JP6489036B2

JP6489036B2 - 油圧回路装置

Info

Publication number: JP6489036B2
Application number: JP2016023744A
Authority: JP
Inventors: 拓也平田; 謙大木村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2036-02-10
Also published as: JP2017141736A

Description

本発明は、油圧回路装置に関する。

従来、カムリングを揺動させることによって流出する作動油の流量を調整することができる可変容量ポンプが知られている。可変容量ポンプを備えた油圧回路装置においては通常、可変容量ポンプから吐出する作動油の圧力をライン圧などの所定圧にする。

特許文献１には、ハウジングおよびカバーを有し、両部材によって制御油室および下流側フィードバック圧流路が形成され、下流側フィードバック圧流路が上流側フィードバック圧流路と接続された可変容量ポンプが記載されている。特許文献１に記載された可変容量型ベーンポンプは、上流側フィードバック圧流路および下流側フィードバック圧流路を介して制御油室に作用する制御油圧によって、コントロールピストンがカムリングをポンプ容積減少方向に押圧する。

特開平８−１７０５９１号公報

しかしながら、上述した従来技術においては、油圧回路装置における可変容量ポンプのフェールによって、吐出される作動油の油圧が低下して例えばライン圧などの所望とする所定油圧に達しない場合がある。このような場合に対処するために、油圧回路装置に作動油の油圧を検知する油圧センサなどの油圧測定器などを設ける方法が考えられる。しかしながら、油圧回路装置に油圧測定器を設けると、油圧回路装置の大型化や高コスト化を招く。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、可変容量ポンプから吐出される作動油の油圧を、油圧測定器などを設けることなく所定油圧に維持することができ、大型化や高コスト化を抑制できる油圧回路装置を提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る油圧回路装置は、カムリングと、吐出する作動油の容量が大きくなる向きに前記カムリングを揺動させる弾性体が設けられた第１油室と、吐出する作動油の容量が小さくなる向きに前記カムリングを揺動させる第２油室と、を有する可変容量ポンプを備え、吐出する作動油の圧力を調圧する油圧回路装置において、前記可変容量ポンプの前記第１油室に作動油を供給可能に構成されているとともに、前記可変容量ポンプから吐出された第１所定油圧および第２所定油圧の作動油を流入可能に構成されたフェールセーフバルブを備え、前記フェールセーフバルブは、前記第１所定油圧の作動油を流入可能な第１ポートが形成された第１円筒部と、前記第１所定油圧より高い油圧である第２所定油圧の作動油が流入する第２ポートが形成された第２円筒部と、を有するとともに、前記第１所定油圧と前記第１円筒部の軸線方向に直角な断面積との積と、前記第２所定油圧と前記第２円筒部の軸線方向に直角な断面積との積とが等しくなるように構成され、前記第１円筒部に、前記可変容量ポンプの前記第１油室に第２所定油圧の作動油を供給可能な第３ポートが形成されているとともに、前記第３ポートから前記第１油室への作動油の供給と前記第３ポートからの作動油のドレンとを切り替え可能なスリーブが設けられ、前記第２円筒部において作用する力が前記第１円筒部において作用する力未満の場合、前記スリーブが前記第２所定油圧の作動油を前記第３ポートから前記第１油室に供給するように切り替えられることを特徴とする。

本発明に係る油圧回路装置によれば、可変容量ポンプから吐出した作動油の油圧が低下した場合に、フェールセーフバルブが作動して、フェールセーフバルブの作動油を第１油室に流入させることができるので、可変容量ポンプのカムリングを容量が大きくなる向きに揺動させることができる。これにより、可変容量ポンプから吐出される作動油の流量を増加させることができるので、可変容量ポンプから吐出される作動油の油圧を、油圧測定器などを設けることなく所定油圧に維持することができ、油圧回路装置の大型化や高コスト化を抑制することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態による車両の駆動装置の構成を示すスケルトン図である。図２は、本発明の一実施形態による油圧回路装置に設けられる可変容量ポンプにおける最大吐出状態を示す断面図である。図３は、本発明の一実施形態による油圧回路装置に設けられる可変容量ポンプにおける最小吐出状態を示す断面図である。図４は、従来技術による油圧回路装置の問題点を説明するための流量、ライン圧、およびフェール判定フラグを示すグラフである。図５は、本発明の一実施形態によるフェールセーフバルブのオフ状態を示す略線図である。図６は、本発明の一実施形態によるフェールセーフバルブのオン状態を示す略線図である。図７は、本発明の一実施形態によるフェールセーフバルブの切替における油圧の時間変化を示すグラフである。図８は、本発明の一実施形態による油圧回路装置を示す油圧回路図である。図９は、本発明の一実施形態の第１変形例による油圧回路図である。図１０は、本発明の一実施形態の第２変形例による油圧回路図である。図１１は、本発明の一実施形態の第３変形例による油圧回路図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。

