JP2010276088A

JP2010276088A - スプールバルブ

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Publication number: JP2010276088A
Application number: JP2009128063A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Ohashi; 秀俊大橋; Tomohiro Nakamura; 友裕中村
Original assignee: MIZUNO TEKKOSHO KK
Current assignee: MIZUNO TEKKOSHO KK
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2010-12-09
Also published as: WO2010137371A1

Abstract

【課題】表面処理を施すことなく、必要十分な耐摩耗性を確保し、コストダウンを図ることができるスプールバルブを提供すること。
【解決手段】スプールバルブ１は、油圧経路２１内に配設されると共に、油圧経路２１に対して摺動させることにより油路２２の開閉を行うものである。スプールバルブ１は、質量％で、Ｓｉ：３．０〜１７．０％、Ｃｕ：０．５〜５．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｍｇ：０．０２〜１．５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるアルミニウム合金よりなる。スプールバルブ１には、人工時効硬化させるＴ６処理又はＴ８処理が施されており、かつ、表面処理が施されていない。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧制御装置等に用いられるものであり、油圧経路内に配設されて油路の開閉を行うスプールバルブに関する。

油圧制御装置等には、油圧を制御するためのスプールバルブが用いられている。スプールバルブは、例えば、自動車の自動変速機における油圧制御装置において、バルブボディに形成したシリンダ孔に配設して使用される。そして、スプールバルブは、シリンダ孔に対して摺動させることにより、該シリンダ孔に設けた油路の開閉を行う。

スプールバルブの素材としては、低炭素鋼、低炭素合金鋼等が多く用いられている。また、切削性を重視してＪＩＳ−ＳＵＭ２２、ＳＵＭ２４Ｌ等の快削鋼が用いられることもある。そして、スプールバルブは、ブランクに対して切削加工（形状によっては冷間鍛造、又は冷間鍛造及び切削加工）を行い、浸炭焼入れ等を行って耐摩耗性を確保した後、所定の寸法となるように外径を研磨して製造される。

ところが、近年、特に自動車を構成する部品の軽量化が望まれるようになり、スプールバルブを受承するバルブボディの素材として、従来の鋼に代えてアルミニウム合金が用いられるようになっている。そのため、高温下での使用の際、鋼製のスプールバルブとアルミニウム合金製のバルブボディとの熱膨張の差が大きいことにより、両者の間に大きな隙間が生じ、作動油の漏れが多くなってしまうという問題があった。

そこで、上記問題を解決するために、スプールバルブの素材として、ＪＩＳ−Ａ６０６１等の６０００系アルミニウム合金が用いられている。このようなアルミニウム合金製のスプールバルブは、鋼製のものと同様に、ブランクに対して切削加工（形状によっては冷間鍛造、又は冷間鍛造及び切削加工）を行い、精度によっては外径を粗研磨する。そして、表面に陽極酸化処理（例えば、硬質アルマイト処理）を施し、耐摩耗性に優れた陽極酸化皮膜を形成した後、所定の寸法となるように外径を仕上げ研磨して製造される（例えば、特許文献１、２参照）。

特開平５−３３２４６１号公報特許第２７５２５３６号公報

上述したように、アルミニウム合金製のスプールバルブを製造するに当たっては、耐摩耗性を確保するために、表面に陽極酸化処理を施して陽極酸化皮膜を形成している。しかしながら、この陽極酸化皮膜自体が高価であるため、表面処理を施すことによって全体としてコストがかかるという問題があった。

本発明は、かかる従来の問題点を鑑みてなされたもので、表面処理を施すことなく、必要十分な耐摩耗性を確保し、コストダウンを図ることができるスプールバルブを提供しようとするものである。

本発明は、油圧経路内に配設されると共に、該油圧経路に対して摺動させることにより油路の開閉を行うスプールバルブにおいて、
該スプールバルブは、質量％で、Ｓｉ：３．０〜１７．０％、Ｃｕ：０．５〜５．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｍｇ：０．０２〜１．５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるアルミニウム合金よりなり、
上記スプールバルブには、人工時効硬化させるＴ６処理又はＴ８処理が施されており、かつ、表面処理が施されていないことを特徴とするスプールバルブにある（請求項１）。

