JP2004301190A

JP2004301190A - 油圧制御装置

Info

Publication number: JP2004301190A
Application number: JP2003092878A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Sato; 知宏佐藤
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-28
Also published as: US20060144451A1

Abstract

【課題】変速ショックの少ない自動変速の油圧制御装置を提供すること。
【解決手段】周壁に複数のポートが形成された筒状のバルブボデーと、前記バルブボデー内に摺動可能に設けられ、前記バルブボデーの内周面と摺接する外周面を備えるランド部が形成されるスプールバルブとを備え、前記スプールバルブの前記バルブボデーに対する摺動位置に応じて前記外周面で前記ポートの開口面積を変化させて機器類へ供給する油圧を制御する油圧制御バルブであって、前記スプールバルブの前記ランド部と前記ランド部の端面部との境界に形成される切欠き（ノッチ）の形状を、前記スプールバルブの前記バルブボデーに対する摺動位置に応じて開口される前記ポートの開口面積において、前記スプールの前記ランド中間部から前記ランド端部に向かって連続的に増加するように形成する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両の自動変速機の油圧制御に用いられる油圧制御バルブおよび自動変速機の油圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両の自動変速機の油圧制御においては、クラッチを非係合状態から係合状態へ移行させるに際しては、リターンスプリングの余裕ストローク分、ピストンをストロークさせるため相当流量の油がクラッチ側へ供給されることとなるが、係合状態（半クラッチ状態および完全係合状態）では、非常に微流量の油が供給されることとなる。そして、油圧制御バルブは、このようなクラッチへの供給流量の変化に依らずに安定して油圧を制御することが望まれる。
【０００３】
油圧制御バルブは、通常、複数のポートが形成された筒状のバルブボデーと、バルブボデー内に摺動可能に設けられ、バルブボデーの内周面と摺接する外周面を備えるランド部が形成されたスプールバルブとを備える構成となっている。そして、バルブボデーに対するスプールバルブの摺動位置に応じて、外周面でポートの開口面積を変化させクラッチの油圧室の油圧および流量を制御する。例えば、ランド部の外周面が、油圧制御バルブ内に油が供給されるポート（ラインポート）を全閉している状態ではクラッチ側への油の供給流量はほぼ零であるが、スプールバルブが摺動してランド部の端面がラインポート上を通過してラインポートが開口すると、クラッチ側への供給流量が増加する。そして、油圧制御バルブは、一般的に、このラインポートが開口する瞬間に、つまりランド部の端面がラインポートにかかる瞬間に、供給流量が急激に増加するという現象がおきる。その結果、油圧振動が発生し、上記のクラッチの係合状態における微量流量での油圧の制御が困難であるという不具合がある。このような問題から、従来の油圧制御バルブにおいては、スプールバルブを付勢してドレンポートを開口させる方向に移動させるための、出力ポートからフィードバック室へ連通するフィードバック油路に設けられたフィードバックオリフィスを絞り、バルブの動きを抑制するか、ランド端面部（ランド部の外周面と端面とが交わる部分）等に直線的、または半円状のノッチを形成しポート開口部の面積を制限する構成が従来から採られてきている。しかしながら、フィードバックオリフィスの絞り制御では、始動時や冷間時に作動油の粘性の温度依存性によりスプールバルブの追従性が悪化し、安定した油圧が得られない。一方、ノッチ形成の方法ではスプールのストローク量に対する流量変化の度合い（以下、感度と呼ぶ）が所定のストローク間で一定でなく、（図５示破線）この感度の変化が油圧振動の発生源となり、完全に油圧振動を取り除くことは困難であった。