JP2022167612A - 摩擦締結要素の作動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦締結要素の作動アクチュエータにおいて、エネルギ損失を抑制しつつ、摩擦締結要素の摩耗状態に応じた応答性の向上を図る。
【解決手段】
摩擦締結要素１の作動アクチュエータ２は、モータ２１と、モータ２１の回転力を直線運動に変換するねじ機構２２の直線運動をピストン２３に伝達する作動油が充填された油密状態の油充填室２６とを有し、ねじ機構２２はねじ軸２２ａ上を軸方向に移動することで油充填室を介してピストン２３に押圧力を伝達するナット２２ｂとを有し、ピストン２３のゼロクリアランス位置を検出すると共に、検出されたゼロクリアランス位置に基づいて複数の摩擦板１３の摩耗量を算出する摩耗量算出手段３０と、摩耗量に基づいてナット２２ｂの軸方向位置を補正することでピストン２３の所定の解放位置ａ１からゼロクリアランス位置までのストローク量を補正するストローク補正手段３０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載される摩擦締結要素の作動アクチュエータに関する。

車両に搭載される摩擦締結要素は、例えば、エンジンなどの駆動源に連結されると共に複数のプラネタリギヤセットを備えた自動変速機に搭載されている。自動変速機は、複数の摩擦締結要素を選択的に締結することにより各プラネタリギヤセットを経由する動力伝達経路を切り換えて複数の前進変速段と通例１段の後退速段とを達成するように構成されている。

前記摩擦締結要素として、複数の摩擦板と、油圧室に油圧が供給されたときに複数の摩擦板を押圧して摩擦締結要素を締結するピストンとを備え、油圧作動のピストンを用いて摩擦締結要素の締結及び解放を行う摩擦締結要素が知られている。

しかしながら、油圧室に供給される油圧は、エンジンによって駆動させられるオイルポンプにより生成されると共に、摩擦締結要素に対する作動油の給俳は、複数のソレノイドバルブを備えた油圧制御装置によって制御されることから、複数のソレノイドバルブ等からのオイル漏れが生じるため、非締結状態においてもオイルポンプを駆動させて油圧制御装置の油圧を保持するための駆動損失が生じ、エネルギ損失を引き起こす。

これに対して、摩擦締結要素として、オイルポンプ及び複数のソレノイドバルブ等の油圧制御装置に代えて、電動モータと電動モータの回転運動を直線方向の運動に変換する変換機構と油密状態の油圧回路を構成する油圧ピストンとによって摩擦締結要素の締結及び解放を行うことで、非締結状態における油圧保持のため駆動損失の削減を図ることが考えられる。例えば特許文献１には、電動モータと、変換機構と、変換機構に接続されたマスタピストンと、マスタピストンが嵌合された油圧式マスタシリンダと、油圧式マスタシリンダに流体的に接続された油圧式スレーブシリンダと、スレーブシリンダに嵌合されると共に摩擦板を押圧するスレーブピストンとを備えた作動アクチュエータを用いることが開示されている。

特開２０１５－５１４１９８号公報

変速時や発進時における摩擦締結要素の締結及び解放には、乗員へのショックの抑制や応答性の向上のために、摩擦締結要素を締結するときに、複数の摩擦板同士のクリアランスがゼロとなると共に、ピストンの位置をピストンが摩擦板を押圧することなく、先端が該摩擦板に接した状態もしくはほぼ接した状態（以下、「ゼロクリアランス状態」ともいう）となるゼロクリアランス位置に設定する場合がある。

特許文献１の作動アクチュエータでは、電動モータの回転数を制御することで、ピストンの解放位置からゼロクリアランス位置までのストローク量を設定することが考えられる。

しかしながら、複数の摩擦板は締結解放を繰り返すことによって各摩擦板の締結面に貼り付けられたフェイシングが摩耗して、ピストンのゼロクリアランス位置がフェイシング摩耗前の新品時に設定されていたピストンのゼロクリアランス位置よりも締結側にずれて、ピストンの締結制御に遅れが生じる虞がある。

本発明は、エネルギ損失を抑制しつつ、摩擦締結要素の摩耗状態に応じた応答性の向上を図ることができる摩擦締結要素の作動アクチュエータを提供する。

本発明は、ドラムとハブの間に設けられて前記ドラムと前記ハブに交互に係合する複数の摩擦板を押圧して互いに締結させる摩擦締結要素の作動アクチュエータであって、
モータと、前記モータの回転力を直線運動に変換するねじ機構と、前記摩擦板を押圧するピストンと、前記ねじ機構の直線運動を前記ピストンに伝達する作動油が充填された油密状態の油充填室とを有し、
前記ねじ機構は、ねじ軸と、前記ねじ軸上を軸方向に移動すると共に前記油充填室を介して前記ピストンに押圧力を伝達するナットとを有するボールねじ機構で構成され、
前記ピストンが、前記ピストンによって前記摩擦板のクリアランスを詰めるゼロクリアランス状態となるゼロクリアランス位置を検出すると共に、検出された前記ゼロクリアランス位置に基づいて前記複数の摩擦板の摩耗量を算出する摩耗量算出手段と、
前記摩耗量算出手段によって算出された前記摩耗量に基づいて、前記ピストンが所定の解放位置に位置するときの前記ナットの軸方向位置を補正することで、前記ピストンの前記所定の解放位置からゼロクリアランス位置までのストローク量を補正するストローク補正手段とを備える摩擦締結要素の作動アクチュエータを提供する。

本発明によれば、摩耗量算出手段によって算出された摩耗量に基づいてナットの軸方向位置を補正することで、摩擦締結要素の摩耗に応じてピストンの所定の解放位置からゼロクリアランス位置までのストローク量を補正することができるので、複数の摩擦板に摩耗が生じた場合においても、締結時の応答性の向上を図ることができる。

