JP4128992B2

JP4128992B2 - 油圧アクチュエータの油圧制御装置

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Publication number: JP4128992B2
Application number: JP2004290949A
Authority: JP
Inventors: 青木　　隆; 暢博吉良
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2004-10-04
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2024-10-04
Also published as: US20050143224A1; US7036310B2; JP2005140323A

Description

本発明は、動力伝達機構に、動力伝達可能な状態と動力伝達を遮断する状態とに切換えるために組み込まれる油圧アクチュエータの油圧制御装置に関する。

従来、車両の前輪と後輪の一方をエンジン等の主駆動源で駆動される主駆動輪、他方を電動モータ等の補助駆動源で駆動される補助駆動輪とし、雪道や悪路等での発進時に補助駆動輪を駆動して発進をアシストし、また、減速時に補助駆動源たる電動モータで回生発電を行うようにした車両が知られている。この場合、補助駆動源と補助駆動輪とを連結する動力伝達機構に、動力伝達可能な状態と動力伝達を遮断する状態とに切換えるための油圧摩擦係合要素（油圧クラッチや油圧ブレーキ）等の油圧アクチュエータを組み込み、発進時や減速時等の必要時にのみ動力伝達可能な状態とし、常時は動力伝達を遮断する状態(補助駆動源と補助駆動輪との連結を断つ状態)にして、補助駆動源の逆駆動による動力損失を防止できるようにしている。

このような油圧アクチュエータの油圧制御装置として、従来、油圧ポンプからの油を、レギュレータ弁と、一方向弁と、油圧アクチュエータの作動を制御する制御弁とを介して油圧アクチュエータに供給するように構成された油圧回路を備え、この油圧回路に設けられた一方向弁と制御弁とを結ぶ給油路に、油圧アクチュエータの作動に必要な油圧を蓄圧可能なアキュムレータを接続して成るものが知られている(例えば、特許文献１参照)。このものでは、一方向弁の働きで給油路に油が封じ込められ、給油路の油圧(アキュムレータの油圧)が所定圧以上であれば、油圧ポンプを駆動しなくても油圧アクチュエータを作動できる。そこで、給油路の油圧が所定圧を下回ったときにのみ油圧ポンプを駆動して、アキュムレータへの蓄圧動作を行い、常時は油圧ポンプを停止して、ポンプ駆動によるエネルギー消費を低減できるようにしている。
特開２００３−５４２７９号公報（段落００９３〜００９５、図１１、図１２）

ところで、上記油圧ポンプを利用して動力伝達機構の潤滑を行うため、レギュレータ弁のドレン側に動力伝達機構の潤滑用の油路を接続することがある。この場合、動力伝達機構の潤滑性能の向上のためには、油圧ポンプを常時駆動して、潤滑油を常時供給することが望まれる。

ここで、油圧ポンプには、レギュレータ弁の設定圧に等しい負荷圧が作用する。そして、上記従来例では、レギュレータ弁の設定圧が、アキュムレータをフルに蓄圧可能なかなり高い油圧に設定されている。そのため、上記従来例のものにおいて、潤滑油を常時供給するには、油圧ポンプを高い負荷圧の作用下で常時駆動することが必要になり、油圧ポンプの駆動によるエネルギー消費が増大してしまい、燃費性の悪化を招く。

本発明は、以上の点に鑑み、潤滑のために油圧ポンプを常時駆動してもエネルギー消費を可及的に低減できるようにした油圧アクチュエータの油圧制御装置を提供することをその目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、動力伝達機構に、動力伝達可能な状態と動力伝達を遮断する状態とに切換えるために組み込まれる油圧アクチュエータの油圧制御装置であって、油圧ポンプからの油を、油圧を所定の設定圧に調圧するレギュレータ弁と、一方向弁と、油圧アクチュエータの作動を制御する制御弁とを介して油圧アクチュエータに供給するように構成された油圧回路を備え、この油圧回路は、一方向弁と制御弁とを結ぶ給油路に接続される、油圧アクチュエータの作動に必要な油圧を蓄圧可能なアキュムレータと、レギュレータ弁のドレン側に接続される動力伝達機構の潤滑用の油路とを備えるものにおいて、給油路の油圧を監視する油圧監視手段と、レギュレータ弁の設定圧を低圧側と高圧側に切換自在な油圧切換手段と、レギュレータ弁の設定圧が油圧監視手段で監視される給油路の油圧に応じて低圧側と高圧側とに切換えられるように油圧切換手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

以上の構成によれば、給油路の油圧が油圧アクチュエータを作動可能な圧以上である間は、レギュレータ弁の設定圧を低圧側に保持するような制御を行うことができる。この制御態様としては、給油路の油圧が第１の所定圧を下回ったときにレギュレータ弁の設定圧を高圧側に切換え、給油路の油圧が第１の所定圧より高く設定される第２の所定圧を上回る状態になったときにレギュレータ弁の設定圧を低圧側に切換えることが望ましい。これによれば、給油路の油圧が第１の所定圧を下回らない限りレギュレータ弁の設定圧は低圧側に保持され、油圧ポンプに作用する負荷圧が低くなる。従って、潤滑のために油圧ポンプを常時駆動しても、油圧ポンプの仕事量は左程大きくならず、エネルギー消費が可及的に低減される。

