JP3837671B2 - 流体圧力調整用ソレノイド弁及びブレーキ回路ヘの適用 - Google Patents

Description

本発明は、主として、高圧力入口、低圧力入口及び制御された圧力下の流体を給送できる出口を設けているソレノイド弁であって、
ダクトにより常時接続されている第１及び第２端部室を互いに接続する孔を穿設された本体と、
孔内を摺動する摺動弁であって、この摺動弁を第１端部室に向けて押圧できる第１力を発生させる差圧のための断面積を有する調整摺動弁と、
第１力とは反対方向に指向する第２力を摺動弁に発揮する弾性装置と、
本体を貫通し、第１及び第２室にそれぞれ接近して孔に開口し、一方を高圧力入口に接続される第１及び第２オリフィスと、
第２端部室を気密態様で閉鎖するために本体の延長部に嵌装され、内部に電気コイルと、第１力と同じ方向に第３力を摺動弁に発揮するように摺動できる磁気コアプランジャとを収蔵しているケーシングと、
ケーシングに形成した第３オリフィスに第２端部室を選択的に連通させ、戻し力に抗しコアプランジャによってその閉鎖位置から変位できるとともに、非ゼロ行程の後に前記第３力を摺動弁に伝達できる閉鎖部材を含んでいる弁と
を包含し、この摺動弁が高圧力入口と出口との間の第１連通及び低圧力入口と出口との間の第２連通を生じさせることができ、第３力の値を増大させることで第１連通を越えて第２連通を与える、液圧流体の圧力を調整するための比例ソレノイド弁に関する。
この型式のソレノイド弁は、例えばフランス国特許ＦＲ−２，６７９，２９９に対応する特許ＵＳ−５，２３４，０３０に記載されており、その教示が参考としてこの詳細説明に組み入れられている。
この公知のソレノイド弁の本来の適用は、車輪アンチロック機能を備えた自動車用ブレーキ装置の製造である。
より詳細には、このソレノイド弁の機能は、車両の運転者によって駆動されるマスターシリンダから、及び又は車輪の早計なロックを防止するために高圧力源としてマスターシリンダに代わるポンプから来るブレーキ圧力を調整することにある。
しかしながら、制動が前輪に優勢に加えられていない時には制動中の車両の安定性は危険な状態にあるので、又あらゆるブレーキ回路においてこれに影響を及ぼす故障の可能性を予測することがさらに不可欠であるので、公知のソレノイド弁は実際には付加の調整装置に頼ることなしでは使用できず、この調整装置は後輪のブレーキ回路内に設置されるものであり、その機能は、ソレノイド弁又はその給電回路の電気的故障の場合でさえも、この後輪のブレーキ回路が前輪のブレーキ回路と同じ圧力を受けるのを防止することにある。
本発明はこれに関連するもので、その目的は、極端な状況においてさえも、いかなる付加の調整装置に頼ることなしで、制動中の車両の安定性の低下を防止することを可能とするように、ブレーキ回路の流体圧力を調整するのに用いられるソレノイド弁を提供することにある。
この詳細説明の序文に一致する本発明のソレノイド弁は、本質的に、その出口が第３オリフィスに常時連通し、第１及び第２オリフィスが孔内で摺動弁によって互いに隔離されていて、弁が開いていない限りは出口が高圧力入口から隔離されることを特徴としている。
こうして、電気的故障の場合に、ソレノイド弁が作動しその出口に接続されているブレーキ回路は、高すぎる圧力を受けるよりかむしろ圧力を受けず、この高すぎる圧力は、調整装置の不在時には車両を平衡の失った状態とし得、また車輪をスリップせしめて制動を全体として無効とすることとなる。
例えば、差圧のための断面積は、摺動弁に長手方向にえぐられ、少なくとも１つのニードルによって実質的に気密態様で閉鎖され且つ低圧力入口に常時連通する反動室の断面積に一致する。
本発明の第１の可能な実施例によると、反動室は盲状であり、本体に固着された単一のニードルによって閉鎖されていてよい。
