(57)【要約】【課題】可動子とスプールとの接続部を不要とし、全体をコンパクトに構成できるソレノイドバルブを提供する。【解決手段】丸棒状の素材に機械加工を施して略段付形状の可動子１４を削り出し、コイル１３の内周側に配置される可動子本体２１と、その可動子本体２１から弁筒としてのスプールハウジング本体１６側へ延出してそのスプールハウジング本体１６に内挿され、弁体として機能するスプール部２２と、を一体に成形する。【選択図】図２
2009079644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により磁界を発生するコイルと、
磁性材料から形成され、上記コイルに軸方向へ進退移動可能に内挿された可動子と、
上記コイルの軸方向一方側に配置され、上記可動子の進退移動に応じて開閉される流体通路を有する略筒状のスプールハウジングと、
磁性材料から形成され、上記コイルに内挿されて上記可動子を吸引するための磁路の一部を形成するコアと、
を備えたソレノイドバルブにおいて、
上記可動子は、上記コイルの内周側に配置される可動子本体と、その可動子本体と一体に成形され、当該可動子本体から上記スプールハウジング側へ延出して上記スプールハウジングに内挿されるスプール部と、を有し、上記可動子のスプール部をもって上記スプールハウジングの流体通路を開閉することを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項２】
上記可動子が単一の棒状素材から形成されていることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブ。
【請求項３】
上記可動子は、上記棒状素材に機械加工を施して段付形状に削り出したものであって、上記可動子本体とスプール部との間に両者の境界となる段状部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のソレノイドバルブ。
【請求項４】
上記可動子のうち可動子本体とスプール部との境界部分において、上記可動子本体をスプール部よりも大径に形成することで上記段状部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のソレノイドバルブ。
【請求項５】
上記スプールハウジングが磁性材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のソレノイドバルブ。
【請求項６】
上記コアは、上記可動子本体に対して反スプール部側に対向配置されたリアコアと、上記可動子本体に外挿されたフロントコアと、から構成されていて、
上記フロントコアとスプールハウジングとが一体成形されていることを特徴とする請求項５に記載のソレノイドバルブ。
【請求項７】
上記可動子本体とフロントコアとの間の径方向における隙間が上記スプール部とスプールハウジングとの間の径方向における隙間よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項６に記載のソレノイドバルブ。
【請求項８】
上記可動子の進退方向両側の空間同士が連通していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のソレノイドバルブ。
【請求項９】
電動モータをもって駆動される可逆式の油圧ポンプが、操舵アシスト用のパワーシリンダのうち一方の圧力室に第１油路を介して接続されているとともに、上記パワーシリンダのうち他方の圧力室に第２油路を介して接続されていて、その油圧ポンプをもって上記パワーシリンダの両圧力室に選択的に圧油を供給するようになっているパワーステアリング装置において、
通電により磁界を発生するコイルと、
磁性材料から形成され、上記コイルに軸方向へ進退移動可能に内挿された可動子と、
上記コイルの軸方向一方側に配置され、上記第１油路と第２油路とを上記油圧ポンプをバイパスして連通するための流体通路を有し、その流体通路が上記可動子の進退移動に応じて開閉される略筒状のスプールハウジングと、
上記流体通路を開放する方向に上記可動子を付勢する付勢手段と、
磁性材料から形成され、上記コイルに内挿されて上記流体通路を閉塞する方向に上記可動子を吸引するための磁路の一部を形成するコアと、
を備えたソレノイドバルブを有していて、
