JP2019113172A - 電磁弁システム、電磁弁装置及び電磁弁 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施形態の電磁弁システム100の構成を示す。
本実施形態の電磁弁システム100は、車両のエンジンの変速機2aに供給するオイルの油圧制御システムである。
図1に示すように、電磁弁システム100は、変速機2a、オイルポンプ2b、電源2c及びコントロールユニット2dを有する。また、電磁弁システム100は、変速機2aとオイルポンプ2b間に電磁弁装置1を有する。電磁弁装置1は、電磁弁1a、駆動部1b、検出回路1e及び判別部1fを有する。
(電磁弁装置)
図2及び図3は、電磁弁装置1を示す断面図である。図2は、流路を開いた電磁弁1aの状態を示し、図3は流路を閉じた電磁弁1aの状態を示す。
電磁弁1aは、プランジャ10と、ソレノイド部20と、ノズル部50とを有する。
電磁弁1aは、ソレノイド部20によりプランジャ10を駆動して、ノズル部50が有する弁体70を軸方向に移動させて、流体の流路を開閉する。また、電磁弁1aは、検出回路1e用に設けられた2つの端子91と、2つの導線92とを有する。
プランジャ10は、磁性体部を有し、軸方向に移動可能な可動コアである。本実施形態においては、プランジャ10は、円筒部材11とロッドピン12とからなる。この構成によれば、円筒部材11とロッドピン12を別々に配置することができるため、電磁弁1aの組立が容易である。本実施形態において、円筒部材11及びロッドピン12は、導電体である。
ソレノイド部20は、ボビン21、コイル22、永久磁石23、コア25及びバネ26を有する。また、ソレノイド部20は、ガイド27、モールド28、コネクタ282、Oリング284、プレート29及びカバー30を有する。
ボビン21は、軸方向に沿った円筒状であり、軸方向に貫通穴21hを有する。プランジャ10の円筒部材11は、ボビン21の貫通穴21hの径方向内側において軸方向一方側に設けられる。本実施形態において、円筒状のボビン21は、円筒部21aと、2つのフランジ部21bと、を有する。2つのフランジ部21bは、円筒部21aの軸方向の一方側と他方側においてそれぞれ径方向に延びる。
コイル22は、ボビン21の周面に巻き回される。
永久磁石23は、コア25の軸方向他方側に設けられる。例えば、永久磁石23は円盤状であり、永久磁石23の軸方向一方側の面がコア25の軸方向他方側の面と接触する。また、永久磁石23の軸方向他方側の面は、カバー30の底面と接触する。
コア25は、ボビン21の貫通穴21hの径方向内側において、プランジャ10の軸方向他方側に設けられる。コア25は、本実施形態において円柱状の磁性体であり、軸方向一方側及び他方側において径方向に延びるフランジ部を有する。コア25の軸方向一方側のフランジ部が、ボビンの貫通穴21hの径方向内側に設けられた窪みに嵌められ、軸方向他方側のフランジ部がボビン21のフランジ部21bと永久磁石23の間に挟まれることで、コア25の位置が固定される。
バネ26は、プランジャ10を軸方向一方側に付勢する。本実施形態において、バネ26は、プランジャ10の円筒部材11の径方向内側の空間に配置される。このような配置により、軸方向におけるバネ26の占有スペースを減らすことができるため、電磁弁1aの小型化が可能である。バネ26は、軸方向他方側がコア25と接触し、軸方向一方側が円筒部材11の底面と接触する。
ガイド27は、軸方向に沿った円筒状の磁性体である。ガイド27は、ボビン21の貫通穴21hの径方向内側において軸方向一方側に設けられる。本実施形態において、ガイド27は導電体である。ガイド27の内径はプランジャ10の外径より大きく、ガイド27の径方向内側にはプランジャ10の円筒部材11が配置される。プランジャ10は、ガイド27の径方向内側に沿って軸方向に移動する。ガイド27とプランジャ10は、間隙を有して非接触であってもよいし、ガイド27又はプランジャ10のいずれかの周面上に設けられた導電性のコート層を介して接触してもよい。
