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技術 圧力制御装置および変速機

出願人 日立オートモティブシステムズ株式会社
発明者 稲田遼一広津鉄平栗本裕史石田良介
出願日 2016年3月25日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2016-061083
公開日 2017年9月28日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2017-172740
状態 拒絶査定
技術分野 磁気駆動弁 変速操作機構 伝動装置(歯車、巻掛け、摩擦)の制御
主要キーワード プーリー側 圧力センサ値 スプール弁軸 測定ポート 変速機システム 圧力制御回路 回路構成素子 圧力センサ構造
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

圧力制御装置を小型化しつつ、負荷圧力の制御を実施する

解決手段

変速機を動作させる複数のアクチュエータに供給される圧力媒体の圧力を制御する圧力制御装置が前記複数のアクチュエータごとに複数設けられる変速機システムであって、前記各圧力制御装置は、磁気回路によって駆動される可動部と、前記可動部の動作によって生成される出力圧力を出力する圧力出力部とを備え、さらに、前記アクチュエータに供給される圧力媒体の圧力を測定する圧力センサを有する圧力測定部が組み込まれることを特徴とする変速機システム

概要

背景

自動車変速機装置には、負荷に供給する油圧を制御するためのシステムが搭載されている。これらの装置では、負荷への供給油圧圧力センサによって測定し、この圧力センサ値目標圧力値を用いて、制御回路圧力制御装置を駆動させ、負荷に供給する油圧を制御している。

近年、燃費乗り心地向上のために、変速機装置内に搭載される負荷の数が増えている。また、車両全体コンパクト化などに伴い、エンジンルーム容積を削減する動きがあり、変速機装置の小型化も要求されている。そのため、変速機装置は小型化を行いつつ、制御負荷の増加に対応していかなければならない状況となっている。

この技術分野の背景技術として、特開2006−307927(特許文献1)がある。特許文献1には、「セカンダリプーリ21に供給される作動油は、ライン圧制御弁42を介してライン圧PL調圧され、セカンダリ圧制御弁43を介してセカンダリ圧Psに調圧される。セカンダリ圧制御弁43は、スプール弁軸92を付勢するプッシュプラグ93を備え、パイロット圧室43dにはライン圧PLが導入され、パイロット圧室43eにはセカンダリ圧Psが導入される。ライン圧PLが低くプッシュプラグ93とスプール弁軸92とが接するときには、ライン圧PLがスプール弁軸92に作用しないため、減圧されたライン圧PLがセカンダリ圧Psとして出力される。ライン圧PLが高くプッシュプラグ93とスプール弁軸92とが離れるときには、ライン圧PLがスプール弁軸92に作用するため、ライン圧PLがそのままセカンダリ圧Psとして出力される」と記載されている。

概要

圧力制御装置を小型化しつつ、負荷圧力の制御を実施する変速機を動作させる複数のアクチュエータに供給される圧力媒体の圧力を制御する圧力制御装置が前記複数のアクチュエータごとに複数設けられる変速機システムであって、前記各圧力制御装置は、磁気回路によって駆動される可動部と、前記可動部の動作によって生成される出力圧力を出力する圧力出力部とを備え、さらに、前記アクチュエータに供給される圧力媒体の圧力を測定する圧力センサを有する圧力測定部が組み込まれることを特徴とする変速機システム

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

変速機を動作させる複数のアクチュエータに供給される圧力媒体の圧力を制御する圧力制御装置が前記複数のアクチュエータごとに複数設けられる変速機システムであって、前記各圧力制御装置は、磁気回路によって駆動される可動部と、前記可動部の動作によって生成される出力圧力を出力する圧力出力部とを備え、さらに、前記アクチュエータに供給される圧力媒体の圧力を測定する圧力センサを有する圧力測定部が組み込まれることを特徴とする変速機システム

