JP2009542989A - 油圧作動用の三位置制御ソレノイド - Google Patents

Abstract

油圧作動されるクラッチアセンブリと、クラッチアセンブリと流体連通する圧力デバイスと、圧力デバイスおよびクラッチアセンブリと流体連通する多位置アクチュエータデバイスとを有する油圧システム。アクチュエータデバイスの位置は、圧力デバイスがクラッチアセンブリと流体連通するようにするための第１の位置と、クラッチアセンブリの流体圧力を維持するための第２の位置と、油圧システムをブリードするための第３の位置とを少なくとも含む。

Description

関連出願の相互参照
本願は、２００６年６月２７日に出願された米国仮特許出願第６０／８１６，７７８号の利益を主張する。

車両のエンジンからのトルクを軸に伝達するために、オートマチックトランスミッションやトランスファーケースに油圧クラッチが使用される。これらのクラッチは、多数の方法で作動されるが、そのうちの１つに、油圧流体回路とともに電気モータを使用することがある。

任意のタイプの応用において油圧系を使用する場合に生じうる１つの問題は、空気がシステム内に入り込み、油圧システムの性能に影響を与えてしまうことである。空気は、圧縮流体であり、システムにかかる流体圧力に影響を及ぼしうるものであり、システムが所望の圧力量を印加するのにかかる時間量を増大しうる。場合によっては、「ブリードオフ」される必要があるシステムもあり、この場合、油圧システムの空気がパージされることで、油圧システムは、所望のレベルの性能を維持する。システムのブリードオフが可能な従来の方法として、手動操作のブリード弁を使用する方法がある。手動操作のブリード弁は、動作前にシステムから空気をパージするために使用される閉ループの油圧システムの一部である。

油圧システムから空気をパージする自動操作のブリード弁付きの油圧システムもある。これらの自動操作ブリード弁は、典型的に、油圧流体と空気との密度差により、弁の上部に空気を流す油圧通路に逆止め弁を使用する。次いで、空気は、一方向にしか弁を通って流れることができない逆止め弁を通って油圧システムから出る。このようにして、油圧システムが作動されると、油圧システムの圧力は、第１の弁を使用することによって増大し、空気は、ある一定の動作条件の間、逆止め弁によってパージされる。しかしながら、油圧流体から空気をパージするためには、逆止め弁を使用すると、さらなる弁が必要になる。

したがって、油圧システムの油圧流体の圧力を変え、油圧流体から空気をパージするのに同じ弁を使用する油圧システムの開発が望まれる。

本発明は、油圧作動されるクラッチアセンブリと、クラッチアセンブリと流体連通する圧力デバイスと、圧力デバイスおよびクラッチアセンブリと流体連通する多位置アクチュエータデバイスとを有する油圧システムである。

アクチュエータデバイスの位置は、圧力デバイスがクラッチアセンブリと流体連通するようにするための第１の位置と、クラッチアセンブリの流体圧力を維持するための第２の位置と、油圧システムをブリードするための第３の位置とを少なくとも含む。

本発明を応用できるさらなる分野は、以下の詳細な記載から明らかになるであろう。詳細な記載および特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示すものであるが、説明を目的とするために意図したものにすぎず、本発明の範囲を限定することを意図したものではないことを理解されたい。

本発明は、詳細な記載および添付の図面からさらに深く理解されるであろう。

好ましい実施形態の以下の記載は、本質的に例示的なものにすぎず、本発明、その応用、または使用を何ら限定することを意図したものではない。

図１を参照すると、本発明を組み込んだ車両の動力伝達システムが、概して、参照番号１０で示されている。車両１０は、エンジン１２と、トランスミッション１３とを有し、これらは、前車軸１４および後車軸１６のそれぞれに動作可能に接続されている。典型的に、前車軸１４および後車軸１６の両端に、車輪１８が配置される。このようにして、エンジン１２から車軸１４、１６にトルクがかけられると、車軸１４，１６が回転して、車輪１８が回転し、車両１０が動く。

典型的に、エンジン１２と後車軸１６との間のドライブシャフト２２に、トランスファーケースまたはカップリング２０が接続される。カップリング２０を通して、後車軸１６にかけられたトルクを制御するために、制御ユニット２４が使用される。さらに、ドライブシャフト２２を通って後車軸１６へ伝達されるトルクを制御するために、後車軸１６上に、差動アセンブリ２６が配置される。また、カップリング２０から前車軸１４へ動力を伝える第２のドライブシャフト２３が、カップリング２０に接続される。

前車軸１４および後車軸１６の参照は、説明を目的としたものにすぎない。後車軸１６がエンジン１２に直接接続されてもよく、差動アセンブリ２６が前車軸１４に配置されてもよく、または、図１に示すように、後車軸１６が差動アセンブリ２６を有する他に、前車軸１４が差動アセンブリ２６を有してもよいことを認識されたい。

