| 【発明の名称】 |
電磁弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】数藤 聰
【氏名】高西 孝一
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| 【要約】 |
【課題】自動変速機の変速ショック抑制などに使用する電磁弁において、背反的性質のある応答性及び耐振性を共に許容範囲内に入れる。
【解決手段】電磁弁は、電磁コイル１３への制御電流に応じてストロークされる可動部材１６と、供給ポート２５と制御ポート２６と排出ポート２７が形成された弁スリーブ２０と、この各ポートの間の連通を制御するスプール３０と、スプールを可動部材に押圧するスプリング３５と、弁スリーブとスプールの間に形成され制御ポートの制御圧が導入されてスプールを軸線方向に押圧するフィードバック室２４を備えている。可動部材先端のテーパ部１６ａの角度α及び可動部材とステータ１１の間の隙間ｄを調整することにより、可動部材の「ストローク−吸引力」特性の傾斜が、制御電流のほゞ全範囲においてほゞ同じとなるように調整する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電磁コイルに印加される制御電流に応じて生じる吸引力により軸線方向にストロークされる可動部材を有する磁気駆動部と、この磁気駆動部に取り付けられ軸線方向に間をおいて供給ポートと制御ポートと排出ポートが形成された筒状の弁スリーブと、この弁スリーブの内孔に摺動自在に嵌合され前記供給ポートと制御ポートの間の連通を制御する供給側ランド部及び前記制御ポートと排出ポートの間の連通を制御する排出側ランド部を有するスプールと、このスプールを軸線方向に押圧して前記可動部材またはこれと共にストロークする部材に当接させるスプリングと、前記弁スリーブとスプールの間に形成され前記制御ポートに出力される制御圧が導入されて同スプールを軸線方向一方に押圧するフィードバック室を備え、前記スプールは中間位置では前記両ランド部が何れも前記内孔とオーバラップして前記各ポートの間の連通を制御し、一方に移動した位置では前記供給側ランド部が前記内孔とのオーバラップを解除して前記制御ポートを前記供給ポートに連通させ、他方に移動した位置では前記排出側ランド部が前記内孔とのオーバラップを解除して前記制御ポートを前記排出ポートに連通させるようにしてなる電磁弁において、前記可動部材の「ストローク−吸引力」特性の傾斜が前記制御電流のほゞ全範囲においてほゞ同じとなるようにしたことを特徴とする電磁弁。
【請求項２】 前記可動部材は前記電磁コイルが巻回されたステータの筒状部内に同軸的に挿通され、前記可動部材の「ストローク−吸引力」特性は前記可動部材の先端部に形成したテーパ部の角度及び前記筒状部と前記可動部材の間の隙間を調整することにより調整することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】 前記電磁コイルに印加する制御電流を中間範囲において所定値だけステップアップした場合に、前記スプールが最終的に到達する位置において前記フィードバック室に加わる制御圧により与えられるフィードバック力と、それに到達する前に前記排出ポートが閉じて前記スプールの移動速度が遅くなる位置において前記フィードバック室に加わる制御圧により与えられるフィードバック力の差が所定の応答性評価基準値より小となるように、かつ制御電流を最大電流付近から所定値だけステップダウンした場合に、前記スプールが最終的に到達する位置において前記フィードバック室に加わる制御圧により与えられるフィードバック力と、それに到達する前に前記供給ポートが閉じて前記スプールの移動速度が遅くなる位置において前記フィードバック室に加わる制御圧により与えられるフィードバック力の差が所定の耐振性評価基準値より大となるように、前記可動部材の先端部に形成したテーパ部の角度、前記筒状部と前記可動部材の間の隙間及び前記スプリングのばね特性を調整したことを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動変速機の油圧制御回路において変速ショックを抑制する目的などに使用するのに適した電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような電磁弁Ｖとしては、例えば図２に示すようなものがある。