本発明の他の可能な実施例によると、摺動弁はその全長にわたって段付ダクトを穿設され、そして反動室は、異なる直径の２つのニードルによって閉鎖されたこのダクトの部分から成り、これらニードルは互いに対しまた本体に対して自由に摺動できる。
本発明の他の特徴及び利点は、非限定的な例として添付図面を参照して行う本発明の下記説明から明白となるであろう。
図１は、フランス国特許ＦＲ−２，６７９，２９９に対応する特許ＵＳ−５，２３４，０３０に記載されたような先行技術のソレノイド弁の休止位置における概略断面図である。
図２は、本発明の第１実施例によるソレノイド弁を休止位置で示す概略断面図である。
図３は、図２のソレノイド弁の変形例を休止位置で示す概略断面図である。
図４ないし６は、図３のソレノイド弁を多数の位置で示す略図である。
図７は、本発明の第２実施例によるソレノイド弁を休止位置で示す概略断面図である。
図８ないし１０は、図７のソレノイド弁を多数の位置で示す略図である。
図１１は、本発明の方法を実施するブレーキ回路の概略図である。
図１２は、図１のソレノイド弁の機能特性を示す図表である。
図１３は、本発明によるソレノイド弁の機能特性を示す図表である。
図１及び２の表示の類似性は、本発明（図２）と先行技術（図１）とに共通の特徴及びそれらの差異に関する識別を得られるようにするために選択されている。
これらの図が示すように、本発明は、周知の態様で、液圧流体の圧力を調整するための比例ソレノイド弁に関しており、この弁は、高圧力入口１と、低圧力入口２と、制御された圧力下の流体を給送できる出口３とを全体的に設けている。
より詳細には、このソレノイド弁は、
長手方向ダクト８により常時接続されている第１及び第２端部室６及び７を互いに接続する孔５を穿設された本体４と、
孔５内を摺動する摺動弁であって、圧力による第１の力の加わるシートを構成してこの摺動弁を第１端部室６に向けて押圧できる差圧のための断面積Ｓを有する調整摺動弁９と、
第１力とは反対方向に指向する弾性の第２の力を摺動弁に発揮するスプリング１０又は他の弾性装置と、
本体４を貫通し、第１及び第２室にそれぞれ接近して孔５に開口し、例えば１２のような一方を高圧力入口１に接続される第１及び第２オリフィス１１及び12と、
第２端部室７を気密態様で閉鎖するために本体４の延長部に嵌装され、内部に電気コイル１４と、圧力により摺動弁に発揮される第１力と同じ方向に電磁気から出た第３の力を摺動弁に発揮するように摺動できる磁気コアプランジャ１５とを収蔵しているケーシング１３と、
ケーシング１３に形成した第３オリフィス１７に第２端部室７を選択的に連通させ、スプリング１９により発揮される戻し力に抗しコアプランジャによってその閉鎖位置から変位できるとともに、非ゼロ行程の後に電磁石１４−１５により発生された力を摺動弁９に伝達できる例えばボール１８のような閉鎖部材を含んでいる弁１６と
を包含する。
従って、この摺動弁は、これが受ける力の作用のもとで行う変位に応じて、高圧力入口１と出口３との間の第１連通及び低圧力入口２と出口３との間の第２連通を生じさせることができ、第２連通はさらに第１連通を越えて電磁気から出た力の値を増大させるのを助けている。
対照的に、本発明（図２）のソレノイド弁は、その出口３が第３オリフィス１７に常時連通すること、及び第１及び第２オリフィス１１及び１２が孔５内で摺動弁９によって互いに隔離されていて、この摺動弁がこれらオリフィス１１及び１２の間で孔５を完全に塞ぐ横断面積の中間部分９０を有することによって、公知のソレノイド弁（図１）から区別できる。
本発明のソレノイド弁について本来予定される適用では、高圧力入口１は、一般に車輪アンチロック装置のポンプから少なくとも成る高圧力源２０に接続され、低圧力入口２はブレーキ流体リザーバ２１に接続され、出口３はブレーキモータ２２に接続される。
