JP2020037967A - 圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボディ、スプール弁、リテーナおよび弾性部材を組み立てる際の作業性が向上するとともに、スプール弁の配置を設計する際の自由度が高い圧力制御装置を提供する。【解決手段】圧力制御装置１０は、スプール穴３５０を規定する壁部３５１に貫通した開口部３６を有するボディ３と、スプール穴３５０内に変位可能に配置されたスプール弁５と、スプール穴３５０内のスプール弁５の軸方向一端側に配置された板状のリテーナ７と、スプール穴３５０内のスプール弁５とリテーナ７との間に配置された弾性部材６と、を備える。リテーナ７は、幅広部７２と幅狭部７３とを有する。開口部３６は、リテーナ７の通過を許容する第１開口部３６１と、リテーナ７の通過を阻止する第２開口部３６２とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、圧力制御装置に関する。

自動車等の輸送機器には、変速機にオイルを供給することにより、変速機の駆動を制御するコントロールバルブ装置が搭載されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のコントロールバルブ装置は、オイルが通過する流路と流路に繋がるスプール穴とを有するバルブボディと、スプール穴に設けられ、流路の開閉を切り替えるスプール弁と、スプール弁とともにスプール弁に設けられ、流路が閉じる方向に向かってスプール弁を押し付けるコイルバネと、コイルバネの押し付け方向と反対側に配置されたリテーナと、を備えている。

また、特許文献１に記載のコントロールバルブ装置は、スプール穴を規定する壁部に、リテーナが差し込まれる貫通孔が設けられている。これにより、リテーナは、ボディに配置された状態となる。そして、リテーナが配置された状態のバルブボディに対して、リテーナが差し込まれる側から蓋体をネジ止めすることにより、リテーナが脱落するのが防止される。

特開２０１５−２１５０６９号公報

特許文献１に記載のコントロールバルブ装置では、例えばコイルバネを交換する場合に、まず、蓋体をバルブボディに固定しているネジを外してから蓋体を外す。次いで、リテーナを貫通孔から引き抜いて、コイルバネをスプール弁から取り出す。これにより、コイルバネの交換に要する部材の分解が行われる。また、コイルバネの交換後のこれらの部材の組立作業は、前記と反対の作業により行われる。

一般的に、機械構造体の再組立には、組み立てられる部品点数ができる限り少ない方が好ましい。しかしながら、特許文献１に記載のコントロールバルブ装置では、上記の作業工程から分かるように、再組立時に組み立てられる部品点数が少ないとは言い難い。
また、特許文献１に記載のコントロールバルブ装置では、バルブボディからのリテーナの脱落を防止するために蓋体を要しており、その分、スプール弁の配置を設計する際、スプール弁の配置箇所に制限が生じる。

本発明の目的は、ボディ、スプール弁、リテーナおよび弾性部材を組み立てる際の作業性が向上するとともに、スプール弁の配置を設計する際の自由度が高い圧力制御装置を提供することにある。

本発明の圧力制御装置の一つの態様は、流体が通過する流路と、該流路に繋がった柱状のスプール穴と、該スプール穴を規定する壁部に貫通した開口部とを有するボディと、前記スプール穴内に、軸方向に沿って変位可能に配置され、前記流路を開閉するスプール弁と、前記スプール穴内の前記スプール弁の軸方向一端側に配置された板状のリテーナと、前記スプール穴内の前記スプール弁と前記リテーナとの間に配置され、前記スプール弁を軸方向他端側に押し付け、かつ前記リテーナを軸方向一端側に押し付ける弾性部材と、を備え、前記リテーナは、前記弾性部材の軸方向一端部が接触するバネ座として機能する幅広部と、該幅広部から軸方向と直交する第１直交方向に延び、前記幅広部の幅より幅が狭い幅狭部とを有し、前記開口部は、前記幅広部の幅よりも軸方向と直交する第２直交方向の開口幅が大きく、前記リテーナの通過を許容する第１開口部と、該第１開口部の軸方向一端側に繋がり、前記幅広部の幅よりも前記第２直交方向の開口幅が小さく、前記リテーナの通過を阻止する第２開口部とを有する。

本発明の一つの態様によれば、ボディ、スプール弁、リテーナおよび弾性部材を組み立てる際の作業性が向上するとともに、スプール弁の配置を設計する際の自由度が高い。

図１は、本発明の圧力制御装置を上側から見た斜視図である。 図２は、図１に示す圧力制御装置を下側から見た斜視図である。 図３は、図１に示す圧力制御装置の縦面断面斜視図である。 図４は、図１に示す圧力制御装置の組立過程を順に示す縦面断面図である。 図５は、図１に示す圧力制御装置の組立過程を順に示す縦面断面図である。

