JP4232563B2

JP4232563B2 - 電磁弁

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Publication number: JP4232563B2
Application number: JP2003270665A
Authority: JP
Inventors: 秀晴弘中
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2023-07-03
Also published as: US7040594B2; DE102004032200B4; JP2005024077A; US20050001183A1; DE102004032200A1

Description

本発明は、コイルへの通電によって流路が開閉される電磁弁に関するもので、例えば車両用ブレーキ装置に備えられるＡＢＳアクチュエータの管路中に設けられるブレーキ液圧制御弁に用いて好適である。

従来の電磁弁は、コイルに対して通電を行っていない時にはスプリングによってプランジャが付勢され、コイルに対して通電を行った時にはスプリングの弾性力に抗してプランジャが吸引され、プランジャとともに移動する弁体により流路が開閉される。

このような電磁弁においては、プランジャの一端側に形成したダンパ室のダンパ効果にてプランジャの移動速度を低下させることにより、プランジャまたは弁体の衝突による騒音や流体の脈動による騒音の発生が防止されるようになっている。

また、プランジャが移動する際の応答性を改善するために、ダンパ効果が不要な向きに作用しないよう逆止弁を設けたものが提案されている。因みに、この逆止弁は、ボール、スプリングおよびキャップを有し、プランジャに内蔵されている。また、プランジャには、流体の通路や弁座が形成されている（例えば、特許文献１参照）。
実開平５−５６７１７号公報

上記した従来の電磁弁は、圧力差が開弁圧に達するまでは逆止弁が閉弁していてダンパ効果を発揮してしまうため、電磁弁の応答遅れが発生してしまう。また、逆止弁のスプリングの荷重ばらつきによる電磁弁の応答性ばらつきも大きくなる。さらに、逆止弁の構成部品が多く、さらにまた、流体の通路や弁座等のプランジャへの追加加工が多いという問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、ダンパ効果が不要な向きにプランジャが移動する際の応答性を改善することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、通電時に磁界を形成するコイル（１１）と、コイル（１１）の内周側に配置された筒状の筒状部材（３、７）と、筒状部材（３、７）内に摺動自在に配置され、コイル（１１）への通電により一方の向きに吸引されるプランジャ（５）と、プランジャ（５）を他方の向きに付勢するスプリング（９）と、プランジャ（５）とともに移動して、流体が流れる流路（Ａ）を開閉する弁体（５０）とを備える電磁弁において、プランジャ（５）の外周面に形成され、プランジャ（５）の移動方向（Ｘ）に所定間隔（Ｌ）を有して対向する第１の面（５ｂ）および第２の面（５ｃ）を有するリング状のシール収納溝（５ａ）と、シール収納溝（５ａ）に装着され、流路（Ａ）から隔離されたダンパ室（１７）をプランジャ（５）の一端側に形成するリング状のシール部材（１６）とを備え、所定間隔（Ｌ）は、第１の面（５ｂ）および第２の面（５ｃ）の少なくとも一方とシール部材（１６）との間に常時隙間が形成されるように、シール部材（１６）におけるプランジャ（５）の移動方向（Ｘ）の寸法（ｔ）よりも大きく設定され、流路（Ａ）とダンパ室（１７）とを常時連通させるオリフィス（１６ａ）が、プランジャ（５）およびシール部材（１６）のうち少なくとも一方に形成され、流路（Ａ）とダンパ室（１７）とを連通させる連通路（１８）が、シール部材（１６）の内周面とプランジャ（５）との間に形成され、シール部材（１６）が第１の面（５ｂ）に接した状態では連通路（１８）が閉じられるとともに、シール部材（１６）が第１の面（５ｂ）から離れた状態では連通路（１８）が開かれる構成であることを特徴とする。
これによると、ダンパ効果が不要な向きにプランジャが移動する際に、実質的に開弁圧が０で連通路が開かれるため、従来の電磁弁の問題点、すなわち逆止弁が開弁するまでのダンパ効果による電磁弁の応答遅れは、発生しない。
また、シール部材とプランジャとによって逆止弁機能を得ているため、逆止弁の構成部品を少なくすることができる。さらに、逆止弁はスプリングを用いないため、電磁弁の応答性ばらつきを小さくすることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電磁弁において、コイル（１１）への通電により吸引されてプランジャ（５）が一方の向きに移動する際には、シール部材（１６）が第１の面（５ｂ）に接して連通路（１８）が閉じられることを特徴とする。
これによると、コイル（１１）への通電により吸引されて前記プランジャ（５）が一方の向きに移動する際にダンパ効果が得られる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電磁弁において、スプリング（９）に付勢されて前記プランジャ（５）が他方の向きに移動する際には、シール部材（１６）が第１の面（５ｂ）から離れて連通路（１８）が開かれることを特徴とする。
これによると、スプリング（９）に付勢されて前記プランジャ（５）が他方の向きに移動する際にはダンパ効果は発揮されない。

