JP2000291811A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動変速機の変速ショック抑制などに使用す
る電磁弁において、背反的性質のある応答性及び耐振性
を共に許容範囲内に入れる。 【解決手段】 電磁弁は、電磁コイル１３への制御電流
に応じてストロークされる可動部材１６と、供給ポート
２５と制御ポート２６と排出ポート２７が形成された弁
スリーブ２０と、この各ポートの間の連通を制御するス
プール３０と、スプールを可動部材に押圧するスプリン
グ３５と、弁スリーブとスプールの間に形成され制御ポ
ートの制御圧が導入されてスプールを軸線方向に押圧す
るフィードバック室２４を備えている。可動部材先端の
テーパ部１６ａの角度α及び可動部材とステータ１１の
間の隙間ｄを調整することにより、可動部材の「ストロ
ーク−吸引力」特性の傾斜が、制御電流のほゞ全範囲に
おいてほゞ同じとなるように調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動変速機の油圧
制御回路において変速ショックを抑制する目的などに使
用するのに適した電磁弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような電磁弁Ｖとしては、例えば図
２に示すようなものがある。この電磁弁Ｖは、磁気駆動
部１０と弁スリーブ２０とスプール３０とスプリング３
５により構成され、弁スリーブ２０とスプール３０の間
にはフィードバック室２４が形成されている。磁気駆動
部１０は、同軸的に一体結合されてそれぞれの中心部に
互いに向かい合う１対の筒状部１１ｃ，１１ｄが形成さ
れたコア部１１ａ及びヨーク部１１ｂよりなるステータ
１１と、このステータ１１の筒状部１１ｃ，１１ｄを巻
回するように設けられた電磁コイル１３と、外周辺部が
カバープレート１４と重ねられてステータ１１にかしめ
固着されたディスクスプリング１８と、その中心部に外
端部１６ｂが固着されてステータ１１の筒状部１１ｃ，
１１ｄの内周面との間に多少の隙間ｄをおいて軸線方向
移動可能に支持されたプランジャ（可動部材）１６を主
要な部材としている。プランジャ１６の内端側のテーパ
部１６ａはコア部１１ａとヨーク部１１ｂの各筒状部１
１ｃ，１１ｄの間に形成されたギャップ付近に位置して
おり、このプランジャ１６の内端にはロッド１７が圧入
などにより同軸的に固定され、このロッド１７はコア部
１１ａの内面に圧入固着されたブッシュにより摺動自在
に支持されて弁部２０側に向けて突出している。

【０００３】磁気駆動部１０のステータ１１と同軸的に
設けられる弁スリーブ２０は、一端のフランジ部がコア
部１１ａの外側に重ねられると共にヨーク部１１ｂにか
しめ固着され、その内孔２０ａには軸線方向に間をおい
て、スプール３０との間にそれぞれ供給室２１、制御室
２２及び排出室２３を形成する３つの環状溝が、磁気駆
動部１０側から順に形成されている。供給室２１よりも
磁気駆動部１０側となる弁スリーブ２０の内孔２０ａに
はスプール３０との間にフィードバック室２４を形成す
る環状溝が形成され、その両側となる内孔２０ａの断面
積は磁気駆動部１０ａ側の方がＳだけ小となっている。
弁スリーブ２０には、それぞれ供給室２１、制御室２２
及び排出室２３と連通される供給ポート２５、制御ポー
ト２６及び排出ポート２７が形成され、制御ポート２６
とフィードバック室２４は連通路（破線により図示）に
より連通され、またスプール３０の両端と弁スリーブ２
０により形成される各空間も排出ポート２７に連通され
ている。

【０００４】弁スリーブ２０の内孔２０ａに摺動自在に
嵌合されるスプール３０は、供給室２１と制御室２２の
間の連通を制御する供給側ランド部３１と、制御室２２
と排出室２３の間の連通を制御する排出側ランド部３２
が形成され、またフィードバック室２４の両側において
上述のように断面積したがって径が異なる弁スリーブ２
０の内孔２０ａとそれぞれ嵌合するランド部が形成され
ている。このスプール３０は、弁スリーブ２０の内孔２
０ａに軸線方向位置調整可能にねじ込んだスプリング受
け３６との間に介装したスプリング３５により磁気駆動
部１０側に向けて付勢され、プランジャ１６に固定した
ロッド１７の先端に当接されている。スプリング３５の
ばね力はディスクスプリング１８のばね力よりも大であ
り、スプリング３５により付勢されたスプール３０、ロ
ッド１７及びプランジャ１６は、電磁弁Ｖａに何の入力
もない状態では、プランジャ１６の外端がカバープレー
ト１４に当接して停止され（図２の下半部に図示した自
由状態参照）、電磁コイル１３に印加する制御電流が増
大するにつれてスプリング３５の付勢力に抗してストロ
ークし、制御電流が所定値以上となればロッド１７に固
定したリング１７ａがヨーク１１に当接してプランジャ
１６は停止される（図２の上半部に図示した最大ストロ
ーク位置参照）。上記自由状態では供給室２１と制御室
２２が連通され、最大ストローク位置では制御室２２と
排出ポート２７が連通され、その中間位置のある範囲で
は両ランド部３１，３２が何れも内孔２０ａとオーバラ
ップして各ポートの間の連通を制御するようになってい
る。

