本发明涉及一种通过对中空圆筒形状的螺线管部通电来吸引可动铁心而使阀体移动的电磁阀。
背景技术：
以往，例如日本专利第2955511号公报(专利文献1)所示，线圈组件与阀身-管道组件是使焊接在阀身-管道组件的引导管的中空部的上端的固定铁心贯通外模的中空孔、并在上端利用波形垫圈和扣环加以连结。并且，在引导管的下部形成有凸缘部，凸缘部夹在阀身等上面而加以固定。
但是，在电磁阀驱动时，柱塞会反复碰撞至固定铁心，因此应力会集中于用以形成引导管的凸缘部的弯曲部，从而有引导管破损之虞。
为了防止引导管的破损，考虑在利用阀身等夹住而固定的凸缘部与固定铁心之间设置用以吸收冲击的阶差部。
日本专利特开平9-196205号公报(专利文献2)记载了在引导管中在利用阀身等夹住而固定的凸缘部与固定铁心之间设置阶差部这一内容，但对于该阶差部的技术上的意义，在专利文献2中并无记载。
然而，专利文献1和2记载的电磁阀存在如下问题。
即，在专利文献1的电磁阀中，施力弹簧是与引导管串连配置，在专利文献2的电磁阀中，施力弹簧是与引导管串连配置，因此存在电磁阀整体的高度变高的问题。
近年来，存在集中使用电磁阀的情况，此外，将电磁阀横向配置在墙上的情况也较多，业界一直在努力寻求将电磁阀的高度抑制得较低。
技术实现要素：
本发明用以解决上述问题，其目的在于提供一种能够防止由柱塞的冲击引起的引导管的破损、而且能够降低高度的电磁阀。
为了解决上述问题，本发明的电磁阀具有如下构成。
(1)一种电磁阀(1)，其具有中空圆筒形状的螺线管部(20)、可动铁心(60)以及阀体(75)，通过对所述螺线管部通电来吸引所述可动铁心而使所述阀体移动，该电磁阀的特征在于，具有磁性体管，所述磁性体管具有供所述可动铁心滑动的滑动内面，并且，磁性体管具备直径比滑动内面大的大径部，在大径部的内部收纳有朝阀座方向对可动铁心施力的施力弹簧。
通过上述构成，可以通过用以形成大径部的扩径部来吸收可动铁心碰撞至磁性管的上板时的冲击，用以将磁性管固定在阀身上的凸缘部的应力集中得到缓和，因此无磁性管破损之虞。同时，施力弹簧并不是在轴向上与磁性管串连，而是以并行(即，与磁性管呈同心圆状)的方式收纳在大径部的内部，因此能够降低电磁阀整体的高度，从而能够响应业界所要求的电磁阀的小型化。
(2)根据(1)所述的电磁阀，其特征在于，在磁性体管上以与大径部垂直的方式形成有用以形成大径部的扩径部。
通过上述构成，在将施力弹簧安装在大径部的内部时，是由扩径部承受施力弹簧的一端，而由于扩径部是以与大径部垂直的方式形成，因此能够跨及全周而稳定地保持施力弹簧，从而能将施力弹簧的赋能力跨及全周而均等地分配至阀体，能够稳定地加快阀的响应性。
在像专利文献2那样扩径部形成倾斜面的情况下，例如，在安装好施力弹簧的情况下，施力弹簧相对于阀体的轴心而倾斜，因此无法跨及阀座的全周而稳定地获得均等的推压力，从而存在密封性能不稳定的问题，且有滑动阻力增加而发生动作不良之虞。
(3)根据(1)或(2)所述的电磁阀，其特征在于，可动铁心在上端侧面具备上部防磨件，在下端侧面具备下部防磨件和凸缘部，施力弹簧配置成其一端抵接至所述凸缘部，所述上部防磨件和所述下部防磨件构成为在位于所述可动铁心的所述上部防磨件与所述下部防磨件之间的中间侧面与所述磁性体管的所述滑动内面之间形成间隙。
以往，作为引导管的原材料，使用的是非磁性体金属。其原因在于，磁通会流至磁性体金属的引导管，导致流至可动铁心的磁通减少，因此存在吸引可动铁心的力降低的问题。
另一方面，在本发明中，是使铁心的一部分变形而构成固定铁心，因此利用引导管的上端和固定铁心进行密封的接合在焊接下较为困难。因此，使用上端被上板堵住的喇叭管代替固定铁心，使可动铁心与喇叭管的上板的内面碰撞。若以非磁性体形成喇叭管，则喇叭管的上板成为磁路的阻力，从而存在磁通降低的问题。在本发明中，为了避免该问题，是使用磁性材料作为喇叭管的原材料。
