JP5708618B2 - 油圧制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、油圧の制御対象に作動油を供給したり、制御対象から作動油を抜き出したりすることで制御対象における油圧を制御する油圧制御弁に関するものであり、例えば、無段変速機を制御対象とする場合に好適に利用することができる。

従来から、油圧制御弁は、例えば、車両に搭載される自動変速機のボディ等に組み込まれ、変速要素に供給すべき油圧を制御するために利用されている。
そして、自動変速機のボディ等には、作動油の供給源に接続する供給ポート、制御対象の油圧室と接続する出力ポート、および作動油の抜出先に接続する抜出ポートが開口する筒状の空洞が設けられ、この空洞に油圧制御弁が装着される。

また、油圧制御弁は、スリーブに各種のポートを有しており、これらスリーブ側のポートがボディ側のポートと連通するように空洞に装着される。そして、スリーブ内でスプールを軸方向に駆動することにより、供給ポートと出力ポートとの連通状態や、出力ポートと抜出ポートとの連通状態を変化させ、制御対象における油圧を制御する。

例えば、油圧制御弁のスリーブは、供給ポート、出力ポート、抜出ポートのそれぞれと連通する第１、第２、第３ポートを有し、スプールは、スリーブの内周壁に摺接する複数のランドを有する。そして、スリーブ内にスプールを収容することで、ランドにより区画された３つの作動油の流動室を形成し、それぞれの流動室には第１〜第３ポートがそれぞれ開口する。そして、スプールをスリーブ内で軸方向に駆動して移動させることで流動室同士の連通状態を調節し、供給ポートと出力ポートとの連通状態や、出力ポートと抜出ポートとの連通状態を変化させる。

ところで、供給源から供給される作動油や、制御対象から抜き出される作動油は、スリーブ内の流動室に流入してスプールに動圧を与え、この動圧は、スプールが移動するべき軸方向と非平行にスプールを付勢する。このため、流動室に流入した作動油の動圧は、スプールを径方向に付勢してスリーブの内周壁に押し付ける力（以下、流体横力と呼ぶことがある。）を生じさせ、油圧制御弁の動作特性を変動させる要因となっている。

近年、油圧制御弁による油圧制御に関し、従来よりも高圧の制御を要求する制御対象（例えば、無段変速機）が現れ、流動室を通過する作動油の流量が増大するものと予想される。これにより、流体横力が更に強くなり、油圧制御弁の動作特性に及ぼす流体横力の影響が、より顕著になるものと考えられる。このため、油圧制御弁の動作特性に対する流体横力の影響を緩和することができる構造が求められている。

特開平１０−２８９０１８号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、油圧制御弁に関し、油圧制御弁の動作特性に対する流体横力の影響を緩和することができる構造を提供することにある。

本願の第１発明によれば、油圧制御弁は、油圧の制御対象に作動油を供給する弁装置である。また、油圧制御弁は、作動油の供給源に接続する供給ポートおよび制御対象の油圧室と接続する出力ポートが開口する筒状の空洞に装着され、供給ポートと出力ポートとの連通状態を調節することにより、制御対象における油圧を制御する。

また、油圧制御弁は、以下に説明するスリーブ、スプールおよび供給側油路を備える。まず、スリーブは、空洞への装着により、供給ポートおよび出力ポートのそれぞれと連通する第１および第２ポートを有して筒状を呈する。また、スプールは、スリーブの内周壁に軸方向に摺動自在に支持されるランドを有し、スリーブの内周壁との間に作動油の流動室を形成する。

そして、スプールは、スリーブ内で軸方向に変位することで、ランドにより、流動室を介する第１ポートと第２ポートとの連通状態を調節する。また、供給側油路は、流動室から第２ポートを経て出力ポートに作動油を導く油路であり、流動室に複数の流出口を形成して接続する。
特に、供給側油路は、複数の流出口として、出力ポートと略同一の方位に配置された一方の流出口と、この一方の流出口と径方向反対側に配置された他方の流出口とを少なくとも備えており、他方の流出口の開口面積を、一方の流出口の開口面積よりも大きくしている。

これにより、流動室に流入した作動油は、複数の流出口から周方向に配分されて流出する。このため、流動室においてスプールに作用する流体横力の大きさや方向を、流出口の数、面積および方位、ならびに各流出口から出力ポートに至る流路抵抗等の各種パラメータに応じて調節することができる。したがって、制御対象に作動油を供給する際の油圧制御弁の動作特性に対する流体横力の影響を緩和することができる。

本願の第２発明によれば、油圧制御弁は、油圧の制御対象から作動油を抜き出す弁装置である。また、油圧制御弁は、制御対象の油圧室と接続する出力ポートおよび作動油の抜出先に接続する抜出ポートが開口する筒状の空洞に装着され、出力ポートと抜出ポートとの連通状態を調節することにより、制御対象における油圧を制御する。

また、油圧制御弁は、以下に説明するスリーブ、スプールおよび抜出側油路を備える。まず、スリーブは、空洞への装着により、出力ポートおよび抜出ポートのそれぞれと連通する第２および第３ポートを有して筒状を呈する。また、スプールは、スリーブの内周壁に軸方向に摺動自在に支持されるランドを有し、スリーブの内周壁との間に作動油の流動室を形成する。

そして、スプールは、スリーブ内で軸方向に変位することで、ランドにより、流動室を介する第２ポートと第３ポートとの連通状態を調節する。また、抜出側油路は、流動室から第３ポートを経て抜出ポートに作動油を導く油路であり、流動室に複数の流出口を形成して接続する。
特に、抜出側油路は、複数の流出口として、出力ポートと略同一の方位に配置された一方の流出口と、この一方の流出口と径方向反対側に配置された他方の流出口とを少なくとも備えており、他方の流出口の開口面積を、一方の流出口の開口面積よりも大きくしている。
これにより、第１発明と同様にして、制御対象から作動油を抜き出す際の油圧制御弁の動作特性に対する流体横力の影響を緩和することができる。

