JPH01279148A - クラッチ油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はトランスミッションのクラッチ油圧制御装置
に関し、特にフィリング検出およびクラッチ圧検出を簡
単になし得るとともに信幀性の向上を得るための構成に
関する。

（従来の技術） 第７図は従来−船釣に行なわれているトランスミッショ
ンの変速制御を示すものである。第１速から第２速への
変速を考える。この従来の変速制御においては、変速指
令が出された時点で第１速のクラッチをオフとし、同時
に第２速のクラッチに対して油を流入し始める。この結
果、第１速のクラッチの油圧は変速指令が出された時に
所定圧から零まで降下し、第２速のりランチの油圧はフ
ィリングタイムし、の経過後漸増を開始する。このフィ
リングタイム１．は空状態にある第２速のクラッチのク
ラッチパック内に油を充填するための時間である。

このように従来装置においては、クラッチパックに油が
充満するまでの時間り、が存在し。

この時間Ｌｒ中はトルクが伝達されない、このため従来
装置においては、変速時に息つき現象が発生し１乗りご
ごちおよび加速性等の走行性能上で問題となっていた。

特に大型建機では。

クラッチの容量が大きいため、フィリングタイムが長く
なり、走行性能への影響が大きかった。

そこで１本発明者等は、特願昭６Ｏ−２７１０５５（発
明の名称、変速機の制ｔ′ｎ方法）による提案で上記し
た不都合を解消するようにした。

すなわち、この提案においては、第８図に示す如く、変
速指令が出された時点で１次に係合すべき第２速のクラ
ッチに対して油を流入し始め。

その後、フィリング終了を検出すると、この検出時点で
前に係合されていた第１速のクラッチをオフし、か゛つ
第２速のクラッチに対するビルドアップ＄ｌ目ＪをＩＪ
ｒＩ始するようにしている。

この提案によれば、フィリングタイムＬ、による息つき
現象の防止のみならず滑らかな変速が可能となり走行性
能を向上させることができるが、かかる変速制御を適正
に実施するにはフィリングタイム１．を正確に検出する
とともに。

二重係合を防止する必要がある。

このフィリング検出として従来は変速指令が出された後
の油圧の漸増パターンを適当に時間管理することで行な
うようにしていた。すなわち、クラッチパックの充満に
要する時間を経験的に適宜設定し、変速指令が出された
後、この設定時間が経過するとフィリングが終了したと
判断し、その後油圧を漸増させるようにしていた。

しかし、このような時間管理によるフィリング検出では
、フィリングタイムのバラツキを吸収することができず
２例えば前記設定時間が経過する前にクラッチパックが
充満すると、無駄な待時間が存在し、タイムラグの原因
となる。

また、検出の信幀性に欠けるので、前述したクロスオー
バー変速制御には適用できない問題点がある。

また、このクロスオーバー変速制御によれば。

前段および後段クラッチの開放および保合タイミングが
ずれれば、クラッチが二重係合する危険性があり、安全
対策上１重要な問題となっていた。

しかし、従来装置においては、これらに関して特別な安
全対策を講じておらず、このため機器破損等の事故が発
生する恐れがあった。

ところで、二重係合を防止するためには、各クラッチの
係合状態を判定できればよい、このためには、どのクラ
ッチに油圧がたっているかを監視する必要があり、その
為の構成として市販の歪ゲージ式あるいは半導体等によ
る圧力センサを設けた構成が考えられるが、これら市販
の圧力センサは高価であり、また耐久性にも難点がある
という問題があった。また、二重係合を防止するた′め
には、クラッチ油圧が立っているか否かだけを知ればよ
く、圧力センサのような定量的な検出値は必要がなく、
スプールの動きに基づきフィリング終了およびクラッチ
圧を検知する検知手段により行なっている。

（発明が解決しようとする課題） この発明はこれらの実情に鑑みてなされたもので、簡単
かつ安価な構成によってフィリング検出およびクラッチ
油圧の有無を正確に検出することができるとともに緩衝
装置を設けて検出手段の損傷をな（すことにより、信顛
性の高いクラッチ油圧制御装置を提供しようとするもの
である。

