JP2016142356A - 油圧制御用切換弁 - Google Patents

Abstract

【課題】スプール弁タイプとしての特質を生かしながら、小型簡潔な構造で高応答性能を有する油圧制御用切換弁を提供する。【解決手段】各種ポート３２〜３５を有するバルブ本体３０と、各種ポートの連通状態を切り換えるランド４１、４２および制御室４３を有するスプール４０と、このスプール４０を挟んで設けられた、作動油圧供給用の作動室３７および復元用のスプリング室３８とを備える基本構成であって、スプール４０には、作動室３７と制御室４３とを連通する連通路４４と、作動室３７の油圧がドレンされると連通路４４を開く第１の弁手段５０と、を備えている。したがって、作動室３７の油圧がドレンされると、制御室４３の油圧を連通路４４→作動室３７経由で先行解除でき、応答性能を高上することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、油圧制御に用いられる切換弁、例えば、車両に搭載される自動変速装置における油圧制御手段などに適用して好適なスプール弁タイプの切換弁に関する。

〔従来の技術〕
従来よりよく知られている自動変速装置は、複数の摩擦要素（所謂制御負荷のことで、以下、「係合要素」とも呼ぶ。）を有する自動変速機と、摩擦要素を作動させる油圧（以下、「クラッチ油圧」とも呼ぶ。）を制御する油圧制御装置とを備え、クラッチ油圧を制御することで、摩擦要素の係合または解放を制御して自動変速機の変速段を切り換える基本機能を有しており、前述のクラッチ油圧を制御する油圧制御装置が自動変速機の中枢機能を担っている。
そして、この種の油圧制御装置は、摩擦要素へのクラッチ油圧を制御するメインバルブ（以下、「シフト装置」とも呼ぶ。）を摩擦要素毎に備えており、車両の運転状態に応じて、電子制御ユニットから各々のメインバルブに指令信号を出力することで、各メインバルブが作動して各摩擦要素へのクラッチ油圧を制御し、その結果、各々の摩擦要素の係合速度または解放速度が制御されるため、各々の摩擦要素の係合と解放の組み合わせにより変速段が決定される。かくして、車両の運転状態に応じて、上記係合と解放の組み合わせを変更することで変速段は切り換えられる。

ところで、近年では、変速段の切り換えを迅速にすべく、例えば、上記係合と解放を同時に実行する掛換制御が行われるようになってきている。そして、このように係合と解放を同時に実行するためには、第１摩擦要素のクラッチ油圧を上昇させて解放状態から係合状態にすると同時に、第２摩擦要素のクラッチ油圧を下降させて係合状態から解放状態にすることで達成される。
しかし、ここで注意すべき重要な点がある。つまり、自動変速機は、通常３つ以上の摩擦要素を有しているため、２つのシフト装置が作動中に他の１つのシフト装置が誤作動して３つの摩擦要素へ同時に油圧が供給されると、変速機が破損したり、ロック状態になってしまう虞があり、このような非常事態を何としても回避することが肝要となる。

もっとも、かかる非常事態に対処する方策については、従来より種々の提案がなされ、実用に供されている。
その代表的なものとしては、例えば、特許文献１に記載のごとき油圧制御装置が知られている。
この特許文献１に記載の油圧制御装置は、第１、第２、および第３の係合要素と、それぞれの係合要素に連通して配置される第１、第２、および第３のシフト装置とを有する自動変速機において、各係合要素と各シフト装置とを結合する第１、第２、および第３の油路に配設され、各油路の油圧を検出する第１、第２、および第３の油圧検出手段と、第１の油路に配設され、第１の係合要素を第１のシフト装置から排出（ドレン）側へ切換接続する切換弁と、第１〜第３の油圧検出手段の検出値が所定値以上になると上記切換弁を排出側へ移行させる手段とを備えている。
当該装置は、３つの油路の油圧がすべて所定値以上になると、切換弁によって第１の係合要素に供給されているクラッチ油圧を強制的に排除（ドレン）し、当該第１の係合要素の係合を強制的に解放するため、３つの係合要素が同時に係合される非常事態を回避することができる。しかも、かかる装置によれば、各油路毎に切換弁を配設することなく、必要最小限の部品点数の増加のみで達成できることから、コストの上昇、バルブスティック等の油圧回路中の不具合発生率の上昇を低く抑えることができ、また、油圧回路も簡素化できる。

〔従来技術の問題点〕
しかしながら、上述の油圧制御装置のごとく、切換弁による油圧制御方式を採用する場合には、切換弁の制御機能として、第１〜第３の検出手段が所定値以上のクラッチ油圧を検出したときには速やかに排出（ドレン）位置に移行する（切り換わる）ことが必須となるが、切換弁自体の応答速度が遅く、非常事態を確実に回避することが困難であるとの指摘がなされている。

