JP2005289216A - 常閉型電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 開弁初期段階での細かな調圧制御を可能とする常閉型電磁弁を提供する。
【解決手段】 常閉型電磁弁１０は、固定コア２０と、通電により少なくとも固定コア２０を励磁するコイル１２と、固定コア２０に対向配置され、コイル１２への通電により発生する電磁吸引力により固定コア２０側へ近接移動する可動コア２８と、可動コア２８が固定コア２０側に近接移動することにより、可動コア２８に押動されるリテーナ２４と、作動液流路を連通させるための連通孔４０ｃを有する弁座４０と、リテーナ２４と共に進退移動し、弁座４０に当接することにより連通孔４０ｃを閉塞可能に設けられる弁体３０と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可動コアがリテーナを押動することにより開弁する常閉型電磁弁に関する。

例えば車両用ブレーキ液圧制御装置に用いられる液圧制御部品として、非制御時において常時閉弁しており、制御時に可動コアが弁部材を押動することにより開弁する常閉型電磁弁が知られている（特許文献１参照）。このような常閉型電磁弁を備える車両料ブレーキ液圧制御装置によりアンチロックブレーキ（ＡＢＳ）制御を行う場合には、電磁弁において開弁から閉弁までの挙動を細かく制御して微少な調圧が可能であることが望まれている。
特開平１１−２８０９３８号公報

しかしながら、従来の常閉型電磁弁においては、閉弁状態において弁座に当接する弁体に閉弁方向に液圧によるシール力が働いており、この液圧によるシール力は、弁体が弁座から離間して開弁することによって急減少して消滅する。また常閉型電磁弁を開弁させる固定コアと可動コアとの間に働く電磁吸引力は、固定コアと可動コアとの近接距離の減少に伴って反比例的に急上昇しやすい。このため、閉弁状態から開弁状態へ移行する際に液圧によるシール力が消滅すると、弁体が急激に弁座から離れる挙動を示し、開弁初期段階での細かな調圧制御が困難となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、開弁初期段階での細かな調圧制御を可能とする常閉型電磁弁を提供することにある。

（１）本発明は、固定コアと、通電により少なくとも前記固定コアを励磁するコイルと、前記固定コアに対向配置され、前記コイルへの通電により発生する電磁吸引力により前記固定コア側へ近接移動する可動コアと、前記可動コアが前記固定コア側に近接移動することにより、該可動コアに押動されるリテーナと、作動液流路を連通させるための連通孔を有する弁座と、前記リテーナと共に進退移動し、前記弁座に当接することにより前記連通孔を閉塞可能に設けられる弁体と、を備えた常閉型電磁弁において、前記リテーナを前記弁座から離隔する方向に付勢する付勢部材を含み、前記弁体は、前記弁座の連通孔を遊貫する軸部と、該弁座の連通孔内に配置され該連通孔を内側から閉塞する当接部とを有し、少なくとも閉弁状態から開弁状態への移行時において、前記可動コアの推進方向に働く電磁吸引力が前記可動コアと前記固定コアとの近接に伴って減衰する動作領域を有する常閉型電磁弁に関するものである。

本発明によれば、リテーナが付勢部材により弁座から離隔されるように付勢されており、コイルの非通電状態においては、リテーナと共に進退移動可能に設けられた弁体が弁座の連通孔内に配置される当接部により連通孔の内側から連通孔を閉塞して閉弁状態を維持する。このときコイルに通電を行い固定コアと可動コアとの間に電磁吸引力が発生すると、可動コアが固定コア側に近接移動するのに伴ってリテーナを押動する。これによりリテーナと共に弁体が前進移動するため弁体の当接部が弁座から離反して開弁状態へと移行する。この閉弁状態から開弁状態に移行する際には、弁座と弁体の当接部とにかかっていた液圧によるシール力が急減少して消滅するが、本発明では少なくとも閉弁状態から開弁状態への移行時において可動コアの推進方向に働く電磁吸引力が可動コアと固定コアとの近接に伴って減衰する動作領域を有するため、開弁初期段階において液圧によるシール力が消滅しても可動コアの推進力が減少傾向にあることにより弁体の当接部が弁座から急激に離反することなく細かな調圧制御が可能となる。