まず、本発明の一実施形態による油圧回路装置を備えた車両の駆動装置について説明する。図１は、この一実施形態による駆動装置の構成を示す。

図１に示すように、車両Ｖｅは、エンジン１０、トルクコンバータ２０、エンジン軸スプロケット３１、ポンプ軸スプロケット３２、駆動チェーン３３、可変容量ポンプ４０、クラッチ５０、動力伝達機構６０、出力軸７０、および駆動輪８０を備える。内燃機関としてのエンジン１０は、気筒内で燃焼させる燃料の燃焼エネルギーを出力軸１１の回転エネルギーに変換して出力する。

トルクコンバータ２０は、エンジン１０の出力軸１１が連結されたポンプインペラ２１と、クラッチ５０が連結されたタービンランナ２２とを備え、作動流体を介してポンプインペラ２１とタービンランナ２２との間でエンジン１０の出力トルクを伝達する。トルクコンバータ２０は、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２とを機械的に結合するロックアップ機構２３を備える。

可変容量ポンプ４０は、伝達経路３０を介して駆動力が伝達され、トルクコンバータ２０や動力伝達機構６０などに作動油を供給する。可変容量ポンプ４０は、可変容量型の機械式オイルポンプ、具体的には、カムリングが揺動することでロータに対するカムリングの偏心量を変化させて容量を変化させる可変容量型ベーンポンプからなる。なお、可変容量ポンプの詳細については後述する。

伝達経路３０は、エンジン軸２４と、エンジン軸２４に連結されるエンジン軸スプロケット３１と、ポンプ軸スプロケット３２と、駆動チェーン３３とから構成される。エンジン軸２４は、トルクコンバータ２０のポンプインペラ２１に連結され、ポンプインペラ２１と一体回転可能に設けられている。すなわち、エンジン軸２４は、トルクコンバータ２０での流体伝達は介さずに、エンジン１０から伝達される駆動力により回転可能に構成される。ポンプ軸スプロケット３２は、可変容量ポンプ４０のポンプ軸４１に連結され、ポンプ軸４１と一体回転可能に設けられている。駆動チェーン３３は、エンジン軸スプロケット３１とポンプ軸スプロケット３２とを連結する。

伝達経路３０によって、エンジン１０からの駆動力は、次のようにして可変容量ポンプ４０に伝達される。すなわち、エンジン１０からトルクコンバータ２０に伝達された駆動力の一部は、エンジン軸２４を介してエンジン軸スプロケット３１に伝達される。エンジン軸スプロケット３１に伝達された駆動力は、駆動チェーン３３によってポンプ軸スプロケット３２に伝達され、ポンプ軸スプロケット３２が取り付けられたポンプ軸４１を介して可変容量ポンプ４０に伝達される。すなわち、エンジン１０で発生した駆動力の一部は、クラッチ５０や動力伝達機構６０を介することなく、伝達経路３０を介して、可変容量ポンプ４０に伝達される。

トルクコンバータ２０のタービンランナ２２に連結された出力軸２５は、クラッチ５０に連結され、クラッチ５０の係合状態および開放状態に応じて、動力伝達機構６０の入力軸６１との間で連結状態および遮断状態を切り替え可能に設けられている。動力伝達機構６０は、トルクコンバータ２０からクラッチ５０を介して伝達された駆動力を、出力軸７０を通じて駆動輪８０に伝達する。以上により車両Ｖｅの駆動装置が構成される。

次に、本発明の一実施形態による油圧回路装置に用いられる可変容量ポンプ４０について説明する。図２および図３はそれぞれ、最大吐出状態および最小吐出状態における可変容量ポンプ４０を示す断面図である。図２および図３に示すように、可変容量ポンプ４０は、ポンプボデー１１０の内部に、シャフト１１１、ロータ１１２、ベーン１１３、カムリング１１４、揺動ピン１１５、コイルスプリング１１６、およびレバー部１１７を有して構成される。また、可変容量ポンプ４０には、ポンプボデー１１０に、吸入ポート１１８、第１吐出ポート１１９、および第２吐出ポート１２０が形成されているとともに、第１油室としてのバネ油室１２１および第２油室としての制御油室１２２が設けられている。

