JP5830174B2 - ロック機構付き摩擦要素を備えた自動変速機及びその制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ロック機構付き摩擦要素を備えた自動変速機の制御に関する。
自動変速機のクラッチ・ブレーキとして、同軸に配置される2つの部材(クラッチの場合は双方が回転要素、ブレーキの場合は一方が回転要素で他方が非回転要素)を連結するために、油圧によって動作する摩擦要素が用いられている(JP7−12221A)。
かかる摩擦要素においては、例えば、2つの部材それぞれに複数の摩擦プレートが軸方向に摺動自在に取り付けられ、かつ、2つの部材の摩擦プレートが交互に配置される。そして、油圧ピストンによって2つの部材の摩擦プレートを互いに押し付けると、2つの部材が摩擦プレートを介して連結される。
上記摩擦要素においては、締結状態を維持するには、エンジンで油圧ポンプを駆動して油圧ピストンに油圧を供給し続ける必要があり、自動変速機を搭載した車両の燃費が悪化するという問題がある。
そこで、摩擦要素が締結するまでは油圧を供給するが、摩擦要素が締結した後はロック機構によって油圧ピストンの動きを規制し、油圧を下げても摩擦要素が締結状態を維持できるようにすることが考えられる。当該構成によれば、油圧ポンプの負荷を下げることができ、車両の燃費を向上させることができる。
しかしながら、ロック機構がうまく作動しない場合やロック機構が正常に作動しても摩擦要素が摩耗している場合等には摩擦要素が滑る可能性がある。摩擦要素が滑ると変速機は駆動力を十分に伝達できず車両の動力性能が低下するので、摩擦要素が滑った場合には滑りを抑える必要がある。
本発明の目的は、ロック機構付きの摩擦要素を備えた自動変速機において、ロック機構付きの摩擦要素が滑った場合に摩擦要素の滑りを抑制することである。
本発明のある態様によれば、自動変速機であって、動力伝達経路に配置され、締結側油室にON圧を供給するとロック機構がロック状態になり、前記ロック機構がロック状態になると前記締結側油室の油圧を下げても締結状態を維持する摩擦要素と、車両走行時は、前記締結側油室に前記ON圧を供給して前記摩擦要素を締結するとともに前記ロック機構をロック状態にし、前記締結側油室の油圧を下げる締結処理を行い、前記締結処理で前記摩擦要素を締結したにもかかわらず前記摩擦要素が滑った場合は、前記締結側油室に前記ON圧を供給する制御装置と、を備えた自動変速機が提供される。また、これに対応する制御方法が提供される。
上記態様によれば、締結処理で摩擦要素を締結したにもかかわらず摩擦要素が滑った場合には締結側油室にON圧が供給されるので、摩擦要素の滑りが抑えられる。これにより、摩擦要素が滑ることによる車両の動力性能の低下を抑えることができる。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る自動変速機を備えた車両の概略構成を示している。車両は、エンジン1、トルクコンバータ2、変速機3を備え、エンジン1の出力回転は、トルクコンバータ2、変速機3、図示しないデファレンシャルギヤユニットを介して図示しない駆動輪へと伝達される。
変速機3は、有段又は無段の自動変速機である。変速機3は、リバースブレーキ4と、フォワードクラッチ5とを備える。変速機3は、リバースブレーキ4が締結されている状態ではエンジン1の回転を反転して出力し、フォワードクラッチ5が締結されている状態ではエンジン1の回転を回転方向を維持したまま出力する。
リバースブレーキ4は、締結圧を供給することで締結し、締結状態を維持するには締結圧を供給し続ける必要のある従来の摩擦要素である。リバースブレーキ4を解放するには締結圧の供給を停止すればよい。
フォワードクラッチ5は、後述するように、ロック機構BLを備えた摩擦要素である。フォワードクラッチ5にON圧を供給し、ロック機構BLがロック状態になれば、ON圧の供給を停止してもフォワードクラッチ5は締結状態を維持することができる。フォワードクラッチ5を解放するには、フォワードクラッチ5にOFF圧を供給し、ロック機構BLを解除状態にすればよく、一旦ロック機構BLが解除状態になればOFF圧の供給を停止してもフォワードクラッチ5は解放状態を維持することができる。フォワードクラッチ5の構成については後で詳しく説明する。
なお、リバースブレーキ4及びフォワードクラッチ5は、両者が同時に締結されると変速機3の入出力軸が回転不能になるいわゆるインターロック状態になるので、これらの締結は択一的に行われる。
