(57)【要約】【課題】スプール２０に異径の段差を設け、シリンダ１０内を移動させる制御弁１において、部品点数や、加工・組付け工数を増やすことなく、１つの空間部にて、フィードバック室１６Ａおよびばね室３０Ａ両方の構成を兼ねる小型の液圧制御弁の提供。【解決手段】シリンダ１０の内周面とスプール２０に設けた大径ランド部２６と小径ランド部２８との各シール部間にて形成される空間をフィードバック室１６Ａとなして、フィードバックポート１６と連通し、小径ランド部２８と大径ランド部２６の間の段差部２７の外径を小径ランド部２８の外径よりも径大に、大径ランド部２６の外径よりも径小に形成してばね３０の内径をガイドし、また、制御弁１がストロークする範囲において、ばねの線間に空間を有する巻き線ピッチを構成したばね３０を、このフィードバック室１６Ａ内に配置し、大径ランド部２６に付勢力を与える。【選択図】図１
2007010021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置のハウジングにシリンダを設けるとともに、
該シリンダに複数のポートを設け、
前記シリンダ内を往復自在に移動するスプールに複数の異径の段差を設け、
該異径の段差に径大なランドを有する大径部と、径小なランドを有する小径部を、前記シリンダの内周面とシールさせて、各シール部間に空間部を構成し、
該空間部が前記ポートと連通して室をなし、
前記スプールの移動により、シール長さを変えることによって液圧の供給と流出を制御する液圧制御弁において、
隣接する前記空間部とシールされる前記小径部と、
隣接する前記空間部とシールされる前記大径部と、
前記両シール間に設けられた前記室と、
前記室に設けられ、前記大径部に付勢力を有するばねとを備え、
該ばねの付勢力と対抗する側から推力を印加することを特徴とする液圧制御弁。
【請求項２】
請求項１に記載の液圧制御弁において、
前記液圧制御弁がストロークする範囲において、
前記ばねの線間に空間を設けたことを特徴とする液圧制御弁。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液圧制御弁において、
前記ばねの内径部に、前記液圧制御弁の前記小径部よりも径大で、
かつ、前記液圧制御弁の前記大径部よりも径小の段差部を有し、
前記ばねの前記内径部が前記段差部でガイドされることを特徴とする液圧制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流量や圧力を制御する液圧制御弁に関し、特に、車両の油圧制御装置に直接に取付けて制御するスプール弁型油圧制御弁に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
従来より、スプール弁型油圧制御弁（以下、制御弁と呼ぶ）は、各種の油圧制御装置に組込まれて使用されている。この制御弁は、スリーブ（円筒形の弁ハウジング）内にスプール（弁体）を軸方向に摺動可能に収容し、このスプールを電磁ソレノイドや油圧源、あるいはこれらを組合せた駆動手段により駆動して、このスプールの位置を調整することにより、油圧を制御するようになっている。車両の自動変速機の油圧制御装置や、内燃機関のバルブタイミング調整装置などの車載向けに組込まれて使用される場合には、図３に示すように、各油圧制御装置のハウジング３に円筒形のシリンダ１０を設け、これに直接スプール２０を組込んで使用するのが一般的である。
【０００３】
図３は、油圧駆動方式の制御弁１の従来例を示している。制御弁１は、弁体部２を構成する可動部材としてのスプール２０が固定部材であるハウジング３のシリンダ１０内を移動することにより油圧出力を制御するもので、スプール２０は、複数の異径の段差部を備えており、シリンダ１０の内周面と各段差部の間に空間を構成するとともに、シリンダ１０に設けられた複数のポート１３、１４、１５、１６とそれぞれ連通できるようになっている。また、移動のための推力は、図示しないオイルポンプから供給する油圧、もしくは別途制御された油圧により駆動される。スプール２０は、制御圧ポート１３に油圧が作用すると、反駆動手段側に推力が発生する。そして、この発生した推力と、スプール２０を付勢する付勢部材としてのばね３０による付勢力と、ならびに出力された油圧の一部がフィードバックしてスプール２０に作用する作用力との全てが釣合った位置でスプール２０は停止し、また、印加する油圧（あるいは電流）を変えると推力が変わり、釣合いが崩れてスプール２０の移動（ストローク）が生じ、シリンダ１０の入力ポート１４、出力ポート１５、フィードバックポート１６、およびドレンポート１７をそれぞれ遮断あるいは連通させて、形成されるシール部あるいは非シール部のシール長さの比率を変えることによって、出力流体の流量、即ち圧力を調整できるよう構成されている。