尚、レギュレータ弁の高圧側の設定圧は、給油路の油圧をレギュレータ弁からの給油で第２の所定圧を上回る圧に昇圧するために、第２の所定圧よりも高い圧に設定する必要がある。一方、エネルギー消費を低減するには、レギュレータ弁の低圧側の設定圧をできるだけ低くすべきである。ここで、レギュレータ弁の低圧側の設定圧は前記第１の所定圧より低くしても特に不具合はない。但し、潤滑用の油路に第２のレギュレータ弁を設けて、潤滑油の供給圧を第２のレギュレータ弁の設定圧に調圧する場合、第２のレギュレータ弁への入力圧をその設定圧以上にしないと、第２のレギュレータ弁による調圧機能が得られなくなる。そのため、レギュレータ弁の低圧側の設定圧は、第２のレギュレータ弁の設定圧以上で、且つ、第１の所定圧より低く設定することが望ましい。

また、給油路の油圧がアキュムレータの蓄圧が開始される蓄圧開始圧を下回ると、油圧アクチュエータの油圧が急激に低下するおそれがある。この場合、第１の所定圧を蓄圧開始圧以上に設定しておけば、給油路の油圧が蓄圧開始圧を下回る前に、レギュレータ弁の設定圧が高圧側に切換えられる。そのため、レギュレータ弁からの給油により給油路の油圧が昇圧され、油圧アクチュエータの油圧が急激に低下する事態が発生することを防止できる。尚、油圧アクチュエータが油圧クラッチや油圧ブレーキといった油圧摩擦係合要素で構成される場合であって、且つ、蓄圧開始圧が油圧摩擦係合要素の必要トルク伝達容量（動力伝達機構への入力トルクを伝達するのに必要なトルク伝達容量）を確保可能な油圧の下限圧よりも低く設定される場合は、油圧摩擦係合要素によるトルク伝達の確実性を担保するため、第１の所定圧をこの下限圧以上に設定することが望ましい。

ところで、油圧監視手段を、給油路の油圧が第１の所定圧を下回ったときにこれを検出し、且つ、給油路の油圧が第２の所定圧を上回ったときにこれを検出し得るように構成すれば、レギュレータ弁の設定圧を高圧側から低圧側に切換えるタイミングは、給油路の油圧が第２の所定圧を上回ったことを油圧監視手段が検出した時点に合わせて決定できる。一方、コストダウンのため、給油路の油圧が第１の所定圧を下回ったか否かだけを検出するように油圧監視手段を構成する場合(例えば、単一の油圧スイッチで油圧監視手段を構成する場合)には、レギュレータ弁の設定圧を高圧側から低圧側に切換えるタイミングを油圧監視手段で決定することはできない。この場合には、油圧監視手段により給油路の油圧が第１の所定圧を下回ったことが検出されたときに、給油路の油圧を第２の所定圧以上に昇圧させるのに必要な時間に合わせて設定される所定時間だけレギュレータ弁の設定圧を高圧側に保持し、所定時間経過したところでレギュレータ弁の設定圧を低圧側に切換える。また、油圧監視手段により給油路の油圧が第１の所定圧を下回っていることが検出されている状態で油圧ポンプを起動する場合は、給油路の油圧が第１の所定圧に昇圧され、更に、第１の所定圧に昇圧された時点から給油路の油圧を第２の所定圧以上に昇圧させるのに必要な時間に合わせて設定される所定時間経過するまでレギュレータ弁の設定圧を高圧側に保持する。

また、油圧アクチュエータが油圧クラッチや油圧ブレーキといった油圧摩擦係合要素で構成されると共に、動力伝達機構への入力トルクの大きさが変化する場合には、入力トルクが最大になったときにも油圧摩擦係合要素により確実にトルクを伝達できるようにすることが必要になる。そのため、入力トルクの最大値に対応するトルク伝達容量を確保するのに必要な油圧に合わせて第１の所定圧を比較的高く設定することが考えられる。然し、これでは、入力トルクが比較的小さい通常運転時に、給油路の油圧が入力トルクに対応するトルク伝達容量を確保するのに十分な値を保っている段階でレギュレータ弁の設定圧が高圧側に切換えられることになる。即ち、レギュレータ弁の設定圧が高圧側に切換えられる頻度が通常運転時に必要以上に高くなり、油圧ポンプの駆動によるエネルギー消費の低減を図る上で支障を来たす。

これに対し、第１の所定圧が入力トルクに応じて可変されるようにすれば、入力トルクが比較的小さい通常運転時には、第１の所定圧も比較的低く設定されることになる。従って、レギュレータ弁の設定圧が高圧側に切換えられる頻度が通常運転時に必要以上に高くなることを防止でき、油圧ポンプの駆動によるエネルギー消費の低減を図る上で有利である。

尚、レギュレータ弁の設定圧が低圧側に保持される時間、即ち、給油路の油圧が第１の所定圧以上に保持される時間をできるだけ長くするには、アキュムレータの蓄圧容量を最大限活用することが必要になる。この場合、第２の所定圧を、アキュムレータがフルに蓄圧される蓄圧完了圧以上に設定しておけば、アキュムレータにフルに蓄圧され、アキュムレータの蓄圧容量を最大限活用することができる。

図１を参照して、１は、補助駆動源たる電動モータ２により動力伝達機構３を介して駆動される車両の補助駆動輪を示している。尚、補助駆動輪１は、車両の前後一方の車輪である。図示省略したが、他方の車輪はエンジン等の主駆動源で駆動される。

