JP2000320702A - 切換弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡素で安価に作れ、しかも広範な状況
下で作動音が効果的に低減される作動流体用の流路開閉
のための切換弁を提供する。 【解決手段】 ボディ１０内の流路中に弁座３を通過し
た流体の流れ方向をほぼ１８０°反転させて出口ポート
２に向かわせる流路反転部８を含ませ、その流路反転部
を上流側８ａと下流側８ｂに区画する区画手段９と、絞
り１２を設け、区画手段９に対向して加わる流体に絞り
１２で圧力差を生じさせ、この圧力差による閉弁方向の
力を弁体４に加えて弁体４と弁座３間の隙間が微小量に
制御されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両用アンチロ
ックブレーキシステムの液圧制御装置用電磁弁として特
に好適な、作動音低減策を講じた作動流体用切換弁に関
する。

【０００２】

【従来の技術】車両用アンチロック液圧制御装置では、
快適性の観点から近年、電磁弁の作動に伴う作動音が問
題にされるようになり、様々な対策が提案されている。

【０００３】その策のひとつに、特開平１１−７２１７
６号公報に開示されている方法がある。その方法では、
弁体を弁座（開口部）の上流側に置き、作動流体が弁体
と弁座との間の隙間を通過することによって弁体に開弁
方向の力を働かせる共に、弁体と弁座間の隙間を所定の
微小量に維持する弁体維持機構を備えさせ、その機構で
作動中の隙間を微小量に保つことにより作動音を低減さ
せる。

【０００４】また、他の策として、上記公報に従来技術
として述べられている方法もある。この方法は、流体が
流れることによって弁体に働く吸引作用を利用するもの
である。即ち、弁座の座面（シート面）と弁体間の隙間
を流れる流速が速いため弁体にシート面に向かう力が発
生する。この力で弁体とシート面との間が微小に開いた
絞り状態を維持して弁体の急激な開きによる流体の脈動
等を抑制する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した２つの方法の
うち、後者は、特開平１１−７２１７６号公報にも指摘
されているように、流速の特に速くなる状況でないと閉
弁方向の力が十分に発生せず、作動音低減効果が十分に
発揮されない。

【０００６】一方、前者の方法は、かかる不具合の解決
策として提案されているものであって、確実な作動が期
待されるが、比較的複雑な構造となり、コスト増を招く
可能性が高い。

【０００７】そこで、この発明は、構造が簡素で、しか
も流速が遅い状況下でも弁部に確実に絞り効果が生じて
作動音の低減効果が生じる切換弁を提供することを課題
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、入口ポートから出口ポートに
至る流路を備えたボディ、前記流路の途中に設ける弁座
と弁体及び弁体の駆動手段を有し、前記弁体を位置固定
の前記弁座よりも出口ポートに近い流路の下流側に配置
し、この弁体を弁座に接離させて流路を開閉する切換弁
において、前記弁座から出口ポートに至る間の流路に、
弁座を通過した流体の流れ方向をほぼ１８０°反転させ
る流路反転部を含ませ、この流路反転部内に、流路反転
部を弁座に近い上流側と出口ポートに近い下流側とに区
画し、上流側と下流側の流体圧を有効面積の等しい対向
受圧面で各々受ける区画手段を設け、さらに、その区画
手段によって区画された流路反転部の上流側と下流側を
連通させる絞り通路を設け、前記区画手段が流路中の作
動流体から受ける閉弁方向の力を前記弁体に伝えるよう
にしたのである。

【０００９】この切換弁は、前記ボディの内部に円筒状
突出部を形成してその円筒状突出部の先端に前記弁座
を、外周に前記流路反転部を各々設け、前記区画手段を
前記円筒状突出部の外側に嵌まる形状にしてこの区画手
段の内周面と円筒状突出部の外周面との間及び区画手段
の外周面とボディの内面との間に前記絞り通路となる隙
間を各々形成したものにするとより好ましい。