カムリング１１４は、ポンプボデー１１０の内部にほぼ環状をなして収容されている。カムリング１１４は、外周の一部分に介在させた揺動ピン１１５を介してポンプボデー１１０に対して揺動可能に保持される。すなわち、カムリング１１４の外周面の一部とポンプボデー１１０の内周面の一部との間に揺動ピン１１５が挟み込まれている。レバー部１１７は、カムリング１１４の外周部のうち揺動ピン１１５に対して円周方向に１／２回転ずれて、中心を挟んだ反対側に設けられている。換言すると、揺動ピン１１５およびレバー部１１７とは中心部についてほぼ対称となる位置に設けられている。これにより、レバー部１１７を揺動させることより、カムリング１１４が揺動ピン１１５を中心に揺動される。

制御油室１２２は、ポンプボデー１１０の内面とカムリング１１４の外面との間において、揺動ピン１１５およびレバー部１１７によって区画されている。ポンプボデー１１０には、制御油室１２２に対して油圧を給排可能なポート（図示せず）が設けられ、供給される作動油によって制御油室１２２内の油圧を制御可能に構成されている。制御油室１２２内の油圧がカムリング１１４の推力（カムリング推力Ｆ_act）となる。レバー部１１７には、制御油室１２２に供給された作動油の油圧、すなわちカムリング推力Ｆ_actに対抗する向きに弾性力Ｆ_springを作用可能な弾性体としてのコイルスプリング１１６が当接されている。カムリング１１４の内周側には、シャフト１１１に取付けた略Ｙ字形断面で環状をなすロータ１１２が設けられている。ロータ１１２の円周にスリット溝が放射状に形成されている。それぞれのスリット溝には、ベーン１１３の基端部である内周側の端部が収容されて、それぞれのベーン１１３を放射方向へ移動自在としている。それぞれのベーン１１３は、先端部である外周側端部がカムリング１１４の内周面に摺接している。

カムリング１１４は、ロータ１１２に対して偏心している。互いに隣り合う一対のベーン１１３の間において、ベーン１１３とカムリング１１４の内周面、ロータ１１２の外周面およびポンプボデー１１０の内周面によって油室が液密に区画形成され、区画形成された油室の容積は、ロータ１１２およびベーン１１３の回転に伴って増減する。ベーン１１３の回転領域のうちの左側の半分の領域が、ロータ１１２が図中右回りに回転する際に油室の容積が次第に増大する吸入領域である。吸入領域に開口するように吸入ポート１１８が形成されている。ベーン１１３の回転領域のうちの右側の半分は油室の容積が次第に減少する吐出領域である。吐出領域に開口するように第１吐出ポート１１９および第２吐出ポート１２０が形成されている。また、ベーン１１３を収容したそれぞれのスリット溝の中心側端には、このスリット溝の溝幅を円形に拡大した油路穴が形成されており、それぞれのベーン１１３を放射方向外側へ押し出すように作用する油圧であるベーン下端圧が、ベーン１１３がスリット溝に最も退入した状態においてもロータ１１２の両側へ流通できるようになっている。

以上のように構成された可変容量ポンプ４０において、作動油の吐出量が最大になるのは、図２に示すように、ロータ１１２の回転中心ＯＲとカムリング１１４の揺動中心ＯＣとの偏心量が最大になる場合である。回転中心ＯＲと揺動中心ＯＣとの偏心量が最大になる状態は、カムリング推力Ｆ_actを、コイルスプリング１１６の弾性力Ｆ_spring未満（Ｆ_act＜Ｆ_spring）に制御することで実現できる。一方、可変容量ポンプ４０において、作動油の吐出量を最小にするには、図３に示すように、ロータ１１２の回転中心ＯＲとカムリング１１４の揺動中心ＯＣとの偏心量を最小（例えば０）にする。回転中心ＯＲと揺動中心ＯＣとの偏心量が最小になる状態は、カムリング推力Ｆ_actを、コイルスプリング１１６の弾性力Ｆ_spring以上（Ｆ_act≧Ｆ_spring）に制御することで実現できる。

しかしながら、上述した可変容量ポンプ４０を有する駆動装置においては、次のような問題があった。すなわち、第１の問題として、可変容量ポンプ４０のフェールによって、油圧回路装置から駆動装置に実際に供給される作動油の流量が必要流量を下回る可能性がある。この場合、作動油のライン圧が低下して、動力伝達機構６０などが備えるベルトの滑りやクラッチ５０の断接が発生して、走行が継続できなくなる可能性がある。

また、オイルポンプとして、可変容量ポンプ４０の代わりに一定の流量の作動油を吐出する定容量ポンプを用いた場合、定容量ポンプは、吐出する作動油の流量が所定の流量以下にならないように、すなわち不足しないように設計されている。そのため、上述のように駆動装置に供給される作動油のライン圧が低下した場合、ライン圧の低下の原因は、ライン圧制御バルブにおける調圧の不良であると判断できる。

