JP2006046440A - リニアソレノイド弁の制御装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 油圧の変動による制御性の低下を防止しつつ、作動不良を防止することができるリニアソレノイド弁の制御装置を提供する。
【解決手段】 制御実行判定手段において所定のスティック防止制御実行条件が成立したと判定された場合、リニアソレノイド弁の出力油圧を、異物除去のため予め定められた方向とは反対方向である油圧上昇側に変化させ、次いで、異物除去のために予め定められた方向である油圧低下側に変化させることにより、スティック防止制御実行条件が成立したと判定されたときよりも高い側で出力油圧を変化させる。このようにすると、出力油圧が望ましくない値にまで低下することが防止されて、出力油圧の変動による制御性の低下が防止される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、リニアソレノイド弁の制御装置に関し、特に、車両に搭載されるトルクコンバータや自動変速機等の油圧を制御するためのリニアソレノイド弁を制御する制御装置に関する。

車両に搭載されるトルクコンバータや自動変速機等の油圧を制御するために、リニアソレノイド弁が設けられる。このリニアソレノイド弁は、所定の油圧が供給される入力ポート、調圧された油圧を出力する出力ポート、ドレンポート等を備えており、出力油圧を調圧している状態では、入力ポート或いはドレンポートのクリアランスが、例えば数十μｍ程度と極めて小さい状態とされることがあるため、油中に混じっている鉄粉等の異物が小さな開口部に引っ掛かり、油圧制御の作動不良を起こす恐れがある。

かかる作動不良を防止するために、リニアソレノイド弁による調圧が必要でないときに、リニアソレノイド弁の弁子を大きく移動させて開口部を開き、油とともに異物を排出する技術が知られている。また、リニアソレノイド弁が調圧状態とされているときにも、ソレノイドの励磁電流に周期的な変化を付与して異物を除去する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。この特許文献１には、ロックアップクラッチの係合力を制御するためのリニアソレノイド弁に対して、ソレノイドの励磁電流に、制御前の一定値（標準値）を中心とする正弦曲線状の周期的変化を与える制御技術が開示されている。このように、周期的な変化が、制御前の一定値を中心とする正弦曲線状の変化である場合には、平均的には、制御開始後も制御開始前と同じ油圧が出力されることになる。
特開平７−５４９９２号公報

上記特許文献１のように、ソレノイドの励磁電流に制御前の一定値を中心とする正弦曲線状の周期的な変化を付与する制御を行う場合、リニアソレノイド弁から出力される出力油圧も制御前の一定値を中心として正弦曲線状に変動し、この出力油圧の変動によって制御性が低下するという問題がある。すなわち、出力油圧が一定値を中心として正弦曲線状に変化させられる場合には、出力油圧が、制御性が低下するような値にまで周期的に増加または低下してしまうという問題がある。たとえば、特許文献１のように、リニアソレノイド弁がロックアップクラッチの係合力を制御するものである場合には、ロックアップクラッチの係合力が周期的に制御前の一定値よりも低下し、それにより、車両の駆動トルクが低下したり機関の不要な吹き上がりが生じる恐れがある。

そこで、特許文献１では、リニアソレノイド弁の作動不良が生じやすい一定の制御状態が所定時間継続した場合にのみ、異物除去のための制御を行うこととしている。しかし、一定の制御状態が所定時間継続した場合にのみ制御を行うことは、出力油圧の変動による制御性の低下を軽減することができるに過ぎず、かかる制御性の低下を解決するものではない。

また、特許文献１には、ソレノイドの励磁電流の変化に対応して機関出力を制御することも可能である点が記載されているが、具体的な制御は何ら記載されておらず、仮に機関出力を制御するとしても、制御が複雑となってしまうという問題がある。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、油圧の変動による制御性の低下を防止しつつ、作動不良を防止することができるリニアソレノイド弁の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、（ａ）ソレノイドの励磁電流を変化させることにより入力された油圧を調圧して出力するリニアソレノイド弁を制御するリニアソレノイド弁の制御装置であって、（ｂ）所定のスティック防止制御実行条件が成立したか否かを判定する制御実行判定手段と、（ｃ）その制御実行判定手段によりスティック防止制御実行条件が成立したと判定された場合に、前記リニアソレノイド弁の出力油圧を、異物除去のために予め定められた方向とは反対方向に変化させ、次いで、異物除去のために予め定められた方向に変化させることにより、その制御実行判定手段によりスティック防止制御実行条件が成立したと判定されたときよりも高い側または低い側の一方で出力油圧を変化させるステッィク防止制御手段とを、含むことを特徴とする。