第１発明に従属する第３発明、および第２発明に従属する第４発明によれば、複数の流出口は、それぞれ第２ポート、第３ポートを兼ねる。
これにより、流体横力緩和のための流出口を第２ポートや第３ポートと別に設けなくてもよいので、構成上の煩雑さや製造上の煩雑さを低減することができる。

第３発明に従属する第５発明によれば、流動室には２つの流出口が接続しており、一方の流出口は出力ポートと略同一の方位に配置され、他方の流出口は、出力ポートの方位と１８０°をなす方位に配置されている。また、他方の流出口の開口面積は、出力ポートの開口面積と略同一であり、一方の流出口の開口面積は、他方の流出口の開口面積の１／３〜２／３の範囲である。
これにより、制御対象に作動油を供給する油圧制御弁において、流出口の数を最小の２つに設定した場合に、流体応力の影響を最大限に低減することができる。

第４発明に従属する第６発明によれば、流動室には２つの流出口が接続しており、一方の流出口は出力ポートと略同一の方位に配置され、他方の流出口は、出力ポートの方位と１８０°をなす方位に配置されている。また、他方の流出口の開口面積は、出力ポートの開口面積と略同一であり、一方の流出口の開口面積は、他方の流出口の開口面積の１／３〜２／３の範囲である。
これにより、制御対象から作動油を抜き出す油圧制御弁において、第５発明と同様の効果を得ることができる。

第１、第３、第５発明に従属する第７発明によれば、スリーブの内壁面には、第１ポートと第２ポートとの連通状態である供給側の連通状態が閉であるときにランドの摺接を受けるとともに開である時に摺接を受けないシート範囲が存在する。また、シート範囲は、軸方向における一方側の縁と他方側の縁とにより区画され、供給側の連通状態が開であるとき、第１ポートから第２ポートに向かう作動油は、他方側の縁から一方側の縁に向かって流れる。

そして、ランドは、他方側の縁から軸方向他方側に離間することで供給側の連通状態を閉から開にする。
これにより、供給側の連通状態が開のときに、第１ポートから第２ポートに向かう油路が最短になる。このため、作動油の圧力損失を低減することができる。

第１、第３、第５発明に従属する第８発明によれば、供給側の連通状態が開であるとき、第１ポートから第２ポートに向かう作動油は、一方側の縁から他方側の縁に向かって流れる。そして、ランドは、他方側の縁から軸方向他方側に離間することで供給側の連通状態を閉から開にする。
これにより、供給側の連通状態が開のときに、ランドの周縁とシート範囲との隙間から噴出する作動油は、スプールに対し供給側の連通状態に関して開側に動圧を与える。このため、スプールを供給側の連通状態に関して開側に駆動するための力を低減することができる。

油圧制御弁の構成を示す断面図である（実施例１）。 供給側の連通状態が開であり、抜出側の連通状態が閉であるときの油圧制御弁を示す断面図である（実施例１）。 抜出側の連通状態が開であり、供給側の連通状態が閉であるときの油圧制御弁を示す断面図である（実施例１）。 図１のＩＶ−ＩＶ断面図である（実施例１）。 図１のＶ−Ｖ断面図である（実施例１）。 実施例１の比較対象を示す図１のＩＶ−ＩＶ断面相当図である（実施例１）。 実施例１の比較対象を示す図１のＶ−Ｖ断面相当図である（実施例１）。 （ａ）は実施例の油圧制御弁の動作特性を示す特性図であり、（ｂ）は比較対象の油圧制御弁の動作特性を示す特性図である（実施例１）。 油圧制御弁の構成を示す断面図である（実施例２）。 供給側の連通状態が開であり、抜出側の連通状態が閉であるときの油圧制御弁を示す断面図である（実施例２）。 抜出側の連通状態が開であり、供給側の連通状態が閉であるときの油圧制御弁を示す断面図である（実施例２）。 図９のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図である（実施例２）。 図９のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図である（実施例２）。

実施形態の油圧制御弁を、実施例を用いて説明する。

〔実施例１の構成〕
実施例１の油圧制御弁１の構成を、図１〜図８を用いて説明する。
油圧制御弁１は、油圧の制御対象２に作動油を供給したり、制御対象２から作動油を抜き出したりすることで制御対象２における油圧を制御するものであり、例えば、車両に搭載される自動変速機のボディ３に組み込まれ、油圧の制御対象２である変速要素に供給すべき油圧を制御する。

油圧制御弁１は、ボディ３に設けられた筒状の空洞４に装着されてボディ３に組み込まれる。ここで、空洞４には、作動油の供給源５である油圧ポンプに接続する供給ポート６、制御対象２の油圧室と接続する出力ポート７および作動油の抜出先８であるオイルパンに接続する抜出ポート９が開口している。そして、油圧制御弁１は、供給ポート６と出力ポート７との連通状態、および出力ポート７と抜出ポート９との連通状態を調節することにより、制御対象２における油圧を制御する。

なお、供給ポート６および出力ポート７は、天地方向に関し空洞４の下側に開口し、抜出ポート９は、空洞４の上側に開口している。また、油圧制御弁１および空洞４の軸方向に関し、図１に示すように一方側および他方側を定義すると、供給ポート６、出力ポート７、抜出ポート９は、軸方向一方側に向かって順に並んでいる。
以下、油圧制御弁１の構成を、本発明の主構成要素であるスリーブ１２、スプール１３、供給側油路１４および抜出側油路１５の順に説明する。

スリーブ１２は、筒状を呈するものであって空洞４の内径と略一致する外径を有する。また、スリーブ１２は、油圧制御弁１の空洞４への装着により、供給ポート６、出力ポート７、抜出ポート９のそれぞれと常時連通する第１、第２、第３ポート１６、１７、１８を有し、第１〜第３ポート１６〜１８は、軸方向一方側に向かい順次に並んでいる。

また、スリーブ１２は、内周にスプール１３を軸方向に摺動自在に支持して収容している。ここで、スプール１３は、軸方向の一端がスリーブ１２の内周から突出しないようにスリーブ１２内に収容され、スリーブ１２の一端は栓２０により封鎖されている。また、スプール１３と栓２０との間には、スプリング２１が軸方向に圧縮されてセットされている。

