(57)【要約】【課題】流体圧力の適切な制御を可能とし、かつバルブ内を流れる流体流量を十分に確保するスプール弁、を提供する。【解決手段】スプール弁は、油圧制御回路に配置され、バルブボディ３１と、バルブボディ３１に軸方向（中心軸１０１の軸方向）にストローク可能に嵌装されるスプール２０とを備える。スプール２０は、軸方向に延びるシャフト部２１と、ランド部２２ｍおよびランド部２２ｎと、鍔部２３とを有する。ランド部２２ｍおよびランド部２２ｎは、シャフト部２１に形成され、油流通空間３２を区画形成する。鍔部２３は、シャフト部２１からその半径方向に広がって形成され、ランド部２２ｍとランド部２２ｎとの間に配置される。鍔部２３は、互いに軸方向にずれて形成され、かつシャフト部２１を中心とする周方向において互いに分断される半割り部分２４および半割り部分２５を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧力制御回路に配置され、バルブボディと、前記バルブボディに軸方向にストローク可能に嵌装されるスプールとを備えるスプール弁であって、
前記スプールは、
前記軸方向に延びるシャフト部と、
前記シャフト部に形成され、流体の流通空間を区画形成する第１ランド部および第２ランド部と、
前記シャフト部からその半径方向に広がって形成され、前記第１ランド部と前記第２ランド部との間に配置される鍔部とを有し、
前記鍔部は、互いに前記軸方向にずれて形成され、かつ前記シャフト部を中心とする周方向において互いに分断される複数の分断部分を含む、スプール弁。
【請求項２】
前記スプールには、前記シャフト部の軸周りの回転を規制する周り止め機構が設けられる、請求項１に記載のスプール弁。
【請求項３】
前記鍔部は、前記複数の分断部分が前記シャフト部を中心とする周方向の全周に渡って存在するように形成される、請求項１または２に記載のスプール弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、スプール弁に関し、より特定的には、流体圧力制御回路に配置されるスプール弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスプール弁に関して、たとえば、特開平１１−８２７６７号公報には、スプールに作用する流体力を使用状況によらずに低減させることを目的としたスプール弁が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示されたスプール弁においては、バルブボディに形成されたシリンダ部にスリーブが固定されており、このスリーブ内にスプールが摺動自在に収容されている。スプールの外周には、スリーブの内径と略同径の一対のランド部が形成されている。一対のランド部の間の小径部には、さらに、スリーブの内径と略同径のランド部が設けられている。
【０００３】
また、下記に特定される発明協会公開技報には、ライン圧のライジングを低減させることを目的としたプライマリレギュレータバルブが開示されている（非特許文献１）。非特許文献１に開示されたプライマリレギュレータバルブの調圧部には、オイルの受け面となるカラーが設けられている。
【特許文献１】特開平１１−８２７６７号公報
【非特許文献１】発明協会公開技報公技番号２００７−５０２８１９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流体圧力制御回路に配置されるバルブとして、スリーブ内を軸方向に移動するスプールによって流路の開閉を行なうスプール弁が使用されている。このスプール弁においては、バルブ内部を流れる流体に圧力分布が生じ、この圧力分布に起因してスプールに軸方向の流体力（フローフォース）が作用する。この場合、フローフォースによってスプールが意図しない挙動を示し、流体圧力を適切に制御することが困難となる。
【０００５】
一方、上述の文献に開示されたスプール弁においては、スリーブに鍔状のランド部あるいはカラーを設けることによって、スプールに作用するフローフォースを緩和させようとする。しかしながら、このようなランド部あるいはカラーを設けると、流路断面積が減少するため、バルブ内を流れる流体流量を十分に確保できないおそれが生じる。