本発明のスプールバルブは、その素材となるアルミニウム合金の各化学成分を上記特定の範囲とし、かつ、そのアルミニウム合金に対してＴ６処理又はＴ８処理という特定の熱処理を施して時効硬化させたものである。そのため、上記スプールバルブ全体が高硬度・高強度となり、従来のような陽極酸化処理（例えば、硬質アルマイト処理）等の表面処理を施さなくても、その表面は優れた耐摩耗性を有するものとなる。

すなわち、本発明は、素材となるアルミニウム合金の組成と熱処理とについて、上記特定のものを選択し、両者を組み合わせることにより、高い硬度・強度を得ることができ、それによって優れた耐摩耗性が得られることを見い出したものである。そのため、従来のように、表面処理を施して皮膜を形成しなくても、必要十分な耐摩耗性を確保することができる。これにより、高価であった表面処理を施す必要がない分だけコストダウンを図ることができる。また、工程数を削減することができ、生産効率の向上を図ることもできる。

さらに、上記人工時効硬化処理（Ｔ６処理又はＴ８処理）は、上記スプールバルブの表面だけでなく、内部まで硬化させることができる。そのため、表面処理を行う場合と異なり、硬化後の切削等の自由度を高めることができる。
また、素材としてアルミニウム合金を用いることにより、上記スプールバルブ全体の軽量化を図ることもできる。

このように、本発明によれば、表面処理を施すことなく、必要十分な耐摩耗性を確保し、コストダウンを図ることができるスプールバルブを提供することができる。

実施例１における、油路を閉じた状態のスプールバルブを示す説明図。実施例１における、油路を開口した状態のスプールバルブを示す説明図。実施例２における、耐摩耗性の試験方法を示す説明図。実施例２における、各供試品（ドライ時）と摩耗重量との関係を示す説明図。実施例２における、各供試品（ＡＴＦ塗布時）と摩耗重量との関係を示す説明図。実施例３における、Ｓｉの含有量の異なる各供試品と摩耗重量との関係を示す説明図。実施例３における、Ｃｕの含有量の異なる各供試品と表面硬度との関係を示す説明図。実施例３における、Ｍｇの含有量の異なる各供試品と表面硬度との関係を示す説明図。

本発明において、上記スプールバルブは、油圧制御装置等の油圧を制御するためのものとして適用することができる。上記スプールバルブは、例えば、自動車の自動変速機における油圧制御装置において、バルブボディに形成したシリンダ孔に配設し、該シリンダ孔に対して摺動させることにより、該シリンダ孔に設けた油路の開閉を行う。

また、上記スプールバルブの素材としては、上記組成のアルミニウム合金を用いる。
以下に、上記組成のアルミニウム合金における各化学成分範囲の限定理由について説明する。

Ｓｉ：３．０〜１７．０質量％
Ｓｉは、主に耐摩耗性を高め、熱膨張係数を低下させるために必要な元素である。また、アルミニウム合金のヤング率を高め、密度を低下させることができることから、軽量化にも寄与する元素である。これらの効果を得るためには、最低でも３．０質量％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｓｉを多量に含有させると、溶解時においてＳｉが飽和状態となってしまうおそれがあるため、上限を１７．０質量％とした。

Ｃｕ：０．５〜５．０質量％
Ｃｕは、アルミニウム合金の硬度を高めるために必要な元素であり、この効果を得るためには最低でも０．５質量％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｃｕを多量に含有させると、加工性が著しく低下するおそれがあるため、上限を５．０質量％とした。

Ｍｎ：０．５％質量以下
Ｍｎは、結晶粒を微細化させるために有効な元素である。Ｍｎの含有量が０．５質量％を超える場合には、耐摩耗性が低下し、かつ粗大金属間化合物を生成するおそれがある。よって、上限を０．５質量％とした。
なお、本発明において、Ｍｎは任意元素であり、含有量が０％、つまり含有されていなくてもよい。しかしながら、上記効果を十分に得るためには、少なくとも０．１質量％以上含有していることが好ましい。