【０００５】このような電磁弁Ｖでは、電磁コイル１３
に印加する制御電流Ｉを一定とした場合における、磁気
駆動部１０がプランジャ１６に加える吸引力は、プラン
ジャ１６のストローク位置に応じてある特性で変化す
る。図４はこの種の電磁弁の第１の従来技術において種
々の制御電流Ｉを印加した場合におけるプランジャ１６
の「ストローク−吸引力」特性（吸引力特性）の通常の
一例を示している。この図４には、スプリング３５の
「ストローク−押圧力」特性（ばね特性）Ｋと、電磁弁
Ｖのスプール３０の「ストローク−印加電流」特性（作
動特性）Ｅも記入されている。なお、プランジャ１６の
吸引力特性は、制御電流Ｉが小さい時には、ディスクス
プリング１８のばね力の影響を大きく受ける。

【０００６】次に、図２及び図４により、この第１の従
来技術による電磁弁Ｖの作動の説明をする。供給ポート
２５には一定の圧力の作動流体が供給され、制御ポート
２６は自動変速機の変速ショックを抑制するためのアキ
ュムレータに連通され、排出ポート２７はリザーバに連
通されている。先ず制御電流Ｉが中間範囲においてＩａ
からＩｂにステップアップした場合の作動を説明する。

【０００７】制御電流ＩがＩａのときは、電磁弁Ｖのス
プール３０の作動位置はそのときの吸引力特性Ｉａと作
動特性Ｅが交差した点Ａにあり、両ランド部３１，３２
は何れも内孔２０ａとオーバラップして、オーバラップ
した部分における両ランド部３１，３２と内孔２０ａの
間の隙間を通る作動流体の作用により供給ポート２５か
らの供給圧は分割されて、制御ポート２６には制御圧ｐ
ａが出力されている。この制御圧ｐａはフィードバック
室２４に導入され、スプリング３５と抗する向きにスプ
ール３０を押圧するフィードバック力Ｐａ（＝ｐａ×
Ｓ、Ｓは前述）が生じる。このフィードバック力Ｐａの
値は、図４において、点Ａとその真上となるばね特性Ｋ
上の点Ｌとの間の距離（＝スプリング３５による押圧力
−磁気駆動部１０による吸引力）となる。

【０００８】制御電流ＩがＩｂにステップアップすれ
ば、スプール３０の作動位置は最終的には吸引力特性Ｉ
ｂと作動特性Ｅが交差した点Ｂに移動してフィードバッ
ク力はＰｂとなり、制御ポート２６には減少した制御圧
ｐｂ（＝Ｐｂ／Ｓ）が出力される。しかし図４に示す第
１の従来技術の特性ではただちには点Ｂに移動せず、応
答性が悪くなるという問題がある。次にその理由を説明
する。制御電流Ｉが中間範囲においてＩａからＩｂにス
テップアップした場合、スプール３０は瞬間的にはスト
ロークできないので作動点Ａは吸引力特性Ｉｂ上の点Ａ
1 に移動し、またアキュムレータなどの被制御機器に連
通された制御ポート２６の制御圧ｐａはただちには変化
されないので点Ｌは吸引力増加分を加えた点Ｌ1 に移動
する（Ａ1−Ａ＝Ｌ1 −Ｌ）。これによりフィードバッ
ク力が過大となるので弁スリーブ２０は吸引力特性Ｉｂ
と平行なＩｂ′に沿って排出ポート２７が全開となるま
でフルストロークして点Ｌ2 に移動し、その間に排出ポ
ート２７が開かれて制御ポート２６の作動流体が排出さ
れ、制御圧（従ってフィードバック室２４によるフィー
ドバック力）が減少するので更に点Ｌ3 を通り、吸引力
特性Ｉｂに沿って点Ｂに戻ろうとする。しかしながら点
Ｌ4 に達して排出側ランド部３２が内孔２０ａとオーバ
ラップした後は、制御ポート２６から排出ポート２７へ
の作動流体の排出はオーバラップした排出側ランド部３
２と内孔２０ａの間の隙間を通ってなされるだけとなる
ので、それ以後におけるｐｂへの制御圧の接近速度は遅
くなる。

