JP4429464B2 - 流体−機械動力変換機器の内圧検出装置及びそれを具えたトルクコンバータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクコンバータに代表されるような、流体流れの力を機械動力に変換して出力する流体―機械動力変換機器の、内部圧力を検出するための内圧検出装置及び内圧検出装置を具えたトルクコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トルクコンバータ制御の、特にロックアップ油圧制御のための変数としてトルクコンバータ内部の油圧を検出する技術には、例えば特開平６−３００１２７号公報に記載された技術がある。その内容について、図２、図３を参照して以下に説明する。
【０００３】
図３はロックアップクラッチのクラッチ油圧制御バルブの油圧回路図である。図３中、ポンプ１はメーンリリーフバルブ１０が設けてある管路４を介してトルクコンバータ２のロックアップクラッチ３のピストン室５に接続している。管路４には電子式クラッチ油圧制御バルブ（以下ＥＣＭＶと略する）６が設けられている。トルクコンバータ２の圧油の入口管路１４、出口管路１５には夫々圧力センサ１８、１９が、ロックアップクラッチ制御のために設けられている。また、同制御のために、トルクコンバータ２は、その入力軸の回転速度を計測する回転センサ８と、その出力軸の回転速度を計測する回転センサ９とを有している。コントローラ７には、回転センサ８からと回転センサ９からとの信号がそれぞれ入力され、更にトルクコンバータ２の入口圧Ｐ1を計測する圧力センサ１８からと出口圧Ｐ2を計測する圧力センサ１９からとの信号がそれぞれ入力される。コントローラ７は、これらの計測値に基づいて後述する計算式でロックアップクラッチの油圧を演算し、演算した油圧に応じた電気信号をＥＣＭＶ６に出力する。
【０００４】
次にＥＣＭＶ６の構造及び作動について説明する。ＥＣＭＶ６は、トルクコンバータ２のピストン室５の油圧（以後クラッチ圧という）を制御する圧力制御弁３１と、流量検出弁３２と、フィリング（ピストン室５に圧油が充満した状態）検出用のセンサ部３３とを有している。圧力制御弁３１はコントローラ７によって制御され、またセンサ部３３の検出信号はコントローラ７に入力される。
【０００５】
クラッチを係合しようとする場合、コントローラ７は圧力制御弁３１のソレノイド４６に所定の指令電流を出力し、圧力制御弁３１は指令電流に対応するストローク分開口し、ポンプ１からの油を流量検出弁３２を介してピストン室５に送り込む。このとき流量検出弁３２の前後に差圧が生じ、この油圧力で流量検出弁３２は図３中左方向へ移動する。この後、ピストン室５が油で充満すると、フィリング終了となり、もはや油が流れなくなるので流量検出弁３２前後に差圧がなくなる。このとき、流量検出弁３２は図３中右方向へ移動しセンサ部３３を作動させて、フィリング終了信号をコントローラ７に出力する。コントローラ７はフィリング終了信号を入力すると、指令電流を補正し、クラッチ圧が目標値になるように圧力制御弁３１の開度を微調整する。
【０００６】
このようにしてＥＣＭＶ６の作動によって、クラッチ圧はコントローラ７からの指令電流Ｉに基づいて制御される。
【０００７】
図２はロックアップクラッチ部分の断面図である。ピストン室５に供給されたクラッチ圧は図２に示すようにピストン７１を図中右方向に付勢する。これにより２枚のクラッチディスク７２、７２と、その間に挟まれるクラッチプレート７３との間に摩擦力が発生して、クラッチ係合状態となって入力軸と出力軸とが直結になる。ピストン７１を介してクラッチ圧が作用するピストン室５と反対の部屋には、トルクコンバータ２の内圧が作用しており、ピストン７１を図中左方向に付勢している。
