JP6070830B2 - 油圧制御バルブおよび油圧制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、圧油の供給および排出を制御するバルブおよびそのバルブを用いた油圧制御装置に関し、特にポートを開閉して制御対象箇所に対する圧油の供給もしくは排出を行い、もしくはその供給あるいは排出を止める制御バルブおよびその制御バルブを有する油圧制御装置に関するものである。

所定のアクチュエータを油圧によって制御する場合、そのアクチュエータで要求されている圧力に調圧した圧油をアクチュエータに供給し、あるいはアクチュエータでの圧力が目標とする圧力となるようにアクチュエータに対する油圧の供給および排出を繰り返し行うことになる。前者の調圧は例えば出力圧をフィードバック圧として弁体に作用させて行うから、その調圧レベルを設定するための荷重あるいは圧力を電磁コイルで発生させるとしても、その電磁コイルが特に大型化することはない。これに対して後者の開閉弁によって油圧を制御する場合、供給圧あるいは制御対象箇所の油圧が開閉弁の弁体に作用するから、電磁バルブによって開閉弁を構成すると、電磁コイルで発生させる推力を供給圧などに対抗する推力とする必要があるために、電磁コイルが大型化したり、応答性が低下するなどの課題がある。

このような課題を解消することのできるバルブおよびそのバルブを使用した油圧制御装置が特開２０１１−１６３５０８号公報に記載されている。その油圧制御装置は、ベルト式無段変速機を対象とした装置であって、ベルトが巻き掛けられているプーリの油圧を制御するバルブが、バランスピストン式のソレノイドバルブによって構成されている。そのソレノイドバルブでは、ニードル状もしくはシャフト状の弁体が一体化されているピストンがシリンダ部の内部に軸線方向に前後動できるように収容されており、その弁体が収容されている油室（以下、仮に正圧室と記す）に、高圧部に連通された流入ポートと、低圧部に連通された流出ポートとが形成されている。そして、前記弁体が流出ポートの前記油室側の開口端である弁座に突き当てられることにより閉弁状態となるように構成されている。また、上記の油室と、この油室に対してピストンを挟んで反対側の油室（以下、仮に制御油室と記す）とが制御オリフィスを有する連通路を介して連通されている。さらに、その制御油室が前記低圧部に連通されており、その制御油室を低圧部に対して開閉する制御ソレノイドバルブ（以下、パイロットバルブと記す）が設けられている。したがって、そのパイロットバルブを開制御することにより制御油室の油圧が低下し、その結果、ピストンが制御油室側に後退して弁体が弁座から離隔して開弁する。またパイロットバルブを閉制御することにより制御油室の油圧が高くなってピストンが弁座側に前進し、弁体が弁座に突き当たって流出ポートを密閉し、閉弁する。

したがって、上述した構成のバランスピストン式のソレノイドバルブは、メインバルブを構成しているピストンを挟んだ両側、すなわち正圧室と制御油室との圧力バランスをパイロットバルブによって成立させ、あるいはその圧力バランスをパイロットバルブによって崩すことにより開閉動作する。すなわち、パイロットバルブは制御油室を低圧箇所に連通させ、あるいは制御油室を低圧箇所に対して遮断すればよく、制御対象箇所に供給し、あるいは排出する圧油の流量を確保する必要はないから、小型で応答性のよいものとすることができる。

ここで、上述した構成のバランスピストン式ソレノイドバルブの作用を更に説明する。前述したように、制御油室の油圧は、パイロットバルブから排出される油量と制御オリフィスを介して流入する圧油の量とに応じた圧力になる。その関係は、前記正圧室に流入する油圧（上流圧）を「Ｐ1 」、制御油室の油圧（制御圧）を「Ｐ2 」、制御対象箇所（前述した低圧箇所）の油圧（下流圧）を「Ｐ3 」、制御オリフィスの流路断面積を「Ａ1 」、パイロットバルブの開口面積を「Ａ2 」とすれば、
Ｐ2 ＝Ｐ1 ×Ａ_１ ^２／（Ａ_１ ^２＋Ａ_２ ^２）＋Ｐ3 ×Ａ_２ ^２／（Ａ_１ ^２＋Ａ_２ ^２）
となる。したがって、パイロットバルブの開度を増大させると、制御圧Ｐ2 が低下する。それに伴って、制御油室の油圧（制御圧）と正圧室の油圧（上流圧）との差が大きくなるから、メインバルブが後退移動してその開度が増大する。

このように動作するパイロットバルブの開度と、制御圧と上流圧との比率（制御圧／上流圧）との関係は、図１４のようになる。すなわち、パイロットバルブを開いて制御油室から排圧すると、制御圧と上流圧との比率が低下して、弁体と一体のピストンを後退移動させる推力が生じ、その推力がスプリングの弾性力に打ち勝つと（図１４のＯ1 点）、ピストンが後退移動して開弁する。そしてパイロットバルブの開度の増大に伴って制御圧が低下するので、それに合わせてメインバルブの開度が増大し、図１４のＯ2 点で全開する。その過程における制御圧と上流圧との比率の変化は、図１４に示すように、パイロットバルブの開度が小さい段階で急激に低下する。この比率に応じてメインバルブが開弁するから、パイロットバルブを小さい開度の範囲で僅か開度を変化させた場合であっても、メインバルブおよびそれに伴う制御流量が大きく変化する。すなわち、小流量の制御を行う場合、制御ゲインの大きいバルブと同様な特性になり、制御対象箇所での油圧のハンチングが生じ易くなるなど、制御性が低下する可能性がある。

また、図１４に示すように、パイロットバルブの開度が小さい状態でその開度が僅か増大すると、制御圧と上流圧との比率が大きく低下し、それに伴ってメインバルブが大きく開くから、パイロットバルブの開度が未だ小さい状態でメインバルブが全開に到ってしまう。このため、メインバルブの開度を制御するパイロットバルブの開度の範囲が狭く、この点でも制御性が必ずしも十分に良好とは言い得ない。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、バランスピストン式の油圧制御バルブやこれを用いた油圧制御装置の制御性を向上させることを目的とするものである。

この発明は、上記の目的を達成するために、シリンダ部の内部を軸線方向に前後動するピストンを挟んだ一方側に、第１流入ポートと第１流出ポートとが開口している正圧室が形成され、かつ前記ピストンを挟んだ他方側に背圧室が形成され、その第１流出ポートを開閉する弁体が前記ピストンに連結されて設けられ、前記正圧室と背圧室とがオリフィスを介して連通されるとともに、前記背圧室を該背圧室より低圧の部分に選択的に連通させるパイロットバルブが設けられ、前記第１流入ポートが高圧部に連通され、かつ前記第１流出ポートが前記高圧部より圧力の低い低圧部に連通されている油圧制御バルブにおいて、前記オリフィスの開度を前記背圧室の油圧の低下の状態に基づいて調整するオリフィス調整機構が設けられていることを特徴とするものである。

この発明では、その前記オリフィス調整機構は、前記背圧室と前記正圧室との油圧の差が大きいほど前記オリフィスによる圧油の流れに対する制限を低下させるように構成された機構とすることができる。

また、この発明では、前記オリフィス調整機構は、前記正圧室に連通された第１ポートと、前記背圧室に連通された第２ポートと、前記正圧室の油圧と前記背圧室の油圧とが対抗して作用させられてこれらの油圧の差が予め定めた所定値を超えることにより前記油圧の差に応じて動作しかつその動作量の増大に応じて前記第１ポートもしくは第２ポートの開口面積を増大させる調整弁体とを備えた構成とし、前記オリフィスは、前記調整弁体によって開口面積が変化させられる前記第１ポートと第２ポートとのいずれかによって構成することができる。

さらに、この発明では、前記パイロットバルブは、電磁力によって軸線方向に前後動させられるプランジャと、そのプランジャを収容したパイロットシリンダ部と、そのパイロットシリンダ部の内周面に開口しかつ前記背圧室に連通された第２流入ポートと、前記パイロットシリンダ部の軸線方向の一端部に開口して前記プランジャによって開閉されかつ前記低圧部に連通された第２流出ポートと、前記パイロットシリンダ部の内周面に開口しかつ前記正圧室に連通された第３ポートとを備え、前記オリフィスは、前記プランジャが前記第２流入ポートと前記第３ポートとのいずれか一方のポートに一部重なってその開度を減じることにより構成され、前記オリフィス調整機構は、前記プランジャが前記第２流入ポートと前記第３ポートとのいずれか一方のポートに一部重なってその開度を減じる量を前記プランジャがその軸線方向に移動することにより変化させる構成であってよい。