（２）また本発明の常閉型電磁弁では、前記付勢部材は、前記リテーナと前記弁座との間に縮設されていてもよい。このようにすれば、可動コアと固定コア若しくはリテーナとの間に付勢部材を収容するための空間を確保する必要がなくなるため、弁内部の設計自由度を増すことができる。またこの態様によれば、磁束通路面積を決定する可動コアと固定コアとの対向面積を十分に確保することができるため、コイルの小型化を図ることができるようになる。

（３）また本発明の常閉型電磁弁では、前記固定コア及び可動コアの対向端部は、一方の端部が凸部を有し、他方の端部が該凸部に遊挿可能な凹部を有するように形成され、前記固定コア及び可動コアは、前記コイルへの非通電時において、一方の端部に形成された前記凸部が他方の端部に形成された前記凹部に対して非挿入状態または最小挿入状態となり、前記コイルへの通電に伴って前記可動コアが前記固定コア側に近接移動することにより前記凸部が前記凹部に対して挿入状態または前記凸部の前記凹部に対する挿入量が増した状態となるように配設されていてもよい。このようにすれば、コイルへの非通電時における閉弁状態からコイルへの通電時における開弁状態へ移行する際に、可動コアが固定コア側に近接するのに伴って一方の端部に形成された凸部が他方の端部に形成された凹部に挿入される量が増すことによって、可動コアと固定コアとの間に働く電磁吸引力のうち、凸部の側面と凹部の側面との間に生じる電磁吸引力の側面方向成分が増す一方で、可動コアの推進方向に働く成分が減少することにより可動コアの推進方向に働く電磁吸引力を減衰させることができる。

（４）また本発明の常閉型電磁弁では、前記弁体は、前記軸部において前記リテーナに固定されていてもよい。このように弁体を軸部においてリテーナに固定しておけば、リテーナと弁体とを軸方向において一体に維持することができるため、弁体の弁座への着座性や弁の応答性を良好なものとすることができる。

（５）また本発明の常閉型電磁弁では、前記固定コアは、一端から他端にかけて貫通し、前記可動コアが近接する側とは反対側の開口部に前記弁座が内設される貫通孔を有し、前記貫通孔は、前記弁体の当接部が前記弁座に当接する方向に前記弁座の連通孔を経由して作動液を流通させるための作動液の流入口を有していてもよい。このようにすれば、作動液の液圧反力が閉弁動作を補助するように働くため、付勢部材のセット荷重を小さくすることができ、ひいてはコイルの小型化を図ることができるようになる。

以下、本発明に好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態に係る常閉型電磁弁１０の閉弁状態の一例を示す縦断面図である。図２は、本実施の形態に係る常閉型電磁弁１０の開弁状態の一例を示す縦断面図である。図３（Ａ）は、図１における部分拡大図である。図３（Ｂ）は、図２における部分拡大図である。図４は、本実施の形態に係る常閉型電磁弁１０の吸引力特性を示す図である。

本実施の形態に係る常閉型電磁弁１０は、例えば車両用ブレーキ液圧制御装置の作動液流路を開閉するためのものである。常閉型電磁弁１０は、例えばアルミニウム製の基体１に形成された作動液流路を兼用する装着孔３にその一部を挿入され、環状の係止部材４によって固定される。常閉型電磁弁１０は、基体１に固定された固定コア２０と、作動液の流路を開口形成する弁座４０と、固定コア２０の一端（可動コア２８側）から他端（弁座４０側）にかけて貫通した貫通孔２２内に収容され、先端部に弁座４０の連通孔４０ｃを閉塞せしめる弁体３０が固定されたリテーナ２４と、リテーナ２４を弁座４０に対して離隔する方向に付勢する座ばね５０（付勢部材の一例）と、固定コア２０に対向配置され、リテーナ２４を弁座４０側に押動しながら前進する可動コア２８と、を有する。さらに、常閉型電磁弁１０は、通電によって少なくとも固定コア２０を励磁し、固定コア２０と可動コア２８との間に生じた電磁吸引力によって可動コア２８をリテーナ２４側へ前進動させるコイル１２を有する。