具体的には、例えば、複数の摩擦板の摩耗によって、検出されたピストンのゼロクリアランス位置が予め設定されたゼロクリアランス位置よりも締結側にずれた場合は、解放位置からゼロクリアランス位置に延長が必要となったストローク分だけ解放状態におけるナットの軸方向位置を軸方向一方側（解放側）に補正することで、検出されたゼロクリアランス位置と予め設定されたゼロクリアランス位置とのずれを吸収できる。

ねじ機構にすべりねじ機構を用いる場合に比べて接触面積を低減することができ、ねじ効率が向上することで、モータトルクが低減でき、モータを小型化できる。作動アクチュエータは、ボールねじ機構と油密状態の油充填室と、ピストンとによって構成されているので、非締結状態において油圧保持のために油圧ポンプを駆動させる場合に比べて、非締結状態における圧力保持のためのエネルギ損失が抑制できる。

前記ねじ機構は、
前記ねじ軸の軸線方向一方側に第１ピッチが形成された第１ピッチ領域と、
前記第１ピッチ領域に連続して前記ねじ軸の軸線方向他方側に第２ピッチが形成された第２ピッチ領域とを備えると共に、
前記第２ピッチが前記第１ピッチより小さく形成されたピッチ可変ボールねじ機構で構成され、
前記第１ピッチと前記第２ピッチは、前記ゼロクリアランス位置で切り替わるように設定されてもよい。

本構成によれば、 ピッチの異なる第１ピッチと第２ピッチを備えたピッチ可変ボールねじ機構を用いることで、モータを大型化することなく、ピストンの解放位置からゼロクリアランス位置に至るまでのストローク速度を速めると共に、ピストンのゼロクリアランス位置から完全締結位置に至るまでの押圧力を確保しながらストローク速度を低減することができる。その結果、摩擦締結要素の締結時における応答速度の向上と緻密な締結制御と締結に必要な押圧力の確保と実現される。

例えば、第１ピッチを締結時における最大ストローク速度となるように設定し、第２ピッチを締結時における最大必要トルクとなるように設定することで、定格で最大回転数及び最大必要トルクを出力可能な大型なモータを搭載する場合に比べて、小さなモータを用いることができる。これにより、解放位置からゼロクリアランス位置に至るまでのピストンのストローク速度の向上とゼロクリアランス位置以降に必要な締結トルクを確保しつつ搭載性のよい小型なモータを用いることができる。

前記ピストン位置検出手段は、前記油充填室の油圧の立ち上がりで検出されるように構成されてもよい。

本構成によれば、油充填室の油圧は、ピストンが解放位置から締結側へ移動して摩擦板のクリアランスを詰めるゼロクリアランス位置で立ち上がるので、摩擦板の摩耗状態によって、ピストンの所定の解放位置から摩耗後のゼロクリアランス位置までのストローク量と、ピストンの所定の解放位置から新品時（摩耗前）のゼロクリアランス位置までのストローク量とにずれが生じた場合においても摩耗後ゼロクリアランス位置を正確に検出することができる。

前記ピストン位置検出手段は、油圧スイッチで構成されてもよい。

本構成によれば、ピストンのゼロクリアランス位置を摩擦板の締結による油圧の立ち上がりを、油圧スイッチによって検出するので、油圧センサ等を用いる場合に比べて安価な構成でゼロクリアランス位置を検出することができる。

前記ピストン位置検出手段は、油圧センサで構成されてもよい。

本構成によれば、ピストンのゼロクリアランス位置を摩擦板の締結による油圧の立ち上がりを、油圧センサによって検出するので、油圧スイッチを用いる場合に比べて緻密な制御性が得られる。

本発明によれば、エネルギ損失を抑制しつつ、摩擦締結要素の摩耗状態に応じた応答性の向上を図ることができる摩擦締結要素の作動アクチュエータを提供することができる。

本発明の実施形態に係る摩擦締結要素の作動アクチュエータの解放状態の模式図である。 摩擦締結要素の作動アクチュエータのゼロクリアランス状態の模式図である。 摩擦締結要素の作動アクチュエータの締結状態の模式図である。 ナットの軸方向位置の補正によるピストンのストローク量の補正を説明する説明図である。 ピストンのストロークに対応させたねじ軸のピッチを示す模式図である。 摩擦締結要素を備えた自動変速機の制御装置の構成を示すブロック図である。 ピストンのストローク量を補正方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る摩擦締結要素１の作動アクチュエータ２の模式図であって、摩擦締結要素１の作動アクチュエータ２の解放状態が示されている。作動アクチュエータ２は、摩擦締結要素１の締結時における応答性を向上させるために、クラッチクリアランス（締結用ピストンとリテーニングプレートとの間の寸法から全摩擦板の厚さの総和を減じた値）を調整する機能を有する。摩擦締結要素１は、例えば、自動変速機（図示せず）に備えられる複数のクラッチやブレーキを構成され、作動アクチュエータ２は各摩擦締結要素に設けられている。

摩擦締結要素１としてのクラッチは、円筒状のドラム１１と、ドラム１１より小径の円筒状のハブ１２と、ドラム１１とハブ１２の間に軸方向に並べて配設されてドラム１１とハブ１２とに交互にスプライン係合された複数の摩擦板１３と、複数の摩擦板１３を押圧して互いに締結させる作動アクチュエータ２とを備える。複数の摩擦板１３は、作動アクチュエータ２に備えられたピストン２３よって押圧されることでクラッチ１が締結される。

複数の摩擦板１３のうち、ドラム１１の内側に配設された複数の摩擦板１３ａは、ドラム１１にスプライン係合されて軸方向に移動可能に、かつ、ドラム１１と一体に回転可能に配置されている。ハブ１２の外側に配設された複数の摩擦板１３ｂは、ハブ１２にスプライン係合されて軸方向に移動可能に、且つ、ハブ１２と一体に回転可能に配置されている。ドラム１１の摩擦板１３ａとハブ１２の摩擦板１３ｂは、交互に配置され、ハブ１２の摩擦板１３ｂの両面に設けられたフェイシング１３ｃを介して、互いに対向している。複数の摩擦板１３の軸方向他方側には、ドラム１１の摩擦板１３ａと同様にドラム１１にスプライン係合され、スナップリング１４により軸方向一方側に対して抜け止めされたリテーニングプレート１５が配設されている。