特開平２−３７２７号公報

そこで、本発明者は、かかる切換弁による油圧制御方式について、数多の実験・研究を重ねた結果、次のごとき知見を得るに至った。
（１）非常時の油圧制御として最重要機能を担う上記切換弁には、スプール弁タイプが専ら採用されている。かかるスプール弁は、多数の各種ポートを有するバルブ本体とこのバルブ本体内を摺動するスプールとからなる簡潔な機構で複数の油路を的確に切換可能である特質を備えていることから、賞用されている。
（２）しかしながら、このスプール弁タイプのものは、スプールが軸方向に移動することで、連通するポートを選択的に切り換える基本構成であるため、スプールには油密距離を稼ぐためのランドを設けることが不可欠である。ところが、この油密距離が、どのポートとも連通させることができない所謂「不感帯領域」を形成する結果、ランドの軸方向長に相応する移動分だけ応答速度が遅れ、これが致命傷をなしていることが判明した。
（３）そして、上述のスプール弁タイプ特有の得失をつぶさに精査したところ、スプール弁の利点を何ら犠牲にすることなく、「不感帯領域」を実質的に無効化する手段をスプールに組み込むことが可能になれば、非常時に所望の応答機能を確保し得ることも確認することができた。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、スプール弁としての特質を生かしながら、「不感帯領域」を実質的に無効化する手段をスプールに組み込むことで、全体として小型簡潔な構造でありながら高応答に制御可能な油圧制御用切換弁を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の油圧制御用切換弁においては、スプール弁としての基本構成を特に変更することなく、つまり、
各種ポートを有するバルブ本体と、各種ポートの連通状態を切り換えるランドおよび制御室を有するスプールと、このスプールを挟んで設けられた、作動油圧供給用の作動室および復元用のスプリング室とを備える基本構成であって、
これらの機能要素のうち特にスプールの構造を工夫して、
スプールには、作動室と制御室とを連通する連通路と、作動室に油圧が導入されている際にはこの連通路を閉じる第１の弁手段と、
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、異常時にドレン指令が発せられ、作動室の油圧が解除される（ドレンされる）ことで連通路が連通状態になるため、この連通路を介して制御室の油圧を直ちに作動室経由でドレンさせることができる。これにより、スプールが正規の排出位置（ドレン位置）に移行する途中であるにもかかわらず、制御負荷に連通している制御室の油圧を直ちにドレン、つまり先行してドレンさせることができ、高応答性能を確保することができる。
また、付加機能として設ける上記の連通路および第１の弁手段も、スプールのデッドスペースを有効活用してスプール内に配設することができるため、弁自体の構造も小型簡潔である。
したがって、小型簡潔な構造で高応答に制御可能な油圧制御用切換弁を提供することができる。

本発明を適用する車両用自動変速装置の代表的な一実施形態の説明に供するもので、自動変速装置の全体構成を模式的に示すシステム図である（実施例）。 上記自動変速装置における切換弁として適用する本発明の油圧制御用切換弁の第１実施形態を示す模式的縦断面図である（実施例１）。 上記自動変速装置における切換弁として適用する本発明の油圧制御用切換弁の第２実施形態を示すもので、特に、動作開始前の状態を示す模式的縦断面図である（実施例２）。 上記第２実施形態の切換弁において通常時における動作過程の説明に供する模式的縦断面図で、（ａ）は動作開始直後の状態を示す断面図、（ｂ）は安定時の状態を示す断面図である（実施例２）。 上記第２実施形態の切換弁において特に異常時における動作過程の説明に供する模式的縦断面図で、（ａ）は異常発生時における第１段階の状態を示す断面図、（ｂ）は異常発生時における第２段階の状態を示す断面図である（実施例２）。 上記自動変速装置における切換弁として適用する本発明の油圧制御用切換弁の第３実施形態を示す模式的縦断面図である（実施例３）。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例にしたがって詳細に説明する。

本実施例では、油圧制御用切換弁の代表例として、車両用自動変速装置における油圧制御装置への適用例を示している。

〔実施例１〕
図１に示すように、車両用自動変速装置ＡＴは、自動変速機１および油圧制御装置２を主要機器としており、自動変速機１および油圧制御装置２は共に車両に搭載され、油圧制御装置２によって自動変速機１が制御される。

自動変速機１には、油圧制御装置２から供給される油圧に応じて作動する摩擦要素（係合要素）１０が設けられている。なお、摩擦要素１０は多数（３つ以上）設けられるものであるが、説明の便宜上、図１では第１の摩擦要素１１と第２の摩擦要素１２との２つだけを示しており、特に区別しない限り、摩擦要素１０で総称する。

油圧制御装置２は、ポンプ２１、メインバルブ２２、油圧検出手段２３、切換弁２４、パイロット弁２５および電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と略称する。）２６を、主要構成機器として備えている。
なお、メインバルブ２２および油圧検出手段２３は、各摩擦要素１０に一組ずつ対応するようにして多数組設けられるものであるが、説明の便宜上、図１ではメインバルブ２２および油圧検出手段２３の組を２組だけ示している。
また、ＥＣＵ２６は、多数組のメインバルブ２２および油圧検出手段２３と電気接続されるものであるが、説明の便宜上、図１では２組のメインバルブ２２および油圧検出手段２３のみと電気接続した状態を示している。
そして、上記の第１の摩擦要素１１、および、第２の摩擦要素１２と対応させる必要があるときは、それぞれに対応させて、第１のメインバルブ２２ａ、第１の油圧検出手段２３ａ、および、第２のメインバルブ２２ｂ、第２の油圧検出手段２３ｂと呼称する。
なお、各摩擦要素１０と各メインバルブ２２とを連結する油路２７についても同様に取扱うこととし、必要に応じて、それぞれ第１の油路２７ａ、および、第２の油路２７ｂと呼称する。