その場合、前記いずれか一方のポートの開口形状は、開口幅が前記プランジャの前後動の方向で異なっている形状であってよい。

また一方、この発明では、前記パイロットバルブは、電磁力によって軸線方向に前後動させられるプランジャと、そのプランジャを収容したパイロットシリンダ部と、そのパイロットシリンダ部の内周面に開口しかつ前記背圧室に連通された第３流入ポートと、前記パイロットシリンダ部の軸線方向の一端部に開口して前記プランジャによって開閉されかつ前記低圧部に連通された第３流出ポートと、前記パイロットシリンダ部の内周面に開口しかつ前記正圧室に連通された第４ポートとを備え、前記オリフィスは、前記第３流入ポートと前記第４ポートとの間に位置しかつ前記パイロットシリンダ部の内周面の一部と前記プランジャの外周面の一部とが接近した隙間によって形成され、前記オリフィス調整機構は、前記隙間の長さを前記プランジャがその軸線方向に移動することにより変化させる構成であってよい。

なお、この発明では、高圧部から流入ポートを介して正圧室に流入する圧油の流通を制限する他のオリフィスを設けることができる。当該他のオリフィスを設ける場合には、以下の構成とすることができる。

すなわち、この発明の油圧制御バルブにおいては、前記ピストンおよび弁体は、前記第１流出ポートを密閉している全閉位置から前記第１流出ポートを開く全開位置に移動するように構成され、前記他のオリフィスは、前記ピストンおよび弁体が前記全開位置に到る前までの所定範囲で、前記第１流入ポートから前記正圧室に向けて流入する圧油の流動を制限するように構成され、前記ピストンおよび弁体が前記所定範囲を超えて移動した状態では前記第１流入ポートから前記正圧室に流入する圧油の流動が前記他のオリフィスによる制限を受けないように構成されていてよい。

また、前記他のオリフィスは、前記ピストンおよび弁体の前記第１流出ポートを開く方向への移動量に応じて開口面積が増大して絞りの程度を減じるように構成されていてよい。

あるいは、前記他のオリフィスは、前記ピストンおよび弁体が前記第１流出ポートを開く方向に予め定めた所定距離移動した後は全開されて前記圧油の流動に対して絞り作用が生じなくなるように構成されていてよい。

さらにまた、前記他のオリフィスは、前記ピストンの外周面と前記シリンダ部の内周面との間に形成された、前記圧油が前記正圧室に向けて流れる隙間であってよい。

一方、この発明では、前記ピストンは、前記シリンダ部の内周面に液密状態で摺接するベース部と、そのベース部より小さい外径でかつベース部から前記正圧室の内部に突出した突出部とを有し、前記正圧室には、前記突出部の先端部を所定の深さで嵌合させる小径部が形成され、前記他のオリフィスは、前記突出部の先端部の外周面と前記小径部の内周面との間に形成されていてよい。

その突出部と前記小径部との嵌合長さは、前記ピストンおよび弁体の全閉状態から全開状態までの移動長さより短くてよい。

さらに、前記他のオリフィスは、前記第１流入ポートの前記正圧室に対する開口端と、その開口端の一部に重なり合って前記開口端の開口面積を減じる前記ピストンの外周面とによって形成され、前記開口端の形状は、前記シリンダ部の円周方向に測った幅が、前記シリンダ部の軸線方向の位置毎に異なる形状であってよい。

もしくは、前記他のオリフィスは、前記ピストンの外周部に、前記第１流入ポートと前記正圧室とに開口するように形成された溝部であってよい。

そしてまた、前記他のオリフィスは、前記ピストンを貫通し、かつ前記第１流入ポートと前記正圧室とに開口するように形成された貫通孔であってよい。

そして、この発明の制御装置は、ベルトが巻き掛けられているプーリの油圧室に対して油圧源から供給する油圧を制御する供給バルブと、その油圧室から排出する油圧を制御する排出バルブとを備え、前記供給バルブと前記排出バルブとの少なくともいずれか一方が、上記のいずれかの油圧制御バルブによって構成されている。

したがって、この発明の油圧制御バルブによれば、正圧室と背圧室とを連通しているオリフィスの開度を、背圧室の油圧の低下の状態に応じて変化させるので、パイロットバルブによって背圧室を低圧箇所に連通させて排圧する場合、そのパイロットバルブの開度の増大に応じてオリフィスによる絞り作用すなわち圧油の流通量の制限が緩和される。そのため、パイロットバルブの開度の増大に伴う正圧室と背圧室との圧力差の増大もしくはこれらの圧力の比率の低下が緩和される。すなわち、この発明の油圧制御バルブによれば、前記ピストンに連結して設けられている弁体で開閉されるポートが全開になる位置にピストンを後退移動させるまでのパイロットバルブの開度の幅が広くなる。また、パイロットバルブが低下開度の状態でのパイロットバルブの開度の変化に対する背圧室の油圧の低下幅を小さくすることができる。その結果、この発明によれば、油圧制御バルブの制御性を向上させることができる。

また、この発明によれば、パイロットバルブを構成しているプランジャが軸線方向に移動することによりオリフィスの開度を変化させるように構成することができ、このような構成であれば、正圧室が連通されている油圧源などのいわゆる元圧の変動の影響を抑制して、油圧制御バルブの制御性を向上させることができる。

その場合、プランジャの位置に応じてポートの開口幅が異なるように構成すれば、パイロットバルブの開度に対する背圧室の油圧の低下量、もしくは正圧室の油圧と背圧室の油圧との比率の変化傾向を多様に設定することができ、この点でも油圧制御バルブの制御性を向上させることができる。

一方、この発明によれば、正圧室に流入する圧油を制限する他のオリフィスを設けることにより、正圧室の油圧の上昇あるいはピストンおよびこれと一体の弁体の移動速度を緩和することができる。それに伴って油圧の制御に使用することのできる、パイロットバルブの開度の幅が更に広くなるので、油圧制御バルブの制御性が更に向上する。

この発明に係る油圧制御バルブの一例を模式的に示す断面図である。 そのオリフィスを構成しているスプールバルブの断面図であって、（ａ）は背圧室の油圧が高い状態、（ｂ）は背圧室の油圧が中程度の状態、（ｃ）は背圧室の油圧が低い状態をそれぞれ示している。 その油圧制御バルブにおけるスプールのストローク量とオリフィスの開口面積との関係を示す線図である。 そのパイロットバルブの開度と背圧室の油圧との関係を示す線図である。 この発明の他の例を示す断面図であって、パイロットバルブが可変オリフィスとして機能するように構成した例の断面図である。 そのパイロットバルブのオフ状態を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）はプランジャと第３ポートとの相対位置を示す平面図である。 そのパイロットバルブのオン状態を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）はプランジャと第３ポートとの相対位置を示す平面図である。 第３ポートの形状の他の例をまとめて示す図である。 プランジャに溝が形成されたパイロットバルブのオフ状態を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）はプランジャと第３ポートとの相対位置を示す平面図である。 プランジャに溝を形成し、パイロットバルブのオン状態を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）はプランジャと第３ポートとの相対位置を示す平面図である。その中間まで開度が増大した状態を示す図である。 この発明の更に他の例におけるパイロットバルブの断面図である。 そのオリフィスの部分を示す部分断面図である。 この発明に係る油圧制御装置の一例を模式的に示す部分的な油圧回路図である。 背圧室の油圧と正圧室の油圧との比率の、パイロットバルブの開度に対する変化の状態を示す線図である。 メインバルブに他のオリフィスを設けた例を示す断面図である。 そのオリフィスとして機能する隙間を示す部分断面図である。 メインバルブに他のオリフィスを設けた他の例を示す断面図である。 上流圧が高い場合と低い場合とにおけるピストンおよび弁体のストローク量と正圧室の油圧との関係を示す図である。 上流圧が高いことにより差圧が大きい場合と、上流圧が低いことにより差圧が小さい場合とにおけるソレノイドバルブの開口面積と背圧との関係を示す図である。 ソレノイドバルブの電流値と流量との関係を示す図である。 メインバルブにおける弁体のストローク量と制御圧との関係を、オリフィスとして機能する隙間が設けられている場合と設けられていない場合とについて示す線図である。 背圧室の油圧と正圧室の油圧との比率の、パイロットバルブの開度に対する変化の状態を、開度の変化するオリフィスおよびメインバルブにおけるオリフィスとして機能する隙間の有無に応じて示す線図である。

この発明に係る油圧制御バルブは、バランスピストン式ソレノイドバルブに分類されるバルブであり、その制御オリフィスの開度を変化させる調整機構を備えている点に特徴がある。したがって、この発明に係る油圧制御バルブは、制御対象箇所に対して油圧を供給し、あるいはその制御対象箇所から排圧するメインバルブと、そのメインバルブを開閉動作させるパイロットバルブとを備えており、そのメインバルブにおいてパイロットバルブにより開閉される背圧室に対する圧油の流れを制限する制御オリフィスが、その開度を変更するように構成されている。

