| 【発明の名称】 |
電磁弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】池田 純一
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| 【要約】 |
【課題】圧力制御を滑らかに行うことができる電磁弁を提供する。
【解決手段】スプール４の孔１５に挿通する軸体１６の第１弁体部１６ｂはスプール４の外側に配置されて、高圧流路５の開口部５ａ（弁座）に離・着座可能とされている。また、軸体１６の第２弁体部１６ｃはスプール室４ａ側に配置されているスプール４の孔形成部４ｃ（弁座）に離・着座可能とされている。スプール４が変位して第２弁体部１６ｃが離座（開弁）すると、軸体１６には差圧力が作用しなくなるが、この際、スプール４の変位に関してはこの差圧力はなんら影響するものではない。このため、ソレノイド機構１４が発生する電磁力に抗する力は、第２弁体部１６ｃの離座前（閉弁時）及び離座後（開弁時）でほとんど変化しないので、スプール４はスムーズに変位し、ひいては圧力制御を滑らかに（連続的に）行うことができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 中空のスプールを移動可能に収納するシリンダと、該シリンダ内に開口して該シリンダに３つ形成されそのうち１つが該シリンダ底部に開口する液体流路と、前記シリンダ底部における前記１つの液体流路の開口部に設けられたシリンダ側弁座と、前記スプールにおける前記シリンダ底部に対向する端部に形成した孔に移動可能に挿通される軸体と、前記スプールにおける前記孔に設けられたスプール側弁座と、前記軸体に形成され前記スプール側弁座及び前記シリンダ側弁座にそれぞれ離・着座する２つの弁体部と、前記スプールを作動する電磁付勢手段とを備えたことを特徴とする電磁弁。
【請求項２】 弁体部の弁座に当接する面部は、球面または円錐面に形成したことを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
【請求項３】 前記１つの液体流路には高圧液体が供給され、残りの２つの液体通路のうち一方の液体通路には低圧液体が供給され、かつ当該一方の液体通路は、前記スプールに形成された通路を介してスプール室に連通し、前記残りの２つの液体通路のうち他方の液体通路は、前記一方の液体通路及び前記１つの液体通路に対して、前記スプールの変位に応じて連通、遮断することを特徴とする請求項１または２記載の電磁弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の電子制御液圧ブレーキなどに用いられる電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電磁弁の一例として図４に示す電磁弁１がある。図４において、シリンダ２の室（シリンダ室）３内には中空のスプール４が移動可能に収納されている。シリンダ２にはシリンダ室３に開口する３つの液体流路が形成されている。３つの液体流路のうち一つには高圧液体が供給され、残りの２つの液体通路のうち一方には低圧流体が供給されるようになっており、これら供給液体に対応する液体流路をそれぞれ、高圧流路５、低圧流路６といい、前記残りの２つの液体通路のうち他方の液体流路を中間圧流路７という。
【０００３】高圧流路５はシリンダ２の図４左側の端部（以下、シリンダ底部３ａという）に開口している。低圧流路６はシリンダ２の図４右側の端部（以下、シリンダ他端部３ｂという）に開口している。中間圧流路７はシリンダ室３の周壁部に開口している。スプール４の周壁部にはスプール室４ａと中間圧流路７とを連通するように通路８が形成されている。
【０００４】また、スプール４の両端部にはそれぞれ孔９，１０が形成されており、この孔９に弁体１１，１２がそれぞれ移動可能に収納されている。２つの弁体１１，１２はそれぞれ、高圧流路５、低圧流路６に対応して配置されており、以下、それぞれ高圧側弁体１１、低圧側弁体１２という。高圧側弁体１１は、孔９に挿入される高圧側弁体軸部１１ａ高圧側弁体軸部１１ａと、高圧側弁体軸部１１ａに連接し前記孔９に比して大径でスプール室４ａ内に配置される高圧側大径部１１ｂとからなっており、高圧側弁体軸部１１ａの先端部が前記高圧流路５の開口部５ａに離・着座するようになっている。また、低圧側弁体１２は、高圧側弁体１１と同様に、低圧側弁体軸部１２ａと、低圧側大径部１２ｂとからなっており、低圧側弁体軸部１２ａの先端部が前記低圧流路６の開口部６ａに離・着座するようになっている。
