JP6369503B2 - 自動変速機の制御方法及び制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動変速機の制御方法及び制御装置に関し、特に、車両に搭載される自動変速機の制御方法及び制御装置に関する。
自動車等の車両に搭載される自動変速機は、トルクコンバータと変速歯車機構とを組み合わせ、運転状況に応じてクラッチやブレーキ等の複数の摩擦締結要素の作動状態、即ち、動力伝達経路を適宜選択して、所定の変速段に自動的に変速するよう構成されている。
自動変速機の変速制御については、摩擦締結要素を解放状態から締結状態へ切り換える際の締結ショックを低減し、変速指令が出されてから締結完了までの時間を短くすることが求められる。そのため、例えば、特許文献1では、摩擦締結要素に締結用の作動圧を供給する場合に、その供給を制御する油圧制御弁から摩擦締結要素に至る油路や摩擦締結要素の油圧室に作動油を速やかに充満させるためのプリチャージ工程を実行することが開示されている。
プリチャージ工程は、変速指令に応答して所定圧まで急激に昇圧し、当該圧力を所定時間維持した後に、油圧を急激に降圧するという制御により実施される。
国際公開WO2012/144207号
しかしながら、特許文献1の技術では、締結制御時間短縮のためにプリチャージ油圧等で大流量の作動油を流しつつ、締結ショック低減のためにストローク完了直前に作動油の流量を抑える(油圧を下げる)必要がある。この場合、緻密な流量制御を行わねばならず、油圧制御が複雑化する傾向がある。このため、摩擦締結要素を締結状態とするための締結制御に時間を要し、摩擦締結要素の応答性が低下するという問題があった。この応答性の低下は、更に変速時間を短くしようとする場合に、大きな問題となる。
また、締結動作に際してプリチャージを採用する制御では、絶えずプリチャージ時間の学習を行い、フィードバックすることも必要である。このため、制御の複雑化を招くことにもなる。
また、自動変速機の製造コストの低減及び小型化についても、併せて要求される。
本発明は、締結ショックの低減、及び締結制御時間の短縮、及び制御の簡素化が可能であるとともに、製造コストの低減及び小型化を図ることが可能な自動変速機の制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る自動変速機の制御方法は、次の構成を有する自動変速機を制御対象とする。
本態様に係る制御方法が制御対象とする自動変速機は、第1摩擦締結要素と第2摩擦締結要素と油圧機構とを備える。
前記第1摩擦締結要素は、第1ピストンと、複数の第1摩擦板と、第1締結油圧室と、第1解放油圧室と、を有する。第1ピストンは、軸方向において互いに対向する第1面及び第2面を有し、前記軸方向に移動可能なピストンである。複数の第1摩擦板は、前記第1ピストンの前記第1面側に配置されている。第1締結油圧室は、前記第1ピストンの前記第2面に油圧を与え、前記第1摩擦板同士が締結状態となるよう前記第1摩擦板を押圧する締結位置に前記第1ピストンを向かわせるための油圧室である。第1解放油圧室は、前記第1ピストンの前記第1面に油圧を与え、前記第1摩擦板同士を解放状態とする解放位置に前記第1ピストンを向かわせるための油圧室である。
前記第2摩擦締結要素は、第2ピストンと、複数の第2摩擦板と、第2締結油圧室と、を有する。第2ピストンは、軸方向において互いに対向する第3面及び第4面を有し、前記軸方向に移動可能なピストンである。複数の第2摩擦板は、前記第2ピストンの前記第3面側に配置されている。第2締結油圧室は、前記第2ピストンの前記第4面に油圧を与え、前記第2摩擦板同士が締結状態となるよう前記第2摩擦板を押圧する締結位置に前記第2ピストンを向かわせるための油圧室である。
前記油圧機構は、第1油圧制御弁と、第1油路及び第2油路と、第2油圧制御弁と、第3油路と、を有する。第1油圧制御弁は、油圧の出力ポートを有し、前記第1締結油圧室及び前記第1解放油圧室の各々に対し、油圧の供給と、その排出とを行う油圧制御弁である。第1油路は、前記第1油圧制御弁の前記出力ポートと前記第1締結油圧室とを連通させる油路であり、第2油路は、前記出力ポートと前記第1解放油圧室とを連通させる油路である。第2油圧制御弁は、油圧の出力ポートを有し、前記第2締結油圧室に対して選択的に、油圧の供給と、その排出を行う油圧制御弁である。第3油路は、前記第2油圧制御弁の前記出力ポートと前記第2締結油圧室とを連通させる油路である。
上記自動変速機において、前記第1摩擦締結要素では、前記第1ピストンの前記第2面における前記油圧の受圧面積が、前記第1面における前記油圧の受圧面積よりも大きくなっている。
そして、本態様に係る自動変速機の制御方法では、変速指令を受け、解放状態にある前記第1摩擦板同士を締結状態とする第1締結工程として、第1工程と、第2工程と、を含む。第1工程は、前記変速指令に応答した第1期間において、前記第1油圧制御弁に対して、所定値の指示圧での油圧指令を出す工程である。第2工程は、前記第1期間に連続する第2期間において、前記第1油圧制御弁に対して、締結状態に至るまで油圧を上昇させるための指示圧での油圧指令を出す工程である。
また、本態様に係る自動変速機の制御方法では、変速指令を受け、解放状態にある前記第2摩擦板同士を締結状態とする第2締結工程として、プリチャージ工程と、低圧保持工程と、昇圧工程と、を含む。プリチャージ工程は、前記変速指令に応答して実施される工程である。
ここで、「プリチャージ工程」とは、変速指令に応答して所定圧まで急激に昇圧し、当該圧力を所定時間維持した後に、油圧を急激に降圧する工程であって、第2締結摩擦要素に締結用の作動圧を供給する場合に、前記第3油路や前記第2締結油圧室に作動油を充満させる工程である。
低圧保持工程は、前記プリチャージ工程に連続して実施され、前記第2油圧制御弁の指令油圧を前記プリチャージ工程での最大指示油圧(プリチャージ工程における降圧前の油圧)よりも低い値に保持する工程である。昇圧工程は、前記低圧保持工程に連続して実施され、前記第2油圧制御弁に対して、締結状態に至るまで油圧を上昇させる油圧指令を出す工程である。
本態様に係る自動変速機の制御方法では、前記第1締結工程における前記第1工程の開始時点から前記第2工程の開始時点までの期間が、前記第2締結工程における前記プリチャージ工程の開始時点から前記昇圧工程の開始時点までの期間よりも短い、ことを特徴とする。
ここで、第1油圧制御弁及び第2油圧制御弁に出される指示油圧については、あるバラツキが生じる場合も考えられる。この場合には、例えば、第1油圧制御弁に出される油圧指令において、第1期間の前記所定値での油圧及び第2期間の前記油圧を、それぞれの回帰線(回帰直線、回帰曲線)で表す。
なお、本態様において、「変速指令に応答した」とは、変速指令の入力があった後に“直ぐに”という意味であって、第1摩擦締結要素の制御については、変速指令の入力時点から第1期間の開始までの間に、他の工程(例えば、プリチャージ工程など)が介在しないことを意味し、第2摩擦締結要素の制御についても、変速指令の入力があった後に、“直ぐに”プリチャージ工程が実行されることを意味する。
本態様に係る自動変速機の制御方法では、第1摩擦板同士を締結状態とする第1締結工程において、変速指令に応答した第1期間に、所定値の油圧での油圧指令を第1油圧制御弁に出す。即ち、本態様に係る自動変速機の制御方法では、第1油圧制御弁に対して、第1期間に所定値の油圧での油圧指令を出し、“プリチャージ工程”を設けていない。このため、本態様に係る自動変速機の制御方法によれば、第1摩擦締結要素の締結動作に際して、締結制御時間が短縮できるとともに、制御の簡素化もできる。
なお、本態様に係る自動変速機の制御方法によっても、第1摩擦締結要素を解放状態から締結状態へ切り換える際の締結ショックを低減し、変速指令が出されてから締結完了までの時間を短くすることができる。これは、次のような理由からである。
本態様に係る自動変速機の制御方法では、第1摩擦締結要素の締結動作(第1締結工程)において、第1油圧制御弁の出力ポートから、第1油路、第2油路を通して第1締結油圧室、第1解放油圧室に油圧が供給される。また、第1ピストンの第1面と第2面とには、受圧面積差が存在する。このため、第1面に第1解放油圧室側から加わる油圧と、第2面に第1締結油圧室側から加わる油圧とが同圧であるが、第2面の受圧面積が第1面の受圧面積よりも大きいことによる受圧面積差分に起因する押圧力によって、第1ピストンが締結方向に移動可能となる。このように、解放状態から締結状態への移行時に、受圧面積差分に相当する押圧力が第1ピストンを移動させることで、“プリチャージ工程“を実行するような複雑な油圧制御を回避しつつ、締結ショックを低減することができる。
さらに、第1締結工程で上記のように受圧面積差分に基づく押圧力で第1ピストンを移動させるので、締結ショックを低減するために、第1ピストンのストローク完了直前に作動油の流量を抑えるという緻密な流量制御をしなくても、適切な速度での第1ピストンの移動を実現できる。よって緻密な作動油の流量制御を回避しながら、締結ショックを低減することができる。
また、本態様に係る自動変速機の制御方法では、第2締結工程にプリチャージ工程を含む。これにより、第2油圧制御弁からは第2締結油圧室に対する油圧の供給・排出を選択的に実行させればよく、製造コストの低減及び装置の小型化が可能となる。即ち、第2摩擦締結要素においては、第2ピストンにおける第3面と第4面との間に受圧面積差を設ける必要がなく、設計の自由度が上がり、装置の小型化が可能となる。また、第2油圧制御弁から第2締結油圧室に供給される油圧により第2ピストンの移動速度が設定され、油圧系統の簡素化を図ることができる。これより、製造コストの低減が可能となる。
以上説明のように、本態様に係る自動変速機の制御方法によれば、締結ショックの低減、及び締結制御時間の短縮、及び制御の簡素化が可能であるとともに、製造コストの低減及び小型化を図ることが可能である。
本発明の別態様に係る自動変速機の制御方法は、上記制御方法において、第1締結工程における第1工程第1期間において、前記指示圧を前記所定値に保持する、とすることもできる。このような態様によれば、第1期間における指示圧を所定値で保持するので、第1期間に指示圧を変化させる場合に比べて、制御を簡素化することができる。
本発明の別態様に係る自動変速機の制御方法は、上記制御方法において、第1締結工程における第1期間の前記指示圧が、第2期間の前記指示圧よりも変化が小さい、とすることもできる。このように、本態様では、第1期間における指示圧を、必ずしも上記のように所定値で保持しなくても、締結ショックの低減を図ることができる。即ち、上述のように、第1締結要素における上記受圧面積差分に起因する第1ピストンの移動により、制御の簡素化を図りながら、締結ショックを低減することができる。
なお、上記制御方法において、前記第2指示圧を、前記第2期間において、期間開始時の前記所定圧から、期間終了時に前記摩擦板同士を締結状態とする締結圧力まで、経時的に上昇する指示圧とする、とすることもできる。このような方法によれば、瞬間的に所定圧から締結圧力まで圧力上昇する指示圧を採用する場合に比べて、さらに締結ショックを低減することができる。よって、摩擦板などへのダメージも緩和でき、高い信頼性を維持するのに優位である。
また、本発明の別態様に係る自動変速機の制御方法は、上記制御方法において、前記第2油路には、前記解放油圧室の油圧が、予め設定された設定圧以上に上昇することを防止する減圧弁が備えられており、第1工程における前記所定値での油圧を、前記設定圧未満にする、とすることもできる。このような態様によれば、第1工程での指示圧が減圧弁の設定圧未満であるので、第1期間では、第1締結油圧室と第1解放油圧室が同じ圧力のまま維持される。このため、第1ピストンは、上記受圧面積差分に起因して働く押圧力だけで移動し、第1摩擦締結要素の締結に際して、締結ショックを抑えるのに優位である。
