JP5773077B2

JP5773077B2 - 電磁弁

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Publication number: JP5773077B2
Application number: JP2014523461A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　雅邦; 雅邦鈴木; 正輝七原; 佐藤　圭; 圭佐藤; 且洋金盛; 岳史石田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2032-07-02
Also published as: JPWO2014006675A1; CN104520621B; WO2014006675A1; US20150192217A1; CN104520621A

Description

本発明は、電磁弁、例えば、車両用液圧ブレーキ装置の液圧制御機器に組付けられて、ブレーキ液（流体）の液圧制御に用いられる電磁弁に関する。

この種の電磁弁の一つとして、流体の流入口および流出口と、これらを連通させる通路が設けられているとともに、一端部に弁座を有する弁孔が前記通路中に設けられていて、前記弁孔に対して同軸的なシリンダ部を有するハウジングと、前記弁座に対して着座・離座可能に設けられている弁体と、この弁体と一体で前記シリンダ部に軸方向にて移動可能に組付けられている可動コア（プランジャと呼ばれることもある）と、前記弁体と前記可動コアを前記弁座に対して着座方向または離座方向に付勢するスプリングと、前記可動コアに対して前記スプリングの荷重に抗した電磁力を通電により発生させるコイルおよび固定コア（ソレノイドと呼ばれることもある）を備える電磁弁があり、例えば、下記特許文献１に示されている。

下記特許文献１に記載されている電磁弁では、可動コア（プランジャ）が、コイルへの通電時にハウジングとの間で軸方向の吸引力が働くように構成した磁性体の吸引部と、コイルへの通電時にハウジングの内壁に対して軸方向に摺動しながら移動する磁性体の摺動部を有している。また、摺動部の軸方向と交差する方向の断面積が、吸引部の軸方向と交差する方向の断面積よりも小さくされている。このため、下記特許文献１に記載されている電磁弁では、コイルへの通電によって得られる摺動部での摩擦力を適宜抑えることができて、自励振動の抑制を実現するとともに、摺動部にて所望の摺動性能を実現することが可能である。

特開２０１１−１２８０８号公報

ところで、上記特許文献１に記載されている電磁弁では、上記した作用効果を得るために、軸方向と交差する方向の断面積が異なる吸引部と摺動部を可動コア（プランジャ）にそれぞれ設ける必要があるとともに、これらに合わせて軸方向と交差する方向の断面積が異なる吸引部収容部位と摺動部収容部位をハウジングのシリンダ部にそれぞれ設ける必要がある。しかし、上記特許文献１に記載されている電磁弁では、可動コア（プランジャ）の吸引部（一端部）がハウジングのシリンダ部に設けた非磁性部により外周から包囲されていて、非磁性部の軸方向一側（固定コア側）において、可動コア（プランジャ）の一端部に連なる軸方向端部外周とハウジングの内周間にて可動コア（プランジャ）の軸方向移動に対して摩擦抵抗を生じさせる軸直方向（径方向）の電磁力を発生させることができない。このため、コイルへの通電によって得られる上記摩擦力の増減調整に際しては、可動コア（プランジャ）、ハウジング等の形状変更が必要である。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたもの（すなわち、コイルへの通電によって得られる上記摩擦力の増減調整に際して、可動コア（プランジャ）、ハウジング等の形状変更が不要である電磁弁を提供すべくなされたもの）である。

