JP2008202680A - 油圧調整弁 - Google Patents

Abstract

【課題】初期応答性の向上と、調圧域での応答性の向上とが簡単な構成で同時に達成できる油圧調整弁を提供する。
【解決手段】油圧調整弁１は、円筒状の弁ボディ１０内に、スプール形状の弁体２を軸方向に摺動自在に配している。弁体２は、小さいバネ定数ｋ１の第１スプリング３のバネ荷重Ｆ１で他方向に付勢され、通電量に比例した電磁ソレノイド４の吸引力Ｆｓにより一方向に付勢され、かつバネ定数ｋ２の第２スプリング５のバネ荷重Ｆ２で一方向に付勢されている。弁体２は、非通電時のストロークが０の位置から、調圧が開始されるまでの非調圧域、電磁ソレノイド４への通電量に比例した出力油圧が生じる調圧域、および調圧域の最大出力油圧が維持される定圧域まで変位する。バネ荷重Ｆ２は、ストロークが０の位置で圧縮されて最大値となっており、非調圧域と調圧域との境界で自由長となりＦ２＝０となるように設定されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、油圧源から供給された油圧を調圧して自動車用自動変速機などに供給する用途に好適な油圧調整弁に関する。

自動変速機に装着される油圧調整弁は、シリンダー状の弁穴を有する弁ボディ内に、スプール状の弁体をストローク（摺動）自在に収容している。この弁体は、配設されたスプリングのバネ荷重により付勢されるとともに、電磁ソレノイドの吸引力により付勢されてストロークする。油圧の調整は、電磁ソレノイドへの通電量の増減に応じて増減する吸引力に比例して弁体のストローク量が増減し、弁体に設けたランドが弁ボディに設けた入力ポート、出力ポートおよび排油ポートの開度を調節することによりなされる（特許文献１参照）。

この油圧調整弁では、弁体のストローク範囲は、電磁ソレノイドへの通電が停止（非通電）され弁体のストロークがゼロである閉弁位置から、通電量が増大して吸引力がバネ荷重を上回ることにより弁体の移動が開始して弁開度が開度ゼロから開弁に至るまでの非調圧域、通電量に応じて（比例して）弁開度が増減し出力油圧が増減する調圧域、および調圧域の最大出力油圧を維持する定圧域となっている。

図４（イ）に示す、弁体２をバネ荷重Ｆ１で閉弁方向に付勢する第１スプリング３と、通電量に応じた吸引力Ｆｓで弁体２を開弁方向に吸引する電磁ソレノイド４とを有する油圧調整弁１Ａでは、図４（ロ）の特性曲線Ａに示す如く、第１スプリング３のバネ定数ｋ１を大きくするとともに、弁体２のストロークがゼロの位置の初期バネ荷重Ｆ１（０）を小さく設定することにより、電磁ソレノイド４への通電量が小さい状態でも吸引力Ｆｓがバネ荷重Ｆ１を上回ることができる。このため、弁体２が迅速にストロークを開始でき、油圧調整の初期応答性を向上させることが可能である。

しかしながら、バネ定数ｋ１が大きいと、通電量の変化（吸引力Ｆｓの増減割合）に対するバネ荷重Ｆ１の変化（増減割合）が大きくなるため、調圧域での通電量の変化に対する弁体２のストローク量の増減割合が小さくなる。この結果、通電量の変化に対する弁体２のストロークとほぼ等価である出力油圧の応答性、すなわち調圧域の調圧応答性が低下する。

調圧域の応答性を向上させるため、図４（ロ）の特性曲線Ｂに示す如く、第１スプリング３のバネ定数ｋ１を小さく設定すれば調圧応答性は向上する。しかしながら調圧域では一定値以上のバネ荷重Ｆ１が必要とされるため、弁体２のストロークがゼロの位置での初期バネ荷重Ｆ１（０）が大きくなる。吸引力Ｆｓが、大きな初期バネ荷重Ｆ１（０）より大きくなるまでに要する時間が長くなり、調圧の初期応答性が低下する。第１スプリング３のバネ定数ｋ１と応答性とは、図４（ハ）の表に示す特性となる。
特開２００２−２２２７１０号公報

