JP4269477B2 - 電磁弁の組み付け構造及びそれを適用したブレーキ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジングに組み付けられる電磁弁の組み付け構造及びそれを適用したブレーキ装置に関し、例えば車両用ブレーキ装置の管路に配置され、ＡＢＳ（アンチスキッドコントロール）用、横滑り制御用をはじめとして、さまざまな液圧ユニットの小型軽量の電磁弁に適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＡＢＳ等に用いられる電磁弁として、特開平１１−１０８２３０号公報に示すものがある。この電磁弁を図８に示す。
【０００３】
この電磁弁のガイド１０１の外周部には円筒状のかしめ押圧部１０１ｃが設けられている。また、かしめ押圧部１０１ｃから下側に向かって、かしめ押圧部１０１ｃより径の小さい下側円筒部１０１ｄが延設されている。
【０００４】
そして、液圧ユニットのハウジング１０２に設けた収納穴１０３にガイド１０１を挿入した後、プレス機等によってガイド肩面１０４を軸方向に押込み、収納穴の段状部１０６にかしめ押圧部１０１ｃを食込ませることによって、電磁弁がハウジング１０２に組付けられるようになっている。
【０００５】
この際、かしめ押圧部１０１ｃにより収納穴１０３の内壁部分を塑性変形させ、下側円筒部１０１ｄの外周面と密着させることによって、ガイド１０１の外周面でのＭ／Ｃ側とポンプ側との液圧シール性を得ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガイド１０１を軸方向に押込むほど、押込み荷重が急増し、ガイドの剛性以上に荷重が加わるため、下流連通穴部１０５が変形したり、下流連通穴部１０５付近のガイド円筒部１０１ｂが太鼓状に塑性変形してしまう。
【０００７】
その結果、電磁弁の軸方向長さが短縮し、電磁弁内部に構成されるプランジャー１０７のストロークが小さくなって、圧損が増加し、ブレーキ制御時等に必要とされる適正な液圧勾配が得られなくなるという問題や、磁気ギャップが変化し、電磁弁の吸引力特性が変化してしまうために、横滑り制御等で必要となる高精度な差圧制御ができなくなるという問題を発生させる。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みて成され、ガイド押し込み荷重の増加によって、ガイドに剛性以上の荷重が加わることを防止し、高精度の圧力制御が行える電磁弁、及びその電磁弁を用いた車両用ブレーキ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、略円筒形状を成すガイド（９）を備えた電磁弁（１）を、ハウジング（２）に形成した凹部（３、４）内に収納し、ハウジングをかしめて塑性変形させることによって、凹部の内壁面とガイドの外周面とを密着させ、液圧シールするようにした電磁弁の組み付け構造において、ハウジングに形成された凹部は、入口側が底部側よりも径大とされ、凹部の入口側にて上側収納穴（３）が構成され、凹部の底部側にて下側収納穴（４）が構成されており、ガイドは、上側収納穴に収容されるガイド円筒部（９ｂ）と、下側収納穴に収容されガイド円筒部よりも小径のステップ円筒部（９ｄ）と、ガイド円筒部とステップ円筒部による段差部分であって上側収納穴と下側収納穴による段状部（１８）を押圧する押圧部（９ｃ）と、ステップ円筒部に対して押圧部と反対側に配置され、ステップ円筒部を縮径したガイド小径部（９ｅ）とを有して構成されており、下側収納穴の塑性変形部は、下側収納穴とステップ円筒部との隙間を密着させてステップ円筒部の外周面と下側収納穴の内周面を圧着させた後、下側収納穴とステップ円筒部を縮径したガイド小径部との隙間に流れ、ガイドの軸方向における凹部の内壁面とガイドの外周面との密着長さがステップ円筒部の軸方向の長さにより制限されていることを特徴としている。
【００１０】
