JPH0324382A - 電磁比例制御弁 - 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】 〔産ごだ上の利用分野〕 本発明は、自動車のオートマチソクトランスミソション
コントロールに使用されるような小形液）土制御弁であ
って、好ましくは人力電流に比例した電磁力が得られ、
それに比例した弁の開度が１ラ；られるようにしたとく
にポベソトタイプの電磁比例制御弁に関する。

〔従来の技術〕

電磁弁を駆動する電磁石のストロークと吸引力との関係
は、ストロークの初めすなわちステータとアーマチュア
の間隙が大きいときには吸引力が小さく、ストロークの
終りすなわちステータとアーマチュアの間隙が小さくな
るに従い急激に増大する傾向がある。しかし、比例制御
弁を駆動する用途には、ストローク位置に関係なく人力
電流値に比例した電磁力が得られるものが望ましい。こ
のための試みは一般用抽圧システムに使用される比例制
御弁用電磁石でもなされており、例えば実公昭５２　−
　５６４４９号公報に記載された第８図に示すものがあ
った。

このアーマチュア２７が吸着されるステータ２９の凹部
外周２０に先細りのテーパ２１を設け、凹部外周と軸方
向に間隙２２を介して対向するアーマチュア２７の周辺
ガイド２８の先端部を先細りにして、アーマチュア２７
がステータ２９に吸着されるときは立上りの吸引力を大
きくし、また、アーマチュアとステータとの隙間ｙが小
さくなるときに吸引力が急激に増大するのを抑えるよう
にしていた。なお、２４は復元スプリングであり、２６
は比例制御弁を駆動するロンドである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述のような直流電磁石を自動車のトラ
ンスごソションコントロール用のような小形高速の比例
制御弁として使用するときは、第７図に点線曲′ｆＩｆ
Ａ’１′＋　　１２Ｚ　　”Ｊ′で示されるように、ま
だ立上りの吸引力が不足であり、また、隙間ｙが小さく
なると吸引力の急上昇が避けられず使用上不十分であっ
た。これを第８図に示す磁束の凍れで分析すると、電磁
石の通電時に周辺ガイド２８からアーマチュア２７を通
る磁束φａは、半径方向に迂回してステータ２９へ移る
磁束ψしと、軸方向に真直にステータに通る磁束φＣと
に分けられ、吸引力としては磁束φＣのみが有効に働ら
く。そして入力電流が大きくなると各磁束φａ，φｂ，
φＣはそれぞれ大きくなる。

本発明は、ストロークの初めには軸方向のるζ支束φＣ
壱大きくして吸引力の立上りを急峻にし、また、ストロ
ークの終りでは磁束φＣが小さくなるようにして吸引力
の急上昇を防止し、ストロークの位置に拘らず入力電流
に比例した吸引力が得られるようにした直流電磁石を仔
する比例制御弁を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

このため、本発明は特許請求の範囲に記載した電磁比例
ｉｔＩｌ１御弁を提供することにより、上述した従来技
術の課題を解決した。

〔実施例〕

第１図は本発明を圧力制御弁に適用したー実施例を示す
概略断面図である。

図において、弁のハウジング３の直上に同軸に固着され
た直流電磁石１の磁気枠であるケース２は、その内部に
絶縁体製のボビン９に巻き付けられた直流コイル８を有
し、コイルの中心孔の上半部を占めるステータ６の上部
は、横方向に拡大されてカバープレート６ａとなり周縁
でケース２と結合されている。ポビン９の内径孔の全長
にわたり非磁性体製のチューブ１０が液密に挿入されて
おり、さらにチューブ１０の内部には上端に先細りのテ
ーパ７ａが付けられた磁性体製の円筒状の１１″１１辺
ガイド７が、その下端でケース２と固着されて上方に延
びステーター６との間に軸方１ｉＪの間隔ｌ９をあけて
設けられている。この同辺ガイド７ゲース２，カバープ
レート６ａ，ステータ６とでｒ．’Ｊ定側の磁気通路が
形成されている。ステータ６の下端面には残留磁気によ
りアーマチュア４の連動を妨げないように、非磁性体の
薄いスベーサｌ１が接着されている。

ｔ＝　ｍ石の中央の空洞部には、アーマチュア４が−ヒ
下摺動自在に配置されている。中心通孔４ｌを存ずるア
ーマチュア４は、その下部４２が周辺ガ・ｆ］７の内径
に緩く嵌合する外径とされているとともに、アーマチュ
アの下降時にガイド７の−Ｌ端に対応する位置から上は
先細りのテーパ４２ａにより、一段小径とされたアーマ
チュア４の中部４３に続いている。この中部４３に続く
アーマチ上ア４の上部４４は、同辺ガイド７上端とステ
ータ（ｊ下端との軸方向間隔ｌ９内に位置し、フランジ
状にチューブＩＯの内径近くまで拡大され、その上端面
はステータ６下端面と当接するよう平坦面とされている
。この了一マチュア４上端面の中央には上方への突出部
４５があり、ステータ６の中心に明けられたスプリング
ｌ２を収容する孔４７に緩く嵌合している。スプリング
１２はアーマチュア４の突出部４５とステータ６の中心
孔４７の上部に螺合された通孔１３ａを有する調整ねし
ｌ３との間に張設されている。なお、スプリング座４６
が突出部４５の上部に設けられている。

