JPS6174948A

JPS6174948A - 油圧制御装置

Info

Publication number: JPS6174948A
Application number: JP19766284A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Asayama; 浅山　芳夫; Makio Tsubota; 坪田　槙雄; Yukitaka Takitani; 滝谷　幸隆; Yasunori Okura; 泰則大蔵
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1984-09-20
Filing date: 1984-09-20
Publication date: 1986-04-17

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】（発明の技術分野）本発明は、トランスミ、ジョンを変速動作させる変速用
クラッチ等の油圧制御に採用して好適な油圧制御装置に
関する。

（従来の技術）遊星歯車装置を使用したパワーシフトトランスミ、ジョ
ンは、周知のように、個々の変速段に対応して設けられ
た変速用クラ、チを選択作動させることによつて変速を
行なうように構成されている。

かかる変速装置において、上記変速用クラッチに直接油
圧ポンプからの作動油を作用させると、上記クラッチの
シリンダ内油圧が急速に立上がるため、いわゆる変速シ
ョックを生じる。そこで従来、上記クラ、チのシリンダ
内油圧を徐々に高めるように作用するいわゆるモノユレ
ーティングパルブを使用して上記変速ショックを緩和す
ることが実施されている。

（発明が解決しようとする問題点）ところが上記従来のモノニレ−ティングパルプは、内蔵
するバネの定数によって決定された一様な油圧制御特性
しか得られず、このため変速時において負荷変動などに
よシ車輛が急加速されたシ急減速されるような場合、十
分く変速ショックを抑制することができなかった。

（問題点を解決するための手段）本発明では、ピストンの変位によって長さが変化される
バネを備え、該バネの付勢力に釣り合ったリリーフ圧を
発生する可変リリーフ弁を使用している。そして上記ピ
ストンに変位を与えるパイロット油圧に対し、上記リリ
ーフ圧をフィードバック量とするフィードバック制御を
施こし、上記リリーフ圧を負荷に作用させるよ５にして
いる。

また本発明では、上記ピストンに変位を与えるパイロッ
ト油圧に対し、上記ピストンの位置をフィードバック量
とするフィードバック制御を施こすようにしている。

（作用）本発明によれば、上記リリーフ圧を電気信号によって任
意に変化させることが可能である。

（冥施例）以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、建設用車輛に塔載された遊星歯車式パワーシ
フトトランスミッションの変速用クラブチの油圧制御に
適用した、本発明に係る油圧制御装置の一実施例を示す
。

この実施例に係る油圧制御装置は、同図に符号１で示す
可変リリーフ弁を備えている。このリリーフ弁１のパル
プゲディ２内に配設されたスプール３は、同一の径を有
する第１および第２のピストン部４および５を備え、こ
れらのピストン部４．５によって油室６を画成している
。

上記油室６の左方には、上記第１のピストン部４の左端
面とパルプゲディ２の内面とによつて油室７が、また上
記油室６の右方には上記第２のピストン部５の外面とパ
ルプ〆ディ２の内面およびピストン８の左端面とによっ
て油室９が各々形成され、さらに該油室９の右方にはピ
ストン８の右端面とパルプがディ２の内面とによって油
室１０が形成されている。

上記油室６には、入力、ｔ？−）１１および出力ポート
１２が各々開口され、入力ポート１１は絞シ１３を介し
て油圧源１４に、また出力ポート１２は切換弁１５およ
び圧力センサ１６に各々接続されている。

上記油室７には、スプール３の左行時のダンパとして機
能するバネ１７が内蔵され、かつ前記出力ポート１２に
連通するポート１８が形成されている。また油室９は、
ピストン部４，５よりも大きな径を有するように形成さ
れ、かつドレンポート１９を備えている。そしてこの油
室９内には、上記第２のピストン部５の右端面とピスト
ン８の左端面間に介在される態様でバネ２０が配設され
て〜為る。なおこの油室９は、後述するように油室６内
の圧油のリリーフ用通路として機能する。

上記油室１０は２つのポー）２１．２２を備え、一方の
ｙｆｆ”−）２１には比例電磁弁２３が接続され、かつ
、絞シ２４を介して油圧源１４が接続されている。また
他方のポート２２には、上記油室６内の油圧をノ々イロ
、ト圧とする切換弁２５が接続されている＠そして、上
記絞シ２４を介して油室ｌＯ内に供給される圧油は、ピ
ストン８を変位させる／４イロット油圧を発生する。

