JPH11508677A - 油圧アクチュエーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 特に乗物のクラッチ及び／又はギアボックスのギア比選択部材を動作させるためのアクチュエーションシステムであって、ポンプ(10b)が、逆止弁(10d)を介してアキュムレータ(10c)を充填するものである。スレーブシリンダ(11)はソレノイド動作式の制御弁(12)を介してアキュムレータ(10c)からの加圧流体を受容する。制御弁(12)はスレーブシリンダからの流体の排出も制御する。制御弁(12)が、ポンプからの加圧流体が油だめへと戻されスレーブシリンダが油だめ(10a)へと開口する休止位置と、油だめへの加圧流体の戻りが遮断されスレーブシリンダが油だめに対して開口する第１付勢位置と、スレーブシリンダの開口が遮断されてスレーブシリンダにアキュムレータからの加圧流体が供給される第２付勢位置とを有している。ポンプは、電気的に駆動され、アキュムレータ圧力が所定レベルを超えたときに停止させることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 油圧アクチュエーションシステム 本発明は、流体圧力により動作するアクチュエーション（actuation:作動・起 動）システムに関し、特に（これに限られたものではないが）、乗物のマニュア ル、セミオートマチック、及びオートマチックトランスミッションにおけるクラ ッチ又はギア選択アクチュエータを動作させるために使用されるアクチュエーシ ョンシステムに関する。 かかるアクチュエーションシステムにおいて、クラッチ又はギア選択アクチュ エータは、乗物の動作パラメータや、乗物のスロットル及びギア選択レバーの操 作といった乗物の運転者の入力に応じて、電子ユニットによって制御される。 上述のような乗物のクラッチ又はギア選択アクチュエータの動作のための簡単 で効率的でコスト効率の良いアクチュエーションシステムを提供することが要求 されている。 本発明の目的は、上述の用途に特に適した改善された形態のアクチュエーショ ンシステムを提供することにある。 したがって、本発明によれば、逆止弁を介してアキュムレータを充填するポン プと、前記アキュムレータからの加圧流体を受容するソレノイド動作式の制御弁 と、前記制御弁を介して前記アキュムレータからの加圧流体を受容すると共に前 記制御弁を介して加圧流体を排出することが可能なスレーブシリンダとを備えて おり、前記制御弁が、前記ポンプからの加圧流体が油 だめへと戻される（したがってスレーブシリンダが油だめに対して開口する）休 止位置と、前記油だめへの加圧流体の戻りが遮断される（及びスレーブシリンダ が油だめに対して開口したままとなる）第１付勢位置と、スレーブシリンダの開 口が遮断されてスレーブシリンダにアキュムレータからの加圧流体が供給される 第２付勢位置とを有している、アクチュエーションシステムが提供される。 好適には、前記ポンプは、電気的に駆動され、アキュムレータ圧力が所定レベ ルを超えたときに停止される。 かかるシステムは、下記のような幾つかの利点を有している。 １．アキュムレータの充填が完了した際に逆止弁のポンプ側の回路が油だめに対 して開口され、これにより該回路部分が高圧下で漏洩を生じる傾向が軽減される 。 ２．ポンプの始動時に、その出力が最初に油だめに逆戻りし、これにより該シス テム中の高い背圧に逆らって始動しようとする必要がなくなる。これは、流体粘 性が高く、それ故ポンピング損失も高くなる低温環境において特に顕著となる。 これにより、一層小さな出力の電気モータを使用してポンプを駆動することが可 能になる。 ここで、本発明の単なる一例を添付図面を参照して説明する。 図１は、本発明によるクラッチアクチュエーションシステムを示す説明図であ る。 図２は、本発明によるギア比選択システムの詳細を示す説明図である。 図３は、図２のシステムで使用されるギア比選択ゲートを示す斜視図である。 図４は、乗物のクラッチ及びギア比選択器の両方を動作させる本発明によるシ ステムの詳細を示す説明図である。 ここで図１を参照する。同図は、ソレノイド動作式の流量制御弁12を介してク ラッチ動作用のスレーブシリンダ11を動作させる油圧パワーパック10を備えたク ラッチアクチュエーションシステムを示している。