このように、ガイド小径部の外周面と下側収納穴の内周面との間に隙間を形成することによって、かしめ加工時に下側収納穴の塑性変形した部分が隙間に流れ込むようにできるため、かしめ工程の際の押込み荷重の増加を抑制することができる。これにより、下流連通穴部が変形したり、ガイドが太鼓状に変形することを防止でき、高精度の圧力制御が行える電磁弁とすることができる。
【００１３】
この場合、例えば、請求項２に示すように、ステップ円筒部の外周に形成された溝によってガイド小径部を構成することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明においては、ガイドは、上側収納穴に収容されるガイド大径部（９ａ）を有して構成されており、ガイド大径部の外周には溝部（１５）が形成されていると共に、ガイド大径部のうち溝部よりも凹部の底部側は、ガイド大径部と上側収納穴の内壁面との間に隙間（２４）を形成する段差形状となっていることを特徴としている。
【００１５】
このように、ガイド大径部に形成された溝内にもハウジングをかしめてシールを行う場合には、ガイド大径部のうち溝部よりも凹部の底部側を、ガイド大径部と上側収納穴の内壁面との間に隙間（２４）を形成する段差形状とすれば、かしめ加工時に下側収納穴の塑性変形した部分が隙間に流れ込むようにできるため、密着長さを制限することができる。
【００１６】
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。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態における電磁弁１の断面構成を示す。
【００１８】
図１に示す電磁弁１は、ハウジング２に形成された凹部内にかしめ固定される。ハウジング２に形成された凹部は段差形状で構成されており、入口側が底部側よりも径大とされている。この凹部の底部側がＡＢＳ制御に使用されるポンプに接続される管路と連通され、凹部の内周壁がマスタシリンダ側に連通されている。なお、以下の説明では、凹部の入口側を上側収納穴３といい、凹部の底部側を下側収納穴４という。
【００１９】
電磁弁１は、ソレノイド５に通電することによって駆動される。この電磁弁１には、ソレノイド５によって駆動される可動子としてのプランジャー６と、プランジャー６の外周を覆ってプランジャー６を摺動可能に保持するスリーブ７と、プランジャ６の移動に伴って押圧されて移動する棒状の制御ピストン８と、制御ピストン８の外周を覆って制御ピストン８を摺動可能に保持するガイド９とが備えられている。
【００２０】
ソレノイド５は、印加される電流の大きさに比例して磁束の量を変化させるものである。このソレノイド５の外周を覆うように、磁束が貫通するヨーク５ａが配置されている。
【００２１】
スリーブ７は、非磁性体であるステンレスで形成されている。このスリーブ７は、プランジャー６の移動を所定量に規制するため、図１の上端側が閉塞されており、下端側がガイドの上端に溶接によって接合されている。
【００２２】
制御ピストン８は、非磁性体のステンレスで形成されており、ボディバルブ（弁体）を構成している。制御ピストン８は、上端側が大径部８ａ、下端側が小径部８ｂで構成されており、小径部８ｂの先端位置は円錐状のニードル先端部８ｃとなっている。そして、このニードル先端部８ｃが、ガイド中空部１０に内嵌された筒状の弁座１１の連通穴１２を閉鎖して、ブレーキ液の流路を遮断するように構成されている。なお、制御ピストン８は、バネ１３によって開弁方向に付勢されている。
【００２３】
ガイド９は、ハウジング２の材質であるアルミ合金より硬度の高い鉄合金（鉄鋼等）で構成されている。ガイド９は、中空部を有する略円筒形状を成しており、プランジャー６が吸引される固定子を構成している。そして、このガイド９の中空部内を制御ピストン８が摺動するようになっている。このガイド９の中空部は、ガイド９の側面に形成された先端連通孔１４を介してマスタシリンダ側に連通している。
