JPS58194308A - 比例ソレノイドを有する電磁装置の制御装置 - 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】 本発明は供給された電流値に比例した力を発生する比例
ソレノイドを有する電磁装ＲＫ係り、特にその供給する
電流値を輯騨、するのに好適な比例ソレノイドを有する
電磁装置の制御装置に関するっ比例ソレノイドを有し、
それに供給される１ＥｆｆＫ比例した力を発生する電磁
装置、例えば電磁比例制御ｌｊｐは極めヤ多くの分野に
おいて使用されている。第１図にその１例を示す。

第１図で１は電磁比例制御弁の１つである電磁比例減圧
弁を示し、比例ソレノイド部２と減圧弁部３で構成され
ている。比例ソレノイド部２は比例ソレノイドと鉄心（
いずれも図示されていな臂）を有する。３ａ、ｑｂは比
例ソレノイドの端子であろっ　４は比例ソレノイド部２
の鉄心と係合した押し棒、５は減圧弁部３のスプール、
５ｍ、５ｂはスプール５０両ｇＩＡ面であり、端面５鳳
には押し俸４が当接している。５Ｃはスプール５に殴け
られた小穴である。６は圧油が供給される供給ボート、
７は油が排出される戻りボート、８は油圧を出力する出
力ボート、９は戻りボート７と接続されたタンク、１０
は供給ボート６とＩｌ！続された油圧源である。

端子２ａ、２ｂから比例ソレノイドへ電流が供給される
と、比例ソレノイドＩ１２の鉄心には、この電流に地内
した力が与えられ、この力は鉄心と係合した押し棒４を
介してスプール５の一方の端面５亀に伝えられる。これ
Ｋより、スプール５＆客図園の位置から右方へ移動して
その小穴５Ｃと供給ボート６とｔ導通状態とするので、
供給ボート６と出力ポート８とは小穴５Ｃを介して連通
ずる。

この耐果、出力ポート８の油圧舎末上昇しスプール５の
端１Ｉｌｉ５ｂの受ける圧力も上昇する。端ｒＭ５ｂの
圧力が押し棒４の押圧力（Ｊｌ＆ｌち比例ンレノイド郁
２の鉄心に与えられた力）より大きくなると、スプール
５は左方へ移動し、小穴５Ｃと戻りボート７とを導通状
態とするので、出力ポート８と戻りボート７とは小穴５
Ｃを介して連通し、出力ポート８の油圧は減少し、端＠
５ｂの受ける圧力も低下する。端ｇ５ｂの受ける圧力カ
ー押し棒４の押圧力より低くなると、スプール５は再び
図の右方へ移動する。

このように、減圧弁部２のスプール５＆１比例ソレノイ
ドｓ２の鉄心に与えられた力を受けて作動するので、結
局、出力ポート８に発生する油圧を寡比例ソレノイドへ
供給された電流に比例することとなる。

８２図は、このｔａ比例減圧弁１の従来のＩ制御ａｍの
１例を示すブロック図であろう 図で１１は定電圧源、１２は定電圧源１１をその電圧源
とし、指令人力信号■２　　に比例したｊｕｔ値■を発
生する定電流増幅器である。１３を↓寛電流増＃ｌＡ器
１２からの電流■が供給される比例ソレノイド部２の比
例ソレノイドであり、ｔｔＩＬＩに比例した力を鉄心に
与える。端子２ａ、２ｂ、供給ボート６、戻りボート７
、出力ポート８、タンク９、油圧ｆｉｌｏは第１図に示
すものと同じである。

電磁比例減圧弁１に対する指令値に応じた指令入力信号
Ｖ　が定電流増幅ｆ＆１２へ入力されると定電流増幅器
１２はこの信号Ｖ　に比例した’を流■を比例ソレノイ
ド１３へ供給する１、ところで、比例ソレノイド１３０
抵抗亀は比例ソレノイド１３の温度により変化し、その
温度が誦けれ（ｆ抵仇１直゛１ は大きくなり、低ければ抵抗１１［は小さい。した力ｔ
　　　・つて、単に指令人力信号Ｖ、　Ｋのみ依存して
電は供給を行うと所期の電流を供給することができなく
なるおそれがある。定電流増幅器１２はこのよ５な状態
が発生することのないように比例ソレノイドの抵抗値が
変化しても所期の電流を供給するため設けられているも
のである。

