特開2016-70343(P2016-70343A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2016-70343(P2016-70343A)
(43)【公開日】2016年5月9日
(54)【発明の名称】電磁弁
(51)【国際特許分類】
   F16K 31/06 20060101AFI20160404BHJP
   F16K 3/00 20060101ALI20160404BHJP
   F16K 3/24 20060101ALI20160404BHJP
【FI】
   F16K31/06 305L
   F16K3/00 F
   F16K3/24 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】OL
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2014-199175(P2014-199175)
(22)【出願日】2014年9月29日
(71)【出願人】
【識別番号】301065892
【氏名又は名称】株式会社アドヴィックス
(72)【発明者】
【氏名】脇田 照夫
(72)【発明者】
【氏名】早川 秀宣
【テーマコード(参考)】
3H053
3H106
【Fターム(参考)】
3H053AA03
3H053BA13
3H053CA05
3H106DA13
3H106DA23
3H106DB02
3H106DB12
3H106DB23
3H106DB32
3H106DB37
3H106DC08
3H106DC17
3H106DD02
3H106EE48
3H106FA10
3H106GB09
3H106HH03
3H106KK22
(57)【要約】
【課題】 簡易な構成で弁開度の制御性を好適なものとすることが可能な電磁弁を提供すること。
【解決手段】 プランジャ20を、流路を横貫する方向に往復動可能に配置される外側プランジャ構成体21と、該外側プランジャ構成体21内にて軸方向にスライド可能に配設される内側プランジャ構成体22とで構成する。そして、各プランジャ構成体21,22を並列に配置された別個のスプリング41,42にて個別に付勢する。さらに、外側プランジャ構成体21を磁性体にて形成するとともに内側プランジャ構成体22を非磁性体にて形成する。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ソレノイドの電磁力に基づき弁開度を変更すべく第1位置と第2位置との間を往復動可能なプランジャを備える電磁弁であって、
前記プランジャは、流路を横貫する方向に往復動可能に配置される筒状の外側プランジャ構成体と、該外側プランジャ構成体内にて軸方向にスライド可能に配設される内側プランジャ構成体とを有するとともに、前記各プランジャ構成体の前記流路に露出する箇所が弁体として用いられ、
前記外側プランジャ構成体及び前記内側プランジャ構成体は並列に配置された別個のスプリングにて個別に前記第2位置側から前記第1位置側に常時付勢され、
前記外側プランジャ構成体及び前記内側プランジャ構成体の一方は磁性体にて形成されるとともに他方は非磁性体にて形成され、
前記磁性体にて形成されたプランジャ構成体は前記ソレノイドの電磁力により前記スプリングの付勢力に抗して前記第1位置側から第2位置側に移動するよう構成され、
前記磁性体にて形成されたプランジャ構成体には軸方向を臨む当接部が設けられるとともに前記非磁性体にて形成されたプランジャ構成体には該当接部と当接可能な被当接部が設けられ、
前記当接部及び被当接部は、前記磁性体にて形成されたプランジャ構成体が前記第1位置にあるときには互いに当接せず、該プランジャ構成体が前記ソレノイドの電磁力によって前記第1位置から前記第2位置側に所定距離以上移動したとき当接する位置に配置され、この当接によって、前記磁性体にて形成されたプランジャ構成体が前記非磁性体にて形成されたプランジャ構成体を前記第1位置側から前記第2位置側に従動させるよう構成される
ことを特徴とする電磁弁。
【請求項2】
