(57)【要約】【課題】スプールを駆動機構によってスムーズに軸方向に駆動することを可能とした油圧制御装置を提供する。【解決手段】スプール挿入孔２１が内部に形成され、このスプール挿入孔２１に連通する入力ポート２３ａ、出力ポート２３ｂ、および、ドレインポート２３ｃが設けられたバルブスリーブ２０と、スプール挿入孔２１に軸方向にスライド自在に挿入され、この軸方向の移動によって、各ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃ間の連通と遮断を行うスプール３０と、スプール３０を軸方向の両方向に駆動する駆動機構４０と、を備え、駆動機構４０が、ボールねじ５１と、このボールねじ５１のねじ軸５１ａまたはナット５１ｂを軸周りに回転駆動する電動モータ４２と、を有し、ねじ軸５１ａとナット５１ｂを軸方向に対して相対傾斜可能な構成とした油圧制御装置を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプール挿入孔（２１）が内部に形成され、このスプール挿入孔（２１）に連通する入力ポート（２３ａ）、出力ポート（２３ｂ）、および、ドレインポート（２３ｃ）が設けられたバルブスリーブ（２０）と、
前記スプール挿入孔（２１）に軸方向にスライド自在に挿入され、この軸方向の移動によって、前記各ポート（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）間の連通と遮断を行うスプール（３０）と、
前記スプール（３０）を軸方向の両方向に駆動する駆動機構（４０）と、
を備え、
前記駆動機構（４０）が、ボールねじ（５１）と、このボールねじ（５１）のねじ軸（５１ａ）またはナット（５１ｂ）を軸周りに回転駆動する電動モータ（４２）と、を有し、前記ねじ軸（５１ａ）と前記ナット（５１ｂ）を軸方向に対して相対傾斜可能な構成とした油圧制御装置。
【請求項２】
前記ボールねじ（５１）が、循環列を１本のみ有するコマ方式のボールねじ（５１）であって、前記相対傾斜が、前記循環列を支点としてなされるようにした請求項１に記載の油圧制御装置。
【請求項３】
前記スプール（３０）に、前記バルブスリーブ（２０）に対する軸周りの回転を阻止する回転阻止部材（３３）を設けた請求項１または２に記載の油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｖベルト式無段変速機の変速比切替用シリンダや、オートマチック・トランスミッションのクラッチを油圧制御する際に用いられる油圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｖベルト式無段変速機（ＣＶＴ）の変速比切替用シリンダや、オートマチック・トランスミッション（ＡＴ）のクラッチを油圧制御する際に用いられる油圧制御装置として、油圧ポンプから送られた作動油をＣＶＴやＡＴに送る入力ポートおよび出力ポートと、ＣＶＴなどに送った作動油をオイル溜まりに戻すドレインポートが形成されたバルブスリーブに、通油路が形成されたスプールを挿通し、バルブスリーブ内でスプールを軸方向に駆動して、油圧ポンプ、ＣＶＴなど、および、ドレイン管との間の流路の切り替えを行うタイプのものが採用されることがある。このスプールを軸方向に駆動する手段として、特許文献１に示すソレノイド式や、特許文献２に示す電動アクチュエータ式が採用されることが多い。
【０００３】
特許文献１に記載のソレノイド式の油圧制御装置（スプールバルブ装置）は、スプールの一端側にソレノイドの駆動軸を当接させるとともに、このスプールの他端側に付勢部材を設けた構成となっている（特許文献１の図３参照）。ソレノイドを駆動して付勢部材の付勢力に抗して駆動軸を突出すると、スプールが駆動軸の突出方向に移動する。この移動に伴って、入力ポートと出力ポートとの間の流路が開通して、ＣＶＴなどに油圧ポンプからの油圧が伝達され、これにより低速ギアから高速ギアへの切り替えが行われる。その一方で、ソレノイドへの通電を遮断すると、付勢部材の付勢力によってスプールがその付勢方向に移動する。この移動に伴って、出力ポートとドレインポートとの間の流路が開通して、ＣＶＴなどの装置に送られた油圧が逃がされ、高速ギアから低速ギアへの切り替えが行われる。
【０００４】
