JPH0632533Y2 - 電磁切換弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、電磁力によって２つの弁の位置に切換えら
れる電磁切換弁に関し、特に、車両のブレーキ圧力制御
装置に用いられる電磁切換弁に関するものである。

［従来の技術］ 車両のアンチロック制御、トラクション制御、車間距離
調整のための自動ブレーキ制御、障害物回避のための自
動ブレーキ制御などのためにブレーキ圧力を制御する最
も簡便な方法として、マスタシリンダから車輪ブレーキ
にまで至る管路内に電磁力によって複数の位置に切換わ
る電磁切換弁を設けることが知られている。アンチロッ
ク制御を行なう代表的なブレーキ圧力制御装置として、
たとえば米国特許第３，６１７，０９８号に開示された
ものがある。第４図は、米国特許第３，６１７，０９８
号に開示されたブレーキ圧力制御装置の液圧回路図であ
る。

第４図を参照して、ブレーキペダル１の操作力を液圧に
変換するマスタシリンダ２と、車輪ブレーキ３とを結ぶ
管路内には、電磁力によって２つの位置に切換わる電磁
切換弁４が配置されている。また、この電磁切換弁４と
並列に、補助動力回路５が設けられる。この補助動力回
路５内には、モータ６によって駆動されるポンプ７が配
置されている。さらに、図示するように、補助動力回路
５内には、電磁力によって２つの位置に切換わる電磁切
換弁８およびリザーバ９が設けられている。さらに、電
磁切換弁４と並列に設けられた回路１１内には、逆止弁
１０が配置されている。この逆止弁１０は、車輪ブレー
キ３からマスタシリンダ２へ向かう流体の流れを許容す
るが、その反対方向への流体の流れを阻止する。

今、第４図に示す液圧回路において、ブレーキペダル１
を踏んでいる状態でアンチロック信号が発せられたとす
る。この信号によって電磁切換弁４および電磁切換弁８
は適当にその位置が切換えられる。車輪ブレーキ３に対
する圧力は電磁切換弁４および電磁切換弁８に給電して
いるときには減圧状態となり、電磁切換弁４のみに給電
しているときには保持状態となり、電磁切換弁４および
電磁切換弁８の両者に給電していないときには加圧状態
となる。このようなアンチロック制御がなされている状
態においては、マスタシリンダ２の圧力よりも車輪ブレ
ーキ３に対する圧力が低く制御されているが、ドライバ
が制御途中で制動力の緩和を希望してブレーキペダル１
に対する操作力を緩和した場合これに応じてブレーキ圧
力を低下させる必要がある。この必要性を満足させるた
めに、逆止弁１０が設けられている。すなわち、たとえ
ば電磁切換弁４に対して給電がなされているときブレー
キペダル１に対する操作力を緩和すれば、車輪ブレーキ
３に対する圧力よりもマスタシリンダ２の圧力の方が低
下するので、流体は逆止弁１０を通過してマスタシリン
ダ２へ向かって流れる。こうして、ブレーキペダル１に
よる操作力の緩和に応じて車輪ブレーキ３に対するブレ
ーキ圧力も低下する。

［考案が解決しようとする問題点］ 第４図に示したようなブレーキ圧力制御装置では、電磁
切換弁４と並列に逆止弁１０を設けなければならない。
そのため、回路構成および配管が複雑化し、経済的損失
および信頼性の低下を招いている。

本件出願と同一の出願人は、特願昭６１−２７２６４９
号において、簡単な液圧回路でブレーキ圧力制御装置を
実現し得るようにするための電磁切換弁を提案した。こ
の電磁切換弁を、第５図に示す。

第５図を参照して、図示する電磁切換弁は、以下のもの
を備える。

ａ．流体の流路に固定して設けられる固定弁座１２。

ｂ．上記固定弁座１２に当接して流路を閉じる閉弁位置
と、上記固定弁座１２から離れて流路を開く開弁位置と
の間を移動可能に設けられる可動弁体１３。

ｃ．上記可動弁体１３を、常に固定弁座１２の方向に付
勢している第１のスプリング１４。

ｄ．固定弁座１２の位置する側から可動弁体１３に当接
するようにされ、給電時には電磁力によって固定弁座１
２に近づく方向に移動するようにされたアーマチュア１
５。

ｅ．上記アーマチュア１５を、常に固定弁座１２から遠
ざかる方向に付勢している第２のスプリング１６。

そして、第１のスプリング１４の付勢力は、第２のスプ
リング１６の付勢力よりも弱くされている。また、アー
マチュア１５の最大移動距離は、可動弁体１３の最大移
動距離よりも大きくされている。

