JP2005233357A - 自動変速機の油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 油圧回路系を含む前進クラッチサイズ等の最適化を達成可能な自動変速機の油圧制御装置を提供すること。
【解決手段】 自動変速機において、エンジンにより駆動するオイルポンプを油圧源とし、トルクコンバータのロックアップクラッチを制御する第１締結制御アクチュエータによって、走行時に締結する締結要素の発進制御を兼用する自動変速機の油圧制御装置において、締結要素の有効断面積を、第１締結制御アクチュエータによって調圧可能な最大圧によってエンジン側から入力される最大トルクを伝達可能な締結容量となる最小の面積とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発進要素としてトルクコンバータを用いる自動変速機において、例えば前進クラッチの締結力をロックアップクラッチ油圧制御用アクチュエータにより制御する自動変速機に関する。

従来、発進要素としてトルクコンバータを用いた自動変速機として特許文献１に記載の技術が開示されている。この自動変速機の前進クラッチの締結容量は、エンジントルクとトルクコンバータのストールトルク比の積以上に設定する必要がある。よって、前進クラッチのピストン外径を大径化することによって、確実にトルクを伝達する構成としている。
特開平７−２６９６６７号公報（図３参照）

しかしながら、上述の従来技術にあっては、油圧回路系を含む前進クラッチサイズ等の最適化について十分に議論されていなかった。特に電動オイルポンプ等を備えていないアイドルストップ車両にあっては、エンジン再始動時における油圧供給量は限られている。そのため、前進クラッチの外径（ピストン断面積）が大きいと、エンジン再始動時の前進クラッチの油圧立ち上がり遅れが生じるため、特に慎重に考慮する必要があり、油圧回路系における最適化が望まれていた。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、油圧回路系を含む前進クラッチサイズ等の最適化を達成可能な自動変速機の油圧制御装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明における自動変速機にあっては、エンジンにより駆動するオイルポンプを油圧源として、トルクコンバータのロックアップクラッチを制御する第１締結制御アクチュエータによって、走行時に締結する締結要素の発進制御を兼用する自動変速機の油圧制御装置において、締結要素の有効断面積を、第１締結制御アクチュエータによって調圧可能な最大圧によってエンジン側から入力される最大トルクを伝達可能な締結容量となる最小の面積とすることとした。

本発明の自動変速機にあっては、油圧回路系の最適化を図ることで、走行時に締結する締結要素の有効断面積の縮小化を図ることが可能となり、アイドルストップ後のエンジン再始動時の前進クラッチの油圧立ち上がり遅れを防止することができる。

以下、本発明の自動変速機を実現する最良の形態を、実施例に基づいて説明する。

図１は、本実施例における自動変速機の制御装置を備えた車両の主要ユニットの構成図である。

車両の主要ユニットは、主にエンジン１０，自動変速機２０，トルクコンバータ３０，ロックアップクラッチ４０，コントロールユニット５０，スタータモータ１３，４２Ｖ系モータ６０から構成される。

エンジン１０には、燃料供給装置１１が設けられ、エンジン１０へ燃料を供給している。また、エンジン１０にはチェーンスプロケット１２が設けられており、モータ６０に設けられたチェーンスプロケット６２とチェーン６３により連結されている。このモータ６０はエンジン１０のスタータ、減速状態での発電機、並びにバッテリの蓄電状態に応じて発電する発電機として機能するが、特に限定しない。基本的には、最初のエンジン始動時に通常のスタータモータ１３を用いるが、アイドルストップ後のエンジン再始動時にはモータ６０を用いてエンジン１０を始動する。

また、自動変速機２０には、エンジン１０と共に回転駆動するポンプ２２が設けられ、油圧サーボ２３へ油圧を供給する。

コントロールユニット５０には、アイドルストップスイッチ１，ブレーキスイッチ２，舵角センサ３，油温センサ４，及び車速センサ５からの信号が入力され、スタータモータ１３，モータ６０及び燃料供給装置１１の作動を制御する。

図２は、本実施例１における自動変速機の前進クラッチ１９０への油圧供給を表す油圧回路図である。油圧回路は主に、プレッシャーレギュレータバルブ１１０，クラッチレギュレータバルブ１２０，パイロットバルブ１３０，セレクトスイッチングソレノイド１４０（請求項２に記載の第２締結制御アクチュエータに相当）、ロックアップソレノイド１５０（請求項１に記載の第１締結制御アクチュエータに相当）、セレクトスイッチングバルブ１６０，セレクトコントロールバルブ１７０，マニュアルバルブ１８０，前進クラッチ１９０（請求項１に記載の締結要素に相当）、プレッシャーモディファイヤバルブ２００から構成される。