アーマチュア４の下端には非磁性体製の弁スリーブ５が
固着されており、周辺ガイド７の内径面に緩く嵌合して
下方に延びその下端で弁シ一ト３０に当接するようにな
っている。この弁シ一ト３０は、ハウジング３の人口ボ
ート孔３ｌに同心的に取付けられたセンターガイド３ａ
の根元部分周辺に、円錐状当り面をもつように形成され
ている。センターガイド３ａ上部外側には上下２か所の
ランド部３３．３４があって、弁スリーブ５の内径部と
液密摺動可能にされており、また、ランＩ・部３３，３
４間の小径部３６に洩れ出た作動液を上方へ逃がすため
の連通路３７．３７ａを有している。センターガイド３
ａの下のランド部３４と弁シート３０間の小径部３５と
人口ポート３１との間には、センターガイド内を通る連
通路３２，３２ａが設けられ、また、ケースｌの下部に
は弁スリーブ５が弁シ一ト３０と着座することにより、
入口ボート３ｌから遮断される出口ボート４９５０を有
している。

弁スリーブ５はその下端近くに内径拡大部３８が設けら
れ、この拡大された内径の周縁が弁シ一ト３０との当り
部となっている。この拡大する値は制御圧力の変動を、
どの程度許容するかにより定められる．弁スリーブ５の
アーマチュア４下端面位置に対応する側面には、油の逃
がし通孔４０が設けられている。

なお、板スプリングｌ４はコイルのボビン９を押さえて
熱膨張の差による不具合を防止しており、直流コイル８
に給電を行う電線１５は支えｌ６により支持されている
。そしてこれら電磁弁組立体は取付金具ｌ７により、ハ
ウジング３の溝部に挿入されたＯリングｌ８を介して自
動車のトランスミソションケースに取付けられる。

作用について説明すると、第１図はコイル８への入力電
流がない状態を示し、アーマチュ了４と一体になった弁
スリーブ５はスプリング１２により下方に押され弁シー
ト３０に着座し、人口ポー１３１と出口ボート４９．５
０とは遮断されている。

次にコイル８に人力電流が通電されると、アーマチュア
４はステータ６に吸引され同時に弁スリーブ５は弁シー
ト３０から離間し、作動液は人口ボート３１からセンタ
ーガイド内連通路３２，３２ａを経て小径部３５に入り
、弁スリーブ５と弁シ一ト３０との間を通るときに絞ら
れて減圧し出口ボート４９．５０に流出する。

コイル８により発生する磁束は、ケース２から周辺ガイ
ド７を通ってアーマチュア４に入り、アーマチュア４上
端面と、ステータ６下端面との間隙ｙを通り、さらにス
テータ６からカバープレーＩ・６ａを通ってケース２に
戻る経路となる。ここでアーマチュア４とその周辺を通
る磁束と吸引力について図示すると第２図のようになる
。

周辺ガイド７の磁束をφ，、そのうちアーマチュア４の
下部４２から中部４３，上部４４へと通るＣｉｌ東をφ
２、周辺ガイド７の上端から直接アーマチュア上部４４
に移る磁束をφ２′とすると、φ２とφ２′および間隙
ｙとの関係は第４図に示すようになり、このφ２′はア
ーマチュア４を下に引く力になるため、周辺ガイド７の
上端に先細りのテーパ７ａを付けφ１が極力小さくなる
ようにしている。

′アーマチュア４とステータ６との対四而を軸方向に通
る磁束をφ３、アーマチュア４の突出部４５からステー
タ６の中心孔４７の側壁へ半径方間に迂回して通る磁束
をφ４とずると、φ，はアーマチュア４を上方に吸引す
る力の発生源であるが、φ４はそうではない。従ってφ
３を大にすれば吸引力も大きくなる， 洩れ磁束を無視すると磁束について次式が成立する。

φ１　−ψ２　＋φ２′一ψ３　１φ４−−（１）また
、磁束をφ，，φ４に対するアーマチュアとステータと
の間隙ｙとの関係は第５図に示すようになる。すなわち
、間隙ｙが小になるに従ってアーマチュア４の突出部４
５がステータ６の中心孔４７により深く嵌合するように
し、有効吸引力でない磁束φ４の割合を次第に大きくし
て吸引力の急激な増大を防止している。

次にアーマチュア４および弁スリーブ５に働く上下方向
の力の釣合については、第２図および第３図においてス
プリングｌ２による下向きの力をＦ　Ｓ　．　６１１東
φ３による上向きの吸引力壱　Ｆφ３，油圧力Ｐ１によ
る上向きの力をＦｐ，弁スリーブ５のガイド部の内径を
Ｄ１，弁スリーブ５の弁シート面への当り部内径をＤ２
とすると、弁の開度Ｘでのバランス状態では次式のよう
になる。

