JPH09501370A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 特にアンチスリップ制御装置を備えた流体ブレーキ回路用であって、それぞれ所定の流体断面をもつ第一と第二と第三の流体連結路（16、20、46）と、該第一と第二の流体連結路（16,20）が流路を介して連通しており、該第三の連結路（46）は閉鎖されている第一の位置で、第一のバネ構成（106）により押圧される少なくとも一つの弁体（44）と、該第一と第三（16,46）の連結路が流路を介して連通しており、該第二の連結路（20）は閉鎖されている第二の位置を取るように、該弁体（44）を移動しうる弁作動手段（42）とする弁装置において、第一のバネ構成（106）の押圧力と、該弁作動手段（42）により該弁体（44）に加えうる力と、該流体連結路（16、20、46）の流体断面積とを、該第二の流体連結部（20）に所定の油圧があると、第一および／または第三の流体連結部（16、46）への流路が形成される程度に、該弁体（44）が第二の流体連結路（20）を開放するように定めた弁装置。

Description

【発明の詳細な説明】 弁装置 本発明は、特にアンチスリップ制御装置を備えた流体ブレーキ回路用であって 、それぞれ所定の流体断面をもつ第一と第二と第三の流体連結路と、該第一と第 二の流体連結路が流路を介して連通するようになり、該第三の連結路が閉鎖され るようになる第一の位置で、第一のバネ構成により押圧される少なくとも一つの 弁体と、該第一と第三の連結路が流路を介して連通するようになり、該第二の連 結路は閉鎖されるようになる第二の位置を該弁体が取るように該弁体を移動しう る弁作動手段とを有する弁装置に関する。 ヨーロッパ特許公報EP-0492109 A1号には、消費側弁座と、磁力の作用により 該弁座のアーマチュアに作用しうる圧力発生器側閉止部材とを備えた逆止め弁が 記載されている。該アーマチュアと閉止部材の間には圧縮バネが配置されている 。弁閉鎖位置では、これが応答圧力に対応する閉止力を閉止部材に付与するもの である。この態様により、逆止め弁と圧力制限弁との一体弁構造が実現されてい る。 ドイツ特許公報DE-3832023号より、ASC切換えソレノイド弁と対向並列の安全 弁として、異なる押圧力を加えた複数の逆止め弁を設けた構成が公知となってい る。ただしこれらの逆止め弁は互いに別個のアセンブリとして構成されている。 ドイツ特許公報DE-4112136 A1号からは、圧力制限弁と切り換え弁を有する、 ロック防止および牽引制御手段をもつ油圧ブレーキ装置用ユニットが公知となっ ている。該ユニットは、ハウジング・ジャケットより形成した案内管を有し、こ の内部にはアーマチュア用ソレノイドが内蔵され、アーマチュアはソレノイド内 で長さ方向に移動可能に収納されている。案内管はそれぞれヨーク部材により両 端が閉じられている。第一のヨーク部材は該切り換え弁の第一の連結路を有する 。 偏心配置されたこの連結路は案内管の内部空間と連通している。第一のヨーク部 材はさらに該切り換え弁の第三の連結路を有し、該連結路は該案内管の長軸と同 軸に延在する。この第三の連結路は第一の弁座で終端する。第二のヨーク部材に は、求心配置した切り換え弁の第二の連結路が設けられている。この第二の連結 路は第二の弁座と内部で連結している。 該切り換え弁のアーマチュアは管形状をなし、第二のヨーク部材側に内側鍔部 を有する。らせん圧縮バネとして形成されたリセットバネがこの内側鍔部に当接 し、第二のヨーク部材に作用する。アーマチュアは、圧力媒体を透過しうる２枚 のディスクを内蔵し、この２枚の間には、らせん圧縮バネとして形成されたバネ が長軸と同軸に配置されている。該バネには押圧力が加えられ、これによって第 一のディスクはアーマチュアに挿入された止め環に当接し、第二のディスクは内 側鍔部に当接する。第一のヨーク部材の側では、第一の閉止部材として用いられ る球体が第一のディスクに装着されている。