JPH11287341A

JPH11287341A - リリーフ弁

Info

Publication number: JPH11287341A
Application number: JP10186898A
Authority: JP
Inventors: Eiji Inoue; 英司井上
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は，作動油が通過する二つの弁開部
を通過する際に働くそれぞれの油圧力を相殺させること
により，ライン圧力の変動を防止することができるリリ
ーフ弁を提供する。【解決手段】オイルポンプの吐出ラインに接続するリ
リーフ弁４０の入口ポートＰに常に連通する第１室であ
るＢ１室は，第１弁開部４８Ａを通じて第１出口ポート
Ｒ１と連通可能である。また，入口ポートＰは，第２弁
開部４８Ｂを通じて第２室としてのＢ２室に連通可能で
ある。作動油が弁開部４８Ａと弁開部４８Ｂとを通過す
る際に，Ｂ１室，Ｂ２室での圧力の不均衡によってスプ
ール４４に生じる力Ｆ１，Ｆ２は，互いに相殺する方向
に作用する。したがって，リリーフ弁４０のライン圧Ｐ
Ｌを安定化させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，オイルポンプの
吐出回路等における油圧ラインに一定のライン圧を得る
ためのリリーフ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，特に車両においては，図４に示す
ような油圧システムが用いられている。この油圧システ
ムにおいては，オイルポンプ３０は，エンジンによって
駆動されるポンプであって，リザーバ３１からオイルを
汲み出してメインラインとしての油圧ライン３２にオイ
ルを供給する。オイルポンプ３０によって供給されたオ
イルは，油圧ライン３２から分岐する各ラインを通じて
車両に搭載される各機器に供給される。図示の油圧シス
テムでは，油圧ライン３２に供給されたオイルは，ライ
ン３２ｄを通じてトルクコンバータパイロット弁３３に
供給される。トルクコンバータパイロット弁３３は，出
口側圧力をスプールの変位にフィードバックするスプー
ル弁であり，油圧ライン３２のライン圧から一定の出口
側圧力を得て，一定圧のオイルをロックアップ制御弁３
４を通じてトルクコンバータ３５に供給し，トルクコン
バータ３５の直結制御を行う。ロックアップ制御弁３４
に供給されたオイルは，冷却・潤滑系回路３６にも用い
られる。油圧ライン３２は，また，ライン３２ｂを通じ
てマニュアルバルブ３７に接続されており，マニュアル
バルブ３７を操作することによって，油圧アクチュエー
タ３８又は３９に選択的に供給される。油圧ライン３２
は，更に，ライン３２ａを通じてトロイダル型無段変速
機（詳細は後述する）のトラニオン９を駆動するための
変速用油圧アクチュエータ１２にも接続されている。こ
のように，オイルポンプ３０は，自動車用自動変速機
（トロイダル型無段変速機）の油圧源として用いられて
いる。

【０００３】オイルポンプ３０が吐出した作動油は，油
圧ライン５０を通じて，パイロット弁５１に供給される
と共に，車両の潤滑を要する各機器５２にも潤滑油とし
て供給され，過大な圧力は逆止弁５３を通じてリザーバ
３１に解放される。パイロット弁５１は，自己吐出圧を
スプールの変位にフィードバックしているスプール弁で
あり，変動が大きいオイルポンプ３０の吐出圧を一旦，
ばねによって設定された一定の圧力Ｐｐにまで降下さ
せ，その一定の圧力Ｐｐを定圧ライン５４を通じて各ソ
レノイド弁２３Ａ〜２３Ｄに供給している。各ソレノイ
ド弁２３Ａ〜２３Ｄは，定圧ライン５４のパイロット圧
を，コントローラ２４からの制御信号に応じて作動され
るソレノイドによって出力圧力を０から圧力Ｐｐまでの
任意の制御圧力に変換する。そのようにして得られた任
意のパイロット圧力は，トルクコンバータ３５用のロッ
クアップ制御弁３４，油圧アクチュエータ３８，３９用
のマニュアルバルブ３７，及びトロイダル型無段変速機
の変速比制御弁であるスプール弁１８の制御のために用
いられている。

【０００４】上記の従来の油圧システムでは，オイルポ
ンプ３０は，エンジンのクランク軸と直結，又は歯車を
介して機械的に連結されているので，その回転数はエン
ジン回転数と同一又は比例しており，エンジンの運転状
態に応じて大きく変動して，必ずしも一定ではない。ま
た，一部には可変容量式のベーンポンプが採用されてい
る例もあるが，可変容量式のベーンポンプよりも部品点
数が少なく，且つコストやメンテナンス等の観点からも
有利な固定容量式のギヤポンプやトロコイドポンプが，
広く利用されている。しかしながら，固定容量式のポン
プの吐出流量は，エンジンのアイドル運転状態から最高
回転状態まで，比率にして６〜１０程度も変化する。そ
こで，固定容量式のポンプの吐出流量の一部を逃す又は
循環させるように油圧回路を構成することによって，出
力変動を抑制するように工夫されている。一方，アクチ
ュエータ等のオイルポンプ３０が供給した作動油を使用
する側も，車両に搭載した機器の使用状態に応じて大き
く変化する。したがって，そのままでは，油圧ライン３
２のライン圧ＰＬは大きく変動してしまう。

