(57)【要約】【課題】  位置センサを必要とせず、ソレノイド使用中であってもソレノイドにおけるプランジャの位置を検出可能とすることを目的とする。【解決手段】  コイル７内に挿入されるプランジャ１３を備えたソレノイドのプランジャ位置検出装置において、励磁されるコイル７に流れる電流もしくは電流の振幅に基づいてプランジャ１３の位置を検出することで、ソレノイド使用中であってもプランジャ位置を検出可能とした。【選択図】        図１
2005317612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル内に挿入されるプランジャを備えたソレノイドのプランジャ位置検出装置において、励磁されるコイルに流れる電流もしくは電流の振幅に基づいてプランジャの位置を検出することを特徴とするソレノイドのプランジャ位置検出装置。
【請求項２】
パルス電圧でコイルを励磁する励磁手段を備え、コイルが上記パルス電圧により励磁されることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドのプランジャ位置検出装置。
【請求項３】
コイルの励磁電圧周波数と同じ周波数の電圧信号を抽出するフィルタ手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のソレノイドのプランジャ位置検出装置。
【請求項４】
フィルタ手段が出力する交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のソレノイドのプランジャ位置検出装置。
【請求項５】
励磁手段が発生するパルス信号をトリガとしてコイルに生じる電流もしくは電流の振幅を検出する検出手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のソレノイドのプランジャ位置検出装置。
【請求項６】
プランジャの位置をマップ演算する演算手段を備えたことを特徴とする請求項１から５に記載のソレノイドのプランジャ位置検出装置。
【請求項７】
コイルを励磁する励磁電圧値に基づいてプランジャの位置を補正演算する補正演算手段を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のソレノイドのプランジャ位置検出装置。
【請求項８】
コイル内に挿入されるプランジャを備えたソレノイドのプランジャ位置検出方法において、コイルを励磁する励磁ステップと、コイルに流れる電流もしくは電流の振幅を検出する検出ステップとを備えたこと特徴とするソレノイドのプランジャ位置検出方法。
【請求項９】
励磁ステップでは、パルス電圧でコイルを励磁することを特徴とする請求項８に記載のソレノイドのプランジャ位置検出方法。
【請求項１０】
検出ステップでは、コイルの励磁電圧周波数と同じ周波数の電圧信号を抽出するフィルタ手段を介してコイルに流れる電流もしくは電流の振幅を検出することを特徴とする請求項８または９に記載のソレノイドのプランジャ位置検出方法。
【請求項１１】
検出ステップでは、フィルタ手段が出力する交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換ステップを含み、当該直流電圧に基づいてプランジャの位置を検出することを特徴とする請求項１０に記載のソレノイドのプランジャ位置検出方法。
【請求項１２】
検出ステップでは、励磁ステップにより発生されるパルス信号をトリガとしてコイルに生じる電流もしくは電流の振幅を検出することを特徴とする請求項８または９に記載のソレノイドのプランジャ位置検出方法。
【請求項１３】
プランジャの位置をマップ演算する演算ステップを含むことを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載のソレノイドのプランジャ位置検出方法。
【請求項１４】
コイルを励磁する励磁電圧値に基づいてプランジャの位置を補正演算する補正演算ステップを含むことを特徴とする請求項８から１３のいずれかに記載のソレノイドのプランジャ位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ソレノイドのプランジャ位置検出装置およびソレノイドのプランジャ位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種、ソレノイドのプランジャ位置検出装置および方法として、プランジャの位置をモニターする位置センサを設けたものがある。この位置センサは、コイルの漏洩磁束がプランジャの位置により異なることを利用したものであり、プランジャの位置により変化する漏洩磁束によりリードスイッチが開閉する仕組みになっている。しかし、この手の位置センサをソレノイドに取り付けるには、その特性のばらつき等から位置センサの取付位置を微調整しなければならず、必ずしも正確にプランジャ位置を検出することができない場合がある。
