JP2000274414A - 電磁比例制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体圧機器への出力圧を複数段階に切替可能
で、例えば油圧ブレーキユニットへの油圧供給の制御に
使用すると、ブレーキ操作に応じた急制動や緩制動を容
易且つ安価に実現することができる電磁比例制御弁を得
る。 【解決手段】 弁ハウジング１０には、入力ポート２１
として、アキュムレータ３から作動流体を絞り２７を介
して受ける第１入力ポート２１ａ、前記絞り２７を介さ
ず受ける第２入力ポート２１ｂを備え、弁ハウジング１
０内をアクチュエータ１５により移動操作可能な弁体１
３には、その移動量に応じて、第１入力ポート２１ａ及
び第２入力ポート２１ｂを共に出力ポート２３から遮断
する非出力モードと、第１入力ポート２１ａのみ出力ポ
ート２３に連通させる第１出力モードと、少なくとも第
２入力ポート２１ｂを出力ポート２３に連通させる第２
出力モードとに切替可能にする、連通路３０が形成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧機器への作
動流体の供給を制御するべく、流体圧機器と所定圧の作
動流体を貯留したアキュムレータとの間に配備する電磁
比例制御弁に関し、詳しくは、油圧ブレーキへの油圧供
給の制御等に用いて好適な電磁比例制御弁に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】最近の車両のブレーキ装置は、アンチロ
ックブレーキシステムの装備や、トラクションコントロ
ールシステムの装備など、ブレーキ機能のインテリジェ
ント化が活発に行われている。そして、このようなイン
テリジェント化への対応のため、ブレーキ装置の電動化
が進められている。ブレーキ装置の電動化の方法の一つ
として、所定圧の作動流体を貯留したアキュムレータと
アキュムレータから供給される流体圧によって動作する
ブレーキユニットとの間に電磁比例制御弁を配備して、
電磁比例制御弁の電気的な動作制御によって、制動力を
制御可能にする方法が提案されている。

【０００３】そして、ブレーキユニットへの圧力供給の
制御等に使用される電磁比例制御弁としては、従来よ
り、アキュムレータに接続される入力ポートとブレーキ
ユニットに接続される出力ポートとを備えた弁ハウジン
グと、この弁ハウジング内を移動可能に設けられると共
に移動位置に応じて入力ポートと出力ポートとを連通状
態又は非連通状態に切り替える連通路を有した弁体と、
弁体を制御信号に基づいて移動動作するアクチュエータ
とを備えた構成のものが普及している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、例えば特公
平７−１０１０７０号公報にも開示のように、従来の電
磁比例制御弁は、通常、入力ポートを一つしか装備して
おらず、アクチュエータの作動により入力ポートを出力
ポートに連通させた時のアキュムレータから出力ポート
までの加圧通路が単一である。そのため、出力圧の微調
整を広範囲で実現することが難しい。例えば、ブレーキ
操作に応じた急制動を実現するために、入力ポートと出
力ポートとの間を連通する弁体上の連通路の径を急加圧
可能な大きさに設定すると、緩制動に対応する緩加圧が
必要な時に、弁体の僅かな移動で出力圧が大きく変動し
てしまうため、速やかに目標液圧に調整することが極め
て困難になる。結局、従来の電磁比例制御弁では、ブレ
ーキの急制動や緩制動に対応する急加圧と緩加圧の双方
の高精度化が非常に難しく、弁体の移動量の微調整のた
めに高精度のアクチュエータが必要となったり、あるい
はアクチュエータの高度な動作制御が必要となって、ブ
レーキ装置のコストアップを招くという問題が生じた。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、出力ポートに連通する入力ポートの切替により流体
圧機器への出力圧を複数段階に切替可能で、例えば、油
圧ブレーキユニットへの油圧供給の制御に使用した場
合、高精度アクチュエータの装備やアクチュエータの動
作制御の高度化等に頼らずとも、広範囲な出力圧の微調
整が容易に実現できて、ブレーキの急制動や緩制動に対
応した急加圧と緩加圧とを可能にし、且つブレーキ装置
のコスト低減を図ることのできる電磁比例制御弁を提供
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
の本発明に係る電磁比例制御弁は、アキュムレータに接
続される入力ポートと流体圧機器に接続される出力ポー
トとを備えた弁ハウジングと、この弁ハウジング内を移
動可能に設けられると共に移動位置に応じて前記入力ポ
ートと出力ポートとを連通状態又は非連通状態に切り替
える連通路を有した弁体と、前記弁体を制御信号に基づ
いて駆動するアクチュエータとを備えた電磁比例制御弁
において、前記弁ハウジングには、入力ポートとして、
前記アキュムレータから作動流体を絞りを介して受ける
第１入力ポートと、前記絞りを介さず受ける第２入力ポ
ートとを備え、前記弁体には、前記アクチュエータによ
って付与される移動量に応じて、前記第１入力ポート及
び前記第２入力ポートを共に前記出力ポートから遮断す
る非出力モードと、前記第１入力ポートのみ前記出力ポ
ートに連通させる第１出力モードと、少なくとも前記第
２入力ポートを前記出力ポートに連通させる第２出力モ
ードとに切替可能に、前記連通路を形成したことを特徴
とする。