第５図は、電磁切換弁に給電がなされている状態を示し
ている。上述した各要素は、フレーム２０およびステー
タ２１内に収容されている。フレーム２０にはポート１
７，１８が形成され、ステータ２１にはポート１９が形
成されている。１つの使用例では、ポート１７，１８は
マスタシリンダに連結され、ポート１９は車輪ブレーキ
に連絡される。

第１のスプリング１４の付勢力は、第２のスプリング１
６の付勢力よりも弱いので、非給電状態においては、ア
ーマチュア１５および可動弁体１３は、固定弁座１２か
ら遠ざかった位置に存在し、その結果流路が開いてい
る。こうして、非給電状態においては、両方向への流体
の流れが許容される。

一方、給電状態にあっては、アーマチュア１５が、電磁
力によって第２のスプリング１６の付勢力に抗して固定
弁座１２に近づく方向に移動する。アーマチュア１５の
最大移動距離は可動弁体１３の最大移動距離よりも大き
くされているので、可動弁体１３は固定弁座１２に当接
して流路を閉じる。その状態では、可動弁体１３側から
固定弁座１２側へ向かう流体の流れは禁止される。しか
し、可動弁体１３を開弁方向に付勢する流体の液圧が第
１のスプリング１４の付勢力よりも大きければ、可動弁
体１３は固定弁座１２から遠ざかり、その結果固定弁座
１２側から可動弁体１３側へ向かう流体の流れは許容さ
れる。

第５図に示したような電磁切換弁を用いたブレーキ圧力
制御装置では、その回路構成および配管が単純化する。
しかしながら、第５図に示した電磁切換弁にも、改良す
べき余地がある。

すなわち、電磁切換弁が給電状態にあり、しかもアーマ
チュア１５側の流体、すなわちポート１７，１８側の流
体が、ステータ２１側の流体、すなわちポート１９側の
流体よりも高圧である場合には、可動弁体１３は固定弁
座１２に当接して閉弁状態を維持する。そして、同じ流
体圧の関係で、すなわちアーマチュア１５側の流体が高
圧に維持されている状態で電磁切換弁を給電状態から非
給電状態に移行したとき、可動弁体１３を固定弁座１２
から離して閉弁させるためには、以下の条件を満たす必
要がある。すなわち、第２のスプリング１６は可動弁体
１３を開弁方向に付勢する。一方、第１のスプリング１
４、可動弁体１３と固定弁座１２とのシール有効面積に
作用する液圧力、および残留磁力は、可動弁体１３を閉
弁方向に付勢している。そのため、電磁切換弁を給電状
態から非給電状態に移行させても、可動弁体１３を開弁
方向に付勢する力が、可動弁体１３を閉弁方向に付勢す
る力よりも大きくならなければ、可動弁体１３は閉弁状
態を維持する。そのため、電磁切換弁を給電状態から非
給電状態に移行させたとき、開弁遅れが生ずる傾向があ
る。

上述したような非給電状態になったときの閉弁遅れを小
さくするためには、第２のスプリング１６の付勢力を大
きくすればよい。しかし、そのようにすれば、電磁切換
弁を非給電状態から給電状態に移行させたときの閉弁遅
れが大きくなる。結局、第５図に示した電磁切換弁で
は、給電時における高速応答性と非給電時における高速
応答性とを両立させにくい。

そこで、この考案は、特願昭６１−２７２６４９号に提
案した電磁切換弁を改良し、給電時および非給電時にお
ける高速応答性に優れた電磁切換弁を提供することを目
的とする。

［問題点を解決するための手段］ この考案は、入口および出口を有し電磁力によって２つ
の弁の位置に切換えられる２ポート２位置の電磁切換弁
であって、以下のものを備える。

ａ．電磁コイルに囲繞され、内部に軸方向に延びる流路
を有するステータ。

ｂ．上記ステータの流路内に位置し、その外周部がステ
ータに対して液密を保った状態でこの流路内を摺動自在
に設けられ、かつそれ自体の内部に流路を有している弁
座。

ｃ．上記弁座に当接して流路を閉じる閉弁位置と、弁座
から離れて流路を開く開弁位置との間を移動可能に設け
られた可動弁体。

ｄ．上記可動弁体とともに移動するように設けられ、給
電時には電磁力によってステータに近づく方向に吸引さ
れるアーマチュア。

ｅ．上記アーマチュアをステータから遠ざける方向に付
勢する第１のスプリング。

ｆ．弁座を可動弁体に近づく方向に付勢する第２のスプ
リング。

ｇ．ステータに固定され、非給電状態において第２のス
プリングによって付勢された弁座を当接せしめ、それに
よって弁座の位置決めをする位置決め手段。

そして、給電時に可動弁体が弁座に当接するまでの移動
距離は、アーマチュアがステータに吸引されて移動する
距離よりも小さくされている。

給電時の閉弁状態において入口の圧力が出口の圧力より
も所定値以下となったとき、前記弁座が前記第２スプリ
ングの付勢力に抗して前記可動弁体から離れて出口から
入口へ向かう流体の流れを許容するようにしている。