以下、本発明の圧力制御装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。以下では、説明の便宜上、図１〜図５に示すように、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とする。一例として、Ｘ軸とＹ軸を含むＸＹ平面が水平となっており、Ｚ軸が鉛直となっている。また、各方向の矢印が向いた方向を「正」、その反対方向を「負」と言う。なお、Ｚ軸方向正側を「上」または「上方」、Ｚ軸方向負側を「下」または「下方」と言うことがある。また、Ｙ軸方向負側が「軸方向一端側」に相当し、Ｙ軸方向正側が「軸方向他端側」に相当する。

図１に示す圧力制御装置１０は、例えば自動車等の輸送機器に搭載され、輸送機器内の無段変速機に供給されるオイル（automatic transmission fluid:ATF）の圧力を制御することにより、無段変速機を駆動させる装置である。
なお、圧力制御装置１０は、本実施形態ではオイルの圧力を制御する油圧制御装置に適用されているが、これに限定されない。圧力制御装置１０を適用可能な装置としては、油圧制御装置の他に、例えば、水の圧力を制御する水圧制御装置、空気の圧力を制御する空圧制御装置等が挙げられる。この場合、圧力制御装置１０内を通過するものは、オイル、水、空気等の流体があり、これらを総称して「流体Ｑ」として、以下の説明を行う。

圧力制御装置１０は、ボディ３と、スプール弁５と、弾性部材６と、リテーナ７と、を備えている。
ボディ３は、板状をなすボディ本体３０と、ボディ本体３０上に筒状に突出した筒状部３５とを有している。なお、ボディ３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミニウム等の金属材料を用いることができる。ボディ３をアルミニウムで構成する場合には、ボディ３の製造に、例えば、ダイカストを用いるのが好ましい。

図１および図２に示すように、本実施形態では、ボディ本体３０は、ＸＹ平面に沿って配置されている。
図３に示すように、ボディ本体３０は、内部に流体Ｑが通過する流路３３を有している。この流路３３には、互いに交差する第１流路３３１および第２流路３３２が含まれている。流体Ｑは、第１流路３３１、第２流路３３２を順に通過する過程で、その通過方向が転換される。

なお、図示は省略するが、ボディ３は、ボディ本体３０のＺ軸方向負側から流路３３を覆う蓋体（セパレートプレート）を備えている。これにより、流体Ｑは、流路３３を通過する際、流路３３から漏出するのが防止される。また、流路３３には、ソレノイドバルブを介して、オイルポンプと接続されているのが好ましい。

図１に示すように、ボディ本体３０上には、筒状部３５が配置されている。この筒状部３５は、連結部３８を介して、ボディ本体３０と連結されている。図４および図５に示すように、本実施形態では、筒状部３５は、円筒状をなし、その中心軸Ｏ_３５がＹ軸方向と平行に配置されている。

図３に示すように、筒状部３５は、Ｙ軸方向正側（軸方向他端側）で第１流路３３１と第２流路３３２との間に繋がったスプール穴３５０を規定する壁部３５１を有している。スプール穴３５０は、円柱状をなし、スプール弁５がＹ軸方向に変位可能に配置される。また、筒状部３５のＹ軸方向負側では、大開口部３５２が開口している。

このように、ボディ３は、流体Ｑが通過する流路３３と、流路３３に繋がったスプール穴３５０を有している。そして、ボディ本体３０により、流路３３が規定され、筒状部３５により、スプール穴３５０が規定されている。
スプール弁５は、流路３３内の圧力に応じて、スプール穴３５０内をＹ軸方向に沿って変位することができる。そして、この変位により、流路３３を開閉することができる。

スプール弁５は、外径がＹ軸方向に沿って変化した円柱状をなす。本実施形態では、スプール弁５は、Ｙ軸方向正側の外径が最大の大径部５１と、Ｙ軸方向負側（軸方向一端側）の外径が最小の小径部５２と、大径部５１と小径部５２との間の外径が中間の大きさの中間部５３とを有している。また、中間部５３は、小径部５２側に向かって外径が漸減したテーパ状をなすテーパ部５３１を有している。

