JP5055563B2

JP5055563B2 - 油圧装置

Info

Publication number: JP5055563B2
Application number: JP17557797A
Authority: JP
Inventors: フリートマンオスヴァルト; ホムマンフレット; ゲンツェルミヒァエル
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH; Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH; Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2017-07-01
Also published as: JPH1068404A; US6073644A; FR2750746A1; DE19727358B4; DE19727358A1; FR2750746B1; GB9713496D0; GB2314901A; GB2314901B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両における例えば油圧装置等の圧力媒体装置であって、ポンプ等の少なくとも１つの圧力媒体圧縮機と、制御ユニットによって制御される、例えば電磁弁等の負荷制御用のバルブとを有している圧力媒体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のバルブ、例えば切換弁、プロポーショナルバルブ、位置切換弁等は、負荷の圧力供給を制御する。この場合負荷側の圧力は、制御ユニットによって設定される制御量によって制御される。
【０００３】
前述したような形式のバルブを備えた圧力媒体装置においては、ヒステリシスの低減がパルス幅変調（ＰＷＭ）を用いたバルブ制御によって達成されることは公知である。
【０００４】
また、周波数の重畳された制御信号を用いたバルブ制御によってもヒステリシスの低減が達成できることも公知である。さらに制御領域において周波数の変更が実施されるバルブも公知である。
【０００５】
圧力媒体装置にバルブを使用する場合には、通常はヒステリシスが現れる。これはバルブの作動中に障害的に作用する可能性がある。ヒステリシス特性に良好な所定の周波数を用いた制御量によるバルブの制御は、機械的な特性に対しては必ずしも良好に作用するものではない。バルブの制御に対して比較的低い周波数の信号を用いた場合には、例えばバルブにおいてチャタリングが生じる恐れが出てくる。また制御すべき振動に対して過度に高い周波数を選択した場合には、バルブのプランジャないしピストンが支持する質量とそれに伴う慣性並びに高い周波数によって追従不能な状態に陥る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭に述べたような形式の、バルブを備えた油圧装置等の圧力媒体装置において、すべての作動領域に亘って最適なヒステリシスの低減とバルブのチャタリングの回避が確実に可能となるように改善を行うことである。
【０００７】
さらに本発明の課題は、このような圧力媒体装置を低コストで簡単に製造できるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、バルブの制御のために前記制御ユニットによって制御電流又は制御電圧等の制御量が設定され、前記制御量は少なくとも２つの制御量成分から形成され、前記制御量成分の１つは第１の周波数で変調されており、第２の制御量成分は第２の周波数で変調されるように構成されて解決される。
【０００９】
有利には前記第１の周波数は第２の周波数よりも大きくされる。
【００１０】
さらに有利には、前記第１の周波数は、整数からなる係数分だけ第２の周波数よりも大きい。このことは第２の周波数の周期期間が第１の周波数の周期期間の整数倍であることを意味する。
【００１１】
さらに有利には前記制御量の振幅は、変調可能である。
【００１２】
特に有利な実施例によれば、前記制御量はプリセット圧力か又はバルブのメインスライダー弁による圧力である。
【００１３】
同様に有利には、プリセット圧力の圧力振幅及び（又は）バルブのメインスライダー弁による圧力の圧力振幅が所定の値まで閉ループ制御又は開ループ制御される。この閉ループ制御又は開ループ制御は、制御ユニット等の電子制御ユニットによって実施されてもよい。この場合この制御ユニットは実質的に複数のセンサと送信可能に接続される。
【００１４】
さらに本発明の別の有利な考察によれば、少なくとも１つの圧力センサが、プリセット圧力及び（又は）メインスライダー弁による圧力を検出し、この圧力の大きさを圧力振幅の開ループ制御又は閉ループ制御に対して用いる、請求項１〜６いずれか１項記載の圧力媒体装置。
