WO2016017458A1 - スプールバルブ - Google Patents

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spool
electric motor
ball screw
output port
axial direction
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恭兵 笹沼
乗松　孝幸
直志 服部
齋藤　隆英
浩志 河村
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Ntn株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a spool valve used when hydraulically controlling a gear ratio switching cylinder of a V-belt type continuously variable transmission, or when hydraulically controlling a clutch incorporated in an automatic transmission.
  • a spool valve used in hydraulic control of a gear ratio switching clutch incorporated in an automatic transmission is described in Patent Document 1 below.
  • a spool is slidably inserted into a sleeve in which an input port, an output port, a drain port and a feedback port are formed, and the input port and the output port are communicated with each other by a driving member and the output port is connected.
  • a shift position incorporated in the automatic transmission by moving the input port and the output port to a second position where the output port and the drain port communicate with each other.
  • the on / off control of the ratio switching clutch is controlled.
  • the spool valve can be used not only for switching control of the gear ratio of an automatic transmission but also for switching control of the gear ratio of a V-belt type continuously variable transmission.
  • a solenoid is adopted as a driving member, and the spool is moved by the solenoid.
  • the amount of movement of the plunger in the solenoid is as small as several millimeters, and since a plurality of ports are switched between communication and blocking by a slight movement of the spool, a port with a large opening cannot be formed.
  • the oil supply passage connecting the discharge port of the hydraulic pump and the input port or the oil supply passage connecting the output port and the clutch to be controlled is narrowed, the amount of oil passing is small, and the response of the clutch that is the object of hydraulic control is poor.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2000-28023 describes a hydraulic control valve for an injection device that uses an electric motor as a drive source and converts the rotational motion of the electric motor into a linear motion of a spool by a ball screw.
  • the spool can be moved greatly.
  • the cross-sectional area of each port such as the input port and the oil passage connected to each port can be increased, so that the response of the clutch that is the object of control can be improved.
  • An object of the present invention is to provide a spool valve capable of improving the responsiveness of a hydraulic control target such as a V-belt type continuously variable transmission and enhancing the safety advantage.
  • a valve body having a spool insertion hole therein and provided with an input port, an output port and a drain port communicating with the spool insertion hole, and the spool insertion hole
  • a spool that is slidably inserted and that communicates and blocks the ports by movement in the axial direction, an electric motor that drives the spool in the axial direction, and rotational movement of the electric motor in the axial direction of the spool Converted into linear motion, the first position where the input port and the output port are communicated with each other by rotation in one direction of the electric motor and the output port and the drain port are blocked, and by rotation in the other direction of the electric motor
  • the spool is displaced to a second position where the input port and the output port are blocked and the output port and the drain port are communicated with each other.
  • a ball screw that, than it was adopted by comprising structure and an elastic member for biasing the spool in the second position.
  • the input port and the oil pump discharge port are connected by an oil passage, and the output port and the cylinder are connected to each other. Communicate the oil supply / drain port with an oil passage.
  • the ball screw is activated and the spool is moved in the axial direction.
  • the input port and the output port communicate with each other, and the oil discharged from the oil pump is fed into the cylinder and the slide pulley that forms the drive pulley moves toward the fixed pulley.
  • the drive pulley is shifted to the high speed side.
  • the electric motor is reversed to displace the spool to a neutral position where the input port, the output port, the output port, and the drain port are shut off.
  • the spool when the electric motor breaks down during the displacement of the spool displaced to the high speed side, the spool is displaced to the second position by the elastic force of the elastic member, and the input port and the output port are shut off and the output port And the drain port communicate with each other, and oil in the cylinder is drained from the output port to the drain port. Due to the oil drainage, the slide pulley of the drive pulley moves away from the fixed pulley, and the drive pulley is shifted to the low speed side.
  • one of the screw shaft and the nut is a rotating member that is rotated by an electric motor, and the other is a linear member that is moved in the axial direction, and the spool is moved in the axial direction by the linear member.
  • a compression coil spring can be employed as the elastic member.
  • a pair of bent pieces are provided at both ends of the compression coil spring, and one bent piece is slidably inserted into an axial hole formed in the end face of the spool as an axially bent piece, and the other bent piece is bent.
  • the linear motion member When the linear motion member is prevented from rotating in the ball screw, the linear motion member may be directly prevented from rotating, or as described above, the spool may be prevented from rotating and the linear motion member may be prevented from rotating.
  • a guide pin protrudes from the eccentric position of the tip of the spool, and the guide pin is slidably inserted into a pin hole formed in the end plate of the valve body. It is possible to employ a detent means for projecting a non-circular guide pin in the center of the tip surface and inserting the guide pin slidably into a non-circular pin hole formed in the end plate of the valve body.
  • the electric motor is arranged in parallel with the ball screw, and the rotation of the electric motor is decelerated by the spur gear type reduction mechanism and transmitted to the rotating member of the ball screw, thereby further increasing the axial length of the spool valve. It can be made compact.
  • the spool valve can be made more compact in the axial direction by using a ball screw nut as a spool.
  • the ball screw is operated by driving the electric motor to move the spool in the axial direction. Therefore, the amount of movement of the spool is larger than that of the spool valve that moves the spool by the solenoid. Can be greatly increased. By increasing the amount of movement, it is possible to increase the cross-sectional area of each port such as the input port and the oil passage connected to each port, and improve the responsiveness of hydraulic control objects such as V-belt continuously variable transmissions. Can be achieved.
  • the elastic member presses the spool to the low speed side where the output port communicates with the drain port. Since it is automatically displaced, it is superior in terms of safety as compared with the case where the spool is held at a position shifted to the high speed side.
