JP2738200B2 - 摩擦係合要素の油圧制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、摩擦係合要素の油圧
制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車用の自動変速機には、油
圧式多板クラッチや油圧式ブレーキ等の摩擦係合要素が
多数備えられている。そして、これらの摩擦係合要素を
操作する手段として、コントローラによりデューティ比
制御されるデューティソレノイド弁が広く使用されてい
る。

【０００３】このソレノイド弁は、摩擦係合要素に供給
する作動油圧を調整することで、当該摩擦係合要素を操
作する。つまり、ソレノイド弁は、デューティ率を変化
させることで、当該デューティ率に対応した圧力値に前
記作動油圧を調整することができ、これにより、摩擦係
合要素の係合及びこの解除を制御する。ところで、油圧
式多板クラッチは、多数の摩擦板を備えて構成されてい
る。このクラッチでは、各摩擦係合板間に所定のクリア
ランスを設け、クラッチの係合が解除されている状態に
おいて、各摩擦板間に大きい引きずりトルクが発生する
ことを防止している。同様にして、油圧式バンドブレー
キにおいても、各摩擦係合面間に所定のクリアランスを
設け、ブレーキの摩擦係合が解除されている状態におい
て、各摩擦係合面間に引きずりトルクが発生することを
防止している。

【０００４】このため、このクラッチやブレーキに作動
油圧を供給し始めてから、各摩擦係合板同士及び各摩擦
係合面同士が実際に摩擦係合を開始するまでには、所謂
がた詰め操作が必要となり、この間、無駄時間が発生し
てレスポンス遅れの原因となっている。この無駄時間を
減少させるために、コントローラは、クラッチ及びブレ
ーキの各摩擦係合板同士及び各摩擦係合面同士が係合を
開始する直前位置まで、最大油圧相当のデューティ率
（例えば、１００％）で、予め設定しておいた時間にわ
たって前記ソレノイド弁を連続駆動し、作動油の供給量
を急激に増加させてがた詰め操作を素早く終了させる。
そして、この後、コントローラは、クラッチ及びブレー
キの係合開始直前位置を保持させるデューティ率で、ソ
レノイド弁を駆動するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
摩擦係合要素の油圧制御方法においては、デューティ比
制御の１サイクルが所定時間を要するために、上記ソレ
ノイド弁をデューティ率１００％で連続駆動できる時間
がデューティサイクルの整数倍に限定され、がた詰め操
作の時間設定を正確に行い難いとの問題があった。

【０００６】例えば、５０ヘルツのサイクルでデューテ
ィ比制御されるソレノイド弁を、デューティ率１００％
で駆動した場合に、がた詰め作業に必要な時間が９０ミ
リセカンド（以下、msecと記す）となるときを考える。
５０ヘルツは２０msecに相当するので、４デューティサ
イクルに要する時間は８０msec、５サイクルに要する時
間は１００msecとなる。

【０００７】このため、コントローラが、４デューティ
サイクルだけソレノイド弁をデューティ率１００％で駆
動させた場合には、がた詰め作業の時間が８０msecとな
り、必要とされる時間に１０msecだけ不足する。一方、
コントローラが、５デューティサイクルにわたってソレ
ノイド弁を駆動させた場合には、がた詰め作業の時間が
１００msecとなり、前記必要時間を１０msecも超過して
しまう。