本発明に係る電磁弁は、
流体の流入口および流出口と、これらを連通させる通路が設けられているとともに、一端部に弁座を有する弁孔が前記通路中に設けられていて、前記弁孔に対して同軸的なシリンダ部を有するハウジングと、
前記弁座に対して着座・離座可能に設けられている弁体と、
この弁体と一体で前記シリンダ部に軸方向にて移動可能に組付けられている可動コアと、
前記弁体と前記可動コアを前記弁座に対して着座方向または離座方向に付勢するスプリングと、
前記可動コアに対して前記スプリングの荷重に抗した電磁力を通電により発生させるコイルおよび固定コアを備える電磁弁において、
前記シリンダ部の軸方向中間部（一部）が、前記可動コアの軸方向中間部（一部）外周を包囲する非磁性部（空間でも実施可能）で構成され、この非磁性部の軸方向両側が、前記可動コアの外周を包囲する一側磁性部と他側磁性部で構成されていて、
前記可動コアの外周と前記シリンダ部の内周間には、非磁性体からなる薄肉スリーブが設けられており、
前記薄肉スリーブは、前記可動コアの外周に組付けられていて、前記固定コアに対向する前記可動コアの一端部では除かれている。

本発明による電磁弁おいては、コイルへの通電時、例えば、可動コアの一端部に連なる軸方向端部外周とシリンダ部の一側磁性部間に、軸直方向（径方向）の電磁力（吸引力）を発生させることが可能であり、また、可動コアの軸方向他側外周とシリンダ部の他側磁性部間に、軸直方向（径方向）の電磁力（吸引力）を発生させることが可能である。このため、コイルへの通電時には、ハウジングのシリンダ部に設定されている非磁性部の軸方向両側（二箇所）にて、可動コアの軸方向移動に対して所望の摩擦抵抗を生じさせるための所望の電磁力（吸引力）を可動コアに絶えず付加することが可能である。したがって、可動コアに可動方向（軸方向）の摩擦力を絶えず適切に負荷することが可能であり、可動コアの振動に伴う自励振動を抑えることが可能である。

ところで、本発明による電磁弁は、ハウジングのシリンダ部において、その軸方向中間部（一部）が、可動コアの軸方向中間部（一部）外周を包囲する非磁性部（空間でも実施可能）で構成され、この非磁性部の軸方向両側が、可動コアの外周を包囲する一側磁性部と他側磁性部で構成されることによって、上記した作用効果が得られるように構成されている。このため、コイルへの通電によって得られる上記摩擦力の増減調整は、ハウジングのシリンダ部における非磁性部の配置調整によって可能である。したがって、上記摩擦力の増減調整に際して、当該電磁弁のハウジング、弁体、可動コア等の形状変更が不要であって、当該電磁弁の製作が容易であり、安価に実施することが可能である。

また、本発明による電磁弁では、前記可動コアの外周と前記シリンダ部の内周間には、非磁性体からなる薄肉スリーブが設けられている。このため、可動コアとシリンダ部が磁気的に直結することを防止することができて、可動コアのシリンダ部に対する過剰な磁気張り付きを防止することが可能である。また、前記薄肉スリーブは、前記可動コアの外周に組付けられていて、前記固定コアに対向する前記可動コアの一端部では除かれている。このため、薄肉スリーブの一端部が可動コアの一端部から突出しないようにすることができて、薄肉スリーブの一端部が固定コアに接触しないようにすることができる。また、薄肉スリーブの一端部が磁性の変わる部位（非磁性部と磁性部間）で摺動することを防止することが可能であり、接触荷重（摩擦抵抗）を安定させることが可能である。

図１は、本発明に係る電磁弁の一実施形態（常閉型電磁弁）を示した縦断断面図である。図２は、図１に示した電磁弁において、コイルへの通電時に形成される磁路を概略的に示した拡大断面図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る電磁弁の一実施形態を示していて、この電磁弁１００は、例えば、車両用液圧ブレーキ装置の液圧制御機器に組付けられて、ブレーキ液の液圧制御に用いられる常閉型電磁弁である。また、この電磁弁１００では、ハウジング１０に弁体２１、可動コア２２、スプリング２３、コイル２４等が組付けられている。

