JP2023005224A - Operation actuator of friction fastening element - Google Patents
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Abstract
【課題】摩擦締結要素の作動アクチュエータにおいて摩擦締結要素の締結時における応答性の向上と締結力の緻密な制御性との両立を図る。【解決手段】摩擦締結要素1の作動アクチュエータ2は、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、摩擦板13を押圧するピストン23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とを有し、電動モータ21は、ピストン23を所定の解放位置a1からゼロクリアランス位置a2に移動させるときに電動モータ21の回転数を制御することでピストン23のストローク量を制御するストローク制御が実行され、ピストン23をゼロクリアランス位置a2から所定の締結位置a3に移動させるときに電動モータ21の出力トルクを制御することで摩擦締結要素1の伝達トルクを制御するトルク制御が実行される。【選択図】図5An actuator for operating a frictional engagement element is intended to achieve both improved responsiveness when the frictional engagement element is engaged and precise controllability of the engagement force. A actuating actuator (2) of a friction engagement element (1) includes an electric motor (21), a screw mechanism (22) that converts rotational force of the electric motor (21) into linear motion, a piston (23) that presses a friction plate (13), and a screw mechanism (22). and an oil-tight oil filling chamber 26 filled with hydraulic oil for transmitting linear motion to the piston 23, and the electric motor 21 moves the piston 23 from the predetermined release position a1 to the zero clearance position a2. Stroke control is executed to control the stroke amount of the piston 23 by controlling the rotation speed of the electric motor 21, and the output torque of the electric motor 21 is increased when moving the piston 23 from the zero clearance position a2 to the predetermined engagement position a3. Torque control is executed to control the transmission torque of the frictional engagement element 1 by controlling. [Selection drawing] Fig. 5
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。
BACKGROUND OF THE
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。 A friction engagement element mounted on a vehicle is mounted, for example, on an automatic transmission that is connected to a drive source such as an engine and that includes a plurality of planetary gear sets. An automatic transmission is configured to selectively engage a plurality of frictional engagement elements to switch a power transmission path via each planetary gear set to achieve a plurality of forward gears and typically one reverse gear. It is
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。 As the friction engagement element, a plurality of friction plates and a piston that presses the plurality of friction plates to engage the friction engagement element when hydraulic pressure is supplied to the hydraulic chamber are provided, and the friction engagement is performed using the hydraulically operated piston. Frictional fastening elements for fastening and releasing elements are known.
この種の摩擦締結要素は、締結時に、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ことで、解放位置から締結位置までのストロークを予め詰めておくことで、締結時の応答性を向上させる場合がある。 In this type of friction engagement element, the clearance between the plurality of friction plates becomes zero when engaged, and the position of the piston is adjusted so that the tip of the friction plate is in contact with or nearly in contact with the friction plate without the piston pressing the friction plate. By setting the zero clearance position, which is a state of zero clearance (hereinafter also referred to as “zero clearance state”), the stroke from the disengaged position to the engaged position can be shortened in advance, which may improve the responsiveness during engagement. be.
摩擦締結要素の締結時において、ピストンの解放位置からゼロクリアランス位置までの解放側ストローク領域では、応答性の要求からピストンのストローク速度を高めることが望まれ、油圧作動のピストンでは、油圧室に高い圧力を供給することが考えられる。油圧室に供給される油圧は一般に、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、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、油圧室に高い圧力が供給されると、ピストンがゼロクリアランス位置に到達した後にもピストンに高い油圧が作用し、摩擦締結要素の急激な締結によるショックが発生する虞がある。 When the friction engagement element is engaged, it is desired to increase the stroke speed of the piston in the release side stroke region from the release position to the zero clearance position of the piston from the demand for responsiveness. It is conceivable to supply pressure. The hydraulic pressure supplied to the hydraulic chamber is generally generated by an oil pump driven by the engine and controlled by a hydraulic control device with a plurality of solenoid valves. Even after reaching the zero clearance position, high hydraulic pressure acts on the piston, and there is a risk of shock due to rapid engagement of the friction engagement element.
特許文献1には、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、該変換機構に接続されると共に前記直線運動を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に嵌合される前記ピストンとは異なる油圧発生用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作動アクチュエータが開示されている。摩擦締結要素の急激な締結によるショックを抑制するために、前記作動アクチュエータの電動モータの回転数速度(以下、「回転数」ともいう)を制御する回転数制御によって、予め設定された解放側ストローク領域のピストンのストローク速度のみを高めることが考えられる。
摩擦締結要素の締結制御を良好に行うためには、ピストンがゼロクリアランス位置から摩擦締結要素が完全締結される完全締結位置までの締結側ストローク領域を移動する間の摩擦締結要素の伝達トルクを緻密に制御する必要がある。 In order to control the engagement of the frictional engagement elements well, it is necessary to carefully control the transmission torque of the frictional engagement elements while the piston moves through the engagement side stroke region from the zero clearance position to the fully engaged position where the frictional engagement elements are completely engaged. must be controlled to
しかしながら、解放側ストローク領域に比べて締結側ストローク領域では、ストローク量に対する摩擦締結要素のトルクの変化量の割合が大きく、制御性が悪い。そのため、前述のように、電動モータの回転数制御でピストンのストローク量を制御して、摩擦締結要素の締結制御を実行した場合、締結側ストローク領域で緻密な締結制御が実行されず、予期せぬ伝達トルクの変化によってショックが生じる虞がある。 However, in the engagement-side stroke region, the rate of change in the torque of the friction engagement element with respect to the stroke amount is greater than in the release-side stroke region, resulting in poor controllability. Therefore, as described above, when the stroke amount of the piston is controlled by controlling the rotation speed of the electric motor and the engagement control of the frictional engagement element is executed, precise engagement control is not executed in the engagement side stroke area, and unexpected A shock may occur due to a change in the transmission torque.
