JP5600844B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

この発明は、ブレーキ液圧などの制御に利用する常開（ノーマルオープン）型の電磁弁
、詳しくは、弁体を接離させる弁座の偏摩耗を抑制して耐久性を向上させた電磁弁に関する。

車両のブレーキ液圧制御を行なう電磁弁が、例えば、下記特許文献１に記載されている
。同文献に開示されたその電磁弁は、コイルへの通電時に発生した磁力によって吸引され
るプランジャ（可動鉄心）が有底筒状のスリーブ（バルブキャップ）内に摺動自在に保持
されている。また、弁体はプランジャに当接し、弁体を案内するガイド（固定鉄心）の一
端がプランジャに対向し、プランジャ及び弁体はコイルスプリングによって開弁方向に付
勢されている。その付勢力によりコイルに通電していないときには弁体が弁座から離反し
てその２者によって構成される弁部が全開になり、コイルに通電すると電磁吸引力でプラ
ンジャが吸引されてそのプランジャに押し動かされる弁体が弁座に押し当てられ、弁部が
完全に閉鎖される。これは、周知の常開型のオン、オフ制御電磁弁である。

なお、同様の構成の電磁弁で、コイルへの通電量を制御して弁部を境にした上流側と下
流側の流体の圧力の差（差圧）をリニアに制御する常開型の差圧制御電磁弁も知られてい
る。

特開２００２−３４７５９７号公報

弁体をコイルスプリングで開弁方向に付勢した電磁弁は、磁気吸引力を利用して弁体を弁座に押し当てたときに押圧力が偏在する傾向があり、そのことが原因で、弁座の摩耗に偏りが生じて弁部の閉弁不良が生じることがある。

そこで、この発明は、弁座の特定箇所に対する弁体の当接を防止し、それによって弁座の摩耗各部の摩耗の一様化を図って常開型電磁弁の信頼性を高めることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、
励磁されたコイルによって吸引駆動される弁体と、その弁体が接離する弁座と、その弁
座の上流側に位置する流入路と、前記弁座の下流側に設けられて内部に前記弁体および前
記弁座が配置される弁室と、この弁室の下流側に位置する流出路と、前記弁体の外周側に
配置され、一端を前記弁体に押し当てて当該弁体を開弁方向に付勢するコイルスプリング
と、このコイルスプリングの他端が押し当てられるばね座とを備える電磁弁において、
前記ばね座と前記弁座を別部材で構成し、前記ばね座を前記弁座に対して回転可能とな
し、そのばね座は、前記弁座および前記弁室の下流側、かつ、前記流出路の上流側に配置され、前記弁室から前記流出路に向って流れる流体の力によって回転するようにした。

かかる電磁弁は、好ましい構成として、前記ばね座を、前記弁座を囲む環状部材にし、前記弁座の周囲を回転するようにすることができる。

前記ばね座に、前記弁室と前記流出路を連通させる通路を備えさせると、その通路を通過する流体の力で当該ばね座を回転させることができる。

この発明の電磁弁は、ばね座を回転させることで弁座に対する弁体の当接点が弁座の各部に分散されるようにして弁座の偏摩耗を抑制する。

弁体を付勢するコイルスプリングが圧縮されてそのコイルスプリングの一端が軸心方向と直角な面に対して傾くと弁体も傾く。これにより、弁体の先端は特定の方向に（特定の位相側）に偏って弁座に当接する。このときの弁体の先端の偏りの方向が、ばね座が回転することによって変動し、これにより、弁体が弁座に当接する位置が変動し、弁座の各部に弁体が当接するようになって弁座の偏摩耗が抑制される。

その偏摩耗の抑制により、弁の閉弁不良が防止されて電磁弁の信頼性が高まる。

この発明の電磁弁を使用状態にして示す断面図 図１の電磁弁の要部の拡大断面図 図１の電磁弁に設けたばね座の平面図 図１の電磁弁に設けたばね座の斜視図 図４のばね座の変形例を示す底面図 コイルスプリングに対する係止部を付加したばね座を示す斜視図 コイルスプリングに対する係止部を付加したばね座の他の例を示す斜視図 さらに他の参考例の電磁弁の要部の断面図 図８の電磁弁に設けた可動ピースの平面図

