JPH044258Y2 - - 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、特にソレノイドの一定の制御力によ
つて制御し得る流体圧力を高める技術に関するも
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。例
えば、実願昭61−134529号公報に記載されたもの
がそれである。この制御弁は、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
嵌合されたものである。そのスプールには、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反力
ピストンの先端面が大気に臨まされることによ
り、その反力ピストンの断面積と弁孔内の流体圧
力との積の大きさを有する反力がスプールに加え
られる。よつて、それら制御力と反力とに基づい
てスプールが移動させられ、制御圧ポートが高圧
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。つまり、この制御弁は、次式で表されるスプ
ールの力の釣合いが保たれた状態で圧力制御を行
うのである。

Ｓ＝PA＋Ｒ ……(1) Ｓ＝CNI ……(2) ただし、 Ｓ：スプールに対するソレノイドの吸引力 Ｐ：弁孔および制御圧ポートの流体圧力（制御圧
ポートと低圧ポートとの流体圧力差） Ａ：反力ピストンの断面積 Ｒ：反力ピストンおよびスプールの摺動抵抗 Ｃ：定数 Ｎ：ソレノイドの巻数 Ｉ：ソレノイドへの励磁電流 そして、反力ピストンおよびスプールの摺動抵
抗Ｒが無視し得る程小されば、(1)，(2)式より Ｐ＝（CN／Ａ）Ｉ ……(3) が得られる。すなわち、弁孔および制御圧ポート
の流体圧力Ｐは、ソレノイドの巻数Ｎおよび励磁
電流Ｉに比例すると共に、反力ピストンの断面積
Ａに反比例するのである。したがつて、この制御
弁の制御可能な流体圧力Ｐを高めるためには、巻
数Ｎおよび励磁電流Ｉを大きくするか、あるいは
反力ピストンの断面積Ａをより小さくすることが
必要となる。

考案が解決しようとする問題点 しかしながら、ソレノイドの巻数および励磁電
流を高めることには限度がある。例えば、自動車
で使用される圧力制御弁においては、使用電圧，
使用温度および設置スペース等の制約が厳しく、
必然的にソレノイドの巻数および励磁電流が制限
されることとなり、ソレノイドによるスプールの
吸引力は１Kg程度が限度とされている。

また、反力ピストンの断面積を小さくすること
にも限度がある。反力ピストンはそれが嵌合され
るハウジングとの間の摺動抵抗を低減すべく、ハ
ウジングとの液密保持が金属間シールによつて達
成される必要があり、両摺動面が高い寸法精度で
加工されなければならない。そのため、反力ピス
トンの加工に高度な技術が要求されることとな
り、現在の技術では加工可能な反力ピストンの直
径は３mm程度以上であると言われている。

以上の数値をもとに、上記の式(3)から制御圧ポ
ートの流体圧力を算出すると十数Kg／cm²程度とな
る。したがつて、その値を上回る液圧の制御に、
この種の制御弁を適用することは不可能とされて
いた。

問題点を解決するための手段 本考案は以上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，反力ピストン
を備えたスプール式電磁圧力制御弁において、反
力ピストンがスプールに加える反力を減殺する反
力減殺装置を設け、それによつて反力ピストンの
直径をソレノイドの制御力の割に大きくしたもの
である。

例えば、反力ピストンとスプールとが同軸の一
体物とされている場合には、反力減殺装置を、ス
プールと同軸に配設されて制御圧ポートと低圧ポ
ートとの流体圧力差で反力ピストンとは逆向きに
作動する減殺ピストンと、その減殺ピストンとス
プールとを微少量相対移動可能に連結して減殺ピ
ストンの作動力をスプールに伝達するリンク機構
とを含むものとすることが好適である。また、反
力ピストンをスプールとは別体にし、反力減殺装
置を、反力ピストンの作動力を一定の比率で小さ
くしてスプールに伝達するレバー機構とすること
も可能である。

作用および効果 上記のように反力減殺装置を設ければ、反力ピ
ストンがスプールに加える反力が減殺される。

反力減殺装置が減殺ピストンとリンク機構とを
含むものである場合には、減殺ピストンの作動力
によつて反力ピストンの作動力（反力）の一部が
打ち消され、また、反力減殺装置がレバー機構で
ある場合に、そのレバー機構により反力が一定の
比率で減じられてスプールに伝達される。

したがつて、ソレノイドの制御力を大きくする
ことなく制御可能な流体圧力を高めるために、反
力ピストンを小径化して反力ピストン自体の反力
を低減させる必要がない。そのため、反力ピスト
ンを製造容易な直径のものとすることができ、加
工時間の短縮および製造コストの低減が図られ得
る。

さらに、この製造容易化に伴い、反力ピストン
の外周面の寸法精度がより安定し、寸法のばらつ
きによるハウジングとの摺動抵抗の変動が減少し
て、圧力制御時におけるスプールの作動安定性が
一層向上する効果が得られる。

