JP5796538B2

JP5796538B2 - 電磁弁装置および液圧ブレーキシステム

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Publication number: JP5796538B2
Application number: JP2012100987A
Authority: JP
Inventors: 坂口　友一; 友一坂口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2032-04-26
Also published as: JP2013228053A

Description

本発明は、開弁状態と閉弁状態とが切り換え可能な電磁弁とその電磁弁の状態を制御するコントローラとを含んで構成される電磁弁装置に関し、その電磁弁装置を含んで構成される液圧ブレーキシステムに関する。

下記特許文献１には、複数の電磁弁を含んで構成される電子制御式の液圧ブレーキシステムが記載されている。それら複数の電磁弁の中には、正常時において常時通電されて、システムの電子制御を可能とするとともに、システムへ通電不能な失陥が生じた場合に非通電状態とされることで、機械的にブレーキを作動させるためのものが存在する。液圧ブレーキシステムの他にも、電磁弁とその電磁弁の状態を制御するコントローラとを含んで構成される電磁弁装置が搭載される種々のシステムが存在する。

特開２０１１−１５６９９８号公報

電磁弁は、弁座と、その弁座に対して着座・離座可能なプランジャと、そのプランジャを付勢する付勢部材と、プランジャを移動させるための磁界を形成するコイルとを含んで構成される。その付勢部材が弁座に接近させる方向に付勢する構成の電磁弁、つまり、常閉の電磁弁である場合には、例えば、高圧側の液圧が高くなり、プランジャに大きな力が作用すると、プランジャが開弁してしまうという問題がある。また、それに対処するために、付勢部材の弾性力を大きくしておくと、コイルへの通電によって開弁する場合に、大きな電磁力が必要となり、消費電力の増加、コイルの発熱等が問題となる。また、先にも述べたように、液圧ブレーキシステムには、複数の電磁弁が用いられており、その一部のものに失陥が生じた場合には、システム自体を正常に作動させることができない。そのため、上記の電磁弁装置の抱える問題は、液圧ブレーキシステムの問題でもあると言える。したがって、そのような問題に対処することにより、電磁弁装置の実用性を向上させ、電磁弁装置を含んで構成される液圧ブレーキシステムの実用性を向上させ得ると考えられる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い電磁弁装置および実用性の高い液圧ブレーキシステムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の電磁弁装置は、(A)弁座と、その弁座に対して着座・離座可能なプランジャと、そのプランジャを弁座に着座させる方向に自身の弾性力によって付勢する付勢部材と、プランジャを弁座から離座させる方向に付勢するための磁界を形成する第１コイルと、プランジャを弁座に着座させる方向に付勢するための磁界を形成する第２コイルとを有する電磁弁と、(B)第１コイルと第２コイルとに個別に通電可能とされ、それら第１コイルおよび第２コイルへの通電によって電磁弁の状態を制御するコントローラとを備え、(I)第１コイルに通電せず、第２コイルに通電して、その第２コイルへの通電に依拠してプランジャを弁座に着座させる通電閉弁状態と、(II)第１コイルと第２コイルとの両者に通電せず、その第２コイルへの通電に依拠せずにプランジャを前記弁座に着座させる非通電閉弁状態とを選択的に実現するように構成されたことを特徴とする。

また、本発明の液圧ブレーキシステムは、(A)運転者によって操作されるブレーキ操作部材と、(B)車輪に対応して設けられ、自身に供給される作動液の液圧によって作動して車輪に制動力を付与するブレーキ装置と、(C)高圧源を有してその高圧源の作動液の液圧をブレーキ操作部材になされた操作に基づいた大きさの制御圧に調圧する調圧装置と、(D)(a)ブレーキ装置に供給する作動液を加圧するための加圧ピストンと、(b)ブレーキ操作部材に加えられた操作力によって作動液が加圧され、加圧ピストンを前向きに押す力を発生させるための操作入力室と、(c)調圧装置からの調圧された作動液が流入し、加圧ピストンを前向きに押す力を発生させるための制御圧入力室と、(d)操作入力室と対向して設けられ、内部の作動液の液圧によって加圧ピストンを後向きに押す力を発生させるための対向室とを備え、ブレーキ装置に加圧された作動液を供給するシリンダ装置と、(E)操作入力室と対向室とを連通する連通路と、(F)上記の電磁弁装置とを備え、その電磁弁装置が有する電磁弁が、連通路に設けられて(i)プランジャを弁座から離座させて連通路を開通させ、操作入力室の加圧ピストンを前向きに押す力を対向室の加圧ピストンを後向きに押す力によって打ち消すことで、制御圧入力室の加圧ピストンを前向きに押す力に依存した大きさの制動力を発生させる制御圧依存制動状態と、(ii)プランジャを弁座に着座させて連通路を遮断し、対向室が低圧源に接続されることで、制御圧入力室の加圧ピストンを前向きに押す力と、操作入力室の加圧ピストンを前向きに押す力との両者に依存した大きさの制動力を発生させる制御圧・操作力依存制動状態とを切り換えるものとされる。

本発明の電磁弁装置は、電磁弁が有するプランジャに対して、弁座から離座させる向きの力を作用させるだけでなく、弁座に着座させる向きの力をも作用させることが可能である。換言すれば、本項に記載の電磁弁装置は、付勢部材の弾性力と第２コイルの電磁力とを共同させて、閉弁状態を実現することが可能であり、確実に閉弁状態を維持することが可能である。また、付勢部材の弾性力と第２コイルの電磁力とを共同させることが可能であるため、その弾性力を従来の電磁弁装置の弾性力より小さくすることができ、開弁させるべくプランジャを作動させる際の電磁力を小さくすることができる。したがって、本発明の電磁弁装置によれば、消費電力を抑制するとともに、発熱を抑制することが可能である。そのような利点を有することで、本発明の電磁弁装置およびその電磁弁装置を備える液圧ブレーキシステムは、実用性の高いものとなる。