【００１５】
有利には、前記制御量成分の比較的小さい周波数を有する振幅か又は前記制御量成分の比較的大きい周波数を有する振幅が電流の関数として変調可能である。
同様に有利には、前記制御量成分の比較的小さい周波数を有する振幅か又は前記制御量成分の比較的大きい周波数を有する振幅が電流の関数として増減可能である。
【００１６】
さらに有利には、前記制御量成分の比較的小さい周波数を有する振幅か又は前記制御量成分の比較的大きい周波数を有する振幅が温度の関数として変調可能である。
【００１７】
同様に有利には、前記制御量成分の比較的小さい周波数を有する振幅か又は前記制御量成分の比較的大きい周波数を有する振幅が温度の関数として増減可能である。
【００１８】
さらに有利には、前記制御量の第１の周波数及び（又は）第２の周波数が変調可能である。これらの周波数は圧力媒体装置又は自動車の動作点に依存して選択されてもよい。この場合はこれらの周波数が個々のパラメータ、例えば温度、圧力及び（又は）その他のパラメータ等に依存して変更されてもよい。
【００１９】
同様に有利には、バルブのデューティー比が動作点の関数として変更可能である。
【００２０】
特に有利には、前記制御量成分のうちの１つの周波数は、１００Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数範囲、有利には２００Ｈｚ〜６００Ｈｚの範囲にある。
【００２１】
さらに有利には、前記比較的小さい周波数を有する制御量成分の周波数は、比較的高い周波数を有する制御量成分の周波数よりも１/３〜１/５０の係数分だけ小さい。
【００２２】
本発明のさらに別の考察によれば、有利には、請求項１〜１４項に記載の圧力媒体装置を用いて電磁弁を制御するための方法であって、励磁電流等の所定の制御量によってマグネットコイルを制御する形式のものにおいて、前記制御量が、異なる周波数の２つの信号成分の重畳によって制御される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図面に基づき詳細に説明する。
【００２４】
図１には例えば駆動ユニットと、変速機と、車両ドライブトレーン中のトルク伝達系を有する自動車の圧力媒体装置１が示されている。
【００２５】
この圧力媒体装置１を用いて、例えば車両のドライブトレーン中のトルク伝達系の伝達可能なトルクが制御される。この圧力媒体装置１、例えば油圧装置は少なくとも１つの圧力媒体圧縮機２を有している。この圧縮機は例えばポンプとして構成されていてもよい。圧力媒体圧縮機は負荷３、例えばトルク伝達系３の制御のためにシステム圧力を発生させる。このトルク伝達系３は圧力媒体で操作されるクラッチ、例えば始動クラッチ又はコンバータロックアップクラッチ等であってもよい。さらにこのトルク伝達系は回転方向の逆転のための装置（例えば反転装置）のクラッチであってもよい。
【００２６】
圧力媒体管路４を介してスライダー弁５によって、圧力媒体管路６の中と負荷３の圧力媒体室７内の圧力が制御される。バルブのスライダー弁５の軸方向の位置は、圧力媒体管路６ないし負荷３の圧力媒体室７の圧力を定める。このスライダー弁５は、軸方向でみて圧力室８内の圧力Ｐ_Fに依存して圧力を形成する。さらに応力蓄積器９はスライダー弁５に対して軸方向の圧力負荷を形成する。
【００２７】
予備制御弁１０は、圧力媒体管路１１を介して圧力媒体圧縮機２と接続され、領域１２の圧力、すなわち実質的に制御圧力Ｐ_Sを制御している。この制御圧力Ｐ_Sは、空間領域８内でスライダー弁５の軸方向の応力負荷を確定している。バルブ２０のスライダー弁２１と弁座２２も空間領域８の圧力Ｐ_Sを定めている。このバルブ２０が閉じているならば、すなわちスライダー弁が弁座２２の領域に到来している状態ならば、圧力Ｐ_Fは空間領域１２内の圧力ないしは供給管路１３内の圧力に関して最大となる。バルブ２０が少なくとも短期間開放され、スライダー弁２１が弁座２２を解放している場合には、油圧媒体の領域１２から矢印２３に沿った流出が生じる。それにより空間領域８内の制御圧力Ｐ_Sの圧力低下が生じる。
【００２８】
スライダー弁５の応力負荷によってこのスライダー弁５の軸方向での転移が長孔部領域１４において生じ、制御エッジ１５ａないし１５ｂが軸方向の１つの位置に到達する。そしてポンプ２が圧力媒体管路６と接続状態にもたらされるか、又は排出部１６が圧力媒体管路１６と媒体通流状態にもたらされる。それにより領域７における圧力の低減が生じる。圧力媒体管路１８を介して空間領域６内の圧力は空間領域１７へ伝達される。それにより空間領域１７内の軸方向の応力がスライダー弁５に作用する。この軸方向応力は、領域１７内に作用する圧力に、横断面積Ａと横断面積Ｂの差分をかけたものに相応する。
