JP2019019856A - レンジ切替装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンジ切替装置のサイズを小さくする。
【解決手段】レンジ切替装置１００は、リング５０と、スプール２０と、スプール２０に、スプール２０の軸方向に沿った第１方向の推力を与える第１受圧室１２と、スプール２０に、第１方向と逆方向の第２方向の推力を与える第２受圧室１３と、スプール２０に、第１方向の推力を与える第１スプリング３１と、リング５０を介して、スプール２０に第２方向の推力を与える第２スプリング３２と、リング５０が第２スプリング３２の付勢力により第２方向に所定距離進むと、リング５０の第２方向への移動を規制する境界面１１ｃと、を有する。第２スプリング３２の付勢力は、第１スプリング３１の付勢力よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンジ切替装置に関する。

特許文献１には、前進レンジ位置と、非走行レンジ位置と、後進レンジ位置との３つの位置に切換可能なスプールと、スプールの移動を３つの位置のうちの２つの位置に規制するプランジャと、を備えたレンジ切換え装置が記載されている。

特開２０１６−４１９６６号公報

特許文献１に記載のレンジ切換え装置には、スプールに直接油圧を供給して駆動するための２つの受圧室と、壁を挟んで設けられたプランジャを駆動するための２つの受圧室とが設けられている。このため、スプールの軸方向のサイズが大きくなっている。

本発明はこのような技術的課題に鑑みてなされたもので、レンジ切替装置のサイズを小さくすることを目的とする。

本発明のある態様のレンジ切替装置は、リングと、スプールと、スプールに、スプールの軸方向に沿った第１方向の推力を与える第１受圧室と、スプールに、第１方向と逆方向の第２方向の推力を与える第２受圧室と、スプールに、第１方向の推力を与える第１付勢部材と、リングを介して、スプールに第２方向の推力を与える第２付勢部材と、リングが第２付勢部材の付勢力により第２方向に所定距離進むと、リングの第２方向への移動を規制するストッパ部と、を有し、第２付勢部材の付勢力は、第１付勢部材の付勢力よりも大きいことを特徴とする。

この態様によれば、レンジ切替装置のサイズを小さくできる。

本実施形態の第１実施形態に係るレンジ切替装置が中間ポジションを実現している状態を示す図である。 本実施形態の第１実施形態に係るレンジ切替装置が第１ポジションを実現している状態を示す図である。 本実施形態の第１実施形態に係るレンジ切替装置が第２ポジションを実現している状態を示す図である。 本実施形態の第２実施形態に係るレンジ切替装置が中間ポジションを実現している状態を示す図である。

＜第１実施形態＞
以下、図１から図３を参照しながら本発明の第１実施形態に係るレンジ切替装置１００について説明する。

図１から図３は、レンジ切替装置１００の概略構成図を示している。本実施形態に係るレンジ切替装置１００は、例えば、無段変速機に用いられる。無段変速機は、第１締結要素としての前進クラッチＦＷＤ／Ｃ（前進用締結要素）と、第２締結要素としての後進ブレーキＲＥＶ／Ｂ（後進用締結要素）と、変速機の選択レンジに応じて作動油が流れる流路を切り替えるレンジ切替装置１００と、を備える。

レンジ切替装置１００は、変速機のレンジに応じたポジションとして、第１ポジションと、第２ポジションと、第１ポジションと第２ポジションとの間の中間ポジションと、を有する。本実施形態では、第１ポジションは、Ｄレンジつまり前進レンジに対応するポジションとされる。第２ポジションは、Ｒレンジつまり後進レンジに対応するポジションとされる。中間ポジションは、Ｎレンジつまりニュートラルレンジに対応するポジションとされる。

図１は、レンジ切替装置１００が中間ポジション（Ｎレンジ）を実現している状態を示している。また、図２は、レンジ切替装置１００が第１ポジション（Ｄレンジ）を実現している状態、図３は、レンジ切替装置１００が第２ポジション（Ｒレンジ）を実現している状態をそれぞれ示している。

