JPH07101059B2

JPH07101059B2 - 油圧駆動式クラツチのクラツチ油圧制御装置

Info

Publication number: JPH07101059B2
Application number: JP61104325A
Authority: JP
Inventors: 芳夫浅山; 槙雄坪田; 泰則大蔵; 浩宮田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1986-05-07
Filing date: 1986-05-07
Publication date: 1995-11-01
Anticipated expiration: 2010-11-01
Also published as: JPS62261553A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、油圧駆動式クラッチのクラッチ油圧制御装置
に関し、とくに大型建設機械の変速用クラッチ等のよう
なクラッチパック容積の大きなクラッチに採用して好適
なクラッチ油圧制御装置に関する。

〔従来の技術〕

大型建設機械の変速機に組込まれた変速用クラッチの油
圧を制御する手段として、従来から機械式のモジュレー
ションバルブが使用されている。

この機械式モジュレーションバルブは、変速用クラッチ
に漸増油圧を作用させるために使用され、第12図にはこ
のモジュレーションバルブの油圧モジュレーション特性
が実線で、また該バルブを介して油圧が供給される変速
用クラッチのフィリング時におけるクラッチ油圧の変化
が点線で各々例示されている。

同図において、斜線部に示す差圧は、空状態にある上記
変速用クラッチのクラッチパック内に油を充填するため
に、つまりいわゆるフィリングのために使用される。そ
してこの差圧が大きいほどフィリング中における上記ク
ラッチパックへの油の流入量が多いことになり、この流
入量が多いほどフィリングに要する時間T_fが短くなる。

また、フィリング終了時のクラッチ油圧P_fは、クラッチ
油圧の初期圧となり、この初期圧P_fが高いほど変速ショ
ックが大きくなる。

なお、クラッチ油圧は、フィリングの終了時点から上記
モジュレーション特性に従って漸増される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記フィリングタイムT_fは、変速タイムラグの原因とな
るので変速フィーリング上短いことが望ましく、また初
期圧P_fは変速ショックを低減する上でできるだけ低く抑
えることが望ましい。

ところが、上記機械式モジュレーションバルブでは、下
記するようにフィリングタイムT_fを短縮することと、初
期圧P_fを抑制することが相反する事項となるため、それ
らを同時に達成することが不可能であった。

すなわち、この機械式モジュレーションバルブの場合、
第12図に示すモジュレーション特性の油圧上昇勾配を大
きく設定することによってフィリングタイムT_fの短縮化
を図ることが可能であるが、かくすると初期圧P_fが高く
なる。一方、初期圧P_fを低くするには、上記油圧上昇勾
配を小さくすればよいが、これはフィリングタイムT_fを
長くさせることになる。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本発明では、加えられる指令信号の大きさに対応した油
圧を発生する圧力制御弁が油圧駆動式クラッチと油圧源
間に配設され、かつオリフィスの前圧と後圧の差圧もし
くは切換信号によって開成作動される切換弁が上記オリ
フィスを介して上記クラッチと油圧源間に配設される。
そして、上記切換信号で切換弁が切換作動され、その
後、上記差圧がこの切換作動状態を維持させうる大きさ
となっている条件下で上記切換信号がオフされる。ま
た、上記切換信号が切換弁に加えられてから上記クラッ
チのフィリングが終了するまでの間に、該クラッチの初
期圧を設定する第１の指令信号が上記圧力制御弁に加え
られ、かつ上記フィリングの終了時点からクラッチ油圧
をモジュレーションさせる第２の指令信号が該圧力制御
弁に加えられる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

第１図は、大型建設機械の歯車式変速機１に使用されて
いる変速用クラッチ2A〜2Dの油圧制御に適用した本発明
の実施例を示す。

この実施例に係るクラッチ油圧の制御装置では、ポンプ
３と上記変速用クラッチ群2A〜2D間にクラッチ選択用切
換弁４を介して電子制御式の圧力制御弁５が配設され、
またフィリング用切換弁７が該弁７の出力ポート側に接
続されたオリフィス６を介して上記圧力制御弁５に並列
接続されている。

なお、上記フィリング用切換弁７の容量は圧力制御弁５
のそれよりも大きく設定されている。

ここで上記圧力制御弁５について説明する。この圧力制
御弁５は、第２図にその一構成例を示すように、第１ピ
ストン部501、第２ピストン部502および第３ピストン部
503を備えたスプール504を有し、このスプール504の左
端には比例ソレノイド505のプランジャ506が、また右端
にはバネ507で左方に付勢されたリテーナ508が各々当接
している。

