JP2881175B2 - 自動変速機のサーボ油圧制御装置 - Google Patents
自動変速機のサーボ油圧制御装置Info
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- JP2881175B2 JP2881175B2 JP3344124A JP34412491A JP2881175B2 JP 2881175 B2 JP2881175 B2 JP 2881175B2 JP 3344124 A JP3344124 A JP 3344124A JP 34412491 A JP34412491 A JP 34412491A JP 2881175 B2 JP2881175 B2 JP 2881175B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
- F16H61/04—Smoothing ratio shift
- F16H61/06—Smoothing ratio shift by controlling rate of change of fluid pressure
- F16H61/061—Smoothing ratio shift by controlling rate of change of fluid pressure using electric control means
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
Description
置に関し、特に自動変速機の変速のために摩擦係合要素
を係合解放させるサーボ油圧の制御装置に関する。
の走行性能、燃費、乗り心地等を向上させるべく多段化
されているが、多段化に伴う寸法及び重量の増加は、車
両への搭載性を損ない、燃費を悪化させる。そのため自
動変速機の多段化には、各部の一層の小型軽量化と単純
化が要請されている。このような見地から出願人等は、
単純連結3プラネタリギヤから成る4速主変速機に前置
式オーバドライブプラネタリギヤを組合わせた5速自動
変速機を開発しているが、この主変速機のギヤトレイン
においては、2速から3速への変速時にブレーキ摩擦材
の掴み替え操作を必要とする。このような操作は、変速
ショックを生じさせ易く、それを避けるべく通常用いら
れる手段としては、掴み替えに関与する摩擦係合要素に
それと直列にワンウェイクラッチを介装する手段があ
る。しかしながら、このような構成要素の付加は、小型
軽量化の上記要請にそぐわないものであるため、他の対
策が可能であれば避けることが望ましい。
要素の掴み替え操作を行うサーボ圧の制御方法として、
解放する側の摩擦材を操作するサーボ手段のサーボ油圧
すなわちドレーン圧を、係合する側のサーボ油圧すなわ
ち係合圧と、出力トルクを反映するライン圧とを作用さ
せる切換調節弁で制御し、出力トルクに応じて係合と解
放のタイミングすなわちオーバラップ量を制御する、特
公昭46−19134号公報に開示の技術がある。
従来の技術では、出力トルクを反映するライン圧の高低
により一義的に両摩擦係合要素の係合と解放のタイミン
グが決まり、それによりオーバラップ量が制御されるも
のであるため、全ての変速条件に対して良好な切換操作
を期待することはできない。特に、摩擦材の摩擦係数の
ばらつきやエンジントルクの経時劣化等に対する補正を
行うことができない。さらに、温度変化や変速中のスロ
ットル変化に対応できない。いずれにしても、従来の技
術においては、ドレーン圧の排出が一旦開始されると、
その後のドレーン圧の回復は極めて困難であり、したが
って、入力トルクの変化に対応する迅速な切換タイミン
グの修正は不可能である。
圧とドレーン圧とを変速時を通じて関連して調圧するこ
とにより、極低温時や変速中のスロットル開度の変化に
も即応した適切な係合解放タイミングの修正を可能と
し、変速ショックの発生を抑えることのできるサーボ油
圧制御装置を提供することを目的とする。
温度変化による流動抵抗変化や摩擦係合要素の摩擦係数
のばらつき等により、変速時のトルク相初期において滑
りを生じないようにすることを第2の目的とする。
速中のスロットル操作により入力トルクが変動しても、
それに合わせて係合解放タイミングの修正を行なうこと
を第3の目的とする。
を変速時を通じて関連して調圧することにより、極低温
時や変速中のスロットル開度の変化にも即応した適切な