この電磁弁Ｖは、磁気駆動部１０と弁スリーブ２０とスプール３０とスプリング３５により構成され、弁スリーブ２０とスプール３０の間にはフィードバック室２４が形成されている。磁気駆動部１０は、同軸的に一体結合されてそれぞれの中心部に互いに向かい合う１対の筒状部１１ｃ，１１ｄが形成されたコア部１１ａ及びヨーク部１１ｂよりなるステータ１１と、このステータ１１の筒状部１１ｃ，１１ｄを巻回するように設けられた電磁コイル１３と、外周辺部がカバープレート１４と重ねられてステータ１１にかしめ固着されたディスクスプリング１８と、その中心部に外端部１６ｂが固着されてステータ１１の筒状部１１ｃ，１１ｄの内周面との間に多少の隙間ｄをおいて軸線方向移動可能に支持されたプランジャ（可動部材）１６を主要な部材としている。プランジャ１６の内端側のテーパ部１６ａはコア部１１ａとヨーク部１１ｂの各筒状部１１ｃ，１１ｄの間に形成されたギャップ付近に位置しており、このプランジャ１６の内端にはロッド１７が圧入などにより同軸的に固定され、このロッド１７はコア部１１ａの内面に圧入固着されたブッシュにより摺動自在に支持されて弁部２０側に向けて突出している。
【０００３】磁気駆動部１０のステータ１１と同軸的に設けられる弁スリーブ２０は、一端のフランジ部がコア部１１ａの外側に重ねられると共にヨーク部１１ｂにかしめ固着され、その内孔２０ａには軸線方向に間をおいて、スプール３０との間にそれぞれ供給室２１、制御室２２及び排出室２３を形成する３つの環状溝が、磁気駆動部１０側から順に形成されている。供給室２１よりも磁気駆動部１０側となる弁スリーブ２０の内孔２０ａにはスプール３０との間にフィードバック室２４を形成する環状溝が形成され、その両側となる内孔２０ａの断面積は磁気駆動部１０ａ側の方がＳだけ小となっている。弁スリーブ２０には、それぞれ供給室２１、制御室２２及び排出室２３と連通される供給ポート２５、制御ポート２６及び排出ポート２７が形成され、制御ポート２６とフィードバック室２４は連通路（破線により図示）により連通され、またスプール３０の両端と弁スリーブ２０により形成される各空間も排出ポート２７に連通されている。
【０００４】弁スリーブ２０の内孔２０ａに摺動自在に嵌合されるスプール３０は、供給室２１と制御室２２の間の連通を制御する供給側ランド部３１と、制御室２２と排出室２３の間の連通を制御する排出側ランド部３２が形成され、またフィードバック室２４の両側において上述のように断面積したがって径が異なる弁スリーブ２０の内孔２０ａとそれぞれ嵌合するランド部が形成されている。このスプール３０は、弁スリーブ２０の内孔２０ａに軸線方向位置調整可能にねじ込んだスプリング受け３６との間に介装したスプリング３５により磁気駆動部１０側に向けて付勢され、プランジャ１６に固定したロッド１７の先端に当接されている。スプリング３５のばね力はディスクスプリング１８のばね力よりも大であり、スプリング３５により付勢されたスプール３０、ロッド１７及びプランジャ１６は、電磁弁Ｖａに何の入力もない状態では、プランジャ１６の外端がカバープレート１４に当接して停止され（図２の下半部に図示した自由状態参照）、電磁コイル１３に印加する制御電流が増大するにつれてスプリング３５の付勢力に抗してストロークし、制御電流が所定値以上となればロッド１７に固定したリング１７ａがヨーク１１に当接してプランジャ１６は停止される（図２の上半部に図示した最大ストローク位置参照）。上記自由状態では供給室２１と制御室２２が連通され、最大ストローク位置では制御室２２と排出ポート２７が連通され、その中間位置のある範囲では両ランド部３１，３２が何れも内孔２０ａとオーバラップして各ポートの間の連通を制御するようになっている。
【０００５】このような電磁弁Ｖでは、電磁コイル１３に印加する制御電流Ｉを一定とした場合における、磁気駆動部１０がプランジャ１６に加える吸引力は、プランジャ１６のストローク位置に応じてある特性で変化する。図４はこの種の電磁弁の第１の従来技術において種々の制御電流Ｉを印加した場合におけるプランジャ１６の「ストローク−吸引力」特性（吸引力特性）の通常の一例を示している。この図４には、スプリング３５の「ストローク−押圧力」特性（ばね特性）Ｋと、電磁弁Ｖのスプール３０の「ストローク−印加電流」特性（作動特性）Ｅも記入されている。なお、プランジャ１６の吸引力特性は、制御電流Ｉが小さい時には、ディスクスプリング１８のばね力の影響を大きく受ける。
