JPH0146748B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電磁式比例流量制御弁の駆動方式の
改良に関するものである。

従来この種の電磁式比例流量制御弁は、固定コ
アと可動コアとの間に生じるサイドフオースのた
めに電磁コイルに付与される直流電流が増加する
場合と減少する場合とでは、たとえ付与される電
流が同一であつても可動コアと一体に変位する弁
体の変位量が異なり、得られる流量にヒステリシ
スを生じていた。このため、電磁コイルに付与す
る電流を同一周期の繰り返しパルスとしてそのデ
ユーテイ比に応じて弁体を振動させながら変位さ
せることによりデイザー効果を得てヒステリシス
を減少させることとしている。ここで、デユーテ
イ比が大きい場合には電磁コイルから電流が十分
放出される前に次のパルスが付与されるので電磁
コイルに流れる電流の脈動幅が小さくなり、デイ
ザー効果が充分に得られにくいものである。とこ
ろが、周期が長くなるに従いデユーテイ比が同一
でも電磁コイルから電流が十分に放出されるから
電流の脈動幅を大きくできるを鑑みてヒステリシ
ス低減のために、繰り返しパルスはその周期を長
いものとしている。

しかしながら、前述の様に周期が長いと、デユ
ーテイ比が小さい場合にはパルスが立下るまでに
電磁コイルに電流が十分流れることとなり電磁コ
イルに流れる電流の脈動幅が大きくなるので、弁
体の振動幅が大きくなりすぎることにより、弁座
に当接する際に大きな当接音を生じるという欠点
があつた。

そこで本発明は、前述の欠点を解消することを
目的とするもので、繰り返しパルスの周期を一定
することなく、デユーテイ比が小さい時には短
く、デユーテイ比が大きい時には長くするよう、
デユーテイ比に応じて少なくとも２段階以上。又
は連続的に変化させた電流により電磁式比例流量
制御弁を駆動することにある。

これにより、デユーテイ比が小さい時には繰り
返しパルスの周期が短いから、電磁コイルに流れ
る電流の脈動幅が小さく弁座付近に振動している
弁体の振動幅が狭くなり、弁体が弁座に当接する
際の当接音を低減できる。従つて、本発明の目的
とするヒステリシスを減少させながら弁体の弁座
への当接音の低減を達成できる。

その上に、デユーテイ比が小さい場合に、従来
弁体の振動幅が大きかつたために特に生じていた
流通する流体の脈動を抑制できるという効果を有
する。

本発明の一実施例について図面に基づいて次に
説明する。第１図は本発明の駆動方式により作動
する電磁式比例流量制御弁Ｖを示す。この電磁式
比例流量制御弁Ｖは、電磁モータ部Vaと、この
電磁モータ部Vaの作動に応答して作動する流量
制御弁部Vbから成る。電磁モータ部Vaは、磁性
材料から成るカツプ状のモータハウジング１０
と、このモータハウジング１０内に配設した電磁
コイル１１、この電磁コイル１１内に同心状に固
定された筒状固定コア１２と、電磁コイル１１の
図中左側部に設けた段付リング状ヨーク１３と、
ヨーク１３および固定コア１２と同軸状に延びる
シヤフト１４と、シヤフト１４と軸方向一体的な
可動コア１５とから成る。ヨーク１３と固定コア
１２との間には非磁性材料から成るスリーブ１６
が介装され、また固定コア１２の右側には絶縁材
料から成るプレート１７が固着されてい。

電磁コイル１１は、ボビン１１Ａに巻回されて
固定コア１２およびスリーブ１６上に取付けられ
ている。固定コア１２は、磁性材料から成り右端
内孔にはシヤフト１４を軸方向へ摺動自在に支承
する非磁性材料からなる軸受１８が同軸的に圧入
嵌合されている。また固定コア１２の左端部に
は、可動コア１５に向けて開口する環状の凹所１
２ｂが設けられている。ヨーク１３は、磁性材料
から成りモータハウジング１０とバルブハウジン
グ１９の間にネジ２９により気密的に固定されて
いる。またヨーク１３の左端内孔には、シヤフト
１４を軸方向へ摺動自在に支承する非磁性材料か
ら成る軸受２０が同軸状に圧入嵌合されている。
可動コア１５は、磁性材料から成り、その右端に
は、固定コア１２に向けて突出し固定コア１２の
凹所１２ｂ内に遊嵌する環状の凸部１５ｂが同軸
的に設けられている。この可動コア１５はシヤフ
ト１４とともに非磁性材料からなるリテーナ２１
を介して係止するスプリング２２により図示原位
置に向けて付勢されており、スプリング２２の弾
撥力は固定コア１２に螺着したプラグ２３により
調整し得る。なおモータハウジング１０の右端
は、カバー部材２５が取付けられ更にその右端
は、エポキシ樹脂２６により充填されており、カ
バー部材２５からはリード線２７が延出してい
る。

