JP2007132461A - 液圧制御用アクチュエータの電磁弁 - Google Patents

液圧制御用アクチュエータの電磁弁 Download PDF

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Abstract

【課題】弁棒の動きに伴って弁体を確実に移動させて弁体を弁座に円滑かつ確実に当接させ、弁の開閉作用を確実に行う。
【解決手段】弁ハウジング36に可動鉄心34と一体の弁棒35を進退自在に設け、その弁棒の進退により、弁体37を弁座シート38に接離させて弁開閉を行う液圧制御用アクチュエータAの電磁弁(増圧制御弁)30である。弁体を弁棒と一体にして弁開閉を行う。弁体のガイドを弁座シートに設ける。このガイドにより、弁座38aに弁体37が円滑に案内されれば、弁棒の移動軸線で決定される弁体の移動線cと弁座の中心線cの一致に僅かな誤差が生じても、そのガイドによって、弁体は弁座に円滑に案内されるため、弁体は弁座に円滑に当接する。ガイドに弁座からハウジング36aの流通孔15aに通じる流路42が形成されているため、流体の流れbに支障はない。
【選択図】図1

Description

この発明は、車両のブレーキ液圧制御用アクチュエータ等に使用する電磁弁及びその弁体ガイドの調芯方法に関するものである。
例えば、車両のブレーキ液圧制御用アクチュエータは、図13、図14に示すように、油圧ユニット1の両側に、モータユニット2と電子制御装置(ECU)ユニット3を取付けたものが一般的である。
その油圧ユニット1は、通常、アルミ合金製ハウジング10内に、リザーバ12、ポンプ13、減圧制御弁20及び増圧制御弁30を組み込み、マスターシリンダポート14から増圧制御弁30を介してホイルシリンダポート15に至る通路16を形成するとともに、そのホイルシリンダポート15から前記減圧制御弁20を介して前記リザーバ12に至る通路17を形成し、リザーバ12から前記ポンプ13及び前記増圧制御弁30を介して前記ホイルシリンダポート15に至る通路18を形成したものである(特許文献1 図1参照)。
特開2005−7955号公報
この油圧ユニット1に組み込まれる制御弁20、30には電磁弁が使用され、例えば、増圧制御弁30は、図15に示すように、筒状ヨーク31内に筒状ボビン32を設け、そのボビン32の外周面に電流励磁起型コイル33を巻回するとともに、前記ボビン32内にガイド(弁ハウジング)36を介して弁棒35及び可動鉄心(プランジャ)34をその軸心方向に移動自在に設け、その可動鉄心34の進退により、その弁棒35先端の弁体37を弁座シート38の弁座38aに接離させる構成である(特許文献1 図2参照)。
図15中、4は通電用端子、39は弁棒復帰用ばね、35aは弁棒35の周囲等間隔に形成された弁室(同図において、弁棒35の位置する弁ハウジング36内の空間)から弁ハウジング36と可動鉄心34の空隙(クリアランス)eに通じる流路であって、この流路35aを介して流体がクリアランスeに流出入することにより、可動鉄心34(弁棒35)が円滑に動くことができる。また、51はチェック弁、52はフィルタ、53はそのフィルタ52を固定するリングであって、このリング53は弁ハウジング36に圧入固定される。
また、減圧制御弁20は、図16に示す構成であり、増圧制御弁30と主なものは同一であり、その減圧制御弁20の各構成部材の符号(全て三十台)と一桁台の数字が同じ符号(全て二〇台)は実質的に同一物を示す。例えば、増圧制御弁30のヨーク31は減圧制御弁20のヨーク21と実質的に同一物である。弁体27は弁棒25と同一部材からなる一体物である。
この種の電磁弁20、30(以下、両者を適宜に「電磁弁V」という。)において、弁棒25、35と弁体27、37を別部材とし、弁棒25、35に対し弁体27、37を接離可能にしたもの(特許文献2 図1参照)と、弁棒25、35と弁体27、37を一体的に形成したり(特許文献3 図1参照)、弁棒25、35と弁体27、37は別部材であるが、両者25、35、27、37を溶接等によって接合して一体化したりしたものとがある。これらの電磁弁Vは、いずれも、弁棒25、35をばね29、39により、可動鉄心24、34の励磁による進行方向又は退行方向の逆方向に移動させて、弁開閉を行う。