  • the longitudinal cross-sectional view which shows an example of use of the spool valve concerning this invention roughly 1 is a cross-sectional view of the spool valve shown in FIG. Sectional view of the spool valve displaced to the low speed side Sectional drawing which shows the other example of the spool valve which concerns on this invention Sectional view along line III-III in FIG. 3A Sectional drawing which shows other examples of spool rotation stopper Sectional view along line IV-IV in FIG. 4A Sectional drawing which shows the further another example of the rotation stopper of a spool Sectional view along line VV in FIG.
  • the sleeve valve according to the present invention includes an electric motor unit 10, a motion conversion mechanism unit 20 that converts rotational motion into linear motion, and a hydraulic control unit 30.
  • the electric motor unit 10 includes a motor case 11 and an electric motor 12 housed therein.
  • the rotating shaft 12a of the electric motor 12 passes through the end plate 11a of the motor case 11 and It faces a nut case 28 (described later) connected to the end.
  • the motion conversion mechanism unit 20 includes a ball screw 21 and a nut case 28 that covers the ball screw 21.
  • the ball screw 21 includes a screw shaft 22 having a screw groove 23 formed on the outer periphery, a nut 24 fitted outside the screw shaft 22, a screw groove 25 formed on the inner periphery of the nut 24, and the screw shaft 22.
  • the nut 24 is fitted into the open end of a cylindrical nut holder 27 having a closed end, and can be rotated integrally with the nut holder 27. Yes.
  • the nut holder 27 is connected to the rotating shaft 12 a of the electric motor 12 and is driven to rotate by the electric motor 12.
  • the nut 24 and the nut holder 27 are entirely covered by the nut case 28 connected to the motor case 11, and are rotatably supported by a pair of rolling bearings 29 incorporated in both ends of the nut case 28.
  • the hydraulic control unit 30 has a valve body 31 connected to the end of the nut case 28.
  • a spool insertion hole 32 that penetrates from one end to the other end is formed in the valve body 31, and the tip of the spool insertion hole 32 is closed by an end plate 33 connected to the valve body 31.
  • the first circumferential groove 34, the second circumferential groove 35, and the third circumferential groove 36 are provided in order from the ball screw 21 side on the inner diameter surface of the spool insertion hole 32.
  • an input port 37 that communicates with the first circumferential groove 34, an output port 38 that communicates with the second circumferential groove 35, and a drain port 39 that communicates with the third circumferential groove 36 are provided. .
  • a shaft-like spool 40 is inserted into the spool insertion hole 32.
  • One end of the spool 40 is connected to the screw shaft 22 of the ball screw 21 so as not to rotate relative to the ball screw 21, and is movable in the axial direction integrally with the screw shaft 22.
  • the spool 40 is provided with a first land 41, a second land 42, and a third land 43 slidable along the inner diameter surface of the spool insertion hole 32 in order from the end on the screw shaft 22 side.
  • a groove-shaped first oil passage 44 is provided between the land 41 and the second land 42.
  • a second oil passage 45 is provided between the second land 42 and the third land 43.
  • the first oil passage 44 is connected to the input port 37 and the output.
  • 38 and the second oil passage 45 is movable between a second position (low speed side position) where the output port 38 and the drain port 39 communicate with each other.
  • the elastic member 46 that urges the spool 40 toward the low speed side position is incorporated in the closed end of the spool insertion hole 32.
  • the elastic member 46 is formed of a compression coil spring, and bent portions 46a and 46b facing in the axial direction are provided at both ends thereof. The other bent piece 46 b is locked to the end plate 33 of the valve body 31 to prevent the spool 40 and the screw shaft 22 from rotating.
  • the spool valve shown in the embodiment has the above-described structure, and adopts the spool valve, for example, to hydraulically control the gear ratio switching cylinder S of the V-belt type continuously variable transmission (CVT) shown in FIG. If the input port 37 and the oil pump P discharge ports communicating with an oil passage T 1, the output port 38 and the V-belt type fix pulley 52 slides pulley 51 forming a drive pulley 50 of the continuously variable transmission (CVT) communicating with the oil passage T 2 a sheet-oil outlet of the cylinder S is moved toward the.
  • CVT continuously variable transmission
  • the winding diameter of the V belt 53 applied to the driving pulley 50 and the winding diameter of the V belt 53 applied to the driven pulley 54 by the movement of the slide pulley 51 relative to the fixed pulley 52 are determined. It is made to change and the gear ratio is changed.
  • FIG. 1 shows a state where the spool 40 of the spool valve is located at the neutral position, and the input port 37 and the output port 38 and the output port 38 and the drain port 39 are blocked by the spool 40.
  • the input port 37 and the output port 38 are connected via the first oil passage 44 of the spool 40 as shown in FIG. 2A.
  • the second land shuts off the output port 38 and the drain port 39, the oil discharged from the oil pump P is sent into the cylinder S, and the slide pulley 51 that forms the drive pulley 50 is connected to the fixed pulley 52.
  • the drive pulley 50 is shifted toward the high speed side.
  • FIG. 1 shows a state in which the spool 40 is returned to the neutral position. In the neutral position, the input port 37 and the output port 38, and the output port 38 and the drain port 39 are blocked by the second land 42 of the spool 40, The V-belt continuously variable transmission (CVT) maintains constant speed.
  • the input port 37 and the output port 38 are shut off, and the output port 38 and the drain port 39 communicate with each other, so that the oil in the cylinder S is discharged from the output port 38 to the drain port 39.
  • the oil is moved, the slide pulley 51 of the drive pulley 50 moves in a direction away from the fixed pulley 52, and the drive pulley 50 is shifted to the low speed side.
  • the drive pulley 50 is shifted to the low speed side, so that the vehicle is in a decelerating running state, and the impact applied from the vehicle to the driver is small. Compared with the case where the pulley 50 is shifted to the high speed side, it is superior in terms of safety.
  • the spool screw 40 is moved in the axial direction by operating the ball screw 21 by driving the electric motor 12. The amount of movement can be increased. Then, by increasing the movement amount of the spool 40, the input port 37, the output port 38, the drain port 39, and the oil passages T 1 and T 2 connected to the respective ports can be increased in cross-sectional area. In addition, the responsiveness at the time of shifting of the V-belt type continuously variable transmission (CVT) can be improved.
