JP2004270940A - 圧力調整ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】例えば約２５バールまでの作業圧を供給できる、安価で振動安定性でなおかつコンパクトな圧力調整ユニットを提供する。
【解決手段】主段部（１４）の作業圧が、前段部（１２）の、前段部流入路（３８）に作用する流入圧を設定し、かつ前段部（１２）の前段部流入路（３８）が前段部（１２）の制御通路（３８）と重複していて、該制御通路（３８）が、弁スプール（４４）を操作するために役立つようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力調整ユニット、特に自動車の自動変速機のための圧力調整ユニットであって、前段部が設けられており、該前段部には、前段部流入路と前段部戻り路との間の流体流を制御する弁部材を操作するための、特に電磁式のアクチュエータユニットが設けられており、前段部が、該前段部に接続された主段部を制御するために役立ち、該主段部が流入接続部と作業接続部と弁スプールとを有しており、該弁スプールが、作業接続部に作用する作業圧を制御するために役立ち、かつ弁スプールが前段部により操作可能である形式のものに関する。

この種の圧力ユニットは実際の使用から一般に知られており、例えば自動車の自動変速機において、調節部材に作用する流体圧を調節するために役立つ。例えば、流体圧の調節を介して、シフトプロセスを実施するためのシフトエレメントが操作され得る。

実際の使用から、冒頭で述べた形式の圧力調整ユニットは「２段圧力調整器（Ｚｗｅｉｓｔｕｆｅｎ−Ｄｒｕｃｋｒｅｇｌｅｒ）」として知られており、この圧力調整ユニットは１つの構成群に統合された形で前段部と、前段部を用いて制御可能な主段部とを有している。前段部は座形圧力調整器（Ｓｉｔｚｄｒｕｃｋｒｅｇｌｅｒ）として形成されていることができ、前段部流入路と、前段部戻り路と、主段部のための制御圧を準備する制御通路もしくは制御接続部とを有している。前段部の制御圧は主段部において弁スプールに作用し、弁スプールを用いて、主段部の流入接続部と作業接続部との間の流体流が制御可能である。さらに、主段部および前段部はその都度１つの戻り接続部を有しており、戻り接続部は流体もしくは圧力媒体のための貯蔵タンクに通じている。

前段部は電磁式のアクチュエータユニットを有しており、アクチュエータユニットは弁部材を操作するために役立ち、弁部材は前段部流入路と前段部戻り路との間の流体流、ひいては前段部により用意される制御圧を調整し、その際、電磁式のアクチュエータユニットの起動制御は制御装置を用いて行われ、制御装置は前段部に接続されている。前段部によって用意される圧力は主段部によって、主段部の作業接続部に、調節部材を操作するために望まれる作業圧が支配するように強化される。

さらに、２段圧力調整器を、前段部が主段部と同じ流入圧で負荷されるように構成することが公知であって、その際ここでは２つの変化形に区別することができる。第１の変化形は、主段部が通流量強化のためだけに使用されることができ、圧力強化は行わないものである。この事例では、前段部の電磁式の操作ユニットは小さく構成されていることができる。それというのは最大で１０バールの圧力さえ処理できればよいからである。

別の変化形は、主段部が圧力強化のためにも使用されることができるものであって、その結果、主段部の作業接続部には最大で約２０バールの圧力がかかっている。この事例のでは、前段部は、やはり２０バールにある最大の流入圧に抗して保持することができず、このことは前段部の領域における高い漏れ率につながる。漏れ率は変速機制御の場合システムに関する出力損失を意味し、クラッチにおいて僅かな圧力しか必要とされない場合に、特に不都合に作用する。

さらに、圧力調整ユニットの前段部に、主段部の流入圧に対して減じられている流入圧を供給することが知られている。この事例では、圧力強化は２段圧力調整器において、高い液圧的な損失なしに実現されることができる。しかし、ここには、別個の流入圧供給部が前段部のために使用されなければならないという欠点が存在する。

したがって本発明の課題は、例えば約２５バールまでの作業圧を供給できる、安価で振動安定性でなおかつコンパクトな圧力調整ユニットを提供することである。

この課題を解決した本発明の構成によれば、主段部の作業圧が、前段部の、前段部流入路に作用する流入圧を設定し、かつ前段部の前段部流入路が前段部の制御通路と重複していて、該制御通路が、弁スプールを操作するために役立つようにした。

このように構成したことにより、前段部の流入圧が前段部の弁部材の位置に関連して自動的に必要な圧力レベルに調節されるという利点が得られる。それにより、常に、主段部の作業接続部に支配する圧力レベルに関連していてその制御圧に相当する、前段部の流入圧のための別個の調整が省略され得る。

