JP6111414B2

JP6111414B2 - 自動変速機の油圧制御装置

Info

Publication number: JP6111414B2
Application number: JP2013037682A
Authority: JP
Inventors: 了一久保
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2033-02-27
Also published as: JP2014163500A

Description

本発明は、油路を選択的に切り替え可能とするためのシフトバルブに特徴を有する自動変速機の油圧制御装置に関する。

従来、下記特許文献１に開示されているように、いわゆるインターロックを回避可能とした油圧制御装置が提供されている。この油圧制御装置においては、シフトバルブを設けている。

すなわち、ソレノイドバルブの出力圧による油圧制御により摩擦係合要素の係合制御を行い、変速段の切り替えを行う自動変速機においては、１速の変速段を構成するために係合が必要な摩擦係合要素（以下、「１速構成用摩擦係合要素」とも称す）を係合させるために設けられたソレノイドバルブ（以下、「１速構成用バルブ」とも称す）の故障等により油圧を出力できない状態（フェイル状態）になると、走行不可能な状態になってしまう。かかる不具合を回避すべく、１速構成用バルブの故障等が生じた場合に、ライン圧制御用の制御圧を出力するために設けられたソレノイドバルブ（ＳＬＴ）からシフトバルブに対して制御圧を作用させ、１速構成用摩擦係合要素に対して前進時のライン圧（以下「前進時ライン圧」とも称す）を作用させることを可能とした。

特許第３３８７８１１号公報

しかしながら、本発明者らが鋭意検討したところ、上述したようなシフトバルブを設けた場合には、以下のような問題が生じうるとの知見に至った。すなわち、上述した油圧制御装置においては、図５（ｂ）に示すように、ソレノイドバルブの制御圧の制御範囲を前進時及び後進時において同一範囲とし、これよりも高圧の領域を１速構成用バルブがフェイル状態となった場合にソレノイドバルブ（ＳＬＴ）から１速構成用摩擦係合要素に対して出力される制御圧が通常の制御範囲を超えて最大値となるように設定されている。また、後進用の変速段（Ｒレンジ）におけるライン圧（以下、「後進時ライン圧」とも称す）は、前進時ライン圧よりも高圧になるように設定されている。そのため、１速構成用バルブがフェイル状態になった状態においてＲレンジが選択されると、後進時ライン圧が後進時に最大限必要とされる油圧（以下、「Ｒ時最大必要圧」とも称す）を超えて過剰に高くなってしまう可能性がある。

一方、上述したように後進時ライン圧が過剰に高くなることを回避すべく、図５（ａ）に示すように、ソレノイドバルブの制御圧の制御範囲を前進時と後進時とで相違させ、ソレノイドバルブ（ＳＬＴ）から出力される制御圧が最大値になった場合に後進時ライン圧がＲ時最大必要圧となるように設定することが考えられる。しかしながら、このように設定した場合には、ソレノイドバルブの制御圧の制御範囲の中間において、シフトバルブのスプール位置が切り替わり、ライン圧が振動してしまう現象（油振）が生じうることが判明した。

そこで本発明は、前進段を構成するためのソレノイドバルブがフェイル状態となった場合に、前進段構成用の摩擦係合要素に対して前進時ライン圧を作用させることを可能としつつ、後進時ライン圧が過剰に高くなることを回避すべくソレノイドバルブから出力される制御圧が最大値になった場合に後進時ライン圧が最大必要圧となるように設定した場合であっても油振が生じることを回避可能とする自動変速機の油圧制御装置の提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明は、油圧制御により係合及び解除が可能な複数の摩擦係合要素と、当該摩擦係合要素に油圧を供給する油圧回路とを備えた自動変速機の油圧制御装置であって、前記油圧回路が、油路を選択的に切り替え可能なシフトバルブと、スロットル開度に応じて制御圧を出力する第一ソレノイドバルブと、前記制御圧に応じて油圧源からの油圧をライン圧に調圧するレギュレータバルブと、前記レギュレータバルブから出力されたライン圧を前進用の変速段を構成するための摩擦係合要素を係合させるための油圧に調圧する第二ソレノイドバルブとを備えており、前記シフトバルブが、弾性体によって付勢されたスプールと、前記第二ソレノイドバルブから出力された油圧を受ける第一入力ポートと、前進時にレギュレータバルブから出力された前進用のライン圧を受ける第二入力ポートと、後進時にレギュレータバルブから出力された後進用のライン圧を受ける第三入力ポートと、前記第一ソレノイドバルブから出力された制御圧を受ける第四入力ポートと、前記摩擦係合要素に対して油圧を出力するための出力ポートとを有し、前進時であって前記第二ソレノイドバルブから前記第一入力ポートに油圧が入力されないことを条件として、前記第四入力ポートに入力された制御圧により、前記スプールが前記第二入力ポートと前記出力ポートとが連通する位置に配置され、後進時に前記第三入力ポートに入力された後進用のライン圧により、前記スプールが前記第二入力ポートと前記出力ポートとが連通する位置に配置されることを特徴とするものである。

