(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動変速機に設けられる複数の摩擦締結要素に供給される油路を切換え、前記複数の摩擦締結要素の係合または解除を行うことにより複数の変速段を切換え制御する自動変速機用油圧制御装置であって、
自動制御による変速と手動による変速とを行う複数の制御弁、ならびに自動制御による変速または手動による変速のいずれか一方では回転機構により作動し、他方ではスライド機構により作動することで前記複数の制御弁を駆動する動力伝達部材を有する集積弁と、
自動制御による変速制御を行うために前記動力伝達部材を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の非駆動時、前記駆動手段を所定位置に移動する弾性体と、
を備えることを特徴とする自動変速機用油圧制御装置。
【請求項２】
前記駆動手段の非駆動時、前記弾性体により移動した前記駆動手段の所定位置では、前記複数の摩擦締結要素に供給される油路のうち少なくとも一つは半開の状態とすることを特徴とする請求項１記載の自動変速機用油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動変速機の変速機構を油圧で変速制御する自動変速機用油圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転駆動力を負荷に応じスムーズに伝達するため、車両用等に多く利用されている自動変速機は、制御弁により油圧を調節し各摩擦係合装置を制御して変速制御を行っている。変速制御は、乗員によりある程度任意のギア位置を選択するセレクトレバーによる手動制御と、エンジンのスロットル開度や車速などからエンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ）により適正なギア比になるように摩擦係合装置を決定する自動制御とにより行われる。回転駆動力を負荷に応じスムーズに伝達するため、複数の制御弁、アキュムレータ、電磁弁等を用いた油圧回路で自動変速機の個々の摩擦係合装置の油圧を制御することにより変速制御を実現している。このような構成では、自動変速機内の摩擦係合装置の数だけ制御弁が必要になるため、装置が大型化して多くの部品を必要とするとともに、装置が複雑で製造コストが高いという問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するため、複数の制御弁を１か所にまとめた集積弁により、装置の小型、軽量、簡素化を図ることが考えられる。このものでは、ＥＣＵフェイルシステム等により、電子制御の自動制御機能が故障しても乗員がセレクトレバーを操作することにより、前進や後退の選択や、ある程度、前進時の変速段の選択を行えるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の集積弁により自動変速を制御する装置の場合、制御弁の切換えを電気的手段のみで行っているので、ＥＣＵの故障や配線断線等の電気的異常発生時、変速切換え機能が完全に失われてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で軽量化または小型化可能な自動変速機用油圧制御装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、異常発生時においてもフェイル処理により確実に油圧制御可能であるとともにフェイル処理による衝撃を低減する自動変速機用油圧制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の請求項１記載の自動変速機用油圧制御装置は、
自動変速機に設けられる複数の摩擦締結要素に供給される油路を切換え、前記複数の摩擦締結要素の係合または解除を行うことにより複数の変速段を切換え制御する自動変速機用油圧制御装置であって、
自動制御による変速と手動による変速とを行う複数の制御弁、ならびに自動制御による変速または手動による変速のいずれか一方では回転機構により作動し、他方ではスライド機構により作動することで前記複数の制御弁を駆動する動力伝達部材を有する集積弁と、
自動制御による変速制御を行うために前記動力伝達部材を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の非駆動時、前記駆動手段を所定位置に移動する弾性体と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また本発明の請求項２記載の自動変速機用油圧制御装置は、
前記駆動手段の非駆動時、前記弾性体により移動した前記駆動手段の所定位置では、前記複数の摩擦締結要素に供給される油路のうち少なくとも一つは、半開の状態とすることを特徴とする。
【００１２】
【作用および発明の効果】
本発明の請求項１記載の自動変速機用油圧制御装置によると、駆動手段の非駆動時、弾性体により駆動手段を所定位置に移動することにより、駆動手段により駆動される動力伝達部材、動力伝達部材により駆動される制御弁を所定位置に移動することができる。これにより、自動制御側が異常なために制御不能になっても手動制御により自動変速機の制御を維持でき、特に下り坂や上り坂、山岳路、雪道発進等の場合に不都合が生じることが防げる。また油圧制御装置は自動、手動両制御機構を備えた集積弁によって軽量、コンパクトでなおかつ信頼性の高い自動変速機を提供できる。また、自動制御と手動制御との二自由度運動する集積弁において、駆動手段に弾性体が設けられるため弾性体から手動制御に働く力が抑制されるので、手動制御の操作性が向上するとともに、駆動手段を小型化し低消費動力な集積弁が実現できる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