【００２４】
また、ガイド９は、ハウジング２に形成された上側収納穴３の径とほぼ同等の径を成すガイド最大径部９ａと、ガイド最大径部（ガイド大径部）９ａより小径なガイド円筒部９ｂと、ガイド円筒部９ｂより小径で下側収納穴４の径より若干小径とされたステップ円筒部９ｄと、ステップ円筒部９ｄをさらに縮径したガイド最小径部（ガイド小径部）９ｅとを有している。
【００２５】
ガイド最大径部９ａの外周壁には、ガイド最大径部９ａの外周を一周するように延設したＶ型溝部（溝部）１５が備えられている。このＶ字溝部１５内は塑性変形されたハウジング２の内壁面によって埋め込まれている。このＶ字溝部１５とハウジング２の内壁によって、マスタシリンダ側とハウジング外部とのシール性（以下、上側シール性という）が確保されている。
【００２６】
ガイド円筒部９ｂはハウジング２に形成された下側収納穴４の径より大きな径で構成されている。このガイド円筒部９ｂとステップ円筒部９ｄとによって形成される段差部分が押圧部９ｃを構成している。ガイド円筒部９ｂの外周には、マスタシリンダ側からの異物混入防止のためにフィルタ１６が外挿されている。
【００２７】
ステップ円筒部９ｄの外周面には、下側収納穴４の内周面が圧着されている。このステップ円筒部９ｄの外周面と下側収納穴４の内壁面とによって、マスタシリンダ側とポンプ側とのシール性（以下、下側シール性という）が確保されている。
【００２８】
ガイド最小径部９ｅは下側収納穴４の径より小さく構成され、ガイド最小径部９ｅの外周面と下側収納穴４の内周面との間に隙間１７が形成されるようにしている。この隙間１７が逃げ部を構成している。
【００２９】
次に、上記構成の電磁弁１の組み付けを説明する。図２は、下側シール性を確保する際の組み付け工程を示しており、ハウジング２に電磁弁１をかしめ固定する途中の形態を示したものである。また、このかしめ固定の様子を図３（ａ）〜（ｃ）に順に示す。
【００３０】
まず、ガイド９をハウジング２に形成された凹部内に挿入すると、図３（ａ）に示すように、ガイド最小径部９ｅ及びステップ円筒部９ｄが下側収納穴４内に収容され、かしめ押圧部９ｃが上側収納穴３と下側収納穴４との段状部１８に当接する。
【００３１】
次に、プレス機などにより、図２に示すガイド肩面１９を凹部への挿入方向に押し込むと、図３（ｂ）に示すように、かしめ押圧部９ｃが段状部１８に食い込む。これにより、下側収納穴４の内周面が塑性変形して、ガイド９のステップ円筒部９ｄの外周面と下側収納穴４の内周面との間に形成された隙間２０が埋められ、ステップ円筒部９ｄの外周面に下側収納穴４の内周面が圧着される。
【００３２】
そして、更にかしめ押圧部９ｃを押し込み下側収納穴４の内周面を塑性変形させると、図３（ｃ）に示すように、ステップ円筒部９ｄと下側収納穴４の内周面との間の隙間２０を全て埋めた後、下側収納穴４の内周面の塑性変形した部分が、下側収納穴４の内周面とガイド最小径部９ｅ間の隙間１７に流れ込み始める。この下側収納穴４の内周面とガイド最小径部９ｅとの間の隙間１７は、かしめ押圧部９ｃに比較的近くに形成されているため、比較的小さな押込みカで、塑性流動させることができる。
【００３３】
このように、ステップ円筒部９ｄと下側収納穴４との間の隙間２０を埋めると、下側収納穴４の内壁面の塑性変形した部分が下側収納穴４とガイド最小径部９ｅとの間の隙間１７に流れ込むようになっているため、ステップ円筒部９ｄと下側収納穴４との密着長さは、ステップ円筒部９ｄの軸方向の長さにより制限される。このため、ガイド押し込み荷重の増加を抑制し、ステップ円筒部９ｄ（ガイド９）の剛性以上に荷重が加わることを防止できる。
【００３４】
この下側シール性確保のかしめ工程の際の押込み荷重と押込みストロークとの関係について、従来技術と本実施形態それぞれについて調べた。その結果を図４に示す。なお、図４では、本実施形態における特性を実線、従来技術における特性を破線で示してある。
【００３５】
