JP2001097197A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非通電状態で弁体を中間位置に保持すること
により、円滑な液圧制御を行う。 【解決手段】 軸方向位置が異なる３つのポート３ａ，
３ｂ，３ｃが形成されたシリンダ孔３内に、ポート３ｃ
に対しポート３ａ，３ｂを択一的に連通させる弁体４を
軸方向移動可能に設け、ソレノイド１０のコイル１８，
１９への通電方向違いに応じて、その可動子１２に連結
された弁体４を中間位置から軸方向いずれか側へ移動
し、ポート３ｃに対するポート３ａ，３ｂの連通を切換
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の電子制御ブ
レーキシステムの液圧制御弁等に用いて好適な電磁弁に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電磁弁は、シリンダ孔内に軸方向
移動可能に設けた弁体を１方向駆動のソレノイドによっ
て移動制御し、当該弁体の軸方向移動位置に応じて当該
電磁弁に接続された流路同士間の連通・遮断を切換える
構成となっている。

【０００３】例えば、車両の電子制御ブレーキシステム
の一例として、ホイールシリンダ側をブレーキ液圧源側
に接続して増圧状態にしたり、またはホイールシリンダ
側をリザーバ側に接続して減圧状態にしたりすることに
より、ホイールシリンダのブレーキ液圧を所望の値に制
御するシステムがある。

【０００４】そして、このような電子制御ブレーキシス
テムにおいては、ホイールシリンダ側の液路とブレーキ
液圧源側およびリザーバ側の液路との間に上記構成から
なる電磁弁をいわゆる液圧制御弁として介在させて、当
該電磁弁の作動を制御することによってホイールシリン
ダ側をブレーキ液圧源側またはリザーバ側に対して適宜
切換接続し、ホイールシリンダのブレーキ液圧を所望の
値にするようになっている。

【０００５】しかしながら、車両の電子制御ブレーキシ
ステムでは、フェイルセーフの点からその制御系に異常
があったとき、および省電力の点から車両のエンジン停
止中には、前記電磁弁のソレノイドのソレノイドコイル
を非通電状態にせざるを得ない。

【０００６】そのため、電磁弁は、このようにソレノイ
ドコイルが非通電状態にあるときには、ホイールシリン
ダ側の液圧が保持される液圧保持状態にあることが望ま
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したよ
うな電磁弁をソレノイドの１方向駆動のみによって実現
しようとする場合は、ソレノイドコイルの非通電状態、
換言すればホイールシリンダ側の液圧保持状態がシリン
ダ孔内に軸方向移動可能に設けた弁体の動作端（軸方向
移動端）になるので、ホイールシリンダ側の液圧制御を
円滑に行うことができなかった。

【０００８】すなわち、この場合は、ソレノイドコイル
の通電に基く弁体のシリンダ孔内の軸方向移動によっ
て、電磁弁は保持状態−減圧状態−増圧状態、または保
持状態−増圧状態−減圧状態の順で推移することとな
る。

【０００９】この結果、ホイールシリンダ側の液圧を増
圧しようと電磁弁のソレノイドコイルを駆動しても減圧
状態が介在することになったり、ホイールシリンダ側の
液圧を減圧しようと電磁弁のソレノイドコイルを駆動し
ても増圧状態が介在することになったりするため、円滑
にホイールシリンダ側の液圧制御を行うことができなか
った。

【００１０】そのため、ホイールシリンダ側の液圧を円
滑に制御するには、電磁弁は減圧状態−保持状態−増圧
状態で推移することが望ましく、さらにその保持状態が
非通電状態である必要があるため、電磁弁の弁体は、こ
の非通電状態の保持状態に対応するシリンダ孔内の軸方
向位置からそのソレノイドコイルへの通電によって軸方
向に関して双方へに移動できるようになっている必要が
ある。

【００１１】この点を踏まえ、減圧状態−保持状態−増
圧状態で推移し、非通電状態で保持状態となる電磁弁を
検討すると、まず、ソレノイドの吸引力のみを利用する
方式では、増圧用と減圧用と別々に２つのソレノイドコ
イルが必要になるとともに、駆動回路を二重にしたり、
双方向駆動回路で電流の向きを変えてダイオードスイッ
チで通電コイルを選択するようにせざるを得ない。さら
に、増減圧速度を連続制御するには、ソレノイドの吸引
力をストロークによらずほぼ一定にするような工夫が必
要で、ストロークを長くとることが困難であった。

