JP2009103207A

JP2009103207A - 電磁弁

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Publication number: JP2009103207A
Application number: JP2007275041A
Authority: JP
Inventors: Katsuyasu Okubo; 勝康大久保; Masateru Nanahara; 正輝七原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2027-10-23
Also published as: JP4858402B2

Abstract

【課題】消費電力を低減可能な電磁弁を提供する。
【解決手段】電磁弁１０は、ソレノイド１４と、ボディ１２と、作動液を導入する導入ポート１６から作動液を導出する導出ポート１８までの液圧通路と、液圧通路の途中に設けられた弁座２２より導出ポート１８側に形成された弁室２３と、液圧通路を開閉可能なロッド部材２４と、ロッド部材２４の背面部に、弁室２３との間が封止されるように形成された背面室３０と、導入ポート１６から弁座２２を経由せずに背面室３０へ連通している連通路３８と、電磁力によりロッド部材２４を弁座２２から離間させる方向に吸引する吸引部２６と、ロッド部材２４を閉弁方向に付勢するばね４０と、を備える。ロッド部材２４は、背面室３０に流入した作動液による液圧により弁座２２に向かう方向へ力を受ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、液圧回路の液圧の制御に用いる電磁弁に関する。

従来、ブレーキペダルの操作力に応じた液圧を液圧回路内に発生させて、ホイールシリンダにその液圧回路内の液圧を供給することにより車両の車輪に制動力を付与する車両用液圧ブレーキ装置が知られている。このような液圧ブレーキ装置には、そのホイールシリンダの手前に増圧弁や減圧弁等の電磁弁が設けられており、これらの電磁弁を開閉制御することによってホイールシリンダへの作動液の給排量を調整して液圧を制御し、各車輪に適切な制動力を付与している。

このような電磁弁以外にも種々の方式が考案されておりその用途も様々である。例えば、特許文献１には、ヒートポンプ式冷暖房装置に用いられ、流体の流通方向が逆転しても全く同様に流量制御することが可能とされている可逆電動膨張弁が開示されている。この膨張弁は、弁体に形成された均圧路によって流体通路と背圧室とが連通されている。
特公平６−６５９１５号公報

ところで、一般的な電磁弁は、電流が流れていない状態で弁体を弁座に対して当接、または、退避させるためのばねを備えている。ばねの付勢力は、電磁弁に電流が流れていない状態で弁体が不必要に動かないように設定されるため、ばねは、ある程度大きな復元力を発生している状態で電磁弁に組み付けられることになる。そのため、電磁弁の流路を開閉する際には、ばねの復元力を上回る電磁力を発生させる必要があり、電磁弁における消費電力の増大を招くことになる。特に、弁体の両側の領域の差圧が小さい場合、差圧が大きい場合と比べて消費電力はより大きなものとなる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、消費電力を低減可能な電磁弁を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電磁弁は、液圧回路を流れる作動液の液圧を制御するためのソレノイド駆動の電磁弁であって、ソレノイドと、ボディと、前記ボディの内部に形成され、作動液を導入する導入口から作動液を導出する導出口までの液圧通路と、前記液圧通路の途中に設けられた弁座より導出口側に形成された弁室と、前記弁室に配設されるとともに前記弁座に接離可能に構成され、前記液圧通路を開閉可能な開閉手段と、前記開閉手段の移動方向の両端部のうち弁座側とは反対側の背面部に、前記弁室との間が封止されるように形成された背面室と、前記導入口から前記弁座を経由せずに前記背面室へ連通している連通路と、前記ソレノイドに電流が流れた場合に発生する電磁力により前記開閉手段を前記弁座から離間させる方向に吸引する吸引部と、前記開閉手段を閉弁方向に付勢する付勢部材と、を備える。前記開閉手段は、前記背面室に流入した作動液による液圧により前記弁座に向かう方向へ力を受ける。

この態様によると、導入口から導入された作動液により開閉手段が弁座から離間する方向に力を受けても、それと同様の液圧を有する作動液が連通路を経由して背面室に流入するため、流入した作動液により開閉手段が弁座に向かう方向へ力を受ける。そのため、導入口から導入される作動液の液圧の高低にかかわらず、開閉手段には互いに打ち消し合う逆方向の力が働く。したがって、導入される作動液の液圧が高圧であっても、開閉手段を弁座から離間させる方向へ働く力は、背面室に作動液を流入させない場合と比較して小さくて済む。その結果、電磁弁の使用が想定される圧力範囲で作動液の液圧のみでは開弁しないようにするために必要な付勢力を小さくできるので、開弁の際にこの付勢力に逆らって吸引部で発生させる電磁力も小さくて済む。つまり、ソレノイドに流す電流が少なくて済むため、電磁弁での消費電力を低減することができる。

本発明の別の態様もまた、電磁弁である。この電磁弁は、液圧回路を流れる作動液の液圧を制御するためのソレノイド駆動の電磁弁であって、ソレノイドと、ボディと、前記ボディの内部に形成され、作動液を導入する導入口から作動液を導出する導出口までの液圧通路と、前記液圧通路の途中に設けられた弁座より導出口側に形成された弁室と、前記弁室に配設されるとともに前記弁座に接離可能に構成され、前記液圧通路を開閉可能な開閉手段と、前記開閉手段の移動方向の両端部のうち弁座側とは反対側の背面部に、前記弁室との間が封止されるように形成された背面室と、前記導入口から前記弁座を経由せずに前記背面室へ連通している連通路と、前記ソレノイドに電流が流れた場合に発生する電磁力により前記開閉手段を前記弁座から離間させる方向に吸引する吸引部と、を備える。前記開閉手段は、前記背面室に流入した作動液による液圧により前記弁座に向かう方向へ力を受け、前記開閉手段が前記弁座に当接した状態のシール面積Ａ１は、前記背面室に流入した作動液による液圧が前記開閉手段に加わる加圧面積Ａ２以下である。

