JP2000503613A - 特に自動車の液圧的なブレーキ装置のための電磁操作される弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 弁（１０）が、中空円錐形の弁座（２８）と、球セグメントの形状の閉鎖部材（３７）とを備えた座弁（４１）を有している。弁座（２８）には中央に、圧力媒体入口（２４）に連通した流入孔（２９）が開口している。閉鎖部材（３７）を有するタペット（２０）に、閉鎖方向で座弁（４１）に作用するマグネット可動子（１９）と、開放方向で作用する戻しばね（２２）とが係合している。原理的には切換弁として形成された弁１０は次に挙げる手段にもとづき安定な中間位置へ制御可能である。すなわち、弁座（２８）のシール直径が流入孔（２９）の直径の少なくとも１．３倍の大きさを有しており、弁座（２８）の円錐角が最大で１１０゜であり、 磁力が無段に変化可能であり、その場合、その特性曲線が弁開放行程の増大につれて単調に低下し、 圧力媒体と戻しばね（２２）とにより由来して閉鎖部材（３７）に作用する力が弁開放行程の増大につれて低下する特性曲線を有しており、その傾きが数量的に磁力特性曲線の傾きに比して大きい。

Description

【発明の詳細な説明】 特に自動車の液圧的なブレーキ装置のための 電磁操作される弁 従来技術 本発明は請求項１に記載した形式の電磁操作される弁を先行技術とする。 この種の弁は既に公知であり（ドイツ連邦共和国特許公開第４４１２６４８号 明細書）、その座弁は戻しばねの作用下でその開放位置を占め、かつ電磁操作さ れて、圧力媒体の通流を阻止する位置へ切換え可能である。要するに、この公知 の弁はその構造からしてコスト的に有利な２ポート２位置方向制御弁の形態の切 換弁である。さらに、閉鎖部材及びタペットについての構造的な手段によって、 圧力差が十分に大きい場合には液圧にもとづいて自動的に座弁の閉鎖位置から、 容積流れを減少させる部分閉鎖位置へ調整される。それゆえ、この公知の弁は制 動スリップ制御の圧力形成時に制御の品位と騒音放出とに関して適切なふるまい を得るために例えばスリップ制御式液圧ブレーキ装置で有利に使用可能である。 発明の利点 これに対して、請求項に記載の特徴要件を備えた本発明にもとづく弁が有する 利点は、この弁が比例弁に類似していてそれにもかかわらず比例弁の無駄な構造 を有することなく磁力の制御により小さな行程でも任意に多くの中間位置を経過 することにある。この作動の仕方は大体において、閉鎖部材に作用する液圧的な 力が弁座及び閉鎖部材の形状にもとづき行程に依存して変化することに起因する 。それゆえ、本発明にもとづく弁によれば、著しく連続的な通流制御が得られる 。多くの使用例では、比例弁の代わりにこの弁を使用することができる。スリッ プ制御式ブレーキ装置では本発明にもとづく弁の使用により、公知の弁に比して 高い制御品位とわずかな騒音放出とが得られる。 従属請求項に記載した手段によれば、請求項１に記載された弁の有利な変化実 施例及び改善が可能である。 請求項２及び３に記載された構成により、圧力媒体噴流の規定された剥離が得 られる。それゆえ、不安定な流れ力が著しく回避される。 図面 本発明の１実施例が図面に簡単に示され、かつ以下の記述で詳細に説明される 。第１図は座弁を備えた電磁操作される弁の縦断面図を示し、第１図からの詳細 ＩＩとしての第２図は閉鎖位置に在る座弁を第１図に比して拡大して示し、第３ 図は弁開放行程にわたり座弁に作用する力の線図を示す。 実施例の記述 第１図に示された電磁操作される弁１０は弁ケーシング１１を備えており、弁 はこの弁ケーシングにより 弁ブロック１２内に収容されている。弁ケーシング１１は弁ブロック１２の外部 でホールコア１３へ続いている。