KR20060051550A

KR20060051550A - 솔레노이드 밸브 제어 장치

Info

Publication number: KR20060051550A
Application number: KR1020050088448A
Authority: KR
Inventors: 요시히데 신소
Original assignee: 쟈트코 가부시키가이샤
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-09-23
Publication date: 2006-05-19
Also published as: JP2006097837A; KR100729695B1; US20060067025A1; EP1643515A2

Abstract

본 발명의 과제는 종래의 한계를 넘어선 듀티 솔레노이드 밸브의 장기 수명화를 실현할 수 있는 솔레노이드 밸브 제어 장치를 제공하는 데 있다.

듀티 구동의 온 기간 초기 단계의 과여자 기간에는 솔레노이드 밸브의 코일(6)에 전원 전압에 따른 과여자 전압을 인가하고, 듀티 구동의 온 기간의 나머지 보유 지지 기간에는 코일(6)에 과여자 전압보다도 낮은 보유 지지 전압을 인가하는 솔레노이드 밸브 제어 장치에 있어서, 과여자 기간에 쵸퍼 제어를 실효함으로써 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 제어 회로(21)를 설치한다.

솔레노이드, 제어 회로, 코일, 과여자 전압, 제어 회로

Description

솔레노이드 밸브 제어 장치{SOLENOID VALVE CONTROL DEVICE}

도1의 (a)는 솔레노이드 밸브 제어 장치의 회로 구성을 도시하는 회로도, 도1의 (b)는 상기 제어 장치의 동작을 설명하는 타이밍차트.

도2의 (a)는 상기 제어 장치의 동작을 통상 제어와 비교하여 설명하는 타이밍차트, 도2의 (b)는 배터리 전압에 대한 쵸퍼 제어의 듀티비를 나타내는 도면.

도3은 솔레노이드 밸브를 도시하는 단면도.

도4의 (a)는 솔레노이드 밸브의 주요부를 도시하는 부분 확대 단면도, 도4의 (b)는 솔레노이드 밸브의 개략도.

도5의 (a)는 제2 형태예의 솔레노이드 밸브 제어 장치의 회로 구성을 도시하는 회로도, 도5의 (b)는 상기 제어 장치의 동작을 설명하는 타이밍차트.

도6은 제3 형태예의 솔레노이드 밸브 제어 장치의 과여자에 관한 설정 처리를 도시하는 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

6 : 코일

21, 31 : 제어 회로(과여자 전압 제어 수단, 과여자 기간 제어 수단)

[문헌 1]

일본 특허 공개 평11-184542호 공보

본 발명은 소위 듀티 솔레노이드 밸브의 제어 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 자동차의 자동 변속기에서는 유압을 제어하기 위해 솔레노이드 밸브(전자 밸브)가 이용되지만, 이와 같은 솔레노이드 밸브로서는, 종래 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 듀티 솔레노이드 밸브(듀티 구동됨으로써 유체의 압력을 제어하는 것)가 알려져 있다.

그리고, 이 솔레노이드 밸브의 제어에 있어서는, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이 듀티 구동의 온(ON) 기간 초기 단계의 과여자(過勵磁) 기간에는 코일에 전원 전압에 따른 과여자 전압(예를 들어, 차량 배터리의 출력 전압, 통상은 13 V 정도)을 인가하고, 듀티 구동의 온 기간의 나머지 보유 지지 기간에는 상기 코일에 전원 전압보다도 낮은 보유 지지 전압(예를 들어 2 내지 3 V)을 인가하는 것이 행해지고 있다. 이것은 소비 전력과 자기 발열을 낮게 억제하면서, 응답성을 높이기 위해서이다.

[특허문헌 1]

일본 특허 공개 평11-184542호 공보

그런데, 상술한 솔레노이드 밸브에서는 듀티 구동의 주기(예를 들어, 50 ㎐) 로 내부의 플런저가 진퇴 운동을 반복하고 있고, 통상 이 플런저는 작동할 때마다 심(shim)이라 불리우는 얇은 부재(고정측 코어와 플런저측 사이에 자기 갭을 형성하는 비자성체)에 충돌하고 있다. 이로 인해, 이 심의 마모 한계가 솔레노이드 밸브의 수명을 결정짓고 있어, 차량의 자동 변속기에 사용되는 라인압 조정용 등의 솔레노이드 밸브에서는 종래 차량의 주행 거리가 15만 ㎞ 내지 20만 ㎞ 정도인 수명이고, 수명이 다됐을 때마다 솔레노이드 밸브를 교환하고 있어 수명 향상이 요구되었다.