スプール１３は、スリーブ１２の内周壁に軸方向に摺動自在に支持される２つの同径のランド２３ａ、２３ｂ、およびランド２３ａ、２３ｂよりも小径の軸部２４ａ、２４ｂを有し、ランド２３ａ、２３ｂおよび軸部２４ａ、２４ｂは同軸である。ランド２３ａは、スプール１３の一端をなす部分であり、一端面が軸方向他方側に窪んでスプリング２１の支持座を形成する。また、ランド２３ｂは、軸部２４ａを挟んでランド２３ａの軸方向他方側に設けられ、軸部２４ｂはランド２３ｂの他端から軸方向他方側に突出している。

ここで、スリーブ１２とスプール１３とは、油圧制御弁１の弁機能を担う部分を構成し、スリーブ１２およびスプール１３の軸方向他方側には、スプール１３を軸方向一方側に駆動する推力を発生するアクチュエータ２５が接続している。そして、軸部２４ｂは、アクチュエータ２５の内部に突出してアクチュエータ２５から推力を伝達される。

これにより、スプール１３は、アクチュエータ２５が動作して推力を発生すると、アクチュエータ２５の推力によりスプリング２１を圧縮しつつ軸方向一方側に移動し、アクチュエータ２５が動作を停止して推力を発生しなくなると、スプリング２１の復元力により軸方向他方側に移動する。

なお、アクチュエータ２５は、例えば、コイル（図示せず。）への通電により磁気的な吸引力を発生することで動作する電磁ソレノイドであり、磁気的な吸引力を推力として出力する。そして、スプール１３は、主に、アクチュエータ２５の推力とスプリング２１の復元力（以下、スプリング力と呼ぶことがある。）とのバランスに応じて軸方向に移動し、推力が強いほど軸方向一方側に移動し、推力が弱いほど軸方向他方側に移動する。

また、スプール１３は、スリーブ１２の内周壁との間に作動油が流動する３つの流動室を形成する（以下、３つの流動室を軸方向一方側に向かい順に第１、第２、第３流動室２７、２８、２９と呼ぶ。）。第１流動室２７は、第１ポート１６が開口しているものであり、主にスリーブ１２の内周壁とランド２３ｂの外周面との間に形成されている。また、第２流動室２８は、第２ポート１７が開口しているものであり、主にスリーブ１２の内周壁と軸部２４ａの外周面との間に形成されている。

そして、第２流動室２８は、軸方向一方側をランド２３ａの他端面により画され、軸方向他方側をランド２３ｂの一端面により画され、スプール１３の移動に応じて軸方向に移動する。さらに、第３流動室２９は、第３ポート１８が開口しているものであり、主にスリーブ１２の内周壁とランド２３ａの外周面との間に形成されている。

そして、アクチュエータ２５の推力が弱くスプール１３および第２流動室２８が軸方向他方側に片寄るときに（図２参照。）、第１流動室２７と第２流動室２８とが連通する。また、アクチュエータ２５の推力が強くスプール１３および第２流動室２８が軸方向一方側に片寄るときに（図３参照。）、第２流動室２８と第３流動室２９とが連通する。

そして、スプール１３は、スリーブ１２内で軸方向に移動することで、第１、第２流動室２７、２８を介する第１ポート１６と第２ポート１７との連通状態（以下、供給側の連通状態と呼ぶ。）をランド２３ｂにより調節する。同様に、スプール１３は、スリーブ１２内で軸方向に移動することで、第２、第３流動室２８、２９を介する第２ポート１７と第３ポート１８との連通状態（以下、抜出側の連通状態と呼ぶ。）をランド２３ａにより調節する。

これにより、供給源５から制御対象２に作動油を供給したいとき、アクチュエータ２５の推力を弱めてスプリング力によりスプール１３および第２流動室２８を軸方向他方側に片寄らせ、供給側の連通状態を開にするとともに抜出側の連通状態を閉にする（図２参照。）。この結果、供給源５から供給された作動油は、供給ポート６、第１ポート１６、第１、第２流動室２７、２８、第２ポート１７および出力ポート７を順に経由して制御対象２に供給される（以下、供給源５から制御対象２に供給される作動油の流量を供給側の流量と呼ぶことがある。）。

また、制御対象２から抜出先８に作動油を抜き出したいとき、アクチュエータ２５の推力を強めてスプール１３および第２流動室２８を軸方向一方側に片寄らせ、抜出側の連通状態を開にするとともに供給側の連通状態を閉にする（図３参照。）。この結果、制御対象２から抜き出された作動油は、出力ポート７、第２ポート１７、第２、第３流動室２８、２９、第３ポート１８および抜出ポート９を順に経由して抜出先８に抜き出される（以下、制御対象２から抜出先８に抜き出される作動油の流量を抜出側の流量と呼ぶことがある。）。

ここで、スリーブ１２の内壁面において第３ポート１８の軸方向他端には、ランド２３ａの全周を包囲する円環状の段部３１ａが設けられている。段部３１ａは径方向に段差を形成するものであり、軸方向他方側に窪む。また、段部３１ａの軸方向他方側の内壁面は、抜出側の連通状態が閉であるときにランド２３ａの摺接を受けるとともに開であるときに摺接を受けないシート範囲３２ａが存在し、シート範囲３２ａは、軸方向における一方側の縁３３ａａと他方側の縁３３ａｂとにより区画される（図２、図３参照。）。

そして、ランド２３ａは、縁３３ａａから軸方向一方側に離間することで抜出側の連通状態を閉から開にする（図３参照。）。また、抜出側の連通状態が開であるとき、作動油は、縁３３ａｂから縁３３ａａに向かって流れ、段部３１ａは、ランド２３ａとの間に抜出側絞り３５ａを形成し、抜出側絞り３５ａは、第２流動室２８から第３流動室２９に向かう流れを絞る。

さらに、抜出側の連通状態が開であるとき、アクチュエータ２５の推力増加に応じてランド２３ａの軸方向他端と縁３３ａａとの距離が拡大する。このため、抜出側絞り３５ａの有効流路面積が大きくなり、抜出側の流量が大きくなる（図８（ａ）の「抜出側の流量の制御範囲」を参照。）。なお、ランド２３ａの軸方向他端と縁３３ａａとの距離が所定の閾値よりも大きくなると、段部３１ａとランド２３ａとの間は絞りとして機能しなくなり、抜出側の流量は最大値Ｑｍａｘ以上に増えない。