固定コア２０は、例えば鉄や鉄合金等の磁性材料で形成された略円筒状の部材である。固定コア２０は、基体１の装着孔３と同軸方向に開口する第１開口部２１と基体１に形成された作動液流路２に対して開口する第２開口部２３とを有している。固定コア２０の第１開口部２１側には、ゴム組成物からなる環状シール部材Ｃ２が基体１との間に配置され、装着孔３の第１開口部２１側と第２開口部２３側の作動液流路２を液密にシールしている。また、固定コア２０の第２開口部２３側には、ゴム組成物からなる環状シール部材Ｃ１が基体１との間に配置され、第２開口部２３側の作動液流路２と基体１の外部とを液密にシールしている。固定コア２０の第１開口部２１には第１フィルタ部材Ｆ１が装着されている。固定コア２０の貫通孔２２の一方の開口端であって、可動コア２８が近接する側とは反対側の第１開口部２１側には、円筒状の弁座４０が嵌合固定により内設されている。

また本実施の形態の常閉型電磁弁１０では、固定コア２０の貫通孔２２の第１開口部２１を、弁体３０の当接部３０ａが弁座４０に当接する方向に弁座４０の連通孔４０ｃを経由して作動液を流通させるための作動液の流入口とする。すなわち、弁座４０の連通孔４０ｃの弁体３０が当接する第１弁座開口部４０ａと反対側の第２弁座開口部４０ｂから弁内部に作動液が流入するように構成することが好ましい。このようにすれば、作動液の液圧反力が閉弁動作を補助するように働くため、座ばね５０のセット荷重を小さくすることができ、ひいてはコイル１２の小型化を図ることができるようになる。

基体１の上面から突出した固定コア２０に対して、有底筒状の案内筒１８の開口側が溶接固定されると共に、樹脂製のボビン１４に巻装されたコイル１２と、コイル１２の外側を覆うコイルケース１６とが取り付けられている。案内筒１８は、固定コア２０の外周面とほぼ同径の内径を有する薄肉の筒状部と、該筒状部の端部を閉塞する半球状の底部と、を有している。案内筒１８の筒上部の開口側内周面が、固定コア２０の外周面と溶接固定されている。案内筒１８の内部には、可動コア２８が内蔵され、可動コア２８は、筒状部の内周面に摺動案内されると共に、底部内面に当接して後退規制される。

コイル１２は、端子１３によって、図示せぬ電流制御手段に電気的に接続されている。電流制御手段は、ブレーキ液圧制御装置の使用状況に応じてコイル１２へ選択的に通電制御する。

可動コア２８は、磁性材料例えば鉄系金属からなる略円筒状で、外周面には縦軸方向に沿って延びる溝２９が周方向に複数、例えば３つ形成され、固定コア２０の貫通孔２２と連通させることで作動液を流通可能としている。可動コア２８は、コイル１２の非通電状態において、固定コア２０に対向して離間配置され、コイル１２の通電状態において、電磁吸引力により固定コア２０側に近接移動し、固定コア２０側の端面２８１においてリテーナ２４を押動する。すなわち、コイル１２が通電して可動コア２８が固定コア２０に吸引されると、図２に示すように座ばね５０が圧縮されて弁体３０が弁座４０から離隔されて開弁する。