【０００５】吐出量がエンジン等の運転状態に応じて大
きく変動するオイルポンプ３０を用い且つ油圧ライン３
２を通るオイルの消費量も大きく変動する油圧システム
においては，オイルポンプ３０のオイル吐出量の一部を
リザーバ３１に逃すため，油圧ライン３２から分岐した
ライン３２ｃに，圧力制御弁としてのリリーフ弁４０が
接続されている。リリーフ弁４０にはソレノイド弁２３
Ｃに入力される制御信号によって制御された油圧が制御
圧ライン５９ｃを通じて供給されるので，リリーフ弁４
０は，油圧ライン３２のライン圧ＰＬの最大圧力がその
制御油圧に対応した値となるように制御される。

【０００６】従来のライン圧リリーフ弁４０の一例が図
２に示されている。図２に示すライン圧リリーフ弁４０
Ａは，弁ケース４１に大径穴４２と小径穴４３が形成さ
れており，大径穴４２にはスプール４４Ａの大径部４５
ａ，４５ｂが摺動可能に嵌合し，小径穴４３にはスプー
ル４４Ａの小径部４５ｃが摺動可能に嵌合している。図
２で大径部４５ａの左側にはＡ室が，大径部４５ｂの右
側にはＣ室が，また，両大径部４５ａ，４５ｂ間にはＤ
室が形成されている。Ａ室は制御ポートＦを通じてパイ
ロット制御圧ライン５９ｃに接続しており，Ａ室にはソ
レノイド弁２３Ｃによって制御されたパイロット制御圧
Ｐｍｆが作用している。即ち，スプール４４Ａの第１端
部にはＡ室室内のパイロット制御圧Ｐｍｆを受圧すると
共にスプール４４Ａにばね力を付与するため設定ばね４
９が係合する第１受圧面４７ａが形成されている。Ｃ室
は入口ポートＰ，ライン３２ｃを通じて油圧ライン３２
に接続しており，Ｃ室にはライン圧ＰＬが作用してい
る。即ち，スプール４４Ａの第２端部には，Ｃ室内のラ
イン圧ＰＬが作用する第２受圧面４７ｃが形成されてい
る。またＤ室は，同じく入口ポートＰを通じて油圧ライ
ン３２に接続していると共に，ポートＲを通じてリザー
バ３１に接続可能である。Ｄ室を構成するスプール４４
Ａの受圧面４７ｄ，４７ｅの軸方向投影面の面積は，等
しく形成されている。

【０００７】オイルポンプ３０が吐出した作動油はＣ室
とＤ室とに流入するが，Ｄ室では，受圧面４７ｄ，４７
ｅの軸方向投影面の面積が等しいので，作動油による力
は釣り合っている。結局，Ｃ室の受圧面４７ｃに作用す
るライン圧ＰＬによって図で左方向の力Ｆｃを受ける。
一方，Ａ室の受圧面４７ａに作用するパイロット制御圧
Ｐｍｆに基づく力と設定ばね４９によるばね力とによっ
て，スプール４４Ａには，図で右方向の力Ｆａを受け
る。Ｆｃ＞Ｆａとすると，スプール４４Ａは図で左方向
に移動し，Ｄ室とポートＲとを開閉する弁開部４８ａが
開状態となる。スプール弁４４Ａが開くと，Ｄ室内の作
動油がリザーバ３１へ排出され始めてライン圧ＰＬが低
下する。ライン圧ＰＬが低下すると，左方向の力Ｆｃが
小さくなり，ＦｃがＦａに釣り合うようにライン圧ＰＬ
が決定される。このときの釣合い式（１）は，ＰＬ×Ａ
ｃ＝Ｐｍｆ×Ａａ＋Ｆｓである（ただし，Ａａ，Ａｃは
それぞれ室Ａと室Ｃ内の作動油の圧力を受けるスプール
４４Ａの受圧面４７ａ，４７ｃの面積，Ｆｓは釣合い点
におけるばね４９のばね力である）。室Ａへのパイロッ
ト制御圧Ｐｍｆの大きさを制御することにより，ライン
圧ＰＬの大きさを制御することができる。

【０００８】この場合，オイルポンプの駆動軸が高回転
で駆動される，即ち，オイルポンプ３０の吐出流量が多
いときには，その大部分はリリーフ弁４０Ａを含むドレ
ン回路を通じて排出されることになるが，この排出量が
多くなるにしたがって，上記釣合い式（１）に加えて，
式（２）による流体力Ｆｆがスプール４４Ａに作用し
て，所定のライン圧ＰＬが得られなくなる。Ｆｆ＝２Ｃｄ×π×Ｄ×χ×ＰＬｃｏｓθ （ここで，Ｃｄは流量係数（スプール弁では約０．
７），Ｄはスプール径，χは弁開部４８ａの弁開度（流
量とＰＬの関数），θは噴流角度（流量が充分大きいと
きには６９度）である。）

