JP2011047483A

JP2011047483A - 電磁弁

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Publication number: JP2011047483A
Application number: JP2009197300A
Authority: JP
Inventors: Masateru Nanahara; 正輝七原; Kei Sato; 圭佐藤; Masakuni Suzuki; 雅邦鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2011-03-10

Abstract

【課題】比較的簡易な構成で異音を効果的に抑制できる電磁弁を提供する。
【解決手段】電磁弁１００は、複数の作動液路１０８ｅ，１０８ｆが形成されているスリーブ１０８と、スリーブ１０８に取り付けられ、外部からスリーブ１０８の内部へ作動液が流入する作動液路１０６ａが形成されているシート１０６と、シート１０６の弁座１０６ｂに接離可能に配置されたロッド１２０と、弁座側の端部にロッド１２０が設けられているプランジャ１２２と、ソレノイドの働きによりプランジャ１２２をロッド１２０の開弁方向に吸引する固定子と、プランジャ１２２をロッド１２０の閉弁方向に付勢するばね１１０と、を備える。弁室１０２は、作動液路１０６ａから作動液路１０８ｅに向かう流路の形状が、作動液路１０６ａから作動液路１０８ｆに向かう流路の形状とは異なるように形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁弁に関し、特にブレーキ装置等の液圧回路に用いられる液圧制御弁として好適な電磁弁に関する。

近年、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、ホイールシリンダにその液圧を供給することにより車輪に制動力を付与するブレーキ装置が知られている。このようなブレーキ装置には、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。

このような電磁弁は、弁部を内蔵したボディとソレノイドとを一体に組み付けて構成されている。ボディの内部において作動液が導入・導出される通路には弁座が設けられており、その弁座に着脱して弁部を開閉可能な弁体が配設されている。弁体は、ソレノイドを構成するプランジャに一体動作可能に支持されている（特許文献１参照）。

例えば、常閉型の電磁弁であれば、ソレノイドに通電がされると、ソレノイドの固定鉄心とプランジャとの間に吸引力（以下、「ソレノイド力」ともいう）が発生し、弁体が弁座から離間する開弁方向に動作する。プランジャと固定鉄心との間には、ソレノイド力に抗してプランジャ、ひいては弁体、を固定鉄心から離間させる閉弁方向に付勢するばねが装着されている。このため、ソレノイドへの通電が遮断されると、弁体が弁座に着座して閉弁状態を保持する。ソレノイドに通電がなされた制御中においては、弁体に負荷される前後差圧による力、ソレノイド力、およびばねによる荷重が均衡するように弁の開度が調整される。

特開２００５−３０８１５６号公報

しかしながら、上述のような電磁弁は、作動液によるシールをするために、スリーブの内周面と可動子との摺動部にある程度の隙間が必要となる。このような電磁弁は、弁構造が軸対称であると、部品の寸法公差や組付け時の軸ずれ等が原因で、弁の開度に対して作動液の流れが安定せず、弁体が流体から受ける力や方向にばらつきが生じる。そのため、弁体を含む可動子がスリーブの内周面に押し付けられる力や向きも変化し、可動子とスリーブの内周面との摺動部における摩擦力が安定しない。その結果、電磁弁の可動子の摺動特性がばらつくことで振動が発生しやすくなり、それが原因となって異音が生じるおそれがある。

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、比較的簡易な構成で異音を効果的に抑制できる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、作動液が外部へ流出する複数の流出ポートが形成されている中空筒状のハウジングと、前記ハウジングの開口部に取り付けられ、外部から前記ハウジングの内部へ作動液が流入する流入ポートが形成されているシート部材と、前記シート部材の弁座に接離可能に配置された弁体と、前記ハウジングの内部に摺動可能に配置されて前記ハウジングの内部を前記弁座側の弁室と該弁座と反対側の背圧室とに区画するとともに、前記弁座側の端部に前記弁体が設けられている可動子と、前記可動子と前記背圧室を挟んで対向配置され、通電されたソレノイドの働きにより前記可動子を前記弁体の開弁方向に吸引する固定子と、前記可動子を前記弁体の閉弁方向に付勢する付勢部材と、を備える。前記弁室は、前記流入ポートから一方の流出ポートに向かう流路の形状が、前記流入ポートから他方の流出ポートに向かう流路の形状とは異なるように形成されている。

この態様によると、流入ポートから複数の流出ポートに向かう流路の形状がそれぞれ異なるため、開弁時に流入ポートから弁室に流入した作動液は、複数の流出ポートのいずれかに流れが偏ることになる。そのため、部品の公差や弁体の軸ずれなどが存在したとしても、作動液の流れを積極的に偏らせることで、弁の開度に対して流れが安定しない状況が改善される。このように、流出ポートへの作動液の流れが安定することで、弁体が作動液から受ける力のばらつきが減少する。また、弁室内での複数の流出ポートへの作動液の流れが均等ではなく偏ることで、弁体に対して径方向への力が働くことになる。そのため、弁体が取り付けられている可動子とハウジングの内部との摺動部での摩擦力が安定して大きくなり、かつ、摩擦力が発生する接触部の位置も安定する。その結果、作動液の流れが不安定になることで発生する弁体や可動子の振動が抑制され、異音が低減される。

前記シート部材は、前記流入ポートを中心とした弁座の周方向の一部分がそれ以外の部分とは異なった形状になっており、前記一部分は、該一部分と前記一方の流出ポートとの距離が、該一部分と前記他方の流出ポートとの距離と異なる位置に配設されていてもよい。これにより、簡易な構成で一方の流出ポートへの作動液の流れと他方の流出ポートへの作動液の流れを異ならせることができる。