しかしながら、この定電流増幅器１２は構成が複雑でそ
の調整も困峻であり、かつ、きわめて＾価なものである
という欠点を有しており、脣に電磁比例制御弁を多数用
いる装置には適していなかった。

第３図は、定電流増幅器１２を使用しない電磁比例減圧
弁の従来の制御装置のブロック図である。

図で、第２図と同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。１４は駆動増幅器で、パルス幅変ｔｉｌ１５と
トランジスタ１６で構成されて（・る。

パルス幅変調！１５は指令人力信号ｖｐ　が人力すると
、これに応じて基準となるパルスのパルス幅を変化し、
この変調されたパルス幅を有するパルス幅変ｇ償号（以
下、ＰＷＭ信号という。）Ｖ。

を発生する。トランジスタ１６は比例ソレノイド１３の
肩子２ｂに接続されており、ＰＷＭ信号ｖ０によりその
導通、非導通が制御される。比例ソレノイド１３の端子
２ａは定電圧＃１１に接続され【いるので、）ランジス
タ１６が導通すると比例ソレノイド１３にはその導通時
間に応じた電流が供給される。なお、トランジスタ１６
をナイリスタ等の素子に代えることもできる。

給４図はパルス幅変ｌｌｌ器１５によるパルス−変−を
説明するための波形図である。

ｓ４図で、Ｏ１２軸には時間ｔが、縦軸にはＰＷＭ傭号
電圧Ｖ。がとられている。ここで、基準となるパルスは
４レベル電圧ｖｈト′ＩＪ（レベル電圧ｖ１を有し、そ
の周期はＴｏ　　である、この基準パルスはパルス幅変
調器１５へ入力される指令人力信号Ｖ、　Ｋよりそのパ
ルス幅’ｋｆ化する２７例えば、指令入力信号ｖ、１が
入力するとパルス幅はＴ１となり、これより小さい指令
人力信号ｖｐ１が人力するとパルス幅はＴ１　　より小
さい′ｒ□　となる。基本ＡＭＴ。

に対するパルス幅を変ｉＩｌ［（これをＤで表す、）と
称する。即ち、指令入力信号ｖ、１のときの変調１ＩＬ
Ｄ　ｉｔ　　Ｄ　＝　Ｔ１／Ｔ０Ｘ　１００　（％）で
あり、指令人力［ＩＹｐ、ノドｔハＤ−Ｔ、／Ｔ、ｘｔ
ｏｏ（％）テある。したがって、変調ｌＬＤと指令入力
信号Ｖ。

とは比例する。。

第５図は比例ソレノイド１３に流れる電流の波形図であ
る。

トランジスタ１６はＰＷＭ信号ｖ０　　が高レベル電圧
■ｈ　　であるとき導通、低レベル電圧ｖｌ　　である
とき非導通となる。今、比例ソレノイド１３のインピー
ダンスが＠悪的な抵抗であり、ＰＷＭ信号ｖ０　のパル
ス幅がＴ１　であるとすると、比例ソレノイドには期間
Ｔ１　　において図の点線で示す醸ｆｌｌＡ０　　が供
給される。この場合、１本周期Ｔ。＆Ｃおける平均ＩＥ
流はＴ１　　であり、１１　　は１１　　コト′ｏｘＴ
／Ｔ０により求められる。ところで、実際に比例ソレノ
イド１３に流れる電流はそのインダクタンスのため図の
実線で示すように脈動するが、期間Ｔ、の電流■。に対
する不足電Ａ−１は期間（Ｔｏ−Ｔ１）における余剰ｔ
ａ＋ｒとほぼ等しく、したがって、実際に流れる平均電
流と前記平均電流Ｉｌ　　とはほぼ等しくなることが確
められている。

このように、指令入力信号Ｖ、に比例して基準パルスの
変ＩＭｌｆを変化させることができるので、結局、指令
入力信号ｖｐ　に比例して比例ソレノイドへ電流を供給
することができる。この制御装置は、定電流増幅器を用
いないので制御装置の構成が簡単であり＃橙も容易とな
る。又、基本周期Ｔ。