動力伝達機構３は、電動モータ２からの動力を入力する減速機構４と、減速機構４から出力される動力を左右の補助駆動輪１，１に分配する差動歯車５とで構成されている。減速機構４は、電動モータ２の出力軸に固定した第１ギヤ４ａと、第１ギヤ４ａに噛合する第２ギヤ４ｂと、差動歯車５の入力ギヤ５ａに噛合する第３ギヤ４ｃとから成る減速ギヤ列で構成される。第２ギヤ４ｂと第３ギヤ４ｃとの間には、油圧アクチュエータたる油圧クラッチ６が介設されている。油圧クラッチ６を係合させると、第２ギヤ４ｂと第３ギヤ４ｃとが連結されて、動力伝達機構３を介しての動力伝達が可能になる。油圧クラッチ６を解放すると、第２ギヤ４ｂと第３ギヤ４ｃとの連結が解かれ、動力伝達機構３を介しての動力伝達が遮断される。

電動モータ２は、モータドライバ回路７を介して車載バッテリ８に接続されている。モータドライバ回路７は、コンピュータから成るコントローラ９により制御される。そして、雪道や悪路等での発進時に電動モータ２により補助駆動輪１を駆動する発進アシスト制御を行い、また、車両の減速時に電動モータ２により発電して車載バッテリ８に充電する回生制御を行う。このような発進アシスト制御や回生制御を行うときは、油圧クラッチ６を係合させて、動力伝達機構３を動力伝達可能な状態にする。常時は油圧クラッチ６を解放して、動力伝達機構３を動力伝達が遮断される状態にする。従って、補助駆動輪１により電動モータ２が逆駆動されて、電動モータ２の耐久性の低下や動力損失を生ずることが防止される。

油圧クラッチ６は、図２に示す油圧回路により制御される。油圧回路は、モータ１０ａで駆動される電動式油圧ポンプ１０から吐出される油をレギュレータ弁１１と一方向弁１２と制御弁１３とを介して油圧クラッチ６に給油するように構成されている。制御弁１３は、コントローラ９で制御される電磁三方弁で構成されている。制御弁１３のソレノイド１３ａへの通電時に、制御弁１３と一方向弁１２とを結ぶ給油路１４が油圧クラッチ６に連なるクラッチ油路１５に接続され、油圧クラッチ６に給油されて油圧クラッチ６が係合する。また、ソレノイド１３ａへの通電停止時には、給油路１４とクラッチ油路１５との接続が断たれて、クラッチ油路１５がドレンポート１３ｂに接続され、油圧クラッチ６から排油されて油圧クラッチ６が解放される。

尚、制御弁１３をスプール式の弁で構成することも可能であるが、これでは油がリークし易くなる。そこで、本実施形態では、図３に示す如く、制御弁１３をボール・ポペット式の弁で構成している。即ち、制御弁１３は、ソレノイド１３ａに固定したソレノイドボディー１３ｃに収納されるボール１３ｄとポペット１３ｅとを備えている。ソレノイドボディー１３ｃには、給油路１４とクラッチ油路１５とを連通する第１弁孔１３ｆと、クラッチ油路１５とドレンポート１３ｂとを連通する第２弁孔１３ｇとが形成されている。ボール１３ｄは、第１弁孔１３ｆを開閉する弁として機能しており、第１弁孔１３ｆを閉じる図３で左方の閉じ側にばね１３ｈで付勢されている。ポペット１３ｅは、第２弁孔１３ｇを開閉する弁として機能しており、ソレノイド１３ａへの通電時に図３で右方に押動されるプランジャ１３ｉに一体に形成されている。また、ポペット１３ｅには、両弁孔１３ｆ，１３ｇを通してボール１３ｄに当接するピン部１３ｊが突設されている。ソレノイド１３ａへの通電停止時には、ボール１３ｄがばね１３ｈの付勢力を受けて第１弁孔１３ｆを閉じると共に、ばね１３ｈの付勢力によりボール１３ｄとピン部１３ｊとを介してポペット１３ｅが図３で左方に押され、第２弁孔１３ｇが開かれる。ソレノイド１３ａへの通電時には、ポペット１３ｅが図３で右方に動いて第２弁孔１３ｇを閉じると共に、ピン部１３ｊを介してボール１３ｄが右方に押され、第１弁孔１３ｆが開かれる。そして、ソレノイド１３ａへの非通電時には、第１弁孔１３ｆがボール１３ｄにより良好にシールされ、ソレノイド１３ａへの通電時には、第２弁孔１３ｇがポペット１３ｅにより良好にシールされ、これら弁孔１３ｆ，１３ｇからの油のリークが可及的に防止される。また、ソレノイドボディー１３ｃの外周にはＯリング１３ｋが装着されており、ソレノイドボディー１３ｃの外周からの油のリークも防止される。更に、ソレノイドボディー１３ｃの給油路１４側の端部にはオイルフィルタ１３ｌが装着されている。

給油路１４にはアキュムレータ１６が接続されている。アキュムレータ１６は、給油路１４に連通する蓄圧室１６ａに収納したピストン１６ｂと、ピストン１６ｂに背圧を付与するスプリング１６ｃとを備えている。そして、給油路１４の油圧によりピストン１６ｂがスプリング１６ｃの付勢力に抗して退動し、蓄圧室１６ａに油が蓄えられる。尚、ピストン１６ｂの外周には、アキュムレータ１６からの油のリークを防止するため、図示省略したＯリングが装着されている。

