阅读说明：本技术 电磁阀 (Electromagnetic valve ) 是由 木村贵彦 于 2019-07-09 设计创作，主要内容包括：技术问题：提供一种有助于开闭的结构部件的部件数量较少的电磁阀。解决方案：电磁阀(2)具备：螺线管单元(4),其包含筒状的线圈(10),并在线圈(10)的内周侧形成有流路(12)；阀芯部(20)；板簧部(22),其朝向在螺线管单元(4)的端面中的流路(12)的流动方向的下游侧的端面(14)形成的阀座(16)对阀芯部(20)施力；以及阀壳(8),其收纳螺线管单元(4)、阀芯部(20)以及板簧部(22)。(The electromagnetic valve (2) is provided with a solenoid unit (4) which includes a cylindrical coil (10) and has a flow path (12) formed on the inner peripheral side of the coil (10), a valve body section (20), a leaf spring section (22) which biases the valve body section (20) toward a valve seat (16) formed on the end surface (14) on the downstream side in the flow direction of the flow path (12) in the end surface of the solenoid unit (4), and a valve housing (8) which houses the solenoid unit (4), the valve body section (20), and the leaf spring section (22).)

电磁阀

技术领域

本公开涉及一种电磁阀。

背景技术

作为现有的电磁阀，在专利文献1中公开有一种电磁阀，其以流体在线圈的内周侧流通的方式构成。在该电磁阀中，在线圈的流体的流动方向下游侧的端面形成有阀座。并且构成为，阀芯能够以与阀座的周向局部抵接的支承轴为中心转动，且阀芯利用弹簧向阀座施力。

在该结构中，如果使阀芯向开阀方向位移，则会产生从阀芯到线圈的分隔距离变短的位置和变长的位置。这样，因为存在分隔距离变长的位置，因此能够尽可能地扩大阀芯打开时的流路面积。另外，如果在阀芯打开的状态下对线圈通电，则随着通电而从线圈产生的电磁力在阀芯上容易到达分隔距离变短的位置，因此通过电磁力吸引阀芯的作用变强。

因而，与使阀芯沿阀座的法线方向直线地位移的结构相比，能够利用线圈所产生的电磁力强力地吸引阀芯。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5772343号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

专利文献1所记载的电磁阀存在如下的技术问题：需要将阀芯可转动地支承的支承轴和弹簧，有助于开闭的结构部件的部件数量变多，成本容易变高。

本发明的至少一个实施方式鉴于上述的现有技术问题而完成，其目的在于，提供一种有助于开闭的结构部件的部件数量较少的电磁阀。

(二)技术方案

(1)本发明的至少一个实施方式的电磁阀具备：螺线管单元，其包含筒状的线圈，并在线圈的内周侧形成有流路；阀芯部；板簧部，其朝向在螺线管单元的端面中的流路的流动方向的下游侧的端面形成的阀座对阀芯部施力；以及阀壳，其收纳螺线管单元、阀芯部以及板簧部。

(2)在一些实施方式中，可以是，在上述(1)所述的电磁阀中，阀壳包含固定板簧部的板簧固定部，板簧固定部在线圈的径向上设置于线圈的外侧。

(3)在一些实施方式中，可以是，在上述(2)所述的电磁阀中，板簧固定部包含倾斜面，该倾斜面以随着朝向线圈的径向的外侧而增大与螺线管单元的阀座在线圈的轴向上的距离的方式倾斜，板簧部在以沿着倾斜面的方式变形的状态下固定于板簧固定部。

(4)在一些实施方式中，可以是，在上述(1)至(3)任一项所述的电磁阀中，阀芯部和板簧部由互不相同的材料构成。

(5)在一些实施方式中，可以是，在上述(4)所述的电磁阀中，阀芯部的导磁率比板簧部的导磁率大。

(6)在一些实施方式中，可以是，在上述(4)或(5)所述的电磁阀中，阀芯部的厚度比板簧部的厚度大。

(7)在一些实施方式中，可以是，在上述(4)至(6)任一项所述的电磁阀中，板簧部包含环状部，环状部的内径比阀座的外径大，环状部将阀芯部保持于线圈的相反侧，阀座设置成在环状部的内周侧能够与阀芯部抵接。

(8)在一些实施方式中，可以是，在上述(1)至(7)任一项所述的电磁阀中，所述流路是供发动机的冷却液流动的流路，螺线管单元包含设置于线圈的内周侧的筒状的内轭，阀座形成于内轭的流动方向的下游侧的端面，如果将阀座的面积设定为S，将流动方向上的线圈的中央位置上的内轭的剖面积设定为Q，则内轭以满足S＜Q的方式构成。

