JP2010190321A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁部の開度調整と圧力制御の安定性を高めることのできる常開型電磁弁を提供する。
【解決手段】弁座４ｂと組み合わせて弁部４を構成する弁体４ａをコイルスプリング８で開弁方向に付勢した常開型の電磁弁を改善の対象にして、弁体４ａとコイルスプリング８を収納した弁室６内に、前記弁座４ｂからの軸方向離反量が増大するにつれて軸心Ｃからの径方向離反量が大となる方向に傾斜して流入路５から弁室６に流入する流体を弁体４ａから離反する方向に誘導する誘導壁１１を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、ブレーキ液圧などの制御に利用する常開（ノーマルオープン）型の電磁弁、特に、圧力制御の安定性と信頼性を高めた電磁弁に関する。

車両のブレーキ液圧制御を行なう電磁弁が、例えば、下記特許文献１に記載されている。同文献に開示されたその電磁弁は、コイルへの通電時に発生した磁力によって吸引されるプランジャ（可動鉄心）が有底筒状のスリーブ（バルブキャップ）内に摺動自在に保持されている。また、弁体はプランジャに当接し、弁体を案内するガイド（固定鉄心）の一端がプランジャに対向し、プランジャ及び弁体はコイルスプリングによって開弁方向に付勢されている。その付勢力によりコイルに通電していないときには弁体が弁座から離反してその２者によって構成される弁部が全開になり、コイルに通電すると電磁吸引力でプランジャが吸引されてそのプランジャに押し動かされる弁体が弁座に押し当てられ、弁部が完全に閉鎖される。これは、周知の常開型のオン、オフ制御電磁弁である。

なお、同様の構成の電磁弁で、コイルへの通電量を制御して弁部を境にした上流側と下流側の流体の圧力の差（差圧）をリニアに制御する常開型の差圧制御電磁弁も知られている。

特開２００２−３４７５９７号公報

前掲の特許文献１が開示している電磁弁は、制御される流体がシートに設けられた流路から弁部を通って弁室に流入し、弁室に配置された弁体とそれを付勢するコイルスプリングとの間の隙間及びコイルスプリングの線間隙間を通って流出路に流れる。その途中に、流体が弁体とコイルスプリングに流体力を与える。

常開型の電磁弁は、弁体に働く３つの力（磁力で発生させた推力、スプリングによる付勢力及び流体力）のバランスを取りながら弁体の位置を保持して弁部の開度調整、圧力制御を行なうが、弁部を通って弁室に流入する流体の流れは乱流であるため、弁体のリフト量が大きくて、しかも流量が多いときほど流体力は不安定になり、流体力の変動の影響が制御に現われて圧力制御の状態が不安定になりやすい。

また、リニア制御の差圧制御電磁弁は、それが原因で、弁部を境にした上流側と下流側の差圧がコイルへの通電量に対して正確に対応せず、真にリニアな差圧制御ができていない。

この発明は、常開型電磁弁の信頼性を向上させること、そのために、流入路から弁室に流入する流体が弁体と付勢用スプリングに与える流体力の影響を軽減して弁部の開度調整と圧力制御の安定性を高めることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、
コイルに通電して発生させた磁力で吸引駆動される弁体と、該弁体の上流に設けられ、前記弁体が接離する弁座と、該弁座の上流に設けられた流入路と、前記弁座の下流に設置された弁室と、前記弁室に通じた流出路と、前記弁体を開弁方向に付勢するコイルスプリングを備え、前記弁室が、前記弁座を設けた第１の壁面と、その第１の壁面に対向した第２の壁面と、該第２の壁面に設けられ、前記コイルスプリングの一部が納まるスプリング収納部を有し、その弁室に前記弁体と前記コイルスプリングが配置された常開型の電磁弁において、
前記弁室内に、前記弁座から、前記弁体の軸心方向に離れるにつれて壁表面が前記軸心から径方向に離れるように傾斜して前記流入路から前記弁室に流入する流体を前記弁体から離反する方向に誘導する誘導壁を設けた。

この電磁弁は、前記誘導壁を前記第２の壁面に設けるものと、その誘導壁を前記弁体の外周に設けるものの２形態が考えられる。

誘導壁を前記第２の壁面に設ける前者の形態は、誘導壁を、コイルスプリングの外周を全周に亘って取り巻くテーパコーン状に形成すると好ましく、その誘導壁を第１の壁面に接近させるのも好ましい。また、誘導壁と同一方向に傾斜した反転壁を前記誘導壁に対向させて誘導壁よりも前記弁座側に設ける構造が好ましくなる場合もある。

