JPH1130342A

JPH1130342A - 弁装置

Info

Publication number: JPH1130342A
Application number: JP18518597A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Miyazaki; 徹也宮崎; Akihiro Ootomo; 昭裕大朋; Shu Shimura; 周志村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は弁装置に関し、弁体の動作をスムー
ズにしてコントロール性を高めると共に弁体の自励振動
を防止することを課題とする。【解決手段】弁装置３０のガイド部材３１の内部に
は、傾斜面３９が設けられている。ポペット弁３５は、
傾斜面３９に対応するテーパ状の傾斜面４２を有する。
この傾斜面４２と３９との間に絞り４３が形成される。
絞り４３は、ポペット弁３５が開弁動作すると共に徐々
に流体が通過する流路面積を小さくする。従って、ポペ
ット弁３５の弁開度が小さい小流量域では、絞り４３に
おける流体の抵抗が小さいため、ポペット弁３５の開弁
動作がスムーズとなり、流量調整のコントロール性が高
められる。また、ポペット弁３５が開弁方向に動作する
と共に傾斜面４２と傾斜面３９との間の流路が狭くなる
ため、絞り４３を通過する流体の粘性抵抗が徐々に増大
してポペット弁３５の自励振動が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は弁装置に係り、特に
弁体の動作をスムーズにしてコントロール性を高めると
共に弁体の自励振動を防止するよう構成された弁装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、コイルの電磁力によりポペッ
ト弁を開閉動作させるように構成された弁装置が知られ
ている。この種の弁装置としては、自動車用ＡＢＳ（ア
ンチロックブレーキシステム）の制御弁として用いられ
る弁装置の従来例を図５に示す。図５に示す弁装置１０
は、電磁コイル１１の電磁力によりポペット弁１２を開
弁方向に駆動させる電磁弁構造となっている。

【０００３】ポペット弁１２は、軸方向に延在するシャ
フト１３を有する。シャフト１３の先端は半球状に形成
された弁部１４となっている。弁部１４は、シート部材
１５の弁座１６に着座してシート部材１５の開口１７を
閉とする。また、シャフト１３の他端には、シャフト１
３よりも大径なプランジャ１８が一体に設けられてい
る。プランジャ１８は、電磁コイル１１の内側に挿入さ
れた有底筒状のスリーブ１９内に挿入されている。ま
た、スリーブ１９内には、ヨーク２０、コイルスプリン
グ２１、ガイド部材２２の一端が挿入されている。プラ
ンジャ１８は、ヨーク２０とガイド部材２２との間に形
成されたプランジャ室２３に軸方向に移動可能に挿入さ
れている。また、プランジャ１８はコイルスプリング２
１のばね力により閉弁方向に付勢されている。

【０００４】さらに、シャフト１３はガイド部材２２に
設けられたガイド孔２４に挿通されている。そして、ガ
イド孔２４の内径とシャフト１３の外径との間に流体が
通過するための絞り２５が設けられている。そのため、
ポペット弁１２が電磁コイル１１の電磁力により開弁方
向に移動する際、あるいはコイルスプリング２１のばね
力により閉弁方向に移動する際、シャフト１３はガイド
孔２４にガイドされて軸方向に移動する。

【０００５】ガイド孔２４は、一端が電磁コイル１１側
に配置されたプランジャ室２３に連通され、他端が側方
の開口２６に連通された流通室２７に連通されている。
ポペット弁１２が開弁方向に移動すると、シート部材１
５の開口１７から流入した流体が流通室２７を介して開
口２４に供給されるか、あるいは開口２４から流入した
流体が流通室２７を介してシート部材１５の開口１７に
供給される。

【０００６】また、ポペット弁１２の開閉動作に伴って
プランジャ１８がプランジャ室２３内を軸方向に移動す
るため、シャフト１３の挿入長さの変化分の容積変化が
生じる。このため、ポペット弁１２の開弁動作によりプ
ランジャ室２３内の容積が減少すると、プランジャ室２
３内の流体が絞り２５を通過して流通室２７へ排出され
る。また、ポペット弁１２の閉弁動作によりプランジャ
室２３内の容積が増大すると、流通室２７内の流体が絞
り２５を通過してプランジャ室２３に供給される。