該第一の閉止部材は第一のヨーク部 材の弁座と協同して、該切り換え弁の第一の座弁を形成する。該アーマチュアの 第二のディスクでは、第二の閉止部材として用いられる同様の球体が、該第二の ヨーク部材の側に配置されている。該閉止部材は、該第二のヨーク部材の弁座と 協同して、該切り換え弁と該圧力制限弁と両方の座弁を形成している。 こうした構成は比較的多数の部品を包含しており、その製造過程は複雑となる 。 従って本発明の目的は、特にアンチスリップ制御装置付き流体ブレーキ回路用 であって、より構造が簡易であり、部品点数の少ない弁装置を考案することであ る。 さらに本弁装置は、アンチスリップ制御装置を作動した際、少なくとも１つの 空転車輪を制動するためにポンプにより発生する油圧を制限するものであって、 最大許容システム油圧を超えないようにすると同時に、圧力ビルドアップに抗し てマスター・シリンダおよび／または補償タンクを閉じるようにすることにより 、 簡易な手段を使用してこれを行うことを目指すものである。 この目的を達成するために、上述の弁装置を、請求項１項の特徴記載部分に述 べた特徴によりさらに展開するものである。 この種の弁にあっては、限界圧力を超えると閉止力に打ち勝って弁が開放し、 油圧はそれ以上上昇することができなくなる。限界油圧に達する前に、ポンプ圧 力側が閉じて第一の弁連結路との連通を断つ。 アンチスリップ制御装置（ASC（anti-slip control）もしくはTC（traction c ontrol）すなわち牽引制御）付き流体ブレーキ回路では、ブレーキ油圧は車両加 速段階ではブレーキペダル圧と独立に上昇して空転中の車輪を制動する。これに より、差動歯車を介したトルク分布の向上が可能になる。この結果、車輪対路面 接触の関数として路面に伝達される最大駆動モーメントが増加する。 統合ABSポンプにより所要の油圧が発生し、流体ブレーキ回路に送られる。車 輪のトルク値に見合う所要油圧は、望ましくは最大60bar程度である。ただしポ ンプは、60barという最大油圧に比べてかなり高い油圧を供給することができる ので、TCの場合は適当な装置により余剰油圧を制限することが妥当である。 すなわち、ある程度（約60bar）までのASCやTCの油圧が得られることが必要で あり、すなわちマスターシリンダを介してこれが減圧されるものであってはなら ない。他方、ポンプによって生じた余剰油量は適当なリザーバに戻すようにする 。 必要となる取付スペースを削減し、組立を簡素化するために、本発明では、最 大油圧の制限とマスターシリンダの閉止という２つの弁機能を単独の弁装置にま とめることが可能である。 この弁装置の優れた実施例および、本発明による弁装置を有する車両用油圧ブ レーキ装置が、従属請求項の内容である。 以下の記載において、本発明による弁装置の所望一実施例と本発明による該弁 装置を有する流体ブレーキ回路を、図面を参照してより詳しく説明する。 図面において、 1図は、車輪アンチブロック装置と車輪アンチスリップ制御装置を備えた流体 ブレーキ回路の概略連結図を示す、 2図は、本発明による弁装置の概略断面図を示す、 3図は、電磁石部の磁力をエアギャップ幅の関数として表示するグラフである 、 4図は、電磁石部の磁束密度を磁界強度の関数として表示するグラフである、 5図は、電磁石のアーマチュアを段状に形成した弁装置の他の実施例を示す。 1図は車輪アンチブロック装置と車輪アンチスリップ制御装置を備えた油圧流 体ブレーキ装置を示す。マスターシリンダ10はペダル12により作動可能であり、 流体管路14はマスターシリンダ10から、3方向ソレノイド弁として構成された弁 装置18の第一の流体連結路16へ通じている。弁装置18が非作動の状態では、第一 の流体連結路16から第二の流体連結路20へと流路が存在しており、ここから流体 管路22が、減圧ソレノイド弁26の第一の流体連結路24へと通じている。