JP4806934B2

JP4806934B2 - 自動変速機の油圧制御装置

Info

Publication number: JP4806934B2
Application number: JP2005022505A
Authority: JP
Inventors: 清春高木
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2025-01-31
Also published as: US7673652B2; US20060169338A1; JP2006207742A

Description

本発明は、自動変速機の油圧制御装置に関し、特に、電磁弁と切換弁の組合せにてライン圧を直接供給し係合圧を保持（ロック）する機能を備えた自動変速機の油圧制御装置に関する。

近年の自動変速機の軽量コンパクト化と高トルク化への要請があり、更に摩擦係合要素が滑りを生じないトルク容量を確保するために最大ライン圧を上げることで対応がなされている。しかしながら、最大ライン圧を上げるとオイルポンプの負荷が大きくなるため、アクセルペダルの踏み込み量に連動するスロットルバルブを設けて各トルク状況に応じてライン圧を変化させることにより、負荷を下げる努力がなされている。

また、ライン圧を高くすると、最大トルクと変速領域のトルクの差が大きくなるため、特許文献１で記載されているように、制御ゲインが大きくなり制御性が低下する。そこで、特許文献１では、電磁弁等の制御範囲で変速を行い、変速終了後に切換弁にてライン圧を係合要素に供給することによって解決している。

ところが、特許文献１の場合は切換弁がスティック（バルブ弁体の固着）し、ライン圧供給状態側のままとなると、減圧制御弁（コントロール弁）とソレノイド弁が正常に動作するにもかかわらず、摩擦係合要素を解放不可能となる。この場合、意図せずインターロックが生じることも考えられるため、油圧スイッチなどで上記切換弁のスティックを感知し、走行可能となるよう摩擦係合要素を強制解放するなどのフェールセーフ機構を組み込む必要がある。

特許文献２の油圧制御装置も、電磁弁等の制御範囲で変速を行い、変速終了後に切換弁にてライン圧を係合要素に供給するタイプのものであるが、切換弁の切換を電磁弁（リニヤソレノイド弁）にて行うこと、電磁弁及びコントロールバルブをノーマルハイ（常開）、即ち、電源オフ時に出力圧がハイとなるよう構成している（図１２参照）。

図４は、特許文献２の油圧回路にて切換弁がロック側でスティックした場合の状態を表した図であり、図中点線で表されたように、電磁弁をオンオフしても摩擦係合要素Ｃ−１には、ライン圧が導かれる。また、図５は、特許文献２の油圧回路にてコントロールバルブがオン側でスティックした場合の状態を表した図であり、この場合も図中点線で表されたように、電磁弁をオンオフしても摩擦係合要素Ｃ−１には、ライン圧が導かれる。また、図示省略するが、特許文献２の油圧回路にて電磁弁がオン故障した場合も切換弁がロック側でスティックした場合と同様となり、摩擦係合要素Ｃ−１には、ライン圧が導かれる。

また、図６は、特許文献２の油圧回路にて電磁弁がオフ故障した場合の状態を表した図であり、この場合は当然に出力はローのままである。

電磁弁がオン状態で出力がロー、オフ状態で出力がハイ、となるべきところ、異常時に電磁弁がオン状態で出力がハイになること、また電磁弁がオフ状態で出力がローとなることは、切換弁を設置したことに起因するものではなく、インタロックバルブやフェールバルブ等を用いた油圧回路上のハードフェール若しくは制御上のソフトフェールによって解決が見られている。

特開２００１−１２５８８号公報特開２００２−２６６９９５号公報

ところで、近年のコスト低減の方向性から考えると、部品点数の低減と油路構成の簡素化が望まれている。例えば、特許文献２の油圧制御装置は電磁弁（リニヤソレノイド弁）、コントロールバルブ、切換弁、及び、電磁弁（リニヤソレノイド弁）にモジュレータ圧を供給するモジュレータバルブが必要であり、部品点数も多く、油路構成も複雑となってしまう。

そこで、モジュレータバルブ（図４の８）とコントロールバルブ（図４の６）を廃止して、ライン圧を直接電磁弁（リニヤソレノイド弁）に供給する直圧タイプの電磁弁（リニヤソレノイド弁）を利用して油路構成の簡素化、コスト低減の向上を図ることが考えられる。

