JP4548006B2 - 自動変速機の油圧制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動変速機の油圧制御装置に関し、特にソレノイドバルブの制御圧によりライン圧を制御する自動変速機の油圧制御装置に関する。
従来より、油圧により変速を行なう自動変速機が知られている。油圧は、油圧回路により、所望の圧力に制御される。油圧回路内において油圧が異常に高くなると、油圧回路や自動変速機が破損するおそれがあるため、油圧を予め定められた圧力以下にする必要がある。
特開平11−182657号公報(特許文献1)は、油圧が異常に高くなることを抑制できる油圧回路を開示する。特許文献1に記載の油圧回路は、油圧ポンプから油路に供給された油圧が、予め定められた圧力以上となった場合に、油路から油圧をドレンするリリーフ弁を含む。リリーフ弁は、油圧ポンプで発生した油圧が導入される導入ポートと、油圧をドレンするドレンポートと、導入ポートを閉塞する球体と、球体を導入ポート側に付勢するスプリングとを含む。
特許文献1に記載の油圧回路によると、油圧ポンプから油路に供給された油圧が、スプリングの付勢力に勝った場合、導入ポートが開放される。導入ポートが開放されると、油圧がドレンポートからドレンされる。これにより、油圧が予め定められた圧力以上となることを抑制することができる。
特開平11−182657号公報
しかしながら、自動変速機が必要とする油圧は高いため、特許文献1に記載の油圧回路のリリーフ弁には、ばね定数(付勢力)が高いスプリングを用いる必要がある。特に、一対のプーリをベルトで連結したCVT(Continuously Variable Transmission)においては、プーリでベルトを挟持するために非常に高い油圧を必要とする。そのため、CVTの油圧回路に特許文献1に記載のリリーフ弁を設けた場合、そのスプリングのばね定数は、非常に高いものとなる。リリーフ弁は、スプリングが付勢力を発生した状態で取付ける必要があるため、ばね定数が高くなると、スプリングが取付け難くなり、作業性が悪化するという問題点があった。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、作業性を悪化させることなく高い油圧を確保することができる自動変速機の油圧制御装置を提供することである。
第1の発明に係る自動変速機の油圧制御装置は、油圧源に接続された第1の油路と、第1の油路から分岐して設けられた第2の油路と、第1の油路に接続された第1のバルブに設けられ、油圧をドレンする第1のドレンポートと、第2の油路に接続された第2のバルブに設けられ、油圧をドレンする第2のドレンポートと、第1のバルブおよび第2のバルブに制御圧を付与する共通のソレノイドバルブとを含む。第1のバルブは、第1の油路内の油圧が予め定められた第1の油圧以上である場合に、第1の油路と第1のドレンポートとを接続する。第2のバルブは、第1の油路内の油圧が第1の油圧よりも高い第2の油圧以上である場合に、第2の油路と第2のドレンポートとを接続する。
第1の発明によると、第1の油路が油圧源に接続され、この第1の油路から分岐して第2の油路が設けられている。したがって、第1の油路の油圧と第2の油路の油圧は同じである。第1の油路に接続された第1のバルブには、油圧をドレンする第1のドレンポートが設けられ、第2の油路に接続された第2のバルブには、油圧をドレンする第2のドレンポートが設けられている。第1のバルブおよび第2のバルブには、共通のソレノイドバルブにより制御圧が付与される。第1の油路内の油圧が予め定められた第1の油圧以上である場合、第1のバルブは、第1の油路と第1のドレンポートとを接続する。これにより、正常時には、第1のバルブを用いて第1の油路内の油圧を制御することができる。第1の油路内の油圧が第1の油圧よりも高い第2の油圧以上である場合、第2のバルブは、第2の油路と第2のドレンポートとを接続する。これにより、たとえば第1のバルブがフェールしたため、第1のドレンポートから油圧がドレンされず、油圧が異常に高くなった場合は、第2のドレンポートから油圧をドレンすることができる。第2のバルブには、ソレノイドからの制御圧が導入されるため、第1の油路から第2のバルブに導入される油圧に、ソレノイドからの制御圧を対向させることができる。これにより、第2の油路と第2のドレンポートとが接続する際の油圧をソレノイドバルブからの制御圧の分だけ高くすることができる。そのため、第1の油路の油圧を高くするために、たとえばスプリングの付勢力を高くする必要がなく、第2のバルブを取付け難くなることを抑制することができる。その結果、作業性を悪化させることなく高い油圧を確保することができる自動変速機の油圧制御装置を提供することができる。
第2の発明に係る自動変速機の油圧制御装置においては、第1の発明の構成に加え、第1のバルブおよび第2のバルブは、制御圧室に導入されるソレノイドバルブの制御圧およびばね室に設けられたばねの付勢力のバランスにより制御される。