【００１２】また、非通電時にバネ及び圧力差で保持状
態をとる構造になっているボイスコイルモータ（ＶＣ
Ｍ）を使った直動形サーボ弁では、ボイスコイルモータ
の配線引き回し、作動流体のシール構造などに難点があ
った。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した問題点を解決す
るために、本発明の電磁弁は、軸方向に位置を異ならせ
て開口する３つのポートが形成されたシリンダ孔を有す
るシリンダハウジングと、前記シリンダ孔に軸方向移動
可能に設けられ、前記シリンダ孔における軸方向移動位
置に応じて、前記３つのポートのうち、一のポートと残
りの二のポートのいずれもとが遮断状態となる中間移動
位置を経て、当該一のポートと残りの二のポートのいず
れか一方との連通を切換える弁体と、一側は該弁体と一
体的に係合する一方、他側は前記シリンダ孔から延び、
軸方向に分極された永久磁石からなる可動子磁極が設け
られた可動子と、該可動子の他側を取り巻くように配置
され、コイルに対する通電方向の違いに応じて前記可動
子磁極と協働して該可動子を前記シリンダ孔の軸方向に
進退させるとともに、コイルに対する非通電状態におい
ては前記可動子磁極と協働して該可動子を中間移動位置
に保持する駆動磁極を有する電磁力発生手段とを備えて
なることを特徴とすることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、図１
ないし図３を用いて説明する。

【００１５】図中、１は電磁弁を示し、２はシリンダハ
ウジングを示す。シリンダハウジング２には、軸方向に
位置を異ならせて３つのポート３ａ，３ｂ，３ｃが開口
する有底円筒形状からなるシリンダ孔３が形成されてい
る。本実施形態の場合、ポート３ａはシリンダ孔３底部
中央に、ポート３ｂはシリンダ孔３の軸方向ほぼ中間位
置の周壁に、ポート３ｃはポート３ｂよりもシリンダ孔
３底部寄りの周壁に開口している。

【００１６】４はシリンダ孔３内を摺動可能に設けられ
た円柱状のスプールで、スプール４は内部に弁室５が形
成された中空構造となっている。スプール４には、外周
面に形成された環状溝４ｄの底部と弁室５とを連通する
ポート４ａと、スプール４のシリンダ孔３開口側の端壁
を貫通し、弁室５とシリンダ孔３の開口側空間６とを連
通するポート４ｂと、スプール４のシリンダ孔３底部側
の端壁を貫通し、弁室５と前記ポート３ａ及びポート３
ｃが開口するシリンダ孔３の底部側空間７とを連通する
ポート４ｃとが形成されている。

【００１７】８はスプール４に対して相対移動可能に設
けられた弁体で、弁体８は、底部側空間７側のスプール
４の端壁中央に形成された挿通孔を貫通し、底部側空間
７に突出する棒状の弁体部８ａと、弁体部８ａに一体的
に接続されてスプール４の弁室５内に収容され、前記挿
通孔よりも大径なバネ受部８ｂとを有する。弁体８は、
そのバネ受部８ｂとシリンダ孔３開口側のスプール４の
端壁との間に設定荷重をもって圧接して設けられた第１
のバネ９の付勢力によって、そのバネ受部８ｂをスプー
ル４のシリンダ孔３底部側の端壁に当接させるように、
弁室５内でシリンダ孔３底部側へ付勢されている。そし
て、弁体８は、その弁体部８ａがシリンダ孔３底部中央
のポート３ａ開口に形成された弁座部２ａに離着座可能
となっている。

【００１８】１０は電磁力発生手段としてのソレノイド
を示し、後述の駆動磁極を構成する固定子１１と、前記
スプール４と一体的に連結された可動子１２とを備え
る。ソレノイド１０は、その有底円筒状のスリーブ１３
の開口端をシリンダハウジング２のシリンダ孔３の開口
端に圧入するなどして、シリンダハウジング２と同軸か
つ一体的に固定されている。これにより、スリーブ１３
内部の円筒状の可動子収容室１４とシリンダ孔３の開口
側空間６とも連通されて配置されることになる。