本発明の自動変速機用油圧制御装置を車両用の自動変速機（以下、「自動変速機」をＡＴという）に適用したシステム構成を図２に示す。図２において、ＥＶは電磁弁を表し、ＭＶは集積弁を表す。
【００１８】
車両用ＡＴの動作は、周知のように自動または手動でトランスミッション３００内のギヤ接続が切換えられ、トルクコンバータ２００に接続された図示しないエンジンからの回転力が車両の後輪または前輪に伝達される。集積弁６０とその周辺装置全体は、トランスミッション３００下部のＡＴ内部の図示しないオイルパン内部にあり、オイルパン内部の油圧制御装置４００の周囲は油圧回路のドレンになっている。
【００１９】
トランスミッション３００内には、エンジンの回転軸に直結して回転駆動される公知の油圧ポンプ５６が設けられており、各油圧装置からオイルパン等に排出された駆動油を封入ポート５７より吸入し、ライン圧制御弁６４を介し各装置へ圧油を供給している。この油圧ポンプ５６からの圧油は、変動のある高ポンプ油圧であり、電磁制御式圧力制御弁であるライン圧制御弁６４により一定の高圧なライン圧に制御し各油圧機器へ供給される。油圧制御装置４００には２つの係合油圧制御弁６１、６２が設けられており、トランスミッション３００内にある後述する各摩擦係合装置の係合時に必要な所定の制御圧にライン圧制御弁６４から供給される圧油のライン圧を任意に制御して集積弁６０に圧油を供給している。
【００２０】
集積弁６０に供給されたライン圧または制御圧の圧油は、各スプール弁２、３、４、５、６、７、８を介し、連通ポート３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５よりトランスミッション３００内の摩擦係合装置である多板クラッチ類Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２や多板ブレーキ類Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に供給されている。各摩擦係合装置は、トランスミッション３００内にある図示しないプラネタリギア等の各変速比を構成するギアに連結されており、これら摩擦係合装置を係合または解除することにより、変速比を切換えて車両の変速制御を行っている。
【００２１】
連結部１１は、操作者が手動で前進、後退、ニュートラル、パーキング等、車両の駆動状態を操作するセレクトレバー５００と機械的に接続されている。ライン圧制御弁６４から供給された圧油は、さらにトルクコンバータ２００のロックアップ（Ｌ／Ｕ）スリップ制御を行うため、ロックアップ油圧制御弁６５を介しトルクコンバータ２００に供給される。
【００２２】
図１に示すように、ハウジング２８のほぼ中央に設けられた窪み５８内に円柱状のカムシャフト１が設けられ、このカムシャフト１は、軸受９、２９に対し回転可能かつ軸方向に往復動可能に支持されている。軸受９、２９は、本発明では、滑り軸受、玉軸受、コロ軸受や転がり軸受等を用いてもよい。軸受９はハウジング２８の一端に圧入固定され、カムシャフト１の一端の軸受部３４を案内する。軸受２９は、カムシャフト１の他端部を案内しており、サイドハウジング３０に圧入固定されている。サイドハウジング３０はボルト３７によりハウジング２８に固定されている。円柱状のカムシャフト１の主要部分の外周面には各スプール弁２、３、４、５、６、７、８を駆動するカムとして凹凸が形成されている。カムシャフト１の軸受９近傍の円周面にカム面と反対側のスプール弁６、７、８側に、所定の円弧幅で所定の軸方向長さのギア歯５３が形成されている。このため、カムシャフト１の回転駆動に用いるギアスペースを節約できカムシャフト１の全長を縮小できる。また、カムシャフト１の一端の軸受部３４を他端部と異なる形状にするとともにカムシャフト１の最大外径とすることにより、短い軸長でカムシャフト１を支持可能であるためカムシャフト１の全長を縮小できる。またギア歯５３は、カムシャフト１が軸方向に移動した場合においても、後述する中間ギア５２との噛合が外れないよう軸方向にギア溝が延設されている。
【００２３】
ギア歯５３に対向する位置に、カムシャフト１の軸方向と平行な回転軸を有するステップモータ１２が固定されている。ステップモータ１２はハウジング１２ａ内に駆動部を収容し固定子を形成している。図示しない電源から固定子である駆動部に駆動電流が供給され可動子である回転軸を回動させる。図３に示すように、ステップモータ１２のハウジング１２ａには渦巻状のリターンスプリング５４の一端が固定され、他端はステップモータ１２のシャフトに固定されている。また、ステップモータ１２のハウジングにはストッパピン５５が設けられ、ステップモータ１２のシャフトにはストッパレバー３１が固定されている。ストッパピン５５にストッパレバー３１が当接することによりステップモータ１２の回転角が制限されている。ステップモータ１２の回転軸にギア１３が同心円状に固定され、このギア１３とギア歯５３との間に、ギア歯５３の形成されたカムシャフト１の外径よりも大きな外径の中間ギア５２が固定部材３２によりハウジング２８に回転可能に取り付けられている。ギア歯５３が形成されている位置におけるカムシャフト１の外径は、ギア１３の外径よりも大きい。ステップモータ１２の駆動力は、ギア１３、中間ギア５２からギア歯５３に伝達し、カムシャフト１を回動駆動する。
【００２４】
本実施例においては、ステップモータ１２は、カムシャフト１と平行に設置しているので、ギア１３とギア歯５３との間に中間ギア５２をただ一つ介在させるだけで、コンパクトな構成で大きな減速比が得られ集積弁６０を小型化できる。さらにステップモータ１２から中間ギア５２に伝達するトルクよりも中間ギア５２からギア歯５３に伝達するトルクの方が大きくなるため、ステップモータ１２のトルクを増幅してカムシャフト１に伝達できる。このため、ステップモータ１２の駆動力を小さくできるので、ステップモータ１２を小型化可能である。また、スプール弁ＳＰの内、最外位置に配置されているスプール弁２と５間にカムシャフト１のカム面側に向けてステップモータ１２を設置したことにより集積弁６０の全長を短くできるのでさらに集積弁６０を小型化できる。