并且，为了尽可能减少可动铁心与喇叭管的滑动阻力，上部防磨件和下部防磨件与喇叭管的内周面接触，因此在可动铁心的主体的外周面与喇叭管的内周面之间形成有0.5mm左右的间隙。
由此，可动铁心的主体的外周面不会接触喇叭管的内周面，因此抑制因滑动而导致金属磨耗、防止滑动阻力上升，所以能够提高电磁阀的耐久性。
附图说明
图1为图3的aa剖视图。
图2为图3的bb剖视图。
图3为作为本发明的一实施方式的电磁阀的立体图。
图4为表示线圈-铁心组件的构成的一部分的分解立体图。
图5为表示阀身-管道组件的构成的分解立体图。
图6为线圈组件的立体图。
图7为阀身-管道组件的完成图(省略螺钉而记载)。
图8为表示线圈组件与阀身-管道组件的连结结构、组装方法的图。
图9为表示对平钢板进行冲拉加工的加工方法的概念图。
图10为表示以往的冲拉加工的加工方法的剖视图。
图11为表示本实施方式的冲拉加工的第4工序的剖视图。
图12为表示本实施方式的冲拉加工的第5工序的剖视图。
图13为表示配置有夹扣的状态的剖视图。
图14为表示夹扣、弯折部及内凸缘部的位置关系的图。
图15为表示电磁阀中的磁路的图。
符号说明
1电磁阀
10上部铁心
11上板部
12突出部
20线圈模塑部
30下部铁心
40填充件
50喇叭管
51圆筒部
52扩径部
53大径部
59压缩弹簧
60柱塞
63上部防磨件
65下部防磨件
70阀身
91夹扣
92夹扣主体
93板簧
具体实施方式
一边参考附图，一边对本发明的电磁阀的实施方式进行详细说明。图3为本发明的实施方式的电磁阀1的立体图。图1为图3的aa剖视图，图2为图3的bb剖视图。此外，图4中以分解立体图展示线圈-铁心组件的构成的一部分，图5中以分解立体图展示阀身-管道组件的构成。
如图1、图2及图4所示，线圈-铁心组件具有侧视下为大致倒u字形的上部铁心10、利用树脂在内部模塑有绕组线圈23的线圈模塑部20(螺线管部的一例)、以及下部铁心30。上部铁心10及下部铁心30由铁磁性体材料构成，构成磁路的一部分。
在上部铁心10的大致矩形状的上板部11的中央形成有朝下方呈有底圆筒状突出的突出部12。此外，在上板部11上朝下方连设有4条侧面板部13。突出部12为在顶端部(图中下端侧)具备底板部12a、基端部(图中上端侧)开口的中空圆筒形状。
此处，对突出部12的制造方法进行说明。图9、图11及图12表示由对铁磁性材料构成的平钢板14进行冲拉加工的加工方法的工序图。图11和图12为第4工序和第5工序的剖视图。图10为表示以往的冲拉加工工序的图。
如图10所示，在以往的冲拉加工中，是在利用上下一对的上模16和下模15以强大力量f3夹住冲拉加工部以外的部位而不动的状态下利用冲头17按压平钢板来进行冲拉加工。由此，冲拉加工部以外的部位的厚度不会减少。只有冲拉加工部被较薄地延伸而冲拉加工为具备底板部的中空形状。
接着，对本实施方式的冲拉加工进行说明。如图9、图11、图12所示，在冲拉加工中，不使用上模16而仅使用下模15。在本实施方式中，是通过依序进行未图示的第1工序、第2工序、第3工序、图11所示的第4工序以及图12所示的第5工序这5次冲拉加工来形成突出部12。
虽未图示，但第1工序中使用的冲头的直径比图10的冲头17的直径d1大，且下模的加工孔的内径也比图10的下模15的直径d1大，在加工孔的端面形成倾斜面，从而将平钢板14成形为圆锥台形状。
