JPH04351327A - 自動変速機の油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は車両用の自動変速機に
おいてクラッチなどの摩擦係合要素に対する圧油の給排
を制御する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両用の自動変速機には、歯車列におけ
る動力の伝達経路を変えて各変速段を設定するために、
油圧によって係合させられる多板クラッチやブレーキが
複数用いられていることは周知のとおりである。これら
の摩擦係合要素のうち多板クラッチは、クラッチディス
クをスプライン嵌合させてあるクラッチドラムの内奥部
に、クラッチディスクに対して前後動するピストンを収
容し、そのピストンの背後に油圧を供給することによっ
てピストンを前進させ、その結果、ピストンがクラッチ
ディスクを押圧してこれをクラッチプレートに摩擦接触
させてそれらによってトルクを伝達するよう構成されて
いる。

【０００３】このようなクラッチに対する油圧の供給は
、その回転中心部に配置してあるシャフトやボス部の油
路を経由して行い、また排圧もその油路を介して主に行
うが、クラッチは回転する二つの部材を連結するための
ものであるから、解放状態で回転することもあり、その
ような場合には残存しているオイルに遠心力が作用し、
前記油路から排圧できなくなることがある。そこで一般
には、クラッチにおけるピストンにチェックボールを設
け、前記油路から排圧する状態で回転する場合、すなわ
ち空転時に遠心力によってチェックボールが動いて排油
孔を開き、ここからオイルを排出するようにしている。 この種の構造は例えば「オートマチックトランスミッシ
ョン修理書（１９８５−１）：トヨタ自動車（株）発行
」に記載されている。したがってチェックボールが想定
したとおりに機能すれば、ピストンの背面側で遠心油圧
が不必要に生じないので、クラッチを所期どおりに解放
することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述したチェックボー
ルによって開閉される排油孔は、遠心油圧が発生しない
ようにオイルを流出させるためのものであり、またピス
トンの背面側すなわちシリンダ内に油圧を供給した場合
にはチェックボールによって確実に閉じられることが必
要であり、そのため排油孔は比較的小径の孔として形成
されている。また一方、クラッチの空転時の回転数は、
アクセルペダルの踏み込み加減によっては極めて大きく
なることがある。このような場合、シリンダ内のオイル
が排油孔から流出するとしても、その量が限られている
ために、残存オイルによって遠心油圧が生じ、シリンダ
内のオイルのほとんどが流出するまでの間にピストンが
クラッチディスクを押圧し、それに伴ってクラッチがわ
ずかなりとも係合していわゆるひきずりトルクを発生す
ることがある。このような状態では、クラッチディスク
とクラッチプレートとが激しく滑るので、その摩耗が大
きくなって耐久性が損なわれ、またそのクラッチが完全
に解放するまでのタイムラグが長くなって変速の応答性
が悪化し、運転者に与える変速フィーリングを損なうこ
とになるなどの問題があった。

【０００５】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、クラッチが空転した際のひきずりトルクの発生を
防止することのできる油圧制御装置を提供することを目
的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、図１に示すように構成されているこ
とを特徴とするものである。すなわちこの発明は、油室
１に油圧を加えることにより前進するピストン２とその
ピストン２によって係合させられる摩擦板３と遠心力に
よって開弁動作して前記油室１から排圧する逆止弁機構
４とを有するクラッチ５を備えた自動変速機６の油圧制
御装置において、前記油室１に圧油を給排する油路７と
、その油路７を介した前記油室１への圧油の流入を制限
する制限機構８と、前記クラッチ５が解放状態で回転し
ていることを検出する空転検出手段９と、前記クラッチ
５が解放状態で回転していることを検出することに基づ
く空転検出手段９からの出力信号により動作して前記制
限機構８により前記油路７を介した前記クラッチ５への
圧油の流入を制限させる指令手段１０とを具備している
ことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】この発明で対象とする自動変速機のクラッチ５
は、油路７を介して油室１に油圧を供給することにより
ピストン２が前進し、そのピストン２が摩擦板３を押圧
することにより係合状態となり、また油室１から排圧す
ることにより解放状態となる。油室１から排圧する状態
でクラッチ５が回転すると、遠心力によって逆止弁機構
４が開弁動作して、ここからも排圧される。その場合、
クラッチのこのような空転状態を空転検出手段９が検出
し、その出力信号に基づいて指令手段１０が制限機構８
を動作させ、油路７を介した油室１への圧油の流入が制
限される。その結果、遠心油圧によってピストン２が前
進しようとしても、油室１への油圧の供給が制限されて
いるため、油室１の容積の増大すなわちピストン１の前
進が抑制され、摩擦板３がわずか係合することに伴うひ
きずりトルクの発生が防止される。

