JPS61248975A - 電磁流量調節装置 - 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】 ［発明の目的］ ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば自動車の減衰力可変型ショックアブソ
ーバに用いる流量調節装置に関し、特に流量制御を電気
信号によりステップ状に行なう電磁流量調節装置に関す
る。

［従来の技術］ 自動車のサスペンションには、衝激を吸収するためにシ
ミツクアブソーバが備わっている。ショックアブソーバ
の中には、サスペンションの特性をドライバの好みに応
じて、あるいは自動的に調節できるように、その減衰力
を可変にしたものがある。

減衰力ａｍ機構を駆動する手段としては、電気モータや
ソレノイドが用いられている。この種のショックアブソ
ーバにおいては、駆動手段をショックアブソーバの外側
に装着する場合とショックアブソーバに内蔵する場合が
考えられるが、一般にこの種の駆動手段は装置に内蔵す
る方が取付スペースの確保や流体（一般には油）のシー
ルの点で有利である。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、駆動手段をシミツクアブソーバに内蔵す
るためには駆動手段自体を小型にしなければならず、大
きな力が得られない。小さな駆動力では、圧力の大きな
流体の制御は難しい。

駆動手段としてモータを用いる場合には、駆動手段の出
力に減速機構を介在すれば、駆動力を大きくできる。し
かし、機構が複雑になるし、制御に時間がかかる。モー
タを駆動手段として用いた従来のある種のものにおいて
は、５００ｍ５ｅｃを要している。

あるパラメータに応じてサスペンションの特性を自動的
に制御しようとする用途においては、減衰力切換えに要
する応答時間を、　５０ｍ５ｅｃ以下にする必要がある
。

駆動手段としてソレノイドを用いれば、高速駆動ができ
る。しかし、この場合には減速機構を用いることができ
ないので、大きな力を発生できず、可動部に大きな圧力
が加わると、それを確実に駆動するのは難しい。

本発明は、ショックアブソーバ内のように高い圧力が印
加される環境においても確実に動作し。

短時間で流量切換えができ、しかも小型で狭い空間に配
置できる電磁流量調節装置を提供することを目的とする
。

［Ｒ１明の構成］ ［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため１本発明においては、流路を開
閉するプランジャの移動方向と、そのプランジャを通る
流体の流れの方向とが実質上直交するように構成した電
磁弁を備える。

［作用］ プランジャの移動方向とそれを通る流体の移動方向とが
直交する場合、その流体は、圧力が高い場合でもプラン
ジャの移動方向に対する力を発生しない、従って、プラ
ンジャを駆動するのに要する力は小さくてもよく、その
力を発生する電気コイルを小型にできる。流体に急激な
圧力変化があった場合でも、プランジャが異常動作する
ことはないし、高圧流体に対しても切換の時間は短い。

ところで、この種の流量調節装置では、一般に流量を規
制するために１つのオリフィスを用いるが、プランジャ
の移動によってオリフィスに連通ずる流路の開閉を行な
う場合、流体の移動方向、つまり一方のポートから他方
のポートへ流体が流れる場合とその逆の場合とで特性が
異なり、それらの一方においては、流体の圧力が高い場
合に異常な特性を示す、双方向の流れに対応できる流量
調節装置を用いれば、ショックアブソーバの構成を簡単
にできる。そこで１本発明の好ましい実施例においては
、実質上同一径の２つのオリフィス、即ち開口部を、プ
ランジャによって分割される流路の各々に設ける。

ところで、プランジャで流路を閉じる場合、プランジャ
とそれを支持するスリーブとの間のシールが完全でない
と、その隙間を通って、プランジャの端部の方へ流体が
漏れる。このような漏れが生ずると、プランジャの軸方
向両端の圧力に差が生じ、これによってプランジャが軸
方向の力を受け、誤動作が生ずる。そこで、本発明の好
ましい実施例においては、プランジャの中心部に、その
軸方向に向かう第１の貫通孔を設け、該第１の貫通孔と
プランジャ局面とを連通ずる第２の貫通孔を設ける。こ
れらの貫通孔によって、漏れが生じても、圧力のバラン
スが保たれる。