本発明は、摩擦締結要素の締結時における応答性の向上と締結力の緻密な制御性との両立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。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an actuator for operating a frictional engagement element that can achieve both improved responsiveness when the frictional engagement element is engaged and precise controllability of the engagement force.
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、
電動モータと、前記電動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し、
前記電動モータは、
前記ピストンを所定の解放位置から前記摩擦板間のクリアランスが詰められて前記摩擦板がゼロクリアランス状態となるゼロクリアランス位置に移動させるときに前記電動モータの回転数を制御することで前記ピストンのストローク量を制御するストローク制御が実行され、前記ピストンを前記ゼロクリアランス位置から所定の締結位置に移動させるときに前記電動モータの出力トルクを制御することで前記摩擦締結要素の伝達トルクを制御するトルク制御が実行される摩擦締結要素の作動アクチュエータを提供する。
The present invention is an actuator for a friction engagement element that presses and engages a plurality of friction plates that are provided between a drum and a hub and are alternately engaged with the drum and the hub, comprising:
An oil-tight state filled with an electric motor, a screw mechanism that converts the rotational force of the electric motor into linear motion, a piston that presses the friction plate, and hydraulic oil that transmits the linear motion of the screw mechanism to the piston. and an oil filling chamber of
The screw mechanism has a screw shaft and a nut that axially moves on the screw shaft and transmits a pressing force to the piston via the oil filling chamber,
The electric motor is
The stroke of the piston is controlled by controlling the rotation speed of the electric motor when moving the piston from a predetermined release position to a zero clearance position where the clearance between the friction plates is narrowed and the friction plates are in a zero clearance state. Stroke control is performed to control the amount of torque, and torque control is performed to control the transmission torque of the friction engagement element by controlling the output torque of the electric motor when moving the piston from the zero clearance position to a predetermined engagement position. provides an actuation actuator for a frictional engagement element in which is performed.
本発明によれば、締結側ストローク領域に比べて摩擦締結要素の伝達トルクの変化量に対するストローク変化量の割合が大きい解放側ストローク領域では、電動モータをストローク制御することで、摩擦締結要素の締結時の応答性を向上させることができる。 According to the present invention, the frictional engagement element is engaged by controlling the stroke of the electric motor in the disengagement-side stroke area, in which the ratio of the stroke change amount to the amount of change in the torque transmitted by the frictional engagement element is greater than that in the engagement-side stroke area. responsiveness can be improved.
また、解放側ストローク領域に比べてストローク変化量に対する摩擦締結要素の伝達トルクの変化量の割合が大きい締結側ストローク領域では、電動モータをトルク制御することで、摩擦締結要素の締結時における伝達トルクの緻密な制御を実行できる。摩擦締結要素の伝達トルクは作動油圧に比例し、作動油圧はナット押し力に比例し、ナット押し力はモータトルクに比例するので、例えば、摩擦締結要素の伝達トルク、作動油圧、ナット押し力に基づいて、電動モータをトルク制御することによって、ストローク制御する場合に比べて直接的に摩擦締結要素の伝達トルクを制御できる。 In addition, in the engagement-side stroke region, where the ratio of change in the torque transmitted by the friction engagement element to the stroke change is greater than in the release-side stroke region, the torque of the electric motor is controlled to reduce the transmission torque when the friction engagement element is engaged. It is possible to perform precise control of The transmission torque of the friction engagement element is proportional to the hydraulic pressure, the hydraulic pressure is proportional to the nut pushing force, and the nut pushing force is proportional to the motor torque. Based on this, by controlling the torque of the electric motor, it is possible to directly control the transmission torque of the friction engagement element compared to the case of stroke control.
さらにまた、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てソレノイドバルブ等からのオイル漏れによる油圧の低下を抑制する場合のように、非締結状態における圧力保持のためのエネルギ損失を抑制できる。 Furthermore, since the actuating actuator is composed of a ball screw mechanism, an oil-tight oil filling chamber, and a piston, the hydraulic pump is driven to maintain the oil pressure in the non-engaged state, preventing oil leakage from solenoid valves and the like. Energy loss for maintaining pressure in the non-engaged state can be suppressed, as in the case of suppressing a drop in hydraulic pressure due to
前記ねじ機構は、ボールねじ機構で構成され、
前記ねじ軸は、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軸方向他方側に第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ピッチよりも小さくなるように形成され、
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。
The screw mechanism is composed of a ball screw mechanism,
The screw shaft has a first pitch region in which a first pitch is formed on one side in the axial direction, and a second pitch region in which a second pitch is formed on the other side in the axial direction continuously from the first pitch region. and formed so that the second pitch is smaller than the first pitch,
The first pitch and the second pitch may be set to switch at the zero clearance position.
本構成によれば、ねじ機構にピッチの異なる第1ピッチと第2ピッチを備えたいわゆる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、解放側ストローク領域のピストンのストローク速度を高めると共に、締結側ストローク領域の摩擦締結要素の締結に必要な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。 According to this configuration, by using a so-called variable pitch ball screw mechanism having a first pitch and a second pitch that are different in the screw mechanism, the stroke speed of the piston in the release side stroke region can be adjusted without increasing the size of the motor. can be increased, and the stroke speed can be reduced while securing the pressing force necessary for engaging the frictional engagement element in the engagement-side stroke region.
電動モータの出力を一定とし、最大必要回転数が得られるようにねじ軸のピッチを設定すると、最大必要トルクが得られなくなって、最大必要回転数及び最大必要トルクを得るために電動モータの出力を増大させることが考えられるが、電動モータの出力増大は電動モータの大型化につながる。これに対して、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、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、解放側ストローク領域のピストンのストローク速度の向上と締結側ストローク領域で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。 If the output of the electric motor is constant and the pitch of the screw shaft is set so as to obtain the maximum required rotation speed, the maximum required torque cannot be obtained. However, an increase in the output of the electric motor leads to an increase in the size of the electric motor. On the other hand, for example, by setting the first pitch to the maximum stroke speed at the time of engagement and setting the second pitch to the maximum required torque at the time of engagement, the maximum rotation speed and the maximum required torque A small motor can be used compared to a case where a large motor capable of outputting is mounted. As a result, it is possible to use a compact motor with good mountability while improving the stroke speed of the piston in the release side stroke region and securing the necessary fastening torque in the engagement side stroke region.