【０００８】

【実施例】図２はこの発明の一実施例を示す略解図であ
って、ここに示す自動変速機は変速機構として、ロック
アップクラッチ２０を有するトルクコンバータ２１と、
一組の遊星歯車機構を有する第２変速部３０と、二組の
遊星歯車機構によって複数の前進段および後進段を設定
する第１変速部４０とが設けられている。

【０００９】第２変速部３０は、ハイ・ローの二段の切
換えを行うものであって、その遊星歯車機構のキャリヤ
３１がトルクコンバータ２１のタービンランナ２２に連
結されており、またこのキャリヤ３１とサンギヤ３２と
の間にはクラッチＣ０　および一方向クラッチＦｏ　が
相互に並列の関係となるよう設けられ、さらにサンギヤ
３２とハウジングＨｕ　との間にブレーキＢ０　が設け
られている。

【００１０】第１変速部４０の各遊星歯車機構における
サンギヤ４１，４２は、共通のサンギヤ軸４３に設けら
れており、この第１変速部４０の図における左側（フロ
ント側）の遊星歯車機構におけるリングギヤ４４と第２
変速部３０におけるリングギヤ３３との間に第１クラッ
チＣ１　が設けられ、また前記サンギヤ軸４３と第２変
速部３０のリングギヤ３３との間に第２クラッチＣ２　
が設けられている。第１変速部４０における図の左側の
遊星歯車機構のキャリヤ４５と右側（リヤ側）の遊星歯
車機構のリングギヤ４６とが一体的に連結されるととも
に、これらのキャリヤ４５とリングギヤ４６とに出力軸
４７が連結されている。

【００１１】そしてバンドブレーキである第１ブレーキ
Ｂ１　がサンギヤ軸４３の回転を止めるように、より具
体的には第２クラッチＣ２　のクラッチドラムの外周側
に設けられており、またサンギヤ軸４３とハウジングＨ
ｕ　との間に、第１一方向クラッチＦ１　と第２ブレー
キＢ２　とが直列に配置されており、またリヤ側の遊星
歯車機構におけるキャリヤ４８とハウジングＨｕ　との
間に第２一方向クラッチＦ２　と第３ブレーキＢ３　と
が並列に配置されている。

【００１２】上述した第２変速部３０におけるクラッチ
Ｃ０　および第１変速部４０における第１および第２ク
ラッチＣ１　，Ｃ２　は、図１に模式的に示したクラッ
チ５と同様に、油室に油圧を供給することによってピス
トンを前進させ、これにより摩擦板を係合させ、かつ油
室から排圧した状態で遠心力により開弁動作する逆止弁
機構を備えたものであり、これらのクラッチＣ０　，Ｃ
１　，Ｃ２　および前記各ブレーキＢ０　，Ｂ１　，Ｂ
２　，Ｂ３　に油圧を給排する油圧回路５０が設けられ
ている。

