JP4207547B2

JP4207547B2 - 自動変速機の油圧サーボ機構

Info

Publication number: JP4207547B2
Application number: JP2002344338A
Authority: JP
Inventors: 清春高木; 繁雄高橋
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: JP2004176822A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁等の調圧弁によって油圧源からの油圧を調整し、この調整された油圧に応じてピストンに押圧力を発生させることで摩擦係合要素の係合状態を制御する自動変速機の油圧サーボ機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
供給される油圧に応じてピストンを作動させることでクラッチの係合力を制御する自動変速機の変速制御において、リニアソレノイドバルブを介して油圧源からピストンに供給される油圧を直接制御し、スムースかつ高レスポンスな変速フィーリングを達成する技術（クラッチツウクラッチ制御）がある。クラッチツウクラッチ制御では、変速の時間遅れを回避するために係合側のクラッチが係合を開始する直前、つまりピストンが摩擦係合要素に当接する直前までは、油圧室内に急速に油圧を充填させる、いわゆるプリチャージ制御を行っている。そしてプリチャージ制御後に急激にピストンが摩擦係合要素を係合してピストンのストローク終了時にサージ圧が発生するのを防止するため、リターンスプリングの付勢力に相当する比較的低い油圧（待機油圧）を一定時間保持する待機制御が行われている。その後、解放側のクラッチの解放状態に応じて係合側のクラッチの係合力を徐々に変化させながら、クラッチの係合力を精度良く制御している。
【０００３】
ここで、プリチャージ制御後における待機油圧は、自動変速機やエンジンなどの個体バラツキや経時変化、環境変化などによりバラツキが発生する。そのため、実験的に得られたデータから状況に応じた油圧を算出する方法や、油圧センサを用いた方法など、最適な待機油圧を検出ための様々な方法が行われている。
【０００４】
しかしながら、最適な待機油圧を得ることができたとしても、電磁弁への指示電流のバラツキ、油圧のバラツキ、更には使用環境の違いなどによって、指示された油圧に対して実際に出力される油圧がずれてしまう。一般的なリターンスプリング特性として、低温時の摩擦係合要素のひきずりを防ぐために取付荷重を高くし、ピストンが摩擦係合要素に当接した時点（最大ストローク時）での荷重のバラツキを少なくするためにバネ定数を小さくしている。そのため、リターンスプリングの取付時と最大ストローク時との油圧の差は小さくなり、上記のように実際の油圧が指示した油圧とずれた場合、ピストンは所定ストローク位置に対して係合側或いは解放側に大きくずれてしまう、という問題があった。
【０００５】
そこで、ピストンの全ストローク域でピストンに当接するスプリングと、予圧縮荷重が与えられてピストンが所定量係合方向にストロークしたクラッチ係合寸前の位置でピストンに当接するスプリングとを有することにより、ピストンを係合寸前の位置までストロークさせる供給油圧と、該位置から更にクラッチ係合方向にストロークさせる供給油圧との間に段差を与えることで、若干の油圧のずれが発生しても所定のストローク位置に待機できるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１１３４６５号公報（第２頁、第図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術は自動変速機のニュートラル制御時にピストンを待機位置に待機させるための技術であって、実際の油圧が指示した油圧とずれた場合には有効である。しかしながら、製品毎のばらつきや摩擦係合要素の摩耗などにより、実際にピストンが摩擦係合要素に当接する直前のストローク位置が、設定されたストローク位置からずれることがある。
【０００８】
このように予め設定されたストローク位置に対して実際のストローク位置がずれる場合、上記した従来技術では、油圧の段差によってピストンが待機している位置が摩擦係合要素と当接する直前のストローク位置からずれてしまう。例えばストローク位置が解放側にずれた場合には、油圧の段差が摩擦係合要素の係合側となりピストンが摩擦係合要素を押圧してしまい、クラッチツウクラッチ制御時に変速ショックが生じる要因となる。また、ストローク位置が係合側にずれた場合には、油圧の段差が摩擦係合要素の解放側となりピストンと摩擦係合要素との間隔が長くなってしまい、クラッチツウクラッチ制御時にエンジンの空吹きが生じてしまう、という問題がある。
【０００９】