前記各プランジャ構成体が最も第1位置側にあるときの前記各スプリングの付勢力は、前記磁性体にて形成されたプランジャ構成体を付勢するスプリングよりも前記非磁性体にて形成されたプランジャ構成体を付勢するスプリングのほうが大きいことを特徴とする請求項1に記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、車両用ブレーキシステムなどにおいて、流体圧制御に用いられる電磁弁に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、そうした電磁弁として、プランジャを複数のプランジャ構成体にて構成し、電磁力の調整域を切り替えてプランジャの駆動態様(駆動するプランジャ構成体の数など)を変化させることで大きな流量差を確保しようとするものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平10−220628
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記の装置では、隣接する複数のプランジャ構成体がいずれも磁性体にて形成されているため、電磁力が生じた際にプランジャ同士が吸引し合って互いの動きを阻害し、これにより弁開度を所望の状態とすることが困難になるといった制御性の低下が懸念される。
【0005】
本発明の課題は、簡易な構成で弁開度の制御性を好適なものとすることが可能な電磁弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、ソレノイドの電磁力に基づき弁開度を変更すべく第1位置と第2位置との間を往復動可能なプランジャを備える電磁弁であって、
前記プランジャは、流路を横貫する方向に往復動可能に配置される筒状の外側プランジャ構成体と、該外側プランジャ構成体内にて軸方向にスライド可能に配設される内側プランジャ構成体とを有するとともに、前記各プランジャ構成体の前記流路に露出する箇所が弁体として用いられ、
前記外側プランジャ構成体及び前記内側プランジャ構成体は並列に配置された別個のスプリングにて個別に前記第2位置側から前記第1位置側に常時付勢され、
前記外側プランジャ構成体及び前記内側プランジャ構成体の一方は磁性体にて形成されるとともに他方は非磁性体にて形成され、
前記磁性体にて形成されたプランジャ構成体は前記ソレノイドの電磁力により前記スプリングの付勢力に抗して前記第1位置側から第2位置側に移動するよう構成され、
前記磁性体にて形成されたプランジャ構成体には軸方向を臨む当接部が設けられるとともに前記非磁性体にて形成されたプランジャ構成体には該当接部と当接可能な被当接部が設けられ、
前記当接部及び被当接部は、前記磁性体にて形成されたプランジャ構成体が前記第1位置にあるときには互いに当接せず、該プランジャ構成体が前記ソレノイドの電磁力によって前記第1位置から前記第2位置側に所定距離以上移動したとき当接する位置に配置され、この当接によって、前記磁性体にて形成されたプランジャ構成体が前記非磁性体にて形成されたプランジャ構成体を前記第1位置側から前記第2位置側に従動させるよう構成されることを要旨とする。
【0007】
請求項1の発明によれば、、外側プランジャ構成体及び内側プランジャ構成体の一方を磁性体にて形成するとともに他方を非磁性体にて形成したため、ソレノイドが電磁力を発した際に外側プランジャ構成体と内側プランジャ構成体との間に互いを吸引しあう磁力が発生しない。そうした吸引が生じると各プランジャ構成体の動きが阻害されて所望の弁開度とすることが困難になるといった制御性の低下が懸念されるが、本発明によれば、そうした制御性への悪影響は生じなくなる。
【0008】
また、外側プランジャ構成体と内側プランジャ構成体とを並列に配置した別個のスプリングで個別に付勢しているため、これらプランジャ構成体のうち磁性体にて形成されたプランジャ構成体のみ移動させるときと非磁性体にて形成されたプランジャ構成体を従動させるときとでスプリング全体のばね定数を異ならせることができる。よって、駆動するプランジャ構成体の数を切り替える時の電磁力の差を大きくすることができるため、細かな電磁力調整が不要になり、電磁力制御のためのシステムをより簡素なものとすることができる。
【0009】
また、流路を横貫する方向に往復動可能にプランジャ(流路に露出する箇所が弁体)を配置したため、例えば、特許文献1に開示されるような、弁体の往復動方向に向けてその全長にわたって該弁体の周面上を流体が通過する態様と比較して、流体の通過に伴う弁体の発振を抑えることができる。また、流路における流体の主流方向とプランジャの往復動方向とが異なるため、弁体に作用する流体力の変動が弁開度と電磁力の大きさとの関係に与える影響を小さくすることができる。
【0010】
請求項2に記載の発明においては、請求項1に記載の発明において、前記各プランジャ構成体が最も第1位置側にあるときの前記各スプリングの付勢力は、前記磁性体にて形成されたプランジャ構成体を付勢するスプリングよりも前記非磁性体にて形成されたプランジャ構成体を付勢するスプリングのほうが大きいことを要旨とする。