請求項１ないし３のいずれか１つに記載の発明は、請求項４に記載の発明のように、プランジャ（５）の外周面にダンパ室（１７）と連通路（１８）とを常時連通させる連通溝（５ｅ）を形成することにより実施することができる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項５に記載の発明のように、プランジャ（５）の移動方向（Ｘ）から見たとき、連通溝（５ｅ）の少なくとも一部がシール部材（１６）の内周面よりも内側に位置するようにして、実施することができる。

請求項６に記載の発明では、シール部材（１６）における第２の面（５ｃ）と対向する面に、ダンパ室（１７）と連通路（１８）とを常時連通させる連通溝（１６ｃ）が形成されていることを特徴とする。

これによると、請求項４に記載の発明におけるプランジャの連通溝を廃止することができるため、プランジャへの追加加工を少なくすることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る電磁弁について説明する。図１は第１実施形態に係る電磁弁１の全体構成を示す断面図、図２は開弁作動時におけるシール部材１６付近の拡大断面図、図３は閉弁作動時におけるシール部材１６付近の拡大断面図、図４は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図５はシール部材１６の斜視図である。

図１に示すように、電磁弁１は、例えばＡＢＳアクチュエータのハウジング２に形成されたブレーキ液の管路Ａ中に配設されるもので、図１は、通常ブレーキ時、つまりコイル非通電時の様子を示したものである。なお、管路Ａは本発明の流路に相当する。

図１に示されるように、電磁弁１には、磁性体金属にて形成されたガイド３が備えられている。このガイド３は、段付円筒状に形成され、ガイド３の一部がＡＢＳアクチュエータのハウジング２の凹部４内に嵌入されるようになっている。そして、凹部４の開口端近傍をかしめることで、ハウジング２の一部をガイド３に備えられた窪み内に入り込ませ、ガイド３をハウジング２に固定するようになっている。

ガイド３には、プランジャ５を摺動自在に保持するとともにバルブシート６が圧入されるガイド穴３ａ、および、プランジャ５とバルブシート６とガイド穴３ａとで囲まれた空間３ｂをハウジング２内に形成された管路Ａと連通させる連通穴３ｃが形成されている。

ガイド３の一端には、磁性体金属にて形成された有底円筒状のステータコア７が、非磁性体金属よりなる非磁性体部材８を介して溶接されている。これにより、ガイド穴３ａの一端が閉塞されている。なお、ガイド３およびステータコア７は、本発明の筒状部材に相当する。

プランジャ５は、磁性体金属で形成されている。このプランジャ５は、円柱形状であり、バルブシート６側の端部に球状の弁体５０が固定されている。ステータコア７に形成されたスプリング穴７ａにスプリング９が設置され、このスプリング９により、プランジャ５はバルブシート６側に向かって付勢されている。

