JP4269999B2

JP4269999B2 - 負荷要素の状態検出装置

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Publication number: JP4269999B2
Application number: JP2004092477A
Authority: JP
Inventors: 隆明戸倉; 秀樹高松; 友弘浅見; 則己浅原; 克己河野; 寛英小林; 良一日比野; 博幸西澤; 正敬大澤; 周浅海
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2009-05-27
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Also published as: US7159506B2; DE102004031155A1; JP2005038390A; DE102004031155B4; US20040261551A1

Description

本発明は、流体圧制御回路によって調圧される負荷要素の状態を検出する負荷要素の状態検出装置、および、その流体圧制御回路の状態を検出する流体圧制御回路の状態検出装置に関する。

所定の電気駆動回路により駆動されるソレノイドの励磁状態に応じてスプールすなわち弁子が移動させられることにより、所定の流路において作動油などの作動流体の圧力を調圧する電磁調圧弁を備え、所定の負荷要素に供給される作動流体の圧力を制御する流体圧制御回路が知られている。上記電磁調圧弁には、出力ポートから出力される出力圧がフィードバックされるフィードバック室を備えることにより、出力圧を電気駆動回路に供給される指令値に基づいて定まる一定値に保持することができるものが知られている。

また、上記流体圧制御回路の状態を検出するための技術も知られている。例えば、特許文献１に記載されたタービン型流量計による２相流体の流量計測方法がそれである。この技術によれば、流体圧制御回路内の流路にタービンを設け、作動流体の流れにより回転させられるそのタービンの回転速度を検出することで、予め定められた関係からそのタービンの回転速度に応じて発生させられる誘導起電力に基づいて作動流体の流量を算出することができる。

上記流体圧制御回路、たとえば、油圧制御回路は、車両用自動変速機に広く使用されている。車両用自動変速機においては、油圧式摩擦係合装置であるクラッチ、ブレーキが油圧制御回路によって調圧される油圧を受け入れる負荷要素となっており、これらクラッチ、ブレーキには、互いに摩擦係合させられる複数の摩擦係合要素と、その複数の摩擦係合要素を係合させるためのアクチュエータとしてのピストンが備えられており、油圧による負荷によってピストンが移動させられることにより、複数の摩擦係合要素は互いに係合させられる。

上記ピストンの移動すなわちストロークの完了は、前記電磁調圧弁に通電してからの経過時間によって判断されている。すなわち、前記電磁調圧弁に通電してからピストンがストローク完了位置にストロークするまでの時間を予め計測して設定しておき、実際の通電時間が上記設定された時間になったことをもってピストンストロークの完了を判断している（たとえば、特許文献４）。
特開平８−２０１１３０号公報特開平１１−１５３２４７号公報特開２００１−３２８６３号公報特開平５−２６３９１３号公報特開平１０−２１３２１５号公報特開２０００−３４６７０３号公報

しかし、特許文献４に記載された技術では、製品間のばらつきや経年変化に起因して生じるストローク完了に要する時間のばらつきに対応できないという問題がある。

また、ストローク完了に要する時間は、作動流体の粘度に影響を受けるなど、流体圧制御回路においては、作動流体の粘度などの流体圧制御回路の状態を検出することが必要となる場合もあるが、前記特許文献１に記載されているように、従来の流体圧制御回路の状態検出装置は、流体圧制御回路内にタービン等の装置を設ける必要があることから、そのタービン設置によりコストが上昇することに加えて設置スペースの要請から流体圧制御回路が大型となり、延いてはその流体圧制御回路が用いられる車両用自動変速機等の流体圧式機械装置が高コスト化・大型化するという弊害があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、製品間のばらつきや経年変化にかかわらず精度良く前記負荷要素の状態を検出できる負荷要素の状態検出装置、および、簡単な構成により流体圧制御回路内における作動流体の状態を検出し得る流体圧制御回路の状態検出装置を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために種々検討を重ねた結果、出力ポートから出力される出力圧がフィードバックされるフィードバック室を有し、出力側の流路の圧力変化に拘わらず出力圧が一定に保持される型式の電磁調圧弁では、出力ポートに連通する出力側の作動流体の流量が変化すると、その流量変化に基づく圧力変動を打ち消して出力圧を一定に保持するために、スプールの位置がその流量変化に連動して受動的に変化するので、このスプールの受動的な位置変化から、出力側の流量変化を検出できることを見出した。本発明は、係る知見に基づいて成されたものである。

すなわち、前記目的を達成するための第１発明は、流体圧制御回路に備えられた電磁調圧弁によって調圧される作動流体により加圧される負荷要素の状態を検出する負荷要素の状態検出装置であって、前記電磁調圧弁は、所定の電気駆動回路により駆動されるソレノイドの励磁状態に応じて移動させられるスプールと、出力ポートから出力される出力圧が該スプールにフィードバックされるフィードバック室とを有するものであり、前記状態検出装置は、前記電磁調圧弁を駆動させるために前記電気駆動回路に出力される指令値を算出する指令値算出手段と、前記スプールの位置変化を検出する位置変化検出手段と、を含み前記指令値算出手段から出力されている指令値の変化がないときにおいて、前記位置変化検出手段によって検出される前記電気駆動回路による駆動に関連しない前記スプールの位置変化に基づいて、前記負荷要素の単位時間当たりの作動流体受け入れ量の変化を伴う状態変化を検出する負荷要素状態検出手段を含むことを特徴とする。

また、第２発明は、第１発明の負荷要素の状態検出装置において、前記位置変化検出手段は、前記スプールの位置を検出する位置検出手段の出力に基づいて前記スプールの位置変化を検出することを特徴とする。

また、第３発明は、第１発明の負荷要素の状態検出装置において、前記位置変化検出手段は、前記電気駆動回路の電気状態変化に基づいて前記スプールの位置変化を検出することを特徴とする。

また、第４発明は、第１発明乃至第３発明のいずれかの負荷要素の状態検出装置において、前記負荷要素が、前記電磁調圧弁により調圧された作動流体により係合状態が制御される流体圧式摩擦係合装置であり、前記負荷要素状態検出手段は、前記電気駆動回路による駆動に関連しない前記スプールの位置変化に基づいて、その流体圧式摩擦係合装置への作動流体の充填が終了したか否かを判定する充填終了判定手段を含むことを特徴とする。