図１および図２を参照すると、電動油圧式クラッチアセンブリが、概して、参照番号２８で示されている。典型的に、電動油圧式クラッチアセンブリ２８は、差動アセンブリ２６にある。電動油圧式クラッチアセンブリ２８は、クラッチパック３０の形態のクラッチアセンブリと、参照番号３２で概して示された圧力デバイスと、ソレノイド弁３４の形態のアクチュエータデバイスとを有する。このようにして、電動油圧式クラッチアセンブリ２８は、後車軸１６の両端で、ドライブシャフト２２から車輪１８へトルクを伝達するために使用される。

ソレノイド弁３４は、ソレノイド部分３４ａおよび弁部分３４ｂを含む。ソレノイド弁３４は、圧力デバイス３２およびクラッチパック３０に動作可能に接続されるため、ソレノイド３４の弁部分３４ｂの位置が変更されて、電動油圧クラッチアセンブリ２８を通って流れる流体の方向が制御される。好ましい一実施形態において、ソレノイド弁３４は、三位置ソレノイド弁であり、車両条件と、車輪１８および後車軸１６に伝達される所望のトルクとに応じて、ソレノイド弁３４にある弁部分３４ｂが、複数の位置に配置されうる。好ましい一実施形態において、弁部分３４ｂは、スプール弁である。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、他のタイプの三方ソレノイド弁が利用されてもよいことは、本発明の範囲内である。

圧力デバイス３２は、駆動機構３６と、ボールねじ３８と、ピストン４０とを有する。典型的に、駆動機構３６は、駆動機構３６がボールねじ３８を回転することができるようにする双方向モータおよびギア減速セットである。ボールねじ３８は、ボールナット４２を使用することによって、ピストン４０に動作可能に接続されることで、ボールねじ３８が回転すると、ボールナット４２およびピストン４０が、シリンダ４４に移動する。このようにして、ピストン４０は、シリンダ４４にスライド可能なように配置される。ピストン４０の周りには、ピストン４０がシリンダ４４に移動すると、シリンダ４４の内面に沿ってスライドするシール４５がある。ピストン４０がシリンダ４４内にスライドすると、クラッチパック３０に最終的に伝わる油圧が増減する。

ソレノイド弁３４は、クラッチパック３０と圧力デバイス３２との間を流体連通させる。第１の油圧通路４６が、圧力デバイス３２およびソレノイド弁３４を流体接続し、第２の油圧通路４８が、ソレノイド弁３４をクラッチパック３０に流体接続する。ソレノイド弁３４にある弁部分３４ｂは、圧力デバイス３２から油圧通路４６、４８を通って、クラッチパック３０へのオイルの流れを許容したり防止したりするために、複数の位置の１つへ位置付けられる。ソレノイド弁３４にある弁部分３４ｂの位置は、ソレノイド弁３４ａに伝わる電流によって変更される。このようにして、任意の適切なソレノイド弁３４が使用されることで、ソレノイド部分３４ａに電流が適用されると、弁の位置を変更するために、ソレノイド部分３４ａのコイルによって与えられた磁束が増大する。

ソレノイド弁３４の弁部分３４ｂが、第１の位置または加圧位置にある場合、圧力デバイス３２に生じる油圧により、クラッチパック３０と連通状態が得られる。このように油圧が増大すると、クラッチパック１２は、後車軸１６と係合し、エンジン１２から後車軸１６へ伝わるトルクの量が増大する。クラッチパック３０は、油圧流体の圧力に応じて部分的に係合した位置を含む、係合解除位置から完全な係合位置との間の範囲で後車軸１６と係合する。このようにして、クラッチパック３０が後車軸１６から係合解除されると、エンジン１２から後車輪１６へトルクが伝達されなくなる。クラッチパック３０が完全係合位置にあるとき、トルクの最大量は、エンジン１２から後車軸１６へ伝達される。

ソレノイド弁３４の弁部分３４ｂが、第２の位置、いわゆる保持位置にあるとき、弁部分３４ｂは、第１の油圧通路４６から第２の油圧通路４８を密封するように位置付けられる。ソレノイド弁３４の弁部分３４ｂが第２の油圧通路４８を密封すると、第２の油圧通路４８の油圧は、エンジン１２から後車軸１６へ伝達される一定量のトルクを維持するために、一定に保持される。保持または維持されるトルクの量は、係合解除位置と完全係合位置との間のクラッチパック３０の範囲の任意の量でありえ、動作中、所与の点で必要とされ、または望まれるトルクの量に依存しうる。