クラッチシリンダ２６Ａ　、　２６Ｂは、図示されてい
ない遊星歯車式パワーシフトトランスミッションにおけ
る各別な速反段についての変速用クラッチを作動させる
ものであシ、前記切換弁１５を介して選択駆動される。

上記切換弁１５のパイロット圧入力口は、絞夛２７を介
して前記油圧源（油圧ポンプ）１４に接続され、かつ電
磁弁２８に接続されている。

前記油室７および油室９内に位置するパルプがディ４の
内周面には、各々スプール３およびピストン８の左方向
移動位置を規制するストッ・４２９および３０が形成さ
れている。また前記絞シ１３と油圧源１４との間には、
リリーフ弁３１が接続されている。なお、このリリーフ
弁３１は、油圧源１４の出力圧をたとえば１７″”ｒ’
４！　ｆ　／ｃｍ”または３５’Ｑｆ／ｃｍ”に設定す
る作用をなす。

いま図示する如くクラッチシリンダ２６Ａに作動油が供
給されて、該シリンダ２６Ａについての変速用クラッチ
が保合状態にあるとすると、このときクラッチシリンダ
２６Ａに作用している油圧つｔｂ前記油室６内の油圧は
、第４図に示す如く最大油圧Ｐ１を示している。そして
ピストン８は、・第１図に示す最大油圧発生位置一つ４
→＃柑５−ム−１にあシ、またスプール３は、ピストン部４の左端面の面積と上記最大油圧Ｐ１との積
によって与えられる力と前記バネ２００反抗力とが釣り
合った位置にある。

ここで、図示されていない変速判断回路からの変速指令
信号によって電磁弁２８が切換作動されると、切換弁１
５に対するノ々イロット圧が低下されることから、該切
換弁１５が切換作動され、その結果シリンダ２Ｇ人内の
油圧がドレンされて該シリンダ２６Ａについてのクラッ
チが非保合状態となる。

一方、上記切換弁１５の切換作動によシ前記出力ポート
１２とシリンダ２６Ｂが連結され、これによって該７リ
ンダ２６Ｂに対する出力ポート１２かもの作動油の供給
が開始される。このとき、該出力ポート１２における油
圧が第４図に示す如くほぼ零に近い値Ｐ２まで急降下す
るが、これは、シリンダ２６Ｂ内に作動油が急激に流入
するためである。

この出力ポート１２の油圧低下は前記油室７の油圧低下
を示唆し、したがってスプール３はスプリング２０の反
抗力によつて左行されて、第２図に示す如く、第１のピ
ストン部４が前記ストッ／？２９に当接する位置まで移
動される。なお、このスプール３の左行は、前記バネ１
７のダンノ々作用によシ緩やかに行なわれる。

他方、上記弁１５の切換え作動によシ出力ボート１２の
油圧が急低下すると、入力＜−）１１部分の油圧も同様
に急低下するので、前記切換弁２５が切換作動する。こ
の結果、油室１０内の圧油が該弁２５を介して速やかに
ドレンされ、それによってピストン８が第２図に示す如
く最少油圧発生位置（ストロークエンド）まで戻される
。そして、同位置までピストン８が戻された時点でバネ
２０は自然長となる。

上記７リンダ２６Ｂ内に作動油が流入して、該シリンダ
内に作動油が充満すると、つまシ第４図に示すいわゆる
フィリングタイムが終了すると、前記油室６における油
圧が上昇を開始し、これによって切換弁２５が第１図に
示す状態に戻る。油室１０は、絞シ２４を介して油圧源
１４に接続されておシ、シたがって、弁２５がリセット
されると同時に該油室１０内の油圧が上昇を開始し、ピ
ストン８が左行される。

一方上記油室６における油圧は油室７内の油圧と等しい
ので、該油圧が上昇を開始すると油室７内の油圧によっ
てスプール３がノ々ネ２０に抗して右行する。

スプール３が右行すると、第３図に示す如く油室６内の
圧油が油室９内にＩＪ　１７−フされ、そのさいリリー
フ圧は上記バネ２０のスプール３に対する左方向付勢力
で決定される。つまシスプール３は、その右行方とバネ
２０の反抗力とがつシ合うようにリリーフ作動する。

