JP6397295B2 - 油圧回路装置 - Google Patents

Description

本発明は、スプールバルブに異物が噛込まれた場合であっても、異物を自動的に除去することのできる油圧回路装置に関する。

一般に、この種の油圧回路装置では、各駆動部に対して供給する作動圧の油路を油路切換弁によって切換える。この油路切換弁としてはスプール弁が多く用いられている。このスプール弁は流入ポートと複数の流出ポートとを有し、ケーシングに摺動自在にセットされたスプールを軸方向に往復摺動させることで、流入ポートと任意の流出ポートとを選択的に流通させるものであり、例えば、自動車等の車両に搭載されている自動変速機に設けられているコントロールバルブボディに内装されている。コントロールバルブボディに複数のスプール弁が内装されており、この各スプール弁を適宜動作させることで、所望の変速段（変速比）が設定される。

スプール弁に設けられているスプールはケーシング内を摺動するため、オイルに混入されているコンタミ（金属粉等の夾雑物）を代表とする微小異物を喰込み易い。通常、オイル中に混入されている微小異物の粒径は小さいため、スプールが噛込んでも動作に大きな支障を来すことは無いが、それが堆積するとバルブスティック（弁固着）が発生し易くなる。

バルブスティックが発生すると、正常な油圧制御に支障が生じるため、例えば、特許文献１（特開２０１４−１０１９４７号公報）には、潤滑流量切換えバルブの出力ポートを、スプールのランド部により最も塞がれた小流量状態で、所定開口面積を有する形状となるように形成することで、バルブスティックが発生した場合であっても、所定開口面積から所定潤滑油量の出力を確保することができ、潤滑部位へ安定した潤滑油量の供給を可能とした技術が開示されている。

特開２０１４−１０１９４７号公報

上述した文献に開示されている技術は、ドレーンポートとスプールのランド部との間に異物が食い込んでバルブスティックが発生しても、ドレーンポートの開口面積が最小となるように動作させて、ドレーンポートからの多量の潤滑油がドレーンされることを防止し、潤滑回路へ供給する潤滑油量を確保できるようにしている。

しかし、この文献に開示されている技術では、確かに、バルブスティックが発生した場合であっても、潤滑回路へ供給する潤滑油量を確保することはできるが、バルブスティクを解消させることはできない。そのため、例えば自動変速機のコントロールバルブユニットのように、複数のコントロールバルブの相互動作により、摩擦係合要素（変速クラッチ、ブレーキ等）を所定に動作させて、所望の変速段を得ようとするものでは、変速段の切換えが不能になり、走行を継続させることが困難になる不都合が生じる。

本発明は、上記事情に鑑み、スプールバルブに異物が混入してバルブスティックが発生した場合であっても、自動的に異物を除去してバルブスティックを解消し、通常運転を継続させることのできる油圧回路装置を提供することを目的とする。

本発明は、油圧油路に配設されたオイルポンプと、前記オイルポンプの下流側に配設されていると共に、スプールを挟んで両側に第１付勢部材を収容する第１付勢室と第１油圧室とが設けられ、該第１付勢部材の付勢圧と該第１油圧室に供給される信号圧との差圧で該油圧油路を連通或いは遮断するスプールバルブと、前記第１油圧室に供給する信号圧を制御する油圧制御手段とを備えた油圧回路装置において、前記第１付勢室に対して前記オイルポンプからの油圧を供給或いは遮断するバルブ本体と、前記バルブ本体の両側に第２油圧室と第２付勢部材を収容する第２付勢室とを備えるアプライバルブを有し、前記第２油圧室は前記スプールバルブ下流の前記油圧油路に連通し、前記第２付勢室に前記第１油圧室に供給する信号圧が供給され、前記第２付勢室に供給される前記信号圧がドレーンされ、一方前記第２油圧室に前記スプールバルブ下流の前記油圧油路からの作動圧が供給されると前記バルブ本体が前記第１付勢室に前記オイルポンプからの油圧を供給し、該油圧と前記第１付勢部材との合圧で前記スプールを前記第１油圧室側へ移動させる。

