JP2007055521A - ブレーキ制御用電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁弁の上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御できるようにするために複雑な加工を行わなくても済む構造の電磁弁を提供する。
【解決手段】 増圧制御弁３について、プランジャ３８とガイド３２の間のギャップＧの大きさが０．２ｍｍ以上、オリフィス３４１ａの径ｄｏとシート径ｄｓの比（ｄｏ／ｄｓ）が０．９以下とする。プランジャ３８とガイド３２の間のギャップＧの大きさを０．２ｍｍ以上とすることで、弁体３３１のストロークＳに対する電磁力の変化を小さくすることができる。また、オリフィス３４１ａの径ｄｏとシート径ｄｓの比（ｄｏ／ｄｓ）を０．９以下とすれば、弁体３３１のストロークＳに対する流体力の変化を大きくすることができる。したがって、電磁力と抵抗力との関係を、上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御できるようにするために要求される関係にし易くなる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ブレーキ装置における液圧制御用のアクチュエータに備えられる電磁弁であって、上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御できるブレーキ制御用電磁弁に関するものである。

従来より、ブレーキ装置における液圧制御用のアクチュエータに備えられる電磁弁において、電磁弁の上下流間に発生させる差圧量を可変とすることが考えられている。その一手法として、電磁弁のソレノイドに流す電流のオンオフをデュティ制御し、デュティ比に応じた差圧量とするものがある。

しかしながら、このようなデュティ制御によると、ブレーキ液圧の脈動により作動音が発生するという問題がある。このため、電磁弁の上下流間に発生させる差圧量を電磁弁に加える電磁力に応じてリニアに制御できるようにすることが試みられている。

電磁弁の上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御できるようにするには、プランジャを吸引するための電磁力と、この電磁力に抗する力（以下、対抗力という）として弁体に作用する流体力およびプランジャを付勢するためのスプリングのバネ力との和（以下、流体力＋バネ力（または対抗力）という）が以下の関係になっていることが必要となる。

図９は、電磁力と流体力＋バネ力の関係を示した特性図であり、図１０は、図９の関係を説明するための弁体の様子を示した模式図である。

図１０（ａ）に示されるように、弁体が弁座から所定距離離れて釣り合っていると想定した場合に、電磁力と流体力＋バネ力が一致することになる。このとき、電磁力に応じた差圧力を発生するリニア制御弁としては、何らかの外乱、例えば流体力の変動や車両振動などに起因して電磁力と流体力＋バネ力との釣り合いがずれたとしても、また元通りの釣り合い位置に弁体が戻るようにしなければならない。

このため、図９に示されるように、電磁力と流体力＋バネ力が一致する釣り合い点を基準として、弁体が弁座からより離れる方向（弁が開く方向）に移動させられた場合には、弁体を弁座側に引き戻せるように電磁力の方が流体力＋バネ力よりも大きくなり、逆に、弁体が弁座に近づく方向（弁が閉じる方向）に移動させられた場合には、弁体を弁座から引き離せるように電磁力よりも流体力＋バネ力の方が大きくなるような関係となる必要がある。つまり、図１０（ｂ）、（ｃ）の矢印で示したような力関係とならなければならない。

このような関係にするために、特許文献１に記載の電磁弁では、固定鉄心を構成するガイドの先端面、つまり吸引面を凹形状に加工している。これにより、可動鉄心を構成するプランジャの先端が吸引面に近づいたときに磁気が広範囲に逃げるようにでき、弁体のストロークに対する吸引力の変化（吸引力勾配）が流体力＋バネ力の勾配よりも緩やかになって、上記の関係が満たされる。

また、特許文献２に記載の電磁弁では、プランジャの先端に備えられる円筒状の弁体の先端を球欠形状とすることで半球形としている。これにより、流体力勾配が大きくなり、上記の関係が満たされる。
特公昭６１−４１１２３号公報 特表２０００−５１２５８５号公報