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。これにより、モータトルクが低減されて電動モータを小型化できる。 The contact area can be reduced compared to the case of using a slide screw mechanism for the screw mechanism, and the screw efficiency is improved. As a result, the motor torque is reduced and the size of the electric motor can be reduced.
前記ゼロクリアランス位置を検出するゼロクリアランス位置検出手段をさらに備え、
前記ゼロクリアランス位置検出手段は、前記油充填室の油圧の立ち上がりで前記ピストンのゼロクリアランス位置を検出するように構成されてもよい。
Further comprising zero clearance position detection means for detecting the zero clearance position,
The zero-clearance position detection means may be configured to detect the zero-clearance position of the piston when the hydraulic pressure in the oil filling chamber rises.
本構成によれば、ゼロクリアランス位置検出手段によって、油充填室の油圧が立ち上がるときのピストンの位置を実際のゼロクリアランス位置として検出するので、例えば、摩擦板の温度特性、製造誤差、摩耗等によって、実際の解放側ストローク領域と、設計時の解放側ストローク領域とにずれが生じた場合においても実際のゼロクリアランス位置を正確に検出することができる。 According to this configuration, the zero clearance position detection means detects the position of the piston when the hydraulic pressure in the oil filling chamber rises as the actual zero clearance position. , the actual zero clearance position can be accurately detected even when there is a deviation between the actual release side stroke area and the designed release side stroke area.
前記ゼロクリアランス位置検出手段は、油圧スイッチで構成されてもよい。 The zero clearance position detecting means may be composed of a hydraulic switch.
本構成によれば、油圧センサ等を用いる場合に比べて安価な構成でピストンのゼロクリアランス位置を検出することができる。 According to this configuration, it is possible to detect the zero clearance position of the piston with a less expensive configuration than when using a hydraulic sensor or the like.
前記ゼロクリアランス位置検出手段は、油圧センサで構成されてもよい。 The zero clearance position detection means may be composed of a hydraulic sensor.
本構成によれば、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。 According to this configuration, more precise controllability can be obtained than in the case of using a hydraulic switch.
前記ゼロクリアランス位置を検出するゼロクリアランス位置検出手段をさらに備え、
前記ゼロクリアランス位置検出手段は、前記ピストンのストローク変化量に対する前記摩擦締結要素の伝達トルクの変化量の割合が、所定値以上となったときに前記ピストンのゼロクリアランス位置を検出することが好ましい。
Further comprising zero clearance position detection means for detecting the zero clearance position,
Preferably, the zero-clearance position detection means detects the zero-clearance position of the piston when a ratio of the amount of change in torque transmitted by the friction engagement element to the amount of change in stroke of the piston reaches or exceeds a predetermined value.
本構成によれば、ゼロクリアランス位置検出手段によって、ピストンのストローク変化量に対する摩擦締結要素の伝達トルクの変化量の割合が、所定値以上となって、電動モータをストローク制御する場合に比べてトルク制御する場合の精度が高まるときのピストンの位置を実際のゼロクリアランス位置として検出できる。これにより、例えば、摩擦板の温度特性、製造誤差、摩耗等によって、実際の解放側ストローク領域と、設計時の解放側ストローク領域とにずれが生じた場合においても実際のゼロクリアランス位置を正確に検出することができる。 According to this configuration, the ratio of the amount of change in the transmission torque of the friction engagement element to the amount of change in the stroke of the piston becomes equal to or greater than the predetermined value by the zero clearance position detection means, and the torque is higher than in the case of controlling the stroke of the electric motor. The position of the piston can be detected as the actual zero clearance position when the accuracy of the control is increased. As a result, the actual zero clearance position can be accurately determined even if there is a discrepancy between the actual release side stroke area and the designed release side stroke area due to, for example, the temperature characteristics of the friction plate, manufacturing errors, wear, etc. can be detected.
摩擦締結要素の締結時における応答性の向上と締結力の緻密な制御性の両立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。 Provided is an actuation actuator for a frictional engagement element capable of achieving both improved responsiveness when the frictional engagement element is engaged and precise controllability of the engagement force.
