JPS6330676A - ソレノイド作動される流体圧力調整弁 - 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】 本発明は例えばＵＳ−Ａ−３６８８６０７に開示されて
いる特許請求の範囲第１項の前文に明記されるごとき流
体弁組立体に関する。

当技術界で普通に知られているように、自動変速機制御
系に用いられるもののごときソレノイド作動される弁は
完全にマイクロプロセサと両立するが、典型的には高い
ヒステレシスと、きわめて低い温度での無効な制御と、
非線形性の問題がある。更に、かかるツレノド作動され
る弁は一般に供給圧力変化に対して過敏であり、低い流
れ容量を示し、制御圧力を脈動させ、実質的な動力要求
を示し、デユーティが延長されるにつれて退化する。か
かる圧力制御弁は典型的には弁素子（１個または複数）
の走行の各極端での滞在時間に依存し、いかなる圧力帰
還とも無関係に作動し、および／またはソレノイドによ
って押しつけられる特定の弁素子位置に力的に依存する
。

本発明はこれらの問題への比較的簡単な解決を与えるこ
とにかかるものである。

この目的上、本発明に係る流体弁組立体は特許請求の範
囲第１項の特徴記載部分に明記された特徴を有する。

かくて本発明に係る流体弁組立体は線形ソレノイドを非
対称スプール弁と組合わせることにより所要の結果を達
成するものである。

本発明に係る流体弁組立体は線形ソレノイドと非対称ス
プールの組合わせを利用して流体圧力調整および回路シ
ーケンスを与える可能性を有する。

線形ソレノイドは比例ソレノイドとしても知られ、コア
位置とは無関係なコイル電流の関数であるコア出力を弁
上に与えるように、コア運動で磁力線を分路する。

ツレノド作動される流体圧力調整弁の形態をなす、本発
明に係る流体弁組立体の特定的な一実施例においては、
スプール弁は排気口および供給［］を調整された圧力［
１に対して開放および閉鎖すると共に、スプール弁上に
その力平衡において調整された圧力をもたらしこれによ
り内部圧力帰還を生じるように調整された圧力により作
用される不均衡領域を与えるようになされた直径の等し
くない離隔、した領域を有する。調整時に、かくて非対
称スプール弁は内部圧力帰還圧力調整器として作動し、
線形ソレノイドはその作動範囲にわたってコア、従って
弁位置とは無関係な電流−カトランジューサとして作動
する。

線形ソレノイドの力出力の電流依存／位置無関係と非対
称スプール弁の圧力帰還とのこの相互作用により、口述
通はソレノイドおよびスプール弁により発生する力の相
対的レベルの関数となされ、高圧力の場合には対抗する
ばね力の関数となされる。制御もしくは調整された圧力
はこれらの力の均衡の結果であり、従って供給圧力を変
化させる効果は実質的に低下するか、比較的高い流れ容
量か制御された圧力の最小脈動と共に与えられる。

更に、低い動力ですみ且つ流量はデューティサイクルに
よって実質的に影響を受けない。

しかも、供給口を無くすることができ、その場合装置は
供給圧力調整を許す高い流れ能力を有する電気的に可変
の２０圧力逃がし弁として用いることができる。

加えて、かかる二ロ配置はまた流体回路の電気的に調節
可能なシーケンスを与えるために配管することもできる
。

さて図面を参照するに、第１図には制御管路１６内に線
形に可変の通常高い制御圧力を与えて例えばコンバータ
クラッチ滑り制御器（不図示）を作動するように供給管
路１２と排気管路１４を二者択一・的に制御管路に連通
させるように変速機制御系内の作動媒体としての油で作
動するようになされた、全体的に１０で示すソレノイド
作動される流体圧力調整弁の形態をなす流体弁組立体が
示されている。

弁組立体１０は一般に供給および排気管路１２および１
４と制御管路１６との間の連通を制御すべく作動される
非対称スプール弁１８から成る。

弁組立体のスプール弁部内では、図示のごとく管路１２
，１４および１６が開口しているマニホルド２６の孔２
４内に円筒形弁ハウジング２２が受用されている。弁ハ
ウジング２２はその外部にマニホルド孔２４内でそれぞ
れの管路１２．１４および１６に対して開口しこれらを
それぞれ直径方向に対置した口３４．３６および３８を
経て弁ハウジングの内部と連通させる軸方向に離隔した
環状溝２８．３０および３２を有する。後者にはスプー
ル弁１８上に形成された大径領域４４および小径領域４
６をそれぞれ受容する大径部４０および小径部４２を有
する役付孔３９が形成され、これらの構成素子は大径領
域が排気口を制御し小径領域が供給口を１制御するよう
に配向されている。