【０００７】そして、上記構成の電磁比例制御弁では、
弁ハウジングに第１入力ポートと第２入力ポートとの複
数の入力ポートが備えられていて、弁ハウジング内の弁
体の位置をアクチュエータによって変えることで、制御
弁としての動作を、第１入力ポート及び第２入力ポート
を共に出力ポートから遮断する非出力モードと、第１入
力ポートのみ出力ポートに連通させる第１出力モード
と、少なくとも第２入力ポートを出力ポートに連通させ
る第２出力モードとの３つの動作モードに切替可能であ
る。そして、第１入力ポート及び第２入力ポートは、ア
キュムレータから供給される作動流体の通過量を絞りに
よって相異させているため、出力モードの切替（即ち、
出力ポートに連通する入力ポートの切替）により流体圧
機器への出力圧を複数段階に切替できる。

【０００８】なお、好ましくは、上記の電磁比例制御弁
において、前記アクチュエータは、前記弁体の移動に必
要な付勢力を制御信号に応じて出力すると共に、前記付
勢力が規定値以下の場合には、前記弁体の移動を規制し
て、前記第１出力モードから前記第２出力モードへの移
行を制限する予負荷ばねを設けた構成とするとよい。

【０００９】このようにすると、アクチュエータの出力
が規定値以下であれば、予負荷ばねの付勢力により弁体
の移動が規制されて、アクチュエータの出力を微調整せ
ずとも、弁体の位置が予負荷ばねの付勢力により自動的
に適正な動作モード位置に切り替わる。即ち、アクチュ
エータの動作を制御する制御装置に、アクチュエータの
出力を微調整可能にするための高度な制御機構を組み込
まずとも、電磁比例制御弁の動作モードを適正に切替で
きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電磁比例制御
弁を適用した油圧ブレーキ装置の好適な実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る電磁
比例制御弁を適用した油圧ブレーキ装置の一実施形態を
示す概略構成図、図２はこの油圧ブレーキ装置の緩制動
時の電磁比例制御弁の作動状態を示す説明図、図３はこ
の油圧ブレーキ装置の急制動時の電磁比例制御弁の作動
状態を示す説明図、図４はこの油圧ブレーキ装置の制動
解除時の電磁比例制御弁の作動状態を示す説明図であ
る。

【００１１】油圧ブレーキ装置１は、所定圧の油圧を貯
留したアキュムレータ３と、アキュムレータ３から供給
される油圧によって動作する油圧ブレーキユニット５と
の間に電磁比例制御弁７を接続して、電磁比例制御弁７
の電気的な動作制御によって、制動力を制御するもので
ある。

【００１２】電磁比例制御弁７は、弁ハウジング１０
と、弁ハウジング１０内を移動可能な弁体１３と、弁ハ
ウジング１０内の弁体１３を移動操作するアクチュエー
タ１５と、油圧ブレーキユニット５の油圧を開放するリ
ザーバ１７とから構成されている。