그래서 본 발명은 종래의 한계를 넘은 듀티 솔레노이드 밸브의 장기 수명화를 실현할 수 있는 솔레노이드 밸브 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본원의 솔레노이드 밸브 제어 장치는 솔레노이드 밸브를 듀티 구동하는 솔레노이드 밸브 제어 장치이며, 듀티 구동의 온 기간 초기 단계의 과여자 기간에는 솔레노이드 밸브의 코일에 전원 전압에 따른 과여자 전압을 인가하고, 듀티 구동의 온 기간의 나머지 보유 지지 기간에는 상기 코일에 과여자 전압보다도 낮은 보유 지지 전압을 인가하는 솔레노이드 밸브 제어 장치에 있어서,

상기 과여자 기간에 쵸퍼 제어를 실행함으로써 상기 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 과여자 전압 제어 수단을 마련한 것을 특징으로 한다.

그리고, 본원 발명의 보다 바람직한 형태로서는, 청구항 2에 기재한 바와 같이 상기 과여자 전압 제어 수단이 전원 전압이 미리 설정된 기준치를 초과한 경우 에, 상기 쵸퍼 제어를 실행하여 상기 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 형태라도 좋다.

또한, 청구항 3에 기재된 바와 같이, 상기 과여자 전압 제어 수단이 전원 전압이 높을수록 상기 쵸퍼 제어의 듀티비를 저하시키고, 상기 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 비율을 증가시키는 형태라도 좋다.

또한, 청구항 4에 기재된 바와 같이, 상기 과여자 전압 제어 수단이 솔레노이드 밸브에 흐르는 오일의 온도가 미리 설정된 기준치를 초과하는 경우에, 상기 쵸퍼 제어를 실행하여 상기 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 형태라도 좋다.

또한, 청구항 5에 기재된 바와 같이, 상기 과여자 전압 제어 수단이 솔레노이드 밸브에 흐르는 오일의 온도가 높을수록 상기 쵸퍼 제어의 듀티비를 저하시키고, 상기 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 비율을 증가시키는 형태라도 좋다.

또한, 청구항 6에 기재된 바와 같이, 솔레노이드 밸브에 흐르는 오일의 온도가 증가함에 따라서, 상기 과여자 기간을 감소 방향으로 변화하게 하는 과여자 기간 제어 수단을 구비한 형태라도 좋다.

이하, 본 발명의 실시 형태예를 도면을 기초로 하여 설명한다.

(제1 형태예)

우선 제1 형태예를 설명한다.

도1의 (a)는 본 예의 솔레노이드 밸브 제어 장치의 회로 구성을 도시하는 회로도, 도1의 (b)는 상기 제어 장치의 동작을 설명하는 타이밍차트, 도2의 (a)는 상기 제어 장치의 동작을 종래의 제어(통상 제어)와 비교하여 설명하기 위한 타이밍 차트, 도2의 (b)는 차량의 배터리 전압(전원 전압)에 대한 쵸퍼 제어의 듀티비를 나타내는 도면이다. 또한 도3은 솔레노이드 밸브의 구체예인 솔레노이드 밸브(1)를 도시하는 단면도이고, 도4의 (a)는 이 솔레노이드 밸브(1)의 주요부를 도시하는 부분 확대 단면도이고, 도4의 (b)는 이 솔레노이드 밸브(1)의 개략도이다. 또, 도3은 후술하는 플런저(3)가 하강하고 있는 상태를 도시하고, 도4의 (a)는 후술하는 플런저(3)가 상승하고 있는 상태를 도시하고 있다.

우선, 솔레노이드 밸브(1)의 구조를 설명한다.

솔레노이드 밸브(1)는 도3에 도시한 바와 같이 외면을 덮는 하우징인 본체(2)와, 이 본체(2)의 내부 중심 축선 상에 상하 이동 가능하게 배치된 플런저(3)와, 이 플런저(3)와 동일축 상이며 플런저(3)의 외주측에 배치된 실린더(4)와, 이 실린더(4)의 외주측에 배치된 보빈(5)과, 이 보빈(5)의 외주에 권취된 코일(6)과, 플런저(3)의 상단부에 고정된 가동측 코어(7)(쾌삭강 등의 자성체로 이루어지는 가동측 요오크)와, 이 가동측 코어(7)의 상방에 배치된 고정측 코어(8)(쾌삭강 등의 자성체로 이루어지는 고정측 요오크)와, 이 고정측 코어(8)의 하면측에 배치된 자기 갭 형성용 심(9)(스테인레스 등의 비자성체로 이루어지는 박판 형상 부재)과, 고정측 코어(8)의 중심 축선 상에 형성된 관통 구멍 내에 배치되어 플런저(3)를 하방으로 압박하는 복귀 스프링(10)과, 고정측 코어(8)의 상기 관통 구멍의 상부에 나사 삽입되어 복귀 스프링(10)의 왜곡량(즉, 압박력)을 조정하는 스프링 조정 나사(11)와, 본체(2)의 하단부에 부착되는 포트 접속용 부재(12)와, 코일(6)을 제어 장치의 회로에 접속하기 위한 인출 케이블(13)을 구비한다.

