JP3852978B2 - 自動変速機の変速制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用の自動変速機の変速制御装置に係り、特に変速制御装置を構成する油圧制御回路に設けられたフェイルセーフ機能を有する安全装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の自動変速機に用いられる油圧制御回路において、以前から普通に用いられている変速ショック低減用アキュムレータやシフト切替え用メカニカル弁等を廃止し、それらに代わるものとして、自動変速機内のクラッチやブレーキに対して直接的に油圧を供給する複数個の電磁弁を設けると共に、それらの電磁弁をデューティ制御することによって供給する油圧の大きさを制御したり、シフト制御を行う所謂「ダイレクト制御方式」を採用する自動変速機の変速制御装置が提案されている。この方式においては一般的に、車両が危険な状態に陥る恐れがある自動変速機内のクラッチやブレーキの二重係合を防止するために、油圧制御回路の油圧通路の連通、遮断を制御する所謂「フェイルセーフ弁」を１個以上含む安全装置が設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のフェイルセーフ弁を含む自動変速機の変速制御装置用の安全装置は、主として、複数個の電磁弁が複数個のクラッチやブレーキの二重係合をもたらす油圧を同時に出力するフェイル状態に対処して、そのような状態においてもクラッチやブレーキの二重係合を防止しようとするものであって、それとは反対に、複数個の電磁弁がいずれもクラッチやブレーキの係合のために必要な油圧を出力しないために、それらのクラッチやブレーキがいずれも係合しない場合、例えば複数個の電磁弁がいずれも油圧ＯＦＦ側においてスティックして、クラッチやブレーキに必要な油圧が供給されないというようなフェイル状態に対処することが考慮されていなかったため、そのような状態ではやはり車両が走行不能になるという問題があった。
【０００４】
本発明は、従来技術における前述のような問題に対処して、複数個のクラッチやブレーキが二重係合するような電磁弁のフェイル状態等に対処するのは勿論のこと、複数個のクラッチやブレーキがいずれも係合しないような電磁弁のフェイル状態等にも対処して、どのようなフェイル状態においても常に車両の走行を保障することができるような、改良された自動変速機の変速制御装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された自動変速機の変速制御装置を提供するものである。
【０００６】
請求項１記載の自動変速機の変速制御装置においては、ある特定の組み合わせの摩擦要素に油圧を供給する少なくとも２個の電磁弁のいずれかがフェイル状態に陥ることによって、２個の電磁弁が両方とも、摩擦要素であるクラッチやブレーキを係合させ得るだけの油圧を発生しなくなった時は、その油圧制御回路に設けられている少なくとも１個のフェイルセーフ弁が作動して、摩擦要素の一方に対してライン圧を直接に供給する。それによってライン圧を供給された方の摩擦要素が係合して、自動変速機が動力を伝達することができるようになり、車両が走行を続けることが可能になる。
【０００７】
請求項２記載の自動変速機の変速制御装置においては、摩擦要素の一方に油圧が供給されている時に他方の摩擦要素に対する油圧の供給を阻止するように作動するフェイルセーフ弁が設けられていると共に、このフェイルセーフ弁は少なくともバネが設けられた側とバネが設けられていない側の２つに分割され、直列に並んだスプールを有していて、分割されたスプール間に油圧が導入された状態では、バネが設けられた側のスプールは、この油圧によってバネの付勢力が相殺されスプールが移動しないようにされ、バネが設けられていない側のスプールが油圧によって移動し、他方の摩擦要素をタンクに接続するように設定されているので、複数個の摩擦要素であるクラッチやブレーキに対して、フェイル状態においてもそれらを係合させ得る油圧が同時に供給される恐れがなくなり、複数個の摩擦要素の二重係合が回避されて車両の走行が保障される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、故障等によって少なくとも１個の摩擦要素（クラッチあるいはブレーキ）に油圧が供給されない場合には車両が走行不能となるような車両用の自動変速機（Ａ／Ｔ）における、減速機部のための油圧制御回路に改良を加えたものである。本発明の油圧制御回路と上記減速機部の例を図１に示す。