一方、誘導壁を前記弁体の外周に設ける後者の形態は、誘導壁を弁体の先端付近の外周に設け、電磁弁が開弁した状態で、前記弁体の誘導壁と前記流出路の開口部とが、前記軸心に垂直な方向において、重なる大きさと位置に設けると好ましい。
前記コイルスプリングが、前記第１の壁面と前記弁体との間に設けられ、前記コイルスプリングの一端を受ける前記弁体側のばね座は、前記軸心方向において前記流出路が設置された側とは反対側へずれ、前記軸心に垂直な方向において前記流出路と重ならない位置に配置された構造や、前記第２の壁面を前記第１の壁面の近くに配置し、前記弁室のスプリング収納部に前記誘導壁を入り込ませ、前記流出路を前記スプリング収納部の内周面に開口させた構造にするとさらに好ましく、より良い効果を期待できる。

また、前記流入路から前記弁室に流入して前記コイルスプリングの線間隙間を通過した流体を前記流出路に導く螺旋溝を、前記コイルスプリングの線間隙間に対応させて前記スプリング収納部の内周面にさらに設けるのも効果の増強に有効である。

請求項１に係わる発明によれば、この電磁弁は、特定方向に傾いた誘導壁を弁室内に設けており、弁座の上流に設けられた流入路から弁室に流入する流体が、その誘導壁に誘導されて弁体から離反する方向（径方向外方）に導かれる。
このために、弁体とその弁体を付勢するコイルスプリングが乱流に晒される領域が従来品に比べて狭くなり、流体力の変動の影響が小さくなって弁体の動きが安定し、弁部の開度調整と圧力制御の安定性が高まる。

なお、請求項２に係わる発明の電磁弁、即ち、誘導壁を第２の壁面に設けた電磁弁は、誘導壁による誘導効果で弁室内に渦流を発生させて流入路から弁室に流入した流体を逆流させ、その逆流を利用してコイルスプリングや弁体に作用する流体力（電磁力で発生させた推力に対抗する方向の力）を減衰させることができ、弁部の開度調整と圧力制御の安定化に関してより良い効果が望める。

第２の壁面に設ける誘導壁は、コイルスプリングの外周を取り巻く形状、特に弁室と同心のテーパ面にすると、流体の誘導が全周で平均的になされて好ましい。

また、請求項３に係わる発明によれば、誘導壁の位置が弁座に近いもの、即ち、弁室が狭いものほど、流体の流れ方が限定される分、乱流の発生が抑えられて好ましいが、弁室内に誘導壁と反転壁の両者を併設したものも、反転壁によって逆流の促進が強制されるため、優れた流体力の減衰効果を期待できる。反転壁を併設したその電磁弁は、反転壁の働きで流体力の減衰が効果的になされるため、誘導壁を第１の壁面からある程度離れた位置に設置することができ、設計の自由度も高まる。

誘導壁を弁体の外周に設けた請求項４に係わる発明の電磁弁も、弁体と弁座との間を通過した流体が誘導壁に案内されて、すぐに流出路に至るので、弁体とコイルスプリングに乱流が接触する領域が従来品に比べて狭くなり、乱流による流体力の変動の影響が小さくなって弁部の開度調整と圧力制御の安定性が高まる。

このほか、請求項５に係わる発明の電磁弁は、コイルスプリングの長さを、誘導壁の傾斜および軸心方向の長さ、流出路の直径、誘導壁と流出路の位置に制限されずに設定することができ、コイルスプリングの付勢力の安定性、耐久性を確保することができる。

また、請求項６に係わる発明の電磁弁は、第２の壁面を第１の壁面の近くに配置し、弁室のスプリング収納部に前記誘導壁を入り込ませ、前記流出路を前記スプリング収納部の内周面に開口させたものにすることで、コイルスプリングに加わる乱流成分が混入した流体力をコイルスプリングの僅かな領域に制限することができる。

なお、前記誘導壁を弁室のスプリング収納部に入り込ませたものは、実質的な弁室が容積の小さいスプリング収納部で構成されることになるので、請求項７に係わる電磁弁のように、流出路を複数設けて流体の流出が促進されるようにしておくと好ましい。この方法に代えて、請求項８に係わる電磁弁のように、コイルスプリングの線間隙間を通過した流体を流出路に導く螺旋溝を、前記コイルスプリングの線間隙間に対応させてスプリング収納部の内周面に設けて流体の流れを誘導することも有効である。その螺旋溝は、螺旋に巻かれたコイルスプリングの線材と平行に延びているので、その溝を通る流体がコイルスプリングに与える力は小さくなる。