この発明によれば、制御実行判定手段によりスティック防止制御実行条件が成立したと判定された場合、リニアソレノイド弁の出力油圧が、異物除去のために予め定められた方向に変化させられるので、リニアソレノイド弁の作動不良が防止される。また、その異物除去のための出力油圧の変化前に、その油圧変化の方向とは反対方向に出力油圧が変化させられることにより、スティック防止制御実行条件が成立したと判定されたときの油圧よりも高い側または低い側の一方で出力油圧が変化させられるので、出力油圧が望ましくない値にまで低下または増加することが防止されて、油圧の変動による制御性の低下も防止される。

リニアソレノイド弁は、出力ポートを入力ポートおよびドレーンポートの双方に同時に連通させることのない、所謂オーバーラップタイプ、および、それとは逆に、出力ポートを入力ポートおよびドレーンポートの双方に同時に連通させることがあるアンダーラップタイプのいずれでもよく、また、フィードバック室を有する形式であっても、フィードバック室を有さない形式であってもよい。

本発明では、前記制御実行判定手段は、ステッィク防止制御手段において基準となる出力油圧を決めるためのものであり、ステッィク防止制御実行条件には特に制限はない。たとえば、ステッィク防止制御実行条件としては、ソレノイドに対する指示値が一定値で一定時間継続したこと、指示値が一定値で一定時間継続すると予測されたこと、などが条件とされる。ここで、指示値が一定値で一定時間継続すると予測される場合とは、たとえば、後述する実施例のように、リニアソレノイド弁がＣＶＴのベルト挟圧力の制御に用いられる場合においては、シフトレバーポジションがＤレンジである状態で車両が停止した場合などがある。

異物除去のために予め定められた方向が油圧上昇側であるか油圧低下側であるかは、リニアソレノイド弁を備えた装置を用いて実際に実験を行うことにより決定することができる。

本発明は、（１）異物除去のためには油圧を低下させる必要があるが、出力油圧を低下させると制御上問題が生じる場合、および、（２）異物除去のためには油圧を上昇させる必要があるが、出力油圧を上昇させると制御上問題が生じる場合に好適に用いられる。出力油圧を上昇側および低下側のいずれに変化させると制御上問題が生じるかは、リニアソレノイド弁によって制御される装置およびリニアソレノイド弁の制御方法等に関連するが、リニアソレノイド弁を備えた装置を用いて実際に実験を行うことにより決定することができる。出力油圧を低下させると制御上問題が生じる場合とは、たとえば、前記特許文献１のようにリニアソレノイド弁によりロックアップクラッチの係合力を制御する場合や、後述する実施例のように、リニアソレノイド弁がＣＶＴのベルト挟圧力の制御に用いられる場合が挙げられ、後述する実施例の場合には、リニアソレノイド弁の出力油圧がステッィク防止制御実行条件が成立したと判定された時点の油圧よりも低下してしまうと、ベルトに滑りが生じてしまう。また、リニアソレノイド弁をＣＶＴのベルト挟圧力の制御に用いる場合であっても、一定状態におけるベルト挟圧力を高めに設定すると、出力油圧の低下によってベルトに滑りが生じるという問題が軽減乃至解消する代わりに、出力油圧の上昇による問題が生じ、出力油圧の上昇によってベルト挟圧力が突然上昇してしまいショックが生じる恐れがある。