上記可動子は、上記コイルの内周側に配置される可動子本体と、その可動子本体と一体に成形され、当該可動子本体から上記スプールハウジング側へ延出して上記スプールハウジングに内挿されるスプール部と、を有し、上記可動子のスプール部をもって上記スプールハウジングの流体通路を開閉するようになっていることを特徴とするパワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車のパワーステアリング装置に適用され、流体の圧力や流量を制御するために用いられるソレノイドバルブ、およびドライバの操舵力を油圧によるアシスト力をもって補助するパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のパワーステアリング装置に適用されるソレノイドバルブは、例えば特許文献１に記載されているように、弁体としてのスプールが内挿されたスプールハウジングと、直動型の電磁アクチュエータであるソレノイドと、を略同軸上に隣接配置したものであって、ソレノイドの可動子と上記スプールの互いに対向する先端部同士を凹凸嵌合させ、その上で両者をピンによって連結している。そして、上記可動子をソレノイドの励消磁作用に応じて進退移動させるとともに、その可動子の動きに追従して上記スプールを動作させ、上記スプールハウジングに形成された流体通路を開閉するようになっている。
【特許文献１】特開平１１−５１２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の技術では、それぞれ別部材として形成された上記可動子とスプールとを互いに連結するようになっていて、上記可動子およびスプールを互いに連結するための接続部を当該可動子およびスプールにそれぞれ設ける必要があることから、上記可動子およびスプールがそれぞれ軸方向に大型化し、ソレノイドバルブの小型化の上で好ましくない。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、可動子とスプールとの接続部を不要とし、全体をコンパクトに構成できるソレノイドバルブおよびパワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、通電により磁界を発生するコイルと、磁性材料から形成され、上記コイルに軸方向へ進退移動可能に内挿された可動子と、上記コイルの軸方向一方側に配置され、上記可動子の進退移動に応じて開閉される流体通路を有する略筒状のスプールハウジングと、磁性材料から形成され、上記コイルに内挿されて上記可動子を吸引するための磁路の一部を形成するコアと、を備えたソレノイドバルブにおいて、上記可動子は、上記コイルの内周側に配置される可動子本体と、その可動子本体と一体に成形され、当該可動子本体から上記スプールハウジング側へ延出して上記スプールハウジングに内挿されるスプール部と、を有し、上記可動子のスプール部をもって上記スプールハウジングの流体通路を開閉することを特徴としている。
【０００６】
請求項１に記載の発明では、上記流体通路を開閉するスプール部が上記可動子本体と一体に成形されているため、上記可動子本体とスプール部との接続が不要となり、上記スプール部を含む可動子を小型化してソレノイドバルブをコンパクトに構成することが可能となる。
【０００７】
また、請求項９に記載の発明は、電動モータをもって駆動される可逆式の油圧ポンプが、操舵アシスト用のパワーシリンダのうち一方の圧力室に第１油路を介して接続されているとともに、上記パワーシリンダのうち他方の圧力室に第２油路を介して接続されていて、その油圧ポンプをもって上記パワーシリンダの両圧力室に選択的に圧油を供給するようになっているパワーステアリング装置において、通電により磁界を発生するコイルと、磁性材料から形成され、上記コイルに軸方向へ進退移動可能に内挿された可動子と、上記コイルの軸方向一方側に配置され、上記第１油路と第２油路とを上記油圧ポンプをバイパスして連通するための流体通路を有し、その流体通路が上記可動子の進退移動に応じて開閉される略筒状のスプールハウジングと、上記流体通路を開放する方向に上記可動子を付勢する付勢手段と、磁性材料から形成され、上記コイルに内挿されて上記流体通路を閉塞する方向に上記可動子を吸引するための磁路の一部を形成するコアと、を備えたソレノイドバルブを有していて、上記可動子は、上記コイルの内周側に配置される可動子本体と、その可動子本体と一体に成形され、当該可動子本体から上記スプールハウジング側へ延出して上記スプールハウジングに内挿されるスプール部と、を有し、上記可動子のスプール部をもって上記スプールハウジングの流体通路を開閉するようになっていることを特徴としている。
【０００８】