この発明の第１の形態の電磁弁を使用状態にして示す断面図 図１の電磁弁の要部の拡大断面図 図１の電磁弁の作用説明用の断面図 この発明の第２の形態の電磁弁の要部を示す断面図 図４の電磁弁の作用説明用の断面図 この発明の第３の形態の電磁弁を使用状態にして示す断面図 図６の電磁弁の要部の拡大断面図 この発明の第４の形態の電磁弁の要部を示す断面図 図８のＡ−Ａ線に沿った断面図 図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図 この発明の第５の形態の電磁弁の要部を示す断面図 図１１のＣ−Ｃ線に沿った断面図 図１１のＤ−Ｄ線に沿った断面図 参考例の電磁弁を使用状態にして示す断面図 図１４の電磁弁の要部の拡大断面図 図１４の電磁弁に設けた付勢手段（板ばね）の展開図 図１４の電磁弁に設けた付勢手段の斜視図 他の参考例の電磁弁の要部を示す断面図 図１８の電磁弁に設けた付勢手段（板ばね）の展開図 図１８の電磁弁に設けた付勢手段の斜視図 さらに他の参考例の電磁弁の要部を示す断面図 図２１のＥ−Ｅ線に沿った断面図 さらに他の参考例の電磁弁の要部を示す断面図 図２３のＦ−Ｆ線に沿った断面図 さらに他の参考例の電磁弁の要部を示す断面図 図２５のＧ−Ｇ線に沿った断面図 さらに他の参考例の電磁弁の要部を示す断面図 図２７のＨ−Ｈ線に沿った断面図 さらに他の参考例の電磁弁を使用状態にして示す断面図 図２９の電磁弁の要部の拡大断面図 図２９の電磁弁に設けたばね座の平面図 図２９の電磁弁に設けたばね座の斜視図 図３２のばね座の変形例を示す底面図 コイルスプリングに対する係止部を付加したばね座を示す斜視図 コイルスプリングに対する係止部を付加したばね座の他の例を示す斜視図 さらに他の参考例の電磁弁の要部の断面図 図３６の電磁弁に設けた可動ピースの平面図

以下、添付図面の図１〜図１３に基いて、この発明の電磁弁の実施の形態を説明する。図１〜図３は第１形態である。

この第１形態の電磁弁１は、コイル２ａに通電することで磁力を発生する電磁石２と、その磁力で吸引して軸方向に押し動かされる弁体４ａとその弁体４ａが接離する弁座４ｂとで構成される弁部４と、弁座４ｂの上流に設けられた流入路５と、弁座４ｂの下流に設けられた弁室６と、この弁室６に通じた流出路７と、弁体４ａを開弁方向に付勢するコイルスプリング８と、チェック弁９を備えている。

コイルスプリング８に安定した付勢力と耐久性を持たせるため、軸心Ｃ方向の長さを確保するよう、弁体４ａ側のばね座４ｃは、弁座４ｂや流出路７とは軸心Ｃ方向において離れた位置に形成されている。弁座４ｂと流入路５は、ガイド２ｃとは別体のシート１０に形成されており、チェック弁９もそのシート１０に組み込まれている。シート１０はガイド２ｃへ圧入され、弁室６は、ガイド２ｃとシート１０の間に形成されている。流出路７はガイド２ｃに形成され、弁室６とホイールシリンダ２４を連通する。２１は、電磁弁１を制御するＥＣＵ（電子制御装置）である。

図示の電磁弁１は、車両用ブレーキ液圧制御ユニットのハウジング２２に組み付けた状態にしており、この例では、液圧源２３からホイールシリンダ２４に供給されるブレーキ液圧を制御する。液圧源２３は、マスタシリンダと動力駆動のポンプ（いずれも図示せず）を組み合わせたものが一般的で、必要に応じて動力駆動のポンプで発生させた液圧を貯える蓄圧器も採用される。

チェック弁９は、ホイールシリンダ２４の除圧時にマスタシリンダに向けて戻されるブレーキ液を通す。このチェック弁９は、電磁弁１の外部に設けることもでき、この発明の必須の要素ではない。

電磁石２は、コイル２ａと、各々が磁性体で形成されたヨーク２ｂ、弁体４ａを案内する筒状のガイド２ｃ、コイル２ａを覆うスリーブ２ｄ、そのスリーブ２ｄ内を摺動して弁体４ａを押し動かすプランジャ２ｅを備えており、コイル２ａに通電して磁力を発生させる。

電磁弁１が、常開型のオン、オフ制御電磁弁である場合、コイル２ａには、ＥＣＵ２１から予め設定した電流が供給され、弁体４ａに加わった開弁力（コイルスプリング８の力と弁体４ａに作用する流体力を加算した力）に打ち勝つ磁力が発生してプランジャ３が吸引駆動され、弁体４ａが弁座４ｂに押し当てられて弁部４が完全に閉じられる。

一方、電磁弁１が、差圧制御電磁弁である場合は、ＥＣＵ２１から所望大きさに制御された電流がコイル２ａに供給される。その電流によって発生した磁力でプランジャ２ｅが吸引駆動されて弁体４ａがその弁体４ａに対向して働く力のバランス点に押し動かされ、弁部４の開度がリニアに調整されて流入路５と弁室６のブレーキ液の差圧が制御される。