【０００９】
図１の上部に示す減速機部（例）は、１個の遊星ギヤユニット１０を備えており、この遊星ギヤユニット１０はリングギヤ１１、キャリヤ１２、サンギヤ１３と、リングギヤ１１およびサンギヤ１３に噛み合いキャリヤ１２によって支持されて公転する遊星ギヤ１４、ハウジング１５、入力軸２０および出力軸２１、摩擦要素である油圧ブレーキＢ４および油圧クラッチＣ３により構成されている。そして、入力軸２０はリングギヤ１１と、出力軸２１はキャリヤ１２と、サンギヤ１３はブレーキＢ４を介して固定のハウジング１５と連結している。また、出力軸２１はクラッチＣ３を介してサンギヤ１３と連結している。
【００１０】
この例では、ブレーキＢ４に油圧が供給されたときは低速段になり、遊星ギヤユニット１０は減速機として作動する。すなわち、サンギヤ１３が固定されるので入力軸２０によりリングギヤ１１が回転すると、遊星ギヤ１４の公転がキャリヤ１２から出力軸２１に取り出される。クラッチＣ３に油圧が供給されたときは高速段になり、サンギヤ１３と出力軸２１がクラッチＣ３によって連結されることによって、キャリヤ１２および遊星ギヤ１４までが一体化されて、遊星ギヤユニット１０は単なる接手となる。従って、入力軸２０の回転は減速されることなく出力軸２１に伝達される。ブレーキＢ４とクラッチＣ３に油圧がともに供給されない場合にはサンギヤ１３が空回りし、入力軸２０からのトルクは出力軸２１に伝達されない。
【００１１】
油圧制御回路１は、電磁弁３０，４０、及び摩擦要素Ｂ４，Ｃ３の強い二重係合を防止するフェイルセーフ弁５０と、摩擦要素Ｂ４，Ｃ３の同時油圧開放を防止するフェイルセーフ弁６０により構成されている。電磁弁３０，４０はそれぞれ供給ポート３１，４１、出力ポート３２，４２、リターンポート３３，４３を有し、供給ポート３１，４１には図示しないポンプから圧力Ｐ１のライン圧が供給されており、リターンポート３３，４３はタンク７０と連通している。
【００１２】
従って、供給ポート３１，４１と出力ポート３２，４２との間のそれぞれの連通時間と、出力ポート３２，４２とリターンポート３３，４３との間のそれぞれの連通時間との割合を、電磁弁３０，４０への通電時間を制御することにより変化させることによって、出力ポート３２，４２の油圧Ｐ２，Ｐ３を０〜Ｐ１の範囲で自由に制御することができる。
【００１３】
フェイルセーフ弁５０はスプール５１，５２，５３、バネ５４、ポート５０Ａ〜５０Ｆを有し、スプール５１は面積Ｓ１のランド５１Ａ、スプール５２は面積Ｓ２のランド５２Ａと面積Ｓ３のランド５２Ｂ、スプール５３は面積Ｓ４のランド５３Ａを有している。
【００１４】
Ｐ１＝Ｐ２＝０のとき、すなわちエンジン停止の状態においては、スプール５１，５２，５３はバネ５４に押されて、すべて右方に位置し、ポート５０Ｂと５０Ｆが連通している。
【００１５】
そして、エンジンが駆動状態になってＰ１が増加すると、Ｐ１・Ｓ１＞Ｐ３（Ｓ２−Ｓ３）＋Ｐ２・Ｓ３の範囲（条件１）では、図３に示す低速段のようにスプール５１，５２，５３はすべて左方にあり、ポート５０Ｃと５０Ｆが連通している。また、Ｐ１・Ｓ１＜Ｐ３（Ｓ２−Ｓ３）＋Ｐ２・Ｓ３の範囲（条件２）では、図２に示す高速段のようにスプール５３が左方に、スプール５１，５２が右方にあり、ポート５０Ｂと５０Ｆが連通している。
【００１６】