【０００３】
そこで、上記調整が難しい位置センサを廃したプランジャ位置検出装置および方法の提案がある。このプランジャ位置検出装置および方法は、たとえば、コイルと、コイル内に挿入したプランジャと、プランジャを駆動する駆動回路と、プランジャ位置を検出するために使用されるパルス回路を含む共振回路とを備えた自己保持型ソレノイド（ラッチソレノイド）として構成されており、プランジャ位置を検出するときには、切換スイッチにて、コイルと駆動回路との接続を断ち換わりにコイルと共振回路とを接続し、さらに、パルス発生回路で作り出したパルス信号でコイルに所定の周波数の電圧を負荷し、共振回路に共振電流を発生させ、この共振電流を検出抵抗によって電圧に変換する。
【０００４】
そして、上記検出抵抗により変換された電圧の値によりプランジャの位置を検出するとしている。
【０００５】
すなわち、従来のプランジャ位置検出装置および方法では、コイルに対するプランジャの位置が変化すると、コイルのインダクタンスが変化するので、このインダクタンスの変化による共振条件の変化を利用するものである。
【０００６】
そして、この共振条件の変化を共振電流によって生じる電圧をモニターすることによって把握し、プランジャ位置を検出することができるのである。つまりコイルインダクタンスの変化を検出してソレノイド等の異常を検出しようとするものである。
【０００７】
また、この装置では、プランジャの位置を判別するための閾値を持ったコンパレータで、検出されるで電圧と、閾値とを比較して、プランジャの位置が吸引、復帰、異常の３つのどの状態であるかを検出できるようにしている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−６７５３６号公報（発明の実施の形態の欄，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のプランジャ位置検出装置および方法では、取付位置等の調整困難な位置センサが不要となる点で有利であるが、以下の不具合を招来する可能性があると指摘される恐れがある。
【０００９】
上記のプランジャ位置検出装置および方法では、自己保持型ソレノイドには有効であるが、自己保持型以外のソレノイドでは成立しない可能性がある。すなわち、自己保持型ソレノイド以外では、駆動回路から共振回路に切換えるとコイルの吸引力が消失してしまい、プランジャは非通電位置に復帰するから非通電時におけるソレノイドの異常を検出することはできるが、プランジャを駆動した状態での異常を検出することができない。
【００１０】
つまり、プランジャ位置を検出するためには、位置センサは不要であるが、コイルインダクタンスを測定するために駆動回路から共振回路へ切換る必要があり、ソレノイド非使用時にプランジャ位置を検出することしかできないので、ソレノイド使用中、すなわち、プランジャ駆動中にプランジャ位置の検出をすることができない。
【００１１】
そこで、本発明は、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、位置センサを必要とせず、ソレノイド使用中であってもソレノイドにおけるプランジャの位置を検出可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した目的を達成するために、ソレノイドのプランジャ位置検出装置は、コイル内に挿入されるプランジャを備えたソレノイドのプランジャ位置検出装置において、励磁されるコイルに流れる電流もしくは電流の振幅に基づいてプランジャの位置を検出することを特徴とする。
【００１３】
また、ソレノイドのプランジャ位置検出方法にあっては、コイル内に挿入されるプランジャを備えたソレノイドのプランジャ位置検出方法において、コイルを励磁する励磁ステップと、コイルに流れる電流もしくは電流の振幅を検出する検出ステップとを備えたこと特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プランジャの位置の検出に際し、コイルに流れる電流もしくは電流の振幅を検出するので、ソレノイド使用中、すなわち、プランジャ等を駆動しつつ、プランジャ等の位置を検出することができる。つまり、従来では検出できなかった駆動時のプランジャ等の位置を検出することができる。また、位置センサも不要であり、プランジャ等の位置を連続的に高精度で把握することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を図に基づいて説明する。図１は、第１の実施の形態におけるソレノイドのプランジャ位置検出装置が具現化した流量制御弁の概念図である。図２は、プランジャが吸引された状態におけるコイルに流れる電流の波形を示す図である。図３は、プランジャが復帰位置にある状態におけるコイルに流れる電流の波形を示す図である。図４は、第２の実施の形態におけるソレノイドのプランジャ位置検出装置の概念図である。図５は、第３の実施の形態におけるソレノイドのプランジャ位置検出装置の概念図である。