発明の態様

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。

なお、以下の各項において、（１）項，（３）項，（４）項を合わせたものが請求項１に相当し、請求項１に（５）項の技術的特徴を付加したものが請求項２に、請求項２に（６）項の技術的特徴を付加したものが請求項３に、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに（７）項の技術的特徴を付加したものが請求項４に、それぞれ相当する。

（１）(a)弁座と、(b)その弁座に対して着座・離座可能なプランジャと、(c)そのプランジャを前記弁座に着座させる方向に自身の弾性力によって付勢する付勢部材と、(d)前記プランジャを前記弁座から離座させる方向に付勢するための磁界を形成する第１コイルと、(e)前記プランジャを前記弁座に着座させる方向に付勢するための磁界を形成する第２コイルとを有する電磁弁と、
前記第１コイルと前記第２コイルとに個別に通電可能とされ、それら第１コイルおよび第２コイルへの通電によって前記電磁弁の状態を制御するコントローラと
を備えた電磁弁装置。

本項に記載の電磁弁装置は、常閉の電磁弁を含んで構成されるものを前提としている。その常閉の電磁弁が、２つのコイルを有することを特徴とし、さらに、それら２つのコイルの各々が、通電されることによって互いに逆向きの電磁力を発生させることを特徴としている。つまり、本項に記載の電磁弁装置は、電磁弁が有するプランジャに対して、弁座から離座させる向きの力を作用させるだけでなく、弁座に着座させる向きの力をも作用させることが可能である。換言すれば、本項に記載の電磁弁装置は、付勢部材の弾性力に抗してプランジャを移動させる、つまり、開弁状態を実現するだけでなく、付勢部材の弾性力と第２コイルの電磁力とを共同させて、プランジャを着座させる、つまり、閉弁状態を実現することが可能である。付勢部材の弾性力と第２コイルの電磁力とを共同させて閉弁状態を実現可能であるため、後に詳しく説明するように、プランジャに作用する液圧が高い場合であっても、その第２コイルの電磁力を利用して、確実に閉弁状態を維持することが可能である。

また、換言すれば、プランジャを着座させる力が、付勢部材の弾性力に加えて、第２コイルの電磁力をも利用できるため、本項に記載の電磁弁装置は、付勢部材の弾性力のみでプランジャを着座させる構成の従来の電磁弁装置に比較して、付勢部材の弾性力を小さくすることができる。つまり、本項に記載の電磁弁装置は、開弁状態とする際に、その小さな弾性力に抗してプランジャを移動させる力，その移動させた位置で保持する力が、従来の電磁弁装置に比較して、小さくて済む。したがって、本項に記載の電磁弁装置によれば、開弁状態を実現するために第１コイルに通電する電流を小さくすることができ、電力消費を抑えること、コイルの発熱を抑えることが可能である。本項に記載の電磁弁装置は、常時通電して開弁状態を実現する構成の電磁弁装置に、特に有効である。

（２）前記コントローラが、
前記第２コイルに通電せず、前記第１コイルに通電して、前記付勢部材の弾性力に抗して前記プランジャを前記弁座から離座させた開弁状態を実現するように構成された(1)項に記載の電磁弁装置。

本項に記載の態様は、開弁状態を実現する際に通電するコイルを明確化した態様であり、開弁状態を実現する際には、第２コイルには通電しないようになっている。

（３）前記コントローラが、
前記第１コイルに通電せず、前記第２コイルに通電して、その第２コイルへの通電に依拠して前記プランジャを前記弁座に着座させる通電閉弁状態を実現するように構成された(1)項または(2)に記載の電磁弁装置。

先にも述べたように、当該電磁弁装置が有する電磁弁は、常閉のものを前提としているため、第１コイルおよび第２コイルへ通電していない状態であれば、閉弁状態となる。しかしながら、電磁弁の高圧側の液圧が高くなり、プランジャの先端に作用する力が大きくなると、その力が付勢部材の弾性力より大きくなって電磁弁が開弁してしまう虞がある。本項に記載の態様は、付勢部材の弾性力と第２コイルの電磁力とを共同させて、閉弁状態を実現するため、閉弁状態を確実に維持することが可能である。

（４）前記コントローラが、
前記通電閉弁状態と、前記第１コイルと前記第２コイルとの両者に通電せず、その第２コイルへの通電に依拠せずに前記プランジャを前記弁座に着座させる非通電閉弁状態とを選択的に実現するように構成された(3)項に記載の電磁弁装置。

本項に記載の態様によれば、必要な場合にのみ第２コイルへ通電して、閉弁状態を維持することが可能であり、消費電力を抑制することが可能である。本項の態様は、付勢部材の弾性力のみでは閉弁状態を維持できない状況下において、通電閉弁状態を実現するように構成することができる。その弾性力のみでは閉弁状態を維持できない状況下にあるか否かは、例えば、プランジャに作用する液圧の高さや、その液圧の高さを指標するものを用いて判定することができる。つまり、本項の態様は、後に詳しく説明するように、プランジャに作用する液圧の高さに基づいて、通電閉弁状態と非通電閉弁状態とのいずれかを実現する構成とすることが可能である。

（５）前記コントローラが、
前記プランジャに作用する高圧側の液圧の高さに基づいて、前記非通電閉弁状態と前記通電閉弁状態とのいずれかを実現するように構成された(4)項に記載の電磁弁装置。

（６）前記コントローラが、
前記プランジャに作用する高圧側の液圧が設定圧以下である場合に、前記非通電閉弁状態を実現し、前記プランジャに作用する高圧側の液圧が前記設定圧を超える場合に、前記通電閉弁状態を実現するように構成された(5)項に記載の電磁弁装置。