そこで本発明は、製品毎、使用環境等による指示（設定）油圧と実際の油圧とのずれ、及び設定されたピストン待機位置に対する実際のピストン待機位置のずれが生じた場合であっても、ピストンをできる限り実際の待機位置近傍にストロークさせて、クラッチツウクラッチ制御時における変速フィーリングの劣化を抑えることが可能な自動変速機の油圧サーボ機構を提供することを技術的課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、摩擦係合要素と、調整された油圧源からの油圧を導入する油圧室と、該油圧室内に導入された油圧に応じて摩擦係合要素を係合するピストンと、該ピストンとリテーナとの間に配設され、前記ピストンを係合方向と反対方向に付勢するリターンスプリングと、を備える自動変速機の油圧サーボ機構であって、前記油圧室内に油圧が充填された後に前記ピストンが係合側にストロークを開始してから所定ストローク位置に達するまでは、供給油圧に対するストローク量が第１の勾配に基づいて変化し、前記ピストンが前記所定ストローク位置に達した時点から前記ピストンが前記摩擦係合要素に当接するまでは、供給油圧に対するストローク量が前記第１の勾配よりも小さい第２の勾配に基づいて連続的に変化するようにした。
【００１１】
プリチャージ制御等によって油圧室内に油圧が供給されると油圧室内に油圧が充填され、その後、油圧室内の油圧がリターンスプリングの付勢力よりも大きくなると、供給される油圧の大きさに応じてピストンが係合方向にストロークする。請求項１では、ピストンのストローク位置が所定ストローク位置に達してからは、供給油圧に対するピストンのストローク量が第２の勾配に基づいて連続的に変化する。
【００１２】
ここで、第２の勾配は、第１の勾配に比べて供給油圧に対するピストンのストローク量が小さいので、供給油圧が同じだけ増大した場合には、第１の勾配に基づくストローク量よりも第２の勾配に基づくストローク量が小さくなる。言い換えれば、同じ量だけピストンをストロークさせるのに要する油圧の増加は、第１の勾配よりも第２の勾配のほうが大きくなる。したがって、ピストンのストロークが第１ストロークに達するまでは供給油圧に対してピストンが素早くストロークし、ピストンが所定ストローク位置に達してからは供給油圧に対してピストンはゆっくりとストロークする。
【００１３】
これによると、プリチャージ制御後にピストンを摩擦係合要素に当接する直前の位置に待機させる待機制御を行うにあたり、実際の油圧が指示した油圧とずれるような場合であっても、油圧のずれに対するピストンのストローク位置のずれ量を抑えることができる。また、第１の勾配から第２の勾配への移行に際して、油圧の段差が生じないように供給油圧に対するピストンのストローク位置が連続的に変化するので、製品毎のバラツキ等により設定されたピストンの待機位置が実際の待機位置からずれるような状況が生じたとしても、ストロークのずれに追従した油圧特性を得ることができる。
【００１４】
以上より、請求項１の発明によると、指示（設定）油圧に対する実際の油圧や、予め設定されたピストンの待機位置に対する実際のピストンの待機位置にずれが生じたとしても、これらのずれに対する変速遅れや変速ショックを可及的に抑えることが可能となり、変速フィーリングが向上する。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１において、前記第２の勾配が直線あるいは複数の直線の連続的な組合せからなるようにしたことである。これによると、第２の勾配を適宜設定することで、ピストンの待機位置近傍での供給油圧に対するピストンのストローク量を適切な値とすることが可能になる。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１或いは請求項２において、前記第１の勾配及び前記第２の勾配を、前記リターンスプリングの付勢力に基づいて設定したことである。
【００１７】
請求項４の発明は、リターンスプリングの構成を具体的に説明したものであり、請求項３において、前記リターンスプリングを、前記ピストンの全ストローク領域で前記ピストン及び前記リテーナに当接する第１スプリングと、前記ピストンが所定ストローク位置に達した時点から前記ピストン及び前記リテーナに当接する第２スプリングとから構成する。これによると、供給油圧に対するストローク量は、第１スプリングのみが撓む領域では第１の勾配に基づいて変化し、第１スプリングと第２スプリングとが撓む領域では第２の勾配に基づいて変化する。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項４を更に具体的に説明したものであり、前記第１スプリング及び前記第２スプリングをコイルスプリングから構成したことである。特に、請求項６に示すように、前記第１スプリングと前記第２スプリングは同一のスプリングであり、前記リテーナには第１スプリングを支持する第１凹部及び前記第２スプリングを支持する第２凹部が形成され、第１凹部に対して第２凹部の軸方向深さが深く構成すると、第１スプリングと第２スプリングとを同一のスプリングで構成することができるので、油圧サーボ機構の組付けが容易になる。
【００１９】
請求項７の発明も、請求項５を具体的に説明したものであり、前記第１スプリングの内周に、前記第１スプリングよりも軸方向長さが短い前記第２スプリングが配設したことである。これによると、リテーナのスプリングを支持する箇所に請求項６に示すような特別な加工を行う必要がないので、好適である。
【００２０】
請求項８の発明は、請求項４を具体的に説明したものであり、前記第１スプリングがコイルスプリングであり、前記第２スプリングが板バネであるようにしたことである。このように異なる種類のリターンスプリングを用いることで、供給油圧に対するピストンのストローク量を任意に設定しやすくなり、好適である。
【００２１】
