(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記可動鉄芯の外周面、及び前記内側筒部の内周面のいずれか一方に、前記軸線の周方向に間隔をあけて設けられた複数の前記溝が形成されている請求項4に記載の電磁弁。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、近年では上記のような弁装置の寸法体格を小さくすることに対する要請が特に高まっている。しかしながら、上記特許文献1に記載された電磁弁では、上記のノーマルオープンポート、ノーマルクローズポート、及びコモンポートが、それぞれ異なる方向に延びている。このため、弁装置を他の装置に取り付けるに当たって、各ポートにつながる配管を3つの異なる方向に敷設する必要がある。したがって、配管を含む弁装置の体格、及び取付面積が大きくなってしまう。
【0005】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、十分に小型化された電磁弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第一の態様に係る電磁弁は、通電されることで軸線方向に磁界を発生するコイルと、前記軸線方向に延びる棒状をなすとともに、該軸線方向の一方側の端部に設けられた第一弁座、第一弁座と外周面とを連通する連通路を有し、前記コイルによって励磁される固定鉄芯と、前記固定鉄芯の前記一方側の端部に設けられて前記軸線方向に延びる筒状をなす
とともに、前記コイルの内周側に設けられた内側筒部と、該内側筒部の内周面との間で軸線方向にわたって延びる内側流路を形成しながら該内周面に対して前記軸線方向に相対移動可能に設けられ、前記軸線方向の他方側の端部に設けられて前記第一弁座に当接離間する第一弁体と、前記軸線方向の一方側の端部に設けられた第二弁体とを有し、前記コイルによって励磁される可動鉄芯と、前記固定鉄芯から前記軸線方向一方側に延びるように前記内側筒部の外周
側かつ前記コイルの内周側に設けられる筒状をなし、前記内側筒部との間に軸線方向にわたって延びるとともに前記連通路に連通する外側流路を形成する外側筒部と、前記内側流路に連通する弁室、該弁室内に設けられて前記第二弁体が当接離間する第二弁座、該第二弁座と外面とを連通する第一ポート、前記弁室内と前記外面とを連通する第二ポート、及び、前記弁室と非連通とされて前記外側流路と前記外面とを連通する第三ポートを有する弁本体と、を備え
、前記外周面は、前記固定鉄芯の外周側の面であり、前記外面は、前記弁本体における外側を向く面である。
本発明の一態様に係る電磁弁は、通電されることで軸線方向に磁界を発生するコイルと、前記軸線方向に延びる棒状をなすとともに、該軸線方向の一方側の端部に設けられた第一弁座、第一弁座と外周面とを連通する連通路を有し、前記コイルによって励磁される固定鉄芯と、前記固定鉄芯の前記一方側の端部に設けられて前記軸線方向に延びる筒状をなす内側筒部と、該内側筒部の内周面との間で軸線方向にわたって延びる内側流路を形成しながら該内周面に対して前記軸線方向に相対移動可能に設けられ、前記軸線方向の他方側の端部に設けられて前記第一弁座に当接離間する第一弁体と、前記軸線方向の一方側の端部に設けられた第二弁体とを有し、前記コイルによって励磁される可動鉄芯と、前記固定鉄芯から前記軸線方向一方側に延びるように前記内側筒部の外周部に設けられる筒状をなし、前記内側筒部との間に軸線方向にわたって延びるとともに前記連通路に連通する外側流路を形成する外側筒部と、前記内側流路に連通する弁室、該弁室内に設けられて前記第二弁体が当接離間する第二弁座、該第二弁座と外面とを連通する第一ポート、前記弁室内と前記外面とを連通する第二ポート、及び、前記弁室と非連通とされて前記外側流路と前記外面とを連通する第三ポートを有する弁本体と、を備え、前記外周面は、前記固定鉄芯の外周側の面であり、前記外面は、前記弁本体における外側を向く面であり、前記軸線方向から見て、前記可動鉄芯の外周面と前記内側筒部の内周面との間の離間距離が相対的に大きい領域と小さい領域とが形成され、前記可動鉄芯における前記離間距離が大きい領域側を含む部分は、前記離間距離が小さい領域側を含む部分よりも透磁率が大きい材料で形成されている。
【0007】
この構成によれば、内側筒部と外側筒部とによって、第三ポートに連通する外側流路が軸線方向に形成される。加えて、内側筒部と可動鉄芯との間に内側流路が軸線方向に形成される。また、これら外側流路と内側流路とは連通路によって互いに連通されている。
これにより、第二ポートと第三ポートとが連通されている状態においては、例えば第二ポートから内側流路内に流入した流体は、軸線方向一方側から他方側に向かって当該内側流路内を流通した後、上記の連通路を経て軸線方向他方側から外側流路内に流入する。外側流路内に流入した流体は、軸線方向他方側から一方側に向かって当該外側流路内を流通した後、第三ポートから外部に排出される。
