JP6028626B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、弁体が弁座に接離することにより流路を開閉する電磁弁に関するものである。

従来、弁体が弁座に接離して流路を開閉する電磁弁として、磁気吸引力によりプランジャが駆動され、弁体を有するロッドがプランジャの移動に伴って往復動するように構成され、ロッドがステータコアのガイド孔内に挿入されて摺動自在に保持されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

さらに、この電磁弁では、プランジャの移動位置に拘わらず磁気吸引力をなるべく一定（すなわち、フラットな磁気吸引力特性）にするために、プランジャの一端面に凸部を設け、ステータコアの一端面に凹部を設け、プランジャがステータコア側に移動するのに伴って凸部が凹部に進入するようになっている。

特開平１０−１２２４１２号公報

しかしながら、プランジャはその径方向（すなわち、プランジャの移動方向に対して直交方向）に移動可能であるため、プランジャの凸部の外周面がステータコアの凹部の周壁面に接触する虞がある。そして、プランジャの凸部の外周面がステータコアの凹部の周壁面に接触した場合、磁気吸引力のプランジャ軸線方向成分が大幅に減少するため、フラットな磁気吸引力特性が得られなくなる。

本発明は上記点に鑑みて、フラットな磁気吸引力特性が確実に得られるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、通電時に磁界を形成するコイル（４９）と、磁性材よりなり、一端側にプランジャ吸引面（４１０）が形成され、コイルへの通電により発生する磁気吸引力により駆動されるプランジャ（４１）と、一端側がプランジャ吸引面に当接し、プランジャに追従作動する円柱状のロッド（４２、４５）と、ロッドとともに移動して主流路（４３０）を開閉する弁体（４４）と、磁性材よりなり、プランジャ吸引面に対向するステータコア吸引面（４００）およびロッドが摺動自在に挿入されるガイド穴（４０１）が形成されたステータコア（４０）とを備え、ロッドは、非磁性材よりなり、ガイド穴に摺動自在に挿入される第１ロッド（４２）と、磁性材よりなり、第１ロッドよりも小径で、第１ロッドにおけるプランジャ吸引面側の端部に配置されるとともに第１ロッドに対して同軸に配置されて第１ロッドと接合され、一端側がプランジャ吸引面に当接し、プランジャがステータコア側に向かって移動するのに伴ってガイド穴に進入する第２ロッド（４５）とを備えることを特徴とする。

これによると、磁性材よりなる第２ロッドが、従来の電磁弁におけるプランジャの凸部と同様の機能を発揮する。そして、その第２ロッドは、第１ロッドよりも小径で第１ロッドに対して同軸に配置されるため、第２ロッドとステータコアの接触が確実に回避され、フラットな磁気吸引力特性を確実に得ることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態に係る電磁弁がアクチュエータのハウジングに組み付けられた状態を示す断面図である。 図１の電磁弁の要部を拡大して示す断面図である。 一実施形態に係る電磁弁の第１変形例の要部を示す断面図である。 一実施形態に係る電磁弁の第２変形例の要部を示す断面図である。

本発明の一実施形態について説明する。

図１、図２に示すように、車両のマスタシリンダ（以下、Ｍ／Ｃという）２とホイールシリンダ（以下、Ｗ／Ｃという）１との間に、ブレーキ液圧を制御する液圧制御用アクチュエータ３が配設されている。液圧制御用アクチュエータ３は、アルミニウム合金製のハウジング３ａを備え、このハウジング３ａには、電磁弁４が挿入される段付円柱状の凹部３ｂ、Ｍ／Ｃ２とＷ／Ｃ１との間でブレーキ液を流通させるための流路３ｃが形成されている。また、Ｗ／Ｃ１側の流路３ｃには、凹部３ｂとＷ／Ｃ１との間においてポンプ６の吐出口が接続されている。

電磁弁４は、磁性体金属にて形成された段付円筒状のステータコア４０を備えている。このステータコア４０は、一端側がハウジング３ａの凹部３ｂ内に挿入され、他端はハウジング３ａの外に突出している。そして、凹部３ｂの開口端部をかしめることにより、ステータコア４０がハウジング３ａに液密に固定されている。

また、ステータコア４０には、後述するプランジャ４１のプランジャ吸引面４１０に対向するステータコア吸引面４００が形成されている。このステータコア吸引面４００は、プランジャ４２の移動方向に対して垂直な平面になっている。