例えば、図７は、直圧タイプの電磁弁（リニヤソレノイド弁）１０と、特許文献２相当の切換弁９を用いて、係合圧の保持（ロック）機構を構成した油圧回路であり、例えば、ノーマルハイの電磁弁（リニヤソレノイド弁）１０であれば、非通電時はＤ圧（前進圧）と直結した入力ポート９ａと出力ポート９ｃが連通されたロックモード位置にある。そして、電磁弁（リニヤソレノイド弁）１０への指示電流が与えられていくに従って、図１２に示されたように、指示電流が所定値を超えたところで、入力ポート９ａが閉じ、電磁弁（リニヤソレノイド弁）１０と接続された入力ポート９ｂと出力ポート９ｃが連通され、以下制御最大圧ＰｃＭＡＸから所定の勾配で出力圧が減少していく。最終的には、ドレンポート（ＥＸ）と出力ポートが連通され、出力圧は０となる。

図８は、図７の回路構成で、切換弁９がロック側でスティックした場合の状態を表した図であり、図中点線で表されたように、電磁弁をオンオフしても切換弁９の入力ポート９ａと出力ポート９ｃが連通したままとなり、摩擦係合要素Ｃ−１にはライン圧が導かれる。また、図９は、図７の回路構成で、電磁弁（リニヤソレノイド弁）１０がオン故障ないし断線故障した場合の状態を表した図であり、図中点線で表されたように、図８同様切換弁９の入力ポート９ａと出力ポート９ｃが連通したままとなり、摩擦係合要素Ｃ−１にはライン圧が導かれる。

このように、ノーマルハイタイプ（常開型）の電磁弁（リニヤソレノイド弁）１０とすれば、仮に切換弁９がロック側でスティックし、電磁弁の状態と出力圧が一致しない状態が生じたとしても、断線故障時相当のフェールセーフ機構を作動させればよく、所謂従来技術（特許文献２）と同様にフェールバルブ等を用いた油圧回路上のハードフェール若しくは制御上のソフトフェールによって解決することが可能である。

しかしながら、一部の摩擦係合要素のみをノーマルハイタイプ（常開型）とし、その他の摩擦係合要素にはノーマルロータイプ（常閉型）を用いる場合等、ノーマルロータイプ（常閉型）の電磁弁（リニヤソレノイド弁）１０を必要とする場合は、以下のような問題点が生ずると考えられる。

例えば、図１０は、ノーマルロー（常閉）で直圧タイプのリニヤソレノイド弁１０と、特許文献２相当の切換弁９を用いて、係合圧の保持（ロック）機構を構成した油圧回路であり、非通電時はドレンポート（ＥＸ）と出力ポートが連通した状態にあり、出力圧は０である。そして、電磁弁（リニヤソレノイド弁）１０への指示電流が与えられていくと、入力ポート９ｂと出力ポート９ｃが連通され、以下制御最大圧ＰｃＭＡＸに至るまで所定の勾配で摩擦係合要素Ｃ−１への出力圧が増大していく。そして、指示電流が所定値を超えたところで、入力ポート９ｂが閉じ、Ｄ圧（前進圧）と直結した入力ポート９ａと出力ポート９ｃが連通され、以降はライン圧ＰＬが保持される。

図１１は、図１０の回路構成で、切換弁９がロック側でスティックした場合の状態を表した図であり、図中点線で表されたように、電磁弁をオンオフしても切換弁９の入力ポート９ａと出力ポート９ｃが連通したままとなり、摩擦係合要素Ｃ−１にはライン圧が導かれてしまう。電磁弁がオンの場合はよいが（電磁弁オンで出力ハイ）、電磁弁がオフの場合は、電気的な断線故障とは逆の状態（電磁弁オフで出力ハイ）が生じてしまう。

要するに、従来技術は、切換弁にてライン圧からの直結油路とリニヤソレノイド弁の出力油路を切換えて、摩擦係合要素に連結するものであるため、切換弁の状態如何で、ノーマルロータイプのリニヤソレノイド弁がオフであるにもかかわらずライン圧が出力されてしまうといった不都合が生じていた。

これに対処するには、電磁弁（リニヤソレノイド弁）１０の出力圧の低い領域で摩擦係合要素Ｃ−１への油圧をカットするフェールバルブが必要になる。また、出力圧の高い領域を切換弁９の動作に用いることを考えれば、制御域で使える領域が更に少なくなる上、、ノーマルロータイプ（常閉型）の電磁弁１個につき、１つのフェールバルブが必要となり、直圧タイプの利点を失うことにもなりかねない。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであって、電磁弁と切換弁の組合せにてライン圧を直接供給し係合圧を保持（ロック）する機能を備える自動変速機の油圧制御装置において、切換弁を追加したことに起因する追加のフェールセーフ機構を要しない回路構成を提供することを目的とする。

