JPH05240267A - 電磁比例制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】サージ油圧を解消し，フィリング中のＡ→Ｔの
油漏れを防ぎ，フィリング所要時間を最短にし，クラッ
チ断時の油切れを良好にし，さらに構造簡素化，小型軽
量化を計る。 【構成】弁は，反ソレノイド側から入力Ｐ，出力Ａ，タ
ンクＴの各ポートを順次設けたボディ１と，スプール穴
１０に摺動自在に内挿され戻しばね６で付勢された第２
スプール２と，第２スプール２内に相対移動自在に内挿
され戻しばね８に抗して作動される第１スプール３とを
備える。筒状の第２スプール２は，出力用通孔２１の近
傍に絞り孔を有するリング部材を有し，かつ入力用通孔
２０と出力用通孔２１間の領域の内側には，受圧面積の
大きな内向きランド２３を有し，第１スプール３は，第
２スプール２の入力用通孔２０と出力用通孔２１間を切
替える第１ランド部３０と，それよりも受圧面積の大き
な第２ランド部３１とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はたとえばオートマチック
トランスミッション用油圧クラッチの制御に好適な電磁
比例制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】ギヤトレーンの断接を油圧クラッチで行
うことで変速するオートマチック油圧クラッチの制御に
関しては、最初にクラッチパック(油圧シリンダの油室)
のボリュームを迅速に圧油で満たし、かつ、制御域すな
わち半接続状態から接続完了までの範囲では良好な分解
能が要求される。かかる特性を電磁比例弁だけで実現す
るのは、元来パイロット要素として分解能には優れる反
面、流量の小さいこの種の弁では無理があり、電力消費
量も嵩む。そこでこの対策として、特開昭６２−２２４
７３０号公報において、電磁比例弁と検出弁を用いた流
量制御弁が提案されている。この先行技術においては、
電磁比例弁と検出弁がそれぞれ別体の弁として第１ボデ
イと第２ボデイに組込まれ、そして、電磁比例弁と検出
弁の両入力ポートは互いに接続されて配管を介して油圧
供給源に接続され、また、電磁比例弁と検出弁の両出力
ポートも互いに接続されて配管を介してクラッチパック
に接続されるようになっていた。詳しくは、電磁比例弁
は、第１ボデイのスプール穴に配されたスプールと、こ
のスプールを供給電流の大きさに対応してばねに抗して
移動させ、入力ポートと出力ポート間の開度を制御する
比例ソレノイドとを備え、検出弁は、第２ボデイのスプ
ール穴に配され入力ポートと出力ポート間を開閉するス
プールと、該スプールを閉じ側に付勢する戻しばねとを
有しており、かつ前記電磁比例弁の出力ポート下流側の
流路に絞りを設け、この絞りの前後の圧力差により前記
スプールを戻しばねの付勢力に抗して開方向に移動させ
るようになっていた。そして、油圧クラッチの制御に際
しては、まず比例ソレノイドにより電磁比例弁を全開状
態にする。これにより、電磁比例弁を介して圧油がクラ
ッチパックに流入し、このときに絞りの前後に圧力差が
生ずるため、検知弁のスプールも戻しばねに抗して開弁
し、圧油がクラッチパックに大量に充満される。そして
クラッチパックが作動し、半クラッチ状態になるとクラ
ッチパック内の圧力の上昇が絞りに伝達され、絞り前後
の圧力差が小さくなるため、検出弁のスプールが戻しば
ねにより閉じ位置に戻される。このストロークを検出し
て電磁比例弁への供給電流を制御すると、スプールの開
度に応じてクラッチパックへの流量がコントロールさ
れ、クラッチが接続状態に移行する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術においては、先のように電磁比例弁と検出弁とが別々
の弁機構となっていて、それらが各ボデイにそれぞれ組
込まれるため、構造が複雑で大型かつ重量化する。した
がって、搭載、設置スペースを広く取れる大型建設車輌
の場合はともかく、乗用車等の小型車輌には適用しがた
いという問題があった。また、先行技術においては、フ
ィリング完了時の油圧の逃げが悪いという問題があっ
た。すなわち、フィリング中においては、構造的に電磁
比例弁のＡ→Ｔが開口しているはずであるが、実際には
図８のようにＡ→Ｔに油が高速で流れるためこの油の流
れによるフローフォースでスプールＳが吸い込まれ、ラ
ンドＲがスプール穴Ｈにはまって、出力ポートＡとタン
クポートＴが閉鎖されてしまう。このため、油が流れな
くなった瞬間に生ずる油圧サージを逃すことができず、
図９のように油圧残りが生じ、実車では変速ショックと
して現れる問題があった。この対策としては、Ａ→Ｔを
フィリング中に開かせることが考えられるが、この方法
を取ると、検出弁の入力ポートからの圧油がタンクに連
続的に流れてしまう。このため、フィリング時間が大幅
に伸び、効率が悪いという問題が生ずるため、採用でき
なかった。