クラッチ圧となる油室６内の油圧つまυリリーフ圧の増
加特性を変化させるには、上記ピストン８の位置を変化
させて、バネ２０によるスプール３への左方向押圧力を
変えればよく、それには油室１０内の油圧つまシピスト
ン８に対するパイロット圧を変化させればよい。そこで
この実施例では、前記フィリングタイムが終了した時点
でコントローラ３２の出力によシ前記比例電磁弁２３を
制御して上記リリーフ圧の上昇特性を変化させるように
している。なお制御の態様については後述する。

ところで、変速ショック（伝達トルクの変化）の程度は
、主として以下に列挙するノ々ラメータによって決定さ
れる。

訃　変速段す、走行負荷（定常負荷）ｃ６　　正体重量（慣性負荷）ｄ、スロットル量ｅ、　クラッチ油圧の増加率（伝達トルクの増加率）い
ま、クラッチ板の熱容量が非常に大きいと仮定した場合
、変速ショックを常に一定以下にするには、上記パラメ
ータ息〜ｄを加味してｅに示すクラッチ油圧の増加率を
設定してやればよい。すなわち、説明を容易にするため
たとえば車体重量のみが変化する場合を考えると、第４
図に示す如く車重が大きいときにはクラッチ圧の時間に
対する増加率を大きく設定し、逆に小さいときには該増
加率を小さく設定するようにすれば変速シ璽ツクを低減
することができる。

以上のような考え方で実際の制御アルゴリズムを作成す
るに当って、以下のような問題点が存在する。

ａ、クラッチの伝達トルクとクラッチ油圧が比例関係に
無い。

ｂ、実機上で走行負荷の値を測定する事は困難である。

問題ａは、クラッチ板の摩擦係数がすベシ速度によって
変化するために生じ、たとえば建設機械などで広く使用
されて（・る湿式クラッチでは、油圧を増加していって
も伝達トルクが第５図に示すように変化する。　　　　
゛同図に示す如く、伝達トルクの変化率はある点でピーク
を持ち、このピークがかなシ大きな変速ショックを与え
る。上記伝達トルクのピークは、クラッチが完全に係合
する直前に発生するので。

このピークを抑制するにはクラッチが完全に係合する直
前にクラッチ圧の増加率を低下させる処理を行なえばよ
い。

上記の処理は、以下のようにして実施しうる。

すなわちクラッチ圧が増加してくると、第６図に示す如
くトランスミッションの入力軸の回転数と出力軸の回転
数が近くなり、クラッチが完全に係合すると両回転数が
一致する（実際には両回転数の比つまり変速比が所定の
値となる）。それ故１クラッチが完全に係合した時点お
よびその保合時点の直前の時点は、上記入出力軸の回転
数を監視することによって知ることができる。

そこで、上記入出力軸回転数に基づいてクラッチの完全
係合の直前にクラッチ圧の増加率を減少させ（たとえば
、クラッチ圧を一定にする）、かつクラッチが完全に係
合した時点で再びクラッチ圧を増加させれば上記伝達ト
ルクの−一りを抑制して変速ショックをよシ少なくする
ことができる。

つぎに前記問題点すについて考察する。第６図に例示し
たクラッチ圧の増加特性において、初期クラッチ圧増加
率は走行負荷が未知であると決定できな（、いで゛・は
ないかという疑問が生じる。しかし、上記初期クラッチ
圧増加率は、変速段、車重、スロットル量のみでほぼ決
定することが可能である。なぜなら走行負荷は、第７図
に示す如く伝達トルクのピークの発生時点に関与するだ
けで、初期クラッチ圧増加率にはほとんど関係しないか
らである。

以上の考察に基づき、この実施例では、前記コントロー
ラ３２に第８図に示すような処理を実行させている。ま
ず変速段センサ３３（たとえば変速用レバーの位置を検
出する）スロ７）ル量センサ３４および車重センサ３５
の出力に基づいて変速段、スロットル量（スロットル開
度）および車重が検出され（ステップ１００）、ついで
図示していない変速判断回路から変速指令信号が出力さ
れているかの判断が行なわれる（ステップ１０１）。

そして、ステップ１０１の判断結果がＹＥＳになると、
車幅の状況つまシ上記各センサで得られる変速段、スロ
ットル量および車重に応じた最適なりラッチ圧制御指令
を検索する（ステラ：７’ｌ　０２　）。