レンジ切替装置１００は、第１ソレノイドバルブ４１と、第２ソレノイドバルブ４２と、レンジ切替バルブ１と、を備える。

第１ソレノイドバルブ４１及び第２ソレノイドバルブ４２として、例えば、ノーマルクローズ型の比例ソレノイドバルブが用いられる。第１ソレノイドバルブ４１及び第２ソレノイドバルブ４２は、コントローラ（図示せず）によって制御される。第１ソレノイドバルブ４１及び第２ソレノイドバルブ４２には、図示しない油圧制御回路によって調圧された作動油が供給される。第１ソレノイドバルブ４１及び第２ソレノイドバルブ４２は、それぞれ後述する第１受圧室１２及び第２受圧室１３に供給される油圧を制御する。

レンジ切替バルブ１は、ボディ１０と、ボディ１０に形成された収容孔１１内に収容されたスプール２０と、収容孔１１内のスプール２０の一端側に設けられた第１受圧室１２と、収容孔１１内のスプール２０の他端側に設けられた第２受圧室１３と、第１受圧室１２に設けられた第１付勢部材としての第１スプリング３１と、第２受圧室１３に設けられた第２付勢部材としての第２スプリング３２と、第２スプリング３２とスプール２０との間に設けられたリング５０と、収容孔１１の開口を閉塞するプラグ６０と、を備える。

ボディ１０には、第１ソレノイドバルブ４１に接続される第１ポートＰ１と、図示しない油圧制御回路によって調圧された作動油が供給される供給流路２に接続される第２ポートＰ２と、第２ソレノイドバルブ４２に接続される第３ポートＰ３と、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２の間に設けられタンクＴに接続される第４ポートＰ４と、第２ポートＰ２と第３ポートＰ３の間に設けられタンクＴに接続される第５ポートＰ５と、後進ブレーキＲＥＶ／Ｂに接続される第６ポートＰ６と、前進クラッチＦＷＤ/Ｃに接続される第７ポートＰ７と、が設けられる。

収容孔１１は、一端がボディ１０の側面に開口するように形成される。収容孔１１は、底面を有しスプール２０が摺動する第１孔１１ａと、第１孔１１ａよりも大径に形成されボディ１０の側面に開口する第２孔１１ｂと、を備える。第１孔１１ａと第２孔１１ｂとの境界部分には、境界面１１ｃが形成される。

スプール２０は、第１ランド部２１と、第２ランド部２２と、第３ランド部２３と、第４ランド部２４と、第１ランド部２１から第２ランド部２２と反対方向に突出する第１突出部２８と、第４ランド部２４から第３ランド部２３と反対方向に突出する第２突出部２９と、を備える。第１ランド部２１から第４ランド部２４は、外径が同一になるように形成され、収容孔１１の第１孔１１ａの内周面に沿って摺動する。

スプール２０は、第１ランド部２１と第２ランド部２２との間に形成された第１環状溝２５と、第２ランド部２２と第３ランド部２３との間に形成された第２環状溝２６と、第３ランド部２３と第４ランド部２４との間に形成された第３環状溝２７と、をさらに備える。第１環状溝２５から第３環状溝２７は、ボディ１０内における流路として機能する。

第１受圧室１２は、収容孔１１内における第１ランド部２１と第１孔１１ａの底面との間に形成される。第１受圧室１２内の油圧は、第１突出部２８の端面２８ａと第１ランド部２１の側面２１ａに作用する。本実施形態では、第１突出部２８の端面２８ａ及び第１ランド部２１の側面２１ａが、それぞれ第３受圧面及び第４受圧面を構成する。

第１受圧室１２に第１ソレノイドバルブ４１から作動油が供給されることにより、スプール２０にスプール２０の軸方向に沿った第１方向（図１における左方向）の推力が与えられる。

第１スプリング３１は、第１受圧室１２内における第１ランド部２１と第１孔１１ａの底面との間に圧縮された状態で設けられる。第１スプリング３１は、スプール２０に第１方向の推力を与える。