【００１６】
第1の実施の形態におけるソレノイドのプランジャ位置検出装置は、流量制御弁に具現化されており、この流量制御弁は、図1に示すように、有底筒状のバルブケース１と、バルブケース１の開口部に連結される中空な磁性体で形成されたコイルケース５と、コイルケース５内に嵌合した中空な磁性体で形成したステータＡおよびステータＢと、ステータＡの図１中右端側外周とステータＢの図１中左端側外周とコイルケース５の内周との間に介装された非磁性体で形成のパイプＰと、ステータＢの図１中右端側から螺合されるボルト部材１０と、ボルト部材１０に螺着されるナットＮと、バルブケース１内に摺動自在に挿入されたスプール１１と、スプール１１に当接されたピン１２と、ピン１２の外周に嵌合するプランジャ１３と、スプール１１の図１中左端とバルブケース１の図１中左内面との間に介装された附勢バネ１４と、ピン１２の図１中右端面と上記ボルト部材１０の図１中左端との間に介装された附勢バネ１５と、プランジャ１３に対向しステータＡとステータＢの外周側に設けたコイルボビンＣに巻装されたコイル７とを備えて構成されている。この場合、ソレノイドは、基本的には、コイル７と、ステータＡと、ステータＢと、プランジャ１３と、ピン１２とで構成されている。
【００１７】
また、コイル７の一端は、それぞれＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路２０およびスイッチング素子２１を介して制御部３０に接続されており、その他端は、順に増幅器２２およびフィルタ手段Ｆおよび交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換手段ＶＨたる整流回路２５および平滑回路２６およびアナログ電圧信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２７を介して制御部３０に接続されるとともに、増幅器２２よりコイル７側から分岐して電流検出用の抵抗Ｒを介して接地されている。
【００１８】
以下、各部について詳細に説明すると、バルブケース１には、４つのポート１０１，１０２，１０３，１０４が穿設されており、たとえば、ポート１０１とポート１０２は上流側の１つの流路（図示せず）に接続され、ポート１０３とポート１０４は下流側の１つ流路（図示せず）に接続される。
【００１９】
さらに、スプール１１は、筒状に形成され外周側にはバルブケース１の内周に摺接する２つの大径な遮断部１１１，１１２が形成されている。また、スプール１１は左端側から附勢バネ１４によって図１中右方に附勢され、さらにスプール１１の右端側からピン１２を介して附勢バネ１５によって図１中左方に附勢されている。なお、本実施の形態で付勢バネ１５を設けているのは、付勢バネ１４のイニシャル荷重を調整するためであり、ボルト部材１０をステータＢに対し回転させて図１中左右方向に移動させることにより付勢バネ１４がスプール１１を付勢する付勢力のイニシャル荷重を調節することが可能なようになっている。したがって、付勢バネ１４のイニシャル荷重の調整が不必要であれば、付勢バネ１５およびボルト部材１０およびボルト部材１０をステータＢに固定するために使用されるナットＮを省略し、ステータＢを有底筒状に形成し、その図１中右端が閉塞されたものを使用してもよい。
【００２０】
また、ステータＡおよびステータＢは、ともに筒状に形成され空隙を設けて直列に配置され、ステータＡの図１中右端側外周とステータＢの左端側外周にはパイプＰが嵌合し、このステータＡとステータＢとパイプＰは、コイルケース５およびコイルケース５に内設のコイルボビンＣ内に嵌合されており、ステータＡ、ステータＢ、コイルケース５、さらには、ステータＡとステータＢ内に摺動自在に挿入されたプランジャ１３で磁気回路が構成されている。
【００２１】
なお、流量制御弁の各部には適宜シール部材（付示せず）が配在されてシールされており、流量制御弁からの作動液体の漏れが防止されている。
【００２２】
そして、この流量制御弁ではスプール１１が復帰位置、すなわち、コイル７を励磁せずに上記附勢バネ１４，１５のみの釣り合いが保たれた状態では、スプール１１の各遮断部１１１，１１２は、各ポート１０１，１０２，１０３，１０４には対向せずにその各々を連通する。