図１にこの発明に係る油圧制御バルブの一例を模式的に示してある。この油圧制御バルブ１におけるメインバルブ２およびパイロットバルブ３の基本的な構成は、従来のバランスピストン式ソレノイドバルブにおけるメインバルブおよびパイロットバルブと同様の構成である。先ず、メインバルブ２の構成について説明すると、シリンダ部４の内部にピストン５が液密状態を維持して軸線方向に前後動するように収容されており、そのピストン５の一方の側面の中央部に弁体６が一体化して設けられている。この弁体６は、軸状の部材であって、その先端部は半球面状になっている。

したがってシリンダ部４の内部は、ピストン５によって二分されており、上記の弁体６を収容している部分が正圧室７とされ、これとは反対側の部分が背圧室８とされている。その背圧室８には、ピストン５を正圧室７側に押圧するスプリング９が配置されている。さらに、正圧室７には、油圧源１０の油圧が供給される流入ポート１１と、正圧室７から油圧を流出させる流出ポート１２とが形成されている。この流入ポート１１がこの発明における第１流入ポートに相当し、また流出ポート１２がこの発明における第１流出ポートに相当しており、その流入ポート１１はシリンダ部４における円筒状の外周部分に形成されている。また、流出ポート１２は、前述した弁体６の前方側すなわちシリンダ部４のエンドプレートに相当する部分の中央部に形成されている。この流出ポート１２のシリンダ部４側の開口端が、前記弁体６の先端部を突き当てて流出ポート１２を密閉するシート部（弁座）となっている。さらに、この流出ポート１２が制御対象部１３に連通されている。

なお、油圧源１０はオイルポンプであってもよく、あるいはオイルポンプで発生した油圧を調圧して得られたライン圧の油路であってもよく、さらには所定の圧力で油圧を蓄えるアキュムレータであってもよい。また、制御対象部１３は油圧源１０の油圧を元圧として油圧が制御される箇所であり、適宜のアクチュエータであってよい。したがって、油圧源１０がこの発明における高圧部に相当し、また制御対象部１３がこの発明における低圧部に相当する。なお、上記の油圧制御バルブ１を、所定のアクチュエータから圧油を排出させてその油圧を制御するいわゆる排出弁として使用する場合には、そのアクチュエータがこの発明における高圧部に相当し、ドレイン箇所がこの発明の低圧部に相当することになる。

一方、パイロットバルブ３は背圧室８に連通され、背圧室８と前述した低圧部に相当する制御対象部１３とを連通している油路を開閉するように構成されている。このパイロットバルブ３は従来知られている電磁開閉バルブと同様の構成のバルブであり、プランジャ１４を電磁力に応じて前後動させることによりポートを開閉するように構成されている。具体的に説明すると、パイロットシリンダ部１５の内部に、液密状態を維持して前後動するようにプランジャ１４が収容されており、そのプランジャ１４の後端側（背面側）にプランジャ１４を軸線方向に押圧するスプリング１６が配置されている。また、パイロットシリンダ部１５の外周側で前記プランジャ１４の後端部側に電磁コイル１７が設けられている。したがってパイロットバルブ３はその電磁コイル１７に通電することにより発生する電磁力により、前記スプリング１６に対抗する推力をプランジャ１４に作用させ、その電磁力に基づく推力がスプリング１６の弾性力を上回ることによりプランジャ１４を後退移動させるように構成されている。

また、パイロットシリンダ部１５における前記プランジャ１４の前方側に、流入ポート１８が形成されている。前記プランジャ１４は弁体を兼ねており、そのプランジャ１４の先端部が、流入ポート１８におけるパイロットシリンダ部１５の内面側の開口端に当接することにより、流入ポート１８が密閉され、またプランジャ１４が後退移動することにより流入ポート１８が開かれるように構成されている。この流入ポート１８がメインバルブ２における背圧室８に連通されている。なお、図１にはこれらの流入ポート１８と背圧室８とが油路を介して連通されているように記載されているが、パイロットシリンダ部１５とメインバルブ２のシリンダ部４とを一体的に構成するなどのことによって流入ポート１８を背圧室８に直接連通させた構成としてもよい。さらに、パイロットシリンダ部１５の内周面で前記流入ポート１８に連通する箇所には、前述した制御対象部１３などの低圧箇所に連通された流出ポート１９が形成されている。すなわち、パイロットバルブ３は、開弁することにより前記背圧室８を制御対象部１３などの低圧部に連通させて背圧室８から圧油を流出させるように構成されている。

そして、メインバルブ２における正圧室７と背圧室８とが、開度を調整することのできるオリフィス２０によって連通されている。このオリフィス２０は、パイロットバルブ３が閉じている状態では、正圧室７と背圧室８との油圧を均等にし、またパイロットバルブ３が開弁して背圧室８から排圧されている状態では背圧室８に流入する圧油の量を制限して正圧室７と背圧室８との間に圧力差を生じさせるためのものである。したがって、背圧室８はオリフィス２０を介して油圧源１０に連通し、また正圧室７も油圧源１０に連通しているので、結局は、背圧室８と正圧室７とがオリフィス２０を介して互いに連通されている。

オリフィス２０の開度は、背圧室８の油圧の低下に応じて調整される。より具体的には、オリフィス２０の開口面積は、背圧室８の油圧が小さく低下した場合より大きく低下した場合に広くなるように構成されている。このような構成のオリフィス２０およびその開度調整機構の一例を図２に示してある。ここに示す例は、スプールバルブ２１によってオリフィス２０およびその開度調整機構を構成した例であり、同一外径の二つのランド部２２ａ，２２ｂを有するスプール２２がシリンダ部２３の内部に軸線方向に前後動できるように収容されている。このスプール２２がこの発明における調整弁体に相当しており、そのスプール２２の一方の端部側には、スプール２２を軸線方向に押圧するスプリング２４が配置されている。

また、シリンダ部２３には、この発明における第１ポートに相当する流入ポート２５と、この発明における第２ポートに相当する流出ポート２６とが形成されている。その流入ポート２５は、前述した正圧室７もしくは油圧源１０に連通されている。また、流入ポート２５は信号圧ポートを兼ねており、２つのランド部２２ａ，２２ｂの間であるバリー部に常時開口するとともに、スプリング２４が当接しているランド部２２ｂとは反対側のランド部２２ａの端部側に開口している。すなわち、スプール２２には前記スプリング２４の弾性力に対抗して油圧源１０の油圧もしくは正圧室７の油圧が作用するように構成されている。一方、流出ポート２６は、ランド部２２ｂが前後動する領域の範囲内で開口するように形成されており、この流出ポート２６は前述した背圧室８に連通されている。より具体的には、ランド部２２ｂが流出ポート２６に一部、オーバーラップするように構成されており、そのオーバーラップ量は、スプール２２がスプリング２４によって押圧されて前進している状態で増大し、これとは反対にスプリング２４を圧縮するようにスプール２２が後退している状態ではオーバーラップ量が減少するように構成されている。例えば、スプール２２が前進端に位置している状態では、流出ポート２６の半分程度がランド部２２ｂによって閉じられ、スプール２２が後退するのに従ってオーバーラップ量が減少して流出ポート２６の開度が増大するようになっている。したがって図２に示す例では、流出ポート２６がオリフィス２０を構成しており、スプール２２の位置に応じてその開度が増減されるように構成されている。なお、スプリング２４が配置されている箇所すなわちランド部２２ｂの背面に、流出ポート２６から出力される油圧がフィードバック圧として作用させられている。

つぎに上述した油圧制御バルブ１の作用について説明する。いわゆるオフ制御されてパイロットバルブ３の電磁コイル１７に通電されていない状態では、メインバルブ２における背圧室８が閉じられ、その油圧が正圧室７の油圧と同じになっている。メインバルブ２におけるピストン５の受圧面積は、正圧室７側に弁体６が設けられていることにより、背圧室８側で広くなっている。そのため、背圧室８と正圧室７との油圧が等しい場合には、受圧面積の差に応じて、ピストン５を正圧室７側に押圧する推力が発生する。その推力によって弁体６が流出ポート１２の開口端に押し付けられるから、メインバルブ２は閉弁状態になる。

また、いわゆる可変オリフィスを構成している前述したスプールバルブ２１においては、スプール２２を挟んだ軸線方向での両側の圧力が等しく、かつ各ランド部２２ａ，２２ｂにおける受圧面積（フェース面積）が等しいから、スプール２２にはこれを軸線方向に移動させる油圧は作用せず、スプリング２４の弾性力がスプール２２を移動させる推力として作用する。したがって、スプール２２は、図２の（ａ）に示すように、前進端まで移動しており、その流出ポート２６が最大限、狭くなっている。すなわち、オリフィス２０の開度が最小になっている。

この状態から電磁コイル１７に通電すると、その電流量に応じた電磁力がプランジャ１４に作用する。その電磁力に基づく推力がスプリング１６の弾性力を上回るとプランジャ１４が後退し始める。すなわち、パイロットバルブ３が開き始める。パイロットバルブ３は制御対象部１３などの低圧部に連通されているから、パイロットバルブ３が開弁することにより、メインバルブ２における背圧室８から圧油が排出される。その結果、メインバルブ２における背圧室８と正圧室７との間に圧力差が生じ、その圧力差に基づく推力がスプリング９の弾性力より大きくなると、ピストン５が後退してメインバルブ２が開き始める。その結果、油圧源１０の油圧がメインバルブ２を介して制御対象部１３などの低圧部に供給される。