前記弁体は、外周の一部分がそれ以外の部分とは異なった形状になっており、前記一部分は、該一部分と前記一方の流出ポートとの距離が、該一部分と前記他方の流出ポートとの距離と異なる位置に配設されていてもよい。これにより、簡易な構成で一方の流出ポートへの作動液の流れと他方の流出ポートへの作動液の流れを異ならせることができる。

本発明に係る電磁弁によれば、比較的簡易な構成で異音を効果的に抑制できる。

第１の実施の形態に係るブレーキ制御装置の系統図である。第１の実施の形態に係るブレーキ制御装置に搭載される電磁弁の構成を詳細に示す断面図である。作動液の流れが不安定になる可能性のある弁構造を備えた電磁弁の要部断面図である。図３に示す弁構造を備えた電磁弁における電流−流量特性を示す図である。第１の実施の形態に係るシート部材の上面図である。図５のＡ−Ａ断面図である。第１の実施の形態に係る電磁弁における作動液の流れを示す要部断面図である。第１の実施の形態に係る電磁弁において開弁時にプランジャにかかる力を説明するための断面図である。第１の実施の形態に係る電磁弁の電流−流量特性を示す図である。第２の実施の形態に係る電磁弁の構成を詳細に示す断面図である。第２の実施の形態に係るロッドの側面図である。第２の実施の形態に係る電磁弁における作動液の流れを示す要部断面図である。ロッドの切り欠き部の形状と弁座の形状との関係を示す図である。第２の実施の形態に係る電磁弁において開弁時にプランジャにかかる力を説明するための断面図である。第３の実施の形態に係るロッドの斜視図である。図１５に示すロッドのフィンを含む断面図である。第３の実施の形態に係る電磁弁における作動液の流れを示す要部断面図である。第４の実施の形態に係る電磁弁の構成を詳細に示す断面図である。第４の実施の形態に係るプランジャの断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。以下の形態で説明する電磁弁は、液圧を制御する液圧回路などに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。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るブレーキ制御装置１０の系統図である。ブレーキ制御装置１０には電子制御式ブレーキシステム（ＥＣＢ）が採用されており、運転者によるブレーキ操作部材としてのブレーキペダル１２の操作に応じて車両の４輪のブレーキを独立かつ最適に設定する。

ブレーキペダル１２は、運転者による踏み込み操作に応じて作動液としてのブレーキオイルを送り出すマスタシリンダ１４に接続されている。また、ブレーキペダル１２には、その踏込ストロークを検出するストロークセンサ４６が設けられている。更に、マスタシリンダ１４にはリザーバタンク２６が接続されており、マスタシリンダ１４の一方の出力ポートには、電磁弁２３を介して運転者によるブレーキペダル１２の操作力に応じた反力を創出するストロークシミュレータ２４が接続されている。電磁弁２３は、いわゆる常閉型のリニアバルブであり、電流が供給されていない状態では閉弁し、運転者によるブレーキペダル１２の踏み込み操作が検出された場合に電流が供給され開弁する。

マスタシリンダ１４の一方の出力ポートには、右前輪用のブレーキ油圧制御管１６が接続されている。ブレーキ油圧制御管１６は、右前輪に制動力を付与する右前輪用ホイールシリンダ２０ＦＲに接続されている。また、マスタシリンダ１４の他方の出力ポートには、左前輪用のブレーキ油圧制御管１８が接続されている。ブレーキ油圧制御管１８は左前輪に制動力を付与する左前輪用ホイールシリンダ２０ＦＬに接続されている。

ブレーキ油圧制御管１６の途中には右マスタ弁２２ＦＲが設けられており、ブレーキ油圧制御管１８の途中には左マスタ弁２２ＦＬが設けられている。右マスタ弁２２ＦＲおよび左マスタ弁２２ＦＬは、いずれもいわゆる常開型のリニアバルブであり、電流が供給されている状態では閉弁してマスタシリンダ１４と右前輪用ホイールシリンダ２０ＦＲまたは左前輪用ホイールシリンダ２０ＦＬとの連通を阻止する。また、右マスタ弁２２ＦＲおよび左マスタ弁２２ＦＬは、電流の供給が減少または停止されることにより開弁してマスタシリンダ１４と右前輪用ホイールシリンダ２０ＦＲまたは左前輪用ホイールシリンダ２０ＦＬとを連通させる。以下、必要に応じて右マスタ弁２２ＦＲおよび左マスタ弁２２ＦＬをマスタ弁２２と総称する。

また、ブレーキ油圧制御管１６の中途には、右前輪側のマスタシリンダ圧を検出する右マスタ圧センサ４８ＦＲが設けられている。左前輪用のブレーキ油圧制御管１８の途中には、左前輪側のマスタシリンダ圧を検出する左マスタ圧センサ４８ＦＬが設けられている。ブレーキ制御装置１０では、運転者によってブレーキペダル１２が踏み込まれた際、ストロークセンサ４６によりその踏み込み操作量が検出される。また、ブレーキ制御装置１０は、右マスタ圧センサ４８ＦＲおよび左マスタ圧センサ４８ＦＬによって検出されるマスタシリンダ圧からもブレーキペダル１２の踏み込み操作力（踏力）を求めることができる。電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）９０は、ストロークセンサ４６の故障などを考慮して、フェイルセーフの観点から右マスタ圧センサ４８ＦＲおよび左マスタ圧センサ４８ＦＬの検出結果からマスタシリンダ圧を監視する。