以下、添付図面の図１〜図９に基づいて、この発明の電磁弁の実施の形態を説明する。

図１〜図３に、弁座の偏摩耗対策を施した電磁弁の一例を使用状態にして示す。図示の電磁弁１Ｂは、車両用ブレーキ液圧制御ユニットのハウジング２２に組みつけた状態にしている。

この図１〜図３の電磁弁１Ｂは、コイル２ａに通電することで磁力を発生する電磁石２と、その磁力で吸引して軸心方向に押し動かされる弁体４ａとその弁体４ａが接離する弁座４ｂとで構成される弁部４と、弁座４ｂの上流に設けられた流入路５と、弁座４ｂの下流に設けられた弁室（対向した第１の壁面６ａと第２の壁面６ｂ間に区画される空間）６と、この弁室６の下流側に位置して弁室６に通じた流出路７と、弁体４ａを開弁方向に付勢する一端が弁体４ａに押し当てられたコイルスプリング８と、チェック弁９と、この発明を特徴づけるばね座１５を備えている。

弁座４ｂと流入路５は、電磁弁２のガイド２ｃとは別体のシート１０に形成されており、チェック弁９もそのシート１０に組み込まれている。シート１０は電磁石２のガイド２ｃへ圧入され、弁室６は、ガイド２ｃとシート１０の間に形成されている。流出路７はガイド２ｃに形成され、弁室６とホイールシリンダ２４を連通する。２１は、電磁弁１Ｂを制御するＥＣＵ（電子制御装置）である。

図示の電磁弁１Ｂは、車両用ブレーキ液圧制御ユニットのハウジング２２に組み付けた状態にしており、この例では、液圧源２３からホイールシリンダ２４に供給されるブレーキ液圧を制御する。液圧源２３は、マスタシリンダと動力駆動のポンプ（いずれも図示せず）を組み合わせたものが一般的で、必要に応じて動力駆動のポンプで発生させた液圧を貯える蓄圧器も採用される。

チェック弁９は、ホイールシリンダ２４の除圧時にマスタシリンダに向けて戻されるブ
レーキ液を通す。このチェック弁９は、電磁弁１Ｂの外部に設けることもでき、この発明の必須の要素ではない。

電磁石２は、コイル２ａと、各々が磁性体で形成されたヨーク２ｂ、弁体４ａを案内す
る筒状のガイド２ｃ、コイル２ａを覆うスリーブ２ｄ、そのスリーブ２ｄ内を摺動して弁
体４ａを押し動かすプランジャ２ｅを備えており、コイル２ａに通電して磁力を発生させ
る。

電磁弁１Ｂが、常開型のオン、オフ制御電磁弁である場合、コイル２ａには、ＥＣＵ２１から予め設定した電流が供給され、弁体４ａに加わった開弁力（コイルスプリング８の力と弁体４ａに作用する流体力を加算した力）に打ち勝つ磁力が発生してプランジャ２ｅが吸引駆動され、弁体４ａが弁座４ｂに押し当てられて弁部４が完全に閉じられる。

一方、電磁弁１Ｂが、差圧制御電磁弁である場合は、ＥＣＵ２１から所望大きさに制御された電流がコイル２ａに供給される。その電流によって発生した磁力でプランジャ２ｅが吸引駆動されて弁体４ａがその弁体４ａに対向して働く力のバランス点に押し動かされ、弁部４の開度がリニアに調整されて流入路５と弁室６のブレーキ液の差圧が制御される。