【0011】
請求項2の発明によれば、例えば、磁性体にて形成されたプランジャ構成体が最も第1位置側にあるときにこれを付勢するスプリングの付勢力が、非磁性体にて形成されたプランジャ構成体が最も第1位置側にあるときにこれを付勢するスプリングの付勢力以上である態様と比較して、駆動するプランジャ構成体の数を切り替える時の電磁力の差をより大きくすることができるため、細かな電磁力調整が不要となるメリットが更に好適なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の一実施形態の電磁弁につき両プランジャ構成体がともに第1位置にある状態を示す断面図。
図2】同じく内側プランジャ構成体のみ第1位置にある状態を示す断面図。
図3】同じく両プランジャ構成体がともに第2位置にある状態を示す断面図。
図4】変形例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態により具体的に説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、以下の実施形態によって限定されるものではない。
図1は本実施形態の電磁弁10につき、プランジャ20を構成する2つのプランジャ構成体21,22がともに第1位置にあって電磁弁10全体にかかる弁開度が最小である状態を示す断面図である。また、図2は一方のプランジャ構成体のみ第1位置にあって上記弁開度が中間的な値である状態を示す断面図である。図3は2つのプランジャ構成体21,22がともに第2位置にあって上記弁開度が最大である状態を示す断面図である。なお、図1〜3において、それぞれ(a)は電磁弁10をプランジャの往復動方向と直交する方向から見た図であり、(b)は(a)のA−A断面を示す図である。
【0014】
電磁弁10は、例えば車両用ブレーキシステムの液圧制御ユニットに組み込まれて作動流体であるブレーキフルードの流量を制御するものとして用いられる。電磁弁10は、上記の液圧制御ユニットのバルブブロック50に形成された流路51を横貫する方向にプランジャ20が往復動するよう配置された状態でバルブブロック50に組み込まれている。
【0015】
プランジャ20の外周側には、該プランジャ20を駆動するための単一のソレノイド30が設けられている。ソレノイド30は円筒状ボビンを用いたソレノイドコイル31及び固定子32を備えており、これらがケーシング33により一体化されてなる。ソレノイド30は固定子32と反対側の端部がバルブブロック50に固定されている。
【0016】
プランジャ20は、バルブブロック50において流路51を横貫する方向(本実施形態では流路51に直交する方向)に延びるよう形成された孔52、及びこの孔52と同軸上にて連通するコイル内孔34の内周面に沿って往復動するようこれら孔34,52内に収容されている。
【0017】
プランジャ20は、複数(本実施形態では2つ)のプランジャ構成体によって構成されている。すなわち、プランジャ20は、円筒状の外側プランジャ構成体21と、円柱状の内側プランジャ構成体22とからなる。外側プランジャ構成体21は、上述の孔34,52の内周面に沿って往復スライド可能に配設されている。内側プランジャ構成体22は、外側プランジャ構成体21内にて該構成体21の内周面に沿って軸方向(往復動方向)に往復スライド可能に配設されている。
【0018】
各プランジャ構成体21,22は、流路51側の端部(図の下方の端部)が流路51内に露出するようになっており、この露出する箇所はそれぞれ弁体21a,22aとして用いられる。本実施形態の電磁弁10では、図示しないECU等のコントローラによる電力のデューティ比制御などを通じてソレノイド30の発する電磁力を制御することでプランジャ20すなわち弁体21a,22aを駆動し弁開度を調節する。
【0019】
外側プランジャ構成体21は、コイル内孔34に収容される部分(図の上側部分)の外径及び内径が、同順に、バルブブロック50の孔52内周面と摺動する部分(図の下側部分)の外径及び内径よりも大きく設定された段付形状とされている。この内径差により生じる図面上方を臨む面21bは後述する当接部を構成する。
内側プランジャ構成体22は、その弁体22aと反対側の端部に他部より外径の大きいフランジを有する形状とされており、その外径差により生じる図面下方を臨む面22bは後述する被当接部を構成する。
【0020】
