JPWO2007020895A1 - スプールバルブ装置 - Google Patents

Abstract

スプールバルブ装置の応答性を高くし、変速時の走行フィーリングを向上させる。入力ポート（ｐ１）、出力ポート（ｐ２）及びドレーンポート（ｐ４）が形成されたバルブ本体（６２）と、進退自在に配設されたスプール（６２）とを有する。そして、スプール（６２）は第１、第２のランド及びグルーブ部（７９）を備え、グルーブ部（７９）は、くびれ部（８５）、くびれ部（８５）より第１のランド側に形成された第１のテーパ部（８６）、及びくびれ部（８５）より第２のランド側に形成された第２のテーパ部（８７）を備える。スプール（６２）を移動させ、第１のランドの軸方向端部を入力ポート（ｐ１）の軸方向端部間に置いたときに、第２のテーパ部（８７）の延長線上に、出力ポート（ｐ２）の径方向に延びる面が位置するように第２のテーパ部（８７）が形成される。サイドフォース及びフローフォースのいずれも小さくなる。

Description

本発明は、スプールバルブ装置に関するものである。

従来、例えば、車両に搭載された自動変速機の油圧回路には、各種のソレノイドバルブ
が配設され、該ソレノイドバルブは、ソレノイド部及びバルブ部を備え、ソレノイド部のコイルに電流を供給することによってバルブ部を作動させ、油路を開閉したり、油の流量を調整したり、油圧を調整したりするようになっている。

次に、前記ソレノイドバルブのうちのリニアソレノイドバルブについて説明する。

図１は従来のリニアソレノイドバルブの断面図である。

図において、１１はソレノイド部、１２は該ソレノイド部１１を駆動することによって作動させられるバルブ部としての調圧バルブ部である。前記ソレノイド部１１は、図示されないコイルアッセンブリ、該コイルアッセンブリに対して進退（図において左右方向に移動）自在に配設されたプランジャ１４等を備える。該プランジャ１４において、前端面（図において左端面）Ｓ１に、調圧バルブ部１２のスプール２６の後端（図において右端）が当接させられる。

そして、前記コイルアッセンブリにおいて、コイルによってプランジャ１４が所定の吸引力で吸引され、プランジャ１４に推力が発生させられると、該推力はスプール２６に伝達され、調圧バルブ部１２が作動させられ、油の流量が調整されたり、油圧が調整されたりする。

一方、調圧バルブ部１２は、スリーブ状のバルブ本体６２、該バルブ本体６２に対して進退自在に、かつ、摺（しゅう）動自在に配設された前記スプール２６、前記バルブ本体６２の前端（図において左端）に螺（ら）合によって固定されたエンドプレート６４、該エンドプレート６４とスプール２６の前端との間に配設され、スプール２６をソレノイド部１１側に向けて所定のスプリング荷重で付勢するスプリング４４等を備える。なお、前記バルブ本体６２は、図示されないバルブボディに対して、例えば、圧入のような所定の方法によって取り付けられる。

前記スプール２６は、前端に形成された中径のランド６６、該ランド６６の後方（図において右方）に隣接させて形成された小径のランド間部分、すなわち、グルーブ部６７、該グルーブ部６７の後方に隣接させて形成された大径のランド６８、該ランド６８の後方に隣接させて形成された小径のグルーブ部６９、該グルーブ部６９の後方に隣接させて形成された大径のランド７０、及び該ランド７０の後方に隣接させて形成された小径のプランジャ当接部７１を備える。

そして、前記エンドプレート６４の後端面（図において右端面）に凹部７５が、前記ランド６６の前端面に凹部７６が形成され、前記スプリング４４は、前端を凹部７５内に位置させ、後端を凹部７６内に位置させて配設される。前記エンドプレート６４は、スプール２６がバルブ本体６２から抜け出すのを防止するとともに、スプリング荷重を調整するためのものであり、エンドプレート６４を回転させることによって前後に移動させ、スプリング荷重を調整することができる。

前記バルブ本体６２は、入力圧が供給される入力ポートｐ１、出力圧を図示されないシフトバルブに対して出力するための出力ポートｐ２、フィードバックポートｐ３及び入力圧を排出するドレーンポートｐ４を備え、前記フィードバックポートｐ３は、前記バルブ本体６２外に形成された図示されないフィードバック油路を介して前記出力ポートｐ２と連通させられ、出力圧がフィードバック圧として供給され、ランド６６、６８の面積差に対応するフィードバック力を発生させ、該フィードバック力でスプール２６を後方に押す。