［実施例］ 以下１図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図に、本発明を実施する一形式の自動車用ショック
アブソーバを示す、第２図を参照すると、このショック
アブソーバには２つの筒状部材４０及び５０が同軸状に
配置してあり、各々の筒状部材の内空間に、油４１．５
１及び５２が入れである。筒状部材５０の内部にロッド
３０が挿入しである。ロッド３０とその先端に設けた機
構６０によって、筒状部材５０の内空間は２室に分離さ
れている。ロッド３０の先端部の内部に、電磁流量調節
装置２０が装着しである。この電磁流量調節装置２０を
通って、分割された２室の間を油が流れる。電磁流量調
節袋！！２０の特性を調節すれば、油の流れ具合、つ京
すショックアブソーバの減衰力を調整できる。

第１図に、第２図の電磁流量調節装置２０の構成を示す
、第１図を参照して説明する。ケーシングｌは磁性体で
なっている。ｌａおよびｌｂが、流体の入出力ポートで
ある。２は磁性体でなるヨーク、３は非磁性体でなる円
筒形状のスリーブである。スリーブ３の内空間に、磁性
体でなる２つのプランジャ６及び７が対称に配置しであ
る。プランジャ６．７の互いに対向する面の間に１円柱
形状の非磁性体の小さなロッド８が配置されている。ロ
ッド８によって２つのプランジャ６．７の一端の位置が
規制されるとともに１両者が接触しないようになってい
る。プランジャ６及び７の各々の他端と対向する位置に
、固定鉄心１１及び１２が配置しである。

固定鉄心１１の周囲に、１つのコイルボビンを介して、
電気コイル４が巻回してあり、固定鉄心１２の周囲に、
１つのコイルボビンを介して、電気コイル５が巻回しで
ある。電気コイル４を付勢すると、電気コイル４−ケー
シングｌ−ヨーク２−プランジャ６−固定鉄心１１−ケ
ーシング１−電気コイル４−・・・・という磁路を磁束
が通り、その磁束によってプランジャ６が、第１図の左
方向に向かう力を受ける。電気コイル５を付勢すると、
電気コイル５−ケーシングｌ−ヨーク２−プランジャ７
−固定鉄心１２−ヨーク１３−ケーシングｌ−電気コイ
ル５−・・・・という磁路を磁束が通り、その磁束によ
ってプランジャ７が、第１図の右方向に向かう力を受け
る。

固定鉄心１１のプランジャ６と対向する面に、穴１１ｂ
を開口してあり、その穴１１ｂに圧縮コイルスプリング
９が挿入しである。このスプリング９によって、プラン
ジャ６は１通常すなわち電気コイル４が付勢されない時
は、第１図の右側に向かう力を受け、その一端がロッド
８に当接する位置に位置決めされる。また固定鉄心１２
のプランジャ７と対向する面に、穴１２ｂが開口してあ
り。

その穴１２ｂに、圧縮コイルスプリング１０が挿入しで
ある。このスプリング１０によって、プランジャ７は、
通常すなわち電気コイル５が付勢されない時は、第１図
の左側に向かう力を受け、その一端がロッド８に当接す
る位置に位置決めされる。

プランジャ６は、その移動軸方向の中間部６ａがその両
端よりも少し小径に形成してあり、この中間部６ａの外
周壁とスリーブ３の内壁とで、断面が環状の空間すなわ
ち流路を形成している。スリーブ３には、プランジ今６
の中間部６ａと対向する位置に２つの小さな貫通孔３ａ
及び３Ｃが形成しである。

この実施例では、これらの貫通孔３ａ及び３Ｃを同一径
にしである。これらの貫通孔３ａ及び３Ｃは、径が小さ
いため、オリフィスとして作用し。

その部分の流量を規制する。２つの貫通孔３ａ及び３ｃ
は、互いにプランジャ６の移動方向にずらしてあり、ま
た移動軸を中心として互いに１８０度回転した位置に配
置しである。

つまり、スリーブ３上の一方の貫通孔から流入した流体
は、プランジャ６の中間部６ａの外周上を。

半周だけ周回し、他方の貫通孔を通って外部に流出する
。

貫通孔３ａは、プランジャ６の全移動範囲において中間
部６ａと対向するが、貫通孔３Ｃは、第１図のように電
気コイル４を消勢してプランジャ６が右端にある時には
中間部６ａと対向するが、電気コイル４を付勢してプラ
ンジャ６が左端に移動すると、プランジャ６の一端（第
１図の右端）の外周壁によって閉塞される。