【０００６】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、流体圧力の適切な制御を可能とし、かつバルブ内を流れる流体流量を十分に確保するスプール弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に従ったスプール弁は、流体圧力制御回路に配置され、バルブボディと、バルブボディに軸方向にストローク可能に嵌装されるスプールとを備えるスプール弁である。スプールは、軸方向に延びるシャフト部と、第１ランド部および第２ランド部と、鍔部とを有する。第１ランド部および第２ランド部は、シャフト部に形成され、流体の流通空間を区画形成する。鍔部は、シャフト部からその半径方向に広がって形成され、第１ランド部と第２ランド部との間に配置される。鍔部は、互いに軸方向にずれて形成され、かつシャフト部を中心とする周方向において互いに分断される複数の分断部分を含む。
【０００８】
このように構成されたスプール弁によれば、スプールにシャフト部からその半径方向に広がる鍔部を形成することによって、流通空間を流れる流体の圧力分布を調整する。これにより、スプールに作用するフローフォースを低減し、スプール弁によって流体圧力を適切に制御することができる。また、鍔部を複数の分断部分として形成することにより、流体は、流通空間において隣接する分断部分間の隙間を通じて流れることが可能となる。これにより、バルブ内を流れる流体流量を十分に確保することができる。
【０００９】
また好ましくは、スプールには、シャフト部の軸周りの回転を規制する周り止め機構が設けられる。このように構成されたスプール弁によれば、スプールに形成される各分断部分を、シャフト部の軸周りにおいてフローフォースが効果的に低減される位相位置に固定することができる。
【００１０】
また好ましくは、鍔部は、複数の分断部分がシャフト部を中心とする周方向の全周に渡って存在するように形成される。このように構成されたスプール弁によれば、流通空間を流れる流体の圧力分布の調整が容易となる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、この発明に従えば、流体圧力の適切な制御を可能とし、かつバルブ内を流れる流体流量を十分に確保するスプール弁を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、車両用のオートマチックトランスミッションの油圧回路の要部を示す図である。図１を参照して、油圧回路１０００は、オートマチックトランスミッションに内蔵されたプラネタリギヤユニットのブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３およびクラッチＣ１，Ｃ２に油圧を供給し、これらを適当な組み合わせで作動させることにより、１速〜６速の前進ギヤ段と、後進ギヤ段とを形成する。
【００１４】
油圧回路１０００は、オイルポンプ１００４と、プライマリレギュレータバルブ１００６と、マニュアルバルブ１１００と、ソレノイドモジュレータバルブ１２００と、ＳＬ１リニアソレノイド（以下、ＳＬ（１）と記載する）１２１０と、ＳＬ２リニアソレノイド（以下、ＳＬ（２）と記載する）１２２０と、ＳＬ３リニアソレノイド（以下、ＳＬ（３）と記載する）１２３０と、ＳＬ４リニアソレノイド（以下、ＳＬ（４）と記載する）１２４０と、ＳＬＴリニアソレノイド（以下、ＳＬＴと記載する）１３００と、Ｂ２コントロールバルブ１５００とを含む。
【００１５】
オイルポンプ１００４は、エンジンのクランクシャフトに連結されている。クランクシャフトが回転することにより、オイルポンプ１００４が駆動し、油圧を発生する。オイルポンプ１００４で発生した油圧は、プライマリレギュレータバルブ１００６により調圧され、ライン圧が生成される。
【００１６】
プライマリレギュレータバルブ１００６は、ＳＬＴ１３００により調圧されたスロットル圧をパイロット圧として作動する。ライン圧は、ライン圧油路１０１０を介してマニュアルバルブ１１００に供給される。
【００１７】