【００１３】この油圧回路５０は、第１変速部４０での
変速を実行するための第１および第２のソレノイドバル
ブＳ１　，Ｓ２　と、第２変速部３０でのハイ・ローの
切換えを実行するための第３ソレノイドバルブＳ３　，
とロックアップクラッチ２０のオン・オフ（係合・解放
）を実行するためのロックアップソレノイドバルブＳＬ
　と、アキュームレータ（図示せず）の背圧を制御する
ための背圧用ソレノイドバルブＳＮ　とを備えており、
これらのソレノイドバルブＳ１　，〜Ｓ３　，ＳＬ　，
ＳＮ　のオン・オフを制御するために電子制御装置（Ｅ
ＣＵ）５１が設けられている。この電子制御装置５１は
、中央演算素子および記憶素子ならびに入出力インター
フェースを主体とするものであり、前記ソレノイドバル
ブＳ１　，〜Ｓ３　，ＳＬ，ＳＮを制御するためのデー
タとして、車速、スロットル開度、ドライブ（Ｄ）レン
ジやニュートラル（Ｎ）レンジなどのシフトポジション
、パワーモードやエコノミーモードなどのシフトパター
ン、エンジン水温、フートブレーキやサイドブレーキの
動作状態を示すブレーキ信号等が入力されている。さら
にこの電子制御装置５１には、前述した各クラッチＣ０
　，Ｃ１　，Ｃ２　の回転数、特にそのクラッチドラム
の回転数を検出するクラッチ回転数センサー５２，５３
，５４が接続されている。

【００１４】図に示す自動変速機では、各摩擦係合要素
が図３の作動表に示すように係合して各変速段が設定さ
れる。なお、図３において○印は係合、◎印はエンジン
ブレーキ時に係合、空欄は解放、△印はコースト時に解
放の状態をそれぞれ示す。

【００１５】図３に示すように第１クラッチＣ１　は後
進段で解放されかつ逆回転（エンジンとは反対方向の回
転）し、また第２クラッチＣ２　は第１速ないし第２速
で解放されかつ第１速と第１．５　速とで逆回転する。 したがってこれらのクラッチＣ１　，Ｃ２　では、変速
の仕方によって遠心油圧の影響を無視できない場合があ
り、そこで前記の油圧回路５０には、図４に示す油路構
成が組み込まれている。

【００１６】すなわち図４に示す例は第２クラッチＣ２
　についてのものであり、　２−３シフトバルブ６０と
第２クラッチＣ２　との間に、ソレノイドリレーバルブ
７０を経て給排される制御油圧により動作するオリフィ
ス切換バルブ８０が設けられている。

【００１７】２−３シフトバルブ６０は、スプリング６
１によって一方向（図４の上方向）に押圧されているス
プール６２を、制御ポート６３あるいはホールドポート
６４に油圧を給排することによって切換動作するもので
あって、第１速ないし第２速ではスプール６２が図４の
右半分に示すように押し上げられてクラッチポート６５
をドレンポート６６に連通させ、また第３速および第４
速ではスプール６２が図４の左半分に示すように押し下
げられてクラッチポート６５を、ライン圧ＰＬ　の供給
されているＤポート６７に連通させるようになっている
。またソレノイドリレーバルブ７０もスプールバルブで
あって、第１速ないし第２速で制御ポート７１から排圧
され、あるいはホールドポート７２に油圧が供給される
ことによりスプール７３が図４の右半分に示す位置へス
プリング７４によって押し下げられ、その結果、ロック
アップソレノイドバルブＳＬ　に接続してあるポート７
５がこれに隣接するポート７６に連通するようになって
おり、また第３速および第４速では、制御ポート７１に
油圧が作用してスプール７３が図４の左半分に示す位置
に押し上げられて、前記の各ポート７５，７６を連通さ
せないようになっている。さらにオリフィス切換バルブ
８０は、スプール８１を押圧しているスプリング８２に
対抗するよう制御ポート８３に油圧を加え、あるいは制
御ポート８３から排圧することにより、入力ポート８４
と出力ポート８５とを連通させるオン状態と入力ポート
８４と出力ポート８５とを遮断するオフ状態とに切換え
るよう構成されている。このオリフィス切換バルブ８０
の入力ポート８４に　２−３シフトバルブ６０のクラッ
チポート６５が接続され、また制御ポート８３にソレノ
イドリレーバルブ７０のポート７６が接続されている。 そしてオリフィス切換バルブ８０の出力ポート８５に第
２クラッチＣ２　が接続されている。この出力ポート８
５から第２クラッチＣ２　に至る油路９０には第１オリ
フィス９１が設けられており、またこれらオリフィス切
換バルブ８０と第１オリフィス９１とをバイパスするよ
う他の油路９２が設けられ、この油路９２には、互いに
並列に配置した第２オリフィス９３とチェックボールバ
ルブ９４とが介装されている。

