| 【発明の名称】 |
パイロット式圧力制御弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】宇野 春彦
【氏名】安藤 元良
【氏名】酢谷 譲
【氏名】鈴木 文規
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| 【要約】 |
【課題】パイロット式圧力制御弁の制御圧領域（ダイナミックレンジ）を拡大する。
【解決手段】背圧受圧部１５３の面積Ｓｏを制御受圧部１４２の面積Ｓｐより小さくすることにより（Ｓｏ＜Ｓｐ）とする。これにより、Ｐｏ＝（Ｓｐ／Ｓｏ）×Ｐｐ−Ｆｓ／Ｓｏから明らかなように、制御弁の制御圧領域の拡大を図ることができる。なお、Ｐｏは制御圧（流出ポート１１２の圧力）を示し、Ｓｐは制御受圧部１４２の面積を示し、Ｐｐはパイロット制御室１４１内の圧力を示し、Ｓｏは背圧受圧部１５３の面積を示し、Ｆｓはコイルバネ１５１の弾性力を示す。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ポンプ（２００）から吐出される高圧の流体圧力を調圧制御するパイロット式圧力制御弁であって、前記ポンプ（２００）の吐出側に接続される流入ポート（１１１）、および調圧された流体が流出する流出ポート（１１２）が形成されたハウジング（１１０）と、前記ハウジング（１１０）内にて変位可能に配設され、前記流入ポート（１１１）から前記流出ポート（１１２）間の圧力損失を変化させる弁体（１２０）と、前記流入ポート（１１１）側の圧力を調圧し、その調圧したパイロット圧力（Ｐｐ）を前記弁体（１２０）の一方側に作用させるパイロット圧力制御機構（１４０）と、前記パイロット圧力（Ｐｐ）に対抗する弾性力を前記弁体（１２０）の他方側に作用させるバネ手段（１５１）とを備え、前記弁体（１２０）の他方側には、前記流出ポート（１１２）側の圧力が作用する第１受圧部（１５３）が形成されており、さらに、前記第１受圧部（１５３）の面積は、前記パイロット圧力（Ｐｐ）が作用する第２受圧部（１４２）の面積より小さいことを特徴とするパイロット式圧力制御弁。
【請求項２】 前記ハウジング（１１０）は略円筒状に形成され、前記弁体（１２０）は、前記ハウジング（１１０）内にて、その長手方向に延びるように摺動可能に配設され、さらに、前記パイロット圧力制御機構（１４０）は、前記ハウジングの長手方向一端側にて前記ハウジング（１１０）内に配設され、かつ、前記流入ポート（１１１）側の圧力は、前記弁体（１２０）内を経由して前記パイロット圧力制御機構（１４０）に導かれることを特徴とする請求項１に記載のパイロット式圧力制御弁。
【請求項３】 前記パイロット圧力制御機構（１４０）は、前記流入ポート（１１１）側の流体を前記第２受圧部（１４２）に導く場合と、前記流入ポート（１１１）側の流体を低圧側に接続されたドレンポート（１４５）に導く場合とを所定時間毎に切り換えるとともに、その所定時間を変化させることにより前記パイロット圧力（Ｐｐ）を調整しており、さらに、前記ドレンポート（１４５）は、上方側に向けて開口していることを特徴とする請求項１または２に記載のパイロット式圧力制御弁。
【請求項４】 前記ハウジング（１１０）の長手方向一端側は、略円筒状のステータ（１３０）内に圧入されており、さらに、前記ハウジング（１１０）と前記ステータ（１３０）との間に、前記流入ポート（１１１）から前記パイロット圧力制御機構（１４０）に至る流体通路（１３１）の一部が構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のパイロット式圧力制御弁。
