JP2007078013A - リリーフ弁およびそれを用いた自動変速機の油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動変速機の油圧制御装置に用いられるリリーフ弁であって、圧縮コイルばねの弁部材側の端面に端面研削を施しつつリリーフ圧力にばらつきが生じ難いリリーフ弁、およびそれを用いた自動変速機の油圧制御装置を提供する。
【解決手段】 コイル径方向内側に巻き込まれている端末３３ａが端面研削されている圧縮コイルばね３３を備え、弁部材３２と圧縮コイルばね３３の端末３３ａ以外の巻線部分とに圧縮コイルばね３３の外側から接する接線で囲まれる空間の内側に端末３３ａがあるリリーフ弁。圧縮コイルばね３３が曲がると弁部材３２と圧縮コイルばね３３の端末３３ａ以外の巻線部分とが収容室の内壁に当接するので、端末３３ａのエッジ３３ｃを収容室の内壁から離間させた状態に維持できる。これによりエッジ３３ｃが内壁に引っ掛かることを防止でき、リリーフ圧力のばらつきを低減できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リリーフ弁およびそれを用いた自動変速機の油圧制御装置に関する。

従来、鋼球などの弁部材と、弁部材を弁座に向けて付勢する巻き始めから巻き終わりまで巻き径が均一な圧縮コイルばねとを備えるリリーフ弁が知られている（例えば特許文献１参照）。一般にリリーフ弁には、作動油の油圧が高圧に達するまで開弁しないという設計上の要件により、ばね定数の大きい圧縮コイルばねが用いられている。しかしながら、ばね定数を大きくするには線径を大きくする必要があり、線径を大きくする場合は圧縮コイルばねの密着高さに対して自由高さをより高くする必要がある。このため一般にリリーフ弁では圧縮コイルばねのＨｆ／Ｄ２（Ｈｆ：自由高さ、Ｄ２：コイル外径）が大きくなり、リリーフ弁内において圧縮コイルばねが曲がった姿勢になり易いという特性がある。

ところで、圧縮コイルばねには直立性確保の目的で図５（Ａ）に示すように端面研削が施されることがある。弁部材６０に当接する側の端面６１に端面研削を施すと弁部材６０の座りがよくなるので、圧縮コイルばね６２が弁部材６０から受ける荷重が周方向により均等に作用して圧縮コイルばね６２が曲がり難くなる。すなわち、圧縮コイルばね６２の直立性が向上する。

端面研削は直立性の向上に有効ではあるものの、それでも曲がりを完全に防止できるわけではない。逆に、端面研削を施すと、巻き始めから巻き終わりまで巻き径が均一な圧縮コイルばね６２の場合は、曲がったとき端面研削によって形成されたエッジ６３が図５（Ｂ）に示すように収容室６４の内壁に引っ掛かりながら摺動し、その抵抗によってリリーフ圧力がばらつくという新たな問題が生じる。リリーフ圧力とはリリーフ弁を開弁させる圧力のことをいい、本来は設計時に設定される設定値に一致するはずである。しかしながら、エッジ６３が内壁に引っ掛かると、開弁時においては圧縮コイルばね６２が圧縮し難くなり、閉弁時においては伸張し難くなる。これにより、開弁時においては一時的にリリーフ圧力が設定値より上昇し、閉弁時においては一時的にリリーフ圧力が下降してしまう。リリーフ弁はその利用目的からして特に開弁時のリリーフ圧力の上昇が問題となる。この問題により、リリーフ弁を量産する製造現場では良品確保に多大な労力とコストを費やしている。

特開２００３−９７７４８号公報

本発明は、自動変速機の油圧制御装置に用いられるリリーフ弁であって、圧縮コイルばねの弁部材側の端面に端面研削を施しつつリリーフ圧力にばらつきが生じ難いリリーフ弁、およびそれを用いた自動変速機の油圧制御装置を提供することを目的とする。

