(57)【要約】【課題】作動信頼性を向上させた圧力調整バルブを提供すること。【解決手段】バルブアセンブリ（１０）は、ボア（４４）と、該ボア（４４）内に収容されるスプール（４６）を備えたバルブ部を有しており、スプール（４６）は、ボア（４４）を経由する流体の流れが許容される開位置と、ボア（４４）を経由する流体の流れが阻止される閉位置との間で長手方向軸（Ａ−Ａ）に沿って軸方向に移動自在に形成されている。インペラ（６０）がスプール（４６）に連結されており、スプール（４６）を長手方向軸（Ａ−Ａ）の周りに回転させる。【選択図】図１
2007182992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボア（４４）を有するバルブボディ（４２）と、ボア（４４）内に収容され、ボア（４４）を経由する流体の流れが許容される開位置とボア（４４）を経由する流体の流れが阻止される閉位置との間で長手方向軸（Ａ−Ａ）に沿って軸方向に移動する形状に形成されたスプール（４６）と、スプール（４６）に結合されてバルブボア（４４）を経由する流体の移動によって回転されるインペラ（６０）であって、該インペラ（６０）が回転することにより前記スプール（４６）を長手方向軸（Ａ−Ａ）の周りに回転させるインペラ（６０）と、を有することを特徴とするバルブアセンブリ。
【請求項２】
さらに、アーマチュア（２８）を有するソレノイド（１２）と、アーマチュア（２８）とスプール（４６）に作動連結され、スプール（４６）を長手方向軸（Ａ−Ａ）に沿って移動させるシャフト（３４）と、を有することを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
【請求項３】
スプール（４６）は、さらに、二つの対向端部（４８，４９）とこれらの端部の間を連結する連結シャフト（５４）とを有し、インペラ（６０）は連結シャフト（５４）と一体であることを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
【請求項４】
バルブボディ（４２）は、さらに、ボア（４４）内に流体を流入させる少なくとも一つのポート（８２）を有しており、インペラ（６０）は少なくとも一つのポート（８２）の下流に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
【請求項５】
インペラ（６０）は中空円筒体の形状に形成されており、少なくとも一つのブレードが中空円筒体の表面から外方に延在していることを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
【請求項６】
少なくとも一つのブレードは、円筒体の外表面に部分的に湾曲して形成されていることを特徴とする請求項５に記載のバルブアセンブリ。
【請求項７】
ボア（４４）と長手方向軸（Ａ−Ａ）を有するバルブボディと、ボア（４４）内に収容され、バルブボア（４４）を経由する流体の流れにより長手方向軸（Ａ−Ａ）の周りにスプール（４６）を移動させる手段を有するスプール（４６）と、バルブボディ（４２）に作動連結された電磁ソレノイド（１２）と、を有することを特徴とする圧力調整バルブ。
【請求項８】
電磁ソレノイド（１２）は、ボア（４４）を経由する流体の流れを許容する開位置とボア（４４）を経由する流体の流れを阻止する閉位置との間でスプール（４６）を移動させることができることを特徴とする請求項７に記載の圧力調整バルブ。
【請求項９】
移動させる手段（６０）はタービンを含むことを特徴とする請求項７に記載の圧力調整バルブ。
【請求項１０】
タービン（６０）は、円筒体（６２）と、該円筒体（６２）から外方に延在する少なくとも一つのブレード（６４）と、を有することを特徴とする請求項９に記載の圧力調整バルブ。
【請求項１１】
少なくとも一つのブレード（６４）は、円筒体（６２）の外表面の周囲に部分的に湾曲して形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の圧力調整バルブ。
【請求項１２】
バルブ（１０）は、さらに、ボア（４４）内に流体を受け入れる少なくとも一つの入口ポート（８２）を有しており、移動させる手段（６０）が少なくとも一つのポート（８２）の下流に配設されていることを特徴とする請求項７に記載の圧力調整バルブ。
