JP5079966B2 - 特に自動車の液圧式ブレーキ装置のための電磁作動弁 - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の電磁作動弁から出発する。
【０００２】
このような形式の、比例圧力制御弁として形成された弁は既に公知である（ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１３４４９０号明細書）。良好な制御特性を得るためには、無電流状態で閉じられるシート弁を装備した前記の公知の圧力制限弁はプランジャ型可動子原理に基づき構成されている。つまり、磁心の端面側に凹所が設けられており、この凹所にほぼ円筒形の磁気可動子が、磁心を被覆している電気的な巻線に供給される電流に関連して多少なりとも深く侵入する。この場合、磁気可動子に作用する磁力は液圧力によってシート弁の開放という意味で助成される一方、戻しばねの力は前記液圧力に抗して作用する。
【０００３】
但し、この公知の弁は、プランジャ型可動子原理が磁心及び磁気可動子の構成において増大された手間を要するという欠点を有している。小さなサブギャップを得るためには、特に磁気可動子と磁心との間の小さな半径方向製作誤差が必要とされる。このこともやはり、小さなガイド遊びを有する磁気可動子の手間のかかるガイドを生ぜしめる。なぜならば、磁気可動子に対する横方向力は機能欠陥を生ぜしめる恐れがあるからである。従って、前記の公知の弁の製作は高価である。
【０００４】
更に、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６０４３１７号明細書から、フラット可動子原理に基づいて作動する電磁作動弁が公知であり、この電磁作動弁は無電流状態で開いたシート弁を有している。この公知の弁は２位置弁（開放弁、閉鎖弁）のように構成されているにも関わらず、戻しばねの力と液圧力とに抗して作用する磁力を制御することにより、比例弁のように小さな行程で、但し比例弁の複雑な構成は有さずに、任意の複数の中間位置へ移動することができる。このためには、主としてシート弁の構成並びに磁力特性線と戻しばねとの適合が寄与している。
【０００５】
発明の利点
冒頭で述べた比例弁に対して請求項１の特徴部に記載の構成を有する本発明による電磁作動弁は、フラット可動子を備えた２位置弁の簡単な構成を有してはいるが、比例弁のように動作するという利点を有している。フラット可動子の場合、磁気回路の磁力線は作業ギャップ内で主として互いに面した磁心と磁気可動子との平らな端面間で延びているので、この構成では半径方向製作誤差の影響は少ない。更に、シート弁域及びプランジャ域の構成が、圧力制御弁として働く本発明による弁の安定した制御特性に寄与している。即ち、圧力媒体流入側を支配する圧力がシート弁を開放するための磁力を助成する。弁座から流出する圧力媒体は、閉鎖部材とプランジャとに沿って乱流無しで磁気可動子の方へ導かれて開放作用を及ぼす。圧力媒体流入部と圧力媒体流出部との間の差圧が減少するにつれて前記力作用は低下し、電流に関連して調節される圧力が前記流出部に達すると、弁はシート弁の安定した閉鎖位置に到達する。この制御過程は、多くの使用目的に関して十分な動力学及び制御特性を以て進行する。
【０００６】
本発明による弁の有利な構成は、請求項２に記載されている。
【０００７】
実施例の説明
図１に示した、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５４６６４７号明細書に記載の非人力ブレーキ装置等の自動車の液圧式ブレーキ装置のための電磁作動弁１０は、主として２つの構成群、即ち弁ブロック１２の段付孔１１に固定された液圧式部分１３と、この液圧式部分に被せ嵌められた電気式部分１４とから成っている。
【０００８】
弁１０の液圧式部分１３は長手方向で穿孔された弁体１６を有しており、この弁体１６は可動子ガイドスリーブ１７に結合されている。これらの弁体１６と可動子ガイドスリーブ１７とは、第１のかしめ締結部１８によって弁ブロック１２の段付孔１１内で固定されている。弁体１６は弁１０の圧力媒体流入部１９を有しており、この圧力媒体流入部１９は、前記段付孔１１の孔底部に開口している圧力媒体用の流入通路２０と接続している。圧力媒体流入部１９と流入通路２０との間で段付孔１１にはフィルタディスク２１が収容されている。