【０００５】高圧側弁体１１と低圧側弁体１２との間には弁体用バネ１３が介装されており、両者を離間する方向に付勢している。さらに、この電磁弁１には、スプール４に電磁力を作用してこのスプール４を変位させるソレノイド機構１４（図２参照）が設けられている。
【０００６】この電磁弁１では、図４に示すように高圧側弁体１１、低圧側弁体１２が着座し、かつスプール４が中間位置にあり中間圧流路７に対して高圧流路５及び低圧流路６が閉じられた状態で、ソレノイド機構１４が作動してスプール４が右方向に変位すると、スプール４を介して高圧側弁体１１が右方向に変位して、高圧側弁体１１が離座し、高圧流路５とシリンダ室３とが連通し、さらにシリンダ室３、スプール室４ａ、通路８を介して中間圧流路７が高圧流路５と連通してその内圧が上昇する。
【０００７】また、上記と反対にスプール４が左方向に変位すると、高圧側弁体１１がスプール４を介して図４左方向に変位して、低圧側弁体１２が離座（開弁）し、中間圧流路７が低圧流路６と連通してその内圧が低下する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した電磁弁１では、低圧流路６と中間圧流路７の差圧が、低圧側弁体１２と低圧流路６の開口部６ａ（弁座）との接触円の面積、つまり有効受圧面積に加わるので、スプール４を左方向に変位して中間圧流路７の内圧を減圧する際、低圧側弁体１２が離座する前は、（差圧）×（有効受圧面積）の力（以下、差圧力という。）が低圧側弁体１２に低圧側弁体１２が着座する（閉じる）方向に作用し、ソレノイド機構１４には、当該差圧力及び弁体用バネ１３のバネ力等に抗する電磁力が要求される。一方、一旦、低圧側弁体１２が離座する（開く）と、中間圧流路７と低圧流路６とが連通することにより、低圧側弁体１２が離座する前には低圧側弁体１２に作用していた前記差圧力が作用しなくなり、その分、ソレノイド機構１４が発生する電磁力に抗する力が相対的に小さくなる。このため、スプール４の変位ひいては圧力制御が滑らかに（連続的に）行われなくなってしまう。
【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、圧力制御を滑らかに行うことができる電磁弁を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、中空のスプールを移動可能に収納するシリンダと、該シリンダ内に開口して該シリンダに３つ形成されそのうち１つが該シリンダ底部に開口する液体流路と、前記シリンダ底部における前記１つの液体流路の開口部に設けられたシリンダ側弁座と、前記スプールにおける前記シリンダ底部に対向する端部に形成した孔に移動可能に挿通される軸体と、前記スプールにおける前記孔に設けられたスプール側弁座と、前記軸体に形成され前記スプール側弁座及び前記シリンダ側弁座にそれぞれ離・着座する２つの弁体部と、前記スプールを作動する電磁付勢手段とを備えたことを特徴とする。請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、弁体部の弁座に当接する面部は、球面または円錐面に形成したことを特徴とする。請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、前記１つの液体流路には高圧液体が供給され、残りの２つの液体通路のうち一方の液体通路には低圧液体が供給され、かつ当該一方の液体通路は、前記スプールに形成された通路を介してスプール室に連通し、前記残りの２つの液体通路のうち他方の液体通路は、前記一方の液体通路及び前記１つの液体通路に対して、前記スプールの変位に応じて連通、遮断することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態の電磁弁１を図１に基づき、図４を参照して説明する。第１の実施の形態の電磁弁１は、図４の電磁弁１に比して、中間圧流路７、低圧流路６を入れ替えて配置したこと、スプール４の図１右側の端部（以下、スプール底部４ｂという）は閉塞して形成したこと、スプール４の図１左側の端部の孔１５に１つの軸体１６を収納したこと、弁体用バネ１３をスプール底部４ｂと軸体１６との間に介装したこと、シリンダ室３の図１左右側端部を連通させるようにシリンダ内流路１７を形成したことが主に異なっている。前記軸体１６は、前記孔１５に挿通される軸体軸部１６ａと、軸体軸部１６ａの両端側に形成された略球体状の第１、第２の２つの弁体部１６ｂ，１６ｃとからなっている。第１弁体部１６ｂはスプール４の外側に配置されて、高圧流路５の開口部５ａ（弁座を構成する）に離・着座可能とされている。また、第２弁体部１６ｃはスプール室４ａ側に配置されているスプール４の孔形成部４ｃ（弁座を構成する）に離・着座可能とされている。