前記パワーパック10は、リザ ーバ10a、電気駆動式ポンプ10b、アキュムレータ10c、及び逆止弁10dを備えてい る。スレーブシリンダ11は、クラッチ動作レバー13に作用し、次いで該レバー13 がクラッチリリースベアリング14に作用する。 クラッチ動作レバー13の変位は、センサ15によって測定され、該センサ15の出 力が、電子制御ユニット65に供給される。電子制御ユニット65は、他の乗物動作 パラメータ入力（図１に符号16で示す）を受信して、スレーブシリンダ11をアキ ュムレータ10c又はリザーバ10aに接続するためのコマンドを流量制御弁12に発す る。適当な電子制御ユニット65の完全な構成及びその詳細な動作については、欧 州特許第0038113号、第0043660号、第0059035号、及び第0101220号に見出すこと ができる。したがって、それらについての説明は省略する。 ここでソレノイド弁12の詳細について話を戻す。該ソレノイド弁12は、ハウジ ング32のボア31内に挿入されてその内部に固定される外側部分30を有している。 該外側部分30は、ランド33, 34,35,36を有しており、これらのランドは、ボア31とシール状態で接触して、リ ザーバ10a、アキュムレータ10c、及びスレーブシリンダ11とそれぞれ接続された 管状通路38,39,40を、それぞれ画定する。更に別の経路41が、ランド34の周囲に 画定され、ポンプ10bと接続される。 外側ソレノイド部分30内には、軸方向に移動可能なランドスプール37が配設さ れ、該ランドスプール37の一端にバネ42及びソレノイドスピンドル43が作用し、 該ランドスプール37の他端にバネ44が作用する。該バネ44は、ねじ付きナット45 に対して反作用し、外側部分30のねじ付きボア46内における該ねじ付きナット45 の軸方向位置により、英国特許第93 00839.7号に記載されているように、スプー ル37上へのバネ負荷を変更することが可能となる。 スプール37には、ランド50,51,52,53が設けられている。該スプール37が、図 １の付勢除去位置又は休止位置にある場合、スレーブシリンダ11は、ランド53の 軸方向溝（図示せず）を通る開口流路Ｘを介してリザーバ10eと接続された通路4 0との接続を介して開口される。また、アキュムレータ10cとスレーブユニット11 との間の連通は、ランド52によって遮断される。更に、ポンプ10bは、流路Ｙで 図示するように、通路41から通路54を介しランド50の周囲を通ってチャンバ38へ と送り、延いてはリザーバ10aへと流体を戻すことができる。したがって、ソレ ノイド12aが付勢除去位置にあり、スプールが図１の位置にある場合には、ポン プ10bの出力は、流路Ｙを介してリザーバ1 0aへと放出され、逆止弁10dのポンプ側におけるアキュムレータ10cへの供給中の あらゆる圧力もまたリザーバ10aへと放出され、これにより、この接続が高圧を 受けることがなくなる。 リザーバ10eをなくし、流路Ｘを、別の流路47（破線で示す）を介して、両端 でチャンバ48,49を接続するスプール37の中央の下方でリザーバ10aへと取り回す ことも可能である。 代替的には、リザーバ10eをなくし、流路Ｘを、図１に破線で詳細に示す外部 接続Cを介してリザーバ10aへと取り回すことも可能である。 電子制御ユニット65は、アキュムレータ10cを充填する動作が必要である（こ れは圧力レベルセンサ60により検出される）と判定すると即座に、電気式駆動ポ ンプ10bを始動させるためのコマンドを発し、次いで、ソレノイド12aが付勢され て、そのスプール37が第１の位置（図１の僅かに右方の位置）へと軸方向に変位 し、このため、ランド50がポンプ放出流路Ｙを遮断する。この第１の位置にある 場合、放出流路Ｘは解放したままであり、逆止弁10dを介してアキュムレータ10c の充填を行うためにポンプ10bの出力を利用することが可能となる。 電子制御ユニット65が、スレーブシリンダ11を作動させるための動作が必要で あると判定した場合には、スプール37（延いてはランド52）を更に右方へと軸方 向に変位させてランド52で放出流路Ｘを遮断して流路39,40をランド52の周囲で 接続させるためのコマンドをソレノイド12aに発する。 