JP4978594B2

JP4978594B2 - 電磁弁

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Publication number: JP4978594B2
Application number: JP2008227569A
Authority: JP
Inventors: 正輝七原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2028-09-04
Also published as: JP2010060074A

Description

本発明は、電磁弁に関し、特に、コイルに電流を供給して可動子を推進させる電磁弁に関する。

近年、車両に搭載される複数の車輪の各々に与える制動力を電子的に制御することにより走行安定性や車両安全性の向上を図る電子制御ブレーキシステムの開発が盛んに進められている。電子制御ブレーキシステムには、ホイールシリンダ圧の増圧および減圧のために、コイルに電流を供給して可動子を推進させることにより開弁および閉弁させる電磁弁が広く用いられている。このような電磁弁では、開弁または閉弁時に可動子が振動して異音の原因となる自励振動が発生するおそれがある。

このため、例えば、バルブを常時開弁または閉弁させるスプリングの少なくとも一方の端部が当接するスプリング受け面を傾斜させてスプリングに偏荷重を発生させる電磁弁が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、バネ室に保留された作動油のダンパー効果を利用してスプール弁の自励振動を抑制する電磁弁が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、例えば、コイルの両端面のうち少なくとも一方の端面に対向する環状部を形成している部材の剛性をコイルの周面に対向する筒部を形成している部材の剛性よりも大きくすることにより、ヨークの振動に起因する騒音を抑制する電磁弁が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平５−９９３６３号公報特開２００６−１１２５１４号公報特開２００１−２２７６６６号公報

車両の低騒音化の要求は近年益々高まっているが、車両のコスト低減もまた強く叫ばれている。このため、簡易な構成で自励振動を抑制する技術の開発が求められている。

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易な構成で自励振動を抑制することができる電磁弁を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電磁弁は、作動液路に介在する弁座と、弁座に向かう第１方向および弁座から離れる第２方向に移動可能に設けられ、先端部が弁座に着座することにより作動液路の連通を阻止し、先端部が弁座から離間することにより作動液路を連通させる弁体であって、先端部とは異なる位置に磁性体である可動子が設けられた弁体と、可動子の周囲に巻回されたコイルと、コイルに電流が供給されて発生する磁束の流れにより可動子に対し第１方向に移動する力を与える第１移動力発生手段と、コイルに電流が供給されて発生する磁束の流れにより可動子に対し第２方向に移動する力を与える第２移動力発生手段と、を備える。可動子は、第１移動力発生手段より与えられる第１方向への力と第２移動力発生手段により与えられる第２方向への力の合力によって移動する。

この態様によれば、第１方向および第２方向のいずれか一方にのみ与えられる力によって推進するときに比べ、推進力を得るためにコイルに多くの電流を供給することが必要となる。このため、可動子を通過する磁束を増加させて可動子に与える電磁誘導による減衰力を高めることができ、弁体の自励振動を抑制することができる。

第１移動力発生手段は、コイルに電流が供給されて発生する磁束の流れにより可動子に対し第１方向に吸引力を与えるよう可動子の第１方向側に設けられた第１磁性体を含んでもよい。第２移動力発生手段は、コイルに電流が供給されて発生する磁束の流れにより可動子に対し第２方向に吸引力を与えるよう可動子の第２方向側に設けられた第２磁性体を含んでもよい。

この態様によれば、可動子周辺に磁性体を設けるという簡易な構成によって可動子に第１方向への力および第２方向への力の双方を与えることができる。このため、自励振動抑制のために電磁弁の構成が複雑化することを回避することができる。

本発明のある態様の電磁弁は、可動子の摺動方向端部の少なくとも一方に設けられた、可動子よりも導電性の高い導電性部材をさらに備えてもよい。この態様によれば、この導電性部材の存在によって可動子に与えられる電磁誘導による減衰力をさらに高めることができ、弁体の自励振動を効果的に抑制することができる。

本発明のある態様の電磁弁は、可動子の外周に巻回されたコイルをさらに備えてもよい。この態様によれば、コイルの内径側を通過する磁束によって逆起電圧を発生させることができる。このため、これによってコイルに流れる電流によって磁束を発生させることができ、可動子に対して効果的に減衰力を与えることができる。

本発明に係る電磁弁によれば、簡易な構成で自励振動を抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るブレーキ制御装置１０の系統図である。ブレーキ制御装置１０には電子制御式ブレーキシステム（ＥＣＢ）が採用されており、運転者によるブレーキ操作部材としてのブレーキペダル１２の操作に応じて車両の４輪のブレーキを独立かつ最適に設定する。