請求項９の発明は、請求項３において、前記リターンスプリングは、円筒部と該円筒部から連続して徐々に外径が小さくなる円錐部とを一体的に備えるコイルスプリングからなり、前記円筒部の最大撓み量が前記第１ストロークとなるように構成したことである。
【００２２】
請求項９によると、ピストンがストロークを開始してから所定ストローク位置に達するまでの間は円筒部のみが撓むことで第１の勾配に基づいてピストンがストロークし、所定ストローク位置に達した時点で円筒部はそれ以上の撓みが規制される。そして、所定ストローク位置に達してからは円錐部が撓むことで第２の勾配に基づいてピストンがストロークする。このように、単一のリターンスプリングの撓み状態に応じて供給油圧に対するピストンのストローク量を変化させることが可能になり、好適である。
【００２３】
請求項１０の発明は、請求項３において、前記リターンスプリングは、第１巻線部と該第１巻線部から連続するとともに前記第１巻線部よりも巻線ピッチが大きい第２巻線部とを一体的に備えるコイルスプリングからなり、前記第１巻線部の最大撓み量が前記第１ストロークとなるように構成したことである。
【００２４】
請求項１０によると、ピストンがストロークを開始してから所定ストローク位置に達するまでの間は第１巻線部が撓むことで第１の勾配に基づいてピストンがストロークし、所定ストローク位置に達した時点で第１巻線部はそれ以上の撓みが規制される。そして、所定ストローク位置に達してからは第２巻線部のみが撓むことで第２の勾配に基づいてピストンがストロークする。このように、単一のリターンスプリングの撓み状態に応じて供給油圧に対するピストンのストローク量を変化させることが可能になり、好適である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本実施形態における油圧サーボ機構を含む自動変速機１の全体構成を示す概略図である。同図に示されるように、本実施形態の自動変速機１は、変速機本体２と、制御部を構成する油圧制御部３及び電子制御部４とを備えている。
【００２６】
上記変速機本体２は、エンジンの出力軸（図示省略）に連結されており、エンジンの動力を車輪へと伝達する。すなわち、この変速機本体２は、エンジンの出力軸に連結されたトルクコンバータ１０と、同トルクコンバータ１０のタービン１０ａに連結された入力軸１１と、図示しない差動装置を介して車輪に連結された出力軸１２と、入力軸１１に連結された第１列のシングルピニオンプラネタリギヤＧ１と、第２列のシングルピニオンプラネタリギヤＧ２と、第３列のシングルピニオンプラネタリギヤＧ３とを備えている。そして、上記変速機本体２の内部には、油圧駆動式の複数（５つ）の摩擦係合要素としての第１摩擦クラッチＣ１と、第２摩擦クラッチＣ２と、第３摩擦クラッチＣ３と、第１摩擦ブレーキＢ１と、第２摩擦ブレーキＢ２とが組み込まれている。この変速機本体２は、上記油圧制御部３及び電子制御部４によりこれら第１〜第３摩擦クラッチＣ１〜Ｃ３、第１及び第２摩擦ブレーキＢ１，Ｂ２の係合・非係合が選択されることで後述の変速段を達成するようになっている。なお、上記第１〜第３摩擦クラッチＣ１〜Ｃ３、第１及び第２摩擦ブレーキＢ１，Ｂ２は、それぞれ油圧制御部３により高圧に設定されることで係合状態とされ、低圧に設定されることで非係合状態とされる。
【００２７】
上記油圧制御部３は、電子制御部４により駆動制御されることで内部の油圧回路を切り替えることにより、図示しない電磁弁によって油圧源からの油圧を調整するとともに、この油圧が供給される摩擦係合要素（係合・非係合となる摩擦係合要素）を選択する。
【００２８】
上記電子制御部４はマイクロコンピュータを備えており、各種センサの出力を入力するとともにこれらに基づき前記油圧制御部３を駆動制御する。本実施形態では、前記入力軸１１（タービン１０ａ）のタービン回転数Ｎｔを検出するタービン回転数センサ１３が設けられており、同タービン回転数センサ１３の出力も電子制御部４に入力されている。また、運転者の操作によるセレクターレバー（図示省略）のポジション、すなわち走行レンジ（Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ）を検出するポジションセンサ１４が設けられており、同ポジションセンサ１４の出力も電子制御部４に入力されている。
【００２９】
図２は、上記第１〜第３摩擦クラッチＣ１〜Ｃ３、第１及び第２摩擦ブレーキＢ１，Ｂ２の係合・非係合と、その対応する変速段との関係を示す一覧図である。同図に示されるように、この自動変速機１は、後進と、ニュートラルと、１速から４速のアンダードライブと、５速及び６速のオーバードライブとを有する後進１段、前進６段の変速段を達成している。すなわち、第３摩擦クラッチＣ３及び第２摩擦ブレーキＢ２のみが係合されると、上記入力軸１１に対して出力軸１２の回転を逆転させて車両を後進させるようになっている。また、第２摩擦ブレーキＢ２のみが係合されると、ニュートラルとなるようになっている。さらに、第１摩擦クラッチＣ１及び第２摩擦ブレーキＢ２のみが係合されると１速に、第１摩擦クラッチＣ１及び第１摩擦ブレーキＢ１のみが係合されると２速になるようにそれぞれなっている。また、第１及び第３摩擦クラッチＣ１，Ｃ３のみが係合されると３速に、第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２のみが係合されると４速になるようにそれぞれなっている。さらにまた、第２及び第３摩擦クラッチＣ２，Ｃ３のみが係合されると５速に、第２摩擦クラッチＣ２及び第１摩擦ブレーキＢ１のみが係合されると６速になるようにそれぞれなっている。