【０００８】つまり、デューティソレノイド弁におい
て、最大油圧を供給することのできる時間がデューティ
サイクルの整数倍に限定され、がた詰め操作の時間設定
を正確に行い難いとの問題があった。本発明は、上述の
問題点を解決するためになされたもので、給排油手段を
所定のデューティ率で駆動する場合に、その駆動時間を
正確に設定して、摩擦係合要素のがた詰め操作を短時間
に終了させ、しかも、この後、摩擦係合要素をその係合
直前位置に正確に保持することができる摩擦係合要素の
油圧制御方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、所定の周期時間でデューティ比制御
され、摩擦係合要素に供給する作動油圧を調整する給排
油手段のデューティ率を所定時間だけ第１デューティ率
で駆動することで、前記摩擦係合要素を、係合が完全に
解除され待機している状態の第１位置から、係合を開始
する直前の第２位置まで移動させた後、引き続き、この
給排油手段を、前記第１デューティ率に対応する作動油
圧より低い作動油圧を発生させる第２デューティ率で駆
動する、摩擦係合要素の油圧制御方法において、前記所
定時間を前記周期時間で除算したときの商Ｎ及び余り時
間を求める過程と、前記給排油手段を第１デューティ率
でＮ周期だけ駆動する過程と、前記余り時間に相当する
第３デューティ率に前記第２デューティ率を加算して得
られた第４デューティ率で１周期だけ給排油手段を駆動
する過程とを経由して、前記給排油手段を第２デューテ
ィ率で駆動することを特徴とする摩擦係合要素の油圧制
御方法が提供される。

【００１０】

【作用】例えば、油圧式多板クラッチ装置を、その係合
が完全に解除された状態から所謂がた詰め操作すると共
に、その後引き続いて、このクラッチ装置に油圧Ｐを供
給し、このクラッチ装置を係合直前位置に保持する場合
を考える。いま、５０ヘルツの周期時間でデューティ比
制御されるデューティソレノイド弁（給排油手段）をデ
ューティ率１００％（第１デューティ率）で駆動したと
きに、がた詰め操作に９０msecを要し、また、前記油圧
Ｐに対応するデューティ率（第２デューティ率）が３５
％であるとする。

【００１１】先ず、５０ヘルツに相当する時間は２０ms
ecとなることから、９０msecを２０msecで除算し、商Ｎ
として４を、その余り時間として１０msecを得る。この
余り時間１０msecは、２０msecの５０％であり、デュー
ティ率（第３デューティ率）５０％に相当する。次に、
前記ソレノイド弁を４デューティサイクルにわたりデュ
ーティ率１００％で駆動する。そして、１０msecに相当
する５０％に油圧Ｐに対応する３５％を加えて得られた
デューティ率（第４デューティ率）８５％で、前記ソレ
ノイド弁を１デューティサイクルだけ駆動する。そし
て、この後、ソレノイド弁をデューティ率３５％で駆動
する。

【００１２】つまり、クラッチ装置のがた詰め操作は、
ソレノイド弁をデューティ率１００％で駆動すること
で、５デューティサイクル目の１０msecを経過した時点
で終了する。また、がた詰め操作を終了した直後から、
ソレノイド弁を油圧Ｐに対応するデューティ率３５％で
連続して操作できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。図１は、本発明に係る油圧制御方法を実施
する自動車の自動変速機の概略構成を示している。図中
符号１は、内燃エンジンを示し、このエンジン１の出力
は、自動変速機２を介して駆動輪（図示せず）に伝達さ
れる。

【００１４】自動変速機２は、トルクコンバータ４、歯
車変速装置３、油圧回路５及びコントローラ４０等より
構成されている。歯車変速装置３は、例えば、前進４段
後進１段のギヤトレインと、当該ギヤトレインのギヤ比
を切り換えて変速操作を行う多数の変速摩擦係合要素を
備えている。この変速摩擦係合要素は、例えば、油圧ク
ラッチや油圧ブレーキである。

【００１５】図２は、歯車変速装置３の部分構成図であ
り、入力軸３ａ周りには、第１駆動ギヤ３１及び第２駆
動ギヤ３２が回転自在に配置されている。また、第１駆
動ギヤ３１及び第２駆動ギヤ３２間の入力軸３ａには、
変速摩擦係合要素として油圧クラッチ３３及び３４が固
設されている。各駆動ギヤ３１及び３２は、それぞれク
ラッチ３３及び３４に係合することにより入力軸３ａと
一体に回転する。