以上の構成は、従来品と変わるところがない。即ち、図示の電磁弁１Ｂには、この発明を特徴づける構成として、弁座の偏摩耗を抑制するための対策を施している。

図１の電磁弁１Ｂは、ばね座１５と弁座４ｂを互いが独立した別部材によって構成し、ばね座１５を、流入路５を設けたシート１０から独立させてシート１０で回転可能に支持している。コイルスプリング８の一端は弁体４ａに押し当てられ、他端、即ち、弁体４ａに押し当てる側とは反対側の端部は、ばね座１５に押し当てている。

ばね座１５を回転可能となす手法として、ここでは、弁座４ｂをシート１０に設け、そ
の弁座４ｂの外周を取り巻く環状凹部１６をシート１０の一面（図８に示した第１の壁面６ａ）に設け、ばね座１５をシート１０とは別体の可動リング（環状部材。その素材は樹脂、金属を問わない）で形成してそのばね座１５を環状凹部１６内にシート１０と一体の弁座４ｂに対して相対回転可能に組み込んでいる。

可動リングで構成されたばね座１５は、弁室６に連通した通路となす溝１５ａを内周面に有している。また、弁室６と対面する側とは反対側に、小径部１５ｂと切欠き部１５ｃ（これは孔で代替してもよい）を有している。溝１５ａは、小径部１５ｂの外周面と環状凹部１６の内周面との間に生じた環状空間１７を経由して流出路７に連通し、その溝１５ａと切欠き部１５ｃと環状空間１７が流体通路になって弁室６が流出路７につながる。

このようにしてばね座１５を回転可能にすると、ばね座１５が回転するときにそのばね
座１５に支持されたコイルスプリング８とそのスプリングに付勢された弁体４ａも同時に
回転し、それにより、弁座の各部に対する弁体の接触が一様になり、押圧力が偏在した状態で弁体４ａが弁座４ｂに繰り返し接触することに起因した弁座４ｂの偏摩耗が抑制される。

なお、電磁弁が作動中、ばね座１５は環状凹部１６内で、回動方向、停止位置が不規則
に変化する。このため、流出路７へ流れ込む流体が各溝１５ａの両側面にそれぞれに及ぼ
す流体力には不可避的な差が生じる。そのために、図３、図４に示すように、溝１５ａが電磁弁の軸心と平行に形成した場合にも、弁室６と流出路７との間で流体が通過する際に左右の側面に作用する流体力の差で回転力が生じてばね座１５が自然に回転する。必要に応じて、図５に示すように、切欠き部１５ｃをねじれたものにするなどして積極的に流体の圧力を回転力に変換する機能を備えさせて、流体の流れを利用してばね座１５を所望の方向に安定して回転させるようにしてもよい。

可動リングで構成されたばね座１５には、図６、図７に示すように、コイルスプリング８に対する係止部１５ｄを設けてもよい。図６の係止部１５ｄは、ばね座１５のばね受け面の一部を隆起させて形成しているが、図７に示すように、ピンをそのピンの一部がばね受け面から突出するようにばね座１５に植設して形成することもできる。この係止部１５ｄがあると、ばね座１５の回転が確実にコイルスプリング８に伝わって弁体４ａの回転駆動が確実になる。

なお、弁座４ｂの偏摩耗は、弁体４ａと弁座４ｂの相対回転によって防止される。従っ
て、ばね座１５を回転可能となす代わりに弁座４ｂを回転させてもよく、図８に示すように、弁座４ｂをシート１０とは別体の可動ピース１８に設けてこの可動ピース１８をシート１０に回転可能に組み付ける構造でも同一目的が達成される。

可動ピース１８は、円盤状のピースであり、シート１０に設けた円形凹部１９に収容さ
れる。可動ピース１８の厚さと外径はそれぞれ、円形凹部１９の深さと内径より若干小さ
くしており、可動ピース１８は円形凹部１９内に遊嵌されている。コイルスプリング８の
一端の外周側は円形凹部１９の開口部周縁のシート１０に支持される一方、コイルスプリ
ング８の一端の内周側は可動ピース１８に荷重をかけない状態で円形凹部１９の内径面よ
りも円形凹部１９の中心側に入り込ませており、可動ピース１８が円形凹部１９から脱出
することを一端の内周側によって阻止することができる。