また、第５発明は、第１発明乃至第４発明のいずれかの負荷要素の状態検出装置において、前記負荷要素が、前記電磁調圧弁により調圧された作動流体の圧力を蓄積する蓄圧器であり、前記負荷要素状態検出手段は、前記電気駆動回路による駆動に関連しない前記スプールの位置変化に基づいて、その蓄圧器が作動限界に到達したか否かを判定する作動限界判定手段を含むことを特徴とする。

また、第６発明は、第１発明乃至第５発明のいずれかの負荷要素の状態検出装置において、前記流体圧制御回路は、前記電磁調圧弁と前記負荷要素との間の流路に、その電磁調圧弁により調圧された作動流体の流路を切り換える切換弁を備えたものであり、前記指令値算出手段から出力されている指令値が前記負荷要素への作動流体を供給する値になっているときにおける前記位置変化検出手段によって検出される前記スプールの位置変化に基づいて、その切換弁の異常を検出する切換弁異常検出手段をさらに含むことを特徴とする。

また、第７発明は、第１発明乃至第６発明のいずれかの負荷要素の状態検出装置において、前記流体圧制御回路は、前記電磁調圧弁と前記負荷要素との間の流路に、複数の流体圧式摩擦係合装置を係合する油圧が供給された際、前記電磁調圧弁により調圧された作動流体を遮断することでそれら複数の流体圧式摩擦係合装置の同時係合を防止するフェールセーフ弁を備えたものであり、前記指令値算出手段から出力されている指令値が前記負荷要素への作動流体を供給する値になっているときにおける前記位置変化検出手段によって検出される前記スプールの位置変化に基づいて、該フェールセーフ弁の作動の有無を検出するフェールセーフ作動検出手段をさらに含むことを特徴とする。

また、第８発明は、第１発明乃至第７発明のいずれかの負荷要素の状態検出装置において、前記指令値算出手段から出力されている指令値が一定値であるときにおける前記位置変化検出手段によって検出される前記スプールの位置変化に基づいて、前記電磁調圧弁に入力される作動流体の流量が十分であるか否かを判定する入力流量判定手段をさらに含むことを特徴とする。

また、第９発明は、第１発明乃至第８発明のいずれかの負荷要素の状態検出装置であって、所定の電気駆動回路により駆動されるソレノイドの励磁状態に応じてスプールが移動させられることにより所定の流路における作動流体を調圧する電磁調圧弁を備えた流体圧制御回路を備え、その流体圧制御回路は、前記電磁調圧弁により調圧された作動流体により加圧される負荷要素を備えたものであり、前記スプールの位置変化を検出する位置変化検出手段と、前記作動流体の粘度を推定する粘度推定手段と、を含み前記粘度推定手段は、前記位置変化検出手段により検出される前記スプールの位置変化に基づき前記負荷要素の状態変化を検出した際、その位置変化検出手段によって検出される前記スプールの移動速度に基づいて前記作動流体の粘度を推定するものであることを特徴とする。

また、第１０発明は、第９発明の負荷要素の状態検出装置において、前記負荷要素は、前記電磁調圧弁により調圧された作動流体により係合状態が制御される流体圧式摩擦係合装置であることを特徴とする。また、第１１発明は、第９発明の負荷要素の状態検出装置において、前記負荷要素は、前記電磁調圧弁により調圧された作動流体の圧力を蓄積する蓄圧器であることを特徴とする。

第１発明によれば、負荷要素状態検出手段により、電気駆動回路による駆動に関連しないスプールの位置変化に基づいて負荷要素の状態が検出される。すなわち、直接的に負荷要素の状態が検出されるので、製品間のばらつきや経年変化にかかわらず精度良く負荷要素の状態を検出できる。なお、このようにして負荷要素の状態が検出できるのは、負荷要素の単位時間当たりの作動流体受け入れ量が変化すると、負荷要素の上流側すなわち電磁調圧弁の出力側では作動流体の流量変化が生じ、作動流体の流量変化が生じると、前述した理由により、スプールの位置変化が生じるからである。

第２発明および第３発明は、スプールの位置変化を検出する具体的手段を示している発明であり、第１発明と同様の効果が得られる。

第４発明は、負荷要素が流体圧式摩擦係合装置であり、直接的に流体圧式摩擦係合装置への作動流体の充填が終了したか否かが判定されるので、製品間のばらつきや経年変化にかかわらず精度良く流体圧式摩擦係合装置への作動流体の充填終了を判定でき、第５発明は、負荷要素が蓄圧器であり、直接的に蓄圧器が作動限界に到達したか否かが判定されるので、製品間のばらつきや経年変化にかかわらず精度良く蓄圧器の作動限界が判定できる。

また、第６発明のように、前記電磁調圧弁と前記負荷要素との間の流路に切換弁が配置されている場合、電気駆動回路の指令値が前記負荷要素へ作動流体を供給する値になっているにも拘わらず、負荷要素の状態変化に基づくスプールの位置変化が検出できない場合には、切換弁の異常であると考えられるので、第６発明の切換弁異常検出手段によりその切換弁の異常が検出できる。

また、第７発明のように、前記電磁調圧弁と前記負荷要素との間の流路に、複数の流体圧式摩擦係合装置の同時係合を防止するフェールセーフ弁が備えられている場合、フェールセーフ弁が作動すると、その作動によって遮断される側の流路における流量が急激に減少し、それに基づいてスプールの位置変化が生じるので、第７発明のフェールセーフ作動検出手段によりそのフェールセーフ弁の異常が検出できる。

また、第８発明によれば、前記電磁調圧弁の元圧異常を判定することができる。なお、第８発明のようにして電磁調圧弁の元圧異常が判定できるのは、電気駆動回路からの指令値が、電磁調圧弁の入力ポートと出力ポートとが連通するような一定値である場合には、元圧が異常となって入力流量が急激に減少すると、上記指令値が一定であるにも拘わらずスプールの位置が変化するからである。