このように、内側流路を経て軸線方向他方側に流れた流体を、連通路、及び外側流路によって再び軸線方向一方側の位置にまで戻すことができる。したがって、第三ポートを第二ポートの近傍に配置することが可能となる。すなわち、第二ポート、及び第三ポートが互いに大きく離間している構成に比べて、装置の寸法体格を小さくすることができる。
【0008】
本発明の第二の態様によれば、上記第一の態様に係る電磁弁では、前記第一ポート、前記第二ポート、及び前記第三ポートは、前記弁本体の前記外面における同一の面上に開口していてもよい。
【0009】
この構成によれば、第一ポート、第二ポート、及び第三ポートが、弁本体の外面における同一の面上に開口していることから、これらポートを他の装置にそれぞれ接続するに当たって、接続に要する面積を小さくすることができる。
ここで、上記のようなポートが配置された面と他の装置の面とを接合する場合、流体の漏洩を防ぐために、互いの接続面に磨き仕上げを施すことが一般的である。上記のような構成によれば、第一ポート、第二ポート、及び第三ポートが、弁本体の外面における同一の面上に開口していることから、磨き仕上げを施すべき面を一つの面に限定することができる。すなわち、これらポートが互いに異なる複数の面上に開口している場合に比べて、製造コストやメンテナンスコストを低減することができる。
【0010】
本発明の第三の態様によれば、上記第一又は第二の態様に係る電磁弁は、前記可動鉄芯を、前記軸線方向一方側に向かって付勢することで、前記第二弁体を前記第二弁座に当接させる弾性部材を備えてもよい。
【0011】
この構成によれば、コイルに通電されていない状態では、弾性部材によって可動鉄芯が軸線方向の一方側に付勢される。これにより、第一弁体は第一弁座から離間し、第二弁体は第二弁座に十分な力をもって当接する。すなわち、第二弁体と第二弁座との間における流体の漏洩をさらに抑制することができる。
【0012】
本発明の第四の態様によれば、上記第一から第三のいずれか一態様に係る電磁弁では、前記内側流路は、前記可動鉄芯の外周面、及び前記内側筒部の内周面のいずれか一方に形成され、前記軸線方向にわたって延びる溝であってもよい。
【0013】
この構成によれば、可動鉄芯の外周面、及び前記内側筒部の内周面のいずれか一方に溝を形成するのみによって、上記の内側流路を容易に形成することができる。
【0014】
本発明の第五の態様によれば、上記第四の態様に係る電磁弁では、前記可動鉄芯の外周面、及び前記内側筒部の内周面のいずれか一方に、前記軸線の周方向に間隔をあけて設けられた複数の前記溝が形成されていてもよい。
【0015】
この構成によれば、周方向に間隔をあけて複数の溝が形成されるため、内側流路の流路面積を十分に確保することができる。
【0016】
本発明の第六の態様によれば、上記第一から第五のいずれか一態様に係る電磁弁では、前記軸線方向から見て、前記可動鉄芯の外周面と前記内側筒部の内周面との間の離間距離が相対的に大きい領域と小さい領域とが形成され、前記可動鉄芯における前記離間距離が大きい領域側を含む部分は、前記離間距離が小さい領域側を含む部分よりも透磁率が大きい材料で形成されていてもよい。
【0017】
この構成によれば、可動鉄芯の外周面と内側筒部の内周面との間の離間距離が相対的に大きい領域と小さい領域とが形成されることから、特に上記離間距離が大きい領域では、内側流路としての流路面積を十分に確保することができる。
ここで、上記離間距離が大きい領域では、コイルによって形成される磁場の磁束密度が低下することが懸念される。しかしながら、上記のような構成によれば、可動鉄芯における上記離間距離が大きい領域を含む部分が、比較的に透磁率の大きい材料で形成されているため、磁束密度が当該領域で低下する可能性を低減することができる。すなわち、コイルの通電状態に応じて、可動鉄芯をよりスムーズに移動させることができる。
【0018】
本発明の第七の態様によれば、ブレーキシステムは、外部から供給された流体を圧縮して高圧流体を生成する圧縮機と、前記圧縮機から供給された前記高圧流体を貯留するタンクと、前記高圧流体によって車両の制動を行うブレーキ装置と、前記タンクから供給された前記高圧流体の圧力を調整し、前記ブレーキ装置に前記高圧流体を供給するブレーキ制御装置と、上記第一から第六のいずれか一態様に係る電磁弁と、を備え、前記電磁弁が、前記圧縮機、前記タンク及び前記ブレーキ装置の少なくとも一つに組み込まれている。
【0019】
この構成によれば、電磁弁が小型化されていることにより、ブレーキ装置としての寸法体格を小さくすることができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、十分に小型化された電磁弁、及びこれを備えるブレーキ装置を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0022】