ポールコア１３上にはスリーブ状の弁ドーム１ ４が圧密に固定されている。この弁ドーム及びポールコア上には、磁気伝導性の ケーシング１５により囲われたリング状のマグネットコイル１６が差しはめられ ている。 弁ドーム１４内には縦方向運動可能なマグネット可動子１９が配置されている 。このマグネット可動子はタペット２０をつかんでおり、タペットはポールコア １３及び弁ケーシング１１の縦孔２１内に収容されている。縦方向運動可能なタ ペット２０には可動子とは逆の側に戻しばね２２が係合している。 戻しばね２２は、縦方向の貫通孔を備えていて弁ケーシング１１内へ圧入され た弁体２３に支持されている。弁体は弁１０の圧力媒体入口２４に連通しており 、圧力媒体入口は弁ブロック１２の案内孔２５に連絡している。 弁体２３はタペット側に、最大１１０゜の円錐角α（第２図）を有する中空円 錐形の弁座２８を備えている。弁座２８内には、直径Ｄ₁を有していて圧力媒体 入口２４に連通した流入孔２９が同軸的に開口している。弁座２８は半径方向外 側でシャープな縁を介して、弁体２３を弁室３１へ向かって制限している端面３ ０へ移行しており、この端面は弁体２３、弁座２８、タペット２０及びマグネッ ト可動子１９が共有する１ 軸線に対して直角に延びている。弁室３１は横孔３２に連通しており、横孔は弁 １０の圧力媒体出口３３を形成していて弁ブロック１２の案内孔３４に連通して いる。縦孔２１及び弁ドーム１４は圧力媒体を誘導するように弁室３１に連通し ている。それゆえ、マグネット可動子１９及びタペット２０は圧力媒体により囲 まれている。 弁座２８には球セグメントの形状の閉鎖部材３７が協働している。閉鎖部材３ ７は弁室３１内に位置する減径した円筒形のタペット部分３８の端面側に形成さ れている。弁座２８の円錐角αと閉鎖部材３７の曲率半径Ｒは、弁座のシール直 径Ｄ₂が流入孔２９の直径Ｄ₁の少なくとも１．３倍になるように互いに規定され ている。これに対して、タペット部分３８の直径Ｄ₃は少なくとも近似的に弁座 ２８のシール直径Ｄ₂に相応しており、要するにタペット部分３８はわずかにシ ール直径に比して大きい。閉鎖部材３７からタペット部分３８への移行部はシャ ープな縁状に形成されている。さらに、第２図から分かるように、弁座２８の出 口はほぼタペット部分３８の直径Ｄ₃の領域内に位置している。 弁体２３の弁座２８とタペット２０の閉鎖部材３７は座弁４１を形成しており 、この座弁はマグネットコイル１６の無通電状態では戻しばねの作用にもとづき 通流位置を占める。通電時に弁１０は座弁４１の閉鎖位置へ切換えられる。それ ゆえ、この電磁操作される 弁１０は原理的には２ポート２位置方向制御弁の形態の切換弁である。この弁は 冒頭に引用した印刷物ドイツ連邦共和国特許公開第４４１２６４８号明細書にお いて暗示され、かつ印刷物ドイツ連邦共和国特許公開第４１１９６６２号明細書 において回路図及び機能に関して記載されているような、自動車の液圧的ブレー キ装置で使用可能である。この種の使用に際しては、弁１０の圧力媒体入口２４ が、ブレーキ装置の圧力発生器としてのマスタブレーキシリンダに、かつ圧力媒 体出口が、圧力により作動させられるホイールブレーキに結合される。 従来の切換弁が本発明にもとづく弁、特に座弁４１の構成と異なる点は次の通 りである。すなわち、流入孔２９が従来の弁ではほぼシール直径Ｄ₂に相応する 直径Ｄ₁を有している。シール直径が弁の閉鎖のために必要な磁力の大きさを規 定しているため、従来の座弁では、与えられた磁力において、シール直径の適合 によって最大の通流量の獲得が努められる。さらに、従来の座弁では、タペット ２０への組付け時に球が一層容易に操作できるという理由で閉鎖部材３７として 大きな直径を有する球を使用することができるように、円錐角αが９０゜より大 きく選択される。