JP2017129207A - 電磁弁、及びブレーキシステム - Google Patents

Abstract

【課題】小型化された電磁弁を提供する。【解決手段】電磁弁９０は、コイル１０と、軸線Ａ方向一方側の端部に設けられた第一弁座２６、第一弁座２６と外周面とを連通する連通路２３を有し、コイル１０によって励磁される固定鉄芯１１と、固定鉄芯１１の一方側の端部に設けられる内側筒部１２と、内側筒部１２の内周面との間に内側流路３２を形成し、内周面に対して軸線Ａ方向に相対移動可能であり、軸線Ａ方向他方側の端部に設けられて第一弁座２６に当接離間する第一弁体２８と、第二弁体２９とを有する可動鉄芯１４と、連通路２３に連通する外側流路３３を形成する外側筒部１３と、内側流路３２に連通する弁室Ｖ１、第二弁体２９が当接離間する第二弁座２７、第二弁座２７と外面とを連通する第一ポートＰ１、弁室Ｖ１内と外面とを連通する第二ポートＰ２、及び、外側流路３３と外面とを連通する第三ポートＰ３を有する弁本体１５とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電磁弁、及びブレーキシステムに関する。

例えば鉄道車輌等に搭載されるブレーキ装置（ブレーキシステム）は、高圧空気を生成する圧縮機と、生成された高圧空気を貯留するタンクと、タンクから供給された高圧空気によって駆動されるブレーキ装置本体と、を備えている。さらに、これら圧縮機、タンク、及びブレーキ装置本体は、複数の配管同士で連通されるとともに、これら配管上には、連通状態を変化させるための弁装置が設けられている。
このような弁装置の具体例として、下記特許文献１に記載された電磁弁が知られている。特許文献１に記載された電磁弁には、それぞれ異なる配管に接続されるノーマルオープンポート、ノーマルクローズポート、及びコモンポートが形成されている。これらポートの開閉は、コイルの通電状態に応じて進退動する可動鉄芯の位置によって変化する。すなわち、この弁装置は３方弁として動作する。

特開平８−２９１８７４号公報

ここで、近年では上記のような弁装置の寸法体格を小さくすることに対する要請が特に高まっている。しかしながら、上記特許文献１に記載された電磁弁では、上記のノーマルオープンポート、ノーマルクローズポート、及びコモンポートが、それぞれ異なる方向に延びている。このため、弁装置を他の装置に取り付けるに当たって、各ポートにつながる配管を３つの異なる方向に敷設する必要がある。したがって、配管を含む弁装置の体格、及び取付面積が大きくなってしまう。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、十分に小型化された電磁弁を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様に係る電磁弁は、通電されることで軸線方向に磁界を発生するコイルと、前記軸線方向に延びる棒状をなすとともに、該軸線方向の一方側の端部に設けられた第一弁座、第一弁座と外周面とを連通する連通路を有し、前記コイルによって励磁される固定鉄芯と、前記固定鉄芯の前記一方側の端部に設けられて前記軸線方向に延びる筒状をなす内側筒部と、該内側筒部の内周面との間で軸線方向にわたって延びる内側流路を形成しながら該内周面に対して前記軸線方向に相対移動可能に設けられ、前記軸線方向の他方側の端部に設けられて前記第一弁座に当接離間する第一弁体と、前記軸線方向の一方側の端部に設けられた第二弁体とを有し、前記コイルによって励磁される可動鉄芯と、前記固定鉄芯から前記軸線方向一方側に延びるように前記内側筒部の外周部に設けられる筒状をなし、前記内側筒部との間に軸線方向にわたって延びるとともに前記連通路に連通する外側流路を形成する外側筒部と、前記内側流路に連通する弁室、該弁室内に設けられて前記第二弁体が当接離間する第二弁座、該第二弁座と外面とを連通する第一ポート、前記弁室内と前記外面とを連通する第二ポート、及び、前記弁室と非連通とされて前記外側流路と前記外面とを連通する第三ポートを有する弁本体と、を備える。

この構成によれば、内側筒部と外側筒部とによって、第三ポートに連通する外側流路が軸線方向に形成される。加えて、内側筒部と可動鉄芯との間に内側流路が軸線方向に形成される。また、これら外側流路と内側流路とは連通路によって互いに連通されている。
これにより、第二ポートと第三ポートとが連通されている状態においては、例えば第二ポートから内側流路内に流入した流体は、軸線方向一方側から他方側に向かって当該内側流路内を流通した後、上記の連通路を経て軸線方向他方側から外側流路内に流入する。外側流路内に流入した流体は、軸線方向他方側から一方側に向かって当該外側流路内を流通した後、第三ポートから外部に排出される。
このように、内側流路を経て軸線方向他方側に流れた流体を、連通路、及び外側流路によって再び軸線方向一方側の位置にまで戻すことができる。したがって、第三ポートを第二ポートの近傍に配置することが可能となる。すなわち、第二ポート、及び第三ポートが互いに大きく離間している構成に比べて、装置の寸法体格を小さくすることができる。

本発明の第二の態様によれば、上記第一の態様に係る電磁弁では、前記第一ポート、前記第二ポート、及び前記第三ポートは、前記弁本体の前記外面における同一の面上に開口していてもよい。

この構成によれば、第一ポート、第二ポート、及び第三ポートが、弁本体の外面における同一の面上に開口していることから、これらポートを他の装置にそれぞれ接続するに当たって、接続に要する面積を小さくすることができる。
ここで、上記のようなポートが配置された面と他の装置の面とを接合する場合、流体の漏洩を防ぐために、互いの接続面に磨き仕上げを施すことが一般的である。上記のような構成によれば、第一ポート、第二ポート、及び第三ポートが、弁本体の外面における同一の面上に開口していることから、磨き仕上げを施すべき面を一つの面に限定することができる。すなわち、これらポートが互いに異なる複数の面上に開口している場合に比べて、製造コストやメンテナンスコストを低減することができる。