Ｍｇ：０．０２〜１．５質量％
Ｍｇは、ＭｇＳｉ₂の析出物を生成して強度を高めるために必要な元素であり、この効果を得るためには、最低でも０．０２質量％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｍｇを多量に含有させると、伸びが低下し、冷間鍛造性等の塑性加工性を劣化させるおそれがあるため、上限を１．５質量％とした。

また、上記スプールバルブには、人工時効硬化させるＴ６処理又はＴ８処理が施されている。この「Ｔ６」及び「Ｔ８」とは、ＪＩＳ規定で用いられている「アルミニウム、マグネシウム及びそれらの合金の質別記号」（ＪＩＳ−Ｈ０００１）を示す。

「Ｔ６」とは、溶体化処理後人工時効硬化処理したものである。すなわち、溶体化処理後積極的に冷間加工を行わず、人工時効硬化処理したものである。したがって、矯正してもその冷間加工の効果が小さいものである。
Ｔ６処理は、４５０〜５４０℃の温度で溶体化処理を行った後、１５０〜２００℃の温度で時効硬化処理を行うことが好ましい。

溶体化処理の温度が４５０℃未満の場合には、溶体処理が不十分となるおそれがある。一方、５４０℃を超える場合には、過熱となるおそれがある。よって、溶体化処理の温度は、４８０〜５２０℃の範囲であることがより好ましい。
また、時効硬化処理の温度が１５０℃未満の場合には、処理時間が長くなるおそれがある。一方、２００℃を超える場合には、過時効となるおそれがある。よって、時効硬化処理の温度は、１７０〜１９０℃の範囲であることがより好ましい。

「Ｔ８」とは、溶体化処理後冷間加工を行い、さらに人工時効硬化処理したものである。すなわち、溶体化処理後強さを増加させるため冷間加工を行い、さらに人工時効硬化処理したものである。
Ｔ８処理についても、溶体化処理及び時効硬化処理を上述したＴ６処理と同様の条件で行うことが好ましい。

また、上記スプールバルブには、表面処理が施されていない。したがって、上記スプールバルブの表面は、積極的に皮膜を形成していない状態、つまり上記スプールバルブの素材そのものが露出した状態である。
なお、上記スプールバルブを構成するアルミニウムが空気に触れて自然に形成される酸化皮膜程度の皮膜は形成されるものと考えられる。

また、上記スプールバルブは、例えば、上記組成のアルミニウム合金よりなる素材（ブランク）に対してＴ６処理又はＴ８処理を施したものを切削加工した後、陽極酸化処理（例えば、硬質アルマイト処理）等の表面処理を施さず、所定の寸法となるように外径を研磨して製造することができる。また、上記組成のアルミニウム合金の冷間鍛造品又は冷間鍛造品を切削したものに対してＴ６処理又はＴ８処理を施した後、陽極酸化処理等の表面処理を施さず、所定の寸法となるように外径を研磨して製造することもできる。

また、上記スプールバルブは、質量％で、さらにＦｅ：１．０％以下、Ｃｒ：０．１０％以下、Ｚｎ：０．３％以下、Ｔｉ：０．１５％以下、Ｎｉ：０．５０〜１．３％のうちの少なくとも１種を含有するアルミニウム合金よりなることが好ましい（請求項２）。
この場合には、本例の特性をほとんど低下させることなく、許容できるアルミニウム合金の化学成分範囲を広げることができる。そして、例えば、Ｎｉ：０．５０〜１．３質量％を許容することによって、ＪＩＳ−Ａ４０３２という規格内合金の適用が可能となり、さらにコストダウンが望める。
なお、上記各化学成分は、不可避的不純物として含有されていてもよいし、積極的に添加してもよい。ただし、不可避的不純物として含有されている場合であっても、上記成分範囲内であればよい。