減圧ソレ ノイド弁26が非作動の状態では、流路は減圧ソレノイド弁26の第三への流体連結 路28へと続いており、ここから流体管路30が車輪ブレーキ32に接続している。 通常は、上述の流路は、マスターシリンダ10と車輪ブレーキ32を直結する連結 管路となっている。 アンチスリップ制御状態が発生すると、ABS-AC制御装置40が弁装置18を作動す る。すなわちその電磁石部42がトリガーされ、弁体44が移動するので、第一と第 二の流体連結路14、20はもはや流路を介して連通しておらず、流路は第一の流体 連結路14と第三の流体連結路46の間に形成される。これにより、マスターシリン ダ10と車輪ブレーキ32の間の直結が遮断され、マスターシリンダ10はいまや流体 管路48を介して、また流体管路14と第一の流体連結路16と弁装置18の第三の流体 連結路46を介して、それぞれポンプ50またはその負圧連結部52と連通している。 ASC状態で弁装置18と同時に作動されるポンプ50は、このとき弁装置18と前述 の 流路を介して、流体タンクから開放状態の非作動マスターシリンダ10を通じて流 体を吸入して、ポンプ出口56または流体管路22にそれぞれ流体圧を形成しうるも のである。この流体圧は、その後、第一の減圧ソレノイド弁26の第一の流体連結 路24および弁装置18の第二の流体連結路の両方で上昇する。弁装置18の第二の流 体連結路20における圧力上昇は、電磁石部42により発生される磁力の軸方向成分 に対して閉じる力として対抗する。弁装置18における現行の圧力と面積の条件か らして、流体管路22には60barほどの可能最大圧力が発生する。この圧力を越え ると、弁体42が第二の流体連結路20を開けるので、過圧流体は、第一の流体連結 路16を介してマスターシリンダ10またはその上に位置する流体タンク54に、また 第三の流体連結路46と流体管路48を介して拡張装置60に流出することができる。 個々の構成要素の設定は後段で説明するものとする。 この態様により、流体管路22内の可能最大圧力は効果的に制限されるものであ る。 図2は弁装置18の拡大図を示すもので、繰り返しの説明を避けるよう、既述の 弁装置の部品には図1と同じ参照符号を付している。 弁装置18はほぼ円筒形状をなし、第二の流体連結路20が一端面（図２の上）内 に開いている一方、第一の流体連結部16と流体連結部46は高さの違うところで弁 装置18の外壁に半径方向に開いている。 電磁石部42は第二の流体連結路20の向かいに配置されている（図2で弁装置18 の下端）。 電磁石部42は、鉄製ジャケット72に収納した励起コイル70を有する。励起巻線 70はポットコイルとして設計され、、同軸通孔76を設けた鉄芯74がその円筒状凹 部74に突出している。通孔76には軸方向に可動のプランジャー・アーマチュア78 が収容され、このアーマチュアはポットコイル70の内部に突出するその一端で、 ほぼ中空の円筒状鉄製本体10によりポットコイル70の内径へと拡大する。プラン ジャー・アーマチュア78は、中空円筒本体80の内部に配置されたらせんバネ84に より、弁装置の底板82に当接している。 ポットコイル70の内部に突出する鉄芯74の面86と、中空円筒本体80の対向面88 の間には、高さが可変のエアギャップＳ_Lが形成されている。 電磁石部42から離れた一端90では、通孔76を貫通するプランジャー・アーマチ ュア78が弁室92に突出する。プランジャー・アーマチュア78の端部90は、直径の 異なる２つの球体94、96より形成された弁体44に接触する。 弁装置18の（図示された）休止位置においては、大径の球体94は弁座98に着座 しているので、第一の流体連結路16と第三の流体連結路46の間の流れは遮断され る。球体94はほぼ中空円筒状弁室100内に収納され、その直径は球体94の面と弁 室の壁102の間に環状間隙が残されるよう設定し、これを通って流体が第一の流 体連結路16から第二の流体連結路20に流れるようにする。 小径の球体96はプランジャー・アーマチュア78および大径の球体94と同軸に配 置され、大径の球体94のすぐ上に当接している。