また、背圧室８の油圧が低下することにより正圧室７もしくは油圧源１０から背圧室８に向けて圧油が流れるが、背圧室８に流入する圧油の量はオリフィス２０によって制限されるので、背圧室８の油圧は前述した式で表される圧力になる。すなわち、背圧室８と正圧室７との圧力差もしくはそれらの圧力の比率が、パイロットバルブ３の開度に応じた値に設定される。

また、上記のスプールバルブ２１においては、スプリング２４が当接しているランド部２２ｂの端面に掛かる油圧が低くなる。すなわち、スプール２２を挟んだ軸線方向での両側の油圧の差が大きくなる。この圧力差の増大によってスプール２２を軸線方向に押圧する力がスプリング２４の弾性力を上回ると、スプール２２がスプリング２４を圧縮して軸線方向に移動する。そのため、図２の（ｂ）に示すように、ランド部２２ｂと流出ポート２６とのオーバーラップ量が減少して流出ポート２６の実質的な開口面積が増大する。すなわち、オリフィス２０の開度が増大する。

上記の電磁コイル１７の電流量を更に増やしてパイロットバルブ３の開度を増大させると、背圧室８の油圧が更に低下するので、スプール２２をスプリング２４と共に押圧している油圧が低下する。そのため、ついにはスプール２２が図２の（ｃ）に示すようにスプリング２４側の限界位置まで移動する。こうして、流出ポート２６の実質的な開口面積が最大にまで増大させられ、オリフィス２０の開度が最大にまで増大する。

このように電磁コイル１７の電流量の増大に伴ってパイロットバルブ３の開度が増大して背圧室８の油圧が低下すると、背圧室８の油圧の低下に従ってオリフィス２０の開度が増大する。そのため、背圧室８に正圧室７もしくは油圧源１０から流入する圧油の量が増大し、背圧室８の油圧の低下の度合いもしくは勾配が、オリフィス２０の開度が一定の場合に比較して小さくなる。その一例を図で示せば、図３は上記のスプール２２のストローク量とオリフィス２０の開口面積との関係を示しており、スプール２２が図１の（ａ）に示す限界位置にある状態すなわちストローク量が「０」の状態では、オリフィス２０の開口面積は、設計上予め設定した面積になっている。この状態からスプール２２が上述したようにスプリング２４を圧縮して移動すると、オリフィス２０の開口面積がスプール２２のストローク量に従って増大し、ついにはスプール２２の最大限のストローク量に対応した面積にまで増大する。その過程におけるオリフィス２０の面積の増大傾向もしくは増大率は、図３に示すような指数関数的な増大傾向に設定することができるが、これに限らず、流出ポート２６の開口形状に応じて適宜な増大傾向もしくは増大率とすることができる。

図４は、上記のようなオリフィス２０の開度の変化を伴うパイロットバルブ３の開度と背圧室８の油圧（以下、制御圧と記すことがある）との関係を示している。電磁コイル１７の電流量が増大することに伴って制御圧が低下することは前述したとおりであるが、制御圧の低下に伴ってオリフィス２０の開度が増大して背圧室８に流入する圧油の量が増大するので、電磁コイル１７の電流やパイロットバルブ３の開度の変化（増大）に対する制御圧の低下度合いあるいは低下率が、オリフィスの開度が一定の場合に比較して小さくなる。そのため、図４に示すように、パイロットバルブ３の開度の増大に対して制御圧は、直線的に低下し、両者の関係は例えば反比例の関係になる。

メインバルブ２の開度は、油圧源１０などの高圧部の油圧が一定であれば、その背圧室８の圧力である制御圧に応じて変化するから、制御圧が上記のようにパイロットバルブ３の開度に反比例して変化すれば、パイロットバルブ３の開度と、制御圧と上流圧との比率（制御圧／上流圧）との関係はほぼ反比例の関係になる。図１４の直線Ｌは、パイロットバルブ３の開度と、制御圧と上流圧との比率（制御圧／上流圧）とが完全に反比例するとした場合の両者の関係を示している。オリフィス２０の開度を上述したように変化させてもパイロットバルブ３の開度と、制御圧と上流圧との比率（制御圧／上流圧）との関係を図１４に直線Ｌで示す関係にすることは困難であるが、その直線Ｌに近い関係になる。したがって、この発明に係る上記の油圧制御バルブ１によれば、パイロットバルブ３の開度が小さい状態、すなわち制御対象部１３の油圧の制御量が小さい状態でのパイロットバルブ３の開度の変化量に対するメインバルブ２の開度の変化量もしくは制御油圧の変化量が、オリフィスの開度が一定の場合に比較して小さくなる。これは例えば制御ゲインが小さいバルブに相当し、制御対象部１３の油圧のオーバーシュートや油圧のハンチングが生じにくく、制御性が良好になる。また、図１４から知られるように、メインバルブ２の作動範囲内でのパイロットバルブ３の最大開度が、オリフィスの開度が一定の場合に比較して大きい開度になる。すなわち、メインバルブ２の制御のためのパイロットバルブ３の開度範囲あるいは制御電流値の範囲が広くなり、この点でも制御性が向上する。

つぎにこの発明の他の具体例について説明する。図５はパイロットバルブ３に可変オリフィスの機構を組み込んで構成した例である。このパイロットバルブ３は、メインバルブ２における背圧室８を正圧室７もしくは油圧源１０に常時連通させるように機能するので、前述した図１に示す例において制御対象部１３などの低圧部に連通されているポートが、図５に示す例では背圧室８に連通されていて、このポートがこの発明における第２流入ポートに相当する流入ポート２７とされている。また、プランジャ１４によって開閉されるポートが制御対象部１３などの低圧部に連通されていて、このポートがこの発明における第２流出ポートに相当する流出ポート２８とされている。

さらに、パイロットシリンダ部１５には第３ポート２９が形成されている。この第３ポート２９は、上記の流入ポート２７および流出ポート２８が開口している箇所に開口して形成され、かつ前記背圧室８もしくは油圧源１０に連通されている。また、この第３ポート２９が開口している箇所は、パイロットシリンダ部１５の内周面のうちプランジャ１４が摺接する範囲内の箇所であり、したがってプランジャ１４によって開口面積が変化させられるようになっている。より具体的に説明すると、図６および図７は、第３ポート２９をプランジャ１４の前後動方向に長い長孔として形成した例であり、その第３ポート２９の位置は、プランジャ１４が前進端まで前進している状態でそのプランジャ１４の外周面によって大半が閉じられ、僅かな開口面積となる位置に設定されている。図６はその状態を示している。言い換えれば、第３ポート２９は、プランジャ１４が摺接する箇所の最先端部より僅かに先端側の位置から後端側に延びた長孔として形成されている。したがって、プランジャ１４が電磁力を受けて開弁方向に後退移動すると、その移動量に応じて第３ポート２９の開口面積が増大するようになっている。図７は開口面積が最大限増大した状態を示している。

第３ポート２９は上記のようにパイロットシリンダ部１５の内部に向けて開口していて、前記背圧室８に連通されている流入ポート２７に常時連通し、かつプランジャ１４によって開口面積が減じられて圧油の流れを絞るように構成されているから、この第３ポート２９がこの発明におけるオリフィス２０に相当している。また、プランジャ１４あるいはパイロットバルブ３がこの発明におけるオリフィス調整機構に相当している。

図５ないし図７に示す具体例の作用について説明すると、パイロットバルブ３がいわゆるオフ状態になっていると、そのプランジャ１４がスプリング１６に押されて流出ポート２８を閉じた状態に前進している。この状態では第３ポート２９の大半の部分にプランジャ１４の外周面が被さり、第３ポート２９の開口面積が最小になっている。メインバルブ２における正圧室７と背圧室８とはこの第３ポート２９および流入ポート２７を介して連通していて両者の油圧が等しくなっているから、メインバルブ２は閉弁状態になっている。

この状態から電磁コイル１７に通電してプランジャ１４を開弁方向に後退移動させると、図７に示すように、プランジャ１４の外周面と第３ポート２９とのオーバーラップ量が減少して第３ポート２９のパイロットシリンダ部１５の内部に対する開口面積が増大する。この状態では、パイロットバルブ３の開度が増大しているから制御対象部１３などの低圧部に向けた圧油の流出量が多くなるが、第３ポート２９を通ってパイロットシリンダ部１５の内部に流入する圧油の量も多くなる。そのため、メインバルブ２における背圧室８から流れ出る圧油の量が制約されてその圧力の低下が抑制される。