上記２つの項に記載の態様は、非通電閉弁状態と通電閉弁状態とを切り換える指標を限定した態様である。それらの態様によれば、前述のように、プランジャに作用する液圧の高さに基づいて、第２コイルへの通電を、必要な場合にのみ行って、閉弁状態を維持することが可能であり、消費電力を抑制することが可能である。

（７）運転者によって操作されるブレーキ操作部材と、
車輪に対応して設けられ、自身に供給される作動液の液圧によって作動して車輪に制動力を付与するブレーキ装置と、
高圧源を有してその高圧源の作動液の液圧を前記ブレーキ操作部材になされた操作に基づいた大きさの制御圧に調圧する調圧装置と、
(a)前記ブレーキ装置に供給する作動液を加圧するための加圧ピストンと、(b)前記ブレーキ操作部材に加えられた操作力によって作動液が加圧され、前記加圧ピストンを前向きに押す力を発生させるための操作入力室と、(c)前記調圧装置からの調圧された作動液が流入し、前記加圧ピストンを前向きに押す力を発生させるための制御圧入力室と、(d)前記操作入力室と対向して設けられ、内部の作動液の液圧によって前記加圧ピストンを後向きに押す力を発生させるための対向室とを備え、前記ブレーキ装置に加圧された作動液を供給するシリンダ装置と、
前記操作入力室と前記対向室とを連通する連通路と、
(1)項ないし(6)項のいずれか１つに記載の電磁弁装置と
を備えた液圧ブレーキシステムであって、
前記電磁弁装置が有する前記電磁弁が、
前記連通路に設けられ、前記プランジャが前記弁座から離座して前記連通路を開通させた状態と、前記プランジャが前記弁座に着座して前記連通路を遮断した状態とを切り換えるものであり、(i)前記連通路を開通して、前記操作入力室の前記加圧ピストンを前向きに押す力を前記対向室の前記加圧ピストンを後向きに押す力によって打ち消すことで、前記制御圧入力室の前記加圧ピストンを前向きに押す力に依存した大きさの制動力を発生させる制御圧依存制動状態と、(ii)前記連通路を遮断し、前記対向室が低圧源に接続されることで、前記制御圧入力室の前記加圧ピストンを前向きに押す力と、前記操作入力室の前記加圧ピストンを前向きに押す力との両者に依存した大きさの制動力を発生させる制御圧・操作力依存制動状態とを切り換えるものとされた液圧ブレーキシステム。

本項に記載の態様は、当該電磁弁装置を液圧ブレーキシステムに採用した態様である。液圧ブレーキシステムにおいては、通常時に、上記の制御圧依存制動状態が実現され、急ブレーキ等の早期に大きなブレーキ力が必要な場合に、上記の制御圧・操作力依存制動状態が実現される。つまり、連通切換弁が常閉弁である場合、通常時において、開弁状態となるように、コイルに通電される。先にも述べたように、当該電磁弁装置は、コイルの発熱を抑えるとともに消費電力を抑制できるため、上記のような常時通電される電磁弁には、特に有効である。

なお、本項に記載態様は、例えば、加圧ピストンにおける操作入力室の受圧面積と、対向室の受圧面積とを等しくすることで、操作入力室の加圧ピストンを前向きに押す力を対向室の加圧ピストンを後向きに押す力によって打ち消すことができ、上記制御圧依存制動状態を実現することができる。

請求可能発明の実施例である電磁弁装置を含んで構成される車両用液圧ブレーキシステムの概略図である。図１に示す連通切換弁の正面断面図である。図１に示すブレーキ電子制御ユニットの機能を示すブロック図であり、請求可能発明の実施例である電磁弁装置が有するコントローラの構成を示す図である。図３に示すコントローラによって電磁弁の状態を変更した一例を示すタイムチャートである。図３に示すブレーキ電子制御ユニットにおいて実行される連通弁通電制御プログラムを表すフローチャートである。

以下、請求可能発明を実施するための形態としての実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。また、〔発明の態様〕の各項の説明に記載されている技術的事項を利用して、下記の実施例の変形例を構成することも可能である。

＜車両用液圧ブレーキシステムの構成＞
図１に、請求可能発明の実施例である電磁弁装置を搭載した車両用液圧ブレーキシステム１０を、模式的に示す。その車両用液圧ブレーキシステム１０は、ブレーキ操作部材としてのブレーキペダル１２と、前後左右の車輪１４にそれぞれ設けられた４つのブレーキ装置１６と、それら４つのブレーキ装置１６に供給する作動液を加圧するマスタシリンダ装置１８と、ブレーキ装置１６とマスタシリンダ装置１８との間に設けられてマスタシリンダ装置１８によって加圧された液圧を調整するアンチロック装置２０とを備えている。また、マスタシリンダ装置１４は、高圧源として作動液の圧力を高圧にするための高圧源装置２２と、低圧源として作動液を大気圧下で貯留するリザーバ２４とを備えている。

４つのブレーキ装置１６は、詳しい説明は省略するが、それぞれ、車輪１４とともに回転するブレーキ回転体としてのディスクロータに、非回転体に保持された摩擦材としてのブレーキパッドをブレーキシリンダの液圧によって押し付けて、車輪１４に制動力を付与するディスクブレーキである。

アンチロック装置２０は、ブレーキ装置１６の液圧を増圧および保持するための保持弁と、ブレーキ装置１６の液圧を減圧するための減圧弁との各々を、４つの車輪１４に対応して４つずつ有している。そのアンチロック装置２０は、例えば、車輪１４がロックした場合に、保持弁によって、マスタシリンダ装置１８からブレーキ装置１６への作動液の流れを遮断するとともに、減圧弁によって、ブレーキ装置１６からリザーバ２４への作動液の流れを許容して、車輪のロックを解除するように構成される。