請求項2

圧力媒体の圧力を制御する圧力制御装置であって、前記圧力制御装置は、磁気回路によって駆動される可動部と、前記可動部の動作によって生成される出力圧力を出力する圧力出力部と、前記出力圧力以外の圧力媒体の圧力を測定する圧力センサを有する圧力測定部と、 を備え、前記圧力測定部内の圧力媒体は、前記可動部とは非接触であることを特徴とする圧力制御装置。

請求項3

請求項1または請求項2に記載の圧力制御装置において、前記圧力制御装置は、内部に前記磁気回路を駆動するための駆動信号を生成する制御回路を有することを特徴とする圧力制御装置。

請求項4

負荷に供給される圧力媒体の圧力を制御する圧力制御弁を制御するパイロット圧を生成するパイロット弁であって、前記パイロット弁は、磁気回路によって駆動される可動部と、前記可動部の動作によって生成されるパイロット圧を出力する圧力出力部と、前記圧力制御装置と前記負荷との間の圧力媒体が導入され、該圧力媒体の圧力を測定する圧力センサを有する圧力測定部と、を備え、前記圧力測定部内の圧力媒体は、前記可動部とは非接触であることを特徴とするパイロット弁。

請求項5

請求項4に記載のパイロット弁において、 前記パイロット弁は、内部に前記磁気回路を駆動するための駆動信号を生成する制御回路を有することを特徴とするパイロット弁。

技術分野

0001

本発明は圧力媒体の圧力を制御するための圧力制御装置とそれを用いた変速機に関する。

背景技術

0002

自動車変速機装置には、負荷に供給する油圧を制御するためのシステムが搭載されている。これらの装置では、負荷への供給油圧圧力センサによって測定し、この圧力センサ値目標圧力値を用いて、制御回路が圧力制御装置を駆動させ、負荷に供給する油圧を制御している。

0003

近年、燃費乗り心地向上のために、変速機装置内に搭載される負荷の数が増えている。また、車両全体コンパクト化などに伴い、エンジンルーム容積を削減する動きがあり、変速機装置の小型化も要求されている。そのため、変速機装置は小型化を行いつつ、制御負荷の増加に対応していかなければならない状況となっている。

0004

この技術分野の背景技術として、特開2006−307927(特許文献1)がある。特許文献1には、「セカンダリプーリ21に供給される作動油は、ライン圧制御弁42を介してライン圧PL調圧され、セカンダリ圧制御弁43を介してセカンダリ圧Psに調圧される。セカンダリ圧制御弁43は、スプール弁軸92を付勢するプッシュプラグ93を備え、パイロット圧室43dにはライン圧PLが導入され、パイロット圧室43eにはセカンダリ圧Psが導入される。ライン圧PLが低くプッシュプラグ93とスプール弁軸92とが接するときには、ライン圧PLがスプール弁軸92に作用しないため、減圧されたライン圧PLがセカンダリ圧Psとして出力される。ライン圧PLが高くプッシュプラグ93とスプール弁軸92とが離れるときには、ライン圧PLがスプール弁軸92に作用するため、ライン圧PLがそのままセカンダリ圧Psとして出力される」と記載されている。

先行技術

0005

特開2006−307927号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1では、制御弁内にバネ力によってスプール弁軸を連通位置に向けて付勢する付勢を設け、スプール弁軸と付勢駒との間に区画される一次側制御圧室入力圧を導入する構成にすることで、入力圧によって制御弁の出力圧の特性を変化させることを可能にしている。また、この制御弁を圧力制御装置に用いることで、プーリー側受圧面積を小さくでき、圧力制御装置の小型化を実現している。

0007

しかし、本特許文献の効果はプーリー側受圧面積の低減のみであり、制御に必要な回路構成素子、例えば圧力センサや制御弁を除外した場合と比べて小型化の効果が小さい。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

