JP5461262B2 - 油圧制御弁の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧制御弁の弁体に異物が噛み込まれることを防止するようにした油圧制御弁の制御装置に関する。

油圧ポンプ等の油圧源から油圧機器に対して作動油を供給する油圧回路には、油圧機器に対する作動油の供給を制御するために種々の油圧制御弁が用いられている。油圧制御弁としては油圧機器に供給される作動油の圧力を制御する圧力制御弁、作動油の流量を制御する流量制御弁および油圧回路における作動油の流れ方向を制御する方向制御弁等がある。圧力制御弁としては、油圧回路内の圧力を設定値に保持したり、設定値に達すると回路の切換を行ったりするためのリリーフ弁、および油圧源からの一次側圧力を減圧して油圧機器に二次側圧力の油圧を供給するための減圧弁等がある。

油圧回路に使用される圧力制御弁等の油圧制御弁にはスプール弁がある。スプール弁は、弁ハウジングに形成された弁孔内に軸方向に往復動自在にスプールタイプの弁体が組み込まれた油圧制御弁であり、弁ハウジングに弁孔に連通して供給ポート、出力ポートおよびドレンポート等の複数のポートが形成され、弁体の軸方向移動によりポート相互の連通開度が調整される。弁体の駆動方式としては、電磁石つまりソレノイドを利用した電磁操作式、弁体に加えられるパイロット圧力を変化させるようにしたパイロット操作式等がある。電磁操作式のスプール弁つまりソレノイドバルブからなる圧力制御弁においては、電磁石に印加する電流値に応じて弁体の位置を直接的に変化させることにより出力ポートに供給される作動油の圧力を制御している。

このような油圧制御弁においては、弁ハウジングの弁孔と弁体との間が非常に狭い隙間つまりクリアランスとなっている。このため、作動油の中に鉄粉等の異物つまりコンタミネーションが含まれていると、弁体と弁孔との間の隙間に異物が噛み込まれて弁体が弁ハウジングに食い付いてしまうというスティック現象が発生することがある。スティック現象が発生すると、弁体が円滑に作動しなくなるので、圧力制御弁においては所定の圧力に制御することができず、方向制御弁においては作動油の流れ方向を制御することができなくなる。

このようなスティック現象の発生を回避するために、制御油圧に振動油圧を重畳させて常に弁体を微振動させて異物が隙間に噛み込まれないようにしたり、特定の条件が揃ったときに強制的にソレノイドに対する指示を急変させたりすることにより、隙間に噛み込まれた異物を排出させるようにしている。

例えば、特許文献１のリニアソレノイドバルブでは、バルブからの出力圧が不要となる状態を判断し、不要と判断されたときにドレンポートを広く開口させることによりスティック現象の発生を防止している。また、特許文献２のリニアソレノイドバルブでは、異物除去を行う掃除モード開始と掃除モード終了とを判定し、掃除可能の間は予め設定した最大値と最小値を所定時間ずつ維持する矩形波をソレノイドに印加することにより異物除去制御を行ってスティック現象の発生を防止している。さらに、特許文献３のリニアソレノイドバルブでは所定のスティック防止制御実行条件が成立したか否かを判定し、リニアソレノイドバルブの出力油圧を異物除去のために予め定められた方向とは反対方向に変化させ、次いで異物除去のために定められた方向に変化させるようにしている。

特開平４−１７１５０９号公報 特開２００５−５４９７０号公報 特開２００６−４６４４０号公報

上述した従来のリニアソレノイドバルブにおいては、何れも異物除去の実施可能な状態を判定し、異物除去動作が可能な状態のときに除去制御を行うようにしている。また、特許文献３のリニアソレノイドバルブでは、予め本来の異物除去制御と反対の方向にスプールを移動させた後に本来の方向に移動させるようにしている。これは、異物除去制御を実行すると、通常の制御状態に影響を与えることになるため、このように弁体を移動させて通常制御に対する影響を小さくするためである。

このように、従来の技術では異物が噛み込まれているか否か、および異物が噛み込まれるおそれがあるか否かとは無関係に、異物除去の制御を実行する状態であるか否かによって異物除去制御を行っている。このため、現実的には異物が噛み込まれるおそれがない状態であっても、通常制御に加えて異物除去制御を頻繁に行わなければならず、通常の制御に異物除去制御が跳ね返って影響を与えかねないという問題点がある。