【０００８】
次に、トルクコンバータ２のロックアップクラッチのクラッチ圧ＰL/Cの決定方法について図２を参照して説明する。
【０００９】
ピストン７１の押し力ＦPは、ピストン７１の外径ＤO、内径Ｄi及びクラッチ圧ＰL/Cより求める静的油圧力と、前記ピストン７１の外径ＤO、内径Ｄi及びトルクコンバータ２の入力軸回転速度ＮEに基づいて求まる、ピストン室５内の油の遠心力によって生じる動的油圧力との和として演算される。
【００１０】
また、ピストン７１の押し戻し力ＦBは、ピストン７１の外径ＤO、ピストン７１の内径Ｄi、クラッチディスク７２の外径ｄ0 、クラッチディスク７２の内径ｄi、トルクコンバータ２の入口圧Ｐ1 及びトルクコンバータ２の出口圧Ｐ2 により求まるトルクコンバータ２の静的油圧力と、ＤO、Ｄi、ｄ0、ｄi、ＮE及びトルクコンバータ２の出力軸回転速度Ｎ1に基づいて求まる、トルクコンバータ２内の油の遠心力によって生じる動的油圧力との和として演算される。
【００１１】
そして、有効押し力（＝押し力ＦP−押し戻し力ＦB）を零とした場合のロックアップクラッチの圧力ＰL/C0を演算すると、次の（１）式が得られる。
【００１２】
ＰL/C0＝（Ｃ1×Ｐ1＋Ｃ2×Ｐ2）
＋｛（Ｃ3×ＮE＋Ｃ4×Ｎ1）^２＋（Ｃ5×ＮE）^２｝・・・（１）
ここでＣ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5は定数である。ちなみに上記（１）式の右辺第１項は、入口圧Ｐ1と出口圧Ｐ2とで一義的に決まることから、トルクコンバータ内圧の静的な成分であり、右辺第２項は、入力軸回転速度ＮEと出力軸回転速度Ｎ1とで一義的に決まることから、遠心力に起因するトルクコンバータ内圧の動的な成分であるといえる。
【００１３】
すなわち、有効押し力を零とした場合のロックアップクラッチの圧力ＰL/C0は、トルクコンバータの入口圧Ｐ1と、トルクコンバータの出口圧Ｐ2と、入力軸回転速度ＮEと、出力軸回転速度Ｎ1とを計測して、変数としてコントローラ７に入力し演算して求める。
【００１４】
上記手順で得た油圧ＰL/C0に一定の油圧ＰL/Ciを加えた値の油圧（ＰL/C0＋ＰL/Ci）を、クラッチ油圧ＰL/C として付加する制御を行えば、ＰL/C＞ＰL/C0だから押し力ＦPが押し戻し力ＦBよりも大きくなってピストン７１はクラッチ係合方向に移動し、ピストン７１に作用する有効油圧（有効押し力を発生させる油圧）は、ＰL/Ci（＝ＰL/C−ＰL/C0）となる。
【００１５】
すなわち、トルクコンバータ２の入口油圧Ｐ1、出口油圧Ｐ2、入力軸回転数ＮE及び出力軸回転数Ｎ1が変化することによりＰL/C0が変化しても、コントローラ７とＥＣＭＶ６とがその変化にＰL/Cを追従させることにより、ＰL/Ciを一定の目標値に保ち有効押し力を一定に保つ制御を行っている。
【００１６】
以上説明したように、上記の従来技術は、トルクコンバータの入口圧力と、出口圧力と、トルクコンバータの入力軸回転数と、出力軸回転数とを計測手段によって計測し、これらの計測値を演算手段に入力して演算を行うことにより、トルクコンバータの内圧を間接的に検出し、これをロックアップ制御に用いるものである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、トルクコンバータの入口と出口との２箇所に圧力センサを設ける必要があった。高価な圧力センサを２個使っているので、組み立て及び配線の工数と部品コストとの両方でコストが増大するという問題がある。また、圧力センサをトルクコンバータの圧油の出入口に配設しているので、ピーク圧力発生時には圧力センサに直接ピーク圧力がかかり、圧力センサの損傷を招くといった問題もある。
