JP4151335B2

JP4151335B2 - 電磁弁

Info

Publication number: JP4151335B2
Application number: JP2002219932A
Authority: JP
Inventors: 則行細井; 早川　　秀幸; 勇治矢吹
Original assignee: Denso Corp; Advics Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; Advics Co Ltd
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: JP2003120843A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルへの通電によって流路の開閉が制御される電磁弁に関するもので、例えば車両用ブレーキ装置に備えられるＡＢＳアクチュエータの管路中に設けられるブレーキ液圧制御弁に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
図６に、従来の電磁弁の断面構成を示す。この電磁弁Ｊ１は、コイルＪ２に対して通電を行っていない時には、スプリングＪ３の弾性力によってプランジャＪ４が付勢され、プランジャＪ４と共に移動するシャフトＪ５の先端に備えられたボールＪ６がシートバルブＪ７の弁座Ｊ８から離れているため、管路Ａが開状態となる。また、コイルＪ２に対して通電を行った時には、スプリングＪ３の弾性力に抗してプランジャＪ４が付勢され、プランジャＪ４の先端に備えられたボールＪ６がシートバルブＪ７の弁座Ｊ８に着座するため、流路Ａが閉状態となる。そして、プランジャＪ４の外周面には、プランジャＪ４の摺動方向と平行な縦溝Ｊ１１が形成されており、この縦溝を通じて流体が移動することで、プランジャＪ４が容易に摺動できるようになっている。
【０００３】
このような電磁弁Ｊ１においては、管路Ａの開閉動作を速く行うと、流体の脈動が大きくなり、騒音発生等の問題が生じる。このため、プランジャＪ４の外周に溝部Ｊ９を設けると共に、溝部Ｊ９内に樹脂からなるリング状部材Ｊ１０を配置し、そのリング状部材Ｊ１０にオリフィスＪ１２（流体絞り）を設けることで、プランジャＪ４の摺動速度を遅くし、流体の脈動低減効果が得られるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、脈動低減効果を狙ってプランジャＪ４の摺動速度を遅くすると、低温時に、流体の流動抵抗（粘性抵抗）が大きくなるためにプランジャＪ４の摺動速度が常温時に比べて大幅に遅くなり、要求される弁機能が得られなくなるという問題がある。例えば、電磁弁Ｊ１を車両用ブレーキ装置に備えられるＡＢＳアクチュエータに適用する場合、電磁弁Ｊ１による管路Ａの開閉速度が遅くなることによってＡＢＳ性能（応答性）が充分に満たされなくなる可能性がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、電磁弁における低温時の応答性を改善することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、プランジャ（１１）の外周面には、該プランジャの外周を一周する溝部（１１ａ）が備えられていると共に、該プランジャの摺動方向における流体の移動を可能としたオリフィス（１２ｃ）が備えられた円筒状部材（１２）が溝部内に嵌め込まれており、円筒状部材は、プランジャの軸方向に沿って切断された断面形状の長手方向がプランジャの摺動方向に沿った構成となっており、円筒状部材及び溝部は、プランジャの摺動方向におけるそれぞれの長さが、常温時には同等であるとともに、低温時には円筒状部材の方が溝部よりも短くなって両者間にプランジャの摺動方向の隙間が形成されるように構成されていることを特徴としている。
【０００７】