本発明の自動変速機の油圧制御装置においては、前進時に係合が必要な摩擦係合要素に作用させるための油圧を調圧する第二ソレノイドバルブから第一入力ポートに油圧が入力されない状態（フェイル状態）になった場合に、シフトバルブの第四入力ポートに対して第一ソレノイドバルブから出力された制御圧により、スプールが第二入力ポートと出力ポートとが連通する位置に配置された状態になる。そのため、本発明の油圧制御装置によれば、前進段を構成するためのソレノイドバルブがフェイル状態となった場合であっても、前進段構成用の摩擦係合要素に対して前進用のライン圧（前進時ライン圧）を作用させ、車両を走行可能とすることができる。

また、本発明の油圧制御装置においては、後進時に第三入力ポートに入力された後進用のライン圧により、第二入力ポートと出力ポートとが連通する位置にスプールが配置された状態になる。そのため、後進時ライン圧が過剰に高くなることを回避すべく、第一ソレノイドバルブから出力される制御圧が最大値になることを条件として後進用のライン圧（後進時ライン圧）が最大必要圧となるように設定した場合であっても、第二入力ポートと出力ポートとが連通する位置においてスプールが略固定された状態になり、油振が生じることを回避できる。

さらに、本発明の油圧制御装置においては、変速段を前進段から後進段に切り替える操作を行うと、第三入力ポートに入力された後進用のライン圧によってスプールが移動して前進段を構成するための摩擦係合要素に繋がる出力ポートと第二入力ポートとが連通する。これにより、シフトバルブとマニュアルバルブとが連通し、第二ソレノイドバルブを迂回することなくオイルを排出できるようになる。従って、本発明の油圧制御装置によれば、第二ソレノイドバルブ等の状態によらず、前進段を構成するための摩擦係合要素に作用していた油圧を解放し、後進段を達成するのに係合が必要な摩擦係合要素とそれ以外の摩擦係合要素とが同時に係合する多重噛み合った状態（インターロック状態）になることを確実に回避できる。

本発明によれば、前進段を構成するためのソレノイドバルブがフェイル状態となった場合に、前進段構成用の摩擦係合要素に対して前進時ライン圧を作用させることを可能としつつ、後進時ライン圧が過剰に高くなることを回避すべくソレノイドバルブから出力される制御圧が最大値になった場合に後進時ライン圧が最大必要圧となるように設定した場合であっても油振が生じることを回避可能な自動変速機の油圧制御装置を提供することができる。

本発明の実施の形態における自動変速機の概略構成を示す図である。本発明の実施の形態における自動変速機の各摩擦要素が各変速段において締結・非締結の何れの状態になるかを示す作動表である。本発明の実施の形態における自動変速機の油圧制御装置を示す図である。本発明の実施の形態における自動変速機の油圧制御系を示す図である。ＳＬＴソレノイドバルブの出力圧とライン圧との関係を示したグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係る自動変速機の油圧制御装置Ｘについて図面を参照しながら説明する。本実施形態における自動変速機は、図１に示すように、トルクコンバータ１、トルクコンバータ１を介してエンジン動力が伝達される入力軸２、３個のクラッチＣ１〜Ｃ３、２個のブレーキＢ１，Ｂ２、ワンウェイクラッチＦ、ラビニヨウ型遊星歯車機構４、出力ギヤ５、出力軸７、差動装置８などを備えている。

遊星歯車機構４のフォワードサンギヤ４ａと入力軸２とはＣ１クラッチを介して連結されており、リヤサンギヤ４ｂと入力軸２とはＣ２クラッチを介して連結されている。キャリヤ４ｃは中間軸３と連結され、中間軸３はＣ３クラッチを介して入力軸２と連結されている。また、キャリヤ４ｃはＢ２ブレーキとキャリヤ４ｃの正転（エンジン回転方向）のみを許容するワンウェイクラッチＦとを介して変速機ケース６に連結されている。キャリヤ４ｃは２種類のピニオンギヤ４ｄ，４ｅを支持しており、フォワードサンギヤ４ａは軸長の長いロングピニオン４ｄと噛み合い、リヤサンギヤ４ｂは軸長の短いショートピニオン４ｅを介してロングピニオン４ｄと噛み合っている。ロングピニオン４ｄのみと噛み合うリングギヤ４ｆは出力ギヤ５に結合されている。出力ギヤ５は出力軸７を介して差動装置８と接続されている。