【０００４】本発明は前記のような問題点を解消するた
めに創案されたもので、その目的とするところは、オー
トチックトランスミッションの油圧クラッチを制御する
際に生ずるサージ油圧をクラッチパックへのフィリング
完了時に瞬時に消すことができ、しかも、フィリング中
にはＡ→Ｔへの油の漏れがなく最小時間でフィリングを
完了することができ、クラッチ断時の油切れも良好な特
性を持ち、それでいて構造が簡単で、非常に小型、軽量
な電磁比例制御弁を提供することにある。なお、本発明
は、油圧クラッチのほか、アクチュエータの圧力室を油
で満たし、次いで圧力室に被作動物からの力で負荷圧が
立った後にその負荷圧に抗して圧力室の圧力を比例的に
高めるような制御に適用することが可能である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、一つのボデイのスプール穴に電磁比例弁と検
出弁とを巧みに複胴スプール形式として組み込み、関連
作動させるようにしたものである。すなわち、本発明の
特徴とするところは、スプール穴とスプール穴と交差す
る関係で反ソレノイド側から入力ポートと出力ポートお
よびタンクポートを順次形成したボデイと、前記スプー
ル穴に摺動自在に内挿され反ソレノイド側に戻しばねで
付勢された筒状の第２スプールと、該第２スプールに相
対移動自在に内挿され、ソレノイド側に付勢された戻し
ばねに抗してソレノイド部により動かされる第１スプー
ルとを備え、前記筒状の第２スプールが、前記ポートに
対応する入力用、出力用およびタンク用の各通孔を有す
るとともに、出力用通孔の近傍外側には絞り穴を有する
リング部材を有し、かつ、入力用通孔と出力用通孔間の
領域の内側には、出力用通孔とタンク用通孔間の内向き
ランドよりも受圧面積の大きな内向きランドを有し、第
１スプールが、前記第２スプールの入力用通孔と出力用
通孔間をスイッチングする第１ランド部と、第２スプー
ルの出力用通孔とタンク用通孔間をスイッチングしかつ
前記第１ランド部よりも受圧面積の大きな第２ランド部
とを有している構成としたものである。

【０００６】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明
する。図１は本発明にかかる電磁比例制御弁の一実施例
を示している。１はボデイ、２はフイル用の筒状をなし
た第２スプール、３は圧力制御およびトリガ用の軸状を
なした第１スプールである。第１スプール３は第２スプ
ール２に内挿され、ボデイ１の右端に固定されたソレノ
イド部５により動かされるようになっている。まず、ボ
デイ１は長手方向にスプール穴１０を有しており、スプ
ール穴１０の左端側はこの実施例では袋穴となってい
る。前記ボデイ１には、反ソレノイド部側からソレノイ
ド側に、油圧源４に接続する入力ポートＰと、クラッチ
パックＣに接続する出力ポートＡおよびタンクに通じる
タンクポートＴが順次所定の間隔をおいて形成されてい
る。そして、タンクポートＴより右方のスプール穴部分
には、ソレノイド部５に開口する径の大きな筒穴１５
が、また、入力ポートＰより左方には、第２スプール２
の左端が嵌まる段付き穴１１と作動時に第１スプール３
を受け止める支壁１３とが形成されている。支壁１３は
プラグであってもよいものである。前記各ポートは溝を
含むもので、それらポートのうち少なくとも出力ポート
Ａは、後述するリングを組み込み得るようにドーム状の
幅広溝となっており、その出力ポートＡの入力ポート寄
りには、リングの摺動ガイドを兼ねた筒室１２が連設さ
れている。この筒室１２の径は入力ポートＰやタンクポ
ートＴの溝径よりも大きく作られている。

