JP6701757B2 - 制御用バルブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車の変速機のコントロールバルブとして使用するのに適した制御用バルブ装置に関する。

車両の自動変速機には、変速機構を制御するためのコントロールバルブが設けられている。このコントロールバルブは、制御用バルブ装置とも呼ばれ、電磁弁装置を使用して変速機構に対して所定の大きさの油圧を供給・停止することにより、変速機構を制御する。

従来技術においては、自動変速機の制御バルブ装置のハウジング（バルブボディと呼ばれる。）には、油路と連通した複数のポートと、これらポートの開度、開閉を制御するスプール弁と、このスプール弁が挿入配置されるスプール弁用の弁穴が設けられている。この弁穴の中には、スプール弁を初期位置側に付勢する。また、コイルばねが配置されている。スプール弁は、いずれかのポートに供給された油圧よってコイルばねと反対方向から押圧され、弁穴内を移動することで、各ポートの開度或いは開閉を行う。

このコイルばねは、弁穴の入り口側または奥側の壁面と弁穴内部のスプール弁の端部との間に圧縮した状態で組み込まれる。これにより、コイルばねの弾力が弁穴の壁面からスプール弁に伝達され、前記ポートに加わる油圧が解除された場合に、スプール弁はコイルばねの圧力で初期位置に復帰する。

このようなコイルばねによってスプール弁を移動させるタイプの制御バルブ装置としては、たとえば、特許文献１から３に記載のものが知られている。

特開２０１０−５１６９８０号公報 特開２０１３−１２４７３８号公報 特開２０１３−５２８２７４号公報

従来技術では、この種の制御バルブ装置において、弁穴内にコイルばねを組み込む際に、コイルばねの中心軸とスプール弁の中心軸とがずれる問題があった。特に、コイルばねの先端側中心がスプールの中心軸からずれて、コイルばねが正しい位置に収まらず、軸ずれの状態で、コイルばねがバルブボディにセットされてしまうことが生じていた。コイルばねの中心軸がスプール弁の中心軸からずれた場合、スプール弁の先端がコイルばねを噛み込んだり、中心軸からのずれに伴いスプール弁が弁穴の内壁やポートの縁に当たってしまい、スプール弁のスムーズな動きが阻害されてしまう不都合があった。

このような問題を避けるためには、作業員が組み付け作業時に時間をかけてコイルばねと弁穴の軸合わせを行う必要があり、組み付け時の作業性が悪かった。

本発明は、スプール弁及び弁穴に対するスプリングの同軸性が維持され、組み付け作業性及び動作の安定性を向上させた制御用バルブ装置を提供することを目的とする。

本発明の制御用バルブ装置は、次のような構成を有することを特徴とする。
（１）バルブボディ。
（２）前記バルブボディ内に挿入され、中心軸を有する円柱状スプール弁。
（３）前記バルブボディ内に収容され、前記スプール弁を軸方向に付勢するコイルばね。
（４）前記バルブボディは、内面が円筒状であって、軸方向一端側を閉鎖して前記コイルばねの軸方向一端が当接する壁面を有した弁穴と、前記弁穴と前記バルブボディの外部とに連通する複数のポートとを有する。
（５）前記壁部は、軸方向一端において、前記コイルばねの軸方向一端と対向する第１のばね受け部を有する。
（６）前記スプール弁は、前記弁穴内に、軸方向に往復動可能に挿入される。
（７）前記スプール弁は、軸方向一端において前記コイルばねの軸方向他端と対向する第２のばね受け部を有する。
（８）前記第１のばね受け部は、前記コイルばねの外径よりも大きく、前記コイルばねの軸方向一端側が位置する凹所と、前記凹所の軸方向他端側に位置し、軸方向一端側の内径よりも軸方向他端側の内径が大きい傾斜面部とを有する。

本発明において、以下の構成とすると良い。
（１）前記第２のばね受け部が、前記スプール弁の軸方向一端の端面において、前記スプール弁の軸方向に窪んだ円形の凹所であり、この円形の凹所内に前記コイルばねの軸方向他端が収納され、前記第１のばね受け部に設けられた凹所が円形であり、前記第１のばね受け部に設けられた円形の凹所の中心と、前記第２のばね受け部に設けられた円形の凹所の中心と、前記スプール弁の中心軸が一致している。
（２）前記傾斜面部における傾斜方向と、前記スプール弁の軸方向とが成す角度が４５°より小さい。
（３）前記傾斜面部におけるスプール弁側の周縁部の少なくとも一部は、前記弁穴に設けられた前記ポートに臨んでいる。

