JP3062786B2 - スプール弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リザーバに通じる解放
室に一端側を臨ませたスプール弁体を摺動可能に嵌合さ
せる摺動孔を有するガイド部材がハウジング本体に嵌
合、固定され、ガイド部材およびハウジング本体間に
は、高液圧源に通じる環状入力室が形成されるとともに
該環状入力室を挟んで一対の環状シール部材が介装さ
れ、ガイド部材には、環状入力室に通じて摺動孔の内面
に開口される入力路と、液圧機器に通じるとともに前記
入力路の摺動孔の内面への開口部に関して前記解放室と
は反対側で摺動孔の内面に開口される出力路とが設けら
れ、スプール弁体には、摺動孔の内面に摺接して出力路
および入力路間の連通・遮断を切換えるとともに入力路
および解放室間を常時遮断するランド部が設けられるス
プール弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、かかるスプール弁は、たとえば特
開平３−２７６８５３号公報等により既に知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなスプール弁
では、環状入力室を両側から挟む一対の環状シール部材
間でガイド部材には高液圧源の高液圧が半径方向内方に
向けて作用している。このため、ガイド部材の肉厚が比
較的薄い場合には、ガイド部材は両環状シール部材間で
半径方向内方に向けてわずかに（数μｍ）変形する。

【０００４】ところが、従来のスプール弁では、図５で
示すように、入力路５０′がスプール弁体５５の軸線に
対してほぼ直交する方向に延びてガイド部材２２′に設
けられており、スプール弁体５５がそのランド部５５ａ
で出力路５２を入力路５０′から遮断した位置に在る状
態で、環状入力室４４′の両側の環状シール部材４６，
４７間の中心位置Ｐ_C ′がランド部５５ａに対応する位
置に在るように、環状入力室４４′および両環状シール
部材４６，４７が配設されている。このため、図６
（ａ）で誇張して示すように、両環状シール部材４６，
４７間の中心位置Ｐ _C ′に対応する部分を最大変形部と
してガイド部材２２′の内面がわずかに内方に変形する
のに伴って、ガイド部材２２′およびランド部５５ａ間
には、両環状シール部材４６，４７間の中心位置Ｐ_C ′
に対応する部分の間隔ｄ′を最も小さくし、前記中心位
置Ｐ_C ′から解放室５６側に離反するにつれて間隔ｄ′
が大きくなる環状の間隙７５′が形成されることにな
り、ランド部５５ａの解放室５６側の端部および中心位
置Ｐ_C ′間で前記間隙７５′の液圧は、解放室５６側に
向かうにつれて低下する。

【０００５】このように、ガイド部材２２′とスプール
弁体５５のランド部５５ａとの間に、前記中心位置
Ｐ_C ′から解放室５６側に向かうにつれて間隔ｄ′が大
となるようにな環状の間隙７５′が形成されている状態
で、スプール弁体５５がガイド部材２２′の摺動孔３０
内でわずかにでも偏心した場合を想定すると、偏心側の
液圧分布が図６（ｂ）の曲線Ｂ′で示すものとなり、そ
れとは反対側の液圧分布が曲線Ａ′で示すものとなる。
すなわち偏心側の液圧がそれとは反対側の液圧よりも低
下するので、スプール弁体５５の周囲の液圧に不均衡が
生じ、その液圧不均衡に伴う液圧差によってスプール弁
体５５には偏心量をより大きくする側の力が作用し、ラ
ンド部５５ａが摺動孔３０の内面に押し付けられること
により所謂液圧ロック現象が生じ、スプール弁体５５の
作動が不円滑となる。これはガイド部材２２′の変形に
伴って生じるものであるので、ガイド部材２２′の変形
を防止すればよいが、そのためには、ガイド部材２２′
の肉厚を厚くして剛性を高める必要がある。