【００１６】また、入力軸３ａと平行に配置された中間
伝達軸３５は、図示しない最終減速歯車装置を介して駆
動車軸に接続されている。この中間伝達軸３５には、第
１被駆動ギヤ３６と第２被駆動ギヤ３７が固設されてお
り、これらの被駆動ギヤ３６及び３７は、前記駆動ギヤ
３１及び３２とそれぞれ噛み合っている。従って、クラ
ッチ３３と第１の駆動ギヤ３１が係合している場合に
は、入力軸３ａの回転は、クラッチ３３、第１の駆動ギ
ヤ３１、第１の被駆動ギヤ３６、中間伝達軸３５に伝達
され、第１の変速段（例えば、第１速）が達成される。
また、クラッチ３４と第２の駆動ギヤ３２が係合してい
る場合には、入力軸３ａの回転は、クラッチ３４、第２
の駆動ギヤ３２、第２の被駆動ギヤ３７、中間伝達軸３
５に伝達され、第２の変速段（例えば、第２速）が達成
される。

【００１７】第１速側のクラッチ３３が係合している状
態から、このクラッチ３３の係合を解除しながら、第２
速側のクラッチ３４を係合させることで、自動変速機２
は第１速から第２速にシフトアップする。逆に、クラッ
チ３４が係合している状態から、このクラッチ３４の係
合を解除しながら、クラッチ３３を係合させることで、
自動変速機２は第２速から第１速にシフトダウンする。

【００１８】なお、各クラッチ３３，３４は、油圧式多
板クラッチである。図３は、クラッチ３３の断面を示
し、このクラッチ３３は、作動油内に配置された多数の
摩擦係合板５０を有している。そして、油路１４からポ
ート５１を介してこのクラッチ３３内に作動油が供給さ
れると、ピストン５２が往動して各摩擦係合板５０を摩
擦係合させる。一方、リターンスプリング５３により押
圧されて、ポート５１を介して油路１４内に作動油を排
出させながら、ピストン５２が復動すると、各摩擦係合
板５０同士の摩擦係合は解除される。なお、クラッチ３
４も、このクラッチ３３と同様に構成されている。

【００１９】そして、各クラッチ３３，３４の係合を完
全に解除する場合には、各クラッチの各摩擦係合板５０
を待機位置で待機させる。この待機位置では、各摩擦係
合板５０間には、引きずりトルクの発生を防止するため
に充分なクリアランスが設けられている。このため、各
クラッチ３３，３４を係合させる場合には、先ず、上述
のクリアランスを略０にする位置、即ち、摩擦係合が生
じる直前位置にまで各摩擦係合板５０を移動させる、所
謂がた詰め操作を行う必要がある。

【００２０】油圧回路５は、前述した各変速摩擦係合要
素の各々に対応するデューティソレノイド弁（以下、単
にソレノイド弁と記す）を有しており、各変速摩擦係合
要素、即ち、各クラッチやブレーキを互いに独立して操
作する。なお、各ソレノイド弁は、各クラッチやブレー
キを同様にして操作するので、クラッチ３３を操作する
ソレノイド弁について図４に基づきながら説明し、他の
ソレノイド弁についての説明は省略する。

【００２１】図４は、油圧回路５の一部を示し、油圧ク
ラッチ３３に油圧を供給できるソレノイド弁１１を備え
ている。このソレノイド弁１１は、常閉型の２位置切換
弁で、３箇所にポート１１ａ〜１１ｃを有している。第
１のポート１１ａには、オイルポンプ（図示せず）に延
びる第１油路１３が接続されている。この第１油路１３
の途中には、図示しない調圧弁等が介在されており、所
定圧に調圧された作動油圧（ライン圧）が供給されてい
る。