上記自動変速機は、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３、ブレーキＢ１，Ｂ２およびワンウェイクラッチＦの作動によって図２のように前進４段、後退１段の変速段を実現している。図２において、●は油圧の作用状態を示している。なお、Ｂ２ブレーキは後退時と第１速時に係合するが、第１速時に係合するのはＬレンジ時のみである（図２において破線丸印で示す。）。

図３は上記自動変速機に用いられる油圧制御装置Ｘを示し、図４は油圧制御装置Ｘの要部を示している。油圧制御装置Ｘは、油圧回路５０と、油圧回路５０に設けられた各バルブの動作制御等を行うためのＥＣＵ６０とを備えている。図３及び図４において、１０はオイルポンプ、１１はレギュレータバルブ、１２はマニュアルバルブ、１３はリバース制御バルブ（フェイルセーフ弁）、１４はＢ２圧制御バルブ（油圧制御バルブ）、１５はＢ１リレーバルブ、１６はシフトバルブである。また、２０はＳＬソレノイドバルブ、２１はＳＬＵソレノイドバルブ、２２はＳＬＴソレノイドバルブであり、３０はＢ１ソレノイドバルブ、３１はＣ３・Ｂ２ソレノイドバルブ、３２はＣ２ソレノイドバルブである。

ＳＬソレノイドバルブ２０は、ＥＣＵ６０の指令に従って、リバース制御バルブ１３の信号ポートに入力する信号圧をＯＮ／ＯＦＦする。このＳＬソレノイドバルブ２０としては、ＯＮ／ＯＦＦ切換弁を用いることができる。

ＳＬＵソレノイドバルブ２１は、ＥＣＵ６０の指令に従って、Ｂ２圧制御バルブ１４に対して信号圧を出力する。このＳＬＵソレノイドバルブ２１としては、微妙な油圧制御を行うことが要求されるため、デューティ制御弁またはリニアソレノイド弁が用いられる。

ＳＬＴソレノイドバルブ２２は、ＥＣＵ６０の指令に従って、シフトバルブ１６に対して信号圧を出力する。ＳＬＴソレノイドバルブ２２としては、微妙な油圧制御を行うことが要求されるため、デューティ制御弁またはリニアソレノイド弁が用いられる。

Ｂ１ソレノイドバルブ３０は、ブレーキＢ１の制御用として設けられたソレノイドバルブである。Ｃ３・Ｂ２ソレノイドバルブ３１は、クラッチＣ３の制御、及びブレーキＢ２の制御のために兼用されるソレノイドバルブである。このような兼用がなされるのは、ブレーキＢ２はＤレンジでは作動せず、Ｌレンジのエンジンブレーキ制御とＲレンジの過渡制御でのみ使用されるため、Ｄレンジで作動されるＣ３クラッチと干渉しないためである。また、Ｃ２ソレノイドバルブ３２は、クラッチＣ２の制御用として設けられたソレノイドバルブであり、スロットル開度に応じてライン圧制御用の制御圧を出力することができる。

レギュレータバルブ１１は、オイルポンプ１０の吐出圧を所定のライン圧ＰＬに調圧する。調圧されたライン圧ＰＬは、マニュアルバルブ１２，Ｂ２圧制御バルブ１４、Ｂ１リレーバルブ１５、シフトバルブ１６、ＳＬソレノイドバルブ２０、ＳＬＵソレノイドバルブ２１、ＳＬＴソレノイドバルブ２２、及びその他のバルブに供給される。

マニュアルバルブ１２は、シフトレバーの手動操作に応じて、スプール１２ａがＬ，２，Ｄ，Ｎ，Ｒ，Ｐの各レンジに切り換えられる。マニュアルバルブ１２の入力ポート１２ｂから入力されたライン圧ＰＬは、前進用の出力ポート１２ｃまたは後退用の出力ポート１２ｄから選択的に出力される。