この態様によると、導入口から導入された作動液により開閉手段が弁座から離間する方向に力を受けても、それと同様の液圧を有する作動液が連通路を経由して背面室に流入するため、流入した作動液により開閉手段が弁座に向かう方向へ力を受ける。そのため、導入口から導入される作動液の液圧の高低にかかわらず、開閉手段には互いに打ち消し合う逆方向の力が働く。したがって、導入される作動液の液圧が高圧であっても、開閉手段を弁座から離間させる方向へ働く力は、背面室に作動液を流入させない場合と比較して小さくて済む。また、シール面積Ａ１が加圧面積Ａ２以下となるように設定されているため、同じ圧力の液圧が開閉手段のシール面と加圧面とに加わっても、開閉手段を弁座から離間させる方向への力は発生しない。そのため、電磁弁の使用が想定される圧力範囲で作動液の液圧のみでは開弁しないようにするための付勢手段が不要となる。また、シール面積Ａ１が加圧面積Ａ２以下で、かつ、シール面積Ａ１と加圧面積Ａ２との差を小さくすることで、開閉手段が弁座に当接する方向に向かって付勢される力を小さくできるので、開弁の際にこの付勢力に逆らって吸引部で発生させる電磁力も小さくて済む。つまり、ソレノイドに流す電流が少なくて済むため、電磁弁での消費電力を低減することができる。

更に前記開閉手段を閉弁方向に付勢する付勢部材を備えてもよい。これにより、例えば、シール面積Ａ１と加圧面積Ａ２との差が非常に小さい場合であっても、何らかの衝撃や外力で開弁することをより確実に防止することができる。

本発明のさらに別の態様もまた、電磁弁である。この電磁弁は、液圧回路を流れる作動液の液圧を制御するためのソレノイド駆動の電磁弁であって、ソレノイドと、ボディと、前記ボディの内部に形成され、作動液を導入する導入口から作動液を導出する導出口までの液圧通路と、前記液圧通路の途中に設けられた弁座より導出口側に形成された弁室と、前記弁室に配設されるとともに前記弁座に接離可能に構成され、前記液圧通路を開閉可能な開閉手段と、前記開閉手段の移動方向の両端部のうち弁座側とは反対側の背面部に、前記弁室との間が封止されるように形成された背面室と、前記導入口から前記弁座を経由せずに前記背面室へ連通している連通路と、前記ソレノイドに電流が流れた場合に発生する電磁力により前記開閉手段を前記弁座に当接させる方向に吸引する吸引部と、前記開閉手段を開弁方向に付勢する付勢部材と、を備える。前記開閉手段は、前記背面室に流入した作動液による液圧により前記弁座に向かう方向へ力を受ける。

この態様によると、ソレノイドに電流が流れていない場合、付勢手段により開閉手段が開弁方向に付勢されているため、作動液は導入口から導出口へ向かって流れる。その状態で、導入口から導入された作動液により開閉手段が弁座から離間する方向に力を受けても、それと同様の液圧を有する作動液が連通路を経由して背面室に流入するため、流入した作動液により開閉手段が弁座に向かう方向へ力を受ける。そのため、導入口から導入される作動液の液圧の高低にかかわらず、開閉手段には互いに打ち消し合う逆方向の力が働く。したがって、導入される作動液の液圧が高圧であっても、開閉手段を弁座から離間させる方向へ働く力は、背面室に作動液を流入させない場合と比較して小さくて済む。その結果、電磁弁の使用が想定される圧力範囲で作動液の液圧のみでは閉弁しないようにするために必要な付勢力を小さくできるので、閉弁の際にこの付勢力に逆らって吸引部で発生させる電磁力も小さくて済む。つまり、ソレノイドに流す電流が少なくて済むため、電磁弁での消費電力を低減することができる。

本発明のさらに別の態様もまた、電磁弁である。この電磁弁は、液圧回路を流れる作動液の液圧を制御するためのソレノイド駆動の電磁弁であって、ソレノイドと、ボディと、前記ボディの内部に形成され、作動液を導入する導入口から作動液を導出する導出口までの液圧通路と、前記液圧通路の途中に設けられた弁座より導出口側に形成された弁室と、前記弁室に配設されるとともに前記弁座に接離可能に構成され、前記液圧通路を開閉可能な開閉手段と、前記開閉手段の移動方向の両端部のうち弁座側とは反対側の背面部に、前記弁室との間が封止されるように形成された背面室と、前記導入口から前記弁座を経由せずに前記背面室へ連通している連通路と、前記ソレノイドに電流が流れた場合に発生する電磁力により前記開閉手段を前記弁座に当接させる方向に吸引する吸引部と、を備える。前記開閉手段は、前記背面室に流入した作動液による液圧により前記弁座に向かう方向へ力を受け、前記開閉手段が前記弁座に当接した状態のシール面積Ａ１は、前記背面室に流入した作動液による液圧が前記開閉手段に加わる加圧面積Ａ２以上である。

この態様によると、導入口から導入された作動液により開閉手段が弁座から離間する方向に力を受けても、それと同様の液圧を有する作動液が連通路を経由して背面室に流入するため、流入した作動液により開閉手段が弁座に向かう方向へ力を受ける。そのため、導入口から導入される作動液の液圧の高低にかかわらず、開閉手段には互いに打ち消し合う逆方向の力が働く。したがって、導入される作動液の液圧が高圧であっても、開閉手段を弁座から離間させる方向へ働く力は、背面室に作動液を流入させない場合と比較して小さくて済む。また、シール面積Ａ１が加圧面積Ａ２以上となるように設定されているため、同じ圧力の液圧が開閉手段のシール面と加圧面とに加わっても、開閉手段を弁座に当接させる方向への力は発生しない。そのため、電磁弁の使用が想定される圧力範囲で作動液の液圧のみでは閉弁しないようにするための付勢手段が不要となる。また、シール面積Ａ１が加圧面積Ａ２以上で、かつ、シール面積Ａ１と加圧面積Ａ２との差を小さくすることで、開閉手段が弁座から離間する方向に向かって付勢される力を小さくできるので、閉弁の際にこの付勢力に逆らって吸引部で発生させる電磁力も小さくて済む。つまり、ソレノイドに流す電流が少なくて済むため、電磁弁での消費電力を低減することができる。なお、シール面積Ａ１より加圧面積Ａ２が小さい方がより好ましい。これにより、何らかの衝撃や外力で開弁することを防止することができる。

