JP6460779B2

JP6460779B2 - 電磁弁および車両用ブレーキ液圧制御装置

Info

Publication number: JP6460779B2
Application number: JP2014261634A
Authority: JP
Inventors: 有良村上; 龍野　敬一; 敬一龍野
Original assignee: VEONEER NISSIN BRAKE SYSTEMS JAPAN CO.LTD.
Current assignee: VEONEER NISSIN BRAKE SYSTEMS JAPAN CO.LTD.
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2034-12-25
Also published as: JP2016121741A

Description

本発明は、弁体を弁座部材に対して進退させることで流路の開閉を行う電磁弁と、当該電磁弁を用いた車両用ブレーキ液圧制御装置に関する。

従来、ガイド筒と、ガイド筒内に固定される固定コアと、固定コアに対向配置される可動コアと、ガイド筒を囲むように配置されるコイルとを備えた電磁弁が知られている（特許文献１参照）。

特許第５５４６６４５号

ところで、特許文献１のガイド筒を非磁性体から構成すると、コイルと固定コアとの間の磁気抵抗が大きくなり、固定コアと可動コアの引付力が低下するおそれがあった。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、コイルと固定コアの間の磁気抵抗を十分に小さくすることで、固定コアと可動コアの引付力を十分に発生させることができる電磁弁と、当該電磁弁を用いた車両用ブレーキ液圧制御装置とを提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の電磁弁は、ガイド筒と、前記ガイド筒内に固定される固定コアと、前記固定コアに対向配置され、前記固定コアに対して進退可能な可動コアと、前記ガイド筒を囲むように配置され、電流が流れることで前記固定コアと前記可動コアを互いに引き付けるための磁界を発生するコイルと、弁座面を有する弁座部材と、前記可動コアによって動かされ、前記弁座面に当接・離間することで、作動液の流路を開閉する弁体と、を備えた電磁弁であって、前記ガイド筒は、全体が磁性体から構成されている。

ガイド筒が非磁性体からなると、コイルと固定コアの間の磁気抵抗が大きくなり、固定コアと可動コアの引付力が弱くなるおそれがある。しかし、上記した構成によれば、ガイド筒が磁性体からなることで、コイルと固定コアの間の磁気抵抗が十分に小さくなる。そのため、固定コアと可動コアの引付力を十分に発生させることができる。

前記した構成において、前記ガイド筒は、前記コイルを励磁させたとき、少なくとも前記可動コアの、前記固定コアと対向する面が移動する範囲に対応する部分が磁気飽和するような厚みで形成されている構成とすることが望ましい。

このような構成によれば、ガイド筒の、固定コアと対向する面が移動する範囲に対応する部分が磁気飽和する厚みで形成されているので、ガイド筒の、当該部分以外の部分を磁力線が通る。そのため、ガイド筒の可動コアと固定コアの間に磁力が働きやすくなり、ガイド筒全体を磁性体で構成しても、可動コアの推力を確保することができる。

前記した構成において、前記ガイド筒は、前記固定コアの一部および前記可動コアの前記固定コア側が配置される大径部と、前記固定コアの他部が固定され、前記大径部よりも内径が小さい小径部とを有し、前記固定コアは、前記大径部の内径よりも小さい径を有し、前記可動コアは、前記固定コアと同じ径、又は、前記固定コアよりも僅かに小さい径を有する構成とすることができる。

このような構成によれば、固定コアと大径部の間に隙間が形成されるので、コイルが励磁した際に、磁束が固定コア側に流れやすくなる。また、固定コアと可動コアが略同じ径で形成されているので、固定コアと可動コアの間で効率的に磁力が働き、可動コアの推力を確保しやすくなる。

また、本発明の車両用ブレーキ液圧制御装置は、前記したいずれかの構成を有する電磁弁が、液圧源と車輪ブレーキとを接続する液圧路に介装された車両用ブレーキ液圧制御装置であって、前記電磁弁を制御することによって、前記車輪ブレーキに作用するブレーキ液圧の増減を制御する液圧制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、コイルと固定コアの間の磁気抵抗が十分に小さくなるので、固定コアと可動コアの引付力を十分に発生させることができる。