ブレーキペダル１２は、運転者による踏み込み操作に応じて作動液としてのブレーキオイルを送り出すマスタシリンダ１４に接続されている。また、ブレーキペダル１２には、その踏込ストロークを検出するストロークセンサ４６が設けられている。更に、マスタシリンダ１４にはリザーバタンク２６が接続されており、マスタシリンダ１４の一方の出力ポートには、電磁弁２３を介して運転者によるブレーキペダル１２の操作力に応じた反力を創出するストロークシミュレータ２４が接続されている。電磁弁２３はいわゆる常閉型のリニアバルブであり、電流が供給されていない状態では閉弁し、運転者によるブレーキペダル１２の踏み込み操作が検出された場合に電流が供給され開弁する。

マスタシリンダ１４の一方の出力ポートには、右前輪用のブレーキ油圧制御管１６が接続されている。ブレーキ油圧制御管１６は、右前輪に制動力を付与する右前輪用ホイールシリンダ２０ＦＲに接続されている。また、マスタシリンダ１４の他方の出力ポートには、左前輪用のブレーキ油圧制御管１８が接続されている。ブレーキ油圧制御管１８は左前輪に制動力を付与する左前輪用ホイールシリンダ２０ＦＬに接続されている。

ブレーキ油圧制御管１６の中途には右マスタ弁２２ＦＲが設けられており、ブレーキ油圧制御管１８の中途には左マスタ弁２２ＦＬが設けられている。右マスタ弁２２ＦＲおよび左マスタ弁２２ＦＬは、何れもいわゆる常開型のリニアバルブであり、電流が供給されている状態では閉弁してマスタシリンダ１４と右前輪用ホイールシリンダ２０ＦＲまたは左前輪用ホイールシリンダ２０ＦＬとの連通を阻止し、電流の供給が減少または停止されることにより開弁してマスタシリンダ１４と右前輪用ホイールシリンダ２０ＦＲまたは左前輪用ホイールシリンダ２０ＦＬとを連通させる。以下、必要に応じて右マスタ弁２２ＦＲおよび左マスタ弁２２ＦＬをマスタ弁２２と総称する。

また、ブレーキ油圧制御管１６の中途には、右前輪側のマスタシリンダ圧を検出する右マスタ圧センサ４８ＦＲが設けられている。左前輪用のブレーキ油圧制御管１８の途中には、左前輪側のマスタシリンダ圧を検出する左マスタ圧センサ４８ＦＬが設けられている。ブレーキ制御装置１０では、運転者によってブレーキペダル１２が踏み込まれた際、ストロークセンサ４６によりその踏み込み操作量が検出されるが、右マスタ圧センサ４８ＦＲおよび左マスタ圧センサ４８ＦＬによって検出されるマスタシリンダ圧からもブレーキペダル１２の踏み込み操作力（踏力）を求めることができる。電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２００は、ストロークセンサ４６の故障などを考慮して、フェイルセーフの観点から右マスタ圧センサ４８ＦＲおよび左マスタ圧センサ４８ＦＬの検出結果からマスタシリンダ圧を監視する。

リザーバタンク２６には油圧給排管２８の一端が接続されている。この油圧給排管２８の他端には、モータ３２により駆動されるポンプ３４の吸込口が接続されている。ポンプ３４の吐出口は高圧管３０に接続されており、この高圧管３０には、アキュムレータ５０とリリーフバルブ５３とが接続されている。第１の実施形態では、モータ３２によってそれぞれ往復移動させられる２体以上のピストン（図示せず）を備えた往復動ポンプがポンプ３４として採用されている。また、アキュムレータ５０として、ブレーキオイルの圧力エネルギを窒素等の封入ガスの圧力エネルギに変換して蓄えるアキュムレータが採用されている。

アキュムレータ５０は、ポンプ３４によって例えば１４〜２２ＭＰａ程度にまで昇圧されたブレーキオイルを蓄える。また、リリーフバルブ５３の弁出口は、油圧給排管２８に接続されており、アキュムレータ５０におけるブレーキオイルの圧力が異常に高まって例えば２５ＭＰａ程度になると、リリーフバルブ５３が開弁し、高圧のブレーキオイルは油圧給排管２８へと戻される。更に、高圧管３０には、アキュムレータ５０の出口圧力、すなわち、アキュムレータ５０におけるブレーキオイルの圧力を検出するアキュムレータ圧センサ５１が設けられている。