本発明によれば、スプールバルブにバルブスティックが発生して、第１油圧室に供給する信号圧がドレーンされた状態でも、スプールが第１付勢部材の付勢圧で第１油圧室側へ移動せず、作動圧が吐出されている場合、この作動圧がアプライバルブの第２油圧室に供給されて、バルブ本体が第２付勢室側へ移動し、このバルブ本体を介してオイルポンプからの油圧を第１付勢室に供給する。すると、スプールがオイルポンプからの油圧と第１付勢部材との合圧で第１油圧室側へ強制的に移動されて、異物が除去され、バルブスティックが自動的に解消されて、通常運転を継続させることが可能となる。

コントロールバルブボディの概略構成図 シフトバルブが動作状態でのアプライバルブの動作を示す油圧回路図 シフトバルブが非動作状態でのアプライバルブの動作を示す油圧回路図 シフトバルブにバルブスティックが発生した際のアプライバルブの動作を示す油圧回路図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１の符号１は油圧回路装置であり、本実施形態では、自動変速機（図示せず）の下部に設置されたコントロールバルブボディに内装させた態様が示されている。

油圧回路装置１は、自動変速機の変速段を、運転席に設けたセレクトレバーで選択したレンジポジション（Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ等）に応じて油路を切換えて、自動変速機の摩擦係合要素（変速クラッチ、ブレーキ等）を選択的に動作させるものであり、又、セレクトレバーがＤレンジにセットされている状態では、変速機制御ユニット（ＴＣＵ）２からの指令信号（アップシフト指令信号、ダウンシフト指令信号等）に応じて変速機を変速制御する。尚、ＴＣＵ２は周知のマイクロコンピュータを主体に構成されており、車速、スロットル開度等の運転状態を表す各パラメータに基づき、後述するシフト制御バルブ１５、ライン圧制御バルブ１６の開度を制御する。

この油圧回路装置１の油圧油路３の上流にオイルポンプ４が介装されており、この油圧油路３の上流端がオイルタンク５に臨まされている。又、この油圧油路３には、上流側からプレッシャレギュレータバルブ６、マニュアルバルブ７、シフトバルブ８等が介装されており、更に、シフトバルブ８の下流にアプライバルブ９を介して変速機に設けられて所望の変速段を設定する変速クラッチ、ブレーキ等、油圧で動作する油圧動作手段の一例である摩擦係合要素１０のピストン１０ａが連通されている。

オイルポンプ４は、例えばエンジンを駆動源として動作する機械式オイルポンプであり、オイルタンク５に貯留されている自動変速機油（ＡＴＦ）を吸い上げてプレッシャレギュレータバルブ６に供給する。プレッシャレギュレータバルブ６はオイルポンプ４から供給されるポンプ流量を、ＴＣＵ２からの指令信号に基づいて最適なライン圧に調圧して吐出させる。

又、マニュアルバルブ７は、運転席に配設されているセレクトレバーとリンクしており、吐出ポートには、セレクトレバーにて選択したレンジポジション、すなわち、Ｐ（パーキング）レンジ、Ｒ（リバース）レンジ、Ｎ（ニュートラル）レンジ、Ｄ（ドライブ）レンジ等の各セットポジションに応じた分岐油路３ａがそれぞれ接続されており、この各分岐油路３ａを切換え動作させることで、レンジポジションに対応した分岐油路３ａにライン圧を配送する。

従って、マニュアルバルブ７には複数系統の分岐油路３ａが接続され、各分岐油路３ａを介して複数のシフトバルブ８が接続され、更に、この各シフトバルブ８にアプライバルブ９を介して摩擦係合要素１０が系統毎に接続されている。尚、各系統に配置されているシフトバルブ８、及びアプライバルブ９の構造はほぼ同一であるため、図１には、その代表として、１系統のシフトバルブ８、及びアプライバルブ９のみを示す。

例えば、セレクトレバーがＤレンジにセットされている場合、マニュアルバルブ７がＤレンジに対応するシフトバルブ８にライン圧を供給する。各シフトバルブ８は、ＴＣＵ２からの運転状態に応じて設定された指令信号に従って調圧された信号圧に応じて、各摩擦係合要素１０のピストン１０ａに連通する分岐通路３ａを選択的に連通、或いは遮断し、連通されたシフトバルブ８から入力されるライン圧を作動圧として吐出して変速制御を行う。

