JP2014222076A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁弁における開弁の前後にて、プランジャに作用する軸方向の摩擦力が大きく変化することを抑制する。【解決手段】電磁弁Ｖ１は、流入口１１、流出口１２、通路１３、弁座１４、弁孔１５、ガイド孔１６を有するハウジング１０、ハウジング１０内に収容され、弁座１４に対し着座・離座可能な弁体２１を一端部に有し、他端部の外周にてガイド孔１６に接触し軸方向に移動可能なプランジャ２０、ハウジング１０内に収容されプランジャ２０を弁座１４に向け付勢するスプリング３０、ハウジング１０に組付けられプランジャ２０に対しスプリング３０の荷重に抗した吸引力を通電により発生させるソレノイド４０を備える。弁体２１が弁座１４に着座しているとき、弁体２１と弁座１４の接触部位（Ｐ１１）と、プランジャ２０の他端部外周とガイド孔１６の接触部位（Ｐ１２）との間に、ガイド孔１６に接触可能な接触部（５１）がプランジャ２０に設けられている。【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁弁、例えば、車両用液圧ブレーキ装置の液圧制御機器に組付けられて、ブレーキ液（作動液体）の液圧制御に用いられる電磁弁に関する。

この種の電磁弁は、一般に、
作動液体の流入口および流出口と、これらを連通させる通路を有するとともに、前記通路中に設けられて一端部に弁座が形成されている弁孔を有し、かつ、前記弁孔に対して同軸的なガイド孔を有しているハウジング、
このハウジング内に収容され、前記弁座に対して着座・離座可能な弁体を一端部に有し、他端部の外周にて前記ガイド孔に接触して軸方向に移動可能なプランジャ、
前記ハウジング内に収容されて前記プランジャを前記弁座に向けて軸方向に付勢するスプリング、
前記ハウジングに組付けられて前記プランジャに対して前記スプリングの荷重（付勢力）に抗した吸引力（電磁力）を通電により発生させるソレノイド（電磁コイル）
を備えていて、例えば、下記特許文献１に示されている。

特開２０１１−２０８６号公報

上記特許文献１に記載されている電磁弁では、図１４〜図１６にて概略的に示したように、スプリング６にてプランジャ１に偏荷重（プランジャ１をハウジング２のガイド孔２ａに押し付ける力）が得られるように構成して、液圧脈動（自励振動）の発生が抑制されるように構成されているが、スプリング６にて十分な偏荷重が得られない場合には、図１４〜図１６にてプランジャ１の外周とハウジング２のガイド孔２ａ間の隙間を誇張して示したように、弁体３が弁座４に着座しているとき、図１４にて示したように、プランジャ１の一端部側（図１４の下側）にて、弁体３と弁座４が第１の接触部位Ｐ１にて接触するとともに、プランジャ１の他端部側（図１４の上側）にて、プランジャ１の他端部外周とガイド孔２ａが第２の接触部位Ｐ２にて接触するようになる。また、ソレノイド５への通電に伴って、スプリング６の付勢力に抗して、図１５にて示した状態を経て、図１６にて示した状態に移行するようになる。なお、図１５にて示した状態では、弁体３と弁座４が第１の接触部位Ｐ１にて接触しながら、弁体３が弁座４に対して摺動するとともに、プランジャ１の他端部外周とガイド孔２ａが第２の接触部位Ｐ２にて接触しながら、プランジャ１がガイド孔２ａに対して軸方向に摺動する。

ところで、図１６にて示した状態では、弁体３と弁座４の第１の接触部位Ｐ１における接触が解かれるとともに、プランジャ１の他端部外周とガイド孔２ａが第２の接触部位Ｐ２にて接触し、プランジャ１の一端部外周とガイド孔２ａが第３の接触部位Ｐ３にても接触しながら、プランジャ１がガイド孔２ａに対して軸方向に摺動する。このときには、プランジャ１とガイド孔２ａ（ハウジング２間）間にて電磁力が発生していて、図１７に示したように、プランジャ１に作用する軸方向の摩擦力Ｆが、プランジャ１の変位（軸方向変位）の増大に伴って、ＦｏからＦ１へと急激に増大する。なお、図１７の破線にて概略的に示した摩擦力（Ｐ１の摩擦力）は、第１の接触部位Ｐ１にて発生するものであり、図１７の点線にて概略的に示した摩擦力（Ｐ２の摩擦力）は、第２の接触部位Ｐ２にて発生するものであり、図１７の二点鎖線にて概略的に示した摩擦力（Ｐ３の摩擦力）は、第３の接触部位Ｐ３にて発生するものである。