したがって、該スプール２６は、プランジャ１４による推力、スプリング４４のスプリング荷重及びフィードバック圧によるフィードバック力を受け、プランジャ当接部７１を前記前端面Ｓ１に当接させた状態で、プランジャ１４と一体的に進退する。

しかしながら、前記従来のリニアソレノイドバルブにおいては、入力ポ−トｐ１の開き量が少ない状態で、特に、入力圧がライン圧のように高い場合、入力ポートｐ１から流入した油の流れによって、スプール２６の径方向にサイドフォースが、スプール２６の軸方向にフローフォースが加わってしまう。

図２は従来のリニアソレノイドバルブの要部を示す断面図である。

図において、２６はスプール、６２はバルブ本体、６８、７０はランド、６９はグルーブ部、ｐ１は入力ポート、ｐ２は出力ポート、ｐ４はドレーンポートである。

入力ポートｐ１に供給された油は、矢印Ａで示されるように、入力ポートｐ１の後端（図において右端）のエッジｅ１とランド６８の後端のエッジｅ２との間の隙（すき）間ｗ１を通り、バルブ本体６２とランド６８、７０及びグルーブ部６９によって形成された筒状の油室８１に流入する。

続いて、油は、グルーブ部６９に当たって偏向させられ、矢印Ｂで示されるように、グルーブ部６９に沿って流れ、ランド７０の前端面（図において左端面）Ｓ２に当たるのに伴って、反転させられ、矢印Ｃで示されるように流れた後、矢印Ｄで示されるように出力ポートｐ２から排出される。

なお、所定の量の油は、矢印Ｅで示されるように、ドレーンポートｐ４の前端（図において左端）のエッジｅ３とランド７０の前端のエッジｅ４との間の隙間ｗ２を通り、ドレーンポートｐ４に送られる。

ところで、油室８１に流入した油がグルーブ部６９に当たることによって、スプール２６の径方向における入力ポートｐ１と反対側に向けてサイドフォースＦｓが発生し、グルーブ部６９に沿って流れた油がランド７０の前端面Ｓ２に当たることによって、スプール２６の軸方向におけるソレノイド部１１（図１）側に向けてフローフォースＦｆが発生してしまう。

そして、サイドフォースＦｓによって、スプール２６が、バルブ本体６２の内周面における入力ポートｐ１と反対側に押し付けられ、また、フローフォースＦｆによって、スプール２６が、ソレノイド部１１側に押圧され、プランジャ１４による推力と、スプリング荷重及びフィードバック力とのバランスを崩してしまう。したがって、スプール２６を円滑に進退させることができなくなり、出力圧を安定させて発生させることができなくなる。

その結果、リニアソレノイドバルブの応答時間が長くなり、応答性が低くなるとともに、ヒステリシスが大きくなり、変速時の走行フィーリングが悪化してしまう。

本発明は、前記従来のリニアソレノイドバルブの問題点を解決して、応答時間を短くすることができ、応答性を高くすることができるとともに、ヒステリシスを小さくすることができ、変速時の走行フィーリングを向上させることができるスプールバルブ装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明のスプールバルブ装置においては、軸方向における一方側から他方側にかけての配列方向において、入力圧が供給される入力ポート、出力圧を出力するための出力ポート、及び前記入力圧を排出するドレーンポートが順に形成されたバルブ本体と、該バルブ本体に対して進退自在に配設され、前記配列方向において、第１のランド、該第１のランドと隣接させて形成されたグルーブ部、及び該グルーブ部と隣接させて形成された第２のランドを順に備えたスプールとを有する。

そして、前記グルーブ部は、前記配列方向において、前記第１のランドからくびれ部にかけて形成された第１の第１のテーパ部、くびれ部、及び該くびれ部から第２のランドにかけて形成された第２のテーパ部を順に備え、軸方向において、前記第１のランドと前記グルーブ部との間の軸方向端部が、前記入力ポートにおける非駆動部側の軸方向端部と駆動部側の軸方向端部との間に置かれた状態で、第２のテーパ部の延長線上に、前記出力ポートの径方向に延びる面が位置するように前記第２のテーパ部が形成される。