ハウジング１０は、筒状のハウジング本体１１と、このハウジング本体１１の図示下端部内周に上下方向にて位置調整可能に組付けた筒状のシート部材１２を備えている。ハウジング本体１１は、弁体２１、可動コア２２、スプリング２３等を内部に収容していて、図示下部側方には流体の流出口１１ａが複数個設けられている。このハウジング本体１１は、流出口１１ａより上方に、可動コア２２を軸方向（図示上下方向）にて移動可能に収容するシリンダ部１１ｂを有するとともに、スプリング２３を収容する固定コア部１１ｃを有している。

シリンダ部１１ｂは、その軸方向中間部（その一部）１１ｂ１を除いて磁性体からなり、その軸方向中間部１１ｂ１が可動コア２２の軸方向中間部２２ａ外周を包囲する非磁性部で構成されている。なお、シリンダ部１１ｂの軸方向中間部１１ｂ１を非磁性部とする際には、当該部位を非磁性体または空間で構成することも可能であるが、当該部位の表面部分（本来、磁性体である部分）を改質して非磁性化を行うこと（例えば、表面部分の磁性体にニッケル、クロム等の金属を溶融させて非磁性化を行うこと）も可能である。

シート部材１２は、非磁性体からなり、軸心部には、流体の流入口１２ａが設けられているとともに、弁孔１２ｂと弁座１２ｃが流入口１２ａに対して同軸的に設けられている。流体の流入口１２ａと流出口１１ａは、ハウジング１０内に設けた通路Ｐを通して連通可能であり、この通路Ｐ中には、一端部（図示上端部）に弁座１２ｃを有する弁孔１２ｂが設けられている。また、流入口１２ａと流出口１１ａには、各フィルタ１４，１５がそれぞれ装着されている。このため、この実施形態では、電磁弁１００が開いたとき（弁体２１が弁座１２ｃから図示上方に離れたとき）、フィルタ１４を通して流入口１２ａに流れる流体（ブレーキ液）が、通路Ｐに設けた弁座１２ｃと弁孔１２ｂを通して流出口１１ａに流れて（自開方向に流れて）、フィルタ１５を通してハウジング１０外に流れる。

弁体２１は、非磁性体からなり、弁座１２ｃに対して着座・離座可能（図示上下動可能）に設けられている。また、弁体２１は、可動コア２２の下端部に設けた取付孔２２ｂに嵌合固定されていて、可動コア２２と一体的に移動可能とされている。可動コア２２は、円柱状の磁性体からなり、ハウジング本体１１のシリンダ部１１ｂに軸方向にて移動可能（図示上下方向にて摺動可能）に組付けられている。この可動コア２２の外周には、非磁性体からなる薄肉スリーブ２６が組付けられている。また、可動コア２２には、その図示下端（下方の流体室）と図示上端（上方の流体室）を連通させる連通孔２２ｃが設けられている。

スプリング２３は、弁体２１と可動コア２２を弁座１２ｃに対して着座方向に付勢するものであり、可動コア２２と固定コア部１１ｃ間に介装されている。コイル２４は、ハウジング本体１１におけるシリンダ部１１ｂの図示上部外周と、固定コア部１１ｃの外周に装着されていて、ハウジング本体１１のシリンダ部１１ｂ、可動コア２２、固定コア部１１ｃ等とによって図２に概略的に示した磁路Ａを形成するように構成されている。コイル２４と固定コア部１１ｃは、可動コア２２に対してスプリング２３の荷重に抗した電磁力を、コイル２４への通電により発生させるように構成されている。なお、この実施形態では、図１に示した境界線Ｌより上方が固定コア部１１ｃであり、図１に示した境界線Ｌより下方がハウジング１０のシリンダ部１１ｂである。

ところで、この実施形態においては、ハウジング本体１１のシリンダ部１１ｂに設けた非磁性部１１ｂ１の図示上側と図示下側（すなわち、軸方向両側）が、可動コア２２の外周を包囲する一側磁性部１１ｂ２と他側磁性部１１ｂ３で構成されている。すなわち、非磁性部１１ｂ１の図示上端位置（固定コア側の端面位置）が、可動コア２２の図示上端部端面の一番低い面（固定コアの端面に軸方向にて対向する端面）より所定量下方（所定量離れる位置）に設定されている。