[第一実施形態]
本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。
図1に示すように、ブレーキシステム100は、圧縮機1と、タンク2と、ブレーキ装置3と、ブレーキ制御装置4と、を備えている。圧縮機1は、外部から供給された流体(空気)を圧縮して高圧流体(高圧空気)を生成する。タンク2は、上記圧縮機1から供給された高圧空気を貯留する。ブレーキ装置3は、上記の高圧空気を利用して鉄道用車両等に設けられた走行台車に制動力を付与する。ブレーキ装置3は、例えば増圧シリンダを有するディスクブレーキや、路面ブレーキ等であって、上記走行台車ごとに設けられている。なお、ブレーキ装置3は、必ずしも走行台車ごとに設けられていなくてもよく、例えば車両ごとに設けられてもよいし、走行台車の車輪ごとに設けられてもよい。
【0023】
ブレーキ制御装置4は、タンク2から供給された高圧空気の圧力を調整した後、当該高圧空気をブレーキ装置3に供給する。本実施形態に係るブレーキ制御装置4は、指令発生部41、圧力発生部42、応荷重弁43、切換弁44(電磁弁90)、及び中継弁45を備える。
【0024】
指令発生部41は、車両を運転する運転士の操作やATCからの指令等に基づいて、電気信号としてのブレーキ指令を生成する。圧力発生部42は、タンク2からの高圧空気を用いて指令発生部41からのブレーキ指令に応じた圧力を出力する。応荷重弁43は、タンク2からの高圧空気を用いて車両の重量に応じた圧力を出力する。切換弁44は、圧力発生部42又は応荷重弁43から出力された圧力の一方を選択して出力する。すなわち、この切替弁は3つのポートを備える三方弁として動作する。中継弁45は、タンク2からの高圧空気を用いて、切換弁44から出力された圧力の空気容量を増幅してブレーキ装置3に導入する。
【0025】
以上のように構成されたブレーキシステム100では、切換弁44として、以下に説明する電磁弁90が採用されている。電磁弁90は、コイル10と、固定鉄芯11と、内側筒部12と、外側筒部13と、可動鉄芯14と、弁本体15と、バネ16(弾性部材)と、を備えている。
【0026】
図2に示すように、コイル10は、軸線A方向に延びる筒状のボビン17と、このボビン17の外周側に軸線A回りに巻回された銅線18と、を有している。ボビン17の外周面は軸線Aの一方側から他方側に向かって一様な径寸法を有している。ボビン17の内周面側には、後述する固定鉄芯11と可動鉄芯14とが挿通される。
【0027】
ボビン17の外周面には、銅線18が隙間なく巻回されている。銅線18の両端部は、直流電源(図示省略)に電気的に接続されている。直流電源によって通電されることで、コイル10は軸線A方向に磁界を発生させる。なお、コイル10を形成する銅線18の巻き方には種々の態様が従来提唱されているが、本実施形態では、上記のように軸線A方向に磁界を発生させることができる限りにおいて、いかなる巻き方を採用してもよい。
【0028】
以上のように構成されたコイル10は、外周側からケーシング19によって覆われている。ケーシング19の内部には、上記のコイル10から発生する磁力線を集約するためのケイ鉄20が埋設されている。本実施形態におけるケイ鉄20は、軸線Aを中心とする筒状をなすとともに、軸線A方向の両側は、それぞれ該軸線Aに向かって屈曲している。このようなケイ鉄20を設けることにより、コイル10から発生した磁力線は、コイル10の外側に発散しにくくなる。
【0029】
図2又は
図3に示すように、固定鉄芯11と可動鉄芯14とは、上記のボビン17の内周側に形成された開孔に挿通される。具体的には、固定鉄芯11と可動鉄芯14とは、軸線A方向に延びる棒状の部材である。固定鉄芯11における軸線A方向他方側の部分は、ボビン17の内径寸法とおおむね同等かわずかに小さな外径寸法を有する大径部21とされている。一方で、固定鉄芯11における軸線A方向一方側の部分は、他方側の部分よりも小さな外径寸法を有する小径部22とされている。大径部21と小径部22との間には段差が形成されている。
【0030】
小径部22の内側には、流体(高圧空気)が流通する流路としての連通路23が形成されている。この連通路23は、小径部22の軸線A方向一方側の端部から他方側に向かって、軸線Aと同軸に延びる第一連通路24と、この第一連通路24の軸線A方向他方側の端部に接続されて、径方向外側に向かって延びる一対の第二連通路25と、を有している。
【0031】
第一連通路24の軸線A方向一方側の端部には、第一弁座26が設けられている。第一弁座26は、後述する可動鉄芯14に設けられた第一弁体28と当接離間する。一対の第二連通路25は、固定鉄芯11(小径部22)の外周面上に開孔している。すなわち、この連通路23によって、第一弁座26と固定鉄芯11の外周面とが連通されている。
【0032】