モールド28は、カバー30の内側において、ボビン21及びコイル22を被覆する。モールド28の一部は、カバー30に設けられた切り欠き部からカバー30の径方向外側に突出する。
プレート29は、本実施形態において円環状の磁性体であって、ボビン21の軸方向一方側に設けられる。
プレート29と、プレート29の軸方向一方側の面と向き合うボビン21のフランジ部21bとの間には、Oリング284が配置される。Oリング284によりボビン21とプレート29間の密着性を高めて流体の漏れを抑えることができる。Oリング284は、例えばボビン21のフランジ部21bの軸方向他方側の面に溝を設け、この溝内に配置することができる。
カバー30は、軸方向一方側に開口部を有する有底円筒状のケースである。カバー30は、例えば中心軸Jと同心の円筒状であり、ボビン21及びコイル22の径方向外側及び永久磁石23の軸方向他方側を覆う。カバー30は、金属等の磁性体で構成される。カバー30は、軸方向一方側の開口部周縁に加締め部31を有する。加締め部31は、プレート29の軸方向一方側の面と接触する。
ノズル部50は、ノズルボディ51、弁室60、第1弁孔61、第2弁孔62、インポート81、アウトポート82、ドレインポート83、キャップ64、フィルター65及びOリング85、86を有する。
ノズルボディ51は、プランジャ10の円筒部材11の軸方向一方側に設けられる。ノズルボディ51は、軸方向に貫通穴51hを有し、貫通穴51hの軸方向一方側に弁体70の弁室60を有する。貫通穴51h内には、プランジャ10のロッドピン12が設けられる。本実施形態において、ノズルボディ51は、円柱状であり、軸方向一方側と他方側で径が異なる2つのボディ部511及び512からなる。軸方向一方側のボディ部511の貫通穴51hには、弁室60が設けられる。軸方向他方側のボディ部512は、ボディ部511よりも大径であり、貫通穴51hの径方向内側にロッドピン12が設けられる。
弁室60は、弁体70を収容する。弁体70は、例えば球状であり、直径が第1弁孔61の内径より大きく、弁室60の内径より小さい。弁室60の径方向内側面には、径方向内側に向かって突出する複数のガイド材63が設けられる。ガイド材63は、弁体70の軸方向の移動をガイドする。
駆動部1bは、コイル22に電圧を印加する。電圧の印加によりコイル22から磁束が発生する。例えば、磁束は、コア25、プランジャ10の円筒部材11、ガイド27、プレート29及びカバー30を流れて、コイル22へ戻る。すなわち、コア25、プランジャ10、ガイド27、プレート29及びカバー30によって、永久磁石23とは別のコイル22による磁気回路が構成される。コイル22の磁気回路における磁束の向きは、コイル22に流れる電流の向き、すなわち駆動部1bによって印加される電圧の極性によって反転する。
検出回路1eは、電磁弁1aを構成する各部材のうち、流路を開くか閉じるかによって、すなわち弁体70が軸方向一方側と他方側のいずれに位置するかによって、接触状態と非接触状態が切り替わる2つの部材間の電流を検出する。
判別部1fは、検出回路1eにおいて検出した電流値に基づいて、弁体70の位置が流路を開く軸方向一方側と流路を閉じる他方側のいずれの位置であるかを判別する。
上述のように、電磁弁1aでは、永久磁石23の磁気回路によって、円筒部材11を軸方向他方側に吸引する吸引力が生じる。