ここで、図４に示すように、時点Ｔ１１において、定容量ポンプを備えた油圧回路装置から吐出される作動油の流量が低下してライン圧ＰＬが低下する、いわゆるフェールが発生した場合を想定する。なお、フェールの判定や油圧回路装置の制御は電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）（図示せず）により行われる。ＥＣＵは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、およびＲＡＭ（Random Access Memory）などを有するマイクロコンピュータを主体にして構成される。ＥＣＵは、入力されたデータおよび予めＲＯＭやＲＡＭに記憶されているデータおよびプログラムを使用して演算を行い、その演算結果を指令信号として出力する。

この際、ＥＣＵは、油圧振動などによる瞬間的なライン圧ＰＬの低下をフェール状態と誤判定しないように、実際に吐出されている流量（実流量）が必要流量を下回った状態が時間ｔ１以上継続した場合にフェールと判定する。この場合、実際のライン圧（実ＰＬ）は目標のライン圧（目標ＰＬ）より下回って、閾値を下回る状態が時間ｔ１の間継続する。この場合、ＥＣＵは、時点Ｔ１２の時点で油圧回路装置をフェールと判定することができる。

これに対し、可変容量ポンプ４０を備えた油圧回路装置においては、定容量ポンプを備えた油圧回路装置と同様の方法ではフェールを判定することができない。すなわち、可変容量ポンプ４０を備えた油圧回路装置においては、油圧回路装置におけるフェールの原因が、ライン圧制御バルブにおける調圧の不良であるのか、可変容量ポンプ４０の不良であるのかのいずれか不明である。

そこで、図４に示すように、フェールが発生した時点Ｔ１１から、流量が必要流量を下回って、ライン圧ＰＬが閾値を下回った状態が所定時間ｔ１だけ経過した時点Ｔ１２において、ＥＣＵは、調圧フェールのフラグを立てる。これは、ライン圧の低下の原因を、まずはライン圧制御バルブにおける調圧の不良であるとしたためである。これとともに、ＥＣＵは目標ＰＬを増加させる。目標ＰＬは、ライン圧制御バルブにおける調圧が不良であったとしても、実ＰＬが閾値を上回るようなライン圧ＰＬとする。そのため、フェールの原因がライン圧制御バルブの調圧の不良であれば、ライン圧ＰＬは増加して閾値を上回る。これに反し、ライン圧ＰＬの実ＰＬが、目標ＰＬを増加させた時点Ｔ１２から所定時間ｔ２だけ経過した時点Ｔ１３まで、閾値を下回っている場合、時点Ｔ１３においてＥＣＵは、可変容量ポンプフェールのフラグを立てる。すなわち、ＥＣＵは、時点Ｔ１３において可変容量ポンプ４０のフェールが、油圧回路装置から供給される作動油のライン圧の低下の原因であると判定する。その後、ＥＣＵは、可変容量ポンプ４０におけるカムリング１１４の推力を制御することによって、可変容量ポンプ４０からの吐出量を増加させる制御を行う。これにより、油圧回路装置から吐出される作動油の実流量は増加して、ライン圧ＰＬも増加し、閾値を上回ることができる。このように、可変容量ポンプ４０を備えた油圧回路装置においては、フェールを検出するまでに、ｔ１＋ｔ２の時間が必要になる。すなわち、定容量ポンプを備えた油圧回路装置に比してフェールを検出するまでにより長い時間を要し、フェールの発生からライン圧ＰＬの実ＰＬを目標ＰＬに増加させるまでに長い時間を要するという第２の問題がある。

さらに、従来技術においては、ライン圧ＰＬの実ＰＬは、ライン圧ＰＬを調圧するリニアソレノイドの指示値などから推定していた。ところが、オイルポンプとして可変容量ポンプ４０を用いた場合、作動油の必要な吐出量を精度良く見積もるためには、実際の油圧（実ＰＬ）を検出する必要があり、油圧センサを設ける必要がある。油圧回路装置に油圧センサを新たに設けると、油圧回路装置の大型化および高コスト化を招くという第３の問題が生じる。

そこで、本発明者は、上述した問題を解決するために鋭意検討を行った。そして、本発明者は、可変容量ポンプ４０を備えた油圧回路装置において、可変容量ポンプ４０がフェールした場合であっても、油圧センサを設けることなく短時間でライン圧ＰＬを所定圧力以上に制御できる方法を想起した。