【００１３】そして、弁ハウジング１０は、アキュムレ
ータ３に接続されてアキュムレータ３から作動油の供給
を受ける入力ポート２１と、流体圧機器である油圧ブレ
ーキユニット５に接続されて作動油を油圧ブレーキユニ
ット５に出力する出力ポート２３と、油圧ブレーキユニ
ット５の圧力を開放するためリザーバ１７に接続される
開放ポート２５と、弁体１３を摺動可能に支持する中空
部２６とを設けて構成される。入力ポート２１は、弁ハ
ウジング１０の中間部付近に、中空部２６に連通するよ
うに穿設されている。出力ポート２３は、弁ハウジング
１０の先端面の中心に、中空部２６に連通するように穿
設されている。開放ポート２５は、弁ハウジング１０の
基端寄りの位置に、中空部２６に連通するように穿設さ
れている。

【００１４】本実施形態での弁ハウジング１０は、入力
ポート２１として、アキュムレータ３から作動流体を絞
り２７を介して受ける第１入力ポート２１ａと、アキュ
ムレータ３からの作動流体を前記の絞り２７を介さず受
ける第２入力ポート２１ｂとを備える。

【００１５】弁体１３は中空部２６内を摺動するピスト
ンで、弁体１３には、第１入力ポート２１ａ、第２入力
ポート２１ｂ及び開放ポート２５を、出力ポート２３に
連通させるための連通路３０が形成されている。この連
通路３０は、アクチュエータ１５によって移動操作され
る弁ハウジング１０内での移動量に応じて、動作モード
が非出力モード、第１出力モード、第２出力モードの三
モードに切替可能に形成されている。非出力モードは、
第１入力ポート２１ａ及び第２入力ポート２１ｂを共に
出力ポート２３から遮断する動作モードで、詳しくは、
図４に示す圧力開放モードと、図１に示した圧力保持モ
ードとの二モードに対応する。

【００１６】圧力開放モードは、図４に示すように、第
１入力ポート２１ａ及び第２入力ポート２１ｂが共に出
力ポート２３から遮断される一方で、開放ポート２５が
出力ポート２３に連通して、油圧ブレーキユニット５の
圧力がリザーバ１７に開放される動作モードである。こ
の圧力開放モードは、弁体１３がアクチュエータ１５に
規制され弁ハウジング１０の基端側に最大限に後退する
ことで実現される。

【００１７】圧力保持モードは、図１に示すように、第
１入力ポート２１ａ及び第２入力ポート２１ｂが共に出
力ポート２３から遮断されるだけでなく、開放ポート２
５も出力ポート２３から遮断されて、油圧ブレーキユニ
ット５の圧力が保持される動作モードである。この圧力
保持モードは、図４の状態から弁体１３が弁ハウジング
１０の先端側に少量移動することで実現される。

【００１８】第１出力モードは、図２に示すように、第
１入力ポート２１ａのみ出力ポート２３に連通させる動
作モードで、アキュムレータ３からの作動油の供給を絞
り２７によって低減させて、緩制動に対応する緩加圧を
実現する動作モードである。この第１出力モードは、図
１の状態から弁体１３が弁ハウジング１０の先端側に適
宜量移動することで実現される。

【００１９】第２出力モードは、図３に示すように、第
１入力ポート２１ａと第２入力ポート２１ｂを共に出力
ポート２３に連通させる動作モードである。本実施の形
態の場合、第２入力ポート２１ｂは、アキュムレータ３
からの作動流体が絞りを介さずに流入するため、第１出
力モードよりも高速な作動油出力が可能になる。この第
２出力モードは、急制動に対応する急加圧を実現する動
作モードであり、図２の状態から更に弁体１３が弁ハウ
ジング１０の先端側に適宜量移動することで実現され
る。

【００２０】アクチュエータ１５は、図示略の制御装置
が出力する制御信号に基づいて作動する。図示略の制御
装置は、ブレーキペダルの踏下量、踏下速度等に応じた
制御信号を出力する。具体的には、アクチュエータ１５
は、図示略の制御装置の出力する制御信号に応じて、弁
体１３に当接しているロッド１５ａを進退駆動して、ロ
ッド１５ａを介して、弁体１３に出力ポート２３側への
移動に必要な力を付与する。ロッド１５ａの駆動源とし
ては、例えば、モータや比例ソレノイドを利用すること
が可能である。