以上の構成は、従来品と変わるところがない。即ち、図示の電磁弁１には、この発明を特徴づける要素として、流入路５から弁部４を通って弁室６に流入する流体を弁体４ａから離反する方向に誘導する誘導壁１１を設けており、弁室６内に発生する乱流が弁体４ａとコイルスプリング８に及ぼす影響がその誘導壁１１によって軽減される。

第１形態の電磁弁１は、弁室６を区画する第１の壁面６ａとその第１の壁面６ａに対向した第２の壁面６ｂを有しており、さらに、コイルスプリング８の一部が納まるスプリング収納部６ｃを有している。スプリング収納部６ｃは、その内径がコイルスプリング８の外径よりも僅かに大きい。弁座４ｂは、第１の壁面６ａに形成されている。

誘導壁１１は、弁座４ｂから、その軸方向に離れるにつれて壁表面が軸心Ｃから径方向に離れるように傾斜してコイルスプリング８の外周を取り巻くテーパコーン状の壁にしており、その誘導壁１１をここでは第２の壁面６ｂに設けている。
なお、誘導壁１１は、斜度が徐々に変わる傾斜面でもよいし、斜度の異なる複数のテーパコーンを組み合わせた斜面としてもよい。

このような構造にすると、図３に矢印で示すように、流体は弁体４ａに沿ってスプリング収納部６ｃに流れ込み、コイルスプリング８の線間隙間からコイルスプリング８の外側に流出した流体が誘導壁１１に誘導されることで周囲に渦流ができ、その渦流によって後からスプリング収納部６ｃに流れ込もうとする流体がコイルスプリング８の外側へ誘導される。この現象により、弁室６内に、全体として流入した流体が弁体４ａやコイルスプリング８から径方向外側へ離れるように誘導される流体の流れが作り出される。その結果、弁体４ａとコイルスプリング８に作用する流体力の変動が小さくなって圧力制御に対する乱流の影響が軽減される。

また、この構造では、弁体４ａから離れる方向の流れによる流体力は、弁体４ａの全ての径方向に働くため、弁体４ａの偏心も抑制される。そのために、圧力制御がさらに安定する。

図４、図５は、第２形態である。これは、上述した第１形態の変形例と言えるものであって、第１の壁面６ａから誘導壁１１までの距離が大きい（弁室６が大きい）ときに有効な構造である。第１の壁面６ａから誘導壁１１までの距離が大きくなるほど、スプリング収納部６ｃの軸方向寸法比率が小さくなっている。

図４、図５の電磁弁１は、その問題に対応する反転壁１２を有している。反転壁１２は、誘導壁１１と同一方向に傾斜した壁であり、誘導壁１１に対向させて誘導壁１１よりも弁座４ｂ側に設けている。この反転壁１２があると、誘導壁１１によって弁体４ａから離反する方向に誘導された流体が弁体４ａ側に戻され（図５参照）、反転する前の流体がコイルスプリング８へ与える流体力（押し上げ力）が反転させて誘導した流体の流体力（押し下げる力）によって打ち消される。これにより、弁体４ａとコイルスプリング８に作用する流体力の変動の影響が小さくなって圧力制御が安定する。

なお、反転壁１２は、ガイド２ｃに圧入するなどして取り付ける筒状部材１３を設けてその筒状部材１３に形成してもよい。また、筒状部材１３は、型成形された樹脂の成形品や金属加工品でもよい。

この第２形態の電磁弁１は、第１の壁面６ａから誘導壁１１までの距離が大きくても発明の効果が発揮され、その距離の設定に自由度が生じる。

図６、図７は、第３形態である。この第３形態の電磁弁１は、誘導壁１１を弁体４ａの先端近くの外周に設けている。また、電磁弁が開弁した状態で、弁体４ａの誘導壁１１と流出路７の開口部とが、軸心Ｃに垂直な方向に重なる大きさにして重なる位置に設けており、この構成が第１形態や第２形態と相違する。

また、第２の壁面６ｂを第１の壁面６ａの近くに配置し、弁体４ａに形成した誘導壁１１を弁室６のスプリング収納部６ｃに入り込ませ、流出路７と誘導壁１１を上記と同様に設けている。
その他の構成は、第１形態と共通しているので、図１と同一要素の説明は、同一符号を付して省略する。なお、弁体４ａのばね座４ｃは、軸心Ｃ方向において、弁座４ｂとは反対側へ流出路７から離して配置した。この構造は、誘導壁１１の傾斜および軸心Ｃ方向の長さと、流出路７の直径、誘導壁１１と流出路７の位置に制限されずに、コイルスプリング８に付勢力の安定性、耐久性を持たせることができる。

図７に示すように、コイルスプリング８の他端（図中の下端）は、ガイド２ｃに圧入されたシート１０に設けた突起状の係止部１０ａに係止しており、ガイド２ｃに形成された流出路７に対するコイルスプリング８の軸心Ｃを中心とした相対回転が規制されている。ただし、図７に示した流出路７のように、弁室６での開口部がコイルスプリング８の複数の線間隙間に対向する大きさを持つ場合は、コイルスプリング８が開口部に対して相対回転したとしても、弁体４ａから離反してコイルスプリング８の線間隙間を通過して流出路７へ流れ込む流体量が確保されるため、係止部１０ａを設けなくてもよい。