【０００４】
フィードバックポート１６は、供給される油圧、すなわち入力圧の変動により出力圧が変動することを防止するために、出力される油圧の一部をフィードバック室１６Ａにフィードバックするものであり、フィードバック室１６Ａは大径ランド部２６と小径ランド部２８の間に形成されていて、外径差に相当する面積に油圧が作用し、この油圧は駆動手段の推力と逆方向にスプール２０を押圧するように作用し、スプール２０に推力が付加されない状態でのセット荷重の管理のための手段でもある。
【０００５】
また、ばね室３０Ａは、推力と逆方向にスプール２０を付勢する付勢部材としてのばね３０を収容する室で、付勢力は、同じくスプール２０に推力が付加されない状態において、供給流体を連通させないための手段であって、ばね室３０Ａは、セット荷重を管理するためばね３０のストローク分より大きな容積を必要とし、また、制御弁１のストロークを制限するために、弁体部２の反駆動手段側の終端部に設けられる場合が多い。
【０００６】
一般に、制御弁はその構成部材をその軸方向に連結し、組立てる構造が採用され、また軸方向に並んだ各ポートと複数の段差部によって形成される圧力調整室等が、スプールの軸方向のストロークにより移動し、シール長さを変化させる構造であるので、弁体部も軸方向に長くなり、結果、制御弁自体が長い棒形状の構造をもつこととなる。そして、車両の油圧制御装置や調整装置のハウジングのシリンダに挿入して組付けられるので、シリンダの穴深さを深く、かつ精度よく加工する必要があり、また、残る弁体部以外の駆動手段部はハウジングから突き出た形状で取付けられるので、車両等のエンジンルームにおいてはスペース的に余裕が少なく、他部品と干渉したり、また取付け位置の変更が生じる懸念があって、制御弁の小型化が望まれる理由となっている。
【０００７】
〔従来技術の不具合〕
しかしながら、一般的な制御弁は、異径の段差を持つフィードバック室とスプールのセット荷重を管理するばね室を別々に持つ構成になっており、ばね室は、呼吸穴として外部に連通するポートを有し、スプールのストロークを制限するものであり、制御弁に対し占める容積が大きく、小型化の阻害要因の一つである。
【０００８】
これに鑑み、従来より、全長を短縮、小型化して搭載性を向上させる制御弁がある（特許文献１参照）。この制御弁は、制御室に連通する第１のドレンポートをばね室に開口させることにより、ばね室に連通する第２のドレンポートの機能を兼用させ、今までは専用に設けていた第２のドレンポートを廃止して、制御弁の全長を短縮するとともに、スプールのばね室側端部に凹部を設け、スプールを駆動手段側に付勢する付勢手段をこの凹部に収容保持させ、この付勢手段とスプールとの当接位置を駆動手段側に寄せることでさらに一層、制御弁の全長を短縮させている。
【０００９】
また、従来の制御弁の反駆動手段側の端部に設けられていたばね室の位置を変えて、全長を短縮化する制御弁がある（特許文献２参照）。この制御弁は、駆動手段である電磁ソレノイドのケース部材に対し、一方方向から全ての部材を組込ませ、かしめ箇所を一箇所のみに限定させ、また、このかしめ時にかしめ荷重がスプールの摺動に対し、余分な負荷とならないように、取付けのためのブラケットプレートと逃げ空間部を有する弁体部の一端部とを挟持固定するように各部材の位置決め固定を行い、また、スプールの軸方向の反駆動手段側に設けられ付勢力を生じるばねを、上記の逃げ空間部を有する弁体部の駆動手段側の一端部にＥリング等を介して装着する構成を採用している。この特許文献２に記載の技術の特徴は、制御弁の組立作業性を向上させるとともに、弁体部終端のばね室をなくし、長手方向の寸法を短くすることができるので、制御弁の小型化を可能としていることである。
【００１０】
しかし、この特許文献１に記載の従来技術の制御弁では、スプールの軸方向の他端側に独立したばね室を設けて付勢力を生じるばねを配しているため、相変わらずに長手方向の寸法は大きく、また、特許文献２に記載の従来技術の制御弁では、スプールの異径の段差とドレンポートを連通することで空間部を形成し、これをばね室として、ここにばねを組込んで付勢力を発生させているが、段差がスプール自体の段差でなく、片側はスプールに溝を加工してＥリング等を嵌めこみその端面をばね座面としていることから、部品点数が増え、加工・組付け工数も増加する懸念がある。
【特許文献１】特開２００２−２０６６５９号公報