本発明の実施形態に係る常閉型電磁弁を示す断面図である。図１の、可動コアと固定コアが対向する部分におけるガイド筒の拡大図である。車両用ブレーキ液圧制御装置を備えた車両の構成図である。液圧ユニットの構成を示す構成図である。

次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、電磁弁の一例としての常閉型電磁弁２００は、車両用ブレーキ液圧制御装置１００の基体Ｂに形成された流路Ｒの閉塞および開放を切り替えるための弁である。常閉型電磁弁２００は、ガイド筒２１０と、ボディ部材２２０と、固定コア２３０と、リターンスプリングＲＳと、コイルユニット２４０と、弁体部材２５０と、弁座部材２６０とを備えて構成されている。

ガイド筒２１０は、上下方向（本明細書において上下方向は参照する図面を基準とする。）に延びる有底円筒状の部材であり、磁性体からなる素材又は加工工程の影響で磁性体となる素材から構成されている。ガイド筒２１０は、ステンレス鋼板をプレス加工することで形成されており、上端に底部２１１Ａが設けられた本体部２１１と、本体部２１１の下方に配置され、ボディ部材２２０を保持する保持部２１２とを備えている。

図１および図２に示すように、本体部２１１は、固定コア２３０の外径よりわずかに内径が大きい大径部２１１Ｂと、大径部２１１Ｂより上側、つまり、底部２１１Ａ側に配置され、大径部２１１Ｂよりも内径が小さい小径部２１１Ｃとを有している。なお、大径部２１１Ｂの内径は、固定コア２３０を入れたときに固定コア２３０を立てた状態に保持できる程度に固定コア２３０の外径に近い大きさであるとよい。

図１に示すように、保持部２１２は、大径部２１１Ｂよりも径が大きくなっており、円筒状の側壁部２１２Ａと、側壁部２１２Ａの上端と大径部２１１Ｂの下端を繋げる底壁部２１２Ｂとを有している。

ボディ部材２２０は、上下に貫通した略円筒状の部材であり、上端に保持部２１２の内側に圧入される圧入部２２１を有している。ボディ部材２２０の側壁には、圧入部２２１より下方の位置に、ボディ部材２２０の内外に径方向で連通する少なくとも一つの貫通孔２２２が形成されている。また、貫通孔２２２の外側には、貫通孔２２２を通る作動液中の異物を除去するフィルタ２２３が設けられている。

保持部２１２およびボディ部材２２０は、基体Ｂの装着穴Ｂ１に挿入され、装着穴Ｂ１に形成された溝Ｂ２と底壁部２１２Ｂの側端との間に係合したリング状の係止部材２１２Ｃによって基体Ｂから脱落しないように固定されている。また、基体Ｂの底壁と側壁には、作動液の流路Ｒが形成されている。

固定コア２３０は、コイルユニット２４０で励磁されることにより、弁体部材２５０を吸引して弁座部材２６０から離間させるものである。固定コア２３０は、ガイド筒２１０の大径部２１１Ｂの内径よりも小さい径であって、小径部２１１Ｃの内径よりわずかに大きい径を有する円柱状に構成されている。固定コア２３０の外周面には、圧入時に小径部２１１Ｃ内の空気を抜くための溝２３１が上下方向に延びて形成されている。

固定コア２３０の、上下方向における一端２３０Ａ（先端）の外周部には、丸みによる面取り部２３３が形成されている。また、ガイド筒２１０の底部２１１Ａの隅部２１１Ｅは、面取り部２３３に対応した形状、つまり、面取り部２３３と略同一形状に形成されている。なお、面取り部２３３は、隅部２１１Ｅよりも若干大きなＲ形状で形成されているとよい。この場合、面取り部２３３と隅部２１１Ｅの接触面積を大きくすることができる。また、面取り部２３３は、テーパ面で形成されていてもよい。