このような電磁弁においては、常温時であれば、円筒状部材とプランジャの溝部との摺動方向の隙間量がほぼ無い状態となっているため、円筒状部材に形成されたオリフィスの絞り効果により、プランジャの摺動速度が遅くされる。このため、電磁弁による流路の開閉動作を遅くすることができ、流体の脈動低減効果を得ることが可能となる。
【０００８】
また、低温時であれば線膨張の影響で円筒状部材とプランジャの溝部と間に摺動方向の隙間が形成されることから、低温によって常温時よりも流体の粘性抵抗が大きくなっていてもプランジャの摺動が容易となり、電磁弁による流路の開閉動作が所望の遅さとなり、遅くなり過ぎないようにできる。このため、低温時における応答性を改善することができる。これにより、常温時と低温時共に流体の脈動低減効果を得ることができ、かつ低温時の応答性を改善することが可能となる。
【０００９】
例えば、請求項２に示すように、円筒状部材の線膨張係数を１０×１０^-5／℃以上とするのが好ましい。また、請求項３に示すように、円筒状部材を異なる材質からなる第１、第２の円筒状部材（１２ａ、１２ｂ）によって構成さすることもできる。この場合、請求項４に示すように、第１の円筒状部材と第２の円筒状部材のいずれか一方が他方よりも線膨張係数が大きい材質で構成されるようにする。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、プランジャ（１１）の外周面には、該プランジャの外周を一周する溝部（１１ａ）が備えられていると共に、該プランジャの摺動方向における流体の移動を可能としたオリフィス（２０ａ）が備えられたリング状部材（２０）が溝部内に嵌め込まれており、スリーブの内壁面には段付き部（１０ａ）が形成され、段付き部にてスリーブのうち底面側よりも開口部側の内径が小さくされており、段付き部は、コイルへの通電を行ったときに、弁体が弁座に着座するよりも前に、リング状部材が段付き部に接するように形成されていることを特徴としている。
【００１１】
このように、スリーブのうち底面側よりも開口部側の内径が小さくなるようにすることで、弁体が弁座に着座するときにのみプランジャの摺動速度が遅くなるようにすることができる。このため、常温時、低温時にかかわらず、電磁弁が流路を閉じる直前にのみプランジャの摺動速度が遅くなるようにすることができるため、低温時に流体の粘性抵抗が大きくなっても充分な応答性を得ることが可能となる。
【００１３】
なお、上記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。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に、本発明の一実施形態である電磁弁１の断面構成を示す。この電磁弁１は、例えばＡＢＳアクチュエータのハウジング２に形成されたブレーキ液の管路Ａ中に配設されるもので、図１は、通常ブレーキ時、つまりコイル非通電時の様子を示したものである。
【００１５】
図１に示されるように、電磁弁１には、磁性体にて形成されたガイド３が備えられている。このガイド３は、段付円柱状に形成され、ガイド３の大径部側がＡＢＳアクチュエータのハウジング２の凹部４内に嵌入されるようになっている。そして、凹部４の開口端近傍をかしめることで、ハウジング２の一部をガイド３に備えられた窪み内に入り込ませ、ガイド３をハウジング２に固定するようになっている。
【００１６】
ガイド３には、小径部側に位置してシャフト５を摺動自在に保持するガイド穴３ａ、大径部側に位置してシートバルブ６が圧入されるシート挿入穴３ｂ、さらには、シートバルブ６とシート挿入穴３ｂとで囲まれた空間３ｃをハウジング２内に形成された管路Ａと連通させる連通穴３ｄが形成されている。
【００１７】
シャフト５は、非磁性体金属（例えばステンレス）で形成されている。このシャフト５は、円柱形状で構成され、シートバルブ６側の端部がガイド３のガイド穴３ａから突き出て空間３ｃに延びており、その先端にボール（弁体）５ａが溶接されている。
【００１８】