また、上記スプールバルブは、アルミニウム製のバルブボディに形成された上記油圧経路内に配設されるものであることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記スプールバルブと該スプールバルブを受承する上記バルブボディとの両方がアルミニウムを主成分として構成される。そのため、近年多く用いられるアルミニウム合金製の上記バルブボディに対して上記スプールバルブを高温下で使用しても、両者の熱膨張差を小さくすることができることから、該両者の間に大きな隙間が生じないようにすることができる。これにより、作動油の漏れを抑制することができると共に、上記スプールバルブの応答性を高めることができる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかるスプールバルブについて、図を用いて説明する。
本例のスプールバルブ１は、図１に示すごとく、自動車の自動変速機における油圧制御装置に用いられるものであり、油圧経路２０内に配設されると共に、油圧経路２０に対して摺動させることにより油路２２の開閉を行う。
スプールバルブ１は、質量％で、Ｓｉ：３．０〜１７．０％、Ｃｕ：０．５〜５．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｍｇ：０．０２〜１．５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるアルミニウム合金よりなる。また、スプールバルブ１には、人工時効硬化させるＴ６処理又はＴ８処理（本例ではＴ６処理）が施されており、かつ、表面処理が施されていない。
以下、これを詳説する。

図１に示すごとく、スプールバルブ１は、軸部１１と軸部１１よりも大径である複数のランド部１２とを有しており、アルミニウム製のバルブボディ２に形成された油圧経路２０としてのシリンダ孔２１内に配設されている。スプールバルブ１は、シリンダ孔２１の内周面である摺動面２１１に対して、ランド部１２を接触させて摺動することができるよう構成されている。

同図に示すごとく、スプールバルブ１が配設されているバルブボディ２のシリンダ孔２１には、油路２２としての入口側油路２２１と出口側油路２２２とが設けられている。入口側油路２２１は、オイルポンプ（図示略）に連通している。また、出口側油路２２２は、自動変速機における油圧の動作を行うリニアソレノイドバルブ、レギュレーターバルブ等に連通している。

そして、本例のスプールバルブ１は、質量％で、Ｓｉ：３．０〜１７．０％、Ｃｕ：０．５〜５．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｍｇ：０．０２〜１．５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるアルミニウム合金よりなる。
また、スプールバルブ１には、人工時効硬化させるＴ６処理又はＴ８処理（本例ではＴ６処理）が施されている。また、スプールバルブ１には、表面処理が施されていない。すなわち、スプールバルブ１の素材そのものが露出した状態である。

次に、スプールバルブ１の動作について説明する。
図１に示すごとく、スプールバルブ１がシリンダ孔２１内の一方の位置にあるときは、入口側油路２２１がランド部１２の外周面１２１とシリンダ孔２１の摺動面２１１とにより閉じられている。これにより、入口側油路２２１と出口側油路２２２との連通がランド部１２によって遮断された状態となっている。

次いで、図２に示すごとく、スプールバルブ１の作動により、ランド部１２の外周面１２１をシリンダ孔２１の摺動面２１１に対して摺動させ、入口側油路２２１を開口させる。これにより、入口側油路２２１と出口側油路２２２とが連通された状態となり、入口側油路２２１から出口側油路２２２に油が流動する。このようにして、シリンダ孔２１に設けた油路２２の開閉を行う。

次に、スプールバルブ１の製造方法について説明する。
まず、質量％で、Ｓｉ：３．０〜１７．０％、Ｃｕ：０．５〜５．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｍｇ：０．０２〜１．５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるアルミニウム合金よりなる素材を準備する。

次いで、このアルミニウム合金の素材に対してＴ６処理を行う。Ｔ６処理は、具体的には、アルミニウム合金の素材に対して４５０〜５４０℃の温度で２時間加熱することにより溶体化処理を行った後、１５０〜２００℃の温度で６時間加熱することにより時効硬化処理を行う。

次いで、Ｔ６処理を施したアルミニウム合金の素材に対して切削加工を行い、軸部１１と軸部１１よりも大径である複数のランド部１２とを形成し、図１のスプールバルブ１の形状とする。そして、最後に、外径を仕上げ研磨し、所定の寸法となるように調整する。
以上により、スプールバルブ１を製造する。