【請求項１３】
長手方向軸（Ａ−Ａ）に沿って延在するボア（４４）と該ボア（４４）内に流体を流入させる少なくとも一つのポート（８２）とを有するバルブボディ（４２）と、ボア（４４）内に収容されるスプール（４６）と、該スプール（４６）に連結されスプール（４６）を長手方向軸（Ａ−Ａ）の周りに回転させるインペラ（６０）と、有し、該インペラ（６０）は少なくとも一つのポート（８２）の下流に配設されることを特徴とするバルブ。
【請求項１４】
インペラ（６０）は少なくとも一つのポート（８２）の直後に配設されることを特徴とする請求項１３に記載のバルブ。
【請求項１５】
インペラ（６０）は円筒状中空ボディ（６２）を有しており、該円筒状中空ボディ（６２）の外表面から外方に少なくとも一つのブレード（６４）が延在していることを特徴とする請求項１３に記載のバルブ。
【請求項１６】
少なくとも一つのブレード（６４）は、円筒状中空ボディ（６２）の外表面の周囲に部分的に湾曲して形成されていることを特徴とする請求項１５に記載のバルブ。
【請求項１７】
少なくとも一つのポート（８２）を経由して流入した流体により、インペラ（６０）の少なくとも一つのブレード（６４）上に回転力を発生させて、インペラ（６０）及びスプール（４６）を長手方向軸（Ａ−Ａ）の周りに回転させることを特徴とする請求項１５に記載のバルブ。
【請求項１８】
さらに、長手方向軸（Ａ−Ａ）に沿って軸方向に移動させる形状のアーマチュア（２８）と、該アーマチュア（２８）をスプール（４６）に作動連結させるシャフト（３４）とを備えたソレノイド（１２）を有しており、シャフト（３４）はスプール（４６）を長手方向軸（Ａ−Ａ）に沿って軸方向に移動させることを特徴とする請求項１３に記載のバルブ。
【請求項１９】
スプール（４６）は、少なくとも一つのポート（８２）を経由して流体を流入させる開位置と、少なくとも一つのポート（８２）を経由する流体の流入を阻止する閉位置との間で軸方向に移動されることを特徴とする請求項１８に記載のバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてバルブに関するものであり、特に、スプールバルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動変速装置及びパワーステアリングシステムは、確実に作動させるために適当な流体圧力を必要としており、現在、油圧を調整する手段としてソレノイドバルブが最も一般的である。一般的に、ソレノイドは、圧力バランススプールに取り付けられるアーマチュアを備えたソレノイドコイルを有しており、スプールが密着されたボア内で出口ポートへの流体の流れを制御している。このようなバルブでは、ソレノイド電流を増加させて、アーマチュアとスプールを電磁的に移動させて、ボア内の入口ポートから出口ポートへの流体の流れを漸進的に閉鎖する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
流体が入口ポートからボア内へ流入する場合、流体中に存在する不純物がソレノイドバルブ内に移動してしまうおそれがある。不純物は、圧力バランススプールの移動を阻害して、その結果、流体の正規の流れを破壊するか、乱してしまう。
【０００４】
本発明は、作動信頼性を向上させた圧力調整バルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、圧力リリーフバルブと関連させて考えることができる。
一つの実施の形態では、本発明は、ボア及び長手方向軸を有するバルブ部と、ボア内に収容され、ボアを経由する流体の流れが許容される開位置とボアを経由する流体の流れが阻止される閉位置との間で長手方向軸に沿って軸方向に移動する形状のスプールと、長手方向軸に沿って軸方向に移動する形状のアーマチュアを有するソレノイドと、アーマチュアをスプールに作動連結させるシャフトと、を備えたバルブアセンブリを有している。シャフトは、長手方向軸に沿ってスプールを軸方向に移動させることができ、スプールに連結されたインペラはスプールを長手方向軸の周りに回転させる形状に形成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１を参照すると、圧力調整バルブが符号１０で示されている。図示した実施の形態では、圧力調整バルブ１０は、ソレノイド１２などの電磁部と、ローフォース流体バルブ１４などの流体部と、を有している。以下に詳述するように、ソレノイド１２は、流体バルブ１４の流体の流れを調整するように動作する。