また、第９発明によれば、簡単な構成により検出することが可能な電磁調圧弁のスプールの位置変化に基づいて、前記作動流体の粘度を推定することができることから、簡単な構成により流体圧制御回路内における作動流体の粘度を推定することができる。

また、第１０発明によれば、流量変化が大きいためにスプールの位置変化が大きい負荷要素の満充填時のスプールの位置変化に基づいて作動流体の粘度が推定されるので、高い精度で作動流体の粘度を推定することができる。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施例の説明に用いる図面に関して、重複する部分に関しては同一の符号を付してその説明を省略する。

図１は、本発明の一実施例である負荷要素および油圧制御回路の状態検出装置の構成を概念的に示す図である。電気駆動回路１０において、電磁調圧弁であるリニアソレノイド弁１２のコイル３０は、トランジスタ１４を介して電源であるバッテリ１６に接続されており、そのトランジスタ１４へ印加されるデューティ信号に応じた駆動電流Ｉ_ＤＲがコイル３０に流されるように構成されている。このデューティ信号は、例えば、周波数３００Ｈｚの矩形波であり、駆動電流制御装置２０は、そのデューティ信号の１周期内のオン・オフ時間を変化させることでコイル３０に流される駆動電流Ｉ_ＤＲを制御する。このデューティ信号により、コイル３０に流される駆動電流Ｉ_ＤＲには周波数３００Ｈｚのディザ信号が生じる。また、コイル３０のアース側には抵抗１８が設けられており、電流検出装置２２は、その抵抗１８の両端に生じる電圧からその抵抗１８延いてはコイル３０に実際に流された駆動電流Ｉ_ＤＲを検出する。

図２は、リニアソレノイド弁１２の構成を示す断面図である。このリニアソレノイド弁１２は、通電することにより電気エネルギを駆動力に変換する装置であるソレノイド２４と、そのソレノイド２４の駆動により入力圧Ｐ_ＩＮを調圧して所定の出力圧Ｐ_ＯＵＴを発生させる調圧部２６とから構成されている。上記ソレノイド２４は、円筒状の巻芯２８と、その巻芯２８の外周に導線が巻回されたコイル３０と、その巻芯２８の内部を軸心方向に移動可能に設けられたコア３２と、そのコア３２における上記調圧部２６とは反対側の端部に固設されたプランジャ３４と、それら巻芯２８、コイル３０、コア３２、およびプランジャ３４を格納するためのケース３６と、そのケース３６の開口に嵌め着けられたカバー３８とから成る。

上記調圧部２６は、上記ケース３６に嵌め着けられたスリーブ４０と、そのスリーブ４０の内部を軸心方向に移動可能に設けられたスプール弁子４２と、そのスプール弁子４２を上記ソレノイド２４に向けて付勢するスプリング４４とから成り、そのスプール弁子４２におけるソレノイド２４側の端部は、上記コア３２における調圧部２６側の端部に当接させられている。上記スリーブ４０には、作動油が入力される入力ポート４６と、大気圧となっている部分と連通しているドレンポート４８と、調圧された作動油が出力される出力ポート５０と、出力ポート５０から出力された作動油の圧力が供給されるフィードバック油室５１とが形成されている。

図３は、リニアソレノイド弁１２の調圧原理を説明する模式図であり、油路内の矢印は作動油の流れを示している。リニアソレノイド弁１２では、コイル３０に駆動電流Ｉ_ＤＲが流されるとその電流値に応じてコア３２およびスプール弁子４２がその軸心方向に移動させられる。このスプール弁子４２の移動により、出力ポート５０と、入力ポート４６またはドレンポート４８との連通状態が切り換えられる。たとえば、コイル３０に対するスプール弁子４２のｘ方向の移動量が比較的小さい（ａ）では、入力ポート４６からの作動油の流入が遮断されると共に、出力ポート５０とドレンポート４８とが連通させられて、出力側の作動油がドレンされ、コイル３０に対するスプール弁子４２のｘ方向の移動量が比較的大きい（ｂ）では、入力ポート４６と出力ポート５０とが連通させられると共にドレンポート４８が遮断されることにより、入力ポート４６から作動油が調圧されて出力ポート５０から出力される。

また、スプール弁子４２のフィードバック油室５１側の端面すなわちスプリング４４側の端面には、閉弁方向に出力圧Ｐ_ＯＵＴが作用させられている。この端面の有効受圧面積をＳ、駆動電流Ｉ_ＤＲに対して比例的に増加するソレノイド２４の電磁力による開弁方向の推力をＦ、前記スプリング４４による閉弁方向の付勢力をｆとすると、スプール弁子４２の軸心方向すなわち図３に示すｘ方向に関するつりあいから、リニアソレノイド弁１２による出力圧Ｐ_ＯＵＴが、（Ｆ−ｆ）／Ｓで表される式から定まる値に調圧される。この式から、ソレノイド２４による開弁方向の推力Ｆが一定である場合、すなわち、駆動電流Ｉ_ＤＲが一定である場合には、出力圧Ｐ_ＯＵＴは一定に保持されることが分かる。

従って、出力ポート５０と連通する下流側において作動油の単位時間当たりの受け入れ量が増減した場合にも、また、入力ポート４６に供給される作動油の流量が増減した場合にも出力圧Ｐ_ＯＵＴは一定に保持されるが、作動油の流量変化によって、スプール弁子４２の位置には変化が生じる。このことを下流側において作動油の単位時間当たりの受け入れ量が減少した場合を例にとって説明する。下流側で作動油の受け入れ量が減少した場合には、リニアソレノイド弁１２からの流出量過剰になって過渡的には出力圧Ｐ_ＯＵＴが上昇してしまうが、出力圧Ｐ_ＯＵＴの上昇によってフィードバック油室５１内の圧力も上昇するので、スプール弁子４２が閉弁方向に移動させられて、ソレノイド弁２４からの流出量およびその流出量に連動して変化するソレノイド弁２４への流入量が減少するのである。