本発明の第１の視点によれば、リニヤソレノイド弁を備え、摩擦係合要素の締結解放を制御する自動変速機の油圧制御装置であって、切換弁を用いて摩擦係合要素の係合圧を保持（ロック）する機能と、前記切換弁のロック側へのステッィクに対するフェールセーフ機構を備えた自動変速機の油圧制御装置が提供される。

この自動変速機の油圧制御装置には、前記リニアソレノイド弁の出力ポートと、フィードバックポートとの間に切換弁が配設される。そして、この切換弁は、（１）前記出力ポートとフィードバックポートとを連通することによって、前記リニヤソレノイド弁に、指令電流に応じた圧を出力させる第１の状態と、（２）フィードバックポートを他の油路（例えば、ドレン油路やライン圧油路）と連通し、前記フィードバックポート側から油を排出することによって、前記リニヤソレノイド弁を介してライン圧を出力させる第２の状態と、を切り換え可能に構成される。摩擦係合要素の係合圧を所定の勾配で変化させる制御領域でも、摩擦係合要素の係合圧を高域で保持するロック領域でも、リニアソレノイド弁を経由する構成となっているため、リニアソレノイド弁のオンオフ状態と出力圧のオンオフ状態が一致する。

本発明によれば、ノーマルハイタイプ（常開型）の電磁弁を用いる場合はもちろんとして、ノーマルロータイプ（常閉型）の電磁弁を用いる場合にも、部品点数が少なく、簡素化された油路構成を採ることが可能となる。その理由は、切換弁のスティックに対するフェールセーフ機構を組み込む必要がなく、直圧タイプの電磁弁の利点を削ぐことなく採用可能としたことにある。

続いて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る自動変速機の油圧制御装置の回路構成を、クラッチＣ−１に係る部分を摘示した図である。図１を参照すると、この油圧制御装置は、摩擦係合要素（ここではクラッチＣ−１）を操作する油圧サーボ２と、並列するチェックボール弁３３とオリフィス３４からなる逆流絞り回路より下流側に配設されたアキュムレータ５と、前記逆流絞り回路を介して図示しないマニュアルバルブと接続され、油圧サーボ２に油圧を供給する直圧タイプのリニアソレノイド弁１０と、リニアソレノイド弁１０のフィードバック油路に配設され、内部の弁体を動作させることによって油路を切換可能な切換弁２０とを備えている。

リニヤソレノイド弁１０は、図示しないマニュアルバルブの前進レンジ圧ポートと接続され、リニヤソレノイド弁１０の出力ポート１２は、油圧サーボ２に接続され、車両の運転状態に応じてＥＣＵ（図示省略）により制御されクラッチＣ−１の作動が制御される。なお以下、リニヤソレノイド弁１０は、ノーマルロータイプ（常態で出力圧０であり、指示電流に応じて油圧が出力側油路に供給される）であるものとして説明するが、本発明は、ノーマルハイタイプについても等しく適用可能であるため、適宜、ノーマルハイタイプの場合についても言及する。

また、リニアソレノイド弁１０には、フィードバックポート１３が設けられており、出力ポート１２から油圧サーボ２に至る油路から分岐するフィードバック油路に配設された切換弁のフィードバックポート２ｂと接続されている。

切換弁２０は、スプリング２３がその一端にオリフィス３２を介して前進圧（Ｄ圧）を受ける受圧部（ランド２１端面）を有し、他の一端にオリフィス３１を介してリニヤソレノイド弁１０の出力側油路からの油圧を受ける受圧部（ランド２２端面）を有するスプールを備え、前進圧（Ｄ圧）として出力されるライン圧とリニヤソレノイド弁出力圧を切換信号として動作する。より具体的には、このスプールは、付勢手段であるスプリング２３によって、ロック側に付勢されているため、ライン圧×バルブ径とリニヤソレノイド弁出力圧×バルブ径＋スプリング力のバランスにて切換が行われる。

［正常状態］
続いて、本実施の形態の動作について説明する。本実施の形態では、リニヤソレノイド弁１０がノーマルロータイプであるため、常態では、リニヤソレノイド弁出力圧×バルブ径＋スプリング力より、ライン圧×バルブ径が勝るため、切換弁２０のスプールは制御側に位置する。

この状態で、リニアソレノイド弁１０に指示電流が与えられていくと、リニアソレノイド弁１０の出力ポート１２から出力された油圧は、リニアソレノイド弁１０のフィードバックポート１３にもフィードバックされ、出力圧は所定の勾配で漸増していく（図１３参照）。