リテーナ２４は、略円柱形状で、固定コア２０の軸方向に沿って貫通する貫通孔２２に摺動案内されて進退自在に配設される。リテーナ２４の先端には弁体３０の軸部３０ｂが圧入固定され、他端において可動コア２８の固定コア２０側の端面２８１と当接する。リテーナ２４の外周壁面には、溝２５が複数形成され、作動液を流通可能にしている。

座ばね５０は、リテーナ２４を弁座４０から離隔される方向に付勢するためのものであって、リテーナ２４と弁座４０との間に縮設されている。このようにすれば、可動コアと固定コア若しくはリテーナとの間に付勢部材を収容するための空間を確保する必要がなくなるため、弁内部の設計自由度を増すことができる。またこの態様によれば、磁束通路面積を決定する可動コアと固定コアとの対向面積を十分に確保することができるため、コイルの小型化を図ることができるようになる。

弁体３０は、球状の当接部３０ａと、当接部３０ａと一体的に形成された略円柱状の軸部３０ｂとを有する。当接部３０ａは、弁座４０の連通孔４０ｃ内に配設され、連通孔４０ｃの内側から弁座４０の連通孔４０ｃ内に設けられた段部４０ｄに当接して連通孔４０ｃを第１弁座開口部４０ａ側において閉塞する。軸部３０ｂは、弁座４０の内部に設けられた連通孔４０ｃを第１弁座開口部４０ａ側において遊貫するように配置され、その一部がリテーナ２４に圧入固定されている。このように弁体３０を軸部３０ｂにおいてリテーナ２４に圧入固定しておけば、リテーナ２４と弁体３０とを軸方向において一体に維持することができるため、弁体３０の弁座４０への着座性や弁の応答性を良好なものとすることができる。

弁座４０は、略円筒状であって、小径の第１弁座開口部４０ａと、大径の第２弁座開口部４０ｂとを有し、第１弁座開口部４０ａから第２弁座開口部４０ｂにかけて軸方向に貫通しており、作動液流路の一部として機能する連通孔４０ｃが設けられている。弁座４０は、固定コア２０の貫通孔２２の第１開口部２１側に嵌合固定され、第２弁座開口部４０ｂは、固定コア２０の第１開口部２１に開口する。また弁座４０の連通孔４０ｃ内の第１弁座開口部４０ａ側には、弁体３０の当接部３０ａが当接する段部４０ｄが形成されている。

以下、本実施の形態に係る常閉型電磁弁１０の動作について説明する。

図１は、常閉型電磁弁１０の閉弁状態を示す。コイル１２へ電流を供給しない状態では、リテーナ２４は、座ばね５０によって弁座４０から離間されており、弁体３０の当接部３０ａは弁座４０の連通孔４０ｃ内の段部４０ｄに当接している。したがって、この状態においては常時閉弁状態を維持しており、作動液は、固定コア２０の第１開口部２１側から第２開口部２３側へと流れることはできない。また閉弁状態における弁体３０の当接部３０ａには、作動液の液圧が閉弁方向にかかっているためシール力が働いている。

図２は、常閉型電磁弁１０の開弁状態を示す。図１に示す閉弁状態からコイル１２に通電を開始すると、可動コア２８は、磁気吸引力によって固定コア２０側に吸引され、座ばね５０を圧縮しながら固定コア２０側へ近接移動してリテーナ２４を押動する。リテーナ２４は、可動コア２８に押動されることにより、先端に固定された弁体３０を伴って弁座４０側へ移動する。すると、弁座４０の連通孔４０ｃ内の段部４０ｄから弁体３０の当接部３０ａが離間することにより、弁座４０の連通孔４０ｃの第１弁座開口部４０ａ側が開放されて開弁する。これにより作動液は、固定コア２０の第１開口部２１側から第２開口部２３側へと流通する。このとき、閉弁状態において弁座４０と弁体３０の当接部３０ａとにかかっていた液圧によるシール力は、開弁状態へ移行する際に急減少して消滅する。