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とその弁孔４２よりも小径のシリンダボア
４４とが互に連通した状態で同軸に形成されてい
る。弁孔４２には中空のスプール４８が摺動可能
に嵌合されるが、このスプール４８には一端部が
閉塞されて反力ピストン５０が形成されている。
一方、シリンダボア４４には減殺ピストン５２が
軸方向に摺動可能かつ実質的に液密に嵌合されて
いる。また、スプール４８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。同様に、減
殺ピストン５２の外周面とシリンダボア４４の内
周面とにより金属間シールが形成されている。ス
プール４８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４
８が軽快に摺動するようにされている。また、減
殺ピストン５２も同様に、図示は省略するが、適
数本の円環溝が外周面に形成されて軽快に摺動す
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６０，リザーバ２４に接続される
低圧ポート６２およびホイールシリンダ１４に接
続される制御圧ポート６４を備えている。スプー
ル４８は行き止まりの軸方向穴６６と、その軸方
向穴６６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６８および第二半径方向穴７０
とを備えている。

スプール４８の開端部とハウジング４０に固定
の磁性材料製ヨーク７２との間にはスプリング７
４が配設されており、スプール４８を図示の原位
置に向かつて付勢している。スプール４８が原位
置にある状態においては第一半径方向穴６８が低
圧ポート６２と制御圧ポート６４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７２が磁化されれば、スプー
ル４８に磁気吸引力が制御力として作用し、スプ
ール４８がスプリング７４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６８と低圧ポート６２との連通が絶た
れ、さらにスプール４８が左方へ移動すれば第二
半径方向穴７０が高圧ポート６０と連通するに至
る。この間、制御圧ポート６４は常に第一半径方
向穴６８を経て弁孔４２と連通している。各ポー
ト６０，６２，６４と第一および第二の半径方向
穴６８，７０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７２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７２を冷却するためで
ある。

スプール４８のヨーク７２側の開端部には、非
磁性材料から成るリング状のストツパ７６が固定
されており、このストツパ７６がヨーク７２に当
接することにより、スプール４８が直接ヨーク７
２に吸着されることがないようにされている。

前記減殺ピストン５２は、シリンダボア４４内
の空間をリザーバ２４と常に連通する低圧室８０
と、制御圧ポート６４と常に連通する制御圧室８
２とに区切つている。そして、低圧室８０内で反
力ピストン５０と減殺ピストン５２とがリンク機
構８８により連結されている。なお、スプール４
８と弁孔４２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。本実施例においては、これらリンク
機構８８と減殺ピストン５２とによつて反力減殺
装置が構成されている。リンク機構８８は、低圧
室８０を隔てて対向する反力ピストン５０と減殺
ピストン５２とのそれぞれの端面に軸方向に突設
された第一リンク９０と第二リンク９２とによつ
て構成される。これら第一および第二リンク９
０，９２は、ピンがそのピン径より僅かに大径の
円孔に挿通されて連結されており、反力ピストン
５０−減殺ピストン５２間の力の伝達が行われる
と共に、これらピンと円孔との間〓によつて第一
および第二リンク９０，９２の微少量の相対移動
が許容されている。

したがつて、反力ピストン５０の直径が比較的
大きく、そのために大きな反力がスプール４８に
加えられても、減殺ピストン５０に生ずる作動力
（反力）がその反力の一部を打ち消すことによつ
て、結果的にスプール４８には制御圧室８２およ
び低圧室８０の液圧差と反力ピストン５０および
減殺ピストン５２の受圧面積差との積の大きさを
有する反力が生じていることになる。

本実施例装置における作動を説明する。

踏力センサ１８によつて検出されるブレーキペ
ダル１６の踏力に従つて、ソレノイド制御回路２
０がソレノイド２２へその踏力に比例する大きさ
の励磁電流を供給する。すると、スプール４８は
ヨーク７２の磁気吸引力で吸引され、高圧ポート
６０と制御圧ポート６４とが第二軸方向穴７０を
経て連通する。そして、高圧とされたブレーキ液
かホイールシリンダ１４に供給されることとな
る。

本考案は第２図の態様でも実施が可能である。
このスプール式電磁液圧制御弁９８は多くの点に
おいて前記実施例の液圧制御弁１０と共通してい
るため、共通する要素には同一の符号を付して詳
細な説明を省略し、異なる部分のみを詳細に説明
する。

ハウジング１００内には、弁孔４２と、軸方向
がその弁孔４２と平行かつ非同軸であり、しかも
弁孔４２とは隔離されたシリンダボア１０２とが
形成されている。弁孔４２にはスプール１１２が
摺動可能に嵌合され、一方、シリンダボア１０２
には反力ピストン１１４が軸方向に摺動可能かつ
実質的に液密に嵌合されており、結果的にハウジ
ング１００内には、制御圧ポート６４と常に連通
する制御圧室１１６と、リザーバ２４と常に連通
する低圧室１１８とが形成されている。