高圧源装置２２は、高圧発生装置３０と増減圧装置３２とを含んで構成され、高圧発生装置３０によって作動液の液圧を高圧とし、その高圧とされた作動液を増減圧装置３２によって調圧してマスタシリンダ装置１８に供給するものである。高圧発生装置３０は、リザーバ２４から作動液を汲み上げるポンプ４０と、そのポンプ４０を駆動するポンプモータ４２と、ポンプ４０から吐出された作動液を加圧された状態で蓄えるアキュムレータ４４とを含んで構成される。ポンプモータ４２は、アキュムレータ４４に蓄えられている作動液の圧力が、高圧源液圧センサ［Ｐｈ］４６の検出値に基づいて、予め定められた範囲内にあるように制御される。

増減圧装置３２は、高圧発生装置３０によって定められた範囲内に高められた作動液の液圧を調圧するレギュレータ５０を主体とするものである。そのレギュレータ５０は、自身に供給される作動液の液圧（パイロット圧）に応じて機械的に作動するパイロット式の圧力制御弁であり、そのパイロット圧に応じて高圧発生装置３０の液圧を調圧し、その調圧した作動液をマスタシリンダ装置１８に供給するものである。また、増減圧装置３２は、増圧用リニア弁５２および減圧用リニア弁５４を含んで構成される。通常、レギュレータ５０は、それら増圧用リニア弁５２および減圧用リニア弁５４によって調整された作動液の液圧をパイロット圧として利用し、高圧発生装置３０の液圧を調圧するようになっている。

マスタシリンダ装置１８は、上記の高圧源装置２２から供給される作動液の液圧と、ブレーキペダル１２に加えられた踏力との少なくとも一方に依拠して、自身が有する２つの加圧室Ｒ１，Ｒ２の液圧を加圧する。なお、加圧室Ｒ１は、２つの前輪１４ＦＬ，ＦＲに設けられたブレーキ装置１６ＦＬ，ＦＲに接続され、加圧室Ｒ２は、２つの後輪１４ＲＬ，ＲＲに設けられたブレーキ装置１６ＲＬ，ＲＲに接続される。マスタシリンダ装置１８は、ハウジング６０と、そのハウジング６０内に摺動可能な３つのピストン６２，６４，６６とを含んで構成される。３つのピストンについて詳しく説明すれば、運転者によりブレーキペダル１２に加えられた踏力を入力する入力ピストン６２と、第１加圧室Ｒ１を加圧するための第１加圧ピストン６４と、第２加圧室Ｒ２を加圧するための第２加圧ピストン６６である。ちなみに、図１は、ブレーキペダル１２が操作されていない状態、つまり、マスタシリンダ装置１８が作動していない状態を示している。

マスタシリンダ装置１８は、ハウジング６０内に、上記第１加圧室Ｒ１，第２加圧室Ｒ２の他にも、いくつかの液室が区画形成されている。なお、第１加圧室Ｒ１は、ハウジング６０の前端と第１加圧ピストン６４とによって区画形成され、第２加圧室Ｒ２は、第１加圧ピストン６４と第２加圧ピストン６６との間に区画形成されている。そして、入力ピストン６２と第２加圧ピストン６６との間には、ブレーキペダル１２の操作に伴う入力ピストン６２の移動によって加圧される操作入力室Ｒ３が区画形成されている。また、第２加圧ピストン６６には、中間部に鍔部７０が設けられており、その鍔部７０の前方側と後方側との各々に、液室Ｒ４，Ｒ５が形成されている。鍔部７０の後方側の液室Ｒ４は、その鍔部７０の後方側の面とハウジング６０とによって区画形成され、高圧源装置２２のレギュレータ５０によって調圧された作動液が流入する制御圧入力室である。一方、鍔部７０の前方側の液室Ｒ５は、その鍔部７０の前方側の面，第２加圧ピストン６６の前方側外周面，ハウジング６０によって区画形成され、操作入力室Ｒ３に連通可能な連通室である。なお、第２加圧ピストン６６の後端面の面積と、鍔部７０の前方側の面の面積とが等しくされている。つまり、操作入力室Ｒ３と連通室Ｒ５とが連通している場合には、第２加圧ピストン６６の後端面に作用する第２加圧ピストン６６を前方に移動させる向きの力と、鍔部７０の前方側の面に作用する第２加圧ピストン６６を後方に移動させる向きの力とが釣り合うようになっている。

操作入力室Ｒ３と連通室Ｒ５とを連通する連通路７８には、常閉の電磁弁８０が設けられている。その電磁弁８０は、非通電状態において操作入力室Ｒ３から連通室Ｒ５への作動液の流れを禁止し、通電状態において操作入力室Ｒ３から連通室Ｒ５への作動液の流れを許容するものである。そのような構成により、電磁弁８０が非通電状態、つまり、電磁弁８０が閉弁状態においては、第２加圧ピストン６６は、操作入力室Ｒ３の液圧に応じた力と、制御圧入力室Ｒ４の液圧に依拠した力との両者によって動作させられる。つまり、ブレーキペダル１２の操作に依拠した力と、高圧源装置２２に依拠した力との両者が作用するのである。一方、電磁弁８０が通電状態、つまり、電磁弁８０が開弁状態においては、操作入力室Ｒ３の液圧に応じた力は、連通室Ｒ５の液圧に応じた力と打ち消し合い、第２加圧ピストン６６は、制御圧入力室Ｒ４の液圧に依拠した力のみによって動作させられることになる。以下の説明において、電磁弁８０を、連通切換弁８０と呼ぶ場合がある。