本発明の第三の態様によれば、上記第一又は第二の態様に係る電磁弁は、前記可動鉄芯を、前記軸線方向一方側に向かって付勢することで、前記第二弁体を前記第二弁座に当接させる弾性部材を備えてもよい。

この構成によれば、コイルに通電されていない状態では、弾性部材によって可動鉄芯が軸線方向の一方側に付勢される。これにより、第一弁体は第一弁座から離間し、第二弁体は第二弁座に十分な力をもって当接する。すなわち、第二弁体と第二弁座との間における流体の漏洩をさらに抑制することができる。

本発明の第四の態様によれば、上記第一から第三のいずれか一態様に係る電磁弁では、前記内側流路は、前記可動鉄芯の外周面、及び前記内側筒部の内周面のいずれか一方に形成され、前記軸線方向にわたって延びる溝であってもよい。

この構成によれば、可動鉄芯の外周面、及び前記内側筒部の内周面のいずれか一方に溝を形成するのみによって、上記の内側流路を容易に形成することができる。

本発明の第五の態様によれば、上記第四の態様に係る電磁弁では、前記可動鉄芯の外周面、及び前記内側筒部の内周面のいずれか一方に、前記軸線の周方向に間隔をあけて設けられた複数の前記溝が形成されていてもよい。

この構成によれば、周方向に間隔をあけて複数の溝が形成されるため、内側流路の流路面積を十分に確保することができる。

本発明の第六の態様によれば、上記第一から第五のいずれか一態様に係る電磁弁では、前記軸線方向から見て、前記可動鉄芯の外周面と前記内側筒部の内周面との間の離間距離が相対的に大きい領域と小さい領域とが形成され、前記可動鉄芯における前記離間距離が大きい領域側を含む部分は、前記離間距離が小さい領域側を含む部分よりも透磁率が大きい材料で形成されていてもよい。

この構成によれば、可動鉄芯の外周面と内側筒部の内周面との間の離間距離が相対的に大きい領域と小さい領域とが形成されることから、特に上記離間距離が大きい領域では、内側流路としての流路面積を十分に確保することができる。
ここで、上記離間距離が大きい領域では、コイルによって形成される磁場の磁束密度が低下することが懸念される。しかしながら、上記のような構成によれば、可動鉄芯における上記離間距離が大きい領域を含む部分が、比較的に透磁率の大きい材料で形成されているため、磁束密度が当該領域で低下する可能性を低減することができる。すなわち、コイルの通電状態に応じて、可動鉄芯をよりスムーズに移動させることができる。

本発明の第七の態様によれば、ブレーキシステムは、外部から供給された流体を圧縮して高圧流体を生成する圧縮機と、前記圧縮機から供給された前記高圧流体を貯留するタンクと、前記高圧流体によって車両の制動を行うブレーキ装置と、前記タンクから供給された前記高圧流体の圧力を調整し、前記ブレーキ装置に前記高圧流体を供給するブレーキ制御装置と、上記第一から第六のいずれか一態様に係る電磁弁と、を備え、前記電磁弁が、前記圧縮機、前記タンク及び前記ブレーキ装置の少なくとも一つに組み込まれている。

この構成によれば、電磁弁が小型化されていることにより、ブレーキ装置としての寸法体格を小さくすることができる。

本発明によれば、十分に小型化された電磁弁、及びこれを備えるブレーキ装置を提供することができる。

本発明の第一実施形態に係るブレーキシステムの構成を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る電磁弁の断面図である。 本発明の第一実施形態に係る固定鉄芯、内側筒部、及び外側筒部の構成を示す部品図である。 本発明の第一実施形態に係る可動鉄芯を軸線と交差する方向から見た断面図である。 本発明の第一実施形態に係る可動鉄芯を軸線方向から見た図である。 本発明の第一実施形態に係る電磁弁において、コイルが通電されている状態を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る可動鉄芯、内側筒部、及び外側筒部を軸線方向から見た図である。 本発明の各実施形態に係るシート部、及び凸部の変形例を示す要部拡大図である。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、ブレーキシステム１００は、圧縮機１と、タンク２と、ブレーキ装置３と、ブレーキ制御装置４と、を備えている。圧縮機１は、外部から供給された流体（空気）を圧縮して高圧流体（高圧空気）を生成する。タンク２は、上記圧縮機１から供給された高圧空気を貯留する。ブレーキ装置３は、上記の高圧空気を利用して鉄道用車両等に設けられた走行台車に制動力を付与する。ブレーキ装置３は、例えば増圧シリンダを有するディスクブレーキや、路面ブレーキ等であって、上記走行台車ごとに設けられている。なお、ブレーキ装置３は、必ずしも走行台車ごとに設けられていなくてもよく、例えば車両ごとに設けられてもよいし、走行台車の車輪ごとに設けられてもよい。

ブレーキ制御装置４は、タンク２から供給された高圧空気の圧力を調整した後、当該高圧空気をブレーキ装置３に供給する。本実施形態に係るブレーキ制御装置４は、指令発生部４１、圧力発生部４２、応荷重弁４３、切換弁４４（電磁弁９０）、及び中継弁４５を備える。

指令発生部４１は、車両を運転する運転士の操作やＡＴＣからの指令等に基づいて、電気信号としてのブレーキ指令を生成する。圧力発生部４２は、タンク２からの高圧空気を用いて指令発生部４１からのブレーキ指令に応じた圧力を出力する。応荷重弁４３は、タンク２からの高圧空気を用いて車両の重量に応じた圧力を出力する。切換弁４４は、圧力発生部４２又は応荷重弁４３から出力された圧力の一方を選択して出力する。すなわち、この切替弁は３つのポートを備える三方弁として動作する。中継弁４５は、タンク２からの高圧空気を用いて、切換弁４４から出力された圧力の空気容量を増幅してブレーキ装置３に導入する。