シートバルブ６は円柱状を成し、その径方向中心部にガイド３内の空間３ｃとハウジング２に形成された管路Ａとを連通させる第１連通路６ａが形成され、この第１連通路６ａにおける空間３ｃ側の端部に、シャフト５のボール５ａが着離するテーパ状の第１弁座６ｂが形成されている。また、シートバルブ６には、ガイド３内の空間３ｃと管路Ａとを連通させる第２連通路６ｃが第１連通路６ａと並列に形成され、この第２連通路６ｃにおけるシャフト５と反対側の端部に、球状の逆止弁７が着離するテーパ状の第２弁座６ｄが形成されている。
【００１９】
逆止弁７は、ガイド３のシート挿入穴３ｂの端部側に圧入されたフィルタ８にて、第２弁座６ｄと対向する位置に保持されている。また、ガイド３の大径部の外周にも、連通穴３ｄを囲むようにしてフィルタ９が配置されている。これらのフィルタ８、９により、流体に混入した異物が電磁弁１内に入り込むことを防止するようになっている。
【００２０】
ガイド３の小径部の外周側は、スリーブ１０に嵌入されている。このスリーブ１０は非磁性体金属（例えばステンレス）で形成され、一端が開口した筒状部を有するコップ形状を成しており、その底面が略球形状を成している。また、スリーブ１０の底面側に磁性体で構成された略円柱状のプランジャ１１が配置されている。このプランジャ１１はスリーブ１０内を摺動可能になっている。なお、プランジャ１１はスリーブ１０の底面に接するようになっており、プランジャ１１がスリーブ１０の底面に接すると、プランジャ１１の紙面上方向への摺動が規制されるようになっている。
【００２１】
プランジャ１１の外周面には、プランジャ１１の摺動方向と平行な縦溝１１ｂが形成されており、この縦溝を通じて流体が移動することで、プランジャ１１が容易にスリーブ１０内を摺動できるようになっている。また、プランジャ１１の外周面には、プランジャ１１の外周を一周する溝部１１ａが形成されており、この溝部１１ａに円筒状部材１２が配置されている。この円筒状部材１２は、プランジャ１１の軸方向に沿って切断した断面形状が略長方形状を成しており、径方向寸法が薄肉、軸方向（プランジャ１１の摺動方向）寸法が厚肉とされ、長手方向がプランジャ１１の摺動方向に沿うように構成されている。円筒状部材１２は、例えば１０×１０^-5／℃以上という大きい線膨張係数を有した樹脂等で構成され、その幅が例えば１ｍｍ以上（例えば３ｍｍ）で構成されている。この円筒状部材１２にはプランジャ１１の摺動方向と平行なオリフィス１２ｃが備えられ、オリフィス１２ｃによって連通路を流動する流体量が規制されるようになっている。
【００２２】
そして、円筒状部材１２及び溝部１１ａは、プランジャ１１の摺動方向におけるそれぞれの長さが、常温時には同等となり、低温時には円筒状部材１２の方が溝部１１ａよりも短くなるように構成されている。具体的には、プランジャ１１の摺動方向において円筒状部材１２と溝部１１ａとの間に形成される隙間量と電磁弁１の応答時間との関係が図２に示す比例関係となることが確認されているため、低温時に円筒状部材１２と溝部１１ａとの間に形成される隙間量が電磁弁１として要求される応答時間に応じた隙間量と一致するように、円筒状部材１２と溝部１１ａとの長さが設定されている。
【００２３】
なお、円筒状部材１２には、オリフィス１２ｃが形成された位置とは異なる位置に図示しないバイアスカット部（切り欠き部）が形成されており、バイアスカット部で円筒状部材１２を径方向に広げることで、円筒状部材１２が溝部１１ａ内に嵌め込められるようになっている。
【００２４】
シャフト５は、シャフト５とシートバルブ６との間に配置されたスプリング１３によってプランジャ１１側に付勢されており、シャフト５とプランジャ１１とが常時当接して一体的に作動するようになっている。なお、これらのシャフト５とプランジャ１１は後述するコイル１４への通電の有無に対応して移動する可動部材を成すものである。
【００２５】
スリーブ１０の周囲には、通電時に磁界を形成するコイル１４が収納された円筒状のスプール１５が配置されている。このスプール１５は、樹脂（例えばナイロン）よりなり、一次成形後にコイル１４を装着したのち二次成形を行うことで形成される。スプール１５の外周には磁性体からなる略コップ形状を成すヨーク１６が形成され、このヨーク１６に内にスプール１５及びコイル１４が収容された状態となっている。このヨーク１６の底面の中央部には開口部が形成されており、この開口部内にスリーブ１０の底面側が嵌入されるようになっている。なお、コイル１４からは図示しないターミナルが引き出されており、このターミナルを介して外部からコイル１４への通電が行えるようになっている。