そして、リニヤソレノイド弁１０への指示電流が所定値を超えると、リニヤソレノイド弁出力圧×バルブ径＋スプリング力が、ライン圧×バルブ径に打ち勝ち、切換弁２０のスプールが移動を開始し、最終的にはロック側に位置する。

切換弁２０のスプールがロック側に位置する状態となると、リニヤソレノイド弁１０の出力ポート１２からフィードバックポート１３に至る油路は遮断され、フィードバックポート１３と切換弁２０のドレンポート２ｃとが連通される。従って、リニアソレノイド弁１０の入力ポート１１に入力された油圧は、減圧されずに油圧サーボ２側に供給される状態（ライン圧ロック状態）となる。

その後、例えば、リニヤソレノイド弁１０に与えられる指示電流が０になると、リニヤソレノイド弁出力圧が絞られながら減少していき、切換弁２０のスプールは制御側に戻ることになる。

以上のように、ライン圧→リニヤソレノイド弁→摩擦係合要素のように直列に連結するとともに、リニヤソレノイド弁のフィードバック油路を連通状態にするかドレンするかをリニヤソレノイド弁自体によって切換可能に構成したため、リニヤソレノイド弁に動作モード切換機能と調圧機能との２つの機能が具備されている。

なお、ノーマルハイタイプのリニアソレノイド弁１０を用いる場合は、上記と逆の動作となり、初期状態において、切換弁２０がロック位置にあり、指示電流が所定値を超えると切換弁が移動して制御モードに突入し、リニアソレノイド弁１０の出力ポート１２から出力された油圧は、リニアソレノイド弁１０のフィードバックポート１３にもフィードバックされ、出力圧は所定の勾配で漸減していく（図１２参照）。

［切換弁の制御側スティック］
図２は、本実施の形態に係る自動変速機の油圧制御装置の切換弁が制御側でスティックしてしまった場合の状態を説明するための図である。リニアソレノイド弁１０に指示電流が与えられていくと、リニアソレノイド弁１０の出力ポート１２から出力された油圧は、リニアソレノイド弁１０のフィードバックポート１３にもフィードバックされ、出力圧Ｐｃ（点線）は、所定の勾配で漸増していくが、切換弁２０のスプールが制御側に位置したままである。

この状態ではリニヤソレノイド弁出力圧のフィードバックがなされるため、ライン圧ＰＬを出力することはできないが、最大圧としてＰｃＭＡＸを出力可能であり、走行可能な程度の係合圧を得ることが可能となる。

また、ノーマルロータイプのリニヤソレノイド弁１０のオフ故障ないし断線故障が発生した場合も図２と同様であり、ライン圧ＰＬを出力することはできないが、最大圧としてＰｃＭＡＸを出力可能であり、走行可能な程度の係合圧を得ることが可能となる。

なお、ノーマルハイタイプのリニヤソレノイド弁のオン故障が発生した場合も図２と同様であり、ライン圧ＰＬを出力することはできないが、最大圧としてＰｃＭＡＸを出力可能であり、走行可能な程度の係合圧を得ることが可能となる。

［切換弁のロック側スティック］
図３は、本実施の形態に係る自動変速機の油圧制御装置の切換弁がロック側でスティックしてしまった場合の状態を説明するための図である。切換弁２０が動作し、スプールがロック側でスティックしてしまうと、フィードバック油路は遮断され、ライン圧ＰＬ（破線）が油圧サーボ２に出力される。

この状態ではフィードバック油路は閉じたままとなるため、ライン圧ＰＬのオンオフ制御しかできないが、リニヤソレノイド弁１０をオフ状態にすることで、摩擦係合要素Ｃ−１を解放することが可能となっている。

また、ノーマルロータイプのリニヤソレノイド弁１０では、オフ故障ないし断線故障では、当然に摩擦係合要素Ｃ−１が解放状態となり、オン故障では、摩擦係合要素Ｃ−１が締結状態となり、リニヤソレノイド弁１０の状態と一致することになる。

また、ノーマルハイタイプのリニヤソレノイド弁でも、オフ故障ないし断線故障では、当然に摩擦係合要素Ｃ−１が締結状態となり、オン故障では、摩擦係合要素Ｃ−１が解放状態となり、リニヤソレノイド弁１０への指令状態と一致することになる。

以上説明したリニヤソレノイド弁での指令状態と出力結果の関係は、切換弁を設置しないで単独でリニヤソレノイド弁を使用する場合と同じである。このことは、ハード的なオフ故障、オン故障、電気的な断線故障といった従来のフェールセーフ機構と同一ものを使用することができることを意味している。従って、回路簡素化や部品点数削減のため、ノーマルロータイプのリニヤソレノイドを使用したとしても新たなフェールセーフ機構を設ける必要はなくなる。