の逆数、即ち基本周波数ｆ０　の成分を有することから
、いわゆるディず効果が得られるという利点もある。

しかしながら、この従来の制御装置においては、比例ソ
レノイド１３の抵抗値が温度等により変化するとそれに
供給する平均電流も変化してしまい、比例ソレノイド１
３に対して指令入力信号に比例した電流を供給すること
ができないという欠点がある。

本発明の目的は、これら従来の制御装置の欠点を除き、
比例ソレノイドの抵抗値が変化してもこ　　　　１の比
例ソレノイドに対して指令値に応じた電流を供給するこ
とができ、しかも構成が簡単な比例ソレノイドを有する
電磁装置の制御装置を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、所定の期間毎に電
磁比例制御弁のソレノイドの抵抗値に応じた値を取入れ
て、その値に応じた補装置を取出し、電磁比例制御弁に
対する指令値にこの補正値を乗じて補正された新たな指
令値を作り、この新たな指令値でパルス幅変調を行ない
、との変−されたパルス幅に応じて電磁比例制御弁のソ
レノイドに電流を供給するように構成したことを特徴と
する。

以下、本発明を第６図に示す実施例に基づいて説明する
。

第６図でｗｃ３図に示す部分と同一部分には同一符号を
付し【説明を省略する。１７は第３図の駆動増幅！ｉｉ
ｌ　４に対応するパルス幅変調増幅器である。１８はト
ランジスタ１６のエミッタに接続された抵抗値ｒの抵抗
で、比例ソレノイド１３と直列となっていて同一電流が
流れる。抵抗ｆｉｌ　ｒは比例ソレノイド１３の抵抗値
Ｒよりも小さく選定されていて、その通過電流■に比例
した電圧Ｖ。

（ｖｒツ■・ｒ）を発生する。１９は抵抗１８で生じた
電圧ｖｒ　　を取入れてこれを保持してｇくサンプルホ
ールド回路である。２０は所定の周期毎に１号Ｓを発生
するサンプルホールド指令信号発生器であり、その周期
はパルス幅変調器１５０基本周期Ｔ。（第４図又は＠５
図参照）と同期しており、発生した信号Ｓはテンプルホ
ールド回路１９へ入力される。信号Ｓは高レベルＨと低
レベルＬの２億信号であり、サンプルホールド指令信号
発生器２０はある基本周期Ｔ０　　において高レベル信
号Ｓを発生し、その基本周期Ｔ。経過後は低レベル信号
Ｓとなり、所定の周期後に再び基本周期１゛。

間だけ高レベル信号Ｓを発生するという動作な繰返えす
。サンプルホールド回路１９はサンプルホールド指令信
号発生ｌ１１２０からの信号Ｓが制レベルＨＫあるとき
のみ抵抗１８かもの電圧ｖｒ　　を取入れ、信号Ｓが低
レベルＬにあるときは、すでに取入れている電圧ｖｒ＋
を出力する。

２１はサンプルホールド回路１９からの屯圧ｖｒ＋の入
力により比例ソレノイド１３の抵抗凡の変化を補正する
補正係数信号Ｋを発生する関数発生器である。第７図（
ａ）乃至（Ｃ）は補正係数Ｋを説明する特性図である。

図（ａ）は比例ソレノイド１３の抵抗値Ｒの変化に対す
る通過域ｆｉＩの％性を示すもので、例えば抵抗値Ｒ０
のときの通過域ｔｌＬＩ０　はＩｏ、、、、　ＢＯ，、
＜Ｒ８＋ｒ　となる。ここでＥｏ　は定電圧源１１の出
力電圧である。一方、図（′ｂ）は比例ソレノイド１３
の抵抗値Ｒの変化に対する抵抗１８の発生電圧■、の特
性を示すもので、図（ａ）に示すような電流１０　が流
れたとき抵抗１８に発生する電圧はＶ、。（ｖ、。＝夏
。＠ｒ）　　となる。抵抗Ｒに対する電圧■、の特性は
図（ａ）の電ｆｉＩの特性と同じである。図（Ｃ）はサ
ンプルホールドｕｄ１９の出力電圧Ｖｒ１に対する補正
係数にの値を示す特性図、即ち関数発生器２１の特性図
であり、サンプルホールド回路からの出力電圧が例えば
！４　（ｂ）に示すような電圧ｖｒ０であるとき、関数
発午器２１り出力倍°号である補正係数はに０　　であ
ることを示している。

