JP2664152B2

JP2664152B2 - 圧力調整弁

Info

Publication number: JP2664152B2
Application number: JP62133589A
Authority: JP
Inventors: 康二小林; 修昭三木; 明鈴木
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1987-05-28
Filing date: 1987-05-28
Publication date: 1997-10-15
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: JPS63298414A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、圧力調整弁、特に電気信号に応じて液体の
圧力を制御する電磁圧力調整弁に係る。そして、電磁圧
力調整弁は、代表的なものとして、フィードバック圧力
をダイヤフラム面に受けるダイヤフラムタイプのもの
と、フィードバック圧力をスプール端面に受けるスプー
ルタイプのものとがあるが、本発明はスプール型電磁圧
力調整弁に係り、詳しくはそのスプール構造に関する。（ロ）従来の技術スプール型電磁圧力調整弁は、一般に、両端部に等径
のランド部を有し弁スリーブ内に摺動可能に配設された
スプール弁を備え、該スプール弁の一方の端面にスプリ
ング荷重を加え、また他方の端面に出力圧をフィードバ
ックし、更に電磁石部により上記スプリング荷重を減ず
るように構成し、スプール弁の一端に加わるスプリング
荷重と電磁石部により発生される荷重との差がスプール
弁の他端に加えられる出力圧フィードバック荷重とバラ
ンスするように、スプール弁のランド部で弁スリーブの
周部径方向に向けて開口された供給ポートおよび排出ポ
ートを切換えることにより、供給ポートからの供給圧を
電磁石部に入力される電気信号に対応した出力圧に調整
して出力ポートから取出すようになっている（特開昭59
−37309号公報参照）。（ハ）発明が解決しようとする問題点従って、上述した両端部に等径のランド部を有するス
プール弁を備えた圧力調整弁では、スプリングを含めた
電磁石部をそのまま使用してより大きな出力圧を得よう
とする場合、Ｐ＝（F_SP−F_SOL）/A … （ただし、P:出力圧、 F_SP:スプリングの荷重 F_SOL:電磁石部による荷重 A:スプール弁の端面面積）なる関係から、単にスプール弁の端面面積を小さくすれ
ば良いことが分かるが、極めて大きな出力圧を得るには
極めて小径のランド部を有するスプール弁を用いなけれ
ばならず、そのためスプール弁自体および弁スリーブの
加工が極めて難かしくなるばかりか、電磁石部からスプ
ール弁の一端に荷重を伝えるための押し棒も小径にしな
ければならず、それに起因して電磁石部の関連各部品の
寸法等をも大幅に変更しなければならないという不都合
があった。また、上記不都合をなくすべく、たとえば実開昭60−
52509号公報に開示されているように、スプール弁の他
端に該スプール弁のランド部より小径の受圧ピン部材を
設け、該受圧ピン部材の小径端面に出力圧をフィードバ
ックさせることにより該受圧ピン部材を介してスプール
弁にフィードバック荷重を与え、それにより大きな出力
圧を得るに際してスプール弁のランド部の外径等に変更
を加える必要のない圧力調整弁も開発されているが、こ
のものでは、小径の受圧ピン部材を設ける関係上、弁構
造が複雑になるばかりか、受圧ピン部材の外周を経てス
プール弁の端部に洩出する流体圧を逃がすようにスプー
ル弁の軸方向に貫通孔を設ける必要があって、スプール
弁自体の加工にも手間を有するという欠点があった。更に、上記従来の圧力調整弁では、上記式に示した
ように、出力圧Ｐが電気信号の増加即ち電磁石部による
荷重の増加に伴って減少する特性を有していることか
ら、たとえば断線等によって電気信号がなくなったよう
な場合、出力ポートから突然最大出力Ｐ＝F_SP/Aが出力
されることとなって、出力側に接続されている各種流体
圧機器等に悪影響を及ぼす虞れがあり、そのため特性を
電気信号の増加に伴って出力圧Ｐが上昇するように変更
した方がフェールセーフ等の観点から都合の良い場合も
あるが、そのような場合上記従来の圧力調整弁では特性
の変更を単純な構成の変更で容易に達成し得ない構造上
の不都合があった。そこで、本発明は、スプール弁に異径の２個のランド
部を隣接して設け、その面積差部分に出力圧をフィード