本発明によれば、コイルばね及びスプール弁の組み付け作業時に、コイルばねが軸方向他端側の内径が広がった傾斜面部に案内されて、傾斜部奥の凹所に収まることで、コイルばねと弁穴及びスプール弁との正確な軸合わせを簡単に行うことができる。また、組み付け後は、コイルばねの端部が凹所に嵌まり込んで保持されることから、スプール弁の可動や制御バルブ装置全体の振動などでスプリングが不用意に移動することがなく、同軸性が確保されるため、コイルばねが弁穴内面などに当たってスプール弁のスムーズな動きが阻害されてしまう不都合がない。

第１実施形態の縦断面図。 第１実施形態におけるばね受け部の拡大断面図。 第１実施形態のばね受け部において、ばねがばね受け部の中心に位置決めされる作用を説明する拡大断面図。 第２実施形態の縦断面図。

［１．第１実施形態］
［１．１ 構成］
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態において軸とは、スプール弁２の長手方向に沿った中心軸をいい、単に周方向あるいは軸方向と言った場合は、中心軸の周方向あるいは中心軸の軸方向を示す。また、各部材における軸方向一端とはスプール弁２の軸方向の一端側の端部（図中右側の端部）を、軸方向他端とはスプール弁２の軸方向の他端側の端部（図中左側の端部）という。

本実施形態の制御バルブ装置は、全体としてブロック状をなし、その内部に複数の油路（図示せず）が蟻の巣状に穿孔されたバルブボディを有する。このバルブボディ１内には、中心軸を有する円柱状スプール弁２が設けられている。すなわち、バルブボディの内部に図中水平方向に伸びる円筒形の弁穴３が設けられ、この弁穴３内にスプール弁２が往復動可能に挿入されている。

弁穴３とバルブボディ１に設けられた油路との間には、弁穴３と油路とを連通する複数のポート４が設けられている。一方、スプール弁２の外面には、弁の全周囲にわたってループ状に複数の溝５が形成されている。各ポート４がこれらの溝５に向き合った場合にはポート４が開放され、各ポート４がスプール弁２の周面の溝５のない部分に向き合った場合には、ポート４が閉鎖される。

弁穴３は、軸方向一端が閉鎖されてコイルばね７の軸方向一端が当接する壁面８が設けられ、軸方向他端側が開口してスプール弁２及びコイルばね７の挿入部９が設けられている。弁穴３の壁面８には、軸方向一端において、コイルばね７の軸方向一端と対向する第１のばね受け部を有する。第１のばね受け部は、コイルばね７の外径よりも大きく、コイルばね７の軸方向一端側が位置する円形の凹所１２と、凹所１２の軸方向他端側に位置し、軸方向一端側の内径よりも軸方向他端側の内径が大きいすり鉢状に広がった傾斜面部１１とを有する。

スプール弁２の軸方向一端には、コイルばね７の軸方向他端と対向する第２のばね受け部を有する。第２のばね受け部は、スプール弁２の軸方向一端の端面において、スプール弁２の軸方向に窪んだ円形の凹所１３であり、この円形の凹所１３内にコイルばね７の軸方向他端が収納される。第１のばね受け部に設けられた円形の凹所１２の中心と、第２のばね受け部に設けられた円形の凹所１３の中心と、スプール弁２の中心軸が一致している。

傾斜面部１１における傾斜方向と、スプール弁２の軸方向とが成す角度、言い換えれば、傾斜面部１１におけるスプール軸方向となす最大傾斜線との角度が３０°になっている。傾斜面部１１におけるスプール弁２側の周縁部の少なくとも一部は、弁穴３に設けられたポート４の１つ、具体的には、壁部が隣接するポート４部分の凹んだ油路１４に臨んでいる。

スプール弁２の軸方向他端部の外周には、スプール弁２の外径が細くなった細径部１５が設けられ、この細径部１５にスリーブ１６がはめ込まれている。スリーブ１６の外径は、スプール弁２の外径よりも大きく、それに対応して、弁穴３におけるスプール弁２をはめ込んだ部分の内径も弁穴３の他の部分、すなわち、スプール弁２をはめ込む部分よりも大きい。そのため、弁穴３の内周面におけるスリーブ１６の軸方向一端に対応する位置には、スリーブ１６の端面と係合する段差部１７が設けられ、この段差部１７によってスリーブ１６の軸方向一端側への移動が阻止される。

