(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドが励磁されることにより電磁力の作用で一方向へ移動させられる可動子と、
該可動子の前記一方向側に該可動子に対して当接、離間可能に配設され、該可動子に押されて該一方向へ移動させられる弁体と、
該弁体を前記一方向と反対の戻り方向へ付勢し、前記ソレノイドの非励磁に伴って前記可動子を該弁体と共に該戻り方向へ移動させる戻しスプリングと、
該戻しスプリングの付勢力に従って前記弁体を介して前記戻り方向へ移動させられる前記可動子に当接して移動端を規定するストッパと、
を有するソレノイドバルブの前記弁体がスティックしているか否かを検出するスティック検出方法であって、
前記ストッパと前記可動子との当接の有無を電気的に検知するための当接検知用電気回路を有し、
前記ソレノイドの励磁によって前記可動子に印加される駆動力が、前記戻しスプリングの付勢力に抗して該可動子を前記弁体と共に前記一方向へ移動させることができる駆動力よりも小さい予め定められた第１判定値以下で、且つ該戻しスプリングの付勢力が作用していない場合に該可動子を該一方向へ移動させることができる値の時に、前記当接検知用電気回路によって前記当接を検知できない場合には、前記弁体がスティックしていると判断する
ことを特徴とするソレノイドバルブのスティック検出方法。
【請求項２】
前記ソレノイドの励磁によって前記可動子に印加される駆動力が、前記戻しスプリングの付勢力に抗して該可動子を前記弁体と共に前記一方向へ移動させることができる予め定められた第２判定値以上の時に、前記当接検知用電気回路によって前記当接を検知できた場合には、前記弁体がスティックしていると判断する
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スティック検出方法。
【請求項３】
前記当接検知用電気回路は、前記ストッパと前記可動子との当接部分を通して電気を通電させるもので、該当接が解除されることによって通電が遮断される
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バルブのスティック検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はソレノイドバルブに係り、特に、その弁体のスティックを検出する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
(a) ソレノイドが励磁されることにより電磁力の作用で一方向へ移動させられる可動子と、(b) その可動子の前記一方向側に配設され、その可動子に押されてその一方向へ移動させられる弁体と、(c) その弁体を前記一方向と反対の戻り方向へ付勢し、前記ソレノイドの非励磁に伴って前記可動子をその弁体と共にその戻り方向へ移動させる戻しスプリングと、を有するソレノイドバルブが、各種の油空圧回路の切換弁や開閉弁、圧力制御弁、流量制御弁などに使用されている。特開平８−２９３４１４号公報に記載のソレノイドバルブはその一例で、車両用自動変速機の変速制御に用いられるものであり、ソレノイドの励磁、非励磁により油圧回路を切り換えて変速を行うようになっている。また、ソレノイドの断線や短絡などの異常を電気的に検知して、ソレノイドバルブの故障を検出するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のソレノイドバルブにおいては、異物の噛み込みなどによって弁体の移動が機械的に損なわれるスティック（移動不良）による故障を検出することができなかった。
【０００４】
