JP2018044584A - 油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スプールを駆動機構によってスムーズに軸方向に駆動することを可能とした油圧制御装置を提供する。【解決手段】スプール挿入孔２１が内部に形成され、このスプール挿入孔２１に連通する入力ポート２３ａ、出力ポート２３ｂ、および、ドレインポート２３ｃが設けられたバルブスリーブ２０と、スプール挿入孔２１に軸方向にスライド自在に挿入され、この軸方向の移動によって、各ポート間２３ａ、２３ｂ、２３ｃの連通と遮断を行うスプール３０と、スプール３０を軸方向の両方向に駆動する駆動機構４０と、駆動機構４０の駆動軸４１をスプール３０に向けて付勢する付勢部材５５と、駆動軸４１に対しスプール３０を軸方向に傾斜させることが可能な傾斜機構６０と、を備えた油圧制御装置を構成する。【選択図】図２

Description

この発明は、Ｖベルト式無段変速機の変速比切替用シリンダや、オートマチック・トランスミッションのクラッチを油圧制御する際に用いられる油圧制御装置に関する。

Ｖベルト式無段変速機（ＣＶＴ）の変速比切替用シリンダや、オートマチック・トランスミッション（ＡＴ）のクラッチを油圧制御する際に用いられる油圧制御装置として、油圧ポンプから送られた作動油をＣＶＴやＡＴに送る入力ポートおよび出力ポートと、ＣＶＴなどに送った作動油をオイル溜まりに戻すドレインポートが形成されたバルブスリーブに、通油路が形成されたスプールを挿通し、バルブスリーブ内でスプールを軸方向に駆動して、油圧ポンプ、ＣＶＴなど、および、ドレイン管との間の流路の切り替えを行うタイプのものが採用されることがある。このスプールを軸方向に駆動する手段として、特許文献１に示すソレノイド式や、特許文献２に示す電動アクチュエータ式が採用されることが多い。

特許文献１に記載のソレノイド式の油圧制御装置（スプールバルブ装置）は、スプールの一端側にソレノイドの駆動軸を当接させるとともに、このスプールの他端側に付勢部材を設けた構成となっている（特許文献１の図３参照）。ソレノイドを駆動して付勢部材の付勢力に抗して駆動軸を突出すると、スプールが駆動軸の突出方向に移動する。この移動に伴って、入力ポートと出力ポートとの間の流路が開通して、ＣＶＴなどに油圧ポンプからの油圧が伝達され、これにより低速ギアから高速ギアへの切り替えが行われる。その一方で、ソレノイドへの通電を遮断すると、付勢部材の付勢力によってスプールがその付勢方向に移動する。この移動に伴って、出力ポートとドレインポートとの間の流路が開通して、ＣＶＴなどの装置に送られた油圧が逃がされ、高速ギアから低速ギアへの切り替えが行われる。

また、特許文献２に記載の電動アクチュエータ式の油圧制御装置（射出制御装置）は、スプールの一端側に電動アクチュエータの駆動軸を固定した構成となっている（特許文献２の図４参照）。電動アクチュエータを駆動してその駆動軸を軸方向に進退すると、これに伴って、スプールも軸方向に進退（押し込み、および、引き抜き）する。この進退に伴って、油圧ポンプ、ＣＶＴなどの装置、および、ドレイン管との間の流路が切り替わり、高速ギアと低速ギアとの間の切り替えが行われる。電動アクチュエータの駆動軸へのスプールの固定に際しては、両者を圧入などの方法で軸方向および径方向の両方においてガタつきなく行われるのが通常である。両者の間でガタつきがあると、走行中の車体の振動やスプールの押し込みまたは引き込みの際にバックラッシュが生じ、スプールの軸方向位置が正確に定まらず、変速のスムーズ性が低下する虞があるためである。

特許第４８４４５６３号公報 特開平１０−５８１１４号公報

特許文献１に係るスプールバルブ装置は、スプールの戻り側の移動は、付勢部材の付勢力によってなされるが、油路を流れる作動油の温度が低いときはその粘性が高く、大きな剪断抵抗が発生する。剪断抵抗が大きいと、スプールの移動速度が落ち、変速時の走行フィーリングの低下が生じやすい。また、経年摩耗によって摩耗粉やコンタミが作動油に混入すると、この摩耗粉などの噛み込みが生じて、付勢部材の付勢力でスプールが元の位置に戻り切らず、変速が不十分となる場合がある。