流量制御弁部Vbは、シール２８およびヨーク
１３を介してモータハウジング１０に固定される
バルブハウジング１９と、このバルブハウジング
１９の吸気ポート１９ｂと排気ポート１９ａとの
間に設けた弁座３０とシヤフト１４の先端に取付
けられたデイスク弁３１と、このデイスク弁３１
とヨーク１３との間にシヤフト１４と同軸状に配
置されたベローズ３５とから主としてなる。弁座
３１は、バルブハウジング１９内に固定されてい
る。デイスク弁３１の外周部分には、弾性状のゴ
ム３２が被覆されており、弁座３０とデイスク弁
３１との当接は弾性的に受承される。デイスク弁
３１は、シヤフト１４上にフランジ３４ａを有す
るスリーブ３４とともに嵌合され且つシヤフト１
４の左端をカシメすることにより組付けられてお
り、図示原位置においては弁座３０に着座し、ま
た可動コア１５が右方へ移動したとき弁座３０か
ら離れる。ポート１９ａは負圧源に接続されてお
り、またポート１９ｂは大気に連通している。

デイスク弁３１の右側にはベローズ３５が配設
されている。ベローズ３５のヨーク１３側端部
は、フランジ３５ｂになつており、このフランジ
３５ｂの外周部は、バルブハウジング１９の内周
面に設けた凹溝３６内に嵌合された環状弾性シー
ル材３７によつて気密的に固定されている。この
環状弾性シール材３７は、断面が略コの字形の環
状体であり、両側面に設けられた突起３７ａによ
つて凹溝３６内のリング３８およびヨーク１３を
気密的に押圧する。ベローズ３５の内部に形成さ
れた流体室R₀は、デイスク弁３１およびスリー
ブ３４の連通孔３１ａを介して弁座３０の左側の
排気ポート１９ａへ連通するので、流体室R₀に
は常に排気ポート１９ａ内室R₁の圧力が付与さ
れる。

次に本実施例の作動を説明する。本実施例にお
いて、電磁コイル１１が非励磁状態にあるときに
は、スプリング２２の弾撥力によりシヤフト１４
及び可動コア１５が図示原位置に付勢されてい
て、デイスク弁３１は弁座３０に着座している。
このため、ポート１９ａに連通する室R₁とポー
ト１９ｂに連通する室R₂との連通は遮断され、
室R₂から室R₁にエアは流れない。ところで、こ
のときには、室R₁内の負圧が流体室R₀にも付与
されていてデイスク弁３１に作用する両室R₁・
R₂間の差圧による左方への弾圧力はベローズ３
５に作用する両室R₀・R₂間の差圧による右方へ
の押圧力によつて略相殺されている。このため、
デイスク弁３１が弁座３０に過度に押し付けられ
ることはなく、デイスク弁３１の耐久性は損なわ
れない。

また、駆動装置５０から繰り返しパルスの電流
を電磁コイル１１に付与すれば、この電磁コイル
１１に流れる電流により生じる磁束が、モータハ
ウジング１０、固定コア１２、可動コア１５及び
ヨーク１３を通り、ヨーク１３の内周面と可動コ
ア１５の左端部外周面間、及び固定コア１２の凹
所１２ｂと可動コア１５の凸部１５ｂ間に前記電
流の値に応じた吸引力がそれぞれ発生する。しか
して、このときにも、室R₁内の圧力が流体室R₀
にも付与されていて、ポペツト弁３１に作用する
両室R₁・R₂間の差圧による左方への押圧力はベ
ローズ３５に作用する両室R₀・R₂間の差圧によ
る右方への押圧力によつて略相殺されており、シ
ヤフト１４及び可動コア１５にはスプリング２２
の弾撥力のみが作用する。このためのシヤフトお
よび可動コアは前記電流の値に応じて発生する吸
引力に応じて微小振動しながら略比例して右動す
る。