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、ソレノイドバルブのスティックによる故障についても簡単に検出できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) ソレノイドが励磁されることにより電磁力の作用で一方向へ移動させられる可動子と、(b) その可動子の前記一方向側にその可動子に対して当接、離間可能に配設され、その可動子に押されてその一方向へ移動させられる弁体と、(c) その弁体を前記一方向と反対の戻り方向へ付勢し、前記ソレノイドの非励磁に伴って前記可動子をその弁体と共にその戻り方向へ移動させる戻しスプリングと、(d) その戻しスプリングの付勢力に従って前記弁体を介して前記戻り方向へ移動させられる前記可動子に当接して移動端を規定するストッパと、を有するソレノイドバルブの前記弁体がスティックしているか否かを検出するスティック検出方法であって、(e) 前記ストッパと前記可動子との当接の有無を電気的に検知するための当接検知用電気回路を有し、(f) 前記ソレノイドの励磁によって前記可動子に印加される駆動力が、前記戻しスプリングの付勢力に抗してその可動子を前記弁体と共に前記一方向へ移動させることができる駆動力よりも小さい予め定められた第１判定値以下で、且つその戻しスプリングの付勢力が作用していない場合にその可動子をその一方向へ移動させることができる値の時に、前記当接検知用電気回路によって前記当接を検知できない場合には、前記弁体がスティックしていると判断することを特徴とする。
第２発明は、第１発明のソレノイドバルブのスティック検出方法において、前記ソレノイドの励磁によって前記可動子に印加される駆動力が、前記戻しスプリングの付勢力に抗してその可動子を前記弁体と共に前記一方向へ移動させることができる予め定められた第２判定値以上の時に、前記当接検知用電気回路によって前記当接を検知できた場合には、前記弁体がスティックしていると判断することを特徴とする。
【０００８】
第３発明は、第１発明または第２発明のソレノイドバルブのステッィク検出方法において、前記当接検知用電気回路は、前記ストッパと前記可動子との当接部分を通して電気を通電させるもので、その当接が解除されることによって通電が遮断されることを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】
第１発明では、正常であればソレノイドが非励磁の時に可動子とストッパとは当接状態に保持され、ソレノイドが励磁されるとその当接が解除される一方、弁体が移動ストロークの途中や一方向の移動端でスティックした場合には、戻しスプリングの付勢力が可動子に作用しなくなるため、ソレノイドが非励磁になっても可動子は必ずしもストッパに当接しなくなり、ソレノイドの励磁によって可動子に印加される駆動力が、戻しスプリングの付勢力に抗して可動子を弁体と共に一方向へ移動させることができる駆動力よりも小さい予め定められた第１判定値以下の時に、当接検知用電気回路によって可動子とストッパとの当接を検知できない場合には、スティックと判断することができる。特に、第１判定値以下で且つ戻しスプリングの付勢力が作用していない場合にその可動子をその一方向へ移動させることができる値の時に当接を検知できない場合にスティックと判断するため、何等かの原因で可動子がストッパに当接している場合でも可動子を確実にストッパから離間させて当接を解除し、弁体のスティックを検出することができる。
第２発明は、弁体が戻り方向側の移動端でスティックした場合を考慮したもので、その場合はソレノイドの励磁に拘らず可動子とストッパとの当接が維持されるため、ソレノイドの励磁によって可動子に印加される駆動力が、戻しスプリングの付勢力に抗して可動子を弁体と共に一方向へ移動させることができる予め定められた第２判定値以上の時に、当接検知用電気回路によって可動子とストッパとの当接を検知できた場合には、弁体がスティックしていると判断できる。これにより、弁体が移動ストロークの何処でスティックしても確実にそのスティックを検出できるようになる。
【００１２】