第３形態の電磁弁１も、弁室６に流入した流体が誘導壁１１に誘導されて弁体４ａから離反する方向に流れ、流出路７からホイールシリンダ２４に向けて出力されるが、弁室６が第１、第２形態よりも狭く、流体の流れが限定される分、乱流の発生が抑えられ、弁体４ａおよびコイルスプリング８に加わる流体力の変動の影響が軽減されて弁部４の開度調整と圧力制御の安定性が向上する。

この第３形態の電磁弁１は、図６、図７に示すように、弁体４ａを間にして流出路７のある側とは反対側で第２の壁面６ｂの一部を傾斜させて弁室６を構成した。誘導壁１１に誘導された流体のコイルスプリング８の外周への流出がスムーズになって好ましい。

図８〜図１０に示すように、第２の壁面６ｂを第１の壁面６ａの近くに配置し、流出路７を複数設けてもよい（第４の形態）。この例では、流出路７を、位置を異ならせて設けた２つの孔７ａ、７ｂで構成しており、この構造でも、誘導壁１１に誘導された流体の流出がスムーズになる。なお、チェック弁９は、図８に示すように、配置を変えている。

図８に示したコイルスプリング８の他端（図中の下端）は、図６、図７と同様、シート１０に設けた係止部１０ａに係止しており、シート１０に対するコイルスプリング８の相対回転が規制されている。図８〜図１０の孔７ａ、７ｂは、流出路７と比べて開口部が小さく、コイルスプリング８の１つの線間隙間に対向する程度の大きさしか持たない。このため、弁体４ａから離反してコイルスプリング８の線間隙間を通過して流出路７へ流れる方向の流量を確保するためには、コイルスプリング８の螺旋状の線間隙間が孔７ａ、７ｂの開口方向にちょうど対向した状態で、シート１０に対するコイルスプリング８の相対回転が規制されるのが望ましい。従って、図８〜図１０の孔７ａ、７ｂを備える形態では、係止部１０ａがシート１０に設けられる方が好ましい。

また、図１１〜図１３に示すように、コイルスプリング８の線間隙間を通過した流体を流出路７に導く螺旋溝１４を、コイルスプリング８の線間隙間に対応させてスプリング収納部６ｃの内周面にさらに設けてもよく（第５の形態）、螺旋溝１４に導入された流体の流出路７への流れが安定し、これらの作用で弁体４ａの誘導壁１１に誘導された流体の流出がよりスムーズになる。

また、図１１に示したコイルスプリング８の他端（図中の下端）は、図６〜図８と同様、シート１０に設けた係止部１０ａに係止しており、コイルスプリング８の線間隙間と螺旋溝１４との対向位置が保たれるように、シート１０に対するコイルスプリング８の相対回転が規制されるのが、流量の確保の面で好ましい。

なお、弁体の付勢手段（スプリング）に加わる流体力の影響は、誘導壁を設ける方法とは異なる方法でも軽減することができる。その方法による態様も電磁弁の弁部の開度調整と圧力制御の安定性を高め、信頼性向上に寄与するので、その方法も参考例として本書に開示する。

また、弁体をコイルスプリングなどの付勢手段で開弁方向に付勢した電磁弁は、磁気吸引力を利用して弁体を弁座に押し当てたときに押圧力が偏在する傾向があり、そのことが原因で、弁座の摩耗に偏りが生じて弁部の閉弁不良が生じることがある。これも電磁弁の信頼性を低下させる問題であるので、信頼性の高い電磁弁を実現するために、その課題の解決策も併せて開示する。これも参考例である。

図１４〜図２８に、弁体の付勢手段に加わる流体力の影響を、誘導壁を設けずに軽減する構造の具体例を示す。これらは、弁体４ａを付勢する付勢手段８Ａの形状と支持方法を工夫することで乱流の影響を軽減したものである。なお、図１と同一符号を付した部分は、図１と同一要素、或いは図１と同一構造であるので説明を省略する。

付勢手段８Ａは、周方向に間隔をあけて配置された複数の板ばね又は線ばねで構成している。板ばね製の付勢手段８Ａを採用した電磁弁１Ａの一例を、図１４〜図１７に示す。この電磁弁１Ａに採用した付勢手段８Ａは、一端側にリング状連結部８ａを設けている。また、リング状連結部８ａの外周に、成形前の展開状態では放射状に延びだし、成形後の形状ではリング状連結部８ａから軸方向に延び出しながら径方向に変位して弁体４ａのばねが係止する係止部４ｄに至る弾性片８ｂを、周方向に一定間隔をあけて複数本（図は３本）設けており、各弾性片８ｂがばね力発生部として構成されたものになっている。