固定コア２３０は、上下方向における一端２３０Ａ、詳しくは、面取り部２３３が底部２１１Ａの隅部２１１Ｅに当接するように、ガイド筒２１０の小径部２１１Ｃ内に圧入により固定されている。固定コア２３０は、小径部２１１Ｃよりも上下方向の長さが長くなっており、一部が大径部２１１Ｂに配置され、他部が小径部２１１Ｃ内に圧入されている。

固定コア２３０は、上下方向における底部２１１Ａと反対側の他端面２３０Ｂから凹む凹部２３２を有している。凹部２３２には、リターンスプリングＲＳが配置されている。リターンスプリングＲＳは、後述する可動コア２５１と固定コア２３０の間で、可動コア２５１を固定コア２３０から離間させるように付勢している。

コイルユニット２４０は、固定コア２３０を励磁させるものであり、ガイド筒２１０を取り囲むように配設されている。コイルユニット２４０は、略円筒状のボビン２４１と、ボビン２４１に巻回されたコイル２４２と、ボビン２４１の外側に配置され、磁路を形成するヨーク２４３とを備えている。

弁体部材２５０は、固定コア２３０の下に配置されており、固定コア２３０に対して進退可能な可動コア２５１と、可動コア２５１に固定される弁体２５２とを備えている。

可動コア２５１は、略円柱状に形成されており、ガイド筒２１０内で固定コア２３０に対向配置されている。可動コア２５１は、可動本体部２５１Ａと、可動本体部２５１Ａの下側に配置される可動小径部２５１Ｂとを備えている。

可動本体部２５１Ａは、大径部２１１Ｂに摺接する部分であり、固定コア２３０の外径および大径部２１１Ｂの内径より僅かに小さい外径を有している。なお、可動本体部２５１Ａは、固定コア２３０の外径と同じ外径を有していてもよい。可動本体部２５１Ａは、全体が大径部２１１Ｂ内に配置されており、固定コア２３０と上下方向で対向している。可動本体部２５１Ａの外周面には、可動本体部２５１Ａの上側と下側を連通させる溝２５１Ｃが形成されている。

可動小径部２５１Ｂは、下端に弁体２５２が固定される部分であり、可動本体部２５１Ａよりも小さな外径を有している。可動小径部２５１Ｂは、下端部がボディ部材２２０の圧入部２２１内に配置されており、圧入部２２１の内壁から間隔をあけて配置されている。

このように可動コア２５１を配置することで、可動小径部２５１Ｂとボディ部材２２０との間に第１流路Ｒ１が形成され、可動本体部２５１Ａとボディ部材２２０との間に第２流路Ｒ２が形成され、溝２５１Ｃと大径部２１１Ｂの間に第３流路Ｒ３が形成される。そのため、各流路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３間における作動液の流通が可能となり、可動コア２５１の進退動作に伴い、作動液が可動コア２５１の上側または下側へ移動できるようになっている。

ここで、図２に示すように、ガイド筒２１０の大径部２１１Ｂの、可動本体部２５１Ａの上面２５１Ｄが移動する範囲に対応する部分は、磁気飽和部２１１Ｄとなっている。磁気飽和部２１１Ｄは、コイル２４２を励磁させたとき、磁気飽和する厚み、つまり、十分に薄い厚みで形成されている。このため、ガイド筒２１０の、磁気飽和部２１１Ｄ以外の部分を磁力線が通るので、可動本体部２５１Ａと固定コア２３０の間に磁力が働きやすくなり、ガイド筒２１０全体を磁性体で形成しても、可動コア２５１の推力を確保することが可能となっている。なお、図２では、図面の見易さを考慮して、磁気飽和部２１１Ｄの部分をドットで図示するものとする。

また、本実施形態では、ガイド筒２１０は、全体が同じ厚みで形成されているが、ガイド筒の、磁気飽和部に相当する部分だけが他よりも部分的に薄い厚みで形成されていてもよい。