【００３０】
従って、例えば１速から２速に変速するときには、電子制御部４は油圧制御部３を介して第２摩擦ブレーキＢ２を非係合（開放）にするとともに第１摩擦ブレーキＢ１を係合する。また、２速から３速に変速するときには、第１摩擦ブレーキＢ１を非係合（開放）にするとともに第３摩擦クラッチＣ３を係合する。さらに、３速から４速に変速するときには、第３摩擦クラッチＣ３を非係合（開放）にするとともに第２摩擦クラッチＣ２を係合する。さらにまた、４速から５速に変速するときには、第１摩擦クラッチＣ１を非係合（開放）にするとともに第３摩擦クラッチＣ３を係合する。また、５速から６速に変速するときには、第３摩擦クラッチＣ３を非係合（開放）にするとともに第１摩擦ブレーキＢ１を係合する。
【００３１】
なお、同図２に併せ示されるように、通常の変速制御においては、セレクターレバーの操作によって選択された走行レンジがＲレンジのときに後退を、Ｎレンジのときにニュートラルを、Ｄレンジのときにニュートラル及び１速〜６速のいずれかをそれぞれ選択しうるようになっている。
【００３２】
次に、自動変速機１の油圧サーボ機構２０について説明する。図３に自動変速機１０における摩擦クラッチＣ３を係合・非係合する油圧サーボ機構２０の周辺部分の断面図を示す。
【００３３】
この油圧サーボ機構２０は、摩擦クラッチＣ３と、クラッチドラム２１と、スナップリング２２によってクラッチドラム２１の小径側円筒部に係止されるリテーナ２３と、クラッチドラム２１の軸方向側面とリテーナ２３との間に収容され、この間での軸方向に変位可能なピストン２４と、クラッチドラム２１とピストン２４とにより形成されるとともに電磁弁等の調圧弁によって調整された油圧源からの油圧を導入する油圧室２５と、ピストン２４とリテーナ２３との間に配設され、ピストン２４を係合方向と反対方向（図３右側）に付勢するリターンスプリング２６とを主な構成要素としている。
【００３４】
摩擦クラッチＣ３は、リングギアＲ１の外周面から外径に向けて形成される複数の摩擦材２７と、この複数の摩擦材２７と交互に重なり合うようにクラッチドラム２１の内周側から内径に向けて形成される複数の摩擦材２８とにより構成されている。クラッチドラム２１は、その内周側がプラネタリギヤＧ２のリングギアＲ２と連結する軸とスプライン結合している。
【００３５】
油圧源からの油圧が油圧制御部３を介して油圧室２５に供給されることによってピストン２４に押圧力が作用し、両摩擦材２７、２８が係合する。また、油圧室２５に供給される油圧が低減するとリターンスプリング２６の付勢力によって摩擦材２７、２８同士が離間して非係合となる。このように、油圧室２５に供給される油圧を制御することによって各摩擦クラッチの連結・或いは各摩擦ブレーキの固定が選択的に行なわれる。尚、摩擦クラッチＣ１、Ｃ２、摩擦ブレーキＢ１、Ｂ２についても、各摩擦材が形成される部材が相違するものの、図３に示した油圧サーボ機構２０と略同様の構成により油圧に応じて摩擦材同士を係合・非係合させることで摩擦クラッチＣ１、Ｃ２の連結或いは摩擦ブレーキＢ１、Ｂ２の固定が選択的に行なわれる。
【００３６】
本発明の主旨であるリターンスプリング２６の構成について説明する。本実施形態のリターンスプリング２６は、ピストン２４の全ストローク領域でピストン２４とリテーナ２３の両方に当接する第１スプリング２６Ａと、油圧室２５内の油圧が増大してピストン２４がストロークし、ピストン２４が所定ストローク位置に達した時点からピストン２４及びリテーナ２３に当接する第２スプリング２６Ｂとからなる。
【００３７】
更に詳細には、第１スプリング２６Ａと第２スプリング２６Ｂとは同一のコイルスプリングにより構成されており、各スプリング２６Ａ、２６Ｂはリテーナ２３の周方向に略等間隔に複数個ずつ、それぞれが重ならないように配設されている。リテーナ２３には第１スプリング２６Ａを支持する第１凹部２３Ａと第２スプリング２６Ｂを支持する第２凹部２３Ｂが形成され、第１凹部２３Ａに対して第２凹部２３Ｂの軸方向深さが深く構成されている。つまり、スプリング自体は同一であって、第１凹部２３Ａに支持されるスプリングが第１スプリング２６Ａ、第２凹部２３Ｂに支持されるスプリングが第２スプリング２６Ｂと定義されることになる。ピストン２４には第１及び第２スプリング２６Ａ、２６Ｂをピストン２４側に保持するための保持板２９が配設されており、保持板２９によってピストン２４のストローク位置に拘らず第１及び第２スプリング２６Ａ、２６Ｂが保持されている。尚、第１スプリング２６Ａは、ピストン２４がストロークしていない状態で既にピストン２４と第１凹部２３Ａの両方に当接しているので、保持板２９による保持を行わなくてもよい。
【００３８】
本実施形態では、油圧室２５内に油圧が導入されておらずピストン２４がストロークしていないときのピストン２４の押圧端面と、摩擦クラッチＣ３の端面との軸方向隙間が距離Ｓｐに設定されている。第１凹部２３Ａは、油圧室２５内に油圧が導入されず油圧室２５の容積が最小となっているときにピストン２４と第１凹部２３Ａとの間で第１スプリング２６Ａに若干の予圧がかかるように、その軸方向深さが設定されている。また、第２凹部２３Ｂは、油圧室２５内に油圧が導入されず油圧室２５の容積が最小となっているときに第２スプリング２６Ｂと第２凹部２３Ｂとの間の軸方向隙間が距離δ（＜Ｓｐ）となるように、その軸方向深さが設定されている。