リザーバタンク２６には油圧給排管２８の一端が接続されている。この油圧給排管２８の他端には、モータ３２により駆動されるポンプ３４の吸込口が接続されている。ポンプ３４の吐出口は高圧管３０に接続されており、この高圧管３０には、アキュムレータ５０とリリーフバルブ５３とが接続されている。本実施の形態では、モータ３２によってそれぞれ往復移動させられる２体以上のピストン（図示せず）を備えた往復動ポンプがポンプ３４として採用されている。また、アキュムレータ５０として、ブレーキオイルの圧力エネルギを窒素等の封入ガスの圧力エネルギに変換して蓄えるアキュムレータが採用されている。

アキュムレータ５０は、ポンプ３４によって例えば１４〜２２ＭＰａ程度にまで昇圧されたブレーキオイルを蓄える。また、リリーフバルブ５３の弁出口は、油圧給排管２８に接続されており、アキュムレータ５０におけるブレーキオイルの圧力が異常に高まって例えば２５ＭＰａ程度になると、リリーフバルブ５３が開弁し、高圧のブレーキオイルは油圧給排管２８へと戻される。更に、高圧管３０には、アキュムレータ５０の出口圧力、すなわち、アキュムレータ５０におけるブレーキオイルの圧力を検出するアキュムレータ圧センサ５１が設けられている。

高圧管３０は、右前輪用増圧弁４０ＦＲ、左前輪用増圧弁４０ＦＬ、右後輪用増圧弁４０ＲＲ、および左後輪用増圧弁４０ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「増圧弁４０」という）を介して、右前輪用ホイールシリンダ２０ＦＲ、左前輪用ホイールシリンダ２０ＦＬ、右後輪用ホイールシリンダ２０ＲＲ、および左後輪用ホイールシリンダ２０ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「ホイールシリンダ２０」という）にそれぞれ接続されている。増圧弁４０の各々はいわゆる常閉型のリニアバルブ（電磁弁）であり、電流が供給されていない状態では閉弁してホイールシリンダ圧を増圧させず、電流が供給されることにより開弁してホイールシリンダ圧を増圧させる。

右前輪用ホイールシリンダ２０ＦＲ〜右後輪用ホイールシリンダ２０ＲＲは、それぞれ右前輪用減圧弁４２ＦＲ、左前輪用減圧弁４２ＦＬ、右後輪用減圧弁４２ＲＲ、および左後輪用減圧弁４２ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「減圧弁４２」という）に接続されている。

右前輪用減圧弁４２ＦＲおよび左前輪用減圧弁４２ＦＬはいわゆる常閉型のリニアバルブ（電磁弁）であり、電流が供給されていない状態では閉弁してホイールシリンダ圧を減圧させず、電流が供給されることにより開弁してホイールシリンダ圧を減圧させる。一方、左後輪用減圧弁４２ＲＬおよび右後輪用減圧弁４２ＲＲはいわゆる常開型のリニアバルブ（電磁弁）であり、電流が供給されている状態では閉弁してホイールシリンダ圧を減圧させず、電流の供給が減少または停止されることにより開弁してホイールシリンダ圧を減圧させる。

右前輪用ホイールシリンダ２０ＦＲ、左前輪用ホイールシリンダ２０ＦＬ、右後輪用ホイールシリンダ２０ＲＲ、および左後輪用ホイールシリンダ２０ＲＬ付近の油圧配管には、それぞれ対応するホイールシリンダ２０の液圧を検出する右前輪用ホイールシリンダ圧センサ４４ＦＲ、左前輪用ホイールシリンダ圧センサ４４ＦＬ、右後輪用ホイールシリンダ圧センサ４４ＲＲ、および左後輪用ホイールシリンダ圧センサ４４ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「ホイールシリンダ圧センサ４４」という）がそれぞれ設けられている。

上述のマスタ弁２２、増圧弁４０、減圧弁４２、ポンプ３４、アキュムレータ５０、マスタ圧センサ４８、ホイールシリンダ圧センサ４４、アキュムレータ圧センサ５１などによって油圧アクチュエータ８０が構成される。油圧アクチュエータ８０はＥＣＵ９０によってその作動が制御される。

（電磁弁）
図２は、第１の実施の形態に係るブレーキ制御装置１０に搭載される電磁弁１００の構成を詳細に示す断面図である。電磁弁１００は、右前輪用減圧弁４２ＦＲおよび左前輪用減圧弁４２ＦＬに採用される。なお、電磁弁１００が他の常閉電磁弁に採用されてもよい。電磁弁１００は、弁体ユニット１０４、シート１０６、スリーブ１０８、ばね１１０、コイルヨーク１１２、ストッパ１１４、コイル１１６を備える。

弁体ユニット１０４は、ロッド１２０およびプランジャ（可動子）１２２を有する。ロッド１２０は、一方の端部から所定長さにわたって他の部分より径の細い挿入部１２０ａが設けられている。ロッド１２０の他端部には、後述する弁座に着座して作動液の連通を阻止するように半球状に形成された先端部１２０ｂが設けられている。