【０００９】上記流体力は，図２に示すリリーフ弁４０
Ａの場合，Ｄ室内の弁開部４８ａが形成される左側の壁
面に作用する圧力は，弁開部４８ａを流れる作動油の流
れによってスプール４４Ａの外周付近で低下するため，
右側壁面に作用する圧力とのバランスが崩れ，スプール
４４Ａに正味で右側に向かう力が発生する。したがっ
て，ポートＲが閉じる方向となり，Ｃ室に作用するライ
ン圧ＰＬがより高い圧力にならないと弁開部４８ａが開
弁しなくなるので，ライン圧ＰＬは，作動油の油圧力Ｆ
ｆがスプール４４Ａに作用しない場合と比較して，ライ
ン圧ＰＬは高い圧力に調圧されることになる。

【００１０】また，図２に示すリリーフ弁４０Ａの他に
図３に示すリリーフ弁４０Ｂも考えられる。リリーフ弁
４０Ｂは，基本的に，弁開部４８ｂが，入口ポートＰと
Ｅ室との間に形成される，即ち，ライン圧ＰＬの作動油
がＥ室に入る側で形成される以外は，図２に示すリリー
フ弁４０Ａと基本的に同等であり，対応する同等の機能
を有する要素及び部位には同じ符号が用いられている。
リリーフ弁４０Ｂの場合において，Ｆｃ＞Ｆａとする
と，ＦｃとＦａとが釣り合う点で，弁開部４８ｂが開
き，ライン圧ＰＬが設定ばね４９による力とパイロット
制御圧Ｐｍｆによる力とバランスするように決定され
る。Ｅ室内の左側壁面４７ｄに作用する圧力が，弁開部
４８ｂを通過する流体力によってスプール４４Ｂの外周
付近で高くなるため，右側壁面４７ｅに作用する圧力
（＝０）とのバランスが崩れ，スプール４４Ｂに正味で
図で左側に向かう力が発生する。したがって，入口ポー
トＰとＥ室との間が開く方向となり，Ｃ室に作用するラ
イン圧ＰＬがより低い圧力で弁開部４８ｂが開弁するこ
とになるので，ライン圧ＰＬは，作動油の油圧力Ｆｆが
スプール４４Ｂに作用しない場合と比較して，低い圧力
に調圧されることになる。

【００１１】なお，弁本体に形成した嵌合孔に，一次側
通路と二次側通路とを導通又は遮断するスプールを摺動
自在に嵌合させ，スプールに作用する一次側通路の圧力
がばねによる設定された力に応じた値を超えると，一次
側通路が二次側通路に導通されるように構成された圧力
制御弁は，例えば，特開平３−２１３７７８号公報に開
示されている。また，オイルポンプ吐出圧がスプールに
フィードバックするように構成し，オイルポンプ圧が上
昇するとその圧力に応答してスプールがその弁開部を開
く方向に移動し，弁開部からのオイルドレン量が増大さ
せることによりオイルポンプ圧を低下させ，また，オイ
ルポンプ圧が低下するとその圧力に応答してスプールが
その弁開部を閉じる方向に移動し，弁開部からのオイル
ドレン量が減少することによりオイルポンプ圧を上昇さ
せ，これにより，オイルポンプ圧を所定圧に調整するリ
リーフ弁において，流体力（フローフォース）による調
圧値の変動を防止しようとするものが，特開平６−９３
９７７号公報に開示されている。流体力は，スプールの
ランドの縁部と弁本体の壁部との間を流れる流量が増大
することによってフィードバック圧に対抗する方向にス
プールに働く力である。オイルポンプ吐出回路の流量が
増大するほど，流体力によってリリーフ弁の調圧値は上
昇する傾向がある。前掲の特開平６−９３９７７号公報
に開示されているリリーフ弁においては，オイルポンプ
の吸入負圧をスプールに作用させて，流体力の影響を軽
減させることを図っている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のように，ライン
圧ＰＬは，スプールのランドの縁部と弁ケースの壁部と
の間の弁開部を流れる油圧力の影響で所定の圧力に調圧
されないので，ライン圧ＰＬの圧力低下時には変速機内
部のクラッチへ供給すべき油圧が不足して滑りを生じ，
ライン圧ＰＬの圧力上昇時にはオイルポンプでの動力損
失が増大する等の問題がある。特に，トロイダル型無段
変速機のように，油圧源としてのオイルポンプから作動
油が供給される油圧アクチュエータの油圧力によってト
ラニオンの傾転軸方向の位置を制御し，それによって変
速比を制御するものにおいては，変速比制御弁を通じて
消費するオイル量が変速動作に合わせて大きく変化する
ので，リリーフ弁で排出する流量も変化させることにな
り，その結果，エンジン回転数が一定であっても，ライ
ン圧ＰＬが変動し，安定した変速比を得られないという
重大な問題がある。

【００１３】以上のように，弁ケースとスプールのラン
ド部との間に形成される弁開部を圧油が通過する際に生
じる上記の油圧力の影響によってスプールが移動しない
ようにするのが望ましい。油圧力を完全に生じさせない
ようにすること自体は困難であるので，二箇所に発生す
る油圧力を互いに対抗する方向に作用させて相殺させる
ことによりスプールに及ぼす正味の影響を可及的に少な
くして，油圧力が発生しても直ちにスプールに影響が生
じないようにする点で解決すべき課題がある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
課題を解決することであり，二箇所の弁開部を設けて，
各弁開部に発生する油圧力を互いに対抗する方向に作用
させて相殺させることによりスプールに及ぼす正味の影
響を可及的に少なくし，油圧力がスプールに作用するこ
とによるライン圧の変動を防止することができるリリー
フ弁を提供することである。