【００１９】１５はスリーブ１３の外周に嵌合して固定
された断面Ｅ字形の環状ヨークで、スリーブ１３の底部
側から軸方向に間隔をおいて順次配置された環状のアッ
パーヨーク部１５ａ，センターヨーク部１５ｂ，および
ロワーヨーク部１５ｃを有し、これらヨーク部１５ａ，
１５ｂ，１５ｃの内周側はスリーブ１３の外周面と当接
し、これらヨーク部１５ａ，１５ｂ，１５ｃの外周側は
円筒状のアウタヨーク１５ｄによって一体的に連結され
ている。

【００２０】そして、アッパーヨーク部１５ａ，センタ
ーヨーク部１５ｂおよびアウタヨーク１５ｄによって画
成される環状室１６、及びセンターヨーク部１５ｂ，ロ
ワーヨーク部１５ｃおよびアウタヨーク１５ｄによって
画成される環状室１７内には、コイル１８及びコイル１
９が環状に巻回されてそれぞれ収容されている。

【００２１】ここで、コイル１８とコイル１９とは，そ
れぞれ環状室１６及び環状室１７内において互いに逆向
きに巻回されるとともに、両コイル１８，１９は単一の
電源に電気的に直列に接続されていおり、２０ａ，２０
ｂは直列に接続された両コイル１８，１９共通の端子を
示す。

【００２２】したがって、軸方向にシリンダハウジング
２側から固定子１１を眺めて（図１中に示す矢視Ｘ方
向）、例えばコイル１８が右回りに、コイル１９が左回
りにそれぞれ逆向きに巻回されているとした場合、端子
２０ａから端子２０ｂに向けて駆動電流が流れると、ア
ッパーヨーク部１５ａの内周側端部で形成される固定磁
極２１ｕとロワーヨーク部１５ｃの内周側端部で形成さ
れる固定磁極２１ｌはＮ極に磁化される一方、センター
ヨーク部１５ｂの内周側端部で形成される固定磁極２１
ｃはＳ極に磁化されることになるのに対し、端子２０ｂ
から端子２０ａに向けて駆動電流が流れると、アッパー
ヨーク部１５ａの内周側端部で形成される固定磁極２１
ｕとロワーヨーク部１５ｃの内周側端部で形成される固
定磁極２１ｌはＳ極に磁化される一方、センターヨーク
部１５ｂの内周側端部で形成される固定磁極２１ｃはＮ
極に磁化されることになる。

【００２３】可動子１２は、ロッド２２と、両端にそれ
ぞれを環状の磁極２３，２４を備えた環状の永久磁石
（盤磁石）２５とを有し、スリーブ１２内の円筒状の可
動子収容室１４内に軸方向移動可能に設けられている。

【００２４】ロッド２２の一端側は、前述したスプール
４のシリンダ孔３開口側の端壁に形成されたロッド挿通
孔に嵌入固定され、ロッド２２の他端側には、軸方向一
端側に向けて環状の磁極２３、環状の永久磁石（盤磁
石）２５、環状の磁極２４が順次嵌合されて固定されて
いる。

【００２５】なお、本実施形態においては、環状の永久
磁石（盤磁石）２５は、磁極２３と当接した盤面他端側
がＳ極に磁化されており、磁極２４と当接した盤面一端
側がＮ極に磁化されている。

【００２６】そして、この可動子１２は、磁極２３とス
リーブ１３の底部との間に設定荷重をもって圧接して設
けられた第２のバネ２６の付勢力によって、スリーブ１
３内の可動子収容室１４内をシリンダハウジング２側に
付勢されている。

【００２７】ここで、第２のバネ２６の設定荷重と第１
のバネ９の設定荷重との関係は、コイル１８及びコイル
１９が非通電状態で、弁座部２ａに弁体８の弁体部８ａ
を当接させている第１のバネ９の付勢力に基く反力に抗
して、スプール４の外周に形成された環状溝４ｄがシリ
ンダ孔３の周壁に形成されたポート３ｂの開口と軸方向
に重合せず、かつ環状溝４ｄがポート３ｂの開口に対し
シリンダ孔３開口側に位置するように、可動子１２及び
スプール４を一体的にシリンダ孔３底部側に付勢してい
るような設定関係にある。

【００２８】本実施形態においては、コイル１８及びコ
イル１９が非通電状態において、さらに図１に示すよう
に、弁座部２ａに弁体部８ａを当接させている弁体８の
バネ受部８ｂとスプール４のシリンダ孔３底部側の端壁
とはほぼ当接状態にあり、スプール４の環状溝４ｄとシ
リンダ孔３の周壁のポート３ｂ開口とは両者間の連通の
遮断に必要最低限の軸方向に関する重合が確保される各
部の設定関係となっている。

