JP3456410B2 - パイロット式圧力制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パイロット圧力に
より弁体を作動させるパイロット式圧力制御弁に関する
もので、車両のオートマチックトランスミッション（Ａ
Ｔ）の油圧制御に用いて有効である。

【０００２】

【従来の技術】パイロット式圧力制御弁（以下、制御弁
と略す。）は、例えば特開平３−１９９７９０号公報に
記載のごとく、スプール（弁体）に作用させるパイロッ
ト圧力を調圧することによりスプールを可動させて流体
圧（油圧）を制御するものである。

【０００３】具体的には、流入ポート側の圧力（ポンプ
の吐出圧）を調圧し、この調圧されたパイロット圧力を
スプールの一端側に作用させるとともに、他端側にスプ
ールにて調圧した流出ポート側の圧力およびバネの弾性
力を作用させるものである。したがって、上記公報に記
載の制御弁では、パイロット圧力Ｐｐによる力Ｆｐ（＝
Ｐｐ×Ｓｐ、Ｓｐ：パイロット圧力Ｐｐの受圧面積）
と、バネの弾性力Ｆｓおよび流出ポート側の圧力Ｐｏに
よる力Ｆｏ（＝Ｆｓ＋Ｐｏ×Ｓｏ、Ｓｏ：圧力Ｐｏの受
圧面積）の和とのバランスによりスプールが可動するの
で、流出ポート側の圧力Ｐｏは、数式１に示すようにな
る。

【０００４】

【数１】Ｐｏ＝（Ｓｐ／Ｓｏ）×Ｐｐ−Ｆｓ／Ｓｏ

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載の制御弁では、パイロット圧力Ｐｐの受圧面積Ｓｐと
流出ポート側の圧力Ｐｏの受圧面積Ｓｏとが略等しいた
め、圧力Ｐｏは数式２に示すようになる。

【０００６】

【数２】Ｐｏ＝Ｐｐ−Ｆｓ／Ｓｏこのため、上記公報に
記載の制御弁の最大制御圧力は、ポンプの吐出圧より低
くならざるを得なく、最大制御圧力を高めるにはポンプ
の吐出圧を上げざるを得ないので、制御弁の制御圧領域
（ダイナミックレンジ）が縮小してしまう。

【０００７】そして、最大制御圧力を高めるべくポンプ
の吐出圧を上げた場合には、その上げた吐出圧に対応す
るポンプの仕事量が増大するので、車両（エンジン）の
燃費が悪化するという問題が発生する。本発明は、上記
点に鑑み、制御弁の制御圧領域（ダイナミックレンジ）
を拡大することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
４に記載の発明では、ポンプ（２００）から吐出される
高圧の流体圧力を調圧制御するパイロット式圧力制御弁
であって、 前記ポンプ（２００）の吐出側に接続される
流入ポート（１１１）、および調圧された流体が流出す
る流出ポート（１１２）が形成されたハウジング（１１
０）と、 前記ハウジング（１１０）内にて変位可能に配
設され、前記流入ポート（１１１）から前記流出ポート
（１１２）間の圧力損失を変化させる弁体（１２０）
と、 前記ハウジング（１１０）外にて前記ハウジング
（１１０）と変位不能に固定され、前記ハウジング（１
１０）を、取り付け相手材のハウジング挿入孔外の所定
の位置で係止するステータ（１３０）と、 前記流入ポー
ト（１１１）側の圧力を調圧し、その調圧したパイロッ
ト圧力（Ｐｐ）を前記弁体（１２０）の一方側に作用さ
せるパイロット圧力制御機構（１４０）と、 前記パイロ
ット圧力（Ｐｐ）に対抗する弾性力を前記弁体（１２
０）の他方側に作用させるバネ手段（１５１）とを備
え、 前記弁体（１２０）の他方側には、前記流出ポート
（１１２）側の圧力が作用する第１受圧部（１５３）が
形成され、 前記第１受圧部（１５３）の面積は、前記パ
イロット圧力（Ｐｐ）が作用する第２受圧部（１４２）
の面積より小さく、 前記ハウジング（１１０）は略円筒
状に形成され、 前記弁体（１２０）は、前記ハウジング
（１１０）内にて、その長手方向に延びるように摺動可
能に配設され、 さらに、前記パイロット圧力制御機構
（１４０）は、前記ハウジングの長手方向一端側にて前
記ハウジング（１１０）内に配設され、かつ、前記流入
ポート（１１１）側の圧力は、前記弁体（１２０）内の
第１導入通路（１２１）、及び前 記ハウジング（１１
０）の外径側面とステータ（１３０）の内径側面とによ
り形成された第２導入通路（１３１）を経由して前記パ
イロット圧力制御機構（１４０）に導かれることを特徴
とする。