【００２１】本実施形態の場合、出力ポート２３側に
は、弁体１３が摺動する中空部２６と連通するように、
中空部２６よりも内径が大きな拡径中空部３３が装備さ
れている。そして、この拡径中空部３３には、弁体１３
をロッド１５ａに当接した状態に維持する戻しばね３５
と、拡径中空部３３と中空部２６との境界の段差に衝接
して位置規制される押さえ板３７を中空部２６側に付勢
する予負荷ばね３９とが装備されている。

【００２２】予負荷ばね３９は、アクチュエータ１５の
弁体１３に対する付勢力が規定値以下の場合には、アク
チュエータ１５による弁体１３の移動を規制して、第１
出力モードから第２出力モードへの移行を制限する。具
体的には、アクチュエータ１５が弁体１３を出力ポート
２３側に押圧する力をＦ、拡径中空部３３内に密封され
た作動油圧をＰ、作動油圧Ｐを受ける弁体１３の横断面
積をＡ、予負荷ばね３９の付勢力をＳ、戻しばね３５の
付勢力をｆ（但し、ｆは、Ｓと比較して極めて小さい）
とするとき、ブレーキ操作がなされていないか、ブレー
キ操作が解除された場合は、 ｆ＞Ｆ ……（１） となり、電磁比例制御弁は、図４に示す圧力開放モード
となる。

【００２３】ブレーキ操作がなされても、ブレーキペダ
ルの踏下力及び踏下速度が小さな緩制動の場合には、 Ｐ×Ａ＋ｆ＜Ｆ＜Ｐ×Ａ＋ｆ＋Ｓ ……（２） となり、電磁比例制御弁は、図２に示す第１出力モード
となる。

【００２４】ブレーキ操作時のブレーキペダルの踏下力
及び踏下速度が大きな急制動の場合には、 Ｆ＝Ｐ×Ａ＋ｆ＋Ｓ₁＞Ｐ×Ａ＋ｆ＋Ｓ ……（３） となり、電磁比例制御弁は、図３に示す第２出力モード
となる。なお、上記の（３）式において、Ｓ₁ は、図３
において、長さＬ₁ だけ圧縮された状態の予負荷ばね３
９の付勢力である。

【００２５】ブレーキ操作がなされていても、ブレーキ
ペダルの踏下量が一定の場合には、 Ｆ＜Ｐ×Ａ＋ｆ ……（４） となり、電磁比例制御弁は、図１に示す圧力保持モード
となる。なお、本実施形態の場合、圧力保持モード時の
弁体１３の端部と、予負荷ばね３９により付勢された押
さえ板３７の初期位置との間には、図１に示すように、
遊隙Ｌ₀ が設定されていて、圧力保持モードから図２に
示す第１出力モードに移行する際には、弁体１３が出力
ポート２３側に距離Ｌ₀ だけ移動することが必要にな
る。

【００２６】以上の電磁比例制御弁７によれば、弁ハウ
ジング１０に第１入力ポート２１ａ及び第２入力ポート
２１ｂの複数の入力ポート２１が備えられていて、弁体
１３の位置をアクチュエータ１５によって変えること
で、制御弁としての動作を、出力ポート２３側の液圧を
保持する圧力保持モード、出力ポート２３側の液圧を開
放する圧力開放モード、第１入力ポート２１ａからの作
動流体の供給により出力ポート２３側を加圧する第１出
力モードと、第１入力ポート２１ａ及び第２入力ポート
２１ｂの双方からの作動流体の供給により出力ポート２
３側を加圧する第２出力モードとの４つの動作モードに
切替可能である。