また、異物除去のための出力油圧の上昇または低下量は、リニアソレノイド弁に備えられているスプール弁子の移動量が最大となるようにすることが好ましい。このようにすれば、異物をより確実に排出できるからである。ただし、この出力油圧の上昇または低下によりショックが生じるなどの別の問題が生じる場合には、出力油圧を上昇または低下させる程度は、実験に基づいて定められる。なお、異物除去のための出力油圧の変化に先立つ反対方向の油圧変化の量および時間は、異物除去のための出力油圧の変化に基づいて定まり、ステッィク防止制御を実行しても、リニアソレノイド弁の出力油圧が、スティック防止制御実行条件が成立したと判定されたときの油圧を跨ぐような変化をしないように設定される。

次に、本発明を図面に基づいてより具体的に説明する。図１は、本発明の制御装置が適用された車両用駆動装置１０の骨子図である。この車両用駆動装置１０は横置き型で、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両に好適に採用されるものであり、走行用の動力源として用いられる内燃機関としてエンジン１２を備えている。エンジン１２の出力は、トルクコンバータ１４から前後進切換装置１６、ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）１８、減速歯車２０を介して差動歯車装置２２に伝達され、左右の駆動輪２４Ｌ、２４Ｒへ分配される。

トルクコンバータ１４は、エンジン１２のクランク軸に連結されたポンプ翼車１４ｐ、およびタービン軸３４を介して前後進切換装置１６に連結されたタービン翼車１４ｔを備えており、流体を介して動力伝達を行う流体継手である。また、それ等のポンプ翼車１４ｐおよびタービン翼車１４ｔの間にはロックアップクラッチ２６が設けられ、それ等を一体的に連結して一体回転させることができるようになっている。上記ポンプ翼車１４ｐには、無段変速機１８を変速制御したりベルト挟圧力を発生させたり、或いは各部に潤滑油を供給したりするための油圧を発生する機械式のオイルポンプ２８が設けられている。

前後進切換装置１６は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置にて構成されており、トルクコンバータ１４のタービン軸３４はサンギヤ１６ｓに連結され、無段変速機１８の入力軸３６はキャリア１６ｃに連結されている。そして、前進走行時には、キャリア１６ｃとリングギヤ１６ｒとの間に配設された前進クラッチ３８が係合させられることにより、上記遊星歯車装置が一体回転させられてタービン軸３４が入力軸３６に直結され、前進方向の駆動力が駆動輪２４Ｒ、２４Ｌに伝達される。後進走行時には、リングギヤ１６ｒとハウジングとの間に配設された後進ブレーキ４０が係合させられるとともに上記前進クラッチ３８が解放されることにより、入力軸３６はタービン軸３４に対して逆回転させられ、後進方向の駆動力が駆動輪２４Ｒ、２４Ｌに伝達される。また、前進クラッチ３８および後進ブレーキ４０が共に解放されると、エンジン１２と無段変速機１８との間の動力伝達が遮断される。

無段変速機１８は、上記入力軸３６に設けられたＶ溝幅が可変の入力側可変プーリ４２と、出力軸４４に設けられたＶ溝幅が可変の出力側可変プーリ４６と、それ等の可変プーリ４２、４６の有効径をそれぞれ変化させる入力側油圧シリンダ４３および出力側油圧シリンダ４７と、それ等の可変プーリ４２、４６に巻き掛けられて動力を伝達する動力伝達部材である伝動ベルト４８とを備えており、可変プーリ４２、４６と伝動ベルト４８との間の摩擦力を介して動力伝達が行われる。そして、入力側油圧シリンダ４３の油圧が制御されることにより、両可変プーリ４２、４６のＶ溝幅が変化して伝動ベルト４８の掛かり径（有効径）が変更され、変速比γ（＝入力軸回転速度Ｎin／出力軸回転速度Ｎout）が連続的に変化させられる。また、出力側油圧シリンダ４７の油圧は、伝動ベルト４８の滑りが生じないベルト挟圧力が得られるように調圧制御される。