この図からも明らかなように、従来技術での特性に対し、本実施形態の方が押込み荷重を抑制することができる。
【００３６】
このように、ガイド最小径部９ｅの外周面と下側収納部３の内周面との間に隙間１７を形成し、この隙間１７に下側収納穴４の内周面の塑性変形した部分が流れ込むようにすることで、下側シール性確保のかしめ工程の際の押込み荷重の増加を抑制することができる。これにより、ガイド９が太鼓状に変形することを防止でき、高精度の圧力制御が行える電磁弁１とすることができる。このような電磁弁１を車両のブレーキ液圧制御、例えばＡＢＳ制御や横滑り防止制御使用すれば、高精度のブレーキ液圧制御が可能となる。
【００３７】
なお、ステップ円筒部９ｄの軸方向長さは、▲１▼ハウジング２にできるうる巣（ボイド）や欠陥部等の長さと、▲２▼ガイド９の加工公差を考慮しつつ、ステップ円筒部９ｄの外周全周において確実にステップ円筒部９ｄの外周面と下側収納穴４の内周面とが密着するように設定する。
【００３８】
このようにして、図２に示す状態まで組み付けた後、続いて上側シール性を確保する際の組み付け工程を行う。図５に、上側シール性を確保する際の組み付け工程前後の様子を示し、この図を基に説明する。
【００３９】
まず、図５（ａ）に示すように、組付け治具である鉄合金のような硬い材質でできた円筒形状のかしめパンチ２１を、ガイドの中心軸に合せ、アルミ合金等で構成されたハウジング２の上面に当接させる。
【００４０】
その後、電気プレス等により、ストロークを管理して、かしめパンチ２１をハウジング２に押込む。すると、図５（ｂ）に示すように、かしめパンチ２１の先端部がハウジング２を塑性変形させ、その塑性変形したハウジング２の一部が、ガイド最大径部９ａとハウジング間の隙間２２と、Ｖ字溝部１５内の空間を埋め込む。これにより、上側シール性が得られる。さらに、ハウジング２によってＶ字溝部１５を埋め込んだ構成となるため、耐圧固定強度も確保できるようになる。
【００４１】
なお、上述した下シール性確保のかしめ工程は、ハウジング２の硬さ等のばらつきに依存する荷重制御ではなく、ガイド円筒部とハウジング間の隙間容積を確実に埋めて、シール品質を確保するため、ガイド肩面を押込むストローク量を管理して組付けている。このように、ストロークを管理して下側シール性確保のかしめ工程を行えば、ハウジング２の上面からＶ字溝部１５までの距離を安定させることができるため、上側シール性確保のかしめ工程も、安定したかしめ品質を得ることができる。
【００４２】
この後、ソレノイド５やヨーク５ａをスリーブ７の外側に配置して固定することで、図１に示すように電磁弁１がハウジング２に組み付けられる。
【００４３】
（他の実施形態）
上記実施形態では、ガイド最小径部９ｅの外径をほぼ均一とした円筒状に構成し、ガイド最小径部９ｅと下側収納穴４との間の隙間１７の幅がほぼ一定となるようにしているが、必ずしもこのような構成とする必要はない。
【００４４】
例えば、図６に示すように、ガイド最小径部９ｅを凹部形状とし、ガイド最小径部９ｅとハウジング２との間に空隙２３を形成するようにしてもよい。この場合においても、空隙２３によって逃げ部が構成されるため、ガイド最小径部９ｅを形成する位置に応じて、ステップ円筒部９ｄと下側収納穴４の内周面との密着長さを制限することができる。
【００４５】
また、上側シール性を確保している部分においても、塑性変形したハウジング２が流れ込む逃げ部を形成することにより、かしめパンチ２１による押込み荷重の増加を抑制することができる。
【００４６】
例えば、図７に示すように、ガイド最大径部９ａのうちＶ字溝部１５よりもガイド円筒部９ｂ側の外径を小さくし、つまりガイド最大径部９ａを段差形状とし、この縮径した部分と上側収納穴３の内周面との間に隙間２４が形成されるようにしてもよい。
【００４７】
このようにすれば、隙間２４が逃げ部を構成し、Ｖ字溝部１５から隙間２４までの間の長さに応じて、ガイド最大径部９ａと上側収納穴３とのシール長を制限することができる。
【００４８】