さらに、ステータコア４０には、後述する第１ロッド４２が摺動自在に挿入されるガイド穴４０１、後述するシート４３が圧入されるシート挿入穴４０２、および、シート挿入穴４０２の一部である空間４０３をＭ／Ｃ２側の流路３ｃに連通させる連通穴４０４が形成されている。より詳細には、空間４０３は、シート挿入穴４０２のうち、ステータコア４０、ロッド４０２およびシート４３によって区画された空間である。

棒状の第１ロッド４２は、非磁性体の樹脂よりなり、ガイド穴４０１に摺動自在に挿入されてガイド穴４０１の軸線方向に沿って往復動可能になっている。第１ロッド４２は、シート４３側の部分がガイド穴４０１から突き出て空間４０３に延びており、その先端に球面の主弁体４４が一体に形成されている。第１ロッド４２のうちガイド穴４０１の周壁面に保持されて摺動する部分であるロッド摺動部４２０は、平面視において略十字状になっている。

また、第１ロッド４２は、プランジャ４１側の部分がガイド穴４０１から突き出ており、プランジャ４１側の端部で且つ径方向中心部に、後述する第２ロッド４５が挿入される挿入孔４２１が形成されている。この挿入孔４２１は、第１ロッド４２におけるプランジャ４１側の端面に開口している。

第２ロッド４５は、磁性体金属よりなり、第１ロッド４２よりも小径で、円柱状に形成されている。そして、第２ロッド４５は、挿入孔４２１に圧入されることにより、第１ロッド４２に対して同軸に配置されて第１ロッド４２と一体化されている。

また、第２ロッド４５は、プランジャ４１側の部分が挿入孔４２１から突き出ており、プランジャ４１側の端面がプランジャ吸引面４１０に当接するようになっている。この第２ロッド４５におけるプランジャ吸引面４１０に当接する面は、プランジャ４１の移動方向に対して垂直な平面になっている。

そして、第１ロッド４２および第２ロッド４５がプランジャ４１に追従して一体的に移動し、プランジャ４１がステータコア４０から最も離れた位置にあるときには、第２ロッド４５の一部がガイド穴４０１に進入しており、プランジャ４１がステータコア４０側に向かって移動するのに伴って、第２ロッド４５の他の部位もガイド穴４０１に進入するようになっている。

また、第１ロッド４２および第２ロッド４５は、全体として円柱状になっており、本発明のロッドを構成している。

金属製の円筒状のシート４３には、ステータコア４０内の空間４０３とＷ／Ｃ１側の流路３ｃとを連通させる主流路４３０が、その径方向中心部に形成されている。この主流路４３０における空間４０３側の端部に、主弁体４４が接離するテーパ状の主弁座４３１が形成されている。そして、主弁体４４は、主弁座４３１に接離することにより、ステータコア４０内の空間４０３と主流路４３０との間を開閉する。

また、シート４３における径方向中心からずれた位置には、ステータコア４０内の空間４０３とＷ／Ｃ１側の流路３ｃとを連通させる副流路４３２が、主流路４３０に対して並列に形成されている。換言すると、副流路４３２は、主流路４３０をバイパスして、Ｗ／Ｃ１側の流路３ｃとＭ／Ｃ２側の流路３ｃに接続されている。

この副流路４３２の途中に、テーパ状の副弁座４３３が形成されている。副流路４３２内において、副弁座４３３よりもＷ／Ｃ１側の流路３ｃに近い側に、金属製の球状の副弁体４３４が移動可能に挿入されている。そして、副弁体４３４は、圧力差によって移動して副弁座４３３と接離することにより、副流路４３２とＷ／Ｃ１側の流路３ｃとの間を開閉する。

ステータコア４０におけるシート挿入穴４０２の開口端部側には、異物流入防止用のフィルタ４６が挿入されている。そして、フィルタ４６によって、副弁体４３４の開弁時の位置が決定されるようになっている。また、ステータコア４０の外周にも、連通穴４０４を囲むようにして、異物流入防止用のフィルタ４７が配置されている。

ステータコア４０の他端の外周側にはスリーブ４８が嵌入されており、このスリーブ４８は、非磁性体金属（例えばステンレス）で形成され、一端が開口した有底円筒状を成しており、底面が略球形状を成している。

