JP5126144B2 - 電磁弁装置およびそれを備えた動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁弁装置およびそれを備えた動力伝達装置に関し、特に、電磁弁の電磁部にスイッチング素子のスイッチング制御により矩形波電圧を印加して当該電磁弁を駆動制御する電磁弁装置およびそれを備えた動力伝達装置に関する。

従来から、電子制御式ブレーキシステムのリニアソレノイドバルブを駆動するためのリニアソレノイド駆動装置として、ソレノイドを流れる電流値を制御するためのＰＷＭ信号生成部、ソレノイド駆動回路およびソレノイド駆動トランジスタと、ソレノイドを流れる電流値をモニタすると共にモニタした電流を所定のゲイン特性にて出力してＰＷＭ信号生成部等にフィードバックする電流モニタとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このリニアソレノイド駆動装置では、ソレノイドを流れる電流値の大きさ、すなわち必要な電流制御の精度に応じて電流モニタのゲイン特性が変化させられる。

特開２００７−２８２４３３号公報

しかしながら、上述のようなリニアソレノイドバルブといった電磁弁に要求される最大出力圧によっては、比較的狭い電流のレンジ（例えば０．１Ａ程度）内で比較的大きい圧力変動（例えば２００ｋＰａ程度）を制御することが必要となって電磁弁の出力ゲイン（電流変化に対する出力圧の変化の度合）が比較的高くなり、上記従来の装置のように電流モニタのゲイン特性を変更したとしても、電磁弁の調圧精度を良好に確保し得なくなるおそれがある。その一方で、電磁弁の調圧精度を向上させるべく電磁弁の出力ゲインを低下させると電磁弁の最大出力圧が低下してしまうおそれがある。

そこで、本発明の電磁弁装置およびそれを備えた動力伝達装置は、電磁弁の最大出力圧の低下を抑制しつつ、当該電磁弁の調圧精度を良好に確保することを主目的とする。

本発明による電磁弁装置およびそれを備えた動力伝達装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採っている。

本発明による電磁弁装置は、
電磁部を有する電磁弁と、該電磁弁の前記電磁部に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子をスイッチング制御する制御手段とを含む電磁弁装置であって、
前記制御手段は、前記電磁弁に要求される出力圧である要求出力圧が所定圧以下になるときには、前記電磁部を流れる電流の平均値が所定電流値を超えることなく前記要求出力圧に応じた値になるようにデューティ比および周波数を設定すると共に該デューティ比および該周波数をもった矩形波電圧が前記電磁部に印加されるように前記スイッチング素子をスイッチング制御し、前記要求出力圧が前記所定圧を超えるときには、前記電磁部を流れる電流の平均値が前記所定電流値を超えると共に前記要求出力圧に応じた値になるように該要求出力圧が前記所定圧以下であるときに比べて高いデューティ比と低い周波数とを設定すると共に、該デューティ比および該周波数をもった矩形波電圧が前記電磁部に印加されるように前記スイッチング素子をスイッチング制御することを特徴とする。

この電磁弁装置では、電磁弁に要求される出力圧である要求出力圧が所定圧以下になるときには、電磁部を流れる電流の平均値が所定電流値を超えることなく要求出力圧に応じた値になるようにデューティ比および周波数が設定され、設定されたデューティ比および周波数をもった矩形波電圧が電磁部に印加されるようにスイッチング素子がスイッチング制御される。これにより、当該所定圧をある程度低めに抑えると共に所定電流値をある程度高めに設定することで電磁弁の出力ゲイン（電流変化に対する出力圧の変化の度合）を低くすることができるので、電磁弁の調圧精度を良好に確保することが可能となる。また、要求出力圧が所定圧を超えるときには、電磁部を流れる電流の平均値が上記所定電流値を超えると共に要求出力圧に応じた値になるように要求出力圧が所定圧以下であるときに比べて高いデューティ比と低い周波数とが設定され、設定されたデューティ比および周波数をもった矩形波電圧が電磁部に印加されるようにスイッチング素子がスイッチング制御される。このように、要求出力圧が所定圧を超えるときに電磁部を流れる電流の平均値が所定電流値を超えることを許容すれば、電磁弁からより大きな出力圧を得ることができる。従って、この電磁弁装置によれば、電磁弁の最大出力圧の低下を抑制しつつ、当該電磁弁の調圧精度を良好に確保することが可能となる。

また、前記所定電流値は、前記電磁弁の前記電磁部に許容される常用最大電流値であってもよく、前記制御手段は、前記要求出力圧が前記所定圧を超えるときには、前記電磁部への給電状態が過電流状態になるように前記要求出力圧が前記所定圧以下であるときに比べて高いデューティ比と低い周波数とを設定するものであってもよい。このように、要求出力圧が所定圧を超えるときに電磁部を流れる電流の平均値が常用最大電流値を超えて電磁部への給電状態が過電流状態になることを許容すれば、より広い電流のレンジ内で比較的小さい圧力変動を制御することができるので電磁弁の出力ゲインを低くすることが可能となり、それにより電磁弁の調圧精度を良好に確保することができる。また、要求出力圧が所定圧を超えるときに電磁部への給電状態が過電流状態になることを許容すれば、電磁弁（スプール）の変位をより大きくして電磁弁からより大きな出力圧を得ることができる。従って、この電磁弁装置によれば、電磁弁の最大出力圧と当該電磁弁の調圧精度とを良好に確保することが可能となる。ただし、常用最大電流値自体がある程度大きく確保される場合には、上記所定電流値は常用最大電流値未満の値とされてもよい。何れにしても、要求出力圧が所定圧を超える時間が長くなる場合には、電磁部の発熱に対する耐久性を充分に確保しておくことが好ましい。