【請求項５】 前記パイロット圧力制御機構（１４０）を駆動する電磁アクチュエータ（１６０）を有しており、前記電磁アクチュエータ（１６０）は、磁路を構成する固定鉄心（１６４）と、電磁力により前記固定鉄心（１６４）に吸引される可動鉄心（１６５）と、前記両鉄心（１６４、１６５）間に配設され、前記可動鉄心（１６５）が前記固定鉄心（１６４）に吸引されたときに、前記両鉄心（１６４、１６５）が直接に接触することを防止する非磁性材料製のプレート（１６７）とを有して構成され、さらに、前記プレート（１６７）と前記固定鉄心（１６４）との接触面積は、前記固定鉄心（１６４）のうち前記可動鉄心（１６５）と対向する面（１６４ａ）の面積の４０〜７０％であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のパイロット式圧力制御弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パイロット圧力により弁体を作動させるパイロット式圧力制御弁に関するもので、車両のオートマチックトランスミッション（ＡＴ）の油圧制御に用いて有効である。
【０００２】
【従来の技術】パイロット式圧力制御弁（以下、制御弁と略す。）は、例えば特開平３−１９９７９０号公報に記載のごとく、スプール（弁体）に作用させるパイロット圧力を調圧することによりスプールを可動させて流体圧（油圧）を制御するものである。
【０００３】具体的には、流入ポート側の圧力（ポンプの吐出圧）を調圧し、この調圧されたパイロット圧力をスプールの一端側に作用させるとともに、他端側にスプールにて調圧した流出ポート側の圧力およびバネの弾性力を作用させるものである。したがって、上記公報に記載の制御弁では、パイロット圧力Ｐｐによる力Ｆｐ（＝Ｐｐ×Ｓｐ、Ｓｐ：パイロット圧力Ｐｐの受圧面積）と、バネの弾性力Ｆｓおよび流出ポート側の圧力Ｐｏによる力Ｆｏ（＝Ｆｓ＋Ｐｏ×Ｓｏ、Ｓｏ：圧力Ｐｏの受圧面積）の和とのバランスによりスプールが可動するので、流出ポート側の圧力Ｐｏは、数式１に示すようになる。
【０００４】
【数１】Ｐｏ＝（Ｓｐ／Ｓｏ）×Ｐｐ−Ｆｓ／Ｓｏ【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記載の制御弁では、パイロット圧力Ｐｐの受圧面積Ｓｐと流出ポート側の圧力Ｐｏの受圧面積Ｓｏとが略等しいため、圧力Ｐｏは数式２に示すようになる。
【０００６】
【数２】Ｐｏ＝Ｐｐ−Ｆｓ／Ｓｏこのため、上記公報に記載の制御弁の最大制御圧力は、ポンプの吐出圧より低くならざるを得なく、最大制御圧力を高めるにはポンプの吐出圧を上げざるを得ないので、制御弁の制御圧領域（ダイナミックレンジ）が縮小してしまう。
【０００７】そして、最大制御圧力を高めるべくポンプの吐出圧を上げた場合には、その上げた吐出圧に対応するポンプの仕事量が増大するので、車両（エンジン）の燃費が悪化するという問題が発生する。本発明は、上記点に鑑み、制御弁の制御圧領域（ダイナミックレンジ）を拡大することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜５に記載の発明では、流出ポート（１１２）側の圧力が作用する第１受圧部（１５３）の面積は、パイロット圧力（Ｐｐ）が作用する第２受圧部（１４２）の面積より小さいことを特徴とする。
【０００９】これにより、数式１又は後述する数式３から明らかなように、制御弁の制御圧領域（ダイナミックレンジ）を拡大することができる。したがって、制御弁の製造コスト上昇を招くことなく、制御弁の制御圧領域の拡大を図ることができる。請求項２に記載の発明では、パイロット圧力制御機構（１４０）は、ハウジングの長手方向一端側にてハウジング（１１０）内に配設され、かつ、流入ポート（１１１）側の圧力は、弁体（１２０）内を経由してパイロット圧力制御機構（１４０）に導かれること特徴とする。