そこで、本実施の形態の常閉型電磁弁１０では、固定コア２０及び可動コア２８の相対向する端部に関して、可動コア２８の端部が凸部２８ａを有し、固定コア２０の端部が可動コア２８の凸部２８ａに遊挿可能な凹部２０ａを有するように形成するという構成を採用している。そして、図３（Ａ）に示すように、コイル１２への非通電時、すなわち図１に示す閉弁状態においては、可動コア２８の凸部２８ａが固定コア２０の凹部２０ａに対して非挿入状態となり、図３（Ｂ）に示すように、コイルへの通電時、すなわち図２に示す開弁状態においては、可動コア２８が固定コア２０側に近接移動することにより可動コア２８の凸部２８ａが固定コア２０の凹部２０ｃに対して挿入状態となるように固定コア２０及び可動コア２８が配設されている。これにより、本実施の形態では、図４に示すように、少なくとも閉弁状態から開弁状態への移行時において、可動コア２８の推進方向に働く電磁吸引力が、可動コア２８と固定コア２０との近接に伴って減衰する動作領域１０００を有するようになる。

具体的には、閉弁状態からコイルへの通電時における開弁状態へ移行するまでの間においては、図３（Ａ）に示すように、可動コア２８の凸部２８ａの端面２８２と固定コアの凹部２０ａの端面２０１との間の距離（Ａｉｒ Ｇａｐ）よりも可動コア２８の凸部２８の外側角部と固定コア２０の凹部２０ａの内側角部とが近接しているため、同図に示す領域１００に磁束が通りやすくなっており、その磁束により可動コア２８の凸部２８の外側角部と固定コア２０の凹部２０ａの内側角部との間に生じる電磁吸引力のうち可動コア２８の推進方向の成分が可動コア２８を固定コア２０側へ引き寄せることとなる。

一方、図３（Ｂ）に示すように、可動コア２８が固定コア２０側に近接するのに伴って、可動コア２８の凸部２８ａの端面２８２と固定コアの凹部２０ａの端面２０１との間の距離（Ａｉｒ Ｇａｐ）が減少し、可動コア２８の凸部２８ａが固定コア２０の凹部２０ａに挿入された状態となると、同図に示す領域１１０に磁束が通りやすくなるため、可動コア２８の凸部２８ａの外側側面と固定コア２０の凹部２０ａの内側側面との間に生じる電磁吸引力の側面方向成分が増すのに対して可動コア２８の推進方向に働く力成分が減少する。その結果、図４に示す動作領域１０００のように可動コア２８の凸部２８ａの端面２８２と固定コアの凹部２０ａの端面２０１との間の距離（Ａｉｒ Ｇａｐ）が減少するのに伴って徐々に可動コア２８の推進方向に働く電磁吸引力が減衰していくことになる。

従って、本実施の形態によれば、閉弁状態から開弁状態に移行する開弁初期段階において、弁座４０と弁体３０の当接部３０ａとにかかっていた液圧によるシール力が急減少して消滅しても、閉弁状態から開弁状態への移行時において可動コア２８の推進方向に働く電磁吸引力が可動コア２８と固定コア２０との近接に伴って減衰するため、弁体３０の当接部３０ａが弁座４０から急激に離反することなく細かな調圧制御が可能となる。

なお、本発明は、本実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態に変形可能である。

例えば、本実施の形態では可動コア２８の固定コア２０に対向する端部に凸部２８ａを形成し、固定コア２０の可動コア２８と対向する端部に凹部２０ａを形成したが、可動コア２８の固定コア２０と対向する端部を凹部とし、固定コア２０の可動コア２８と対向する端部を凸部としてもよい。

また例えば、本実施の形態では閉弁状態における可動コア２８と固定コア２０との位置関係を凸部２８ａを凹部２０ａに非挿入状態としたが、凸部２８ａの端面２８１（図３（Ａ），（Ｂ）における凸部２８ａの最下端面）と凹部２０ａの端面２０１（図３（Ａ），（Ｂ）における凹部２０ａの最上端面）とが側面視において略面一（略同位置）となることが好ましい。このようにすれば、電磁吸引力のうち可動コア２８の推進方向に働く成分を最も効率的に発生させることができる。