既述のように、スレーブシリンダ11の全ての動きは、センサ 15によって電子制御ユニット65へと伝えられ、これにより制御ループが完結され てクラッチリリースレバー13の位置の精確な制御が得られるようになっている。 アキュムレータ10c中の圧力レベルが（電子制御ユニット65と接続されたセン サ60により検知される）所定の最小値を超えた場合に電気駆動式ポンプ10bを停 止させることが可能であり、及びスレーブシリンダ11の加圧が現時点で必要でな い場合にソレノイドのスプール37を図１の位置に戻すことが可能である。 アキュムレータ10cの再充填のためにポンプが再始動する際には、ポンプ出力 放出回路Ｙが確立されてポンプが比較的低い油圧負荷に抗して再始動することが できるように、ソレノイドのスプール37は当初は図１の休止位置に位置する、と いうことが理解されよう。次いで、スプール37は、その（上述の）最初の位置へ と移動し、これによりアキュムレータの再充填が可能となる。これは、ポンプ移 送される作動油の粘性がかなり大きくなって該ポンプに高い始動負荷を課すこと になる低温動作環境において特に重要である。 また、アキュムレータが完全に充填された際の逆止弁10dのポンプ側における アキュムレータ供給圧力による負荷をなくすことにより、本システムは、作動油 の漏洩が生じにくいものとなる。 図２は、関連するトランスミッションについてのギア比選択機構に対する本発 明の適用を示すものであり、同図では、選択部材100（図３を参照）は、３つの シフトレール111,112,113と 係合可能になっており、該シフトレール111,112,113は、図３に示すシフトゲー トを用いて、関連する乗物のトランスミッションにおける各ギア比での係合を行 う。シフトレール111はギア比１，２での係合を行い、シフトレール112はギア比 ３，４での係合を行い、シフトレール113はギア比５及びリバースでの係合を行 う。 選択部材100は、アクチュエータ114という形の第１の流体圧力により作動する スレーブシリンダによって第１の方向Ｘに移動可能であり、またアクチュエータ 115という形の第２の流体圧力により作動するスレーブシリンダによって第２の 方向Ｙに移動可能となっている。 したがって、第１及び第２のアクチュエータ114,115の動きの組み合わせによ り、選択部材100を方向Ｘに移動させて必要とされるシフトレール111,112,113と 係合させ、及び方向Ｙに移動させて現在係合中のシフトレールに所望のギア比で の係合を行わせることができる。 各アクチュエータ114,115は、所定の機構（図示せず）を介して選択部材100と 動作可能な状態で接続される動作ロッド114a,115aをそれぞれ備えた複動式ラム （double acting ram）からなる。動作ロッド114a,115aが存在する結果として、 アクチュエータ114のピストン116のロッド側の有効面積が、ピストンの他方のヘ ッド側の有効面積よりも小さくなる、ということが理解されよう。同様に、アク チュエータ115のピストン117もロッド側の有効面積の方が小さくなる。このため 、ピストンの両 側が同じ流体圧力を受けている場合には、ピストン116,117は、それぞれの動作 ロッド114a,115aを伸張させる方向に移動されることになる。 アクチュエータ114,115のロッド端及びヘッド端に対する圧力の供給は、３つ のソレノイド動作弁120,121,122により制御される。弁120は、電気駆動式ポンプ 123から及び逆止弁124aを介して充填が行われるアキュムレータ124からの加圧流 体を受容するマスタオン／オフ弁である。該マスタ弁120は、比例流量弁121,122 へ流体を供給し、またライン165を介して各アクチュエータ114,115のロッド端へ と流体を直接供給する。 マスタ弁120及び比例流量弁121,122は全て電気制御ユニット125から制御され 、該電気制御ユニット125は、弁のソレノイド120a,121a,122aに電気制御信号を 送るだけでなく、関連する動作ロッド114a,115aの位置を示すポテンショメータ1 26,127からの信号入力、関連するトランスミッションの所望のギア比を選択する ために図３に示すギア比選択ゲート内で移動されたギア比選択レバー129に関連 するセンサ128からの信号、及び圧力レベルセンサ160からの信号を受信する。 