(57)【要約】【課題】  圧力センサを一体化した電磁弁の部品点数を減少させ、ひいてはコストを低減させる。【解決手段】  磁性材料にて形成されて磁気回路の一部を構成するストッパ６に、スリーブ５内の空間Ｓの圧力に応じて変形する変形部６ｂを形成し、変形部６ｂの変形量を測定する圧力センサ１２を変形部６ｂに設置する。ダイヤフラムに相当する変形部６ｂを従来の電磁弁部品であるストッパ６に形成しているため、ダイヤフラムやシール部材が不要となる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電時に磁界を形成するコイル（９）と、
前記コイル（９）の内周側に配置されるとともに、内部に空間（Ｓ）を形成する筒状のスリーブ（５）と、
一端側が前記スリーブ（５）に接合されて前記スリーブ（５）の一端を閉塞するストッパ（６）と、
前記スリーブ（５）内の空間（Ｓ）に摺動自在に配置されたアーマチュア（７）とを備える電磁弁において、
前記ストッパ（６）は、磁性材料にて形成されて磁気回路の一部を構成し、
前記スリーブ（５）内の空間（Ｓ）の圧力に応じて変形する変形部（６ｂ）が前記ストッパ（６）に形成され、
前記変形部（６ｂ）の変形量を測定する圧力センサ（１２）が前記変形部（６ｂ）に設置されていることを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記圧力センサ（１２）は歪みゲージであり、前記歪みゲージが前記変形部（６ｂ）に直接接合されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
前記変形部（６ｂ）は、前記ストッパ（６）の他端側端面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。
【請求項４】
前記変形部（６ｂ）は平面であることを特徴とする請求項３に記載の電磁弁。
【請求項５】
前記変形部（６ｂ）は、前記ストッパ（６）における他の部位よりも薄肉であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電磁弁。
【請求項６】
前記ストッパ（６）は、前記圧力センサ（１２）とほぼ等しい線膨張係数の材料からなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電磁弁。
【請求項７】
前記圧力センサ（１２）は半導体製のセンサであり、前記ストッパ（６）は半導体とほぼ等しい線膨張係数の材料からなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電磁弁。
【請求項８】
前記圧力センサ（１２）および前記信号処理回路（１３）が、１つのチップに集積されていることを特徴とする請求項７に記載の電磁弁。
【請求項９】
前記圧力センサ（１２）からの信号を処理する信号処理回路（１３）が、前記ストッパ（６）に装着されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の電磁弁。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１つに記載の電磁弁（１）と、
前記電磁弁（１）により開閉される流体通路（１００ａ）が形成されたハウジング（１００）と、
前記コイル（９）への通電を制御する制御回路を有する基板（１２０）とを備え、
前記圧力センサ（１２）が前記基板（１２０）に電気的に接続される流体制御装置において、
前記変形部（６ｂ）が前記基板（１２０）の面とほぼ同等の位置になるまで、前記ストッパ（６）が前記基板（１２０）側に向かって延ばされていることを特徴とする流体制御装置。
【請求項１１】
前記圧力センサ（１２）と前記基板（１２０）がワイヤボンディングにて接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の流体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサを一体化した電磁弁、およびその電磁弁により流体通路を開閉する流体制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧力センサを一体化した電磁弁は、電磁弁内の圧力に応じて変形するダイヤフラムに、ダイヤフラムの変形量を測定する圧力センサを装着し、ダイヤフラムおよび圧力センサを電磁弁のストッパに気密的に組み付けている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００３−５２２６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に示された電磁弁は、ダイヤフラムとストッパが別部材であるため、ダイヤフラムとストッパとの間の気密を保つためのシール部材等が必要であり、部品点数が増加して高コストになってしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は上記点に鑑みて、圧力センサを一体化した電磁弁の部品点数を減少させ、ひいてはコストを低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、通電時に磁界を形成するコイル（９）と、コイル（９）の内周側に配置されるとともに、内部に空間（Ｓ）を形成する筒状のスリーブ（５）と、一端側がスリーブ（５）に接合されてスリーブ（５）の一端を閉塞するストッパ（６）と、スリーブ（５）内の空間（Ｓ）に摺動自在に配置されたアーマチュア（７）とを備える電磁弁において、ストッパ（６）は、磁性材料にて形成されて磁気回路の一部を構成し、スリーブ（５）内の空間（Ｓ）の圧力に応じて変形する変形部（６ｂ）がストッパ（６）に形成され、変形部（６ｂ）の変形量を測定する圧力センサ（１２）が変形部（６ｂ）に設置されていることを特徴とする。