更に、前記電磁弁装置は、前記電磁部を流れる電流の値を取得する電流センサを更に備えてもよく、前記制御手段は、前記要求出力圧が前記所定圧以下になるときには、前記要求出力圧に応じた電流値と前記電流センサにより検出された電流値との偏差がなくなるように前記デューティ比および前記周波数を設定し、前記要求出力圧が前記所定圧を超えるときには、前記電流センサにより検出された電流値を用いることなく前記デューティ比および前記周波数を設定するものであってもよい。これにより、要求出力圧が所定圧以下となるときの電磁弁の調圧精度をより向上させることが可能となる。

本発明による動力伝達装置は、上記何れかの電磁弁装置を備え、前記電磁弁から作動流体の供給を受ける少なくとも一つの摩擦係合要素の係合状態を切り替えることにより動力発生源に接続される入力軸から出力軸までの動力伝達経路を変更しながら前記動力発生源からの動力を前記出力軸に伝達する動力伝達装置であって、前記所定圧が前記摩擦係合要素が係合したときの係合圧以上かつ前記電磁弁の最大圧未満の値とされるものである。この動力伝達装置では、動力伝達経路の変更に伴って摩擦係合要素を係合させるときに、係合開始から係合完了までの間の処理がスムースに行われるように電磁弁を精度よく制御すると共に、摩擦係合要素の係合完了後には、電磁弁から摩擦係合要素の係合を保持するために必要な保持圧を良好に出力させることが可能となる。

また、本発明による他の動力伝達装置は、上記何れかの電磁弁装置を備え、前記電磁弁から作動流体の供給を受ける少なくとも一つの摩擦係合要素の係合状態を切り替えることにより動力発生源に接続される入力軸から出力軸までの動力伝達経路を変更しながら前記動力発生源からの動力を前記出力軸に伝達する動力伝達装置であって、前記制御手段は、前記要求出力圧が前記所定圧以下になる前記摩擦係合要素の係合処理に際して該要求出力圧に応じた電流値と前記電流センサにより検出された電流値との偏差がなくなるように前記デューティ比および前記周波数を設定し、前記摩擦係合要素の係合処理が終了したと判断された後に、それ以後前記要求出力圧が前記所定圧を超えるとみなして前記電流センサにより検出された電流値を用いることなく前記デューティ比および前記周波数を設定するものである。

この場合、前記制御手段は、前記摩擦係合要素の係合処理の前に前記電磁弁から前記摩擦係合要素までの流路に作動流体を充填する際に、前記電流センサにより検出された電流値を用いることなく前記デューティ比および前記周波数を設定するものであってもよい。

本発明の一実施例に係る電磁弁装置を含む動力伝達装置２０を搭載した車両である自動車１０の概略構成図である。 実施例の動力伝達装置２０の概略構成図である。 実施例の動力伝達装置２０に含まれる自動変速機２５の各変速段とクラッチおよびブレーキＢの作動状態との関係を表した作動表である。 実施例の動力伝達装置２０に含まれる油圧制御ユニット５０の概要を示す系統図である。 リニアソレノイドバルブ５５等を駆動するのに用いられる駆動回路６０の一部を示す概略構成図である。 リニアソレノイドバルブ５５等の電磁部５５４等に印加される電流と出力ポートＰｏｕｔから出力される作動油の圧力との相関を示す説明図である。 （ａ）および（ｂ）は、リニアソレノイドバルブ５５等の電磁部５５４等に印加される矩形波電圧を例示する説明図である。 変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る電磁弁装置を含む動力伝達装置２０を搭載した車両である自動車１０の概略構成図であり、図２は、自動車１０に搭載された動力伝達装置２０の概略構成図である。これらの図面に示す自動車１０は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料と空気との混合気の爆発燃焼により動力を出力する内燃機関であるエンジン１２と、エンジン１２を運転制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）１４と、図示しない電子制御式油圧ブレーキユニットを制御するブレーキ用電子制御ユニット（以下、「ブレーキＥＣＵ」という）１６と、トルクコンバータ２３や有段の自動変速機２５、これらを制御する変速用電子制御ユニット（以下、「変速用ＥＣＵ」という）２１を有し、エンジン１２のクランクシャフトに接続されると共にエンジン１２からの動力を左右の駆動輪ＤＷに伝達する動力伝達装置２０とを備える。

図１に示すように、エンジンＥＣＵ１４には、アクセルペダル９１の踏み込み量（操作量）を検出するアクセルペダルポジションセンサ９２からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ９９からの車速Ｖ、クランクシャフトの回転数を検出する図示しない回転数センサといった各種センサ等からの信号、ブレーキＥＣＵ１６や変速用ＥＣＵ２１からの信号等が入力され、エンジンＥＣＵ１４は、これらの信号に基づいて何れも図示しない電子制御式スロットルバルブや燃料噴射弁、点火プラグ等を制御する。ブレーキＥＣＵ１６には、ブレーキペダル９３が踏み込まれたときにマスタシリンダ圧センサ９４により検出されるマスタシリンダ圧や車速センサ９９からの車速Ｖ、図示しない各種センサ等からの信号、エンジンＥＣＵ１４や変速用ＥＣＵ２１からの信号等が入力され、ブレーキＥＣＵ１６は、これらの信号に基づいて図示しないブレーキアクチュエータ（油圧アクチュエータ）等を制御する。