高圧管３０は、右前輪用増圧弁４０ＦＲ、左前輪用増圧弁４０ＦＬ、右後輪用増圧弁４０ＲＲ、および左後輪用増圧弁４０ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「増圧弁４０」という）を介して、右前輪用ホイールシリンダ２０ＦＲ、左前輪用ホイールシリンダ２０ＦＬ、右後輪用ホイールシリンダ２０ＲＲ、および左後輪用ホイールシリンダ２０ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「ホイールシリンダ２０」という）にそれぞれ接続されている。増圧弁４０の各々はいわゆる常閉型のリニアバルブ（電磁弁）であり、電流が供給されていない状態では閉弁してホイールシリンダ圧を増圧させず、電流が供給されることにより開弁してホイールシリンダ圧を増圧させる。

右前輪用ホイールシリンダ２０ＦＲ〜右後輪用ホイールシリンダ２０ＲＲは、それぞれ右前輪用減圧弁４２ＦＲ、左前輪用減圧弁４２ＦＬ、右後輪用減圧弁４２ＲＲ、および左後輪用減圧弁４２ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「減圧弁４２」という）に接続されている。

右前輪用減圧弁４２ＦＲおよび左前輪用減圧弁４２ＦＬはいわゆる常閉型のリニアバルブ（電磁弁）であり、電流が供給されていない状態では閉弁してホイールシリンダ圧を減圧させず、電流が供給されることにより開弁してホイールシリンダ圧を減圧させる。一方、左後輪用減圧弁４２ＲＬおよび右後輪用減圧弁４２ＲＲはいわゆる常開型のリニアバルブ（電磁弁）であり、電流が供給されている状態では閉弁してホイールシリンダ圧を減圧させず、電流の供給が減少または停止されることにより開弁してホイールシリンダ圧を減圧させる。

右前輪用ホイールシリンダ２０ＦＲ、左前輪用ホイールシリンダ２０ＦＬ、右後輪用ホイールシリンダ２０ＲＲ、および左後輪用ホイールシリンダ２０ＲＬ付近の油圧配管には、それぞれ対応するホイールシリンダ２０の液圧を検出する右前輪用ホイールシリンダ圧センサ４４ＦＲ、左前輪用ホイールシリンダ圧センサ４４ＦＬ、右後輪用ホイールシリンダ圧センサ４４ＲＲ、および左後輪用ホイールシリンダ圧センサ４４ＲＬ（以下、必要におうじてこれらを総称して「ホイールシリンダ圧センサ４４」という）がそれぞれ設けられている。

上述のマスタ弁２２、増圧弁４０、減圧弁４２、ポンプ３４、アキュムレータ５０、マスタ圧センサ４８、ホイールシリンダ圧センサ４４、アキュムレータ圧センサ５１などによって油圧アクチュエータ８０が構成される。油圧アクチュエータ８０はＥＣＵ２００によってその作動が制御される。

図２は、第１の実施形態に係るブレーキ制御装置１０に搭載される電磁弁１００Ａの構成を詳細に示す断面図である。電磁弁１００Ａは、右前輪用減圧弁４２ＦＲおよび左前輪用減圧弁４２ＦＬに採用される。なお、電磁弁１００Ａが他の常閉電磁弁に採用されてもよい。電磁弁１００Ａは、ガイド１１０、弁体ユニット１１１、シート１１８、スリーブ１２０、コイルバネ１２２、コイルヨーク１２６、リングヨーク１２８、およびコイル１３０を備える。

ガイド１１０は円柱状に形成された磁性体であり、軸方向の略中央から一方向側にシート嵌込孔１１０ａが、他方向側にシャフト摺動孔１１０ｃが、ガイド１１０の中心軸と同軸となり且つ相互に貫通するよう設けられている。シャフト摺動孔１１０ｃの外部に開放される側の端部には、シャフト摺動孔１１０ｃよりも内径が微小に大きい挿通孔１１０ｄが設けられている。また、ガイド１１０には、シート嵌込孔１１０ａの内壁から外面へと径方向に貫通する作動液路１１０ｂが設けられている。作動液路１１０ｂは、油圧給排管２８と連通し、作動液路１１８ａから排出された作動液を油圧給排管２８を介してリザーバタンク２６へ導出する。