ところで、このシフトバルブ８は、後述するようにスプールバルブであり、コンタミを代表とする微小異物が堆積すると、それが噛込まれてバルブスティックが発生し易くなる。アプライバルブ９はシフトバルブ８にバルブスティックが発生した場合、スプールを強制的に動作させて、異物を除去し、バルブスティックを解消させるものであり、詳細な構造については後述する。

一方、符号１２はパイロット圧油路で、上流がオイルポンプ４の吐出側に、オイルポンプ４から吐出するポンプ流量を所定に調圧して、元圧であるパイロット圧を生成するパイロットバルブ（図示せず）を介して連通され、下流端がオリフィス１３を介してオイルタンク５に連通されている。

又、このパイロット圧油路１２に、シフト制御バルブ１５、及びライン圧制御バルブ１６の入力側が接続されている。更に、シフト制御バルブ１５の出力側が第１信号圧油路１２ｃを介して、シフトバルブ８の後述する第１油圧室２２ｅに接続されている。又、この第１信号圧油路１２ｃに第３信号圧油路１２ｅが分岐接続されており、この第３信号圧油路１２ｅがアプライバルブ９の後述する第２ばね室２７ｂに接続されている。一方、ライン圧制御バルブ１６の出力側が、プレッシャレギュレータバルブ６の背圧側に連通されている。

この両制御バルブ１５，１６はソレノイドバルブであり、ＴＣＵ２からの指令信号（デューティ信号）に従ってバルブ開度が所定に制御されて、入力されたパイロット圧を元圧として、シフトバルブ８、及びプレッシャレギュレータバルブ６を動作させる信号圧を調圧する。又、第３信号圧油路１２ｅは第１信号圧油路１２ｃに接続されているため、シフトバルブ８を動作させる信号圧にてアプライバルブ９も動作される。

プレッシャレギュレータバルブ６は背圧側に印加される第２信号圧に従ってポンプ流量を所定に調圧してライン圧を生成する。又、シフトバルブ８は、後述する第１油圧室２２ｅに入力される第１信号圧に従って、摩擦係合要素１０のピストン１０ａに連通する分岐油路３ａを選択的に連通、或いは遮断して変速制御を実行させる。

次に、シフトバルブ８、及びアプライバルブ９の構造について説明する。図２〜図４に示すように、コントロールバルブボディのケーシング２１内にシフトバルブ８のバルブ室（シフトバルブ室）２２と、アプライバルブ９のバルブ室（アプライバルブ室）２７とがそれぞれ形成されている。

シフトバルブ室２２にはスプール２３が軸方向へ往復摺動自在な状態で収容されている。このシフトバルブ室２２のほぼ中央に流入ポート２２ａが形成され、この流入ポート２２ａを挟んで両側に吐出ポート２２ｂとドレーンポート２２ｃとが形成されており、この流入ポート２２ａと吐出ポート２２ｂとが分岐油路３ａに介装されている。又、ドレーンポート２２ｃが第３ドレーン油路２４に連通され、この第３ドレーン油路２４の下流側がオイルタンク５に臨まされている。

一方、スプール２３のスプール軸２３ａには、略円筒状の第１ピストンランド２３ｂと第２ピストンランド２３ｃとが所定間隔を開けて形成されている。シフトバルブ室２２は第１ピストンランド２３ｂ，第２ピストンランド２３ｃにて、中央にライン圧室２２ｄが形成され、両側に第１油圧室２２ｅと第１付勢室としての第１ばね室２２ｆとがそれぞれ区画形成されている。更に、この第１ばね室２２ｆにスプール２３を第１油圧室２２ｅ方向へ常時付勢する第１付勢部材としての第１圧縮ばね２５が介装されている。又、第１油圧室２２ｅに、第１信号圧油路１２ｃが接続され、更に、第１ばね室２２ｆに、後述するアプライバルブ９から延在するアプライ油路３０ｃが接続されている。尚、スプール２３に作用する付勢圧と第１信号圧とは、
第１圧縮ばね２５のばね圧＜第１信号圧
の関係がある。