また、本発明の別態様に係る自動変速機の制御方法は、上記制御方法において、前記第1ピストンは、前記第1締結油圧室と前記第1解放油圧室とを連通させる連通孔を備えている、とすることもできる。このような態様によれば、第1ピストンに連通孔が備えられているので、第1ピストンの移動に伴い第1解放油圧室の圧力が上昇すると、作動油は連通孔を通して第1締結油圧室側に流れ込む。このため、第1ピストンを締結方向に移動させる際、第1締結油圧室は第1解放油圧室からの作動油の供給も受けることができるので、第1油路を通して第1締結油圧室に供給すべき作動油の量を少なくすることができる。
従って、第1摩擦板同士を締結状態とする際の応答性を高めることができる。このことは、所謂、引き摺り抵抗を低減させるため、第1摩擦板同士の間のクリアランスを広くした場合、即ち、第1摩擦板同士の締結に要するピストンの移動量を大きくした場合でも、第1油路から第1締結油圧室へ流入させる作動油の量を比較的少なくすることができることに繋がる。よって、引き摺り抵抗の低減と第1摩擦板同士の締結の応答性の向上とを両立させることが可能となる。
また、本発明の別態様に係る自動変速機の制御方法は、上記制御方法において、前記連通孔には、前記第1締結油圧室と前記第1解放油圧室との間での作動油の流れを規制する規制手段が設けられている、とすることもできる。
このような態様によれば、規制手段により連通孔を通した第1締結油圧室と第1解放油圧室との間での作動油の流れを規制することができるので、第1締結工程の第2期間において、第1締結油圧室と第1解放油圧室とで圧力差を設ける場合などに、連通孔を通した作動油の流れを規制することができる。よって、第1ピストンに対する締結方向への押圧力を高くすることができ、さらに締結制御時間を短縮することができる。
また、本発明の別態様に係る自動変速機の制御方法は、上記制御方法において、前記締結状態での前記第2締結油圧室の容積は、前記締結状態での前記第1締結油圧室の容積よりも小さい、とすることもできる。
このような態様によれば、第2締結油圧室の容積が小さい分だけ、自動変速機の小型化を図ることができる。
本発明の一態様に係る自動変速機の制御装置は、次の構成を有する自動変速機を制御対象とする。
本態様に係る制御装置が制御対象とする自動変速機は、第1摩擦締結要素と第2摩擦締結要素と油圧機構とを備える。
前記第1摩擦締結要素は、第1ピストンと、複数の第1摩擦板と、第1締結油圧室と、第1解放油圧室と、を有する。第1ピストンは、軸方向において互いに対向する第1面及び第2面を有し、前記軸方向に移動可能なピストンである。複数の第1摩擦板は、前記第1ピストンの前記第1面側に配置されている。第1締結油圧室は、前記第1ピストンの前記第2面に油圧を与え、前記第1摩擦板同士が締結状態となるよう前記第1摩擦板を押圧する締結位置に前記第1ピストンを向かわせるための油圧室である。第1解放油圧室は、前記第1ピストンの前記第1面に油圧を与え、前記第1摩擦板同士を解放状態とする解放位置に前記第1ピストンを向かわせるための油圧室である。
前記第2摩擦締結要素は、第2ピストンと、複数の第2摩擦板と、第2締結油圧室と、を有する。第2ピストンは、軸方向において互いに対向する第3面及び第4面を有し、前記軸方向に移動可能なピストンである。複数の第2摩擦板は、前記第2ピストンの前記第3面側に配置されている。第2締結油圧室は、前記第2ピストンの前記第4面に油圧を与え、前記第2摩擦板同士が締結状態となるよう前記第2摩擦板を押圧する締結位置に前記第2ピストンを向かわせるための油圧室である。
前記油圧機構は、第1油圧制御弁と、第1油路及び第2油路と、第2油圧制御弁と、第3油路と、を有する。第1油圧制御弁は、油圧の出力ポートを有し、前記第1締結油圧室及び前記第1解放油圧室の各々に対し、油圧の供給と、その排出とを行う油圧制御弁である。第1油路は、前記第1油圧制御弁の前記出力ポートと前記第1締結油圧室とを連通させる油路であり、第2油路は、前記出力ポートと前記第1解放油圧室とを連通させる油路である。第2油圧制御弁は、油圧の出力ポートを有し、前記第2締結油圧室に対して選択的に、油圧の供給と、その排出を行う油圧制御弁である。第3油路は、前記第2油圧制御弁の前記出力ポートと前記第2締結油圧室とを連通させる油路である。
上記自動変速機において、前記第1摩擦締結要素では、前記第1ピストンの前記第2面における前記油圧の受圧面積が、前記第1面における前記油圧の受圧面積よりも大きくなっている。
本態様に係る自動変速機の制御装置は、前記油圧制御弁に油圧指令を出し、当該制御において、上記の何れかの態様に係る制御方法を実行する。
従って、本態様に係る自動変速機の制御装置では、上述同様に、締結ショックの低減、及び締結制御時間の短縮、及び制御の簡素化が可能であるとともに、製造コストの低減及び小型化を図ることが可能である。
本発明の上記各態様によれば、締結ショックの低減、及び締結制御時間の短縮、及び制御の簡素化が可能であるとともに、製造コストの低減及び小型化を図ることが可能である。
本発明の実施形態に係る自動変速機1の骨子図である。 自動変速機1が備える摩擦締結要素の締結表である。 自動変速機1における摩擦締結要素の1つである第2ブレーキ22の構成の概略的な断面及びその油圧機構80のブロック構成を示す図である。 自動変速機1における摩擦締結要素の1つである第1ブレーキ21の構成の概略的な断面及びその油圧機構80のブロック構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る自動変速機1の制御システム構成の概略を示す制御システム図である。 自動変速機1における第2ブレーキ22の締結に際して、油圧制御部83が実行する油圧制御のタイムチャートである。 自動変速機1の変速時における第2ブレーキ22の制御動作を示すフローチャートである。 自動変速機1の変速時における第2ブレーキ22の締結動作を説明するための概略的な断面図である。 自動変速機1の変速時における第2ブレーキ22の締結動作を説明するための概略的な断面図である。 自動変速機1の変速時における第2ブレーキ22の締結動作を説明するための概略的な断面図である。 自動変速機1の変速時における第2ブレーキ22の締結動作を説明するための概略的な断面図である。 自動変速機1における第1ブレーキ21の締結に際して、油圧制御部83が実行する油圧制御のタイムチャートである。 自動変速機1の変速時における第1ブレーキ21の制御動作を示すフローチャートである。 (a)、(b)は、指示圧の規定を説明するための模式図である。 自動変速機1における摩擦締結要素の1つである第1クラッチ31の構成の概略的な断面及びその油圧機構の一部構成を示す図である。 自動変速機1における摩擦締結要素の1つである第2クラッチ32の構成の概略的な断面及びその油圧機構の一部構成を示す図である。 自動変速機1における第1クラッチ31の締結動作に際して、油圧制御部83が実行する油圧制御のタイムチャートである。
以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一態様であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
[実施形態]
[自動変速機1の全体構成]
図1は、本発明の実施形態に係る自動車(車両)用の自動変速機1の構成を示す骨子図である。自動変速機1は、変速機ケース2と、この変速機ケース2内に配置された、エンジン側から延びる入力軸3と、出力ギヤ4と、変速機構としての4つのプラネタリギヤセット(第1プラネタリギヤセット11、第2プラネタリギヤセット12、第3プラネタリギヤセット13、第4プラネタリギヤセット14)、2つのブレーキ(第1ブレーキ21、第2ブレーキ22)、及び、3つのクラッチ(第1クラッチ31、第2クラッチ32、第3クラッチ33)と、を備えている。
入力軸3は、エンジンで生成された動力が入力される軸である。出力ギヤ4は、変速機構によって所定の変速比とされた駆動力を出力するギヤである。本実施形態では、入力部にはエンジンの動力がトルクコンバータ(流体伝動装置)を介さずに入力される、所謂、トルコンレス型の自動変速機を例示している。
変速機ケース2は、外周壁2aと、外周壁2aのエンジン側端部に設けられた第1中間壁2bと、第1中間壁2bの反エンジン側に設けられた第2中間壁2cと、外周壁2aの軸方向中間部に設けられた第3中間壁2dと、外周壁2aの反エンジン側端部に設けられた側壁2eと、側壁2eの中央部からエンジン側に延設されたボス部2fと、第2中間壁2cの内周側端部から反エンジン側に延設された円筒部2gとを有する。
4つのプラネタリギヤセット11〜14は、エンジン側から、第1プラネタリギヤセット11、相互に径方向に重ねて配置された内周側の第2プラネタリギヤセット12及び外周側の第3プラネタリギヤセット13、第4プラネタリギヤセット14の順に配置されている。第1プラネタリギヤセット11は、キャリヤ11c、キャリヤ11cに支持されたピニオン(図示せず)、サンギヤ11s及びリングギヤ11rを含む。第1プラネタリギヤセット11は、前記ピニオンが、サンギヤ11sとリングギヤ11rとに直接噛合するシングルピニオン型である。第2、第3、第4プラネタリギヤセット12、13、14もシングルピニオン型であり、キャリヤ12c、13c、14cと、図略のピニオンと、サンギヤ12s、13s、14sと、リングギヤ12r、13r、14rとを含む。
径方向に2段に重ねて配置されている第2プラネタリギヤセット12のリングギヤ12rと第3プラネタリギヤセット13のサンギヤ13sとは、溶接や焼嵌め等により一体化されている。即ち、リングギヤ12rとサンギヤ13sとは常時連結されており、一体回転要素15を形成している。第1プラネタリギヤセット11のサンギヤ11sと第2プラネタリギヤセット12のサンギヤ12s、第1プラネタリギヤセット11のリングギヤ11rと第4プラネタリギヤセット14のキャリヤ14c、第1プラネタリギヤセット11のキャリヤ11cと第3プラネタリギヤセット13のキャリヤ13cとが、それぞれ常時連結されている。入力軸3は、第2プラネタリギヤセット12のキャリヤ12cに常時連結されている。出力ギヤ4は、第1プラネタリギヤセット11のキャリヤ11cと、第3プラネタリギヤセット13のキャリヤ13cとに、それぞれ常時連結されている。出力ギヤ4は、ベアリング41を介して変速機ケース2の円筒部2gに回転自在に支持されている。
第4プラネタリギヤセット14のサンギヤ14sには、第1回転部材34が連結されている。第1回転部材34は、反エンジン側に延在している。同様に、第3プラネタリギヤセット13のリングギヤ13rには第2回転部材35が、一体回転要素15には第3回転部材36が各々連結されている。これら回転部材35,36も、反エンジン側に延在している。第2プラネタリギヤセット12のキャリヤ12cには、入力軸3を介して第4回転部材37が連結されている。
第1ブレーキ21は、変速機ケース2の第1中間壁2bに配設されている。第1ブレーキ21は、シリンダ211と、シリンダ211に嵌合されたピストン212と、シリンダ211及びピストン212で区画される作動油圧室(以下では、「締結油圧室」と記載することもある。)213とを含む。第1ブレーキ21は、作動油圧室213に所定の締結油圧が供給されることによって摩擦板が締結され、第1プラネタリギヤセット11のサンギヤ11sと、第2プラネタリギヤセット12のサンギヤ12sとを変速機ケース2に固定する。
第2ブレーキ22は、第3中間壁2dに配設されている。第2ブレーキ22は、シリンダ23と、シリンダ23に嵌合されたピストン24と、シリンダ23及びピストン24で区画される締結油圧室26とを含む。第2ブレーキ22は、締結油圧室26に所定の締結油圧が供給されることによって摩擦板が締結され、第4プラネタリギヤセット14のリングギヤ14rを変速機ケース2に固定する。本実施形態では、この第2ブレーキ22に本発明の特徴を備えた摩擦締結要素が適用される例を示す。第2ブレーキ22については、図3以下に基づいて後記で詳細に説明する。
第1クラッチ31〜第3クラッチ33は、変速機ケース2内の反エンジン側端部に配設されている。第1クラッチ31〜第3クラッチ33は、軸方向の同じ位置で、第1クラッチ31の内周側に第2クラッチ32が位置し、第2クラッチ32の内周側に第3クラッチ33が位置するように、相互に径方向に重ねて配置されている。