【００２２】また、第２のポート１１ｂには、油圧クラ
ッチ３３に延びる第２油路１４が、第３のポート１１ｃ
には、図示しないオイルタンクへ延びる第３油路１５が
それぞれ接続されている。これら第２及び第３油路１
４，１５の途中には、それぞれ絞り１６，１７が設けら
れている。第２油路１４に設けられた絞り１６の流路面
積は、第３油路１５に設けられた絞り１７の流路面積に
比べて大きく設定されている。さらに、クラッチ３３と
絞り１６間の第２油路１４の途中には、アキュームレー
タ１８が接続されている。

【００２３】ソレノイド弁１１は、コントローラ４０に
電気的に接続されており、このコントローラ４０により
所定の周期、例えば、５０ヘルツの制御周期でデューテ
ィ比制御される。そして、ソレノイド弁１１のソレノイ
ド１１ｅが消勢されている場合には、弁体１１ｆはリタ
ーンスプリング１１ｇに押圧されて第１のポート１１ａ
と第２ポート１１ｂを遮断する一方、ソレノイド１１ｅ
が付勢されている場合には、弁体１１ｆは、リターンス
プリング１１ｇのばね力に抗してリフトし、第１のポー
ト１１ａと第２のポート１１ｂを連通させる。なお、第
２のポート１１ｂと第３のポート１１ｃは、常時連通し
ている。

【００２４】コントローラ４０は、マイクロコンピュー
タを有しており、図示しないＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶装
置、中央演算装置、入出力装置、カウンタ等を内蔵して
いる。このコントローラ４０の入力側には、種々のセン
サ、例えば、Ｎｔセンサ２１，Ｎｏセンサ２２，θｔセ
ンサ２３等が電気的に接続されている。前記Ｎｔセンサ
２１は、トルクコンバータ４のタービンの回転数Ｎｔを
検出するタービン回転数センサである。また、前記Ｎｏ
センサ２２は、図示しないトランスファドライブギヤの
回転数Ｎｏを検出するトランスファドライブギヤ回転数
センサである。そして、前記θｔセンサ２３は、エンジ
ン１の図示しない吸気通路途中に配設されたスロットル
弁の弁開度θｔを検出するスロットル弁開度センサであ
る。これら各センサ２１〜２３は、検出信号をコントロ
ーラ４０に供給している。

【００２５】このコントローラ４０は、記憶装置に記憶
されたプログラムに従って、自動変速機２のシフトチェ
ンジを行う。つまり、コントローラ４０は、各Ｎｔセン
サ２１，Ｎｏセンサ２２、θｔセンサ２３等からの信号
を監視し続けると共に、これらの信号に基づき自動車の
走行状態に適した変速段を判断する。そして、例えば、
自動車が第２速で走行している場合において、コントロ
ーラ４０が第１速へのシフトダウンの必要性を認識する
と、コントローラ４０は、クラッチ３４を操作する解除
側のソレノイド弁（図示せず）と、クラッチ３３を操作
する結合側のソレノイド弁１１を別々に操作し、走行状
態やエンジン出力等に適したタイミングでクラッチ３４
の係合を解除しながらクラッチ３３を係合させて、第２
速から第１速へのシフトダウンを行う。

【００２６】このシフトダウン操作時において、結合側
のクラッチ３３に関し、コントローラ４０は、前述した
理由から、先ずがた詰め操作を行う。次に、このがた詰
め操作の手順を、図５に示す流れ図に基づいて説明す
る。先ず、ステップＳ６０において、がた詰め時間Ｔｆ
を読み込む。このがた詰め時間Ｔｆは、以下のような時
間である。つまり、このがた詰め時間Ｔｆだけ、ソレノ
イド弁１１をデューティ率１００％で連続駆動した場
合、クラッチ３３の各摩擦係合板５０は、その待機位置
から係合直前位置にまで移動される。