動力伝達装置２０の変速用ＥＣＵ２１は、トランスミッションケースの内部に収容される。変速用ＥＣＵ２１には、複数のシフトレンジの中から所望のシフトレンジを選択するためのシフトレバー９５の操作位置を検出するシフトレンジセンサ９６からのシフトレンジＳＲや車速センサ９９からの車速Ｖ、図示しない各種センサ等からの信号、エンジンＥＣＵ１４やブレーキＥＣＵ１６からの信号等が入力され、変速用ＥＣＵ２１は、これらの信号に基づいてトルクコンバータ２３や自動変速機２５等を制御する。ここで、実施例の自動車１０では、シフトレバー９５のシフトレンジＳＲとして、駐車時に選択される駐車レンジ（Ｐレンジ）、後進走行用のリバースレンジ（Ｒレンジ）、中立のニュートラルレンジ（Ｎレンジ）、通常の前進走行用のドライブレンジ（Ｄレンジ）に加えて、運転者に予め定められた複数の変速段の中から任意の変速段の選択を許容するスポーツレンジ（Ｓレンジ）、アップシフト指示ポジションおよびダウンシフト指示ポジションが用意されている。

なお、エンジンＥＣＵ１４、ブレーキＥＣＵ１６および変速用ＥＣＵ２１は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート（何れも図示せず）等を備える。そして、エンジンＥＣＵ１４、ブレーキＥＣＵ１６および変速用ＥＣＵ２１は、バスライン等を介して相互に接続されており、これらのＥＣＵ間では制御に必要なデータのやり取りが随時実行される。

動力伝達装置２０は、トランスミッションケースの内部に収容されるトルクコンバータ２３や、オイルポンプ２４、自動変速機２５、差動機構（デファレンシャルギヤ）２９等を含む。トルクコンバータ２３は、エンジン１２のクランクシャフトに接続される入力側のポンプインペラ２３ａと、自動変速機２５の入力軸２６に接続された出力側のタービンランナ２３ｂとを含み、更にロックアップクラッチ機能を有するものである。オイルポンプ２４は、ポンプボディとポンプカバーとからなるポンプアッセンブリと、ハブを介してトルクコンバータ２３のポンプインペラ２３ａに接続された外歯ギヤとを備えるギヤポンプとして構成されている。エンジン１２からの動力により外歯ギヤを回転させれば、オイルポンプ２４によりストレーナ４０を介してオイルパン４５（何れも図４参照）に貯留されている作動油（ＡＴＦ）が吸引・吐出され、それによりトルクコンバータ２３や自動変速機２５により要求される油圧を発生したり、各種軸受などの潤滑部分に作動油を供給したりすることができる。

自動変速機２５は、６段変速の有段変速機として構成されており、図２に示すように、シングルピニオン式遊星歯車機構３０と、ラビニヨ式遊星歯車機構３５と、入力側から出力側までの動力伝達経路を変更するための３つのクラッチＣ１，Ｃ２およびＣ３と２つのブレーキＢ１およびＢ２とワンウェイクラッチＦ１とを含む。シングルピニオン式遊星歯車機構３０は、トランスミッションケースに固定された外歯歯車であるサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置されると共に入力軸２６に接続された内歯歯車であるリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを有する。ラビニヨ式遊星歯車機構３５は、外歯歯車である２つのサンギヤ３６ａ，３６ｂと、自動変速機２５の出力軸２７に固定された内歯歯車であるリングギヤ３７と、サンギヤ３６ａに噛合する複数のショートピニオンギヤ３８ａと、サンギヤ３６ｂおよび複数のショートピニオンギヤ３８ａに噛合すると共にリングギヤ３７に噛合する複数のロングピニオンギヤ３８ｂと、互いに連結された複数のショートピニオンギヤ３８ａおよび複数のロングピニオンギヤ３８ｂを自転かつ公転自在に保持すると共にワンウェイクラッチＦ１を介してケースに支持されたキャリア３９とを有する。そして、自動変速機２５の出力軸２７は、ギヤ機構２８および差動機構２９を介して駆動輪ＤＷに接続される。

クラッチＣ１は、シングルピニオン式遊星歯車機構３０のキャリア３４とラビニヨ式遊星歯車機構３５のサンギヤ３６ａとを締結すると共に当該締結を解除することができる油圧クラッチである。クラッチＣ２は、入力軸２６とラビニヨ式遊星歯車機構３５のキャリア３９とを締結すると共に当該締結を解除することができる油圧クラッチである。クラッチＣ３は、シングルピニオン式遊星歯車機構３０のキャリア３４とラビニヨ式遊星歯車機構３５のサンギヤ３６ｂとを締結すると共に当該締結を解除することができる油圧クラッチである。ブレーキＢ１は、ラビニヨ式遊星歯車機構３５のサンギヤ３６ｂをケースに固定すると共にサンギヤ３６ｂのケースに対する固定を解除することができる油圧クラッチである。ブレーキＢ２は、ラビニヨ式遊星歯車機構３５のキャリア３９をケースに固定すると共にキャリア３９のケースに対する固定を解除することができる油圧クラッチである。これらのクラッチＣ１〜Ｃ３、ブレーキＢ１およびＢ２は、油圧制御ユニット５０による作動油の給排を受けて動作する。図３に、自動変速機２５の各変速段とクラッチＣ１〜Ｃ３、ブレーキＢ１およびＢ２の作動状態との関係を表した作動表を示す。自動変速機２５は、クラッチＣ１〜Ｃ３、ブレーキＢ１およびＢ２を図３の作動表に示す状態とすることで前進１〜６速の変速段と後進１段の変速段とを提供する。