特開平09−236185号公報 特開2004−505217号公報
その弁棒25、35と弁体27、37を別部材とした電磁弁V、例えば、車両のブレーキ液圧制御用アクチュエータの増圧制御弁30は、弁棒35の退行時(弁開放時)、弁棒35につれて弁体37は動かないため、弁開放は、流体圧により弁体35を弁座38aから離すことにより行われる。このため、図15において、下側からの流れ(正流a)に対してのみ弁作用を行えるが、上側からの流れ(逆流)に対しては行えない。すなわち、逆流(反a矢印方向)の場合、弁閉止は、コイル33の励磁により可動鉄心34を介し弁棒35を弁座38aに向かって移動させて弁体37を弁座38aに当接することにより行えるが、弁棒35を弁座38aから離しても(図15において上昇させても)流れによって弁体37が弁座38aに当接させられるため、弁開放作用はなし得ない。
また、車両のブレーキ液圧制御用アクチュエータの減圧制御弁20は、増圧制御弁30における逆流方向(図16におけるd矢印方向)の流れしかないため、弁体27が弁棒25と別体であると、上述と同様に、弁棒25を弁座28aから離しても流れによって弁体27が弁座28aに当接させられるため、弁体27と弁座28aを離すことができず、その減圧弁作用をすることができない。
このように、弁棒25、35と弁体27、37を別部材とした電磁弁Vは、正逆流(図1におけるb矢印方向)において弁作用を行う必要がある場合や逆流において弁作用(図16におけるd矢印方向)を行う場合の液圧制御用アクチュエータAの電磁弁Vとしては使用できない。
一方、弁棒25、35と弁体27、37を一体にした電磁弁Vは、弁体27、37が弁棒25、35と一体に移動し、コイル23、33の励磁による弁棒25、35の移動と復帰ばね29、39による弁棒25、35の移動とにより、流れの方向に関係なく、弁体27、37を確実に弁座28a、38aに接離できるため、正逆流における弁作用を行うことができる。
因みに、その弁棒25、35と弁体27、37を別部材とした電磁弁Vにおいて、その弁体が、ガイドによりその軸心方向の移動を案内されているものはあるが、弁体は、弁棒とは別もののため、別途に、弁ハウジング(図15の例ではガイド36)の一部によってその弁開閉時の弁体移動ガイドをするようにしている(特許文献2 図1、図2参照)。
従来の弁棒25、35と弁体27、37を一体とした電磁弁Vは、弁ハウジング26、36でもって、その弁棒25、35の弁開閉時の移動ガイドがなされているため、弁体27、37を別個にガイドしていない。
しかし、その弁ハウジング26、36による弁棒25、35の支持状態は片持ち梁状のため、その弁棒25、35の先端に位置する弁体27、37は少なからず偏芯して移動する。偏芯すれば、弁体27、37が弁座28a、38aに円滑に接せず(片当たりし)、弁開閉の動作に支障がでる。また、弁体27、37の偏芯により、弁座28a、38aへの片当たりが繰り返されると、弁体27、37と弁座28a、38aの両当接面に偏摩耗が生じて、弁機能の低下を招く。すなわち、耐久性が低下する。
このため、弁棒25、35と弁体27、37を一体とした電磁弁Vにおいても、弁棒25、35と弁体27、37を別部材とした電磁弁における弁体のガイド機構を採用することを考え得るが、そのガイド機構は、弁ハウジング26、36の一部を、ガイドとして弁座28a、38a近くまで延ばさなければならず(延長しなければならず)、弁座28a、38a付近の流路を十分に得ることができないとともに、弁座28a、38a付近の構造上等の点から、弁ハウジングを延ばせない場合が生じる。