虽未图示，但第2工序中使用的冲头的直径比第1工序的冲头的直径小，且下模的加工孔的内径也比第1工序的下模的内径小，加工孔的端面的倾斜面也形成得比第1工序陡，从而使圆锥台形状接近圆筒形状。
虽未图示，但第3工序中使用的冲头的直径比第2工序的冲头的直径小，且下模的加工孔的内径也比第2工序的下模的内径小，加工孔的端面的倾斜面也形成得比第2工序陡，从而使圆锥台形状接近圆筒形状。
图11为表示冲拉加工的第4工序的图。图11中使用的冲头18d的直径d5比第3工序的冲头的直径大，且下模15d的加工孔的内径d5也比第3工序的下模的内径大，加工孔已达到圆筒形状。
再者，图9中，从外部对平钢板14施加有力f1、f2，但只要突出部12的底板部12a的附近的周面板部12b的厚度w1能够确保所需厚度，则无须从外部施加力f1、f2。
图12表示冲拉加工的第5工序。如图12所示，在图11的状态下，在下模15d的加工孔内滑动的下部滑动模19上升而顶推钢板，将钢板夹持在其与冲头18d之间，调整钢板的底面(12a)的形状。再者，突出部12的突出长度是以如下方式酌情决定：在将突出部12的顶端部插入在线圈模塑部20的中空部(线圈架24的中空孔24a)时，以中空部的轴向长度的三分之一以上的距离突入。
通过具有第1工序至第5工序，突出部12完成。在冲拉加工的情况下，突出部12的底板部12a的附近的周面板部12b的厚度w1被延伸的程度最大而变薄。在本实施方式中，没有利用冲模将冲拉加工部以外的部位夹住固定，而是使金属材料从冲拉加工部以外的部位移动至冲拉加工部，因此，在离突出部12的底板部12a(顶端侧)较远的入口(基端侧)附近，周面板部12b的厚度w3比作为原材料的平钢板的厚度w2厚，底板部12a的附近的周面板部12b的厚度w1确保了作为原材料的平钢板的厚度w2的80％以上的厚度。
冲头18d的直径d5以与离突出部12的底板部12a较远的入口附近的周面板部12b的内面不接触的方式比图10的冲头17的直径d1小。其原因在于，在冲拉加工中，为了防止板变薄，会像图9所示那样施加力f1、f2，使得金属材料流入至突出部12。由此，突出部12的内径变窄。
如图4所示，线圈模塑部20是在树脂制且为中空形状的线圈架24的外周缠绕线圈23之后，对缠绕有线圈23的线圈架24进行嵌件成形，由此形成模塑部21。
此外，线圈模塑部20具备外部连接端子部22。外部连接端子部22用以将线圈23与外部电源电性连接。上部铁心10的突出部12从上表面侧插入形成线圈模塑部20的中空部的线圈架24的中空孔24a。
在下部铁心30的大致矩形状的底板部31的中央形成有朝上方呈圆筒状突出的突出部32。在底板部31的相对的2边分别朝上方(朝上部铁心10的侧面板部13)延设有侧面板部33。如图2所示，在未形成有侧面板部33的2边形成有剖面为横向u字形的一对内凸缘部34。一对内凸缘部34朝内侧开口。
下部铁心30的突出部32从底面侧插入线圈架24的中空孔24a。在利用上部铁心10和下部铁心30将线圈模塑部20夹住的状态下，将侧面板部13的顶端与侧面板部33焊接接合，由此，线圈-铁心组件完成。继而，对线圈-铁心组件进行嵌件成形而形成模塑部81，由此，图6所示的线圈组件2完成。
接着，对阀身-管道组件3进行说明。
如图1、图2、图5所示，作为固定器的填充件40以将喇叭管50(磁性体管的一例)和o形圈69夹住的状态通过未图示的4根螺钉紧固在阀身70上。
填充件40为大致正方形板状，在4角形成有螺孔45。中央部具备跨及全周而朝上突出的侧板42，侧板42的顶端具备跨及全周而朝外周方向弯折而成的弯折部43。
喇叭管50具备被上表面55堵住的中空状的圆筒部51，且具备经扩径部52扩径而成的大径部53。扩径部52形成为与圆筒部51及大径部53分别正交，圆筒部51与大径部53是平行地形成。