【００１０】これにより、制御弁の長手方向寸法の小型化を図ることができる。また、制御弁の長手方向寸法の小型化を図ることができるので、流入ポート（１１１）からパイロット制御機構（１４０）に流体を導く通路の通路長さを縮小できるので、制御弁を作動させるに必要な流体量および流体が流通する際の圧力損失を小さくすることができる。延いては、低温時等の流体の粘度が上昇し、流体が流通する際の圧力損失が大きくなるときの制御弁の応答性を向上させることができる。
【００１１】請求項３に記載の発明では、ドレンポート（１４５）は、上方側に向けて開口していることを特徴とする。これにより、制御弁内に、例えば空気が流入した場合であっても速やかに空気を制御弁外に排出することができる。したがって、パイロット制御機構（１４０）に流体を導く通路内を常に流体にて満たすことができるので、パイロット制御機構（１４０）が作動した時の作動音を低減することができる。
【００１２】請求項４に記載の発明では、ハウジング（１１０）とステータ（１３０）との間に、流入ポート（１１１）からパイロット圧力制御機構（１４０）に至る流体通路（１３１）の一部が構成されていることを特徴とする。これにより、特殊な穴開け加工や新たな部品点数の増加を招くことなく、パイロット圧力制御機構（１４０）に流体を導く通路を構成することができるので、制御弁の製造コスト上昇を抑制することができる。
【００１３】なお、両鉄心（１５４、１６５）間に配設されるプレート（１６７）と固定鉄心（１６４）との接触面積は、請求項５に記載に記載のごとく、固定鉄心（１６４）のうち可動鉄心（１６５）と対向する面（１６４ａ）の面積の４０〜７０％とすることが望ましい。因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は本実施形態に係るパイロット式圧力制御弁（以下、制御弁と略す。）１００の断面図であり、１１０は、ポンプ２００の吐出側（高圧側）に接続される流入ポート１１１、調圧された作動油（流体）が流出する流出ポート１１２、およびポンプ２００の吸入側（低圧側）に接続される第１ドレンポート１１３が形成されたアルミニウム製のハウジング（ベース）である。
【００１５】そして、このハウジング１１０は略円筒状に形成されており、その内部にはハウジング１１０の長手方向に延びるように摺動可能にスプール弁体（以下、弁体と略す。）１２０が配設されている。なお、このスプール１２０は、後述するように、流入ポート１１１から流出ポート１１２間の圧力損失を変化させることにより、流出ポート１１２から流出する作動油の圧力（制御圧）を調圧制御している。
【００１６】因みに、ハウジング１１０の長手方向一端側（図１の右側）は、略円筒状のステータ１３０内に圧入されており、このステータ１３０を介してハウジング１１０（制御弁１００）が車両（ＡＴのケーシング）に固定されている。また、スプール１２０内には、その長手方向に延びる第１導入通路１２１が形成されており、この第１導入通路１２１、およびハウジング１１０とステータ１３０との間に形成された第２導入通路１３１を介して導入された流入ポート１１１側の圧力（作動油）は、パイロット圧力制御機構１４０により所定圧力に調圧された後に、スプール１２０の長手方向一端側に形成されたパイロット制御室１４１に導入される。なお、以下、パイロット制御室１４１内の圧力をパイロット圧力Ｐｐと呼び、パイロット圧力が作用するスプール１２０の一端側を制御受圧部（第２受圧部）１４２と呼ぶ。
【００１７】一方、スプール１２０の長手方向他端側（図１の左側）には、パイロット圧力Ｐｐがスプール１２０に及ぼす力（以下、この力をパイロット力Ｆｐと呼ぶ。）に対抗する弾性力をスプール１２０の他端側に作用させるコイルバネ（バネ手段）１５１、および制御圧（流出ポート１１２側の圧力）が導かれるとともにパイロット力Ｆｐに対抗する力（圧力）をスプール１２０の他端側に作用させる背室１５２が形成されている。
