JP4463527B2 - 油圧回路の圧力レベルの調整のための比例圧力調整弁 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の上位概念に基づく比例圧力調整弁に関する。

先行技術によれば変速機、特に自動車用自動変速機では油圧回路の圧力が需要指向的に制御される。変速機部品の潤滑油供給の場合は油圧回路の圧力を低く保つことができるが、シフト操作時は例えばシフト要素に急速に給入できるように圧力を急激に引き上げなければならない。

油圧回路の圧力調整のために通常、圧力調整装置が使用される。圧力調整装置はクラッチ操作のための追従すべり弁を制御する。追従すべり弁の制御は圧力調整装置の内部で比例電磁石によって行われる。比例電磁石はとりわけ磁心、磁気コイル及び接極子からなる。この場合比例電磁石によりコイル電流が、出力量である力に比例して制御される。接極子とクラッチ制御のための追従すべり弁は、コイル電流に従って制御される。その結果生じる圧力調整装置の特徴的な磁力−電流特性曲線から、自動変速機の電気油圧式制御でクラッチの適応のために望ましい圧力−電流特性曲線（ｐ／Ｉ特性曲線）が生じる。

供給口と排出口及び絞りの制御のための少なくとも１個の閉鎖手段を備えた弁部と、磁心、磁気コイル及び移動可能に配置された接極子を備えた磁石部とを有する比例圧力調整弁が本件出願人の特許出願に係るドイツ国特許出願公開公報ＤＥ １００ ３４ ９５９ Ａ１により公知である。この場合、球状閉鎖部材を操作する操作要素と接極子が共同で動作する。また絞りの油圧有効断面はおおむね絞り長さ、絞り直径及び絞りの中に入り込む操作部材の部分の直径によって決まり、絞り長さと絞り直径の比は２．０未満である。

別の比例圧力調整弁が本件出願人による国際特許出願に係る国際公開公報ＷＯ９８／４８３３２により公知である。この比例圧力調整弁は少なくとも２個の絞り段を有し、２つの段は可変であり、機械又は油圧作用のもとで油圧半ブリッジの原理に基づき互いに連結され、圧力調整室の入口及び出口絞りとして構成されている。

また固定された比例電磁石、磁気コイル、可動接極子及び所定の制御系によって後続のすべり弁を必要に応じて調節し、こうして油圧回路の圧力を調整する圧力調整装置が出願人のドイツ特許出願公開公報ＤＥ １００ ０３ ８９６ Ａ１により公知である。圧力−電流特性曲線は初めから連続的に上昇する経過を示す。しかし実際には圧力−電流特性曲線の始動時の勾配は運転の必要上極めて大きいから、圧力調整の圧力−電流感度はギヤチェンジの要求に関して改善の余地がある。特に低い負荷、即ち小さな圧力の場合に感度の改善はシフト品質を高めることができる。

シフト品質を改善するために、出願人のドイツ特許出願ＤＥ１０２４４５２７号に関連して、互いに独立に制御される２つのギャップを備えた比例電磁石によって比例圧力調整弁のｐ−Ｉ特性曲線の負荷依存性適応を実現することが提案される。それによれば第１のギャップは誘導磁界により制御される先行技術で公知の可動段部の一部である。この磁界は磁気コイルの電流によって発生され、磁気コイルの内部にある接極子、ケース及び磁心を通る。

ドイツ特許出願第１０２４４５２７号で述べられた解決策の枠内で非磁性付着防止ワッシャによる接極子と磁心の軸方向分離が設けられ、磁界はギャップを通って接極子に達することができる。ここで磁界が磁力を発生し、磁力は接極子に作用し、これを磁力に応じて軸方向に移動させる。こうして比例電磁石又は磁気コイルの無段階電気制御によって接極子又は接極子棒で接極子と結合された制御要素の無段階制御が可能である。さらに第２のギャップにより磁界を意図的に弱めることができる。第２のギャップは、少なくとも２つの部分からなる磁心を使用することによって実現される。その場合第１の部分はケースに固着されており、接極子に固着された接極子棒の周りに同心かつ軸方向移動可能に配置されている。磁心の第２の部分は接極子棒の周りに同軸同心かつ軸方向移動可能に配置され、第１の部分と異なり軸方向移動可能に形成されているから、２つの磁心部分の間のギャップの調整が可能である。このことは、ギャップ幅に依存する磁気抵抗が調整可能であり、このため特に小さな電流値でｐ−Ｉ特性曲線の勾配は比較可能な解決策の場合より小さいが、しかし最適ではないことを意味する。