弁領域４４および４６は、−制御（調整された）圧力口
３８がスプール弁１８の供給位置と排気位置間での運動
にわたって両領域間の空間に対して開（」を保つことに
より、第１図に示した供給位置においては小径＠＠４６
が供給圧力［］３４を開放させ大径領域４４が排気口３
６を制御圧力口３８に対して閉鎖させ、排気位置におい
ては、弁の上昇運動と同時に、大径領域が排気Ｌ１を開
放させ小径領域が供給口を制御圧力［１に対して閉鎖さ
せ、後者の口に対して流体供給または排気を行なうよう
に軸方向に離隔している。

更に、供給口、排気口および制御口は図示のごとく対を
なして形成することが好ましいが、単一の口として形成
してもよく、あるいは種々の設計上および／または製造
上の配慮によってはもっと多数に分割して形成してもよ
い。しかし、いずれにせよ、スプール弁は基本的には３
０配置、即ち、１つの供給口と、１つの排気口と１つの
制御［］とを有する配置から成るものと考えられる。

ソレノイド作動される流体圧力３１整弁組立体１０の線
形ソレノイド２０はスリーブ５６により接合された２つ
のフランジ付端片５２および５４で形成されたボビン組
立体５０から成る。

ボビン組立体のまわりにはコイル（巻線）５８が巻付け
られ、円筒形ａ壁６０により蔽われている。ボビン端片
５４、従ってソレノイドはねし山付接続具６１により弁
ハウジング２２に接続されている。ボビン端片５４を貫
通する孔６４内にはブツシュ６２が固定装着され、これ
は上１４ｉ６８においてスプール弁１８と系合し下端に
おいてねし山付接続具７０によりコア７２に固着された
軸６６により形成されるプランジャを摺動自在に受容す
る。

コア７２は軸６６と共にボビンスリーブ５６内を可動で
あり、そしてその上端においてはボビン端片５４の対応
形状内部円錐部分７６内に受容されて空気間隙を少なく
すると共に、コアの上昇運動と同時に、流れを図示位置
からそらして電流とコア変位との間に所望のリニア性を
与える外部円錐形７４を有する。

弁ハウジング２２の上端にはプラグ７８が螺入され、該
プラグ７８とスプール弁の上端との間に受容さねたコイ
ル戻しばね８０は後者をソレノイド軸６６に対して下方
に押付ける作用をなし、その下降運動は１ｉ！１ｈ６６
ヒの環状溝内に保持されてブツシュ６２の上端と係合す
る止め輪８２により図示の完全退避位置に制限される。

コイル戻しばね８０は常時はスプール弁を図示のこの完
全退避〈供給）位置へ付勢するが、この位置では排気口
３６はスプール弁の大径領域４４により閉鎖されている
制御圧力口３８は供給［１３４に対して小径領域４６を
過ぎて開口している。

ソレノイドコイル５８はパルス幅変調駆動回路を組込み
所望の弁機能を与えるべくプログラムされた公知設計の
制御器８６により直流電源８４に接続されている。

この制御器かコイル５８に電流を供給していない状態で
は、ばね８０はスプール差動力にのみ打勝つために予負
荷を与えると共に所望の最大制御圧力（通常は供給圧力
）を与えるべく調節されるか、このスプール作動力は大
径領域の不平衡領域−ヒで領域４４と４６の間に作用す
るｉｌ＋御圧力により生じる力である。

スプール弁領域４４および４６は間に口開の可変流れ面
積通路を形成し、制御口内の圧力か所望レベル以上に上
昇すると、スプール差動力および付加的なソレノイド力
が（動いてばね力に打勝ち制御口を排気口と連通させる
方向にスプール弁を移動せしめる。あるいはまた、制御
口内の圧力が所望圧力以下に下降すると、ばね力が差動
スプール弁と付加的なソレノイド力との合成力に打勝ち
、制御［１を供給口と連通させる方向にスプール弁を移
動させることにより、制御圧力を増大させる。

