JP2012127409A - 電磁式リニア弁 - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャの自励振動の発生を抑制可能な電磁式リニア弁を提供する。
【解決手段】(a)筒部２８の内部を２つの液室５８，６０に区画し、貫通穴６２が形成された区画部３０を有するハウジング２０と、(b)本体部とロッド部７４とを有し、一方の液室５８内に配設され、ロッド部の先端部が貫通穴の開口に着座するプランジャ２２とを備えた電磁式リニア弁１０において、筒部が、プランジャの本体部が挿入される部分の内径より小さな内径のロッド部被挿入部５４を有し、ロッド部被挿入部によって液室５８が第１液室８２と第２液室８４とに区画され、第１液室と筒部の外周面とに開口する貫通路９０と、第２液室と筒部の外周面とに開口する貫通路９２とが流出ポートとして機能するように構成する。このように構成すれば、作動液がプランジャ本体部に作用し難くなるとともに、液室から気泡を排出することが可能となり、自励振動の発生を抑制可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、プランジャとそのプランジャがそれの軸線方向に移動可能に設けられるハウジングとを備え、プランジャを移動させて弁を開閉する電磁式リニア弁に関する。

電磁式リニア弁には、(a)筒状をなすハウジング筒部と、そのハウジング筒部の一端を塞ぐコア部と、ハウジング筒部の内部を２つの液室に区画する区画部と、それら２つの液室を連通するように区画部を貫通する貫通穴とを有するハウジングと、(b)本体部とロッド部とを有し、コア部の側に位置する液室内に軸線方向に移動可能に配設され、弁体としてのロッド部の先端部が弁座として機能する貫通穴の開口に着座するプランジャとを備える電磁式リニア弁がある。そのようなプランジャとハウジングとを備えた電磁式リニア弁は、弁体が弁座に着座している状態において、高圧側の作動液路から低圧側の作動液路への作動液の流れを禁止し、弁体が弁座から離れている状態において、高圧側の作動液路から低圧側の作動液路への作動液の流れを許容する。さらに、弁体が弁座に接近する方向と弁座から離間する方向との一方にプランジャを付勢する弾性体と、その弾性体がプランジャを付勢する方向とは反対の方向にプランジャを移動させるための磁界を形成するコイルとを備えており、コイルへの通電量を制御することで、高圧側の作動液路内の作動液の液圧（以下、「高圧側作動液圧」という場合がある）と低圧側の作動液路内の作動液の液圧（以下、「低圧側作動液圧」という場合がある）との差圧を制御可能に変更することが可能とされている。下記特許文献には、高圧側作動液圧と低圧側作動液圧との差圧を制御可能な構造の電磁式リニア弁の一例が記載されている。

特開２００１−２０８２３３号公報

上記構造の電磁式リニア弁においては、プランジャがハウジング内で弾性体によって支持されていることから、弁の開閉に伴って自励振動が生じる虞がある。プランジャの自励振動の発生要因としては種々のものが考えられており、例えば、高圧側の作動液路からハウジング内に流入する作動液のプランジャへの作用，プランジャが配設される液室内の気泡等が自励振動の発生要因として考えられている。したがって、これら種々の発生要因を考慮してプランジャの自励振動を抑制することで、電磁式リニア弁の実用性を向上させることが可能となる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い電磁式リニア弁を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の電磁式リニア弁は、ハウジング筒部が、(a)プランジャの本体部が挿入される本体部被挿入部と、(b)ロッド部が挿入されるとともに、本体部被挿入部の内径より小さな内径のロッド部被挿入部とを有し、プランジャが配設されている液室が、(A)ロッド部被挿入部と区画部とによって区画される第１の液室と、(B)本体部とロッド部との間の段差面と、本体部被挿入部とロッド部被挿入部との間の段差面とによって区画される第２の液室とを含んで構成され、第１の液室とハウジング筒部の外周面とに開口する第１貫通路と、第２の液室とハウジング筒部の外周面とに開口する第２貫通路とが２つの流出ポートとして機能するように構成される。

本発明の電磁式リニア弁においては、ロッド部が挿入されるロッド部被挿入部によって、高圧側の作動液路からハウジング内に流入する作動液がプランジャの本体部に作用し難くされている。さらに、そのロッド部被挿入部によって区画される第１の液室と第２の液室との各々とハウジングの外周面とに開口する２本の流出ポートがハウジング筒部に形成されており、それら２つの液室から気泡が排出され易くされている。したがって、本発明の電磁式リニア弁によれば、自励振動の発生を抑制することが可能となり、電磁式リニア弁の実用性を高くすることが可能となる。

発明の態様

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。

なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、請求項１に（２）項に記載の技術的特徴を付加したものが請求項２に、請求項１または請求項２に（４）項に記載の技術的特徴を付加したものが請求項３に、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに（５）項に記載の技術的特徴を付加したものが請求項４に、それぞれ相当する。