在大径部53的下端具备朝外侧扩展的凸缘部54。喇叭管50由磁性体材料成形，构成磁路的一部分。在大径部53的内部，以沿大径部53的内周面卷绕的状态、以在轴向上与喇叭管50不串连而是并行(呈同心圆状)的方式收纳有圆筒形状的压缩弹簧59。
作为可动铁心的柱塞60具备由铁磁性体材料构成的柱塞主体61。在柱塞主体61的上表面的中央形成有橡胶孔，在橡胶孔内，以从上表面突出的方式安装有静音橡胶64。静音橡胶64用以降低柱塞60被突出部12吸引时与喇叭管50的上表面55的背面碰撞而产生的碰撞声。
在柱塞主体61的外周面的上部，以朝向径向外侧并空出一定间隔的方式突出形成有树脂制的上部防磨件63。在柱塞主体61的上表面，在上部防磨件63上一体成形有朝轴心方向外侧(图中上侧)形成有多个突起的树脂制的环63a。由此，环63a缓和吸引时的冲击，因此防止了喇叭管50的破损，而且提高了柱塞主体61的复位特性。
如图1所示，在柱塞主体61的下部一体成形有树脂制的阀体保持部68。在阀体保持部68的上部外周，在相较于相对的喇叭管50的圆筒部51的下端而言靠上侧的位置朝径向外侧突出形成有下部防磨件65。
如上所述，朝径向外侧突出的上部防磨件63和下部防磨件65与圆筒部51的内周面(滑动内面51a)接触，因此，虽然图中未明示，但在柱塞主体61的外周面(位于上部防磨件63与下部防磨件65之间的中间侧面61a)与圆筒部51的内周面(51a)之间是形成有0.5mm左右的间隙的。
由此，柱塞主体61的外周面(中间侧面61a)不会接触圆筒部51的内周面(滑动内面51a)，因此在动作时，柱塞主体61与圆筒部51不会滑动，从而防止了因反复的动作而导致滑动面发生劣化、或者产生磨耗粉而导致滑动阻力上升而发生动作不良。
此外，该间隙成为从柱塞主体61的外周面(61a)横流至圆筒部51的内周面(51a)的磁通m的磁阻，因此降低了圆筒部51的内周面(51a)与柱塞主体61的外周面(61a)之间的吸引力。
阀体保持部68在其外周下端部具备朝径向外侧突出的凸缘部67。此外，在阀体保持部68的内侧形成有空间部66，在空间部66内安装有橡胶制的阀体75。
在阀身70上设置有第1流路71、第2流路72。第1流路71与第2流路72通过阀孔而连通，在阀孔内配备有阀座73。通过阀体75抵接至阀座73，将第1流路71与第2流路72切断，通过阀体75离开阀座73，使得第1流路71与第2流路72连通。
柱塞60经由上部防磨件63和下部防磨件65而可滑动地保持在喇叭管50内。压缩弹簧59的上端抵接在喇叭管50的扩径部52的内面，压缩弹簧59的下端抵接在柱塞60的凸缘部67。通过压缩弹簧59，柱塞60朝阀体75抵接至阀座73的方向被施力。
此处，由于扩径部52形成为与圆筒部51及大径部53分别正交，因此压缩弹簧59稳定地抵接至扩径部52的内面，所以能使压缩弹簧59的赋能力稳定而使柱塞60的运动稳定，因此能减少电磁阀1的响应速度的偏差而实现固定的响应时刻。即，在柱塞60被突出部12吸引时，是通过对线圈23(线圈模塑部20)的通电而产生的磁力使得柱塞60移动，因此柱塞60的驱动时刻稳定。但压缩弹簧59的力比线圈模塑部20的吸引力弱，此外，柱塞60会因剩磁的影响而被突出部12吸引，因此柱塞60下降的驱动时刻有可能延迟。为了防止该延迟，必须使压缩弹簧59的赋能力稳定。
此外，压缩弹簧59有可能进入至柱塞60与圆筒部51的间隙而引起动作不良，因此也必须使压缩弹簧59的位置稳定。
以将喇叭管50和o形圈69夹住的状态通过未图示的4根螺钉将填充件40紧固在阀身70上，由此，图7(省略螺钉而记载)所示的阀身-管道组件3完成。
