JP5682017B2 - 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
、特に、圧力制御の安定性と信頼性を高めた電磁弁に関する。

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

前掲の特許文献１が開示している電磁弁は、制御される流体（作動液）がシートに設けられた流路から弁部を通って弁室に流入し、弁室に配置された弁体とそれを付勢するコイルスプリングとの間の隙間及びコイルスプリングの線間隙間を通って流出路に流れる。その途中に、流体が弁体とコイルスプリングに流体力を与える。

常開型の電磁弁（いわゆるＮＯ弁）は、弁体に働く３つの力（磁力で発生させた推力、スプリングによる付勢力及び流体力）のバランスを取りながら弁体の位置を保持して弁部の開度調整、圧力制御を行なう。
しかし、弁部を通って弁室に流入する作動液の流れは乱流であるため、弁体のリフト量が大きくなって作動液の流量が多くなるほど、流体力は不安定になる。このため、流体力により弁体が偏心、振動し、弁の開度調整が不安定になり、弁位置変動の影響が制御に現われて常開型電磁弁の圧力制御が不安定になっていた。

従来の常開型電磁弁においては、流入路から弁座を通過して弁室に流入してきた流体が流出路へ流れる途中、弁体を付勢したコイルスプリングの線間を通過することで流れが妨げられ、弁体に働く流体力をより不安定にしていた。

この発明は、常開型電磁弁の信頼性を向上させること、そのために、流入路から弁室に
流入した作動液の流れを乱さずに弁体の周囲から弁体を離れる方向へ誘導して流出路に導くことで、作動液の流量が多くても弁体に働く流体力を安定させ、弁の開度調整、圧力制御を安定させた電磁弁を提供することを目的としている。

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り吸引駆動される弁体と、該弁体が接離する弁座と、前記弁座が設けられた第１の壁面と、この第１の壁面に対向する第２の壁面に区画され、前記弁体および前記弁座が配置される弁室と、前記弁体の外周側に配置され、前記弁体を開弁方向へ付勢する付勢部材を備える電磁弁を改善の対象にして、
前記付勢部材に前記第１の壁面および前記第２の壁面のうち、何れか一つに支持させた一端部側から、前記弁体に当接させた他端部側へ向けて延在する弾性片を具備させた。
そして、その弾性片は、前記弁体に当接させた他端部から軸方向に延び出しながら径方向外側に向けて放射状に延びているものにした。さらに、その弾性片は周方向に間隔をあけて配置された複数の板ばねで形成され、これ等弾性片の他端部は自由端となっていて前記弁体の先端近くのテーパ部に当接するものにした。

かかる電磁弁は、前記付勢部材の前記一端部は前記第２の壁面に支持され、その付勢部材の前記他端部は前記弁体に当接させられているものが好ましい。また、前記弾性片は、板ばねで形成されたものや線ばねで形成されたものが考えられ、どちらの形態も好ましい。

この発明の電磁弁は、弁体が電磁吸引力で駆動されて閉弁方向に動いたときに前記弾性片が弾性変形してその弾性片に弾性復元力が生じ、その力が開弁方向への付勢力となって弁体に作用する。従って、コイルスプリングを使わずに常開型の電磁弁を成立させることができる。

前記弾性片が板ばねで形成されたものは、前記弾性片が軸方向に伸びて作動液の流れを遮り難いものになっており、コイルスプリングに比べてスプリングの隙間を通過する流体の抵抗が小さくなる。

これにより、付勢部材への乱流の影響が小さくなる。また、弁体の変位に伴う支持点の変位も起らず、支持点の変位によるばね力の変動も起こらない。これらのことが有効に作用して電磁弁の弁部の開度調整と圧力制御の安定性が高まる。

前記弾性片が線ばねで形成されたものも、その弾性片が板ばねで形成されたものと同様の作用が得られ、弾性片が板ばねで形成された付勢部材を有する電磁弁と優位差のない効果を期待できる。

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の電磁弁に設けた付勢部材（板ばね）の展開図 図１の電磁弁に設けた付勢部材の斜視図 この発明の電磁弁の他の例の要部を示す断面図 図５の電磁弁に設けた付勢部材（板ばね）の展開図 図５の電磁弁に設けた付勢部材の斜視図

以下、添付図面の図１〜図１５に基づいて、この発明の電磁弁の実施の形態を説明する。

この発明の電磁弁は、弁体に加わる流体力の影響（乱流の影響）を、弁体を付勢する付勢部材の形状と支持方法を工夫することで軽減したものである。

図１に示した電磁弁１Ａ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６と、この弁室６に通じた流出路７と、弁体４ａを開弁方向に付勢する付勢部材８Ａと、チェック弁９を備えている。