  • CVT continuously variable transmission
  • the screw shaft 22 is moved in the axial direction by the rotation of the nut 24 forming the ball screw 21, but as shown in FIG. 3A, the screw shaft 22a is screwed onto the rotary shaft 12a of the electric motor 12.
  • the shaft 22 may be connected, and the nut 24 may be moved in the axial direction by rotating the screw shaft 22.
  • the nut 24 is prevented from rotating by the linear ball bearing 60, is supported so as to be movable in the axial direction, and is bent as an elastic member 46 that urges the spool 40 toward the low speed side position.
  • the compression coil spring which does not have 46a and 46b is employ
  • a cage 62 is incorporated inside the outer ring 61 that is press-fitted into the inner diameter surface of the nut case 28, and a plurality of oval guide grooves 63 are provided around the cage 62.
  • An interval is provided in the direction, and one linear track portion 63a of the pair of parallel linear track portions 63a and 63b of the guide groove 63 is formed as a long hole that opens at the inner diameter surface of the cage.
  • a large number of balls 64 are incorporated in the guide groove 63, and the balls 64 are allowed to roll along the rolling surface 65 formed on the inner diameter surface of the outer ring 61.
  • the nut 64 protrudes inward from the inner diameter surface of the retainer 62, and the ball 64 is allowed to roll along a linear groove 66 formed on the outer periphery of the nut 24 so that the nut 24 is supported movably and is prevented from rotating. .
  • the elastic member 46 prevents the screw shaft 22 that is linearly driven of the ball screw 21 from rotating, whereas in FIGS. 3A and 3B, the nut 24 that is linearly driven by the ball screw 21 is prevented from rotating by the linear ball bearing 60.
  • the detent means is not limited to this.
  • FIGS. 4A, 4B, 5A, and 5B show another example of the rotation preventing means for the screw shaft 22 or the nut 24 that is linearly driven by the ball screw 21.
  • a guide pin 67 protrudes at an eccentric position of the front end surface of the spool 40, and the guide pin 67 is slidably inserted into a pin hole 68 formed in the end plate 33 of the valve body 31.
  • the spool 40 is prevented from rotating, and the screw shaft 22 or the nut 24 that moves the spool 40 in the axial direction is prevented from rotating.
  • a guide pin 69 having a non-circular cross section is provided at the center of the front end surface of the spool 40, and the guide pin 69 is inserted into a non-circular pin hole 70 formed on the end plate 33 of the valve body 31.
  • the spool 40 is slidably inserted to prevent the spool 40 from rotating, and the screw shaft 22 or the nut 24 that moves the spool 40 in the axial direction is prevented from rotating.
  • a top type circulation system for the ball 26 in the ball screw 21 is adopted, but a pair of end caps 71 are connected to both ends of the nut 24 as shown in FIG.
  • an end cap type may be used in which a circulation path 72 is formed in each of the end cap 71 and the nut 24 to circulate the ball 26.
  • FIG. 7A and 7B show another embodiment of the spool valve.
  • This embodiment is different from the spool valve shown in FIG. 1 in that the rotation of the rotating shaft 12a of the electric motor 12 is reduced by the planetary gear type reduction mechanism 80 and the nut 24 is rotated. For this reason, the same parts as those in the spool valve shown in FIG.
  • the planetary gear type reduction mechanism 80 includes a sun gear 81 attached to the rotating shaft 12 a of the electric motor 12, a fixed ring gear 82 incorporated between opposing portions of the nut case 28 and the motor case 11, and the ring gear 82. And a pinion gear 83 that meshes with both the sun gear 81 and a nut holder 27 as a carrier that supports the pinion gear 83.
  • the nut 24 supported by the motor 27 is rotated at a reduced speed.
  • a small-sized electric motor 12 having a small capacity can be adopted.
  • the axial length of the spool valve can be made compact.
  • reference numeral 84 denotes a carrier that rotatably supports the pinion gear 83.
  • the carrier 84 is fixed to the screw shaft 22 and rotates integrally with the screw shaft 22.
  • FIG. 10 shows still another example of the spool valve according to the present invention.
  • the electric motor 12 is arranged in parallel with the screw shaft 22 of the ball screw 21, and the rotation of the rotating shaft 12 a of the electric motor 12 is transmitted to the nut 24 of the ball screw 21 via the spur gear type reduction mechanism 85. Yes.
  • the electric motor 12 and the ball screw 21 are accommodated in a single case 86, and a guide cylinder 87 is incorporated coaxially with the screw shaft 22 in a case portion covering the ball screw 21, and is arranged on the inner periphery of the guide cylinder 87.
  • a guide pin 89 provided on the screw shaft 22 is slidably inserted into the formed axial guide groove 88 to prevent the screw shaft 22 from rotating.
  • the other parts are the same as those of the spool valve shown in FIG. 1, and the same parts are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
  • the electric motor 12 is arranged in parallel with the ball screw 21, and the rotation of the electric motor 12 is reduced by the spur gear reduction mechanism 85 and transmitted to the nut 24 of the ball screw 21.
  • the axial length of the spool valve can be made more compact.
  • FIG. 11 shows still another example of the spool valve according to the present invention.
  • a ball screw 21 that converts rotation of the rotary shaft 12a of the electric motor 12 into linear motion is incorporated into a spool insertion hole 32 formed in the valve body 31, and the screw shaft 22 is connected to the rotary shaft 12a.
  • a nut 24 that is screw-engaged with the screw shaft 22 via a ball 26 is used as a spool, and the first land 41 to the third land 43 are formed on the nut 24 as well as the spool 40 shown in FIG.
  • a first oil passage 44 and a second oil passage 45 are formed between the lands.