【０００６】次に、図２及び図４により、この第１の従来技術による電磁弁Ｖの作動の説明をする。供給ポート２５には一定の圧力の作動流体が供給され、制御ポート２６は自動変速機の変速ショックを抑制するためのアキュムレータに連通され、排出ポート２７はリザーバに連通されている。先ず制御電流Ｉが中間範囲においてＩａからＩｂにステップアップした場合の作動を説明する。
【０００７】制御電流ＩがＩａのときは、電磁弁Ｖのスプール３０の作動位置はそのときの吸引力特性Ｉａと作動特性Ｅが交差した点Ａにあり、両ランド部３１，３２は何れも内孔２０ａとオーバラップして、オーバラップした部分における両ランド部３１，３２と内孔２０ａの間の隙間を通る作動流体の作用により供給ポート２５からの供給圧は分割されて、制御ポート２６には制御圧ｐａが出力されている。この制御圧ｐａはフィードバック室２４に導入され、スプリング３５と抗する向きにスプール３０を押圧するフィードバック力Ｐａ（＝ｐａ×Ｓ、Ｓは前述）が生じる。このフィードバック力Ｐａの値は、図４において、点Ａとその真上となるばね特性Ｋ上の点Ｌとの間の距離（＝スプリング３５による押圧力−磁気駆動部１０による吸引力）となる。
【０００８】制御電流ＩがＩｂにステップアップすれば、スプール３０の作動位置は最終的には吸引力特性Ｉｂと作動特性Ｅが交差した点Ｂに移動してフィードバック力はＰｂとなり、制御ポート２６には減少した制御圧ｐｂ（＝Ｐｂ／Ｓ）が出力される。しかし図４に示す第１の従来技術の特性ではただちには点Ｂに移動せず、応答性が悪くなるという問題がある。次にその理由を説明する。制御電流Ｉが中間範囲においてＩａからＩｂにステップアップした場合、スプール３０は瞬間的にはストロークできないので作動点Ａは吸引力特性Ｉｂ上の点Ａ1 に移動し、またアキュムレータなどの被制御機器に連通された制御ポート２６の制御圧ｐａはただちには変化されないので点Ｌは吸引力増加分を加えた点Ｌ1 に移動する（Ａ1−Ａ＝Ｌ1 −Ｌ）。これによりフィードバック力が過大となるので弁スリーブ２０は吸引力特性Ｉｂと平行なＩｂ′に沿って排出ポート２７が全開となるまでフルストロークして点Ｌ2 に移動し、その間に排出ポート２７が開かれて制御ポート２６の作動流体が排出され、制御圧（従ってフィードバック室２４によるフィードバック力）が減少するので更に点Ｌ3 を通り、吸引力特性Ｉｂに沿って点Ｂに戻ろうとする。しかしながら点Ｌ4 に達して排出側ランド部３２が内孔２０ａとオーバラップした後は、制御ポート２６から排出ポート２７への作動流体の排出はオーバラップした排出側ランド部３２と内孔２０ａの間の隙間を通ってなされるだけとなるので、それ以後におけるｐｂへの制御圧の接近速度は遅くなる。
【０００９】すなわち、制御電流Ｉが中間範囲においてＩａからＩｂにステップアップした場合、図４上におけるスプール３０の作動点は、フィードバック力がＰL4となる点Ｌ4 に達するまでは速やかに変化するが、点Ｌ4 における制御圧ｐl4（＝Ｐl4／Ｓ）は最終制御圧ｐｂとの間にｐｅ（＝Ｐｅ／Ｓ＝（ＰL4−Ｐｂ）／Ｓ）なる差を生じ、この差が０になるには相当な遅れを生じる。これにより制御ポート２６に連通されるアキュムレータ等に精度のよい圧力制御を行うことができず、充分な変速ショック抑制効果を得ることはできない。この差ｐｅが大きく、また遅れが大きいほど、制御ポート２６に連通される機器からの戻り流量が排出されにくくなり、その圧力制御の精度は低下する。また、作動流体の温度が低下して粘性が増大すれば、上述した応答性の遅れは増大するので、この圧力制御の精度の低下は増大する。図４に示す第１の従来技術におけるフィードバック力の差Ｐｅは４２ｋＰａであった。
【００１０】次に制御電流Ｉが最大電流（スプール３０が実質的にフルストロークする電流）ＩｄからＩｃにステップダウンした場合の作動を説明する。制御電流ＩがこのようなＩｄのときは、電磁弁Ｖのスプール３０の作動位置は吸引力特性Ｉｄと作動特性Ｅが一致した点Ｄにあり、制御ポート２６と排出ポート２７が連通して制御ポート２６に出力される制御圧は０（大気圧）であり、フィードバック力も０である。