【０００７】
圧力調整バルブ１０は、車両（図示省略）に搭載された電子制御ユニット（「ＥＣＵ」）（図示省略）により制御することができる。圧力調整バルブ１０は流体の流れを計測して、車両システム内の流体圧力を規定圧力に設定する。本発明の例示的な実施の形態は、車両の変速装置（図示省略）内のクラッチ（図示省略）に供給される流体（オイル）の流れを調整するために用いられる。
【０００８】
ソレノイド１２は従来公知であり、電気絶縁体１８を取り囲むハウジング１６を備えていることを認識されたい。絶縁体１８内には、電気伝導ワイヤ２２が巻き付けられたボビン２０が存在する。ボビン２２と電気伝導ワイヤ２２はポール２４とフラックス２６を取り囲んでいる。磁性反応体から形成された円筒状アーマチュア２８は、ポール２４とフラックス２６との間に形成されたキャビティ３０ｂ内に設置される。ポール２４内にはスプリングプレート２９を有する第２キャビティ３０ａが形成されている。スプリングプレート２９は、一端がスプリング３２に結合され、他端がシャフト３４に当接される。スプリング３２は調整ネジ３３内に配設することができる。シャフト３４は長手方向軸Ａ−Ａに沿って延在しており、フラックス２６内の開口３６を貫通して流体バルブ１４に当接すると共に、ポール２４内の開口３７を貫通してスプリングプレート２９に当接している。
【０００９】
シャフト３４とポール２４との間に整列部材４０を、また、シャフト３４とフラックス２６との間に整列部材３８を備えることができる。整列部材３８，４０は、開口３６，３７内にプレス装着され、シャフト３４を長手方向軸Ａ−Ａに沿って安定させるように機能する。
【００１０】
図示した実施の形態では、ハウジング１６は電気伝導材、例えば、銅から形成されており、また、ボビン２０は、合成樹脂材などの適宜の材料から製造することができる。絶縁体１８は、適宜の電気非伝導材から形成されている。ポール２４及びフラックス２６は、耐腐食性鋼材などの適宜金属から形成されており、電気伝導ワイヤ２２は、銅などの適宜伝導金属から製造されている。電気伝導ワイヤ２２は、電気的に絶縁されているため、隣接する巻線が電気通路を形成することはない。整列部材３８，４０は、ステンレス鋼などを含む多数の材料から製造することができる。ソレノイド１２を製造するために使用される材料は、圧力調整バルブ１０が使用される適用形式、すなわち、機械的適用状態、熱的適用状態、化学的適用状態で互換性を持つように選択され、また、機能信頼性、流体互換性、サービス期間及びコストが最適となるように選択される。
【００１１】
ソレノイド１２が励磁されると電磁力が発生して、アーマチュア２８にスプリング３２に対抗する力を作用させる。ソレノイド１２によって十分な力がアーマチュア２８に作用すると、アーマチュア２８はスプリング３２を圧縮するように移動する（すなわち、アーマチュア２８は左側へ移動する）。その後、アーマチュア２８は、シャフト３４及び流体バルブ１４を、軸Ａ−Ａに沿って軸方向に変位、すなわち、スライドさせる。アーマチュア２８、シャフト３４及び流体バルブ１４を軸Ａ−Ａに沿ってスライドさせることにより、流体バルブ１４内の流体の流れが変化する。アーマチュア２８に作用する電磁力は、ＥＣＵを介してソレノイド１２を通過する電流量を制御することによって調整される。そのため、流体の流れは、電磁力、アーマチュア２８、シャフト３４及び流体バルブ１４の軸方向移動によって調整される。
【００１２】
流体バルブ１４はボア４４を有するバルブボディ４２を備える。図示したように、ボア４４は、第１の、すなわち、大径部５１と第２の、すなわち、小径部５３との間で変化するように製造されている。スプール４６はボア４４内に収容される。スプール４６は、図１に示すバルブボディ４２を経由する流体の流れが許容される開位置と、図２に示すバルブボディ４２を経由する流体の流れが阻止される閉位置との間で、軸Ａ−Ａに沿って軸方向に移動する形状に形成されている。
【００１３】