【００１０】また、アンチロック液圧制御装置等に採用
される切換弁は、弁体を電磁石で駆動する電磁弁が一般
的である。その電磁弁にこの発明を適用する場合は、電
磁石の可動子を前記区画手段として兼用することがで
き、そのようにするのも好ましい。

【００１１】

【作用】この発明の切換弁は、開弁状態で入口ポート側
が出口ポート側よりも高圧になって入口ポートから出口
ポートに向かう流れが発生すると、絞り通路による絞り
効果によって区画手段を境にした上流側と下流側に流れ
の大きさ（流量）に応じた差圧が発生し、この差圧によ
る力が区画手段から弁体に閉弁力として伝わる。

【００１２】しかし、この力で切換弁が完全に閉弁する
ことはない。何故なら、区画手段に働く力は流れの大き
さに応じるものであり、完全に閉弁して流れが止まった
状態では前述の差圧がゼロになって区画手段に働く力も
ゼロになるので、弁体は弁座との接触点よりも内側部分
に加わる流体圧で押されて開弁する。

【００１３】即ち、この発明の切換弁では、区画手段に
働く力と、弁体を押し開こうとする流体圧力（開弁の確
実化のために弁体をスプリング等の付勢手段で付勢した
ものはその付勢手段の力を加算した力）とが平衡する位
置に弁体が自動的に動いて保持される。このときの弁体
と弁座間の隙間は絞り通路の絞り度合によって決まる。
従って、その絞り度合を適切に設定することにより、弁
体と弁座間の隙間を微小にしてかつ必要十分な大きさに
自動調整することが可能になる。

【００１４】その自動調整の結果、開閉切換時に作動流
体に発生する脈動が低減され、脈動等に起因する作動音
も低減される。

【００１５】作動音の低減については、上記の自動調整
作用で弁体と弁座間の隙間が小さく保たれることによ
り、電磁石等の駆動手段から弁体に閉弁力が加えられた
瞬間に弁体が動く距離が短くなって弁体の閉弁速度が小
さくなることも有効に作用すると考えられる。

【００１６】微視的に見れば、駆動手段から閉弁力が加
えられた場合も、その力を含めた形で上記の平衡状態が
維持されたまま閉弁に至り、その間、区画手段に働く閉
弁方向の力が漸減するため、弁体の閉弁速度は更に小さ
くなり、その速度低下で作動流体の脈動や弁座に対する
弁体の接触音がより小さくなる。

【００１７】このように、この発明では、区画手段に働
く流体圧の差圧を利用して弁体と弁座間の隙間を自動調
整するので、上記の隙間を小さくする効果が不十分にな
ったり、その効果が生じる状況が限定されたりすること
が無く、流れの大きいとき、小さいときとも作動音の低
減効果を十分に発揮させることができる。また、弁体維
持機構を採用したものに比べて構造を簡素化できる。

【００１８】なお、ボディの内部に円筒状突出部を設け
てその先端に弁座を、外周に流路反転部を各々形成し、
区画手段を円筒状突出部の外側に嵌めてその区画手段の
内周部と外周部に生じさせた隙間を絞り通路となすもの
や、電磁石の可動子を区画手段として兼用するものは、
部品加工の容易化や部品数削減が図れ、コスト面でより
有利になる。 〔発明の詳細な説明〕

【００１９】図１に、この発明の切換弁の第１実施形態
を示す。図中１０は切換弁のボディであり、入口ポート
１、出口ポート２、弁座３を設けている。４は弁体であ
り、その内部に後述する流路反転部を作り出すための内
部流路１１を設けている。