図１に示すように、弁体２５２は、球状に形成された部材であり、可動小径部２５１Ｂの下端に固着されている。弁体２５２は、可動コア２５１と一体に動くことで、弁座部材２６０に対して当接可能となっている。

弁座部材２６０は、上下に貫通した略円筒状の部材であり、ボディ部材２２０の内部に下側から圧入されて固定されている。弁座部材２６０の上面には、流路Ｒを閉塞するときに弁体２５２が当接する弁座面２６１が形成されている。この弁座面２６１の下方は、流路Ｒから作動液が流入する流入路Ｂ３となっており、弁座面２６１に弁体２５２が当接・離間することで、作動液の流路Ｒが開閉されるようになっている。

以上のように構成された常閉型電磁弁２００の作用について説明する。
コイル２４２に電流が供給されていない状態において、リターンスプリングＲＳの付勢力によって弁体２５２が弁座部材２６０に押し付けられることで、基体Ｂの流路Ｒが閉塞された常閉状態となっている。コイル２４２に電流を供給すると、固定コア２３０と可動コア２５１を互いに引き付ける磁界が発生する。

本実施形態では、ガイド筒２１０が磁性体からなるので、コイル２４２（コイルユニット２４０）と固定コア２３０の間の磁気抵抗が十分に小さくなる。そのため、固定コア２３０と可動コア２５１の引付力を十分に発生させることができる。

また、ガイド筒２１０の、可動コア２５１の上面２５１Ｄの移動範囲に対応する部分が磁気飽和部２１１Ｄとなっているので、ガイド筒２１０の、磁気飽和部２１１Ｄ以外の部分を磁力線が通る。そのため、可動コア２５１と固定コア２３０の間に磁力が働きやすくなり、可動コア２５１の推力が向上する。

そして、可動コア２５１がリターンスプリングＲＳの付勢力に抗して固定コア２３０側に吸引されて、弁体２５２が弁座部材２６０から離間する。これにより、基体Ｂの流路Ｒが開放される。

また、コイルユニット２４０への電流の供給を止めると、可動コア２５１がリターンスプリングＲＳの付勢力によって弁座部材２６０側へ移動し、弁体２５２が弁座面２６１に当接して、作動液の流路Ｒが閉塞される。

また、固定コア２３０がガイド筒２１０の底部２１１Ａに当接しているので、可動コア２５１が進退することにより、固定コア２３０がガイド筒２１０内で上下に動くのが抑制される。

以上によれば、本実施形態において以下のような作用効果を得ることができる。
ガイド筒２１０が磁性体からなることで、コイル２４２（コイルユニット２４０）と固定コア２３０の間の磁気抵抗が十分に小さくなるので、固定コア２３０と可動コア２５１の引付力を十分に発生させることができる。

ガイド筒２１０が磁気飽和する厚みで形成された磁気飽和部２１１Ｄを有するので、ガイド筒２１０の、磁気飽和部２１１Ｄ以外の部分を磁力線が通る。そのため、可動コア２５１と固定コア２３０の間に磁力が働きやすくなり、ガイド筒２１０全体を磁性体で形成しても、可動コア２５１の推力を確保することができる。

固定コア２３０の外径が大径部２１１Ｂの内径よりも小さいので、固定コア２３０と大径部２１１Ｂの間に隙間が形成される。この隙間には、磁気抵抗となるブレーキ液が入り込むため、コイル２４２（コイルユニット２４０）が励磁して、磁気飽和部２１１Ｄにおいて磁気飽和が生じると、可動コア２５１から固定コア２３０側（図１および図２の矢印で示す方向）に磁束が流れやすくなる。磁束は、固定コア２３０と接している小径部２１１Ｃを介してコイルユニット２４０側に流れる（図２参照）。また、固定コア２３０と可動コア２５１が略同じ径で形成されているので、固定コア２３０と可動コア２５１の間で効率的に磁力が働き、可動コア２５１の推力を確保しやすくなる。