【００１５】この発明は，中空穴が形成されると共に油
圧ラインに接続される入口ポートとドレンラインに接続
される出口ポートとが形成された弁ケース，及び前記油
圧ラインのライン圧と前記油圧ラインの設定圧との偏差
に基づいて前記中空穴内に変位可能に収容されたスプー
ルを備え，前記弁ケースと前記スプールとの間に形成さ
れ且つ前記入口ポートと前記出口ポートとを接続する弁
開部を前記スプールの変位によって開閉することにより
前記ライン圧を前記設定圧に維持することから成るリリ
ーフ弁において，前記出口ポートは第１出口ポート及び
第２出口ポートから構成され，前記弁開部は，前記入口
ポートを前記第１出口ポートに接続する第１弁開部と前
記入口ポートを前記第２出口ポートに接続する第２弁開
部とから成り，圧油が前記第１弁開部と前記第２弁開部
とを流れるときに前記スプールに生じる油圧力は互いに
相殺されることを特徴とするリリーフ弁に関する。

【００１６】また，このリリーフ弁において，前記スプ
ールは前記中空穴を区画して少なくとも第１室と第２室
とを形成しており，前記第１室は前記入口ポートに常に
連通すると共に前記第１弁開部を通じて前記第１出口ポ
ートに連通しており，前記第２室は前記第２弁開部を通
じて前記入口ポートに連通すると共に前記第２出口ポー
トに常に連通している。

【００１７】また，このリリーフ弁において，前記スプ
ールの第１端部には，前記設定圧を定めるため，設定ば
ねが係合すると共にパイロット制御圧が作用する第１受
圧面が形成されており，前記スプールの第２端部には前
記ライン圧が作用する第２受圧面が形成されている。

【００１８】また，このリリーフ弁において，前記油圧
ラインは，固定容量式オイルポンプ又は可変容量式オイ
ルポンプの吐出ラインである。

【００１９】また，このリリーフ弁において，前記リリ
ーフ弁はトロイダル型無段変速機の変速用油圧シリンダ
に接続される前記油圧ラインとしての変速用油圧ライン
に適用されており，前記トロイダル型無段変速機は，対
向して配置された入力ディスクと出力ディスク，前記両
ディスクに対する傾転角度に応じて前記入力ディスクの
回転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達する一
対のパワーローラ，及び前記パワーローラをそれぞれ回
転自在に支持し且つ前記変速用油圧シリンダの作動によ
って傾転軸方向へ変位されることにより前記傾転軸回り
に回転するトラニオンを具備し，前記変速用油圧シリン
ダは変速比制御弁を通じての前記変速用油圧ラインのラ
イン圧が供給されて作動する二つのシリンダ室を備え，
前記各シリンダ室は前記変速比制御弁が中立位置にある
状態で前記変速用油圧ラインと遮断され且つ前記変速比
制御弁が前記中立位置から変位した状態で前記各シリン
ダ室を前記変速用油圧ラインとリザーバにとにそれぞれ
選択的に連通されることから成っている。

【００２０】この発明によるリリーフ弁によれば，出口
ポートは第１出口ポートと第２出口ポートとの二つの出
口ポートとして構成され，弁開部は入口ポートを第１出
口ポートに接続する第１弁開部と，入口ポートを第２出
口ポートに接続する第２弁開部とから成り，作動油が第
１弁開部と第２弁開部とを流れるときにスプールに及ぼ
す油圧力を互いに逆方向に作用させて相殺させているの
で，弁開部においてスプールに作用する油圧力によるラ
イン圧の変動を防止することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照しつつ，こ
の発明の実施例を説明する。図１は，この発明によるリ
リーフ弁の一実施例を示す断面図である。なお，この発
明によるリリーフ弁は，一例として図４に示す油圧シス
テムに組み入れることができる。