以上により、スプール１３は、ランド２３ａにより抜出側の連通状態を開閉間で移行させ、さらに、ランド２３ａにより抜出側の連通状態が開であるときに抜出側の流量を増減する。

また、スリーブ１２の内壁面において第１ポート１６の軸方向一端には、ランド２３ｂの全周を包囲する円環状の段部３１ｂが設けられている。段部３１ｂは径方向に段差を形成するものであり、軸方向一方側に窪む。また、段部３１ｂの軸方向一方側の内壁面は、供給側の連通状態が閉であるときにランド２３ｂの摺接を受けるとともに開であるときに摺接を受けないシート範囲３２ｂが存在し、シート範囲３２ｂは、軸方向における一方側の縁３３ｂａと他方側の縁３３ｂｂとにより区画される。

そして、ランド２３ｂは、縁３３ｂｂから軸方向他方側に離間することで供給側の連通状態を閉から開にする（図２参照。）。また、供給側の連通状態が開であるとき、作動油は、縁３３ｂｂから縁３３ｂａに向かって流れ、段部３１ｂは、ランド２３ｂとの間に供給側絞り３５ｂを形成し、供給側絞り３５ｂは、第１流動室２７から第２流動室２８に向かう流れを絞る。

さらに、供給側の連通状態が開であるときに、アクチュエータ２５の推力低減に応じてランド２３ｂの軸方向一端と縁３３ｂｂとの距離が拡大する。このため、供給側絞り３５ｂの有効流路面積が大きくなり供給側の流量が大きくなる（図８（ａ）の「供給側の流量の制御範囲」を参照。）。なお、ランド２３ｂの軸方向一端と縁３３ｂｂとの距離が所定の閾値よりも大きくなると、段部３１ｂとランド２３ｂとの間は、絞りとして機能しなくなり、供給側の流量は最大値Ｑｍａｘ以上に増えない。

以上により、スプール１３は、ランド２３ｂにより供給側の連通状態を開閉間で移行させ、さらに、ランド２３ｂにより供給側の連通状態が開であるときに供給側の流量を増減する。

供給側油路１４は、第２流動室２８から第２ポート１７を経て出力ポート７に作動油を導く油路であり、第２流動室２８に２つの流出口１４ａ、１４ｂを形成して接続する。また、流出口１４ａ、１４ｂから流出した作動油は、再度、スリーブ１２内に戻ることなく出力ポート７に導かれており、流出口１４ａ、１４ｂは第２ポート１７を兼ねている。
また、供給側油路１４は、例えば、スリーブ１２の外周面において出力ポート７の全開口範囲と重なる位置に円弧状の溝３７を設け、溝３７と第２流動室２８とを連通するように流出口１４ａ、１４ｂを開けることにより設けられている（図４参照。）。

そして、一方の流出口１４ａは、出力ポート７と略同一の方位、かつ、出力ポート７と軸方向に関して略同一の位置に配置されている。また、他方の流出口１４ｂは、出力ポート７の方位と１８０°をなす方位、かつ、出力ポート７と軸方向に関して略同一の位置に配置されている。つまり、流出口１４ａは下方に向かって開口するとともに、流出口１４ｂは上方に向かって開口し、流出口１４ａ、１４ｂは軸方向に関して略同一の位置に配置されている。

これにより、供給側油路１４によれば、流出口１４ａから流出した作動油は直線的に下方に流れて出力ポート７に流入し、流出口１４ｂから流出した作動油は、溝３７内を環状に下方に流れて出力ポート７に流入する。
なお、流出口１４ｂの溝３７に対する開口面積は、出力ポート７の開口面積と略同一であり、流出口１４ａの溝３７に対する開口面積は、流出口１４ｂの溝３７に対する開口面積の１／３〜２／３の範囲である。

抜出側油路１５は、第３流動室２９から第３ポート１８を経て抜出ポート９に作動油を導く油路であり、第３流動室２９に２つの流出口１５ａ、１５ｂを形成して接続する。また、流出口１５ａ、１５ｂから流出した作動油は、再度、スリーブ１２内に戻ることなく抜出ポート９に導かれており、流出口１５ａ、１５ｂは第３ポート１８を兼ねている。
また、抜出側油路１５は、例えば、スリーブ１２の外周面において抜出ポート９の全開口範囲と重なる位置に円弧状の溝３８を設け、溝３８と第３流動室２９とを連通するように流出口１５ａ、１５ｂを開けることにより設けられている（図５参照。）。

そして、一方の流出口１５ａは、抜出ポート９と略同一の方位、かつ、抜出ポート９と軸方向に関して略同一の位置に配置されている。また、他方の流出口１５ｂは、抜出ポート９の方位と１８０°をなす方位、かつ、抜出ポート９と軸方向に関して略同一の位置に配置されている。つまり、流出口１５ａは上方に向かって開口するとともに、流出口１５ｂは下方に向かって開口し、流出口１５ａ、１５ｂは軸方向に関して略同一の位置に配置されている。

これにより、抜出側油路１５によれば、流出口１５ａから流出した作動油は直線的に上方に流れて抜出ポート９に流入し、流出口１５ｂから流出した作動油は、溝３８内を環状に上方に流れて抜出ポート９に流入する。
なお、流出口１５ｂの溝３８に対する開口面積は、抜出ポート９の開口面積と略同一であり、流出口１５ａの溝３８に対する開口面積は、流出口１５ｂの溝３８に対する開口面積の１／３〜２／３の範囲である。

〔実施例１の動作特性〕
実施例１の油圧制御弁１の動作特性を、比較対象の油圧制御弁１Ａの動作特性との比較により説明する（図６、図７参照。）。
まず、実施例１の比較対象の油圧制御弁１Ａとして、図６および図７に示すように、供給側油路１４が第２流動室２８に１つの流出口１４ａのみを形成して接続し、さらに、抜出側油路１５が第３流動室２９に１つの流出口１５ａのみを形成して接続するものを考える。

