部７３との間には上記空隙Ｇが形成されているため、励磁コイル３２が励磁状態に切り換わったとき、弁操作部材４０の変位と同時に弁体３が第２弁座１３側に変位するのではなく、最初に被係合部４と弁係合部７３との間の上記空隙Ｇが縮まり、この空隙Ｇがゼロになった時点で上記弁係合部７３が弁体３の被係合部４に係合し、そのあと該弁体３が第２弁座１３側に移動する。

　そして、弁操作部材４０の吸着動作により、上記弁体３が第２弁座１３に着座して上記排出通孔２１は閉鎖され、第２弁座１３と対向する第１弁座１２は開放される。その結果、上記供給ポートＰが、上記供給通孔１５及び弁室１１を介して出力ポートＡに連通し、上記供給ポートＰから供給される圧力流体が、該出力ポートＡを通じて出力される（図４－図６参照）。このとき、一対の支持アーム４５，４５に設けられたキャップ部材７０の弁係合部７３は、軸Ｌ方向のバネ性を有する薄板から成っているため、該弁体３が第２弁座１３に着座するときに、弁体３に作用する軸Ｌ方向の作用力を、該弁係合部７３で吸収することができる。そのため、そのような作用力が弁体３に繰り返し作用することによる該弁体３の摩耗や不可逆的な変形（永久歪み）を防止することができる。

　この状態から、上記励磁コイル３２への通電をオフとし、図１－図３に示す消磁状態に切り替えると、上記弁操作部材４０が固定鉄芯３５から離間すると共に、上記弁体３が弾性部材２６の付勢力により第２弁座１３から離間する。そして、上述したように、弁体３により第１弁座１２が閉鎖されると共に、第２弁座１３が開放されて、出力ポートＡが弁室１１を介して排出ポートＲに連通し、大気に開放された状態となる。このとき、上記一対の支持アーム４５，４５の平坦な先端面４６，４６が、該先端面４６，４６と平行を成す一対のアーム当接面２７，２７に当接する為、弁操作部材４０が弁ボディ２に対して正確に位置決めされる。それにより、電磁弁の応答性をより正確に管理することができる。

　また、上記支持アーム４５の先端面４６が、上記当接面２７に当接する際、上記弁体３は、第１弁座１２側を向く被係合部４と、上記キャップ部材７０における弁係合部７３との間に上記空隙Ｇを設けた状態で当該第１弁座１２に着座するように構成されている。
　このように構成したことで、本実施形態の電磁弁１は、この弁体３が第１弁座１２に着座するときに、上記弁操作部材４０の運動エネルギーが該弁体３に直接作用するのを防止することができるので、弁体３に対して軸Ｌ方向に作用する外力を緩和することができる。よって、そのような外力が上記弁体３に繰り返し作用することによる該弁体３の摩耗や不可逆的な変形（永久ひずみ）を抑制することができ、該弁体３の軸Ｌ方向における寸法の経時的変化を抑制することができる。その結果、弁操作部材４０のストローク量、すなわち第１弁座１２からの弁体３の離間量の変動が抑制されて、該弁座１２を通じて流れる流体の流量や、電磁弁の応答性の変動を可及的に抑制することができる。

　本発明に係る電磁弁について説明してきたが、本願発明は上記の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない範囲で様々な設計変更が可能であることは言うまでもない。
　例えば、本実施形態においては、上記弁操作部材４０を、可動鉄芯部４３と弁支持部（支持アーム４５）とを、単一の金属板を打ち抜くことにより形成しているが、可動鉄芯部４３が磁性を有し固定鉄芯３５に対して吸着、離間されるのであれば、上記弁支持部４０を別部材で形成し、それらを一体的に連結してもよい。
　また、図示した例では３ポート式電磁弁であるが、ポート数はこのようなものに限定されるものではなく、２ポートであっても構わない。

