JP3674930B2 - 自動変速機用油圧制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動変速機の変速機構を油圧で変速制御する自動変速機用油圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用等に多く利用されている自動変速機は、回転駆動力を負荷に応じスムーズに伝達するため、油圧弁により油圧を調節し各摩擦係合装置を制御して変速制御を行っている。変速制御は、乗員によりある程度任意のギア位置を選択するセレクトレバーによる手動操作と、エンジンのスロットル開度や車速などからエンジン制御コンピュータにより適正なギア比になるように摩擦係合装置を決定する自動制御とにより行われる。回動駆動力を負荷に応じスムーズに伝達するため、複数の油圧弁、アキュムレータ、電磁弁等を用いた油圧回路で自動変速機の個々の摩擦係合装置の油圧を制御することにより変速制御を実現している。このような構成では、自動変速機内の摩擦係合装置の数だけ油圧弁が必要になるため、装置が大型化して多くの部品を必要とするとともに、装置が複雑で製造コストが高いという問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するため、複数の油圧弁を一箇所にまとめた集積弁により、装置の小型、軽量、簡素化を図ることが考えられる。このものでは、エンジン制御コンピュータのフェイルシステム等により、電子制御の自動制御機能が故障しても乗員がセレクトレバーを操作することによって、前進や後退の選択や、ある程度、前進時の変速段の選択を行えるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の集積弁により自動変速を制御する油圧制御装置として油圧弁にスプール弁を用いるものでは、次に列挙する問題点がある。
▲１▼カムシャフトの軸方向または回転方向への移動に伴いスプール弁を押上げるピンがカムシャフトに形成されるカム山を登る際、ピンがカム山に引っ掛かり易くピンの摺動を妨げるおそれがある。
【０００５】
▲２▼スプール弁を駆動する力を軽減させるためスプール弁端部に設けられる一つの連通孔では、スプール弁端部のスペースの都合上、大径孔にしても必要な開口面積が得られないことから、スプール弁を駆動する力を十分に低減できない。
▲３▼スプール弁とスプール弁が摺動する円筒孔との間に漏れる油によって生じる圧力アンバランスを解消するためスプール弁の外周に設けられる環状溝によって、スプール弁により閉じられる油圧連通路間のシール長が短くなることから油圧連通路間の油の漏洩量が増加する。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、スプール弁の駆動力を低減させ、部品点数の少ない小型化可能な自動変速機用油圧制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
また、本発明の請求項１記載の自動変速機用油圧制御装置は、自動変速機に設けられる複数の摩擦締結要素に加わる油圧を複数の油圧弁で切換え制御し、前記複数の摩擦締結要素の係合または解除を行うことにより複数の変速段を切換え制御する自動変速機用油圧制御装置であって、
前記複数の摩擦締結要素の各摩擦締結要素に加わる油圧を切換える複数の油圧弁を有する集積弁と、
前記複数の油圧弁に駆動力を伝達する動力伝達部材と、
自動制御により前記動力伝達部材を駆動制御する自動切換え手段と、
手動操作により前記動力伝達部材を駆動制御する手動切換え手段とを備え、
前記油圧弁は、ライン圧ポート、制御圧ポート、及び一つに合流する少なくとも２つの連通ポートを有し、両端がドレン圧に連通しており、前記連通ポートの一方を他のポートに連通させない状態で前記連通ポートの他方を前記ライン圧ポート又は前記制御圧ポートに選択的に連通することで前記連通ポートをライン圧又は制御圧とし、前記他方を他のポートに連通させない状態で前記一方を当該油圧弁の片端と連通することで前記連通ポートをドレン圧とすることを特徴とする。
【０００９】
さらに、衣発明の請求項２記載の自動変速機用油圧制御装置は、自動変速機に設けられる複数の摩擦締結要素に加わる油圧を複数の油圧弁で切換え制御し、前記複数の摩擦締結要素の係合または解除を行うことにより複数の変速段を切換え制御する自動変速機用油圧制御装置であって、
前記複数の摩擦締結要素の各摩擦締結要素に加わる油圧を切換える複数のスプール弁を有する集積弁と、
前記複数のスプール弁に駆動力を伝達する動力伝達部材と、
自動制御により前記動力伝達部材を駆動制御する自動切換え手段と、
手動操作により前記動力伝達部材を駆動制御する手動切換え手段と、
前記スプール弁の外周面に周方向に形成される溝と、
前記集積弁の弁ハウジングに形成される油圧用の複数のポートであって、前記スプール弁の入力ポートに選択的に連通可能な複数のポートとを備え、
前記複数のポートのいずれか一個のポートと前記スプール弁の前記入力ポートとの連通時、前記溝は前記複数のポートの他のポート内にのみ配置されていることを特徴とする。
【００１０】
さらにまた、本発明の諸求項３記載の自動変速機用油圧制御装置は、自動変速機に設けられる複数の摩擦締結要素に加わる油圧を複数の油圧弁で切換え制御し、前記複数の摩擦締結要素の係合または解除を行うことにより複数の変速段を切換え制御する自動変速機用油圧制御装置であって、
前記複数の摩擦締結要素の各摩擦締結要素に加わる油圧を切換える複数の油圧弁を有する集積弁と、
前記複数の油圧弁に駆動力を伝達するカムと、
自動制御により前記カムを駆動制御する自動切換え手段と、
手動操作により前記カムを前記自動制御によるカムの変位方向とは異なる方向に駆動制御する手動切換え手段と、
前記カムのカム面に前記油圧弁を押圧する方向に付勢する付勢手段と、
前記カムに当接するボールであって、前記カムの変位量を前記油圧弁に伝達するボールとを備えたことを特徴とする自動変速機用油圧制御装置。
【００１１】
【作用および発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１記載の自動変速機用油圧制御装置によると、油圧弁は両端がドレン圧に連通しており、油圧弁により一方の連通ポートを閉じて他方の連通ポートをライン圧ポート又は制御圧ポートに選択的に連通することで連通ポートをライン圧または制御圧とし、他方の連通ポートを閉じて一方の連通ポートを油圧弁の片端と連通することで連通ポートをドレン圧とするように構成した。これにより、油圧弁の応答性を向上させ、また油圧弁の駆動力を低減する効果がある。
【００１３】
本発明の請求項２記載の自動変速機用油圧制御装置によると、スプール弁の入力ポートと弁ハウジングに形成される複数のポートのいずれか一個のポートとの連通時、スプール弁の外周面に周方向に形成される溝が複数のポートの他のポート内に位置するように配置されていることから、複数のポート間の油の漏洩量を増やすことなく、圧力アンバランスを解消可能にする効果がある。
【００１４】
本発明の請求項３記載の自動変速機用油圧制御装置によると、複数の油圧弁を切換えるカムと油圧弁との間にボールが位置することから、ボールがカム面を回転しながら油圧弁を押上げ、ボールとカム面との摩擦力の低減させる効果がある。また、ボールとカム面との摩擦力が低減されることから、カムを駆動させる駆動力を低減させる効果がある。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の自動変速機用油圧制御装置を車両用の自動変速機（以下「ＡＴ」という）に適用したシステム構成を図３に示す。図３において、ＥＶは電磁弁を表し、ＭＶは集積弁を表す。
【００１６】
車両用ＡＴの動作は、周知のように自動または手動でトランスミッション３００内のギヤ接続が切換えられ、トルクコンバータ２００に接続された図示しないエンジンからの回転力が車両の後輪または前輪に伝達される。集積弁６０とその周辺装置全体は、トランスミッション３００下部のＡＴ内部の図示しないオイルパン内部にあり、オイルパン内部の油圧制御装置４００の周囲は油圧回路のドレンになっている。
【００１７】
トランスミッション３００内には、エンジンの回転軸に直結して回転駆動される公知の油圧ポンプ５６が設けられており、各油圧装置からオイルパン等に排出された駆動油を吸入ポート５７より吸入し、ライン圧制御弁６４を介し各装置へ圧油を供給している。この油圧ポンプ５６からの圧油は、変動のある高ポンプ油圧であり、電磁制御式圧力制御弁であるライン圧制御弁６４により一定の高圧なライン圧に制御し各油圧機器へ供給される。油圧制御装置４００には２つの係合油圧制御弁６１、６２が設けられており、トランスミッション３００内にある後述する各摩擦係合装置の係合時に必要な所定の制御圧にライン圧制御弁６４から供給される圧油のライン圧を任意に制御して集積弁６０に圧油を供給している。
【００１８】
集積弁６０に供給されたライン圧または制御圧の圧油は、図１に示す各スプール弁２、３、４、５、６、７、８を介し、連通ポート３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５よりトランスミッション３００内の摩擦係合装置である多板クラッチ類Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２や多板ブレーキ類Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に供給されている。各摩擦係合装置は、トランスミッション３００内にある図示しないプラネタリギア等の各変速比を構成するギアに連結されており、これら摩擦係合装置を係合または解除することにより、変速比を切換えて車両の変速制御を行っている。
【００１９】
連結部１１は、操作者が手動で前進、後退、ニュートラル、パーキング等、車両の駆動状態を操作するセレクトレバー５００と機械的に接続されている。ライン圧制御弁６４から供給された圧油は、さらにトルクコンバータ２００のロックアップ（Ｌ／Ｕ）スリップ制御を行うため、ロックアップ油圧制御弁６５を介しトルクコンバータ２００に供給される。
【００２０】
次に集積弁６０の構成について説明する。図１および図２に示すように、ハウジング２８のほぼ中央に設けられた窪み５８内に円柱状の例えばアルミニウムを材料とするカムシャフト１が設けられており、このカムシャフト１は軸受９、２９に対し回転可能かつ軸方向に往復動可能に支持されている。軸受９、２９は、例えば滑り軸受、玉軸受、コロ軸受や転がり軸受等を用いるのが良好である。軸受９はハウジング２８の一端に圧入固定され、また軸受２９はハウジング２８の他端に取付けられたサイドハジング３０に圧入固定されている。円柱状のカムシャフト１の主要部分の外周面には各スプール弁２、３、４、５、６、７、８を駆動するカムとして凹凸が形成されている。このカムシャフト１の凹凸は、後述するように、例えばスプール弁２とカムシャフト１との間に位置しスプール弁２を押上げるピン１４がカムシャフト１の外周面と接する位置において多少の位置ずれを許容する形状に形成され、またカムシャフト１の外周面をピン１４がスムーズに摺動可能な形状に形成されている。また、各スプール弁２、３、４、５、６、７、８それぞれに対応するカムシャフト１の凹凸の高さをそれぞれ等しくすることにより、７つのスプール弁を構成する各部材を共通にすることが可能になりコトトの低減が図れる。
【００２１】
