JPH02292586A - 電気機械式弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電気機械式弁装置もしくは比例ソレノイド弁に
関し、更に詳細には、長いカップ状アーマチュア及び磁
束密度の最も高い領域近くに配置された非磁性シートを
利用する比例ソレノイド弁に関し、ソレノイドの電気巻
線に電流が流れないとき実質的に圧力差がゼロであるゼ
ロバイアスを与える。

（従来技術） 液体又は空気の流れを制御するのに電磁力を使用する種
々のソレノイド弁が開発されてきた。特に、このような
弁はオンーオフ形式で流体の流れを制御しようとしてい
る。調整が必要とされるところでは、二つの弁がタイミ
ングをとって交げに動作させて使用され、タイミングと
二つの入力との関数である出力を与える。

この形式の調整は、弁のアーマチュアが二つの対向して
配置されたシートの間で動作して大気圧の流体と高圧又
は低圧の流体との混合を許容する単一の装置で行われて
きた。このような弁において、大きな質量の鉄のアーマ
チュアが第１のシートに対してばねで偏倚されシートを
通る流体の流れを阻止するのに利用されている。この位
置にあるとき、大気圧の流体は第２のシートを通して弁
に入る。適当なときに、電気巻線に電流が流されかつア
ーマチュアに対するばねの力が磁束による磁力より小さ
くなりかつアーマヂュアは弁の反対側に配置された第２
のシートと接触するまで空隙を移動ずる。アーマチュア
が第２のシートと接触すると大気圧の流体が第２のシー
トを介して弁内に入るのを阻止される。高圧（大気圧よ
り高い圧力）源又は真空（大気圧より低い圧力）源の流
体が第１のシートを介して入れる。

サイクルの後において、電気巻線の電流が減少されソレ
ノイドは除勢されてばねの力がアーマチュアへのヒステ
リシス効果に打ち勝ち、アーマチュアを第１のシートの
方に移動させる。これにより高圧流体源又は真空流体源
から第！のンートを通して流体が流れるのを阻止しかつ
大気圧の流体が第２のシートを介して弁内に入るのを許
容する。

この才ンーオフ形式において、アーマチュアは流体が第
１の又は第２のシートを介して弁内に入るのを交互にか
つ周期的に許容する。第１及び第２のシートを通した入
力を交互に開閉するように制御されたデューティサイク
ル（ｄｕｔｙ　ｃｙｃｌｅ）を作用させることによって
、弁は所望の出力圧力の近似値を与えるようにする。し
かしながら、このような弁ではこのオンーオフの電気的
調整を介して適切な速度及び出力圧力の制御を行うこと
ができず、電気巻線への電流の入力と弁からの差圧出力
との間に直線関係を与えることができない。このような
装置はしばしばフィードバック又は閉ループ動作が必要
になる。

これらの従来の弁はボール弁に関連して動作する複雑な
組立体を使用している。これらの従来の弁の他の形式は
流体の流れに対して電磁力を釣り合わせるフラッパ型の
弁を利用している。

これらの従来のソレノイド弁の欠点及び複雑さの多くは
米国特許第４．５３４，３７５号及び第４．７１５，３
９６号の比例ソレノイド弁によって除去された。前述の
比例ソレノイド弁の開発により真空源と周囲との間で電
磁組立体の電気巻線への附勢レベルを変えることによっ
てヂャンバ内の差圧を調節する機構が提供された。この
弁は真空源と差圧チャンバとの間の流体導管内に制限部
を備えている。このような制限部は動作に必要な流体流
量を実質的に紘少する。従来技術の弁の大きな質量のア
ーマチコアは小さい質…のアーマチュアによって代えら
れ、その小さい質重のアーマチュアは迅速な応答を与え
て比例制御を行い、電気巻線と出力差圧との間に近似の
直線関係をもたらす。

比例ソレノイド弁の開発により、また、磁束回路中の一
連のセグメントのうち一つのセグメントの調整が可能な
弁が提供された。セグメントの調整により電流対差圧曲
線の設定点を変えることが許容される。その結果、電流
対差圧の関係に対する制御が大幅に改善された。これに
より測定に対するフィードバック又は閉ループ動作の要
求が排除された。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、磁束回路の最も高い磁束密度の領域と
関連した効率をより良く利用する比例ソレノイド弁を提
供することである。

本発明の他の目的は、非磁性シートと磁束回路の最も高
い磁束密度の領域内の電気巻線の中央に配置されたシー
トのあるアーマチュアの一部を有する比例ソレノイド弁
を提供することである。

本発明の他の目的は、電流値ゼロに対してゼロ差圧を与
えるように形作られたアーマチュアを備えている比例゛
ノレノイド弁を提供することである。

本発明の他の目的は、上記目的に適いかつ製作費を最小
限にできる比例ソレノイド弁の製造方法を提供すること
である。

本発明の他の］１的は、上記目的に適いかつ低流量特性
を保ちながら最適の応答速度及び出力を与える比例ソレ
ノイド弁を提供することである。

（課題を解決するだめの手段） 本願の一つの発明による電気機械式弁装置は、軸方向区
域を有する電気巻線と、複数の隣接する磁気セグメント
を含み、磁束通路を限定する前記電気巻線用の磁束回路
であって、前記軸方向区域の一部に亙って伸びて流体通
路を限定するほぼ円筒状の中央セグメント、外側セグメ
ント及び＋Ｗｊ記流体通路の第１の端部に隣接する端部
セグメントを有する磁束回路と、ｉｉｉ記軸方向区域内
で流体通路の他端に整合されかつその他端近くに配置さ
れた中央開口を有する環状の非磁性のシート手段と、前
記セグメントの一つを備えていて非磁性のシート手段に
隣接して位置決めされかつ前記軸方向区域に沿って可動
な磁気閉鎖手段であって、流体通路及びシート手段の中
央通路を通Ｉ，た所定の圧力差によって生起された流体
の流れが電気巻線の附勢レベルを変えることによって調
整され得るように磁束通路を作る磁気閉鎖手段と、前記
磁気閉鎖手段を囲みかつ前記磁気閉鎖手段の運動を前記
軸方向区域にほぼ平行に束縛するように前記シート手段
に隣接して円筒状部分を有するチャンバを限定する手段
とを備え、前記磁気閉鎖手段の少なくとも部分的に前記
軸方向区域内にありかつ前記シート手段に対向する位置
とそこから離れた位置との＋１ｆｉで移動可能に構成さ
れている。