このため、上記特許文献１に記載されている電磁弁では、開弁の前後において、接触部位の変化（Ｐ１とＰ２からＰ２とＰ３に変化）に伴って、プランジャに作用する軸方向の摩擦力（摺動抵抗）が急激に変化し、これに伴って問題となる液圧脈動が発生するおそれがある。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、本発明の電磁弁は、
作動液体の流入口および流出口と、これらを連通させる通路を有するとともに、前記通路中に設けられて一端部に弁座が形成されている弁孔を有し、かつ、前記弁孔に対して同軸的なガイド孔を有しているハウジング、
このハウジング内に収容され、前記弁座に対して着座・離座可能な弁体を一端部に有し、他端部の外周にて前記ガイド孔に接触して軸方向に移動可能なプランジャ、
前記ハウジング内に収容されて前記プランジャを前記弁座に向けて軸方向に付勢するスプリング、
前記ハウジングに組付けられて前記プランジャに対して前記スプリングの荷重に抗した吸引力を通電により発生させるソレノイド
を備えていて、
前記弁体が前記弁座に着座しているときに、前記弁体と前記弁座の接触部位と、前記プランジャの他端部外周と前記ガイド孔の接触部位との間において、前記ガイド孔に接触可能な接触部が前記プランジャに設けられている。

上記した本発明の実施に際して、前記接触部は、前記プランジャの一端部に径方向にて移動可能に組付けられたリング部材の外周部に設けられていることも可能である。この場合において、前記弁体は前記プランジャとは別部材で構成されていて、前記リング部材は前記弁体と前記プランジャによって軸方向にて挟持されていることも可能である。

本発明の電磁弁においては、前記弁体が前記弁座に着座しているときに、前記弁体と前記弁座の接触部位（第１の接触部位）と、前記プランジャの他端部外周と前記ガイド孔の接触部位（第２の接触部位）との間において、前記ガイド孔に接触可能な接触部が前記プランジャに設けられている。このため、当該電磁弁の開弁時において、弁体が弁座から開弁方向に移動して弁座との接触を解かれるまでの間において、プランジャに設けた接触部がガイド孔に接触して、第３の接触部位にてプランジャに軸方向の摩擦力（摺動抵抗）が作用する。したがって、本発明の電磁弁では、開弁の前後において、プランジャに作用する軸方向の摩擦力（摺動抵抗）が大きく変化することを抑制することが可能であり、同変化に伴う液圧脈動の発生を抑制することが可能である。

上記した本発明の実施に際して、前記リング部材は磁性体の材料を含んで形成されていることも可能である。この場合には、ソレノイドの通電時に、リング部材の外周部（接触部）とガイド孔が電磁力により強く接触し、大きな摩擦力が効果的に得られる。この場合において、前記ガイド孔と接触する前記リング部材の外表面は非磁性体で構成されていることも可能である。この場合には、リング部材の外表面を構成する非磁性体の材質もしくは同外表面の加工法（外表面を非磁性とするための加工法）を適宜に選ぶことにより、リング部材の外周部（接触部）とガイド孔間にて得られる摩擦力をコントロールすることが可能である。

また、上記した本発明の実施に際して、前記弁体と前記プランジャが別部材で構成されている場合、前記リング部材の内周部には軸方向にて作動液体の流通を可能とする通路が設けられ、前記プランジャには前記通路に連通可能で作動液体の流通を軸方向にて可能な貫通孔が設けられていて、前記通路と前記貫通孔の回転位相を固定可能な固定部が設けられていることも可能である。この場合において、前記固定部は、前記弁体および前記プランジャとは別部材に設けられていることも可能であり、前記弁体または前記プランジャに一体的に設けられていることも可能である。