そして仮に、ブレーキＢ４にライン圧Ｐ１が供給されているとき、クラッチＣ３にそれ以上油圧が供給されるとギヤの破損、あるいは車両のスピン等の危険な状態になる油圧をＰ２Ｎとし、反対にクラッチＣ３にライン圧Ｐ１が供給されているとき、ブレーキＢ４にそれ以上油圧が供給されると同様に危険な状態となる油圧をＰ３Ｎとすると、この弁５０の各スプールの面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３については、Ｐ２＞Ｐ２ＮでかつＰ３＞Ｐ３Ｎのときは条件２の状態になるように選定して、二重係合を避けるように設定している。さらにＳ１＞Ｓ２−Ｓ３となっていて、Ｐ３の力だけではスプール５１，５２が右方に移動しないようになっているとともに、Ｓ１＞Ｓ３となっていて、Ｐ２の力だけではスプール５１，５２が右方に移動しないようになっている。
【００１７】
Ｐ２＞Ｐ２Ｎでは、スプール５１，５２が右方へ移動するときのＰ２の油圧（Ｐ２＞｛Ｐ１・Ｓ１−Ｐ３（Ｓ２−Ｓ３）｝／Ｓ３）がスプール５３を左方へ押す力Ｐ２・Ｓ４と、バネ５４が右方に押す力Ｆ５との関係はＦ５＜Ｐ２・Ｓ４であるため、バネ５４の力がスプール５１，５２には働かないようにバネ５４の強さを設定している。
【００１８】
フェイルセーフ弁６０はスプール６１，６２、バネ６３、ポート６０Ａ〜６０Ｅを有し、スプール６１は面積Ｓ５のランド６１Ａ，６１Ｂ、スプール６２は面積Ｓ６のランド６２Ｂを有している。クラッチＣ３及びブレーキＢ４の係合に必要な最低油圧をそれぞれＰ２Ｎ′，Ｐ３Ｎ′とすると、バネ６３がスプール６１を左方に押す力Ｆ６と、ランドの面積Ｓ５，Ｓ６との関係がＰ２Ｎ′・Ｓ５＞Ｆ６，Ｐ３Ｎ′・Ｓ６＞Ｆ６となるようにＦ６，Ｓ５，Ｓ６が決められているため、Ｐ２あるいはＰ３によって、バネ６３がスプール６１を左方に押す力Ｆ６よりも大きい力Ｓ５・Ｐ２、あるいはＳ６・Ｐ３がスプール６２，６３を右方に押す方向に働いていれば、スプール６１は右方に位置し、ポート６０Ｄと６０Ｅが連通している。
【００１９】
また、Ｐ２＜Ｐ２Ｎ′，Ｐ３＜Ｐ３Ｎ′のときには、スプール６１，６２は共に左方に位置し、ポート６０Ｃと６０Ｅが連通している。なお、フェイルセーフ弁５０のポート５０Ａ，５０Ｅに通じる油路にはオリフィス８１，８２が、また、フェイルセーフ弁６０のポート６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃに通じる油路にはオリフィス８３，８４，８５が設けられて、油圧の脈動による各スプールの振動を低減している。
【００２０】
図示しないポンプの吐出口は電磁弁３０，４０の供給ポート３１，４１、フェイルセーフ弁５０のポート５０Ｅ、及びフェイルセーフ弁６０のポート６０Ｃと連通し、電磁弁３０の出力ポート３２はフェイルセーフ弁５０のポート５０Ａ、フェイルセーフ弁６０のポート６０Ｂ、クラッチＣ３と連通し、電磁弁４０の出力ポート４２はフェイルセーフ弁５０のポート５０Ｃ、フェイルセーフ弁６０のポート６０Ａと連通し、フェイルセーフ弁５０のポート５０Ｂ，５０Ｄはタンク７０と連通し、フェイルセーフ弁５０のポート５０Ｆはフェイルセーフ弁６０のポート６０Ｄと連通し、フェイルセーフ弁６０のポート６０ＥはブレーキＢ４と連通している。
【００２１】
次に、図示の実施形態の作動について説明する。
図１の上段に示す減速機は、摩擦要素Ｂ４又はＣ３のいずれか一方に摩擦要素の係合に必要な油圧が供給されないと動力を入力軸２０から出力軸２１へ伝達することができず、車両が走行不能となるとともに、２個の摩擦要素Ｂ４，Ｃ３の両方に摩擦要素の係合に必要な油圧が同時に供給される（二重係合）と、減速機がロックして動かなくなり、車両が走行不能となる、以下この減速機が本発明によって上記の条件を回避する作動を、それぞれの状態を示す図に基づいて説明する。
【００２２】
通常、エンジンの駆動時において、クラッチＣ３に油圧が供給されている高速段の場合（図２参照）には、電磁弁３０は供給ポート３１と出力ポート３２が連通していて、電磁弁４０は出力ポート４２とリターンポート４３が連通しているため、出力ポート３２の油圧はＰ２＝Ｐ１、出力ポート４２の油圧はＰ３＝０になっている。
【００２３】