ポンプ２１は、すべての油圧経路に所望圧の各種制御用油を供給するための共通の高圧油供給源をなすものであり、機械式や電動式などの適宜の高圧型ポンプで構成される。そして、各種制御用油を供給される各機器には当該制御用油を必要に応じて排出（ドレン）するためのドレン３６が連結されているが、これらのドレン３６は、周知のごとく共通のオイルパンで構成される。
本実施例では、説明の都合上、制御用油について、摩擦要素１０へ供給される制御用油を「クラッチ油」、切換弁２４の駆動用に供給される制御用油を「作動油」として区別して呼称するが、制御用油を共通の高圧油供給源（ポンプ２１）から生成する代わりに、制御用油毎に専用の高圧油供給源を設けるようにしても良い。

メインバルブ２２は、シフト装置とも呼称され、摩擦要素１０へ供給されるクラッチ油の油圧を制御する中枢機能を担うものであって、電磁駆動式のスプール弁により構成されている。

油圧検出手段２３は、各摩擦要素１０と各メインバルブ２２とを連結する油路２７に配設され、各摩擦要素１０へ供給されるクラッチ油の油圧を検出する油圧スイッチである。

切換弁２４は、本発明で対象とする油圧制御用切換弁に該当するもので、特定の油路２７（本実施例では第１の油路２７ａ）において、摩擦要素１０（第１の摩擦要素１１）とメインバルブ２２（第１のメインバルブ２２ａ）との間に配設されており、異常発生時に特定の油路２７（第１の油路２７ａ）のクラッチ油をドレンさせるためのものである。
なお、当該切換弁２４は、スプール弁タイプを基本構成とするものであって、その具体的構造等の詳細については後述する。

パイロット弁２５は、切換弁２４を切換え作動させる電磁駆動式のオン・オフ（開閉）弁であり、ポンプ２１と協働して切換弁２４への作動油を給排する油圧源を構成している。

ＥＣＵ２６は、車両の運転状態に呼応した所望の変速制御機能が発揮されるように、各機器に必要な指令信号を出す総合司令塔である。
ＥＣＵ２６はマイクロコンピュータを主体に構成されており、各摩擦要素１０に対応する各メインバルブ２２に対して所望の制御信号を発し、各摩擦要素１０に所定のクラッチ油を供給させる。また、ＥＣＵ２６はすべての油圧検出手段２３が異常値を検出するとパイロット弁２５に対して異常発生の指令を出し、第１の摩擦要素１０ａを解放状態に移行させるべく、切換弁２４を切換え作動させる。

上記構成になる自動変速制御装置ＡＴおいて、基本的な変速制御内容を概説する。
通常の運転状態では、パイロット弁２５から供給される作動油の油圧で切換弁２４は常時オン状態にある。つまり、油路２７ａを連通状態に保持している。このため、第１の油路２７ａを含めて、すべての油路２７がメインバルブ２２と摩擦要素１０とを連通しており、各メインバルブ２２から各摩擦要素１０に対して制御すべき所望のクラッチ油圧が供給されている。かくして、車両の運転状態に応じた変速制御が行なわれる。

ところで、メインバルブ２２の誤作動等によってすべての油路２７に高圧のクラッチ油が供給される場合がある。このような異常事態が発生した場合には、すべての油圧検出手段２３が異常値を検出すると、ＥＣＵ２６からパイロット弁２５に対して異常発生の指令が出され、パイロット弁２５が切換弁２４をオフ状態に切換え作動させる。つまり、切換弁２４が第１の油路２７ａをドレン３６に開放する。これにより、第１の摩擦要素１１の係合が強制的に解放されるため、すべての摩擦要素１０に高圧のクラッチ油圧が継続的に供給される危険な事態を回避することができる。

このようにして、異常時に自動変速機１が破損するのを防止するわけであるが、かかる異常時において自動変速機１の破損を確実に防止するためには、第１の摩擦要素１１のクラッチ油圧を如何に速くドレンさせるかが肝要であり、その機能を担う、スプール弁タイプの切換弁２４に対して高度の応答性能が要求される。

〔実施例１の特徴〕
本発明を適用した切換弁２４は、スプール弁タイプでありながら要求を満足する高度の応答性能を発揮するものである。

以下、本発明の第１実施形態に係る切換弁２４について、図２をも参照しながら詳説する。
切換弁２４は、スプール弁タイプであるため、バルブ本体３０とスプール４０とを基本構成要素として備えている。