また、特許文献２に係る射出制御装置は、スプールの軸方向への進退（押し込み、および、引き抜き）が駆動機構（電動アクチュエータ）によって強制的に行われるため、特許文献１に係るソレノイド式のスプールバルブ装置と異なり、スプールのいずれの方向の進退も確実に行うことができるというメリットがある。しかしながら、スプールが、駆動機構の駆動軸に、軸方向および径方向の両方においてガタつきなく固定されているため、もし駆動機構（その駆動軸）に取付誤差があると、その誤差によってスプールもバルブスリーブの軸に対して傾斜する。すると、スプールの駆動時に、バルブスリーブとスプールとの間に大きなフリクションが生じ、このフリクションに抗してスプールを駆動するために、駆動機構を大型化しなければならないという問題があった。

そこで、この発明は、スプールを駆動機構によってスムーズに軸方向に駆動することを課題とする。

この課題を解決するために、この発明においては、スプール挿入孔が内部に形成され、こ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スリーブと、前記スプール挿入孔に軸方向にスライド自在に挿入され、この軸方向の移動によって、前記各ポート間の連通と遮断を行うスプールと、前記スプールを軸方向の両方向に駆動する駆動機構と、前記駆動機構の駆動軸を前記スプールに向けて付勢する付勢部材と、前記駆動軸に対し前記スプールを軸方向に傾斜させることが可能な傾斜機構と、備えた油圧制御装置を構成した。

このように、駆動機構によってスプールを軸方向の両方向に駆動可能とすることによって、スプールを戻すための付勢部材が不要となり、油路を流れる作動油の温度が低くその剪断抵抗が大きいときでも、常に所定の速度でスプールを軸方向に駆動することができる。また、経年磨耗による磨耗粉やコンタミの噛み込みが生じたときでも、駆動機構の駆動力によってスプールを駆動することができるため、確実に変速動作を行うことができる。

また、駆動機構の駆動軸をスプールに向けて付勢する付勢部材を設けたことによって、走行中の車体の振動やスプールの押し込みまたは引き込みの際にバックラッシュが生じるのを防止して、スプールの軸方向の位置制御を高めることができる。しかも、駆動軸に対しスプールを軸方向に傾斜させることが可能な傾斜機構を設けたことにより、駆動機構に取付誤差（軸方向への傾斜）が生じたときであっても、この傾斜機構によってこの傾斜が補正されてバルブスリーブとスプールの同軸が確保される。これにより、バルブスリーブとスプールとの間のフリクションが大幅に低減され、駆動機構の小型化を図ることができる。

前記構成においては、前記駆動軸が、前記スプールに対し径方向に隙間を有する、すきま嵌めとされている構成とするのが好ましい。このように、径方向に隙間を有するすきま嵌めとすることにより、駆動軸に対して、スプールの径方向の移動と相対傾斜が許容されるため、駆動機構の取付誤差をスムーズに吸収することができる。

前記各構成においては、前記傾斜機構が、前記スプールの前記駆動軸に臨む端部、または、前記駆動軸の前記スプールに臨む端部の少なくとも一方に形成された凸状球面部を有する構成、または、前記傾斜機構が、前記スプールの前記駆動軸に臨む端部と、前記駆動軸の前記スプールに臨む端部との間に介在して設けられた球体を有する構成とするのが好ましい。このように、スプールや駆動軸の端部に凸状球面部を形成したり、球体を介在して設けたりすることによって、駆動軸とスプールをスムーズに相対傾斜させることができる。

前記傾斜機構を球体とした構成においては、前記スプールまたは前記駆動軸の少なくとも一方に、前記球体が着座する凹部が形成された構成とするのが好ましい。このように、凹部を形成することにより、球体を安定的に保持することができ、駆動軸とスプールを一層安定的に相対傾斜することができる。