また、特許文献２に記載の電動アクチュエータ式の油圧制御装置（射出制御装置）は、スプールの一端側に電動アクチュエータの駆動軸を固定した構成となっている（特許文献２の図４参照）。電動アクチュエータを駆動してその駆動軸を軸方向に進退すると、これに伴って、スプールも軸方向に進退（押し込み、および、引き抜き）する。この進退に伴って、油圧ポンプ、ＣＶＴなどの装置、および、ドレイン管との間の流路が切り替わり、高速ギアと低速ギアとの間の切り替えが行われる。電動アクチュエータの駆動軸へのスプールの固定に際しては、両者を圧入などの方法で軸方向および径方向の両方においてガタつきなく行われるのが通常である。両者の間でガタつきがあると、走行中の車体の振動やスプールの押し込みまたは引き込みの際にバックラッシュが生じ、スプールの軸方向位置が正確に定まらず、変速のスムーズ性が低下する虞があるためである。
【０００５】
特許文献２に係る油圧制御装置の電動アクチュエータには、例えば、特許文献３に記載のボールねじを採用することができる。このボールねじは、隣り合う２本のねじ溝空間内に跨るＳ字形の軌道面が形成されたコマをナットに組み込んだコマ方式のボールねじである。このコマは、ナットの軸方向に離間して２個以上設けるのが一般的である（特許文献３の第１図参照）。このように、コマを離間して複数設けることにより、離間した複数のボールの循環列が構成される。そして、この複数の循環列によって、ボールねじのねじ軸とナットが軸方向に相対傾斜するのを阻止することができ、ねじ軸とナットの同軸状態を安定的に確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４８４４５６３号公報
【特許文献２】特開平１０−５８１１４号公報
【特許文献３】実用新案登録第２５１９１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に係るスプールバルブ装置は、スプールの戻り側の移動は、付勢部材の付勢力によってなされるが、油路を流れる作動油の温度が低いときはその粘性が高く、大きな剪断抵抗が発生する。剪断抵抗が大きいと、スプールの移動速度が落ち、変速時の走行フィーリングの低下が生じやすい。また、経年摩耗によって摩耗粉やコンタミが作動油に混入すると、この摩耗粉などの噛み込みが生じて、付勢部材の付勢力でスプールが元の位置に戻り切らず、変速が不十分となる場合がある。
【０００８】
また、特許文献２に係る射出制御装置は、スプールの軸方向への進退（押し込み、および、引き抜き）が駆動機構（電動アクチュエータ）によって強制的に行われるため、特許文献１に係るソレノイド式のスプールバルブ装置と異なり、スプールのいずれの方向の進退も確実に行うことができるというメリットがある。しかしながら、スプールが、駆動機構の駆動軸（ボールねじのねじ軸またはナット）に、軸方向および径方向の両方においてガタつきなく固定されているため、バルブスリーブと駆動装置との間に、芯ずれなどの取付誤差があると、その取付誤差の影響がボールねじに直接伝達される。
【０００９】
特に、特許文献３に示すボールねじのように、互いに離間した２列の循環列を有する構成においては、ねじ軸とナットとの間で、軸方向に相対傾斜するのが困難であり、スプールに接続されたねじ軸またはナットの一方が軸方向に傾斜すると、このねじ軸とナットに介在するボールに偏荷重が作用して大きなフリクションが生じる。そして、このフリクションに抗してボールねじを作動してスプールを駆動するためには大きな駆動力を要し、駆動機構を大型化しなければならないという問題がある。
【００１０】
そこで、この発明は、スプールを駆動機構によってスムーズに軸方向に駆動することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題を解決するために、この発明においては、スプール挿入孔が内部に形成され、このスプール挿入孔に連通する入力ポート、出力ポート、および、ドレインポートが設けられたバルブスリーブと、前記スプール挿入孔に軸方向にスライド自在に挿入され、この軸方向の移動によって、前記各ポート間の連通と遮断を行うスプールと、前記スプールを軸方向の両方向に駆動する駆動機構と、を備え、前記駆動機構が、ボールねじと、このボールねじのねじ軸またはナットを軸周りに回転駆動する電動モータと、を有し、前記ねじ軸と前記ナットを軸方向に対して相対傾斜可能な構成とした油圧制御装置を構成した。
【００１２】