なお、上記の製造方法に代えて、例えば、上記組成のアルミニウム合金の冷間鍛造品又は冷間鍛造品を切削加工したものに対してＴ６処理を施した後、所定の寸法となるように外径を仕上げ研磨して製造することもできる。

次に、本例のスプールバルブ１における作用効果について説明する。
本例のスプールバルブ１は、その素材となるアルミニウム合金の各化学成分を上記特定の範囲とし、かつ、そのアルミニウム合金に対してＴ６処理という特定の熱処理を施して時効硬化させたものである。そのため、スプールバルブ１全体が高硬度・高強度となり、従来のような陽極酸化処理（例えば、硬質アルマイト処理）等の表面処理を施さなくても、その表面は優れた耐摩耗性を有するものとなる。

すなわち、スプールバルブ１は、素材となるアルミニウム合金の組成と熱処理とについて、上記特定のものを選択し、両者を組み合わせることにより、高い硬度・強度を得ることができ、それによって優れた耐摩耗性が得られる。そのため、従来のように、表面処理を施して皮膜を形成しなくても、必要十分な耐摩耗性を確保することができる。これにより、高価であった表面処理を施す必要がない分だけコストダウンを図ることができる。また、工程数を削減することができ、生産効率の向上を図ることもできる。

さらに、上記人工時効硬化処理（Ｔ６処理）は、スプールバルブ１の表面だけでなく、内部まで硬化させることができる。そのため、表面処理を行う場合と異なり、硬化後の切削等の自由度を高めることができる。
また、素材としてアルミニウム合金を用いることにより、スプールバルブ１全体の軽量化を図ることもできる。

また、スプールバルブ１は、アルミニウム製のバルブボディ２に形成された油圧経路２０としてのシリンダ孔２１内に配設されている。すなわち、スプールバルブ１とスプールバルブ１を受承するバルブボディ２との両方がアルミニウムを主成分として構成されている。そのため、近年多く用いられるアルミニウム合金製のバルブボディ２に対してスプールバルブ１を高温下で使用しても、両者の熱膨張差を小さくすることができることから、該両者の間に大きな隙間が生じないようにすることができる。これにより、作動油の漏れを抑制することができると共に、スプールバルブ１の応答性を高めることができる。

このように、本例によれば、表面処理を施すことなく、必要十分な耐摩耗性を確保し、コストダウンを図ることができるスプールバルブ１を提供することができる。

また、本例のスプールバルブ１には、上記人工時効硬化処理としてＴ６処理が施されているが、これに代えてＴ８処理が施されていてもよい。
この場合にも、上述した本例のスプールバルブ１における作用効果と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、表面処理を施すことなく、必要十分な耐摩耗性を確保し、コストダウンを図ることができる。

（実施例２）
本例では、本発明のスプールバルブの素材となるアルミニウム合金の耐摩耗性を確認する試験を行った。
耐摩耗性の試験を行うに当たっては、本発明品としての供試品Ｅ１、Ｅ２と比較品としての供試品Ｃ１〜Ｃ３とを準備した。供試品は、すべてアルミニウム合金よりなる単純な丸棒形状のものとした（図３参照）。

本発明品Ｅ１、Ｅ２及び比較品Ｃ１〜Ｃ３の素材となるアルミニウム合金の各化学成分の含有量は、上記の表１に示すとおりである。
本発明品である供試品Ｅ１、Ｅ２は、素材となるアルミニウム合金の各化学成分の含有量が本発明の範囲（質量％で、Ｓｉ：３．０〜１７．０％、Ｃｕ：０．５〜５．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｍｇ：０．０２〜１．５％、残部がＡｌ及び不可避的不純物）であり、表面処理を施していないものである。供試品Ｅ１と供試品Ｅ２とは、Ｓｉの含有量が大きく異なり、それぞれ３．０質量％、１０．５質量％である。