つまり、油圧制御弁１Ａでは、流出口１４ｂ、１５ｂが存在せず、流出口１４ａ、１５ａは、それぞれ出力ポート７、抜出ポート９と略同一の方位に配置されている。また、流出口１４ａ、１５ａの開口面積は、それぞれ出力ポート７、抜出ポート９の開口面積と略同一である。そして、流出口１４ａ、１５ａは、それぞれ第２、第３ポート１７、１８を兼ねている。
また、油圧制御弁１、１Ａ間で比較すべき動作特性とは、例えば、アクチュエータ２５が発生する推力と供給側、抜出側の流量との相関である（図８参照。）。

そして、油圧制御弁１Ａのように、供給側、抜出側油路１４、１５がそれぞれ１つの流出口１４ａ、１５ａのみを形成する場合、動作特性は、供給側、抜出側の流量のいずれにおいても最大値Ｑｍａｘから減らすときに、流量が推力の変化に対して段状に急減するスティック性を示す（図８（ｂ）参照。）。

例えば、推力がゼロであって供給側の流量が最大値Ｑｍａｘである状態を初期状態として、供給側の流量を最大値Ｑｍａｘから減らすために推力を増加していく場合を考える。この場合、スプール１３が初期状態の位置から軸方向に移動を開始するまで、スプール１３では、軸方向に関して数式１のような力の関係となる。
〔数式１〕推力≦スプリング力＋静止摩擦力

ここで、静止摩擦力は、流体横力に静止摩擦係数を乗じたものであり、第２流動室２８に流入した作動油が１つの流出口１４ａのみから供給側油路１４に流出する場合、流体横力は、第２流動室２８において下向きに集中してスプール１３に作用する（図６参照。）。このため、静止摩擦力が大きくなってしまい、推力を相当に増加しないとスプール１３は初期状態の位置から軸方向に移動することができない。そして、推力がスプリング力と静止摩擦力との和よりも僅かに大きくなると、スプール１３が急激に軸方向一方側に移動して流量が急減する。このため、推力と供給側の流量との相関において、スティック性が顕在する。

逆に、推力が充分に大きく抜出側の流量が最大値Ｑｍａｘである状態を初期状態として、抜出側の流量を最大値Ｑｍａｘから減らすために推力を低減してスプリング力によりスプール１３を駆動する場合を考える。推力が大きくスプール１３が初期状態の位置から軸方向に移動することができないとき、スプール１３では、軸方向に関して数式２のような力の関係となる。
〔数式２〕スプリング力≦推力＋静止摩擦力

ここで、第３流動室２９に流入した作動油が１つの流出口１５ａのみから抜出側油路１５に流出する場合、流体横力は、第３流動室２９において上向きに集中してスプール１３に作用する（図７参照。）。このため、静止摩擦力が大きくなってしまい、推力を相当に低減しないとスプール１３は初期状態の位置から軸方向に移動することができない。そして、推力と静止摩擦力との和がスプリング力よりも僅かに小さくなると、スプール１３が急激に軸方向他方側に移動して流量が急減する。このため、推力と抜出側の流量との相関においてもスティック性が顕在する。

さらに、供給側、抜出側の連通状態のいずれが開であるときでも、推力を強化してスプール１３を軸方向一方側に移動させているとき、スプール１３では、軸方向に関して数式３のような力の関係となる。
〔数式３〕推力＝スプリング力＋動摩擦力
また、推力を低減してスプリング力によりスプール１３を軸方向他方側に移動させているとき、スプール１３では、軸方向に関して数式４のような力の関係となる。
〔数式４〕スプリング力＝推力＋動摩擦力

このため、スプール１３を軸方向一方側に移動させるときには、数式３に従って推力をスプリング力＋動摩擦力に略一致させる必要がある。また、スプール１３を軸方向他方側に移動させるときには、数式４に従って推力をスプリング力−動摩擦力に略一致させる必要がある。

この結果、同じ流量範囲で流量を変化させる場合でも、流量を増やすときと流量を減らすときとで必要とする推力が相異し、推力と供給側の流量との相関および推力と抜出側の流量との相関の両方において、ヒステリシスが現れる。そして、動摩擦力は、流体横力に動摩擦係数を乗じたものであるから、流体横力が大きいほど、スプール１３を軸方向一方側に移動させるときと他方側に移動させるときとの推力の相異が大きくなってヒステリシスが大きくなる。

これに対し、油圧制御弁１によれば、第２流動室２８に流入した作動油は、２つの流出口１４ａ、１４ｂから上下２方向に分配されて供給側油路１４に流出する。また、流出口１４ａ、１４ｂの開口面積および開口する方位、ならびに供給側油路１４の流路抵抗等は、供給側の連通状態が開であるときにスプール１３に作用する流体横力が径方向に関し打ち消し合って実質的にゼロとなるように設定されている。

同様に、第３流動室２９に流入した作動油は、２つの流出口１５ａ、１５ｂから上下２方向に分配されて抜出側油路１５に流出する。また、流出口１５ａ、１５ｂの開口面積および開口する方位、ならびに抜出側油路１５の流路抵抗等は、抜出側の連通状態が開であるときにスプール１３に作用する流体横力が径方向に関し打ち消し合って実質的にゼロとなるように設定されている。

このため、静止摩擦力は小さく、供給側の流量または抜出側の流量を最大値Ｑｍａｘから低減するときにスティック性が顕在しない。また、動摩擦力も極めて小さく、推力と供給側の流量との相関および推力と抜出側の流量との相関の両方において、ヒステリシスが大幅に小さくなる（図８（ａ）参照。）。

〔実施例１の効果〕
実施例１の油圧制御弁１によれば、供給側油路１４は、第２流動室２８に２つの流出口１４ａ、１４ｂを形成して接続し、第２流動室２８に流入した作動油は、流出口１４ａ、１４ｂから上下２方向に分配されて供給側油路１４に流出する。また、流出口１４ａ、１４ｂの開口面積および開口する方位、ならびに供給側油路１４の流路抵抗等は、供給側の連通状態が開であるときにスプール１３に作用する流体横力が径方向に関し打ち消し合って実質的にゼロとなるように設定されている。