バルブ本体３０は、全体として一端が閉じられた盲孔状の円筒体を呈しており、軸線方向に延びスプール４０を収納するスプール孔３１と、このスプール孔３１の内部と外部を連通するように、径方向に貫通形成された複数（図示例では４個）のポート３２〜３５を有している。
複数のポート３２〜３５は、スプール４０の移動方向（軸方向）に沿って間隔をあけて設けられており、メインバルブ２２を介してポンプ（高圧油供給源）２１に連結される第１ポート３２、外部のドレン３６に連結される第２ポート３３、制御負荷である摩擦要素１０に連結される第３ポート３４、第２ポート３３とは別に外部のドレン３６に連結される第４ポート３５の都合４種のポートで構成されている。
なお、説明の都合上、４種のポート３２〜３５について、第１ポート３２を「入力ポート」、第２ポート３３および第４ポート３５を「ドレンポート」、第３ポート３４を「制御ポート」と呼称することがある。また、制御ポート３４は、後述するごとく、入力ポート３２もしくはドレンポート３３と選択的に切換連通されることで、ポンプ２１（メインバルブ２２）から供給される油圧もしくはドレン３６の油圧のいずれかと同等の圧力になるものである。

そして、バルブ本体３０には、スプール孔３１の一方側（開口側）に配置され、パイロット弁２５に接続されて切換用の作動油が給排される作動室３７と、スプール孔３１の他方側（盲側）に作動室３７と相対するように配置されるスプリング室３８とが設けられている。
スプリング室３８には、作動室３７に導入される作動油の油圧に対抗する復元用のスプリング３９が収容されている。
なお、スプリング室３８には残余のドレンポート３５が開口しており、このドレンポート３５の呼吸作用によってスプリング室３８の容積が自在に拡縮することができ、後述するスプール４０の軸方向移動に支障を来たすことはない。

スプール４０は、スプール孔３１内に軸方向に摺動可能に配設され、作動室３７に導入される作動油とスプリング３９とによって駆動されるものであり、その移動方向（軸方向）に間隔をあけて並ぶ複数（図示例では２個）のランド４１、４２と、このランド間に設けられた制御室４３とを有している。この２個のランド、つまり作動室３７側の第１ランド４１とスプリング室３８側の第２ランド４２は、スプール孔３１の内周面を油蜜的に摺接して、制御室４３を区画形成している。この制御室４３は、スプール４０（ランド４１、４２）の移動によって、制御ポート３４を入力ポート３２（高圧油供給源２１側）もしくは第２ポートがなすドレンポート３３（ドレン３６側）のいずれかと選択的に（切換えて）連通するようになっている。
なお、制御室４３は、スプール４０の外周に形成される環状溝部分４３ａとスプール４０を径方向に貫通する横孔部分４３ｂとで構成されている。

そして、スプール４０には、スプール４０の第１ランド４１側軸心部分に軸方向に貫通する連通路４４が設けられており、この連通路４４が作動室３７と制御室４３（特に横孔部分４３ｂ）とを連通している。
また、連通路４４には、当該通路内に組み込まれ、この連通路４４を開閉する第１の弁手段５０が配設されている。

この弁手段５０は、作動室３７に作動油が導入されている際には連通路４４を閉塞するとともに、作動室３７から作動油が排出（ドレン）されると連通路４４を開放する（連通状態にする）機能を発揮するものであって、ボール状の弁体５１、円錐状の弁座５２、および弁体ストッパ５３から構成されている。
連通路４４が作動室３７側の大径孔４４ａと制御室４３側の小径孔４４ｂとの２段孔で構成されており、その段差部分に弁座５２が形成され、大径孔４４ａ内に弁体ストッパ５３にて抜け止めされて弁体５１が収容されている。

なお、スプール４０には、スプール４０自体のスプリング室３８側への軸方向移動を規制するストッパ部材６０が設けられている。本実施例のストッパ部材６０は、スプール４０のスプリング室３８側端面に一体的に突出形成されたピン状突起部で構成されている。

次に、上記構成になる切換弁２４の特徴的な作動について説明する。
通常の運転状態では、パイロット弁２５から作動室３７に作動油が供給されているため、この油圧によってスプール４０がスプリング３９に抗してスプリング室３８側へ移動し、制御室４３が実線位置から２点鎖線位置へと移行して、入力ポート３２と制御ポート３４とを連通している。このため、切換弁２４は常時オン状態にあり、第１の摩擦要素１１と第１のメインバルブ２２ａとを連結している第１の油路２７ａを連通状態に保持している。
これにより、第１の油路２７ａを含めて、すべての油路２７がメインバルブ２２と摩擦要素１０とを連通しており、各メインバルブ２２から各摩擦要素１０に対して制御すべき所望のクラッチ油圧が供給されている。かくして、車両の運転状態に応じた変速制御が行なわれる。
なお、第１の弁手段５０は、上記の作動油の油圧を受けて、弁体５１が弁座５２に着座し連通路４４を閉塞するため、スプール４０が図示の実線位置にある場合にも、作動油が連通路４４を介して制御室４３側へ漏洩することはない。