【００１８】つぎに上述した装置の作用について説明す
る。前記オリフィス切換バルブ８０は第２クラッチＣ２
　に対する制限機構となっており、これは第２クラッチ
Ｃ２　が空転する際に第２クラッチＣ２　への圧油の流
入を制限する。すなわち図５はその制御ルーチンを示す
フローチャートであって、先ず、ステップ１　では第１
速へのダウンシフトの変速指令が出力されたか否かを判
断する。 この判断を行う理由は、第２クラッチＣ２　が第１速で
空転するからであり、またその際に他の変速段で供給さ
れたオイルが残存していることにより、遠心油圧が発生
するからである。またこの判断は車速やスロットル開度
の変化およびいずれのソレノイドバルブＳ１　，〜Ｓ３
　にオン信号を出力しているかによって電子制御装置５
１で判断する。その判断結果が“イエス”であればステ
ップ２　に進んで、タイマがカウント中であることを表
すフラグＦが“１”であるか否かを判断し、その判断結
果が“ノー”であれば、ステップ３　に進んで第２クラ
ッチＣ２　の回転数ＮＣ２が予め定めた基準値Ｎ０　よ
り大きいか否かを判断する。これは、たとえ第２クラッ
チＣ２　がオイルを残存させたまま空転してもその回転
数が小さければ、遠心油圧の影響が問題とならないので
、その場合には不要な制御を避けるためである。この判
断はクラッチ回転数センサー５４で検出された第２クラ
ッチＣ２　の回転数を電子制御装置５１において予め記
憶させてある基準値Ｎ０　と比較することにより行われ
る。したがってステップ３　の判断結果が“ノー”であ
れば制御プロセスはリターンし、また“イエス”であれ
ば、ロックアップソレノイドバルブＳＬ　に信号を出力
してソレノイドリレーバルブ７０のポート７５に油圧を
作用させる。なお、ロックアップソレノイドバルブＳＬ
　がリニアソレノイドバルブであれば、例えば電流値を
高くしてポート７５に作用する油圧を高くし、またロッ
クアップソレノイドバルブＳＬ　がオン・オフバルブで
あれば、排圧ポートを閉じさせてソレノイドリレーバル
ブ７０のポート７５に例えばライン圧ＰＬ　を作用させ
る。このとき、　２−３シフトバルブ６０ではそのスプ
ール６２が図４の右半分に示すようにスプリング６１に
よって押し上げられていてクラッチポート６５がドレン
ポート６６に連通し、第２クラッチＣ２　から排圧され
ている。またソレノイドリレーバルブ７０はスプール７
３が図４の右半分に示す位置にあって各ポート７５，７
６が連通しているので、ロックアップソレノイドバルブ
ＳＬ　を動作させることによって生じた油圧が、これら
のポート７５，７６を介してオリフィス切換バルブ８０
の制御ポート８３に作用し、スプール８１は図４の左半
分に示すようにスプリング８２を圧縮する位置に押し下
げられている。したがってオリフィス切換バルブ８０の
入力ポート８４と出力ポート８５とが遮断されるので、
第２クラッチＣ２　に対して油圧を給排する油路は、オ
リフィス切換バルブ８０をバイパスする油路９２のみに
制限される。