ピストン２３は、複数の摩擦板１３の軸方向一方側に配置されると共に、油充填室２６の一部を構成する第２シリンダ２６ｂに軸方向に移動可能に嵌合されている。ピストン２３の軸方向一方側には、第２シリンダ２６ｂとピストン２３とによって油圧室２７が油密的に形成されている。

油圧室２７には、第２シリンダ２６ｂに設けられた油路２７ａが接続されており、油路２７ａは、油圧管路２６ｃを介して第１シリンダ２６ａの軸方向他方側に通じている。第１シリンダ２６ａの軸方向一方側には、第１ピストン２４が嵌合されている。第２ピストン２３の軸方向他方側には、第２ピストン２３を軸方向一方側に付勢するリターンスプリング（図示せず）が設けられている。

作動アクチュエータ２は、電動モータ２１と、電動モータ２１の回転力を直線運動に変換するねじ機構２２と、ねじ機構２２の直線運動が伝達されることで摩擦板１３を押圧するピストン２４ｃと、ねじ機構２２の直線運動をピストン２３に伝達する作動油が充填された油密状態の油充填室２６とを有する。

電動モータ２１は、例えばブラシレスモータによって構成されている。ロータ（図示せず）の磁極に対向したステータ（図示せず）側には、モータ回転数センサ（例えば、ホール素子等の磁気センサ）３５が配置されている。モータ回転数は、ホール素子からの位置検出信号に基づいて、一定周期の波形が合成され、その周期から回転数が算出される。モータ回転数センサ３５によって検出された位置信号は、制御装置３０に入力される（図６参照）。

ねじ機構２２は、例えばこま式のボール循環機構を備えたボールねじ装置である。ねじ機構２２は、ねじ軸２２ａと、ねじ軸２２ａの回転に伴って軸線方向に移動するナット２２ｂと、ねじ軸２２ａとナット２２ｂとの間に介在される複数の転動体（図示せず）とを備える。本実施形態におけるねじ軸２２ａは、電動モータ２１の回転軸によって構成されているが、電動モータ２１の回転軸とギヤ等を介して動力が伝達されるように構成されてもよい。

ねじ軸２２ａの外周面には、略半円弧形状のボール転動溝２２ｃが螺旋状に形成されている。ボール転動溝２２ｃは、ねじ軸２２ａの軸線方向の異なった位置において、ピッチが変化するように形成されている。本実施形態におけるねじ機構２２は、ピッチ可変ボールねじ機構で構成されている。ねじ軸２２ａのピッチの詳細については後述する。

ナット２２ｂの内周面には、ねじ軸２２ａのボール転動溝２２ｃと対向する略半円弧形状のナット転動溝（図示せず）が形成されている。ボールは、ボール転動溝２２ｃおよびナット転動溝（図示せず）の間に配置される。これにより、ボール転動溝２２ｃとナット転動溝とがボールを介して螺合され、電動モータ２１によってねじ軸２２ａを回転させることによってボールが循環路を転動しながら循環してナット２２ｂを軸方向に移動させる。

ナット２２ｂと油充填室２６の一部を構成する後述の第１シリンダ２４ａに嵌合された第１ピストン２４とは、連結部材２５によって連結されている。ナット２２ｂの軸線方向の移動に連動して、第１ピストン２４が軸方向に移動するように構成されている。

油充填室２６は、ナット２２ｂに連結部材２５を介して接続された第１ピストン２４が収容されている第１シリンダ２６ａと、複数の摩擦板１３を押圧するピストン（第２ピストン）２３が収容されている第２シリンダ２６ｂと、第１及び第２シリンダ２６ａ，２４ｄを接続する油圧管路２６ｃと、第１シリンダ２６ａに設けられた接続部２６ｄを介して第１シリンダ２６ａに連通接続可能なリザーバタンク２６ｅとを有している。本実施形態において第２ピストン２３は、摩擦板１３を押圧するピストン２３に相当する。

第１シリンダ２６ａ、油圧管路２６ｃ、第２シリンダ２６ｂ及びリザーバタンク２６ｅ内には、作動油が充填されると共に、油密状態とされている。接続部２６ｄには、第１シリンダ２６ａ内の油圧がリザーバタンク２６ｅ内の油圧未満となった場合にのみ解放されるチェックバルブ２６ｆが設けられている。リザーバタンク２６ｅは、周囲の圧力に対して密閉されておらず、リザーバタンク２６ｅ内に存在する作動油は、大気圧を有している。第１シリンダ２６ａ、油圧管路２６ｃ、第２シリンダ２６ｂ内の作動油は、ピストン２３が解放位置にある状態においてリザーバタンク２６ｅ内の作動油とつり合った油密状態となるように設定されている。

ねじ機構２２の電動モータ２１の回転に伴うナット２２ｂの軸方向移動は、接続部材２５を介して第１ピストン２４に伝達されて第１ピストン２４が軸方向移動すると、第１シリンダ２６ａ内の作動油が油圧管路２６ｃを介して第２シリンダ２６ｂ内に流入し、第２ピストン２３が締結（軸方向他方）側にストロークする。

図１では、摩擦締結要素１は、油圧室２７から油圧が排出されて第２ピストン２３がリターンスプリングの付勢力により反摩擦板１３側に移動された解放状態で示されている。

クラッチ１の締結時に、図１に示す解放状態で作動アクチュエータ２の電動モータ２１を回転させてナット２２ｂを締結側に締結側にストロークさせると、図２に示すように、第１ピストン２４が第１シリンダ２６ａ内を軸方向他方側に移動する。第１ピストン２４の軸方向移動によって第１シリンダ２６ａ内の作動油が油圧管路２６ｃを介して第２シリンダ２６ｂ（油圧室２７）内に流入し、第２ピストン２３がリターンスプリングの付勢力に抗して摩擦板１３側に移動する。