【００１８】なお、背室１５２内の圧力は制御圧Ｐｏと等しいので、以下、背室１５２内の圧力を制御圧Ｐｏと呼び、制御圧Ｐｏが作用するスプール１２０の他端を背圧受圧部（第１受圧部）１５３と呼ぶ。次に、パイロット圧力制御機構１４０について説明する。１４３はハウジング１１０の長手方向一端側（図１の右側）内に圧入された状態で配設された略立方形状の制御ブロックであり、この制御ブロック１４３には、第２導入通路１３１とパイロット制御室１４１とを連通させる第１連通路１４４ａ、およびパイロット制御室１４１とポンプ２００の吸入側（低圧側）に接続される第２ドレンポート１４５と連通させる第２連通路１４４ｂが形成されている。
【００１９】そして、制御ブロック１４３内には、第１連通路１４４ａを開閉する鋼球（第１制御弁体）１４６、および第１連通路１４４ａを閉じる向きの弾性力を鋼球１４６に作用させるコイルバネ１４７が配設されている。また、１４９は第２連通路１４４ｂを開閉するとともに、第１連通路１４４ａを開く向きの力を鋼球１４６に作用させるプッシュロッド（第２制御弁体）であり、このプッシュロッド１４９は、後述する電磁アクチュエータ１６０により、スプール１２０の長手方向に往復運動させられる。
【００２０】また、１６０はパイロット圧力制御機構１４０を駆動する電磁アクチュエータであり、１６１は通電により磁界を誘起するソレノイドコイル（以下、コイルと略す。）であり、１６２はコイル１６１の巻枠をなす樹脂製のボビンである。そして、１６３ａ、１６３ｂ、１６４はコイル１６１により誘起された磁束の磁路を構成する第１、２ヨーク（継鉄）およびステータコア（固定鉄心）であり、ステータコア１６４は第１ヨーク１６３ａに精密圧入した後に溶接固定されている。１６５はステータコア１６４に発生する電磁吸引力によりステータコア１６４に吸引されるムービングコア（可動鉄心）であり、このムービングコア１６５は、ステータコア１６４から離れる向きの弾性力をコイルバネ１６６により受けている。
【００２１】ところで、両コア１６４、１６５間には、ムービングコア１６５がステータコア１６４に吸引されたときに、両コア１６４、１６５が直接に接触することを防止する非磁性材料（本実施形態ではステンレス）製のプレート１６７が配設されており、このプレート１６７は、プレート１６７とステータコア１６４との接触面積が、ステータコア１６４のうちムービングコア１６５と対向する面１６４ａの面積の４０〜７０％となるように、図２に示すように、略星型に形成されている。
【００２２】なお、図１中、１６８はムービングコア１６５に圧入固定されたプッシュロッド１４９の摺動（往復運動）を案内する非磁性体製のガイド部材であり、このガイド部材１６８は第２ヨーク１６３ｂに圧入固定されている。また、１６９はコイル１６１に電力を供給するための端子であり、この端子１６９を覆うカバーは、ボビン１６２と共に樹脂にて一体成形されている。
【００２３】次に、本実施形態の作動および特徴を述べる。本実施形態に係る制御弁１００では、パイロット圧力制御機構１４０は、流入ポート１１１側の作動油をパイロット制御室１４１に導く場合と、流入ポート１１１側の作動油を第２ドレンポート１４５側に戻す場合とを所定時間毎に切り換えるとともに、その所定時間を変化させることによりパイロット圧力を調整している。具体的には、コイル１６１への通電をデューティ制御するとともに、そのデューティ比（通電時間と非通電時間との比）を変化させるものである。
【００２４】つまり、非通電状態では、図１、３に示すように、第１連通路１４４ａは開くので、パイロット圧力Ｐｐはポンプ２００の吐出圧と略等しい圧力となる。一方、通電状態では、図４、５に示すように、第１連通路１４４ａが閉じるとともに第２連通路１５５ｂが開くので、パイロット圧力Ｐｐはポンプ２００の吸入側圧力と等しくなる。
【００２５】そして、通電状態と非通電状態とを短時間に切り換え制御（デューティ制御）すると、制御受圧部１４２は、デューティ比に略比例した圧力をパイロット圧力Ｐｐとして受ける。したがって、制御圧Ｐｏは、従来の技術の欄で述べたように、数式３となる。