【００３９】
次に、摩擦クラッチＣ３の係合に係る作動について説明する。車両の各種状態に基づいて電子制御部４が変速指令を出力すると、油圧室２５内に油を充填させるとともにピストン２４が摩擦板２７，２８に当接する直前までピストン２４をストロークさせるべく、プリチャージ制御を行う。プリチャージ制御では、油圧室２５内に供給される油の流量を増大させることで油圧室２５を急速に充填する。これにより、ピストン２４が摩擦板２７，２８に当接する直前の位置まで急速にストロークされ、変速遅れを防止している。その後、ピストン２４が摩擦板２７，２８に当接する直前の位置に一定時間だけ待機させるべく待機制御を行う。待機制御では、プリチャージ制御時に供給されたプリチャージ油圧よりも低圧に設定される待機油圧を油圧室２５に供給している。これにより、ピストン２４が急激に摩擦クラッチＣ３と係合することがなく、ピストン２４のストローク終了時にサージ圧が発生するのが抑えられる。待機制御が終了すると、車両の各種状態（車速、スロットル開度、解放側の摩擦係合要素の解放状態等）に応じて摩擦クラッチＣ３が所望のスリップ量でスリップしながら徐々に摩擦クラッチＣ３が係合するように供給油圧を制御することで、摩擦クラッチＣ３の係合状態を所望の状態とする。これにより、円滑なクラッチツウクラッチ制御が実行される。
【００４０】
図４は、摩擦クラッチＣ３における油圧室２５への供給油圧とピストン２４のストロークとの関係を示すグラフである。この図からわかるように、プリチャージ制御が行われたとしても、ピストン２４にかかる油圧がピストン２４にかかる第１スプリング２６Ａのバネ荷重以下のときは、ピストン２４は第１スプリング２６Ａにより図３右方向に付勢された状態から変位することなく、図３に示す状態を維持している（ピストン２４のストローク＝０）。プリチャージ制御によって油圧室２５内が充填されてピストン２４にかかる油圧がピストン２４にかかる第１スプリング２６Ａのバネ荷重よりも大きくなると、ピストン２４は油圧の大きさに応じて図３左方向に変位し始める。
【００４１】
ピストン２４がストロークを開始し、距離δだけストロークしたときの位置（所定ストローク位置）に達するまでは、第１スプリング２６Ａのみが弾縮し、第２スプリング２６Ｂと第２凹部２３Ｂとは当接しない。つまり、ピストン２４が所定ストローク位置よりも解放側の領域でストロークしているときは、供給油圧に対するピストン２４のストローク量は第１スプリング２６Ａのみの弾縮に依存する第１の勾配に基づいて変化する。
【００４２】
ピストン２４が、距離δだけストロークした位置（所定ストローク位置）に達すると、第２スプリング２６Ｂと第２凹部２３Ｂとが当接する。そして、このストローク位置からピストン２４の係合側のストローク領域では、第１スプリング２６Ａと第２スプリング２６Ｂがともに弾縮される。つまり、ピストン２４が所定ストローク位置以上の領域でストロークしているときは、供給油圧に対するピストン２４のストローク量は第１スプリング２６Ａと第２スプリング２６Ｂとの弾縮に依存する第２の勾配に基づいて変化する。
【００４３】
ここで、電磁弁への指示電流のバラツキ、油圧自体のバラツキ、更には使用環境の違いなどによって、指示された油圧に対して実際に出力される油圧がずれる場合がある。このような場合、実際に出力された油圧のバラツキによりピストン２４が予め設定していたストローク位置で維持されなくなってしまう。つまり、ピストン２４の待機位置からバラツキ分に相当するストローク量だけ係合側或いは解放側にピストン２４が変位してしまい、これによってピストン２４を所望の待機位置に維持することができなくなってしまう。
【００４４】
本実施形態では、ピストン２４のストロークが０からδまでの領域における供給油圧に対するピストン２４のストローク量に対して、ピストン２４のストロークがδ以上の領域における供給油圧に対するピストン２４のストローク量は小さくなるように、供給油圧に対するピストン２４のストローク量の勾配を設定している。
【００４５】
つまり、ピストン２４のストロークが所定ストローク位置δ以上の領域では、供給油圧に対するストローク量が小さくなる。したがって、待機制御時に設定された圧力として電子制御部４から指示される指示油圧Ｐｓに対して実際に出力される油圧がずれてしまう場合であっても、油圧のバラツキ範囲が第２勾配上にあるように所定ストローク位置を設定しておけば、指示油圧Ｐｓを中心としてバラツキΔＰの範囲で実際の油圧にバラツキが発生しても、この油圧のバラツキΔＰに対するピストン２４のストローク位置のバラツキ範囲ΔＳを比較的小さい範囲内とすることが可能になる。これにより、待機制御時におけるピストン２４のストローク位置が所望の位置Ｓｐから大きく外れることがなく、クラッチツウクラッチ制御時における変速フィーリングの劣化が抑えられる。
【００４６】
また、製品毎のバラツキ等により設定されたピストン２４の待機位置が実際の待機位置からずれるような状況が生じたとしても、第１の勾配から第２の勾配への移行に際して、油圧の段差が生じないように供給油圧に対するピストン２４のストローク位置が連続的に変化するので、ストロークのずれに追従した油圧特性を得ることができ、これもまたクラッチツウクラッチ制御時における変速フィーリングの劣化を抑えるのに好適である。
【００４７】