【０００９】すなわち、制御電流Ｉが中間範囲において
ＩａからＩｂにステップアップした場合、図４上におけ
るスプール３０の作動点は、フィードバック力がＰL4と
なる点Ｌ4 に達するまでは速やかに変化するが、点Ｌ4
における制御圧ｐl4（＝Ｐl4／Ｓ）は最終制御圧ｐｂと
の間にｐｅ（＝Ｐｅ／Ｓ＝（ＰL4−Ｐｂ）／Ｓ）なる差
を生じ、この差が０になるには相当な遅れを生じる。こ
れにより制御ポート２６に連通されるアキュムレータ等
に精度のよい圧力制御を行うことができず、充分な変速
ショック抑制効果を得ることはできない。この差ｐｅが
大きく、また遅れが大きいほど、制御ポート２６に連通
される機器からの戻り流量が排出されにくくなり、その
圧力制御の精度は低下する。また、作動流体の温度が低
下して粘性が増大すれば、上述した応答性の遅れは増大
するので、この圧力制御の精度の低下は増大する。図４
に示す第１の従来技術におけるフィードバック力の差Ｐ
ｅは４２ｋＰａであった。

【００１０】次に制御電流Ｉが最大電流（スプール３０
が実質的にフルストロークする電流）ＩｄからＩｃにス
テップダウンした場合の作動を説明する。制御電流Ｉが
このようなＩｄのときは、電磁弁Ｖのスプール３０の作
動位置は吸引力特性Ｉｄと作動特性Ｅが一致した点Ｄに
あり、制御ポート２６と排出ポート２７が連通して制御
ポート２６に出力される制御圧は０（大気圧）であり、
フィードバック力も０である。

【００１１】制御電流ＩがＩｃにステップダウンした場
合、スプール３０の作動位置は最終的には吸引力特性Ｉ
ｃと作動特性Ｅが交差した点Ｃに移動してフィードバッ
ク力はＰｃとなり、制御ポート２６には増大した制御圧
ｐｃ（＝Ｐｃ／Ｓ）が出力される。しかし図４に示す第
１の従来技術の特性ではただちには点Ｃに移動せず、や
はり応答性が悪くなる。この場合は、制御電流ＩがＩｄ
からＩｃにステップダウンした場合、スプール３０の作
動点は先ずＤからばね特性Ｋに沿って吸引力特性Ｉｃと
の交点Ｑに移動する。次いで吸引力特性Ｉｃに沿って点
Ｃに移動しようとするが、これにはフィードバック力を
Ｐｃまで増大（従って制御圧も増大）する必要がある。
ところが点Ｑと点Ｃの間では供給側ランド部３１は内孔
２０ａとオーバラップしているので、供給ポート２５か
ら制御ポート２６への作動流体の供給はオーバラップし
た供給側ランド部３１と内孔２０ａの間の隙間を通って
なされるだけであるので、制御圧の増大が遅れ、制御ポ
ート２６から所望の制御圧ｐｂ（＝Ｐｃ／Ｓ）が出力さ
れるまでに時間がかかり応答性が低下する。前述の場合
と同様、この制御圧ｐｂが大きく、また遅れが大きいほ
ど、制御ポート２６に連通される機器への圧力供給がさ
れにくくなり、その圧力制御の精度は低下する。図４に
示す第１の従来技術におけるフィードバック力の差Ｐｅ
は１１７ｋＰａであった。しかしながら制御電流Ｉがス
テップダウンする場合（制御ポート２６へ圧力供給する
場合）の応答性の遅れは、前述したステップアップする
場合（制御ポート２６への戻り流量を排出する場合）に
比して深刻ではない。

【００１２】上述のように第１の従来技術では応答性の
遅れが問題となるが、これを解決する手段として、図５
に示すように、制御電流Ｉが大きい範囲におけるプラン
ジャ１６の吸引力特性の傾斜をスプリング３５のばね特
性Ｋの傾斜に近づけるように調整した第２の従来技術が
ある。このような調整は、プランジャ１６のテーパ部１
６ａの角度αを第１の従来技術よりも増大させることに
より実現することができる。ただし、制御電流Ｉが小さ
い範囲では、吸引力特性はディスクスプリング１８のば
ね力の影響を大きく受けるため、スプリング３５のばね
特性Ｋの傾斜とは逆の傾斜になっている。