여기서, 실린더(4)는 하단부에 유입측 포트(4a)가 형성되어, 측벽의 비교적 하부에 유출측 포트(4b)가 형성된 원통형의 부재이고, 본체(2)에 대해 고정 상태로 설치되어 있다. 플런저(3)는 미끄럼 베어링(14)을 거쳐서 이 실린더(4) 내에 장착되고, 실린더(4)에 대해[즉 본체(2)에 대해] 상하로 진퇴 운동 가능하게 되어 있다. 그리고, 플런저(3)의 하단부면은 플런저(3)가 하강함으로써, 유입측 포트(4a)의 상면측을 폐쇄하는 것이 가능한 크기 및 형상으로 되어 있다. 또한, 복귀 스프링(10)은 스프링 조정 나사(11)의 하면과, 가동측 코어(7)의 상면 사이에 압축된 상태로 장전되어 있다.

이로 인해 통상(유온 등이 적절한 범위인 경우)은, 코일(6)에 최저 작동 전압 이상의 전압이 인가되어 있지 않은 비작동 상태에서는, 복귀 스프링(10)의 압박력에 의해 플런저(3)가 유입측 포트(4a)를 폐쇄하는 방향(이 경우, 하부 방향)으로 이동한다. 그리고, 코일(6)에 최저 작동 전압 이상의 전압이 인가되면, 코일(6), 가동측 코어(7), 고정측 코어(8)로 이루어지는 전자석의 흡입력이 복귀 스프링(10)의 압박력을 상회하여, 플런저(3)가 유입측 포트(4a)를 개방하는 방향(이 경우, 상부 방향)으로 이동하고, 가동측 코어(7)가 심(9)에 충돌하여 접합된 상태[가동측 코어(7)와 고정측 코어(8)에 심(9)이 협지된 상태]가 된다.

이리하여, 솔레노이드 밸브(1)는 듀티 구동됨으로써, 듀티 구동의 주기(예를 들어, 50 ㎐)로 내부의 플런저(3)가 진퇴 운동(도면의 경우에는, 상하 운동)을 반복하고, 플런저(3)가 전자석에 흡입될 때마다 심(9)에 충돌하고 있다. 이로 인해, 이 심(9)의 마모 한계가 솔레노이드 밸브(1)의 수명을 결정짓게 된다. 또, 심(9) 의 두께를 증가시킴으로써 수명을 늘리는 것은 물론 가능하다. 그러나, 적절한 자기 갭을 형성하기 위해서는 그다지 심(9)의 두께를 늘릴 수는 없으므로, 이 대책만으로는 그 만큼 수명을 늘릴 수는 없다.

또한, 여기서 예시한 솔레노이드 밸브(1)는 차량용 자동 변속기의 라인압 조정용 등에 이용되는 것으로, 포트 접속용 부재(12)를 거쳐서 유입측 포트(4a)에 접속되는 유압 회로(도시하지 않은 유압 펌프의 원압이 공급되는 회로 라인)의 압력을 원압의 범위 내로 조정할 수 있다. 플런저(3)가 상승하고 있어 유입측 포트(4a)가 개방되어 있으면, 상기 유압 회로의 오일의 일부가 도4에 도시한 바와 같이 유입측 포트(4a)로부터 유출측 포트(4b)로 유출되고, 본체(2)에 마련된 드레인 구멍(2a)(도3에 도시함)으로부터 유압 회로 밖으로 배출된다. 이로 인해, 플런저(3)가 흡입되어 있는 작동 비율(즉, 듀티 구동의 듀티비)을 변화시키면, 유입측 포트(4a)의 압력(즉, 상기 유압 회로의 압력)이 그에 따라서 변화하기 때문이다.

다음에, 솔레노이드 밸브 제어 장치(20)의 구성을 설명한다.

본 예의 솔레노이드 밸브 제어 장치(20)는 드로핑 레지스터 방식의 것이고, 도1의 (a)에 도시한 바와 같이 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 제어 회로(21)와, 인텔리전트 파워 소자(22, 23)와, 드로핑 레지스터(24)와, 플라이 휠 다이오드(25)와, FET(전해 효과형 트랜지스터)(26)를 구비한다. 또, 제어 회로(21)는 본 발명의 과여자 전압 제어 수단을 구성하고 있다.

여기서, 인텔리전트 파워 소자(22, 23)는 제어 회로(21)로부터 입력되는 제어 신호[도1의 (a)에 부호 A, B로 나타내는 신호 라인의 신호]가 온이 되면, 전원 전압(예를 들어 차량 배터리의 출력 전압, 예를 들어 8 내지 16 V)에 따른 전압(예를 들어, 전원 전압 그 자체)을 출력하는 것이다. 이 중 인텔리전트 파워 소자(23)는 출력 단자가 코일(6)의 고전위측 단자에 직접 접속되고, 과여자 기간에 이 코일(6)의 고전위측 단자에 고전압(과여자 전압)을 인가하기 위한 것이다. 한편, 인텔리전트 파워 소자(22)는 출력 단자가 코일(6)의 고전위측 단자에 드로핑 레지스터(24)를 거쳐서 접속되고, 보유 지지 기간에 이 코일(6)의 고전위측 단자에 저전압(보유 지지 전압, 예를 들어 2 내지 3 V)을 인가하기 위한 것이다.

