JPH08200540A - 電磁開閉弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度センサを用いたりデューティ比を補正し
たりすることなく、且つ高温時の応答性や脈動を損なう
ことなく、低温時でも高温時と同程度の流量を確保でき
るようにする。 【構成】 一定電圧が印加されるコイル２０の内側に第
１プランジャ４２および第２プランジャ４４を直列に配
設するとともに、それ等のプランジャ４２，４４を第１
圧縮コイルスプリング４６，第２圧縮コイルスプリング
４８によってそれぞれ閉弁側（図の左方向）へ付勢し、
コイル２０の電気抵抗が大きくて電磁力が小さい高温時
には、第１プランジャ４２が第２プランジャ４４に当接
する第１開弁位置まで移動させられる一方、コイル２０
の電気抵抗が小さくて電磁力が大きい低温時には、第１
プランジャ４２が第２プランジャ４４を介してコア１６
に当接する第２開弁位置まで移動させられるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電磁開閉弁に係り、特
に、流体の流動性が低下する低温時でも高温時と同程度
の流量を確保できる電磁開閉弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コイルに一定の電圧を印加して励磁する
ことにより、プランジャ（可動鉄心）を介して例えばポ
ペットやスプール等の弁体を開弁側へ移動させて流路を
開く電磁開閉弁が、車両用自動変速機の油圧回路など種
々の分野で用いられている。このような電磁開閉弁は、
電圧が印加されるか否かによって流路を開閉するもので
あるが、電圧の印加時間をデューティ制御することによ
り、単位時間当たりの流量を連続的に変化させることも
できる。

【０００３】ところで、かかる電磁開閉弁の弁開度、す
なわち流路を開いた時の流体の流通断面積は一定である
ため、流体の温度が低くて流動性が悪い（粘性が高い）
場合と、温度が高くて流動性が良い（粘性が低い）場合
とでは、単位時間当たりの流量に差が生じ、低温時は高
温時に比較して流量が少なく応答性が悪いなどの不都合
がある。このような不都合は、温度によって粘性が大き
く変化する油などの液体やゲル状の流体の場合に顕著で
ある。前記車両用自動変速機の油圧回路用電磁開閉弁に
おいては、応答性が悪いと変速用クラッチやブレーキの
係合が遅れて変速ショックなどを生じる。このため、例
えば特開平２−８６４２２号公報に記載されているよう
に温度センサによって流体の温度を測定することによ
り、その温度に応じて前記デューティ制御のデューティ
比を補正するなどして、温度変化に拘らず適正な流量が
得られるようにすることが考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、その場
合は温度センサが必要であるとともに、流体温度に応じ
てデューティ比を補正する補正値をデータマップなどで
記憶しておく必要があるため、装置構成や制御が複雑に
なり、必ずしも十分に満足できなかった。また、低温時
でも十分な流量が得られるように弁自体の弁開度を大き
くし、デューティ制御で所定の流量となるように制限す
ることになるため、開閉時のプランジャの移動ストロー
クが大きくなって開閉時間が長くなり、高温時における
応答性が悪化するとともに、デューティ制御に伴う流量
や圧力の脈動が大きくなる。前記自動変速機の油圧回路
では、エンジンの起動開始当初が低温時で暖機後の通常
の走行時が高温時であり、高温時の応答性や脈動を損な
うことは回避する必要がある。

【０００５】なお、前記特開平２−８６４２２号公報は
弁開度自体を連続的に制御する比例電磁弁を用いている
ため、デューティ制御のような脈動が無いととともに、
高温時の応答性を損なうことなく低温時の流量を十分に
確保することが可能であるが、弁自体が複雑で高価にな
る。

【０００６】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、温度センサを用いた
りデューティ比を補正したりすることなく、且つ高温時
の応答性や脈動を損なうことなく、低温時でも高温時と
同程度の流量を確保できる電磁開閉弁を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための第１の手段】かかる目的を達成
するために、第１発明は、コイルに一定の電圧を印加し
て励磁することにより、プランジャを介して弁体を開弁
側へ移動させて流路を開く電磁開閉弁において、前記コ
イルの温度低下に伴う電磁力の増大に基づいて、前記プ
ランジャを閉弁側へ付勢する付勢手段の付勢力に抗して
そのプランジャの開弁側への移動量を増大させ、低温時
には高温時よりも弁開度が大きくなるようにしたことを
特徴とする。