本発明の目的は、異物除去制御の作動頻度を低減させ異物除去制御を行うことによる通常制御への影響を無くして油圧制御弁の作動特性を安定させることにある。

本発明の油圧制御弁の制御装置は、弁ハウジングに形成された弁孔内に移動自在に装着される弁体を有し、オイルポンプから供給される作動油を油圧機器に供給する油圧回路に設けられる油圧制御弁の制御装置であって、前記油圧回路の吸い込み口に流入する作動油を濾過する濾過部材と、作動油に含まれる異物が前記弁孔と前記弁体との間に噛み込まれることによるスティックの発生を防止する異物除去手段と、前記油圧回路内に侵入する異物の濃度を推定する異物濃度推定手段と、前記異物濃度推定手段により推定された異物濃度と所定の限界濃度を比較した結果に基づいて前記異物除去手段の駆動を制御する駆動制御手段とを有し、前記異物濃度推定手段は、前記オイルポンプが非作動状態となってからのポンプ停止時間と、前記オイルポンプが作動状態となってから前記濾過部材によって異物が捕捉されることによる異物濃度の低減量とに基づいて異物の濃度を推定し、前記駆動制御手段は、前記異物濃度推定手段により推定された異物濃度が限界濃度を超えたと判定されたときには前記異物除去手段を駆動し、異物濃度が限界濃度より低くなったと判定されたときには前記異物除去手段の作動を停止することを特徴とする。

本発明の油圧制御弁の制御装置においては、前記異物濃度推定手段は、前記オイルポンプの作動により油圧回路に吸入された単位時間当たりの作動油量を算出する吸入油量推定手段と、オイルパン内の作動油に含まれる異物のうち前記スティックの発生に影響を与える異物粒径範囲における異物の前記濾過部材による異物捕捉率を記憶する記憶手段とを有し、前記作動油量と前記異物捕捉率とにより求められる異物濃度の低減量に基づいて異物の濃度を推定することを特徴とする。

本発明の油圧制御弁の制御装置においては、前記オイルポンプが非作動状態となったポンプ停止時間を検出するポンプ停止時間検出手段と、前記油圧回路に供給される作動油の温度を検出する油温検出手段と、前記ポンプ停止時間を前記オイルポンプが停止したときの作動油の温度である停止時油温を記憶する停止時油温記憶手段と、前記オイルポンプが起動したときに前記油温検出手段により検出された作動油の起動開始時油温と前記ポンプ停止時間と前記停止時油温とに基づいて前記オイルポンプが非作動状態の間における異物濃度上昇値を演算する異物濃度上昇値算出手段と、前記オイルポンプが停止されたときの停止時異物濃度推定値と前記異物濃度上昇値とに基づいて前記オイルポンプ起動時の異物濃度の起動時初期値を演算する初期値演算手段とを有することを特徴とする。

本発明の油圧制御弁の制御装置は、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記オイルポンプが停止されたときにおける停止時外気温度を記憶する停止時外気温度記憶手段と、前記オイルポンプが作動を開始したときの起動時外気温度と、前記停止時外気温度とにより前記オイルポンプ停止中の平均外気温度を推定する平均外気温度推定手段とを有し、前記停止時油温と前記起動開始時油温と前記平均外気温度とに基づいて前記ポンプ停止時間を推定することを特徴とする。

本発明の油圧制御弁の制御装置は、前記油圧回路の組立時に前記オイルパンに注入された作動油の組立時の異物濃度を記憶する異物濃度初期値記憶手段と、前記オイルパン内の作動油が交換されたときに交換後の作動油の交換異物濃度を前記組立時の異物濃度に代えて異物濃度初期に設定する初期値書き換え手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、弁体のスティック発生を回避するための異物除去処理の作動頻度を低減することができるので、油圧制御弁が異物除去処理により受ける影響を低減することができる。これにより、油圧制御弁の作動特性を安定させることができる。

異物除去処理を行うか否かは、油圧回路に侵入する異物が限界濃度を超えたか否かにより判定することにより、異物除去処理の実行と停止とを高精度で判定することができる。異物が限界濃度を超えたか否かをオイルポンプの回転数に基づいて推定することにより、異物除去処理の停止タイミングを高精度で判定することができる。これにより、油圧制御弁の制御のための安全マージンを減らすことができ、異物除去処理による通常制御に対する跳ね返りの発生を抑制することができ、油圧制御弁の作動特性を安定させることができる。

オイルポンプが停止した時間を計時することにより、異物濃度の上昇量を推定し、停止時間が短くて異物濃度が上昇していない状態のもとでオイルポンプを再起動させたときには、オイルポンプの作動直後から異物除去処理を行うことが不要となるので、油圧制御弁が異物除去処理により受ける影響を低減して油圧制御弁の作動特性を安定させることができる。

作動油が交換された場合には、交換された作動油の異物濃度に元の異物濃度を書き換えるようにしたので、作動油が交換されても油圧制御弁の作動特性を長期間にわたって維持することができる。

