JP4575170B2 - 電磁バルブ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段部分に記載の電磁バルブに関する。

比例的に動作する電磁バルブは当分野で公知である。この比例動作電磁バルブは、２位置動作する従来の電磁バルブとは異なり、パルス状には動作せず、バルブ閉鎖部材の構造的に可能な全ストロークを利用せずに、バルブ閉鎖部材の緩衝された連続的な動きを示す。制御技術の観点で‘ソフト的に’調整される、好適に配分された比例的な作動により、汚染物が弁座とバルブ閉鎖部材との領域に集まり、所定の環境下では、電磁バルブとこれに接続されたシステムとの両方の作動が損なわれることを排除することはできない。例えばＤＥ１９６５３８９５Ａ１が、比例タイプの構造を有する電磁バルブについて記載している。

上述の観点に鑑み、本発明の目的は、可能な限り簡単なデザインを維持しながら、上述の不都合が解消される一般的な比例的に作動する電磁バルブを改良することである。

本発明によれば、この目的は、自動車のホイールスリップ制御システム用の電磁バルブであって、バルブ閉鎖部材がその内部を移動可能に案内されるバルブハウジングと、このバルブハウジングに取付けられたバルブコイルに供給される制御電流に応じて、バルブ閉鎖部材を比例的に作動するために、バルブハウジング内に配置された磁気コアの方向にストローク運動を行う磁気アーマチュアと、電磁的に励磁されていないバルブ位置で前記磁気コアから所定の軸方向距離に磁気アーマチュアを位置決めし、この磁気アーマチュアを磁気コアから所定のスペースを置いて分離するばねとを具備し、前記バルブコイルは、バルブ閉鎖部材の前記制御電流に比例的な動作を超えて、所定の衝撃力で弁座に衝突するように、電流で作動され、このバルブ閉鎖部材を弁座に衝突させる電流は、バルブ閉鎖部材に作用する流体圧が最小のときに前記バルブコイルに供給され、弁座及び／又はバルブ閉鎖部材に付着した汚染物が除去されるまで、バルブ閉鎖部材を最大ストロークでパルス状に動作させて弁座に衝突させる、電磁バルブによって達成される。

本発明の他の特徴、利点、及び可能な応用例は、１つの実施形態の説明によって以下に示される。

図１には、比例的に動作可能な電磁バルブの全体図を示している。ここで、電磁バルブは、その基本位置で通常開の２方向シート弁として構成されており、カートリッジタイプのバルブハウジング８は、段付きバルブタペット１に球状のバルブ閉鎖部材９を有している。このバルブタペット１は、円筒状の磁気アーマチュア１０にバルブ閉鎖部材９の反対側の端部で接触する。バルブ閉鎖部材９は管状構造の弁座２に向き、磁気アーマチュア１０はバルブハウジング８内に組み込まれた磁気コア１１に面している。この磁気コア１１には深絞りされるのが好ましいスリーブが取付けられ、このスリーブ内に、磁気アーマチュア１１を軸方向に整合させて移動させることができる。バルブコイル１３がこのスリーブ１２の外周に配置され、ヨークタイプの板材１６と磁石の端部板１７との間に埋め込まれる。

バルブコイル１３が励磁されているときに、磁気アーマチュア１０が、それ自体公知の態様で磁気コア１１の方向に移動し、バルブタペット１に成形されたバルブ閉鎖部材９が、バルブタペット１と弁座２との間に介挿されたバルブばね４の付勢力に抗して、基本の位置で開いている圧力流体入口チャネル１４と圧力流体出口チャネル１５との間の圧力流体接続を、連続的に減じる。

比例的な制御を維持するために、本実施形態では、弁座部材２とバルブタペット１との所定の幾何学的な寸法決定をすることが必要である。このために、バルブタペット１のバルブ閉鎖部材９が１．８から２．２ｍｍの直径を有する球状の外形を有することが好ましい。これは、０．９から１．１ｍｍの弁座でのシール径に対応している。弁座の角度は１２０度になる。したがって、上述の寸法と各部材の清浄性とを維持することが特に重要である。

電磁バルブは、スリップ制御付き自動車用ブレーキシステムで使用される入口バルブとして設けられている。その基本位置では、バルブ閉鎖部材９が、バルブタペット１と弁座部材２との間に介挿されたバルブばね４によって弁座部材２から持ち上げられている。

この構成では、弁座２とバルブ閉鎖部材９との堆積物を減じあるいは避けるために、バルブ閉鎖部材９が比例的な動作を超える十分大きな衝撃力をもって弁座２に衝突するように、バルブコイル１３を電流で作動可能なことが、特別な特徴に含まれる。このためには、バルブ閉鎖部材９がその最大ストロークをパルス状に動作し、対応する強さで弁座２に衝突するように、電流のパワーを定めることが必要である。