結果として、出口３を高圧力入口１に常に連通する先行技術のソレノイド弁において行われていることとは対照的に、本発明のソレノイド弁の出口３は、弁16が開いていない限りは高圧力入口１から隔離されることが理解できる。
図２が示すように、差圧のための断面積Ｓは、摺動弁に長手方向にえぐられ、少なくとも１つのニードル２４によって実質的に気密態様で閉鎖され且つ低圧力入口２に常時連通する反動室２３から成っており、この反動室は図２の実施例では盲状にされ、本体４に固着された単一のニードル２４によって閉鎖されている。
本発明のソレノイド弁の作動は次のとおりである。
図２に示されているように電磁石１４−１５が消勢されている位置では、加圧流体源２０は室７に連通し、停止部材１９１に加わるスプリング１９の作用のもとで通常閉鎖されている弁１６によりブレーキモータ２２から隔離されている。
２つの端部室６及び７がダクト８を介して互いに連通しているので、同じ圧力が摺動弁９の両端部に加えられ、この圧力は差圧のための断面積Ｓの作用を介して摺動弁９に、スプリングプレート１００を介しスプリング１０に抗して底部から上方に指向する力を発揮し、摺動弁９を釣合位置に保つ。
この状態では、反動室２３は低圧力入口２によってリザーバ２１に接続され、摺動弁９の中間部分９０は、この摺動弁に形成した第１環状溝９１から高圧力オリフィス１２を隔離する。
例えばアクセルペダルが解放されるか又はブレーキペダルとの接触がなされた場合に、ブレーキを作動させる意向が検出されると、ブレーキ装置のコンピュータ（図示しない）がコイル１４に僅かな電流を送る。
コイルを流れるこの電流は、スプリング１９の力に対抗してボール１８をそのシートから持ち上げる力を発生し、従って端部室６及び７と高圧力源２０を流体モータ２２に連通させる。
引き続いて起こる制動位相の間、コンピュータは作動電流の値を最適化しながらモータ２２へ十分な圧力を加える。
より詳細には、コイルの電流によって発生された力はサーボスプリング１０の力に対抗し、弁１６は、摺動弁９に作用するようにスプリングプレートの対応する開口に入り込む等分配されたフィンガをその周辺に有する。
電流の強さが増すと、弁１６は摺動弁９に対して当接するようになり、スプリング１０に抗する摺動弁の移動は、摺動弁９の第２環状溝９２の端縁部で確立されていた連通を閉じ、従って高圧力源２０をダクト８そして流体モータ２２から隔離する。
同時に、第１環状溝９１の端縁部は室６を第１オリフィス１１に連通させ、従って流体モータ２２をブレーキ流体リザーバ２１に連通させて、モータ２２内の流体の圧力の低下を生じさせる結果となる。
スプリング１０に抗する摺動弁９の移動はコイル14の電流によって発生され、そしてコイルにより発生された力に付加され且つサーボスプリング１０により発生された力に対抗する力を発生する反動室２３内の流体反作用によって助けられていることが、当業者には理解できる。
電気強さが減少すると、モータ２２内の圧力が低下しており、室２３内の反力も減少して、ブレーキ流体リザーバ２１と室６そしてモータ２２との間の連通を再び閉じ、それから圧力をモータ２２内で再び上昇させるようにする必要がある場合には、高圧力源２０とモータ２２との間の連通が再び確立される。
コイルに入れる電流の強さが増大した場合、モータ２２とリザーバ２１との間の連通が溝９１の端縁部で再び開き、モータ２２内の圧力が再び低下する。
このように、コイルの電流の増大がモータ２２内の流体の圧力の減少を発生させ、またその逆となるので、例えばチョップすることによってコイル１４を流れる電流を調整することで、反動室２３内に流通する圧力に依存する位置に摺動弁９をもたらし、この電流を適宜に制御することによって所望の流体圧力をモータ22に加えることが可能である。
