JPH0565731B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はトランスミツシヨンのクラツチ油圧
制御装置に関し、特にフイリング検出およびクラ
ツチ圧検出を簡単になし得るための構成に関す
る。

〔従来の技術〕

第５図は従来一般的に行なわれているトランス
ミツシヨンの変速制御を示すものである。第１速
から第２速への変速を考える。この従来の変速制
御においては、変速指令が出された時点で第１速
のクラツチをオフとし、同時に第２速のクラツチ
に対して油を流入し始める。この結果、第１速の
クラツチの油圧は変速指令が出された特に所定圧
から零まで降下し、第２速のクラツチの油圧はフ
イリングタイムt_fの経過後漸増を開始する。この
フイリングタイムt_fは空状態にある第２速のクラ
ツチのクラツチパツク内に油を充填するための時
間である。

このように従来装置においては、クラツチパツ
クに油が充満するまでの時間t_fが存在し、この時
間t_f中はトルクが伝達されない。このため従来装
置においては、変速時に息つき現象が発生し、乗
りごこちおよび加速性等の走行性能上で問題とな
つていた。特に大型建機では、クラツチの容量が
大きいため、フイリングタイムが長くなり、走行
性能への影響が大きかつた。

そこで、本発明者等は、特願昭60−271055号
（発明の名称、変速機の制御方法）による提案で
上記した不都合を解消するようにした。すなわ
ち、この提案においては、第６図に示す如く、変
速指令が出された時点で、次に係合すべき第２速
のクラツチに対して油を流入し始め、その後、フ
イリング終了を検出すると、この検出時点で前に
係合されていた第１速のクラツチをオフし、かつ
第２速のクラツチに対するビルドアツプ制御を開
始するようにしている。

この提案によれば、フイリングタイムt_fによる
息つき現象の防止のみならず滑らかな変速が可能
となり走行性能を向上させることができるが、か
かる変速制御を適正に実施するにはフイリングタ
イムt_fを正確に検出するとともに、二重係合を防
止する必要がある。

このフイリング検出として従来は変速指令が出
された後の油圧の漸増パターンを適応に時間管理
することで行なうようにしていた。すなわち、ク
ラツチパツクの充満に要する時間を経験的に適宜
設定し、変速指令が出された後、この設定時間が
経過するとフイリングが終了したと判断し、その
後油圧を漸増させるようにしていた。

しかし、このような時間管理によるフイリング
検出では、フイリングタイムのバラツキを吸収す
ることができず、例えば前記設定時間が経過する
前にクラツチパツクが充満すると、無駄な待時間
が存在し、タイムラグの原因となる。また、検出
の信頼性に欠けるので、前述したクロスオーバー
変速制御には適用できない問題点かある。

また、このクロスオーバー変速制御によれば、
前段および後段クラツチの開放および係合タイミ
ングがずれれば、クラツチが二重係合する危険性
があり、安全対策上、重要な問題となつていた。

しかし、従来装置においては、これらに関して
特別な安全対策を講じておらず、このため機器破
損等の事故が発生する恐れがあつた。

ところで、二重係合を防止するためには、各ク
ラツチの係合状態を判定できればよい。このため
には、どのクラツチに油圧がたつているかを監視
する必要があり、その為の構成として市販の歪ゲ
ージ式あるいは半導体等による圧力センサを設け
た構成が考えられるが、これら市販の圧力センサ
は高価であり、また耐久性にも難点があるという
問題があつた。また、二重係合を防止するために
は、クラツチ油圧が立つているか否かだけを知れ
ばよく、圧力センサのような定量的な検出値は必
要ない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明はこれらの実情に鑑みてなされたもの
で、簡単かつ安価な構成によつてフイリング検出
およびクラツチ油圧の有無を正確に検出すること
ができるクラツチ油圧制御装置を提供しようとす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では、ポンプからの油を調圧してクラ
ツチへ供給する第１のバルブと、該第１のバルブ
の出力ポートからクラツチに至る油路に設けられ
たオリフイスと、その一端に第１のバネが配され
ると共に他端に第２のバネが配されたスプールを
有し、前記オリフイスの下流側の油圧が前記スプ
ールの一端側を付勢し、前記オリフイスの上流側
の油圧が前記スプールの他端側を付勢する第２の
バルブと、前記第２のバルブのスプールの動きを
検出する検出手段と、該検出手段の出力に基づい
てフイリング終了及びクラツチ係合の有無を判定
する判定手段と、クラツチ係合過程において、前
記判定手段がフイリング終了を判定するまでクラ
ツチ作動油圧を所定圧に維持すると共に、前記判
定手段がフイリング終了と判定した後はクラツチ
作動圧を漸増するように前記第１のバルブを制御
する制御手段とを具えるようにする。