マニュアルバルブ１１００は、ドレンポート１１０５を含む。ドレンポート１１０５から、Ｄレンジ圧油路１１０２およびＲレンジ圧油路１１０４の油圧が排出される。マニュアルバルブ１１００のスプールがＤポジションにある場合、ライン圧油路１０１０とＤレンジ圧油路１１０２とが連通させられ、Ｄレンジ圧油路１１０２に油圧が供給される。このとき、Ｒレンジ圧油路１１０４とドレンポート１１０５とが連通させられ、Ｒレンジ圧油路１１０４のＲレンジ圧がドレンポート１１０５から排出される。
【００１８】
マニュアルバルブ１１００のスプールがＲポジションにある場合、ライン圧油路１０１０とＲレンジ圧油路１１０４とが連通させられ、Ｒレンジ圧油路１１０４に油圧が供給される。このとき、Ｄレンジ圧油路１１０２とドレンポート１１０５とが連通させられ、Ｄレンジ圧油路１１０２のＤレンジ圧がドレンポート１１０５から排出される。
【００１９】
マニュアルバルブ１１００のスプールがＮポジションにある場合、Ｄレンジ圧油路１１０２およびＲレンジ圧油路１１０４の両方と、ドレンポート１１０５とが連通させられ、Ｄレンジ圧油路１１０２のＤレンジ圧およびＲレンジ圧油路１１０４のＲレンジ圧がドレンポート１１０５から排出される。
【００２０】
Ｄレンジ圧油路１１０２に供給された油圧は、最終的には、ブレーキＢ１、ブレーキＢ２、クラッチＣ１およびクラッチＣ２に供給される。Ｒレンジ圧油路１１０４に供給された油圧は、最終的には、ブレーキＢ２に供給される。
【００２１】
ソレノイドモジュレータバルブ１２００は、ライン圧を元圧とし、ＳＬＴ１３００に供給する油圧（ソレノイドモジュレータ圧）を一定の圧力に調圧する。
【００２２】
ＳＬ（１）１２１０は、クラッチＣ１に供給される油圧を調圧する。ＳＬ（２）１２２０は、クラッチＣ２に供給される油圧を調圧する。ＳＬ（３）１２３０は、ブレーキＢ１に供給される油圧を調圧する。ＳＬ（４）１２４０は、ブレーキＢ３に供給される油圧を調圧する。
【００２３】
ＳＬＴ１３００は、アクセル開度に基づいたＥＣＵ（Electronic Control Unit）からの制御信号に応じて、ソレノイドモジュレータ圧を調圧し、スロットル圧を生成する。スロットル圧は、ＳＬＴ油路１３０２を介して、プライマリレギュレータバルブ１００６に供給される。スロットル圧は、プライマリレギュレータバルブ１００６のパイロット圧として利用される。
【００２４】
ＳＬ（１）１２１０、ＳＬ（２）１２２０、ＳＬ（３）１２３０、ＳＬ（４）１２４０、およびＳＬＴ１３００は、ＥＣＵから送信される制御信号により制御される。
【００２５】
Ｂ２コントロールバルブ１５００は、Ｄレンジ圧油路１１０２およびＲレンジ圧油路１１０４のいずれか一方からの油圧を選択的に、ブレーキＢ２に供給する。Ｂ２コントロールバルブ１５００に、Ｄレンジ圧油路１１０２およびＲレンジ圧油路１１０４が接続されている。Ｂ２コントロールバルブ１５００は、ＳＬソレノイドバルブ（図示せず）およびＳＬＵソレノイドバルブ（図示せず）から供給された油圧とスプリングの付勢力とにより制御される。
【００２６】
ＳＬソレノイドバルブがオフで、ＳＬＵソレノイドバルブがオンの場合、Ｂ２コントロールバルブ１５００は、図１において左側の状態となる。この場合、ブレーキＢ２には、ＳＬＵソレノイドバルブから供給された油圧をパイロット圧として、Ｄレンジ圧を調圧した油圧が供給される。
【００２７】
ＳＬソレノイドバルブがオンで、ＳＬＵソレノイドバルブがオフの場合、Ｂ２コントロールバルブ１５００は、図１において右側の状態となる。この場合、ブレーキＢ２には、Ｒレンジ圧が供給される。
【００２８】
図２は、この発明の実施の形態１におけるスプール弁を示す図である。図３は、図２中の２点鎖線ＩＩＩで囲まれた位置のスプール弁を示す断面図である。一例として、図中には、本発明におけるスプール弁の構造が図１中のプライマリレギュレータバルブ１００６に適用された場合が示されている。
【００２９】
図２および図３を参照して、本実施の形態におけるスプール弁は、バルブボディ３１およびスプール２０を含む。スプール２０は、中心軸１０１の軸方向にストローク可能なようにバルブボディ３１に嵌装されている。スプール２０が中心軸１０１の軸方向に移動することにより、バルブボディ３１に形成された油路の開閉が行なわれる。