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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の第1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。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し、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。
FIG. 1 is a schematic diagram of the operating
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によって押圧されることでクラッチ1が締結される。
The clutch as the
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。摩擦板13aと摩擦板13bは、交互に配置され、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、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。
Of the plurality of
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、後述の油充填室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とによって後述の第2油充填室を構成する油圧室27bが油密状態に形成され、ピストン23の軸方向他方側には、ピストン23を軸方向一方側(解放側)に付勢するリターンスプリング16が配設されている。
The
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、摩擦板13を押圧するピストン23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、油充填室26に嵌合されるピストン23とは異なる油圧発生用ピストン24とを有する。
The operating
電動モータ21は例えば、永久磁石から成るロータ(図示せず)と、コイルから成るステータ(図示せず)とを備えたブラシレスDCモータによって構成されている。ロータの磁極に対向したステータ側には、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4参照)。電動モータ21は、電動モータ21の回転数を制御する回転数制御と、電動モータ21のトルクを制御するトルク制御とが切り換えられるようになっており、電動モータ21の制御については後述する。
The
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機構である。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。
The
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。
A substantially semicircular
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。
A substantially semicircular nut rolling groove (not shown) facing the
油充填室26は、作動油が充填された第1シリンダ26aと第1シリンダ26aに嵌合された油圧発生用ピストン24とによって油密状態で形成された第1油充填室27aと、第2シリンダ26bと第2シリンダ26bに嵌合されたピストン23とによって油密状態で形成された第2油充填室としての油圧室27bと、第1油充填室27aと第2油充填室27bとを接続する油圧管路26cとを有する。
The
第1油充填室27aには、第1シリンダ26aに設けられた接続部26dを介して第1油充填室27aに連通接続可能なリザーバタンク26eが接続されている。リザーバタンク26eには、作動油が充填され、接続部26dには、第1油充填室27a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ことで、第1油充填室27aに作動油を供給するためのチェックバルブ26fが設けられている。
A
油圧発生用ピストン24は、連結部材25を介してナット22bに接続されており、ナット22bの軸線方向の移動に連動して、油圧発生用ピストン24が軸方向に移動するように構成されている。これにより、ねじ機構22の電動モータ21の回転に伴うナット22bの軸方向移動によって、連結部材25を介して油圧発生用ピストン24に伝達されて油圧発生用ピストン24が軸方向移動すると、第1油充填室27a内の作動油が油圧管路26cを介して第2油充填室27b内に流入し、ピストン23が締結(軸方向他方)側にストロークするようになっている。
The hydraulic
図1では、摩擦締結要素1は、油圧室27bから油圧が排出されてピストン23がリターンスプリング16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。
In FIG. 1, the
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を締結側にストロークさせると、図2に示すように、油圧発生用ピストン24が第1シリンダ26a内を軸方向他方側に移動する。油圧発生用ピストン24の軸方向移動によって第1シリンダ26a(第1油充填室27a)内の作動油が油圧管路26cを介して第2シリンダ26b(第2油充填室27b)内に流入し、ピストン23がリターンスプリング16の付勢力に抗して摩擦板13側に移動する。
When the clutch 1 is engaged, when the
このとき、ナット22bは、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からピストン23の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までストロークする。このときのナット22bのストロークによって、油充填室26(油圧室27b)には、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16の付勢力に抗してピストン23をゼロクリアランス位置a2に保持するための保持油圧P2が供給される(図5参照)。
At this time, the
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、油圧発生用ピストン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。油圧発生用ピストン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27b)内に流入し、油圧室27b内の油圧が高められて、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。
Further, when the
このとき、ナット22bは、ナットゼロクリアランス位置b2から、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までストロークする。この時のナット22bのストロークによって、油充填室26(油圧室27b)には、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が供給されている(図5参照)。
At this time, the
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、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。
On the other hand, when the
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、ピストン23がリターンスプリング16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。
Further, when the
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4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、当該自動変速機が搭載された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、前記車両に搭載された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。
An automatic transmission (not shown) having a plurality of
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。自動変速機の変速制御では、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。
The
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。
When shifting to the target shift speed, the
摩擦締結要素1の締結時において、ピストン23の解放位置a1からゼロクリアランス位置a2までの解放側ストローク領域では、応答性の要求からピストン23のストローク速度を高めることが望まれ、電動モータの回転数速度(以下、「回転数」ともいう)を制御する回転数制御によって、予め設定された解放側ストローク領域のピストンのストローク速度のみを高める必要がある。
When the