更に前記開閉手段を開弁方向に付勢する付勢部材を備えてもよい。これにより、例えば、シール面積Ａ１と加圧面積Ａ２との差が非常に小さい場合であっても、何らかの衝撃や外力で閉弁することをより確実に防止することができる。

前記開閉手段は、前記弁座に接離可能に配置されて弁部を開閉可能な弁体と、前記弁体の弁座側とは反対側の端部を支持するとともに、前記吸引部に対向配置されるプランジャと、前記プランジャの背面室側の端部と当接するように前記プランジャと前記背面室との間に配置され、前記背面室の液圧により前記プランジャを押圧しながら前記弁座に向かう方向に移動可能に構成されている移動部材と、を有してもよい。

これにより、弁座に当接する弁体やそれを支持するプランジャと、移動部材とを別体とすることで、必ずしもプランジャの軸中心と移動部材の軸中心とが一致していなくても、プランジャは移動部材に押圧されながら弁座に向かう方向に移動できるとともに、シール性能を満たすことができる。そのため、プランジャ、移動部材それぞれの軸ずれに対する許容度を大きくすることができる。

前記ボディは、前記弁室が内部に形成されているとともに、前記弁座より導入口側の側面に貫通孔が形成されているスリーブと、前記スリーブの外周面と嵌合した状態で、前記スリーブとの間に間隙通路が形成されるように溝が内周面に形成されているとともに、前記スリーブの底面との間に前記背面室が形成されるように内底部に凹部が形成されているキャップと、を有してもよい。前記間隙通路は、前記連通路の少なくとも一部を構成してもよい。

これにより、連通路の少なくとも一部を構成する間隙通路を、スリーブにキャップを装着させる簡易な組立てにより形成することができ、また、一つの部材を加工して通路としての細長い貫通孔を形成する場合と比較して各部材の加工が容易となる。

前記スリーブは、小径部と大径部とを有する段付の円筒部材であり、前記貫通孔から送出される作動液を前記間隙通路へと導出するための経路が前記大径部に形成されており、段部には周方向の全周溝が設けられており、前記連通路は、前記貫通孔、前記経路、前記全周溝、前記間隙通路を含んで構成されていてもよい。

これにより、電磁弁のボディの周方向の位相が、間隙通路とスリーブの経路とで一致していなくても、全周溝を介して作動液が背面室まで導出されるので、スリーブとキャップとを組み立てる際の位相合わせが不要となり、組立て工程を簡素化することができる。

前記ボディは、前記弁室が内部に形成されているとともに、前記弁座より導入口側の側面に貫通孔が形成されているスリーブと、前記スリーブに装着された状態で、前記スリーブとの間に全周的に隙間が形成されるように内周面が形成されているとともに、前記スリーブの底面との間に前記背面室が形成されるように内底部に凹部が形成されているキャップと、を有してもよい。前記隙間は、前記連通路の少なくとも一部を構成してもよい。

これにより、キャップの内周面に溝を形成する必要がなくなるため、キャップの加工が容易となる。また、スリーブの外周面とキャップの内周面との間は全周的に隙間が形成されるようになっているので、スリーブをキャップに装着する際に圧入の必要がなくなり組立て性が向上する。

前記スリーブは、小径部と大径部とを有する段付の円筒部材であり、前記貫通孔から送出される作動液を前記隙間へと導出するための経路が前記大径部に形成されており、段部には周方向の全周溝が設けられており、前記連通路は、前記貫通孔、前記経路、前記全周溝、前記隙間を含んで構成されていてもよい。

これにより、スリーブとキャップとの全周隙間および全周溝を介して作動液が背面室まで導入できるので、スリーブとキャップとを組み立てる際の位相合わせが不要となり、組立て工程を簡素化することができる。

前記開閉手段が移動可能に前記弁室と前記背面室との間を封止する封止手段を更に備えてもよい。前記封止手段は、弁室側に配設された第１のシール部材と、背面室側に配設され、前記第１のシール部材より硬度が高くつぶし率の低い第２のシール部材と、を有してもよい。

通常、弁室より背面室の方が高圧なため、シール部材の変形は大きくなる傾向にある。そこで、複数のシール部材を配設するとともに、背面室側に配設されている第２のシール部材のつぶし率を第１のシール部材より低くすることで、緊迫力を下げ、摺動抵抗を下げることができる。また、第１のシール部材を第２のシール部材より柔らかくすることで、移動部材の可動性を向上するとともに、第２のシール部材からの作動液の微小な漏れを防止することができる。

本発明によれば、消費電力を低減可能な電磁弁を提供することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。以下の各実施の形態で説明する電磁弁は、液圧を制御する液圧回路であれば適用することが可能であり、例えば、車両用の電子制御式ブレーキシステムの液圧回路に用いると好適である。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下の説明では便宜的に図示の状態を基準に各構成の位置関係を表現することがあるが、あくまでもその位置関係は相対的なものである。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る電磁弁の概略構成を模式的に示した断面図である。電磁弁１０は、液圧回路を流れる作動液の液圧を制御するために駆動され、内部に弁部が設けられたボディ１２とその弁部の開度を制御するためのソレノイド１４とが一体に設けられた電磁弁として構成されている。

ボディ１２は、円筒形状であり、その一方の端面には作動液、例えばブレーキフルード、を上流側（一次圧側）から導入する導入ポート１６が設けられ、長手方向中央付近の側部にはその作動液を下流側（二次圧側）へ導出する導出ポート１８が設けられている。これら導入ポート１６と導出ポート１８とを連通する液圧通路には、弁孔２０が設けられている。弁孔２０の導出ポート１８側の開口部はテーパ形状に形成され、そのテーパ面によって弁座２２が構成されている。

ボディ１２内の弁座２２の右方には弁室２３が形成されており、弁室２３の内部には弁体部２４ａが一体となったロッド部材２４が配設されている。弁体部２４ａは、段付円柱状のロッド部材２４の一端部からなり、弁座２２に対して導出ポート１８側から接離可能に配置されている。したがって、ロッド部材２４は、液圧通路を開閉可能な開閉手段として機能する。なお、本実施の形態において、ロッド部材２４そのものを弁体と捉えることもできる。