小径の球体96は、らせんバネ10 6により、弁装置18の上側内端壁108に支持されたケージ104内に収納されている 。弁座110を備えた第二の流体連結路20は、二つの球体94、96と同軸整合状態で 端壁108に形成され、小径の球体96は弁装置18が（図示の）休止位置にあるとき 、弁座110から離れるので、第一の流体連結路16と第二の流体連結路20との間に は連続的な流路が形成される。 小径の球体96は、らせんバネ106により大径の球体94に圧接されるので、第二 の流体連結路の部分に弁開口部が画成される。 以下の設定原則は、電磁石部42が励起状態で、閉止力または保持力にそれぞれ 所定の調整を行うことを目的としたもので、これにより、温度や電圧の変化があ る場合はこれを回避する必要がある。 電磁石部42の励起信号の電流調整は行われないので、比例磁石を使用すること はできない。従って磁力の調整は、エアギャップS_Lおよび／または所定の材料選 択もしくは形状設計などの工夫によってしか実施できない。 図3、4においては、エアギャップS_Lの高さの関数としての磁力Fm、または電界 強度Hの関数としての磁束密度Bが表示されている。 図3に示すように、磁力はエアギャップS_L0<S_Lから超比例的に増加する。すな わち0...S_L0の範囲では、ごくわずかなギャップの変化でも磁力の超比例的増加 をもたらすので、調整に関するギャップの公差はこれに応じて小さくしておく必 要がある。 調整公差を大きくするために、ここで、一定の磁力変化または少なくともわず かに上昇する磁力変化（S_L0<S_L<S_L1）をもたらすような、エアギャップS_Lの範囲 をギャップの大きさとして利用することを提案する。この曲線区間内では、エア ギャップの変化（公差）が加えられた磁力に与える影響はわずかである。 次に、弁装置における電磁石部42に対する温度や電圧の影響を減少させる目的 で、図4のグラフを参照する。 温度、電圧に対する感度の低下を、磁気回路の飽和により実現させることがで きる。磁気回路では、磁束（磁界強度と面積の積）は、どの点をとっても一定で ある。従って、どの点をとっても、例えば図2の符号120に示す点で、磁束に対し て伝導性のある素材を磁気回路に導入することにより、磁気回路を飽和させるこ とができる。 磁気回路が飽和すると、図4による励磁H(I)に対する磁気誘導Bの機能向上が見 られる。電磁石部42が図4に示すほぼ一定の範囲で作動する場合、ここでは磁気 回路は常に飽和しているので、温度の影響はほとんど完全に排除することができ る。これより下の作動範囲は、最小電圧（Umin）、最大抵抗（Rmax）、最大温度 （Tmax）から得られる。上側の作動範囲はこの類推で、最大電圧（Umax）、最小 抵抗（Rmin）、最小温度（Tmin）から得られる。 これらのデータを基に、バネ84と104のバネ力、弁座98と110の寸法を考慮して 、弁装置18の応答点を設定することができる。ここでは、電磁石部42によって生 じる弁体44の変位が第二の流体連結路20にある油圧により妨げられ、小径の球体 96は弁座から離される一方、大径の球体94はまだ弁座98に完全には復帰しておら ず、従って弁室92と100、従って三カ所の流体連結路16、20、46がすべて流路を経 て連通している状態である。 図1による油圧ブレーキ装置に関しては以下の状況が成立する。 電磁石部42に電流がない状態では、弁体44は通常のブレーキ作動およびアンチ ブロックブレーキ位置にある。らせんコイル106が二つの球体94と96およびプラ ンジャー・アーマチュア78を休止位置に保持し、その位置で大径の球体94は弁座 98に着座する一方、小径の球体96は弁座110から離れている。これにより、第一 の流体連結路16と第二の流体連結路20の間に流路が形成され、マスターシリンダ 10が弁２６を介してブレーキ32と接続する一方、流体拡大装置60へと流体ポンプ 50への流体連結路46は閉じている。 