プランジャ６の中心部には、プランジャ６の移動軸方向
に向かう貫通孔６ｄ、および該貫通孔６ｄと直交する形
でそれと中間部６ａの外壁との間を連通ずる貫通孔６ｂ
が形成しである。また、プランジャ６の固定鉄心１１と
対向する端面には、第３図に示すように４つのＶ字形状
の溝６ｅが形成しである。

プランジャ７は、貫通孔６ｂに対応するものがない点を
除き、プランジャ６と同一の構成であり、各記号７ａ、
７ｃ、７ｄ及び７ｅが、それぞれプランジャ６の各記号
６ａ、５ｃ、６ｄ及び６ｅの各要素と対応している。ま
た、スリーブに形成した貫通孔３ｂ及び３ｄは、それぞ
れ前記貫通孔３ａ及び３Ｃと対応している。但し１貫通
孔３ａ。

３ｃは、貫通孔３ｂ、３ｄよりも径が小さくなっている
。

ヨーク２には、前記貫通孔３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄ
と対向する位置に、それぞれ貫通孔２ａ。

２ｂ、２ｃおよび２ｄが形成しである。ケーシングｌの
前記貫通孔２ａ及び２ｂと対向する位置に、環状の溝１
ｃ及び１ｄが、それぞれ形成しである。

それらの溝１ｃ、ｌｄと前記ポートｌａとが、流路Ｉｓ
によって連通している。ヨーク２の貫通孔２Ｃ及び２ｄ
は、該ヨーク２に形成した小径部２ｅを介して、ケーシ
ングＩのポート１ｂと連通している。

次に、まずこの電磁流量調節装置の概略動作を説明する
。ここでは、矢印ＡＲ１方向から流体が流入し、矢印Ａ
Ｒ２方向に流出するものと仮定して説明する。電気コイ
ル４及び５が消勢状態であると、ポート１ａから入った
流体は、流路１ｅを通り、溝１ｃと１ｄに分流する。溝
１ｃに入った流体は、各部２　ａ　−３ａ　−６ａ　−
３ｃ　−２ｃ　−２８と通って出力側のポートｌｂから
流出する。また溝１ｄに入った流体は、各部２ｂ−３ｂ
−７ａ−３ｄ　−２ｄ　−２ｅと通って出力側のポート
Ｉｂから流出する。

この場合、流体は貫通孔３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄの部
分で大きな抵抗を受け、それによって流れが抑制される
。この抑制力の大きさが、ショックアブソーバの減衰力
に対応する。電気コイル４及び５を共に消勢した状態で
は、２つの流路を通るので、流量が比較的大きく、ショ
ックアブソーバの減衰力は小さい。

電気コイル４を付勢すると、プランジャ６が第１図の左
側に移動し、それによって貫通孔３Ｃが閉じる。従って
この場合には、溝１ｃに入った流体は、プランジャ６の
部分で流れが止められ、溝１ｄに入った流体のみがポー
ト１ｂから流出する。

つまり、電気コイル４．５を共に消勢状態にした時と比
べ、流路の抵抗が大きくなり、従ってショックアブソー
バの減衰力が大きくなる。

電気コイル４を消勢し電気コイル５を付勢すると、プラ
ンジャ７が第１図の右方向に移動し、それによって貫通
孔３ｄが閉じる。従ってこの場合には、溝１ｄに入った
流体は、プランジャ７の部分で流れが止められ、溝１ｃ
に入った流体のみがポートｔｂから流出する。前記のよ
うに、貫通孔３ａ及び３ｃの径は貫通孔３ｂ及び３ｄの
径よりも小さく、流体に対する抵抗が大きいので、この
場合には、電気コイル４のみを付勢した場合よりも減衰
力が大きくなる。

つまり、電気コイル４および５の付勢状態を変えること
により、４段階の減衰力調整ができる。但し、電気コイ
ル４，５を共に付勢すると、流路が完全に閉じられて流
量がＯになるので、その状態をも利用可能にするには、
ショックアブソーバに、電磁流量調節袋［２０とは別の
流路を設ける必要がある。