また、上記の連通路７８における連通切換弁８０の下流側から分岐して、リザーバ２４に連通する低圧路８８が設けられている。その低圧路８８には、非通電状態おいて開弁状態となる常開の電磁弁９０が設けられている。つまり、その電磁弁９０は、非通電状態において、連通室Ｒ５からリザーバ２４への作動液の流れを許容し、通電状態において、連通室Ｒ５からリザーバ２４への作動液の流れを禁止する。また、その低圧路８８における電磁弁９０の上流側には、ストロークシミュレータ９２が設けられている。つまり、連通切換弁８０が開弁状態であり、かつ、電磁弁９０が閉弁状態である場合に、ブレーキペダル１２の操作に対する反力を付与するようになっている。以下の説明において、電磁弁９０を、シミュレータ制御弁９０と呼ぶこととする。

次に、連通切換弁８０の構造について、図２を参照しつつ説明する。その連通切換弁８０は、中空形状のハウジング１００と、そのハウジング１００内に自身の軸線方向に移動可能に設けられたプランジャ１０２とを備えている。そのハウジング１００は、それの下端部が、有蓋円筒状の弁部材１０４により形成されており、その弁部材１０４が、ハウジング１００内を第１液室１０６と第２液室１０８とに区画している。その弁部材１０４には、軸線方向に貫通し、第１液室１０６と第２液室１０８とを連通する連通穴１１０が設けられている。

そして、ハウジング１０２の第２液室１０８は、下方に開口しており、高圧側の作動液路に接続されている。つまり、第２液室１０８は、操作入力室Ｒ３と連通している。一方、ハウジング１００の第１液室１０６は、低圧側の作動液路に接続されている。つまり、第１液室１０６は、連通室Ｒ５と連通するとともに、シミュレータ制御弁９０を介してリザーバ２４と連通可能となっている。

プランジャ１０２は、上記のハウジング１００の第１液室１０６内に収容されており、その第１液室１６内において軸線方向に移動可能とされている。そのプランジャ１０２は、下端側がロッド状のものであり、その先端（下端）が、弁部材１０４に形成された連通穴１１０に向かい合うようにされている。つまり、そのプランジャ１０２の下端が、弁体として機能し、ハウジング１００の連通穴１１０を形成する部分が、弁座として機能する。そして、プランジャ１０２の下端が、その弁座に着座することで、連通穴１１０が塞がれる。プランジャ１０２は、ハウジング１００の上端との間に配設されたコイルスプリング１２０によって、そのハウジング１００の上端から離れる方向に向かって付勢されている。つまり、付勢部材としてのコイルスプリング１２０は、プランジャ１０２を弁座に接近させる方向に付勢し、連通穴１１０をプランジャ１０２によって塞ぐようになっている。

また、連通切換弁８０は、プランジャ１０２を動作させるための電磁力を発生させる２つのコイル１３０，１３２（図３参照）を備えている。詳しい図示は省略するが、それら２つのコイル１３０，１３２は、２本の導線を合わせた状態で螺旋状に巻かれ、一体的に形成されている。そして、それら２つのコイル１３０，１３２は、ハウジング１００の上部外周面に固定されたコイルケース１３４内に収容されている。そして、それら２つのコイル１３０，１３２の各々は、通電された場合に、互いに逆向きに電流が流れるように接続されている。したがって、第１コイル１３０は、プランジャ１０２がコイルスプリング１２０によって付勢される方向とは逆方向の電磁力、つまり、プランジャ１０２を弁座から離間させる方向の電磁力Ｆ_C1を発生させ、第２コイル１３２は、プランジャ１０２がコイルスプリング１２０によって付勢される方向と同じ方向の電磁力、つまり、プランジャ１０２を弁座に接近させる方向の電磁力Ｆ_C2を発生させる。

当該液圧ブレーキシステムでは、図１に示すように、ブレーキ電子制御ユニット１６０（以下、「ＥＣＵ１６０」と呼ぶ場合がある。）が設けられている。ＥＣＵ１６０は、アンチロック装置２０が有する複数の電磁弁，連通切換弁８０，シミュレータ制御弁９０，および高圧発生装置３０が有するポンプモータ４２の作動を制御する制御装置であり、各ブレーキ装置１６に供給する作動液の液圧を制御するものである。ＥＣＵ１６０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたコンピュータ１６２と、ポンプモータ４２に対応する駆動回路１６４と、各種電磁弁５２，５４，８０，９０等のそれぞれに対応する複数の駆動回路１６６，１６８，１７０，１７２，１７４とを有している（図３参照）。それら複数の駆動回路１６４等には、バッテリ１７６が接続されており、そのバッテリ１７６から電力が供給される。

さらに、複数の駆動回路１６６等には、コンピュータ１６２が接続されており、コンピュータ１６２が、それら複数の駆動回路１６４等に各制御信号を送信する。詳しくは、コンピュータ１６２は、ポンプモータ４２の駆動回路１６４にモータ駆動信号を送信し、増圧用リニア弁５２，減圧用リニア弁５４の駆動回路１６６，１６８には、各リニア弁５２，５４の有するソレノイドが発生させる電磁力を制御するための電流制御信号を送信する。さらに、連通切換弁８０，シミュレータ制御弁９０のそれぞれの駆動回路１７０，１７２に各種電磁弁を開閉するための制御信号を送信する。なお、連通切換弁８０は、２つのコイル１３０，１３２を有しているため、それら２つのコイル１３０，１３２の各々に対応して２つの駆動回路１７０ａ，１７０ｂが設けられている。また、アンチロック装置２０が有する複数の電磁弁の複数の駆動回路１７４には、各種電磁弁の開閉時間を制御するための電流制御信号を送信する。このように、コンピュータ１６２が各駆動回路１６４等に各制御信号を送信することで、ポンプモータ４２、各種電磁弁５２等の作動を制御する。なお、コンピュータ１６２には、上記高圧源液圧センサ４６とともに、連通路７８における連通切換弁８０と操作入力室Ｒ３との間に設けられた操作入力圧センサ［Ｐ_S］１８０、低圧路８８におけるシミュレータ制御弁９０と連通切換弁８０との間に設けられた反力圧センサ［Ｐ_R］１８２、ブレーキペダル１２の操作量を検出するストロークセンサ［Ｓｔ］１９２等が接続されており、それらセンサによる検出値は、後に説明する制御において利用される。