プランジャ１２２は、円筒状に形成された磁性体であり、ロッド１２０が嵌め込まれて固定されるシャフト嵌合孔１２２ａが中心軸と同軸に設けられている。プランジャ１２２は、スリーブ１０８の内部に配置されており、スリーブ１０８の内部を、弁室１０２とばね室１１８とに区画する。弁室１０２は、ロッド１２０およびシート１０６で構成される弁部を含んでいる。背圧室として機能するばね室１１８は、プランジャ１２２を挟んで弁室１０２と反対側に形成されており、ばね１１０が配設されている。プランジャ１２２は、弁室１０２とばね室１１８とを連通させる複数の連通路１２２ｂが形成されている。プランジャ１２２は、ロッド１２０の挿入部１２０ａがシャフト嵌合孔１２２ａに挿入され嵌合することにより、弁室１０２側の端部にロッド１２０が固定される。

シート１０６は、円筒状に形成された非磁性体である。シート１０６には、中心軸と同軸に作動液が流入する流入ポートとしての作動液路１０６ａが設けられている。作動液路１０６ａは、深部において細くなっており、細くなった作動液路１０６ａとシート１０６の端部との境界部に円錐状の弁座１０６ｂが形成されている。弁座１０６ｂは、弁体ユニット１０４が当接することで流路における作動液の流れが遮断される。シート１０６は、弁座１０６ｂが設けられた端部からスリーブ１０８の後述する開口部に圧入され、スリーブ１０８から抜けることのないよう堅固に嵌め込まれる。

スリーブ１０８は、円柱状に形成された磁性体である本体部１０８ａと、非磁性体によって形成された環状部１０８ｃと、厚みが薄い円筒部１０８ｂと、が同軸となるよう一体的に結合さた中空筒状のハウジングである。本体部１０８ａは、プランジャ１２２とばね室１１８を挟んで対向配置され、通電されたソレノイドの働きによりプランジャ１２２をロッド１２０の開弁方向に吸引する固定子として機能する。

円筒部１０８ｂは、開口端部から所定長さにわたって設けられ、プランジャ１２２の軸方向への移動をガイドする。また、スリーブ１０８には、端部の開口部１０８ｄの内壁から外面へと径方向に貫通し、作動液が流出する流出ポートとして複数の作動液路１０８ｅ，１０８ｆが設けられている。作動液路１０８ｅ，１０８ｆは、油圧給排管２８（図１参照）と連通し、作動液路１０６ａから流入した作動液を油圧給排管２８を介してリザーバタンク２６へ導出する。

このようなスリーブ１０８に対して、プランジャ１２２を先頭に弁体ユニット１０４が円筒部１０８ｂ内部に摺動可能に挿入される。その後、シート１０６がスリーブ１０８の円筒部１０８ｂ内部に嵌め込まれて、シート１０６がスリーブ１０８に固定される。これにより、弁体ユニット１０４は、ロッド１２０の先端部１２０ｂが弁座１０６ｂに向かう方向および弁座１０６ｂから離間する方向に摺動可能に設けられる。

ロッド１２０の先端部１２０ｂは、弁座１０６ｂに着座することにより作動液路１０６ａと作動液路１０８ｅ，１０８ｆとの連通を阻止し、弁座１０６ｂから離間することにより作動液路１０６ａと作動液路１０８ｅとを連通させる。以下、ロッド１２０の先端部１２０ｂが弁座１０６ｂから離間する方向を「第１方向」、ロッド１２０の先端部１２０ｂが弁座１０６ｂに当接する方向を「第２方向」という。

スリーブ１０８の本体部１０８ａは、有底のばね収容孔１０８ｈが設けられている。ストッパ１１４は、ばね収容孔１０８ｈの底部１０８ｈ１に取り付けられている。ばね１１０は、ストッパ１１４を中心としてその周囲に配設されており、圧縮された状態で一端がスリーブ１０８のばね収容孔１０８ｈの底部１０８ｈ１に当接し、他端がプランジャ１２２の底部に当接することにより、プランジャ１２２に第２方向（閉弁方向）に向かう付勢力を与える。つまり、ばね１１０は、弁体ユニット１０４を弁座１０６ｂに向けて付勢する。したがって、通常は、ばね１１０の付勢力によってロッド１２０の先端部１２０ｂが弁座１０６ｂに着座した状態となっている。

コイル１１６は、プランジャ１２２の外部を囲うよう、スリーブ１０８の外部において巻回されたソレノイドである。コイルヨーク１１２はカップ状に形成された磁性体である。コイルヨーク１１２は、コイル１１６の径方向外側に、コイル１１６を囲うように配置される。コイルヨーク１１２は、スリーブ１０８の本体部１０８ａに取り付けられる。こうしてコイル１１６は、磁性体であるコイルヨーク１１２によってその外周が覆われる。

プランジャ１２２には、第２方向側の端部として、外周近傍に円環状の端面１２２ｃが形成されている。スリーブ１０８の底部１０８ｇは、コイル１１６に電流が供給されて発生する磁束により、端面１２２ｃとの間でプランジャ１２２に対し第１方向に吸引力を与えるようプランジャ１２２の端面１２２ｃと対向する位置に形成されている。以下、プランジャ１２２の端面１２２ｃとスリーブ１０８の底部１０８ｇとの間に生じる第１方向への力を「吸引力」という。なお、本実施の形態における「吸引力」とは、電磁力や磁力によって与えられる力をいう。

電磁弁１００は、コイル１１６に開弁電流より大きな電流が供給されると、ロッド１２０がシート１０６の弁座１０６ｂから離間することで開弁し、シート１０６の作動液路１０６ａからスリーブ１０８の作動液路１０８ｅに作動液が流出する。このため、開弁直後に作動液路１０６ａ内部の液圧が一時的に低下してばね１１０によって弁体ユニット１０４が押し返され、ロッド１２０の先端部１２０ｂが再び弁座１０６ｂに着座する。これによって作動液路１０６ａ内部の液圧が上昇し、再び電磁弁１００が開弁する。電磁弁１００の開弁直後は、このようにロッド１２０の先端部１２０ｂが弁座１０６ｂに繰り返し当接する「自励振動」が発生する可能性があり、これが異音の発生につながるおそれがある。