エンジン１０の駆動によりポンプ２２が駆動されると、ポンプ吐出圧が油路１０１を経由してプレッシャーレギュレータバルブ１１０に導かれる。プレッシャーレギュレータバルブ１１０はライン圧を調圧する。

また、プレッシャーレギュレータバルブ１１０により調圧されたライン圧は、油路１０１→油路１０２を経由して、油路１０３及び油路１０５に供給される。油路１０２に供給されたライン圧は図外の変速制御弁等にプーリ油圧の元圧として供給される。油路１０５に供給されたライン圧は、パイロットバルブ１３０のポート１３０ａへ供給される。ここで、パイロットバルブ１３０は、ライン圧をスプリングの設定荷重に対応する一定圧に減圧し、パイロット圧に調圧する。また、油路１０３に供給されたライン圧は、オリフィス１０４を介して油路１０６と連通している。

プレシャーレギュレータバルブ１１０の下流には、クラッチレギュレータバルブ１２０が設けられている。このクラッチレギュレータバルブ１２０は、プレッシャーレギュレータバルブ１１０からドレンされた油圧を更に調圧し、前進クラッチ１９０の締結圧を調圧する。

尚、プレッシャーレギュレータバルブ１１０及びクラッチレギュレータバルブ１２０は、スロットル開度等に応じて設定されるプレッシャーモディファイヤバルブから供給された信号圧によって調圧される。すなわち、クラッチレギュレータバルブ１２０によって設定される前進クラッチ油圧はプーリ設定圧と連動しており、例えば高いプーリ圧が要求される場合（入力トルクが大きい場合）においては、プーリのベルト滑りを防止する観点から、前進クラッチ油圧よりも高くなるように構成されている。

セレクトスイッチングバルブ１６０は、２方比例弁であるロックアップソレノイド１５０の信号圧に応じて接続油路を切り換える切換弁である。パイロットバルブ１３０のポート１３０ｂから油路１０８→油路１０９を経由して供給されたパイロット圧を元圧とし、コントロールユニット５０からの指令信号に応じてセレクトスイッチングバルブ１６０のON/OFFを決定する。

セレクトスイッチングソレノイド１４０がONのときは、セレクトスイッチングバルブ１６０のスプールバルブ１６０Ａが図中上方に持ち上げられる。このとき、油路１０７から供給される油圧は油路１１２を経由してセレクトコントロールバルブ１７０のポート１７０ａからポート１７０ｂを経由し、セレクトスイッチングバルブ１６０のポート１６０ｂからポート１６０ｅ→油路１１５→マニュアルバルブ１８０→油路１１７を経由して前進クラッチ１９０へ供給される。

セレクトスイッチングソレノイド１４０がOFFのときは、セレクトスイッチングバルブ１６０のスプールバルブ１６０Ａは図中スプリングにより付勢されているため下方に位置する。このとき、油路１０７から供給される油圧はセレクトスイッチングバルブ１６０のポート１６０ｃ→ポート１６０ｅ→油路１１５→マニュアルバルブ１８０→油路１１７を経由して前進クラッチ１９０へ供給される。また、ロックアップソレノイド１５０から供給される信号圧は、油路１１４→セレクトスイッチングバルブ１６０のポート１６０ｄ→ポート１６０ｆ→油路１１６を経由して図外のロックアップクラッチの締結圧を調圧する。

ここで、前進クラッチ１９０の構成について説明する。図３は、実施例１における前進クラッチ１９０の断面図である。前進クラッチ１９０は、油圧ピストン５１、ドリフトオンボール５２（請求項３記載の排油弁に相当）、ピストン室５３，スプリング５４，ドリブンプレート５５，ドライブプレート５６，リテーニングプレート５７，止め輪５８，入力ドラム５９，ディッシュプレート６０から成る湿式多板クラッチである。

図４は実施例１における前進クラッチ１９０の油圧ピストン５１を表す図である。尚、図４中左側の図は油圧ピストン５１を周方向から見た図、また図４中右側の図は、油圧ピストン５１の断面図である。
スプリング５４は、周方向等間隔に複数個配置している。そのため、スプリング５４に対応するスプリング孔６１も周方向等間隔に複数個配置している。ここで、ドリフトオンボール５２のボール収納穴５２ａの半径方向位置は、スプリング孔６１の半径方向位置と略同一であり、且つ周方向位置は、互いに隣接するスプリング孔６１の間に配置している。このようにボール収納穴５２ａを配置することで、油圧ピストン５１の外周面の小径化が可能である。