油圧制御回路7は、エンジン1によって駆動される油圧ポンプ8からの油圧をライン圧に調圧するレギュレータバルブと、ライン圧を元圧としてフォワードクラッチ5を含む摩擦要素(変速機3が無段変速機の場合は加えて無段変速機構の構成要素)に供給する油圧を調圧するソレノイドバルブと、油圧ポンプ8、各バルブ及び各摩擦要素の間を接続する油路を備える。
油圧制御回路7の各バルブは、変速機コントローラ9からの制御信号に基づき制御される。変速機コントローラ9は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等で構成され、各種センサ及びエンジンコントローラから入力される各種信号に基づき車両の運転状態を判断し、運転状態に適した変速段(変速機3が無段変速機の場合は変速比)が実現されるよう、油圧制御回路7に指令を出力する。
変速機コントローラ9には、エンジン1の回転速度Neを検出する回転速度センサ101、変速機3の入力回転速度を検出する回転速度センサ102、変速機3の出力回転速度を検出す回転速度センサ103、セレクトスイッチ11によって選択されている変速機3のモードを検出するモード検出スイッチ104、アクセルペダルの操作量(以下、「アクセル開度APO」という。)を検出するアクセル開度センサ105、ブレーキのON/OFFを検出するブレーキスイッチ106等からの信号等が入力される。
セレクトスイッチ11は、レバー式又はボタン式であり、レバー又はボタンを操作することによって、変速機3のモードとして、パーキングモード(以下、「Pモード」という。)、リバースモード(以下、「Rモード」という。)、ニュートラルモード(以下、「Nモード」という。)及びドライブモード(以下、「Dモード」という。)のいずれかのモードを選択することができる。
変速機コントローラ9は、セレクトスイッチ11によって選択されたモードに応じて、リバースブレーキ4及びフォワードクラッチ5をそれぞれ締結または解放する。具体的には、Dモードでは、リバースブレーキ4が解放され、フォワードクラッチ5が締結される。Rモードでは、リバースブレーキ4が締結され、フォワードクラッチ5が解放される。Pモード及びNモードでは、リバースブレーキ4及びフォワードクラッチ5が解放される。
次に、フォワードクラッチ5の詳細な構成について説明する。
図2は、フォワードクラッチ5、及び、これを動作させるクラッチ動作パック6の断面を示している。以下、各構成について説明する。
フォワードクラッチ5は、クラッチドラム51と、クラッチハブ52と、ドリブンプレート53と、ドライブプレート54と、リテーナプレート55とを備える。
クラッチドラム51及びクラッチハブ52は同軸に配置される。クラッチドラム51には、図示しない回転要素(軸、ギヤ等)が連結される。クラッチハブ52には、図示しない別の回転要素(軸、ギヤ等)が連結される。
クラッチドラム51には、スプライン結合によって軸方向に摺動自在にドリブンプレート53が取り付けられる。クラッチハブ52には、スプライン結合によって軸方向に摺動自在にドライブプレート54が取り付けられる。4枚のドリブンプレート53と4枚のドライブプレート54は、交互に配置され、ドライブプレート54の両側の摩擦面には、クラッチフェーシングが貼り付けられる。
クラッチドラム51は、ドリブンプレート53及びドライブプレート54を介して、クラッチドラム51に連結された回転要素から入力される回転をクラッチハブ52に伝達する。
リテーナプレート55は、油圧ピストン61とは反対側の端部に配置されたドライブプレート54と、クラッチドラム51内周の溝に固定されたスナップリング64との間に介装される。リテーナプレート55は片面が摩擦面である。また、リテーナプレート55は、軸方向の厚みがドリブンプレート53より厚く、ドリブンプレート53及びドライブプレート54の倒れを防止する。
クラッチ動作パック6は、油圧ピストン61と、ON圧ピストン室62と、OFF圧ピストン室63と、スナップリング64と、ダイヤフラムスプリング65と、仕切りプレート66と、ロック機構BLとを備える。
油圧ピストン61は、フォワードクラッチ5に対して軸方向に変位可能に配置される。油圧ピストン61の一方の面がON圧受圧面61aであり、他方の面がOFF圧受圧面61bである。
ON圧ピストン室62は、油圧ピストン61のON圧受圧面61aにON圧を作用させるために、クラッチドラム51と油圧ピストン61との間に画成される。