　　　１　　　電磁弁
　　　３　　　弁体
　　　４　　　被係合部
　　　７　　　ソレノイド部
　　　１０　　弁ボディ
　　　１１　　弁室
　　　１２　　第１弁座
　　　１３　　第２弁座
　　　１４　　底壁面
　　　２６　　弾性部材
　　　２７　　当接面
　　　４０　　弁操作部材
　　　４３　　鉄芯部
　　　４３ａ　端面
　　　４５　　支持アーム（弁支持部）
　　　４６　　先端面
　　　７３　　弁係合部
　　　Ａ　　　出力ポート
　　　Ｐ　　　供給ポート
　　　Ｒ　　　排出ポート

Claims

　ソレノイドの励磁作用により軸方向に変位する鉄芯部を備えた弁操作部材と、圧力流体が出入りする複数のポート及びこれらポートが連通する弁室を備えた弁ボディと、上記弁室に収容された弁体とを有していて、上記弁操作部材の軸方向への変位により上記弁体が変位して上記弁室内の弁座に接離することにより、上記ポート間の接続状態が切換えられるよう構成された電磁弁であって、
　上記弁操作部材は、上記弁体を該弁操作部材に対して軸方向に相対動可能に支持する弁支持部を有し、該弁支持部は、該軸方向の両端に先端と基端とを有していて、該弁支持部の基端が上記鉄芯部の軸方向の一端に連結されており、
　上記弁室内には、上記弁体を軸方向の上記弁座側に向けて常時付勢し、その付勢力によって該弁体を該弁座に着座させる弾性部材が設けられており、
　上記弁支持部には、弁操作部材が上記弾性部材による弁体の付勢方向とは逆方向へと変位するときに、上記弁座に着座した弁体の被係合部に係合することにより、該弁体を上記弾性部材の付勢力に抗して該弁座から離間させる弁係合部が設けられており、
　上記弁係合部は、上記弁操作部材が上記弾性部材による弁体の付勢方向に変位して該弁体が弁座に着座したとき、該弁体と非接触となるように形成されている、
ことを特徴とする電磁弁。
　請求項１に記載の電磁弁であって、
　上記弁支持部には、軸と直交する平面をなし且つ上記弾性部材による弁体の付勢方向を向く位置決め面が形成され、
　上記弁ボディの弁室内には、上記位置決め面に平行する平面をなし且つ上記鉄芯部の変位に伴って該位置決め面が接離する当接面が設けられ、
　上記弁操作部材が上記弾性部材による弁体の付勢方向に変位して該弁体が弁座に着座したちき、上記位置決め面が上記当接面に当接すると共に、上記弁係合部と上記弁体の被係合部との間に弁操作部材のストロークより小さい空隙が形成されるように構成された、
ことを特徴とする電磁弁。
　請求項２に記載の電磁弁であって、
　上記弁座は、上記弁室における上記弁支持部の先端と対向する底壁面に形成され、
　上記弁支持部の先端面は上記位置決め面を形成し、
　上記弁室の底壁面に上記当接面が形成されている、
ことを特徴とする電磁弁。
　請求項２に記載の電磁弁であって、
　上記キャップ部材の弁係合部が占める軸方向の位置は、上記弁支持部の先端面の位置と上記弁体の被係合部の位置との間の位置である、
ことを特徴とする電磁弁。
　請求項１に記載の電磁弁であって、
　上記弁室内には、上記弁座としての第１弁座と、軸方向における該第１弁座と対向する位置に配置された第２弁座とが設けられており、
　上記弁体は、これら弁座間に形成された空間に配置される共に、上記弾性部材により上記第１弁座側に向けて常時付勢されており、
　上記弁支持部に設けられた弁係合部は、上記軸方向にバネ性を有する薄板から成っていて、上記弁操作部材が上記弾性部材による弁体の付勢方向とは逆方向へと変位するときに、上記第１弁座に着座した弁体の被係合部に係合することにより、該弁体を上記弾性部材の付勢力に抗して該第１弁座から離間させると共に上記第２弁座に着座させる、
ことを特徴とする電磁弁。
　請求項５に記載の電磁弁であって、
　上記第１弁座が、上記弁室における上記弁支持部の先端と対向する底壁面に形成されている、
ことを特徴とする電磁弁。