【００１３】次に、図２及び図５により、この第２の従
来技術による電磁弁Ｖの作動の説明をする。先ず制御電
流Ｉが中間範囲においてＩａからＩｂにステップアップ
した場合の作動を説明する。第１の従来技術と同様、制
御電流ＩがＩａのときは、電磁弁Ｖのスプール３０の作
動位置はそのときの吸引力特性Ｉａと作動特性Ｅが交差
した点Ａにあり、制御電流ＩがＩｂにステップアップす
れば、スプール３０の作動位置は最終的にはステップア
ップ後の吸引力特性Ｉｂと作動特性Ｅが交差した点Ｂに
移動して、制御ポート２６から出力される制御圧は減少
する。第１の従来技術の場合と同様、この場合にもスプ
ール３０は排出ポート２７開側に一旦フルストロークし
てから点Ｂに戻るが、作動点がＬ4 に達した後は排出側
ランド部３２が内孔２０ａとオーバラップするので、点
Ｂにおける最終的制御圧ｐｂへの制御圧の接近速度は遅
くなる。しかしながら、この第２の従来技術ではプラン
ジャ１６の吸引力特性の傾斜がスプリング３５のばね特
性の傾斜に接近しているので、点Ｂと点Ｌ4 におけるフ
ィードバック力の差Ｐｅは第１の従来技術よりも小とな
り、これに伴いｐｂへの制御圧の接近速度（すなわち点
Ｌ4 から点Ｂへのスプール３０の接近速度）も速くな
る。従って上述した応答性の遅れによる問題は大幅に低
減され事実上解消される。

【００１４】その一方で、この第２の従来技術では、上
述のように点Ｌ4 から点Ｂへのスプール３０の接近速度
が速くなり、また吸引力特性の傾斜とばね特性の傾斜が
接近していることによりスプール３０が慣性によりオー
バシュートした場合に点Ｂに押し戻す力が減少するの
で、スプール３０が振動しやすくなる（耐振性が低下す
る）という問題が生じる。しかしこの問題は次に述べる
制御電流Ｉがステップダウンする場合に比して、それほ
ど深刻ではない。図５に示す第２の従来技術におけるフ
ィードバック力の差Ｐｅは６ｋＰａであった。

【００１５】次に制御電流Ｉが最大電流ＩｄからＩｃに
ステップダウンした場合の作動を説明する。制御電流Ｉ
がこのようなＩｄのときは、第１の従来技術と同様、電
磁弁Ｖのスプール３０の作動位置は点Ｄにあり、制御ポ
ート２６に出力される制御圧は０であり、フィードバッ
ク力も０である。制御電流ＩがＩｃにステップダウンし
た場合、スプール３０の作動位置は最終的には吸引力特
性Ｉｃと作動特性Ｅが交差した点Ｃに移動して、制御ポ
ート２６から出力される制御圧は増大する。第１の従来
技術における制御電流Ｉがステップアップした場合から
類推されるように、図５上のスプール３０の作動点は、
先ず制御圧が０のままばね特性Ｋに沿って供給ポート２
５が全開となるフルストロークして点Ｍ1 に移動する。
その間に供給ポート２５が開かれて制御ポート２６に作
動流体が供給され、制御圧（従ってフィードバック室２
４によるフィードバック力）が発生するので更に点Ｍ2
を通り、吸引力特性Ｉｃに沿って点Ｃに戻ろうとする。
しかしながら点Ｍ3 に達して供給側ランド部３１が内孔
２０ａとオーバラップした後は、点Ｃにおける最終的制
御圧ｐｃへの制御圧の接近速度は遅くなる。しかしなが
ら、この第２の従来技術ではプランジャ１６の吸引力特
性の傾斜がスプリング３５のばね特性の傾斜に接近して
いるので、点Ｃと点Ｍ3 におけるフィードバック力の差
Ｐｆは第１の従来技術の場合のＰｃよりも小となり、こ
れに伴いｐｃへの制御圧の接近速度（すなわち点Ｍ3 か
ら点Ｃへのスプール３０の接近速度）も速くなる。従っ
て上述した応答性の遅れによる問題は事実上解消され
る。

【００１６】その一方で、この第２の従来技術では、上
述のように点Ｍ3 から点Ｃへのスプール３０の接近速度
が速くなり、また吸引力特性の傾斜とばね特性の傾斜が
接近していることによりスプール３０が慣性によりオー
バシュートした場合に点Ｂに押し戻す力が減少するの
で、スプール３０の耐振性が低下して、制御ポート２６
に連通される機器に対する圧力制御の精度は低下すると
いう問題が生じる。図５に示す第２の従来技術における
フィードバック力Ｐｆは１３ｋＰａであった。制御電流
Ｉがステップダウンする場合の耐振性の低下は、前述し
たステップアップする場合に比して一層深刻である。こ
れは、供給ポート３５が開かれ圧力供給されることによ
り、スプール３０の減衰性が低下するためである。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、図４に
示す特性の第１の従来技術は、耐振性は良いが応答性は
悪く、図５に示す特性の第２の従来技術は、応答性は良
いが耐振性は悪く、何れも満足すべき性能を有していな
い。本発明は、前述した構造の電磁弁に、上述のように
背反的性質のある応答性及び耐振性が共に許容範囲内に
入るようにすることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明による電磁弁は、
電磁コイルに印加される制御電流に応じて生じる吸引力
により軸線方向にストロークされる可動部材を有する磁
気駆動部と、この磁気駆動部に取り付けられ軸線方向に
間をおいて供給ポートと制御ポートと排出ポートが形成
された筒状の弁スリーブと、この弁スリーブの内孔に摺
動自在に嵌合され供給ポートと制御ポートの間の連通を
制御する供給側ランド部及び制御ポートと排出ポートの
間の連通を制御する排出側ランド部を有するスプール
と、このスプールを軸線方向に押圧して可動部材または
これと共にストロークする部材に当接させるスプリング
と、弁スリーブとスプールの間に形成され制御ポートに
出力される制御圧が導入されて同スプールを軸線方向一
方に押圧するフィードバック室を備え、スプールは中間
位置では両ランド部が何れも内孔とオーバラップして各
ポートの間の連通を制御し、一方に移動した位置では供
給側ランド部が内孔とのオーバラップを解除して制御ポ
ートを供給ポートに連通させ、他方に移動した位置では
排出側ランド部が内孔とのオーバラップを解除して制御
ポートを排出ポートに連通させるようにしてなる電磁弁
において、可動部材の「ストローク−吸引力」特性の傾
斜が制御電流のほゞ全範囲においてほゞ同じとなるよう
にしたことを特徴とするものである。