ナット２２ｂのストローク、より詳しくは、第２ピストン２３の所定の解放位置ａ１に対応したねじ軸２２ａ上のナット解放位置ｂ１から、第２ピストン２３によって摩擦板１３間のクリアランスが詰められて第２ピストン２３が摩擦板１３を押圧することなく摩擦板１３に接した状態もしくはほぼ接した状態であるゼロクリアランス状態となるゼロクリアランス位置ａ２に対応したねじ軸２２ａ上のナットゼロクリアランス位置ｂ２までの第１ストロークＬ１によって油圧室２７には、図４（ａ）に示すように、摩擦締結要素１の締結に必要な押圧力に対応した締結油圧Ｐ１よりも低く、リターンスプリングの付勢力に抗して第２ピストン２３を摩擦板１３側に移動させて、第２ピストン２３を締結のためのストロークを終了させて、ゼロクリアランス位置ａ２に第２ピストン２３を保持するための保持油圧Ｐ２が供給されている。換言すると、第２ピストン２４ｂの解放位置ａ１からゼロクリアランス位置ａ２までのストローク中、油圧室２７には保持油圧Ｐ２が供給されている。

さらに、図２に示すゼロクリアランス状態でナット２２ｂを締結側にストロークさせると、図３に示すように、第１ピストン２４が第１シリンダ２６ａ内を軸方向他方側にさらに移動する。第１ピストン２４の軸方向移動によって第１シリンダ２６ａ内の作動油が油圧管路２６ｃを介して第２シリンダ２６ｂ（油圧室２７）内に流入し、油圧室２７内の油圧が高められて、第２ピストン２３が摩擦板１３を押し付けて、ドラム１１に固定されたリテーニングプレート１５と第２ピストン２３との間に摩擦板１３が挟み込まれて相対回転不能になることで、摩擦締結要素１が締結された締結状態となる。

ナット２２ｂのストローク、より詳しくは、ナットゼロクリアランス位置ｂ２から、第２ピストン２３が摩擦板１３を押圧して摩擦締結要素１が締結状態となる締結位置ａ３に対応したねじ軸２２ａ上のナット締結位置ｂ３までの第２ストロークＬ２によって油圧室２７には、図４（ａ）に示すように、摩擦締結要素１の締結に必要な押圧力に対応した締結油圧Ｐ１以上の油圧が供給されている。

一方、摩擦締結要素１の解放時には、図３に示す締結状態でナット２２ｂを解放側にストローク（ナット締結位置ｂ３からナットゼロクリアランス位置ｂ２にストローク）させると、図２に示すように、第２ピストン２３が摩擦板１３に接した状態もしくはほぼ接した状態で第２ピストン２３による押圧力が解除されて、摩擦締結要素１がゼロクリアランス状態となる。

さらに、図２に示すゼロクリアランス状態でナット２２ｂを解放側にストローク（ナットゼロクリアランス位置ｂ２からナット解放位置ｂ１にストローク）させると、図１に示すように、第２ピストン２３がリターンスプリングの付勢力により反摩擦板１３側に移動して、摩擦締結要素１が解放状態となる。

摩擦締結要素１は、締結時において、応答性の観点からピストン２３を解放位置ａ１からゼロクリアランス位置ａ２までのストローク速度を高めることが望まれ、ゼロクリアランス位置ａ１から締結位置ａ３までは摩擦板１３の締結に必要な押圧力を発生させつつ緻密な制御性のためにストローク速度を低減することが望まれる。

このような要件を達成しようとした場合、摩擦締結要素１の第２ピストン２３に要求されるストローク速度に対応する最大必要回転数と、ピストン２３に要求される押圧力に対応する最大必要トルクを定格で出力可能な大出力のモータを用いることが考えられるが、モータの大出力化はモータが大型化することとなって、作動アクチュエータ２の搭載性が悪化する。

これに対して、摩擦板１の作動アクチュエータ２は、モータを小型化しつつ、締結時における応答性の向上と押圧力の確保とを両立を図るためのねじ機構２２を備えている。図５に示すように、ねじ機構２２は、ピッチ可変ボールねじ機構によって構成されており、例えば、特許第４３６６２１５号に開示されている。ねじ機構２２は、ねじ軸２２ａの軸線方向一方側に第１ピッチＸ１１が形成された第１ピッチ領域Ｘ１と、第１ピッチ領域Ｘ１に連続すると共に軸方向他方側に第２ピッチＸ２１が形成された第２ピッチ領域Ｘ２とを備える。第２ピッチＸ２１は、第１ピッチＸ１１よりも小さくなるように形成されている。本実施形態においては、特許第４３６６２１５号に開示されているように、ナット２２ｂが、転動体転送溝を備えたボール保持部材（図示せず）と、ボール保持部材が回転可能に収容されるケース（図示せず）とによって構成されると共に、ねじ軸のピッチが変化するのに対応して、ボール保持部材がケースに対して回転する構成を備えている。

ねじ軸２２ａに設けられたピッチＸ１１，Ｘ２１は、隣り合うねじ溝間の距離であって、本実施形態においてねじ軸２２ａが１条ねじで構成されているため、１ピッチはねじ軸２２ａ（電動モータ２１）が１回転したときにナット２２ｂが軸方向に移動する距離と一致する。電動モータ２１が１回転した時のナットのストローク量が、第１ピッチ領域Ｘ１のストローク量が第２ピッチ領域Ｘ２のストローク量よりも大きくなる。したがって、第１ピッチ領域Ｘ１でのナット２２ｂのストローク速度は、第２ピッチ領域Ｘ２のナット２２ｂのストローク速度よりも早くなるように設定されている。

