JP5839753B2 - 自動変速機のクラッチ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等に搭載され、クラッチの締結後の締結保持をクラッチ締結圧なしで行うことができるようにした自動変速機のクラッチ制御装置に関する。

多板式油圧クラッチは、周知であり、たとえば特許文献１に記載のものが知られている。
このクラッチは、クラッチ・ドラムの内周面にスプライン嵌合された摩擦プレートとクラッチ・ドラムの内側に配置されたクラッチ・ハブの外周面にスプライン嵌合した摩擦プレートと、油圧で作動するクラッチ・ピストンと、クラッチ・ピストンをクラッチ解放位置に押し戻すリターン・スプリングと、を備えている。
クラッチを締結するには、クラッチ締結圧油を供給してクラッチ・ピストンをこの軸方向へリターン・スプリングの弾性力に対抗しながら移動させ、上記摩擦プレート同士を押圧することでクラッチ・ドラムとクラッチ・ハブとの間でトルクを伝達可能なクラッチ締結状態とする。クラッチを解放するには、クラッチ締結圧油を排出してクラッチ・ピストンをリターン・スプリングで押し戻し、摩擦プレートへの押圧力をなくすことで上記トルクを伝えないクラッチ解放状態にする。

特開平７−１２２２１号公報

しかしながら、上記従来のクラッチにあっては、以下の問題がある。
すなわち、従来のクラッチ装置では、クラッチ締結中は、リターン・スプリングのリターン力に打ち勝ちながら摩擦プレートに必要な押圧力を確保するため、クラッチ・ピストンに絶えず高圧のクラッチ締結油圧を付与し続けなければならず、その分、オイル・ポンプに負荷がかかり燃費が悪化するのを避けることができない。
また、クラッチにあっては、このクラッチの締結中には、相対回転する部材間の油の受け渡しを行う部位に設けられたシール・リングによりクラッチ締結用油の通路からの油漏れを防ぐようにしているが、クラッチ締結中は、シール・リングに高圧のクラッチ締結圧が作用してシール・リングを上記相対回転側部材の一方に押し付けながら回転するので、これらの間にシール・リングによるフリクション・ロスが発生し、その分、燃費が悪化してしまう。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、クラッチ締結油圧に起因した、クラッチ締結中に発生するエネルギ・ロスを低減することができるようにしたクラッチ装置を提供することにある。

この目的のため、本発明による自動変速機のクラッチ制御装置は、マニュアル・バルブと、クラッチと、クラッチ解放バルブと、ロック機構と、を備える。
マニュアル・バルブは、セレクタの操作による走行ポジション選択時にクラッチ締結圧を出力する。クラッチは、クラッチ締結圧の供給によりクラッチ・ピストンを移動させてクラッチ締結状態にする。
クラッチ解放バルブは、マニュアル・バルブをバイパスしてクラッチ解放油圧を出力可能である。
ロック機構は、クラッチがクラッチ締結圧の供給によりクラッチ締結状態になったときのクラッチ・ピストンの位置を、クラッチ締結圧を低減した状態で機械的にロック可能とする一方、クラッチ解放バルブから出力されたクラッチ解放圧でロックを解除する。

本発明による自動変速機のクラッチ制御装置にあっては、クラッチ締結継続中におけるクラッチ締結油圧の保持を不要とし、またこのときクラッチ締結圧で相対回転する部材間に配置されたシール・リングにフリクション・ロスの原因となる高圧のクラッチ油圧が作用しないようにして、クラッチ締結中にクラッチ締結油圧に起因したエネルギ・ロスを低減することができる。
この場合、マニュアル・バルブのセレクト位置に関係なくロック機構のロックを解除できる。したがって、セレクト・ポジション変更時に伝達トルクを実質ゼロにしたり、インターロックを防止したりすることが可能となる。

本発明の実施形態の自動変速機のクラッチ制御装置で制御するクラッチ装置を備えたベルト式無段変速機の前後進切り替え装置周りの断面図である。 図１のクラッチ装置で用いるロック機構の拡大断面図である。 上記クラッチ装置においてフォワード・クラッチ・ピストンがサブピストンを押圧するときの力関係を表した模式図である。 上記クラッチ装置においてサブピストンがフォワード・クラッチ・ピストンを押圧するときの力関係を表した模式図である。 上記クラッチ装置がスリップしている半クラッチ状態を示す図である。 上記クラッチ装置が締結している状態を示す図である。 クラッチ装置およびこのロック機構等への油の供給・排出を行う制御を実行するための、実施形態の自動変速機のクラッチ制御装置の油圧回路図である。

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。

実施形態

まず、実施形態の自動変速機のクラッチ制御装置で用いるクラッチ装置の全体構成を説明する。このクラッチ装置は、車両用ベルト式無段変速機の前後進切り替え装置を切り替えるのに用いられる。

まず、前後進切り替え装置について説明する。
図１は、入力軸２４の上半部のみを描いてある。同図示すように、前後進切り替え装置１は、シングル・ピニオン式遊星歯車組で構成される。
この遊星歯車組は、サン・ギヤ２と、この外周に配置したリング・ギヤ３と、サン・ギヤ２とリング・ギヤ３とにそれぞれ常時噛み合う複数のピニオン４を回転自在に支持するピニオン・キャリヤ５と、を備えている。