前記各構成においては、前記付勢部材が、前記スプールに作用する慣性力と、前記駆動機構の駆動力の合力の大きさよりも大きい最大付勢力を有する構成とするのが好ましい。スプールには、エンジンや車両走行時の路面からの振動に起因する慣性力が作用するとともに、駆動機構による引き込みの駆動力が作用する。この慣性力や駆動力の合力が付勢部材の付勢力よりも大きいと、付勢部材が縮んでスプールの軸方向の位置制御が低下する虞がある。そこで、この付勢部材の最大付勢力を、慣性力と駆動力の合力よりも大きくすることにより、車両の走行中に付勢部材が縮んで、スプールの軸方向の位置制御が低下するのを確実に防止することができる。

前記各構成においては、前記付勢部材が、軸方向に対する側面視において弓状をなす円環状部材であって、この円環状部材の周方向の一部に切欠き部を有する止め輪である構成とするのが好ましい。この止め輪は、軸方向長さがコイルばねと比較してコンパクトであるとともに、取付作業も非常に容易であるため、コスト低減を図ることが可能である。

この発明においては、バルブスリーブに挿入されたスプールを駆動機構の駆動力によって軸方向の両方向に移動させる油圧制御装置において、駆動機構の駆動軸をスプールに向けて付勢する付勢部材と、駆動軸に対しスプールを軸方向に傾斜させることが可能な傾斜機構を備えた油圧制御装置を構成した。この構成によると、駆動軸に対しスプールを軸方向に傾斜させることが可能となり、駆動機構に取付誤差（軸方向への傾斜）が生じたときであっても、この傾斜機構によってこの傾斜が補正されてバルブスリーブとスプールの同軸が確保される。これにより、バルブスリーブとスプールとの間のフリクションを大幅に低減して、スプールをスムーズに軸方向に駆動することができ、電動アクチュエータの小型化を図ることができる。

この発明に係る油圧制御装置を採用したＶベルト式無段変速機の全体構成を示す縦断面図 図１に示す油圧制御装置の縦断面図 図１に示す油圧制御装置に採用されるスプールの斜視図 図１に示す油圧制御装置に採用される付勢部材の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面から見た縦断面図 図１に示す油圧制御装置に採用される傾斜機構の第一例を示す縦断面図 図５に示す傾斜機構の作用を示す縦断面図であって（ａ）は電動アクチュエータに取付誤差がない場合、（ｂ）は電動アクチュエータに取付誤差がある場合 図１に示す油圧制御装置の要部を示す縦断面図であって、（ａ）は加圧位置、（ｂ）は中立位置、（ｃ）は減圧位置 図１に示す油圧制御装置に採用される傾斜機構の第二例を示す縦断面図

図１に、Ｖベルト式無段変速機（ＣＶＴ）１の全体構成を示す。このＣＶＴ１は、図２に示す本願発明に係る油圧制御装置１０と、変速装置本体７０とから構成される。この実施形態においては、油圧制御装置１０をＣＶＴ１に適用した例を示すが、オートマチック・トランスミッション（ＡＴ）のクラッチの油圧制御に適用することもできる。

この油圧制御装置１０は、バルブスリーブ２０、スプール３０、駆動機構４０、付勢部材５５、および、傾斜機構６０を主要な構成要素としている。

バルブスリーブ２０は、スプール挿入孔２１が内部に形成された筒状の部材である。スプール挿入孔２１の内径面には、駆動機構４０に近い側から順に、第一周溝２２ａ、第二周溝２２ｂ、および、第三周溝２２ｃが形成されている。バルブスリーブ２０の外径面側には、第一周溝２２ａに対応して入力ポート２３ａが、第二周溝２２ｂに対応して出力ポート２３ｂが、第三周溝２２ｃに対応してドレインポート２３ｃが、それぞれスプール挿入孔２１に連通して設けられている。入力ポート２３ａは、第一油路２４ａによって油圧ポンプ２５に接続されている。また、出力ポート２３ｂは、後述するように、第二油路２４ｂによって変速装置本体７０のシリンダ７４に接続されている。ドレインポート２３ｃは、一時的に作動油を溜めておくオイル溜まり（図示せず）に接続されている。