【特許文献２】特開２００２−２２８０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、部品点数や、加工・組付け工数を増やすことなく、一つの空間部にてフィードバック室およびばね室両方の構成を兼ねる小型の液圧制御弁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】
【００１２】
〔請求項１の手段〕
本発明では、制御装置のハウジングにシリンダを設けるとともに、シリンダに複数のポートを設け、シリンダ内を往復自在に移動するスプールに複数の異径の段差を設け、異径の段差に径大なランドを有する大径部と、径小なランドを有する小径部を、シリンダの内周面とシールさせて、各シール部間に空間部を構成し、空間部がポートと連通して室をなし、スプールの移動により、シール長さを変えることによって液圧の供給と流出を制御する液圧制御弁において、隣接する空間部とシールされる小径部と、隣接する空間部とシールされる大径部と、両シール間に設けられた室と、室に設けられ、大径部に付勢力を有するばねとを備え、ばねの付勢力と対抗する側から推力を印加することを特徴としている。
【００１３】
これによれば、制御弁の端部に設けることで構造上必要となっていたばねの内径ガイド部が不要となり、そっくりばね室を廃止することが可能となって、部品点数を増やすことなく、また取付け性を損なうことなく制御弁の長さを短くできる。また、ハウジングのシリンダ穴も浅く、加工が容易になるとともに、取付け干渉性が緩和できる。
【００１４】
〔請求項２の手段〕
請求項１に記載の液圧制御弁において、液圧制御弁がストロークする範囲において、ばねの線間に空間を設けたことを特徴としている。
【００１５】
これによれば、ばねの線間に設けた空間にフィードバックポートからの流体が容易に流入でき、大径部と小径部の面積差に依存する所定のフィードバック力を作用させることができるので、特性低下を起こすことなく確実な油圧制御が行われる。また、最大ストロークが生じてもばね間は密着することがないので、繰返し疲労の悪化を防止でき、また、大径ランド部の外径並みのコイル径に大きくすることが可能となって、ばねのねじり応力も小さく設定できるので耐久性が向上する。
【００１６】
〔請求項３の手段〕
請求項１または２に記載の液圧制御弁において、ばねの内径部に、液圧制御弁の小径部よりも径大で、かつ、液圧制御弁の大径部よりも径小の段差を有し、ばねの内径部が段差部でガイドされることを特徴としている。
【００１７】
これによれば、ばねはスプールの小径部のシール面の径より大径部でガイドされるのでばねは小径部と一切接触することがなく、ばねの組付けなどにおいても、スプールの小径部のシール面およびシリンダの内周シール面に傷付きが生じることがないので、所望の初期特性が損なわれることなく流体の圧力制御が可能となって、耐久性や信頼性も確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の最良の実施形態を、図に示す実施例１とともに説明する。
【実施例１】
【００１９】
〔実施例１の構成〕
図１は、本発明の実施例１における液圧制御弁の弁体部の構成断面図である。
弁体部２は、可動部材としてのスプール２０が固定部材であるハウジング３のシリンダ１０内を往復移動自在に内包される構造を有している。シリンダ１０には、制御圧ポート１３、入力ポート１４、出力ポート１５、フィードバックポート１６およびドレンポート１７が形成されている。制御圧ポート１３はスプール２０に推力を付与するための油圧を導入するポートであり、油圧駆動方式の場合、図示しないオイルタンクからオイルポンプによって供給される作動油の油圧が直接に、もしくは別途制御された油圧が供給される。入力ポート１４は、供給される作動油が流入するポートである。出力ポート１５は図示しない自動変速機の油圧制御装置に作動油を供給するポートである。出力ポート１５とフィードバックポート１６は制御弁（本発明の液圧制御弁）１の外部で連通しており、出力ポート１５から流出する作動油の一部がフィードバックポート１６に導入される。フィードバック室１６Ａはフィードバックポート１６と連通している。ドレンポート１７は図示しないオイルタンクに作動油を排出するポートである。
【００２０】
スプール２０には、駆動手段側から順に、シャフト部（段差部）２１、大径ランド部２２、段差部２３、大径ランド部２４、段差部２５、大径ランド部２６、段差部２７、および小径ランド部２８が形成されている。小径ランド部２８は大径ランド部２２、２４、２６よりも外径は小さく、段差部２１、２３、２５より外径は大きく、段差部２７のみは小径ランド部２８より外径が大きく、大径ランド部２６より外径は小さく形成されている。スプール２０は駆動手段の推力を受け、シリンダ１０内を移動する。
