JP4534551B2

JP4534551B2 - 変速機用油圧制御装置

Info

Publication number: JP4534551B2
Application number: JP2004093697A
Authority: JP
Inventors: 査大土屋
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: JP2005282618A

Description

本発明は、変速機用油圧制御装置に関し、特に、オイルポンプを油圧発生源とする変速機用油圧制御装置の基圧回路の吐出流量を制御する技術に関する。

油圧制御装置が使用される装置の１例として自動変速機がある。自動変速機における油圧制御装置は、変速制御のためのクラッチやブレーキの油圧サーボの作動、機構各部の潤滑及び冷却、更にはトルクコンバータに対する作動油の循環のために油圧の供給を行なうべく装備されており、一般に、機関回転数と同速で回転するトルクコンバータのポンプ側の回転部材により機械的に駆動されるオイルポンプを油圧発生源とする。このように、油圧発生源の油圧エネルギを利用して、特定の変速段の維持（クラッチやブレーキの係合維持）のためにほとんど流量を必要としない長時間の高圧と、変速（クラッチやブレーキの係合操作）のためにそれほど高い油圧を必要せずに短時間の大流量とを必要とする油圧作動回路と、この油圧作動回路に比べて低圧ながら常時概ね一定の流量を必要とする潤滑回路に油を供給するには、これらの状態に十分に対応可能な容量のオイルポンプを用いる必要がある。

こうした機関駆動のオイルポンプを用いる油圧回路では、油圧作動回路や潤滑回路が必要とする流量に対して機関回転数が高い場合、オイルポンプから吐出させたオイルをドレーンすることで流量過剰による油圧の上昇を抑える必要があり、そのため機関回転数に応じて変化するオイルポンプ吐き出し油量を所定の油量に制御する流量制御を行うことが、無駄な油圧上昇を生じさせない点で合理的である。こうした流量制御を行う技術として、従来、特許文献１及び特許文献２に記載の技術がある。

また、油圧作動回路がアキュムレータを備える場合、アキュムレータへの蓄圧を利用して回路作動を行わせることができるため、アキュムレータへの蓄圧完了時に、オイルポンプの出力を必要としない状態を作り出すことができ、このときオイルポンプを無負荷状態で回転させることでエネルギロスを低減することができる。こうしたオイルポンプの負荷を解放する手段として、アンローダ弁が使用される。こうした技術を開示するものとして、特許文献３に記載の技術がある。
実開平２−３３９６５号公報特開平１１−３０３２０号公報特開平１１−２８０６４３号公報

ところで、前記のような流量制御弁やアンローダ弁は、オイルポンプの吐出流量に見合った大流量のドレーン能力を必要とするため、これらの弁を油圧回路に併設した場合、２つの大容量弁の配置に伴い油圧回路が大型化する。こうした回路の大型化は、車載される変速機にとって車両への搭載性を阻害する要因となるため、好ましくない。

本発明は、上記のような事情に鑑み案出されたものであり、変速機の油圧制御装置における大容量を必要とする弁を小容量で足る弁との組み合わせで共用化し、それにより油圧回路を極力小型軽量化することを主たる目的とする。また、本発明は、オイルポンプの駆動に係るエネルギロスを削減することを更なる目的とする。

本発明は、オイルポンプ（１）の吐出側油路（ｂ）と油圧作動回路（ｃ）との間に介挿され、オリフィス（２）と調圧弁（３）とからなり、オリフィス前後の差圧に応じてオリフィスの上流側油路からオイルポンプの吸い込み側油路（ａ）に戻るドレーン量を制御する流量制御弁を備え、ドレーン量の調節により前記油圧作動回路に流れるオイル流量を制御する変速機用油圧制御装置において、オリフィス下流の油圧を前記流量制御弁に印加する信号圧油路（ｅ）に、前記流量制御弁に対する信号圧の印加と解放を制御する信号圧切換弁（４）が介挿され、前記油圧作動回路は、アキュムレータ（７）、該アキュムレータと前記オリフィスとの間に介挿され、オイルの逆流を阻止する逆止弁（８）、及び該逆止弁とアキュムレータとの間の油圧が上昇したときに、前記信号圧切換弁を信号圧印加作動させる出力手段（５，６）を備えることを主要な特徴とする。