本発明によれば、スプールバルブ装置においては、軸方向における一方側から他方側にかけての配列方向において、入力圧が供給される入力ポート、出力圧を出力するための出力ポート、及び前記入力圧を排出するドレーンポートが順に形成されたバルブ本体と、該バルブ本体に対して進退自在に配設され、前記配列方向において、第１のランド、該第１のランドと隣接させて形成されたグルーブ部、及び該グルーブ部と隣接させて形成された第２のランドを順に備えたスプールとを有する。

そして、前記グルーブ部は、前記配列方向において、前記第１のランドからくびれ部にかけて形成された第１の第１のテーパ部、くびれ部、及び該くびれ部から第２のランドにかけて形成された第２のテーパ部を順に備え、軸方向において、前記第１のランドと前記グルーブ部との間の軸方向端部が、前記入力ポートにおける非駆動部側の軸方向端部と駆動部側の軸方向端部との間に置かれた状態で、第２のテーパ部の延長線上に、前記出力ポートの径方向に延びる面が位置するように前記第２のテーパ部が形成される。

この場合、グルーブ部は、くびれ部及び第１、第２のテーパ部を備えるので、第１、第２のテーパ部において油の流れが偏向させられるのに伴って発生させられる力が分圧させられる。

したがって、サイドフォース及びフローフォースのいずれも小さくなるので、スプールを円滑に進退させることができるだけでなく、出力圧を安定させて発生させることができる。

その結果、スプールバルブ装置の応答時間を短くすることができ、応答性を高くすることができ、ヒステリシスを小さくすることができ、変速時の走行フィーリングを向上させることができる。

従来のリニアソレノイドバルブの断面図である。 従来のリニアソレノイドバルブの要部を示す断面図である。 本発明の実施の形態におけるリニアソレノイドバルブの断面図である。 本発明の実施の形態におけるリニアソレノイドバルブの要部を示す断面図である。 本発明の実施の形態における調圧範囲にスプールが配設された第１の状態を示す図である。 本発明の実施の形態における調圧範囲にスプールが配設された第２の状態を示す図である。 本発明の実施の形態におけるスプールに加わるサイドフォース及びフローフォースを示す図である。

符号の説明

１０ リニアソレノイドバルブ
２６ スプール
６２ バルブ本体
６８、７０ ランド
７９ グルーブ部
８５ くびれ部
８６〜８８ 第１〜第３のテーパ部
ｐ１ 入力ポート
ｐ２ 出力ポート
ｐ４ ドレーンポート
ｓ１、ｓ２ 側面

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、スプールバルブ装置としての、かつ、ソレノイドバルブとしてのリニアソレノイドバルブについて説明する。

図３は本発明の実施の形態におけるリニアソレノイドバルブの断面図である。

図において、１０はリニアソレノイドバルブであり、該リニアソレノイドバルブ１０は、例えば、自動変速機の油圧回路に配設され、該油圧回路において、図示されないオイルポンプから吐出された油圧が図示されないプライマリレギュレータバルブによって調整されてライン圧になり、該ライン圧がリニアソレノイドバルブ１０が入力圧として供給される。

そして、リニアソレノイドバルブ１０は、電流に基づいて作動させられ、電流に対応する油圧を図示されない摩擦係合要素、例えば、クラッチ、ブレーキ等の油圧サーボに供給する。

また、１１はソレノイド駆動装置を構成するソレノイド部、１２は該ソレノイド部１１を駆動することによって作動させられるバルブユニットを構成する調圧バルブ部である。なお、本願発明の説明上、前記リニアソレノイドバルブ１０において、調圧バルブ部１２が配設される側を前側又は前方とし、ソレノイド部１１が配設される側を後側又は後方とする。そして、前記調圧バルブ部１２において、前側を非駆動部側とし、後側を駆動部側とする。

前記リニアソレノイドバルブ１０は、通常、重力の影響を受けることがないように、図示されない自動変速機ケースに水平に取り付けられる。前記ソレノイド部１１は、図示されないコイルアッセンブリ、該コイルアッセンブリに対して進退自在（図において左右方向に移動）に配設されたプランジャ１４、及び前記コイルアッセンブリを包囲して配設された筒状の筐（きょう）体としてのヨーク２０を備える。

また、前記コイルアッセンブリは、コイル及びエンド部を備えた筒状体から成り、該筒
状体に中空部が形成され、該中空部に前記プランジャ１４が摺動自在に嵌（かん）入される。したがって、プランジャ１４は中空部に嵌入された状態でコイルアッセンブリによって支持される。