(9)在一些实施方式中，可以是，在上述(1)至(8)任一项所述的电磁阀中，阀壳包含至少一个隔着阀芯部在线圈的相反侧的位置限制阀芯部的移动量的限制部。

(10)在一些实施方式中，可以是，在上述(9)所述的电磁阀中，至少一个限制部包含在线圈的周向上空开间隔设置的多个限制部，各个限制部以朝向阀芯部突出的方式设置，各个限制部的顶面以随着与板簧部的基端在线圈的径向上的距离d2变大而增大与基端在线圈的轴向上的距离d3的方式倾斜，各个限制部的顶面设置于同一平面内。

(11)在一些实施方式中，可以是，在上述(1)至(10)任一项所述的电磁阀中，板簧部包含环状部、和从环状部延伸的臂部，阀壳包含：收纳臂部的臂收纳部、和收纳线圈的端子的筒状的端子收纳部，如果将线圈的径向上的臂收纳部的外侧端设定为P1，将端子收纳部的前端的剖面中心设定为P2，则在线圈的轴向视角下，连结线圈的轴中心O与外周端P1的线段L1、与连结轴中心O与剖面中心P2的线段L2所成的角度θ是90度以下。

(三)有益效果

根据本发明的至少一个实施方式，提供一种有助于开闭的结构部件的部件数量较少的电磁阀。

附图说明

图1是示意性地表示一个实施方式的电磁阀2的概要结构的剖视图，表示电磁阀2的闭阀状态。

图2是示意性地表示一个实施方式的电磁阀2的概要结构的剖视图，表示电磁阀2的开阀状态。

图3是示意性地表示一个实施方式的电磁阀2的概要结构的剖视图，是表示在线圈10的端面14设置板簧固定部18的情况的图。

图4是表示一个实施方式的电磁阀2的外观形状的立体图。

图5是图4所示的电磁阀2的分解图。

图6是表示在线圈10的轴向视角下，连结线圈10的轴中心O与外周端P1的线段L1、与连结轴中心O与剖面中心P2的线段L2所成的角度θ的图。

图7是簧片阀6的分解图。

图8是图4所示的电磁阀2的剖视图，表示电磁阀2的闭阀状态。

图9是图4所示的电磁阀2的剖视图，表示电磁阀2的开阀状态。

图10是在图8及图9中示出的线圈单元30的分解图。

图11是图8所示的电磁阀2中的板簧固定部18的放大剖视图。

图12是图8所示的电磁阀2中的阀座16与阀芯部20的抵接部附近的放大剖视图。

图13是表示在高温时和常温时，阀座面积S、与当向线圈10施加电流时吸引簧片阀6的吸引力F的关系的图。

图14是表示Bg²S、S以及Bg各自与内轭32的外径的关系的图。

图15是表示沿着线圈10的轴向观察的罩壳26的图。

图16是板簧固定部18的放大剖视图。

附图标记说明

2-电磁阀；4-螺线管单元；6-簧片阀；8-阀壳；10-线圈；12-流路；14、15-端面；16-阀座；18-板簧固定部；20-阀芯部；22-板簧部；32-内轭；52-环状部；60-倾斜面；76-限制部；80-顶面；82-基端。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的一些实施方式进行说明。但是，作为实施方式记载的或者在附图中示出的构成部件的尺寸、材料、形状、其相对配置等并不表示将本发明的范围限定于此，仅是说明例。

例如，“某个方向上”、“沿着某个方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对的或者绝对的配置的表达不是仅表示严格意义上的那种配置，也表示具有公差、或者以能够获得相同功能的程度的角度、距离相对地位移的状态。

例如，“同一”、“相等”以及“均质”等表示事物是相等状态的表达不是仅表示严格地相等的状态，也表示存在公差或者能够获得相同功能的程度的差的状态。

例如，表示四边形状、圆筒形状等形状的表达不是仅表示几何学上严格意义的四边形状、圆筒形状等形状，也表示在能够获得相同效果的范围内包含凹凸部、倒角部等的形状。

另一方面，“存在”、“具有”、“具备”、“包括”或者“有”一个构成要素的表达不是排除其它构成要素的存在的排他性表达。

图1是示意性地表示一个实施方式的电磁阀2的概要结构的剖视图，表示电磁阀2的闭阀状态。图2表示图1所示的电磁阀2的开阀状态。此外，电磁阀2的用途没有特别限定，例如可以用于对供发动机的冷却液流动的流路进行开闭。