以上のように構成されたブレーキシステム１００では、切換弁４４として、以下に説明する電磁弁９０が採用されている。電磁弁９０は、コイル１０と、固定鉄芯１１と、内側筒部１２と、外側筒部１３と、可動鉄芯１４と、弁本体１５と、バネ１６（弾性部材）と、を備えている。

図２に示すように、コイル１０は、軸線Ａ方向に延びる筒状のボビン１７と、このボビン１７の外周側に軸線Ａ回りに巻回された銅線１８と、を有している。ボビン１７の外周面は軸線Ａの一方側から他方側に向かって一様な径寸法を有している。ボビン１７の内周面側には、後述する固定鉄芯１１と可動鉄芯１４とが挿通される。

ボビン１７の外周面には、銅線１８が隙間なく巻回されている。銅線１８の両端部は、直流電源（図示省略）に電気的に接続されている。直流電源によって通電されることで、コイル１０は軸線Ａ方向に磁界を発生させる。なお、コイル１０を形成する銅線１８の巻き方には種々の態様が従来提唱されているが、本実施形態では、上記のように軸線Ａ方向に磁界を発生させることができる限りにおいて、いかなる巻き方を採用してもよい。

以上のように構成されたコイル１０は、外周側からケーシング１９によって覆われている。ケーシング１９の内部には、上記のコイル１０から発生する磁力線を集約するためのケイ鉄２０が埋設されている。本実施形態におけるケイ鉄２０は、軸線Ａを中心とする筒状をなすとともに、軸線Ａ方向の両側は、それぞれ該軸線Ａに向かって屈曲している。このようなケイ鉄２０を設けることにより、コイル１０から発生した磁力線は、コイル１０の外側に発散しにくくなる。

図２又は図３に示すように、固定鉄芯１１と可動鉄芯１４とは、上記のボビン１７の内周側に形成された開孔に挿通される。具体的には、固定鉄芯１１と可動鉄芯１４とは、軸線Ａ方向に延びる棒状の部材である。固定鉄芯１１における軸線Ａ方向他方側の部分は、ボビン１７の内径寸法とおおむね同等かわずかに小さな外径寸法を有する大径部２１とされている。一方で、固定鉄芯１１における軸線Ａ方向一方側の部分は、他方側の部分よりも小さな外径寸法を有する小径部２２とされている。大径部２１と小径部２２との間には段差が形成されている。

小径部２２の内側には、流体（高圧空気）が流通する流路としての連通路２３が形成されている。この連通路２３は、小径部２２の軸線Ａ方向一方側の端部から他方側に向かって、軸線Ａと同軸に延びる第一連通路２４と、この第一連通路２４の軸線Ａ方向他方側の端部に接続されて、径方向外側に向かって延びる一対の第二連通路２５と、を有している。

第一連通路２４の軸線Ａ方向一方側の端部には、第一弁座２６が設けられている。第一弁座２６は、後述する可動鉄芯１４に設けられた第一弁体２８と当接離間する。一対の第二連通路２５は、固定鉄芯１１（小径部２２）の外周面上に開孔している。すなわち、この連通路２３によって、第一弁座２６と固定鉄芯１１の外周面とが連通されている。

この固定鉄芯１１と可動鉄芯１４とは、上述したボビン１７を介して、コイル１０によって軸線Ａ方向に対する径方向外側から覆われている。すなわち、コイル１０が通電状態にある時、固定鉄芯１１と可動鉄芯１４とは軸線Ａ方向に延びる磁界によって励磁される（磁力を帯びる）。

固定鉄芯１１における軸線Ａ方向一方側の端部（小径部２２の軸線Ａ方向一方側の端部）には、軸線Ａ方向に延びる筒状の内側筒部１２が取り付けられている。内側筒部１２は、上記の小径部２２を外周側から囲むようにして、軸線Ａ方向他方側から一方側に向かって延びている。内側筒部１２の外径寸法、及び内径寸法は、軸線Ａ方向にわたって一様とされている。

より詳しくは図３に示すように、内側筒部１２は、連通路２３よりも軸線Ａ方向一方側の位置で、固定鉄芯１１に対してアルゴンアーク溶接等によって形成された溶接部Ｗを介して固定されている。言い換えると、本実施形態では、固定鉄芯１１と内側筒部１２とが重なる領域のうち、一部のみ（軸線Ａ方向他方側の端部を含む部分のみ）に溶接が施されている。この溶接部Ｗは、小径部２２の外周面に沿って円周状に形成される。なお、小径部２２のうち、内側筒部１２が取り付けられる領域では、小径部２２における他の領域に比べて、外形寸法がわずかに小さく設定されている。これにより、内側筒部１２の軸線Ａ方向における位置決めを容易に行うことができる。

外側筒部１３は、内側筒部１２の外周部に設けられる筒状の部材である。より詳細には、外側筒部１３は、固定鉄芯１１における上記小径部２２よりも軸線Ａ方向他方側の部分に取り付けられている。外側筒部１３は、軸線Ａ方向に延びる筒状をなしている。外側筒部１３は、内側筒部１２と同様に、固定鉄芯１１の軸線Ａ方向一方側の端部に溶接部Ｗを介して固定されている。より具体的には、固定鉄芯１１と外側筒部１３とが重なる領域のうち、一部のみ（軸線Ａ方向他方側の端部を含む部分のみ）に溶接部Ｗが形成されている。