この場合（前記通路と前記貫通孔の回転位相を固定可能な固定部が設けられている場合）には、前記通路と前記貫通孔の回転位相を合わせた状態にて、プランジャにリング部材を組付けることが可能である。また、この場合には、プランジャに対するリング部材の回転を固定部によって抑制することができて、前記通路と前記貫通孔の回転位相ズレを抑制することが可能である。

本発明に係る電磁弁の第１実施形態を概略的に示した縦断断面図である。 図１に示した電磁弁の作動状態（開弁開始時）を示した縦断断面図である。 図１に示した電磁弁の作動状態（開弁終了時）を示した縦断断面図である。 図１〜図３に示した電磁弁にて得られる変位（プランジャの軸方向変位）と摩擦力（プランジャに作用する軸方向の摩擦力）の関係を概略的に示した線図である。 本発明に係る電磁弁の第２実施形態を概略的に示した縦断断面図である。 図６に示した電磁弁の作動状態（通電開始時）を示した縦断断面図である。 図５および図６に示した電磁弁におけるプランジャ（弁体およびリング部材を含む）の変形実施形態を示した縦断断面図である。 本発明に係る電磁弁の第３実施形態を示した縦断断面図である。 図８に示した電磁弁におけるプランジャ（弁体およびリング部材などを含む）の分解斜視図である。 図８および図９に示したリング部材単体の正面図である。 図８および図９に示したプランジャ（弁体およびリング部材を含む）の変形実施形態を示した斜視図である。 図１１に示したプランジャ（弁体およびリング部材を含む）の分解斜視図である。 図１１および図１２に示した弁体単体の斜視図である。 従来例の電磁弁を概略的に示した縦断断面図である。 図１４に示した電磁弁の作動状態（開弁開始時）を示した縦断断面図である。 図１４に示した電磁弁の作動状態（開弁終了時）を示した縦断断面図である。 図１４〜図１６に示した電磁弁にて得られる変位（プランジャの軸方向変位）と摩擦力（プランジャに作用する軸方向の摩擦力）の関係を概略的に示した線図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４は本発明に係る電磁弁の第１実施形態を概略的に示していて、この実施形態の電磁弁Ｖ１は、例えば、車両用液圧ブレーキ装置の液圧制御機器に組付けられて、ブレーキ液（作動液体）の液圧制御に用いられる常閉型電磁弁である。また、この電磁弁Ｖ１では、ハウジング１０にプランジャ２０、スプリング３０、ソレノイド４０等が組付けられている。

ハウジング１０は、プランジャ２０、スプリング３０等を内部に収容していて、ブレーキ液の流入口１１および流出口１２と、これらを連通させる通路１３を有するとともに、通路１３中に設けられて一端部（上端部）に弁座１４が形成されている弁孔１５を有している。また、ハウジング１０は、ガイド部１０ａと固定コア部１０ｂを備えていて、ガイド部１０ａには弁孔１５に対して同軸的なガイド孔１６が設けられ、固定コア部１０ｂにはスプリング３０の一部を収容するスプリング収容穴１７が設けられている。

なお、ハウジング１０は、流出口１２とガイド孔１６とスプリング収容穴１７を設けた第１ハウジング１０Ａと、流入口１１と弁座１４と弁孔１５を設けた第２ハウジング１０Ｂを備えている。第１ハウジング１０Ａでは、ガイド孔１６の上端部を形成する部位（この部位は非磁性とされている）を除いて磁性体からなり、プランジャ２０とにより磁路を形成するように構成されている。