ここで、ソレノイド２４における電圧ｅと電流ｉとの関係は、Ｒを電気駆動回路１０の抵抗値（コイル３０および抵抗１８の抵抗値の和）、Ｌをコイル３０のリアクタンスとして次の（１）式で表される。この（１）式に含まれる（２）項は、スプール弁子４２の移動により逆起電力Ｖ_ＢＣが発生することを示している。この逆起電力Ｖ_ＢＣは、スプール弁子４２に直結されたコア３２とコイル３０との相対位置が変化することによって、よく知られた電磁誘導の法則に従って発生するものである。

そして、前述のように、リニアソレノイド弁１２においては、出力圧Ｐ_ＯＵＴが一定に保たれている場合においても、作動油の入出流量に応じてスプール弁子４２の位置が変化する。従って、リニアソレノイド弁１２に対する作動油の入出流量が変化すると、逆起電力Ｖ_ＢＣが発生することが分かる。

このリニアソレノイド１２は、たとえば、図４、図６、図７に要部構成を示すような油圧制御回路５２、８６、９６に組み込まれる。図４の油圧制御回路５２において、レギュレータ弁５６は、油圧ポンプ５４により圧送された作動油を所定の入力圧Ｐ_ＩＮに調圧してリニアソレノイド弁１２の入力ポート４６へ供給する。リニアソレノイド弁１２の入力ポート４６に入力された作動油は、電気駆動回路１０により駆動されるソレノイド２４の励磁状態に応じてスプール弁子４２が移動させられることにより所定の出力圧Ｐ_ＯＵＴに調圧されて出力ポート５０から油路５８へ出力され、オリフィス６０を介してクラッチ６２およびアキュムレータ６４へ供給される。このクラッチ６２は、リニアソレノイド弁１２により調圧された作動油により係合状態が制御される油圧式摩擦係合装置であり、アキュムレータ６４は、リニアソレノイド弁１２により調圧された作動油の圧力を蓄積するための蓄圧器である。

図５は、クラッチ６２への作動油の供給が開始されてから充填が終了するまでの種々のパラメータの変化を示すタイムチャートである。この図５に示す駆動電圧は、前記コイル３０に流される駆動電流Ｉ_ＤＲに対応する電圧である。また、指令値ｉ_ＤＲは、コイル３０に流されるべき電流を制御するために駆動電流制御装置２０に供給される信号であり、後述する指令値算出手段６６により算出される。

図５に示すように、まず、所謂ファーストフィル制御が実行されることにより、リニアソレノイド弁１２の出力ポート５０から出力される作動油の流量が急上昇させられ、クラッチ６２への作動油の供給が開始される。その際、スプール弁子４２は、前述した図３のｘ正方向に相対移動させられるので、その移動を妨げる負の逆起電力Ｖ_ＢＣが発生する。また、クラッチ６２への作動油の充填が終了する（クラッチパックが詰まる）と、リニアソレノイド弁１２の出力ポート５０から出力される作動油の流量が急低下させられる。その際、スプール弁子４２は、前述した図３のｘ負方向に相対移動させられるので、その移動を妨げる正の逆起電力Ｖ_ＢＣが発生する。このように、リニアソレノイド弁１２のスプール弁子４２が移動して発生する逆起電力Ｖ_ＢＣの方向（正負）に応じて作動油の流量変化が増加であるか減少であるかを判定することができる。なお、図５において、クラッチ６２への作動油の充填が終了して作動油流量が急低下した後にも、作動油流量がゼロになっていないのは、クラッチ６２からの漏れ分があるからである。

図１に戻って、電子制御装置６５は、駆動電流制御装置２０等を制御するものであり、指令値算出手段６６等の図１に示す種々の手段を有している。指令値算出手段６６は、リニアソレノイド弁１２からの出力圧Ｐ_ＯＵＴを所望の値とするためにコイル３０に流されるべき電流に対応する指令値ｉ_ＤＲを算出して、算出した指令値ｉ_ＤＲを駆動電流制御装置２０へ出力する。この指令値ｉ_ＤＲは、前記デューティ信号のデューティ比に対応する値であり、駆動電流制御装置２０は、指令値算出手段６６により算出された指令値ｉ_ＤＲと、電流検出装置２２により検出された（すなわちコイル３０に実際に流された）駆動電流Ｉ_ＤＲとに基づいてトランジスタ１４へ印加されるデューティ信号を制御する。

弁別手段６７は、電気駆動回路１０の電気状態を示している電流検出装置２２により検出された駆動電流Ｉ_ＤＲから所定周波数帯域の成分を弁別する。すなわち、上述した図５に示した駆動電圧からも分かるように、電流検出装置２２により検出される駆動電流Ｉ_ＤＲは、スプール弁子４２の移動により発生させられる逆起電力Ｖ_ＢＣによる振動成分の他に、スプール弁子４２の滑らかな移動を実現するために印加されるディザ信号による振動成分や、外部からの影響により混入するノイズ等による振動成分を含んでいるので、弁別手段６７は、電流検出装置２２により検出された駆動電流Ｉ_ＤＲから、スプール弁子４２の移動により発生させられる逆起電力Ｖ_ＢＣに対応する電流成分が含まれる所定周波数帯域の電流振動成分を弁別する。

流量変化検出手段６８は、位置変化検出手段としても機能するものであり、弁別手段６７により弁別された所定周波数帯域の電流振動成分に基づいて、逆起電力Ｖ_ＢＣに対応する電流の変化（すなわち電気駆動回路１０の電気状態変化）を検出する。この逆起電力Ｖ_ＢＣに対応する電流の変化は、逆起電力Ｖ_ＢＣがリニアソレノイド弁１２に対する作動油の入出流量の変化に対応することから、リニアソレノイド弁１２に対する作動油の入出流量の変化に対応し、その流入量が一定である場合には、流出量の変化（図４では、油路５８の流量変化）に対応する。また、逆起電力Ｖ_ＢＣに対応する電流の変化は、スプール弁子４２の移動（すなわち位置変化）により発生させられるので、流量変化検出手段６８は、スプール弁子４２の位置変化を検出するものでもある。