一方、摩擦締結要素の締結制御を良好に行うためには、ピストンがゼロクリアランス位置a2から摩擦締結要素1が完全締結される完全締結位置a3までの締結側ストローク領域を移動する間の摩擦締結要素の伝達トルクを緻密に制御する必要がある。
On the other hand, in order to perform engagement control of the frictional engagement element satisfactorily, the
図5に示すように、締結側ストローク領域におけるストローク変化量に対する摩擦締結要素1の伝達トルクの変化量の割合が大きく、制御性が悪い。そのため、電動モータの回転数を制御することでピストンのストローク量を制御して、摩擦締結要素1の締結制御を実行した場合、締結側ストローク領域で緻密な締結制御が実行されず、予期せぬ伝達トルクの変化によってショックが生じる虞がある。
As shown in FIG. 5, the ratio of the amount of change in the transmission torque of the
制御装置30には、電動モータ21を制御するモータ制御部131が備えられており、モータ制御部131は、摩擦締結要素の締結時における応答性の向上と締結力の緻密な制御性との両立を図ることが可能とする構成を備える。
The
モータ制御部131は、制御装置30によって変速制御を行う際、モータ回転数が目標回転数となるように電動モータ21の回転数を制御することでピストン23のストローク量を制御するストローク制御状態と、運転者からの要求トルク(例えばアクセル開度から算出)に基づいて、電動モータ21の出力トルクの制御目標値である目標トルクを決定し当該目標トルクが実現されるように電動モータ21を制御するトルク制御状態とを選択的に実行する。
The
電動モータ21は、ピストン23を所定の解放位置a1からゼロクリアランス位置a2に移動させるとき(ピストン23がゼロクリアランス位置a2よりも解放側ストローク領域に位置するとき)にストローク制御が実行され、ピストン23をゼロクリアランス位置a2から摩擦締結要素1の完全締結位置a3に移動させるとき(ピストン23がゼロクリアランス位置a2よりも締結側ストローク領域に位置するとき)にトルク制御が実行されるようになっている。
The
モータ制御部131は、ストローク制御状態において電動モータ21が最高回転速度で回転するように、電動モータ21を駆動するためのインバータ回路等の駆動回路(図示せず)を制御し、トルク制御状態において電動モータ21がピストン23が車両の要求トルクから算出される必要ピストン押し力を発生させるために必要な必要出力トルクを出力するように、前記駆動回路を制御する。
The
モータ制御部131は、電動モータ21のストローク制御とトルク制御とを切り換えるためのピストン23のストローク量及びストローク位置を算出する。モータ制御部131は、モータ回転数センサ35からの信号に基づいて、ピストン23のストローク量を算出する。例えば、モータ回転数センサ35であるホール素子によって出力される電動モータ21の回転に応じたパルスの変化に基づいて、ねじ軸22aの回転角度を算出し、算出されたねじ軸22aの回転角度と、ねじ軸22aのピッチから決まるナット22bのストローク量と、油圧発生用ピストン24の受圧面積と、ピストン23の受圧面積等とに基づいて、ピストン23のストローク量を算出する。なお、ねじ軸22aの回転角度とピストン23のストローク量の関係が、モータ制御部131の記憶部に予めマップとして格納されていてもよく、算出されたねじ軸22aの回転角度に基づいて前記マップからピストン23のストローク量を読み込んでもよい。
The
モータ制御部131は、ピストン23のストローク量に基づいて、ピストン23のストローク位置を算出する。ピストン23のストローク位置は、ピストン23の所定の解放位置a1を基準位置(ゼロ)とし、所定の解放位置a1に算出されたピストン23のストローク量を加えることで、所定の解放位置a1からの距離として算出される。
The
モータ制御部131は、算出されたピストン23のストローク位置が、設計時に予め決められたゼロクリアランス位置a2より小さいか(ピストン23がゼロクリアランス位置a2よりも解放側に位置するか)を判定し、ピストン23のストローク位置が設計時ゼロクリアランス位置a2よりも解放側に位置する場合には、ストローク制御を実行し、算出されたピストン23のストローク位置が設計時ゼロクリアランス位置a2以上(締結側に位置する)場合には、トルク制御を実行する。
The
このようにして、モータ制御部131では、ピストン23が解放側ストローク領域と締結側ストローク領域とのいずれに位置するかに基づいて、電動モータ21のストローク制御状態とトルク制御状態とが切り換えられる。
電動モータ21のストローク制御状態とトルク制御状態とは、ピストン23のストローク量に基づいて切り換えられてもよい。具体的には、ピストン23の解放位置a1からのストローク量が、設計時に予め決められた解放位置a1からゼロクリアランス位置a2までのストローク量よりも小さい場合にはストローク制御を実行し、ピストン23の解放位置a1からのストローク量が、設計時に予め決められた解放位置a1からゼロクリアランス位置a2までのストローク量以上の場合にはトルク制御を実行する。
In this manner, the
The stroke control state and torque control state of the
モータ制御部131は、電動モータ21のトルク制御を実施するための電動モータ21に要求される必要出力トルクを算出する。モータ制御部131は、アクセル開度、車速、及び、予め記憶された変速マップとによって求められる要求伝達トルクと、ピストン23の受圧面積と、摩擦板の有効半径と、摩擦板の摩擦係数とからピストン23の必要ピストン押し力を算出する。モータ制御部131は、算出された必要ピストン押し力と、ねじ軸22aのピッチと、ボールねじの効率等に基づいて、電動モータ21の必要出力トルクを算出する。
The
図6は、摩擦締結要素1の締結時における電動モータ21の制御を説明するためのフローチャートである。図6に示すように、ピストン23の位置(摩擦締結要素の締結時の段階)に応じて電動モータ21の制御状態が切り換えられる摩擦締結要素1の制御は、制御装置30によって行われる。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the control of the
図6に示す制御動作は、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て、目標変速段で解放から締結に架け替えが行われる摩擦締結要素1のピストン23が所定の解放位置a1に位置している状態で開始される。摩擦締結要素1が、解放状態から締結状態へ向かうときの摩擦締結要素1の締結制御について説明する。
In the control operation shown in FIG. 6, the target gear is determined based on the vehicle speed detected by the
制御装置30ではまず、現状のピストン23のストローク位置を算出する。具体的には、ピストン23の所定の解放位置a1と、前回の制御周期におけるピストン23のストローク量から現状のストローク位置を算出する(ステップS1)。ピストン23のストロークは、所定の解放位置a1から締結制御が開始されるので、前回の制御周期におけるピストン23のストローク量は0となる。
First, the
ステップS2では、ステップS1で算出された現状のピストン23のストローク位置が、ゼロクリアランス位置a2よりも小さいかどうかが判定される。具体的には、解放位置a1を基準位置(ゼロ地点)としたときに解放位置a1に対する現状のピストン23のストローク位置が、所定の解放位置a1に対するピストン23のゼロクリアランス位置a2よりも小さいかどうかが判定される。
In step S2, it is determined whether or not the current stroke position of the
ステップS2の判定はピストン23のストローク量によって判定されてもよく、その場合、ピストン23のストローク量が設計時に設定された所定の解放位置a1から設計時のゼロクリアランス位置a2までのストローク量より小さいかどうかが判定される。
The determination in step S2 may be determined by the stroke amount of the
ステップS2の判定がYESの場合、すなわちピストン23のストローク位置がゼロクリアランス位置a2よりも解放側ストローク領域に位置する場合、電動モータ21のストローク制御が実行される。ストローク制御では、電動モータ21の回転数を最高回転数に設定し、ピストン23をストロークさせ、フローがリターンされる。
If the determination in step S2 is YES, i.e., if the stroke position of the
リターンされた制御周期のステップS1では、同様に現状のストローク位置を算出する。ステップS2の判定がNOの場合、すなわちピストン23のストローク位置がゼロクリアランス位置a2よりも締結側ストローク領域に位置する場合、電動モータ21のトルク制御が実行される。
In step S1 of the returned control cycle, the current stroke position is similarly calculated. If the determination in step S2 is NO, that is, if the stroke position of the
トルク制御では、ステップS4で車両の要求トルクからピストン23の必要ピストン押し力を算出する。具体的には、アクセル開度、車速、及び、予め記憶された変速マップとによって求められる車両の要求トルクと、ピストン23の受圧面積と、摩擦板の有効半径と、摩擦板の摩擦係数とからピストン23の必要ピストン押し力を算出する。