OFF圧ピストン室63は、油圧ピストン61のOFF圧受圧面61bにOFF圧を作用させるために、クラッチドラム51に固定された仕切りプレート66と、油圧ピストン61との間に画成される。
スナップリング64は、フォワードクラッチ5を挟んで油圧ピストン61の反対側の位置に配置され、フォワードクラッチ5を軸方向に支持する。
ダイヤフラムスプリング65は、油圧ピストン61のクラッチ側端面61cとフォワードクラッチ5のピストン側端面5aとの間に介装される。ダイヤフラムスプリング65は、軸方向に2枚重ねで配置され、油圧ピストン61をスナップリング64に向かう締結方向に移動させると、フォワードクラッチ5に締結力を作用させる。
ロック機構BLは、クラッチドラム51に内蔵されていて、油圧ピストン61と、ボール保持ピストン67と、ボール68とで構成される。
油圧ピストン61は、フォワードクラッチ5に対して軸方向に変位可能に配置される。油圧ピストン61には、収納部61dと、テーパー面61eとが設けられる。収納部61dは、油圧ピストン61の解放方向への移動を規制するときにボール68を収納する。テーパー面61eは、収納部61dに連続して形成され、油圧ピストン61が解放方向にストロークすると、ボール68を内側に押し込む。
ボール保持ピストン67は、油圧ピストン61を覆うクラッチドラム51の内周円筒部51aと、クラッチドラム51から軸方向に突出する仕切り円筒壁部51bとによって画成される円筒空間に配置される。ボール保持ピストン67は、ON圧またはOFF圧が作用すると軸方向に移動する。ボール保持ピストン67の外周面と仕切り円筒壁部51bとの間はシールリング84によってシールされ、ボール保持ピストン67の内周面と内周円筒部51aとの間はシールリング85によってシールされ、油圧ピストン61の内周面と仕切り円筒壁部51bとの間はシールリング86によってシールされる。これにより、油圧ピストン61の両側にON圧ピストン室62とOFF圧ピストン室63とが画成される。
クラッチドラム51に開口されたON圧ポート51dとON圧ピストン室62とは、ボール保持ピストン67に形成されたON圧連通溝67aと、仕切り円筒壁部51bに開口されたON圧連通穴51eとを介して連通される。クラッチドラム51に開口されたOFF圧ポート51fとOFF圧ピストン室63とは、ボール保持ピストン67に形成されたOFF圧連通溝67bと、仕切り円筒壁部51bの端部と仕切りプレート66との間に確保されたOFF圧連通隙間とを介して連通される。
ボール保持ピストン67には、収納部67cと、テーパー面67dと、ロック面67eとが設けられる。収納部67cは、油圧ピストン61の解放方向への移動を許容するときにボール68を収納する。テーパー面67d及びロック面67eは、収納部67cに連続して形成され、ボール保持ピストン67がフォワードクラッチ5に向かう方向にストロークすると、テーパー面67dがボール68を外側に押し出し、ロック面67eが押し出されたボール68をその位置にロックする。
ボール68は、仕切り円筒壁部51bに開口したボール穴51cに設けられる。ボール68は、ON圧またはOFF圧の作用による油圧ピストン61及びボール保持ピストン67の軸方向移動に伴ってピストン61、67のテーパー面61e、67dから力を受け、ロック位置とロック解除位置との間を径方向に移動する。
以上説明した構成によれば、ON圧ピストン室62にON圧を供給すると、油圧ピストン61がフォワードクラッチ5に近づく締結方向に移動し、押し縮められたダイヤフラムスプリング65の付勢力によってフォワードクラッチ5が締結状態となる。油圧ピストン61が締結方向に移動すると、回転による遠心力と油圧によってボール68が外径方向に移動し、収納部61dにボール68が収納される。そして、ボール保持ピストン67へのON圧作用に伴ってボール保持ピストン67が軸方向(フォワードクラッチ5に向かう方向)に移動し、収納部67cに保持されるボール68を、ロック面67eにより保持する。
これによりロック機構BLがロック状態となって油圧ピストン61の解放方向の移動が規制され、ON圧をドレーンしてもフォワードクラッチ5の締結状態が維持される。ON圧ピストン室62へのON圧の供給は締結動作中のみであり、フォワードクラッチ5の締結状態を維持するためのON圧の供給は不要である。