次に、本発明の一実施形態による油圧回路装置に用いられるフェールセーフバルブについて説明する。図５および図６は、本発明者が案出したフェールセーフバルブ３００および可変容量ポンプ４０を示す。図５は、フェールセーフバルブ３００のオフ状態を示し、図６は、フェールセーフバルブ３００のオン状態を示す。

図５および図６に示すように、フェールセーフバルブ３００は、筐体３０１と、筐体３０１に形成された第１ポート３１１、第２ポート３１２、第３ポート３１３、第４ポート３１４、第５ポート３１５、第６ポート３１６、およびドレンポート３１７，３１８を有する。第１ポート３１１〜第６ポート３１６、およびドレンポート３１７，３１８はそれぞれ、収納部３１９に連通している。

第２ポート３１２および第６ポート３１６には、ライン圧ＰＬの作動油が流入する。第１ポート３１１は、後述するリニアソレノイドからレギュレータバルブ信号圧Ｐsltの作動油を流入可能に構成されている。すなわち、第１ポート３１１は、レギュレータバルブ信号圧Ｐsltの作動油が供給されるポートである。第３ポート３１３は、可変容量ポンプ４０のバネ油室１２１に連通され、作動油をバネ油室１２１に供給可能に構成されている。すなわち、第３ポート３１３は、バネ油室１２１に作動油を供給するためのポートである。第４ポート３１４には、可変容量ポンプ４０の制御油室１２２にカムリング推力Ｆ_actを発生させるためのカムリング制御圧Ｐactの作動油が流入する。第５ポート３１５は、可変容量ポンプ４０の制御油室１２２に連通している。カムリング制御圧Ｐactの作動油は、第４ポート３１４から収納部３１９を通じて第５ポート３１５から可変容量ポンプ４０の制御油室１２２に供給される。カムリング制御圧Ｐactが供給された制御油室１２２においては、レバー部１１７にカムリング推力Ｆ_actが作用する。ドレンポート３１７，３１８は、作動油をオイルパンにドレンするためのポートである。

また、フェールセーフバルブ３００の収納部３１９は、第１円筒部３１９ａと、第１円筒部３１９ａの軸線方向に垂直な方向に沿った断面積より小さい断面積の第２円筒部３１９ｂからなる。収納部３１９内には、複数のポートのそれぞれを開閉するための、第１スリーブ３２１、第２スリーブ３２２、第３スリーブ３２３、および第４スリーブ３２４が設けられている。第１スリーブ３２１〜第４スリーブ３２４はそれぞれ、円柱状の主軸３２５に連結され、主軸３２５の軸線方向に沿って収納部３１９中を連動して往復移動可能である。第１スリーブ３２１〜第３スリーブ３２３は、第１円筒部３１９ａ内に収容され、第４スリーブ３２４は、第２円筒部３１９ｂに収容されている。

第１スリーブ３２１〜第４スリーブ３２４は、主軸３２５よりも外径が大きく、かつ主軸と同心の円柱状である。これらのうちの第１スリーブ３２１〜第３スリーブ３２３はそれぞれ、互いに略同一の外径を有し、軸線方向（図中、一点鎖線）と垂直な方向の切断面が略同形状である。すなわち、第１スリーブ３２１〜第３スリーブ３２３は、それらの切断面の断面積Ａ１が互いに略同じ大きさである。また、第４スリーブ３２４は、第１スリーブ３２１〜第３スリーブ３２３の外径に対して小さい外径を有し、軸線方向と垂直な方向の切断面の形状は、第１スリーブ３２１〜第３スリーブ３２３と略同形状である。すなわち、第４スリーブ３２４の断面積である第２円筒部３１９ｂの軸線方向に直角な断面積Ａ２は、第１スリーブ３２１〜第３スリーブ３２３の断面積である第１円筒部３１９ａの軸線方向に直角な断面積Ａ１未満（Ａ１＞Ａ２）に設計されている。

第１スリーブ３２１〜第４スリーブ３２４を互いに軸線方向に間隔を空けて配置することにより、それぞれの端面の間に環状の空間が形成される。これらの空間内を作動油が通過する。第１スリーブ３２１〜第４スリーブ３２４と収納部３１９を構成する筐体３０１の壁面との間には、所定間隔の隙間が形成されている。第１スリーブ３２１〜第４スリーブ３２４は、第２円筒部３１９ｂ内に設けられた弦巻バネなどの弾性部材３０２の弾性力ｆ_springによって筐体３０１の第１スリーブ３２１側に付勢されている。