しかしながら、上記特許文献１に示される電磁弁では、固定鉄心を構成するガイドの吸引面を加工が複雑な凹形状にしなければならない。また、特許文献２に示される電磁弁では、プランジャの先端に備えられる円筒状の弁体の先端を加工が複雑な球欠形状にしなければならない。このため、特許文献１、２のいずれの電磁弁に関しても、上記の関係を満たすために行う加工が複雑であるという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、電磁弁の上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御できるようにするために複雑な加工を行わなくても済む構造の電磁弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、コップ形状で構成されたスリーブ（３７）内に、コイル（４０）への通電により摺動動作するプランジャ（３８）を備ええ、このプランジャ（３８）の摺動動作に伴って移動する球形状の弁体（３３１）が備えられたシャフト（３３）を備える。また、シャフト（３３）を摺動自在に保持するガイド穴（３２４）を備えていると共に、プランジャ（３８）の先端面と対向する吸引面（３２２ａ）が備えられたガイド（３２）の吸引面（３２２ａ）をスリーブ（３７）に嵌入させる。さらに、弁体（３３１）が接離する弁座（３４２）を有すると共に、弁体（３３１）が弁座（３４２）に接離することによって開閉される連通路（３４１）を有してなるシート（３４）を備える。このような構成において、弁体（３３１）が弁座（３４２）に着座したときに、プランジャ（３８）の先端面とガイド（３２）の吸引面（３２２ａ）の間が０．２ｍｍ以上空くようにする。そして、弁体（３３１）の弁座（３４２）からのストローク（Ｓ）が０から最大値までの範囲にわたって、ストローク−吸引力特性ラインは、ストローク−対抗力特性ラインより勾配がなだらかであり、かつ、与えられる電磁力に応じて上下に移動し、さらに、電磁力最小値でのストローク−吸引力特性ラインは、ストローク−対抗力特性ラインの対向力最小点（Ａ）より下方に位置し、電磁力最大値でのストローク−吸引力特性ラインは、ストローク−対抗力特性ラインの対抗力最大点（Ｂ）より上方に位置していることを特徴としている。

このように、プランジャ（３８）の先端面とガイド（３２）の吸引面（３２２ａ）の間が０．２ｍｍ以上空くようにすれば、コイル（４０）への通電時にプランジャ（３８）を摺動させる電磁力の変化を小さくすることが可能となる。

これにより、弁体（３３１）の弁座（３４２）からのストローク（Ｓ）が０から最大値までの範囲にわたって、ストローク−吸引力特性ラインが、ストローク−対抗力特性ラインより勾配がなだらかとなるようにし、かつ、与えられる電磁力に応じて上下に移動させ、さらに、電磁力最小値でのストローク−吸引力特性ラインをストローク−対抗力特性ラインの対向力最小点（Ａ）より下方に位置させ、電磁力最大値でのストローク−吸引力特性ラインをストローク−対抗力特性ラインの対抗力最大点（Ｂ）より上方に位置させるようにすれば、上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御できるように電磁弁を構成することを容易化することが可能である。

このようにすれば、弁体（３３１）を球形状という非常に製造し易い形状で構成し、かつ、ガイド（３２）の吸引面（３２２ａ）もフラットで加工が難しい凹部が無い構成としつつ、電磁弁の上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御できる。したがって、上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御するために、複雑な加工を行わなくても済む構造の電磁弁にできる。

請求項２に記載の発明では、シート（３４）における連通路（３４１）には、通路断面の面積が該連通路（３４１）の他の部位よりも小さくされたオリフィス（３４１ａ）が形成されており、弁体（３３１）が弁座（３４２）に着座したときに、弁体（３３１）と弁座（３４２）の接触部位によって構成される円形状の径をシート径（ｄｓ）とすると、シート径（ｄｓ）に対するオリフィス（３４１ａ）の径（ｄｏ）の比（ｄｏ／ｄｓ）を０．９以下とすることを特徴としている。

このように、シート径（ｄｓ）に対するオリフィス（３４１ａ）の径（ｄｏ）の比（ｄｏ／ｄｓ）を０．９以下にすれば、弁体（３３１）のストローク（Ｓ）に対する流体力の変化を大きくすることが可能となる。

これにより、弁体（３３１）の弁座（３４２）からのストローク（Ｓ）が０から最大値までの範囲にわたって、ストローク−吸引力特性ラインが、ストローク−対抗力特性ラインより勾配がなだらかとなるようにし、かつ、与えられる電磁力に応じて上下に移動させ、さらに、電磁力最小値でのストローク−吸引力特性ラインをストローク−対抗力特性ラインの対向力最小点（Ａ）より下方に位置させ、電磁力最大値でのストローク−吸引力特性ラインをストローク−対抗力特性ラインの対抗力最大点（Ｂ）より上方に位置させるようにすれば、上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御できるように電磁弁を構成することを容易化することが可能である。

このようにすれば、弁体（３３１）を球形状という非常に製造し易い形状で構成し、かつ、ガイド（３２）の吸引面（３２２ａ）もフラットで加工が難しい凹部が無い構成としつつ、電磁弁の上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御できる。したがって、上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御するために、複雑な加工を行わなくても済む構造の電磁弁にできる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に、本発明の一実施形態であるブレーキ制御用電磁弁が備えられるブレーキ装置の配管構成を示す。

図１に示すように、マスタシリンダ（以下、Ｍ／Ｃという）１とホイールシリンダ（以下、Ｗ／Ｃという）２との間は管路Ａによって接続されている。この管路Ａを通じて、Ｍ／Ｃ１側からＷ／Ｃ２側にブレーキ液が流動できるようになっている。この管路Ａには増圧制御弁３が備えられており、この増圧制御弁３によって管路Ａの連通・差圧状態を制御する。なお、この増圧制御弁３にはＷ／Ｃ２側からＭ／Ｃ１側へのブレーキ液の流動のみを許容する逆止弁３１が含まれる。この増圧制御弁３が本発明のブレーキ制御用電磁弁に相当するものであり、その詳細については後述する。