（１）(a)筒状をなすハウジング筒部と、(b)そのハウジング筒部の一端を塞ぐコア部と、(c)前記ハウジング筒部の内部を前記コア部の側に位置する液室と前記コア部とは反対側に位置するもう１つの液室とに区画し、それら２つの液室を連通するように自身を貫通する貫通穴が形成された区画部と、(d)前記コア部とは反対側に位置する前記液室と連通する流入ポートとを有するハウジングと、
(A)強磁性材料により形成された本体部と、(B)その本体部の外径より小さい外径を持ち、その本体部の一端部から延び出すロッド部とを有し、軸線方向に移動可能に前記コア部の側に位置する前記液室内に配設され、前記ロッド部の先端部が前記貫通穴の開口に着座するプランジャと、
前記ロッド部の先端部が前記貫通穴の前記開口に接近する方向と前記開口から離間する方向との一方に前記プランジャを付勢する弾性体と、
前記ハウジングの周りに設けられ、前記弾性体が前記プランジャを付勢する方向とは反対の方向に前記プランジャを移動させるための磁界を形成するコイルと
を備えた電磁式リニア弁であって、
前記ハウジング筒部が、
(a)前記プランジャの前記本体部が挿入される本体部被挿入部と、(b)その本体部被挿入部に連続し、前記ロッド部が挿入されるとともに、前記本体部被挿入部の内径より小さな内径のロッド部被挿入部とを有し、
前記プランジャが配設されている前記液室が、
(A)前記プランジャの前記ロッド部の先端部のまわりにおいて区画された第１の液室と、(B)前記本体部と前記ロッド部との間の段差面と、前記本体部被挿入部と前記ロッド部被挿入部との間の段差面とによって区画された第２の液室とを含んで構成され、
それぞれが前記ハウジング内から作動液を流出させるための流出ポートとして機能し、一端部が前記第１の液室に開口するとともに他端部が前記ハウジング筒部の外周面に開口する第１貫通路と、一端部が前記第２の液室に開口するとともに他端部が前記ハウジング筒部の外周面に開口する第２貫通路とが、前記ハウジング筒部に形成された電磁式リニア弁。

電磁式リニア弁においては、プランジャがハウジング内で弾性体によって支持されていることから、弁の開閉に伴って自励振動が生じる虞がある。プランジャの自励振動の発生要因としては種々のものが考えられているが、例えば、高圧側の作動液路からハウジング内に流入する作動液のプランジャへの作用が自励振動の発生要因の１つとして考えられている。そこで、本項に記載された電磁式リニア弁においては、自励振動の発生を抑制するべく、内径の比較的小さなロッド部被挿入部がハウジング筒部に形成されている。ロッド部が挿入されるロッド部被挿入部の内径を小さくすることで、高圧側の作動液路からハウジング内に流入する作動液がプランジャの本体部へ作用し難くし、自励振動の発生を抑制することが可能となるのである。

ただし、そのロッド部被挿入部によって、プランジャが配設される液室（以下、「プランジャ液室」という場合がある）が、区画部の側に位置する第１の液室と、区画部とは反対側に位置する第２の液室とに区画されており、ロッド部とロッド部被挿入部とのクリアランスが小さくされているため、その第２の液室に気泡が入り込んでしまうとその気泡を低圧側の作動液路へ排出し難くなってしまう。プランジャは移動時において、プランジャ液室内の作動液によって減衰されるが、その液室内に気泡が入り込んでいると、作動液による減衰効果が低下する虞がある。作動液によるプランジャの減衰効果の低下も、プランジャの自励振動の発生要因の１つとして考えられており、プランジャ液室内の気泡は排出されることが望ましい。そこで、本項に記載の電磁式リニア弁においては、第１の液室とハウジング筒部の外周面とに開口する第１貫通路と、第２の液室とハウジング筒部の外周面とに開口する第２貫通路とをハウジング筒部に形成し、それら２つの貫通路を流出ポートとして機能させている。これにより、第２の液室に気泡が入り込んでしまった場合でも、その気泡を低圧側の作動液路へ容易に排出させることが可能となる。したがって、本項に記載の電磁式リニア弁によれば、高圧側の作動液路からハウジング内に流入する作動液がプランジャの本体部へ作用し難くするとともに、プランジャ液室内の気泡を容易に排出させることが可能となり、プランジャの自励振動の発生を好適に抑制することが可能となる。

（２）前記第１貫通路と前記第２貫通路とが、前記ハウジング筒部の軸線に垂直な面への前記ハウジング筒部の投影図において重ならないように、前記ハウジング筒部に形成されている(1)項に記載の電磁式リニア弁。

プランジャの本体部と区画部との間の空間、つまり、上記第１の液室と第２の液室とが位置する空間は比較的小さいため、ハウジング筒部のその空間を区画する部分の軸線方向の長さは比較的短い。そのような軸線方向の長さの比較的短いハウジング筒部の部分に、２本の貫通路を形成すると、それら２本の貫通路の間のハウジング筒部の肉厚を充分に確保することができなくなる虞がある。特に、２本の貫通路を、軸線方向からの視点において重なるようにハウジング筒部に形成すると、その重なる部分でのハウジング筒部の肉厚は相当薄いものとなる虞がある。一方で、２本の貫通路を、軸線方向からの視点において重なるようにハウジング筒部に形成し、その重なる部分でのハウジング筒部の肉厚を確保するためには、ハウジング筒部を長くし、電磁式リニア弁を大型化する必要がある。本項に記載の電磁式リニア弁では、２本の貫通路が、軸線に垂直な面へのハウジング筒部の投影図において重ならないように配設されている。つまり、軸線方向において透視した場合に、２本の貫通路が重ならないように配設されている。したがって、本項に記載の電磁式リニア弁によれば、大型化することなく、２本の貫通路の間のハウジング筒部の肉厚を充分に確保することが可能となる。

（３）前記第１貫通路と前記第２貫通路とが、それぞれ、前記ハウジング筒部の径方向に延びるように形成されている(1)項または(2)項に記載の電磁式リニア弁。

本項に記載の電磁式リニア弁によれば、貫通路の構造を簡便なものとすることが可能となり、電磁式リニア弁の製造工程を簡素化することが可能となる。

（４）前記プランジャが配設されている液室が、
さらに、前記第２の液室より前記コア部に近い位置に区画された第３の液室を含んで構成され、その第３の液室と前記第２の液室との間の作動液の流れを補助するべく、前記第２の液室と前記第３の液室とを連通する連通路が前記プランジャに形成されている(1)項ないし(3)項のいずれか１つに記載の電磁式リニア弁。