このように、駆動機構によってスプールを軸方向の両方向に駆動可能とすることによって、スプールを戻すための付勢部材が不要となり、油路を流れる作動油の温度が低くその剪断抵抗が大きいときでも、常に所定の速度でスプールを軸方向に駆動することができる。また、経年磨耗による磨耗粉やコンタミの噛み込みが生じたときでも、駆動機構の駆動力によってスプールを駆動することができるため、確実に変速動作を行うことができる。
【００１３】
また、ボールねじのねじ軸とナットを軸方向に対して相対傾斜可能としたことにより、駆動機構に取付誤差（軸方向への傾斜）が生じたときであっても、ねじ軸とナットを相対傾斜させて、ねじ軸とナットに介在するボールに偏荷重が作用して、大きなフリクションが生じるのを防止することができる。このため、駆動機構の小型化を図ることができる。
【００１４】
前記構成においては、前記ボールねじが、循環列を１本のみ有するコマ方式のボールねじであって、前記相対傾斜が、前記循環列を支点としてなされるようにした構成とするのが好ましい。このように、コマ方式のボールねじの循環列を１本のみとすることによって、ボールねじを構成するボールに偏荷重を作用させることなく、スムーズにねじ軸とナットを軸方向に対して相対傾斜させることができる。また、ナットの軸方向長さを短くすることができるため、駆動機構全体として、コンパクト化を図ることができる。
【００１５】
前記各構成においては、前記スプールに、前記バルブスリーブに対する軸周りの回転を阻止する回転阻止部材を設けた構成とするのが好ましい。このように、回転阻止部材を設けることにより、スプールに接続された駆動機構の駆動軸（ねじ軸またはナットの一方）と、モータ軸の回転に伴って軸周りに回転するねじ軸またはナットの他方側が共回りするのを防止して、この駆動機構によるスプールの軸方向の移動をスムーズに行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明においては、バルブスリーブに挿入されたスプールを駆動機構の駆動力によって軸方向の両方向に移動させる油圧制御装置において、駆動機構としてボールねじを採用し、このボールねじのねじ軸とナットが軸方向に対して相対傾斜可能な油圧制御装置を構成した。この構成によると、駆動機構に取付誤差が生じたときであっても、ねじ軸とナットを相対傾斜させて、ねじ軸とナットに介在するボールに偏荷重が作用して大きなフリクションが生じるのを防止することができる。このため、駆動機構の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明に係る油圧制御装置を採用したＶベルト式無段変速機の全体構成を示す縦断面図
【図２】図１に示す油圧制御装置の縦断面図
【図３】図１に示す油圧制御装置に採用されるカップリングの斜視図
【図４】図２中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図
【図５】図１に示すボールねじの作用を示す縦断面図であって（ａ）は電動アクチュエータに取付誤差がない場合、（ｂ）は電動アクチュエータに取付誤差がある場合
【図６】図１に示す油圧制御装置の要部を示す縦断面図であって、（ａ）は加圧位置、（ｂ）は中立位置、（ｃ）は減圧位置
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に、Ｖベルト式無段変速機（ＣＶＴ）１の全体構成を示す。このＣＶＴ１は、図２に示す本願発明に係る油圧制御装置１０と、変速装置本体６０とから構成される。この実施形態においては、油圧制御装置１０をＣＶＴ１に適用した例を示すが、オートマチック・トランスミッション（ＡＴ）のクラッチの油圧制御に適用することもできる。
【００１９】
この油圧制御装置１０は、バルブスリーブ２０、スプール３０、および、駆動機構４０を主要な構成要素としている。
【００２０】
バルブスリーブ２０は、スプール挿入孔２１が内部に形成された筒状の部材である。スプール挿入孔２１の内径面には、駆動機構４０に近い側から順に、第一周溝２２ａ、第二周溝２２ｂ、および、第三周溝２２ｃが形成されている。バルブスリーブ２０の外径面側には、第一周溝２２ａに対応して入力ポート２３ａが、第二周溝２２ｂに対応して出力ポート２３ｂが、第三周溝２２ｃに対応してドレインポート２３ｃが、それぞれスプール挿入孔２１に連通して設けられている。入力ポート２３ａは、第一油路２４ａによって油圧ポンプ２５に接続されている。また、出力ポート２３ｂは、後述するように、第二油路２４ｂによって変速装置本体６０のシリンダ６４に接続されている。ドレインポート２３ｃは、一時的に作動油を溜めておくオイル溜まり（図示せず）に接続されている。バルブスリーブ２０の駆動機構４０とは反対側の端部には、このバルブスリーブ２０の開口を塞ぐエンドキャップ２６が設けられている。