上記ON圧の給排によってロック機構BLをロック状態にし、これによってフォワードクラッチ5を締結状態に維持する変速機コントローラ9の制御を締結処理と呼び、変速機コントローラ9は、セレクトスイッチ11によってDモードが選択された場合に締結処理を実行する。
また、OFF圧ピストン室63にOFF圧を供給すると、ボール保持ピストン67がロック面67eによるボール68の保持位置から保持解除位置まで、軸方向(フォワードクラッチ5から離れる方向)に移動する。OFF圧による力とダイヤフラムスプリング65による締結力の反力を合わせた力が油圧ピストン61に作用し、油圧ピストン61がリターン方向にストロークするとともにボール68をロック解除方向に押し返す。ボール68がロック解除位置まで移動すると、ロック機構BLがアンロック状態となり、フォワードクラッチ5が解放される。
フォワードクラッチ5を解放するときON圧はゼロの状態なので、OFF圧をドレーンしてもボール68をボール保持ピストン67の収納部67cに収納した状態が維持される。OFF圧ピストン室63へのOFF圧の供給は解放動作中のみであり、フォワードクラッチ5の解放状態を維持するためのOFF圧の供給は不要である。
上記OFF圧の給排によってロック機構BLをアンロック状態にし、これによってフォワードクラッチを解放状態に維持する変速機コントローラ9の制御と解放処理と呼び、変速機コントローラ9は、セレクトスイッチ11によってDモード以外が選択された場合に解放処理を実行する。
ところで、フォワードクラッチ5は、上記の通り、締結処理によって締結状態となってロック機構BLがロック状態となれば、ON圧ピストン室62にON圧を供給しなくても締結状態を維持することができる。しかしながら、ボール68がうまく収納部61dに収容されない、ボール68がうまくロック面67eに保持されない、ドリブンプレート53又はドライブプレート54のクラッチフェーシングが摩耗している等によって、締結状態であってもフォワードクラッチ5が滑る場合があり、滑りが発生した場合には滑りを抑える必要がある。
そこで、変速機コントローラ9は、締結処理によってフォワードクラッチ5を締結した場合は、以下に説明する滑り検出・抑制制御を行う。
図3は、変速機コントローラ9が行う滑り検出・抑制処理の内容を示したフローチャートであり、車両走行時(Dモード選択時)に実行される。
滑り検出・抑制処理では、変速機コントローラ9は、まず、変速機3の入力回転速度及び出力回転速度に基づき、フォワードクラッチ5が滑ったか判定する(S11)。フォワードクラッチ5の滑りは、入力回転速度との出力回転速度との偏差又は比の変化に基づき判定することができる。
フォワードクラッチ5が滑ったと判定された場合は、処理がS12に進み、変速機コントローラ9はON圧ピストン室62にON圧を供給する。このとき供給するON圧は油圧制御回路7から供給しうる最大圧である。これにより、油圧ピストン61がダイヤフラムスプリング65をさらに押し縮め、フォワードクラッチ5の締結力が高められるので、フォワードクラッチ5の滑りが抑制される。
その後、変速機コントローラ9は、フォワードクラッチ5の滑りが一時的なものかを検証する検証処理を行うが(S13)、これについては後で説明する。
フォワードクラッチ5が滑ったと判定されなかった場合は、処理を終了する。
図4は、検証処理(図3のS13)の内容を示したフローチャートである。
検証処理では、変速機コントローラ9は、まず、ON圧ピストン室62の油圧をΔPだけ減少させる(S21)。
そして、変速機コントローラ9は、ON圧ピストン室62の油圧を下げたことによってフォワードクラッチ5が滑ったかを判定する。判定はS11と同様に変速機3の入力回転速度及び出力回転速度に基づき行われる。
フォワードクラッチ5が滑った場合は、処理がS23に進み、ON圧ピストン室62にON圧(最大圧)が再び供給され、フォワードクラッチ5の滑りが抑制される。そして、以降実行される締結処理では、ロック機構BLのロック状態に関係無く、ON圧ピストン室62にON圧を供給し続けるようにする。
一方、S22で滑りが発生していないと判定された場合は処理がS24に進み、変速機コントローラ9は、ON圧ピストン室62の油圧が0MPaになったか判定する。ON圧ピストン室62の油圧が0MPaになっていない場合は、処理がS21に戻り、ON圧ピストン室62の油圧をさらに下げて(S21)、フォワードクラッチ5が滑ったかの判定を再度行う(S22)。
ON圧ピストン室62の油圧が0MPaになっていると判定された場合は、S11で判定されたフォワードクラッチ5の滑りは一時的なものであるとしてON圧ピストン室62の油圧を下げたまま処理を終了し、以後、通常の締結処理に復帰する。