この請求項８に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様の作用効果に加え、電気的な異常によって万が一操舵アシストが行われなくなった場合に、上記コイルへの通電が断たれ、上記付勢手段の付勢力によって上記可動子がスプールハウジングの流体通路を開放することで、上記第１油路と第２油路とが油圧ポンプをバイパスして連通し、ドライバの操舵力によるマニュアル操作をもって操舵を行えるようになるため、フェイルセーフの観点から好ましいものとなるメリットがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明のより具体的な実施の形態を示す図であって、パワーステアリング装置の構成図である。
【００１０】
図１に示すパワーステアリング装置では、運転者がステアリングホイールＳＷを操舵すると、その操舵力がステアリングシャフト１を介して周知のラックピニオン式のステアリングギア２に伝達され、そのステアリングギア２によってラック軸３が軸方向に移動して図示外の操舵輪が転舵するようになっている。また、ステアリングシャフト１には運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサＴＳが設けられ、そのトルクセンサＴＳがコントロールユニット４に対してトルク信号を出力することとなる。
【００１１】
ラック軸３には操舵アシスト用のパワーシリンダ５のうちシリンダチューブ５ａの内部空間を第１圧力室５ｂと第２圧力室５ｃに隔成するピストン５ｄが結合され、電動モータ６によって駆動されるいわゆる可逆式の油圧ポンプ７が、第１油路８を介してパワーシリンダ５の第１圧力室５ｂに接続されているとともに、第２油路９を介してパワーシリンダ５の第２圧力室５ｃに接続されている。
【００１２】
そして、コントロールユニット４は、トルクセンサＴＳからのトルク信号に基づいて電動モータ６に駆動指令信号を出力し、油圧ポンプ７がパワーシリンダ５の両圧力室５ｂ，５ｃに選択的に圧油を供給することで、パワーシリンダ５がドライバの操舵力を補助するアシスト力を発生するようになっている。
【００１３】
また、第１油路８の中間部に第１バイパス油路１０が、第２油路９の中間部に第２バイパス油路１１が、それぞれ分岐接続されていて、それら第１，第２バイパス油路１０，１１がいわゆるノーマルオープンタイプのソレノイドバルブ１２を介して互いに連通可能になっている。換言すれば、第１，第２バイパス油路１０，１１およびソレノイドバルブ１２を介して第１油路８と第２油路９が連通可能になっている。
【００１４】
つまり、コントロールユニット４がソレノイドバルブ１２に励磁電流を供給することで、ソレノイドバルブ１２が閉弁状態となる一方で、コントロールユニット４からソレノイドバルブ１２への励磁電流の供給が断たれると、ソレノイドバルブ１２が開弁状態となって第１油路８と第２油路９とが油圧ポンプ７をバイパスして連通することとなる。
【００１５】
そして、通常操舵時には、コントロールユニット４からソレノイドバルブ１２に励磁電流を供給して当該ソレノイドバルブ１２を閉弁状態とし、その状態で油圧ポンプ７がパワーシリンダ５の両圧力室５ｂ，５ｃに選択的に圧油を供給することで操舵アシストを行う一方、電気的な異常によって万が一操舵アシストが行われなくなった場合には、コントロールユニット４からソレノイドバルブ１２への励磁電流の供給が断たれてそのソレノイドバルブ１２が開弁し、第１油路８と第２油路９とが油圧ポンプ７をバイパスして連通することで、ドライバの操舵力によるマニュアル操作をもって操舵を行えるようになる。
【００１６】
図２はソレノイドバルブ１２を示す断面図であって、同図（ａ）は閉弁状態のソレノイドバルブ１２を示し、同図（ｂ）は開弁状態のソレノイドバルブ１２を示している。
【００１７】
ソレノイドバルブ１２は、図２に示すように、コントロールユニット４によって励磁電流が供給されるコイル１３の励消磁作用により、そのコイル１３に内挿された可動子１４を軸方向に進退移動させるものであって、その可動子１４の進退移動に伴ってスプールハウジング１５に形成された流体通路が開閉されるようになっている。
【００１８】
スプールハウジング１５は、可動子１４のうち後述するスプール部２２が挿入されたスプール挿入穴１６ａを有し、コイル１３の軸方向一方側に位置する弁筒としてのスプールハウジング本体１６と、可動子１４のうち後述する可動子本体２１が挿入された可動子本体挿入穴１７ａを有し、先端がコイル１３に内挿されたフロントコア部１７と、を磁性材料をもって一体成形したものであって、全体としてフロントコア部１７側に開口する略有底円筒状をなしている。なお、スプール挿入穴１６ａは可動子本体挿入穴１７ａよりも小径に形成されている。
【００１９】