弁体ユニット１１１は、シャフト１１２、ロッドシール１１４、および可動子１１６を有する。シャフト１１２は非磁性体によって形成され、一方の端部から所定長さにわたって他の部分より径の細い嵌挿部１１２ａが設けられる。シャフト１１２の他端部には、有底孔であるロッド嵌挿部１１２ｂが中心軸と同軸に設けられている。

ロッドシール１１４もまた非磁性体によって形成され、後述する弁座に着座して作動液の連通を阻止するよう先端部１１４ａは半球状に形成されている。先端部１１４ａとは逆の端部から所定長さにわたって嵌挿部１１４ｂが設けられており、この嵌挿部１１４ｂがシャフト１１２のロッド嵌挿部１１２ｂに嵌挿され、ロッドシール１１４がシャフト１１２に同軸に固定される。

可動子１１６は円筒状に形成された磁性体であり、シャフト嵌挿孔１１６ａが中心軸と同軸に貫通して設けられている。可動子１１６には、他の外周面よりも径が小さい挿通部１１６ｂが一端部から所定長さにわたって設けられている。また、可動子１１６には、シャフト嵌挿孔１１６ａより径が大きいバネ収容孔１１６ｅが他端部から所定長さにわたって設けられている。挿通部１１６ｂが設けられた端部側からシャフト１１２の嵌挿部１１２ａがシャフト嵌挿孔１１６ａに嵌挿されることにより、可動子１１６がシャフト１１２に固定される。

シート１１８は、円柱状に形成された非磁性体である。シート１１８には、中心軸と同軸に作動液路１１８ａが設けられている。作動液路１１８ａは深部において細くなっており、細くなった作動液路１１８ａとシート１１８の端部との境界部に弁座１１８ｂが形成されている。シート１１８は、弁座１１８ｂが設けられた端部からガイド１１０のシート嵌込孔１１０ａに挿入され、ガイド１１０から抜けることのないよう堅固に嵌め込まれる。

スリーブ１２０は、円柱状に形成された磁性体である本体部１２０ａに厚みが薄い円筒部が同軸となるよう一体的に結合された形状に形成される。この円筒部は、非磁性体によって形成された第１ガイド部１２０ｂおよび磁性体によって形成された第２ガイド部１２０ｃによって構成される。第２ガイド部１２０ｃは開口端部から所定長さにわたって設けられ、第１ガイド部１２０ｂは本体部１２０ａと第２ガイド部１２０ｃとの間に設けられる。

スリーブ１２０の円筒部内部に、可動子１１６を先頭に弁体ユニット１１１が挿入された後、挿通孔１１０ｄが設けられた側からガイド１１０がスリーブ１２０の円筒部内部に嵌め込まれて、ガイド１１０がスリーブ１２０に固定される。こうして弁体ユニット１１１は、ロッドシール１１４の先端部１１４ａが弁座１１８ｂに向かう方向および弁座１１８ｂから離間する方向に移動可能に設けられる。ロッドシール１１４の先端部１１４ａは、弁座１１８ｂに着座することにより作動液路１１８ａと作動液路１１０ｂとの連通を阻止し、弁座１１８ｂから離間することにより作動液路１１８ａと作動液路１１０ｂとを連通させる。以下、ロッドシール１１４の先端部１１４ａが弁座１１８ｂに向かう方向を「第１方向」、ロッドシール１１４の先端部１１４ａが弁座１１８ｂから離間する方向を「第２方向」という。

スリーブ１２０の本体部１２０ａのうち第１ガイド部１２０ｂに連結された側の端部には、有底のバネ収容孔１２０ｄが設けられている。コイルバネ１２２は、圧縮された状態で一端がスリーブ１２０のバネ収容孔１２０ｄの底部に当接し、他端が可動子１１６のバネ収容孔１１６ｅの底部に当接することにより、可動子１１６に第１方向に向かう付勢力を与える。したがって通常は、コイルバネ１２２の付勢力によってロッドシール１１４の先端部１１４ａが弁座１１８ｂに着座した状態となっている。