【０００９】そして、第１受圧部（１５３）の面積をパ
イロット圧力（Ｐｐ）が作用する第２受圧部（１４２）
の面積より小さくしているので、数式１又は後述する数
式３から明らかなように、制御弁の制御圧領域（ダイナ
ミックレンジ）を拡大することができる。したがって、
制御弁の製造コスト上昇を招くことなく、制御弁の制御
圧領域の拡大を図ることができる。また、パイロット圧
力制御機構（１４０）は、ハウジングの長手方向一端側
にてハウジング（１１０）内に配設され、かつ、流入ポ
ート（１１１）側の圧力は、弁体（１２０）内を経由し
てパイロット圧力制御機構（１４０）に導かれるので、
制御弁の長手方向寸法の小型化を図ることができる。 ま
た、制御弁の長手方向寸法の小型化を図ることができる
ので、流入ポート（１１１）からパイロット制御機構
（１４０）に流体を導く通路の通路長さを縮小できるの
で、制御弁を作動させるに必要な流体量および流体が流
通する際の圧力損失を小さくすることができる。延いて
は、低温時等の流体の粘度が上昇し、流体が流通する際
の圧力損失が大きくなるときの制御弁の応答性を向上さ
せることができる。 また、第２導入通路（１３１）は、
ハウジング（１１０）の外径側面とステータ（１３０）
の内径側面とにより形成されているので、特殊な穴開け
加工や新たな部品点数の増加を招くことなく、パイロッ
ト圧力制御機構（１４０）に流体を導く通路を構成する
ことができるので、制御弁の製造コスト上昇を抑制する
ことができる。

【００１０】

【００１１】請求項２に記載の発明では、ドレンポート
（１４５）は、上方側に向けて開口していることを特徴
とする。これにより、制御弁内に、例えば空気が流入し
た場合であっても速やかに空気を制御弁外に排出するこ
とができる。したがって、パイロット制御機構（１４
０）に流体を導く通路内を常に流体にて満たすことがで
きるので、パイロット制御機構（１４０）が作動した時
の作動音を低減することができる。

【００１２】

【００１３】なお、両鉄心（１５４、１６５）間に配設
されるプレート（１６７）と固定鉄心（１６４）との接
触面積は、請求項３に記載に記載のごとく、固定鉄心
（１６４）のうち可動鉄心（１６５）と対向する面（１
６４ａ）の面積の４０〜７０％とすることが望ましい。
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形
態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は本実施形
態に係るパイロット式圧力制御弁（以下、制御弁と略
す。）１００の断面図であり、１１０は、ポンプ２００
の吐出側（高圧側）に接続される流入ポート１１１、調
圧された作動油（流体）が流出する流出ポート１１２、
およびポンプ２００の吸入側（低圧側）に接続される第
１ドレンポート１１３が形成されたアルミニウム製のハ
ウジング（ベース）である。

【００１５】そして、このハウジング１１０は略円筒状
に形成されており、その内部にはハウジング１１０の長
手方向に延びるように摺動可能にスプール弁体（以下、
弁体と略す。）１２０が配設されている。なお、このス
プール１２０は、後述するように、流入ポート１１１か
ら流出ポート１１２間の圧力損失を変化させることによ
り、流出ポート１１２から流出する作動油の圧力（制御
圧）を調圧制御している。

【００１６】因みに、ハウジング１１０の長手方向一端
側（図１の右側）は、略円筒状のステータ１３０内に圧
入されており、このステータ１３０を介してハウジング
１１０（制御弁１００）が車両（ＡＴのケーシング）に
固定されている。また、スプール１２０内には、その長
手方向に延びる第１導入通路１２１が形成されており、
この第１導入通路１２１、およびハウジング１１０とス
テータ１３０との間に形成された第２導入通路１３１を
介して導入された流入ポート１１１側の圧力（作動油）
は、パイロット圧力制御機構１４０により所定圧力に調
圧された後に、スプール１２０の長手方向一端側に形成
されたパイロット制御室１４１に導入される。なお、以
下、パイロット制御室１４１内の圧力をパイロット圧力
Ｐｐと呼び、パイロット圧力が作用するスプール１２０
の一端側を制御受圧部（第２受圧部）１４２と呼ぶ。

