JP3861840B2

JP3861840B2 - 流体圧制御回路

Info

Publication number: JP3861840B2
Application number: JP2003105915A
Authority: JP
Inventors: 英樹宮田; 勝森瀬; 昭夫菅原; 勇治安田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: US20040204280A1; US6994648B2; JP2004308849A; CN100337051C; CN1536249A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流体圧制御回路に係り、特に、流体圧装置に対する流体の供給、排出性能を向上させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
(a) 流体圧によって作動させられる流体圧装置と、(b) 前記流体が供給され或いは流出させられる給排ポートと、連通路を介して前記流体圧装置に接続される連通ポートとを備えているとともに、その連通路からフィードバック室へ導入されて弁体を付勢する前記流体の流体圧と、その流体圧とは別にその弁体を付勢する所定の調圧荷重とを含めて、その弁体に作用する付勢力が釣り合うようにその弁体が移動させられることにより、その連通ポートと給排ポートとの連通状態が変化し、連通ポートおよび給排ポートを介して前記流体圧装置に供給され或いはその流体圧装置から排出される前記流体の流量を変化させて、その流体圧装置の流体圧を制御する制御弁と、を有する流体圧制御回路が、例えば車両用の変速機などに用いられている。特許文献１に記載の油圧制御回路はその一例で、オイルポンプ等から流体が供給される供給ポートと、流体を流出させる排出ポートと、前記連通路が接続される連通ポートとを有するとともに、前記弁体の位置によりその供給ポート、排出ポート、および連通ポートの連通状態が連続的に変化し、前記流体圧装置に供給され或いはその流体圧装置から排出される前記流体の流量を変化させて流体圧を制御するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１９６１２７号公報
【特許文献２】
特開平８−３２６９１２号公報
【特許文献３】
特開平６−３４０３６号公報
【特許文献４】
特開平５−２１５２２３号公報
【特許文献５】
特開平７−８８８９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような流体圧制御回路においては、連通路からフィードバック室内に導入される流体の流体圧が、流体の供給、排出や流体圧変化の過渡時には連通路の流通抵抗などにより必ずしも流体圧装置の流体圧を反映せず、流体圧装置の流体圧変化に先立ってフィードバック室内の流体圧が上昇或いは低下するため、十分な応答性が得られ難い。フィードバック室に導入する流体をできるだけ流体圧装置に近い位置から取り出すようにすれば応答性が向上するが、供給、排出、或いは流体圧変化の終了時、すなわち油圧シリンダのピストンがストロークエンドに達した場合などに、流体圧がオーバーシュートしたりアンダーシュートしたりする恐れがあるとともに、そのオーバーシュートやアンダーシュートに起因して圧力振動を発生し易くなる。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、流体の供給や排出、流体圧変化等の過渡時に、オーバーシュートやアンダーシュート、圧力振動などを抑制しつつ応答性を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 流体圧によって作動させられる流体圧装置と、(b) 前記流体が供給され或いは流出させられる給排ポートと、連通路を介して前記流体圧装置に接続される連通ポートとを備えているとともに、その連通路からフィードバック室へ導入されて弁体を付勢する前記流体の流体圧と、その流体圧とは別にその弁体を付勢する所定の調圧荷重とを含めて、その弁体に作用する付勢力が釣り合うようにその弁体が移動させられることにより、その連通ポートと給排ポートとの連通状態が変化し、その連通ポートおよび給排ポートを介して前記流体圧装置に供給され或いは流体圧装置から排出される前記流体の流量を変化させて、その流体圧装置の流体圧を制御する制御弁と、を有する流体圧制御回路において、(c) 