バックするように構成すると共に、弁スリーブに、各ポ
ートの他、出力ポートとフィードバックポートとを連通
する油路を形成し、もって簡単な構造で大きな調整出力
圧を容易に得ることができると共に、フィードバック圧
の作用する方向を変更する等により、調圧出力特性を容
易に変更し得ると共に、該変更に伴いバルブボディ等の
適用基盤の変更を必要とせず、コストアップを伴うこと
なく自動変速機の油圧制御装置等に容易に適用・実施し
得る（適用・実施性の向上）圧力調整弁を提供すること
を目的とするものである。（ニ）問題を解決するための手段本発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、例
えば第１図を参照して示すと、供給ポート15、出力ポー
ト13、フィードバックポート16そして排出ポート12を有
する弁スリーブ内を摺動するスプール弁６に、電磁石部
３による荷重とスプリング７による荷重と出力圧フィー
ドバック荷重とを作用して、これら荷重をバランスさせ
ることにより、供給圧を電磁石部３への入力電気信号に
対応した出力圧に調整して出力するように構成された圧
力調整弁１において、上記スプール弁６を、隣接して位
置しかつ径の異なる少なくとも２個のランド部19,20を
有する段付き構造とし、上記弁スリーブ５に、前記出力
ポート13とフィードバックポート16とを連通する油路14
を形成し、上記隣接する異径のランド部19,20の間に上
記フィードバックポート16を位置して、前記出力ポート
13からの出力圧を前記弁スリーブに形成した油路14を介
して上記フィードバックポート16に連通し、前記異径の
ランド部の面積差にて出力圧をフィードバックするよう
に構成したことを特徴とする。（ホ）作用以上の構成に基づき、供給ポート15からの油圧が、電
磁石部３への入力電気信号に対応して適宜調圧されて出
力ポート13に出力すると共に、該出力ポートの出力圧
は、弁スリーブ５に形成した油路14を介してフィードバ
ックポート16からの２個の異径ランド部19,20に作用す
る。これにより、両ランド部19,20の面積差による出力
フィードバック荷重が、電磁石部３による荷重とスプリ
ング７による荷重とに加えてスプール弁６に作用し、該
スプール弁を、電気信号に対応した出力圧になるように
所定位置に保持する。そして、一体構造の圧力調整弁１、特にその調圧弁部
２を変更することにより、バルブボディ等の適用基盤を
変えることなく、調圧出力特性を変更し得る。（ヘ）実施例以下、図面に沿って、本発明の実施例について説明す
る。圧力調整弁１は、第１図に示すように、調圧弁部２と
電磁石部３とから構成されている。そして、上記調圧弁部２は、弁スリーブ５とスプール
弁６とから構成されていて、上記弁スリーブ５は、その
内部軸方向にスプリング７を収容する大径の孔９とそれ
に続いて後述するスプール弁６を摺動案内する中径の案
内孔10および小径の案内孔11とが貫通して形成されてい
ると共に、上記案内孔10に対応する弁スリーブ５の外周
部半径方向に排出ポート12、出力ポート13、供給ポート
15がその順に、そして上記案内孔10と上記案内孔11との
境界部分に対応する弁スリーブ５の外周部半径方向に絞
りを有するフィードバックポート16が夫々開口形成さ
れ、必要に応じて各ポートにおける流体の流れを円滑に
すべく環状切欠部12a,15a,16aが形成されている。さら
に、上記弁スリーブ５には、その外周の一部が上記出力
ポート13とフィードバックポート16とを連通するように
凹溝状に削られており、該凹溝は、該弁スリーブ５がバ
ルブボディの孔に嵌合した状態でフィードバック油路14
を構成する。また、スプール弁６は、上記中径の案内孔
10に密に摺動案内される二つの外径の等しいランド部1
7,19と、その一方のランド部19に隣接して上記小径の案
内孔11に密に摺動案内される小径のランド部20とを備
え、上記等径のランド部17,19の隣接する端部間の距離
はスプール弁６が摺動することにより出力ポート13が供
給ポート15と排出ポート12に所定割合にて交互に連通し
得る寸法になされ、また上記等径のランド部17,19間の
部分21は常に出力ポート13に連絡され、更に、一方のラ
ンド部19と小径のランド部20そして案内孔10,11とによ
り形成される密閉空間22が常にフィードバックポート16
と連通するようになっている。なお、第１図において、
小径ランド部20の端面中央に形成されている半球状部分
23は、後述する電磁石部３の押し棒36との当接部であ