ソレノイド弁３４の弁部分３４ｂが、第３の位置、いわゆるブリード位置にあるとき、油圧流体は、ソレノイド弁３４から、油だめ５２と流体連通する第３の油圧通路５０内に流れる。油圧流体が第３の油圧通路５０にあるとき、油圧流体の空気は、電動油圧クラッチアセンブリ２８から放出される。さらに、ソレノイド弁３４の弁部分３４ｂがブリード位置にあるとき、圧力デバイス３２は、クラッチパック３０へ伝わる油圧の量を低減する。次いで、油だめ５２に位置する油圧流体は、圧力デバイス３２を通って第１の油圧通路４６に戻る。

動作中、駆動機構３６は、シリンダ４４内でピストン４０を二方向に移動しうる。図２において、ピストン４０は、後退位置にある。この後退位置では、流体が、シリンダ４４内に流入できる。図３に示すように、ピストン４０が延伸位置に動くにつれ、ピストン４０は、油だめ５２がシリンダ４４内に流体を供給しうる場所を通って移動し、シリンダ４４に圧力が蓄積されて、圧力下にある流体が、第１の油圧通路４６内に流れる。シール４５は、シリンダ４４のピストン４０による流体の噴出を防ぐ。

さらに、第２の油圧通路４８の油圧を決定するために、圧力センサ５４が、第２の油圧通路４８に接続される。典型的に、制御ユニット２４が第２の油圧通路４８の油圧を決定するために、圧力センサ５４から制御ユニット２４に信号が伝送されるように、制御ユニット２４に圧力センサ５４が接続される。次いで、制御ユニット２４は、ソレノイド３４の弁の位置を変更するために、信号または電流をソレノイド３４に送る。制御ユニット２４の１つの例は、エンジン制御ユニット、またはエンジン制御ユニットに接続される任意の他の制御ユニットであるが、これらに限定されるものではない。

本発明の記載は、本質的に例示的なものにすぎず、したがって、本発明の要旨から逸脱していない変形例は、本発明の範囲内のものであることが意図されている。このような変形例は、本発明の趣旨および範囲から逸脱するものとしてみなされるべきではない。

本発明による油圧作動システムを有する車両の動力伝達系の平面図である。 ピストンが後退位置にある、本発明の好ましい実施形態による油圧作動システムの概略図である。 ピストンが延伸位置にある、本発明の好ましい実施形態による油圧作動システムの概略図である。

Claims (21)