【００２３】
すなわち、この場合には、この流量制御弁は、上記各流路（図示せず）を連通する連通ポジションをとることとなる。
【００２４】
他方、コイル７に電流を印加した状態では、プランジャ１３がステータＡに吸引され、その吸引力によって付勢バネ１４は圧縮されスプール１１を図１中左方に移動させる。そうすると、スプール１１の遮断部１１２はポート１０３およびポート１０４に対向する。
【００２５】
そして、ポート１０３，１０４が遮断されるので、上流側の流路（図示せず）と下流側の流路（図示せず）とを遮断する遮断ポジションとなり、このときのコイル７を励磁する実効電流の大きさによってプランジャ１３の位置を制御することにより、ポート１０３，１０４と遮断部１１２とのラップ量を変化させて、ポート１０３，１０４の開口面積を調節し、流量を制御できるようになっている。
【００２６】
さらに、コイル７は、上述のように一端がスイッチング素子２１およびＰＷＭ回路２０を介して制御部３０の出力端子側に接続されるとともに、他端が順に増幅器２２、フィルタ手段Ｆ、整流回路２５、平滑回路２６およびＡ／Ｄ変換器２７を介して制御部３０の入力端子側に接続され、さらに、増幅器２２よりコイル７側は抵抗Ｒを介して接地されている。なお、スイッチング素子２１は、ＰＷＭ回路２０が発生するパルス信号によりスイッチング動作をするものであればよく、具体的にたとえば、トランジスタ、ＦＥＴやＭＯＳＦＥＴ等の電界効果トランジスタ等を用いることができる。
【００２７】
また、スイッチング素子２１は、別途設けた電源Ｖｃｃから電圧の供給を受け、ＰＷＭ回路２０のパルス信号により所定のスイッチング動作をして、それぞれコイル７を励磁することが可能となっている。
【００２８】
なお、ＰＷＭ回路２０は、周知のものを使用すればよいが、他に、ＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路、ＰＰＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路等の連続変調方式やＰＮＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｎｕｍｂｅｒ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路等の不連続変調方式を採用してもよい。さらに、パルス電圧もしくはパルス電流を用いてコイルを励磁するという観点からは、パルス変調回路の他にマルチバイブレータ等のパルス発生回路を使用してもよい。
【００２９】
また、上述したところでは、パルス電圧もしくはパルス電流を発生してコイルを励磁する励磁手段は、上記ＰＷＭ回路２０およびスイッチング素子２１および電源Ｖｃｃということになる。
【００３０】
そして、上記励磁手段によって、コイル７を励磁すると、コイル７には電流が流れるが、この電流を検出するために抵抗Ｒが設けられており、増幅器２２は、コイル７に流れる電流により抵抗Ｒで生じる電圧降下分の電圧、すなわち抵抗Ｒ両端の電位差である電圧が入力されることとなる。なお、本発明においてはコイル７に流れる電流の振幅がプランジャ位置検出に必要となるので、抵抗Ｒはコイル７のコイル抵抗に比較して充分小さくすることが望ましい。さらに、本実施の形態においては、電流検出用の抵抗Ｒを設けているが電流センサを設けるとしてもよい。
【００３１】
また、増幅器２２としては電圧ホロア回路や負帰還がかけられたオペアンプ等を使用すればよいが、この増幅器２２に入力される電圧は、上述のように、抵抗Ｒで生じる電圧降下分の微小電圧となるから、充分な利得を得られるように設定されることが望ましい。
【００３２】
つづいて、フィルタ手段Ｆは、増幅器２２と整流回路２５とに接続されるキャパシタ２３と、キャパシタ２３より整流回路２５側から分岐して接地される配線上に設けた抵抗２４とを備え、いわゆるハイパスフィルタ回路として構成されている。そして、キャパシタ２３の静電容量と抵抗２４の電気抵抗とは、上記ＰＷＭ回路２０で作り出すパルス電圧の周波数と同じの周波数を取り出すことが可能なようにそれぞれ設定されている。なお、フィルタ手段は、上記したものに限られず、パルス電圧の周波数に応じて適宜適当なフィルタ回路を使用すればよい。
【００３３】
また、整流回路２５および平滑回路２６としては周知の回路を使用すればよい。
【００３４】
