JPH04125370A - スプール式電磁液圧制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はスプール式電磁液圧制御弁に関するものであり
、特に、制御液圧の誤差の発生を防止するための技術に
関するものである。

従来の技術 スプール式電磁液圧制御弁は、スプールの移動により液
の流れを切り換えて液圧を制御するものである。この液
圧制御弁の一種として、本出願人は実願平２−１８２９
３８号の装置を開発し、出側中である。この制御弁は、
（ａ）高圧ポートと低圧ポートと制御圧ポートとを備え
たハウジングと、（ｂ）そのハウジング内の弁孔に摺動
可能かつ実質的に液密に嵌合され、前記制御圧ポートを
前記高圧ポートと前記低圧ポートとに択一的に連通させ
るスプールと、（Ｃ）そのスプールを、制御圧ポートを
高圧ポートから遮断する位置に付勢する弾性部材と、（
ｄ）前記スプールに制御圧ポートの液圧に基づく力を作
用させることにより、制御圧ポートを高圧ポートから遮
断する向きにスプールを作動させる作動力を発生させる
作動力発生手段と、（ｅ）励磁コイルを備え、その励磁
コイルへの供給電流の制御によりその作動力発生手段の
作動力とは逆向きの制御力をスプールに加えるフォース
モータとを含むように構成されている。常には、弾性部
材によりスプールが、制御圧ポートを高圧ポートから遮
断する原位置に保たれているが、励磁コイルに励磁電流
が供給されてフォースモータにより制御力がスプールに
加えられれば、スプールが弾性部材の付勢力に抗して移
動して制御圧ポートを高圧ポートに連通させ、液圧制御
が行われる。

発明が解決しようとする課題 この種のスプール式電磁液圧制御弁の原理は、作動力は
制御圧ポートの液圧に比例し、制御力は励磁コイルの励
磁電流に比例し、かつ、スプールは次式 ％式％（１） ただし、 Ｐ：制御圧ポートの液圧（制御液圧と称する）Ａ：液圧
Ｐを受ける受圧面の面積 Ｉ：励磁電流 に：比例定数 が成立する位置で安定することである。すなわち、制御
液圧Ｐが励磁電流Ｉに比例することがこの種のスプール
式電磁液圧制御弁によって液圧制御が可能な理由なので
あって、上記作動力および制御力以外の力がスプールに
作用しないことが望ましい。

しかしながら、実際には、非作動状態においてスプール
が振動等によりみだりに移動することを防止するために
、コイルスプリング等の弾性部材によってスプールを軸
方向に付勢し、通常は制御圧ポートを高圧ポートから遮
断する原位置に保つことが行われている。そのため、ス
プールには弾性部材の付勢力が作用し、次式 ％式％（２） ただし、 Ｘ：弾性部材の弾性変形量 に：弾性部材の弾性係数 が成立する位置でスプールが停止することとなる。

つまり、制御圧ポートの液圧Ｐと励磁電流Ｉとの関係が
一義的に定まらず、弾性部材の付勢力の影響を受けるこ
ととなり、制御液圧Ｐが正確に励磁電流Ｉに対応しない
こととなって、その分、液圧制御精度が低下することと
となるのである。

弾性部材の付勢力は、非作動時にスプールを原位置に保
つに足る限りにおいてできる限り小さく設定することが
行われているが、それでも弾性部材の付勢力の影響を実
質上問題とならない程度に小さくすることができないの
である。

液圧制御弁が、制御圧ポートが低圧ポートにも高圧ポー
トにも連通しない中央位置を有するクローズドセンタ形
液圧制御弁である場合、特に、オーバラップ量、すなわ
ち、ポート間の連通遮断状態におけるスプールのランド
部外周面とそのスプールが嵌合される弁孔の内周面との
重なり量が大きい場合には、低圧ボーが閉してから高圧
ポートが開くまでのスプールの移動量が大きくなり、そ
れに伴って弾性部材の付勢力の変化量も大きくなるため
、上記不都合が顕著に現れる。

本発明は上記問題に鑑み、構造が簡単でしかも、スプー
ルの移動に伴う弾性部材の付勢力の変化の影響を受けず
、液圧を正確な高さに制御し得る電磁液圧制御弁を得る
ことを課題として為されたものである。