【０００８】

【作用および第１発明の効果】すなわち、電磁開閉弁に
用いられるコイルは、銅のエナメル線などの金属製であ
るため、温度が低くなるに従って電気抵抗が小さくな
り、一定の電圧を印加した場合には電流値が大きくなっ
て電磁力が増大するのである。そして、このように電磁
力が増大することを利用して、プランジャを閉弁側へ付
勢する付勢手段の付勢力に抗してそのプランジャの開弁
側への移動量を増大させ、低温時には高温時よりも弁開
度が大きくなるようにしたのであり、これにより、温度
が低くて流体の流動性が悪い（粘性が高い）場合でも、
温度が高くて流動性が良い（粘性が低い）場合と同程度
の流量を確保することができる。また、高温時にはプラ
ンジャの移動量が小さいため、応答性やデューティ制御
に伴う流量や圧力の脈動を従来と同程度に維持できる。
更に、温度低下に伴う電磁力の増大を利用して弁開度を
大きくするため、温度センサを用いて流体の温度を測定
したり流体温度に応じてデューティ比を補正する補正値
をデータマップなどで記憶したりするなど、温度に応じ
て弁開度を変えるための特別な手段や制御が不要で、弁
を開閉する制御系を含む装置全体を簡単且つ安価に構成
できる。

【０００９】以上が第１発明に特有の作用効果である
が、温度と弁開度との関係は、温度の低下に伴って弁開
度が連続的に大きくなるものでも、段階的に大きくなる
ものでも良く、流体の流動性と温度との関係に基づいて
設定することが望ましい。例えば、流体の流動性が所定
温度で急に低下する場合には、その所定温度付近で弁開
度が急に大きくなるようにすれば良い。

【００１０】また、コイルの電磁力は温度低下に伴って
連続的に大きくなるため、付勢手段の付勢力を適当に設
定すれば、付勢手段の付勢力と電磁力（厳密にはプラン
ジャに対する吸引力）とのバランスによりプランジャの
移動量すなわち弁開度を連続的に変化させることができ
るし、例えば付勢力や長さが異なる複数の付勢手段でプ
ランジャに対する付勢力を移動量に応じて段階的に変化
させれば、電磁力の増大に伴ってプランジャの移動量を
段階的に変化させることができる。

【００１１】

【課題を解決するための第２の手段】第２発明は、コイ
ルに一定の電圧を印加して励磁することにより、プラン
ジャを介して弁体を開弁側へ移動させて流路を開く電磁
開閉弁において、（ａ）前記プランジャの移動方向にお
いてそのプランジャを複数に分割し、閉弁側の先端に位
置する分割プランジャと前記弁体とを一体的に移動させ
て流路を開閉する一方、（ｂ）前記複数の分割プランジ
ャの閉弁側の移動端をそれぞれ規定する複数のストッパ
と、（ｃ）前記複数の分割プランジャをそれぞれ前記閉
弁側へ付勢して前記ストッパに当接させ、互いに離間し
た状態に保持するとともに、前記閉弁側の分割プランジ
ャ程小さな電磁力で開弁側へ移動することを許容する複
数の付勢手段とを有することを特徴とする。

【００１２】

【作用】この第２発明は、前記第１発明の電磁開閉弁の
一実施態様に相当するもので、弁開度を段階的に大きく
する場合であり、コイルに一定の電圧が印加されて励磁
されると、電磁力が小さい高温時には閉弁側の先端の分
割プランジャが付勢手段の付勢力に抗して開弁側へ移動
させられるとともに、ストッパによって位置決めされて
いる２番目の分割プランジャによって移動が阻止される
ことにより、比較的小さな所定の弁開度で流路が開かれ
る。電磁力が大きい低温時には、閉弁側の先端の分割プ
ランジャに加えて２番目の分割プランジャも付勢手段の
付勢力に抗して開弁側へ移動させられることにより、比
較的大きい所定の弁開度で流路が開かれる。弁開度はプ
ランジャを分割した数に対応する段数で段階的に変化さ
せられ、例えば２分割した場合には高温時と低温時の２
種類の弁開度を設定できる。