負荷要素状態検出手段７２は、流量変化検出手段６８により検出された作動油の流量変化のうち、電気駆動回路１０によってスプール弁子４２の位置が変化させられることによる流量変化ではない流量変化に基づいて、負荷要素の作動状態を検出する。なお、流量変化が電気駆動回路１０によってスプール弁子４２の位置が変化させられることによる流量変化ではないか否かは、指令値算出手段６６から出力されている指令値ｉ_ＤＲが変化したか否かに基づいて判定する。

上記負荷要素は、図４の油圧制御回路５２の場合には、リニアソレノイド弁１２の下流に配置されているクラッチ６２およびアキュムレータ６４であり、この場合には、負荷要素状態検出手段７２は、充填終了判定手段７４および作動限界判定手段７６を含む。

上記充填終了判定手段７４は、指令値算出手段６６から出力されている指令値ｉ_ＤＲが変化していない時に、流量変化検出手段６８により作動油の流量減少が検出されたことに基づいて、クラッチ６２への作動油の充填が終了したことを判定する。油圧式摩擦係合装置であるクラッチ６２は、経年変化によりそのクラッチ容量が変化し、また、クラッチ６２を複数備えている場合には、製造のばらつきにより個々のクラッチ容量が異なるが、上記充填終了判定手段７４によりクラッチ６２への作動油の充填終了が判定できれば、クラッチツウクラッチ変速等のように厳密な係合・開放タイミングが求められる変速の制御品質を向上させることが可能となる。

作動限界判定手段７６は、指令値算出手段６６から出力されている指令値ｉ_ＤＲが変化していないときに、流量変化検出手段６８により作動油の流量減少が検出されたことに基づいて、アキュムレータ６４が作動限界に到達したことを判定する。ただし、図４にも示されるように、アキュムレータ６４は、通常、クラッチ６２（またはブレーキ）に作動油を供給する油路から分岐した油路上に配置されるため、クラッチ６２およびアキュームレータ６４に共通の上流側である油路５８の流量減少を検出することのみでは、クラッチ６２への作動油の充填が終了したのか、アキュームレータ６４が作動限界に到達したのかを判定することはできない。しかし、クラッチ６２のクラッチ容量およびアキュムレータ６４が作動限界に到達するまでの作動油量は設計値であることから、クラッチ６２への作動油の充填が終了することと、アキュームレータ６４が作動限界に到達することとではいずれが先であるかは予め分かっている。そこで、作動限界判定手段７６は、たとえば、アキュームレータ６４が作動限界に到達するのがクラッチ６２への作動油の充填終了よりも後となるように設計されている場合には、前記ファーストフィル制御が開始された後、流量変化検出手段６８により２回目の作動油の流量減少が検出されたことに基づいて、アキュームレータ６４が作動限界に到達したことを判定する。なお、図５の作動油流量およびそれ以下のパラメータには、この時点の状態変化は省略されている。

図６は、リニアソレノイド弁１２が組み込まれた油圧制御回路８６の要部構成を説明する回路図である。この油圧制御回路８６において、リニアソレノイド弁１２により出力圧Ｐ_ＯＵＴに調圧された作動油は、油路５８を介して切換弁８８へ供給される。その切換弁８８は、ソレノイド弁９０からの信号に応じて弁子位置が第１位置と第２位置とに切り換えられる。第１位置では、リニアソレノイド弁１２から供給された出力圧Ｐ_ＯＵＴが第１油路９２を介して第１クラッチ６２ａおよび第１アキュムレータ６４ａへ供給される。第２状態では、リニアソレノイド弁１２から供給された出力圧Ｐ_ＯＵＴが第２油路９４を介して第２クラッチ６２ｂおよび第２アキュムレータ６４ｂへ供給される。切換弁８８を介して油路５８と連通させられることにより一方のクラッチ６２およびアキュムレータ６４に作動油が充填されている状態において、ソレノイド弁９０からの信号によって切換弁８８が切り換えられると、他方のクラッチ６２およびアキュムレータ６４への作動油の供給が開始されると、油路５８の流量は、しばらくの間上昇し、クラッチ６２への作動油の充填が終了した時、およびアキュムレータ６４が作動限界となったときには、それぞれ、その流量が減少する。これらの油路５８における作動油の流量変化は、流量変化検出手段６８により検出される。

図１に戻って、切換弁異常検出手段７８は、電子制御装置６５が、上記図６に示すように切換弁８８を備えた油圧制御回路８６を制御するために用いられた場合に実行されるものであり、リニアソレノイド弁１２の出力ポート５０から作動油が出力されている状態、且つ、一方のクラッチ６２およびアキュムレータ６４が切換弁８８および油路５８を介してリニアソレノイド弁１２と連通させられていることにより、それらクラッチ６２およびアキュムレータ６４が満充填されている状態において、ソレノイド弁９０から切換弁８８の位置を切り換えるための信号が出力されたが、その後に、油路５８の作動油の流量変化（すなわち、他方のクラッチ６２およびアキュムレータ６４へ作動油が供給されることによる流量増加、そのクラッチ６２に作動油が充填されることによる流量減少、および、そのアキュームレータ６４が作動限界に到達することによる流量減少）が流量変化検出手段６８により検出されなかった場合には、切換弁８８に何らかの異常が発生したものと判定する。