外側筒部１３の内径寸法は、内側筒部１２の外径寸法よりも大きく設定されている。外側筒部１３は、上述の小径部２２の外周面に形成された連通路２３（第二連通路２５）の径方向外側の端部を、径方向外側から覆っている。さらに、内側筒部１２の外周面と外側筒部１３の内周面とは軸線Ａの径方向に間隔をあけて互いに対向している。

内側筒部１２の外周面と外側筒部１３の内周面との間に形成された間隔は、流体が流通する外側流路３３とされている。外側流路３３は、軸線Ａ方向他方側の端部で、上記した連通路２３（第一連通路２４、第二連通路２５）と互いに連通されている。

さらに、外側筒部１３のうち、軸線Ａ方向一方側の部分には、当該外側筒部１３を軸線Ａに対する径方向に貫通する複数の孔部１３１が、周方向に間隔をあけて形成されている。これら孔部１３１によって、外側筒部１３の外周側と、外側流路３３及び連通路２３とが互いに連通されている。

可動鉄芯１４は、内側筒部１２の内周面に対して軸線Ａ方向に相対移動可能に設けられている。より具体的には、図１及び図４に示すように、可動鉄芯１４は、棒状の可動鉄芯本体１４１と、この可動鉄芯本体１４１の軸線Ａ方向における両端部に設けられた第一弁体２８、及び第二弁体２９と、を備えている。可動鉄芯本体１４１は、軸線Ａ方向に延びる棒状をなしている。可動鉄芯本体１４１の軸線Ａ方向他方側の端部には、第一弁体２８を収容する第一収容部３０が形成されている。第一収容部３０は、可動鉄芯本体１４１の軸線Ａ方向他方側の端面から軸線Ａ方向一方側に向かって凹むように形成された空間である。同様に、可動鉄芯本体１４１の軸線Ａ方向一方側の端部には、第二弁体２９を収容する第二収容部３１が形成されている。第二収容部３１は、可動鉄芯本体１４１の軸線Ａ方向一方側の端面から軸線Ａ方向他方側に向かって凹むように形成された空間である。

さらに、図４、及び図５に示すように、可動鉄芯本体１４１の外周面には、径方向外側から内側に向かって凹む複数の溝Ｓが形成されている。これら複数の溝Ｓは、軸線Ａ方向にわたって延びている。なお、本実施形態では、可動鉄芯本体１４１の周方向に等間隔に３つの溝Ｓが形成されている。

第一弁体２８、及び第二弁体２９は互いに同等の構成を有している。図１に示すように、第一弁体２８は、ゴムやシリコン等の弾性を有する材料で形成された第一弁体本体２８１と、この第一弁体本体２８１を軸線Ａ方向一方側から他方側に向かって付勢する緩衝バネ２８２と、を有している。

第一弁体本体２８１の軸線Ａ方向他方側の面は、軸線Ａ方向一方側に向かって凹むシート部２８３とされている。このシート部２８３が、上述した連通路２３（第一連通路２４）に形成された第一弁座２６に当接離間する。

同様にして、第二弁体２９は、第一弁体本体２８１と同様の構成を有する第二弁体本体２９１と、緩衝バネ２９２と、を有している。緩衝バネ２９２によって第二弁体本体２９１は、軸線Ａ方向他方側から一方側に向かって付勢されている。第二弁体本体２９１の軸線Ａ方向一方側の面は、軸線Ａ方向他方側に向かって凹むシート部２９３とされている。このシート部２９３は、後述する第二弁座２７に当接離間する。

第一弁座２６、及び第二弁座２７には、それぞれ上記のシート部２８３、及びシート部２９３に嵌合可能な凸部Ｒ１、及び凸部Ｒ２が形成されている。これら凸部Ｒ１、及び凸部Ｒ２は、軸線Ａ方向に凹んだシート部２８３に対応した形状を呈している。具体的には、凸部Ｒ１は、軸線Ａ方向から見て略円形の断面を有するとともに、軸線Ａと交差する方向から見て軸線Ａ方向一方側に突出している。同様に、凸部Ｒ２は、軸線Ａ方向から見て略円形の断面を有するとともに、軸線Ａと交差する方向から見て軸線Ａ方向他方側に突出している。これにより、シート部２８３は凸部Ｒ１に対して軸線Ａ方向一方側から隙間なく当接する。また、シート部２９３は凸部Ｒ２に対して軸線Ａ方向他方側から隙間なく当接する。

以上のように構成された可動鉄芯１４は、コイル１０に通電されていない状態（非通電状態）においては、後述する弁本体１５内に設けられたバネ１６によって軸線Ａ方向一方側に向かって付勢されている。これにより、第一弁体２８は第一弁座２６から離間した状態となる。また、このとき、第二弁体２９は第二弁座２７に当接する。

一方で、コイル１０に通電されている状態（通電状態）においては、当該コイルによって発生した磁界によって固定鉄芯１１と可動鉄芯１４とが励磁されることで、可動鉄芯１４が上記バネ１６の弾性復元力に抗して軸線Ａ方向一方側から他方側に摺動する。これにより、第一弁体２８は第一弁座２６に当接した状態となる。また、このとき、第二弁体２９は第二弁座２７から離間する。

弁本体１５は、上述したケーシング１９の軸線Ａ方向一方側に取り付けられている。弁本体１５の軸線Ａ方向一方側には底面部が形成され、軸線Ａ方向他方側の端縁は軸線Ａ方向他方側に向かって開口している。言い換えると、この弁本体１５は軸線Ａ方向に延びる有底筒状をなしている。弁本体１５の内側の領域には弁室Ｖ１としての空間が形成されている。