ソレノイド１４は、ボディ１２の内部に固定されている円筒状の吸引部２６と、ボディ１２に外挿された電磁コイル２８と、電磁コイル２８を内部に収容するケース（不図示）とを備えている。

本実施の形態において、吸引部２６は、ロッド部材２４とともに磁気回路を構成する。ロッド部材２４は、その中央部に外方にやや延出したフランジ部２４ｂを有する。そのため、吸引部２６は、ソレノイド１４の電磁コイル２８に電流が流れた場合に発生する電磁力によりフランジ部２４ｂを吸引することで、ロッド部材２４を弁座２２から離間させる方向の力を発生させる吸引部として機能する。

ボディ１２の内部において、ロッド部材２４の移動方向（長手方向）の両端部のうち弁座２２側とは反対側の背面部に、弁室２３との間が封止されるように形成された背面室３０が設けられている。弁室２３と背面室３０との間には、ロッド部材２４の後端側の小径部２４ｃがスライド可能なように挿通孔３２が形成されている。また、挿通孔３２の内周面の途中に形成されている環状溝３６にシール部材としてのＯリング３４が取り付けられた状態で、ロッド部材２４の小径部２４ｃが挿通孔３２に挿入されることで、弁室２３と背面室３０とが封止される。

ボディ１２の内部には、導入ポート１６から弁座２２を経由せずに背面室３０へ連通している連通路３８が形成されている。そのため、ロッド部材２４は、背面室３０に流入した作動液による液圧により弁座２２に向かう方向へ力を受ける。また、電磁弁１０は、ロッド部材２４を閉弁方向に付勢する付勢部材としてのばね４０を備えている。ばね４０は、ロッド部材２４の小径部２４ｃに巻き回されており、一方の端部がフランジ部２４ｂに当接するとともに他方の端部が挿通孔３２の弁室２３側の端面に当接している。ばね４０は、図１の状態では圧縮されており、ロッド部材２４を弁座２２に押し付ける方向の付勢力を発生させている。

電磁弁１０は、図１に示す状態で導入ポート１６から導入された作動液によりロッド部材２４が弁座２２から離間する方向に力を受けても、それと同様の液圧を有する作動液が連通路３８を経由して背面室３０に流入するため、流入した作動液によりロッド部材２４が弁座２２に向かう方向へ力を受ける。そのため、導入ポート１６から導入される作動液の液圧の高低にかかわらず、ロッド部材２４には互いに打ち消し合う逆方向の力が働く。したがって、導入される作動液の液圧Ｐ１が高圧であっても、ロッド部材２４を弁座２２から離間させる方向へ働く力は、背面室３０に作動液を流入させない場合と比較して小さくて済む。その結果、電磁弁１０の使用が想定される圧力範囲で作動液の液圧のみでは開弁しないようにするために必要なばね４０の付勢力を小さくできるので、開弁の際にこの付勢力に逆らって吸引部２６で発生させる電磁力も小さくて済む。つまり、ソレノイド１４に流す電流が少なくて済むため、電磁弁１０での消費電力を低減することができる。

なお、本実施の形態に係る電磁弁１０において、図１に示すように、ロッド部材２４が弁座２２に当接した状態のシール面積Ａ１が、背面室３０に流入した作動液による液圧がロッド部材２４の小径部２４ｃに加わる加圧面積Ａ２以下となるように加工されているロッド部材２４を採用してもよい。

この場合、同じ圧力の液圧が弁体部２４ａのシール面と小径部２４ｃの加圧面とに加わっても、ロッド部材２４を弁座から離間させる方向への力は発生しない。そのため、電磁弁１０の使用が想定される圧力範囲で作動液の液圧のみでは開弁しないようにするための付勢手段が不要となり、部品点数および組立て工数の減少によるコストの低減が図られる。また、シール面積Ａ１が加圧面積Ａ２以下で、かつ、シール面積Ａ１と加圧面積Ａ２との差を小さくすることで、作動液の液圧によってロッド部材２４が弁座２２に当接する方向に向かって付勢される力を小さくできるので、開弁の際にこの付勢力に逆らって吸引部２６で発生させる電磁力も小さくて済む。つまり、ソレノイド１４の電磁コイル２８に流す電流が少なくて済むため、電磁弁１０での消費電力を低減することができる。また、電磁力による吸引力は、電磁コイル２８のコイルの巻き数×電流に比例するため、電磁コイル２８の低電圧化や小型化が図られる。

また、シール面積Ａ１と加圧面積Ａ２との差をより小さくすることで、ロッド部材２４が弁座２２から離間し開弁し始めるのに必要な電磁力が、導入ポート１６における液圧に依存せずに、僅かで済む。そのため、開弁量がほぼ電磁コイル２８に流す制御電流に比例することとなり、液圧センサを用いずに液圧を制御することが可能となる。その結果、電磁弁１０を用いた液圧回路全体のコストの低減が図られる。

なお、本実施の形態に係る電磁弁１０は、シール面積Ａ１を加圧面積Ａ２以下とすることで、ばね４０は必要ではないが、ばね４０を備えることで、例えば、シール面積Ａ１と加圧面積Ａ２との差が非常に小さい場合であっても、何らかの衝撃や外力で開弁することをより確実に防止することができる。

（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態に係る電磁弁の概略構成を模式的に示した断面図である。第２の実施の形態に係る電磁弁１１０は、開閉手段が、第１の実施の形態に係るロッド部材２４のように一体ではなく、複数の部材から構成されている点が第１の実施の形態に係る電磁弁１０と大きく異なる点である。以下では、第１の実施の形態と同様な要素については同一の符号を付し説明を適宜省略する。

電磁弁１１０においては、ボディ１２の弁座２２の右方には、弁体１１２が配置されている。弁体１１２は、円柱状のロッド部材１１４の一端部からなり、弁座２２に対して導出ポート１８側から接離可能に配置されている。なお、本実施の形態において、ロッド部材１１４そのものを弁体と捉えることもできる。