【００２５】
カムシャフト１の軸受２９側の端部には、外部のセレクトレバー５００と図示しないリンクを介し機械的に連結されている連結部１１が設けられており、操作者がセレクトレバー５００を操作することにより、連結部１１はセレクトレバー５００に連動しカムシャフト１を軸方向に駆動する。
集積弁６０は、図１に示すように、ハウジング２８内にスプール弁２、３、４、５、６、７、８（ＳＰと総称する）を収容している。係合油圧制御弁６１は制御圧ポート３６からスプール弁２、３、４、５の制御圧ポート３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ（ＰC1と総称する）に接続され、係合油圧制御弁６２は制御圧ポート３８からスプール弁６、７、８の制御圧ポート３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ（ＰC2と総称する）に接続されている。さらにライン圧制御弁６４は、集積弁６０にライン圧の圧油を直接供給するようにライン圧ポート３５からライン圧ポート３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅ、３５ｆ、３５ｇ（ＰS と総称する）に接続されている。ドレン圧ポート４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ、４８ｅ、４８ｆ、４８ｇ（Ｄr と総称する）はドレン圧ポート４８から図示しないドレンに接続している。ライン圧ポートＰS 、制御圧ポートＰC1、制御圧ポートＰC2、ドレン圧ポートＤr は、それぞれハウジング２８内または外で連通している。図４から判るように、ライン圧ポートＰS および制御圧ポートＰC1、ＰC2はスプール弁を挟みドレン圧ポートＤr と反対側で連通しているため、各ポートの断面積の拡大やポートの配置位置の自由度が増大する。これら油圧ポートＰS 、ＰC1、ＰC2、Ｄr は、図１に示すように、カムシャフト側からドレン圧ポートＤr 、制御圧ポートＰC1またはＰC2、ライン圧ポートＰS となるように配置されている。本実施例では、ライン圧ポートＰS および制御圧ポートＰC1、ＰC2に対しドレン圧ポートＤr をスプール弁ＳＰを挟み反対側に連通させているが、本発明では、その組み合わせは設計上の制約について最適な組み合わせを選択すればよい。
【００２６】
油路を切換えるスプール弁ＳＰは、図１に示すように、カムシャフト１の軸に垂直な方向でカムシャフト１の両側に並んで配置されている。スプール弁ＳＰは、それぞれハウジング２８に設けられた円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇを軸方向に摺動可能に挿入されている。
次に、スプール弁５を例にしスプール弁ＳＰの詳細な構造を説明する。他のスプール弁はスプール弁５と同一の構成である。
【００２７】
図１３（Ａ）に示すようにスプール弁５は内部に空洞を有する円筒形をしており、その円筒の外側面中央部周囲に形成された環状の油路溝５ａと、スプール弁５の内部に設けられた内円筒部５ｃに連通する油路溝５ａに連通する油路孔５ｂが形成されている。そして、各スプール弁ＳＰの油路孔は各円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇに連通するライン圧ポートＰS 、制御圧ポートＰC1、ＰC2，ドレン圧ポートＤr と連通するよう構成されている。各スプール弁ＳＰ内に設けられた内円筒部はその一端がそれぞれキャップ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ、５３ｆ、５３ｇにより封止されていて、キャップの内円筒部を通じ連通ポート３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５に連通している。
【００２８】
そしてカムシャフト１と各スプール弁ＳＰの未開口側底部の端面（図１３（Ａ）に示すスプール弁５では５ｄで表されている）との間に、カムシャフト１の軸の垂直方向に摺動可能にピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０がハウジング２８に嵌挿され、カムシャフト１のカムの動きを各スプール弁ＳＰに伝えている。カムシャフト１の動きに従って、スプール弁ＳＰが各円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２９ｅ、２８ｆ、２８ｇ内をスムーズにスライドするように、ピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０が当たるスプール弁ＳＰの各未開口側に圧力抜きの小穴が設けられている。これはスプール弁ＳＰの内部の油をスプール弁未開口側底部の下方へも供給することにより、スプール弁ＳＰの内部の油圧による圧力と、スプール弁未開口側底部の面に働く油圧をバランスさせることにより、スプール弁ＳＰを駆動するための力が軽減されるよう作用させるためのものである。またスプール弁ＳＰは全て、スプリング２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７によってピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０とともにカムシャフト１側に押し付けられ、スプリング２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７はハウジング２８に固定されたキャップ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ、５３ｆ、５３ｇによって外部に飛び出さないように円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２９ｅ、２８ｆ、２８ｇに封止されている。