電磁弁に組み込まれた状態の付勢手段８Ａは、一端のリング状連結部８ａが弁室６の第２の壁面６ｂで支持され、弾性片８ｂの先端を弁体４ａの先端近くの係止部（テーパ部）に当接させる。リング状連結部８ａは、第２の壁面６ｂに接するとともに、弾性片８ｂの基端部外側が第２の壁面６ｂにつながる弁室側壁６ｄに当接・圧入されて固定されてもよい。

このような構造にすると、弁体４ａが電磁吸引力で駆動されて閉弁方向に動いたときに弾性片８ｂが弾性変形してその弾性片８ｂに弾性復元力が生じ、その力が開弁方向への付勢力となって弁体４ａに作用する。従って、コイルスプリングを使わずに常開型の電磁弁を成立させることができる。

板ばねで構成した図示の付勢手段８Ａは、弾性片８ｂが軸方向に伸びて流体の流れを遮り難いものになっており、コイルスプリングに比べてスプリングの隙間を通過する流体の抵抗が小さくなる。これにより、付勢手段８Ａへの乱流の影響が小さくなる。また、弁体４ａの変位に伴う支持点の変位も起らない構造になっており、支持点の変位によるばね力の変動も起こらない。これらのことが有効に作用して電磁弁の弁部の開度調整と圧力制御の安定性が高まる。

図１８〜図２０は、板ばねで構成された付勢手段８Ａの他の例を表している。この付勢手段８Ａは、一端のリング状連結部８ａから伸びださせた複数の弾性片８ｂの折り曲げ箇所を上述した付勢手段よりも多くしており、この点と、一端のリング状連結部８ａの支持を弁室６の第１の壁面６ａで行ったことが図１４の電磁弁と相違しているが、この構造でも図１４の電磁弁と優位差のない効果を得ることができる。

図２１、図２２は、線ばねで構成された付勢手段８Ｂの一例を表している。この付勢手段８Ｂは、ばね用の線材で形成されたリングを曲げ加工して放射状に延びだした一端が弁室６の第１の壁面６ａに支持される脚部８ｃを複数個（３箇所以上が支持安定性を高められて好ましい）形成し、さらに、各脚部８ｃ間に、軸方向と径方向内側の２方向に変位した押圧部８ｄを形成し、脚部８ｃと押圧部８ｄ間をばね力発生部にしてその部分に発生する弾性復元力で弁体４ａを開弁方向に付勢する。この線ばねの付勢手段８Ｂに代えても、図１４の電磁弁と優位差のない効果を期待できる。各脚部８ｃの外端は、第１の壁面６ａに接するとともに、第１の壁面６ａにつながる側壁６ｄに当接・圧入されて固定されてもよい。

付勢手段は、取り扱い性や、電磁弁への組み付け性を考えると、リング状連結部などを設けて全体をひとつの部品として構成したものが好ましいが、複数の別部品を組み合わせて構成されるものでも同一目的を達成することができる。

複数の別部品を組み合わせて構成される付勢手段のいくつかの例を、図２３〜図２８に示す。図２３、図２４の付勢手段８Ｃは、複数本（図は３本）の線ばね８ｅをガイド２ｃの第１の壁面６ａに対向した側の壁面に個別に植設し、その線ばね８ｅの、軸方向に延び出しながら径方向に変位した他端を弁体４ａに係止させており、弁体４ａが閉弁方向に動いたときにこの線ばね８ｅが弾性変形する。それによって生じる弾性復元力が弁体４ａに開弁方向付勢力として作用する構造になっており、図１４の電磁弁と同様の作用、効果を期待できる。

図２５、図２６に示すように、複数本の線ばねで構成される付勢手段８Ｃは、各線ばね８ｅの支持をシート１０で行ってもよい。また、各線ばね８ｅの支持をシート１０で行うものは、図２７、図２８に示すように、弁体４ａに孔をあけて各線ばね８ｅの他端をその孔に挿入しても構わない。線ばね８ｅの形状を変化させることで、図２５や図２７に示すように、弁体４ａに対する線ばね８ｅの係止構造を異ならせることができる。

板ばねで構成される付勢手段も、独立した線ばねと同様、複数に分けたものを所要箇所に個々に取り付けて構成することができる。

次に、弁体をコイルスプリングなどの付勢手段で開弁方向に付勢した電磁弁の弁座の偏摩耗を減少させるのに有効な構造を説明する。経時使用によって弁座が偏摩耗すると弁部のシール性が低下し、閉弁時に流入路から弁室に流体が漏れ出して電磁弁の信頼性が低下する。従って、弁座の偏摩耗を防止することは、電磁弁の信頼性を向上させることにつながる。