スプール弁２の軸方向他端とスリーブ１６の軸方向他端は面位置になっており、挿入穴のスプール弁２の軸方向他端の外側に嵌め込まれた栓１８によって塞がれている。栓１８には抜け止め板１９が差し込まれ、この抜け止め板１９によって栓１８の軸方向の移動が阻止される。

［１．２ 作用］
上記のような構成を有する第１実施形態の作用は、以下のとおりである。
スプール弁２をバルブボディ１の弁穴３に組み付けるには、まず、スプール弁２の軸方向他端の細径部１５にスリーブ１６を差し込み、次いで、軸方向一端の凹所１３にコイルばね７の軸方向他端を嵌め込む。

この状態で、コイルばね７を先にして、コイルばね７の先端が弁穴３の奥の壁面８に達するまで、スプール弁２を挿入部９から弁穴３内に差し込む。コイルばね７の先端が壁面８に達すると、コイルばね７の先端が第１のばね受け部に設けられた傾斜面部１１に当たる。図３に示すように、傾斜面部１１はコイルばね７側が広がったすり鉢状をしているので、スプール弁２を弁穴３に押し込むに連れて、コイルばね７の先端は傾斜面部１１に案内され、傾斜面部１１の底に位置する小径の凹所１２に向かって移動し、その内部にはめ込まれる。

この際、コイルばね７の中心軸Ｃ２が凹所１２の中心Ｃ１からずれていても、傾斜面部１１の入り口側、すなわち軸方向他端側の径はコイルばね７の外径よりも大きいため、コイルばね７は傾斜面に沿って案内されながら凹所１２に移動するので、最終的には凹所１２内に確実に位置決めされ、コイルばね７の中心軸Ｃ２と、凹所１２の中心Ｃ１及びスプール弁２の中心軸が一致する。

スプール弁２の軸方向他端が挿入部９の内に入り込んだ後は、スプール弁２の後から挿入部９内に栓１８を差し込む。スプール弁２が弁穴３の奥にまで達した状態、すなわち、スリーブ１６の軸方向一端が弁穴３の段差部１７に当接した状態で、栓１８に抜け止め板１９を取り付け、スプール弁２が弁穴３から抜け出ないようにする。

［１．３ 効果］
本実施形態によれば、次のような効果が発揮される。

（１）組み付け作業時に、コイルばね７がすり鉢状の傾斜面部１１に案内されて、傾斜面部１１の奥の円筒内面の凹所１２に収まるので、コイルばね７の中心軸をスプール弁２の中心軸と一致させることができる。その結果、コイルばね７の組み付け不良により、コイルばね７が弁穴３の内面やポート４の縁に接触したり、引っ掛かることがなく、スプール弁２のスムーズな動きが確保される。

（２）傾斜面部１１によってコイルばね７の先端を案内するので、コイルばね７をはめ込む凹所１２の内径をコイルばね７の外径がぴったりと収まるような小径のものとすることができ、凹所１２内面とコイルばね７と外周との隙間を小さくすることができる。そのため、コイルばね７の位置決めが正確に行うことが可能になる。また、凹所１２とコイルばね７の隙間が小さいため、両者の嵌め合いも確実になり、稼働時におけるスプール弁２の移動動作や制御バルブ装置全体の振動などでコイルばね７に力が加わっても、コイルばね７の中心軸が中心から外れることがない。

（３）部品輸送時など、何らかの衝撃などでコイルばね７が伸縮し、凹所１２から外れたとしても、傾斜面部１１で案内され、元の凹所１２に戻ることができ、コイルばね７はスプール弁２の中心軸に調芯される。

（４）すり鉢状の傾斜面部１１の角度が３０°と小さいので、コイルばね７が傾斜面部１１に引っかかることがなく、円滑に凹所１２に案内されるので、組み付け作業も容易である。この場合、傾斜面部１１の角度が４５°よりも大きいと、コイルばね７の端部が傾斜面部１１に引っかかることもあり、好ましくない。

（５）スプール弁２の軸方向一端に凹所１３を設けて、コイルばね７の軸方向他端をはめ込むようにしたので、凹所１３に装着したコイルばね７がスプール弁２の端部からはずれることがなく、組み付け作業が簡単である。