（課題を解決するための手段） この発明では、クラッチに対する出力ポートにオリフィ
スが形成されたスプールを有し、このオリフィス前後の
差圧によって開となり、前記スプールの一端に設けたバ
ネの復帰力によって閉となる第１のバルブと、電気信号
によって作動される圧力ｉｌｌ　１Ｂ弁であって、変速
時ボンブからの油を前記第１のバルブへ供給して該第１
のバルブを開とするとともに、フィリング終了後クラッ
チ油圧を漸増させるよう動作する第２のバルブと、前記
第１のバルブが閉じる方向に作用するスプールの受圧面
積を第１のバルブが間する方向に作用するスプールの受
圧面積より大きくするとともに１前記第１のバルブのス
プールの他端側にバネを設け、このバネに抗したスプー
ルの動きに基づきフィリング終了およびクラッチ圧を検
知する検知手段と、スプールの衝撃を緩和するため１検
知手段とスプールの間に緩衝装置とを具えるようにする
。

（作用） 変速時には、前記第２のバルブを作動させることにより
ポンプからの油を第１のバルブへ供給する。すると、第
１のバルブに設けたオリフィスによって第１のバルブは
開となって、該第１のバルブを介して油がクラッチに流
入する。

その後、クラッチが油で充満されると、オリフィス前後
に差圧がなくなり、この結果第１のバルブは前記バ′ネ
の復帰力によって閉成される。

この復帰の際、スプールは中立位置まで戻った後、クラ
ッチ油圧により更に他端側に設けたバネに抗して移動す
る。前記検知手段はこのスプールの移動を検知すること
によりフィリング終了およびクラッチ圧の有無を判定す
る。

また、第１のバルブのスプールに受圧面積を設けるよう
にすると、スプールが復帰する際。

スプールはバネの復帰力に該受圧面積差による力を加え
た力で復帰され、復帰速度を速くすることができる。こ
の結果、フィリング終了時のオーバーシュート圧を低減
することができるとともにスプールが復帰する際、緩衝
装置を設けたため検知手段に激突することがなくなり、
検知手段の損傷を防止することができる。

（実施例） 以下０本発明を添付図面に示す実施例にしたがって説明
する。

第１図はクラッチ１を駆動する電子式クラッチ油圧制御
バルブ２の油圧回路構成を示すものであり、第２図は同
クラッチ油圧制御バルブ２の内部断面構成を示すもので
ある。

第１図および第２図において、クラッチ油圧制御バルブ
２はクラッチ油圧を制御する圧力制御弁３と、流量検出
弁４と、フィリングおよびクラッチ圧検出用のセンサ部
５とで構成されている。圧力制御弁３はコントローラ６
によって制御され、またセンサ部５の検出信号Ｓはコン
トローラ６に入力される。

このクラッチ油圧制御バルブ２は入力ポートＩＯを介し
て図示しないポンプからの油を流入し、出力ポート１１
を介してクラッチ１へ油を供給する。ポート１２は閉塞
され、またポート１３．１４はドレンポートである。

電子式圧力制御弁３はスプール１５を有し。

このスプール１５の右端は比例ソレノイド１６のプラン
ジャ１７に当接され左端にはバネ１８が設けられている
。スプール１５とピストン１９によって画成された油室
２０にはスプール１５内に形成された油路２１を介して
油路２２の油圧がパイロ゛ットされている。

流量検出弁４はスプール２５を有し、このスプール２５
によって油室２６，２７および２８を画成する。このス
プール２５の油室２７．２８間にはオリフィス３０が形
成しである。このスプール２５は３つの異なる受圧面Ｍ
　Ａ　＋　、　Ａ　！。

およびＡ、を有するよう構成され、これら面積間にはＡ
　＋　＋　Ａ　ｘ　＞　Ａ　ｘ　、かつＡＸ＞Ａ！の関
係を持たせである。このスプール２５の左端にはバネ３
１が、右端にはバネ３２がスプール２５に接触して挿入
されたスプリングガイド３３に支持されて設けられてお
り、このスプール２５は油室２７，２８に圧力がたって
いないときに、は。