【０００６】
これによると、従来の電磁弁におけるダイヤフラムに相当する変形部をストッパに形成しているため、ダイヤフラムやシール部材が不要となり、したがって、電磁弁の部品点数を減少させ、ひいてはコストを低減させることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明のように、歪みゲージを変形部（６ｂ）に直接接合することができる。これにより、簡素な構造にすることができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明のように、変形部（６ｂ）をストッパ（６）の他端側端面に形成することができる。これにより、センサ部の取り扱いが容易になる。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、変形部（６ｂ）は平面であることを特徴とする。このように、変形部が平面であると、圧力センサが取り付けやすい。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、変形部（６ｂ）は、ストッパ（６）における他の部位よりも薄肉であることを特徴とする。これによると、変形部の変形が容易になり、センサ感度がアップする。
【００１１】
請求項６に記載の発明では、ストッパ（６）は、圧力センサ（１２）とほぼ等しい線膨張係数の材料からなることを特徴とする。これによると、圧力センサの信号に対する温度補正量が小さくなり、温度補正が容易になる。また、センサの接合部信頼性が上がる。
【００１２】
請求項７に記載の発明では、圧力センサ（１２）は半導体製のセンサであり、ストッパ（６）は半導体とほぼ等しい線膨張係数の材料からなることを特徴とする。
【００１３】
これによると、圧力センサの信号に対する温度補正が容易である。また、ストッパの線膨張係数を圧力センサの線膨張係数に合わせることにより、温度変化に伴う応力を小さくすることができるため、許容伸びが小さい半導体製の圧力センサであっても壊れにくくなる。
【００１４】
また、半導体チップは大量生産が容易でセンサ感度もよいため、低コストおよび高性能を期待できる。
【００１５】
請求項８に記載の発明では、圧力センサ（１２）および信号処理回路（１３）が、１つのチップに集積されていることを特徴とする。これによると、圧力センサおよび信号処理回路を小型にすることができる。
【００１６】
請求項９に記載の発明では、圧力センサ（１２）からの信号を処理する信号処理回路（１３）が、ストッパ（６）に装着されていることを特徴とする。
【００１７】
ところで、信号処理回路には、組み合わされる圧力センサに応じて固有の補正値が入力されるため、信号処理回路および圧力センサのうちの一方のみが壊れた場合でも、両者とも廃却となる。しかも、信号処理回路が電磁弁の制御を行う基板に装着されている場合には、その基板も廃却となってしまう。
【００１８】
これに対し、請求項８、９に記載の発明では、圧力センサおよび信号処理回路がともにストッパに装着されるため、換言すると、信号処理回路が電磁弁の制御を行う基板に装着されていないため、信号処理回路または圧力センサが壊れた場合、基板を廃却する必要がない。
【００１９】
また、圧力センサおよび信号処理回路がともにストッパに装着されるため、信号処理回路への補正値入力作業を容易に行うことができる。
【００２０】
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の電磁弁（１）と、電磁弁（１）により開閉される流体通路（１００ａ）が形成されたハウジング（１００）と、コイル（９）への通電を制御する制御回路を有する基板（１２０）とを備え、圧力センサ（１２）が基板（１２０）に電気的に接続される流体制御装置において、変形部（６ｂ）が基板（１２０）の面とほぼ同等の位置になるまで、ストッパ（６）が基板（１２０）側に向かって延ばされていることを特徴とする。
【００２１】
これによると、圧力センサと基板との距離を埋めるピンのような電気接続構造部材を用いることなく、圧力センサと制御回路とを電気的に接続することができる。
【００２２】
請求項１１に記載の発明では、圧力センサ（１２）と基板（１２０）がワイヤボンディングにて接続されていることを特徴とする。
【００２３】
これによると、配線スペースを小さくすることができ、ひいては装置を小型にすることができる。