【０００７】第２スプール２は、前記ボデイ１のスプー
ル穴１０に摺動自在に嵌められている。この第２スプー
ル２は、前記筒穴１５に位置する領域の外面にリング状
突起２ａを有し、このリング状突起２ａとソレノイド部
５のハウジング端面間に戻しばね６が介装され、それに
よって第２スプール２は左方に付勢され、先端部(左端
部)２ｃが前記段付き穴１１に突当てられている。段付
き穴１１には第２スプール２の動きすなわちフィリング
を検出するスイッチ９が埋め込まれ、コントローラ１４
に電気的に接続されている。前記スイッチ９としては、
たとえば圧電素子のような機械−電気変換素子が用いら
れる。第２スプール２には、先端部２ｃに近い領域に複
数個の入力用通孔２０が、また、筒室１２に常時位置す
る領域に複数個の出力用通孔２１が、タンクポートＴに
対応する領域には複数個のタンク用通孔２２がそれぞれ
筒壁を貫いて形成されている。そして、前記入力用通孔
２０は、第２スプール２の非作動時にはスプール穴によ
って閉じられ、作動したときに入力ポートＰと筒室１２
とを連通差せるスイッチング部２００を有している。こ
のスイッチング部２００は第２スプール２にリング溝と
して作られているが、これに限定されるものではない。
タンク用通孔２２は内側にドレーン用のリング溝２２０
を有している。戻しばね６により付勢された状態では、
入力用通孔２０が入力ポートＰに臨み、出力用通孔２１
が出力ポートＡに絞り穴７０を介して通じ、タンク用通
孔２２がタンクポートＴにそれぞれ臨み、入力用通孔２
０のスイッチング部２００がスプール穴１０にオーバラ
ップすることで入力ポートＰと出力ポートＡを遮断して
いる。

【０００８】さらに、第２スプール２には、筒室１２に
位置する外周部位に、筒室内壁に摺接するリング７が圧
入等により一体に固定されており、このリング７には、
全周に等間隔で複数個の絞り穴７０が配設されている。
絞り穴７０は、第２スプール２の開弁時に入力ポートＰ
から出力ポートＡへの圧油の良好な流通を許しつつ、第
１スプール３の全開時に入力ポート側の圧力が出力ポー
ト側の圧力よりも高くなるような差圧を創成するための
ものである。したがって、絞り穴７０はリング７の全面
積の５０％以下好ましくは４０〜４７％程度の開口率と
される。なお、前記リング７は、第２スプール２をスプ
ール穴１０に組み込むときに予め出力ポートＡ内に挿入
され、第２スプール２の嵌挿により一体化されるため、
組立ては容易である。一方、第２スプール２の内側は、
入力用通孔２０とタンク用通孔２２の間に第２内向きラ
ンド部２４が形成され、先端部２ｃから入力用通孔２０
の近くまで前記第２内向きランド部２４よりも厚肉でし
たがって受圧面積の大きい第１内向きランド部２３が形
成されている。

【０００９】次に第１スプール３は、左端側に第１内向
きランド部２３に摺接する第１ランド部３０を有する一
方、右端寄りには前記第２内向きランド部２４に摺接す
る第２ランド部３１を有している。前記第２ランド部３
１は第１ランド部３０よりも受圧面積が大きく構成され
ている。前記第１ランド部３０は端面に凹入部３００を
有し、これとスプール穴の支壁１３間に介装した戻しば
ね８により、第１スプール３は右端がソレノイド部５の
ハウジング５ａの端面に当接される。この状態が閉弁状
態であり、この状態で第１ランド部３０が第２スプール
２の入力用通孔２０を閉じるが、第２ランド部３１はタ
ンク用通孔２２を開いている。そして、第１スプール３
が左方に移動した時に、第１ランド部３０が入力用通孔
２０を開き、第２ランド部３１がタンク用通孔２２を閉
じる。第１スプール３は軸線方向にドレーン用の貫通孔
３２を有し、該貫通孔３２は戻しばね８を配した部屋に
面する端部域に絞り３２０が設けられ、そして、タンク
用通孔２２に臨む部位に排出孔３２１を分岐している。

【００１０】ソレノイド部５は、公知のものと同様にハ
ウジング５ａの内部にソレノイド５ｂが配置され、その
内側にアーマチュア５ｃが配され、そのアーマチュア５
ｃは軸孔５０に配した強い押しばね５ｄを介して前記第
１スプール３の頭部に接している。前記ソレノイド５ｂ
は外部のコントローラ１４に電気的に接続され、該コン
トローラによりたとえば図７のような入力パターンに制
御されるようになっている。