本願の他の発明は、中央の磁束軸線を有する電気巻線と
、一つがほぼ円筒状のセグメントである複数の磁気セグ
メントと、環状の非磁性のシート部材と、磁気閉鎖手段
と、前記電気巻線をほぼ囲むボビン手段を含む円筒状の
チャンバを限定する手段と、流体チャンバを限定するハ
ウジング手段とを備え、前記流体チャンバ内の圧力差が
電気巻線の附勢レベルを変えることによって調整され得
る電気機械式弁装置の製造方法において、磁気セグメン
トを組み立てて磁束回路を形成し、前記ほぼ円筒状のセ
グメントを前記磁束軸線と整合して流体通路を限定する
こと、前記シート部材を前記ボビン手段の中心を通る垂
直軸線のほぼ中央近くに配置すること、前記円筒状のセ
グメントの第１端を＋ｔＱ記シート部材近《に配置して
前記流体通路用の中央開１」を限定すること、前記流体
通路に関して移動するように前記閉鎖手段を前記中央開
［］に隣接して配置すること、前記非磁性のソーｌ一部
材及び前記磁気閉鎖手段の一部を＋ｉｉｉ記円筒状のチ
ャンバ手段内で囲むことであって、前記円筒状のヂャン
バ手段が前記磁気閉鎖手段の運動を前記環状のシート部
材に対向する位置とそこから離れた位置との間で前記流
体通路の長手方向軸線にほぼ平行に束縛すること、前記
中央開口及び前記閉鎖手段を前記ハウジング手段内に囲
んで前記全体的に円筒状のセグメントの他端と前記流体
チャンバとの間で流体通路を限定すること、前記セグメ
ントの少なくとも一つを隣接するセグメントに関して物
理的に移動するように取り付けて空隙を限定すること、
前記電気巻線に所定の電流を流すこと、ｎｊｉ記流体ヂ
ャンバ内の圧力に関して相対的に正圧である圧力を前記
円筒状のセグメントの前記他端に加えること、移動可能
なセグメントを調節して１１４記空隙を変えかつ前記所
定の電流に対して前記流体チャンバ内に所望の圧力差を
発生させること、を含んで構成されている。

（作　用） 本発明のゼロバイアス比例ソレノイド弁は比例ソレノイ
ド弁に新しいアプローチをもたらす。本発明の弁は、非
磁性シートを最も磁束密度の高い位置の近くであるがそ
の位置とアーマヂュアとの間に配置することによって、
迅速な応答性と反復性を有する弁を提供する。更に、基
部に平らなディスク部材のある長いアーマチュアを利用
することにより、真空源への開口に接触する平らな部分
により、ゼロバイアスのよりａ効な弁が提供される。

すなわち、ソレノイドの電気巻線に電流が流れていない
とき真空源からの流体の漏れが実質的に除去される。

本発明の一つの実施例によれば、電気機械式弁装置は電
気巻線と磁束通路を限定する磁束回路とを有し、その磁
束回路は複数の隣接する磁気セグメントを有している。

セグメントは全体的に円筒状の中央セグメントと、外側
セグメントと、端部セグメントとを含んでいる。端部セ
グメントは中央セグメントによって少なくとも部分的に
限定される流体通路の一端に隣接している。セグメント
の少なくとも一つは弁の穴内で磁束通路に関して物理的
に移動可能で、磁束通路内にある一つの磁気セグメント
の一部及び移動可能なセグメントに隣接する空隙の長さ
を調整する。物理的に移動可能とは本発明の目的を達成
するあらゆる調整、回転、移動、運動又は運動の変更を
意味する。「空隙−１の語は、空気、非磁性の固体又は
その組み合わせから成る磁束通路を含む。

装置は、流体通路の出口端と整合されかつその近くに配
置された中央開口を有する非磁性シート部材を備えてい
る。シート部材は、好ましくは、ボビン又は電気巻線用
のその他の支持体の中心を通る垂直軸線すなわち長手方
向軸線のほぼ中央近くに配置される。装置は、非磁性シ
ートに隣接して配置されかつ最大磁束の位置から有効に
隔てられた磁気閉鎖部材を備えている。閉鎖部材は磁気
セグメントの一つを含み、磁束通路を形成する。

ンート及び閉鎖部材によって限定される開口は、差圧チ
ャンバ内の所定の差圧が電気巻線への附勢レベルを変え
ることによって調整され得るように、差圧チャンバと連
通ずる。磁束通路に沿っての調整可能なセグメントの移
動は磁気抵抗を変え、それに応じて電気巻線への与えら
れた附勢レベルに対する弁装置の応答性を調整して要求
された差圧を与えるのに効果がある。これは製造時に通
常行われる調整であり、その後の測定（　ｃａｌ　ｉｂ
ｒａｔｉｏｎ）又は閉ループ動作の必要性を除去する。

本発明の装置は、非磁性シート部材及び磁気閉鎖部材の
少なくとも一部を囲みかつそれらによって部分的に限定
されたチャンバを備えている。チャンバは少なくとも部
分的に壁によって限定され、その壁は円筒状でかつアー
マチュアの運動を磁束源の長手方向軸線にほぼ平行に束
縛し、かつ好ましくは電気巻線を支持するボビンを備え
ている。

アーマチュアは小さい質ｍの長いカップ状部材である。

アーマチコアは１１Ｚらな端部と基部で終わっている長
い壁部分とを備えている。壁部材に基部近くに切欠きが
形成され、アーマヂュアの基｝１！Ｊを通る流体の流れ
を許容している。弁装置の他の実施例はアーマヂュアの
基部に平らなディスク部材を備えている。平らなディス
ク部材は一連のぎざぎざによってアーマチュア内に保持
されている。