【００２６】
なお、ヨーク１６の入口側において、ヨーク１６とガイド３の大径部との間にはリング状の位置決め部材１７が配置されており、ヨーク１６とガイド３との位置決めが成されるようになっている。
【００２７】
次に、上記構成になる電磁弁１の作動を説明する。上述したように、図１はコイル非通電時における電磁弁１の様子を示したものであり、この図に示されるように、コイル非通電時にはスプリング１３の弾性力によってシャフト５及びプランジャ１１がスリーブ１０の底面側に向かって付勢され、プランジャ１１がスリーブ１０の底面に接する。そして、シャフト５のボール５ａがシートバルブ６の第１弁座６ｂから離れた状態となり、管路Ａは、第１連通路６ａ、ガイド３の空間３ｃ、及び連通穴３ｄを介して連通状態となる。従って、コイル非通電時には電磁弁１は連通状態（開状態）になる。
【００２８】
一方、コイル通電時には、コイル１４が磁界を形成し、ガイド３、プランジャ１１、ヨーク１６及びリング部材１７により磁路が形成される。そして、磁気吸引力によりプランジャ１１がガイド３側に吸引され、シャフト５及びプランジャ１１がスプリング１３に抗してシートバルブ６側に向かって移動される。これにより、シャフト５のボール５ａがシートバルブ６の第１弁座６ｂに着座し、電磁弁１が遮断状態（閉状態）とされる。
【００２９】
このような電磁弁１の開閉動作において、常温時であれば、円筒状部材１２とプランジャ１１の溝部１１ａとの摺動方向の隙間量がほぼ無い状態となっているため、円筒状部材１２に形成されたオリフィス１２ｃの絞り効果により、プランジャ１１の摺動速度が遅くされる。このため、電磁弁１による管路Ａ（流路）の開閉動作を遅くすることができ、流体の脈動低減効果を得ることが可能となる。
【００３０】
また、低温時であれば、円筒状部材１２とプランジャ１１の溝部１１ａとの間に隙間が形成されることから、低温によって常温時よりも流体の粘性抵抗が大きくなっていてもプランジャ１１の摺動が容易となり、電磁弁１による管路Ａの開閉動作が所望の遅さとなって、遅くなり過ぎないようにできる。このため、低温時における応答性を改善することができる。
【００３１】
このように、本実施形態における電磁弁１では、プランジャ１１に溝部１１ａを設けると共に、溝部１１ａ内に円筒状部材１２を配置し、プランジャ１１の摺動方向における円筒状部材１２と溝部１１ａとの長さの関係が常温時と低温時とで上記関係となるようにしている。このため、常温時にはオリフィス１２ｃの絞り効果によって電磁弁１による流路の開閉動作が所望の遅さとなるようにでき、低温時には流体の粘性抵抗によって電磁弁１による流路の開閉動作が遅くなり過ぎないようにできる。これにより、常温時と低温時共に流体の脈動低減効果を得ることができ、かつ低温時の応答性を改善することが可能となる。
【００３２】
（第２実施形態）
図３に、本発明の第２実施形態における電磁弁１の断面構成を示す。本実施形態は、第１実施形態に対して円筒状部材１２を変更したものであり、その他の構成については第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００３３】
図３に示すように、本実施形態における電磁弁１においては、円筒状部材１２が第１、第２の円筒状部材１２ａ、１２ｂから構成されている。これら第１、第２の円筒状部材１２ａ、１２ｂは、異なる種類の樹脂で構成されており、それぞれの線膨張係数が異なっている。具体的には、スリーブ１０の底面側に位置する第１の円筒状部材１２ａは、例えば炭素繊維入りのテフロンで構成され、スリーブ１０の開口端側に位置する第２の円筒状部材１２ｂは、例えば純テフロンで構成されている。このため、第１の円筒状部材１２ａの方が第２の円筒状部材１２ｂよりも線膨張係数が小さくなっている。