前記連通路に設けられて前記流体の流通を制限するオリフィスと、(d) 前記フィードバック室として前記制御弁に設けられ、前記弁体に対してそれぞれ同じ向きに流体圧を作用させる第１フィードバック室および第２フィードバック室と、(e) 前記連通路のうち前記オリフィスと前記制御弁との間から前記第１フィードバック室に前記流体を導く第１フィードバック流路と、(f) 前記連通路のうち前記オリフィスと前記流体圧装置との間から前記第２フィードバック室に前記流体を導く第２フィードバック流路と、を有することを特徴とする。
【０００７】
【発明の効果】
このような流体圧制御回路においては、制御弁に一対の第１フィードバック室および第２フィードバック室が設けられ、連通路に設けられたオリフィスの前後から一対の第１フィードバック流路および第２フィードバック流路を経て流体圧が作用させられるため、第１フィードバック室だけの場合に比較して応答性が向上するとともに、第２フィードバック室だけの場合に比較してオーバーシュートやアンダーシュート、圧力振動が抑制される。
【０００８】
また、その第１フィードバック室および第２フィードバック室における弁体の受圧面積や、その第１フィードバック流路および第２フィードバック流路の流通断面積を適宜設定することにより、流体圧装置に要求される性能に応じて応答性とオーバーシュートやアンダーシュート、圧力振動等とのチューニング（調整）を容易に行うことができる。すなわち、応答性を重視する場合は、第２フィードバック室における弁体の受圧面積や第２フィードバック流路の流通断面積を相対的に大きくし、その第２フィードバック流路の流体圧の影響が大きくなるようにすれば良く、オーバーシュートやアンダーシュート、圧力振動の防止を重視する場合は、第２フィードバック室における弁体の受圧面積や第２フィードバック流路の流通断面積を相対的に小さくし、その第２フィードバック流路の流体圧の影響が小さくなるようにすれば良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の流体圧制御回路は、クラッチやブレーキ等の油圧式摩擦係合装置の係合、解放によって変速が行われる遊星歯車式の有段変速機や、油圧シリンダによってプーリの溝幅やベルト挟圧力が制御されるベルト式無段変速機などの車両用等の変速機に好適に適用され、圧力振動等を抑制しつつ変速所要時間を短縮して所望の変速応答性が得られるようにすることができるが、変速機以外の流体圧制御回路にも適用され得る。上記油圧式摩擦係合装置や油圧シリンダは流体圧装置に相当する。なお、作動油等の液体を用いた流体圧制御回路の他、エア等の気体やその他の流体を用いた種々の流体圧制御回路に適用され得る。
【００１０】
制御弁の弁体は、例えば直線往復移動させられるスプールなどで、例えば第１フィードバック室および第２フィードバック室に供給される流体圧と調圧荷重とが対向するように作用させられ、それ等が釣り合うようにスプールが移動させられることにより、例えばオイルポンプ等から流体が供給される供給ポートと、流体を流出させる排出ポートと、前記連通路が接続される連通ポートとの連通状態（流通断面積）を連続的に変化させて、流体圧装置の流体圧を制御するように構成される。
【００１１】
上記制御弁は、流体圧装置に流体を供給する際に用いられるものでも、流体圧装置から流体を排出する際に用いられるものでも、或いは供給および排出の両方で用いられるものでも良い。給排ポートは、オイルポンプ等から流体が供給される供給ポート、および流体を流出させる排出ポートの何れか一方であっても良いが、その両方をそれぞれ備えていても良いし、回路の切換によって単一の給排ポートが供給および排出の両方で用いられる場合であっても良い。
【００１２】
オリフィスは流通断面積を絞るもので、流通抵抗により流量に応じて前後で流体圧差を生じさせる。
【００１３】