請求項１〜４に記載の発明によると、コイル径方向内側に巻き込まれた形状に形成され且つ端面研削されている端末が、弁部材と圧縮コイルばねの端末以外の巻線部分とに圧縮コイルばねの外側から接する接線で囲まれる空間の内側にある。このため、圧縮コイルばねが曲がると弁部材と圧縮コイルばねの端末以外の巻線部分とが収容室の内壁に当接し、端末のエッジは収容室の内壁から離間した状態に維持される。これにより端末のエッジが内壁に引っ掛かることを防止できる。よって、圧縮コイルばねの弁部材側の端面に端面研削を施してもリリーフ圧力にばらつきが生じ難くなる。

請求項３に記載の発明によると、制御弁が高圧の油圧を吐出する状態で機械的にロックしてしまっても、リリーフ弁が作動油をオイルパンに逃がすことにより、制御弁の下流側に接続されている油圧制御装置の構成部品を高圧の油圧から保護できる。この作動において、リリーフ弁はリリーフ圧力にばらつきが少ないので、油圧が設定値に達したとき作動油をより確実にオイルパンに逃がすことができる。

請求項４に記載の発明によると、オイルクーラーが目詰まりしてもオイルクーラーの目詰まりにともなう油圧の上昇によってリリーフ弁が開弁し、オイルクーラーをバイパスさせて作動油を下流側に逃がす。これにより下流側の流量低下を防止できる。この作動において、リリーフ弁はリリーフ圧力にばらつきが少ないので、油圧が設定値に達したとき作動油をより確実に下流側に逃がすことができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係るリリーフ弁１０および１１を備える自動変速機（ＡＴ）の油圧制御装置１２の一部を示す模式図である。油圧制御装置１２は、ＡＴの複数の摩擦係合要素に供給する油圧を制御するＡＴ制御系と、油圧制御装置１２の各部の冷却および潤滑のための冷却潤滑系２０とで構成されている。ＡＴの複数の摩擦係合要素はＡＴ制御系から供給される油圧によって締結し、ＡＴの変速段は複数の摩擦係合要素の締結および解放の組み合わせに応じて切り替わる。

オイルポンプ１３は機械式または電動式のポンプであり、オイルパン１４と油路とに接続されている。オイルポンプ１３はオイルパン１４から作動油としてのＡＴフルード（以下「フルード」）を吸引して高圧の油圧であるライン圧を生成し、油路１５へ吐出する。
制御弁としてのプライマリバルブ１６はライン圧を所定圧に調圧する圧力調整器である。プライマリバルブ１６の下流側に接続されている油路１７は油路１８と油路１９とに分岐しており、プライマリバルブ１６で調圧されたフルードはＡＴ制御系と冷却潤滑系２０とに分岐する。

冷却潤滑系２０に分岐したフルードは更にセカンダリバルブ２１で冷却潤滑系２０に応じた油圧に調圧されてオイルクーラー２２に供給される。図２では油圧制御装置１２の冷却対象の各部および潤滑対象の各部をＬＵＢ（lubrication）２３として一括して示している。オイルクーラー２２で冷却されたフルードはＬＵＢ２３の各部を循環して冷却した後、あるいは潤滑油として用いられた後、オイルパン１４に戻される。

次に、リリーフ弁１０および１１について説明する。
図示するように油圧制御装置１２には２つのリリーフ弁１０および１１が接続されている。リリーフ弁１０および１１は油圧が設定値以上になると開弁してフルードの一部あるいは全部を逃がすものであり、それぞれ主に以下の目的で設けられている。