同様に、抜出側油路１５は、第２流動室２８に２つの流出口１５ａ、１５ｂを形成して接続し、第３流動室２９に流入した作動油は、流出口１５ａ、１５ｂから上下２方向に分配されて抜出側油路１５に流出する。また、流出口１５ａ、１５ｂの開口面積および開口する方位、ならびに抜出側油路１５の流路抵抗等は、抜出側の連通状態が開であるときにスプール１３に作用する流体横力が径方向に関し打ち消し合って実質的にゼロとなるように設定されている。

これにより、静止摩擦力を小さくすることができるので、供給側の流量または抜出側の流量を最大値Ｑｍａｘから低減するときのスティック性を解消することができる。また、動摩擦力も極めて小さくすることができるので、推力と供給側の流量との相関および推力と抜出側の流量との相関の両方において、ヒステリシスを大幅に小さくすることができる。

また、流出口１４ａ、１４ｂは第２ポート１７を兼ね、流出口１５ａ、１５ｂは第３ポート１８を兼ねる。
これにより、流体横力緩和のために設ける流出口１４ａ、１４ｂを第２ポート１７と別に設けなくてもよく、さらに、流出口１５ａ、１５ｂを第３ポート１８と別に設けなくてもよいので、構成上の煩雑さや製造上の煩雑さを低減することができる。

さらに、供給側の連通状態が開であるとき、作動油は、縁３３ｂｂから縁３３ｂａに向かって流れる。
これにより、供給側の連通状態が開のときに、第１ポート１６から第２ポート１７に向かう油路が最短になる。このため、作動油の圧力損失を低減することができる。

〔実施例２〕
実施例２の油圧制御弁１によれば、図９等に示すように、実施例１における第２流動室２８は、第１流動室２７の軸方向一方側と他方側とに２室に分割されている（以下、第１流動室２７の軸方向一方側、他方側の第２流動室２８をそれぞれ第２流動室２８Ａ、２８Ｂと呼ぶ。）。そして、第２流動室２８Ａ、２８Ｂは、スリーブ１２の上面に設けられた軸方向に伸びる溝４０により、常時、連通している。すなわち、第２流動室２８Ａ、２８Ｂには、それぞれ中間ポート４１Ａ、４１Ｂが上方に向けて溝４０に開口しており、第２流動室２８Ａ、２８Ｂは、溝４０および中間ポート４１Ａ、４１Ｂを介して互いに常時連通している。また、第２ポート１７は、第２流動室２８Ａに開口している。

また、スプール１３は、軸方向他方側に向かって順に並ぶ４つのランド２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆを有し、ランド２３ｃ、２３ｄ間、ランド２３ｄ、２３ｅ間、ランド２３ｅ、２３ｆ間にそれぞれ軸部２４ｃ、２４ｄ、２４ｅが設けられ、ランド２３ｆの軸方向他端から軸部２４ｆが軸方向他方側に突出している。

そして、第１流動室２７は、主にスリーブ１２の内周壁と軸部２４ｄの外周面との間に形成され、軸方向一方側をランド２３ｄの他端面により画されるとともに軸方向他方側をランド２３ｅの一端面により画され、スプール１３の移動に応じて軸方向に移動する。また、第２流動室２８Ａは、主にスリーブ１２の内周壁と軸部２４ｃの外周面との間に形成され、軸方向一方側をランド２３ｃの他端面により画されるとともに軸方向他方側をランド２３ｄの一端面により画され、スプール１３の移動に応じて軸方向に移動する。

また、第２流動室２８Ｂは、主にスリーブ１２の内周壁と軸部２４ｅの外周面との間に形成され、軸方向一方側をランド２３ｅの他端面により画されるとともに軸方向他方側をランド２３ｆの一端面により画され、スプール１３の移動に応じて軸方向に移動する。さらに、第３流動室２９は、主にスリーブ１２の内周壁とランド２３ｃの外周面との間に形成されている。

そして、アクチュエータ２５の推力が弱くスプール１３ならびに第１流動室２７および第２流動室２８Ａ、２８Ｂが軸方向他方側に片寄るときに（図１０参照。）、第１流動室２７と第２流動室２８Ｂとが連通する。また、アクチュエータ２５の推力が強くスプール１３ならびに第１流動室２７および第２流動室２８Ａ、２８Ｂが軸方向一方側に片寄るときに（図１１参照。）、第２流動室２８Ａと第３流動室２９とが連通する。

そして、スプール１３は、スリーブ１２内で軸方向に移動することで、第１、第２流動室２７、２８Ａ、２８Ｂを介する供給側の連通状態をランド２３ｅにより調節する。同様に、スプール１３は、スリーブ１２内で軸方向に移動することで、第２、第３流動室２８Ａ、２９を介する抜出側の連通状態をランド２３ｃにより調節する。

また、スリーブ１２の内壁面において第３ポート１８の軸方向他端には、実施例１の油圧制御弁１と同様の段部３１ａが設けられ、段部３１ａはランド２３ｃとの間に抜出側絞り３５ａを形成する（図１１参照。）。また、段部３１ａの軸方向他方側の内壁面には、実施例１と同様のシート範囲３２ａが形成されている（なお、実施例２ではランド２３ａに代わり、ランド２３ｃがシート範囲３２ａに離接する。）。

また、スリーブ１２の内壁面において中間ポート４１Ｂの軸方向一端には、実施例１の油圧制御弁１と同様の段部３１ｂが設けられ、段部３１ｂはランド２３ｅとの間に供給側絞り３５ｂを形成する（図１０参照。）。また、段部３１ｂの軸方向一方側の内壁面には、実施例１と同様のシート範囲３２ｂが形成されている（なお、実施例２ではランド２３ｂに代わり、ランド２３ｅがシート範囲３２ｂに離接する。）。そして、ランド２３ｅは、縁３３ｂｂから軸方向他方側に離間することで供給側の連通状態を閉から開にし、供給側の連通状態が開であるとき、作動油は、縁３３ｂａから縁３３ｂｂに向かって流れる。