カムシャフト１の軸受９近傍の円周面にカム面の反対側のスプール弁６、７、８側に、所定の円弧幅で所定の軸方向長さのギア歯５３が形成されている。ギア歯５３に対抗する位置にカムシャフト１の軸方向と平行な回転軸を有するステップモータ１２が固定されている。ステップモータ１２のシャフトには図示しない渦巻き状のリターンスプリングの一端が固定され、他端はステップモータ１２のハウジングに固定されている。このリターンスプリングは、ステップモータ１２の駆動制御に異常が発生した場合、図３に示すＡＴ用ＥＣＵ７０がステップモータ１２をフリーの状態にするため、リターンスプリングの復元力によりカムシャフト１をフェイルセーフ位置、例えば４速モード位置にシフトする役割を果たしている。
【００２２】
軸受９、２９はカムシャフト１を回転自在かつ軸方向に平行移動自在に支持する。カムシャフト１の軸受９側の端部には、外部に設けられた図３に示すセレクトレバー５００と図示しないリンクを介し機械的に連結されている連結部１１が設けられており、操作者がセレクトレバー５００を操作することにより、連結部１１はセレクトレバー５００に連動しカムシャフト１を軸方向に駆動する。
【００２３】
カムシャフト１の円周面の一部には、モータのギア１３中間のギア５２を介してかみ合うギア５３を有し、ステップモータ１２の回転駆動により、カム１が回転する。この時にステップモータ１２の回転を減速するようなギア比で設定し、トルク増幅する減速機構を設けることで、ステップモータ１２の負荷を軽減し、ステップモータ１２を小型化することが可能である。
【００２４】
図１および図２に示すように、油路を切換えるスプール弁２、３、４、５、６、７、８（以下「スプール弁ＳＰ」と総称する）は、カムシャフト１の軸に垂直な方向でカムシャフト１の両側に並んで配置されている。スプール弁ＳＰは、それぞれハウジング２８に設けられた円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇを軸方向に摺動可能に挿入されている。
【００２５】
ハウジング２８に設けられたライン圧ポート３５、３７には、それぞれライン圧連通路４６、５１が接続されることから、図１に示すライン圧制御弁６４を介してライン圧ポート３５、３７に高圧油であるライン圧が供給される。ライン圧連通路４６はスプール弁２、３、４、５が挿入されるハウジング２８の円筒孔２８ｄ、２８ｃ、２８ｂ、２８ａにそれぞれライン圧を供給するように設けられており、ライン圧連通路５１はスプール弁６、７、８が挿入されるハウジング２８の円筒孔２８ｇ、２８ｆ、２８ｅにそれぞれライン圧を供給するように設けられている。
【００２６】
また、ハウジング２８内には、圧力調整された係合油圧（または制御圧）が供給される圧力制御ポート３６、３８が設けられ、この圧力制御ポート３６、３８には、ライン圧連通路４６、５１と平行に設けられた制御圧連通路４７、５０が接続されている。制御圧連通路４７、５０は、ライン圧連通路４６、５１と同様、各スプール弁ＳＰに連通可能である。圧力制御ポート３６、３８はサイドハウジング３０内で互いに連通していないため、係合油圧制御弁６１を介して圧力制御ポート３６に供給される係合油圧は、制御圧連通路４７に連通可能なスプール弁２、３、４、５に供給され、係合油圧制御弁６２を介して圧力制御ポート３８に供給される係合油圧は、制御圧連通路５０に連通可能なスプール弁６、７、８に供給される。
【００２７】
さらに、ハウジング２８内には、ハウジング２８の外部に設けられた図示しないドレンに連通するドレンポート５４、５５と接続されたドレン圧連通路４８、４９が制御圧連通路４７、５０と平行に設けられている。
次に、スプール弁５を例にしスプール弁ＳＰの構造を説明する。他のスプール弁はスプール弁５と同一の構成である。
【００２８】
図４に示すように、スプール弁５は有底の円筒形からなり、スプール弁５の外側面の周囲中央部付近に形成される環状の溝５ａと、スプール弁５の内部に形成される円柱形状の内円筒部５ｃと、この内円筒部５ｃと溝５ａとを連通するように形成される穴部５ｂとを有している。そして、スプール弁５が円筒孔２８ａ内をスライドしたとき、スライド位置によってこの穴部５ｂが円筒孔２８ａに連通するそれぞれのライン圧連通路４６、制御圧連通路４７、ドレン圧連通路４８と連通するようなっている。同様に、他のスプール弁２、３、４、６、７、８に形成される図示しない穴部は各円筒孔２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇに連通するライン圧連通路４６および５１、制御圧連通路４７および５０、ドレン圧連通路４８および４９と連通している。スプール弁５内に形成された内円筒部５ｃはその一端が開口しており、ポートケース３２に設けられた連通ポート４２に連通している。同様に、他のスプール弁２、３、４、６、７、８内に形成された内円筒部２ｃ、３ｃ、４ｃ、６ｃ、７ｃ、８ｃはポートケース３１、３２に設けられた連通ポート３９、４０、４１、４３、４４、４５にそれぞれ連通している。
【００２９】
そしてカムシャフト１と各スプール弁ＳＰの未開口側底部の端面（図４に示すスプール弁５では５ｄで表されている）との間に、カムシャフト１の軸の垂直方向に摺動可能にピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０がハウジング２８に嵌挿され、カムシャフト１のカムの動きを各スプール弁ＳＰに伝えている。カムシャフト１の動きに従って、スプール弁ＳＰが各円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２９ｅ、２８ｆ、２８ｇ内をスムーズにスライドするように、ピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０が当たるスプール弁ＳＰの各未開口側に圧力抜きの小穴（図５および図６に示すスプール弁５では５ｅで表されている）が３箇所に設けられている。
【００３０】
図５および図６に示すように、スプール弁５に設けられる小穴５ｅは、底面５ｆの外周に接する内周を有し、かつ底面５ｅから径方向外側に向って底壁５ｇを貫通している。同様に、他のスプール弁２、３、４、６、７、８には小穴２ｅ、３ｅ、４ｅ、６ｅ、７ｅ、８ｅが形成されている。この小穴２ｅ、３ｅ、４ｅ、５ｅ、６ｅ、７ｅ、８ｅによりスプール弁ＳＰ内に満たされる油を低圧の窪み５８に逃がすことから、スプール弁ＳＰ内の油圧による圧力と、スプール弁未開口側底部の面に働く油圧とをバランスさせることが可能になり、スプール弁ＳＰを駆動するための力が軽減される。小穴２ｅ、３ｅ、４ｅ、５ｅ、６ｅ、７ｅ、８ｅが形成される箇所は、３箇所に限られることはなく、スプール弁ＳＰ内の油圧による圧力とスプール弁未開口側底部の面に働く油圧とのバランスの具合により複数箇所に設けても良い。
【００３１】
スプール弁ＳＰは全て、スプリング２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７によってピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０とともにカムシャフト１側に押し付けられ、ポートケース３１、３２によって外部に飛び出さないように円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇに封止されている。
【００３２】
図６および図７に示すように、スプール弁５の外周壁には環状溝５ｈ、５ｉが形成されている。この環状溝５ｈ、５ｉは、スプール弁５の外周壁と円筒孔２８ａの内周壁との隙間を通って流れる油のアンバランスによって起こるハイドロリックロックを解消するためのものである。この環状溝を形成する位置は次のようにして決定される。
【００３３】
例えば図７(a) に示すように、円筒孔２８ａに開口するライン圧連通路４６とスプール弁５の溝５ａとが連通する位置にスプール弁５が停止するとき、環状溝５ｈが制御圧連通路４７内に位置するように環状溝５ｈの位置が決められ、また環状溝５ｉがドレン圧連通路４８内に位置するよう環状溝５ｉの位置が決められている。
【００３４】
このようにして位置決めされた環状溝５ｈ、５ｉは、ライン圧連通路４６と制御圧連通路４７との間隔および制御圧連通路４７とドレン圧連通路４８との間隔がほぼ等しいことから、スプール弁５が制御圧連通路４７と溝５ａとが連通する位置に移動した場合、環状溝５ｈがドレン圧連通路４８内に位置する。したがって、図７(b) に示すようなスプール弁５が円筒孔２８ａ内を移動する途中を除いては、環状溝５ｈ、５ｉがライン圧連通路４６、制御圧連通路４７、ドレン圧連通路４８のいずれかに開口部に位置することになる。つまり、スプール弁５が停止しているとき、ライン圧連通路４６、制御圧連通路４７、ドレン圧連通路４８のいずれか２つを閉じるスプール弁５の外周壁には環状溝５ｈ、５ｉが形成されていないことから、スプール弁５の外周壁に環状溝５ｈ、５ｉを形成したにもかかわらず、隣合う連通路間、例えば制御圧連通路４７とドレン圧連通路４８とをシールするシール長には影響せず、制御圧連通路４７とドレン圧連通路４８との間の油の漏洩量が増加しない。
【００３５】
同様に、他のスプール弁２、３、４、６、７、８の外周壁には、図示しない環状溝が形成され、ライン圧連通路４６、制御圧連通路４７、ドレン圧連通路４８間の油の漏洩量を増やすことなく、スプール弁ＳＰ移動時のハイドロリックロックを解消可能にしている。
次に各スプール弁ＳＰの移動位置に対する各圧油の流れについて説明する。各スプール弁ＳＰがカムシャフト１の駆動により円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇを移動する際、各円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２９ｅ、２８ｆ、２８ｇに開口するライン圧連通路４６またはライン圧連通路５１の位置と対向する位置に各スプール弁ＳＰの溝および穴が位置決めされると、ライン圧連通路４６またはライン圧連通路５１に供給されるライン圧の圧油が各スプール弁ＳＰの溝および穴を経由してスプール弁ＳＰの内円筒部に供給され、さらに連通ポート３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５を経由して各摩擦係合装置にライン圧の圧油が供給される。
【００３６】
また、ライン圧の圧油と同様に、圧力制御ポート３６、３８から圧力調整された係合油圧（または制御圧）の圧油が各スプール弁ＳＰに供給され、さらにスプール弁ＳＰを介し各摩擦係合装置へこの圧油が供給される構成になっている。係合油圧制御弁６１から圧力制御ポート３６に供給された係合油圧は、前述のようにスプール弁２、３、４、５に供給される。同様に、係合油圧制御弁６２から圧力制御ポート３８に供給された係合油圧は、スプール弁６、７、８に供給される。その結果、係合油圧制御弁６２から供給された係合油圧は多板ブレーキＢ１、Ｂ０、Ｂ２に供給され、係合油圧制御弁６１から供給された係合油圧は多板ブレーキＢ３および多板クラッチＣ０、Ｃ２、Ｃ１に供給されることになる。
【００３７】
スプール弁ＳＰの溝がドレン圧連通路４８、４９と連通する位置に位置決めされると、このスプール弁ＳＰに連通する摩擦係合装置内の圧油がドレンポート５４、５５よりハウジング２８の外部に排出される。
図３に示すように、トランスミッション３００に連結している連通ポート３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５の内、トランスミッション３００に設置されている多板クラッチＣ０、多板ブレーキＢ０にそれぞれ連通するポート４０、４４は、これらポートが同時に作動操作されると内部的な構造からトランスミッション３００が駆動不能となり、損傷を与えてしまう恐れがあるので、同時に結合されるのを防ぐため二重結合防止弁６３が介在している。その他の連通ポートは周知のトランスミッションに見られるような、他の多板クラッチ、ブレーキ類は連通ポートからの油圧で係合または解除されトランスミッション３００内の変速のために複数のギアの連結状態を切換え、ＡＴとしての変速制御がなされる。なおブレーキ類は実質的にクラッチと同類の摩擦要素であり、クラッチの片側をトランスミッションのボディに固定した構造となっているものがブレーキである。