制御圧力が所望の圧力レベルにある時には、面記両刃は
平衡し、スプール弁は制御口を供給口とも排気口とも連
通させない位置にある。

Ｉｎ圧力はソレノイドの力を含めて両刃のかかる平衡の
結果であるから、そしてソレノイドの出力はそれに供給
される電流に比例しスプール弁位置とは無関係であるか
ら、ソレノイドに電流を供給し変化させるための制御器
の作動は制御圧力を所望の制御圧力レベルに線形に正確
に調節し、それにより制御圧力を増大する電流供給に比
例して最低電流で最大値から減少させる（第４図および
第５図の曲線８８を参照）上に有効である。

更に、ソレノイド電流はパルス幅変調駆動回路により制
御され該電流のパルス性はソレノイドコア、従ってスプ
ール弁の運動振幅に影響するから、該振幅はパルス幅変
調周波数により制御されることになり、ヒステレシスを
低下させる働きをなす。その結果、第３図に描かれてい
るごとく、きわめて望ましい線形の力対弁工程特性が得
られ、第４図に閉ループ曲線８８で示すように３３℃等
の低い作動変速機油温度でも、また７ｇ５図に閉ループ
曲線９０で示すように１００℃という高い作動温度でも
、事実上ヒステレシスか全くない（第４図および第５図
におけるグラフはソレノイドコイルへの電流に対して制
御圧力をプロットしたものである。

従来の時間変調されソレノイド作動される弁方式では、
弁部材位置遷移時間を最小に抑えて安定させるには短い
時定数を持つ高い力レベルが通常必要とされる。短い時
定数を持つ高い力レベルを達成するには、これらの装置
は通常、比較的高い電力で低い誘導リアクタンスのソレ
ノイドを必要とする。本発明に係る流体弁組立体は時間
変調に依存せず、従って本質的により小さな電力ですむ
。

しかも、弁部材遷移時間は本発明に係る流体弁組立体に
おいては重要な要件ではなく、従ってより長くてより大
面積の口を用いて流れをきわめて高い流量に増大するこ
とができる。

制御圧力が通常低いような用途のためには、第２図に示
すごとく、本発明に係る流体弁組立体を構成する圧力調
整弁の３［］低圧力型が提供される。なおｉ２図におい
て、第１図と同じだが′を付した（Ｎ’のように）参照
数字は第１図と同様な構造および関連物を示す。

具体的には、通常低圧力型においては弁組立体１０′は
ソレノイド２０′に対して反転されており、直径のより
大きなばね８０′はその、Ｆに形成された半径方向外方
へ突出する環状座”１００と環状座１０２との間のプラ
ンジャ６６′のまわりに位置している。環状座１０２は
先にはプランジャブツシュ６２′の下端によって占めら
れていた場所にポビン端辺５４′上に形成ぎわており、
従ってプランジャブツシュ６２′は短くされて孔６４′
内に固定されたままである。

このように配置し直したので、差動スプール領域からの
流体圧力は線形ソレノイドに対してて働いて力の平衡を
行ない制御口３８′における圧力を制御する。例えば、
ソレノイド電流がない状態ではスプール差動力は弁１８
′を下方は移動させて制御口３８′と排気口３６′と連
通させ眞者の口において最小圧力を与えるべく（動　く
　。

制御圧力の変化は供給口および排気口の反転配置とスプ
ール弁非対称性とを除いて第１図に示した通常高圧装置
と同様にして行なわれる。

その結果、出力に比例したままのソレノイド電流は一般
に所望の制御圧力に反比例する。

戻しばね８０′は第１図中の対応するばね８０よりも実
質的に低いばね率を有し、この例では排気口の開放を確
実ならしめて最小またはゼロ電流でゼロ圧力を与えるた
めに低い予負荷をもって設定されている。この型式では
ばね８０′は圧力を制御するために弁力の平衡化におい
ては有意な力を呈することはなく、このような排気口開
放の確実性が重要な要件でない場合には省略してもよい
。