また例えば、ライン圧ＭＡＸ１２００ｋＰａの自動変速装置に対し、１５００ｋＰａの係合圧が要求される場合、直圧タイプのリニヤソレノイド弁の場合は、内部のバルブの受圧面積を変更してゲイン（ロス）を設定する必要があるため、リニヤソレノイドが別仕様になってしまい、量産コストを考えると好ましくない。しかしながら、以上説明したように、最大トルクはライン圧にロックし、変速中は低ゲイン（ロス）による制御を行うことが可能となる。

以上、本発明について、その好ましい実施の形態を例示して詳説したが、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明は、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に細部の具体的構成を変更して種々の装置に適用可能なものである。例えば、上記実施の形態では切換弁２０のスプール（ランド２１、２２）径は同一であるものとしたが、例えば、受圧面に差異を設ける等して、リニヤソレノイド弁の出力圧に応じ切換のバランスを変更することも可能である。その他、本発明の本質を害しない範囲で各種の変形態様を採ることが可能である。

また、上記した実施の形態では、切換弁２０がある程度動作すると、リニヤソレノイド弁１０のフィードバックポート１３と切換弁２０のドレンポート２ｃが連通され、フィードバック圧が排出されるものとして説明したが、リニヤソレノイド弁の構造に応じて、ドレンではなくライン圧に連結し、フィードバックポートにライン圧を導入して、フィードバックが働かないようにして同様の動作を行う構成も採用可能である。

本発明の一実施の形態に係る自動変速機の油圧制御装置の回路構成を表した図である。図１の自動変速機の油圧制御装置の切換弁が制御側でスティックしてしまった場合の状態を説明するための図である。図１の自動変速機の油圧制御装置の切換弁がロック側でスティックしてしまった場合の状態を説明するための図である。従来技術の油圧回路にて切換弁がロック側でスティックした場合の状態を表した図である。従来技術の油圧回路にてコントロールバルブがオン側でスティックした場合の状態を表した図である。従来技術の油圧回路にて電磁弁がオフ故障した場合の状態を表した図である。常開タイプのリニヤソレノイド弁出力とライン圧の直結油路とを切り換える切換弁を備えた自動変速機の油圧制御装置の回路構成を表した図である。図７の回路構成で切換弁がロック側でスティックした場合の状態を表した図である。図７の回路構成でリニヤソレノイド弁がオフ故障ないし断線故障した場合の状態を表した図である。常閉タイプのリニヤソレノイド弁出力とライン圧の直結油路とを切り換える切換弁を備えた自動変速機の油圧制御装置の回路構成を表した図である。図１０の回路構成で切換弁がロック側でスティックした場合の状態を表した図である。常開タイプのリニヤソレノイドを用いて必要なトルク容量と制御性を両立させる特性図である。常閉タイプのリニヤソレノイドを用いて必要なトルク容量と制御性を両立させる特性図である。

符号の説明

２油圧サーボ
２ａ、１１入力ポート
２ｂ、１３フィードバックポート
２ｃドレンポート
５アキュムレータ
１０電磁弁（リニヤソレノイド弁）
１２出力ポート
２０切換弁
２１、２２ランド
２３スプリング
３１、３２、３４オリフィス
３３チェックボール弁

Claims

ライン圧が入力されるリニアソレノイド弁を備え、摩擦係合要素の締結解放を制御する自動変速機の油圧制御装置において、
前記リニアソレノイド弁の出力ポートと、フィードバックポートとの間に切換弁を配設し、
前記出力ポートとフィードバックポートとを連通することによって、前記リニアソレノイド弁に、指令電流に比例した圧を出力させる第１の状態と、
前記フィードバックポートを他の油路と連通し、前記フィードバックポート側から油を排出することによって、前記リニアソレノイド弁を介してライン圧を出力させる第２の状態と、を切り換え可能としたこと、
を特徴とする自動変速機の油圧制御装置。
前記切換弁の一端にライン圧を供給する油路と、
前記切換弁の他の一端に、前記リニアソレノイド弁の出力圧を供給する油路と
前記ライン圧及び出力圧の差、及び、前記ライン圧及び出力圧の作用面の差に応じ、前記切換弁をいずれか一方に付勢する付勢手段と、を備え、
少なくとも前記出力ポートからの出力圧によって前記切換弁を動作可能に構成したこと、
を特徴とする請求項１に記載の自動変速機の油圧制御装置。