電気巻線に電流が流れていないとき、平らなディスク部
材はアーマチュアのンー１・に当接して正まり、差圧チ
ャンバ内外への空気の漏れを阻止している。他の実施例
において、オリフィス制限部がアーマヂュアのシート内
に配置されている。他の実施例にお゛いて、アーマチュ
アはその端部がアーマチュアのシートと接触して真空源
と差圧チャンバとの間の流れをド■比するように形作ら
れている。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第ｌ図及び第２図において、電気機械式弁装置が全体を
ｌＯで示されている。示された好ましい実施例における
弁装置は大気圧の流体を弁に取り入れるための上ポート
ｌ２と、真空源（大気圧より低い圧力）から又はそこへ
流体を通すポート！４とを備えている。出口ポートｌ６
は弁装置内の差圧を取り出すための手段を提供する。圧
力を取り出すための手段は真空モータ、ダイアフラム作
動組立体又は他の形式の圧力応答装置を動作させるため
に利用される。

第３図により詳細に示されている電気機械式弁装置は、
磁束通路のある磁束回路を限定する作用をする複数の隣
接する磁気セグメントを備えている。セグメントは鉄の
外側部材すなわち取付けブラケットｌ８を備え、そのブ
ラケットは好ましくは上部分２０と底部分２２である二
つの部分をａしている。磁束回路にはほぼ円筒状の中央
部材２４がある。中央部材は人口ポート２８及び出口ポ
ート３０のある流体通路２６を限定する中空の通路を有
している。中央部材は鉄又は強磁性の材料である。

中央部材は第４図に更に詳細に示されている。

中央部材は複数の円筒状の部分すなわちセクンヨン３　
１、３　１、３３，３４、３５及び３６で形成されてい
る。内側部分３　２、３　３、３　４、３　５は好まし
くは段状に又はテーパー状になって接続されている。中
央部材の上部分３ｌの第１端部分は円筒状でかつその中
央区域を横切るス〔２１ト３８を備えている。スロット
３８はＬ部分３１の１−而４０から内側セクション３２
の上而４２まで伸びている。

スロットは弁の中央郎材内に流体が多量に流れるのを許
容する。

中央部分の第２の端部すなわち底部分３６は円筒状の構
造でありかつ好ましくは丸い非磁性のシート部材４４の
内側内の垂直軸線に沿って滑動できるような十分な直径
である。中央部材はりブ４７、４８を含みかつ非磁性の
シート部材は弁組立体内に締まり嵌めするリゾ４９を含
んでいる。非磁性のシート）Ｉク材（以ド単にシート）
４４は下而５０と上面５ｌとを備えている。シート４４
は中央を通る通路すなわち穴５２を備えている。中央部
材の底部分３６は非磁性のンート４４のこの通路５２内
で垂直軸線に沿って滑動する。

第６図に最も良く示されている電気巻線５４は中央部材
及び非磁性のンート４４の回りに取り付けられている。

シートは好ましくは巻線の垂直軸線の中央の近くに配置
される。巻線５４は上面、下面及び内周而がボビン５６
内で囲まれていて、そのボビンは通常プラスチック又は
非磁性の材料である。ボビンは円筒状のチャンバ５８を
形成し、そのチャンバは中央部材及び非磁性のシートを
収容するのに使用される。中央部材２４は非磁性のンー
トの上面に接するように又は非磁性のシ一ト４４のＬに
位置決めするように巻線の垂直軸線に沿って調整又は移
動可能である。

巻線は第７図に示される一対の端子６０及び６２に接続
されている。端子は巻線５４に電流を供給できる適当な
電源に接続される。電源は直流電源、方形波発生器、可
変抵抗器、パルス幅変調回路又は信号源として機能する
自動車搭載コンピュータであり得る。

端子６０及び６２はハウジング６４に動作するように取
り付けられている。ハウノング６４は、好ましくはプラ
スヂックで作られ、ボヒン及びそのボビン上の中央部材
用の構造支持体を提供する。

ハウジングは外側部材１８の回りで伸びかつ外側部材の
支持体及び被いを形成する横方向部分６６を有している
。ハウジングはまた中に二つの導管が形成された基部６
８を有している。第１の流体導管７０はポート１６で終
わっている。第２の導管７２はポートｌ４で終わってい
る。二つの導管７０及び７２は流体チャンバ７４と交差
している。

制限部すなわちオリフィス７５が第２の導管７２内に形
成されている。制限部７５はポートＩ４の近くに配置さ
れかつ弁組立体内の流体の流れを制限する。制限部は中
央部材を通る流体通路２６の横断面積より実質的に小さ
な断面積を有する。

中央部材２４の上にフィルタ７６があり、そのフィルタ
は中央部材の上部の回りに嵌まっている。

フィルタは好ましくない物体が弁装置内に入るのを防止
する。フィルタの上には弁装置の内側部品の調整を可能
にするようにハウジング６４から取り外し可能なキャッ
プ７８がある。クリップ８０がハウジング６４に形成さ
れて弁装置の取り付けを可能にしている。

非磁性のシートの下には磁気閉鎖部材すなわちアーマチ
ュア部材８２（以下アーマチュア）がある。第４図及び
第５図に示されるように、アーマチュアは好ましくは平
らな上部すなわち端部８４及び壁部材８６を有する長い
カップ状部材である。

壁郎材は端部８４から基郎８８に垂れ下がっている。切
欠き９０が基部８８の近くで壁部材に形成され複数の脚
郎９２を形成している。好ましい実施例において、アー
マチュアは４個の脚部を有している。壁部材はアーマヂ
ュアの中空の内側部分を限定している。この中空の内側
部分は第８図に示される流体チャンバすなわち差圧チャ
ンバ７４を与える。差圧チャンバは流体が流れるように
第Ｉ及び第２の導管７０及び７２に接続されている。

アーマチュアはアーマチュアシート部材９６に対して着
座する。アーマチュアシート部材（以下アーマチュアシ
ート）９６はハウジングの基部６８に一体的に形成され
ている。長いアーマチュアンートを使用することにより
、従来技術のソレノイド弁において要求されていたよう
なアーマヂュアを動作位置に保つためのばねは必要ない
。

一般に、ンート４４は真ちゅうのような軟らかい材料で
ありかつアーマチュアは鉄又は鋼のような堅い材料で、
軟らかい材料が堅い材料に接触することにより優れたシ
ールを形成する。シ一ト４４は非磁性のステンレススチ
ールのような堅い材料又はブラスヂックでよい。