ところで、メインバルブ２２の誤作動等によってすべての油路２７に高圧のクラッチ油が供給される異常時には、すべての油圧検出手段２３が異常値を検出すると、ＥＣＵ２６からパイロット弁２５に対して異常発生の指令が出されるため、パイロット弁２５が切換弁２４をオフ状態に切換え作動させる。つまり、パイロット弁２５が切換弁２４の作動室３７をドレン３６に開放するため、スプール４０がスプリング３９によって作動室３７側に駆動され、制御室４３が２点鎖線位置から実線位置へと復帰して制御ポート３４をドレンポート３３に切換え連通させることで、第１の油路２７ａをドレン３６に開放する。
これにより、第１の摩擦要素１１のクラッチ油圧を排除するわけであるが、制御室４３が２点鎖線位置から実線位置までの復帰に要する時間、換言すれば、前述した「不感帯領域」を形成するランド４１、４２の軸方向長部分の移動に要する時間であり、かかるスプール４０の移動時間が応答遅れを招いている。

そこで、本実施例の切換弁２４においては、上記の「不感帯領域」を実質的に無効化する手段がスプール４０に組み込まれている。
かかる無効化手段は、連通路４４および第１の弁手段５０によって構成されており、次のごとき機能を発揮する。
異常時におけるスプール４０の移行過程において、作動室３７の作動油がドレンされた直後においては、制御室４３にはクラッチ圧が導入されているため、速やかに弁体５１が作動室３７側へ押し戻され、弁手段５０が開弁して連通路４４を開放する。これにより、制御室４３内のクラッチ油、つまり、第１の油路２７ａ内のクラッチ油が制御室４３→連通路４４→作動室３７→パイロット弁２５→ドレン３６の経路で排出され始める。この経路でのクラッチ油の排出は、制御ポート３４が正規のドレンポート３３と連通するまで継続される。したがって、スプール４０の移動開始直後から第１の摩擦要素１１のクラッチ圧を先行的に排除することができるため、スプール４０の上記「不感帯領域」を実質的に無効化することが可能となる。

〔実施例１の効果〕
本実施例の切換弁２４は、上述のごとき機能を発揮するため、次のような効果を奏することができる。
（１）異常発生時には、スプール４０に組み込んでいる連通路４４および第１の弁手段５０によって、スプール４０の「不感帯領域」を実質的に無効化することができるため、切換弁２４の応答性能を格段と高上することができる。
（２）上記の連通路４４および弁手段５０は、スプール４０の軸心部分である所謂デットスペースを有効活用して配設できるため、スプール４０を大型することがない。
（３）また、連通路４４および弁手段５０自体の構造も簡単である。

〔実施例２〕
次に、本発明を適用した第２実施形態の切換弁２４を図３〜図５に基づいて説明する。

この実施例２の切換弁２４は、上述の実施例１に比して、スプール４０自体のスプリング室３８側への軸方向移動を規制するストッパ部材６０の具体的構成を変更することで、ストッパ部材６０の多機能化を図ったものであり、以下、図３を参照しながらその変更点を中心に詳説することとする。

ストッパ部材６０は、スプール４０とは別体に作製されたもので、細長い断面円形の棒状体（円柱ピン）６１で構成されている。一方、スプール４０の軸心部分には、スプリング室３８と制御室４３（特に横孔部分４３ｂ）とを軸方向に連通する断面円形の貫通孔４５が設けられている。
そして、ストッパ部材６０をなす棒状体６１が、貫通孔４５に対して摺動自在に嵌挿され、かつ、その両端６１ａ、６１ｂが貫通孔４５から突出している。
また、棒状体６１（ストッパ部材６０）は、貫通孔４５からスプリング室３８側へ突出する一端６１ａがスプリング室３８の底壁に衝当するとき、貫通孔４５から制御室４３へ突出する他端６１ｂが連通路４４の制御室４３側の開口部４４ｃに衝当する関係を満足するように、軸長が選定されている。したがって、棒状体６１は、図４（ｂ）に示すように、一端６１ａがスプリング室３８の底壁に衝当することで、スプール４０のスプリング室３８側への軸方向移動を規制すると同時に、他端６１ｂが連通路４４の制御室４３側の開口部４４ｃを閉塞している。
なお、棒状体６１の他端６１ｂは、連通路４４の開口部４４ｃの径より大きくしている関係上、その端面が開口部４４ｃ周囲の面から離れ易くするための凹凸部（呼吸路）６２が、当該他端６１ｂの端面に設けられている。