したがって図５ないし図７に示す構成であっても、パイロットバルブ３の開度の増大に従ってオリフィス２０の開度が増大して、背圧室８の油圧の低下が抑制される。そのため、パイロットバルブ３の開度と、制御圧と上流圧との比率（制御圧／上流圧）との関係が前述した図１に示す構成の油圧制御バルブ１と同様になるので、制御性が向上する。また、図５ないし図７に示す構成では、オリフィス２０の開度が、パイロットバルブ３の電磁力もしくはその電磁力に基づくプランジャ１４の位置によって制御されるので、油圧源１０の油圧が高低に変動しても、オリフィス２０の開度の変化が生じにくく、広い圧力範囲で制御性を向上させることができる。

なお、図５ないし図７に示す例では、パイロットバルブ３の開度に対する背圧室８の油圧の低下の程度は、オリフィス２０の開度の変化によって決まる。したがって、そのオリフィス２０を構成している前記第３ポート２９の形状を、プランジャ１４のストローク量に応じて開口幅が次第に増大し、あるいは減少するなどの特殊形状とすることにより、多様な油圧制御特性を得ることができる。そのような第３ポート２９の特殊形状の例を図８に挙げてある。（ａ）はスプリング１６側を底辺とした三角形状、（ｂ）はこれとは反対向きの三角形状、（ｃ）はパイロットシリンダ部１５の軸線方向に長い五角形状、（ｄ）はパイロットシリンダ部１５の軸線方向に長い菱形をそれぞれ示す。これらの形状であれば、プランジャ１４が開弁方向に移動するのに従ってオリフィス２０の開口面積が次第に増大するが、その増大割合が、各形状に応じて次第に大きくなり、あるいは反対に小さくなり、さらには大きくなった後に小さくなる。また、（ｅ）は同じ内径の丸孔をプランジャ１４のストローク方向に並べた形状、（ｆ）はスプリング１６側の丸孔を相対的に大径にした形状、（ｇ）は丸孔の数をスプリング１６側で次第に多くした形状、（ｈ）は鋭角三角形の底辺側に鈍角三角形を一部重ねて接続した形状、（ｉ）は長孔と丸孔とを組み合わせた形状をそれぞれ示す。これらの形状であれば、プランジャ１４が開弁方向に移動するのに従って第３ポート２９の開口面積であるオリフィス２０の開度が次第に増大するが、その増大割合が、各形状に応じて次第に、あるいはステップ的に大きくなる。これら図８に示す形状は、パイロットシリンダ部１５の円周方向で測った寸法が、パイロットシリンダ部１５の軸線方向の位置毎に異なる形状であり、オリフィス２０の開度の増大の割合がプランジャ１４のストローク量に応じて異なる形状である。

上述したようにパイロットバルブ３に可変オリフィスの機能を持たせる場合、第３ポート２９の開口面積を変化させるプランジャ１４の外周面を単純な円柱面とせずに、第３ポート２９に連通する流路を形成した形状としてもよい。その例を図９および図１０に示してある。ここに示す例は、プランジャ１４の外周部のうち、第３ポート２９に対向する部分に溝３０を設けた例である。この溝３０は、プランジャ１４の先端部（スプリング１６が当接している端部とは反対側の端部）から所定の長さに亘って形成されている。そして、プランジャ１４が前進端に位置している状態では、図９に示すように、その溝３０の一部と第３ポート２９の一部とがオーバーラップして両者が連通し、オリフィス２０の開度が減じられている。また、図１０に示すように、プランジャ１４が後退するのに従ってそのオーバーラップ量が増大して第３ポート２９の開口面積すなわちオリフィス２０の開度が増大する。したがって、このような溝３０をプランジャ１４に形成した構成であっても、図５ないし図７に示す構成の油圧制御バルブ１と同様の作用を得ることができる。

この発明におけるオリフィス２０は、要は、背圧室８と正圧室７もしくは油圧源１０とを連通している箇所のいずれか少なくとも一部で油圧の流通を絞るように構成されていればよい。したがって、この発明におけるオリフィス２０もしくはその調整機構は、上述した具体例で挙げてある構成、すなわちポートの開口面積を変化させる構成に限られないのであり、流路長を変化させるように構成されていてもよい。図１１はその一例を示しており、パイロットバルブ３の内部に流路長が変化する可変オリフィスを設けた例である。

図１１に示すパイロットバルブ３におけるプランジャ１４は、その先端側に、パイロットシリンダ部１５の内径より小径の小径軸部３１を備えている。これに対してパイロットシリンダ部１５の内周面のうち、第３ポート２９と流入ポート２７との間には、プランジャ１４における小径軸部３１の外径より僅かに大きい内径の小径円筒部３２が形成されている。その小径軸部３１および小径円筒部３２の位置および長さについて説明すると、プランジャ１４が閉弁位置に前進している状態では、小径軸部３１の先端部と小径円筒部３２の先端部とが軸線方向でほぼ一致し、両者がほぼ最大限の長さで嵌合する。そして、プランジャ１４が開弁方向に後退移動すると、小径軸部３１の小径円筒部３２に対する嵌合長さが次第に短くなり、プランジャ１４が後退端にまで後退した状態では、小径軸部３１の先端部が小径円筒部３２に僅かに嵌合している状態になる。

したがって、図１１に示す構成では、パイロットバルブ３が閉弁状体（オフ状態）になっていると、プランジャ１４における小径軸部３１が小径円筒部３２のほぼ全長に亘って挿入された状態になっている。この状態で小径軸部３１の外周面と小径円筒面３２の内周面との間に僅かな隙間が生じている。前述したように第３ポート２９は正圧室７もしくは油圧源１０に連通され、また流入ポート２７は背圧室８に連通しているから、結局、背圧室８は前記隙間を介して正圧室７もしくは油圧源１０に連通しており、したがってその隙間がこの発明におけるオリフィス２０になっている。なお、図１１の構成における第３ポート２９がこの発明における「第４ポート」に相当し、またその流入ポート２７がこの発明における「第３流入ポート」に相当し、かつ図１１に示す構成における流出ポート２８がこの発明における「第３流出ポート」に相当している。

そして、図１２に示すように、プランジャ１４が電磁コイル１７による電磁力で後退移動すると、小径軸部３１の小径円筒部３２に対する挿入長さ（嵌合長さ）が次第に短くなるから、両者の間の隙間であるオリフィス２０の長さが短くなる。オリフィスは、流路断面積が小さいことや流路抵抗を生じる箇所が長いことなどにより、流体の流れを制限もしくは制約する機能を生じる部分であり、したがって上記の小径軸部３１と小径円筒部３２との嵌合長さが短くなると、長い場合に比較して，圧油の流れを制約する作用が低下する。すなわち、図１１に示す構成では、上記のオリフィス２０がいわゆる可変オリフィスとなっており、プランジャ１４もしくはパイロットバルブ３がオリフィス調整機構を構成している。したがって、この発明におけるオリフィスの開度は、流体に対する絞り作用の程度を意味し、開口面積に限らず、絞り作用の生じる区間の長さも含む。

このように図１１に示す構成であっても、パイロットバルブ３の開度が小さく、背圧室８の油圧が大きくは低下していない状態では、オリフィス２０の開度が小さく、パイロットバルブ３の開度の増大に伴ってオリフィス２０の開度が増大する。そのため、パイロットバルブ３の開度の増大に対する背圧室８の油圧の低下を、オリフィスの開度が一定の場合に比較して緩慢にすることができ、その結果、前述した各具体例による油圧制御バルブ１と同様に制御性を向上させることができる。

上述した各具体例で説明したように、この発明に係る油圧制御バルブ１は、開閉動作することにより高圧部から低圧部に圧油を流通させて高圧部の油圧を制御し、あるいは低圧部の油圧を制御するバルブである。したがって、高圧部に油圧を閉じ込めて所定の動作状態を維持することができ、また油圧の制御のために常時圧油を流し続けることがないので、エネルギ損失を低減することができる。このような機能をベルト式無段変速機の油圧制御装置で有効に利用することができる。図１３はこの発明に係る油圧制御装置をベルト式無段変速機の油圧制御装置における供給弁および排出弁として使用した例を模式的に示している。

ベルト式無段変速機は、溝幅を油圧によって変更することのできる一対のプーリにベルトを巻き掛け、そのベルトを介してプーリ同士の間で動力を伝達し、かつ溝幅の変更によるベルト巻き掛け半径の連続的な変化によって変速比を無段階に変化させるように構成されている。図１３には一方のプーリ３３を示してあり、このプーリ３３は、軸線方向に対して固定された固定シーブ３４とその固定シーブ３４に対して接近および離隔するように設けられた可動シーブ３５とによって構成されており、これらのシーブ３４，３５の間がベルト３６を巻き掛けるベルト溝となっている。その可動シーブ３５の背面側には、油圧室３７が設けられ、その油圧によって可動シーブ３５を固定シーブ３４側に押圧してベルト溝の幅を所定値に設定し、あるいはベルト３６を挟み付ける挟圧力を所定値に設定するように構成されている。そして、供給弁（供給バルブ）とされている油圧制御バルブ１Ａの流出ポート１２がその油圧室３７に連通されている。また、排出弁（排出バルブ）とされている油圧制御バルブ１Ｄの流入ポート１１が上記の油圧室３７に連通されている。なお、この排出弁としての油圧制御バルブ１Ｄの流出ポート１２はオイルパンなどのドレイン箇所３８に連通されている。