係合解放タイミングの修正を可能とし、変速ショックの
発生を抑えることのできるサーボ油圧制御装置を提供す
ることを第4の目的とする。
合圧とドレーン圧との関連による係合解放タイミング
を、別途の信号圧により変更可能とすることを第5の目
的とする。
レーン圧の制 御により、係合解放タイミングの修正を可
能とすることを第6の目的とする。
ため、本発明は、入力軸と出力軸との間に遊星歯車機構
を備え、該遊星歯車機構の変速要素をサーボ油圧の制御
による摩擦係合要素の係合解放によりつなぎ変えて複数
の速度段を達成する自動変速機において、前記速度段中
の特定の速度段から他の速度段への変速時に一方が解放
され、他方が係合する関係にあるそれぞれの摩擦係合要
素を係合解放させるサーボ油圧を、係合させる摩擦係合
要素側のサーボ油圧を入力として解放される摩擦係合要
素側のサーボ油圧を、変速時のトルク相中における係合
圧の上昇量とドレーン圧の下降量との比が一定になるよ
うに制御すると共に、前記係合圧に対する前記ドレーン
圧をソレノイド弁を用いて変化させる制御手段を備える
ことを特徴とする。
制御手段は、トルク相初期の前記ドレーン圧を、解放側
の摩擦係合要素が滑り始める油圧より高くする構成とす
る。
ソレノイド弁は、少なくとも入力トルクに応じた信号圧
を出力する構成とする。
明は、入力軸と出力軸との間に遊星歯車機構を備え、該
遊星歯車機構の変速要素をサーボ油圧の制御による摩擦
係合要素の係合解放によりつなぎ変えて複数の速度段を
達成する自動変速機において、前記速度段中の特定の速
度段から他の速度段への変速時に解放される摩擦係合要
素の油圧サーボのドレーン圧を制御するタイミング弁を
備え、該タイミング弁は、前記速度時に係合される摩擦
係合要素の油圧サーボの係合圧と前記ドレーン圧が作用
する向きに対向して、ソレノイド弁の信号圧が作用させ
られることを特徴とする。
記タイミング弁は、前記ドレーン圧と係合圧が作用する
スプールと、前記信号圧が作用する受圧ピストンと、そ
のスプールと受圧ピストン間にスプリングを備える構成
とする。
解放側の油圧サーボとタイミング弁との間にアキュムレ
ータが備えられ、このアキュムレータの背圧が前記ソレ
ノイド弁とは別のソレノイド弁で制御される構成とす
る。
明に係るサーボ油圧制御装置では、変速期間を通じて係
合圧に対してドレーン圧が、係合圧とドレーン圧との逆
比例関係に適合させるよう下降制御され、常に適正な値
に保たれるため、温度変化や変速中のスロットル変化に
対応してサーボ油圧の修正を速やかに行う制御を実現す
るとができるようになり、サーボ油圧の制御のみで常に
適正な変速タイミングを確保して、ワンウェイクラッチ
を用いることなく、変速ショックを低減することができ
る。
トルク相初期においてドレーン圧が高くなるので、温度
変化による流動抵抗変化や摩擦係合要素の摩擦係数のば
らつき等による滑りを生じないようにすることができ
る。
変速中にスロットル変化があった場合、例えば、パワー
オンの場合、エンジンの吹き上がりを防ぐようにドレー
ン圧が増圧されてオーバラップ状態となり、逆にパワー
オフの場合、エンジン吹き上がりの懸念がないので、ド
レーン圧は低減されアンダラップ状態とされる。
装置では、変速期間を通じて係合圧に対してドレーン圧
が、係合圧とドレーン圧との逆比例関係に適合させるよ
う下降制御され、常に適正な値に保たれるため、温度変
化や変速中のスロットル変化に対応してサーボ油圧の修
正を速やかに行う制御を実現するとができるようにな
り、サーボ油圧の制御のみで常に適正な変速タイミング
を確保して、ワンウェイクラッチを用いることなく、変
速ショックを低減することができる。
と、係合圧とドレーン圧との関連による係合解放タイミ
ングを、別途のソレノイド弁の信号圧により変更するこ
とができる。
アキュムレータの背圧の制御によるドレーン圧の制御が
可能となり、係合圧とドレーン圧との逆比例関係に適合
させる下降制御を精度良く行なうことができる。
について説明する。図1はそのための自動変速機の油圧
制御装置の部分回路図、図2はそのサーボ油圧制御特性
図、図3、図4は自動変速機のギヤトレインの2速及び
3速状態のスケルトン図、図5はその変速特性図であ
る。この例では、自動変速機は、図3に示すように単純
連結3プラネタリギヤトレインからなる前進4速後進1
速の主変速装置Mと、前置式オーバドライブプラネタリ