しかしながら、例えばコイルでの電流の不在によって現れる電気故障状態では、本発明のソレノイド弁は休止位置に戻り、従って加圧源２０とモータ２２との間の完全な遮断を確保する。
図２のソレノイド弁の作動の上述した説明は、幾つかの細部を与えるか又は取ることで、図３のソレノイド弁の作動に適用できる。
この場合に弁１６がリング１８２に対して当接する円筒形ボール１８１から成り、このリングの外方端縁部がスプリング１９に対する反作用で摺動弁９に対して休止するように作用することとは別に、図２と比較した相違は、一方においてオリフィス１及び２の位置と、他方において環状溝９１及び９２の位置とが逆であるが、関係する力の方向及び釣合いが同一であることである。
図４〜６は、図３のソレノイド弁を前述した３つの作動位相において示している。
より詳細には、図４は、ゼロの電気作動電流でこのソレノイド弁がとる休止位置を示す。図５は、流体モータ２２が加圧流体源２０とリザーバ２１との両方から隔離されるような釣合位置を摺動弁９がとる、増加する電気作動電流に相当する制動位相を示す。そして、図６は、流体モータ２２が加圧流体源２０から遮断され且つリザーバ２１に連通するような新たな釣合位置を摺動弁９がとる、強い電気作動電流に相当する制動位相を示す。
図２のソレノイド弁の作動の上記説明は、本発明によるソレノイド弁の他の実施例を休止位置で示している図７のソレノイド弁の作動にも適用できる。
このソレノイド弁では、摺動弁９はその全長にわたって段付ダクト２５を穿設されており、反動室２３は、２つのニードル２４ａ及び２４ｂによって閉鎖されたこのダクトの部分から成り、これらニードルは異なる直径を有し、互いに対しまた本体４に対して自由に摺動する。
この実施例では、オリフィス１及び２は、環状溝91及び９２が配置されると同様に図２におけるように配置され、関係する力の方向及び釣合いは同一であり、差圧のための断面積Ｓは２つのニードルの断面積の差に一致する。
さらに、弁１６は図３に記載したものと同一であるが、ニードル２４ｂに支持体を与えるために、ケーシング１３に堅固に連結された停止部材１３０が設けられている。
図８〜１０は、図７のソレノイド弁を前述の３つの作動位相において示している。
より詳細には、図８は、ゼロの電気作動電流でこのソレノイド弁がとる休止位置を示す。図９は、流体モータ２２が加圧流体源２０とリザーバ２１との両方から隔離されるような釣合位置を摺動弁９がとる、増加する電気作動電流に相当する制動位相を示す。そして、図１０は、流体モータ２２が加圧流体源２０から遮断され且つリザーバ２１に連通するような新たな釣合位置を摺動弁９がとる、強い電気作動電流に相当する制動位相を示す。
図１１は、車輪アンチロック機能を備えた自動車用ブレーキ装置の概略図であり、その作動が本発明の方法を示している。
この略図において、ＥＶ１は例えば図１のソレノイド弁を示し、このソレノイド弁は、周知の態様で、フロントブレーキモータ２２ａを、一方において、このソレノイド弁に入れる第１作動電流Ｉ₁の値を増加させることで減少する圧力損失を伴って、低圧力源２１に接続し、他方において、この第１作動電流Ｉ₁の値を増加させることで増加する圧力損失を伴って、高圧力源２０に接続することを可能にしている。
対照的に、ＥＶ２は本発明によるソレノイド弁を示し、このソレノイド弁はリヤブレーキモータ２２ｂに接続されており、上述したように、このリヤブレーキモータ２２ｂを、一方において、ソレノイド弁ＥＶ２に入れる第２作動電流Ｉ₂の値を増加させることで減少する圧力損失を伴って、低圧力源２１に接続し、他方において、第２作動電流Ｉ₂の値を増加させることで増加する圧力損失を伴って、高圧力源２０に接続することを可能にしているが、このソレノイド弁ＥＶ２は、上述したように、第２作動電流Ｉ₂のゼロ値においてリヤブレーキモータ２２ｂと高圧力源２０との間の連結を防止している。