【００１９】その結果、第２クラッチＣ２　が高回転数
で回転し、その油室に残存しているオイルに遠心油圧が
生じるとしても、ピストンの移動に伴う油室の容積の増
大に見合うオイルの流入がないため、ピストンの前進が
抑制される。すなわち第２クラッチＣ２　におけるチェ
ックボールなどの逆止弁機構から排出される油量をＱ１
　、第２クラッチＣ２　に至る油路のオリフィスを通過
する油量をＱ２　、遠心油圧によるピストンストローク
をｘ、ピストンの受圧面積をＡとした場合、 Ｑ２　＝Ｑ１　＋ｘ・Ａ となる。第２クラッチＣ２　の回転数を一定とした場合
、Ｑ１　は定数となり、また受圧面積Ａも定数であるか
ら、オリフィスを通過する油量Ｑ２　を少なくすれば、
ピストンストロークｘが小さくなる。その油量Ｑ２　は
オリフィス径の二乗に比例するから、上述した実施例で
は、第１および第２オリフィス９１，９３が同一径であ
ると仮定すれば、オリフィス径が実質上半減するので、
第２クラッチＣ２　に対して給排される油量Ｑ２　は１
／４に減少し、その結果、遠心油圧によるピストンの移
動、すなわち第２クラッチＣ２の係合およびそれに伴う
ひきずりトルクの発生を効果的に防止することができる
。

【００２０】ステップ４　での制御に続けてステップ５
　では、タイマＴを起動し、ついでステップ６　でタイ
マＴによるカウントを開始したことを示すフラグＦを“
１”に設定する。

【００２１】したがって上記の制御を行っている間はス
テップ２　の判断結果が“イエス”となり、その場合は
ステップ７　に進んでタイマＴのカウント値が予め定め
た基準値Ｔ０　を越えたか否かを判断する。ここで、タ
イマＴを用いる理由を説明すると、第２クラッチＣ２　
はチェックボール等の逆止弁機構を有していて、空転時
にはその逆止弁機構が開いてそこから排圧されるから、
空転状態が一定時間継続すれば油室からは殆どのオイル
が排出され、遠心油圧が生じなくなる。そこで第１速へ
のダウンシフト後、第２クラッチＣ２　からオイルが充
分排出されるまでオリフィス切換バルブ８０による流入
制限制御を実行し、それ以降は遠心油圧の影響を考慮し
なくてよいので、オリフィス切換バルブ８０による流入
制限制御を行わないためである。

【００２２】したがってステップ７　の判断結果が“ノ
ー”であれば、制御プロセスはリターンしてロックアッ
プソレノイドバルブＳＬ　への指令信号の出力を継続し
、また反対に“イエス”であれば、ステップ８　に進ん
でロックアップソレノイドバルブＳＬ　への指令信号の
出力を終了する。そしてステップ９　でフラグＦをゼロ
リセットする。

