(57)【要約】【課題】  弁部を構成する部材が定常的に一方向の磁性を帯びた状態とならないソレノイドバルブの制御装置を提供する。【解決手段】  コイル８の通電方向に無関係にピストン（弁体）を一方側に吸引する電磁石よりなるソレノイドバルブの制御装置において、前記コイル８の通電方向を交互に切替える制御手段（パワーＭＯＳＦＥＴ２１〜２４よりなるＨブリッジ回路と、これを制御してコイル８の通電方向を例えばシステム起動時に変更する制御回路２５）を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流入する流入側ポートと、流体が流出する流出側ポートと、所定方向に進退移動可能とされて、その移動位置によって前記流入側ポートと流出側ポートの連通部の開口度又は開閉状態を変化させる弁体と、この弁体を前記所定方向に駆動する駆動手段とを備え、前記駆動手段が、コイルの通電方向に無関係に前記弁体を前記所定方向における一方側に吸引する電磁石よりなるソレノイドバルブの制御装置において、
前記電磁石を構成するコイルの通電方向を交互に切替える制御手段を備えたことを特徴とするソレノイドバルブの制御装置。
【請求項２】
前記ソレノイドバルブは、前記開口度を前記コイルの通電量に応じて変化させるリニアソレノイドバルブであることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブの制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ソレノイドバルブが設けられる機器や設備の起動時又は停止時に、前記通電方向を切替えることを特徴とする請求項１又は２に記載のソレノイドバルブの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルの通電方向に無関係に弁体を一方向に吸引する電磁石を用いたソレノイドバルブ（電磁弁）の制御装置に係り、弁部を構成する部材が磁性を帯びることに起因する不具合を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の変速機では、油圧を制御するためにソレノイドバルブが用いられるが、このようなソレノイドバルブとしては、従来、例えば特許文献１〜５に記載されているようなリニアソレノイドバルブ（弁部の開口度をコイルの通電量に応じて変化させるもの）が知られている。なお、ここで「弁部」とは、ソレノイドバルブの流入側ポートと流出側ポートの連通部において、弁体によって開口度又は開閉状態を調整される部分であり、いわゆる弁体と弁座（或いは、スプールとスリーブ）よりなる部分である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２８３３５号公報
【特許文献２】特開２００３−３１４７３２号公報
【特許文献３】特開平７−２２４９６３号公報
【特許文献４】特開２００１−１３２８６５号公報
【特許文献５】特開平５−１０６７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来のソレノイドバルブは、電磁石を構成するコイルの通電方向が通常は常に一定であった。このため、電磁力により駆動される可動側のコア（プランジャ）に一体に設けられる弁体や、この弁体に僅かな隙間で対向する弁座を構成する部材（即ち、弁部を構成する部材）が、鉄などの磁性体により形成されている場合、これら部材が定常的に一方向の磁性を帯びた状態となる。そして、このように弁部を構成する部材が磁性を帯びると、それにより鉄系のいわゆるコンタミ（流体中に存在する微小な固形状の異物）が弁部を構成する部材に吸着されて弁部に介在し動作を邪魔する恐れがあることが、発明者らの研究により判明している。例えば、弁部の開口度が大きい状態で、この弁部にコンタミが入り込んだままとなり、その後、前記開口度を小さくする方向の弁体の動作（即ち、プランジャの動作）が前記コンタミによって邪魔されてしまう恐れがあることが分かった。このため、前記コンタミを除去すべく、篩（メッシュ）を設けようとしていたが、これではコスト高となってしまう。