図３に示す状態では、大径部５１が第１流路３３１と第２流路３３２との間に位置している。これにより、第１流路３３１と第２流路３３２との間が遮断されて、流路３３が閉状態となり、第１流路３３１から第２流路３３２への流体Ｑの通過が停止する。
一方、スプール弁５が図３に示す状態からＹ軸方向負側に変位した状態では、大径部５１による第１流路３３１と第２流路３３２との間の遮断が解除される。これにより、流路３３が開状態となり、よって、第１流路３３１から第２流路３３２への流体Ｑの通過が可能となる。

なお、スプール弁５の形状は、円柱状に限定されず、角柱状であってもよい。この場合、スプール穴３５０もスプール弁５の形状と同様の角柱状をなす。
また、圧力制御装置１０は、スプール穴３５０内でのスプール弁５の位置を検出する検出部を備えていてもよい。

スプール穴３５０内には、スプール弁５のＹ軸方向負側に弾性部材６が配置されている。弾性部材６は、筒状部３５の中心軸Ｏ_３５回りに螺旋状に巻かれたコイルバネで構成されている。弾性部材６は、Ｙ軸方向正側でスプール弁５の大径部５１に接触し、Ｙ軸方向負側でリテーナ７に接触しており、これらの間で圧縮状態となっている。これにより、スプール弁５をＹ軸方向正側に向かって押し付けることができるとともに、リテーナ７をＹ軸方向負側に向かって押し付けることができる。以下、弾性部材６がスプール弁５をＹ軸方向正側に向かって押し付ける力を「力Ｆ_６（＋）」と言い、弾性部材６がリテーナ７をＹ軸方向負側に向かって押し付ける力を「力Ｆ_６（−）」と言う（図３参照）。

スプール弁５には、力Ｆ_６（＋）の他に、第１流路３３１から流下してくる流体Ｑの力、すなわち、Ｙ軸方向負側に向かう流体Ｑの力Ｆ_Ｑ（−）が作用する。力Ｆ_Ｑ（−）が力Ｆ_６（＋）を上回った場合には、スプール弁５は、Ｙ方向正側に変位して、流路３３を開状態とすることができる。これと反対に、力Ｆ_６（＋）が力Ｆ_Ｑ（−）を上回った場合には、スプール弁５は、Ｙ方向負側に変位して、流路３３を閉状態とすることができる。

また、弾性部材６には、スプール弁５の中間部５３および小径部５２が差し込まれている。これにより、弾性部材６は、内側の中間部５３および小径部５２と、外側の壁部３５１との間で支持されて、座屈するのが防止され、よって、安定して伸縮することができる。

図３に示すように、ボディ３は、筒状部３５の壁部３５１を貫通する一対の開口部３６を有している。これらの開口部３６には、リテーナ７を連続して差し込むことができる。
リテーナ７は、スプール穴３５０内のスプール弁５のＹ軸方向負側に、弾性部材６を介して、配置されている。

リテーナ７は、厚さＴ_７（図４参照）が均一の板状をなし、幅が最大の幅広部７２と、幅広部７２の幅より幅が狭い幅狭部７３とを有している。
幅広部７２は、弾性部材６のＹ軸方向負側の端部が接触するバネ座として機能する。

幅狭部７３は、幅広部７２からＹ軸方向と直交する第１直交方向α１に延びている。幅狭部７３は、開口部３６のＹ軸方向負側で、開口部３６の縁部に接触している。リテーナ７は、弾性部材６でＹ軸方向負側に向かって押し付けられて、幅狭部７３が開口部３６の縁部に接触することにより、Ｙ軸方向負側への移動限界が規制される。また、幅狭部７３は、開口部３６から突出している。これにより、例えばリテーナ７を開口部３６から抜去する必要が生じた場合、幅狭部７３を把持して、その抜去作業を容易に行うことができる。本実施形態では、幅狭部７３は、幅広部７２を介して互いに反対側に一対で配置されている。これにより、リテーナ７を開口部３６に差し込んでボディ３とリテーナ７とを組み立てる際、一対の幅狭部７３のうち、どちら側からでも開口部３６に差し込むことができ、組立作業性が向上する。また、この組立後、リテーナ７は、各幅狭部７３が各開口部３６の縁部に接触することができ、よって、ボディ３に対して安定して設置される。