この一実施形態によるフェールセーフバルブ３００において、第３スリーブ３２３の断面積Ａ１と第４スリーブ３２４の断面積Ａ２とは、以下の（１）式が成立するように設計される。すなわち、第３スリーブ３２３に作用する第１所定油圧としてのレギュレータバルブ信号圧Ｐsltと第３スリーブ３２３の断面積Ａ１との積が、正常に調圧された状態での第４スリーブ３２４に作用する第２所定油圧としてのライン圧ＰＬと第４スリーブ３２４の断面積Ａ２との積に等しくなるように設計される。
Ｐslt×Ａ１＝ＰＬ×Ａ２ …（１）

そのため、この一実施形態によるフェールセーフバルブ３００においては、ライン圧ＰＬが正常に調圧されている場合には、以下の（２）式が成立する。
Ｐslt×Ａ１≦ＰＬ×Ａ２＋ｆ_spring …（２）

この場合、図５に示すように、第２ポート３１２にライン圧ＰＬの作動油が供給されていることによって、上方向に作用する力の方が大きくなって、フェールセーフバルブ３００はオフ状態になる。フェールセーフバルブ３００がオフ状態の場合、第４ポート３１４および第５ポート３１５が開放され、カムリング制御圧Ｐactの作動油が第４ポート３１４から流入して第５ポート３１５から流出する。第５ポート３１５から流出したカムリング制御圧Ｐactの作動油は、制御油室１２２に流入して、レバー部１１７をカムリング推力Ｆ_actで押圧する。この際、第１スリーブ３２１は、第６ポート３１６を遮断する位置に配置されて第６ポート３１６を遮断する。この結果、第１円筒部３１９ａ内へのライン圧ＰＬの作動油の流入が遮断される。また、第３ポート３１３が開放されるとともにドレンポート３１８と連通する。その結果、第３ポート３１３から流出する作動油はオイルパンにドレンされて、バネ油室１２１内の圧力の増加に寄与しなくなるので、カムリング制御圧Ｐactが制御されることによって、可変容量ポンプ４０から吐出される作動油の流量が制御される。

一方、フェールの発生によりライン圧ＰＬの調圧が正常に行われず、ライン圧ＰＬ（実ＰＬ）が所定の閾値を下回る（図４参照）ことによって、以下の（３）式が成立する場合がある。
Ｐslt×Ａ１＞ＰＬ×Ａ２＋ｆ_spring …（３）

この場合、図６に示すように、第２ポート３１２にライン圧ＰＬの作動油が供給されていても、下方向に作用する力の方が大きくなるため、フェールセーフバルブ３００はオン状態になる。フェールセーフバルブ３００がオン状態の場合、第３スリーブ３２３によって第４ポート３１４および第５ポート３１５が遮断される。その結果、カムリング制御圧Ｐactの作動油における制御油室１２２への流入が遮断される。制御油室１２２への作動油の供給が遮断されると、制御油室１２２においてレバー部１１７に油圧が作用しなくなる。これとともに、第６ポート３１６が開放されて、第６ポート３１６と第３ポート３１３とが第１円筒部３１９ａを介して連通する。その結果、第６ポート３１６から流入して第３ポート３１３から流出したライン圧ＰＬの作動油は、バネ油室１２１に供給される。

バネ油室１２１にライン圧の作動油が流入すると、レバー部１１７にはコイルスプリング１１６の弾性力Ｆ_spring以外に、ライン圧ＰＬの作動油に起因する力が作用される。このように作用する力によって、カムリング１１４は、吐出容量が増加する側に揺動される。これにより、可変容量ポンプ４０から吐出される作動油の流量が増加する。

すなわち、可変容量ポンプ４０から吐出される作動油の流量は、ライン圧ＰＬが正常に調圧されて（２）式が成立している状態の場合はカムリング制御圧Ｐactによって制御される一方、ライン圧ＰＬが低下して（３）式が成立した場合には機械的に増加される。このように動作するフェールセーフバルブ３００の切替の一例を図７に示す。

図７に示すように、フェール等によって吐出される作動油の流量が不足した時点Ｔ２１において、実際のライン圧（実ＰＬ）が所定の閾値ＰＬ₀を下回ると、フェールセーフバルブ３００がオン状態に切り替わる。ここで、閾値ＰＬ₀は、以下の（４）式を満たす値であるとともに、レギュレータバルブ信号圧Ｐsltに対して、以下の（５）式で決定される。
Ｐslt×Ａ１＝ＰＬ₀×Ａ２＋ｆ_spring …（４）
ＰＬ₀＝ａ×Ｐslt＋ｂ …（５）
すなわち、係数ａおよび定数ｂは、所望とするライン圧ＰＬやフェールセーフバルブ３００の設計などによって決定されるパラメータである。

