JP2020101215A - バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】応答遅れを抑制できるバルブ装置を提供する。【解決手段】バルブ装置１００は、スプール２０の一方の端面２０ａに臨んで設けられ、スプール２０を第１方向に移動させるための油圧が導かれる第１流体圧室１３と、スプール２０の他方の端面２０ｂに臨んで設けられ、スプール２０を第２方向に移動させるための油圧が導かれる第２流体圧室１４と、第２流体圧室１４に圧縮された状態で設けられスプール２０を付勢するスプリング３０と、スプール２０の端面２０ｂに開口するように形成され、スプリング３０の一端を保持する凹部２６と、スプール２０の端面２０ｂが本体部１０と当接したときに、凹部２６の内部と第２流体圧室１４とを連通する貫通孔２７と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、バルブ装置に関する。

特許文献１には、収容部材に形成された収容孔内に収容されたスプールと、スプールの一方の端面に開口するように形成された凹部と、スプールを付勢し凹部に一端が保持されたスプリングと、を備えたバルブ装置が開示されている。

特許文献１に記載されたバルブ装置では、スプールの一方側の端面（凹部が形成された端面）に作用する入力ポートから供給された油圧と、スプールの他方側の端面に作用するフィードバックポートから供給された油圧と、スプリングの付勢力と、に基づいてスプールの位置が制御される。

特開２００４−２７８６４２号公報

特許文献１に記載されたバルブ装置では、スプールの一方側の端面が収容孔を閉塞するプラグに当接する位置まで移動した場合、スプールの凹部がプラグによって閉塞された状態になってしまう。

この状態で、入力ポートから油圧が供給された場合、凹部内に油圧が作用しないため、スプールの端面全体に油圧が作用する場合に比べて、応答が遅れてしまう。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、応答遅れを抑制できるバルブ装置を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、バルブ装置は、作動流体が流通するポートが複数形成される本体部と、本体部に摺動自在に収容され、ポート間の流れを制御するスプールと、スプールの一方の端面に臨んで設けられ、スプールを第１方向に移動させるための油圧が導かれる第１流体圧室と、スプールの他方の端面に臨んで設けられ、スプールを第１方向とは反対の第２方向に移動させるための油圧が導かれる第２流体圧室と、第２流体圧室に圧縮された状態で設けられ、スプールを付勢するスプリングと、スプールの他方の端面に開口するように形成され、スプリングの一端を保持する凹部と、スプールの他方の端面が本体部と当接したときに、凹部の内部と第２流体圧室とを連通する連通路と、を備えることを特徴とする。

この態様によれば、スプールの他方の端面が本体部に当接しているときに、第２流体圧室に供給された油圧は連通路を通じて凹部の内部に作用することができる。これにより、応答が遅れることを抑制できる。

本発明の実施形態に係るバルブ装置の断面図である。 本発明の実施形態に係るバルブ装置の断面図である。 本発明の実施形態に係るバルブ装置の要部の拡大図である。 変形例に係るバルブ装置の要部の拡大図である。 変形例に係るバルブ装置の要部の拡大図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、バルブ装置１００の断面図である。バルブ装置１００は、例えば、無段変速機の油圧を制御するためのバルブとして用いられる。

バルブ装置１００は、作動流体としての作動油が流通するポートが複数形成される本体部１０と、本体部１０に摺動自在に収容されポート間の流れを制御するスプール２０と、スプール２０を第２方向（図１における左方向）に付勢するスプリング３０と、を備える。

本体部１０は、第１〜第７ポート１１ａ〜１１ｇが形成されるバルブボディ１１と、一端がバルブボディ１１の側面に開口する開口部１２ａを有しスプール２０を収容する収容孔１２と、収容孔１２の開口部１２ａを閉塞するプラグ４０と、を備える。

バルブボディ１１には、一端側（図１における左側）から他端側（図１における右側）に間隔をあけて順に、常時一定の油圧が供給される第１ポート１１ａと、タンク（図示せず）に連通する第２ポート１１ｂと、フィードバック圧が供給される第３ポート１１ｃと、ライン圧通路（図示せず）に連通する第４ポート１１ｄと、プーリの圧力室（図示せず）に連通する第５ポート１１ｅと、タンク（図示せず）に連通する第６ポート１１ｆと、信号圧が入力される第７ポート１１ｇと、が形成される。なお、第３ポート１１ｃと第５ポート１１ｅとは、図示しない管路を通じて常時連通している。

スプール２０は、円柱状の軸部２１と、軸部２１より大径で、軸部２１の軸方向に間隔をあけて設けられた複数の第１〜第４ランド部２２，２３，２４，２５と、を有する。軸部２１、及び第１〜第４ランド部２２，２３，２４，２５は、それぞれ同軸上に配置される。