管路Ａのうち、増圧制御弁３よりもＷ／Ｃ２側（下流側）には、リザーバ４につながる管路Ｂが接続されている。この管路Ｂには減圧制御弁５が備えられており、この減圧制御弁５が管路Ｂの連通・遮断状態を制御する。この減圧制御弁５は、通常ブレーキ時には遮断状態とされており、ＡＢＳ制御中の減圧タイミング時に連通状態にされて管路Ａ内のブレーキ液をリザーバ４に逃がし、Ｗ／Ｃ圧の減圧を行うように作動する。

さらに、管路Ａのうち増圧制御弁３よりもＭ／Ｃ１側（上流側）と、リザーバ４との間が管路Ｃによって接続されている。この管路Ｃにはポンプ６が備えられており、リザーバ４に逃がされたブレーキ液の吸入吐出を行い、管路Ａにブレーキ液を返流できるようになっている。

なお、このように構成されるブレーキ装置のうち、リザーバ４、ポンプ６、増圧制御弁３および減圧制御弁５がアルミニウム製のハウジング７（図２参照）に固定されることで、ハウジング７に穴空け形成された管路Ａ〜Ｃの所望部位に接続され、これらが一体となってＡＢＳアクチュエータが構成される。そして、ハウジング７に形成された図示しないポートを介して、ＡＢＳアクチュエータとＭ／Ｃ１およびＷ／Ｃ２が接続されることで、図１に示されたブレーキ装置が構成されている。

図２は、ＡＢＳアクチュエータのハウジング７に増圧制御弁３を配置したときの断面構成を示す。以下、図２に基づき増圧制御弁３の基本構成を説明する。

図２において、ハウジング７には増圧制御弁３の組み付けに利用される凹部７１が形成されている。この凹部７１は、ハウジング７に備えられた管路Ａに連通するように形成されており、増圧制御弁３よりも上流側の管路Ａ１がＭ／Ｃ１に接続され、下流側の管路Ａ２がＷ／Ｃ２に接続される構成となっている。

増圧制御弁３は、磁性体にて形成された磁路部材をなすガイド３２を備えている。このガイド３２は段付円柱状に形成され、ガイド３２の大径部３２１側がハウジング７の凹部７１内に嵌入されている。また、ガイド３２の大径部３２１の一部および小径部３２２は凹部７１の外に突出している。そして、凹部７１の開口端部７１１をかしめることによって、ハウジング７の一部を大径部３２１外周面の窪み３２３に入り込ませ、これによりガイド３２をハウジング７に固定するようになっている。

ガイド３２には、小径部３２２側に位置してシャフト３３を摺動自在に保持するガイド穴３２４、大径部３２１側に位置してシート３４が圧入されるシート挿入穴３２５、さらには、シート３４とシート挿入穴３２５とで囲まれた空間３２６を管路Ａ２に連通させる連通穴３２７が形成されている。

円柱状のシャフト３３は、非磁性体金属（例えばステンレス）で形成され、シート３４側の端部がガイド３２のガイド穴３２４から突き出て空間３２６に延びており、その先端に球状の弁体３３１が溶接されている。弁体３３１の径は、例えば１．５±０．００１ｍｍとされている。

円筒状のシート３４には、その径方向中心部にガイド３２内の空間３２６と管路Ａ１とを連通させる第１連通路３４１が形成されている。この第１連通路３４１には、その途中で通路断面の面積が小さくされたオリフィス３４１ａが形成されている。この第１連通路３４１における空間３２６側の端部に、シャフト３３の弁体３３１が接離するテーパ状の第１弁座３４２が形成されている。この第１弁座３４２のテーパ角度（第１弁座３４２により構成される円錐の先端部分の投影角度）は、例えば１１３±１〜２°としてある。また、第１弁座３４２の最大径は、１．０５ｍｍとしてある。

また、シート３４には、ガイド３２内の空間３２６と管路Ａ１とを連通させる第２連通路３４３が第１連通路３４１と並列に形成され、この第２連通路３４３における管路Ａ１側の端部に、球状の逆止弁３１が接離するテーパ状の第２弁座３４４が形成されている。

逆止弁３１は、ガイド３２のシート挿入穴３２５の端部側に圧入されたフィルタ３５にて、第２弁座３４４と対向する位置に保持されている。また、ガイド３２の大径部３２１の外周にも、連通穴３２７を囲むようにしてフィルタ３６が配置されている。これらのフィルタ３５、３６により、ブレーキ液に混入した異物が増圧制御弁３内に入り込むのを防止するようになっている。