弁室Ｖ１内には、上述した可動鉄芯１４の軸線Ａ方向一方側の端部を含む部分が収容されている。この弁室Ｖ１内には、可動鉄芯１４を軸線Ａ方向一方側に向かって付勢するバネ１６（弾性部材）が設けられている。より具体的には、このバネ１６の軸線Ａ方向一方側の端部は、可動鉄芯１４の鍔部５０に当接し、他方側の端部は、隔壁部６０（後述）に軸線Ａ方向一方側から当接している。なお、弁室Ｖ１よりも軸線Ａ方向他方側の空間は、後述する隔壁部６０、及び接続部８０が収容される収容空間Ｖ２とされている。

弁室Ｖ１内（すなわち、弁本体１５の壁面）には、第二弁座２７が設けられている。より詳細には、第二弁座２７は、弁室Ｖ１の底面部の軸線Ａ方向他方側の面上に形成されている。第二弁座２７は、弁本体１５の外面に形成された開口（第一開口部Ｈ１）に対して、第一ポートＰ１を介して連通されている。すなわち、第一ポートＰ１は、第一開口部Ｈ１と第二弁座２７とを連通する流路である。

さらに、弁本体１５の外面であって、上記第一開口部Ｈ１と異なる部分には他の開口（第二開口部Ｈ２）が形成されている。この第二開口部Ｈ２は、流路としての第二ポートＰ２を介して弁室Ｖ１内と連通されている。より詳細には、本実施形態では、第二開口部Ｈ２は、第一開口部Ｈ１よりも軸線Ａ方向他方側の位置に設けられている。

第二開口部Ｈ２よりも軸線Ａ方向他方側の位置（すなわち、上記の収容空間Ｖ２を形成する壁面）には、さらに他の開口（第三開口部Ｈ３）が形成されている。詳しくは後述するが、この第三開口部Ｈ３は、流路としての第三ポートＰ３を介して上述の外側流路３３と連通されている。

第一ポートＰ１、第二ポートＰ２、及び第三ポートＰ３の延びる方向は、軸線Ａ方向から見て互いに同一とされている。さらに、第一開口部Ｈ１、第二開口部Ｈ２、及び第三開口部Ｈ３は、おおむね軸線Ａに沿って配列されている。また、これら第一開口部Ｈ１、第二開口部Ｈ２、及び第三開口部Ｈ３は、弁本体１５の外面における同一の面上に形成されている。

以上のように形成された第二ポートＰ２と第三ポートＰ３との間には、弁室Ｖ１と収容空間Ｖ２とを区画する隔壁部６０が設けられている。隔壁部６０はおおむね円環状をなしている。隔壁部６０の内周側には、上述した内側筒部１２が挿通される。隔壁部６０の内周面と、内側筒部１２の外周面とは、周方向に延びる溶接部Ｗによって互いに固定される。この溶接部Ｗは、一例としてアルゴンアーク溶接等によって形成されることが望ましい。

隔壁部６０の外周面には、Ｏリング７０を収容するための円周上の溝が形成されている。すなわち、弁本体１５の内周面と、隔壁部６０の外周面との間では、上記のＯリング７０によって気密が維持されている。したがって、上記の第三ポートＰ３と弁室Ｖ１内とは、互いに連通されていない（非連通とされている。）。

さらに、隔壁部６０よりも軸線Ａ方向他方側には、接続部８０が取り付けられている。接続部８０は、上述のケーシング１９と、弁本体１５との間に介在する円環状の部材である。接続部８０の内周側には、上記した外側筒部１３が挿通される。接続部８０の内周面と外側筒部１３の外周面との間には、Ｏリング７０が設けられている。さらに、接続部８０の外周面は、弁本体１５の内周面にＯリング７０を介して当接している。これにより、弁本体１５における収容空間Ｖ２と、弁本体１５の外面（外部）との間で気密が維持されている。

さらに、本実施形態では、接続部８０の軸線Ａ方向一方側に該接続部８０から軸線Ａ方向一方側に向かって突出する突出部８１が一体に設けられている。突出部８１は、軸線Ａを中心とする筒状をなしている。この突出部８１には、軸線Ａの周方向に間隔をあけて配列されるとともに、該突出部８１を径方向に貫通する複数の孔部８２が形成されている。すなわち、第三ポートＰ３と外側流路３３とは、上記の収容空間Ｖ２、孔部８２、及び孔部１３１を介して互いに連通されている。さらに、突出部８１の軸線Ａ方向一方側の端縁は、隔壁部６０に対して隙間なく当接している。

続いて、本実施形態に係る電磁弁９０、及びブレーキシステム１００の動作について説明する。電磁弁９０は、上記のコイル１０を通電状態、又は非通電状態とすることによって、第一ポートＰ１、第二ポートＰ２、及び第三ポートＰ３の開通状態を切り替えることができる。

図１は、コイル１０が非通電状態にあるときの電磁弁９０を示す図である。同図に示すように、コイル１０が通電されていない状態では、可動鉄芯１４がバネ１６によって軸線Ａ方向一方側に付勢されている。これにより、可動鉄芯１４に設けられた第一弁体２８は第一弁座２６から離間するとともに、第二弁体２９は第二弁座２７に当接した状態となる。このとき、第一開口部Ｈ１と第二弁座２７とは互いに閉塞された状態となる。すなわち、第一ポートＰ１には流体が流通しない状態となる。

なお、第二ポートＰ２と弁室Ｖ１内とは、コイル１０への通電の有無を問わず、連通されている。上述のように、可動鉄芯１４（可動鉄芯本体１４１）には、軸線Ａ方向に延びる複数の溝Ｓ（内側流路３２）が形成されている。これら複数の内側流路３２は弁室Ｖ１内に連通されている。したがって、当該内側流路３２を介して第二ポートＰ２と、可動鉄芯１４の軸線Ａ方向他方側（第一弁体２８の周囲）とが連通される。