次に、上記構成になる切換弁２４の作動について、特に、図４および図５に示す動作過程をも参照しながら順次説明する。
［１］動作開始前の状態（作動室３７へ作動油が導入される前の状態）
この状態は、図３に示す通りである。図３に示すように、作動室３７は（パイロット弁２５によってドレン３６に連結され）大気圧に開放されているため、スプール４０はスプリング３９によって作動室３７側に駆動され、制御室４３が制御ポート３４をドレンポート３２に連通している。
かくして、制御室４３も大気圧に開放されるため、弁手段５０（弁体５１）およびストッパ部材６０（棒状体６１）もフリー状態になっており、連通路４４が開放されている。
［２］動作開始直後の状態（作動室３７への作動油導入直後）
通常運転時の制御に向けての作動が開始され、作動室３７へ作動油が導入されると、図４（ａ）に示すように、白抜き矢視のごとく印加される油圧によって弁体５１が弁座５２方向に付勢されるため、弁手段５０が直ちに連通路４４を閉塞するとともに、スプール４０も上記の作動油の油圧を受けてスプリング３９を圧縮しながらスプリング室３８側へ移動し始める。
そして、スプール４０は、ストッパ部材６０（棒状体６１）にてスプリング室３８側への軸方向移動が規制されるまで移動を継続する。かくして、切換弁２４が安定状態（オン状態）へと移行する。
［３］安定時の状態（切換弁２４のオン状態−作動室３７に作動油が継続して導入されている状態）
図４（ｂ）に示すように、切換弁２４は、スプール４０がストッパ部材６０（棒状体６１）にてスプリング室３８側への軸方向移動が規制されることで、オン状態となる。
つまり、スプール４０は、棒状体６１の一端６１ａがスプリング室３８の底壁に衝当するとともに、棒状体６１の他端６１ｂが連通路４４の制御室４３側の開口部４４ｃに衝当することで、スプリング室３８側への軸方向移動が規制され、これにより、制御室４３が制御ポート３４をドレンポート３３から入力ポート３２へと切換連通させる。
したがって、メインバルブ２２（第１のメインバルブ２２ａ）から供給されるクラッチ油圧が、油路２７（第１の油路２７a）を介して摩擦要素１０（第１の摩擦要素１１）に伝達される。
［４］異常発生時の第１段階
異常発生時には、パイロット弁２５により作動室３７がドレン３６に連結されるため、作動室３７内の油圧が急激に低下する。これにより、図５（ａ）に示すように、スプール４０がスプリング３９により駆動されて作動室３７側へ僅かでも移動すると、棒状体６１の他端６１ｂが連通路４４の制御室４３側の開口部４４ｃから離間するため、弁手段５０の弁体５１が弁座５２から離座して、連通路４４を直ちに開放状態にする。これにより、制御室４３がドレンに開放されるわけで、制御ポート３４→制御室４３→連通路４４→作動室３７の経路で矢印Ｘのごとくクラッチ油が速やかに排除され始める。したがって、油路２７（第１の油路２７a）を介して摩擦要素１０（第１の摩擦要素１１）のクラッチ油圧を速やかに低下させることができる。
［５］異常発生時の第２段階
そして、スプール４０が作動室３７側へ所定距離移動すると、図５（ｂ）に示すように、制御室４３は正規のドレンポート３３と開口し制御ポート３４をドレンポート３３とも連通させるため、矢印Ｙのごとく大流量のクラッチ油の排出経路が形成される。
かくして、摩擦要素１０（第１の摩擦要素１１）に供給されているクラッチ油圧を充分に低下させることが可能となる。
よって、自動変速機１が破損するのを確実に防止することができる。

〔実施例２の効果〕
本実施例の切換弁２４によれば、上述した実施例１の効果に加えて、次のような効果を奏することができる。
（４）安定状態時におけるクラッチ油圧の漏洩を確実に防止することができる。
即ち、安定状態時には、図４（ｂ）に示すように、ストッパ部材６０（棒状体６１）の他端６１ｂが連通路４４の制御室４３側の開口部４４ｃに衝当し、連通路４４を強制的に閉塞している。したがって、制御室４３の油圧が作動室３７の油圧より大きくなった場合においても、制御室４３から連通路４４を介して作動室３７へクラッチ油が流れるのを防ぐことができる。

〔実施例３〕
次に、本発明を適用した第３実施形態の切換弁２４を図６に基づいて説明する。

この実施例３の切換弁２４は、上述の実施例２に比して、ストッパ部材６０（棒状体６１）の他端６１ｂ部および連通路４４の制御室４３側の開口部４４ｃを改造し、より一層の性能向上を図ったものであり、以下、その改造点を中心に補説することとする。

ストッパ部材６０（棒状体６１）の他端６１ｂには、球面状の弁部７１が形成されている。そして、連通路４４の制御室４３側の開口部４４ｃには、弁部７１を受け入れる円錐面状の弁座７２が形成されている。そして、この弁部７１と弁座７２とによって第２の弁手段７０が構成されている。
なお、弁部７１と弁座７２との当接面には、少なくとも一方の当接面に面同士が吸着するのを防ぐための呼吸路７３が設けられている。

〔実施例３の効果〕
本実施例の切換弁２４によれば、上記構成により次のような作用・効果を得ることができる。
スプール４０がストッパ部材６０（棒状体６１）により移動規制されている安定状態時＜図４（ｂ）に相当＞においては、ストッパ部材６０（棒状体６１）の他端６１ｂが連通路４４の制御室４３側の開口部４４ｃに衝当することになるが、この衝当部分には第２の弁手段７０が設けられており、弁部７１が弁座７２に着座するため、連通路４４を完全に閉塞している。
したがって、制御室４３から作動室３７への逆流を完全に阻止することができ、上述の実施例２に比してより一層の性能向上を図ることができる。
また、第２の弁手段７０は、棒状体６１の他端６１ｂおよび連通路４４の開口部４４ｃの各端面を面加工するだけで設けることができ、特に追加部品を要しないため、構造簡単、安価である。