【００２９】以上のように本実施形態の電磁弁１は構成
されるが、次にこの電磁弁１を車両の電子制御ブレーキ
システムの液圧制御弁に適用した場合を例に、その作用
について説明する。そして、その説明にあったては、ポ
ート３ａ，３ｂ，３ｃにそれぞれブレーキ液圧源（増圧
側），リザーバ（減圧側），ホイールシリンダに連通す
る流路を接続した場合を例に説明する。

【００３０】まず、図１に示すコイル１８及びコイル１
９が非通電状態においては、スプール４の外周に形成さ
れた環状溝４ｄがポート３ｂの開口に対しシリンダ孔３
開口側に位置した上で、環状溝４ｄがシリンダ孔３の周
壁に形成されたポート３ｂの開口と軸方向に重合してい
ないため、ポート３ｂとポート３ｃとはその連通を遮断
されていることとなり、ホイールシリンダはリザーバ
（減圧側）と連通せず、ホイールシリンダの液圧が減圧
されることはない。

【００３１】また、このとき、弁体８は第１のバネ９に
よる付勢力を受けながら、弁座部２ａに対して当接状態
にあるため、ポート３ａとポート３ｃとはその連通を遮
断されていることとなり、ホイールシリンダはブレーキ
液圧源（増圧側）とも連通せず、ホイールシリンダの液
圧が増圧されることもない。

【００３２】またさらに、可動子１２の磁極２３，２４
はセンターヨーク部１５ｂの内周側端部で形成される固
定磁極２１ｃに共に吸引され、中間位置を保つ。

【００３３】したがって、電磁弁１は、コイル１８及び
コイル１９が非通電状態においては、ホイールシリンダ
をブレーキ液圧源（増圧側）およびリザーバ（減圧側）
のいずれに対しても遮断状態とし、保持状態（増圧・減
圧弁閉状態）となる。

【００３４】そして、上記保持状態にある電磁弁１につ
いて、その端子２０ａから端子２０ｂに向けて駆動電流
を流すと、アッパーヨーク部１５ａの内周側端部で形成
される固定磁極２１ｕとロワーヨーク部１５ｃの内周側
端部で形成される固定磁極２１ｌはＮ極に磁化される一
方、センターヨーク部１５ｂの内周側端部で形成される
固定磁極２１ｃはＳ極に磁化されることから、可動子１
２には、当該可動子１２を第２のバネ２６の付勢力に抗
してスリーブ１３の底部側へ移動させるような推力が作
用する。

【００３５】この推力を受けた可動子１２は、端子２０
ａから端子２０ｂに向けて流す駆動電流の大きさに応じ
て、当該可動子１２に作用している第２のバネ２６の付
勢力に抗して、図２の軸線に対して下側に示されるよう
にスリーブ１３の底部側へ移動する。可動子１２のこの
移動により、可動子１２と一体のスプール４もシリンダ
孔３開口側に移動し、スプール４と係合当接している弁
体８を弁座部２ａから離間させることとなる。

【００３６】これにより、スプール４の外周に形成され
た環状溝４ｄがポート３ｂの開口に対しシリンダ孔３開
口側に位置し、環状溝４ｄがシリンダ孔３の周壁に形成
されたポート３ｂの開口と軸方向に重合しないままで、
弁体８が弁座部２ａから離間することとなる。すなわ
ち、ポート３ｂとポート３ｃとはその連通を遮断された
まま、ポート３ａとシリンダ孔３の底部側空間７が連通
してポート３ａとポート３ｃとが連通することとなる。

【００３７】この結果、ホイールシリンダはリザーバ
（減圧側）と連通せずブレーキ液圧源（増圧側）とだけ
連通されることとなり、増圧状態（増圧弁開状態）とな
る。

【００３８】これに対し、前記保持状態にある電磁弁１
について、その端子２０ｂから端子２０ａに向けて駆動
電流を流すと、アッパーヨーク部１５ａの内周側端部で
形成される固定磁極２１ｕとロワーヨーク部１５ｃの内
周側端部で形成される固定磁極２１ｌはＳ極に磁化され
る一方、センターヨーク部１５ｂの内周側端部で形成さ
れる固定磁極２１ｃはＮ極に磁化されることから、可動
子１２には、当該可動子１２を第１のバネ９による付勢
力の反力と第２のバネ２６の付勢力との差力に抗して、
当該可動子１２をシリンダ孔３開口側へ移動させるよう
な逆向きの推力が作用するようになる。