ここで、コイル１０が非通電状態にある時には、上記のように第一弁体２８と第一弁座２６とが互いに離間している。すなわち、内側流路３２と上記の連通路２３とは互いに連通されている。これにより、例えば第二ポートＰ２から内側流路３２に流入した流体は、連通路２３（第一連通路２４）内に流入する。第一連通路２４に沿って軸線Ａ方向一方側から他方側に向かって流通した流体は、第二連通路２５内に流入する。第二連通路２５に流入した流体は、軸線Ａに対する径方向内側から外側に向かって流通し、上記の外側流路３３に軸線Ａ他方側から流入する。

外側流路３３に流入した流体は、当該外側流路３３に沿って軸線Ａ方向他方側から一方側に向かって流通する。外側流路３３の軸線Ａ方向一方側の端部に到達した流体は、外側筒部１３に形成された孔部１３１を経て上記の収容空間Ｖ２内に流れ込む。さらに、この流体は、接続部８０に形成された孔部８２を経て径方向外側に流れ、第三ポートＰ３から外部に排出される。

このように、コイル１０が非通電状態にあるときには、第二ポートＰ２と第三ポートＰ３とが互いに連通される。すなわち、第二ポートＰ２から高圧の流体を導入した場合には、当該高圧の流体は、上記の経路を経て第三ポートＰ３から外部に排出される。反対に、第三ポートＰ３から高圧の流体を導入した場合には、当該高圧の流体は、上記と反対の順の経路を経て第二ポートＰ２から外部に排出される。

次に、コイル１０が通電状態にある場合について、図６を参照して説明する。同図に示すように、コイル１０が通電されている状態では、当該コイル１０によって発生した磁場によって、固定鉄芯１１と可動鉄芯１４とが励磁される。励磁された固定鉄芯１１と可動鉄芯１４とによって、可動鉄芯１４は軸線Ａ方向一方側から他方側に向かって摺動する。すなわち、励磁された固定鉄芯１１と可動鉄芯１４との磁力によって、可動鉄芯１４が軸線Ａ方向他方側に引き付けられた状態となる。

これにより、可動鉄芯１４に設けられた第一弁体２８は第一弁座２６に当接するとともに、第二弁体２９は第二弁座２７から離間した状態となる。このとき、第一開口部Ｈ１と第二弁座２７とは互いに連通された状態となる。すなわち、電磁弁９０の外部と弁室Ｖ１内とが、第一ポートＰ１を介して互いに連通される。一方で、第一弁体２８と第一弁座２６とが当接していることにより、内側流路３２と連通路２３とは互いに区画される。すなわち、第二ポートＰ２と第三ポートＰ３とは非連通状態（連通されていない状態）となる。

このように、コイル１０が通電状態にあるときには、第一ポートＰ１と第二ポートＰ２とが互いに連通される。すなわち、第一ポートＰ１から高圧の流体を導入した場合には、当該高圧の流体は、弁室Ｖ１を経て第二ポートＰ２から外部に排出される。反対に、第二ポートＰ２から高圧の流体を導入した場合には、当該高圧の流体は、弁室Ｖ１を経て第一ポートＰ１から外部に排出される。

本実施形態に係るブレーキシステム１００は、以上のように構成された電磁弁９０（切換弁４４）を備えている。これにより、圧力発生部４２、又は応荷重弁４３から供給された高圧空気のいずれか一方が、選択的に中継弁４５に向かって導かれる。

以上、説明したように、本実施形態に係る電磁弁９０によれば、可動鉄芯１４がコイル１０から発生した磁界によって励磁されている状態では、当該可動鉄芯１４が軸線Ａ方向の他方側に移動する。これにより、第一弁体２８は第一弁座２６に当接し、第二弁体２９は第二弁座２７から離間する。このとき、第一ポートＰ１と第二ポートＰ２とが連通される。

一方で、可動鉄芯１４が消磁されている状態（励磁されていない状態）では、当該可動鉄芯１４が軸線Ａ方向の一方側に移動する。これにより、第一弁体２８は第一弁座２６から離間し、第二弁体２９は第二弁座２７に当接する。このとき、第二ポートＰ２と第三ポートＰ３とが連通される。このように、可動鉄芯１４に対する励磁の有無に応じて、第一ポートＰ１、第二ポートＰ２、及び第三ポートＰ３の連通状態を切り替えることができる。

さらに、上記の構成では、内側筒部１２と外側筒部１３とによって、第三ポートＰ３に連通する外側流路３３が軸線Ａ方向に形成される。加えて、内側筒部１２と可動鉄芯１４との間に内側流路３２が軸線Ａ方向に形成される。また、これら外側流路３３と内側流路３２とは連通路２３によって互いに連通されている。

これにより、第二ポートＰ２と第三ポートＰ３とが連通されている状態においては、例えば第二ポートＰ２から内側流路３２内に流入した流体は、軸線Ａ方向一方側から他方側に向かって当該内側流路３２内を流通した後、上記の連通路２３を経て軸線Ａ方向他方側から外側流路３３内に流入する。外側流路３３内に流入した流体は、軸線Ａ方向他方側から一方側に向かって当該外側流路３３内を流通した後、第三ポートＰ３から外部に排出される。

このように、内側流路３２を経て軸線Ａ方向他方側に流れた流体を、連通路２３、及び外側流路３３によって再び軸線Ａ方向一方側の位置にまで戻すことができる。したがって、第三ポートＰ３を第二ポートＰ２の近傍に配置することが可能となる。すなわち、第二ポートＰ２、及び第三ポートＰ３が互いに大きく離間している構成に比べて、装置の寸法体格を小さくすることができる。

さらに、上述の構成によれば、第一ポートＰ１、第二ポートＰ２、及び第三ポートＰ３が、弁本体１５の外面における同一の面上に開口していることから、これらポートを他の装置にそれぞれ接続するに当たって、接続に要する面積を小さくすることができる。