比較品である供試品Ｃ１は、素材となるアルミニウム合金（材質：Ａ６０６１）に対して、従来のように表面処理としての陽極酸化処理（硬質アルマイト処理）を施し、表面に陽極酸化皮膜を形成したものである。本例では、素材となるアルミニウム合金に対して脱脂、水洗を行う。そして、所定の温度条件の濃硫酸中において、素材の表面を陽極として水の電気分解を行うことにより、素材の表面に酸化皮膜を形成する（硬質アルマイト処理）。その後、水洗、湯洗、乾燥を行う。このようにして、表面処理を施す。

供試品Ｃ２は、素材となるアルミニウム合金の各化学成分において、Ｍｇが含有されておらず、上記本発明の範囲から外れている。また、表面処理は施されていない。
供試品Ｃ３は、素材となるアルミニウム合金の各化学成分において、Ｓｉ、Ｃｕが上記本発明の範囲から外れている。本例の供試品Ｃ３は、アルミニウム合金の材質が供試品Ｃ１と同じ材質（Ａ６０６１）であり、特にＳｉの含有量は０．７７質量％である。また、表面処理は施されていない。

次に、耐摩耗性の試験方法について、図３を用いて説明する。
まず、供試品３１の初期重量Ａ（ｍｇ）を測定した。次いで、供試品３１の一方の軸方向端面３１１を平板３２（材質：ＳＰＨ４４０）に対して擦り合わせ、他方の軸方向端面３１２から１５０Ｎの荷重を加えた状態で、供試品３１を回転数１２５ｒｐｍで３０秒間回転させた。その後、供試品３１の試験後重量Ｂ（ｍｇ）を測定した。そして、初期重量Ａ（ｍｇ）及び試験後重量Ｂ（ｍｇ）から摩耗重量Ｃ（＝Ａ−Ｂ）（ｍｇ）を求めた。

また、本例では、上記の耐摩耗性の試験を、供試品３１がドライ状態の時とＡＴＦ（潤滑油）を塗布した状態の時との２通りの状態において行った（サンプル数：Ｎ＝３）。
ここで、ＡＴＦを塗布した状態とは、供試品３１にＡＴＦを塗布して軽く拭き取った状態をいう。また、ＡＴＦとしては、カストロールＡＴＦＴＹＰＥＸ（カストロール社製）を用いた。

次に、耐摩耗性の試験結果について、図４、図５を用いて説明する。なお、図４はドライ時、図５はＡＴＦ塗布時の試験結果である。
図４、図５に示すごとく、本発明品である供試品Ｅ１、Ｅ２の摩擦重量は、表面処理を施した比較品である供試品Ｃ１と同程度であった。このことから、本発明のスプールバルブの素材となるアルミニウム合金は、表面処理を施していないにもかかわらず、従来のように表面処理としての陽極酸化処理（硬質アルマイト処理）を施し、表面に陽極酸化皮膜を形成したものと同程度の耐摩耗性を有することがわかった。

また、同図に示すごとく、本発明品である供試品Ｅ１、Ｅ２の摩擦重量は、Ｓｉ、Ｍｇ等の化学成分が上記本発明の範囲から外れている比較品である供試品Ｃ２、Ｃ３の摩擦重量よりも小さいものであった。このことから、本発明のスプールバルブの素材となるアルミニウム合金は、各化学成分の含有量を特定の範囲（本発明の範囲）とすることにより、優れた耐摩耗性が得られるということがわかった。そして、特に、Ｓｉ及びＭｇは、耐摩耗性及び硬度に大きな影響を与える元素であり、その影響が試験結果からも顕著に表れている。

（実施例３）
本例では、本発明のスプールバルブの素材となるアルミニウム合金の耐摩耗性及び表面硬度を確認する試験を行った。
耐摩耗性及び表面硬度の試験を行うに当たっては、Ｓｉの含有量を変化させた供試品Ａ１１〜Ａ１３、Ｃｕの含有量を変化させた供試品Ａ２１〜Ａ２３、Ｍｇの含有量を変化させた供試品Ａ３１〜Ａ３３を準備した。供試品は、すべてアルミニウム合金よりなる単純な丸棒形状のものとした（図３参照）。