【００２３】なお、ステップ１　の判断結果が“ノー”
の場合、すなわち第１速へのダウンシフトの変速指令信
号が出力されない場合には、ステップ８　に進む。

【００２４】上述した制御を行った場合の出力トルク、
第２クラッチＣ２　の回転数、第２クラッチＣ２　およ
び第２ブレーキＢ２　の油圧ＰＣ２，ＰＢ２のそれぞれ
の変化、ならびにロックアップソレノイドバルブＳＬ　
のオン・オフの切換えを、図６に従来例と比較して示す
。図６において、ｔ１　時点で第１速へのダウンシフト
の指令信号が出力されると、第２ブレーキＢ２　の油圧
ＰＢ２が低下し初め、その油圧ＰＢ２がある程度低下し
た時点ｔ２　で、第２クラッチＣ２　が逆回転し始める
とともに出力軸トルクが下がり始める。そして第２クラ
ッチＣ２　の回転数ＮＣ２が基準値Ｎ０　を越えた時点
ｔ３　でロックアップソレノイドバルブＳＬ　に信号が
出力され、遠心油圧に起因する第２クラッチＣ２　への
オイルの流入が制限される。したがって第２クラッチＣ
２　の回転数がそのまま増大し続けるとともに、出力軸
トルクが低下し続ける。そして第２ブレーキＢ２　がト
ルク容量を殆ど失って第２一方向クラッチＦ２が係合す
ると（ｔ４　時点）、第１速へのダウンシフトが完了し
、出力軸トルクが増大するとともに、第２クラッチＣ２
　が所定の回転数に達する。このようにして第１速への
ダウンシフトが完了した後、設定時間Ｔ０　が経過する
と（ｔ５　時点）、ロックアップソレノイドバルブＳＬ
　への出力が停止する。したがって上記の装置では、変
速のタイムラグを短くでき、かつひきずりトルクの発生
を防止することができる。

【００２５】これに対して従来のように、第２クラッチ
Ｃ２　への遠心油圧に起因するオイルの流入を制限しな
い場合には、遠心油圧によって第２クラッチＣ２　が若
干係合するため、その逆回転の回転数の増大が途中で緩
慢となり、第２クラッチＣ２　の回転数が変速比に応じ
た規定の回転数になるまでの時間、すなわち第１速への
変速の完了時点ｔ６　が大幅に遅れる。そしてその間、
第２クラッチＣ２　にはひきずりトルクが発生すること
になる。これは図６にハッチングの部分で示してある。 このように従来の装置では、変速のタイムラグが長くな
るのみならず、クラッチの摩耗が激しくなる。

【００２６】なお、上述した実施例では、第２クラッチ
Ｃ２　について制御する例を示したが、この発明は上記
の実施例に限定されないのであって、他のクラッチにつ
いても同様に実施することができる。また遠心油圧に起
因してクラッチに流入するオイルを制限する制限機構は
、前述した実施例におけるオリフィス切換バルブに限定
されるものではなく、遮断弁等を必要に応じて使用する
ことができる。さらにこの発明で対象とする自動変速機
は、図２に示す歯車列を有するものに限定されない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の油圧制御
装置によれば、クラッチが空転しても遠心油圧によって
係合することが防止もしくは抑制されるので、ひきずり
トルクやそれに伴う摩耗を防止して耐久性を向上させる
ことができ、またひきずりトルクが発生しないことによ
り変速の遅れを防止できるので、運転者に与える変速フ
ィーリングを良好なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の基本的な構成を示すブロック図であ
る。

【図２】この発明の一実施例を示す略解図である。

【図３】図２に示す自動変速機の作動表である。

【図４】制限機構を含む油路構成の一例を示す油圧回路
図である。

【図５】制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図６】出力軸トルク、第２クラッチの回転数、第２ク
ラッチ油圧および第２ブレーキ油圧、ロックアップソレ
ノイドバルブのオン・オフの変化を示すタイムチャート
である。

【符号の説明】 １　　油室 ２　　ピストン ３　　摩擦板 ４　　逆止弁機構 ５　　クラッチ ６　　自動変速機 ７　　油路 ８　　制限機構 ９　　空転検出手段 １０　　指令手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　油室に油圧を加えることにより前進す
   るピストンとそのピストンによって係合させられる摩擦
   板と遠心力によって開弁動作して前記油室から排圧する
   逆止弁機構とを有するクラッチを備えた自動変速機の油
   圧制御装置において、前記油室に圧油を給排する油路と
   、その油路を介した前記油室への圧油の流入を制限する
   制限機構と、前記クラッチが解放状態で回転しているこ
   とを検出する空転検出手段と、前記クラッチが解放状態
   で回転していることを検出することに基づく空転検出手
   段からの出力信号により動作して前記制限機構により前
   記油路を介した前記クラッチへの圧油の流入を制限させ
   る指令手段とを具備していることを特徴とする自動変速
   機の油圧制御装置。