図２は、前記無段変速機１８の制御系統を説明するブロック線図である。ＣＶＴコントローラとして機能する電子制御装置５０は、所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、無段変速機１８の変速比制御や挟圧力制御を行うもので、シフトレバーのレバーポジションを検出するレバーポジションセンサ５２、アクセル操作量センサ５４、エンジン回転速度センサ５６、車速センサとしても機能する出力軸回転速度センサ５８、入力軸回転速度センサ６０、タービン回転速度センサ６２などから、それぞれシフトレバー６４のレバーポジションＰsh、アクセルペダルの操作量θ_ACC 、エンジン回転速度Ｎe 、出力軸回転速度Ｎout （車速Ｖに対応）、入力軸回転速度Ｎin、タービン回転速度Ｎt などを表す信号が供給されるとともに、それらの入力信号に基づいて、油圧制御回路３０を制御する。

上記シフトレバー６４は、例えば運転席の横に配設されて運転者により切換操作されるもので、例えば駐車用のＰポジション、後進走行用のＲポジション、動力伝達を遮断するＮポジション、前記無段変速機１８の全変速領域を使って自動変速しながら前進走行するＤポジション、変速比γが小さい高速側変速領域が制限された変速領域だけで自動変速する前進走行用のＬポジションを備えている。

図３は、上記油圧制御回路３０のうち、伝動ベルト４８のベルト挟圧力の調圧作動に関連する回路を示している。

図３において、前記油圧ポンプ２８により圧送された作動油はリリーフ弁型のライン圧調圧弁７２によりライン圧Ｐ_Ｌに調圧され、減圧弁型のクラッチ元圧制御弁７４によってそのライン圧Ｐ_Ｌからそれよりも低いクラッチ元圧Ｐ_Ｃが調圧される。クラッチ元圧制御弁７４は、後進ブレーキ圧Ｐ_Ｂ１を前進クラッチＰ_Ｃ１よりも所定値高くするために、その後進ブレーキ圧Ｐ_Ｂ１が供給されることに基づいてクラッチ元圧Ｐ_Ｃを所定値高く調圧する。このクラッチ元圧Ｐ_Ｃは、ソレノイド圧モジュレータ弁７６および前記リニヤソレノイド弁７８へ供給される。

上記ソレノイドモジュレータ弁７６は、減圧弁型の調圧弁であり、クラッチ元圧Ｐ_Ｃよりも低い一定のソレノイドモジュレータ圧Ｐ_Ｍを出力する。このソレノイドモジュレータ圧Ｐ_Ｍは、挟圧力制御弁８０へ供給される。

リニヤソレノイド弁７８は、電子制御装置５０からの指令値に対応する大きさの油圧信号である出力油圧Ｐ_ＳＯＬを発生し、挟圧力制御弁８０へ供給する。このリニアソレノイド弁７８は、入力圧としてクラッチ元圧Ｐ_Ｃが供給される入力ポート７８ａ、出力油圧Ｐ_ＳＯＬを出力する出力ポート７８ｂ、スプール弁子７８ｃをソレノイドＳＬ側へ付勢するスプリング７８ｄ、スプール弁子７８ｃをスプリング７８ｃ側へ付勢するソレノイドＳＬ等を備えており、ソレノイドＳＬに供給される励磁電流の大きさが電子制御装置５０からの信号によってデューティ制御されることにより、励磁電流のデューティ比ＳＬＵに対応して調圧された出力油圧Ｐ_ＳＯＬが出力される。すなわち、かかるリニヤソレノイド弁７８は、スプール弁子７８ｃに作用する油圧やばね力、ソレノイドＳＬによる付勢力が釣り合うように、励磁電流に応じて出力油圧Ｐ_ＳＯＬを制御するもので、この実施例では、励磁電流のデューティ比ＳＬＵが大きいほど出力油圧Ｐ_ＳＯＬが高くなる。