【００２９】
制御ユニット３０は信号線路３１ａと３１ｂを介してセンサと場合によってはその他の電子ユニットと送信可能に接続され、バルブ２０のスライダー２１の軸方向の位置を制御する。信号線路３２を介して例えば電磁弁２０のマグネット３３は次のように制御される。すなわちスライダー２１が所期の選択された軸方向の位置か又は所期の選択された移動量となるように制御される。圧力媒体装置の作動のもとでピストン５のヒステリシスの最小化のためにスライダ２１は異なる周波数の２つの成分の重畳によって生じめられる振動状態におかれる。例えば制御電流などの制御信号の１つの成分は、例えば１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚの高い周波数、有利には２００Ｈｚ〜６００Ｈｚの周波数で制御される。この場合第２の周波数は比較的小さな周波数である。この場合の周波数は、例えば１/３〜１/５０、有利には１/５〜１/２５の係数分だけ小さい。制御信号の第１の成分は第１のチョッパー周波数で変調される。この場合の制御信号の第２の成分は比較的小さな周波数で制御される。制御信号成分の電流振幅が、比較的小さな周波数で閉ループ制御されるか又は開ループ制御され、それによってスライダ５，２１は、バルブ２０のもとでまだ振動はするがしかしながら係合衝突は生じない。電流振幅の変調は次のように行われる。すなわち例えばオイルが冷えた状態か及び（又は）プリセット圧力が小さい場合に大きな振幅信号が制御され、オイルが熱くなっているか及び（又は）プリセット圧力が高い場合には小さな振幅か又は消滅し続ける振幅に制御される。
【００３０】
さらに有利には制御が次のように行われる。すなわちスライダーの振動の振幅がプリセット回路かバルブ内で高めに閉ループ制御又は開ループ制御される。バルブのスライダー５はまだ振動する。メイン回路の圧力振幅は緩慢な制御器において入力として与えられる。この場合調整量はバルブの電流振幅である。個々の障害並びに変化のヒステリシスのばらつきを寿命に亘って補償する事が可能である。例えば圧力と温度に依存し短期間の変化は上記緩慢な制御器には依存しない。
【００３１】
油圧制御回路中の電流振幅の変化を用いた、ヒステリシス最小化のための例えばバルブ２０の制御電流などの制御量は、一定の又は変化した基本チョッパー周波数のもとでプロポーショナルプリセットバルブを用いて行われてもよい。
【００３２】
図１ではバルブ２０がプロポーショナルバルブとして示されている。この場合スライダー５がバルブのメインスライダーであり、バルブ１０は領域１２又は領域８における制御圧力の供給のためのプリセットバルブである。
【００３３】
図２には第２の信号が時間の関数として示されている。この場合特性曲線１００が電磁弁の電圧を表し、特性曲線１０１は時間の関数としての電流を表している。図では高周波振動又は高周波の制御信号成分の周期期間Ｔ ₁と低周波の信号成分の周期期間Ｔ ₂が識別可能である。図２中符号Ｔ ₂で示されている低周波の信号成分の周期期間は、高周波の振動もしくは高周波の信号成分の周期期間Ｔ ₁の倍である。
【００３４】
特性曲線１００は、期間Ｔ ₁内の期間ΔＴ ₁に亘って最大であり、期間ΔＴ ₂に亘って実質的にゼロである。このΔＴ ₁とΔＴ ₂の間の比はデューティー比を表す。この場合期間ΔＴ ₁に亘っては完全な信号が得られ、期間ΔＴ ₂に亘っては信号は実質的にゼロである。電圧信号は期間ΔＴ ₁において最大であるのに対して、電流１０１は実質的にゼロから所定の値まで上昇する。それに対して電流は期間ΔＴ ₂において再び低下する。次の周期間中は、電流は再度上昇し、続いて再度低下する。この場合平均電流が上昇する。ΔＴ ₁対ΔＴ ₂のデューティー比によって、平均電流が設定もしくは制御される。最初の３つの周期Ｔ₁においては期間ΔＴ ₁が実質的に期間ΔＴ ₂よりも大きいのに対して、４つめの周期だけは時点Ｔで始まる期間のＴ ₁とＴ ₂のデューティー比が変化している。すなわち期間ΔＴ ₁が期間ΔＴ ₂よりも小さい。これによって平均電流が期間Ｔ ₁に亘って低下することが達成される。振幅の変調もしくはデューティー比ΔＴ ₁対ΔＴ ₂の変調によって、平均制御電流の変調が達成される。
【００３５】