ところで、従来のこの種の弁機構においては、例えば第
４図に示すように、プランジャＡを通る流体は流入側と
流出側の少なくとも一方（第４図では流入側Ｃ）が、プ
ランジャＡの軸と一致する方向に向いている。その場合
、特に流路を閉じた場合、流体の圧力が大きいと、プラ
ンジャＡにはその軸方向に大きな力が加わる。従って、
プランジャＡを駆動するのに大きな力を要する。

しかし１本発明によれば５例えば第３図に示すように、
スリーブ３の一方の貫通孔から流入した流体はプランジ
ャ６の周壁に沿って進みスリーブ３の他方の貫通孔から
流出するので、流入側、流出側ともに、その流れの方向
がプランジャ６の移動軸に対して実質上直角であるから
、制御する流体によってプランジャ６が軸方向の力を受
けることはなく、従って小さな力でもプランジャ６が駆
動できる。

ところで、第５図に示すようにプランジャ６の一方の端
面６ｆを固定鉄心１１の端面ｌｉｅに強く押し付けた場
合、それらの面を引き離すのを阻止する力、即ち吸引力
が生ずることがある。これは１例えば両者の面の間に小
さな密閉空間が形成されることにより生ずるものと考え
られる。このような吸引力が作用すると、電気コイル４
の付勢を解除した時に、スプリング９の力ではプランジ
ャ６が戻らなくなる恐れがある。そこで、この実施例で
は第３図に示すように、プランジャ６（７も同様）の一
方の端面６ｆに、７字形状の切れ込み即ち溝６ｅを４つ
形成しである。これらの溝６ｅによって、端面６ｆとｌ
ｉｅの間に密閉空間が形成されるのを阻止することがで
きる。

ところで、第６ａ図に示すように、プランジャ６が流路
の開閉部、つまり貫通孔３ｃを開いている状態では特別
な問題は生じないが、第６ｂ図に示すように、プランジ
ャ６が貫通孔３ｃを閉じた場合、貫通孔３ｃの外側の圧
力が高いと、プランジャ６の外周壁とスリーブ３の内壁
との間を通って、矢印ＡＲ５のように、流体がプランジ
ャ６の一端（第６ｂ図では右端）に漏れ、その部分の圧
力が他端（君＆ｂ図では左端）の圧力よりも高くなる。

そのような差圧が生ずると、プランジャ６をその軸方向
に移動する力が生ずる。勿論、プランジャ６の外周壁と
スリーブ３の内周壁との間のシールを完全に行なえば問
題は生じないが、圧力が高い場合、この種のシールは大
変である。そこで、この実施例ではプランジャ６の中心
部に、軸方向にそれを貫通する貫通孔６ｄと、該貫通孔
６ｄと小径部６ａの外周面とを連通ずる貫通孔６ｂが設
けである。

従って、矢印ＡＲ５方向に漏れた圧力は２貫通孔６ｄを
通ってプランジャ６の軸方向両端に同様に印加され、ま
たその圧力は貫通孔６ｂを通って低圧側（第６ｂ図では
貫通孔３ａ）に解放されるので圧力のバランスが保たれ
る。このため、精密なシールを行なう必要がない。

ところで、貫通孔３ａおよび３ｃの径を、一方を小さく
して他方を比較的大きくし、プランジャ６の流入側と流
出側の一方のみをオリフィスにしたところ、その圧力−
流量Ｑの特性として、第７図に示すＤｌ及びＤ２が得ら
れた。ＤＩとＤ２は、流れの方向が互いに逆の場合の特
性である。第７図を参照すると、一方の流れに対して（
Ｄ２）は特に問題はないが、他方の流れに対して（Ｄｌ
）は、比較的低い圧力（約４ＱＫｇ／ｃｍ２）をさかい
にして、それを越えると、圧力が増大するのに流量Ｑが
低下するという、異常な特性を示している。このような
特性だと、一方向の流れにしか対応できない。