第２受圧室１３は、収容孔１１内における第４ランド部２４とプラグ６０との間に形成される。第２受圧室１３内の油圧は、第２突出部２９の端面２９ａと第４ランド部２４の側面２４ａに作用する。本実施形態では、第２突出部２９の端面２９ａ及び第４ランド部２４の側面２４ａが、それぞれ第１受圧面及び第２受圧面を構成する。

本実施形態のレンジ切替バルブ１では、スプール２０は、第３受圧面及び第４受圧面の面積の和（端面２８ａの面積と側面２１ａの面積の和）と第１受圧面及び第２受圧面の面積の和（端面２９ａの面積と側面２４ａの面積の和）とが等しくなるように形成される。

第２受圧室１３に第２ソレノイドバルブ４２から作動油が供給されることにより、スプール２０にスプール２０の軸方向に沿った第２方向（図１における右方向）の推力が与えられる。

リング５０は、第２受圧室１３内に設けられる。リング５０の孔５１には、スプール２０の第２突出部２９が移動可能に挿入される。

第２スプリング３２は、第２受圧室１３内におけるリング５０とプラグ６０との間に圧縮された状態で設けられる。第２スプリング３２は、リング５０を介してスプール２０に第２方向の推力を与える。本実施形態のレンジ切替バルブ１では、第２スプリング３２の付勢力は、第１スプリング３１の付勢力よりも大きくなるように設定される。

リング５０の外径は、第１孔１１ａの内径よりも大きく、第２孔１１ｂの内径よりも小さくなるように形成される。また、孔５１の内径は、第４ランド部２４の外径よりも小さく、第２突出部２９の外径よりも大きくなるように形成される。リング５０は、第２スプリング３２の付勢力によってスプール２０の第４ランド部２４に当接した状態で、スプール２０とともに第２方向に移動する。そして、第２方向に所定距離進むと、リング５０は境界面１１ｃに当接し、それ以上の第２方向への移動が規制される。このように、本実施形態では、境界面１１ｃは、リング５０の第２方向への移動を規制するストッパ部として機能する。

このように構成されたレンジ切替装置１００の作動について以下に説明する。

まず、シフトレンジとしてＮレンジが選択されると、コントローラ（図示せず）は、第１ソレノイドバルブ４１及び第２ソレノイドバルブ４２をＯＦＦにする。これにより、第１受圧室１２及び第２受圧室１３内の作動油は、それぞれ第１ソレノイドバルブ４１及び第２ソレノイドバルブ４２を通じてタンクＴに排出される。

このとき、スプール２０には、第１スプリング３１の付勢力による第１方向への推力と、第２スプリング３２の付勢力による第２方向の推力とが作用する。上述のように、第２スプリング３２の付勢力は、第１スプリング３１の付勢力よりも大きくなるように設定されているので、スプール２０にはリング５０を介して第２方向への付勢力が作用する。しかしながら、リング５０が第２方向に所定距離進むと、リング５０が境界面１１ｃに当接する。これにより、スプール２０には、第２スプリング３２の付勢力が作用しなくなる。この状態では、スプール２０には第１スプリング３１による第１方向への付勢力が作用し続けるが、第２スプリング３２の付勢力は第１スプリング３１の付勢力よりも大きいため、スプール２０は、この位置（リング５０が境界面１１ｃに当接した位置）から第１方向側に移動できない。よって、スプール２０は、この位置（図１に示す中間ポジション）に保持される。

図１に示す中間ポジションでは、前進クラッチＦＷＤ／Ｃ（第７ポートＰ７）及び後進ブレーキＲＥＶ／Ｂ（第６ポートＰ６）は、それぞれ第２ランド部２２及び第３ランド部２３によって供給流路２（第２ポートＰ２）との連通が遮断され、第５ポートＰ５（タンクＴ）及び第４ポートＰ４（タンクＴ）と連通する。これにより、前進クラッチＦＷＤ／Ｃ及び後進ブレーキＲＥＶ／Ｂは解放状態となり、シフトレンジはＮレンジになる。

次に、シフトレンジがＮレンジからＤレンジに切り替えられる場合について説明する。

シフト操作によりＤレンジが選択されると、コントローラは、第２ソレノイドバルブ４２をＯＮにする。これにより、第２ソレノイドバルブ４２から第３ポートＰ３を通じて第２受圧室１３に作動油が供給される。