【００２９】
各スプール弁ＳＰがカムシャフト１の駆動により円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２９ｅ、２８ｆ、２８ｇを移動する際、各円筒孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２９ｅ、２８ｆ、２８ｇに開口するライン圧ポートＰS の位置と対向する位置に各スプール弁ＳＰの油路溝および油路孔が位置決めされると、各ライン圧ポートＰS に供給されるライン圧の圧油が各スプール弁ＳＰの油路溝および油路孔を経由してスプール弁ＳＰの内円筒部に供給され、さらに連通ポート３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５を経由して各摩擦係合装置にライン圧の圧油が供給される。
【００３０】
また、ライン圧の圧油と同様に、制御圧ポートＰC1、ＰC2から圧力調整された制御圧の圧油が各スプール弁ＳＰに供給され、さらにスプール弁ＳＰを介し各摩擦係合装置へ制御圧の圧油が供給される構成になっている。係合油圧制御弁６１から制御圧ポート３６に供給された制御圧の圧油は、制御圧ポートＰC1に接続するスプール弁２、３、４、５にのみ供給される。同様に、係合油圧制御弁６２から制御圧ポート３８に供給された制御圧の圧油は、制御圧ポートＰC2に接続するスプール弁６、７、８にのみ供給される。その結果、係合油圧制御弁６２から供給された制御圧の圧油は多板ブレーキＢ１、Ｂ０、Ｂ２にのみ供給され、係合油圧制御弁６１から供給された制御圧の圧油は多板ブレーキＢ３および多板クラッチＣ０、Ｃ２、Ｃ１にのみ供給されることとなる。
【００３１】
スプール弁ＳＰの油路溝がドレン圧ポートＤr と連通する位置に位置決めされると、このスプール弁ＳＰに連通する摩擦係合装置内の圧油がドレン圧ポートＤr よりハウジング２８の外部に排出される。
図２に示すように、トランスミッション３００に連結している連通ポート３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５の内、トランスミッション３００に設置されている多板クラッチＣ０、多板ブレーキＢ０に連通するポート３９、４３は、これらポートが同時に作動操作されると内部的な構造からトランスミッション３００が駆動不能となり、損傷を与えてしまう恐れがあるので、同時に結合されるのを防ぐため二重結合防止弁６３が介在している。その他の連通ポートは周知のトランスミッションに見られるように、他の多板クラッチ、ブレーキ類は連通ポートからの油圧で係合または解除されトランスミッション３００内の変速のために複数のギアの連結状態を切換え、ＡＴとしての変速制御がなされる。なおブレーキ類は実質的にクラッチと同類の摩擦要素であり、クラッチの片側をトランスミッションのボディに固定した構造となっているものがブレーキである。
【００３２】
図１に示すカムシャフト１の周方向の位置は、図５に示すＡＴ用ＥＣＵ７０からの指示によって制御され、ステップモータ１２がカムシャフト１を回転させて、カムシャフト１の円周面に設けられたカムによりピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０を介してスプール弁ＳＰの位置を制御し、それによりスプール弁ＳＰに設けられた油路溝が各油圧ポートＰS 、ＰC1、ＰC2、Ｄr と通じ所定の油圧が各連通ポート３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５に伝えられる。
【００３３】
ＡＴ用ＥＣＵ７０は、図５に示すように加速に際し変速段を下段にシフトするためのキックダウン信号やセレクトレバー５００がどのポジションにあるのかを示すセレクトレバー信号等と、エンジンの駆動を制御するエンジン（Ｅ／Ｇ）用ＥＣＵ７２からの信号によって、Ｅ／Ｇ用ＥＣＵ７２とデータを交換しながらステップモータ１２を駆動するモータ位置信号を出力し、同時に各油圧制御信号を前述の係合油圧制御弁６１、６２、ライン圧制御弁６４、ロックアップ油圧制御弁６５に出力する。この時Ｅ／Ｇ用ＥＣＵ７２とＡＴ用ＥＣＵ７０とが交換するデータとしては、図５に示すようにラジエータの水温、スロットル開度、クランクシャフトのクランク角、車速、タービン回転数等がある。
【００３４】
カムシャフト１は、ある作動モードにおけるピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０との当接位置から周方向および軸方向にそれぞれ所定幅で同一径部分を設けてあるため、カムシャフト１が回転方向またはスライド方向に駆動され小さな範囲で移動しても、スプール弁ＳＰが位置変化しない。このため、カムシャフト１の位置決めに若干のずれを許容している。さらに、カムシャフト１が回転方向またはスライド方向に全ストロークしたときにも、ピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０の側面と隣接スプールに対応したカムシャフト表面のカム凹凸との間には若干の余裕が設けてあり、万一の際にも、ピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０に大きな力が加わらないように考慮されている。また、カム凹凸の隅部には、ピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０先端の曲率よりも大きな曲率に加工が施されており、カム凹凸に対するピンの追従がスムーズに行えるように配慮してある。
【００３５】