【００１１】制御電流ＩがＩｃにステップダウンした場合、スプール３０の作動位置は最終的には吸引力特性Ｉｃと作動特性Ｅが交差した点Ｃに移動してフィードバック力はＰｃとなり、制御ポート２６には増大した制御圧ｐｃ（＝Ｐｃ／Ｓ）が出力される。しかし図４に示す第１の従来技術の特性ではただちには点Ｃに移動せず、やはり応答性が悪くなる。この場合は、制御電流ＩがＩｄからＩｃにステップダウンした場合、スプール３０の作動点は先ずＤからばね特性Ｋに沿って吸引力特性Ｉｃとの交点Ｑに移動する。次いで吸引力特性Ｉｃに沿って点Ｃに移動しようとするが、これにはフィードバック力をＰｃまで増大（従って制御圧も増大）する必要がある。ところが点Ｑと点Ｃの間では供給側ランド部３１は内孔２０ａとオーバラップしているので、供給ポート２５から制御ポート２６への作動流体の供給はオーバラップした供給側ランド部３１と内孔２０ａの間の隙間を通ってなされるだけであるので、制御圧の増大が遅れ、制御ポート２６から所望の制御圧ｐｂ（＝Ｐｃ／Ｓ）が出力されるまでに時間がかかり応答性が低下する。前述の場合と同様、この制御圧ｐｂが大きく、また遅れが大きいほど、制御ポート２６に連通される機器への圧力供給がされにくくなり、その圧力制御の精度は低下する。図４に示す第１の従来技術におけるフィードバック力の差Ｐｅは１１７ｋＰａであった。しかしながら制御電流Ｉがステップダウンする場合（制御ポート２６へ圧力供給する場合）の応答性の遅れは、前述したステップアップする場合（制御ポート２６への戻り流量を排出する場合）に比して深刻ではない。
【００１２】上述のように第１の従来技術では応答性の遅れが問題となるが、これを解決する手段として、図５に示すように、制御電流Ｉが大きい範囲におけるプランジャ１６の吸引力特性の傾斜をスプリング３５のばね特性Ｋの傾斜に近づけるように調整した第２の従来技術がある。このような調整は、プランジャ１６のテーパ部１６ａの角度αを第１の従来技術よりも増大させることにより実現することができる。ただし、制御電流Ｉが小さい範囲では、吸引力特性はディスクスプリング１８のばね力の影響を大きく受けるため、スプリング３５のばね特性Ｋの傾斜とは逆の傾斜になっている。
【００１３】次に、図２及び図５により、この第２の従来技術による電磁弁Ｖの作動の説明をする。先ず制御電流Ｉが中間範囲においてＩａからＩｂにステップアップした場合の作動を説明する。第１の従来技術と同様、制御電流ＩがＩａのときは、電磁弁Ｖのスプール３０の作動位置はそのときの吸引力特性Ｉａと作動特性Ｅが交差した点Ａにあり、制御電流ＩがＩｂにステップアップすれば、スプール３０の作動位置は最終的にはステップアップ後の吸引力特性Ｉｂと作動特性Ｅが交差した点Ｂに移動して、制御ポート２６から出力される制御圧は減少する。第１の従来技術の場合と同様、この場合にもスプール３０は排出ポート２７開側に一旦フルストロークしてから点Ｂに戻るが、作動点がＬ4 に達した後は排出側ランド部３２が内孔２０ａとオーバラップするので、点Ｂにおける最終的制御圧ｐｂへの制御圧の接近速度は遅くなる。しかしながら、この第２の従来技術ではプランジャ１６の吸引力特性の傾斜がスプリング３５のばね特性の傾斜に接近しているので、点Ｂと点Ｌ4 におけるフィードバック力の差Ｐｅは第１の従来技術よりも小となり、これに伴いｐｂへの制御圧の接近速度（すなわち点Ｌ4 から点Ｂへのスプール３０の接近速度）も速くなる。従って上述した応答性の遅れによる問題は大幅に低減され事実上解消される。
【００１４】その一方で、この第２の従来技術では、上述のように点Ｌ4 から点Ｂへのスプール３０の接近速度が速くなり、また吸引力特性の傾斜とばね特性の傾斜が接近していることによりスプール３０が慣性によりオーバシュートした場合に点Ｂに押し戻す力が減少するので、スプール３０が振動しやすくなる（耐振性が低下する）という問題が生じる。しかしこの問題は次に述べる制御電流Ｉがステップダウンする場合に比して、それほど深刻ではない。図５に示す第２の従来技術におけるフィードバック力の差Ｐｅは６ｋＰａであった。