また、実施例２の供給側油路１４は、第２流動室２８Ｂから中間ポート４１Ｂ、溝４０、中間ポート４１Ａ、第２流動室２８Ａおよび第２ポート１７を経て出力ポート７に作動油を導く油路である。ここで、中間ポート４１Ｂは、溝４０に向けて上方に開口するものとは別に下側にも設けられており、上下それぞれに１つずつ存在する。また、スリーブ１２の外周面には、上下両方の中間ポート４１Ｂの全開口範囲と重なるように、かつ、溝４０と交差するように円弧状の溝４２が設けられている（図１２参照。）。

これにより、上下の中間ポート４１Ｂは、それぞれ、第２流動室２８Ｂからの作動油の流出口１４ａ、１４ｂをなす。つまり、供給側油路１４は、第２流動室２８Ｂに２つの流出口１４ａ、１４ｂを形成して接続する。
また、作動油は、流出口１４ａ、１４ｂ（上下の中間ポート４１Ｂ）から、一旦、スリーブ１２の外に流出した後、再度、中間ポート４１Ａからスリーブ１２内である第２流動室２８Ａに戻り、第２ポート１７から出力ポート７に流出している。つまり、流出口１４ａ、１４ｂは、実施例１の流出口１４ａ、１４ｂとは異なり第２ポート１７を兼ねていない。

そして、流出口１４ｂ（下側の中間ポート４１Ｂ）は供給ポート６や出力ポート７と略同一の方位に配置され、流出口１４ａ（上側の中間ポート４１Ｂ）は、流出口１４ｂの方位と１８０°をなす方位に配置されている。これにより、実施例２の供給側油路１４によれば、流出口１４ａから上方に流出した作動油は溝４０に流入する。また、流出口１４ｂから下方に流出した作動油は、溝４２内を環状に上方に流れて溝４０に流入し、流出口１４ａから流出した作動油と合流して第２流動室２８Ａに流入する。

なお、流出口１４ｂの溝４２に対する開口面積は、出力ポート７の開口面積と略同一であり、流出口１４ａの溝４２に対する開口面積は、流出口１４ｂの溝４２に対する開口面積の１／３〜２／３の範囲である。
また、実施例２の抜出側油路１５は、実施例１の抜出側油路１５と同様に構成されている（図１３参照。）。

以上により、実施例２の油圧制御弁１を使用した場合にも、スプール１３に作用する流体横力が径方向に関し実質的にゼロとなるように、流出口１４ａ、１４ｂの開口面積および開口する方位、ならびに供給側油路１４の流路抵抗等を設定することができる。このため、実施例１と同様に、油圧制御弁１の動作特性におけるスティック性を解消することができるとともに、ヒステリシスを大幅に小さくすることができる。

さらに、供給側の連通状態が開であるとき、作動油は、縁３３ｂａから縁３３ｂｂに向かって流れる。
これにより、供給側の連通状態が開のときに、供給側絞り３５ｂから噴出する作動油は、スプール１３に対し供給側の連通状態に関して開側に動圧を与える。このため、スプール１３を供給側の連通状態に関して開側に駆動するための力（スプリング力）を低減することができる。

〔変形例〕
油圧制御弁１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例１、２の油圧制御弁１は、制御対象２への作動油の供給、および制御対象２からの作動油の抜出の両方を行うことができるものであったが、制御対象２への作動油の供給、または制御対象２からの作動油の抜出のいずれか一方のみを行うことができるように油圧制御弁１を設けてもよい。

また、実施例１、２の油圧制御弁１によれば、供給側油路１４に関して２つの流出口１４ａ、１４ｂが形成され、抜出側油路１５に関して２つの流出口１５ａ、１５ｂが形成されていたが、供給側油路１４に関して３つ以上の流出口を形成してもよく、抜出側油路１５に関して３つ以上の流出口を形成してもよい。

さらに、供給側、抜出側油路１４、１５の態様は実施例１、２に限定されず、様々な態様で設定することができる。例えば、実施例１と同様の第１、第２流動室２７、２８を形成するとともに、供給側油路１４に関し２つの流出口１４ａ、１４ｂを形成する場合、流出口１４ａ、１４ｂを互いに軸方向にずらして第２流動室２７に開口させてもよい。

１ 油圧制御弁 ２ 制御対象 ４ 空洞 ５ 供給源 ６ 供給ポート ７ 出力ポート ８ 抜出先 ９ 抜出ポート １２ スリーブ １３ スプール １４ 供給側油路 １４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ 流出口 １５ 抜出側油路 １６ 第１ポート １７ 第２ポート １８ 第３ポート ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｅ ランド ２８、２８ｂ 第２流動室（流動室） ２９ 第３流動室（流動室）

Claims (8)