挟圧力制御弁８０は、ライン圧Ｐ_Ｌが供給される入力ポート８０ｉと出力側油圧シリンダ４７に連通する出力ポート８０ｏとの間を開閉するスプール弁子８０ａと、そのスプール弁子８０ａを開弁方向に付勢するスプリング８０ｂと、そのスプリング８０ｂを収容し且つ開弁方向の推力を発生させるために上記リニヤソレノイド弁７８から出力される出力油圧Ｐ_ＳＯＬを受け入れる制御油室８０ｃと、閉弁方向の推力を発生させるために挟圧力制御弁８０から出力されるベルト挟圧力制御圧Ｐ_Ｂを受け入れるフィードバック油室８０ｄと、閉弁方向の推力を発生させるために前記ソレノイドモジュレータ圧Ｐ_Ｍを受け入れる油室８０ｅとを備え、次式から出力油圧Ｐ_ＳＯＬに基づいてベルト挟圧力制御圧Ｐ_Ｂを出力する。次式において、Ｆはスプリング８０ｂの付勢力、ｓ１は制御油室８０ｃにおけるスプール弁子８０ａの有効受圧面積、ｓ２はフィードバック油室８０ｄにおけるスプール弁子８０ａの有効受圧面積、ｓ３は油室８０ｅにおけるスプール弁子８０ａの有効受圧面積である。
Ｐ_Ｂ＝（Ｆ＋Ｐ_ＳＯＬ・ｓ１＋Ｐ_Ｍ・ｓ３）／ｓ２

図４は、上記電子制御装置５０の制御作動の要部を説明するフローチャートである。なお、本フローチャートは、数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行するようになっている。

図４において、まず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１では、リニアソレノイド弁７８の状態、すなわち、そのリニアソレノイド弁７８のスプール弁子７８ｃがその位置に継続的に位置している時間を、励磁電流のデューティ比ＳＬＵが一定値を保持している継続時間Ｔ１に基づいて判定する。

続くＳ２は、制御実行判定手段に相当し、上記継続時間Ｔ１が予め設定された基準時間Ｔ_ｓｔを超えたか否か、および、上記継続時間Ｔ１が基準時間Ｔ_ｓｔを超えることが予測される状態となったか否かを判断する。すなわち、本実施例では、継続時間Ｔ１が予め設定された基準時間Ｔ_ｓｔを超えたか否か、および、上記継続時間Ｔ１が基準時間Ｔ_ｓｔを超えることが予測される状態となったか否かが、ステッィク防止制御実行条件となっている。なお、継続時間Ｔ１が基準時間Ｔ_ｓｔを超えることが予測される状態とは、たとえば、シフトレバー６４がＤポジションの位置において、車両が停止した状態であり、レバーポジションセンサ５２からの信号および出力軸回転速度センサ５８からの信号に基づいて判断する。

上記Ｓ２の判断が否定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。一方、Ｓ２の判断が肯定された場合には、Ｓ３およびＳ４からなるステッィク防止制御手段を実行する。このステッィク防止制御手段は、Ｓ３の予備制御と、Ｓ４の異物除去制御とからなる。

本実施例の場合には、出力油圧Ｐ_ＳＯＬを低下させないと異物除去が困難であることが実験から判明しているので、まず、Ｓ３では、それとは反対方向に出力油圧Ｐ_ＳＯＬを変化させるために、デューティ比ＳＬＵを高くする。このＳ３において、デューティ比ＳＬＵをどの程度高くするか、および、高くしたデューティ比ＳＬＵをどのぐらいの時間保持するかは、次のＳ４における異物除去制御によって定まり、異物除去制御を実行しても、Ｓ３実行前の出力油圧Ｐ_ＳＯＬを下まわらないように設定される。

続くＳ４では、Ｓ３とは逆に、デューティ比ＳＬＵを、Ｓ２において判断が肯定された時点の値よりも低い値まで低下させる。このＳ４におけるデューティ比ＳＬＵの指示値およびその指示値を保持する保持時間は、たとえば、予め定められた一定値とされるが、この一定値は、スプール弁子７８ｃが異物除去可能な位置まで移動できるように定められている。そして、デューティ比ＳＬＵ上記指示値にて上記保持時間だけ保持した後は、デューティ比ＳＬＵをＳ２において判断が肯定された時点の値に復帰させる。

図５（ａ）は、図４において説明したステッィク防止制御を実行したときのデューティ比ＳＬＵ、および出力油圧Ｐ_ＳＯＬの変化を示す図であり、（ｂ）は、比較のために、前記予備制御を実行せず、異物除去制御のみを実行した場合のデューティ比ＳＬＵ、および出力油圧Ｐ_ＳＯＬの変化を例示する図である。なお、図５（ａ）、（ｂ）は、制御実行判定時のデューティ比ＳＬＵが２０％である場合を例としている。