【００１２】図１は第１弁体部１６ｂが着座し、第２弁体部１６ｃが離座（開弁）し、中間圧流路７に対して低圧流路６が連通した状態を示している。そして、第２弁体部１６ｃが離座（開弁）する前、すなわち第２弁体部１６ｃが着座（閉弁）している際には、スプール４は図１に比して右側にずれた状態にある。このように第２弁体部１６ｃが着座（閉弁）している状態では、軸体１６には中間圧流路７と低圧流路６との差圧による力（差圧力）が作用するものの、スプール４を図１左方向に変位する際には、前記差圧力には抗する必要がなく、スプール４を図１左方向に変位する際に必要とされる電磁力は、前記差圧力に抗しなくて済む分、小さい値になる。
【００１３】一方、スプール４が図１左方向に変位して第２弁体部１６ｃが離座（開弁）すると、軸体１６には差圧力が作用しなくなるが、この際、スプール４の変位に関してはこの差圧力はなんら影響するものではない。このため、ソレノイド機構１４が発生する電磁力（第２弁体部１６ｃの離座のために発生する電磁力）に抗する力は、第２弁体部１６ｃの離座前（閉弁時）及び離座後（開弁時）でほとんど変化しないので、スプール４はスムーズに変位し、ひいては圧力制御を滑らかに（連続的に）行うことができる。また、第１、第２弁体部１６ｂ，１６ｃの弁座に当接する面部は、球面に形成されており、開閉弁時に、流体の流量を徐々に変化させることが可能となり、これにより、圧力制御を滑らかに行うことができる。なお、第１、第２弁体部１６ｂ，１６ｃの弁座に当接する面部を円錐面に形成するように構成してもよい。
【００１４】次に、本発明の第２の実施の形態の電磁弁１を図２に基づき、図１及び図４を参照して説明する。図２において、シリンダ２は、シリンダ本体２０と、このシリンダ本体２０に圧入されシリンダ２の底部を構成する対向磁極２１と、対向磁極２１に嵌合し固定リング２２により対向磁極２１及びシリンダ本体２０に液密に保持されたスリーブ２３と、から大略構成されている。
【００１５】スリーブ２３にはコイル２４を収納したコイルケース２５が嵌合されている。コイルケース２５は、磁性材からなるコイルケース本体２６と、コイルケース本体２６の内周側に形成された環状溝部（符号省略）に嵌合される非磁性材（例えばＳＵＳ３０４）製の非磁性環状体２７とからなっている。前記スリーブ２３内には、前記コイル２４と共にソレノイド機構１４（電磁付勢手段）を構成するプランジャ２８が移動可能に収納されている。プランジャ２８の対向磁極２１に対向する面部には、対向磁極２１に形成された突部２９に挿通される凹部３０が形成されている。凹部３０には、非磁性体（例えばＳＵＳ３０４）のスペーサ３１が配置されており、前記凹部３０と突部２９が密着して戻りが悪くなるのを防止するようにしている。
【００１６】スリーブ２３の底部（符号省略）とプランジャ２８との間にはプランジャ用バネ３２が介装されており、プランジャ２８を図２右方に付勢し、ひいては対向磁極２１に形成した孔（符号省略）に挿通したロッド３３を介してスプール４を図２右方に押し付けられるようにしている。図２の軸体１６は、前記第１の実施の形態の軸体１６（図１）に比して、略球体状の第１、第２弁体部１６ｂ，１６ｃに代えて、軸体軸部１６ａの一端部に形成された略半球状の第１弁体部１６ｂ及び軸体軸部１６ａの他端側に形成され、先端側が略半球状をなす略円柱状の第２弁体部１６ｃを備えている。
【００１７】スプール底部４ｂとシリンダ他端部３ｂとの間にはスプール用バネ３４が介装されており、スプール４を図２左方向（シリンダ他端部３ｂから離間する方向）に付勢している。スプール用バネ３４、前記プランジャ用バネ３２、弁体用バネ１３の強さは、（スプール用バネ３４）＞（弁体用バネ１３）＞（プランジャ用バネ３２）となるように設定されている。