接着，根据图8，对线圈组件2与阀身-管道组件3的连结结构、组装方法进行说明。
将阀身-管道组件3的喇叭管50从下表面插入至线圈组件2的中空孔24a。继而，插入夹扣91来连结线圈组件2与阀身-管道组件3。在本实施方式中，夹扣91是对1mm左右的厚度的弹簧用不锈钢板进行压力加工而得。
如图8所示，夹扣91具备大致u字形的夹扣主体92和供作业人员抓持用的把手部94。在夹扣主体92上，在4个部位以朝外侧突出的方式配备有板簧93。若从横向观察，则板簧93朝下侧弯折成凸状的三角形状(图14)，在上下方向上具有弹性。
如图2所示，夹扣主体92插入至线圈组件2的下部铁心30的内凸缘部34与阀身-管道组件3的填充件40的弯折部43之间的空间。
图13中以剖视图展示配置有夹扣91的状态。图14表示夹扣91与弯折部43及内凸缘部34的位置关系。如图13、图14所示，夹扣主体92的上表面的一部分抵接在填充件40的弯折部43的下表面。并且，4个板簧93的弯折成三角形状的顶点部抵接在下部铁心30的内凸缘部34的上表面。
通过4个板簧93的弹簧力，线圈组件2的下部铁心30的内凸缘部34与阀身-管道组件3的填充件40的弯折部43朝相互分开的方向被施力。该板簧93的赋能力使得线圈组件2与阀身-管道组件3连结在一起。
在本实施方式中，将1个弹簧力设为15～25n，4个板簧93合计为60～100n的赋能力。
以往，线圈组件与阀身-管道组件例如是使焊接在阀身-管道组件的引导管的中空部的上端的固定铁心贯通驱动装置的中空孔、并在上端利用扣环加以连结。此时，在线圈组件与阀身-管道组件之间夹入波形垫圈，朝上方对线圈组件施力。
以往的方法存在零件数量多的问题和如下问题：由于在螺线管部的上部设置有连结部，因此在固定铁心不贯通螺线管部的结构中无法运用。
在本实施方式中，可以使用线圈组件2的下部铁心30的内凸缘部34和阀身-管道组件3的填充件40的弯折部43而仅利用具备弹性的夹扣91来进行连结，因此能够减少零件数量，而且能够降低电磁阀1的高度。
如图8所示，在线圈组件2上贴上粘贴式铭牌88。进而，虽未图示，利用3根螺钉将线圈垫片、din盒组件安装在线圈组件2上，并利用螺钉将din垫片、din端子箱安装在din盒组件上。由此，电磁阀1完成。
接着，对电磁阀1的磁路进行说明。图15表示电磁阀1中的磁路。再者，图15是图1中省略了表示剖面的斜线后的图。
如图15所示，在磁路中，磁通s受截面积最小的图12所示的底板部的附近的周面板部的厚度w1的制约，而在本实施方式中，由于底板部的附近的周面板部的厚度w1确保了作为原材料的平钢板的厚度w2的80％以上的厚度，因此能够确保足够的磁通，从而不会使螺线管部的吸引力降低，所以能够较高地维持电磁阀打开时的响应性。
在本实施方式中，是使用磁性材料作为喇叭管50的原材料。通常，若用以引导柱塞的引导管使用磁性体金属，则柱塞的外周侧面会被引导管吸引而产生较大的滑动阻力，因此引导管的原材料使用的是非磁性体材料。
但是，若引导管使用非磁性体，则在从固定铁心流至柱塞的主磁路的途中存在非磁性体金属，导致主磁路的阻力增大，从而存在流通的磁通减少的问题。
在本实施方式中，为了避免该问题，是使用磁性体金属作为喇叭管50的原材料。因此，磁通流至磁性体金属的喇叭管50，喇叭管50的圆筒部51中内包的柱塞主体61与圆筒部51滑动，从而因反复的动作导致滑动面发生劣化，或者产生磨耗粉而导致滑动阻力上升而容易发生动作不良。为了防止这些问题，在本实施方式中，使上部防磨件63和下部防磨件65与圆筒部51的内周面(滑动内面51a)接触而在柱塞主体61的外周面(中间侧面61a)与圆筒部51的内周面(滑动内面51a)之间形成有0.5mm左右的间隙。