  • a guide pin 90 is provided on the outer periphery of the nut 24 as a spool, and the guide pin 90 is slidably inserted into an axial groove 91 formed on the inner periphery of the spool insertion hole 32 to prevent the nut 24 from rotating. And slidable support.
  • the spool valve can be made more compact in the axial direction.

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Abstract

　Ｖベルト式無段変速機等の油圧制御対象の応答性の向上と安全面での優位化を図ることができるスプールバルブを提供する。バルブボディ（３１）に形成されたスプール挿入孔（３２）内にスプール（４０）を組み込む。スプール（４０）を電動モータ（１２）およびボールねじ（２１）を介して入力ポート（３７）と出力ポート（３８）とが連通すると共に出力ポート（３８）とドレインポート（３９）とが遮断する第１の位置と、入力ポート（３７）と出力ポート（３８）とが遮断すると共に出力ポート（３８）とドレインポート（３９）とが連通する第２の位置とに変位させる。

Description

スプールバルブ
　この発明は、Ｖベルト式無段変速機の変速比切換用シリンダを油圧制御する場合やオートマチックトランスミッションに組み込まれたクラッチを油圧制御する場合等に用いられるスプールバルブに関する。
　オートマチックトランスミッションに組み込まれた変速比切換用クラッチの油圧制御に用いられるスプールバルブとして下記特許文献１に記載されたものが従来から知られている。このスプールバルブにおいては、入力ポート、出力ポート、ドレインポートおよびフィードバックポートが形成されたスリーブ内にスプールをスライド自在に挿入し、上記スプールを駆動部材により入力ポートと出力ポートとを連通すると共に出力ポートとドレインポートとを遮断する第１の位置と、上記入力ポートと出力ポートとを遮断すると共に前記出力ポートとドレインポートとを連通する第２の位置に移動させて、オートマチックトランスミッションに組み込まれた変速比切換用クラッチのオン・オフを制御している。
　上記スプールバルブにおいては、オートマチックトランスミッションの変速比の切換制御用以外に、Ｖベルト式無段変速機の変速比の切換制御用としても用いることもできる。
特開２００９－５８０１３号公報
　ところで、上記従来のスプールバルブにおいては、駆動部材としてソレノイドを採用し、そのソレノイドによりスプールを移動させるようにしている。この場合、ソレノイドにおけるプランジャの移動量は数ｍｍ程度と小さく、そのスプールの僅かな移動によって複数のポートの連通、遮断の切換えとしているため、開度の大きなポートを形成することができない。このため、油圧ポンプの吐出口と入力ポートを繋ぐ給油路あるいは出力ポートと制御対象であるクラッチを繋ぐ給油路も細くなって通油量も少なく、油圧制御の対象であるクラッチの応答性も悪くなり、その応答性を向上させる上において改善すべき点が残されている。
　ここで、特開２０００－２８０２３号公報においては、電動モータを駆動源とし、その電動モータの回転運動をボールねじによりスプールの直動運動に変換する射出装置用の油圧制御弁が記載され、その公報に記載の上記電動モータおよびボールねじ機構を前述従来のスプールバルブに採用することにより、スプールを大きく移動させることができる。その移動量の増大化によって入力ポート等の各ポートやそれぞれのポートに接続される油路の断面積を大きくとることができるので、制御対象であるクラッチの応答性を向上させることができる。
　しかし、電動モータおよびボールねじ機構によってスプールを軸方向に移動させるようしたスプールバルブでもってＶベルト式無段変速機の駆動プーリ側のスライドプーリを移動させる変速比切換用シリンダを油圧制御する場合において、電動モータの駆動によりスプールを高速側に移動させる行程で電動モータが故障すると、変速比切換用シリンダ内に作動油が送り込まれる給油状態が保持されることになってＶベルト式無段変速機が高速回転モードとされ、車両の加速によりドライバに大きな衝撃が負荷されて大きな不安感を与えることになる。
　この発明の課題は、Ｖベルト式無段変速機等の油圧制御対象の応答性の向上を図り、安全面での優位性を高めることができるスプールバルブを提供することである。
　上記の課題を解決するため、この発明においては、スプール挿入孔を内部に有し、そのスプール挿入孔に連通する入力ポート、出力ポートおよびドレインポートが設けられたバルブボディと、前記スプール挿入孔にスライド自在に挿入され、軸方向への移動によって前記各ポートの連通と遮断を行うスプールと、そのスプールを軸方向に駆動する電動モータと、その電動モータの回転運動を前記スプールの軸方向への直線運動に変換し、電動モータの一方向への回転によって前記入力ポートと出力ポートとを連通すると共に出力ポートとドレインポートとを遮断する第１の位置と、電動モータの他方向への回転によって入力ポートと出力ポートとを遮断すると共に出力ポートとドレインポートとを連通する第２の位置とにスプールを変位させるボールねじと、前記スプールを第２の位置に向けて付勢する弾性部材とを有してなる構成を採用したのである。
　上記の構成からなるスプールバルブでもってＶベルト式無段変速機の変速比切換用のシリンダを油圧制御する場合は、入力ポートとオイルポンプの吐出口を油路で連通し、出力ポートとシリンダの給・排油口を油路で連通する。