0009

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、「変速機を動作させる複数のアクチュエータに供給される圧力媒体の圧力を制御する圧力制御装置が前記複数のアクチュエータごとに複数設けられる変速機システムであって、前記各圧力制御装置は、磁気回路によって駆動される可動部と、前記可動部の動作によって生成される出力圧力を出力する圧力出力部とを備え、さらに、前記アクチュエータに供給される圧力媒体の圧力を測定する圧力センサを有する圧力測定部が組み込まれること」を特徴とする。

発明の効果

0010

本発明によれば、圧力制御弁内に圧力測定部を設けてそこに圧力センサを一体化することで、圧力センサの筐体を圧力制御弁の筐体と共通化し、小型化を行うことができる。また、負荷圧力を圧力測定部に導入し、負荷圧力に基づいた制御を行うことで従来と同様の負荷圧力制御が可能となる。上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図面の簡単な説明

0011

自動車の駆動装置の構成例を表した図である。
実施例1における圧力制御装置の構成例を表した図である。
実施例1におけるパイロット弁の内部構造例とパイロット圧を低下させている状態を表した図である。
実施例1におけるパイロット弁において、パイロット圧を上昇させている状態を表した図である。
従来の圧力センサ構造例を表した図である。
実施例2における圧力制御装置の構成例を表した図である。
実施例2におけるパイロット弁の構造例を表した図である。
実施例3における圧力制御装置の構成例を表した図である。
実施例3におけるパイロット弁の構造例を表した図である。

0012

以下、図面を用いて実施例を説明する。

0013

本実施例では、圧力制御装置を小型化しつつ、負荷圧力の制御が可能な圧力制御装置の例を示す。

0014

図1は、自動車の駆動装置の構成例を表した図である。エンジン1から供給される動力は、変速機2を介して車軸11へと伝達され、車輪12aおよび12bを回転させる。変速機2は、内部にトルクコンバータ3、前進後退切替機構4、プーリー5aおよび5b、ベルト6、圧力制御装置7、減速歯車9、差動歯車10を有している。

0015

トルクコンバータ3は、エンジン1から供給される動力を増幅させて、前進/後退切替機構4に伝達する装置である。

0016

前進/後退切替機構4は、外部からのシフト信号13を受けて、トルクコンバータ3から出力された動力の回転方向を前進方向や後退方向に切り替えたり、あるいはプーリー5aに供給する動力を遮断したりする。

0017

プーリー5aおよび5bは、稼働中は回転しており、前進/後退切替機構3から供給された動力を減速歯車9へ伝達する。プーリー5aおよび5bの溝幅は、圧力制御装置7から出力される負荷圧力8aおよび8bを受けて変化する。この溝幅の変化により、ベルト6の長さが変わり、変速比(前進/後退切替機構から供給される動力と減速歯車へ供給する動力の比率)が変化する。

0018

なお、本実施例では、変速機2として無段変速機CVT:Continuously Variable Transmission)を例に挙げているが、他の変速機、例えば手動変速機MT:Manual Transmisson)や自動変速機(AT:Automatic Transmission)でも良い。手動変速機や自動変速機の場合には、変速比を変える手段として、プーリー5aおよび5bの代わりに歯車が用いられる。

0019

圧力制御装置7は、外部からのアクセルペダル開度14、エンジン回転数15、車速16をもとに負荷圧力8aおよび8bを計算し、プーリー5aおよび5bに与えられる負荷圧力8aおよび8bを制御する。圧力制御装置7の内部構造は、図2において後述する。

0020

減速歯車9は、プーリー5bから供給された動力を小さくし、差動歯車10へ伝達する。差動歯車10は、減速歯車9から供給された動力を車軸11を通して左右の車輪12aおよび12bへ分配する。

0021

図2は、実施例1における圧力制御装置の構成例を示した図である。圧力制御装置7は、内部にタンク70、ポンプ71、目標圧力生成回路73、圧力制御回路75aおよび75bを有している。