【００１９】前項の発明の可動部材は、電磁コイルが巻
回されたステータの筒状部内に同軸的に挿通されるもの
とし、可動部材の「ストローク−吸引力」特性は可動部
材の先端部に形成したテーパ部の角度及び筒状部と可動
部材の間の隙間を調整することにより調整することが好
ましい。テーパ部の角度の調整は「ストローク−吸引
力」特性の傾斜を全体的に変化させ、筒状部と可動部材
の間の隙間の調整は制御電流が高い範囲で排出ポート開
付近における吸引力の低下を少なくする。

【００２０】また前項の発明は、電磁コイルに印加する
制御電流を中間範囲において所定値だけステップアップ
した場合に、スプールが最終的に到達する位置において
フィードバック室に加わる制御圧により与えられるフィ
ードバック力と、それに到達する前に排出ポートが閉じ
てスプールの移動速度が遅くなる位置においてフィード
バック室に加わる制御圧により与えられるフィードバッ
ク力の差が所定の応答性評価基準値より小となるよう
に、かつ制御電流を最大電流付近から所定値だけステッ
プダウンした場合に、スプールが最終的に到達する位置
においてフィードバック室に加わる制御圧により与えら
れるフィードバック力と、それに到達する前に供給ポー
トが閉じてスプールの移動速度が遅くなる位置において
フィードバック室に加わる制御圧により与えられるフィ
ードバック力の差が所定の耐振性評価基準値より大とな
るように、可動部材の先端部に形成したテーパ部の角度
及び筒状部と可動部材の間の隙間を調整するのがよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】先ず、図２に示すような構造の電
磁弁の応答性及び耐振性を評価する手段を考える。この
ような手段としては、図３に示すような表が考えられ
る。これは横軸の応答性評価値として、制御電流Ｉを中
間範囲において所定値だけステップアップした場合にお
ける、スプール３０の最終位置においてフィードバック
室２４に加わる制御圧により与えられるフィードバック
力と、排出ポート２７が閉じてスプール３０の移動速度
が遅くなる位置においてフィードバック室２４に加わる
制御圧により与えられるフィードバック力の差Ｐｅをと
り、縦軸の耐振性評価値として、制御電流Ｉを最大電流
から所定値だけステップダウンした場合における、スプ
ール３０の最終位置においてフィードバック室２４に加
わる制御圧により与えられるフィードバック力と、供給
ポート２５が閉じてスプール３０の移動速度が遅くなる
位置においてフィードバック室２４に加わる制御圧によ
り与えられるフィードバック力の差Ｐｆをとったもので
ある。この評価表に記入した耐振性評価基準値Ｘ（＝９
０ｋＰａ）及び応答性評価基準値Ｙ（＝３０ｋＰａ）は
経験的に定めたものであり、差ＰｆがＸより大きく、か
つ差ＰｅがＹより小さい範囲、すなわち左上のハッチン
を施した範囲がこの種の電磁弁の応答性及び耐振性が共
に満足される範囲である。前述した第１の従来技術と第
２の従来技術は、この評価表の上でそれぞれ点ｕ及び点
ｖで示され、それぞれ耐振性は良いが応答性は悪い範
囲、及び応答性は良いが耐振性は悪い範囲に入ってい
る。

【００２２】以下に、図１及び図２により、本発明によ
る電磁弁の実施の形態の説明をする。この実施の形態の
電磁弁の構造は、すでに説明した図２に示すものと同一
であるので説明は省略する。図１は、この実施の形態に
おいて種々の制御電流Ｉを印加した場合におけるプラン
ジャ１６の「ストローク−吸引力」特性（吸引力特性）
を示している。この図１には、スプリング３５の「スト
ローク−押圧力」特性（ばね特性）Ｋと、電磁弁Ｖのス
プール３０の「ストローク−印加電流」特性（作動特
性）Ｅも記入されている。