ギヤODとを組合わせた5速自動変速機とされており、
変速時に相互に掴み替え動作されるブレーキは、2速時
のみ係合するブレーキB−3と3速時のみ係合するブレ
ーキB−2となる。
説明すると、図3に示すように、自動変速機は、従来の
ものと同様にロックアップクラッチ付のトルクコンバー
タTを備える他、前置式オーバドライブプラネタリギヤ
ODと主変速装置Mとを備え、主変速装置の入力軸Iと
出力軸Oとの間に遊星歯車機構Pを備えている。遊星歯
車機構Pは、各プラネタリギヤの変速要素を適宜直結し
た単純連結の3組のプラネタリギヤP1,P2,P3を
備え、各ギヤの変速要素(サンギヤ、キャリヤ、リング
ギヤ)に関連してクラッチC−1,C−2、ブレーキB
−1〜B−4及びワンウェイクラッチF−1,F−2が
配設され、図示されていないが、各クラッチ及びブレー
キには、従来のものと同様にサーボ油圧の制御により各
クラッチ及びブレーキの摩擦係合要素を係合解放操作す
るピストンシリンダ機構から成るサーボ手段を備えてい
る。
ドライブプラネタリギヤODの出力軸を兼ねる入力軸I
の回転は、クラッチC−1及びブレーキB−3が係合
し、他が解放されている図3に示す状態のときに、プラ
ネタリギヤP2のリングギヤR2を入力要素とし、プラ
ネタリギヤP1のキャリヤC1を反力要素としてプラネ
タリギヤP2のキャリヤC2及びそれに直結するプラネ
タリギヤP1のリングギヤR1を出力要素とする2速回
転で出力軸Oに取出される。また、クラッチC−1が係
合のままで、ブレーキB−2が係合し、他が解放の図4
に示す状態の場合には、入力軸Iの回転は、プラネタリ
ギヤP2のリングギヤR2を入力要素とし、サンギヤS
2を反力要素とし、キャリヤC2を出力要素とする3速
回転として出力軸Oに取出される。したがって、この変
速機において、2−3変速に係るのはブレーキB−3及
びブレーキB−2である。
圧制御装置において、変速時に一方が解放され、他方が
係合する関係にあるブレーキB−3及びブレーキB−2
それぞれの摩擦係合要素を係合解放させるサーボ手段の
サーボ油圧を制御する制御手段は、2−3シフト弁1、
2−3タイミング弁2、SLUリニアソレノイド弁3、
B−3アキュムレータ4及びその背圧を制御するアキュ
ムレータコントロールソレノイド弁5から成り、その他
にSLUリニアソレノイド弁3にエンジン負荷に応じた
制御信号を出力する電子制御装置(ECU)6及びそれ
が制御信号を出力するためのエンジン負荷を入力トルク
信号として検出する入力トルク検出装置7を備えてい
る。
と、2−3タイミング弁2の弁孔2aには、2−3シフ
ト弁1の戻り油路L1に連通するインポート21と、前
記油路L1にオリフィス2eを介して連通するドレーン
圧入力ポート22と、2−3シフト弁1からB−2ブレ
ーキサーボ手段に至る供給油路L2にオリフィス2fを
介して連通する供給圧入力ポート23と、入力トルクに
応じた信号によりECU6からの制御信号で制御される
SLUリニアソレノド弁3により調圧された信号油圧を
供給される入力トルク信号ポート24と、ドレーンポー
ト25とが設けられている。この弁孔2a内に挿入され
たスプール2bには、その一端に位置し、ドレーンポー
ト25の開度を制御するランド26と、中間に位置し、
ドレーン圧入力ポート22とインポート21間を仕切
り、ドレーン圧入力ポート22側にドレーン圧の受圧面
を構成するランド27と、他端に位置し、供給圧の受圧
面を構成し、供給圧入力ポート23とドレーン圧入力ポ
ート22とを仕切る小径のランド28とを備えており、
一端側のランド26はスプリング2cを介して受圧ピス
トン2dに当接している。そして、受圧ピストン2d
は、入力トルク信号ポート24からの信号圧の受圧面を
構成している。
ボ手段に通じる油路L3にオリフィス4aを介して接続
されており、B−2サーボ手段用のB−2アキュムレー
タ8と同様、背圧制御により排圧中にも供給油路L3の
調圧が可能とされている。なお、図において、符号9は
B−2サーボ手段への油圧供給をその初期において迅速
化するファーストフィル手段を構成するB−2オリフィ
スコントロール弁を示し、10は3速から2速の変速に
関与し、スプールを図の上半部に示す左方にロックする
B−3コントロール弁を示すが、これらについては、本
発明の主題とするサーボ油圧の制御には直接関与しない
ので、詳細な構成の説明は省略する。
置において、2速の状態では、図示しないマニュアル弁