バルブ閉鎖部材９と弁座２とに堆積された汚染物を除去するために、電流のパワーが、汚染の度合いに応じて、つまり、主にバルブ内部の圧力の変化に影響を与える堆積物の量に応じて選択される。弁座２及び／又はバルブ閉鎖部材９から堆積物を除去するためには、比例的なバルブの動作がなされていない間に、十分な電流がバルブコイル１３に流される。この電流により、通常は非活動的（inactive）なバルブ閉鎖部材９を、堆積物を除去する衝撃力をもって連続的または不連続的に弁座２に衝突させる。

この方法は、バルブ閉鎖部材９に作用する流体圧が最小のときに特に有効であり、したがって、最小の液圧抵抗で、バルブ閉鎖部材９が最大ストロークかつ最大速度で弁座２に衝突する。こうして、最も頑固な堆積物でさえも弁座２とバルブ閉鎖部材９とから除去可能であり、必要にな場合には、さらに上述の処置を何度か繰り返すことによって除去できる。

除去された堆積物は、バルブ内の流体圧が最大のときに弁座２とバルブ閉鎖部材９との領域から洗浄可能である。最適な洗浄効果を得るためには、これに続いて、バルブ閉鎖部材９がバルブの最大開口断面積を形成する位置となるように切換えられる。

弁座２及び／又はバルブ閉鎖部材９との堆積物を除去するために、遅くともバルブの閉位置で漏れが生じたときに、堆積物を取り除く衝撃力を伴って、磁気コイル１３が作動される。弁座２とバルブ閉鎖部材９との間でのバルブの漏れを検出するために、バルブの閉位置でバルブ閉鎖部材９または弁座２の上流および下流で流体圧を検出する手段が設けらる。バルブの漏れを表す圧力の変化を、測定した液圧から導き出すことができる。測定手段として、圧力センサ６が、バルブ閉鎖部材９の上流および下流に配置され、これらのセンサは、バルブ閉鎖部材９の圧力の変化を表す圧力センサ信号を評価するために、バルブコイル１３を駆動する電子制御装置２０に接続される。この電子制御装置２０内には１つの圧力モデルが記憶されており、バルブの汚染による許容可能な圧力差と公称圧力（nominal pressure）との比較を可能にする。このために、制御装置２０には適当な評価回路が備えられている。

タンデム型マスターシリンダが、ブレーキ圧発生器３として、図１に示された電磁バルブの圧力流体入口チャネル１４に接続されている。電磁バルブの圧力流体出口チャネル１５が、バルブばね４の高さでホイールブレーキ５に接続されている。ホイールブレーキ５に通じるこの圧力流体接続部には、出口バルブ７を介挿し、戻り液圧送出原理にしたがう低圧アキュムレータ１８およびポンプ１９を有する戻し導管が接続されている。この戻し導管は、圧力流体入口チャネル１４に接続されている。図示の液圧回路は、基本的な特質であり、全般的な説明である。変更することが可能である。

電磁バルブが図にように最初に完全に開かれる、バルブコイル１３が電気的に励磁されていない状態に基づいて、電磁バルブは、制御装置２０にプログラムされた比例的なまたはアナログ的な作動方法によって、基本的にブレーキ圧制御中に作動される。したがって、電磁バルブは、圧力測定のために様々の制御電流によって所要のバルブ断面積をきめ細かに形成する。

図によれば、電磁バルブは、スリップ制御付き自動車用ブレーキシステム内のブレーキ圧発生器３をホイールブレーキ５に接続するブレーキ圧導管中に介挿されており、したがって、圧力センサ６によって圧力を検出する代わりに、適当なソフトウェアを用い、制御装置２０内の対応する圧力モデルにより、バルブの漏れを検出可能である。この圧力モデルは、バルブの漏れによって変化するホイールブレーキ５とブレーキ圧発生器３との内の圧力の変化を考慮に入れている。特定の状況では、圧力のモデルを使用することで、圧力センサの必要性をなくすことができる。

ホイールブレーキ５内の圧力変化を表す圧力モデルは、車両に関連したパラメータとブレーキに関連したパラメータとに応じて算出される。そうしたパラメータには、車両の減速に関するデータ、ブレーキ圧発生器内の初期圧力、バルブ内の堆積物のサインにしたがうブレーキ圧の増加およびブレーキ圧の減少の特性などがある。この圧力モデルは、例えば、特にバルブ内に堆積物がある場合のブレーキ圧の変化の増加勾配を考慮に入れている。