【００１１】

【実施例の作用】図２ないし図５は本発明に係る電磁比
例制御弁の動作を示している。図２(図1も)はソレノイ
ド５ｂに通電されない初期状態であり、圧力源４からの
圧油が入力ポート２０に到っているが、第１スプール３
は左端の戻しばね８により右方に付勢され、第２スプー
ル２は右方のソレノイドハウジング５ａから戻しバネ６
によって左方に付勢されているため、第１スプール３が
第２スプール２の入力用通孔２０を閉じてバランスされ
た状態にある。このときには、第２スプール２の出力用
通孔２１は絞り穴７０を介して出力ポートＡに通じ、タ
ンク用通孔２２はタンクポートＴに連通している。した
がって、クラッチパックＣの油は円滑にタンクに戻され
る。

【００１２】この状態で図６のステップのようにまずソ
レノイド５ｂに大電流を瞬間的に流せば(トリガ入力)、
アーマチュア５ｃが最大にリフトし、それによって図３
のように、第１スプール３は押しばね５ｄにより急激に
全開位置、すなわち第１ランド部３０の左端面が支壁１
３に当接する位置まで左方に移動される。これにより、
第２スプール２のタンク用通孔２２が第１スプール３の
第２ラント部３１によって閉じられる一方、第２スプー
ル２の入力用通孔２０が開かれ、ポンプポートＰから圧
油が入力用通孔２０を経て第２スプール２内に流入し、
出力用通孔２１から筒室１２に流入し、リング７に設け
られている絞り穴７０を通って出力ポートＡからクラッ
チパックＣに流れようとする。この時に、リング７の前
後に圧力差が生ずるため、この差圧によって、第１スプ
ール３の移動とほぼ同時に、第２スプール２は戻しばね
６に抗して右方すなわち右端面がソレノイド部ハウジン
グ端面に当接するまで移動する。この時の状態がトリガ
がかかった状態であり、図４である。図４から明らかな
ように、第２スプール２が移動することによって、これ
に設けられている入力用通孔２０のスイッチング部２０
０が入力ポートＰと筒室１２にまたがる領域に位置し、
入力ポートＰと筒室１２とがダイレクトに連通し、絞り
穴７０から出力ポートＡに流れる。このため、圧力源４
からの圧油は、大流量でクラッチパック４にフィルされ
る。第２スプール２はリング７の前後の圧力差によって
開状態に保持される。

【００１３】このフィリング中にソレノイド５ｂに印加
される電流が減少され、小さな入力電流(保持電流)に切
り替えられる。これにより、第１スプール３は、入力電
流値に相当する位置まで戻ろうとするが、出力ポートＡ
および第２スプール２内にポンプ圧がかかっており、そ
のポンプ圧が第１ランド部３０と第２ランド部３１に作
用している。第２ランド部３１は第１ランド部３０より
も受圧面積が大きいため、フィードバック力が働き、第
１スプール３は図５のように右端がソレノイド部ハウジ
ング端面に当接する位置に移動される。この第１スプー
ル３の移動によって第２ランド部３１が第２スプール１
のタンク用通孔２２を閉鎖する。したがって、短時間で
効率よくフィリングすることができる。

【００１４】以上のようにしてクラッチパックＣへのフ
ィリングが完了すると、出力ポートＡには圧力が立ち始
める。油圧クラッチにおいては半接続状態である。この
出力ポートＡの圧力の増大により、リング７の上流側と
下流側の圧力の差圧がなくなり、第２スプール２は戻し
ばね６の付勢力によって左方に移動し始める。このと
き、第１スプール３は先の受圧面積関係によって右端に
移動した状態に保持される。一方、第２スプール２は左
方の第１内向きランド部２３が右方の第２内向きランド
部２４よりも受圧面積が大きい。このため、出力ポート
Ａの圧力によって第２スプール２は図５の状態から強制
的に左方へと移動される。この結果、図２の状態とな
り、タンク用通孔２２は第１スプール３の第２ランド部
３１による閉鎖が解かれてタンクポートＴに連通する。
これによって、フル入力から保持電流へのカットに伴っ
て発生したサージ圧が第２スプール２内からタンク用通
孔２２を経てタンクポートＴに噴き出し、サージ圧の流
れ方向は第１スプール３を左方に吸い込む方向に働かな
い。したがって、瞬時にかつ確実にサージ圧を消すこと
ができる。

