NACHITECHNICALREPORT

Components

34B6

Vol.

October/2018■ 新商品・適用事例紹介

自動車用油圧機器製品紹介

機能部品事業「環境負荷低減技術」
Introduction of Environmental Load Reduction
Technologies of Hydraulic Equipment for Automotive〈キーワード〉アキュームレータ用ソレノイドバルブ・低リーク・PBW
リニアソレノイドバルブ・小型化・環境負荷低減技術

カーハイドロリクス事業部／技術部

川 島 康 聡 Yasuaki Kawashima
松 井 健 志 Takeshi Matsui
古 野 貴 広 Takahiro Furuno

自動車用油圧機器製品紹介「環境負荷低減技術」

要旨

排気ガスによる環境汚染や環境負荷物質による人体への悪影響、地球温暖化や化石燃料枯渇による低燃費化のニーズの高まりから、自動車による環境負荷への影響が注目されている。
近年では各自動車メーカーが燃料電池車、電気自動車、ハイブリッド車の開発やガソリン車の燃費改善にしのぎを削っている。
本稿では、自動変速機で使用されるNACHIの自動車用油圧機器の内、アキューム用ソレノイド、パーキング用ソレノイド、リニアソレノイドの環境負荷低減技術について紹介する。

1. アキュームレータ用
ソレノイドバルブの環境負荷低減技術
について
1）アキュームレータ用
ソレノイドバルブとはアキュームレータ用ソレノイドバルブは自動車用自動変速機のアイドリングストップ機構に使用される大流量・低リークのON/OFFソレノイドバルブです。
ATやCVTなどの自動車用自動変速機は、油圧により変速制御を行なっており、その油圧はエンジンのAbstract
Environmental impact from automobiles has
been drawing attention because of the increased
needs for higher fuel efficiency due to harmful
effects on the human body from environmental
pollution caused by exhaust gas and environmentunfriendly substances, global warming anddepletion of fossil fuel.     In recent years, all automobile manufacturers
have been making fierce efforts to develop
fuel-cell, electric and/or hybrid vehicles and/or
to improve fuel efficiency of gasoline vehicles.      The article introduces the NACHI’s
environment load-reducing technology used insolenoid valves for accumulators and parking
brakes and linear solenoid valves used inhydraulic equipment of automotive automatictransmissions.

1

回転で作動するポンプによって供給されています。
停車時にアイドリングストップを行なう場合、エンジンが停止するため、発進する際のクラッチ締結に必要な油圧源をエンジン駆動のポンプとは別に用意する必要が有ります。
NACHIのアキュームレータ用ソレノイドバルブは、走行中のポンプの余剰流量を用いてアキュームレータに油圧を蓄圧しておくことで、発進時に必要な油圧を確保するシステムに使用されており、アキュームレータへの油の供給/放出の制御と、アキュームレータに蓄圧された油圧の保持を行なっています。

2）構造、動作原理
図1にアキュームレータ用ソレノイドバルブの断面押し当てられてシートの穴を塞ぐことで、供給ポートと構造を示します。電磁部は電磁石であり、コイルでACCポート間を遮断し、ACCポートに接続された磁界を発生させることでストッパーとプランジャのアキュームレータに蓄圧された油を保持します。
一方、O N 時 はプランジャが 電 磁 力によって間に電磁力が働き、この力がピンを介してポペットにストッパーに吸着し、ピンを介してポペットを図1の伝わります。
油圧部はポペット弁のシート部が開閉することで、右側方向に動かすことでシート穴が開き、供給ポートと各ポート間の油の流れを制御します。本稿では、
トランス

ACCポート間を連 通させ、アキュームレータへのミッション側のポートを「供給ポート」、アキュームレータ

油の供給や、アキュームレータに蓄えられた油の放出を側のポートを「ACCポート」と呼びます。

行ないます。

OFF時はスプリングの力でポペットがシートにクラッチ供給ポート

プランジャ ピンコイル ストッパー
ガイド

ACCポートアキュームレータ

ポペット シート
ボディ
電磁部
図1

NACHI TECHNICAL REPORT

34B6

Vol.