【００２２】図１において，図２及び図３に示す従来の
リリーフ弁に用いられているのと同一の構成要素につい
ては，図２又は図３に付された符号と同一の符号を付し
て説明する。図１に示されている圧リリーフ弁４０は，
弁ケース４１に大径穴４２と小径穴４３が形成されてお
り，大径穴４２にはスプール４４の大径部４５ａ，４５
ｂ，４５ｄが摺動可能に嵌合し，小径穴４３にはスプー
ル４４の小径部４５ｃが摺動可能に嵌合している。図１
で大径部４５ａの左側にはＡ室が，小径部４５ｃの右側
にはＣ室が，また，大径部４５ａ，４５ｄ間には第１室
としてのＢ１室が形成され，大径部４５ｄ，４５ｂ間に
は第２室としてのＢ２室が形成されている。Ａ室は制御
ポートＦを通じてソレノイド弁２３Ｃの制御圧ライン５
９ｃ（図４参照）に接続しており，Ａ室にはパイロット
制御圧Ｐｍｆが作用している。Ｃ室は入口ポートＰ，ラ
イン３２ｃを通じて油圧ライン３２に接続（図４参照）
しているので，Ｃ室にはライン圧ＰＬが作用している。
またＢ１室は同じく入口ポートＰを通じて油圧ライン３
２に接続してライン圧ＰＬが作用していると共に，Ｂ２
室は第２出口ポートＲ２を通じてリザーバ３１に接続可
能である。即ち，Ｂ１室は，図２に示すＤ室と同様の機
能を奏する室であり，Ｂ２室は図３に示すＥ室と同様の
機能を奏する室である。Ｂ１室と第１出口ポートＲ１と
の間には第１弁開部４８Ａ（図２に示す弁開部４８ａと
同じ機能を有する）が形成され，入口ポートＰとＢ２室
との間には第２弁開部４８Ｂ（図３に示す弁開部４８ｂ
と同じ機能を有する）が形成される。なお，スプール４
４の大径部４５ａは第１端部であり，その端面は設定ば
ね４９が係合すると共にパイロット制御圧が作用する第
１受圧面４７ａとなっている。また，スプール４４の大
径部４５ｂは第２端部であり，その端面はライン圧ＰＬ
が作用する第２受圧面４７ｂとなっている。

【００２３】図１において，リリーフ弁４０での排出量
が少なく，油圧力を無視できる範囲では，スプール４４
に加わる力の釣合いは，従来と同様に（１）式で決ま
る。リリーフ弁４０を通じてのオイルの排出量が多い場
合には，Ｂ１室では図２のＤ室と同様となり，弁開部４
８Ａを作動油が通過する際に左側壁面４７ｄに作用する
圧力が，スプール４４の大径部４５ａの外周付近で低下
するため，右側壁面４７ｅに作用する圧力との不均衡に
よりスプール４４には正味で図の右側に向かう力Ｆ１が
発生する。同様に，Ｂ２室では弁開部４８Ｂを作動油が
通過する際に左側壁面４７ｆに作用する圧力が右側壁面
４７ｇに作用する圧力（ゲージ圧＝０）よりも高くなる
ため，スプール４４には正味で図の左側に向かう力Ｆ２
が発生する。この場合，リリーフ弁４０で排出する作動
油の流量は，Ｂ１室，Ｂ２室で分担するため，（２）式
における弁開度χが小さくなり，力Ｆ１，Ｆ２の大きさ
は，図２及び図３で生じる流体力Ｆａ，Ｆｃと比較して
小さくなる。また，力Ｆ１，Ｆ２は，互いに対抗する向
きに生じるので，相殺されてスプール４０に及ぼす力が
非常に小さくなる。したがって，リリーフ弁４０で排出
する流量によってライン圧ＰＬが影響を受けず，ライン
圧ＰＬは所定の圧力に安定して調圧される。

【００２４】車両に自動変速機としてトロイダル型無段
変速機を搭載する場合には，油圧ライン３２が変速用油
圧ラインとして利用される。トロイダル型無段変速機の
作動中には，入力ディスクと出力ディスクからパワーロ
ーラに接線力が常に作用しており，その接線力に対抗す
るため，変速比が変化していない状態でも油圧アクチュ
エータの両シリンダ室には，一定の圧力差が生じてい
る。変速比を変更する場合には，かかる圧力差を考慮し
た油圧を供給して油圧アクチュエータのピストン位置を
変更する必要がある。したがって，変速用の油圧として
は，オイルポンプの吐出ラインである油圧力の大きな油
圧ライン３２から供給される。油圧ラインのライン圧が
変動していると，トロイダル型無段変速機の油圧アクチ
ュエータへの油圧が正確に制御できず，トラニオンの位
置が正確に決められず，所定の変速比を得ることができ
ないという問題がある。

【００２５】図５及び図６には，それぞれトロイダル型
無段変速機の一例とその変速比制御の概要が示されてい
る。図５に示したトロイダル型無段変速機１は，エンジ
ンＥの出力が入力される入力軸２，入力軸２に対して回
転可能に支持された入力ディスク４，入力ディスク４に
対向して配置され且つ入力軸２に対して回転可能に支持
された出力ディスク５，対向する入力ディスク４と出力
ディスク５の間に配置され且つ入力ディスク４から出力
ディスク５へトルクを伝達する傾転可能な一対のパワー
ローラ６，入力軸２に設けたフランジ部７と入力ディス
ク４との間に配置され且つ入力ディスク４に作用して入
力トルクの大きさに応じてパワーローラ６の圧接力を変
化させるローディングカムのような押圧手段８を有して
おり，パワーローラ６を傾転軸１１の回りに傾転させる
ことにより，その傾転角度θに応じて入力ディスク４の
回転を出力ディスク５に無段階に変速して伝達するよう
に構成されている。パワーローラ６が図示のように傾転
すると，パワーローラ６の入力ディスク４に対する摩擦
接触位置が半径ｒ₁の位置となり，出力ディスク５に対
する摩擦接触位置が半径ｒ₂の位置となる。入出力ディ
スク間の変速比はｒ₁／ｒ₂となる。なお，符号９で示
す部材は，パワーローラ６を傾転可能に支持するトラニ
オンであり，後に詳述する。また，他方の変速ユニット
との間で，一対の前記出力ディスク５同士は連結部材
（図示せず）によって一体的に連結されて，出力軸３に
トルクを出力する。なお，自動車に搭載されるトロイダ
ル型無段変速機１は，変速ユニットが同一軸上に２つ配
置されたダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機
１が一般的である。