ここで、上記のようなポートが配置された面と他の装置の面とを接合する場合、流体の漏洩を防ぐために、互いの接続面に磨き仕上げを施すことが一般的である。上記のような構成によれば、第一ポートＰ１、第二ポートＰ２、及び第三ポートＰ３が、弁本体１５の外面における同一の面上に開口していることから、磨き仕上げを施すべき面を一つの面に限定することができる。すなわち、これらポートが互いに異なる複数の面上に開口している場合に比べて、製造コストやメンテナンスコストを低減することができる。

加えて、上述の構成によれば、固定鉄芯１１と可動鉄芯１４が消磁されている状態では、弾性部材によって当該可動鉄芯１４が軸線Ａ方向の一方側に付勢される。これにより、第一弁体２８は第一弁座２６から離間し、第二弁体２９は第二弁座２７に十分な力をもって当接する。すなわち、第二弁体２９と第二弁座２７との間における流体の漏洩をさらに抑制することができる。

さらに、上述の構成によれば、可動鉄芯１４の外周面、及び前記内側筒部１２の内周面のいずれか一方に溝Ｓを形成するのみによって、上記の内側流路３２を容易に形成することができる。また、周方向に間隔をあけて複数の溝Ｓが形成されるため、内側流路３２の流路面積を十分に確保することができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図７を参照して説明する。図７は、第二実施形態に係る電磁弁９１のうち、外側筒部２１３、内側筒部２１２、及び可動鉄芯２１４（可動鉄芯本体２１５）のみを軸線Ａ方向から見た断面図である。同図に示すように、可動鉄芯本体２１５は、軸線Ａ方向から見て、基準軸Ａｓを基準として非対称の断面形状を有している。言い換えると、基準軸Ａｓの一方側の領域と、他方側の領域とでは、断面をなす円弧の曲率が互いに異なっている。これにより、可動鉄芯２１４の外周面と、内側筒部２１２の内周面との間では、両者の離間距離が相対的に大きい領域Ｓ１と小さい領域Ｓ２とが形成されている。

より具体的には、可動鉄芯２１４の断面において、相対的に大きな曲率を有する端縁は、内側筒部２１２の内周面との間に相対的に小さな隙間をあけて対向している。一方で、相対的に小さな曲率を有する端縁は、内側筒部２１２の内周面との間に相対的に大きな隙間をあけて対向している。これら隙間のうち、相対的に大きな隙間は、上述の第一実施形態における内側流路３２と同様の内側流路２３２をなしている。

さらに、可動鉄芯２１４において、基準軸の一方側の部分２１５Ａ（すなわち、内側筒部２１２との離間距離が相対的に大きい領域Ｓ１側を含む部分）は、基準軸の他方側の部分２１５Ｂよりも透磁率が大きい材料で形成されている。このような材料の一例として、基準軸の他方側の部分２１５Ｂがマルテンサイト系ステンレス鋼で形成されている場合には、基準軸の一方側の部分２１５Ａがフェライト系ステンレス鋼で形成されることが望ましい。

このような構成によれば、可動鉄芯２１４の外周面と内側筒部２１２の内周面との間の離間距離が相対的に大きい領域Ｓ１と小さい領域Ｓ２とが形成されることから、特に離間距離が大きい領域Ｓ１では、内側流路２３２としての流路面積を十分に確保することができる。

ここで、上記離間距離が大きい領域Ｓ１では、コイル１０によって形成される磁場の磁束密度が低下することが懸念される。しかしながら、上記のような構成によれば、可動鉄芯２１４における離間距離が大きい領域Ｓ１を含む部分が、比較的に透磁率の大きい材料で形成されているため、磁束密度が当該領域で低下する可能性を低減することができる。すなわち、コイル１０の通電状態に応じて、可動鉄芯２１４をよりスムーズに移動させることができる。

以上、本発明の各実施形態について説明した。なお、上記の各実施形態はあくまで一例に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記した構成に対して種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記の第一実施形態では、内側流路３２としての溝Ｓを、可動鉄芯本体１４１の外周面に形成した例について説明した。しかしながら、内側流路３２の態様は上記に限定されない。可動鉄芯本体１４１には溝Ｓを設けずに、内側筒部１２の内周面上に内側流路３２としての溝Ｓが形成することも可能である。

さらに、上記の第一実施形態では、凸部Ｒ１、及び凸部Ｒ２が、断面視でそれぞれ角溝状に形成され、シート部２８３、及びシート部２９３がこれら凸部Ｒ１、及び凸部Ｒ２に対応する形状に形成されている例について説明した。しかしながら、凸部Ｒ１、凸部Ｒ２の形状は上記第一実施形態によっては限定されない。他の例として、図８に示すように、凸部Ｒ１は、軸線Ａ方向他方側から一方側に向かうにしたがって次第に縮径する形状をなしていてもよい。同様に、凸部Ｒ２は、軸線Ａ方向一方側から他方側に向かうにしたがって次第に縮径する形状をなしていてもよい。さらに、シート部２８３、及びシート部２９３は、これら凸部Ｒ１、凸部Ｒ２に対応する形状をなしている。

このような構成によれば、シート部２８３と凸部Ｒ１、及びシート部２９３と凸部Ｒ２の間のそれぞれの離間距離を最小化することができる。加えて、これらシート部２８３と凸部Ｒ１との間、及びシート部２９３と凸部Ｒ２との間に、軸線Ａの径方向にわずかにずれが生じた場合であっても、上記のような構成によれば、シート部２８３と凸部Ｒ１、及びシート部２９３と凸部Ｒ２がそれぞれ近接するにしたがって、両者のずれを是正することが可能となる。これにより、流体の漏洩等をより十分に抑制することができる。