【００１７】一方、スプール１２０の長手方向他端側
（図１の左側）には、パイロット圧力Ｐｐがスプール１
２０に及ぼす力（以下、この力をパイロット力Ｆｐと呼
ぶ。）に対抗する弾性力をスプール１２０の他端側に作
用させるコイルバネ（バネ手段）１５１、および制御圧
（流出ポート１１２側の圧力）が導かれるとともにパイ
ロット力Ｆｐに対抗する力（圧力）をスプール１２０の
他端側に作用させる背室１５２が形成されている。

【００１８】なお、背室１５２内の圧力は制御圧Ｐｏと
等しいので、以下、背室１５２内の圧力を制御圧Ｐｏと
呼び、制御圧Ｐｏが作用するスプール１２０の他端を背
圧受圧部（第１受圧部）１５３と呼ぶ。次に、パイロッ
ト圧力制御機構１４０について説明する。１４３はハウ
ジング１１０の長手方向一端側（図１の右側）内に圧入
された状態で配設された略立方形状の制御ブロックであ
り、この制御ブロック１４３には、第２導入通路１３１
とパイロット制御室１４１とを連通させる第１連通路１
４４ａ、およびパイロット制御室１４１とポンプ２００
の吸入側（低圧側）に接続される第２ドレンポート１４
５と連通させる第２連通路１４４ｂが形成されている。

【００１９】そして、制御ブロック１４３内には、第１
連通路１４４ａを開閉する鋼球（第１制御弁体）１４
６、および第１連通路１４４ａを閉じる向きの弾性力を
鋼球１４６に作用させるコイルバネ１４７が配設されて
いる。また、１４９は第２連通路１４４ｂを開閉すると
ともに、第１連通路１４４ａを開く向きの力を鋼球１４
６に作用させるプッシュロッド（第２制御弁体）であ
り、このプッシュロッド１４９は、後述する電磁アクチ
ュエータ１６０により、スプール１２０の長手方向に往
復運動させられる。

【００２０】また、１６０はパイロット圧力制御機構１
４０を駆動する電磁アクチュエータであり、１６１は通
電により磁界を誘起するソレノイドコイル（以下、コイ
ルと略す。）であり、１６２はコイル１６１の巻枠をな
す樹脂製のボビンである。そして、１６３ａ、１６３
ｂ、１６４はコイル１６１により誘起された磁束の磁路
を構成する第１、２ヨーク（継鉄）およびステータコア
（固定鉄心）であり、ステータコア１６４は第１ヨーク
１６３ａに精密圧入した後に溶接固定されている。１６
５はステータコア１６４に発生する電磁吸引力によりス
テータコア１６４に吸引されるムービングコア（可動鉄
心）であり、このムービングコア１６５は、ステータコ
ア１６４から離れる向きの弾性力をコイルバネ１６６に
より受けている。

【００２１】ところで、両コア１６４、１６５間には、
ムービングコア１６５がステータコア１６４に吸引され
たときに、両コア１６４、１６５が直接に接触すること
を防止する非磁性材料（本実施形態ではステンレス）製
のプレート１６７が配設されており、このプレート１６
７は、プレート１６７とステータコア１６４との接触面
積が、ステータコア１６４のうちムービングコア１６５
と対向する面１６４ａの面積の４０〜７０％となるよう
に、図２に示すように、略星型に形成されている。

【００２２】なお、図１中、１６８はムービングコア１
６５に圧入固定されたプッシュロッド１４９の摺動（往
復運動）を案内する非磁性体製のガイド部材であり、こ
のガイド部材１６８は第２ヨーク１６３ｂに圧入固定さ
れている。また、１６９はコイル１６１に電力を供給す
るための端子であり、この端子１６９を覆うカバーは、
ボビン１６２と共に樹脂にて一体成形されている。

【００２３】次に、本実施形態の作動および特徴を述べ
る。本実施形態に係る制御弁１００では、パイロット圧
力制御機構１４０は、流入ポート１１１側の作動油をパ
イロット制御室１４１に導く場合と、パイロット制御室
１４１に導かれた作動油を第２ドレンポート１４５側に
戻す場合とを所定時間毎に切り換えるとともに、その所
定時間を変化させることによりパイロット圧力を調整し
ている。具体的には、コイル１６１への通電をデューテ
ィ制御するとともに、そのデューティ比（通電時間と非
通電時間との比）を変化させるものである。