サン・ギヤ２は、この内周側端部がプライマリ・プーリーの固定側シーブ６の軸方向に突出した円筒部分にスプライン係合されて前後進切り替え装置１の出力部材として機能するとともに、サン・ギヤ２のシーブ６とは反対側の側面がフォワード・クラッチ・ハブ１５の内周側部分に連結されて駆動力の入力部材として機能可能である。
リング・ギヤ３はフォワード・クラッチ・ドラム７の外側円筒部分７aの内周面に形成されたスプラインに噛み合わされて前後進切り替え装置１の入力部材として機能する。ピニオン・キャリヤ５は、この外周部分にブレーキ・ドラム８が連結されて前後進切り替え装置１の固定部材として機能可能である。

すなわち、ピニオン・キャリヤ５に連結されたブレーキ・ドラム８の外側円筒部分８aの外周面側と変速機ケースに固定された円筒状のケース側部材９Aの内周面との間には、それら両者の一方、他方にそれぞれ分けられて係合された複数の摩擦プレート１０a.１０bが配置されて、ブレーキ油室１１へのブレーキ圧油の供給・排出に応じてブレーキ・ピストン１２が進退することで、ブレーキ・ドラム８とケース側部材９Aとを締結・解放するリバース・ブレーキ１３が設けられる。なお、ブレーキ・ピストン１２の先端部分と摩擦プレート１０との間には、リターン・スプリング１４が配設される。
したがって、リバース・ブレーキ１３が締結すると、ピニオン・キャリヤ５はケース側に固定されて静止する。

一方、リング・ギヤ３に連結されたフォワード・クラッチ・ドラム７とサン・ギヤ２に連結されたフォワード・クラッチ・ハブ１５との間には、フォワード・クラッチ１６が設けられる。このフォワード・クラッチ１６の詳細な構造については、後で説明する。

フォワード・クラッチ・ドラム７に後述するように図外のエンジン等から駆動力が入力軸２４等を介して入力されると、リバース・ブレーキ１３が解放された状態でフォワード・クラッチ１６が締結されているときは、前後進切り替え装置１は、この遊星歯車組の各回転要素が一体となって回転する。この結果、サン・ギヤ２は、直結（変速比１）となって回転駆動するので、このサン・ギヤ２に連結されたシーブ６も駆動入力と同じ回転速度、同じトルクで回転する。このとき、車両は、プーリ比に応じた変速比で前進駆動される。

一方、フォワード・クラッチ・ドラム７に駆動力が入力されている場合、上記とは逆に、フォワード・クラッチ１６が解放された状態でリバース・ブレーキ１３が締結されているときは、サン・ギヤ２は逆方向に減速回転する。このとき、車両は、プーリ比に応じた変速比で後進駆動される。
なお、フォワード・クラッチ１６およびリバース・ブレーキ１３の両方が解放されているときは、前後進切り替え装置１は中立状態となり、フォワード・クラッチ・ドラム７に駆動力が入力されていても、プーリのシーブ６には駆動力が伝わらない。

次に、フォワード・クラッチ１６の詳細構造について以下に説明する。
フォワード・クラッチ１６は、上述したように、フォワード・クラッチ・ドラム７の内周面側のスプラインに嵌合されて軸方向へ移動可能な複数のドライブ・プレート１７と、フォワード・クラッチ・ハブ１５の外周面のスプラインに嵌合されて軸方向へ移動可能な複数のドリブン・プレート１８とが、軸方向に互い違いに配設されて、それらの摩擦面同士が押圧可能に重ね合わされている。

上記ドライブ・プレート１７のうち最も前後進切り替え装置１に近い（図１中の最左端側の）ドライブ・プレート１７とフォワード・クラッチ・ドラム７に固定されたスナップ・リング１９との間には、ダイヤフラム・スプリング２０が配設される。ダイヤフラム・スプリング２０は、ここでは、クラッチ締結時には、完全に圧縮されるように設定してある。
なお、ダイヤフラム・スプリング２０は、本発明の弾性部材に相当する。スナップ・リング１９は、リング・ギヤ３の側端面に当接することで軸方向の荷重を受けることができるように構成している。

フォワード・クラッチ・ピストン２１は、フォワード・クラッチ・ドラム７の外側円筒部分７aと内側円筒部分７bとの間の筒状の空間内に挿入され、その軸方向に移動可能とされている。フォワード・クラッチ・ピストン２１の外側円筒部分２１aは、半径方向外側に向けて折り曲げられて図１中の右端のドライブ・プレート１７に当接可能である。また、その内側円筒部分２１bはこの先端部分がフォワード・クラッチ・ドラム７の内側円筒部分７bの外周面に支持される。また、内側円筒部分２１bと内側円筒部分７bと間にはシール部材２８が設けられる。

フォワード・クラッチ・ドラム７の内側円筒部分７bの図１中の右側部分は、ケース側部材９Bの内側のボス部分９aに回転可能に支持されたフォワード・サポート・ドラム２３の円筒部分２３aの図１中の右側端部分から半径方向外側へ立ち上がった外側フランジ部分２３bの外周端に連結される。なお、ケース側部材９Bは、本発明の静止部に相当する。フォワード・サポート・ドラム２３の図１中の左端側は、半径方向内側へ折り曲げられた内側フランジ部分２３cの内側端部分に形成されたボス部分２３dが入力軸２４にスプライン嵌合される。
フォワード・サポート・ドラム２３の円筒部分２３aは、ケース側部材９Bの円筒状のボス部９aの外周面上に回転自在に支持される。なお、円筒部分２３aとボス部９aの間に３個のシール部材２５a、２５b、２５cが配設される。