第２受圧室１３に供給された油圧は、第１受圧面（第２突出部２９の端面２９ａ）及び第２受圧面（第４ランド部２４の側面２４ａ）に作用する。第２受圧面（第４ランド部２４の側面２４ａ）には、リング５０の孔５１を介して作動油が供給され、第１受圧面（第２突出部２９の端面２９ａ）には、リング５０の孔５１を介さずに作動油が供給される。これにより、スプール２０には、第２受圧室１３に供給された油圧による第２方向の推力が作用する。この推力が、第１スプリング３１による付勢力を上回ると、スプール２０は、第２方向へ移動し、図２に示す第１ポジションに切り替わる。このとき、リング５０は、境界面１１ｃによって第２方向への移動が規制されているので、スプール２０のみが移動する。そして、スプール２０は、第１突出部２８の端面２８ａが第１孔１１ａの底面に当接することで、第２方向への移動が規制される。

図２に示す第１ポジションでは、前進クラッチＦＷＤ／Ｃ（第７ポートＰ７）は、第２ランド部２２によって第４ポートＰ４（タンクＴ）との連通が遮断されるとともに、第２環状溝２６を通じて供給流路２（第２ポートＰ２）と連通する。また、後進ブレーキＲＥＶ／Ｂ（第６ポートＰ６）は、第３ランド部２３によって供給流路２（第２ポートＰ２）との連通が遮断されるとともに、第３環状溝２７を通じて第５ポートＰ５（タンクＴ）と連通する。これにより、前進クラッチＦＷＤ／Ｃに油圧が供給され、前進クラッチＦＷＤ／Ｃが締結状態となる。このようにして、シフトレンジはＮレンジからＤレンジに切り替わる。

次に、シフトレンジがＮレンジからＲレンジに切り替えられる場合について説明する。

シフト操作によりＲレンジが選択されると、コントローラは、第１ソレノイドバルブ４１をＯＮにする。これにより、第１ソレノイドバルブ４１から第１ポートＰ１を通じて第１受圧室１２に作動油が供給される。

第１受圧室１２に供給された油圧は、第３受圧面（第１突出部２８の端面２８ａ）及び第４受圧面（第１ランド部２１の側面２１ａ）に作用する。これにより、スプール２０には、第１スプリング３１の付勢力による推力に加えて、第１受圧室１２に供給された油圧による第１方向の推力が作用する。これらの推力の合計が、第２スプリング３２による付勢力を上回ると、スプール２０は、第１方向へ移動し、図３に示す第２ポジションに切り替わる。このとき、スプール２０は、リング５０とともに第１方向へ移動する。スプール２０は、第２突出部２９の端面２９ａがプラグ６０に当接することで、第１方向への移動が規制される。

図３に示す第２ポジションでは、前進クラッチＦＷＤ／Ｃ（第７ポートＰ７）は、第２ランド部２２によって供給流路２（第２ポートＰ２）との連通が遮断されるとともに、第１環状溝２５を通じて第４ポートＰ４（タンクＴ）と連通する。また、後進ブレーキＲＥＶ／Ｂ（第６ポートＰ６）は、第３ランド部２３によって第５ポートＰ５（タンクＴ）との連通が遮断されるとともに、第２環状溝２６を通じて供給流路２（第２ポートＰ２）と連通する。これにより、後進ブレーキＲＥＶ／Ｂに油圧が供給され、後進ブレーキＲＥＶ／Ｂが締結状態となる。このようにして、シフトレンジはＮレンジからＲレンジに切り替わる。

このように、レンジ切替装置１００では、第１受圧室１２と第２受圧室１３の一方に作動油を供給することによって、スプール２０を移動させて第１ポジションまたは第２ポジションに切り替えることができる。さらに、レンジ切替装置１００では、第１スプリング３１、第２スプリング３２、リング５０及び境界面１１ｃの働きにより、第１、第２ポジションの間の中間ポジションを実現することができる。