1. 油圧作動されるクラッチアセンブリと、
   前記クラッチアセンブリと流体連通する圧力デバイスと、
   前記圧力デバイスおよび前記クラッチアセンブリと流体連通する多位置アクチュエータデイバスと
   を含む油圧システムであって、前記アクチュエータデバイスが、前記圧力デバイスが前記クラッチアセンブリと流体連通するようにする第１の位置と、前記クラッチアセンブリの流体圧力を維持するための第２の位置と、前記油圧システムから空気をパージするための第３の位置とを有する、油圧システム。
2. 請求項１に記載の油圧システムであって、前記アクチュエータデバイスが、三位置ソレノイド弁をさらに含む、油圧システム。
3. 請求項１に記載の油圧システムであって、前記圧力デバイスが、シリンダを有し、前記シリンダにピストンがスライド可能に配置された、油圧システム。
4. 請求項３に記載の油圧システムであって、前記クラッチアセンブリに伝わる油圧を増減するために、前記ピストンが前記シリンダ内をスライドする、油圧システム。
5. 前記圧力デバイスが、
   駆動機構と、
   前記駆動機構によって駆動され、ボールナットを使用することで前記ピストンに動作可能に接続されたボールねじ機構とをさらに含み、前記ボールねじが前記駆動機構によって回転されると、前記ボールナットおよび前記ピストンが、前記シリンダにおいて並進する、請求項３に記載の油圧システム。
6. 請求項５に記載の油圧システムであって、前記駆動機構が、双方向モータであり、前記ボールねじが、ギアが取り付けられたシャフトを含み、前記ギアが、前記ボールねじを駆動するための前記双方向モータに接続されたギア減速セットの一部である、油圧システム。
7. 請求項１に記載の油圧システムであって、前記アクチュエータデバイスが、前記第１の位置に位置付けられ、前記アクチュエータデバイスが、前記圧力デバイスによって生じた油圧が、前記クラッチアセンブリに伝わるように位置付けられる、油圧システム。
8. 請求項１に記載の油圧システムであって、前記圧力デバイスを、前記アクチュエータデバイスを通って前記クラッチアセンブリに流体接続する少なくとも１つの油圧通路をさらに含む、油圧システム。
9. 請求項８に記載の油圧システムであって、前記少なくとも１つの油圧通路が、前記圧力デバイスおよび前記アクチュエータデバイスを流体接続する第１の油圧通路をさらに含む、油圧システム。
10. 請求項８に記載の油圧システムであって、前記少なくとも１つの油圧通路が、前記アクチュエータデバイスおよび前記クラッチアセンブリを流体接続する第２の油圧通路をさらに含み、前記アクチュエータデバイスが、前記第２の位置に位置付けられたとき、前記アクチュエータデバイスが、前記アクチュエータデバイスに伝えられた油圧を維持するために、前記第２の油圧通路を密封するように位置付けられた、油圧システム。
11. 請求項８に記載の油圧システムであって、前記第３の位置に位置付けられた前記アクチュエータデバイスが、前記少なくとも１つの油圧通路にある空気を大気に放出するように位置付けられた、油圧システム。
12. 請求項１１に記載の油圧システムであって、前記少なくとも１つの油圧通路が、第３の油圧通路をさらに含み、油圧流体が、前記第３の油圧通路を通って油だめに流れ、前記圧力デバイスに戻る、油圧システム。
13. 油圧作動されるクラッチパックと、
    前記クラッチパックと流体連通する圧力デバイスと、
    前記圧力デバイスおよび前記クラッチパックと流体連通する弁部分を有する三位置ソレノイド弁と、
    前記クラッチパック、前記圧力デバイス、および前記三位置ソレノイド弁と流体連通する少なくとも１つの油圧通路と
    を含む油圧システムであって、前記圧力デバイスが、前記クラッチパックと流体連通して、前記油圧システムから空気をパージするために、前記ソレノイド弁における前記弁部分の位置を複数の位置から変更することができる、油圧システム。
14. 請求項１３に記載の油圧システムであって、前記弁部分の前記複数の位置の１つが、加圧位置をさらに含むことで、前記弁部分が、前記圧力デバイスにより生じた流体圧力が前記クラッチパックに伝わるように位置付けられる、油圧システム。
15. 請求項１３に記載の油圧システムであって、前記弁部分の前記複数の位置の１つが、保持位置をさらに含むことで、前記弁が、前記クラッチパックに伝わった油圧を維持するために、前記ソレノイド弁および前記クラッチパックを流体接続する前記少なくとも１つの油圧通路を密封するように位置付けられる、油圧システム。
16. 請求項１３に記載の油圧システムであって、前記弁部分の前記複数の位置の１つが、ブリード位置をさらに含むことで、前記弁部分が、前記少なくとも１つの油圧通路にある空気を大気に放出するように位置付けられ、前記流体が、前記少なくとも１つの油圧通路を通って油だめに流れ、前記圧力デバイスに戻る、油圧システム。
17. 少なくとも１つの油圧作動式クラッチパックを有する、車両の差動装置と、
    前記差動装置に設けられ、前記少なくとも１つの油圧作動式クラッチパックと流体連通する圧力デバイスと、
    前記圧力デバイスおよび前記少なくとも１つの油圧作動式クラッチパックと流体連通する弁部分を有する三位置ソレノイド弁と、
    前記少なくとも１つの油圧作動式クラッチパック、前記圧力デバイス、および前記三位置ソレノイド弁と流体連通する少なくとも１つの油圧通路と
    を含む油圧システムであって、前記圧力デバイスが、前記少なくとも１つの油圧作動式クラッチパックと流体連通して、前記油圧システムから空気をパージするために、前記ソレノイド弁における前記弁部分の位置を１つ以上の位置から変更することができる、油圧システム。
18. 請求項１７に記載の油圧システムであって、前記圧力デバイスが、駆動機構と、ボールねじと、ピストンとをさらに含み、前記ピストンが、シリンダにスライド可能に配置される、油圧システム。
19. 請求項１７に記載の油圧システムであって、前記弁部分の前記１つ以上の位置が、加圧位置をさらに含むことで、前記弁部分が、前記圧力デバイスによって生じた流体圧力が、前記少なくとも１つの油圧作動式クラッチパックに伝わるように位置付けられる、油圧システム。
20. 請求項１７に記載の油圧システムであって、前記弁部分の前記１つ以上の位置が、保持位置をさらに含むことで、前記弁部分が、前記少なくとも１つの油圧作動式クラッチパックに伝わった油圧を維持するために、前記ソレノイド弁および前記少なくとも１つの油圧作動式クラッチパックを流体接続する前記少なくとも１つの油圧通路を密封するように位置付けられる、油圧システム。
21. 請求項１７に記載の油圧システムであって、前記弁部分の前記１つ以上の位置が、ブリード位置をさらに含むことで、前記弁部分が、前記少なくとも１つの油圧通路にある空気を大気に放出するように位置付けられ、流体が、前記少なくとも１つの油圧通路を通って油だめに流れ、前記圧力デバイスに戻る、油圧システム。

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