또, 드로핑 레지스터(24)는 인텔리전트 파워 소자(22)의 출력 단자와 코일(6)의 고전위측 단자 사이에 접속된 저항이고, 이 저항에 의한 전압 강하에 의해 보유 지지 기간의 인가 전압(과여자 전압보다도 낮은 보유 지지 전압)이 생성된다.

또한, 플라이 휠 다이오드(25)는 코일(6)에 대해 병렬로 접속된 다이오드로, 코일(6)의 인가 전압이 오프(OFF)될 때에 발생하는 역기전력을 흡수하기 위한 것이다.

또한 FET(26)는 플라이 휠 다이오드(25)에 대해 직렬로, 코일(6)에 대해 병렬로 접속된 트랜지스터이고, 트랜지스터(27)를 거쳐서 제어 회로(21)에 의해 제어된다.

다음에 제어 회로(21)는 도1의 (b)나 도2의 (a)에 도시한 바와 같이 인텔리전트 파워 소자(22, 23)나, FET(26)를 제어하는 구성으로 되어 있다. 우선, 신호 라인(A)의 신호[인텔리전트 파워 소자(23)의 제어 신호]에 대해서는, 과여자 기간에 있어서는 예를 들어 2 ㎑의 주기로 온 오프로 하는 쵸퍼 제어를 실행하고, 보유 지지 기간에 있어서는 오프로 보유 지지하는 제어를 실행한다. 또한, 신호 라인(B)의 신호[인텔리전트 파워 소자(22)의 제어 신호]에 대해서는, 과여자 기간과 보유 지지 기간을 포함한 듀티 제어의 온 기간에 단순하게 온하는 제어를 실행한다. 또, 이 듀티 제어[솔레노이드 밸브(1)를 듀티 구동하는 제어]의 주기는 예를 들어 5O ㎐이다.

그리고, 상기 쵸퍼 제어는 과여자 전압의 실효치를 전원 전압에 따른 전압보다도 저하시키기 위한 것으로, 그 듀티비는 예를 들어 도2의 (b)에 도시한 바와 같은 맵(전원 전압인 배터리 전압과 듀티비와의 관계)을 기초로 하여 전원 전압에 따라서 설정된다. 도2의 (b)의 경우, 전원 전압이 미리 설정된 기준치(10 V) 이하이면, 듀티비는 100 ％가 되고, 상기 쵸퍼 제어는 실질적으로 실행되지 않는다(즉, 종래와 같은 통상 제어가 됨). 그리고, 전원 전압이 기준치(1O V)를 초과하는 경우에 상기 쵸퍼 제어가 실행되어, 전원 전압이 높을수록 상기 쵸퍼 제어의 듀티비가 저하된다. 이 경우, 전원 전압이 기준치(10 V)를 초과하는 범위에 있어서, 전원 전압과 상기 쵸퍼 제어의 듀티비는 역비례의 관계에 있으며, 전원 전압이 16 V에서는 상기 쵸퍼 제어의 듀티비가 50 ％로 설정된다.

또, 차량의 전원 전압인 배터리 전압은 통상 13.5 V 정도로 유지되지만, 충전 상태 등에 의해 변동한다. 또한, 도2의 (b)에 도시한 바와 같은 관계인 경우, 전원 전압 13.5 V에 대해 코일(6)의 인가 전압(과여자 전압)의 실효치는 상기 쵸퍼 제어에 의해 9 V 정도가 된다.

또한, 상기 쵸퍼 제어는 기술적으로는 듀티 제어와 같은 의미이지만, 솔레노 이드 밸브(1)를 듀티 구동하는 듀티 제어와 구별하기 위해 여기서는 쵸퍼 제어라 부른다.

또한, 상기 쵸퍼 제어에 있어서는, 예를 들어 도2의 (a)의 최하부에 도시한 바와 같이 과여자 기간에 있어서의 최초 1회째의 주기만큼은 전원 전압에 관계없이 듀티비를 100 ％로 하여 솔레노이드 밸브(1)의 작동 신뢰성이나 응답성을 높이도록 해도 좋다.

다음에 제어 회로(21)는 도1의 (b)의 최하부에 도시한 바와 같이 FET(26)를 제어한다. 즉, 과여자 기간과 보유 지지 기간을 포함한 듀티 제어의 온 기간에, FET(26)를 온하여 플라이 휠 다이오드(25)를 효과적이게 하는 제어를 실행한다. 또한, 상기 듀티 제어의 오프 기간에는 솔레노이드 밸브(1)의 작동 응답성을 향상시키기 위해 FET(26)를 오프하여 플라이 휠 다이오드(25)를 무효로 한다.