＜車両用液圧ブレーキシステムの作動＞
以上のように構成された液圧ブレーキシステム１０の作動について簡単に説明する。まず、液圧ブレーキシステム１０は、通常、ブレーキペダル１２になされた操作に応じて制動力を発生させるべく、高圧源装置２２の制御によって、ブレーキ装置１６の液圧が制御される。具体的には、まず、ＥＣＵ１６０は、連通切換弁８０を開弁状態とするともに、シミュレータ制御弁９０を閉弁状態として、ブレーキペダル１２に加えられた踏力が打ち消されるようにする。そして、その状態で、増圧用リニア弁５２および減圧用リニア弁５４を制御することで、増減圧装置３２から出力される液圧、つまり、制御圧入力室Ｒ４の液圧を制御するのである。それにより、第２加圧ピストン６６および第１加圧ピストン６４を前方に移動させ、第１加圧室Ｒ１および第２加圧室Ｒ２が加圧され、その加圧された作動液がブレーキ装置１６に供給されるのである。

ただし、急ブレーキの場合、つまり、ブレーキペダル１２の操作速度が設定値を超えた場合には、高圧源装置２２の液圧に依拠した力の入力だけでなく、ブレーキペダル１２に加えられた踏力も入力され、大きな制動力を発生させるようになっている。具体的には、ＥＣＵ１６０は、連通切換弁８０を閉弁状態とするともに、シミュレータ制御弁９０を開弁状態とするのである。それにより、制御圧入力室Ｒ４が高圧源装置２２によって加圧されるだけなく、ブレーキペダル１２に加えられた踏力によって操作入力室Ｒ１も加圧され、第２加圧ピストン６６には、ブレーキペダル１２の操作に依拠した力と、高圧源装置２２に依拠した力との両者が作用することになる。つまり、第１加圧室Ｒ１および第２加圧室Ｒ２が急激に加圧され、ブレーキ装置１６の液圧が急激に上昇し、大きな制動力を発生させるのである。

次に、バッテリ１７２からブレーキシステム１０が電力供給を受けることができない失陥が生じた場合を考える。その場合には、各種電磁弁に電力を供給できないため、連通切換弁８０が閉弁状態とされるとともに、シミュレータ制御弁９０が開弁状態とされる。また、増圧用リニア弁５２および減圧用リニア弁５４は、ともに閉弁状態となり、作動液の液圧を調整することができなくなる。さらに、ポンプモータ４２を駆動することができないため、ポンプ４０によって作動液を汲み上げることができない。つまり、アキュムレータ４４には、それ以上、作動液を蓄えさせることができないのである。なお、この場合には、レギュレータ５０は、第２加圧室Ｒ２からブレーキ装置１６に供給される作動液の液圧をパイロット圧として利用して、高圧発生装置３０の液圧を調圧するようになっている。

したがって、上記のような失陥が生じた場合には、アキュムレータ４４に作動液が蓄えられている間は、ブレーキペダル１２の操作に依拠した力と、高圧源装置２２に依拠した力との両者を利用して、制動力を発生させることが可能である。そして、アキュムレータ４４に蓄えられていた作動液が無くなった場合には、ブレーキペダル１２の操作に依拠した力のみで、制動力を発生させることとなる。

＜電磁弁装置の制御＞
当該車両用液圧ブレーキシステム１０が有する連通切換弁８０は、上述したように、２つのコイルを備えており、その連通切換弁８０への通電方法に特徴を有している。そのため、以下に、その連通切換弁８０の制御方法について、詳しく説明する。

まず、車両のイグニッションスイッチがＯＮ状態とされると、ＥＣＵ１６０は、連通切換弁８０に通電して開弁状態とするとともに、シミュレータ制御弁９０に通電して閉弁状態とする。連通切換弁８０について詳しく言えば、第２コイル１３２に通電せず、第１コイル１３０に通電して開弁状態とするのである。なお、開弁状態を実現する際には、プランジャを移動させるのに必要な電流である移動電流を通電し、プランジャが移動した後に、プランジャを移動させた位置で保持するために必要な電流であり、移動電流より小さな保持電流を通電するようになっている。

先にも述べたように、急ブレーキの場合には、ＥＣＵ１６０は、連通切換弁８０を閉弁状態とするともに、シミュレータ制御弁９０を非通電として開弁状態とする。連通切換弁８０について、詳しく説明する。連通切換弁８０は、第２コイル１３２に通電されることで、プランジャ１０２を弁座に接近させる方向の電磁力Ｆ_C2を発生させることが可能に構成されている。つまり、連通切換弁８０は、第１コイル１３０と第２コイル１３２との両者に通電せず、コイルスプリング１２０の弾性力Ｆ_Sのみによってプランジャ１０２を弁座に着座させる非通電閉弁状態を実現可能なのに加えて、第１コイル１３０に通電せず、第２コイル１３２に通電して、コイルスプリング１２０の弾性力Ｆ_Sと第２コイル１３２が発生させる電磁力Ｆ_C2との両者によってプランジャ１０２を弁座に着座させる通電閉弁状態を実現可能とされている。