また、可動ピース１８には、周方向に適当な間隔をあけて貫通孔１８ａを複数設けてお
り、その貫通孔１８ａを介して弁室６と流出路７が互いに連通する。従って、弁体４ａが
可動ピース１８に設けられた弁座４ｂに着座していない状態では、可動ピース１８が流体
の貫通孔１８ａ通過によって回転する。

貫通孔１８ａは、電磁弁の軸心Ｃと平行な孔、可動ピース１８の回転を助勢する機能を
備えた斜めに傾いた孔のどちらであってもよい。流体の流れによって可動ピース１８が回
転するのであれば、この貫通孔１８ａが電磁弁の軸心Ｃと平行な孔であってもよい。

以上の通りに構成された電磁弁は、磁気吸引力を利用して弁体を弁座に押し当てたときにコイルスプリングの一端側がコイルスプリング８の軸心と垂直な面に対して傾いて弁体４ａに加えられた押圧力が偏在する傾向があり、そのことが原因で、弁体が弁座に偏って接触する。しかしながら、流体が流れる力でばね座１５が弁座４ｂに対して相対回転し、そのために、経時使用による弁座４ｂの座面の偏摩耗が抑制され、弁部のシール性が低下、それによる閉弁時の流入路から弁室への流体の漏れ出しが起こり難くなって電磁弁の信頼性が高まる。

この発明の電磁弁１Ｂは、液圧機器、例えば、自動車に搭載される液圧ブレーキ装置のブレーキ液圧制御ユニットなどに好適に利用することができる。

１Ｂ 電磁弁
２ 電磁石
２ａ コイル
２ｂ ヨーク
２ｃ ガイド
２ｄ スリーブ
２ｅ プランジャ
４ 弁部
４ａ 弁体
４ｂ 弁座
５ 流入路
６ 弁室
６ａ 第１の壁面
６ｂ 第２の壁面
７ 流出路
８ コイルスプリング
９ チェック弁
１０ シート
１５ ばね座
１５ａ 溝
１５ｂ 小径部
１５ｃ 切欠き部
１５ｄ 係止部
１６ 環状凹部
１７ 環状空間
１８ 可動ピース
１８ａ 貫通孔
１９ 円形凹部
２１ ＥＣＵ
２２ ハウジング
２３ 液圧源
２４ ホイールシリンダ
Ｃ 軸心

Claims (3)

1. 励磁されたコイル（２ａ）によって吸引駆動される弁体（４ａ）と、その弁体（４ａ）
   が接離する弁座（４ｂ）と、その弁座（４ｂ）の上流側に位置する流入路（５）と、前記
   弁座（４ｂ）の下流側に設けられて内部に前記弁体（４ａ）および前記弁座（４ｂ）が配
   置される弁室（６）と、この弁室（６）の下流側に位置する流出路（７）と、前記弁体（
   ４ａ）の外周側に配置され、一端を前記弁体（４ａ）に押し当てて当該弁体（４ａ）を開
   弁方向に付勢するコイルスプリング（８）と、このコイルスプリング（８）の他端が押し
   当てられるばね座（１５）とを備える電磁弁において、
   前記ばね座（１５）と前記弁座（４ｂ）を別部材で構成し、前記ばね座（１５）を前記
   弁座（４ｂ）に対して回転可能となし、そのばね座（１５）は、前記弁座（４ｂ）および前記弁室（６）の下流側、かつ、前記流出路（７）の上流側に配置され、前記弁室（６）から前記流出路（７）に向って流れる流体の力によって回転することを特徴とする電磁弁。
2. 前記ばね座（１５）は、前記弁座（４ｂ）を囲む環状部材であり、前記弁座（４ｂ）の
   周囲を回転することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記ばね座（１５）は、前記弁室（６）と前記流出路（７）を連通させる通路（１５ａ
   ）を備え、その通路（１５ａ）を通過する流体の力で回転することを特徴とする請求項１
   に記載の電磁弁。

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