そこで、この実施例では、双方向の流れに対応できるよ
うに、貫通孔３ａと３０とを同一径にし、流入側と流出
側の両方にオリフィスを形成している（３ｂと３ｄも同
様）。これにより得られた圧カー流量Ｑ特性が、第７図
のＤ３である。この場合には、特性に方向性がなかった
。第７図を参照すると、特性Ｄ３においては、一方のみ
にオリフィスを形成した場合よりも高い圧力（約８０Ｋ
ｇ／ｃｍ’）まで、正常な特性を示しているのが分かる
。

勿論、逆方向の流れに対しては別の流量調節装置を用い
るのであれば、第７図から分かるように、オリフィスを
一方のみにする方が好ましい、しかし、双方向に対応で
きる流量調節装置を用いれば、ショックアブソーバの構
成を簡単にできる。

［効果］ 以上のとおり１本発明によれば、流体がプランジャにそ
の移動方向の力を及ぼさないので、小さな力でプランジ
ャを駆動でき、流量調節装置を小型にできる。また実施
例の装置では、高圧の流体に対しても、特性切換に要す
る時間が１５ｍ５ｅｃと非常に短かった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電磁流量調節装置の一実施例を示す縦断面図
である。 第２図は、第１図の装置を用いた。−形式の減衰力可変
型ショックアブソーバを示す縦断面図である。 第３図は、第１図の一部を示す斜視図である。 第４図は、従来例を示す斜視図である。 第５図は、接触状態でのプランジャ６と固定鉄心１１の
一部を示す縦断面図である。 第６ａ図及び第６ｂ図は、電気コイル４を付勢しない場
合と付勢した場合におけるプランジャ６とその近傍を示
す縦断面図である。 第７図は、オリフィスをプランジャの一方のみに配置し
た場合と両方に配置した場合の装置の圧カー流量Ｑ特性
を示すグラブである。 にケーシング　　　　２：ヨーク ３ニスリーブ ３ａ、３ｂ：貫通孔（第１の穴） ３ｃ、３ｄ：貫通孔（第２の穴） ４．５：＠気コイル　　６，７：プランジヤ８：ロッド ９．１０：圧縮コイルスプリング １１．１２：固定鉄心　１３：ヨーク ２０：電磁流量調節装置 ３０：ロッド　　　　　４０，５０：筒状部材４１．５
１．５２：油 特許出願人　トヨタ自動車株式会社 第３図 東４図 第６ａ図 第６ｂ図 東７図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性体でなるプランジャ； 前記プランジャを所定の軸方向に移動自在に支持する、
   非磁性体でなるスリーブ； 該スリーブの前記プランジャと当接する面に開口した第
   １の穴； 該スリーブの前記プランジャと当接する面に開口した第
   ２の穴； 前記プランジャの少なくとも前記スリーブに当接する面
   に形成した流路； 電気コイル； 前記電気コイルの磁束を前記プランジャに導く、磁性体
   でなるヨーク；および 前記スリーブ，電気コイル及びヨークを支持し、前記第
   １の穴に連通する第１のポートと前記第２の穴に連通す
   る第２のポートが形成されたケーシング； を備える電磁流量調節装置。
2. （２）前記プランジャは断面円形であり、前記流路は、
   前記プランジャの両端部よりも径を小さく形成した中間
   部分の外周全域に形成される環状領域である、前記特許
   請求の範囲第（１）項記載の電磁流量調節装置。
3. （３）前記第１の穴と第２の穴は、プランジャの移動軸
   に対して、互いに実質上１８０度回転した位置に形成さ
   れた、前記特許請求の範囲第（１）項記載の電磁流量調
   節装置。
4. （４）前記第１の穴と第２の穴は、実質上それらの径が
   同一である、前記特許請求の範囲第（１）項記載の電磁
   流量調節装置。
5. （５）前記プランジャは、その中心部を移動軸の方向に
   貫通する第１の貫通孔および該第１の貫通孔と前記流路
   とを連通する第２の貫通孔を備える、前記特許請求の範
   囲第（１）項記載の電磁流量調節装置。
6. （６）前記プランジャは、その移動軸と直交する少なく
   とも一方の端面に溝を備える、前記特許請求の範囲第（
   １）項記載の電磁流量調節装置。
7. （７）前記プランジヤ及び前記電気コイルはそれぞれ複
   数である、前記特許請求の範囲第（１）項，第（２）項
   ，第（３）項，第（４）項，第（５）項又は第（６）項
   記載の電磁流量調節装置。