なお、幅広部７２の幅Ｗ_７２と幅狭部７３の幅Ｗ_７３とを所定の比率に設計し、幅広部７２の第１直交方向α１に沿った長さとスプール穴３５０の直径とを所定の比率に設計することにより、開口部３６の後述する第２開口部３６２からリテーナ７が不本意に脱落するのが防止される。

前述したように、筒状部３５の壁部３５１には、リテーナ７が連続して差し込まれる一対の開口部３６が設けられている。図４および図５に示すように、一対の開口部３６は、中心軸Ｏ_３５を介して図中の左右両側に、すなわち、中心軸Ｏ_３５に関して対称的に配置されている。一対の開口部３６は、配置箇所が異なること以外は同じ構成であるため、一方の開口部３６について代表的に説明する。

図２に示すように、開口部３６は、第１開口部３６１と、第１開口部３６１のＹ軸方向負側に繋がる第２開口部３６２とを有している。

第１開口部３６１は、Ｙ軸方向と直交する第２直交方向α２に沿った開口幅Ｗ_３６１が、幅広部７２の幅Ｗ_７２よりも大きくなっている。また、図４に示すように、第１開口部３６１のＹ軸方向に沿った開口厚さＴ_３６１は、リテーナ７の厚さＴ_７よりも大きい。このような大きさの第１開口部３６１であれば、リテーナ７の通過が許容される。

第２開口部３６２は、第２直交方向α２に沿った開口幅Ｗ_３６２が、幅広部７２の幅Ｗ_７２よりも小さく、幅狭部７３の幅Ｗ_７３よりは大きく設けられている。
図４に示すように、第２開口部３６２のＹ軸方向に沿った開口厚さＴ_３６２は、リテーナ７の厚さＴ_７よりも大きい。なお、開口厚さＴ_３６２は、開口厚さＴ_３６１と大きさが同じであるのが好ましいが、異なっていてもよい。

このような大きさの第２開口部３６２により、第２開口部３６２に対するリテーナ７の通過を阻止することができる。
なお、本実施形態では、第２直交方向α２は、第１直交方向α１と直交する方向となっている。

次に、ボディ３と、スプール弁５と、弾性部材６と、リテーナ７とを組み立てる過程について、図４および図５を参照しつつ説明する。
まず、図４に示すように、ボディ３の筒状部３５内、すなわち、スプール穴３５０内に、スプール弁５を大径部５１側から挿入し、さらに、弾性部材６を挿入した状態とする。

その後、弾性部材６をＹ軸方向正側に向かって押し込んで、弾性部材６が開口部３６の第１開口部３６１をＹ軸方向正側に超えた状態とする。そして、この状態を維持したまま、一対の開口部３６のうちの一方（図４中の左側）の開口部３６の第１開口部３６１に、リテーナ７を差し込んでいく。前述したように、第１開口部３６１では、リテーナ７の通過が許容される。これにより、リテーナ７の差し込みを円滑に行うことができる。

そして、リテーナ７の差し込みをさらに進めていくと、他方（図４中の右側）の開口部３６の第１開口部３６１からリテーナ７の幅狭部７３が突出するとともに、幅広部７２がスプール穴３５０内に位置する。このとき、一方の開口部３６の第１開口部３６１でも、リテーナ７の幅狭部７３が突出している。

次いで、弾性部材６をＹ軸方向正側に向かって押し込んでいた力を解除することにより、図５に示すように、リテーナ７には、弾性部材６からのＦ_６（−）力が作用する。これにより、リテーナ７は、Ｙ軸方向負側に向かって第２開口部３６２まで移動し、その移動限界である第２開口部３６２の縁部に接触する。また、このリテーナ７が第２開口部３６２に位置した状態で、各幅狭部７３は、一部が各第２開口部３６２内に収容されており、幅広部７２は、双方の第２開口部３６２の間に配置される。これにより、前述したように第２開口部３６２でのリテーナ７の通過が阻止され、よって、リテーナ７がボディ３から脱落するのが防止される。

なお、例えば弾性部材６を交換したい場合には、ボディ３と、スプール弁５と、弾性部材６と、リテーナ７と分解する必要があるが、この分解作業は、前記の組立作業と反対の作業を行うことにより可能である。

以上のように、圧力制御装置１０では、開口幅Ｗ_３６２が狭い第２開口部３６２にリテーナ７を配置させるという簡単な構成で、ボディ３からのリテーナ７の脱落を防止することができる。これにより、例えばリテーナ７の脱落防止用の部材を別途設けるのが省略され、よって、スプール弁５の配置を設計する際、脱落防止用部材の配置箇所等を考慮する必要がなくなり、設計の自由度が高まる。