エンジン
オイルポンプ

油圧部

アキュームレータ用ソレノイドバルブ断面構造

2自動車用油圧機器製品紹介「環境負荷低減技術」

3）アキュームレータ用ソレノイドバルブの環境負荷低減技術
アイドリングストップ機構に使用されるアキューム

流体解 析による油 圧部の形状 最 適化を行ない、レータ用ソレノイドバルブは、アキュームレータに蓄圧開弁時の流体力を70％低減することで、この問題をした油を長時間保持するために低リークであることと、解決し、従来品の10倍以上の大流量化（40L/min）
を発進する際のクラッチ締結をスムーズに行なうために実現しました。

大流量であることが求められます。

さらに、ポペットの形状を開弁時、閉弁時に油圧

NACHIのアキュームレータ用ソレノイドバルブは、力の影 響を受けないバランス構造とすると共に、油圧部にPTFEリングとOリングからなる複合シール

摺動 抵抗の低い複合シールリングの採用により、リングを採用し、低リーク化（1.5cc/min）を実現する

ソレノイドの作 動を阻害するフリクションを抑えてことで、アキュームレータに蓄圧された油の長時間のいます。

保持を可能としています。

上記のフリクションの低減と、磁場解 析によるまた、大流量化を行なうに当たり、ソレノイド開弁

磁 気 回 路 の 最 適 化によって、電 磁 部 の小 型 化

時に油の流れから生じる圧力差によって閉弁方向に（φ34）と、ソレノイド作動時の消費電力の低減を作用する流 体 力が増 加する問 題 が 生じますが、実現しています。

磁場解析により、磁気回路を最適化し、作動時の消費電力低減

複合シールリングを採用し、低リーク＋低摺動抵抗を実現
0リング

流体解析により、油圧部の形状を最適化し大流量＋流体力の低減を実現

PTFEリング（摺動抵抗低減）

ポペットをバランス構造とし、油圧力の影響を低減
図23

アキュームレータ用ソレノイドバルブ環境負荷低減技術

2. 永久磁石内蔵型ソレノイド・アクチュエータの環境負荷低減技術について
1）ソレノイド・アクチュエータとはATやCVTのシフト操作部などにおいて、可動部の3）永久磁石内蔵型ソレノイド・アクチュエータの環境負荷低減技術

ロック用にソレノイドを用いた直動アクチュエータがNACHIが開発した永久磁石内蔵型ソレノイド（図3）使用されています。走行中の誤作動を避けるためのでは、永久磁石の磁力とコイルの磁力を対抗させず、安全機能用や、パーキングレンジやDレンジのシフトコイルの磁力で永久磁石の磁力の通り道を切りモードの切り替え制御用など、様々な用途に使うことが替える方式を採用しました。これにより、図4に示すできます。

ように、従来品ではコイルの電流を過剰に増やしてアクチュエータとしてソレノイドを使用する場 合、いくと、一度減少していた吸引力が、再度上昇する

通常は動作し、動作状態を保持したいときに通電し、ため、使用できる電流域が狭いという課題があった

動 作を必 要としないときは非 通 電 状 態となりまのに対し、NACHI開発品はコイル電流の増加にす。つまり荷重が必要なときは、その必要な時間の対する吸引力の再上昇を低減しており、使用可能な間、連続して通電しなければならず、荷重を発生し電流域が広く、電流制御などの複雑な制御を用いたつづける間、電力を消費することになります。

ドライバによる駆動を必要としない構造となっています。

荷重発生状態を長く継 続しなければいけない

これにより、これまで採用が困難であった使用用途においては、上記のように通電しないと荷重が用途にも永久磁石内蔵型のソレノイド・アクチュエータを発生しない構造は無駄が多く、効率が悪い場合が使用いただくことが可能となり、消費電力の低減をあります。

実現しています。

2）永久磁石内蔵型ソレノイド・アクチュエータの構造、動作原理参考に、シフトモードを制御するパーキングバイワイヤ機構への使用例を図5に示します。

上記の課題をクリアするためには、ソレノイドの内部に永久磁石を内蔵する構造をとるのが一般的となります。永久磁石を内蔵することにより、通電しない状態で荷重を発生させ続けることが可能となり、荷重が必要ないときは、コイルに通電し、逆方向に磁界を働かせることで内部の永久磁石の力を弱める磁石搭載ことができます。

図3

しかしこの構造では、コイルの磁界が打ち消しのソレノイド外観ために必要とする量よりも過剰に強すぎた場合は、コイルの磁界で再度荷重が発生するという問題が従来品

さらに、永久磁石は温度によって、その磁界の強さが変化する特性を持っています。そのため、対抗吸引力あります。

NACHI品させるコイルの磁界の強さは、温 度によって都度増減させる必要があり、非常に使いにくいものとなってコイル電流いました。
図4

NACHI TECHNICAL REPORT

34B6

Vol.

