JP5652311B2 - 流体制御弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体制御弁装置、たとえば車両の自動変速機やエンジンのバルブタイミング調整装置における作動油の圧力や流量の制御に用いられるスプール型流体制御弁装置に関し、特に、流体制御弁が油圧制御装置本体のバルブボディに組付けられる型式の流体制御弁装置に関するものである。

従来の流体制御弁装置として、たとえば車両の自動変速機における油圧制御に多用されているものに電磁式スプール型流体制御弁装置がある。この装置は、流体制御弁として、特許文献１に示されているような電磁式スプール型流体制御弁を用いるものである。かかる制御弁は、スリーブ（円筒型の弁ハウジング）内にスプール（弁体）を軸方向に摺動可能に収納している。スリーブは、作動油が供給される入力ポート、作動油が送出される出力ポート、および作動油が排出されるドレンポートを備えている。入力ポートから制御弁内に供給された作動油は、スリーブおよびスプール間の隙間を経て出力ポートから送出される。スプールは、アクチュエータをなすソレノイドが発生する電磁力により動かされてスリーブとの相対位置を制御される。これにより、スリーブおよびスプールの重なり長さ、つまりスリーブおよびスプール間の隙間長さを変えて出力ポートから送出される作動油の流量、圧力が制御される。

上記のような電磁式スプール型流体制御弁を用いる流体制御弁装置において、流体制御弁を油圧制御装置本体のバルブボディに組付けるにあたっては、種々な取付構造が提案され実用に供されているが、大別すると、クランプ固定方式とピン固定方式との２方式に分けることができる。

これらの方式は、たとえば特許文献２に開示されている通りで、次のごとき具体的構造となっている。
前者のクランプ固定方式の代表例は、図４（ａ）に示すように、流体制御弁１００のスリーブ１０１（弁ハウジング）の外周に１対の対向溝１０２を設けておき、流体制御弁１００をバルブボディ１０３の取付穴１０４に挿入した状態で、バルブボディ１０３の外側から対向溝１０２にクランプ１０５を嵌め込んだ後、このクランプ１０５を取付ボルト１０６等でバルブボディ１０３に固定するものである。
後者のピン固定方式の代表例は、図４（ｂ）に示すように、スリーブ１０１（弁ハウジング）の外周にピン溝１０７を設けておき、流体制御弁１００をバルブボディ１０３の取付穴１０４に挿入した状態で、バルブボディ１０３に開けられたピン孔１０８に、ピン溝１０７を通過するように固定用プレート付きピン１０９を挿入し、その固定用プレート１０９ａを取付ボルト１０６等でバルブボディ１０３に固定するものである。

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記方式のものは、何れも、クランプ、プレート付きピン、取付ボルト等多くの部品と、それら部品の組付スペースや組付工数を要するのみならず、流体制御弁の点検・交換作業も煩雑である等の種々な問題を抱えている。
特に、これらの問題は、車両に搭載する機器への小型・軽量化、低コスト化等の諸要求がますます厳しさを増す現下のニーズに明らかに逆行するものであり、小型・軽量化、低コスト化等の厳しい諸要求に即応した解決策が切望されている。

なお、かかる課題は、上述した自動変速機の油圧制御装置や、内燃機関のバルブタイミング調整装置に用いられる流体制御弁装置に限らず、大きさ・重量・価格等に厳しい要求がなされている各種システムに組み込まれる種々な型式の流体制御弁装置における共通の課題となっている。

特開２００７−２８５４５７号公報 特開２００７−１８７２９２号公報

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、制御対象の作動流体自体を有効活用して、その流体圧によって直接流体制御弁をバルブボディに固定するようにし、小型・軽量化、低コスト化等の厳しい諸要求に応える流体制御弁装置を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段を採用する流体制御弁装置によれば、流体供給源からの作動流体が供給される入力ポート、作動流体を流体作動機器へ送出する出力ポート、および軸方向に設けられており、入力ポートと出力ポートとが独立して内周面に開口するバルブ取付穴を有するバルブボディと、バルブ取付穴に挿入されるスリーブ、このスリーブに設けられ、入力ポートおよび出力ポートにそれぞれ常時連通する入口路および出口路、並びにスリーブに収納され、この入口路と出口路との流通面積を制御するスプールを有する流体制御弁とを備える流体制御弁装置であり、スリーブとバルブ取付穴との間に、流体供給源からの作動流体が導入されてスリーブの外周面をバルブ取付穴の内周面に押圧する供給圧印加手段を具備していることを特徴としている。