【０００９】
孔底部とは反対の側の領域において、弁体１６には中空円錐形の弁座２４に移行する流入孔２３が設けられている。前記弁座２４にはプランジャ２５に形成された半球形の閉鎖部材２６が対応配置されている。弁座２４と閉鎖部材２６とは、図２に基づき以下で詳しく説明するシート弁２７を形成している。
【００１０】
可動子ガイドスリーブ１７内で弁体１６上には弁室２９が続いており、この弁室２９では磁気可動子３０が長手方向可動にガイドされている。この磁気可動子３０は、半径方向で延びる端面３１，３２を備えたほぼ真っ直ぐな円筒形状を有している。ピン３３を以て磁気可動子３０にプレス嵌めされたプランジャ２５は、弁体１６に面した側の端面３１から上昇する。弁体１６と磁気可動子３０との間に位置する弁室２９の部分は、可動子ガイドスリーブ１７の開口３４を介して弁１０の圧力媒体流出部３５に接続しており、更に、段付孔１１に開口する弁ブロック１２の流出通路３６に接続している。プランジャ２５は別として、弁体１６と磁気可動子３０との間に位置する弁室２９の部分に構成部材は組み込まれていない。
【００１１】
磁気可動子３０は可動子ガイドスリーブ１７に対して比較的大きな半径方向遊びを有している。当該磁気可動子３０にはその全長にわたって延びる２つの長手方向溝３８が設けられている。磁気可動子３０の、弁体１６とは反対の側の端面３２の領域には、圧縮コイルばねの形の戻しばね３９が収容されている。この戻しばね３９は比較的高い剛性を有しており且つプレロードをかけられて、磁心４２の半径方向で延びる端面４１に支持された残留ギャップディスク４０に作用する。前記磁心４２の長さの一部は可動子ガイドスリーブ１７に係合しており、この可動子ガイドスリーブ１７と磁心４２は圧力媒体密に結合されている。磁気可動子３０の端面３２と残留ギャップディスク４０との間には、弁１０の開放行程を規定する作業ギャップ４３が位置している。
【００１２】
弁ブロック１２の段付孔１１内の可動子ガイドスリーブ１７の周面側には、圧力媒体流出部３５と流出通路３６との間に配置されたフィルタスリーブ４５が取り付けられている。このフィルタスリーブ４５上には段付孔１１の開口に向かってシールリング４６、ディスク４７及びブシュ４８が続いており、このブシュ４８は第２のかしめ締結部４９によって弁ブロック１２の段付孔１１に固定されている。
【００１３】
弁の液圧式部分１３に被せ嵌められた電気式部分１４は、リングディスク５１を有するケーシング５０によって取り囲まれた、電気的な巻線５３を備えたコイル５２を有している。前記ケーシング５０が半径方向内側で磁心４２に接続している一方で、前記リングディスク５１はブシュ４８に接続している。
【００１４】
磁気可動子３０、磁心４２、ブシュ４８、ケーシング５０及びリングディスク５１がそれぞれ導磁性の材料から成っているのに対して、可動子ガイドスリーブ１７及び残留ギャップディスク４０は非導磁性である。電気的な巻線５３に給電すると発生する磁気回路は、電気式部分１４の磁心４２、残留ギャップディスク４０、磁気可動子３０、可動子ガイドスリーブ１７、リングディスク５１及びケーシング５０にわたって延在する。この場合、磁気可動子３０と磁心４２とは、フラット可動子原理に基づいて協働する。
【００１５】
圧力制御弁としての弁１０の機能に関して重要なシート弁２７の領域は、図２に基づき説明する以下の構成を有している。
【００１６】
中空円錐形の弁座２４は最高７５°の円錐角αを有している。弁座２４は弁室２９に対して弁体１６の平らな凹所５５により縁部鋭く制限されている。半球形の閉鎖部材２６の半径Ｒ_１は、流入孔２３の直径Ｄ_１がシート弁２７のシール直径Ｄ_２にほぼ等しくなるように、弁座２４に合わされている。閉鎖部材２６上にはプランジャ２５の比較的短い円筒形区分５６が続いている。この円筒形区分５６は閉鎖部材２６の半径Ｒ_１の２倍に相当する直径Ｄ_３を有している。更に、円筒区分５６には磁気可動子３０に向かってプランジャ２５の円錐形区分５７が連続して続いている。この円錐形区分５７は約３５°の円錐角βを有しており且つ丸みをつけられた、半径Ｒ_２を有する移行部を以て磁気可動子３０の端面３１に連続的に移行している。