なお、非通電閉弁状態と通電閉弁状態とは、プランジャ１０２に作用する高圧側の液圧の高さ、つまり、操作入力圧センサ１８０により検出された操作入力圧Ｐ_Sに基づいて、変更されるようになっている。具体的に言えば、ＥＣＵ１６０は、操作入力圧Ｐ_Sが、設定値Ｐ₀以下である場合に、非通電閉弁状態を実現し、設定値Ｐ₀を超えた場合に、通電閉弁状態を実現するようになってる。図４には、操作入力圧Ｐ_S，第１コイル１３０の通電電流，第２コイル１３２の通電電流のタイムチャートを示している。なお、設定値Ｐ₀は、コイルスプリング１２０の弾性力Ｆ_Sと釣り合う大きさの液圧より僅かに小さな値に設定されている。つまり、液圧に依拠してプランジャ１０２に作用する力Ｆ_Fが、コイルスプリング１２０の弾性力Ｆ_Sを超える前に、第２コイル１３２への通電が開始され、プランジャ１０２を着座させる方向の電磁力Ｆ_C2が発生させられる。したがって、連通切換弁８０は、高圧側の液圧が高くなっても、確実に閉弁状態を維持することが可能である。

なお、ブレーキシステム１０において、正常にシステム１０を正常に作動させることができない場合、先に述べたように、連通切換弁８０は閉弁状態とされる。ただし、連通切換弁８０には通電可能な失陥が生じた場合には、ＥＣＵ１６０は、上記の通電閉弁状態を実現するようになっている。それにより、ブレーキ操作がなされて、操作入力室Ｒ３の液圧が高くなった場合であっても、確実に閉弁状態を維持することが可能である。

＜電磁弁装置の特徴＞
連通切換弁８０は、コイルスプリング１２０の弾性力が、コイルが１つしかない従来の電磁弁における弾性力に比較して、小さくされている。そのような構成により、閉弁状態から開弁状態に切り換える際、コイルスプリング１２０の弾性力が従来のものに比較して小さいため、プランジャ１２０を離座させる方向の電磁力Ｆ_C1も小さくされている。したがって、プランジャ１０２を作動させるための電流、つまり、先に述べた移動電流および保持電流を、従来の電磁弁における電流より小さくすることができ、消費電力を抑えることができるとともに、第１コイル１３０の発熱を抑えることができるのである。

＜制御プログラム＞
上述のような電磁弁の制御は、図５にフローチャートを示す連通切換弁状態制御プログラムが、イグニッションスイッチがＯＮ状態とされている間、設定された時間間隔をおいてＥＣＵ１６０により繰り返し実行されることによって行われる。以下に、その制御のフローを、図に示すフローチャートを参照しつつ、簡単に説明する。

図５にフローチャートを示す連通切換弁状態制御プログラムでは、まず、ステップ１（以下、ステップを「Ｓ」と略す）において、ブレーキシステム１０において連通切換弁８０に通電可能な失陥が生じているか否かが判定され、そのような失陥が生じている場合には、Ｓ１２において、通電閉弁状態が実現される。そのような失陥が生じていない場合には、Ｓ２において、ストロークセンサ１９２の検出値からブレーキペダル１２の操作量Ｓｔが取得されるとともに、ブレーキペダル１２の操作速度Ｖstが演算される。次に、Ｓ３において、急ブレーキフラグＦのフラグ値が確認される。その急ブレーキフラグＦは、開弁状態を実現する場合に、フラグ値が０とされ、閉弁状態を実現する場合に、フラグ値が１とされるものである。急ブレーキフラグＦの初期値は０であるため、Ｓ４，Ｓ５はスキップされる。その場合、Ｓ６において、ブレーキ操作速度Ｖstが設定速度Ｖ₀を超えているか否かが判定される。ブレーキ操作速度Ｖstが設定値Ｖ₀以下である場合には、Ｓ７において、第２コイル１３２に通電せず、第１コイル１３０に通電して、開弁状態が実現される。

Ｓ６において、ブレーキ操作速度Ｖstが設定値Ｖ₀を超えている場合には、Ｓ８において、急ブレーキフラグＦのフラグ値が１とされ、Ｓ９以下において、閉弁状態を実現するための処理が実行される。詳しくは、まず、Ｓ９において、操作入力圧センサ１８０によって検出された操作入力圧Ｐ_Sを取得し、Ｓ１０において、その操作入力圧Ｐ_Sが設定圧Ｐ₀を超えているか否かの判定が行われる。操作入力圧Ｐ_Sが設定圧Ｐ₀以下である場合には、Ｓ１１において、第１コイル１３０および第２コイル１３２の両者に通電せずにプランジャ１０２を着座させた状態である非通電閉弁状態が実現される。また、操作入力圧Ｐ_Sが設定圧Ｐ₀を超えた場合には、Ｓ１２において、第１コイル１３０に通電せずに第２コイル１３２に通電して、プランジャ１０２を着座させた状態である通電閉弁状態が実現される。以上で、１回の連通切換弁状態制御プログラムの実行が終了する。

なお、開弁状態から閉弁状態に切り換えられた場合、次のプログラム実行時には、Ｓ３の判定において、急ブレーキフラグのフラグ値が１であるため、Ｓ４以下が実行される。そのＳ４においては、閉弁状態から開弁状態に戻すための条件として、急ブレーキ操作が終了したか否かの判定が行われる。具体的には、ブレーキペダル１２の操作量Ｓｔが０となったか否かの判定が行われる。ブレーキ操作量が０でない場合には、ブレーキ操作が継続しているため、Ｓ９以下の閉弁状態を実現するための処理が実行される。一方、ブレーキ操作量が０である場合には、ブレーキ操作が終了したため、Ｓ５において、急ブレーキフラグＦのフラグ値が０とされ、Ｓ６以下の処理が実行される。