また、この種の電磁弁Vの組立て時、通常、弁ハウジング26、36に対する弁棒25、35の移動軸線で決定される弁体27、37の移動線cと弁座28a、38aの中心線c(図15、図16参照)を一致させて組み立てられるが、弁ハウジング26、36と弁座シート28、38は別部材であって、両者26、36、28、38には所定のクリアランスが必要のため、その組付け時、両者26、36、28、38の中心(弁体27、37と弁座28a、38aの中心c、c)がずれる可能性がある。これらの事情等により、その一致に僅かな誤差が生じた場合、弁体27、37を弁ハウジング(ガイド26、36)の一部でガイドしても、そのガイド軸線が弁座28a、38aの中心線cとずれておれば、弁体27、37は弁座28a、38aに円滑に接せず、弁開閉の動作に支障がでる。
この発明は、弁棒の動きにより弁体を弁座に円滑かつ確実に当接して閉弁し得るようにすることを課題とする。
上記課題を解決するために、この発明は、まず、弁体を弁棒と一体ものとし、弁棒の動きに伴って弁体を確実に移動させて弁開閉を行い得るようにしたのである。
つぎに、この発明は、弁体のガイドを弁座シートに設けることとしたのである。弁座シートに弁座は形成され、その弁座に弁体が円滑に案内されるように弁座シートにガイドが設けられておれば、弁棒を支持する弁ハウジング側の何らかの事情により、弁棒の移動軸線で決定される弁体の移動線cと弁座の中心線cの一致に僅かな誤差が生じても、弁ハウジングと切り離された弁座シート側に設けたガイドによって、弁体は弁座に円滑に案内されるため、弁棒の動きに伴って弁体は弁座に円滑かつ確実に当接して閉弁する。
具体的には、弁ハウジングに可動鉄心と一体の弁棒をその軸方向に進退自在に設け、その弁棒の進退により、弁体を弁座シートに接離させて弁開閉を行い、その弁開閉により、前記弁座シートの流通孔と前記弁ハウジングの流通孔とを連通・非連通とする液圧制御用アクチュエータの電磁弁において、前記弁体を弁棒と一体ものとし、前記弁座シートには前記弁体の弁開閉方向の移動を案内するガイドを設け、かつ、そのガイドは、前記弁体の弁棒の進退による移動ではその弁体から離れないようになっているとともに、ガイドには、前記弁ハウジングの流通孔に通じる流路が形成されている構成を採用したのである。
この構成とすれば、弁棒の移動軸線で決定される弁体の移動線cと弁座の中心線cの一致に僅かな誤差が生じても、上記ガイドによって、弁体は弁座に円滑に案内されるため、弁体は弁座に円滑に当接する。
また、ガイドに弁ハウジング側の流通孔に通じる流路が形成されているため、流体の流れに支障はない。
さらに、ガイドは、弁体の弁棒の進退による移動ではその弁体から離れないようになっているため、常時、弁体をガイドしてその円滑な作用を確保する。
そのガイドが別部材である場合、弁座シートに取付けた(設けた)状態では、弁座に弁体を円滑に案内するために動くことは好ましくない。
このため、別部材であるガイドは、ばねによりその弁座シートに圧接されているものとする(図1、図2、図11、図12の実施形態参照)。
常開の電磁弁の場合、その組立て時、仮に、ガイドの中心軸c(図1参照)が弁体の移動線cと弁座の中心線cに一致していなくても、弁体をガイドに案内させて弁座に当接させれば、その当接により、ガイドの中心軸が弁体の移動線と弁座の中心線に一致し(調芯され)、その後は、ガイドは、ばねの付勢力及び摩擦力によってその当接した状態(ガイドの中心軸が弁体の移動線と弁座の中心線に一致した状態)が保たれるため、その組立て時のガイドのセッティングに精度を要求されず、その組立て作業が容易となる。そのとき、コイルへは通常より大きな電流を流して強い吸引力でもって弁棒を移動させる。
この発明は、弁体を弁棒と一体ものとし、かつ、弁座シートに設けたガイドによって、弁体を円滑に弁座に当接させるようにしたので、弁棒の動きに伴う弁の開閉作用を確実に行うことができる。
その弁体を弁座に確実に当接できることは、弁体と弁座の片当たりがなくなるため、両者の偏摩耗は減少して耐久性が向上し、自動車の高級化に伴うブレーキ液圧制御用アクチュエータの高度化に対応する電磁弁として有効なものとなる。
図1〜図3に一実施形態を示し、この実施形態は、図13、図14に示した車両のブレーキ液圧を制御するABSアクチュエータの油圧ユニット1に組み込まれる減圧制御弁(常時閉止弁 N/C弁)20及び増圧制御弁(常時開放弁 N/O弁)30に係わり、上述と同一符号は同一物を示す。