特に、第１の実施形態では第１スプリング２６Ａと第２スプリング２６Ｂとは同一のスプリングであるので、油圧サーボ機構２０へのスプリングの組付けが容易になる。
【００４８】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は第２の実施形態における油圧サーボ機構１２０の周辺部分の断面図を示す。第２の実施形態は、上述した第１の実施形態におけるリターンスプリングの構造及びこれを支持するリテーナの凹部の構造が異なる実施形態であり、それ以外の構成については同一であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
第２の実施形態のリターンスプリング１２６は、ピストン２４の全ストローク領域でピストン２４及びリテーナ１２３に当接する第１スプリング１２６Ａと、ピストン２４が所定ストローク位置に達した時点からピストン２４及びリテーナ１２３に当接する第２スプリング１２６Ｂとから構成される点においては、第１の実施形態と同様である。
【００５０】
しかしながら、第１スプリング１２６Ａと第２スプリング１２６Ｂとは、その軸方向長さ及びスプリングの径がそれぞれ異なるコイルスプリングであり、第２スプリング１２６Ｂは、第１スプリング１２６Ａよりも軸方向長さが短く且つスプリングの径が小さく、第１スプリング１２６Ａの内周に第２スプリング１２６Ｂが配設されている。したがって、リテーナ１２３側でスプリングを支持するべくリテーナ１２３に形成される複数の凹部１２３Ａは全てその軸方向深さが同一であり、それぞれの凹部１２３Ａに第１スプリング１２６Ａが常に当接するとともに、第２スプリング１２６Ｂが保持板１２９によってピストン２４側に保持されている。
【００５１】
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、油圧室２５内に油圧が導入されておらずピストン２４がストロークしていないときのピストン２４の押圧端面と、摩擦クラッチＣ３の端面との軸方向隙間が距離Ｓｐに設定されている。また、第１スプリング１２６Ａは、油圧室２５内に油圧が導入されず油圧室２５の容積が最小となっているときにピストン２４と凹部２３Ｃとの間で若干の予圧がかかるようにその軸方向長さが設定されている。第２スプリング１２６Ｂは、油圧室２５内に油圧が導入されず油圧室２５の容積が最小となっているときに第２スプリング１２６Ｂと凹部１２３Ａとの軸方向隙間が距離δ（＜Ｓｐ）となるように、その軸方向長さが設定されている。
【００５２】
摩擦クラッチＣ３のプリチャージ制御及び待機制御について説明する。プリチャージ制御が行われたとしても、ピストン２４にかかる油圧がピストン２４にかかる第１スプリング１２６Ａのバネ荷重以下のときは、ピストン２４は第１スプリング１２６Ａにより図５右方向に付勢された状態から変位することなく、図５に示す状態を維持している（ピストン２４のストローク＝０）。プリチャージ制御によって油圧室２５内が充填されてピストン２４にかかる油圧がピストン２４にかかる第１スプリング１２６Ａのバネ荷重よりも大きくなると、ピストン２４は油圧の大きさに応じて図５左方向に変位し始める。
【００５３】
ピストン２４がストロークを開始し、距離δだけストロークしたときの位置（所定ストローク位置）に達するまでは、第１スプリング１２６Ａのみが弾縮し、第２スプリング１２６Ｂと凹部１２３Ａとは当接することなく、供給油圧に対するピストン２４のストローク量は第１スプリング１２６Ａのみの弾縮に依存する第１の勾配に基づいて変化する。
【００５４】
ピストン２４が、距離δだけストロークした位置（所定ストローク位置）に達すると、第２スプリング１２６Ｂと凹部１２３Ａとが当接する。そして、このストローク位置からピストン２４の係合側のストローク領域では、第１スプリング１２６Ａと第２スプリング１２６Ｂがともに弾縮され、供給油圧に対するピストン２４のストローク量は第１スプリング１２６Ａと第２スプリング１２６Ｂとの弾縮に依存する第２の勾配に基づいて変化する。
【００５５】
上記したように、第２の実施形態は、第１の実施形態と同様にピストン２４の押圧端面と摩擦クラッチＣ３との軸方向長さが距離Ｓｐに設定されるとともに、第２スプリング１２６Ｂと凹部１２３Ａとの軸方向隙間が距離δに設定されているので、摩擦クラッチＣ３における油圧室２５への供給油圧とピストン２４のストロークとの関係は、図４に示したグラフと略同様になる。但し、第１の実施形態と第２の実施形態における第２スプリングの諸元が異なるので、第２勾配の傾きは図４で示した傾きと若干異なるが、第２の勾配を設定したことにより第１の実施形態と略同等の作用を得ることができる。
【００５６】
更に第２の実施形態によると、リテーナ１２３に形成される凹部１２３Ａの軸方向深さが全て同一であるので、リテーナ１２３への凹部１２３Ａの成形に係る工程が簡素化され、好適である。
【００５７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は第３の実施形態における油圧サーボ機構２２０の周辺部分の断面図を示す。第３の実施形態は、第２の実施形態と同様に、リターンスプリングの構造及びこれを支持するリテーナの構造が異なるだけであり、それ以外の構成は第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５８】