【００２４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る電磁弁について説明する。図１は第１実施形態に係る電磁弁１を搭載した油圧制御アクチュエータを一部断面で示す図、図２は図１の電磁弁１の断面図である。
【００２６】
油圧制御アクチュエータは、車両におけるブレーキ液圧を増減圧することによって車輪のロック傾向を回避したり、車体の運動制御や回生ブレーキ制御に用いられるものである。
【００２７】
図１に示すように、油圧制御アクチュエータは、アルミニウム製のハウジング１００を備えており、このハウジング１００内には、ブレーキ液圧を減圧する際にホイールシリンダ（図示せず）からのブレーキ液を受け入れるリザーバ（図示せず）や、リザーバに逃がされたブレーキ液を吸入して、マスタシリンダ（図示せず）とホイールシリンダとを結ぶ管路にそのブレーキ液を吐出するポンプ（図示せず）が収納されている。
【００２８】
ハウジング１００の一側面（上端面）には、複数の電磁弁１が並べて配置されている。具体的には、電磁弁１のガイド３（詳細後述）の一部がハウジング１００の凹部１００ｂ内に嵌入される。そして、凹部１００ｂの開口端近傍をかしめることにより、ハウジング１００の一部をガイド３の窪み内に入り込ませて、ガイド３をハウジング１００に固定するようになっている。
【００２９】
また、ハウジング１００には樹脂製のカバー１１０がねじにて固定され、ハウジング１００とカバー１１０との間に電磁弁１が挟持されている。
【００３０】
カバー１１０は、上部カバー１１０ａと下部カバー１１０ｂとに分かれており、上部カバー１１０ａ内には制御回路を有する基板１２０が収納され、下部カバー１１０ｂ内には電磁弁１が収納されている。基板１２０の制御回路は、ポンプを駆動する電動モータ１３０への通電を制御するとともに、電磁弁１への通電を制御するものである。
【００３１】
本実施形態の電磁弁１は常閉型の電磁弁であり、ホイールシリンダとリザーバとを結ぶ管路１００ａ中に設けられ、ブレーキ液圧を減圧する際に開弁して管路１００ａを開き、ホイールシリンダからリザーバにブレーキ液を逃がすものである。なお、管路１００ａは、本発明の流体通路に相当する。
【００３２】
図２に示すように、電磁弁１は、金属にて円筒状に形成されたガイド３を備えている。このガイド３の一端側には、金属にて円筒状に形成されたバルブシート４が圧入され、ガイド３の他端側には、非磁性体金属よりなる薄肉円筒状のスリーブ５が圧入されている。スリーブ５には、磁性体金属にて形成された有底円筒状のストッパ６が圧入され、このストッパ６によりスリーブ５の内部の空間Ｓの一端が閉塞されている。
【００３３】
空間Ｓは、ガイド３の側面に形成された連通穴３ａや、バルブシート４における径方向中心部に形成された連通穴４ａを介して、図１の管路１００ａと連通している。また、空間Ｓには、磁性体金属にて円柱状に形成されたアーマチュア７が配置されており、このアーマチュア７はスリーブ５に摺動自在に保持されている。
【００３４】
アーマチュア７におけるバルブシート４側の端部に、球状の弁体７ａが固定されている。また、バルブシート４の連通穴４ａにおける空間Ｓ側の端部には、アーマチュア７の弁体７ａが接離するテーパ状の弁座４ｂが形成されている。
【００３５】
ストッパ６に形成されたスプリング穴６ａにはスプリング８が設置され、このスプリング８により、アーマチュア７はバルブシート４側に向かって付勢されている。なお、スプリング穴はアーマチュア７側に形成されてもよい。
【００３６】
スリーブ５およびストッパ６の外周側には、通電時に磁界を形成するコイル９が配置されている。コイル９は、磁性体金属よりなるヨーク１０内に収納されている。コイル９からはターミナル１１が引き出されており、このターミナル１１を介して外部からコイル９への通電が行えるようになっている。
【００３７】
ストッパ６の端部には、ブレーキ液圧に応じて変形する変形部６ｂが形成され、ストッパ６の内部には、空間Ｓ内のブレーキ液圧を変形部６ｂに伝達するための圧力伝達穴６ｃが形成されている。
【００３８】
変形部６ｂの外表面（上端面）には、変形部６ｂの変形量を測定して空間Ｓ内のブレーキ液圧を検出する圧力センサ１２が、直接接合されている。なお、圧力センサ１２を取り付けやすくするために、変形部６ｂの外表面を平面にしている。また、変形部６ｂは、容易に変形するように、ストッパ６における他の部位よりも薄肉になっている。
【００３９】
ストッパ６の材料としては、圧力センサ１２やこれを固定するための例えば接着剤などと線膨張係数が同じ材料を使用することが好ましいが、使用が想定される温度域において（通常−４０℃〜１２０℃くらい）、ストッパ６の変形に対して圧力センサ１２の変形が無理なく追従できれば、線膨張係数は多少の差があっても良い。
【００４０】
因みに、本実施形態では、圧力センサ１２として、応力に応じて比抵抗が変化する半導体製の歪みゲージ式圧力センサを用いている。これに伴い、ストッパ６は半導体とほぼ等しい線膨張係数の材料を用いている。例えば圧力センサ１２にシリコンを使用する場合は、線膨張係数が１１ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。
【００４１】