第１図に示した高圧力装置と同様に、第２図に示した低
圧力装置も、第４図に閉ループ制御圧力対ソレノイド電
流曲線８８′で示すように３３℃という低い流体作動温
度においても、また第５図に閉ループ曲線９０′で示す
ように１００℃という高い流体作動温度においても、低
圧力用途では事実上ビステレシスを全く示さないことが
判明した。

ポンプ付きのもののようなある流体動力方式は出力流に
反比例する特定的な出力圧力を送り出す。袖々の供給作
動状態において、圧力および流れのレベルは変化するこ
とがあるが、この総合的な反比例関係はそのままである
。これらの方式では、管路圧力は総出力流および供給条
件（例えばポンプ速度および流体温度）の関数である。

本発明に係るソレノイド作動される流体圧力調整弁の形
態をなす、ソレノイド作動される流体弁組立体の更なる
変形例は全系の出力流を調整して系供給管路圧力を調整
するべく作動可能であり、第６図に通常高圧力用途のた
めに構成されたものとして示されている。

この型式においては、第１図と同じだが″を付した（Ｎ
″のように）参照数字を用いて第１図のものと同様な構
造を示してあり、中間に位置する制御口および関連回路
は省略されており、その結果、供給口３４″における供
給管路圧力がスプール弁１８″の不平衡領域に作用して
、ソレノイド２０″の制御可能な力と提携して作用し戻
しばね８０″の力に対抗する力を発作するようにした２
０配置が得られる。供給圧力が所定レベル以上に増大す
ると、流体力およびソレノイド力は共に戻しばね力に打
勝ち、スプール弁１８″は移動して排気口３６″の開放
流れ面積を増大させ、従って全系の流れを増大させこれ
により供給系圧力を低下させる。例えば系の他のどこか
の部分における流れの増大またはより低いポンプ速度に
よるごとく、系圧力が所定レベルよりも低い場合には、
スプール弁に作用する流体力はより低く、そして戻しば
ねはスプール弁を強制的に移動させて排気口３６″にお
ける開放排気流れ面積を減少させ、従って流れを減少さ
せこれにより系圧力を上昇させる。

しかも、系供給圧力に比例した流れを行なわせる２０型
式では、線形ソレノイドの作用を介して速い応答／可変
オフセットを加えることかできる。流体供給特性と相俟
ったこれらの制御作４）Ｊ品持性では、このようにし−
Ｃ可変圧力／流れ均衡点を達成することができる。更に
、ソレノイド作動される圧力調整弁の２０型式は、第２
図に示した３０低圧力型式と同様にして、通常低圧力構
成にも、第６図に示した通常高圧力構成にも構成するこ
とができる。

多くの流体動力回路は単一の制御管路内の上昇圧力に基
づいて、あるシーケンスの別々の作動が生じるように構
成されている。自動的な適応性のある計画はほとんど履
行不可能である、何故なら位相間の時間への調節か典型
的には必要とされ、そしてこれはかかる装置においては
初期校正後に達成するのがきわめて困難だからである。

第７図に示したソレノイド作動される圧力調整弁の２０
型式はかかる要求に応じるべく容易に可変の流体シーケ
ンス用装置をなすものである。この型式においては、第
１図と同じだが′を付した（Ｎ″゛のように）参照数字
を用いて第１図のものと同様な構造を示し、第６図にお
ける２０型式と同様に、中間に位置する制御口は省略さ
れているが、この例では、残りの口３４″゛および３６
　”’は管路１２　’および１４“″を経てそれぞれ一
次および二次回路に接続されている。

一次回路口３４″はシーケンス中に早く被Ｉ制御装置（
不図示）に印加された上昇圧力信号がスプール弁１８″
′の差動領域に作用するようにも印加されることを許す
。前と同じく、これにより発生した流体力は戻しばね８
０″′の力に対抗して線形ソレノイド２０″′の可変力
と共に作用する。

口３４″′と３６″′との間の連通は前者の［１での一
次回路圧力が対抗し合うソレノイド力とばね力とにより
確立される所定レベルまで上昇するまで防止される。し
かし、かかるレベルに達すると、スプール弁１８″′は
移動して二次［１３６″″を開放し、従って管路１２″
′と管路１４″′の連結の結果として圧力が二次回路内
で上昇するのを許す。