〔作用〕

変速時には、前記第１のバルブを作動させるこ
とによつてポンプからの油を第２のバルブへ供給
する。すると、オリフイスによつて前記第２のバ
ルブは開となつて、第２のバルブを介してポンプ
からの油がクラツチに流入する。その後クラツチ
が油で充満されると、オリフイス前後に差圧がな
くなり、この結果第２のバルブは前記第２のバネ
の復帰力によつて閉成される。この復帰の際、ス
プールは中立位置に戻つた後、クラツチ油圧によ
り更に他端側に設けた第１のバネを抗して移動す
る。前記判定手段は前記検出手段によるスプール
の動きの検出に基づいてフイリング終了及びクラ
ツチ係合の有無を判定する。また、前記制御手段
は、クラツチ係合過程において前記判定手段がフ
イリング終了を判定するまではクラツチ作用油圧
を所定圧に維持すると共に、前記判定手段がフイ
リング終了と判定した後はクラツチ作動油圧を漸
増するように前記第１のバルブを制御する。

なお、前記前記第２のバルブのスプールは、該
第２のバルブが閉じる方向に作用するスプールの
受圧面積を第２のバルブが開する方向に作用する
スプールの受圧面積より大きくするように設定す
るようにすれば、スプールが復帰する際、スプー
ルは前記第２のバネの復帰力に該受圧面積差によ
る力を加えた力で復帰され、復帰速度を速くする
ことができる。この結果、フイリング終了時のオ
ーバーシユート圧を低減することができる。

〔実施例〕

以下、本発明をを添付図面に示す実施例にした
がつて説明する。

第１図はクラツチ１を駆動する電子式クラツチ
油圧制御バルブ２の油圧回路構成を示すものであ
り、第２図は同クラツチ油圧制御バルブ２の内部
断面構成を示すものである。

第１図および第２図において、クラツチ油圧制
御バルブ２はクラツチ油圧を制御する圧力制御弁
３（特許請求の範囲の第１のバルブに対応する）
と、流量検出弁４（特許請求の範囲の第２のバル
ブに対応する）と、フイリングおよびクラツチ圧
検出用のセンサ部５とで構成されている。圧力制
御弁３はコントローラ６によつて制御され、また
センサ部５の検出信号Ｓはコントローラ６に入力
される。

このクラツチ油圧制御バルブ２は入力ポート１
０を介して図示しないポンプからの油を流入し、
出力ポート１１を介してクラツチ１へ油を供給す
る。ポート１２は閉塞され、またポート１３，１
４はドレンポートである。

電子式圧力制御弁３はスプール１５を有し、こ
のスプール１５の右端は比例ソレノイド１６のプ
ランジヤ１７に当接され左端にはバネ１８が設け
られている。スプール１５とピストン１９によつ
て画成された油室２０にはスプール１５内に形成
された油路２１を介して油路２２を油圧がパイロ
ツトされている。

流量検出弁４はスプール２５を有し、このスプ
ール２５によつて油室２６，２７および２８を画
成する。このスプール２５の油室２７，２８間に
はオリフイス３０が形成してある。このスプール
２５は３つの異る受圧面積A₁、A₂、およびA₃を
有するよう構成され、これら面積間にはA₁＋A₃
＞A₂、かつA₂＞A₃の関係を持たせてある。この
スプール２５の左端にはバネ３１が、右端にはバ
ネ３２が設けられており、このスプール２５は油
室２７，２８に圧力がたつていないときには、バ
ネ３１および３２の各自由長の位置で第１図に示
す中立位置を保持するようになつている。したが
つて、スプール２５が中立状態のときには、入力
ポート１０を経て油路２９から流量検出弁３に流
入した油は油室２６内にとどまつている。