第３発明の当接検知用電気回路は、当接部分を通して電気を通電させるもので、その通電が遮断されることによって当接の解除（離間）を検知するものであり、前記ストッパおよび可動子の当接部分を構成する部材を導電性材料で構成するとともに、電気を通電するための接続端子などを設ける一方、必要に応じて絶縁材料などで所定部分を絶縁すれば良く、高い信頼性で当接の有無を容易に検知できるとともに、圧力センサなどを用いる場合に比較して簡単且つ安価に構成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明のソレノイドバルブは、ソレノイドの励磁電流がデューティ制御などで連続的に変化させられることにより、弁体の位置が連続的に変化して流路の開度を連続的に変化させるリニアソレノイドバルブ、例えば圧力制御弁や流量制御弁などに好適に適用されるが、励磁電流をＯＮ、ＯＦＦするだけのＯＮ−ＯＦＦ弁、すなわち可動子や弁体が一方向側の移動端と戻り方向側の移動端との間を往復移動するだけの開閉弁や切換弁などにも適用され得る。また、油圧回路用のものでも空気圧回路用のものでも良い。
【００１４】
弁体は、例えば可動子と共に一直線方向へ移動させられるスプールやボールが好適に用いられるが、一軸心まわりに回転させられるものなど、種々の態様が可能である。また、弁体と可動子との間に、常にはそれ等と一体的に移動する中間部材が介在させられていても良い。
【００１５】
弁体を戻り方向へ付勢する戻しスプリングは、圧縮コイルスプリングなどのばね部材が好適に用いられるが、ゴム等の他の弾性部材、或いはエアスプリングなど流体圧に基づいて付勢力を発生するものなど、種々の態様が可能である。
【００１６】
当接検知用電気回路は、例えば第３発明のように単に当接部分を通して通電させるだけのものが好適に用いられるが、圧力センサや歪みセンサなどを利用することも可能で、当接の有無を検知できる種々の態様を採用できる。当接検知用電気回路には、例えばスティックを検出するためのコントローラなどに接続される接続端子や接続コードなどの接続具が設けられる。
【００１８】
本発明は、可動子の移動端がストッパによって規定され、そのストッパと可動子との当接の有無を当接検知用電気回路により検知するようになっておれば良いが、例えばＯＮ−ＯＦＦ弁など両移動端が一対のストッパによって規定される場合には、可動子および弁体と一対のストッパとの当接の有無をそれぞれ検知する一対の当接検知用電気回路を設け、その両方の当接の有無とソレノイドの励磁状態とに基づいてスティックを判断するように構成することもできる。更に、可動子と弁体との当接の有無を検知する当接検知用電気回路を併せて設けて、その当接の有無から弁体のスティックを検出することも可能である。
【００２０】
ソレノイドの励磁によって可動子に印加される駆動力は、ソレノイドの励磁電流の大きさに対応し、例えば励磁電流をデューティ制御する場合にはそのデューティ比に対応する。
【００２１】
前記第１判定値は、戻しスプリングの付勢力に抗して可動子を弁体と共に一方向へ移動させることができる駆動力よりも小さく、正常であれば可動子とストッパとの当接が維持される値である。但し、戻しスプリングの付勢力が可動子に作用していなくても、何等かの原因で可動子がストッパに当接する可能性があるため、戻しスプリングの付勢力が作用していない場合に可動子を一方向へ移動させることができる比較的小さな値を設定し、可動子を確実にストッパから離間させて当接の解除を検知できるようにする。
【００２３】
前記第２判定値は、戻しスプリングの付勢力に抗して可動子を弁体と共に一方向へ移動させることができる駆動力で、正常であれば可動子とストッパとの当接が確実に解除される値であり、励磁電流をＯＮ、ＯＦＦするだけのＯＮ−ＯＦＦ弁の場合は、励磁電流のＯＮを第２判定値以上と判断しても良い。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明とは別の方法でスティックを検出するソレノイドバルブ１０の断面図で、参考例として説明するものであり、バルブボディ１２には弁体としてスプール１４が軸方向の移動可能に配設されており、ソレノイド３０の励磁により可動子３２を介して図の左方向へ移動させられることにより、流入ポート１６と出力ポート１８、ドレーンポート２０との流通面積が変化させられ、出力ポート１８から出力される作動油の油圧が変化させられる。