図７は、リニアソレノイド弁１２と同様に構成された第１リニアソレノイド弁１２ａおよび第２リニアソレノイド弁１２ｂが組み込まれた油圧制御回路９６の要部構成を説明する回路図である。この油圧制御回路９６において、第１リニアソレノイド弁１２ａは、入力圧Ｐ_ＩＮ１にて入力された作動油を出力圧Ｐ_ＯＵＴ１に調圧して油路９８へ出力し、フェールセーフ弁１０２を介して第１クラッチ６２ａおよび第１アキュムレータ６４ａへ供給する。第２リニアソレノイド弁１２ｂは、入力圧Ｐ_ＩＮ２にて入力された作動油を出力圧Ｐ_ＯＵＴ２に調圧して油路１００へ出力し、フェールセーフ弁１０２へ供給すると共に第２クラッチ６２ｂおよび第２アキュムレータ６４ｂへ供給する。フェールセーフ弁１０２は、第１リニアソレノイド弁１２ａからの出力圧Ｐ_ＯＵＴ１および第２リニアソレノイド弁１２ｂからの出力圧Ｐ_ＯＵＴ２が共に供給された場合には、第１リニアソレノイド弁１２ａからの出力圧Ｐ_ＯＵＴ１を遮断すると共に第１クラッチ６２ａをドレンすることにより、第１クラッチ６２ａおよび第２クラッチ６２ｂの同時係合を防止する。なお、第１油路９８およびフェールセーフ弁１０２を介して第１リニアソレノイド弁１２ａから出力された作動油が供給されることにより、第１クラッチ６２ａおよび第１アキュムレータ６４ａに作動油が充填されている状態でも、図５に示すように、作動油の流量はゼロではない。この状態において、フェールセーフ弁１０２が作動して第１リニアソレノイド弁１２ａからの出力圧Ｐ_ＯＵＴ１が遮断された場合、油路９８の流量が低下してゼロとなるので、その流量低下が流量検出手段６８により検出される。

図１に戻って、フェールセーフ作動検出手段８０は、電子制御装置６５が、上記図７に示すようにフェールセーフ弁１０２を備えた油圧制御回路９６を制御するために用いられた場合に実行されるものであり、クラッチ６２への作動油の充填終了およびアキュムレータ６４が作動限界に到達すると予想される期間として設定された期間以外の期間に設定された所定の判定期間において、流量検出手段６８により流量低下が検出され、且つ、その流量低下が駆動回路１０によってソレノイド弁１２ａが制御されたことによるものではないと判断されたことに基づいて、フェールセーフ弁１０２が作動したことを検出する。なお、流量低下が駆動回路１０による制御によるものであるか否かは、指令値算出手段６６から指令値ｉ_ＤＲが出力されたか否かに基づいて判断する。また、フェールセーフ弁１０２と切換弁８８とが同じリニアソレノイド弁１２の下流に設けられ、且つ、前記切換弁異常判定手段７８がフェールセーフ作動検出手段８０とともに設けられている場合には、前記判定期間は、切換弁８８を制御するための信号が出力されてから切換弁８８の異常を判定するための所定期間も除外された期間とされる。

入力流量判定手段８２は、指令値算出手段６６から出力されている指令値ｉ_ＤＲが出力ポート５０から所定の出力圧Ｐ_ＯＵＴを出力することを指示する一定値を保っている時であって、リニアソレノイド弁１２の下流側に配置されているクラッチ６２などの負荷要素の作動状態の変化があり得ず、さらに、切換弁８８など、リニアソレノイド弁１２からの作動油の流出量を変化させる他の流量変化要素にも変化がない時間帯に、流量変化検出手段６８により作動油の流量減少が検出されたことに基づいて、リニアソレノイド弁１２の入力ポート４６に入力される作動油の流量が不十分であると判定する。この場合、油圧ポンプ５４等の入力圧供給装置に何らかの異常が発生していることが考えられることから、入力流量判定手段８２は、換言すれば、リニアソレノイド弁１２に入力圧Ｐ_ＩＮを供給する入力圧供給装置の異常を検出する入力圧供給装置異常検出手段である。なお、クラッチ６２などの負荷要素の作動様態の変化があり得ないかどうかは、それらの負荷要素に作動油を充填するため、または、それらの負荷要素から作動油を排出するために、リニアソレノイド弁１２のスプール弁子４２の位置を変化させるための信号を、指令値算出手段６６が出力してからの経過時間により判断し、負荷要素以外の流量変化要素に変化があるか否かも、その流量変化要素を駆動するための信号を出力してからの経過時間により判断する。

粘度推定手段８４は、流量変化検出手段６８により検出された作動油の流量変化すなわちスプール弁子４２の位置変化に基づいて、作動油の粘度を推定する。図５に示されるように、クラッチ６２への作動油の充填が終了した場合には、作動油流量が急激に減少し、それによって、スプール弁子４２の位置が変化させられ、また、図示しないが、アキュムレータ６４が作動限界に到達したことによっても作動油の流量が減少するので、それによってもスプール弁子４２の位置が変化させられるが、その際のスプール弁子４２の移動速度は作動油の粘度に影響を受ける。そして、スプール弁子４２の移動速度は、逆起電力Ｖ_ＢＣを表す波形およびそれに対応する電流波形においてピークの大きさに影響し、スプール弁子４２の移動速度が遅くなるほど、逆起電力Ｖ_ＢＣを表す波形およびそれに対応する電流波形はピークが小さくなる。従って、粘度推定手段８４は、作動油の粘度と逆起電力Ｖ_ＢＣに対応する電流波形の大きさとの予め定められた関係を用いて、実際に検出された逆起電力Ｖ_ＢＣに対応する電流波形の大きさに基づいて作動油の粘度を推定する。なお、クラッチ６２への作動油の充填終了の際には、大きな逆起電力Ｖ_ＢＣが検出できることから、このときの逆起電力Ｖ_ＢＣに対応する電流に基づいて作動油の粘度を推定することが好ましい。また、クラッチ６２に作動油を供給するために指令値ｉ_ＤＲが急上昇させられる場合にも、スプール弁子４２の位置が変化させられるとともに、それによって逆起電力Ｖ_ＢＣが発生するが、指令値ｉ_ＤＲの変化が同じであっても、作動油の粘度が高いほどスプール弁子４２の移動速度は遅くなるので、クラッチ６２に作動油を供給する際に検出される逆起電力Ｖ_ＢＣに対応する電流の変化に基づいて作動油の粘度を推定してもよい。なお、上記予め定められた関係は、指令値ｉ_ＤＲのパターンやクラッチ６２の容量、アキュムレータ６４の容量などが異なる場合には、異なる関係が定められる。なお、この粘度推定手段８４により推定される作動油の粘度は、直接的には、リニアソレノイド弁１２部分における作動油の粘度であるが、一般に、油圧制御回路内を流れる作動油の粘度は温度によって定まり、作動油の温度には部分的な偏差はなく略均一であることから、粘度推定手段８４により推定される作動油の粘度は、油圧制御回路全体における作動油の粘度を表す。