（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２５２９０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、油圧制御バルブにおいて、形成が容易であるとともにスプールバルブのストローク量に対する流量変化を一定にすることを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項１において講じた技術的手段は、周壁に複数のポートが形成された筒状のバルブボデーと、前記バルブボデー内に摺動可能に設けられ、前記バルブボデーの内周面と摺接する外周面を備えるランド部が形成されるスプールバルブとを備え、前記スプールバルブの前記バルブボデーに対する摺動位置に応じて前記外周面で前記ポートの開口面積を変化させて機器類へ供給する油圧および流量を制御する油圧制御バルブであって、前記スプールバルブの前記ランド部と前記ランド部の端面部との境界に形成される切欠き（ノッチ）の形状が、前記スプールバルブの前記バルブボデーに対する摺動位置に応じて開口される前記ポートの開口面積において、前記スプールの前記ランド中間部から前記ランド端部に向かって連続的に増加するように形成することである。
【０００７】
この構成では、スプールバルブがバルブボデーに対して摺動すると、スプールバルブはランド部がポートを全閉している状態から、まず、ランド部に設けられたノッチ部がポート上に差し掛かり所定のポートの開口面積を開口することになる。さらにポート開口側へ摺動すると連続的にポートの開口面積が増加し、最終的にランド端面部がポート上を通過してポートが全開口する。これによって、スプールの摺動位置に応じてポートの開口面積の急激な変化および流量変化がなくなり、急激な流量変化に起因する油圧振動の発生を効果的に抑制することができる。
【０００８】
次に、請求項２において講じた技術的手段は、前記ノッチ形状において一定圧力下における流量と前記スプールバルブの所定の摺動位置とが比例関係にある断面積もつ前記ノッチ形状としたことである。
【０００９】
一般的な作動油は、図６のように、ある一定の流路断面積をもつ管路において、一定圧力下でオリフィス面積が増加していくと流量は所定の値に収束する飽和特性をもっており、オリフィス面積が小さいほど流量変化が大きく、オリフィス面積が大きくなるとともに流量変化は零に近づいていく。したがって、前記スプールバルブの前記ランド部に形成される前記ノッチ形状を、前記ランド中間部付近では、前記スプールバルブの前記バルブボデーに対する摺動位置に応じて開口される前記ポート開口面積の変化を小さく、ランド端面部付近では前記ポート開口面積の変化を大きくなるように前記ノッチ形状を形成することにより、一定圧力下における前記スプールバルブの摺動位置に対する流量変化の度合い（感度）を一定（前記スプールバルブの摺動位置に対する流量の関係を比例関係）にすることができる。また、逆に、このような前記ノッチ形状をもつ前記スプールバルブを油圧制御バルブに用いることにより、感度を一定にでき、効果的に油圧振動の発生を抑制し、流量変化の影響を受けにくい理想的な油圧制御を達成できる。
【００１０】
そして請求項３において講じた技術的手段は、前記ノッチ形状が、所定の形状に加工されたＴスロットカッターを前記スプールの軸方向に対して垂直に回転させ、前記スプールの中心軸に近づけることにより切削加工し形成されることであり、前記Ｔスロットカッターは市販されるＴスロットカッターの刃部の両端面部を研磨等で加工し、刃部の断面が所定の形状とされる。これにより、ノッチのない従来のスプールバルブに対して、適用可能であり、前記ノッチをもつスプールバルブが容易に形成できる。
【００１１】
さらに請求項４において講じた技術的手段は、駆動側回転体と従動側回転体とからなる摩擦係合要素と、押付力により前記駆動側回転体と前記従動側回転体の一方と当接して前記駆動側回転体と前記従動回転体とを係合可能なピストンと、前記ピストンにより前記摩擦係合要素と区隔されると共に供給される油圧に応じて前記ピストンへの押付力を変化させる油圧室と、前記油圧室に供給する油圧を制御する油圧制御機構とを備え、前記駆動側回転体と前記従動側回転体とを係合または非係合させて変速段を切替える自動変速機の油圧制御装置であって、前記油圧制御装置は、周壁に複数のポートが形成された筒状のバルブボデーと、前記バルブボデー内に摺動可能に設けられ、前記バルブボデーの内周面と摺接する外周面を備えるランド部が形成されるスプールバルブとを備え、前記スプールバルブの前記ランド部と前記ランドの端面部との境界に形成される切欠き（ノッチ）の形状が、前記スプールバルブの前記バルブボデーに対する摺動位置に応じて開口される前記ポートの開口面積において前記スプールバルブの摺動方向に連続的に増加するように形成されており、前記スプールバルブの摺動位置に応じて前記油圧室へ供給する油圧と流量を制御する油圧制御バルブを備えたことであり、作動油供給時に発生する油圧振動を効果的に抑制することができるため、流量に変化に影響されにくく、滑らかな係合動作が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を、添付図面をもとに説明する。