前述のように、第２ピストン２３は、ナット２２ｂのストロークによってストロークする。図２を参照しながら、ナット２２ｂのストローク速度が変化する第１ピッチ領域Ｘ１及び第２ピッチ領域Ｘ２と、ピストン２３のストローク速度との関係について説明する。ここでは、説明をわかりやすくするために、例えば、ナット２２ｂのストローク量と第２ピストン２３のストローク量を同じとして考える。

第１ピッチ領域Ｘ１は、予め設定されている第２ピストン２３の解放位置ａ１からゼロクリアランス位置ａ２までのストローク量Ｌ１と同じになるように設定されている。第２ピッチ領域Ｘ２は、第１ピッチ領域Ｘ１に連続して軸方向他方側に延びると共に、予め設定されているゼロクリアランス位置ａ２から締結位置ａ３までのストローク量以上となるように設定されている。

第２ピストン２３が所定の解放位置ａ１に位置する場合に対応するナット解放位置ｂ１は、ナット２２ｂの先端位置が第１ピッチ領域Ｘ１の軸方向一方側の端部に位置するように設定されている。第２ピストン２３がゼロクリアランス位置ａ２に位置する場合に対応するナットゼロクリアランス位置ｂ２は、破線で示すようにナット２２ｂの先端位置が第１ピッチ領域Ｘ１と第２ピッチ領域Ｘ２の境界位置（第１ピッチ領域Ｘ１の軸方向他方側の端部かつ第２ピッチ領域Ｘ２の軸方向一方側の端部）Ｘに位置するように設定されている。換言すると、第２ピストン２３のゼロクリアランス位置ａ２で、第１ピッチＸ１１と第２ピッチＸ２１が切り替わるように設定されている。

第１ピッチ領域Ｘ１の軸方向一方側には、後述の摩擦板の摩耗時におけるゼロクリアランス位置を補正するための第２ピッチ領域Ｘ３が設けられている。第２ピッチ領域Ｘ３に形成された第３ピッチＸ３１は、第１ピッチＸ１１と同じピッチ幅で設定されている。

周知のように、電動モータの出力＝角速度×トルクの関係を有するので、電動モータの出力を一定とすると、モータトルクを増大させようとすると回転数が低下し、回転数を上昇させようとするとトルクが低下する特性を有する。

したがって、第１ピッチ領域Ｘ１は、第２ピストン２３の解放位置ａ１からゼロクリアランス位置ａ２のストローク領域Ｌ１に対応するため、保持油圧Ｐ２に対応する電気モータ２１に必要とされるトルクは締結油圧Ｐ１よりも低いため、モータ回転数が低下することなく高い回転数且つ第２ピッチ領域Ｘ２よりも速いストローク速度でナット２２ｂを移動させることができる。

一方、第２ピッチ領域Ｘ２は、第２ピストン２３のゼロクリアランス位置ａ２から締結位置ａ３のストローク領域Ｌ２に対応するため、電気モータ２１に必要とされるトルクは締結油圧Ｐ１に対応した大きなトルクが必要となり、これに伴ってモータ回転数が低下すると共に第１ピッチ領域Ｘ１よりも遅いストローク速度でナット２２ｂを移動させることができる。

したがって、摩擦締結要素１を締結するときには、ナット２２ｂを第１ピッチ領域Ｘ１上をストロークさせれば、第２ピストン２３はゼロクリアランス状態となり、ゼロクリアランス状態でさらにナット２２ｂを第２ピッチ領域Ｘ２上をストロークさせれば、ナット２２ｂのストロークと略同時に摩擦板１３を押圧し、摩擦締結要素１が応答性良く締結されることとなる。

複数の摩擦締結要素１を備えた自動変速機（図示せず）は、各摩擦締結要素１における各作動アクチュエータ２を制御して運転状態に応じた変速段を形成する制御装置３０を備えている。図５に示すように、該制御装置３０には、運転者の操作により選択されたレンジを検出するレンジセンサ３１からの信号、当該車両の車速を検出する車速センサ３２からの信号、運転者のアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ３３からの信号、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ３４からの信号、作動アクチュエータ２の電動モータ２１の回転数を検出するモータ回転数センサ３５、油充填室２６上に設けられた油圧センサ３６からの信号等が入力されるようになっている。なお、制御装置３０は、マイクロコンピュータを主部分として構成されている。

制御装置３０は、各種入力信号に基づき、各作動アクチュエータ２に制御信号を出力して自動変速機を制御する。変速制御では、例えば、車速センサ３２によって検出される車速、アクセル開度センサ３３によって検出されるアクセル開度、及び、所定の変速マップに基づいて、目標変速段が決定される。

目標変速段への変速が行われるときは、いわゆる架け替えが行われる解放側の摩擦締結要素及び締結側の摩擦締結要素のそれぞれに対応する作動アクチュエータ２が制御される。

複数の摩擦板１３は締結解放を繰り返すことによって各摩擦板１３の締結面に貼り付けられたフェイシング１３ｃが摩耗して、図５に破線で示すように、実際の第２ピストン２３のゼロクリアランス位置がフェイシング摩耗前の新品時に予め設定されていた第２ピストン２３のゼロクリアランス位置（新品時ゼロクリアランス位置）ａ２よりも締結側にずれた摩耗時ゼロクリアランス位置ａ２１となる場合がある。この場合、第２ピストン２３の解放位置ａ１から締結までのストロークが不足し完全締結に至らない虞がある。

摩耗によってゼロクリアランス位置がずれると、第２ピストン２３の新品時のゼロクリアランス位置ａ２と一致するように設定されたねじ軸２２ａの第１ピッチ領域Ｘ１と第２ピッチ領域Ｘ２第２ピストン２３の境界位置Ｘと摩耗時ゼロクリアランス位置ａ２１との間にもずれが生じる。この場合、第２ピストン２３が予め設定されていた解放位置ａ１からゼロクリアランス位置ａ２までのストロークが完了（ナット２２ｂが第１ピッチ領域Ｘ１と第２ピッチ領域Ｘ２の境界位置Ｘに到達）しても、第２ピストン２３が摩耗時ゼロクリアランス位置ａ２１に到達せず、第２ピストン２３が摩耗時ゼロクリアランス位置ａ２１に到達する前に、ナット２２ｂのストローク領域が第１ピッチ領域Ｘ１から第２ピッチ領域Ｘ２に変化する。そのため、摩耗時ゼロクリアランス位置ａ２１に至る前に第２ピストン２３のストローク速度が落ちることになって、第２ピストン２３の応答性に遅れが生じる虞がある。