【０００５】
なお例外的に、特許文献１には、永久磁石と電磁石を用い、弁体の駆動方向に応じて電磁石のコイルへの通電方向を切替えることによって、弁体の進退動作を何れの方向についても電磁力で駆動するリニアソレノイドバルブ（スプリングを復帰動作について補完的に使うもの）が開示されている。このバルブでは、電磁石の極性が弁体の駆動方向（電磁力の方向）に応じて反転制御されるが、適用される機器等によっては弁体の駆動方向が定常的には一定の場合もあり、この場合には、電磁石の極性が実質的に一定となる。また、永久磁石による磁界の方向は常に一定である。このため、やはり、弁体等の部材が定常的に一方向の磁性を帯びた状態となり、上述したコンタミの吸着が発生する恐れがあり、上記に述べた対策が必要であった。
そこで本発明は、コイルの通電方向に無関係に弁体を一方側に吸引する電磁石を用いたタイプのソレノイドバルブ（上述した特許文献１のような永久磁石を用いるタイプでないもの）の制御装置であって、弁部を構成する部材が定常的に一方向の磁性を帯びた状態とならない制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願のソレノイドバルブの制御装置は、流体が流入する流入側ポートと、流体が流出する流出側ポートと、所定方向に進退移動可能とされて、その移動位置によって前記流入側ポートと流出側ポートの連通部の開口度又は開閉状態を変化させる弁体と、この弁体を前記所定方向に駆動する駆動手段とを備え、前記駆動手段が、コイルの通電方向に無関係に前記弁体を前記所定方向における一方側に吸引する電磁石よりなるソレノイドバルブの制御装置において、
前記電磁石を構成するコイルの通電方向を交互に切替える制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
そして、本願発明のより好ましい態様は、請求項２に記載のように、前記ソレノイドバルブが、前記開口度を前記コイルの通電量に応じて変化させるリニアソレノイドバルブである態様である。
また、請求項３に記載のように、前記制御手段は、前記ソレノイドバルブが設けられる機器や設備の起動時又は停止時に、前記通電方向を切替える態様が好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本願のソレノイドバルブの制御装置では、電磁石を構成するコイルの通電方向が交互に切替えられるので、弁部を構成する部材が、鉄などの磁性体により形成されている場合でも、これら部材が定常的に一方向の磁性を帯びた状態とならない。即ち、コイル通電方向の切替えにより、磁気の方向も切り替わり、切替え前の以前の磁気が消磁されることによって、定常的にはほとんど磁性を帯びないか、磁性を帯びても極めて弱いものとなる。このため、前述のコンタミの付着が格段に発生し難くなり、コンタミ付着による不具合の発生可能性を大きく低減できる。
特に請求項２に記載のリニアソレノイドバルブの場合には、コンタミが弁部へ入り込んだままとなり易いので、上記コンタミ付着防止による効果が著しい。ちなみに、例えばデューティーソレノイドバルブの場合には、弁体が所定周期で開閉動作を繰り返すので、コンタミが付着しても、このコンタミが開動作中に排出され易く、リニアソレノイドバルブに比較すると、コンタミ付着による不具合の発生の可能性が基本的に少ない。
【０００９】
また、請求項３に記載のように、ソレノイドバルブが設けられる機器や設備の起動時又は停止時に、コイルの通電方向を切替える態様であると、次のような利点がある。即ち、前記機器や設備の稼動中にコイルの通電方向の切替えが実行されて、一時的にソレノイドバルブが機能しなくなることによる弊害が避けられる。つまり、コイルの通電方向を切替える際には、必ず一瞬コイルが非通電状態（電流ゼロ）となるため、その時コイルに通電すべき状態である場合には、一時的にしろソレノイドバルブの機能が失われるが、機器や設備の起動時又は停止時に切替えを実行すれば、このような弊害が確実に避けられる。なお、機器や設備の起動時又は停止時としては、例えば自動車の場合には、イグニションスイッチのオン又はオフ操作時があり得る。