【００３８】
次にカムシャフト１の制御およびカムシャフト１の外周面に形成されるカム凹凸について説明する。図１に示すカムシャフト１の周方向の位置は、図８に示すＡＴ用ＥＣＵ７０からの指示によって制御され、ステップモータ１２がカムシャフト１を回転させて、カムシャフト１の円周面に設けられたカムによりピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０を介してスプール弁ＳＰの位置を制御し、それによりスプール弁ＳＰに設けられた溝がライン圧連通路４６、５１、制御圧連通路４７、５０、ドレン圧連通路４８、４９と通じ所定の油圧が各連通ポート３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５に伝えられる。
【００３９】
カムシャフト１は、ある作動モードにおけるピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０との当接位置から周方向および軸方向にそれぞれ所定幅で同一径部分を設けてあるため、カムシャフト１が回転方向または軸方向に駆動され小さな範囲で移動しても、スプール弁ＳＰが位置変化しない。このため、カムシャフト１の位置決めに若干のずれを許容している。これにより、回転方向または軸方向の駆動停止位置を高精度に制御する必要がない。さらに、カムシャフト１が回転方向または軸方向に全ストロークしたとき、ピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０の側面と隣接するスプール弁に対応したカムシャフト１表面のカム凹凸との間には若干の余裕が設けてあり、万一の際、ピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０の先端に大きな力が加わらないように考慮されている。図９(b) に示すように、例えばピン１４の先端部１４ａの曲率半径Ｒ1 とカムシャフト１の表面（以下「カム面」という）のカム凹凸の隅部１ｂの曲率半径Ｒ2bとの大小関係をＲ1 ＜Ｒ2bにすることにより、ピン１４がカム面をスムーズに摺動する。
【００４０】
図９(a) に示すように、カム凹凸の隅部１ａの曲率半径Ｒ2aがピン１４の曲率半径Ｒ1 より小さい場合、ピン１４の先端部１４ａがカム面に接する部分は図９(a) に示す点Ａおよび点Ｂの２点であることから、ピン１４の先端部１４ａがカム面に引っ掛かり易くなっている。これに対し、図９(b) に示すように、カム凹凸の隅部１ｂの曲率半径Ｒ2bをピン１４の曲率半径Ｒ1 より大きくすることにより、ピン１４の先端部１４ａがカム面に接する部分は図９(b) に示す点Ｃの１点になる。また、図９(b) に示す点Ｄのように、ピン１４がカム凸部を登る途中においてもピン１４とカム面とは１点で接することから、ピン１４がカム面に引っ掛かることなくスムーズに摺動可能であり正常な作動を保障している。他のピン１５、１６、１７、１８、１９、２０についても、ピン１４と同様、カム面に引っ掛かることなくスムーズに摺動可能である。
【００４１】
図８に示すように、ＡＴ用ＥＣＵ７０は、加速に際し変速段を下段にシフトするためのキックダウン信号やセレクトレバー５００がどのポジションにあるのかを示すセレクトレバー信号等と、エンジンの駆動を制御するエンジン（Ｅ／Ｇ）用ＥＣＵ７２からの信号によって、Ｅ／Ｇ用ＥＣＵ７２とデータを交換しながらステップモータ１２を駆動するモータ位置信号を出力し、同時に各油圧制御信号を前述の係合油圧制御弁６１、６２、ライン圧制御弁６４、ロックアップ油圧制御弁６５に出力する。この時Ｅ／Ｇ用ＥＣＵ７２とＡＴ用ＥＣＵ７０とが交換するデータは、ラジエータの水温、スロットル開度、クランクシャフトのクランク角、車速、タービン回転数等である。この他、カムシャフト１が連結部１１を介しセレクトトレバー５００に連結しているので、セレクトレバー信号もＡＴ用ＥＣＵ７０に入力されている。
【００４２】
図１０は、セレクトレバー５００の各レンジおよび各変速レンジにおいて各スプール弁ＳＰが、ライン圧制御弁に連通するライン圧ポートＰS 、ドレンポートＤr 、係合油圧制御弁６１に連通する制御圧ポートＰC1、係合油圧制御弁６２に連通する制御圧ポートＰC2のいずれのポートに接続されるかを示した図である。カムシャフト１は連結部１１によってセレクトレバー５００と連結しているので、運転者による手動操作でセレクトレバー５００の位置選択が行われると、カムシャフト１はシャフト軸方向に移動し、カムシャフト１の軸方向の凹凸でカムシャフト１に接するピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０を動かし各スプール弁ＳＰを制御する。また、ＡＴ用ＥＣＵ７０の指令によりステップモータ１２を回転させ、カムシャフト１の円周方向のカム凹凸で各スプール弁ＳＰの周方向位置を制御する。
【００４３】
図１２はスプール弁５および８についてＤレンジ位置にあるカムシャフト１の軸方向断面図を示しており、変速段が第４速の位置にある状態である。スプール弁５および８にそれぞれ接しているピン１７および１８は、他端がいずれもカムシャフト１の最大径の位置に接しているのでスプール弁５および８を最大に押し上げている。従って、スプール弁５および８はライン圧ポート３５、３７（ＰS ）と連通する位置に位置決めされ、スプール弁５および８に連通する多板クラッチＣ１および多板ブレーキＢ２にライン圧の圧油が供給される。
【００４４】
この状態から、ＡＴ用ＥＣＵ７０の指令によるステップモータ１２の回転に応じ、３速（３rd）、２速（２nd）、１速（１st）と、カムシャフト１は４５°間隔で回転し、その回転に応じピン１７および１８はカムシャフト１の外周面に沿って移動する。図１２に示した図の場合には、スプール弁５および８は３rdと４thにおいて同一の位置であるが、２ndの変速段ではピン１８がカムシャフト１の中間径位置に移動し、スプール弁８は制御圧ポート３８ｆに連通する位置に移動され、連通ポート４４を介し多板ブレーキＢ２へ制御圧の圧油が供給される。１stの変速段においても同様に、図１１に示すポート状態になる。
【００４５】
カムシャフト１は、連結部１１を通じてセレクトレバー５００と連結しているので、運転者による手動操作でセレクトレバー５００の位置選択が行われると、カムシャフト１はシャフト軸方向に移動し、カムシャフト１の軸方向のカム凹凸でカムシャフト１に接するピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０を動かし各スプール弁を制御する。またセレクトレバー５００の選択位置に応じたセレクトレバー信号がＡＴ用ＥＣＵ７０に入力される。したがって、カムシャフト１のカム面には、軸方向と円周方向の両方向にカム凹凸が形成され、このカム凹凸の形状は図１０に示される油圧連通モードで決まるスプール弁位置となるよう設計されている。なおこのようにして制御されるＡＴの各クラッチ類、ブレーキ類の動作状態は図１１に示すような構成となる。
【００４６】
セレクトレバー５００を順に、２（前進第２速）、Ｄ（前進自動変速段）、Ｎ（ニュートラル）、Ｒ（バック）、Ｐ（パーキング）にシフトした場合、カムシャフト１は予め定められた距離だけ軸方向に移動する。すると、回転移動の場合と同様にしてスプール弁５および８は、図１０に示す圧力分配が行われる。他の変速段および他のレンジおよび他のスプール弁においても同様の作動を示す。
【００４７】
次にＤレンジ位置における変速動作について説明する。他のレンジにおいても基本的な作動は同様である。
カムシャフト１は手動のＤレンジの位置において、カム面のカム凹凸によりピンを介しスプール弁ＳＰを図１０のＤレンジの欄で示す連通ポートで決まる連通モードにする。そしてカムシャフト１に対するＡＴ用ＥＣＵ７０の指示が、車速の４段階の内の１速モード（図１０の１st）であると、図１０、図１１に示すように、多板クラッチＣ０は、図１のライン圧ポート（図１０のＰS ）３５からライン圧連通路４６、スプール弁３の溝、連通ポート４０を介してライン圧を受けて作動状態となる。多板クラッチＣ１は同様に、圧力制御ポート（図１０のＰC1）３６から制御圧連通路４７、スプール弁５の溝、連通ポート４２を介し制御圧を受け、車速等の状態によって制御圧が係合油圧制御弁６１、６２で調節され係合状態が制御される。また、多板クラッチＣ２および多板ブレーキＢ０はドレンポート５４、５５を通じてドレンポート４８（図１０のＤr ）に接続され、多板ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３もすべてドレンポート４８に接続される。
【００４８】
そして１速モード状態からＡＴ用ＥＣＵ７０が２速モード（図１０の２nd）の指示状態になったとすると、ＡＴ用ＥＣＵ７０からの指示によってステップモータ１２がカムシャフト１を２速モード位置に回転させ、各スプール弁ＳＰの位置を変化させる。その結果、図１０のＤレンジの２ndの欄に示すように、多板クラッチＣ１はライン圧ポート３５（図１０のＰS ）に接続され、多板ブレーキＢ２は制御圧ポート３８（図１０のＰc2）に接続され、他のクラッチ、ブレーキは１速モードと同じ状態が保持される。これらのモードによって決まる油圧でトランスミッション３００内のクラッチ類、ブレーキ類が作動し１速モードと異なる変速比である２速モードのトルク状態となる。このように制御状態が決められてＡＴとしての機能を果たす。他のレンジ位置でも、またシフトダウン操作でも同様な動作で制御される。
【００４９】
手動でセレクトレバー５００を切換えシフト比を変更すると、セレクトレバー５００に連動した連結部１１によってカムシャフト１がスライドさせられて各スプール弁ＳＰの位置を切換え、図１０の各レンジで指定するような油圧連通モードにする。その状態で同時にＡＴ用ＥＣＵ７０による制御でステップモータ１２によりカムシャフト１が回転駆動されて車速に対応した油圧連通モードになり、自動制御が続行される。
【００５０】
第１実施例によると、各スプール弁ＳＰの底壁には３箇所の小穴が２ｅ、３ｅ、４ｅ、６ｅ、７ｅ、８ｅが形成されていることから、スプール弁ＳＰ内に満たされる油をスプール弁未開口側底部の下方に逃がし、スプール弁内部の油圧による圧力とスプール弁未開口側底部の面に働く油圧とをバランスさせることが可能になる。これにより、スプール弁ＳＰの応答性を向上させ、またスプール弁ＳＰの駆動力を軽減する効果がある。さらにスプール弁ＳＰの駆動力軽減からカムシャフト１の駆動源であるステップモータ１２の駆動力を低減させることが可能になる。したがって、ステップモータ１２の小型化が可能になり、油圧制御装置４００の小型軽量化を図れる効果がある。
【００５１】
また、第１実施例によると、各スプール弁ＳＰの外周には環状溝が形成されることから、各スプール弁ＳＰの外周壁と各スプール弁ＳＰに対応する円筒孔の内周壁との隙間を通って流れる油のアンバランスによって起こるハイドロリックロックを解消する効果がある。この環状溝は、例えばスプール弁５の場合、ライン圧連通路４６と連通する位置に停止したとき、制御圧連通路４７内に位置するように形成されることから、隣合う制御圧連通路４７とドレン圧連通路４８とをシールするシール長に影響することがない。したがって、ライン圧連通路４６、制御圧連通路４７、ドレン圧連通路４８間の油の漏洩量を増やすことなく、スプール弁ＳＰ移動時のハイドロリックロックを解消可能にする効果がある。
【００５２】