第３の実施形態では、コイルスプリングにより構成される複数の第１スプリング２２６Ａと、第１スプリング２２６Ａとは周方向に関して異なる位置に配設され、ピストン２４側に保持される板バネによって構成される第２スプリング２２６Ｂとによってリターンスプリングを構成している。
【００５９】
第３の実施形態においても、油圧室２５内に油圧が導入されておらずピストン２４がストロークしていないときのピストン２４の押圧端面と、摩擦クラッチＣ３の端面との軸方向隙間が距離Ｓｐに設定されている。リテーナ２２３に形成され第１スプリング２２６Ａを支持する凹部２２３Ａは、油圧室２５内に油圧が導入されず油圧室２５の容積が最小となっているときにピストン２４と凹部２２３Ａとの間で第１スプリング２２６Ａに若干の予圧がかかるように、その軸方向深さが設定されている。また、リテーナ２２３における第２スプリング２２６Ｂに対向する箇所には、ピストン２４側に向かって突出する突出部２２３Ｂが形成されており、油圧室２５内に油圧が導入されず油圧室２５の容積が最小となっているときの突出部２２３Ｂの端面と第２スプリング２２６Ｂとの間の軸方向隙間が距離δに設定されている。
【００６０】
上記のように各隙間が設定されることで、油圧室２５への供給油圧に対するピストン２４のストローク量は、図４に示されるのと略同等の関係となる。尚、第３の実施形態においても、第２スプリング２２６Ｂは板バネであって第１の実施形態で示した第２スプリングとは異なるので、第２の勾配の傾きは図４で示した傾きと若干異なるが、第２の勾配を設定したことにより第１の実施形態、第２の実施形態と略同等の作用を得ることができる。
【００６１】
図７及び図８は、本発明におけるリターンスプリングの変形例であり、第２の実施形態のように、リテーナの凹部が全て同一の軸方向深さに構成される油圧サーボ機構に配設されるものとする。先述した第１から第３の実施形態では、リターンスプリングとして第１スプリングと第２スプリングの異なるスプリングを設定し、第１スプリングと異なる第２スプリングが弾縮し始める時点から、第２の勾配に従ってピストンがストロークするように構成したが、図７及び図８の変形例は、１つのスプリングにおける異なる箇所の形状（スプリングの径、巻線ピッチ）を変化させることで、スプリングの弾縮量に応じて、スプリングを所定量だけ弾縮させるのに必要な力が変化するように構成されている。
【００６２】
図７の変形例について説明する。図７のリターンスプリング３２６は、円筒部３２６Ａと円筒部３２６Ａから連続して徐々に外径が小さくなる円錐部３２６Ｂとを一体的に備えるコイルスプリングであり、円筒部３２６Ａの最大撓み量が、第１から第３の実施形態で説明した距離δとなるように設定されている。また、リターンスプリング３２６は、油圧室内に油圧が導入されず油圧室の容積が最小となっているときにピストンとリテーナの凹部との間で若干の予圧がかかるように、その軸方向長さが設定されている。
【００６３】
図７のようにリターンスプリング３２６を構成することによって、プリチャージ制御及び待機制御が実行されると先ず円筒部３２６Ａが弾縮し、円筒部３２６Ａが距離δだけ撓んだ後に円錐部３２６Ｂが弾縮し始める。これにより、油圧室への供給油圧とピストンのストロークとの関係は図４に示すグラフと略同様になる。
【００６４】
次に、図８の変形例について説明する。図８のリターンスプリング４２６は、第１巻線部４２６Ａと第１巻線部４２６Ａから連続するとともに第１巻線部４２６Ａよりも巻線ピッチが大きい第２巻線部４２６Ｂとを一体的に備えるコイルスプリングであり、第１巻線部４２６Ａの最大撓み量が、第１から第３の実施形態で説明した距離δとなるように設定されている。また、リターンスプリング４２６は、油圧室内に油圧が導入されず油圧室の容積が最小となっているときにピストンとリテーナの凹部との間で若干の予圧がかかるように、その軸方向長さが設定されている。
【００６５】
図８のようにリターンスプリング４２６を構成することによって、プリチャージ制御及び待機制御が実行されると先ず第１巻線部４２６Ａが弾縮し、第１巻線部４２６Ａが距離δだけ撓んだ後に第２巻線部４２６Ｂが弾縮し始める。これにより、油圧室への供給油圧とピストンのストロークとの関係は図４に示すグラフと略同様になる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明は上述した実施形態或いは変形例に限定されるものではなく、例えば、第１の実施形態において、第１凹部２３Ａと第２凹部２３Ｂの軸方向深さを同一に設定し、油圧室２５内に油圧が供給されていない状況下にて第２凹部２３Ｂと第２スプリング２６Ｂとの軸方向隙間が距離δとなるように、第２スプリング２６Ｂの軸方向長さを第１スプリング２６Ａよりも短く設定してもよい。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によると、プリチャージ制御後にピストンを摩擦係合要素に当接する直前の位置に待機させる待機制御を行うにあたり、実際の油圧が指示した油圧とずれるような場合であっても、油圧のずれに対するピストンのストローク位置のずれ量を抑えることができる。また、第１の勾配から第２の勾配への移行に際して、油圧の段差が生じないように供給油圧に対するピストンのストローク位置が連続的に変化するので、製品毎のバラツキ等により設定されたピストンの待機位置が実際の待機位置からずれるような状況が生じたとしても、ストロークのずれに追従した油圧特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における油圧サーボ機構を含む自動変速機の全体構成を示す概略図である。