図3に示すように、円筒部材11が軸方向他方側に位置した状態では、永久磁石23の磁気回路において円筒部材11とコア25間に生じる吸引力は、図2に示す状態よりも大きい。この円筒部材11に対する永久磁石23の吸引力とインポート81から流入する流体の圧力とを足し合わせた力は、バネ26の付勢力よりも大きいため、コイル22に電圧が印加されていない状態であっても、図3に示す状態が保持される。
電磁弁1aは、電圧を一定時間印加して弁体70の位置を移動させた後は、電圧の印加を停止しても移動させた弁体の位置を保持できる自己保持型である。そのため、電磁弁システム100が非稼働状態に切り替わると、次の稼働時に弁体70が軸方向一方側と他方側のいずれに位置しているかが把握できない。本実施形態の電磁弁装置1では、下記処理手順によって弁体70の位置を把握することができ、開閉駆動を正確に行うことができる。
図4に示すように、エンジンの稼働開始の操作に応じて、電磁弁システム100が稼働状態に切り替わると、電源2cから駆動部1bへ電力供給が開始される。また、コントロールユニット2dから駆動部1bに稼働開始信号T1が入力される。
稼働開始後、判別部1fにより弁体70は流路を閉じる位置にあると判別され、図5に示すように、稼働開始後に流路を開く指示が入力された場合、駆動部1bは、+10Vの正の電圧を100msの一定時間だけ印加した後、電圧の印加を停止する。これにより、弁体70は軸方向一方側の流路を開く位置に移動する。その後、コントロールユニット2dから流路を閉じる指示が入力されると、駆動部1bは−10Vの負の電圧を100msの一定時間だけ印加した後、電圧の印加を停止する。これにより、弁体70が流路を閉じる軸方向他方側に位置する。
図6に示すように、駆動部1bは、流路を開く時の正の極性の第1電圧として+10Vの電圧を一定時間だけ印加した後、次に流路を閉じる時まで+2.5Vの第2電圧の印加を継続する。次に流路を閉じる時、駆動部1bは負の極性の第1電圧として−10Vを印加するのではなく、−10Vよりも電圧値の絶対値が小さい−2.5Vを印加して、流路を閉じる位置に弁体70を移動させる。次に流路を開く時まで、−2.5Vの電圧印加を継続することにより、流路を閉じる位置をより安定して保持することができる。
図7に示すように、駆動部1bは、+2.5Vの第2電圧を印加して流路を開く位置を保持した後、流路を閉じる時に0Vの電圧を印加することにより、流路を閉じる位置に弁体70を移動させることができる。
電磁弁1aを構成する各部材のうち、弁体70の位置によって接触状態と接触状態が切り替わる2つの部材は、上記円筒部材11とロッドピン12に限らず、コア25とプランジャ10であってもよい。導線92は、コア25とプランジャ10間に流れる電流を検出できる位置に配線すればよく、例えば図2及び図3においてガイド27に接続していた導線92をコア25に接続すればよい。この場合、検出回路1eを構成する各部材は、導電体とする。
電磁弁1aを構成する各部材のうち、弁体70の位置によって接触状態と接触状態が切り替わる2つの部材は、ロッドピン12と第2弁孔62であってもよい。この場合、検出回路1eを構成する各部材は、導電体とする。プランジャ10及び弁体70の位置が軸方向一方側に保持されたとき、ロッドピン12と第2弁孔62は接触状態となる。また、プランジャ10及び弁体70の位置が軸方向他方側に保持されたとき、ロッドピン12と第2弁孔62は離間して非接触状態となる。よって、ロッドピン12と第2弁孔62間の電流値を検出することにより、弁体70の位置を容易に判別することができる。
例えば、判別部1fは、電磁弁装置1の外部に設けられてもよく、コントロールユニット2dが判別部1fとして機能してもよい。
1 電磁弁装置
1a 電磁弁
10 プランジャ
11 円筒部材
12 ロッドピン
22 コイル
23 永久磁石
26 バネ
61 第1弁孔
70 弁体
81 インポート
82 アウトポート
91 端子
92 導線