図１乃至図３は、自動変速機の油圧制御装置１０の構成を示す概略図である。自動変速機の油圧制御装置１０は、駆動側回転体１１ａと従動側回転体１１ｂとからなるクラッチ装置１１と、押付力により駆動側回転体１１ａと当接して駆動側回転体１１ａと従動側回転体１１ｂとを係合可能なピストン１２（図２示）と、ピストン１２によりクラッチ装置１１と区隔されると共に供給される油圧に応じてピストン１２への押付力を変化させる油圧室１３と、油圧室１３に供給する油圧を制御する油圧制御機構８０等を備えている。そして、駆動側回転体１１ａと従動側回転体１１ｂとを係合または非係合させて変速段（図示なし）を切替える。
【００１３】
図１に示す様に、油圧制御機構８０は、ストレーナ９０の作動油を汲み上げて油圧を発生する油圧源としてのオイルポンプ８２と、オイルポンプ８２により発生した油圧を調整するレギュレータバルブ８３と、その油圧を減圧するモジュレータバルブ８４と、モジュレータバルブ８４からの油圧を調圧するリニアソレノイドバルブ８５と、リニアソレノイドバルブ８５によって調圧された油圧に基づいてレギュレータバルブ８３から供給されるライン圧を調圧して油圧室１３内に作動油を供給するコントロールバルブ８６と、コントロールバルブ８６から供給される作動油の油路の切替えを行うシフトバルブ８７等から構成されている。レギュレータバルブ８３からコントロールバルブ８６およびコントロールバルブ８６から油圧室１３までの油路は、流体に対する管路抵抗を一定にするために、所定の断面積以上の油路で構成され、オリフィス９５，９６が配設されている。電子制御装置８１は、車両の状態を判断して所望の自動変速機の変速段となる様に、クラッチ装置１１や他の複数のクラッチ装置（図示なし）への油圧の供給を制御する。
【００１４】
図３に示す様に、コントロールバルブ８６は、バルブボデー２０と、バルブボデー２０内に摺動可能に設けられたスプールバルブ２１を主として構成されている。
【００１５】
バルブボデー２０は筒形状をしており、その壁２０ａ（周壁）に複数のポートが形成されている。ポートとしては、レギュレータバルブ８３側から作動油が供給されるラインポート２０ｂ（ポート）と、シフトバルブ８７を介して油圧室１３に作動油を供給する供給ポート２０ｃ（ポート）と、ドレンポート２０ｄ（ポート）が形成されている。
【００１６】
また、スプールバルブ２１は、バルブボデー２０内を図３示上下方向に摺動する。そして、摺動方向に３つのランド２１ａ、２１ｂ、２１ｃ（ランド部）が形成されている。各ランド２１ａ、２１ｂ、２１ｃの外周面２１ｄ（外周面）は、バルブボデー２０の内周面２０ｅ（内周面）と摺接する構成となっている。そして、ランド２１ａ、２１ｂの外周面２１ｄは、スプールバルブ２１のバルブボデー２０に対する摺動位置に応じて、ラインポート２０ｂ、供給ポート２０ｃ、ドレンポート２０ｄの開口面積を変化させる。その結果、油圧室１３に供給する作動油の油圧および流量を制御している。尚、このスプールバルブ２１のバルブボデー２０に対する摺動位置は、ソレノイド（図示なし）およびスプリング１２０とバルブボデー２０内の油圧によって制御される。
【００１７】
次に、ランド２１ａ、２１ｂにそれぞれ形成されているノッチ形状について説明する。ランド２１ｂには、図３示ランド２１ｂの中間部からランド２１ａの端面部２１ｇへスプールバルブ２１の摺動方向に、バルブボデー内周面とランドで形成するポート開口面積が連続的に増加するようにノッチ２１ｆ（切欠き）が形成されている。
【００１８】
このノッチ形状は、以下に説明する理論にもとづき構成されている。一般的な作動油は、図６のように、流量とオリフィス面積の関係において、ある一定の流路断面積をもつ管路の場合、一定圧力の条件の下、オリフィス面積が増加していくと流量は所定の値に収束する飽和特性をもっており、オリフィス面積が小さいほど流量変化が大きく、オリフィス面積が大きくなるとともに流量変化は零に近づいていく。したがって、スプールバルブに形成されるノッチ形状を、ランド中間部付近では、スプールバルブ摺動位置に対するポート開口面積の変化を小さく、ランド端面部付近では前記ポート開口面積の変化を大きくなるようにノッチ形状を形成することにより、一定圧力下におけるスプールバルブの摺動位置に対する流量変化の度合い（感度）を一定（スプールバルブの摺動位置に対する流量の関係を比例関係）にすることができる。本実施例では、実験により、使用する作動油の一定圧力下におけるオリフィス面積と流量との関係を図６のように求め、そのデータを回帰分析して得られた多項数近似関数からその逆関数を求め、ノッチ形状を決定した。