マスタ弁120は基本的には、上述の弁12と同様のものであり、このため、同様 の構成要素には、弁12の場合と同じ符号を100だけ増大させた符号を付してある 。弁120は、バネ142,144の作用に反してソレノイド120aにより変位させることが 可能なランド付きスプール137を有している。該スプール137もまた休止位置（図 ２参照）を有しており、該休止位置では、ランド150が 符号Ｙ'で示す油だめへの放出ラインを開放して、ポンプ123の出力が油だめ110 へと放出されるようにし、弁121,122及びアクチュエータ114,115のロッド端への 供給ライン165における圧力が、スプールのランド153の周囲の符号Ｘ'で示す放 出流路を介して油だめ110へと放出される。 スプール137もまた、ソレノイド12により図２の位置の右方へと１の位置に移 動させることが可能である。該位置では、放出ラインＹ'がランド150によって閉 鎖される一方、放出流路Ｘ'は開口したままとなる。このスプール位置では、ラ イン圧力センサ160からの圧力信号がアキュムレータ124の再充填が必要であるこ とを制御ユニット125に対して示した場合に該アキュムレータ124の再充填を行う ことができる。 スプール137もまた、上述の第１の位置から更に右方に向かっていわゆる「供 給」位置へと変位させることが可能なものである。該供給位置では、ランド152 は、放出流路Ｘ'を遮断し、及び弁121,122及びアクチュエータ114,115のロッド 端へのライン165にアキュムレータ124を接続する。 したがって、関連するトランスミッションにおける所望のギア比を選択するた めのギア比選択レバー129の動きに応じて、１つ又は複数のセンサ128が、制御ユ ニット125に信号を出力する。該信号は、制御ユニット125によって処理され、そ の結果、加圧流体が弁120,121及び両アクチュエータ114,115のロッド端へと供給 される「供給」位置へ移動させるための信号がマスタ弁120へと送られる。 必要とされる選択部材100及びそれに関連する動作ロッド114a,115aの動きに応 じて、弁121,122が制御ユニット125により適当なシーケンスで作動されて、動作 ロッド114a,115aの適当な動きが適当なシーケンスで与えられる。 最初に動作ロッド114aが方向Ｘに移動されて適当なシフトレールに係合し、こ れに次ぐ動作ロッド115aの移動により、選択部材100により現在係合されている シフトレールが方向Ｙに動かされて選択されたギア比での係合が行われる。 図４は、クラッチスレーブシリンダの動作並びにそれに関連するギアボックス におけるギア比選択スレーブシリンダの動作の両方についての本発明の適用を示 すものである。図４では、図２の場合のようにギア比選択アクチュエータ114,11 5が配設されている。加圧流体は、マスタ弁220の制御下でライン165を介して該 アクチュエータ114,115のロッド端に供給される。該マスタ弁220は、電気駆動式 ポンプ223からの一方向弁224aによって充填が行われるアキュムレータ224からの 加圧流体を受容する。マスタ弁220は、ソレノイド220aによってバネ251に抗して 変位されるスプール250を有している。該スプール250が図４に示す位置にある場 合、クラッチスレーブシリンダ211がランド255の周囲で流路Ｘ''を介して油だめ 210へと開口され、供給ライン165がランド256によってアキュムレータ圧力から 隔離される。 スプール250は、図４に示す位置から右方に向かって第１の位置へと変位させ ることが可能であり、該第１の位置では、ラ ンド256が開口状態となってライン165へのアキュムレータ圧力の連通が行われ、 アクチュエータ114,115が加圧される。スプール250はまた、上述の第１の位置か ら更に右方に向かって第２の位置へと変位させることが可能であり、該第２の位 置では、ランド255が放出流路Ｘ''を閉鎖し、ライン165及びスレーブシリンダ21 1に圧力が供給される。 