リバース制御バルブ１３は、スプールの移動により油路を切り換えるものである。リバース制御バルブ１３は、後に詳述するＢ２圧制御バルブ１４又はＳＬＵソレノイドバルブ２１のロックに伴って所定の変速段を達成するのに係合が必要な摩擦係合要素とそれ以外の摩擦係合要素とが誤って同時に係合する多重噛み合いを防止するフェイルセーフ機能を有するバルブである。また、Ｂ２圧制御バルブ１４は、ライン圧ＰＬを調圧して、Ｂ２ブレーキに供給するためのバルブである。

図４に示すように、シフトバルブ１６は、スプール１６ｂが右位置又は左位置に移動することで油路を切り換えるものである。スプール１６ｂは、スプリング１６ａによって図中右側へ付勢されている。図中右端のポート１６ｃ（第四入力ポート）は、ＳＬＴソレノイドバルブ２２から出力された制御圧が入力されるポートである。また、左端のポート１６ｄ，１６ｅ（第二入力ポート）は、マニュアルバルブ１２の前進用の出力ポート１２ｃに接続されており、前進用のライン圧Ｐｄ（以下、「前進時ライン圧Ｐｄ」とも称す）を入力可能とされている。

また、ポート１６ｃに対して左側に隣接する位置に設けられたポート１６ｆ（第三入力ポート）は、マニュアルバルブ１２の後進用の出力ポート１２ｄに接続されたポートであり、後進用のライン圧Ｐｂを入力可能とされている。すなわち、シフトバルブ１６は、ライン圧制御用として設けられたＳＬＴソレノイドバルブ２２からの出力圧を受けるポート１６ｃに隣接する位置（同じ方向）に後進用のライン圧Ｐｂの受圧部となるポート１６ｆが設けられている。シフトバルブ１６は、ＳＬＴソレノイドバルブ２２からの出力圧が所定圧以上になった場合、及びポート１６ｆに後進用のライン圧Ｐｂが入力された場合に、スプール１６ｂが左方向に移動した状態（図５において下方の状態）になるようにバルブ径及びスプリング荷重が設定されている。

ポート１６ｄ及びポート１６ｅの間に設けられたポート１６ｇ（第一入力ポート）には、Ｃ２ソレノイドバルブ３２の出力圧を入力可能とされている。また、ポート１６ｅ及びポート１６ｆの間に設けられたポート１６ｈには、Ｃ２ソレノイドバルブ３２の出力圧を入力可能とされている。ポート１６ｉ，１６ｊ（出力ポート）は、それぞれクラッチＣ２及びクラッチＣ３に通じた出力ポートである。

ここで、本実施形態の自動変速機の油圧制御装置Ｘにおいては、前進時に１速の変速段を構成するために必要な摩擦係合要素（クラッチＣ２）に作用させるための油圧を調圧するＣ２ソレノイドバルブ３２がフェイル状態になった場合に、シフトバルブ１６のポート１６ｃに対してＳＬＴソレノイドバルブ２２から出力可能な制御圧の最大圧が入力される。これにより、スプール１６ｂが図４中において左側にシフトした位置（図中下段側の位置）、すなわちポート１６ｄ，１６ｅとポート１６ｉ，１６ｊとが連通した状態になる。そのため、Ｃ２ソレノイドバルブ３２がフェイル状態となった場合であっても、クラッチＣ２に対して前進時ライン圧Ｐｄを作用させ、車両を走行可能とすることができる。

また、本実施形態の油圧制御装置Ｘにおいては、後進時にポート１６ｆに入力された後進用のライン圧Ｐｂによってもスプール１６ｂが図４中において左側にシフトした位置（図中下段側の位置）に移動し、ポート１６ｄ，１６ｅとポート１６ｉ，１６ｊとが連通した状態になる。そのため、後進時ライン圧ＰＬが過剰に高くなることを回避すべく、図５（ａ）に示すようにＳＬＴソレノイドバルブ２２から出力される制御圧が最大値になることを条件として後進時ライン圧Ｐｂが最大必要圧となるように設定した場合であっても、ポート１６ｄ，１６ｅとポート１６ｉ，ｊとが連通する位置においてスプール１６ｂが略固定された状態になる。これにより、スプール１６が図中左右に振動することを回避し、このようなスプール１６ｂの振動に起因する油圧回路５０における油圧変動（油振）が生じることを回避できる。

