JPH044257Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はスプール式の電磁圧力制御弁に関する
ものであり、特にスプールに制御圧力に対応した
大きさの流体反力を作用させるためのリアクショ
ンロツドを備えた圧力制御弁の改善に関するもの
である。

従来の技術 ソレノイドの励磁電流を制御することによつて
流体の圧力を励磁電流の大きさに対応する高さに
制御する電磁圧力制御弁は既に知られている。こ
の種の電磁圧力制御弁は、一般にポンプから連続
的に送られる流体の圧力を制御するものであるた
め、内部漏れ、すなわち制御弁内に弁子とハウジ
ングとの間の〓間等からの漏れがあつても差支え
ない。しかし、この内部漏れを極力防止しなけれ
ばならない用途もある。例えば、自動車用液圧ブ
レーキ装置において、アキユムレータに蓄えられ
たブレーキ液によりホイールシリンダの液圧を制
御する場合がその一例である。アキユムレータに
蓄えられたブレーキ液によつてホイールシリンダ
液圧を制御するためには、電磁圧力制御弁が常閉
のものであることが必要であり、この電磁圧力制
御弁に内部漏れがある場合にはアキユムレータに
蓄えられたブレーキ液がこの内部漏れによつて無
駄に消費されてしまう。自動車用液圧ブレーキ装
置は作動時間が非作動時間に比較して著しく短
く、ブレーキ液の消費量は比較的小さいのが普通
であるため、内部漏れによるブレーキ液の消費は
無視し得ない量であつて、明確なエネルギ効率の
低下を招来する。

スプール式電磁圧力制御弁は一般に内部漏れを
防止することが困難であるために、従来はこの種
の用途には使用し得ないものとされていた。しか
し、近年、機械加工の精度が著しく向上し、ハウ
ジングとスプールとのクリアランスを数ミクロン
以下に抑えることが可能となり、この程度のクリ
アランスであれば内部漏れは無視し得る程小さく
なる。

そこで、本考案の考案者等は、第２図に示すス
プール式電磁圧力制御弁を自動車用液圧ブレーキ
装置のホイールシリンダの液圧制御用として試作
した。これは、高圧ポート１０２，低圧ポート１
０４および制御圧ポート１０６を備えたハウジン
グ１０８内の弁孔１１０にスプール１１２が摺動
可能かつ実質的に液密に嵌合され、そのスプール
１１２にソレノイド１１４の磁気的な制御力が加
えられる一方、スプール１１２の一端面から軸方
向に延び出させられたリアクションロツド１１６
の先端面が大気に臨まされることにより、そのリ
アクションロツド１１６の断面積と前記弁孔１１
０内の流体圧力との積の大きさを有する流体反力
がスプール１１２に加えられ、その流体反力と前
記制御力とに基づいてスプール１１２が移動させ
られて、前記制御圧ポート１０６が前記高圧ポー
ト１０２と低圧ポート１０４とに選択的に連通さ
せられることにより、制御圧ポート１０６の流体
圧が前記ソレノイド１１４の励磁電流の大きさに
対応する高さに制御されるものである。

スプール１１２の外周面と弁孔１１０の内周面
との片側クリアランスは極く小さくされており、
リアクションロツド１１６の外周面とリアクショ
ンロツド孔１１８の内周面との間はＯリング１２
０によつてシールされている。

このスプール式電磁圧力制御弁によれば、ホイ
ールシリンダの液圧をソレノイド１１４の励磁電
流の大きさにほぼ比例する高さに制御することが
でき、かつ、制御弁内の内部漏れも無視し得る程
度に小さくすることができる。

考案が解決しようとする問題点 しかしながら、一定の励磁電流に対するホイー
ルシリンダ液圧にかなりのばらつきがあり、ま
た、液圧制御特性にヒステリシスがあつて、液圧
制御精度は十分に高いとは言い難かつた。

Ｏリング１２０を取り外せば、液圧制御精度が
著しく向上するものであるが、リアクションロツ
ド１１６とハウジング１０８とのクリアランスか
らの液漏れ量が多くなつて、エネルギ効率が低下
し、この点から実用化が困難となるという別の問
題が生ずる。