【００２６】トロイダル型無段変速機１のパワーローラ
６の傾転の制御は，次のようにして行われる。図６には
トロイダル型無段変速機１の制御システムが示されてい
る。図示のように，一対のパワーローラ６は，対向して
配置された入力ディスク４と出力ディスク５（図６には
図示せず）との間に挟まれるように互いに対向して配置
され，それぞれトラニオン９に回転自在に支持されてい
る。パワーローラ６は，トラニオン９に対して偏心軸１
０によって支持されている。また，それぞれのトラニオ
ン９は変速機のケーシング２９に回動可能で且つ軸方向
に移動可能に支持されている。即ち，各トラニオン９
は，自身の傾転軸１１の軸方向に移動可能であり，且つ
傾転軸１１を中心として回動可能である。トラニオン９
の傾転軸１１には油圧アクチュエータ１２が配設されて
おり，油圧アクチュエータ１２は，ケーシング２９に形
成された油圧シリンダ室１３Ａ，１３Ｂ（総称する場合
は，１３で記す）とトラニトン９に固定され且つ油圧シ
リンダ室１３内を摺動可能に設けられたピストン１４と
で構成されている。油圧シリンダ室１３は，ピストン１
４によって区画された２つのシリンダ室，即ち増速側シ
リンダ室１３Ａと減速側シリンダ室１３Ｂから構成され
ている。

【００２７】油圧シリンダ１３の各シリンダ室１３Ａ，
１３Ｂは油路１７Ａ，１７Ｂによってスプール弁１８に
連通している。スプール弁１８内に摺動自在に配設され
たスプール２１は，軸方向両端に配置されたばね２２に
よって中立位置に保持されている。スプール弁１８は一
端にＳａポートが形成され，他端にＳｂポートが形成さ
れ，Ｓａポートにはソレノイド弁２３Ｃを介して油圧Ｐ
ａが供給され，Ｓｂポートにはソレノイド弁２３Ｄを介
して油圧Ｐｂが供給される。スプール弁１８は，油圧ラ
イン３２へ連通するＰＬポート，油路１７Ａを介して増
速側シリンダ室１３Ａへ連通するＡポート，油路１７Ｂ
を介して減速側シリンダ室１３Ｂへ連通するＢポート，
リザーバへ連通する２つのＲポートを備えている。ソレ
ノイド弁２３Ｃ，２３Ｄは，コントローラ２４から出力
された制御信号に応じて作動するように構成されてい
る。スプール弁１８とソレノイド弁２３Ｃ，２３Ｄは，
トロイダル型無段変速機１の変速比制御弁を構成してい
る。

【００２８】傾転軸１１の先端にはプリセスカム１５が
連結され，中央部を枢着されたレバー１６の一端がプリ
セスカム１５に当接し，レバー１６の他端がスプール弁
１８のスプール２１に当接している。プリセスカム１５
は，トラニオン９の傾転軸１１の軸方向変位量Ｙに応じ
て変位すると共に傾転角変位量θに応じても変位するの
で，両変位量が存在する場合には両変位量の合成変位量
を検出することになる。スプール２１は，この合成変位
量に対応してスプール弁１８内を変位する。スプール弁
１８は，弁ケース内を摺動可能に配置されると共に内部
をスプール２１が摺動自在に嵌合するスリーブ１９を有
している。

【００２９】コントローラ２４には，エンジン回転数セ
ンサ２５及びアクセルペダル踏込み量センサ２６等の各
種センサからの検出信号が入力される。コントローラ２
４は，これらのセンサで検出されたエンジン回転数，ア
クセルペダル踏込み量等の変速情報信号に基づいて，目
標変速比を計算して，ソレノイド弁２３Ｃ，２３Ｄに制
御信号を出力する。なお，出力軸回転数センサ２５は車
速センサであって，アクセルペダル踏込み量センサ２６
はスロットル開度センサであってもよい。スリーブ１９
は，目標変速比に応じて上記したソレノイド弁２３Ｃ，
２３Ｄが出力する出力圧に基づく油圧力とばね２０とが
バランスする位置へシフトしている。

【００３０】スプール２１の位置は，スリーブ１９の位
置に合うようにフィードバック制御される。即ち，トロ
イダル型無段変速機１では，トラニオン９を中立位置か
らいずれか一方へ傾転軸方向（即ち，傾転軸１１の軸方
向）に変位させると，その方向と変位量に応じた向きと
速さでトラニオン９が傾転軸１１の回りで傾転するとい
う性質を利用して，該傾転を制御することにより変速制
御が行われる。詳細には，スプール２１とスリーブ１９
との相対位置に応じて，ＰＬポートに入った油圧ライン
３２の油圧は，油圧シリンダ１３の増速側シリンダ室１
３Ａ又は減速側シリンダ室１３Ｂに選択的に供給され，
トラニオン９の傾転軸１１方向位置が制御される。トラ
ニオン９の傾転軸１１の軸方向位置Ｙが変化すると，ト
ラニオン９に回転支持されているパワーローラ６と入力
ディスク４及び出力ディスク５との摩擦接触点が変更さ
れ，パワーローラ６には傾転軸１１の周りに傾転させる
力が発生する。トラニオン９の傾転軸１１方向の変位量
Ｙとその回転方向変位θとの合成変位量が，プリセスカ
ム１５によって検出される。検出された合成変位量は，
変速比の現在情報に該当し，レバー１６を介してスプー
ル弁１８のスプール２１の変位に変換される。