アキュムレータ１６に蓄圧される油量は給油路１４の油圧によって図４に示す如く変化する。図４でＡＬはスプリング１６ｃの初期付勢力に相当する蓄圧開始圧、ＡＨはピストン１６ｂが退動ストローク端に到達してアキュムレータ１６にフルに蓄圧されたときのスプリング１６ｃの付勢力に相当する蓄圧完了圧である。給油路１４の油圧が蓄圧開始圧ＡＬから蓄圧完了圧ＡＨに上昇するまでの間、給油路１４の油圧に比例してアキュムレータ１６の蓄圧油量が増加する。蓄圧開始圧ＡＬは、油圧クラッチ６の必要トルク伝達容量(動力伝達機構３への入力トルクたる電動モータ２の出力トルクを伝達するのに必要なトルク伝達容量)を確保可能な油圧の下限圧ＣＬに近い圧に設定されている。尚、図示例では蓄圧開始圧ＡＬが下限圧ＣＬよりも低く設定されているが、蓄圧開始圧ＡＬを下限圧ＣＬより高く設定しても良い。また、電動モータ２は出力トルクが一定になるように制御される。

レギュレータ弁１１は、油圧ポンプ１０と一方向弁１２とを結ぶポンプ油路１７の油圧を所定の設定圧に調圧するように機能するものであり、ポンプ油路１７とドレンポート１１ｂとを連通、遮断するスプール１１ａを備えている。スプール１１ａは、ポンプ油路１７をドレンポート１１ｂから遮断する図面で左方の非ドレン側にばね１１ｃで付勢されると共に、左端の油室１１ｄに入力するポンプ油路１７の油圧でポンプ油路１７をドレンポート１１ｂに連通する右方のドレン側に押圧される。

レギュレータ弁１１には、更に、スプール１１ａを非ドレン側に押圧する右端の油室１１ｅが設けられている。そして、この油室１１ｅに連なるパイロット油路１８を油圧切換手段たる切換弁１９を介して給油路１４に接続可能としている。切換弁１９は、コントローラ９で制御される電磁三方弁で構成されている。切換弁１９のソレノイド１９ａへの通電時に、給油路１４がパイロット油路１８に接続されて、油室１１ｅに給油路１４の油圧が入力される。また、ソレノイド１９ａへの通電停止時には、給油路１４とパイロット油路１９との接続が断たれると共に、パイロット油路１９がドレンポート１９ｂに接続され、油室１１ｅが大気開放される。ここで、ポンプ油路１７および給油路１４の油圧をＰ、ばね１１ｃの付勢力をＦ、油室１１ｄに面するスプール１１ａの受圧面積をｓ１、油室１１ｅに面するスプール１１ａの受圧面積をｓ２(但し、ｓ２＜ｓ１)とすると、油室１１ｅを大気開放した状態では、Ｐ×ｓ１＝Ｆの式が成立し、油室１１ｅに給油路１４の油圧を入力した状態では、Ｐ×ｓ１＝Ｆ＋Ｐ×ｓ２の式が成立する。従って、レギュレータ弁１１の設定圧は、油室１１ｅを大気開放した状態では、比較的低圧の設定圧ＰＬ(＝Ｆ／ｓ１)になり、油室１１ｅに給油路１４の油圧を入力した状態では、比較的高圧の設定圧ＰＨ(＝Ｆ／(ｓ１−ｓ２))になる。尚、切換弁１９は、上記した制御弁１３と同様にボール・ポペット式の弁で構成され、切換弁１９からの油のリークを可及的に防止できるようにしている。

レギュレータ弁１１のドレンポート１１ｂには、動力伝達機構３に設けられる差動歯車５や各ギヤ４ａ，４ｂ，４ｃの軸受け部等の潤滑箇所に潤滑油を供給する潤滑用の油路２０が接続されている。潤滑用油路２０には、潤滑油の供給圧を調圧する第２のレギュレータ弁２１が設けられている。このレギュレータ弁２１は、潤滑用油路２０をドレンポート２１ｂに連通、遮断するスプール２１ａを備えている。スプール２１ａは、潤滑用油路２０をドレンポート２１ｂから遮断する図面で左方の非ドレン側にばね２１ｃで付勢されると共に、左端の油室２１ｄに入力する潤滑用油路２０の油圧で潤滑用油路２０をドレンポート２１ｂに連通する右方のドレン側に押圧される。そして、第２のレギュレータ弁２１の設定圧ＬＵＢは、ばね２１ｃの付勢力をＦ、油室２１ｄに面するスプール２１ａの受圧面積をｓとして、ＬＵＢ＝Ｆ／ｓになる。尚、この設定圧ＬＵＢは、図４に示すように、上記蓄圧開始圧ＡＬよりも低い圧に設定される。また、潤滑用油路２０から電動モータ２の冷却用油路２２を分岐し、冷却用油路２２にオイルクーラ２３を介設して、電動モータ２を冷却用油路２２を介して供給する油により冷却できるようにしている。