このような自励振動は、作動液路１０６ａから弁室１０２に流入し、作動液路１０８ｅ，１０８ｆから流出する作動液の流れが不安定であると、助長される場合がある。図３は、作動液の流れが不安定になる可能性のある弁構造を備えた電磁弁の要部断面図である。図４は、図３に示す弁構造を備えた電磁弁における電流−流量特性を示す図である。

図３に示すように、中心軸Lを中心としてロッド１５０とシート１５２の周方向の形状がいずれの部分でも同じ場合、つまり、中心軸Lに垂直な断面がいずれの部分でも円形または円環状の場合、流入ポート１５２ａから弁室１５４に流入した作動液は、理想的には、スリーブ１５６に形成された複数の流出ポート１５６ａ，１５６ｂから矢印に示すように均等に外部に流出することになる。

しなしながら、流出ポート１５６ａ，１５６ｂから流出する作動液の量は、電磁弁を構成する部品の寸法公差や組付け時の軸ずれ等が原因で、必ずしも均等にはならない。また、図３に示す弁構造では、流入ポート１５２ａから一方の流出ポート１５６ａに向かう流路の形状と、流入ポート１５２ａから他方の流出ポート１５６ｂに向かう流路の形状とは理想的には同じである。そのため、各部品のわずかな寸法公差やロッド１５０の軸ずれ等によって、各流出ポートから流出する作動液の量のバランスは容易に変動し得る。その結果、ロッド１５０を介してプランジャ１５８に働く力の大きさや向きは安定せず、プランジャ１５８とスリーブ１５６の内周面との摺動部における摩擦力も安定しない。そのため、図４に示すように、電流を増大させてもそれに応じて流量が安定して増加しない状況が発生する。

また、仮に各流出ポートへの作動液の流れが均等である場合、プランジャ１５８には主に中心軸Ｌの方向へ力が働き、中心軸Ｌと垂直な方向へ働く力が小さくなる。そのため、スリーブ１５６の内周面との摺動部での摩擦力が減少し、仮にロッド１５０やプランジャ１５８が振動し始めた場合に、その振動を抑えることが難しくなる。

そこで、本実施の形態に係る電磁弁は、流入ポートから複数の流出ポートへの作動液の流れに意図的に偏りを発生させる弁室の形状を採用した。具体的には、本実施の形態に係る電磁弁では、シート部材の弁室側の形状を工夫することで、流入ポートから一方の流出ポートに向かう流路の形状が、流入ポートから他方の流出ポートに向かう流路の形状とは異なるように弁室が形成されている。

図５は、第１の実施の形態に係るシート部材の上面図である。図６は、図５のＡ−Ａ断面図である。図７は、第１の実施の形態に係る電磁弁における作動液の流れを示す要部断面図である。

シート１０６は、その上面が弁座１０６ｂとなっている。弁座１０６ｂは、作動液路１０６ａを中心とした周方向の一部分である凹部１０６ｂ１が設けられており、それ以外の部分１０６ｂ２とは異なった形状になっている。凹部１０６ｂ１は、作動液路１０６ａの弁室側の出口に隣接して設けられており、ロッド１２０が弁座１０６ｂに当接する位置と同じ程度の深さを有する。

また、凹部１０６ｂ１は、図７に示すように、作動液路１０８ｅとの距離が、作動液路１０８ｆとの距離より短い位置に配設されている。これにより、他の部材を追加することなくシート１０６の弁座１０６ｂの一部を加工することで、開弁時における作動液路１０８ｅへの作動液の流れと作動液路１０８ｆへの作動液の流れを異ならせることができる。特に、図７の領域Ｂに示すように、シート１０６の弁座１０６ｂを含む弁室側の形状は、作動液路１０８ｆ側の流路が狭くなるように形成されている。なお、凹部１０６ｂ１は、ロッド１２０が弁座１０６ｂに当接している場合に、作動液の遮断性能に影響を与えない形状であれば特にその形状は限定されない。

図８は、第１の実施の形態に係る電磁弁において開弁時にプランジャにかかる力を説明するための断面図である。前述のように、流入ポートである作動液路１０６ａから複数の流出ポートである作動液路１０８ｅ，１０８ｆに向かう流路の形状がそれぞれ異なるため、開弁時に作動液路１０６ａから弁室１０２に流入した作動液は、その多くが作動液路１０８ｅに向かって流れることになる。このように、部品の公差や弁体ユニット１０４の軸ずれなどが存在したとしても、作動液の流れを積極的に偏らせることで、ロッド１２０の開度に対して流れが安定しない状況が改善される。このように、複数の作動液路１０８ｅ，１０８ｆへの作動液の流れが安定すること、換言すれば各作動液路への流量のバランスが安定することで、弁体ユニット１０４が作動液から受ける力のばらつきが減少する。

また、弁室１０２において、作動液路１０６ａから作動液路１０８ｅに多くの作動液が流れることで、複数の作動液路１０８ｅ，１０８ｆへの作動液の流れが均等ではなく偏ることになる。そのため、その流れに押し出されるように弁体ユニット１０４には矢印Ｃに示す径方向に力がかかる。