【００１５】次に制御電流Ｉが最大電流ＩｄからＩｃにステップダウンした場合の作動を説明する。制御電流ＩがこのようなＩｄのときは、第１の従来技術と同様、電磁弁Ｖのスプール３０の作動位置は点Ｄにあり、制御ポート２６に出力される制御圧は０であり、フィードバック力も０である。制御電流ＩがＩｃにステップダウンした場合、スプール３０の作動位置は最終的には吸引力特性Ｉｃと作動特性Ｅが交差した点Ｃに移動して、制御ポート２６から出力される制御圧は増大する。第１の従来技術における制御電流Ｉがステップアップした場合から類推されるように、図５上のスプール３０の作動点は、先ず制御圧が０のままばね特性Ｋに沿って供給ポート２５が全開となるフルストロークして点Ｍ1 に移動する。その間に供給ポート２５が開かれて制御ポート２６に作動流体が供給され、制御圧（従ってフィードバック室２４によるフィードバック力）が発生するので更に点Ｍ2 を通り、吸引力特性Ｉｃに沿って点Ｃに戻ろうとする。しかしながら点Ｍ3 に達して供給側ランド部３１が内孔２０ａとオーバラップした後は、点Ｃにおける最終的制御圧ｐｃへの制御圧の接近速度は遅くなる。しかしながら、この第２の従来技術ではプランジャ１６の吸引力特性の傾斜がスプリング３５のばね特性の傾斜に接近しているので、点Ｃと点Ｍ3 におけるフィードバック力の差Ｐｆは第１の従来技術の場合のＰｃよりも小となり、これに伴いｐｃへの制御圧の接近速度（すなわち点Ｍ3 から点Ｃへのスプール３０の接近速度）も速くなる。従って上述した応答性の遅れによる問題は事実上解消される。
【００１６】その一方で、この第２の従来技術では、上述のように点Ｍ3 から点Ｃへのスプール３０の接近速度が速くなり、また吸引力特性の傾斜とばね特性の傾斜が接近していることによりスプール３０が慣性によりオーバシュートした場合に点Ｂに押し戻す力が減少するので、スプール３０の耐振性が低下して、制御ポート２６に連通される機器に対する圧力制御の精度は低下するという問題が生じる。図５に示す第２の従来技術におけるフィードバック力Ｐｆは１３ｋＰａであった。制御電流Ｉがステップダウンする場合の耐振性の低下は、前述したステップアップする場合に比して一層深刻である。これは、供給ポート３５が開かれ圧力供給されることにより、スプール３０の減衰性が低下するためである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、図４に示す特性の第１の従来技術は、耐振性は良いが応答性は悪く、図５に示す特性の第２の従来技術は、応答性は良いが耐振性は悪く、何れも満足すべき性能を有していない。本発明は、前述した構造の電磁弁に、上述のように背反的性質のある応答性及び耐振性が共に許容範囲内に入るようにすることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明による電磁弁は、電磁コイルに印加される制御電流に応じて生じる吸引力により軸線方向にストロークされる可動部材を有する磁気駆動部と、この磁気駆動部に取り付けられ軸線方向に間をおいて供給ポートと制御ポートと排出ポートが形成された筒状の弁スリーブと、この弁スリーブの内孔に摺動自在に嵌合され供給ポートと制御ポートの間の連通を制御する供給側ランド部及び制御ポートと排出ポートの間の連通を制御する排出側ランド部を有するスプールと、このスプールを軸線方向に押圧して可動部材またはこれと共にストロークする部材に当接させるスプリングと、弁スリーブとスプールの間に形成され制御ポートに出力される制御圧が導入されて同スプールを軸線方向一方に押圧するフィードバック室を備え、スプールは中間位置では両ランド部が何れも内孔とオーバラップして各ポートの間の連通を制御し、一方に移動した位置では供給側ランド部が内孔とのオーバラップを解除して制御ポートを供給ポートに連通させ、他方に移動した位置では排出側ランド部が内孔とのオーバラップを解除して制御ポートを排出ポートに連通させるようにしてなる電磁弁において、可動部材の「ストローク−吸引力」特性の傾斜が制御電流のほゞ全範囲においてほゞ同じとなるようにしたことを特徴とするものである。
【００１９】前項の発明の可動部材は、電磁コイルが巻回されたステータの筒状部内に同軸的に挿通されるものとし、可動部材の「ストローク−吸引力」特性は可動部材の先端部に形成したテーパ部の角度及び筒状部と可動部材の間の隙間を調整することにより調整することが好ましい。テーパ部の角度の調整は「ストローク−吸引力」特性の傾斜を全体的に変化させ、筒状部と可動部材の間の隙間の調整は制御電流が高い範囲で排出ポート開付近における吸引力の低下を少なくする。
