可変力ソレノイド
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可変力ソレノイド（VFS）は、パワートレインのオンボードコントローラから得られる信号（電圧または電流）に比例または反比例して圧力を制御する電気油圧装置である。低流量VFSは、トランスミッションラインの圧力制御やクラッチの適用のための信号レベル装置として使用される。高流量VFSはライン圧力を直接制御するか、ダイレクトシフトクラッチ制御に使用される。VFSはトランスミッションソレノイドの一種である。1つまたは複数のVFSを自動変速機に使用したり、自動変速機バルブボディに取り付けたりすることができる。[ 1 ]
動作原理
可変力ソレノイドには次のものが含まれます。
- バルブとソレノイドの中心軸と一直線に並ぶアクチュエータシャフト
- 電気伝導線の芯
- 誘導磁束の流れを引き起こすワイヤが巻かれた円筒形のコア
- ケースから非機能的（固定）なエアギャップで隔てられたシャフトを駆動し、コアの端から軸方向に移動するアクチュエータ
- アクチュエータシャフトと圧縮スプリングの両端に固定されたベアリング
- 出力流量と圧力を制御するバルブスプール
定常状態では、典型的な VFS の設計意図は、3 つの軸力をバランスさせることによって圧力を制御することです。
- バルブ位置によるスプリングの圧縮によるスプリング力
- ソレノイドコイルを流れる一定電流によって主に生じる磁力
- 制御された流路面積と供給圧力（ライン圧力とも呼ばれる）による圧力
VFSは、これらの力が軸方向に作用するように設計できます。磁力が圧力に反作用する場合、ソレノイドコイルを流れる電流が増加すると、定常状態ではVFS出力圧力が増加します。制御出力圧力は制御電流の増加に伴って増加するため、これは一般に「比例型」VFSと呼ばれます。電流がない場合、この設計では圧力が低くなるため、「ノーマリーロー」ソレノイドとも呼ばれます。磁力が圧力と同じ方向に作用する場合、電流が増加すると制御圧力が低下します。これは「反比例型」または「ノーマリーハイ」ソレノイドとも呼ばれます。
VFSからの出力圧力は、他の力によっても変化します。具体的には、以下のような力があります。
- 油圧または磁気による側面荷重による摩擦
- 破片による摩擦
- 定常状態および動的流れ力
可変圧力制御式電気油圧装置における典型的な設計ミスは、最小作動エアギャップの制御が不十分なことです。このミスが発生すると、高電流かつ作動エアギャップが小さい状態で磁気回路の抵抗が急激に低下し、磁力が急激に上昇します。これは「スタック」バルブとして観察され、圧力は特定の動作点（通常は高ソレノイドの場合は最高圧力、通常は低ソレノイドの場合は最低圧力）までは設計意図通りに動作しますが、その点を超えると、電流をわずかに反転させても期待どおりの圧力変化が得られなくなります。
磁気回路
典型的な磁気回路は、コイル巻線に制御された電流を流すことで駆動され、作動空隙に磁束を発生させます。必然的に、ラジアル方向の力（サイドローディングとも呼ばれます）のみを発生できる円形の空隙が存在します。この2つの空隙が磁気回路の磁気抵抗を支配します。作動空隙に蓄えられたエネルギーの変化率が、軸方向の磁力となります。
参考文献
- ^ Wang, Yanying (2001). 「車両トランスミッションシステムの油圧制御のための可変力ソレノイドとクラッチの動的モデリング」アメリカ制御会議（2001年）議事録3 : 1789–1793 .
- ^ 「有限要素法磁気学」 。 2025年7月13日閲覧。