り、また、ランド部17の端面中央から立設されている棒
状部分25はスプリング７のガイド部材兼スプール弁６の
ストローク制限部材である。そして、上記調圧弁部２は、弁スリーブ５の孔９を形
成した一方端側から棒状部分25にワッシャ26を装着した
スプール弁６を小径ランド部20を形成した他方端側から
挿入した後、ワッシャ26にスプリング７を保持させつつ
雄ネジ部材27を弁スリーブ５の雌ネジ部材29に螺合して
スプリング７に所定の圧縮量を与え、その後上記雄ネジ
部材27を弁スリーブ５にピン30で封止することによって
組立てられ、このようにして組立てられた調圧弁部２
は、その弁スリーブ５の小径案内孔11側の端部に形成さ
れたフランジ部31を後述する電磁石部３のケース32端部
にてカシメ付けることによって、電磁石部３と結合され
るようになっている。また、上記電磁石部３は、磁性材料製の円筒状ケース
32と、該ケース32の一方端内部においてその一端フラン
ジ状部分33aが接触係合し該フランジ状部分33aから上記
ケース32内部他方側に向けて該ケース32と同心状に延在
する同じく磁性材料製の肉厚の厚い円筒状コア33と、上
記ケース32とコア33とで形成される円筒状空間内の奥に
挾持固定されるコイル組立体35とからなる静止部と、上
記コア33の中空部33b内に挿通配置される押し棒36と、
該押し棒36の他端側に固設され上記コイル組立体35によ
って吸引される同じく磁性材料製のプランジャ37と、上
記押し棒36を上記コア33の中空部33bと接触しないよう
に押し棒36両端部近傍で支持する薄い板バネ材から形成
された円盤状支持部材39,39と、該支持部材39,39の電磁
石部３の内面側に重畳された可撓性の円盤状シート部材
40,40とからなる可動部とで構成されている。そして、
該可動部において、上記押し棒36の他端側に固設された
プランジャ37厚肉の円盤状をなし、そのコア33に対面す
る側の中心部にはプランジャ37の吸引時上記静止部の一
構成部材をなす円筒状のコア33の端部が微小間隔を隔て
て嵌入する円筒状の凹部37aが形成され、またその円周
部37bは同じく微小間隔を隔てて上記ケース32の内周面
と対面するようになっている。また、上記押し棒36の両
端部近傍を支持する円盤状支持部材39,39は、第２図に
示すように、外側リング部39a、中間リング部39bそして
内側リング部39cおよび上記外側リング部39aと中間リン
グ部39bとを等間隔に連結する三つの半径方向接続部39
d,39d,39dと、中間リング部39bと内側リング部39cとを
上記接続部39d,39d間の円周位置で連結する三つの半径
方向接続部39e,39e,39e、そして上記内側リング部39cの
中心部に開口された押し棒36の装着穴39fとを備えてい
て、極めて弱いバネ特性を有し、押し棒36の軸方向の動
きを容易にすると共に押し棒36の上記動きに無視し得る
程度の抵抗しか与えないように構成されている。更に、
上記支持部材39,39に重畳される円盤状シート部材40,40
は、第３図に示すように、その外周部および内周部に若
干厚肉の補強リム部40a,40bを夫々備え、それらの間に
位置する環状部40cが通気性でかつ液密性の微小多孔質
の薄膜からなり、また中心部に押し棒36の装着穴40dを
備え、全体として極めて撓み易い部材から構成されてい
る。そして、上記電磁石部３は、ケース32の一方端側から
コイル組立体35を定着したコア33を挿入し、そのフラン
ジ部33aをたとえばケース32内面の一方端側に形成した
段部32aを用いて位置決め固定して、静止部を構成し、
一方、たとえば押し棒36の他方端側に形成した小径段部
36bを利用し、コア33端部とプランジャ37の凹部37a内端
との直接接触を防止するストッパ41を介して上記小径段
部36bにプランジャ37を嵌入し、またその外側に円盤状
シート部材40および円盤状支持部材39を隣接して嵌入
し、更にワッシャ42を嵌入してカシメることにより可動
部の部分を構成した後、該可動部の部分の押し棒36の一
方端側を上記静止部を構成するケース32の他方端側から
挿入し、次でケース32の内面他方端側に形成した段部32
bに円盤状シート部材40の外周補強リム部40aおよび円盤
状支持部材39の外側リング部39aを隣接して位置決め
し、更にその外側に環状のホルダー43を挿入した後、ケ
ース32の他方端部をカシメてケース32の他方端側に支持
部材39およびシート部材40を介して押し棒36の他方端側
を支持し、次で押し棒36の一方端側に形成した小径段部