第1クラッチ31は、第4プラネタリギヤセット14のサンギヤ14sと、第3プラネタリギヤセット13のリングギヤ13rとを断接する。換言すると、サンギヤ14sに連結された第1回転部材34と、リングギヤ13rに連結された第2回転部材35との接続状態を切り換える。
第2クラッチ32は、第4プラネタリギヤセット14のサンギヤ14sと、一体回転要素15(即ち、第2プラネタリギヤセット12のリングギヤ12r及び第3プラネタリギヤセット13のサンギヤ13s)とを断接する。換言すると、サンギヤ14sに連結された第1回転部材34と、一体回転要素15に連結された第3回転部材36との接続状態を切り換える。
第3クラッチ33は、第4プラネタリギヤセット14のサンギヤ14sと、入力軸3及び第2プラネタリギヤセット12のキャリヤ12cとを断接する。換言すると、サンギヤ14sに連結された第1回転部材34と、入力軸3を介してキャリヤ12cに連結された第4回転部材37との接続状態を切り換える。
第1回転部材34は、第1クラッチ31によって第2回転部材35との接続状態が切り換えられ、第2クラッチ32によって第3回転部材36との接続状態が切り換えられ、第3クラッチ33によって第4回転部材37との接続状態が切り換えられる。つまり、第1回転部材34は、第1クラッチ31〜第3クラッチ33の各々が接続状態を切り換える2つの回転部材のうちの、共通する一方の回転部材である。そのため、第1クラッチ31〜第3クラッチ33の反エンジン側に、変速機ケース2の側壁2eに近接して、軸心と直交する壁部を有する共用回転部材30が配置されている。そして、共用回転部材30に第1回転部材34が連結されている。
共用回転部材30は、第1クラッチ31〜第3クラッチ33で共用されるものであり、第1クラッチ31〜第3クラッチ33の各々が備えるシリンダ、ピストン、作動油圧室、作動油圧通路、遠心バランス油圧室、遠心バランス室構成部材等が共用回転部材30によって支持されている。図1では、第1クラッチ31、第2クラッチ32、および第3クラッチ33の各ピストン31p、32p、33pを簡略的に図示している。なお、第2クラッチ32及び第3クラッチ33に対して、これらクラッチの摩擦板を保持する共通部材38が組み付けられている。
以上のように、本実施形態の自動変速機1は、4つの第1プラネタリギヤセット11〜第4プラネタリギヤセット14と、5つの摩擦締結要素としての第1ブレーキ21、第2ブレーキ22及び第1クラッチ31〜第3クラッチ33とを含む、入力軸3と出力ギヤ4との変速比を変更する変速機構を備える。図2は、自動変速機1が備える5つの摩擦締結要素の締結表である。図2の締結表の通り、5つの摩擦締結要素から3つの摩擦締結要素を選択的に締結(○印)することにより、前進1〜8速と後退速とが達成される。図2において、CL1、CL2、CL3は、それぞれ第1クラッチ31、第2クラッチ32、および第3クラッチ33を示し、BR1、BR2は、それぞれ第1ブレーキ21および第2ブレーキ22を示す。
[摩擦締結要素の詳細]
1.第2ブレーキ22
図3は、本発明の実施形態に係る自動変速機1の摩擦締結要素1つの構成を示す概略的な断面及びその油圧機構のブロック構成図である。ここでは、当該摩擦締結要素が第2ブレーキ22に適用される例を示す。図3(及び以下の図8〜図11)において、入力軸3の軸方向をX方向、自動変速機1の径方向をY方向で示す。また、X方向については、便宜上、図面の左方を−X方向、右方を+X方向とする。
第2ブレーキ22は、上述の通り第3中間壁2dによって形成されるシリンダ23に配設される摩擦締結要素であって、ピストン24、シールリング25、締結油圧室26、解放油圧室27、リターンスプリング28、摩擦板ユニット5(複数の摩擦板)を備えている。このような第2ブレーキ22に対し、油圧機構80が付設されている。油圧機構80は、オイルポンプ81と、減圧弁6及びリニアソレノイド弁7(油圧制御弁)を含む油圧回路82と、オイルポンプ81及び油圧回路82を制御する油圧制御部83とを含む。
第3中間壁2dは、変速機ケース2の外周壁2aから径方向内側に延びる第1壁部201と、第1壁部201の径方向内側端縁から軸方向(−X方向)に延びる第2壁部202とによって形成されている。外周壁2aと第2壁部202とは、所定間隔をおいて径方向に対向している。外周壁2a、第1壁部201及び第2壁部202が作る空間は、第2ブレーキ22における前述のシリンダ23の空間を構成している。第1壁部201には、締結油圧室26に油圧を供給するための第1供給口203が設けられている。また、第2壁部202には、解放油圧室27に油圧を供給するための第2供給口204が設けられている。
ピストン24は、軸方向において互いに対向する第1面24A及び第2面24Bを有し、外周壁2aと第2壁部202との間(シリンダ23内)において軸方向に移動可能な部材である。第1面24Aは解放油圧室27に面し、第2面24Bは締結油圧室26に面している。ピストン24は、摩擦板ユニット5を解放状態とする解放位置(例えば図8に示す位置)と、摩擦板ユニット5に押圧力を与えて締結状態とする締結位置(図11に示す位置)との間を移動する。
ピストン24は、外周壁2aに隣接する押圧片241と、外周壁2a及び第2壁部202の内周面に摺接する受圧片242とを備える。受圧片242には、軸方向に受圧片242を貫通する連通孔243が穿孔されている。また、受圧片242の内周面及び外周面には、シール部材245が嵌め込まれている。
押圧片241は、受圧片242から−X方向に向けて突出した部分であり、移動方向の先端側(−X方向の先端側)に、摩擦板ユニット5に押圧力を与える先端面24Cを備える。受圧片242は、締結油圧室26と解放油圧室27とを区画する隔壁である。但し、本実施形態では、連通孔243によって締結油圧室26と解放油圧室27とが連通され得る。シール部材245は、ピストン24の軸方向への移動を許容しつつ、受圧片242の内周面と第2壁部202の内周面との間のシール、並びに受圧片242の外周面と外周壁2aの内周面との間のシールを図る部材である。
連通孔243は、軸方向に径の異なる円筒孔であり、比較的径が大きい大径部wと、比較的径が小さい小径部nと、両者の間の中間部mとを備える。大径部wは、受圧片242の第2面24B寄り、即ち、締結油圧室26側に配置されている。小径部nは、第1面24A寄り、即ち、解放油圧室27側に配置されている。中間部mは、大径部wから小径部nに向けて内径が徐々に小さくなるテーパ部分である。
連通孔243には、締結油圧室26から解放油圧室27へ向かう作動油の流れを規制するために、圧力ボール244(規制手段)が配置されている。圧力ボール244は、大径部wの内径よりも小さく、小径部nの内径よりも大きい外径を有している。解放油圧室27の油圧が締結油圧室26の油圧に対して同圧か高圧であると、圧力ボール244は大径部w内で浮遊し、締結油圧室26から解放油圧室27へ向かう作動油の流れを規制しない。
一方、締結油圧室26の油圧が解放油圧室27の油圧よりも高圧になると、圧力ボール244は中間部mに係止され、これにより連通孔243を塞ぎ、締結油圧室26と解放油圧室27との間での作動油の流れを規制する。
シールリング25は、ピストン24の第1面24A側に、受圧片242と対向するように配置された円環状の平板部材である。シールリング25は、ピストン24の押圧片241と第2壁部202との間に配置され、これらと共に解放油圧室27を区画している。シールリング25の内周面及び外周面には、シール部材251が装着されている。シール部材251は、シールリング25の外周縁と押圧片241の内周面との間のシール、並びにシールリング25の内周面と第2壁部202の内周面との間のシールを図る部材である。
締結油圧室26は、ピストン24を前記締結位置に向かう方向(−X方向)に移動させる油圧が供給される空間である。締結油圧室26は、第1壁部201、第2壁部202、外周壁2a及びピストン24の第2面24Bによって区画される空間である。即ち、締結油圧室26は、第2面24Bに油圧による押圧力を与え、摩擦板ユニット5(摩擦板同士)が締結状態となるよう摩擦板ユニット5を押圧する締結位置にピストン24を向かわせるための油圧室である。
解放油圧室27は、ピストン24を前記解放位置に向かう方向(+X方向)に移動させる油圧が供給される空間である。解放油圧室27は、第2壁部202と、ピストン24の押圧片241と、シールリング25の+X方向側の面と、ピストン24の第1面24Aとによって区画される空間である。即ち、解放油圧室27は、第1面24Aに油圧による押圧力を与え、摩擦板ユニット5を解放状態とする解放位置にピストン24を向かわせるための油圧室である。この解放油圧室27には、ピストン24を+X方向に弾性付勢するリターンスプリング28が配置されている。締結油圧室26に油圧が印加されていないとき、リターンスプリング28はピストン24を+X方向に移動(復帰)させる。
ここで、ピストン24の第2面24Bにおける油圧の受圧面積が、第1面24Aにおける油圧の受圧面積よりも大きく設定されている。図3では、第1面24Aが解放油圧室27から油圧を与えられる領域、つまり第1面24Aの受圧面積を「領域A」、第2面24Bが締結油圧室26から油圧を与えられる領域、つまり第2面24Bの受圧面積を「領域B」と模式的に示している。本実施形態では、これらの受圧面積の関係は、領域B>領域Aとされる。
領域Aと領域Bとに上記のような受圧面積差を設けることで、ピストン24を当該受圧面積差に基づいて移動させることが可能となる。即ち、締結油圧室26及び解放油圧室27に対して同時に同じ圧力の油圧が供給されると、第1面24A及び第2面24Bは前記油圧を受圧する。この場合、第2面24Bの受圧面積が第1面24Aの受圧面積より大きいので、ピストン24には、その受圧面積差に応じた大きさの、−X方向へ向かう方向の押圧力が作用する。そして、ピストン24には連通孔243が穿孔されているので、前記−X方向の押圧力が作用すると、ピストン24の移動に応じて、解放油圧室27の油が連通孔243を通して締結油圧室26側へ流入する。これにより、ピストン24は−X方向へ移動する。つまり、締結油圧室26と解放油圧室27とで油圧が同圧となり、両者の受圧面積差分に応じた大きさの押圧力によって、ピストン24は−X方向へ移動することとなる。
摩擦板ユニット5は、クリアランスを置いて配置された複数の摩擦板を備え、ピストン24の第1面24A側に配置されている。具体的には、摩擦板ユニット5は、複数枚のドライブプレート51と、複数枚のドリブンプレート52とが、所定のクリアランスCを空けて交互に配列されてなる。ドライブプレート51の両面には、フェーシングが貼着されている。ドライブプレート51は第1スプライン部53にスプライン結合され、ドリブンプレート52は第2スプライン部54にスプライン結合されている。第1スプライン部53は、図1に示した第4プラネタリギヤセット14のリングギヤ14rの外周部分に相当する部材である。また、第2スプライン部54は、変速機ケース2の外周壁2aの一部に設けられている。
ピストン24の先端面24Cは、最も+X方向側に位置するドリブンプレート52に当接し、摩擦板ユニット5に押圧力を加える。最も−X方向側に位置するドライブプレート51に隣接して、リテーニングプレート55が配置されている。リテーニングプレート55は、ドライブプレート51及びドリブンプレート52の−X方向への移動を規制する。
油圧機構80は、自動変速機1が有する摩擦締結要素(図3では、第2ブレーキ22)に対して所定圧の油圧の供給及びその排出を行う。油圧機構80のオイルポンプ81は、エンジンに駆動されて作動油を所要部位に流通させると共に、所定の油圧を生成するポンプである。油圧回路82は、摩擦締結要素としての第1ブレーキ21、第2ブレーキ22及び第1クラッチ31〜第3クラッチ33のそれぞれに対して設けられており、各摩擦締結要素に油圧を選択的に供給して、図2に示す各変速段を達成するための油圧回路である。図3では、第2ブレーキ22に対して油圧を供給及びその排出を行うための、減圧弁6及びリニアソレノイド弁7だけを示している。