該プランジャ１４において、前端面（図において左端面）Ｓ１に、調圧バルブ部１２のスプール２６の後端（図において右端）が当接させられる。

そして、前記コイルアッセンブリにおいて、前記コイルに電流が流され、コイルによってプランジャ１４が所定の吸引力で吸引され、プランジャ１４に推力Ｆｐｌが発生させられると、該推力Ｆｐｌはスプール２６に伝達され、調圧バルブ部１２が作動させられ、油の流量が調整されたり、油圧が調整されたりする。

一方、調圧バルブ部１２は、バルブ本体６２、該バルブ本体６２に対して進退自在に嵌入された前記スプール２６、前記バルブ本体６２の前端（図において左端）に螺合によって固定されたエンドプレート６４、該エンドプレート６４とスプール２６の前端との間に配設され、スプール２６をソレノイド部１１側に向けて所定のスプリング荷重Ｆｓｐで付勢する付勢部材としてのスプリング４４等を備える。なお、本実施の形態においては、バルブボディに前記バルブ本体６２が組み付けられるようになっているが、バルブボディに穴を形成し、該穴にスプール２６を挿入することもできる。その場合、前記バルブボディがバルブ本体を構成し、バルブボディに入力ポート、出力ポート、フィードバックポート、ドレーンポート等が形成され、バルブボディにソレノイド部が取り付けられる。

前記スプール２６は、軸方向における一方側から他方側にかけての配列方向において、本実施の形態においては、非駆動部側から駆動部側にかけて、前端に形成された中径のランド６６、該ランド６６の後方（図において右方）に隣接させて形成された小径のグルーブ部６７、該グルーブ部６７の後方に隣接させて形成された第１のランドとしての大径のランド６８、該ランド６８の後方に隣接させて形成された小径のグルーブ部７９、該グルーブ部７９の後方に隣接させて形成された第２のランドとしての大径のランド７０、及び該ランド７０の後方に隣接させて形成された小径のプランジャ当接部７１を順に備える。前記グルーブ部７９は、ほぼ中央に形成され、径が最も小さくされたくびれ部８５、該くびれ部８５より前方（図において左方）、すなわち、ランド６８側に形成された第１のテーパ部８６、及び前記くびれ部８５より後方、すなわち、ランド７０側に形成された第２、第３のテーパ部８７、８８から成り、軸方向に、かつ、非駆動部側から駆動部側にかけて第１のテーパ部８６、くびれ部８５、及び第２、第３のテーパ部８７、８８が形成される。なお、前記くびれ部８５によって最細部が構成される。

また、前記エンドプレート６４の後端面（図において右端面）に凹部７５が、前記ランド６６の前端面に凹部７６が形成され、前記スプリング４４は、前端を凹部７５内に位置させ、後端を凹部７６内に位置させて配設される。前記エンドプレート６４は、スプール２６がバルブ本体６２から抜け出すのを防止するとともに、スプリング荷重Ｆｓｐを調整するためのものであり、エンドプレート６４を回転させることによって前後に移動させ、スプリング荷重Ｆｓｐを調整することができる。

前記バルブ本体６２は、軸方向における所定の箇所に、入力圧が供給される入力ポートｐ１、出力圧を前記油圧サーボに対して出力するための出力ポートｐ２、フィードバックポートｐ３及びドレーンポートｐ４を備え、前記フィードバックポートｐ３、入力ポートｐ１、出力ポートｐ２及びドレーンポートｐ４は、バルブ本体６２の軸方向において非駆動部側から駆動部側にかけて順に形成される。前記フィードバックポートｐ３は、前記バルブ本体６２外に形成された図示されないフィードバック油路を介して前記出力ポートｐ２と連通させられ、出力圧がフィードバック圧として供給され、ランド６６、６８の面積
差に対応するフィードバック力Ｆｆｂを発生させ、該フィードバック力Ｆｆｂでスプール２６を後方に押す。前記入力ポートｐ１の後端面に切欠８２が、ドレーンポートｐ４の前端面に切欠８３が形成される。前記ランド６８は入力ポートｐ１に、前記グルーブ部７９は出力ポートｐ２に臨ませて形成される。