在一些实施方式中，例如是如图1及图2所示，电磁阀2具备：螺线管单元4、阀芯部20、板簧部22以及阀壳8。

螺线管单元4包含筒状的线圈10，在线圈10的内周侧形成有流路12。在螺线管单元4的端面14、15中的流路12的流动方向J的下游侧的端面14形成有阀座16。以下，将“流动方向J的下游侧”简记为“下游侧”，将“流动方向J的上游侧”简记为“上游侧”。

板簧部22以朝向阀座16对阀芯部20施力的方式构成。即，阀芯部20和板簧部22构成簧片阀6。阀芯部20由磁性体构成，利用当向线圈10施加电流时所产生的电磁力使阀芯部20吸附于阀座16。电磁阀2在阀芯部20压接于阀座16而封闭流路12时成为闭阀状态，并在阀芯部20离开阀座16而开放流路12时成为开阀状态。

阀壳8收纳螺线管单元4、阀芯部20以及板簧部22。

根据该结构，能够利用板簧部22的弹性变形来开闭电磁阀2，因此与专利文献1的上述的现有结构相比，不需要将阀芯可转动地支承的支承轴，能够减少有助于电磁阀2的开闭动作的结构部件的部件数量，能够实现电磁阀2的低成本化。

另外，在专利文献1的现有结构中，需要设置轴承来承受将阀芯可转动地支承的支承轴，因此有可能因为支承轴与轴承的尺寸精度的偏差而发生支承轴与轴承的紧固等，有可能难以可靠地进行电磁阀的开闭动作。

与此相对，在电磁阀2中，利用板簧部22的弹性变形来进行电磁阀2的开闭动作，因此不会发生专利文献1中的支承轴与轴承紧固的问题，能够提高开闭动作的可靠性。

在一些实施方式中，例如是如图1及图2所示，阀芯部20和板簧部22由互不相同的材料构成。

根据该结构，能够通过板簧部22的厚度、长度、宽度以及材料等来调整板簧部22的弹簧常数，并且能够通过阀芯部20的厚度、直径以及材料等来调整当向线圈10施加电流时在阀芯部20上所产生的向线圈10的吸引力。因而，容易适当地切换电磁阀2的开阀状态和闭阀状态。

在一些实施方式中，在例如图1及图2所示的结构中，阀芯部20的导磁率比板簧部22的导磁率大。

根据该结构，能够确保用于实现适当的弹簧常数的板簧部22的材料方面的设计自由度，并且能够在向线圈10施加电流时使簧片阀6的阀芯部20产生向线圈10的强烈的吸引力。由此，容易适当地切换电磁阀2的开阀状态和闭阀状态。此外，阀芯部20及板簧部22的材料没有特别限定，例如可以由铁形成阀芯部20，由不锈钢形成板簧部22。

在一些实施方式中，例如是如图2所示，阀壳8包含固定板簧部22的板簧固定部18，板簧固定部18在线圈10的径向上设置于线圈10的外侧。在图示的方式中，在板簧部22的一端侧设置有阀芯部20，板簧部22的另一端侧固定于板簧固定部18。以下，将“线圈的径向”简记为“径向”。

根据该结构，与将板簧固定部18设置于线圈10的端面14的情况(参照图3)相比，能够确保板簧部22的长度而减小弹簧常数，并能够适当地切换开阀状态和闭阀状态。

在一些实施方式中，例如是如图2所示，阀芯部20的厚度t1比板簧部22的厚度t2大。

根据该结构，通过使板簧部22的厚度t2相对变薄而实现板簧部22的适当的弹簧常数，并且通过使阀芯部20的厚度t1相对变厚而能够在向线圈10施加电流时使簧片阀6的阀芯部20产生向线圈10的强烈的吸引力。由此，容易适当地切换电磁阀2的开阀状态和闭阀状态。

另外，一般的簧片阀是用于控制气体的流动，但是上述的簧片阀6如上述那样能够使阀芯部20产生向线圈10的强烈的吸引力，因此能够较佳地用于控制发动机的冷却液等液体的流动。

接着，示出上述电磁阀2的具体结构例。

图4是表示一个实施方式的电磁阀2的外观形状的立体图。图5是图4所示的电磁阀2的分解图。图6是表示在线圈10的轴向视角下，连结线圈10的轴中心O与外周端P1的线段L1、与连结轴中心O与剖面中心P2的线段L2所成的角度θ的图。图7是图5所示的簧片阀6的分解图。图8是图4所示的电磁阀2的剖视图，表示电磁阀2的闭阀状态。图9是图4所示的电磁阀2的剖视图，表示电磁阀2的开阀状态。图10是图8及图9所示的螺线管单元4的分解图。此外，关于以下说明的电磁阀2的具体结构例，对与使用图1及图2说明的各结构相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。