なお、本願のソレノイドバルブは、弁体を駆動する駆動手段が、コイルの通電方向に無関係に前記弁体を所定方向における一方側に吸引する電磁石よりなる。このため、コイルの通電方向が切り替わっても、弁体の作動方向は一定であり、常にソレノイドバルブとしての一定の機能を発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態例を図に基づいて説明する。
図１は、ソレノイドバルブを駆動制御する制御装置を示す回路図、図２は、ソレノイドバルブの制御処理を示すフローチャート、図３は、ソレノイドバルブ本体の一例を示す断面図である。
まず、ソレノイドバルブ本体について説明する。本例のソレノイドバルブ１は、図３に示すように、外面を覆う筐体であるボディ２と、このボディ２の内部中心軸線上に上下動可能に配設されたプランジャピン３と、このプランジャピン３の中央部外周に固定されたプランジャ４（快削鋼などの磁性体よりなる可動側ヨーク）と、プランジャピン３の下端部の外周に固定されたピストン５（弁体）と、プランジャピン３の上端部の外周側に配設されてボディ２に固定された固定側コア６（快削鋼などの磁性体よりなる固定側ヨーク）と、プランジャ４と固定側コア６の外周側に配設されてボディ２に固定されたボビン７と、このボビン７の外周に巻かれたコイル８と、プランジャピン３の外周であってプランジャ４と固定側コア６（厳密には、後述するすべり軸受１２）との間に介装されて、可動部（プランジャピン３、プランジャ４、及びピストン５）を下方に付勢するコイル状のリターンバネ９（付勢手段）と、ボディ２の下端に形成された接続部２ａに固定されて弁座を構成するシール部材１０と、コイル８を制御装置の回路に接続するための端子部１１とを備える。
なお、プランジャピン３とプランジャ４とピストン５よりなる可動部全体をプランジャと呼ぶこともあるし、プランジャピン３又はピストン５をプランジャと呼ぶこともある。
【００１１】
ここで、ボディ２は、下端部に油圧回路等への接続部２ａを有し、この接続部２ａの下端面から内部上方に伸びて上端面まで貫通する貫通孔が流入側ポート２ｂを構成し、また接続部２ａの上端側外周に形成された開口が流出側ポート２ｃを構成している。
またシール部材１０は、上記接続部２ａの貫通孔（流入側ポート２ｂ）の上部内側に固定されたドーナツ状の部材である。
またピストン５は、上記シール部材１０の上面開口を閉塞することが可能となるように、その下端面が上記シール部材１０の上面に接合又は対向可能となっており、シール部材１０とともに弁部（流入側ポート２ｂと流出側ポート２ｃの連通部であって、開口度や開閉状態が可変な部分）を構成している。
また、プランジャピン３の上端は、すべり軸受１２によって固定側コア６に対して上下動可能とされ、またピストン５は、すべり軸受１３によってボディ２に対して上下動可能とされており、これにより、プランジャピン３とプランジャ４とピストン５よりなる可動部がボディ２等の固定側に対して上下動可能となっている。
【００１２】
以上のように構成されたソレノイドバルブ１では、コイル８に電圧が印加されていない非通電状態では、流入側ポート２ｂに加わる流体の圧力（例えば油圧）がリターンバネ９の付勢力相当より小さい限り、リターンバネ９の付勢力によって、ピストン５がシール部材１０の上面に接合して流入側ポート２ｂを流出側ポート２ｃに対して閉じる方向（この場合、下方向）に移動し、弁部が閉状態となる。そして、コイル８に所定電圧以上の電圧が印加される通電状態になると、コイル８と可動側コア（プランジャ４）と固定側コア６よりなる電磁石の吸引力がリターンバネ９の付勢力に対向する方向に作用し、ピストン５が流入側ポート２ｂを流出側ポート２ｃに対して開ける方向（この場合、上方向）に移動し、弁部が開状態となる。
そして、この通電状態における弁部の開口度は、流入側ポート２ｂに加わる流体の圧力による力、及び上記電磁石の吸引力と、これらに対向するリターンバネ９の付勢力とが、バランスする上記可動部の位置によって決まる。このため、上記通電状態においてコイル８に流す電流（即ち、電磁石の吸引力）を調整することで、上記弁部の開口度の制御が可能となり、ソレノイドバルブ１をリニアソレノイドバルブとして機能させることができる。