セレクトレバー５００のシフト位置は、通常Ｐ（パーキング）、Ｒ（リバース）、Ｎ（ニュートラル）、Ｄ（ドライブ）、２（セカンド）、Ｌ（ロー）の６位置であるが、パーキングおよびニュートラルの位置については変速操作は実施されないので、自動変速処理が実施されたとしても、トランスミッション３００はトルクを伝達しないように設定されている。図６は、セレクトレバー５００の各レンジおよび各変速レンジにおいて各スプール弁ＳＰがライン圧ポートＰS 、ドレン圧ポートＤr 、係合油圧制御弁６１に連通する制御圧ポートＰc1、係合油圧制御弁６２に連通する制御圧ポートＰc2の何れのポートに接続されるかを示した図である。また図４のＰc1とＰc2は二つの係合油圧制御弁６１、６２を用いているので違う記号としたが、とりうる圧力値の範囲（即ちライン圧を最高圧としてそれ以下の範囲）としては同じである。カムシャフト１のカム形状は、図６に示される油圧連通モードで決まるスプール弁位置となるよう設計される。なおこのようにして制御されるＡＴの各クラッチ類、ブレーキ類の動作状態は図７に示すような構成となる。
【００３６】
カムシャフト１は連結部１１によってセレクトレバー５００と連結しているので、運転者による手動操作でセレクトレバー５００の位置選択が行われると、カムシャフト１はシャフト軸方向に移動し、カムシャフト１の軸方向の凹凸でカムシャフト１に接するピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０を動かし各スプール弁ＳＰを制御する。また、ＡＴ用ＥＣＵ７０の指令によりステップモータ１２を回転させ、カムシャフト１の円周方向の凹凸で各スプール弁ＳＰの周方向位置を制御する。
【００３７】
図８はスプール弁４および７についてＤレンジ位置にあるカムシャフト１の軸方向断面図を示しており、変速段が第４速の位置にある状態である。スプール弁４および７にそれぞれ接しているピン１６および１９は、他端がいずれもカムシャフト１の最大径の位置に接しているのでスプール弁４および７を最大に押し上げている。従って、スプール弁４および７はライン圧ポート３５ｃ、３５ｆ（ＰS ）と連通する位置に位置決めされ、スプール弁４および７に連通する多板クラッチＣ１および多板ブレーキＢ２にライン圧の圧油が供給される。
【００３８】
この状態から、ＡＴ用ＥＣＵ７０の指令によるステップモータ１２の回転に応じ、３速（３rd）、２速（２nd）、１速（１st）と、カムシャフト１は４５°間隔で回転し、その回転に応じピン１６および１９はカムシャフト１の外周面に沿って移動する。図８に示した図の場合には、スプール弁４および７は３rdと４thにおいて同一の位置であるが、２ndの変速段ではピン１９がカムシャフト１の中間径位置に移動し、スプール弁７は制御圧ポート３８ｆに連通する位置に移動され、連通ポート４４を介し多板ブレーキＢ２へ制御圧の圧油が供給される。１stの変速段においても同様に、図６に示す圧力分配が行われる。
【００３９】
セレクトレバー５００を順に、２（前進第２速）、Ｄ（前進自動変速段）、Ｎ（ニュートラル）、Ｒ（リバース）、Ｐ（パーキング）にシフトした場合、カムシャフト１は予め定められた距離だけ軸方向に移動する。すると、回転移動の場合と同様にしてスプール弁４および７は、図６に示す圧力分配が行われる。他の変速段および他のレンジおよび他のスプール弁においても同様の作動を示す。
【００４０】
次にＤレンジ位置における変速動作を説明する。他のレンジにおいても基本的な作動は同様である。
カムシャフト１は手動のＤレンジの位置において、カムの凹凸によりピンを介しスプール弁ＳＰを図６のＤレンジの欄で示す油圧ポートで決まる油圧連通モードにする。そしてカムシャフト１に対するＡＴ用ＥＣＵ７０の指示が、車速の４段階の内の１速モード（図６の１st）であると、図６、図７に示すように、多板クラッチＣ０は、図１のライン圧ポート（図６のＰS ）３５からライン圧ポート３５ａ、スプール弁２の油路溝、連通ポート３９を介してライン圧を受けて作動状態となる。多板クラッチＣ１は同様に、制御圧ポート（図６のＰC1）３６から制御圧ポート３６ｃ、スプール弁４の油路溝、連通ポート４１を介し制御圧を受け、車速等の状態によって制御圧が係合油圧制御弁６１、６２で調節され係合状態が制御される。また、多板クラッチＣ２および多板ブレーキＢ０はドレン圧ポート４８ｄ、４８ｅを通じてドレン圧ポート４８（図６のＤr ）に接続され、多板ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３もすべてドレン圧ポート４８に接続される。
【００４１】
そして１速モード状態からＡＴ用ＥＣＵ７０が２速モード（図６の２nd）の指示状態になったとすると、ＡＴ用ＥＣＵ７０からの指示によってステップモータ１２がカムシャフト１を２速モード位置に回転させ、各スプール弁ＳＰの位置を変化させる。その結果、図６のＤレンジの２ndの欄に示すように、多板クラッチＣ１はライン圧ポート３５（図６のＰS ）に接続され、多板ブレーキＢ２は制御圧ポート３８ｆ（図６のＰc2）に接続され、他のクラッチ、ブレーキは１速モードと同じ状態が保持される。これらのモードによって決まる油圧でトランスミッション３００内のクラッチ類、ブレーキ類が作動し１速モードと異なる変速比である２速モードの変速状態となる。このように制御状態が決められてＡＴとしての機能を果たす。他のレンジ位置でも、またシフトダウン操作でも同様な動作で制御される。
【００４２】
手動でセレクトレバー５００を切換えてレンジを変更すると、セレクトレバー５００に連動した連結部１１によってカムシャフト１がスライドさせられて各スプール弁ＳＰの位置を切換え、図６の各レンジで指定するような油圧連通モードにする。その状態で同時にＥＣＵ７０による制御でステップモータ１２によりカムシャフト１が回転駆動されて車速に対応した油圧連通モードになり、自動制御が続行される。
【００４３】