なお、上記実施形態では、Ｎレンジ選択時に、第１、第２ソレノイドバルブ４１，４２をＯＦＦにしていたが、Ｎレンジ選択時に、第１、第２ソレノイドバルブ４１，４２をＯＮにするようにしてもよい。この場合には、第１受圧室１２及び第２受圧室１３に作動油が供給されるが、スプール２０の第１、２受圧面の面積の和と第３、４受圧面の面積の和は等しいので、第１受圧室１２内の油圧による第１方向への推力と第２受圧室１３内の油圧による第２方向への推力は互いに打ち消される。したがって、第１、第２ソレノイドバルブ４１，４２をＯＦＦにした場合と同様に機能する。

以上の第１実施形態のレンジ切替装置１００によれば、以下の効果を奏する。

本実施形態のレンジ切替装置１００は、３つのポジションを２つの受圧室を設けることで実現できる。これにより、レンジ切替装置１００の構造を簡素化できるとともに、サイズを小さくできる。

＜第２実施形態＞
図４を参照して、本発明の第２実施形態に係るレンジ切替装置２００について説明する。以下では、上記第１実施形態のレンジ切替装置１００と異なる点を中心に説明し、第１実施形態のレンジ切替装置１００と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

第２実施形態に係るレンジ切替装置２００は、レンジ切替バルブ２０１において、第２スプリング３２が第２受圧室１３外に配置されている点、ピストン７０が設けられている点で、第１実施形態のレンジ切替装置１００と相違する。

レンジ切替装置２００におけるレンジ切替バルブ２０１は、収容孔１１の開口を閉塞するプラグ１６０と、プラグ１６０に形成された凹部１６１に収容されたピストン７０と、を備える。

プラグ１６０は、外周面から凹部１６１に貫通する複数の貫通孔１６２を備える。貫通孔１６２は、第３ポートＰ３を通じて第２ソレノイドバルブ４２に連通する。

ピストン７０は、凹部１６１の内周面を摺動する。ピストン７０の外径は、スプール２０（第１ランド部２１から第４ランド部２４）の外径と同一に形成される。レンジ切替バルブ２０１では、ピストン７０の第２受圧室１３側の側面７０ａと凹部１６１の底面との間に、第２受圧室１３が形成される。このため、本実施形態では、ピストン７０の側面７０ａが、受圧面として機能する。側面７０ａの面積は、第３受圧面及び第４受圧面の面積の和（端面２８ａの面積と側面２１ａの面積の和）と等しくなるように形成される。

レンジ切替バルブ２０１は、第２孔１１ｂにおける境界面１１ｃとプラグ１６０との間に、空間２１４が形成される。空間２１４は、図示しない貫通孔を通じて外部に連通する。つまり、空間２１４は油圧が作用しないように構成される。

レンジ切替バルブ２０１では、リング５０及び第２スプリング３２は、空間２１４内に設けられる。第２スプリング３２は、リング５０とプラグ１６０との間に圧縮された状態で設けられる。リング５０の孔５１には、スプール２０の第２突出部２９が移動可能に挿入される。第２突出部２９の端面２９ａはピストン７０と当接し、ピストン７０とスプール２０は、一体となって移動する。

このように構成されたレンジ切替装置２００は、第１実施形態におけるレンジ切替装置１００と同様に作動するので、レンジ切替装置２００の作動に関する説明は省略する。

以上の第２実施形態のレンジ切替装置２００によれば、レンジ切替装置１００の効果に加え、以下の効果を奏する。

レンジ切替装置２００では、リング５０は、油圧の作用しない空間２１４内、つまり、第２受圧室１３外に設けられる。これにより、リング５０に油圧が作用することがないので、リング５０に対する油圧の影響を考慮しない設計が可能になる。