この際、上記電磁石によって上記可動部が吸引される方向は、電圧の印加方向（コイル８の通電方向）に無関係に、常に一定（この場合、常に上向き）である。但し、コイルの通電方向によって、電磁石のＮ極とＳ極の位置は、当然上下反対になる。
【００１３】
なお、ここで例示したソレノイドバルブ１は、車両用自動変速機のライン圧調整用などに用いられるものであり、接続部２ａの流入側ポート２ｂに接続される油圧回路（図示しない油圧ポンプの元圧が供給される回路ライン）の圧力を元圧の範囲内で調整することができる。ピストン５が上昇していて流入側ポート２ｂが流出側ボート２ｃに対して開いていると、上記油圧回路の油の一部が、図３に矢印で示すように流入側ポート２ｂから流出側ポート２ｃに流れ出て、油圧回路外に排出される。このため、ピストン５の上昇位置（即ち、弁部の開口度）を変化させると、流入側ポート２ｂの圧力（即ち、上記油圧回路の圧力）がそれに応じて変化するからである。
【００１４】
次に、ソレノイドバルブ制御装置２０の構成を説明する。
本例のソレノイドバルブ制御装置２０は、図１に示すように、ソレノイドバルブ１のコイル８と電源ラインに対して、Ｈブリッジ形に接続された４個のパワーＭＯＳＦＥＴ２１〜２４と、これらパワーＭＯＳＦＥＴ２１〜２４を駆動制御する制御回路２５とよりなる。なお、高電位側電源ライン２６に印加される電圧Ｖｉｎｇは、例えば車両のバッテリの出力電圧を、必要に応じて変圧或いは安定化してなるもので、例えば車両のイグニションスイッチに同期してオンオフされる構成となっている。
また、制御回路２５は、マイクロコンピュータや、このマイクロコンピュータの制御によってパワーＭＯＳＦＥＴ２１〜２４を駆動するトランジスタなどを含む回路であり、後述する処理（図２に示す）によって、コイル８の駆動制御（即ち、ソレノイドバルブ１の制御）を行う。この場合、ソレノイドバルブ１の通電状態では、高電位側電源ライン２６に接続されたＦＥＴのうちの一方（パワーＭＯＳＦＥＴ２１）と、低電位側電源ライン２７（グランドライン）に接続されたＦＥＴのうちの他方（パワーＭＯＳＦＥＴ２４）をオンするか、高電位側電源ライン２６に接続されたＦＥＴのうちの他方（パワーＭＯＳＦＥＴ２２）と、低電位側電源ライン２７に接続されたＦＥＴのうちの一方（パワーＭＯＳＦＥＴ２３）をオンする。即ち、対角位置にあるＦＥＴの組合わせのうち、何れか一方をオンし、他方をオフする。これにより、通電方向を何れかに設定してコイル８に通電することが可能となる。
【００１５】
以下、図２により制御回路２５のマイクロコンピュータの制御処理を説明する。
例えば、自動車のイグニションスイッチがオン操作（通常は、イグニションキーと呼ばれる鍵を差し込んで回す操作）されて自動変速機を含むシステムが起動すると、制御回路２５は、図２に示すルーチンを開始し、まずステップＳ１で、駆動するＦＥＴの組合わせ（ＦＥＴ２１とＦＥＴ２４、或いはＦＥＴ２２とＦＥＴ２３）を、キーオフ前と逆に設定する。即ち、後述するステップＳ４で記憶したＦＥＴの組合わせと異なるものを設定する。なお、上記記憶が無い場合には、予め設定された何れかの組合わせを設定する。
ステップＳ１を経ると、ステップＳ２に進み、ステップＳ１で設定された組合わせのＦＥＴを駆動して、ソレノイドバルブ１の制御を開始する。即ち、ソレノイドバルブ１による調圧動作を実行することが必要である場合には、設定された組合わせのＦＥＴ（ＦＥＴ２１とＦＥＴ２４、或いはＦＥＴ２２とＦＥＴ２３）をオンさせて、ソレノイドバルブ１を通電状態とする。この際、電流量の制御（ソレノイドバルブ１の弁部開口度の制御）は、例えば駆動するＦＥＴの一方又は両方を目標電流に応じたディーティー比でＰＷＭ制御することによって、実現する。
【００１６】
そして上記制御中に、ステップＳ３で、イグニションスイッチがオフ操作されたか否か判定し、イグニションスイッチがオフ操作されると、ステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、本マイクロコンピュータがシャットダウンする前に、ステップＳ２で実行した制御において駆動していたＦＥＴの組合わせを記憶し、その後本ルーチンの処理を終了する。