【００２４】つまり、非通電状態では、図１、３に示す
ように、第１連通路１４４ａは開くので、パイロット圧
力Ｐｐはポンプ２００の吐出圧と略等しい圧力となる。
一方、通電状態では、図４、５に示すように、第１連通
路１４４ａが閉じるとともに第２連通路１５５ｂが開く
ので、パイロット圧力Ｐｐはポンプ２００の吸入側圧力
と等しくなる。

【００２５】そして、通電状態と非通電状態とを短時間
に切り換え制御（デューティ制御）すると、制御受圧部
１４２は、デューティ比に略比例した圧力をパイロット
圧力Ｐｐとして受ける。したがって、制御圧Ｐｏは、従
来の技術の欄で述べたように、数式３となる。

【００２６】

【数３】Ｐｏ＝（Ｓｐ／Ｓｏ）×Ｐｐ−Ｆｓ／Ｓｏ Ｓｐ：制御受圧部１４２の面積 Ｓｏ：背圧受圧部１５３の面積 Ｆｓ：コイルバネ１５１の弾性力 ここで、仮に上記公報と同様に、背圧受圧部１５３の面
積Ｓｏと制御受圧部１４２の面積Ｓｐと等しくすると、
前述のごとく、制御弁１００の制御圧領域（ダイナミッ
クレンジ）が縮小する。

【００２７】そこで、本実施形態では、背圧受圧部１５
３の面積Ｓｏを制御受圧部１４２の面積Ｓｐより小さく
することにより（Ｓｏ＜Ｓｐ）とすることにより、制御
弁１００の制御圧領域の拡大を図っている。以上に述べ
たように、本実施形態では、背圧受圧部１５３の面積Ｓ
ｏを制御受圧部１４２の面積Ｓｐより小さくするといっ
た簡便な手段で、制御弁１００の製造コスト上昇を招く
ことなく、制御弁１００の制御圧領域の拡大を図ること
ができる。

【００２８】また、パイロット圧力制御機構１４０（制
御ブロック１４３）が、ハウジングの長手方向一端側に
てハウジング１１０内に配設されているので、制御弁１
００の長手方向寸法の小型化を図ることができる。ま
た、制御弁１００の長手方向寸法の小型化を図ることが
できるので、第２導入通路１３１および第１連通路１４
４ａ等のパイロット制御室１４１に作動油を導く通路の
通路長さを縮小できるので、制御弁１００を作動させる
に必要な作動油量および作動油が流通する際の圧力損失
を小さくすることができる。延いては、低温時等の作動
油の粘度が上昇し、作動油が流通する際の圧力損失が大
きくなるときの、制御弁１００の応答性を向上させるこ
とができる。

【００２９】また、ハウジング１１０とステータ１３０
との間に第２導入通路１３１が構成されているので、特
殊な穴開け加工や新たな部品点数の増加を招くことな
く、パイロット制御室１４１に作動油を導く通路を構成
することができる。延いては、制御弁１００の製造コス
ト上昇を抑制することができる。ところで、第２ドレン
ポート１４５は、ポンプ２００の吸入側に接続されるの
で、第１連通路１４４ａや第２連通路１４４ｂ内に空気
が流入する可能性がある。

【００３０】しかし、本実施形態では、図１に示すよう
に、第２ドレンポート１４５は上方側に向けて開口して
いるので、例えば空気が流入した場合であっても速やか
に空気を制御弁１００外に排出することができる。した
がって、第１連通路１４４ａや第２連通路１４４ｂ内を
常に作動油にて満たすことができるので、パイロット圧
力制御機構１４０が作動した時の作動音（鋼球１４６お
よびプッシュロッド１４９の衝突に伴う衝突音）を低減
することができる。

【００３１】なお、発明者等の試験検討によれば、プレ
ート１６７とステータコア１６４との接触面積が、ステ
ータコア１６４のうちムービングコア１６５と対向する
面１６４ａの面積の４０〜７０％となるようにすれば、
両コア１６４、１６５の耐摩耗を向上させつつ、両コア
１６４、１６５の残留磁気による電磁アクチュエータ１
６０の応答遅れを縮小することができるのを確認してい
る（図６参照）。

【図面の簡単な説明】

【図１】パイロット式圧力制御弁の断面図である（非通
電時）。

【図２】プレートの正面図である。

【図３】図１のＡ部拡大図である。

【図４】パイロット式圧力制御弁の断面図である（通電
時）。

【図５】図４のＡ部拡大図である。

【図６】電磁アクチュエータの応答時間および両コアの
磨耗量と、プレートとステータコアとの接触面積との関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１１０…ハウジング、１１１…流入ポート、１１２…流
出ポート、１２０…スプール弁体、１４０…パイロット
圧力制御機構、１５１…コイルバネ（バネ手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 文規 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式 会社デンソー内 (56)参考文献 特開 平３−199790（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−138583（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−210547（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−169915（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−172075（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−65472（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−59880（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 31/06 - 31/11 F16K 31/36 - 31/42