本発明による圧力調整ユニットは、特に自動車の自動変速機の場合、クラッチまたはブレーキのようなシフトエレメントを液圧式に操作するための、液圧式の分配器もしくは調節プレートにおいて使用可能である。

本発明による圧力調整ユニットの有利な構成では、主段部の作業圧が弁スプールの通路を介して前段部流入路に作用する。この構成では、いずれにしても主段部に存在している構成エレメントに簡単に通路が設けられているので、主段部の作業接続部における作業圧が取り出されて、通路を介して前段部流入路に供給される。

作業圧を取り出すための通路は例えば、通路が、作業接続部の領域で分岐した半径方向孔と、軸方向孔もしくは中心孔とを有しているように形成されていることができ、半径方向孔と軸方向孔とを介して圧力もしくは流体が前段部流入路の方向で搬送される。

通流量を絞るために、弁スプールの通路内に絞りが配置されており、絞りは、孔を段付けして構成するか、または絞りキャップまたはこれに類するものを圧入することによっても実現されていることができる。弁推力が上昇するに伴って、弁を通る通流量が増大し、ひいては絞りにおける圧力降下も増大する。この絞りにおける圧力降下は流れを介した調整圧力の可変性を生ぜしめる。絞りなしの場合、弁通流量のみが変化することになるであろう。制御圧の分岐における圧力はコンスタントであって、調整機能はもはや付与されないだろう。

本発明による圧力調整ユニットを振動安定性に形成するために、有利な構成は「アキュムレータ質量体（Ａｋｋｕｍｕｌａｔｏｒｍａｓｓｅ）」を有しており、アキュムレータ質量体は弁スプールにより貫通係合されており、アキュムレータ質量体の一方の端面には、第１のばね室内に配置されていてハウジング領域に支持されている、「残圧ばね（Ｒｅｓｔｄｒｕｃｋｆｅｄｅｒ）」とも呼ばれる第１の圧縮ばねが当て付けられており、他方の端面には、第２のばね室内に配置されていて弁スプールに作用する、「伝達ばね（Ｕｅｂｅｒｔｒａｇｅｒｆｅｄｅｒ）」とも呼ばれる第２の圧縮ばねが支持されている。

原理的には、本発明による圧力調整ユニットは、アキュムレータ質量体なしに、直接的に弁スプールに作用する残圧ばねのみを備えて運転することも可能である。ただし、アキュムレータ質量体を適当に設計して使用することにより、圧力調整ユニットの振動特性は簡単な形式で最適化される。

圧力調整ユニットにおける特に好都合な流動関係は、主段部の弁スプールの軸線と前段部の弁部材の軸線とが重複している場合に達成されることができる。特にそうすることで、前段部流入路もしくは前段部の制御通路が短く設計されていることができる。

本発明による圧力調整ユニットの前段部は、構造上簡単な実施形態の場合、平座形圧力調整器（Ｆｌａｃｈｓｉｔｚｄｒｕｃｋｒｅｇｌｅｒ）として形成されている。ただし前段部は、異なる形式で設計された弁座、例えば円すい座を有していてもよい。もちろん、前段部をスプール形圧力調整器として構成することも考えられる。

前段部の弁座は常に、必要な制御圧を主段部の弁スプールに加えるために絶対に必要な流入圧で負荷されるに過ぎないので、前段部の、特に電磁式のアクチュエータユニットは比較的に小さく、ひいては安価に形成されていることができる。さらに、前段部の弁座において通流量は低下し、このことはまた低い出力損失に現われる。

また、前段部の弁部材は比較的に僅かなストロークを備えて設計されていることができ、ストロークは約０〜約２５０μｍの間の範囲にあることができる。それゆえ、電磁式のアクチュエータユニットは浸漬型段部（Ｔａｕｃｈｓｔｕｆｅ）として形成されている必要がないので、前段部の安価な製作が可能である。

本発明による対象の別の利点および有利な構成は、発明を実施するための最良の形態、図面および特許請求の範囲から見て取ることができる。

本発明による圧力調整ユニットの３実施例が図面に概略的に簡単化されて示されており、以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。

図１には圧力調整ユニット１０が示されており、圧力調整ユニット１０は自動車の自動変速機において、クラッチまたはブレーキとして働くシフトエレメントを液圧式に操作するために使用可能である。