課題を解決するための手段 そして、本発明の要旨は、前記（ａ）ハウジング。

（ｂ）スプール、（Ｃ）弾性部材、（ｄ）作動力発生手
段および（ｅ）フォースモータを有するスプール式電磁
液圧制御装置において、フォースモークの励磁コイルを
、スプールが弾性部材の付勢力が増大する方向に移動す
るにつれてコイルの有効長さが、その付勢力の増大に見
合う量だけ増大するものとしたことにある。

上記コイルの有効長さは、励磁コイルの巻き線のうち、
励磁電流が供給された場合に制御力を発生させるために
有効に機能する部分の長さであり、例えば、励磁コイル
の一部を永久磁石等によって形成される磁界の外部へ突
出させることにより、スプールの移動に伴って励磁コイ
ルの巻き線のうち磁界内に存在する部分の長さが変わる
ようにすれば、コイルの有効長さを変化させることがで
きる。

作用 上記のように構成された電磁液圧制御弁においては、ス
プールが弾性部材の付勢力が増大する方向に移動するに
つれて、励磁コイルの有効長さが増大し、フォースモー
クの制御力が増大させられる。それにより、弾性部材の
付勢力の増大が打ち消され、結局、スプールの移動に伴
って弾性部材の付勢力が増大しないに等しいこととなる
。

発明の効果 したがって、励磁電流と制御液圧とが正確に一対一に対
応することとなって液圧制御が安定し、液圧制御精度が
向上する効果が得られる。しかも、スプールの移動に伴
ってコイルの有効長さが変わるようにしても、液圧制御
弁自体の構造は殆ど変わらないため、装置コストの上昇
を小さく抑えることができる。

また、従来においては、弾性部材の付勢力の変化を無視
し得るものとするために、弾性部材の付勢力自体をごく
小さくすることが行われていたが、本発明の液圧制御装
置においては、弾性部材の付勢力を大きくしても差支え
ないため、非制御時における外乱や振動に起因するスプ
ールの移動を防止し、スプールを確実に原位置に保持す
ることができる。

さらに、スプールの移動に伴う弾性部材の付勢力の変化
が無くなり、あるいは小さくなるため、クローズドセン
タ形液圧制御弁においてオーバラップ量を大きくしても
液圧制御精度が低下することを回避し得る。したがって
、オーバラップ量を従来に比較して大きくし、作動液の
漏れを低減させ、液圧保持特性を向上させることができ
る。

実施例 以下、本発明を自動車用液圧ブレーキ装置のスプール式
電磁液圧制御弁に適用した場合を例にとり、図面に基づ
いて詳細に説明する。

第２図において１０および１２はそれぞれ、左右前輪の
フロントホイールシリンダであり、１４および１６はそ
れぞれ左右後輪のりャホイールシリンダである。これら
ホイールシリンダ１０．１２．１４．１６には、チェン
ジバルブ１８の切換えにより、ブレーキペダル２０の踏
込みに基づいてマスクシリンダ２２に発生させられる液
圧と、ブレーキペダル２０の踏込みに基づいて電磁液圧
制御弁２４により制御されたアキュムレータ２６の液圧
とのうち高い方が択一的に供給される。ブレーキペダル
２０の踏力は踏力センサ２８により検出され、コントロ
ーラ３０に供給される。コントローラ３０は、ブレーキ
ペダル２０の踏力と加速度センサ゛３２から供給される
車体加速度とに基づいて電磁液圧制御弁２４への励磁電
流を算出し、作動アンプ３４を介して電磁液圧制御弁２
４に供給するのであり、それによりホイールシリンダ１
０．１２，１４．１６の液圧がブレーキペダル２０の踏
力に応じた減速度が得られる高さに制御される。アキュ
ムレータ２６にはリザーバ３６からポンプ３８によって
汲み上げられたブレーキ液が常に一定液圧範囲で蓄えら
れるようになっている。