図４に示すように、油圧制御ユニット５０は、エンジン１２からの動力を用いてストレーナ４０を介してオイルパン４５から作動油を吸引・吐出する前述のオイルポンプ２４に接続されるものであり、オイルポンプ２４側（図示しない調圧バルブ）からの作動油を調圧して出力するリニアソレノイドバルブ５１と、リニアソレノイドバルブ５１により駆動されてオイルポンプ２４からの作動油の圧力を調節してライン圧ＰＬを生成するレギュレータバルブ５２と、シフトレバー９５の操作位置に応じてレギュレータバルブ５２からの作動油をクラッチＣ１〜Ｃ３，ブレーキＢ１およびＢ２に供給可能とすると共にクラッチＣ１等に対する作動油の供給を停止させることができるマニュアルバルブ５３と、マニュアルバルブ５３からの作動油（ライン圧ＰＬ）を調圧してクラッチＣ１側に出力可能な常閉型のリニアソレノイドバルブ５４と、マニュアルバルブ５３からの作動油（ライン圧ＰＬ）を調圧してブレーキＢ１側に出力可能な常閉型のリニアソレノイドバルブ５５と、マニュアルバルブ５３からの作動油（ライン圧ＰＬ）を調圧してクラッチＣ２，Ｃ２およびブレーキＢ２の中の対応するものへと出力可能な図示しない複数のリニアソレノイドバルブとを含む。なお、図４にはクラッチＣ１およびブレーキＢ１の油圧系のみを例示したが、その他のクラッチＣ２，Ｃ３およびブレーキＢ２についても同様の油圧系が構成される。

リニアソレノイドバルブ５４および５５は、入力ポートＰｉｎと出力ポートＰｏｕｔとドレンポートＰｄとを有する中空のスリーブ５４１，５５１と、スリーブ５４１，５５１内に配置されて軸方向に摺動可能なスプール５４２，５５２と、スプール５４２，５５２を軸方向に付勢するスプリング５４３，５５３と、スプリング５４３，５５３の付勢力に抗するようにスプール５４２，５５２に対して推力を付与可能な電磁部５４４，５５４とを有する。そして、リニアソレノイドバルブ５４，５５、クラッチＣ２，Ｃ３およびブレーキＢ２の図示しないリニアソレノイドバルブは、変速用ＥＣＵ２１により制御される駆動回路６０により駆動される。図５に、駆動回路６０のうちのブレーキＢ１に対応したリニアソレノイドバルブ５５の電磁駆動系を例示する。同図に示すように、駆動回路６０は、例えばＤＣ１２Ｖの直流電源６１と、リニアソレノイドバルブ５５の電磁部５５４のコイル５５５とに接続されると共に変速用ＥＣＵ２１によりＯＮ時間の割合が調整（スイッチング制御）されるスイッチング素子としてのトランジスタ６２と、コイル５５５を流れる電流を検出するための電流センサ６３とを含む。なお、クラッチＣ１に対応したリニアソレノイドバルブ５４や他のクラッチＣ２，Ｃ３およびブレーキＢ２に対応したリニアソレノイドバルブについても図５のものと同様の電磁駆動系が構成される。このような構成を有するリニアソレノイドバルブ５５等では、スプール５５２に付与される推力が変化するようにトランジスタ６２をスイッチング制御して電圧（矩形波電圧）を電磁部５５４のコイル５５５に印加すれば、入力ポートＰｉｎに流入した作動油の一部がドレンポートＰｄから排出され、それにより調圧された作動油を出力ポートＰｏｕｔから出力することができる。

ここで、実施例のリニアソレノイドバルブ５４，５５では、電磁部５４４，５５４のコイル５４５，５５５に印加される電流の平均値と出力ポートＰｏｕｔから出力される作動油の圧力（出力圧）とが図６に示すような相関を有するようにスプール５４２，５５２のストローク、スプール５４２，５５２の大径ランドと小径ランドとの面積差（フィードバック圧）、スプリング５４３，５５３のバネ定数、電磁部５４４，５５４（コイル５４５，５５５）の材質や性能といった諸元や駆動回路６０の制御モード等が定められている。すなわち、実施例のリニアソレノイドバルブ５４，５５は、電磁部５４４，５５４のコイル５４５，５５５を流れる電流の平均値が常用最大電流値（例えば１．０Ａ程度の値）Ａｒｅｆよりも若干小さい値（例えば０．９Ａ程度）になったときにクラッチＣ１やブレーキＢ１が係合したときの係合圧を出力すると共に、電磁部５４４，５５４のコイル５４５，５５５を流れる電流の平均値が常用最大電流値Ａｒｅｆを超える所定値（例えば２．０Ａ程度）になったときに全開となって最大圧Ｐｍａｘ（ライン圧ＰＬ）を出力するという特性を有する。これにより、図６において二点鎖線で示すように電磁部のコイルを流れる電流の平均値が常用最大電流値Ａｒｅｆになったときに全開となって最大圧Ｐｍａｘ（ライン圧ＰＬ）を出力するといった特性を有するリニアソレノイドバルブに比べて、出力圧が常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力以下になるときのリニアソレノイドバルブ５４，５５の出力ゲイン（電流変化に対する出力圧の変化の度合）を低くして調圧精度を良好に確保することが可能となる。なお、常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力は、リニアソレノイドバルブ５４，５５に要求される最大圧よりも小さい範囲内で任意に定められるが、リニアソレノイドバルブ５４，５５の出力ゲインをできるだけ低下させるという観点からみれば、ある程度低めの値とすることが好ましい。