初期応答性を改善するために、図５（イ）および（ロ）に示す如く、第１スプリング３のバネ荷重Ｆ１に対向して弁体２にバネ荷重Ｆ２を付与するバネ定数ｋ２の第２スプリング５を配設し、図５（ハ）に示す如く、合成初期荷重Ｆ０をＦ０＝Ｆ１（０）−Ｆ２（０）と小さくした油圧調整弁１Ｂが使用されている。なお、Ｆ２（０）は、ストロークがゼロの位置での第２スプリング５の初期バネ荷重である。この油圧調整弁１Ｂでは、調圧の初期応答性は向上するが、調圧域で非調圧域とは逆方向のバネ荷重Ｆ２が弁体２に作用している。このため、調圧域での合成バネ定数ｋ１−ｋ２が大きい傾斜となり、調圧域の応答性が十分に改善できないという問題が生じる。

なお、一般的な自動車用自動変速機の油圧調整弁の仕様では、電磁ソレノイド４への通電量が０．２Ａ（アンペア）において、吸引力Ｆｓ（０．２Ａ）＞Ｆ１（０）となることが要求されており、電磁ソレノイドの吸引力Ｆｓは、０．２Ａの通電時において０．５Ｎ（ニュートン）の範囲のバラツキが存在している。

この発明の目的は、初期応答性の向上と、調圧域での応答性の向上とが簡単な構成で同時に達成できる油圧調整弁の提供にある。
請求項２または請求項３に記載の発明の目的は、簡単な構成で最適な初期応答性および調圧域の応答性の改善が適正に行える油圧調整弁の提供にある。
請求項４に記載の発明の目的は、電磁ソレノイドの吸引力Ｆｓが０．２Ａの通電時において０．５Ｎの範囲バラツキがあっても、ストロークゼロの位置において、Ｆｓ＞Ｆ１（０）−Ｆ２（０）にでき、調圧域の応答性を損なうことなく、０．２Ａの電流で確実に油圧が発生する油圧調整弁の提供にある。

請求項１に記載の油圧調整弁は、入力ポート、出力ポートおよび排油ポートの開度を調整する弁体を有している。この発明では、弁体をバネ荷重Ｆ１で弁開度低減方向に付勢する第１スプリング、通電量に比例した吸引力Ｆｓにより弁体を弁開度増大方向に付勢する電磁ソレノイドおよび弁体をバネ荷重Ｆ２で弁開度増大方向に付勢する第２スプリングにより、非調圧域、調圧域、および定圧域までストロークする。第２スプリングは、非調圧域内でのみ弁体を弁開度増大方向に付勢する。
これにより、第１スプリングのバネ定数を小さく設定して調圧域の応答性を良くすると同時に、非調圧域においてのみ作用する第２スプリングのバネ荷重の効果で初期応答性も良好に維持できる。

請求項２の発明では、第２スプリングが、非調圧域と調圧域との境界付近で自由長となり、調圧域においては弁体に作用しない。これにより、単純な構成で最適な初期応答性の向上と調圧域における調圧応答性が得られる。
請求項３の発明では、第２スプリングが、非調圧域と調圧域との境界付近でストッパにより係止され、調圧域においては弁体に作用しない。これにより、請求項２の発明と同様の効果が得られる。
請求項４の発明では、弁体のストローク量がゼロの位置で、電磁ソレノイドへの０．２Ａの電流通電時の吸引力Ｆｓを、バネ荷重Ｆ１とバネ荷重Ｆ２とによる合成バネ荷重より大きく設定した。これにより、電磁ソレノイドの吸引力Ｆｓが０．２Ａの通電時において０．５Ｎの範囲バラツキがあっても、良好な初期応答性が得られる。

この発明の最良の実施形態は、弁体をバネ荷重Ｆ１で他方向（弁開度低減方向）に付勢する第１スプリングと、通電量に比例した吸引力Ｆｓにより弁体を一方向（弁開度増大方向）に付勢する電磁ソレノイドおよび弁体をバネ荷重Ｆ２で一方向（弁開度増大方向）に付勢する第２スプリングとを備えた油圧調整弁であって、第２スプリングは、非調圧域内でのみ弁体を弁開度増大方向に付勢する。