４０はポンプ３８を駆動するモータである。本液圧ブレ
ーキ装置においてホイールシリンダ１０１２．１４．１
６には、通常は電磁液圧制御弁２４により制御された液
圧が供給されるが、電磁液圧制御弁２４側に異常が生じ
た場合にはマスクシリンダ２２に発生させられた液圧が
供給され、制動力が確保されるようになっている。マス
クシリンダ２２の液圧よりも電磁液圧制御弁２４の制御
圧（制御圧ポート７８の液圧）がやや高くなるようにさ
れているのである。

電磁液圧制御弁２４は、第１図に示すように、ハウジン
グ５０を備えている。ハウジング５０は複数のブロック
が固定されて成っており、内部には断面形状が円形を成
す有底の弁孔５２と、弁孔５２の開口端側に位置する段
付きの大形の空間５６とが互いに連通し、同心状に形成
されている。

弁孔５２にはスプール５８が実質的に液密かつ摺動可能
に嵌合されている。スプール５８は段付状を成し、第一
大径部６０と第二大径部６２との間に小径部６４が形成
され、第一、第二大径部６０゜６２において弁孔５２に
嵌合されるとともに、第一大径部６０が弁孔５２がら空
間５６へ突出する大きさとされている。第一、第二大径
部６０．６２の外周面と弁孔５２の内周面とのクリアラ
ンスは直径で１０μｍ以下と極く小さくされており、こ
れら外周面と内周面との間に金属間シールが形成されて
いる。ハウジング５０内にはまた、弁孔５２と同心であ
ってその底面に開口し、弁孔５２より小径かつ有底のピ
ン孔６６が形成されており、反力ピン６８が摺動可能に
嵌合されるとともに、スプリング７０により弁孔５２内
に突出し、スプール５８に当接する向きに付勢されてい
る。

ハウジング５０にはさらに、アキュムレータ２６に接続
される高圧ポート７２．リザーバ３６に接続される第一
および第二の低圧ポート７４，７６、ホイールシリンダ
１０〜１６に接続される制御圧ポート７８が形成されて
いる。制御圧ポート７８は、スプール５８の小径部６４
と弁孔５２の内周面とにより形成された環状室８０に連
通させられており、高圧ポート７２は弁孔５２の制御圧
ポート７８より底部側の部分に形成された円環溝８２に
連通させられている。また、第一低圧ポート７４は弁孔
５２の底部に連通させられ、第二低圧ポート７６は弁孔
５２の制御圧ポート７８より弁孔５２の開口側に形成さ
れた円環溝８４に連通させられている。さらに、前記ピ
ン孔６６の底面と反力ピン６８との間には、制御圧ポー
ト７８から分岐された液通路８６が接続されており、反
力ビン６８は制御圧ポート７８の液圧を受けてその液圧
に基づく作動力をスプール５８に作用させ、高圧ポート
７２と制御圧ポート７８との連通を遮断する向きの作動
力を発生させる。本実施例においては、反力ピン６８お
よび液通路８６が作動力発生手段を構成しているのであ
る。

スプール５８の第一大径部６０の弁孔５２からの突出部
と空間５６の内周面とには、ダイアフラム９０の端部が
それぞれ係止されており、空間５６が、ドレンポート９
２によりリザーバ３６に連通させられたドレン室９４と
、空気が充満した空気室９６とに仕切られている。空気
室９６にはフォースモータ９８が設けられている。ドレ
ン室９４には、第一大径部６０と弁孔６２との間の金属
間シールから漏れ出たブレーキ液が流入し、このブレー
キ液はドレンポート９２を通ってリザーバ３６に戻る。

スプール５８の弁孔５２からの突出端部には小径のねじ
部９９が突設されている。フォースモーク９８のコイル
１００は、軸方向の単位長さ当たりの巻き数が少ない第
一コイル部１０２と巻き数が多い第二コイル部１０４と
から成る二段形とされており、ねじ部９９に固定された
非磁性材製の保持部材１０６に保持され、ヨーク１０８
に形成された環状溝１１０内に嵌入させられている。ヨ
ーク１０８は永久磁石１１２を備えており、保持部材１
０６は永久磁石１１２の磁路上にある。コイル１００の
軸方向の長さは、ヨーク１０８のコイル１００の外周面
に対向する部分の軸方向の長さより長くされており、第
一コイル部１０２と第二コイル部１０４とは、永久磁石
１１２によって形成される磁界の両側へそれぞれ突出し
ている。