アーマヂュアの別の実施例が第８図、第９図及び第ｌＯ
図に示されている。この実施例において、アーマチュア
ｊＩ≦材（以下アーマチュア）８２ａは平らなディスク
部材９８を備えている。平らなディスク部材はアーマヂ
ュアの基部に沿った複数の切込み１００、１０２によっ
てアーマチュア８２ａの基ＩＭζ８８ａ内に保持されて
いる。平らなディスク部材は形が環状でかつその切込み
内に締まり嵌めでなく保持されている。

第９図の代わりの実施例において、第２の導管の制限郎
すなわちオリフィス７５ａはアーマチュア８２２Ｌの基
部のすぐ下に置かれている。この位置においてオリフィ
ス７５ａはアーマチュアシート部材（以下アーマチュア
シート）９６ａとして作用する。平らなシート部材すな
わちディスク郎材９８とオリフィス７５ａとの間のシー
ルは、アーマチュアがアーマチュアンート９６ａに対し
て着座位置にあるとき流体が第２の導管から流体チャン
バ９４内に漏れるのを十分に阻止する。

弁装置の他の別の実施例が第１１図に示されている。こ
の実施例において、アーマチュア８２ｂは長さが短くな
っている。アーマチュアは、磁束回路を作るように、好
ましくは外側部材の端部を少なくとも超えて伸びる。ア
ーマチュアの基部の切欠きはこの実施例では必要でない
。

この実施例において、平らなディスク部材は除去されて
いる。その場所では制限郎すなわちオリフィス７５ｂは
アーマチュア８２ｂ内に伸ばされている。これはアーマ
チュアシート９６ｂをアーマチュア８２ｂの内側内に置
く。アーマチュア８２ｂの端部８４とオリフィス７５ｂ
との間のノールは、アーマチュアがアーマチュアシート
９６ｂに対して着座位置にあるとき流体が第２の導管部
材からヂャンバ内に漏れるのを十分阻止する。漏れの阻
止により本発明のゼロバイアス特性が得られる。アーマ
ヂコア内へのアーマヂュアシ一トの延長部はオリフィス
を有する必要はない。すなわち、アーマチュアンートは
伸長され、オリフィスはポートｌ４の近くの位置に保持
される。

一：つの総ての実施例において、アーマチュア８２の平
らな七部８４は非磁性のシ一ト４４の下而５０の開口に
対して作用する。アーマチュアは間の種々の位置で作用
しかつ完全に閉じた位置と完全に開いた位置を有し、そ
の完全に閉じた位置でアーマヂュアは非磁性のシ一ト４
４に対して着座し、完全に開いた位置でアーマチュア８
２は円筒状のチャンバ５８内で可能な最下端の位置にあ
りかつアーマチュアシ一ト９６に着座している。アーマ
チュアが垂直方向下方に移動することによって開くと、
流体は流体通路２６及び非磁性のシート４４を通りかつ
円筒状のチャンバを介してアーマヂュアの壁部材８６の
外側を回って流体チャンバ７４内に流れる。アーマチュ
アが下方に移動すると非磁性のンートの下而８４とアー
マチュアの平らな七部７４との間に限定される流体開口
が形成される。流体チャンバ７４内の流体は第１及び第
１のポート７０及び７２を介して取り出される。

流体通路の横断面直径は、好ましくは約２．５４ｍ＋＋
＊（０．１００インチ）の才一ダである。非磁性のシ一
ト４４の横断面内径は、好ましくは約５．０８一ｍ　（
　０．２００インチ）のオーダである。これらの直径は
、好ましくは約０．５０８■ｍ　（　０．０２０インチ
）のオーダのオリフィス７５の横断面直径よりも実質的
に大きくなっている。

上述のように、非磁性のンート４４は好ましくは電気巻
線５４の垂直軸線の中央近くに配置され、その位置は電
気巻線の磁束密度の最も高い位置に近い。アーマチュア
はこの磁束密度の高い同じ位置近くに配置される。アー
マチュアの壁部分は磁束回路を完成させるために好まし
くはこの中心位置から下方に伸びている。長さは少なく
とも外側部材ｌ８の底２２の位置までである。

中央部材２４は円筒状のチャンバ５８内で滑動可能であ
る。中央部材の垂直方向への移動は中央部材の底部３６
の下側とアーマチュアの上平坦部との間の空隙の距離を
変更するのに有効である。

この空隙の距離の変更により中央部材、アーマチュア及
び外側部材の磁性の磁束回路の磁気抵抗が変化する。中
央部材はボビン５６の内側に締まり嵌めされているリブ
４７及び４８によってその移動位置に保持され得る。中
央部材への接近は取外し可能なキャップ７８を介して可
能である。中央部材の適切な位置が得られると、中央部
材は溶接又はカプセルで包む等の公知の手段により適所
に固定される。

動作において、磁気閉鎖部材すなわちアーマチュア８２
は電気巻線を通過する電流によって誘導される磁束に急
速に応答する。磁束は中央部材、アーマチュア、外側部
材及びアーマチュアと中央部材との間の空隙の磁束回路
内で巻線によって発生される。電流が電気巻線を流れる
とアーマチュア８２はンート４４に向かって引っ張られ
る。電流が止められると、アーマチュアは重力及び中央
部材を通る流体の力によってアーマチュアシート９６に
向かって降下する。

大気圧より低い圧力（例えば真空）がポートｌ４に加え
られると、真空状態がオリフィスすなわち制限部７５及
び流体導管７２を介して流体チャンバ７４内に通される
。中央部材の人口ポート２８、流体通路２６を通して中
にかつ中央部材の出口ポート３０を通して外に流れる大
気圧の流体の流れにより差圧が流体チャンバ７４内に生
起される。流体は非磁性のシート４４の通路５２、シ一
ト４４とアーマチュア８２との間につくられた開口を通
しかつ円筒状のチャンバ５８内のアーマチュアの壁部材
に沿ってアーマチュアの切欠き９０と通し、流体チャン
バ７４内に流れる。流体チャンバ内の差圧は流体導管７
０及びポートｔ６を介して取り出される。

流体チャンバ７４内の．差圧は電気巻線の電流の附勢レ
ベルを変えるのに応答してアーマチスアの移動により変
えられる。このアーマヂュアの移動は大気圧の流体の流
体チャンバとの連通の度合いを変える。電気巻線を附勢
するとアーマチコアは中央部材に向かって引っ張られ、
重力及びシートの流体開Ｌｌを通る流体の流れに打ち勝
つ。アーマチュアの４二方向への移動は非磁性のシート
によって制限される。