이상 설명한 제어 장치이면, 솔레노이드 밸브(1)의 코일(6)에 인가되는 전압[도1의 (a)에 있어서 부호 C로 나타내는 코일(6)의 고전위측 단자의 전압]은 도1의 (b)의 3단째나, 도2의 (a)의 2단째 및 3단째에 도시한 바와 같은 파형이 되고, 과여자 기간의 인가 전압(과여자 전압)의 실효치는 전술한 쵸퍼 제어에 의해 통상은 전원 전압보다도 낮은 값으로 조정된다.

이로 인해, 솔레노이드 밸브(1)의 작동시[플런저(3)의 흡입시]의 플런저(3)의 속도는 항상 필요 최저한의 낮은 값으로 유지된다. 이로 인해, 심(9)의 마모를 억제하여 솔레노이드 밸브(1)의 수명을 현격하게 향상시킬 수 있다.

또, 종래의 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서는 도2의 (a)의 1단째에 나타낸 바와 같이, 과여자 기간에 있어서 항상 전원 전압에 따른 고전압을 솔레노이드에 인가하고 있었다. 이로 인해, 전원 전압(예를 들어, 차량의 배터리 전압)이 저하되어 있거나, 혹은 솔레노이드 밸브를 흐르는 오일의 온도가 매우 낮은(오일의 점도가 매우 높은) 등의 특별한 사정이 있는 경우를 제외하고, 솔레노이드 밸브 작동 시의 플런저의 속도가 항상 과잉이고, 플런저 작동 시의 충돌에 의한 부재[예를 들어 심(9)]의 마모가 상당히 심했다.

그러나 본 예에 따르면, 상기 쵸퍼 제어에 의해 과여자 전압의 실효치를 필요 최소한의 값(솔레노이드 밸브의 최저 작동 전압에 가까운 전압, 예를 들어 9 V 정도)으로 적극적으로 저하시킬 수 있다. 이에 의해, 통상시라도 플런저 속도를 필요 최소한에 가까운 값으로 하여 심(9)의 마모를 현격하게 억제할 수 있다.

또, 발명자들의 실험에 따르면, 상술한 솔레노이드 밸브(1)와 같은 밸브(차량용 자동 변속기의 라인압 조정용 등에 이용되는 것)의 경우, 과여자 전압이 13.5 V이면 플런저 속도는 1 m/s 정도이지만, 과여자 전압이 9 V이면 플런저 속도는 0.6 내지 0.7 m/s 정도로 저하되는 것을 알 수 있다. 그리고, 심(9)의 마모 한계(솔레노이드 밸브의 수명)가 플런저의 충돌 에너지와 충돌 횟수의 곱으로 결정된다고 가정하면, 플런저 속도가 0.6 내지 0.7 m/s 정도로 저하됨으로써, 차량 주행 거리가 40만 ㎞ 정도로 수명이 신장하는 것을 알 수 있다.

또한 본 예[도2의 (b)에 나타내는 제어예]에서는 전원 전압이 미리 설정된 기준치 10 V를 초과하는 경우에만 상기 쵸퍼 제어가 실행되는 구성이므로, 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 전원 전압이 낮은 경우(최저 작동 전압에 가까운 전압 이 하인 경우)까지 상기 쵸퍼 제어가 행해지고, 솔레노이드 밸브(1)가 전압 부족으로 응답성이 저하되어 버리는 것을 회피할 수 있다.

또한 본 예[도2의 (b)에 나타내는 제어예]에서는 전원 전압이 높을수록 상기 쵸퍼 제어의 듀티비를 저하시키고, 상기 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 비율을 증가시키는 구성이므로 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 전원 전압의 변동이 있어도 이 전원 전압의 변동에 의한 영향을 없애도록 상기 쵸퍼 제어의 듀티비를 변화시키고, 플런저 속도를 예를 들어 적절한 대략 일정한 값으로 보유 지지할 수 있어, 심(9)의 마모를 항상 억제하면서 솔레노이드 밸브(1)의 작동의 응답성을 항상 확보할 수 있다.

(제2 형태예)

다음에 제2 형태예를 설명한다.

도5의 (a)는 본 예의 솔레노이드 밸브 제어 장치의 회로 구성을 나타내는 회로도, 도5의 (b)는 상기 제어 장치의 동작을 설명하는 타이밍차트이다. 또, 솔레노이드 밸브의 구성은 제1 형태예와 동일하므로 설명을 생략한다. 또한, 제1 형태예의 제어 장치와 같은 구성 요소에는 상기 부호를 사용하여 중복되는 설명을 생략한다.

본 예의 제어 장치는 도5의 (a)에 도시한 바와 같이 쵸퍼 제어에 의해 보유 지지 전압을 생성하는 타입이고, 제1 형태예의 회로 구성[도1의 (a)]에 있어서 드로핑 레지스터(24)와 인텔리전트 파워 소자(22)를 삭제한 구성으로 되어 있다.