その結果、弁体ユニット１０４は、わずかに傾き、プランジャ１２２がスリーブ１０８の円筒部１０８ｂと領域Ｄ，Ｅで当接することになる。このように、弁体ユニット１０４に矢印Ｃに示す一定方向かつ径方向の力が働くことで、摩擦力が発生する摺動部の位置も安定する。また、スリーブ１０８とプランジャ１２２との間に大きな摺動摩擦力を安定して発生させることができるため、作動液の流れが不安定になることで発生する弁体ユニット１０４の振動が抑制され、異音が低減される。図９は、第１の実施の形態に係る電磁弁の電流−流量特性を示す図である。図９に示すように、本実施の形態に係る電磁弁では、電流の増加に比例して流量が増加していることがわかる。

（第２の実施の形態）
図１０は、第２の実施の形態に係る電磁弁２００の構成を詳細に示す断面図である。図１１は、第２の実施の形態に係るロッドの側面図である。なお、第１の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し説明を適宜省略する。

本実施の形態に係る電磁弁２００は、流入ポートから複数の流出ポートへの作動液の流れに意図的に偏りを発生させる弁室の形状を採用した。具体的には、本実施の形態に係る電磁弁では、ロッドの弁室側の形状を工夫することで、流入ポートから一方の流出ポートに向かう流路の形状が、流入ポートから他方の流出ポートに向かう流路の形状とは異なるように弁室が形成されている。

ロッド２２０は、プランジャ１２２のシャフト嵌合孔１２２ａに挿入される挿入部２２０ａと、シート２０６の弁座２０６ｂに当接する先端部２２０ｂと、を有する。先端部２２０ｂは、弁座２０６ｂに着座することにより作動液路２０６ａと作動液路１０８ｅ，１０８ｆとの連通を阻止し、弁座２０６ｂから離間することにより作動液路２０６ａと作動液路１０８ｅ，１０８ｆとを連通させる。ロッド２２０は、先端部２２０ｂの外周の一部分に切り欠き部２２０ｂ１が形成されており、それ以外の部分とは異なった形状になっている。

図１２は、第２の実施の形態に係る電磁弁における作動液の流れを示す要部断面図である。切り欠き部２２０ｂ１は、図１２に示すように、作動液路１０８ｅとの距離が、作動液路１０８ｆとの距離より短い位置に配設されている。これにより、他の部材を追加することなくロッド２２０の先端部２２０ｂの一部を加工することで、開弁時における作動液路１０８ｅへの作動液の流れと作動液路１０８ｆへの作動液の流れを異ならせることができる。

図１３は、ロッドの切り欠き部の形状と弁座の形状との関係を示す図である。図１３に示すように、半球形の先端部２２０ｂの半径をｒ、中心軸Ｌと弁座２０６ｂとの成す角をθ、シール径をＤとすると、シール径Ｄ＝２ｒｃｏｓθとなる。そのため、切り欠き部２２０ｂ１は、少なくともこのシール径Ｄを確保する程度の大きさで形成されていれば、特にその形状は限定されない。

図１４は、第２の実施の形態に係る電磁弁において開弁時にプランジャにかかる力を説明するための断面図である。ここで、弁体ユニット２０４は、プランジャ１２２とロッド２２０とから構成されている。前述のように、流入ポートである作動液路２０６ａから複数の流出ポートである作動液路１０８ｅ，１０８ｆに向かう流路の形状がそれぞれ異なるため、開弁時に作動液路２０６ａから弁室２０２に流入した作動液は、その多くが作動液路１０８ｅに向かって流れることになる。このように、部品の公差や弁体ユニット２０４の軸ずれなどが存在したとしても、作動液の流れを積極的に偏らせることで、ロッド２２０の開度に対して流れが安定しない状況が改善される。このように、複数の作動液路１０８ｅ，１０８ｆへの作動液の流れが安定すること、換言すれば各作動液路への流量のバランスが安定することで、弁体ユニット２０４が作動液から受ける力のばらつきが減少する。

また、弁室２０２において、作動液路２０６ａから作動液路１０８ｅに多くの作動液が流れることで、複数の作動液路１０８ｅ，１０８ｆへの作動液の流れが均等ではなく偏ることになる（領域Ｆ参照）。そのため、その流れに押し出されるように弁体ユニット２０４には矢印Ｃに示す径方向に力がかかる。

その結果、弁体ユニット２０４は、わずかに傾き、プランジャ１２２がスリーブ１０８の円筒部１０８ｂと領域Ｄ，Ｅで当接することになる。このように、弁体ユニット２０４に矢印Ｃに示す一定方向かつ径方向の力が働くことで、摩擦力が発生する摺動部の位置も安定する。また、スリーブ１０８とプランジャ１２２との間に大きな摺動摩擦力を安定して発生させることができるため、作動液の流れが不安定になることで発生する弁体ユニット２０４の振動が抑制され、異音が低減される。本実施の形態に係る電磁弁２００は、第１の実施の形態に係る電磁弁１００と同様に、図９に示すような電流−流量特性を有する。

（第３の実施の形態）
本実施の形態に係る電磁弁は、第２の実施の形態に係る電磁弁と同様にロッドの形状が工夫されている。本実施の形態に係る電磁弁は、ロッドの形状以外に構成については上述の各実施の形態と同様なため、説明を省略する。