プランジャ液室内には、上記第１の液室および第２の液室だけでなく、第２の液室より区画部から離れる方向の側に位置する第３の液室も存在する。具体的に言えば、例えば、コア部とプランジャとによって区画される液室，プランジャの外周面およびハウジングの内周面が段付形状とされている場合にはプランジャの段差面とハウジングの段差面とによって区画される液室等が存在する。そのような第３の液室と第２の液室とは、プランジャの本体部とハウジング筒部とのクリアランスを介して連通されているが、そのクリアランスは概して小さくされている。このため、第３の液室内の気泡を、そのクリアランスを介して第２の液室へ排出させ難くなっている。本項に記載の電磁式リニア弁においては、そのクリアランスとは別に、第２の液室と第３の液室とを連通する連通路が形成されており、第２の液室内の気泡だけでなく、第３の液室内の気泡をも低圧側の作動液路へ容易に排出することが可能となっている。

（５）前記プランジャの前記本体部が、
(a)前記ロッド部の側に位置する小径部と、(b)その小径部に連続して前記ロッド部とは反対側に位置する大径部とを有して、段付形状とされており、
前記ハウジングの前記本体部被挿入部が、
(A)強磁性を有し、前記大径部が挿入された大径部被挿入部と、(B)強磁性を有し、前記大径部被挿入部の内径より小さな内径とされて前記大径部被挿入部に連続し、前記小径部が挿入された小径部被挿入部とを有し、
前記小径部と前記小径部被挿入部とのクリアランスが、前記大径部と前記大径部被挿入部とのクリアランスより小さくされた(1)項ないし(4)項のいずれか１つに記載の電磁式リニア弁。

プランジャの自励振動の抑制方法としては、上述したように、作動液がプランジャへ作用し難くする，プランジャ液室内から気泡を排出する等，種々の方法が考えられており、プランジャとハウジングの内周面との間に生じる摩擦力を大きくすることで自励振動を抑制する方法も考えられている。ただし、プランジャとハウジングの内周面との摩擦力を大きくすれば、自励振動を抑制することは可能であるが、そのような摩擦力が大きくなれば、高圧側作動液圧と低圧側作動液圧との差圧の制御を適切に実行できなくなる虞がある。

本項に記載の電磁式リニア弁においては、プランジャが段付形状にされるとともに、それを保持するハウジングの内周面も段付形状にされている。さらに、小径部と小径部被挿入部とのクリアランスが、大径部と大径部被挿入部とのクリアランスより小さくされている。このような構造により、プランジャの移動時において、小径部と小径部被挿入部とは摺接するが、大径部と大径部被挿入部とは摺接しないようになっている。また、プランジャの大径部と小径部との間でプランジャの断面積が急変するため、プランジャの小径部での磁気飽和によって、プランジャとハウジングの内周面との接触部分に流れる磁束の量は、プランジャ内を流れる全ての磁束の量より少なくなっている。つまり、プランジャ内にある程度の量の磁束が流れても、プランジャとハウジングの内周面との接触部分に流れる磁束の量を減らすことが可能となっている。

プランジャとハウジングの内周面との接触部分に流れる磁束の量は、後に詳しく説明するが、プランジャとハウジングの内周面との間に生じる摩擦力と大きく関係しており、接触部分に流れる磁束の量が多くなれば摩擦力も大きくなる。一方、プランジャ内を流れる磁束の量は、これも後に詳しく説明するが、プランジャの移動時に生じる電磁誘導に依拠した起電力と大きく関係しており、プランジャ内を流れる磁束の量が多くなれば、その起電力も大きくなる。その起電力は、プランジャの移動を妨げる方向に生じる。したがって、本項に記載の電磁式リニア弁によれば、ある程度大きな起電力を生じさせつつ、プランジャとハウジングの内周面との摩擦力を小さくすることが可能となる。つまり、プランジャとハウジングの内周面との間に大きな摩擦力を生じさせることなく、プランジャの自励振動を抑制することが可能となる。

（６）前記弾性体が、前記ロッド部の先端部が前記開口に接近する方向に前記プランジャを付勢するものである(1)項ないし(5)項のいずれか１つに記載の電磁式リニア弁。

本項に記載の電磁式リニア弁は、常閉弁の電磁式リニア弁に限定されている。プランジャの自励振動の発生頻度は、一般的に、常開弁の電磁式リニア弁より、常閉弁の電磁式リニア弁のほうが高いことが知られている。したがって、本項に記載の電磁式リニア弁では、プランジャの自励振動の発生を抑制する効果が充分に活かされる。

請求可能発明の実施例である電磁式リニア弁を示す概略断面図である。 図１に示すＡＡ線における断面図である。 図２に示すＢＢ線における断面図である。 比較例の電磁式リニア弁を示す概略断面図である。 図１の電磁式リニア弁の拡大図と比較例の電磁式リニア弁の拡大図とを並べて示す図である。

以下、請求可能発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本請求可能発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

＜電磁式リニア弁の構成＞
図１に、本発明の実施例の電磁式リニア弁１０を示す。本電磁式リニア弁１０は、高圧側の作動液路１２および低圧側の作動液路１４に接続されており、通常、弁体が弁座に着座することで、高圧側の作動液路１２から低圧側の作動液路１４への作動液の流れを禁止している。一方、弁体が弁座から離れることで、高圧側の作動液路１２から低圧側の作動液路１４への作動液の流れを許容し、作動液の流れを許容する際の高圧側の作動液路１２内の作動液の液圧と低圧側の作動液路１４内の作動液の液圧との差圧を制御可能に変更することが可能とされている。