問題点を解決するための手段 本考案はこの問題を解決するために、前記ハウ
ジング、スプール，ソレノイド，リアクションロ
ツド等を備えたスプール式電磁圧力制御弁におい
て、リアクションロツドをスプールの本体とは別
体とし、スプール本体に対して半径方向には相対
移動可能であり、軸方向においてはスプール本体
から一定限度以上離間不能である状態に連結し、
かつ、リアクションロツド外周面とリアクション
ロツド孔内周面とのクリアランスを小さくするこ
とにより、弁孔からの流体（液体または気体）の
漏れを防止する金属間シールを形成したものであ
る。

作 用 上記のように、リアクションロツドをスプール
本体とは別体とし、半径方向に相対移動可能とす
れば、スプール本体とリアクションロツドの軸心
の不一致および弁孔とリアクションロツド孔との
中心線の不一致を、スプール本体とリアクション
ロツドとの半径方向における相対移動によつて吸
収させることができるため、スプール本体の外周
面と弁孔内周面とのクリアランスのみならず、リ
アクションロツド外周面とリアクションロツド穴
内周面とのクリアランスも極く小さくして、金属
間シールを形成することができる。金属間シール
はＯリング等のシール部材を使用する場合に比較
して、摩擦力が１オーダ程度小さくなり、漏れも
無視し得る程度に小さくなる。

なお、リアクションロツドはスプールとは別体
とされているが、スプールに一定限度以上離間不
能に連結されているため、弁孔内の液圧によりリ
アクションロツドに加えられる力はスプールに伝
達されるのであり、リアクションロツドは、従来
のスプールに固定のリアクションロツドと同様に
機能する。

考案の効果 したがつて、本考案によれば、圧力制御精度が
十分に高く、かつ、内部漏れの少ないスプール式
電磁圧力制御弁を得ることができ、しかも安価に
製造し得る効果が得られる。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図は、自動車用電気制御式液圧ブレーキ装
置を概念的に示す系統図であり、本考案の一実施
例であるスプール式電磁液圧制御弁１０はアキユ
ムレータ１２を液圧源としてブレーキのホイール
シリンダ１４の液圧を制御するために設けられて
いる。ブレーキ操作部材としてのブレーキペダル
１６の踏力が踏力センサ１８によつて検出され、
その踏力センサ１８に接続されたソレノイド制御
回路２０から液圧制御弁１０のソレノイド２２に
ブレーキペダル１６の踏力に比例した大きさの励
磁電流が供給され、ホイールシリンダ１４の液圧
がブレーキペダル１６の踏力に比例した高さに制
御されるのである。アキユムレータ１２にはリザ
ーバ２４からポンプ２６によつて汲み上げられた
ブレーキ液が蓄えられるようになつており、アキ
ユムレータ１２の液圧は液圧センサ２８によつて
検出され、この液圧センサ２８の出力信号に基づ
いてモータ制御回路３０によりモータ３２が制御
されて、アキユムレータ１２内の液圧が一定範囲
に保たれるようになつている。

液圧制御弁１０は非磁性材料から成るハウジン
グ４０を備えている。ハウジング４０内には、弁
孔４２が形成されており、この弁孔４２に、リア
クションロツド４３と共にスプール４４を構成す
るスプール本体４５が摺動可能に嵌合されてい
る。スプール本体４５の外周面と弁孔４２の内周
面とのクリアランスは直径で10μm以下と極く小
さくされており、これら外周面と内周面とにより
金属間シールが形成されている。スプール本体４
５は磁性材料から成つており、外周面に、図示は
省略するが、適数本の円環溝が形成されて液圧が
全周にほぼ均等に作用し、スプール本体４５が軽
快に摺動するようにされている。ハウジング４０
はアキユムレータ１２に接続される高圧ポート４
６，リザーバ２４に接続される低圧ポート４８お
よびホイールシリンダ１４に接続される制御圧ポ
ート５０を備えている。スプール本体４５はそれ
を軸方向に貫通する軸方向穴５２と、その軸方向
穴５２から半径方向に延び出て外周面に開口する
第一半径方向穴５４および第二半径方向穴５６と
を備えている。