第１フィードバック流路および第２フィードバック流路には、それぞれ必要に応じてオリフィス等の流通制限手段が設けられ、それ等の流通制限手段によって流量を調整することにより、流体圧装置に要求される性能に応じて応答性とオーバーシュートやアンダーシュート、圧力振動等とのチューニングを行うことができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両などの横置き型の車両用駆動装置の骨子図で、燃料の燃焼で動力を発生するガソリンエンジン等のエンジン１０の出力は、トルクコンバータ１２、自動変速機１４、差動歯車装置１６を経て図示しない駆動輪（前輪）へ伝達されるようになっている。トルクコンバータ１２は、エンジン１０のクランク軸１８と連結されているポンプ翼車２０と、自動変速機１４の入力軸２２に連結されたタービン翼車２４と、一方向クラッチ２６を介して非回転部材であるハウジング２８に固定されたステータ３０と、図示しないダンパを介してクランク軸１８と入力軸２２とを直結するロックアップクラッチ３２とを備えている。ポンプ翼車２０にはギヤポンプ等の機械式のオイルポンプ２１が連結されており、エンジン１０によりポンプ翼車２０と共に回転駆動されて変速用や潤滑用などの油圧を発生するようになっている。上記エンジン１０は走行用の駆動力源で、トルクコンバータ１２は流体式動力伝達装置である。
【００１５】
自動変速機１４は、入力軸２２と同軸に配設されるとともにキャリアとリングギヤとがそれぞれ相互に連結されることにより所謂ＣＲ−ＣＲ結合の遊星歯車機構を構成するシングルピニオン型の一対の第１遊星歯車装置４０および第２遊星歯車装置４２と、前記入力軸２２と平行なカウンタ軸４４と同軸に配置された１組の第３遊星歯車装置４６と、そのカウンタ軸４４の軸端に固定されて差動歯車装置１６と噛み合う出力ギヤ４８とを備えている。上記遊星歯車装置４０，４２，４６の各構成要素すなわちサンギヤ、リングギヤ、それらに噛み合う遊星ギヤを回転可能に支持するキャリアは、４つのクラッチＣ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３によって相互に或いは入力軸２２に選択的に連結され、３つのブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３によって非回転部材であるハウジング２８に選択的に連結されるようになっている。また、２つの一方向クラッチＦ１、Ｆ２によってその回転方向により相互に若しくはハウジング２８と係合させられるようになっている。なお、差動歯車装置１６は軸線（車軸）に対して対称的に構成されているため、下側を省略して示してある。
【００１６】
上記入力軸２２と同軸上に配置された一対の第１遊星歯車装置４０，第２遊星歯車装置４２、クラッチＣ０、Ｃ１、Ｃ２、ブレーキＢ１、Ｂ２、および一方向クラッチＦ１により前進４段且つ後進１段の主変速部ＭＧが構成され、上記カウンタ軸４４上に配置された１組の遊星歯車装置４６、クラッチＣ３、ブレーキＢ３、一方向クラッチＦ２によって副変速部すなわちアンダードライブ部Ｕ／Ｄが構成されている。主変速部ＭＧにおいては、入力軸２２はクラッチＣ０、Ｃ１、Ｃ２を介して第２遊星歯車装置４２のキャリアＫ２、第１遊星歯車装置４０のサンギヤＳ１、第２遊星歯車装置４２のサンギヤＳ２にそれぞれ連結されている。第１遊星歯車装置４０のリングギヤＲ１と第２遊星歯車装置４２のキャリアＫ２との間、第２遊星歯車装置４２のリングギヤＲ２と第１遊星歯車装置４０のキャリアＫ１との間はそれぞれ連結されており、第２遊星歯車装置４２のサンギヤＳ２はブレーキＢ１を介して非回転部材であるハウジング２８に連結され、第１遊星歯車装置４０のリングギヤＲ１はブレーキＢ２を介して非回転部材であるハウジング２８に連結されている。また、第２遊星歯車装置４２のキャリアＫ２と非回転部材であるハウジング２８との間には、一方向クラッチＦ１が設けられている。そして、第１遊星歯車装置４０のキャリアＫ１に固定された第１カウンタギヤＧ１は、第３遊星歯車装置４６のリングギヤＲ３に固定された第２カウンタギヤＧ２と噛み合わされ、主変速部ＭＧとアンダードライブ部Ｕ／Ｄとの間で動力が伝達される。アンダードライブ部Ｕ／Ｄにおいては、第３遊星歯車装置４６のキャリアＫ３とサンギヤＳ３とがクラッチＣ３を介して相互に連結され、そのサンギヤＳ３と非回転部材であるハウジング２８との間には、ブレーキＢ３と一方向クラッチＦ２とが並列に設けられている。
【００１７】