第2の発明によると、第1のバルブおよび第2のバルブを、制御圧室に導入されるソレノイドバルブの制御圧およびばね室に設けられたばねの付勢力のバランスにより制御することができる。これにより、スプリングの付勢力を高くすることなく、第2の油路と第2のドレンポートとが接続する際の油圧を、ソレノイドバルブからの制御圧の分だけ高くすることができる。そのため、第2のバルブを取付け難くなることを抑制することができる。その結果、作業性を悪化させることなく高い油圧を確保することができる自動変速機の油圧制御装置を提供することができる。
第3の発明に係る自動変速機の油圧制御装置においては、第1または2の発明の構成に加え、自動変速機は、ベルト式無段変速機である。
第3の発明によると、ベルトを挟持するために高い油圧が必要であるベルト式無段変速機の油圧制御装置において、作業性を悪化させることなく高い油圧を確保することができる。
第4の発明に係る自動変速機の油圧制御装置においては、第1〜3のいずれかの発明の構成に加え、ソレノイドバルブは、第1のバルブおよび第2のバルブを用いて、ライン圧を制御する。
第4の発明によると、ライン圧は、第1のバルブおよび第2のバルブを用いて、ソレノイドバルブにより制御される。これにより、作業性を悪化させることなく高いライン圧を確保することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
<第1の実施の形態>
図1を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る油圧制御装置を搭載した車両について説明する。この車両に搭載された駆動装置100のエンジン200の出力は、トルクコンバータ300および前後進切換装置400を介して、ベルト式無段変速機500に入力される。ベルト式無段変速機500の出力は、減速歯車600および差動歯車装置700に伝達され、左右の駆動輪800へ分配される。駆動装置100は、後述するECU(Electronic Control Unit)900により制御される。本実施の形態に係る油圧制御装置は、たとえば後述する油圧制御回路1300によって実現される。
なお、本実施の形態においては自動変速機にベルト式無段変速機500が用いているが、ベルト式無段変速機500の代わりに、その他、遊星歯車機構や常時噛合い式のギヤトレーンからなる自動変速機などを用いてもよい。また、トロイダル式等の無段変速機であってもよい。
トルクコンバータ300は、エンジン200のクランク軸に連結されたポンプ翼車302と、タービン軸304を介して前後進切換装置400に連結されたタービン翼車306とから構成されている。ポンプ翼車302およびタービン翼車306の間にはロックアップクラッチ308が設けられている。ロックアップクラッチ308は、係合側油室および解放側油室に対する油圧供給が切り換えられることにより、係合または解放されるようになっている。
ロックアップクラッチ308が完全係合させられることにより、ポンプ翼車302およびタービン翼車306は一体的に回転させられる。ポンプ翼車302には、ベルト式無段変速機500を変速制御したり、ベルト挟圧力を発生させたり、各部に潤滑油を供給したりするための油圧を発生する機械式のオイルポンプ310が設けられている。
前後進切換装置400は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置から構成されている。トルクコンバータ300のタービン軸304はサンギヤ402に連結されている。ベルト式無段変速機500の入力軸502はキャリア404に連結されている。キャリア404とサンギヤ402とはフォワードクラッチ406を介して連結されている。リングギヤ408は、リバースブレーキ410を介してハウジングに固定される。フォワードクラッチ406およびリバースブレーキ410は油圧シリンダによって摩擦係合させられる。
フォワードクラッチ406が係合させられるとともに、リバースブレーキ410が解放されることにより、前後進切換装置400は前進用接続状態となる。この状態で、前進方向の駆動力がベルト式無段変速機500に伝達される。リバースブレーキ410が係合させられるとともにフォワードクラッチ406が解放されることにより、前後進切換装置400は後進用接続状態となる。この状態で、入力軸502はタービン軸304に対して逆方向へ回転させられる。これにより、後進方向の駆動力がベルト式無段変速機500に伝達される。フォワードクラッチ406およびリバースブレーキ410が共に解放されると、前後進切換装置400は動力伝達を遮断するニュートラル状態になる。
ベルト式無段変速機500は、入力軸502に設けられたプライマリプーリ504と、出力軸506に設けられたセカンダリプーリ508と、これらのプーリに巻き掛けられた伝動ベルト510とから構成される。各プーリと伝動ベルト510との間の摩擦力を利用して、動力伝達が行われる。