ここで、動力伝達機構３の差動歯車５と第３ギヤ４ｃは走行中常に回転しており、これら差動歯車５と第３ギヤ４ｃの軸受け部を常時潤滑できるように、油圧ポンプ１０を常時駆動することが必要になる。この場合、油圧ポンプ１０の駆動による消費エネルギーの低減を図るには、レギュレータ弁１１の設定圧を低くして、油圧ポンプ１０の仕事量を低減することが必要になる。ところで、一方向弁１２によりレギュレータ弁１２側への油の流れが阻止されるため、アキュムレータ１６にある程度蓄圧されていれば、レギュレータ弁１１の設定圧を低圧側に切換えても、アキュムレータ１６に蓄圧された油圧によって油圧クラッチ６を係合できる。但し、油圧クラッチ６を解放する際は、油圧クラッチ６の油が制御弁１３のドレンポート１３ｂから排油される。そのため、油圧クラッチ６の係合と解放の繰返しで給油路１４の油が消費され、その分アキュムレータ１６から油が押し出されて、アキュムレータ１６の蓄圧油量が次第に減少し、これに伴い給油路１４の油圧が低下する。そして、給油路１４の油圧が上記下限圧ＣＬよりも低下したときは、動力伝達機構３への入力トルクに対し油圧クラッチ６のトルク伝達容量が不足して、油圧クラッチ６の滑りを生じ、トルクを十分に伝達できなくなる。そのため、レギュレータ弁１１の設定圧を高圧側に切換えて、レギュレータ弁１１からの給油により給油路１４の油圧を昇圧させることが必要になる。

そこで、本実施形態では、給油路１４の油圧に関する判定値として、図４に示す如く、上記下限圧ＣＬよりも若干高く設定される第１の所定圧Ｐ１と、上記蓄圧完了圧ＡＨよりも若干高く設定される第２の所定圧Ｐ２とを定めている。そして、給油路１４の油圧が第１の所定圧Ｐ１を下回ったときに、切換弁１９によりレギュレータ弁１１の油室１１ｅに給油路１４の油圧を入力して、レギュレータ弁１１の設定圧を高圧側の圧ＰＨとする高圧モードに切換え、給油路１４の油圧が第２の所定圧Ｐ２を上回る状態になったときに、切換弁１９によりレギュレータ弁１１の油室１１ｅを大気開放して、レギュレータ弁１１の設定圧を低圧側の圧ＰＬとする低圧モードに切換えるようにしている。尚、給油路１４の油圧が蓄圧開始圧ＡＬ以下になると、油圧クラッチ６の油圧が急激に低下するおそれがある。そのため、蓄圧開始圧ＡＬを下限圧ＣＬより高く設定する場合には、第１の所定圧Ｐ１を蓄圧開始圧ＡＬより若干高く設定する。

ここで、レギュレータ弁１１からの給油で給油路１４の油圧を第２の所定圧Ｐ２まで昇圧させるには、レギュレータ弁１１の高圧側の設定圧ＰＨを第２の所定圧Ｐ２以上にする必要がある。一方、低圧側の設定圧ＰＬは、第１の所定圧Ｐ１より低圧にしても特に問題はない。但し、第２のレギュレータ弁２１の調圧機能を担保するには、レギュレータ弁１１の低圧側の設定圧ＰＬを第２のレギュレータ弁２１の設定圧ＬＵＢ以上にする必要がある。そこで、油圧ポンプ１０の負荷をできるだけ低減できるように、低圧側の設定圧ＰＬは、油圧のばらつきを考慮して、第２のレギュレータ弁２１の設定圧ＬＵＢより若干高くなるように設定される。

以下、制御手段たるコントローラ９による高圧モードと低圧モードの切換制御について図５を参照して詳述する。尚、コントローラ９には、給油路１４に設けた油圧監視手段たる油圧スイッチ２４からの信号が入力される。油圧スイッチ２４は、給油路１４の油圧が第１の所定圧Ｐ１以上のときオンし、給油路１４の油圧が第１の所定圧Ｐ１を下回ったときにオフする。

コントローラ９は、先ず、Ｓ１のステップで車両の始動時か否かを判別し、始動時であれば、Ｓ２のステップで油圧スイッチ２４がオフしているか否かを判別する。始動時には、それまでに給油路１４の油が油圧クラッチ６や各弁から不可避的にリークして、給油路１４の油圧はほぼ零になっている。従って、給油路１４の油圧が第１の所定圧Ｐ１を下回っている状態、即ち、油圧スイッチ２４がオフしている状態で油圧ポンプ１０が起動されることになる。そのため、Ｓ２のステップからＳ９のステップに進んで高圧モードに切換える。これにより、図６に示すように、給油路１４の油圧がレギュレータ弁１１からの給油で昇圧される。そして、給油路１４の油圧が第１の所定圧Ｐ１に上昇して油圧スイッチ２４がオンすると、Ｓ３のステップに進み、油圧スイッチ２４がオンしてから所定時間ｔが経過したか否かを判別する。所定時間ｔが経過するまでは、Ｓ９のステップに進んで高圧モードに保持し、所定時間ｔが経過したところでＳ１０のステップに進んで低圧モードに切換える。

始動後はＳ４のステップに進み、フラグＦＧが「１」にセットされているか否かを判別する。フラグＦＧは当初「０」にリセットされており、そのため、Ｓ５のステップに進んで油圧スイッチ２４がオフしているか否かを判別する。そして、油圧スイッチ２４がオンしていれば、Ｓ１０のステップに進んで低圧モードに保持する。一方、給油路１４の油圧が低下して第１の所定圧Ｐ１を下回り、油圧スイッチ２４がオフしたときは、Ｓ６のステップに進み、油圧スイッチ２４がオフしてから所定時間ｔが経過したか否かを判別する。所定時間ｔが経過するまでは、Ｓ７のステップでフラグＦＧを「１」にセットした後、Ｓ９のステップに進んで高圧モードに切換える。次回からは、Ｓ４のステップからＳ６のステップに直接進む。従って、高圧モード下での給油路１４への給油で給油路１４の油圧が第１の所定圧Ｐ１以上になって油圧スイッチ２４がオンしても、高圧モードに保持される。所定時間ｔが経過すると、Ｓ８のステップでフラグＦＧを「０」にリセットした後、Ｓ１０のステップに進んで低圧モードに切換える。そして、油圧スイッチ２４が再びオフされるまで低圧モードに保持される。