さらに、従来の座弁では、閉鎖部材３７の球面とタペット２０ との間の移行部を縁なしに形成することが努められる。最後に、従来の弁におけ る磁気回路の一般的な設計では閉鎖位置への移行時に磁力が累進的に増大する。 これに対して本発明にもとづく弁１０が相違する点は次の通りである。 座弁４１の閉鎖位置（第２図）で、流入側の圧力Ｐ₁はタペット部分３８のシ ール直径Ｄ₂から計算された作用面へ作用して、開放力をタペット２０に及ぼす 。弁室３１及び弁ドーム１４内に支配する流出側の圧力Ｐ₂は圧力Ｐ₁より低く、 かつ力により閉鎖方向でタペット２０へ作用する。これらの両方の力から合成さ れた液圧Ｆ_Pがタペット２０へ開放方向で作用する。コイル圧縮ばねとして形成 された戻しばね２２も力Ｆ_Fにより開放方向でタペット２０へ作用する。 座弁４１の開放時に、低い方の圧力レベルＰ₂は流入孔２９へ向かって侵入す る。Ｐ₁とＰ₂との間の圧力差がコンスタントであることを前提とすれば、合成さ れた液圧Ｆ_Pは、弁開放行程Ｈの増大につれて単調に低下する。戻しばね２２の 一般的には直線的な特性曲線は弁開放行程Ｈにわたり同様に低下する。座弁４１ の閉鎖過程時には、この関係が相応して逆転する。 加算されるように互いに結合された力Ｈ_P及びＦ_Fの弁開放行程Ｈにわたる特性 曲線は第３図で線図により示されており、この線図では横軸に弁開放行程Ｈが、 縦軸に力Ｆがプロットされている。この合成力Ｆ_P＋Ｆ_Fは比較的急勾配で低下す る特性曲線を有している。このことが主として弁開放行程Ｈにわたる液圧Ｆ_Pの 変化に依存し、戻しばね２２の特性にはわずかにしか依存していないため、弁１ ０は、マグネット可動 子１９及びタペット２０を座弁４１の閉鎖位置から通流位置へ移動させるのに十 分な大きさに無難に設定可能であるわずかなばね強さを有するばねを備えること ができる。 座弁４１のこの形状付与は、線図で再現した特性曲線Ｆ_P＋Ｆ_Fが外乱の影響か ら著しく自由であることを保証する。要するに、弁座２８の円錐角αが比較的小 さいことにより、座弁４１内での圧力媒体噴流の比較的わずかな偏向が得られる 。このことにより、特に通流量が大きい場合に生じる衝撃力が小さくなる。それ ゆえ、圧力差及び圧力媒体温度への弁特性の依存性がわずかである。さらに、閉 鎖部材３７とタペット部分３８とがシャープな縁を介して移行していることによ り、圧力媒体流が常時そのところで剥離し、これにより閉鎖部材３７への均一な 流れ力をもたらすことが保証される。弁体２３の端面３０のところでの弁座２８ のシャープな縁状の出口もまた圧力媒体流の安定に寄与している。それゆえ、戻 しばね２２の、弁室３１内に位置する線輪への圧力媒体流の作用は妨害影響から 著しく自由である。 上述の液圧Ｆ_P及びばね力Ｆ_Fに抗して、マグネットコイル１６の励磁により発 生して座弁４１の閉鎖方向で作用する磁力Ｆ_Mが作用する。第３図の線図で示す 特性曲線が示すように、当業者の慣用手段によれば、規定された励磁電流Ｉ＝コ ンスタントの場合に弁開放行程Ｈにわたる磁力Ｆ_Mは同様に単調に低下する特 性曲線を示すが、しかし数値的には合力Ｆ_P＋Ｆ_Fの特性曲線に比して比較的わず かなネガティブな傾きを有することができる。特性曲線Ｆ_Mのこのフラットな傾 きは、特に弁１０の閉鎖位置でマグネット可動子１９とポールコア１３との間に 比較的大きな残留空気隙間が残されている場合、又はマグネット可動子及びポー ルコアがプランジャタイプとして形成されている場合に、例えば磁気回路の適当 な構成により獲得可能である。図示の磁力特性曲線は規定された励磁電流Ｉ＝コ ンスタントのために代表的である。励磁電流が変化すると、縦軸の方向に変位し た特性曲線が得られる。