　上記のような使用において、電動モータを駆動すると、ボールねじが作動し、スプールが軸方向に移動される。そのスプールを第１の位置に移動させると、入力ポートと出力ポートが連通し、オイルポンプから吐出されるオイルがシリンダ内に送り込まれて駆動プーリを形成するスライドプーリがフィックスプーリに向けて移動し、駆動プーリが高速側に変速される。
　Ｖベルト式無段変速機が所定の変速比に切り換えられると、電動モータを逆転させてスプールを入力ポートと出力ポートおよび出力ポートとドレインポートのそれぞれが遮断する中立位置に変位させる。
　ここで、高速側に変位されるスプールが、その変位途中で電動モータが故障すると、弾性部材の弾性力によりスプールが第２の位置に変位され、入力ポートと出力ポートが遮断されると共に出力ポートとドレインポートとが連通し、シリンダ内のオイルが出力ポートからドレインポートに排油される。その排油によって駆動プーリのスライドプーリがフィックスプーリから離反する方向に移動し、駆動プーリが低速側に変速される状態とされる。
　このように、高速側に変速される状態で電動モータが故障すると、駆動プーリは低速側に変速されるため、車両は減速走行状態となり、ドライバに対する衝撃も小さく、駆動プーリが高速側に変速される場合に比較して安全面で優位である。
　ここで、ボールねじは、ねじ軸とナットの一方を電動モータで回転される回転部材とし、他方を軸方向に移動される直動部材とし、その直動部材でスプールを軸方向に移動させるようにする。
　この発明に係るスプールバルブにおいて、弾性部材として、圧縮コイルばねを採用することができる。その圧縮コイルばねの両端に一対の折曲げ片を設け、一方の折曲げ片を軸方向への折曲げ片としてスプールの端面に形成された軸方向孔にスライド可能に挿入し、他方の折曲げ片をバルブボディに係止してスプールを回り止めすることにより、ボールねじを形成するねじ軸とナットのうち、スプールを軸方向に移動させる一方の直動部材を回り止めする必要がなく、構成の簡素化を図ることができる。
　ボールねじにおける直動部材の回り止めに際し、その直動部材を直接に回り止めしてもよく、上記のように、スプールを回り止めして直動部材の回り止めとしてもよい。スプールの回り止めに際し、そのスプールの先端面の偏心位置にガイドピンを突設し、そのガイドピンをバルブボディの端板に形成されたピン孔にスライド自在に挿入する回り止め手段や、スプールにおける先端面の中心に断面非円形のガイドピンを突設し、そのガイドピンをバルブボディの端板に形成された非円形のピン孔にスライド自在に挿入する回り止め手段を採用することができる。
　また、電動モータの回転を減速してボールねじの回転部材に伝達する遊星歯車式減速機構を設けることにより、電動モータとして容量の小さな小型のものを採用することができ、スプールバルブの軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。
　さらに、電動モータをボールねじに対して並列の配置とし、その電動モータの回転を平歯車式減速機構で減速してボールねじの回転部材に伝達することにより、スプールバルブの軸方向長さをよりコンパクト化することができる。
　また、ボールねじのナットをスプールとすることにより、スプールバルブを軸方向によりコンパクト化することができる。
　この発明においては、上記のように、電動モータの駆動によりボールねじを作動させてスプールを軸方向に移動させるようにしたので、ソレノイドによってスプールを移動させるスプールバルブに比較して、スプールの移動量を大きくとることができる。その移動量の増大化によって入力ポート等の各ポートやそれぞれのポートに接続される油路の断面積を大きくとることができ、Ｖベルト式無段変速機等の油圧制御対象の応答性の向上を図ることができる。
　また、電動モータの駆動によりスプールを入力ポートと出力ポートが連通する高速側に変位させた動作時に電動モータが故障すると、弾性部材がスプールを押圧して出力ポートとドレインポートを連通する低速側に自動的に変位させるため、スプールが高速側に変速される位置に保持される場合に比較して安全面で優位である。
この発明に係るスプールバルブの使用の一例を概略的に示す縦断面図 図１に示すスプールバルブを高速側に変位させた状態の断面図 スプールバルブを低速側に変位させた状態の断面図 この発明に係るスプールバルブの他の例を示す断面図 図３ＡのIII－III線に沿った断面図 スプールの回り止めの他の例を示す断面図 図４ＡのIV－IV線に沿った断面図 スプールの回り止めのさらに他の例を示す断面図 図５ＡのV－V線に沿った断面図 この発明に係るスプールバルブのさらに他の例を示す断面図 この発明に係るスプールバルブのさらに他の例を示す断面図 図７ＡのVII－VII線に沿った断面図 この発明に係るスプールバルブのさらに他の例を示す断面図 この発明に係るスプールバルブのさらに他の例を示す断面図 この発明に係るスプールバルブのさらに他の例を示す断面図 この発明に係るスプールバルブのさらに他の例を示す断面図
　以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、この発明に係るスリーブバルブは、電動モータ部１０と、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構部２０と、油圧制御部３０とからなる。
　電動モータ部１０は、モータケース１１と、その内部に収容された電動モータ１２とからなり、上記電動モータ１２の回転軸１２ａはモータケース１１の端板１１ａを貫通して、そのモータケース１１の端部に接続された後述のナットケース２８内に臨んでいる。
　運動変換機構部２０は、ボールねじ２１と、そのボールねじ２１を覆うナットケース２８からなる。ボールねじ２１は外周にねじ溝２３が形成されたねじ軸２２と、そのねじ軸２２の外側に嵌合されたナット２４と、そのナット２４の内周に形成されたねじ溝２５とねじ軸２２のねじ溝２３間に組み込まれたボール２６とからなり、上記ナット２４は閉塞端を有する筒状のナットホルダ２７の開口端部内に嵌合されて、そのナットホルダ２７と一体回転可能とされている。一方、ナットホルダ２７は電動モータ１２の回転軸１２ａに接続されて、電動モータ１２により回転駆動される。