また、非磁性部１１ｂ１の図示上側（軸方向一側）では、コイル２４への通電により、可動コア２２の図示上端段部（一端部）２２ｄと固定コア部１１ｃの図示下端段部（一端部）１１ｃ１間に、スプリング２３の荷重に抗した軸方向の電磁力が発生するとともに、可動コア２２の一端部に連なる軸方向端部２２ｅ外周とシリンダ部１１ｂの一側磁性部１１ｂ２間に、可動コア２２の軸方向移動に対して摩擦抵抗を生じさせる軸直方向の電磁力が発生するように設定されている。なお、可動コア２２の図示上端段部（一端部）２２ｄと、固定コア部１１ｃの図示下端段部（一端部）１１ｃ１では、下部に比して上部が小径に形成されている。

また、非磁性部１１ｂ１の図示下側（軸方向他側）では、コイル２４への通電により、可動コア２２の軸方向他側２２ｆ外周（薄肉スリーブ２６が組付けられている部位の外周）とシリンダ部１１ｂの他側磁性部１１ｂ３間に、可動コア２２の軸方向移動に対して摩擦抵抗を生じさせる軸直方向の電磁力が発生するように設定されている。

上記のように構成したこの実施形態の電磁弁１００においては、コイル２４への通電時、可動コア２２の一端部に連なる軸方向端部２２ｅ外周とシリンダ部１１ｂの一側磁性部１１ｂ２間に、軸直方向の電磁力を発生させることが可能であり、また、可動コア２２の軸方向他側２２ｆ外周とシリンダ部１１ｂの他側磁性部１１ｂ３間に、軸直方向の電磁力を発生させることが可能である。上記した各軸直方向の電磁力は、コイル２４への通電によって弁体２１が弁座１２ｃから離れる際に、弁体２１と可動コア２２がハウジング１０に対して何れかの径方向に移動（または弁体２１側を支点として傾動）し、これに伴って可動コア２２とシリンダ部１１ｂ間の径方向隙間に変化が生じることにより、径方向隙間が減少する部位にて発生するものである。なお、コイル２４への通電によって弁体２１が弁座１２ｃから離れた状態では、弁体２１と可動コア２２に、軸方向吸引力、軸直方向吸引力、スプリング荷重、流体力、摩擦力等が作用していて、コイル２４への通電電流に応じて、流入口１２ａから流出口１１ａに流れる流体の圧力・流量が制御される。

このため、コイル２４への通電時には、ハウジング１０のシリンダ部１１ｂに設定されている非磁性部１１ｂ１の軸方向両側（二箇所）にて、可動コア２２の軸方向移動に対して所望の摩擦抵抗を生じさせるための所望の電磁力を可動コア２２に絶えず付加することが可能である。したがって、可動コア２２に可動方向（軸方向）の摩擦力を絶えず適切に負荷することが可能であり、可動コア２２の振動に伴う自励振動を抑えることが可能である。

ところで、この実施形態の電磁弁１００は、ハウジング１０のシリンダ部１１ｂにおいて、その軸方向中間部が、可動コア２２の軸方向中間部２２ａ外周を包囲する非磁性部１１ｂ１で構成され、この非磁性部１１ｂ１の軸方向両側が、可動コア２２の外周を包囲する一側磁性部１１ｂ２と他側磁性部１１ｂ３で構成されることによって、上記した作用効果が得られるように構成されている。このため、コイル２４への通電によって得られる上記摩擦力の増減調整は、ハウジング１０のシリンダ部１１ｂにおける非磁性部１１ｂ１の配置調整によって可能である。したがって、上記摩擦力の増減調整に際して、当該電磁弁１００のハウジング１０、弁体２１、可動コア２２等の形状変更が不要であって、当該電磁弁１００の製作が容易であり、安価に実施することが可能である。