在一些实施方式中，例如是如图4及图5所示，阀壳8包含筒状的壳体24、以及装配于壳体24的罩壳26。

例如是如图5及图7的至少一方所示，簧片阀6的板簧部22包含环状部52、以及从环状部52向一个方向延伸的臂部54。在臂部54形成有沿线圈10的轴向贯穿的贯穿孔55。环状部52包含沿其周向空开间隔设置的多个爪部56，并利用多个爪部56保持圆盘状的阀芯部20。环状部52包含沿其周向空开120°间隔设置的三个爪部56，各个爪部56包含：从环状部52的外缘84沿环状部52的厚度方向延伸的轴向延伸部86、以及从轴向延伸部86的前端侧向径向的内侧延伸的径向延伸部88。环状部52通过铆接各个爪部56而保持阀芯部20。以下，将“线圈10的轴向”简记为“轴向”。

例如是如图5及图8所示，壳体24包含：螺线管单元收纳部62，其收纳螺线管单元4；阀芯收纳部64，其相对于螺线管单元收纳部62而言在下游侧相邻地设置，并收纳阀芯部20；以及臂收纳部66，其从阀芯收纳部64向径向的外侧突出地设置，并收纳臂部54。罩壳26构成为能够与阀芯收纳部64及臂收纳部66嵌合。

例如是如图8～图10的至少一图所示，螺线管单元4包含：线圈单元30，其包含筒状的卷轴28和卷绕于卷轴28的线圈10；筒状的内轭32，其插通于卷轴28并设置于线圈10的内周侧；以及外轭34，其设置于线圈10的外周侧。当向线圈10施加电流时，内轭32及外轭34形成磁路。

内轭32包含位于线圈10的内周侧的圆筒部36、以及从圆筒部36的上游侧端37朝向径向的外侧突出的圆环状突出部38。螺线管单元4的阀座16形成于内轭32的下游侧的端面14(圆筒部36的下游侧的端面14)。圆环状突出部38以与线圈单元30的上游侧的端面40对置的方式设置。外轭34包含圆环状部44以及一对侧面部48、50，其中，所述圆环状部44以与线圈单元30的下游侧的端面42对置的方式设置；所述一对侧面部48、50从圆环状部44的外缘46向上游侧延伸并且位于线圈10的外周侧。如图10所示，线圈10的端子70从在线圈10的周向上形成于侧面部48和侧面部50之间的开口68露出。

此外，如图4及图5所示，阀壳8的壳体24包含筒状的端子收纳部90，该端子收纳部90收纳线圈10的端子70。端子收纳部90以从螺线管单元收纳部62朝向径向的外侧突出的方式设置。在此，如果将径向上的臂收纳部66的外侧端设定为P1，将端子收纳部90的前端92上的端子收纳部90的剖面中心设定为P2，则如图6所示，在轴向视角下，连结线圈10的轴中心O与外周端P1的线段L1、与连结轴中心O与剖面中心P2的线段L2所成的角度θ是90度以下。

根据该结构，如图4及图5所示，由于在阀壳8集中地设置向外周侧突出的臂收纳部66和端子收纳部90，因此能够抑制电磁阀2的大型化，并且能够获得上述的簧片阀6的各种效果。

图11是图8所示的电磁阀2中的板簧固定部18的放大剖视图。

在一些实施方式中，例如是如图11所示，板簧固定部18包含倾斜面60，该倾斜面60以随着朝向径向的外侧而增大与线圈10的下游侧的端面58在轴向上的距离d1的方式倾斜。簧片阀6的板簧部22在以沿着倾斜面60的方式变形的状态下固定于板簧固定部18。在图示的例示性方式中，板簧固定部18包含：圆柱状凸部72，其从倾斜面60朝向罩壳26沿轴向突出，并且插通于板簧部22的贯穿孔55；以及筒状凸部74，其从罩壳26朝向壳体24沿轴向突出，并且供圆柱状凸部72的前端***。板簧部22的臂部54夹持于筒状凸部74的前端与倾斜面60之间而固定。

根据该结构，由于簧片阀6的板簧部22在以沿着倾斜面60的方式变形的状态下固定于板簧固定部18，因此能够利用簧片阀6的板簧部22的弹性力使簧片阀6的阀芯部20向阀座16施力。