コイル１３０は、可動子１１６の外部を囲うよう、スリーブ１２０の外部において巻回される。コイルヨーク１２６はカップ状に形成された磁性体である。コイルヨーク１２６は、コイル１３０の径方向外側に、コイルヨーク１２６がコイル１３０を囲うように配置される。リングヨーク１２８は円板状の磁性体であり、中央の挿通孔がガイド１１０の外周に嵌め込まれることによりガイド１１０に固定される。コイルヨーク１２６は、スリーブ１２０の本体部１２０ａおよびリングヨーク１２８に取り付けられる。こうしてコイル１３０は、磁性体であるコイルヨーク１２６およびリングヨーク１２８によってその外周が覆われる。

可動子１１６には、第２方向側の端部として、外周近傍に円環状の第１端部１１６ｃが設けられる。スリーブ１２０の底部１２０ｅは、コイル１３０に電流が供給されて発生する磁束の流れにより第１端部１１６ｃとの間で可動子１１６に対し第１方向に吸引力を与えるよう可動子１１６の第１方向側に位置する。以下、可動子１１６の第１端部１１６ｃとスリーブ１２０の底部１２０ｅとの間に生じる第１方向への力を「第１吸引力」という。このようにスリーブ１２０の底部１２０ｅは、可動子１１６に対し第１吸引力を与える第１移動力発生手段として機能する。なお、第１の実施形態における「吸引力」とは、電磁力や磁力によって与えられる力をいう。

コイル１３０に開弁電流より大きな電流を供給すると、電磁弁１００Ａが開弁してシート１１８の作動液路１１８ａからガイド１１０の作動液路１１０ｂに作動液が流出する。このため、開弁直後に作動液路１１８ａ内部の液圧が一時的に低下してコイルバネ１２２によって弁体ユニット１１１が押し返され、ロッドシール１１４の先端部１１４ａが再び弁座１１８ｂに着座する。これによって作動液路１１８ａ内部の液圧が上昇し、再び電磁弁１００Ａが開弁する。電磁弁１００Ａの開弁直後は、このようにロッドシール１１４の先端部１１４ａが弁座１１８ｂに繰り返し当接する「自励振動」が発生する可能性があり、これが異音の発生に繋がるおそれがある。

そこで、可動子１１６には、第１方向側の端部として、外周部近傍に円環状の第２端部１１６ｄが設けられる。また、ガイド１１０の上端部１１０ｅは、コイル１３０に電流が供給されて発生する磁束の流れにより第２端部１１６ｄとの間で可動子１１６に対し第２方向に吸引力を与えるよう可動子１１６の第２方向側に位置する。以下、可動子１１６の第２端部１１６ｄとガイド１１０の上端部１１０ｅとの間に生じる第２方向への力を「第２吸引力」という。このようにガイド１１０の上端部１１０ｅは、可動子１１６に対して第２吸引力を与える第２移動力発生手段として機能する。

第１の実施形態に係る電磁弁１００Ａでは、第１吸引力と第２吸引力との合力によって弁体ユニット１１１が推進され開弁する。このように第２吸引力を弁体ユニット１１１に与えることにより、第２吸引力を与えない場合に比べて、同様の推進力を得るために高い値の電流をコイル１３０に供給することが必要となる。多くの磁束が可動子１１６を通過させて、弁体ユニット１１１に与える減衰力を増加させることができ、電磁弁１００Ａにおける自励振動を抑制することができる。以下、第１吸引力と第２吸引力との合力によって弁体ユニット１１１を推進することにより自励振動を抑制するメカニズムについて、図３〜図７に関連し詳細に説明する。

図３は、第１の実施形態に係る電磁弁１００Ａの磁束経路を示す図である。図３は図２と同様に電磁弁１００Ａの断面図であるが、磁束経路を明確に示すため、斜線の表示などは省略している。

電磁弁１００Ａにおいてスリーブ１２０の本体部１２０ａ、可動子１１６、ガイド１１０、リングヨーク１２８、およびコイルヨーク１２６が磁性体である。ここで、ロッドシール１１４の先端部１１４ａが弁座１１８ｂに着座しているときの可動子１１６の第１端部１１６ｃとスリーブ１２０の底部１２０ｅとの間隔を第１ギャップｇ_１とする。第１ギャップｇ_１は、ゼロ以上１ｍｍ以下の間隔とされている。また、このときの可動子１１６の第２端部１１６ｄとガイド１１０の上端部１１０ｅとの間隔を第２ギャップｇ_２とする。第２ギャップｇ_２もまた、ゼロ以上１ｍｍ以下の間隔とされている。