先行技術によるすべての解決策でｐ−Ｉ特性曲線の経過が特に低い電流値で比較的急斜しているから、シフトの快適性に改善の余地がある。
ドイツ国特許出願公開公報ＤＥ１００３４９５９Ａ１ 国際公開公報ＷＯ９８／４８３３２ ドイツ国特許出願公開公報ＤＥ１０００３８９６Ａ１ ドイツ国特許出願公開公報ＤＥ１０２４４５２７Ａ１

本発明の根底にあるのは、油圧回路、特に自動車の油圧回路の圧力レベルの調整のための比例圧力調整弁において、先行技術を改善する比例圧力調整弁を示す課題である。特にｐ／Ｉ特性曲線の一部が低い電流値で極めてゆるやかな勾配又は高い圧力／電流分解能を持たねばならない。

この課題は請求項１の特徴を有する比例圧力調整弁によって解決される。その他の構成と利点は従属請求項で明らかである。

それによれば油圧回路に配置された制御要素と比例電磁石との間の継手としてタペット押棒を有し、比例電磁石がケース、磁心、接極子及び磁気コイルを具備し、磁気コイルと磁心がケースに固着されており、磁気コイルの空洞部の中で接極子が接極子及び磁心の端面の間の最大可能な磁気有効ギャップに存在する磁力により２つの末端位置の間で軸方向往復動可能である比例圧力調整弁において、接極子の少なくとも一部が磁束に応じて接極子棒に沿って移動し得るように配列され、こうして上記のギャップが拡大され、及び／又は追加の第２のギャップが生じる比例圧力調整弁を提案する。

第１の好ましい実施形態の枠内で、本発明の比例圧力調整弁は、とりわけばね力により予圧された接極子棒上で移動可能な接極子を有する。この場合、電流値が高ければ接極子と磁心の間に設けられたギャップが適当に縮小され、最大電流で先行技術による調整装置と同じ圧力値を与える。こうしてｐ／Ｉ特性曲線の柔軟なスタートが得られるから、低電流領域で特性曲線の勾配が部分的に極めてゆるやかなため、圧力／電流分解能を高めることができる。

本発明に基づく別の実施形態は、接極子が少なくとも２つの接極子部分を有し、第１の部分が接極子棒に固着され、第２の部分が接極子棒に軸方向移動可能に配置された構成になっている。本発明に基づき、２つの部分は弾性部材、とりわけばねによって互いに結合されている。この場合、接極子の第２の部分は弾性部材又はばねの力に抗して予圧されているから、電流又は磁束がさらに増加すると接極子部分がばねの力に抗して移動させられ、２つの接極子部分の間のギャップが減少する。

別の実施形態の枠内では、接極子が接極子棒に沿って移動可能に配置された少なくとも２個の部分からなり、磁心と第１の接極子部分の間の第１のギャップ及び接極子部分の間の第２のギャップを設けた構成になっている。これらのギャップは隣接する部分の間にばね又は弾性部材を使用することによって発生する。この場合、ギャップの大きさを電流に応じて敏感に調整することができるように、異なる弾性を有するばねを使用することが好ましい。