【００１７】
流入孔２３内は、弁１０を上で述べた非人力ブレーキ装置に使用した場合に高圧ポンプ又は圧力媒体蓄え器によって供給される圧力ｐ_１が支配している。弁室２９内は、値０〜ｐ_１の圧力ｐ_２が支配していてよい。
【００１８】
電磁作動弁１０は以下の機能形式を有している。即ち：
電気的な巻線５３の無給電状態から出発するので、シート弁２７は（図１及び図２に示したような）閉鎖位置を占めている。シート弁２７の流入側は比較的高い圧力ｐ_１が支配しており、流出側は非常に低い圧力ｐ_２が支配している。シート弁２７を圧力ｐ_１の許容し得る最大値まで閉鎖位置に保持する予負荷された戻しばね３９は、力ｆを磁気可動子３０とプランジャ２５とに加える。弁１０において弁開放行程Ｈにわたって作用する力Ｆ、つまりばね力Ｆ_Ｆ、磁力Ｆ_Ｍ及び液圧力Ｆ_Ｐを表す図３の線図では、ばね３９の前記予負荷力ｆは縦座標の行程０のところに示されている。線図では、戻しばね３９に起因するばね力Ｆ_Ｆの経過は、弁開放行程Ｈが増大するにつれて単調に上昇する経過を有する直線として示されている。ばね力特性線の比較的大きな勾配に関しては、戻しばね３９の高い剛性が重要である。第２の特性線は、一定の電流Ｉ及び圧力ｐ_１, ｐ_２間の一定の差圧δ_Ｐにおいて付加的に互いに組み合わされた磁力Ｆ_Ｍ及び液圧力Ｆ_Ｐの経過を示している。この特性線Ｆ_Ｍ＋Ｆ_Ｐは、弁開放行程Ｈの増大に伴って単調に上昇する経過を有しているが、この経過の勾配は特性線Ｆ_Ｆの勾配よりも小さい。比較的なだらかな前記特性線Ｆ_Ｍ＋Ｆ_Ｐの経過は主として磁気回路の設計、つまり比較的大きな作業ギャップ４３と比較的厚い残留ギャップディスク４０とに基づき得られる。更に、プランジャ２５と磁気可動子３０とに対する液圧力Ｆ_Ｐの影響は、シール直径Ｄ_２が比較的小さく、磁気可動子３０の周面が圧力媒体によって全面的に洗われていることにより小さく保持されている。２本の特性線の交点には弁１０の作動点ＡＰが位置しており、この作動点ＡＰにおいてシート弁２７は作動行程ｈを占めている。コイル５２の電気的な巻線５３に印加される電流Ｉを変化させることにより、特性線Ｆ_Ｍ＋Ｆ_Ｐは線図内でシフト可能であり、これに基づき作動点ＡＰは別の行程ｈへ調節可能である。
【００１９】
コイル５２の電気的な巻線５３に給電すると、磁力Ｆ_Ｍは開放するという意味で磁気可動子３０に対して作用する。プランジャ２５には差圧ｐ_１−ｐ_２に基づき生ぜしめられた液圧力Ｆ_Ｐも開放作用を及ぼす。これに対して、閉鎖作用を及ぼす戻しばね３０の力Ｆ_Ｆは電流Ｉが十分に高いと克服されて、シート弁２７が開く。圧力媒体は、弁１０の圧力媒体流入部１９から圧力媒体流出部３５へ流れる。この場合、圧力媒体はプランジャ２５に沿ってプランジャ及び磁気可動子３０の端面３１へ流れ、磁気可動子３０に開放作用を及ぼす。弁室２９内の圧力ｐ_２の上昇に伴い、磁気可動子３０において圧力不均衡が発生し、この圧力不均衡は開放作用を及ぼす液圧力Ｆ_Ｐを減少させる。電流Ｉに対応した流出側の圧力ｐ_２に到達すると、戻しばね３０によって供給されるばね力Ｆ_Ｆがシート弁２７を閉鎖位置に移動させる。弁１０の設計に基づき、流出側の圧力ｐ_２は、電気的な巻線５３に供給される電流Ｉに比例する。
【００２０】
電磁作動弁１０は、障害が小さな場合はセルフスタビライズする。即ち、磁力Ｆ_Ｍ、液圧力Ｆ_Ｐ及びばね力Ｆ_Ｆ間で力均衡が生ぜしめられると、弁１０の作動点ＡＰが占められる。例えば液圧力Ｆ_Ｐの変動によって惹起される前記力均衡の妨害は、作動点ＡＰの一時的なシフトしか生ぜしめない。即ち、液圧力Ｆ_Ｐの増大は弁開放行程Ｈを拡大させ、結果的にばね力Ｆ_Ｆも同時に増大する。その結果、作動点ＡＰは最初にばね力特性線Ｆ_Ｆ上で移動するが、液圧的な障害が無くなった後にばね力Ｆ_Ｆによって磁気可動子３０が戻ってくることに基づき作動行程ｈへ調整される。
【００２１】