　ナット２４およびナットホルダ２７はモータケース１１に接続された前記ナットケース２８によって全体が覆われ、そのナットケース２８の両端部内に組み込まれた一対の転がり軸受２９によって回転自在に支持されている。
　油圧制御部３０は、ナットケース２８の端部に接続されたバルブボディ３１を有している。バルブボディ３１には一端から他端に貫通するスプール挿入孔３２が形成され、そのスプール挿入孔３２の先端はバルブボディ３１に接続された端板３３によって閉塞されている。
　スプール挿入孔３２の内径面には、ボールねじ２１側から順に第１周溝３４、第２周溝３５および第３周溝３６が設けられている。一方、バルブボディ３１の外周には、第１周溝３４に連通する入力ポート３７、第２周溝３５に連通する出力ポート３８および第３周溝３６に連通するドレインポート３９が設けられている。
　スプール挿入孔３２には軸状のスプール４０が挿入されている。スプール４０の一端部は、ボールねじ２１のねじ軸２２に相対回転不能に接続されて、ねじ軸２２と一体的に軸方向に移動可能とされている。
　スプール４０には、ねじ軸２２側の端部から順にスプール挿入孔３２の内径面に沿って摺動可能な第１ランド４１、第２ランド４２および第３ランド４３が設けられ、隣接する第１ランド４１と第２ランド４２間に溝状の第１通油路４４が設けられている。また、第２ランド４２と第３ランド４３間に第２通油路４５が設けられている。
　上記スプール４０は、第２ランド４２が入力ポート３７と出力ポート３８および出力ポート３８とドレインポート３９を遮断する中立位置から図２Ａに示すように、第１通油路４４が入力ポート３７と出力ポート３８を連通させると共に第２ランド４２が出力ポート３８とドレインポート３９を遮断する第１の位置（高速側位置）と、図２Ｂに示すように、第２ランド４２が入力ポート３７と出力ポート３８を遮断すると共に第２通油路４５が出力ポート３８とドレインポート３９を連通する第２の位置（低速側位置）との間で移動自在とされている。
　スプール挿入孔３２の閉塞端部にはスプール４０を低速側位置に向けて付勢する弾性部材４６が組み込まれている。弾性部材４６は圧縮コイルばねからなり、その両端部には軸方向に向く折曲げ片４６ａ、４６ｂが設けられ、一方の折曲げ片４６ａはスプール４０の先端面に形成された軸方向孔４７にスライド自在に挿入され、他方の折曲げ片４６ｂはバルブボディ３１の端板３３に係止されてスプール４０およびねじ軸２２を回り止めしている。
　実施の形態で示すスプールバルブは上記の構造からなり、そのスプールバルブを採用して、例えば、図１に示すＶベルト式無段変速機（ＣＶＴ）の変速比切換用のシリンダＳを油圧制御する場合は、入力ポート３７とオイルポンプＰの吐出口を油路Ｔ１で連通し、出力ポート３８とＶベルト式無段変速機（ＣＶＴ）の駆動プーリ５０を形成するスライドプーリ５１をフィックスプーリ５２に向けて移動させるシリンダＳの給・排油口を油路Ｔ２で連通する。
　ここで、Ｖベルト式無段変速機（ＣＶＴ）においては、フィックスプーリ５２に対するスライドプーリ５１の移動により駆動プーリ５０に掛かるＶベルト５３の巻き径および従動プーリ５４に掛かるＶベルト５３の巻き径を変化させて変速比を変化させるようにしている。
　図１は、スプールバルブのスプール４０が中立位置に位置する状態を示し、入力ポート３７と出力ポート３８および出力ポート３８とドレインポート３９は上記スプール４０で遮断されている。
　図１に示す状態から電動モータ１２を駆動すると、ナット２４の回転によりねじ軸２２が軸方向に移動し、そのねじ軸２２に接続されたスプール４０が軸方向に移動される。
　上記電動モータ１２の一方向への回転によりスプール４０を高速側位置に向けて移動させると、図２Ａに示すように、入力ポート３７と出力ポート３８がスプール４０の第１通油路４４を介して連通すると共に、第２ランドが出力ポート３８とドレインポート３９を遮断し、オイルポンプＰから吐出されるオイルがシリンダＳ内に送り込まれ、駆動プーリ５０を形成するスライドプーリ５１がフィックスプーリ５２に向けて移動して、駆動プーリ５０が高速側に変速される。
　一方、電動モータ１２の他方向への回転によりスプール４０を低速側位置に向けて移動させると、図２Ｂに示すように、スプール４０の第２ランド４２により入力ポート３７と出力ポート３８は遮断されると共に、第２通油路４５により出力ポート３８とドレインポート３９が連通し、シリンダＳのオイルはドレインポート３９に排油され、Ｖベルト５３の張力によりスライドプーリ５１がフィックスプーリ５２から離反する方向に向けて移動して、駆動プーリ５０が低速側に変速される。
　Ｖベルト式無段変速機（ＣＶＴ）が所定の変速比に切り換えられると、電動モータ１２を逆転し、スプール４０を中立位置に戻す。図１は、スプール４０を中立位置に戻した状態を示し、その中立位置において、入力ポート３７と出力ポート３８および出力ポート３８とドレインポート３９のそれぞれがスプール４０の第２ランド４２により遮断され、Ｖベルト式無段変速機（ＣＶＴ）は等速性が維持される。
　上記のような変速動作において、高速側に変位されるスプール４０が、入力ポート３７と出力ポート３８を連通させる変位状態で電動モータ１２が故障すると、弾性部材４６の弾性力によりスプール４０が図２Ｂに示す低速側位置に変位される。
　スプール４０の低速側位置への変位により、入力ポート３７と出力ポート３８が遮断されると共に出力ポート３８とドレインポート３９とが連通し、シリンダＳ内のオイルが出力ポート３８からドレインポート３９に排油され、駆動プーリ５０のスライドプーリ５１がフィックスプーリ５２から離反する方向に移動して、駆動プーリ５０が低速側に変速される。
　このように、高速側に変速される状態で電動モータ１２が故障すると、駆動プーリ５０が低速側に変速されるため、車両は減速走行状態となり、車両からドライバに付与される衝撃が小さく、駆動プーリ５０が高速側に変速される場合に比較して安全面で優位である。