さらに、制御部３０は、コイル７を励磁して流量制御弁を動作させるとともに、Ａ／Ｄ変換器２７から送られてくるデジタル信号を処理することができるものであれば良く、具体的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｓｓｅｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置、ＲＡＭ、水晶発振子及びこれらを連絡するバスラインとからなるコンピュータシステムで構成され、流量制御弁のプランジャ１３ひいてはプランジャ１３に接続されたスプール１１の位置を特定する為に使用される演算処理手順とコイル７への電圧電流供給の制御信号出力手順は、プログラムとしてＲＯＭや他の記憶装置に予め格納されている。
【００３５】
すなわち、制御部３０は、複数の入力端子および出力端子（図示せず）を備え、これらの出力端子を信号線（図示せず）で流量制御弁を駆動するＰＷＭ回路２０とＡ／Ｄ変換器２７に結び、当該制御部３０で流量制御弁を制御しつつ、スプール１１の位置検出を行えるようになっている。
【００３６】
さて、流量制御弁は以上のように構成されており、つづいて、このソレノイドのプランジャ位置検出装置が具現化した流量制御弁の動作について説明する。
【００３７】
まず、流量制御弁のバルブ機能について説明すると、上述したように、コイル７を励磁すると、それに伴ってプランジャ１３が図１中左に移動するので、プランジャ１３に連結されたスプール１１も図１中左に移動して遮断ポジションをとり、また、コイル７を励磁しなければスプール１１は付勢バネ１４により復帰位置を維持して連通ポジションを採る。そして、制御部３０は、コイル７を印加する場合には、ＰＷＭ回路２０を介してスイッチング素子２１にスイッチング動作をさせる。したがって、この場合には、電源Ｖｃｃからコイル７へ電圧が印加され、コイル７は励磁されることとなる。なお、制御部３０はＰＷＭ回路２０のパルス変調を調節してコイル７を励磁する実効電流を制御できるようになっており、このＰＷＭ回路２０を使用することにより、プランジャ１３の移動初期にはＯｎデューティ比を高めて応答性を良くし、プランジャ１３がステータＡに吸引された後は、プランジャ１３を保持するだけの吸引力を維持可能なＯｎデューティー比まで下げることができるので、コイルの無駄な発熱を防止して省電力を図ることができる。
【００３８】
つづいて、プランジャ位置の検出について説明する。まず、制御部３０は、流量制御弁のコイル７を上記手順で励磁する。すると、コイル７の励磁は、ＰＷＭ回路２０によって駆動されるスイッチング素子２１を介して行われているので、コイル７を印加する電圧は絶えず変化している。なお、プランジャ位置検出方法においては、励磁ステップとなる。
【００３９】
すなわち、コイル７は過渡的に、あるいは、一定の周波数をもって励磁されており、コイル７により作られる磁界も変化する。その時、コイル７に流れる電流は、励磁電圧が変化するので、電流も励磁電圧周波数で変化する。
【００４０】
そして、この時にコイル７に生じる電流は、上記コイル７の一端が制御部３０に接続されることにより検出される。なお、具体的には、制御部３０は、上記電流を電流検出用の抵抗Ｒで抵抗Ｒ両端の電位差に変換して電圧として取り込み、この電圧からコイル７に流れる電流を把握する。
【００４１】
上記電流は、上述のように、コイル７に流れる電流により生じる抵抗Ｒ両端の電位差である電圧として増幅器２７に取り込まれ増幅され、さらに、フィルタ手段Ｆにより励磁電圧周波数と同じ周波数成分が抽出され交流電圧に変換され、そしてさらに、上述の整流回路２５および平滑回路２６によって直流電圧に変換され、このアナログ電圧信号である直流電圧がＡ／Ｄ変換器２７によってデジタル信号化され制御部３０に入力される。なお、プランジャ位置検出方法においては、ここで述べた電流を検出することが検出ステップであり、上記直流電圧への変換が変換ステップに相当する。
【００４２】
ここで、コイル７のインダクタンスの変化について説明すると、コイル７のインダクタンスとプランジャ１３のストローク量とは、コイル７のインダクタンスは、プランジャ１３のストローク量に比例する。つまり、プランジャ１３がステータＡに吸引されて、プランジャ１３とステータＡのエアギャップが小さくなればなるほど磁気抵抗が小さくなり磁束密度が大きくなり磁束が大きくなるのでインダクタンスが大きくなる。そして、コイル７のインダクタンスが大きくなればなるほど励磁電圧と逆向きの誘導起電力も大きくなるから、コイル７に流れる電流は小さくなり、その振幅も小さくなる。
【００４３】
すなわち、上記のインダクタンスとプランジャ位置との関係から、制御部３０は、励磁時のコイル７に流れる電流の振幅からプランジャ位置を検出することが可能となる。
【００４４】