出力ポート１８から出力された作動油は、フィードバック室２２に供給され、スプール１４を図の左方向へ押圧する一方、スプール１４はばね受け２４との間に配設された圧縮コイルスプリング２６により図の右方向へ付勢されており、上記ソレノイド３０の励磁によってスプール１４に印加される駆動力、フィードバック室２２内の油圧、および圧縮コイルスプリング２６の付勢力が釣り合うように、駆動力に対応するソレノイド３０の励磁電流Ｉの大きさに応じてスプール１４の軸方向位置、更には出力油圧が連続的に調整される。すなわち、本参考例のソレノイドバルブ１０は、ソレノイド３０の励磁電流Ｉがデューティ制御などで連続的に変化させられることにより、スプール１４の位置が連続的に変化して出力油圧を連続的に変化させる圧力制御用のリニアソレノイドバルブで、車両用の自動変速機の油圧回路等に用いられるものである。
【００２６】
上記圧縮コイルスプリング２６は戻しスプリングに相当するもので、ソレノイド３０の励磁によって可動子３２と共に一方向（図の左方向）へ移動させられるスプール１４を、反対の戻り方向（図の右方向）へ付勢し、常にはスプール１４を可動子３２に当接させるとともに、ソレノイド３０の非励磁に伴って可動子３２をスプール１４と共にその戻り方向へ移動させる。ソレノイド３０は円筒形状を成していて、有底円筒形状の外側ケース３４および円筒形状の内側ケース３６の間の円環状の空間内に配置されているとともに、可動子３２は内側ケース３６の内周面に摺接する状態で軸方向の移動可能に配設されており、ソレノイド３０の非励磁に伴って外側ケース３４の底部３４ａに当接する原位置まで戻される。内側ケース３６は外側ケース３４の底部３４ａ等に当接する状態で一体的に固定されているとともに、外側ケース３４は、バルブボディ１２に一体的に固定されている保持ブロック３８内に一体的に保持されている。
【００２７】
ソレノイド３０には一対の接続端子４０ａ、４０ｂが設けられ、それ等の接続端子４０ａ、４０ｂを介してコントローラ４２に接続されて、励磁電流Ｉが制御されるようになっている。また、前記外側ケース３４には接続端子４４ａが設けられている一方、ばね受け２４には接続端子４４ｂが設けられており、それ等の接続端子４４ａ、４４ｂを介してコントローラ４２に接続されるとともに、その接続端子４４ａと４４ｂとの間の通電の可否によりスプール１４のスティックが検出されるようになっている。すなわち、外側ケース３４、内側ケース３６、および可動子３２は、互いに接触しているとともに何れも導電性材料にて構成されている一方、スプール１４、圧縮コイルスプリング２６、およびばね受け２４も、互いに接触しているとともに何れも導電性材料にて構成されており、且つスプール１４は圧縮コイルスプリング２６によって通常は可動子３２に当接させられているため、接続端子４４ａと４４ｂとの間は通常は通電可能である。しかし、異物の噛み込みなどでスプール１４が移動不能（スティック）になると、圧縮コイルスプリング２６の付勢力が可動子３２に作用しなくなり、ソレノイド３０の非励磁により可動子３２は自由状態となってスプール１４から離間し、接続端子４４ａと４４ｂとの間の通電が不可になるため、その通電の可否によりスプール１４のスティックを検出することができるのである。可動子３２は、内側ケース３６に接触していて軸方向の摺動抵抗が存在するが、スプール１４との接触は不安定で、僅かな振動などでスプール１４から離間し、通電が遮断される。本参考例では、接続端子４４ａと４４ｂとの間の電気経路を形成している外側ケース３４、内側ケース３６、可動子３２、スプール１４、圧縮コイルスプリング２６、およびばね受け２４によって当接検知用電気回路５０が構成されている。なお、バルブボディ１２や保持ブロック３８は、アルミニウム等の絶縁材料にて構成されている。
【００２８】
図２は、上記スティックの検出方法を説明するフローチャートで、コントローラ４２の信号処理によって実行されるものであり、ステップＳ１では接続端子４４ａと４４ｂとの間が通電可能か否かを判断し、通電が不可（ＯＦＦ）の場合、すなわち可動子３２とスプール１４とが離れている場合には、ステップＳ２でスプール１４がスティックしていると判断する。
【００２９】