【００３９】この推力を受けた可動子１２は、端子２０
ｂから端子２０ａに向けて流す逆向きの駆動電流の大き
さに応じて、同じく可動子１２に作用する第１のバネ９
による付勢力の反力と第２のバネ２６の付勢力との差力
に抗して、図２の軸線に対して上側に示されるように、
シリンダハウジング２側へ移動する。可動子１２のこの
移動により、可動子１２と一体のスプール４もシリンダ
孔３底部側に移動し、かつスプール４のシリンダ孔３底
部側の端壁と弁体８のバネ受部８ｂとが離間するので、
弁座部２ａに当接している弁体８に対してもシリンダ孔
３底部側に相対移動することになる。

【００４０】これにより、弁体８が弁座部２ａに当接し
た状態のまま、スプール４の外周に形成された環状溝４
ｄがポート３ｂの開口とと軸方向に重合するようにな
る。すなわち、ポート３ａとポート３ｃとはその連通を
遮断されたまま、ポート３ｂとポート３ｃとが、スプー
ル４の弁室５及びシリンダ孔３の底部側空間７を介して
連通することとなる。そして、この際の弁体８の弁座部
２ａに対する当接状態は、端子２０ｂから端子２０ａに
向けて流す駆動電流の増加に基く第１のバネ９のさらな
る圧縮によって、その当接力は増大する。

【００４１】図３は、上述した電磁弁１のs動につい
て、コイル１８及びコイル１９が非通電状態のときのス
プール４の軸方向位置を原点Ｏとし、上述した、コイル
１８及びコイル１９からなるソレノイド１０の駆動力の
向きおよび大きさ、第１，２のバネのバネ力９，２６の
付勢力の向きおよび大きさと、スプール４のストローク
量との関係を示したものである。

【００４２】なお、本実施の形態は以上説明したとおり
であるが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは
なく、例えば弁体８と弁座部２ａとによるポペット弁と
して構成した増圧弁をスプール弁によって構成するな
ど、各種変形例を含むものである。

【００４３】

【発明の効果】本発明の電磁弁によれば、弁体を非通電
状態で中間位置に精度よく保持力を持って保持できると
ともに、中間位置からの弁体の切換移動は磁極の極性に
よる吸引力及び反発力を利用するのでリニア動作範囲も
広くなり、電子制御ブレーキシステムの液圧制御弁等に
用いた場合、液圧の円滑な液圧制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態の電磁弁を示す構成図で
ある。

【図２】 本発明の一実施形態の電磁弁の作動状態を示
す構成図である。

【図３】 本発明の一実施形態の電磁弁のスプールのス
トロークとスプールに作用する各力との関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

２ シリンダハウジング ３ シリンダ孔 ３ａ ポート ３ｂ ポート ３ｃ ポート ４ スプール ８ 弁体 ９ 第１のバネ １０ ソレノイド １１ 固定子 １２ 可動子 ２６ 第２のバネ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に位置を異ならせて開口する３つ
   のポートが形成されたシリンダ孔を有するシリンダハウ
   ジングと、 前記シリンダ孔に軸方向移動可能に設けられ、前記シリ
   ンダ孔における軸方向移動位置に応じて、前記３つのポ
   ートのうち、一のポートと残りの二のポートのいずれも
   とが遮断状態となる中間移動位置を経て、当該一のポー
   トと残りの二のポートのいずれか一方との連通を切換え
   る弁体と、 一側は該弁体と一体的に係合する一方、他側は前記シリ
   ンダ孔から延び、軸方向に分極された永久磁石からなる
   可動子磁極が設けられた可動子と、 該可動子の他側を取り巻くように配置され、コイルに対
   する通電方向の違いに応じて前記可動子磁極と協働して
   該可動子を前記シリンダ孔の軸方向に進退させるととも
   に、コイルに対する非通電状態においては前記可動子磁
   極と協働して該可動子を中間移動位置に保持する駆動磁
   極を有する電磁力発生手段とを備えてなることを特徴と
   する電磁弁。