この時に、コイル７に流れる電流は、励磁電圧周波数と同じ周波数を持った電流となり、プランジャ１３が吸引された状態では、ステータＡにプランジャ１３が吸引されているので、図２に示すような波形となり、もし、プランジャ１３が何らかの原因でコイル７を励磁しても復帰位置を維持した場合には、図３に示すような波形となる。この図２および図３に示す波形を比較すると、プランジャ１３が復帰位置に維持された場合の方が、コイル７に流れる電流の振幅が大きくなることが判る。
【００４５】
すなわち、プランジャ位置によりコイル７に流れる電流の振幅の大きさが異なるので、電流の振幅から逆算すればプランジャ１３の位置がどこにあるのかを把握することができるのである。なお、電圧変換手段ＶＨの入力インピーダンスは、コイル抵抗に比較して充分大きいので、駆動回路との切換手段は不要である。
【００４６】
そして、プランジャ１３の位置の把握は、具体的には、以下のように行われる。プランジャ１３の位置とソレノイドが正常な状態でのコイル７に流れる電流振幅との関係をマップ化しておき、このマップを制御部３０の記憶装置に予め格納しておく。なお、本実施の形態においては、コイル７に流れる電流振幅に換えて抵抗Ｒ両端の電位差である電圧を基準としたマップとしてもよい。
【００４７】
そして、制御部３０のＣＰＵに、コイル７に流れる電流を抵抗Ｒの電位差を変換した直流電圧から逆算し、プランジャ位置をマップ演算させて、プランジャ位置を算出させる。なお、マップ演算することにより容易にプランジャの位置を検出することができるが、コイル７のインダクタンスとプランジャ位置との関係から都度プランジャ位置を理論的に演算するとしてもよい。なお、このマップ演算がプランジャ位置検出方法における演算ステップに相当する。
【００４８】
また、このように電圧変換手段ＶＨを設けているので、コイル７に流れる電流をアナログレベル値として制御部３０に出力可能となるから、積極的なインダクタンス測定回路が不要となりプランジャ位置検出のための演算が容易となる。また、制御部３０にＣＰＵを搭載しなくとも、アナログ演算回路を用いてプランジャ位置を検出することもできる。
【００４９】
そして、本実施の形態においては、プランジャ位置の検出に際し、コイル７に生じる電流を検出するから、プランジャ１３を駆動しつつ、プランジャ１３の位置を検出することができる。つまり、従来では検出できなかった駆動時のプランジャ位置を検出することができる。また、位置センサも不要であり、プランジャ１３の位置を連続的に高精度で把握することが可能である。
【００５０】
さらに、パルス電圧を用いてコイル７を励磁しているから、プランジャ１３をある位置に留めておきつつ、プランジャ１３の位置をひいてはスプール１１の位置を検出することが可能である。つまり、コイル７に流れる電流を絶えず変化させながらもプランジャ１３を一定の位置に保持しておくことができるので、プランジャ１３の位置を一定の位置に保ちつつ、プランジャ１３の位置検出を行うことができるのである。したがって、プランジャ１３が駆動されたことのみならず駆動の状況をも把握することが可能となる。
【００５１】
なお、復帰位置については、プランジャ１３の駆動を最小限に留めるようにコイルを励磁することにより検出することが可能である。
【００５２】
また、ＰＷＭ回路を使用しているので、パルス信号によりコイル７に一定の周波数で電流を生じさせることが可能であるので、精度よく電流振幅をモニターできるが、ＰＷＭ回路を使用しない場合には、励磁側のコイルを過渡的に励磁して、コイル７に流れる電流を検出するようにしてもプランジャ位置を検出することが可能である。なお、ＰＷＭ回路を使用しない場合には、コイルへ電流投入後の断電時にも、コイル７に電流が流れその振幅を得ることができるので、それをプランジャ位置の判断材料にしてもよいことは無論である。
【００５３】
そしてまた、従来のプランジャ位置検出装置ではインダクタンス検出は共振回路を使用して行われており、その周波数に応じたスイッチングが必要であり、共振回路およびスイッチングによるノイズ、異音発生の懸念があるが、本実施の形態ではＰＷＭ回路として問題がなければ、ノイズ、異音等の問題は発生しない。
【００５４】
したがって、上述のように、プランジャの位置を高精度に検出することができるから、プランジャの位置をもとに流量制御弁に異常があるか否かを判断することができ、また、プランジャ位置を正確に把握することができるので、このプランジャ位置をフィードバックとして流量制御弁を制御すれば、その制御性が向上する。
【００５５】
すなわち、本実施の形態におけるソレノイドのプランジャ位置検出装置が具現化した流量制御弁にあっては、スプール１１の位置によりポート１０３，１０４の開口面積を変化させることができるので、コイル７への励磁電圧を比例制御する際に、スプール１１の位置を検出してフィードバック制御を行えば、バラツキのない精密な流量制御を行うことが可能である。