この固定鉄芯11と可動鉄芯14とは、上述したボビン17を介して、コイル10によって軸線A方向に対する径方向外側から覆われている。すなわち、コイル10が通電状態にある時、固定鉄芯11と可動鉄芯14とは軸線A方向に延びる磁界によって励磁される(磁力を帯びる)。
【0033】
固定鉄芯11における軸線A方向一方側の端部(小径部22の軸線A方向一方側の端部)には、軸線A方向に延びる筒状の内側筒部12が取り付けられている。内側筒部12は、上記の小径部22を外周側から囲むようにして、軸線A方向他方側から一方側に向かって延びている。内側筒部12の外径寸法、及び内径寸法は、軸線A方向にわたって一様とされている。
【0034】
より詳しくは
図3に示すように、内側筒部12は、連通路23よりも軸線A方向一方側の位置で、固定鉄芯11に対してアルゴンアーク溶接等によって形成された溶接部Wを介して固定されている。言い換えると、本実施形態では、固定鉄芯11と内側筒部12とが重なる領域のうち、一部のみ(軸線A方向他方側の端部を含む部分のみ)に溶接が施されている。この溶接部Wは、小径部22の外周面に沿って円周状に形成される。なお、小径部22のうち、内側筒部12が取り付けられる領域では、小径部22における他の領域に比べて、外形寸法がわずかに小さく設定されている。これにより、内側筒部12の軸線A方向における位置決めを容易に行うことができる。
【0035】
外側筒部13は、内側筒部12の外周部に設けられる筒状の部材である。より詳細には、外側筒部13は、固定鉄芯11における上記小径部22よりも軸線A方向他方側の部分に取り付けられている。外側筒部13は、軸線A方向に延びる筒状をなしている。外側筒部13は、内側筒部12と同様に、固定鉄芯11の軸線A方向一方側の端部に溶接部Wを介して固定されている。より具体的には、固定鉄芯11と外側筒部13とが重なる領域のうち、一部のみ(軸線A方向他方側の端部を含む部分のみ)に溶接部Wが形成されている。
【0036】
外側筒部13の内径寸法は、内側筒部12の外径寸法よりも大きく設定されている。外側筒部13は、上述の小径部22の外周面に形成された連通路23(第二連通路25)の径方向外側の端部を、径方向外側から覆っている。さらに、内側筒部12の外周面と外側筒部13の内周面とは軸線Aの径方向に間隔をあけて互いに対向している。
【0037】
内側筒部12の外周面と外側筒部13の内周面との間に形成された間隔は、流体が流通する外側流路33とされている。外側流路33は、軸線A方向他方側の端部で、上記した連通路23(第一連通路24、第二連通路25)と互いに連通されている。
【0038】
さらに、外側筒部13のうち、軸線A方向一方側の部分には、当該外側筒部13を軸線Aに対する径方向に貫通する複数の孔部131が、周方向に間隔をあけて形成されている。これら孔部131によって、外側筒部13の外周側と、外側流路33及び連通路23とが互いに連通されている。
【0039】
可動鉄芯14は、内側筒部12の内周面に対して軸線A方向に相対移動可能に設けられている。より具体的には、
図1及び
図4に示すように、可動鉄芯14は、棒状の可動鉄芯本体141と、この可動鉄芯本体141の軸線A方向における両端部に設けられた第一弁体28、及び第二弁体29と、を備えている。可動鉄芯本体141は、軸線A方向に延びる棒状をなしている。可動鉄芯本体141の軸線A方向他方側の端部には、第一弁体28を収容する第一収容部30が形成されている。第一収容部30は、可動鉄芯本体141の軸線A方向他方側の端面から軸線A方向一方側に向かって凹むように形成された空間である。同様に、可動鉄芯本体141の軸線A方向一方側の端部には、第二弁体29を収容する第二収容部31が形成されている。第二収容部31は、可動鉄芯本体141の軸線A方向一方側の端面から軸線A方向他方側に向かって凹むように形成された空間である。
【0040】
さらに、
図4、及び
図5に示すように、可動鉄芯本体141の外周面には、径方向外側から内側に向かって凹む複数の溝Sが形成されている。これら複数の溝Sは、軸線A方向にわたって延びている。なお、本実施形態では、可動鉄芯本体141の周方向に等間隔に3つの溝Sが形成されている。
【0041】
第一弁体28、及び第二弁体29は互いに同等の構成を有している。
図1に示すように、第一弁体28は、ゴムやシリコン等の弾性を有する材料で形成された第一弁体本体281と、この第一弁体本体281を軸線A方向一方側から他方側に向かって付勢する緩衝バネ282と、を有している。
【0042】
第一弁体本体281の軸線A方向他方側の面は、軸線A方向一方側に向かって凹むシート部283とされている。このシート部283が、上述した連通路23(第一連通路24)に形成された第一弁座26に当接離間する。
【0043】