本発明の一実施の形態である油圧制御弁の制御装置を示す概略図である。 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ濾過部材の濾過特性を示す特性線図である。 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれオイルパン内における異物の挙動を示す概念図である。 オイルポンプが起動と停止とを繰り返した場合における油圧回路内の異物の濃度変化パターンの一例を示す濃度変化特性線図である。 作動油温度とポンプ停止時間とに応じた異物濃度上昇量の変化を示す異物濃度特性線図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示される油圧制御弁１０は、弁ハウジング１１と、これに形成された弁孔１２内に軸方向に往復動自在に組み込まれるスプールタイプの弁体１３とを有するスプール弁であり、弁ハウジング１１には電磁石つまりソレノイド１４が取り付けられている。ソレノイド１４は弁体１３に対して同軸となってソレノイドケース１５に軸方向に往復動自在に設けられるプランジャ１６と、プランジャ１６を囲むようにソレノイドケース１５内に組み込まれたコイル１７とを有している。

弁ハウジング１１には、弁孔１２にそれぞれ連通する供給ポート２１と出力ポート２２とドレンポート２３とが形成されている。供給ポート２１には供給油路２４が接続されるようになっており、収容容器としてのオイルパン２５内に収容された作動油Ｌが供給油路２４により供給ポート２１に案内される。出力ポート２２には出力油路２６が接続されるようになっており、出力油路２６により作動油Ｌは油圧機器２７に供給される。ドレンポート２３には戻し油路２８が接続されるようになっており、油圧機器２７から戻された作動油Ｌは戻し油路２８によりオイルパン２５に戻されることになる。供給油路２４にはオイルポンプ２９が設けられており、オイルポンプ２９を駆動することにより、オイルパン２５内の作動油は油圧機器２７に供給される。上述した供給油路２４等のそれぞれの油路とオイルパン２５とにより、オイルパン２５内の作動油Ｌを油圧機器２７に供給するための油圧回路が形成されている。

弁体１３は、軸方向の移動位置に応じて、供給ポート２１と出力ポート２２とを連通させる状態およびこれらの連通を遮断させる状態に切り換える大径のランド部３１ａと、出力ポート２２とドレンポート２３とを連通させる状態およびこれらの連通を遮断させる状態に切り換える大径のランド部３１ｂとを有している。それぞれのランド部３１ａ，３１ｂと弁孔１２とは非常に狭い隙間つまりクリアランスを保って往復動するようになっており、ランド部３１ａ，３１ｂの間には小径部３２が設けられている。弁ハウジング１１内には、圧縮コイルばね３３が組み込まれており、この圧縮コイルばね３３により弁体１３には、ドレンポート２３を閉じて供給ポート２１と出力ポート２２とを連通させる方向のばね力が加えられている。コイル１７に対して駆動信号が印加されると、弁体１３はばね力に抗して供給ポート２１を閉じてドレンポート２３を開く方向に駆動される。コイル１７に対して供給される電流を変化させることにより、供給ポート２１と出力ポート２２の連通開度が調整されて油圧機器に２７に供給される作動油Ｌの圧力が制御される。

このように、図１に示される油圧制御弁１０は、油圧機器２７に供給される作動油の圧力をコイル１７に供給される電流により制御するようにした電磁操作式の圧力制御弁つまりソレノイドバルブとなっている。この油圧制御弁１０が例えば、車両用の有段式自動変速機に適用される場合には、油圧機器２７は、例えば変速制御用のブレーキやクラッチとなる。車両用の有段式自動変速機を制御するための油圧機器としては、変速制御用のブレーキやクラッチの他にトルクコンバータのロックアップクラッチなどがあり、それぞれにはオイルポンプ２９から作動油Ｌが供給されるようになっている。車両用の有段式自動変速機の油圧回路には、ロックアップクラッチ等の油圧機器に対して作動油Ｌを供給するために、図１に示すタイプの圧力制御弁以外に、リリーフ弁や方向制御弁等の他のタイプの油圧制御弁が組み込まれている。同様に、車両用の無段変速機においてもプライマリプーリのシリンダ室等の種々の油圧機器が設けられており、それぞれの油圧機器は油圧回路を介して作動油が供給され、油圧回路には種々の形態の油圧制御弁が組み込まれている。車両用の変速機を制御するための油圧回路を構成するオイルポンプ２９は、エンジンにより駆動されるタイプの他に、電動モータにより駆動されるタイプなどがある。

変速機の油圧回路を初めとして、油圧機器に供給される作動油はオイルパン２５内に収容されており、オイルポンプ２９により油圧機器２７に供給された作動油Ｌは戻し油路２８によりオイルパン２５に戻される。オイルパン２５内には、油圧回路内に異物つまりコンタミネーションが侵入するのを防止するためにフィルタやストレーナ等の濾過部材３４が配置されている。この濾過部材３４により作動油Ｌに含まれる異物を濾過し、オイルポンプ２９への吸い込み口つまり油圧回路の作動油の吸い込み口３０には異物が濾過された作動油Ｌを供給するようにしている。