バネ３１および３２の各自由長の位置で第１図に示す中
立位置を保持するようになっている。

したがって、スプール２５が中立状態のときには、入力
ポート１０を経て油路２９が流量検出弁３に流入した油
は油室２６内にとどまっている。

ここで、バネ３１．３２のバネ定数をそれぞれに＋、ｋ
ｔとし、油室２７，２Ｂの油圧をそれぞれＰ、、Ｐ、と
じ、スプール２５の中立位置からの変位をχとすると、
スプール２５が第２図に示す中立位置より左側にあると
き、スプール２５には下式（］）に示すＦ、が右方向に
働き。

Ｆ、＝ｋｌχ＋ＡｌＰｔ＋Ｐ、（Ａ３−Ａｔ）−・−・
−・（１）また、スプール２５が前記中立位置より右側
にあるときスプール２５には下式（２）に示す力Ｆ２が
左方向に働く。

Ｆｚ＝に＊χ−Ａ、Ｐ１−Ｐ、（ｉ−Ａｔ）・−・−・
−・・（２）尚、この場合に、＞ｋ、としている、すな
わちこの場合、バネ３１はスプール２５の戻しバネとし
て作用し、またバネ３２はクラッチ油圧検出のための圧
設走用バネとして働く。

バルブボディ３４の上部右側には金属製の検出ビン３５
が設けられ、この検出ビン３５によりスプール２５がバ
ネ３２のバネ力に抗して第１図に示す中立位置から更に
右へ移動したことを検出する。

この検出ビン３５にはスプール２５の当接を緩和するバ
ネ゛等の緩ｉＪｊ装置３６が固着されており、絶縁シー
ト３７を介してカバー３８にナツト３９によって締結さ
れている。

また、この検出ビン３５からはリード線４０が引き出さ
れている。

このリード線４０は直列接続された抵抗Ｒ１およびＲ８
間のａ点に接続されている。これら抵抗Ｒ＋、Ｒｚ間に
は所定の直流電圧■（例えば１２Ｖ）が印加されており
、またボディ３４はアース４１されている。すなわち５
　フィリングおよびクラッチ圧検出用のセンサ部５は、
バネ３２と、スプール３１の接点として働く検出ビン３
５．抵抗１’？、、　　Ｒ，等で構成されている。

このセンサ部５を備えたクラッチ油圧制御パルプ２を各
変速段のクラッチに対して個別に設けている。

かかる第１図および第２図に示す構成の作用を第５図に
示すタイムチャートを参照して説明する。尚、第５図に
おいて、（ａ）はコントローラ６からの指令電流１．（
ハ）はポンプ圧Ｐ　Ｐ　、　（ｃ）はオリフィス３０前
の油室２７の油圧Ｐ　、　、　（ａ）はオリフィス３０
後の油室２８の油圧（クラッチ圧）ｐｔ、（ｅ）はセン
サ５の出力Ｓを示すものである。

当該変速段のクラッチを係合しようとする場合、コント
ローラ６は当８亥バルフ゛２のソレノイド１Ｇにトリガ
指令■、を入力しく時刻１　＋）。

その後指令電流■をクラッチ油圧の初期圧Ｐ。

（第５図（ｄ））に対応する初期圧指令電流！。に降下
させ、この状態でフィリング終了時まで待機する。

前記トリガ指令Ｉ、の人力により、圧力制御弁３のスプ
ール１５が左方向に移動し、ポンプからの油は入力ポー
トｉｏ、油路２２を介して流量検出弁４の油室２７に流
入する。油室２７に入った油は、オリフィス３０を介し
て油室２８へ流入し、油路２３．出カポ−）１１を介し
てクラッチ１へ流れ込む。このときオリフィス３０によ
って油室２７と２８との間に差圧（Ｐ＋−Ｐ、）が発生
する。ここでＲ２−０であるのでスプール２５゛は前記
（１）式にＰ！−〇　を代入した力（Ａｍ　　Ａｎ）　
Ｐ　＋　　ｋ　ｒχ　（ただしＡ　ｚ　＞　Ａ　ｓ）に
より左行する。