このように、本参考例のソレノイドバルブ１０は、当接検知用電気回路５０によりスプール１４と可動子３２との当接の有無を検知し、当接していない場合にはスプール１４がスティックしていると判断するため、スプール１４のスティックを容易に検出することができる。
【００３０】
また、本参考例の当接検知用電気回路５０は、スプール１４と可動子３２との当接部分を通して電気を通電させるもので、その通電の可否により当接の有無を検知するため、高い信頼性で当接の有無を容易に検知できるとともに、圧力センサなどを用いる場合に比較して簡単且つ安価に構成される。
【００３１】
次に、本発明の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前記参考例と実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００３２】
図３のソレノイドバルブ６０は、ソレノイド３０のケース６２に絶縁材料６４を介してストッパ６６が取り付けられ、可動子３２に一体に設けられた突起３２ａと当接させられることにより、その可動子３２の戻り方向（図の右方向）の移動端が規定されるようになっている。また、可動子３２は、放射状に複数（例えば３〜４箇所程度）の支持部が設けられた板ばね６８により、軸方向（図の左右方向）の移動が許容される状態でソレノイド３０と略同心に位置決めされている。
【００３３】
そして、ストッパ６６に接続端子７０ａが設けられている一方、ケース６２に接続端子７０ｂが設けられ、それ等の接続端子７０ａ、７０ｂを介してコントローラ４２に接続されるとともに、その接続端子７０ａと７０ｂとの間の通電の可否およびソレノイド３０の励磁状態に基づいてスプール１４のスティックが検出されるようになっている。すなわち、可動子３２、ケース６２、ストッパ６６、板ばね６８は何れも導電性材料にて構成されているとともに、ケース６２、板ばね６８、および可動子３２は、板ばね６８のカシメなどで一体的に接続されており、且つ可動子３２は圧縮コイルスプリング２６によって戻り方向へ付勢されているため、ソレノイド３０が非励磁の時には通常は可動子３２がストッパ６６に当接させられて接続端子７０ａと７０ｂとの間は通電可能となる一方、ソレノイド３０が励磁されて圧縮コイルスプリング２６の付勢力に抗して可動子３２がスプール１４と共に一方向（図の左方向）へ移動し始めると、ストッパ６６から離間して接続端子７０ａと７０ｂとの間の通電が遮断される。図４は、正常時における接続端子７０ａと７０ｂとの間の通電の可否と、ソレノイド３０の励磁電流Ｉとの関係を示す図で、励磁電流Ｉｂにおいて、可動子３２は圧縮コイルスプリング２６の付勢力に抗してストッパ６６から離間し始める。
【００３４】
しかしながら、スプール１４が移動ストロークの途中や一方向の移動端でスティックした場合には、圧縮コイルスプリング２６の付勢力が可動子３２に作用しなくなり、ソレノイド３０が非励磁になっても可動子３２はストッパ６６に当接しなくなる。このため、ソレノイド３０の励磁電流Ｉが予め定められた第１判定値Ｉａ以下でも、接続端子７０ａと７０ｂとの間の通電が不可の場合にはスティックと判断することができる。第１判定値Ｉａは、圧縮コイルスプリング２６の付勢力に抗して可動子３２を一方向へ移動させることができる電流値、すなわち前記励磁電流Ｉｂよりも小さく、正常であれば可動子３２とストッパ６６との当接が維持される値であり、本実施例では図４に示すように励磁電流Ｉｂと０との間の所定の電流値が設定されている。
【００３５】
また、スプール１４が、図３に示す戻り方向側の移動端でスティックした場合には、ソレノイド３０の励磁に拘らず可動子３２とストッパ６６との当接が維持されるため、ソレノイド３０の励磁電流Ｉが予め定められた第２判定値Ｉｃ以上でその当接が維持される場合、すなわち接続端子７０ａと７０ｂとの間の通電が可能な場合も、スティックと判断することができる。第２判定値Ｉｃは、圧縮コイルスプリング２６の付勢力に抗して可動子３２を一方向へ移動させることができる電流値、すなわち前記励磁電流Ｉｂよりも大きく、正常であれば可動子３２とストッパ６６との当接が確実に解除される値であり、本実施例では図４に示すように励磁電流Ｉｂよりも大きい所定の電流値が設定されている。