バルブシート６は金属にて円筒状に形成され、その径方向中心部にガイド３内の空間３ｂとハウジング２に形成された管路Ａとを連通させる連通穴６ａが形成され、この連通穴６ａにおける空間３ｂ側の端部に、プランジャ５の弁体５０が接離するテーパ状の弁座６ｂが形成されている。

ステータコア７の周囲には、通電時に磁界を形成するコイル１１が配置されている。コイル１１からはターミナル１３が引き出されており、このターミナル１３を介して外部からコイル１１への通電が行えるようになっている。

図２〜図５にも示すように、プランジャ５の外周面には、プランジャ５の外周を一周するリング状のシール収納溝５ａが形成され、このシール収納溝５ａにシール部材１６が装着されている。そして、シール部材１６により、プランジャ５におけるステータコア７側に形成されたダンパ室１７が、空間３ｂや管路Ａと隔離されている。

このシール部材１６は、樹脂にて薄板リング状に形成され、プランジャ５の軸方向に沿って切断した断面形状が略長方形状を成している。シール部材１６の外周部には、ダンパ室１７と空間３ｂとを常時連通させるオリフィス１６ａが形成されている。また、シール部材１６には、オリフィス１６ａが形成された位置とは異なる位置にバイアスカット部１６ｂが形成されており、バイアスカット部１６ｂでシール部材１６を径方向に拡げることにより、シール部材１６をシール収納溝５ａに装着可能になっている。

シール収納溝５ａは、プランジャ５の移動方向Ｘに所定間隔Ｌを有して対向する第１の面５ｂおよび第２の面５ｃを備えるとともに、第１の面５ｂと第２の面５ｃ間に位置する溝部外周面５ｄを備えている。所定間隔Ｌは、シール部材１６におけるプランジャの移動方向Ｘの寸法、すなわちシール部材１６の厚さｔよりも大きく設定されている。したがって、第１の面５ｂおよび第２の面５ｃの少なくとも一方と、シール部材１６における厚さｔ方向の端面との間には、常時隙間が形成される。また、溝部外周面５ｄとシール部材１６の内周面との間には、ダンパ室１７側と空間３ｂ側とを連通させる連通路１８が形成されている。

プランジャ５の外周面には、プランジャ５の移動方向Ｘと平行な連通溝５ｅが少なくとも一つ形成されている。この連通溝５ｅは、シール収納溝５ａからダンパ室１７まで延びている。そして、特に図４から明らかなように、プランジャ５の移動方向Ｘから見たとき、連通溝５ｅの一部がシール部材１６の内周面よりも内側に位置し、これにより、ダンパ室１７と連通路１８とを常時連通させるようになっている。

次に、上記構成になる電磁弁１の作動を説明する。図１はコイル非通電時における電磁弁１の状態を示したものであり、この図に示されるように、コイル非通電時にはスプリング９の弾性力によってプランジャ５がバルブシート６側に向かって付勢され、弁体５０がバルブシート６の弁座６ｂに着座し、電磁弁１が遮断状態（閉状態）とされる。

一方、コイル通電時には、コイル１１が磁界を形成し、ガイド３、プランジャ５、ステータコア７等により磁路が形成される。そして、磁気吸引力によりプランジャ５がステータコア７側に吸引され、プランジャ５がスプリング９に抗して移動する。これにより、弁体５０がバルブシート６の弁座６ｂから離れた状態となり、管路Ａは、連通穴６ａ、ガイド３の空間３ｂ、および連通穴３ｃを介して連通状態となる。従って、コイル通電時には電磁弁１は連通状態（開状態）になる。

このような電磁弁１の開閉動作において、コイル１１への通電によりプランジャ５がステータコア７側に吸引される際には、連通路１８が閉じられてダンパ効果が得られる。すなわち、図２に示すように、プランジャ５がステータコア７側に向かって移動すると、シール部材１６における空間３ｂ側の端面がシール収納溝５ａの第１の面５ｂに接して、連通路１８と空間３ｂとの間が閉じられた状態になり、ダンパ室１７と空間３ｂはオリフィス１６ａのみを介して連通することになってダンパ効果が得られる。