そして、スリーブ４８とステータコア４０とによって区画形成された空間（以下、スリーブ内空間という）に磁性体金属製の略円柱状のプランジャ４１が配置され、このプランジャ４１はスリーブ４８内を摺動可能になっている。なお、プランジャ４１がスリーブ４８の底面に接することにより、プランジャ４１の紙面上向きへの移動が規制される。

プランジャ４１の外周面には、プランジャ４１の一端から他端まで連続して延びるプランジャ溝４１１が形成されている。そして、スリーブ内空間におけるスリーブ４８の底面側の空間と、スリーブ内空間におけるプランジャ４１とステータコア４０との対向面間の空間とが、プランジャ溝４１１により連通されている。

プランジャ４１のプランジャ吸引面４１０は、ステータコア吸引面４００に対向しており、プランジャ４２の移動方向に対して垂直な平面になっている。

スリーブ４８の周囲には、通電時に磁界を形成するコイル４９が巻回されたスプール５０が配置されている。スプール５０の外周には、磁性体金属製のヨーク５１が配置されている。そして、コイル４９への通電により発生する磁気吸引力により、プランジャ４１が駆動される。

なお、ステータコア４０、プランジャ４１、第２ロッド４５、およびヨーク５１は、磁気回路を構成している。また、コイル４９へ通電している際には、図１、図２に二点鎖線で示す磁気回路が形成され、ステータコア吸引面４００とプランジャ吸引面４１０との間で磁束が通るとともに、ステータコア４０から第２ロッド４５を介してプランジャ４１へ磁束が通るようになっている。

第１ロッド４２とシート４３とに挟持されたスプリング５２によって、第１ロッド４２および第２ロッド４５がプランジャ４１側に付勢されており、第１ロッド４２および第２ロッド４５はプランジャ４１と一体的に作動するようになっている。

スプリング５２は、圧縮コイルスプリングであり、主弁体４４が主弁座４３１から離れる向きに、すなわち開弁向きに、プランジャ４１、第１ロッド４２および第２ロッド４５を付勢している。また、コイル４９への通電により発生する磁気吸引力により、主弁体４４が主弁座４３１に近づく向きに、すなわち閉弁向きに、プランジャ４１、第１ロッド４２および第２ロッド４５が付勢される。

次に、上記構成を備えた電磁弁４の基本的な作動について説明する。この電磁弁４は、通常時はコイル４９へ通電されない状態、すなわち非通電状態になっており、非通電時においては、スプリング５２によりプランジャ４１、第１ロッド４２および第２ロッド４５がスリーブ４８の底面側に向かって付勢され、プランジャ４１がスリーブ４８の底面に接している。そして、第１ロッド４２の主弁体４４がシート４３の主弁座４３１から離れた状態となり、Ｗ／Ｃ１側の流路３ｃとＭ／Ｃ２側の流路３ｃ間は、シート４３の主流路４３０、ステータコア４０内の空間４０３、およびステータコア４０の連通穴４０４を介して連通状態となる。

この状態でポンプ６が作動すると、Ｗ／Ｃ１側とＭ／Ｃ２側との圧力差により副弁体４３４がシート４３の副弁座４３３側に向かって移動され、副弁体４３４が副弁座４３３に当接してシート４３の副流路４３２が閉じられる。したがって、ポンプ６が作動した際には、シート４３の主流路４３０および副流路４３２のうち主流路４３０のみを介してＷ／Ｃ１側からＭ／Ｃ２側へブレーキ液が流動される。

そして、ポンプ６の作動が中止されると、副弁体４３４は、Ｗ／Ｃ１側とＭ／Ｃ２側との圧力差により移動して、シート４３の副弁座４３３から離れた状態となり、Ｗ／Ｃ１側の流路３ｃとＭ／Ｃ２側の流路３ｃ間は、シート４３の副流路４３２、ステータコア４０内の空間４０３、およびステータコア４０の連通穴４０４を介して連通状態となる。また、ポンプ６が作動中にＷ／Ｃ１側の圧力よりもＭ／Ｃ２側の圧力が高くなった際には、シート４３の副流路４３２を介して、Ｍ／Ｃ２側からＷ／Ｃ１側へブレーキ液が供給される。

ポンプ６の作動によるＷ／Ｃ１の増圧が必要になると、ポンプ６を作動させると共に、コイル４９へ通電することで主流路４３０を閉じる。これにより、Ｗ／Ｃ圧が上昇する。そして、コイル４９への通電量に応じて電磁弁の上下流間に発生させられる差圧量がリニアに調整される。これにより、コイル４９への通電量に応じてＷ／Ｃ圧が制御される。