もし、比例ソレノイド１３の抵抗凡の基準となる値を図
（１）、（ｂ）　Ｋ示されるＲｏ　　と定めるならば、
図（Ｃ）における補正係数に０　は１である。ここで、
補正係数にと入力電圧ｖｒ１の関係をみる。

今、比例ソレノイド１ｓの抵抗値がＲｏ　から温度の上
昇により（Ｒ０＋Δａ）　　に変化したとすると、通過
電流も■　かう（Ｉ０＋ｊＩ）　　に変化する。即この
結果、電圧ｖｒ　　も■ｒｏから（ｖ、。＋、ＩＩＶｒ
）に変化する。即ち、 ここで、比例ソレノイドの抵抗１ｉ１　ＲがＲ６からノ
Ｒだけ変化しても通過電流■。が変化しないようにする
には、補正係数ＫｉＣより（Ｉ０＋４１　）を補正して
やらねばならない。即ち、　　　　　　　　１（り式お
よび（り武から、 抵抗値Ｒ０、ｒ、電圧Ｅ０　　は定款であるから、で表
わされる。（ｋは定数） （り式および（り式から Ｋ　−＋＋＋　　　　　　　、、、、・・・・・・・・
・・・・・・・・・曲・・・・・・・山・・　（１）（
Ｖ、。＋ΔＶ、） となる。ところで、（■、。＋ｊＶ、　）は変化した比
例ソレノイド１３の抵抗値に対するサンプルホールド回
路１９が取込む新らしい出力信号ｖ、ｌに他ならないの
であるから、（り式は に−・・・・・・・・・・目・・山・・・・・川・山・
・・・・・・・・　（す０ となる。即ち、関数発生器２１は、その入力電圧ｖｒｌ
に対して（り式を満足するような補正係数信号に！ｔａ
ｉ力する。第７図（Ｃ）の特性図はこの関係を示すもの
である。

再び＃Ｅ６ａｉｉ２に示す構成の説明を続けると、２２
は電磁比例減圧弁１に対する指令入力信号Ｖ、に、関数
発生＠２１からの補正係数信号Ｋを乗算する乗算器であ
る５、乗算器２２からの出力信号ＫＶ、は比例ソレノイ
ド１３の抵抗値Ｒの変化に対して補正係数Ｋにより指令
入力信号■、を補正した指令信号である。２３はサンプ
ルホールド指令信号発生１１２０の出力信号Ｓ＜より切
偵動作を行う切遺装置である。即ち、出力信号Ｓが低レ
ベルＬにあるときは、切換装置２３は補正された指令０
１ｔ４ＫＶｐをパルス幅変調器１５へ入力し、指令信号
ＫＶ、に応じたパルス幅に変調された出力Ｖ。を発生さ
せる。逆に、前記出力信号Ｓが高レベルＨにあるときは
、切換値ａ１２３は指令信号ＫＶ、のパルス幅変調器１
５への入力を遮断し、その間パルス幅変−ａｌｓの出力
を高レベルＨとする（Ｊｌち、変Ｂｓ度Ｄを１００％と
する）信号を発生する。

次に、本実施例の動作を第８ｗＪＫ示すタイムチャート
を参照しながら説明する。

今、時刻ｔ１　　において、ナンプルホールド指令信号
発生！！２０の出力信４ｓが高レベルになると、この高
レベルは時刻ｔ、まで、即ち基本周期Ｔ０の間−統され
る。高レベルの出力信号Ｓにより切換装置２３は乗算器
２２の出力信号ＫＶ、を遮断するとともにパルス幅変調
器１５のＰＷＭ信号ｖ０の変調度Ｄ　ｔ／１００％とす
る。したがって、ＰＷＭ信号ｖ０　は時刻ｔ１　　から
時刻ｔ、の１周ＸＪｉＴ０　の間、第８Ｅ（Ｊｌ）に示
すように高レベル２４となる。