次に添付の図に基づき実例について発明を詳しく説明する。

図１によれば油圧回路の圧力レベルの調整のための本発明に基づく比例圧力調整弁１はケース１０、磁心２、電流（Ｉ）が印加される磁気コイル４、タペット押棒５と結合された接極子３、磁心２に対面する接極子３の端面に設けられた非磁性付着防止ワッシャ１５を備えた比例電磁石を具備し、タペット押棒５の一方の端部は油圧回路に配置された制御要素１３と結合されている。磁気コイル４と磁心２はケース１０に固着されている。磁心２は円周状の磁気制御エッジ１２を有し、磁気コイル４の空洞部の中で接極子３は接極子３と磁心２の間のギャップ１１（第１のギャップ）（図３では符号１４で示す）の内部にある磁力（電流Ｉに応じて変化する）によって２つの末端位置の間で軸方向に往復動させられ、その結果ギャップ１１の大きさが変化するとともに比例圧力調整弁１の絞りないし弁体としての制御要素１３が操作される。以下でギャップ１１は、磁心２と接極子３の相対する端面の間の磁気ギャップである。付着防止ワッシャ１５と磁心２の間の間隔は、ワッシャ１５が非磁性であるから考慮しない。接極子３、３’の端面又は付着防止ワッシャ１５の端面は、磁気ギャップ１１の最大値が現われる末端位置で磁気制御エッジ１２の内部にあっても外部にあってもよい。図１より当業者において自明なように、比例圧力調整弁１は、図示しない油圧回路に接続された１つの入口ポートＰおよび２つの出口ポートＡ，Ｔを有しており、制御要素１３が出口ポートＴへの圧油の流出を調整することによって出口ポートＡから流出する圧油の圧力レベル（ｐ）が電流（Ｉ）に応じて制御される。なお、タペット押棒５には更に制御要素１３’が設けられており、この制御要素１３’は入口ポートＰへの圧油の流入を調整する。

発明の第１の構成によれば接極子３は少なくとも２個の接極子部分３’、３”を有し、第１の部分３’は接極子棒６に固着され、第２の部分３”は接極子棒６に軸方向移動可能に配置されている。

本発明によれば２つの部分３’、３”は弾性部材、とりわけばね７で互いに結合されている。この場合接極子３の第２の部分３”は弾性部材又はばね７の力に抗して予圧されているから、磁束がさらに増加すると接極子部分３”はばね７の力に抗して移動させられ、その際２つの部分３’、３”の間のギャップ８が縮小されるか、又は或るしきい値から閉鎖される。ギャップ８の閉鎖の後、又はギャップの大きさに応じてｐ／Ｉ特性曲線の勾配が急激に上昇するが、低い電流値の場合は漸進的な極めてゆるやかな特性曲線の経過に基づき最適な分解能が得られる。

図２に本発明に基づく比例圧力調整装置又は比例圧力調整弁１の分割された接極子３の２つの実施例を示す。図の左側部分に示した接極子３は図１の接極子に相当する。右側に図示した接極子３は別様に分割されているが、同じく可動の部分３”と接極子棒６に固着された部分３’を含む。前述の付着防止ワッシャは図示の簡略のために示さない。

図３の主題は、接極子３の全体が磁束に応じて弾性部材又はばね７の力に抗し接極子棒６に沿って軸方向に移動し得るように配置された、本発明の特に有利な実施形態である。この場合、ばね７は例えば接極子棒の肩部９に支えられる。この場合も接極子３と磁心２の端面の間に生じるギャップ１４は電流に応じて縮小されるが、完全に閉鎖されることはない。その結果、低電流領域で極めてゆるやかなｐ／Ｉ特性曲線が生じる。

本発明に基づく設計によって、図４のｐ／Ｉ特性曲線を実現することができる。この特性曲線は、低電流領域で勾配が極めてゆるやかな漸進的な経過を有する。最初の圧力上昇が明らかになる代表的な始動電流値は、本発明の比例圧力調整装置の場合約１７０ｍＡである。しかしながら、この値はばね定数及び希望する特性曲線の経過に従って変動することがある。

Ｉ_ｍｉｎ〜４００ｍＡの区間の低電流領域のｐ／Ｉ特性曲線の勾配の模範的な値は０〜４.０bar／Ａである。続いて値は１６.０bar／Ａまで上昇する。本発明により実現される図４のｐ／Ｉ特性曲線と先行技術による圧力調整装置の対応する特性曲線との相違は、図５に示す先行技術の特性曲線（曲線Ａ）と比較すれば明らかである。先行技術によるｐ／Ｉ特性曲線の勾配は全電流区間にわたって通常３〜１０bar／Ａである。