【００２１】
スプール３０は軸状をしており、バルブスリーブ２０に形成されたスプール挿入孔２１に、軸方向にスライド自在に挿入されている。このスプール３０には、駆動機構４０に近い側から順に、スプール挿入孔２１の内径面に沿って摺動する第一ランド３１ａ、第二ランド３１ｂ、および、第三ランド３１ｃが形成されており、第一ランド３１ａと第二ランド３１ｂの間には第一通油路３２ａが、第二ランド３１ｂと第三ランド３１ｃの間には第二通油路３２ｂがそれぞれ形成されている。各通油路３２ａ、３２ｂは、周溝状をしている。
【００２２】
スプール３０の駆動装置４０に臨む端部は、後述するボールねじ５１のねじ軸５１ａに一体に固定されている。また、スプール３０の前記端部とは反対側の端部には、このスプール３０の軸心から偏心した位置に、回転阻止部材３３としての円柱状のガイドピン（以下において、回転阻止部材３３と同じ符号を付する。）の一端が挿し込まれている。このガイドピン３３の他端側は、エンドキャップ２６に形成されたガイド孔２６ａに、軸方向にスライド自在に挿入されている。このガイドピン３３は、スプール３０がバルブスリーブ２０に対して軸周りに回転するのを阻止しつつ、軸方向に移動するのを許容する役目を有する。
【００２３】
この実施形態においては、円柱状のガイドピン３３をスプール３０の軸心から偏心させた構成を採用したが、断面非円形状（例えば、楕円状）のガイドピン３３をスプール３０の軸心に配置した構成とすることもできる。この構成においても、円柱状のガイドピン３３と同様に、回転阻止の機能が発揮されるためである。
【００２４】
駆動機構４０は、軸方向に駆動する駆動軸４１を有し、この駆動軸４１によって、スプール３０を軸方向の両方向に駆動する。この駆動機構４０として、電動アクチュエータ（以下において、駆動機構４０と同じ符号を付する。）が採用されている。この電動アクチュエータ４０は、電動モータ４２と、電動モータ４２の回転力を直線運動に変換する運動変換機構５０とを備えている。
【００２５】
電動モータ４２は、モータケース４３と、その内部に収容されたモータ本体４４とからなる。モータ本体４４は、モータケース４３の端部に組み込まれたナットケース４５に、ボルト４６によって固定されている。モータ本体４４のモータ軸４４ａは、ナットケース４５内に臨んでいる。モータ軸４４ａの先端には、図３に示すように、二面幅部４７ａが形成されたカップリング４７が設けられている。ナットケース４５とカップリング４７との間にはオイルシール４８が介在して設けられており、このオイルシール４８によって、後述するボールねじ５１を潤滑するグリースが、モータ本体４４側に入り込まないようにしている。
【００２６】
運動変換機構５０は、ボールねじ５１と、そのボールねじ５１を覆うナットケース４５からなる。ボールねじ５１は、外周にねじ溝が形成された、ねじ軸５１ａ、そのねじ軸５１ａの外側に設けられたナット５１ｂ、そのナット５１ｂの内周に形成されたねじ溝とねじ軸５１ａのねじ溝間に組み込まれたボール５１ｃ、および、隣り合う２本のねじ溝空間内に跨るＳ字形の軌道面が形成され、ナット５１ｂに組み込まれたコマ５１ｄ、からなる。
【００２７】
このねじ軸５１ａは、駆動機構４０の駆動軸４１と一体に構成されている。ナット５１ｂの駆動機構４０に臨む端部には、カップリング４７に形成された二面幅部４７ａと嵌合する嵌合孔５１ｂ１が形成されている。図４に示すように、この嵌合孔５１ｂ１にカップリング４７の二面幅部４７ａを嵌合することによって、ナット５１ｂはカップリング４７と一体に軸周りに回転する。このナット５１ｂの外周側には、ナットケース４５との間に介在する軸受５２（深溝玉軸受）が設けられている。この軸受５２によって、ナット５１ｂは安定的に回転自在に保持されている。
【００２８】
ナット５１ｂの長さ方向中央付近には、コマ５１ｄを組み込むための凹部が形成されており、この凹部にコマ５１ｄが組み込まれる。このコマ５１ｄは、ボール５１ｃがボール溝を周方向に１周したのちに、このボール５１ｃをねじ軸５１ａのランドを乗り越えて元のボール溝に戻す機能を有し、１個のコマ５１ｄによって、ねじ軸周りを１周する１本の循環列が構成される。この実施形態においては、ナット５１ｂに１個のコマ５１ｄが組み込まれ、１本の循環列が構成されている。
【００２９】