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプ（２００）から吐出される高圧の
   流体圧力を調圧制御するパイロット式圧力制御弁であっ
   て、 前記ポンプ（２００）の吐出側に接続される流入ポート
   （１１１）、および調圧された流体が流出する流出ポー
   ト（１１２）が形成されたハウジング（１１０）と、 前記ハウジング（１１０）内にて変位可能に配設され、
   前記流入ポート（１１１）から前記流出ポート（１１
   ２）間の圧力損失を変化させる弁体（１２０）と、前記ハウジング（１１０）外にて前記ハウジング（１１
   ０）と変位不能に固定され、前記ハウジング（１１０）
   を、取り付け相手材のハウジング挿入孔外の所定の位置
   で係止するステータ（１３０）と、 前記流入ポート（１１１）側の圧力を調圧し、その調圧
   したパイロット圧力（Ｐｐ）を前記弁体（１２０）の一
   方側に作用させるパイロット圧力制御機構（１４０）
   と、 前記パイロット圧力（Ｐｐ）に対抗する弾性力を前記弁
   体（１２０）の他方側に作用させるバネ手段（１５１）
   とを備え、 前記弁体（１２０）の他方側には、前記流出ポート（１
   １２）側の圧力が作用する第１受圧部（１５３）が形成
   され、 前記 第１受圧部（１５３）の面積は、前記パイロット圧
   力（Ｐｐ）が作用する第２受圧部（１４２）の面積より
   小さく、 前記ハウジング（１１０）は略円筒状に形成され、 前記弁体（１２０）は、前記ハウジング（１１０）内に
   て、その長手方向に延びるように摺動可能に配設され、 さらに、前記パイロット圧力制御機構（１４０）は、前
   記ハウジングの長手方向一端側にて前記ハウジング（１
   １０）内に配設され、かつ、前記流入ポート（１１１）
   側の圧力は、前記弁体（１２０）内の第１導入通路（１
   ２１）、及び前記ハウジング（１１０）の外径側面とス
   テータ（１３０）の内径側面とにより形成された第２導
   入通路（１３１）を経由して前記パイロット圧力制御機
   構（１４ ０）に導かれることを特徴とするパイロット式
   圧力制御弁。
2. 【請求項２】 前記パイロット圧力制御機構（１４０）
   は、前記流入ポート（１１１）側の流体を前記第２受圧
   部（１４２）に導く場合と、前記流入ポート（１１１）
   側の流体を低圧側に接続されたドレンポート（１４５）
   に導く場合とを所定時間毎に切り換えるとともに、その
   所定時間を変化させることにより前記パイロット圧力
   （Ｐｐ）を調整しており、 さらに、前記ドレンポート（１４５）は、上方側に向け
   て開口していることを特徴とする請求項１ に記載のパイ
   ロット式圧力制御弁。
3. 【請求項３】 前記パイロット圧力制御機構（１４０）
   を駆動する電磁アクチュエータ（１６０）を有してお
   り、 前記電磁アクチュエータ（１６０）は、 磁路を構成する固定鉄心（１６４）と、 電磁力により前記固定鉄心（１６４）に吸引される可動
   鉄心（１６５）と、 前記両鉄心（１６４、１６５）間に配設され、前記可動
   鉄心（１６５）が前記固定鉄心（１６４）に吸引された
   ときに、前記両鉄心（１６４、１６５）が直接に接触す
   ることを防止する非磁性材料製のプレート（１６７）と
   を有して構成され、 さらに、前記プレート（１６７）と前記固定鉄心（１６
   ４）との接触面積は、前記固定鉄心（１６４）のうち前
   記可動鉄心（１６５）と対向する面（１６４ａ）の面積
   の４０〜７０％であることを特徴とする請求項１又は２
   に記載のパイロット式圧力制御弁。
4. 【請求項４】 前記取り付け相手材は、車両のＡＴケー
   シングであることを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れか１つ に記載のパイロット式圧力制御弁。
5. 【請求項５】 前記第２導入通路（１３１）は、前記第
   １導入通路（１２１）の軸方向と直交する方向で前記前
   記第１導入通路（１２１）と連通していることを特徴と
   する請求項１ないし４のいずれか１つ に記載のパイロッ
   ト式圧力制御弁。