を経たドライブレンジ圧が1−2シフト弁11、2−3
シフト弁1、供給油路L3を経てB−3サーボ手段に供
給されて、ブレーキB−3は係合状態にある。ここで、
車両の走行条件に応じてECU6の制御信号で図示しな
い変速用のソレノイド弁が動作し、2−3シフト弁1が
3速位置(その弁内油路を実線で示す)に切換えられる
と、B−3サーボ手段の油圧は、供給油路L3から2−
3シフト弁1を経てドレーン油路L1に流れ始め、一部
はバルブスティックを保障する微小径のオリフィス12
を経てドレーンされながらポート21及びオリフィス2
eを介してポート22に流入する。
から供給油路L2を経てB−2サーボ手段に供給され
る。このとき、B−2オリフィスコントロール弁9はス
プリング力を受けて図示上半部に示す位置に切換わり、
チェックボール付オリフィス13を迂回して弁9を通る
大容量の弁内油路からB−2サーボ手段に一気に供給さ
れ、B−2サーボ手段のピストンを摩擦係合要素との係
合に至るまで一気にストロークさせて遊びを除去する動
作が行われる。このファーストフィル動作が終わる時期
に弁9は供給油路L2の油圧(以下、B−2圧という)
のフィードバックで図示下半位置に変位し、チェックボ
ール付オリフィス13を通る緩徐な油圧の供給でB−2
圧が徐々に上昇し始め、アキュムレータ8への蓄圧が行
われる一方、2−3タイミング弁2のポート23の圧力
上昇により、スプール2bが図の下半部に示すように右
方へ変位し、ドレーンポート25が解放されて、ポート
23の圧力上昇に応じたドレーン油路(すなわち、供給
油路L3)の圧力(以下、B−3圧という)の降圧が行
われる。
ーボ油圧(B−2圧)を入力として解放される摩擦係合
要素側のサーボ油圧(B−3圧)を理論上求められる係
合圧とドレーン圧との逆比例関係に適合させるよう、図
2に示すように、変速開始時から少なくともトルク相終
了時点までリニアに下降制御させる動作が行われる。図
において、実線は入力トルクをパラメータとし、B−2
圧に対するB−3圧の関係を計算で導き出した理論特性
を示し、一点鎖線は温度変化による流動抵抗変化や摩擦
係合要素の摩擦係数のばらつき等を考慮して、トルク相
初期において滑りを生じないようにB−3圧の割合を若
干高くした実際の特性を示す。
された場合、それに応じた入力トルクの変化が入力トル
ク検出装置7により検出され、その信号に応じた制御信
号がECU6によりSLUリニアソレノイド弁3に出力
される結果、ポート24から印加される信号圧の変化で
ピストン2dが変位し、スプリング2cのバネ荷重を変
化させ、さらにスプリング2cが圧縮され2−3タイミ
ング弁2とピストン2dが連結された状態で、B−3圧
はポート24の信号圧に応じて制御されるため、図2に
示すパラメータの変更により特性線は上方又は下方のも
のに変更される。例えば、パワーオンの場合、エンジン
の吹き上がりを防ぐようにB−3圧がアキュムレータ4
の背圧の印加により増圧され、ブレーキはオーバラップ
状態とされる。逆にパワーオフの場合、エンジン吹き上
がりの懸念がないので、スプリング2cのバネ荷重は低
下され、B−3圧は低減されアンダラップ状態とされ
る。
圧、出力トルク、入力軸回転数の時間変化を示す。な
お、図において、aはファーストフィル期間を示し、b
は本発明に係る調圧期間を示し、破線は従来のドレーン
圧の降下を示す。トルク相終了点における出力トルク曲
線の落込みは、ブレーキのタイアップによるトルクの引
込みによるものである。
の関係がリニアな逆比例関係になる理由について簡単に
説明する。変速中の入力トルクTIN、B−2伝達トルク
TB2及びB−3伝達トルクTB3は、トルクの静的な釣合
いから、次式の関係となる。 TB3×(λ1 /1+λ1 )+TB2=λ2 ×TIN──(1) ここに、λ1 =ZS1/ZR1、λ2 =ZS2/ZR2。ただ
し、ZS :サンギヤ歯数、ZR :リングギヤ歯数であ
る。数式1において、λ1,λ2 はZS,ZR により定まる
定数であるから、数式1はTINをパラメータとするTB2
の一次式となる。この式のTB3とTB2にブレーキの具体
的諸元と摩擦係数を代入し、B−3圧PB3とB−2圧P
B2の油圧の関係式に置換えると、結論として TIN=9.822PB3−6.601+17.19PB2−9.788──(2) となり、図2に示すグラフを得ることができる。