電磁式リニア弁１０は、図１に示すように、中空形状のハウジング２０と、そのハウジング２０内に自身の軸線方向に移動可能に設けられたプランジャ２２と、ハウジング２０の外周に設けられた円筒状のコイル２４とを備えている。ハウジング２０は、上端部に設けられた円柱状のコア２６と、壁面を構成する概して円筒状の壁部材２８と、その壁部材２８の下端部に嵌入された有蓋円筒状の弁部材３０とを有している。コア２６と壁部材２８とは、強磁性材料により形成されており、それらコア２６と壁部材２８とは、非磁性材料により形成された円筒状のスリーブ３２を介して、離間した状態で連結されている。

壁部材２８は、それの内部が段付形状とされており、上端部に位置する上端部５０と、その上端部５０の下方に位置するとともに、上端部５０の内径より小さい内径の第１中間部５２と、その第１中間部５２の下方に位置するとともに、第１中間部５２の内径より小さい内径の第２中間部５４と、下端部に位置する下端部５６とに区分けすることができる。その下端部５６に区画部としての弁部材３０が固定的に嵌入されており、その弁部材３０によってハウジング２０内が、コア２６の側に位置する上液室５８とコア２６とは反対側に位置する下液室６０との２つの液室に区画されている。下液室６０はハウジング２０の下端面に開口しており、その開口が流入ポートとして機能することで、高圧側の作動液路１２が下液室６０に接続されている。また、弁部材３０には軸線方向に貫通する貫通穴６２が形成されている。その貫通穴６２の上方の開口６４はテーパ状に形成され、その開口６４が弁座として機能している。

プランジャ２２は、スリーブ３２と壁部材２８とによって構成されるハウジング筒部に挿入されており、そのハウジング筒部とコア２６と弁部材３０とによって区画された上液室５８内において、軸線方向に移動可能とされている。プランジャ２２は、強磁性材料により形成されており、外径の最も大きい大径部７０と、その大径部７０の下方に位置するとともに、大径部７０の外径より小さい外径の小径部７２と、その小径部７２の下方に位置するとともに、小径部７２の外径より小さい外径のロッド部７４とによって構成されることで、段付形状とされている。

プランジャ２２の大径部７０は、コア部としてのコア２６と対向するように設けられるとともに、壁部材２８の上端部５０に挿入されており、小径部７２は第１中間部５２に、ロッド部７４は第２中間部５４に、それぞれ挿入されている。つまり、プランジャ２２の大径部７０と小径部７２とによって構成されるプランジャ２２の本体部が、壁部材２８の上端部５０と第１中間部５２とによって構成される本体部被挿入部に挿入されている。

ちなみに、プランジャ２２の外径とハウジング２０の内径との関係は、以下のようになっている。プランジャ２２の大径部７０の外径は、大径部被挿入部としての上端部５０の内径より僅かに小さくされており、小径部７２の外径は、小径部被挿入部としての第１中間部５２の内径より僅かに小さくされている。そして、ロッド部７４の外径は、ロッド部被挿入部としての第２中間部５４の内径より僅かに小さくされている。つまり、大径部７０と上端部５０との間，小径部７２と第１中間部５２との間，ロッド部７４と第２中間部５４との間には隙間（クリアランス）が有り、プランジャ２２は、ハウジング２０内を円滑に移動できるようになっている。また、小径部７２と第１中間部５２との間のクリアランスは、大径部７０と上端部５０との間，ロッド部７４と第２中間部５４との間のクリアランスよりも小さくされている。このため、プランジャ２２の軸線とハウジング２０の軸線とがズレた場合には、プランジャ２２とハウジング２０とは、小径部７２と第１中間部５２とだけで接触するようになっている。つまり、プランジャ２２の軸線とハウジング２０の軸線とがズレても、大径部７０と上端部５０とは接触せず、さらに、ロッド部７４と第２中間部５４とも接触しないようになっている。

また、プランジャ２２の小径部７２の外周面には、周方向の一箇所において軸線方向に延びるようにして切欠部８０が形成されており、その切欠部８０によって上液室５８内の２つの液室が連通されている。詳しく言えば、上液室５８は、壁部材２８の第２中間部５４と弁部材３０とによって区画される第１プランジャ液室８２と、プランジャ２２の小径部７２とロッド部７４との間の段差面と壁部材２８の第１中間部５２と第２中間部５４との間の段差面とによって区画される第２プランジャ液室８４と、プランジャ２２の大径部７０と小径部７２との間の段差面と壁部材２８の上端部５０と第１中間部５２との間の段差面とによって区画される第３プランジャ液室８６と、コア２６と壁部材２８の上端面とによって区画される第４プランジャ液室８８との４つの液室によって構成されている。それら４つの液室のうちの第２プランジャ液室８４と第３プランジャ液室８６とが、切欠部８０によって連通されている。

それら４つのプランジャ液室うちのロッド部７４の先端部が位置する液室、つまり、第１の液室としての第１プランジャ液室８２には、ハウジング２０の壁部材２８を径方向に貫通する１対の第１貫通路９０が開口している。つまり、１対の第１貫通路９０は、それぞれ、一端部において第１プランジャ液室８２に開口するとともに、他端部において壁部材２８の外周面に開口しており、流出ポートとして機能している。１対の第１貫通路９０は、壁部材２８の周方向の２等配の位置に形成されており、１直線上に位置している。また、その第１プランジャ液室９０の上側に位置する液室、つまり、第２プランジャ液室８４には、図１におけるＡ−Ａ断面図である図２、および、その図２におけるＢ−Ｂ断面図である図３に示すように、ハウジング２０の壁部材２８を径方向に貫通する１対の第２貫通路９２が開口しており、それら１対の第２貫通路９２も流出ポートとして機能している。１対の第２貫通路９２も、壁部材２８の周方向の２等配の位置に形成されており、１直線上に位置しているが、軸線方向からの視点において、上記第１貫通路９０に対して９０°位相がズレた位置に形成されている。このため、１対の第１貫通路９０と１対の第２貫通路９２とは、軸線方向からの視点において、図２に示すように、４等配に位置している。つまり、１対の第１貫通路９０と１対の第２貫通路９２とは、軸線に直角な面へのハウジング２０の壁部材２８の投影図（図２参照）において重ならない位置に形成されている。