次に、電磁式比例流量制御弁の電磁コイルに付
与するデユーテイ比に応じて周期が変化する繰り
返しパルス波形の電流の発生する駆動装置５０を
第２図に従つて構成と作用を説明する。

比較器５８が“Ｈ”レベルにある場合には抵抗
５６の抵抗値が小さくしてあるので等価的に並列
する抵抗５９，６９に抵抗６０が直列に接続して
いると見なせ、更に、比較器５８が“Ｌ”レベル
にある場合には比較器５８の出力端子がアース電
位となるので等価的に抵抗６９に並列してなる抵
抗５９，６０が直列に接続していると見なせる。
よつて、比較器５８の端子に印加される電圧は
比較器５８が“Ｈ”レベルであるのと“Ｌ”レベ
ルであるのとでは異なり、“Ｈ”レベルでの電圧
V_Hは“Ｌ”レベルでの電圧V_Lより大きな値をと
る。

コンデンサ５５の充電電圧が抵抗６１を介して
比較器５８の端子に印加されている。コンデン
サ５５の充電電圧が比較器５８の端子に印加さ
れる“Ｈ”レベルの電圧V_Hに到達すると、比較
器５８は“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに変化し
比較器５８の出力端子はアース電位となる。これ
により、コンデンサ５５は抵抗５７と抵抗５４を
介して放電するので、コンデンサ５５の電位が比
較器５８の端子に印加されている“Ｌ”レベル
に到達すると比較器５８は“Ｌ”レベルから
“Ｈ”レベルに変化する。以後これを繰り返し、
コンデンサ５５の両端の電位は充放電による三角
波となる。

駆動装置５０にはコンピユータ（図示せず）か
ら出力される信号V_Sが入力されている。この入
力電圧信号V_Sは抵抗５１を介してトランジスタ
５２のベースに供給され、抵抗５３とトランジス
タ５２のベースエミツタ間の入力抵抗とにより定
まるベース電流を入力させるのでトランジスタ５
２のコレクターには入力電圧V_Sに応じた電流が
流れる。抵抗５６の抵抗値は十分小さく設定され
ている。よつて、直列に接続されている抵抗５４
とトランジスタ５２に並列に接続されたコンデン
サ５５は、抵抗５６，５７を介して定電圧源V_CC
から充電されるが、その充電電流は常にトランジ
スタ５２のコレクタ電流分だけ減じられたものと
なる。従つて、入力電圧信号V_Sが大きくなるに
伴いコンデンサ５５の最終充電電圧は低くなるに
もかかわらず、常に抵抗５６，５７及びコンデン
サ５５により定まる時定数で充電されるのでコン
デンサ５５の両端の電圧が所要の値に到達するま
での充電時間は遅くなる。

この様に入力信号V_Sの電圧値が大きくなるに
従つてコンデンサ５５の電圧充電が遅くなるので
比較器５８の端子に印加される電圧に到達する
のに時間を要し、比較器５８の出力端子のレベル
反転が遅くなる。よつて、入力信号V_Sのレベル
が大きい程コンデンサ５５の両端に発生する三角
波の繰り返し周期が長くなる。

一方、抵抗６２によりその端子電圧として検知
して増幅器６３、積分回路６４を経由させること
により、現在電磁式比例流量制御弁Ｖの電磁コイ
ル１１に付与されている脈動する電流波形を入力
信号V_Sと同様の電圧信号に変換する。この電圧
信号と入力信号V_Sとを差動増幅回路６５に入力
させている。これにより、たとえ入力信号V_Sが
変化しても差動増幅回路６５の出力端子には素早
く変化に応じた電圧が出力される。比較回路６６
において、端子に差動増幅回路６５からの出力
電圧を、端子にコンデンサ５５の両端に生じる
三角波をそれぞれ印加すれば、入力信号V_Sの電
圧レベルが大きくなるに従いデユーテイ比も大き
くなる繰り返しパルスが得られる。電磁コイル１
１に付与されて電磁式比例流量制御弁Ｖを駆動す
るに充分な電流を有するように、この繰り返しパ
ルスは増幅回路６７にて電流増幅される。