图12是图8所示的电磁阀2中的阀座16与阀芯部20的抵接部附近的放大剖视图。

在一些实施方式中，如例如图12所示，板簧部22的环状部52将阀芯部20保持于线圈10的相反侧，环状部52的内径r1比阀座16的外径r2大。

根据该结构，由于板簧部22的环状部52将阀芯部20保持于线圈10的相反侧，因此能够将用于将阀芯部20固定于板簧部22的固定部(在图5等所示的方式中为爪部56)相对于阀芯部20而言设置于线圈10的相反侧。由此，能够避免该固定部与螺线管单元4的干涉(例如图5等所示的爪部56与外轭34的干涉)。另外，由于环状部52的内径r1比阀座16的外径r2大，因此能够使阀芯部20在环状部52的内周侧与螺线管单元4的阀座16抵接。在图示的方式中，由于内轭32比外轭34的下游侧的端面90更向下游侧突出，因此能够使阀芯部20在环状部52的内周侧与形成于内轭32的阀座16抵接。

如图12所示，如果将阀座16的面积(以下称为“阀座面积”)设定为S，将流动方向J上的内轭32的中央位置M上的内轭32的剖面积设定为Q，则内轭32以满足S＜Q的方式构成。

使用图13及图14对利用该结构所获得的效果进行说明。图13是表示在高温时和常温时，阀座面积S、与当向线圈10施加电流时吸引簧片阀6的吸引力F的关系的图。另外，如果将阀座16的磁通密度设定为Bg，则图14是表示Bg²S、S以及Bg各自与内轭32的外径的关系的图。此外，如果将真空中的导磁率设定为μ₀，则吸引力F用F＝(Bg²S)/(2μ₀)表示。

如图13所示，在高温时吸引力F达到峰值的阀座面积S比在常温时吸引力F达到峰值的阀座面积S小。另外，如果与常温时比较，则高温时的吸引力F变小。在将电磁阀2用于控制发动机的冷却液的流动的情况下，电磁阀2基本上在高温环境下使用。因而，在这种情况下，优选地，只要使阀座面积S比在常温时吸引力F达到峰值的阀座面积S小即可。而且，更优选地，只要采用使得在高温时吸引力F达到峰值附近的阀座面积S即可。由此，能够稳定获得较大的吸引力F(容易获得比所需载荷大的吸引力F)。

另外，磁通密度Bg取决于内轭32的剖面积Q，剖面积Q越大则磁通密度Bg也越大。因而，通过使阀座面积S比内轭32的剖面积Q小，从而不会使磁通密度Bg下降，并能够在高温时获得更大的吸引力F。

此外，在图14所示的区域中，内轭32的外径越小，则阀座面积S越小，磁通密度Bg的平方越大。在此，当减小内轭32的外径时，磁通密度Bg的平方的增加部分的影响比阀座面积S减少部分的影响大，因此吸引力F也增加。因此，如图13所示，产生了随着阀座面积S减少而吸引力F增加的区域。

图15是表示沿着轴向观察的罩壳26的图。图16是板簧固定部18的放大剖视图。

如图15及图16的至少一图所示，罩壳26包含至少一个隔着阀芯部20在线圈10的相反侧的位置限制阀芯部20的移动量的限制部76。在图示的例示性方式中，罩壳26包含沿着线圈10的周向空开间隔设置的多个限制部76。各个限制部76以从罩壳26的与阀芯部20对置的面78(罩壳26的内侧的面)朝向阀芯部20突出的方式设置。如图16所示，各限制部76的顶面80以随着与板簧部22的基端82(臂部54的基端)在径向上的距离d2变大而增大与该基端82在轴向上的距离d3的方式倾斜。各限制部76的顶面80设置于同一平面内。

根据该结构，由于隔着簧片阀6在线圈10的相反侧的位置上设置有用于限制簧片阀6的变形量的限制部76，因此能够适当控制开阀状态下的电磁阀2的流量。

另外，由于各顶面80以随着与簧片阀6的基端82在径向上的距离d2变大而增大与该基端82在轴向上的距离d3的方式倾斜，且各顶面80设置于同一平面U内，因此能够用设置于同一平面U内的多个顶面80稳定地支承开阀状态的阀芯部20。由此，能够适当控制开阀状态下的电磁阀2的流量。

本发明不限于上述的实施方式，也包含在上述的实施方式基础上实施了变形的方式、以及适当组合这些方式的方式。

例如，在上述的一些实施方式中，例示了阀芯部和板簧部由互不相同的材料构成的簧片阀，但在其它实施方式中，阀芯部和板簧部也可以由相同的材料一体地构成。

另外，在上述的一些实施方式中，板簧部的环状部以将阀芯部保持于线圈的相反侧的方式构成，但在其它实施方式中，板簧也可以将阀芯部保持于线圈侧。