Ｆｓ＝Ｆφ，　＋ＦＩ）　　　一・一−−−−−一−一
−−−・一・一一一一−　（２１ここでＦφ３はアーマ
チュア４とステータ６との間隙ｙと人力電流ｉとの関数
関係であり、第７図に実線で示されるように入力電流値
ｉｌ＋’２＋１，に比例して吸引力Ｆψ３が一定に保た
れる弁のストロークＸの範囲が大きくなっているため、
この範囲は比例制御弁に有効に利用される。

π また、Ｆ　ｐ　＝（Ｄｚ”　−　Ｄ＋”）・Ｐ１・・・
（３）４ であるから、 （Ｄｚ”　　　Ｄ＋”）　・　Ｐ　＋　　＝Ｆ　Ｓ　　
　Ｆψ３４ （４）式によりＰ＋が決定される。このＰ１は圧力制御
弁により制御された圧力になり、第７図に示すように人
力電流値によって比例的に変化させることが可能となる
。

また、Ｐ１は負荷圧であるため、Ｐ＋がｐ，−＋△Ｐ，
となった時は△Ｐ，により（３）式から△Ｆ　ｐ＝（Ｄ
２”　　ＤＩ”）・△Ｐ１だけ上４ 向きの力が大きくなり、その結果弁の開度がＸ＋△Ｘと
増大するためその分作動液は流出し晶くなり、△Ｐ１の
圧力分は低下してもとの圧力Ｐ１にもどる作用をする。

本実施例についての実験結果を第９図に示す。

！，ｆｆの場合とも弁の作動のヒステリシスの影響は殆
んど認められず、入力電流値にほぼ対応する制御圧力の
値が得られている。

〔発明の効果〕

本発明は、とくにボペソトタイプの弁を駆動する雷磁石
のアーマチュア形状を改良したことにより、アーマチュ
アの動く範囲の大部分で入力電流に比例した吸引力が得
られるため、電磁弁による比例制御が６１実容易にでき
るようになった。

また、電磁石の内部に弁を組込んだ構造とし、アーマチ
ュアと弁スリーブとを一体に結合して弁のセンターガイ
ドで案内しているので、弁の作動のヒステリシスが改善
され安定したＰト能を発揮できる。

さらに、弁スリーブの案内部の内径にまり亦シートへの
当り部の内径を拡大しているので、負荷圧の変動を自動
的に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略縦断面図、第２図
は本発明の作用説明図、第３図は第２図の弁シート付近
の部分拡大図、第４図および第５図は第３図における各
部分の磁束と間隙との関係を示すグラフ、第６図は本発
明における入力電流と制御圧力との関係を示すグラフ、
第７図はアーマチュアのストロークと電６Ｂ石の吸引力
との関係を示すグラフ、第８図は従来技術の要部断面図
、第９図は第ｌ図の実施例の実験結果を示すグラフであ
る。 １・・・直流電磁石、３・・・ハウジング、３ａ・・・
センターガイド、４・・・アーマチュア、５・・・弁ス
リーブ、６・・・ステータ、７・・・周辺ガイド、７ａ
・・・テーパ部、１２・・・スプリング、１９・・・軸
方向の間隔、３０・・・弁シート、３１・・・人口ポー
ト、３８・・・弁スリーブの拡大部、４２・・・アーマ
チュア下部、４２ａ・・・テーパ部、４３・・・アーマ
チュア中部、４４・・・アーマチュア上部、４５・・・
アーマチュア突出部、４７・・・ステータの中心孔。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁気枠で囲まれた円筒形コイルの中心孔の上部に
   ステータがあり、その下部の空洞部には周辺ガイド内に
   上下動自在に配設されたアーマチュアを有する直流電磁
   石であって、前記周辺ガイドの上端が前記ステータの下
   端面と軸方向に間隔をあけて設けられ、かつ、先細りの
   テーパがつけられているとともに、前記アーマチュアは
   、周辺ガイド内径に遊嵌しほぼ周辺ガイド上端まで達す
   る下部と、下部と先細りテーパにより連続し一段と小径
   とされている中部と、前記間隔の部分の空洞部内径付近
   までフランジ状に拡大されその上面が前記ステータ下端
   面と当接するように平坦面とされた上部と、前記平坦面
   中央部から上方に突出し前記ステータにあけられた中心
   孔に遊嵌する突出部とから成る直流電磁石を有すること
   を特徴とする電磁比例制御弁。
2. （２）アーマチュアに固着された弁スリーブの内径部が
   、ハウジングから延出された固定のセンターガイドの先
   端部外側に液密摺動するように嵌合して前記弁スリーブ
   が支持され、この弁スリーブがその往復動により着座お
   よび離脱する固定の弁シートが前記センターガイドの根
   元部分外周に設けられているとともに、流体路をセンタ
   ーガイド内を介して弁スリーブの内径部内に連通させ、
   かつ、弁スリーブ下端の弁シートとの当り部内径が前記
   弁スリーブの摺動部内径より拡大されていることを特徴
   とする請求項１記載の電磁比例制御弁。