〔変形例〕
以上本発明の３実施例について詳述してきたが、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々変形することが可能であり、その他の実施形態としていくつかの変形例を例示する。

（１）各実施例において、第１の弁手段５０は、弁体５１をフリー状態に配設しているが、弁体５１と弁体ストッパ５３との間にバネを介在させて弁体５１が常に弁座５２に着座する常閉型構造にしても良い。

（２）また、各実施例において、バルブ本体３０に設けるポート数およびスプール４０に設けるランド数は、制御態様に応じて適宜設けることができ、スプリング室３８に開口するドレンポート３５は呼吸孔であるため、スプリング室３８への漏油が無視できる場合には単なる大気孔であっても良い。

（３）また、各実施例おいて、作動室３７への作動油を給排する油圧源に、パイロット弁２５を用いてポンプ２１を兼用するようにしたが、作動油給排専用の油圧源を設けるようにしても良いことは勿論である。

（４）また、実施例１において、ストッパ部材６０は、スプール４０の有効ストロークを一義的に規制するためのものであり、必要に応じて省略することができる。

（５）また、実施例２、３において、スプール４０に設ける貫通孔４５をスプリング室３８から制御室４３（横孔部分４３ｂ）への呼吸孔として活用できる場合には、ドレンポート３５を省略することができる。

（６）なお、以上の実施例では、本発明を適用する油圧制御用切換弁の代表例として、車両用自動変速装置における油圧制御装置への適用例を示したが、油圧の切換に即応性が要求される種々な油圧制御装置に有用できることはいうまでもない。

以上詳述してきた本発明の特徴点および特記すべき作用効果を、特許請求の範囲において従属項２〜６に記載した各手段にしたがって要約列挙すれば、次の通りである。

（特徴点１＝請求項２の手段）
請求項１に記載の油圧制御用切換弁において、
スプール４０には、スプール４０自体のスプリング室３８側への軸方向移動を規制するストッパ部材６０が設けられていることを特徴としている（実施例１〜３参照）。
上記手段によれば、スプール４０の有効ストロークを、ストッパ部材６０によって一義的に定めることができる。

（特徴点２＝請求項３の手段）
請求項２に記載の油圧制御用切換弁において、
スプール４０には、スプリング室３８と制御室４３とを軸方向に連通する貫通孔４５が設けられており、
ストッパ部材６０は、スプール４０とは別体の棒状体６１で構成され、棒状体６１の両端６１ａ、６１ｂが貫通孔４５から突出するようにして貫通孔４５に嵌挿されており、
棒状体６１は、貫通孔４５からスプリング室３８側へ突出する一端６１ａ側でスプール４０の軸方向移動を規制するとき、貫通孔４５から制御室４３側へ突出する他端６１ｂが連通路４４の制御室４３側の開口部４４ｃを閉塞することを特徴としている（実施例２、３参照）。
上記手段によれば、ストッパ部材６０を、スプール４０の移動規制時に連通路４４を強制的に閉塞する手段としても積極的に有効活用することができ、かつ、かかる閉塞作用により制御室４３側から作動室３７側への油の逆流を防止することができる。

（特徴点３＝請求項４の手段）
請求項３に記載の油圧制御用切換弁において、
棒状体６１の他端６１ｂには弁部７１が形成され、連通路４４の制御室４３側の開口部４４ｃには、弁部７１を受け入れる弁座７２が形成され、弁部７１と弁座７２とによって第２の弁手段７０が構成されていることを特徴としている（実施例３参照）。
上記手段によれば、スプール４０の移動規制時には、連通路４４を完全に閉塞して、制御室４３側から作動室３７側への油の逆流を確実に防止することができる。

（特徴点４＝請求項５の手段）
請求項４に記載の油圧制御用切換弁において、
上記第２の弁手段７０を構成する弁部７１と弁座７２との当接面には、呼吸路７３が設けられていることを特徴としている（実施例３参照）。
上記手段によれば、弁部７１と弁座７２との当接面同士が吸着状態になるのを防ぐことができ、連通路４４を的確に開閉することができる。

（特徴点５＝請求項６の手段）
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の油圧制御用切換弁において、
切換弁２４は、自動変速機１の油圧制御装置２として使用されるものであり、
第３ポート３４には、制御負荷として自動変速機１の摩擦要素１０（第１の摩擦要素１１）が連結され、
作動室３７には、スプール４０を駆動する作動油を給排する油圧源（パイロット弁２５、ポンプ２１）が連結され、
油圧源（パイロット弁２５、ポンプ２１）は、摩擦要素１０への油圧経路（油路２７）の油圧が所定値以上になると作動室３７をドレンに開放する機能を有していることを特徴としている（実施例１〜３参照）。
上記手段によれば、異常時に自動変速機１の破損を確実に防止できる自動変速装置ＡＴを実現することができる。