【００２７】このがた詰め時間Ｔｆは、予め実験により
求められ、コントローラ４０の記憶装置に記憶されてい
るが、摩擦係合板５０の磨耗等に起因してがた詰め操作
に必要な時間は変化するので、コントローラ４０は、自
動変速機２のシフトチェンジを繰り返す度にがた詰め時
間Ｔｆの補正の必要性を判断し、所謂学習を行うことで
がた詰め時間Ｔｆを更新している。本実施例において
は、このがた詰め時間Ｔｆは、９０msecに設定されてい
る。

【００２８】次に、コントローラ４０は、ステップＳ６
１において、がた詰め時間Ｔｆを１デューティサイクル
に相当する時間Ｔｏで除算し、その商Ｎ及び余り時間Ｔ
ｍを求める。即ち、これらの関係は、次式で表される。 Ｔｆ＝Ｔｏ×Ｎ＋Ｔｍ 前述したように、ソレノイド弁１１は、５０ヘルツの周
期でデューティ比制御される。５０ヘルツの周期に相当
する時間Ｔｏは、２０msecとなる。従って、がた詰め時
間９０msecを、時間２０msecで除算すると、商Ｎとして
４、余り時間Ｔｍとして１０msecが得られる。

【００２９】そして、ステップＳ６２に進み、コントロ
ーラ４０は、初期デューティ率補正量Ｄｃを演算する。
つまり、１デューティサイクル中に占める余り時間Ｔｍ
を百分率に換算し、余り時間Ｔｍに対応するデューティ
率を初期デューテュ率補正量Ｄｃとする。余り時間１０
msecは、２０msecの５０％を占めるので、初期デューテ
ィ率補正量Ｄｃは５０％となる。

【００３０】そして、ステップＳ６３において、コント
ローラ４０は、初期デューティ率Ｄ１に初期デューティ
率補正量Ｄｃを加え、デューティ率Ｄｕを求める。ここ
で、初期デューティ率Ｄ１は、クラッチ３３の各摩擦係
合板５０をその係合直前位置に保持しておくために必要
な油圧力Ｐに対応するデューティ率である。換言する
と、ソレノイド弁１１をデューティ率Ｄ１で駆動するこ
とにより、クラッチ３３に供給される油圧力Ｐと、リタ
ーンスプリング５３のばね力とが釣り合い、各摩擦係合
板５０をその係合直前位置に保持しておくことができ
る。

【００３１】この初期デューティ率Ｄ１も、前記がた詰
め時間Ｔｆと同様に、実験的に求められてコントローラ
４０の記憶装置に記憶されており、学習によりその値を
更新するようにしても良い。本実施例においては、初期
デューティ率Ｄ１は３５％に設定されている。従って、
デューティ率Ｄｕとしては、３５％に５０％を加算する
ことで、８５％が得られる。

【００３２】次に、ステップＳ６６に進み、コントロー
ラ４０は、図６に示すように、４回のデューティサイク
ルにわたり、ソレノイド弁１１をデューティ率１００％
で駆動させ、クラッチ３３の各摩擦係合板５０の移動を
開始させる。これにより、油路１４を介してデューティ
率１００％に対応する最大圧の作動油がクラッチ３３に
向けて供給されるが、この供給量に応じてクラッチ３３
のピストン５２が往動するので、クラッチ３３に供給さ
れる油圧は略一定に保持される（図６）。

【００３３】そして、ステップＳ６７に進み、コントロ
ーラ４０は、ソレノイド弁１１をデューティ率Ｄｕで１
デューティサイクルだけ駆動させる。つまり、ソレノイ
ド弁１１は、５デューティサイクル目をデューティ率８
５％で駆動される。このデューティ率Ｄｕ（８５％）
は、初期デューティ率補正量Ｄｃ（５０％）と初期デュ
ーティ率Ｄ１（３５％）との和であるので、５デューテ
ィサイクル目において、初期デューティ率補正量Ｄｃに
相当する時間、即ち、前記余り時間Ｔｍ（１０msec）が
経過した時点で、クラッチ３３のがた詰め操作が終了す
る。このがた詰め操作は、ソレノイド弁１１をデューテ
ィ率１００％で連続駆動して行われるので、がた詰め操
作に要する時間は最短になる。

