JP2008069983A - 比例電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒステリシスの悪化を最小限としつつ、全閉状態又は全開状態に近付いた時点で発生する制御特性を改善する。
【解決手段】プランジャ１２に、開弁方向の端部に開口するともに、ソレノイド６及びプランジャ１２と共に磁気回路を構成するヨーク８におけるソレノイド６に内嵌されプランジャ１２を摺動自在に保持する円筒部１０にほぼ重なる深さを有し、磁気回路内の他の部分よりも磁束密度を増大させる円筒孔３２を設ける。円筒孔３２の寸法及び形状を、ソレノイド６に供給される駆動電流の値が一定値よりも高くなるとプランジャ１２に働く吸引力が飽和状態となり、かつプランジャ１２の動作位置が移動限界付近にあるときプランジャ１２に働く吸引力が飽和状態に近付くように設定する。プランジャ１２がコア７側の移動限界付近（弁体５が弁座２ａに近接する全閉付近）にあるときには、プランジャ１２に生ずるコア７側への振幅力が従来に比べて小さくなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車用の自動変速機のライン圧制御に用いられる比例電磁弁に関する。

従来、この種の比例電磁弁においては、スプリングのばね力により開位置（又は閉位置）に付勢された弁体（又はそれが一体化されたプランジャ）が、ソレノイドに供給される駆動電流に比例して移動することにより流体の通過量または圧力を調整するものが一般に用いられている。また、こうした比例電磁弁の使用に際しては、ソレノイドに供給する駆動電流の値を高い周波数で微動させることにより弁体を微振動させ、これにより、弁体の動作時におけるフリクションを低減し制御精度、応答性を向上させている。さらに、駆動電流の周波数を低くすることによりヒステリシスを小さくしている。

一方、前述したような駆動電流の生成には、要求される弁開度に応じた大きさの指令電流に小さいパルス数の制御電流を重畳させる方式（以下、ディザ方式と称す）と、ＰＷＭ方式とがある。ＰＷＭ方式は、図３に示すように、弁開度に応じた大きさの指令電流値を、駆動電圧のパルス幅を変化させることにより、周期的に微動させるものである。かかるＰＷＭ方式は、ＣＰＵから出力されるパルス波形を用いれば比較的簡単な回路で駆動電流の生成が可能であり、比例電磁弁の制御装置がディザ方式による場合に比べ安価となる利点がある。このため、近年ではＰＷＭ方式により駆動電流を行う場合が多い。

しかしながら、従来の比例電磁弁においては、前述したように微動する駆動電流により弁体を駆動すると、前述したように弁体が微振動するため、弁体が全閉位置に近接する状態下（図３のＰ領域）においては、弁座に一度当接した弁体がリバウンドし弁座から離間した後、瞬時に弁座に再び当接すると言うように、弁座に対して当接・離間を繰り返すこととなる。

このため、ノーマルオープン型のものにあっては、全閉状態直前から全閉状態における油圧静特性が、図４（ａ）に示す線形特性とならず、同図（ｂ）に示すような変曲特性となる。またノーマルクローズ型のものにあっては、全開状態での残圧特性が変曲特性となる。従って、ヒステリシスが向上する反面、流体の制御精度が低下するという問題があった。

無論、かかる問題は、ソレノイドに通電する駆動電流の周波数を高くすれば回避できるが、その場合には制御特性のヒステリシスが大きくなり、これにより制御精度が低下するという別の問題が生じるというものであった。

本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、ヒステリシスの悪化を最小限としつつ、制御特性を改善することができる比例電磁弁の提供を目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１の発明にあっては、ソレノイドに供給される駆動電流に比例し閉弁方向と開弁方向とに移動するプランジャを備えた比例電磁弁において、前記プランジャに、開弁方向の端部に開口するともに、前記ソレノイド及び前記プランジャと共に磁気回路を構成するヨークにおける前記ソレノイドに内嵌され前記プランジャを摺動自在に保持する円筒部にほぼ重なる深さを有し、前記磁気回路内の他の部分よりも磁束密度を増大させる円筒孔を設けたものとした。

本発明の比例電磁弁においては、値が周期的に微動する駆動電流がソレノイドに供給された場合においても、全閉（又は全開）状態に近付いた状態にあるとき、プランジャ又はプランジャと共に移動する弁体が開閉方向への微動を抑制されるようにした。

よって、前述した駆動電流により比例電磁弁を制御する場合には、駆動電流の周波数を高くすることなく、ヒステリシスの悪化を最小限としつつ、制御特性を改善することができる。

特に、ノーマルオープン方式の比例電磁弁にあっては、着座音が小さくなり静粛性が向上すると同時に、使用期間に経過に伴う弁体と弁座との摩耗度合が低下するため長期に亘り安定した制御特性が得られる。

以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。図１は、本発明にかかる比例電磁弁３１を示す断面図である。なお、この比例電磁弁３１は自動車の自動変速機のライン圧制御に用いられるものである。

比例電磁弁３１は、ライン圧側に接続される出力ポート２と、ドレンポート３が設けられたノズルブロック４を有しており、ノズルブロック４内で弁体５が弁座２ａに当接又は離間し出力ポート２を開閉することにより、ライン圧を制御する。