【００１８】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、安価で、耐久性に優れたトルクコンバータの内圧検出装置を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、本発明は第１に、トルクコンバータ、流体継手、流体リターダのごとく流体流れの力を機械動力に変換して出力する流体―機械動力変換機器における、機器内の内圧検出装置において、流体バイパス流路と、入口側及び出口側圧力損失手段と、圧力検出手段と、を備えている。流体バイパス流路は、流体―機械動力変換機器内への流体入口から流入した流体が仕事をして流体出口から流出する流れ流路とは別に設けられ、前記流体入口からバイパスして流体出口に接続されている。入口側及び出口側圧力損失手段は、バイパス流路の入口下流側とバイパス流路の出口上流側とにそれぞれ設けられている。圧力検出手段は、前記入口側圧力損失手段と前記出口側圧力損失手段との間に発生させられた、前記機器への入力流体圧と出力流体圧との中間圧力を検出し、この中間圧力の検出値をもって機器内の内圧とするものである。
【００２０】
上記第１構成によると、流体―機械動力変換機器内の内圧検出に用いる圧力検出手段は１個だけになり、組み立て工数と部品コストとの低減により、流体―機械動力変換機器内の内圧検出に用いる装置を安価に構成できる。
【００２１】
第２に、前記第１構成の内圧検出装置において、前記バイパス流路はバイパス導通管であり、前記２箇所に設けた圧力損失手段は２つの圧力損失絞りであり、圧力検出手段は前記両圧力損失絞りの間に設けた圧力センサとしたことを特徴とする。
【００２２】
上記第２構成によると、安価な絞りによって前記圧力損失手段を設けるので、製造コストをさらに低く抑えられる。また、流体―機械動力変換機器内の内圧検出に用いる圧力センサの上流及び下流に圧力損失絞りを配設するので、流体―機械動力変換機器の出入口で発生するピーク圧力を低減できて圧力センサの受けるダメージは少なくなり、圧力センサの寿命を延ばすことができる。
【００２３】
第３に、前記の流体―機械動力変換機器はトルクコンバータであり、このトルクコンバータのポンプ羽根側流体流入路とタービン羽根側流体流出路との間に、トルクコンバータ本体の外部を迂回して、前記第２構成の内圧検出装置を備えたことを特徴とする。
【００２４】
上記第３構成によると、圧力センサがトルクコンバータの外部に配設されるため、トルクコンバータから圧力センサに伝わる熱及び振動を低減できるので、圧力センサの受けるダメージは少なくなり、圧力センサの寿命を延ばすことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は本発明の実施形態によるロックアップクラッチのクラッチ油圧制御バルブの油圧回路図である。なお、本発明の実施形態と従来の実施形態との、構成上の差異はトルクコンバータの内圧検出に係る部分の構成だけである。もって図３と同一の構成要素には同一符号を付し、ここでの説明を省く。
【００２６】
トルクコンバータ２に圧油を供給する管路１４上に分岐点１４ａを設け、トルクコンバータ２から圧油を排出する管路１５上に分岐点１５ａを設けると共に、トルクコンバータ２を迂回して分岐点１４ａと分岐点１５ａとを結ぶ導通管路１７を外部配管によって設ける。導通管路１７上には管路よりも充分内径の小さな２つのオリフィス１２，１３を直列に設け、オリフィス１２を分岐点１４ａ寄りに配設する。オリフィス１２とオリフィス１３との中間に圧力センサ１１を取着する。圧力センサ１１は、コントローラ７に信号的に接続され、検出した圧力Ｐ3をコントローラ７に入力する。