【０００７】この場合、流体は粘性を有するオイルから
なるため、絞り２５を通過する際に抵抗力が発生する。
ポペット弁１２を駆動する電磁コイル１１及びコイルス
プリング２１は、ポペット弁１２の開閉動作に伴って流
体が絞り２５を通過する際に発生する抵抗力に抗してポ
ペット弁１２を駆動するように電磁力及びばね力が設定
されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の弁装置にお
いては、ガイド孔２４の内径とシャフト１３の外径との
間のクリアランスを大きくして絞り２３での流体が流れ
易くすることにより、ポペット弁１２の開閉動作に伴っ
て絞り２３で発生する抵抗力を減少させることができ
る。そのため、ポペット弁１２の開閉動作をスムーズに
して流量制御動作の応答性を高められる。これにより、
ポペット弁１２の開閉動作によるコントロール性が確保
される。

【０００９】ところが、絞り２３での流体抵抗が減少し
た場合、ポペット弁１２に対する拘束力が減少するた
め、ポペット弁１２が振動しやすくなる。例えば、閉弁
時、シート１５の開口１７にマスタシリンダ（図示せ
ず）からの圧力が供給されると、ポペット弁１２はコイ
ルスプリング２１のばね力に抗して開弁方向に移動す
る。そして、流通室２７内の圧力が増大すると、流通室
２７内の圧力が開口２６からホイールシリンダ（図示せ
ず）側に供給され、その後ホイールシリンダ側から圧力
が戻る現象が発生する。

【００１０】その結果、ポペット弁１２はホイールシリ
ンダ側からの戻り圧により開弁方向に移動してしまう。
このような圧力の出入りにより流通室２７内の圧力が変
動すると、ポペット弁１２は開弁方向の力を周期的に受
けることになる。すなわち、流通室２７内の圧力が脈動
した場合、ポペット弁１２は軸方向の自励振動を起こす
ことがある。

【００１１】また、絞り２５でのクリアランスを小さく
すると、絞り２５を通過する流体の粘性抵抗力が増大す
るため、上記のようなポペット弁１２の自励振動が抑制
される。しかしながら、ポペット弁１２の開閉動作に伴
ってプランジャ１８がプランジャ室２３内を軸方向に移
動する際、プランジャ室２３内の容積が変化する。その
ため、ポペット弁１２の開閉動作によりプランジャ室２
３内の流体が絞り２５を通過して流通室２７へ排出され
たり、あるいは流通室２７内の流体が絞り２５を通過し
てプランジャ室２３に供給される。

【００１２】これにより、流体が絞り２５の微小なクリ
アランスを通過する際に抵抗力が発生してポペット弁１
２の開閉動作が遅くなり、流体の給排が遅れたり、ある
いは正確な流量制御が困難になったりする。その結果、
弁装置は、電磁コイル１１を励磁又は消磁させる開閉動
作制御信号に対するコントロール性が損なわれ、要求さ
れている性能（応答性、流量など）を発揮できなくおそ
れがある。

【００１３】特に、ポペット弁１２が弁座１６から少し
だけ離座して流体の吐出量を小流量に調整する際は、コ
ントロール性が重要である。すなわち、ポペット弁１２
の動作遅れがあると、所定の小流量に保つことが難し
い。また、ポペット弁１２が弁座１６から離間して全開
に近い状態では、流量の増加によりポペット弁１２に作
用する力が大きくなっているので、ポペット弁１２の自
励振動の抑制が重要となる。しかしながら、従来はこの
ような相反する効果を得ることが困難であった。

【００１４】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、弁体の開弁動作開始時のコントロール性を高める
と共に、弁体のストロークと共に流体の抵抗力を弁体に
付与して弁体の自励振動を抑制しうる弁装置を提供する
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、以下のような特徴を有する。上記請求項１に
記載された発明は、流体が流れる開口を有する弁座と、
軸方向に摺動可能に設けられ前記弁座に離着座する弁体
と、該弁体のシャフトの端部が挿入される室と、該室の
流体が給排される流路を絞る絞り部とを有する弁装置に
おいて、前記絞り部は、前記弁体が開弁方向に移動する
と共に前記室から流体が排出される流路を徐々に絞るよ
うに形成されたことを特徴とするものである。