同様にして、第二弁体29は、第一弁体本体281と同様の構成を有する第二弁体本体291と、緩衝バネ292と、を有している。緩衝バネ292によって第二弁体本体291は、軸線A方向他方側から一方側に向かって付勢されている。第二弁体本体291の軸線A方向一方側の面は、軸線A方向他方側に向かって凹むシート部293とされている。このシート部293は、後述する第二弁座27に当接離間する。
【0044】
第一弁座26、及び第二弁座27には、それぞれ上記のシート部283、及びシート部293に嵌合可能な凸部R1、及び凸部R2が形成されている。これら凸部R1、及び凸部R2は、軸線A方向に凹んだシート部283に対応した形状を呈している。具体的には、凸部R1は、軸線A方向から見て略円形の断面を有するとともに、軸線Aと交差する方向から見て軸線A方向一方側に突出している。同様に、凸部R2は、軸線A方向から見て略円形の断面を有するとともに、軸線Aと交差する方向から見て軸線A方向他方側に突出している。これにより、シート部283は凸部R1に対して軸線A方向一方側から隙間なく当接する。また、シート部293は凸部R2に対して軸線A方向他方側から隙間なく当接する。
【0045】
以上のように構成された可動鉄芯14は、コイル10に通電されていない状態(非通電状態)においては、後述する弁本体15内に設けられたバネ16によって軸線A方向一方側に向かって付勢されている。これにより、第一弁体28は第一弁座26から離間した状態となる。また、このとき、第二弁体29は第二弁座27に当接する。
【0046】
一方で、コイル10に通電されている状態(通電状態)においては、当該コイルによって発生した磁界によって固定鉄芯11と可動鉄芯14とが励磁されることで、可動鉄芯14が上記バネ16の弾性復元力に抗して軸線A方向一方側から他方側に摺動する。これにより、第一弁体28は第一弁座26に当接した状態となる。また、このとき、第二弁体29は第二弁座27から離間する。
【0047】
弁本体15は、上述したケーシング19の軸線A方向一方側に取り付けられている。弁本体15の軸線A方向一方側には底面部が形成され、軸線A方向他方側の端縁は軸線A方向他方側に向かって開口している。言い換えると、この弁本体15は軸線A方向に延びる有底筒状をなしている。弁本体15の内側の領域には弁室V1としての空間が形成されている。
【0048】
弁室V1内には、上述した可動鉄芯14の軸線A方向一方側の端部を含む部分が収容されている。この弁室V1内には、可動鉄芯14を軸線A方向一方側に向かって付勢するバネ16(弾性部材)が設けられている。より具体的には、このバネ16の軸線A方向一方側の端部は、可動鉄芯14の鍔部50に当接し、他方側の端部は、隔壁部60(後述)に軸線A方向一方側から当接している。なお、弁室V1よりも軸線A方向他方側の空間は、後述する隔壁部60、及び接続部80が収容される収容空間V2とされている。
【0049】
弁室V1内(すなわち、弁本体15の壁面)には、第二弁座27が設けられている。より詳細には、第二弁座27は、弁室V1の底面部の軸線A方向他方側の面上に形成されている。第二弁座27は、弁本体15の外面に形成された開口(第一開口部H1)に対して、第一ポートP1を介して連通されている。すなわち、第一ポートP1は、第一開口部H1と第二弁座27とを連通する流路である。
【0050】
さらに、弁本体15の外面であって、上記第一開口部H1と異なる部分には他の開口(第二開口部H2)が形成されている。この第二開口部H2は、流路としての第二ポートP2を介して弁室V1内と連通されている。より詳細には、本実施形態では、第二開口部H2は、第一開口部H1よりも軸線A方向他方側の位置に設けられている。
【0051】
第二開口部H2よりも軸線A方向他方側の位置(すなわち、上記の収容空間V2を形成する壁面)には、さらに他の開口(第三開口部H3)が形成されている。詳しくは後述するが、この第三開口部H3は、流路としての第三ポートP3を介して上述の外側流路33と連通されている。
【0052】
第一ポートP1、第二ポートP2、及び第三ポートP3の延びる方向は、軸線A方向から見て互いに同一とされている。さらに、第一開口部H1、第二開口部H2、及び第三開口部H3は、おおむね軸線Aに沿って配列されている。また、これら第一開口部H1、第二開口部H2、及び第三開口部H3は、弁本体15の外面における同一の面上に形成されている。
【0053】
以上のように形成された第二ポートP2と第三ポートP3との間には、弁室V1と収容空間V2とを区画する隔壁部60が設けられている。隔壁部60はおおむね円環状をなしている。隔壁部60の内周側には、上述した内側筒部12が挿通される。隔壁部60の内周面と、内側筒部12の外周面とは、周方向に延びる溶接部Wによって互いに固定される。この溶接部Wは、一例としてアルゴンアーク溶接等によって形成されることが望ましい。
【0054】