電動アクチュエータ４０に取付誤差、すなわち、バルブスリーブ２０に対する軸方向への傾斜がないときは、図５（ａ）に示すように、ねじ軸５１ａとナット５１ｂは同軸状態となっている。これに対し、電動アクチュエータ４０に取付誤差があるときは、図５（ｂ）に示すように、ボール５１ｃの循環列を支点として、ねじ軸５１ａとナット５１ｂが軸方向に相対傾斜する。この相対傾斜により、ねじ軸５１ａとナット５１ｂに介在するボール５１ｃに偏荷重が作用して、大きなフリクションが生じるのを防止することができる。このため、電動アクチュエータ４０の小型化を図ることができる。
【００３０】
なお、前記凹部は、ナット５１ｂの長さ方向中央付近とすると、ねじ軸５１ａをナット５１ｂに対して比較的大きく相対傾斜させることができるため好ましいが、この傾斜角度を所定角度確保できる限りにおいて、この凹部の位置を、ナット５１ｂの長さ方向の中央よりも端部寄りとすることも許容される。
【００３１】
この実施形態においては、コマ５１ｄによって形成される循環列の本数を１本としたが、ねじ軸５１ａとナット５１ｂの相対傾斜が可能な限りにおいて、この循環列の本数を適宜増やすことも許容される。また、この実施形態では、コマ方式のボールねじ５１について説明したが、上記と同様にねじ軸５１ａとナット５１ｂの相対傾斜が可能な限りにおいて、エンドキャップ方式、リターンチューブ方式、ガイドプレート方式など、他の方式のボールねじ５１に対しても、本願発明に係る構成を適用することができる。
【００３２】
変速装置本体６０は、駆動プーリ６１と、従動プーリ６２と、両プーリ６１、６２に亘って架けられるＶベルト６３とを備えている。駆動プーリ６１は、フィックスプーリ６１ａとスライドプーリ６１ｂからなる。駆動プーリ６１には、スライドプーリ６１ｂをフィックスプーリ６１ａに接近または離間させるための作動油が供給されるシリンダ６４が併設されている。このシリンダ６４は、第二油路２４ｂによって油圧制御装置１０の出力ポート２３ｂに接続されている。
【００３３】
図６（ａ）に示すように、スプール３０に形成された第一通油路３２ａが、第一周溝２２ａおよび第二周溝２２ｂを跨ぐ加圧位置とした上で、油圧ポンプ２５を駆動して、油圧制御装置１０の入力ポート２３ａに接続された第一油路２４ａ、および、出力ポート２３ｂに接続された第二油路２４ｂを経由して、シリンダ６４に作動油を送り込むことによって、スライドプーリ６１ｂをフィックスプーリ６１ａに接近させることができる。この接近に伴って駆動プーリ６１へのＶベルト６３の巻き径が大きくなり、低速ギアから高速ギアへの切り替えを行うことができる。
【００３４】
そして、スライドプーリ６１ｂがフィックスプーリ６１ａに対して所定位置まで接近したら、図６（ｂ）に示すように、第一通油路３２ａが第一周溝２２ａのみを跨ぐ中立位置とすることによって、シリンダ６４への作動油の送り込みを遮断して、前記所定位置を維持することができる。
【００３５】
その一方で、図６（ｃ）に示すように、スプール３０に形成された第二通油路３２ｂが、第二周溝２２ｂおよび第三周溝２２ｃを跨ぐ減圧位置とし、シリンダ６４から出力ポート２３ｂに接続された第二油路２４ｂを経由してドレインポート２３ｃに作動油を送り出すことによって、スライドプーリ６１ｂをフィックスプーリ６１ａから離間させることができる。この離間に伴って駆動プーリ６１へのＶベルト６３の巻き径が小さくなり、高速ギアから低速ギアへの切り替えを行うことができる。
【００３６】
上記の実施形態に係る油圧制御装置１０はあくまでも例示に過ぎず、スプール３０を駆動機構４０によってスムーズに軸方向に駆動する、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成部材の形状や配置を適宜変更することもできる。
【符号の説明】
【００３７】
２０  バルブスリーブ
２１  スプール挿入孔
２３ａ  入力ポート
２３ｂ  出力ポート
２３ｃ  ドレインポート
３０  スプール
３３  回転阻止部材（ガイドピン）
４０  駆動機構（電動アクチュエータ）
４２  電動モータ
５１  ボールねじ
５１ａ  ねじ軸
５１ｂ  ナット
【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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【図６】
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