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

レンジ切替装置１００，２００は、リング５０と、スプール２０と、スプール２０に、スプール２０の軸方向に沿った第１方向の推力を与える第１受圧室１２と、スプール２０に、第１方向と逆方向の第２方向の推力を与える第２受圧室１３と、スプール２０に、第１方向の推力を与える第１スプリング３１と、リング５０を介して、スプール２０に第２方向の推力を与える第２スプリング３２と、リング５０が第２スプリング３２の付勢力により第２方向に所定距離進むと、リング５０の第２方向への移動を規制するストッパ部（境界面１１ｃ）と、を有し、第２スプリング３２の付勢力は、第１スプリング３１の付勢力よりも大きくなるように設定される。

この構成によれば、第１受圧室１２と第２受圧室１３の一方に作動油を供給することによって、スプール２０を移動させて、第１ポジションまたは第２ポジションに切り替えることができる。さらに、第１スプリング３１、第２スプリング３２、リング５０及び境界面１１ｃの働きにより、第１、第２ポジションの間の中間ポジションを実現することができる。したがって、レンジ切替装置１００，２００の構造を簡素化できるとともに、サイズを小さくできる（請求項１に対応する効果）。

また、レンジ切替装置２００では、第２スプリング３２は、第２受圧室１３外に配置される。

この構成によれば、リング５０に油圧が作用しないので、リング５０に対する油圧の影響を考慮しない設計が可能になる（請求項２に対応する効果）。

レンジ切替装置１００では、第２スプリング３２は、第２受圧室１３内に配置され、スプール２０は、第２受圧室１３内において、リング５０の孔５１に移動可能に挿入され、スプール２０は、リング５０の孔５１を介さずに作動油が供給される第１受圧面（端面２９ａ）と、リング５０の孔５１を介して作動油が供給される第２受圧面（側面２４ａ）と、を有する。

レンジ切替装置１００は、レンジ切替装置２００に比べてよりサイズを小さくすることができる（請求項３に対応する効果）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、前進クラッチＦＷＤ／Ｃを第６ポートＰ６に接続し、後進ブレーキＲＥＶ／Ｂを第７ポートＰ７に接続してもよい。

変速機は、副変速機付ＣＶＴであってもよい。この場合には、レンジ切替装置１００，２００を、例えば、１速前進用締結要素と後進用締結要素、２速前進用締結要素と後進用締結要素、あるいは、１速前進用締結要素と２速前進用締結要素の組み合わせを制御するために用いることもできる。

１００，２００ レンジ切替装置
１，２０１ レンジ切替バルブ
１０ ボディ
１１ｃ 境界面（ストッパ部）
１２ 第１受圧室
１３ 第２受圧室
２０ スプール
２１ａ 側面
２４ａ 側面（第２受圧面）
２８ａ 端面
２９ａ 端面（第１受圧面）
３１ 第１スプリング（第１付勢部材）
３２ 第２スプリング（第２付勢部材）
４１ 第１ソレノイドバルブ
４２ 第２ソレノイドバルブ
５０ リング
５１ 孔
７０ ピストン

Claims (3)

1. リングと、
   スプールと、
   前記スプールに、前記スプールの軸方向に沿った第１方向の推力を与える第１受圧室と、
   前記スプールに、前記第１方向と逆方向の第２方向の推力を与える第２受圧室と、
   前記スプールに、前記第１方向の推力を与える第１付勢部材と、
   前記リングを介して、前記スプールに前記第２方向の推力を与える第２付勢部材と、
   前記リングが前記第２付勢部材の付勢力により前記第２方向に所定距離進むと、前記リングの前記第２方向への移動を規制するストッパ部と、を有し、
   前記第２付勢部材の付勢力は、前記第１付勢部材の付勢力よりも大きいことを特徴とするレンジ切替装置。
2. 請求項１に記載のレンジ切替装置において、
   前記第２付勢部材は、前記第２受圧室外に配置されていることを特徴とするレンジ切替装置。
3. 請求項１に記載のレンジ切替装置において、
   前記第２付勢部材は、前記第２受圧室内に配置され、
   前記スプールは、前記第２受圧室内において、前記リングの孔に移動可能に挿入され、
   前記スプールは、前記リングの孔を介さずに作動油が供給される第１受圧面と、前記リングの孔を介して作動油が供給される第２受圧面と、を有することを特徴とするレンジ切替装置。

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