本発明に対するミリアンペアの電流の関数としての差圧
（水銀柱で計った真空）の変化について、の実験による
説明は第１２図に示される。このデータは本発明のソレ
ノイド弁すなわち電気機械式弁装置の−・つの実施例で
実例をプ〔ノットしたものであり、本発明の弁装置の一
般に予期された性質以外の特定の結果を示すものではな
い。

弁装置の中央部材の磁束通路に沿った移動により磁束通
路内にある中央セグメントの郎分を変更する。このよう
な移動はアーマチュアと中央郎材との間の空隙の距離を
変え、それによって磁束回路の磁気抵抗を変える。中央
部材は垂直軸線に沿って移動されて弁の動作に対するｔ
当な設定点を見付ける。設定点が見付かると、中央部材
はそのｆヶ置に固定されかつ弁はその設定点に対する電
流対差圧曲線に沿って動作される。

動作において、アーマチュアはボビンによって形成され
たチャンバ内で垂直に動く。アーマチュアの壁部材の外
側の回りでの流体の流れはアーマチュアが移動するため
のスリーブとして作用する。

流量制限部すなわちオリフィス７５を使用すると弁は低
流量特性を発揮し、アーマチュアの移動を制限すると流
体チャンバ内の差圧が変化する。

アーマチュアンート９６に対してアーマチュアの基部に
平らなディスク部材９８を使用することにより、電流が
断たれかつアーマチュアがアーマヂュアシートに着座し
ているとき真空椋からチャンバへの流体の漏れが阻止さ
れる。これにより本発明の弁装置のゼロバイアス特性す
なわち電流ゼロの状態で出力差圧がゼロの特性が得られ
る。この関係は第１２図のグラフに示されている。更に
、東らなディスク部材９８の下のアーマチュアシート９
６の位置にお！Ｊる才リフィスの配置によりヒステリシ
ス効果が減少される。これはその位置における小さな流
体導管の結果による。

電気巻線内の磁束密度が最も高い位置での又はその近く
でのシ一ト４４の配置により本発明の弁装置の差圧対電
流特性をより良く制御できかつ再現できる。この磁束密
度が最も高い位置での又はその近くでアーマヂュアと中
央部材との間に空隙を設けることによってより効４くが
良く応答性の良い弁が得られる。これにより小さな質量
のアーマヂュアを使用できる。しかしながら、アーマチ
ュアの壁部分は、アーマチュアの全動作位置に対してア
ーマチュアが磁束通路内にあるようにするために、適当
な長さでなければならない。すなわち、アーマチュアの
壁部分はアーマチュアの全動作位置に対して少なくとも
外側部材の底まで伸長しなければならない。

弁装置は磁気セグメントを磁束回路を形成するように組
み立てることによって作られる。アーマヂュアはまず−
Ｌから弁内に挿入され、かっハウジングの基部のアーマ
チュアシ一トに対して乗るようにされる。非磁性のシ一
ト４４がボビンによって限定されるチャンバの中央に押
し込められる。

非磁性のシ一ト４４は、好ましくは、電気巻線の中心を
通る長手力向軸線の中間点すなわち磁束密度が最も高い
点或は位置に可能な限り近く配置される。シ一ト４４に
沿ったリブはシートを所定の位置に保つ締まり嵌めを提
供する。

中央部材がそれから弁の中央でシ一ト４４の上に押し込
められる。電流が電気巻線に流され真空源が真空源ポー
トｌ４に接続される。流体チャンバ内の差圧がポートｌ
６を介して取り出され測定される。中央部材は更に弁の
中央に押し込められ、与えられた真空圧力に対する出力
差圧の適切な設定点に達するまで測定が行われる。その
点において中央部材の位置は溶接その他の適当な手段に
よって更に固定され、弁の残りの部分は、フィルタ及び
キャップが中央部材の上に置かれて組み立てられる。