ここで、バネ３１，３２のバネ定数をそれぞれ
k₁、k₂とし、油室２７，２８の油圧をそれぞれ
P₁，P₂とし、スプール２５の中立位置から変位
をｘとすると、スプール２５が第２図に示す中立
位置より左側にあるとき、スプール２５には下式
(1)に示す力F₁が右方向に働き、 F₁＝k₁x＋A₁P₂＋P₁（A₃−A₂） ……(1) また、スプール２５が前記中立位置より右側に
あるときスプール２５には下式(2)に示す力F₂が
左方向に働く。

F₂＝k₂x−A₁P₂−P₁（A₃−A₂） ……(2) 尚、この場合k₂＞k₁としている。すなわちこの
場合、バネ３１はスプール２５の戻しバネとして
作用し、またバネ３２はクラツチ油圧検出のため
の圧設定用バネとして働く。

バルブボデイ３３の上部右側には金属製の検出
ピン３４が設けられ、この検出ピン３４によりス
プール２５がバネ３２のバネ力に抗して第１図に
示す中立位置から更に右へ移動したことを検出す
る。この検出ピン３４はカバー３５によつて絶縁
シート３６を介してボデイ３３に取付けられてお
り、この検出ピン３４からはリード線３７が引き
出されている。

このリード線３７は直列接続された抵抗R₁お
よびR₂間のａ点に接続されている。これら抵抗
R₁，R₂間には所定の直流電圧Ｖ（例えば12V）が
印加されており、またボデイ３３はアースされて
いる。すなわち、フイリングおよびクラツチ圧検
出用のセンサ部５は、バネ３２と、スプール３１
の接点として働く検出ピン３４、抵抗R₁，R₂等
で構成されている。

このセンサ部５を備えたクラツチ油圧制御バル
ブ２を各変速段のクラツチ対して個別に設けてい
る。

かかる第１図および第２図に示す構成の作用を
第３図に示すタイムチヤートを参照して説明す
る。尚、第３図において、ａはコントローラ６か
らの指令電流Ｉ、ｂはポンプ圧P_p、ｃはオリフ
イス３０前の油室２７の油圧P₁、ｄはオリフイ
ス３０後の油室３３の油圧（クラツチ圧）P₂、
ｅはセンサ５の出力Ｓを示すものである。

当該変速段のクラツチを係合しようとする場
合、コントローラ６は当該バルブ２のソレノイド
１６にトリガ指令I₁を入力し（時刻t₁）、その後
指令電流Ｉをクラツチ油圧の初期圧P_a（第３図
ｄ）に対応する初期圧指令電流I₀に降下させ、こ
の状態でフイリング終了時まで待機する。

前記トリガ指令I₁の入力により、圧力制御弁３
のスプール１５が左方向に移動し、ポンプからの
油は入力ポート１０、油路２２を介して流量検出
弁４の油室２７に流入する。油室２７の入つた油
は、オリフイス３０を介して油室２８へ流入し、
油路２３、出力ポート１１を介してクラツチ１へ
流れ込む。このときオリフイス３０によつて油室
２７と２８との間に差圧（P₁−P₂）が発生する。
ここでP₂≒０であるのでスプール２５は前記(1)
式にP₂＝０を代入した力（A₂−A₃）P₁−k₁x（た
だしA₂＞A₃）により左行する。

この結果、流量検出弁４は開となり、油路２９
に流入したポンプからの油は油室２６を介して油
室２７に流入し、その後、オリフイス３０、油室
２８、油路２３、出力ポート１１を介してクラツ
チ１へ流入する。この油の流れはクラツチパツク
が油で充満されるまで続く。

ここで、スプール２５が第２図に示す中立位置
にあるとき、およびスプール２５が該中立位置よ
り左に移動しているフイリングタイムt_fの期間
中、スプール２５は検出ピン３４から離間してい
る。

このため、この状態においてはａ点の電位は第
３図ｅに示す如く電圧Ｖを抵抗R₁，R₂で分圧し
た電圧値となつている。

クラツチパツクが油で充満すると、フイリング
終了となり、もはや油が流れなくなるのでオリフ
イス３０前後に差圧がなくなる。すなわちP₁＝
P₂となる。

したがつて、スプール２５は前記(1)式にP₁＝
P₂を代入した力すなわち F₁＝k₁x＋P₂（A₁＋A₃−A₂） で右方向に移動し、中立位置まで復帰される。

ここで、スプール２５の各受圧面積A₁、A₂、
A₃は前述したようにA₁＋A₃＞A₂の関係に設定し
ているので、これら受圧面積差による力P₂（A₁＋
A₃−A₂）はバネ３１に復帰力と同方向に働き、
これによりスプール２５はバネ３１の復帰力にス
プール２５の受圧面積差による力を加えた力で右
方向に移動する。