励起コイル70に電流が供給されると（アンチスリップ制御状態）、電磁石部42 を介してアーマチュア78に軸方向の力が生じる。この力は、らせんバネ106の力 に抗して二つの球体94と96を移動させることができるので、小径の球体96はその 弁座110に当接し、大径の球体94はその弁座94から持ち上げられる。これにより マスターシリンダ10とポンプ50との連結が成立する。そこでポンプ50はマスター シリンダ10を介して流体タンク54から流体を吸引し、これを流体管路２２に送る ことができるので、流体連結路20内の油圧が上昇する。流体連結路２０にあるこ の油圧は流体反力を発生し、これが電磁石部42の力に抗して小径の球体96を弁座 110から持ち上げようとする。 弁開口部の寸法設定により、バネ力、磁力および流体連結路20内の油圧が一定 レベルを越えた後の油圧力は、小径の球体96を弁座110から持ち上げるのに十分 な 力となる。この状況が発生すると、流体は第一と第二の流体連結路16、46に流れ 、過剰圧力が解放されるまでポンプ50により吸入される。第二の流体連結路20の 圧力は直ちに下がり、弁座110は磁力により再び閉じられる。この開閉動作が一 種の「シャトル」運動として連続して繰り返される。 このような態様で、流体管路22内の油圧は予め設定可能な値に制限することが できる。図5は、電磁石部42により発生しうる諸力を設定するもう一つのパラメ タを示す。この場合、いわゆる磁力せん断現象の効果を利用するものである。磁 力はプランジャー・アーマチュアの軸方向だけでなく、その横断方向にも作用す る。アーマチュアがせん断範囲に入ると直ちに、このとき発生した横力により軸 方向成分が減少する。 図5に示すように、通孔76は段付き孔76a,76bとして形成されている。プランジ ャー・アーマチュア78に形成された中空円筒部にも、励磁コイル70の内部に面す る側に、これと対応する段差140が設けられているので、先細部80aへ段付き孔の 部分76b内に延在しうる。 挿入時、磁束密度の一部は横方向に発生し、弁の閉止力には寄与しない。すな わち横力は、予定しうる仕方で弁を閉じたままにするのに使える力を低減するわ けである。符号145で示す磁力線は枝分かれして磁力曲線の漸増範囲が大きく減 退するので、磁力変化の関数はエアギャップを越えて、エアギャップの公差とは ほぼ独立した比較的安定な範囲へと移動することができる。 さらに、鉄芯74に段差を設けた形状と円筒延長部80,80aを備えたプランジャー ・アーマチュア78により、エアギャップの断面積が狭くなり、このため比較的電 流の値が低くても磁気回路の飽和が可能になる。これにより電磁石部42の加熱の 度合いが低下する。この対策も温度に対する感度低減に寄与するのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特にアンチスリップ制御装置を備えた流体ブレーキ回路用であって、 それぞれ所定の流体断面をもつ第一と第二と第三の流体連結路（16、20、46）と 、 該第一と第二の流体連結路（16,20）が流路を介して連通し、該第三の連結路 （46）が閉鎖される第一の位置で、第一のバネ構成（106）により押圧される少 なくとも一つの弁体（44）と、 該第一と第三（16,46）の連結路が流路を介して連通し、該第二の連結路（20 ）が閉鎖される第二の位置を該弁体（44）が取るように、該弁体（44）を移動し うる弁作動手段（42）とを有する弁装置において、 第一のバネ構成（106）の押圧力と、該弁作動手段（42）により該弁体（44） に加えうる力と、該流体連結路（16、20、46）の流体断面積とを、該第二の流体連 結部（20）に所定の油圧があると、第一および／または第三の流休連結部（16、4 6）への流路が形成される程度に、該弁体（44）が第二の流体連結路（20）を開 放するように、定めたことを特徴とする弁装置。 ２．該弁作動手段が電磁石部（42）を有することを特徴とする、請求項1弁装 置。 ３．