【００２７】そして、第１入力ポート２１ａ及び第２入
力ポート２１ｂは、アキュムレータ３から供給される作
動流体の通過量を絞り２７によって相異させているた
め、動作モードを第１出力モード又は第２出力モードに
切り替えることにより、油圧ブレーキユニット５への出
力圧を２段階に切替可能である。従って、本実施形態の
ように、油圧ブレーキユニット５への油圧供給の制御に
使用した場合、高精度のアクチュエータの装備やアクチ
ュエータの動作制御の高度化等に頼らずとも、広範囲に
渡る出力圧の微調整を、出力ポート２３に連通させる入
力ポートを第１入力ポート２１ａ又は第２入力ポート２
１ｂに切り替えることによって容易に実現でき、ブレー
キの急制動や緩制動に対応する急加圧と緩加圧の双方の
高精度化を容易に実現することができる。そして、高精
度のアクチュエータの装備やアクチュエータの動作制御
の高度化等に頼らずとも、ブレーキの急制動や緩制動に
対応する急加圧と緩加圧の双方の高精度化を実現できる
ため、ブレーキ装置のコスト低減を図ることができる。

【００２８】また、本実施形態では、アクチュエータ１
５の出力が規定値以下であれば、予負荷ばね３９の付勢
力により弁体１３の移動が規制されるので、アクチュエ
ータ１５の出力を微調整せずとも、弁体１３の位置が予
負荷ばね３９の付勢力により自動的に適正な第１出力モ
ードの位置に切り替わる。即ち、アクチュエータ１５の
動作を制御する制御装置に、アクチュエータの出力を微
調整可能にするための高度な制御機構を組み込まずと
も、電磁比例制御弁７の動作モードを適正に切替可能で
ある。従って、実施形態のように、第１出力モードは緩
制動に対応する緩加圧用、第２出力モードは急制動に対
応する急加圧用となるように、予め第１入力ポート２１
ａの絞り２７を設定しておくだけで、急制動及び緩制動
に対応する動作モードへの確実な切替を実現することが
できる。

【００２９】なお、上記の実施形態では、第１入力ポー
ト２１ａと第２入力ポート２１ｂの２つの入力ポートを
装備し、その内の一方の第１入力ポート２１ａにのみ、
絞り２７を装備した。しかし、要は、互いに作動流体の
供給量が相異する複数の入力ポートを装備すればよく、
双方の入力ポート２１ａ，２１ｂに異なる絞り量の絞り
を装備するようにしてもよい。また、装備する入力ポー
トの個数も、実施形態で示した２個に限定するものでは
ない。３個以上の入力ポートを装備する形態も考えられ
る。

【００３０】また、本発明の電磁比例制御弁の用途は、
油圧ブレーキ装置におけるブレーキ油の制御に限らな
い。液圧または空圧を利用する流体圧機器の制御に広く
応用可能である。また、本発明において弁体１３を駆動
するアクチュエータは、弁体１３を弁ハウジング１０内
で移動操作できればよく、実施形態で説明したモータや
比例ソレノイド等に限定するものではない。

【００３１】

【発明の効果】本発明の電磁比例制御弁によれば、弁ハ
ウジングに第１入力ポートと第２入力ポートとの複数の
入力ポートが備えられていて、弁ハウジング内の弁体の
位置をアクチュエータによって変えることで、制御弁と
しての動作を、第１入力ポート及び第２入力ポートを共
に出力ポートから遮断する非出力モードと、第１入力ポ
ートのみ出力ポートに連通させる第１出力モードと、少
なくとも２入力ポートを出力ポートに連通させる第２出
力モードとの３動作モードに切替可能である。そして、
第１入力ポート及び第２入力ポートは、アキュムレータ
から供給される作動流体の通過量を絞りによって相異さ
せているため、出力モードの切替（即ち、出力ポートに
連通する入力ポートの切替）により流体圧機器への出力
圧を複数段階に切替可能である。従って、油圧ブレーキ
ユニットへの油圧供給の制御に使用した場合、高精度の
アクチュエータの装備やアクチュエータの動作制御の高
度化等に頼らずとも、広範囲に渡る出力圧の微調整を、
出力ポートに連通する入力ポートの切替によって容易に
実現でき、ブレーキの急制動や緩制動に対応する急加圧
と緩加圧の双方の高精度化を容易に実現することができ
る。そして、高精度のアクチュエータの装備やアクチュ
エータの動作制御の高度化等に頼らずとも、ブレーキの
急制動や緩制動に対応する急加圧と緩加圧の双方の高精
度化を実現できるため、ブレーキ装置のコスト低減を図
ることができる。