【００３６】
図５は、上記スティックの検出方法を具体的に説明するフローチャートで、コントローラ４２の信号処理によって実行されるものであり、ステップＲ１では励磁電流Ｉが第１判定値Ｉａ以下か否かを判断し、Ｉ≦Ｉａの場合にはステップＲ２で接続端子７０ａと７０ｂとの間が通電可能か否かを判断する。励磁電流Ｉはコントローラ４２によって制御されるもので、例えばデューティ制御のデューティ比などを用いることもできる。そして、通電が不可（ＯＦＦ）の場合、すなわち可動子３２とストッパ６６とが離れている場合には、ステップＲ３でスプール１４がスティックしていると判断する。
なお、圧縮コイルスプリング２６の付勢力が可動子３２に作用していなくても、何等かの原因で可動子３２がストッパ６６に当接する可能性があるため、励磁電流Ｉが上記第１判定値Ｉａ以下で且つ圧縮コイルスプリング２６の付勢力が作用していない場合に可動子３２を一方向へ移動させることができる値の時に、ステップＲ２以下を実行して通電可能か否かを判断すれば、可動子３２を確実にストッパ６６から離間させてスティックを検出することが可能で、その場合が本発明の実施例である。
【００３７】
また、ステップＲ１の判断がＮＯ（否定）の場合、すなわち励磁電流Ｉが第１判定値Ｉａより大きい場合には、ステップＲ４で励磁電流Ｉが第２判定値Ｉｃ以上か否かを判断し、Ｉ≧Ｉｃの場合にはステップＲ５で接続端子７０ａと７０ｂとの間の通電が可能か否かを判断する。そして、通電が可能（ＯＮ）の場合、すなわち可動子３２が未だストッパ６６に当接している場合には、ステップＲ３でスプール１４がスティックしていると判断する。なお、ソレノイド３０の断線など電気系統の故障は別の方法で検出されるようになっており、電気系統が故障していない場合に可動子３２とストッパ６６とが当接している場合はスティックと判断できる。
【００３８】
この実施例では、接続端子７０ａと７０ｂとの間の電気経路を形成しているストッパ６６、可動子３２、板ばね６８、およびケース６２によって当接検知用電気回路７２が構成されている。
【００３９】
このように本実施例においても、ストッパ６６と可動子３２との当接の有無を当接検知用電気回路７２によって検知することにより、その当接の有無とソレノイド３０の励磁状態とに基づいてスプール１４のスティックを容易に検出することができる。
【００４０】
また、当接検知用電気回路７２は、可動子３２とストッパ６６との当接部分を通して電気を通電させるもので、その通電の可否により当接の有無を検知するため、高い信頼性で当接の有無を容易に検知できるとともに、圧力センサなどを用いる場合に比較して簡単且つ安価に構成される。
【００４１】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、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】  本発明とは別の方法でスティックを検出するソレノイドバルブを参考として説明する断面図である。
【図２】図１のソレノイドバルブのスティック検出方法を説明するフローチャートである。
【図３】  本発明方法に従ってスティックを検出することができるソレノイドバルブの断面図である。
【図４】図３のソレノイドバルブにおける可動子とストッパとの当接状態（通電のＯＮ、ＯＦＦ）と、ソレノイドの励磁状態との関係を示す図である。
【図５】図３のソレノイドバルブのスティック検出方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１４：スプール（弁体）    ２６：圧縮コイルスプリング（戻しスプリング）    ３０：ソレノイド    ３２：可動子    ６０：ソレノイドバルブ    ６６：ストッパ    ７２：当接検知用電気回路    Ｉ：励磁電流（駆動力）    Ｉａ：第１判定値    Ｉｃ：第２判定値
【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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