【００１７】
以上説明した本例のソレノイドバルブの制御装置によれば、電磁石を構成するコイル８の通電方向が、イグニションスイッチが操作される度に交互に切替えられるので、弁部を構成する部材（ピストン５やシール部材１０）が、鉄などの磁性体により形成されている場合でも、これら部材が定常的に一方向の磁性を帯びた状態とならない。即ち、コイル通電方向の切替えにより、磁気の方向（Ｎ極とＳ極の上下関係）も切り替わり、切替え前の以前の磁気が消磁されることによって、定常的にはほとんど磁性を帯びないか、磁性を帯びても極めて弱いものとなる。このため、前述のコンタミの付着が格段に発生し難くなり、コンタミ付着による不具合の発生可能性を大きく低減できる。
特に本例はリニアソレノイドバルブであり、コンタミが弁部へ入り込んだままとなり易いので、上記コンタミ付着防止による効果が著しい。
【００１８】
また本例は、ソレノイドバルブ１が設けられる機器や設備の起動時又は停止時（例えば、自動車のイグニションスイッチ操作時）に、コイルの通電方向を切替える態様であるため、次のような利点がある。即ち、前記機器や設備の稼動中（例えば、車両走行中）に、コイル８の通電方向の切替えが実行され、一時的にソレノイドバルブ１が機能しなくなることによる弊害が避けられる。つまり、コイル８の通電方向を切替える際には、必ず一瞬コイル８が非通電状態（電流ゼロ）となるため、その時コイル８に通電すべき状態である場合には、一時的にしろソレノイドバルブ１の機能が失われて問題となるが、機器や設備の起動時又は停止時に切替えを実行すれば、このような弊害が確実に避けられる。
なお、本例のソレノイドバルブ１は、弁体（ピストン５）を駆動する駆動手段が、コイル８の通電方向に無関係に前記弁体を所定方向における一方側に吸引する電磁石よりなる。このため、コイル８の通電方向が切り替わっても、弁体の作動方向は一定であり、常にソレノイドバルブとしての一定の機能を発揮できる。
【００１９】
なお、本発明は上述した形態例に限られず、各種の変形や応用があり得る。
例えば、上記形態例では、電磁力によってプランジャが弁部を開ける方向に吸引されるタイプのソレノイドバルブを例示したが、電磁力によってプランジャが弁部を閉じる方向に吸引されるタイプのソレノイドバルブであってもよい。
図４は、このようなタイプのソレノイドバルブ３１を示す図である。以下、このソレノイドバルブ３１について説明する。なお、このソレノイドバルブ３１の場合には、リターンスプリングは不要となる。
【００２０】
ソレノイドバルブ３１は、外面を覆う筐体であるボディ３２と、このボディ３２の内部中心軸線上に上下動可能に配設されたプランジャピン３３と、このプランジャピン３３の上端部外周に固定されたプランジャ３４（快削鋼などの磁性体よりなる可動側ヨーク）と、プランジャピン３３の下方同軸線上に上下動可能に設けられたピストン３５（弁体）と、プランジャピン３３の下端部の外周側に配設されてボディ３２に固定された固定側コア３６（快削鋼などの磁性体よりなる固定側ヨーク）と、プランジャ３４と固定側コア３６の外周側に配設されてボディ３２に固定されたボビン３７と、このボビン３７の外周に巻かれたコイル３８と、ボディ３２の下端に形成された接続部３２ａに固定されて弁座を構成するシール部材４０と、コイル３８を制御装置の回路に接続するための端子部４１とを備える。
【００２１】
ここで、ボディ３２は、下端部に油圧回路等への接続部３２ａを有し、この接続部３２ａの下端面から内部上方に伸びて上端面まで貫通する貫通孔が流入側ポート３２ｂを構成し、また接続部３２ａの上端側外周に形成された開口が流出側ポート３２ｃを構成している。
またシール部材４０は、上記接続部３２ａの貫通孔（流入側ポート３２ｂ）の上部内側に固定されたドーナツ状の部材である。