従つて、前述のようにコンデンサ５５の両端に
生じる三角波は入力信号V_Sの電圧レベルが大き
くなるに伴い周期が長くなるから、入力信号V_S
の電圧レベルが大きくなる即ちデユーテイ比が大
きくなるに応じて周期の長くなる繰り返しパルス
が電磁コイル１１に付与されることになる。この
ように、本発明の駆動方式は従来からの駆動方式
の駆動装置に入力電圧V_Sに応じた電流を流す増
幅器７０を追加するということで容易に駆動装置
５０が構成できるものである。

次に、この様な繰り返しパルスの電流が付与さ
れる時に、電磁コイル１１に流れる脈動する電流
の波形について説明する。

第３図ａ，ｂ，ｃは従来の繰り返し周期一定の
パルス８１ａ，８１ｂ，８１ｃの場合に電磁コイ
ル１１に流れる電流波形８２ａ，８２ｂ，８２ｃ
を示す。第４図ａ，ｂ，ｃは本発明によるデユー
テイ比が大きくなるに応じて周期の長くなる繰り
返しパルス９１ａ，９１ｂ，９２ｃの場合に、電
磁コイル１１に流れる電流波形９２ａ，９２ｂ，
９２ｃを示す。第３図ａと第４図ａはともにデユ
ーテイ比20％の場合を示しており、本発明による
繰り返しパルス９１ａの周期T_4aは従来の繰り返
しパルス８１ａの周期Ｔより短くしているからパ
ルス幅も短い。よつて、本発明のパルス９１ａに
よれば、従来のパルス８１ａに比べるとパルスが
立下るまでには電磁コイル１１に小さな電流が流
れ、そしてパルスが立下るとデユーテイ比が小さ
いので電流を完全に放出することとなり、電磁コ
イル１１に流れる電流の脈動幅が小さくなる。

デユーテイ比が大きくなり50％の場合を第３図
ｂと第４図ｂに示す。ここでは、本発明と従来と
も同一の繰り返しパルス８１ｂ，９１ｂが付与さ
れるので電磁コイル１１に流れる電流８２ｂ，９
２ｂも同一となる。

更にデユーテイ比が大きくなり80％の場合を第
３図ｃと第４図ｃに示す。デユーテイ比が大きい
のでパルスが立下るまでには、電磁コイル１１に
流れる電流は付与されているパルスの有する電流
値となつている。本発明による繰り返しパルス９
１ｃは、その周期T_4cを従来の繰り返しパルス８
１ｃの周期Ｔより長くしているから、立下りの状
態にある時間が長い。よつてパルスが立下つて
後、電磁コイルから電流が充分に放出されること
となり、同一のデユーテイ比であつても繰り返し
周期が長いことから電流の脈動幅が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の駆動方式により駆動される電
磁式比例流量制御弁を示す説明図、第２図は本発
明の駆動方式に用いる駆動装置の一実施例を示す
電気回路図、第３図ａ，ｂ，ｃは従来の駆動方式
による場合の繰り返しパルスと電磁コイルに流れ
る電流波形との関係を示す特性図、更に第４図
ａ，ｂ，ｃは本発明の駆動方式による場合の繰り
返しパルスと電磁コイルに流れる電流波形との関
係を示す特性図。 １１……電磁コイル、３１……弁体、３０……
弁座、Ｖ……電磁式比例流量制御弁、９１ａ，９
１ｂ，９１ｃ……デユーテイ比に応じて周期の変
化する繰り返しパルス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電磁コイルに印加する電流の繰り返しパルス
   のデユーテイ比に応じて弁体を弁座から離間させ
   て流通する流量を制御させる電磁式比例流量制御
   弁において、前記繰り返しパルスの周期をデユー
   テイ比が小さい時には短く、デユーテイ比が大き
   い時には長くするよう、デユーテイ比に応じて少
   なくとも２段階以上又は連続的に変化させた電流
   を前記電磁コイルに印加することにより制御する
   ようにしたことを特徴とする電磁式比例流量制御
   弁の駆動方法。