まず、増圧制御弁30は、図1、図3に示す態様であって、マスターシリンダポート14からホイルシリンダポート15に至る通路16を横切るように油圧ユニットハウジング10に取付けられる。
増圧制御弁30のヨーク31は内側開口の筒状をし、その内側に筒状ボビン(スプール)32が同一軸心に設けられ、そのボビン32の外周面に電流励磁起型コイル33が巻回されている。ボビン32内には弁棒35付可動鉄心(プランジャ)34がその軸心方向に移動自在に設けられている。弁棒35は可動鉄心34に締り嵌めによって一体になっている。
弁棒35のガイドをなす弁ハウジング36は、弁棒35をガイドするハウジング本体36aとその上部に設けられた有蓋筒状のカバー36bとからなり、そのハウジング本体36aの中心に弁棒35がその軸心方向に移動自在に挿通されている。弁棒35にはボール状の弁体37が溶接等により一体に固定されている。弁体37は弁棒35と同一部材(一体成形品)とすることができる。
コイル33に通電されると、可動鉄心34が吸引され、図1において、弁棒35が下方に移動して弁体37を弁座38aに当接させて閉弁する。コイル33が非通電になれば、ばね39により、弁棒35を介して可動鉄心34が押し上げられ、弁体37が弁座38aから離れて開弁する。
弁ハウジング36(ハウジング本体36a)の下部は下面開口の筒状となっており、その筒状部内面に弁座シート38がはめ込まれて、その内側に上記弁室が形成されている。弁座シート38(弁座38a)の中心軸c上には流出入孔(流通孔)16aが形成され、この流通孔16aがマスターシリンダポート14への通路16に通じている。その流通孔16aの前記弁室との開口に弁座38aが形成され、この弁座38aと弁棒35(弁体37)の中心cは同一軸線上となっている。また、ハウジング本体36aには弁室からホイルシリンダポート15に至る通路16に通じる流出入孔(流通孔)15aが形成されている。
弁座シート38の弁座38aの周りに弁体37のガイド40が設けられ、このガイド40は弁座シート38と別部材である。
ガイド40は、中心に円孔(中央孔)41を有してその回りに流通路42を形成したものである。流通路42の態様としては、弁体37を円滑に案内するとともに、弁座38aを流れる流体を円滑に流す流通路42の形状であれば自由であり、例えば、図5、図6〜図10に示す各種の態様のものが考えられる。
円孔41は、弁体37が円滑に動き得る大きさに設定されて弁座38aに向かって徐々に狭くなるテーパ面を呈しており、その中心(ガイド40の中心軸)cは、弁棒35の移動軸線で決定される弁体35の移動線c上及び弁座38aの中心線c上となっている。円孔41の内面はテーパ面とせずに、同一内径の円筒状でも良い。
このガイド40は、ばね39の付勢力及び弁座シート38との摩擦力によってその当接した状態が保たれる。このため、そのばね39の付勢力は、通常の弁棒35の進退では、ばね39の付勢力及び摩擦力によってガイド40が弁座シート38上を動き得ない圧接固定と成るとともに、可動鉄心34の移動力との関係でその付勢力が強すぎずに弁体37が弁座38aに円滑に当接するように適宜に設定する。ばね39は、後述のように、ガイド40に鍔44を設けてその鍔44に当接させることもできる(図4参照)。
また、ガイド40は、弁体37の弁棒35の進退による移動ではその弁体37から離れないようになっており(弁体37の移動距離より、その円孔41の軸方向の長さが長くなっており)、常時、弁体37をガイドしてその円滑な作用を確保する。
このため、弁棒35の進退により、弁体37は、ガイド40の円孔41に円滑に入り込んでガイドされて弁座38aに確実に当接する(弁座38aの中心に着座する)。また、仮に、何らかの事情により、弁体37の移動線cがズレても、ガイド40によってそのズレが矯正され、弁座38aの中心線cに一致してその弁座38aに当接する。
つぎに、減圧制御弁20は、図2、図4に示す態様であって、ホイルシリンダポート15側からの通路17を横切るように油圧ユニットハウジング10に取付けられ、弁ハウジング26aの弁室内から外部に通じる流出入孔(流通孔)15bはホイルシリンダポート15側からの通路17に通じ、弁座シート28の流出入孔(流通孔)17bはリザーバ12への通路17に通じている。