弁１０は、無給電状態において圧力制限弁として使用することもできる。即ち、戻しばね３９の予負荷力ｆよりも小さな、開放作用を及ぼす液圧力Ｆ_Ｐを生ぜしめる、圧力媒体流入部１９において支配的な圧力ｐ_１においては、シート弁２７は閉鎖位置に留まる。逆に、より高い圧力において戻しばね３９の予負荷力ｆが克服されると、シート弁２７が開いて圧力媒体は弁１０の圧力媒体流入部１９から圧力媒体流出部３５へ圧力を制限しながら流出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 シート弁を備えた電磁作動弁の縦断面図である。
【図２】 無給電状態で閉鎖位置にあるシート弁を図１に比べて拡大した縮尺で示した図である。
【図３】 弁の弁開放行程にわたって作用する力の線図である。
【符号の説明】
１０ 電磁作動弁、 １１ 段付孔、 １２ 弁ブロック、 １３ 液圧式部分、 １４ 電気式部分、 １６ 弁体、 １７ 可動子ガイドスリーブ、 １８，４９ かしめ締結部、 １９ 圧力媒体流入部、 ２０ 流入通路、 ２１ フィルタディスク、 ２３ 流入孔、 ２４ 弁座、 ２５ プランジャ、 ２６ 閉鎖部材、 ２７ シート弁、 ２９ 弁室、 ３０ 磁気可動子、 ３１，３２ 端面、 ３３ ピン、 ３４ 開口、 ３５ 圧力媒体流出部、 ３６ 流出通路、 ３９ 戻しばね、 ４０ 残留ギャップディスク、 ４１ 端面、 ４２ 磁心、 ４３ 作業ギャップ、 ４５ フィルタスリーブ、 ４６ シールリング、 ４７ ディスク、 ４８ ブシュ、 ５０ ケーシング、 ５１ リングディスク、 ５２ コイル、 ５３ 巻線、 ５５ 凹所、 ５６ 円筒形区分、 ５７ 円錐形区分

Claims (2)

1. 特に自動車の液圧式ブレーキ装置のための電磁作動弁（１０）であって、無電流状態で閉じられるシート弁（２７）が圧力媒体流入部（１９）と圧力媒体流出部（３５）との間に設けられており、前記シート弁（２７）が、中空円錐形の弁座（２４）及びプランジャ（２５）に形成された半球形の閉鎖部材（２６）を有しており、前記弁座（２４）の中心に、圧力媒体流入部（１９）に接続している流入孔（２３）が開口しており、シート弁（２７）に開放作用を及ぼす磁気可動子（３０）がプランジャ（２５）に係合しており、前記磁気可動子にはプランジャとは反対の側で磁心（４２）が対応配置されており、磁気可動子（３０）に、シート弁（２７）に閉鎖作用を及ぼす予負荷された戻しばね（３９）が支持されている形式のものにおいて、
   イ）流入孔（２３）の直径（Ｄ_１）がシート弁（２７）のシール直径（Ｄ_２）とほぼ等しくなっており、
   ロ）弁座（２４）の円錐角（α）が最大７５°であり、
   ハ）弁座（２４）から流出する圧力媒体が、プランジャ（２５）に沿って連続的に半径方向で延びる磁気可動子（３０）のほぼ平らな端面（３１）に向かって、プランジャ（２５）と磁気可動子（３０）との間の丸みをつけられた移行部を介して案内可能であり、
   ニ）磁気可動子（３０）と磁心（４２）とが、径方向に伸びる平らな端面（３２，４１）で互いに対向して協働するようになっており、磁心（４２）の端面（４１）側には、磁気可動子（３０）が侵入する凹部が設けられておらず、
   ホ）磁気可動子（３０）に加えられる、閉鎖部材（２６）に伝達される磁力（Ｆ_Ｍ）が連続的に可変であり、しかも、該磁力の特性線が、弁開放行程（Ｈ）の増大に伴って圧力媒体により生ぜしめられる、閉鎖部材（２６）及び磁気可動子（３０）に作用する液圧力（Ｆ_Ｐ）と一緒に単調に上昇するように弁（１０）の磁気回路が形成されており、
   ヘ）閉鎖部材（２６）において戻しばね（３９）により生ぜしめられる力（Ｆ_Ｆ）が、該力が弁開放行程（Ｈ）の増大に伴って単調に上昇する特性線を有しており、該特性線の正の勾配が、磁力特性線及び液圧力特性線の正の勾配よりも大であるように適合されていることを特徴とする、特に自動車の液圧式ブレーキ装置のための電磁作動弁。
2. 半球形の閉鎖部材（２６）がプランジャ（２５）の円筒形区分（５６）に連続的に一体成形されており、該円筒形区分の弁座とは反対の側には小さな円錐度を有するプランジャ（２５）の円錐形区分（５７）が続いており、該円錐形区分には移行半径（Ｒ_２）の後に半径方向で延びるプランジャ（２５）及び／又は磁気可動子（３０）の端面（３１）が続いている、請求項１記載の弁。

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