スプール３０は、図３に示すように軸状をしており、バルブスリーブ２０に形成されたスプール挿入孔２１に、軸方向にスライド自在に挿入されている。このスプール３０には、駆動機構４０に近い側から順に、スプール挿入孔２１の内径面に沿って摺動する第一ランド３１ａおよび第二ランド３１ｂが形成されており、両ランド３１ａ、３１ｂの間は、周溝状の通油路３２が形成されている。スプール３０の駆動機構４０に臨む端部には、凹状の受け部３３が形成されている。また、この受け部３３には、外周面から内周面に貫通する、付勢部材５５を駆動機構４０の駆動軸４１に取り付けるためのスリット３４（図５参照）が形成されている。

駆動機構４０は、軸方向に駆動する駆動軸４１を有し、この駆動軸４１によって、スプール３０を軸方向の両方向に駆動する。駆動軸４１のスプール３０に臨む端部には、突起状の挿込部４１ａが形成されている。また、駆動軸４１には、付勢部材５５が嵌合する嵌合周溝４１ｂが形成されており、後述するように、この嵌合周溝４１ｂに付勢部材５５が嵌め込まれる。スプール３０に形成された受け部３３の内径は、駆動軸４１に形成された挿込部４１ａの外径よりも若干大径に形成されている。このようにすることにより、受け部３３に対して挿込部４１ａがすきま嵌め状態（スプール３０がフローティング状態）となって、スプール３０の径方向への移動と軸方向の相対傾斜が許容されるため、駆動機構４０の取付誤差をスムーズに吸収することができる。

この駆動機構４０として、電動アクチュエータ（以下において、駆動機構４０と同じ符号を付する。）が採用されている。この電動アクチュエータ４０は、電動モータ４２と、電動モータ４２の回転力を直線運動に変換する運動変換機構４６とを備えている。

電動モータ４２は、モータケース４３と、その内部に収容されたモータ本体４４とからなる。モータ本体４４のモータ軸４４ａは、モータケース４３の端板４３ａを貫通して、そのモータケース４３の端部に接続された後述するナットケース４８内に臨んでいる。

運動変換機構４６は、ボールねじ４７と、そのボールねじ４７を覆うナットケース４８からなる。ボールねじ４７は、外周にねじ溝が形成された、ねじ軸４７ａと、そのねじ軸４７ａの外側に設けられたナット４７ｂと、そのナット４７ｂの内周に形成されたねじ溝とねじ軸４７ａのねじ溝間に組み込まれたボール４７ｃとからなる。このねじ軸４７ａは、駆動機構４０の駆動軸４１として機能する。ナット４７ｂは、閉塞端を有する筒状のナットホルダ４９の開口端部内に嵌合されて、そのナットホルダ４９と一体回転可能となっている。このナットホルダ４９は、モータ本体４４のモータ軸４４ａに接続されて、電動モータ４２を駆動することにより回転駆動される。

ナットケース４８の両端部内には転がり軸受５０、５０が組み込まれており、ナット４７ｂおよびナットホルダ４９は、この転がり軸受５０、５０によって回転自在に支持されている。

付勢部材５５は、駆動機構４０の駆動軸４１（ねじ軸４７ａ）をスプール３０に向けて付勢する役目を有している。この付勢部材５５は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、軸方向に対する側面視で弓状をなし、円環状部材の周方向の一部に切欠き部を有する弓Ｅ形止め輪である。この付勢部材５５は、スプール３０に形成されたスリット３４を通して、駆動軸４１に形成された嵌合周溝４１ｂに嵌め込まれる。この付勢部材５５の嵌め込み状態において、駆動軸４１はスプール３０に向けて付勢され、この駆動軸４１とスプール３０との間の軸方向のガタつきが防止される。

この付勢部材５５には、スプール３０に作用する慣性力と、駆動機構４０の駆動力の合力の大きさよりも大きい最大付勢力（この付勢部材５５のセット時のばね荷重）を有するものが採用されている。スプール３０には、エンジンや車両走行時の路面からの振動に起因する慣性力が作用するとともに、駆動機構４０による引き込みの駆動力が作用する。この慣性力や駆動力の合力が付勢部材５５の付勢力よりも大きいと、付勢部材５５が縮んで、スプール３０の軸方向の位置制御が低下することがある。そこで、この付勢部材５５の最大付勢力を、慣性力と駆動力の合力よりも大きくすることにより、車両の走行中に付勢部材５５が縮んで、スプール３０の軸方向の位置制御が低下するのを確実に防止することができる。