【００２３】電磁コイル１３に制御電流Ｉを印加した場
合における、プランジャ１６のストロークに対するプラ
ンジャ１６に加わる吸引力の特性（吸引力特性）Ｉは、
図１に示すように、その傾斜が制御電流のほゞ全範囲に
おいてほゞ同じとなるように調整してある。これは、制
御電流のほゞ全範囲において、吸引力特性の傾斜が全体
としてほゞ同じとなるように調整すること、及び制御電
流が高い範囲で排出ポート開付近における吸引力の低下
が少なくなるように調整することよりなっている。吸引
力特性の傾斜は、ディスクスプリング１８のばね特性の
傾斜にほゞ一致している。

【００２４】吸引力特性の傾斜の全体的調整は、プラン
ジャ１６の先端部に形成したテーパ部１６ａの角度αを
調整することにより行うが、制御電流Ｉが小さい範囲で
は吸引力特性の傾斜はこの調整による影響をあまり受け
ない。この角度αを減少すれば、図１において全体とし
て右上がりとなっている吸引力特性Ｉの傾斜は増大し、
角度αを増大すれば吸引力特性Ｉは減少し、角度αを更
に増大すれば吸引力特性Ｉは右下がりとなる（図５に示
す第２の従来技術参照）。ただし前述のように制御電流
Ｉが小さい範囲では吸引力特性の傾斜はこの調整による
影響をあまり受けないので、吸引力特性の傾斜が全体と
してほゞ同じとなるようにする調整は、制御電流Ｉが小
さい範囲の吸引力特性に合わせるようにして行う。ま
た、制御電流Ｉが中間範囲と大きい範囲では後者の方が
吸引力特性の傾斜（特に作動特性Ｅと交わる付近におけ
る吸引力特性の傾斜）が大きくなる傾向が避けられな
い。従って、制御電流のほゞ全範囲において吸引力特性
の傾斜がほゞ同じになるようにするとは言っても、この
実施の形態では、図１に示すように、制御電流Ｉの中間
範囲における傾斜を多少小さめにしている。

【００２５】この種の電磁弁では、プランジャ１６に対
する吸引力を高めるために、制御電流Ｉが最大となる付
近において磁束密度が飽和に近づくようにしている。こ
のため、図４に示す、プランジャ１６のテーパ部１６ａ
の角度αがそれほど大きくない第１の従来技術では、排
出ポート開付近における吸引力の低下が著しく、これが
制御電流のほゞ全範囲において吸引力特性の傾斜がほゞ
同じになるようにするのを阻害している。これを防ぐた
めにこの実施の形態では、ステータ１１の筒状部１１
ｃ，１１ｄとプランジャ１６の間の隙間ｄが大きくなる
ように調整し、これにより制御電流Ｉが最大となる付近
における磁束密度の飽和を減少させて、図１に示すよう
に、制御電流が高い範囲で排出ポート開付近における吸
引力の低下が少なくなるようにしている。

【００２６】図１においてスプリング３５のばね特性Ｋ
を変化させれば、制御電流Ｉが中間範囲においてＩａか
らＩｂにステップアップした場合の差Ｐｅと、制御電流
Ｉが最大電流ＩｄからＩｃにステップダウンした場合Ｐ
ｆとは変化するが、この２つの差ＰｅとＰｆの変化の度
合いは異なっている。このばね特性Ｋは、差Ｐｅが応答
性評価基準値Ｙより小さく、差Ｐｆが耐振性評価基準値
Ｘより大きくなるように調整する。このようにすれば、
ばね特性Ｋは、各吸引力特性との傾斜は逆で、交差角は
比較的小さくなる。

【００２７】次に、図１及び図２により、この実施の形
態による電磁弁Ｖの作動の説明をする。先ず制御電流Ｉ
が中間範囲においてＩａからＩｂにステップアップした
場合の作動を説明する。上記各従来技術と同様、制御電
流ＩがＩａのときは、電磁弁Ｖのスプール３０の作動位
置はそのときの吸引力特性Ｉａと作動特性Ｅが交差した
点Ａにあり、制御電流ＩがＩｂにステップアップすれ
ば、スプール３０の作動位置は最終的にはステップアッ
プ後の吸引力特性Ｉｂと作動特性Ｅが交差した点Ｂに移
動して、制御ポート２６から出力される制御圧は減少す
る。上記各従来技術の場合と同様、この場合にもスプー
ル３０は排出ポート２７開側に一旦フルストロークして
から点Ｂに戻るが、作動点がＬ4 に達した後は排出側ラ
ンド部３２が内孔２０ａとオーバラップするので、点Ｂ
における最終的制御圧ｐｂへの制御圧の接近速度は遅く
なる。しかしながら、この実施の形態ではプランジャ１
６の吸引力特性とスプリング３５のばね特性との交差角
が比較的小さいので、点Ｂと点Ｌ4 におけるフィードバ
ック力の差Ｐｅは第１の従来技術よりも小となり、これ
に伴いｐｂへの制御圧の接近速度（すなわち点Ｌ4 から
点Ｂへのスプール３０の接近速度）も速くなる。従って
第１の従来技術で見られた応答性の遅れによる問題は大
幅に低減され事実上解消される。図１に示す実施の形態
におけるフィードバック力の差Ｐｅは２７ｋＰａであっ
た。