　図１に示すスプールバルブのように、電動モータ１２の駆動によりボールねじ２１を作動させてスプール４０を軸方向に移動させることにより、ソレノイドによってスプールを移動させるスプールバルブに比較して、スプール４０の移動量を大きくとることができる。そして、そのスプール４０の移動量の増大化によって入力ポート３７、出力ポート３８およびドレインポート３９のそれぞれのポートやそれぞれのポートに接続される油路Ｔ１、Ｔ２の断面積を大きくとることができ、Ｖベルト式無段変速機（ＣＶＴ）の変速時の応答性を向上させることができる。
　図１に示すスプールバルブにおいては、ボールねじ２１を形成するナット２４の回転によってねじ軸２２を軸方向に移動させるようにしたが、図３Ａに示すように、電動モータ１２の回転軸１２ａにねじ軸２２を接続し、そのねじ軸２２の回転によりナット２４を軸方向に移動させるようにしてもよい。
　図３Ａ、図３Ｂにおいては、リニアボールベアリング６０によりナット２４を回り止めし、かつ、軸方向に移動自在に支持し、スプール４０を低速側位置に向けて付勢する弾性部材４６として折曲げ片４６ａ、４６ｂを有していない圧縮コイルばねを採用している。
　ここで、ナット２４を回り止めするリニアボールベアリング６０は、ナットケース２８の内径面に圧入される外輪６１の内側に保持器６２を組み込み、その保持器６２に複数の長円形案内溝６３を周方向に間隔をおいて設け、その案内溝６３の平行一対の直線軌道部６３ａ、６３ｂの一方の直線軌道部６３ａを保持器内径面で開口する長孔としている。また、案内溝６３内に多数のボール６４を組み込み、そのボール６４を外輪６１の内径面に形成された転動面６５に沿って転動自在とし、上記直線軌道部６３ａ内のボール６４の一部を保持器６２の内径面から内側に突出させ、そのボール６４をナット２４の外周に形成された直線溝６６に沿って転動自在としてナット２４を移動自在に支持すると共に回り止めしている。
　図１では弾性部材４６でボールねじ２１の直線駆動されるねじ軸２２を回り止めし、一方、図３Ａ、図３Ｂではボールねじ２１の直線駆動されるナット２４をリニアボールベアリング６０で回り止めしたが、回り止め手段はこれに限定されない。
　図４Ａ、図４Ｂおよび図５Ａ、図５Ｂは、ボールねじ２１の直線駆動されるねじ軸２２またはナット２４の回り止め手段の他の例を示す。図４Ａ、図４Ｂにおいては、スプール４０における先端面の偏心位置にガイドピン６７を突設し、そのガイドピン６７をバルブボディ３１の端板３３に形成されたピン孔６８にスライド自在に挿入してスプール４０を回り止めし、スプール４０を軸方向に移動させるねじ軸２２またはナット２４の回り止めとしている。
　図５Ａ、図５Ｂにおいては、スプール４０における先端面の中心に断面非円形のガイドピン６９を突設し、そのガイドピン６９をバルブボディ３１の端板３３にされた非円形のピン孔７０にスライド自在に挿入してスプール４０を回り止めし、スプール４０を軸方向に移動させるねじ軸２２またはナット２４の回り止めとしている。
　図３Ａ、図３Ｂに示すスプールバルブにおいては、ボールねじ２１におけるボール２６の循環方式をコマ式のものを採用したが、図６に示すように、ナット２４の両端に一対のエンドキャップ７１を接続し、そのエンドキャップ７１とナット２４のそれぞれに循環路７２を形成してボール２６を循環させるようにしたエンドキャップ式のものであってもよい。
　図７Ａ、図７Ｂは、スプールバルブの他の実施の形態を示す。この実施の形態においては、電動モータ１２の回転軸１２ａの回転を遊星歯車式減速機構８０により減速してナット２４を回転させるようにしている点で図１に示すスプールバルブと相違している。このため、図１に示すスプールバルブと同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。
　ここで、遊星歯車式減速機構８０は、電動モータ１２の回転軸１２ａに取り付けられたサンギヤ８１と、ナットケース２８とモータケース１１の対向部間に組み込まれた固定のリングギヤ８２と、そのリングギヤ８２およびサンギヤ８１の双方に噛合するピニオンギヤ８３と、そのピニオンギヤ８３を支持するキャリヤとしてのナットホルダ２７とからなり、上記サンギヤ８１の回転によりピニオンギヤ８３を自転させつつ公転させてナットホルダ２７およびそのナットホルダ２７に支持されたナット２４を減速回転させるようにしている。
　上記のように、電動モータ１２の回転軸１２ａの回転を遊星歯車式減速機構８０により減速してナット２４を回転させることにより、電動モータ１２として容量の小さな小型のものを採用することができ、スプールバルブの軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。
　図８においては、電動モータ１２の回転軸１２ａの回転を遊星歯車式減速機構８０により減速してねじ軸２２に伝達している点で図３Ａ、図３Ｂに示すスプールバルブと相違している。
　また、図９においては、電動モータ１２の回転軸１２ａの回転を遊星歯車式減速機構８０により減速してねじ軸２２に伝達している点で図６に示すスプールバルブと相違している。図８および図９に示すいずれのスプールバルブにおいても軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。
　図８および図９において、８４はピニオンギヤ８３を回転自在に支持するキャリヤを示す。そのキャリヤ８４はねじ軸２２に固定されて、ねじ軸２２と一体に回転する。
　図１０は、この発明に係るスプールバルブのさらに他の例を示す。この例においては、電動モータ１２をボールねじ２１のねじ軸２２に並列し、その電動モータ１２の回転軸１２ａの回転を平歯車式減速機構８５を介してボールねじ２１のナット２４に伝達している。