【００２７】
トルクコンバータ２に供給される圧油の一部は導通管路１７を通過する。このとき、圧力センサ１１の検出する圧力Ｐ3は、オリフィス１２とオリフィス１３との抵抗による分圧作用のために、入口圧力Ｐ1と出口圧力Ｐ2との中間の値を取る。具体的には次の（２）式による。
【００２８】
Ｐ3＝（Ａα^２×Ｐ1＋Ａβ^２×Ｐ2）／（Ａα^２＋Ａβ^２）・・・（２）
ここで、Ａαはオリフィス１２の開口面積、Ａβはオリフィス１３の開口面積である。そしてＡα^２／Ａβ^２＝Ｃ1／Ｃ2となるようにオリフィス１２、１３を選定すれば、次の（３）式が成立する。
【００２９】
ＰL/C0＝（Ｃ6×Ｐ3）
＋｛（Ｃ3×ＮE＋Ｃ4×Ｎ1）^２＋（Ｃ5×ＮE）^２｝・・・（３）
ここで、
Ｃ6＝Ｃ1×（Ａα^２＋Ａβ^２）／Ａα^２
＝Ｃ2×（Ａα^２＋Ａβ^２）／Ａβ^２・・・（４）
であり、Ｃ1，Ｃ2は前述の（１）における定数Ｃ1，Ｃ2である。（２）式と（４）式とを（３）式に代入すれば（１）式と同じになる。
【００３０】
したがって、圧力センサ１１で計測した圧力Ｐ3をコントローラ７に入力し、（３）式によって油圧ＰL/C0を求めることができる。そして、以下従来の技術の項で述べたのと同様の手順で、クラッチ油圧の制御を行う。
【００３１】
すなわち、コントローラ７とＥＣＭＶ６とが、油圧ＰL/C0に所定の油圧ＰL/Ciを加えた油圧（ＰL/C0＋ＰL/Ci）を、クラッチ圧ＰL/Cとして付加して、油圧ＰL/Ciを有効油圧として作用させる。そしてＰL/C0の変化にＰL/Cを追従させ、有効油圧ＰL/Ciを一定に保つ制御を行う。
【００３２】
以上のような構成としたために、従来の技術ではトルクコンバータの入口と出口との２箇所に圧力センサを必要としたが、本実施形態によればトルクコンバータの入口と出口とを結ぶ導通管路の途中の１箇所だけに圧力センサを配設すれば良い。したがって、組み立て及び配線の工数と原価との低減により、トルクコンバータの内圧検出装置を安価に構成できる。また、トルクコンバータの内圧検出に用いる圧力センサの上流及び下流に絞りが配設されるためトルクコンバータの出入口で発生するピーク圧力を低減できるとともに、導通管路を外部配管とすることにより圧力センサがトルクコンバータのハウジング外に配設されるために圧力センサに伝わる熱及び振動を低減できるので、圧力センサの受けるダメージは少なくなり、圧力センサの寿命を延ばすことができる。
【００３３】
ここでもしも、本実施形態においてＣ1とＣ2とが略等しい場合や、または等しいと仮定して制御しても精度上問題ない場合には、ＡαとＡβとを略等しく設定しても良い。このような場合には、オリフィス１２、１３を同等のオリフィスすなわち共通部品とすることができる。これによってアイテム数が減少して、コストが低減すると共に、オリフィス１２、１３を取り違えて組み付ける可能性もなくなる。
【００３４】
また、数式「Ａα＝Ａβ」を前記（４）式に代入することにより、トルクコンバータの内圧ＰL/C0が次の（３′）式で求められ、トルクコンバータの初期圧ＰL/Cの演算が簡単になる。
【００３５】
ＰL/C0＝（Ｃ1×２×Ｐ3）＋｛（Ｃ3×ＮE＋Ｃ4×Ｎ1）^２＋（Ｃ5×ＮE）^２｝
＝（Ｃ2×２×Ｐ3）＋｛（Ｃ3×ＮE＋Ｃ4×Ｎ1）^２＋（Ｃ5×ＮE）^２｝・・・（３′）
なお、本発明の実施形態は、上記実施形態の構成に、限定されるものではない。例えば外部配管の導通管路でなく、トルクコンバータのハウジング内に導通通路を設けることで、トルクコンバータの内圧検出装置を構成しても良い。これによって、トルクコンバータの内圧検出装置を小型軽量化できるという利点がある。
【００３６】