그리고, 본 예의 제어 장치는 다음과 같은 제어 기능을 갖는 제어 회로(31) 를 구비한다.

즉, 제어 회로(31)는 인텔리전트 파워 소자(23)의 제어 신호에 대해 과여자 기간에 있어서는 제1 형태예와 같은 과여자 전압을 코일(6)에 인가하기 위한 쵸퍼 제어[예를 들어 도2의 (b)에 나타내는 듀티비로의 쵸퍼 제어]를 실행하고, 보유 지지 기간에 있어서는 보유 지지 전압(2 내지 3 V)을 코일(6)에 인가하기 위한 쵸퍼 제어를 실행한다.

이상 설명한 제어 장치이면, 솔레노이드 밸브(1)의 코일(6)에 인가되는 전압은 도5의 (b)의 2단째 및 3단째에 도시한 바와 같은 파형이 되어, 과여자 기간의 인가 전압(과여자 전압)의 실효치는 전술한 쵸퍼 제어에 의해 통상은 전원 전압보다도 낮은 값으로 조정된다. 이로 인해, 본 예에서도 제1 형태예와 같은 효과를 얻을 수 있다.

또, 보유 지지 기간에 있어서 쵸퍼 제어를 행하여 보유 지지 전압을 생성하는 구성은 종래에도 알려져 있지만, 이 경우도 과여자 기간에 있어서는 쵸퍼 제어는 행해지고 있지 않고, 도5의 (b)의 1단째에 도시한 바와 같은 제어가 통상 제어로서 실행되고 있었다. 이에 대해 본 예는 과여자 기간도 보유 유지 기간도 예를 들어 2 ㎑의 주기로 쵸퍼 제어가 실행되어, 과여자 기간에 있어서의 쵸퍼 제어의 듀티비는 예를 들어 도2의 (b)에 나타내는 맵을 기초로 하여 설정되고, 보유 지지 기간에 있어서의 쵸퍼 제어의 듀티비는 보유 지지 전압을 생성하는 값으로 설정된다. 또, 보유 지지 기간에 있어서의 쵸퍼 제어의 듀티비에 대해서도, 전원 전압에 따라서 변화시키도록 하여 보유 지지 전압을 되도록이면 가장 적절한 일정치로 유 지하는 형태로 해도 좋다.

(제3 형태예)

다음에 제3 형태예를 설명한다.

도6은 본 예의 솔레노이드 밸브 제어 장치의 과여자에 관한 설정 처리를 나타내는 흐름도이다. 또 본 예는 과여자에 관한 제어 기능에 특징을 갖고, 다른 구성은 제1 형태예 또는 제2 형태예와 동일하므로, 그 특징 부분 이외의 설명을 생략한다.

본 예의 제어 장치에서는 제어 회로(21 또는 31)가 도6에 도시하는 설정 처리를 실행하는 기능을 갖는다. 이하에 이 처리를 설명한다.

우선 스텝 S1에서 솔레노이드 밸브(1)에 흐르는 오일의 온도[유온(T)]가 미리 설정된 기준치(예를 들어 －10 ℃) 이하인지 여부를 판정하여, 기준치 이하이면 스텝 S2로 진행하고, 기준치를 초과하는 경우에는 스텝 S3으로 진행한다.

그리고 스텝 S2에서는, 과여자 시간(과여자 기간의 길이)를 예를 들어 5 ms로 설정하고, 스텝 S3에서는 과여자 시간을 예를 들어 3 ms로 설정한다.

스텝 S2, 스텝 S3을 경유하면, 스텝 S4로 진행하여 유온(T)이 미리 설정된 제2 기준치(예를 들어 －5 ℃) 이하인지 여부를 판정하고, 이 기준치 이하이면 스텝 S5로 진행하고, 이 기준치를 초과하는 경우에는 스텝 S6으로 진행한다.

그리고 스텝 S5에서는 과여자 기간에 있어서의 쵸퍼 제어를 전원 전압에 상관없이 행하지 않는 설정을 실행하고, 스텝 S6에서는 과여자 기간에 있어서의 쵸퍼 제어를 전원 전압에 따라서 행하는 설정을 실행한다. 구체적으로는, 스텝 S5에서 는 예를 들어 도2의 (b)에 도시한 바와 같은 쵸퍼 제어의 맵으로서, 듀티비가 항상 100 ％인 맵을 설정한다. 또한 스텝 S6에서는 예를 들어 도2의 (b)에 나타내는 맵을 설정한다.

그리고, 이들 스텝 S5, S6를 경유하면, 일련의 처리를 종료한다.

또, 이상의 스텝 S1 내지 S6의 처리는 소정의 주기(예를 들어, 유온의 샘플링 주기)로 적절하게 실행된다.

또한, 스텝 S1 내지 스텝 S3에서는 과여자 시간을 유온(T)에 따라서 2단계로 변화시키고 있지만, 유온(T)의 증가에 따라서 과여자 시간이 다단계로 또는 연속적으로 감소시키는 형태로 해도 좋다.