　また、単一のケース８６内に電動モータ１２およびボールねじ２１を収容し、そのボールねじ２１を覆うケース部内においてねじ軸２２と同軸上にガイド筒８７を組み込み、そのガイド筒８７の内周に形成された軸方向のガイド溝８８にねじ軸２２に設けられたガイドピン８９をスライド自在に挿入してねじ軸２２を回り止めしている。その他については、図１に示すスプールバルブと同一であるため、同一の部品については同一の符号を付して説明を省略する。
　図１０に示すように、電動モータ１２をボールねじ２１に対して並列配置とし、その電動モータ１２の回転を平歯車式減速機構８５で減速してボールねじ２１のナット２４に伝達することにより、スプールバルブの軸方向長さをよりコンパクト化することができる。
　図１１は、この発明に係るスプールバルブのさらに他の例を示す。この例においては、電動モータ１２の回転軸１２ａの回転を直線運動に変換するボールねじ２１をバルブボディ３１に形成されたスプール挿入孔３２内に組み込んで、そのねじ軸２２を回転軸１２ａに接続し、上記ねじ軸２２にボール２６を介してねじ係合するナット２４をスプールとし、そのナット２４に図１に示すスプール４０と同様に、第１ランド４１乃至第３ランド４３を形成すると共に隣接するランド間に第１通油路４４および第２通油路４５を形成している。
　また、スプールとしてのナット２４の外周にガイドピン９０を設け、そのガイドピン９０をスプール挿入孔３２の内周に形成された軸方向溝９１内にスライド自在に挿入してナット２４を回り止めし、かつ、スライド自在の支持としている。
　図１１に示すように、ボールねじ２１のナット２４をスプールとすることにより、スプールバルブを軸方向によりコンパクト化することができる。
１２　電動モータ
２１　ボールねじ
２２　ねじ軸
２３　ねじ溝
２４　ナット
２５　ねじ溝
２６　ボール
３１　バルブボディ
３２　スプール挿入孔
３３　端板
３７　入力ポート
３８　出力ポート
３９　ドレインポート
４０　スプール
４６　弾性部材
４６ａ　折曲げ片
４７　軸方向孔
６７　ガイドピン
６８　ピン孔
６９　ガイドピン
７０　ピン孔
８０　遊星歯車式減速機構
８５　平歯車式減速機構

Claims (9)

  1. 　スプール挿入孔（３２）を内部に有し、そのスプール挿入孔（３２）に連通する入力ポート（３７）、出力ポート（３８）およびドレインポート（３９）が設けられたバルブボディ（３１）と、
    　前記スプール挿入孔（３２）にスライド自在に挿入され、軸方向への移動によって前記各ポートの連通と遮断を行うスプール（４０）と、
    　前記スプール（４０）を軸方向に駆動する電動モータ（１２）と、
    　前記電動モータ（１２）の回転運動を前記スプール（４０）の軸方向への直線運動に変換し、電動モータ（１２）の一方向への回転によって前記入力ポート（３７）と出力ポート（３８）とを連通すると共に出力ポート（３８）とドレインポート（３９）とを遮断する第１の位置と、電動モータ（１２）の他方向への回転によって入力ポート（３７）と出力ポート（３８）とを遮断すると共に出力ポート（３８）とドレインポート（３９）とを連通する第２の位置とにスプール（４０）を変位させるボールねじ（２１）と、
    　前記スプール（４０）を第２の位置に向けて付勢する弾性部材（４６）と、
    を有してなるスプールバルブ。
  2. 　前記ボールねじ（２１）が、外周にねじ溝（２３）が形成されたねじ軸（２２）と、そのねじ軸（２２）に嵌合され、内周にねじ溝（２５）が設けられたナット（２４）と、そのナット（２４）のねじ溝（２５）とねじ軸（２２）のねじ溝（２３）間に組み込まれたボール（２６）とからなり、前記ねじ軸（２２）とナット（２４）の一方を前記電動モータ（１２）により定位置で回転される回転部材とし、他方を軸方向に移動される直動部材とし、その直動部材でスプール（４０）を軸方向に移動させるようにした請求項１に記載のスプールバルブ。
  3. 　前記弾性部材（４６）が、圧縮コイルばねからなり、その圧縮コイルばねの両端に一対の折曲げ片（４６ａ，４６ｂ）を設け、一方の折曲げ片（４６ａ）を軸方向への折曲げ片として前記スプール（４０）の端面に形成された軸方向孔（４７）にスライド可能に挿入し、他方の折曲げ片（４６ｂ）を前記バルブボディ（３１）に係止してスプール（４０）およびボールねじ（２１）における直動部材の回り止めとした請求項１又は２に記載のスプールバルブ。
  4. 　前記スプール（４０）における先端面の偏心位置にガイドピン（６７）を突設し、そのガイドピン（６７）をバルブボディ（３１）の端板（３３）に形成されたピン孔（６８）にスライド自在に挿入してスプール（４０）およびそのスプール（４０）を軸方向に移動させるボールねじ（２１）の直動部材の回り止めとした請求項１又は２に記載のスプールバルブ。
  5. 　前記スプール（４０）における先端面の中心に断面非円形のガイドピン（６９）を突設し、そのガイドピン（６９）をバルブボディ（３１）の端板（３３）に形成された非円形のピン孔（７０）にスライド自在に挿入してスプール（４０）およびそのスプール（４０）を軸方向に移動させるボールねじ（２１）の直動部材の回り止めとした請求項１又は２に記載のスプールバルブ。
  6. 　前記電動モータ（１２）の回転を減速してボールねじ（２１）の回転部材に伝達する遊星歯車式減速機構（８０）を設けた請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスプールバルブ。
  7. 　前記電動モータ（１２）をボールねじ（２１）に対して並列配置とし、その電動モータ（１２）の回転を平歯車式減速機構（８５）で減速してボールねじ（２１）の回転部材に伝達した請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスプールバルブ。
  8. 　前記スプール（４０）が、前記ボールねじ（２１）のナット（２４）からなる請求項１に記載のスプールバルブ。
  9. 　前記ボールねじ（２１）に代えてすべりねじを採用した請求項１乃至８のいずれか１項に記載のスプールバルブ。
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