コイル１００に励磁電流が供給されない状態では、スプ
リング７０の付勢力によりスプール５８が第１図に示す
ように制御圧ポート７８を第二低圧ポート７６に連通さ
せる原位置に保たれる。スプリング７０がスプール５８
を原位置に付勢する弾性部材を構成しているのである。

そして、コイル１００に励１電流が供給されれば、コイ
ル１００が永久磁石１１２の磁界によりヨーク１０８か
ら押し出される。コイル１００は、巻き数の少ない第一
コイル部１０２がダイアフラム９０側に設けられ、第二
コイル部１０４が保持部材１０６の後端側に設けられて
いるため、最初は、コイル１００のうち、第一コイル部
１０２の磁界中に位置する割合が大きいが、コイル１０
０の前進により磁界中に第二コイル部１０４が位置する
割合が大きくなる。コイル１００が前進するに従って、
コイル１００の有効長さ、つまりコイル１００の巻き線
のうち磁界中にある部分の長さが増大するのである。

上記コイル１００の前進により、スプール５８が弁孔５
２内へ前進させられる。スプール５８に制御圧ポート７
８を高圧ポート７２と連通させる間きの力、すなわち反
力ピン６８による制御圧付与に基づいて発生させられる
前記作動力とは逆向きの制御力が加えられるのであり、
この制御力ｆは次式により表される。

ｆ＝ＢＩＮ　　・・・・・（３） ただし、 Ｂ：磁束密度 ■＝コイル１００への励磁電流 １：コイル１００の有効長さ すなわち、コイル１００の有効長さが増大することによ
り制御力ｆが増大させられるのである。

一方、スプール５日にはスプリング７０により原位置へ
付勢されているため、スプール５８に加えられる真の制
御力Ｆは次式により表される。

Ｆ＝　ｆ−ｋ　ｘ　　・・・・・（４）ただし、 ｋｘニスプリング７０の付勢力 第３図に示すように、スプール５８が前進するのに伴っ
てスプリング７０の付勢力ｋｘはわずかずつ増大させら
れる。しかしながら、コイル１００の有効長さｌが増大
することにより制御力ｆが増大させられ、真の制御力Ｆ
がスプール５８の位置に関係なく常に一定に保たれる。

スプリング７０の付勢力ｋｘの増大量に比例した量だけ
制御力ｆが増大させられるように、コイル１００の第一
コイル部１０２と第二コイル部１０４との巻き数が決定
されているのである。

以上のように構成された液圧ブレーキ装置において、ブ
レーキペダル２０が踏込み操作されない通常時には、作
動アンプ３４から電流が供給されない。したがって、電
磁液圧制御弁２４は、スプール５８が第１図に示す原位
置にあり、この状態では第二低圧ポート７６と制御圧ポ
ート７８とが環状室８０を経て連通させられており、ホ
イールシリンダｌＯ〜１６の液圧がリザーバ３６の液圧
である大気圧に等しくなっている。

この状態からブレーキペダル２０の踏込み操作が開始さ
れれば、踏力センサ２８によりその踏力が検出され、踏
力が検出されるとともに車体の減速度が加速度センサ３
２により検出され、それぞれコントローラ３０に供給さ
れる。コントローラ３０には、各踏力に応じて車体に発
生すべき減速度の値がテーブル化された減速度テーブル
が格納されており、コントローラ３０は踏力センサ３８
により検出された踏力と減速度テーブルとから発生すべ
き減速度を求め、この減速度と加速度センサ３２によっ
て検出された減速度との差を表す指令データを作動アン
プ３４に供給する。その結果、作動アンプ３４から電磁
液圧制御弁２４に励磁電流が供給され、電磁液圧制御弁
２４の高圧ポート７２とアキュムレータ２６とが連通さ
せられ、高圧ポート７２の液圧が高められる。そして、
スプール５８が前進させられて、第二低圧ポート７６と
制御圧ポート７８との連通が断たれ、スプール５８が更
に前進すれば高圧ポート７２と制御圧ポート７８とが環
状室８２を経て連通ずるに至る。