此外，该间隙成为从柱塞主体61的外周面(61a)横流至圆筒部51的内周面(51a)的磁通m的磁阻，因此降低了圆筒部51的内周面(51a)与柱塞主体61的外周面(61a)之间的吸引力。
像以上详细说明过的那样，根据本实施方式的电磁阀1，得到如下电磁阀1，其通过对中空圆筒形状的线圈模塑部20通电来吸引柱塞60而使阀体75移动，该电磁阀1的特征在于，具有喇叭管50，所述喇叭管50具有供柱塞60滑动的滑动内面51a，并且，喇叭管50具备直径比滑动内面51a大的大径部53，在大径部53的内部收纳有朝阀座73的方向对柱塞60施力的压缩弹簧59。由此，可以通过用以形成大径部53的扩径部52来吸收柱塞60碰撞至喇叭管50的上表面55的内面时的冲击，用以将喇叭管50固定在阀身70上的凸缘部54的应力集中得到缓和，因此无喇叭管50破损之虞。同时，由于以与喇叭管50并行的方式将压缩弹簧59收纳在大径部53的内部，因此能够降低电磁阀1整体的高度，从而能够响应业界所要求的电磁阀的小型化。
上述电磁阀1的特征在于，用以形成大径部53的扩径部52是以与大径部53垂直的方式形成，因此，在将压缩弹簧59安装在大径部53时，是由扩径部52承受压缩弹簧59的一端，而由于扩径部52是以与大径部53垂直的方式形成，因此能够跨及全周而稳定地保持压缩弹簧59，从而能将压缩弹簧59的赋能力跨及全周而均等地分配至阀体75，能够稳定地加快电磁阀1的响应性。
在像专利文献2那样扩径部形成倾斜面的情况下，例如，在安装好施力弹簧的情况下，施力弹簧相对于阀体的轴心而倾斜，因此无法跨及阀座的全周而稳定地获得均等的推压力，从而存在密封性能变差的问题，且有滑动阻力增加而发生动作不良之虞。
上述电磁阀1的特征在于，柱塞60在上端侧面(外周面的上部)具备上部防磨件63，在下端侧面(外周面的下部)具备下部防磨件65和凸缘部67，压缩弹簧59配置成其一端抵接至凸缘部67，上部防磨件63和下部防磨件65构成为在位于柱塞60的上部防磨件63与下部防磨件65之间的中间侧面61a与喇叭管50的圆筒部51的滑动内面51a之间形成间隙。
以往，作为引导管(喇叭管50)的原材料，使用的是非磁性体金属。其原因在于，磁通会流至磁性体金属的引导管而导致流至可动铁心的磁通减少，因此存在吸引可动铁心的力降低的问题。
另一方面，在本实施方式中，是使铁心变形来构成固定铁心，因此，利用固定铁心来密封引导管的上端的接合在焊接下较为困难。因此，使用上端被上板堵住的喇叭管50代替固定铁心，使柱塞60与喇叭管50的上表面55的内面碰撞。若以非磁性体形成喇叭管50，则喇叭管50的上表面55成为磁路的阻力，从而存在磁通降低的问题。在本实施方式中，为了避免该问题，是使用磁性材料作为喇叭管50的原材料。
并且，当磁通流至磁性体金属的喇叭管50而使得对圆筒部51中内包的柱塞60的横向的吸引力增加时，柱塞主体61与圆筒部51滑动而因反复的动作导致滑动面发生劣化，或者产生磨耗粉而导致滑动阻力上升而容易发生动作不良。为了防止这些问题，在本实施方式中，使上部防磨件63和下部防磨件65与圆筒部51的内周面接触而在柱塞60的主体的外周面与喇叭管50的内周面之间形成有0.5mm左右的间隙。
此外，该间隙成为从柱塞主体61的外周面(中间侧面61a)横流至圆筒部51的内周面(滑动内面51a)的磁通m的磁阻，因此降低了圆筒部51的内周面与柱塞主体61的外周面之间的吸引力。并且，能够提高电磁阀1的响应性。
再者，本实施方式只是示例而已，丝毫不限定本发明。因而，本发明当然可以在不脱离其主旨的范围内进行各种改良、变形。
例如，在本实施方式中，是以空出间隔的方式形成上部防磨件63，但也能以跨及全周的方式形成。下部防磨件65也是一样的。