隔壁部60の外周面には、Oリング70を収容するための円周上の溝が形成されている。すなわち、弁本体15の内周面と、隔壁部60の外周面との間では、上記のOリング70によって気密が維持されている。したがって、上記の第三ポートP3と弁室V1内とは、互いに連通されていない(非連通とされている。)。
【0055】
さらに、隔壁部60よりも軸線A方向他方側には、接続部80が取り付けられている。接続部80は、上述のケーシング19と、弁本体15との間に介在する円環状の部材である。接続部80の内周側には、上記した外側筒部13が挿通される。接続部80の内周面と外側筒部13の外周面との間には、Oリング70が設けられている。さらに、接続部80の外周面は、弁本体15の内周面にOリング70を介して当接している。これにより、弁本体15における収容空間V2と、弁本体15の外面(外部)との間で気密が維持されている。
【0056】
さらに、本実施形態では、接続部80の軸線A方向一方側に該接続部80から軸線A方向一方側に向かって突出する突出部81が一体に設けられている。突出部81は、軸線Aを中心とする筒状をなしている。この突出部81には、軸線Aの周方向に間隔をあけて配列されるとともに、該突出部81を径方向に貫通する複数の孔部82が形成されている。すなわち、第三ポートP3と外側流路33とは、上記の収容空間V2、孔部82、及び孔部131を介して互いに連通されている。さらに、突出部81の軸線A方向一方側の端縁は、隔壁部60に対して隙間なく当接している。
【0057】
続いて、本実施形態に係る電磁弁90、及びブレーキシステム100の動作について説明する。電磁弁90は、上記のコイル10を通電状態、又は非通電状態とすることによって、第一ポートP1、第二ポートP2、及び第三ポートP3の開通状態を切り替えることができる。
【0058】
図1は、コイル10が非通電状態にあるときの電磁弁90を示す図である。同図に示すように、コイル10が通電されていない状態では、可動鉄芯14がバネ16によって軸線A方向一方側に付勢されている。これにより、可動鉄芯14に設けられた第一弁体28は第一弁座26から離間するとともに、第二弁体29は第二弁座27に当接した状態となる。このとき、第一開口部H1と第二弁座27とは互いに閉塞された状態となる。すなわち、第一ポートP1には流体が流通しない状態となる。
【0059】
なお、第二ポートP2と弁室V1内とは、コイル10への通電の有無を問わず、連通されている。上述のように、可動鉄芯14(可動鉄芯本体141)には、軸線A方向に延びる複数の溝S(内側流路32)が形成されている。これら複数の内側流路32は弁室V1内に連通されている。したがって、当該内側流路32を介して第二ポートP2と、可動鉄芯14の軸線A方向他方側(第一弁体28の周囲)とが連通される。
【0060】
ここで、コイル10が非通電状態にある時には、上記のように第一弁体28と第一弁座26とが互いに離間している。すなわち、内側流路32と上記の連通路23とは互いに連通されている。これにより、例えば第二ポートP2から内側流路32に流入した流体は、連通路23(第一連通路24)内に流入する。第一連通路24に沿って軸線A方向一方側から他方側に向かって流通した流体は、第二連通路25内に流入する。第二連通路25に流入した流体は、軸線Aに対する径方向内側から外側に向かって流通し、上記の外側流路33に軸線A他方側から流入する。
【0061】
外側流路33に流入した流体は、当該外側流路33に沿って軸線A方向他方側から一方側に向かって流通する。外側流路33の軸線A方向一方側の端部に到達した流体は、外側筒部13に形成された孔部131を経て上記の収容空間V2内に流れ込む。さらに、この流体は、接続部80に形成された孔部82を経て径方向外側に流れ、第三ポートP3から外部に排出される。
【0062】
このように、コイル10が非通電状態にあるときには、第二ポートP2と第三ポートP3とが互いに連通される。すなわち、第二ポートP2から高圧の流体を導入した場合には、当該高圧の流体は、上記の経路を経て第三ポートP3から外部に排出される。反対に、第三ポートP3から高圧の流体を導入した場合には、当該高圧の流体は、上記と反対の順の経路を経て第二ポートP2から外部に排出される。
【0063】
次に、コイル10が通電状態にある場合について、
図6を参照して説明する。同図に示すように、コイル10が通電されている状態では、当該コイル10によって発生した磁場によって、固定鉄芯11と可動鉄芯14とが励磁される。励磁された固定鉄芯11と可動鉄芯14とによって、可動鉄芯14は軸線A方向一方側から他方側に向かって摺動する。すなわち、励磁された固定鉄芯11と可動鉄芯14との磁力によって、可動鉄芯14が軸線A方向他方側に引き付けられた状態となる。
【0064】