【００１９】
また、このノッチ形状の成形法としては、市販のＴスロットカッター５０の切刃の両端を研磨で加工することにより目的とする凸形状５１にする（図７）。この加工したＴスロットカッター５１をスプールバルブの軸に直角に回転させ、スプールバルブ２１の軸に近づけることにより切削加工しノッチが形成させる。なお、本実施では、ランドの円周上２箇所にノッチを設けた。同様に、ランド２１ａには、図３示ランド２１ａの中間部からランド２１ａの端面部２１ｈへスプールバルブ２１の摺動方向に向けて切欠きされたノッチ２１ｆ（ノッチ）が形成されている。
【００２０】
ここで、本実施の形態の自動変速機の油圧制御装置１０の作動について説明する。
【００２１】
クラッチ１１の非係合状態から、油圧制御機構８０によって油圧室１３に油圧が供給されると、ピストン１２がクラッチ１１側に移動する。図８に示す様に、この場合、変速段の切替えに要する作動時間を短縮するために、変速開始時点ｔ１からｔ２までは流量を多く供給してピストン１２を素早くクラッチ１１側に移動させる。そして、ｔ２からｔ４までは、少ない流量を供給してピストン１２をクラッチ１１に徐々に近接させる。そして、ｔ４の時点でクラッチ１１は、いわゆる半クラッチ状態となり、ｔ４からｔ５の間では直線的に油圧を上げることにより、半クラッチ状態から完全係合状態となる。そして、ｔ５以後は完全係合状態を維持するために所定の油圧を保持する。
【００２２】
次に、作動油を供給するコントロールバルブ８６の作動および油圧室１３側への供給流量について説明する。図４ａは、ランド２１ｂの外周面２１ｄがラインポート２０ｂを全閉している状態である。この状態では、供給ポート２０ｃとドレンポート２０ｄが開いており、油圧室１３側への流量は略零となっている。この状態におけるスプールバルブ２１の摺動領域をリーク領域（図５示）と称する。この状態からスプールバルブ２１が図４示下方向へ摺動すると、図４ｂに示す様に、ノッチ部２１ｆがラインポート２０ｂ上を通過しながらスプールバルブ２１が摺動する状態となる。この状態におけるスプールバルブ２１の摺動領域をノッチ領域（図５示）と称する。この領域では、ポート開口面積Ｓを介して、ラインポート２０ｂからバルブボデー２０内に作動油が流れる。更に、スプールバルブ２１が下方向へ移動すると、ランド２１ｂの端面部２１ｇがラインポート２０ｂ上を通過しながらスプールバルブが摺動する状態となる。図４ｃの状態におけるスプールバルブ２１の摺動領域をランド領域と称する。（図５示）
図５（実線）は、本実施例の一定圧力下のリーク領域からノッチ領域およびランド領域までのスプールバルブ２１の摺動ストローク（横軸）と、油圧室１３側への供給流量（縦軸）との関係を示している。前述した様に、ノッチ領域では隙間Ｓを介して作動油が流れる。本実施例ではランド部２１ｂの端部２１ｈの円周上にノッチを２箇所、形成し、リーク領域からノッチ領域に移行する際の開口面積Ｓの急激な増加を抑えているため、感度変化が滑らかなものとなっている。つまり、スプールバルブ２１のストローク量に対する流量の変化は滑らかなものとなっている。さらに、ノッチ領域では前述したノッチ形状によるポート開口面積Ｓを作動油が流れるため感度が一定である。従って、クラッチ１１の係合時における微流量での制御においても、スプールバルブのバルブボデーに対する摺動位置の制御により滑らかに流量を変化させることができ油圧振動を抑えることができ、変速ショックの少ない安定した変速が可能となる。また、図８のｔ１時やｔ２時の様に、流量が急激に変化しても感度が一定なため、効果的に油圧振動の発生を抑制することが出来る。
【００２３】
本実施の形態では、ノッチ部２１ｅ、２１ｆが、ランド端部２１ｈ、２１ｇの円周に２箇所形成される構成としたが、２箇所に限られるものではない。即ち、ノッチの数は、ノッチ領域でのポート開口面積の合計が前述の感度を一定にする程度に形成されていれば良い。
【００２４】