第１油圧室２２ｅに供給される第１信号圧がドレーン油路１２ａから排出されている状態では、図３に示すように、スプール２３は第１ばね室２２ｆに収容されている第１圧縮ばね２５の付勢圧で第１油圧室２２ｅ側へ移動して、第２ピストンランド２３ｃが吐出ポート２２ｂを閉塞すると共にドレーンポート２２ｃを開口させる。一方、図２に示すように、第１油圧室２２ｅに第１信号圧が供給されると、スプール２３は第１圧縮ばね２５の付勢圧に抗して、第１ばね室２２ｆ側へ移動され、吐出ポート２２ｂが開口すると共に、第１ピストンランド２３ｂがドレーンポート２２ｃを閉塞する。

一方、アプライバルブ室２７にバルブ本体としてのスプール２８が往復摺動自在に収容されている。このアプライバルブ９は４ポート２位置の方向制御弁であり、スプール２８の両側に第２油圧室２７ａと第２付勢室としての第２ばね室２７ｂとが形成され、第２ばね室２７ｂに第２付勢部材としての第２圧縮ばね２９が収容されている。更に、この第２ばね室２７ｂに第３信号圧油路１２ｅが連通されてシフトバルブ８の第１油圧室２２ｅに供給される第１信号圧と同じ信号圧が供給される。更に、第２油圧室２７ａにアプライバルブ９の下流側に接続する分岐油路３ａから分岐された作動圧分岐油路３０ａが接続されて、アプライバルブ９から吐出される作動圧が供給される。尚、図２〜図４において、実線で示す油路は油圧が供給されている状態を示し、破線で示す油路は油圧がドレーンされている状態を示す。

第２油圧室２７ａに作用する作動圧と第２ばね室２７ｂに作用する付勢圧とは、
作動圧＞圧縮ばね２７ｂのばね圧、及び、
作動圧＜圧縮ばね２７ｂのばね圧＋第１信号圧
の関係がある。

アプライバルブ９のスプール２８は、第２油圧室２７ａと第２ばね室２７ｂとに作用する差圧に応じて移動する。そして、図２、図３に示すように、第２ばね室２７ｂの圧力が第２油圧室２７ａの圧力を上回った場合、スプール２８は第２油圧室２７ａ側へ移動し、分岐油路３ａを連通させると共に、プレッシャレギュレータバルブ６下流の油圧油路３に分岐接続されているライン圧分岐油路３０ｂとアプライ油路３０ｃとの間を遮断する。一方、図４に示すように、第２油圧室２７ａの圧力が第２ばね室２７ｂの圧力を上回った場合、スプール２８は第２ばね室２７ｂ側へ移動し、分岐油路３ａを連通状態にすると共に、ライン圧分岐油路３０ｂとアプライ油路３０ｃとを連通させる。従って、スプール２８は第２油圧室２７ａと第２ばね室２７ｂとに作用する差圧に関係無く、分岐油路３ａを連通状態にしている。

次に、このような構成による本実施形態の作用について説明する。エンジン駆動によりオイルポンプ４が稼働すると、オイルタンク５に貯留されているＡＴＦが吸い上げられ、そのポンプ流量がプレッシャレギュレータバルブ６に供給されると共に、図示しないパイロットバルブに供給され、このパイロットバルブにて所定に調圧されたパイロット圧がパイロット圧油路１２に元圧として供給される。

プレッシャレギュレータバルブ６に供給されたポンプ流量は、ＴＣＵ２からの指令信号に基づいて動作するライン圧制御バルブ１６によって調圧された第２信号圧に従い、最適なライン圧に生成されて吐出される。そして、このライン圧がマニュアルバルブ７、及びライン圧分岐油路３０ｂを介してアプライバルブ９に供給される。

マニュアルバルブ７はセレクトレバーで選択したレンジポジションに対応する分岐油路３ａに対してライン圧を供給し、或いは遮断する。例えば、セレクトレバーがＤレンジにセットされている状態では、マニュアルバルブ７がＤレンジに対応するシフトバルブ８にライン圧を供給する。各シフトバルブ８は、ＴＣＵ２からの運転状態に応じて設定された指令信号に従って設定された第１信号圧に応じて、分岐通路３ａを選択的に連通、或いは遮断して、対応する摩擦係合要素１０のピストン１０ａへの作動圧の供給を選択することで、自動変速を実行する。