また、本発明は、オイルポンプ（１）の吐出側油路（ｂ）と油圧作動回路（ｃ）との間に介挿されたオリフィス（２）と、該オリフィスの上流側油路とオイルポンプの吸い込み側油路（ａ）を連通する油路（ｄ）中に介挿され、オリフィス上流の油圧及びオリフィス下流の油圧が対向印加されてオリフィスの上流側油路からオイルポンプの吸い込み側油路に戻るドレーン量を制御する調圧弁（３）とを備え、ドレーン量の調節により前記油圧作動回路に流れるオイル流量を制御する変速機用油圧制御装置において、オリフィス下流の油圧の前記調圧弁への印加及び解放を制御する信号圧切換弁（４）を備え、前記油圧作動回路は、アキュムレータ（７）、該アキュムレータと前記オリフィスとの間に介挿され、オイルの逆流を阻止する逆止弁（８）、及び該逆止弁とアキュムレータとの間の油圧が上昇したときに、前記信号圧切換弁を信号圧印加作動させる出力手段（５，６）を備えることを更なる特徴とする。

前記いずれの構成を採る場合も、前記信号圧切換弁は、ソレノイド作動の電磁弁で構成されるのが有効である。また、前記信号圧切換弁は、常閉形の弁で構成することも、常開形の弁で構成することもできる。
そして、前記出力手段は、油圧センサ（５）と、該油圧センサの信号により信号圧切換弁にソレノイド駆動信号を出力する電子制御装置（６）とから構成される。

本発明によれば、流量制御弁と信号圧切換弁を組合わせることで、流量制御弁をアンローダ弁としても作動させることができ、流量制御弁とアンローダ弁を並列的に実装した場合に比べて、アンローダ弁が信号圧制御弁に置き換わるだけ弁の低容量化による小型化が可能となる。そして、このことにより油圧制御装置の小型化と軽量化が達成される。

本発明は、油圧作動回路がアキュムレータを備える油圧制御装置に適用して特に有効なものであり、これによりアキュムレータへの蓄圧完了時に、流量制御弁をアンロード状態に切換えることで、オイルポンプの負荷解放状態を長くして、エネルギロスを少なくすることができる。

図１は、本発明の油圧制御装置の１実施例の回路構成を示す。この回路は、オイルポンプ１を油圧エネルギ源として、油圧作動回路ｃに油圧を供給する基圧回路を構成している。この例における油圧作動回路ｃは、油の供給により、変速機構各部の潤滑を行なうとともに、必要に応じて変速制御のための各クラッチの油圧サーボ（Ｃ）１１やブレーキの油圧サーボ（Ｂ）１２を作動させる回路を構成している。この回路は、更に、供給される油を蓄圧し、必要に応じて油圧サーボ１１，１２に供給するアキュムレータ７を備える。

基圧回路には、オイルポンプ１の吐出側油路ｂと油圧作動回路ｃとの間に介挿され、オリフィス２と調圧弁３とからなり、オリフィス２前後の差圧に応じてオリフィス２の上流側油路（オイルポンプ１の吐出側油路ｂ）からオイルポンプ１の吸い込み側油路ａに戻るドレーン量を制御する流量制御弁が配置されており、この流量制御弁によるドレーン量の調節により油圧作動回路ｃに流れるオイル流量を制御する構成とされている。そして、本発明の特徴に従い、オリフィス２下流の油圧を流量制御弁の調圧弁３に印加する信号圧油路ｅに、調圧弁３に対する信号圧の印加と解放を制御する信号圧切換弁４が介挿されている。この例では、オリフィス２は、オイルポンプ１の吐出側油路ｂと油圧作動回路ｃとの間に介挿され、調圧弁３は、オリフィス２の上流側油路とオイルポンプ１の吸い込み側油路ａを連通する油路ｄ中に、オリフィス２上流の油圧とオリフィス下流の油圧を対向印加されてオリフィス２の上流側油路からオイルポンプ１の吸い込み側油路ａに戻るドレーン量を制御するべく介挿されている。信号圧切換弁４は、オリフィス２下流の油圧の調圧弁３への印加及び解放を制御するものとされている。

以下、この基圧回路の詳細と回路を構成する各要素について順次詳述する。この回路は、油溜まり１０からオイルポンプ１で油を吸い上げ、各部に供給後の油をドレーンさせて油溜まり１０に戻す、通常の自動変速機と同様のオープン回路を構成している。先ず、油溜まり１０から油を吸い上げて回路に吐出する油圧発生源としてのオイルポンプ１は、油圧制御装置が車両運転時に常時機関が作動状態とされる通常の自動変速機用のものである場合には、機関による機械駆動のオイルポンプとされるのが望ましく、車両運転時にも機関の停止がなされる電気自動車やハイブリッド車用の電動機内蔵駆動装置のものである場合には、電動オイルポンプとされるのが望ましい。