【００２０】５は弁体駆動用の電磁石であり、コイル７
に通電して発生した磁力で可動子６を図中上向きに吸引
し、その可動子６で弁体４に閉弁方向の付勢力を加え
る。

【００２１】８は、入口ポート１から出口ポート２に至
る流路中に含ませる流路反転部であり、内部流路１１通
過後の作動流体の流れ方向をほぼ１８０°反転させて出
口ポート２に向かわせる。９は、流路反転部８内に設け
る区画手段であり、この区画手段９によって、流路反転
部８を弁座３に近い上流側８ａと出口ポートに近い下流
側８ｂとに区画している。この区画手段９には、流路反
転部の上流側８ａと下流側８ｂを連通させる絞り（オリ
フィス）１２を設けている。また、区画手段９は、弁体
４に係止させて図中上向きの力が弁体４に伝わるように
している。

【００２２】以下、図１の切換弁の動作について詳しく
述べる。

【００２３】入口ポート１の作動流体圧力をＰ１、出口
ポート２の圧力をＰ２とし、Ｐ１＞Ｐ２であるとする。
コイル７に通電している間は可動子６に図中上方に向か
う電磁力が発生し、その力が弁体４に伝えられるので弁
体４は弁座３に接触して閉弁状態を維持する。

【００２４】ここでコイル７への通電をやめると、電磁
力が無くなるので、弁体４は弁座３によるシール点の内
側即ち図１（ｂ）の面積Ｂの部分にＰ１−Ｐ２の差圧を
受けて図中下方に移動し、弁部が開く。

【００２５】すると、作動流体は、入口ポート１→弁座
３→内部流路１１→流路反転部の上流側８ａ→絞り１２
→流路反転部の下流側８ｂ→出口ポート２、の経路を辿
って流れる。その時、絞り１２の前後即ち区画手段９の
前後に差圧ΔＰが発生する。その結果区画手段９は弁体
４を閉弁方向にＦ１＝ΔＰ×Ａ（Ａは区画手段９の有効
受圧面積）の力で付勢する。

【００２６】すると、弁座３と弁体４との間の隙間が小
さくなり、通過流量は区画手段９からの付勢力Ｆ１が無
い場合に比べてやや少なくなり、ΔＰもその流量に応じ
た値になる。最終的には区画手段９に働く力Ｆ１と、弁
体４を押し下げる流体圧力Ｆ２とが平衡する位置で弁体
４が自動的に保持され、通過流量が定まる。

【００２７】このように弁体４の位置が、作動流体から
受ける力のバランスによって定まるので、部品精度の制
約を受けることなく弁座３と弁体４との間の隙間を小さ
く維持することができる。

【００２８】この状態で再びコイル７へ通電すると、電
磁力Ｆｍが発生する。この電磁力の発生は速やかなもの
であるが、詳しく見れば時間と共に電磁力が増えていく
ことが知られている。この状況では弁体４は、区画手段
９に働く力Ｆ１と、弁体４を押し下げる流体圧力Ｆ２
と、徐々に増加する電磁力Ｆｍの３者が平衡するように
移動していくことになる。この間通過流量は漸減するの
で、区画手段９に働く力Ｆ１も漸減する。従って、閉弁
方向の力、即ち（Ｆ１＋Ｆｍ）の時間あたりの増加勾配
はＦｍの時間あたりの増加勾配より小さくなる。このこ
とと元々の開弁時の隙間が小さいこととが相まって閉弁
完了時の弁体の速度が小さくなるので閉弁に伴う作動流
体の脈動も小さくなり、作動音が低減される。

【００２９】ここで、絞り１２による絞り効果、即ちΔ
Ｐを大きく設定する必要はない。ΔＰ自体は小さくと
も、ΔＰが作用する有効受圧面積Ａを弁座３と弁体４と
の封止面積Ｂに対して大きくできるので区画手段９が弁
体４に与える力は自由に大きくすることができる。

【００３０】また、Ｐ１＞Ｐ２がこの発明固有の作用を
発揮するための条件であるが、この切換弁にてＰ１＜Ｐ
２として逆向きに作動流体を流しても問題ない。この時
は区画手段９には開弁状態を維持するような力が作用す
るだけである。