スリーブ１２０の本体部１２０ａを通過した磁束は、第１ギャップｇ_１を経てまず軸方向に可動子１１６に進む。このように軸方向に磁束が進むことにより、スリーブ１２０と可動子１１６との間に強い第１吸引力を発生させることができ、コイルバネ１２２による弁体ユニット１１１への付勢力を解除させるべく、可動子１１６を円滑に第２方向に移動させることができる。

次に、磁束は可動子１１６からガイド１１０に進む。ここで、可動子１１６とガイド１１０は、それぞれ径方向に相互に隣接して重なり合うオーバーラップ部Ｌ_１を有する。このため、可動子１１６からの磁束は、第２ギャップｇ_２を経て軸方向に進むだけでなく、オーバーラップ部Ｌ_１においてガイド１１０に向かって径方向に進む。このように径方向に磁束が進むことにより、可動子１１６とガイド１１０との間に生じる第２吸引力を抑制することができる。

電磁弁１００Ａでは、コイル１３０に電流が供給されたときに弁体ユニット１１１が適切に第１方向に推進して開弁することができるよう、第１ギャップｇ_１と第２ギャップｇ_２とが適切な間隔に調整されている。ガイド１１０に進んだ磁束は、リングヨーク１２８、およびコイルヨーク１２６を通過して再びスリーブ１２０に進む。

図４は、第２吸引力が可動子１１６に与えられないときの、コイル１３０に供給される電流Ｉと、それによって生じる磁束φおよび可動子１１６に与えられる推力Ｆとの関係を示す図である。図４において、電流Ｉに対する第１吸引力をＦ_ａで示し、電流Ｉに対する磁束をφ_ａで示す。図４に示すように、電流Ｉの値が高くなるほど可動子１１６を通過する磁束φは増加し、これに伴って第１吸引力も増加していく。ここで、電磁弁１００Ａを開弁させるために必要とされる可動子１１６の推力Ｆを開弁吸引力Ｆ_１とし、仮に第１吸引力がそのまま開弁吸引力Ｆ_１となる場合にコイル１３０に供給すべき電流Ｉを第１電流Ｉ_１とする。

図５は、第２吸引力が可動子１１６に与えられるときの電流Ｉと磁束φおよび推力Ｆとの関係を示す図である。図５において、電流Ｉに対する第２吸引力をＦ_ｂで示し、可動子１１６に与えられる実際の推力ＦをＦ_ｃで示す。上述したように可動子１１６の推力Ｆは第１吸引力と第２吸引力との合力となるため、Ｆ_ｃ＝Ｆ_ａ＋Ｆ_ｂの関係が成立する。このため、同じ開弁吸引力Ｆ_１を得るために第１電流Ｉ_１より高い第２電流Ｉ_２をコイル１３０に供給する必要がある。これによって可動子１１６には第１磁束φ_１より高い第２磁束φ_２の磁束が通過する。

ここで、電磁弁１００Ａにおいて弁体ユニット１１１に与えられる力の関係は、

で表される。これを数式１とする。

数式１における各記号は、
ｍ：可動部質量［ｋｇ］
ｘ_Ｐ：プランジャ変位［ｍ］
Ｃ_Ｐ：減衰係数［ｋｇ／ｓ］
ｋ_Ｐ：バネ定数［Ｎ／ｍ］
ｘ_Ｐ０：バネ初期たわみ量［ｍ］
Ａ_Ｐ：受圧面積［ｍ^２］
Ｐ_ｉｎ：上流圧力［Ｐａ］
Ｐ_ｏｕｔ：下流圧力［Ｐａ］
φ：吸引面の磁束［Ｗｂ］
μ_０：真空の透磁率［Ｈ／ｍ］
Ａ_ｍ：吸引面の面積［ｍ^２］
を意味する。

数式１のうち左辺第１項は、弁体ユニット１１１に与えられる慣性力を表す慣性力項である。また、左辺第２項は、弁体ユニット１１１に与えられる減衰力を表す減衰力項である。また、左辺第３項は、弁体ユニット１１１に与えられるバネ力を表すバネ力項である。

数式１のうち、右辺第１項は、弁体ユニット１１１に与えられる油圧力を表す油圧力項である。また、右辺第２項は、弁体ユニット１１１に与えられる電磁力を表す電磁力項である。

このうち左辺第２項の減衰力項が示す減衰力には、摩擦による減衰力、油圧による減衰力、および電磁誘導による減衰力が含まれる。磁束が可動子１１６を通過する中で磁性体である可動子１１６が振動すると、可動子１１６に渦電流が発生して可動子１１６の振動を抑制する方向に力が生じる。これが電磁誘導による減衰力である。