またピストン３５は、すべり軸受４２によって固定側コア３６に対して上下動可能とされ、上記シール部材４０の上面開口を閉塞することが可能となるように、その下端面が上記シール部材４０の上面に接合又は対向可能となっており、シール部材４０とともに弁部（流入側ポート３２ｂと流出側ポート３２ｃの連通部であって、開口度や開閉状態が可変な部分）を構成している。なお、この場合のピストン３５は、プランジャピン３３とは別体である（一体に取り付けられていない）が、プランジャピン３３の下面によってその上面を押されることによって下方に駆動される。
また、プランジャピン３３は、すべり軸受４３によって固定側コア３６に対して上下動可能とされ、またプランジャ３４は、すべり軸受４４によってボビン３７に対して上下動可能とされており、これにより、プランジャピン３３とプランジャ３４とピストン３５よりなる可動部がボディ３２等の固定側に対して上下動可能となっている。
【００２２】
以上のように構成されたソレノイドバルブ３１では、コイル３８に電圧が印加されていない非通電状態では、流入側ポート３２ｂに加わる流体の圧力によって、ピストン３５が流入側ポート３２ｂを流出側ポート３２ｃに対して開ける方向（この場合、上方向）に移動し、弁部が流体の圧力に応じて開くフリーの開状態となる。そして、コイル３８に所定電圧が印加される通電状態になると、コイル３８と可動側コア（プランジャ３４）と固定側コア３６よりなる電磁石の吸引力が、プランジャピン３３を下向きに下降させる方向に作用し、このプランジャピン３３に押されるピストン３５がシール部材４０の上面に接合して流入側ポート３２ｂを流出側ポート３２ｃに対して閉じる方向（この場合、下方向）に駆動され、弁部が調圧状態となる。
【００２３】
ここでいう調圧状態とは、コイル３８に流す電流を調整することで、上記弁部の開口度の制御が可能となり、ソレノイドバルブ３１をリニアソレノイドバルブとして機能させることができる状態である。上記通電状態における弁部の開口度は、流入側ポート３２ｂに加わる流体の圧力による力と、これに対向する上記電磁石の吸引力とが、バランスするピストン３５の位置によって決まる。このため、上記通電状態においてコイル３８に流す電流（即ち、電磁石の吸引力）を調整することで、上記弁部の開口度の制御が可能となり、ソレノイドバルブ１をリニアソレノイドバルブとして機能させることができる。
この際、上記電磁石によって可動部（プランジャピン３３やピストン３５等）が吸引される方向は、電圧の印加方向（コイル３８の通電方向）に無関係に、常に一定（この場合、常に下向き）である。但し、コイルの通電方向によって、電磁石のＮ極とＳ極の位置は、当然上下反対になる。
このため、このソレノイドバルブ３１に対しても、前述の制御装置２０を適用して、前述の形態例と同様の効果を奏することができる。
【００２４】
また、以上説明した形態例では、本発明を適用するソレノイドバルブとして、図３や図４に示すようなポペット式のソレノイドバルブを例示したが、前述した特許文献２や４に記載されたようなスプール式のソレノイドバルブに本発明を適用することも可能である。この場合も、スプール（弁体）やスリーブ（弁座）が磁性体であっても、これらが一定方向に定常的に磁化されることを防止でき、スプールとスリーブ間にコンタミが付着する不具合の可能性を格段に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ソレノイドバルブの制御装置を示す回路図である。
【図２】ソレノイドバルブの制御処理を示すフローチャートである。
【図３】ソレノイドバルブ本体の一例を示す断面図である。
【図４】ソレノイドバルブ本体の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１、３１  ソレノイドバルブ
２ｂ、３２ｂ  流入側ポート
２ｃ、３２ｃ  流出側ポート
４、３４  プランジャ（電磁石）
５、３５  ピストン（弁体）
６、３６  固定側コア（電磁石）
８、３８  コイル（電磁石）
２１〜２４  パワーＭＯＳＦＥＴ（制御手段）
２５  制御回路（制御手段）
【図１】
2006097806.tif 000003
【図２】
2006097806.tif 000004
【図３】
2006097806.tif 000005
【図４】
2006097806.tif 000006