第１〜第４ランド部２２，２３，２４，２５は、スプール２０の一端側（図１における左側）から他端側（図１における右側）に向かって順に設けられ、収容孔１２の内周面に沿って摺動する。第１ランド部２２はスプール２０の一端を構成し、第４ランド部２５はスプール２０の他端を構成する。また、第１ランド部２２の外方側の側面が、スプール２０の一方の端面２０ａを構成し、第４ランド部２５の外方側の側面が、スプール２０の他方の端面２０ｂを構成する。

第１ランド部２２は、第１ポート１１ａと第２ポート１１ｂとの連通を常時遮断する。第２ランド部２３は、第２ポート１１ｂと第３ポート１１ｃとの連通を常時遮断する。なお、第１ポート１１ａから、第１ランド部２２と収容孔１２の内周面との間に入り込んだ作動油は、つまり、第１ポート１１ａから第１ランド部２２を通じて漏れた作動油は、第２ポート１１ｂを通じてタンクに戻される。同様に、第３ポート１１ｃから、第２ランド部２３と収容孔１２の内周面との間に入り込んだ作動油は、つまり、第３ポート１１ｃから第１ランド部２２を通じて漏れた作動油は、第２ポート１１ｂを通じてタンクに戻される。

第３ランド部２４は、第３ポート１１ｃと第４ポート１１ｄとの連通を常時遮断するとともに、第４ポート１１ｄの開口量を制御する。第３ランド部２４は、ライン圧通路（図示せず）から第４ポート１１ｄを通じて供給されるライン圧を制御して、第５ポート１１ｅ（プーリ）への出力圧を制御する。

第４ランド部２５は、第６ポート１１ｆの開口量を制御するとともに、第６ポート１１ｆと第７ポート１１ｇとの連通を常時遮断する。第４ランド部２５は、プーリの圧力室（図示せず）から第５ポート１１ｅを通じてタンクに排出される油圧を制御する。なお、第７ポート１１ｇから、第４ランド部２５と収容孔１２の内周面との間に入り込んだ作動油、つまり、第７ポート１１ｇから第４ランド部２５を通じて漏れた作動油は、第６ポート１１ｆを通じてタンクに戻される。

第１ランド部２２と第２ランド部２３は、第３ランド部２４よりも小径に形成される。また、第３ランド部２４と第４ランド部２５は、同じ径に形成される。

スプール２０の第４ランド部２５には、スプール２０の他方の端面２０ｂに開口するように形成された凹部２６が設けられる。凹部２６は、スプリング３０の一端を保持する。

第４ランド部２５は、収容孔１２の内周面を摺動する摺動部２５ａと、摺動部２５ａよりも小径で摺動部２５ａよりも端面２０ｂ側に設けられた縮径部２５ｂと、を備える。縮径部２５ｂには、スプール２０の径方向に縮径部２５ｂを貫通するように形成された連通路としての貫通孔２７が設けられる。貫通孔２７は、スプール２０の周方向に等間隔に複数設けられる。

プラグ４０は、収容孔１２内に挿入され、開口部１２ａを閉塞する。プラグ４０の外周面と収容孔１２の内周面との間でシールが形成される。プラグ４０は、バルブボディ１１に取り付けられた抜け止め部材５０によって、収容孔１２から抜け出ることが防止される。プラグ４０は、スプリング３０の他端を保持する。なお、プラグ４０は、収容孔１２に圧入などによって固定するようにしてもよい。

バルブ装置１００は、スプール２０の一方の端面２０ａに臨んで設けられ、スプール２０を第１方向（図１における右方向）に移動させるための油圧が導かれる第１流体圧室１３と、スプール２０の他方の端面２０ｂに臨んで設けられ、スプール２０を第１方向とは反対の第２方向（図１における左方向）に移動させるための油圧が導かれる第２流体圧室１４と、をさらに備える。

具体的には、第１流体圧室１３は、収容孔１２における収容孔１２の底面１２ｂとスプール２０の端面２０ａとの間に形成され、第２流体圧室１４は、収容孔１２におけるプラグ４０とスプール２０の端面２０ｂとの間に形成される。

第１流体圧室１３は、第１ポート１１ａと常時連通し、第２流体圧室１４は、第７ポート１１ｇと常時連通する。

次に、バルブ装置１００の動作について説明する。

図１は、スプール２０に作用する第２流体圧室１４内の油圧（信号圧）による付勢力とスプリング３０による付勢力との合計が、第１流体圧室１３内の油圧による付勢力と第３ポート１１ｃから導入されたフィードバック圧による付勢力との合計よりも大きい状態を示している。この状態では、スプール２０は、収容孔１２の底面１２ｂに当接している。また、この状態では、第４ポート１１ｄの開口量が最大になり、第５ポート１１ｅからプーリの圧力室へ出力される油圧が最大となる。