供試品Ａ１１〜Ａ１３、Ａ２１〜Ａ２３、Ａ３１〜Ａ３３の素材となるアルミニウム合金の各化学成分の含有量は、上記の表２に示すとおりである。
供試品Ａ１１〜Ａ１３は、素材となるアルミニウム合金のＳｉの含有量がそれぞれ０．５質量％、５．０質量％、１０．５質量％であり、表面処理を施していないものである。その他の化学成分の含有量は、本発明の範囲（質量％で、Ｓｉ：３．０〜１７．０％、Ｃｕ：０．５〜５．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｍｇ：０．０２〜１．５％、残部がＡｌ及び不可避的不純物）内である。

供試品Ａ２１〜Ａ２３は、素材となるアルミニウム合金のＣｕの含有量がそれぞれ０．４質量％、２．５質量％、４．０質量％であり、表面処理を施していないものである。その他の化学成分の含有量は、上記本発明の範囲内である。
供試品Ａ３１〜Ａ３３は、素材となるアルミニウム合金のＭｇの含有量がそれぞれ０．０１質量％、０．６質量％、１．０質量％であり、表面処理を施していないものである。その他の化学成分の含有量は、上記本発明の範囲内である。

次に、試験方法について説明する。
耐摩耗性の試験は、実施例１と同様の方法で行い、摩耗重量を測定した。また、表面硬度の試験は、ビッカース硬度計を用いて表面のビッカース硬度を測定した。
本例では、供試品Ａ１１〜Ａ１３に対して耐摩耗性の試験を、供試品Ａ２１〜Ａ２３、Ａ３１〜Ａ３３に対して表面硬度の試験を行った。

次に、試験結果について、図６〜図８を用いて説明する。なお、図６は供試品Ａ１１〜Ａ１３の耐摩耗性の試験結果、図７は供試品Ａ２１〜Ａ２３の表面硬度の試験結果、図８は供試品Ａ３１〜Ａ３３の表面硬度の試験結果である。
図６に示すごとく、Ｓｉの含有量が上記本発明の範囲から外れている供試品Ａ１１の摩耗重量が１．５ｍｇ程度であるのに対して、Ｓｉの含有量が上記本発明の範囲である供試品Ａ１２、Ａ１３は、摩擦重量が０．５ｍｇ程度と小さい。このことから、Ｓｉは、耐摩耗性に大きな影響を与える元素であることがわかる。そして、必要十分な耐摩耗性を確保するために、本発明では、Ｓｉの含有量を３．０質量％以上としている。

図７に示すごとく、Ｃｕの含有量が上記本発明の範囲から外れている供試品Ａ２１の表面硬度（ビッカース硬度Ｈｖ）が１００未満であるのに対して、Ｃｕの含有量が上記本発明の範囲である供試品Ａ２２、Ａ２３は、表面硬度（ビッカース硬度Ｈｖ）が１５０前後と大きい。このことから、Ｃｕは、表面硬度に大きな影響を与える元素であることがわかる。そして、必要十分な耐摩耗性を確保するために、本発明では、Ｃｕの含有量を０．５質量％以上としている。

図８に示すごとく、Ｍｇの含有量が上記本発明の範囲から外れている供試品Ａ３１の表面硬度（ビッカース硬度Ｈｖ）が５０程度であるのに対して、Ｍｇの含有量が上記本発明の範囲である供試品Ａ３２、Ａ３３は、表面硬度（ビッカース硬度Ｈｖ）が１３０前後と大きい。このことから、Ｍｇは、強度に影響を与える元素であり、それに伴い表面硬度にも影響を与える元素であることがわかる。そして、必要十分な耐摩耗性を確保するために、本発明では、Ｍｇの含有量を０．０２質量％以上としている。