これにより、流体供給源からの作動流体によってスリーブの外周面をバルブ取付穴の内周面に押圧するため、作動流体の供給圧を有効活用して流体制御弁をバルブボディに固定することができる。よって、固定のためにクランプ、取付ボルト、ピン等の特別な追加部品を一切要しなく、組付スペースも特に要しなく、煩雑な組付作業も皆無で、流体制御弁自体の点検・交換も容易に行なえる等の数多くのメリットが得られ、小型・軽量・安価な流体制御弁装置を提供することができる。

そして、請求項１の手段を採用する流体制御弁装置によれば、供給圧印加手段は、バルブボディに設けられ、流体供給源からの作動流体を導入する供給圧導入路と、バルブ取付穴の内周面に凹状に設けられ、供給圧導入路と連通する流体溜め部とを備えていることを特徴としている。
かかる構成によれば、供給圧印加手段をバルブボディ側のみで完成することができ、流体制御弁を汎用化もしくは共通化することができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用する流体制御弁装置によれば、供給圧導入路は、バルブボディ内で入力ポートに連通されていることを特徴としている。
かかる構成によれば、流体供給源からの作動流体の導入路を入力ポートで兼用することができ、配管を簡略化することができる。

本発明の流体制御弁装置の実施例１である電磁式スプール型流体制御弁装置を模式的に示す要部断面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の変形例として、図１における電磁式スプール型流体制御弁装置の主要部の態様を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は従来技術に係る流体制御弁装置（スプール型流体制御弁装置）の中枢部の模式的断面図である。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例（実施例１および３つの変形例）により詳細に説明する。
ただし、実施例１および３つの変形例のうち、第１変形例は、本発明が適用されているものであるのに対し、実施例１および第２、第３変形例は、本発明が適用されていない参考例である。

［実施例１］
本実施例は、自動変速機における油圧制御に多用されている電磁式スプール型流体制御弁装置への適用例を示すものであって、図１および図２に基づいて説明する。
なお、以下の説明では、主として図１により基本的な構成を説明すると共に、本発明の特徴的な構成を図２に基づいて詳述することとする。

〔基本的な構成〕
電磁式スプール型流体制御弁装置は、バルブボディ１に、電磁式スプール型流体制御弁（以下、単に制御弁とも略称する。）２が組付けられて構成されるものである。
バルブボディ１は、アルミダイキャスト製で、自動変速機における中枢の油圧システム回路を構成する油圧制御装置の本体ブロックをなすものであるが、本実施例では油圧経路を簡略化して、代表的な４つのポート３〜６のみを図示している。
第１のポート３は入力ポート、第２のポート４は出力ポート、第３のポート５はドレンポートで従来周知のものと同様であるが、第４のポート６が供給圧導入路（後述する本発明の特徴部分の一部）をなす供給圧導入ポートである。以下、上記の４つのポートをそれぞれ入力ポート３、出力ポート４、ドレンポート５、供給圧導入ポート６と呼称する。

バルブボディ１には軸方向に延びる盲孔状のバルブ取付穴７が形成されており、この取付穴７の内周面に上記の４つのポート３〜６の一端側が相互に独立して開口している。
入力ポート３の他端側は、油路８を介してオイルポンプ９（流体供給源の一例）に接続されている。オイルポンプ９はエンジンによって駆動され、オイルパン１０内の作動油（作動流体）を適宜な圧力に昇圧して制御弁２に供給する。
出力ポート４の他端側は、油路１１を介して変速制御用油圧サーボ１２（流体作動機器の一例）に接続されており、制御弁２にて制御された作動油が、油圧サーボ１２へ送出される。
ドレンポート５の他端側は、油路１３を介してオイルパン１０に接続され、排出すべき作動油がオイルパン１０へ戻される。
供給圧導入ポート６の他端側は、入力ポート３と同様に、油路８を介してオイルポンプ９に接続されている。

制御弁２は、基本的には従来周知の制御機能を備えている電磁式スプール型で、円筒型のスリーブ（弁ハウジング）２０、このスリーブ２０内に軸方向に摺動可能に収納されているスプール（弁体）２１およびこのスプール２１を電磁力により駆動するソレノイド（アクチュエータ）２２を主要構成要素としている。
スリーブ２０には、径方向に貫通して３つのポート２３〜２５が設けられている。これらのポートは、入口路をなす第１ポート２３、出口路をなす第２ポート２４、排出路をなす第３ポート２５で、ソレノイド２２によりスプール２１が電磁的に駆動されることにより、このスプール２１によって、第１ポート２３と第２ポート２４との流通面積など各ポート相互間の流通面積を全開から全閉までの領域で変化させ、作動油の圧力や流量を制御する、周知の制御機能が発揮される。