1b 駆動部
1e 検出回路
1f 判別部
2c 電源
2d コントロールユニット
Claims (15)
- 軸方向に貫通穴を有する円筒状のボビンと、
前記ボビンの周面に巻き回されたコイルと、
磁性体部を有し、前記ボビンの貫通穴内を軸方向に移動可能なプランジャと、
前記ボビンの貫通穴内において、前記プランジャの軸方向他方側に設けられるコアと、
前記コアの軸方向他方側に設けられ、前記プランジャを軸方向他方側に吸引する永久磁石と、
前記プランジャを軸方向一方側に付勢するバネと、
前記プランジャの軸方向一方側に配置され、前記プランジャの軸方向一方側に接触することにより軸方向に移動して、流体の流路を開閉する弁体と、を有する電磁弁と、
前記コイルに電圧を印加する駆動部と、
を有する電磁弁システムであって、
前記駆動部は、正又は負の極性のうち、一方の極性の電圧を前記コイルに印加することで、前記プランジャに、軸方向一方側に向かう、前記永久磁石の吸引力より大きい磁力を付与し、他方の極性の電圧を前記コイルに印加することで、軸方向他方側に向かう、前記バネの付勢力より大きい磁力を付与し、
前記電磁弁は、
前記プランジャとともに前記弁体の位置が軸方向他方側に保持された状態で、前記駆動部により軸方向一方側へ向かう磁力が付与されると、前記プランジャとともに前記弁体が軸方向一方側へ移動し、前記バネの付勢力によって前記プランジャ及び前記弁体の位置が軸方向一方側に保持され、
前記プランジャとともに前記弁体の位置が軸方向一方側に保持された状態で、前記駆動部により軸方向他方側へ向かう磁力が付与されると、前記プランジャとともに前記弁体が軸方向他方側へ移動し、前記永久磁石の吸引力によって前記プランジャ及び前記弁体の位置が軸方向他方側に保持され、
前記電磁弁を構成する各部材のうち、前記弁体が軸方向一方側と他方側のいずれに位置するかによって接触状態と非接触状態が切り替わる2つの部材間の電流を検出する検出回路と、
前記検出回路において検出した電流値に基づいて、前記弁体の位置が前記軸方向一方側と他方側のいずれであるかを判別する判別部と、をさらに有し、
前記駆動部は、前記判別部により判別した前記弁体の位置に基づいて、前記コイルに対して前記正又は負の極性のいずれか一方の電圧の印加を行う
電磁弁システム。 - 前記駆動部は、正又は負のいずれか一方の極性の第1電圧を一定時間印加して、前記弁体を軸方向一方側又は他方側のいずれか一方に位置させる
請求項1に記載の電磁弁システム。 - 前記駆動部は、前記第1電圧を一定時間印加して、前記弁体を軸方向一方側又は他方側のいずれか一方に位置させた後、電圧の印加を停止する
請求項2に記載の電磁弁システム。 - 前記駆動部は、前記第1電圧を一定時間印加して、前記弁体を軸方向一方側又は他方側のいずれか一方に位置させた後、前記第1電圧よりも0Vに近い第2電圧を印加する
請求項2に記載の電磁弁システム。 - 前記2つの部材は、前記コアと前記プランジャであり、
前記プランジャ及び前記弁体の位置が軸方向一方側に保持されたとき、前記コアと前記プランジャは離間して非接触状態となり、
前記プランジャ及び前記弁体の位置が前記軸方向他方側に保持されたとき、前記コアと前記プランジャは接触状態となる
請求項1から4のいずれか一項に記載の電磁弁システム。 - 前記プランジャは、
軸方向他方側が開口した磁性体からなる円筒部材と、
前記円筒部材の軸方向一方側に接触し、軸方向に移動可能に配置された非磁性のロッドピンと、からなる
請求項1から4のいずれか一項に記載の電磁弁システム。 - 前記2つの部材は、前記円筒部材と前記ロッドピンであり、
前記プランジャ及び前記弁体の位置が軸方向一方側に保持されたとき、前記円筒部材と前記ロッドピンが接触状態となり、
前記プランジャ及び前記弁体の位置が前記軸方向他方側に保持されたとき、前記円筒部材が前記ロッドピンから離間して非接触状態となる