この結果、流量検出弁４は開となり、油路２９に流入し
たポンプからの油は油室２６を介して油室２７に流入し
、その後、オリフィス３０゜油室２８．油路２３．出力
ポートｌｌを介してクラッチ１へ流入する。この油の流
れはクラッチバックが油で充満されるまで続く。

ここで、スプール２５が第２図に示す中立位置にあると
き、およびスプール２５が該中立位置より左に移動して
いるフィリングタイム１゜の期間中、スプール２５は検
出ビン３５から離間している。

このため、この状態においてはａ点の電位は第５図（ｅ
）に示す如く電圧■を抵抗Ｒ，，Ｒ，で分圧した電圧値
となっている。

クラッチパックが油で充満すると、フィリング終了とな
り、もはや油が流れなくなるのでオリフィス３０前後に
差圧がなくなる。すなわちＰ、＝Ｐ、となる。

したがって、スプール２５は前記（１）式にＰ。

−Ｐ、を代入した力すなわら Ｆ　ｌ＝　ｋ　＋χ十Ｐｇ（Ａ＋＋Ａ＊　　Ａよ）で右
方向に移動し、中立位置まで復帰される。

ここで、スプール２５の各受圧面４ｍＡ、、Ａよ。

Ａ、は前述したようにＡ、＋Δ、〉Ａ！の関係に設定し
ているので、これら受圧面積差による力Ｐ！（Ａ＋＋Ａ
ｓ　　Ａｔ）はバネ３１の復帰力と同方向に働き、これ
によりスプール２５はバネ３１の復帰力にスプール２５
の受圧面積差による力を加えた力で右方向に移動する。

このスプール２５の復帰の際、ポンプからの油圧が油路
２９．油室２７．オリフィス３０゜油室２８等を介して
クラッチ油圧にかかり１　この結果第５図（ｄ）に示す
ようなシュート圧が発生する。

前記バネ３２のバネ定数に２は第５図に示す如く、クラ
ッチ初期圧Ｐ、より大きな値で、かつ前記シュート圧よ
り小さな圧力値Ｔｈに設定しである。

したがってこの復帰動作の際スプール２５は第２図に示
す中立位置まで右行した後、ｎＩ述のシェード圧によっ
てバネ３２の付勢力に８χ　に打勝って更に右行し、そ
の右端面が検出ピン３５に接触する。すなわち、この場
合スプール２５は前記（２）式にＰ　ｒ　−Ｐ　ｔを代
入した油圧力Ｐ！Ａ＋＋ｉ−島 以上になったとき右行し、スプール２５の端面がバネ３
６を介して検出ピン３５に接触する。

このときバネ３６は検出ピン３５に固着されており、ス
プール２５が直接、検出ピン３５に衝突するときの衝撃
力を緩和し、検出ピン３５および検出ピン３５を支持し
ている絶縁シート３７、カバー３８．およびナツト３９
に過大な衝撃力が加わらないようにするとともに検出ピ
ン３５から引き出されたリード線４０の引き出し部が繰
り返しの衝撃荷重により断線したり接触不良を起こさな
いようにしている。

又スプール２５が検出ピン３５に接触しているとき、ス
プール２５はスプール２５の円周方向でバルブボディ３
４と接触しているがバルブボディ３４とスプール２５に
はクリアランスがあり場合によってはバルブボディ３４
とスプール２５との接触不良が発生する恐れもあり、検
出信号が不安定になる可能性もある。このため。

スプール２５がバルブボディ３４に完全に接触するよう
にスプール２５に接触して挿入されたスプリングガイド
３３を設け、このスプリングガイド３３を介して、バネ
３２が直接カバー３８の金属面に接触する構造としてい
る。

またカバー３８はバルブボディ３４に直接接触している
ため検出ピン３５はバネ３６およびスプール２５を介し
てアースされたバルブボディ３４と導通することになる
ので、ａ点電位は第５図（ｅ）に示す如く零まで降下し
、ａ点には電圧は現われなくなる（時刻もよ）。