プランジャ１１６は、その左端面中央に連結穴１１８が設けられている。そして、この連結穴１１８にロッド部材１１４の弁体１１２と反対側の端部を圧入することにより、弁体１１２がプランジャ１１６に対して一体に固定されている。また、プランジャ１１６は、背面室３０側で吸引部２６に対向配置されている。本実施の形態において、吸引部２６は、プランジャ１１６とともに磁気回路を構成する。吸引部２６は、ソレノイド１４の電磁コイル２８に電流が流れた場合に発生する電磁力によりプランジャ１１６を吸引することで、プランジャ１１６に連結されているロッド部材１１４を弁座２２から離間させる方向の力を発生させる吸引部として機能する。

本実施の形態に係る開閉手段は、弁座２２に接離可能に配置されて弁部を開閉可能な弁体１１２と、弁体１１２の弁座２２側とは反対側の端部を支持するとともに、吸引部２６に対向配置されるプランジャ１１６と、プランジャ１１６の背面室３０側の端部と当接するようにプランジャ１１６と背面室３０との間に配設され、背面室３０の液圧によりプランジャ１１６を押圧しながら弁座２２に向かう方向に移動可能に構成されている反力ピン１２０とを含んで構成されている。

換言すると、ボディ１２の内部においては、プランジャ１１６の移動方向（長手方向）の両端部のうち弁座２２側とは反対側の端部に、挿通孔３２にスライド可能に組み付けられている反力ピン１２０の端部が当接している。反力ピン１２０のプランジャ１１６と当接する側の端部は、先端が球状に加工されており、確実にプランジャ１１６を一方向に押圧することができる。

電磁弁１１０においては、弁座２２に当接する弁体１１２やそれを支持するプランジャ１１６と、反力ピン１２０とを別体とすることで、必ずしも弁体１１２やプランジャ１１６の軸中心と反力ピン１２０の軸中心とが一致していなくても、プランジャ１１６は反力ピン１２０に押圧されながら弁座２２に向かう方向に移動できるとともに、弁体１１２によるシール性能を満たすことができる。そのため、プランジャ１１６、反力ピン１２０それぞれの軸ずれに対する許容度を大きくすることができる。つまり、本実施の形態に係る電磁弁１１０によれば、部材の加工精度や組み付け精度を低くすることが可能となり、低コスト化が図られる。

（第３の実施の形態）
図３は、第３の実施の形態に係る電磁弁の概略構成を模式的に示した断面図である。第３の実施の形態に係る電磁弁２１０は、通電されていない状態で開弁しているいわゆるノーマリーオープン型の電磁弁である点が、上述の各実施の形態に係る電磁弁と大きく異なる点である。以下では、上述の各実施の形態と同様な要素については同一の符号を付し説明を適宜省略する。

電磁弁２１０においては、ボディ１２内の弁座２２の右方には弁室２１１が形成されており、弁室２３の内部には弁体部２１２ａが一体となったプランジャ２１２が配設されている。弁体部２４ａは、段付円柱状のプランジャ２１２の一端部からなり、弁座２２に対して導出ポート１８側から接離可能に配置されている。したがって、プランジャ２１２は、液圧通路を開閉可能な開閉手段として機能する。

本実施の形態において、固定鉄心２１４は、プランジャ２１２とともに磁気回路を構成する。プランジャ２１２は、その右部が外方にやや延出したフランジ部２１２ｂを有する。そのため、固定鉄心２１４は、ソレノイド１４の電磁コイル２８に電流が流れた場合に発生する電磁力によりフランジ部２１２ｂを吸引することで、プランジャ２１２を弁座２２に当接させる方向の力を発生させる吸引部として機能する。

弁室２３と背面室３０との間には、プランジャ２１２の後端側に当接するように挿通孔３２にスライド可能に保持されている反力ピン２１６が配設されている。また、挿通孔３２の内周面の途中に形成されている環状溝３６にシール部材としてのＯリング３４が取り付けられた状態で、ロッド部材２４の小径部２４ｃが挿通孔３２に挿入されることで、弁室２３と背面室３０とが封止される。

本実施の形態に係る開閉手段は、弁座２２に接離可能に配置されて弁部を開閉可能な弁体部２１２ａが端部に形成され、固定鉄心２１４に対向配置されるプランジャ２１２と、プランジャ２１２の背面室３０側の端部と当接するようにプランジャ２１２と背面室３０との間に配設され、背面室３０の液圧によりプランジャ２１２を押圧しながら弁座２２に向かう方向に移動可能に構成されている反力ピン２１６とを含んで構成されている。なお、弁体部２１２ａをプランジャ２１２と別部材で構成してもよい。

ボディ１２の内部には、導入ポート１６から弁座２２を経由せずに背面室３０へ連通している連通路３８が形成されている。そのため、プランジャ２１２は、背面室３０に流入した作動液による液圧により反力ピン２１６を介して弁座２２に向かう方向へ力を受ける。また、電磁弁２１０は、プランジャ２１２を開弁方向に付勢する付勢部材としてのばね２１８を備えている。ばね２１８は、プランジャ２１２の弁体部２１２ａ近傍に巻き回されており、一方の端部がプランジャ２１２の中央部に形成されているフランジ部２１２ｃに当接するとともに他方の端部が弁座２２のテーパ面の周囲の端面に当接している。ばね２１８は、図３の状態では圧縮されており、プランジャ２１２を弁座２２から離間させる方向の付勢力を発生させている。

電磁弁２１０は、図３に示す状態で導入ポート１６から導入された作動液によりプランジャ２１２が弁座２２から離間する方向に力を受けても、それと同様の液圧を有する作動液が連通路３８を経由して背面室３０に流入するため、流入した作動液によりプランジャ２１２が弁座２２に向かう方向へ力を受ける。そのため、導入ポート１６から導入される作動液の液圧の高低にかかわらず、プランジャ２１２には互いに打ち消し合う逆方向の力が働く。したがって、導入される作動液の液圧Ｐ１が高圧であっても、プランジャ２１２を弁座２２から離間させる方向へ働く力は、背面室３０に作動液を流入させない場合と比較して小さくて済む。その結果、電磁弁２１０の使用が想定される圧力範囲で作動液の液圧のみでは閉弁しないようにするために必要なばね２１８の付勢力を小さくできるので、閉弁の際にこの付勢力に逆らって固定鉄心２１４で発生させる電磁力も小さくて済む。つまり、ソレノイド１４の電磁コイル２８に流す電流が少なくて済むため、電磁弁２１０での消費電力を低減することができる。