この連通によって、制御圧ポート７８の液圧が上昇し、
ホイールシリンダ１０〜１６の液圧制御が行われる。こ
のとき、スプール５８の前進に伴ってコイル１００の有
効長さｌが増大することによりフォースモータ９８の制
御力ｒが増大し、スプリング７０の付勢力ｋｘの増大分
が打ち消されるため、制御液圧が真の制御力Ｆに対応し
た量だけ正確に増大する。

ブレーキ２０の踏込み力が弱められれば、コントローラ
３０の指令に基づいて作動アンプ３４から供給される電
流値が低下させられて、スプール５８の前進力が反力よ
り小さくなってスプール５８が後退し、高圧ポート７２
と制御圧ポート７８との連通が断たれる。スプール５日
の後退に伴ってスプリング７０の付勢力が減少するが、
コイル１００の有効長さが減少することによりフォース
モータ９８の制御力も低められるため、スプリング７０
の付勢力減少の影響は現れない。

ブレーキ２０の踏込み操作が解除されれば、供給される
電流値がさらに低下させられて、スプール５８が後退し
て原位置に復帰し、第二低圧ポート７６と制御圧ポート
７８とが連通ずる状態となり、制御圧ポート７８の液圧
がＯとなる。

以上詳記したように、本実施例においては、スプール５
８の移動に伴うスプリング７０の付勢力の増大が、コイ
ル１００の有効長さの増大に伴うフォースモータ９８の
制御力の増大により打ち消されるため、真の制御力がス
プール５８の位置に関係なく一定となり、作動アンプ３
４からの供給電流に正確に対応して液圧が制御される。

本実施例においては、コイル１００が第一コイル部１０
２と第二コイル部１０４との二段式とされているため、
第一コイル部１０２と第二コイル部１０４との巻き数を
適宜選定することによって、フォースモータ９８の発生
する制御力の大きさと、スプール５８の単位移動量に対
する制御力の変化量との両方の要求を満たすことが容易
となる特有の効果が得られるが、コイル１０４を、第二
コイル部１０４のみから成るものとすることも可能であ
る。すなわち、コイルを軸方向の単位長さ当たりの巻き
数が一定のものとするとともに、そのコイルの一端部が
常に磁界内にあり、他端部は磁界外にあるようにするの
である。このようにすれば、スプールが前進するにつれ
て、コイルの磁界内に存在する部分が多くなるため、コ
イルの有効長さが長くなるのである。

その他、当業者の知識に基づいて種々の変形改良を施し
た態様で本発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるスプール式液圧制御装
置の正面断面図である。第２図は上記液圧制御装置を有
する液圧ブレーキ装置の系統図である。第３図は上記装
置におけるスプールの移動量と制御力との関係を示すグ
ラフである。 ２４：電磁液圧制御弁　５０：ハウジング５２：弁孔 ６８：反力ピン ７２：高圧ポート ７６：第二低圧ポート ８６：液通路 １００：コイル １０４：第二コイル部 ５８ニスブール ７０ニスプリング ７４：第一低圧ポート ７８：制御圧ポート ９８：フォースモータ １０２：第一コイル部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 高圧ポートと低圧ポートと制御圧ポートとを備えたハウ
   ジングと、 そのハウジング内の弁孔に摺動可能かつ実質的に液密に
   嵌合され、前記制御圧ポートを前記高圧ポートと前記低
   圧ポートとに択一的に連通させるスプールと、 そのスプールを、制御圧ポートを高圧ポートから遮断す
   る位置に付勢する弾性部材と、 前記スプールに制御圧ポートの液圧に基づく力を作用さ
   せることにより、制御圧ポートを高圧ポートから遮断す
   る向きにスプールを作動させる作動力を発生させる作動
   力発生手段と、 励磁コイルを備え、その励磁コイルへの供給電流の制御
   によりその作動力発生手段の作動力とは逆向きの制御力
   をスプールに加えるフォースモータと を有するスプール式電磁液圧制御弁において、前記励磁
   コイルを、前記スプールが前記弾性部材の付勢力が増大
   する方向に移動するにつれてコイルの有効長さがその付
   勢力の増大に見合う量だけ増大するものとしたことを特
   徴とするスプール式電磁液圧制御弁。