リニアソレノイド弁7は、締結油圧室26及び解放油圧室27の各々に対し、油圧の供給と、その排出とを行う油圧制御弁である。リニアソレノイド弁7は、オイルポンプ81から作動油が導入される入力ポート71と、作動油(油圧)を出力する出力ポート72と、作動油を排出するドレンポート73と、コイルへの通電によって動作するスプール(図略)とを備える。スプールの動作によって、締結油圧室26及び解放油圧室27への油圧供給時には入力ポート71と出力ポート72とが連通される。油圧の排出時には、出力ポート72とドレンポート73とが連通される。また、リニアソレノイド弁7は、前記コイルへの通電量が制御されることによって、出力ポート72から吐出する油量が制御される。
油圧回路82は、リニアソレノイド弁7と締結油圧室26とを連通させる第1油路74、及び、リニアソレノイド弁7と解放油圧室27とを連通させる第2油路75を備えている。具体的には、第1油路74の上流端は出力ポート72に接続され、下流端は締結油圧室26に連通する第1供給口203に接続されている。また、第2油路75の上流端は出力ポート72に接続され、下流端は解放油圧室27に連通する第2供給口204に接続されている。即ち、第1油路74及び第2油路75は別々の油圧供給経路から油の供給を受けるのではなく、両者に共通のリニアソレノイド弁7の出力ポート72から作動油の供給を受ける。
第2油路75は、次述の減圧弁6を挟んで、上流油路751と下流油路752とに分かれている。摩擦板ユニット5を前記解放状態から前記締結状態へ移行させる際、これら第1油路74及び第2油路75を通して、リニアソレノイド弁7の出力ポート72から締結油圧室26と解放油圧室27とに同時に油圧が供給される。
減圧弁6は、第2油路75に組み入れられ、解放油圧室27の油圧が所定圧(減圧弁6の設定圧)以上に上昇しないように調圧する弁である。減圧弁6は、複数のポートa、b、c、d、e、fと、ポート間の切り換えを行うスプール61とを含む。ポートa、bは、スプール61を+X方向に弾性付勢するリターンスプリング62が収容されたスプリング室に連通するポートである。ポートcは入力ポートc、ポートdは出力ポートdである。入力ポートcには、第2油路75の上流油路751の下流端が接続されている。また、出力ポートdには、下流油路752の上流端が接続され、これにより出力ポートdと第2供給口204とが接続されている。
ポートeはドレンポートe、ポートfはフィードバックポートfである。フィードバックポートfに入力される油圧よりリターンスプリング62の付勢力が優勢である場合、入力ポートcと出力ポートdとが連通する。これにより、上流油路751と下流油路752とは連通し、解放油圧室27への油圧供給が可能となる。一方、フィードバックポートfにリターンスプリング62の付勢力を上回る油圧が入ると、その油圧によってスプール61が−X方向に移動し、出力ポートdとドレンポートeとが連通する。これにより、解放油圧室27からの油圧の排出が可能となる。つまり、解放油圧室27の油圧が高くなると、フィードバックポートfから減圧弁6に供給される油圧も高くなり、スプール61が動作して出力ポートdとドレンポートeとを連通させ、解放油圧室27を減圧する。減圧され、リターンスプリング62の付勢力が優勢となると、スプール61が復帰して入力ポートcと出力ポートdとを連通させ、解放油圧室27への油圧供給を可能とする。
油圧制御部83は、リニアソレノイド弁7のソレノイドの動作を制御することによって、締結油圧室26及び解放油圧室27に供給する油圧を制御する。この他、油圧制御部83は、他の摩擦締結要素のそれぞれに接続された各リニアソレノイド弁も制御するものであって、第1ブレーキ21及び第1クラッチ31〜第3クラッチ33に供給する油圧も制御する。
2.第1ブレーキ21
図4は、自動変速機1の摩擦締結要素1つである第1ブレーキ21の構成を示す概略的な断面及びその油圧機構のブロック構成図である。なお、図4においても、入力軸3の軸方向をX方向、自動変速機1の径方向をY方向で示す。また、X方向については、便宜上、図面の左方を−X方向、右方を+X方向とする。
第1ブレーキ21は、上述の通り変速機ケース2の第1中間壁2bに配設されてなる摩擦締結要素であって、ピストン212、シールリング225、締結油圧室213、リターンスプリング228、摩擦板ユニット155(複数の摩擦板)を備えている。このような第1ブレーキ21に対しも、油圧機構80が付設されている。油圧機構80は、オイルポンプ81とリニアソレノイド弁108(油圧制御弁)を含む油圧回路82と、オイルポンプ81及び油圧回路82を制御する油圧制御部83とを含む。
第1中間壁2bは、変速機ケース2の外周壁2aから径方向内側に延びる第1壁部221と、第1壁部221の径方向内側端縁から軸方向(−X方向)に延びる第2壁部222とによって形成されている。外周壁2aと第2壁部222とは、所定間隔をおいて径方向に対向している。外周壁2a、第1壁部221及び第2壁部222が作る空間は、第1ブレーキ21における前述のシリンダ211の空間を構成している。第1壁部221には、締結油圧室213に油圧を供給するための供給口223が設けられている。
ピストン212は、軸方向において互いに対向する第3面212A及び第4面212Bを有し、外周壁2aと第2壁部222との間(シリンダ211内)において軸方向に移動可能な部材である。第3面212Aはシールリング225側の空間に面し、第4面212Bは締結油圧室213に面している。ピストン212は、摩擦板ユニット155を解放状態とする解放位置と、摩擦板ユニット155に押圧力を与えて締結状態とする締結位置との間を移動する。
ピストン212は、外周壁2aに隣接する押圧片2121と、外周壁2a及び第2壁部222の内周面に摺接する受圧片2122とを備える。受圧片2122の内周面及び外周面には、シール部材246が嵌め込まれている。
押圧片2121は、受圧片2122から−X方向に向けて突出した部分であり、移動方向の先端側(−X方向の先端側)に、摩擦板ユニット155に押圧力を与える先端面212Cを備える。受圧片2122は、締結油圧室213からの油圧を受ける隔壁である。シール部材246は、ピストン212の軸方向への移動を許容しつつ、受圧片2122の内周面と第2壁部222の内周面との間のシール、並びに受圧片2122の外周面と外周壁2aの内周面との間のシールを図る部材である。
シールリング225は、ピストン212の第3面212A側に、受圧片2122と対向するように配置された円環状の平板部材である。シールリング225は、ピストン212の押圧片2121と第2壁部222との間に配置されている。シールリング225の内周面及び外周面には、シール部材252が装着されている。シール部材252は、シールリング225の外周縁と押圧片2121の内周面との間のシール、並びにシールリング225の内周面と第2壁部222の内周面との間のシールを図る部材である。
締結油圧室213は、第1壁部221、第2壁部222、外周壁2a及びピストン212の第4面212Bによって区画される空間である。即ち、締結油圧室213は、第4面212Bに油圧による押圧力を与え、摩擦板ユニット155(摩擦板同士)が締結状態となるよう摩擦板ユニット155を押圧する締結位置にピストン212を向かわせるための油圧室である。
ピストン212の受圧片2122とシールリング225との間の空間には、ピストン212を+X方向に弾性付勢するリターンスプリング228が配置されている。締結油圧室213に油圧が印加されていないとき、リターンスプリング228はピストン212を+X方向に移動(復帰)させる。
摩擦板ユニット155は、クリアランスを置いて配置された複数の摩擦板を備え、ピストン212の第3面212A側に配置されている。具体的には、摩擦板ユニット155は、複数枚のドライブプレート156と、複数枚のドリブンプレート157とが、所定のクリアランスCを空けて交互に配列されてなる。ドライブプレート156の両面には、フェーシングが貼着されている。ドライブプレート156は第1スプライン部158にスプライン結合され、ドリブンプレート157は第2スプライン部159にスプライン結合されている。第1スプライン部158は、図1に示した第1プラネタリギヤセット11のサンギヤ11sと、第2プラネタリギヤセット12のサンギヤ12sとの各軸部分に相当する部材である。また、第2スプライン部159は、変速機ケース2の外周壁2aの一部に設けられている。
ピストン212の先端面212Cは、最も+X方向側に位置するドリブンプレート157に当接し、摩擦板ユニット155に押圧力を加える。最も−X方向側に位置するドライブプレート156に隣接して、リテーニングプレート160が配置されている。リテーニングプレート160は、ドライブプレート156及びドリブンプレート157の−X方向への移動を規制する。
油圧機構80は、自動変速機1が有する摩擦締結要素(第1ブレーキ21)に対して所定圧の油圧の供給及びその排出を行う。図4においても、油圧回路82の構成の内、第1ブレーキ21に対して油圧を供給及びその排出を行うためのリニアソレノイド弁108だけを図示している。
リニアソレノイド弁108は、締結油圧室213に対して選択的に、油圧の供給及び排出を行う油圧制御弁である。リニアソレノイド弁108は、オイルポンプ81から作動油が導入される入力ポート181と、作動油(油圧)を出力する出力ポート182と、作動油を排出するドレンポート183と、コイルへの通電によって動作するスプール(図略)とを備える。スプールの動作によって、締結油圧室213への油圧供給時には入力ポート181と出力ポート182とが連通される。油圧の排出時には、出力ポート182とドレンポート183とが連通される。また、リニアソレノイド弁108についても、上記リニアソレノイド弁7と同様に、前記コイルへの通電量が制御されることによって、出力ポート182から吐出する油量が制御される。
油圧回路82は、リニアソレノイド弁108と締結油圧室213とを連通させる第3油路76を備えている。具体的には、第3油路76の上流端は出力ポート182に接続され、下流端は締結油圧室213に連通する供給口223に接続されている。第1ブレーキ21に対しては、リニアソレノイド弁108から締結油圧室213に対して選択的に、作動油の供給・排出がなされる。
油圧制御部83は、リニアソレノイド弁108のソレノイドの動作を制御することによって、締結油圧室213に供給する油圧を制御する。
[自動変速機1の制御システム構成]
本発明の実施形態に係る自動変速機1の制御システム構成について、図5を用い説明する。図5は、本発明の実施形態に係る自動変速機1の制御システム構成の概略を示す制御システム図である。図5では、第1ブレーキ21に接続されたリニアソレノイド弁を「BR1リニアソレノイド弁108」として示している。同様に、第2ブレーキ22に接続されたリニアソレノイド弁を「BR2リニアソレノイド弁7」、第1クラッチ31に接続されたリニアソレノイド弁を「CL1リニアソレノイド弁107」、第2クラッチ32に接続されたリニアソレノイド弁を「CL2リニアソレノイド弁109」、第3クラッチ33に接続されたリニアソレノイド弁を「CL3リニアソレノイド弁110」として示している。
図5に示すように、車両の制御装置であるコントロールユニット100には、車両の各種情報が入力される。具体的には、例えば、車速センサ111で検出した車速情報、アクセル開度センサ112で検出したアクセル開度情報、ブレーキセンサ113で検出したブレーキ情報、レンジセンサ114で検出したレンジ(変速)情報、および油温センサ115で検出した油温情報などを含む車両の状態に関する各情報が入力される。
コントロールユニット100は、入力された各種情報から演算処理を行い、燃料噴射弁116、点火プラグ117、および吸気弁118に対して制御信号を送出する。また、コントロールユニット100に含まれる油圧制御部83からは、油圧機構80におけるオイルポンプ81、BR1リニアソレノイド弁108、BR2リニアソレノイド弁7、CL1リニアソレノイド弁107、CL2リニアソレノイド弁109、およびCL3リニアソレノイド弁110に対して制御信号を送出する。