本実施形態では、ステータコア４０から第２ロッド４５を介してプランジャ４１へ磁束が通るようになっていて、第２ロッド４５が、特許文献１に開示された電磁弁におけるプランジャの凸部と同様の機能を発揮するため、フラットな磁気吸引力特性が得られる。

しかも、その第２ロッド４５は、第１ロッド４２よりも小径で第１ロッド４２に対して同軸に配置されるため、第２ロッド４５とステータコア４０のガイド穴４０１の周壁面との間には、径方向の隙間が確保される。したがって、第２ロッド４５とガイド穴４０１の周壁面との接触が確実に回避され、フラットな磁気吸引力特性が確実に得られる。

なお、上記実施形態においては、第２ロッド４５は外径が一定の円柱状であるが、図３に示す第１変形例のように、第２ロッド４５は、第１円柱部４５０と、第１ロッド４２よりも小径で且つ第１円柱部４５０よりも大径の第２円柱部４５１とを備える段付き円柱状にしてもよい。

これに伴い、第１ロッド４２には、第１円柱部４５０が挿入される第１挿入孔４２１と、第２円柱部４５１が挿入される第２挿入孔４２２を形成する。

そして、第２円柱部４５１におけるプランジャ４１側の部分を第２挿入孔４２２から突き出させ、第２円柱部４５１におけるプランジャ４１側の端面をプランジャ吸引面４１０に当接させる。

また、図４に示す第２変形例のように、第２ロッド４５を、第１円柱部４５０と、第１ロッド４２よりも小径で且つ第１円柱部４５０よりも大径の第２円柱部４５１とを備える段付き円柱状にし、第１円柱部４５０を第１ロッド４２の挿入孔４２１に挿入し、第２円柱部４５１全体を第１ロッド４２から突出させてもよい。そして、第２円柱部４５１におけるプランジャ４１側の端面をプランジャ吸引面４１０に当接させる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、電磁弁をＷ／Ｃ１とＭ／Ｃ２との間においてブレーキ液に差圧を発生させるシステムに適用する例を示したが、本発明の電磁弁は他のシステムにも適用することができる。

また、上記実施形態および変形例においては、第１ロッド４２に第２ロッド４５を圧入して両者を一体化したが、第１ロッド４２をインサート物として第２ロッド４５をインサート成形することにより、両者を一体化してもよい。

また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。

また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。

また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

４０ ステータコア
４１ プランジャ
４２ 第１ロッド
４４ 弁体
４５ 第２ロッド
４９ コイル
３ｃ 流路
４００ ステータコア吸引面
４０１ ガイド穴
４１０ プランジャ吸引面

Claims (3)

1. 通電時に磁界を形成するコイル（４９）と、
   磁性材よりなり、一端側にプランジャ吸引面（４１０）が形成され、前記コイルへの通電により発生する磁気吸引力により駆動されるプランジャ（４１）と、
   一端側が前記プランジャ吸引面に当接し、前記プランジャに追従作動する円柱状のロッド（４２、４５）と、
   前記ロッドとともに移動して主流路（４３０）を開閉する弁体（４４）と、
   磁性材よりなり、前記プランジャ吸引面に対向するステータコア吸引面（４００）および前記ロッドが摺動自在に挿入されるガイド穴（４０１）が形成されたステータコア（４０）とを備え、
   前記ロッドは、
   非磁性材よりなり、前記ガイド穴に摺動自在に挿入される第１ロッド（４２）と、
   磁性材よりなり、前記第１ロッドよりも小径で、前記第１ロッドにおける前記プランジャ吸引面側の端部に配置されるとともに前記第１ロッドに対して同軸に配置されて前記第１ロッドと接合され、一端側が前記プランジャ吸引面に当接し、前記プランジャが前記ステータコア側に向かって移動するのに伴って前記ガイド穴に進入する第２ロッド（４５）とを備えることを特徴とする電磁弁。
2. 前記プランジャ吸引面は、前記プランジャの移動方向に対して垂直な平面であり、
   前記第２ロッドにおける前記プランジャ吸引面に当接する面は、前記プランジャの移動方向に対して垂直な平面であることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記第１ロッドは前記第２ロッドが挿入される挿入孔（４２１、４２２）を備え、前記第２ロッドは前記挿入孔に圧入されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。

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