【０００６】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、ガイド部材の肉厚を比較的薄くしたままでガ
イド部材の変形を許容しながら、液圧ロック現象が生じ
るのを回避してスプール弁体の円滑な作動を確保するよ
うにしたスプール弁を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、リザーバに通じる解放室に一端側を臨ま
せたスプール弁体を摺動可能に嵌合させる摺動孔を有す
るガイド部材がハウジング本体に嵌合、固定され、ガイ
ド部材およびハウジング本体間には、高液圧源に通じる
環状入力室が形成されるとともに該環状入力室を挟んで
一対の環状シール部材が介装され、ガイド部材には、環
状入力室に通じて摺動孔の内面に開口される入力路と、
液圧機器に通じるとともに前記入力路の摺動孔の内面へ
の開口部に関して前記解放室とは反対側で摺動孔の内面
に開口される出力路とが設けられ、スプール弁体には、
摺動孔の内面に摺接して出力路および入力路間の連通・
遮断を切換えるランド部が設けられるスプール弁におい
て、出力路を入力路から遮断した位置に在るランド部の
解放室側端部よりも解放室側にずれた位置に、環状入力
室を両側から挟む一対の環状シール部材間の中心位置が
設定されることを特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例について
説明する。

【０００９】図１ないし図４は本発明の一実施例を示す
ものであり、図１はスプール弁の全体縦断面図、図２は
図１の要部拡大図、図３はスプール弁体の斜視図、図４
はスプール弁体およびガイド部材間の間隙での液圧不均
衡現象を説明するための図である。

【００１０】先ず図１において、高液圧源３から出力さ
れる液圧は液圧制御装置４により制御されてたとえば車
輪ブレーキ等の液圧機器５に与えられるものであり、液
圧制御装置４は、リニアソレノイド６と、該リニアソレ
ノイド６で駆動されるスプール弁７とで構成される。

【００１１】リニアソレノイド６のインナーハウジング
８は、ヨーク９および固定コア１０に非磁性筒体１１の
両端が液密に嵌合、連結されて成る。またアウターハウ
ジング１２は、一端が固定コア１０に係合される磁性筒
体１３の他端がヨーク９にかしめ結合されて成る。

【００１２】ヨーク９には可動コア１４が摺動自在に嵌
合されており、該可動コア１４に中間部が固定されるプ
ランジャ１５の一端が摺動軸受１６を介してヨーク９で
支承され、またプランジャ１５の他端は、固定コア１０
を移動自在に貫通するとともに該固定コア１０に装着さ
れた摺動軸受１７で摺動自在に支承される。

【００１３】ヨーク９および固定コア１０には、半径方
向外方に張出す鍔部９ａ，１０ａがそれぞれ一体に設け
られており、両鍔部９ａ，１０ａ間には、ボビン１８に
巻装されたコイル１９がインナーハウジング８を囲繞し
て配置される。

【００１４】スプール弁７のハウジング２０は、矩形の
ブロック状に形成されるハウジング本体２１に、円筒状
のガイド部材２２が嵌合、固定されて成るものである。
而してハウジング本体２１には、その一端側から順に、
第１ねじ孔２４と、第１ねじ孔２４よりも小径の第２ね
じ孔２５と、第２ねじ孔２５よりも小径の第１取付孔２
６と、第１取付孔２６よりも小径である有底の第２取付
孔２７とが同軸に穿設されており、リニアソレノイド６
は、その固定コア１０の一部を第１ねじ孔２４に螺合す
ることにより、ハウジング本体２１に結合され、固定コ
ア１０の外面には第１ねじ孔２４の開口端に接触する環
状のシール部材２８が装着される。

【００１５】図２を併せて参照して、ガイド部材２２
は、耐摩耗性に優れた材料により基本的に円筒状に形成
されるものであり、このガイド部材２２には、摺動孔３
０と、該摺動孔３０との間に段差状のストッパ面３１を
形成して摺動孔３０に同軸に連なる大径孔３２とが設け
られる。またガイド部材２２の一端には、ガイド部材２
２の第１および第２取付孔２６，２７に対する挿脱作業
を容易とするために、図示しない治具を連結するための
ねじ軸部２２ａが同軸に突設され、ガイド部材２２の他
端には支持筒部２２ｂが同軸に突設される。