通常のエンジン駆動時における正常な高速段では、ライン圧Ｐ１によってスプール５３及び６１を押す力はバネ５４及び６３が押す力よりも大きいため、スプール５３は左方に、スプール５１，５２は右方に位置して、ポート５０Ｂと５０Ｆが連通すると共に、スプール６２が左方に、スプール６１が右方に位置して、ポート６０Ｄと６０Ｅが連通する。従って、図２において太線で示すように、クラッチＣ３の係合に必要な油圧は電磁弁３０の供給ポート３１、出力ポート３２を通じて供給されると共に、ブレーキＢ４の油圧はフェイルセーフ弁６０のポート６０Ｅ，６０Ｄ、フェイルセーフ弁５０のポート５０Ｆ，５０Ｂを通じてタンク７０に排出される。
【００２４】
正常な低速段においてブレーキＢ４に油圧が供給されている場合（図３参照）には、電磁弁４０は供給ポート４１と出力ポート４２が連通していて、電磁弁３０は出力ポート３２とリターンポート３３が連通しているため、出力ポート４２の油圧はＰ３＝Ｐ１で、出力ポート３２の油圧はＰ２＝０になっている。そのため、フェイルセーフ弁５０のスプール５１，５２，５３はすべて左方に位置して、ポート５０Ｃと５０Ｆが連通し、フェイルセーフ弁６０のスプール６１，６２は右方に位置して、ポート６０Ｄと６０Ｅが連通する。従って、ライン圧Ｐ１は電磁弁４０の供給ポート４１、出力ポート４２、フェイルセーフ弁５０のポート５０Ｃ，５０Ｆ、フェイルセーフ弁６０のポート６０Ｄ，６０Ｅを通じてブレーキＢ４に供給されると共に、クラッチＣ３の油圧は電磁弁３０の出力ポート３２とリターンポート３３を通じてタンク７０へ排出される。
【００２５】
次に異常時として、電磁弁３０，４０の出力する油圧Ｐ２，Ｐ３が共に、摩擦要素Ｂ４，Ｃ３が係合する油圧に達しているか、あるいは油圧Ｐ２，Ｐ３が共に、摩擦要素Ｂ４，Ｃ３の係合に必要な油圧に達していない場合の、すなわち電磁弁３０又は４０（それらの制御系統を含めて）の故障時についての作動を説明する。
【００２６】
電磁弁３０又は４０の故障によって、それらの出力油圧Ｐ２，Ｐ３が共に、摩擦要素Ｂ４，Ｃ３の係合に必要な油圧に達している場合（図４参照）、フェイルセーフ弁５０のポート５０ＡにはクラッチＣ３が係合するのに必要な油圧Ｐ２が供給されていると共に、ポート５０ＣにブレーキＢ４が係合するのに必要な油圧Ｐ３が供給されており、また、ポート５０Ｅにはライン圧Ｐ１が供給されているため、スプール５１，５２には左方に押す力Ｐ１・Ｓ１と、右方に押す力Ｐ２・Ｓ３＋Ｐ３（Ｓ２−Ｓ３）が作用しているが、Ｐ２，Ｐ３共に摩擦要素が係合する油圧に達している場合には、Ｐ１・Ｓ１＜Ｐ２・Ｓ３＋Ｐ３（Ｓ２−Ｓ３）であるため、フェイルセーフ弁５０のスプール５１，５２は右方に位置すると共に、スプール５３はＦ５＜Ｐ４・Ｓ４であるため左方に位置するので、ポート５０Ｂと５０Ｆが連通する。
【００２７】
また、フェイルセーフ弁６０のポート６０ＢにはＰ２の油圧が供給されていると共に、ポート６０ＡにはＰ３の油圧が供給されているので、スプール６１には右方に少なくともＰ３・Ｓ６の力が作用していると共に、左方に向ってバネ６３によりＦ６の力で押されているが、Ｐ３・Ｓ６＞Ｆ６であるためスプール６１は右方に位置しており、ポート６０Ｄと６０Ｅが連通している。このためＢ４の油圧はフェイルセーフ弁６０，５０のポート６０Ｅ，６０Ｄ，５０Ｆ，５０Ｃを通じてタンク７０に排出されると共に、Ｃ３にはＰ２の油圧が供給されるため、摩擦要素Ｂ４，Ｃ３の二重係合を防止することができる。
【００２８】
その結果、ブレーキである摩擦要素Ｂ４が非係合、クラッチである摩擦要素Ｃ３が係合となるので、図２に示した正常な高速段の場合と同様に、リングギヤ１１と遊星ギヤ１４、さらにサンギヤ１３とキャリヤ１２がクラッチＣ３によって一体化され、入力軸２０の回転がそのまま出力軸２１にとり出される。従って車両は走行を続けることが可能となる。
【００２９】
電磁弁３０又は４０の故障によって、それらの出力油圧Ｐ２，Ｐ３が共に、摩擦要素Ｂ４，Ｃ３が係合する油圧に達していない場合（図５参照）、電磁弁３０の出力油圧Ｐ２によってフェイルセーフ弁６０のスプール６１を右方に押す力Ｐ２・Ｓ５、及び電磁弁４０の出力油圧Ｐ３によってスプール６２を右方に押す力Ｐ３・Ｓ６は、共にバネ６３がスプール６１を左方に押す力Ｆ６よりも小さいため、スプール６１，６２は共に左方に位置しており、それによってポート６０Ｃと６０Ｅが連通し、ライン圧Ｐ１が直接にポート６０Ｃ，６０Ｅを通じて摩擦要素Ｂ４に供給される。