Ｓ３およびＳ６のステップでの判別基準となる上記所定時間ｔは、給油路１４の油圧を第１の所定圧Ｐ１から第２の所定圧Ｐ２に昇圧させるのに必要な時間に合わせて設定されている。従って、所定時間ｔの間の高圧モード下での給油により給油路１４の油圧は図６に示す如く第２の所定圧Ｐ２に昇圧される。尚、油圧監視手段として、上記油圧スイッチ２４に加えて、給油路１４の油圧が第２の所定圧Ｐ２以上になったときにオンする第２の油圧スイッチを設け、Ｓ３，Ｓ６のステップで第２の油圧スイッチがオンされていると判別されたときに、Ｓ１０のステップに進んで低圧モードに切換えるようにしても良い。また、後述する第３実施形態のように、油圧監視手段として給油路１４の油圧に比例した出力を発生する油圧センサ２４´を設け、油圧センサ２４´の出力に基づいて給油路１４の油圧が第１の所定圧Ｐ１を下回ったか否か及び第２の所定圧Ｐ２を上回ったか否かを判別するようにしても良い。

ここで、第２の所定圧Ｐ２は、上記の如く蓄圧完了圧ＡＨ以上に設定されているため、アキュムレータ１６がレギュレータ弁１１からの給油でフルに蓄圧される。その結果、給油路１４の油圧が第１の所定圧Ｐ１を下回る値に低下するまでの時間、即ち、レギュレータ弁１１の設定圧が低圧側の圧ＰＬに保持される時間を長く確保できる。従って、その間、潤滑のために油圧ポンプ１０を駆動しても、消費エネルギーは小さく抑えられる。

尚、上記第１実施形態では、レギュレータ弁１１のスプール１１ａが、油室１１ｅに面する受圧面積が油室１１ｄに面する受圧面積よりも小さくなるように段付き形状に形成されている。そのため、加工が面倒になる。かかる不具合を解消するため、スプール１１ａを、図７に示す第２実施形態の如く、段差部を有しない形状に形成し、油室１１ｅに面する受圧面積と油室１１ｄに面する受圧面積とを等しくしても良い。この場合には、パイロット油路１８に減圧手段、例えば、リリーフ弁２５を接続する。そして、切換弁１９によりパイロット油路１８に給油路１４を接続したときに油室１１ｅに入力される油圧の上限圧をリリーフ弁２５のリリーフ設定圧Ｐｒに制限する。これにより、レギュレータ弁１１の高圧側の設定圧ＰＨは、ばね１１ｃの付勢力をＦ、各油室１１ｄ，１１ｅに面する受圧面積をｓとして、ＰＨ＝Ｐｒ＋Ｆ／ｓになる。尚、低圧側の設定圧ＰＬはＦ／ｓになる。

ところで、上記実施形態では、電動モータ２をその出力トルクが一定になるように制御しているため、動力伝達機構３への入力トルクが一定になる。その結果、油圧クラッチ６の必要トルク伝達容量を確保するのに必要な油圧の下限圧ＣＬも一定になる。従って、第１の所定圧Ｐ１を一義的に設定しても、何ら問題はない。これに対し、電動モータ２をその出力トルクが走行状況に応じて変化するように制御し、悪路登坂時や牽引登坂時等の高負荷走行時に電動モータ２の出力トルク（動力伝達機構３への入力トルク）を大きくする場合には、第１の所定圧Ｐ１を一義的に設定すると、以下の問題を生ずる。

即ち、この場合には、電動モータ２の最大出力トルクに対応する油圧クラッチ６のトルク伝達容量を確保するのに必要な油圧の下限圧以上に第１の所定圧Ｐ１を設定することが必要になる。ここで、油圧クラッチ６の摩擦板を大きくしたり、摩擦板の枚数を多くし、低油圧で大きなトルク伝達容量を確保できるようにすれば、第１の所定圧Ｐ１を比較的低く設定することが可能になる。然し、これでは油圧クラッチ６が大型化する。油圧クラッチ６の大型化を避けるには、第１の所定圧Ｐ１をかなり高く設定せざるを得なくなる。そのため、電動モータ２の出力トルク（以下、モータトルクという）が比較的小さい通常走行時に、給油路１４の油圧がモータトルクに対応するトルク伝達容量を確保するのに十分な値を保っている段階で高圧モードに切換えられることになる。その結果、高圧モードに切換えられる頻度が通常走行時に必要以上に高くなり、油圧ポンプ１０の駆動によるエネルギー消費の低減を図る上で支障を来たす。