【００１６】円筒状であるガイド部材２２の他端側はプ
ラグ２９で閉塞されるものであり、このプラグ２９は、
大径孔３２に嵌合される有底円筒状の隔壁部２９ａの開
口端に半径方向外方に張出す鍔部２９ｂが一体に設けら
れて成り、隔壁部２９ａは鍔部２９ｂが支持筒部２２ｂ
に当接するまでガイド部材２２の大径孔３２に嵌合され
る。しかも隔壁部２９ａの外面には大径孔３２の内面に
接触する環状のシール部材３３が嵌着される。このよう
にプラグ２９を嵌合させた状態に在るガイド部材２２が
第１および第２取付孔２６，２７に嵌合される。しかも
ガイド部材２２の一端には、第２ねじ孔２５に螺合され
るロックナット３４が当接されており、第２取付孔２７
の閉塞端にプラグ２９が当接するまでロックナット３４
を締付けることにより、ガイド部材２２がハウジング本
体２１に嵌合、固定されることになる。

【００１７】リニアソレノイド６およびガイド部材２２
をハウジング本体２１に固定した状態で、リニアソレノ
イド６の固定コア１０およびガイド部材２２間には、第
１解放室３５が形成され、この第１解放室３５は、ハウ
ジング本体２１に設けられる解放ポート３６を介してリ
ザーバ３７に連通される。またハウジング本体２１に
は、高液圧源３に通じる入力ポート３９と、液圧機器５
に通じる出力ポート４０とが設けられる。

【００１８】ガイド部材２２およびハウジング本体２１
間には、環状室４３と、入力ポート３９に通じる環状入
力室４４とが軸方向に間隔をあけた位置に形成されてお
り、ガイド部材２２の外面には、ハウジング本体２１に
おける第１取付孔２６の内面に接触して環状室４３の両
側をシールする環状シール部材４５，４６と、環状入力
室４４の両側を前記環状シール部材４６とともにシール
すべくハウジング本体２１における第２取付孔２７の内
面に接触する環状シール部材４７とが装着される。

【００１９】ガイド部材２２には、第１解放室３５に通
じる解放路４８が設けられ、該解放路４８は、摺動孔３
０の内面に設けられた解放用環状溝４９により摺動孔３
０の内面に開口される。またガイド部材２２には、環状
入力室４４に通じる入力路５０が設けられ、該入力路５
０は、摺動孔３０の内面に設けられた入力用環状溝５１
により摺動孔３０の内面に開口される。さらに前記両環
状溝４９，５１間の中央部で摺動孔３０の内面には、ガ
イド部材２２の半径方向に延びる出力路５２の内端が開
口されており、該出力路５２の外端は環状室４３に連通
される。しかも出力路５２の途中には、ガイド部材２２
の軸方向に延びる通路５３が連通されており、該通路５
３は出力ポート４０に連通される。

【００２０】図３を併せて参照して、前記摺動孔３０に
は、該摺動孔３０の内面に摺接して出力路５２および入
力路５０すなわち入力用環状溝５１間の連通・遮断を切
換える第１ランド部５５ａと、摺動孔３０の内面に摺接
して出力路５２および解放路４８すなわち解放用環状溝
４９間の連通・遮断を切換える第２ランド部５５ｂとが
軸方向に間隔をあけて備えるスプール弁体５５が摺動可
能に嵌合される。該スプール弁体５５の一端は、ガイド
部材２２およびプラグ２９間に形成される第２解放室５
６に臨むものであり、プラグ２９における隔壁部２９ａ
の中央部を液密にかつ摺動自在に貫通する小径の反力ピ
ストン５７がスプール弁体５５の一端側に同軸に当接さ
れる。而して入力用環状溝５１および第２解放室５６間
は前記第１ランド部５５ａにより常時遮断されている。
またスプール弁体５５の他端は第１解放室３５に臨むも
のであり、スプール弁体５５の他端には、リニアソレノ
イド６のプランジャ１５が同軸に当接される。しかも第
２解放室５６は、スプール弁体５５に設けられた連通路
５８を介して第１解放室３５に連通されるものであり、
第２解放室５６はリザーバ３７に連なることになる。