外側プランジャ構成体21及び内側プランジャ構成体22は、各プランジャ構成体21,22とソレノイド30の固定子32との間にて並列に配置された別個のスプリング41,42にて同順に個別に常時付勢されている。図1は、このスプリング41,42の付勢力によって、各プランジャ構成体21,22が、それぞれの弁開度を最小とする第1位置に配置された状態を示している。図1の状態では、各プランジャ構成体21,22を、これら構成体からなるプランジャ20全体の弁開度が最大となる(両弁体21a,22aが流路51の流量を最大とする)第2位置(図3における位置)側に移動させるための電磁力が、ソレノイド30において生じていない。この状態では、外側プランジャ構成体21において当接部を構成する面21bと内側プランジャ構成体22において被当接部を構成する面22bとの間には所定の大きさの隙間が確保されるようになっている。
【0021】
本実施形態では、外側プランジャ構成体21が磁性体(鉄系金属など)にて形成されるとともに内側プランジャ構成体22が非磁性体(樹脂やアルミニウム合金など)にて形成されている。すなわち、本実施形態では、磁性体にて形成された外側プランジャ構成体21がソレノイド30の電磁力によりスプリング41の付勢力に抗して前記第1位置側から第2位置側に移動し得るよう構成されている。
【0022】
上述したように、各プランジャ構成体21,22を上記第1位置から上記第2位置側に移動させるための電磁力を生じさせていない状態では、外側プランジャ構成体21において当接部を構成する面21bと内側プランジャ構成体22において被当接部を構成する面22bとが当接せず、両者間には所定の大きさの隙間が確保される。この状態からソレノイド30に電磁力を生じさせ、その電磁力により外側プランジャ構成体21が上記第2位置側に移動しようとする力がスプリング41の付勢力よりも大きくなると外側プランジャ構成体21が上記第1位置から第2位置側に移動する。
【0023】
そして、外側プランジャ構成体21の第1位置からの移動距離が所定の大きさに達すると、外側プランジャ構成体21の面21bと内側プランジャ構成体22の面22bとが当接する(図2の状態)。このとき、外側プランジャ構成体21の弁体21aは流路51に突出せず孔52内に収容され、内側プランジャ構成体22の弁体22aのみ流路51内に配置される。この状態では、外側プランジャ構成体21による弁開度は最大となり、内側プランジャ構成体22による弁開度は最小となる。このとき、プランジャ20全体としての弁開度は最大と最小との間の大きさとなり、本実施形態では、このときのプランジャ20全体としての弁開度が、最大と最小との真ん中よりも小さくなるよう両プランジャ構成体21,22の弁体21a,22aの外径を設定している。
【0024】
この図2の状態から更に電磁力を増加させ、その電磁力により外側プランジャ構成体21が上記第2位置側に移動しようとする力がそのときのスプリング41の付勢力とスプリング42の初期荷重(内側プランジャ構成体22が上記第1位置にあるときのスプリング42の付勢力)との合計よりも大きくなると、外側プランジャ構成体21の面21bが内側プランジャ構成体22の面22bを押し上げ、内側プランジャ構成体22が上記第2位置に向けて従動する。これにより、両プランジャ構成体21,22が上記第2位置へと移動することとなる。図3は、両プランジャ構成体21,22の弁体21a,22aが流路51に突出せず孔52内に収容されて上記第2位置に達した状態である。この状態では、外側プランジャ構成体21による弁開度、及び内側プランジャ構成体22による弁開度がともに最大となり、プランジャ20全体としての弁開度も最大となる。
【0025】
なお、本実施形態では、図2の状態と図3の状態とを切り替える際の電磁力差を大きくするために、各プランジャ構成体21,22が上記第1位置にあるときの各スプリング41,42の付勢力(初期荷重)に関して、外側プランジャ構成体21を付勢するスプリング41よりも内側プランジャ構成体22を付勢するスプリング42のほうを大きく設定している。更に、ばね定数に関しても、外側プランジャ構成体21を付勢するスプリング41よりも内側プランジャ構成体22を付勢するスプリング42のほうを大きく設定している。
【0026】
本実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