その弁座の偏摩耗に対応した構造を以下に挙げる。図２９〜図３１に、弁座４ｂの偏摩耗対策を施した電磁弁１Ｂの一例を使用状態にして示す。この電磁弁１Ｂも、車両用ブレーキ液圧制御ユニットのハウジング２２に組みつけた状態にしている。ここでの説明も、図１と同一要素、同一構造部については図１と同一符号を付すにとどめて再説明を省く。

この図２９の電磁弁１Ｂは、弁座４ｂに接離させる弁体４ａをコイルスプリング８で開弁方向に付勢した電磁弁を改善の対象にして、コイルスプリング８の一端、即ち、弁体４ａに当接させる側とは反対側の端部を支持するばね座１５を、流入路５を設けたシート１０から独立させて回転可能に支持している。

ばね座１５を回転可能となす手法として、ここでは、弁座４ｂをシート１０に設け、その弁座４ｂの外周を取り巻く環状凹部１６をシート１０の一面（第１の壁面６ａ）に設け、ばね座１５をシート１０とは別体の可動リング（その素材は樹脂、金属を問わない）で形成してそのばね座１５を環状凹部１６内にシート１０に対して相対回転可能に組み込んでいる。

可動リングで構成されたばね座１５は、弁室６に連通する溝１５ａを内周面に有する。また、弁室６と対面する側とは反対側に、小径部１５ｂと切欠き部１５ｃ（これは孔で代替してもよい）を有している。溝１５ａは、小径部１５ｂの外周面と環状凹部１６の内周面との間に生じた環状空間１７を経由して流出路７に連通し、その溝１５ａと切欠き部１５ｃと環状空間１７が流体通路になって弁室６が流出路７につながる。

このようにしてばね座１５を回転可能にすると、ばね座１５が回転するときにそのばね座１５に支持されたコイルスプリング８とそのスプリングに付勢された弁体４ａも同時に回転し、それにより、押圧力が偏在した状態で弁体４ａが弁座４ｂに繰り返し接触することによる弁座４ｂの偏摩耗が抑制される。

なお、電磁弁が作動中、ばね座１５は環状凹部１６内で、回動方向、停止位置が不規則に変化する。このため、流出路７へ流れ込む流体が各溝１５ａの両側面にそれぞれに及ぼす流体力には不可避的な差が生じる。そのために、図３１、図３２に示すように、溝１５ａが電磁弁の軸心と平行に形成した場合にも、弁室６と流出路７との間で流体が通過する際に左右の側面に作用する流体力の差で回転力が生じてばね座１５が自然に回転する。必要に応じて、図３３に示すように、切欠き部１５ｃをねじれたものにするなどして積極的に流体の圧力を回転力に変換する機能を備えさせて、流体の流れを利用してばね座１５を所望の方向に安定して回転させるようにしてもよい。

可動リングで構成されたばね座１５には、図３４、図３５に示すように、コイルスプリング８に対する係止部１５ｄを設けてもよい。図３４の係止部１５ｄは、ばね座１５のばね受け面の一部を隆起させて形成しているが、図３５に示すように、ピンをそのピンの一部がばね受け面から突出するようにばね座１５に植設して形成することもできる。この係止部１５ｄがあると、ばね座１５の回転が確実にコイルスプリング８に伝わって弁体４ａの回転駆動が確実になる。

なお、弁座４ｂの偏摩耗は、弁体４ａと弁座４ｂの相対回転によって防止される。従って、ばね座１５を回転可能となす代わりに弁座４ｂを回転させてもよく、図３６に示すように、弁座４ｂをシート１０とは別体の可動ピース１８に設けてこの可動ピース１８をシート１０に回転可能に組み付ける構造でも同一目的が達成される。

可動ピース１８は、円盤状のピースであり、シート１０に設けた円形凹部１９に収容される。可動ピース１８の厚さと外径はそれぞれ、円形凹部１９の深さと内径より若干小さくしており、可動ピース１８は円形凹部１９内に遊嵌されている。コイルスプリング８の一端の外周側は円形凹部１９の開口部周縁のシート１０に支持される一方、コイルスプリング８の一端の内周側は可動ピース１８に荷重をかけない状態で円形凹部１９の内径面よりも円形凹部１９の中心側に入り込ませており、可動ピース１８が円形凹部１９から脱出することを一端の内周側によって阻止することができる。

また、可動ピース１８には、周方向に適当な間隔をあけて貫通孔１８ａを複数設けており、その貫通孔１８ａを介して弁室６と流出路７が互いに連通する。従って、弁体４ａが可動ピース１８に設けられた弁座４ｂに着座していない状態では、可動ピース１８が流体の貫通孔１８ａ通過によって回転する。

貫通孔１８ａは、電磁弁の軸心Ｃと平行な孔、可動ピース１８の回転を助勢する機能を備えた斜めに傾いた孔のどちらであってもよい。流体の流れによって可動ピース１８が回転するのであれば、この貫通孔１８ａが電磁弁の軸心Ｃと平行な孔であってもよい。