上記クラッチＣ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３（以下、特に区別しない場合は単にクラッチＣ、ブレーキＢという）は、多板式のクラッチやバンドブレーキなど油圧アクチュエータによって係合制御される油圧式摩擦係合装置であり、例えば図２に示すように係合、解放状態が切り換えられることにより、シフトレバーの操作位置（ポジション）に応じて前進５段、後進１段、ニュートラルが成立させられる。図２の「１ｓｔ」〜「５ｔｈ」は変速比が異なる複数の前進変速段で、「○」は係合、「×」は解放、「△」は動力伝達に関与しない係合を意味している。
【００１８】
図３の油圧制御回路５０は、上記クラッチＣおよびブレーキＢの何れかである油圧装置５２に作動油を供給して係合させるとともに、作動油を排出して解放するためのもので、前記オイルポンプ２１から吐出された作動油はレギュレータバルブ５４によりアクセル操作量などに応じて所定油圧に調圧された後、給排切換制御弁５６を経て油圧装置５２に供給される。この油圧制御回路５０は流体圧制御回路に相当し、油圧装置５２は流体圧装置に相当し、作動油は流体に相当する。
【００１９】
給排切換制御弁５６は制御弁に相当するもので、弁体として直線往復移動させられるスプール５８を備えているとともに、レギュレータバルブ５４から作動油が供給される供給ポート６０、作動油をドレーンする排出ポート６２、および連通路６４を介して油圧装置５２に接続された連通ポート６６を備えており、スプール５８が移動させられることにより供給ポート６０、排出ポート６２、および連通ポート６６の連通状態が連続的に変化させられる。すなわち、スプール５８が図３の下方へ移動させられると、連通ポート６６と供給ポート６０との流通断面積が大きくなるとともに、それ等と排出ポート６２との流通断面積が減少して、供給ポート６０から連通ポート６６および連通路６４を経て油圧装置５２へ供給される作動油の流量が増加させられる一方、スプール５８が図３の上方へ移動させられると、連通ポート６６と排出ポート６２との流通断面積が大きくなるとともに、それ等と供給ポート６０との流通断面積が減少して、油圧装置５２から連通路６４、連通ポート６６、および排出ポート６２を経て排出される作動油の流量が増加させられる。供給ポート６０および排出ポート６２は給排ポートに相当する。
【００２０】
上記給排切換制御弁５６はまた、ソレノイド弁６８のデューティ制御によって圧力が制御された信号油圧ＰＳが供給されることによりスプール５８を下方へ付勢する信号油室７０と、連通路６４内の油圧が供給されることによりそれぞれスプール５８を上方へ付勢する一対の第１フィードバック室７２および第２フィードバック室７４と、同じくスプール５８を上方へ付勢するリターンスプリング７６とを備えており、それ等の付勢力が釣り合うようにスプール５８が移動させられることにより、連通路６４内の油圧、更には油圧装置５２内の油圧が信号油圧ＰＳに応じて制御される。これにより、変速時に油圧装置５２を係合させたり解放したりする際に、その油圧すなわちクラッチＣやブレーキＢの係合トルクを所定の変化パターンに従って変化させて滑らかに変速を行うことができる。このような給排切換制御弁５６およびソレノイド弁６８は、必要に応じて複数の油圧装置５２に対応して複数設けられ、前記クラッチＣやブレーキＢの係合トルクがそれぞれ制御される。上記信号油圧ＰＳは調圧荷重に対応するもので、本実施例ではソレノイド弁６８のデューティ制御によって制御されるが、リニアソレノイド弁を用いて制御することもできる。
【００２１】
ここで、上記連通路６４には、作動油の流通を制限する流通制限手段としてオリフィス７８が設けられ、そのオリフィス７８と給排切換制御弁５６との間の油圧が第１フィードバック流路８０を経て前記第１フィードバック室７２に作用させられるとともに、オリフィス７８と油圧装置５２との間の油圧が第２フィードバック流路８２を経て前記第２フィードバック室７４に作用させられるようになっている。また、それ等の第１フィードバック流路８０および第２フィードバック流路８２には、それぞれ作動油の流通を制限する流通制限手段としてオリフィス８４、８６が設けられている。そして、第１フィードバック室７２の受圧面積、すなわち上下のランドの断面積の差やオリフィス８４の流通断面積、第２フィードバック室７４内におけるスプール５８の受圧面積やオリフィス８６の流通断面積、更にはオリフィス７８の流通断面積を適宜設定することにより、油圧装置５２に要求される性能に応じて応答性とオーバーシュートやアンダーシュート、圧力振動等とのチューニング（調整）を行うことができる。