したがって、油圧室３７の油圧を高くする場合には、供給弁とされている油圧制御バルブ１Ａをオン制御してそのメインバルブ２を開けば、油圧源１０から油圧室３７に圧油が供給されて油圧を上昇させることができる。また、反対に油圧室３７の油圧を下げる場合には、排出弁とされている油圧制御バルブ１Ｄをオン制御する。このように油圧室３７に対して圧油を供給し、あるいは油圧室３７から圧油を排出してその油圧を制御するにあたり、パイロットバルブ３の電流値に対するメインバルブ２の開度の変化量が、前述したようにパイロットバルブ３の開度が小さい状態であっても過剰に大きくなることがない。そのため、油圧のオーバーシュートやハンチングを防止もしくは抑制して安定した制御を行うことができる。また、油圧室３７の油圧を一定圧に維持する場合、各油圧制御バルブ１Ａ，１Ｄをオフ状態に制御する。こうすることにより、それぞれのメインバルブ２が閉じて油圧室３７に圧油を閉じ込めることになるので、圧油の不必要な漏洩をなくしてエネルギ損失を防止もしくは抑制することができる。

前述したように、オリフィスは圧油の流量を制限することにより油圧の変化を緩和する機能がある。この機能を利用してメインバルブ２における正圧室７の油圧の変化を緩和すれば、メインバルブ２における弁体６の開弁方向への後退移動の速度すなわちメインバルブ２の開弁速度を抑制し、また制御圧の変化量に対するメインバルブの弁体のストローク量の割合を小さくし、それに伴って油圧の制御に使用できるパイロットバルブの開度の幅が広くなり、その結果、制御性を向上させることができる。

このような構成を備えた例を図１５に示してある。図１５に示す例は、前述した図１に示すメインバルブ２における弁体６の外周面とシリンダ部４の内周面との間の隙間４０をオリフィスとして機能させるように構成した例である。すなわち、弁体６の外周面とシリンダ部４の内周面との間の隙間４０は、前記流入ポート１１の開口面積より小さい流路断面積となるように形成されている。また、流入ポート１１の位置は、弁体６が流出ポート１２から離れて十分開弁した位置にピストン５が後退した状態であってもそのピストン５の外周面に対向し、かつピストン５の外周面とシリンダ部４の内周面との間に開口する位置に設定されている。したがって、その隙間４０が、正圧室７に向けて流動する圧油に抵抗を与える絞り部すなわちこの発明における「他のオリフィス」を形成している。なお、図１６に示すように、流入ポート１１からピストン５の先端部までの長さがオリフィスとして機能する部分の長さであるから、弁体６がピストン５と共に後退し、その後退移動量の増大によって流出ポート１２の開口量が増大した場合、オリフィスの長さが短くなってその流動抵抗が小さくなる。

図１５に示す例では、流出ポート１２側に副室４１が形成されている。この副室４１に接続ポート４２が形成され、この接続ポート４２が前述した制御対象部１３に連通されている。図１５に示す他の構成は、前述した図１に示す構成と同様であり、したがって図１に示す構成と同じ部分もしくは箇所には図１に付した符号と同一の符号を付してその説明を省略する。

上記の図１５に示す構成のメインバルブ２は、絞り作用が変化するオリフィスを内蔵したパイロットバルブ３と共に油圧制御バルブ１を構成することができる。その例を図１７に示してある。ここに示す例は、前述した図５に示すメインバルブ２を上記の図１５に示す構成のメインバルブ２に置き換えた例である。したがって、図１７には図５あるいは図１５に示す構成と同一の構成の部分もしくは箇所に図５あるいは図１５に付した符号と同一の符号を付してその説明を省略する。

これら図１５あるいは図１７に示す構成の油圧制御バルブ１によれば、背圧室８の油圧の変化を、開度もしくは開口面積が変化する前記オリフィス２０によって制御することになるので、前述したように制御性が向上する。これに加えて、この発明における「他のオリフィス」に相当するメインバルブ２の隙間４０によって正圧室７の油圧の増大を緩和できるので、制御性を更に向上させることができる。

その作用を具体的に説明すると、パイロットバルブ３の電磁コイル１７に通電してパイロットバルブ３を開くことにより、背圧室８が前記制御対象部１３などの低圧部分に連通されて背圧室８の圧力が低下する。その背圧室８には開度が前述したように変化するオリフィス２０を介して圧油が流入する。そのオリフィス２０の開度は、パイロットバルブ３の開度の増大に応じて増大し、したがって制御圧の低下が抑制されて制御性が向上することは、前述したとおりである。

パイロットバルブ３が開弁することにより、背圧室８と正圧室７との間で圧力差が生じる。すなわち、ピストン５および弁体６を正圧室７側に押す荷重が低下するので、その荷重の低下分がいわゆる閉弁状態を維持する荷重を超えると、ピストン５および弁体６が背圧室８側に移動し、流出ポート１２の開口端から弁体６が離れて流出ポート１２が開かれる。すなわち、開弁状態となる。したがって、圧油は流入ポート１１から正圧室７に流入し、さらに流出ポート１２および副室４１ならびに接続ポート４２を経て制御対象部１３に流れる。その場合、流入ポート１１と正圧室７との間には、ピストン５の外周面とシリンダ部６の内周面との間の隙間４０が形成され、圧油がその隙間４０を通過するので、その流路抵抗により流量が減じられ、正圧室７の油圧の上昇が抑制される。

この状態でピストン５および弁体６に掛かる荷重のバランスは以下のとおりである。
Ｆｓ＋Ｆｐ２＝Ｆｐ１＋Ｆｐ３
ここで、Ｆｓはスプリング９による荷重、Ｆｐ２は背圧室８の油圧による荷重、Ｆｐ１は正圧室７の油圧による荷重、Ｆｐ３は副室４１の油圧による荷重である。なお、開弁状態では、上記のように、隙間４０で油圧が低下させられるので、正圧室７の油圧は上流圧Ｐ１より低い油圧Ｐ４となり、したがって正圧室７の油圧Ｐ４によってピストン５を背圧室８側に押す荷重Ｆｐ１は、
Ｆｐ１＝（Ａｐ−Ａｓ）×Ｐ４
となる。ここで、Ａｐは背圧室８でピストン５が油圧を受ける受圧面積、Ａｓは弁体６によるシール面積である。また、ピストン５の移動量（ストローク）を「ｓ」で表し、スプリング９の定数を「ｋ」で表すと、
Ｆｓ＝ｓ×ｋ
となる。これを上記の荷重がバランスする状態の式に代入してストロークｓについて解くと、
ｓ＝（Ｆｐ１−Ｆｐ２＋Ｆｐ３）／ｋ
となる。この式における「Ｆｐ１」は、上記のように、正圧室７の油圧Ｐ４で決まるから、上流圧Ｐ１が高いとしても隙間４０によって正圧室７の油圧Ｐ４は上流圧Ｐ１に対して低圧になっているので、ピストン５および弁体６に作用する荷重がバランスするまでのストロークｓは、隙間４０による油圧の低下がない場合に比較して短くなる。

正圧室７の油圧Ｐ４とストロークｓとの関係を図１８に示してある。この図１８から知られるように、上流圧Ｐ１すなわち油圧源３の油圧が高い場合であっても、ピストン５および弁体６を開弁方向に移動させるように作用する正圧室７の油圧Ｐ４を、隙間４０によって大きく低下させることになるので、ピストン５および弁体６を開弁方向に移動させる差圧が大きくなることを抑制できる。

一方、背圧室８から油圧を流出させるように作用するパイロットバルブ３は、電流に応じて開度が増大するように構成されているから、電流を増大させることにより背圧室８の油圧（すなわち背圧Ｐ２）の低下が大きくなる。その傾向を図に示すと図１９のとおりであり、電流が小さいことによりパイロットバルブ３の開口面積が小さい状態では、背圧室８の油圧の低下がパイロットバルブ３で抑制されるので、背圧室８の油圧の低下が少なく、差圧も小さい。そして、電流の増大によって開口面積が大きくなると、背圧室８とこれが連通されている低圧部分との間の抵抗が小さくなるので、背圧室８の油圧の低下の度合いが大きくなる。その傾向は上流圧Ｐ１が高いほど顕著であり、背圧Ｐ２が大きく低下する。