これに対して、制御装置３０は、作動アクチュエータ２の電動モータ２１を制御して、第２ピストン２３が摩擦板１３の摩耗状態に応じたゼロクリアランス位置（摩耗時ゼロクリアランス位置）ａ２１に設定されるように、ピストン２３のストローク量を補正する構成を備える。

制御装置３０は、第２ピストン２３の摩耗時ゼロクリアランス位置ａ２１を検出するピストン位置検出手段３６によって検出された摩耗時ゼロクリアランス位置ａ２１に基づいて複数の摩擦板１３の摩耗量Ｇを算出する摩耗量算出手段と、摩耗量算出手段によって算出された摩耗量Ｇに基づいて、第２ピストン２３が所定の解放位置ａ１に位置するときのナット２２ｂのナット解放位置ｂ１の軸方向位置を補正することで、第２ピストン２３の所定の解放位置ａ１から新品時におけるゼロクリアランス位置ａ２までのストローク量Ｌ１を補正するストローク補正手段とを備える。

ピストン位置検出手段３６は、図１に示すように、油充填室２６に設けられたピストン位置検出手段としての油圧センサ３６によって構成され、油圧センサ３６によって摩擦締結要素１の摩耗後の実際のゼロクリアランス位置（摩耗時ゼロクリアランス位置）ａ２１を検出する。

本実施形態において、ゼロクリアランス位置ａ２１の検出は、図４（ａ）に示すように、油圧センサ３６の値が所定の閾値Ｐ３以上の油圧となったときとする。所定の閾値Ｐ３は、例えば、第２ピストン２３がリターンスプリングの付勢力に抗して複数の摩擦板１３同士のクリアランスを埋められた状態を保持する保持油圧Ｐ２以上となる油圧に設定される。

摩耗量算出手段は、第２ピストン２３の摩耗時ゼロクリアランス位置ａ２１と新品時ゼロクリアランス位置ａ２からのずれ量（摩耗量）Ｇを算出する。第２ピストン２３のストローク量は、ナット２２ｂのストローク量に対応しているので、本実施形態においは、第２ピストン２３の新品時ゼロクリアランス位置ａ２に対応するナット２２ｂの境界位置Ｘから油圧センサ３６の値が所定の閾値Ｐ３以上となった時点までのナット２２ｂのずれ量を補正ストローク量ｇとして補正することで第２ピストン２３の摩耗量Ｇを補正する。

摩耗量算出手段は、モータ回転数センサ３５で検出されるモータ回転位置を積分してモータ回転量を算出し、算出したモータ回転量に第２ピッチＸ２１掛けること補正ストローク量ｇを算出する。

ストローク補正手段は、ナット２２ｂのナット解放位置ｂ１を摩耗量算出手段によって算出された補正ストローク量ｇ分だけ解放側に位置させるように電動モータ２１を制御する。第１ピッチ領域Ｘ１の解放側には、第１ピッチＸ１１が形成された第３ピッチ領域が設けられているので、ストローク補正手段は、モータ回転量＝補正ストローク量ｇ／第１ピッチＸ１１から求められるモータ回転量で電動モータ２１を回転させることで、ナット解放位置ｂ１を補正されたナット解放位置ｂ２１に位置させる。これにより、ナット２２ｂの境界位置Ｘから解放位置までのストロークが延長されるので、ナット２２ｂに連動する第２ピストン２３の解放位置ａ１からゼロクリアランス位置までのストロークも延長される。

図４（ｂ）に仮想線で示すように、摩耗によって締結側にゼロクリアランス位置がずれた場合、第２ピストン２３が新品時ゼロクリアランス位置ａ２から摩耗時ゼロクリアランス位置ａ２１にストロークするまでの間、ナット２２ｂは第２ピッチ領域Ｘ２をストロークすることになるが、本実施形態においては、ナット２２ｂは、第１ピッチＸ１１でストロークする領域が延長されるようにナット２２ｂのストローク量を補正するので、第２ピストン２３が摩耗時ゼロクリアランス位置ａ２１に到達するまで、ナット２２ｂを第１ピッチ領域Ｘ１のストローク速度でストロークできる。

制御装置３０は、第２ピストン２３が解放位置ａ１に位置するときにおけるナット２２ｂの解放位置（本実施形態においてはピストンのストローク量とナットのストローク量を一致させているのでナット２２ｂの解放位置をａ１とする）を、第１ピッチ領域Ｘ１の軸方向一方側の端部よりも一方側の第２ピッチ領域Ｘ３に位置させるように電動モータ２１を制御する。ナット２２ｂのストローク補正量は、第２ピストン２３の解放位置ａ１から摩耗時ゼロクリアランス位置ａ２１までのモータ回転数と、予め設定された解放位置ａ１から新品時ゼロクリアランス位置ａ２までの回転数との差と、第２ピッチＸ２１とから算出される。算出されたナット２２ｂのストローク補正量及び第３ピッチ（＝第１ピッチ）Ｐ１１とから電動モータ２１の回転数を算出し、ナット２２ｂの解放位置ａ１を補正後の解放位置ａ１１に補正する。

ナット２２ｂの解放位置の補正に伴って、ナット２２ｂに連結される第１ピストン２４の軸方向位置が解放側に移動するため、第１シリンダ２６ａの容積が拡大される。第１シリンダ２６ａの容積の拡大によって、第１シリンダ２６ａ内には負圧が生じ、チェックバルブ２６ｆが解放されて、第１シリンダ２６ａに接続されたリザーバタンク２６ｅから接続部２６ｄを介して作動油が供給されて、油充填室２６内が油密状態に維持される。