次に、常閉型電磁弁２００を用いて、作動液の流れを制御して液圧制御を行う車両用ブレーキ液圧制御装置１００について説明する。

図３に示すように、車両用ブレーキ液圧制御装置１００は、車両ＣＲの各車輪Ｔに付与する制動力を適宜制御する装置である。車両用ブレーキ液圧制御装置１００は、液圧路や各種部品が設けられる液圧ユニット１０と、液圧ユニット１０内の各種部品を適宜制御するための制御部２０とを主に備えている。

各車輪Ｔには、それぞれ車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲが備えられ、各車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲには、液圧源であるマスタシリンダＭから供給される液圧により制動力を発生するホイールシリンダＷが備えられている。マスタシリンダＭとホイールシリンダＷとは、それぞれ液圧ユニット１０に接続されている。そして、ブレーキペダルＰの踏力（運転者の制動操作）に応じてマスタシリンダＭで発生したブレーキ液圧が、制御部２０および液圧ユニット１０で制御された上でホイールシリンダＷに供給されている。

制御部２０には、マスタシリンダＭ内の液圧を検出する圧力センサ９１と、各車輪Ｔの車輪速度を検出する車輪速センサ９２とが接続されている。そして、この制御部２０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力回路を備えており、圧力センサ９１および車輪速センサ９２からの入力と、ＲＯＭに記憶されたプログラムやデータに基づいて各種の演算処理を行うことによって、車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲの液圧を増減する制御を実行する。

図４に示すように、液圧ユニット１０は、マスタシリンダＭと車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲとの間に配置されている。マスタシリンダＭの二つの出力ポートＭ１，Ｍ２は、液圧ユニット１０の入口ポート１０Ａに接続され、出口ポート１０Ｂが、各車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲに接続されている。そして、通常時は液圧ユニット１０内の入口ポート１０Ａから出口ポート１０Ｂまでが連通した液圧路となっていることで、ブレーキペダルＰの踏力が各車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲに伝達されるようになっている。

液圧ユニット１０には、各車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲに対応して四つの入口弁１、四つの出口弁２、および四つのチェック弁１ａが設けられている。また、出力ポートＭ１，Ｍ２に対応した各出力液圧路８１，８２に対応して二つのリザーバ３、二つのポンプ４、二つのオリフィス５ａが設けられ、二つのポンプ４を駆動するための電動モータ６を備えている。

入口弁１は、マスタシリンダＭから各車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲへの液圧路（各車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲの上流側）に配置された常開型比例電磁弁である。入口弁１は、通常時に開いていることで、マスタシリンダＭから各車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲへブレーキ液圧が伝達するのを許容している。また、入口弁１は、車輪Ｔがロックしそうになったときに制御部２０により閉塞されることで、ブレーキペダルＰから各車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲに伝達する液圧を遮断する。
また、入口弁１の弁体は、付与される電流に応じた電磁力によってマスタシリンダＭ側へ付勢され、この付勢力によって車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲの液圧を調整することができるようになっている。

出口弁２は、各車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲと各リザーバ３との間（入口弁１のホイールシリンダＷ側の液圧路からリザーバ３、ポンプ４およびマスタシリンダＭに通じる液圧路上）に配置された常閉型の電磁弁であり、上述した常閉型電磁弁２００で構成されている。出口弁２（常閉型電磁弁２００）は、通常時に閉塞されているが、車輪Ｔがロックしそうになったときに制御部２０により開放されることで、各車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲに加わる液圧を各リザーバ３に逃がす。

チェック弁１ａは、各入口弁１に並列に接続されている。このチェック弁１ａは、各車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲ側からマスタシリンダＭ側へのブレーキ液の流入のみを許容する弁であり、ブレーキペダルＰからの入力が解除された場合に入口弁１を閉じた状態にしたときにおいても、各車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲ側からマスタシリンダＭ側へのブレーキ液の流れを許容する。