さらに、第１実施例によると、カムシャフト１に形成されるカム凹凸の隅部の曲率半径Ｒ2bがカム面を摺動するピンの先端の曲率半径Ｒ1 より大きいことから、カム面に沿ってカム凹凸を昇降する際、ピンの先端がカム面に引っ掛かることなくスムーズに摺動する効果がある。また、ピンの先端がカム面をスムーズに摺動することから、カムシャフト１の回転方向および軸方向の動きに対するスプール弁ＳＰの作動の信頼性を向上させる効果がある。
【００５３】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図１３に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部分には同一符号を付す。図１３に示す第２実施例は、スプール弁５を押上げるピンの代わりにボール８４を用いることにより、ボール８４がカムシャフト１のカム面を回転しながらスプール弁５を押上げることから、ボール８４とカム面との摩擦力の低減させるものである。
【００５４】
図１３に示すように、スプール弁５が全ストローク可能な径を有する球形状のボール８４がカムシャフト１とスプール弁５の未開口側底部の端面５ｄとの間に位置するようにハウジング２８に挿入され、カムシャフト１のカムの動きをスプール弁５に伝えている。スプール弁５が円筒孔２８ａ内をスライドしたとき、スライド位置によってこの穴部５ｂが円筒孔２８ａに連通するそれぞれのライン圧連通路４６、制御圧連通路４７、ドレン圧連通路４８と連通するようなっている。同様に、他のスプール弁２、３、４、６、７、８とカムシャフト１との間には図示しないボールが挿入されている。
【００５５】
第２実施例によると、各スプール弁２、３、４、５、６、７、８とカムシャフト１との間にカムシャフト１のカムの動きを各スプール弁に伝えるボール（例えばスプール弁５ではボール８４）が挿入されていることから、このボールがカムシャフト１のカム面を回転しながら各スプール弁を押上げ、ボールとカム面との摩擦力の低減させる効果がある。また、ボールとカム面との摩擦力が低減されることから、カムシャフト１を回転方向および軸方向に駆動させる駆動源であるステップモータの駆動力を低減させることが可能になる。したがって、ステップモータの小型化が可能になり、油圧制御装置の小型軽量化を図れる効果がある。
【００５６】
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図１４に示す。第３実施例は、スプール弁９１の両端に加わる圧力を低圧にすることにより、円筒孔９０ａ内のスプール弁９１の移動をスムーズにしたものである。
図１４(a) に示すように、スプール弁９１は円筒状に形成され、外側面中央部周囲に環状の油路溝９１ａが設けられている。図示しないカムシャフトと反対側の端部内部には円柱状の穴９１ｂが形成されている。この穴９１ｂにスプリング９２の一部が収容されており、スプリング９２はカムシャフト側にスプール弁９１を付勢している。穴９１ｂを含みスプール弁９１とハウジング９０で形成されるドレン圧ポート９０ｄ側の空間部９１ｃは、常にドレン圧ポート９０ｄと連通しているので、空間部９１ｃ内の圧力は低圧のドレン圧となっている。スプール弁９１とハウジング９０と間に形成される空間部９１ｄは、ハウジング９０に形成される圧力抜き溝９４を介してカムシャフトが挿入されるハウジング９０に形成される窪みと連通し常に低圧のドレン圧となっている。
【００５７】
図１４(a) は、ピン９３によりスプール弁９１が一番押し上げられた状態を示し、図１４(c) はスプール弁９１がカムシャフトに一番近付いた状態を示す。図１４(b) では、スプール弁９１は図１４(a) と図１４(c) のほぼ中間の位置にある。連通ポート９５に供給される圧油の油圧はそれぞれ図１４(a) がライン圧、図１４(b) が制御圧、図１４(c) がドレン圧にそれぞれ対応している。
【００５８】
スプール弁９１の両端に設けられる圧力室である空間部９１ｃおよび空間部９１ｄの圧力は常にドレン圧に等しいため、カムシャフト側にスプール弁９１を付勢するスプリング９２の付勢力を小さくすることができる。すると、スプリング９２の付勢力に抗してピン９３がスプール弁９１を押上げる力が低減可能になり、軸方向にカムシャフトを駆動する図示しないセレクトレバーの操作力を低減できる。また、回転方向にカムシャフトを駆動するステップモータの駆動力を低減することからステップモータの小型化が可能になる。
【００５９】
第３実施例によると、スプール弁９１の両端の圧力が常にドレン圧に等しいことから、ピン９３がスプール弁９１を押上げる力が低減でき、カムシャフトの表面に加わる力を低減する効果がある。したがって、カムシャフトの材料を樹脂等にすることができ、カムシャフトの軽量化、低コスト化を図れる効果がある。
以上説明した本発明の実施例では、図１に示すように、カムシャフト１の両側にスプール弁ＳＰを配置したので、集積弁６０はコンパクトな略平板状に構成されている。配置に上下の制約はないのでオイルパン内での配置も容易となる。本発明では、平板状に限らず、例えば、カムシャフト軸を中心として屈曲させるようにしてもよい。また本発明では、スプール弁列をカムシャフトの片側に一列に配置させ細長くした棒形状でももちろん構わない。これらの場合では、他の装置、特にＡＴ本体のトランスミッションの形状に合わせて設置余裕の少ないオイルパン内部などの周辺にコンパクトに搭載することができる。
【００６０】
また本発明の実施例では、カムシャフト１に対するＥＣＵ変速とマニュアル変速の割当は回転方向にＥＣＵ変速、軸方向にマニュアル変速を割り当てている。これは、回転方向にカム面のカム凹凸変化の頻度が少なくなるためカムシャフト１を鋳造、成形等の加工が容易になり製作上極めて有利になるからである。本発明では、被駆動体であるカムシャフトの軸方向の直線運動によって自動制御を行い、回転運動によって手動制御を行なうことは可能である。この場合、駆動手段であるステップモータはカムシャフトに連動する配置となり、ステップモータの位置には歯車でセレクトレバーに機械的に接続されることになる。また本発明では、カムシャフトは図示した寸法に限らず、径を大きくして略円筒ドラムカムシャフトとしても構わない。またスプール弁の形状も、上述の機能を持つ油圧弁であれば円柱に限らず、どのような形状の弁であってもよい。なお一般的にスプール弁の個数や油圧連通モードは、トランスミッションの構造に依存して変わり、また多板ブレーキや多板クラッチの数や質によって設定条件も変化する。
【００６１】
また本発明の実施例では、カムシャフト１により各スプール弁ＳＰを駆動したが、本発明では、自動、手動の機構を備えた油圧制御方式ならばどのように制御弁であるスプール弁を駆動してもよく、同様な効果を得ることができる。
また本発明の実施例では軸方向の駆動はセレクトレバー５００による手動操作によってなされているが、もちろん自動側即ちステップモータ１２によって駆動される回転方向への駆動に適用する構成でも効果が同じである。
【００６２】
また本発明の実施例では、カムとカムシャフト１とを一体に形成したが、本発明では、外周面をカム形状としたカムリングをシャフトに嵌め込んで図１に示すカムシャフト構造としてもよく、その場合、ポート数変更やポート組み合わせ変更などに対応しやすくなる。例えば図示はしないが、各スプール弁のあるハウジングの円筒孔の周囲を１ブロックとして、カムシャフト軸方向に積み重ねるような構成にすることで変更は容易となる。従って、そのような構成は、集積弁が、油圧弁とそのハウジングを１ブロック単位として、該１ブロック単位を必要ポート数だけ積層したことを特徴とすることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例による自動変速機用油圧制御装置の集積弁を示す断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】自動変速機装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図４】スプール弁とその周囲の構成を示す断面図である。
【図５】図６のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】スプール弁の平面図である。
【図７】スプール弁の環状溝と各油圧連通路との位置関係を示す説明図である。
【図８】信号線の入出力状態を示すブロック図である。
【図９】カムシャフトのカム凹凸の隅部の曲率半径と、ピンの先端部の曲率半径との関係を示した説明図である。
【図１０】集積弁の油圧連通モードを示す説明図である。
【図１１】トランスミッションの多板クラッチ、多板ブレーキの動作状態図である。
【図１２】図１のXII −XII 線断面図である。
【図１３】本発明の第２実施例によるスプール弁とその周囲の構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の第３実施例によるスプール弁とその周囲の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ カムシャフト（動力伝達部材、カム）
１ｂ 隅部
２、３、４、５、６、７、８
スプール弁 （油圧弁）
２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂ
穴部 （入力ポート）
２ｃ、３ｃ、４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃ、８ｃ
内円筒部
２ｅ、３ｅ、４ｅ、５ｅ、６ｅ、７ｅ、８ｅ
小穴 （通路）
５ｈ、ｉ 環状溝 （溝）
１２ ステップモ−タ（自動切換え手段）
１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０
ピン
１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａ、１９ａ、２０ａ
先端部 （接触端部）
２８ ハウジング （弁ハウジング）
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇ
円筒孔 （筒孔）
３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５
連通ポート
４６、５１ ライン圧連通路（油圧通路、ポート）
４７、５０ 制御圧連通路（油圧通路、ポート）
４８、４９ ドレン圧連通路（油圧通路、ポート）
６１、６２ 係合油圧制御弁
６４ ライン圧制御弁
８４ ボール
５００ セレクトレバー（手動切換え手段）
【産業上の利用分野】
本発明は、自動変速機の変速機構を油圧で変速制御する自動変速機用油圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用等に多く利用されている自動変速機は、回転駆動力を負荷に応じスムーズに伝達するため、油圧弁により油圧を調節し各摩擦係合装置を制御して変速制御を行っている。変速制御は、乗員によりある程度任意のギア位置を選択するセレクトレバーによる手動操作と、エンジンのスロットル開度や車速などからエンジン制御コンピュータにより適正なギア比になるように摩擦係合装置を決定する自動制御とにより行われる。回動駆動力を負荷に応じスムーズに伝達するため、複数の油圧弁、アキュムレータ、電磁弁等を用いた油圧回路で自動変速機の個々の摩擦係合装置の油圧を制御することにより変速制御を実現している。このような構成では、自動変速機内の摩擦係合装置の数だけ油圧弁が必要になるため、装置が大型化して多くの部品を必要とするとともに、装置が複雑で製造コストが高いという問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するため、複数の油圧弁を一箇所にまとめた集積弁により、装置の小型、軽量、簡素化を図ることが考えられる。このものでは、エンジン制御コンピュータのフェイルシステム等により、電子制御の自動制御機能が故障しても乗員がセレクトレバーを操作することによって、前進や後退の選択や、ある程度、前進時の変速段の選択を行えるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の集積弁により自動変速を制御する油圧制御装置として油圧弁にスプール弁を用いるものでは、次に列挙する問題点がある。