この発明の電磁弁１は、高度で安定した圧力制御が要求される液圧機器、例えば、自動車に搭載される液圧ブレーキ装置のブレーキ液圧制御ユニットなどに好適に利用することができる。

１，１Ａ，１Ｂ 電磁弁
２ 電磁石
２ａ コイル
２ｂ ヨーク
２ｃ ガイド
２ｄ スリーブ
２ｅ プランジャ
４ 弁部
４ａ 弁体
４ｂ 弁座
４ｃ ばね座
４ｄ 係止部
５ 流入路
６ 弁室
６ａ 第１の壁面
６ｂ 第２の壁面
６ｃ スプリング収納部
６ｄ 側壁
７ 流出路
７ａ、７ｂ 孔
８ コイルスプリング
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ 付勢手段
８ａ リング状連結部
８ｂ 弾性片
８ｃ 脚部
８ｄ 押圧部
８ｅ 線ばね
９ チェック弁
１０ シート
１１ 誘導壁
１２ 反転壁
１３ 筒状部材
１４ 螺旋溝
１５ ばね座
１５ａ 溝
１５ｂ 小径部
１５ｃ 切欠き部
１５ｄ 係止部
１６ 環状凹部
１７ 環状空間
１８ 可動ピース
１８ａ 貫通孔
１９ 円形凹部
２１ ＥＣＵ
２２ ハウジング
２３ 液圧源
２４ ホイールシリンダ
Ｃ 軸心

Claims (8)

1. コイル（２ａ）に通電して発生させた磁力で駆動される弁体（４ａ）と、該弁体（４ａ）の上流に設けられ、前記弁体（４ａ）が接離する弁座（４ｂ）と、該弁座（４ｂ）の上流に設けられた流入路（５）と、前記弁座（４ｂ）の下流に設置された弁室（６）と、該弁室（６）に通じた流出路（７）と、前記弁体（４ａ）を開弁方向に付勢するコイルスプリング（８）を備え、前記弁室（６）が、前記弁座（４ｂ）を設けた第１の壁面（６ａ）と、その第１の壁面（６ａ）に対向した第２の壁面（６ｂ）と、該第２の壁面（６ｂ）に設けられ、前記コイルスプリング（８）の一部が納まるスプリング収納部（６ｃ）を有し、その弁室（６）に前記弁体（４ａ）と前記コイルスプリング（８）が配置された常開型の電磁弁において、
   前記弁室（６）内に、前記弁座（４ｂ）から、前記弁体（４ａ）の軸心（Ｃ）方向に離れるにつれて壁表面が前記軸心（Ｃ）から径方向に離れるように傾斜して前記流入路（５）から前記弁室（６）に流入する流体を前記弁体（４ａ）から離反する方向に誘導する誘導壁（１１）を設けたことを特徴とする電磁弁。
2. 誘導壁（１１）を、前記コイルスプリング（８）の外周を全周に亘って取り巻くテーパコーン状に形成して前記第２の壁面（６ｂ）に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記誘導壁（１１）と同一方向に傾斜した反転壁（１２）を前記誘導壁（１１）に対向させてその誘導壁（１１）よりも前記弁座（４ｂ）側に設けたことを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
4. 前記誘導壁（１１）を前記弁体（４ａ）の先端付近の外周に設け、電磁弁が開弁した状態で、前記弁体（４ａ）の誘導壁（１１）と前記流出路（７）の開口部とが、前記軸心（Ｃ）に垂直な方向において、重なる大きさと位置に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
5. 前記コイルスプリング（８）は、前記第１の壁面（６ａ）と前記弁体（４ａ）との間に設けられ、前記コイルスプリング（８）の一端を受ける前記弁体（４ａ）側のばね座（４ｃ）は、
   前記軸心（Ｃ）方向において前記流出路（７）が設置された側とは反対側に配置され、かつ、前記軸心（Ｃ）に垂直な方向において前記流出路（７）と重ならない位置に配置されたことを特徴とする請求項４に記載の電磁弁。
6. 前記第２の壁面（６ｂ）を前記第１の壁面（６ａ）の近くに配置し、前記弁体（４ａ）に形成した前記誘導壁（１１）を前記弁室（６）のスプリング収納部（６ｃ）に入り込ませ、前記流出路（７）を前記スプリング収納部（６ｃ）の内周面に開口させたことを特徴とする請求項４に記載の電磁弁。
7. 前記流出路（７）を複数設けたことを特徴とする請求項５に記載の電磁弁。
8. 前記流入路（５）から前記弁室（６）に流入して前記コイルスプリング（８）の線間隙間を通過した流体を前記流出路（７）に導く螺旋溝（１４）を、前記コイルスプリング（８）の線間隙間に対応させて前記スプリング収納部（６ｃ）の内周面にさらに設けたことを特徴とする請求項５に記載の電磁弁。

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