作動油Ｌ内に含まれた異物が濾過部材３４により濾過されずに弁孔１２内に供給されると、弁体１３と弁孔１２とのクリアランスに溜まり、その量が増えてくると弁体１３と弁ハウジングとの間に挟まりスティック現象が発生することになるので、油圧回路に供給される作動油Ｌにおける異物濃度が限界濃度を超えたときにのみ油圧制御弁１０に異物除去動作を実行するようにしている。

異物除去動作を実行するための異物除去手段としては、コイル１７に対する駆動信号を急変させる形態や、駆動信号に振動成分を重畳させて弁体１３を微振動させるようにした形態があり、さらには弁ハウジング１１を直接振動させる形態等がある。図１に示される油圧制御弁１０は、ソレノイド弁であるので、コントローラ４１からの駆動信号によりコイル１７に対する駆動信号を操作することにより異物除去を行うようにしている。

油圧制御弁１０が有段式自動変速機のブレーキやクラッチに対する作動油の圧力を制御する場合には、変速制御部からの信号に基づいてコイル１７に駆動信号が送られ、油圧制御弁１０によりブレーキやクラッチの圧力が制御されることになる。変速制御部からの信号をコントローラ４１を介してコイル１７に供給するようにしても良い。

コントローラ４１には、オイルポンプ２９の回転数を検出する回転数センサ４２と、作動油Ｌの温度を検出する油温検出手段としての油温センサ４３と、外気温度を検出する外気温度検出手段としての外気温センサ４４とが接続されており、それぞれのセンサにより検出された検出信号がコントローラ４１に送られるようになっている。回転数センサ４２は、図１に示される形態においては、直接オイルポンプ２９の回転数を検出するようにしているが、エンジンによりオイルポンプ２９が駆動される場合にはエンジンの回転数に基づいてオイルポンプ２９の回転数を検出するようにしても良く、電動モータによりオイルポンプ２９が駆動される場合には電動モータの回転数に基づいてオイルポンプ２９の回転数を検出するようにしても良い。

コントローラ４１は、上述したそれぞれのセンサからの信号に基づいて異物除去を行うか否かを演算するためのマイクロプロセッサ等からなる演算部４５を有している。さらに、コントローラ４１は、制御プログラム、演算式およびマップデータ等を格納するＲＯＭおよび一時的にデータを格納するＲＡＭ等からなる記憶手段としての記憶部４６を有している。演算部４５は回転数センサ４２からの信号に基づいてオイルポンプ２９の作動により油圧回路に供給された単位時間当たりの作動油量を演算する吸入油量推定手段を構成している。さらに、図示する形態においては、コイル１７に対する駆動信号を急変させることにより異物除去動作を行うようにしているので、演算部４５は異物除去手段を構成している。

上述のように、濾過部材３４により油圧回路の作動油の吸い込み口３０には異物が濾過された作動油Ｌを供給するようにしているが、濾過部材３４は全ての粒径の異物を濾過できる訳ではなく、異物の粒径に応じた濾過特性を有している。

図２（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ濾過部材３４の濾過特性を示す特性線図である。図２（Ａ）は異物粒径と、異物がオイルポンプ２９により作動油の吸い込み口３０に１回吸い込まれる異物捕捉率εとの関係を示しており、異物粒径が大きくなると濾過部材３４による捕捉効率が高くなるが、小さい粒径の異物捕捉率εは低くなる。小さい粒径の異物が捕捉されずに油圧制御弁１０に侵入しても、弁体１３と弁孔１２との間の隙間に噛み込まれてスティック現象を発生させるおそれがないのに対し、図２（Ａ）において破線の範囲Ｄで示すように、特定範囲Ｄの粒径の異物が油圧回路内に流れると、弁体１３がスティック現象を発生させるおそれがある。

油圧回路が実際に使用されているときには、油圧回路の吸い込み口３０から吸い込まれた作動油Ｌは、油圧回路や油圧機器等を経由してオイルパン２５に戻され、再び濾過部材３４を通過して油圧回路に吸い込まれることになる。したがって、オイルポンプ２９がエンジン等の駆動源により作動してから時間が経過するに従って、濾過部材３４を通過する作動油の回数が増加することになる。図２（Ｂ）は、作動油Ｌが濾過部材３４を通過して吸い込み口３０に吸い込まれる回数が増加すると、濾過部材３４に捕捉される異物の量が増加して油圧回路内に侵入する異物の濃度が次第に低下していく傾向を示している。このように、オイルポンプ２９が駆動されてから時間が経過すると、油圧回路内に侵入する異物の濃度が低下することになる。

図３（Ａ），（Ｂ）は、オイルパン２５内における異物の挙動を示す概念図である。図３（Ａ）はオイルポンプ２９が作動しているときにおける異物の挙動を示し、図３（Ｂ）はオイルポンプ２９が停止した後の異物の挙動を示す。図３においては、異物は点を付して示されており、１つの異物にのみ符号Ｓが付されている。