【００３０】
スプール２０は、中心軸１０１の軸方向に延びるシャフト部２１と、中心軸１０１の軸方向に間隔を設けてシャフト部２１に形成された複数のランド部２２とを含む。各ランド部２２は、シャフト部２１から中心軸１０１を中心とする半径方向に鍔状に広がって形成されている。ランド部２２は、スプール２０が嵌装されるバルブボディ３１の内径と略同一の外径を有して形成されている。
【００３１】
図４は、図３中のスプール弁を示す斜視図である。図３および図４を参照して、複数のランド部２２のうちのランド部２２ｍとランド部２２ｎとの間には、油流通空間３２が形成されている。バルブボディ３１には、スプール２０が所定の位置にある時に油流通空間３２に連通する油流入部３３および油流出部３４が形成されている。油流入部３３と油流出部３４とは、中心軸１０１の軸方向にずれた位置に形成されている。本実施の形態では、油流入部３３と油流出部３４とが、中心軸１０１の軸周りにおいて１８０°ずれた位相位置に形成されている。油流入部３３から油流通空間３２に流入した油は、ランド部２２ｍ，２２ｎおよびシャフト部２１の周囲を通って流通し、その後、油流出部３４から流出する。
【００３２】
スプール２０は、鍔部２３を含む。鍔部２３は、シャフト部２１から中心軸１０１を中心とする半径方向に広がって形成されている。鍔部２３は、中心軸１０１の軸方向においてランド部２２ｍとランド部２２ｎとの間に形成されている。
【００３３】
鍔部２３は、半割り部分２４と半割り部分２５とを含む。半割り部分２４と半割り部分２５とは、中心軸１０１の軸方向において互いにずれた位置に形成されている。半割り部分２４および半割り部分２５は、それぞれ中心軸１０１に直交する平面内で延在する。半割り部分２４と半割り部分２５とは、シャフト部２１を中心とする周方向、すなわち中心軸１０１の軸周りにおいて互いに分断されている。半割り部分２４と半割り部分２５とは、中心軸１０１の軸周りにおいて互いに重なり合わない位相に形成されている。つまり、中心軸１０１の軸方向から見て、半割り部分２４と半割り部分２５とは互いに重なり合わない。
【００３４】
本実施の形態では、半割り部分２４および半割り部分２５が、それぞれ中心軸１０１の軸周りにおいて１８０°の位相範囲に渡って形成されている。半割り部分２４および半割り部分２５は、互いに１８０°ずれた位相位置で同一形状を有して形成されている。半割り部分２４および半割り部分２５は、中心軸１０１の軸周りにおいて等間隔に配置され、かつ互いに同一形状を有して形成されている。鍔部２３は、半割り部分２４および半割り部分２５が中心軸１０１の軸周りにおいて全周に渡って存在するように形成されている。半割り部分２４および半割り部分２５は、ランド部２２ｍおよびランド部２２ｎと略同一の外径を有して形成されている。
【００３５】
油流通空間３２の形状や、油流通空間３２に対する油の流入位置、流出位置などに起因して、油流通空間３２内に油の流速分布が生じる。この流速分布は、油流通空間３２内の油流れに圧力分布を生じさせ、その結果、スプール２０に中心軸１０１の軸方向の力を作用させるフローフォースが発生する。これに対して、本実施の形態では、スプール２０に形成された鍔部２３によって、油流通空間３２内の油の圧力分布を意図的に操作し、スプール２０に作用するフローフォースを低減させることができる。また、鍔部２３を半割り構造とすることにより、半割り部分２４と半割り部分２５との分断位置に油流通隙間２６を形成する。このような構成により、油流通空間３２内で油流入部３３から油流出部３４に向かう油は、油流通隙間２６を通じて流通可能となる。
【００３６】
図５は、スプールに作用する軸力（フローフォース）とライン圧との関係を示すグラフである。図５を参照して、以上に説明した図３中のスプール弁を用いた場合のフローフォースとライン圧との関係が「９０°」のプロットで表わされ、比較のため、鍔部２３を備えないスプール弁を用いた場合のフローフォースとライン圧との関係が「鍔なし」のプロットで表わされている。鍔部２３を設けたスプール弁を用いることによって、スプール２０に作用するフローフォースが低減することが確認できる。
【００３７】