0022

タンク70は、圧力制御装置7内部に供給する油を蓄積するための容器である。

0023

ポンプ71は、タンク70から油をくみ上げ、くみ上げた油を加圧してライン圧72を生成する。

0024

目標圧力生成回路73は、外部から入力されたアクセルペダル開度14、エンジン回転数15、車速16をもとに、目標圧力74aおよび74bを計算し、圧力制御回路75aおよび75bにそれぞれ出力する。

0025

圧力制御回路75aおよび75bは、目標圧力生成回路73から入力された目標圧力74aおよび74bに従って、負荷圧力8aおよび8bの制御をそれぞれ行う。

0026

圧力制御回路75aは、内部にパイロット弁80、二次弁81、制御回路82を有している。圧力制御回路75bの内部回路構成は圧力制御回路75aと同様であるため、圧力制御回路75bの内部回路は省略している。

0027

パイロット弁80は、制御回路82から入力される駆動信号83をもとに、ライン圧72からパイロット圧84への油の流入量とパイロット圧84からタンク70への油の排出量を制御し、パイロット圧84の圧力を制御する。また、パイロット弁80は内部に圧力センサを有しており、負荷圧力8aを測定している。この測定した圧力値85は、制御回路82に伝達される。

0028

二次弁81は、パイロット弁80から供給されるパイロット圧84に基づいて、ライン圧72から負荷圧力8aへの油の流入量と負荷圧力8a部分からタンク2への油の排出量を制御し、それによって負荷圧力8aを制御している。

0029

なお、二次弁81を利用せず、パイロット弁80から出力されるパイロット圧84を負荷圧力8aおよび8bとしてプーリー5aおよび5bに供給することも可能である。ただし、プーリー5aおよび5bの駆動に多量の油が必要である場合に二次弁81を取り除くと、大流量に対応するためにパイロット弁80の径を大きくしなければならない。パイロット弁80の径を大きくすると、可動部92の径も大きくなり、可動部を動作させるために磁気回路91に流す電流量を多くする必要がある。そうなると、大電流を流せるように制御回路82を設計する必要がある他、電流量の増加に伴う発熱も問題となる。このように、負荷に供給する油の流量が多い場合には、二次弁81を用いて負荷圧力8aおよび8bを供給することが望ましい。

0030

制御回路82は、目標圧力生成回路73から出力された目標圧力74aとパイロット弁80から出力される圧力値85に基づいて駆動信号83を生成し、この駆動信号83をパイロット弁80に出力する。

0031

図3は、実施例1におけるパイロット弁80の内部構造例を示した図である。図3のパイロット弁80は筐体90で覆われ、内部に磁気回路91、可動部92、圧力出力部93、ばね94、圧力センサ95、圧力測定部96、入力ポート97、排出ポート98、出力ポート99、フィードバックポート100、測定用ポート101、配線102を有する。

0032

磁気回路91は、制御回路82からの駆動信号83を受けて、周囲に磁界を発生させる。可動部92は、磁気回路91が発生する磁界による力と、ばね94による力を受けて、図3の構造例の場合には左右に駆動する。

0033

圧力出力部93には、入力ポート97を通してライン圧72から油が流入し、排出ポート98を通してタンク70に油が排出される。この油の流入量及び排出量は可動部92の位置に応じて変化する。そのため、出力ポート99から出力されるパイロット圧84も可動部92の位置に応じて変化する。また、フィードバックポート100を通して、ばね94がある部分にはパイロット圧84を入力している。

0034

可動部92が図3で示した位置である場合、圧力出力部93内の油は排出ポート98を通してタンク70に排出されるため、パイロット圧84は低下する。可動部92が図4で示した位置にある場合、入力ポート97を通してライン圧72から圧力出力部93内に油が流入するため、パイロット圧84は上昇する。可動部92が図3図4で示した位置の中間にある場合、入力ポート97を通して流入する油量と排出ポート98を通して排出される油量の差に応じて、パイロット圧84は上昇もしくは低下する。