ノズルブロック４にはソレノイド６とコア７とヨーク８とが、磁性材からなる筒状のカバー９によりカシメ固定されている。ヨーク８は、ソレノイド６に内嵌する円筒部１０と、ソレノイド６の端部に押圧されたヨーク側フランジ１１とを有している。プランジャ１２は連結軸１３を介して前記弁体５に一体化されている。

連結軸１３は、コア７側およびヨーク８側にそれぞれ設けられたベアリング１４ａ，１４ｂによって支持されており、これによりプランジャ１２つまり弁体５が小さな力で開閉方向へ移動できるようになっている。プランジャ１２の一端側の軸心部には孔１５が設けられており、孔１５内に収容されるとともに連結軸１３に遊挿されたコイルバネ１６によって、プランジャ１２は常に開方向へ付勢されている。

コア７は、ソレノイド６に内嵌する凸部１７と、ソレノイド６の端部に押圧されたコア側フランジ１８とを有しており、凸部１７には、プランジャ１２の一端が収容された収容部１９が開口している。そして、ソレノイド６と、コア７、プランジャ１２、ヨーク８、カバー９によって、磁気回路が構成されている。

前記プランジャ１２には、前述した孔１５とは別に、ヨーク８の円筒部１０にほぼ重なる長さで円筒孔３２が設けられている。この円筒孔３２は、前述した磁気回路の他の部分よりも磁束を飽和させる磁束飽和部であり、かかる円筒孔３２の寸法及び形状は、ソレノイド６に供給される駆動電流の値が一定値よりも高くなると、プランジャ１２に働く吸引力が飽和状態となり、かつプランジャ１２の動作位置が移動限界付近にあるとき、つまり全閉状態に近付くに従い、プランジャ１２に働く吸引力が飽和状態に近付くように予め設定されている。

従って、比例電磁弁３１においては、図２の特性図（ａ）、（ｂ）に示すように、高い電流域になるに従って吸引力増加が小さくなる。このため、電流値が周期的に微動する駆動電流をソレノイド６に供給して弁体５を駆動した場合、プランジャ１２が全閉方向（高い電流域）であるコア７側の移動限界付近、つまり弁体５が弁座２ａに近接する全閉付近における位置にあるときには、プランジャ１２に生ずるコア７側への振幅力が従来に比べて小さくなる。従って、プランジャ１２に一体化された弁体５は、弁座２ａに対し当接・離間を繰り返すことを抑制される。

このため、前述した駆動電流により比例電磁弁３１を制御する場合には、駆動電流の周波数を高くしなくとも、全閉状態に近付いた時点で発生する制御特性の変曲特性を改善することができる。よって、ヒステリシスの悪化を最小限としつつ、全閉状態に近付いた時点で発生する制御特性の変曲特性を改善することが可能となる。

また、弁体５が弁座２ａに対し当接・離間を繰り返すことを抑制されることから、着座音が小さくなり静粛性が向上する。同時に、使用期間に経過に伴う弁体５と弁座２ａの摩耗度合が低下するため長期に亘り安定した制御特性が得られる。

また、従来から存在する比例電磁弁の構成部材の一部を変更すればよく、大幅な設計変更が不要である。よって、その製造に際しては従来部品の殆どが使用可能であるため、コスト増を招くことなく制御特性を向上させることができる。

また、本実施の形態においては、主として本発明をノーマルオープン方式の比例電磁弁に適用した場合を示したが、これに限らず、本発明をノーマルクローズ方式の比例電磁弁に適用してもよい。その場合においては、弁体が全閉付近に位置するときに生じる弁体の開閉方向への微動を抑制することができる。よって、制御における残圧を低減させることができ、閉弁側での制御特性を改善することができる。

本発明の実施の形態を示すの断面図であって、左半分が非通電時の状態、右半分が通電時の状態を示す図である。 同実施の形態において、プランジャに作用する吸引力と電流（ａ）およびプランジャのストローク（ｂ）との関係を示す特性図である。 従来技術におけるＰＷＭ方式の駆動電流、弁の動作、出力圧の対応関係を示す図である。 比例電磁弁の特性図であって、（ａ）は要求される特性、（ｂ）従来技術における比例電磁弁の特性を示す図である。

符号の説明

５ 弁体
２ａ 弁座
６ ソレノイド
７ コア
８ ヨーク
９ カバー
１２ プランジャ
１９ 収容部
３１ 比例電磁弁
３２ 円筒孔

Claims (1)

1. ソレノイドに供給される駆動電流に比例し閉弁方向と開弁方向とに移動するプランジャを備えた比例電磁弁において、
   前記プランジャに、開弁方向の端部に開口するともに、前記ソレノイド及び前記プランジャと共に磁気回路を構成するヨークにおける前記ソレノイドに内嵌され前記プランジャを摺動自在に保持する円筒部にほぼ重なる深さを有し、前記磁気回路内の他の部分よりも磁束密度を増大させる円筒孔を設けたことを特徴とする比例電磁弁。

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