また、プランジャ２２のロッド部７４の先端は、半球状とされており、弁部材３０に形成された貫通穴６２の開口６４と向かい合うようにされている。そのロッド部７４の先端は、開口６４に着座するようにされており、弁体として機能するものとされている。その弁体として機能するロッド部７４の先端が、弁座として機能する開口６４に着座することで、貫通穴６２を塞ぐことが可能とされている。ちなみに、プランジャ２２は強磁性材料により形成された単一の素材を加工して成形されている。その１つの素材から成形されたプランジャ２２においては、表面の硬度を高くするための表面熱処理、詳しく言えば、浸炭焼入れ処理が全表面に施されており、プランジャ２２の硬度、特に貫通穴６２の開口６４に着座するロッド部７４の先端の硬度が高くされている。

また、ハウジング２０のコア２６の下端面には、プランジャ２２の上端面に形成された凸部１００と対向するように凹部１０２が形成されており、その凹部１０２に、プランジャ２２の軸線方向への移動に伴って、プランジャ２２の凸部１００が進入するようになっている。そのプランジャ２２の凸部１００の上端面には、有底穴１０４が形成されており、その有底穴１０４には圧縮コイルスプリング１０６が挿入されている。圧縮コイルスプリング１０６の上端部はプランジャ２２の上端面から突出しており、圧縮コイルスプリング１０６は、コア２６に形成された凹部１０２の底面と有底穴１０４の底面とによって圧縮された状態で配設されている。このため、プランジャ２２は、弾性体としての圧縮コイルスプリング１０６の弾性力によってコア２６から離れる方向に付勢されている。つまり、プランジャ２２のロッド部７４の先端が開口６４に接近する方向（以下、「接近方向」という場合がある）に付勢されている。なお、有底穴１０４には、圧縮コイルスプリング１０６に囲まれるようにして棒状のストッパ１０８が挿入されており、そのストッパ１０８によって、プランジャ２２の上方への移動量が制限されている。

また、コイル２４は、樹脂製の保持部材１１０によってハウジング２０の外周部において保持されており、その保持部材１１０とともに、強磁性材料によって形成されたコイルケース１１２によって覆われている。コイルケース１１２は、上端部においてコア２６に固定されるとともに、下端部において壁部材２８に固定されている。このため、コイル２４による磁界の形成に伴って、コイルケース１１２，コア２６，プランジャ２２，壁部材２８に磁路が形成されるようになっている。

＜電磁式リニア弁の作動＞
上述した構造によって、電磁式リニア弁１０は、コイル２４に電流が供給されていないときには、高圧側の作動液路１２から低圧側の作動液路１４への作動液の流れを禁止しており、コイル２４に電流を供給することによって、高圧側の作動液路１２から低圧側の作動液路１４への作動液の流れを許容するとともに、作動液の流れが許容される際の高圧側の作動液路１２内の作動液の液圧と低圧側の作動液路１４内の作動液の液圧との差圧を制御可能に変化させる構造とされている。

詳しく説明すれば、コイル２４に電流が供給されていない場合には、圧縮コイルスプリング１０６の弾性力によって、プランジャ２２のロッド部７４の先端が高圧側の作動液路１２に繋がる貫通穴６２の開口６４に着座することで、電磁式リニア弁１０は、高圧側の作動液路１２から低圧側の作動液路１４への作動液の流れを禁止している。この際、ロッド部７４の先端には、高圧側の作動液路１２内の作動液の液圧（以下、「高圧側作動液圧」という場合がある）と低圧側の作動液路１４内の作動液の液圧（以下、「低圧側作動液圧」という場合がある）との差に基づく力Ｆ₁が作用している。この圧力差に基づく力Ｆ₁と圧縮コイルスプリング１０６の弾性力Ｆ₂とは互いに逆向きに作用するが、弾性力Ｆ₂は圧力差に基づく力Ｆ₁と比較してある程度大きくされているため、電磁式リニア弁１０は、コイル２４への電流非供給時には開弁しないようになっている。

一方、コイル２４に電流が供給されると、磁界の形成に伴って、磁束が、コイルケース１１２，コア２６，プランジャ２２，壁部材２８を通過する。そして、ロッド部７４の先端が貫通穴６２の開口６４から離間する方向（以下、「離間方向」という場合がある）にプランジャ２２を移動させようとする磁気力が生じる。コイル２４に電流が供給されて磁界が形成されている際に、プランジャ２２には、圧力差に基づく力Ｆ₁と磁気力によってプランジャ２２が上方に付勢される力Ｆ₃との和と、圧縮コイルスプリング１０６の弾性力Ｆ₂とが互いに逆向きに作用する。この際、圧力差に基づく力Ｆ₁と磁気力による付勢力Ｆ₃との和が、弾性力Ｆ₂より大きい間は、ロッド部７４の先端によって塞がれていた開口６４が開き、高圧側の作動液路１２から低圧側の作動液路１４へ作動液が流れる。

そして、高圧の作動液が低圧側の作動液路１４へ流れることで、低圧側作動液圧が増加し、圧力差に基づく力Ｆ₁が減少する。その圧力差に基づく力Ｆ₁が減少することで、圧力差に基づく力Ｆ₁と磁気力による付勢力Ｆ₃との和が、弾性力Ｆ₂より小さくなれば、電磁式リニア弁１０は閉弁され、高圧側の作動液路１２から低圧側の作動液路１４への作動液の流れが阻止される。このため、低圧側作動液圧は、圧力差に基づく力Ｆ₁と磁気力による付勢力Ｆ₃との和が、弾性力Ｆ₂より小さくなった時点の低圧側作動液圧に維持される。つまり、コイル２４への通電量を制御することで、低圧側作動液圧と高圧側作動液圧との圧力差を制御することが可能となり、低圧側作動液圧を目標とする作動液圧まで増加させることが可能となっている。