【００５６】
なお、ソレノイドおよびソレノイドが具現化された流量制御弁等の異常検出にあたっては、コイルへの励磁が比例的に行われない場合、すなわち、ＯＮ−ＯＦＦタイプの励磁方式にあっても、吸引位置および復帰位置の２つのプランジャおよびスプールの位置を検出することができるので、このような励磁方式を採用しても異常を検出することが可能である。
【００５７】
さらに、コイル７に流れる電流振幅の変化をモニターすることによりプランジャ１３の移動方向をも検出することができ、これによりプランジャ１３が移動不能な状態ばかりでなく、プランジャ１３の移動自体が異常であるかも検出が可能となる。
【００５８】
因みに、異常の判断であるが、プランジャ１３もしくはスプール１１を駆動するべく、プランジャ１３をある位置に駆動するためにコイル７を励磁する駆動指令に対しプランジャ１３の位置が追随しないことをもって判断すればよい。具体的には、たとえば、駆動指令に対しプランジャ位置に閾値を設け、閾値からはずれる場合には異常と判断される等とすればよく、一般的に使用される手法を用いればよい。なお、異常を判断するだけであれば、電流振幅と正常値（正常な状態下での駆動指令に対する電流振幅）とを比較するだけでよいので、制御部３０にＣＰＵ等の演算ＵＮＩＴを省略しアナログ演算回路を使用して判断することもできるので装置自体を安価にすることも可能である。また、異常を検出した際には、警告灯を点灯させたり警報音を発生したりする警報装置を別途設けてユーザーに注意を喚起することもできる。
【００５９】
特に、ソレノイドのプランジャ位置検出装置が具現化された流量制御弁は、油空圧システムの回路中に設けられ流量を調整する重要な役割を果たすバルブであり、上述のように正確な異常検出が可能となるので、異常検出時には油空圧システムの作動自体を停止するなどフェールセーフにも使用することができ、油空圧システムの安全性を高めることが可能である。
【００６０】
つづいて、図４に示した第２の実施の形態のソレノイドのプランジャ位置検出装置について説明する。なお、ソレノイドについては、その詳しい構成を図示はしないが、第２の実施の形態と同様であり、また、第１の実施の形態と同様の部材については、説明が重複するので同一の符号を付するのみとして、その詳しい説明を省略することとする。
【００６１】
この第２の実施の形態におけるソレノイドのプランジャ位置検出装置は、図４に示すように、コイル７の一端がＰＷＭ回路２０およびスイッチング素子２１を介して制御部３０に接続されることは第１の実施の形態と同様であるが、第２の実施の形態においてコイル７の他端は、増幅器２２およびＡ／Ｄ変換器２７を介して制御部３０に接続されるとともに、増幅器２２とコイル７の他端との間が分岐され電流検出用の抵抗Ｒを介して接地されている。したがって、第２の実施の形態では、電圧変換手段ＶＨおよびフィルタ手段Ｆが廃されている。
【００６２】
以下、各部について詳細に説明すると、ＰＷＭ回路２０は、パルス信号をスイッチング素子２１だけでなく、制御部３０に対しても出力できるように制御部３０に接続されている。さらに、コイル７の他端に接続された増幅器２２は、コイル７に流れる電流により生じる抵抗Ｒ両端の電位差である電圧信号を増幅するとともに、アナログ信号をデジタル信号に変換して制御部３０に出力する。
【００６３】
そして、制御部３０は、上記ＰＷＭ回路２０が出力するパルス信号をトリガとして上記Ａ／Ｄ変換器２７が出力するデジタル信号を丁度コイル７に流れる電流が図２および図３に示したように最大Ｖａおよび最小Ｖｂとなる所定のタイミングで取り込み、この取り込まれた電圧信号からコイル７に流れる電流の振幅を算出し、さらに、この電流の振幅から第１の実施の形態と同様にマップ演算してプランジャ１３の位置、ひいてはスプール１１の位置を演算する。すなわち、上記ＰＷＭ回路２０および増幅器２２およびＡ／Ｄ変換器２７で検出手段を構成しており、また、プランジャ位置検出方法においては、上記の誘導起電力を検出する手順が検出ステップとなる。
【００６４】
つまり、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に高精度のプランジャ位置検出が行えることは無論であるが、第１の実施の形態の作用効果に加えて、電圧変換手段ＶＨおよびフィルタ手段を介さないでプランジャ１３の位置を検出することが可能である。
【００６５】
したがって、わざわざ電圧変換手段ＶＨおよびフィルタ手段Ｆを設ける必要もないので、もともと油空圧システムに備えている制御装置、たとえば、車両であれば車両に搭載されているＥＣＵに上記プランジャ位置を演算する演算プログラムを格納しおておけば、システム統合も可能である。