次に、フェイルセーフ機能に付いて説明する。通常、フェイル発生は突然であり、車両においては走行中に発生することも考えられるため、フェイル発生と同時に対応する必要がある。ここで対応するフェイルセーフは、装置が機械的な破損を生じる程度までのフェイルではなく、自動制御機能が不能となった場合である。なんらかの理由で自動制御機能が不能状態になった場合、手動で変速操作を実施できるようにフェイルセーフ設定する。通常、従来の車両で実施されているように、ＡＴにおけるファイルセーフは、変速状態を現状維持もしくは４速モード位置（高速モード側）にするようにしている。これは、フェイル時にシフトダウンが生じると、車両に突然エンジンブレーキがかかる状態となる場合があり、変速ショックを生じ危険であるため、必ず高速側にシフトアップするようにしてショックの生じる危険性を避けるように処置がとられている。
【００４４】
図６の各油圧連通モードは、例として多板クラッチＣ０（スプール弁２）の欄で示すと、通常使用する範囲として本来太線の枠で囲った範囲内の連通位置が必要なだけである。即ち、Ｌレンジにおいては、スピードは１stおよび２nd状態だけであり、正常に動作している間は、３rdや４thに変速されることはない。同様に、２レンジにおいては、１st、２nd、３rdのみで、４thへは変速されない。Ｎ、Ｒ、Ｐレンジにおいては、その作動から変速されることはなく、１stのみである。そこで本実施例においては、フェイル（故障）時のフェイルセーフのため、未使用変速モード位置において、図６に示すように、油圧連通モードを限定しておく。即ち、高速側である油圧連通モード位置に太枠範囲の右端の油圧連通モードと同一の連通状態を維持するようになっている。例えばＬレンジにおいては、Ｌレンジにおける最高速モードである２ndの油圧連通モードＰS を未使用の３rd、４thに設定する。以下、２レンジ、Ｄレンジ、Ｎレンジ、Ｒレンジ、Ｐレンジにおいても同様である。
【００４５】
さらに本実施例の場合、変速モード側、すなわちカムシャフト１の回転方向側にフェイルセーフモード位置を別途設けている（図６のフェイル欄）。このフェイルセーフモード位置の作用については後述する。まず４th位置をフェイルセーフ位置としている場合のフェイル時の動作について説明する。
何らかのフェイルが発生したものとＡＴ用ＥＣＵ７０が判断すると、変速状態を決定しているカムシャフト１をステップモータ１２の駆動でフェイルセーフ位置（４速モード位置）にシフトする。強制的にこのフェイルセーフ位置に固定することで、自動制御は不能となっても、上述のように各レンジにおける高速段と同じ連通モードを４thに設定するため、手動操作によるレンジ切換え動作は作動する。
【００４６】
自動制御を行うＡＴ用ＥＣＵ７０の処理プログラムのうち、フェイルに関する処理の流れの概略を示したものが図９（Ａ）である。ＡＴ用ＥＣＵ７０は、各種のセンサなどの異常信号や演算結果の食い違いなどからフェイルかどうかの判定を行い、フェイルならば図９（Ａ）のフローチャートのステップ６１０の判断でフェイル処理のステップ６５０へ移り、カムシャフト１をフェイルセーフ位置（４速モード位置）に移動させる。フェイルセーフ位置では完全には自動変速と同等の変速機能を実現しなくなるが（例えばＬレンジで２nd発進となるなど）、手動制御により少なくとも変速させる機能は維持されることになる。
【００４７】
ステップモータ１２の駆動制御にフェイルが生じた場合、ステップモータ１２の駆動を打ち切りリターンスプリング５４によってフェイルセーフ位置（４速モード位置）まで強制的に移動させる。その場合が図９（Ｂ）に示すフローチャートである。ＡＴ用ＥＣＵ７０は各種センサからステップモータ１２の駆動制御がフェイルしたと判断した場合、ステップモータ１２をフリーの状態にし、カムシャフト１をリターンスプリング５４の復元力でフェイルセーフ位置（４速モード位置）にシフトする。その状態でセレクトレバー５００の操作による手動のＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、２、Ｌレンジの選択がなされ、カムシャフト１は連結部１１で移動させられて各スプール弁ＳＰの位置を制御する。
【００４８】
本構成の場合いずれの変速モード位置においてフェイルした場合においても変速ショックが軽減される構造となっている。例えば、セレクトレバー５００が２レンジにあり、変速モードが２ndにある時フェイルしたとすると、カムシャフト１は、低速側である１st側へ移動することなく、フェイル時の２nd位置より順に、３rd位置を経由して４thへシフトすることとなり、順に高速段側へ切換わり、シフトダウン時に生じるようなエンジンブレーキによるショック等が発生しない。
【００４９】
なお、このリターンスプリング５４は、ハウジング内部に設けられる構成でも、別の機構による力を用いてもよい。また自動と手動とが入れ代わった構成の場合、このリターンスプリング５４の力は、どの部位に設けようともカムシャフト１を軸方向にストッパ位置までスライドさせる力を蓄えさせる構成とし、さらには特に設けず、モータの力でリターンさせる構成であっても構わない。
【００５０】
フェイル時のスプール弁の位置において、カムシャフト１はリターンスプリング５４の復元力によってストッパレバー３１がストッパピン５５に当接する位置まで移動することから、カムシャフト１のフェイルセーフ位置として、通常利用されている４速モード位置ではなく、フェイルセーフモード位置を別途設けてもよい。図６では４thの隣のフェイル欄で示される。即ち、フェイルが発生する場合は突然の場合が殆どであり、どのような原因で発生するかが予想できない。場合によっては油圧調整がストップしてしまうこともありえる。そうすると油圧は急激に変化するので、油圧で作動させるクラッチ類も急激に変化する。するとＡＴとしては変速ショックと呼ばれる急激なチェンジが生じることから、このような変速ショックを生じないようにする必要がある。そこで変速ショックを防ぐためにフェイルセーフモード位置として、各スプール弁の連通状態を通常使用しない半開の位置に固定し半連通状態にして、フェイルによる急激な油圧変化を避ける設定とする。これは特にクラッチ圧を直接制御する本発明のようなシステムのＡＴに対して有効な設定である。油圧供給が正常のままの場合、半連通状態であっても制御は正常に保たれるので、半連通状態にすることは差し支えない。