【００３１】まず，コントローラ２４は，変速情報を基
に目標変速比を算出し，スプール弁１８のポートＳａ，
Ｓｂに作用する圧力Ｐａ，Ｐｂの差圧ΔＰが，この目標
変速比に比例するようにソレノイド弁２３Ｃ，２３Ｄに
出力すべきｄｕｔｙ（デューティ）ＣとｄｕｔｙＤとを
演算する。ｄｕｔｙとはパルス幅変調制御におけるＯＮ
とＯＦＦの時間比率をいう。即ち，ｄｕｔｙ（％）は次
式で与えられる。ｄｕｔｙ＝（一周期のソレノイドＯＮ時間／ソレノイド
作動周期）×１００次に，ｄｕｔｙＣ及びｄｕｔｙＤをそれぞれソレノイド
弁２３Ｃ，２３Ｄへ出力する。スプール弁１８のスリー
ブ１９は，差圧ΔＰとスリーブ１９の両端に配設された
ばね２０のばね力を受けて，釣り合う位置にまで移動す
る。即ち，スリーブ１９の変位量は，目標変速比に比例
した変位量となる。

【００３２】例えば，トラニオン９がある中立位置にあ
るときに増速側に変速しようとする場合には，算出され
たｄｕｔｙＣ及びｄｕｔｙＤがソレノイド弁２３Ｃ，２
３Ｄに出力される結果，スプール弁１８の両端に作用す
る油圧Ｐａ及び油圧Ｐｂの関係がＰａ＞Ｐｂの関係とな
り，スリーブ１９は図で右側に移動する。油路１７Ｂは
ＰＬポートを介して油圧ライン３２に連通し，油路１７
ＡはＲポートを介してリザーバへ連通して，油路１７Ｂ
の圧力Ｐｕが油路１７Ａの圧力Ｐｄよりも大きくなる
（Ｐｕ＞Ｐｄ）。その結果，シリンダ室１３Ａ，１３Ｂ
の圧力差により，図６においてトラニオン９は傾転軸方
向変位量Ｙが負の方向，即ち，左側のトラニオン９は上
方へ変位し，右側のトラニオン９は下方へ変位する。傾
転軸方向変位量Ｙが負（Ｙ＜０）であるから，パワーロ
ーラ６の傾転特性によってパワーローラ６の傾転角変位
量θが負（θ＜０）の方向（増速側）へトラニオン９は
傾転を開始し増速側へ変速動作が開始される。このよう
に，パワーローラ６の傾転特性は，トラニオン９が傾転
軸１１の軸方向に変位することによって傾転角の変位が
生じるものであるから，トラニオン９の傾転軸方向変位
量Ｙとパワーローラ６の傾転角変位量θとの合成変位量
がプリセスカム１５によって検出されて，スプール２１
がスリーブ１９に追従するように変位する。

【００３３】更にトラニオン４の傾転が続くと，スプー
ル２１は右側に変位し，スリーブ１９との相対的な位置
が変化し，その相対位置の変化に応じて油路１７Ａの圧
力Ｐａと油路１７Ｂの圧力Ｐｂが切り替わり，トラニオ
ン９の傾転軸方向変位量Ｙの方向が変化し，傾転軸方向
変位量Ｙが正の値になると減速側に傾転し，以上の変速
動作を繰り返して変速比は目標変速比に収束する。その
ときには，トラニオン４の傾転軸方向変位量Ｙもゼロに
なっており，変速動作が終了する。このとき，スプール
２１とスリーブ１９との位置が合わせられ，油圧アクチ
ュエータ１２への作動油の供給が停止することになる。
この場合，油圧アクチュエータ１２への作動油の圧力の
変動が少ないないことが安定した変速動作に繋がる。変
速動作時には，入力ディスク４とパワーローラ６及び出
力ディスク５とパワーローラ６との接線力に対向する力
と共に変速用に必要な油圧を油圧ライン３２のライン圧
から油圧アクチュエータ１２に供給する必要があるが，
ライン圧ＰＬの圧力が安定していると，トラニオン９の
傾転軸１１の軸方向変位に変速に必要なもの以外の変動
が生じず，安定した変速動作を得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】この発明によるリリーフ弁は，上記のよ
うに構成されているので，次のような効果を奏する。即
ち，それぞれの弁開部で排出される流量が従来のリリー
フ弁と比較して概略半分になるので，発生する流体力の
絶対値自体が小さくなると共に，各弁開部を作動油が通
過することによって生じる油圧力は，互いに向きが逆に
方向を向いているので相殺され，スプールの釣合いへの
影響を事実上無視できる程度にまで軽減される。したが
って，オイルポンプの吐出ラインである油圧ラインのラ
イン圧は，スプールのランドの縁部と弁ケースの壁部と
の間の弁開部を流れる油圧力の影響を受け難くなるの
で，所定の圧力に調圧される。その結果，ライン圧が低
圧に調圧されて変速機内部のクラッチへ供給すべき油圧
が不足して滑りを生じるということも，ライン圧が高圧
に調圧されてオイルポンプでの動力損失が増大する等の
問題が生じることがない。特に，トロイダル型無段変速
機のように，油圧源としてのオイルポンプから作動油が
供給される油圧アクチュエータの油圧力によってトラニ
オンの傾転軸方向の位置を制御し，それによって変速比
を制御するものにおいては，変速比制御弁を通じて消費
するオイル量が変速動作に合わせて大きく変化しても，
リリーフ弁で適正な圧力に調圧されることになり，安定
した変速比を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるリリーフ弁の一実施例を示す断
面図である。