上記では幾つかの実施例を示したが、本発明をこれらの
実施例に限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気機械式弁装置すなわち比例ソレノ
イド弁の側立面図、第２図は本発明の比例ソレノイド弁
の−１一平面図、第３図は磁束回路を示す第２図の線３
−３に沿って切断した断面図、第４図は磁束回路の幾つ
かの要素をしめす展開図、第５図は第４図の線５−５に
沿って切断した断面図、第６図は本発明の弁の内側部分
の側立面図、第７図は第６図に示された弁郎分の上平面
図、第８図はアーマチュアの基部に平らなディスク部材
を有する本発明の別の実施例の側立面図、第９図は第８
図の実施例の磁束回路の幾つかの要素を示す展開図、第
ｌθ図は第９図の線１０−１０に沿って切断した断面図
、第ＩＩ図はアーマチュアシ一トに接触するように固定
されたアーマチュアの端部を有する本発明の他の実施例
の側立面図、第１２図は電流を関数としての差圧の実験
データをプロットしたグラフである。 ｌＯ：電気機械式弁装置 ＋　２、＋　４　：ポート　　　ｌ８：ブラケット２４
：中央部材　　　　２６二流体通路２８二人口ポート　
　　３０：出ロポート３８：スロット　　　　４４：シ
ート ５４：巻線　　　　　　５６：ボビン ５８：チャンバ　　　　６４：ハウジング７４：流体チ
ャンバ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．軸方向区域を有する電気巻線と、 　複数の隣接する磁気セグメントを含み、磁束通路を限
   定する前記電気巻線用の磁束回路であって、前記軸方向
   区域の一部に亙って伸びて流体通路を限定するほぼ円筒
   状の中央セグメント、外側セグメント及び前記流体通路
   の第１の端部に隣接する端部セグメントを有する磁束回
   路と、 　前記軸方向区域内で流体通路の他端に整合されかつそ
   の他端近くに配置された中央開口を有する環状の非磁性
   のシート手段と、 　前記セグメントの一つを備えていて非磁性のシート手
   段に隣接して位置決めされかつ前記軸方向区域に沿って
   可動な磁気閉鎖手段であって、流体通路及びシート手段
   の中央通路を通した所定の圧力差によって生起された流
   体の流れが電気巻線の附勢レベルを変えることによって
   調整され得るように磁束通路を作る磁気閉鎖手段と、 　前記磁気閉鎖手段を囲みかつ前記磁気閉鎖手段の運動
   を前記軸方向区域にほぼ平行に束縛するように前記シー
   ト手段に隣接して円筒状部分を有するチャンバを限定す
   る手段とを備え、前記磁気閉鎖手段の少なくとも部分的
   に前記軸方向区域内にありかつ前記シート手段に対向す
   る位置とそこから離れた位置との間で移動可能である電
   気機械式弁装置。 ２．前記磁気閉鎖手段が前記軸方向区域にほぼ平行な壁
   部分を有し、前記チャンバが前記磁気閉鎖手段を束縛す
   るように対応する壁を有する請求項１に記載の電気機械
   式弁装置。 ３．ボビンを備え、前記電気巻線が前記ボビンに形成さ
   れかつ前記ボビンが前記中央セグメント及び前記非磁性
   のシート手段を支持している請求項１に記載の電気機械
   式弁装置。 ４．前記ボビンが前記磁性閉鎖手段を束縛するためのチ
   ャンバの壁手段を限定する請求項３に記載の電気機械式
   弁装置。 ５．前記中央セグメント及び非磁性のシート手段が前記
   ボビン内で相対的に移動可能であり、それによって前記
   中央セグメントと前記磁気閉鎖手段との間の空隙が有効
   に調節され得る請求項４に記載の電気機械式弁装置。 ６．前記ボビンが前記チャンバ用の出口ポート及び前記
   チャンバ内の圧力を検知するためのアクセスポートを備
   える弁ハウジングの一部であり、前記出口ポートが流れ
   制限手段を備えている請求項３に記載の電気機械式弁装
   置。 ７．前記磁気閉鎖手段と前記チャンバを限定する手段と
   の間に十分な隙間があって、それらの間で相対的に抑制
   されない流体通路を形成する請求項１に記載の電気機械
   式弁装置。 ８．前記電気巻線の中央軸線に向かって伸びる第２の端
   部セグメントを前記磁気閉鎖手段に隣接して備えている
   請求項１に記載の電気機械式弁装置。 ９．前記磁気閉鎖手段の軸方向部分だけが前記磁束回路
   内にある請求項８に記載の電気機械式弁装置。 １０．前記磁束回路内にある前記磁気閉鎖手段の軸方向
   部分が前記電気巻線の附勢並びに前記中央セグメント及
   び前記非磁性のシート手段の相対的位置によって可変で
   ある請求項９に記載の電気機械式弁装置。 １１．前記空隙を最小にするように前記中央セグメント
   が前記シート手段内に伸びる部分を有する請求項５に記
   載の電気機械式弁装置。 １２．前記閉鎖手段が前記非磁気のシート手段から離れ
   て移動するのを制限するために前記円筒状のチャンバ手
   段が前記カップ内に伸びる延長部を有する請求項１１に
   記載の電気機械式弁装置。 １３．軸方向区域を有する電気巻線と、 　複数の隣接する磁気セグメントを含み、磁束通路を限
   定する前記電気巻線用の磁束回路であって、　前記軸方
   向区域の一部に亙って伸びて流体通路を限定するほぼ円
   筒状の中央セグメント、外側セグメント及び前記流体通
   路の第１の端部に隣接する端部セグメントを有し、前記
   セグメントの少なくとも一つが前記弁装置内で前記磁束
   通路に沿って物理的に移動可能で前記磁束通路内にある
   前記一つのセグメントの部分及び移動可能なセグメント
   の空隙の長さを調整する磁束回路と、 　前記軸方向区域内で流体通路の他端に整合されかつそ
   の他端近くに配置された中央開口を有する環状の非磁性
   のシート手段と、 　前記セグメントの一つを備えかつ非磁性のシート手段
   に隣接して位置決めされた磁気閉鎖手段であって、流体
   通路及びシート手段の中央通路を通した所定の圧力差に
   よって生起された流体の流れが電気巻線の附勢レベルを
   変えることによって調整され得るように磁束通路を作り
   、前記磁束通路に沿った調整可能なセグメントの移動が
   前記磁束通路内の前記セグメントの一つの前記部分及び
   空隙の距離を変えかつそれによって磁束回路の磁気抵抗
   を変え、それに対応して電気巻線の与えられた附勢レベ
   ルに対する弁装置の応答を調節して設定された圧力差を
   与えるのに効果がある磁気閉鎖前記磁気閉鎖手段を囲み
   かつ前記磁気閉鎖手段の運動を前記軸方向区域にほぼ平
   行に束縛するように前記非磁性のシート手段に隣接して
   円筒状のチャンバを限定する手段とを備え、 　前記磁気閉鎖手段が少なくとも部分的に前記軸方向区