上記第１ピストン部501と第２ピストン部502は油室509
を画成し、第２ピストン部502と第３ピストン部503は油
室510を画成している。そして油室509および油室510に
は、各々入力ポート511およびタンクポート512が開口さ
れている。

バネ507およびリテーナ508が配設された油室513は、通
路514を介して出力ポート515に連通されている。また出
力ポート515のスプール504側の開口端には、上記第２ピ
ストン部502が位置しており、図示する状態において上
記開口端は第２ピストン部502によって閉塞されてい
る。

上記比例ソレノイド505は、上記スプール504を移動させ
るアクチュエータとして設けたものである。この比例ソ
レノイド505は、周知のようにそのプランジャ506の推力
Ｆが駆動電流Ｉに比例する特性をもち、第３図にはこの
関係が示されている。

つぎに、この圧力制御弁５の作用を説明する。

いま、比例ソレノイド505が作動されてスプール504が右
行すると、ポンプ３より入力ポート511に供給されてい
る油が出力ポート515をに流れ込み、その際出力ポート5
15を通過する油の一部が前記通路514を介して油室513内
に流入する。

そこで、第３ピストン部503の受圧面積をＡ、出力ポー
ト515における油圧つまり油室513内の油圧をP₀とする
と、Ａ・P₀なる力がスプール504を左行させる方向に作
用し、この結果油室513内の油圧の上昇に伴ってスプー
ル504が左行される。そして、スプール504が左行される
と、出力ポート515への油の流入が断たれるとともに、
出力ポート515側よりタンクポート512側に油がドレンさ
れる。

かくして、スプール504はプランジャの推力Ｆと上記力
Ａ・P₀とがつり合うように、つまり下式に示すつり合い
関係が満たされるように作動する。

Ｆ＝Ａ・P₀ …（１）なお、前記バネ507はスプール504を左方向に付勢させる
作用をなすが、このバネ507としてバネ常数の小さなも
のが使用されることから以上の説明ではこのバネの作用
を無視している。

前述したように、プランジャ506の推力Ｆとソレノイド
の駆動電流Ｉとの間にはＦ＝Ｋ・Ｉ …（２）但し、K;比例定数なる関係があるので、（１），（２）式からＫ・Ｉ＝Ａ・P₀ …（３）という関係が得られ、これより出力ポート515の油圧P₀
は P₀＝Ｋ・（I/A） …（３）と表わされる。この（３）式から明らかなように、出力
ポートの油圧P₀はソレノイドの駆動電流Ｉに比例し、第
４図にはこの関係が示されている。

なお、第１図に示すリリーフ弁９はポンプ２の出力圧を
一定（例えば35kg/cm²）に保つために設けられている。

一方、第１図に示した切換弁７は、コントローラ８から
切換信号S₂が加えられた時、あるいはオリフィス６の前
圧P_Aと後圧P_Bの差圧ΔＰ＝P_A−P_Bが所定値以上になった
際に切換作動するように構成されている。

なお、同図に示す変速機は１は、変速用クラッチ2A,2B,
2Cおよび2Dによってそれぞれ１速,2速,3速およびＲ（バ
ック）を選択するように構成されている。

また同図において、変速レンジ指令器10は、レバー操作
によって変速レンジを指令するものであり、指令された
レンジに対応した信号を出力する。さらに、トルクコン
バータ出力軸回転センサ10は、図示されていないトルク
コンバータの出力軸の回転数を、またスロットル量セン
サ12はスロットルの開度量をそれぞれ検出するものであ
る。

第６図は、コントローラ８の処理手順を例示したフロー
チャートであり、以下、同図を参照してこの実施例の作
用を説明する。

コントローラ８では、まず上記変速レンジ指令器10の出
力とセンサ11,12の各出力とに基づいて変速すべきか否
かが判断される（ステップ101）。なお、この変速の判
断処理は従来公知であるので、ここではその説明を省略
する。