本実施の形態では、スプール４６はほぼ円筒状であり、ボア４４の内表面５２に係合する二つの対向端部４８，４９を有しており、対向端部４８，４９の間に連結シャフト５４を備えている。連結シャフト５４に連結された対向端部４８，４９には、それぞれバルブシート５６，５８が形成されている。図１及び図２に示すように、スプール４６は、ほぼダンベルの形状に形成されている。スプール４６の一方の対向端部４８は中実で重量があるが、他方の対向端部４９は空洞部５０を備えている。しかしながら、本発明では、両端部が中実であっても、或は、両端部が空洞部を備えていても実施することは可能である。さらに、対向端部４８は大径部５１の寸法と一致しており、また、対向端部４９は小径部５３の寸法と一致している。
【００１４】
図１、２、３及び４を参照すると、インペラ６０またはタービンのような回転手段が示されている。本実施の形態では、インペラ６０は、ほぼ中空の円筒体６２であり、この円筒体６２から外方に複数のブレード６４、リブ、スポーク、或は、同様のものが延在している。図示したように、ブレード６４は、中空円筒体６２の外面の周りに、基部６６から端部６８に向けて湾曲するように形成されている。ブレード６４は一定の間隔に配設されている。しかしながら、本発明は、ブレード６４の数、位置、または湾曲度によって限定されるものではない。例えば、図４の４Ｂ〜４Ｅには、インペラ６０の種々の実施の形態の断面図が示されている。さらに、インペラ６０は中空円筒体６２に限定されないし、スプールへ回転力を伝達できる如何なる形状でもよい。
【００１５】
インペラ６０は連結シャフト５４と一体に形成することもできるし、別部材として形成して連結シャフト５４に固定してもよい。本実施の形態では、連結シャフト５４は、第１径部７０から第２径部７２に変化しており、第１径部７０から第２径部７２に変化する部分にリップ７３が形成されている。インペラ６０は連結シャフト５４に取り付けられているため、インペラ６０の基部６６は連結シャフト５４のリップ７３に当接され、また、インペラ６０の端部６８はスプール４６の対向端部４９に当接される。或は、インペラを連結シャフト５４に取り付けて、インペラ６０の端部６８をリップ７３に当接させて、インペラ６０の基部６６をスプール４６の対向端部４９に当接させてもよい。どちらの場合でも、インペラ６０はリップ７３により連結シャフト５４に沿ってスライドすることが阻止される。
【００１６】
図４の４Ａに図示したように、中空円筒体６２の内径７４は、連結シャフト５４の第１径部７６と等しいかわずかに大きく形成されているため、中空円筒体６２を連結シャフト５４に係合させることができる。インペラ６０のブレード６５を含む外径７８は、ボア４４の内径８０よりも小さく形成されているため、インペラ６０はボア４４に接触することはない。インペラ６０は、溶接、摩擦装着、接着などの多数の方法によりスプール４６に固定することができる。他の実施の形態では、図４の４Ｅに示すように、インペラ６０をスプール４６と一体に形成して、インペラ６０及びスプール４６を一つの単一部材から、例えば、フライス加工などにより製造することもできる。単一部材からインペラ６０及びスプール４６を製造する他の技術として、前述した技術や焼結金属技術を利用することができる。この場合、連結シャフトは、インペラ６０のブレード６４と同様に、連結シャフトから外方に延在するブレード、リブ、スポークなどを備えることができる。さらに、本発明は、インペラ６４が連結シャフト５４に一体に形成される方法に限定されるものではない。
【００１７】
図１及び図２を参照すると、流体バルブ１４はさらに、入口ポート或は供給ポートとして第１ポート８２を有しており、流体バルブ１４が開状態のときにボア４４内に流体を連続的に供給する。図１に示すように、入口ポート８２は、スプール４６によって部分的に開放され、ボア４４内への流体の流入を許容している。流体は、ボア４４を経由して、制御ポートである第２ポート８４に向けて下流に流下する。制御ポート８４は、車両の変速装置などの外部システムに一定の流体を供給する。制御ポート８４は、流体バルブ１４の開閉にかかわらず、外部システムに流体を供給する。図２に示すように、流体バルブ１４が閉位置にあるときは、入口ポート８２はスプール４６によって完全に塞がれており、流体は、排気ポートである第３ポート８６に向けて下流に流れる。排気ポート８６はサンプ（図示省略）に接続されている。
【００１８】