フォワード・サポート・ドラム２３の円筒部分２３aの図１中の左端側部分の外周面上には、仕切りプレート２６が取り付けられる。
仕切りプレート２６は、内周端部分がスナップ・リング２７により図１中で軸方向左側への移動が規制されるとともに、その外周側端部分に取り付けられたシール部材４４が、フォワード・クラッチ・ピストン２１の外側円筒部分２１aの内周面に接触させられる。
仕切りプレート２６とフォワード・クラッチ・ピストン２１との間には、環状のリターン・スプリング２９が設けられ、この弾性力でフォワード・クラッチ・ピストン２１を解放位置(図１の位置)、すなわち、フォワード・クラッチ・ドラム７の側壁７cへ付勢して押し付け、クラッチ解放時にフォワード・クラッチ・ピストン２１がドライブ・プレート１７とドリブン・プレート１８とを圧接することがないようにしている。

ここで、フォワード・クラッチ・ドラム７の側壁７cとフォワード・クラッチ・ピストン２１との間には、クラッチ締結圧室３０が画成される一方、仕切りプレート２６とフォワード・クラッチ・ピストン２１との間には、クラッチ解放圧室３１が画成される。

以上のような構成にあって、フォワード・クラッチ・ピストン２１の内側円筒状部分２１bとフォワード・サポート・ドラム２３の円筒部分２３aとの間には、これらの一部を含んで構成されるロック機構３２が設けられる。
このロック機構３２は、クラッチ締結圧を低減あるいはなくしても、フォワード・クラッチ・ピストン２１の締結位置を機械的に保持してフォワード・クラッチ・クラッチ１６を締結状態に維持するものである。
ロック機構３２は、フォワード・クラッチ・ピストン２１の内側円筒部分２１bやフォワード・サポート・ドラム２３の円筒部分２３aを含め、サブピストン３３、ボール３４、押圧スプリング３５、およびシール部材２２、２８、３９を備えており、以下に説明するように構成される。

すなわち、図１および図１中のロック機構３２周辺を拡大した図２に示すように、フォワード・クラッチ・ピストン２１の内側円筒状部分２１bには、フォワード・クラッチ・ドラム７の側壁７cへ向かうにしたがって拡径する第１テーパ面２１cが形成される。この第１テーパ面２１cは、その中心軸に対し角度θ(図３、を参照)で傾斜する。本実施形態では、たとえばθ＝１０°に設定する。後述するように、第１テーパ面２１cは、クラッチ解放位置からクラッチ締結位置まで伸びており、常にボール３４に接触する。

一方、フォワード・クラッチ・ピストン２１の内側円筒状部分２１bを支持するフォワード・クラッチ・ドラム７の内側円筒部分７bには、周方向に配置されそれぞれボール３４を挿通可能な複数のボール保持孔３６と、これらより図２中右側の位置にクラッチ締結圧油を通すクラッチ締結圧用孔７dと、これらとは逆の先端側にシール部材２８を挿入する環状のシール溝７eがそれぞれ形成してある。
ボール保持孔３６は、本発明の貫通孔に相当する。

ここで、ボール３４は、常にボール保持孔３６内にあって、フォワード・クラッチ・ピストン２１およびサブピストン３３の位置に応じてボール保持孔３６ 内を半径方向に沿って移動する。ただし、サブピストン３３がどの位置にあっても、ボール３４は、常にボール保持孔３６から半径方向内側と外側へ突出した状態にあって、フォワード・クラッチ・ピストン２１の第１テーパ面２１cと後述するサブピストン３３の第２テーパ面３３dに接触するように構成されている。
なお、ボール３４を挿入したボール保持孔３６の個数は、フォワード・クラッチ１６での伝達可能な最大伝達トルクによって決定すればよい。

サブピストン３３は、環状の部材であり、フォワード・クラッチ・ドラム７の内側円筒部分７bとフォワード・サポート・ドラム２３の円筒部分２３aとの間にクラッチの軸方向に移動可能に設けられる。
サブピストン３３は、この外周面側にボール３４の半径方向内側部分に接触し、サブピストン３３の位置に応じてボール３４を半径方向に沿って移動させることが可能なボール進退傾斜部３３bが形成されている。このボール進退傾斜部３３bは、サブピストン３３の外周の一部を窪ませて形成されている。

ボール進退傾斜部３３bの底部は、図２中右側に行くにしたがって深さが浅くなって行く第２テーパ面３３dを有する。この第２テーパ面３３dが、サブピストン３３の中心軸となす角度ψは、フォワード・クラッチ・ピストン２１の内側円筒状部分２１bの第１テーパ面２１cがなす角度θより大きい角度に設定される。本実施形態では、たとえばψ＝２５°に設定される。

サブピストン３３の外周面でボール進退傾斜部３３bより図２中左側の部分の環状のシール溝３３cに挿入されたシール部材２２は、フォワード・クラッチ・ドラム７の内側円筒部分７bの内周面に接触してクラッチ締結圧室３０とクラッチ解放圧室３１とが連通しないようにしている。
また、サブピストン３３の図２中の左側先端部には複数の連通溝３３eが形成されて、サブピストン３３が仕切りプレート２６に当接した状態にあっても連通路を確保し、クラッチ解放圧室３１内にクラッチ解放圧油を供給可能としている。