図３（Ａ）に示すように、オイルポンプ２９がエンジン等により駆動されて作動しているときには、濾過部材３４を透過する作動油Ｌによって異物は濾過部材３４に押し付けられた状態となり、濾過部材３４によって異物Ｓは捕捉された状態となる。一方、オイルポンプ２９の作動が停止されると、図３（Ｂ）に示すように、異物は重力により次第にオイルパン２５の底面に向けて落下していくことになる。異物が落下すると、濾過部材３４に捕捉される異物の量が低下して油圧回路を構成するオイルパン２５に落下する異物の量が増加することになる。

オイルポンプ２９の作動が停止されて、図３（Ｂ）に示すように、オイルパン２５の底面に落下した異物や油圧回路の作動油中に含まれる異物は、次にオイルポンプ２９が駆動されると、再び濾過部材３４により捕捉されることになる。オイルポンプ２９が駆動されると、図２（Ｂ）で示す濾過特性により異物が濾過されることになるので、油圧回路内の異物の濃度はオイルポンプ２９の停止時よりも上昇することとなる。濾過部材３４により捕捉されていた異物がオイルパン２５の底面に落下することによって、オイルポンプ２９の再起動時における異物の濃度の上昇は、作動油Ｌの温度（粘度）やオイルポンプ２９の停止時間によって変化する。作動油Ｌの温度が高い程つまり粘度が低い程、そして停止時間が長い程、オイルパン２５に落下する異物の濃度が高くなるので、オイルポンプ２９の再起動時の異物濃度の上昇幅は大きくなる傾向となる。

図４はオイルポンプが起動と停止とを繰り返した場合における油圧回路内の異物の濃度変化パターンの一例を示す濃度変化特性線図である。

図４において細い実線Ｒは油圧回路内に侵入する異物の濃度変化を示し、異物の濃度が破線で示す限界濃度ηｃを超えたときには異物除去動作が実行され、異物濃度が限界濃度ηｃ未満であるときには異物除去動作が停止される。図４において符号ＯＮは異物除去動作が実行されている状態を示し、符号ＯＦＦは異物除去動作が停止されている状態を示す。油圧回路内の異物は、オイルポンプ２９が停止された状態のもとでは、時間とともに異物濃度が停止時よりも高くなる。図４において、符号Ｔはオイルポンプ２９が停止されている時間を示す。図１に示す油圧制御弁の制御装置においては、油圧回路内に存在する異物の濃度を推定し、異物濃度が限界濃度ηｃを超えた場合には、異物除去動作を実行するようにしている。オイルポンプ２９の停止時間Ｔが短ければ、異物濃度が限界濃度ηｃを超えることがないので、異物除去動作を行うことが不要となる。

異物濃度は、図２（Ｂ）に示されるように、濾過部材３４を通過する作動油Ｌの量で求められるので、異物濃度が限界濃度ηｃを超えたか否かは、通過油量を算出することにより推定することができる。

作動油Ｌが濾過部材３４を通過する量は、オイルポンプ２９の１回転の吐出量とオイルポンプ２９の回転数によって求められる。異物濃度をηとし、全作動油に含まれる異物質量の初期値をｔ0とし、作動油質量をｍとすると、異物濃度ηは以下の関係が成り立つ。
η＝ｔ0／（ｍ＋ｔ0）≒ｔ0／ｍ

濾過部材３４により捕捉される異物質量ｔは、異物濃度ηと所定の単位時間当たりの作動油通過質量と異物捕捉率ε％の積により求められる。したがって、オイルポンプ２９の回転数をＮとし、オイルポンプ回転数換算係数をＫとし、オイルポンプ２９の１回転当たりの吐出量をＰとすると、濾過部材３４により捕捉される異物質量ｔは、以下の関係が成り立つ。
ｔ＝ε×η×Ｎ×Ｋ×Ｐ

この式により次の時点での異物濃度（η＋１）は、
η＋１＝（ｔ0−ｔ）／ｍ
＝（ｔ0−ε×η×Ｎ×Ｋ×Ｐ）／ｍ
＝（ｔ0−ε×（ｔ0／ｍ）×Ｎ×Ｋ×Ｐ）／ｍ
＝（ｔ0×（１−Ｎ×γ））／ｍ
ただし、γはオイルポンプ２９の１回転当たりの吸い込み口における異物吸い込み率を示す。この異物吸い込み率γは、予め決まるパラメータであり、油圧回路における異物濃度の変化つまり低減量は、オイルポンプ２９の回転数Ｎに依存することになる。異物捕捉率εおよび異物吸い込み率γ等のパラメータは、記憶部４６に格納されている。オイルポンプ２９がエンジンにより回転駆動されるときには、エンジンの回転数に依存することになり、異物捕捉率ε等の係数に基づいてポンプ回転数により油圧回路の異物濃度の低減量が求められる。なお、異物捕捉率εは、スティックの発生に影響を与える粒径範囲Ｄの異物の捕捉率である。