【図２】従来のリリーフ弁の一例を示す断面図である。

【図３】従来のリリーフ弁の別の例を示す断面図であ
る。

【図４】オイルポンプを油圧源とし，トロイダル型無段
変速機を含む負荷に油圧を供給する油圧システムの概略
図である。

【図５】変速比制御機構を含むトロイダル型無段変速機
の一例を示す概略図である。

【図６】図５に示したトロイダル型無段変速機の制御シ
ステムの一例を示す図である。

【符号の説明】

１リリーフ弁２入力軸３出力軸４入力ディスク５出力ディスク６パワーローラ９トラニオン１１傾転軸１２油圧アクチュエータ１３Ａ，１３Ｂ油圧シリンダ室１８スプール弁３０オイルポンプ３１リザーバ３２油圧ライン４０リリーフ弁４１弁ケース４２大径穴４３小径穴４４スプール４７ａ第１受圧面４７ｃ第２受圧面４８Ａ第１弁開部４８Ｂ第２弁開部４９設定ばね θ 傾転角度Ｐ入口ポートＲ１第１出口ポートＲ２第２出口ポートＢ１第１室Ｂ２第２室Ｆ制御ポートＰｍｆパイロット制御圧ＰＬライン圧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中空穴が形成されると共に油圧ラインに
接続される入口ポートとドレンラインに接続される出口
ポートとが形成された弁ケース，及び前記油圧ラインの
ライン圧と前記油圧ラインの設定圧との偏差に基づいて
前記中空穴内に変位可能に収容されたスプールを備え，
前記弁ケースと前記スプールとの間に形成され且つ前記
入口ポートと前記出口ポートとを接続する弁開部を前記
スプールの変位によって開閉することにより前記ライン
圧を前記設定圧に維持することから成るリリーフ弁にお
いて，前記出口ポートは第１出口ポート及び第２出口ポ
ートから構成され，前記弁開部は，前記入口ポートを前
記第１出口ポートに接続する第１弁開部と前記入口ポー
トを前記第２出口ポートに接続する第２弁開部とから成
り，圧油が前記第１弁開部と前記第２弁開部とを流れる
ときに前記スプールに生じる油圧力は互いに相殺される
ことを特徴とするリリーフ弁。
【請求項２】前記スプールは前記中空穴を区画して少
なくとも第１室と第２室とを形成しており，前記第１室
は前記入口ポートに常に連通すると共に前記第１弁開部
を通じて前記第１出口ポートに連通しており，前記第２
室は前記第２弁開部を通じて前記入口ポートに連通する
と共に前記第２出口ポートに常に連通していることを特
徴とする請求項１に記載のリリーフ弁。
【請求項３】前記スプールの第１端部には，前記設定
圧を定めるため，設定ばねが係合すると共にパイロット
制御圧が作用する第１受圧面が形成されており，前記ス
プールの第２端部には前記ライン圧が作用する第２受圧
面が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に
記載のリリーフ弁。
【請求項４】前記油圧ラインは，固定容量式オイルポ
ンプ又は可変容量式オイルポンプの吐出ラインであるこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリ
リーフ弁。
【請求項５】前記リリーフ弁はトロイダル型無段変速
機の変速用油圧シリンダに接続される前記油圧ラインと
しての変速用油圧ラインに適用されており，前記トロイ
ダル型無段変速機は，対向して配置された入力ディスク
と出力ディスク，前記両ディスクに対する傾転角度に応
じて前記入力ディスクの回転を無段階に変速して前記出
力ディスクに伝達する一対のパワーローラ，及び前記パ
ワーローラをそれぞれ回転自在に支持し且つ前記変速用
油圧シリンダの作動によって傾転軸方向へ変位されるこ
とにより前記傾転軸回りに回転するトラニオンを具備
し，前記変速用油圧シリンダは変速比制御弁を通じての
前記変速用油圧ラインのライン圧が供給されて作動する
二つのシリンダ室を備え，前記各シリンダ室は前記変速
比制御弁が中立位置にある状態で前記変速用油圧ライン
と遮断され且つ前記変速比制御弁が前記中立位置から変
位した状態で前記各シリンダ室を前記変速用油圧ライン
とリザーバとにそれぞれ選択的に連通されることから成
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
のリリーフ弁。