【００３０】
その結果、ブレーキである摩擦要素Ｂ４の係合によってサンギヤ１３が固定されるので、図３に示した正常な低速段の場合と同様に、入力軸２０の回転によってリングギヤ１１が回転すると、それよりも減速された遊星ギヤ１４の公転がキャリヤ１２によって取り出されて出力軸２１が低速回転し、車両の走行が可能となる。従って、摩擦要素Ｃ３，Ｂ４共に油圧が供給されないことによる走行不能の状態が回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態としての自動変速機の変速制御装置を示すシステム構成図である。
【図２】クラッチのみに油圧が供給されている１つの正常な運転状態を示す図１のシステムの作動状態図である。
【図３】ブレーキのみに油圧が供給されている他の正常な運転状態を示す図１のシステムの作動状態図である。
【図４】２個の電磁弁が共に油圧を出力する１つのフェイル状態において、クラッチのみに油圧を供給することによってクラッチ及びブレーキの二重係合を回避して、車両の走行を保障するシステムの作動状態図である。
【図５】２個の電磁弁がいずれも油圧を出力しない他のフェイル状態において、ブレーキのみにライン圧を供給して係合させることによって車両の走行を保障するシステムの作動状態図である。
【符号の説明】
１０…遊星ギヤユニット
１１…リングギヤ
１２…キャリヤ
１３…サンギヤ
１４…遊星ギヤ
１５…固定のハウジング
２０…入力軸
２１…出力軸
３０，４０…電磁弁
３２，４２…出力ポート
５０，６０…フェイルセーフ弁
５１，５２，５３，６１，６２…スプール
５４，６３…バネ
７０…タンク
Ｂ４…ブレーキ
Ｃ３…クラッチ
Ｐ1 …ライン圧
Ｐ2 …電磁弁３０の出力する油圧
Ｐ3 …電磁弁４０の出力する油圧

Claims (2)

1. ある特定の組み合わせの摩擦要素に油圧が供給されていない場合に車両が走行不能となる自動変速機の減速機部の前記摩擦要素に供給する油圧を制御する油圧制御回路において、前記摩擦要素に供給する油圧を制御する２個の電磁弁と、前記２個の電磁弁のうちのいずれか一方が油圧を出力しないフェイル状態に陥ると共に、他方も油圧を出力しないように制御された場合、あるいは前記２個の電磁弁の双方がいずれも油圧を出力しないフェイル状態に陥った場合に、前記摩擦要素の一方へライン圧を供給するように作動する少なくとも１個のフェイルセーフ弁を、前記電磁弁の少なくとも１つの電磁弁と当該電磁弁に対応する前記摩擦要素の間に備えていることを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
2. 複数個の摩擦要素に対して、フェイル状態においてそれらの係合に必要な油圧を同時に供給して二重係合の状態となることにより、車両が走行不能となる可能性がある自動変速機の減速機部の前記摩擦要素に供給する油圧を制御する油圧回路において、前記摩擦要素の一方に所定圧以上の油圧が供給されているときには他方の摩擦要素には前記油圧を供給しないように作動するフェイルセーフ弁を設けると共に、前記フェイルセーフ弁が少なくともバネが設けられた側とバネが設けられていない側の２つに分割され、直列に並んだスプールを有していて、前記油圧を前記フェイルセーフ弁の分割された前記スプール間に導入して、前記バネが設けられている側のスプールが前記油圧力によって前記バネの付勢力が相殺され、前記バネが設けられていない側のスプールが前記油圧力によって移動し、前記他方の摩擦要素をタンクに連通させるように作動する前記フェイルセーフ弁を備えており、前記バネの荷重が前記他方の摩擦要素をタンクに連通させる方向に付勢されていることを特徴とする自動変速機の変速制御装置。

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