【００５１】
図１０（Ａ）は上記のフェイルセーフモード位置としてのスプール弁位置を決めるための、カムシャフト１の回転方向の凹凸断面（一部）である。横軸はカムシャフト１の回転方向を表しており、１速、２速、３速、４速モード位置およびフェイルセーフ位置を表している。縦軸はスプール弁の油路溝の位置で、各油圧ポートと連通する位置として、下からドレン圧ポートＤr 、制御圧ポートＰC1、ＰC2、ライン圧ポートＰS 位置が示してある。図に示したハッチ付のグラフは、カムシャフト１を回転駆動させた際のスプール弁の油路溝位置を、スプール弁５に接続するクラッチＣ２におけるＤレンジ、およびスプール弁８に接続するブレーキＢ1 における２レンジについて示してある。４速モード（４th）の位置にあるスプール弁５は、図１０（Ｂ）に示すように、スプール弁５に設けられた油路溝がちょうどライン圧ポート３５ｄに整合した位置となっている。それがフェイルセーフ位置になった場合、図１０（Ｃ）に示すように、スプール弁５の位置が下にずれて、油路溝がライン圧ポート３５ｄに対して半連通（半開）の位置になり、弁の開口度を狭くして油圧の変化を遮る状態になる。従ってフェイル時の油圧状態と著しく変化する場合においても、圧油は絞られた開口部から徐々に流入、流出することとなるので、フェイルセーフ位置へ変速されたときでも変速ショックを起こすことがない。
【００５２】
図１０（Ｃ）の位置は、図１０（Ａ）におけるスプール弁５に接続するクラッチＣ２のＤレンジに限らず、他のスプール弁でも４速がライン圧ポートＰS と連通される場合は同様である。図１１（Ａ）は同様に、ＤレンジにおけるクラッチＣ０に接続するスプール弁２と２レンジにおけるクラッチＣ２に接続するスプール弁５の油路溝の位置を示した図で、フェイル時にはスプール弁２は図１１（Ｂ）に示す位置に設定される。正常な状態は図１１（Ｃ）である。スプール弁２が制御圧ポート３６ａに連通する位置の場合、スプール弁２は上下どちらに移動しても半開状態とすることができ、カムシャフトの設計で望ましい方を選択すればよい。しかしながら、フェイルセーフ時のスプール弁位置は、もし４速モード位置を半連通状態にする位置に設定すると、スプール弁の移動量が少なくて済む。図１２（Ａ）では、２レンジにおけるスプール弁５がフェイルセーフ位置に位置決めされた際、下に移動して半開状態になった状態を示している。また、図１０（Ａ）に示すように、２レンジにおけるスプール弁８は、４速モードにおいてドレン圧の油圧ポート４８ｇに通ずる位置にあり、これ以上下がらないので、図１２（Ｂ）のように少し上げた位置にする。
【００５３】
なお勿論、このフェイルセーフモード位置を設けたカムシャフトにおいて、フェイルセーフ機能として、必ずしもスプール弁をこのフェイルセーフモード位置にする必要はなく、モータによる移動で４速モード位置を利用しても構わない。また、他のフェイルセーフ手段として、スプール弁の油路孔もしくは油路溝の位置が油圧ポートの何れにも連通しない位置でロックする場合に備え、油路孔幅もしくは油路溝幅が、各油圧ポートのいずれかに必ず少なくとも僅かに連通している幅を有することを特徴とするようにスプール弁を構成しておいても良い。
【００５４】
次に、ライン圧ポートＰS 、制御圧ポートＰC1、ＰC2、ドレン圧ポートＤr の各配置は、カムシャフト１から遠い順に配置する構成とするとよい。このようにする理由は、スプール弁の位置によってピン１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０のカムシャフト側への突出割合が変わり、スプール弁内部の圧力の違いによってピンの押し戻される力が変化するためである。以下そのことを説明する。なおこの油圧連通路の配置の効果は、本実施例で示した集積弁の構成でなくとも、つまり単に自動制御だけ、もしくは手動制御だけの構成のものであっても同様なスプール弁の構成であれば同様な効果を有する。
【００５５】
図１３の（Ａ）および（Ｂ）は、スプール弁５を例とし、スプール弁５の油路溝５ａが各油圧連通路の各位置Ａ、Ｂ、Ｃにあるとき、カムシャフト１が移動する際にピン１７を押し上げるのに必要とする力を油圧を変化させて比較したものである。スプール弁５の油路溝５ａが位置Ｃの場合、即ち最もスプール弁５が下がってカムシャフト１に近づいている場合、ピン１７は最もカムシャフト１側に突き出していて、カムシャフト１が移動してピン１７を押し上げようとするとき、ｄ点を支点とする回転モーメントを受ける。従ってピン１７の突出し長さが長いほど、ピン１７に対するこじり力が大きく働くことになる。この場合、ピン１７を押し上げる力が大きいと、こじる力も同様に大きくなってしまう。そこで、ピン１７の突出し長さが長い位置Ｃの場合にピン１７にかかる圧力が小さくなるような油圧連通モードを選択できれば、全体としてピン１７を押し上げる力は少なくてすみ、ピン１７をこじる力も大きくならずにすむ。これはスプール弁５の油路溝が各位置Ａ、Ｂ、Ｃである時に、連通する供給油圧を図１３（Ｂ）に示す黒点で表す関係とすれば、最大でも制御油圧の取る最大値、即ちライン圧と位置Ｂの線の交点のｂという大きさの力でよいことになる。つまり、高圧となるライン圧を供給するポートを位置Ａにし、最も低い圧力であるドレン圧のポートを位置Ｃとすることで、カムシャフト１の駆動力を低減でき、ピン変形の危険性を防ぐことができる。またカムシャフト１の駆動源であるステップモータ１２の駆動力も小さくて済み、装置の大型化を防ぐことになる。さらに、手動の際のセレクトレバー５００の操作力にも影響するので、より少ない力で駆動できる。
【００５６】
また、制御圧ポートＰC1またはＰC2をライン圧ポートＰS とドレン圧ポートＤr との間に配置すると、圧力切換えの際、中間圧としての制御圧を必ず通過するのでショックなく切換えを行うために最も都合がよい。