弁座４ｂと流入路５は、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１Ａを制御するＥＣＵ（電子制御装置）である。

図示の電磁弁１Ａ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１Ａ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１Ａ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（付勢部材８Ａ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１Ａ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１Ａには、この発明を特徴づける構成として、弁体の付勢をコイルスプリングではなく付勢部材（前記付勢部材８Ａなど）を設けて行っており、その付勢部材の設置によって、弁室６内に発生する乱流が弁体４ａに及ぼす影響が軽減される。

前記付勢部材は、周方向に間隔をあけて配置された複数の板ばね又は線ばねで形成して
いる。板ばね製の付勢部材８Ａを採用した電磁弁１Ａの一例を、図１〜図４に示す。

この電磁弁１Ａに採用した付勢部材８Ａは、一端側にリング状連結部８ａを設けている。また、リング状連結部８ａの外周に、成形前の展開状態では放射状に延びだし、成形後の形状ではリング状連結部８ａから軸方向に延び出しながら径方向に変位して弁体４ａのばねが係止する係止部４ｄに至る弾性片８ｂを、周方向に一定間隔をあけて複数本（図は３本）設けており、各弾性片８ｂがばね力発生部として構成されたものになっている。

電磁弁に組み込まれた状態の付勢部材８Ａは、一端のリング状連結部８ａが弁室６の第
２の壁面６ｂで支持され、弾性片８ｂの先端を弁体４ａの先端近くの係止部（テーパ部）
に当接させる。リング状連結部８ａは、第２の壁面６ｂに接するとともに、弾性片８ｂの
基端部外側が第２の壁面６ｂにつながる弁室側壁６ｄに当接・圧入されて固定されてもよ
い。

このような構造にすると、弁体４ａが電磁吸引力で駆動されて閉弁方向に動いたときに
弾性片８ｂが弾性変形してその弾性片８ｂに弾性復元力が生じ、その力が開弁方向への付
勢力となって弁体４ａに作用する。従って、コイルスプリングを使わずに常開型の電磁弁
を成立させることができる。

板ばねで形成した図示の付勢部材８Ａは、弾性片８ｂが軸方向に伸びて流体の流れを遮
り難いものになっており、コイルスプリングに比べてスプリングの隙間を通過する流体の
抵抗が小さくなる。これにより、付勢部材８Ａへの乱流の影響が小さくなる。また、弁体
４ａの変位に伴う支持点の変位も起らない構造になっており、支持点の変位によるばね力
の変動も起こらない。これらのことが有効に作用して電磁弁の弁部の開度調整と圧力制御
の安定性が高まる。

図５〜図７は、板ばねで形成された付勢部材８Ａの他の例を表している。この付勢部材８Ａは、一端のリング状連結部８ａから伸びださせた複数の弾性片８ｂの折り曲げ箇所を上述した付勢部材よりも多くしており、この点と、一端のリング状連結部８ａの支持を弁室６の第１の壁面６ａで行ったことが図１の電磁弁と相違しているが、この構造でも図１の電磁弁と優位差のない効果を得ることができる。

板ばねで構成される付勢部材は、複数に分けたものを所要箇所に個々に取り付けて構成することができる。

この発明の電磁弁１Ａは、高度で安定した圧力制御が要求される液圧機器、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。

１Ａ 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
４ｄ 係止部
５ 流入路
６ 弁室
６ａ 第１の壁面
６ｂ 第２の壁面
７ 流出路
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ 付勢部材
８ａ リング状連結部
８ｂ 弾性片
８ｃ 脚部
８ｄ 押圧部
８ｅ 線ばね
９ チェック弁
１０ シート
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 (2)

1. 励磁されたコイルにより吸引駆動される弁体と、該弁体が接離する弁座と、前記弁座が設けられた第１の壁面とこの第１の壁面に対向する第２の壁面とによって区画され、前記弁体および前記弁座が配置される弁室と、前記弁体の外周側に配置され、前記弁体を開弁方向へ付勢する付勢部材を備える電磁弁において、
   前記付勢部材は、前記第１の壁面と前記第２の壁面のうち、何れか一つに支持させた一端部側から、前記弁体に当接させた他端部側へ向けて延在する弾性片を有し、その弾性片は、前記弁体に当接させた他端部から軸方向に延び出しながら径方向外側に向けて放射状に延びており、さらに、その弾性片は周方向に間隔をあけて配置された複数の板ばねで形成され、これ等弾性片の他端部は自由端となっていて前記弁体の先端近くのテーパ部に当接することを特徴とする電磁弁。
2. 前記付勢部材の前記一端部は前記第２の壁面に支持され、その付勢部材の前記他端部は前記弁体に当接させられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。

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