＜本電磁式リニア弁と他の電磁式リニア弁との比較＞
本電磁式リニア弁１０においては、プランジャ２２が段付形状とされるとともに、そのプランジャ２２を保持するハウジング２０の内周面も段付形状とされている。このように段付形状のプランジャ２２およびハウジング２０を備えた電磁式リニア弁に対して、概して円柱状のプランジャ２００および内径の均一なハウジング２０２を備えた電磁式リニア弁２０４を、比較例として、図４に示す。比較例の電磁式リニア弁２０４は、プランジャ２００およびハウジング２０２を除き、本電磁式リニア弁１０と略同様の構成であるため、プランジャ２００およびハウジング２０２を中心に説明し、同様の機能の構成要素については、同じ符号を用いて説明を省略あるいは簡略に行うものとする。

比較例の電磁式リニア弁２０４の備えるハウジング２０２は、図４に示すように、壁面を構成する概して円筒状の円筒部材２０６を有している。その円筒部材２０６は強磁性材料により形成されており、円筒部材２０６の内径は均一とされている。その均一な内径の円筒部材２０６の内部には、強磁性材料により形成された円柱状のプランジャ本体２０８を有するプランジャ２００が挿入されている。プランジャ本体２０８の外径は、円筒部材２０６の内径より僅かに小さくされており、プランジャ２００はハウジング２０２内を軸線方向に円滑に移動できるようになっている。ちなみに、プランジャ本体２０８の外径は、本電磁式リニア弁１０の有するプランジャ２２の大径部７０の外径と略同じとされている。

プランジャ本体２０８の下端面には、有底穴２１０が形成されており、その有底穴２１０に、プランジャ本体２０８とは別の部材であるロッド部材２１２が固定的に嵌合されている。ロッド部材２１２の下端は、円筒部材２０６の下端部に嵌合された弁部材３０に向かい合っており、その弁部材３０に形成された貫通穴６２の開口６４に着座するものとされている。一方、プランジャ本体２０８の上端面にも、有底穴２１４が形成されており、その有底穴２１４の底面とコア２６との間に圧縮コイルスプリング１０６およびストッパ１０８が配設されている。

上述した構造によって、変形例の電磁式リニア弁２０４においても、本電磁式リニア弁１０と同様に、コイル２４に電流が供給されていないときには、閉弁しており、コイル２４に電流を供給することによって、高圧側の作動液路から低圧側の作動液路への作動液の流れを許容するとともに、高圧側の作動液路内の作動液の液圧と低圧側の作動液路内の作動液の液圧との差圧を制御可能に変化させる構造とされている。変形例の電磁式リニア弁２０４と本電磁式リニア弁１０とを比較すると、プランジャの移動時にプランジャの軸線とハウジングの軸線とがズレた場合には、変形例の電磁式リニア弁２０４においては、プランジャ本体２０８と円筒部材２０６とが摺接し、本電磁式リニア弁１０においては、プランジャ２２の小径部７２と壁部材２８の第１中間部５２とが摺接するようにされている。このため、変形例の電磁式リニア弁２０４でのプランジャ本体２０８と円筒部材２０６との間に生じる摩擦力は、本電磁式リニア弁１０での小径部７２と第１中間５２との間に生じる摩擦力より大きくなる傾向にある。

詳しく説明すれば、変形例の電磁式リニア弁２０４において、コイル２４に電流が供給された場合には、磁界が形成されて、磁束がハウジング２０２，プランジャ２００等を流れる。この際の磁力線は、図５（ａ）の矢印のように示すことができる。この図は、プランジャ２００の軸線とハウジング２０２の軸線とがズレて、プランジャ本体２０８が、図での右側面において、ハウジング２０２の円筒部材２０６に接触している状態を示している。この状態でコイル２４へ通電されることによって、例えば、コア２６からプランジャ本体２０８の上端へ６本の磁力線に相当する磁束が流れた場合には、プランジャ本体２０８と円筒部材２０６とが接触している側（図での右側）に５本の磁力線に相当する磁束が流れ、プランジャ本体２０８と円筒部材２０６とが接触していない側（図での左側）に１本の磁力線に相当する磁束が流れる。このため、プランジャ２００には、プランジャ本体２０８と円筒部材２０６とが接触している側に流れる磁束と接触していない側に流れる磁束との差に相当する力が作用する。つまり、プランジャ２００と円筒部材２０６との間には、４本の磁力線に相当する磁束に依拠した吸引力が生じ、その吸引力に応じた摩擦力が生じる。

一方、本電磁式リニア弁１０の有するコイル２４に通電された場合における磁力線は、図５（ｂ）の矢印のように示すことができる。この図は、プランジャ２２の軸線とハウジング２０の軸線とがズレて、プランジャ２２の小径部７２が、図での右側面において、ハウジング２０の壁部材２８の第１中間部５２に接触している状態を示している。この状態でコイル２４へ通電されることによって、例えば、コア２６からプランジャ２２の大径部７０の上端へ６本の磁力線に相当する磁束が流れた場合には、プランジャ２２の大径部７０から小径部７２へ、２本の磁力線に相当する磁束しか流れない。磁束が大径部７０から小径部７２に流れる際に、磁束の流れる箇所の断面積が急激に減少し、小径部７２において磁気飽和が生じるためである。このため、大径部７０から小径部７２に流れることができなかった磁束が、大径部７０から壁部材２８の上端部５０へ、それらの間のクリアランスを介して流れる。詳しくは、大径部７０と壁部材２８の上端部５０との間において、図での右側に２本の磁力線に相当する磁束が流れ、図での左側に２本の磁力線に相当する磁束が流れる。また、大径部７０から小径部７２へ流れた２本の磁力線に相当する磁束は、小径部７２と壁部材２８の第１中間部５２とが接触している側（図での右側）に流れる。このため、プランジャ２２とハウジング２０の内周面との間には、２本の磁力線に相当する磁束に依拠した吸引力が生じ、プランジャ２２の小径部７２と壁部材２８の第１中間部５２との間に、その吸引力に応じた摩擦力が生じる。