この発明を図に示す実施例１とともに説明する。油圧調整弁１は、円筒状の弁ボディ１０に設けたシリンダ１１内に、スプール形状の弁体２を軸方向に摺動自在に配している。弁ボディ１０には、入力ポート１２、出力ポート１３、排油ポート１４、および出力ポート１３と外部で連通したフィードバックポート１５が形成されている。弁体２には、一端（図示左端）に第１スプリング３が配設され、弁体２のストロークに応じて入力ポート１２および排油ポート１４の開度を増減させる複数のランド２１が所定の位置に設けられている。

弁ボディ１０の他端には、電磁ソレノイド４が装着されている。電磁ソレノイド４は、筒状のハウジング４１内に電磁コイル４２を固定し、一端を固定コア４３で塞ぎ、他端をカバー４４で蓋した構造を有している。電磁コイル４２内の他端側中心部にプランジャ４５を変位自在に収納するとともに、一端側にロッド４６を軸方向にスライド自在に収容している。プランジャ４５には、第２スプリング５が配設され、ロッド４６は一端が弁体２の他端に当接し、他端がプランジャ４５の一端に当接している。

弁体２は、小さいバネ定数ｋ１の第１スプリング３のバネ荷重Ｆ１で他方向（弁開度低減方向）に付勢され、通電量に比例した電磁ソレノイド４の吸引力Ｆｓにより一方向（弁開度増大方向）に付勢され、かつバネ定数ｋ２の第２スプリング５のバネ荷重Ｆ２で一方向（弁開度増大方向）に付勢されている。この実施例では、バネ荷重Ｆ１＞バネ荷重Ｆ２、に設定されており、図１の（イ）は、電磁ソレノイド４への通電がなされていない非通電時の弁体２の位置を示す。

また、電磁ソレノイド４への通電がなされているときは、通電量が０．２Ａを超えた時点で、バネ荷重Ｆ１＜吸引力Ｆｓ＋バネ荷重Ｆ２、に設定されており、図１の（ロ）は、電磁ソレノイド４への通電が０．２Ａの時の弁体２の位置を示す。この位置では、弁体２が、第２スプリング５のバネ荷重Ｆ２の作用は受けず、バネ荷重Ｆ１およびフィードバック荷重はＦｆｂと、電磁ソレノイド４の吸引力Ｆｓの作用でストロークする。

図２のグラフは、バネ荷重Ｆ１と、吸引力Ｆｓおよびバネ荷重Ｆ２とによる弁体２の変位量（ストローク）を示す。弁体２は、非通電時のストロークが０の位置（閉弁位置）から、調圧が開始されるまでの非調圧域、電磁ソレノイド４への通電量に比例した出力油圧が生じる調圧域（弁開度０〜全開）、および調圧域の最大出力油圧が維持される定圧域（全開弁）まで変位する。

この実施例では、第２スプリング５は、一端５１がプランジャ４５の他端に当接し、他端５２が電磁ソレノイド４のカバー４４の内側に固定されている。バネ荷重Ｆ２は、ストロークが０の位置で圧縮されて最大値となっており、非調圧域と調圧域との境界で自由長となりＦ２＝０となるように設定されている。なお、第２スプリング５の他端５２は、係合手段による係合、溶着その他の固定方法であってもよいが、固定されていない自由端であってもよい。

この構成により、電磁ソレノイド４への通電の当初においては、バネ荷重Ｆ２が大きくバネ荷重Ｆ１が小さいので合成バネ荷重Ｆ１−Ｆ２は小さい。このため、電磁ソレノイド４の吸引力Ｆｓの立ち上がりに対し、弁体２が迅速に移動開始でき、油圧調整の初期応答性に優れる。また、調圧域においては、Ｆ２＝０であり、弁体２に作用するバネ荷重はＦ１のみで、かつ第１スプリング３のバネ定数ｋ１が小さいため、通電量（吸引力Ｆｓの変化）に対する弁体２の追従性（応答性）も大きい。