【００６６】
なお、コイル７に流れる電流の振幅をとるために当該電流の最大値と最小値を得るとしているが、最大値と最小値以外に、電流最小値から最大値の範囲内の任意の区間の振幅を採って、この任意区間の振幅からプランジャ位置を検出するとしてもよい。
【００６７】
最後に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態のプランジャ位置検出装置は、ソレノイドの詳しい構成を図示はしないが第２の実施の形態と同様であり、また、第２の実施の形態と異なるのは、コイル７を励磁する電源Ｖｃｃの電圧を制御部３０でモニターしていることである。具体的には、図５に示すように、電源Ｖｃｃの電圧を分圧用抵抗４１，４２で分圧して、この分圧された電圧をＡ／Ｄ変換器５０を介して制御部３０で読み込むようにしてある。
【００６８】
そして、第２の実施の形態と同様に、たとえば、コイル７に流れる電流の振幅を検出し、演算処理することによってプランジャ位置を演算するが、このとき、制御部３０は、電源Ｖｃｃの電圧により補正演算を行う。
【００６９】
電源Ｖｃｃが正常に機能していない、すなわち、出力電圧が安定しなかったり、所定の電圧を出力できなかったりする場合等には、コイルを励磁する励磁電圧値たる電源Ｖｃｃの正確な電圧を制御部３０で把握できるので、この正確な電圧をもとに、コイル７に流れる電流の振幅を補正する。具体的には、コイル７に流れる電流の振幅を電源Ｖｃｃの正常値と正確な電圧値との比により補正して、電源Ｖｃｃが正常であるときに出力されるべきコイル７に流れる電流の振幅を算出し、この算出結果から第１もしくは第２の実施の形態と同様にマップ演算を行うか、マップ自体を電源Ｖｃｃの正常値と正確な電圧値との比により補正してコイル７実際に流れる電流からマップ演算を行うか、または、マップ演算することなしに、補正を加味して都度演算を行うかして正確なプランジャ１３の位置を演算する。
【００７０】
したがって、第３の実施の形態においては、電源Ｖｃｃの電圧変化の影響をも加味してプランジャ位置を検出することが可能であるので、より正確なプランジャ１３の位置を検出することが可能である。すなわち、この第３の実施の形態におけるプランジャ位置検出手段および方法では、第２の実施の形態と同様の作用効果が得られるだけでなく、プランジャ位置検出精度の悪化を防止することができ、バルブ制御に使用される場合には、制御精度の悪化を防止できる。そして、電源Ｖｃｃに安定した電圧供給を可能とするための回路等を設置する必要がないので、簡易かつ安価である。
【００７１】
また、この第３のプランジャ位置検出装置および方法にあっては、特に、電源Ｖｃｃが自動車等のオルタネータやバッテリーであるような自動車等の走行状態や経年劣化により電圧が安定しない環境下での使用に耐えうるようになる。
【００７２】
なお、上記した各実施の形態においては、コイル７に流れる電流の振幅を検出することでプランジャの位置を検出するとしているが、コイル７に流れる電流の最大値を検出して、この電流の最大値からプランジャ等の位置を検出するとしてもよい。
【００７３】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１の実施の形態におけるソレノイドのプランジャ位置検出装置が具現化した流量制御弁の概念図である。
【図２】プランジャが吸引された状態におけるコイルに流れる電流の波形を示す図である。
【図３】プランジャが復帰位置にある状態におけるコイルに流れる電流の波形を示す図である。
【図４】第２の実施の形態におけるソレノイドのプランジャ位置検出装置の概念図である。
【図５】第３の実施の形態におけるソレノイドのプランジャ位置検出装置の概念図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  バルブケース
５  コイルケース
７  コイル
１０  ボルト部材
１１  スプール
１２  ピン
１３  プランジャ
１４，１５  附勢バネ
２０  ＰＷＭ回路
２１  スイッチング素子
２２  増幅器
２３  キャパシタ
２４  抵抗
２５  整流回路
２６  平滑回路
２７，５０  Ａ／Ｄ変換器
３０  制御部
１０１，１０２，１０３，１０４  ポート
１１１，１１２  遮断部
Ａ，Ｂ  ステータ
Ｃ  コイルボビン
Ｆ  フィルタ手段
Ｎ  ナット
Ｐ  パイプ
Ｒ  電流検出用の抵抗
Ｖｃｃ  電源
ＶＨ  電圧変換手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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