In the torque control, the required piston pushing force of the
続くステップS5では、電動モータ21の必要出力トルクを算出する。具体的には、ステップS4で算出された必要ピストン押し力と、ねじ軸22aのピッチと、ボールねじの効率等に基づいて、電動モータ21のトルク制御を実施するための電動モータ21に要求される必要出力トルクを算出する。ステップS6では、電動モータ21の出力トルクをステップS5で算出された必要出力トルクに設定し、ピストン23を完全締結位置a3までストロークさせてフローがリターンされる。ゼロクリアランス位置a2から完全締結位置a3までは、例えば、スリップ制御等で要求される伝達トルクの変化に応じたモータの必要出力トルクで制御されてもよい。
In subsequent step S5, the required output torque of the
このようにして、締結側ストローク領域に比べて摩擦締結要素の伝達トルクの変化量に対するストローク変化量の割合が大きい解放側ストローク領域では、電動モータ21をストローク制御することで、摩擦締結要素1の締結時の応答性を向上させることができる。
In this manner, in the disengagement side stroke region where the ratio of the stroke change amount to the change amount of the transmission torque of the frictional engagement element is large compared to the engagement side stroke region, the stroke of the
また、解放側ストローク領域に比べてストローク変化量に対する摩擦締結要素1の伝達トルクの変化量の割合が大きい締結側ストローク領域では、電動モータ21をトルク制御することで、摩擦締結要素1の締結時における伝達トルクの緻密な制御を実行できる。摩擦締結要素1の伝達トルクは作動油圧に比例し、作動油圧はナット押し力に比例し、ナット押し力はモータトルクに比例するので、例えば、摩擦締結要素1の伝達トルク、作動油圧、ナット押し力に基づいて、電動モータをトルク制御することによって、ストローク制御する場合に比べて直接的に摩擦締結要素1の伝達トルクを制御できる。
In addition, in the engagement-side stroke region where the ratio of the amount of change in the transmission torque of the
さらにまた、作動アクチュエータ2は、ボールねじ機構22と油密状態の油充填室26とピストン23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てソレノイドバルブ等からのオイル漏れによる油圧の低下を抑制する場合のように、非締結状態における圧力保持のためのエネルギ損失を抑制できる。
Furthermore, since the
第1実施形態においては、設計時のゼロクリアランス位置a2で、電動モータ21をストローク制御からトルク制御に切り替える構成について説明したが、電動モータ21のピストン23のストローク変化量に対する摩擦締結要素1の伝達トルクの変化量の割合が、設計時のゼロクリアランス位置a2からずれる場合がある。第2実施形態では、電動モータ21の制御の切り換え位置を、ストローク変化量に対する伝達トルクの変化量の割合(dσ/dx)が所定値以上となるときのピストン23のストローク位置を実際のゼロクリアランス位置a4として設定する。第2実施形態について図7及び図9を参照しながら説明する。第2実施形態では、電動モータ21の制御状態の切り換え方法が第1実施形態と異なる。第1実施形態と共通する構成については、同じ符号を付すと共に説明を割愛する。
In the first embodiment, the configuration for switching the
図7には、図5における締結側ストローク領域の一部が拡大されたピストン23のストローク量に対する摩擦締結要素1の伝達トルクが示されている。図7に示すように、ピストン23を設計時ゼロクリアランス位置a2よりも締結側にストロークさせると、しばらくの間はストローク変化量に対する伝達トルクの変化量の割合(dσ1/dx1)が小さく、更にストロークを進めるとストローク変化量に対する伝達トルクの変化量の割合(dσ2/dx2)が大きくなる場合があり、設計時のゼロクリアランス位置a2よりも締結側において、トルク制御に比べてストローク制御の方が制御性がよい領域が存在する。第2実施形態では、ストローク変化量に対する伝達トルクの変化量の割合が所定値以上となって、トルク制御による制御性がストローク制御よりも向上するピストン23の位置を実際のゼロクリアランス位置a4に設定する。
FIG. 7 shows the transmission torque of the
ここで、電動モータ2の分解能は、電動モータ21の動作指令の最小値を意味する。電動モータ21の回転分解能dθmは、電動モータ21が回転するときの最小角度(1パルスで電動モータ21の回転を刻む角度)を示す。電動モータ21のトルク分解能dTmは、電動モータ21から出力される出力トルクの最小単位とする。例えば、電動モータ21の回転分解能は0.005deg、トルク分解能は0.000064Nmに設定されている。したがって、電動モータ21の回転角分解能dθmとトルク分解能dTmと、ストローク変化量に対する伝達トルクの変化量(dσ/dx)の関係によっても、精度のよい電動モータ2の制御状態が異なる。
Here, the resolution of the
ストローク量は回転角に比例し、伝達トルクはモータ出力トルクに比例するので、ストローク変化量に対する伝達トルクの変化量(dσ1/dx1)をモータトルクの変化量dTとモータ回転角の変化量dθで置き換えて、実際のゼロクリアランス位置a4の検出方法を説明する。電動モータ21の回転角分解能に対するトルク分解能の割合(dTm/dθm)を所定値に設定して、ストローク変化量に対する伝達トルクの変化量の割合(dT/dθ)が、電動モータ21の回転角分解能に対するトルク分解能の割合(dTm/dθm)以上(dT/dθ≧dTm/dθm)となったときのピストン23の位置を実際のゼロクリアランス位置a4として設定する。
The stroke amount is proportional to the rotation angle, and the transmission torque is proportional to the motor output torque. Instead, a method for detecting the actual zero clearance position a4 will be described. By setting the torque resolution ratio (dTm/dθm) to the rotation angle resolution of the
モータ制御部131は、電動モータ21の回転角分解能に対するトルク分解能の割合(dTm/dθm)よりも、ストローク変化量に対する伝達トルクの変化量の割合(dT/dθ)が小さい(dT/dθ<dTm/dθm)場合、電動モータ21をストローク制御する。
The
一方、ストローク変化量に対する伝達トルクの変化量の割合(dT/dθ)が、電動モータ21の回転角分解能に対するトルク分解能の割合(dTm/dθm)以上(dT/dθ≧dTm/dθm)となる場合、電動モータ21をトルク制御する。
On the other hand, when the ratio (dT/dθ) of the amount of change in the transmitted torque to the amount of stroke change is equal to or greater than the ratio (dTm/dθm) of the torque resolution to the angular resolution of the electric motor 21 (dT/dθ≧dTm/dθm). , torque-control the
本実施形態においては、ストローク量に対する伝達トルクの変化量の割合(dσ/dx)は、電動モータ21の回転角の変化量に対するモータトルクの変化量の割合(dT/dθ)を用いる。
In this embodiment, the ratio (dT/dθ) of the amount of change in the motor torque to the amount of change in the rotation angle of the
図8は、摩擦締結要素1の締結時における電動モータ21の制御を説明するためのフローチャートである。図8に示すように、ピストン23の位置(摩擦締結要素の締結時の段階)に応じて電動モータ21の制御状態が切り換えられる摩擦締結要素1の制御は、制御装置30によって行われる。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the control of the
図8に示す制御動作は、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て、目標変速段で解放から締結に架け替えが行われる摩擦締結要素1のピストン23が所定の解放位置a1に位置している状態で開始される。摩擦締結要素1が、解放状態から締結状態へ向かうときの摩擦締結要素1の締結制御について説明する。
In the control operation shown in FIG. 8, the target gear is determined based on the vehicle speed detected by the