いま、例えば変速用クラッチ2Aが係合されて１速が選択
されていると仮定し（この場合、圧力制御弁５はクラッ
チ2Aに油圧を作用させるべく作動している。）、上記ス
テップ101において２速を選択すべき判断がなされたと
すると、コントローラ８からはこの２速についてのクラ
ッチ2Bを選択するためのクラッチ選択信号S₁が切換弁４
に対して出力される。また同時に所望の初期圧P_fを実現
するための初期圧設定用指令電流I_fが圧力制御弁５に対
して出力されるとともに、切換弁７に対して切換信号S₂
が出力される（ステップ102）。

なお、第５図には上記信号S₁,S₂および指令電流I_fの出
力時点がt₀で示されている。

クラッチ選択信号S₁がクラッチ選択用切換弁４に加えら
れると、この切換弁４によって１速用クラッチ2A内の油
がタンク13にドレンされ、これによってクラッチ2Aの係
合が解かれる。また同切換弁４によって２速用クラッチ
2Bが選択され、油路14に該２速用クラッチ2Bが接続され
る。

それ故、切換信号S₂によって切換弁７が切換作動される
と同時に、クラッチ2Bに対する油の充填、つまりフィリ
ングが開始される。そしてフィリングの開始後は、オリ
フィス６の作用によって該オリフィス６の前圧P_Aと後圧
P_Bが第５図に例示する態様で変化し、それらの差圧ΔＰ
が切換弁７に作用する。

そして上記差圧ΔＰは、フィリングの開始後、短時間で
切換弁７の切換作動状態を保持させうる値ΔP₁に到達
し、この値ΔP₁以上の差圧が発生している間はたとえ信
号S₂がオフされたとしても該弁７の切換作動状態が保持
される。

なお、圧力制御弁５のソレノイド505には前記t₀時点か
ら初期圧設定用指令電流I_fが加えられているが、この電
流に基づく該弁５の出力圧P_fよりもオリフィス後圧P_Bの
方が高い状態となるフィリング中においては、この圧力
制御弁５がドレン動作する。

ところで、上記差圧ΔＰ＝P_A−P_Bが値ΔP₁に到達してい
ることは前記フィリング開始時点t₀からの時間経過から
推定することができる。そこでこの実施例では、上記コ
ントローラ８に上記差圧ΔＰが上記大きさΔP₁に到達す
るに十分な時間Ｔを計時させ（ステップ103）、かつそ
の計時の終了を判断させている（ステップ104）。第５
図には、上記時間Ｔの経時終了時点がt₁で示されてい
る。

なお、上記差圧ΔＰが値ΔP₁に達したことを圧力センサ
で検出することも当然可能である。

コントローラ８において時間Ｔの経過が判断されると、
切換弁７に加えられていた切換信号S₂がオフされ（ステ
ップ105）、以後該切換弁７は上記差圧ΔＰによってそ
の切換作動状態が保持される。

クラッチ2Bのフィリングが進行して、該クラッチのクラ
ッチパック内への油の充填がほぼ完了すると、このクラ
ッチパック内に流入する油の量が減少するので、上記差
圧ΔＰがΔP₁以下になって切換弁７が自己復帰する。そ
して、切換弁７が復帰動作すると前記オリフィス６の前
圧P_Aと後圧P_Bがさらに低下し、ついにはそれらの圧が前
記初期圧P_fに一致する。

つまり、切換弁７の復帰作動後は、オリフィス後圧P_Bが
初期圧P_fとなるように圧力制御弁５が圧力制御を行なう
ので、前圧P_A、後圧P_Bが前記駆動電流I_fに基づく圧力制
御弁５の出力圧P₀（初期圧P_f）に収束する。そしてこの
とき、クラッチ2Bのクラッチパック内の圧力P_Cも初期圧
P_fとなり、この時点t₂でクラッチ2Bについてのフィリン
グが終了する。

なお、第５図においてはフィリング中における上記クラ
ッチパック内圧P_Cの値とオリフィス後圧P_Bの値が互いに
相違しているが、この相違は油路14の管路抵抗等に基因
して発生する。したがって管路抵抗等が無い場合には内
圧P_Cと後圧P_Bが互いに一致する態様で変化することにな
る。

第６図に示す如く、コントローラ８では上記時点t₂の確
認つまりフィリングタイムT_fの終了の判断が実行される
が（ステップ106）、この判断はたとえば次のようにし
て行なわれる。すなわち、フィリングタイムT_fが終了す
ると、前記差圧ΔＰがほぼ零となるので、この差圧ΔＰ
を図示していない圧力センサで検出してフィリングタイ
ムT_fの終了を判断することができる。なお、上記切換弁
７が復帰動作する時点はほぼフィリングタイムT_fの終了
時点とみなすことができるので、この復帰動作を適宜な
センサで検出してフィリングタイムT_fの終了を判断する
ことも可能である。