【００２６】
【数３】Ｐｏ＝（Ｓｐ／Ｓｏ）×Ｐｐ−Ｆｓ／ＳｏＳｐ：制御受圧部１４２の面積Ｓｏ：背圧受圧部１５３の面積Ｆｓ：コイルバネ１５１の弾性力ここで、仮に上記公報と同様に、背圧受圧部１５３の面積Ｓｏと制御受圧部１４２の面積Ｓｐと等しくすると、前述のごとく、制御弁１００の制御圧領域（ダイナミックレンジ）が縮小する。
【００２７】そこで、本実施形態では、背圧受圧部１５３の面積Ｓｏを制御受圧部１４２の面積Ｓｐより小さくすることにより（Ｓｏ＜Ｓｐ）とすることにより、制御弁１００の制御圧領域の拡大を図っている。以上に述べたように、本実施形態では、背圧受圧部１５３の面積Ｓｏを制御受圧部１４２の面積Ｓｐより小さくするといった簡便な手段で、制御弁１００の製造コスト上昇を招くことなく、制御弁１００の制御圧領域の拡大を図ることができる。
【００２８】また、パイロット圧力制御機構１４０（制御ブロック１４３）が、ハウジングの長手方向一端側にてハウジング１１０内に配設されているので、制御弁１００の長手方向寸法の小型化を図ることができる。また、制御弁１００の長手方向寸法の小型化を図ることができるので、第２導入通路１３１および第１連通路１４４ａ等のパイロット制御室１４１に作動油を導く通路の通路長さを縮小できるので、制御弁１００を作動させるに必要な作動油量および作動油が流通する際の圧力損失を小さくすることができる。延いては、低温時等の作動油の粘度が上昇し、作動油が流通する際の圧力損失が大きくなるときの、制御弁１００の応答性を向上させることができる。
【００２９】また、ハウジング１１０とステータ１３０との間に第２導入通路１３１が構成されているので、特殊な穴開け加工や新たな部品点数の増加を招くことなく、パイロット制御室１４１に作動油を導く通路を構成することができる。延いては、制御弁１００の製造コスト上昇を抑制することができる。ところで、第２ドレンポート１４５は、ポンプ２００の吸入側に接続されるので、第１連通路１４４ａや第２連通路１４４ｂ内に空気が流入する可能性がある。
【００３０】しかし、本実施形態では、図１に示すように、第２ドレンポート１４５は上方側に向けて開口しているので、例えば空気が流入した場合であっても速やかに空気を制御弁１００外に排出することができる。したがって、第１連通路１４４ａや第２連通路１４４ｂ内を常に作動油にて満たすことができるので、パイロット圧力制御機構１４０が作動した時の作動音（鋼球１４６およびプッシュロッド１４９の衝突に伴う衝突音）を低減することができる。
【００３１】なお、発明者等の試験検討によれば、プレート１６７とステータコア１６４との接触面積が、ステータコア１６４のうちムービングコア１６５と対向する面１６４ａの面積の４０〜７０％となるようにすれば、両コア１６４、１６５の耐摩耗を向上させつつ、両コア１６４、１６５の残留磁気による電磁アクチュエータ１６０の応答遅れを縮小することができるのを確認している（図６参照）。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）４月１４日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 洋二 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−３０４０３６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１１月５日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１０２９４６ |
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