0035

圧力センサ95は、圧力測定部96内の油圧を測定し、測定した圧力値85を配線102を介して制御回路82に伝達する。

0036

なお、この圧力センサ95には、例えばひずみゲージを用いた方式のセンサ静電容量を用いた方式のセンサが用いられる。従来の圧力センサは、図5に示すように、筐体200、入力ポート201、センサ素子202、内部配線203、電子回路204、出力配線205から構成される。入力ポート201から入力された圧力をセンサ素子202が電気信号に変換し、その電気信号を電子回路204が補正および増幅して、出力配線205を介して外部に出力する形となっている。

0037

パイロット弁80が有している圧力センサ95は、図5で示した従来の圧力センサのうち、センサ素子202、内部配線203、電子回路204のみを抜き出したものとなっている。圧力センサの筐体200部分は、パイロット弁80の筐体90と統一化することで取り除き、圧力センサ95のサイズを従来よりも小さくしている。

0038

圧力測定部96には、測定ポート101を通して負荷圧力8a部分から油が導入される。なお、圧力測定部96は、内部の油が可動部92と接触しない構造となっている。こうすることで、可動部52の左右の動作に伴って圧力測定部96内部の油が動くことを抑制でき、圧力測定部96内の油圧を安定して測定することができる。

0039

以上のように、本実施例によれば、パイロット弁80は内部に圧力測定部96および圧力センサ95を有しており、この圧力測定部96に負荷圧力8aを導入することで、負荷圧力8aの制御を実施している。また、圧力センサ95は筐体部分をパイロット弁80と共通化することで、従来よりも小型化が可能である。このように、パイロット弁80と小型化された圧力センサ95を一体化することで、圧力制御装置7全体を小型化しつつ、負荷圧力8aおよび8bの制御を行うことができる。

0040

本実施例では、実施例1とは別の回路構成において、圧力制御装置を小型化しつつ、負荷圧力の制御が可能な圧力制御装置の例を示す。

0041

なお、実施例2で示す図面において、実施例1と同じ構成要素に対しては実施例1と同じ符号を割り当てている。そのため、同じ符号の構成要素に対しては説明を省略する。

0042

図6は、実施例2における圧力制御装置の構成例を示したものである。図6の圧力制御装置は、実施例1におけるパイロット弁80とは異なるパイロット弁80aおよび80bを有している。

0043

パイロット弁80aは、制御回路82から出力される駆動信号83aに基づき、ライン圧72からパイロット圧84への油の流入量を制御することで、パイロット圧84の圧力を制御する。また、パイロット弁80aは、内部に圧力センサを有しており、負荷圧力8aを測定している。この測定した圧力値85aは、制御回路82に伝達される。

0044

パイロット弁80bは、制御回路82から出力される駆動信号83bに基づき、パイロット圧84からタンク70への油の排出量を制御することで、パイロット圧84の圧力を制御する。また、パイロット弁80bは、内部に圧力センサを有しており、負荷圧力8aを測定している。この測定した圧力値85bは、制御回路82に伝達される。

0045

制御回路82は、目標圧力生成回路73から出力された目標圧力74a、パイロット弁80aから伝達される圧力値85a、パイロット弁80bから伝達される圧力値85bに基づいて駆動信号83a、83bを生成し、この駆動信号83a、83bをパイロット弁80a、80bにそれぞれ出力する。

0046

なお、ここで制御回路82は、駆動信号83a、83bの決定に必ずしも圧力値85aと85bを両方用いなければならないわけではない。制御回路82は、目標圧力74aと、圧力値85aと85bのいずれか片方を用いて、駆動信号83a、83bを決定しても良い。

0047

図7は、実施例2におけるパイロット弁80aの構造例を示した図である。パイロット弁80aは実施例1のパイロット弁80とは異なり、排出ポート98を有していない。それ以外の構造は実施例1のパイロット弁80と同様である。なお、パイロット弁80aにおいては、入力ポート97はライン圧72に接続されており、出力ポート99はパイロット圧84と接続されている。