したがって、コアからプランジャへ同じ量の磁束が流れた場合には、プランジャとハウジングの内周面との間に生じる摩擦力に関して言えば、本電磁式リニア弁１０のほうが変形例の電磁式リニア弁２０４より小さくすることが可能となっている。プランジャとハウジングの内周面との摩擦力は、プランジャが停止していても移動していても生じるものであり、プランジャの移動を阻止する力である。電磁式リニア弁は、プランジャに作用する上向きの力と下向きの力とのバランスを制御することで、高圧側の作動液路内の作動液の液圧と低圧側の作動液路内の作動液の液圧との差圧を制御するものであるため、プランジャの移動を阻止する摩擦力が大きければ、差圧の制御に影響を及ぼす虞がある。このため、本電磁式リニア弁１０においては、比較例の電磁式リニア弁２０４より、好適に高圧側の作動液圧と低圧側の作動液圧との差圧を制御することが可能となっている。

また、プランジャの移動を阻止する力は、上記摩擦力以外にも発生する場合がある。磁束が流れる状況下において導体が移動すると、電磁誘導効果によって、その導体の移動を阻止しようとする力、つまり、起電力が生じる。電磁誘導によって生じる起電力は、導体の移動速度が高くなるほど、大きくなるものであり、導体が停止している場合には発生しない。つまり、電磁式リニア弁においても、コイルへの通電時に磁束がプランジャ，ハウジング等に流れている際に、プランジャが移動すれば、上記起電力が生じる。ただし、電磁誘導によって生じる起電力は、プランジャ停止時には発生せず、プランジャが低速で移動する場合には相当小さなものとなるため、差圧の制御への影響は小さいと考えることができる。

電磁式リニア弁には、差圧を制御する際の自励振動の問題がある。自励振動とは、プランジャを付勢するコイルスプリングのばね定数等に依拠した固有の振動数でプランジャが振動するものであり、このような振動は望ましくない。つまり、自励振動を抑制、言い換えれば、減衰することが望ましく、自励振動に対して大きな減衰力を作用させることが望ましい。上記電磁誘導によって生じる起電力は、プランジャの移動速度が高くなるほど、大きくなるものであることから、自励振動を好適に減衰することが可能である。電磁誘導によって生じる起電力は、プランジャの移動速度に依拠するが、プランジャを流れる磁束の量にも依拠する。つまり、プランジャの移動速度が同じであれば、プランジャを流れる磁束の量が多いほど、起電力は大きくなる。本電磁式リニア弁１０のプランジャ２２を流れる磁束の量は、プランジャ２２の大径部７０の外径と比較例のプランジャ２００のプランジャ本体２０８の外径とが略同じであることから、比較例の電磁式リニア弁２０４のプランジャ２００を流れる磁束の量と殆ど同じである。このため、本電磁式リニア弁１０は、比較例の電磁式リニア弁２０４と同等に自励振動を減衰することが可能となっている。つまり、本電磁式リニア弁１０は、比較例の電磁式リニア弁２０４と比較して、自励振動の減衰効果を低減させることなく、プランジャとハウジングの内壁面との間の摩擦力を低下させることが可能となっている。

また、比較例の電磁式リニア弁２０４が開弁された場合には、貫通穴６２から流入した作動液がプランジャ本体２０８の下面を押し上げるようにしてハウジング２０２内を流れる。一方、本電磁式リニア弁１０が開弁された場合には、貫通穴６２から流入した作動液は、ハウジング２０の壁部材２８の第２中間部５４によって、プランジャ２２の小径部７２の下面側には流れ難くされている。ハウジング内に流入した作動液が勢いよくプランジャに作用することは、プランジャの自励振動の要因の１つとして考えられていることから、本電磁式リニア弁１０は、比較例の電磁式リニア弁２０４と比較して、自励振動を抑制することが可能となっている。

さらに、プランジャが収容される液室、つまり、上液室内に気泡が入り込んでいる場合には、作動液によるプランジャの減衰効果が低下し、プランジャの自励振動が生じ易くなると考えられている。このため、上液室内に入り込んでいる気泡は低圧側の作動液路へ排出されることが望ましい。ただし、プランジャの外周面とハウジングの内周面とのクリアランスは比較的小さいため、上液室の上方に位置するプランジャ液室内に入り込んでいる気泡を、低圧側の作動液路にまで排出させることは困難である。本電磁式リニア弁１０では、先に説明したように、摩擦力等の問題に対処するために、プランジャ２２の小径部７２と壁部材２８の第１中間部５２とのクリアランスは小さくされており、さらに、作動液のプランジャ２２への作用を低減させるために、壁部材２８に第２中間部５４が形成されている。このため、上液室５８内の気泡を排出し易くするべく、上液室５８の第２の液室としての第２プランジャ液室８４と第３の液室としての第３プランジャ液室８６とを連通する切欠部８０が、プランジャ２２の側面に形成されている。そして、その第２プランジャ液室８４とハウジング２０の外周面とに開口する第２貫通路９２が、ハウジング２０の壁部材２８に形成されている。このため、本電磁式リニア弁１０においては、連通路としての切欠部８０によって、第３プランジャ液室８６から第２プランジャ液室８４に気泡を排出し、さらに、第２貫通路９２によって低圧側の作動液路１４へ気泡を排出することが可能となっている。