【００２１】スプール弁体５５の一端側には、大径孔３
２および摺動孔３０間のストッパ面３１に当接し得るフ
ランジ６０が半径方向外方に張出して設けられており、
フランジ６０がストッパ面３１に当接することにより、
スプール弁体５５のリニアソレノイド６側への移動端が
規制される。

【００２２】第１および第２ランド部５５ａ，５５ｂ間
でスプール弁体５５の外周には、出力路５２に常時連通
する環状の凹部６１と、スプール弁体５５の軸方向に沿
う凹部６１の一側で周方向に間隔をあけた複数個所たと
えば４個所で凹部６１に連なる円形凹部６２と、スプー
ル弁体５５の軸方向に沿う凹部６１の他側で周方向に間
隔をあけた複数個所たとえば４個所で凹部６１に連なる
円形凹部６３とが設けられており、スプール弁体５５が
そのフランジ６０をストッパ面３１に当接させた位置に
あるときには出力路５２が凹部６１および円形凹部６３
を介して解放用環状溝４９に連通し、またスプール弁体
５５がそのフランジ６０をストッパ面３１から離反させ
た位置にあるときには出力路５２が凹部６１および円形
凹部６２を介して入力用環状溝５１に連通する。

【００２３】ところで、第１ランド部５５ａの第２解放
室５６側端部およびフランジ６０間でスプール弁体５５
の外周には、フランジ６０がストッパ面３１に当接した
状態で、摺動孔３０の内面との間に環状の液溜を形成す
る環状凹部６４が設けられる。而してフランジ６０に
は、前記環状凹部６４を第２解放室５６に連通させる通
路６０ａが周方向複数個所たとえば４個所を切欠くこと
により形成される。

【００２４】第２解放室５６内には、プラグ２９および
フランジ６０間に縮設されるコイル状の第１戻しばね６
５が収納されており、スプール弁体５５は、この第１戻
しばね６５のばね力によりフランジ６０をストッパ面３
１に当接させる方向に付勢される。

【００２５】反力ピストン５７は、スプール弁体５５に
比べて小径に形成されており、その一端がスプール弁体
５５に同軸に当接される。また反力ピストン５７の他端
は、第２解放室５６との間に隔壁部２９ａを介在させる
ようにしてハウジング本体２１およびガイド部材２２間
に形成されるとともに出力ポート４０に通じる反力室６
６に臨むものであり、反力ピストン５７の他端に嵌合さ
れるリテーナ６７と、プラグ２９における隔壁部２９ａ
の開口端内面に嵌着される止め輪６８との間に、コイル
状の第２戻しばね６９が縮設される。したがって、反力
ピストン５７、すなわち反力ピストン５７に同軸に当接
しているスプール弁体５５は、第２戻しばね６９のばね
力によってもフランジ６０をストッパ面３１に当接させ
る方向に付勢される。

【００２６】リニアソレノイド６は、コイル１９への入
力電気量に応じた軸方向電磁力を可動コア１４すなわち
プランジャ１５に与えるものであり、該プランジャ１５
がスプール弁７のスプール弁体５５に同軸に当接されて
いることにより、スプール弁体５５は、リニアソレノイ
ド６からの前記軸方向電磁力で出力ポート４０すなわち
出力路５２を入力用環状溝５１すなわち入力ポート３９
に連通する方向に押圧されることになる。一方、スプー
ル弁体５５には、相互に並列な第１および第２戻しばね
６５，６９により前記軸方向電磁力に対抗するばね力が
与えられるとともに、反力室６６すなわち出力ポート４
０の液圧が反力ピストン５７に作用することにより反力
ピストン５７からの反力が前記軸方向推力に対抗して与
えられることになる。このようにして、スプール弁体５
５は、リニアソレノイド６からの軸方向電磁力と、第１
および第２戻しばね６５，６９のばね力ならびに反力ピ
ストン５７からの反力とが均衡するように、出力ポート
４０を解放ポート３６に連通させる位置と、出力ポート
４０を入力ポート３９に連通させる位置との間で摺動孔
３０内を移動し、これにより出力ポート４０から液圧機
器５には、コイル１９への入力電気量に応じた制動液圧
が作用することになる。