この発明の実施の形態１におけるスプール弁は、流体圧力制御回路としての油圧制御回路に配置され、バルブボディ３１と、バルブボディ３１に軸方向（中心軸１０１の軸方向）にストローク可能に嵌装されるスプール２０とを備えるスプール弁である。スプール２０は、軸方向に延びるシャフト部２１と、第１ランド部としてのランド部２２ｍおよび第２ランド部としてのランド部２２ｎと、鍔部２３とを有する。ランド部２２ｍおよびランド部２２ｎは、シャフト部２１に形成され、流体の流通空間としての油流通空間３２を区画形成する。鍔部２３は、シャフト部２１からその半径方向に広がって形成され、ランド部２２ｍとランド部２２ｎとの間に配置される。鍔部２３は、互いに軸方向にずれて形成され、かつシャフト部２１を中心とする周方向において互いに分断される複数の分断部分としての半割り部分２４および半割り部分２５を含む。
【００３８】
このように構成された、この発明の実施の形態１におけるスプール弁によれば、鍔部２３によってスプール２０に作用するフローフォースを低減させ、ライン圧を適正に制御することができる。また、鍔部２３を半割り部分２４および半割り部分２５からなる半割り構造とすることにより、油流通空間３２を流通する油流量を十分に確保することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、本発明をトランスミッションの油圧回路に内蔵されるプライマリレギュレータバルブ１００６に適用した場合を説明したが、これに限られず、本発明を図１中の他のバルブに適用してもよいし、トランスミッション以外に利用される一般的なレギュレータバルブに適用してもよい。
【００４０】
（実施の形態２）
図６は、この発明の実施の形態２におけるスプール弁を示す断面図である。図６中には、図２中のＶＩ−ＶＩ線上に沿った位置に対応するスプール弁の断面が示されている。本実施の形態におけるスプール弁は、実施の形態１におけるスプール弁と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００４１】
図６を参照して、本実施の形態におけるスプール弁には、シャフト部２１の軸周りの回転を規制する周り止め機構が設けられている。シャフト部２１には、その外周面から突出する凸部３７が形成されている。スプール２０が嵌装されるバルブボディ３１の内壁には、溝３６が形成されている。凸部３７は、中心軸１０１の軸方向に移動可能で、かつスプール２０の中心軸１０１の軸周りの回転を規制するように溝３６に嵌合されている。なお、スプール弁に設けられる周り止め機構は、図６中に示す構造に限られず、適宜変更される。
【００４２】
図７は、図４中のスプール弁において、半割り部分の位相位置を変化させた変形例を示す斜視図である。図７（Ａ）を参照して、本変形例では、半割り部分２４と半割り部分２５との分断位置が、油流入部３３および油流出部３４に対向する。半割り部分２４と半割り部分２５との分断位置は、図４中に示す分断位置に対して中心軸１０１を中心に−９０°ずれた位置に配置されている。図７（Ｂ）を参照して、本変形例では、半割り部分２４と半割り部分２５との分断位置が、図４中に示す分断位置に対して中心軸１０１を中心に＋９０°ずれた位置に配置されている。図７（Ｃ）を参照して、本変形例では、割り部分２４と半割り部分２５との分断位置が、図７（Ｂ）に示す分断位置に対して中心軸１０１を中心にさらに＋９０°ずれた位置に配置されている。
【００４３】
図５を参照して、図７（Ａ）中のスプール弁を用いた場合のフローフォースとライン圧との関係が「０°」のプロットで表わされ、これを基準に、図４、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）中のスプール弁を用いた場合のフローフォースとライン圧との関係がそれぞれ「９０°」、「１８０°」および「２７０°」のプロットで表わされている。スプール弁に作用するフローフォースの大きさは、半割り部分２４と半割り部分２５との分断位置によって変化し、本実施の形態では、半割り部分２４と半割り部分２５との分断位置が「２７０°」の位置にある時に最も小さくなる。
【００４４】
本実施の形態では、スプール弁に周り止め機構を設けることによって、半割り部分２４と半割り部分２５との分断位置を、スプール弁に作用するフローフォースが最も効果的に低減される位置に固定することができる。