この減圧制御弁20のガイド40は、可動鉄心24との間に介設したばね43により弁座シート28に圧接固定されて、通常の弁棒25の進退では、ばね43の付勢力及び摩擦力によってガイド40が弁座シート28上を動き得ないようになっている。そのばね43はガイド40の鍔44に当接し(図2、図4参照)、その付勢力を復帰ばね29の付勢力より小さくしている。鍔44を設けず、図1に示すばね39のようにガイド40の上面にばね43を当接させるようにすることもできる。
この減圧制御弁20は、コイル23に通電されると、可動鉄心24が吸引され、図2において、弁棒25が上方に移動して弁体27を弁座28aから離して開弁する。このとき、ガイド40は、弁体27の弁棒25の進退による移動ではその弁体27から離れないようになっており(弁体27の移動距離より、その円孔41の軸方向の長さが長くなっており)、常時、弁体27をガイドしてその円滑な作用を確保する。
コイル23が非通電になれば、復帰ばね29により、可動鉄心24及び弁棒25を介して弁体27が弁座28aに当接して閉弁する。その閉弁時、ガイド40は、ばね43により弁体27の弁棒25の進退による移動ではその弁体27から離れないようになっているため、弁体27は、ガイド40の円孔41に円滑に入り込んでガイドされて弁座28aに当接し、仮に、何らかの事情により、弁体27の移動線cがズレても、ガイド40によってそのズレが矯正され、弁座28aの中心線cに一致してその弁座28aに当接する。
図11に増圧制御弁30の他の実施形態を、図12に減圧制御弁20の他の実施形態を、それぞれ示し、そのいずれも、ばね43を弁ハウジング36、26に設けたばね受け45とガイド40に設けた鍔44との間に設け、そのばね43によりガイド40を弁座シート38、28に圧接する。そのばね43の付勢力は、上述と同様に、通常の弁棒25、35の進退では、ばね43の付勢力及び摩擦力によってガイド40が弁座シート28、38上を動き得ない圧接固定となるように適宜に設定する。
ガイド40の態様は上述のように任意である。図12に示すばね受け45は、弁ハウジング26に可動鉄心24等を組み込んだ後、弁ハウジング26に圧入等によって固定する。鍔44を設けず、図1に示すばね39のようにガイド40の上面にばね43を当接させるようにすることもできる。
この各実施形態の増圧制御弁30では、組立て時、仮に、ガイド40の中心軸cが弁体37の移動線cと弁座38aの中心線cに一致していなくても、弁体37をガイド40に案内させて弁座38aに当接させれば、その当接により、ガイド40の中心軸cが弁体37の移動線cと弁座38aの中心線cに一致し、その後は、ガイド40は、ばね43によってその当接した状態が保たれるため、その組立て時のガイド40のセッティングに精度を要求されず、その組立て作業が容易となる。なお、その組立て直後の最初の弁体37をガイド40に案内させる際には、コイル33へは通常より大きな電流を流して強い吸引力でもって弁棒35を移動させる。
また、この各実施形態の減圧制御弁20は、弁ハウジング26内に、可動鉄心24、弁棒25、ばね29、43等の各部品を組付け後、弁座シート28を弁ハウジング26に締り嵌め(圧入)して組立てるが、その圧入時、弁体27がガイド40の円孔41に入り込むことにより、ガイド40の中心軸cが弁体27の移動線cと弁座28aの中心線cに一致していなくても、その入り込みにより、ガイド40の中心軸cが弁体37の移動線cと弁座38aの中心線cに一致し、その後は、ガイド40は、ばね43によってその当接した状態が保たれるため、同様に、その組立て時のガイド40のセッティングに精度を要求されず、その組立て作業が容易となる
なお、弁体27、37の移動線cは弁ハウジング26、36と弁棒25、35のクリアランス(ガタツキ)の範囲内であり、その範囲内に弁座28a、38aの中心線cがあれば、弁体27、37が弁座28a、38aのテーパ面を滑り、最終的に弁座28a、38aの中心cに弁体27、37が着座する。このとき、ガイド40の中心軸cも弁座28a、38aの中心軸cに一致させられる。