そして、実施例では、リニアソレノイドバルブ５４，５５に要求される出力圧である要求出力圧が常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力以下になるときに、電磁部５４４，５５４のコイル５４５，５５５を流れる電流の平均値が当該常用最大電流値Ａｒｅｆを超えることなく要求出力圧に応じた値となるように目標デューティ比（例えば５０〜７０％程度）が設定され、当該目標デューティ比と比較的高い一定の周波数（例えば３００Ｈｚ程度）とをもった矩形波電圧（図７（ａ）参照）が電磁部５４４，５５４のコイル５４５，５５５に印加されるように駆動回路６０のトランジスタ６２がスイッチング制御される（以下、このような駆動回路６０の制御モードを「通常モード」という）。かかる通常モードのもとで、変速用ＥＣＵ２１は、所定のデータと予め定められたマップとを用いてリニアソレノイドバルブ５４，５５に対する要求出力圧を設定した後、要求出力圧とコイル５４５，５５５に印加すべき電流の値との関係を規定するマップを用いて要求出力圧に対応した要求電流値を求める。そして、要求電流値と電流センサ６３により検出された電流値との偏差がなくなるようにするフィードバック制御の関係式に従って目標デューティ比を設定する。すなわち、通常モードのもとでは、要求電流値と電流センサ６３により検出された電流値との偏差がなくなるようにする電流フィードバックが実行される。

また、リニアソレノイドバルブ５４，５５に対する要求出力圧が常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力を超えるときには、電磁部５４４，５５４のコイル５４５，５５５を流れる電流の平均値が常用最大電流値Ａｒｅｆを超えてコイル５４５，５５５への給電状態が過電流状態になることによりリニアソレノイドバルブ５４，５５からより大きな出力圧を得ることができるように通常モードの実行時に比べて高い目標デューティ比と低い一定の周波数（例えば１０Ｈｚ）とが設定され、当該目標デューティ比および周波数をもった矩形波電圧（図７（ｂ）参照）が電磁部５４４，５５４のコイル５４５，５５５に印加されるように駆動回路６０のトランジスタ６２がスイッチング制御される（以下、このような駆動回路６０の制御モードを「過電流モード」という）。かかる過電流モードのもとで、変速用ＥＣＵ２１は、所定のデータと予め定められたマップとを用いてリニアソレノイドバルブ５４，５５に対する要求出力圧を設定した後、要求出力圧とコイル５４５，５５５に印加すべき電流の値との関係を規定するマップを用いて要求出力圧に対応した要求電流値を求め、電流フィードバックを実行することなく要求電流値に対応した目標デューティ比を設定する。なお、実施例の自動変速機２５では、クラッチＣ１およびブレーキＢ１以外のクラッチＣ２，Ｃ３およびブレーキＢ２に対応した他のリニアソレノイドバルブについても、リニアソレノイドバルブ５４，５５と同様の特性を有するように各種諸元や駆動回路６０の制御モードが定められる。なお、通常モードおよび過電流モードの双方において、デューティ比のみならず周波数が変更されてもよいことはいうまでもない。

次に、実施例の動力伝達装置２０に含まれる自動変速機２５の変速段を変更する際の動作について説明する。

図８は、自動変速機２５の変速段をアップシフト側に変更するときに変速用ＥＣＵ２１により実行される変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。ここでは、前進１速から前進２速へのアップシフト変速に伴ってブレーキＢ１を係合させる（オンする）場合を例にとって変速制御ルーチンを説明する。なお、変速段をアップシフト側へと変更するか否かの判定は、アクセルペダルポジションセンサ９２からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ９９からの車速Ｖなどに基づいて変速用ＥＣＵ２１により実行される。

変速制御ルーチンの開始に際して、変速用ＥＣＵ２１の図示しないＣＰＵは、まず上述の電流フィードバックの実行を禁止すべく、所定の電流フィードバックフラグをオフした上で（ステップＳ１００）、比較的高いデューティ比でリニアソレノイドバルブ５５を駆動することにより当該リニアソレノイドバルブ５５付近から係合させるべきブレーキＢ１までの油路に作動油を急速充填するファーストフィルを実行する（ステップＳ１１０）。このように、ファーストフィルに際して電流フィードバックを実行することなくリニアソレノイドバルブ５５を駆動することによりブレーキＢ１までの油路に作動油を速やかに充填することが可能となる。そして、例えば所定時間が経過することによりステップＳ１２０にてファーストフィルが完了したと判断された時点で電流フィードバックフラグの実行を許容すべく電流フィードバックフラグをオンする（ステップＳ１３０）。

ステップＳ１３０の処理の後、リニアソレノイドバルブ５５の出力圧が所定勾配をもって入力軸２６の回転変化を生じさせない程度の比較的低い待機圧まで低下すると共にリニアソレノイドバルブ５５の出力圧が当該待機圧に所定時間だけ保持されるように駆動回路６０（トランジスタ６２）を制御する待機圧制御を実行する（ステップＳ１４０）。次いで、トルクフェーズ制御（ステップＳ１５０）、イナーシャフェーズ制御（ステップＳ１６０）および終期制御（ステップＳ１７０）を順次実行する。ステップＳ１５０のトルクフェーズ制御が開始されると、まず入力軸２６への入力トルクと所定の関数とを用いて入力軸２６の回転変化が開始される直前（イナーシャフェーズ開始直前）の目標圧が算出され、リニアソレノイドバルブ５５の出力圧が比較的ゆるやかな勾配をもって当該目標圧まで上昇するように駆動回路６０が制御される。そして、リニアソレノイドバルブ５５の出力圧が目標圧に達すると、入力軸２６の回転変化が開始されるときの目標回転変化率に対応した勾配が算出され、算出された勾配をもってリニアソレノイドバルブ５５の出力圧が上昇するように駆動回路６０が制御される。