【００１５】出力ポートＡの圧力が保持圧まで下がる
と、第１スプール３は制御位置に復帰し、Ａポート圧
(クラッチ圧)は一定に保持される。なお、第２スプール
２が初期位置に戻ると、段付き穴１１に配されているフ
イリング検出スイッチ９により検出され、出力ポートＡ
の圧力が保持圧まで下がったことが確認されると、制御
開始信号がコントローラ１４に送られる。それにより図
５のように小さな値に落されていた電流値が、徐々に大
きくなるように比例制御される。このときには第２スプ
ール２は先の受圧面積の関係で左端に押しつけられてい
るため動かず、第１スプール３だけが図２の状態から左
方に徐々に動かされ、圧油は入力用通孔２０から第２ス
プール２内を通り、出力用通孔２１から出力ポートＡへ
と流れ、クラッチ圧が制御される。この場合、第１スプ
ール３は小径であるため分解能が高く、良好な制御を行
え、クラッチを切るため最後にソレノイドへの通電を止
めたときにも、第２ランド部３１で即座にタンク用通孔
２２を開くため、油圧の切れもよくなり、図７のような
理想的な圧力波形を実現することができる。前記フィリ
ング間の電流値の下限保持は、本発明においては出力ポ
ートからタンクポートへの洩れ防止のための制御電流値
ではなく、次のステップとしての比例制御の立上りをス
ムーズにするためであり、したがって、必要最少限の微
弱電流値で足りる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明した本発明によるときには、フ
ィリング中には第１スプール３が戻って出力ポートとタ
ンクポートとを閉じるため油の漏れがなく最小時間でフ
ィリングを完了することができ、フィリング完了時には
第２スプール２が出力ポート圧によって動いて強制的に
出力ポートとタンクポートとを連通させるため、油圧ク
ラッチを制御する際にトリガ入力し次いで保持電流に落
すことによって生ずるサージ油圧を、フィリング完了時
に瞬時に消すことができ、また、クラッチ切り時に出力
ポートとタンクポートが開くため、最後の油圧切れも良
好にすることができる。しかも、上記のような機能を有
しながら、電磁比例用のスプールと検出用のスプールを
複胴式としてボデイ内に組み込んでいるため、構造を非
常に小型、軽量なものにすることができるなどのすぐれ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電磁比例制御弁の一実施例を示す
部分切欠側面図である。

【図２】本発明の初期状態を示す断面図である。

【図３】本発明のトリガ入力時の状態を示す断面図であ
る。

【図４】本発明のトリガがかかった状態を示す断面図で
ある。

【図５】本発明のフィリング中の状態を示す断面図であ
る。

【図６】ソレノイドへの通電波形を示す線図である。

【図７】本発明による圧力波形図である。

【図８】従来の電磁比例制御弁におけるフイリング完了
時のスプールの状態を示す説明図である。

【図９】従来の電磁比例制御弁における圧力波形図であ
る。

【符号の説明】

１ ボデイ ２ 第２スプール ３ 第１スプール ５ ソレノイド部 ６，８ 戻しばね １０ スプール穴 ２０ 入力用通孔 ２１ 出力用通孔 ２２ タンク用通孔 ２３ 第１内向きランド ２４ 第２内向きランド ３０ 第１ランド部 ３１ 第２ランド部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スプール穴とスプール穴と交差する関係で
   反ソレノイド側から入力ポートと出力ポートおよびタン
   クポートを順次形成したボデイと、前記スプール穴に摺
   動自在に内挿され反ソレノイド側に戻しばねで付勢され
   た筒状の第２スプールと、該第２スプールに相対移動自
   在に内挿され、ソレノイド側に付勢された戻しばねに抗
   してソレノイド部により動かされる第１スプールとを備
   え、前記筒状の第２スプールが、前記ポートに対応する
   入力用、出力用およびタンク用の各通孔を有するととも
   に、出力用通孔の近傍外側には絞り穴を有するリング部
   材を有し、かつ、入力用通孔と出力用通孔間の領域の内
   側には、出力用通孔とタンク用通孔間の内向きランドよ
   りも受圧面積の大きな内向きランドを有し、第１スプー
   ルが、前記第２スプールの入力用通孔と出力用通孔間を
   スイッチングする第１ランド部と、第２スプールの出力
   用通孔とタンク用通孔間をスイッチングしかつ前記第１
   ランド部よりも受圧面積の大きな第２ランド部とを有し
   ていることを特徴とする電磁比例制御弁。