時点Ｔ２１において、実際のライン圧（実ＰＬ）が閾値ＰＬ₀を下回ると、フェールセーフバルブ３００は、機械的にオフ状態からオン状態に切り替わる。フェールセーフバルブ３００がオン状態に切り替わると、可変容量ポンプ４０の吐出流量が増加する方向に、カムリング１１４が揺動する。これにより、時点Ｔ２２において実際のライン圧ＰＬを閾値ＰＬ₀より大きくなるように復帰できる。

また、図７に示す実際のライン圧ＰＬがＳ．Ｆ＝１（安全率＝１）より下回ると、動力伝達機構６０における変速機のベルト滑りや、クラッチ５０の断接などが生じる。この一実施形態においては、フェールセーフバルブ３００の切り替わりが機械的に行われ、切り替わりのライン圧ＰＬは、Ｓ．Ｆ＝１のライン圧ＰＬよりも高いライン圧ＰＬである。そのため、予期しない動力伝達機構６０における変速機のベルト滑りやクラッチ５０の断接の発生を抑制できる。さらに、フェールセーフバルブ３００の切り替わりを、ライン圧ＰＬが（２）式および（３）式のいずれであるかによって、機械的に行っている。そのため、フェールによってライン圧ＰＬが低下した場合であっても、油圧センサ等の油圧計測手段を設けることなく、ライン圧ＰＬの低下と連動して、可変容量ポンプ４０の吐出流量を自動的に増加させることができる。

さらに、従来技術においては、カムリング１１４を揺動させるためにレバー部１１７に作用できる力は、コイルスプリング１１６の弾性力Ｆ_springのみであった。そのため、可変容量ポンプ４０のフェールの発生原因がカムリング１１４の固着であった場合、フェール状態を解消することができない可能性があった。これに対し、この一実施形態においては、レバー部１１７には、コイルスプリング１１６の弾性力Ｆ_springと、バネ油室１２１に供給される作動油のライン圧による力との合力を作用させることができる。これにより、固着したカムリング１１４を揺動できる可能性が向上するので、可変容量ポンプ４０のフェール状態を自動的に解消できる可能性を向上できる。

次に、以上のように構成されたフェールセーフバルブ３００を用いた油圧回路装置について説明する。図８は、本発明の一実施形態による油圧回路装置の構成を主に示すブロック図である。

図８に示すように、油圧回路装置２００においては、可変容量ポンプとして可変容量型の２ポートオイルポンプ２０１を用いる。２ポートオイルポンプ２０１は、ライン圧ＰＬの作動油を吐出するメインポート２０１ｍと、ライン圧ＰＬ、セカンダリ圧、または必要に応じて潤滑圧の作動油を吐出するサブポート２０１ｓとを有する。

メインポート２０１ｍから吐出されるライン圧ＰＬの作動油の一部は、ソレノイドモジュレータバルブ２０２およびリニアソレノイドバルブ２０３を通じて、プライマリレギュレータバルブ２０４およびフェールセーフバルブ３００に信号圧として供給される。なお、フェールセーフバルブ３００には、２ポートオイルポンプ２０１からカムリング制御圧Ｐactが供給される。

プライマリレギュレータバルブ２０４は、リニアソレノイドバルブ２０３から供給された作動油に応じて、２ポートオイルポンプ２０１のメインポート２０１ｍおよびサブポート２０１ｓから供給された作動油を調圧する。調圧された作動油は、油圧回路装置２００の外部のクーラや潤滑系に供給される。プライマリレギュレータバルブ２０４からクーラや潤滑系への供給経路には、油圧計２１０ａが設けられている。

メインポート２０１ｍから吐出されるライン圧ＰＬの作動油の一部は、サーキュレーションモジュレータバルブ２０６によって調圧されて、トルクコンバータ２０に供給される。サーキュレーションモジュレータバルブ２０６からトルクコンバータ２０までの供給経路には油圧計２１０ｂが設けられている。また、メインポート２０１ｍから吐出されるライン圧ＰＬの作動油の残部は、ソレノイドバルブ２０７を通じてトルクコンバータ２０に供給される。ソレノイドバルブ２０７からトルクコンバータ２０までの供給経路には油圧計２１０ｃが設けられている。

また、２ポートオイルポンプ２０１から吐出されたライン圧ＰＬの作動油は、クラッチ制御用ソレノイド２０８を通じ、シールリング２０５を介してクラッチ５０に供給される。２ポートオイルポンプ２０１のメインポート２０１ｍからクラッチ制御用ソレノイド２０８までの供給経路には、油圧計２１０ｄが設けられているが、油圧計２１０ｄは設けないことも可能である。クラッチ制御用ソレノイド２０８からクラッチ５０までの供給経路には、油圧計２１０ｅが設けられている。