各プーリは溝幅が可変であるように、油圧シリンダから構成されている。プライマリプーリ504の油圧シリンダの油圧が制御されることにより、各プーリの溝幅が変化する。これにより、伝動ベルト510の掛かり径が変更され、変速比GR(=プライマリプーリ回転数NIN/セカンダリプーリ回転数NOUT)が連続的に変化させられる。
ベルト式無段変速機500においては、各プーリが伝動ベルト510を挟持するため、たとえば遊星歯車機構のギヤトレーンからなる自動変速機が必要とする油圧よりも高い油圧が必要である。
図2に示すように、ECU900には、エンジン回転数センサ902、タービン回転数センサ904、車速センサ906、スロットルセンサ908、冷却水温センサ910、油温センサ912、アクセル開度センサ914、フットブレーキスイッチ916、ポジションセンサ918、プライマリプーリ回転数センサ922およびセカンダリプーリ回転数センサ924が接続されている。
エンジン回転数センサ902は、エンジン200の回転数(エンジン回転数)NEを検出する。タービン回転数センサ904は、タービン軸304の回転数(タービン回転数)NTを検出する。車速センサ906は、車速Vを検出する。スロットル開度センサ908は、電子スロットルバルブの開度θ(TH)を検出する。冷却水温センサ910は、エンジン200の冷却水温T(W)を検出する。油温センサ912は、ベルト式無段変速機500などの油温T(C)を検出する。アクセル開度センサ914は、アクセルペダルの開度A(CC)を検出する。フットブレーキスイッチ916は、フットブレーキの操作の有無を検出する。ポジションセンサ918は、シフトレバー920のポジションP(SH)を検出する。プライマリプーリ回転数センサ922は、プライマリプーリ504の回転数NINを検出する。セカンダリプーリ回転数センサ924は、セカンダリプーリ508の回転数NOUTを検出する。各センサの検出結果を表す信号が、ECU900に送信される。タービン回転数NTは、フォワードクラッチ406が係合させられた前進走行時にはプライマリプーリ回転数NINと一致する。車速Vは、セカンダリプーリ回転数NOUTと対応した値になる。
ECU900は、CPU(Central Processing Unit)、メモリおよび入出力インターフェースなどを含む。CPUはメモリに記憶されたプログラムに従って信号処理を行なう。これにより、エンジン200の出力制御、ベルト式無段変速機500の変速制御、ベルト挟圧力制御、フォワードクラッチ406の係合/解放制御およびリバースブレーキ410の係合/解放制御などを実行する。
エンジン200の出力制御は電子スロットルバルブ1000、燃料噴射装置1100、点火装置1200などによって行なわれる。ベルト式無段変速機500の変速制御、ベルト挟圧力制御、フォワードクラッチ406の係合/解放制御およびリバースブレーキ410の係合/解放制御は、油圧制御回路1300によって行なわれる。
図3を参照して、油圧制御回路1300の一部について説明する。油圧制御回路1300は、ポンプ1302と、ポンプ1302に接続された第1の油路1304と、第1の油路1304から分岐した第2の油路1306と、プライマリレギュレータバルブ1400と、プレッシャリリーフバルブ1500と、リニアソレノイド(SLS)1600と、モジュレータバルブ1700とを含む。
ポンプ1302は、油圧を発生する。ポンプ1302が発生した油圧は、第1の油路1304を介してプライマリレギュレータバルブ1400およびモジュレータバルブ1700に供給される。また、ポンプ1302が発生した油圧は、第1の油路1304および第2の油路1306を介してプレッシャリリーフバルブ1500に供給される。
第1の油路1304から第2の油路1306が分岐しているため、第1の油路1304の油圧と第2の油路1306の油圧は同じである。ポンプ1302が発生した油圧がプライマリレギュレータバルブ1400またはプレッシャリリーフバルブ1500により制御される。これにより、ライン圧が制御される。
プライマリレギュレータバルブ1400は、第1の油路1304に接続されている。プライマリレギュレータバルブ1400には、ポート1402からリニアソレノイド(SLS)1600の制御圧が供給される。スプール1404が、リニアソレノイド(SLS)1600の制御圧、スプリング1406の付勢力およびポート1408を介して供給されるライン圧のバランスにより図3において上下に摺動する。
リニアソレノイド(SLS)1600の制御圧が導入される制御圧室1410に、スプリング1406が配置されている。すなわち、本実施の形態においては、制御圧室1410とスプリング1406が配置されるばね室は同じである。
ライン圧による力が、リニアソレノイド(SLS)1600の制御圧とスプリング1406の付勢力との合成力に勝ると、スプール1404が図3において上方に移動し、ポート1408を介して第1の油路1304とドレンポート1412とが連通する。これにより、油圧がドレンポート1412からドレンされ、ライン圧が制御される。