かくして第７図装置は２木の流体管路（回路）をシーケ
ンスするための急速に可変の制御を与える。しかも、こ
の装置は一次回路が所定の圧力レベルに達するまで二次
回路が一ヒ昇する一次回路と連通し、このレベルを超え
ると両回路が別々に作動しつるように装置が両回路の相
互接続を阻止する通常開放式に構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はソレノイド作動される流体圧力３Ｉ整弁として
自動車自動変速機制御系内にクラッチ制御圧力を確立す
るようになされた本発明に係る流体弁組立体の一実施例
の縦断面図、第２図は第１図と同様だが、ソレノイド作
動される流体圧力調整弁として適合した本発明に係る流
体弁組立体の３０通常低圧力型式の縦断面図、 第３図は第１図および第２図に示したソレノイド作動さ
れる流体圧力調整弁のカー工程時ＰＬを説明するグラフ
、 第４図および第５図は第１図および第２図に示したソレ
ノイド作動される流体圧力調整弁の異なる流体温度での
ヒステレシス特性を説明するグラフ、 第６図は第１図と同様だが流体圧力調整弁として適合し
た本発明に係る２０式ソレノイド作動される流体弁組立
体の縦断面図、 第７図は第１図と同様だが流体圧力調整弁として適合し
た本発明に係る２０式ソレノイド作動される流体弁組立
体の他の実施例の縦断面図である。 ［主要部分の符号の説明］ １０・・・流体圧力調整弁 １２・・・供給口 １４・・・排気口 １６・・・制御口 １８・・・スプール弁 ２０・・・ソレノイド ４４・・・スブールフ？の大径領域 ４６・−・スプール弁の小径領域 ７２・・・コア ８０・・・コイル戻しばね ｉｉ（≧すＹンベアノ 電纜Ｅ（≧９アンペアノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　直径の等しくない離隔した領域（４４，４６）を
   有するスプール弁（１８）に作用して少なくとも２つの
   口（１２，１４，１６）間に制御された連通を行なわせ
   るコア（７２）をソレノイド（２０）が有する流体弁組
   立体において、ソレノイド（２０）は該ソレノイド（２
   ０）に供給される電流に比例し且つ有限の変位範囲内で
   のコア位置とは無関係な出 力をコア（７２）上にもたらすような流体 路を有し、スプール弁（１８）の前記直径 の等しくない領域（４４，４６）は間に口 （１２，１４，１６）間の面積可変流路を形成すると共
   に、スプール弁（１８）上に制 御された流体力を押しつけてこれにより口 （１２，１４，１６）間の連通を究極的に制御するよう
   に口（１２，１４，１６）の１つ（１６）における流体
   圧力によって作用される流体圧力不均衡領域をも有する
   ことを特徴とする流体弁組立体。 ２．　特許請求の範囲第１項において、前記制御された
   流体力はソレノイド出力に抗する方向にスプール弁（１
   ８）上に押しつけられることを特徴とする流体弁組立体
   。 ３．　特許請求の範囲第１項において、スプール弁（１
   ８）にはソレノイド出力に抗する方向にばね手段（８０
   ）が作用し、スプール弁 （１８）上に押しつけられる制御された流体力はソレノ
   イド出力と同じ方向に作用することを特徴とする流体弁
   組立体。 ４．　特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   おいて、流体弁は流体圧力調整弁 （１０）であり、スプール弁（１８）の口 （１２，１４，１６）は供給口（１２）と、排気口（１
   ４）と制御口（１６）とから成 り、スプール弁（１８）は供給口（１２）および排気口
   （１４）を制御口（１６）と二者択一的に連通させて制
   御口（１６）内に調整された圧力を確立し、スプール弁
   （１８）の不均衡領域はスプール弁（１８）上に調整さ
   れた流体圧力をもたらすように調整された圧力により作
   用されることを特徴とする流体弁組立体。 ５．　特許請求の範囲第４項において、スプール弁（１
   ８）上の調整された流体圧力がスプール弁（１８）をか
   かる圧力調整において均衡させる上で有効となるように
   調整された圧力がスプール弁（１８）の領域（４４，４
   ６）間の不均衡領域に作用することを特徴とする流体弁
   組立体。