流量制御弁を構成するオリフィス２は、開口を有するプレート式のもの、又は円筒周面にスロットを設けたチョーク式のもの等、適宜の形式のものとされる。調圧弁３は、スプリング復帰式のスプール形２ポート弁とされ、スプリング荷重負荷側のスプール端にオリフィス２下流の油圧が印加され、他方のスプール端にオリフィス上流（オイルポンプ吐出側油路ｂ）の油圧が印加されるものとされている。また、この調圧弁３の全開時の流量容量は、オイルポンプ最高速回転時の吐出流量の全量を流すことが可能な容量とされている。調圧弁３のインポートは、オリフィス上流側の油路ｂに接続され、アウトポートは、オイルポンプ１の吸い込み側油路ａに接続されている。したがって、調圧弁３は、オリフィス前後の差圧が小さいと、主としてスプリング荷重によりポート閉じ方向に作動してオイルポンプ吸い込み側への戻り油量を減少させ、差圧が大きくなると、オリフィス上流側から印加される信号圧が勝ることでポート開き方向に作動して、戻り油量を増加させる作動を行う。この調圧弁３の作動によりオリフィス２を通るオイルの流量は実質上一定に保たれる。

信号圧切換弁４は、ソレノイド作動スプリング復帰式の常閉形３ポートスプール弁とされている。信号圧切換弁４のインポートは、オリフィス下流側の油路に接続され、アウトポートは、調圧弁３のスプリング荷重負荷側スプール端に接続されている。したがって、信号圧切換弁４は、ソレノイド信号印加時にはインポートとアウトポートの連通状態に切換わり、オリフィス下流側の油圧を調圧弁３のスプリング荷重負荷側スプール端に印加し、ソレノイド信号無印加時にはスプリング復帰でインポートとアウトポートの連通状態を遮断してアウトポートをドレーン連通に切換える。こうした信号圧制御弁４の作動との関連により、信号圧切換弁４による信号圧印加時には、調圧弁３はオリフィス２と協働して流量制御弁として作動し、信号圧解放時には、調圧弁３はオイルポンプ１の圧縮負荷を解放するアンローダ弁として作動することになる。

油圧作動回路ｃに該回路の油圧の上昇により信号圧切換弁４を信号圧解放作動させるべく設けられた出力手段は、油圧センサ５と、油圧センサ５の信号により信号圧切換弁４にソレノイド駆動信号を出力する電子制御装置（ＥＣＵ）６とから構成されている。この油圧センサ５は、油圧作動回路ｃの油圧を検出して作動する油圧スイッチとされ、電子制御装置６は、油圧スイッチ５の作動を検出してソレノイド駆動信号を出力すべく、自動変速機や駆動装置を制御するためのコントロールユニットが用いられる。なお、油圧スイッチの代わりにトランスデューサを用いても同様の作用効果を有する構成を実現できる。

更に、油圧作動回路ｃには、該回路に供給される油圧を蓄圧するアキュムレータ７が設けられ、これに伴い、蓄圧された油圧のポンプ吐出側への戻りを防ぐべく、アキュムレータ７とオリフィス２との間に油の逆流を阻止する逆止弁８が介挿されている。

以上の構成からなる油圧制御装置は、次の図２のタイムチャートに示すように制御される。このタイムチャートは、横軸を時間、縦軸をオリフィス上流側の圧力（ポンプ吐出圧：図に実線で示す）及びオリフィスを通る流量（出力流量：図に●印を点線でつないで示す）で表している。図示するように、信号圧切換弁（図に電磁弁と表記）のオン作動による流量制御状態では、ポンプ吐出流量自体は一定であるとして、オリフィスを通る流量は、流量制御により一定値を保ち、ポンプ吐出圧の上昇につれてアキュムレータの蓄圧（アキュムレータ圧：図に破線で示す）も次第に上昇して行く。このアキュムレータ圧が所定の上限値（Ｐ_Ｈ）圧力まで上昇したところで電磁弁をオフとすると、回路はアンロード状態に切換わり、オリフィスを通る流量は０となるため、ポンプ吐出圧は一気に所定圧まで低下し、その後一定値を保つ。一方、アキュムレータ圧は、油圧作動回路側の潤滑のための流量消費や回路からの漏れ等により徐々に低下して行く。こうしてアキュムレータ圧が所定の下限値（Ｐ_Ｌ）まで低下したところで、電磁弁をオンとすることで、オリフィスを通る流量が復帰し、ポンプ吐出圧は上昇を開始し、これに伴いアキュムレータ圧も再び上限値（Ｐ_Ｈ）に向かって上昇を開始する。なお、このタイムチャートは、油圧作動回路側でアキュムレータ圧を急激に消費するクラッチやブレーキの作動がない場合を示すもので、これらの作動がある場合には、アンロード状態でのアキュムレータ圧の低下はより急速になり、アンロード状態の持続時間が短くなる。