傾斜機構６０は、駆動軸４１に対しスプール３０を軸方向に傾斜させる機能を有する。この傾斜機構６０は、図５、および、図６（ａ）に示すように、スプール３０の駆動軸４１に臨む端部（受け部３３の底部）に形成された平面６１と、駆動軸４１のスプール３０に臨む端部に形成された凸状球面部６２とによって構成される。駆動機構４０に取付誤差、すなわち、バルブスリーブ２０に対する軸方向への傾斜があるときは、図６（ｂ）に示すように、スプール３０の端部に形成された平面６１上を、駆動軸４１の端部に形成された凸状球面部６２が摺動しつつ回転して、スプール３０と駆動軸４１との間の軸方向の相対角度が変化する。これにより、バルブスリーブ２０とスプール３０との相対傾斜が補正される。

このように、バルブスリーブ２０とスプール３０との間の相対傾斜を補正することにより、バルブスリーブ２０とスプール３０の同軸が確保される。これにより、バルブスリーブ２０とスプール３０との間のフリクションを大幅に低減して、スプール３０をスムーズに軸方向に駆動することができ、駆動機構４０の小型化を図ることができる。

また、駆動軸４１が、スプール３０に対してすきま嵌めとされた構成としたので、駆動軸４１に対して、スプール３０の径方向の移動と相対傾斜が許容される。このため、駆動機構４０の取付誤差を一層スムーズに吸収することができる。

上記の実施形態においては、スプール３０の端部を平面６１とする一方で、駆動軸４１の端部に凸状球面部６２を形成したが、これとは逆に、スプール３０の端部に凸状球面部６２を形成する一方で、駆動軸４１の端部を平面６１としたり、いずれの端部にも凸状球面部６２を形成する構成としたりすることもできる。

変速装置本体７０は、駆動プーリ７１と、従動プーリ７２と、両プーリ７１、７２に亘って架けられるＶベルト７３とを備えている。駆動プーリ７１は、フィックスプーリ７１ａとスライドプーリ７１ｂからなる。駆動プーリ７１には、スライドプーリ７１ｂをフィックスプーリ７１ａに接近または離間させるための作動油が供給されるシリンダ７４が併設されている。このシリンダ７４は、第二油路２４ｂによって油圧制御装置１０の出力ポート２３ｂに接続されている。

図７（ａ）に示すように、スプール３０に形成された通油路３２が、第一周溝２２ａおよび第二周溝２２ｂを跨ぐ加圧位置とした上で、油圧ポンプ２５を駆動して、油圧制御装置１０の入力ポート２３ａに接続された第一油路２４ａ、および、出力ポート２３ｂに接続された第二油路２４ｂを経由して、図１に示したシリンダ７４に作動油を送り込むことによって、スライドプーリ７１ｂをフィックスプーリ７１ａに接近させることができる。この接近に伴って駆動プーリ７１へのＶベルト７３の巻き径が大きくなり、低速ギアから高速ギアへの切り替えを行うことができる。

そして、スライドプーリ７１ｂがフィックスプーリ７１ａに対して所定位置まで接近したら、図７（ｂ）に示すように、通油路３２が第二周溝２２ｂのみを跨ぐ中立位置とすることによって、シリンダ７４への作動油の送り込みを遮断して、前記所定位置を維持することができる。

その一方で、図７（ｃ）に示すように、スプール３０に形成された通油路３２が、第二周溝２２ｂおよび第三周溝２２ｃを跨ぐ減圧位置とし、シリンダ７４から出力ポート２３ｂに接続された第二油路２４ｂを経由してドレインポート２３ｃに作動油を送り出すことによって、スライドプーリ７１ｂをフィックスプーリ７１ａから離間させることができる。この離間に伴って駆動プーリ７１へのＶベルト７３の巻き径が小さくなり、高速ギアから低速ギアへの切り替えを行うことができる。