（第２の実施の形態）第２の実施の形態を図９に示す。図９に示す様に、本実施の形態では、ノッチ２１ｅ、２１ｇが、バルブボデー２０の壁２０ａのラインポート２０ｂ、ドレンポート２０ｄの開口する部分に切欠形成されている。このような構成においても、流量変化を滑らかに制御でき、流量、油圧の制御は安定したものとなる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明では、スプールバルブのバルブボデーに対する摺動位置に応じて開口されるポートの開口面積において、所定のノッチ形状が設定されれば、スプールバルブのバルブボデーとの摺動位置を制御することで、ノッチ領域のスプールバルブの摺動位置と流量変化の関係を一定に出来るので、流量変化に起因する油圧振動を抑制できる。これにより、急激な流量変化が避けられない自動変速機の油圧制御装置において、変速ショックの少ない理想的な自動変速機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における自動変速機の油圧制御装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における自動変速機の油圧制御装置のコントロールバルブからクラッチまでの構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態における自動変速機の油圧制御装置のコントロールバルブを示す図である。
【図４】第１の実施の形態における自動変速機の油圧制御装置のコントロールバルブの作動を示す図である。
【図５】第１の実施の形態における自動変速機の油圧制御装置のコントロールバルブの作動による一定圧力下における流量変化を示す図である。
【図６】一般的な作動油の一定圧力条件下における流量とオリフィス面積の関係示す図である。
【図７】第１の実施の形態における自動変速機の油圧制御装置のスプールバルブの製造法とその製造法に用いられる工具を示す図である。
【図８】第１の実施の形態における自動変速機の油圧制御装置のコントロールバルブの作動による流量変化を示す図である。
【図９】第２の実施の形態における自動変速機の油圧制御装置のコントロールバルブを示す図である。
【符号の説明】
１０自動変速機の油圧制御装置
１１クラッチ（装置）
１１ａ駆動側回転体
１１ｂ従動側回転体
１２ピストン
１３油圧室
２０バルブボデー
２０ａ周壁
２０ｂラインポート（ポート）
２０ｃ供給ポート（ポート）
２０ｄドレンポート（ポート）
２０ｅ内周面
２１ａランド（ランド部）
２１ｂランド（ランド部）
２１ｃランド（ランド部）
２１ｄ外周面
２１ｅノッチ
２１ｆノッチ
２１ｇ端面部
２１ｈ端面部
８０油圧制御機構
８６コントロールバルブ（油圧制御バルブ）
Ｓポート開口面績

Claims

周壁に複数のポートが形成された筒状のバルブボデーと、前記バルブボデー内に摺動可能に設けられ、前記バルブボデーの内周面と摺接する外周面を備えるランド部が形成されるスプールバルブと、を備え、前記スプールバルブの前記バルブボデーに対する摺動位置に応じて前記外周面で前記ポートの開口面積を変化させて機器類へ供給する油圧および流量を制御する油圧制御バルブであって、
前記スプールバルブの前記ランド部と前記ランド部の端面部との境界に形成される切欠き（ノッチ）の形状が、前記スプールバルブの前記バルブボデーに対する摺動位置に応じて開口される前記ポートの開口面積において、前記スプールの前記ランド中間部から前記ランド端部に向かって連続的に増加するように形成されることを特徴とする油圧制御バルブ。
前記ノッチ形状において、一定圧力下における流量と前記スプールバルブの所定の摺動位置とが比例関係にある断面積をもつ前記ノッチ形状であることを特徴とする請求項１記載の油圧制御バルブ。
前記ノッチ形状が、所定の形状に加工されたＴスロットカッターを前記スプールの長手方向に対して垂直に回転させ、前記スプールの中心軸に近づけることにより切削加工し、形成されることを特徴とする請求項１または２記載の油圧制御バルブ。
駆動側回転体と従動側回転体とからなる摩擦係合要素と、押付力により前記駆動側回転体と前記従動側回転体の一方と当接して前記駆動側回転体と前記従動回転体とを係合可能なピストンと、前記ピストンにより前記摩擦係合要素と区隔されると共に供給される油圧に応じて前記ピストンへの押付力を変化させる油圧室と、前記油圧室に供給する油圧を制御する油圧制御機構とを備え、前記駆動側回転体と前記従動側回転体とを係合または非係合させて変速段を切替える自動変速機の油圧制御装置であって、
前記油圧制御装置は、周壁に複数のポートが形成された筒状のバルブボデーと、前記バルブボデー内に摺動可能に設けられ、前記バルブボデーの内周面と摺接する外周面を備えるランド部が形成されるスプールバルブと、を備え、前記スプールバルブの前記ランド部と前記ランドの端面部との境界に形成される切欠き（ノッチ）の形状が、前記スプールバルブの前記バルブボデーに対する摺動位置に応じて開口される前記ポートの開口面積において前記スプールバルブの摺動方向に連続的に増加するように形成されており、前記スプールバルブの摺動位置に応じて前記油圧室へ供給する油圧と流量を制御する油圧制御バルブを備えることを特徴とする自動変速機の油圧制御装置。