【００３１】図２はより実用に適した第２実施形態の切
換弁を示す。２０はボディであり、入口ポート２１、出
口ポート２２、弁座２３を設けており、弁座２３はポデ
ィ２０の内部に設けた円筒状突出部３０上に設けられて
いる。２４は弁体である。

【００３２】２６、２７は弁体駆動用電磁石２５の可動
子及びコイル、２８は円筒状突出部３０の外周に設けた
流路反転部、２９は流路反転部２８を上流側２８ａと下
流側２８ｂに区画する区画手段である。円筒状突出部３
０の外側に嵌めたこの区画手段２９の内外周には絞り通
路となる隙間３１、３２が設けられている。区画手段２
９は延伸部３３で弁体２４に係合するが、この係合部分
は圧入等の方法で固定してもよいし、固定しなくてもよ
い。また、延伸部３３には横穴３４を設ける。その横穴
３４は作動流体が通過する際に抵抗にならないように十
分大きいことが望ましく、また、必要に応じて複数設け
てもよい。さらにこの実施例では開弁状態を確実にする
ためのスプリング３５を設けている。

【００３３】この図２の切換弁は、図１の切換弁におけ
る絞り１２の役割を隙間３１、３２が果たす。

【００３４】作動原理は図１の切換弁とほぼ同じであ
り、区画手段２９に働く力Ｆ１と、弁体２４を押し下げ
る流体圧力Ｆ２と、スプリング３５により付勢力とが平
衡する位置で弁体２４が自動的に保持され、通過流量が
定まる。

【００３５】また、図２の構造では、図１で弁体に設け
た内部流路１１は不要になる。これは弁座２３が円筒状
突出部３０の先端にあるので、弁座２３から出口ポート
２２に向かう流路が自ずと反転流路となることによる。
これにより、延伸部３３を備えた区画手段２９を設ける
だけで発明の目的を果たすことができ、加工等が容易に
なって、コストも下がる。

【００３６】図３は、第３実施形態の切換弁である。４
０はボディであり、入口ポート４１、出口ポート４２、
弁座４３を有している。弁座４３は、図２の切換弁と同
様、ポディ４０内に円筒状突出部５０を設けてその突出
部の先端に設けている。５３は弁体の開きを確実にする
スプリングである。

【００３７】４６は、電磁石４５の可動子であり、一体
的に形成された弁体４４を有しており、同時に流路反転
部４８を上流側４８ａと下流側４８ｂに区画する区画手
段でもある。この可動子４６の内外周とボディ４０との
間には絞り通路となる隙間５１、５２が設けられ、さら
に、可動子４６の内部に流路５５が設けられている。電
磁石４５は、可動子４６の図中上側の端面とこれに対向
するボディ４０の面との間に磁気吸引力が働くように構
成する。４７はコイルである。

【００３８】このように、図３の切換弁は、電磁石の可
動子４６が流路反転部４８の区画手段を兼ねるので、部
品点数が少なく、非常に簡素で加工性にも優れ、コスト
低減が図り易くなっている。

【００３９】この図３の切換弁は、隙間５１、５２が絞
り通路となって可動子４６の前後に差圧が生じ、図２の
切換弁とほぼ同じ原理で作動する。

【００４０】なお、図３の切換弁は、電磁石の可動子４
６が区画手段を兼ねているので、外周隙間５２は電磁石
設計上の制約からかなり小さくする必要があり、そのた
め、絞り流路の主体は内周側隙間５１となり、外周隙間
５２の寄与度は小さくなるが、この外周隙間５２を通る
流体の流量が極く少ないとしても流路５５を省略するこ
とはできない。その流路５５が無いと、可動子４６（即
ち区画手段）に流路反転部の上流側４８ａと下流側４８
ｂの流体圧を対向して作用させることができず、通過流
量に応じて区画手段に働く力が全て開弁方向を向くもの
になって発明の趣旨に反する。

【００４１】このように、区画手段の設置状況によって
は、区画手段の受圧面が流路反転部の上流側に直接に対
面しない例が考えられ、この場合には、図３の如き流路
５５を設けて流路反転部の上流側と下流側の流体圧が有
効面積の等しい受圧面に対向して働くようにする必要が
ある。