は、係合圧の増加に対して、所定の関係で解放圧が調圧
され、さらに、入力トルクに対してはリニアソレノイド
弁3の出力するソレノイド圧によって係合解放圧の関係
を変更できる構成とされている。また、2−3タイミン
グ弁2の調圧を制御するリニアソレノド弁3は、2−3
シフト弁1による係合圧の制御とは独立しており、係合
の特性とは無関係に切換え制御可能とされている。さら
に、係合圧と解放圧の関係は、図2の1点鎖線に示すよ
うにトルク相の開始点付近では解放クラッチ容量の安全
率が高く、トルク相終了点付近では、安全率が低くなる
ように2−3タイミング弁2の設定が成されている。こ
れは、トルク相初期におけるエンジンの吹き上がりの防
止と切換点のばらつきを低減する役割を果たす。
ば、入力トルクに応じてリニアソレノイド弁3の出力す
るソレノイド圧により係合圧に対する解放圧の調圧が成
されるため、常に適切なブレーキ制御ができ、また、ア
クセルペダルのオフアップ時には、係合圧と解放圧をア
ンダラップすることで良好な制御が可能である。そし
て、解放圧が係合圧と入力トルクに応じて調圧できるた
め、温度変化や変速中のスロットル変化に即応した解放
圧の修正制御が可能である。さらに、摩擦材のμ特性、
エンジントルク等の経時劣化、ばらつきに対してソレノ
イド圧を変更することによる切換タイミングの補正も可
能である。
た一実施例に基づき詳説したが、本発明の適用対象はこ
れに限るものではなく、また、本発明を実現する装置に
ついても上記のものに限らず、例えば、係合圧及び解放
圧の高精度の直接的検出が可能であれば、タイミング弁
を用いることなく、ソレノイド弁により電気信号のみで
解放圧を直接制御する構成を採ることも可能である。
機の油圧制御装置の部分回路図である。
る。
示すスケルトン図である。
示すスケルトン図である。
図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 入力軸と出力軸との間に遊星歯車機構を
備え、該遊星歯車機構の変速要素をサーボ油圧の制御に
よる摩擦係合要素の係合解放によりつなぎ変えて複数の
速度段を達成する自動変速機において、 前記速度段中の特定の速度段から他の速度段への変速時
に一方が解放され、他方が係合する関係にあるそれぞれ
の摩擦係合要素を係合解放させるサーボ油圧を、係合さ
せる摩擦係合要素側のサーボ油圧を入力として解放され
る摩擦係合要素側のサーボ油圧を、変速時のトルク相中
における係合圧の上昇量とドレーン圧の下降量との比が
一定になるように制御すると共に、前記係合圧に対する
前記ドレーン圧をソレノイド弁を用いて変化させる制御
手段を備えることを特徴とする自動変速機のサーボ油圧
制御装置。 - 【請求項2】 前記制御手段は、トルク相初期の前記ド
レーン圧を、解放側の摩擦係合要素が滑り始める油圧よ
り高くする、請求項1記載の自動変速機のサーボ油圧制
御装置。 - 【請求項3】 前記ソレノイド弁は、少なくとも入力ト
ルクに応じた信号圧を出力する、請求項1又は2記載の
自動変速機のサーボ油圧制御装置。 - 【請求項4】 入力軸と出力軸との間に遊星歯車機構を
備え、該遊星歯車機構の変速要素をサーボ油圧の制御に
よる摩擦係合要素の係合解放によりつなぎ変えて複数の
速度段を達成する自動変速機において、 前記速度段中の特定の速度段から他の速度段への変速時
に解放される摩擦係合要素の油圧サーボのドレーン圧を
制御するタイミング弁を備え、 該タイミング弁は、前記変速時に係合される摩擦係合要
素の油圧サーボの係合圧と前記ドレーン圧が作用する向
きに対向して、ソレノイド弁の信号圧が作用させられる
ことを特徴とする自動変速機のサーボ油圧制御装置。 - 【請求項5】 前記タイミング弁は、前記ドレーン圧と
係合圧が作用するスプールと、前記信号圧が作用する受
圧ピストンと、そのスプールと受圧ピストン間にスプリ
ングを備える、請求項4記載の自動変速機のサーボ油圧
制御装 置。 - 【請求項6】 前記解放側の油圧サーボとタイミング弁
との間にアキュムレータが備えられ、このアキュムレー
タの背圧が前記ソレノイド弁とは別のソレノイド弁で制
御される、請求項4又は5記載の自動変速機のサーボ油
圧制御装置。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
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