スプールハウジング本体１６は、第１バイパス油路１０および第２バイパス油路１１を有する略ブロック状のバルブボディ１８の取付穴１８ａにねじ込まれていて、フロントコア部１７のうちスプールハウジング本体１６側端部に形成された略フランジ状の大径部１７ｂがバルブボディ１８に着座している。詳細には、スプールハウジング本体１６と大径部１７ｂとのなすコーナー部に装着されたリング状のシール部材１９およびスプールハウジング本体１６の先端部に装着されたリング状のシール部材２０により、スプールハウジング本体１６と取付穴１８ａの外周面との間をそれぞれシールしていて、スプールハウジング本体１６の中間部、すなわち両シール部材１９，２０間に環状の油溝１６ｂが形成されている。なお、第１バイパス油路１０は取付穴１８ａの底部に開口するように形成されているとともに、第２バイパス油路１０は油溝１６ｂに開口するように形成されている。
【００２０】
そして、スプールハウジング本体１６の底壁には第１バイパス油路１０に連通する流体通路たる第１ポート１６ｃが貫通形成され、スプールハウジング本体１６の中間部には、その周壁を径方向に貫通し、油溝１６ｂを介して第２バイパス油路１１に連通する流体通路たる第２ポート１６ｄが放射状に複数形成されている。
【００２１】
図３は、可動子１４を単体で示していて、同図（ａ）はその正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【００２２】
図２のほか図３に示すように、スプールハウジング１５に内挿された可動子１４は、磁性材料からなる略丸棒状の素材に機械加工を施して段付形状に削り出したものであって、スプールハウジング１５の可動子本体挿入穴１７ａに挿入されてコイル１３の内周側に配される可動子本体２１と、その可動子本体２１と一体に成形され、当該可動子本体２１からスプールハウジング本体１６側へ延出してスプール挿入穴１６ａに挿入される弁体としてのスプール部２２と、を有している。そして、可動子本体２１とスプール部２２との間に両者の境界となる段状部１４ａが形成されていて、可動子１４のうち可動子本体２１とスプール部２２の境界部分において、可動子本体２１がスプール部２２よりも大径に形成されている。なお、スプール部２２には可動子本体２１よりも高精度な仕上げ加工が施されている。
【００２３】
スプール部２２は、当該スプール部２２の先端に形成された第１ランド部２２ａと、当該スプール部２２の中間部に形成された第２ランド部２２ｂを有していて、当該スプール部２２の軸芯部分にそのスプール部２２の下端面に開口する軸方向油路２２ｃが形成されている。そして、両ランド部２２ａ，２２ｂ間の環状溝と軸方向油路２２ｃとを接続する複数の第１径方向油路２２ｄが、スプール部２２のうち軸方向油路２２ｃの外壁に貫通形成されているとともに、第２ランド部２２ｂと可動子本体２１の間の環状溝と、軸方向油路２２ｃとを接続する複数の第２径方向油路２２ｅが、スプール部２２に貫通形成されている。
【００２４】
また、可動子本体２１と可動子本体挿入穴１７ａの外壁面との間の径方向における隙間は、作動油の粘性によって生じる可動子１４の進退移動時の抵抗を減ずるべく、スプール部２２の両ランド部２２ａ，２２ｂとスプール挿入穴１６ａの外壁面との間の径方向における隙間よりも大きくなるように設定してある。
【００２５】
一方、図２に示すように、スプールハウジング１５の大径部１７ｂには、コイル１３を収容する略カップ状のヨーク２３のうち開口側端部が圧入固定されていて、コイル１３に内挿された磁性材料からなるリアコア２４がヨーク２３の底壁にかしめ固定されている。
【００２６】
リアコア２４は可動子本体２１に対して反スプール部２２側に対向配置されていて、可動子本体２１の先端に形成された先細り形状のテーパ部２１ａを受容する受容穴２４ａを有している。受容穴２４ａの底面には、可動子１４のリアコア２４側への移動を規制するストッパロッド２５が固定されていて、そのストッパロッド２５に外挿されたリターンスプリング２６が付勢手段としてリアコア２４と可動子本体２１との間に弾装されている。つまり、可動子１４はリターンスプリング２６の付勢力をもってスプールハウジング１５の底部側に付勢されている。なお、ストッパロッド２５の長さは、そのストッパロッド２５と可動子本体２１とが当接したときに、リアコア２４と可動子本体２１との間に所定の隙間が形成されるように設定してある。
【００２７】
また、リアコア２４のうちスプールハウジング１５側端部は、スリーブ２７を介してスプールハウジング１５のうちフロントコア部１７の先端部と連結されている。スリーブ２７は、非磁性材料をもって形成されていて、リアコア２４およびフロントコア部１７のうち互いに対向する端部に跨って外挿され、それらリアコア２４およびフロントコア部１７に溶接固定されている。
【００２８】