したがって、オイルポンプ２９が起動されてからの回転数を算出して油圧回路に吸入される単位時間当たりの作動油量を演算し、この作動油量と異物捕捉率εとにより求められる異物濃度の低減量に基づいて異物の濃度が推定される。これにより、初期の異物濃度ηが限界濃度ηｃ未満となったと判定されたときには、異物除去動作の実行を停止する。一方、限界濃度ηｃを超えたと判定されたときには、異物除去動作を実行する。このように、油圧回路に供給される作動油Ｌに含まれる異物の濃度に応じて、異物除去の制御を行うか否かの判定を行うようにしたので、異物が噛み込まれるおそれがある場合にのみ異物除去制御を実行することができ、油圧制御弁の通常時の制御に影響を与えることなく、油圧制御弁の作動特性を安定させることができる。

オイルポンプ２９の回転数は、回転数センサ４２からの信号がコントローラ４１に送られるので、演算部４５により油圧回路内に存在する異物の濃度が演算され、異物濃度が限界値を超えたか否かを判定し、判定結果に基づいてコイル１７への駆動信号が制御される。したがって、演算部４５は異物濃度推定手段と限界濃度判定手段と駆動制御手段とを構成している。

図２（Ａ）に示されるように、作動油Ｌに含まれる異物のうち弁体１３に噛み込まれてスティックの発生に影響を与える異物は特定の範囲Ｄの粒径となっている。この粒径範囲Ｄの異物が濾過部材３４により捕捉される異物捕捉率εは予め記憶手段としての記憶部４６に格納されている。

オイルポンプ２９が停止されると、濾過部材３４により捕捉されずに作動油Ｌの流れにより濾過部材３４に押し付けられていただけの異物が、作動油Ｌとの比重の違いに基づいて重力により次第にオイルパン２５の底面に向けて落下することになる。一旦濾過部材３４から離れた異物は次回のオイルポンプ２９の駆動時に再び濾過部材３４に吸い込まれるので、オイルポンプ２９の停止時に比べて異物の濃度が濃い作動油が濾過部材３４に吸い込まれることになる。結果的に油圧回路の吸い込み口３０、つまり濾過部材３４のクリーン側の異物濃度も上昇することになる。

オイルポンプ２９が停止されて濾過部材３４から離れてオイルパン２５の底面側に落下する異物の濃度の上昇具合は、作動油Ｌの温度ないし作動油の粘度と、外気温度とオイルポンプ２９の停止時間等により求められる。

図５は作動油温度とポンプ停止時間とに応じた異物濃度上昇量の変化を示す異物濃度特性線図である。

異物濃度は、オイルポンプ２９の停止時間が長くなると上昇し、作動油Ｌの温度が高くなると上昇する傾向を有している。図５に示す異物濃度特性は、予めオイルパン２５に供給される作動油Ｌについてモニタし、そのデータをマップデータや演算式として記憶部４６に格納しておく。コントローラ４１には入力操作部４７が接続されており、図５に示す異物濃度特性のデータは入力操作部４７の操作により記憶部４６に格納される。コントローラ４１の内部に、外部からの無線式ないし有線式で信号を受信する通信機器を設けると、入力操作部４７を設けることなく、異物濃度特性データを記憶部４６に格納することができる。

コントローラ４１の記憶部４６には、オイルポンプ２９の作動が停止したときに油温センサ４３により検出された作動油Ｌの温度である停止時油温が記憶されるようになっている。再度オイルポンプ２９が起動したときにおける作動油の起動開始時油温が油温センサ４３により検出されると、記憶部４６に記憶された停止時油温と、ポンプ停止時間と、起動開始時油温とに基づいてオイルポンプ２９が非作動状態となっていた間における異物濃度上昇値が演算される。異物濃度上昇値の演算には、ポンプ停止時間と起動開始時油温とにより図５に示される異物濃度特性から演算する方式と、停止時油温と起動開始時油温の平均温度を求めて平均温度とポンプ停止時間とから異物濃度上昇値を演算する方式がある。

演算された異物濃度上昇値と、オイルポンプ２９が停止されたときの停止時異物濃度推定値とを足し合わせることにより、これらの値に基づいてオイルポンプ起動時の異物濃度つまり起動時初期値が演算される。この起動時初期値が限界濃度を超えていれば、異物除去処理が実行される。このように、記憶部４６は停止時油温記憶手段を構成し、演算部４５は異物濃度上昇値演算手段と初期値演算手段とを構成している。