圧力調整ユニット１０は２段圧力調整器として構成されており、一次側とも呼ばれる前段部１２と二次側とも呼ばれる主段部１４を有しており、その際、前段部１２は主段部１４のための「パイロット制御圧」を供給し、主段部１４は作業圧をシフトエレメントのために準備する。

前段部１２は、ここには図示されていない制御装置に電気的に接続するためのターミナルユニット１８を備えた前段部ハウジング１６と、ソレノイドコイルから成っていてアクチュエータユニットとも呼ばれる電磁式の操作ユニット２０とを有しており、ソレノイドコイルは磁心２４と協働するソレノイドプランジャ２２を操作するために役立つ。

ソレノイドプランジャ２２は弁部材２６に結合されており、弁部材２６はピストン状に形成されており、かつ平らな端面２８を有している。弁部材２６は平座として形成された弁座３０と協働する。

弁部材２６の、端面２８に隣接する端部は弁室３２内に配置されており、弁室３２から１つの前段部戻り路３４が分岐しており、前段部戻り路３４はここでは詳説されない圧力媒体貯蔵容器に通じる。

弁座３０はフランジ３６に形成されており、フランジ３６を介して前段部１２は主段部１４に接続されており、フランジ３６は軸方向で弁部材２６に向かって方向付けられた通路３８を有しており、この通路３８は前段部流入路としても制御通路としても役立ち、制御通路３８を介して主段部１４に制御圧が用意される。

弁部材２６を用いて、通路３８と前段部戻り路３４との間で流動する流体流が調節されることができて、この流体流は、絞り７８との関連で、前段部の閉鎖時に支配する圧力に対して相対的な圧力降下を生ぜしめ、このことから、流れに関連して可変の前段部圧力が結果として得られる。前段部１０は前述の通り平座形圧力調整器として構成されている。

主段部１４はハウジング４０として、実質的に管形の射出成形部分を有しており、ハウジング４０の内室４２内には、一種の段付ピストンとして構成された弁スプール４４が軸方向で摺動可能に案内されている。弁スプール４４は前段部１２の弁部材２６に対して同軸的に整列されている。さらに、主段部１４のハウジング４０は、半径方向に方向付けられた１つの流入通路４６と、半径方向に方向付けられた１つの作業通路４８と、圧力媒体貯蔵容器に接続されている１つの戻り通路５０とを有している。さらに、主段部１４からは別の戻り接続部５２が分岐しており、戻り接続部５２は主段部１４の、前段部１２とは反対側の端面に位置しており、かつ制限プレート５４に形成されている。

制限プレート５４は、段付けされて形成されている弁スプール４４のピストン５６のためのストッパとして役立つ。ピストン５６は制御エッジを形成し、それにより、主段部１４の流入通路４６と作業通路４８との間の流体流を制御し、ひいては、作業通路４８に作用していてシフトエレメントの操作のために用意される圧力を制御する。弁スプール４４はピストン５６に隣接して、減じられた直径を備えた領域５８を有しており、この領域５８にはさらに、拡大された直径を備えた領域６０が接続しており、この領域６０はハウジング４０の内壁に沿って案内されている。拡大された直径を備えた領域６０にはさらに、減じられた直径を備えた領域６２が接続しており、この領域６２は弁スプール４４もしくは段付ピストンの、ピストン５６とは反対側の端部領域を形成している。

段付ピストン４４は、圧力調整ユニットのハウジングに対応配置されたフランジ３６の一方の面で、厳密に言えば第１の圧縮ばね６４を介して支持されており、第１の圧縮ばね６４は残圧ばねと呼ばれ、一端でフランジ３６に当て付けられており、他端でアキュムレータ質量体６８の端面に設けられた環状溝６６内に係入している。アキュムレータ質量体６８の第２の端面には、第２の圧縮ばね７０が第２の環状溝７２内に係入しており、第２の圧縮ばね７０はその他端でもって弁スプール４４の、拡大された直径を備えた領域６０において第３の環状溝７４内に係入している。アキュムレータ質量体６８は圧力振動を減衰するために役立つ。

残圧ばね６４は、アキュムレータ質量体６８によって制限されていてフランジ３６に隣接している第１のばね室６５内に配置されている。伝達ばねとして形成された第２の圧縮ばね７０は第２のばね室７１内に配置されており、第２のばね室７１はアキュムレータ質量体６８と、拡大された直径を備えた弁スプール領域６０とによって画定されている。ばね室７１は溝７３を介してタンクに向かって排気されている。