〔特徴的な構成〕
制御弁２のスリーブ２０には、本発明の特徴部分である供給圧印加手段Ｈの一部を構成する溝部２６が設けられている。この溝部２６は、スリーブ２０の外周面の一部を凹状に切欠いて形成されているもので、流体溜め部（供給圧印加室）を構成するものである。

供給圧印加手段Ｈは、スリーブ２０の流体溜め部（供給圧印加室）をなす溝部２６と、前述のバルブボディ１の供給圧導入ポート６とによって構成されている。この供給圧印加手段Ｈが、バルブ取付穴７とスリーブ２０との間に設けられて、流体供給源（オイルポンプ９）からの作動油が供給圧導入ポート６を介して溝部２６に導入されることにより、作動油の圧力でスリーブ２０の外周面をバルブ取付穴７の内周面に押圧する機能を果たすものである。

供給圧導入ポート６は、たとえば断面円形状を呈しているのに対し、溝部２６は、軸方向幅より周方向幅が大きく、しかも軸方向および周方向の幅が共に当該ポート６の径より大きく形成され、直線的な底面２６ａを有する弓形形状を呈している。このような構成にすれば、加工の困難なバルブボディ１側に設ける供給圧導入ポート６を、簡単な穴あけ作業で形成できる単孔形状にすることができると共に、加工の容易なスリーブ２０側に設ける溝部２６を、切削加工の必要な凹状形状とすることができる。特に、本実施例の弓形形状の溝部２６は、簡単な切削加工手法である座ぐり加工によって容易に形成することができる。勿論、この弓形形状に限定するものではない。
また、溝部２６の開口面積は、供給圧導入ポート６の開口面積に比して大きくなっているため、この溝部２６によって十分な受圧面積を擁する供給圧印加室をスリーブ２０の外周面側に形成することができる。
なお、スリーブ２０には、溝部２６の反対側に位置して、ドレン用の第３ポート２５が形成されている。

（実施例１の作動および効果）
制御弁２をバルブボディ１に組付けるに際しては、スリーブ２０をバルブ取付穴７に正しい向き（位置）で嵌挿する。つまり、バルブボディ１の入力ポート３、出力ポート４およびドレンポート５と、スリーブ２０の第１ポート２３、第２ポート２４および第３ポート２５とが、それぞれ対面して常時連通状態になると共に、バルブボディ１の供給圧導入ポート６と、スリーブ２０の溝部２６とが、対面して常時連通状態になるように位置合わせして、スリーブ２０をバルブ取付穴７に嵌入する。なお、このような組付け作業は簡単な位置決め手法で実施できる。

エンジン停止状態では、車両振動（エンジン振動、車両走行振動）が生じないため、制御弁２は、スリーブ２０の外周面とバルブ取付穴７の内周面との摩擦力等でバルブボディ１に対して正しい位置に固定された状態に保たれる。

一方、エンジンが運転されると、オイルポンプ９が駆動される。このため、エンジン運転状態では、オイルポンプ９が常時作動し、制御弁２の作動状態にかかわらず、作動油が油路８を介して供給圧導入ポート６に常時供給される。この供給圧導入ポート６に供給された作動油は、スリーブ２０の溝部２６に常時導入、充填される。これにより、スリーブ２０は、この溝部２６に充填された作動油の供給圧による反力を受けて、矢印の如く径方向に強く押され、スリーブ２０の外周面がバルブ取付穴７の内周面に強く押し付けられる。かくして、スリーブ２０とバルブボディ１との係合力（摩擦力）が高まり、制御弁２がバルブボディ１に強く固定される。

このように、エンジン運転状態では、作動油の供給圧を受けて制御弁２がバルブボディ１に強く固定されるため、バルブボディ１および制御弁２に車両振動（エンジン振動、車両走行振動）が伝えられても、制御弁２はバルブボディ１に対して正しい位置に固定された状態に保たれる。

なお、制御弁２の点検・交換作業は、エンジン停止状態で実施されるため、供給圧導入ポート６には作動油が供給されておらず、制御弁２のバルブボディ１に対する脱着を容易に行なうことができる。

上述したように、本発明によれば、制御弁２のバルブボディ１に対する固定並びにその解除を、作動油の供給、停止、換言すればオイルポンプ９の運転、停止に連動して自動的に行うことができ、従来技術のように、固定のためにクランプ、取付ボルト、ピン等の特別な追加部品を一切要しない。