すなわち、図２に示すように、シフトバルブ８の第１油圧室２２ｅに第１信号圧が供給された場合、スプール２３は第１圧縮ばね２５の付勢圧に抗して第１ばね室２２ｆ側へ移動し、ドレーンポート２２ｃを遮断すると共に、吐出ポート２２ｂを開口させ、ライン圧室２２ｄに流入されているライン圧を吐出ポートから対応する摩擦係合要素１０のピストン１０ａへ作動圧として供給する。

一方、図３に示すように、シフトバルブ８の第１油圧室２２ｅに供給する第１信号圧が遮断されている場合、スプール２３は第１圧縮ばね２５の付勢圧にて第１油圧室２２ｅ側へ移動し、ドレーンポート２２ｃを開口すると共に、吐出ポート２２ｂを閉塞させて分岐油路３ａを遮断する。その結果、ライン圧室２２ｄに流入されているライン圧はドレーンポート２２ｃから第３ドレーン油路２４を経て排出され、対応する摩擦係合要素１０のピストン１０ａへの作動圧の供給が遮断される。

又、シフトバルブ８の下流に設けたアプライバルブ９のスプール２８は、分岐油路３ａを常時連通状態にしており、従って、アプライバルブ９の下流から摩擦係合要素１０のピストン１０ａに供給される作動圧は、シフトバルブ８の動作に同期している。一方、第２ばね室２７ｂに供給される信号圧はシフト制御バルブ１５にて調圧されているため、シフトバルブ８の第１油圧室２２ｅに供給される第１信号圧と同じ信号圧が供給される。

そのため、図２に示すように、シフトバルブ８の第１油圧室２２ｅに第１信号圧が供給されて分岐油路３ａに連通されている状態では、アプライバルブ９の第２ばね室２７ｂにも同じ信号圧が供給されているため、スプール２８は第２圧縮ばね２９のばね圧と第１信号圧との合圧で、第２油圧室２７ａ側へ移動し、ライン圧分岐油路３０ｂとアプライ油路３０ｃとを遮断する。従って、シフトバルブ８のスプール２３は、第１油圧室２２ｅに供給される第１信号圧により、第１ばね室２２ｆ側へ第１圧縮ばね２５の付勢圧に抗して移動し、分岐油路３ａを連通させる。

又、図３に示すように、シフト制御バルブ１５からの第１信号圧が遮断された状態では、シフトバルブ８のスプール２３は第１圧縮ばね２５の付勢圧を受けて第１油圧室２２ｅ側へ移動し、分岐油路３ａを遮断する。その結果、アプライバルブ９の第２油圧室２７ａに作動圧が供給されず、一方、第２ばね室２７ｂには第１信号圧が供給されていないため、スプール２８は第２圧縮ばね２９の付勢圧を受けて第２油圧室２７ａ側へ移動し、ライン圧分岐油路３０ｂとアプライ油路３０ｃとを遮断する。

一方、図４に示すように、シフトバルブ８の第１油圧室２２ｅに供給される第１信号圧が遮断されると、スプール２３は第１圧縮ばね２５の付勢圧を受けて第１油圧室２２ｅの方向へ移動する。その際、第１ピストンランド２３ｂ或いは第２ピストンランド２３ｃとシフトバルブ室２２との間にコンタミ等の微小異物、或いはその堆積物が噛込まれてバルブスティックが発生すると、スプール２３は一時的に移動が停止される。その際、アプライバルブ９の第２油圧室２７ａには分岐油路３ａに接続されている作動圧分岐油路３０ａから作動圧が供給されており、第１信号圧が遮断されると、スプール２８は作動圧の付勢圧により第２ばね室２７ｂ側へ第２圧縮ばね２９の付勢圧に抗して移動し、ライン圧分岐油路３０ｂとアプライ油路３０ｃとを連通し、ライン圧をシフトバルブ８の第１ばね室２２ｆに供給する。