［考案の作用効果］ 非給電状態においては、第１のスプリングがアーマチュ
アをステータから遠ざける方向に付勢している。可動弁
体はアーマチュアとともに移動するので、非給電状態に
おいては、弁座から離れて流路を開く可動位置にある。
こうして、非給電状態においては、両方向への流体の流
れが許容される。

一方、給電状態にあっては、アーマチュアが、電磁力に
よって第１のスプリングの付勢力に抗してステータに近
づく方向に移動する。可動弁体は、アーマチュアととも
に移動し、弁座に近づく。ここで、可動弁体が弁座に当
接するまでの移動距離は、アーマチュアがステータに吸
引されて移動する距離よりも小さくされている。したが
って、アーマチュアの移動途中においてまず可動弁体が
弁座に当接し、流路を閉じる。そして、アーマチュアが
最終位置まで移動した状態においては、弁座は可動弁体
に押されて位置決め手段から離される。この状態におい
て、第２のスプリングは、弁座と可動弁体との間の閉弁
状態を維持するように付勢している。

上記給電状態においては、弁座側から可動弁体側へ向か
う流体の流れは禁止される。しかし、弁座を開弁方向に
付勢する流体圧が第２のスプリングの付勢力よりも大き
くなれば、弁座は可動弁体から離れて開弁し、可動弁体
側から弁座側へ向かう流体の流れを許容する。

第５図に示した電磁切換弁では、アーマチュアの移動方
向と、開弁状態における流体の圧力勾配の方向とが同じ
向きであった。しかし、この考案では、給電時における
アーマチュアの移動方向と、閉弁状態を維持するように
付勢する流体の圧力勾配の方向とが逆向きになってい
る。したがって、電磁切換弁を給電状態から非給電状態
に移行させたとき、流体の圧力差によって可動弁体が開
弁側へ付勢される。こうして、非給電時における応答性
を高速化し得る。

また、アーマチュアをステータから遠ざける方向に付勢
する第１のスプリングのばね力を大きくする必要がない
ので、給電時における応答性も高速化し得る。

［実施例］ 第１図は、この考案の一実施例の断面図であり、第２図
は第１図の部分拡大図である。

図示する電磁切換弁３０は、フレーム３１と、このフレ
ーム３１内に固定して嵌め入れられるステータ３２とを
備えている。フレーム３１にはポート３３，３４が形成
され、ステータ３４には軸方向に延びる流路３５が形成
されている。１つの使用例においては、ステータ３２の
流路３５はマスタシリンダに連絡され、フレーム３１の
ポート３３，３４は車輪ブレーキに連絡される。

ステータ３２の上方部分の周囲には非磁性体のガイドリ
ング３７が圧入固定されている。ガイドリング３７とス
テータ３２との間、およびガイドリング３７とフレーム
３１との間では、液密が保持されている。また、図示す
るように、ステータ３２の周囲には、電磁コイル３６が
配置されている。

ステータ３２の流路３５内には、弁座３８および第２の
スプリング４０が配置されている。弁座３８は、その内
部に流路４６を有するとともに、その外周面にシール３
９を有している。シール３９は、弁座３８とステータ３
２との間の液密を保つ。弁座３８は、ステータ３２に対
して液密を保った状態でステータ３２の流路内を摺動自
在に設けられている。第２のスプリング４０は、この弁
座３８を図において上方に向かって付勢している。ステ
ータ３２の上端部には、非磁性体のリテーナ４１が固定
して取付けられている。したがって、第２のスプリング
４０によって付勢される弁座３８は、リテーナ４１に当
接することによって上方への移動が停止される。

ステータ３２とフレーム３１との間の空間内には、電磁
力によってステータ３２の方向に吸引され得るアーマチ
ュア４２と、可動弁体４３とが収納されている。可動弁
体４３のつば部４３ａはアーマチュア４２に圧入固定さ
れており、したがってアーマチュア４２と可動弁体４３
とは一体となって移動する。可動弁体４３は、その下端
部に、弁座３８と当接して流路を閉じる球形弁部４４を
有している。アーマチュア４２は、ガイドリング３７の
内径面に案内されて摺動する。