ガイド３２の小径部３２２の先端を凹部の無いフラットな吸引面３２２ａとして、この吸引面３２２ａが嵌入されるように、小径部３２２の外周側にはスリーブ３７が嵌め込まれている。このスリーブ３７は、非磁性体金属（例えばステンレス）で形成され、一端が開口したコップ形状を成しており、コップ底面が略球形状を成している。

そして、スリーブ３７の底面側に磁性体製の略円柱状のプランジャ３８が配置され、このプランジャ３８はスリーブ３７内を摺動可能になっている。なお、プランジャ３８はスリーブ３７の底面に接するようになっており、プランジャ３８がスリーブ３７の底面に接すると、プランジャ３８の紙面上方向への摺動が規制されるようになっている。

シャフト３３は、シャフト３３とシート３４との間に配置されたスプリング３９によってプランジャ３８側に付勢されており、シャフト３３とプランジャ３８は常時当接して一体的に作動するようになっている。なお、これらのシャフト３３とプランジャ３８は、後述するコイルへの通電の有無に対応して移動する可動部材をなすものである。

スリーブ３７の周囲には、通電時に磁界を形成するコイル４０が収納された円筒状のスプール４１が配置されている。樹脂（例えばナイロン）よりなるこのスプール４１は、一次成型後にコイル４０を装着し、さらに二次成型を行って形成される。

コイル４０からはターミナル４２が引き出されており、このターミナル４２を通じて外部からコイル４０への通電が行えるようになっている。

さらに、スプール４１の外周には磁性体製のヨーク４３が配置されている。このヨーク４３は、外側円筒部４３１、この外側円筒部４３１におけるハウジング７とは反対側の端部から径内方側に延びる鍔部４３２、およびこの鍔部４３２の内周部からハウジング７側に向かって軸方向に延びる内側円筒部４３３を有する略コップ形状を成している。そして、外側円筒部４３１におけるハウジング７側の開口部からスプール４１やスリーブ３７等が収容できるようになっている。

外側円筒部４３１におけるハウジング７側の開口部内周面には、磁性体製のリング部材４４が圧入されている。また、リング部材４４はガイド３２の大径部３２１を囲むようにして配置されている。

スプール４１はヨーク４３に対して嵌合されており、また、スプール４１、ヨーク４３、およびリング部材４４は、ガイド３２およびスリーブ３７に対して嵌合されている。なお、コイル４０、スプール４１、ヨーク４３、およびリング部材４４によって、コイル部が構成されている。

このような基本構成を有する増圧制御弁３において、電磁力（吸引力）と流体力＋バネ力、つまり対抗力が上記の関係となるように、増圧制御弁３を構成する各部の寸法などが規定されている。これについて、以下に説明する。

図３（ａ）は、図２に示した増圧制御弁３における弁体３３１の近傍を拡大した図であり、図３（ｂ）は、シート３４における第１連通路３４１を通じて弁体３３１と第１弁座３４２の間の隙間を通過する間の回路模式図を示したものである。なお、図３（ａ）は、断面図であるため、本来であれば断面指示のためのハッチングを示すべきであるが、ここでは図を見やすくするために、断面指示のためのハッチングは省略してある。

図３（ａ）に示されるように、第１連通路３４１にはオリフィス３４１ａが形成されている。このオリフィス３４１ａの断面積は一定のものとなっているため、オリフィス３４１ａは固定絞りとして機能する。一方、弁体３３１と第１弁座３４２の隙間もオリフィスの役割を果たす。そして、弁体３３１と第１弁座３４２の間の断面は、弁体３３１が第１弁座３４２に接している状態からどれだけ移動したかというストロークＳに応じて変化することから、そのオリフィスは可変絞りとして機能する。したがって、図３（ｂ）に示されるように、固定絞りとして機能するオリフィス３４１ａと弁体３３１と第１弁座３４２の隙間に構成される可変絞りとして機能するオリフィス４５とが直列的に並んだ状態となる。

このような構成の場合、管路Ａ１を通じて第１連通路３４１から流動してくる流体が弁体３３１に対して付与する力、つまり流体力は、両オリフィス３４１ａ、４５による総合的な絞り効果と、総合的な絞り効果に対するオリフィス４５による絞り効果の度合いによって決まる。

まず、弁体３３１のストロークＳがゼロのときには、両オリフィス３４１ａ、４５による総合的な絞り効果にかかわらず、管路Ａ１内の流体の圧力がそのまま弁体３３１に付与されることになるため、一定の流体力となる。そして、弁体３３１のストロークＳを変化させて、オリフィス４５による絞り効果の大きさを変化させると、両オリフィス３４１ａ、４５による総合的な絞り効果に対するオリフィス４５による絞り効果の度合いによって、流体力の変化が異なったものとなる。

そして、この流体力は、弁体３３１と第１弁座３４２の隙間に構成されるオリフィス４５が狭い（絞り効果が大きい）場合、つまり弁体３３１のストロークＳがゼロの場合に最も大きく、オリフィス４５が広がる（絞り効果が小さくなる）に連れて、つまり弁体３３１のストロークＳが大きくなるに連れて小さくなる。