【００２８】なお、上述のように点Ｌ4 から点Ｂへのス
プール３０の接近速度が速くなり、プランジャ１６の吸
引力特性とスプリング３５のばね特性との交差角が比較
的小さいので、第２の従来技術のように耐振性が低下す
る傾向はあるが、制御電流Ｉがステップアップする場合
には、排出ポート２７が開く方向であるためスプール３
０は比較的減衰しやすく、この耐振性の低下が実質的に
問題となることはない。

【００２９】次に制御電流Ｉが最大電流ＩｄからＩｃに
ステップダウンした場合の作動を説明する。制御電流Ｉ
がＩｄのときは、上述した各従来技術と同様、電磁弁Ｖ
のスプール３０の作動位置は点Ｄにあり、制御ポート２
６に出力される制御圧は０であり、フィードバック力も
０である。制御電流ＩがＩｃにステップダウンした場
合、スプール３０の作動位置は最終的にはステッブダウ
ン後の吸引力特性Ｉｃと作動特性Ｅが交差した点Ｃに移
動して、制御ポート２６から出力される制御圧は増大す
る。第２の従来技術の場合と同様、この場合もスプール
３０は供給ポート２５開側に一旦フルストロークしてか
ら点Ｃに戻るが、作動点がＭ3 に達した後は供給側ラン
ド部３１が内孔２０ａとオーバラップするので、点Ｃに
おける最終的制御圧ｐｃへの制御圧の接近速度は遅くな
る。これにより応答性が低下する傾向はあるが、制御電
流Ｉがステップダウンする場合（制御ポート２６に圧力
供給する場合）であるので実質的に問題となることはな
い。またこの実施の形態では、プランジャ１６の吸引力
特性とスプリング３５のばね特性との交差角が比較的小
さいとはいえ、傾斜が逆向きであるのでスプール３０が
慣性によりオーバシュートした場合に点Ｃに押し戻す力
が増大し、従ってスプール３０の耐振性が低下すること
はなく、これにより制御ポート２６に連通される機器に
対する圧力制御の精度は低下するという問題も生じな
い。図１に示す実施の形態におけるフィードバック力の
差Ｐｆは１０５ｋＰａであった。

【００３０】図３に示す応答性及び耐振性の評価表に、
上述したＰｅ及びＰｆに基づき上記実施の形態を記入す
れば、点ｗで示す位置となり、耐振性及び応答性が両方
とも許容される範囲に入っている。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、可動部材のストローク
に対する同可動部材に加わる吸引力の特性の傾斜が制御
電流のほゞ全範囲においてほゞ同じとなるようにしたの
で、スプリングの特性を適切に選択することにより、制
御電流を中間範囲において所定値だけステップアップし
た場合に生じがちな電磁弁の応答性の低下を許容できる
範囲に保ち、かつ制御電流を最大電流付近から所定値だ
けステップダウンした場合に生じがちな電磁弁の耐振性
の低下を許容できる範囲に保つことが可能となる。また
上述した吸引力特性の傾斜が制御電流のほゞ全範囲にお
いてほゞ同じであるので、制御電流の違いにより応答性
と耐振性に違いが生じることもない。

【００３２】前項の発明において、可動部材をステータ
の筒状部内に同軸的に挿通されるものとし、特性は可動
部材の先端部のテーパ部の角度及び筒状部と可動部材の
間の隙間を調整することにより調整するようにした発明
によれば、テーパ部の角度の調整により吸引力特性の傾
斜は全体的に変化し、筒状部と可動部材の間の隙間の調
整により制御電流が高い範囲で排出ポート開付近におけ
る吸引力の低下を少なくすることができるので、前項で
特定した吸引力特性の調整を容易に行うことができる。