励磁電流変化は電流制御、パルス幅変調及びその他の公 知方法により調整可能である。 両方の特性曲線Ｆ_P＋Ｆ_FとＦ_Mは、線図において液圧的な開放力Ｆ_Pプラスばね 力Ｆ_Fと磁気的な閉鎖Ｆ_Mとの間でバランスが得られる点で交差している。この点 は作動点ＡＰとして記載されており、この作動点では座弁４１が行程ｈで安定な 位置を占める。線図で二重矢印の方向で電流制御によって変位させられる磁力特 性曲線は作動点を他の弁開放行程へ移動せしめる。それゆえ、本発明にもとづく 弁１０は切換弁としてのその構造にもかかわらず、比例弁のように流れに依存し て、可変の弁開放行程により無段に制御可能である。この制御可能性は少なくと も小さな弁開放行程で与えられる。 弁座２８が９０゜及びこれより小さな円錐角αを有 し、弁座２８のシール直径Ｄ₂が流入孔２９の直径Ｄ₁の少なくとも１．５倍であ る場合に、弁１０の電磁的な部分のための制御及び構造的費用に関連した特に有 利な比が得られる。 本発明にもとづく弁１０は自動車の液圧式ブレーキ装置で例えば制動スリップ 制御又は駆動スリップ制御のために、又は液圧式サーボ圧力源を備えたブレーキ 装置でホイールブレーキシリンダ内の制動圧の直接的な制御のために使用可能で ある。ブレーキ装置が適当なセンサ及び電子制御装置を装備している場合、この 弁１０により有利な形式で無段の圧力制御及び容積流れ制御が可能である。さら にまた、この弁は圧力制限弁としても使用可能であり、その場合、流れ制御によ り応動圧がコンスタントに、又は使用に依存して変化可能に調整される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディートマー ゾンマー アメリカ合衆国 29418 サウス キャロ ライナ チャールストン ドーチェスター ロード 8001

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 特に自動車の液圧式ブレーキ装置のための電磁操作される弁であって、 −圧力媒体入口（２４）と圧力媒体出口（３３）との間に座弁（４１）が設け られており、 −この座弁（４１）が中空円錐形の弁座（２８）と、球セグメントの形状の閉 鎖部材（３７）とを備えており、 −弁座（２８）には中央に、圧力媒体入口（２４）に連通した流入孔（２９） が開口しており、 −閉鎖部材（３７）が、タペット（２０）の円筒形部分（３８）の端面へのシ ャープな縁状の移行部分を備えており、 −タペット（２０）には、閉鎖方向で座弁（４１）に作用するマグネット可動 子（１９）と、開放方向で作用する戻しばね（２２）とが係合している形式のも のにおいて、 −弁座（２８）のシール直径（Ｄ₂）が流入孔（２９）の直径（Ｄ₁）の少なく とも１．３倍の大きさを有しており、 −弁座（２８）の円錐角（α）が最高で１１０゜であり、 −マグネット可動子（１９）に作用して閉鎖部材（３７）へ伝達される磁力（ Ｆ_M）が無段に可変であり、その場合、その特性曲線が弁開放行程（Ｈ）の増大 につれて単調に低下しており、 −圧力媒体と戻しばねとにより由来して閉鎖部材に作用する力（Ｆ_P＋Ｆ_F）が、 弁開放行程（Ｈ）の増大につれて単調に低下する特性曲線を有しており、その傾 きが数量的に磁力特性曲線の傾きに比して大きい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操作される弁。 ２． 弁座（２８）がタペット部分（３８）の直径（Ｄ₃）の領域内でシャー プな縁状で終わっていることを特徴とする請求項１記載の弁。 ３． タペット部分（３８）の直径（Ｄ₃）が少なくとも近似的に弁座（２８ ）のシール直径（Ｄ₂）に相応していることを特徴とする請求項２記載の弁。