図１に示す状態から信号圧が低下し、スプール２０に作用する第２流体圧室１４内の油圧（信号圧）による付勢力とスプリング３０による付勢力との合計が、第１流体圧室１３内の油圧による付勢力と第３ポート１１ｃから導入されたフィードバック圧による付勢力との合計よりも小さくなると、スプール２０は第１方向（図１における右方向）に向かって移動する。これにより、第４ポート１１ｄの開口量が徐々に小さくなり、第５ポート１１ｅからプーリの圧力室へ出力される油圧が低下する。そして、スプール２０に作用する第２流体圧室１４内の油圧（信号圧）による付勢力とスプリング３０による付勢力との合計と、第１流体圧室１３内の油圧による付勢力と第３ポート１１ｃから導入されたフィードバック圧による付勢力との合計と、が釣り合う位置でスプール２０は停止する。

信号圧がさらに低下すると、スプール２０は第１方向（図１における右方向）に向かってさらに移動する。そして、スプール２０の端面２０ｂがプラグ４０に当接すると、スプール２０は停止する（図２参照）。この状態では、第４ポート１１ｄは第３ランド部２４によって遮断され、第５ポート１１ｅと第６ポート１１ｆとが連通する。これにより、プーリの圧力室内の油圧がタンク圧と等しくなる。

図２に示す状態から、再び信号圧を上昇させる、具体的には、第７ポート１１ｇを通じて第２流体圧室１４に油圧が供給されると、貫通孔２７を通じて凹部２６内に油圧が供給される。

貫通孔２７が設けられていない場合、スプール２０の端面２０ｂがプラグ４０に当接している状態では、凹部２６内に油圧が供給されにくい。このため、第２流体圧室１４に供給された油圧は、第４ランド部２５の摺動部２５ａと縮径部２５ｂとの段差部２５ｃにのみ作用する。したがって、同じ圧力では、本実施形態のように凹部２６の底面２６ａにも油圧が作用する場合に比べて、付勢力が小さくなる。このため、段差部２５ｃに作用する第２流体圧室１４の圧力が上昇し、段差部２５ｃに作用する第２流体圧室１４内の油圧（信号圧）による付勢力とスプリング３０による付勢力との合計が、第１流体圧室１３内の油圧による付勢力と第３ポート１１ｃから導入されたフィードバック圧による付勢力との合計よりも大きくなるまでスプール２０は停止しているので、応答が遅れてしまう。

これに対し、本実施形態では、スプール２０が貫通孔２７を備えているので、スプール２０の端面２０ｂがプラグ４０に当接しているときに、第２流体圧室１４に供給された油圧は貫通孔２７を通じて凹部２６の底面２６ａに作用することができる。これにより、応答が遅れることを抑制できる。

さらに、貫通孔２７を複数設けているので、凹部２６内に素早く油圧が供給されるので、応答が遅れることをより抑制できる。

なお、上記実施形態では、連通路として貫通孔２７を例に説明したが、これに限らず、例えば、図４に示すように、連通路として、凹部２６の開口端に凹部２６の内部と外部を連通する溝状の切欠きを設けてもよい。さらに、図５に示すように、連通路をプラグ４０に設けてもよい。

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

バルブ装置１００は、作動油が流通する第１〜第７ポート１１ａ〜１１ｇが形成される本体部１０（バルブボディ１１、プラグ４０）と、本体部１０（バルブボディ１１）に摺動自在に収容され、ポート間の流れを制御するスプール２０と、スプール２０の一方の端面２０ａに臨んで設けられ、スプール２０を第１方向に移動させるための油圧が導かれる第１流体圧室１３と、スプール２０の他方の端面２０ｂに臨んで設けられ、スプール２０を第１方向とは反対の第２方向に移動させるための油圧が導かれる第２流体圧室１４と、第２流体圧室１４に圧縮された状態で設けられスプール２０を付勢するスプリング３０と、スプール２０の端面２０ｂに開口するように形成され、スプリング３０の一端を保持する凹部２６と、スプール２０の端面２０ｂが本体部１０（プラグ４０）と当接したときに、凹部２６の内部と第２流体圧室１４とを連通する連通路（貫通孔２７、切欠き１２７、切欠き２２７）と、を備える。