また、この実施形態の電磁弁１００においては、可動コア２２の外周とシリンダ部１１ｂの内周間に、非磁性体からなる薄肉スリーブ２６が設けられている。このため、可動コア２２とシリンダ部１１ｂが磁気的に直結することを防止することができて、可動コア２２のシリンダ部１１ｂに対する過剰な磁気張り付きを防止することが可能である。また、この実施形態の電磁弁１００においては、薄肉スリーブ２６が、可動コア２２の外周に組付けられていて、固定コア部１１ｃに対向する可動コア２２の図示上端部（一端部）では除かれている。このため、薄肉スリーブ２６の一端部が可動コア２２の一端部から突出しないようにすることができて、薄肉スリーブ２６の一端部が固定コア部１１ｃに接触しないようにすることができる。また、薄肉スリーブ２６の一端部が、非磁性部１１ｂ１のみに摺動するように設定できて、磁性の変わる部位（非磁性部１１ｂ１と一側磁性部１１ｂ２間）で摺動することを防止することが可能であり、接触荷重（摩擦抵抗）を安定させることが可能である。

上記した実施形態の電磁弁１００においては、ハウジング１０が、ハウジング本体１１とシート部材１２を備える構成として実施したが、ハウジングの構成は適宜変更が可能であり、上記実施形態に限定されるものではない。また、上記した実施形態では、固定コア（１１ｃ）をハウジング本体１１に一体的に設けて実施したが、固定コアの構成は適宜変更が可能であり、上記実施形態に限定されるものではない。

また、上記した実施形態では、本発明を常閉型電磁弁に実施したが、本発明は常開型電磁弁にも、同様に、または適宜変更して実施することが可能である。また、上記した実施形態では、薄肉スリーブ２６が、可動コア２２の外周に組付けられていて、可動コア２２の図示上端部（一端部）では除かれているが、薄肉スリーブの構成は適宜変更が可能であり、例えば、可動コア２２の図示上端部にまで薄肉スリーブを設けて実施することが可能であるとともに、ハウジング本体側に薄肉スリーブを設けて実施することも可能である。

以上要するに、本発明の実施に際しては、シリンダ部（１１ｂ）の軸方向中間部が、可動コア（２２）の軸方向中間部外周を包囲する非磁性部（１１ｂ１）で構成され、この非磁性部の軸方向両側が、可動コアの外周を包囲する一側磁性部（１１ｂ２）と他側磁性部（１１ｂ３）で構成されている点を除く構成（例えば、スプリングの個数や配置等の構成）は、適宜変更が可能であって、上記実施形態や上記した変形実施形態に限定されるものではない。

Claims

流体の流入口および流出口と、これらを連通させる通路が設けられているとともに、一端部に弁座を有する弁孔が前記通路中に設けられていて、前記弁孔に対して同軸的なシリンダ部を有するハウジングと、
前記弁座に対して着座・離座可能に設けられている弁体と、
この弁体と一体で前記シリンダ部に軸方向にて移動可能に組付けられている可動コアと、
前記弁体と前記可動コアを前記弁座に対して着座方向または離座方向に付勢するスプリングと、
前記可動コアに対して前記スプリングの荷重に抗した電磁力を通電により発生させるコイルおよび固定コアを備える電磁弁において、
前記シリンダ部の軸方向中間部が、前記可動コアの軸方向中間部外周を包囲する非磁性部で構成され、この非磁性部の軸方向両側が、前記可動コアの外周を包囲する一側磁性部と他側磁性部で構成されていて、
前記可動コアの外周と前記シリンダ部の内周間には、非磁性体からなる薄肉スリーブが設けられており、
前記薄肉スリーブは、前記可動コアの外周に組付けられていて、前記固定コアに対向する前記可動コアの一端部では除かれている電磁弁。