【００１８】この電磁弁１では、図２に示す状態で第１弁体部１６ｂは高圧流路５の開口部５ａ（弁座）に着座し、第２弁体部１６ｃはスプール４の孔形成部４ｃ（弁座）から離座し（全開状態）ており、中間圧流路７は低圧流路６に連通している。以下、第１弁体部１６ｂ及び高圧流路５の開口部５ａ（弁座）を高圧弁３５といい、第２弁体部１６ｃ及びスプール４の孔形成部４ｃ（弁座）を低圧弁３６という。この状態で、コイル２４への電流を徐々に増すと、プランジャ２８（ひいてはロッド３３を介したスプール４）は右方向に変位し、これにより低圧弁３６及び高圧弁３５が以下のように順次、開、閉弁することになる。
低圧弁３６全開（高圧弁３５閉）〔図２の状態。中間圧流路７が低圧流路６に連通〕
→低圧弁３６閉（高圧弁３５閉）〔中間圧流路７が低圧、高圧流路６，５と非連通。圧力保持〕
→高圧弁３５開（低圧弁３６閉）〔中間圧流路７が高圧流路５と連通〕
→高圧弁３５全開（低圧弁３６閉）〔中間圧流路７が高圧流路５と連通〕
【００１９】また、高圧弁３５全開（低圧弁３６閉）の状態から、上述したのと反対にコイル２４への電流を徐々に減少すると、低圧弁３６及び高圧弁３５が以下のように順次、開、閉弁することになる。
高圧弁３５全開（低圧弁３６閉）〔中間圧流路７が高圧流路５と連通〕
→高圧弁３５閉（低圧弁３６閉）〔中間圧流路７が低圧、高圧流路６，５と非連通。圧力保持〕
→低圧弁３６開（高圧弁３５閉）〔中間圧流路７が低圧流路６に連通〕
→ 低圧弁３６全開（高圧弁３５閉）〔図２の状態。中間圧流路７が低圧流路６に連通〕
【００２０】このような構成の電磁弁１では、前記低圧弁３６全開（高圧弁３５閉）→低圧弁３６閉（高圧弁３５閉）における低圧弁３６の開弁、閉弁の切換えの際には、コイル２４が発生する電磁力は、切換え前はスプール用バネ３４のバネ力、切換え後はスプール用バネ３４及び弁体用バネ１３の合成バネ力に抗すればよくて、差圧力に影響されることがない。このため、上述した従来技術で生じたような差圧力の大きな変化に伴うスプール４の非連続的な動きを招くことがなく、圧力制御を滑らかに（連続的に）行うことができる。
【００２１】また、前記低圧弁３６閉（高圧弁３５閉）→高圧弁３５開（低圧弁３６閉）における高圧弁３５の閉弁、開弁の切換えの際には、切換え前、第１弁体部１６ｂに高圧流路５及び中間圧流路７の差圧が作用するが、この差圧は軸体１６を開弁する方向（すなわち、弁体用バネ１３に抗する方向）に作用し、弁体用バネ１３のバネ力はこの差圧を含む大きさにされており、高圧弁３５を閉弁している。そして、この際、ソレノイド機構１４が発生する電磁力はスプール用バネ３４及び弁体用バネ１３の合成バネ力に抗する大きさになっている。一方、切換え後には、中間圧流路７が高圧流路５と連通することにより前記差圧が第１弁体部１６ｂに作用しなくなるが、スプール４移動には切換え前と同様にスプール用バネ３４及び弁体用バネ１３の合成バネ力に抗する力が必要となり、前記差圧力の変化に伴いソレノイド機構１４が発生する電磁力に抗する力は変化しない。このため、この高圧弁３５の閉弁、開弁の切換えの際にも、上述した従来技術で生じたような差圧力の大きな変化に伴うスプール４の非連続的な動きを招くことがなく、圧力制御を滑らかに（連続的に）行うことができる。
【００２２】また、前記高圧弁３５全開（低圧弁３６閉）〔中間圧流路７が高圧流路５と連通〕→高圧弁３５閉（低圧弁３６閉）〔中間圧流路７が低圧、高圧流路６，５と非連通。圧力保持〕における高圧弁３５の開弁、閉弁の切換えの際には、上述した低圧弁３６閉（高圧弁３５閉）→高圧弁３５開（低圧弁３６閉）における高圧弁３５の閉弁、開弁の切換えの際と同様に、差圧力の大きな変化に伴うスプール４の非連続的な動きを招くことがなく、圧力制御を滑らかに（連続的に）行うことができる。
【００２３】また、高圧弁３５閉（低圧弁３６閉）〔中間圧流路７が低圧、高圧流路６，５と非連通。圧力保持〕→低圧弁３６開（高圧弁３５閉）〔中間圧流路７が低圧流路６に連通〕における低圧弁３６の閉弁、開弁の切換えの際には、切換え前、第２弁体部１６ｃに中間圧流路７及び低圧流路６の差圧が作用するが、この差圧は軸体１６を開弁する方向（すなわち、弁体用バネ１３に抗する方向）に作用し、弁体用バネ１３のバネ力はこの差圧を含む大きさにされており、低圧弁３６を閉弁している。そして、この際、ソレノイド機構１４が発生する電磁力はスプール用バネ３４及び弁体用バネ１３の合成バネ力に抗する大きさになっている。一方、切換え後には、中間圧流路７が低圧流路６と連通することにより前記差圧が第２弁体部１６ｃに作用しなくなるが、スプール４移動には切換え前と同様にスプール用バネ３４及び弁体用バネ１３の合成バネ力に抗する力が必要となり、前記差圧力の変化に伴いソレノイド機構１４が発生する電磁力に抗する力は変化しない。このため、この低圧弁３６の閉弁、開弁の切換えの際にも、上述した従来技術で生じたような差圧力の大きな変化に伴うスプール４の非連続的な動きを招くことがなく、圧力制御を滑らかに（連続的に）行うことができる。