この構成によれば、スプール２０の端面２０ｂが本体部１０（プラグ４０）に当接しているときに、第２流体圧室１４に供給された油圧は連通路（貫通孔２７、切欠き１２７、切欠き２２７）を通じて凹部２６の内部（底面２６ａ）に作用することができる。これにより、応答が遅れることを抑制できる（請求項１に対応する効果）。

バルブ装置１００では、本体部１０は、第１〜第７ポート１１ａ〜１１ｇが形成されるバルブボディ１１と、一端がバルブボディ１１の側面に開口する開口部１２ａを有し、スプール２０を収容する収容孔１２と、収容孔１２の開口部１２ａを閉塞するプラグ４０と、を備える。

また、バルブ装置１００では、連通路は、スプール２０、プラグ４０及びバルブボディ１１のいずれかに形成された孔（貫通孔２７）または切欠き１２７、２２７である。

これらの構成によれば、加工を簡単することができる（請求項２、３に対応する効果）。

バルブ装置１００では、連通路（貫通孔２７、切欠き１２７、切欠き２２７）は複数設けられる。

この構成によれば、凹部２６内により早く油圧を供給することができるので、応答が遅れることをより抑制できる（請求項４に対応する効果）。

バルブ装置１００では、連通路（貫通孔２７、切欠き１２７、切欠き２２７）は、スプール２０の周方向に等間隔に設けられる。

この構成によれば、凹部２６内に油圧を供給する際に、スプール２０の周方向に均等に油圧が作用するので、スプール２０が傾くことを防止できる。これにより、スプール２０をスムーズに動作させることができる（請求項５に対応する効果）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本実施形態では、バルブ装置１００を無段変速機に適用する場合を例に説明したが、バルブ装置１００は、どのような装置に適用されるものであってもよい。また、ランド部やポートの数も、どのようなものであってもよい。

収容孔１２は、バルブボディ１１を貫通する孔であってもよい。この場合、両端の開口をプラグによって閉塞すればよい。

また、上記実施形態では、凹部２６とスプリング３０とが収容孔１２の開口部１２ａ側に設けられているが、凹部２６とスプリング３０とを収容孔１２の底面１２ｂ側に設けるようにしてもよい。この場合、収容孔１２の底面１２ｂに溝などを設けて、この溝を連通路としてもよい。

また、上記実施形態では、貫通孔２７を複数設けていたが、貫通孔２７は１つでもよい。

１００ バルブ装置
１０ 本体部
１１ バルブボディ
１１ａ 第１ポート
１１ｂ 第２ポート
１１ｃ 第３ポート
１１ｄ 第４ポート
１１ｅ 第５ポート
１１ｆ 第６ポート
１１ｇ 第７ポート
１２ 収容孔
１２ａ 開口部
１２ｂ 底面
１３ 第１流体圧室
１４ 第２流体圧室
２０ スプール
２０ａ 端面
２０ｂ 端面
２６ 凹部
２７ 貫通孔（連通路）
３０ スプリング
４０ プラグ
１２７ 切欠き（連通路）
２２７ 切欠き（連通路）

Claims (5)

1. 作動流体が流通するポートが複数形成される本体部と、
   前記本体部に摺動自在に収容され、前記ポート間の流れを制御するスプールと、
   前記スプールの一方の端面に臨んで設けられ、前記スプールを第１方向に移動させるための油圧が導かれる第１流体圧室と、
   前記スプールの他方の端面に臨んで設けられ、前記スプールを前記第１方向とは反対の第２方向に移動させるための油圧が導かれる第２流体圧室と、
   前記第２流体圧室に圧縮された状態で設けられ、前記スプールを付勢するスプリングと、
   前記スプールの前記他方の端面に開口するように形成され、前記スプリングの一端を保持する凹部と、
   前記スプールの前記他方の端面が前記本体部と当接したときに、前記凹部の内部と前記第２流体圧室とを連通する連通路と、を備えることを特徴とするバルブ装置。
2. 請求項１に記載のバルブ装置において、
   前記本体部は、
   前記ポートが形成されるバルブボディと、
   一端が前記バルブボディの側面に開口する開口部を有し、前記スプールを収容する収容孔と、
   前記収容孔の前記開口部を閉塞するプラグと、を備えることを特徴とするバルブ装置。
3. 請求項２に記載のバルブ装置において、
   前記連通路は、前記スプール、前記プラグ及び前記バルブボディのいずれかに形成された孔または切欠きであることを特徴とするバルブ装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
   前記連通路は複数設けられることを特徴とするバルブ装置。
5. 請求項４に記載のバルブ装置において、
   複数の前記連通路は、前記スプールの周方向に等間隔に設けられることを特徴とするバルブ装置。

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