また、流体力が作用するのは、弁体３３１のうち第１弁座３４２と接する部分の内側と考えられる。そして、弁体３３１が第１弁座３４２に接する部分が円形状（図中のハッチング部分参照）になるため、その部分の径をシート径ｄｓと定義すると、オリフィス３４１ａの径ｄｏとシート径ｄｓの関係から、弁体３３１に作用する基本的な流体力が決まってくる。

このため、オリフィス３４１ａの径ｄｏとシート径ｄｓの比（ｄｏ／ｄｓ）を変化させて弁体３３１のストロークＳに対する流体力の変化をシミュレーション解析したところ、図４の結果が得られた。例えば、ここでは上記比（ｄｏ／ｄｓ）が０．８７の場合と０．４０の場合とを示してあるが、ここから判るように、比（ｄｏ／ｄｓ）がが大きさに応じて弁体３３１のストロークＳに応じた流体力の変化が異なったものとなる。具体的には、、上記比（ｄｏ／ｄｓ）が大きくなる程、ストロークＳに対する流体力の変化が小さく、比（ｄｏ／ｄｓ）が小さくなる程、ストロークＳに対する流体力の変化が大きくなるという結果であった。

そして、オリフィス３４１ａの径ｄｏとシート径ｄｓの比（ｄｏ／ｄｓ）を変化させて弁体３３１のストロークＳに対する流体力の変化を実験を行って調べたところ、上記シミュレーション解析と同様の結果となった。

なお、第１弁座３４２の最大径に関しては、シート径ｄｓに対する第１弁座３４２の最大径の比を１．３以下としている。これにより、弁体３３１に流体力が作用し難くなる作用がある。

したがって、流体力＋バネ力に相当する対向力は、例えば図５のように示され、結局、上記比（ｄｏ／ｄｓ）が大きくなる程、ストロークＳに対する流体力の変化が小さく、比（ｄｏ／ｄｓ）が小さくなる程、ストロークＳに対する流体力の変化が大きくなるという結果となる。

一方、電磁力（吸引力）は、図２に示した可動鉄心を構成するプランジャ３８と固定鉄心を構成するガイド３２との間の隙間となるギャップＧの大きさと、コイル４０への通電量に応じて変化する。この電磁力の変化について調べたところ、図６のような結果が得られた。

電磁力は、コイル４０への通電量に対しては、通電量が大きくなるに従って大きくなるという正比例の関係で変化する。そして、基本的には、プランジャ３８とガイド３２の間のギャップＧの大きさが大きくなる程、電磁力は徐々に小さくなる。しかしながら、この図からわかるように、プランジャ３８とガイド３２の間のギャップＧの大きさがある値以上のときには緩やかに変化するが、ある値未満になると急激に大きくなる。

ここで、増圧制御弁３の上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御できるようにするためには、上述した関係を満たさなければならない。すなわち、電磁力と流体力＋バネ力が一致する釣り合い点を基準として、弁体が弁座からより離れる方向（弁が開く方向）に移動させられた場合には、弁体を弁座側に引き戻せるように電磁力の方が流体力＋バネ力よりも大きくなり、逆に、弁体が弁座に近づく方向（弁が閉じる方向）に移動させられた場合には、弁体を弁座から引き離せるように電磁力よりも流体力＋バネ力の方が大きくなるような関係となる必要がある。

これを満たすためには、弁体３３１のストロークＳがゼロから最大値となるまでの間において、電磁力の変化と比べて対抗力（流体力＋バネ力）の変化の方が急となる関係、つまり、図９で示したような関係となれば良い。

これらのことを前提として、図６に示した電磁力と図４に示した流体力およびバネ力（＝対抗力）の関係が、弁体３３１のストロークＳがゼロから最大値となるまでの間において、電磁力の変化と比べて対抗力（流体力＋バネ力）の変化の方が急となる関係となるように、増圧制御弁３の各部の寸法等を決めている。

具体的には、弁体３３１のストロークＳに対する流体力の変化が大きくなるようにするためには、オリフィス３４１ａの径ｄｏとシート径ｄｓの比（ｄｏ／ｄｓ）が０．９以下となるようにすると良い。例えば、シート径ｄｓを０．８３３ｍｍとする場合、オリフィス３４１ａの径ｄｏは、０．３０〜０．７５ｍｍとすると良い。オリフィス穴径の加工性を確保するため、オリフィス３４１ａの径ｄｏとシート径ｄｓの比の下限は０．３６が望ましい。

また、弁体３３１のストロークＳに対する電磁力の変化が小さくなるようにするためには、図６で示した電磁力が急に大きくなる部分を除いた領域、つまりプランジャ３８とガイド３２の間のギャップＧの大きさがある値以上となるようにすれば良い。具体的には、図６から分かるように、ギャップＧが０．２ｍｍ以上となるようにすると良い。