オイルポンプ２９が非作動となっているポンプ停止時間の検出は、コントローラ４１の内部に設けられたタイマーにより計時が行われるが、他の計時方式としては、以下の形態がある。まず、外部の絶対時間を持つナビゲーションシステム等のシステムより、オイルポンプの停止時と起動時の時間を通信等を経由してモニタし、両者の時間差により計時する方式がある。

さらに、他のポンプ停止時間を検出するための計時方式としては、オイルポンプ２９の停止時および起動時の作動油Ｌの温度と、停止時および起動時の外気温度とにより作動油の冷却特性に基づいて推定する方式がある。その推定方式においては、オイルポンプ２９が停止されたときの停止時外気温度と、オイルポンプ２９が再度作動を開始したときの起動時外気温度とにより平均外気温度をまず推定する。次いで、停止時油温と起動開始時油温と平均外気温度とに基づいてオイルポンプ２９が停止していたポンプ停止時間を推定することになる。

異物濃度は、油圧回路を組立製造したときにオイルパン２５に注入した作動油Ｌに含まれる製造時初期の異物量に、油圧回路が作動することによってこれを構成する各油圧機器から発生する異物量を加え、これらの合計値から濾過部材３４により完全に捕捉される異物量を引いた値を超えることはない。濾過部材３４により完全に捕捉される異物量とは、図３に示されるように、異物の全てが濾過部材３４の表面に溜まっているわけではなく、濾過部材３４の厚み方向の中に取り込まれた異物は、オイルポンプ２９の停止時間が経過しても、オイルパン２５の底面に落下することはない。完全に捕捉される異物量は、濾過部材３４が新品の状態から異物の捕捉が満量となるまでの期間は増え続けて、その後は一定値となる特性となっている。

製造初期の異物量は、油圧回路が変速機に組み込まれるのであれば、変速機の組立時にオイルパン２５に混入される異物量で決まることになる。通常では、変速機の組立ラインにおいては、異物が所定の量を超えないように管理されている。したがって、通常は油圧回路が組み立てられる組立ラインにおいて管理されている異物濃度の上限値が異物濃度の初期値に設定されることになる。この異物濃度初期値は、記憶部４６に予め格納される。他の初期値の入力方式としては、油圧回路が変速機に搭載される場合には、変速機組立ラインにおいてオイルパン２５に作動油を注入する際、あるいは注入後に作動油中の異物濃度を測定する方式がある。この方式の場合には、車両１台毎に作動油Ｌの異物濃度を計測することにより、その計測値を変速機の個体番号と関連させた情報を得ることができるので、変速機の個体に応じた異物濃度を最終的に車両が組み立てられた時点で、変速機制御ユニットの記憶部に異物濃度を書き込んで、その値を初期値とすることになる。この場合には、変速機制御ユニットに格納された異物濃度をコントローラ４１が読み出して油圧制御弁１０の作動を制御することになる。

変速機に使用される作動油は、車両の定期点検等に際して交換されることになる。作動油が交換されたときには、車両の製造時に上述したように記憶部に格納ないし書き込まれた異物濃度の初期値は、交換後の作動油の交換異物濃度に書き換えられる。入力操作部４７は、異物濃度の初期値を車両組立時の異物濃度に代えて交換異物濃度を初期値として設定入力するための初期値書き換え手段を構成しており、入力操作部４７により初期値の書き換えを行うことになる。

上述のように、油圧回路に使用される油圧制御弁において弁体が異物を噛み込んで弁体のスティック発生が懸念される場合には、オイルポンプ２９が作動することによって油圧回路に侵入する異物濃度を推定し、油圧回路に侵入する異物濃度が限界値を超えた場合に異物除去制御を行うようにしたので、異物除去制御が実行される頻度を低減させることができる。これにより、異物除去制御を実施することに起因した通常の油圧制御弁の制御に影響を与えることが低減され、油圧制御弁の作動特性を安定させることができる。

この油圧制御弁の制御装置は、有段式自動変速機や無段変速機を構成する油圧回路に用いられる油圧制御弁を制御するために好適であり、これらの変速機に使用される油圧制御弁としては、図１に示されるタイプに限られることなく、パイロット油圧を弁体に加えるようにした形態のパイロット操作式の圧力制御弁、弁ハウジング内に組み込まれたばね部材により出力ポートに吐出される作動油の圧力を調整するようにしたリリーフ弁や減圧弁にも本発明を適用することができる。パイロット圧力のみで弁体を駆動したり、リリーフ弁や減圧弁等のようにソレノイドにより弁体を駆動することなくばね力で弁体を駆動したりするようにした形態の圧力制御弁においては、異物除去の方式は、弁体を振動させたり、パイロット圧を供給する作動油を振動させたりする形態となる。