0048

パイロット弁80bも内部構造はパイロット弁80aと同様であるが、ポートの接続先は異なる。パイロット弁80bにおいては、入力ポート97はパイロット圧84に接続されており、出力ポート99はタンク70と接続されている。

0049

上より、本実施例では、実施例1におけるリニアソレノイドタイプであったパイロット弁80をON/OFF弁タイプであるパイロット弁80aおよび80bに置き換えた構成を示している。本構成においても実施例1と同様に、パイロット弁80aと圧力センサ95の一体化により圧力制御装置の小型化を行いつつ、負荷圧力制御を行うことができる。

0050

本実施例では、圧力制御装置をさらに小型、低コストで実現できる圧力制御装置の例を示す。

0051

なお、実施例3で示す図面において、実施例1と同じ構成要素に対しては実施例1と同じ符号を割り当てている。そのため、同じ符号の構成要素に対しては説明を省略する。

0052

図8は、実施例3における圧力制御装置の構成例を示したものである。図8の圧力制御装置は、実施例1におけるパイロット弁80とは異なるパイロット弁80cを有している。また、本実施例の圧力制御装置においては、目標圧力生成回路73から出力された目標圧力74aは、直接パイロット弁80cに入力される。

0053

パイロット弁80cは、目標圧力生成回路73から出力された目標圧力74aをもとに、ライン圧72からパイロット圧84への油の流入量とパイロット圧84からタンク70への油の排出量を制御し、パイロット圧84の圧力を制御する。また、パイロット弁80は内部に圧力センサを有しており、負荷圧力8aを測定している。

0054

図9は、実施例3におけるパイロット弁80cの構造例を示した図である。パイロット弁80cは実施例1におけるパイロット弁80cが有する圧力センサ95とは異なる圧力センサ95aを有する。また、パイロット弁80cは内部に制御回路103も有する。

0055

実施例1における圧力センサ95は、図5におけるセンサ素子202、内部配線203、電子回路204から構成されているが、実施例3における圧力センサ95aはこのうちのセンサ素子202しか有していない。電子回路203が従来行っていたセンサ信号の補正および増幅機能を制御回路103内部に移すことで、電子回路204および内部配線203を廃することができ、実施例1に加えてさらなる小型化および低コスト化を行っている。

0056

パイロット弁80c内部の制御回路103は、実施例1における制御回路82と同様に、目標圧力生成回路73から出力される目標圧力74aと圧力センサ95aが測定した圧力値をもとに駆動信号を生成し、磁気回路51を駆動させる。なお、制御回路103は、上記の機能の他に、実施例1で圧力センサ95が有していた電子回路204のセンサ信号補正および増幅機能も有している。

0057

以上のように、本実施例によれば、パイロット弁80c内に制御回路103を組み込んでいる。また、制御回路103は、圧力制御機能のほかに圧力センサ値の補正および信号増幅機能を有している。このように、実施例1においては、圧力センサ95内の電子回路204と制御回路82で分かれていた機能を1つの圧力制御回路103として統合することで、圧力センサ95aの構造を簡素化し、従来の圧力センサ95よりも小型、低コストで実装することが可能となる。それにより、圧力制御装置のさらなる小型化、低コスト化を実現することができる。

実施例

0058

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例は油圧回路について記載したものであるが、その他の圧力媒体、例えば空気や水を用いた回路に対しても同様に効果を発揮することができる。また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラム解釈し、実行することによりソフトウェアで実現しても良い。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスクSSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカードSDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。

0059

2・・・変速機、5a、5b・・・プーリー、7・・・圧力制御装置、8a、8b・・・負荷圧力、80、80a、80b、80c・・・パイロット弁、81・・・二次弁、84・・・パイロット圧、91・・・磁気回路、92・・・可動部、93・・・圧力出力部、95、95a・・・圧力センサ、96・・・圧力測定部

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