上記車軸の状況に応じた最適クラッチ圧増加率は予め実
験等によって知ることができ、この増加率は前記比例電
磁弁２３を制御することによって実現される。すなわち
、該電磁弁２３は油室１０内に作用するパイロット油圧
を変化させる機能をもつが、・ぐイロット油圧の変化は
実質的にＩＪ　リーフ弁１のＩＪ　ＩＪ−７圧（クラッ
チ圧）の′変化を示唆している。そこで、上記電磁弁２
３を時間に対して変化する所定の圧力指令信号で制御す
ること洗よシ、所望の増加率に従っ１七リリーフ圧を得
ることができる。

上記コントローラ３２に内蔵された図示していないメモ
リには、上記車軸の各種状況に適応したクラッチ圧増加
率を得るための上記電磁弁２３に対するクラッチ圧制御
指令を予めテーブルとして格納してあシ、上記ステップ
１０．Ｚにおける検索は上記各センサの出力に基づいて
上記制御指令をメモリから読出すことを意味している。

ところで、ステップ１０１の判断がＹＥＳ　トなった時
点においては、前記電磁弁２８が切換作動されるので、
第４図に示す如く油室６内の油圧は零近くまで急激に低
下し、この低下状態は前記フィリングタイムが終了する
まで継続される。

上記コントローラ３２は、上記フィリングタイプ１０２
において検索されたクラッチ油圧制御指令を比例電磁弁
２３に加える（ステップ１０４）。

これによってクラッチ圧が所定の増加率に従って増加し
、クラッチの保合が開始される。ついでコントローラ３
２は、トランスミッションの入力軸および出力軸の回転
数を各々検出する回転センサ３６および３７の出力に基
づいて、クラッチのすべりが設定値以下になったかを判
断しくステップ１０５）、その判断結果がＮｏの間は上
記クラッチ圧制御指令を比例電磁弁２３に継続して加え
るっこのとき、上記油室６のリリーフ圧（クラッチ圧）
は、圧力センサ１６によって検出されてコントローラ３
２にフィードバックされる。そして上記電磁弁２３は上
記クラッチ圧制御指令と上記センサ１６の出力との偏差
が零となるように制御される。

かくして、クラッチ圧はたとえば第６図に点線で例示し
た態様で徐々に増加し、この増加に伴って上記クラッチ
のスベリが設定値以下になると、つまりクラッチが係合
する直前であることが判断され乙ステップ１０５の判断
結果がＹＥＳになると、チ圧が一定に保持され、この状
態は、上記入力軸回転センサ３６および出力軸回転セン
サ３７の出力に基づいてクラッチが完全に係合したと判
断されるまで、すなわち次のステップ１０７の判断結果
がＹＥＳとなるまで継続される。

ステラ７°１０７の判断結果がＹＥＳになると、第６図
に示すようにクラッチ圧を再び増加させる指令が比例電
磁弁２３に与えられ（ステップ１０８）、この指令は次
のステップ１０８においてクラッチ圧の飽和が判断され
るまで継続して与えられる。

なお、ステップ１０８の判断は前記圧力センサ１６の出
力に基づいて行なわれる。

上記コントローラ３２は、クラッチが切換えられる度に
以上のような手順を実行する。

第９図は、本発明の他の実施例を示す。この実施例では
、可変ＩＪ　ＩＪ−フ弁１に前記ピストン８の位置を検
出するリニアポテンショメータ３８を付設し、このポテ
ンショメータ３６の出力をコントローラ３２にフィード
バックしている。また、出力ポート１２と油室１０のポ
ート２１とを絞シ３９を介して接続して、出力ポートの
油圧をピストン８に対するノクイロット圧として利用し
ている。

いま、クラッチ圧に相当する油室７内の油圧つまシリリ
ーフ圧をＰｃ、スプール３の第１ピストン部４の受圧面
積をＡ。、ピストン８の変位量をＸ、バネ２０のバネ常
数をｋとし、バネ７のバネ力を無視すると、次の関係が
成立する。

Ｐｃ＝ｋｘ／Ａ０上式は、クラッチ圧がピストン８の位置によって決定さ
れることを示唆している。そこでこの実施例では、ピス
トン８に対する位置指令を第８図のステップ１０２に示
すクラッチ油圧制御指令としている。なおこの位置指令
は前記メモリに予めストアされる。

この実施例において、上記位置指令にょシ比例電磁弁２
３が制御されると、ｙＮ−）２１に与えられるパイロッ
ト油圧が変化されてピストン８が変位し、これによって
上記バネ長Ｘつ″！シクラッチ圧Ｐｃ　（ＩＪ　ＩＪ−
）圧）が変化される。そのさい、上記電磁弁２８はピス
トン８の位置（リリーフ圧ＰＣ）を示すポテンショメー
タの出力と上記指令との偏差が零となるように制御され
る。