【００３４】
円筒状部材１２を線膨張係数の大きな材質で構成した場合、低温時に円筒状部材１２と溝部１１ａとの間の摺動方向の隙間量が大きくなるようにできるが、その反面、スリーブ１０内を摺動することによって擦り減り、円筒状部材１２とスリーブ１０との間の充分な摺動抵抗が得られなくなる可能性がある。
【００３５】
このため、本実施形態に示すように、線膨張係数の異なる第１、第２の円筒状部材１２ａ、１２ｂを組み合わせれば、線膨張係数が大きな第２の円筒状部材１２ｂによって低温時に円筒状部材１２と溝部１１ａとの間に所望の隙間が形成されるようにでき、かつ、線膨張係数が小さな第１の円筒状部材１２ａによって円筒状部材１２とスリーブ１０との間の充分な摺動抵抗が得られるようにできる。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
（第３実施形態）
図４に、本発明の第２実施形態における電磁弁１の断面構成を示す。また、図５に、図４に示す電磁弁１の部分拡大図を示す。本実施形態は、従来に対してスリーブ１０を変更したものである。電磁弁１の基本構成については第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００３７】
図４、図５に示すように、本実施形態では、プランジャ１１に形成した溝部１１ａの幅を狭くし、第１、第２実施形態に示した円筒状部材１２に代えて、リング状部材２０を配置している。このリング状部材２０にもオリフィス２０ａが形成されており、オリフィス２０ａを通じてプランジャ１１の縦溝が連通するようになっている。また、スリーブ１０の内壁面に段付き部１０ａを設け、スリーブ１０のうち底面側よりも開口部側において内径が小さくなるようにしている。この段付き部１０ａは、コイル非通電時には、リング状部材２０が段付き部１０ａよりもスリーブ１０の底面側に位置し、コイル通電を行ったのち電磁弁１が流路を閉じる直前およびコイル通電を止めたのち電磁弁１が管路Ａを開けてすぐの時には、リング状部材２０が段付き部１０ａよりもスリーブ１０の開口部側に位置するような配置関係で形成されている。すなわち、コイル通電時にはプランジャ１１の摺動抵抗が２段階に変化し、管路Ａの開閉の瞬間にプランジャ１１の摺動速度が遅くなるようにしている。
【００３８】
このような構成とすれば、コイル通電してすぐの段階では、リング状部材２０がスリーブ１０の内壁面から離れ、もしくはリング状部材２０とスリーブ１０との摺動抵抗が非常に小さくなって、プランジャ１１が容易にスリーブ１０内を摺動する。そして、電磁弁１が管路Ａを閉じる直前の段階において、リング状部材２０がスリーブ１０の内径が小さくなる部分に接し、リング状部材２０とスリーブ１０との摺動抵抗が大きくなって、プランジャ１１の摺動速度が遅くなる。
【００３９】
このため、常温時、低温時にかかわらず、電磁弁１が管路Ａを閉じる直前にのみプランジャ１１の摺動速度が遅くなるようにすることができるため、低温時に流体の粘性抵抗が大きくなっても充分な応答性を得ることが可能となる。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、線膨張係数の大きい材質のもので円筒状部材１２を構成しているが、必ずしも線膨張係数の大きい材質のものである必要はなく、プランジャ１１の摺動方向における円筒状部材１２の長さを調整することで、常温時と低温時において、円筒部材と溝部１１ａとの摺動方向の隙間量の関係が上述した関係となるようにすれば良い。
【００４１】
また、上記第２実施形態では、第１の円筒状部材１２ａが線膨張係数の大きい材質、第２の円筒状部材１２ｂが線膨張係数の小さい材質となるようにしているが、逆であっても良い。さらに、上記第３実施形態では、スリーブ１０の内壁面に段付き形状部分を設けることでプランジャ１１の摺動抵抗が２段階に変化するようにしているが、徐々に変化するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における電磁弁１の全体構成を示す図である。