【００１６】従って、本発明は以下のような作用が得ら
れる。上記請求項１記載の発明によれば、弁体が開弁方
向に移動すると共に室から流体が排出される流路を徐々
に絞るため、弁体のストロークに応じて絞り具合を変化
させることができる。そのため、弁体が弁座から離座し
た当初のコントロール性が高められると共に、弁体が全
開位置近傍に移動したときは弁体の自励振動を抑制する
ことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例である弁
装置３０の構成を示す縦断面図である。尚、図１におい
て、前述した図５と同一部分には、同一符号を付してそ
の説明を省略する。弁装置３０は、自動車用ＡＢＳ（ア
ンチロックブレーキシステム）の制御弁として用いられ
る弁である。この弁装置３０では、ガイド部材３１の開
口３１ａにシート部材３２が挿入されている。シート部
材３２は、流体が流れる開口３３と、テーパ状に形成さ
れた弁座３４とを有する。

【００１８】また、ガイド部材３１には、ポペット弁３
５のシャフト３６をガイドするガイド孔３７が設けられ
ている。ガイド孔３７の内径は、ポペット弁３５のシャ
フト３６の外径とのクリアランスが比較的大きく設定さ
れている。すなわち、絞り３８での流路面積が確保され
ている。また、ガイド孔３７の弁座３４に対向する側壁
には、傾斜面３９が設けられている。この傾斜面３９
は、開弁方向に向かって内径が小となるよう傾斜してい
る。ポペット弁３５は、シャフト３６の一端にプランジ
ャ４０が一体的に設けられ、シャフト３６の一端にシャ
フト３６より大径な弁体４１が一体的に設けられてい
る。

【００１９】プランジャ４０は、外径がプランジャ室２
７の内径よりも十分に小さいので、プランジャ室２７内
における流体抵抗が小さくなっている。弁体４１は、先
端部分が弁座３４に対応した半球状に形成され、逆側の
シャフト３６が接続される部分には傾斜面３９に対応す
るテーパ状の傾斜面４２が設けられている。この傾斜面
４２は、ポペット弁３５が閉弁位置にあるときは傾斜面
３９から離間しており、ポペット弁３５が開弁方向に移
動するのにつれて徐々に傾斜面３９に近接する。従っ
て、この傾斜面４２と傾斜面３９との間に絞り４３が形
成される。また、絞り４３は、ポペット弁３５が開弁動
作すると共に徐々に流体が通過する流路面積を小さくし
て流体の抵抗力を増大させる。

【００２０】図２はポペット弁３５が開弁動作した状態
を示す縦断面図である。図２に示すように、電磁コイル
１１が励磁されると、ポペット弁３５は開弁方向に移動
する。そのため、ポペット弁３５の開弁動作によりプラ
ンジャ室２３内の容積が減少すると、プランジャ室２３
内の流体がシャフト３６とガイド孔３７との間を通過し
て流通室２７へ排出される。

【００２１】その際、プランジャ室２３から流通室２７
へ排出された流体は、絞り４３を通過する。この絞り４
３は、ほぼ同じ傾斜角度を有する傾斜面４２と傾斜面３
９とからなるため、ポペット弁３５のストロークによっ
て絞り具合が変化することになる。従って、ポペット弁
３５の開弁開始当初は、傾斜面４２と傾斜面３９との間
の流路面積が大きいので、プランジャ室２３内の流体は
円滑に流通室２７へ排出される。よって、ポペット弁３
５の弁開度が小さい小流量域では、絞り４３における流
体の抵抗が小さいため、ポペット弁３５の開弁動作がス
ムーズとなる。その結果、微小流量域での流量調整のコ
ントロール性が高められる。

【００２２】そして、ポペット弁３５が開弁方向に動作
すると共に傾斜面４２と傾斜面３９との間の流路が次第
に狭くなり、絞り４３を通過する流体の粘性抵抗が徐々
に増大する。よって、ポペット弁３５が閉弁位置に近づ
くと、絞り４３を通過する流体の抵抗力が最大となる。
そのため、ポペット弁３５の開弁動作と共に絞り４３で
発生した抵抗力がポペット弁３５に付与される。

【００２３】これにより、ポペット弁３５は流量の増大
と共に絞り４３で発生した流体抵抗によりがたつきの無
い状態に安定した状態に保持される。その結果、ポペッ
ト弁３５は流通室２７における圧力変動の影響を受けに
くくなり、圧力変動による自励振動が抑制される。図３
は本発明の変形例を示す縦断面図である。

【００２４】図３に示すように、弁装置５０では、前述
した弁体４１とガイド部材３１との間に形成された絞り
４３と、プランジャ４０とヨーク２０との間に形成され
た絞り５５とを有する。すなわち、弁装置５０では、プ
ランジャ４０の端面に環状の突起５１が一体的に設けら
れている。突起５１は外周側に所定角度傾斜した傾斜面
５２を有する。