【００１３】

【第２発明の効果】このように、第２発明の電磁開閉弁
においても、温度低下に伴う電磁力の増大に基づいて低
温時には高温時よりも弁開度が大きくなるため、温度が
低くて流体の流動性が悪い場合でも、温度が高くて流動
性が良い場合と同程度の流量を確保することが可能にな
るなど、前記第１発明と同様の効果が得られる。しか
も、本発明ではストッパによって位置決めされた分割プ
ランジャによって弁開度が規定されるため、例えば付勢
手段の付勢力と電磁力とのバランスによって弁開度を変
化させる場合に比較し、温度に応じて所定の弁開度が安
定して得られる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施例である電磁開
閉弁１０の縦断面図で、円筒形状のヨーク１２の両端部
にはベース１４およびコア１６が固設されているととも
に、それ等の内部には、ボビン１８の外周部に銅のエナ
メル線を巻回したコイル２０がベース１４およびコア１
６に跨がってヨーク１２と略同心に配設されている。ベ
ース１４は、ヨーク１２に固設されるフランジ部２２
と、フランジ部２２側に開口する有底円筒状の大径部２
４と、大径部２４の底部側に一体に設けられるとともに
フランジ部２２と反対側に開口する有底円筒状の小径部
２６とを備えており、小径部２６の有底円孔が第１ポー
ト２８、大径部２４の周壁に設けられた複数の貫通孔が
第２ポート３０として、それぞれ車両用自動変速機の油
圧回路などに連結される。第１ポート２８の底部、すな
わち大径部２４と小径部２６との間の隔壁３２には貫通
孔３４が設けられており、弁体としてのポペット３６が
閉弁側である図の左方向へ移動させられて貫通孔３４を
閉塞するように隔壁３２に着座させられることにより、
第１ポート２８と第２ポート３０との間の流路が閉じら
れる一方、ポペット３６が開弁側である図の右方向へ隔
壁３２から離間させられることにより、第１ポート２８
と第２ポート３０との間の流路が開かれ、作動油などの
流体が流通することが許容される。隔壁３２は弁座とし
て機能するもので、図１はポペット３６が弁座に着座さ
せられた閉弁状態である。

【００１５】上記コイル２０よりも内周側には、円筒形
状のスリーブ４０がコイル２０と同様にベース１４とコ
ア１６とに跨がって固設されており、そのスリーブ４０
の内側には円柱形状の第１プランジャ４２および第２プ
ランジャ４４がそれぞれ軸方向、すなわち流路を開閉す
る際のポペット３６の移動方向で図の左右方向へ、予め
定められた所定寸法だけ移動可能に配設されている。第
１プランジャ４２および第２プランジャ４４は、移動方
向において２分割された分割プランジャに相当するもの
で、電磁開閉弁１０の中心線上に直列に配設されている
とともに、閉弁側の第１プランジャ４２の先端面、すな
わち第２プランジャ４４と反対側の面には前記ポペット
３６が一体的に固設されている。第１プランジャ４２と
第２プランジャ４４との間、および第２プランジャ４４
とコア１６との間には、それぞれ互いに離間させる方向
へ付勢する第１圧縮コイルスプリング４６，第２圧縮コ
イルスプリング４８が付勢手段として介在させられてい
る。第１プランジャ４２と第２プランジャ４４との対向
面、第２プランジャ４４とコア１６との対向面には、そ
れぞれ有底の円孔が形成され、上記圧縮コイルスプリン
グ４６，４８はその円孔内に配設されているとともに、
ばね力（付勢力）に抗して接近させられた場合には対向
面が互いに当接させられるようになっている。

【００１６】上記コア１６はヨーク１２に一体的に固設
されているため、第２プランジャ４４は第２圧縮コイル
スプリング４８によって閉弁側へ付勢されるとともに、
第１プランジャ４２は第１圧縮コイルスプリング４６に
よって閉弁側へ付勢され、その第１プランジャ４２は図
１の閉弁状態から明らかなようにポペット３６が隔壁３
２に着座する閉弁側の移動端に保持される。第２プラン
ジャ４４は第１プランジャ４２よりも大径で、スリーブ
４０の内周面もそれ等の径寸法に応じて大径部と小径部
とに分けられており、第２プランジャ４４は、その内周
面の段部５０に当接させられることにより閉弁側の移動
端に位置決めされ、第１プランジャ４２およびコア１６
の双方に対してそれぞれ所定の隙間が形成されるように
なっている。第１プランジャ４２の閉弁側の移動端を規
定する隔壁３２、第２プランジャ４４の閉弁側の移動端
を規定する段部５０は、それぞれストッパに相当する。