このように、電流を増大させることによりピストン５および弁体６を開弁方向に移動させる差圧が大きくなるから、電流と油圧制御バルブ１での流量とには相関関係があり、パイロットバルブ３の電流によって油圧制御バルブ１での流量を制御することができる。具体的に説明すると、パイロットバルブ３の電流を増大させると、上記の差圧が大きくなって流量が電流に応じて増大する。その状態を図２０に概念的に示してある。上流圧Ｐ１が相対的に低い場合には、差圧も小さくなり、したがって電流の増大に対する流量の増大の勾配が小さくなる。すなわち、流量が徐々に増大することになる。また、この発明に係る上記の油圧制御バルブでは、上流圧Ｐ１が高いことにより差圧が大きくなるとしても、前述したように隙間４０による流路抵抗で正圧室７の油圧Ｐ４が低くなるから、差圧が急激に増大したり、それに伴ってピストン５および弁体６が急激に開弁方向に移動することがなく、したがって図１９に示すように、流量の増大勾配が小さくなる。図２０には比較のために、上記の隙間４０がない場合の高差圧時の流量特性を破線で示してある。オリフィスとして機能する隙間４０が設けられていないと、上流圧Ｐ１がそのまま正圧室７の油圧になるので、ピストン５および弁体６を開弁方向に移動させる差圧あるいは荷重が急激に大きくなり、それに伴って流量が急激に増大してしまう。

この発明によれば、バランスピストン式バルブで構成されている油圧制御バルブ１の流入ポート１１に掛かる油圧が高い場合であっても、開弁させるための電流の変化に対する圧油の流量の変化の勾配を緩やかにすることができる。そのため、油圧の高低に拘わらず、電流に対する流量の関係が安定し、制御性を向上させることができる。

これを図によって説明すると、図２１はメインバルブ２における制御圧と弁体６のストローク量との関係を示しており、「Ｌ１」の符号を付してある線は、前述したオリフィスとして機能する隙間４０を設けた場合の特性線、「Ｌ２」の符号を付してある線は、前述したオリフィスとして機能する隙間４０を設けていない場合の特性線をそれぞれ示している。図２１において、「パイロット全閉」と記してある状態で制御圧が正圧室７の油圧と等しく、最高圧になっており、パイロットバルブ３のプランジャが電磁力で後退移動すると、「パイロットストローク」と記してある矢印の方向に制御圧が変化（低下）する。オリフィスとして機能する上記の隙間４０を設けた例では、特性線Ｌ１で示すように、制御圧の低下量に対するメインバルブ２における弁体６のストローク量の増大勾配が、特性線Ｌ２で示す例（前記隙間４０を設けていない例）よりも小さくなる。したがって、メインバルブ２に上記のオリフィスとして機能する隙間４０を設けることにより、油圧制御に使用することのできる制御圧の幅が広くなる。

これを前述した図１４の線図に書き加えると図２２のようになる。油圧制御に使用することのできる制御圧の範囲は上記のように、オリフィスとして機能する隙間４０を設けない場合に比較して、隙間４０を設けている場合に広くなるから、制御圧と上流圧との比率（制御圧／上流圧）の使用可能な範囲、すなわちメインバルブの動作範囲は、上記の隙間４０を備えていない場合には「γ１」で示す範囲となり、上記の隙間４０を備えている場合は「γ２」で示す範囲となる。一方、制御圧と上記の比率との関係は、前述したように、背圧室８に連通しているオリフィスの開度を一定とした場合には、図２２で下向きに凸なった曲線で表され、これに対して開度を前述したように変化させることのできるオリフィス２０を設けた場合には、理想的には直線Ｌで表される。そうすると、オリフィスの開度が一定でかつ上記の隙間４０に相当するオリフィスを備えていない従来例では、油圧制御に使用できるパイロットバルブの開度の範囲は符号「Ｐｃ１」で示す狭い範囲になる。これに対して、上記の隙間４０に相当するオリフィスを備えていないものの、開度が変化する上記のオリフィス２０を備えていれば、符号「Ｐｃ２」で示す範囲になり、従来例よりも広くなる。

一方、開度が変化する上記のオリフィス２０を備えていないものの、上記の隙間４０に相当するオリフィスを備えていれば、油圧制御に使用できるパイロットバルブの開度の範囲は符号「Ｐｃ３」で示す範囲になり、従来例よりも広くなる。そして、開度が変化する上記のオリフィス２０と、上記の隙間４０に相当するオリフィスとの両方を備えていれば、油圧制御に使用できるパイロットバルブの開度の範囲は符号「Ｐｃ４」で示す範囲になり、もっとも広くなる。すなわち、開度が変化するオリフィス２０による作用と、上記のオリフィスとして機能する隙間４０による作用とが相乗的に生じて、油圧制御バルブ１の制御性が従来になく向上する。

なお、この発明における前記正圧室７に供給される圧油の流量を制限する「他のオリフィス」は、上記の隙間４０に限られないのであって、前記流入ポート１１に連通されている油路に設けられていてもよい。あるいは、流入ポート１１自体を開口径の小さいものとして形成され、これをこの発明における「他のオリフィス」としてもよい。さらには、ピストン６の外周面から正圧室７側の端面に到る開口径の小さい溝もしくは貫通孔を形成し、その溝もしくは貫通孔をこの発明における「他のオリフィス」としてもよい。またさらに、ピストン５に形成されている弁体６などの突出部の外周側に小径部を設け、これら突出部の外周部と小径部の内周部との間に、前述した隙間４０と同様のオリフィスとして機能する隙間を形成してもよい。その場合、ピストン５が全開位置に後退する以前に、突出部と小径部との嵌合が外れるように、前記突出部と前記小径部との嵌合長さは、前記ピストンおよび弁体の全閉状態から全開状態までの移動長さより短くしてよい。

また、前記ピストン５の移動量によって前記流入ポート１１のシリンダ部４内に対する開口面積が変化するように構成した場合、ピストン５が所定範囲を超えて後退した場合に、流入ポート１１が全開して他のオリフィスによる流量の制限が生じないように構成してもよい。

一方、流入ポート１１を、オリフィスとして機能する前記隙間４０に開口させるように構成する場合、その流入ポート１１の開口形状は、前述した図８に例示するような多様の形状としてもよい。このような形状は、前記開口端の形状が、前記シリンダ部の円周方向に測った幅が前記シリンダ部の軸線方向の位置毎に異なる形状である。

１，１Ａ，１Ｄ…油圧制御バルブ、 ２…メインバルブ、 ３…パイロットバルブ、 ４…シリンダ部、 ５…ピストン、 ６…弁体、 ７…正圧室、 ８…背圧室、 ９…スプリング、 １０…油圧源、 １１…流入ポート、 １２…流出ポート、 １３…制御対象部、 １４…プランジャ、 １５…パイロットシリンダ部、 １６…スプリング、 １７…電磁コイル、 １８…流入ポート、 １９…流出ポート、 ２０…オリフィス、 ２１…スプールバルブ、 ２２ａ，２２ｂ…ランド部、 ２３…シリンダ部、 ２２…スプール、 ２４…スプリング、 ２５…流入ポート、 ２６…流出ポート、 ２７…流入ポート、 ２８…流出ポート、 ２９…第３ポート、 ３０…溝、 ３１…小径軸部、 ３２…小径円筒部、 ３３…プーリ、 ３４…固定シーブ、 ３５…可動シーブ、 ３６…ベルト、 ３７…油圧室、 ３８…ドレイン箇所、 ４０…隙間（他のオリフィス）。

Claims (16)