このように、本実施例によれば、負荷要素状態検出手段７２により、電気駆動回路１０による駆動に関連しないスプール弁子４２の位置変化に基づいてクラッチ６２への作動油の充填終了およびアキュムレータ６４の作動限界が検出される。すなわち、直接的にクラッチ６２への作動油の充填終了およびアキュムレータ６４の作動限界が検出されるので、製品間のばらつきや経年変化にかかわらず、精度良くクラッチ６２への作動油の充填終了およびアキュムレータ６４の作動限界が検出できる。また、油圧制御回路に特別な装置を設けることなくそれらの検出ができることから、装置構成が簡単になる利点もある。

また、図６のように、ソレノイド弁１２と負荷要素（クラッチ６２およびアキュムレータ６４）との間の流路に切換弁８８が配置されている場合には、切換弁異常検出手段７８により、スプール弁子４２の位置変化およびソレノイド弁１２を駆動するための指令値ｉ_ＤＲに基づいてその切換弁８８の異常が検出できる。

また、図７のように、ソレノイド弁１２ａと負荷要素（クラッチ６２およびアキュムレータ６４）との間の油路に、２つのクラッチ６２ａ、６２ｂの同時係合を防止するフェールセーフ弁１０２が備えられている場合には、スプール弁子４２の位置変化およびソレノイド弁１２を駆動するための指令値ｉ_ＤＲに基づいてそのフェールセーフ弁１０２の異常が検出できる。

また、本実施例によれば、スプール弁子４２の位置変化およびソレノイド弁１２を駆動するための指令値ｉ_ＤＲに基づいて、ソレノイド弁１２の元圧異常を判定することができる。

また、本実施例によれば、油圧制御回路に特別な装置を設けることなく検出することができるスプール弁子４２の位置変化に基づいて、作動油の粘度が推定できることから、簡単な構成により油圧制御回路内における作動油の粘度を推定することができ、また、作動油の流量変化が大きいためにスプール弁子４２の位置変化が大きいクラッチ６２の充填終了時またはアキュムレータ６４の作動限界到達時のスプール弁子４２の位置変化に基づいて作動油の粘度が推定されると、高い精度で作動油の粘度を推定することができる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。図８は、図１とは別の状態検出装置の構成を概念的に示す図である。図８において、図１と異なる点は、弁別手段６７および流量変化検出手段６８が設けられておらず、代わりに、位置センサ１１０、位置変化検出手段１１２が設けられている点である。以下、この図１との相違点について説明する。

位置センサ１１０は、位置検出手段として機能するものであり、ソレノイド弁１２のスプール弁子４２またはコア３２の図３におけるｘ方向の位置を検出して、その位置を表す信号を電子制御装置６５へ供給する。位置変化検出手段１１２は、上記位置センサ１１０から供給された信号に基づいて、逐次、スプール弁子４２の位置を判断し、さらに、そのスプール弁子４２の位置から、スプール弁子４２の位置変化を検出する。この位置変化検出手段１１２は図１の流量変化検出手段６８に対応するので、前述の実施例と同様の効果が得られる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の第２実施例では、位置センサを設けてスプール弁子４２の位置を検出していたが、スプール弁子４２の移動に対応してコア３２が移動し、このコア３２の位置によりコイル３０のインダクタンスが異なることから、コイル３０のインダクタンスに基づいてスプール弁子４２の位置を検出してもよい。

また、前述の実施例では、電気駆動回路１０の電気状態変化として電流の変化を検出していたが、電気状態変化として電圧の変化を検出してもよい。

また、前述の実施例では、専ら作動油を作動流体とする油圧制御回路の状態検出装置について説明したが、これはあくまで好適な一実施形態であり、例えば、水を作動流体とする水圧制御回路の状態検出装置に本発明が適用されても当然に構わない。

また、前述の実施例では、指令値算出手段６６、流量変化検出手段６８、弁別手段６７、負荷要素状態検出手段７２、充填終了判定手段７４、作動限界判定手段７６、切換弁異常検出手段７８、フェールセーフ作動検出手段８０、入力流量判定手段８２、および粘度推定手段８４は、電子制御装置６５の制御機能であったが、例えば、所定の電気回路によりこれらの手段と同様の制御を実行させるものであってもよい。また、駆動電流制御装置２０および電流検出装置２２は、電気駆動回路１０に組み込まれた装置であったが、電子制御装置６５によりそれらの装置と同様の制御を実行させるものであっても構わない。

また、前述の実施例では、コイル３０に流される駆動電流Ｉ_ＤＲに周波数３００Ｈｚのディザ信号が付与されていたが、前記油圧制御回路５２の用いられる態様によっては斯かるディザ信号は付与されずともよく、コイル３０に通常の直流電流が流されるものであっても構わないことは言うまでもない。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

本発明の一実施例である負荷要素および油圧制御回路の状態検出装置の構成を概念的に示す図である。図１の電気駆動回路により駆動されるリニアソレノイド弁の構成を示す断面図である。図２のリニアソレノイド弁の調圧原理を説明する模式図であり、（ａ）はソレノイドによる付勢力が比較的小さい状態を、（ｂ）はソレノイドによる付勢力が比較的大きい状態を示す。図２のリニアソレノイド弁が組み込まれた油圧制御回路の要部構成を説明する回路図である。図４の油圧制御回路に備えられたクラッチへの作動油の供給が開始されてからの種々のパラメータの変化を示すタイムチャートである。図２のリニアソレノイド弁が組み込まれた他の油圧制御回路の要部構成を説明する回路図である。図２のリニアソレノイド弁が組み込まれた更に別の油圧制御回路の要部構成を説明する回路図である。図１とは別の負荷要素および油圧制御回路の状態検出装置の構成を概念的に示す図である。