【００２７】ところで、ガイド部材２２およびハウジン
グ本体２１間に形成される環状入力室４４、ならびに該
環状入力室４４を挟んでガイド部材２２およびハウジン
グ本体２１間に介装される一対の環状シール部材４６，
４７は、図２で示すように、スプール弁体５５が第１ラ
ンド部５５ａにより出力路５２を入力路５０から遮断し
た位置に在る状態で、第１ランド部５５ａの第２解放室
５６側端部から第２解放室５６側にオフセット量δだけ
ずれた位置に、両環状シール部材４６，４７間の中心位
置Ｐ_C が位置するように配設される。而して環状入力室
４４および両環状シール部材４６，４７のそのような配
置を達成するために、入力路５０は、ガイド部材２２の
軸線と直交する方向に対して傾斜した斜めの軸線を有し
てガイド部材２２に穿設される。

【００２８】次にこの実施例の作用について説明する
と、コイル１９が励磁されたときには、可動コア１４が
固定コア１０側に吸引され、スプール弁体５５が出力路
５２を入力用環状溝５１に連通させることにより、高液
圧源３からの液圧が出力ポート４０から液圧機器５に作
用することになる。この際、リニアソレノイド６は、入
力電気量に応じた軸方向電磁力をプランジャ１５すなわ
ちスプール弁体５５に与えるものであり、反力室６６す
なわち出力ポート４０の液圧が反力ピストン５７に作用
するのに応じた反力ピストン５７からの反力が前記プラ
ンジャ１５からの推力に対抗してスプール弁体５５に作
用する。したがって反力室６６すなわち出力ポート４０
の液圧は、コイル１９への入力電気量に対応したものと
なる。

【００２９】このような液圧制御装置４において、スプ
ール弁体５５とは別体であって該スプール弁体５５の一
端に同軸に当接される反力ピストン５７が隔壁部２９ａ
に摺動自在に嵌合され、反力ピストン５７の端部を臨ま
せる反力室６６が出力ポート４０に連通されるので、反
力ピストン５７からスプール弁体５５に作用する反力
は、該反力ピストン５７が比較的小径であって受圧面積
が小さいことによって比較的小さいものとなり、したが
ってリニアソレノイド６で発生する電磁力を小さく抑え
ることができ、それによってリニアソレノイド６の小型
化を図ることができる。

【００３０】ところで、スプール弁体５５が第１ランド
部５５ａにより出力路５２を入力路５０から遮断した位
置に在るときにも、環状入力室４４には高液圧源３から
高液圧が作用しているが、第１ランド部５５ａの第２解
放室５６側端部から第２解放室５６側にオフセット量δ
だけずれた位置に両環状シール部材４６，４７間の中心
位置Ｐ_C が配置されていることにより、スプール弁体５
５の液圧ロックが防止される。