【００２０】また前項の発明は、電磁コイルに印加する制御電流を中間範囲において所定値だけステップアップした場合に、スプールが最終的に到達する位置においてフィードバック室に加わる制御圧により与えられるフィードバック力と、それに到達する前に排出ポートが閉じてスプールの移動速度が遅くなる位置においてフィードバック室に加わる制御圧により与えられるフィードバック力の差が所定の応答性評価基準値より小となるように、かつ制御電流を最大電流付近から所定値だけステップダウンした場合に、スプールが最終的に到達する位置においてフィードバック室に加わる制御圧により与えられるフィードバック力と、それに到達する前に供給ポートが閉じてスプールの移動速度が遅くなる位置においてフィードバック室に加わる制御圧により与えられるフィードバック力の差が所定の耐振性評価基準値より大となるように、可動部材の先端部に形成したテーパ部の角度及び筒状部と可動部材の間の隙間を調整するのがよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】先ず、図２に示すような構造の電磁弁の応答性及び耐振性を評価する手段を考える。このような手段としては、図３に示すような表が考えられる。これは横軸の応答性評価値として、制御電流Ｉを中間範囲において所定値だけステップアップした場合における、スプール３０の最終位置においてフィードバック室２４に加わる制御圧により与えられるフィードバック力と、排出ポート２７が閉じてスプール３０の移動速度が遅くなる位置においてフィードバック室２４に加わる制御圧により与えられるフィードバック力の差Ｐｅをとり、縦軸の耐振性評価値として、制御電流Ｉを最大電流から所定値だけステップダウンした場合における、スプール３０の最終位置においてフィードバック室２４に加わる制御圧により与えられるフィードバック力と、供給ポート２５が閉じてスプール３０の移動速度が遅くなる位置においてフィードバック室２４に加わる制御圧により与えられるフィードバック力の差Ｐｆをとったものである。この評価表に記入した耐振性評価基準値Ｘ（＝９０ｋＰａ）及び応答性評価基準値Ｙ（＝３０ｋＰａ）は経験的に定めたものであり、差ＰｆがＸより大きく、かつ差ＰｅがＹより小さい範囲、すなわち左上のハッチンを施した範囲がこの種の電磁弁の応答性及び耐振性が共に満足される範囲である。前述した第１の従来技術と第２の従来技術は、この評価表の上でそれぞれ点ｕ及び点ｖで示され、それぞれ耐振性は良いが応答性は悪い範囲、及び応答性は良いが耐振性は悪い範囲に入っている。
【００２２】以下に、図１及び図２により、本発明による電磁弁の実施の形態の説明をする。この実施の形態の電磁弁の構造は、すでに説明した図２に示すものと同一であるので説明は省略する。図１は、この実施の形態において種々の制御電流Ｉを印加した場合におけるプランジャ１６の「ストローク−吸引力」特性（吸引力特性）を示している。この図１には、スプリング３５の「ストローク−押圧力」特性（ばね特性）Ｋと、電磁弁Ｖのスプール３０の「ストローク−印加電流」特性（作動特性）Ｅも記入されている。
【００２３】電磁コイル１３に制御電流Ｉを印加した場合における、プランジャ１６のストロークに対するプランジャ１６に加わる吸引力の特性（吸引力特性）Ｉは、図１に示すように、その傾斜が制御電流のほゞ全範囲においてほゞ同じとなるように調整してある。これは、制御電流のほゞ全範囲において、吸引力特性の傾斜が全体としてほゞ同じとなるように調整すること、及び制御電流が高い範囲で排出ポート開付近における吸引力の低下が少なくなるように調整することよりなっている。吸引力特性の傾斜は、ディスクスプリング１８のばね特性の傾斜にほゞ一致している。