さらに、スプール１１２および反力ピストン１
１４の制御圧室１１６側の端面には、それぞれ第
一リンク１２０および第二リンク１２２が軸方向
に突設されている。また、制御圧室１１６内には
支持軸１２４回りに回動可能な直線状レバー１３
０が配設されている。このレバー１３０は支持軸
１１０と距離L₁離れた端部が第一リンク１２０
と、支持軸１１４から距離L₂離れた略中間部が
第二リンク１２２と回動可能に連結されている。
これら第一および第二リンク１２０，１２２とレ
バー１３０とによつて反力減殺装置としてのレバ
ー機構１３２が構成されている。

これら第一および第二リンク１２０，１２２と
レバー１３０とは、ピンがそれらピン径より僅か
に大径の円孔に挿通されて連結されており、スプ
ール１１２−レバー１３０間および反力ピストン
１０２−レバー１３０間の力の伝達が行われると
共に、これらピンと円孔との間〓によつて第一お
よび第二リンク１２０，１２２とレバー１３０と
の微少量の相対移動が許容されている。

なお、第一リンク１２０は、その先端面がハウ
ジング１００の制御圧室１１６を形成する内面に
当接したとき、低圧ポート６２と制御圧ポート６
４とがスプール１１２の第一半径方向穴６８を経
て連結し得る長さとされている。しかも、その状
態でレバー機構１３２はレバー１２０がスプール
１１２および反力ピストン１０２の軸方向に直交
するレイアウトとされている。

したがつて、スプール１１２には、反力ピスト
ン１１４の作動力（反力）に、予め設定された１
より小さなレバー比L₂／L₁を乗じた大きさに低
減されて伝達される。本実施例におけるスプール
１１２は両端面に弁孔４２の液圧と制御圧室１１
６の液圧とを受け、弁孔４２および制御圧室１１
６は常に同圧とされているため、このスプール１
１２自体に反力は生じない。

なお、付言すれば、両実施例においては、内径
の異なる弁孔−シリンダボア間を跨ぐ２摺動部材
の連結体（スプール４８−減殺ピストン５２，ス
プール１１２−反力ピストン１１４）はそれぞれ
分割されて、両摺動部材の半径方向の相対移動が
許容されているため、両摺動部材の同心度あるい
は平行度を高くする必要がなく、各々の摺動部材
の外径および各々の弁孔あるいはシリンダボアの
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１０，９８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更
に種々の変形，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、
本考案の別の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る。 １０……スプール式電磁液圧制御弁、４０……
ハウジング、４２……弁孔、４４……シリンダボ
ア、４８……スプール、５０……反力ピストン、
５２……減殺ピストン、６０……高圧ポート、６
２……低圧ポート、６４……制御圧ポート、７２
……ヨーク、７４……スプリング、８８……リン
ク機構、９８……スプール式電磁液圧制御弁、１
００……ハウジング、１０２……シリンダボア、
１１２……スプール、１１４……反力ピストン、
１３２……レバー機構。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 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と、そのハウジング内の弁
   孔に摺動可能かつ実質的に液密に嵌合されたス
   プールと、そのスプールに磁気的な制御力を加
   えるソレノイドと、前記制御圧ポートと前記低
   圧ポートとの流体圧力差により作動する反力ピ
   ストンを含んでその流体圧力差に応じた大きさ
   であつて前記制御力とは逆向きの反力を前記ス
   プールに加える反力手段とを備え、それら制御
   力と反力とに基づいて前記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、 前記反力ピストンが前記スプールに加える反
   力を減殺する反力減殺装置を設け、それによつ
   て前記反力ピストンの直径を前記制御力の割に
   大きくしたことを特徴とするスプール式電磁圧
   力制御弁。 (2) 前記反力ピストンが前記スプールと一体化さ
   れたものであり、前記反力減殺装置が、前記ス
   プールと同軸に配設されて前記制御圧ポートと
   前記低圧ポートとの流体圧力差で前記反力ピス
   トンとは逆向きに作動する減殺ピストンと、そ
   の減殺ピストンと前記スプールとを微少量相対
   移動可能に連結して減殺ピストンの作動力をス
   プールに伝達するリンク機構とを含むものであ
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載のスプー
   ル式電磁圧力制御弁。 (3) 前記反力ピストンが前記スプールとは別体に
   設けられており、前記反力減殺装置が、その反
   力ピストンの作動力を一定の比率で小さくして
   前記スプールに伝達するレバー機構である実用
   新案登録請求の範囲第１項記載のスプール式電
   磁圧力制御弁。