【００３４】そして、クラッチ３３のがた詰め操作が終
了した時点から、連続して、ソレノイド弁１１は、初期
デューティ率Ｄ１（３５％）で駆動されることになり、
クラッチ３３に供給される油圧力Ｐと、リターンスプリ
ング５３のばね力とが釣り合い、各摩擦係合板５０をそ
の係合直前位置に保持することができる。これにより、
自動変速機２のシフトダウン操作を行う場合に、コント
ローラ４０は、クラッチ３３を係合直前位置から操作す
ることができる。

【００３５】そして、このステップＳ６７を抜けると、
コントローラ４０は、このがた詰め処理ルーチンから脱
出し、自動変速機２のシフトダウン操作を行う。なお、
本実施例においては、クラッチ３３に油圧を供給するソ
レノイド弁１１について説明したが、クラッチ３４やそ
の他の摩擦係合要素に油圧を供給するソレノイド弁も、
上述の方法でがた詰め操作されることは勿論である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によれ
ば、デューティ比制御される給排油手段を、Ｎ番目のデ
ューティサイクルまでを第１デューティ率で、Ｎ＋１番
目のデューティサイクルを第４デューティ率で駆動する
ので、その駆動時間を正確に設定することができると共
に、これに連続して、給排油手段を第２デューティ率で
駆動することができる。

【００３７】この結果、摩擦係合要素を第１位置から第
２位置にまで移動させる場合に、素早く移動を終了させ
ることができると共に、この後、摩擦係合要素を第２位
置に正確に保持することができる。即ち、例えば、油圧
クラッチ装置を所謂がた詰め操作する場合において、こ
のがた詰め操作の短時間化及び精度向上を図ることがで
き、さらには、係合直前位置にこの油圧クラッチ装置を
正確に保持しておくことが可能になる等の優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る方法が実施される自動車用自動変
速機の概略構成図である。

【図２】図１の歯車変速装置内のギヤトレインの一部を
示す概略構成図である。

【図３】図２の油圧クラッチを示す断面図である。

【図４】図２及び図３の油圧クラッチを操作する油圧回
路の一部を示す概略構成図である。

【図５】図１及び図４に示すコントローラにより実行さ
れるがた詰め操作の油圧制御手順を示す流れ図である。

【図６】図５に示す油圧制御手順に従って操作された場
合の、ソレノイド弁のデューティ率及びクラッチへの供
給油圧の変化を示す図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 自動変速機 ３ 歯車変速装置 ５ 油圧回路 １１ ソレノイド弁 １３〜１５ 油路 ３３ 油圧クラッチ ４０ コントローラ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の周期時間でデューティ比制御さ
   れ、摩擦係合要素に供給する作動油圧を調整する給排油
   手段のデューティ率を所定時間だけ第１デューティ率で
   駆動することで、前記摩擦係合要素を、係合が完全に解
   除され待機している状態の第１位置から、係合を開始す
   る直前の第２位置まで移動させた後、引き続き、この給
   排油手段を、前記第１デューティ率に対応する作動油圧
   より低い作動油圧を発生させる第２デューティ率で駆動
   する、摩擦係合要素の油圧制御方法において、 前記所定時間を前記周期時間で除算したときの商Ｎ及び
   余り時間を求める過程と、前記給排油手段を第１デュー
   ティ率でＮ周期だけ駆動する過程と、前記余り時間に相
   当する第３デューティ率に前記第２デューティ率を加算
   して得られた第４デューティ率で１周期だけ給排油手段
   を駆動する過程とを経由して、前記給排油手段を第２デ
   ューティ率で駆動することを特徴とする摩擦係合要素の
   油圧制御方法。