このａ点電位は検出信号Ｓとしてコントローラ６に入力
されており、コントローラ６は、該ａ点電位の最゛初の
立上がりをもってフィリング終了を判定する。このフィ
リング終了を判定すると、コントローラ６は直ちに当該
クラッチに対する指令電流ｌを初期圧指令型ｆＬＩ　Ｏ
から徐々に増大させてゆく（第５図（ａ））、尚、コン
トローラ６はこのフィリング終了を判定した時点で前段
クラッチに対する指令電流を第５図（ａ）の−点鎖線で
示す如く零まで降下させる。

この結果、当該クラッチのクラッチ圧は第５図（ｄ）に
示す如（前記シュート正値から初期圧Ｐ、に降下した後
、漸増されてゆく、シたがって、スプール２５は前述の
検出ピン３５に接した状態から一旦中立位置方向へ左行
する。その後、クラッチ圧Ｐ２は漸増されていくので、
ある時点ｔ３においてバネ３２の設定圧Ｔ、を超える。

この結果、スプール２５はバネ３２の付勢力に！χ　に
打勝って再び右行し、その右端面を検出ピン３５に接触
する。

この為１時刻ｔ、においてａ点電位は再び零まで降下し
、以後この零レベルを維持することになる。

すなわちａ点電位は、クラッチに設定圧Ｔ。

以上の圧がたっているとき零となり、クラッチ圧が設定
圧Ｔ、以下のとき所定の電圧値となるようになっている
ので、このａ点電位をモニタすることでクラッチ圧の有
無すなわちクラッチの係合状態を知ることができる。ま
た、この場合、前記ａ点電位はフィリング終了時のシュ
ート圧により一旦零に立下がるので、この最初の立下が
りを検出することでフィリング終了を検出することがで
きる。

この実施例においては、かかるセンサ５を備えた電子式
クラッチ油圧制御パルプ２を各クラッチにそれぞれ設け
、これら複数の圧力検出スイッチ５の出力を第６図に示
す如くコントローラ６へ入力するようにしている。コン
トローラ６はこれら複数の圧力検出スイッチ５の出力を
モニタしており、これらモニタ結果からフィリング終了
および二重係合のｆ、Ｔ無を判定する。すなわちコント
ローラ６は係合しようとするクラッチに対して゛トリガ
ー指令■。を出力した後。

該クラッチのセンサ５から入力される検出信号Ｓの最初
の立下がりを検出することでフィリング終了時を判定す
る。また、コントローラ６は複数の圧力スイッチ５の出
力をモニタすることによりどのクラッチが係合している
かを判定し。

２つの圧力スイッチ５から同時にクラッチ圧検出信号が
出力された場合、これを二重係合と判定するようにして
いる。二重係合を判定した場合５　コントローラ６は直
ちに一方のクラッチ油圧を下げる指令を出力する。ある
いは全クラッチを直ちにオフする等の処置を行ない、二
重係合による機器破損を防止するようにしている。

このように、この実施例では、戻しバネ３１の反対側に
バネ３２を設け、中立位置からバネ３２側へのスプール
２５の移動を検出ピン３５および抵抗Ｒ，，Ｒ，から成
る接点スイッチ構成によって検出するようにしたので、
１本のスプールに設けた準−センサ構成によってフィリ
ング終了の検知およびクラッチ係合状態の判定が可能と
なる。

また、スプール２５の各受圧面積Ａ　＋　、　Ａ　ｘ。

Ａ、にＡ　＋　＋　Ａ　３＞　Ａ　ｔ　、　Ａ　ｚ　＞
　Ａ　ｘの関係を持たせるようにしたので、フィリング
が終了してスプール２５が右行するとき、戻しバネ３１
の復帰力に加えて、受圧面積差による力が作用すること
になり、スプール２５を速く中立位置まで戻すことがで
きる。因みに、この際のスプールの戻りをバネ３１のみ
で行なったときにはスプール２５の復帰速度が遅くなり
、この結果フィリング終了の際、第５図（ｄ）に破線で
示すようなオーバーシュート圧が発生し、変速ショック
の原因となる。この場合、上記受圧面積差によりスプー
ルの復帰速度を高速にすることで、上記オーバーシュー
ト圧を低減するようにしている。