本発明は、特にスプールタイプの油圧制御弁のように異物の噛み込みによりスティックが発生するおそれがある油圧制御弁に対して好適である。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図１に示される油圧回路に示された油圧制御弁１０は、有段式自動変速機に使用されてブレーキやクラッチに対する作動油の圧力を制御するためのものであるが、変速機に限られることなく、作動油を油圧機器に対して供給するために使用される油圧制御弁を有する油圧回路であれば、本発明を適用することができる。

１０ 油圧制御弁
１１ 弁ハウジング
１２ 弁孔
１３ 弁体
１４ ソレノイド
１５ ソレノイドケース
１６ プランジャ
１７ コイル
２１ 供給ポート
２２ 出力ポート
２３ ドレンポート
２４ 供給油路
２５ オイルパン
２６ 出力油路
２７ 油圧機器
２８ 戻し油路
２９ オイルポンプ
３０ 吸い込み口
３４ 濾過部材
４１ コントローラ
４２ 回転数センサ
４３ 油温センサ
４４ 外気温センサ
４５ 演算部
４６ 記憶部

Claims (5)

1. 弁ハウジングに形成された弁孔内に移動自在に装着される弁体を有し、オイルポンプから供給される作動油を油圧機器に供給する油圧回路に設けられる油圧制御弁の制御装置であって、
   前記油圧回路の吸い込み口に流入する作動油を濾過する濾過部材と、
   作動油に含まれる異物が前記弁孔と前記弁体との間に噛み込まれることによるスティックの発生を防止する異物除去手段と、
   前記油圧回路内に侵入する異物の濃度を推定する異物濃度推定手段と、
   前記異物濃度推定手段により推定された異物濃度と所定の限界濃度を比較した結果に基づいて前記異物除去手段の駆動を制御する駆動制御手段とを有し、
   前記異物濃度推定手段は、前記オイルポンプが非作動状態となってからのポンプ停止時間と、前記オイルポンプが作動状態となってから前記濾過部材によって異物が捕捉されることによる異物濃度の低減量とに基づいて異物の濃度を推定し、
   前記駆動制御手段は、前記異物濃度推定手段により推定された異物濃度が限界濃度を超えたと判定されたときには前記異物除去手段を駆動し、異物濃度が限界濃度より低くなったと判定されたときには前記異物除去手段の作動を停止することを特徴とする油圧制御弁の制御装置。
2. 請求項１記載の油圧制御弁の制御装置において、
   前記異物濃度推定手段は、前記オイルポンプの作動により油圧回路に吸入された単位時間当たりの作動油量を算出する吸入油量推定手段と、
   オイルパン内の作動油に含まれる異物のうち前記スティックの発生に影響を与える異物粒径範囲における異物の前記濾過部材による異物捕捉率を記憶する記憶手段とを有し、
   前記作動油量と前記異物捕捉率とにより求められる異物濃度の低減量に基づいて異物の濃度を推定することを特徴とする油圧制御弁の制御装置。
3. 請求項１または２記載の油圧制御弁の制御装置において、
   前記オイルポンプが非作動状態となったポンプ停止時間を検出するポンプ停止時間検出手段と、
   前記油圧回路に供給される作動油の温度を検出する油温検出手段と、
   前記ポンプ停止時間を前記オイルポンプが停止したときの作動油の温度である停止時油温を記憶する停止時油温記憶手段と、
   前記オイルポンプが起動したときに前記油温検出手段により検出された作動油の起動開始時油温と前記ポンプ停止時間と前記停止時油温とに基づいて前記オイルポンプが非作動状態の間における異物濃度上昇値を演算する異物濃度上昇値算出手段と、
   前記オイルポンプが停止されたときの停止時異物濃度推定値と前記異物濃度上昇値とに基づいて前記オイルポンプ起動時の異物濃度の起動時初期値を演算する初期値演算手段とを有することを特徴とする油圧制御弁の制御装置。
4. 請求項３記載の油圧制御弁の制御装置において、
   外気温度を検出する外気温度検出手段と、
   前記オイルポンプが停止されたときにおける停止時外気温度を記憶する停止時外気温度記憶手段と、
   前記オイルポンプが作動を開始したときの起動時外気温度と、前記停止時外気温度とにより前記オイルポンプ停止中の平均外気温度を推定する平均外気温度推定手段とを有し、
   前記停止時油温と前記起動開始時油温と前記平均外気温度とに基づいて前記ポンプ停止時間を推定することを特徴とする油圧制御弁の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の油圧制御弁の制御装置において、
   前記油圧回路の組立時に前記オイルパンに注入された作動油の組立時の異物濃度を記憶する異物濃度初期値記憶手段と、
   前記オイルパン内の作動油が交換されたときに交換後の作動油の交換異物濃度を前記組立時の異物濃度に代えて異物濃度初期に設定する初期値書き換え手段とを有することを特徴とする油圧制御弁の制御装置。

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