なお、コントロールユニット100には、予め規定された変速マップが格納されている(図示を省略)。変速マップは、車速とアクセル開度をパラメータとし、それら車速およびアクセル開度に応じて適正な変速段を求めるための複数の領域が設定されたマップである。
[コントロールユニット100が実行する油圧に係る制御]
コントロールユニット100が実行する油圧に係る制御について、図5から図13を用い説明する。なお、以下では、最初に、第2ブレーキ22の締結動作時の制御について説明し、続いて、第1ブレーキ21の締結動作時の制御について説明する。
1.第2ブレーキ22の締結動作時の制御
1−1.概要
図6は、自動変速機1における第2ブレーキ22の締結動作に際して、コントロールユニット100に含まれる油圧制御部83が実行する油圧制御のタイムチャートである。図7は、自動変速機1のコントロールユニット100が実行する油圧に係る制御動作を示すフローチャートである。
先ず、コントロールユニット100は、各種信号読込みを実行する(ステップS1)。読込む信号は、上述のように、車速情報、アクセル開度情報、ブレーキ情報、レンジ(変速)情報、および油温情報を含む各信号である。そして、この状態では、油圧制御部83からリニアソレノイド弁7に対して締結指示圧を油圧レベルL0で保持する(解放状態を保持する)旨の油圧指令を出す(ステップS2)。この状態は、図6における時点T0までの状態であって、図3に示す締結油圧室26がほとんど容積を有していない状態である。
次に、変速指令を受け、第2ブレーキ22を締結状態とする時には(ステップS3:Yes)、コントロールユニット100は、内蔵するタイマーを起動し(ステップS4)、油圧制御部83が、リニアソレノイド弁7に対して油圧レベルL4での締結指示圧の油圧指令を出す(ステップS5)。この状態は、図6における時点T0の状態である。なお、ステップS3の「変速指令」については、レンジセンサ信号(Pレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジ)、車速センサ信号、アクセル開度信号に基づき判定される。
そして、油圧制御部83は、タイマーでの計時時間が時点T5となるまで(ステップS7:No)、リニアソレノイド弁7に対して締結指示圧を油圧レベルL4で保持する旨の油圧指令を出す(ステップS6)。この状態は、図6における時点T0から時点T5に至るまでの期間(第1期間)である。
なお、図6に示すように、摩擦締結要素までの油路74,75における締結実圧は、時点T0から時点T1までの期間で緩やかに油圧レベルL1に向け上昇し、時点T1から時点T2までの期間でそれよりも急峻な傾きを以って油圧レベルL2に向け上昇する、そして、続いて時点T2から時点T3までの期間で油圧レベルL3に向け緩やかに上昇し、時点T3から時点T4までの期間でそれよりも急峻な傾きを以って油圧レベルL4に向け上昇する。その後、時点T4から時点T5までの期間は、略指示圧と同等の油圧レベルL4になる。
ここで、油圧レベルL4については、減圧弁6の設定圧レベルL5、即ち、リリース圧未満となっている。このため、時点T0から時点T5に至る第1期間では、減圧弁6が動作することはなく、締結油圧室26と解放油圧室27とでは、同じ油圧となる。
次に、タイマーでの計時時間が時点T5となった場合(ステップS7:Yes)、油圧制御部83は、リニアソレノイド弁7に対して締結指示圧を油圧レベルL6に向けて昇圧させる旨の油圧指令を出す(ステップS8)。なお、図6に示すように、ステップS8での昇圧は、時点T5から時点T7に向けて油圧が漸増する、言い換えると正の傾きを以って上昇するものである。そして、昇圧の途中である時点T6において、締結指示圧および締結実圧が、減圧弁6の設定圧(リリース圧)である油圧レベルL5を超える。これより、締結油圧室26と解放油圧室27との間に圧力差が生じることになる。これについては、後述する。
タイマーによる計時時間が時点T7に達した場合(ステップS9:Yes)、油圧制御部83は、リニアソレノイド弁7に対して締結指示圧を油圧レベルL6で保持する旨の油圧指令を出す(ステップS10)。そして、コントロールユニット100は、タイマーを停止した後(ステップS11)、一連の締結動作を終了する。
なお、図6に示すように、油圧制御部83がリニアソレノイド弁7に対して出す締結指示圧は、時点T5の油圧レベルL4から、時点T7での油圧レベルL6まで経時的に上昇する指示圧としている。これは、油圧制御部83に予め格納されたプログラムにより実行される。
また、図6に示すように、時点T5から時点T7に至る昇圧工程においては、締結実圧が締結指示圧に略合致するように昇圧する。
本実施形態において、油圧制御部83が出す締結指示圧は、時点T0から時点T5に至る第1期間では油圧レベルL4に保持し、時点T5から時点T7に至る第2期間では油圧レベルL4から油圧レベルL6に上昇する指示圧である。これより、第2期間における指示圧は、第1期間における指示圧よりも変化が大きいものである。
なお、本実施形態では、第1期間における指示圧を、所定圧である油圧レベルL4に保持することとしたが、傾きを以って変動する指示圧とすることもできる。ただし、この場合にも、第1期間における指示圧は、第2期間における指示圧よりも変化が小さいものとする。
1−2.具体的な締結動作
第2ブレーキ22の具体的な締結動作について、図8から図11を用い説明する。
図8に示す第2ブレーキ22の状態は、図6における時点T0の前後の状態を示している。時点T0よりも前の状態では、未だリニアソレノイド弁7を通して締結油圧室26及び解放油圧室27に油圧が供給されていない、待機状態となっている。このとき、ピストン24は、油圧の影響を受けることなく、リターンスプリング28の付勢力によって+X方向に押圧され、解放位置に存在している。ピストン24の先端面24Cが摩擦板ユニット5から所定距離だけ離間し、摩擦板ユニット5のドライブプレート51とドリブンプレート52とが解放状態にある。ピストン24の+X方向への移動によって、締結油圧室26の容積は極小となり、逆に解放油圧室27の容積は極大となっている。
なお、図8では、分かり易くするために、ピストン24の第2面24Bが変速機ケース2の第1壁部から−X方向に少し離間した状態で図示しているが、実際には、離間していなくてもよい。
続いて図8に示すように、時点T0において、油圧制御部83からリニアソレノイド弁7に対して、締結指示圧を油圧レベルL4に昇圧の旨の油圧指令が出された場合、第1油路74および第2油路75に太い矢印で示すように、締結油圧室26及び解放油圧室27に対して作動油の流入が開始される。油圧制御部83は、具体的に、リニアソレノイド弁7の入力ポート71と出力ポート72とを連通させ、オイルポンプ81から吐出される作動油が第1油路74及び第2油路75に流通する状態に制御する。作動油は、共通のリニアソレノイド弁7の出力ポート72から、第1油路74を経由して締結油圧室26と、第2油路75の上流油路751、減圧弁6及び下流油路752を経由して解放油圧室27とに同時に流入を開始する。勿論、この状態ではピストン24には未だ油圧による押圧力は作用せず、ピストン24はリターンスプリング28の付勢力によって+X方向にフルに移動された状態である。
時点T0において、減圧弁6は、リターンスプリング62の付勢力によって、入力ポートcと出力ポートdとが連通した状態である。これは、上述のように、油圧レベルL4が、減圧弁6の設定圧(リリース圧)である油圧レベルL5よりも低い油圧レベルに設定されているためである。
次に、図9に示す第2ブレーキ22の状態は、図8に示すように作動油の流入が開始された後、締結油圧室26及び解放油圧室27が作動油で満たされ、ピストン24が−X方向に移動している状態である。図9に示すように、締結油圧室26及び解放油圧室27に同じ油圧が供給された場合にも、ピストン24は、第1面24Aと第2面24Bとの受圧面積差に基づき移動するようになる。上述のように、ピストン24の第2面24Bの受圧面積が第1面24Aの受圧面積より大きいので、ピストン24には当該受圧面積差に応じて−X方向へ向かう方向の押圧力D1が作用する。即ち、押圧力D1=(油圧×(領域Bの面積−領域Aの面積))となる。該押圧力D1によって、ピストン24は−X方向へ移動する。なお押圧力D1は、リターンスプリング28の+X方向の付勢力に打ち勝つ必要がある。このため、前記受圧面積差は、リターンスプリング28の付勢力を考慮して設定される。
ピストン24が−X方向へ移動すると、解放油圧室27内の油圧が上昇する。また、ピストン24が−X方向への移動初期段階であるので、解放油圧室27の容積は広くなった状態にあり、当該解放油圧室27には豊富に作動油が存在する。このため、図9に矢印D11にて示すように、ピストン24の−X方向への移動に伴い、解放油圧室27の作動油が連通孔243を通して締結油圧室26側へ流入する。これにより、締結油圧室26と解放油圧室27との油圧の均衡が略保持されている。
なお、解放油圧室27内の油圧にもよるが、矢印D12にて示すように、第2油路75を逆流する作動油も発生し得る。
上記のように、締結油圧室26が解放油圧室27から作動油を受領できることから、第1油路74を通して締結油圧室26に供給すべき作動油の量は少量で済む。つまり、前記受圧面積差に基づく押圧力D1を発生させるための流量の作動油を、リニアソレノイド弁7を通して供給すれば良いことになる。従って、ピストン24を−X方向へ移動させる際の油圧応答性が良好となる。ピストン24の移動に伴って、先端面24Cは摩擦板ユニット5に接近して行き、また、リターンスプリング28は徐々に圧縮される。
図10に示す第2ブレーキ22の状態は、時点T5あるいはその直前の状態であって、ピストン24が−X方向に移動して先端面24Cが摩擦板ユニット5(ドリブンプレート52)に当接する位置(締結位置)に至っている(ゼロタッチ状態)。この状態に至っても、前記受圧面積差に基づく押圧力D1だけがピストン24の第2面24Bに作用していること、並びに、矢印D11及び矢印D12の油の流れが生じていることについては、図9を用い説明した状態と同じである。
先端面24Cが摩擦板ユニット5に当接し、ピストン24が摩擦板ユニット5を押圧するようになると、ドライブプレート51とドリブンプレート52との間のクリアランスは詰められ、やがて両者間に摩擦締結力が発生する。このときの押圧に貢献するのは、いまだに上述の押圧力D1だけである。従って、ドライブプレート51とドリブンプレート52とは、締結初期は微小な締結圧で締結されることになる。このことは、摩擦板ユニット5の締結ショックの低減に寄与する。
図11に示す第2ブレーキ22の状態は、第2期間における締結指示圧および締結実圧が油圧レベルL5以上となった状態であって、摩擦板ユニット5が所定の締結圧で締結されている状態を示している。この状態おいて油圧制御部83は、リニアソレノイド弁7を制御して、出力ポート72から所定の締結油圧(ライン圧)を供給する。これにより、締結油圧が第1油路74及び第2油路75を通して締結油圧室26及び解放油圧室27へ供給され得る状態となる。
しかし、締結実圧が減圧弁6の設定圧(リリース圧)である油圧レベルL5以上になることで、減圧弁6による圧力制限動作が開始され、これによって解放油圧室27の油圧が所定圧(前記締結油圧よりも低い所定の油圧)以上にならないように調圧される。即ち、解放油圧室27の油圧が上昇し、減圧弁6のフィードバックポートfにリターンスプリング62の付勢力を上回る油圧が入ると、その油圧によってスプール61が−X方向に移動し、出力ポートdとドレンポートeとが連通する。従って、解放油圧室27の油圧は一定圧以上にならないよう維持される。以上により、締結油圧室26だけが増圧されることになる。
締結油圧室26が解放油圧室27よりも高圧状態になることで、圧力ボール244は−X方向に移動し、連通孔243を塞ぐ。このため、締結油圧室26から解放油圧室27への作動油の移動、および解放油圧室27から締結油圧室26への作動油の移動はともに規制される。これにより、ピストン24には締結油圧(締結油圧室26の油圧)と解放油圧(解放油圧室27の油圧)との差分、および受圧面積差に応じて、−X方向へ向かう方向の大きな押圧力D2が作用する。押圧力D2=((締結油圧室26の油圧)×(領域Bの面積)−(解放油圧室27の油圧)×(領域Aの面積))である。