図２に関して上述したように、ソレノイド220aは、ギア比選択レバー229及び それに関連するセンサ228からの信号を受信する電子制御ユニット225の制御下に ある。 アクチュエータ115のヘッド端への流体の供給及び同ヘッド端からの流体の排 出は、弁222によって制御される。該弁222は、図２に関して前述した弁122と同 じものであり、ソレノイド222aによって作動される。 アクチュエータ114のヘッド端への流体の供給及び同ヘッド端からの流体の排 出は、弁221によって制御される。該弁221は、ソレノイド221aによりバネ271の 作用に抗して軸方向に変位されるランド付きスプール270を有している。該スプ ール270が図４の位置にある場合、ポンプ223の出力が、ランド272の周囲でライ ン273を介して油だめ210へと戻される。またスプール270がソレノイド221aによ って図４に示す位置の右方に向かって第１の位置へと移動された場合には、スプ ール270が、ライン273を通る放出流路を遮断し、これにより、圧力レベルセンサ 260がアキュムレータ224の充填が必要であることを示した場合に、該アキュムレ ータ224の充填をポンプ223の出力を用いて行うこ とが可能になる。この第１の位置にある場合には、アクチュエータ114のヘッド 端の開口がライン275,273を介してランド274の周囲で生じたままとなる。 スプール270は、ソレノイド221aを用いて上述の第１の位置の更に右方に向か って第２の位置へと変位させることが可能である。該第２の位置にある場合には 、ライン255を介したアクチュエータ114のヘッド端の開口がランド274によって 遮断され、ライン165からの加圧流体がランド274の他方の側の周囲でアクチュエ ータ114のヘッド端へと通過する。 このため、弁221は、上述の弁12,120の場合と同様の態様で、スプール270が無 付勢状態にある場合にポンプ223の出力についての放出能力を提供する。 上述から明らかなように、図４に示すシステムは、制御ユニット255からソレ ノイド220a,221a,222aへの適当な信号の送信により、スレーブシリンダ211及び ギア比選択アクチュエータ114,115の両方を動作させることが可能である。この クラッチのスレーブシリンダ211及びアクチュエータ114,115の組み合わせ動作が 可能である理由は、関連するギアボックスにおける動作ギア比を変更するために アクチュエータ114,115を加圧する必要がある場合には常に、クラッチの非係合 状態を維持するためにクラッチのスレーブシリンダ211を加圧する必要があるこ とにある。 アキュムレータ124が充填を必要としない場合にポンプ出力を放出して油だめ に戻すことに関連してポンプ始動トルクが小 さくなるという利点及びその状況でポンプを停止させる能力に加えて、上述のシ ステムはまた、該システムの構成要素の編成及び位置決め上の柔軟性を実現する ものである。例えば、マスタ弁120、アキュムレータ124、及び逆止弁124aは、ギ アボックス上又はその近傍であってポンプ123及びそれに関連する電気駆動式モ ータから幾分離れた位置で、弁121,122と共に取り付けることが可能である。こ れが可能となる理由は、アキュムレータが充填中である場合にしかポンプと逆止 弁との間のラインが加圧されないことにある。 代替的なギアシフト構成では、必要であれば、アクチュエータ114,115をギア ボックス上に配置する一方、弁121,122,120を遠隔場所（例えばポンプ／アキュ ムレータの近傍）に配置することが可能である。その理由は、実際にギア比の変 更が生じる場合にしかアクチュエータ114,115へのラインが加圧されないことに ある。 図４に示したシステムもまた、その構成要素の編成及び位置決め上の柔軟性を 実現するものである。その理由は、アクチュエータがアキュムレータの再充填に 実際に使用される場合にしかその供給ラインが加圧されないことにある。 代替的なギアシフト構成では、必要であれば、アクチュエータ114,115をギア ボックス上に配置する一方、弁121,122,120を遠隔場所に配置することが可能で ある。その理由は、実際にギア比の変更が生じる場合にしかアクチュエータ114, 115へのラインが加圧されないことにある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．