この第１ばね室２２ｆにライン圧が供給されると、スプール２３は第１圧縮ばね２５のばね圧とライン圧との合圧でスプール２３を付勢するため、このスプール２３とシフトバルブ室２２との間に噛込まれた異物が除去され、ドレーンポート２２ｃからＡＴＦと共に排出され、スプール２３は正常な動作に復帰される。尚、バルブスティックにより、スプール２３は一時的に動作を停止するが、変速段を切換える過程での動作であるため、変速制御に大きな支障を生じさせることは無い。

このように、本実施形態によれば、シフトバルブ８にバルブスティックが発生しても、第１ばね室２２ｆに供給されるライン圧と第１圧縮ばね２５との合圧で、スプール２３を強制的に移動させて、異物を除去し、バルブスティックを自動的に解消するようにしたので、自動変速機の変速制御に支障を来すこと無く、通常走行を継続させることができる。又、本実施形態ではバルブスティックを検出するセンサ類が不要であるため、構造の簡素化が実現でき、高い耐久性を保証することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものでは無く、例えばアプライバルブ９を介してシフトバルブ８の第１ばね室２２ｆに供給する油圧は、パイロット圧油路１２に供給されるパイロット圧を元圧としても良い。

１…油圧回路装置、
２…変速機制御ユニット
３…油圧油路、
３ａ…分岐油路、
４…オイルポンプ、
５…オイルタンク、
６…プレッシャレギュレータバルブ、
７…マニュアルバルブ、
８…シフトバルブ、
９…アプライバルブ、
１０…摩擦係合要素、
１０ａ…ピストン、
１２…パイロット圧油路、
１２ａ…第１ドレーン油路、
１２ｂ…第２ドレーン油路、
１２ｃ…第１信号圧油路、
１２ｄ…第２信号圧油路、
１２ｅ…第３信号圧油路、
１３…オリフィス、
１５…シフト制御バルブ、
１６…ライン圧制御バルブ、
２１…ケーシング、
２２…シフトバルブ室、
２２ａ…流入ポート、
２２ｂ…吐出ポート、
２２ｃ…ドレーンポート、
２２ｄ…ライン圧室、
２２ｅ…第１油圧室、
２２ｆ…第１ばね室、
２３，２８…スプール、
２３ａ…スプール軸、
２３ｂ…第１ピストンランド、
２３ｃ…第２ピストンランド、
２４…第３ドレーン油路、
２５…第１圧縮ばね、
２７…アプライバルブ室、
２７ａ…第２油圧室
２７ｂ…第２ばね室
２９…第２圧縮ばね
３０ａ…作動圧分岐油路、
３０ｂ…ライン圧分岐油路、
３０ｃ…アプライ油路

Claims (2)

1. 油圧油路に配設されたオイルポンプと、
   前記オイルポンプの下流側に配設されていると共に、スプールを挟んで両側に第１付勢部材を収容する第１付勢室と第１油圧室とが設けられ、該第１付勢部材の付勢圧と該第１油圧室に供給される信号圧との差圧で該油圧油路を連通或いは遮断するスプールバルブと、
   前記第１油圧室に供給する信号圧を制御する油圧制御手段と
   を備えた油圧回路装置において、
   前記第１付勢室に対して前記オイルポンプからの油圧を供給或いは遮断するバルブ本体と、前記バルブ本体の両側に第２油圧室と第２付勢部材を収容する第２付勢室とを備えるアプライバルブを有し、
   前記第２油圧室は前記スプールバルブ下流の前記油圧油路に連通し、
   前記第２付勢室に前記第１油圧室に供給する信号圧が供給され、
   前記第２付勢室に供給される前記信号圧がドレーンされ、一方前記第２油圧室に前記スプールバルブ下流の前記油圧油路からの作動圧が供給されると前記バルブ本体が前記第１付勢室に前記オイルポンプからの油圧を供給し、該油圧と前記第１付勢部材との合圧で前記スプールを前記第１油圧室側へ移動させる
   ことを特徴とする油圧回路装置。
2. 前記スプールバルブと前記アプライバルブとは自動変速機を変速制御するコントロールバルブボディに内装されており、
   前記油圧制御手段は変速機制御ユニットからの指令信号に従って制御動作される
   ことを特徴とする請求項１記載の油圧回路装置。

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