なお、この実施例においては、ステップ１０３およびＩ
Ｏ２，の判断がＩテンショメータ３８の出力に基づいて
行なわれるうすなわち、フィリングタイムの終了時点に
おけるピストン８の位置およヒフラッチ圧が飽和する時
点でのピストン８の位置は予め知られるので、上記ポテ
ンショメータ３８の出力から上記各判断が実行される。

また、第１図に示した実施例では、油室１ｏに作用させ
るパイロット油圧を油圧源１４から得ているが、第９図
の実施例のように絞シ１３を介した油圧を・！イロット
油圧として使用することも可能である。

（発明の効果）本発明によれば、負荷に作用させる油圧を電気信号によ
って任意にコントロールすることができる。したがって
、たとえば実施例に示したようなパワーシフトトランス
ミッションのクラッチ圧制御に適用することにより変速
ショックを発生しないように油圧を制御することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る油圧部脚装置の一実施例を概念的
に示したブロック図、第２図、第３図は各各第１図に示
したＩＪ　ＩＪ−フ弁の作動態様を例示した縦断面図、
第４図は第１図に示した実施例によって得られる油圧上
昇特性を例示したグラフ、第５図はクラッチ圧と伝達ト
ルクの関係を例示したグラフ、第６図は伝達トルクのピ
ークを抑制する場合の油圧制御の態様を例示したグラフ
、第７図は異なる走行負荷についての伝達トルクの変化
態様を示したグラフ、第８６図は第６図に示した制御を
行なう場合のコントローラの処理手段を例示したフロー
チャート、第９図は本発明の他の実施例を概念的に示し
たブロック図である。１・・・ＩＪ　ＩＪ−フ弁、２・・・パルプボディ、３
・・・スプール、４・・・第１のピストン部、５・・・
第２のピストン部、６，７，９．１０・・・油室、８・
・・ピストン、１１・・・入力ポート、１２・・・出力
ポート、１３．２４゜２７．３９・・・絞り、１４・・
・油圧源、１５．２５・・・切換弁、１６・・・圧力セ
ンサ、１７，２０・・・バネ、ｔ８．１９，２１．２２
・・・ポート、２′３・・・比例電磁弁、２６Ａ、２６
Ｂ・・・クラッチシリンダ、２８・・・電磁弁、３２・
・・コントローラ、３３・・・変速段センサ、３４・・
・スロットル址センサ、３５・・・亜型センサ、３６・
・・入力軸回転センサ、３７・・・出力軸回転センサ、
３８・・・リニアポテンショメータ。第４図フζソン７タイハ第５図 □馴

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　ピストンの変位によって長さが変化されるバネ
を備え、該バネの付勢力に釣り合ったリリーフ圧を発生
する可変リリーフ弁と、上記ピストンに変位を与えるパ
イロット油圧に対し、上記リリーフ圧をフィードバック
量とするフィードバック制御を施こす制御手段とを有し
てなり、上記リリーフ圧を負荷に作用させるようにした
油圧制御装置。
（２）　上記制御手段は、上記リリーフ圧を検出する圧
力センサと、上記パイロット油圧を変化させる比例電磁
弁と、上記リリーフ圧についての指令値と上記圧力セン
サの出力との偏差に基づいて、該偏差が無くなるように
上記比例電磁弁を制御する電気回路とを備えてなる特許
請求の範囲第（１）項記載の油圧制御装置。
（３）　ピストンの変位によって長さが変化されるバネ
を備え、該バネの付勢力に釣り合ったリリーフ圧を発生
する可変リリーフ弁と、上記ピストンに変位を与えるパ
イロット油圧に対し、上記ピストンの位置をフィードバ
ック量とするフィードバック制御を施こす制御手段とを
有してなり、上記リリーフ圧を負荷に作用させるように
した油圧制御装置。
（４）　上記制御手段は、上記ピストンの位置を検出す
る位置検出センサと、上記パイロット油圧を変化させる
比例制御弁と、上記ピストンの位置についての指令値と
上記位置検出センサの出力との偏差に基づいて、該偏差
が無くなるように上記比例電磁弁を制御する制御回路と
を備えてなる特許請求の範囲第（３）項記載の油圧制御
装置。