なお、本実施の形態に係る電磁弁２１０において、図３に示すように、プランジャ２１２の弁体部２１２ａが弁座２２に当接した状態のシール面積Ａ１が、背面室３０に流入した作動液による液圧が反力ピン２１６に加わる加圧面積Ａ２以上となるように加工されているプランジャ２１２を採用してもよい。

この場合、同じ圧力の液圧が弁体部２１２ａのシール面と反力ピン２１６の加圧面とに加わっても、プランジャ２１２を弁座に当接させる方向への力は発生しない。そのため、電磁弁２１０の使用が想定される圧力範囲で作動液の液圧のみでは閉弁しないようにするための付勢手段が不要となり、部品点数および組立て工数の減少によるコストの低減が図られる。また、シール面積Ａ１が加圧面積Ａ２以上で、かつ、シール面積Ａ１と加圧面積Ａ２との差を小さくすることで、作動液の液圧によってプランジャ２１２の弁体部２１２ａが弁座２２から離間する方向に向かって付勢される力を小さくできるので、閉弁の際にこの付勢力に逆らって固定鉄心２１４で発生させる電磁力も小さくて済む。つまり、ソレノイド１４の電磁コイル２８に流す電流が少なくて済むため、電磁弁２１０での消費電力を低減することができる。また、電磁力による吸引力は、電磁コイル２８のコイルの巻き数×電流に比例するため、電磁コイル２８の低電圧化や小型化が図られる。

また、シール面積Ａ１と加圧面積Ａ２との差をより小さくすることで、ロッド部材２４が弁座２２に当接し閉弁し始めるのに必要な電磁力が、導入ポート１６における液圧に依存せずに、僅かで済む。そのため、閉弁時における弁部の流量の減少量がほぼ電磁コイル２８に流す制御電流に比例することとなり、液圧センサを用いずに液圧を制御することが可能となる。その結果、電磁弁２１０を用いた液圧回路全体のコストの低減が図られる。

なお、本実施の形態に係る電磁弁２１０は、シール面積Ａ１を加圧面積Ａ２以上とすることで、ばね２１８は必要ではないが、ばね２１８を備えることで、例えば、シール面積Ａ１と加圧面積Ａ２との差が非常に小さい場合であっても、何らかの衝撃や外力で開弁することをより確実に防止することができる。

（第４の実施の形態）
図４、図５を参照して第４の実施の形態について説明する。図４は、第４の実施の形態に係る電磁弁の全体斜視図である。図５は、図４のＡ−Ａ’断面図である。

図４、図５に示すように、本実施の形態に係る電磁弁３１０は、内部に弁部が設けられたボディ３１２とその弁部の開度を制御するためのソレノイド３１３（図４には不図示）とが一体に設けられて構成されている。

ボディ３１２は、段付円筒状のスリーブ３１４と、その上端部に装着されるキャップ３１６とを有する。スリーブ３１４は、段付円筒状をなし、その下端開口部には作動液を上流側（一次圧側）から導入する導入ポート３１８が設けられ、長手方向中央付近の側部には作動液を下流側（二次圧側）へ導出する一対の導出ポート３２０が設けられている。これら導入ポート３１８と導出ポート３２０とを連通する液圧通路には、有底円筒状の弁座部材３２２が圧入されており、弁座部材３２２の底部中央には、これを軸線方向に貫通する弁孔３２４が設けられている。弁孔３２４の導出ポート３２０側の開口部はテーパ状に形成され、そのテーパ面によって弁座３２６が形成されている。

スリーブ３１４内の弁座３２６上方には、弁体３２８が配置されている。この弁体３２８は、段付円柱状のロッド部材３３０の一端部からなり、弁座３２６に対して導出ポート３２０側から接離可能に配置されている。なお、本実施の形態において、ロッド部材３３０そのものを弁体と捉えることもできる。

一方、ソレノイド３１３は、電磁コイル３３６と、電磁コイル３３６を内部に収容するケース３３８とを備えている。ケース３３８は、その下端部がキャップ３１６の段部に固定されている。なお、本実施の形態において、スリーブ３１４の吸引部３３２を別部材として接合してもよい。

プランジャ３３４は、その下端面中央に連結穴３４０が設けられている。そして、この連結穴３４０にロッド部材３３０の弁体３２８と反対側の端部を圧入することにより、弁体３２８がプランジャ３３４に対して一体に固定されている。ロッド部材３３０は、その中央部に外方にやや延出したフランジ部３４２を有し、このフランジ部３４２がプランジャ３３４の端面に突き当たることにより、その圧入量が規制されている。また、プランジャ３３４の下方には弁室３４４が、上方には背圧室３４６がそれぞれ形成されている。本実施の形態において、吸引部３３２は、磁気回路を構成する。

スリーブ３１４の上部には挿通孔３４８が設けられ、プランジャ３３４と同一軸線上に延びるように有頭の反力ピン３５０が配設されている。挿通孔３４８においては、反力ピン３５０が摺動可能に支持されており、その一部が被加圧部３５２となってスリーブ３１４とキャップ３１６との間に形成されている背面室３５３に露出している。また、スリーブ３１４の上端部の凹部３５４には、反力ピン３５０の中央部を挿通させるようにシール用のＯリング３５６（「シール部材」に該当する）が配設され、挿通孔３４８を介した作動液の外部への漏洩を防止している。さらに、背面室３５３には、反力ピン３５０をプランジャ３３４に付勢するためのコイルスプリング３５８が介装されている。つまり、コイルスプリング３５８は、プランジャ３３４を下方の閉弁方向に付勢する付勢部材として機能する。

本実施の形態に係る電磁弁３１０では、導入ポート３１８から弁座３２６を経由せずに背面室３５３へ連通している連通路３５９が形成されている。これにより、上述の実施の形態と同様の効果が達成される。以下に、本実施の形態に係る連通路３５９の構成について詳述する。