したがって、前記スプール２６は、前記推力Ｆｐｌ、スプリング荷重Ｆｓｐ及びフィードバック力Ｆｆｂを受け、プランジャ当接部７１を前端面Ｓ１に当接させた状態で、プランジャ１４と一体的に進退し、前記出力圧を発生させるために設定された調圧範囲における所定の位置で停止させられた状態で、推力Ｆｐｌと、スプリング荷重Ｆｓｐ及びフィードバック力Ｆｆｂとはバランスさせられ、
Ｆｐｌ＝Ｆｓｐ＋Ｆｆｂ
になる。

なお、前記調圧範囲は、入力圧が入力されて所定の出力圧が発生させられる範囲であり、所定のフィードバック圧がスプール２６に加わる範囲である。また、調圧範囲には、入力圧と等しい出力圧が発生させられる範囲も含まれる。

次に、前記構成のリニアソレノイドバルブ１０の動作について説明する。

プランジャ１４の初期位置において、コイルに電流が供給されると、コイルによってプランジャ１４が所定の吸引力で吸引され、プランジャ１４に推力Ｆｐｌが発生させられる。その結果、前記スプリング荷重Ｆｓｐ及びフィードバック力Ｆｆｂに抗して、推力Ｆｐｌはスプール２６に伝達され、調圧バルブ部１２が作動させられ、スプール２６を前進（図において左方向に移動）させる。この場合、プランジャ１４のストローク量に基づいて、スプール２６の位置が制御される。これにより、入力ポートｐ１とドレーンポートｐ４との流通割合が制御され、リニアに油圧が調整され、出力ポートｐ２から調整された油圧が前記出力圧として出力される。

そして、前記コイルへの電流の供給を切断すると、スプリング荷重Ｆｓｐ及びフィードバック力Ｆｆｂによって、スプール２６及びプランジャ１４が後退（図において右方向に移動）させられ、プランジャ１４は初期位置に戻る。

ところで、入力ポ−トｐ１の開き量が少ない状態で、特に、入力圧がライン圧のように高い場合、入力ポートｐ１から流入した油の流れによって、スプール２６の径方向にサイドフォースＦｓが、スプール２６の軸方向にフローフォースＦｆが加わると、サイドフォースＦｓによって、スプール２６が、バルブ本体６２の内周面における入力ポートｐ１と反対側に押し付けられ、また、フローフォースＦｆによって、スプール２６が、ソレノイド部１１側に押圧され、推力Ｆｐｌと、スプリング荷重Ｆｓｐ及びフィードバック力Ｆｆｂとのバランスを崩してしまう。

その結果、リニアソレノイドバルブ１０の応答性が低くなり、ヒステリシスが大きくなり、変速時の走行フィーリングが悪化してしまう。

そこで、前述されたように、本実施の形態においては、前記グルーブ部７９は、くびれ部８５及び第１〜第３のテーパ部８６〜８８を備えるようになっている。

図４は本発明の実施の形態におけるリニアソレノイドバルブの要部を示す断面図、図５は本発明の実施の形態における調圧範囲にスプールが配設された第１の状態を示す図、図６は本発明の実施の形態における調圧範囲にスプールが配設された第２の状態を示す図、図７は本発明の実施の形態におけるスプールに加わるサイドフォース及びフローフォース
を示す図である。

図において、２６はスプール、６２はバルブ本体、６８、７０はランド、７９はグルーブ部、ｐ１は入力ポート、ｐ２は出力ポート、ｐ４はドレーンポートである。また、前記出力ポートｐ２には、前記バルブ本体６２の内周面に臨む開口の前端（図において左端）及び後端（図において右端）に段部９１、９２が形成され、開口面積が大きくされる。

入力ポートｐ１の前端にエッジｅ０が、入力ポートｐ１の後端にエッジｅ１が、ランド６８の後端にエッジｅ２が、前記段部９１の径方向内方の前端にエッジｅ５が、前記段部９１の径方向外方の後端にエッジｅ６が、前記段部９２の径方向外方の前端にエッジｅ７が、前記段部９２の径方向内方の後端にエッジｅ８が、ドレーンポートｐ４の前端にエッジｅ３が、ランド７０の前端にエッジｅ４が形成される。なお、前記エッジｅ０〜ｅ８によって軸方向端部が構成される。