逆止弁を介してアキュムレータの充填を行うポンプと、前記アキュムレータ からの加圧流体を受容するソレノイド動作式の制御弁手段と、該制御弁手段を介 して前記アキュムレータからの加圧流体を受容すると共に前記制御弁手段を介し て加圧流体を排出することが可能なスレーブシリンダとを備えており、前記制御 弁手段が、前記ポンプからの加圧流体が油だめへと戻される（及び前記スレーブ シリンダが油だめに対して開口する）休止位置と、前記油だめへの加圧流体の戻 りが遮断される（及び前記スレーブシリンダが油だめに対して開口した状態を維 持する）第１付勢位置と、前記スレーブシリンダの開口が遮断されてスレーブシ リンダにアキュムレータからの加圧流体が供給される第２付勢位置とを有してい ることを特徴とする、アクチュエーションシステム。 ２．前記ポンプが、電気的に駆動され、及びアキュムレータ圧力が所定レベルを 超えたときに停止する、請求項１に記載のアクチュエーションシステム。 ３．前記ソレノイド動作式の制御弁手段が、スプールの軸方向の位置により制御 される前記スレーブシリンダとの間での流体の流れを有するスプール弁であり、 前記スプールの休止位置からの最初の軸方向の移動により油だめへと戻る流体の 流れが遮断されるよう構成されている、請求項１ま たは請求項２に記載のアクチュエーションシステム。 ４．前記スプールが軸方向に延びる通路を有しており、該通路を下って前記スレ ーブシリンダから前記油だめへと流体が流れることが可能となっている、請求項 ３に記載のアクチュエーションシステム。 ５．スレーブシリンダにより制御されるべき構成要素の動作条件を示す信号を電 子制御手段が受信し、該電子制御手段が、前記動作条件信号に応じて前記スレー ブシリンダに流体を供給し又は前記スレーブシリンダから流体を排出するための 信号を前記ソレノイド動作式の制御弁手段に送る、請求項１ないし請求項４の何 れかに記載のアクチュエーションシステム。 ６．前記スレーブシリンダが、乗物のクラッチの動作のために該クラッチに接続 されている、請求項１ないし請求項５の何れかに記載のアクチュエーションシス テム。 ７．前記ソレノイド動作式の制御弁手段が、２つ以上のスレーブシリンダに流体 を供給する、請求項１ないし請求項５の何れかに記載のアクチュエーションシス テム。 ８．前記ソレノイド動作式の制御弁手段が、関連するギアボックスの動作ギア比 を選択するためにギア比選択部材を移動させる２つのスレーブシリンダに流体を 供給する、請求項７に記載のアクチュエーションシステム。 ９．前記のギア選択のためのスレーブシリンダが、複動式ラムであり、該ラムの 各々が、関連するギア選択部材と接続 されたアクチュエータロッドを有しており、及び該ラムのロッド端を加圧するこ とにより一方向に移動させること、及び該ラムの両端を加圧することにより他方 向に移動させることが可能である、請求項８に記載のアクチュエーションシステ ム。 10．前記ラムの各々のロッド端に前記ソレノイド動作式の制御弁手段からの加圧 流体が直接供給され、前記ラムの各々の他端に前記ソレノイド動作式の制御弁手 段からの加圧流体がソレノイド動作式のギア比選択弁手段を介して供給され、該 ギア比選択弁手段が各ラムの他端からの圧力の放出にも用いられる、請求項９に 記載のアクチュエーションシステム。 11．ソレノイド動作式のマスタ弁が、クラッチ作動用のスレーブシリンダに対す る加圧流体の供給及び該流体の排出を行い、及び関連するギアブックスにおける 動作ギア比を選択するために前記ギア比選択部材を移動させる２つの複動式ギア 比選択ラムのロッド端へ加圧流体を直接供給し、一方の前記ギア比選択ラムの他 端に加圧流体が供給され及び前記ソレノイド動作式の制御弁手段を介して該流体 が排出され、他方の前記ギア比選択ラムの他端に更に別のソレノイド動作式のギ ア比選択弁手段を介して加圧流体が供給され、該別のギア比選択弁手段が前記他 方のラムの他端からの圧力を放出するためにも用いられる、請求項１ないし請求 項５の何れかに記載のアクチュエーションシステム。 12．添付図面を参照して上記で説明し及び同図面に示したように実質的に構成及 び配置されていることを特徴とする、アクチュエーションシステム。