トルクフェーズ制御が完了してステップＳ１６０のイナーシャフェーズ制御が開始されると、まず、入力軸２６の回転数変化量に基づくフィードバック制御の関係式に従って勾配が算出され、算出された勾配をもってリニアソレノイドバルブ５５の出力圧が上昇するように駆動回路６０が制御される。そして、入力軸２６の回転数が変速後の変速段に応じた回転数に所定の割合（例えば７０％）を乗じた値になった段階でイナーシャフェーズ制御が完了し、終期制御（ステップＳ１７０）が開始される。ステップＳ１７０の終期制御は、イナーシャフェーズ制御における勾配よりも緩やかな勾配をもってリニアソレノイドバルブ５５の出力圧が上昇するように駆動回路６０を制御するものであり、ステップＳ１８０にて、例えば入力軸２６の回転数と出力軸２７の回転数とに基づくギヤ比が目標変速段のギヤ比に概ね一致した段階で終了する。

ステップＳ１８０にて終期制御（ブレーキＢ１の係合処理）が終了したと判断された段階で、入力軸２６の回転数と出力軸２７の回転数とに基づくギヤ比が目標変速段のギヤ比に概ね一致し、リニアソレノイドバルブ５５の出力圧がブレーキＢ１の係合圧に達して当該ブレーキＢ１が係合したとみなすことができる。すなわち、ステップＳ１４０の待機圧制御が開始されてからステップＳ１７０の終期制御が完了するまでの間、リニアソレノイドバルブ５５に対する要求出力圧は常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力以下になる。従って、変速用ＥＣＵ２１は、ステップＳ１４０〜Ｓ１７０の処理に際して、通常モードのもと、電磁部５５４のコイル５５５を流れる電流の平均値が常用最大電流値Ａｒｅｆを超えることなく要求出力圧に応じた値となるように例えば５０〜７０％の範囲内で目標デューティ比を設定すると共に、目標デューティ比と比較的高い一定の周波数（例えば３００Ｈｚ程度）とをもった矩形波電圧がコイル５５５に印加されるように駆動回路６０のトランジスタ６２をスイッチング制御しながら、ステップＳ１４０〜Ｓ１７０の処理を実行する。また、ステップＳ１４０〜ステップＳ１７０の処理が実行される間、上述の電流フィードバックフラグがオンされており、この間、変速用ＥＣＵ２１は、電流センサ６３からの電流値を用いた電流フィードバックを実行する。この結果、自動変速機２５では、出力ゲインを比較的低く保った状態で電流フィードバックによりリニアソレノイドバルブ５５の出力圧を精度よく調整しながらブレーキＢ１の係合処理としての待機圧制御（ステップＳ１４０）、トルクフェーズ制御（ステップＳ１５０）、イナーシャフェーズ制御（ステップＳ１６０）および終期制御（ステップＳ１７０）を実行することができるので、スムースかつショックのない変速を実現することが可能となる。

そして、ステップＳ１７０の終期制御が終了した段階で電流フィードバックフラグが再度オフされ（ステップＳ１９０）、完了制御（ステップＳ２００）が実行される。ステップＳ１９０の完了制御は、所定時間内にリニアソレノイドバルブ５５の出力圧を急峻に最大圧（ライン圧ＰＬ）まで上昇させると共にブレーキＢ１に対してリニアソレノイドバルブ５５から保持圧として当該最大圧が付与される状態が保たれるようにするものである。かかる完了制御が実行されるときには、リニアソレノイドバルブ５４，５５に対する要求出力圧が常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力を超えることになり、また、電流フィードバックフラグがオフされている。このため、変速用ＥＣＵ２１は、完了制御に際して、過電流モードのもと、要求出力圧に応じた通常モードの実行時に比べて高いデューティ比（最終的に例えば９０％）と低い周波数（例えば１０Ｈｚ）とをもった矩形波電圧（図７（ｂ）参照）が電磁部５５４のコイル５５５に印加されるように駆動回路６０のトランジスタ６２をスイッチング制御する。これにより、リニアソレノイドバルブ５５からより大きな出力圧（保持圧）をブレーキＢ１に対して付与してブレーキＢ１の係合状態を確実に保持することが可能となる。そして、リニアソレノイドバルブ５５からブレーキＢ１に対してライン圧ＰＬが供給されようになって、その状態が保持されると、電流フィードバックフラグが再度オンされ（ステップＳ２１０）、本ルーチンが終了することになる。

なお、前進２速から前進３速へのアップシフト変速や前進３速から前進４速へのアップシフト変速、前進４速から前進５速へのアップシフト変速、前進５速から前進６速へのアップシフト変速に際しては、上述のものと同様の変速制御と共に、必要に応じてそれまで係合されていたクラッチまたはブレーキの係合を解除する制御が実行される。

以上説明したように、実施例の動力伝達装置２０に含まれる自動変速機２５では、リニアソレノイドバルブ５５等に対する要求出力圧が常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力以下になるときには、電磁部５５４等のコイル５５５等を流れる電流の平均値が常用最大電流値Ａｒｅｆを超えることなく要求出力圧に応じた値になるようにデューティ比および周波数が設定され、設定されたデューティ比および周波数をもった矩形波電圧がコイル５５５等に印加されるようにトランジスタ６２がスイッチング制御される。これにより、当該常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力をブレーキＢ１の係合圧を若干超える程度と低めに抑えておくことでリニアソレノイドバルブ５５等の出力ゲイン（電流変化に対する出力圧の変化の度合）を低くすることができるので、特に要求出力圧が比較的低くなるときにリニアソレノイドバルブ５５等の調圧精度を良好に確保することが可能となる。