そして、前記第１のテーパ部８６は、ランド６８の後端面上のエッジｅ２よりわずかに径方向内方の点ｑ１から、斜め後方（図において右方）に向け、かつ、径方向内方に向けて延在させられる。第１のテーパ部８６は、スプール２６の軸心に対して、鋭角で表される第１の角度θ１、本実施の形態においては、ほぼ４５〔°〕の角度で形成され、前方（図において左方）ほど径が大きく、後方ほど径が小さくされる。なお、本実施の形態において、第１の角度θ１はほぼ４５〔°〕の角度で形成されるようになっているが、第１の角度θ１を４５〔°〕以下の所定の角度にするのが好ましい。

また、前記くびれ部８５は第１、第２のテーパ部８６、８７間に形成され、径方向におけるエッジｅ２とくびれ部８５との間の距離（ランド６８の外周面とくびれ部８５の最細部の外周面との間の距離）をαとし、軸方向におけるエッジｅ２とくびれ部８５との間の距離をβとしたとき、距離α、βは、ほぼ等しく、
α≒β
にされる。

そして、前記第２のテーパ部８７は、くびれ部８５から、斜め後方に向け、かつ、径方向外方に向けて延在させられる。第２のテーパ部８７は、スプール２６の軸心に対して、鋭角で表される第２の角度θ２で形成され、前方ほど径が小さく、後方ほど径が大きくされる。前記第２のテーパ部８７は、前記点ｑ１より径方向内方の点ｑ２において終了する。

なお、前記スプール２６は、コイルに電流を供給するのに伴ってバルブ本体６２に対して前記調圧範囲で移動させられ、それに伴って、図５に示されるように、軸方向においてエッジｅ１、ｅ２が同じ位置に置かれる第１の位置、及び図６に示されるように、軸方向においてエッジｅ０、ｅ２が同じ位置に置かれる第２の位置を採る。

そして、前記スプール２６が第１、第２の位置間に位置する状態、すなわち、前記エッジｅ２が、前記入力ポートｐ１におけるエッジｅ０、ｅ１間に置かれた状態で、第２のテーパ部８７の延長線上に、前記段部９２より径方向外方の前記出力ポートｐ２において径方向に延びる面、すなわち、側面ｓ１、ｓ２、本実施の形態においては、側面ｓ２が位置するように、前記第２の角度θ２が設定される。

なお、本実施の形態においては、出力ポートｐ２に段部９１、９２が形成され、前記第２の角度θ２は、第２のテーパ部８７の延長線上に、前記段部９２より径方向外方の前記側面ｓ２が位置するように設定されるようになっているが、出力ポートｐ２に段部が形成されない場合でも、前記第２の角度θ２を、第２のテーパ部８７の延長線上に、前記側面
ｓ２が位置するように設定される。

また、第３のテーパ部８８は、点ｑ２から、斜め後方に向け、かつ、径方向外方に向けて延在させられる。第３のテーパ部８８は、スプール２６の軸心に対して第２の角度θ２と異なる角度、本実施の形態においては、第２の角度θ２より小さい鋭角で表される第３の角度θ３で形成され、前方ほど径が小さく、後方ほど径が大きくされる。前記第３のテーパ部８８は、径方向位置において、ランド７０の前端面における前記点ｑ１と等しい点ｑ３において終了する。なお、前記エッジｅ２と点ｑ１との間、及びエッジｅ４と点ｑ３との間は、わずかな距離だけスプール２６の軸方向に対して直角の方向に、環状の面ｓ３、ｓ４が形成される。また、該各面ｓ３、ｓ４は、スプール２６を製造する段階で、ランド６８、７０等の軸方向長さを測定する際に、測定器具を当てるために形成される。

入力ポートｐ１に供給された油は、矢印Ａで示されるように、エッジｅ１、ｅ２間の隙間ｗ１を通り、バルブ本体６２とランド６８、７０及びグルーブ部７９によって形成された筒状の油室９３に流入する。

続いて、油は、第１のテーパ部８６に当たって偏向させられ、矢印Ｂで示されるように、第１のテーパ部８６に沿ってくびれ部８５に向けて径方向内方に斜めに流れ、くびれ部８５において反転させられ、偏向させられて、第２のテーパ部８７に沿って径方向外方に斜めに流れる。そして、点ｑ２に到達すると、大半の油は、そのまま出力ポートｐ２に向けて流れ、出力ポートｐ２から排出される。一方、その他の油は、矢印Ｃで示されるように、第３のテーパ部８８に沿って径方向外方に斜めに流れた後、ランド７０に当たって反転させられ、偏向させられて、出力ポートｐ２に向けて流れ、出力ポートｐ２から出力される。