36aを利用してシート部材40および支持部材39を押し棒3
6に嵌入し、その外側から弾性体からなるホルダ45を嵌
入し、押し棒36に固定して可動部全体をその他方端が上
述した静止部に固定された状態で構成して、組立てられ
る。そして、前述した調圧弁部２の弁スリーブ５他方端側
に形成されたフランジ部31を上述した電磁石部３の一方
端側のケース32内に嵌入し、上記フランジ部31と電磁石
部３の静止部におけるコア33のフランジ部33aとの間で
押し棒36の一方端側に重畳固定されたシート部材40の外
周補強リム部40aと支持部材39の外側リング部39aとを挾
持し、その後ケース32の一方端側を弁スリーブ５のフラ
ンジ部31外周にカシメつけることによって、圧力調整弁
１の組立てが全て完了する。なお、上記電磁石部３の他方端側（第１図右側）にお
いてシート部材40と支持部材39とをケース32にカシメつ
けるに際して、上述したケース32の段部32bにプランジ
ャ37の他方端側への変位を規制するリング状ストッパ部
材（図示せず）を挿入した後、ケース32をカシメると、
作動時のプランジャ37の初期位置の正確な設定がきわめ
て容易に行うことができ、それにより電磁石部３の作動
ひいては圧力調整弁１の入力電流に対する調圧特性の精
度を著しく向上させることが可能となる。本実施例は以上のような構成よりなるので、弁スリー
ブ５の供給ポート15にポンプ等から圧力流体たとえば油
圧が供給されると、該圧油は供給ポート15から弁スリー
ブ５とスプール弁６のランド部19とによる開口を経てス
プール弁６のランド部17,19間に至り、更に該ランド部1
7,19間と常に連通する弁スリーブ５の出力ポート13を経
由して、たとえば自動変速機等の圧油を必要とする油圧
系統における各油圧機器へと供給される。そして、出力
ポート13から出力された圧油の圧力Ｐは、同時にフィー
ドバック油路14を介してフィードバックポート16に帰還
され、ランド部19とそれに隣接する小径のランド部20そ
して弁スリーブ５とで形成される密閉空間22内に導か
れ、ランド部19の断面積A₁からの小径のランド部20の断
面積A₂を差し引いた面積差A₁−A₂に印加され、電磁石部
３によって発生される力F_SOLに加えられてスプール弁６
を第１図の左方向に押圧し、それらの力（A₁−A₂）Ｐ＋
F_SOLとスプリング７によるスプール弁６を右方向へ押圧
する力F_SPとがバランスする位置に、スプール弁６が弁
スリーブ５内で摺動変位される。そして、上記スプール
弁６による摺動変位により、スプール弁６のランド部1
7,19によって弁スリーブ５の供給ポート15と排出ポート
12とが出力ポート13に対して所定割合にて開閉制御さ
れ、その結果、出力ポート13における出力圧Ｐが電磁石
部３に入力された電磁信号に対応してＰ＝（F_SP−F_SOL）／（A₁−A₂） … になるように制御される。なお、第１図に示した圧力制御弁において、ランド部
20側の断面積A₂をランド部19の断面積A₁よりも大きく形
成し、またスプリング７をスプール弁６を右方向即ち電
磁石部３の押し棒36に単に当接させるだけの微小な力の
ものとし、更に供給ポート15と排出ポート12との位置を
交換することにより、Ｐ＝（F_SOL−F_SP）／（A₂−A₁） … のように、出力圧Ｐを電磁石部３に入力された電気信号
の増加に対応して増加する特性を有する圧力調整弁を変
更することができる。また、上記特性の圧力調整弁を得
るべく、第１図におけるスプール弁６の小径ランド部20
をランド部17の左側に配置した構造とし、対応するよう
に各ポートを弁スリーブ５に形成するように構成しても
良い。次に、第４図に基づき、上記第１実施例の圧力調整弁
１の構成を一部変更した第２の実施例について説明す
る。本実施例による圧力調整弁１′は、第１実施例に示し
た円盤状支持部材39,39による押し棒36の支持構造に代
えて、押し棒36′の両端部近傍を夫々ブッシュ46,46を
介して円筒状コア33′の中空部33′ｂ内に摺動自在に軸
受する支持構造を採用し、また、第１実施例における円
盤状シート部材40によるシール構造に代えて、弁スリー
ブ５′の他方端側に形成されたフランジ部31′と円筒状
コア33′の一方端側に形成されたフランジ部33′ａとの
間に、微小異物を吸収する多孔性かつ可撓性の腰の弱い
たとえばフェルト状材料からなり中心部に押し棒36′を
若干の締め代をもって嵌入し得る穴47aを有する円盤状
支持部材47を半径方向にルーズに挾持したシール構造を
採用し、更に電磁石部３′のケース32′の他方端側を円