本実施形態の油圧制御装置Ｘにおいては、変速段を前進段から後進段に切り替える操作、すなわちＤレンジからＲレンジに切り替える操作を行うと、ポート１６ｆに入力された後進時ライン圧Ｐｂによってスプール１６ｂが図４中左側に移動した状態になり、クラッチＣ２に繋がるポート１６ｉとポート１６ｄとが連通する。これにより、シフトバルブ１６とマニュアルバルブ１２とが連通し、Ｃ２ソレノイドバルブ３２を迂回することなくオイルを排出できるようになる。従って、本実施形態の油圧制御装置Ｘによれば、Ｃ２ソレノイドバルブ３２等の状態によらず、前進段を構成するための摩擦係合要素に作用していた油圧を解放し、後進段を達成するのに係合が必要な摩擦係合要素とそれ以外の摩擦係合要素とが同時に係合する多重噛み合った状態（インターロック状態）になることを確実に回避できる。

具体的には、図３に示すように、シフトレバーの切り替え操作に伴い、クラッチＣ２が急激に解放されることによるショックを回避するべく、Ｃ２ソレノイドバルブ３２とマニュアルバルブ１１との間を繋ぐ油路に、マニュアルバルブ１１側からＣ２ソレノイドバルブ３２側へのオイルの流れを許容し、Ｃ２ソレノイドバルブ３２側からマニュアルバルブ１１側へのオイルの流れを遮断する一方弁４０を設けると共に、一方弁を迂回するように設けられたバイパス４１にオリフィス４２を設けた流路とすることがある。このような構成とした場合、シフトがＤレンジからＮレンジに切り替えられた場合には、オリフィス４２を介してゆっくりとオイルが排出されても何ら問題は生じない。しかしながら、ＤレンジからＲレンジに切り替えられた場合には、Ｒレンジを構成するための摩擦係合要素（クラッチＣ１，ブレーキＢ２）が係合状態にされることになる。そのため、オリフィス４２を介してオイルを排出することとすると、一時的にクラッチＣ２、クラッチＣ１、及びブレーキＢ２の多重噛み合い状態（インターロック状態）になる懸念がある。

しかしながら、本実施形態の構成とした場合には、シフトレバーの切り替え操作によりＤレンジからＲレンジに切り替えられた場合には、Ｃ２ソレノイドバルブ３２やオリフィス４２を通過することなく、シフトバルブ１６からマニュアルバルブ１２へとオイルを排出できるようになる。従って、本実施形態の構成を採用することにより、Ｒレンジへの切り替え時に多重噛み合い状態（インターロック状態）になることを確実に防止できる。

本発明は、例えば自動車の自動変速機の油圧制御装置として好適に適用することができる。

Ｘ油圧制御装置
１１レギュレータバルブ
１６シフトバルブ
１６ａスプリング
１６ｂスプール
１６ｃポート（第四入力ポート）
１６ｄポート（第二入力ポート）
１６ｅポート（第二入力ポート）
１６ｆポート（第三入力ポート）
１６ｇポート（第一入力ポート）
１６ｉポート（出力ポート）
２２ＳＬＴソレノイドバルブ
３２ソレノイドバルブ
５０油圧回路

Claims

油圧制御により係合及び解除が可能な複数の摩擦係合要素と、当該摩擦係合要素に油圧を供給する油圧回路とを備えた自動変速機の油圧制御装置であって、
前記油圧回路が、
油路を選択的に切り替え可能なシフトバルブと、
スロットル開度に応じてライン圧制御用の制御圧を出力する第一ソレノイドバルブと、
前記制御圧に応じて油圧源からの油圧をライン圧に調圧するレギュレータバルブと、
前記レギュレータバルブから出力されたライン圧を前進用の変速段を構成するための摩擦係合要素を係合させるための油圧に調圧する第二ソレノイドバルブとを備えており、
前記シフトバルブが、
弾性体によって付勢されたスプールと、
前記第二ソレノイドバルブから出力された油圧を受ける第一入力ポートと、
前進時にレギュレータバルブから出力された前進用のライン圧を受ける第二入力ポートと、
後進時にレギュレータバルブから出力された後進用のライン圧を受ける第三入力ポートと、
前記第一ソレノイドバルブから出力された制御圧を受ける第四入力ポートと、
前記摩擦係合要素に対して油圧を出力するための出力ポートとを有し、
前進時であって前記第二ソレノイドバルブから前記第一入力ポートに油圧が入力されないことを条件として、前記第四入力ポートに入力された制御圧により、前記スプールが前記第二入力ポートと前記出力ポートとが連通する位置に配置され、
後進時に前記第三入力ポートに入力された後進用のライン圧により、前記スプールが前記第二入力ポートと前記出力ポートとが連通する位置に配置されることを特徴とする自動変速機の油圧制御装置。