【００２４】吸引力特性の傾斜の全体的調整は、プランジャ１６の先端部に形成したテーパ部１６ａの角度αを調整することにより行うが、制御電流Ｉが小さい範囲では吸引力特性の傾斜はこの調整による影響をあまり受けない。この角度αを減少すれば、図１において全体として右上がりとなっている吸引力特性Ｉの傾斜は増大し、角度αを増大すれば吸引力特性Ｉは減少し、角度αを更に増大すれば吸引力特性Ｉは右下がりとなる（図５に示す第２の従来技術参照）。ただし前述のように制御電流Ｉが小さい範囲では吸引力特性の傾斜はこの調整による影響をあまり受けないので、吸引力特性の傾斜が全体としてほゞ同じとなるようにする調整は、制御電流Ｉが小さい範囲の吸引力特性に合わせるようにして行う。また、制御電流Ｉが中間範囲と大きい範囲では後者の方が吸引力特性の傾斜（特に作動特性Ｅと交わる付近における吸引力特性の傾斜）が大きくなる傾向が避けられない。従って、制御電流のほゞ全範囲において吸引力特性の傾斜がほゞ同じになるようにするとは言っても、この実施の形態では、図１に示すように、制御電流Ｉの中間範囲における傾斜を多少小さめにしている。
【００２５】この種の電磁弁では、プランジャ１６に対する吸引力を高めるために、制御電流Ｉが最大となる付近において磁束密度が飽和に近づくようにしている。このため、図４に示す、プランジャ１６のテーパ部１６ａの角度αがそれほど大きくない第１の従来技術では、排出ポート開付近における吸引力の低下が著しく、これが制御電流のほゞ全範囲において吸引力特性の傾斜がほゞ同じになるようにするのを阻害している。これを防ぐためにこの実施の形態では、ステータ１１の筒状部１１ｃ，１１ｄとプランジャ１６の間の隙間ｄが大きくなるように調整し、これにより制御電流Ｉが最大となる付近における磁束密度の飽和を減少させて、図１に示すように、制御電流が高い範囲で排出ポート開付近における吸引力の低下が少なくなるようにしている。
【００２６】図１においてスプリング３５のばね特性Ｋを変化させれば、制御電流Ｉが中間範囲においてＩａからＩｂにステップアップした場合の差Ｐｅと、制御電流Ｉが最大電流ＩｄからＩｃにステップダウンした場合Ｐｆとは変化するが、この２つの差ＰｅとＰｆの変化の度合いは異なっている。このばね特性Ｋは、差Ｐｅが応答性評価基準値Ｙより小さく、差Ｐｆが耐振性評価基準値Ｘより大きくなるように調整する。このようにすれば、ばね特性Ｋは、各吸引力特性との傾斜は逆で、交差角は比較的小さくなる。
【００２７】次に、図１及び図２により、この実施の形態による電磁弁Ｖの作動の説明をする。先ず制御電流Ｉが中間範囲においてＩａからＩｂにステップアップした場合の作動を説明する。上記各従来技術と同様、制御電流ＩがＩａのときは、電磁弁Ｖのスプール３０の作動位置はそのときの吸引力特性Ｉａと作動特性Ｅが交差した点Ａにあり、制御電流ＩがＩｂにステップアップすれば、スプール３０の作動位置は最終的にはステップアップ後の吸引力特性Ｉｂと作動特性Ｅが交差した点Ｂに移動して、制御ポート２６から出力される制御圧は減少する。上記各従来技術の場合と同様、この場合にもスプール３０は排出ポート２７開側に一旦フルストロークしてから点Ｂに戻るが、作動点がＬ4 に達した後は排出側ランド部３２が内孔２０ａとオーバラップするので、点Ｂにおける最終的制御圧ｐｂへの制御圧の接近速度は遅くなる。しかしながら、この実施の形態ではプランジャ１６の吸引力特性とスプリング３５のばね特性との交差角が比較的小さいので、点Ｂと点Ｌ4 におけるフィードバック力の差Ｐｅは第１の従来技術よりも小となり、これに伴いｐｂへの制御圧の接近速度（すなわち点Ｌ4 から点Ｂへのスプール３０の接近速度）も速くなる。従って第１の従来技術で見られた応答性の遅れによる問題は大幅に低減され事実上解消される。図１に示す実施の形態におけるフィードバック力の差Ｐｅは２７ｋＰａであった。
【００２８】なお、上述のように点Ｌ4 から点Ｂへのスプール３０の接近速度が速くなり、プランジャ１６の吸引力特性とスプリング３５のばね特性との交差角が比較的小さいので、第２の従来技術のように耐振性が低下する傾向はあるが、制御電流Ｉがステップアップする場合には、排出ポート２７が開く方向であるためスプール３０は比較的減衰しやすく、この耐振性の低下が実質的に問題となることはない。