【図２】摩擦係合要素の係合・非係合と変速段との関係を示す一覧図である。
【図３】油圧サーボ機構の周辺部分の断面図である。
【図４】油圧室への供給油圧とピストンのストロークとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態における油圧サーボ機構周辺の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態における油圧サーボ機構周辺の断面図である。
【図７】本発明におけるリターンスプリングの変形例を示す図である。
【図８】本発明におけるリターンスプリングの別の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１自動変速機
３油圧制御部
４電子制御部
１０トルクコンバータ
２０、１２０、２２０油圧サーボ機構
２３、１２３、２２３リテーナ
２４ピストン
２５油圧室
２６、１２６、２２６、３２６、４２６リターンスプリング
２６Ａ、１２６Ａ、２２６Ａ第１スプリング
２６Ｂ、１２６Ｂ、２２６Ｂ第２スプリング
Ｃ１〜Ｃ３摩擦係合要素としての摩擦クラッチ
Ｂ１、Ｂ２摩擦係合要素としての摩擦ブレーキ

Claims

摩擦係合要素と、調整された油圧源からの油圧を導入する油圧室と、該油圧室内に導入された油圧に応じて摩擦係合要素を係合するピストンと、該ピストンとリテーナとの間に配設され、前記ピストンを係合方向と反対方向に付勢するリターンスプリングと、を備える自動変速機の油圧サーボ機構であって、
前記油圧室内に油圧が充填された後に前記ピストンが係合側にストロークを開始してから所定ストローク位置に達するまでは、供給油圧に対するストローク量が第１の勾配に基づいて変化し、前記ピストンが前記所定ストローク位置に達した時点から前記ピストンが前記摩擦係合要素に当接するまでは、供給油圧に対するストローク量が前記第１の勾配よりも小さい第２の勾配に基づいて変化し、
前記ピストンのストロークは、前記供給油圧に対し、油圧の段差なしに前記第１の勾配から前記第２の勾配に連続して移行する
ことを特徴とする自動変速機の油圧サーボ機構。
前記第２の勾配は、直線あるいは複数の直線の連続的な組合せからなることを特徴とする、請求項１に記載の自動変速機の油圧サーボ機構。
前記第１の勾配及び前記第２の勾配は、前記リターンスプリングの付勢力に基づいて設定されることを特徴とする、請求項１或いは請求項２に記載の自動変速機の油圧サーボ機構。
前記リターンスプリングは、前記ピストンの全ストローク領域で前記ピストン及び前記リテーナに当接する第１スプリングと、前記ピストンが所定ストローク位置に達した時点から前記ピストン及び前記リテーナに当接する第２スプリングとからなることを特徴とする、請求項１から請求項３に記載の自動変速機の油圧サーボ機構。
前記第１スプリング及び前記第２スプリングはコイルスプリングであることを特徴とする、請求項４に記載の自動変速機の油圧サーボ機構。
前記第１スプリングと前記第２スプリングは同一のスプリングであり、前記リテーナには第１スプリングを支持する第１凹部及び前記第２スプリングを支持する第２凹部が形成され、第１凹部に対して第２凹部の軸方向深さが深く構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の自動変速機の油圧サーボ機構。
前記第１スプリングの内周に、前記第１スプリングよりも軸方向長さが短い前記第２スプリングが配設されることを特徴とする、請求項５に記載の自動変速機の油圧サーボ機構。
前記第１スプリングはコイルスプリングであり、前記第２スプリングは板バネであることを特徴とする、請求項４に記載の自動変速機の油圧サーボ機構。
前記リターンスプリングは、円筒部と該円筒部から連続して徐々に外径が小さくなる円錐部とを一体的に備えるコイルスプリングからなり、前記円筒部の最大撓み量が前記第１ストロークとなるように構成されることを特徴とする、請求項３に記載の自動変速機の油圧サーボ機構。
前記リターンスプリングは、第１巻線部と該第１巻線部から連続するとともに前記第１巻線部よりも巻線ピッチが大きい第２巻線部とを一体的に備えるコイルスプリングからなり、前記第１巻線部の最大撓み量が前記第１ストロークとなるように構成されることを特徴とする、請求項３に記載の自動変速機の油圧サーボ機構。
摩擦係合要素と、調整された油圧源からの油圧を導入する油圧室と、該油圧室内に導入された油圧に応じて摩擦係合要素を係合するピストンと、該ピストンとリテーナとの間に配設され、前記ピストンを係合方向と反対方向に付勢するリターンスプリングと、を備える自動変速機の油圧サーボ機構であって、
前記油圧室内に油圧が充填された後に前記ピストンが係合側にストロークを開始してから所定ストローク位置に達するまでは、供給油圧に対するストローク量が第１の勾配に基づいて変化し、前記ピストンが前記所定ストローク位置に達した時点から前記ピストンが前記摩擦係合要素に当接するまでは、供給油圧に対するストローク量が前記第１の勾配よりも小さい第２の勾配に基づいて変化し、
前記第２の勾配は常に増加を示し、前記第１の勾配と直接連続する
ことを特徴とする自動変速機の油圧サーボ機構。