スプール本体４５とハウジング４０に固定の磁
性材料製ヨーク６０との間にはスプリング６２が
配設されており、スプール本体４５を図示の原位
置に向かつて付勢している。スプール本体４５が
原位置にある状態においては第一半径方向穴５４
が低圧ポート４８と制御圧ポート５０とに連通し
ており、結局、弁孔４２およびホイールシリンダ
１４の液圧はリザーバ２４の液圧（大気圧）に等
しくなつている。しかし、ソレノイド２２に励磁
電流が供給され、ヨーク６０が磁化されれば、ス
プール本体４５に磁気吸引力が制御力として作用
し、スプール４４がスプリング６２の付勢力に抗
して第１図において左方へ移動する。これによ
り、第一半径方向穴５４と低圧ポート４８との連
通が絶たれ、さらにスプール４４が左方へ移動す
れば第二半径方向穴５６が高圧ポート４６と連通
するに至る。この間、制御圧ポート５０は常に第
一半径方向穴５４を経て弁孔４２と連通してい
る。各ポート４６，４８，５０と第一および第二
の半径方向穴５４，５６との相対位置がそのよう
に定められているのである。なお、ヨーク６０に
それを軸方向に貫通する穴が形成されているの
は、この穴にブレーキ液を導いてヨーク６０を冷
却するためである。

スプール本体４５のヨーク６０側の端部には、
非磁性材料から成るリング状のストツパ６６が固
定されており、このストツパ６６がヨーク６０に
当接することにより、スプール本体４５が直接ヨ
ーク６０に吸着されることがないようにされてい
る。

スプール本体４５のヨーク６０側とは反対側の
端部には、リアクションロツド４３が取り付けら
れている。リアクションロツド４３はスプール本
体４５より遥かに小径のものであり、ハウジング
４０に形成されたリアクションロツド孔７２に直
径で5μm以下のクリアランスで摺動可能に嵌合さ
れている。リアクションロツド４３の外周面に
は、図示は省略するが、適数本の円環溝が軸方向
に距離を隔てて形成されており、リアクションロ
ツド４３が軽快に摺動するようにされている。リ
アクションロツド４３はスプール本体４５側の端
に大径の頭部７４を備えており、この頭部７４と
スプール本体４５に設けられた係合部７６との係
合によつて、スプール本体４５からの離間限度が
規定されている。また、頭部７４とスプール本体
４５との間にはスプリング７８が配設されてお
り、リアクションロツド４３をスプール本体４５
からの離間限度位置に保つている。すなわち、リ
アクションロツド４３は軸方向に関してはスプー
ル本体４５に固定されているに等しいのである
が、半径方向にはスプール本体４５に対して自由
に相対移動し得るのである。なお、スプリング７
８は液圧制御弁１０の非作動時にリアクションロ
ツド４３が妄りに移動することを防止するために
設けられているものであつて、不可欠なものでは
ない。スプリング７８が設けられていなくても、
液圧制御弁１０の作動時には、リアクションロツ
ド４３は弁孔４２内の液圧により低圧室８０側へ
押され、スプール本体４５から離間限度いつぱい
離れた状態となつて、機能を果たすのである。さ
らに付言すれば、リアクションロツド４３とリア
クションロツド孔７２との微小なクリアランスか
ら僅かに漏れたブレーキ液は低圧室８０からリザ
ーバ２４へ戻される。