本実施の形態に係るスリーブ３１４は、弁座３２６より導入ポート３１８側の側面に弁座部材３２２を介して導入ポート３１８まで連通している貫通孔３６０が形成されている。キャップ３１６は、スリーブ３１４の外周面と嵌合した状態で、スリーブ３１４との間に間隙通路３６２が形成されるようにスリット３６４が内周面に形成されているとともに、スリーブ３１４の底面３６５との間に前述の背面室３５３が形成されるように内底部に凹部３６７が形成されている。間隙通路３６２は、連通路３５９の一部を構成している。

本実施の形態に係る電磁弁３１０では、連通路３５９の一部を構成する間隙通路３６２を、スリーブ３１４にキャップ３１６を装着させる簡易な組立てにより形成することができる。また、一つの部材を加工して通路としての細長い貫通孔を形成する場合と比較して、キャップ３１６の内周面にスリット３６４を形成すればよく、部材の加工が容易となる。

また、スリーブ３１４は、小径部３６６と大径部３６８とを有する段付の円筒部材であり、貫通孔３６０から送出される作動液を間隙通路３６２へと導出するための経路３７０が大径部３６８の軸方向に形成されている。スリーブ３１４の小径部３６６と大径部３６８との間に形成されている段部３７１には、シール用のＯリング３７２が装着されており、スリーブ３１４にキャップ３１６を装着した際の装着部における作動液の外部への漏洩が防止される。

上述のキャップ３１６は内周面にスリット３６４が形成されていたが、スリーブ３１４に装着された状態で、スリーブ３１４との間に全周的に隙間が形成されるように内周面が形成されていてもよい。隙間は、連通路３５９の一部を構成している。

これにより、キャップ３１６の内周面に溝を形成する必要がなくなるため、キャップ３１６の加工が容易となる。また、スリーブ３１４の外周面とキャップ３１６の内周面との間は全周的に隙間が形成されるようになっているので、スリーブ３１４をキャップ３１６に装着する際に圧入の必要がなくなり組立て性が向上する。

図６は、第４の実施の形態に係るスリーブ３１４の変形例の段部近傍の拡大断面図である。図６に示す段部３７４には周方向の全周溝３７６が設けられており、連通路３５９は、間隙通路３６２または隙間、貫通孔３６０、経路３７０、全周溝３７６、を含んで構成されている。このように電磁弁３１０の段部３７４に全周溝３７６を設けることで、電磁弁３１０のボディの周方向の位相が、間隙通路３６２とスリーブ３１４の経路３７０とで一致していなくても、全周溝３７６を介して作動液が背面室３５３まで導出されるので、スリーブ３１４とキャップ３１６とを組み立てる際の位相合わせが不要となり、組立て工程を簡素化することができる。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態に係る封止手段では、上述の各実施の形態に係る反力ピンのシールを複数のシール部材で行う場合について説明する。図７は、第５の実施の形態に係るシール部近傍の拡大断面図である。なお、説明の都合上、第１の実施の形態に係る電磁弁１０に本実施の形態に係る封止手段を適用した例を説明するが、他の各実施の形態にも適用することができる。

封止手段４００は、ロッド部材２４が移動可能に弁室２３と背面室３０との間を封止する。通常、弁室２３より背面室３０の方が高圧なため、シール部材の変形は大きくなる傾向にある。そこで、封止手段４００は、弁室２３側に配設された第１のシール部材４０２と、背面室３０側に配設され、第１のシール部材４０２より硬度が高くつぶし率の低い第２のシール部材４０４と、を有している。第１のシール部材４０２と第２のシール部材４０４は、ボディ１２の内周面に形成されている環状溝３６に、バックアップリング４０６，４０８，４１０とともに並設されている。

このように、背面室３０側に配設されている第２のシール部材４０４のつぶし率を第１のシール部材４０２より低くすることで、緊迫力を下げ、摺動抵抗を下げることができる。また、第１のシール部材４０２を第２のシール部材４０４より柔らかくすることで、移動部材の可動性を向上するとともに、第２のシール部材４０４からの作動液の微小な漏れを防止することができる。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

第１の実施の形態に係る電磁弁の概略構成を模式的に示した断面図である。第２の実施の形態に係る電磁弁の概略構成を模式的に示した断面図である。第３の実施の形態に係る電磁弁の概略構成を模式的に示した断面図である。第４の実施の形態に係る電磁弁の全体斜視図である。図４のＡ−Ａ’断面図である。第４の実施の形態に係るスリーブの変形例の段部近傍の拡大断面図である。第５の実施の形態に係るシール部近傍の拡大断面図である。

符号の説明

１０電磁弁、１２ボディ、１４ソレノイド、１６導入ポート、１８導出ポート、２０弁孔、２２弁座、２３弁室、２４ロッド部材、２４ａ弁体部、２４ｂフランジ部、２４ｃ小径部、２６固定鉄心、２８電磁コイル、３０背面室、３２挿通孔、３４Ｏリング、３６環状溝、３８連通路、３１０電磁弁、３１２ボディ、３１３ソレノイド、３１４スリーブ、３１６キャップ、３１８導入ポート、３２０導出ポート、３２２弁座部材、３２６弁座、３２８弁体、３３０ロッド部材、３３２吸引部、３３４プランジャ、３３６電磁コイル、３４２フランジ部、３４４弁室、３４６背圧室、３４８挿通孔、３５０反力ピン、３５３背面室、３５９連通路、３６０貫通孔、３６２間隙通路、３６４スリット、３７０経路、３７６全周溝、４００封止手段、４０２第１のシール部材、４０４第２のシール部材。