これにより、上部シール性確保の際のかしめパンチ２１の最大荷重を低減でき、かしめパンチの加工寿命を向上させたり、かしめ加工による電磁弁１の周囲におけるハウジング２の変形を低減することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における電磁弁１の断面構造を示した図である。
【図２】下側シール性を確保する際の組み付け工程を施した電磁弁１の断面構造を示した図である。
【図３】図２に示す工程のかしめ固定の様子を示した図である。
【図４】下側シール性確保のかしめ工程の際の押込み荷重と押込みストロークとの関係を示す図である。
【図５】上側シール制を確保する際の組み付け工程を施した電磁弁１の断面構造を示した図である。
【図６】他の実施形態における電磁弁１の断面構造を示した図である。
【図７】他の実施形態における電磁弁１の断面構造を示した図である。
【図８】従来の電磁弁１の断面構造を示した図である。
【符号の説明】
１…電磁弁、２…ハウジング、３…上側収納穴、４…下側収納穴、
５…ソレノイド、６…プランジャー、９…ガイド、９ａ…ガイド最大径部、
９ｂ…ガイド円筒部、９ｃ…押圧部、９ｄ…ステップ円筒部、
９ｅ…ガイド最小径部、１０…ガイド中空部、１５…Ｖ字溝部、
１６…フィルタ、１７…隙間、１８…段状部、１９…ガイド肩面、
２０…隙間、２３…空隙、２４…隙間。

Claims (4)

1. 略円筒形状を成すガイド（９）を備えた電磁弁（１）を、ハウジング（２）に形成した凹部（３、４）内に収納し、前記ハウジングをかしめて塑性変形させることによって、前記凹部の内壁面と前記ガイドの外周面とを密着させ、液圧シールするようにした電磁弁の組み付け構造において、
   前記ハウジングに形成された凹部は、入口側が底部側よりも径大とされ、前記凹部の入口側にて上側収納穴（３）が構成され、前記凹部の底部側にて下側収納穴（４）が構成されており、
   前記ガイドは、前記上側収納穴に収容されるガイド円筒部（９ｂ）と、前記下側収納穴に収容され前記ガイド円筒部よりも小径のステップ円筒部（９ｄ）と、前記ガイド円筒部と前記ステップ円筒部による段差部分であって前記上側収納穴と前記下側収納穴による段状部（１８）を押圧する押圧部（９ｃ）と、前記ステップ円筒部に対して前記押圧部と反対側に配置され、前記ステップ円筒部を縮径したガイド小径部（９ｅ）とを有して構成されており、
   前記下側収納穴の塑性変形部は、前記下側収納穴と前記ステップ円筒部との隙間を密着させて前記ステップ円筒部の外周面と前記下側収納穴の内周面を圧着させた後、前記下側収納穴と前記ステップ円筒部を縮径した前記ガイド小径部との隙間に流れ、前記ガイドの軸方向における前記凹部の内壁面と前記ガイドの外周面との密着長さが前記ステップ円筒部の軸方向の長さにより制限されていることを特徴とする電磁弁の組み付け構造。
2. 前記ガイド小径部は、前記ステップ円筒部の外周に形成された溝であることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁の組み付け構造。
3. 前記ガイドは、前記上側収納穴に収容されるガイド大径部（９ａ）を有して構成されており、前記ガイド大径部の外周には溝部（１５）が形成されていると共に、前記ガイド大径部のうち前記溝部よりも前記凹部の底部側は、該ガイド大径部と前記上側収納穴の内壁面との間に隙間（２４）を形成する段差形状となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁弁の組み付け構造。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の電磁弁の組み付け構造を適用し、ブレーキ液圧制御用アクチュエータのハウジングに電磁弁が組み付けられていることを特徴とするブレーキ装置。

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