   域内にありかつ前記シート手段に対向する位置とそこか
   ら離れた位置との間で移動可能である電気機械式弁装置
   。 １４．前記非磁性のシート手段が前記軸方向区域の中央
   領域に配置されている請求項１３に記載の電気機械式弁
   装置。 １５．前記磁気閉鎖手段は端部が前記非磁性のシート手
   段に隣接している全体的に長いカップ手段である請求項
   １３に記載の電気機械式弁装置。 １６．前記長いカップ手段がほぼ平らな端部材、全体的
   に円筒状の壁部材及び基部を備え、前記壁部材が前記端
   部材から前記基部へ垂れ下がりかつ前記円筒状のチャン
   バを限定する前記手段によって束縛される請求項１５に
   記載の基部電気機械式１７．前記カップ手段が前記軸方
   向区域を越えて伸びる前記壁部材の一部を有する請求項
   １６に記載の電気機械式弁装置。 １８．前記壁部材が前記基部において前記壁部材にほぼ
   直角に配置された実質的に平らなディスク部材を備えて
   いる請求項１６に記載の電気機械式弁装置。 １９．前記カップ手段の基部が前記ディスク部材を前記
   カップ手段の基部内に保つようになっている一連の押込
   み手段を備えている請求項１８に記載の電気機械式弁装
   置。 ２０．前記壁部材が少なくとも一つの切欠き部分を備え
   ている請求項１６に記載の電気機械式弁装置。 ２１．カップ手段の複数の切欠き部分が複数の脚部材を
   限定している請求項２０に記載の電気機械式弁装置。 ２２．前記チャンバからの出口が前記延長部を通り、そ
   れによって前記カップ手段の端部材が前記隔てられた位
   置でそれと共に有効なシールを形成している請求項１９
   に記載の電気機械式弁装置。 ２３．電気巻線と、 　前記電気巻線に磁気的に連結されかつ磁束通路を限定
   する磁束回路であって、複数の隣接する磁気セグメント
   を備え、その複数の磁気セグメントが流体通路を限定す
   るほぼ円筒状の中央セグメントと、外側セグメントと、
   前記流体通路の入口端に隣接する端部セグメントとを含
   む磁束回路と、　前記流体通路の出口端と整合されかつ
   その出口端の回りに配置されていて中央部材を越えて伸
   びている中央開口を有し、その開口が圧力を加えるため
   の区域を限定する環状の非磁性のシート部材と、 　非磁性のシート部材に隣接して位置決めされ、前記中
   央開口をほぼ被うようになっている磁気閉鎖部材と、 　前記非磁性のシート部材に隣接して円筒状のチャンバ
   を限定して前記シート部材及び前記磁気閉鎖部材の少な
   くとも一部を被いかつ前記磁気閉鎖部材の運動を前記環
   状のシート部材に対向する位置とそこから離れた位置と
   の間で前記流体通路の長手方向軸線にほぼ平行に束縛す
   る手段であって、　前記円筒状のチャンバが前記電気巻
   線をほぼ囲むようにボビン手段を備えている手段とを備
   え、　前記中央部材は前記磁束通路内にある前記中央部
   材の一部及び前記中央部材の前記出口端と前記磁気閉鎖
   部材との間の空隙の長さを調節するように前記磁束通路
   に沿って物理的に移動可能であり、　前記磁気セグメン
   トのある前記磁気閉鎖部材は、流体通路及びシート部材
   の中央通路を通した所定の圧力差によって生起された流
   体の流れが電気巻線の附勢レベルを変えることによって
   調整され得るように磁束通路を作り、前記磁束通路に沿
   った中央部材の移動が前記磁束通路内の前記中央部材前
   記一部を変え、前記中央部材と前記閉鎖部材との間の空
   隙の距離を調節しかつそれによって磁束回路の磁気抵抗
   を変え、それに対応して電気巻線の与えられた附勢レベ
   ルに対する弁装置の応答を調節して設定された圧力差を
   与えるのに効果がある電気機械式弁装置。 ２４．前記磁気閉鎖部材が全体的に長いカップ部材であ
   る請求項２３に記載の電気機械式弁装置。 ２５．前記長いカップ部材が実質的に平らな端部材と、
   ほぼ円筒状の壁部材と、基部とを備え、前記壁部材が前
   記端部材から前記基部に垂れ下がっている請求項２４に
   記載の電気機械式弁装置。 ２６．前記カップ部材が前記ボビン手段を越えて伸びる
   前記壁部材の一部を有する請求項２５に記載の電気機械
   式弁装置。 ２７．前記壁部材が少なくとも一つの切欠き部分を備え
   る請求項２５に記載の電気機械式弁装置。 ２８．前記磁気閉鎖部材が前記円筒状のチャンバ手段内
   に位置決めされて前記閉鎖部材と前記円筒状のチャンバ
   手段との間で流体通路を限定する請求項２３に記載の電
   気機械式弁装置。 ２９．前記中央部材が更に第１の端部及び第２の端部を
   有する複数の円筒状部分を備えている請求項２３に記載
   の電気機械式弁装置。 ３０．前記中央部材の第１の端部がそこを通るスロット
   手段を有する請求項２９に記載の電気機械式弁装置。 ３１．前記中央部材の第２の端部が前記非磁性のシート
   部材の近くの位置まで移動可能である請求項２９に記載
   の電気機械式弁装置。 ３２．電気巻線と、 　複数の隣接する磁気セグメントを含む、前記電気巻線
   用の磁束通路を限定する磁束回路であって、　流体通路
   を限定するほぼ円筒状の中央セグメントと、外側セグメ
   ントと、前記流体通路の第１の端部に隣接する端部セグ
   メントとを備える磁束回路と、 　流体通路の他端と整合されかつその近くに配置された
   中央開口を有する環状の非磁気シート部材と、 　磁気シートに隣接して配置されかつ前記磁気セグメン
   トと共に、流体通路及びシート部材の中央通路を通した
   所定の圧力差によって生起された流体の流れが電気巻線
   の附勢レベルを変えることによって調整され得るように
   磁束通路を作る磁気閉鎖手段であって、前記流体通路の
   軸線にほぼ直角な環状の閉鎖面を限定する磁気閉鎖手段
   と、　前記シート部材及び前記磁気閉鎖手段の一部を受
   けかつ前記磁気閉鎖手段の運動を前記環状のシート部材
   に対向する位置とそこから離れた位置との間で前記流体
   通路の長手方向軸線にほぼ平行に束縛するように前記非
   磁性シート部材に隣接して円筒状部分を有するチャンバ
   を限定する手段であって、前記円筒状チャンバ手段が前
   記電気巻線を支持するボビン手段備えている手段と、 　前記開口を介して前記流体通路と連通する流体チャン
   バを限定し、流体導管手段が前記流体チャンバから伸び
   る第１の端部を有し、それによって流体圧力差が前記流
   体通路の他端と前記流体導管手段の他端との間に加えら