【００３２】また、請求項２に記載の構成とすれば、ア
クチュエータの出力が規定値以下であれば、予負荷ばね
の付勢力により弁体の移動が規制されて、アクチュエー
タの出力を微調整せずとも、弁体の位置が予負荷ばねの
付勢力により自動的に適正な動作モード位置に切り替わ
る。即ち、アクチュエータの動作を制御する制御装置
に、アクチュエータの出力を微調整可能にするための高
度な制御機構を組み込まずとも、電磁比例制御弁の動作
モードを適正に切替可能である。従って、例えば、第１
出力モードは緩制動に対応する緩加圧用、第２出力モー
ドは急制動に対応する急加圧用となるように、予め第１
入力ポート及び第２入力ポートの絞りを設定しておくだ
けで、急制動及び緩制動に対応する動作モードへの確実
な切替を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電磁比例制御弁を適用した油圧ブ
レーキ装置の一実施形態の概略構成図である。

【図２】図１の油圧ブレーキ装置の緩制動時の電磁比例
制御弁の作動状態を示す説明図である。

【図３】図１の油圧ブレーキ装置の急制動時の電磁比例
制御弁の作動状態を示す説明図である。

【図４】図１の油圧ブレーキ装置の制動解除時の電磁比
例制御弁の作動状態の説明図である。

【符号の説明】

１ 油圧ブレーキ装置 ３ アキュムレータ ５ 油圧ブレーキユニット ７ 電磁比例制御弁 １０ 弁ハウジング １３ 弁体 １５ アクチュエータ １７ リザーバ ２１ 入力ポート ２１ａ 第１入力ポート ２１ｂ 第２入力ポート ２３ 出力ポート ２５ 開放ポート ２６ 中空部 ２７ 絞り ３０ 連通路 ３３ 拡径中空部 ３５ 戻しばね ３７ 押さえ板 ３９ 予負荷ばね

フロントページの続き (72)発明者 増子 実 埼玉県羽生市東５丁目４番71号 株式会社 曙ブレーキ中央技術研究所内 (72)発明者 古川 仁 埼玉県羽生市東５丁目４番71号 株式会社 曙ブレーキ中央技術研究所内 (72)発明者 増子 真二郎 埼玉県羽生市東５丁目４番71号 株式会社 曙ブレーキ中央技術研究所内 Ｆターム(参考） 3H067 AA20 DD05 DD32 GG15 3H106 DA03 DB02 DB12 DB23 DB32 DC09 DD02 EE07 KK22

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アキュムレータ３に接続される入力ポー
   ト２１と流体圧機器に接続される出力ポート２３とを備
   えた弁ハウジング１０と、この弁ハウジング１０内を移
   動可能に設けられると共に移動位置に応じて前記入力ポ
   ート２１と出力ポート２３とを連通状態又は非連通状態
   に切り替える連通路３０を有した弁体１３と、前記弁体
   １３を制御信号に基づいて駆動するアクチュエータ１５
   とを備えた電磁比例制御弁において、 前記弁ハウジング１０には、入力ポート２１として、前
   記アキュムレータ３から作動流体を絞り２７を介して受
   ける第１入力ポート２１ａと、前記絞り２７を介さず受
   ける第２入力ポート２１ｂとを備え、 前記弁体１３には、前記アクチュエータ１５によって付
   与される移動量に応じて、前記第１入力ポート２１ａ及
   び前記第２入力ポート２１ｂを共に前記出力ポート２３
   から遮断する非出力モードと、前記第１入力ポート２１
   ａのみ前記出力ポート２３に連通させる第１出力モード
   と、少なくとも前記第２入力ポート２１ｂを前記出力ポ
   ート２３に連通させる第２出力モードとに切替可能に、
   前記連通路３０を形成したことを特徴とする電磁比例制
   御弁７。
2. 【請求項２】 前記アクチュエータ１５は、前記弁体１
   ３の移動に必要な付勢力を制御信号に応じて出力すると
   共に、 前記付勢力が規定値以下の場合には、前記弁体１３の移
   動を規制して、前記第１出力モードから前記第２出力モ
   ードへの移行を制限する予負荷ばね３９を設けたことを
   特徴とする請求項１記載の電磁比例制御弁７。