流体バルブ１４は、さらに、スプール４６の上流にブリードオリフィス８８を有している。本実施の形態では、ブリードオリフィス８８は、ブリードオリフィス８８をバルブボディ４２にねじ込む手段によりバルブボディ４２に取り付けられている。しかしながら、本発明は、ブリードオリフィス８８をバルブボディ４２に取り付ける方法によっては限定されない。ブリードオリフィスは開口９０を有しており、流体バルブ１４が閉位置から開位置へ、および、その逆に移動するときに、ボア４４の外部に流体を流出、すなわち、排出する。流体バルブ１４は、また、ブリードオリフィス８８を覆うリザーバキャップ９２を有している。ブリードオリフィス８８と同様に、リザーバキャップ９２は、過剰流体を流体バルブ１４から逃がすためのブリード開口９４を有している。
【００１９】
流体が、入口ポート８２を経由してボア４４に流入すると、流体はインペラ６０の個々のブレード６４に力Ｆを作用させる。力Ｆは、径方向成分ＦR（すなわち、ブレード６４の径方向に作用する作用力Ｆの成分）と軸方向成分ＦA（すなわち、ブレード６４の軸方向に作用する作用力Ｆの成分）に分力される。径方向成分ＦRは、軸Ａ−Ａから離れる関係に位置するブレード６４に作用する。つまり、径方向成分ＦRは、インペラ６０を軸Ａ−Ａの周りに回転させるように作用する。その結果、インペラ６０及びスプール４６は軸Ａ−Ａの周りに回転する。流体中の小さな粒状不純物がスプール４６を固着させると制御圧力が低下してしまう。スプール４６を回転させることにより、スプール４６とボア４４との間の径方向の隙間から不純物が取り除かれて、圧力を正確に制御することができる。
【００２０】
圧力調整バルブ１０の通常の作動中は、流体バルブ１４は開位置にあり、ソレノイド１２が励磁されたときに流体バルブ１４は閉位置に移動される。要望があれば、圧力調整バルブ１０を標準インライン式装置に使用する形状にして、入口ポートで圧力状態を調整して、過圧状態及び制御ポートへの流入や排気ポートへの流出による衝撃圧力スパイクを回避するように実質的に瞬時に閉鎖させることができる。このような形状では、流体バルブ１４は、下流端部にネジ式雄コネクタ（図示省略）を、また、上流端部にネジ式雌コネクタ（図示省略）を、すなわち、工業上の標準的なコネクタの組合せを含むことができる。また、圧力調整バルブ１０は、ネジ式または迅速連結／迅速解除形式の装着部で結合させるようなカップリングまたはアダプタの形状に形成することができる。さらに、圧力調整バルブ１０は特定の寸法に限定されないし、標準的な或は非標準的な寸法の範囲もカバーすることができる。
【００２１】
本発明の種々の実施の形態を説明することにより、本発明の精神から離れることなく、本発明の実施の形態の種々の修正や付加が可能であることを理解されたい。例えば、「流体圧」及び「流体」の両方をバルブを説明するために使用している。本発明は流体圧適用に使用することができるが、ここで説明したバルブは空気圧適用（圧縮ガスなど）に使用すること、すなわち、加圧スチームに関連した適用に使用することを妨げるものではない。したがって、保護しようとする内容は、従属する請求の範囲（明らかな全ての同等物を含む）で限定した範囲に及ぶものであると考える。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る圧力調整バルブの開位置における断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態に係る圧力調整バルブの閉位置における断面図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態に係る圧力調整バルブ内で使用するインペラの斜視図である。
【図４】図４の４Ａは図１の４Ａ−４Ａ線に沿った本発明の実施の形態に係る圧力調整バルブの断面図であり、図４の４Ｂ〜４Ｅは本発明の他の実施の形態に係るインペラの断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  圧力調整バルブ（バルブアセンブリ）
１２  ソレノイド
４２  バルブボディ
４４  ボア（バルブボア）
４６  スプール
６０  インペラ
６４  ブレード
【図１】
2007182992.tif 000003
【図２】
2007182992.tif 000004
【図３】
2007182992.tif 000005
【図４】
2007182992.tif 000006