加えて、上記の第二実施形態では、可動鉄芯２１４が基準軸Ａｓを挟んで非対称な形状を有する構成について説明した。しかしながら、可動鉄芯２１４の態様は上記に限定されない。可動鉄芯２１４を、基準軸Ａｓを挟んで互いに対称な形状とすることも可能である。具体的には、可動鉄芯２１４が断面視で楕円状の断面を有していてもよい。このような場合、楕円の短軸方向における両端縁を含む部分を、長軸方向における両端縁を含む部分よりも大きな透磁率を有する材料で形成することが望ましい。

このような構成によっても、第二実施形態と同様に、内側流路２３２の流路断面積を十分に確保することができるとともに、当該内側流路２３２を形成したことによる磁束密度の低下を抑制することができる。

１…圧縮機
２…タンク
３…ブレーキ装置
４…ブレーキ制御装置
１０…コイル
１１…固定鉄芯
１２…内側筒部
１３…外側筒部
１４…可動鉄芯
１５…弁本体
１６…バネ
１７…ボビン
１８…銅線
１９…ケーシング
２０…ケイ鉄
２１…大径部
２２…小径部
２３…連通路
２４…第一連通路
２５…第二連通路
２６…第一弁座
２７…第二弁座
２８…第一弁体
２９…第二弁体
３０…第一収容部
３１…第二収容部
３２…内側流路
３３…外側流路
４１…指令発生部
４２…圧力発生部
４３…応荷重弁
４４…切換弁
４５…中継弁
５０…鍔部
６０…隔壁部
７０…Ｏリング
８０…接続部
８１…突出部
８２…孔部
９０…電磁弁
９１…電磁弁
１００…ブレーキシステム
１３１…孔部
１４１…可動鉄芯本体
２１２…内側筒部
２１３…外側筒部
２１４…可動鉄芯
２１５…可動鉄芯本体
２３２…内側流路
２８１…第一弁体本体
２８２…緩衝バネ
２８３…シート部
２９１…第二弁体本体
２９２…緩衝バネ
２９３…シート部
２１５Ａ…基準軸の一方側の部分
２１５Ｂ…基準軸の他方側の部分
Ａ…軸線
Ａｓ…基準軸
Ｈ１…第一開口部
Ｈ２…第二開口部
Ｈ３…第三開口部
Ｐ１…第一ポート
Ｐ２…第二ポート
Ｐ３…第三ポート
Ｒ１…凸部
Ｒ２…凸部
Ｓ…溝
Ｓ１…大きい領域
Ｓ２…小さい領域
Ｖ１…弁室
Ｖ２…収容空間
Ｗ…溶接部

Claims (7)

1. 通電されることで軸線方向に磁界を発生するコイルと、
   前記軸線方向に延びる棒状をなすとともに、該軸線方向の一方側の端部に設けられた第一弁座、第一弁座と外周面とを連通する連通路を有し、前記コイルによって励磁される固定鉄芯と、
   前記固定鉄芯の前記一方側の端部に設けられて前記軸線方向に延びる筒状をなす内側筒部と、
   該内側筒部の内周面との間で軸線方向にわたって延びる内側流路を形成しながら該内周面に対して前記軸線方向に相対移動可能に設けられ、前記軸線方向の他方側の端部に設けられて前記第一弁座に当接離間する第一弁体と、前記軸線方向の一方側の端部に設けられた第二弁体とを有し、前記コイルによって励磁される可動鉄芯と、
   前記固定鉄芯から前記軸線方向一方側に延びるように前記内側筒部の外周部に設けられる筒状をなし、前記内側筒部との間に軸線方向にわたって延びるとともに前記連通路に連通する外側流路を形成する外側筒部と、
   前記内側流路に連通する弁室、該弁室内に設けられて前記第二弁体が当接離間する第二弁座、該第二弁座と外面とを連通する第一ポート、前記弁室内と前記外面とを連通する第二ポート、及び、前記弁室と非連通とされて前記外側流路と前記外面とを連通する第三ポートを有する弁本体と、
   を備える電磁弁。
2. 前記第一ポート、前記第二ポート、及び前記第三ポートは、前記弁本体の前記外面における同一の面上に開口している請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記可動鉄芯を、前記軸線方向一方側に向かって付勢することで、前記第二弁体を前記第二弁座に当接させる弾性部材を備える請求項１又は２に記載の電磁弁。
4. 前記内側流路は、
   前記可動鉄芯の外周面、及び前記内側筒部の内周面のいずれか一方に形成され、前記軸線方向にわたって延びる溝である請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁弁。
5. 前記可動鉄芯の外周面、及び前記内側筒部の内周面のいずれか一方に、前記軸線の周方向に間隔をあけて設けられた複数の前記溝が形成されている請求項４に記載の電磁弁。
6. 前記軸線方向から見て、前記可動鉄芯の外周面と前記内側筒部の内周面との間の離間距離が相対的に大きい領域と小さい領域とが形成され、
   前記可動鉄芯における前記離間距離が大きい領域側を含む部分は、前記離間距離が小さい領域側を含む部分よりも透磁率が大きい材料で形成されている請求項１から５のいずれか一項に記載の電磁弁。
7. 外部から供給された流体を圧縮して高圧流体を生成する圧縮機と、
   前記圧縮機から供給された前記高圧流体を貯留するタンクと、
   前記高圧流体によって車両の制動を行うブレーキ装置と、
   前記タンクから供給された前記高圧流体の圧力を調整し、前記ブレーキ装置に前記高圧流体を供給するブレーキ制御装置と、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電磁弁と、を備え、
   前記電磁弁が、前記圧縮機、前記タンク及び前記ブレーキ装置の少なくとも一つに組み込まれているブレーキシステム。

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