【００２１】
出力調整室１５Ａは、大径ランド部２４と大径ランド部２６との間に形成されており、出力ポート１５およびドレンポート１７と連通もしくは遮断する構成となっている。各ランド部２４、２６の外径に差がないので、この出力調整室１５Ａに作用する油圧は駆動手段方向および反駆動手段方向とも同じであって、作用力としては中立となる。
また、フィードバック室１６Ａは大径ランド部２６と小径ランド部２８との間に形成されており、各ランド部２６、２８の外径の差により、フィードバックされた油圧は駆動手段方向（推力とは逆向き）にスプール２０を押圧するように作用する。
【００２２】
また、このフィードバック室１６Ａには、付勢部材としてのばね３０が内装され、スプール２０を駆動手段方向（推力とは逆向き）に付勢する。従って、スプール２０は、このばね３０の付勢力と、フィードバック作用力と、駆動手段の推力とがバランスする位置で停止する。また、制御弁１に推力が作用しない場合には、セット荷重を管理するばね３０の付勢力で、供給流体は遮断される。
【００２３】
しかるに、付勢部材としてのばね３０は、圧縮コイルばね形状を有し、巻き径は、小径ランド部２８より外径が少し大きい段差部２７を内包する適正な内径を有し、小径ランド部２８とは接触することなくガイドされ、ばね長は、スプール２０の最大ストローク時においても密着することなく有効な線間隙間を有する巻き線ピッチを有してフィードバック室１６Ａの反駆動手段側端面に一端が当接し、他端は大径ランド部２６の反駆動手段側端面に当接するように配設され、スプール２０を駆動手段方向に付勢する。つまり、フィードバック室１６Ａがばね室を兼ねて、さらに、大径ランド部２６の反駆動手段側端面にはフィードバックされた油圧が作用し、小径ランド部２８との外径の差に基づく作用力がスプール２０を駆動手段方向に押圧しており、一つの端面で二つの異なる作用力を受圧する構成を有している。
【００２４】
入力ポート１４から出力ポート１５へ流通する作動油の流量は、シリンダ１０の内周面と大径ランド部２６の外周面との重なったシール部２６Ｂの長さであるシール長さ（図中Ｓ１寸法）によって決定され、シール長さＳ１が短いと入力ポート１４から出力ポート１５へ流れる流量は増加し、逆に、シール長さＳ１が長くなると、減少することとなる。同様に、入力ポート１４からドレンポート１７へ流れる流量は、シリンダ１０の内周面と大径ランド部２４の外周面との重なっていない非シール部２４Ｂの非シール長さ（図中Ｓ２寸法）によって決定される。つまり、入力ポート１４とドレンポート１７との間隔寸法が、スプール２０の大径ランド部２６、２４間の間隔寸法と同じに設定されており、これらは変化することがないので、常にそのシール長さＳ１と非シール長さＳ２との比率が一義的に決定でき、流量を変化させる上で全く無理のない構成となっている。
【００２５】
以上より、所望の圧力設定が必要ならば、駆動手段による推力を変えることによりスプール２０を移動させ、移動によってシール長さＳ１（もしくは非シール長さＳ２）を変化させ、シール長さＳ１（もしくは非シール長さＳ２）の変化によって出力流量が変わり、この結果出力ポート１５の圧力を変えることが可能となる。予め推力とシール長さの関係が知られていれば、駆動手段に印加する油圧（または電流）を制御するのみで簡単に所望の圧力に変えられる。
【００２６】
〔実施例１の効果〕
本発明では、シリンダ１０の内周面とスプール２０に設けた大径ランド部２６と小径ランド部２８との各シール部間にて形成される空間をフィードバック室１６Ａとなしてフィードバックポート１６と連通し、このフィードバック室１６Ａ内の、小径ランド部２８と大径ランド部２６の間の段差部２７の外径を小径ランド部２８の外径よりも径大に、大径ランド部２６の外径よりも径小に形成し、ばね３０の内径をガイドするように配置したので、今まで制御弁１の終端部に設けることで構造上必要となっていたばねの内径のガイド部が不要となって、そっくりばね室３０Ａを廃止することが可能となる。これにより、部品点数を増やすことなく、また取付け性を損なうことなく制御弁１の長さを短くできる。また、ハウジング３のシリンダ穴も浅く、加工が容易になるとともに、取付け干渉性が緩和できる。
【００２７】