このスプール２５ほ復帰の際、ポンプからの油
圧が油路２９、油室２７、オリフイス３０、油室
２８等を介してクラツチ油圧にかかり、この結果
第３図ｄ示すようなシユート圧が発生する。

前記バネ３２のバネ定数k₂は第３図に示す如
く、クラツチ初期圧P_aより大き値で、かつ前記
シユート圧より小さな圧力値Thに設定してある。

したがつてこの復帰動作の際スプール２５は第
２図に示す中立位置まで右行した後、前述のシユ
ート圧によつてバネ３２の付勢力k₂xに打勝つて
更に右行し、その右端面が検出ピン３４に接触す
る。すなわち、この場合スプール２５は前記(2)式
にP₁＝P₂を代入した力によつて右行する。

この結果、検出ピン３４はスプール２５を介し
てアースされたボデイ３３と導通することになる
ので、ａ点電位は第３図ｅに示す如く零まで降下
し、ａ点には電圧は現われなくなる（時刻t₂）。

このａ点電位は検出信号Ｓとしてコントローラ
６に入力されており、、コントローラ６は、該ａ
点電位の最初の立下がりをもつてフイリング終了
を判定する。このフイリング終了を判定すると、
コントローラ６は直ちに当該クラツチに対する指
令電流Ｉの初期圧指令電流I₀から徐々に増大させ
てゆく（第３図ａ）。尚、コントローラ６はこの
フイリング終了を判定した時点で前段クラツチに
対する指令電流を第３図ａの一点鎖線で示す如く
零まで降下させる。

この結果、当該クラツチのクラツチ圧は第３図
ｄに示す如く前記シユート圧値から初期圧P_aに
降下した後、漸増されてゆく。したがつて、スプ
ール２５は前述のピン３４に接した状態から一旦
中立位置方向へ左行する。その後、クラツチ圧
P₂は漸増されていくので、ある時点t₃においてバ
ネ３２の設定圧Thを超える。この結果、スプー
ル２５はバネ３２の付勢力k₂xに打勝つて再び右
行し、そ右端面を検出ピン３４に接触する。

この為、時刻t₃においてａ点電位は再び零まで
降下し、以後この零レベルを維持することにな
る。

すなわちａ点電位は、クラツチに設定圧Th以
上の圧がたつているとき零となり、クラツチ圧が
設定圧Th以下のとき所定の電圧値となるように
なつているので、このａ点電位をモニタすること
でクラツチ圧の有無すなわちクラツチの係合状態
を知ることができる。また、この場合、前記ａ点
電位はフイリング終了時のシユート圧により一旦
零に立下がるので、この最初の立下がりを検出す
ることでフイリング終了を検出することができ
る。

この実施例においては、かかるセンサ５を備え
た電子式クラツチ油圧供給バルブ２を各クラツチ
に夫々設け、これら複数の圧力検出スイツチ５の
出力を第４，に示す如くコントローラ６へ入力す
るようにしている。コントローラ６はこれら複数
の圧力検出スイツチ５の出力モニタしており、こ
れらモニタ結果からフイリング終了および二重係
合の有無を判定する。すなわち、コントローラ６
は係合しようとするクラツチに対してトリガー指
令I₀を出力した後、該クラツチのセンサ５から入
力される検出信号Ｓの最初の立下がりを検出する
ことでフイリング終了時を判定する。また、コン
トローラ６は複数の圧力スイツチ５の出力をモニ
タすることによりどのクラツチが係合しているか
を判定し、２つの圧力スイツチ５から同時にクラ
ツチ圧検出信号が出力され場合、これを二重係合
と判定するようにしている。二重係合を判定した
場合、コントローラ６は直ちに一方のクラツチ油
圧を下げる指令を出力する、あるいは全クラツチ
を直ちにオフする等の処理を行ない、二重係合に
より機器破損を防止するようにしている。