【００２４】次に、本発明の第３の実施の形態の電磁弁１を図３に基づき、図１、図２及び図４を参照して説明する。この電磁弁１は、第２の実施形態の電磁弁１（図２）に比して、図２のソレノイド機構１４がプッシュ式であったのに比してプル式であること、第２の実施形態のプランジャ２８とスプール４を一体化した一体化スプール４Ａを設けていること、高圧流路５をシリンダ他端部３ｂに設けたこと、一体化スプール４Ａの向きを第２の実施形態に比して反対向きに設け、第１弁体部１６ｂが高圧流路５の開口部５ａに離・着座するように構成したこと、スリーブ２３、プランジャ用バネ３２及びロッド３３を廃止したこと、シリンダ内流路１７に代えて一体化スプール４Ａにスプール内流路３７を形成し、シリンダ室３の図３左右側端部を連通させるようにしたこと、コイルケース本体２６と共にコイルケース２５を構成する非磁性環状体２７に代えて、シリンダ本体２０に結合するように非磁性環状体２７Ａを設けたことが主に異なっている。
【００２５】この電磁弁１も、コイル２４への通電により一体化スプール４Ａを変位させ、前記第２の実施の形態と略同様に低圧弁３６及び高圧弁３５の開閉弁が行われる。そして、この場合にも、低圧弁３６の開閉弁（開弁→閉弁、閉弁→開弁）の際及び高圧弁３５の開閉弁（開弁→閉弁、閉弁→開弁）の際、前記第２の実施の形態と同様に、上述した従来技術で生じたような差圧力の大きな変化に伴う一体化スプール４Ａの非連続的な動きを招くことがなく、圧力制御を滑らかに（連続的に）行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、１つの液体流路には高圧液体を供給し、残りの２つの液体通路のうち一方の液体通路には低圧液体を供給し、かつ当該一方の液体通路は、スプールに形成された通路を介してスプール室に連通し、前記残りの２つの液体通路のうち他方の液体通路は、前記一方の液体通路及び前記１つの液体通路に対して、前記スプールの変位に応じて連通、遮断するように構成することが可能となり、このように構成することにより、軸体に形成した弁体部のスプール側弁座に対する着座・離座の際、前記離座前の着座時に前記軸体に作用する前記他方の液体通路（中間圧）と前記一方の液圧流路（低圧）の差圧による力（差圧力）に抗することなく、電磁付勢手段の電磁力によりスプールを軸体とは別個に移動して着座・離座することができる。このため、電磁付勢手段の電磁力に抗する力が、離座前（閉弁）及び離座後（開弁）でほとんど変化しなくなり、スプールはスムーズに変位し、ひいては圧力制御を滑らかに（連続的に）行うことができる。請求項２記載の発明によれば、弁体部の弁座に当接する面部は、球面または円錐面に形成されており、開閉弁時に、流体の流量を徐々に変化させることが可能となり、これにより、圧力制御を滑らかに行うことができる。請求項３記載の発明によれば、１つの液体流路には高圧液体が供給され、残りの２つの液体通路のうち一方の液体通路には低圧液体が供給され、かつ当該一方の液体通路は、スプールに形成された通路を介してスプール室に連通し、前記残りの２つの液体通路のうち他方の液体通路は、前記一方の液体通路及び前記１つの液体通路に対して、前記スプールの変位に応じて連通、遮断するので、請求項１記載の発明と同様にして圧力制御を滑らかに（連続的に）行うことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０５６
【氏名又は名称】トキコ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月３１日（１９９９．３．３１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８６１８
【弁理士】
【氏名又は名称】萼 経夫 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２８３３２１（Ｐ２０００−２８３３２１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−９２７２０ |
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