▲１▼カムシャフトの軸方向または回転方向への移動に伴いスプール弁を押上げるピンがカムシャフトに形成されるカム山を登る際、ピンがカム山に引っ掛かり易くピンの摺動を妨げるおそれがある。
【０００５】
▲２▼スプール弁を駆動する力を軽減させるためスプール弁端部に設けられる一つの連通孔では、スプール弁端部のスペースの都合上、大径孔にしても必要な開口面積が得られないことから、スプール弁を駆動する力を十分に低減できない。
▲３▼スプール弁とスプール弁が摺動する円筒孔との間に漏れる油によって生じる圧力アンバランスを解消するためスプール弁の外周に設けられる環状溝によって、スプール弁により閉じられる油圧連通路間のシール長が短くなることから油圧連通路間の油の漏洩量が増加する。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、スプール弁の駆動力を低減させ、部品点数の少ない小型化可能な自動変速機用油圧制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
また、本発明の請求項１記載の自動変速機用油圧制御装置は、自動変速機に設けられる複数の摩擦締結要素に加わる油圧を複数の油圧弁で切換え制御し、前記複数の摩擦締結要素の係合または解除を行うことにより複数の変速段を切換え制御する自動変速機用油圧制御装置であって、
前記複数の摩擦締結要素の各摩擦締結要素に加わる油圧を切換える複数の油圧弁を有する集積弁と、
前記複数の油圧弁に駆動力を伝達する動力伝達部材と、
自動制御により前記動力伝達部材を駆動制御する自動切換え手段と、
手動操作により前記動力伝達部材を駆動制御する手動切換え手段とを備え、
前記油圧弁は、ライン圧ポート、制御圧ポート、及び一つに合流する少なくとも２つの連通ポートを有し、両端がドレン圧に連通しており、前記連通ポートの一方を他のポートに連通させない状態で前記連通ポートの他方を前記ライン圧ポート又は前記制御圧ポートに選択的に連通することで前記連通ポートをライン圧又は制御圧とし、前記他方を他のポートに連通させない状態で前記一方を当該油圧弁の片端と連通することで前記連通ポートをドレン圧とすることを特徴とする。
【０００９】
さらに、衣発明の請求項２記載の自動変速機用油圧制御装置は、自動変速機に設けられる複数の摩擦締結要素に加わる油圧を複数の油圧弁で切換え制御し、前記複数の摩擦締結要素の係合または解除を行うことにより複数の変速段を切換え制御する自動変速機用油圧制御装置であって、
前記複数の摩擦締結要素の各摩擦締結要素に加わる油圧を切換える複数のスプール弁を有する集積弁と、
前記複数のスプール弁に駆動力を伝達する動力伝達部材と、
自動制御により前記動力伝達部材を駆動制御する自動切換え手段と、
手動操作により前記動力伝達部材を駆動制御する手動切換え手段と、
前記スプール弁の外周面に周方向に形成される溝と、
前記集積弁の弁ハウジングに形成される油圧用の複数のポートであって、前記スプール弁の入力ポートに選択的に連通可能な複数のポートとを備え、
前記複数のポートのいずれか一個のポートと前記スプール弁の前記入力ポートとの連通時、前記溝は前記複数のポートの他のポート内にのみ配置されていることを特徴とする。
【００１０】
さらにまた、本発明の諸求項３記載の自動変速機用油圧制御装置は、自動変速機に設けられる複数の摩擦締結要素に加わる油圧を複数の油圧弁で切換え制御し、前記複数の摩擦締結要素の係合または解除を行うことにより複数の変速段を切換え制御する自動変速機用油圧制御装置であって、
前記複数の摩擦締結要素の各摩擦締結要素に加わる油圧を切換える複数の油圧弁を有する集積弁と、
前記複数の油圧弁に駆動力を伝達するカムと、
自動制御により前記カムを駆動制御する自動切換え手段と、
手動操作により前記カムを前記自動制御によるカムの変位方向とは異なる方向に駆動制御する手動切換え手段と、
前記カムのカム面に前記油圧弁を押圧する方向に付勢する付勢手段と、
前記カムに当接するボールであって、前記カムの変位量を前記油圧弁に伝達するボールとを備えたことを特徴とする自動変速機用油圧制御装置。
【００１１】
【作用および発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１記載の自動変速機用油圧制御装置によると、油圧弁は両端がドレン圧に連通しており、油圧弁により一方の連通ポートを閉じて他方の連通ポートをライン圧ポート又は制御圧ポートに選択的に連通することで連通ポートをライン圧または制御圧とし、他方の連通ポートを閉じて一方の連通ポートを油圧弁の片端と連通することで連通ポートをドレン圧とするように構成した。これにより、油圧弁の応答性を向上させ、また油圧弁の駆動力を低減する効果がある。
【００１３】
本発明の請求項２記載の自動変速機用油圧制御装置によると、スプール弁の入力ポートと弁ハウジングに形成される複数のポートのいずれか一個のポートとの連通時、スプール弁の外周面に周方向に形成される溝が複数のポートの他のポート内に位置するように配置されていることから、複数のポート間の油の漏洩量を増やすことなく、圧力アンバランスを解消可能にする効果がある。
【００１４】
本発明の請求項３記載の自動変速機用油圧制御装置によると、複数の油圧弁を切換えるカムと油圧弁との間にボールが位置することから、ボールがカム面を回転しながら油圧弁を押上げ、ボールとカム面との摩擦力の低減させる効果がある。また、ボールとカム面との摩擦力が低減されることから、カムを駆動させる駆動力を低減させる効果がある。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の自動変速機用油圧制御装置を車両用の自動変速機（以下「ＡＴ」という）に適用したシステム構成を図３に示す。図３において、ＥＶは電磁弁を表し、ＭＶは集積弁を表す。
【００１６】
車両用ＡＴの動作は、周知のように自動または手動でトランスミッション３００内のギヤ接続が切換えられ、トルクコンバータ２００に接続された図示しないエンジンからの回転力が車両の後輪または前輪に伝達される。集積弁６０とその周辺装置全体は、トランスミッション３００下部のＡＴ内部の図示しないオイルパン内部にあり、オイルパン内部の油圧制御装置４００の周囲は油圧回路のドレンになっている。
【００１７】
トランスミッション３００内には、エンジンの回転軸に直結して回転駆動される公知の油圧ポンプ５６が設けられており、各油圧装置からオイルパン等に排出された駆動油を吸入ポート５７より吸入し、ライン圧制御弁６４を介し各装置へ圧油を供給している。この油圧ポンプ５６からの圧油は、変動のある高ポンプ油圧であり、電磁制御式圧力制御弁であるライン圧制御弁６４により一定の高圧なライン圧に制御し各油圧機器へ供給される。油圧制御装置４００には２つの係合油圧制御弁６１、６２が設けられており、トランスミッション３００内にある後述する各摩擦係合装置の係合時に必要な所定の制御圧にライン圧制御弁６４から供給される圧油のライン圧を任意に制御して集積弁６０に圧油を供給している。
【００１８】
集積弁６０に供給されたライン圧または制御圧の圧油は、図１に示す各スプール弁２、３、４、５、６、７、８を介し、連通ポート３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５よりトランスミッション３００内の摩擦係合装置である多板クラッチ類Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２や多板ブレーキ類Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に供給されている。各摩擦係合装置は、トランスミッション３００内にある図示しないプラネタリギア等の各変速比を構成するギアに連結されており、これら摩擦係合装置を係合または解除することにより、変速比を切換えて車両の変速制御を行っている。
【００１９】
連結部１１は、操作者が手動で前進、後退、ニュートラル、パーキング等、車両の駆動状態を操作するセレクトレバー５００と機械的に接続されている。ライン圧制御弁６４から供給された圧油は、さらにトルクコンバータ２００のロックアップ（Ｌ／Ｕ）スリップ制御を行うため、ロックアップ油圧制御弁６５を介しトルクコンバータ２００に供給される。
【００２０】
次に集積弁６０の構成について説明する。図１および図２に示すように、ハウジング２８のほぼ中央に設けられた窪み５８内に円柱状の例えばアルミニウムを材料とするカムシャフト１が設けられており、このカムシャフト１は軸受９、２９に対し回転可能かつ軸方向に往復動可能に支持されている。軸受９、２９は、例えば滑り軸受、玉軸受、コロ軸受や転がり軸受等を用いるのが良好である。軸受９はハウジング２８の一端に圧入固定され、また軸受２９はハウジング２８の他端に取付けられたサイドハジング３０に圧入固定されている。円柱状のカムシャフト１の主要部分の外周面には各スプール弁２、３、４、５、６、７、８を駆動するカムとして凹凸が形成されている。このカムシャフト１の凹凸は、後述するように、例えばスプール弁２とカムシャフト１との間に位置しスプール弁２を押上げるピン１４がカムシャフト１の外周面と接する位置において多少の位置ずれを許容する形状に形成され、またカムシャフト１の外周面をピン１４がスムーズに摺動可能な形状に形成されている。また、各スプール弁２、３、４、５、６、７、８それぞれに対応するカムシャフト１の凹凸の高さをそれぞれ等しくすることにより、７つのスプール弁を構成する各部材を共通にすることが可能になりコトトの低減が図れる。
【００２１】
カムシャフト１の軸受９近傍の円周面にカム面の反対側のスプール弁６、７、８側に、所定の円弧幅で所定の軸方向長さのギア歯５３が形成されている。ギア歯５３に対抗する位置にカムシャフト１の軸方向と平行な回転軸を有するステップモータ１２が固定されている。ステップモータ１２のシャフトには図示しない渦巻き状のリターンスプリングの一端が固定され、他端はステップモータ１２のハウジングに固定されている。このリターンスプリングは、ステップモータ１２の駆動制御に異常が発生した場合、図３に示すＡＴ用ＥＣＵ７０がステップモータ１２をフリーの状態にするため、リターンスプリングの復元力によりカムシャフト１をフェイルセーフ位置、例えば４速モード位置にシフトする役割を果たしている。
【００２２】
軸受９、２９はカムシャフト１を回転自在かつ軸方向に平行移動自在に支持する。カムシャフト１の軸受９側の端部には、外部に設けられた図３に示すセレクトレバー５００と図示しないリンクを介し機械的に連結されている連結部１１が設けられており、操作者がセレクトレバー５００を操作することにより、連結部１１はセレクトレバー５００に連動しカムシャフト１を軸方向に駆動する。
【００２３】
カムシャフト１の円周面の一部には、モータのギア１３中間のギア５２を介してかみ合うギア５３を有し、ステップモータ１２の回転駆動により、カム１が回転する。この時にステップモータ１２の回転を減速するようなギア比で設定し、トルク増幅する減速機構を設けることで、ステップモータ１２の負荷を軽減し、ステップモータ１２を小型化することが可能である。
【００２４】
図１および図２に示すように、油路を切換えるスプール弁２、３、４、５、６、７、８（以下「スプール弁ＳＰ」と総称する）は、カムシャフト１の軸に垂直な方向でカムシャフト１の両側に並んで配置されている。スプール弁ＳＰは、それぞれハウジング２８に設けられた円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇを軸方向に摺動可能に挿入されている。