該電磁石部（42）が、鉄芯（74）に接続した少なくとも一つの励磁巻線（ 70）により形成され、該鉄芯が調節自在のエアギャップS_Lを介してアーマチュア 部材（78、80）と協働し、これを介して弁体（44）が可動となることを特徴とす る、請求項1または2の弁装置。 ４．電磁石部（42）の励起時、発生した磁力（F_L0<F_L<F_L1）が少なくともほぼ 線形に変化する範囲（S_L0<S_L<S_L1）内でエアギャップS_Lの変化が生じることを特 徴とする、請求項1ないし3のいずれか1項の弁装置。 ５．該電磁石部（42）が磁気飽和状態で作動しうることを特徴とする、請求項 1ないし4のいずれか1項の弁装置。 ６．該電磁石部（42）のエアギャップS_Lの少なくとも一部は段状断面形状をな すことを特徴とする、請求項1ないし5のいずれか1項の弁装置。 ７．該弁体（44）の弾性押圧力と、該弁作動手段（42）により該弁体（44）に 加えうる力と、該流体連結路（16、20、46）の流体断面積とを、該第二（20）と該 第一または第三の流体連結部（16、46）との間に約60barの圧力差がある場合に、 第一および／または第三の流体連結部（16、46）への流路が形成されるように、 定めたことを特徴とする、請求項1ないし6のいずれか1項の弁装置。 ８．該弁体が直径の違う（D1,D2）二つの球体（94、94）より形成されることを 特徴とする、請求項1ないし7のいずれか1項の弁装置。 ９．該弁作動手段（42、78）が該大径（D1）の球体（94）に作用することを特 徴とする、請求項8の弁装置。 10．該大径（D2）の球体が第三の流体連結部（46）を閉鎖し、該小径（D1）の 球体（96）が第二の流体連結部（20）を閉鎖することを特徴とする、請求項8の 弁装置。 11．該弁作動手段（42、78）と二つの球体（94、96）が、軸方向に互いに一線上 に整合していることを特徴とする、請求項1ないし10のいずれか1項の弁装置。 12．該弁作動手段（42）が、鉄芯（74）とプランジャー・アーマチュア（78、8 0）を備えたポットコイル（79）として形成されていることを特徴とする、請求 項1ないし11のいずれか1項の弁装置。 13．該弁作動手段（42）が、第二のバネ構成（84）により、該弁体（44）の第 二の位置の方向に押圧され、二つのバネ構成（106、84）のバネ力が、弁作動手段 が非励磁状態のとき、大径の球体（94）がその弁座（98）から離れないように設 定されることを特徴とする、請求項1ないし12のいずれか1項の弁装置。 14．車輪アンチブロック装置（ABS）と車輪アンチスリップ制御装置（ASC）を 備えた車両油圧ブレーキ装置であって、 ペダル（12）を介して作動しうるマスターシリンダ（10）と、 少なくとも一つの車輪ブレーキ（32）と、通常の状態ではマスターシリンダ（ 10）を該車輪ブレーキ（32）と連結する減圧ソレノイド弁（26）であって、ABS 制御によりこの弁（26）を作動すると、車輪ブレーキ（32）を油圧拡張装置（60 ）に連結するソレノイド弁と、 ABS制御の作動状態で、流体拡張装置（60）から非作動の減圧ソレノイド弁（2 6）を経て車輪ブレーキ（32）に流体を供給するポンプ（50）と、 該減圧ソレノイド弁（26）の入り口側に配置され、マスターシリンダ（10）を 車輪ブレーキ（32）と接続するアンチスリップ・ソレノイド弁（18）とを有し、 よって、該アンチスリップ・ソレノイド弁（18）がASC制御を作動すると、該 マスターシリンダ（10）を該ASC制御ポンプ（50）の負圧開口部（52）と接続し うるブレーキ装置において、 請求項1ないし7のいずれか1項の弁装置がアンチスリップ・ソレノイド弁（18 ）として設けられており、 第一の流体連結路（16）がマスターシリンダと接続し、 第二の流体連結路（20）が減圧ソレノイド弁（26）の入り口側と接続し、 第三の流体連結路（46）がポンプ（50）の負圧側と流体拡張装置（60）と接続 するものであることを特徴とする油圧ブレーキ装置。