１スプールバルブ
２０油圧経路
２２油路

本発明は、軸部と該軸部よりも大径である複数のランド部を有し、油圧経路内に配設されると共に、該油圧経路に対して上記ランド部の外周面を摺動させることにより油路の開閉を行うスプールバルブにおいて、
該スプールバルブは、質量％で、Ｓｉ：３．０〜１７．０％、Ｃｕ：０．５〜５．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｍｇ：０．０２〜１．５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるアルミニウム合金よりなり、
上記スプールバルブには、人工時効硬化させるＴ６処理又はＴ８処理が施されており、かつ、表面処理が施されていないことを特徴とするスプールバルブにある（請求項１）。

また、上記スプールバルブは、質量％で、上記残部のＡｌの一部に代えて、さらにＦｅ：１．０％以下、Ｃｒ：０．１０％以下、Ｚｎ：０．３％以下、Ｔｉ：０．１５％以下、Ｎｉ：０．５０〜１．３％のうちの少なくとも１種を含有するアルミニウム合金よりなることが好ましい（請求項２）。

また、上記スプールバルブは、質量％で、上記残部のＡｌの一部に代えて、さらにＦｅ：１．０％以下、Ｃｒ：０．１０％以下、Ｚｎ：０．３％以下、Ｔｉ：０．１５％以下、Ｎｉ：０．５０〜１．３％のうちの少なくとも１種を含有するアルミニウム合金よりなることが好ましい（請求項２）。
この場合には、本例の特性をほとんど低下させることなく、許容できるアルミニウム合金の化学成分範囲を広げることができる。そして、例えば、Ｎｉ：０．５０〜１．３質量％を許容することによって、ＪＩＳ−Ａ４０３２という規格内合金の適用が可能となり、さらにコストダウンが望める。
なお、上記各化学成分は、不可避的不純物として含有されていてもよいし、積極的に添加してもよい。ただし、不可避的不純物として含有されている場合であっても、上記成分範囲内であればよい。

本発明は、軸部と該軸部よりも大径である複数のランド部を有し、アルミニウム製のバルブボディに形成された油圧経路内に配設されると共に、該油圧経路に対して上記ランド部の外周面を摺動させることにより油路の開閉を行うスプールバルブにおいて、
該スプールバルブは、質量％で、Ｓｉ：３．０〜１７．０％、Ｃｕ：０．５〜５．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｍｇ：０．０２〜１．５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるアルミニウム合金よりなり、
上記スプールバルブには、人工時効硬化させるＴ６処理又はＴ８処理が施されており、かつ、表面処理が施されていないことを特徴とするスプールバルブにある（請求項１）。

また、上記スプールバルブは、アルミニウム製のバルブボディに形成された上記油圧経路内に配設されるものである。
この場合には、上記スプールバルブと該スプールバルブを受承する上記バルブボディとの両方がアルミニウムを主成分として構成される。そのため、近年多く用いられるアルミニウム合金製の上記バルブボディに対して上記スプールバルブを高温下で使用しても、両者の熱膨張差を小さくすることができることから、該両者の間に大きな隙間が生じないようにすることができる。これにより、作動油の漏れを抑制することができると共に、上記スプールバルブの応答性を高めることができる。

Claims

油圧経路内に配設されると共に、該油圧経路に対して摺動させることにより油路の開閉を行うスプールバルブにおいて、
該スプールバルブは、質量％で、Ｓｉ：３．０〜１７．０％、Ｃｕ：０．５〜５．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｍｇ：０．０２〜１．５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるアルミニウム合金よりなり、
上記スプールバルブには、人工時効硬化させるＴ６処理又はＴ８処理が施されており、かつ、表面処理が施されていないことを特徴とするスプールバルブ。
請求項１において、上記スプールバルブは、質量％で、さらにＦｅ：１．０％以下、Ｃｒ：０．１０％以下、Ｚｎ：０．３％以下、Ｔｉ：０．１５％以下、Ｎｉ：０．５０〜１．３％のうちの少なくとも１種を含有するアルミニウム合金よりなることを特徴とするスプールバルブ。
請求項１又は２において、上記スプールバルブは、アルミニウム製のバルブボディに形成された上記油圧経路内に配設されるものであることを特徴とするスプールバルブ。