   れる手段と、 　前記流体チャンバ内の相対圧力を取り入れる手段と、 　前記流体導管手段内にあってその導管手段内を通る流
   れを制限する制限手段であって、前記制限手段の有効横
   断面積は前記流体導管手段及び前記流体通路の横断面積
   より少なく、前記流体が前記閉鎖手段の位置を動作させ
   るように開口する制限手段とを備え、 　前記セグメントの少なくとも一つは、前記磁束通路内
   にある前記一つのセグメントの一部及び移動可能なセグ
   メントに隣接する空隙の長さを調整するように前記磁束
   通路に沿って弁装置内で物理的に移動可能であり、 　前記磁束通路に沿った調整可能なセグメントの移動が
   前記磁束通路内の前記セグメントの一つの前記部分及び
   空隙の距離を変えかつそれによって磁束回路の磁気抵抗
   を変え、それに対応して電気巻線の与えられた附勢レベ
   ルに対する弁装置の応答を調節して設定された圧力差を
   与えるのに効果があり、 　前記磁気閉鎖手段が、実質的に平らな端部部材と、ほ
   ぼ円筒状の壁部材と、基部とを有する全体として長いカ
   ップ部材であり、前記壁部材が前記端部部材から前記基
   部に垂れ下がり、平らなディスク部材が前記カップ部材
   の基部に沿って配置されている電気機械式弁装置。 ３３．前記平らなディスク部材が、前記巻線の附勢を所
   定の最低値より少なくするために前記流体導管手段の前
   記第１の端部を通る流れを阻止するように、前記流体導
   管手段の前記第１の端部近くに作動するように配置され
   ている請求項３２に記載の電気機械式弁装置。 ３４．前記制限手段が前記流体導管手段の前記第１の端
   部内のアーマチュアシート部材を備えている請求項３３
   に記載の電気機械式弁装置。 ３５．軸方向区域を有する電気巻線と、 　複数の隣接する磁気セグメントを含む、磁束通路を限
   定する前記電気巻線用の磁束回路であって、　流体通路
   を限定するほぼ円筒状の中央セグメントと、外側セグメ
   ントと、前記流体通路の第１の端部に隣接する端部セグ
   メントとを備える磁束回路と、 　前記軸方向区域内において流体通路の他端と整合され
   かつその近くに配置された中央開口を有する第１の環状
   の非磁気シート部材と、 　前記セグメントの一つを含みかつ第１の非磁性のシー
   ト手段に隣接してかつそのシート手段に関して軸方向に
   移動可能である磁気閉鎖手段であって、流体通路及び第
   １の非磁性シート手段の中央開口を通した所定の圧力差
   によって生起された流体の流れが電気巻線の附勢レベル
   を変えることによって調整され得るように、磁束通路を
   作る磁気閉鎖手段と、 　前記磁気閉鎖手段を囲みかつ前記磁気閉鎖手段の運動
   を前記軸方向区域にほぼ平行に束縛するように前記第１
   のシート手段に隣接して円筒状のチャンバを限定する手
   段であって、前記閉鎖手段が少なくとも部分的に前記軸
   方向区域内にありかつ前記第１のシート手段に対向する
   位置とそこから離れた位置との間で移動可能である手段
   と、 　前記中央開口を介して前記流体通路と連通する流体チ
   ャンバ及び第１端を有していて前記流体チャンバから伸
   びる流体導管を限定し、そこにおいて、　流体圧力差が
   前記流体通路の他端と前記流体導管手段の他端との間に
   加えられる手段と、 　前記離れた位置にあるときに前記導管手段と有効なシ
   ールを形成するように前記導管手段と整合されかつその
   導管手段の前記第１端近くに配置された開口を有する第
   ２の環状のシート手段と、　前記流体チャンバ内の相対
   圧力を取り入れる手段と、 　前記流体導管手段内にあってそこを通る流れを制限す
   る制限手段であって、前記流体導管及び前記流体通路の
   横断面積より小さい有効横断面積を有する制限手段と、
   を備えている電気機械式弁装置。 ３６．前記制限手段が前記第２の環状のシート手段を備
   えている請求項３５に記載の電気機械式弁装置。 ３７．前記磁気閉鎖手段が、前記第２のシート手段に対
   向する位置とそこから離れた位置との間で移動するよう
   に配置された偏倚手段を備えている請求項３５に記載の
   電気機械式弁装置。 ３８．前記磁気閉鎖手段が実質的に平らな端部を有し、
   前記偏倚手段が前記磁気閉鎖手段の前記平らな端部を備
   えている請求項３７に記載の電気機械式弁装置。 ３９．前記磁気閉鎖手段が全体的に長いカップ部材と、
   前記カップ部材にほぼ直角に配置された実質的に平らな
   ディスク部材とを有し、前記偏倚手段が前記平らなディ
   スク部材を備えている請求項３７に記載の電気機械式弁
   装置。 ４０．中央の磁束軸線を有する電気巻線と、一つがほぼ
   円筒状のセグメントである複数の磁気セグメントと、環
   状の非磁性のシート部材と、磁気閉鎖手段と、前記電気
   巻線をほぼ囲むボビン手段を含む円筒状のチャンバを限
   定する手段と、流体チャンバを限定するハウジング手段
   とを備え、前記流体チャンバ内の圧力差が電気巻線の附
   勢レベルを変えることによって調整され得る電気機械式
   弁装置の製造方法において、 　磁気セグメントを組み立てて磁束回路を形成し、前記
   ほぼ円筒状のセグメントを前記磁束軸線と整合して流体
   通路を限定すること、 　前記シート部材を前記ボビン手段の中心を通る垂直軸
   線のほぼ中央近くに配置すること、 　前記円筒状のセグメントの第１端を前記シート部材近
   くに配置して前記流体通路用の中央開口を限定すること
   、 　前記流体通路に関して移動するように前記閉鎖手段を
   前記中央開口に隣接して配置すること、　前記非磁性の
   シート部材及び前記磁気閉鎖手段の一部を前記円筒状の
   チャンバ手段内で囲むことであって、前記円筒状のチャ
   ンバ手段が前記磁気閉鎖手段の運動を前記環状のシート
   部材に対向する位置とそこから離れた位置との間で前記
   流体通路の長手方向軸線にほぼ平行に束縛すること、　
   前記中央開口及び前記閉鎖手段を前記ハウジング手段内
   に囲んで前記全体的に円筒状のセグメントの他端と前記
   流体チャンバとの間で流体通路を限定すること、 　前記セグメントの少なくとも一つを隣接するセグメン
   トに関して物理的に移動するように取り付けて空隙を限
   定すること、 　前記電気巻線に所定の電流を流すこと、 　前記流体チャンバ内の圧力に関して相対的に正圧であ
   る圧力を前記円筒状のセグメントの前記他端に加えるこ
   と、 　移動可能なセグメントを調節して前記空隙を変えかつ
   前記所定の電流に対して前記流体チャンバ内に所望の圧
   力差を発生させること、 を含む電気機械式弁装置の製造方法。