このように、この実施例では、戻しバネ３１の
反対側にバネ３２を設け、中立位置からバネ３２
側へのスプール２５移動を検出ピン３４および抵
抗R₁，R₂から成る接点スイツチ構成によつて検
出するようにしたので、１本のスプールに設けた
単一センサ構成によつてフイリング終了の検知お
よびクラツチ係合状態の判定が可能となる。

また、スプール２の各受圧面積A₁、A₂、A₃に
A₁＋A₃＞A₂、A₂＞A₃の関係を持たせるようにし
たので、フイリングが終了してスプール２５が右
行するとき、戻しバネ３１に復帰力に加えて、受
圧面積差による力が作用することになり、スプー
ル２５を速く中立位置まで戻すことができる。因
みに、この際のスプールの戻りをバネ３１のみで
行なつたときにはスプー２５の復帰速度が遅くな
り、この結果フイリング終了の際、第３図ｄに破
線で示すようなオーバーシユート圧が発生し、変
速シヨツクの原因となる。この場合、上記受圧面
積差によりスプールの復帰速度を高速にすること
で、上記オーバーシユート圧を低減するようにし
ている。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、クラツ
チ圧がスプールに使用する方向と逆方向に働くバ
ネを設け、このバネと接点とより成る簡単な構成
で、フイリング終了およびクラツチ係合状態を検
知するようにしたので、安価で信頼性の高い検出
をなし得る。また、フイリング検出が正確に行わ
れるので、前述したクロスオーバー制御を好適に
実施することができ、滑らかな変速をなし得ると
ともに、走行性能を向上させるこそができる。ま
た、この検出信号をモニタしてどのクラツチが係
合しているかを判定することにより、二重係合を
確実に検出することができ、適当な処置を講ずる
ようにすれば機器破損を未然に防止することがで
きる。

さらに、スプールに受圧面積差を設け、スプー
ルの復帰速度を倍増するようにしたので、フイリ
ング終了時のオーバーシユート圧を低減すること
ができ、変速シヨツクを減ずることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す油圧回路
図、第２図は同実施例のクラツチ油圧制御バルブ
の内部構成例を示す断面図、第３図は同実施例に
よる動作例を説明するためのタイムチヤート、第
４図は圧力検出スイツチのモニタ構成を示すブロ
ツク図、第５図は従来一般に行なわれている変速
制御を例示するタイムチヤート、第６図は変速時
のクロスオーバー制御を説明するタイムチヤート
である。 １……クラツチ、２……電子式クラツチ油圧制
御バルブ、３……電子式圧力制御弁、４……流量
検出弁、５……センサ部、６……コントローラ、
１０……入力ポート、１１……出力ポート、１
３，１４……ドレンポート、１５，２５……スプ
ール、１６……比例ソレノイド、１７……プラン
ジヤ、１８，３１，３２……バネ、１９……ピス
トン、２０，２６，２７，２８……油室、２１，
２２，２３，２９……油路、３０……オリフイ
ス、３３……バルブボデイ、３４……検出ピン、
３５……カバー、３６……絶縁シート、３７……
リード線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポンプからの油を調圧してクラツチへ供給す
   る第１のバルブと、 該第１のバルブの出力ポートからクラツチに至
   る油路に設けられたオリフイスと、 その一端に第１のバネが配されると共に他端に
   第２のバネが配されたスプールを有し、前記オリ
   フイスの下流側の油圧が前記スプールの一端側を
   付勢し、前記オリフイスの上流側の油圧が前記ス
   プールの他端側を付勢する第２のバルブと、 前記第２のバルブのスプールの動きを検出する
   検出手段と、 該検出手段の出力に基づいてフイリング終了及
   びクラツチ係合の有無を判定する判定手段と、 クラツチ係合過程において、前記判定手段がフ
   イリング終了を判定するまでクラツチ作動油圧を
   所定圧に維持すると共に、前記判定手段がフイリ
   ング終了と判定した後はクラツチ作動油圧を漸増
   するように前記第１のバルブを制御する制御手段
   と、 を具えるようにしたクラツチ油圧制御装置。 ２ 前記第２のバルブのスプールは、該第２のバ
   ルブが閉じる方向に作用するスプールの受圧面積
   を第２のバルブが開する方向に作用するスプール
   の受圧面積より大きくするように設定されている
   特許請求の範囲第１項記載のクラツチ油圧制御装
   置。