サブピストン３３の図２中の右側端側面とフォワード・サポート・ドラム２３の外側フランジ部２３bとの間には、押圧スプリング３５が配設されてサブピストン３３を図２中左側へ付勢する。
このとき、サブピストン３３は、押圧スプリング３５に図２中左側へ付勢されると、ボール進退傾斜部３３bの第２テーパ面３３dがボール３４をフォワード・クラッチ・ドラム７の内側円筒部分７bのボール保持孔３６を形成する側壁およびフォワード・クラッチ・ピストン２１の内側円筒状部分２１bの第１テーパ面２１cに押し付ける。しかしながら、リターン・スプリング２９のリターン力は強く、フォワード・クラッチ・ピストン２１は動かず、したがってボール３４も動かない。
この結果、サブピストン３３は、フォワード・クラッチ・ピストン２１の位置より規制されて、図２中左側へ過度に移動しないように、ボール３３を介してその軸方向への移動が規制されている。

環状のサブピストン３３の内側に配置されたフォワード・サポート・ドラム２３の円筒部分２３aには、押圧スプリング３５を配置した空間を通じてクラッチ締結圧室３０へクラッチ締結圧油を供給・排出するクラッチ締結圧用連通孔３７が形成されるとともに、クラッチ解放圧油室３１へクラッチ解放圧油を供給・排出可能なクラッチ解放圧用連通孔３８が形成される。クラッチ締結圧用連通孔３７とクラッチ解放圧用連通孔３８とは、フォワード・サポート・ドラム２３の円筒部分２３aとサブピストン３３との間に設けたシール部材３９により互いに連通しないように構成される。

また、ケース側部材９Bのボス部分９aには、フォワード・サポート・ドラム２３の円筒部分２３aに形成したクラッチ締結圧用連通孔３７、クラッチ解放圧用連通孔３８にそれぞれ連通可能にされたクラッチ締結圧用連通路４０、クラッチ解放圧用連通路４１が形成される。

なお、クラッチ締結圧用連通路４０、クラッチ解放圧用連通路４１は、コントロール・バルブ装置４２に接続される。コントロール・バルブ装置４２では、クラッチ締結圧、クラッチ解放圧を最適値に設定するとともに、それらの供給・排出のタイミングを決める。したがって、フォワード・クラッチ１６の締結によりロック機構３２がロックした後、クラッチ締結圧室３０のクラッチ締結圧油を抜く機能もここで行われる。

ここで、上記ロック機構３２の原理について以下に詳しく説明する。
図３(a)は、クラッチ締結状態にあって完全圧縮されたダイヤフラム・スプリング２０から弾性力（リターン力）Fで付勢されたフォワード・クラッチ・ピストン２１が、ボール３４を介してサブピストン３３を軸方向に押圧する場合を模式的に表す。なお、リターン・スプリング２９が設けられている場合には、ダイヤフラム・スプリング２０の弾性力にリターン・スプリング２９の荷重をさらに加味すればよい。

図３(b)は、そのときのフォワード・クラッチ・ピストン２１の第１テーパ面２１cがボール３４を押圧するときの分力の関係を示す。第１テーパ面２１cの角度はθであるから、リターン力Fの第１テーパ面２１cに沿う方向の分力は、Fcosθ、第１テーパ面２１cに垂直な方向の分力はFsinθとなる。

図３(c)は、ボール３４に作用する分力の関係を示す。ボール３４には、第１テーパ面２１cからこれに垂直にFsinθの分力が作用するので、これをクラッチの軸方向の分力とその半径方向の分力ととに分けると、それぞれFsin²θ、Fsinθcosθとなる。

図３(d)には、サブピストン３３の第２テーパ面３３dを押圧する分力の関係を示す。ボール３４から半径方向内側に第２テーパ面３３dへ作用する力はFsinθcosθであるから、第２テーパ面３３dに沿う方向の分力、第２テーパ面３３dに垂直な方向の分力は、第２テーパ面３３dの角度ψを用いて、それぞれFsinθcosθsinψ、Fsinθcosθcosψとなる。

図３(e)は、サブピストン３３の第２テーパ面３３dに作用するクラッチの半径方向および軸方向の分力の関係を示す。ボール３４からサブピストン３３の第２テーパ面３３dの垂直方向に作用する力は、Fsinθcosθcosψであるから、この力の半径方向の分力、軸方向の分力は、それぞれFsinθcosθcos²ψ、Fsinθsinψcosψとなる。

以上から、ダイヤフラム・スプリング２０のリターン力Fによりフォワード・クラッチ・ピストン２１がボール３４を介してサブピストン３３を軸方向へ押す力は、上記軸方向の分力Fsinθsinψcosψとなる。したがって、θを１０°、ψを２５°に設定した本実施形態の場合では、ダイヤフラム・スプリング２０のリターン力Fの約１５％の力でサブピストン３３を保持可能であることが分かる。

次に、図４(a)は、上記の場合とは逆に押圧スプリング３５の付勢力Pによりサブピストン３３がフォワード・クラッチ・ピストン２１を軸方向に押圧する場合の力の関係を模式的に表す。