また、要求出力圧が常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力を超えるときには、電磁部５５４等のコイル５５５等を流れる電流の平均値が常用最大電流値Ａｒｅｆを超えると共に要求出力圧に応じた値になるように当該要求出力圧が常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力以下であるときに比べて高いデューティ比と低い周波数とが設定され、設定されたデューティ比および周波数をもった矩形波電圧がコイル５５５等に印加されるようにトランジスタ６２がスイッチング制御される。このように、要求出力圧が常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力を超えるときにコイル５５５等を流れる電流の平均値が常用最大電流値Ａｒｅｆを超えてコイル５５５等への給電状態が過電流状態になることを許容すれば、リニアソレノイドバルブ５５等のスプール５５２等の変位をより大きくしてリニアソレノイドバルブ５５等からより大きな出力圧を得ることができる。従って、自動変速機２５では、リニアソレノイドバルブ５５等の最大出力圧の低下を抑制しつつ、当該リニアソレノイドバルブ５５等の調圧精度を良好に確保することが可能となる。

更に、上記実施例のように、要求出力圧が常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力を超えるときに電磁部５５４等のコイル５５５等を流れる電流の平均値が常用最大電流値Ａｒｅｆを超えてコイル５５５等への給電状態が過電流状態になることを許容すれば、より広い電流のレンジ内で比較的小さい圧力変動を制御することができるのでリニアソレノイドバルブ５５等の出力ゲインを低くすることが可能となり、それによりリニアソレノイドバルブ５５等の調圧精度を良好に確保することができる。なお、要求出力圧が常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力を超える時間が長くなる場合には、電磁部５５４等の発熱に対する耐久性を充分に確保しておくことが好ましい。

また、上記実施例のように、要求出力圧が常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力以下になるときに、要求出力圧に応じた電流値と電流センサ６３により検出された電流値との偏差がなくなるようにデューティ比および周波数を設定すれば、要求出力圧が常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力以下となるときのリニアソレノイドバルブ５５等の調圧精度をより向上させることが可能となる。

そして、上記実施例では、常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力がブレーキＢ１等が係合したときの係合圧以上かつ当該リニアソレノイドバルブ５５の最大圧未満の値となる。これにより、自動変速機２５の変速に伴ってブレーキＢ１等を係合させるときに、通常モードのもとでブレーキＢ１等の係合処理（係合開始から係合完了までの間の処理）がスムースに行われるように電流フィードバックを伴ってリニアソレノイドバルブ５５等を精度よく制御すると共に、ブレーキＢ１の係合処理が終了したと判断された後、すなわちブレーキＢ１等の係合完了後には、過電流モードのもとで電流フィードバックを伴うことなくリニアソレノイドバルブ５５等からブレーキＢ１等の係合を保持するために必要な保持圧を良好に出力させることが可能となる。更に、リニアソレノイドバルブ５５からブレーキＢ１までの油路に作動油を急速充填するファーストフィルに際して、過電流モードのもとで電流フィードバックを伴うことなくリニアソレノイドバルブ５５を駆動することによりブレーキＢ１までの油路に作動油を速やかに充填することが可能となる。

なお、常用最大電流値Ａｒｅｆ自体がある程度大きく確保される場合には、要求出力圧が所定圧以下になるときに電磁部５５４等を流れる電流の平均値が常用最大電流値Ａｒｅｆ未満の所定値を超えることなく要求出力圧に応じた値になるようにデューティ比および周波数を設定すると共に、要求出力圧が所定圧を超えるときに電磁部５５４等を流れる電流の平均値が当該所定値を超えると共に要求出力圧に応じた値になるように要求出力圧が所定圧以下であるときに比べて高いデューティ比と低い周波数とを設定してもよい。また、実施例の動力伝達装置２０に含まれる自動変速機２５は、前進６段の変速段を提供可能なものであるが、自動変速機２５の変速段数は、２〜５段であってもよく、７段以上であってもよい。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。すなわち、上記実施例では、入力ポートＰｎと出力ポートＰｏｕｔとドレンポートＰｄとを有する中空のスリーブ５４１，５５１と、スリーブ５４１，５５１内に配置されて軸方向に摺動可能なスプール５４２，５５２と、スプール５４２，５５２を軸方向に付勢するスプリング５４３，５５３と、スプリング５４３，５５３の付勢力に抗するようにスプール５４２，５５２に対して推力を付与可能な電磁部５４４，５５４とを有する常閉型のリニアソレノイドバルブ５４，５５が「電磁弁」に相当し、リニアソレノイドバルブ５５等のコイル５５５等に接続されたトランジスタ６２が「スイッチング素子」に相当し、要求出力圧が常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力以下になるときには、電磁部５５４等のコイル５５５等を流れる電流の平均値が常用最大電流値Ａｒｅｆを超えることなく要求出力圧に応じた値になるようにデューティ比および周波数を設定すると共に設定したデューティ比および周波数をもった矩形波電圧がコイル５５５等に印加されるようにトランジスタ６２をスイッチング制御し、要求出力圧が常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力を超えるときには、コイル５５５等を流れる電流の平均値が常用最大電流値Ａｒｅｆを超えてコイル５５５等への給電状態が過電流状態になると共に要求出力圧に応じた値になるように当該要求出力圧が常用最大電流値Ａｒｅｆに対応した圧力以下であるときに比べて高いデューティ比と低い周波数とを設定し、設定したデューティ比および周波数をもった矩形波電圧がコイル５５５等に印加されるようにトランジスタ６２をスイッチング制御する変速用ＥＣＵ２１が「制御手段」に相当する。また、駆動回路６０に含まれる電流センサ６３が「電流センサ」に相当し、エンジン１２に接続される入力軸２６から出力軸２７までの動力伝達経路をクラッチＣ１やブレーキＢ１等の係合状態を切り替えることにより変更しながらエンジン１２からの動力を出力軸２７に伝達する動力伝達装置２０が「動力伝達装置」に相当し、クラッチＣ１やブレーキＢ１等が「摩擦係合要素」に相当する。ただし、これら実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。