電流に対する吸引力特性4自動車用油圧機器製品紹介「環境負荷低減技術」

スプリング

パーキング
ロッドへ接続

ピストン&ローラ
ソレノイド

油圧

図5

パーキングバイワイヤ機構への使用例3. リニアソレノイドバルブの環境負荷低減技術について
1）リニアソレノイドバルブとはATやCVTなどの自動車用自動変速機は、変速制御のため油圧が使用されています。油圧によりクラッチ締結やCVTのベルト狭圧、トルクコンバータのロックアップを制御するためリニアソレノイドバルブが使われています。
リニアソレノイドバルブの応答性やリーク、耐振動性などの油圧特性は、スムーズな変速や燃費、乗り心地に影響するため、自動変速機を構成する重要な部品の一つです。

2）構造、動作原理
リニアソレノイドバルブはエンジンで駆動したポンプで発生させた油圧を、電流に応じた必要な圧力に減圧制御しています。

パーのギャップを埋めようとする電磁力がプランジャに働き、この力が油圧部側に伝わります。油圧部は、スリーブと呼ばれる円筒の中空形状部品とその中にすきま嵌合されるスプールで構成されており、2部品の嵌合長さを変化させることで絞り量と漏れ量を調整し、出力圧制御を行なっています。
また、フィードバックポートは、制御ポートから出力される油圧の一部を入力することで、外乱に対する出力圧のずれをフィードバックし、調整する機能を有しています。
フィードバック 制御 供給
ポート ポート ポート
スプール スリーブ
プランジャ コイル ストッパー
ボディ

その構造は、図6に示すように電磁部と油圧部で構成されています。電磁部は電磁石であり、コイルで軸受発 生させた磁界を、磁気回路を構成するボディ、プランジャ、ストッパーに流すと、プランジャとストッ

電磁部

図65

ドレン
油圧部

リニアソレノイドバルブ断面構造

3）リニアソレノイドバルブ環境負荷低減技術
今回新たに開発したリニアソレノイドバルブは小型

低リーク化については、リニアソレノイドバルブは、軽量化および、低リーク化により、環境負荷低減を油圧部のスリーブ、スプールをすきま嵌合させ圧力実現しています。

調整を行なっているため、必ずすきまから油漏れが小型軽量化については、リニアソレノイドは前述の発生します。バルブクリアランスを縮小することでリーク通り、電磁部と油圧部で構成されていますが、製品低減が可能ですが、スティックなどの異物リスクが重量は電磁部がその約7割を占めています。今回懸念されます。このため、バルブクリアランスとスプール

新たに開発したリニアソレノイドは、電磁部を軸受構造アルマイトの表面処理設定を最適化し、低リーク化とから新設計の摺動 構造へ刷新することで、ストッ耐異物性が両立する最適バルブクリアランスを実現

パー、プランジャの同軸精度改善と磁路面積拡大をしています。

行なっています。

これにより、耐異物性は従来品同等を確保しつつ、このように磁気効率を改善することで、同等の油圧制御性能を維持しながら10%の小型化と17%のエネルギー損失 低減となるリーク量の50%低減を達成しています。

軽量化を達成しています。

φ29φ26

ストッパー磁路断面拡大

軸受による片持構造
同軸悪い

ピン圧入による両持構造
同軸良い

従来軸受電磁部

金属摺動電磁部（開発品）

図7

NACHI TECHNICAL REPORT

34B6

Vol.

電磁部構造

6

4. まとめ
以上、紹介してきたように、NACHIでは自動車用
油 圧機 器において環 境 負荷 低 減の技 術開発をすすめています。
今後もこのとり組みを継 続させ、さらに油圧を使用しない電磁アクチュエータを含めて省エネル
ギーに対 応し、お客 様のニーズと信 頼に応えていきたいと考えています。

NACHI TECHNICAL REPORT

Vol.34B6

October / 2018〈発行〉2018 年 10 月 15 日
株式会社 不二越 技術開発本部
富山市不二越本町 1-1-1 〒 930-8511
Tel.076-423-5118  Fax.076-493-5213