この期間、トランジスタ１６は導通して比例ソレノイド
１３には電流が供給される。この電流は第５図に示すよ
うに脈動しているので、抵抗１８に発生する電圧ｖｒ　
　もこれＫしたがって第８図（Ｃ）の電圧波形における
部分２５のように時刻ｔ１　　から徐々に上昇してゆき
、比例ソレノイド自体の特性で決まる一定時間経過後、
部分２６に示すように一定値となる。

一方、サンプルホールド指令信号発生器２ｏの高レベル
の出力信号Ｓの入力により、サンプルホールド回路１９
は前崗取込んだ電圧を保持する保持状態から、新しい電
圧を取込むための取込み状１１に変化する。第８１１（
ｄ）はサンプルホールド回路１９によって取込まれた電
圧Ｖｒ、（即ち、この電圧ｖ０がサンプルホールド回路
１９の出力電圧となる。）の波形を示すものであり、時
ＡｉＩｔ、　　以前の保持状態にあっては、１１分２７
で示すように前回織込んだ電圧が一定に保持されている
。時刻ｔ１においては取込み状態となるので、サンプル
ホールド回路１９が取込む電圧値は−（Ｃ）に示す電圧
ｖｒと全く同じように質化し、部分２８に示されるよ５
に徐々に上昇し、部分２９で一定値くなる。

時刻ｔ！　において、ナンプルホールド指１に呼発生６
２０の出力信号Ｓは図（ｂ）に示すように高レベルから
低レベルに変化する。このとき、す／プルホールド回！
ｌ１ｒ１９も取込み状態から保持状態と　　　　　１な
り、図（ｄ）の部分２９で示す一７ｇ電圧を新らしい保
持電圧ｖｒ１として保持し、以後次の取込み状態となる
時ｊｌ（ｔ、）　　まで図示のようにこの電圧を保持す
る。一方、信号Ｓが低レベルになったことにより、切換
装置２３は乗算！Ｉ２２からの信号α。

をパルス幅変調器１５へ入力する状態となる。

ここで、サンプルホールド回路１９が取入れた新たな電
圧ｖ０は関数発生器２１へ入力され、関数発生器２１は
第７図（Ｃ）Ｋ示す骨性にしたがってこの電圧ｖｒｌに
相当する補正係数信号Ｋを出力する。乗算１）２２は指
令入力信号■、に補正係数信号Ｋを乗することにより、
補正された指令入力信号ＫＶ、を発生し、この信号を切
換装置２３を介してパルス幅変調器１５へ入力する。パ
ルス幅変調器１５は第８図（鳳）に示すように信号ＫＶ
、に応じたパルス＠Ｔ、を有するＰＷＭ信号ｖ０　　を
出力し、この信号ｖ０　　によりトランジスター６の導
通、非導通を制御する。この場合の替調度り、はり、−
Ｔ、　／Ｔｏｘ　１００％　であり、第８図（ａ）に示
すように、変調度Ｄ１　　であるＰＷＭ信号信号線、時
刻ｔ、まで継続して出方される。このようにして、時刻
ｔ８　　から時刻ｔ３　　までの間において、時刻ｔか
ら時刻量１間における比例ソレノイド１３の祇■値Ｒの
変化を補正した変１４ｆＤ、　　のＰＷＭ９１１号Ｖ　
により、比例ソレノイド１３に所期の電流が供給される
。

時刻ｔ、　　Ｋなると、時刻ｔ１　　における場合と同
様、−周期Ｔ　の間増幅器１７は電圧ｖｒ　　の取込み
状１１に入り、−周期経過後の時刻ｔ４　　以後は、新
たに取入れた電圧ｖ、１に応じた補正係数信号Ｋにより
指令入力信号Ｖ、を補正１．、第８図（ａ）に示すよ５
にこの補正された信号ＫＶ　　に応じたパルス１１（ｒ
、）ヲ有す６ｆｇ度り、　　のＰＷＭ［４Ｖ。Ｋよりト
ランジスター６を駆動して供給電流のｌＩｉ！Ｊ　（Ｉ
Ｉが行われる。なお、４８図（ａ）のＤｌ　　は時刻ｔ
１　　以前におけるＰＷＭ信号ｖ０　の変調度を示す。