符号の説明

１０：電気駆動回路
１２：リニアソレノイド弁（電磁調圧弁）
２４：ソレノイド
４２：スプール弁子
５１：フィードバック油室（フィードバック室）
５２：油圧制御回路（流体圧制御回路）
６２：クラッチ（油圧式摩擦係合装置）
６４：アキュムレータ（蓄圧器）
６８：流量変化検出手段（位置変化検出手段）
７２：負荷要素状態検出手段
７４：充填終了判定手段
７６：作動限界判定手段
７８：切換弁検出手段
８０：フェールセーフ作動検出手段
８２：入力流量判定手段
８４：粘度推定手段
８６：油圧制御回路（流体圧制御回路）
８８：切換弁
９６：油圧制御回路（流体圧制御回路）
１０２：フェールセーフ弁
１１０：位置センサ（位置検出手段）

Claims

流体圧制御回路に備えられた電磁調圧弁によって調圧される作動流体により加圧される負荷要素の状態を検出する負荷要素の状態検出装置であって、
前記電磁調圧弁は、所定の電気駆動回路により駆動されるソレノイドの励磁状態に応じて移動させられるスプールと、出力ポートから出力される出力圧が該スプールにフィードバックされるフィードバック室とを有するものであり、
前記状態検出装置は、
前記電磁調圧弁を駆動させるために前記電気駆動回路に出力される指令値を算出する指令値算出手段と、
前記スプールの位置変化を検出する位置変化検出手段と、
を含み
前記指令値算出手段から出力されている指令値の変化がないときにおいて、前記位置変化検出手段によって検出される前記電気駆動回路による駆動に関連しない前記スプールの位置変化に基づいて、前記負荷要素の単位時間当たりの作動流体受け入れ量の変化を伴う状態変化を検出する負荷要素状態検出手段を含むことを特徴とする負荷要素の状態検出装置。
請求項１の負荷要素の状態検出装置であって、
前記位置変化検出手段は、前記スプールの位置を検出する位置検出手段の出力に基づいて前記スプールの位置変化を検出することを特徴とする負荷要素の状態検出装置。
請求項１の負荷要素の状態検出装置であって、
前記位置変化検出手段は、前記電気駆動回路の電気状態変化に基づいて前記スプールの位置変化を検出することを特徴とする負荷要素の状態検出装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかの負荷要素の状態検出装置であって、
前記負荷要素が、前記電磁調圧弁により調圧された作動流体により係合状態が制御される流体圧式摩擦係合装置であり、
前記負荷要素状態検出手段は、前記電気駆動回路による駆動に関連しない前記スプールの位置変化に基づいて、該流体圧式摩擦係合装置への作動流体の充填が終了したか否かを判定する充填終了判定手段を含むことを特徴とする負荷要素の状態検出装置。
請求項１乃至請求項４のいずれかの負荷要素の状態検出装置であって、
前記負荷要素が、前記電磁調圧弁により調圧された作動流体の圧力を蓄積する蓄圧器であり、
前記負荷要素状態検出手段は、前記電気駆動回路による駆動に関連しない前記スプールの位置変化に基づいて、該蓄圧器が作動限界に到達したか否かを判定する作動限界判定手段を含むことを特徴とする負荷要素の状態検出装置。
請求項１乃至請求項５のいずれかの負荷要素の状態検出装置であって、
前記流体圧制御回路は、前記電磁調圧弁と前記負荷要素との間の流路に、該電磁調圧弁により調圧された作動流体の流路を切り換える切換弁を備えたものであり、
前記指令値算出手段から出力されている指令値が前記負荷要素への作動流体を供給する値になっているときにおける前記位置変化検出手段によって検出される前記スプールの位置変化に基づいて、該切換弁の異常を検出する切換弁異常検出手段をさらに含むことを特徴とする負荷要素の状態検出装置。
請求項１乃至請求項６のいずれかの負荷要素の状態検出装置であって、
前記流体圧制御回路は、前記電磁調圧弁と前記負荷要素との間の流路に、複数の流体圧式摩擦係合装置を係合する油圧が供給された際、前記電磁調圧弁により調圧された作動流体を遮断することでそれら複数の流体圧式摩擦係合装置の同時係合を防止するフェールセーフ弁を備えたものであり、
前記指令値算出手段から出力されている指令値が前記負荷要素への作動流体を供給する値になっているときにおける前記位置変化検出手段によって検出される前記スプールの位置変化に基づいて、該フェールセーフ弁の作動の有無を検出するフェールセーフ作動検出手段をさらに含むことを特徴とする負荷要素の状態検出装置。
請求項１乃至請求項７のいずれかの負荷要素の状態検出装置であって、
前記指令値算出手段から出力されている指令値が一定値であるときにおける前記位置変化検出手段によって検出される前記スプールの位置変化に基づいて、前記電磁調圧弁に入力される作動流体の流量が十分であるか否かを判定する入力流量判定手段をさらに含むことを特徴とする負荷要素の状態検出装置。
請求項１乃至請求項８のいずれかの負荷要素の状態検出装置であって、
所定の電気駆動回路により駆動されるソレノイドの励磁状態に応じてスプールが移動させられることにより所定の流路における作動流体を調圧する電磁調圧弁を備えた流体圧制御回路を備え、
該流体圧制御回路は、前記電磁調圧弁により調圧された作動流体により加圧される負荷要素を備えたものであり、
前記スプールの位置変化を検出する位置変化検出手段と、
前記作動流体の粘度を推定する粘度推定手段と、
を含み
前記粘度推定手段は、前記位置変化検出手段により検出される前記スプールの位置変化に基づき前記負荷要素の状態変化を検出した際、該位置変化検出手段によって検出される前記スプールの移動速度に基づいて前記作動流体の粘度を推定するものであることを特徴とする負荷要素の状態検出装置。
請求項９の負荷要素の状態検出装置であって、
前記負荷要素は、前記電磁調圧弁により調圧された作動流体により係合状態が制御される流体圧式摩擦係合装置であることを特徴とする負荷要素の状態検出装置。
請求項９の負荷要素の状態検出装置であって、
前記負荷要素は、前記電磁調圧弁により調圧された作動流体の圧力を蓄積する蓄圧器であることを特徴とする負荷要素の状態検出装置。