また、ばね３０は、圧縮コイルばね形状の巻き線ピッチが制御弁１の全ストローク範囲において、ばね３０の線間に空間が残る寸法にて構成したので、ばね３０の線間に設けた空間にフィードバックポート１６からの流体が容易に流入できる。そして、大径ランド部２６と小径ランド部２８の面積差に依存する所定のフィードバック力を作用させることができるので、特性低下を起こすことなく確実な油圧制御が行われる。また、最大ストロークが生じてもばね３０の線間は密着することがないので、繰返し疲労の悪化を防止でき、また、今まで制御弁１の終端部に設けることで構造上必要となっていた小径ランド部２８の外径並みのコイル径を、大径ランド部２６の外径並みのコイル径に大きくすることが可能となって、ばね３０のねじり応力も小さく設定できるので耐久性が向上する。
【００２８】
また、ばね３０の内径部を、スプール２０の小径ランド部２８よりも径大で、かつ、大径ランド部２６より径小の段差部２７を設けて、この段差部２７でばね３０の内径をガイドする構成としたので、ばね３０は小径ランド部２８と一切接触することがなく、ばね３０の組付けなどにおいても、スプール２０の小径ランド部２８のシール面およびシリンダ１０の内周シール面に傷付きが生じることがないので、所望の初期特性が損なわれることなく流体の圧力制御が可能となって、耐久性や信頼性も確保できる。
【実施例２】
【００２９】
〔実施例２の構成〕
図２は、本発明の実施例２における液圧制御弁の弁体部の構成断面図である。
実施例２が実施例１と異なるのは、実施例１では、シリンダ１０の内周面とスプール２０に設けた大径ランド部２６と小径ランド部２８との各シール部にて形成される空間をフィードバック室１６Ａとなしてフィードバックポート１６と連通し、このフィードバック室内の、小径ランド部２８と大径ランド部２６の間の段差部２７の外径を小径ランド部２８の外径よりも少し径大に、大径ランド部２６の外径よりも少し径小に形成し、ばね３０の内径をガイドするように配置したものを、実施例２では、シリンダ１０の内周面とスプール２０に設けた大径ランド部２６と小径ランド部２８との各シール部にて形成される空間をばね室３０Ａとなしてドレンポート１７と連通し、このばね室３０Ａ内の、小径ランド部２８と大径ランド部２６の間の段差部２７の外径を小径ランド部２８の外径よりも少し径大に、大径ランド部２６の外径よりも少し径小に形成し、ばね３０の内径をガイドするように段差部２７を配置し、スプール２０の小径ランド部２８とシリンダ１０とのシール部の反駆動手段側端部の空間をフィードバック室１６Ａとなしてフィードバックポート１６と連通する構造を設けている点である。
【００３０】
異なるのは上記のみで、他の構成は全く異なるところはない。従って、作用も基本的に異なるところはないが、フィードバック室１６Ａがばね室３０Ａを兼ねるか独立するかの違いによって、フィードバック室１６Ａのフィードバック圧によるスプール２０の反移動方向の作用力が大径ランド部２６と小径ランド部２８の外径差に基づく面積に作用する（実施例１）か、小径ランド部２８の外径に基づく面積に作用する（実施例２）かの違いが生じるものの、これは設計寸法値の設定次第で等価にすることができるのでフィードバック圧力の作用力として差異があるわけではない。
【００３１】
〔実施例２の効果〕
よって、実施例２の効果も実施例１と同様に、部品点数を増やすことなく、また取付け性を損なうことなく制御弁１の長さを短くできる。
【００３２】
〔変形例〕
本発明の実施例１、２については、油圧制御装置のハウジング３にシリンダ１０を設け、これに往復自在に移動するスプール２０を組付けるスプール弁型油圧制御弁について記載したが、これに限ることなく円筒形の弁ハウジングであるスリーブ内にスプールを組付けるスプール弁型油圧制御弁においても本発明は適用が可能である。また、実施例１、２は、駆動手段が油圧駆動方式の例について記載したが、さらに電磁ソレノイド式のスプール弁型油圧制御弁においても本発明は好適に採用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】液圧制御弁の弁体部の構成断面図である（実施例１）。
【図２】液圧制御弁の弁体部の構成断面図である（実施例２）。
【図３】液圧制御弁の弁体部の構成断面図である（従来例）。
【符号の説明】
【００３４】
１      液圧制御弁
２      弁体部
３      制御装置のハウジング
１０    シリンダ
１３    制御圧ポート
１４    入力ポート
１５    出力ポート
１６    フィードバックポート
１６Ａ  フィードバック室
１７    ドレンポート
２０    スプール
２６    大径ランド部（大径部）
２７    段差部
２８    小径ランド部（小径部）
３０    ばね
３０Ａ  ばね室
【図１】
2007010021.tif 000003
【図２】
2007010021.tif 000004
【図３】
2007010021.tif 000005