プライマリバルブ１６の下流側の油路１７に接続されているリリーフ弁１０は、主に油圧制御装置１２の構成部品を高圧の油圧から保護する目的で設けられている。例えば内燃機関の始動直後などでフルードの温度が低く、それによりフルードの粘性が高くなって流れ難くなっている場合や、プライマリバルブ１６が機械的にロックしてライン圧を減圧できなくなってしまった場合、油圧制御装置１２内の油圧が高くなる。油圧制御装置１２を構成する構成部品はコスト上の制約などにより必ずしも全て耐圧性に優れているとは限らず、所定圧以上の高圧の油圧が供給されると一部の構成部品は耐え切れずに破損する畏れがある。リリーフ弁１０は油圧が設定値以上に高くなると開弁して油圧を減圧し、これにより構成部品の破損が防止される。

オイルクーラー２２より上流側の油路２５に接続されているリリーフ弁１１は、主にオイルクーラー２２の目詰まりによって冷却潤滑系２０を循環するフルードの流量が低下することを防止する目的で設けられている。リリーフ弁１１の排出口はオイルクーラー２２より下流側の油路２４に接続されている。リリーフ弁１１はオイルクーラー２２の目詰まりによってフルードが流れ難くなりそれにより油圧が設定値以上に高くなると開弁し、フルードをオイルクーラー２２の下流に逃がす。これによりフルードの流量の低下が防止される。

次に、リリーフ弁１０および１１の構造についてリリーフ弁１０を例に説明する。リリーフ弁１１はリリーフ圧力の設定値などが異なる以外はリリーフ弁１０と同構造である。
図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、リリーフ弁１０の断面図である。リリーフ弁１０は、弁ボディ３０、弁部材としての鋼球３２、圧縮コイルばね３３、シールプラグ３７、およびリテーナープレート３８を備えている。なお、図３に示す圧縮コイルばね３３は鋼球３２側の一端部のみであり、図３において省略されている他端部はシールプラグ３７に当接している。

弁ボディ３０は、油圧制御装置１２のハウジングの一部である。すなわちリリーフ弁１０は油圧制御装置１２のハウジングに一体化されている。弁ボディ３０には収容室３４、収容室３４内にフルードを導入する導入口３５、およびフルードを排出する排出口３６が形成されている。導入口３５はプライマリバルブ１６の下流側の油路１７に接続され、排出口３６はオイルパン１４に接続される。

収容室３４は、ハウジングに形成された略円柱状の穴をシールプラグ３７で封止することによって形成されている。シールプラグ３７は収容室３４を紙面垂直方向に貫通するリテーナープレート３８によって脱落が防止されている。収容室３４を形成する内壁は鋼球３２や圧縮コイルばね３３が収容される空間３４ａを形成する内径の大きい大径部３９と、大径部３９より内径が小さい小径部４０と、大径部３９と小径部４０との間に形成され大径部３９から小径部４０に向かって内径が徐々に小さくなる弁座部４１とで構成されている。図示するように小径部４０によって形成される空間３４ｂは導入口３５に連通しており、大径部３９によって形成される空間３４ａは排出口３６に連通している。

鋼球３２は、球形に形成されている鋼鉄の部材である。鋼球３２は弁座部４１より下流側にある大径部３９に収容され、圧縮コイルばね３３によって弁座部４１に向けて付勢されている。鋼球３２は直径が小径部４０の内径より大きく形成されており、圧縮コイルばね３３に付勢されると弁座部４１の弁座４１ａに環状に着座して導入口３５と排出口３６との連通を遮断する。

次に、圧縮コイルばね３３について説明する。
図４（Ａ）は圧縮コイルばね３３の鋼球３２側の端末を示す模式図であり、図４（Ｂ）は圧縮コイルばね３３を図４に示すＸ方向から見た模式図である。
図４（Ａ）に示すように、圧縮コイルばね３３の鋼球３２側の端末３３ａは端面研削によって研削端面３３ｂが形成されており、それによりエッジ３３ｃが形成されている。研削端面３３ｂを形成すると鋼球３２の座りがよくなり、鋼球３２と圧縮コイルばね３３との当接部分の形状がより環状に近くなるので、鋼球３２から受ける荷重が圧縮コイルばね３３の周方向により均等に作用する。荷重が周方向に均等に作用すると圧縮コイルばね３３を圧縮する力の周方向の偏りが小さくなるので、圧縮コイルばね３３の直立性が向上し、圧縮コイルばね３３が曲がり難くなる。ただし、直立性が向上しても必ずしも完全に曲がりを防止できるわけではない。