本発明によれば、万一生じうる特性曲線の偏りは組立ラインの最後に行われるキャリブレーションにより、又は運転時は適応により補償することができる。

本発明の第１実施形態に基づく比例圧力調整弁の縦断面図である。 本発明に基づく比例圧力調整弁の接極子の２つの実施形態の概略図である。 本発明に基づく比例圧力調整弁の接極子の別の実施形態の概略図である。 本発明に基づく比例圧力調整弁によって得られる漸進的ｐ／Ｉ特性曲線の図である。 先行技術による比例圧力調整弁のｐ／Ｉ特性曲線の図である。

符号の説明

１ 比例圧力調整弁
２ 磁心
３ 接極子
３’ 接極子の部分
３” 接極子の部分
４ 磁気コイル
５ タペット押棒
６ 接極子棒
７ ばね
８ ギャップ
９ 接極子棒の肩部
１０ ケース
１１ ギャップ
１２ 磁気制御エッジ
１３ 制御要素
１４ 拡大されたギャップ
１５ 付着防止ワッシャ

Claims (4)

1. 油圧回路に接続された入口ポート（Ｐ）および出口ポート（Ａ、Ｔ）を有し、当該油圧回路の圧力レベル（ｐ）を調整するための比例圧力調整弁（１）であって、
   ケース（１０）の中に配置され、磁心（２）と、接極子（３）と、電流（Ｉ）が印加される磁気コイル（４）と、接極子棒（６）とを有する比例電磁石と、
   油圧回路の圧力レベル（ｐ）の調整のために油圧回路に対して絞りとして作用する制御要素（１３）と、
   前記接極子棒（６）と前記制御要素（１３）とを接続する押棒（５）と、を備え、
   前記磁気コイル（４）および前記磁心（２）がケース（１０）に固着され、
   前記接極子（３）が、前記磁気コイル（４）が発生する磁力により２つの末端位置の間で軸方向に往復動可能であり、前記接極子（３）の往復動に伴い前記制御要素（１３）が操作され、かつ、前記接極子（３）および前記磁心（２）の互いに対向する端面の間に形成される第１の磁気ギャップ（１１）が調整されるものにおいて、
   前記接極子（３）は、第２のギャップ（８）を介して軸方向に分割された第１の部分（３’）および第２の部分（３”）を有しており、前記第１の部分（３’）は前記接極子棒（６）に固着されて前記接極子棒（６）と一緒に動くようにされ、かつ、前記第２の部分（３”）は前記磁気コイル（４）が発生する磁力に応じて前記接極子棒（６）に対して軸方向に移動可能であり、
   前記第１の部分（３’）と前記第２の部分（３”）との間に弾性部材（７）が介設されており、前記第２のギャップ（８）が、前記磁力に応じて前記弾性部材（７）の弾性力に抗して調整されるように構成されていることを特徴とする比例圧力調整弁。
2. 前記弾性部材は、前記接極子棒（６）の周りに配置されたばね（７）からなり、前記ばね（７）の一端は前記接極子（３）の第１の部分（３’）に支持され、前記ばね（７）の他端は前記接極子（３）の第２の部分（３”）に支持されていることを特徴とする、請求項１に記載の比例圧力調整弁。
3. 前記磁気コイル（４）に印可される電流（Ｉ）の変化に伴う前記圧力レベル（ｐ）の変化を示す特性曲線の傾斜が、前記電流（Ｉ）の上昇に伴い漸進的に増大することを特徴とする、請求項１に記載の比例圧力調整弁。
4. 前記磁気コイル（４）に印可される電流（Ｉ）の変化に伴う前記圧力レベル（ｐ）の変化を示す特性曲線の傾斜が、全電流範囲の前半では０〜４．０bar／Ａであり、後半では１６bar／Ａにまで至ることを特徴とする、請求項３に記載の比例圧力調整弁。

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