【００４５】
このように構成された、この発明の実施の形態２におけるスプール弁によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。
【００４６】
（実施の形態３）
図８は、この発明の実施の形態３におけるスプール弁を示す斜視図である。本実施の形態では、実施の形態１におけるスプール弁の各種変形例について説明を行なう。
【００４７】
図８（Ａ）を参照して、本変形例では、図３中の半割り部分２４および半割り部分２５に替えて、鍔部２３が半割り部分４１および半割り部分４２を含む。半割り部分４１および半割り部分４２は、ランド部２２ｍおよびランド部２２ｎよりも小さい直径を有する。図８（Ｂ）を参照して、本変形例では、図３中の半割り部分２４および半割り部分２５に替えて、鍔部２３が円弧部分４３および円弧部分４４を含む。鍔部２３は、中心軸１０１の軸周りの一部の位相範囲に円弧部分４３および円弧部分４４が存在するように設けられている。これらの変形例によれば、フローフォース低減の効果は若干損なわれるものの、油流通空間３２を流通する油流量をさらに増大させることができる。
【００４８】
図８（Ｃ）を参照して、本変形例では、図３中の半割り部分２４および半割り部分２５に替えて、鍔部２３が円弧部分４５、円弧部分４６および円弧部分４７を含む。円弧部分４５、円弧部分４６および円弧部分４７は、それぞれ中心軸１０１の軸周りにおいて１２０°の位相範囲に渡って形成されている。円弧部分４５、円弧部分４６および円弧部分４７は、互いに１２０°ずれた位相位置で同一形状を有して形成されている。このような構成により、鍔部２３は、円弧部分４５、円弧部分４６および円弧部分４７が中心軸１０１の軸周りにおいて全周に渡って存在するように形成されている。
【００４９】
このように構成された、この発明の実施の形態３におけるスプール弁によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。
【００５０】
なお、実施の形態１〜３に説明したスプール弁の構造を適宜組み合わせて、新たなスプール弁を構成してもよい。
【００５１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】車両用のオートマチックトランスミッションの油圧回路の要部を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるスプール弁を示す図である。
【図３】図２中の２点鎖線ＩＩＩで囲まれた位置のスプール弁を示す断面図である。
【図４】図３中のスプール弁を示す斜視図である。
【図５】スプールに作用する軸力とライン圧との関係を示すグラフである。
【図６】この発明の実施の形態２におけるスプール弁を示す断面図である。
【図７】図４中のスプール弁において、半割り部分の位相位置を変化させた変形例を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態３におけるスプール弁を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５３】
２０  スプール、２１  シャフト部、２２ｍ，２２ｎ  ランド部、２３  鍔部、２４，２５，４１，４２  半割り部分、３１  バルブボディ、３２  油流通空間、３６  溝、３７  凸部、４３〜４７  円弧部分、１０１  中心軸。
【図１】
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【図２】
2009150441.tif 000004
【図３】
2009150441.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009150441.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009150441.tif 000009
【図８】
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