さらに、弁スプール４４内には通路が形成されており、この通路は半径方向孔７６と軸方向孔７７とから成っており、これらの孔を介して、作業通路４８に作用している作業圧がばね室６５内に、ひいては、前段部流入路として働く通路３８内に伝達される。軸方向孔７７の、端面側の端部領域内には、絞りキャップ７８が圧入されている。

図２には圧力調整ユニット８０が示されており、圧力調整ユニット８０も自動車の自動変速機において、クラッチ内にあるようなシフトエレメントを液圧式に操作するために使用可能である。

圧力調整ユニット８０は図１に示した圧力調整ユニットにほぼ相当しているが、図１に示した圧力調整ユニットに対して、圧力調整ユニットがハウジング４０としてダイカスト部分を有しており、ハウジング４０に付設部８１が設けられており、この付設部８１を流入通路４６と作業通路４８と戻り通路５０とが貫通している点で異なる。

図３には圧力調整ユニット９０が示されており、圧力調整ユニット９０も実質的には、図１に示した圧力調整ユニットに相当しているが、図１に示した圧力調整ユニットに対して、圧力調整ユニットが前段部１２を有しており、前段部１２の軸線が主段部１４の軸線と相俟って９０°の角度を成して固定されている点で異なる。前段部１２と主段部１４との間の結合はハウジングブロック９１により実施され、ハウジングブロック９１内には前段部１２のフランジ３６が圧入されており、ハウジングブロック９１内で、主段部１４の弁スプール４４に対して同軸的に整列された接続通路９２が形成されており、この接続通路９２はばね室６５をフランジ３６の通路３８に接続している。主段部１４のハウジング４０の壁の厚さは、その外面がハウジングブロック９１の外面と一直線に並ぶように設計されている。

図１〜図３に示した圧力調整ユニットは以下に説明するような形で作動する。

非通電状態、すなわち前段部１０のソレノイドプランジャ２２が操作されておらず、前段部１２の弁閉鎖部材２６が最大に開弁されている状態では、弁スプール４４もしくはそのピストン５６が１つの位置に保持されるので、作業通路４８には最小の残圧が作用している。残圧は例えば０．５バールである。残圧の調節は、ピストン５６が、残圧ばね６４によって弁スプール４４に加えられるばね力により、その制御エッジでもって１つの位置に走行させられているように実施される。その結果、例えば２５バールの圧力が作用している流入通路４６と、作業接続部４８との間で、最小の圧力媒体流が流動する。非通電状態では、作業通路４８にかかる圧力は専ら残圧ばね６４により生ぜしめられる。

０．５バールの、作業通路４８に作用している残圧は、弁スプール４４の半径方向孔７６および軸方向孔７７と、前段部流入路として役立つ通路３８とを介して、弁部材２６の端面に作用し、その際、軸方向孔内に配置された絞り７８において圧力降下が生じる。

さて、電磁式の操作ユニット２０が通電されると、弁閉鎖部材２６はその端面２８でもって平座３０の方向に運動させられる。それにより、端面２８に作用する圧力は上昇、より厳密に言えば例えば、非通電状態で０．１バールから通電状態で０．５バールに上昇する。

圧力は電磁式の操作ユニット２０の通電時にばね室６５内でも上昇し、このことは、アキュムレータ質量体６８と伝達ばね７０とを介して弁スプール４４に加えられる力の上昇を生ぜしめるので、ピストン５６は摺動させられ、作業通路４８にかかる作業圧は上昇する。同時に、前段部１０の、孔７６，７７と通路３８とを介してかかる流入圧も上昇する。それというのは、この流入圧は、作業通路４８にかかる作業圧に依存しているからである。このことは、前段部１０がその流入圧を自ら調節することを意味しており、より厳密に言えば、前段部１０は、主段部１４のための制御圧として必要な圧力に相当するように流入圧を調節する。

主段部１４の、作業通路４８にかかる作業圧は、弁スプール４４の、拡大された直径を備えた領域６０に形成された、つまり拡大された直径を備えた領域６０の横断面積と減じられた直径を備えた領域５８の横断面積との間の面積差である環状面Ｆ１を介して、前段部１２の、面Ｆ２および面Ｆ３に作用する調整された圧力と力均衡関係にある。その際、面Ｆ２はアキュムレータ質量体６８の端面を指し、面Ｆ３は弁スプール４４の、減じられた直径を備えた領域６２の端面を指している。絞り孔は面Ｆ３により包囲されている。