図４(b)は、サブピストン３３の第２テーパ面３３dがボール３４を軸方向に押す付勢力Pで押すときの第２テーパ面３３dでの分力の関係を示す。第２テーパ面３３dに沿う方向の分力、第２のテーパ面３３dに垂直な方向の分力は、それぞれPcosψ、Psinψとなる。

図４(c)は、第２テーパ面３３dからボール３４に作用する分力の関係を示す。そのクラッチの軸方向の分力、径方向の分力は、それぞれPsin²ψ、Psinψcosψとなる。

図４(d)は、ボール３４がフォワード・クラッチ・ピストン２１の第１テーパ面２１cを垂直方向に押す力Psinψcosψの分力の関係を示す。第１のテーパ面２１cに沿う方向の分力、第１テーパ面２１cに垂直な方向の分力は、それぞれPsinθsinψcosψ、Pcosθsinψcosψとなる。

図４(e)は、ボール３４からフォワード・クラッチ・ピストン２１の第１テーパ面２１cに垂直に作用するに作用する分力の関係を示す。この場合の径方向の分力、軸方向の分力は、それぞれPcos²θsinψcosψ、Psinθcosθsinψcosψとなる。したがって、押圧スプリング３５がフォワード・クラッチ・ピストン２１を軸方向に押す力は、Psinθcosθsinψcosψである。θを１０°、ψを２５°に設定した本実施形態の場合では、押圧力Pの約６.５５％でフォワード・クラッチ・ピストン２１を軸方向に押圧することになる。したがって、その押圧力は、ダイヤフラム・スプリング２０の付勢力の約１％、リターン・スプリング２９の荷重の約７％に相当する。

次に上記クラッチ装置の作用につき説明する。
図１は、動力伝達がない中立状態を示す。このとき、クラッチ締結圧、クラッチ解放圧のいずれも、クラッチ締結圧室３０、クラッチ解放圧室３１に供給されていない。したがって、ダイヤフラム・スプリング２０はフリーの状態となっており、ドライブ・プレート１７とドリブン・プレート１８とが押し付けられることもないので、これらの間で伝達可能なトルクは実質的にゼロである。
フォワード・クラッチ・ピストン２１は、リターン・スプリング２９でフォワード・クラッチ・ドラム７の内側の側壁７cに押し付けられるクラッチ解放位置に確実に戻されその位置を維持している。

ロック機構３２では、フォワード・クラッチ・ピストン２１がクラッチ解放位置、すなわち、図１、図２中で最も右寄りの位置にあるので、その第１テーパ面２１cの中で図１中最も左側にある部分がボール３４に接触して、これを図１中、右下方向に向けて押圧している。
この結果、ボール３４は、半径方向の最も内側にあって、そのボール３４の半径方向内側部分がフォワード・クラッチ・ドラム７のボール保持孔３６から半径方向内側へ突出して、サブピストン３３のボール保持部３３bの第２テーパ面３３dに接触している。

したがって、サブピストン３３は、押圧スプリング３５でクラッチ締結方向(図１中の左方向)へ付勢されているにもかかわらず、サブピストン３３が上記ボール３４を介して図１において右向きの軸方向へ付勢する力（ロック力）の方が押圧スプリング３５の逆方向の押圧力より強い。この結果、サブピストン３３は、図１の位置に保持される。

今、ドライバがエンジンを稼働させた状態で、セレクト・レバーを前進ポジションへ入れると、コントロール装置４２からクラッチ締結圧油がクラッチ締結圧用連通路４０、クラッチ締結圧用孔３７、押圧スプリング３５が挿入されている空間等を通ってクラッチ締結室３０へ向かう。
クラッチ締結室３０がクラッチ締結圧油で満たされると、その内部の圧が高まって行き、フォワード・クラッチ・ピストン２１はリターン・スプリング２９のリターン力に抗して図１中左側へ移動し始め、次いでドライブ・プレート１７、ドリブン・プレート１８を押し付けながらダイヤフラム・スプリング２０を圧縮し始める。

ロック機構３２のボール３４は、サブピストン３３の第２テーパ面３３dを介して押圧スプリング３５から図１中左側に向けて押圧力を常に受けているが、今回はさらにサブピストン３３の後面(図１中の右端側の面)に作用するクラッチ締結圧からもサブピストン３３が図１中左側へ押圧されるので、クラッチ解放時よりもさらに強い力でボール３４を半径方向外側へ押し出そうとする。

一方、このときフォワード・クラッチ・ピストン２１の上記前進移動に伴い、ボール３４の半径方向外側への移動を抑えていたフォワード・クラッチ・ピストン２１の第１テーパ面２１cも前進する結果、第１テーパ面２１cとボール３４との接触点も半径方向外側へ移動することとなる。すなわち、ボール３４は、半径方向外側へ移動し始める。

このボール３４の半径方向外側への移動により、ボール３４に第２テーパ面３３dが常に接触するように押圧スプリング３５で押圧されていたサブピストン３３も図１中左側へ向けて移動し始める。

このように、クラッチ圧の高まりに応じてダイヤフラム・スプリング２０が圧縮されて行き、この圧縮による弾性力でドライブ・プレート１７とドリブン・プレート１８を押圧する。この結果、これら間に摩擦トルクが発生し、ドライブ・プレート１７とドリブン・プレート１８、したがってフォワード・クラッチ・ドラム７とフォワード・クラッチ・ハブ１５とはスリップしながら入力されたトルクの一部を伝える、図５に示す半クラッチ状態となる。