又、スプールの復帰速度を高速にしたので検出ピンに作
用するスプールの衝撃力は大きくなるが、スプールと検
出ピンとの間に緩衝装置を設けたため検知手段のｔ負傷
を防止できる。

なお上記実施例においては緩衝装置のバネを検出ピンに
固゛着したが第３図のごとくスプールに穴を明はバネを
固定しても良いし、第４図のごと（ゴム、防振合金等の
防振材料を用いても良い。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明によれば、クラッチ圧がス
プールに作用する方向と逆方向に働くバネを設け、この
バネと接点とより成る簡単な構成で、フィリング終了お
よびクラッチ係合状態を検知するようにしたので、安価
で信転性の高い検出をなし得る。また、フィリング検出
が正確に行われるので、前述したクロスオーバー制御を
好適に実施することができ、滑らかな変速をなし得ると
ともに、走行性能を向上させることができる。また、こ
の検出信号をモニタしてどのクラッチが係合しているか
を判定することにより、二重係合を確実に検出すること
ができ、適当な処置を講するようにすれば機器破損を未
然に防止することができる。

さらに、スプールに受圧面積差を設け２スプ−ルの復帰
速度を倍増するようにしたので、フィリング終了時のオ
ーバーシュート圧を低減することができ、変速ショック
を減することができるとともに、スプールと検出ピンと
の間に緩衝装置を設けたので検知手段の損傷を防ぐこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す油圧回路図、第２図
は同実施例のフランチ油圧制御バルブの内部構成例を示
す断面図、第３図、第４図はこの発明の緩衝装置の他の
実施例を示す図。 第５図は第１図５第２図の実施例による動作例を説明す
るためのタイムチャート、第６図は圧力検出スイッチの
モニタ構成を示すブロック図。 第７図は従来の変速時の動作例を説明するタイムチャー
ト、第８図は変速時のクロスオーバー制御を説明するタ
イムチャートである。 １・・・クラッチ ２・・・電子式クラッチ油圧制御パルプ３・・・電子式
”圧力制御弁　　４・・・流量検出弁５・・・センサ部
　　　　　６・・・コントローラ１０・・・入力ポート
　　　１１・・・出力ポート１３、１４・・・ドレンポ
ート１５．２５・・・スプール１６・・・比例ソレノイ
ド　　１７・・・プランジャ１８、３１．３２・・・バ
ネ　　　１９・・・ピストン２０、２６．２Ｔ、　２Ｂ
・・・油室 ２１、２２．２３．２９・・・油路 ３０・・・オリフィス　　３３・・・スプリングガイド
３４・・・バルブボディ　　３５・・・検出ビン３６・
・・バネ　　　　　　　３７・・・絶縁シート３８・・
・カバー　　　　　３９・・・ナツト４０・・・リード
線　　　　４１・・・アース特許出願人　株式会社小松
製作所 代理人　（弁理士）岡　１）和　喜 第１図 第２図 第５図 ■ （１ｔ２　ｔ３ 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. クラッチに対する出力ポートにオリフィスが形成された
   スプールを有し、このオリフィス前後の差圧によって開
   となり、前記スプールの一端に設けたバネの復帰力によ
   って閉となる第１のバルブと、電気信号によって作動さ
   れる圧力制御弁であって、変速時ポンプからの油を前記
   第１のバルブへ供給して該第１のバルブを開とするとと
   もに、フィリング終了後クラッチ油圧を漸増させるよう
   動作する第２のバルブと、前記第１のバルブが閉じる方
   向に作用するスプールの受圧面積を第１のバルブが開す
   る方向に作用するスプールの受圧面積より大きくすると
   ともに、前記第１のバルブのスプールの他端側にバネを
   設け、このバネに抗したスプールの動きに基づきフィリ
   ング終了およびクラッチ圧を検知する検知手段を具える
   ようにしたクラッチ油圧制御装置において、スプールの
   衝撃を緩和するため、検知手段とスプールとの間に緩衝
   装置を設けたことを特徴とするクラッチ油圧制御装置。