また、本電磁式リニア弁１０では、流出ポートとして機能する第１貫通路９０および第２貫通路９２の形成箇所に工夫を凝らすことで、リニア弁としての利便性を高めている。具体的には、第１貫通路９０および第２貫通路９２は、図２に示すように、軸線方向からの視点において位相がズレるように壁部材２８に形成されている。このため、第１貫通路９０と第２貫通路９２との間の壁部材２８の肉厚を充分確保することが可能となっている。例えば、第１貫通路９０と第２貫通路９２とを軸線方向からの視点において同じ位相に形成した場合には、第１貫通路９０と第２貫通路９２との間の壁部材２８の肉厚を充分確保することができず、リニア弁の信頼性が低いものとなってしまう虞がある。このような観点から、本電磁式リニア弁１０の利便性は高いものとなっている。また、例えば、第１貫通路９０と第２貫通路９２とを軸線方向からの視点において同じ位相に形成し、それらの間の壁部材２８の肉厚を充分確保するためには、リニア弁の全長を長くする必要がある。しかし、本電磁式リニア弁１０では、第１貫通路９０と第２貫通路９２との位相をずらすことで、リニア弁の全長を長くすること無く、それらの間の壁部材２８の肉厚を確保することが可能となっている。したがって、このような観点からも、本電磁式リニア弁１０の利便性は高いものとなっている。

１０：電磁式リニア弁 ２０：ハウジング ２２：プランジャ ２４：コイル ２６：コア（コア部） ２８：壁部材（ハウジング筒部） ３０：弁部材（区画部） ３２：スリーブ（ハウジング筒部） ５０：上端部（本体部被挿入部）（大径部被挿入部） ５２：第１中間部（本体部被挿入部）（小径部被挿入部） ５４：第２中間部（ロッド部被挿入部） ５８：上液室 ６０：下液室 ６２：貫通穴 ６４：開口 ７０：大径部（本体部） ７２：小径部（本体部） ７４：ロッド部 ８０：切欠部（連結路） ８２：第１プランジャ液室（第１の液室） ８４：第２プランジャ液室（第２の液室） ８６：第３プランジャ液室（第３の液室） ９０：第１貫通路 ９２：第２貫通路 １０６：圧縮コイルスプリング（弾性体）

Claims (4)

1. (a)筒状をなすハウジング筒部と、(b)そのハウジング筒部の一端を塞ぐコア部と、(c)前記ハウジング筒部の内部を前記コア部の側に位置する液室と前記コア部とは反対側に位置するもう１つの液室とに区画し、それら２つの液室を連通するように自身を貫通する貫通穴が形成された区画部と、(d)前記コア部とは反対側に位置する前記液室と連通する流入ポートとを有するハウジングと、
   (A)強磁性材料により形成された本体部と、(B)その本体部の外径より小さい外径を持ち、その本体部の一端部から延び出すロッド部とを有し、軸線方向に移動可能に前記コア部の側に位置する前記液室内に配設され、前記ロッド部の先端部が前記貫通穴の開口に着座するプランジャと、
   前記ロッド部の先端部が前記貫通穴の前記開口に接近する方向と前記開口から離間する方向との一方に前記プランジャを付勢する弾性体と、
   前記ハウジングの周りに設けられ、前記弾性体が前記プランジャを付勢する方向とは反対の方向に前記プランジャを移動させるための磁界を形成するコイルと
   を備えた電磁式リニア弁であって、
   前記ハウジング筒部が、
   (a)前記プランジャの前記本体部が挿入される本体部被挿入部と、(b)その本体部被挿入部に連続し、前記ロッド部が挿入されるとともに、前記本体部被挿入部の内径より小さな内径のロッド部被挿入部とを有し、
   前記プランジャが配設されている前記液室が、
   (A)前記プランジャの前記ロッド部の先端部のまわりにおいて区画された第１の液室と、(B)前記本体部と前記ロッド部との間の段差面と、前記本体部被挿入部と前記ロッド部被挿入部との間の段差面とによって区画された第２の液室とを含んで構成され、
   それぞれが前記ハウジング内から作動液を流出させるための流出ポートとして機能し、一端部が前記第１の液室に開口するとともに他端部が前記ハウジング筒部の外周面に開口する第１貫通路と、一端部が前記第２の液室に開口するとともに他端部が前記ハウジング筒部の外周面に開口する第２貫通路とが、前記ハウジング筒部に形成された電磁式リニア弁。
2. 前記第１貫通路と前記第２貫通路とが、前記ハウジング筒部の軸線に垂直な面への前記ハウジング筒部の投影図において重ならないように、前記ハウジング筒部に形成されている請求項１に記載の電磁式リニア弁。
3. 前記プランジャが配設されている液室が、
   さらに、前記第２の液室より前記コア部に近い位置に区画された第３の液室を含んで構成され、その第３の液室と前記第２の液室との間の作動液の流れを補助するべく、前記第２の液室と前記第３の液室とを連通する連通路が前記プランジャに形成されている請求項１または請求項２に記載の電磁式リニア弁。
4. 前記プランジャの前記本体部が、
   (a)前記ロッド部の側に位置する小径部と、(b)その小径部に連続して前記ロッド部とは反対側に位置する大径部とを有して、段付形状とされており、
   前記ハウジングの前記本体部被挿入部が、
   (A)強磁性を有し、前記大径部が挿入された大径部被挿入部と、(B)強磁性を有し、前記大径部被挿入部の内径より小さな内径とされて前記大径部被挿入部に連続し、前記小径部が挿入された小径部被挿入部とを有し、
   前記小径部と前記小径部被挿入部とのクリアランスが、前記大径部と前記大径部被挿入部とのクリアランスより小さくされた請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の電磁式リニア弁。

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