プランジャ２０は、非磁性体からなる弁体２１と、円柱状で磁性体からなる可動コア２２を備えている。弁体２１は、弁座１４に対して着座・離座可能な弁部２１ａを有している。また、弁体２１は、可動コア２２の図１下端部軸心（一端部の軸心）に設けた取付孔（図１〜図３では図示省略）に嵌合固定されていて、可動コア２２と一体的に移動可能とされている。可動コア２２は、外周（上端部を除いて非磁性で薄肉のスリーブＳ（図７参照）が設けられている）にてハウジング１０のガイド孔１６に接触して軸方向にて移動可能（摺動可能）に組付けられている。この可動コア２２（プランジャ２０）の外周とハウジング１０（ガイド部１０ａ）間には、所望の隙間（図１〜図３では誇張して示されている）が設定されていて、プランジャ２０のハウジング１０に対する軸方向の摺動性が確保されているとともに、ブレーキ液の流動性（流通性）が確保されている。

スプリング３０は、ハウジング１０内に収容された状態にて、ハウジング１０とプランジャ２０間に介装されていて、プランジャ２０を弁座１４に向けて軸方向に付勢している。ソレノイド４０は、ハウジング１０外に周知のように配設されている。このソレノイド４０では、その通電時に、ハウジング１０のガイド部１０ａおよび固定コア部１０ｂとプランジャ２０の可動コア２２等とによって磁路（プランジャ２０に対してスプリング３０の荷重に抗した吸引力（電磁力）を、ソレノイド４０への通電により発生させるもの）を形成するように構成されている。

ところで、この実施形態では、プランジャ２０における可動コア２２の下端部（弁座側端部）にリング部材５０が組付けられている。リング部材５０は、プランジャ２０に対して径方向に移動可能に組付けられていて、外周部（接触部）５１にてガイド孔１６に接触している。なお、この実施形態では、図１の状態においても外周部（接触部）５１とガイド孔１６が接触するように設定されている（例えば、リング部材５０の外径がガイド孔１６の内径以上に設定されている）が、図１の状態にて外周部（接触部）５１とガイド孔１６が離間するように設定することも可能である。

リング部材５０の外周部（接触部）５１は、弁体２１の弁部２１ａが弁座１４に着座しているときに、弁体２１の弁部２１ａと弁座１４の接触部位（第１の接触部位）Ｐ１１と、可動コア２２の上端部外周とガイド孔１６の接触部位（第２の接触部位）Ｐ１２との間となる部位（第３の接触部位）Ｐ１３にて、ガイド孔１６に接触している。これにより、リング部材５０の外周部（接触部）５１は、図１の状態から図３の状態に移行するときに、ガイド孔１６に接触している。なお、図１の状態から図２の状態を経て図３の状態に移行するときには、リング部材５０がプランジャ２０に対して径方向にて相対的に移動する。

このため、当該電磁弁Ｖ１の開弁時には、弁体２１の弁部２１ａが弁座１４から開弁方向に移動して弁座１４との接触を解かれるまでの間（図１の状態から図３の状態に移行する間）の全領域において、プランジャ２０に設けたリング部材５０の外周部（接触部）５１がガイド孔１６に接触して、第３の接触部位Ｐ１３にてプランジャ２０に軸方向の摩擦力（摺動抵抗）が作用する。

したがって、この電磁弁Ｖ１では、開弁の前後において、プランジャ２０に作用する軸方向の摩擦力（摺動抵抗）Ｆが図４の実線のようにＦ２からＦ１に変化する（開弁の後期において、第１の接触部位Ｐ１１にて得られる摩擦力（第２の接触部位Ｐ１２にて得られる摩擦力（Ｐ１２の摩擦力）や第３の接触部位Ｐ１３にて得られる摩擦力（Ｐ１３の摩擦力）に比して小さい摩擦力（Ｐ１１の摩擦力））が消失する）こととなる。このため、開弁の前後において、プランジャ２０に作用する軸方向の摩擦力（摺動抵抗）が大きく変化することを抑制することが可能であり、同変化に伴う液圧脈動の発生を抑制することが可能である。

かかる作用効果は、図４に示した摩擦力と図１７に示した摩擦力の各変化量を比較することでも明らかである。なお、図４の破線にて概略的に示した摩擦力（Ｐ１１の摩擦力）は、第１の接触部位Ｐ１１にて発生するものであり、図４の点線にて概略的に示した摩擦力（Ｐ１２の摩擦力）は、第２の接触部位Ｐ１２にて発生するものであり、図４の二点鎖線にて概略的に示した摩擦力（Ｐ１３の摩擦力）は、第３の接触部位Ｐ１３にて発生するものである。