面Ｆ１の、面Ｆ２と面Ｆ３との合計に対する割合は主段部１４の、変換可能な圧力強化、ひいては前段部１２に必要なソレノイド力レベルをも決定する。

図１〜図３に示した圧力調整ユニットは、前段部１２の、電磁式の操作ユニット２０が比較的に小さく構成されていることができるという特徴を有している。さらに、前段部１２の流入圧調整が招く構造上の手間が僅かであることは有利である。図示した圧力調整ユニットの別の利点は、僅かなシステムコストが前段部１２、主段部１４、および前段部１２と主段部１４との間の通路案内のために生じるに過ぎない点にある。さらに、システムを振動安定性に設計するために、僅かな応用手間および構造手間が存在するに過ぎない。

主段部と前段部とを備えた圧力調整ユニットの縦断面図である。

圧力調整ユニットの第２の実施形態の縦断面図である。

圧力調整ユニットの第３の実施形態の縦断面図である。

符号の説明

１０ 圧力調整ユニット、 １２ 前段部、 １４ 主段部、 １６ 前段部ハウジング、 １８ ターミナルユニット、 ２０ 操作ユニット、 ２２ ソレノイドプランジャ、 ２４ 磁心（ポールコア）、 ２６ 弁部材、 ２８ 端面、 ３０ 弁座、 ３２ 弁室、 ３４ 前段部戻り路、 ３６ フランジ、 ３８ 通路、 ４０ ハウジング、 ４２ 内室、 ４４ 弁スプール、 ４６ 流入通路、 ４８ 作業通路、 ５０ 戻り通路、 ５２ 戻り接続部、 ５４ 制限プレート、 ５６ ピストン、 ５８ 領域、 ６０ 領域、 ６２ 領域、 ６４ 圧縮ばね、 ６５ ばね室、 ６６ 環状溝、 ６８ アキュムレータ質量体、 ７０ 圧縮ばね、 ７１ ばね室、 ７２ 環状溝、 ７３ 溝、 ７４ 環状溝、 ７６ 半径方向孔、 ７７ 軸方向孔、 ７８ 絞り、 ８０ 圧力調整ユニット、 ８１ 付設部、 ９０ 圧力調整ユニット、 ９１ ハウジングブロック、 ９２ 接続通路、 Ｆ１ 環状面、 Ｆ２ 面、 Ｆ３ 面

Claims (8)

1. 圧力調整ユニット、特に自動車の自動変速機のための圧力調整ユニットであって、前段部（１２）が設けられており、該前段部（１２）には、前段部流入路（３８）と前段部戻り路（３４）との間の流体流を制御する弁部材（２６）を操作するための、特に電磁式のアクチュエータユニット（２０）が設けられており、前段部（１２）が、前段部（１２）に接続された主段部（１４）を制御するために役立ち、該主段部（１４）が流入接続部（４６）と作業接続部（４８）と弁スプール（４４）とを有しており、弁スプール（４４）が、作業接続部（４８）に作用する作業圧を制御するために役立ち、かつ弁スプール（４４）が前段部（１２）により操作可能である形式のものにおいて、主段部（１４）の作業圧が、前段部（１２）の、前段部流入路（３８）に作用する流入圧を設定し、かつ前段部（１２）の前段部流入路（３８）が前段部（１２）の制御通路（３８）と重複していて、該制御通路（３８）が、弁スプール（４４）を操作するために役立つことを特徴とする圧力調整ユニット。
2. 主段部（１４）の作業圧が弁スプール（４４）の通路（７６，７７）を介して前段部流入路（３８）に作用する、請求項１記載の圧力調整ユニット。
3. 通路が弁スプール（４４）の半径方向孔（７６）と盲孔状の軸方向孔（７７）とを有している、請求項２記載の圧力調整ユニット。
4. 弁スプール（７８）の通路（７６，７７）内に絞りが配置されている、請求項２または３記載の圧力調整ユニット。
5. 弁スプール（４４）が管状のアキュムレータ質量体（６８）を貫通しており、該アキュムレータ質量体（６８）の一方の端面には、第１のばね室（６５）内に配置されていてハウジング領域（３６）に支持されている第１の圧縮ばね（６４）が当て付けられており、他方の端面には、第２のばね室（７１）内に配置されている第２の圧縮ばね（７０）が支持されており、該第２の圧縮ばね（７０）が弁スプール（４４）に作用する、請求項１から４までのいずれか１項記載の圧力調整ユニット。
6. 主段部（１４）の弁スプール（４４）が前段部（１２）の弁部材（２６）に対して同軸的に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の圧力調整ユニット。
7. 前段部（１２）が平座形圧力調整器として形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の圧力調整ユニット。
8. 前段部の弁部材（２６）が約０〜約２５０μｍのストローク範囲を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の圧力調整ユニット。

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