さらに、ばね定数に関しては、弁体３３１のストロークＳが小さいときには、対抗力が電磁力を上回っていれば良いため、ばね定数に制限は無いが、ストロークＳが大きくなると、流体力も小さくなるため、バネ力の影響が大きくなる。これを考慮すると、ばね定数は３Ｎ／ｍｍ以上とすると良い。

図７に、増圧制御弁３の各部の寸法等が上記関係とされた場合において、電磁力（吸引力）を変化させ、電磁力と対抗力の関係について調べた結果を示す。この図に示されるように、電磁力を変化させることで電磁力と対抗力の釣り合い点の位置が変わることになる。

このとき、図７から分かるように、電磁力を変化させても、各釣り合い点を基準として、釣り合い点より弁体３３１が弁座３４２からより離れる方向（弁が開く方向）については、電磁力の方が対抗力よりも大きくなり、逆に、弁体３３１が弁座３４２に近づく方向（弁が閉じる方向）については、電磁力よりも対抗力の方が大きくなるような関係となる。

より詳しくは、弁体３３１のストロークＳが０からＭＡＸ値までの範囲にわたってストローク−吸引力特性ラインは、ストローク−対抗力特性ラインより勾配がなだらかである。また、ストローク−吸引力特性ラインは、与えられる電磁力に応じて上下に移動する。

電磁力ＭＩＮでのストローク−吸引力特性ラインは、ストローク−対抗力特性ラインの対向力ＭＩＮ点Ａ（ストローク＝ＭＡＸ）より下方に位置し、電磁力ＭＡＸでのストローク−吸引力特性ラインは、ストローク−対抗力特性ラインの対抗力ＭＡＸ点Ｂ（ストローク＝０）より上方に位置する。

電磁力がＭＩＮからＭＡＸへと変わるに従い、ストローク−吸引力特性ラインは、図の左肩がより上がるように左肩上がりのラインとして描かれる。

電磁力ＭＡＸから次第に電磁弁に印加する電磁力を減少させると、上から２番目のストローク−対抗力特性ラインとストローク−吸引力特性ラインと交差し、ストロークＳ＝０．０４の点で釣り合って弁体３３１が安定することで所定の差圧が得られる。

また、電磁力を減少させると、上から３番目のストローク−対抗力特性ラインとストローク−吸引力特性ラインと交差し、Ｓ＝０．０７の点で釣り合って弁体３３１が安定することで所定の差圧が得られる。

さらに、電磁力を減少させると、上から４番目のストローク−対抗力特性ラインとストローク−吸引力特性ラインと交差し、Ｓ＝０．１３５の点で釣り合って弁体３３１が安定することで所定の差圧が得られる。

電磁力を０にすると、ストロークＭＡＸ点までシャフト３３、プランジャ３８は移動し、釣り合うことなくスリーブ３７の底面まで付勢させて停止する。

したがって、このように構成される増圧制御弁３により、増圧制御弁３の上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御することが可能となる。

次に、増圧制御弁３の作動を図１、図２および図８に基づいて説明する。図２は、通常ブレーキ時、つまりコイル非通電時における増圧制御弁３の作動状態を示している。また、図８は、コイル通電によって増圧制御弁３が閉弁状態となったときの様子を示している。

コイル非通電時においては、スプリング３９によりシャフト３３およびプランジャ３８がスリーブ３７の底面側に向かって付勢され、プランジャ３８がスリーブ３７の底面に接している。そして、シャフト３３の弁体３３１がシート３４の第１弁座３４２から離れた状態となり、管路Ａ１と管路Ａ２間は、シート３４の第１連通路３４１、ガイド３２内の空間３２６、およびガイド３２の連通穴３２７を介して連通状態となる。

したがって、通常ブレーキ時にはブレーキペダルの操作に応じてＭ／Ｃ１とＷ／Ｃ２間でブレーキ液が流動される。

一方、ＡＢＳ制御中の減圧タイミング時および保持タイミング時、つまり増圧制御弁３を閉弁する時には、コイル４０に通電される。コイル通電時にはコイル４０が磁界を形成し、ガイド３２、プランジャ３８、ヨーク４３、およびリング部材４４により磁路が形成される。そして、電磁力（吸引力）によりプランジャ３８がガイド３２側に吸引され、シャフト３３およびプランジャ３８がスプリング３９に抗してシート３４側に向かって移動され、シャフト３３の弁体３３１がシート３４の第１弁座３４２に当接する。これにより、増圧制御弁３が閉弁し、管路Ａ１から管路Ａ２へのブレーキ液の流動が絶たれる。

なお、このように閉弁状態となったときに、プランジャ３８が最もガイド３２側に移動しても、プランジャ３８とガイド３２の対向し合う面同士の間に０．２ｍｍ以上の隙間が空くことになる。