【００３３】また前項の発明において、電磁コイルに印
加する制御電流を中間範囲において所定値だけステップ
アップした場合に上述のようにして与えられるフィード
バック力の差が所定の応答性評価基準値より小となるよ
うに、かつ制御電流を最大電流付近から所定値だけステ
ップダウンした場合に上述のようにして与えられるフィ
ードバック力の差が所定の耐振性評価基準値より大とな
るように、可動部材の先端部に形成したテーパ部の角
度、筒状部と可動部材の間の隙間及びスプリングのばね
特性を調整した発明によれば、電磁弁の応答性及び耐振
性の低下を共に許容できる範囲に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による電磁弁の一実施形態における電
磁弁Ｖの作動状態を示す特性図である。

【図２】 本発明が適用される電磁弁の一例を示す全体
断面図である。

【図３】 図２に示す電磁弁の応答性及び耐振性の評価
表である。

【図４】 第１の従来技術における電磁弁Ｖの作動状態
を示す特性図である。

【図５】 第２の従来技術における電磁弁Ｖの作動状態
を示す特性図である。

【符号の説明】

１０…磁気駆動部、１１…ステータ、１１ｃ，１１ｄ…
筒状部、１３…電磁コイル、１６…可動部材（プランジ
ャ）、１６ａ…テーパ部、２０…弁スリーブ、２０ａ…
内孔、２４…フィードバック室、２５…供給ポート、２
６…制御ポート、２７…排出ポート、３０…スプール、
３１…供給側ランド部、３２…排出側ランド部、３５…
スプリング、ｄ…隙間、Ｋ…ばね特性、Ｉ…制御電流、
Ｐｅ…差、Ｐｆ…差、Ｘ…耐振性評価基準値、Ｙ…応答
性評価基準値、α…角度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H053 AA35 BD10 DA11 3H106 DA05 DA08 DA23 DB02 DB12 DB19 DB23 DB32 DB37 DC18 DD04 DD07 DD09 EE01 EE29 EE36 3J052 AA01 FB34 KA01 5H316 AA09 AA18 BB09 CC01 DD03 EE02 EE10 EE17 JJ03 KK02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁コイルに印加される制御電流に応じ
   て生じる吸引力により軸線方向にストロークされる可動
   部材を有する磁気駆動部と、この磁気駆動部に取り付け
   られ軸線方向に間をおいて供給ポートと制御ポートと排
   出ポートが形成された筒状の弁スリーブと、この弁スリ
   ーブの内孔に摺動自在に嵌合され前記供給ポートと制御
   ポートの間の連通を制御する供給側ランド部及び前記制
   御ポートと排出ポートの間の連通を制御する排出側ラン
   ド部を有するスプールと、このスプールを軸線方向に押
   圧して前記可動部材またはこれと共にストロークする部
   材に当接させるスプリングと、前記弁スリーブとスプー
   ルの間に形成され前記制御ポートに出力される制御圧が
   導入されて同スプールを軸線方向一方に押圧するフィー
   ドバック室を備え、前記スプールは中間位置では前記両
   ランド部が何れも前記内孔とオーバラップして前記各ポ
   ートの間の連通を制御し、一方に移動した位置では前記
   供給側ランド部が前記内孔とのオーバラップを解除して
   前記制御ポートを前記供給ポートに連通させ、他方に移
   動した位置では前記排出側ランド部が前記内孔とのオー
   バラップを解除して前記制御ポートを前記排出ポートに
   連通させるようにしてなる電磁弁において、前記可動部
   材の「ストローク−吸引力」特性の傾斜が前記制御電流
   のほゞ全範囲においてほゞ同じとなるようにしたことを
   特徴とする電磁弁。
2. 【請求項２】 前記可動部材は前記電磁コイルが巻回さ
   れたステータの筒状部内に同軸的に挿通され、前記可動
   部材の「ストローク−吸引力」特性は前記可動部材の先
   端部に形成したテーパ部の角度及び前記筒状部と前記可
   動部材の間の隙間を調整することにより調整することを
   特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 【請求項３】 前記電磁コイルに印加する制御電流を中
   間範囲において所定値だけステップアップした場合に、
   前記スプールが最終的に到達する位置において前記フィ
   ードバック室に加わる制御圧により与えられるフィード
   バック力と、それに到達する前に前記排出ポートが閉じ
   て前記スプールの移動速度が遅くなる位置において前記
   フィードバック室に加わる制御圧により与えられるフィ
   ードバック力の差が所定の応答性評価基準値より小とな
   るように、かつ制御電流を最大電流付近から所定値だけ
   ステップダウンした場合に、前記スプールが最終的に到
   達する位置において前記フィードバック室に加わる制御
   圧により与えられるフィードバック力と、それに到達す
   る前に前記供給ポートが閉じて前記スプールの移動速度
   が遅くなる位置において前記フィードバック室に加わる
   制御圧により与えられるフィードバック力の差が所定の
   耐振性評価基準値より大となるように、前記可動部材の
   先端部に形成したテーパ部の角度、前記筒状部と前記可
   動部材の間の隙間及び前記スプリングのばね特性を調整
   したことを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。