これにより、可動鉄芯14に設けられた第一弁体28は第一弁座26に当接するとともに、第二弁体29は第二弁座27から離間した状態となる。このとき、第一開口部H1と第二弁座27とは互いに連通された状態となる。すなわち、電磁弁90の外部と弁室V1内とが、第一ポートP1を介して互いに連通される。一方で、第一弁体28と第一弁座26とが当接していることにより、内側流路32と連通路23とは互いに区画される。すなわち、第二ポートP2と第三ポートP3とは非連通状態(連通されていない状態)となる。
【0065】
このように、コイル10が通電状態にあるときには、第一ポートP1と第二ポートP2とが互いに連通される。すなわち、第一ポートP1から高圧の流体を導入した場合には、当該高圧の流体は、弁室V1を経て第二ポートP2から外部に排出される。反対に、第二ポートP2から高圧の流体を導入した場合には、当該高圧の流体は、弁室V1を経て第一ポートP1から外部に排出される。
【0066】
本実施形態に係るブレーキシステム100は、以上のように構成された電磁弁90(切換弁44)を備えている。これにより、圧力発生部42、又は応荷重弁43から供給された高圧空気のいずれか一方が、選択的に中継弁45に向かって導かれる。
【0067】
以上、説明したように、本実施形態に係る電磁弁90によれば、可動鉄芯14がコイル10から発生した磁界によって励磁されている状態では、当該可動鉄芯14が軸線A方向の他方側に移動する。これにより、第一弁体28は第一弁座26に当接し、第二弁体29は第二弁座27から離間する。このとき、第一ポートP1と第二ポートP2とが連通される。
【0068】
一方で、可動鉄芯14が消磁されている状態(励磁されていない状態)では、当該可動鉄芯14が軸線A方向の一方側に移動する。これにより、第一弁体28は第一弁座26から離間し、第二弁体29は第二弁座27に当接する。このとき、第二ポートP2と第三ポートP3とが連通される。このように、可動鉄芯14に対する励磁の有無に応じて、第一ポートP1、第二ポートP2、及び第三ポートP3の連通状態を切り替えることができる。
【0069】
さらに、上記の構成では、内側筒部12と外側筒部13とによって、第三ポートP3に連通する外側流路33が軸線A方向に形成される。加えて、内側筒部12と可動鉄芯14との間に内側流路32が軸線A方向に形成される。また、これら外側流路33と内側流路32とは連通路23によって互いに連通されている。
【0070】
これにより、第二ポートP2と第三ポートP3とが連通されている状態においては、例えば第二ポートP2から内側流路32内に流入した流体は、軸線A方向一方側から他方側に向かって当該内側流路32内を流通した後、上記の連通路23を経て軸線A方向他方側から外側流路33内に流入する。外側流路33内に流入した流体は、軸線A方向他方側から一方側に向かって当該外側流路33内を流通した後、第三ポートP3から外部に排出される。
【0071】
このように、内側流路32を経て軸線A方向他方側に流れた流体を、連通路23、及び外側流路33によって再び軸線A方向一方側の位置にまで戻すことができる。したがって、第三ポートP3を第二ポートP2の近傍に配置することが可能となる。すなわち、第二ポートP2、及び第三ポートP3が互いに大きく離間している構成に比べて、装置の寸法体格を小さくすることができる。
【0072】
さらに、上述の構成によれば、第一ポートP1、第二ポートP2、及び第三ポートP3が、弁本体15の外面における同一の面上に開口していることから、これらポートを他の装置にそれぞれ接続するに当たって、接続に要する面積を小さくすることができる。
【0073】
ここで、上記のようなポートが配置された面と他の装置の面とを接合する場合、流体の漏洩を防ぐために、互いの接続面に磨き仕上げを施すことが一般的である。上記のような構成によれば、第一ポートP1、第二ポートP2、及び第三ポートP3が、弁本体15の外面における同一の面上に開口していることから、磨き仕上げを施すべき面を一つの面に限定することができる。すなわち、これらポートが互いに異なる複数の面上に開口している場合に比べて、製造コストやメンテナンスコストを低減することができる。
【0074】
加えて、上述の構成によれば、固定鉄芯11と可動鉄芯14が消磁されている状態では、弾性部材によって当該可動鉄芯14が軸線A方向の一方側に付勢される。これにより、第一弁体28は第一弁座26から離間し、第二弁体29は第二弁座27に十分な力をもって当接する。すなわち、第二弁体29と第二弁座27との間における流体の漏洩をさらに抑制することができる。
【0075】
さらに、上述の構成によれば、可動鉄芯14の外周面、及び前記内側筒部12の内周面のいずれか一方に溝Sを形成するのみによって、上記の内側流路32を容易に形成することができる。また、周方向に間隔をあけて複数の溝Sが形成されるため、内側流路32の流路面積を十分に確保することができる。
【0076】
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について、
図7を参照して説明する。