図１５は、第３の実施の形態に係るロッドの斜視図である。図１６は、図１５に示すロッドのフィンを含む断面図である。ロッド３２０は、プランジャ１２２のシャフト嵌合孔１２２ａに挿入される挿入部３２０ａと、シート２０６の弁座２０６ｂに当接する先端部３２０ｂと、を有する。先端部３２０ｂは、弁座２０６ｂに着座することにより作動液路２０６ａと作動液路１０８ｅ，１０８ｆとの連通を阻止し、弁座２０６ｂから離間することにより作動液路２０６ａと作動液路１０８ｅ，１０８ｆとを連通させる。ロッド３２０は、先端部３２０ｂのシール部分より挿入部３２０ａ側の外周の一部にフィン３２０ｂ１が設けられており、それ以外の部分とは異なった形状になっている。フィン３２０ｂ１は、中心軸に対して斜面３２０ｂ２が形成されるように、先端部３２０ｂから挿入部３２０ａへ向かうにしたがって径方向の突出量が徐々に大きくなっている。

図１７は、第３の実施の形態に係る電磁弁３００における作動液の流れを示す要部断面図である。フィン３２０ｂ１は、図１７に示すように、作動液路１０８ｅとの距離が、作動液路１０８ｆとの距離より短い位置に配設されている。これにより、他の部材を追加することなくロッド２２０の先端部２２０ｂの一部を加工することで、開弁時における作動液路１０８ｅへの作動液の流れと作動液路１０８ｆへの作動液の流れを異ならせることができる。

ここで、弁体ユニット３０４は、プランジャ１２２とロッド３２０とから構成されている。前述のように、流入ポートである作動液路２０６ａから複数の流出ポートである作動液路１０８ｅ，１０８ｆに向かう流路の形状がそれぞれ異なるため、開弁時に作動液路２０６ａから弁室３０２に流入した作動液は、その多くが作動液路１０８ｅに向かって流れることになる。このように、部品の公差や弁体ユニット３０４の軸ずれなどが存在したとしても、作動液の流れを積極的に偏らせることで、ロッド３２０の開度に対して流れが安定しない状況が改善される。このように、複数の作動液路１０８ｅ，１０８ｆへの作動液の流れが安定すること、換言すれば各作動液路への流量のバランスが安定することで、弁体ユニット３０４が作動液から受ける力のばらつきが減少する。

また、弁室３０２において、複数の作動液路１０８ｅ，１０８ｆへの作動液の流れが互いに均等ではなく偏ることになる。そのため、その流れに押し出されるように弁体ユニット３０４には矢印Ｃに示す径方向に力がかかる。また、フィン３２０ｂ１の斜面３２０ｂ２に沿って作動液が流れると、ロッド３２０は中心軸Ｌに対して径方向（矢印Ｃの方向）の力が働く。

その結果、弁体ユニット２０４は、わずかに傾き、プランジャ１２２がスリーブ１０８の円筒部１０８ｂと当接することになる。このように、弁体ユニット３０４に矢印Ｃに示す一定方向かつ径方向の力が働くことで、摩擦力が発生する摺動部の位置も安定する。また、スリーブ１０８とプランジャ１２２との間に大きな摺動摩擦力を安定して発生させることができるため、作動液の流れが不安定になることで発生する弁体ユニット３０４の振動が抑制され、異音が低減される。本実施の形態に係る電磁弁３００は、第１の実施の形態に係る電磁弁１００と同様に、図９に示すような電流−流量特性を有する。

（第４の実施の形態）
本実施の形態に係る電磁弁では、摺動部の摩擦を安定して増加させることができる構成が採用されている。これにより、弁体ユニットの振動の発生が抑制され、電磁弁の異音が低減される。

図１８は、第４の実施の形態に係る電磁弁４００の構成を詳細に示す断面図である。図１９は、第４の実施の形態に係るプランジャの断面図である。なお、上述の各実施の形態と同様な部材や構成については、説明を適宜省略する。電磁弁４００は、弁体ユニット４０４、シート４０６、スリーブ４０８、スプリング４１０、コイルヨーク４１２、リングヨーク４１４、コイル４１６、およびストッパ４１８を備える。

弁体ユニット４０４は、ロッド４２０、プランジャ４２２およびプランジャスリーブ４２３を有する。ロッド４２０は、一方の端部から所定長さにわたって他の部分より径の細い挿入部４２０ａが設けられている。ロッド４２０の他端部には、後述する弁座に着座して作動液の連通を阻止するように半球状に形成された先端部４２０ｂが設けられている。

プランジャ４２２は、円筒状に形成された磁性体であり、ロッド４２０が嵌め込まれて固定されるシャフト嵌合孔４２２ａが中心軸Ｌと同軸に設けられている。プランジャ４２２は、スリーブ４０８の内部に配置されており、スリーブ４０８の内部を、弁室４０２とばね室４３０とに区画する。弁室４０２は、ロッド４２０およびシート４０６で構成される弁部を含んでいる。ばね室４３０は、プランジャ４２２を挟んで弁室４０２と反対側に形成されており、ばね４１０が配設されれている。プランジャ４２２は、弁室４０２とばね室４３０とを連通させる複数の連通路４２２ｂが形成されている。プランジャ４２２は、ロッド４２０の挿入部４２０ａがシャフト嵌合孔４２２ａに挿入され嵌合することにより、弁室４０２側の端部にロッド４２０が固定される。

プランジャ４２２は、鉄系の材料を含む高透磁率部材である。その透磁率μ１は、コイル４１６に流す電流や電磁弁の応答速度等を考慮して適宜設定されればよいが、例えば、４０００以上であるとよい。しかしながら、プランジャ４２２が直接スリーブ４０８と摺動するような場合、摩擦力が過大になる可能性がある。そこで、本実施の形態に係る電磁弁４００では、図１９に示すように、プランジャスリーブ４２３がプランジャ４２２の外周に固定されている。プランジャスリーブ４２３は、円筒状の部材であり、スリーブ４０８の内周と摺動可能な程度の直径を有している。