以上の説明においては１本実應例のような制御装置を適
用する電磁比例制御弁として電磁比例減圧弁を例示した
が、本実施例はこのような減圧弁に限らず、例えば出力
ボート８圃にばねを設けてスプール５０４１１５ｂに反
力な与えスプール５内の小穴５ｃをなくした可変絞り弁
や、その他の橿種の制御弁に適用することができる。

とのよ５に、本実施例においては、ＰＷＭ信号の一周期
の閣で比例ソレノイドの抵抗値に応じた信号を壜入れ、
この信号に応じた補正係数により１磁比例制御弁に対す
る指令入力信号を補正し、その補正された信号に応じた
ＰＷＭＪ号で比例ソレノイドへ供給する電流値を制御す
るようにしたので、簡単な構成により常に比例ソレノイ
ドに所期の力を発生させる電流を供給することができ、
したがって、制御精度を向上せしめることができる。

なお、以上述べた実施例においては、比例ソレノイドを
有する電磁装置として電磁比例制御弁を例示したが、本
発明は電磁比例制御弁に限らず、比例ソレノイドを有す
る電磁装置であればすべてこれを適用できるものであろ
う 又、サンプルホールド指令信号発生器において、その出
力信号が高レベルとなる期間は自動的手段、手動的手段
のいずれによっても設定することができるとともに、そ
の高レベルの期間は、比例ソレノイドのインダクタンス
が大きくて壜入れる電圧値の一定値到達時間が長い場合
、基本周期の整数倍に遍ポすることもできる。

さらに、関数発生器における入カ゛電圧に対応する補正
Ｓ航なメそり（ＲＯＭ）に記憶させることにより、本発
明の制御ａｔをマイクロコンピュータで構成することも
できる。

さらに又、比例ソレノイドの電流の導通、非導通を制御
する素子はトランノスタに限ることはなく、ナイリスタ
等他の素子を用いることもできる。

以上述べたよ５に、本発明では、所定の期間毎に比例ソ
レノイドの抵抗値に応じた値を入力し、この値により補
正値を求め、この補正値で電磁装置に対する指令値を補
正し、この補正された指令値により変調されたＰＷＭＪ
号で比例ソレノイドへ供給する電流値をｗ御するよ５に
したので、簡単な構成で常に比例ソレノイドに対し指令
値に応じたｇ直を供給することができ、電磁装置に対す
　′する制御の精度を向上せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電磁比例減圧弁の系統図、第２図は電磁比例減
圧弁の従来の制御装置のブロック図−第３図は電磁比例
減圧弁の他の従来の制御装置のブロック図、第４図は第
３図に示すパルスｔｔｇ＆ｉｉ藤の作動を説明するため
の波形図、第５図は第３図に示す比例ソレノ９ドに流れ
る電流の波形図、第６図は本発明の一実施例に係る電磁
比例減圧弁の制御装置のブロック図、ｔｓ７図（ａ）乃
至（Ｃ）は第６図に示す関数発生器の内容を説明するた
めの特性図、＃Ｉ８図（１）乃至（ｄ）は第６図に示す
制御装置の動作を説明するためのタイムチャートである
。 １３・・・・・・比例ソレノイド、１５・・・・・・パ
ルス幅変調器、１６・・曲トランジスタ、１８・・・・
・・抵抗、１９・・・・・・サンプルホールド回路、２
ｏ・・・・・・サンプルホールド指令信号発生器、２１
・・・・・・関数発生器、２２・・・・・・乗算器、２
３・・・・・・切換装置。 ７２広 ／ｆ ／！２　　　　ル　　　　　　ｌ ′／ 一　　ｌ　： ７３に’１ 第４昭 ７Ｕ組 ′Ｘ６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の期間毎に電磁装置の比例ソレノイドの抵抗値に応
   じた値を入力する手段と、この入力した値に基づいて前
   記抵抗値に応じた補正値を求める手段と、前記電磁装置
   に対する指令値に舖記補正値を乗する手段と、この乗す
   る手段により得られた新たな指令値に応じて基準パルス
   のパルスｍを変調する手段と、前記電磁装置の比例ソレ
   ノイドに対し【前記変調されたパルス幅に石じた電流を
   供給する手段とを備えたことを特徴とする比例ソレノイ
   ドを有する電磁装置の制御装置。