一方、コイル１１への通電が停止されてプランジャ５がバルブシート６側に向かって付勢される際には、連通路１８が開かれてダンパ効果は発揮されない。すなわち、図３および図４に示すように、プランジャ５がバルブシート６側に向かって移動すると、シール部材１６における空間３ｂ側の端面がシール収納溝５ａの第１の面５ｂから離れて、連通路１８と空間３ｂとの間が開かれた状態になる。このとき、シール部材１６におけるダンパ室１７側の端面がシール収納溝５ａの第２の面５ｃに接するが、連通溝５ｅの一部が連通路１８と連通しているため、ダンパ室１７と連通路１８間は連通溝５ｅを介して連通する。したがって、ダンパ室１７と空間３ｂはオリフィス１６ａおよび連通路１８を介して連通することになってダンパ効果は発揮されない。

このように、本実施形態では、プランジャ５の移動に伴ってプランジャ５とシール部材１６とが相対移動して連通路１８が開閉される。そして、ダンパ効果が不要な向きにプランジャ５が移動する際に、実質的に開弁圧が０で連通路１８が開かれるため、従来の電磁弁の問題点、すなわち逆止弁が開弁するまでのダンパ効果による電磁弁の応答遅れは、発生しない。

また、本実施形態では、シール部材１６とプランジャ５とによって逆止弁機能を得ているため、逆止弁の構成部品を少なくすることができる。さらに、本実施形態では、逆止弁はスプリングを用いないため、電磁弁の応答性ばらつきを小さくすることができる。

なお、本実施形態では、プランジャ５がバルブシート６側に向かって移動する際にダンパ効果が発揮されないようにしたが、プランジャ５がステータコア７側に向かって移動する際にダンパ効果が発揮されないようにしてもよい。この場合、プランジャ５の連通溝５ｅを廃止し、一方、プランジャ５の外周面に、空間３ｂと連通路１８とを常時連通させる連通溝を設けることによって、実施することができる。

（第２実施形態）
図６は本発明の第２実施形態に係る電磁弁１の要部の構成を示す断面図、図７は図６のシール部材１６の斜視図である。本実施形態は、第１実施形態に対してプランジャ５およびシール部材１６を変更したものであり、その他の構成については第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態における電磁弁１においては、プランジャ５は連通溝５ｅが廃止されている。プランジャ５のシール収納溝５ａとダンパ室１７は、ガイド３のガイド穴３ａとプランジャ５の外周面との隙間３ｄを介して連通している。

一方、シール部材１６には連通溝１６ｃが形成されている。連通溝１６ｃは、シール部材１６におけるダンパ室１７側の端面、すなわちシール収納溝５ａの第２の面５ｃと対向する面に形成されており、隙間３ｄと連通路１８とを常時連通させるようになっている。

そして、図６に示すように、コイル１１への通電が停止されてプランジャ５がバルブシート６側に向かって移動すると、シール部材１６におけるダンパ室１７側の端面がシール収納溝５ａの第２の面５ｃに接するが、この状態でも隙間３ｄと連通路１８間はシール部材１６の連通溝１６ｃを介して連通している。したがって、ダンパ室１７と空間３ｂはオリフィス１６ａおよび連通路１８を介して連通することになってダンパ効果は発揮されない。

本実施形態では、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、プランジャ５の連通溝５ｅを廃止することができるため、プランジャ５への追加加工を少なくすることができる。

なお、連通溝１６ｃが第１の面５ｂに対向するようにして、シール部材１６をプランジャ５のシール収納溝５ａに装着することにより、プランジャ５がステータコア７側に向かって移動する際にダンパ効果が発揮されないようにすることができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、オリフィス１６ａをシール部材１６に形成したが、ダンパ室１７と空間３ｂとを常時連通させるオリフィス１６ａをプランジャ５に形成してもよい。