また、圧力センサの上流と下流とに配設するオリフィスを夫々複数にしても良い。例えば２個ずつ直列にして、上流側の２個のオリフィスの開口面積をＡα1、Ａα2として、下流側の２個のオリフィスの開口面積をＡβ1、Ａβ2とする。ここで、
１／Ａα^２＝１／Ａα1^２＋１／Ａα2^２・・・（５）
１／Ａβ^２＝１／Ａβ1^２＋１／Ａβ2^２・・・（６）
となるようにＡα1、Ａα2、Ａβ1、Ａβ2を設定すれば図１に示す回路と等価の回路が得られる。目標の開口面積を得るには、１個のオリフィスよりも複数のオリフィスの組み合わせの方が開口面積を調整し易いという利点があるので、部品のばらつきがあっても開口面積の精度をさらに向上できる。
【００３７】
また、本発明の実施形態としては、トルクコンバータのロックアップクラッチ制御に利用するためのトルクコンバータ内圧の検出方法について述べたが、もちろんこの形態に限定されるものでもなく、その他に内圧を測定したい検圧対象物例えば流体継手または流体リターダなどに対しても圧力センサを１個だけ用いて内圧を検出する方法として利用可能なことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態による、ロックアップクラッチのクラッチ油圧制御バルブの油圧回路図である。
【図２】 ロックアップクラッチ部分の断面図である。
【図３】 従来の実施形態による、ロックアップクラッチのクラッチ油圧制御バルブの油圧回路図である。
【符号の説明】
２・・トルクコンバータ、１１・・圧力センサ、１２、１３・・オリフィス、１４、１５・・管路、１４ａ、１５ａ・・分岐点、１７・・導通管路。

Claims (3)

1. トルクコンバータ、流体継手、流体リターダのごとく流体流れの力を機械動力に変換して出力する流体―機械動力変換機器(2)における、機器内の内圧検出装置であって、
   流体―機械動力変換機器(2)内への流体入口(14)から流入した流体が仕事をして流体出口(15)から流出する流れ流路とは別に設けられ、前記流体入口(14)からバイパスして前記流体出口(15)に接続された流体バイパス流路(17)と、
   前記バイパス流路(17)の入口(14a)下流側と前記バイパス流路(17)の出口(15a)上流側とにそれぞれ設けられた入口側及び出口側圧力損失手段(12,13)と、
   前記入口側圧力損失手段(12)と前記出口側圧力損失手段(13)との間に発生させられた、前記機器(2)への入力流体圧と出力流体圧との中間圧力を検出し、この中間圧力の検出値をもって機器(2)内の内圧とする圧力検出手段(11)と、
   を備えた流体―機械動力変換機器(2)内の内圧検出装置。
2. 前記流体バイパス流路(17)は、流体―機械動力変換機器(2)内への流体入口側の流路(14)からバイパスして、流体―機械動力変換機器(2)内の流体出口側(15)の流路に接続されたバイパス導通管(17)であり、
   前記入口側圧力損失手段(12)は前記バイパス導通管入口(14a)下流側に設けられた圧力損失絞り(12)であり、
   前記出口側圧力損失手段(13)は前記バイパス導通管出口(15a)上流側に設けられた圧力損失絞り(13)であり、
   前記圧力検出手段(11)は前記両圧力損失絞り(12,13)の間に設けられた圧力センサ(11)である、
   請求項１に記載の流体―機械動力変換機器(2)内の内圧検出装置。
3. トルクコンバータ(2)の、ポンプ羽根側流体流入路(14)からトルクコンバータ(2)本体の外部を迂回してタービン羽根側流体流出路(15)に到る箇所に、請求項２記載の流体―機械動力変換機器(2)内の内圧検出装置を備えたことを特徴とするトルクコンバータ。

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