したがって、上記滑り検出・抑制処理によれば、締結処理によってフォワードクラッチ5を締結させたにもかかわらずフォワードクラッチ5が滑った場合にはON圧ピストン室62にON圧が供給されるので(S11:YES、S12)、フォワードクラッチ5の滑りが抑えられる。これにより、フォワードクラッチ5が滑ることによる車両の動力性能の低下を抑えることができる。
また、フォワードクラッチ5が滑ってON圧ピストン室62にON圧を供給した後、ON圧ピストン室62の油圧を下げていき、ON圧ピストン室62の油圧を下げてもフォワードクラッチ5が滑らなかった場合は(S21、S22:NO、S24:YES)、最初に判定されたフォワードクラッチ5の滑りが一時的なものであるとし、ON圧ピストン室62の油圧を下げたままにして通常の締結処理に復帰するようにした。これにより、ON圧を供給し続けることによる燃費の悪化を防止することができる。
これに対し、ON圧ピストン室62の油圧を下げたことによってフォワードクラッチ5が滑った場合は(S21、S22:YES)、最初に判定されたフォワードクラッチ5の滑りが一時的なものであるとは言えないので、それ以降の締結処理ではロック機構BLのロック状態に関係無くON圧ピストン室62にON圧を供給し続けるようにした(S23)。これにより、フォワードクラッチ5の滑りが再発するのを防止することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、上記実施形態では、ロック機構BLがロック状態になった後はON圧ピストン室62に供給する油圧を停止しているが、停止させずON圧ピストン室62の油圧を下げる構成であってもよい。同様に、ロック機構BLがアンロック状態になった後はOFF圧ピストン室63に供給する油圧を停止するようにしているが、停止させずOFF圧ピストン室63の油圧を下げる構成であってもよい。
また、例えば、図2に示したフォワードクラッチ5の具体的構成はロック機構付き摩擦要素の一例であり、これ以外の構成のロック機構付き摩擦要素であっても本発明を適用することができる。
また、リバースブレーキ4をフォワードクラッチ5と同様にロック機構付き摩擦要素で構成し、リバースブレーキ4について上記滑り検出・抑制処理を行うようにしてもよい。
本願は日本国特許庁に2012年9月26日に出願された特願2012−212177号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (4)
- 自動変速機であって、
動力伝達経路に配置され、締結側油室にON圧を供給するとロック機構がロック状態になり、前記ロック機構がロック状態になると前記締結側油室の油圧を下げても締結状態を維持する摩擦要素と、
車両走行時は、前記締結側油室に前記ON圧を供給して前記摩擦要素を締結するとともに前記ロック機構をロック状態にし、前記締結側油室の油圧を下げる締結処理を行い、前記締結処理で前記摩擦要素を締結したにもかかわらず前記摩擦要素が滑った場合は、前記締結側油室に前記ON圧を供給する制御装置と、
を備えた自動変速機。 - 請求項1に記載の自動変速機であって、
前記制御装置は、
前記摩擦要素が滑って前記摩擦要素に前記ON圧を供給した後、前記締結側油室の油圧を下げ、前記締結側油室の油圧を下げても前記摩擦要素が滑らなかった場合は前記締結側油室の油圧を下げたままにする、
自動変速機。 - 請求項2に記載の自動変速機であって、
前記制御装置は、
前記締結側油室の油圧を下げたことで前記摩擦要素が再び滑った場合は、前記締結側油室に前記ON圧を再び供給し、それ以降の前記締結処理では前記締結側油室に前記ON圧を供給し続ける、
自動変速機。 - 動力伝達経路に配置され、締結側油室にON圧を供給するとロック機構がロック状態になり、前記ロック機構がロック状態になると前記締結側油室の油圧を下げても締結状態を維持する摩擦要素を備えた自動変速機の制御方法であって、
車両走行時は、前記締結側油室に前記ON圧を供給して前記摩擦要素を締結するとともに前記ロック機構をロック状態にし、前記締結側油室の油圧を下げる締結処理を行い、
前記締結処理で前記摩擦要素を締結したにもかかわらず前記摩擦要素が滑った場合は、前記締結側油室に前記ON圧を供給する、
自動変速機の制御方法。
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