そして、図２の（ａ）に示すように、可動子１４がリアコア２４側の閉弁位置にある状態では、スプール部２２の第１ランド部２２ａがスプールハウジング本体１６の第２ポート１６ｄを閉塞し、ソレノイドバルブ１２が閉弁状態となる一方、図２の（ｂ）に示すように、可動子１４が反リアコア２４側の開弁位置にある状態では、スプール部２２の第１径方向油路２２ｄがスプールハウジング本体１６の第２ポート１６ｄと連通し、ソレノイドバルブ１２が開弁状態となる。なお、スプールハウジング本体１６の第１ポート１６ｃとリアコア２４の受容穴２４ａはスプール部２２の第２径方向油路２２eを介して互いに連通され、その連通路をもって可動子１４の進退方向両側の空間の圧力差を低減することで、可動子１４が円滑に動作できるようにしている。
【００２９】
以上のように構成されたパワーステアリング装置では、通常操舵時には、コントロールユニット４がソレノイドバルブ１２のコイル１３に励磁電流を供給することで磁界が発生し、主としてフロントコア部１７、可動子本体２１、リアコア２４およびヨーク２３を磁路として磁束が通過する。これにより、可動子本体２１をリアコア２４側に吸引する吸引力が生じ、可動子本体２１がリターンスプリング２６の付勢力に抗してリアコア２４側の閉弁位置に移動してソレノイドバルブ１２が閉弁する。なお、このとき発生した磁束の一部はスプール部２２およびスプールハウジング本体１６を通過することとなる。
【００３０】
一方、電気的な異常によって万が一操舵アシストが行われなくなった場合には、コントロールユニット４からソレノイドバルブ１２への励磁電流の供給が断たれることで、可動子１４がリターンスプリング２６の付勢力によってスプールハウジング１５の底部側の開弁位置へ移動し、ソレノイドバルブ１２が開弁する。これにより、油圧ポンプ７をバイパスして第１油路８と第２油路９とが連通する。すなわち、パワーシリンダ５の両圧力室５ｂ，５ｃ同士が油圧ポンプ７をバイパスして連通し、ドライバの操舵力によるマニュアル操作をもって操舵が行えるようになる。
【００３１】
したがって、本実施の形態によれば、スプールハウジング本体１６内の流体通路を開閉するスプール部２２が磁性材料をもって可動子本体２１と一体に成形されているため、可動子本体２１とスプール部２２との接続が不要となり、スプール部２２を含む可動子１４をその軸方向で小型化してソレノイドバルブ１２をコンパクトに構成することが可能となる。
【００３２】
また、スプールハウジング本体１６が磁性材料をもってフロントコア部１７と一体に成形されることで、フロントコア部１７、可動子本体２１、リアコア２４およびヨーク２３に加え、スプール部２２およびスプールハウジング本体１６の間を磁束が通過するようになり、可動子本体２１を吸引するための磁界がより効率良く形成される上に、可動子１４のうち可動子本体２１とスプール部２２の間に両者の境界となる段状部１４ａを設け、可動子本体２１をスプール部２２よりも大径に形成しているため、可動子本体２１に対する所定の吸引力発生とスプール部２２の小型化とを両立させることができる。
【００３３】
さらに、可動子本体２１とスプール部２２を一体に成形し、且つフロントコア部１７とスプールハウジング本体１６を一体に成形することで、可動子本体２１と可動子本体挿入穴１７ａとの軸ずれが低減される。これにより、コイル１３への励磁電流の供給時に、上記軸ずれによる可動子本体２１に対する径方向への吸引力の発生が抑止され、可動子１４が円滑に動作できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態としてパワーステアリング装置を示す構成図。
【図２】図１におけるソレノイドバルブを示す図であって、同図（ａ）は閉弁状態のソレノイドバルブを示す図、同図（ｂ）は開弁状態のソレノイドバルブを示す図。
【図３】図２における可動子を単体で示す図であって、同図（ａ）はその正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。
【符号の説明】
【００３５】
５…パワーシリンダ
５ｂ…第１圧力室
５ｃ…第２圧力室
６…電動モータ
７…油圧ポンプ
８…第１油路
９…第２油路
１２…ソレノイドバルブ
１３…コイル
１４…可動子
１４ａ…段状部
１５…スプールハウジング
１６ｃ…第１ポート（流体通路）
１６ｄ…第２ポート（流体通路）
１７…フロントコア部
２１…可動子本体
２２…スプール部
２４…リアコア
２６…リターンスプリング（付勢手段）
【図１】
2009079644.tif 000003
【図２】
2009079644.tif 000004
【図３】
2009079644.tif 000005