また例えば、電磁吸引力のより速やかな減衰を望む場合には、可動コア２８の凸部２８ａを固定コア２０の凹部２０ａとの閉弁状態における位置関係を、上述の場合と異なり、可動コア２８の凸部２８ａを若干凹部２０ａに挿入させた状態を最小挿入状態とする構成としてもよい。すなわち、閉弁状態において最小挿入状態となりコイル１２に通電されるにつれて可動コア２８の凸部２８ａの固定コア２０の凹部２０ａに対する挿入量が増すようにしてもよい。

本実施の形態に係る常閉型電磁弁の閉弁状態を示す断面図である。 本実施の形態に係る常閉型電磁弁の開弁状態を示す断面図である。 図３（Ａ）は、図１における部分拡大図である。図３（Ｂ）は、図２における部分拡大図である。 本実施の形態に係る常閉型電磁弁の吸引力特性を示す図である。

符号の説明

１０ 常閉型電磁弁、１２ コイル、２０ 固定コア、２０ａ 凹部、２２ 貫通孔、２４ リテーナ、２８ 可動コア、２８ａ 凸部、３０ 弁体、３０ａ 当接部、３０ｂ 軸部、４０ 弁座、４０ｃ 連通孔、５０ 座ばね（付勢部材）

Claims (5)

1. 固定コアと、
   通電により少なくとも前記固定コアを励磁するコイルと、
   前記固定コアに対向配置され、前記コイルへの通電により発生する電磁吸引力により前記固定コア側へ近接移動する可動コアと、
   前記可動コアが前記固定コア側に近接移動することにより、該可動コアに押動されるリテーナと、
   作動液流路を連通させるための連通孔を有する弁座と、
   前記リテーナと共に進退移動し、前記弁座に当接することにより前記連通孔を閉塞可能に設けられる弁体と、
   を備えた常閉型電磁弁において、
   前記リテーナを前記弁座から離隔する方向に付勢する付勢部材を含み、
   前記弁体は、前記弁座の連通孔を遊貫する軸部と、該弁座の連通孔内に配置され該連通孔を内側から閉塞する当接部とを有し、
   少なくとも閉弁状態から開弁状態への移行時において、前記可動コアの推進方向に働く電磁吸引力が前記可動コアと前記固定コアとの近接に伴って減衰する動作領域を有することを特徴とする常閉型電磁弁。
2. 請求項１に記載の常閉型電磁弁であって、
   前記付勢部材は、前記リテーナと前記弁座との間に縮設されていることを特徴とする常閉型電磁弁。
3. 請求項１または２に記載の常閉型電磁弁であって、
   前記固定コア及び可動コアの相対向する端部は、一方の端部が凸部を有し、他方の端部が該凸部に遊挿可能な凹部を有するように形成され、
   前記固定コア及び可動コアは、前記コイルへの非通電時において、一方の端部に形成された前記凸部が他方の端部に形成された前記凹部に対して非挿入状態または最小挿入状態となり、前記コイルへの通電に伴って前記可動コアが前記固定コア側に近接移動することにより前記凸部が前記凹部に対して挿入状態または前記凸部の前記凹部に対する挿入量が増した状態となるように配設されていることを特徴とする常閉型電磁弁。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の常閉型電磁弁であって、
   前記弁体は、前記軸部において前記リテーナに固定されていることを特徴とする常閉型電磁弁。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の常閉型電磁弁であって、
   前記固定コアは、一端から他端にかけて貫通し、前記可動コアが近接する側とは反対側の開口部に前記弁座が内設される貫通孔を有し、
   前記貫通孔は、前記弁体の当接部が前記弁座に当接する方向に前記弁座の連通孔を経由して作動液を流通させるための作動液の流入口を有することを特徴とする常閉型電磁弁。

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