可動弁体４３のつば部４３ａと、ステータ３２の上端部
に固定されているリテーナ４１との間には、第１のスプ
リング４５が配置されている。この第１のスプリング４
５は、可動弁体４３およびアーマチュア４２をステータ
３２から遠ざける方向に付勢している。

給電時に可動弁体４３が弁座３８に当接するまでの移動
距離は、アーマチュア４２がステータ３２に吸引されて
移動する距離よりも小さくなるようにされている。第１
図は、コイル３６に給電がなされていない状態であり、
第２図は、コイル３６に対して給電がなされている状態
である。

第１図に示すようにコイル３６に対して給電がなされて
いない状態では、可動弁体４３およびアーマチュア４２
は、第１のスプリング４５の付勢力によって上方に移動
している。可動弁体４３およびアーマチュア４２の上方
への移動は、可動弁体４３の上端部がフレーム３１に当
接するまでなされる。第１図に示す状態では、可動弁体
４３の球形弁部４４が弁座３８から離れた位置関係とな
っている。こうして、第１図に示す非給電状態では、マ
スタシリンダから車輪ブレーキへ向かう流体の流れが許
容され、またその逆方向、すなわち車輪ブレーキからマ
スタシリンダへ向かう流体の流れも許容される。

一方、第２図に示すように、コイル３６に給電がなされ
ると、アーマチュア４２はステータ３２に向かって吸引
されて移動する。この移動は、アーマチュア４２がリテ
ーナ４１に当接するまでなされる。前述したように、給
電時に可動弁体４３が弁座３８に当接するまでの移動距
離は、アーマチュア４２がステータ３２に吸引されて移
動する距離よりも小くされている。したがって、アーマ
チュア４２の移動途中において、まず可動弁体４３が弁
座３８に当接して流路を閉じる。そして、アーマチュア
４２がさらに移動すると、可動弁体４３は閉弁状態を維
持したままで第２のスプリング４０の付勢力に逆らって
弁座３８を図において下方へ移動させる。こうして、第
２図に示す給電状態においては、弁座３８は、Δｌの距
離だけリテーナ４１から離れている。

第２図に示す状態においては、流路３５側からポート３
３，３４側へ向かう流体の流れは阻止される。一方、可
動弁体４３と弁座３８とのシール有効面積に作用する流
体圧が弁座３８を開弁方向に付勢し、かつこの流体圧が
第２のスプリング４０の付勢力よりも大きくなった場合
には、ポート３３，３４側から流路３５側に向かう流体
の流れは許容される。

こうして、図示する電磁切換弁３０は、非給電状態にお
いては両方向への流体の流れを許容する。そして給電状
態に切換えられたとき、一方向への流体の流れを許容す
るが、反対方向への流体の流れを阻止する。

さらに、第１図および第２図に示した電磁切換弁３０に
よれば、第５図に示した電磁切換弁に見られるような問
題点も生じない。すなわち、第２図に示すような給電状
態において、流路３５側が高圧で、ポート３３，３４側
が低圧であったとする。この場合、可動弁体４３と弁座
３８との間のシール有効面積に作用する流体圧は、可動
弁体４３を開弁方向に付勢している。したがって、電磁
切換弁３０が、給電状態から非給電状態に切換えられる
と、可動弁体４３は、第１のスプリング４５の付勢力に
加えて、流体圧による付勢力を受け、即座に開弁位置に
移動する。したがって、図示する電磁切換弁３０では、
給電状態から非給電状態に移行させたときの応答性を高
速化し得る。

また、非給電時における応答性の高速化を図るための方
法として、第１のスプリング４５のばね力を大きくする
必要がない。したがって、電磁切換弁を非給電状態から
給電状態に移行させたときの応答性の高速化も実現する
ことができる。

なお、給電時に第２図に示すごとく可動弁体４３弁座３
８に当接したとき、さらにΔｌだけアーマチュア４２が
移動してリテーナ４１に必ずしも当接する必要はなく、
逆に可動弁体４３が弁座３８に当接した位置で止まって
いてもよい。このようにすれば、弁座３８の外周に作用
する流体圧による付勢力を上回る電磁力は不要となり、
ソレノイドバルブ全体の小型化が図れる。