制御装置30ではまず、モータ回転角に対するモータトルクの変化量の割合dT/dθを計算する(ステップS1)。具体的には、dTは現在のモータトルクT(n)と前回の制御周期におけるモータトルクT(n-1)との差であって、dθは現在のモータの回転角θ(n)と前回の制御周期におけるモータの回転角θ(n-1)との差である。モータトルクの変化量は、電動モータ21の電流値を検出することで求めてもよいし、モータの回転角は回転数センサからの信号に基づいて算出されてもよい。
First, the
ステップS2では、ステップS1で算出されたモータ回転角に対するモータトルクの変化量の割合dT/dθがモータ回転角分解能に対するモータトルク分解能の割合(dTm/dθm)よりも小さいかどうかが判定される。ステップS2の判定がYESの場合、すなわちモータ回転角に対するモータトルクの変化量の割合dT/dθがモータ回転角分解能に対するモータトルク分解能の割合dTm/dθmよりも小さい場合、電動モータ21のストローク制御が実行される(ステップS3)。ストローク制御では、電動モータ21の回転数を最高回転数に設定し、ピストン23をストロークさせ、フローがリターンされる。
In step S2, it is determined whether the ratio dT/dθ of the amount of change in motor torque with respect to the motor rotation angle calculated in step S1 is smaller than the ratio of motor torque resolution to motor rotation angle resolution (dTm/dθm). If the determination in step S2 is YES, that is, if the ratio dT/d? is executed (step S3). In stroke control, the rotation speed of the
リターンされた制御周期のステップS1では、同様にモータ回転角に対するモータトルクの変化量の割合dT/dθを計算する。ステップS2の判定がNOの場合、すなわちモータ回転角に対するモータトルクの変化量の割合dT/dθがモータ回転角分解能に対するモータトルク分解能の割合dTm/dθm以上となる場合、電動モータ21のトルク制御が実行される。 In step S1 of the returned control cycle, similarly, the ratio dT/dθ of the amount of change in motor torque to the motor rotation angle is calculated. If the determination in step S2 is NO, that is, if the ratio dT/d? executed.
トルク制御では、ステップS4で車両の要求トルクからピストン23の必要ピストン押し力を算出する。具体的には、アクセル開度、車速、及び、予め記憶された変速マップとによって求められる車両の要求トルクと、ピストン23の受圧面積と、摩擦板の有効半径と、摩擦板の摩擦係数とからピストン23の必要ピストン押し力を算出する。
In the torque control, the required piston pushing force of the
続くステップS5では、電動モータ21の必要出力トルクを算出する。具体的には、ステップS4で算出された必要ピストン押し力と、ねじ軸22aのピッチと、ボールねじの効率等に基づいて、電動モータ21のトルク制御を実施するための電動モータ21に要求される必要出力トルクを算出する。ステップS6では、電動モータ21の出力トルクをステップS5で算出された必要出力トルクに設定し、ピストン23を完全締結位置a3までストロークさせてフローがリターンされる。ゼロクリアランス位置a2から完全締結位置a3までは、例えば、スリップ制御等で要求される伝達トルクの変化に応じたモータの必要出力トルクで制御されてもよい。
In subsequent step S5, the required output torque of the
第2実施形態によれば、ピストン23のストローク変化量に対する摩擦締結要素の伝達トルクの変化量の割合が、所定値以上となって、電動モータ21をストローク制御する場合に比べてトルク制御する場合の精度が高まるときのピストン23の位置を実際のゼロクリアランス位置a4として検出できる。これにより、例えば、摩擦板の温度特性、製造誤差、摩耗等によって、実際の解放側ストローク領域と、設計時の解放側ストローク領域とにずれが生じた場合においても実際のゼロクリアランス位置を正確に検出することができる。
According to the second embodiment, the ratio of the amount of change in the transmission torque of the friction engagement element to the amount of change in the stroke of the
ゼロクリアランス位置は、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を用いて検出されてもよい(図1参照)。実際のゼロクリアランス位置a4の検出は、図5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、ピストン23がリターンスプリング16の付勢力に抗して複数の摩擦板13同士のクリアランスが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。
The zero clearance position may be detected using a
また、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。また、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。 Also, the piston position detecting means may be constituted by a hydraulic switch. As a result, the zero clearance position can be detected with a less expensive configuration than when using a hydraulic sensor or the like. Further, the piston position detection means may be composed of a torque sensor that detects the rise of torque.
また、摩擦締結要素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が備えられている。図9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などを用いることができる。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。
Further, the
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。
The pitches X11 and X21 provided on the
前述のように、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9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のストローク量とピストン23のストローク量を同じとして考える。
As described above, the
第1ピッチ領域X1は、予め設定されているピストン23の解放位置a1からゼロクリアランス位置(第1及び第2実施形態における設計時の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。
The first pitch region X1 is set to be the same as the stroke amount L1 from the preset release position a1 of the
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。ピストン23が設計時の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、ピストン23の設計時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。
A nut release position b1 corresponding to the case where the
周知のように、モータトルクとモータ回転数とは反比例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。 As is well known, motor torque and motor rotation speed have an inversely proportional relationship, so if the output of the electric motor is constant, the rotation speed will decrease when the motor torque is increased, and when the rotation speed is increased, the rotation speed will decrease. Then, it has the characteristic that the torque decreases.