なお、所定の量の油は、矢印Ｅで示されるように、エッジｅ３、ｅ４間の隙間ｗ２を通り、ドレーンポートｐ４に送られる。

ところで、入力ポートｐ１に供給された油は、エッジｅ１、ｅ２間が開かれるのに伴って油室９３に流入するので、ランド６８の後端面とバルブ本体６２の内周面とが成す角度（９０〔°〕）の２等分線上を流れようとする。したがって、隙間ｗ１を通った油は、ランド６８の後端面及びバルブ本体６２の内周面に対してほぼ４５〔°〕角度で、すなわち、スプール２６の軸心に対してほぼ４５〔°〕の流入角度で油室９３に流入することが分かった。そこで、第１のテーパ部８６における第１の角度θ１を、ほぼ４５〔°〕とするのが好ましい。

ところが、スプール２６の製造上の問題から、前記第１のテーパ部８６を、エッジｅ２からくびれ部８５にかけて連続して形成することができないので、前述されたように、前記エッジｅ２と点ｑ１との間に前記面ｓ３を形成する必要が生じ、その結果、第１の角度θ１は、スプール２６の軸心に対して４５〔°〕以下の角度に設定される。

したがって、ほぼ４５〔°〕の流入角度で油室９３に流入する油は、第１のテーパ部８６に当たって偏向させられ、第１のテーパ部８６に沿って流れる。そのとき、図５に示されるように、油の流れの偏向に伴って発生する力は、スプール２６の径方向における入力ポートｐ１と反対側に向く力Ｆｓ１と、スプール２６の軸方向における前方に向く力Ｆｆ１とに分圧させられる。

また、前記第１のテーパ部８６は、径方向内方に向けて延在させられるのに対して、第２のテーパ部８７は、径方向外方に向けて延在させられるので、第１のテーパ部８６に沿って流れる油は、くびれ部８５を通過して第２のテーパ部８７に当たった後、偏向させら
れて第２のテーパ部８７に沿って流れる。そのとき、油の流れの偏向に伴って発生する力は、スプール２６の径方向における入力ポートｐ１と反対側に向く力Ｆｓ２と、スプール２６の軸方向における後方に向く力Ｆｆ２とに分圧させられる。

さらに、第３のテーパ部８８は、径方向外方に向けて延在させられるので、点ｑ２で分離させられたその他の油は、第３のテーパ部８８に当たった後、偏向させられて第３のテーパ部８８に沿って流れる。そのとき、油の流れの偏向に伴って発生する力は、スプール２６の径方向における入力ポートｐ１と反対側に向く力Ｆｓ３と、スプール２６の軸方向における後方に向く力Ｆｆ３とに分圧させられる。

そして、第３のテーパ部８８の後端には前記面ｓ４が形成されるので、第３のテーパ部８８に沿って流れる油は、ランド７０に当たって反転させられ、偏向させられて出力ポートｐ２に向けて流れる。そのとき、油の流れの偏向に伴って発生する力は、スプール２６の軸方向における後方に向く力Ｆｆ４から成る。

その結果、サイドフォースΣＦｓは、
ΣＦｓ＝Ｆｓ１＋Ｆｓ２＋Ｆｓ３
になり、フローフォースΣＦｆは、
ΣＦｆ＝−Ｆｆ１＋Ｆｆ２＋Ｆｆ３＋Ｆｆ４
になり、サイドフォースΣＦｓ及びフローフォースΣＦｆのいずれも小さくなる。

すなわち、本実施の形態においては、第１〜第３のテーパ部８６〜８８において油の流れが偏向させられるのに伴って発生させられる力が、分圧させられるので、サイドフォースΣＦｓ及びフローフォースΣＦｆのいずれも小さくなる。

したがって、スプール２６が、サイドフォースΣＦｓによって、バルブ本体６２の内周面における入力ポートｐ１と反対側に押し付けられるのを抑制することができるので、スプール２６とバルブ本体６２との間に発生する摩擦力が小さくなり、スプール２６を進退させる場合の摺動抵抗を小さくすることができる。その結果、スプール２６を円滑に進退させることができる。

また、フローフォースΣＦｆによって、スプール２６が、ソレノイド部１１側に押圧されるのを抑制することができるので、推力Ｆｐｌと、スプリング荷重Ｆｓｐ及びフィードバック力Ｆｆｂとのバランスが崩れるのを防止することができ、出力圧を安定させて出力することができる。