以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

本発明は、電磁弁装置や動力伝達装置の製造産業において利用可能である。

１０ 自動車、１２ エンジン、１４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、１６ ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、２０ 動力伝達装置、２１ 変速用電子制御ユニット（変速用ＥＣＵ）、２３ トルクコンバータ、２３ａ ポンプインペラ、２３ｂ タービンランナ、２４ オイルポンプ、２５ 自動変速機、２６ 入力軸、２７ 出力軸、２８ ギヤ機構、２９ 差動機構、３０ シングルピニオン式遊星歯車機構、３１，３６ａ，３６ｂ サンギヤ、３２，３７ リングギヤ，３３ ピニオンギヤ、３４，３９ キャリア、３５ ラビニヨ式遊星歯車機構、３８ａ ショートピニオンギヤ、３８ｂ ロングピニオンギヤ、４０ ストレーナ、４５ オイルパン、５０ 油圧制御ユニット、５１ リニアソレノイドバルブ、５２ レギュレータバルブ、５３ マニュアルバルブ、５４，５５ リニアソレノイドバルブ、６０ 駆動回路、６１ 直流電源、６２ トランジスタ、６３ 電流センサ、９１ アクセルペダル、９２ アクセルペダルポジションセンサ、９３ ブレーキペダル、９４ マスタシリンダ圧センサ、９５ シフトレバー、９６ シフトレンジセンサ、９９ 車速センサ、５４１，５５１ スリーブ、５４２，５５２ スプール、５４３，５５３ スプリング、５４４，５５４ 電磁部、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ クラッチ、Ｆ１ ワンウェイクラッチ。

Claims (6)

1. 電磁部を有する電磁弁と、該電磁弁の前記電磁部に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子をスイッチング制御する制御手段とを含む電磁弁装置であって、
   前記制御手段は、前記電磁弁に要求される出力圧である要求出力圧が所定圧以下になるときには、前記電磁部を流れる電流の平均値が所定電流値を超えることなく前記要求出力圧に応じた値になるようにデューティ比および周波数を設定すると共に該デューティ比および該周波数をもった矩形波電圧が前記電磁部に印加されるように前記スイッチング素子をスイッチング制御し、前記要求出力圧が前記所定圧を超えるときには、前記電磁部を流れる電流の平均値が前記所定電流値を超えると共に前記要求出力圧に応じた値になるように該要求出力圧が前記所定圧以下であるときに比べて高いデューティ比と低い周波数とを設定すると共に、該デューティ比および該周波数をもった矩形波電圧が前記電磁部に印加されるように前記スイッチング素子をスイッチング制御する電磁弁装置。
2. 請求項１に記載の電磁弁装置において、
   前記所定電流値は、前記電磁弁の前記電磁部に許容される常用最大電流値であり、
   前記制御手段は、前記要求出力圧が前記所定圧を超えるときには、前記電磁部への給電状態が過電流状態になるように前記要求出力圧が前記所定圧以下であるときに比べて高いデューティ比と低い周波数とを設定する電磁弁装置。
3. 請求項１または２に記載の電磁弁装置において、
   前記電磁部を流れる電流の値を取得する電流センサを更に備え、
   前記制御手段は、前記要求出力圧が前記所定圧以下になるときには、前記要求出力圧に応じた電流値と前記電流センサにより検出された電流値との偏差がなくなるように前記デューティ比および前記周波数を設定し、前記要求出力圧が前記所定圧を超えるときには、前記電流センサにより検出された電流値を用いることなく前記デューティ比および前記周波数を設定する電磁弁装置。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の電磁弁装置を備え、前記電磁弁から作動流体の供給を受ける少なくとも一つの摩擦係合要素の係合状態を切り替えることにより動力発生源に接続される入力軸から出力軸までの動力伝達経路を変更しながら前記動力発生源からの動力を前記出力軸に伝達する動力伝達装置であって、
   前記所定圧は、前記摩擦係合要素が係合したときの係合圧以上かつ前記電磁弁の最大圧未満の値である動力伝達装置。
5. 請求項１から３の何れか一項の電磁弁装置を備え、前記電磁弁から作動流体の供給を受ける少なくとも一つの摩擦係合要素の係合状態を切り替えることにより動力発生源に接続される入力軸から出力軸までの動力伝達経路を変更しながら前記動力発生源からの動力を前記出力軸に伝達する動力伝達装置であって、
   前記制御手段は、前記要求出力圧が前記所定圧以下になる前記摩擦係合要素の係合処理に際して該要求出力圧に応じた電流値と前記電流センサにより検出された電流値との偏差がなくなるように前記デューティ比および前記周波数を設定し、前記摩擦係合要素の係合処理が終了したと判断された後に、それ以後前記要求出力圧が前記所定圧を超えるとみなして前記電流センサにより検出された電流値を用いることなく前記デューティ比および前記周波数を設定する動力伝達装置。
6. 請求項５に動力伝達装置において、
   前記制御手段は、前記摩擦係合要素の係合処理の前に前記電磁弁から前記摩擦係合要素までの流路に作動流体を充填する際に、前記電流センサにより検出された電流値を用いることなく前記デューティ比および前記周波数を設定する動力伝達装置。

Images