つまり、前記受圧面積差に基づく押圧力D1に比べて大きな押圧力D2が加わり、ピストン24は、より強い力で−X方向へ押圧される。そして、この押圧力D2は先端面24Cを介して摩擦板ユニット5に加えられる。従って、摩擦板ユニット5は所定のブレーキ締結圧で締結されることになる。
なお、押圧力D1および押圧力D2については、リターンスプリング28による+X方向への押圧力も考慮して規定される。
2.第1ブレーキ21の締結動作時の制御
図12は、自動変速機1における第1ブレーキ21の締結動作に際して、コントロールユニット100に含まれる油圧制御部83が実行する油圧制御のタイムチャートである。図13は、自動変速機1のコントロールユニット100が実行する油圧に係る制御動作を示すフローチャートである。
先ず、コントロールユニット100は、各種信号読込みを実行する(ステップS21)。読込む信号は、上述のように、車速情報、アクセル開度情報、ブレーキ情報、レンジ(変速)情報、および油温情報を含む各信号である。そして、この状態では、油圧制御部83からリニアソレノイド弁108に対して締結指示圧を油圧レベルL0で保持する(解放状態を保持する)旨の油圧指令を出す(ステップS22)。この状態は、図12における時点T0までの状態であって、図4に示す締結油圧室213がほとんど容積を有していない状態である。
次に、変速指令を受け、第1ブレーキ21を締結状態とする時には(ステップS23:Yes)、コントロールユニット100は、内蔵するタイマーを起動し(ステップS24)、油圧制御部83が、リニアソレノイド弁108に対して油圧レベルL16に昇圧する旨の油圧指令を出す(ステップS25)。この状態は、図12における時点T0の状態である。なお、ステップS23の「変速指令」については、レンジセンサ信号(Pレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジ)、車速センサ信号、アクセル開度信号に基づき判定される。
そして、油圧制御部83は、タイマーでの計時時間が時点T13となるまで(ステップS27:No)、リニアソレノイド弁108に対して締結指示圧を油圧レベルL16で保持する旨の油圧指令を出す(ステップS26)。この状態は、図12における時点T0から時点T13に至るまでの期間である。油圧制御部83は、タイマーでの計時時間が時点T13になると(ステップS27:Yes)、リニアソレノイド弁108に対して油圧レベルL15まで降圧する旨の油圧指令を出す(ステップS28)。図12に示すように、時点T0から時点T13に至る期間、第1ブレーキ21では、プリチャージ工程が実行される。
次に、時点T13から以降、時点T16に至るまで(ステップS30:No)、リニアソレノイド弁108に対して、油圧レベルL15を保持する旨の油圧指令を出す(ステップS29)。時点T13から時点T16に至る期間、第1ブレーキ21では、低圧保持工程が実行される。なお、低圧保持工程における指示圧は、油圧レベルL15であって、プリチャージ工程における最大指示圧である油圧レベルL16よりも低い油圧である。
ここで、図12に示すように、第1ブレーキ21までの第3油路76における締結実圧は、時点T0から時点T11までの期間で緩やかに上昇し、時点T11から時点T12までの期間でそれよりも急峻な傾きを以って上昇する、そして、続いて時点T12から時点T14までの期間で上昇速度が緩やかになり、時点T14から時点T15までの期間でそれよりも急峻な傾きを以って上昇する。その後、時点T15から時点T17までの期間は、指示圧と略同等か少し低い油圧レベルL14になる。
次に、タイマーでの計時時間が時点T16となった場合(ステップS30:Yes)、油圧制御部83は、リニアソレノイド弁108に対して締結指示圧を油圧レベルL17に向けて昇圧させる旨の油圧指令を出す(ステップS31)。なお、図12に示すように、ステップS31での昇圧についても、時点T16から時点T18に向けて油圧が漸増する、言い換えると正の傾きを以って上昇するものである。
タイマーによる計時時間が時点T18に達した場合(ステップS32:Yes)、油圧制御部83は、リニアソレノイド弁108に対して締結指示圧を油圧レベルL17で保持する旨の油圧指令を出す(ステップS33)。そして、コントロールユニット100は、タイマーを停止した後(ステップS34)、一連の締結動作を終了する。時点T16から時点T18に至る期間、第1ブレーキ21では、昇圧工程が実行される。
なお、図12に示すように、油圧制御部83がリニアソレノイド弁108に対して出す締結指示圧についても、時点T16の油圧レベルL15から、時点T18での油圧レベルL17まで経時的に上昇する指示圧としている。これも、油圧制御部83に予め格納されたプログラムにより実行される。
また、図12に示すように、時点T16以降の昇圧工程においては、締結実圧が締結指示圧に対して若干の遅れを以って昇圧し、時点T19で油圧レベルL17に達する。
3.第2ブレーキ22と第1ブレーキ21との締結動作に係る制御の比較
図6に示すように、第2ブレーキ22の締結動作に係る制御においては、第1期間に“プリチャージ工程”を有していない。第1期間において、締結指示圧を所定値の油圧レベルである油圧レベルL4で保持している。図6と図12とを比較するとき、第2ブレーキ22の締結動作における時点T0から時点T5に至る第1期間の長さは、第1ブレーキ21の締結動作における時点T0から時点T16に至る期間(プリチャージ工程の実行期間+低圧保持工程の実行期間)よりも短くなっている。
これは、上述のように、第2ブレーキ22の締結動作では、第1期間(時点T0から時点T5に至る期間)において、ピストン24の移動に伴い、解放油圧室27の作動油が締結油圧室26に移動するため、リニアソレノイド弁7から締結油圧室26に対して供給する作動油の油量が少なくて済むためである。
[指示圧の規定についての補足]
油圧制御部83がリニアソレノイド弁に対して指令する指示圧の規定について、図14(a)、(b)を用い補足説明する。
図14(a)は、図6における時点T0から時点T5に至る第1期間での指示圧に相当する指示圧を模式的に示す。油圧制御部83からリニアソレノイド弁への油圧指令は、例えば、電流制御によるものである。よって、図14(a)に示すように、時点Tx1から時点Ty1の間における実際の指示圧LOrgは、値LLと値LUとの間でバラツキを有する。このようにバラツキを有する指示圧LOrgに対して、本実施形態等では、その平均値である指示圧LAveを以って表す。
なお、図12に示す時点T13から時点T16に至る期間(低圧保持工程の実行期間)の指示圧についても、同様である。
図14(b)は、図6における時点T5から時点T7に至る第2期間での指示圧に相当する指示圧を模式的に示す。上記同様に、図14(b)に示すように、時点Tx2から時点Ty2の間における実際の指示圧LOrgは、階段状に値LLから値LUまで上昇する。このような実際の指示圧LOrgに対して、本実施形態等では、回帰線(図14(b)では、回帰直線)である指示圧LAveを以って表す。
なお、図12に示す時点T16から時点T18に至る期間(昇圧工程の実行期間)の指示圧についても、同様である。
第2期間における指示圧については、実際の指示圧の形態にもよるが、回帰曲線を用いて表すこともできる。
[作用効果]
本実施形態に係る第2ブレーキ22の締結動作に係る制御方法によれば、変速指令に応答した第1期間(時点T0から時点T5に至る期間)において、油圧レベルL4を保持する旨の油圧指令がリニアソレノイド弁7に出される。即ち、この制御方法によれば、締結動作に係る制御において、“プリチャージ工程”を設けていない。よって、第2ブレーキ22の締結動作では、締結動作に係る制御にプリチャージ工程を設けている第1ブレーキ21に比べて、締結制御時間が短縮できるとともに、制御の簡素化もできる。
また、締結制御においてプリチャージを採用する場合には、所謂、プリチャージ学習(プリチャージ時間のフィードバック)が必要となり、制御が複雑なものとなるが、プリチャージ工程を採用しない第2ブレーキ22の締結動作に係る制御方法では、そのようなプリチャージ学習が必要ない。
なお、図6からも明らかなように、本実施形態において、「変速指令に応答した第1期間」とは、“変速指令の入力があった直後に”という意味であって、変速指令の入力時点である時点T0が第1期間の開始時点であって、その間に他の工程が介在しないことを意味するものである。
また、第2ブレーキ22の締結動作に係る制御方法によれば、図3に示す第2ブレーキ22の構造と相まって次のような作用効果を奏する。第2ブレーキ22には、締結油圧室26と解放油圧室27とで共用されるリニアソレノイド弁7が付設されている。具体的には、リニアソレノイド弁7の出力ポート72と締結油圧室26とを連通させる第1油路74と、出力ポート72と解放油圧室27とを連通させる第2油路75とを含む。摩擦板ユニット5を解放状態から締結状態へ移行させる際、出力ポート72から、第1油路74、第2油路75を通して各々締結油圧室26と解放油圧室27とに同時に油圧が供給される。
上記構成において、ピストン24の第2面24Bの油圧受圧面積が、第1面24Aの油圧受圧面積よりも大きく設定されている。このため、第1面24Aに解放油圧室27側から加わる油圧と、第2面24Bに締結油圧室26側から加わる油圧とが同圧であっても、第2面24Bの受圧面積が第1面24Aの受圧面積よりも大きい受圧面積差分が受ける押圧力D1によって、ピストン24が締結方向(−X方向)に移動される。このように、解放状態から締結状態への移行時に、前記受圧面積差分に相当する弱い押圧力D1でピストン24が移動されるので、摩擦板ユニット5の締結ショックを低減することができる。また、締結ショック低減のために複雑な油圧制御も不要である。即ち、ピストンのストローク完了直前に作動油の流量を抑えるという複雑な制御を回避することができ、これにより締結制御時間の短縮も実現することができる。
ピストン24は、締結油圧室26と解放油圧室27とを連通させる連通孔243を備えているので、解放油圧室27の圧力が上昇すると、作動油は連通孔243を通して締結油圧室26側に流れ込む。このため、ピストン24を締結方向に移動させる際、締結油圧室26は解放油圧室27から作動油の供給を受けることができるので、第1油路74を通して締結油圧室26に供給すべき油量は少なくて済む。即ち、前記受圧面積差に基づく押圧力D1を発生させるための量の作動油を、リニアソレノイド弁7を通して締結油圧室26に供給すれば良い。
従って、本実施形態に係る第2ブレーキ22では、少ない油量でピストン24を移動させ得るので、摩擦板ユニット5を締結状態とする際の応答性を高めることができる。このことは、摩擦板ユニット5の所謂引き摺り抵抗を低減させるため、ドライブプレート51とドリブンプレート52との間のクリアランスCを広くした場合においても優位に作用する。即ち、クリアランスCを広くすることによって、摩擦締結のために要するピストン24の移動量を大きくした場合でも、第1油路74から締結油圧室26へ流入させるべき油量は比較的少量で済む。このため、摩擦締結の応答性を損なわない。従って、引き摺り抵抗の低減と摩擦締結の応答性の向上とを両立させることができる。
第2ブレーキ22のピストン24に穿孔された連通孔243には、締結油圧室26と解放油圧室27との間での油流を規制する圧力ボール244が配置されている。圧力ボール244は、所要時に連通孔243を塞ぎ、締結油圧室26と解放油圧室27との相互間での作動油の流通を防止する、これにより、締結油圧室26と解放油圧室27とを圧力的に分離し、ピストン24に締結方向に向かう大きな押圧力D2を作用させることができる。
第2ブレーキ22に付設の第2油路75には、解放油圧室27の油圧が所定圧以上に上昇することを防止する減圧弁6が備えられている。減圧弁6によって解放油圧室27の油圧を減圧弁6の設定圧以下に調整することで、ピストン24の締結方向(−X方向)へのスムーズな移動を実現することができる。具体的には、ピストン24が摩擦板ユニット5に当接し、プレート51、52間のクリアランスCが詰められた状態となった後に、第1油路74を通して締結油圧室26に所定の締結油圧を供給する一方で、解放油圧室27の油圧を減圧弁6によって調圧することで、速やかにピストン24を締結位置へ移動させることができる。