図５（ａ）に示されるように、前記ステッィク防止制御、すなわち、異物除去制御の前に予備制御が実行される場合には、その予備制御により出力油圧Ｐ_ＳＯＬが予め上昇させられるので、異物除去制御により出力油圧Ｐ_ＳＯＬが低下させられても、出力油圧Ｐ_ＳＯＬは、ステッィク防止制御実行前の値よりも低くなることが防止されている。なお、予備制御の実行時間および異物除去制御の実行時間は、いずれも、たとえば３０〜４０ｍｓｅｃとされる。これに対して、図５（ｂ）のように、予備制御が実行されず、異物除去制御のみが実行される場合には、異物除去制御により出力油圧Ｐ_ＳＯＬが制御実行前の値よりも低くなってしまうので、出力油圧Ｐ_ＳＯＬの低下によってベルト挟圧力が低下し、伝動ベルト４８に滑りが生じてしまう恐れがある。

また、図５（ａ）の例では、予備制御におけるデューティ比ＳＬＵは最大値（１００％）とされ、異物除去制御におけるデューティ比ＳＬＵは最小値（０％）とされているので、スプール弁子７８ｃの移動量が大きくなる。従って、より確実に異物が除去される。

以上、説明したように、本実施例によれば、Ｓ２（制御実行判定手段）において、スティック防止制御実行条件が成立したと判定された場合、リニアソレノイド弁７８の出力油圧Ｐ_ＳＯＬが、異物除去のために低下させられるので、リニアソレノイド弁７８の作動不良が防止される。また、その異物除去のための出力油圧Ｐ_ＳＯＬの低下前に、出力油圧Ｐ_ＳＯＬが上昇させられることにより、スティック防止制御実行条件が成立したと判定されたときの出力油圧Ｐ_ＳＯＬよりも高い側で出力油圧Ｐ_ＳＯＬが変化させられるので、出力油圧Ｐ_ＳＯＬが望ましくない値にまで低下することが防止されて、出力油圧Ｐ_ＳＯＬの変動による制御性の低下も防止される。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例では、スティック防止制御は一回のみ実行していたが、前記Ｓ３乃至Ｓ４を所定回数繰り返すことにより、スティック防止制御を複数回実行するようになっていてもよい。

本発明の制御装置が適用された車両用駆動装置の骨子図である。 図１の無段変速機の制御系統を説明するブロック線図である。 図２の油圧制御回路のうち、伝動ベルトのベルト挟圧力の調圧作動に関連する回路を示す図である。 図２の電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートである。 （ａ）は、ステッィク防止制御を実行したときのデューティ比ＳＬＵおよび出力油圧Ｐ_ＳＯＬの変化を示す図、（ｂ）は、予備制御を実行せず、異物除去制御のみを実行した場合のデューティ比ＳＬＵおよび出力油圧Ｐ_ＳＯＬの変化を例示する図である。

符号の説明

７８：リニアソレノイド弁
ＳＬ：ソレノイド
Ｓ２：制御実行判定手段
Ｓ３、Ｓ４：ステッィク防止制御手段

Claims (1)

1. ソレノイドの励磁電流を変化させることにより入力された油圧を調圧して出力するリニアソレノイド弁を制御するリニアソレノイド弁の制御装置であって、
   所定のスティック防止制御実行条件が成立したか否かを判定する制御実行判定手段と、
   該制御実行判定手段によりスティック防止制御実行条件が成立したと判定された場合に、前記リニアソレノイド弁の出力油圧を、異物除去のために予め定められた方向とは反対方向に変化させ、次いで、異物除去のために予め定められた方向に変化させることにより、該制御実行判定手段によりスティック防止制御実行条件が成立したと判定されたときよりも高い側または低い側の一方で出力油圧を変化させるステッィク防止制御手段と
   を、含むことを特徴とするリニアソレノイド弁の制御装置。
   

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