逆止弁２０９は、サブポート２０１ｓから吐出される作動油の油圧がライン圧である場合に、サブポート２０１ｓに接続されたサブ油路から、メインポート２０１ｍに接続されたメイン油路にライン圧の作動油を供給するための弁である。すなわち、サブ油路は、逆止弁２０９を介してメイン油路に接続される。なお、逆止弁２０９が設けられていることによって、作動油はメイン油路からサブ油路には供給されない。以上のように、この一実施形態による油圧回路装置２００が構成されている。

（第１変形例）
次に、上述した一実施形態による油圧回路の第１変形例について説明する。図９は、一実施形態の第１変形例による油圧回路の構成を主に示すブロック図である。

図９に示すように、第１変形例による油圧回路装置２５０は、一実施形態と異なり、可変容量オイルポンプとして可変容量型の１ポートオイルポンプ２５１を用いる。これに伴って、油圧回路装置２５０においては、プライマリレギュレータバルブ２０４の代わりに、プライマリレギュレータバルブ２１２を用いる。その他の構成は、上述した一実施形態と同様である。

（第２変形例）
次に、上述した一実施形態による油圧回路の第２変形例について説明する。図１０は、一実施形態の第２変形例による油圧回路の構成を主に示すブロック図である。

図１０に示すように、第２変形例による油圧回路装置２６０は、一実施形態と異なり、可変容量オイルポンプとして、２基の可変容量型の１ポートオイルポンプ２６１ａ，２６１ｂを用いる。すなわち、図８に示す２ポートオイルポンプ２０１のメインポート２０１ｍの代わりに、可変容量型の１ポートオイルポンプ２６１ａを用いるとともに、サブポート２０１ｓの代わりに可変容量型の１ポートオイルポンプ２６１ｂを用いる。その他の構成は、上述した一実施形態と同様である。

（第３変形例）
次に、上述した一実施形態による油圧回路の第３変形例について説明する。図１１は、一実施形態の第３変形例による油圧回路の構成を主に示すブロック図である。

図１１に示すように、第３変形例による油圧回路装置２７０は、一実施形態による第２変形例と同様に、可変容量オイルポンプとして、２基の可変容量型の１ポートオイルポンプ２７１ａ，２７１ｂを用いる。一方の可変容量型の１ポートオイルポンプ２７１ａが機械式オイルポンプからなるとともに、他方の可変容量型の１ポートオイルポンプ２７１ｂがモータ２７２により駆動される電動オイルポンプからなる点が第２変形例と異なる。その他の構成は、上述した一実施形態の第２変形例と同様である。

以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた油圧回路装置の構成はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成を用いてもよい。

４０可変容量ポンプ
１１４カムリング
１１６コイルスプリング
１１７レバー部
１２１バネ油室（第１油室）
１２２制御油室（第２油室）
２００，２５０，２６０，２７０油圧回路装置
３００フェールセーフバルブ
３１１第１ポート
３１２第２ポート
３１３第３ポート
３１９ａ第１円筒部
３１９ｂ第２円筒部
３２１第１スリーブ

Claims

カムリングと、吐出する作動油の容量が大きくなる向きに前記カムリングを揺動させる弾性体が設けられた第１油室と、吐出する作動油の容量が小さくなる向きに前記カムリングを揺動させる第２油室と、を有する可変容量ポンプを備え、吐出する作動油の圧力を調圧する油圧回路装置において、
前記可変容量ポンプの前記第１油室に作動油を供給可能に構成されているとともに、前記可変容量ポンプから吐出された第１所定油圧および第２所定油圧の作動油を流入可能に構成されたフェールセーフバルブを備え、
前記フェールセーフバルブは、
前記第１所定油圧の作動油を流入可能な第１ポートが形成された第１円筒部と、前記第１所定油圧より高い油圧である第２所定油圧の作動油が流入する第２ポートが形成された第２円筒部と、を有するとともに、前記第１所定油圧と前記第１円筒部の軸線方向に直角な断面積との積と、前記第２所定油圧と前記第２円筒部の軸線方向に直角な断面積との積とが等しくなるように構成され、
前記第１円筒部に、前記可変容量ポンプの前記第１油室に第２所定油圧の作動油を供給可能な第３ポートが形成されているとともに、前記第３ポートから前記第１油室への作動油の供給と前記第３ポートからの作動油のドレンとを切り替え可能なスリーブが設けられ、
前記第２円筒部において作用する力が前記第１円筒部において作用する力未満の場合、前記スリーブが前記第２所定油圧の作動油を前記第３ポートから前記第１油室に供給するように切り替えられる
ことを特徴とする油圧回路装置。