(1)外側プランジャ構成体21を磁性体にて形成するとともに内側プランジャ構成体22を非磁性体にて形成したため、ソレノイド30が電磁力を発した際に外側プランジャ構成体21と内側プランジャ構成体22との間に互いを吸引しあう磁力が発生しない。そうした吸引が生じると各プランジャ構成体の動きが阻害されて所望の弁開度とすることが困難になるといった制御性の低下が懸念されるが、本実施形態によれば、そうした制御性への悪影響は生じなくなる。
【0027】
(2)外側プランジャ構成体21と内側プランジャ構成体22とを並列に配置した別個のスプリング41,42で個別に付勢しているため、外側プランジャ構成体21のみ移動させるときと内側プランジャ構成体22を従動させるときとでスプリング41,42全体のばね定数を異ならせることができる。よって、駆動するプランジャ構成体21,22の数を切り替える時の電磁力の差を大きくすることができるため、細かな電磁力調整が不要になり、電磁力制御のためのシステムをより簡素なものとすることができる。
【0028】
(3)流路51を横貫する方向に往復動可能にプランジャを配置したため、例えば、特許文献1に開示されるような、弁体の往復動方向に向けてその全長にわたって該弁体の周面上を流体が通過する態様と比較して、流体の通過に伴う弁体の発振を抑えることができる。また、流路51における流体の主流方向とプランジャ20の往復動方向とが異なるため、弁体21a,21aに作用する流体力の変動が弁開度と電磁力の大きさとの関係に与える影響を小さくすることができる。
【0029】
(4)各プランジャ構成体21,22が上記第1位置にあるときの各スプリング41,42の付勢力に関して、外側プランジャ構成体21を付勢するスプリング41よりも内側プランジャ構成体22を付勢するスプリング42のほうを大きく設定した。これによれば、例えば、外側プランジャ構成体が上記第1位置側にあるときにこれを付勢するスプリング41の付勢力が、内側プランジャ構成体22が上記第1位置にあるときにこれを付勢するスプリング42の付勢力以上である態様と比較して、駆動するプランジャ構成体21,22の数を切り替える時の電磁力の差をより大きくすることができるため、細かな電磁力調整が不要となるメリットが更に好適なものとなる。
【0030】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した、例えば以下のような形態として実施することもできる。
・外側プランジャ構成体21にかかるスプリング41の初期荷重やばね定数を、内側プランジャ構成体22にかかるスプリング42のそれと同じ又はそれより大きくしてもよい。
【0031】
図2の状態でプランジャ20全体の弁開度が最大と最小との真ん中以上の大きさになるよう両プランジャ構成体21,22の外径を設定してもよい。
・プランジャ20の往復動方向は、流路51に対して横貫する方向であればよく、必ずしも直交する方向でなくてもよい。
【0032】
・内側プランジャ構成体を磁性体にて形成し、外側プランジャ構成体を非磁性体にて形成してもよい。この場合、例えば、内側プランジャ構成体にて外側プランジャ構成体を従動し得るように当接部及び被当接部を形成するとともに、図4に示すように、外側プランジャ構成体26の弁体26aにスリット26bを形成し、内側プランジャ構成体27の弁体27aにてそのスリット26bが開閉されるように形成する。
【0033】
・3つ以上のプランジャ構成体にてプランジャを構成してもよい。この場合、例えば、内側プランジャ構成体(第1の内側プランジャ構成体)を筒状に形成してその内側に更に別の内側プランジャ構成体(第2の内側プランジャ構成体)をスライド移動可能に設け、上記第1の内側プランジャ構成体が第1位置から所定距離以上第2位置側に移動したとき上記第2の内側プランジャ構成体が第1位置から第2位置側に従動するようにする。
【0034】
・本発明を常開タイプ(スプリングがプランジャを弁開度最大側に常時付勢するタイプ)の電磁弁に適用してもよい。この場合、弁開度が最大となる位置が第1位置となり、弁開度が最小となる位置が第2位置となる。
【0035】
・ソレノイド30の制御態様については、各プランジャ構成体につき弁開度を最大と最小との2値で切り替えるようにしてもよいし、各プランジャ構成体につき弁開度を最大と最小との間で多段階あるいは無段階に制御してもよい。
【符号の説明】
【0036】
10 電磁弁
20 プランジャ
21 外側プランジャ構成体
21a 弁体
21b 当接部
22 内側プランジャ構成体
22a 弁体
22b 被当接部
26 外側プランジャ構成体
26a 弁体
27 内側プランジャ構成体
27a 弁体
30 ソレノイド
41 スプリング
42 スプリング
51 流路
図1
図2
図3
図4