第1ピッチ領域X1は、ピストン23の解放位置a1から設計時のゼロクリアランス位置a2のストローク量L1に対応するので、保持油圧P2に対応する電動モータ21に必要とされるトルクは締結油圧P1よりも低く、モータ回転数を低下させ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。
The first pitch region X1 corresponds to the stroke amount L1 from the release position a1 of the
一方、第2ピッチ領域X2は、ピストン23の設計時のゼロクリアランス位置a2から締結位置a3のストローク量L2に対応するため、電動モータ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。
On the other hand, the second pitch region X2 corresponds to the stroke amount L2 from the designed zero clearance position a2 of the
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、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。
Therefore, when engaging the
ねじ軸22a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、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。この場合、設計時のゼロクリアランス位置a2は、変わり目領域に設定されればよい。
Although the configuration in which the
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。
In the present embodiment, the configuration in which the
本実施形態においては、作動アクチュエータ2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。
In this embodiment, the
本実施形態においては、ねじ機構にボールねじ機構を用いる構成について説明したが、これに限られるものではなく、他の送りねじ機構を用いてもよい。 In this embodiment, the configuration using the ball screw mechanism as the screw mechanism has been described, but the configuration is not limited to this, and other feed screw mechanisms may be used.
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。
In this embodiment, an example in which the
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。 The present invention is not limited to the illustrated embodiments, and various improvements and design changes are possible without departing from the gist of the invention.
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、摩擦締結要素の締結時における応答性の向上と締結力の緻密な制御性との両立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。 As described above, according to the present invention, in the actuator for operating the frictional engagement element, it is possible to achieve both improved responsiveness when the frictional engagement element is engaged and precise controllability of the engagement force. There is a possibility that it will be preferably used in the field of the manufacturing industry of elements.
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 電動モータ
22 ねじ機構
22a ねじ軸
22b ナット
23 ピストン
26 油充填室
36 ゼロクリアランス位置検出手段(油圧センサ、油圧スイッチ)
a1 所定の解放位置
a2 ゼロクリアランス位置
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
1
a1 Predetermined release position a2 Zero clearance position X1 First pitch region X2 Second pitch region X11 First pitch X21 Second pitch
Claims (6)
電動モータと、前記電動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し、
前記電動モータは、
前記ピストンを所定の解放位置から前記摩擦板間のクリアランスが詰められて前記複数の摩擦板がゼロクリアランス状態となるゼロクリアランス位置に移動させるときに前記電動モータの回転数を制御することで前記ピストンのストローク量を制御するストローク制御が実行され、前記ピストンを前記ゼロクリアランス位置から所定の締結位置に移動させるときに前記電動モータの出力トルクを制御することで前記摩擦締結要素の伝達トルクを制御するトルク制御が実行される摩擦締結要素の作動アクチュエータ。 An actuating actuator for a frictional engagement element that presses and engages a plurality of friction plates that are provided between a drum and a hub and alternately engage the drum and the hub, the actuator comprising:
An oil-tight state filled with an electric motor, a screw mechanism that converts the rotational force of the electric motor into linear motion, a piston that presses the friction plate, and hydraulic oil that transmits the linear motion of the screw mechanism to the piston. and an oil filling chamber of
The screw mechanism has a screw shaft and a nut that axially moves on the screw shaft and transmits a pressing force to the piston via the oil filling chamber,
The electric motor is
By controlling the number of rotations of the electric motor when moving the piston from a predetermined released position to a zero clearance position where the clearance between the friction plates is reduced and the plurality of friction plates are in a zero clearance state, the piston Stroke control is executed to control the stroke amount of, and the transmission torque of the friction engagement element is controlled by controlling the output torque of the electric motor when moving the piston from the zero clearance position to the predetermined engagement position. Actuating actuator of a friction engagement element in which torque control is performed.
前記ねじ軸は、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軸方向他方側に第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ピッチよりも小さくなるように形成され、
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いる請求項1に記載の摩擦締結要素の作動アクチュエータ。 The screw mechanism is composed of a ball screw mechanism,
The screw shaft has a first pitch region in which a first pitch is formed on one side in the axial direction, and a second pitch region in which a second pitch is formed on the other side in the axial direction continuously from the first pitch region. and formed so that the second pitch is smaller than the first pitch,
2. The operating actuator for a friction engagement element according to claim 1, wherein said first pitch and said second pitch are set to switch at said zero clearance position.
前記ゼロクリアランス位置検出手段は、前記油充填室の油圧の立ち上がりで前記ピストンのゼロクリアランス位置を検出するように構成されている請求項1に記載の摩擦締結要素の作動アクチュエータ。 Further comprising zero clearance position detection means for detecting the zero clearance position,
2. An actuator for a friction engagement element according to claim 1, wherein said zero clearance position detection means is configured to detect the zero clearance position of said piston when the hydraulic pressure in said oil filling chamber rises.
前記ゼロクリアランス位置検出手段は、前記ピストンのストローク変化量に対する前記摩擦締結要素の伝達トルクの変化量の割合が、所定値以上となったときに前記ピストンのゼロクリアランス位置を検出する請求項1に記載の摩擦締結要素の作動アクチュエータ。 Further comprising zero clearance position detection means for detecting the zero clearance position,
2. The zero-clearance position detecting means detects the zero-clearance position of the piston when the ratio of the amount of change in the transmission torque of the friction engagement element to the amount of change in stroke of the piston reaches or exceeds a predetermined value. An actuation actuator of the described frictional engagement element.
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