一般に、ドリフトオンボール５２は必ずピストンの肉厚を厚くした場所でなければ設置できず、併せてスプリング５４も肉厚を厚くした場所でなければ設置できない。よって、従来技術では、径方向の異なる円周上にそれぞれ肉厚部を形成していた。これに対し、本実施例１では、同一円周上の肉厚部にドリフトオンボール５２とスプリング５４を配置することで、肉厚部をそれぞれに設ける必要が無く、更に径方向を抑えることができる。

また、ボール収納穴５２ａとスプリング孔６１を軸方向にオーバーラップして配置することができるため、油圧ピストン５１の軸方向の厚みを増大させることもない（請求項４に対応）。更に、図３のディッシュプレート６０を押圧するピストン端面５１ａは、外径側にオーバーハングした構成としている。よって、油圧ピストン５１の軸方向長さを長くすることがないため、油圧ピストン５１の断面積を小さくすることができる。

前進クラッチ１９０に供給された油圧はピストン室５３に導かれる。ここで、油圧ピストン５１の外周面は、シール６２を介して入力ドラム５９外筒面上を軸方向摺動し、油圧ピストン５１内周面はシールを介して入力ドラム５９内筒面上を軸方向摺動する。前進クラッチ１９０には、複数のクラッチプレートの端部であって、油圧ピストン５１と当接する位置にディッシュプレート６０が設けられている。締結圧の供給によって油圧ピストン５１が移動すると、ドリフトオンボール５２が図の左方向に押されてボール収納穴５２ａが塞がれ、ディッシュプレート６０を油圧ピストン５１に設けたスプリング５４の力に抗して押し潰すことで油圧ピストン５１の移動が完了し、その後油圧に応じた締結力を発生する。

また、油圧ピストン５１の解放時にあっては、スプリング５４の付勢力により油圧ピストン５１が図の右方向に移動し、更にドリフトオンボール５２がピストン室５３側に移動する。これにより、ボール収納穴５２ａがスプリング５４側と連通することによりピストン室５３内の油を排出する。

（油圧回路系の最適化論理）
発進要素にトルクコンバータを用いた自動変速機において、通常発進時にあっては、前進クラッチ１９０の締結容量はエンジン最大トルクとトルクコンバータストールトルク比の積以上に設定する必要がある。つまり、前進クラッチ１９０はロックアップクラッチ４０に比べ高い締結力が要求される。前進クラッチ締結容量をロックアップクラッチ油圧制御用アクチュエータで制御しようとする場合、ロックアップクラッチ締結に必要な油圧は低い傾向にある。このとき、前進クラッチ１９０のピストン有効断面積が小さいと、クラッチプレートの径も小さくなりトルク容量が不足するため、クラッチプレートの枚数を多くする必要があり、軸方向の長さが長くなる。よって、軸方向長さを延長することなく、前進クラッチ締結容量に必要な油圧を確保するために、従来例においては前進クラッチ１９０の油圧ピストン室の有効断面積を大きくしていた。

ここで、前進クラッチ１９０の油圧ピストン室の有効断面積を大きくすると、それだけ油圧ピストン室に供給する油量が増えることとなる。アイドルストップ後のエンジン再始動のように前進クラッチの締結頻度が多く、前進クラッチの締結容量が比較的大きい場合ほど、前進クラッチ１９０の油圧立上がり遅れの影響が大きくなる。よって、前進クラッチ１９０の油圧ピストン室の有効断面積は極力小さくすることが望まれる。

図６は、実施例１における前進クラッチ油圧と前進クラッチ締結トルクの関係を表す図である。前進クラッチ油圧において、ロックアップソレノイド１５０により調圧可能な前進クラッチ１９０の最大締結圧相当の油圧をＡ、クラッチレギュレータバルブ１２０により調圧可能な前進クラッチ１９０の最大締結圧相当の油圧をＢとする。ここで、ロックアップソレノイド１５０の最大締結圧相当の油圧Ａに対して、従来例においては、前進クラッチ締結トルクはN₂を確保していた。これは、想定するエンジンの最大トルクとトルクコンバータのストールトルク比との積によって求まるトルクよりもかなり大きな値となっている。これに対し、実施例１においては、ロックアップソレノイド１５０の最大締結圧相当油圧Ａによって得られる前進クラッチ締結トルクを、想定するエンジンの最大トルクとトルクコンバータのストールトルク比との積N₁となるように前進クラッチ１９０の有効断面積を設定した。

よって、本実施例１の油圧回路を適用した場合、前進クラッチ１９０の油圧ピストン５３の有効断面積は、エンジンの最大トルクとトルクコンバータのストールトルク比との積を伝達可能な締結容量となる最小の面積に設定することで、前進クラッチ１９０を最もコンパクトな構成とすることができる（請求項１に対応）。