Claims

液圧回路を流れる作動液の液圧を制御するためのソレノイド駆動の電磁弁であって、
ソレノイドと、
ボディと、
前記ボディの内部に形成され、作動液を導入する導入口から作動液を導出する導出口までの液圧通路と、
前記液圧通路の途中に設けられた弁座より導出口側に形成された弁室と、
前記弁室に配設されるとともに前記弁座に接離可能に構成され、前記液圧通路を開閉可能な開閉手段と、
前記開閉手段の移動方向の両端部のうち弁座側とは反対側の背面部に、前記弁室との間が封止されるように形成された背面室と、
前記導入口から前記弁座を経由せずに前記背面室へ連通している連通路と、
前記ソレノイドに電流が流れた場合に発生する電磁力により前記開閉手段を前記弁座から離間させる方向に吸引する吸引部と、
前記開閉手段を閉弁方向に付勢する付勢部材と、を備え、
前記開閉手段は、前記背面室に流入した作動液による液圧により前記弁座に向かう方向へ力を受けることを特徴とする電磁弁。
液圧回路を流れる作動液の液圧を制御するためのソレノイド駆動の電磁弁であって、
ソレノイドと、
ボディと、
前記ボディの内部に形成され、作動液を導入する導入口から作動液を導出する導出口までの液圧通路と、
前記液圧通路の途中に設けられた弁座より導出口側に形成された弁室と、
前記弁室に配設されるとともに前記弁座に接離可能に構成され、前記液圧通路を開閉可能な開閉手段と、
前記開閉手段の移動方向の両端部のうち弁座側とは反対側の背面部に、前記弁室との間が封止されるように形成された背面室と、
前記導入口から前記弁座を経由せずに前記背面室へ連通している連通路と、
前記ソレノイドに電流が流れた場合に発生する電磁力により前記開閉手段を前記弁座から離間させる方向に吸引する吸引部と、を備え、
前記開閉手段は、前記背面室に流入した作動液による液圧により前記弁座に向かう方向へ力を受け、
前記開閉手段が前記弁座に当接した状態のシール面積Ａ１は、前記背面室に流入した作動液による液圧が前記開閉手段に加わる加圧面積Ａ２以下であることを特徴とする電磁弁。
更に前記開閉手段を閉弁方向に付勢する付勢部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
液圧回路を流れる作動液の液圧を制御するためのソレノイド駆動の電磁弁であって、
ソレノイドと、
ボディと、
前記ボディの内部に形成され、作動液を導入する導入口から作動液を導出する導出口までの液圧通路と、
前記液圧通路の途中に設けられた弁座より導出口側に形成された弁室と、
前記弁室に配設されるとともに前記弁座に接離可能に構成され、前記液圧通路を開閉可能な開閉手段と、
前記開閉手段の移動方向の両端部のうち弁座側とは反対側の背面部に、前記弁室との間が封止されるように形成された背面室と、
前記導入口から前記弁座を経由せずに前記背面室へ連通している連通路と、
前記ソレノイドに電流が流れた場合に発生する電磁力により前記開閉手段を前記弁座に当接させる方向に吸引する吸引部と、
前記開閉手段を開弁方向に付勢する付勢部材と、を備え、
前記開閉手段は、前記背面室に流入した作動液による液圧により前記弁座に向かう方向へ力を受けることを特徴とする電磁弁。
液圧回路を流れる作動液の液圧を制御するためのソレノイド駆動の電磁弁であって、
ソレノイドと、
ボディと、
前記ボディの内部に形成され、作動液を導入する導入口から作動液を導出する導出口までの液圧通路と、
前記液圧通路の途中に設けられた弁座より導出口側に形成された弁室と、
前記弁室に配設されるとともに前記弁座に接離可能に構成され、前記液圧通路を開閉可能な開閉手段と、
前記開閉手段の移動方向の両端部のうち弁座側とは反対側の背面部に、前記弁室との間が封止されるように形成された背面室と、
前記導入口から前記弁座を経由せずに前記背面室へ連通している連通路と、
前記ソレノイドに電流が流れた場合に発生する電磁力により前記開閉手段を前記弁座に当接させる方向に吸引する吸引部と、を備え、
前記開閉手段は、前記背面室に流入した作動液による液圧により前記弁座に向かう方向へ力を受け、
前記開閉手段が前記弁座に当接した状態のシール面積Ａ１は、前記背面室に流入した作動液による液圧が前記開閉手段に加わる加圧面積Ａ２以上であることを特徴とする電磁弁。
更に前記開閉手段を開弁方向に付勢する付勢部材を備えることを特徴とする請求項５に記載の電磁弁。
前記開閉手段は、
前記弁座に接離可能に配置されて弁部を開閉可能な弁体と、
前記弁体の弁座側とは反対側の端部を支持するとともに、前記吸引部に対向配置されるプランジャと、
前記プランジャの背面室側の端部と当接するように前記プランジャと前記背面室との間に配置され、前記背面室の液圧により前記プランジャを押圧しながら前記弁座に向かう方向に移動可能に構成されている移動部材と、
を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電磁弁。
前記ボディは、
前記弁室が内部に形成されているとともに、前記弁座より導入口側の側面に貫通孔が形成されているスリーブと、
前記スリーブの外周面と嵌合した状態で、前記スリーブとの間に間隙通路が形成されるように溝が内周面に形成されているとともに、前記スリーブの底面との間に前記背面室が形成されるように内底部に凹部が形成されているキャップと、
を有し、
前記間隙通路は、前記連通路の少なくとも一部を構成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電磁弁。
前記スリーブは、
小径部と大径部とを有する段付の円筒部材であり、
前記貫通孔から送出される作動液を前記間隙通路へと導出するための経路が前記大径部に形成されており、
段部には周方向の全周溝が設けられており、
前記連通路は、前記貫通孔、前記経路、前記全周溝、前記間隙通路を含んで構成されていることを特徴とする請求項８に記載の電磁弁。
前記ボディは、
前記弁室が内部に形成されているとともに、前記弁座より導入口側の側面に貫通孔が形成されているスリーブと、
前記スリーブに装着された状態で、前記スリーブとの間に全周的に隙間が形成されるように内周面が形成されているとともに、前記スリーブの底面との間に前記背面室が形成されるように内底部に凹部が形成されているキャップと、
を有し、
前記隙間は、前記連通路の少なくとも一部を構成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電磁弁。
前記スリーブは、
小径部と大径部とを有する段付の円筒部材であり、
前記貫通孔から送出される作動液を前記隙間へと導出するための経路が前記大径部に形成されており、
段部には周方向の全周溝が設けられており、
前記連通路は、前記貫通孔、前記経路、前記全周溝、前記隙間を含んで構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の電磁弁。
前記開閉手段が移動可能に前記弁室と前記背面室との間を封止する封止手段を更に備え、
前記封止手段は、
弁室側に配設された第１のシール部材と、
背面室側に配設され、前記第１のシール部材より硬度が高くつぶし率の低い第２のシール部材と、
を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の電磁弁。