ライン圧ポートＰS 、制御圧ポートＰC1、ＰC2、ドレン圧ポートＤr は本実施例においてはハウジング２８内または外で連通しているが、この様に構成すると、各油圧ポートの間隔が十分にない場合でも、各ポート間の隔壁の強度が十分にとれるという効果がある。
【００５７】
以上説明した本発明の実施例では、図１に示すように、カムシャフト１の両側にスプール弁ＳＰを配置したので、集積弁６０はコンパクトな略平板状に構成されている。配置に上下の制約はないのでオイルパン内での配置も容易となる。本発明では、平板状に限らず、例えば、カムシャフト軸を中心として屈曲させるようにしてもよい。また本発明では、スプール弁列をカムシャフトの片側に一列に配置させ細長くした棒形状でももちろん構わない。これらの場合では、他の装置、特にＡＴ本体のトランスミッションの形状に合わせて設置余裕の少ないオイルパン内部などの周辺にコンパクトに搭載することができる。
【００５８】
また本実施例では、カムシャフト１に対するＥＣＵ変速とマニュアル変速の割当は回転方向にＥＣＵ変速、スライド方向にマニュアル変速を割り当てている。これは、回転方向にカム面の凹凸変化の頻度が少なくなるため、カムシャフト１の鋳造、成形等の加工が容易になり製作上極めて有利になるからである。本発明では、被駆動体であるカムシャフトの軸方向の直線運動によって自動制御を行い、回転運動によって手動制御を行なうことも可能である。この場合、駆動手段であるステップモータはカムシャフトに連動する配置となり、ステップモータの位置には歯車でセレクトレバーに機械的に接続されることになる。また本発明では、カムシャフトは図示した寸法に限らず、径を大きくして略円筒ドラムカムシャフトとしても構わない。またスプール弁の形状も、上述の機能を持つ油圧弁であれば円柱に限らず、どのような形状の弁であってもよい。なお一般的にスプール弁の個数や油圧連通モードは、トランスミッションの構造に依存して変わり、また多板ブレーキや多板クラッチの数や質によって設定条件も変化する。
【００５９】
また本実施例では、カムシャフト１により各スプール弁ＳＰを駆動したが、本発明では、自動、手動の機構を備えた油圧制御方式ならばどのように制御弁であるスプール弁を駆動してもよく、同様な効果を得ることができる。
また本実施例では軸方向の駆動はセレクトレバー５００による手動操作によってなされているが、もちろん自動側即ちステップモータ１２によって駆動される回転方向への駆動に適用する構成でも効果が同じである。
【００６０】
また本実施例では、カムとカムシャフト１とを一体に形成したが、本発明では、外周面をカム形状としたカムリングをシャフトに嵌め込んで図１に示すカムシャフト構造としてもよく、その場合、ポート数変更やポート組み合わせ変更などに対応しやすくなる。例えば図示はしないが、各スプール弁のあるハウジングの円筒孔の周囲を１ブロックとして、カムシャフト軸方向に積み重ねるような構成にすることで変更は容易となる。従って、そのような構成は、集積弁が、油圧弁とそのハウジングを１ブロック単位として、該１ブロック単位を必要ポート数だけ積層したことを特徴とすることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例による自動変速機用油圧制御装置の集積弁を示す断面図である。
【図２】本実施例の自動変速機装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図３】図１のIII 方向矢視図である。
【図４】図１のIV−IV線断面図である。
【図５】本実施例の信号線の入出力状態を示すブロック図である。
【図６】集積弁の作動状態を示す連通動作モード図である。
【図７】トランスミッションの多板クラッチ、多板ブレーキの動作状態図である。
【図８】図４の断面位置におけるカムシャフトの断面形状を示す断面図である。
【図９】フェイル時判定を示すモータ制御のフローチャートである。
【図１０】フェイルセーフ位置を有するカムシャフトの概略説明図およびスプール弁５の動作説明図である。
【図１１】フェイルセーフ位置を有するカムシャフトの概略説明図およびスプール弁２の動作説明図である。
【図１２】半連通状態によりフェイルセーフ制御を行うスプール弁５および８の動作説明図である。
【図１３】（Ａ）は、スプール弁５の詳細形状を示す断面図である。（Ｂ）は、圧力を変化させたときのスプール弁位置とスプール弁のピンを押し上げる力との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１    カムシャフト（動力伝達部材）
２、３、４、５、６、７、８    スプール弁（制御弁）
９    軸受
１１    連結部
１２    ステップモータ（駆動手段）
１２ａ  ハウジング（固定子）
１３    ギア（回転機構）
１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０
ピン
２８    ハウジング
２９    軸受
３４    軸受部
３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５
連通ポート
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅ、３５ｆ、３５ｇ
ライン圧ポート
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ
制御圧ポート
５２    中間ギア（回転機構）
５３    ギア歯（伝達部）
５４    リターンスプリング（弾性体）
６１、６２      係合油圧制御弁
６４    ライン圧制御弁
７０    ＡＴ用ＥＣＵ
７２    エンジン用ＥＣＵ
２００    トルクコンバータ
３００    トランスミッション
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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