第３図は、この考案に従った電磁切換弁を用いた車両の
ブレーキ圧力制御装置の一例を示す液圧回路図である。
ブレーキペダル５１により操作力を液圧に変換するマス
タシリンダ５２と車輪ブレーキ５３とを結ぶ管路内に
は、この考案に従った電磁切換弁３０が配置されてい
る。この電磁切換弁３０は、電磁力によって第１の弁の
位置と第２の弁の位置とに切換えられる。電磁切換弁３
０が図示する第１の弁の位置にあるとき、両方向への流
体の流れが許容される。一方電磁切換弁３０が第２の弁
の位置にあるときには、車輪ブレーキ５３からマスタシ
リンダ５２へ向かう流体の流れが許容されるが、反対方
向への流体の流れが阻止される。

電磁切換弁３０と並列に設けられた補助動力回路５５内
には、モータ５６によって駆動されるポンプ７、電磁切
換弁５８およびリザーバ５９が設けられている。

通常のブレーキペダル５１によるブレーキ操作を行なう
とき、あるいはアンチロック制御時に再加圧を行なおう
とするときには、電磁切換弁３０を図示する第１の弁の
位置にもたらす。一方、アンチロック制御時において車
輪ブレーキ５３に対するブレーキ圧力を減圧したり保持
したりするときには、電磁切換弁３０に給電して該電磁
切換弁３０を第２の弁の位置にもたらす。その場合、ブ
レーキペダル５１による操作力を緩和すれば、マスタシ
リンダ５２の液圧が車輪ブレーキ５３に対するブレーキ
圧力よりも低下しようとするので、流体は電磁切換弁３
０を通過して流れる。つまり、車輪ブレーキ５３に対す
るブレーキ圧力は、マスタシリンダ５２の減圧の低下に
伴って低下する。

なお、この考案に従った電磁切換弁の適用範囲として
は、第３図に示したようなクローズ回路式のブレーキ圧
力制御装置に限定されるものではない。たとえば、この
考案は、特開昭５７−１０４４４９号公報に開示されて
いるようなブレーキ圧力制御装置、すなわち排出弁で排
出されたブレーキ液が大気開放のリザーバへ帰還するよ
うなオープン回路式のブレーキ圧力制御装置にも適用さ
れ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例の断面図であり、第２図
は第１図の部分拡大断面図である。 第３図は、この考案に従った電磁切換弁を用いた車両の
ブレーキ圧力制御装置の一例を示す液圧回路図である。 第４図は、米国特許第３，６１７，０９８号に示されて
いるブレーキ圧力制御装置の液圧回路図である。 第５図は、特願昭６１−２７２６４９号において提案し
た電磁切換弁の断面図である。 図において、３０は電磁切換弁、３２はステータ、３５
は流路、３６は電磁コイル、３８は弁座、４０は第２の
スプリング、４１は位置決め手段として作用するリテー
ナ、４２はアーマチュア、４３は可動弁体、４５は第１
のスプリングを示す。 なお、各図において、同一の番号は同一または相当の要
素を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】入口および出口を有し電磁力によって２つ
   の弁の位置に切換えられる２ポート２位置の電磁切換弁
   であって、 電磁コイルに囲繞され、内部に軸方向に延びる流路を有
   するステータと、 前記ステータの流路内に位置し、その外周部が前記ステ
   ータに対して液密を保った状態でこの流路内を摺動自在
   に設けられ、かつそれ自体の内部に流路を有している弁
   座と、 前記弁座に当接して流路を閉じる閉弁位置と、前記弁座
   から離れて流路を開く開弁位置との間を移動可能に設け
   られた可動弁体と、 前記可動弁体とともに移動するように設けられ、給電時
   には電磁力によって前記ステータに近づく方向に吸引さ
   れるアーマチュアと、 前記アーマチュアを前記ステータから遠ざける方向に付
   勢する第１のスプリングと、 前記弁座を前記可動弁体に近づける方向に付勢する第２
   のスプリングと、 前記ステータに固定され、非給電状態において前記第２
   のスプリングによって付勢された前記弁座を当接せし
   め、それによってこの弁座の位置決めをする位置決め手
   段と、 を備え、 給電時に前記可動弁体が前記弁座に当接するまでの移動
   距離は、前記アーマチュアが前記ステータに吸引されて
   移動する距離よりも小さくされており、 給電時の閉弁状態において入口の圧力が出口の圧力より
   も所定値以下となったとき、前記弁座が前記第２スプリ
   ングの付勢力に抗して前記可動弁体から離れて出口から
   入口へ向かう流体の流れを許容するようにした、電磁切
   換弁。