上記した第１実施形態の電磁弁Ｖ１では、弁体２１の弁部２１ａが弁座１４に着座している図１の状態（ソレノイド４０への通電時でも非通電時でも同じ）において、プランジャ２０に設けたリング部材５０の外周部（接触部）５１がガイド孔１６に接触するように設定して実施したが、図５および図６に概略的に示した第２実施形態の電磁弁Ｖ２のように構成して実施することも可能である。

この第２実施形態の電磁弁Ｖ２では、弁体２１の弁部２１ａが弁座１４に着座している状態で、ソレノイド４０が非通電状態である場合、図５に示したように、プランジャ２０に設けたリング部材５０がガイド孔１６と可動コア２２から離間し、また、ソレノイド４０が通電状態である場合、図６に示したように、リング部材５０がガイド孔１６と可動コア２２に接触するように設定して実施することも可能である。

ソレノイド４０の通電時に、リング部材５０がガイド孔１６と可動コア２２に接触するのは、通電に伴って発生する電磁力によりリング部材５０が軸方向および径方向に移動して、リング部材５０と可動コア２２間の軸方向隙間およびリング部材５０とガイド孔１６間に径方向隙間が無くなるからである。これにより、この第２実施形態では、ソレノイド４０の通電時、リング部材５０の外周部（接触部）５１とガイド孔１６が電磁力により強く接触し、大きな摩擦力が効果的に得られる。

この第２実施形態の実施に際しては、リング部材５０を磁性体で構成する必要があるが、リング部材５０の外周部（接触部）５１とガイド孔１６が接触する部位での摩擦力を小さく設定したい場合には、図７に示したように、外周部（接触部）５１のガイド孔１６と接触する外表面を薄肉の非磁性層（例えば、ＳＵＳ製または非磁性樹脂製のスリーブ）として実施することも可能である。上記非磁性層は、フッ素コート等の非磁性膜塗布によって形成することも可能である。なお、プランジャ２０と可動コア２２間での摩擦力を小さく設定したい場合には、リング部材５０の図７上面に非磁性層を設ければよい。

外周部（接触部）５１のガイド孔１６と接触する外表面を薄肉の非磁性層として構成した実施形態（図７の実施形態）では、非磁性層の材質もしくは同非磁性層の加工法（外表面を非磁性とするための加工法）を適宜に選ぶことにより、リング部材５０の外周部（接触部）５１とガイド孔１６間にて得られる摩擦力をコントロールすることが可能である。

上記した各実施形態においては、作動液体の流通を軸方向にて可能な貫通孔がプランジャ２０に設けられていない実施形態について説明したが、図８〜図１０に示した第３実施形態の電磁弁Ｖ３のように、作動液体の流通を軸方向にて可能な貫通孔２２ａがプランジャ２０に設けられているような場合には、リング部材５０の内周部に、軸方向にて作動液体の流通を可能とする通路５２を設けるとともに、貫通孔２２ａと通路５２の回転位相を固定するための位置決めリング６０を設けて実施すればよい。位置決めリング６０は、リング部材５０の内周部に設けた係止孔５３に係合する固定突起（固定部）６１を有していて、弁体２１の軸部２１ｂに嵌合されており、プランジャ２０の弁体２１と可動コア２２間にて回転不能に挟持されている。

上記した第３実施形態の電磁弁Ｖ３では、貫通孔２２ａと通路５２の回転位相を固定するために、位置決めリング６０に固定突起６１を設けて実施したが、図１１〜図１３に示した第３実施形態の変形実施形態のように、弁体２１自体のフランジ部２１ｃに固定爪２１ｃ１を設けて実施することも可能である。この変形実施形態では、第３実施形態の場合に必要な位置決めリング６０が不要でありシンプルに構成することが可能である。