クラッチ締結圧がさらに高まって行くと、ダイヤフラム・スプリング２０が完全に圧縮され図６の状態（最大弾性変形位置にある状態）になる。この状態は、上記スリップが発せず入力された全トルクを伝達可能なクラッチ完全締結状態である。この状態では、フォワード・クラッチ・ピストン２１はもはや前進できず、したがって、この時の位置でサブピストン３３やボール３４の最前進位置が決まり、この位置がロック位置となる。

この後、所定時間後に、コントロール装置４２にてクラッチ締結室３０からクラッチ締結圧油を抜く。
このときフォワード・クラッチ・ピストン２１をクラッチ締結方向に押圧する油圧は無くなるが、ロック機構３２が上記ロック位置で機械的にロックした状態を維持するので、フォワード・クラッチ・ピストン２１も、その位置を維持する。したがって、フォワード・クラッチ１６は締結状態を保ち、フォワード・クラッチ・ドラム７とフォワード・クラッチ・ハブ１５とは一体となって入力された全トルクを伝えながら回転する。

なお、この完全締結状態にあっては、ダイヤフラム・スプリング２０は完全圧縮された状態になり、そのとき発生する弾性力はドライブ・プレート１７とドリブン・プレート１８との間で入力された全トルクを伝えるのに必要な大きさであればよい。
また、上記完全締結状態にするにあたっては、ダイヤフラム・スプリング２０を完全圧縮した状態でロック機構３２のロック位置が自動的に決まるので、ダイヤフラム・スプリング２０のばらつきやド経時変化によるライブ・プレート１７とドリブン・プレート１８の摩耗にも関わらず、常に最適なロック位置が確保される。

上記締結状態にあるフォワード・クラッチ１６を解放するには、コントロール装置４２からクラッチ解放圧油をクラッチ解放圧用連通路４１、クラッチ解放圧用連通孔３８等を通ってクラッチ解放圧室３１に供給する。
クラッチ解放圧室３１がクラッチ解放圧油で充満され、解放圧が高まって行くと、フォワード・クラッチ・ピストン２１を図１中右側に直接押す圧力も高まるとともに、サブピストン３３の図１中の左端部も解放圧で図１中右側へ押圧されるようになる。

この結果、上記解放圧によりサブピストン３３は、図１中右側へ押圧されて移動し、フォワード・クラッチ・ピストン２１も上記解放油圧とダイヤフラム・スプリング２０およびリターン・スプリング２９の弾性力により図１中右側へ移動する。したがって、ボール３４は、後退するサブピストン３３の第２テーパ面３３ｄに接触しながら、フォワード・クラッチ・ピストン２１の後退にしたがって第１テーパ面２１ｃにより半径方向内側へ押し込まれて行き、ロック機構３２のロックが解除される。

ダイヤフラム・スプリング２０は、圧縮弾性変形状態から元の状態に戻る結果、ドライブ・プレート１７とドリブン・プレート１８への押圧力はなくなり、フォワード・クラッチ・ハブ１５はフォワード・クラッチ・ドラム７からフリーとなる。また、フォワード・クラッチ・ピストン２１は、リターン・スプリング２９によりフォワード・クラッチ・ドラム７の側壁７cに押し付けられ、その位置を維持する。フォワード・クラッチ１６の解放が確実に終えた時間が経ったら、コントロール装置４２がクラッチ解放圧室３１からクラッチ解放圧油を抜いて、図１に示す状態になる。

次に、上記クラッチ装置の作動を制御するクラッチ制御装置について説明する。
クラッチ制御装置は、上記のコントロール装置４２と、を備えている。コントロール装置４２は、マイクロ・コンピュータやコントロール・バルブ等を備えており、油圧回路の一部を図７に示す。プレッシャ・レギュレータ・バルブ５０は、図示しないポンプから供給された油を所定の圧に減圧してライン圧を第１パイロット・バルブ５１に出力する。
第１パイロット・バルブ５１は、プレッシャ・レギュレータ・バルブ５０から供給されたライン圧を減圧して第１パイロット圧を作り出し、この第１パイロット圧を３方向リニア・ソレノイド・バルブ５２および第２パイロット・バルブ５３にそれぞれ供給する。

第２パイロット・バルブ５３は、第１パイロット・バルブ５１から供給された第１パイロット圧を減圧して第２パイロット圧を作りだし、この第２パイロット圧をオン・オフ切り替えソレノイド・バルブ５４および第３パイロット・バルブ５５にそれぞれ供給する。

第３パイロット・バルブ５４は、第２パイロット・バルブ５３から供給された第２パイロット圧を減圧して第３パイロット圧を作り出し、この第３パイロット圧を２方向リニア・ソレノイド・バルブ５６に供給する。
なお、各パイロット・バルブで順に減圧していくことから、これらのバルブで得られる圧の大きさは、ライン圧＞第１パイロット圧＞第２パイロット圧＞第３パイロット圧の順になる。

ここで、３方向リニア・ソレノイド・バルブ５２は、第１パイロット・バルブ５１から供給された第１パイロットを車両の運転状況に応じて減圧可能であり、上記運転状況に応じたフォワード・クラッチ１６やリバース・ブレーキ１３の締結に最適な大きさの締結／解放圧に調整して、マニュアル・バルブ５７に供給する。３方向リニア・ソレノイド・バルブ５２は、マイクロ・コンピュータにより制御される。