リザーバ３は、各出口弁２が開放されることによって逃がされるブレーキ液を吸収する機能を有している。
ポンプ４は、リザーバ３で吸収されているブレーキ液を吸入し、そのブレーキ液を、オリフィス５ａを介してマスタシリンダＭへ戻す機能を有している。これにより、リザーバ３によるブレーキ液圧の吸収によって減圧された各出力液圧路８１，８２の圧力状態が回復される。

入口弁１および出口弁２は、制御部２０により開閉状態が制御されることで、各車輪ブレーキＦＬ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＲのホイールシリンダＷにおける液圧（以下、「キャリパ圧」ともいう。）を制御する。例えば、入口弁１が開、出口弁２が閉となる通常状態では、ブレーキペダルＰを踏んでいれば、マスタシリンダＭからの液圧がそのままホイールシリンダＷへ伝達して増圧状態となり、入口弁１が閉、出口弁２が開となれば、ホイールシリンダＷからリザーバ３側へブレーキ液が流出して減圧状態となり、入口弁１と出口弁２が共に閉となれば、キャリパ圧が保持される保持状態となる。また、マスタシリンダＭの液圧が上昇している最中に、出口弁２を閉じた状態で、入口弁１に全閉に至らない適宜な電流を流せば、その電流に応じてマスタシリンダＭからホイールシリンダＷへのブレーキ液の流入が制限され、ホイールシリンダＷの液圧を徐々に上昇させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記実施形態では、ガイド筒２１０の底部２１１Ａに固定コア２３０の一端２３０Ａが当接していたが、本発明はこれに限定されず、当接していなくてもよい。

前記実施形態では、ガイド筒２１０が底部２１１Ａを有していたが、本発明はこれに限定されず、底部を有さないガイド筒であってもよい。

前記実施形態では、本発明を常閉型電磁弁２００に適用したが、本発明はこれに限定されず、例えば、常開型電磁弁に適用してもよい。

前記実施形態では、常閉型電磁弁２００が、係止部材２１２Ｃにより基体Ｂに固定されていたが、常閉型電磁弁が、基体Ｂの装着穴Ｂ１に圧入され、圧入された部分の周囲の部分をかしめることにより、基体に固定されていてもよい。

１００車両用ブレーキ液圧制御装置
２００常閉型電磁弁
２１０ガイド筒
２３０固定コア
２４２コイル
２５１可動コア
２５２弁体
２６０弁座部材
２６１弁座面
Ｒ流路

Claims

ガイド筒と、前記ガイド筒内に固定される固定コアと、前記固定コアに対向配置され、前記固定コアに対して進退可能な可動コアと、前記ガイド筒を囲むように配置され、電流が流れることで前記固定コアと前記可動コアを互いに引き付けるための磁界を発生するコイルと、弁座面を有する弁座部材と、前記可動コアによって動かされ、前記弁座面に当接・離間することで、作動液の流路を開閉する弁体と、を備えた電磁弁であって、
前記ガイド筒は、全体が磁性体からなり、前記コイルを励磁させたとき、少なくとも前記可動コアの、前記固定コアと対向する面が移動する範囲に対応する部分が磁気飽和するような厚みで形成され、前記固定コアの一部および前記可動コアの前記固定コア側が配置される大径部と、前記固定コアの他部が固定され、前記大径部よりも内径が小さい小径部とを有し、
前記固定コアは、前記大径部の内径よりも小さい径を有し、
前記可動コアは、前記固定コアと同じ径、又は、前記固定コアよりも僅かに小さい径を有することを特徴とする電磁弁。
請求項１に記載の電磁弁が、液圧源と車輪ブレーキとを接続する液圧路に介装された車両用ブレーキ液圧制御装置であって、前記電磁弁を制御することによって、前記車輪ブレーキに作用するブレーキ液圧の増減を制御する液圧制御を行うことを特徴とする車両用ブレーキ液圧制御装置。