（具体的な比較例）
図３に示す実施例１における前進クラッチ１９０の油圧ピストン径をａ、図７に示す従来例における前進クラッチの油圧ピストン径をｂとする。図７の従来例においては、ドリフトオンボール５２の径方向位置をスプリング５４よりも外径側に配置している。これにより、排油後の残留油圧による遠心油圧を極力小さくしているが油圧ピストン径ｂは大径となっており、アイドルストップ後のエンジン再始動時にはプリチャージ等に供給する油量が多い。これに対し、図３の本実施例１においては、ドリフトオンボール５２の径方向位置とスプリング５４の径方向位置を略同一に配置し、油圧ピストン径ａの小径化を達成しているため、アイドルストップ後のエンジン再始動時における油圧供給量の低減を可能としている。また、小径化により排油後の残留油圧による遠心油圧についても低減を図ることができる。

図５は本願発明のアイドルストップ後のエンジン再始動制御を行った場合を示すタイムチャートである。尚、指令圧の出力については、プリチャージフェーズと、締結フェーズと、最終締結フェーズにわけて指令圧を出力することとする。

時刻ｔ１において、エンジン再始動指令が出力されると、まずクラッチプレート間のガタ詰めを行うプリチャージフェーズとなる。このとき、締結圧指令値をクリープトルクのみ伝達可能な指令値P0とし、スロットル開度によらず一定の指令圧を出力する。尚、締結圧指令値がクリープ相当と比較的小さいとき、締結要素の制御はロックアップクラッチ４０を制御するロックアップソレノイド１５０により行う。

時刻ｔ２において、スロットル開度が上昇する。

時刻ｔ３１において、クリープトルクに相当する締結圧が供給されると、ディッシュプレート６０が押し潰され各クラッチプレートのガタ詰めが完了する。実圧が目標圧に到達するとガタ詰めが完了したと判断する。

時刻ｔ４１において、締結フェーズを開始し、スロットル開度TVO及びエンジン回転数に応じた目標締結圧を指令圧として出力する。

時刻ｔ５１において、実締結圧が目標締結圧に到達すると、最終締結フェーズとなる。

時刻ｔ６１において、締結タイマ値T0が予め設定された調圧時間を経過すると、セレクトスイッチングソレノイド１４０がOFFとなり、調圧していない元圧、すなわちクラッチレギュレータバルブ１２０により調圧された圧がそのまま前進クラッチ１９０へ供給される。このとき、完全締結状態であるため高圧が供給されたとしても締結ショック等を発生することはない。

すなわち、クリープ走行のように要求されるクラッチ締結容量が比較的小さいときはロックアップソレノイド１５０により制御を兼用し、締結完了後はセレクトスイッチングソレノイド１４０の制御によりクラッチ圧を供給する。アイドルストップ後のエンジン再始動時のように要求されるクラッチ締結容量が比較的小さい条件では、前進クラッチトルク容量を制御する。このとき、ロックアップ領域に至るまで、ロックアップソレノイド１５０によって対応可能である。よって、前進クラッチのピストン室容積を必要最小限の大きさに設定することが可能となり、油圧供給量を低減することが可能となりアイドルストップ後のエンジン再始動時に速やかに発進可能となる（請求項２に対応）。

以上説明した本実施例の効果について、以下に列挙する。

(1) 本実施例１の油圧回路を適用することで、走行時に締結する締結要素である前進クラッチ１９０の油圧ピストン５１の有効断面積を、ロックアップソレノイド１５０により調圧可能な最大圧によってエンジンの最大トルクとトルクコンバータのストールトルク比との積を伝達可能な締結容量となる最小の面積とした。よって、油圧ピストン室の有効断面積を必要最小限の大きさ（小さくする）とすることができるため、前進クラッチ１９０のピストン室５３に充填する油量を少なくすることが可能となる。これにより、アイドルストップ後のエンジン再始動時の前進クラッチの油圧立上がり遅れを防止することが可能となり、滑らかな発進を行うことができる。また、油圧ピストン径ａを小さくすることで、排油後の残留油圧による遠心油圧を低下させることができる（請求項１に対応）。

(2) クリープ走行のように要求されるクラッチ締結容量が比較的小さいときはロックアップソレノイド１５０により制御を兼用し、締結完了後はセレクトスイッチングソレノイド１４０の制御によりクラッチレギュレータバルブ１２０によって調圧されたクラッチ締結圧を供給することとした。前進クラッチ１９０が完全締結を要求される場面では、きめ細かな締結制御を必要としないため、クラッチレギュレータバルブ１２０はライン圧ソレノイドに基づくプレッシャモディファイア圧により設定される。このように、クラッチレギュレータバルブ専用のソレノイド等を設ける必要が無く、部品点数の削減を図ることができる（請求項２に対応）。