上記した第３実施形態およびその変形実施形態（貫通孔２２ａと通路５２の回転位相を固定可能な固定部（固定突起６１または固定爪２１ｃ１）が設けられている実施形態）の電磁弁Ｖ３では、貫通孔２２ａと通路５２の回転位相を合わせた状態にて、プランジャ２０にリング部材５０を組付けることが可能である。また、この場合には、プランジャ２０に対するリング部材５０の回転を固定部（固定突起６１または固定爪２１ｃ１）によって抑制することができて、貫通孔２２ａと通路５２の回転位相ズレを抑制することが可能である。

上記した各実施形態においては、プランジャ２０の弁体２１と可動コア２２（プランジャの本体部）が別部材で構成されているが、本発明の実施に際して、プランジャ２０の弁体２１と可動コア２２（プランジャの本体部）は一部材で構成して実施することも可能である。また、上記した各実施形態においては、プランジャ２０に設けられてガイド孔１６に接触可能な接触部（リング部材５０の外周部５１）が、プランジャ２０の一端部に径方向にて移動可能に組付けられたリング部材５０に設けられているが、本発明の実施に際して、プランジャに設けられてガイド孔に接触可能な接触部は、プランジャに一体的に設けて実施することも可能である。この場合には、接触部が弾性を有しているのが望ましい。

１０…ハウジング、１１…流入口、１２…流出口、１３…通路、１４…弁座、１５…弁孔、１６…ガイド孔、２０…プランジャ、２１…弁体、２１ａ…弁部、２２…可動コア、３０…スプリング、４０…ソレノイド（電磁コイル）、５０…リング部材、５１…外周部（接触部）、Ｐ１１…第１の接触部位、Ｐ１２…第２の接触部位、Ｐ１３…第３の接触部位、Ｖ１、Ｖ２，Ｖ３…電磁弁

Claims (8)

1. 作動液体の流入口および流出口と、これらを連通させる通路を有するとともに、前記通路中に設けられて一端部に弁座が形成されている弁孔を有し、かつ、前記弁孔に対して同軸的なガイド孔を有しているハウジング、
   このハウジング内に収容され、前記弁座に対して着座・離座可能な弁体を一端部に有し、他端部の外周にて前記ガイド孔に接触して軸方向に移動可能なプランジャ、
   前記ハウジング内に収容されて前記プランジャを前記弁座に向けて軸方向に付勢するスプリング、
   前記ハウジングに組付けられて前記プランジャに対して前記スプリングの荷重に抗した吸引力を通電により発生させるソレノイド
   を備えた電磁弁であり、
   前記弁体が前記弁座に着座しているときに、前記弁体と前記弁座の接触部位と、前記プランジャの他端部外周と前記ガイド孔の接触部位との間において、前記ガイド孔に接触可能な接触部が前記プランジャに設けられている電磁弁。
2. 請求項１に記載の電磁弁であり、
   前記接触部は、前記プランジャの一端部に径方向にて移動可能に組付けられたリング部材の外周部に設けられている電磁弁。
3. 請求項２に記載の電磁弁であり、
   前記弁体は前記プランジャとは別部材で構成されていて、前記リング部材は前記弁体と前記プランジャによって軸方向にて挟持されている電磁弁。
4. 請求項２に記載の電磁弁であり、
   前記リング部材は磁性体の材料を含んで形成されている電磁弁。
5. 請求項４に記載の電磁弁であり、
   前記ガイド孔と接触する前記リング部材の外表面は非磁性体で構成されている電磁弁。
6. 請求項３に記載の電磁弁であり、
   前記リング部材の内周部には軸方向にて作動液体の流通を可能とする通路が設けられ、前記プランジャには前記通路に連通可能で作動液体の流通を軸方向にて可能な貫通孔が設けられていて、
   前記通路と前記貫通孔の回転位相を固定可能な固定部が設けられている電磁弁。
7. 請求項６に記載の電磁弁であり、
   前記固定部は、前記弁体および前記プランジャとは別部材に設けられている電磁弁。
8. 請求項６に記載の電磁弁であり、
   前記固定部は、前記弁体または前記プランジャに一体的に設けられている電磁弁。

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