1. 油圧の制御対象（２）に作動油を供給する弁装置であり、
   作動油の供給源（５）に接続する供給ポート（６）および前記制御対象（２）の油圧室と接続する出力ポート（７）が開口する筒状の空洞（４）に装着され、前記供給ポート（６）と前記出力ポート（７）との連通状態を調節することにより、前記制御対象（２）における油圧を制御する油圧制御弁（１）において、
   前記空洞（４）への装着により、前記供給ポート（６）および前記出力ポート（７）のそれぞれと連通する第１、第２ポート（１６、１７）を有する筒状のスリーブ（１２）と、
   このスリーブ（１２）の内周壁に軸方向に摺動自在に支持されるランド（２３ｂ、２３ｅ）を有し、前記スリーブ（１２）の内周壁との間に作動油の流動室（２８、２８Ｂ）を形成し、前記スリーブ（１２）内で軸方向に変位することで、前記ランド（２３ｂ、２３ｅ）により、前記流動室（２８、２８Ｂ）を介する前記第１ポート（１６）と前記第２ポート（１７）との連通状態を調節するスプール（１３）と、
   前記流動室（２８、２８Ｂ）から前記第２ポート（１７）を経て前記出力ポート（７）に作動油を導く油路であり、前記流動室（２８、２８Ｂ）に複数の流出口（１４ａ、１４ｂ）を形成して接続する供給側油路（１４）とを備えており、
   前記供給側油路（１４）は、前記複数の流出口（１４ａ、１４ｂ）として、
   前記出力ポート（７）と略同一の方位に配置された一方の流出口（１４ａ）と、前記一方の流出口（１４ａ）と径方向反対側に配置された他方の流出口（１４ｂ）とを少なくとも備え、
   前記他方の流出口（１４ｂ）の開口面積を、前記一方の流出口（１４ａ）の開口面積より大きくしていることを特徴とする油圧制御弁（１）。
2. 油圧の制御対象（２）から作動油を抜き出す弁装置であり、
   前記制御対象（２）の油圧室と接続する出力ポート（７）および作動油の抜出先（８）に接続する抜出ポート（９）が開口する筒状の空洞（４）に装着され、前記出力ポート（７）と前記抜出ポート（９）との連通状態を調節することにより、前記制御対象（２）における油圧を制御する油圧制御弁（１）において、
   前記空洞（４）への装着により、前記出力ポート（７）および前記抜出ポート（９）のそれぞれと連通する第２、第３ポート（１７、１８）を有する筒状のスリーブ（１２）と、
   このスリーブ（１２）の内周壁に軸方向に摺動自在に支持されるランド（２３ａ、２３ｃ）を有し、前記スリーブ（１２）の内周壁との間に作動油の流動室（２９）を形成し、前記スリーブ（１２）内で軸方向に変位することで、前記ランド（２３ａ、２３ｃ）により、前記流動室（２９）を介する前記第２ポート（１７）と前記第３ポート（１８）との連通状態を調節するスプール（１３）と、
   前記流動室（２９）から前記第３ポート（１８）を経て前記抜出ポート（９）に作動油を導く油路であり、前記流動室（２９）に複数の流出口（１５ａ、１５ｂ）を形成して接続する抜出側油路（１５）とを備えており、
   前記抜出側油路（１５）は、前記複数の流出口（１５ａ、１５ｂ）として、
   前記出力ポート（９）と略同一の方位に配置された一方の流出口（１５ａ）と、前記一方の流出口（１５ａ）と径方向反対側に配置された他方の流出口（１５ｂ）とを少なくとも備え、
   前記他方の流出口（１５ｂ）の開口面積を、前記一方の流出口（１５ａ）の開口面積より大きくしていることを特徴とする油圧制御弁（１）。
3. 請求項１に記載の油圧制御弁（１）において、
   前記複数の流出口（１４ａ、１４ｂ）は、前記第２ポート（１７）を兼ねることを特徴とする油圧制御弁（１）。
4. 請求項２に記載の油圧制御弁（１）において、
   前記複数の流出口（１５ａ、１５ｂ）は、前記第３ポート（１８）を兼ねることを特徴とする油圧制御弁（１）。
5. 請求項３に記載の油圧制御弁（１）において、
   前記流動室（２８）には２つの流出口（１４ａ、１４ｂ）が接続しており、一方の流出口（１４ａ）は前記出力ポート（７）と略同一の方位に配置され、他方の流出口（１４ｂ）は、前記出力ポート（７）の方位と１８０°をなす方位に配置され、
   前記他方の流出口（１４ｂ）の開口面積は、前記出力ポート（７）の開口面積と略同一であり、
   前記一方の流出口（１４ａ）の開口面積は、前記他方の流出口（１４ｂ）の開口面積の１／３〜２／３の範囲であることを特徴とする油圧制御弁（１）。
6. 請求項４に記載の油圧制御弁（１）において、
   前記流動室（２９）には２つの流出口（１５ａ、１５ｂ）が接続しており、一方の流出口（１５ａ）は前記抜出ポート（９）と略同一の方位に配置され、他方の流出口（１５ｂ）は、前記抜出ポート（９）の方位と１８０°をなす方位に配置され、
   前記他方の流出口（１５ｂ）の開口面積は、前記抜出ポート（９）の開口面積と略同一であり、
   前記一方の流出口（１５ａ）の開口面積は、前記他方の流出口（１５ｂ）の開口面積の１／３〜２／３の範囲であることを特徴とする油圧制御弁（１）。
7. 請求項１、３、５の内のいずれか１つに記載の油圧制御弁（１）において、
   前記スリーブ（１２）の内壁面には、前記第１ポート（１６）と前記第２ポート（１７）との連通状態である供給側の連通状態が閉であるときに前記ランド（２３ｂ）の摺接を受けるとともに開であるときに摺接を受けないシート範囲（３２ｂ）が存在し、このシート範囲（３２ｂ）は、軸方向における一方側の縁（３３ｂａ）と他方側の縁（３３ｂｂ）とにより区画され、
   前記供給側の連通状態が開であるとき、前記第１ポート（１６）から前記第２ポート（１７）に向かう作動油は、前記他方側の縁（３３ｂｂ）から前記一方側の縁（３３ｂａ）に向かって流れ、
   前記ランド（２３ｂ）は、前記他方側の縁（３３ｂｂ）から軸方向他方側に離間することで、前記供給側の連通状態を閉から開にすることを特徴とする油圧制御弁（１）。
8. 請求項１、３、５の内のいずれか１つに記載の油圧制御弁（１）において、
   前記スリーブ（１２）の内壁面には、前記第１ポート（１６）と前記第２ポート（１７）との連通状態である供給側の連通状態が閉であるときに前記ランド（２３ｅ）の摺接を受けるとともに開であるときに摺接を受けないシート範囲（３２ｂ）が存在し、このシート範囲（３２ｂ）は、軸方向における一方側の縁（３３ｂａ）と他方側の縁（３３ｂｂ）とにより区画され、
   前記供給側の連通状態が開であるとき、前記第１ポート（１６）から前記第２ポート（１７）に向かう作動油は、前記一方側の縁（３３ｂａ）から前記他方側の縁（３３ｂｂ）に向かって流れ、
   前記ランド（２３ｅ）は、前記他方側の縁（３３ｂｂ）から軸方向他方側に離間することで、前記供給側の連通状態を閉から開にすることを特徴とする油圧制御弁（１）。

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