そして、ＡＢＳ制御中の増圧タイミングになると、コイル４０への通電量が調整されて増圧制御弁３の上下流間に発生させられる差圧量がリニアに調整される。これにより、コイル４０への通電量に応じてＷ／Ｃ圧が制御される。

このとき、何らかの外乱、例えば流体力の変動や車両振動などに起因して電磁力と対抗力（＝流体力＋バネ力）との釣り合いがずれたとしても、上記のように増圧制御弁３の各部の寸法等が調整されているため、また元通りの釣り合い位置に弁体３３１が戻り、確実に増圧制御弁３の上下流間の差圧量を保持することができる。

また、ＡＢＳ制御の減圧タイミング或いは保持タイミング中、つまり増圧制御弁３の閉弁時に、ブレーキペダルの踏み込みが中止されると、Ｍ／Ｃ１側とＷ／Ｃ２側との圧力差により逆止弁３１がシート３４の第２弁座３４４から離れた状態となり、管路Ａ１と管路Ａ２間は、シート３４の第２連通路３４３、ガイド３２内の空間３２６、およびガイド３２の連通穴３２７を介して連通状態となる。したがって、Ｗ／Ｃ２側からＭ／Ｃ１側に向かってブレーキ液が流動される。

以上説明したように、本実施形態のブレーキ装置において、増圧制御弁３の各部の寸法等に基づき、増圧制御弁３の上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御できるようにしている。そして、弁体３３１を球形状という非常に製造し易い形状で構成し、ガイド３２の吸引面３２２ａもフラットで加工が難しい凹部が無い構成としている。

したがって、上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御するために、複雑な加工を行わなくても済む構造の電磁弁で増圧制御弁３を構成することが可能となる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、プランジャ３８とガイド３２の間のギャップＧの大きさが０．２ｍｍ以上、オリフィス３４１ａの径ｄｏとシート径ｄｓの比（ｄｏ／ｄｓ）が０．９以下を共に満たす増圧制御弁３を例に挙げて説明している。しかしながら、これらのうちの少なくとも一方を採用すれば、上記のように上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御できるように電磁弁を構成することを容易化することが可能である。

これは、プランジャ３８とガイド３２の間のギャップＧの大きさを０．２ｍｍ以上とすれば、弁体３３１のストロークＳに対する電磁力の変化を小さくすることができ、電磁力と抵抗力との関係を、上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御できるようにするために要求される関係にし易くなるためである。

また、オリフィス３４１ａの径ｄｏとシート径ｄｓの比（ｄｏ／ｄｓ）を０．９以下とすれば、弁体３３１のストロークＳに対する流体力の変化を大きくすることができ、同様のことが言える。

上記実施形態では、上下流間に発生させる差圧量をリニアに制御する電磁弁として、増圧制御弁３を例に挙げて説明したが、減圧制御弁５に対して同様の構成を採用しても同様の効果を得ることができる。

本発明の第１実施形態におけるブレーキ制御用電磁弁を備えたブレーキ装置のブロック成を示す図である。 ＡＢＳアクチュエータのハウジング７に増圧制御弁３を配置したときの断面構成である。 （ａ）は、図２に示した増圧制御弁３における弁体３３１の近傍を拡大した図であり、（ｂ）は、シート３４における第１連通路３４１を通じて弁体３３１と第１弁座３４２の間の隙間を通過する間の回路模式図である。 弁体３３１のストロークＳに対する流体力の変化をシミュレーション解析した結果を示した図である。 弁体３３１のストロークＳに応じた対向力の変化を示した図である。 コイル４０への通電量に応じた電磁力の変化を示した図である。 第１実施形態の増圧制御弁３について、電磁力（吸引力）を変化させ、電磁力と対抗力の関係について調べた結果を示した図である。 コイル通電によって増圧制御弁３が閉弁状態となったときの様子を示しす断面図である。 電磁力と流体力＋バネ力の関係を示した特性図である。 図９の関係を説明するための弁体の様子を示した模式図である。

符号の説明

１…Ｍ／Ｃ、２…Ｗ／Ｃ、３…増圧制御弁、４…リザーバ、５…減圧制御弁、６…ポンプ、７…ハウジング、３２…ガイド、３３…シャフト、３４…シート、３７…スリーブ、３８…プランジャ、３９…スプリング、４０…コイル、４５…オリフィス、３２２ａ…吸引面、３２４…ガイド穴、３３１…弁体、３４１…第１連通路、３４１ａ…オリフィス、３４２…第１弁座。

Claims (5)