また、第2ブレーキ22に対しては、締結油圧室26及び解放油圧室27のための油圧制御弁として、リニアソレノイド弁7が付設されている。従って、リニアソレノイド弁7が具備するソレノイドコイルへの通電量に応じて供給する油量を調整でき、精度の高い油圧制御を行い得る。
一方、第1ブレーキ21の締結動作に係る制御方法では、プリチャージ工程を含む。このような制御方法を採用することにより、第2ブレーキ22に対して、製造コストの低減、及び装置サイズの小型化を可能としている。即ち、図4に示すように、第1ブレーキ21においては、減圧弁やこれに付設の油路を形成する必要がなく、油圧系統の簡素化を図ることができる。また、第1ブレーキ21では、ピストン212の第3面212Aと第4面212Bとで受圧面積差を設ける必要がなく、設計の自由度が高い。また、ピストン212に連通孔や規制手段などを設ける必要もない。これらより、製造コストの低減、装置の小型化を図ることができる。
なお、自動変速機1のサイズや製造コストとの関係を考慮して、第1ブレーキ21についても、第2ブレーキ22と同様の構成及び制御方法を採用することもできるし、第1ブレーキ21と第2ブレーキ22の構成及び制御方法を相互に入れ替えることも適宜可能である。
また、締結状態での第1ブレーキ21の締結油圧室213の容積については、締結状態での第2ブレーキ22の締結油圧室26の容積よりも小さくすることができる。これにより、自動変速機1の小型化を図ることもできる。
[変形実施形態の説明]
上記では、自動変速機1が備える複数の摩擦締結要素の内、第1ブレーキ21及び第2ブレーキ22の構成及び制御について説明した。以下では、摩擦締結要素の他の例として第1クラッチ31及び第2クラッチ32の構成及び制御について説明する。
1.第1クラッチ31
図15は、自動変速機1が備える摩擦締結要素の1つである第1クラッチ31の構成を概略的に示す図である。
図15に示すように、第1クラッチ31は、ドラム91、ピストン92、シールリング93、締結油圧室94及び解放油圧室95を含む。第1クラッチ31が摩擦板ユニット105を締結及び解放するものであり、当該第1クラッチ31に対する油圧機構として減圧弁106及びリニアソレノイド弁107が適用される。減圧弁106及びリニアソレノイド弁107は、それぞれ上記第2ブレーキ22における減圧弁6及びリニアソレノイド弁7と同一の構成を有する。
ドラム91は、自動変速機1の中心軸の軸回りに回転可能に変速機ケース2で支持されている。ドラム91は、Y方向に延在する円板部910と、円板部910の径方向外側端縁から−X方向に延び該円板部910よりも大径の外筒部911と、外筒部911の内側に同軸に配置された内筒部912とを備える。内筒部912には、油圧供給用の第1供給口913及び第2供給口914が設けられている。
ピストン92は、図1に示したピストン31pに相当する部材であり、受圧部921、小筒部922及び大筒部923を備える。受圧部921は、いずれも油圧を受圧する面であって、摩擦板ユニット105側の第1面92Aと、第1面92Aとは反対側の第2面92Bとを有する。また、受圧部921は、軸方向に貫通する連通孔924を備え、該連通孔924には圧力ボール925が配置されている。受圧部921の径方向内側端縁からは、−X方向に延びる内筒部926が突設されている。内筒部926には第2供給口914と連通する第3供給口927が穿孔されている。大筒部923の−X側端縁が、摩擦板ユニット105を押圧する。シールリング93は、ピストン92と摩擦板ユニット105との間に配置され、大筒部923と内筒部926との間の開口を塞いでいる。
締結油圧室94(前述の作動油圧室)は、ピストン92の受圧部921(第2面92B側)とドラム91の円板部910との間の空間であり、第1供給口913を通して第1油路174から油圧の供給を受ける。解放油圧室95(前述の遠心バランス油圧室)は、ピストン92の受圧部921(第1面92A側)、小筒部922及び大筒部923と、シールリング93とによって区画される空間であって、第2供給口914及び第3供給口927を通して、第2油路175から油圧の供給を受ける。解放油圧室95内には、ピストン92を+X方向に弾性付勢するリターンスプリング96が配置されている。摩擦板ユニット105を解放状態から締結状態へ移行させる際、リニアソレノイド弁107の出力ポート172から、第1油路174、第2油路175を通して締結油圧室94と解放油圧室95との各々に対して同時に油圧が供給される。
ピストン92の第1面92Aは、解放油圧室95から油圧を受ける面であり、第2面92Bは締結油圧室94から油圧を受ける面である。ここで、ピストン92の第2面92Bにおける油圧の受圧面積が、第1面92Aにおける油圧の受圧面積よりも大きく設定されている。ピストン92は、受圧部921に−X方向に順次連なる小筒部922及び大筒部923を有し、これに伴い解放油圧室95も+X方向側(小筒部922の内部)の小容積部95Aと、−X方向側(大筒部923の内部)の大容積部95Bとを含む。クラッチにおいては、締結油圧室94の遠心油圧を打ち消す機能が、解放油圧室95に求められる。
上記の通り構成された第1クラッチ31の動作は、上記実施形態において説明した第2ブレーキ22の動作と同じである。即ち、締結油圧室94及び解放油圧室95に油圧が供給されると、第1面92Aと第2面92Bとの受圧面積差に基づく比較的小さな押圧力によって、ピストン92が−X方向(締結方向)へ移動する。初期締結時においても、ピストン92の前記受圧面積差に基づく移動がある一定の期間継続される。そして、締結実圧がリリース圧以上になると、減圧弁106が動作を開始し、解放油圧室95の油圧がリリース圧で制限され、ピストン92の第2面92Bが大きな押圧力を受けるようになる。
2.第2クラッチ32
図16は、第2クラッチ32の構成を概略的に示す図である。
図16に示すように、第2クラッチ32は、ドラム161、ピストン162、シールリング163、締結油圧室164及び油圧キャンセル室165を含む。第2クラッチ32が摩擦板ユニット185を締結及び解放するものであり、当該第2クラッチ32に対する油圧機構としてリニアソレノイド弁109が適用される。リニアソレノイド弁109は、上記第1ブレーキ21におけるリニアソレノイド弁108と同一の構成を有し、締結油圧室164に対して選択的に、油圧の供給及び排出を行う。
ドラム161は、自動変速機1の中心軸の軸回りに回転可能に変速機ケース2で支持されている。ドラム161は、Y方向に延在する円板部1610と、円板部1610の径方向外側端縁から−X方向に延び該円板部1610よりも大径の外筒部1611と、外筒部1611の内側に同軸に配置された内筒部1612とを備える。内筒部1612には、油圧供給用の供給口1613及び流通口1614が設けられている。
ピストン162は、図1に示したピストン32pに相当する部材であり、受圧部1621、小筒部1622及び大筒部1623を備える。受圧部1621は、いずれも油圧を受圧する面であって、摩擦板ユニット185側の第3面162Aと、第3面162Aとは反対側の第4面162Bとを有する。
受圧部1621の径方向内側端縁からは、−X方向に延びる内筒部1626が突設されている。内筒部1626には流通口1614と連通する流通口1627が穿孔されている。大筒部1623の−X側端縁が、摩擦板ユニット185を押圧する。シールリング163は、ピストン162と摩擦板ユニット185との間に配置され、大筒部1623と内筒部1626との間の開口を塞いでいる。
締結油圧室164(前述の作動油圧室)は、ピストン162の受圧部1621(第4面162B側)とドラム161の円板部1610との間の空間であり、供給口1613を通して第3油路194から油圧の供給を受ける。油圧キャンセル室165(前述の遠心バランス油圧室)は、ピストン162の受圧部1621(第3面162A側)、小筒部1622及び大筒部1623と、シールリング163とによって区画される空間であって、解放状態において、締結油圧室164で発生する遠心油圧をキャンセルするための空間である。
油圧キャンセル室165内には、ピストン162を+X方向に弾性付勢するリターンスプリング166が配置されている。
ピストン162の第3面162Aは、油圧キャンセル室165から油圧を受ける面であり、第4面162Bは締結油圧室164から油圧を受ける面である。
上記の通り構成された第2クラッチ32の締結動作およびその制御については、上記実施形態において説明した第1ブレーキ21と同じである。
3.第1クラッチ31の締結動作時の制御
第1クラッチ31の締結に際して、油圧制御部83が実行する油圧制御について、図17を用い説明する。図17は、第2ブレーキ22の油圧制御のタイムチャートである図6に相当するタイムチャートである。なお、図17は、一例として、4速から3速へのシフトダウン時における第1クラッチ31の締結動作と第3クラッチ33の解放動作を図示している。
図17に示すように、時点T0で変速指令が入力された場合、油圧制御部83は、リニアソレノイド弁107に対して油圧レベルL25での締結指示圧の油圧指令を出す。指示圧は、時点T0から時点T26に至るまでの第1期間、油圧レベルL25の締結指示圧で保持される。
上記同様に、摩擦締結要素までの油路174,175における締結実圧は、時点T0から時点T21までの期間で緩やかに上昇し、時点T21から時点T22までの期間でそれよりも急峻な傾きを以って上昇する。そして、締結実圧は、続いて時点T22から時点T23までの期間で上昇速度が緩やかになり、時点T23から時点T24までの期間でそれよりも急峻な傾きを以って上昇する。その後、時点T24から時点T26までの期間、締結実圧は、油圧レベルL25である締結指示圧と略同等の油圧になる。
ここでも、油圧レベルL25については、減圧弁106の設定圧(リリース圧)である油圧レベルL26未満となっている。このため、第1クラッチ31の締結動作においても、時点T0から時点T26に至る第1期間では、減圧弁106が動作することはなく、締結油圧室94と解放油圧室95とでは、同じ油圧となる。
続いて、時点T26から時点T30に至る第2期間において、油圧制御部83は、リニアソレノイド弁107に対して締結指示圧を油圧レベルL25から油圧レベルL29に向けて経時的に昇圧させる旨の油圧指令を出す。なお、第1クラッチ31の動作における第2期間の昇圧についても、時点T26から時点T30に向けて漸増する指示圧の油圧指令が出される。昇圧の途中である時点T27で、締結指示圧および締結実圧が、減圧弁106の設定圧(リリース圧)である油圧レベルL26を超える。これより、解放油圧室95の油圧が設定圧レベルL26で制限され、締結油圧室94と解放油圧室95との間に圧力差が生じることになる。
一方、時点T0において変速指令が入力されると、油圧制御部83は、第3クラッチ33のリニアソレノイド弁110に対して、油圧レベルL30から油圧レベルL27へと急激に低下する解放指示圧の油圧指令を出す。そして、油圧制御部83は、第3クラッチ33のリニアソレノイド弁110に対して、時点T0から時点T25に至るまでの期間、油圧レベルL27で解放指示圧を保持する旨の油圧指令を出す。
なお、図17に示すように、第3クラッチ33までの油路における解放実圧は、時点T0において、油圧レベルL28まで急激に低下した後、時点T22までの期間で油圧レベルL28から油圧レベルL27まで緩やかに低下する。そして、時点T22から時点T25に至るまでの期間において、解放実圧は、解放指示圧に略合致した状態で油圧レベルL27に保持される。
油圧制御部83は、時点T24よりも後であって時点T26よりも前のタイミングである、時点T25において、リニアソレノイド弁110に対して降圧指令を出す。具体的には、時点T25から時点T29に至るまでの期間に、油圧レベルL27から油圧レベルL0まで漸減する解放指示圧の油圧指令を出す。