【００２５】また、プランジャ４０の端面に対向するヨ
ーク２０の端面には、環状部材５３が固着されている。
環状部材５３は、内周側に所定角度傾斜した傾斜面５４
を有する。突起５１の傾斜面５２と環状部材５３の傾斜
面５４とは、互いに対向するように同一半径内に設けら
れている。そのため、傾斜面５２と５４との間には、絞
り５５が形成される。絞り５５は、ポペット弁３５が開
弁動作すると共に徐々にプランジャ４０とヨーク２０と
の間に充填された流体が通過する流路面積を小さくす
る。

【００２６】図４は変形例のポペット弁３５が開弁動作
した状態を示す縦断面図である。図４に示すように、電
磁コイル１１が励磁されると、ポペット弁３５は開弁方
向に移動する。そのため、ポペット弁３５の開弁動作に
よりプランジャ４０とヨーク２０との間の離間距離が小
さくなると、プランジャ４０とヨーク２０との間に充填
された流体がシャフト３６とガイド孔３７との間を通過
して流通室２７へ排出される。

【００２７】その際、プランジャ室２３から流通室２７
へ排出された流体は、絞り５５を通過する。この絞り５
５は、ほぼ同じ傾斜角度を有する傾斜面５２と５４とか
らなるため、ポペット弁３５のストロークによって絞り
具合が変化することになる。ポペット弁３５の開弁開始
当初は、絞り５５が傾斜面５２と５４との間の流路を殆
ど絞っていない。そのため、プランジャ室２３内の流体
は円滑に流通室２７へ排出される。よって、ポペット弁
３５の弁開度が小さい小流量域では、絞り４３における
流体の抵抗が小さいため、ポペット弁３５の開弁動作が
スムーズとなり、流量調整のコントロール性が高められ
る。

【００２８】そして、ポペット弁３５が開弁方向に動作
すると、次第に傾斜面３９と４２及び傾斜面５２と５４
との間隔が狭くなり、流体の粘性抵抗が徐々に増大す
る。ポペット弁３５が閉弁位置に近づくと、絞り４３及
び５５を通過する流体の抵抗力が最大となる。そのた
め、ポペット弁３５の開弁動作と共に絞り４３及び５５
で発生した抵抗力がポペット弁３５に付与される。

【００２９】これにより、ポペット弁３５は流量の増大
と共に流体の抵抗力によりがたつきの無い状態に安定し
た状態に保持される。その結果、ポペット弁３５は流通
室２７における圧力変動の影響を受けにくくなり、圧力
変動による自励振動が抑制される。上記弁装置５０で
は、前述した弁体４１とガイド部材３１との間に形成さ
れた絞り４３と、プランジャ４０とヨーク２０との間に
形成された絞り５５とを有する構成としたが、絞り５５
のみを有する構成とすることもできる。

【００３０】また、上記実施例では、自動車用ＡＢＳ
（アンチロックブレーキシステム）の制御弁として用い
られる弁を一例として挙げたが、本発明は此れ以外の用
途に使用される弁装置にも適用できる。また、本発明は
電磁コイル以外の駆動部を有する弁装置にも適用できる
のは勿論である。

【００３１】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、弁体が開弁方向に移動すると共に室から流体が排出
される流路を徐々に絞るため、弁体のストロークに応じ
て絞り具合を変化させることができる。そのため、弁体
が弁座から離座した当初のコントロール性が高められる
と共に、弁体が全開位置近傍に移動したときは弁体の自
励振動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である弁装置の縦断面図であ
る。

【図２】ポペット弁が開弁動作した状態を示す縦断面図
である。

【図３】本発明の変形例を示す縦断面図である。

【図４】変形例のポペット弁が開弁動作した状態を示す
縦断面図である。

【図５】従来の弁装置の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１１電磁コイル２３プランジャ室２７流通室３０，５０弁装置３１ガイド部材３２シート部３４弁座３５ポペット弁３６シャフト３９，４２，５２，５４傾斜面４０プランジャ４１弁体４３，５５絞り

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体が流れる開口を有する弁座と、軸方
向に摺動可能に設けられ前記弁座に離着座する弁体と、
該弁体のシャフトの端部が挿入される室と、該室の流体
が給排される流路を絞る絞り部とを有する弁装置におい
て、前記絞り部は、前記弁体が開弁方向に移動すると共に前
記室から流体が排出される流路を徐々に絞るように形成
されたことを特徴とする弁装置。