図7は、第二実施形態に係る電磁弁91のうち、外側筒部213、内側筒部212、及び可動鉄芯214(可動鉄芯本体215)のみを軸線A方向から見た断面図である。同図に示すように、可動鉄芯本体215は、軸線A方向から見て、基準軸Asを基準として非対称の断面形状を有している。言い換えると、基準軸Asの一方側の領域と、他方側の領域とでは、断面をなす円弧の曲率が互いに異なっている。これにより、可動鉄芯214の外周面と、内側筒部212の内周面との間では、両者の離間距離が相対的に大きい領域S1と小さい領域S2とが形成されている。
【0077】
より具体的には、可動鉄芯214の断面において、相対的に大きな曲率を有する端縁は、内側筒部212の内周面との間に相対的に小さな隙間をあけて対向している。一方で、相対的に小さな曲率を有する端縁は、内側筒部212の内周面との間に相対的に大きな隙間をあけて対向している。これら隙間のうち、相対的に大きな隙間は、上述の第一実施形態における内側流路32と同様の内側流路232をなしている。
【0078】
さらに、可動鉄芯214において、基準軸の一方側の部分215A(すなわち、内側筒部212との離間距離が相対的に大きい領域S1側を含む部分)は、基準軸の他方側の部分215Bよりも透磁率が大きい材料で形成されている。このような材料の一例として、基準軸の他方側の部分215Bがマルテンサイト系ステンレス鋼で形成されている場合には、基準軸の一方側の部分215Aがフェライト系ステンレス鋼で形成されることが望ましい。
【0079】
このような構成によれば、可動鉄芯214の外周面と内側筒部212の内周面との間の離間距離が相対的に大きい領域S1と小さい領域S2とが形成されることから、特に離間距離が大きい領域S1では、内側流路232としての流路面積を十分に確保することができる。
【0080】
ここで、上記離間距離が大きい領域S1では、コイル10によって形成される磁場の磁束密度が低下することが懸念される。しかしながら、上記のような構成によれば、可動鉄芯214における離間距離が大きい領域S1を含む部分が、比較的に透磁率の大きい材料で形成されているため、磁束密度が当該領域で低下する可能性を低減することができる。すなわち、コイル10の通電状態に応じて、可動鉄芯214をよりスムーズに移動させることができる。
【0081】
以上、本発明の各実施形態について説明した。なお、上記の各実施形態はあくまで一例に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記した構成に対して種々の変更を加えることが可能である。
【0082】
例えば、上記の第一実施形態では、内側流路32としての溝Sを、可動鉄芯本体141の外周面に形成した例について説明した。しかしながら、内側流路32の態様は上記に限定されない。可動鉄芯本体141には溝Sを設けずに、内側筒部12の内周面上に内側流路32としての溝Sが形成することも可能である。
【0083】
さらに、上記の第一実施形態では、凸部R1、及び凸部R2が、断面視でそれぞれ角溝状に形成され、シート部283、及びシート部293がこれら凸部R1、及び凸部R2に対応する形状に形成されている例について説明した。しかしながら、凸部R1、凸部R2の形状は上記第一実施形態によっては限定されない。他の例として、
図8に示すように、凸部R1は、軸線A方向他方側から一方側に向かうにしたがって次第に縮径する形状をなしていてもよい。同様に、凸部R2は、軸線A方向一方側から他方側に向かうにしたがって次第に縮径する形状をなしていてもよい。さらに、シート部283、及びシート部293は、これら凸部R1、凸部R2に対応する形状をなしている。
【0084】
このような構成によれば、シート部283と凸部R1、及びシート部293と凸部R2の間のそれぞれの離間距離を最小化することができる。加えて、これらシート部283と凸部R1との間、及びシート部293と凸部R2との間に、軸線Aの径方向にわずかにずれが生じた場合であっても、上記のような構成によれば、シート部283と凸部R1、及びシート部293と凸部R2がそれぞれ近接するにしたがって、両者のずれを是正することが可能となる。これにより、流体の漏洩等をより十分に抑制することができる。
【0085】
加えて、上記の第二実施形態では、可動鉄芯214が基準軸Asを挟んで非対称な形状を有する構成について説明した。しかしながら、可動鉄芯214の態様は上記に限定されない。可動鉄芯214を、基準軸Asを挟んで互いに対称な形状とすることも可能である。具体的には、可動鉄芯214が断面視で楕円状の断面を有していてもよい。このような場合、楕円の短軸方向における両端縁を含む部分を、長軸方向における両端縁を含む部分よりも大きな透磁率を有する材料で形成することが望ましい。
【0086】
このような構成によっても、第二実施形態と同様に、内側流路232の流路断面積を十分に確保することができるとともに、当該内側流路232を形成したことによる磁束密度の低下を抑制することができる。