1. 筒状部及び底面を有し、一端側が開口部となったコップ形状で構成されたスリーブ（３７）と、
   前記スリーブ（３７）の外周に備えられたコイル（４０）と、
   前記スリーブ（３７）内に収容され、前記コイル（４０）への通電により、前記スリーブ（３７）内を摺動動作するプランジャ（３８）と、
   前記プランジャ（３８）の摺動動作に伴って移動する球形状の弁体（３３１）が備えられたシャフト（３３）と、
   磁性体にて形成され、前記シャフト（３３）を摺動自在に保持するガイド穴（３２４）を備えていると共に、前記プランジャ（３８）の先端面と対向する吸引面（３２２ａ）が備えられ、該吸引面（３２２ａ）が前記スリーブ（３７）に嵌入されるように構成されたガイド（３２）と、
   前記弁体（３３１）が接離する弁座（３４２）を有すると共に、前記弁体（３３１）が前記弁座（３４２）に接離することによって開閉される連通路（３４１）を有してなるシート（３４）とを備えてなり、
   前記弁体（３３１）が前記弁座（３４２）に着座したときに、前記プランジャ（３８）の先端面と前記ガイド（３２）の前記吸引面（３２２ａ）の間が０．２ｍｍ以上空くように構成されており、
   前記弁体（３３１）の前記弁座（３４２）からのストローク（Ｓ）が０から最大値までの範囲にわたって、ストローク−吸引力特性ラインは、ストローク−対抗力特性ラインより勾配がなだらかであり、かつ、与えられる電磁力に応じて上下に移動し、
   さらに、電磁力最小値でのストローク−吸引力特性ラインは、ストローク−対抗力特性ラインの対向力最小点（Ａ）より下方に位置し、電磁力最大値でのストローク−吸引力特性ラインは、ストローク−対抗力特性ラインの対抗力最大点（Ｂ）より上方に位置していることを特徴とするリニア制御のブレーキ制御用電磁弁。
2. 筒状部及び底面を有し、一端側が開口部となったコップ形状で構成されたスリーブ（３７）と、
   前記スリーブ（３７）の外周に備えられたコイル（４０）と、
   前記スリーブ（３７）内に収容され、前記コイル（４０）への通電により、前記スリーブ（３７）内を摺動動作するプランジャ（３８）と、
   前記プランジャ（３８）の摺動動作に伴って移動する球形状の弁体（３３１）が備えられたシャフト（３３）と、
   磁性体にて形成され、前記シャフト（３３）を摺動自在に保持するガイド穴（３２４）を備えていると共に、前記プランジャ（３８）の先端面と対向する吸引面（３２２ａ）が備えられ、該吸引面（３２２ａ）が前記スリーブ（３７）に嵌入されるように構成されたガイド（３２）と、
   前記弁体（３３１）が接離する弁座（３４２）を有すると共に、前記弁体（３３１）が前記弁座（３４２）に接離することによって開閉される連通路（３４１）を有してなるシート（３４）とを備えてなり、
   前記シート（３４）における前記連通路（３４１）には、通路断面の面積が該連通路（３４１）の他の部位よりも小さくされたオリフィス（３４１ａ）が形成されており、
   前記弁体（３３１）が前記弁座（３４２）に着座したときに、前記弁体（３３１）と前記弁座（３４２）の接触部位によって構成される円形状の径をシート径（ｄｓ）とすると、
   前記シート径（ｄｓ）に対する前記オリフィス（３４１ａ）の径（ｄｏ）の比（ｄｏ／ｄｓ）が０．９以下となっており、
   前記弁体（３３１）の前記弁座（３４２）からのストローク（Ｓ）が０から最大値までの範囲にわたって、ストローク−吸引力特性ラインは、ストローク−対抗力特性ラインより勾配がなだらかであり、かつ、与えられる電磁力に応じて上下に移動し、
   さらに、電磁力最小値でのストローク−吸引力特性ラインは、ストローク−対抗力特性ラインの対向力最小点（Ａ）より下方に位置し、電磁力最大値でのストローク−吸引力特性ラインは、ストローク−対抗力特性ラインの対抗力最大点（Ｂ）より上方に位置していることを特徴とするリニア制御のブレーキ制御用電磁弁。
3. 前記弁座（３４２）は、前記シート（３４）に形成された前記連通路（３４１）における前記プランジャ（３８）側の端部をテーパ状とすることで構成され、
   前記シート径（ｄｓ）に対する前記弁座（３４２）の最大径の比が１．３以下となっていることを特徴とする請求項２に記載のリニア制御のブレーキ制御用電磁弁。
4. 前記弁体（３３１）が前記弁座（３４２）に着座したときに、前記プランジャ（３８）の先端面と前記ガイド（３２）の前記吸引面（３２２ａ）の間が０．２ｍｍ以上空くように構成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のリニア制御のブレーキ制御用電磁弁。
5. 前記弁体（３３１）を前記弁座（３４２）から離す方向に付勢するスプリング（３９）を有し、該スプリング（３９）のばね定数が３Ｎ／ｍｍ以上となっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のリニア制御のブレーキ制御用電磁弁。
   

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