このようにして、制御装置３０では、ゼロクリアランス位置のずれを補正するためのナット２２ｂの解放位置のストローク補正量が算出され、ナット２２ｂの解放位置を補正することで、第２ピストン２３のゼロクリアランス位置が補正される。複数の摩擦板１３の摩耗状態は、経年によって変化するため、摩耗状態に応じてゼロクリアランス位置のずれを学習補正することが望ましく、本実施形態においては、運転者の操作により選択されたレンジがＰレンジであった場合に、上記のゼロクリアランス補正制御を実行する。

図７は、摩擦締結要素１の締結時における第２ピストン２３の位置の補正を説明するためのフローチャートである。図７に示すように、摩擦板１３の摩耗による第２ピストン２３の位置のずれに対応するナット２２ｂのストローク補正量を算出し、算出したナット２２ｂのストローク補正量に基づいて、摩擦締結要素１の締結を開始するときの第２ピストン２３の位置がゼロクリアランス状態となる位置となるようにナット２２ｂの解放位置を調整する摩擦締結要素１の制御は、制御装置３０によって行われる。

制御装置３０ではまず、運転者の操作により選択されたレンジが読み込まれ、読み込まれたレンジがＰレンジか否かが判定される（ステップＳ１）。

ステップＳ１の判定がＮＯの場合、すなわちレンジがＰレンジでない場合、ゼロクリアランス補正制御を終了する。ステップＳ１での判定結果がＹＥＳになると、すなわちレンジがＰレンジになると、ナット２２ｂのストロークを進める（ステップＳ２）と共に油圧センサ３６が所定の閾値Ｐ３以上かどうかが判定される（ステップＳ３）。

ステップＳ３での判定結果がＮＯの場合、すなわち油圧が所定の閾値Ｐ３以下で第２ピストン２３がゼロクリアランス位置に到達していない場合、ステップＳ２～Ｓ３が繰り返されるが、ステップＳ３での判定結果がＹＥＳになると、すなわち油圧が所定の閾値Ｐ３以上で第２ピストン２３が摩耗時ゼロクリアランス位置ａ２１に到達した状態になると、ナット２２ｂの解放位置ａ１から摩耗時ゼロクリアランス位置ａ２１までのストローク量と、新品時における解放位置ａ１から新品時ゼロクリアランス位置ａ２までのストローク量との差（ストローク補正量）Ｇが算出される（ステップＳ４）。

続くステップＳ５では、ナット２２ｂの解放位置ａ１を解放側に補正する。このとき、ナット２２ｂの軸方向位置は、予め設定された解放位置ａ１よりもステップＳ４で算出されたストローク補正量分、解放側に位置するように解放位置を補正する。

ステップＳ６では、第１シリンダ２６ａとリザーバタンク２６ｅとの間に設けられたチェックバルブ２６ｆを開いて、容積が拡大した第１シリンダ２６ａに作動油を充填させ、続くステップＳ７で第１シリンダ２６ａが大気圧（あるいはリザーバタンク２６ｅ）とつり合うまでステップＳ６を繰り返し、第１シリンダ２６ａが大気圧（あるいはリザーバタンク２６ｅ）とつり合った時点でチェックバルブ２６ｆを閉じてゼロクリアランス補正制御を終了する。

このように、本実施形態に係る摩擦締結要素１の作動アクチュエータ２によれば、算出した摩耗量に基づいてナット２２ｂの解放位置を補正することで、摩擦締結要素１の摩耗に応じて第２ピストン２３の所定の解放位置からゼロクリアランス位置までのストローク量を補正することができるので、複数の摩擦板１３に摩耗が生じた場合における締結時の応答性を向上できる。

複数の摩擦板１３の摩耗によって、検出された第２ピストン２３のゼロクリアランス位置が予め設定された新品時ゼロクリアランス位置よりも締結側にずれた場合は、解放位置からゼロクリアランス位置に延長が必要となったストローク分だけ解放状態におけるナットの軸方向位置を軸方向一方側（解放側）に補正することで、検出されたゼロクリアランス位置（摩耗時ゼロクリアランス位置）と予め設定されたゼロクリアランス位置（新品時ゼロクリアランス位置）とのずれを吸収できる。

ねじ機構２２にすべりねじ機構を用いる場合に比べて接触面積を低減することができ、ねじ効率が向上することで、モータトルクが低減でき、電動モータ２１を小型化できる。ボールねじ機構と油密状態の油充填室２６によって、非締結状態において油圧保持のために油圧ポンプを駆動させる場合に比べて、非締結状態における圧力保持のための駆動損失が削減できる。

ピッチの異なる第１ピッチＸ１１と第２ピッチＸ２１を備えたピッチ可変ボールねじ機構を用いることで、電動モータ２１を大型化することなく、解放位置からゼロクリアランス位置に至るまでのストローク速度を速めると共に、ゼロクリアランス位置から完全締結位置に至るまでのストローク速度を低減することができる。その結果、摩擦締結要素１の締結時における応答速度の向上と緻密な締結制御の両立が可能となる。

例えば、第１ピッチＸ１１を締結時における最大ストローク速度となるように設定し、第２ピッチＸ２１を締結時における最大必要トルクとなるように設定することで、定格で最大回転数及び最大必要トルクを出力可能な大型なモータを搭載する場合に比べて、小さなモータを用いることができる。これにより、解放位置からゼロクリアランス位置に至るまでの第２ピストン２３のストローク速度の向上とゼロクリアランス位置以降に必要な締結トルクを確保しつつ搭載性のよい小型なモータを用いることができる。

第２ピストン２３の摩耗時ゼロクリアランス位置を油圧の立ち上がりで検出するので、摩擦板１３の摩耗状態によって、第２ピストン２３のストローク位置がずれた場合においても、ゼロクリアランス位置を正確に検出することができる。