また、上記各実施形態では、コイル非通電時に閉状態とされる常閉型の電磁弁を示したが、本発明はコイル非通電時に開状態とされる常開型の電磁弁にも適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る電磁弁１の全体構成を示す断面図である。図１の電磁弁の開弁作動時におけるシール部材１６付近の拡大断面図である。図１の電磁弁の閉弁作動時におけるシール部材１６付近の拡大断面図である。図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図１のシール部材１６の斜視図である。本発明の第２実施形態に係る電磁弁１の要部の構成を示す断面図である。図６のシール部材１６の斜視図である。

符号の説明

３…ガイド（筒状部材）、５…プランジャ、５ａ…シール収納溝、５ｂ…第１の面、５ｃ…第２の面、７…ステータコア（筒状部材）、９…スプリング、１１…コイル、１６…シール部材、１７…ダンパ室、１８…連通路、５０…弁体、Ａ…流路、Ｘ…移動方向。

Claims

通電時に磁界を形成するコイル（１１）と、
前記コイル（１１）の内周側に配置された筒状の筒状部材（３、７）と、
前記筒状部材（３、７）内に摺動自在に配置され、前記コイル（１１）への通電により一方の向きに吸引されるプランジャ（５）と、
前記プランジャ（５）を他方の向きに付勢するスプリング（９）と、
前記プランジャ（５）とともに移動して、流体が流れる流路（Ａ）を開閉する弁体（５０）とを備える電磁弁において、
前記プランジャ（５）の外周面に形成され、前記プランジャ（５）の移動方向（Ｘ）に所定間隔（Ｌ）を有して対向する第１の面（５ｂ）および第２の面（５ｃ）を有するリング状のシール収納溝（５ａ）と、
前記シール収納溝（５ａ）に装着され、前記流路（Ａ）から隔離されたダンパ室（１７）を前記プランジャ（５）の一端側に形成するリング状のシール部材（１６）とを備え、
前記所定間隔（Ｌ）は、前記第１の面（５ｂ）および前記第２の面（５ｃ）の少なくとも一方と前記シール部材（１６）との間に常時隙間が形成されるように、前記シール部材（１６）における前記プランジャ（５）の移動方向（Ｘ）の寸法（ｔ）よりも大きく設定され、
前記流路（Ａ）と前記ダンパ室（１７）とを常時連通させるオリフィス（１６ａ）が、前記プランジャ（５）および前記シール部材（１６）のうち少なくとも一方に形成され、
前記流路（Ａ）と前記ダンパ室（１７）とを連通させる連通路（１８）が、前記シール部材（１６）の内周面と前記プランジャ（５）との間に形成され、
前記シール部材（１６）が前記第１の面（５ｂ）に接した状態では前記連通路（１８）が閉じられるとともに、前記シール部材（１６）が前記第１の面（５ｂ）から離れた状態では前記連通路（１８）が開かれる構成であることを特徴とする電磁弁。
前記コイル（１１）への通電により吸引されて前記プランジャ（５）が一方の向きに移動する際には、前記シール部材（１６）が前記第１の面（５ｂ）に接して前記連通路（１８）が閉じられることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
前記スプリング（９）に付勢されて前記プランジャ（５）が他方の向きに移動する際には、前記シール部材（１６）が前記第１の面（５ｂ）から離れて前記連通路（１８）が開かれることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。
前記プランジャ（５）の外周面に、前記ダンパ室（１７）と前記連通路（１８）とを常時連通させる連通溝（５ｅ）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電磁弁。
前記プランジャ（５）の移動方向（Ｘ）から見たとき、前記連通溝（５ｅ）の少なくとも一部が前記シール部材（１６）の内周面よりも内側に位置することを特徴とする請求項４に記載の電磁弁。
前記シール部材（１６）における前記第２の面（５ｃ）と対向する面に、前記ダンパ室（１７）と前記連通路（１８）とを常時連通させる連通溝（１６ｃ）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電磁弁。