［変形例］
以上、実施例１について詳述したが、供給圧印加手段Ｈの具体的構造やその配設位置は、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々変更することができるものである。そのいくつかの具体例を図３に基づいて説明する。
図３（ａ）に示す第１変形例は、流体溜め部（供給圧印加室）を、バルブ取付穴７側に設けたもので、供給圧導入ポート６の開口側端部６ａを囲むように、バルブ取付穴７の内周面を凹状に削ることによって円弧状に形成された溝部２７を有している。この溝部２７は、供給圧導入ポート６の開口側端部６ａより大きい開口面積でスリーブ２０の外周面に対面している。かかる構成においても、実施例１と同様に、溝部２７に導入される作動油の供給圧による反力でスリーブ２０の外周面をバルブ取付穴７の内周面に強く押し付けることができる。なお、上記構成によれば、制御弁２に一切加工を要しないため、汎用の制御弁２をそのまま用いることができる、あるいは制御弁２の共通化が可能である。
図３（ｂ）に示す第２変形例は、実施例１において、供給圧導入ポート６の一端側を連通路６ｂにより直接入力ポート３に接続して、バルブボディ１内において供給圧導入ポート６への作動油導入を完結させたものである。このような構成にすることにより、配管を簡略化できる。もっとも、連通路６ｂを、バルブボディ１のバルブ取付穴７の内周面に形成することもできる。
図３（ｃ）に示す第３変形例は、入力ポート３で供給圧導入ポート６を兼務させるもので、第１ポート２３の周りに、実施例１の溝部２６と同様な形状の溝部２８を形成したものである。この溝部２８は、入力ポート３の開口面積より大きい開口面積でバルブ取付穴７の内周面と対面して、実施例１と同様な流体溜め部（供給圧印加室）としての機能を発揮する。もっとも、入力ポート３の開口側端部３ａを囲むように、第１変形例と同様な溝部を設けて、入力ポート３で供給圧導入ポート６を兼務させるようにしても良い。

なお、上述の実施例では、流体制御弁装置の代表例として、自動変速機の油圧制御に用いられる電磁式スプール型流体制御弁装置への適用例について詳述したが、エンジンのカムシャフトの進角量を調整するバルブタイミング調整装置のＯＣＶ等、流体制御弁がバルブボディに組み込まれる種々な型式の流体制御弁装置に適用することができるものであり、流体制御弁自体も、スプールをモータ等の電磁式以外の駆動手段（アクチュエータ）で駆動するものであってもよく、また、スリーブおよびスプールなる呼称も、弁ハウジングおよび弁体の総称であって、用途に応じた種々な形状、構造の弁ハウジングおよび弁体を用いることができる。

１ バルブボディ
２ 電磁式スプール型流体制御弁（流体制御弁）
３ 入力ポート
４ 出力ポート
６ 供給圧導入ポート（供給圧導入路）
７ バルブ取付穴
９ オイルポンプ（流体供給源）
１２ 流体作動機器
２０ スリーブ
２１ スプール
２３ 第１ポート（入口路）
２４ 第２ポート（出口路）
２６，２７，２８ 溝部（流体溜め部）
Ｈ 供給圧印加手段

Claims (2)

1. 流体供給源（９）からの作動流体が供給される入力ポート（３）、前記作動流体を流体作動機器（１２）へ送出する出力ポート（４）、および軸方向に設けられており、前記入力ポート（３）と前記出力ポート（４）とが独立して内周面に開口するバルブ取付穴（７）を有するバルブボディ（１）と、
   前記バルブ取付穴（７）に挿入されるスリーブ（２０）、このスリーブ（２０）に設けられ、前記入力ポート（３）および前記出力ポート（４）にそれぞれ常時連通する入口路（２３）および出口路（２４）、並びに前記スリーブ（２０）に収納され、前記入口路（２３）と前記出口路（２４）との流通面積を制御するスプール（２１）を有する流体制御弁（２）と、
   前記スリーブ（２０）と前記バルブ取付穴（７）との間に設けられ、前記流体供給源（９）からの前記作動流体が導入されて前記スリーブ（２０）の外周面を前記バルブ取付穴（７）の内周面に押圧する供給圧印加手段（Ｈ）と
   を備え、
   前記供給圧印加手段（Ｈ）は、前記バルブボディ（１）に設けられ、前記流体供給源（９）からの前記作動流体を導入する供給圧導入路（６）と、前記バルブ取付穴（７）の内周面に凹状に設けられ、前記供給圧導入路（６）と連通する流体溜め部（２７）とを具備しており、前記流体溜め部（２７）に導入された前記作動流体によって前記スリーブ（２０）の外周面を前記バルブ取付穴（７）の内周面に押圧することを特徴とする流体制御弁装置。
2. 請求項１に記載した流体制御弁装置において、
   前記供給圧導入路（６）は、前記バルブボディ（１）内で前記入力ポート（３）に連通されており、前記入力ポート（３）を介して前記流体供給源（９）に接続されていることを特徴とする流体制御弁装置。

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