図３は実施例２の油圧調整弁１Ｃを示し、この実施例では、第２スプリング５に板バネ（皿バネ）を使用している。第２スプリング５は、外周端（一端）５３がカバー４４の外周とともにハウジング４１に固定され、内周端（他端）５４はプランジャ４５の他端に設けられた径小部４７に遊び嵌めされ自由端として当接している。この実施例ではハウジング４１の他端面４８に円環突条６０を同心的に設け、第２スプリング５のストッパ６としている。第２スプリング５は、非調圧域と調圧域との境界で板バネ（皿バネ）の中間位置がストッパ６に当接し、内周端５４は他端側に変位（変形）することが阻止される。

このため油圧調整弁１Ｃでは、非調圧域において内周端５４は弁体２の一端に当接して弁開度増大方向に付勢しているが、非調圧域と調圧域との境界において第２スプリング５はストッパ６に当接し、調圧域および定圧域において内周端５４はプランジャ４５の他端から離れ、隙間６１が生じる。この実施例においても、図２（イ）に示す実施例１と同様のバネ荷重特性となり、初期応答性の改善と調圧域の調圧応答性の向上とが同時に達成できる。なお、ストッパ６はハウジング４１の他端面４８に一体形成する構成が製造コストの観点から有利であるが、他の方法であってもよい。

図２（ロ）および（ハ）は、電磁ソレノイド４への通電量と、第１スプリング３および第２スプリング５の合成初期バネ荷重との関係を示す。この実施例では、電磁ソレノイド４への通電量が０．２Ａの時、吸引力Ｆｓ（０. ２Ａ）＞バネ荷重Ｆ１（０）−Ｆ２（０）に設定している。これにより、電磁ソレノイド４の吸引力Ｆｓのバラツキにかかわらず確実かつ円滑に弁体の初期応答性を向上することができる。

油圧調整弁の断面図である（実施例１）。 弁体のストロークと電磁ソレノイドの吸引力との関係を示すグラフである。 油圧調整弁の断面図である（実施例２）。 従来の油圧調整弁の断面図および特性グラフおよび表特性である。 従来の他の油圧調整弁の断面図および特性グラフである。

符号の説明

１ 油圧調整弁（実施例１）
１Ｃ 油圧調整弁（実施例２）
２ 弁体
３ 第１スプリング
４ 電磁ソレノイド
５ 第２スプリング
６ ストッパ
１１ シリンダ
１２ 入力ポート
１３ 出力ポート
１４ 排油ポート
Ｆｓ 電磁ソレノイドの吸引力
Ｆ１ 第１スプリングのバネ荷重
Ｆ２ 第２スプリングのバネ荷重

Claims (4)

1. 入力ポート、出力ポートおよび排油ポートが設けられたシリンダと、このシリンダ内に軸方向にストローク自在に配され、前記入力ポート、前記出力ポートおよび前記排油ポートの開度を調整する弁体と、この弁体をバネ荷重Ｆ１で弁開度低減方向に付勢する第１スプリング、通電量に比例した吸引力Ｆｓにより前記弁体を弁開度増大方向に付勢する電磁ソレノイドおよび前記弁体をバネ荷重Ｆ２で弁開度増大方向に付勢する第２スプリングによりストロークさせる弁体駆動手段とを備え、
   前記弁体は、前記電磁ソレノイドへの通電が停止されている閉弁位置から調圧開始位置までの非調圧域、前記電磁ソレノイドへの通電量に対応したストローク量に応じて調整された出力油圧を発生させる調圧域、および所定の出力油圧を維持する定圧域までストロークする油圧調整弁において、
   前記第２スプリングは、前記非調圧域内でのみ前記弁体を弁開度増大方向に付勢することを特徴とする油圧調整弁。
2. 請求項１に記載の油圧調整弁において、前記第２スプリングは、前記非調圧域と前記調圧域との境界付近で自由長となることを特徴とする油圧調整弁。
3. 請求項１に記載の油圧調整弁において、前記第２スプリングは、前記非調圧域と前記調圧域との境界付近でストッパにより係止されることを特徴とする油圧調整弁。
4. 請求項１〜３のいずれか１に記載の油圧調整弁において、前記弁体のストローク量がゼロの位置で、前記電磁ソレノイドへの０．２アンペア（Ａ）の電流通電時の吸引力Ｆｓを、バネ荷重Ｆ１とバネ荷重Ｆ２との合成バネ荷重より大きく設定したことを特徴とする油圧調整弁。

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