請求項6に記載の電磁弁システム。 - 前記電磁弁は、
前記円筒部材の軸方向一方側に設けられ、軸方向に貫通穴を有するノズルボディと、
前記ノズルボディの貫通穴の軸方向一方側に設けられる前記弁体の弁室と、
前記弁室の軸方向一方側に連通するインポートと、
前記弁室の軸方向他方側に連通するアウトポートと、
前記弁室に設けられ、前記アウトポートに連通する第1弁孔と、を有し、
前記ロッドピンは、前記ノズルボディの貫通穴内に設けられ、
前記弁体は、前記第1弁孔より大径の球状であり、前記ロッドピンとともに、前記軸方向一方側に移動して前記第1弁孔から離間することで前記インポートと前記アウトポート間の流路を開き、軸方向他方側に移動して前記第1弁孔と接触することで前記流路を閉じる
請求項6に記載の電磁弁システム。 - 前記ノズルボディは、
前記弁室より軸方向他方側において前記ノズルボディの貫通穴に連通するドレインポートと、
前記ノズルボディの貫通穴に設けられ、前記ドレインポートに連通する第2弁孔と、を有し、
前記ロッドピンは、
前記第2弁孔より軸方向他方側に位置する円柱状のロッド部と、
前記ロッド部の軸方向一方側に繋がる円柱状のピン部であって、前記ロッド部より小径のピン部と、を有し、
前記ロッド部は、軸方向一方側が前記ピン部に向かうにしたがって小径となるテーパー状の弁部を有し、
前記第2弁孔の内径は、前記ロッド部の外径より小さく、前記ピン部の外径より大きく、
前記弁部は、前記ロッドピンが軸方向一方側に移動すると、前記第2弁孔に接触して前記ドレインポートへの流路を閉じ、前記ロッドピンが軸方向他方側に移動すると、前記第2弁孔から離間して前記ドレインポートへの流路を開く
請求項8に記載の電磁弁システム。 - 前記2つの部材は、前記ロッドピンと前記第2弁孔であり、
前記プランジャ及び前記弁体が軸方向一方側に保持されたとき、前記ロッドピンと前記第2弁孔が接触状態となり、
前記プランジャ及び前記弁体が軸方向他方側に保持されたとき、前記ロッドピンと前記第2弁孔が非接触状態となる
請求項9に記載の電磁弁システム。 - 前記電磁弁は、
軸方向に沿った円筒状の磁性体であって、前記ボビンの貫通穴内の軸方向一方側に設けられるガイドと、
円環状の磁性体であって、前記ボビンの軸方向一方側に設けられるプレートと、
軸方向一方側に開口部を有する有底円筒状の磁性体であって、前記永久磁石の軸方向他方側と前記ボビン及び前記コイルの径方向を覆い、前記開口部周縁に前記プレートと接触する加締め部を有するカバーと、を有し、
前記プランジャの前記円筒部材は、前記ガイドの径方向内側に配置される
請求項6から10のいずれか一項に記載の電磁弁システム。 - 前記バネは、前記円筒部材の径方向内側に配置され、軸方向他方側が前記コアと接触し、軸方向一方側が前記円筒部材の径方向内側の底面と接触する
請求項6から11のいずれか一項に記載の電磁弁システム。 - 前記電磁弁システムは、エンジンの変速機に供給するオイルの油圧制御システムであり、前記エンジンが稼働開始すると前記電磁弁の駆動を開始し、前記エンジンが稼働停止すると前記電磁弁の駆動を停止する
請求項1から12のいずれか一項に記載の電磁弁システム。 - 軸方向に貫通穴を有する円筒状のボビンと、
前記ボビンの周面に巻き回されたコイルと、
磁性体部を有し、前記ボビンの貫通穴内を軸方向に移動可能なプランジャと、
前記ボビンの貫通穴内において、前記プランジャの軸方向他方側に設けられるコアと、
前記コアの軸方向他方側に設けられ、前記プランジャを軸方向他方側に吸引する永久磁石と、
前記プランジャを軸方向一方側に付勢するバネと、
前記プランジャの軸方向一方側に配置され、前記プランジャの軸方向一方側に接触することにより軸方向に移動して、流体の流路を開閉する弁体と、を有する電磁弁と、