以上詳述したように、この実施例によれば、流量制御弁と信号圧制御弁４を組合わせることで、流量制御弁をアンローダ弁としても作動させることができ、流量制御弁とアンローダ弁を並列的に配置した場合に比べて、アンローダ弁が信号圧制御弁に置き換わるだけ弁の低容量化による小型化が可能となる。これを具体的な数値で示すと、例えば排気量１０００ｃｃクラスのエンジン用の自動変速機を想定した場合、オイルポンプから吐出され、油圧作動回路側で消費されることなく油溜まりにドレーンされる過剰な流量は、５０Ｌ／ｍｉｎ以上になり、これに対応するような流量制御弁とアンローダ弁を個々に設置すると、それぞれの弁で５０Ｌ／ｍｉｎ以上の流量を流す必要があるが、本実施例によれば、流量制御弁を前記５０Ｌ／ｍｉｎ以上の流量を流すことができる容量ものとするだけで、信号圧切換弁４については信号圧印加ための１Ｌ／ｍｉｎ程度の流量容量のもので足りる。そして、このことが油圧制御装置の小型軽量化につながる。

ところで、前記実施例１では、信号圧切換弁４を常閉（ノーマルクローズ）形の電磁弁で構成したが、この弁を常開（ノーマルオープン）形の電磁弁で構成することもできる。次に、こうした構成を採る実施例２の回路構成を説明する。

図３は実施例２の油圧回路構成を示す。この油圧回路は、信号圧切換弁４の構成を除いて、基本的には前記実施例１のものと同様であるので、油圧作動回路と出力手段の部分の回路の図示を省略し、図示部分のうち対応する部分については同様の参照符号を付して説明に代え、以下相違点のみ説明する。この回路では、信号圧切換弁４はソレノイド作動スプリング復帰式の常開形３ポートスプール弁とされている。したがって、信号圧切換弁４は、ソレノイド信号無印加時にはスプリング復帰でインポートとアウトポートの連通状態を維持することで、オリフィス下流側の油圧を調圧弁３のスプリング荷重負荷側スプール端に印加し、ソレノイド信号印加時にはインポートを遮断し、アウトポートをドレーン連通に切換えて調圧弁３へのオリフィス下流側の油圧の印加を解放する。こうした信号圧切換弁４の作動との関連により、信号圧切換弁４による信号圧印加時には、調圧弁３はオリフィス２と協働して流量制御弁として作動し、信号圧解放時には、調圧弁３はオイルポンプ１の圧縮負荷を解放するアンローダ弁として作動することになる。

この実施例２の構成を採った場合、信号圧切換弁４へのソレノイド信号の印加と無印加に対する流量制御弁の流量制御とアンロード状態の切換の関係は逆転する。そして、この例の場合、ソレノイド信号無印加時に流量制御弁が流量制御機能を達成する状態が維持されるため、不慮のソレノイドの断線、ソレノイド駆動信号の欠落等のフェールが生じた場合でも、油圧作動回路への油圧供給を維持することができる利点が得られる。

以上２つの実施例では、信号圧切換弁４を電磁弁で構成したが、この弁を油圧を信号圧として作動する弁とし、該弁の操作を別の電磁弁で行う構成を採ることもできる。最後に、こうした構成を採る実施例３の回路構成を説明する。

図４は実施例３の油圧回路構成を示す。この油圧回路は、信号圧切換弁４の構成及び新たに付加される電磁弁９を除いて、基本的には先の実施例１のものと同様であるので、油圧作動回路と出力手段の部分の回路の図示を省略し、図示部分のうち対応する部分については同様の参照符号を付して説明に代え、以下相違点のみ説明する。この回路では、信号圧切換弁４は油圧作動スプリング復帰式の常閉形３ポートスプール弁とされている。また、これを作動させる電磁弁９は、単純なオンオフ作動の開閉弁とされている。この回路構成では、信号圧切換弁４は、信号圧無印加時にはスプリング復帰でインポートを遮断しアウトポートをドレーン連通とし、調圧弁３へのオリフィス下流側の油圧の印加を解放する。また、電磁弁９のインポートは、油圧制御回路におけるモジュレータ圧油路等、アキュムレータ圧より低圧の油路に接続されたものとされ、アウトポートは、信号圧切換弁４のスプリング荷重負荷側とは反対のスプール端に接続されている。この回路では、電磁弁９へのソレノイド信号印加状態で、信号圧切換弁４への信号圧出力がなされ、それにより信号圧切換弁４のインポートとアウトポートの連通状態が生じ、オリフィス下流側の油圧が調圧弁３のスプリング荷重負荷側スプール端に印加される。こうした信号圧切換弁４の作動との関連により、信号圧切換弁４による信号圧印加時には、調圧弁３はオリフィス２と協働して流量制御弁として作動し、信号圧解放時には、調圧弁３はオイルポンプ１の圧縮負荷を解放するアンローダ弁として作動することになる。なお、この実施例における電磁弁９についても、フェール時の流量制御機能を維持する意味で、先の実施例２の場合と同様に常開形のオンオフ電磁弁とすることもできる。