또한, 스텝 S4 내지 스텝 S6에서는, 유온에 의해 과여자 기간의 쵸퍼 제어를 실행할지 여부를 절환하고 있지만, 유온(T)의 증가에 따라서 예를 들어 상기 쵸퍼 제어의 맵을 세밀하게 변화시켜, 유온이 높을수록 동일한 전원 전압에 대한 듀티비가 저하되는 방향으로 다단계로 또는 연속적으로 변화시키는 형태로 해도 좋다.

본 예에서는, 솔레노이드 밸브에 흐르는 오일의 온도(T)가 미리 설정된 기준치(예를 들어 －5 ℃)를 초과하는 경우에만 과여자 기간의 쵸퍼 제어를 실행하여 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 구성이므로, 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 유온(T)이 낮고 오일의 점도가 높은 경우[최저 작동 전압보다도 충분히 높은 전압을 인가하지 않으면 솔레노이드 밸브(1)가 적절하게 작동하지 않는 경우]까지 상기 쵸퍼 제어가 행해져, 솔레노이드 밸브(1)가 전압 부족으로 응답성이 저하되어 버리는 것을 회피할 수 있다.

또, 저온 시에는 오일의 점도가 높아져 플런저를 흡입하기 어려워지므로, 과여자 기간의 쵸퍼 제어를 행하면 플런저 흡입력이 지나치게 떨어져 솔레노이드 밸브(1)의 소정의 동작을 실현할 수 없게 된다. 또한 그 경우, 플런저의 충돌 속도가 내려가고 있으므로, 장기 수명화를 위한 과여자 기간의 쵸퍼 제어는 불필요하다. 본 예이면, 이와 같은 상황에서는 상기 쵸퍼 제어를 실행하지 않으므로, 상술한 바와 같은 효과를 실현할 수 있다.

또한 본 예에서는, 솔레노이드 밸브에 흐르는 오일의 온도(T)가 증가함에 따라서, 과여자 기간을 감소 방향으로 변화시키는 구성이므로, 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 유온 변화가 있어도, 과여자 기간을 유온 변화에 따른 필요 최소한의 길이로 유지하여, 플런저의 흡입 불량을 방지하면서 소비 전력을 항상 필요 최소한으로 유지할 수 있다.

또한, 솔레노이드 밸브에 흐르는 오일의 온도(T)가 높을수록 상기 쵸퍼 제어의 듀티비를 저하시키고, 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 비율을 증가시키는 형태인 경우에는 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 유온의 변동에 의한 오일의 점도 변화가 있어도, 이 변동에 의한 영향을 없애도록 상기 쵸퍼 제어의 듀티비를 변화시켜 플런저 속도를 예를 들어 적절한 대략 일정한 값으로 보유 지지할 수 있고, 심(9)의 마모를 항상 억제하면서 솔레노이드 밸브(1)의 작동의 응답성을 항상 확보할 수 있다.

또, 본 발명은 상술한 형태예에 한정되지 않고, 각종 변형이나 응용이 있을 수 있다.

예를 들어, 상술한 형태예에 있어서의 유온의 기준치나 전압의 구체예는 어디까지나 일예이며, 오일이나 전원의 사양 등에 따라서 적절하게 설정해야 하는 것은 물론이다.

또한, 상기 형태예에서는 제어 회로(21)에 FET(26)를 이용하였지만, 이에는 한정되지 않으며, 구동 소자이면 무엇이든 좋다.

본원의 솔레노이드 밸브 제어 장치에서는 과여자 전압 제어 수단이 과여자 기간에 쵸퍼 제어를 실행함으로써 과여자 전압의 실효치를 저하시킨다. 이로 인해, 이 과여자 전압 제어 수단의 기능에 의해 플런저 속도를 필요 최소한에 가까운 낮은 값으로 하고, 부재(예를 들어 상기 심)의 마모를 억제하여 솔레노이드 밸브의 수명을 현격하게 향상시킬 수 있다.

또, 종래의 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서는 과여자 기간에 있어서, 항상 전원 전압에 따른 고전압을 솔레노이드에 인가하고 있었다. 이로 인해, 전원 전압(예를 들어, 차량 배터리의 출력 전압)이 극단적으로 저하되어 있거나, 혹은 솔레노이드 밸브를 흐르는 오일의 온도가 매우 낮은(오일의 점도가 상당히 높은) 등의 특별한 사정이 있는 경우를 제외하고, 솔레노이드 밸브 작동 시의 플런저의 속도가 항상 과잉으로, 플런저 작동 시의 충돌에 의한 부재(예를 들어 상기 심)의 마모가 상당히 심했다.