（６）傾斜面部１１におけるスプール弁２側の周縁部が、弁穴３に設けられたポート４に臨んでいるので、凹所１２に加工時のコンタミなどが存在していても、ポート４から吐き出すことで洗浄可能である。

［２．第２実施形態］
第２実施形態を図４に従って説明する。本実施形態は、スプール弁２の軸方向一端に設ける第２のばね受け部の構成を変えたものであり、他の部分の構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態では、スプール弁２の軸方向一端にコイルばね７の内径よりも細い突出部２０が設けられ、この突出部２０がコイルばね７の内側に挿入されることで、コイルばね７の軸方向他端を保持する第２のばね受け部となっている。このような構成の第２のばね受け部を有する本実施の形態においても、第１実施形態と同様な作用効果が期待できる。また、第２のばね受け部を凹所１３とする第１実施形態に比較して、穴明け加工が不要となるのでスプール弁２の切削加工が容易になる利点もある。

［３．他の実施形態］
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではない。以上の実施形態は例として提示したものであって、その他の様々な形態で実施されることが可能である。発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲、要旨、その均等の範囲に含まれる。以下、その一例を示す。

（１）凹所１２の形状は円形に限るものではなく、コイルばね７の中心軸への位置決めが可能であれば、四角形など他の形状でもよい。

（２）図示の実施形態では第１のばね受け部を弁穴３の壁面８としたが、栓１８のスプール弁２側の壁面８に設けることもできる。この場合、コイルばね７はスプール弁２と栓１８との間に圧縮して組み付けられ、スプール弁２をセントは反対方向に付勢する。

（３）傾斜面部１１における傾斜方向とスプール弁２の軸方向とが成す角度が４５°より大きいものも、請求項１に包含される。

（４）コンタミの混入を考慮しない場合は、傾斜面部１１におけるスプール弁２側の周縁部を弁穴３に設けられたポート４に臨ませる必要はない。

１…バルブボディ、２…スプール弁、３…弁穴、４…ポート、５…溝、７…コイルばね、８…壁面、９…挿入部、１１…傾斜面部、１２…凹所、１３…凹所、１４…油路、１５…細径部、１６…スリーブ、１７…段差部、１８…栓、１９…抜け止め板、２０…突出部。

Claims (4)

1. バルブボディと、
   前記バルブボディ内に挿入され、中心軸を有する円柱状スプール弁と、
   前記バルブボディ内に収容され、前記スプール弁を軸方向に付勢するコイルばねと、
   を備え、
   前記バルブボディは、内面が円筒状であって、軸方向一端側を閉鎖して前記コイルばねの軸方向一端が当接する壁面を有した弁穴と、前記弁穴と前記バルブボディの外部とに連通する複数のポートとを有し、
   前記壁面は、軸方向一端において、前記コイルばねの軸方向一端と対向する第１のばね受け部を有し、
   前記スプール弁は、前記弁穴内に軸方向に往復動可能に挿入され、
   前記スプール弁は、軸方向一端において前記コイルばねの軸方向他端と対向する第２の
   ばね受け部を有し、
   前記第１のばね受け部は、前記コイルばねの外径よりも大きく、前記コイルばねの軸方向一端側が位置する凹所と、前記凹所の軸方向他端側に位置し、軸方向一端側の内径よりも軸方向他端側の内径が大きい傾斜面部とを有する、
   制御用バルブ装置。
2. 前記第２のばね受け部が、前記スプール弁の軸方向一端の端面において、前記スプール弁の軸方向に窪んだ円形の凹所であり、
   この円形の凹所内に前記コイルばねの軸方向他端が収納され、
   前記第１のばね受け部に設けられた凹所が円形であり、
   前記第１のばね受け部に設けられた円形の凹所の中心と、前記第２のばね受け部に設けられた円形の凹所の中心と、前記スプール弁の中心軸が一致している請求項１に記載の制御用バルブ装置。
3. 前記傾斜面部における傾斜方向と、前記スプール弁の軸方向とが成す角度が４５°より小さい請求項１または請求項２に記載の制御用バルブ装置。
4. 前記傾斜面部におけるスプール弁側の周縁部の少なくとも一部は、前記弁穴に設けられた前記ポートに臨んでいる請求項１から請求項３のいずれかに記載の制御用バルブ装置。
   

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