図６は、可動子１１６を通過する磁束φと可動子１１６に与えられる推力Ｆとの関係を示す図である。Ｆ_ａ、Ｆ_ｂ、およびＦ_ｃについては上述と同様である。図６に示すように、推力Ｆとして同じ開弁吸引力Ｆ_１を可動子１１６に与えるとき、第１吸引力のみで可動子１１６を推進させる場合は、Ｆ_ａに示すように第１磁束φ_１が可動子１１６を通過する。一方、電磁弁１００Ａのように第１吸引力と第２吸引力との合力で可動子１１６を推進させる場合、Ｆ_ｃに示すように第１磁束φ_１よりも大きい第２磁束φ_２が可動子１１６を通過する。

図７は、可動子１１６に与えられる推力Ｆと、電磁誘導によって可動子１１６に与えられる減衰力Ｄとの関係を示す図である。図７において、第１吸引力のみで可動子１１６を推進させる場合の減衰力ＤをＤ_ａとして示し、第１吸引力と第２吸引力との合力で可動子１１６を推進させる場合の減衰力ＤをＤ_ｂとして示す。

図７に示すように、推力Ｆとして同じ開弁吸引力Ｆ_１を可動子１１６に与えるとき、第１吸引力のみで可動子１１６を推進させる場合は、第１磁束φ_１に対応する第１減衰力Ｄ_１が可動子１１６に与えられる。一方、電磁弁１００Ａのように第１吸引力と第２吸引力との合力で可動子１１６を推進させる場合は、第２磁束φ_２に対応する第２減衰力Ｄ_２が可動子１１６に与えられる。第２磁束φ_２は第１磁束φ_１より大きいため、第２減衰力Ｄ_２も第１減衰力Ｄ_１より大きくなる。こうして上記の左辺第２項の減衰力項の値を大きくすることができ、弁体ユニット１１１の自励振動を抑制することができる。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る電磁弁１００Ｂの構成を示す図である。なお、特に言及しない限り電磁弁１００Ｂは上述の電磁弁１００Ａと同様の構成を有する。以下、第１の実施形態と同様の個所については同一の符号を付して説明を省略する。理解を容易にするため、図８ではスリーブ１２０周辺の構成要素を示す。

電磁弁１００Ｂは、第１導電性部材１５０および第２導電性部材１５２を備える。第１導電性部材１５０は、例えば銅またはアルミニウム材料など、可動子１１６よりも導電性の高い部材であり、可動子１１６の第２方向側の端部である第１端部１１６ｃに固定される。第２導電性部材１５２もまた可動子１１６よりも導電性の高い部材であり、可動子１１６の第１方向側の端部である第２端部１１６ｄに固定される。第１導電性部材１５０および第２導電性部材１５２は、それぞれ０．１〜０．４ｍｍの均一な厚さを有する。

このように導電性部材を可動子１１６の推進方向両端部に固定することによって、可動子１１６により大きい渦電流を発生させることができる。このため、電磁誘導による減衰力を高めることができ、弁体ユニット１１１の自励振動をさらに抑制することができる。

なお、第１導電性部材１５０および第２導電性部材１５２を可動子１１６に取り付ける代わりに、同様の導電性材料を可動子１１６の外面にコーティングしてもよい。これによっても可動子１１６により大きい渦電流を発生させることができ、電磁誘導による減衰力を高めることができる。

（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態に係る電磁弁１００Ｃの構成を示す図である。なお、特に言及しない限り電磁弁１００Ｃは上述の電磁弁１００Ａと同様の構成を有する。以下、上述の実施形態と同様の個所については同一の符号を付して説明を省略する。理解を容易にするため、図９ではスリーブ１２０周辺の構成要素を示す。

本発明のある態様の電磁弁は、可動子１１６の外周に巻回されたコイル１６０をさらに備える。電磁弁１００Ｃの可動子１１６は、コイル収容溝１１６ｆを外周に有する。コイル収容溝１１６ｆは、可動子１１６の外周から均一の深さで削り取られたように形成される。コイル１６０は、このコイル収容溝１１６ｆに巻回される。なお、コイル１６０の端部は可動子１１６に導通される。