１…自動変速機、２…油圧制御装置、１０…摩擦要素（制御負荷）、１１…第１の摩擦要素（制御負荷）、２１…ポンプ（高圧油供給源）、２４…切換弁（油圧制御用切換弁）、３０…バルブ本体、３１…スプール孔、３２…入力ポート（第１ポート）、３３…ドレンポート（第２ポート）、３４…制御ポート（第３ポート）、３５…ドレンポート、３６…ドレン、３７…作動室、３８…スプリング室、３９…スプリング、４０…スプール、４１…第１ランド（ランド）、４２…第２ランド（ランド）、４３…制御室、４４…連通路、５０…第１の弁手段。

Claims (6)

1. （ａ）軸線方向に延びるスプール孔（３１）、およびこのスプール孔（３１）の内部と外部を連通する複数のポート（３２〜３５）を有し、前記複数のポート（３２〜３５）として、高圧油供給源（２１）に連結する第１ポート（３２）、外部のドレン（３６）に連結する第２ポート（３３）、前記高圧油供給源（２１）から供給される油圧もしくは前記ドレン（３６）の油圧のいずれかと同等の圧力になる制御負荷（１０、１１）用の第３ポート（３４）の少なくとも３種のポートを具備するバルブ本体（３０）と、
   （ｂ）前記スプール孔（３１）の一方側に配置され、切換用の作動油が給排される作動室（３７）と、
   （ｃ）前記スプール孔（３１）の他方側に配置され、前記作動室（３７）に導入される前記作動油の油圧に対抗するスプリング（３９）を有するスプリング室（３８）と、
   （ｄ）前記スプール孔（３１）内に軸方向に摺動可能に配設され、前記作動油と前記スプリング（３９）とによって駆動されて、前記第３ポート（３４）と前記第１ポート（３２）または第２ポート（３３）との連通状態を切り換える制御室（４３）およびこの制御室（４３）を区画形成するランド（４１、４２）を有するスプール（４０）と、
   （ｅ）前記スプール（４０）に軸方向に設けられ、前記作動室（３７）と前記制御室（４３）とを連通する連通路（４４）と、
   （ｆ）前記連通路（４４）に配設され、前記作動室（３７）に前記作動油が導入されている際には前記連通路（４４）を閉塞するとともに前記作動室（３７）から前記作動油が排出されると前記連通路（４４）を開放する第１の弁手段（５０）と、
   を備えていることを特徴とする油圧制御用切換弁。
2. 請求項１に記載の油圧制御用切換弁において、
   前記スプール（４０）には、前記スプール（４０）自体の前記スプリング室（３８）側への軸方向移動を規制するストッパ部材（６０）が設けられていることを特徴とする油圧制御用切換弁。
3. 請求項２に記載の油圧制御用切換弁において、
   前記スプール（４０）には、前記スプリング室（３８）と前記制御室（４３）とを軸方向に連通する貫通孔（４５）が設けられており、
   前記ストッパ部材（６０）は、スプール（４０）とは別体の棒状体（６１）で構成され、棒状体（６１）の両端（６１ａ、６１ｂ）が前記貫通孔（４５）から突出するようにして前記貫通孔（４５）に嵌挿されており、
   前記棒状体（６１）は、前記貫通孔（４５）から前記スプリング室（３８）側へ突出する一端（６１ａ）側で前記スプール（４０）の軸方向移動を規制するとき、前記貫通孔（４５）から前記制御室（４３）側へ突出する他端（６１ｂ）が前記連通路（４４）の制御室（４３）側の開口部（４４ｃ）を閉塞することを特徴とする油圧制御装置用切換弁。
4. 請求項３に記載の油圧制御用切換弁において、
   前記棒状体（６１）の他端（６１ｂ）には弁部（７１）が形成され、前記連通路（４４）の前記開口部（４４ｃ）には、前記弁部（７１）を受け入れる弁座（７２）が形成され、前記弁部（７１）と前記弁座（７２）とによって第２の弁手段（７０）が構成されていることを特徴とする油圧制御用切換弁。
5. 請求項４に記載の油圧制御用切換弁において、
   前記弁部（７１）と前記弁座（７２）との当接面には、呼吸路（７３）が設けられていることを特徴とする油圧制御用切換弁。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の油圧制御用切換弁において、
   この切換弁（２４）は、自動変速機（１）の油圧制御装置（２）として使用されるものであり、
   前記第３ポート（３４）には、制御負荷として前記自動変速機（１）の摩擦要素（１０、１１）が連結され、
   前記作動室（３７）には、前記スプール（４０）を駆動する作動油を給排する油圧源（２１、２５）が連結され、
   前記油圧源（２１、２５）は、前記摩擦要素（１０、１１）への油圧経路（２７）の油圧が所定値以上になると前記作動室（３７）をドレンに開放する機能を有していることを特徴とする油圧制御用切換弁。

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