1. シリンダ部の内部を軸線方向に前後動するピストンを挟んだ一方側に、第１流入ポートと第１流出ポートとが開口している正圧室が形成され、かつ前記ピストンを挟んだ他方側に背圧室が形成され、その第１流出ポートを開閉する弁体が前記ピストンに連結されて設けられ、前記正圧室と前記背圧室とがオリフィスを介して連通されるとともに、前記背圧室を該背圧室より低圧の部分に選択的に連通させるパイロットバルブが設けられ、前記第１流入ポートが高圧部に連通され、かつ前記第１流出ポートが前記高圧部より圧力の低い低圧部に連通されている油圧制御バルブにおいて、
   前記オリフィスの開度を前記背圧室の油圧の低下の状態に基づいて調整するオリフィス調整機構が設けられ、
   前記オリフィス調整機構は、前記正圧室に連通された第１ポートと、前記背圧室に連通された第２ポートと、前記正圧室の油圧と前記背圧室の油圧とが対抗して作用させられてこれらの油圧の差が予め定めた所定値を超えることにより前記油圧の差に応じて動作しかつその動作量の増大に応じて前記第１ポートもしくは第２ポートの開口面積を増大させる調整弁体とを備え、
   前記オリフィスは、前記調整弁体によって開口面積が変化させられる前記第１ポートと前記第２ポートとのいずれかによって構成されている
   ことを特徴とする油圧制御バルブ。
2. シリンダ部の内部を軸線方向に前後動するピストンを挟んだ一方側に、第１流入ポートと第１流出ポートとが開口している正圧室が形成され、かつ前記ピストンを挟んだ他方側に背圧室が形成され、その第１流出ポートを開閉する弁体が前記ピストンに連結されて設けられ、前記正圧室と前記背圧室とがオリフィスを介して連通されるとともに、前記背圧室を該背圧室より低圧の部分に選択的に連通させるパイロットバルブが設けられ、前記第１流入ポートが高圧部に連通され、かつ前記第１流出ポートが前記高圧部より圧力の低い低圧部に連通されている油圧制御バルブにおいて、
   前記オリフィスの開度を前記背圧室の油圧の低下の状態に基づいて調整するオリフィス調整機構が設けられ、
   前記パイロットバルブは、電磁力によって軸線方向に前後動させられるプランジャと、そのプランジャを収容したパイロットシリンダ部と、そのパイロットシリンダ部の内周面に開口しかつ前記背圧室に連通された第２流入ポートと、前記パイロットシリンダ部の軸線方向の一端部に開口して前記プランジャによって開閉されかつ前記低圧部に連通された第２流出ポートと、前記パイロットシリンダ部の内周面に開口しかつ前記正圧室に連通された第３ポートとを備え、
   前記オリフィスは、前記プランジャが前記第２流入ポートと前記第３ポートとのいずれか一方のポートに一部重なってその開度を減じることにより構成され、
   前記オリフィス調整機構は、前記プランジャが前記第２流入ポートと前記第３ポートとのいずれか一方のポートに一部重なってその開度を減じる量を前記プランジャがその軸線方向に移動することにより変化させる構成を含む
   ことを特徴とする油圧制御バルブ。
3. 前記いずれか一方のポートの開口形状は、開口幅が前記プランジャの前後動の方向で異なっている形状を含むことを特徴とする請求項２に記載の油圧制御バルブ。
4. シリンダ部の内部を軸線方向に前後動するピストンを挟んだ一方側に、第１流入ポートと第１流出ポートとが開口している正圧室が形成され、かつ前記ピストンを挟んだ他方側に背圧室が形成され、その第１流出ポートを開閉する弁体が前記ピストンに連結されて設けられ、前記正圧室と前記背圧室とがオリフィスを介して連通されるとともに、前記背圧室を該背圧室より低圧の部分に選択的に連通させるパイロットバルブが設けられ、前記第１流入ポートが高圧部に連通され、かつ前記第１流出ポートが前記高圧部より圧力の低い低圧部に連通されている油圧制御バルブにおいて、
   前記オリフィスの開度を前記背圧室の油圧の低下の状態に基づいて調整するオリフィス調整機構が設けられ、
   前記パイロットバルブは、電磁力によって軸線方向に前後動させられるプランジャと、そのプランジャを収容したパイロットシリンダ部と、そのパイロットシリンダ部の内周面に開口しかつ前記背圧室に連通された第３流入ポートと、前記パイロットシリンダ部の軸線方向の一端部に開口して前記プランジャによって開閉されかつ前記低圧部に連通された第３流出ポートと、前記パイロットシリンダ部の内周面に開口しかつ前記正圧室に連通された第４ポートとを備え、
   前記オリフィスは、前記第３流入ポートと前記第４ポートとの間に位置しかつ前記パイロットシリンダ部の内周面の一部と前記プランジャの外周面の一部とが接近した隙間によって形成され、
   前記オリフィス調整機構は、前記隙間の長さを前記プランジャがその軸線方向に移動することにより変化させる構成を含む
   ことを特徴とする油圧制御バルブ。
5. 前記オリフィス調整機構は、前記背圧室と前記正圧室との油圧の差が大きいほど前記オリフィスによる圧油の流れに対する制限を低下させるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の油圧制御バルブ。
6. 前記高圧部から前記第１流入ポートを介して前記正圧室に流入する圧油の流通を制限する他のオリフィスを更に備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の油圧制御バルブ。
7. 前記ピストンおよび前記弁体は、前記第１流出ポートを密閉している全閉位置から前記第１流出ポートを開く全開位置に移動するように構成され、
   前記他のオリフィスは、前記ピストンおよび前記弁体が前記全開位置に到る前までの所定範囲で、前記第１流入ポートから前記正圧室に向けて流入する圧油の流動を制限するように構成され、
   前記ピストンおよび前記弁体が前記所定範囲を超えて移動した状態では前記第１流入ポートから前記正圧室に流入する圧油の流動が前記他のオリフィスによる制限を受けないように構成されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の油圧制御バルブ。
8. 前記他のオリフィスは、前記ピストンおよび前記弁体の前記第１流出ポートを開く方向への移動量に応じて開口面積が増大して絞りの程度を減じるように構成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の油圧制御バルブ。
9. 前記他のオリフィスは、前記ピストンおよび前記弁体が前記第１流出ポートを開く方向に予め定めた所定距離移動した後は全開されて前記圧油の流動に対して絞り作用が生じなくなるように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の油圧制御バルブ。
10. 前記他のオリフィスは、前記ピストンの外周面と前記シリンダ部の内周面との間に形成された、前記圧油が前記正圧室に向けて流れる隙間を含むことを特徴とする請求項６ないし９のいずれか一項に記載の油圧制御バルブ。
11. シリンダ部の内部を軸線方向に前後動するピストンを挟んだ一方側に、第１流入ポートと第１流出ポートとが開口している正圧室が形成され、かつ前記ピストンを挟んだ他方側に背圧室が形成され、その第１流出ポートを開閉する弁体が前記ピストンに連結されて設けられ、前記正圧室と背圧室とがオリフィスを介して連通されるとともに、前記背圧室を該背圧室より低圧の部分に選択的に連通させるパイロットバルブが設けられ、前記第１流入ポートが高圧部に連通され、かつ前記第１流出ポートが前記高圧部より圧力の低い低圧部に連通されている油圧制御バルブにおいて、
    前記オリフィスの開度を前記背圧室の油圧の低下の状態に基づいて調整するオリフィス調整機構が設けられ、
    前記高圧部から前記第１流入ポートを介して前記正圧室に流入する圧油の流通を制限する他のオリフィスを更に備え、
    前記ピストンは、前記シリンダ部の内周面に液密状態で摺接するベース部と、そのベース部より小さい外径でかつベース部から前記正圧室の内部に突出した突出部とを有し、
    前記正圧室には、前記突出部の先端部を所定の深さで嵌合させる小径部が形成され、
    前記他のオリフィスは、前記突出部の先端部の外周面と前記小径部の内周面との間に形成されている
    ことを特徴とする油圧制御バルブ。
12. 前記突出部と前記小径部との嵌合長さは、前記ピストンおよび前記弁体の全閉状態から全開状態までの移動長さより短いことを特徴とする請求項１１に記載の油圧制御バルブ。
13. シリンダ部の内部を軸線方向に前後動するピストンを挟んだ一方側に、第１流入ポートと第１流出ポートとが開口している正圧室が形成され、かつ前記ピストンを挟んだ他方側に背圧室が形成され、その第１流出ポートを開閉する弁体が前記ピストンに連結されて設けられ、前記正圧室と背圧室とがオリフィスを介して連通されるとともに、前記背圧室を該背圧室より低圧の部分に選択的に連通させるパイロットバルブが設けられ、前記第１流入ポートが高圧部に連通され、かつ前記第１流出ポートが前記高圧部より圧力の低い低圧部に連通されている油圧制御バルブにおいて、
    前記オリフィスの開度を前記背圧室の油圧の低下の状態に基づいて調整するオリフィス調整機構が設けられ、
    前記高圧部から前記第１流入ポートを介して正圧室に流入する圧油の流通を制限する他のオリフィスを更に備え、
    前記他のオリフィスは、前記第１流入ポートの前記正圧室に対する開口端と、その開口端の一部に重なり合って前記開口端の開口面積を減じる前記ピストンの外周面とによって形成され、
    前記開口端の形状は、前記シリンダ部の円周方向に測った幅が、前記シリンダ部の軸線方向の位置毎に異なる形状を含む
    ことを特徴とする油圧制御バルブ。
14. 前記他のオリフィスは、前記ピストンの外周部に、前記第１流入ポートと前記正圧室とに開口するように形成された溝部を含むことを特徴とする請求項６ないし１０のいずれか一項に記載の油圧制御バルブ。
15. 前記他のオリフィスは、前記ピストンを貫通し、かつ前記第１流入ポートと前記正圧室とに開口するように形成された貫通孔を含むことを特徴とする請求項６ないし１０のいずれか一項に記載の油圧制御バルブ。
16. ベルトが巻き掛けられているプーリの油圧室に対して油圧源から供給する油圧を制御する供給バルブと、その油圧室から排出する油圧を制御する排出バルブとを備えた油圧制御装置において、
    前記供給バルブと前記排出バルブとの少なくともいずれか一方が、請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の油圧制御バルブによって構成されていることを特徴とする油圧制御装置。

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