【００２５】
ハウジング２８に設けられたライン圧ポート３５、３７には、それぞれライン圧連通路４６、５１が接続されることから、図１に示すライン圧制御弁６４を介してライン圧ポート３５、３７に高圧油であるライン圧が供給される。ライン圧連通路４６はスプール弁２、３、４、５が挿入されるハウジング２８の円筒孔２８ｄ、２８ｃ、２８ｂ、２８ａにそれぞれライン圧を供給するように設けられており、ライン圧連通路５１はスプール弁６、７、８が挿入されるハウジング２８の円筒孔２８ｇ、２８ｆ、２８ｅにそれぞれライン圧を供給するように設けられている。
【００２６】
また、ハウジング２８内には、圧力調整された係合油圧（または制御圧）が供給される圧力制御ポート３６、３８が設けられ、この圧力制御ポート３６、３８には、ライン圧連通路４６、５１と平行に設けられた制御圧連通路４７、５０が接続されている。制御圧連通路４７、５０は、ライン圧連通路４６、５１と同様、各スプール弁ＳＰに連通可能である。圧力制御ポート３６、３８はサイドハウジング３０内で互いに連通していないため、係合油圧制御弁６１を介して圧力制御ポート３６に供給される係合油圧は、制御圧連通路４７に連通可能なスプール弁２、３、４、５に供給され、係合油圧制御弁６２を介して圧力制御ポート３８に供給される係合油圧は、制御圧連通路５０に連通可能なスプール弁６、７、８に供給される。
【００２７】
さらに、ハウジング２８内には、ハウジング２８の外部に設けられた図示しないドレンに連通するドレンポート５４、５５と接続されたドレン圧連通路４８、４９が制御圧連通路４７、５０と平行に設けられている。
次に、スプール弁５を例にしスプール弁ＳＰの構造を説明する。他のスプール弁はスプール弁５と同一の構成である。
【００２８】
図４に示すように、スプール弁５は有底の円筒形からなり、スプール弁５の外側面の周囲中央部付近に形成される環状の溝５ａと、スプール弁５の内部に形成される円柱形状の内円筒部５ｃと、この内円筒部５ｃと溝５ａとを連通するように形成される穴部５ｂとを有している。そして、スプール弁５が円筒孔２８ａ内をスライドしたとき、スライド位置によってこの穴部５ｂが円筒孔２８ａに連通するそれぞれのライン圧連通路４６、制御圧連通路４７、ドレン圧連通路４８と連通するようなっている。同様に、他のスプール弁２、３、４、６、７、８に形成される図示しない穴部は各円筒孔２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇに連通するライン圧連通路４６および５１、制御圧連通路４７および５０、ドレン圧連通路４８および４９と連通している。スプール弁５内に形成された内円筒部５ｃはその一端が開口しており、ポートケース３２に設けられた連通ポート４２に連通している。同様に、他のスプール弁２、３、４、６、７、８内に形成された内円筒部２ｃ、３ｃ、４ｃ、６ｃ、７ｃ、８ｃはポートケース３１、３２に設けられた連通ポート３９、４０、４１、４３、４４、４５にそれぞれ連通している。
【００２９】
そしてカムシャフト１と各スプール弁ＳＰの未開口側底部の端面（図４に示すスプール弁５では５ｄで表されている）との間に、カムシャフト１の軸の垂直方向に摺動可能にピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０がハウジング２８に嵌挿され、カムシャフト１のカムの動きを各スプール弁ＳＰに伝えている。カムシャフト１の動きに従って、スプール弁ＳＰが各円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２９ｅ、２８ｆ、２８ｇ内をスムーズにスライドするように、ピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０が当たるスプール弁ＳＰの各未開口側に圧力抜きの小穴（図５および図６に示すスプール弁５では５ｅで表されている）が３箇所に設けられている。
【００３０】
図５および図６に示すように、スプール弁５に設けられる小穴５ｅは、底面５ｆの外周に接する内周を有し、かつ底面５ｅから径方向外側に向って底壁５ｇを貫通している。同様に、他のスプール弁２、３、４、６、７、８には小穴２ｅ、３ｅ、４ｅ、６ｅ、７ｅ、８ｅが形成されている。この小穴２ｅ、３ｅ、４ｅ、５ｅ、６ｅ、７ｅ、８ｅによりスプール弁ＳＰ内に満たされる油を低圧の窪み５８に逃がすことから、スプール弁ＳＰ内の油圧による圧力と、スプール弁未開口側底部の面に働く油圧とをバランスさせることが可能になり、スプール弁ＳＰを駆動するための力が軽減される。小穴２ｅ、３ｅ、４ｅ、５ｅ、６ｅ、７ｅ、８ｅが形成される箇所は、３箇所に限られることはなく、スプール弁ＳＰ内の油圧による圧力とスプール弁未開口側底部の面に働く油圧とのバランスの具合により複数箇所に設けても良い。
【００３１】
スプール弁ＳＰは全て、スプリング２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７によってピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０とともにカムシャフト１側に押し付けられ、ポートケース３１、３２によって外部に飛び出さないように円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇに封止されている。
【００３２】
図６および図７に示すように、スプール弁５の外周壁には環状溝５ｈ、５ｉが形成されている。この環状溝５ｈ、５ｉは、スプール弁５の外周壁と円筒孔２８ａの内周壁との隙間を通って流れる油のアンバランスによって起こるハイドロリックロックを解消するためのものである。この環状溝を形成する位置は次のようにして決定される。
【００３３】
例えば図７(a) に示すように、円筒孔２８ａに開口するライン圧連通路４６とスプール弁５の溝５ａとが連通する位置にスプール弁５が停止するとき、環状溝５ｈが制御圧連通路４７内に位置するように環状溝５ｈの位置が決められ、また環状溝５ｉがドレン圧連通路４８内に位置するよう環状溝５ｉの位置が決められている。
【００３４】
このようにして位置決めされた環状溝５ｈ、５ｉは、ライン圧連通路４６と制御圧連通路４７との間隔および制御圧連通路４７とドレン圧連通路４８との間隔がほぼ等しいことから、スプール弁５が制御圧連通路４７と溝５ａとが連通する位置に移動した場合、環状溝５ｈがドレン圧連通路４８内に位置する。したがって、図７(b) に示すようなスプール弁５が円筒孔２８ａ内を移動する途中を除いては、環状溝５ｈ、５ｉがライン圧連通路４６、制御圧連通路４７、ドレン圧連通路４８のいずれかに開口部に位置することになる。つまり、スプール弁５が停止しているとき、ライン圧連通路４６、制御圧連通路４７、ドレン圧連通路４８のいずれか２つを閉じるスプール弁５の外周壁には環状溝５ｈ、５ｉが形成されていないことから、スプール弁５の外周壁に環状溝５ｈ、５ｉを形成したにもかかわらず、隣合う連通路間、例えば制御圧連通路４７とドレン圧連通路４８とをシールするシール長には影響せず、制御圧連通路４７とドレン圧連通路４８との間の油の漏洩量が増加しない。
【００３５】
同様に、他のスプール弁２、３、４、６、７、８の外周壁には、図示しない環状溝が形成され、ライン圧連通路４６、制御圧連通路４７、ドレン圧連通路４８間の油の漏洩量を増やすことなく、スプール弁ＳＰ移動時のハイドロリックロックを解消可能にしている。
次に各スプール弁ＳＰの移動位置に対する各圧油の流れについて説明する。各スプール弁ＳＰがカムシャフト１の駆動により円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇを移動する際、各円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２９ｅ、２８ｆ、２８ｇに開口するライン圧連通路４６またはライン圧連通路５１の位置と対向する位置に各スプール弁ＳＰの溝および穴が位置決めされると、ライン圧連通路４６またはライン圧連通路５１に供給されるライン圧の圧油が各スプール弁ＳＰの溝および穴を経由してスプール弁ＳＰの内円筒部に供給され、さらに連通ポート３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５を経由して各摩擦係合装置にライン圧の圧油が供給される。
【００３６】
また、ライン圧の圧油と同様に、圧力制御ポート３６、３８から圧力調整された係合油圧（または制御圧）の圧油が各スプール弁ＳＰに供給され、さらにスプール弁ＳＰを介し各摩擦係合装置へこの圧油が供給される構成になっている。係合油圧制御弁６１から圧力制御ポート３６に供給された係合油圧は、前述のようにスプール弁２、３、４、５に供給される。同様に、係合油圧制御弁６２から圧力制御ポート３８に供給された係合油圧は、スプール弁６、７、８に供給される。その結果、係合油圧制御弁６２から供給された係合油圧は多板ブレーキＢ１、Ｂ０、Ｂ２に供給され、係合油圧制御弁６１から供給された係合油圧は多板ブレーキＢ３および多板クラッチＣ０、Ｃ２、Ｃ１に供給されることになる。
【００３７】
スプール弁ＳＰの溝がドレン圧連通路４８、４９と連通する位置に位置決めされると、このスプール弁ＳＰに連通する摩擦係合装置内の圧油がドレンポート５４、５５よりハウジング２８の外部に排出される。
図３に示すように、トランスミッション３００に連結している連通ポート３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５の内、トランスミッション３００に設置されている多板クラッチＣ０、多板ブレーキＢ０にそれぞれ連通するポート４０、４４は、これらポートが同時に作動操作されると内部的な構造からトランスミッション３００が駆動不能となり、損傷を与えてしまう恐れがあるので、同時に結合されるのを防ぐため二重結合防止弁６３が介在している。その他の連通ポートは周知のトランスミッションに見られるような、他の多板クラッチ、ブレーキ類は連通ポートからの油圧で係合または解除されトランスミッション３００内の変速のために複数のギアの連結状態を切換え、ＡＴとしての変速制御がなされる。なおブレーキ類は実質的にクラッチと同類の摩擦要素であり、クラッチの片側をトランスミッションのボディに固定した構造となっているものがブレーキである。
【００３８】
次にカムシャフト１の制御およびカムシャフト１の外周面に形成されるカム凹凸について説明する。図１に示すカムシャフト１の周方向の位置は、図８に示すＡＴ用ＥＣＵ７０からの指示によって制御され、ステップモータ１２がカムシャフト１を回転させて、カムシャフト１の円周面に設けられたカムによりピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０を介してスプール弁ＳＰの位置を制御し、それによりスプール弁ＳＰに設けられた溝がライン圧連通路４６、５１、制御圧連通路４７、５０、ドレン圧連通路４８、４９と通じ所定の油圧が各連通ポート３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５に伝えられる。
【００３９】