このため、上記クリアランスの範囲内に弁座28a、38aの中心線cが位置するように設定し、これらの制御弁Vの組立て時に、上述のようにしてガイド40の中心軸cを弁座28a、38aの中心軸cに一致させれば、その後は、仮に、何らかの事情により、弁体27、37の移動線cがズレても、ガイド40によってそのズレが矯正され、弁座28a、38aの中心線cに一致して、弁体27、37はその弁座28a、38aに円滑に当接する。
一実施形態の要部切断正面図 他の実施形態の要部切断正面図 図1の実施形態の要部の斜視図 図2の実施形態の要部の斜視図 (a)は他の実施形態の要部の斜視図、(b)は同要部切断正面図 各実施形態のガイドの他例を示し、(a)は平面図、(b)は切断正面図、(c)は斜視図 各実施形態のガイドの他例を示し、(a)は平面図、(b)は切断正面図、(c)は斜視図 各実施形態のガイドの他例を示し、(a)は平面図、(b)は切断正面図、(c)は斜視図 各実施形態のガイドの他例を示し、(a)は平面図、(b)は切断正面図、(c)は斜視図 各実施形態のガイドの他例を示し、(a)は平面図、(b)は切断正面図、(c)は斜視図 他の実施形態の要部切断正面図 他の実施形態の要部切断正面図 液圧制御用アクチュエータの概略斜視図 同正面図 従来例の要部切断正面図 従来例の要部切断正面図
符号の説明
1 油圧ユニット
10 油圧ユニットハウジング
20 減圧制御弁
30 増圧制御弁
24、34 可動鉄心(プランジャ)
25、35 弁棒
26、36 弁ハウジング
36a ハウジング本体
27、37 弁体(鋼球)
28、38 弁座シート
28a、38a 弁座
29、39 復帰ばね
40 ガイド
41 ガイドの円孔
42 ガイドの流通路
43 ガイド押え用ばね
44 ガイドの鍔
45 ばね受け

Claims (4)

  1. 弁ハウジング(26、36)に可動鉄心(24、34)と一体の弁棒(25、35)をその軸方向に進退自在に設け、その弁棒(25、35)の進退により、弁体(27、37)を弁座シート(28、38)の弁座(28a、38a)に接離させて弁開閉を行い、その弁開閉により、前記弁座シート(28、38)の流通孔(17b、16a)と前記弁ハウジング(26、36)の流通孔(15a、15b)とを連通・非連通とする液圧制御用アクチュエータ(A)の電磁弁(20、30、V)において、
    上記弁体(27、37)を弁棒(25、35)と一体ものとし、上記弁座シート(28、38)には前記弁体(27、37)の上記弁開閉方向の移動を案内するガイド(40)を設け、そのガイド(40)は、前記弁体(27、37)の弁棒(25、35)の進退による移動ではその弁体(27、37)から離れないようになっているとともに、ガイド(40)には、上記弁ハウジング(26、36)の流通孔(15a、15b)に通じる流路(42)が形成されていることを特徴とする液圧制御用アクチュエータの電磁弁。
  2. 上記ガイド(40)は上記弁座シート(28、38)と別部材であって、ばね(39、43)によりその弁座シート(28、38)に圧接されていることを特徴とする請求項1に記載の液圧制御用アクチュエータの電磁弁。
  3. 正逆流の弁作用を行うものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の液圧制御用アクチュエータの電磁弁。
  4. 常時、ばね(39)により弁体(37)を弁座(38a)から離した請求項2に記載の常開の液圧制御用アクチュエータ(A)の電磁弁(30)の上記ガイド(40)の調芯方法であって、前記電磁弁(30)の組立て時、上記コイル(33)に通常より大きな電流を流して強い吸引力でもって弁棒(35)を移動させて、弁体(37)をガイド(40)に案内させて弁座(38a)に当接させ、その当接により、ガイド(40)の中心軸(c)を弁体(37)の移動線(c)と弁座(38a)の中心線(c)に一致させて調芯する液圧制御用アクチュエータ(A)の電磁弁における弁体ガイドの調芯方法。
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