ステップ106でフィリングタイムT_fの終了が確認される
と、コントローラ８から所定の油圧増加パターンを得る
ための指令電流つまりクラッチ油圧をモジュレーション
させるための指令電流I_mが圧力制御弁５に対して経時的
に加えられ（ステップ107）、これによってクラッチ2B
に作用する油圧が該パターンに従って変化される。

上記油圧増加パターンとしては、たとえば第５図に示す
ようにフィリングタイムT_fの終了時点t₂から短時間だけ
初期圧P_fの状態を持続させ、しかるのちクラッチ油圧を
漸増させるというパターンが考えられ、このパターンの
場合、同パターンに従った指令電流が圧力制御弁７に加
えられることになる。

もちろん、同図に点線で示す如く、フィリングタイムT_f
の終了後ただちにクラッチ油圧を漸増させるパターンを
採用してもよく、また複数のパターンを用意しておい
て、車輌の走行状態（車重、速度段等）に適したパター
ンを選択採用することも可能である。

なお、上記油圧増加パターンを得るための指令電流I_mの
値および前記指令電流I_fの値は、コントローラ８に内臓
された図示されていないメモリから読出される。

以上においては、クラッチ2Aの係合を断ってクラッチ2B
を係合させる場合について説明したが、別のクラッチを
係合させる場合も同様の態様でクラッチ油圧が制御され
る。

第７図は、本発明の他の実施例を示す。この実施例では
クラッチ2A〜2Dのそれぞれに対して圧力制御弁５、オリ
フィス６および切換弁７が設けられる。また第１図に示
したクラッチ選択用切換弁４は省略される。

この実施例において、１速から２速への変速を行なう場
合を考えると、この場合、コントローラ８の手順として
は第６図に示すステップ102の内容のみが変更されるこ
とになる。つまり、この場合、同ステップ102において
は、それまで全開状態におかれていた１速用クラッチ2A
に係る圧力制御弁５を第７図に示す位置に復帰させるた
めの信号、つまり、クラッチ2A内の油を該弁５を介して
ドレンされるための指令信号が信号S₁に代えてコントロ
ーラ８より出力される。また同時に２速用クラッチ2Bに
係る圧力制御弁７（第７図には示されていない）に対し
て前記初期圧設定用の指令電流I_fが出力される。

なお、ステップ102でフィリング用切換弁７に切換信号S
₂を加える点については前記実施例の場合と同様であ
る。

この実施例の場合、次のような制御も可能である。すな
わち、上記ステップ102で１速用クラッチに係る圧力制
御弁７を復帰作動させないで、第６図に示すステップ10
6でフィリングタイムT_fの終了が判断された時点t₂でこ
の１速用クラッチについての圧力制御弁７を復帰作動さ
せるようにすれば、第８図（ａ），（ｂ）に示す如く時
点t₂で１速用クラッチ2Aのクラッチ油圧が低下すると同
時に２速用クラッチ2Bの油圧を初期圧P_fからただちにモ
ジュレーションさせることができ、これによってフィリ
ングに基因した変速タイムラグを完全に無くすことがで
きる。

上記実施例では、前記時点t₀で圧力制御弁５のソレノイ
ド505に指令電流I_fを加えるようにしているが、この指
令電流I_fを加える時点は時点t₀から時点t₂に到る期間内
であれば、つまりフィリングタイムT_fの間であれば任意
に選択しえる。なぜなら、上記期間内に圧力制御弁５に
指令電流I_fを加えればフィリングタイムT_fの終了時点t₂
でクラッチ油圧P_Cを初期圧P_fに設定しえるからである。

また、圧力制御弁５を全開作動させる指令電流を前記時
点t₀でコントローラ８から出力させ、その後、フィリン
グタイムT_fが終了するまでの間にこの全開指令電流を初
期圧設定用の指令電流I_fに変更させることも可能であ
り、かくすればフィリング当初に圧力制御弁５と切換弁
７の双方からフィリング用の油を変速用クラッチに供給
することができるので、フィリングタイムT_fをより短く
することができる。