なお、時点T29は、時点T30よりも前である。また、解放指示圧が減圧弁106の設定圧(リリース圧)である油圧レベルL26よりも低くなるのは、締結指示圧が減圧弁106の設定圧(リリース圧)である油圧レベルL26よりも高くなった後の時点としている。
また、時点T25以降における第3クラッチ33までの油路での解放実圧は、時点T25から時点T28までの期間は解放指示圧に沿って漸減し、時点T28から時点T31までの期間は緩やかに油圧レベルL22まで低下する。そして、解放実圧は、時点T31以降、急峻な傾きを以って低下し、時点T32で油圧レベルL0となる。このようにして、第3クラッチ33を解放状態とし、第1クラッチ31を締結状態とする動作が完了する。
以上説明した通り、本実施形態の自動変速機1によれば、第1クラッチ31の締結動作においても、第1期間において、ピストン92における第1面92Aと第2面92Bとの受圧面積差に基づく押圧力を以ってピストン92を移動させる。そして、第2期間では、締結油圧室94と解放油圧室95との間で圧力差を設けて、より素早くピストン92を移動させる。従って、複雑な油圧制御を要さずに締結ショックの低減が可能であり、また、締結制御時間を短縮することができる。
また、第1クラッチ31の締結動作においても、上記特許文献1の技術のような“プリチャージ工程”を設けていないので、締結制御時間が短縮できるとともに、制御の簡素化もできる。
また、締結状態での第2クラッチ32の締結油圧室164の容積を、締結状態での第1クラッチ31の締結油圧室94の容積よりも小さくすることができる。これより、自動変速機1の小型化を図ることができる。
なお、第2クラッチ32の締結動作時の制御については、上記の第1ブレーキ21の締結動作時の制御と略同じであるので、説明を省略する。
[変形例]
上記実施形態では、遊星歯車式の自動変速機を例示したが、本発明はこれに限定を受けるものではない。例えば、連続可変トランスミッション(Continuously Variable Transmission:CVT)やデュアルクラッチトランスミッション(Dual Clutch Transmission:DCT)等にも適用可能である。
また、上記実施形態では、第2ブレーキ22や第1クラッチ31の締結動作時における制御において、第1期間に所定圧の指示圧を油圧制御弁(リニアソレノイド弁)に指令し、この所定圧を第1期間保持することとした。また、第2期間に一次的に(直線的に)上昇する指示圧を油圧制御弁に指令した。
しかし、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、第1期間の指示圧は傾きを持ったもの(経時的に変化する指示圧)でもよく、また、第2期間の指示圧は2次曲線や3次曲線などを以って経時的に上昇するものでもよい。ただし、第1期間および第2期間は、非常に短い期間(例えば、100msec.〜600msec.)であるので、第1指示圧については所定値の圧力に保持し、第2指示圧については直線を以って経時的に上昇するものであることが制御の簡素化を図るという観点から望ましい。
また、第2ブレーキ22について図3に示す構成を採用し、プリチャージ工程を含む制御を実行することとし、同じく、第1クラッチ31について図15に示す構成を採用し、プリチャージ工程を含まない制御を実行することとした。これについても、本発明は限定を受けるものではない。プリチャージ工程を含む制御を採用する摩擦締結要素と、プリチャージ工程を含む制御を採用する摩擦締結要素との選択は、装置のサイズや製造コスト、さらには締結ショックの低減や応答性について求められる性能などを総合的に考慮して決定することができる。例えば、第1ブレーキ21および第2ブレーキ22について、図4に示す構成を採用してプリチャージ工程を含む制御を行うこととし、第1クラッチ31〜第3クラッチ33について、図15に示す構成を採用してプリチャージ工程を含まない制御を行うことなどもできる。
また、上記実施形態では、入力部にはエンジンの動力がトルクコンバータ(流体伝動装置)を介さずに入力される、所謂、トルコンレス型の自動変速機を例示したが、本発明は、エンジンの動力がトルクコンバータを介して入力される形態の自動変速機にも適用が可能である。
1 自動変速機
5,105 摩擦板ユニット
6,106 減圧弁
7,107 リニアソレノイド弁(第1油圧制御弁)
21 第1ブレーキ(第2摩擦締結要素)
22 第2ブレーキ(第1摩擦締結要素)
24,92 ピストン(第1ピストン)
26,94,164,213 締結油圧室(作動油圧室)
27,95 解放油圧室
31 第1クラッチ(第1摩擦締結要素)
32 第2クラッチ(第2摩擦締結要素)
33 第3クラッチ
51 ドライブプレート(摩擦板)
52 ドリブンプレート(摩擦板)
74,174 第1油路
75,175 第2油路
76,194 第3油路
80 油圧機構
81 オイルポンプ
82 油圧回路
83 油圧制御部
100 コントロールユニット(制御装置)
108,109 リニアソレノイド弁(第2油圧制御弁)
162,212 ピストン(第2ピストン)
165 油圧キャンセル室
243,924 連通孔
244,925 圧力ボール(規制手段)

Claims (8)

  1. 第1摩擦締結要素と第2摩擦締結要素と油圧機構とを備える自動変速機の制御方法であって、
    前記第1摩擦締結要素は、
    軸方向において互いに対向する第1面及び第2面を有し、前記軸方向に移動可能な第1ピストンと、
    前記第1ピストンの前記第1面側に配置された複数の第1摩擦板と、
    前記第1ピストンの前記第2面に油圧を与え、前記第1摩擦板同士が締結状態となるよう前記第1摩擦板を押圧する締結位置に前記第1ピストンを向かわせるための第1締結油圧室と、
    前記第1ピストンの前記第1面に油圧を与え、前記第1摩擦板同士を解放状態とする解放位置に前記第1ピストンを向かわせるための第1解放油圧室と、
    を有し、
    前記第2摩擦締結要素は、
    軸方向において互いに対向する第3面及び第4面を有し、前記軸方向に移動可能な第2ピストンと、
    前記第2ピストンの前記第3面側に配置された複数の第2摩擦板と、
    前記第2ピストンの前記第4面に油圧を与え、前記第2摩擦板同士が締結状態となるよう前記第2摩擦板を押圧する締結位置に前記第2ピストンを向かわせるための第2締結油圧室と、
    を有し、
    前記油圧機構は、
    油圧の出力ポートを有し、前記第1締結油圧室及び前記第1解放油圧室の各々に対し、油圧の供給と、その排出とを行う第1油圧制御弁と、
    前記第1油圧制御弁の前記出力ポートと前記第1締結油圧室とを連通させる第1油路、及び、前記出力ポートと前記第1解放油圧室とを連通させる第2油路と、
    油圧の出力ポートを有し、前記第2締結油圧室に対して選択的に、油圧の供給と、その排出を行う第2油圧制御弁と、
    前記第2油圧制御弁の前記出力ポートと前記第2締結油圧室とを連通させる第3油路と、
    を備え、
    前記第1摩擦締結要素において、前記第1ピストンの前記第2面における前記油圧の受圧面積が、前記第1面における前記油圧の受圧面積よりも大きくなっており、
    変速指令を受け、解放状態にある前記第1摩擦板同士を締結状態とする第1締結工程として、
    前記変速指令に応答した第1期間において、前記第1油圧制御弁に対して、所定値の指示圧での油圧指令を出す第1工程と、
    前記第1期間に連続する第2期間において、前記第1油圧制御弁に対して、締結状態に至るまで油圧を上昇させるための指示圧での油圧指令を出す第2工程と、
    を含み、
    変速指令を受け、解放状態にある前記第2摩擦板同士を締結状態とする第2締結工程として、
    前記変速指令に応答して実施されるプリチャージ工程と、
    前記プリチャージ工程に連続して実施され、前記第2油圧制御弁の指令油圧を前記プリチャージ工程での最大指示油圧よりも低い値に保持する低圧保持工程と、
    前記低圧保持工程に連続して実施され、前記第2油圧制御弁に対して、締結状態に至るまで油圧を上昇させる油圧指令を出す昇圧工程と、
    を含み、
    前記第1締結工程における前記第1工程の開始時点から前記第2工程の開始時点までの期間は、前記第2締結工程における前記プリチャージ工程の開始時点から前記昇圧工程の開始時点までの期間よりも短い
    自動変速機の制御方法。
  2. 請求項1記載の自動変速機の制御方法において、
    前記第1締結工程における前記第1工程では、前記第1期間において、前記指示圧を前記所定値の油圧に保持する
    自動変速機の制御方法。
  3. 請求項1記載の自動変速機の制御方法において、
    前記第1締結工程では、前記第1期間における前記所定値の前記指示圧が、前記第2期間における前記指示圧よりも変化が小さい
    自動変速機の制御方法。
  4. 請求項1乃至3の何れか記載の自動変速機の制御方法において、
    前記第2油路には、前記第1解放油圧室の油圧が、予め設定された設定圧以上に上昇することを防止する減圧弁が備えられており、
    前記第1締結工程における前記第1工程の前記所定値での油圧を、前記設定圧未満にする
    自動変速機の制御方法。
  5. 請求項1乃至4の何れか記載の自動変速機の制御方法において、
    前記第1ピストンは、前記第1締結油圧室と前記第1解放油圧室とを連通させる連通孔を備えている
    自動変速機の制御方法。
  6. 請求項5記載の自動変速機の制御方法において、
    前記連通孔には、前記第1締結油圧室と前記第1解放油圧室との間での油流を規制する規制手段が設けられている
    自動変速機の制御方法。
  7. 請求項1乃至6の何れか記載の自動変速機の制御方法において、
    前記締結状態での前記第2締結油圧室の容積は、前記締結状態での前記第1締結油圧室の容積よりも小さい
    自動変速機の制御方法。
  8. 第1摩擦締結要素と第2摩擦締結要素と油圧機構とを備える自動変速機の制御装置であって、
    前記第1摩擦締結要素は、
    軸方向において互いに対向する第1面及び第2面を有し、前記軸方向に移動可能な第1ピストンと、
    前記第1ピストンの前記第1面側に配置された複数の第1摩擦板と、
    前記第1ピストンの前記第2面に油圧を与え、前記第1摩擦板同士が締結状態となるよう前記第1摩擦板を押圧する締結位置に前記第1ピストンを向かわせるための第1締結油圧室と、
    前記第1ピストンの前記第1面に油圧を与え、前記第1摩擦板同士を解放状態とする解放位置に前記第1ピストンを向かわせるための第1解放油圧室と、
    を有し、
    前記第2摩擦締結要素は、
    軸方向において互いに対向する第3面及び第4面を有し、前記軸方向に移動可能な第2ピストンと、
    前記第2ピストンの前記第3面側に配置された複数の第2摩擦板と、
    前記第2ピストンの前記第4面に油圧を与え、前記第2摩擦板同士が締結状態となるよう前記第2摩擦板を押圧する締結位置に前記第2ピストンを向かわせるための第2締結油圧室と、
    を有し、
    前記油圧機構は、
    油圧の出力ポートを有し、前記第1締結油圧室及び前記第1解放油圧室の各々に対し、油圧の供給と、その排出とを行う第1油圧制御弁と、
    前記第1油圧制御弁の前記出力ポートと前記第1締結油圧室とを連通させる第1油路、及び、前記出力ポートと前記第1解放油圧室とを連通させる第2油路と、
    油圧の出力ポートを有し、前記第2締結油圧室に対して選択的に、油圧の供給と、その排出を行う第2油圧制御弁と、
    前記第2油圧制御弁の前記出力ポートと前記第2締結油圧室とを連通させる第3油路と、
    を備え、
    前記第1摩擦締結要素において、前記第1ピストンの前記第2面における前記油圧の受圧面積が、前記第1面における前記油圧の受圧面積よりも大きくなっており、
    前記制御装置は、前記第1油圧制御弁および前記第2油圧制御弁のそれぞれに油圧指令を出し、当該制御において、請求項1乃至6の何れかの制御方法を実行する
    自動変速機の制御装置。
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