図４（Ｂ）に示すように、圧縮コイルばね３３の鋼球３２側の端末３３ａはコイル径方向内側に巻き込まれた形状に形成されている。
図１は、鋼球３２と圧縮コイルばね３３の端末３３ａとを拡大して示す模式図である。図示するように鋼球３２は直径ｈ２が圧縮コイルばね３３の端末３３ａの外径ｈ１より大きく形成されている。

図１において接線５０および接線５１は、鋼球３２と圧縮コイルばね３３の端末３３ａ以外の巻線部分とに圧縮コイルばね３３の外側から接する接線を示している。ここでいう接線とは、１本の接線が鋼球３２と圧縮コイルばね３３の端末３３ａ以外の巻線部分とに共通に接する共通接線のことをいう。図示するように端末３３ａは接線５０と接線５１との間にある。同様の接線を圧縮コイルばね３３の軸周り３６０°に亘って引くと、接線によって囲まれる略円柱状の空間が規定され、端末３３ａはその空間の内側に収容される。接線で囲まれる空間の内側に端末３３ａがあると、圧縮コイルばね３３が曲がったとき鋼球３２と圧縮コイルばね３３の端末３３ａ以外の巻線部分とが収容室３４の内壁に当接することにより、端末３３ａのエッジ３３ｃは収容室３４の内壁から離間した状態に維持される。これにより端末３３ａのエッジ３３ｃが内壁に引っ掛かることを防止でき、リリーフ圧力のばらつきを低減できる。

次に、リリーフ弁１０の作動を図３に基づいて説明する。
フルードの油圧が設定値以上になると鋼球３２が圧縮コイルばね３３の付勢力に抗して圧縮コイルばね３３を圧縮する方向に移動し、図３（Ｂ）に示すようにリリーフ弁１０が開弁する。これによりフルードが導入口３５から導入され、排出口３６から逃がされる。従って、例えばプライマリバルブ１６が高圧の油圧を吐出する状態で機械的にロックしてしまっても、リリーフ弁１０がフルードをオイルパン１４に逃がすことにより、プライマリバルブ１６の下流側に接続されている油圧制御装置１２の構成部品を高圧から保護できる。この作動において、端末３３ａのエッジ３３ｃは図３（Ｂ）に示すように収容室３４の内壁から離間した状態に維持されているので、エッジ３３ｃが収容室３４の内壁に引っ掛かることはない。これによりリリーフ圧力のばらつきを低減できる。よって、油圧が設定値に達したときフルードをより確実にオイルパン１４に逃がすことができる。

図３（Ｂ）に示すように圧縮コイルばね３３が曲がることによって一部の巻線部分が収容室３４の内壁に当接する可能性があるが、端末３３ａ以外の巻線部分にはエッジは形成されていないので端末３３ａ以外の巻線部分が当接してもリリーフ圧力にばらつきが生じることはない。
リリーフ弁１１についても同様であり、油圧が設定値に達したときフルードをより確実に油路２４に逃がすことができる。

以上説明した本発明の一実施形態に係るリリーフ弁１０および１１によると、コイル径方向内側に巻き込まれた形状に形成され且つ端面研削されている端末３３ａが、鋼球３２と圧縮コイルばね３３の端末３３ａ以外の巻線部分とに圧縮コイルばね３３の外側から接する接線で囲まれる空間の内側にある。このため、圧縮コイルばね３３が曲がると鋼球３２と圧縮コイルばね３３の端末３３ａ以外の巻線部分とが収容室３４の内壁に当接し、端末３３ａのエッジ３３ｃは収容室３４の内壁から離間した状態に維持される。これにより端末３３ａのエッジ３３ｃが内壁に引っ掛かることを防止できる。よって、圧縮コイルばね３３の鋼球３２側の端面に端面研削を施してもリリーフ圧力にばらつきが生じ難くなる。