スプール1404は、2つの直径を有する。大きい方の直径をA、小さい方(図3における下端部)の直径をBとすると、スプール1404の断面積SAおよびSBは、それぞれSA=π×A2/4およびSB=π×B2/4と表される。
スプリング1406の付勢力(荷重)をF1、リニアソレノイド(SLS)1600の制御圧をPS、プライマリレギュレータバルブ1400により制御されるライン圧をPPとすると、PP×(SA−SB)=PS×SA+F1が成り立つ。したがって、ライン圧PPは、PP=(PS×SA+F1)/(SA−SB)と表される。よって、ライン圧PPは、A、BおよびF1により設定することができる。
プレッシャリリーフバルブ1500は、第2の油路1306に接続されている。プレッシャリリーフバルブ1500には、ポート1502からリニアソレノイド(SLS)1600の制御圧が導入される。スプール1504が、リニアソレノイド(SLS)1600の制御圧、スプリング1506の付勢力およびポート1508から導入されるライン圧のバランスにより図3において上下に摺動する。
リニアソレノイド(SLS)1600の制御圧が導入される制御圧室1510に、スプリング1506が配置されている。すなわち、本実施の形態においては、制御圧室1510とスプリング1506が配置されるばね室は同じである。
ライン圧による力が、リニアソレノイド(SLS)1600の制御圧とスプリング1506の付勢力との合成力に勝ると、スプール1504が図3において下方に移動し、ポート1508を介して第2の油路1306とドレンポート1512とが連通する。これにより、油圧がドレンポート1512からドレンされ、ライン圧が制御される。
スプール1504は、2つの直径を有する。大きい方の直径をC、小さい方(図3における上端部)の直径をDとすると、スプール1504の断面積SCおよびSDは、それぞれSC=π×C2/4およびSD=π×D2/4と表される。
スプリング1506の付勢力(荷重)をF2、プレッシャリリーフバルブ1500により制御されるライン圧をPRとすると、PR×(SC−SD)=PS×SC+F2が成り立つ。したがって、ライン圧PRは、PR=(PS×SC+F2)/(SC−SD)と表される。よって、ライン圧PRは、C、DおよびF2により設定することができる。
本実施の形態においては、図4に示すように、PR−PP=X(X>0)となるように、A、B、C、D、F1およびF2が設定されている。F1およびF2は、各スプリングのばね定数により設定される。本実施の形態においては、A、B、CおよびDを適切な値に設定することにより、F1およびF2が、各バルブを取付ける際の作業性を悪化させない程度の値に抑制されている。
図3に戻り、リニアソレノイド(SLS)1600には、ライン圧を元圧としてモジュレータバルブ1700により制御された油圧が、ポート1602から導入される。リニアソレノイド(SLS)1600は、ECU900から送信されたデューティー信号によって決まる電流値に応じて制御圧を発生させる。なお、リニアソレノイド(SLS)1600の代わりに、デューティーソレノイドを用いてもかまわない。
以上のような構造に基づき発現する、本実施の形態に係る油圧制御装置の動作について説明する。
プライマリレギュレータバルブ1400が正常に作動している場合、ライン圧は、プライマリレギュレータバルブ1400により制御される。このときのライン圧は、プレッシャリリーフバルブ1500により制御されるライン圧よりも低いため、第2の油路1306とプレッシャリリーフバルブ1500のドレンポート1512とは遮断された状態にある。したがって、プライマリレギュレータバルブ1400の正常時、ドレンポート1512から油圧はドレンされない。
プライマリレギュレータバルブ1400が何等かの理由によりフェールし、第1の油路1304とプライマリレギュレータバルブ1400のドレンポート1412とを連通できなくなった場合を想定する。この場合、プライマリレギュレータバルブ1400の正常時に比べてライン圧が高くなる。ライン圧による力が、リニアソレノイド(SLS)1600の制御圧とプレッシャリリーフバルブ1500のスプリング1506の付勢力との合成力に勝ると、第2の油路1306とドレンポート1512とが連通する。これにより、油圧がドレンポート1512からドレンされ、ライン圧を所望の圧力に制御することができる。そのため、ライン圧が異常に上昇することを抑制することができる。その結果、ライン圧の異常上昇による機器の破損を抑制することができる。また、プライマリレギュレータバルブ1400およびプレッシャリリーフバルブ1500は、一本のリニアソレノイド(SLS)により制御されるので、油圧制御回路の大型化を抑制することができる。