また、脱落防止用部材を省略することができる分、ボディ３、スプール弁５、弾性部材６およびリテーナ７の組み立てに要する部品点数を削減することができる。これにより、当該組立を迅速に行うことができ、よって、組立作業性が向上する。

また、圧力制御装置１０では、一対の開口部３６のうちの一方の開口部３６は、組立時にリテーナ７が挿入される組立挿入口として機能する。他方の開口部３６は、第２開口部３６２に位置するリテーナ７のＹ軸方向負側への移動を規制する、すなわち、開口部３６への挿入後のリテーナ７の位置を規制する規制部３７として機能する。なお、前記一方の開口部３６も、規制部３７として機能することができる。このような規制部３７により、リテーナ７がボディ３に安定して設置される。

なお、前記他方の開口部３６である規制部３７は、壁部３５１を貫通した開口部３６に限らず、壁部３５１を貫通しない凹部であってもよい。
この場合、リテーナ７は、規制部３７側の幅狭部７３が規制部３７に引っ掛かることとなる。また、この場合、規制部３７側の幅狭部７３を省略して、幅広部７２の縁部が規制部３７に引っ掛かるようにもすることができる。

以上、本発明の圧力制御装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、圧力制御装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

１０ 圧力制御装置
３ ボディ
３０ ボディ本体
３３ 流路
３３１ 第１流路
３３２ 第２流路
３５ 筒状部
３５０ スプール穴
３５１ 壁部
３５２ 大開口部
３６ 開口部
３６１ 第１開口部
３６２ 第２開口部
３７ 規制部
３８ 連結部
５ スプール弁
５１ 大径部
５２ 小径部
５３ 中間部
５３１ テーパ部
６ 弾性部材
７ リテーナ
７２ 幅広部
７３ 幅狭部
Ｆ_６（＋） 力
Ｆ_６（−） 力
Ｆ_Ｑ（−） 力
Ｏ_３５ 中心軸
Ｑ 流体
Ｔ_３６１ 開口厚さ
Ｔ_７ 厚さ
Ｗ_３６１ 開口幅
Ｗ_３６２ 開口幅
Ｗ_７２ 幅
Ｗ_７３ 幅
α１ 第１直交方向
α２ 第２直交方向

Claims (6)

1. 流体が通過する流路と、該流路に繋がった柱状のスプール穴と、該スプール穴を規定する壁部に貫通した開口部とを有するボディと、
   前記スプール穴内に、軸方向に沿って変位可能に配置され、前記流路を開閉するスプール弁と、
   前記スプール穴内の前記スプール弁の軸方向一端側に配置された板状のリテーナと、
   前記スプール穴内の前記スプール弁と前記リテーナとの間に配置され、前記スプール弁を軸方向他端側に押し付け、かつ前記リテーナを軸方向一端側に押し付ける弾性部材と、を備え、
   前記リテーナは、前記弾性部材の軸方向一端部が接触するバネ座として機能する幅広部と、該幅広部から軸方向と直交する第１直交方向に延び、前記幅広部の幅より幅が狭い幅狭部とを有し、
   前記開口部は、前記幅広部の幅よりも軸方向と直交する第２直交方向の開口幅が大きく、前記リテーナの通過を許容する第１開口部と、該第１開口部の軸方向一端側に繋がり、前記幅広部の幅よりも前記第２直交方向の開口幅が小さく、前記リテーナの通過を阻止する第２開口部とを有することを特徴とする圧力制御装置。
2. 前記リテーナが前記第２開口部に位置した状態で、前記幅狭部は、前記第２開口部内に収容されている請求項１に記載の圧力制御装置。
3. 前記壁部は、前記第２開口部に位置する前記リテーナの軸方向一端側への移動を規制する規制部を有する請求項１または２に記載の圧力制御装置。
4. 前記幅狭部は、前記幅広部を介して互いに反対側に一対で配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧力制御装置。
5. 前記壁部は、前記第２開口部に位置する前記リテーナの軸方向一端側への移動を規制する規制部を有し、
   該規制部は、前記壁部の中心軸を介して前記第２開口部と反対側で貫通し、一方の前記幅狭部が収容される開口部である請求項４に記載の圧力制御装置。
6. 前記ボディは、前記流路を規定するボディ本体と、該ボディ本体から前記壁部が筒状をなして突出した筒状部とを有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧力制御装置。

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