この実施例３の構成を採った場合、電磁弁９を先の実施例において信号圧切換弁４として使用した電磁弁より低圧作動且つ構成の単純なオンオフ作動の弁とすることができるため、弁数は増加するが、油圧作動の弁に比べてコスト的に高価な電磁弁のコストを低容量化とオンオフ化により低減することができるため、回路全体のコスト及び重量としては低減が可能となる利点が得られる。

本発明の油圧制御装置の実施例１を示す回路図である。油圧制御装置の油圧制御作動を示すタイムチャートである。実施例２に係る油圧制御装置の回路図である。実施例３に係る油圧制御装置の回路図である。

符号の説明

１オイルポンプ
２オリフィス（流量制御弁）
３調圧弁（流量制御弁）
４信号圧切換弁
５油圧センサ（出力手段）
６電子制御装置（出力手段）
７アキュムレータ
８逆止弁
ａ吸い込み側油路
ｂ吐出側油路
ｃ油圧作動回路
ｄ戻り油路
ｅ信号圧油路

Claims

オイルポンプ（１）の吐出側油路（ｂ）と油圧作動回路（ｃ）との間に介挿され、オリフィス（２）と調圧弁（３）とからなり、オリフィス前後の差圧に応じてオリフィスの上流側油路からオイルポンプの吸い込み側油路（ａ）に戻るドレーン量を制御する流量制御弁を備え、ドレーン量の調節により前記油圧作動回路に流れるオイル流量を制御する変速機用油圧制御装置において、
オリフィス下流の油圧を前記流量制御弁に印加する信号圧油路（ｅ）に、前記流量制御弁に対する信号圧の印加と解放を制御する信号圧切換弁（４）が介挿され、
前記油圧作動回路は、アキュムレータ（７）、該アキュムレータと前記オリフィスとの間に介挿され、オイルの逆流を阻止する逆止弁（８）、及び該逆止弁とアキュムレータとの間の油圧が上昇したときに、前記信号圧切換弁を信号圧印加作動させる出力手段（５，６）を備えることを特徴とする変速機用油圧制御装置。
オイルポンプ（１）の吐出側油路（ｂ）と油圧作動回路（ｃ）との間に介挿されたオリフィス（２）と、該オリフィスの上流側油路とオイルポンプの吸い込み側油路（ａ）を連通する油路（ｄ）中に介挿され、オリフィス上流の油圧及びオリフィス下流の油圧が対向印加されてオリフィスの上流側油路からオイルポンプの吸い込み側油路に戻るドレーン量を制御する調圧弁（３）とを備え、ドレーン量の調節により前記油圧作動回路に流れるオイル流量を制御する変速機用油圧制御装置において、
オリフィス下流の油圧の前記調圧弁への印加及び解放を制御する信号圧切換弁（４）を備え、
前記油圧作動回路は、アキュムレータ（７）、該アキュムレータと前記オリフィスとの間に介挿され、オイルの逆流を阻止する逆止弁（８）、及び該逆止弁とアキュムレータとの間の油圧が上昇したときに、前記信号圧切換弁を信号圧印加作動させる出力手段（５，６）を備えることを特徴とする変速機用油圧制御装置。
前記信号圧切換弁は、ソレノイド作動の電磁弁で構成される、請求項１又は２記載の変速機用油圧制御装置。
前記信号圧切換弁は、常閉形の弁で構成される、請求項１、２又は３記載の変速機用油圧制御装置。
前記信号圧切換弁は、常開形の弁で構成される、請求項１、２又は３記載の変速機用油圧制御装置。
前記出力手段は、油圧センサ（５）と、該油圧センサの信号により信号圧切換弁にソレノイド駆動信号を出力する電子制御装置（６）とからなる、請求項１〜５のいずれか１項記載の変速機用油圧制御装置。