さらに、上記実施例では圧力制御弁５の出力ポートがオ
リフィス６の流出側油路に接続されているが、第９図に
示すように同ポートをオリフィス６の流入側油路に接続
するようにしても本発明は実施可能である。

また、第10図に示すように圧力制御弁５と切換弁７に対
する共通の圧油供給路にオリフィス６を設けた場合、あ
るいは第11図に示すように上記共通の圧油供給路より切
換弁７の入力ポートに到る油路にオリフィス６を設けた
場合でも本発明は実施可能である。

なお、本発明は、マニュアルシフト式の変速機にも適用
することができ、また実施例に示したような変速用クラ
ッチのクラッチ油圧制御だけでなく、他のクラッチたと
えばトルクコンバータの入出力軸間をロックするロック
アップクラッチ等のクラッチ油圧制御にも適用すること
ができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、クラッチに対するフィリングが専用の
切換弁を介して行なわれ、かつフィリング終了時におけ
るクラッチ初期圧を圧力制御弁により任意に設定するこ
とが可能である。したがってフィリングタイムを短縮
し、かつ初期圧を低くするという制御が可能となり、こ
れによってたとえば変速用クラッチに適用した場合、次
のような利便が得られる。

a.フィリングタイムの短縮化により、伝達トルクが零と
なる時間が短くなるので作業性の向上を図れ、また、マ
ニュアルシフト式の変速機においてはシフトレバーを操
作してから変速が終了するまでのタイムラグが短くなる
ので操作感の向上を図ることができる。

b.初期圧の低下により、変速ショックの低減とクラッチ
の耐久性向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るクラッチ油圧制御装置の一実施例
を示したブロック図、第２図は第１図に示す圧力制御弁
の一構成例を示した縦断面図、第３図は比例ソレノイド
の電流−推力特性を例示したグラフ、第４図はソレノイ
ド電流と圧力制御弁の出力圧との関係を例示したグラ
フ、第５図は第１図に示す実施例の作用を示したグラ
フ、第６図は第１図に示すコントローラの処理手順の一
例を示したフローチャート、第７図は本発明の他の適用
例を示したブロック図、第８図は第７図の適用例におけ
るクラッチ油圧の他の制御態様を示したグラフ、第９
図、第10図および第11図はそれぞれ本発明の他の実施例
を示した油圧回路図、第12図は機械式モジュレーション
バルブの油圧漸増特性とフィリング時のクラッチ油圧の
変化を例示したグラフである。１……変速機、2A〜2D……変速用クラッチ、３……ポン
プ、４……クラッチ選択用切換弁、５……圧力制御弁、
６……オリフィス、７……フィリング用切換弁、８……
コントローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】油圧駆動式クラッチと油圧源間に配設さ
れ、加えられる指令信号の大きさに対応した油圧を発生
する圧力制御弁と、上記クラッチと油圧源間にオリフィスを介して配設さ
れ、上記オリフィスの前圧と後圧の差圧または切換信号
によって開成作動される切換弁と、上記切換弁に上記切換信号を加えて上記差圧を発生させ
かつ、上記差圧が該切換弁の開成作動状態を維持させう
る大きさとなっている条件の元で上記切換信号をオフさ
せる手段と、上記切換弁に切換信号が加えられてから上記クラッチの
フィリングが終了するまでの間に、該クラッチの初期圧
を設定する第１の指令信号を上記圧力制御弁に加え、か
つ上記フィリングの終了時点からクラッチ油圧をモジュ
レーションさせる第２の指令信号をこの圧力制御弁に加
える手段とを備える油圧駆動式クラッチのクラッチ油圧制御装置。
【請求項２】上記オリフィスが上記切換弁の出力ポート
側に設けられた特許請求の範囲第（１）項記載の油圧駆
動式クラッチのクラッチ油圧制御装置。
【請求項３】上記オリフィスが上記切換弁の入力ポート
側に設けられた特許請求の範囲第（１）項記載の油圧駆
動式クラッチのクラッチ油圧制御装置。
【請求項４】上記条件が満たされているか否かは、上記
切換信号が加えられてからの時間によって判断される特
許請求の範囲第（１）項記載の油圧駆動式クラッチのク
ラッチ油圧制御装置。
【請求項５】上記フィリングの終了は、上記切換弁の復
帰動作から検出される特許請求の範囲第（１）項記載の
油圧駆動式クラッチのクラッチ油圧制御装置。