【００４２】また、加工性の面であまり好ましいことで
はないが、絞り通路は、例えば図１、図２の切換弁の場
合、ボディ１０、２０に、区画手段９、２９によって区
画された流路反転部の上流側と下流側を連通させるバイ
パス路を設け、そのバイパス路に絞りを設ける方法でも
形成でき、そのような構成でもこの発明の目的が達成さ
れる。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の切換弁
は、流路反転部内の区画手段に対向して作用する流体圧
の差圧を利用して開弁した弁体に閉弁方向の力を加える
ので、流体の流れが大きいときは勿論、小さいときにも
確実に弁座と弁体間の隙間を必要最小限の大きさに制御
することができ、切換時の作動流体の脈動、弁体の早い
速度の閉弁を抑制して作動音を低減することができ、こ
の切換弁を用いるアンチロック液圧制御装置等の静粛性
を高めることができる。

【００４４】また、構造が複雑にならないので、コスト
増も回避できる。特に図２の構造の切換弁や図３の構造
の切換弁は、簡素で作り易く、また、図３の切換弁は部
品点数も増えず、コスト低減の効果が大きく発揮され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）この発明の切換弁の第１実施形態を示す
断面図 （ｂ）同上の切換弁の区画手段と弁体の有効受圧面を示
す端面図

【図２】（ａ）第２実施形態の切換弁の断面図 （ｂ）同上の切換弁の区画手段と弁体の有効受圧面を示
す端面図

【図３】第３実施形態の切換弁の断面図

【符号の説明】

１、２１、４１ 入口ポート ２、２２、４２ 出口ポート ３、２３、４３ 弁座 ４、２４、４４ 弁体 ５、２５、４５ 電磁石 ６、２６、４６ 可動子 ７、２７、４７ コイル ８、２８、４８ 流路反転部 ８ａ、２８ａ、４８ａ 流路反転部の上流側 ８ｂ、２８ｂ、４８ｂ 流路反転部の下流側 ９、２９ 区画手段 １０、２０、４０ ボディ １１ 内部流路 ３０、５０ 円筒状突出部 ３１、３２、５１、５２ 隙間 ３３ 延伸部 ３４ 横穴 ３５、５３ スプリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入口ポートから出口ポートに至る流路を
   備えたボディ、前記流路の途中に設ける弁座と弁体及び
   弁体の駆動手段を有し、前記弁体を位置固定の前記弁座
   よりも出口ポートに近い流路の下流側に配置し、この弁
   体を弁座に接離させて流路を開閉する切換弁において、 前記弁座から出口ポートに至る間の流路に、弁座を通過
   した流体の流れ方向をほぼ１８０°反転させる流路反転
   部を含ませ、この流路反転部内に、流路反転部を弁座に
   近い上流側と出口ポートに近い下流側とに区画し、上流
   側と下流側の流体圧を有効面積の等しい対向受圧面で各
   々受ける区画手段を設け、さらに、その区画手段によっ
   て区画された流路反転部の上流側と下流側を連通させる
   絞り通路を設け、前記区画手段が流路中の作動流体から
   受ける閉弁方向の力を前記弁体に伝えるようにしたこと
   を特徴とする切換弁。
2. 【請求項２】 前記ボディの内部に円筒状突出部を形成
   してその円筒状突出部の先端に前記弁座を、外周に前記
   流路反転部を各々設け、前記区画手段を前記円筒状突出
   部の外側に嵌まる形状にしてこの区画手段の内周面と円
   筒状突出部の外周面との間及び区画手段の外周面とボデ
   ィの内面との間に前記絞り通路となる隙間を各々形成し
   た請求項１記載の切換弁。
3. 【請求項３】 弁体の駆動手段が電磁石であり、この電
   磁石の可動子を前記区画手段として兼用した請求項１又
   は２記載の切換弁。