【００２９】次に制御電流Ｉが最大電流ＩｄからＩｃにステップダウンした場合の作動を説明する。制御電流ＩがＩｄのときは、上述した各従来技術と同様、電磁弁Ｖのスプール３０の作動位置は点Ｄにあり、制御ポート２６に出力される制御圧は０であり、フィードバック力も０である。制御電流ＩがＩｃにステップダウンした場合、スプール３０の作動位置は最終的にはステッブダウン後の吸引力特性Ｉｃと作動特性Ｅが交差した点Ｃに移動して、制御ポート２６から出力される制御圧は増大する。第２の従来技術の場合と同様、この場合もスプール３０は供給ポート２５開側に一旦フルストロークしてから点Ｃに戻るが、作動点がＭ3 に達した後は供給側ランド部３１が内孔２０ａとオーバラップするので、点Ｃにおける最終的制御圧ｐｃへの制御圧の接近速度は遅くなる。これにより応答性が低下する傾向はあるが、制御電流Ｉがステップダウンする場合（制御ポート２６に圧力供給する場合）であるので実質的に問題となることはない。またこの実施の形態では、プランジャ１６の吸引力特性とスプリング３５のばね特性との交差角が比較的小さいとはいえ、傾斜が逆向きであるのでスプール３０が慣性によりオーバシュートした場合に点Ｃに押し戻す力が増大し、従ってスプール３０の耐振性が低下することはなく、これにより制御ポート２６に連通される機器に対する圧力制御の精度は低下するという問題も生じない。図１に示す実施の形態におけるフィードバック力の差Ｐｆは１０５ｋＰａであった。
【００３０】図３に示す応答性及び耐振性の評価表に、上述したＰｅ及びＰｆに基づき上記実施の形態を記入すれば、点ｗで示す位置となり、耐振性及び応答性が両方とも許容される範囲に入っている。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、可動部材のストロークに対する同可動部材に加わる吸引力の特性の傾斜が制御電流のほゞ全範囲においてほゞ同じとなるようにしたので、スプリングの特性を適切に選択することにより、制御電流を中間範囲において所定値だけステップアップした場合に生じがちな電磁弁の応答性の低下を許容できる範囲に保ち、かつ制御電流を最大電流付近から所定値だけステップダウンした場合に生じがちな電磁弁の耐振性の低下を許容できる範囲に保つことが可能となる。また上述した吸引力特性の傾斜が制御電流のほゞ全範囲においてほゞ同じであるので、制御電流の違いにより応答性と耐振性に違いが生じることもない。
【００３２】前項の発明において、可動部材をステータの筒状部内に同軸的に挿通されるものとし、特性は可動部材の先端部のテーパ部の角度及び筒状部と可動部材の間の隙間を調整することにより調整するようにした発明によれば、テーパ部の角度の調整により吸引力特性の傾斜は全体的に変化し、筒状部と可動部材の間の隙間の調整により制御電流が高い範囲で排出ポート開付近における吸引力の低下を少なくすることができるので、前項で特定した吸引力特性の調整を容易に行うことができる。
【００３３】また前項の発明において、電磁コイルに印加する制御電流を中間範囲において所定値だけステップアップした場合に上述のようにして与えられるフィードバック力の差が所定の応答性評価基準値より小となるように、かつ制御電流を最大電流付近から所定値だけステップダウンした場合に上述のようにして与えられるフィードバック力の差が所定の耐振性評価基準値より大となるように、可動部材の先端部に形成したテーパ部の角度、筒状部と可動部材の間の隙間及びスプリングのばね特性を調整した発明によれば、電磁弁の応答性及び耐振性の低下を共に許容できる範囲に保つことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３４７０
【氏名又は名称】豊田工機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年４月２日（１９９９．４．２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４７２４
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷 照一 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２９１８１１（Ｐ２０００−２９１８１１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月２０日（２０００．１０．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−９６５３０ |
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