図２からは明らかに、時間の関数としての変調された電流の上昇と低下が識別される。この場合高周波による電流の上昇と低下に緩慢な振動が重畳される。図１中の領域８における僅かな予備制御圧力のもとでは振動の振幅が大きくてもよい。なぜなら僅かな圧力は、スライダー２１が座面２１から比較的離れているか又はバルブが比較的ワイドに開かれていることを意味するからである。このようなバルブのワイドな開放のもとでは、距離の変化が可能である。しかしながらこれは座面の衝撃には結びつかない。領域８における比較的高い圧力のもとではスライダー２１の距離変化の振幅が僅かにされるべきである。なぜなら座面衝撃が回避されるべきだからである。この座面衝撃は、比較的高い圧力のもとで問題となる。なぜならバルブの開放角度が比較的少なくて、距離の変化も僅かな場合には既に座面衝撃が生じ得るからである。
【００３６】
２つの振動成分からなる信号による制御量又は制御信号の制御は、図２に示されている。図示されているデューティー比の変化例の他にも高周波振動又は低周波振動の振幅の変調が例えば電流や制御圧力の関数としてあるいは作動パラメータの関数として実行されてもよい。同様に低周波又は高周波振動の周波数変調が例えば電流や制御圧力の関数としてあるいはその他の作動特性量の関数として実行されてもよい。
【００３７】
プロポーショナルバルブ２０が高周波成分と低周波成分を有する信号によって制御されるならば、スライダー５は通常は低周波成分のみに追従する。なぜならスライダーの慣性が高周波の運動を通常は許容しないからである。
【００３８】
本願発明に伴って差し出される請求項は十分な権利保護を得るための先見的な形式的定義である。本発明の別の有利な実施例及び改善例は従属請求項に記載されている。
【００３９】
従属請求項に用いられる従属関係においては各従属請求項の特徴によって独立請求項の要件のさらなる展開が示唆される。それらは従属関係にある従属請求項の特徴に対する独立的な客観的保護収得に対する放棄をいみするものではない。
【００４０】
これらの従属請求項の要件も、先行する従属請求項の要件に依存しない構成を含んだ特異的な発明である。
【００４１】
本発明は、明細書に記載された実施例に限定されるものではない。それどころか本発明の枠内では多くの変更ないし修正が可能である。特にそのような変化例、変更要素の組み合わせにおいては、例えば明細書全般にわたる個々の実施形態の組み合わせや変更、並びに請求項に記載されたあるいは図面に含まれた特徴ないし要件又は方法ステップもそれぞれ特異的な発明を呈しており、これらの特徴の組み合わせによって製造方法、検査方法、作動方法にも関係する新たな要件や方法ステップないし方法ステップシーケンスが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による圧力媒体装置の概略図である。
【図２】本発明による実施例の特性を説明するためのダイヤグラムである。
【符号の説明】
１圧力媒体装置
２圧力媒体圧縮機
３負荷
４,６圧力媒体管路
５スライダー弁
７圧力媒体室
８圧力室
９応力蓄積器
２０バルブ
２１スライダー弁
３０制御ユニット

Claims

圧力媒体圧縮機（２）と、負荷（３）に接続されたスライダー弁（５）と、前記スライダー弁（５）に軸方向圧力を形成する圧力室（８）に管路（１２）を介して接続された電磁弁（２０）と、前記電磁弁（２０）を制御するための制御ユニット（３０）とを備えた油圧装置において、
前記電磁弁（２０）の制御のために前記制御ユニット（３０）によって制御量が電圧および電流の２つの制御成分から形成され、
第１の制御成分である電圧成分は、第１の周期（Ｔ₁）である第１の周波数を有するパルス幅変調された同一振幅を有する電圧パルスから成り、
第２の制御成分である電流成分は、第２の周期（Ｔ₂）である第２の周波数を有する振幅変調された上昇および降下する波形の電流（１０１）から成り、
前記第１の周波数は１００Ｈｚないし６００Ｈｚに選定され、
前記第２の周波数は第１の周波数の１／３ないし１／５０に選定されており、
前記電圧パルスのオン期間をΔＴ₁とし、オフ期間ΔＴ₂としたとき、前記第２の周期（Ｔ₂）の前半ではΔＴ₁＞ΔＴ₂に設定し、前記第２の周期（Ｔ₂）の後半ではΔＴ₁＜ΔＴ₂に設定し、
前記第２の周期（Ｔ₂）の前半において、前記電圧パルスの第１の周期（Ｔ₁）のオン期間ΔＴ₁では前記電流（１０１）が零から所定値まで上昇し、オフ期間ΔＴ₂では低下し、前記電圧パルスの次の周期のオン期間ΔＴ₁において前記電流（１０１）は再度上昇し、オフ期間ΔＴ₂において再び低下する経過を繰り返して前半の半周期の最後で前記電流（１０１）は最大値まで上昇し、
前記第２の周期（Ｔ₂）の後半の半周期では、前半の半周期と逆にオン期間ΔＴ₁の期間がオフ期間ΔＴ₂の期間より短く設定されているので、後半の半周期の最後で零まで低下する振幅変調された電流波形となるようにしたことを特徴とする、油圧装置。