【００３１】すなわち図４（ａ）で誇張して示すよう
に、環状入力室５５に高液圧が作用するのに伴って前記
中心位置Ｐ_C に対応する部分を最大変形部としてガイド
部材２２の内面がわずかに内方に変形するので、ガイド
部材２２および第１ランド部５５ａ間には、中心位置Ｐ
_C に対応する部分の間隔ｄを最も小さくし、前記中心位
置Ｐ_C から離反するにつれて間隔ｄが大きくなる環状の
間隙７５が形成されることになる。しかるに、中心位置
Ｐ_C は、第１ランド部５５ａの第２解放室５６側の端部
よりも第２解放室５６側にずれた位置にあり、入力路５
０の摺動孔３０への開口端すなわち入力用環状溝５１は
第１ランド部５５ａの中間部に対応する位置にあるの
で、間隙７５の液圧は入力用環状溝５１から第１ランド
部５５ａの第２解放室５６側の端部側に向かうにつれて
低くなることになる。このような状態でスプール弁体５
５がガイド部材２２の摺動孔３０内でわずかにでも偏心
した場合を想定すると、入力用環状溝５１に対応する部
分と第１ランド部５５ａの第２解放室５６側の端部との
間では、偏心によって間隔ｄが小さくなった側の液圧分
布が図６（ｂ）の曲線Ｂで示すものとなり、それとは反
対側の液圧分布が曲線Ａで示すものとなる。すなわち偏
心によって間隔ｄが小さくなった側の液圧がそれとは反
対側の液圧よりも増大するので、スプール弁体５５の周
囲の液圧に不均衡が生じ、その液圧不均衡に伴う液圧差
によってスプール弁体５５には偏心量をより小さくする
側の力が作用し、第１ランド部５５ａが摺動孔３０の内
面に押し付けられることによる所謂液圧ロック現象が生
じることはなく、むしろ偏心を抑える効果が得られるこ
とになる。したがってガイド部材２２の肉厚を薄くして
変形を許容していても、スプール弁体５５の液圧ロック
を防止し、円滑な摺動作動を確保することが可能とな
る。

【００３２】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の小設
計変更を行なうことが可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、出力路を
入力路から遮断した位置に在るランド部の解放室側端部
よりも解放室側にずれた位置に、環状入力室を両側から
挟む一対の環状シール部材間の中心位置が設定されるの
で、ガイド部材の肉厚を薄くしてわずかな変形を許容し
つつ液圧ロック現象が生じることを防止し、スプール弁
体の円滑な作動を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スプール弁の全体縦断面図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】スプール弁体の斜視図である。

【図４】スプール弁体およびガイド部材間の間隙での液
圧不均衡現象を説明するための図である。

【図５】従来技術の要部縦断面図である。

【図６】従来技術におけるスプール弁体およびガイド部
材間の間隙での液圧不均衡現象を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

３ 高液圧源 ５ 液圧機器 ７ スプール弁 ２１ ハウジング本体 ２２ ガイド部材 ３０ 摺動孔 ３７ リザーバ ４４ 環状入力室 ４６，４７ 環状シール部材 ５０ 入力路 ５２ 出力路 ５５ スプール弁体 ５５ａ ランド部 ５６ 解放室 Ｐ_C 中心位置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リザーバ（３７）に通じる解放室（５
   ６）に一端側を臨ませたスプール弁体（５５）を摺動可
   能に嵌合させる摺動孔（３０）を有するガイド部材（２
   ２）がハウジング本体（２１）に嵌合、固定され、ガイ
   ド部材（２２）およびハウジング本体（２１）間には、
   高液圧源（３）に通じる環状入力室（４４）が形成され
   るとともに該環状入力室（４４）を挟んで一対の環状シ
   ール部材（４６，４７）が介装され、ガイド部材（２
   ２）には、環状入力室（４４）に通じて摺動孔（３０）
   の内面に開口される入力路（５０）と、液圧機器（５）
   に通じるとともに前記入力路（５０）の摺動孔（３０）
   の内面への開口部に関して前記解放室（５６）とは反対
   側で摺動孔（３０）の内面に開口される出力路（５２）
   とが設けられ、スプール弁体（５５）には、摺動孔（３
   ０）の内面に摺接して出力路（５２）および入力路（５
   ０）間の連通・遮断を切換えるとともに入力路（５０）
   および解放室（５６）間を常時遮断するランド部（５５
   ａ）が設けられるスプール弁において、出力路（５２）
   を入力路（５０）から遮断した位置に在るランド部（５
   ５ａ）の解放室（５６）側端部よりも解放室（５６）側
   にずれた位置に、環状入力室（４４）を両側から挟む一
   対の環状シール部材（４６，４７）間の中心位置
   （Ｐ_C ）が設定されることを特徴とするスプール弁。