盤状プレート部材49で封止して、構成されている。それにより、本実施例による圧力調整弁１′は円筒状
コア33′の端部と押し棒36′の他方端側に固定されたプ
ランジャ37′の円筒状凹部37′ａとの同軸性が向上さ
れ、作動時、電磁吸引力のバラツキが低減されて性能が
安定し、また、調圧弁部２′側から電磁石部３′側への
異物の進入防止が簡単かつ押し棒36′に対してあまり摺
動抵抗を及ぼさない構造でかつ組付作業性良く達成でき
る。（ト）発明の効果以上説明したように、本発明によると、出力ポートか
らの調整出力圧に対して、スプール弁に作用するフィー
ドバック荷重は異径ランド部の面積差に基づく所定割合
に減られた値となるので、簡単な構造でありながら、比
較的小容量の電磁石部により大きな調整出力圧を得るこ
とができる。さらに、電磁石部の構造を一切変更することなく、圧
力調整範囲が異なりまた圧力調整特性の異なる種々の圧
力調整弁を極めて簡単にかつ低コストで得ることが可能
となり、各種流体圧システムへの汎用性の高い圧力調整
弁構造が得られる。そして、出力ポート及びフィードバックポートとを連
通する油路を弁スリーブに形成したので、例えば車輌の
ワイドバリエーションに起因して動力特性が異なる等に
より自動変速機の調圧出力特性が変更されるような場
合、２個のランド部の大きさを変更してフィードバック
圧の作用方向を変更したり、またランド部の位置を変更
してフィードバック圧の作用位置を変更したりして、調
圧出力特性を変更しても、バルブボディの油路構造を変
更する必要がなく、自動変速機等の油圧制御装置の共通
化を図ることができる。また、種々の圧力調整弁を試験
評価する際、従来、圧力調整弁の変更に応じてそれぞれ
専用の治具を必要としていたが、１種類の治具により圧
力調整弁の変更に対応することができ、共通化により試
験評価の効率向上を図ることができる。また、フィードバック荷重を電磁石部による荷重と対
向する方向に作用するように構成すると、電磁石部が断
線等により電気信号を出力しなくなった場合、出力圧が
０となって、フェールセーフとすることができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明に係る圧力調整弁の第１実施例を示す断
面図、第２図は上記圧力調整弁に用いる円盤状支持部材
の正面図、第３図は同じく上記圧力調整弁に用いる円盤
状シート部材の正面図、そして、第４図は本発明に係る
圧力調整弁の第２実施例を示す断面図である。 1,1′……圧力調整弁、5,5′……弁スリーブ、6,6′…
…スプール弁、7,7′……スプリング、12,12′……排出
ポート、13,13′……出力ポート、14……（フィードバ
ック）油路、15,15′……供給ポート、16,16′……フィ
ードバックポート、17,17′,19,19′……（等径の）ラ
ンド部、20,20′……（異径の）ランド部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木明安城市藤井町高根10番地アイシン・ワーナー株式会社内 (56)参考文献実開昭62−59376（ＪＰ，Ｕ) 実開昭60−129567（ＪＰ，Ｕ) 実公昭60−33445（ＪＰ，Ｙ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】１．供給ポート、出力ポート、フィードバックポートお
よび排出ポートを有する弁スリーブ内を摺動するスプー
ル弁に、電磁石部による荷重とスプリング荷重と出力圧
フィードバック荷重とを作用して、これら荷重をバラン
スさせることにより、供給圧を電磁石部への入力電気信
号に対応した出力圧に調整して出力するように構成され
た圧力調整弁において、上記スプール弁を、隣接して位置しかつ径の異なる少な
くとも２個のランド部を有する段付き構造とし、上記弁スリーブに、前記出力ポートとフィードバックポ
ートとを連通する油路を形成し、上記隣接する異径のランド部の間に上記フィードバック
ポートを位置して、前記出力ポートからの出力圧を前記
弁スリーブに形成した油路を介して上記フィードバック
ポートに連通し、前記異径のランド部の面積差にて出力
圧をフィードバックするように構成したことを特徴とす
る圧力調整弁。２．上記電磁石部による荷重が上記スプール弁の一方の
端部に加えられ、上記スプリング弁荷重が上記スプール
弁の他方の端部に加えられ、更に上記出力圧フィードバ
ック荷重が上記電磁石部による荷重に対向する方向に加
えられるようにした特許請求の範囲第１項記載の圧力調
整弁。