本液圧制御弁１０の液圧制御状態におけるスプ
ール４４の力の釣合いは、次式で表される。

Ｓ＝CI ……(1) Ｓ＝PA＋Ｆ＋Ｒ ……(2) ただし、 Ｓ：ヨーク６０のスプール本体４５に対する吸引
力 Ｃ：定数 Ｉ：ソレノイド２２への励磁電流 Ｐ：弁孔４２および制御圧ポート５０の液圧 Ａ：リアクションロツド４３の断面積 Ｆ：スプリング６２の付勢力 Ｒ：リアクションロツド４３およびスプール本体
４５の摺動抵抗 (1)，(2)式より Ｐ＝（Ｃ／Ａ）Ｉ−（Ｆ＋Ｒ）／Ａ ……(3) が得られる。そして、本液圧制御装置１０におい
ては、リアクションロツド４３とハウジング４０
との液密を保つためにＯリング等のシール部材が
設けられておらず、金属間シールによつて液密が
保たれているため、リアクションロツド４３とス
プール本体４５とから成るスプール４４の摺動抵
抗が無視し得る程小さい。したがつて、 Ｐ≒（Ｃ／Ａ）Ｉ−Ｆ／Ａ ……(4) となる。すなわち、弁孔４２および制御圧ポート
５０の液圧Ｐはソレノイド２２への励磁電流Ｉに
比例することとなるのである。また、スプール４
４の摺動抵抗が小さいため制御液圧のばらつきや
制御特性のヒステリシスも著しく小さくなる。

そして、ソレノイド２２への励磁電流の大きさ
は、ソレノイド制御回路２０により、踏力センサ
１８によつて検出されるブレーキペダル１６の踏
力に比例するように制御されるため、結局、ホイ
ールシリンダ１４の液圧はブレーキペダル１６の
踏力に比例する高さに制御されることとなる。

しかも、本液圧制御弁１０においてはスプール
４４がスプール本体４５とリアクションロツド４
３とに分割され、両者の半径方向の相対移動が許
容されているため、スプール本体４５とリアクシ
ョンロツド４３との同心度および弁孔４２とリア
クションロツド孔７２との同心度も高くする必要
がなく、スプール本体４５およびリアクションロ
ツド４３の外径ならびに弁孔４２およびリアクシ
ョンロツド孔７２の内径の寸法精度を高くすれば
よいため、これらの間のクリアランスを極く小さ
くすることが容易であり、内部漏れが無視し得る
程に小さい液圧制御弁１０を安価に製造すること
ができる。

以上、本考案の一実施例を詳細に説明したが、
これは文字通り例示であつて、本考案がその主旨
を逸脱することなく、当業者の知識に基づいて
種々の変形，改良を施した態様で実施し得るもの
であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例であるスプール式電
磁液圧制御弁を概略的に示す正面断面図であり、
同時にその液圧制御弁を含む自動車用電気制御式
液圧ブレーキ装置の系統図でもある。第２図は、
本考案の完成に先立つて試作されたスプール式電
磁液圧制御弁を概略的に示す正面断面図である。 １０……スプール式電磁液圧制御弁、４０……
ハウジング、４２……弁孔、４３……リアクショ
ンロツド、４４……スプール、４５……スプール
本体、４６……高圧ポート、４８……低圧ポー
ト、５０……制御圧ポート、６０……ヨーク、６
２……スプリング、７２……リアクションロツド
孔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 高圧ポート，低圧ポートおよび制御圧ポートを
   備えたハウジング内の弁孔にスプールが摺動可能
   かつ実質的に液密に嵌合され、そのスプールにソ
   レノイドの磁気的な制御力が加えられる一方、ス
   プールの一端面から軸方向に延び出させられたリ
   アクションロツドの先端面が前記弁孔外に臨まさ
   れることにより、そのリアクションロツドの断面
   積と前記弁孔内の流体圧力との積の大きさを有す
   る流体反力がバルブスプールに加えられ、その流
   体反力と前記制御力とに基づいてバルブスプール
   が移動させられて、前記制御圧ポートが前記高圧
   ポートと低圧ポートとに選択的に連通させられる
   ことにより、制御圧ポートの流体圧力が前記ソレ
   ノイドの励磁電流の大きさに対応する高さに制御
   されるスプール式電磁圧力制御弁において、 前記リアクションロツドを前記スプールの本体
   とは別体とし、スプール本体に対して半径方向に
   は相対移動可能であり、軸方向においてはスプー
   ル本体から一定限度以上離間不能な状態に連結
   し、かつ、リアクションロツド外周面と前記ハウ
   ジングに形成されたリアクションロツド孔内周面
   とのクリアランスを小さくすることにより、前記
   弁孔からの流体の漏れを防止する金属間シールを
   形成したことを特徴とするスプール式電磁圧力制
   御弁。