更に、リリーフ弁１０および１１によると、端末３３ａをコイル径方向内側に巻き込まれた形状に形成しているので、フルードの流路面積が広くなるという効果もある。具体的に説明すると、端末３３ａをコイル径方向内側に巻き込まれた形状に形成すると端末３３ａと内壁との間の隙間が広くなる。フルードは図３（Ｂ）の矢印線５５に示すように端末３３ａと内壁との間を流れるので、端末３３ａと内壁との間の隙間が広くなると流路面積が広くなる。これにより、フルードの温度が低くそれにより粘性が高い場合であっても流れ易くなるので、開弁した際にフルードを十分に排出できずに開弁後の油圧が設定値より高くなってしまうことをより確実に防止できる。

なお、本発明は上記複数の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本発明の一実施形態に係る弁部材および圧縮コイルばねの模式図。 本発明の一実施形態に係るリリーフ弁を備える油圧制御装置の模式図。 （Ａ）および（Ｂ）は本発明の一実施形態に係るリリーフ弁の断面図。 （Ａ）は本発明の一実施形態に係る圧縮コイルばねの弁部材側の端部を示す模式図、（Ｂ）は（Ａ）に示すＸ方向から見た模式図。 （Ａ）および（Ｂ）は従来のリリーフ弁の断面図。

符号の説明

１０、１１ リリーフ弁、１２ 油圧制御装置、１３ オイルポンプ、１４ オイルパン、１６ プライマリバルブ（制御弁）、１７、２４、２５ 油路、２２ オイルクーラー、３０ 弁ボディ、３２ 鋼球（弁部材）、３３ 圧縮コイルばね、３３ａ 端末、３４ 収容室、３５ 導入口、３６ 排出口、４１ａ 弁座

Claims (4)

1. 自動変速機に供給する油圧を制御する油圧制御装置に用いられるリリーフ弁であって、
   収容室を有する弁ボディと、
   前記弁ボディに形成され前記収容室に作動油を導入する導入口と、
   前記弁ボディに形成され前記収容室内の作動油を排出する排出口と、
   前記導入口と前記排出口との間に設けられている弁座と、
   前記弁座の下流側に配置され、前記弁座に着座することにより前記導入口と前記排出口との連通を遮断し、前記弁座から離座することにより前記導入口と前記排出口とを連通させる弁部材と、
   前記弁部材を前記弁座に向けて付勢する圧縮コイルばねであって、前記弁部材に当接する側の端末がコイル径方向内側に巻き込まれた形状に形成されており、且つ前記端末が端面研削されている圧縮コイルばねと、
   を備え、前記端末が、前記弁部材と前記圧縮コイルばねの前記端末以外の巻線部分とに前記圧縮コイルばねの外側から接する接線で囲まれる空間の内側にあるリリーフ弁。
2. 前記弁部材は鋼球である請求項１に記載のリリーフ弁。
3. 自動変速機に供給する油圧を制御する油圧制御装置であって、
   大気に連通するオイルパンと、
   前記オイルパンの作動油を吸引してライン圧を生成するオイルポンプと、
   前記オイルポンプで生成されたライン圧の油圧を調圧する制御弁と、
   前記導入口が前記制御弁の下流側の油路に接続され、前記排出口が前記オイルパンに接続されている請求項１または２に記載のリリーフ弁と、
   を備える油圧制御装置。
4. 自動変速機に供給する油圧を制御する油圧制御装置であって、
   作動油を冷却するオイルクーラーと、
   前記導入口が前記オイルクーラーより上流側の油路に接続され、前記排出口が前記オイルクーラーより下流側の油路に接続されている請求項１または２に記載のリリーフ弁と、
   を備える油圧制御装置。

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