一方、第１の所定圧Ｐ１がモータトルクの大きさに応じて可変されるようにすれば、上記不具合を解消できる。以下、このようにした第３実施形態について説明する。第３実施形態では、第１の所定圧Ｐ１として、図８に示す如く、モータトルクの最大値ＴＭｍａｘに対応するトルク伝達容量を確保するのに必要な油圧の下限圧ＣＬＨより若干高く設定される高圧値Ｐ１Ｈと、モータトルクの所定の基準値ＴＭＢ（但し、ＴＭＢ＜ＴＭｍａｘ）に対応するトルク伝達容量を確保するのに必要な油圧の下限圧ＣＬＬより若干高く設定される低圧値Ｐ１Ｌとの２つの値を持ち、第１の所定圧Ｐ１をモータトルクに応じて高圧値Ｐ１Ｈと低圧値Ｐ１Ｌとに切換えている。また、油圧監視手段として給油路１４の油圧に比例した出力を発生する油圧センサ２４´（図２、図７参照）を用いている。

第３実施形態におけるコントローラ９による高圧モードと低圧モードの切換制御について図９を参照して説明する。先ず、Ｓ１０１のステップでモータトルクＴＭが基準値ＴＭＢ以上であるか否かを判別する。尚、モータトルクＴＭはコントローラ９からの指令に基づいて変化するため、モータトルクＴＭの検出手段は不要である。ＴＭ≧ＴＭＢであれば、Ｓ１０２のステップに進んで第１の所定圧Ｐ１を高圧値Ｐ１Ｈに切換え、ＴＭ＜ＴＭＢであれば、Ｓ１０３のステップに進んで第１の所定圧Ｐ１を低圧値Ｐ１Ｌに切換える。

次に、Ｓ１０４のステップに進んでフラグＦＧが「１」にセットされているか否かを判別する。ＦＧ＝０であれば、Ｓ１０５のステップに進み、油圧センサ２４´の検出油圧（給油路１４の油圧）Ｐが第１の所定圧Ｐ１以上であるか否かを判別する。Ｐ＜Ｐ１であれば、Ｓ１０６のステップに進み、油圧センサ２４´の検出油圧Ｐが第２の所定圧Ｐ２以上であるか否かを判別する。そして、Ｐ＜Ｐ２であれば、Ｓ１０７のステップでフラグＦＧを「１」にセットした後、Ｓ１０９のステップに進んで高圧モードに切換える。次回からは、Ｓ１０４のステップからＳ１０６のステップに直接進む。従って、高圧モード下での給油路１４への給油で給油路１４の油圧Ｐが第１の所定圧Ｐ１以上になっても、高圧モードに保持される。Ｐ≧Ｐ２になれば、Ｓ１０８のステップでフラグＦＧを「０」にリセットした後、Ｓ１１０のステップに進んで低圧モードに切換える。その後は、油圧センサ２４´の検出油圧Ｐが第１の所定圧Ｐ１を下回るまで低圧モードに保持される。

図１０は、図９に示す切換制御を行ったときのモータトルクＴＭの変化に対する給油路１４の油圧の変化とレギュレータ弁１１の設定圧の制御モードの変化とを示している。図９に示す切換制御によれば、モータトルクＴＭが基準値ＴＭＢ以上になる高負荷走行時には、第１の所定圧Ｐ１が高圧値Ｐ１Ｈに切換えられるため、油圧クラッチ６により確実に高トルクを伝達できる。但し、高負荷走行時には、高圧モードに切換えられる頻度が高くなる。一方、モータトルクＴＭが基準値ＴＭＢを下回る通常走行時には、第１の所定圧Ｐ１が低圧値Ｐ１Ｌに切換えられるため、高圧モードに切換えられる頻度は低くなる。従って、高負荷走行時の油圧クラッチ６によるトルク伝達の確実性を確保しつつ油圧ポンプ１０の駆動による消費エネルギーを可及的に低減できる。

尚、第３実施形態では、第１の所定値Ｐ１をモータトルクＴＭに応じて２段階に切換えるようにしたが、第１の所定値Ｐ１をモータトルクＴＭに応じて３段階以上に切換え、または連続的に変化させることも可能である。

以上、油圧クラッチ６の油圧制御装置に本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、動力伝達機構を遊星ギヤ機構で構成し、遊星ギヤ機構を動力伝達可能な状態と遮断する状態とに油圧ブレーキにより切換自在とする場合、この油圧ブレーキの油圧制御装置として同様に本発明を適用できる。また、図１に示されている減速機構４の第２ギヤ４ｂと第３ギヤ４ｃとを油圧シリンダで切換動作されるサーボ式シンクロメッシュ機構で連結、解除自在とする場合にも、この油圧シリンダの油圧制御装置として同様に本発明を適用できる。但し、シンクロメッシュ機構では、油圧クラッチ６や油圧ブレーキといった油圧摩擦係合要素と異なり、油圧シリンダへの供給油圧に応じてトルク伝達容量が変化することはない。そのため、給油路１４の油圧は油圧シリンダによるシンクロメッシュ機構の切換動作に必要な油圧の下限圧より若干高く保たれれば良く、上記した第３実施形態の油圧切換制御は不要である。また、本発明は、車両の補助駆動輪用の動力伝達機構以外の動力伝達機構に設ける油圧アクチュエータの油圧制御装置にも適用できる。