上記の傾斜機構６０は、図８に示すように、スプール３０の駆動軸４１に臨む端部（受け部３３の底部）と、駆動軸４１のスプール３０に臨む端部との間に球体６３を介在させた構成とすることもできる。このようにすることにより、上記において説明した傾斜機構６０と同様に、バルブスリーブ２０とスプール３０との間の相対傾斜を補正して、バルブスリーブ２０とスプール３０の同軸を確保することができる。これにより、バルブスリーブ２０とスプール３０との間のフリクションを大幅に低減して、スプール３０をスムーズに駆動することができ、駆動機構４０の小型化を図ることができる。

スプール３０の端部、および、駆動軸４１の端部には、球体６３が着座する凹部６４（６４ａ、６４ｂ）が形成されている。この凹部６４を形成することにより、球体６３を安定的に保持することができ、スプール３０と駆動軸４１を一層安定的に相対傾斜することができる。なお、図８に示した構成においては、スプール３０の端部、および、駆動軸４１の端部の両方に凹部６４を形成した構成を示したが、いずれか一方にのみ凹部６４を形成した構成とすることもできる。

この球体６３として、焼入れ処理（所謂、「ずぶ焼き」）を施した鋼球を採用するのが好ましい。焼入れ処理を施すことにより、鋼球の所定の硬度が確保されて、押圧力が作用したときの変形が防止される。このため、駆動機構４０に取付誤差があるときに、その取付誤差の大きさに対応して駆動軸４１に対しスプール３０を正確に所定の角度だけ傾斜させることができる。

上記の実施形態に係る油圧制御装置１０はあくまでも例示に過ぎず、スプール３０を駆動機構４０によってスムーズに軸方向に駆動する、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成部材の形状や配置を適宜変更することもできる。

２０ バルブスリーブ
２１ スプール挿入孔
２３ａ 入力ポート
２３ｂ 出力ポート
２３ｃ ドレインポート
３０ スプール
４０ 駆動機構（電動アクチュエータ）
４１ 駆動軸
５５ 付勢部材
６０ 傾斜機構
６２ 凸状球面部
６３ 球体
６４（６４ａ、６４ｂ） 凹部

Claims (7)

1. スプール挿入孔（２１）が内部に形成され、このスプール挿入孔（２１）に連通する入力ポート（２３ａ）、出力ポート（２３ｂ）、および、ドレインポート（２３ｃ）が設けられたバルブスリーブ（２０）と、
   前記スプール挿入孔（２１）に軸方向にスライド自在に挿入され、この軸方向の移動によって、前記各ポート（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）間の連通と遮断を行うスプール（３０）と、
   前記スプール（３０）を軸方向の両方向に駆動する駆動機構（４０）と、
   前記駆動機構（４０）の駆動軸（４１）を前記スプール（３０）に向けて付勢する付勢部材（５５）と、
   前記駆動軸（４１）に対し前記スプール（３０）を軸方向に傾斜させることが可能な傾斜機構（６０）と、
   を備えた油圧制御装置。
2. 前記駆動軸（４１）が、前記スプール（３０）に対し径方向に隙間を有する、すきま嵌めとされている請求項１に記載の油圧制御装置。
3. 前記傾斜機構（６０）が、前記スプール（３０）の前記駆動軸（４１）に臨む端部、または、前記駆動軸（４１）の前記スプール（３０）に臨む端部の少なくとも一方に形成された凸状球面部（６２）を有する請求項１または２に記載の油圧制御装置。
4. 前記傾斜機構（６０）が、前記スプール（３０）の前記駆動軸（４１）に臨む端部と、前記駆動軸（４１）の前記スプール（３０）に臨む端部との間に介在して設けられた球体（６３）を有する請求項１または２に記載の油圧制御装置。
5. 前記スプール（３０）または前記駆動軸（４１）の少なくとも一方に、前記球体（６３）が着座する凹部（６４）が形成された請求項４に記載の油圧制御装置。
6. 前記付勢部材（５５）が、前記スプール（３０）に作用する慣性力と、前記駆動機構（４０）の駆動力の合力の大きさよりも大きい最大付勢力を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の油圧制御装置。
7. 前記付勢部材（５５）が、軸方向に対する側面視において弓状をなす円環状部材であって、この円環状部材の周方向の一部に切欠き部を有する止め輪である請求項１から６のいずれか１項に記載の油圧制御装置。

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