그러나, 본 발명에 따르면, 과여자 전압 제어 수단의 기능에 의해 과여자 전압의 실효치를 필요 최소한의 값(솔레노이드 밸브의 최저 작동 전압에 가까운 전 압, 예를 들어 9 V 정도)으로 적극적으로 저하시킬 수 있다. 이에 의해, 통상시라도 플런저 속도를 필요 최소한에 가까운 값으로 하여, 플런저가 충돌하는 부재(예를 들어 상기 심)의 마모를 현격하게 억제할 수 있다.

또한, 청구항 2에 기재된 바와 같이, 전원 전압이 미리 설정된 기준치를 초과하는 경우에 상기 쵸퍼 제어가 실행되는 구성이면, 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 전원 전압이 낮은 경우(최저 작동 전압에 가까운 전압 이하인 경우)까지 상기 쵸퍼 제어가 행해져, 솔레노이드 밸브가 전압 부족으로 적절하게 작동하지 않게 되는 문제점을 회피할 수 있다.

또한, 청구항 3에 기재된 바와 같이, 전원 전압이 높을수록 상기 쵸퍼 제어의 듀티비를 저하시키고, 상기 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 비율을 증가시키는 구성이면, 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 전원 전압의 변동이 있어도 이 전원 전압의 변동에 의한 영향을 없앨 수 있도록 상기 쵸퍼 제어의 듀티비를 변화시키고, 플런저 속도를 예를 들어 적절하게 대략 일정한 값으로 유지할 수 있어, 상기 부재의 마모를 항상 억제하면서 솔레노이드 밸브의 작동의 신뢰성이나 응답성을 항상 확보할 수 있다.

또한, 청구항 4에 기재된 바와 같이, 솔레노이드 밸브에 흐르는 오일의 온도가 미리 설정된 기준치를 초과하는 경우에, 상기 쵸퍼 제어를 실행하여 상기 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 구성이면, 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 유온이 낮은 경우(최저 작동 전압보다도 충분히 높은 전압을 인가하지 않으면 솔레노이드 밸브가 적절하게 작동하지 않는 경우)까지 상기 쵸퍼 제어가 행해져, 솔레노이드 밸브의 응답성이 저하되는 것을 회피할 수 있다.

또한, 청구항 5에 기재된 바와 같이, 솔레노이드 밸브에 흐르는 오일의 온도가 높을수록 상기 쵸퍼 제어의 듀티비를 저하시키고, 상기 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 비율을 증가시키는 구성이면, 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 유온의 변동에 의한 오일의 점도 변화가 있어도 이 변동에 의한 영향을 없애도록 상기 쵸퍼 제어의 듀티비를 변화시키고, 플런저 속도를 예를 들어 적절한 대략 일정한 값으로 유지할 수 있어, 상기 부재의 마모를 항상 억제하면서 솔레노이드 밸브의 작동의 응답성을 항상 확보할 수 있다.

또한, 청구항 6에 기재된 바와 같이, 솔레노이드 밸브에 흐르는 오일의 온도가 증가함에 따라서, 상기 과여자 기간을 감소 방향으로 변화시키는 구성이면, 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 유온 변화가 있어도, 상기 과여자 기간을 유온 변화에 따른 필요 최소한의 길이로 유지하여, 플런저의 흡입 불량을 방지하면서 소비 전력을 항상 필요 최소한으로 유지할 수 있다.

Claims

솔레노이드 밸브를 듀티 구동하는 솔레노이드 밸브 제어 장치이며, 듀티 구동의 온 기간 초기 단계의 과여자 기간에는 솔레노이드 밸브의 코일에 전원 전압에 따른 과여자 전압을 인가하고, 듀티 구동의 온 기간의 나머지 보유 지지 기간에는 상기 코일에 과여자 전압보다도 낮은 보유 지지 전압을 인가하는 솔레노이드 밸브 제어 장치에 있어서,

상기 과여자 기간에 쵸퍼 제어를 실행함으로써, 상기 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 과여자 전압 제어 수단을 마련한 것을 특징으로 하는 솔레노이드 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 과여자 전압 제어 수단은 전원 전압이 미리 설정된 기준치를 초과하는 경우에, 상기 쵸퍼 제어를 실행하여 상기 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 과여자 전압 제어 수단은 전원 전압이 높을수록 상기 쵸퍼 제어의 듀티비를 저하시키고, 상기 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 비율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 제어 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 과여자 전압 제어 수단은 솔레노이드 밸브에 흐르는 오일의 온도가 미리 설정된 기준치를 초과하는 경우에, 상기 쵸퍼 제어를 실행하여 상기 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 제어 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 과여자 전압 제어 수단은 솔레노이드 밸브에 흐르는 오일의 온도가 높을수록 상기 쵸퍼 제어의 듀티비를 저하시키고, 상기 과여자 전압의 실효치를 저하시키는 비율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 제어 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 솔레노이드 밸브에 흐르는 오일의 온도가 증가하는 데 따라서, 상기 과여자 기간을 감소 방향으로 변화시키는 과여자 기간 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 제어 장치.