カムシャフト１は、ある作動モードにおけるピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０との当接位置から周方向および軸方向にそれぞれ所定幅で同一径部分を設けてあるため、カムシャフト１が回転方向または軸方向に駆動され小さな範囲で移動しても、スプール弁ＳＰが位置変化しない。このため、カムシャフト１の位置決めに若干のずれを許容している。これにより、回転方向または軸方向の駆動停止位置を高精度に制御する必要がない。さらに、カムシャフト１が回転方向または軸方向に全ストロークしたとき、ピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０の側面と隣接するスプール弁に対応したカムシャフト１表面のカム凹凸との間には若干の余裕が設けてあり、万一の際、ピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０の先端に大きな力が加わらないように考慮されている。図９(b) に示すように、例えばピン１４の先端部１４ａの曲率半径Ｒ1 とカムシャフト１の表面（以下「カム面」という）のカム凹凸の隅部１ｂの曲率半径Ｒ2bとの大小関係をＲ1 ＜Ｒ2bにすることにより、ピン１４がカム面をスムーズに摺動する。
【００４０】
図９(a) に示すように、カム凹凸の隅部１ａの曲率半径Ｒ2aがピン１４の曲率半径Ｒ1 より小さい場合、ピン１４の先端部１４ａがカム面に接する部分は図９(a) に示す点Ａおよび点Ｂの２点であることから、ピン１４の先端部１４ａがカム面に引っ掛かり易くなっている。これに対し、図９(b) に示すように、カム凹凸の隅部１ｂの曲率半径Ｒ2bをピン１４の曲率半径Ｒ1 より大きくすることにより、ピン１４の先端部１４ａがカム面に接する部分は図９(b) に示す点Ｃの１点になる。また、図９(b) に示す点Ｄのように、ピン１４がカム凸部を登る途中においてもピン１４とカム面とは１点で接することから、ピン１４がカム面に引っ掛かることなくスムーズに摺動可能であり正常な作動を保障している。他のピン１５、１６、１７、１８、１９、２０についても、ピン１４と同様、カム面に引っ掛かることなくスムーズに摺動可能である。
【００４１】
図８に示すように、ＡＴ用ＥＣＵ７０は、加速に際し変速段を下段にシフトするためのキックダウン信号やセレクトレバー５００がどのポジションにあるのかを示すセレクトレバー信号等と、エンジンの駆動を制御するエンジン（Ｅ／Ｇ）用ＥＣＵ７２からの信号によって、Ｅ／Ｇ用ＥＣＵ７２とデータを交換しながらステップモータ１２を駆動するモータ位置信号を出力し、同時に各油圧制御信号を前述の係合油圧制御弁６１、６２、ライン圧制御弁６４、ロックアップ油圧制御弁６５に出力する。この時Ｅ／Ｇ用ＥＣＵ７２とＡＴ用ＥＣＵ７０とが交換するデータは、ラジエータの水温、スロットル開度、クランクシャフトのクランク角、車速、タービン回転数等である。この他、カムシャフト１が連結部１１を介しセレクトトレバー５００に連結しているので、セレクトレバー信号もＡＴ用ＥＣＵ７０に入力されている。
【００４２】
図１０は、セレクトレバー５００の各レンジおよび各変速レンジにおいて各スプール弁ＳＰが、ライン圧制御弁に連通するライン圧ポートＰS 、ドレンポートＤr 、係合油圧制御弁６１に連通する制御圧ポートＰC1、係合油圧制御弁６２に連通する制御圧ポートＰC2のいずれのポートに接続されるかを示した図である。カムシャフト１は連結部１１によってセレクトレバー５００と連結しているので、運転者による手動操作でセレクトレバー５００の位置選択が行われると、カムシャフト１はシャフト軸方向に移動し、カムシャフト１の軸方向の凹凸でカムシャフト１に接するピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０を動かし各スプール弁ＳＰを制御する。また、ＡＴ用ＥＣＵ７０の指令によりステップモータ１２を回転させ、カムシャフト１の円周方向のカム凹凸で各スプール弁ＳＰの周方向位置を制御する。
【００４３】
図１２はスプール弁５および８についてＤレンジ位置にあるカムシャフト１の軸方向断面図を示しており、変速段が第４速の位置にある状態である。スプール弁５および８にそれぞれ接しているピン１７および１８は、他端がいずれもカムシャフト１の最大径の位置に接しているのでスプール弁５および８を最大に押し上げている。従って、スプール弁５および８はライン圧ポート３５、３７（ＰS ）と連通する位置に位置決めされ、スプール弁５および８に連通する多板クラッチＣ１および多板ブレーキＢ２にライン圧の圧油が供給される。
【００４４】
この状態から、ＡＴ用ＥＣＵ７０の指令によるステップモータ１２の回転に応じ、３速（３rd）、２速（２nd）、１速（１st）と、カムシャフト１は４５°間隔で回転し、その回転に応じピン１７および１８はカムシャフト１の外周面に沿って移動する。図１２に示した図の場合には、スプール弁５および８は３rdと４thにおいて同一の位置であるが、２ndの変速段ではピン１８がカムシャフト１の中間径位置に移動し、スプール弁８は制御圧ポート３８ｆに連通する位置に移動され、連通ポート４４を介し多板ブレーキＢ２へ制御圧の圧油が供給される。１stの変速段においても同様に、図１１に示すポート状態になる。
【００４５】
カムシャフト１は、連結部１１を通じてセレクトレバー５００と連結しているので、運転者による手動操作でセレクトレバー５００の位置選択が行われると、カムシャフト１はシャフト軸方向に移動し、カムシャフト１の軸方向のカム凹凸でカムシャフト１に接するピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０を動かし各スプール弁を制御する。またセレクトレバー５００の選択位置に応じたセレクトレバー信号がＡＴ用ＥＣＵ７０に入力される。したがって、カムシャフト１のカム面には、軸方向と円周方向の両方向にカム凹凸が形成され、このカム凹凸の形状は図１０に示される油圧連通モードで決まるスプール弁位置となるよう設計されている。なおこのようにして制御されるＡＴの各クラッチ類、ブレーキ類の動作状態は図１１に示すような構成となる。
【００４６】
セレクトレバー５００を順に、２（前進第２速）、Ｄ（前進自動変速段）、Ｎ（ニュートラル）、Ｒ（バック）、Ｐ（パーキング）にシフトした場合、カムシャフト１は予め定められた距離だけ軸方向に移動する。すると、回転移動の場合と同様にしてスプール弁５および８は、図１０に示す圧力分配が行われる。他の変速段および他のレンジおよび他のスプール弁においても同様の作動を示す。
【００４７】
次にＤレンジ位置における変速動作について説明する。他のレンジにおいても基本的な作動は同様である。
カムシャフト１は手動のＤレンジの位置において、カム面のカム凹凸によりピンを介しスプール弁ＳＰを図１０のＤレンジの欄で示す連通ポートで決まる連通モードにする。そしてカムシャフト１に対するＡＴ用ＥＣＵ７０の指示が、車速の４段階の内の１速モード（図１０の１st）であると、図１０、図１１に示すように、多板クラッチＣ０は、図１のライン圧ポート（図１０のＰS ）３５からライン圧連通路４６、スプール弁３の溝、連通ポート４０を介してライン圧を受けて作動状態となる。多板クラッチＣ１は同様に、圧力制御ポート（図１０のＰC1）３６から制御圧連通路４７、スプール弁５の溝、連通ポート４２を介し制御圧を受け、車速等の状態によって制御圧が係合油圧制御弁６１、６２で調節され係合状態が制御される。また、多板クラッチＣ２および多板ブレーキＢ０はドレンポート５４、５５を通じてドレンポート４８（図１０のＤr ）に接続され、多板ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３もすべてドレンポート４８に接続される。
【００４８】
そして１速モード状態からＡＴ用ＥＣＵ７０が２速モード（図１０の２nd）の指示状態になったとすると、ＡＴ用ＥＣＵ７０からの指示によってステップモータ１２がカムシャフト１を２速モード位置に回転させ、各スプール弁ＳＰの位置を変化させる。その結果、図１０のＤレンジの２ndの欄に示すように、多板クラッチＣ１はライン圧ポート３５（図１０のＰS ）に接続され、多板ブレーキＢ２は制御圧ポート３８（図１０のＰc2）に接続され、他のクラッチ、ブレーキは１速モードと同じ状態が保持される。これらのモードによって決まる油圧でトランスミッション３００内のクラッチ類、ブレーキ類が作動し１速モードと異なる変速比である２速モードのトルク状態となる。このように制御状態が決められてＡＴとしての機能を果たす。他のレンジ位置でも、またシフトダウン操作でも同様な動作で制御される。
【００４９】
手動でセレクトレバー５００を切換えシフト比を変更すると、セレクトレバー５００に連動した連結部１１によってカムシャフト１がスライドさせられて各スプール弁ＳＰの位置を切換え、図１０の各レンジで指定するような油圧連通モードにする。その状態で同時にＡＴ用ＥＣＵ７０による制御でステップモータ１２によりカムシャフト１が回転駆動されて車速に対応した油圧連通モードになり、自動制御が続行される。
【００５０】
第１実施例によると、各スプール弁ＳＰの底壁には３箇所の小穴が２ｅ、３ｅ、４ｅ、６ｅ、７ｅ、８ｅが形成されていることから、スプール弁ＳＰ内に満たされる油をスプール弁未開口側底部の下方に逃がし、スプール弁内部の油圧による圧力とスプール弁未開口側底部の面に働く油圧とをバランスさせることが可能になる。これにより、スプール弁ＳＰの応答性を向上させ、またスプール弁ＳＰの駆動力を軽減する効果がある。さらにスプール弁ＳＰの駆動力軽減からカムシャフト１の駆動源であるステップモータ１２の駆動力を低減させることが可能になる。したがって、ステップモータ１２の小型化が可能になり、油圧制御装置４００の小型軽量化を図れる効果がある。
【００５１】
また、第１実施例によると、各スプール弁ＳＰの外周には環状溝が形成されることから、各スプール弁ＳＰの外周壁と各スプール弁ＳＰに対応する円筒孔の内周壁との隙間を通って流れる油のアンバランスによって起こるハイドロリックロックを解消する効果がある。この環状溝は、例えばスプール弁５の場合、ライン圧連通路４６と連通する位置に停止したとき、制御圧連通路４７内に位置するように形成されることから、隣合う制御圧連通路４７とドレン圧連通路４８とをシールするシール長に影響することがない。したがって、ライン圧連通路４６、制御圧連通路４７、ドレン圧連通路４８間の油の漏洩量を増やすことなく、スプール弁ＳＰ移動時のハイドロリックロックを解消可能にする効果がある。
【００５２】
さらに、第１実施例によると、カムシャフト１に形成されるカム凹凸の隅部の曲率半径Ｒ2bがカム面を摺動するピンの先端の曲率半径Ｒ1 より大きいことから、カム面に沿ってカム凹凸を昇降する際、ピンの先端がカム面に引っ掛かることなくスムーズに摺動する効果がある。また、ピンの先端がカム面をスムーズに摺動することから、カムシャフト１の回転方向および軸方向の動きに対するスプール弁ＳＰの作動の信頼性を向上させる効果がある。
【００５３】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図１３に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部分には同一符号を付す。図１３に示す第２実施例は、スプール弁５を押上げるピンの代わりにボール８４を用いることにより、ボール８４がカムシャフト１のカム面を回転しながらスプール弁５を押上げることから、ボール８４とカム面との摩擦力の低減させるものである。
【００５４】
図１３に示すように、スプール弁５が全ストローク可能な径を有する球形状のボール８４がカムシャフト１とスプール弁５の未開口側底部の端面５ｄとの間に位置するようにハウジング２８に挿入され、カムシャフト１のカムの動きをスプール弁５に伝えている。スプール弁５が円筒孔２８ａ内をスライドしたとき、スライド位置によってこの穴部５ｂが円筒孔２８ａに連通するそれぞれのライン圧連通路４６、制御圧連通路４７、ドレン圧連通路４８と連通するようなっている。同様に、他のスプール弁２、３、４、６、７、８とカムシャフト１との間には図示しないボールが挿入されている。
【００５５】