本発明の制御対象となる油圧アクチュエータを具備する動力伝達機構の一例を示すスケルトン図。本発明の第１実施形態の油圧アクチュエータ用油圧回路を示す図。図２の油圧回路に設けられた制御弁の具体的構造を示す断面図。給油路の油圧とアキュムレータの蓄圧油量との関係及び図５の油圧切換制御で用いる各種油圧値を示すグラフ。本発明の第１実施形態の油圧切換制御のプログラムを示すフロー図。図５の油圧切換制御を行ったときの給油路の油圧とレギュレータ弁の設定圧の制御モードとの関係を示すタイムチャート。本発明の第２実施形態の油圧アクチュエータ用油圧回路を示す図。給油路の油圧とアキュムレータの蓄圧油量との関係及び図９の油圧切換制御で用いる各種油圧値を示すグラフ。本発明の第３実施形態の油圧切換制御のプログラムを示すフロー図。図９の油圧切換制御を行ったときのモータトルクと給油路の油圧とレギュレータ弁の設定圧の制御モードとの関係を示すタイムチャート。

符号の説明

３…動力伝達機構、６…油圧クラッチ(油圧アクチュエータ)、９…コントローラ（制御手段）、１０…油圧ポンプ、１１…レギュレータ弁、１２…一方向弁、１３…制御弁、１４…給油路、１６…アキュムレータ、１９…切換弁(油圧切換手段)、２０…潤滑用油路、２１…第２のレギュレータ弁、２４…油圧スイッチ(油圧監視手段)、２４´…油圧センサ（油圧監視手段）、ＰＬ…レギュレータ弁の低圧側設定圧、ＰＨ…レギュレータ弁の高圧側設定圧、Ｐ１…第１の所定圧、Ｐ２…第２の所定圧、ＬＵＢ…第２のレギュレータ弁、ＡＬ…蓄圧開始圧、ＡＨ…蓄圧完了圧、ＣＬ…油圧アクチュエータの必要伝達容量を確保可能な油圧の下限圧、Ｐ１Ｈ…第１の所定圧の高圧値、Ｐ１Ｌ…第１の所定圧の低圧値。

Claims

動力伝達機構に、動力伝達可能な状態と動力伝達を遮断する状態とに切換えるために組み込まれる油圧アクチュエータの油圧制御装置であって、
油圧ポンプからの油を、油圧を所定の設定圧に調圧するレギュレータ弁と、一方向弁と、油圧アクチュエータの作動を制御する制御弁とを介して油圧アクチュエータに供給するように構成された油圧回路を備え、この油圧回路は、一方向弁と制御弁とを結ぶ給油路に接続される、油圧アクチュエータの作動に必要な油圧を蓄圧可能なアキュムレータと、レギュレータ弁のドレン側に接続される動力伝達機構の潤滑用の油路とを備えるものにおいて、
給油路の油圧を監視する油圧監視手段と、
レギュレータ弁の設定圧を低圧側と高圧側に切換自在な油圧切換手段と、
レギュレータ弁の設定圧が油圧監視手段で監視される給油路の油圧に応じて低圧側と高圧側とに切換えられるように油圧切換手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする油圧アクチュエータの油圧制御装置。
前記制御手段は、前記給油路の油圧が第１の所定圧を下回ったときに前記レギュレータ弁の設定圧を高圧側に切換え、給油路の油圧が第１の所定圧より高く設定される第２の所定圧を上回る状態になったときにレギュレータ弁の設定圧を低圧側に切換えるように構成されることを特徴とする請求項１記載の油圧アクチュエータの油圧制御装置。
前記レギュレータ弁の前記低圧側の設定圧は、前記潤滑用の油路に設ける第２のレギュレータ弁の設定圧以上で、且つ、前記第１の所定圧より低く設定されることを特徴とする請求項２記載の油圧制御装置。
前記第１の所定圧は、前記アキュムレータの蓄圧が開始される蓄圧開始圧以上に設定されることを特徴とする請求項２または３記載の油圧アクチュエータの油圧制御装置。
前記油圧アクチュエータが油圧摩擦係合要素で構成されると共に、前記蓄圧開始圧が油圧摩擦係合要素の必要トルク伝達容量を確保可能な油圧の下限圧よりも低く設定される場合は、前記第１の所定圧がこの下限圧以上に設定されることを特徴とする請求項４記載の油圧アクチュエータの油圧制御装置。
前記制御手段は、前記油圧監視手段により前記給油路の油圧が前記第１の所定圧を下回ったことが検出されたときに、給油路の油圧を前記第２の所定圧以上に昇圧させるのに必要な時間に合わせて設定される所定時間だけ前記レギュレータ弁の設定圧を高圧側に保持するように構成されることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の油圧アクチュエータの油圧制御装置。
前記制御手段は、前記油圧監視手段により前記給油路の油圧が前記第１の所定圧を下回っていることが検出されている状態で前記油圧ポンプを起動する場合は、給油路の油圧が第１の所定圧に昇圧され、更に、第１の所定圧に昇圧された時点から給油路の油圧を前記第２の所定圧以上に昇圧させるのに必要な時間に合わせて設定される所定時間経過するまで前記レギュレータ弁の設定圧を高圧側に保持するように構成されることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の油圧アクチュエータの油圧制御装置。
前記油圧アクチュエータが油圧摩擦係合要素で構成されると共に、前記動力伝達機構への入力トルクの大きさが変化する場合は、前記第１の所定圧が入力トルクの大きさに応じて可変されることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の油圧アクチュエータの油圧制御装置。
前記第２の所定圧は、前記アキュムレータがフルに蓄圧される蓄圧完了圧以上に設定されることを特徴とする請求項２〜８の何れか１項に記載の油圧アクチュエータの油圧制御装置。