次に、電磁弁４００の磁束経路について説明する。なお、以下では主な磁束経路を中心に説明し、それ以外の磁束経路については適宜省略している。

電磁弁４００においてスリーブ４０８の本体部４０８ａおよび円筒部４０８ｂ、プランジャ４２２、プランジャスリーブ４２３、リングヨーク４１４、およびコイルヨーク４１２が磁性体である。スリーブ４０８の本体部４０８ａを通過した磁束は、環状部４０８ｃが非磁性体であるため、まず軸方向にプランジャ４２２に進む。このように軸方向に磁束が進むことにより、スリーブ４０８とプランジャ４２２との間に強い吸引力を発生させることができ、スプリング４１０による弁体ユニット４０４への付勢力に逆らって、プランジャ４２２を円滑に第１方向に移動させることができる。

次に、磁束はプランジャ４２２からプランジャスリーブ４２３を介して磁性体であるスリーブ４０８へ向かい、最終的には、リングヨーク４１４およびコイルヨーク４１２を通過して再びスリーブ４０８に進む。そのため、プランジャ４２２やプランジャスリーブ４２３と、スリーブ４０８との間には径方向の力がかかり、プランジャスリーブ４２３がスリーブ４０８に対して摺動する際に摩擦力が発生する。摩擦力の大きさは、過大であれば弁体ユニット４０４を動作させる際に必要な電流が増大することになり、過小であれば弁体ユニット４０４が振動しやすくなる。

そこで、本実施の形態に係るプランジャスリーブ４２３は、スリーブ４０８との摩擦力を適正にするために、ステンレス系の材料を含む低透磁率部材を採用している。プランジャスリーブ４２３の透磁率μ２は、コイル４１６に流す電流やスリーブ４０８との摩擦力等を考慮して適宜設定されればよいが、例えば、１．３〜４００程度であるとよい。透磁率μ２の値がこの程度の範囲であれば、スリーブ４０８とプランジャスリーブ４２３との間である程度摩擦力を発生させることができるとともに、弁体ユニット４０４を動作させるためにコイル４１６に流す電流を小さくすることができる。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）の冷間加工品、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２等）がプランジャスリーブ４２３として好適である。なお、プランジャスリーブ４２３の肉厚（外径−内径）は、プランジャ４２２の肉厚よりも薄いとよい。

このように、プランジャスリーブ４２３の磁気特性と肉厚を適宜設定することで、磁束によって発生する電磁力（径方向）の強さを調整することができ、摺動摩擦力を適正な大きさにすることができる。これにより異音の原因となる弁体ユニットの振動を抑制することができる。

なお、本実施の形態に係る電磁弁４００は、弁体ユニット４０４とスリーブ４０８との摺動摩擦力を適正にすることで、弁体ユニット４０４の振動を抑制しているが、この構成に加えて、上述の各実施の形態に係るロッドやシートを組み合わせることで、更に振動を抑制することができる。

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実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや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。

１０ブレーキ制御装置、２０ホイールシリンダ、４２減圧弁、８０油圧アクチュエータ、９０ＥＣＵ、１００電磁弁、１０２弁室、１０４弁体ユニット、１０６シート、１０６ａ作動液路、１０６ｂ弁座、１０６ｂ１凹部、１０８スリーブ、１０８ｅ，１０８ｆ作動液路、１２０ロッド、１２２プランジャ、１２２ａシャフト嵌合孔、１２２ｂ連通路、１２２ｃ端面、２００電磁弁、２０２弁室、２０４弁体ユニット、２０６シート、２２０ロッド、２２０ｂ先端部、２２０ｂ１切り欠き部、３２０ロッド、３２０ｂ先端部、３２０ｂ１フィン、３２０ｂ２斜面、４２３プランジャスリーブ。

Claims

作動液が外部へ流出する複数の流出ポートが形成されている中空筒状のハウジングと、
前記ハウジングの開口部に取り付けられ、外部から前記ハウジングの内部へ作動液が流入する流入ポートが形成されているシート部材と、
前記シート部材の弁座に接離可能に配置された弁体と、
前記ハウジングの内部に摺動可能に配置されて前記ハウジングの内部を前記弁座側の弁室と該弁座と反対側の背圧室とに区画するとともに、前記弁座側の端部に前記弁体が設けられている可動子と、
前記可動子と前記背圧室を挟んで対向配置され、通電されたソレノイドの働きにより前記可動子を前記弁体の開弁方向に吸引する固定子と、
前記可動子を前記弁体の閉弁方向に付勢する付勢部材と、を備え、
前記弁室は、前記流入ポートから一方の流出ポートに向かう流路の形状が、前記流入ポートから他方の流出ポートに向かう流路の形状とは異なるように形成されていることを特徴とする電磁弁。
前記シート部材は、前記流入ポートを中心とした弁座の周方向の一部分がそれ以外の部分とは異なった形状になっており、
前記一部分は、該一部分と前記一方の流出ポートとの距離が、該一部分と前記他方の流出ポートとの距離と異なる位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
前記弁体は、外周の一部分がそれ以外の部分とは異なった形状になっており、
前記一部分は、該一部分と前記一方の流出ポートとの距離が、該一部分と前記他方の流出ポートとの距離と異なる位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。