【００１７】一方、前記コイル２０に電圧が印加されて
励磁されると電磁力が発生し、コア１６と第２プランジ
ャ４４との間、第２プランジャ４４と第１プランジャ４
２との間には、それぞれ電磁力に基づく吸引力が作用
し、吸引力が前記圧縮コイルスプリング４６，４８のば
ね力に打ち勝つと、それ等のプランジャ４２，４４が開
弁側へ移動して流路が開かれる。その場合に、コイル１
２は銅のエナメル線であるため、温度が低くなるに従っ
て電気抵抗が小さくなり、一定の電圧を印加した場合に
は電流値が大きくなって電磁力、更には吸引力が増大す
る。具体的には、車両用自動変速機の油圧回路の定常時
の温度である６０℃での電気抵抗が例えば１５Ωの場
合、−３０℃での電気抵抗は約１０Ωとなり、一定電圧
として１２Ｖの電圧を印加した場合の電流値はそれぞれ
０．８Ａ、１．２Ａとなる。また、電磁力すなわち起磁
力は、コイル２０の巻き数に電流値を掛算したものであ
るため、電流値が大きくなるに従って大きくなり、それ
に伴って吸引力も大きくなる。吸引力は、電磁力の２乗
に比例するとともに、吸着面の面積に比例する一方、隙
間（エアギャップ）の２乗に反比例するため、同じ電磁
力でもコア１６と第２プランジャ４４との間の吸引力
と、第２プランジャ４４と第１プランジャ４２との間の
吸引力は異なる。

【００１８】そして、前記第１圧縮コイルスプリング４
６のばね力（予荷重）は、電磁力が比較的小さい所定の
高温時でも第１プランジャ４２が吸引力に従って開弁側
へ移動させられ、図２に示すように第２プランジャ４４
に当接する第１開弁位置に位置させられるように設定さ
れている。また、第２圧縮コイルスプリング４８のばね
力（予荷重）は、上記所定の高温時には吸引力に打ち勝
って第２プランジャ４４を段部５０に当接させた状態に
保持するが、電磁力が比較的大きい所定の低温時には第
２プランジャ４４が吸引力に従って開弁側へ移動させら
れ、図３に示すようにコア１６に当接させられるように
設定されている。この時、第１プランジャ４２は第２プ
ランジャ４４と一体的に開弁側へ移動させられ、図３に
示す第２開弁位置に位置させられる。すなわち、低温時
には高温時よりも大きな弁開度となり、流通断面積が大
きくなって流体が流れ易くなるのであり、低温時に粘性
が高くなって流動性が悪化する作動油などの油圧回路に
用いた場合でも、流動性の良い高温時と同程度の流量を
確保することができる。第１プランジャ４２と第２プラ
ンジャ４４との間の隙間（エアギャップ）、第２プラン
ジャ４４とコア１６との間の隙間（エアギャップ）は、
流体の流動性の変化を考慮して、上記のように高温時と
低温時とで同程度の流量を確保できるように設定され
る。

【００１９】なお、上記プランジャ４２，４４が移動す
るか否かはばね力と吸引力との関係で決まるため、結果
的に所定の温度でばね力に抗してプランジャ４２，４４
が移動するようになっておれば良く、プランジャ４２，
４４の吸着面の面積を変更するなどして調整することも
可能である。また、上記ばね力の設定に際しては、厳密
には第１プランジャ４２に開弁側へ作用する流体圧を考
慮する必要がある。

【００２０】上記電磁開閉弁１０を車両用自動変速機の
油圧回路に用いる場合について具体的に説明すると、エ
ンジン暖機後の通常の走行時で作動油の流動性が良い時
の温度、例えば６０℃程度の温度を上記所定の高温時と
し、その状態では第１プランジャ４２が第１開弁位置ま
で移動させられるように第１圧縮コイルスプリング４６
のばね力を設定する。また、エンジンの起動開始当初で
作動油の流動性が悪い比較的低温時の温度、例えば−３
０℃程度の温度を上記所定の低温時とし、その状態では
第１プランジャ４２が第２開弁位置まで移動させられる
ように第２圧縮コイルスプリング４８のばね力を設定す
る。すなわち、第１圧縮コイルスプリング４６のばね力
については、コイル２０に一定電圧が印加された場合に
は温度に関係なく第１プランジャ４２が開弁側へ移動す
るように設定し、第２圧縮コイルスプリング４８のばね
力については、６０℃より低くて且つ−３０℃よりも高
い所定の温度、具体的には作動油の流動性と温度との関
係を考慮して作動油の流動性が悪化する温度よりも高め
の所定温度以下で第２プランジャ４４が開弁側へ移動す
るように設定するのである。

【００２１】このように、本実施例の電磁開閉弁１０に
おいては、コイル２０に一定の電圧が印加されて励磁さ
れると、電磁力が小さい所定の高温時には図２に示すよ
うに第１プランジャ４２が第１開弁位置に位置させら
れ、比較的小さい弁開度で流路が開かれる一方、電磁力
が大きい所定の低温時には、図３に示すように第１プラ
ンジャ４２が第２開弁位置に位置させられ、比較的大き
い弁開度で流路が開かれる。したがって、温度が低くて
流体の流動性が悪い場合でも、温度が高くて流動性が良
い場合と同程度の流量を確保することができる。