以上のように、本実施の形態に係る油圧制御装置のプレッシャリリーフバルブは、プライマリレギュレータバルブのフェールなどによりライン圧がプライマリレギュレータバルブにより制御される値よりも高くなった場合、油圧をドレンする。プレッシャリリーフバルブが油圧をドレンし始めるライン圧は、スプリングの付勢力の他、プレッシャリリーフバルブの直径により設定可能である。これにより、バルブ取り付け時の作業性を悪化させない程度にスプリングの付勢力を抑制しつつ、プレッシャリリーフバルブがドレンし始めるライン圧を高くすることができる。そのため、ベルト式無段変速機に必要な高い油圧を確保することができる。その結果、作業性が悪化することなく高い油圧を確保することができる。
<第2の実施の形態>
図5を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る油圧制御装置について説明する。前述の第1の実施の形態においては、リニアソレノイド(SLS)1600の元圧は、モジュレータバルブ1700により制御された油圧であったが、本実施の形態において、リニアソレノイド(SLS)1600の元圧は、ライン圧である。その他の構造については前述の第1の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
図5に示すように、リニアソレノイド(SLS)1600は、第1の油路1304に接続されている。リニアソレノイド(SLS)1600には、ポート1602からライン圧が導入される。このようにしても、前述の第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
<第3の実施の形態>
図6を参照して、本発明の第3の実施の形態に係る油圧制御装置について説明する。前述の第1の実施の形態においては、リニアソレノイド(SLS)1600の元圧は、モジュレータバルブ1700により制御された油圧であったが、本実施の形態において、リニアソレノイド(SLS)1600の元圧は、ポンプ1302とは異なるポンプで発生した油圧である。その他の構造については前述の第1の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
図6に示すように、リニアソレノイド(SLS)1600には、ポンプ1302とは異なるポンプ1308で発生した油圧がポート1602から導入される。このようにしても、前述の第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の第1の実施の形態に係る油圧制御装置を搭載した車両を示すスケルトン図である。 本発明の第1の実施の形態に係る油圧制御装置の制御ブロック図である。 本実施の第1の実施の形態に係る油圧制御装置の油圧制御回路の一部を示す図である。 プライマリレギュレータバルブにより制御されるライン圧PPと、プレッシャリリーフバルブPRとの関係を示す図である。 本実施の第2の実施の形態に係る油圧制御装置の油圧制御回路の一部を示す図である。 本実施の第3の実施の形態に係る油圧制御装置の油圧制御回路の一部を示す図である。
符号の説明
500 ベルト式無段変速機、504 プライマリプーリ、508 セカンダリプーリ、510 伝動ベルト、1300 油圧制御回路、1302,1308 ポンプ、1304 第1の油路、1306 第2の油路、1400 プライマリレギュレータバルブ、1402 ポート、1404 スプール、1406 スプリング、1408 ポート、1410 制御圧室、1412 ドレンポート、1500 プレッシャリリーフバルブ、1502 ポート、1504 スプール、1506 スプリング、1508 ポート、1510 制御圧室、1512 ドレンポート、1600 リニアソレノイド(SLS)、1602 ポート。

Claims (2)

  1. 自動変速機の油圧制御装置であって、
    油圧源に接続された第1の油路と、
    前記第1の油路から分岐して設けられた第2の油路と、
    前記第1の油路に接続された第1のバルブに設けられ、油圧をドレンする第1のドレンポートと、
    前記第2の油路に接続された第2のバルブに設けられ、油圧をドレンする第2のドレンポートと、
    前記第1のバルブおよび前記第2のバルブに制御圧を付与する共通のソレノイドバルブとを含み、
    前記第1のバルブは、前記第1の油路内の油圧が予め定められた第1の油圧以上である場合に、前記第1の油路と前記第1のドレンポートとを接続し、
    前記第2のバルブは、前記第1の油路内の油圧が前記第1の油圧よりも高い第2の油圧以上である場合に、前記第2の油路と前記第2のドレンポートとを接続し、
    前記第1のバルブおよび前記第2のバルブは、制御圧室に導入される前記ソレノイドバルブの制御圧およびばね室に設けられたばねの付勢力のバランスにより制御され、
    前記ソレノイドバルブは、前記第1のバルブおよび前記第2のバルブによりライン圧を制御する、自動変速機の油圧制御装置。
  2. 前記自動変速機は、ベルト式無段変速機である、請求項に記載の自動変速機の油圧制御装置。
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