すなわち、応答性を重視する場合は、油圧装置５２の近くに接続された第２フィードバック流路８２の流体圧の影響が大きくなるように、第２フィードバック室７４におけるスプール５８の受圧面積やオリフィス８６の流通断面積を相対的に大きくすれば良く、オーバーシュートやアンダーシュート、圧力振動の防止を重視する場合は、その第２フィードバック流路８２の流体圧の影響が小さくなるように、第２フィードバック室７４におけるスプール５８の受圧面積やオリフィス８６の流通断面積を相対的に小さくすれば良い。本実施例では、第１フィードバック室７２および第２フィードバック室７４内におけるスプール５８の受圧面積は略同じ大きさで、オリフィス７８、８４、８６によって所望の性能が得られるようにチューニングが行われている。
【００２２】
このように本実施例の油圧制御回路５０によれば、給排切換制御弁５６に一対の第１フィードバック室７２および第２フィードバック室７４が設けられ、連通路６４に設けられたオリフィス７８の前後から一対の第１フィードバック流路８０および第２フィードバック流路８２を経て油圧が作用させられるため、第１フィードバック室７２だけの場合に比較して応答性が向上するとともに、第２フィードバック室７４だけの場合に比較してオーバーシュートやアンダーシュート、圧力振動が抑制される。
【００２３】
また、その第１フィードバック室７２および第２フィードバック室７４におけるスプール５８の受圧面積や、オリフィス７８、８４、８６の流通断面積を適宜設定することにより、油圧装置５２に要求される性能に応じて応答性とオーバーシュートやアンダーシュート、圧力振動等とのチューニングを容易に行うことができる。
【００２４】
なお、上記実施例の給排切換制御弁５６は、信号油室７０にソレノイド弁６８から信号油圧ＰＳが供給されることによりスプール５８に調圧荷重が付与されるが、図４に示す給排切換制御弁１００のようにソレノイド１０２が一体的に組み付けられ、そのソレノイド１０２の励磁によってスプール５８に調圧荷重が直接付与されるようにすることもできる。
【００２５】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。
【図２】図１の自動変速機の各変速段を成立させるためのクラッチおよびブレーキの係合、解放状態を説明する図である。
【図３】図１の車両用駆動装置が備えている油圧制御回路を示す回路図である。
【図４】本発明の別の実施例を示す図で、図３に対応する回路図である。
【符号の説明】
５０：油圧制御回路（流体圧制御回路）５２：油圧装置（流体圧装置）５６、１００：給排切換制御弁（制御弁）５８：スプール（弁体）６０：供給ポート（給排ポート）６２：排出ポート（給排ポート）６４：連通路６６：連通ポート７２：第１フィードバック室７４：第２フィードバック室７８：オリフィス８０：第１フィードバック流路８２：第２フィードバック流路ＰＳ：信号油圧（調圧荷重）

Claims

流体圧によって作動させられる流体圧装置と、
前記流体が供給され或いは流出させられる給排ポートと、連通路を介して前記流体圧装置に接続される連通ポートとを備えているとともに、該連通路からフィードバック室へ導入されて弁体を付勢する前記流体の流体圧と、該流体圧とは別に該弁体を付勢する所定の調圧荷重とを含めて、該弁体に作用する付勢力が釣り合うように該弁体が移動させられることにより、該連通ポートと該給排ポートとの連通状態が変化し、該連通ポートおよび該給排ポートを介して前記流体圧装置に供給され或いは該流体圧装置から排出される前記流体の流量を変化させて、該流体圧装置の流体圧を制御する制御弁と、
を有する流体圧制御回路において、
前記連通路に設けられて前記流体の流通を制限するオリフィスと、
前記フィードバック室として前記制御弁に設けられ、前記弁体に対してそれぞれ同じ向きに流体圧を作用させる第１フィードバック室および第２フィードバック室と、
前記連通路のうち前記オリフィスと前記制御弁との間から前記第１フィードバック室に前記流体を導く第１フィードバック流路と、
前記連通路のうち前記オリフィスと前記流体圧装置との間から前記第２フィードバック室に前記流体を導く第２フィードバック流路と、
を有することを特徴とする流体圧制御回路。