マニュアル・バルブ５７は、ドライバによるセレクト・レバー５８の操作によりそのバルブ・スプールが位置を変え、この位置に応じて油の流れを切り替える。マニュアル・バルブ５７は、車両パークのためのPポジション、後進駆動のためのRポジション、動力非伝達である中立状態を作り出すためのNポジション、前進駆動のためのDポジション、前進駆動でエンジン・ブレーキを効かせることが可能なLポジションに、それぞれドライバが切り替えることが可能である。なお、マニュアル・バルブ５７の詳細な構成は後で説明する。

オン・オフ切り替えソレノイド・バルブ５４は、フォワード・クラッチ１６の解放が必要なときに、クラッチ解放油圧（図７ではOFF圧と表示）をフォワード・クラッチ１６のクラッチ解放圧室３１およびロック機構３２のサブピストン３３に供給したり、逆にこれらからクラッチ解放油圧を抜いたりする。なお、オン・オフ切り替えソレノイド・バルブ５４は、本発明のクラッチ解放バルブに相当する。

２方向リニア・ソレノイド・バルブ５６は、第３パイロット・バルブ５４から供給された第３パイロット圧の大きさを運転状況に応じて可変に調整して、この調整した第３パイロット圧をロック・アップ・コントロール・バルブ５９へ出力する。

ロック・アップ・コントロール・バルブ５９は、２方向リニア・ソレノイド・バルブ５６で調整した第３パイロット圧を運転状況に応じて図示しないトルク・コンバータのロックアップ機構のアプライ室とリリース室へ振り分け、ロックアップ、ロックアップ解除を行う。
なお、この場合、調整した第３パイロット圧の大きさによっては、スリップ・ロックアップ状態にすることが可能である。

ここで、マニュアル・バルブ５７について説明する。セレクト・レバー５８がフォワード・クラッチ１６を解放しているセレクト・ポジション、すなわち、P、R、Nの各ポジションにあっては、３方向リニア・ソレノイド・バルブ５２で調整した締結／解放圧をクラッチ解放圧としてフォワード・クラッチ１６およびロック機構３２に供給可能なように、ポートとスプールの関係が設定されている。この点が通常のマニュアル・バルブとは異なる。

まず、PおよびNでのポジションにあっては、クラッチ締結圧のフォワード・クラッチ１６およびリバース・クラッチ１３への供給は阻止され、クラッチ締結圧室３０、ブレーキ圧室１１から油はマニュアル・バルブ５７を介して抜かれている。したがって、フォワード・クラッチ１６およびリバース・クラッチ１３は、動力伝達不可の中立状態にある。
また、オン・オフ切り替えソレノイド・バルブ５４も、フォワード・クラッチ１６のクラッチ解放圧室３１およびロック機構３２のサブピストン３３への第２パイロット圧の供給を阻止している。
これらに対し、マニュアル・バルブ５７からは、クラッチ解放圧がクラッチ解放圧室３１およびサブピストン３３に供給されるので、フォワード・クラッチ１６の解放はもちろん、ロック機構３２は強制的にロック解除される。なお、このとき３方向リニア・ソレノイド・バルブ５２は、ロック解除に十分な圧力を作り出すよう制御される。

次に、セレクト・レバー５８をRポジションにセレクトすると、マニュアル・バルブ５７が切り替わり、リバース・ブレーキ１３のブレーキ圧室１１にブレーキ締結圧を供給し、これを締結することでピニオン・キャリヤ８をケース側部材９Aに固定する。この場合、３方向リニア・ソレノイド・バルブ５２は、ブレーキ締結圧をリバース・ブレーキ１３がスリップすることのない大きさの圧力に調整する。
また、マニュアル・バルブ５７からは、クラッチ解放油圧が、P、Nポジションの場合と同様に、クラッチ解放圧室３１およびサブピストン３３に供給されるので、ロック機構３２のロックは強制的に解除され、フォワード・クラッチ１６も解放されている。
なお、フォワード・クラッチ１６のクラッチ締結圧室３０内の油はマニュアル・バルブ５７を介して抜かれ、オン・オフ切り替えソレノイド・バルブ５４は、フォワード・クラッチ１６の解放またはロック機構３２のロック解除を検出するか、解放圧の供給開始から所定時間（フォワード・クラッチ１６の解放またはロック機構３２のロック解除を達成できる時間）経過後に、解放圧をクラッチ解放圧室３１から抜くように構成されている。

次に、セレクト・レバー５８を前進駆動となるDポジションにセレクトすると、マニュアル・バルブ５７からクラッチ締結圧がフォワード・クラッチ１６のクラッチ締結圧室３０に流入し、フォワード・クラッチ・ピストン２１を移動させる。この移動に応じてロック機構３２のサブピストン３３が移動する。フォワード・クラッチ１６が完全に締結してフォワード・クラッチ・ピストン２１が最大限移動して停止すると、これに対応したロック位置にサブピストン３３がロックされる。