その結果、リニアソレノイドバルブ１０の応答性を高くすることができ、ヒステリシスを小さくすることができ、変速時の走行フィーリングを向上させることができる。

本実施の形態においては、ライン圧がリニアソレノイドバルブ１０に入力圧として供給され、出力圧が直接油圧サーボに供給されるようになっているが、ライン圧の油路とリニアソレノイドバルブ１０との間にレギュレータバルブを配設し、リニアソレノイドバルブ１０と油圧サーボとの間にコントロールバルブ及びシフトバルブを配設し、レギュレータバルブで発生させられたレギュレータ圧を入力圧としてリニアソレノイドバルブ１０に供給し、リニアソレノイドバルブ１０において発生させられた出力圧をコントロールバルブ及びシフトバルブを介して油圧サーボに供給することができる。

また、本実施の形態においては、ノーマルクローズタイプのリニアソレノイドバルブ１０について説明しているが、本発明をノーマルオープンタイプのリニアソレノイドバルブに適用することもできる。

そして、本実施の形態においては、非駆動部側から駆動部側にかけて、前記スプール２６において、ランド６６、グルーブ部６７、ランド６８、グルーブ部７９、ランド７０及びプランジャ当接部７１を順に備え、グルーブ部７９において、第１のテーパ部８６、くびれ部８５、及び第２、第３のテーパ部８７、８８を順に備え、バルブ本体６２において、前記フィードバックポートｐ３、入力ポートｐ１、出力ポートｐ２及びドレーンポートｐ４を順に備えるようになっているが、駆動部側から非駆動部側にかけて備えることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明を自動変速機に配設されたリニアソレノイドバルブに適用することができる。

Claims (8)

1. 軸方向における一方側から他方側にかけての配列方向において、入力圧が供給される入力ポート、出力圧を出力するための出力ポート、及び前記入力圧を排出するドレーンポートが順に形成されたバルブ本体と、該バルブ本体に対して進退自在に配設され、前記配列方向において、第１のランド、該第１のランドと隣接させて形成されたグルーブ部、及び該グルーブ部と隣接させて形成された第２のランドを順に備えたスプールとを有するとともに、前記グルーブ部は、前記配列方向において、前記第１のランドからくびれ部にかけて形成された第１の第１のテーパ部、くびれ部、及び該くびれ部から第２のランドにかけて形成された第２のテーパ部を順に備え、軸方向において、前記第１のランドと前記グルーブ部との間の軸方向端部が、前記入力ポートにおける非駆動部側の軸方向端部と駆動部側の軸方向端部との間に置かれた状態で、第２のテーパ部の延長線上に、前記出力ポートの径方向に延びる面が位置するように前記第２のテーパ部が形成されることを特徴とするスプールバルブ装置。
2. 前記第２のテーパ部と第２のランドとの間に第３のテーパ部が形成され、該第３のテーパ部のスプールの軸心に対する角度は、前記第２のテーパ部のスプールの軸心に対する角度とは異なる角度で形成される請求項１に記載のスプールバルブ装置。
3. 前記第３のテーパ部のスプールの軸心に対する角度は、前記第２のテーパ部のスプールの軸心に対する角度より小さくされる請求項２に記載のスプールバルブ装置。
4. 径方向における前記第１のランドの外周面とくびれ部との距離をαとし、軸方向における前記駆動部側の軸方向端部とくびれ部との間の距離をβとしたとき、前記くびれ部の位置は、前記距離α、βが
   α≒β
   になるように設定される請求項１〜３のいずれか１項に記載のスプールバルブ装置。
5. 前記第１のランドの外周面とくびれ部の最細部との距離をαとし、軸方向における前記駆動部側の軸方向端部とくびれ部との間の距離をβとしたとき、前記くびれ部の位置は、前記距離α、βが
   α≒β
   になるように設定される請求項１〜３のいずれか１項に記載のスプールバルブ装置。
6. 前記第１のテーパ部は、スプールの軸心に対して４５〔°〕以下の角度で形成される請求項１〜５のいずれか１項に記載のスプールバルブ装置。
7. 前記第１のテーパ部は、スプールの軸心に対してほぼ４５〔°〕の角度で形成される請求項１〜６のいずれか１項に記載のスプールバルブ装置。
8. 前記入力圧としてライン圧が供給される請求項１に記載のスプールバルブ装置。
   

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