図１に示すように、基板１２０には、圧力センサ１２からの信号を処理する信号処理回路１３が設置されている。信号処理回路１３は、より詳細には、圧力センサ１２の信号に対する温度補正や直線性補正等を行うもので、基板１２０の制御回路に接続されている。
【００４２】
そして、電磁弁１のストッパ６は、変形部６ｂが基板１２０の面とほぼ同等の位置まで、より詳細には、変形部６ｂが基板１２０の面をやや越える位置まで、基板１２０側に向かって延ばされており、これにより、電磁弁１がハウジング１００やカバー１１０に組み付けられた状態において、圧力センサ１２と信号処理回路１３とが略同一面上に位置するようになっている。
【００４３】
圧力センサ１２と信号処理回路１３はワイヤボンディングにて接続されている。また、コイル９から引き出されたターミナル１１は基板１２０にはんだ付けされている。
【００４４】
上記構成になる電磁弁１は、コイル９に通電されていないときには、図１に示すように、スプリング８の弾性力によってアーマチュア７がバルブシート４側に向かって付勢され、弁体７ａがバルブシート４の弁座４ｂに着座し、管路１００ａを閉じる。
【００４５】
一方、コイル９に通電されているときには、コイル９が磁界を形成し、ストッパ６、アーマチュア７等により磁路が形成される。そして、磁気吸引力によりアーマチュア７がストッパ６側に吸引され、アーマチュア７がスプリング８に抗して移動する。これにより、弁体７ａがバルブシート４の弁座４ｂから離れた状態となり、管路１００ａは、連通穴３ａ、４ａ、および空間Ｓを介して連通状態となる。
【００４６】
電磁弁１の作動により空間Ｓ内のブレーキ液圧が制御され、空間Ｓ内のブレーキ液圧に応じて変形部６ｂが変形し、変形部６ｂの変形量に応じて圧力センサ１２の抵抗値が変化する。そして、信号処理回路１３は、圧力センサ１２の抵抗値に基づいて、空間Ｓ内のブレーキ液圧に応じた電気信号を出力する。
【００４７】
本実施形態では、従来の電磁弁におけるダイヤフラムに相当する変形部６ｂをストッパ６に形成しているため、ダイヤフラムやシール部材が不要となり、また電磁弁部材を利用してセンサ部を基板付近まで近接させて電気接続することにより、電磁弁の部品点数を減少させ、ひいてはコストを低減させることができる。
【００４８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図３は第２実施形態に係る電磁弁１の断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４９】
第１実施形態では、圧力センサ１２をストッパ６の変形部６ｂに設置し、信号処理回路１３を基板１２０に設置したが、本実施形態では、図３に示すように、圧力センサ１２および信号処理回路１３を、ストッパ６の変形部６ｂに設置している。
【００５０】
ところで、信号処理回路１３には、組み合わされる圧力センサ１２に応じて固有の補正値が入力されるため、信号処理回路１３および圧力センサ１２のうちの一方のみが壊れた場合でも、両者とも廃却となる。しかも、信号処理回路１３が基板１２０に装着されている場合には、その基板１２０も廃却となってしまう。
【００５１】
これに対し、本実施形態では、圧力センサ１２および信号処理回路１３がともにストッパ６に装着されるため、換言すると、信号処理回路１３が基板１２０に装着されていないため、信号処理回路１３または圧力センサ１２が壊れた場合、基板１２０を廃却する必要がない。
【００５２】
また、圧力センサ１２および信号処理回路１３がともにストッパ６に装着されるため、信号処理回路１３への補正値入力作業を容易に行うことができる。
【００５３】
また、圧力センサ１２および信号処理回路１３を半導体にて集積することにより、圧力センサ１２および信号処理回路１３を小型にすることができる。
【００５４】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、圧力センサ１２として半導体製の歪みゲージ式圧力センサを用いたが、静電容量式圧力センサ、あるいは光ファイバ式圧力センサ等を用いることができる。因みに、光ファイバ式圧力センサは、先端部に干渉計を組み込んだファブリ・ペロー干渉式のセンサーであり、シリコン製のダイヤフラムの内側をミラーに見立て光ファイバーの端面と一対の干渉計をなし、このミラー間隔（キャビティ長）を光の波長で計測して、圧力値に換算するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電磁弁１を搭載した油圧制御アクチュエータを一部断面で示す図である。
【図２】図１の電磁弁１の断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る電磁弁１の断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
５…スリーブ、６…ストッパ６、６ｂ…変形部、７…アーマチュア、９…コイル、１２…圧力センサ１２、Ｓ…空間。
【図１】
2005351411.tif 000003
【図２】
2005351411.tif 000004
【図３】
2005351411.tif 000005