【００２２】また、高温時には第１プランジャ４２のみ
が移動させられ、ポペット３６の移動量が小さいため、
弁を開閉する際の応答性が優れているとともに、電圧の
印加時間すなわち弁の開時間をデューティ制御する場合
でも、開閉に伴う流量や圧力の脈動を従来と同程度に小
さく維持できる。

【００２３】また、温度低下に伴う電磁力の増大を利用
して弁開度を大きくするため、温度センサを用いて流体
の温度を測定したり流体温度に応じてデューティ比を補
正する補正値をデータマップなどで記憶したりするな
ど、温度に応じて弁開度を変えるための特別な手段や制
御が不要で、弁を開閉する制御系を含む装置全体を簡単
且つ安価に構成できる。

【００２４】また、第１プランジャ４２が第１開弁位置
または第２開弁位置に位置決めされ、弁開度が２段階で
設定されるため、例えば付勢手段の付勢力と電磁力との
バランスによって弁開度を変化させる場合に比較し、温
度に応じて所定の弁開度が安定して得られる。

【００２５】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。

【００２６】例えば、前記実施例では電磁開閉弁１０を
車両用自動変速機の油圧回路に用いる場合を例として説
明したが、他の種々の分野で使用できることは勿論であ
り、弁開度を変化させる温度も圧縮コイルスプリング４
８のばね力と吸引力との関係を変えることによって適宜
設定できる。

【００２７】また、前記実施例では２種類の弁開度が得
られるようになっていたが、プランジャを３個以上に分
割することにより、３段階以上で弁開度を変化させるこ
ともできる。プランジャが１個であっても、付勢力や長
さが異なる複数の付勢手段でプランジャに対する付勢力
を移動量に応じて段階的に変化させることにより、弁開
度を２段階或いは３段階以上で変化させることも可能で
ある。

【００２８】また、前記実施例では付勢手段として圧縮
コイルスプリング４６，４８が用いられていたが、引張
コイルスプリングなどの他のスプリングは勿論、ゴムな
どの弾性体や圧力エアなどその他の付勢手段を用いるこ
とも可能である。

【００２９】また、前記実施例では両プランジャ４２と
４４との間に第１圧縮コイルスプリング４６が介在させ
られていたが、第１プランジャ４２とスリーブ４０或い
はコア１６との間に第１圧縮コイルスプリング４６を配
設することもできる。

【００３０】また、前記実施例では弁体としてポペット
３６が用いられていたが、スプールなどの他の弁体を用
いることも可能で、スプールを用いた場合には第１プラ
ンジャ４２を閉弁位置に位置決めするためのストッパを
設けることになる。

【００３１】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である電磁開閉弁の縦断面図
で、閉弁状態を示す図である。

【図２】図１の電磁開閉弁の高温時における開弁状態を
示す縦断面図である。

【図３】図１の電磁開閉弁の低温時における開弁状態を
示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０：電磁開閉弁 ２０：コイル ３２：隔壁（ストッパ） ３６：ポペット（弁体） ４２：第１プランジャ（分割プランジャ） ４４：第２プランジャ（分割プランジャ） ４６：第１圧縮コイルスプリング（付勢手段） ４８：第２圧縮コイルスプリング（付勢手段） ５０：段部（ストッパ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルに一定の電圧を印加して励磁する
   ことにより、プランジャを介して弁体を開弁側へ移動さ
   せて流路を開く電磁開閉弁において、 前記コイルの温度低下に伴う電磁力の増大に基づいて、
   前記プランジャを閉弁側へ付勢する付勢手段の付勢力に
   抗して該プランジャの開弁側への移動量を増大させ、低
   温時には高温時よりも弁開度が大きくなるようにしたこ
   とを特徴とする電磁開閉弁。
2. 【請求項２】 コイルに一定の電圧を印加して励磁する
   ことにより、プランジャを介して弁体を開弁側へ移動さ
   せて流路を開く電磁開閉弁において、 前記プランジャの移動方向において該プランジャを複数
   に分割し、閉弁側の先端に位置する分割プランジャと前
   記弁体とを一体的に移動させて流路を開閉する一方、 前記複数の分割プランジャの閉弁側の移動端をそれぞれ
   規定する複数のストッパと、 前記複数の分割プランジャをそれぞれ前記閉弁側へ付勢
   して前記ストッパに当接させ、互いに離間した状態に保
   持するとともに、前記閉弁側の分割プランジャ程小さな
   電磁力で開弁側へ移動することを許容する複数の付勢手
   段とを有することを特徴とする電磁開閉弁。