このようにコイル１６０を設けることで、コイル１６０の内径側を通過する磁束の変化に対して逆起電圧が発生し、コイル１６０に電流が流れる。このとき、コイル１６０の巻数に電流を乗じた値に比例した磁束が発生する。したがって、可動子１１６に対してさらに効果的に減衰力を与えることができる。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

ある変形例では、上述の電磁弁１００Ａ〜１００Ｃのいずれかにおいて、コイルバネ１２２が削除され、ロッドシール１１４とシート１１８との間にコイルバネが追加される。これによって電磁弁１００Ａ〜１００Ｃは常開電磁弁となる。

このような常開電磁弁では、コイル１３０に電流が供給されたときに第１吸引力よりも第２吸引力の方が大きくなるよう、第１ギャップｇ_１および第２ギャップｇ_２が調整される。なお、図３に示すような可動子１１６とガイド１１０との間のオーバーラップ部Ｌ_１が削除されてもよい。これによって、第２吸引力の減少を抑制することができる。また、可動子１１６とスリーブ１２０との間に、それぞれ径方向に相互に隣接して重なり合うオーバーラップ部が設けられてもよい。これによって、スリーブ１２０からの磁束を軸方向だけでなく径方向から可動子１１６に進めることができ、スリーブ１２０と可動子１１６との間に生じる吸引力を抑制することができる。

第１の実施形態に係るブレーキ制御装置の系統図である。第１の実施形態に係るブレーキ制御装置に搭載される電磁弁の構成を詳細に示す断面図である。第１の実施形態に係る電磁弁の磁束経路を示す図である。第２吸引力が可動子に与えられないときの、コイルに供給される電流Ｉと、それによって生じる磁束φおよび可動子に与えられる推力Ｆとの関係を示す図である。第２吸引力が可動子に与えられるときの電流Ｉと磁束φおよび推力Ｆとの関係を示す図である。可動子を通過する磁束φと可動子に与えられる推力Ｆとの関係を示す図である。可動子に与えられる推力Ｆと、電磁誘導によって可動子に与えられる減衰力との関係を示す図である。第２の実施形態に係る電磁弁の構成を示す図である。第３の実施形態に係る電磁弁の構成を示す図である。

符号の説明

１０ブレーキ制御装置、１００Ａ〜１００Ｃ電磁弁、１１０ガイド、１１０ａシート嵌込孔、１１０ｂ作動液路、１１０ｃシャフト摺動孔、１１０ｄ挿通孔、１１０ｅ上端部、１１１弁体ユニット、１１２シャフト、１１４ロッドシール、１１４ａ先端部、１１８シート、１１８ａ作動液路、１１８ｂ弁座、１１６可動子、１１６ｃ第１端部、１１６ｄ第２端部、１２０スリーブ、１２０ｅ底部、１２２コイルバネ、１２６コイルヨーク、１２８リングヨーク、１３０コイル、１５０第１導電性部材、１５２第２導電性部材、１６０コイル。

Claims

作動液路に介在する弁座と、
前記弁座に向かう第１方向および前記弁座から離れる第２方向に移動可能に設けられ、先端部が前記弁座に着座することにより作動液路の連通を阻止し、先端部が前記弁座から離間することにより作動液路を連通させる弁体であって、先端部とは異なる位置に磁性体である可動子が設けられた弁体と、
前記可動子の周囲に巻回されたコイルと、
前記コイルに電流が供給されて発生する磁束の流れにより前記可動子に対し第１方向に移動する力を与える第１移動力発生手段と、
前記コイルに電流が供給されて発生する磁束の流れにより前記可動子に対し第２方向に移動する力を与える第２移動力発生手段と、
を備え、
前記可動子は、第１移動力発生手段より与えられる第１方向への力と前記第２移動力発生手段により与えられる第２方向への力の合力によって移動することを特徴とする電磁弁。
前記第１移動力発生手段は、前記コイルに電流が供給されて発生する磁束の流れにより前記可動子に対し第１方向に吸引力を与えるよう前記可動子の第１方向側に設けられた第１磁性体を含み、
前記第２移動力発生手段は、前記コイルに電流が供給されて発生する磁束の流れにより前記可動子に対し第２方向に吸引力を与えるよう前記可動子の第２方向側に設けられた第２磁性体を含むことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
前記可動子の摺動方向端部の少なくとも一方に設けられた、前記可動子よりも導電性の高い導電性部材をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。
前記可動子の外周に巻回されたコイルをさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電磁弁。