図１２は、図１１のソレノイド弁ＥＶ１の主機能特性を図表の形で示しており、この図表は、縦軸に、このソレノイド弁ＥＶ１の出口３に給送される圧力P_3,1を、また横軸に、このソレノイド弁が受ける第１作動電流の強さＩ₁を有する。
最後に、図１３は、図１１のソレノイド弁ＥＶ２の主機能特性を図表の形で示しており、この図表は、縦軸に、このソレノイド弁ＥＶ２の出口３に給送される圧力P_3,2を、また横軸に、このソレノイド弁が受ける第２作動電流の強さＩ₂を有する。

Claims (4)

1. 高圧力入口（１）、低圧力入口（２）及び制御された圧力下の流体を給送できる出口（３）を設けている、液圧流体の圧力を調整するための比例ソレノイド弁であって、
   ダクト（８）により常時接続されている第１及び第２端部室（６，７）を互いに接続する孔（５）を穿設された本体（４）と、
   前記孔内を摺動する調整摺動弁であって、この調整摺動弁を前記第１端部室（６）に向けて押圧できる第１力を発生させる差圧のための断面積（Ｓ）を有する調整摺動弁（９）と、
   前記第１力とは反対方向に指向する第２力を前記調整摺動弁に発揮する弾性装置（１０）と、
   前記本体を貫通し、前記第１及び第２端部室（６，７）にそれぞれ接近して前記孔（５）に開口し、一方を前記高圧力入口（１）に接続される第１及び第２オリフィス（１１，１２）と、
   前記第２端部室（７）を気密態様で閉鎖するために前記本体（４）の延長部に嵌装され、内部に電気コイル（１４）と、前記第１力と同じ方向に第３力を前記調整摺動弁に発揮するように摺動できる磁気コアプランジャ（１５）とを収蔵しているケーシング（１３）と、
   前記ケーシング（１３）に形成した第３オリフィス（１７）に前記第２端部室（７）を選択的に連通させ、戻し力に抗し前記磁気コアプランジャ（１５）によってその閉鎖位置から変位できるとともに、非ゼロ行程の後に前記第３力を前記調整摺動弁（９）に伝達できる閉鎖部材（１８）を含んでいる弁（１６）と
   を包含し、前記調整摺動弁が前記高圧力入口（１）と前記出口（３）との間の第１連通及び前記低圧力入口（２）と前記出口（３）との間の第２連通を生じさせることができ、前記第３力の値を増大させることで前記第１連通を越えて前記第２連通を与える、比例ソレノイド弁において、前記出口（３）が前記第３オリフィス（１７）に常時連通し、前記第１及び第２オリフィス（１１，１２）が前記孔（５）内で前記調整摺動弁（９）によって互いに隔離されていて、前記弁（１６）が開いていない限りは前記出口（３）が前記高圧力入口（１）から隔離されることを特徴とする比例ソレノイド弁。
2. 請求項１記載のソレノイド弁において、前記差圧のための断面積（Ｓ）が、前記調整摺動弁（９）に長手方向にえぐられ、少なくとも１つのニードル（２４，２４ａ）によって実質的に気密態様で閉鎖され且つ前記低圧力入口に常時連通する反動室（２３）の断面積に一致することを特徴とするソレノイド弁。
3. 請求項２記載のソレノイド弁において、前記反動室（２３）が盲状であり、前記本体に固着された単一のニードル（２４）によって閉鎖されていることを特徴とするソレノイド弁。
4. 請求項２記載のソレノイド弁において、前記調整摺動弁（９）がその全長にわたって段付ダクト（２５）を穿設され、前記反動室（２３）が、異なる直径の２つのニードル（２４ａ，２４ｂ）によって閉鎖されたこの段付ダクトの部分から成り、これらニードルが互いに対しまた前記本体（４）に対して自由に摺動できることを特徴とするソレノイド弁。

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