(3) ドリフトオンボール５２の径方向位置とスプリング５４の径方向位置を略同一に配置している。これにより、油圧ピストン５１の小径化が可能となる。また、ピストンに肉厚部をそれぞれ設ける必要が無く、径方向の短縮化を更に達成できる（請求項３に対応）。

(4) スプリング５４は、周方向等間隔に複数個配置し、またドリフトオンボール５２のボール収納穴５２ａの半径方向位置は、スプリング孔６１の半径方向位置と略同一であり、且つ周方向位置は、互いに隣接するスプリング孔６１の間に配置することとしている。これにより、油圧ピストン５１の外周面の小径化が可能である。またこの構成により、ボール収納穴５２ａとスプリング孔６１を軸方向にオーバーラップして配置することができ、油圧ピストン５１の軸方向の厚みを増大させることもないため、全体として油圧ピストン５１の縮小化を図ることができる（請求項４に対応）。

本実施例の自動変速機の制御装置を備えた車両の主要ユニットの構成図である。 実施例１における自動変速機の前進クラッチへの油圧供給を表す油圧回路図である。 実施例１における前進クラッチ付近の断面図である。 図３の前進クラッチにおけるピストン室の詳細図である。 実施例１におけるアイドルストップ後のエンジン再始動制御内容を表すタイムチャートである。 実施例１における前進クラッチ油圧と前進クラッチ締結トルクの関係を表す図である。 従来例における前進クラッチ付近の断面図である。

符号の説明

１ アイドルストップスイッチ
２ ブレーキスイッチ
３ 舵角センサ
４ 油温センサ
５ 車速センサ
６２ チェーンスプロケット
６３ チェーン
１０ エンジン
１１ 燃料供給装置
１２ チェーンスプロケット
１３ チェーン
２０ 自動変速機
２２ ポンプ
２３ 油圧サーボ
２４ 変速機構部
３０ トルクコンバータ
４０ ロックアップクラッチ
５０ コントロールユニット
５１ 油圧ピストン
５１ａ ピストン端面
５２ ドリフトオンボール
５２ａ ボール収納穴
５３ ピストン室
５４ スプリング
５５ ドリブンプレート
５６ ドライブプレート
５７ リテーニングプレート
５８ 止め輪
５９ 入力ドラム
６０ ディッシュプレート
６１ スプリング孔
６２ シール
１１０ プレッシャーレギュレータバルブ
１２０ クラッチレギュレータバルブ
１３０ パイロットバルブ
１４０ セレクトスイッチングソレノイド
１５０ ロックアップソレノイド
１６０ セレクトスイッチングバルブ
１７０ セレクトコントロールバルブ
１８０ マニュアルバルブ
１９０ 前進クラッチ
２００ プレッシャーモディファイヤバルブ

Claims (4)

1. エンジンにより駆動するオイルポンプを油圧源とし、トルクコンバータのロックアップクラッチを制御する第１制御アクチュエータによって、走行時に締結する締結要素の発進制御を兼用する自動変速機の油圧制御装置において、
   前記締結要素の有効断面積を、前記第１締結制御アクチュエータによって調圧可能な最大圧によってエンジン側から入力される最大トルクを伝達可能な締結容量となる最小の面積としたことを特徴とする自動変速機の油圧制御装置。
2. 請求項１に記載の自動変速機の油圧制御装置において、
   前記締結要素を制御する第２締結制御アクチュエータと、
   前記締結要素が締結完了したときは前記第１締結制御アクチュエータによる制御から前記第２締結制御アクチュエータによる制御に切り換えるアクチュエータ切換手段と、
   を設けたことを特徴とする自動変速機の油圧制御装置。
3. 請求項１または２に記載の自動変速機の油圧制御装置において、
   前記締結要素を、解放側に付勢するリターンスプリングと、解放時にピストン室の油を排出する排出弁を備えた湿式多板クラッチとし、
   前記排油弁の配置される径方向位置と前記リターンスプリングの配置される径方向位置を略同一としたことを特徴とする自動変速機の油圧制御装置。
4. 請求項３に記載の自動変速機の油圧制御装置において、
   前記リターンスプリングをピストン円周方向に複数配置し、前記排油弁を前記リターンスプリング間に配置したことを特徴とする自動変速機の油圧制御装置。
   

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