ここまで本発明をその基本位置で開かれる比例動作電磁バルブを例にとって説明したが、本明細書でなされた説明はまた、その基本位置で閉じられる比例的に動作可能な電磁バルブにも応用可能である。かくして、本明細書で開示された本発明はまた、図１に示された出口バルブ７にも応用可能である。

比例的に動作可能な電磁バルブの全体図。

符号の説明

１…バルブタペット、２…弁座、３…ブレーキ圧発生器、４…バルブばね、５…ホイールブレーキ、６…圧力センサ、７…出口バルブ、８…バルブハウジング、９…バルブ閉鎖部材、１０…磁気アーマチュア、１１…磁気コア、１２…スリーブ、１３…電磁コイル、１４…圧力流体入口チャネル、１５…圧力流体出口チャネル、１６…ヨークタイプの薄板、１７…電磁端面、１８…低圧アキュムレータ、１９…ポンプ、２０…制御装置。

Claims (9)

1. 自動車のホイールスリップ制御システム用の電磁バルブであって、
   バルブ閉鎖部材がその内部を移動可能に案内されるバルブハウジングと、このバルブハウジングに取付けられたバルブコイルに供給される制御電流に応じて、バルブ閉鎖部材を比例的に作動するために、バルブハウジング内に配置された磁気コアの方向にストローク運動を行う磁気アーマチュアと、電磁的に励磁されていないバルブ位置で前記磁気コアから所定の軸方向距離に磁気アーマチュアを位置決めし、この磁気アーマチュアを磁気コアから所定のスペースを置いて分離するばねとを具備し、
   前記バルブコイル（１３）は、バルブ閉鎖部材（９）の前記制御電流に比例的な動作を超えて、所定の衝撃力で弁座（２）に衝突するように、電流で作動され、
   このバルブ閉鎖部材を弁座に衝突させる電流は、バルブ閉鎖部材（９）に作用するブレーキ圧制御中の流体圧が最小のときに前記バルブコイル（１３）に供給され、弁座（２）及び／又はバルブ閉鎖部材（９）に付着した汚染物が除去されるまで、バルブ閉鎖部材を最大ストロークでパルス状に動作させて弁座に衝突させる、電磁バルブ。
2. 電流のパワーは、前記閉鎖部材（９）がその最大ストロークで動作して前記弁座（２）に衝突するように、設定される請求項１に記載の電磁バルブ。
3. 前記弁座（２）及び／又はバルブ閉鎖部材（９）に付着した汚染物を取り除くために、電流のパワーは、汚染の度合いに応じて変化するように調整可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁バルブ。
4. 前記制御電流に比例的なバルブの動作が行われない間に、前記バルブコイル（１３）に電流が流され、この電流により、弁座（２）及び／又はバルブ閉鎖部材（９）から堆積物を取り除くために、バルブ閉鎖部材（９）が所定の衝撃力をもって弁座（２）に連続的または不連続的に衝突することを特徴とする請求項１に記載の電磁バルブ。
5. 前記ブレーキ圧制御中の流体圧が最大の時に、除去された堆積物を弁座（２）及び／又はバルブ閉鎖部材（９）から洗い落とすために、前記バルブ閉鎖部材（９）はバルブの最大開口断面を与える位置を占めることを特徴とする請求項１に記載の電磁バルブ。
6. バルブが閉鎖された位置で生じるバルブの漏洩が発生したときに、前記バルブコイル（１３）は弁座（２）及び／又はバルブ閉鎖部材（９）の堆積物を除去する衝撃力を形成するように作動されることを特徴とする請求項１に記載の電磁バルブ。
7. 前記弁座（２）とバルブ閉鎖部材（９）との間のバルブの漏洩を検出するために、バルブが閉鎖された位置で前記バルブ閉鎖部材（９）の上流及び下流の流体圧を測定する手段が設けられることを特徴とする請求項６に記載の電磁バルブ。
8. 前記バルブの漏洩を示す圧力変化を検出するために、圧力センサが前記バルブ閉鎖部材の上流および下流に配置され、これらセンサは、バルブ閉鎖部材に作用する圧力変化を表す圧力センサ信号を評価するために電子制御装置に接続され、この制御装置はバルブコイルを作動しかつ評価回路を有することを特徴とする請求項７に記載の電磁バルブ。
9. バルブが閉鎖された位置で前記バルブ閉鎖部材に作用する液圧変化を表すために、１つの圧力モデルのための動作特性が電子制御装置に記憶され、この動作特性は、バルブの汚染による許容できない圧力変化の検出に必要な、公称圧力と比較した圧力差を含むことを特徴とする請求項８に記載の電磁バルブ。

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