ピストン位置検出手段は、油圧３６で構成されているので、油圧スイッチ等を用いる場合に比べて緻密な制御性が得られる。

本実施形態においては、ねじ軸が第１ピッチＸ１１及び第２ピッチＸ２１を有する構成について説明したが、ねじ軸２２ａに設けられるピッチは第１ピッチＸ１１又は第２ピッチＸ２１のいずれか一方で構成されてもよいし、３種類以上のピッチで構成されていてもよい。例えば、第１ピッチ領域Ｘ１と第２ピッチ領域Ｘ２とを接続する変わり目部分に、第１ピッチＸ１１よりも小さく第２ピッチＸ２１よりも大きなピッチで形成された変わり目ピッチを有する変わり目領域が形成されてもよい。変わり目領域では、第１ピッチ領域Ｘ１から第２ピッチ領域Ｘ２に向かって徐々にピッチが小さくなるように設定されてもよい。

本実施形態においては、シフトレンジがＰレンジにあるときに、ストローク補正を実行したが、Ｄレンジの変速制御中にストローク補正を実行してもよい。

本実施形態においては、油充填室２６に第１シリンダ２６ａと、第２シリンダ２６ｂと、第１シリンダ２６ａと第２シリンダ２６ｂとを流体的に接続する油圧管路２６ｃとを備える構成について説明したが、油充填室２６は第１シリンダ２６ａと、第２シリンダ２６ｂのいずれか一方を備える構成としてもよい。

本実施形態においては、作動アクチュエータの電動モータ２１がブラシレスモータで構成されることを例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、ステッピングモータ等の他のモータを用いてもよい。

本実施形態においては、摩擦締結要素１がクラッチである例を示しているが、ドラム１１が変速機ケース等によって構成される非回転要素と回転部材としてのハブ１２とを連結するブレーキについても、基本的には同様の作動アクチュエータ２が設けられてもよい。

本実施形態においては、ピストン位置検出手段が油圧センサで構成される例について説明したが、これに限られるものではなく、ピストン位置検出手段は油圧スイッチによって構成されてもよい。これにより、油圧センサ等を用いる場合に比べて安価な構成でゼロクリアランス位置を検出することができる。

本実施形態においては、ピストン位置検出手段を油圧センサで構成される例について説明したが、これに限られるものではなく、ピストン位置検出手段はトルクの立ち上がりを検出するトルクセンサによって構成されてもよい。

チェックバルブ２６ｆの開閉は、電気信号で作動させてもよいし、第１シリンダ２６ａ内の負圧によって、解放されるものであってもよい。

本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能である。

以上のように、本発明によれば、摩擦締結要素の作動アクチュエータにおいて、オイルポンプの駆動損失を低減しながら、摩擦締結要素の摩耗状態に応じた制御性の向上を図ることができるので、摩擦締結要素の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

１ 摩擦締結要素
２ 作動アクチュエータ
１１ ドラム
１２ ハブ
１３ 複数の摩擦板
２１ モータ
２２ ねじ機構（ボールねじ機構、ピッチ可変ボールねじ機構）
２２ａ ねじ軸
２２ｂ ナット
２３ ピストン（第１ピストン）
２６ 油充填室
３６ ピストン位置検出手段（油圧センサ、油圧スイッチ）
３０ 制御手段（摩耗量算出手段、ストローク補正手段）
ａ１ 所定の解放位置
ａ２１ ゼロクリアランス位置（摩耗時ゼロクリアランス位置）
Ｇ 摩耗量
Ｘ１ 第１ピッチ領域
Ｘ２ 第２ピッチ領域
Ｘ１１ 第１ピッチ
Ｘ２１ 第２ピッチ

Claims (5)

1. ドラムとハブの間に設けられて前記ドラムと前記ハブに交互に係合する複数の摩擦板を押圧して互いに締結させる摩擦締結要素の作動アクチュエータであって、
   モータと、前記モータの回転力を直線運動に変換するねじ機構と、前記摩擦板を押圧するピストンと、前記ねじ機構の直線運動を前記ピストンに伝達する作動油が充填された油密状態の油充填室とを有し、
   前記ねじ機構は、ねじ軸と、前記ねじ軸上を軸方向に移動すると共に前記油充填室を介して前記ピストンに押圧力を伝達するナットとを有するボールねじ機構で構成され、
   前記ピストンが、前記ピストンによって前記摩擦板のクリアランスを詰めるゼロクリアランス状態となるゼロクリアランス位置を検出すると共に、検出された前記ゼロクリアランス位置に基づいて前記複数の摩擦板の摩耗量を算出する摩耗量算出手段と、
   前記摩耗量算出手段によって算出された前記摩耗量に基づいて、前記ピストンが所定の解放位置に位置するときの前記ナットの軸方向位置を補正することで、前記ピストンの前記所定の解放位置からゼロクリアランス位置までのストローク量を補正するストローク補正手段とを備える摩擦締結要素の作動アクチュエータ。
2. 前記ねじ機構は、
   前記ねじ軸の軸線方向一方側に第１ピッチが形成された第１ピッチ領域と、
   前記第１ピッチ領域に連続して前記ねじ軸の軸線方向他方側に第２ピッチが形成された第２ピッチ領域とを備えると共に、前記第２ピッチが前記第１ピッチより小さく形成されたピッチ可変ボールねじ機構で構成され、
   前記第１ピッチと前記第２ピッチは、前記ゼロクリアランス位置で切り替わるように設定された請求項１に記載の摩擦締結要素の作動アクチュエータ。
3. 前記ピストン位置検出手段は、前記油充填室の油圧の立ち上がりで前記ピストンの位置を検出するように構成されている請求項１又は請求項２に記載の摩擦締結要素の作動アクチュエータ。
4. 前記ピストン位置検出手段は、油圧スイッチで構成されている請求項３に記載の摩擦締結要素の作動アクチュエータ。
5. 前記ピストン位置検出手段は、油圧センサで構成されている請求項３に記載の摩擦締結要素の作動アクチュエータ。

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