前記コイルに電圧を印加する駆動部と、
を有する電磁弁装置であって、
前記駆動部は、正又は負の極性のうち、一方の極性の電圧を前記コイルに印加することで、前記プランジャに、軸方向一方側に向かう、前記永久磁石の吸引力より大きい磁力を付与し、他方の極性の電圧を前記コイルに印加することで、軸方向他方側に向かう、前記バネの付勢力より大きい磁力を付与し、
前記電磁弁は、
前記プランジャとともに前記弁体の位置が軸方向他方側に保持された状態で、前記駆動部により軸方向一方側へ向かう磁力が付与されると、前記プランジャとともに前記弁体が軸方向一方側へ移動し、前記バネの付勢力によって前記プランジャ及び前記弁体の位置が軸方向一方側に保持され、
前記プランジャとともに前記弁体の位置が軸方向一方側に保持された状態で、前記駆動部により軸方向他方側へ向かう磁力が付与されると、前記プランジャとともに前記弁体が軸方向他方側へ移動し、前記永久磁石の吸引力によって前記プランジャ及び前記弁体の位置が軸方向他方側に保持され、
前記電磁弁を構成する各部材のうち、前記弁体が軸方向一方側と他方側のいずれに位置するかによって接触状態と非接触状態が切り替わる2つの部材間の電流を検出する検出回路と、
前記検出回路において検出した電流値に基づいて、前記弁体の位置が前記軸方向一方側と他方側のいずれであるかを判別する判別部と、をさらに有し、
前記駆動部は、前記判別部により判別した前記弁体の位置に基づいて、前記コイルに対して前記正又は負の極性のいずれか一方の電圧の印加を行う
電磁弁装置。 - 軸方向に貫通穴を有する円筒状のボビンと、
前記ボビンの周面に巻き回されたコイルと、
磁性体部を有し、前記ボビンの貫通穴内を軸方向に移動可能なプランジャと、
前記ボビンの貫通穴内において、前記プランジャの軸方向他方側に設けられるコアと、
前記コアの軸方向他方側に設けられ、前記プランジャを軸方向他方側に吸引する永久磁石と、
前記プランジャを軸方向一方側に付勢するバネと、
前記プランジャの軸方向一方側に配置され、前記プランジャの軸方向一方側に接触することにより軸方向に移動して、流体の流路を開閉する弁体と、
を有する電磁弁であって、
前記プランジャとともに前記弁体の位置が軸方向他方側に保持された状態で、正又は負の極性のうち、一方の極性の電圧が前記コイルに印加され、前記プランジャに、軸方向一方側に向かう、前記永久磁石の吸引力より大きい磁力が付与されると、前記プランジャとともに前記弁体が軸方向一方側へ移動し、前記バネの付勢力によって前記プランジャ及び前記弁体の位置が軸方向一方側に保持され、
前記プランジャとともに前記弁体の位置が前記バネの付勢力によって軸方向一方側に保持された状態で、他方の極性の電圧が前記コイルに印加され、軸方向他方側に向かう、前記バネの付勢力より大きい磁力が付与されると、前記プランジャとともに前記弁体が軸方向他方側へ移動し、前記永久磁石の吸引力によって前記プランジャ及び前記弁体の位置が軸方向他方側に保持され、
前記電磁弁を構成する各部材のうち、前記弁体が軸方向一方側と他方側のいずれに位置するかによって接触状態と非接触状態が切り替わる2つの部材間に流れる電流を取り出す2つの導線と、
前記2つの導線にそれぞれ接続され、前記各導線により取り出した電流を出力する2つの端子と、をさらに有する
電磁弁。
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JP2017249510A JP7096993B2 (ja) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 電磁弁システム、電磁弁装置及び電磁弁 |
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