第２実施例によると、各スプール弁２、３、４、５、６、７、８とカムシャフト１との間にカムシャフト１のカムの動きを各スプール弁に伝えるボール（例えばスプール弁５ではボール８４）が挿入されていることから、このボールがカムシャフト１のカム面を回転しながら各スプール弁を押上げ、ボールとカム面との摩擦力の低減させる効果がある。また、ボールとカム面との摩擦力が低減されることから、カムシャフト１を回転方向および軸方向に駆動させる駆動源であるステップモータの駆動力を低減させることが可能になる。したがって、ステップモータの小型化が可能になり、油圧制御装置の小型軽量化を図れる効果がある。
【００５６】
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図１４に示す。第３実施例は、スプール弁９１の両端に加わる圧力を低圧にすることにより、円筒孔９０ａ内のスプール弁９１の移動をスムーズにしたものである。
図１４(a) に示すように、スプール弁９１は円筒状に形成され、外側面中央部周囲に環状の油路溝９１ａが設けられている。図示しないカムシャフトと反対側の端部内部には円柱状の穴９１ｂが形成されている。この穴９１ｂにスプリング９２の一部が収容されており、スプリング９２はカムシャフト側にスプール弁９１を付勢している。穴９１ｂを含みスプール弁９１とハウジング９０で形成されるドレン圧ポート９０ｄ側の空間部９１ｃは、常にドレン圧ポート９０ｄと連通しているので、空間部９１ｃ内の圧力は低圧のドレン圧となっている。スプール弁９１とハウジング９０と間に形成される空間部９１ｄは、ハウジング９０に形成される圧力抜き溝９４を介してカムシャフトが挿入されるハウジング９０に形成される窪みと連通し常に低圧のドレン圧となっている。
【００５７】
図１４(a) は、ピン９３によりスプール弁９１が一番押し上げられた状態を示し、図１４(c) はスプール弁９１がカムシャフトに一番近付いた状態を示す。図１４(b) では、スプール弁９１は図１４(a) と図１４(c) のほぼ中間の位置にある。連通ポート９５に供給される圧油の油圧はそれぞれ図１４(a) がライン圧、図１４(b) が制御圧、図１４(c) がドレン圧にそれぞれ対応している。
【００５８】
スプール弁９１の両端に設けられる圧力室である空間部９１ｃおよび空間部９１ｄの圧力は常にドレン圧に等しいため、カムシャフト側にスプール弁９１を付勢するスプリング９２の付勢力を小さくすることができる。すると、スプリング９２の付勢力に抗してピン９３がスプール弁９１を押上げる力が低減可能になり、軸方向にカムシャフトを駆動する図示しないセレクトレバーの操作力を低減できる。また、回転方向にカムシャフトを駆動するステップモータの駆動力を低減することからステップモータの小型化が可能になる。
【００５９】
第３実施例によると、スプール弁９１の両端の圧力が常にドレン圧に等しいことから、ピン９３がスプール弁９１を押上げる力が低減でき、カムシャフトの表面に加わる力を低減する効果がある。したがって、カムシャフトの材料を樹脂等にすることができ、カムシャフトの軽量化、低コスト化を図れる効果がある。
以上説明した本発明の実施例では、図１に示すように、カムシャフト１の両側にスプール弁ＳＰを配置したので、集積弁６０はコンパクトな略平板状に構成されている。配置に上下の制約はないのでオイルパン内での配置も容易となる。本発明では、平板状に限らず、例えば、カムシャフト軸を中心として屈曲させるようにしてもよい。また本発明では、スプール弁列をカムシャフトの片側に一列に配置させ細長くした棒形状でももちろん構わない。これらの場合では、他の装置、特にＡＴ本体のトランスミッションの形状に合わせて設置余裕の少ないオイルパン内部などの周辺にコンパクトに搭載することができる。
【００６０】
また本発明の実施例では、カムシャフト１に対するＥＣＵ変速とマニュアル変速の割当は回転方向にＥＣＵ変速、軸方向にマニュアル変速を割り当てている。これは、回転方向にカム面のカム凹凸変化の頻度が少なくなるためカムシャフト１を鋳造、成形等の加工が容易になり製作上極めて有利になるからである。本発明では、被駆動体であるカムシャフトの軸方向の直線運動によって自動制御を行い、回転運動によって手動制御を行なうことは可能である。この場合、駆動手段であるステップモータはカムシャフトに連動する配置となり、ステップモータの位置には歯車でセレクトレバーに機械的に接続されることになる。また本発明では、カムシャフトは図示した寸法に限らず、径を大きくして略円筒ドラムカムシャフトとしても構わない。またスプール弁の形状も、上述の機能を持つ油圧弁であれば円柱に限らず、どのような形状の弁であってもよい。なお一般的にスプール弁の個数や油圧連通モードは、トランスミッションの構造に依存して変わり、また多板ブレーキや多板クラッチの数や質によって設定条件も変化する。
【００６１】
また本発明の実施例では、カムシャフト１により各スプール弁ＳＰを駆動したが、本発明では、自動、手動の機構を備えた油圧制御方式ならばどのように制御弁であるスプール弁を駆動してもよく、同様な効果を得ることができる。
また本発明の実施例では軸方向の駆動はセレクトレバー５００による手動操作によってなされているが、もちろん自動側即ちステップモータ１２によって駆動される回転方向への駆動に適用する構成でも効果が同じである。
【００６２】
また本発明の実施例では、カムとカムシャフト１とを一体に形成したが、本発明では、外周面をカム形状としたカムリングをシャフトに嵌め込んで図１に示すカムシャフト構造としてもよく、その場合、ポート数変更やポート組み合わせ変更などに対応しやすくなる。例えば図示はしないが、各スプール弁のあるハウジングの円筒孔の周囲を１ブロックとして、カムシャフト軸方向に積み重ねるような構成にすることで変更は容易となる。従って、そのような構成は、集積弁が、油圧弁とそのハウジングを１ブロック単位として、該１ブロック単位を必要ポート数だけ積層したことを特徴とすることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例による自動変速機用油圧制御装置の集積弁を示す断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】自動変速機装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図４】スプール弁とその周囲の構成を示す断面図である。
【図５】図６のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】スプール弁の平面図である。
【図７】スプール弁の環状溝と各油圧連通路との位置関係を示す説明図である。
【図８】信号線の入出力状態を示すブロック図である。
【図９】カムシャフトのカム凹凸の隅部の曲率半径と、ピンの先端部の曲率半径との関係を示した説明図である。
【図１０】集積弁の油圧連通モードを示す説明図である。
【図１１】トランスミッションの多板クラッチ、多板ブレーキの動作状態図である。
【図１２】図１のXII −XII 線断面図である。
【図１３】本発明の第２実施例によるスプール弁とその周囲の構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の第３実施例によるスプール弁とその周囲の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ カムシャフト（動力伝達部材、カム）
１ｂ 隅部
２、３、４、５、６、７、８
スプール弁 （油圧弁）
２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂ
穴部 （入力ポート）
２ｃ、３ｃ、４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃ、８ｃ
内円筒部
２ｅ、３ｅ、４ｅ、５ｅ、６ｅ、７ｅ、８ｅ
小穴 （通路）
５ｈ、ｉ 環状溝 （溝）
１２ ステップモ−タ（自動切換え手段）
１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０
ピン
１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａ、１９ａ、２０ａ
先端部 （接触端部）
２８ ハウジング （弁ハウジング）
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇ
円筒孔 （筒孔）
３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５
連通ポート
４６、５１ ライン圧連通路（油圧通路、ポート）
４７、５０ 制御圧連通路（油圧通路、ポート）
４８、４９ ドレン圧連通路（油圧通路、ポート）
６１、６２ 係合油圧制御弁
６４ ライン圧制御弁
８４ ボール
５００ セレクトレバー（手動切換え手段）
Claims (3)
- 自動変速機に設けられる複数の摩擦締結要素に加わる油圧を複数の油圧弁で切換え制御し、前記複数の摩擦締結要素の係合または解除を行うことにより複数の変速段を切換え制御する自動変速機用油圧制御装置であって、
前記複数の摩擦締結要素の各摩擦締結要素に加わる油圧を切換える複数の油圧弁を有する集積弁と、
前記複数の油圧弁を内包するハウジングと、
前記複数の油圧弁に駆動力を伝達する動力伝達部材と、
自動制御により前記動力伝達部材を駆動制御する自動切換え手段と、
手動操作により前記動力伝達部材を駆動制御する手動切換え手段とを備え、
前記ハウジングは、ライン圧ポート、制御圧ポート、及び一つに合流する２つの連通ポートを有し、
前記油圧弁は、両端がドレン圧に連通しており、前記連通ポートの一方を閉じて前記連通ポートの他方を前記ライン圧ポート又は前記制御圧ポートに選択的に連通することで前記連通ポートをライン圧又は制御圧とし、前記他方を閉じて前記一方を当該油圧弁の片端と連通することで前記連通ポートをドレン圧とすることを特徴とする自動変速機用油圧制御装置。 - 自動変速機に設けられる複数の摩擦締結要素に加わる油圧を複数の油圧弁で切換え制御し、前記複数の摩擦締結要素の係合または解除を行うことにより複数の変速段を切換え制御する自動変速機用油圧制御装置であって、
前記複数の摩擦締結要素の各摩擦締結要素に加わる油圧を切換える複数のスプール弁を有する集積弁と、
前記複数のスプール弁に駆動力を伝達する動力伝達部材と、
自動制御により前記動力伝達部材を駆動制御する自動切換え手段と、
手動操作により前記動力伝達部材を駆動制御する手動切換え手段と、
前記スプール弁の外周面に周方向に形成される溝と、
前記集積弁の弁ハウジングに形成される油圧用の複数のポートであって、前記スプール弁の入力ポートに選択的に連通可能な複数のポートとを備え、
前記複数のポートのいずれか一個のポートと前記スプール弁の前記入力ポートとの連通時、前記溝は前記複数のポートの他のポート内にのみ配置されていることを特徴とする自動変速機用油圧制御装置。 - 自動変速機に設けられる複数の摩擦締結要素に加わる油圧を複数の油圧弁で切換え制御し、前記複数の摩擦締結要素の係合または解除を行うことにより複数の変速段を切換え制御する自動変速機用油圧制御装置であって、
前記複数の摩擦締結要素の各摩擦締結要素に加わる油圧を切換える複数の油圧弁を有する集積弁と、
前記複数の油圧弁に駆動力を伝達するカムと、
自動制御により前記カムを駆動制御する自動切換え手段と、
手動操作により前記カムを前記自動制御によるカムの変位方向とは異なる方向に駆動制御する手動切換え手段と、
前記カムのカム面に前記油圧弁を押圧する方向に付勢する付勢手段と、
前記カムに当接するボールであって、前記カムの変位量を前記油圧弁に伝達するボールとを備えたことを特徴とする自動変速機用油圧制御装置。
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