＜電磁弁装置の機能構成＞
上述したような制御を実行するＥＣＵ１６０のコンピュータ１６２は、前述した各種の処理を実行する各種の機能部を有していると考えることができる。詳しく言えば、図３に示すように、コンピュータ１６２は、連通切換弁状態制御プログラムのＳ３の処理を実行して開弁状態を実現する開弁状態実現部２００と、連通切換弁状態制御プログラムのＳ４以下の処理を実行して閉弁状態を実現する閉弁状態実現部２０２とを有している。その閉弁状態実現部２０２は、連通切換弁状態制御プログラムのＳ６の処理を実行して非通電閉弁状態を実現する非通電閉弁状態実現部２１０と、連通切換弁状態制御プログラムのＳ７の処理を実行して通電閉弁状態を実現する通電閉弁状態実現部２１２とを有している。

以上のような構成から、液圧ブレーキシステム１０は、互いに逆向きの電磁力を発生させる２つのコイル１３０，１３２を有する連通切換弁８０とその連通切換弁８０の状態を制御するコントローラ２２０とを備えた電磁弁装置２３０を含んで構成されている。その電磁弁装置２３０が有するコントローラ２２０は、連通切換弁８０の２つのコイル１３０，１３２への通電を制御することで、開弁状態，非通電閉弁状態，通電閉弁状態を切り換えるものであり、上述した開弁状態実現部２００、閉弁状態実現部２０２、連通切換弁８０の２つのコイル１３０，１３２に対応する２つの駆動回路１７０ａ，１７０ｂを含んで構成されているのである。

１０：車両用液圧ブレーキシステム８０：連通切換弁〔電磁弁〕９０：シミュレータ制御弁〔電磁弁〕１０２：プランジャ１０４：弁部材〔弁座〕１２０：コイルスプリング〔付勢部材〕１３０：第１コイル１３２：第２コイル１６０：ブレーキ電子制御ユニット［ＥＣＵ］１６２：コンピュータ１６４〜１７４：駆動回路１７６：バッテリ２００：開弁状態実現部２０２：閉弁状態実現部２１０：非通電閉弁状態実現部２１２：通電閉弁状態実現部２２０：コントローラ２３０：電磁弁装置Ｒ３：操作入力室Ｒ４：制御圧入力室Ｒ５：連通室〔対向室〕

Claims

(a)弁座と、(b)その弁座に対して着座・離座可能なプランジャと、(c)そのプランジャを前記弁座に着座させる方向に自身の弾性力によって付勢する付勢部材と、(d)前記プランジャを前記弁座から離座させる方向に付勢するための磁界を形成する第１コイルと、(e)前記プランジャを前記弁座に着座させる方向に付勢するための磁界を形成する第２コイルとを有する電磁弁と、
前記第１コイルと前記第２コイルとに個別に通電可能とされ、それら第１コイルおよび第２コイルへの通電によって前記電磁弁の状態を制御するコントローラと
を備えた電磁弁装置であって、
前記コントローラが、
(I)前記第１コイルに通電せず、前記第２コイルに通電して、その第２コイルへの通電に依拠して前記プランジャを前記弁座に着座させる通電閉弁状態と、(II)前記第１コイルと前記第２コイルとの両者に通電せず、その第２コイルへの通電に依拠せずに前記プランジャを前記弁座に着座させる非通電閉弁状態とを選択的に実現するように構成された電磁弁装置。
前記コントローラが、
前記プランジャに作用する高圧側の液圧の高さに基づいて、前記非通電閉弁状態と前記通電閉弁状態とのいずれかを実現するように構成された請求項１に記載の電磁弁装置。
前記コントローラが、
前記プランジャに作用する高圧側の液圧が設定圧以下である場合に、前記非通電閉弁状態を実現し、前記プランジャに作用する高圧側の液圧が前記設定圧を超える場合に、前記通電閉弁状態を実現するように構成された請求項２に記載の電磁弁装置。
運転者によって操作されるブレーキ操作部材と、
車輪に対応して設けられ、自身に供給される作動液の液圧によって作動して車輪に制動力を付与するブレーキ装置と、
高圧源を有してその高圧源の作動液の液圧を前記ブレーキ操作部材になされた操作に基づいた大きさの制御圧に調圧する調圧装置と、
(a)前記ブレーキ装置に供給する作動液を加圧するための加圧ピストンと、(b)前記ブレーキ操作部材に加えられた操作力によって作動液が加圧され、前記加圧ピストンを前向きに押す力を発生させるための操作入力室と、(c)前記調圧装置からの調圧された作動液が流入し、前記加圧ピストンを前向きに押す力を発生させるための制御圧入力室と、(d)前記操作入力室と対向して設けられ、内部の作動液の液圧によって前記加圧ピストンを後向きに押す力を発生させるための対向室とを備え、前記ブレーキ装置に加圧された作動液を供給するシリンダ装置と、
前記操作入力室と前記対向室とを連通する連通路と、
請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の電磁弁装置と
を備えた液圧ブレーキシステムであって、
前記電磁弁装置が有する前記電磁弁が、
前記連通路に設けられ、前記プランジャが前記弁座から離座して前記連通路を開通させた状態と、前記プランジャが前記弁座に着座して前記連通路を遮断した状態とを切り換えるものであり、(i)前記連通路を開通して、前記操作入力室の前記加圧ピストンを前向きに押す力を前記対向室の前記加圧ピストンを後向きに押す力によって打ち消すことで、前記制御圧入力室の前記加圧ピストンを前向きに押す力に依存した大きさの制動力を発生させる制御圧依存制動状態と、(ii)前記連通路を遮断し、前記対向室が低圧源に接続されることで、前記制御圧入力室の前記加圧ピストンを前向きに押す力と、前記操作入力室の前記加圧ピストンを前向きに押す力との両者に依存した大きさの制動力を発生させる制御圧・操作力依存制動状態とを切り換えるものとされた液圧ブレーキシステム。