このロックが終わったことが確実となる時間が経過すると、３方向リニア・ソレノイド・バルブ５２がクラッチ締結圧室３０からクラッチ締結圧を抜く。これにより、フォワード・クラッチ１６の締結継続中であっても、クラッチ締結圧の供給は不要となる。
このDポジション・セレクト時にあっては、マニュアル・バルブ５７では、クラッチ解放圧の出力は阻止される結果、クラッチ解放圧室３１へのクラッチ解放圧の供給は行われない。
なお、このとき、リバース・ブレーキ１３のブレーキ圧室１１の油は、マニュアル・バルブ５７を介して抜かれているので、リバース・ブレーキ１３はフリーの解放状態となっている。

以上に説明した実施形態の自動変速機のクラッチ制御装置の効果について以下に説明する。
実施形態の自動変速機のクラッチ制御装置では、フォワード・クラッチ１６を、フォワード・クラッチ・ピストン２１に連動してこれをクラッチ締結位置でロックし、このロック後のクラッチ締結継続中はフォワード・クラッチ１６のクラッチ締結圧室３０からクラッチ締結圧油を排出するロック機構３２を設けたので、このクラッチ油圧の保持が不要になる分、またこのときクラッチ締結圧で相対回転する部材間に配置されたシール部材２５a〜２５c等にフリクション・ロスの原因となる高圧のクラッチ油圧が作用しない分、エネルギ・ロスを低減して燃費を向上することができる。
特に、クラッチ装置がフォワード・クラッチ１６であり、走行中長時間締結状態を保つので、上記効果は大きい。

また、マニュアル・バルブ５７をバイパスしてクラッチ解放圧を出力可能なロック解放バルブ５４を設けたので、マニュアル・バルブ５７の位置から独立してロック機構３２のロックを、強制的に解除することができる。
たとえば、前進ポジション、後進ポジションの一方から他方に急セレクトした場合などに、リバース・ブレーキ１３とフォワード・クラッチ１６が同時締結するようなインターロック状態になるような場合には、オン・オフ切り替えソレノイド・バルブ５４でクラッチ解放圧（第２パイロット圧）をフォワード・クラッチ１６のクラッチ解放圧室３１およびロック機構３２のサブピストン３３へ供給してフォワード・クラッチ１６を強制的に解放する。
また、走行ポジションから非走行ポジションにセレクトした場合、オン・オフ切り替えソレノイド・バルブ５４でクラッチ解放圧（第２パイロット圧）をフォワード・クラッチ１６のクラッチ解放圧室３１およびロック機構３２のサブピストン３３へ供給してフォワード・クラッチ１６を強制的に解放することで、上記セレクト操作にも関わらず非走行ポジションで駆動が続くのを防止して違和感や不安感が発生しないようにすることができる。

以上、本発明を上記各実施形態に基づき説明してきたが、本発明は上記実施形態に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更等があった場合でも、本発明に含まれる。

たとえば、本発明のセレクタは、実施形態のセレクト・レバーに限られず、セレクト・ボタンを選択的に押圧するタイプのものであってもよい。
また、ロック機構３２も実施形態のものと異なるものでもよい。例えば、本出願人が出願した特願２０１２―１２３８６４号に記載の構成を用いてもよい。

また、本発明のクラッチ装置は、無段変速機に限られず、他の装置に用いてもよく、またフォワード・クラッチ以外の他のクラッチ装置に適用するようにしてもよい。

１ 前後進切り替え装置
７ フォワード・クラッチ・ドラム（第１部材；第２部材）
９B ケース側部材（静止部）
１５ フォワード・クラッチ・ハブ（第２部材；第１部材）
１６ フォワード・クラッチ
１７ ドライブ・プレート（第１摩擦プレート；第２摩擦プレート）
１８ ドリブン・プレート（第２摩擦プレート；第１摩擦プレート）
２０ ダイヤフラム・スプリング（弾性部材）
２１ フォワード・クラッチ・ピストン（クラッチ・ピストン）
２６ 仕切りプレート
３０ クラッチ締結圧室（クラッチ締結圧部）
３１ クラッチ解放圧室
３２ ロック機構
３３ サブピストン
３４ ボール
３５ 押圧スプリング
３６ ボール保持孔(貫通孔)
４２ コントロール装置
５４ オン・オフ切り替えソレノイド・バルブ（クラッチ解放バルブ）
５７ マニュアル・バルブ

Claims (2)

1. セレクタの操作による走行ポジション選択時にクラッチ締結圧を出力するマニュアル・バルブと、
   前記クラッチ締結圧の供給によりクラッチ・ピストンを移動させてクラッチ締結状態にすることが可能なクラッチと、
   クラッチ解放油圧を、前記マニュアル・バルブをバイパスして出力可能なクラッチ解放バルブと、
   前記クラッチが前記クラッチ締結圧の供給によりクラッチ締結状態になったときの前記クラッチ・ピストンの位置を、前記クラッチ締結圧を低減した状態で機械的にロック可能とする一方、前記クラッチ解放バルブが出力したクラッチ解放圧で前記ロックを解除するロック機構と、
   を備えた、
   ことを特徴とする自動変速機のクラッチ制御装置。
2. 請求項１に記載の自動変速機のクラッチ制御装置において、
   前記マニュアル・バルブは、前記クラッチを解放するセレクト・ポジションで前記ロック機構へ前記クラッチ解放圧を供給して該ロック機構を強制解除するように構成した、
   ことを特徴とする自動変速機のクラッチ制御装置。

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