【図２】摺動方向の隙間量と応答時間との関係を示した図である。
【図３】本発明の第２実施形態における電磁弁１の全体構成を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態における電磁弁１の全体構成を示す図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】従来の電磁弁１の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１…電磁弁、２…ハウジング、３…ガイド、５…シャフト、６…シートバルブ、７…逆止弁、８、９…フィルタ、１０…スリーブ、１１…プランジャ、１２…円筒状部材、１２ａ、１２ｂ…第１、第２の円筒状部材、１３…スプリング、１４…コイル、１５…ヨーク。

Claims

筒状部及び底面を有し、一端側が開口部となったコップ形状で構成されたスリーブ（１０）と、
前記スリーブの外周に備えられたコイル（１４）と、
前記スリーブ内に収容され、前記コイルへの通電により、前記スリーブ内を摺動動作するプランジャ（１１）と、
前記プランジャの摺動動作に伴って移動する弁体（５ａ）と、
前記弁体が離着する弁座（６ｂ）を有すると共に、前記弁体が前記弁座に離着することによって開閉される連通路（６ａ）を有してなるシートバルブ（６）とを備えてなる電磁弁において、
前記プランジャの外周面には、該プランジャの外周を一周する溝部（１１ａ）が備えられていると共に、該プランジャの摺動方向における流体の移動を可能とするオリフィス（１２ｃ）が備えられた円筒状部材（１２）が前記溝部内に嵌め込まれており、
前記円筒状部材は、前記プランジャの軸方向に沿って切断された断面形状の長手方向が前記プランジャの摺動方向に沿った構成となっており、
前記円筒状部材及び前記溝部は、前記プランジャの摺動方向におけるそれぞれの長さが、常温時には同等であるとともに、低温時には前記円筒状部材の方が前記溝部よりも短くなって両者間に前記プランジャの摺動方向の隙間が形成されるように構成されていることを特徴とする電磁弁。
前記円筒状部材は、線膨張係数が１０×１０^-5／℃以上となっていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
前記円筒状部材は、異なる材質からなる第１、第２の円筒状部材（１２ａ、１２ｂ）によって構成され、前記第１の円筒状部材が前記スリーブの底面側、前記第２の円筒状部材が前記スリーブの開口部側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
前記第１の円筒状部材と前記第２の円筒状部材のいずれか一方は、他方よりも線膨張係数が大きい材質で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の電磁弁。
筒状部及び底面を有し、一端側が開口部となったコップ形状で構成されたスリーブ（１０）と、
前記スリーブの外周に備えられたコイル（１４）と、
前記スリーブ内に収容され、前記コイルへの通電により、前記スリーブ内を摺動動作するプランジャ（１１）と、
前記プランジャの摺動動作に伴って移動する弁体（５ａ）と、
前記弁体が離着する弁座（６ｂ）を有すると共に、前記弁体が前記弁座に離着することによって開閉される連通路（６ａ）を有してなるシートバルブ（６）とを備えてなる電磁弁において、
前記プランジャの外周面には、該プランジャの外周を一周する溝部（１１ａ）が備えられていると共に、該プランジャの摺動方向における流体の移動を可能としたオリフィス（２０ａ）が備えられたリング状部材（２０）が前記溝部内に嵌め込まれており、
前記スリーブの内壁面には段付き部（１０ａ）が形成され、前記段付き部にて前記スリーブのうち前記底面側よりも前記開口部側の内径が小さくされており、
前記段付き部は、前記コイルへの通電を行ったときに、前記弁体が前記弁座に着座するよりも前に、前記リング状部材が前記段付き部に接するように形成されていることを特徴とする電磁弁。