(57)【要約】【課題】自動変速機のオイル冷却装置において、コントロールバルブでの潤滑油のリーク量を低減することでオイルポンプの小形化を可能とする。【解決手段】  本発明は、自動変速機のオイル冷却装置において、オイルクーラーをコントロールバルブの直前に設けることで、オイルポンプで発熱したオイルの、コントロールバルブ内におけるリーク量を低減して、オイルの消費流量を低減する。これにより、ポンプサイズを小形化して燃費を向上させるとともに、自動変速機の小形軽量化を実現する。【選択図】図１
2005220997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧によって作動し、走行状態に応じて変速する自動変速機と、
前記自動変速機に作動オイルを圧送するオイルポンプと、
前記オイルポンプから圧送された作動オイルの流量を制御して、前記自動変速機に供給するコントロールバルブと、
前記コントロールバルブの上流に配置され、前記オイルポンプから圧送された作動オイルを冷却する第１のオイルクーラーと、
を備えることを特徴とする自動変速機のオイル冷却装置。
【請求項２】
前記コントロールバルブの下流側に前記作動オイルを冷却する第２のオイルクーラーを備え、
前記自動変速機の潤滑部は、前記第２のオイルクーラーによって冷却されたオイルを導入して潤滑する、
ことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機のオイル冷却装置。
【請求項３】
前記コントロールバルブは、バルブボディ、スプール及びスプリングから構成される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動変速機のオイル冷却装置。
【請求項４】
前記自動変速機に駆動力を伝達する入力軸と同軸上に配設されるクラッチを備え、
前記オイルポンプで加圧されたオイルは、前記第１のオイルクーラーを介して前記クラッチに圧送される、
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の自動変速機のオイル冷却装置。
【請求項５】
前記自動変速機に駆動力を伝達する入力軸と同軸上に配設されるトルクコンバータを備え、
前記オイルポンプで加圧されたオイルは、前記第１のオイルクーラーを介して前記トルクコンバータに圧送される、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の自動変速機のオイル冷却装置。
【請求項６】
前記自動変速機は、
油圧によって溝幅が変化するプライマリプーリ及びセカンダリプーリと、
前記プライマリプーリ及びセカンダリプーリに巻き掛けられ、前記溝幅に応じてプーリ接触半径が変化するベルトと、
を有するベルト式無段変速機である、
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の自動変速機のオイル冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動変速機に供給するオイルを冷却する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動変速機には磨耗や焼付きを防止するために潤滑油が供給されている。この潤滑油はオイルポンプ、トルクコンバータ及び変速機構などにおいて、ギアなどの摩擦熱を吸収したり攪拌されたりすることによって高温となり粘度が低下するので、オイルポンプやコントロールバルブなどでのリーク量が増大する。
【０００３】
そこで、この潤滑油を冷却する技術として、特許文献１にオイルクーラーを備えた自動変速機の油圧制御装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２８７１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような技術では以下のような問題がある。
【０００５】
オイルパンの上流に設置されたオイルクーラーによって冷却された潤滑油がオイルパン内でベルトやギアなどの攪拌によって発熱する。その後、オイルパンにある潤滑油をオイルポンプで吸入することで、ポンプギアとポンプハウジングとの間隙において吐出側から吸入側へのリークが発生し、潤滑油の剪断によりさらに発熱する。これにより、潤滑油の温度がさらに上昇し、粘度が低下して、オイルポンプの下流側にあるコントロールバルブ内で、バルブボディとスプールとの間隙からオイルのリークする量が増大する。
【０００６】
リーク量が増大するとそれだけ大きな吐出量を必要とし、吐出量が増加すると吐出路の圧損が大きくなるので、この圧損分だけ高い圧力がオイルポンプに要求される。
【０００７】
よって、オイルポンプのサイズが大きくなって燃費が悪化すると共に自動変速機が大型化する。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、コントロールバルブでの潤滑油のリーク量を低減することでオイルポンプの小形化を可能とする自動変速機のオイル冷却装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【００１０】
本発明は、油圧によって作動し、走行状態に応じて変速する自動変速機と、前記自動変速機に作動オイルを圧送するオイルポンプ（１）と、前記オイルポンプ（１）から圧送された作動オイルの流量を制御して、前記自動変速機に供給するコントロールバルブ（３）と、前記コントロールバルブ（３）の上流に配置され、前記オイルポンプ（１）から圧送された作動オイルを冷却する第１のオイルクーラー（２）とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上述のように、オイルはオイルポンプで圧送されて温度が上昇し粘度が低下する。そこで、本発明においては、上述のようにコントロールバルブの上流に設けられた第１オイルクーラーによって冷却するようにした。これにより、オイルは粘度の高い状態でコントロールバルブを通過することとなり、コントロールバルブにおいてバルブボディとスプールとの間隙からリークするオイルの量を低減することができる。よって、オイルの消費流量を低減でき、ポンプを小形化することができる。また、ポンプの小形化によって吐出量を小さくできるので吐出路の圧損を軽減でき、その分発生させる油圧を低くすることができる。ポンプサイズの小形化と発生油圧の低減とにより、燃費を向上させ、自動変速機を小形化かつ軽量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００１３】
図１は、ベルト式無段変速機に本発明を適用した場合の油圧制御系統を示す概略構成図である。なお、図中の実線は油圧の流れを示し、点線は制御線を示している。
【００１４】
このＣＶＴシステムは、オイルポンプ１と、第１オイルクーラー２と、コントロールバルブ３と、第２オイルクーラー４と、変速機構５とを備えている。
【００１５】
オイルポンプ１は、エンジン６の出力によって駆動される。オイルポンプ１はオイルパン７に貯留されたオイルを吸い込み、加圧した後、第１オイルクーラー２を介してコントロールバルブ３へ圧送する。オイルパン７からオイルポンプ１に吸い込まれるオイルは、ストレーナー８によってゴミや金属粉が除去される。
【００１６】
第１オイルクーラー２は、オイルポンプ１とコントロールバルブ３との間に設けられ、オイルポンプ１で発熱したオイルをコントロールバルブ３へ圧送する前に冷却する。ここでオイルを冷却することでオイルの粘度が高まるので、コントロールバルブ３内でのオイルのリーク量を低減することができる。
【００１７】
コントロールバルブ３は、オイルポンプ１によって高圧化されたオイルの流量（油圧）を制御してプライマリプーリ９、セカンダリプーリ１０、トルクコンバータ１１及びクラッチ１２へと供給する。コントロールバルブ３はＣＶＴコントロールユニット（ＣＶＴ  Ｃ／Ｕ）１５によって制御されている。各部位へ供給されたオイルはすべて最終的に第２オイルクーラー４へと流れる。
【００１８】
第２オイルクーラー４は、コントロールバルブ３を通過したオイルを、変速機構５の潤滑や冷却を必要とする部位へ供給する前に冷却する。ここでオイルを冷却することで、発進時やストール時にトルクコンバータ１１での大きな発熱があっても、変速機構５において必要な潤滑及び冷却能力を維持することができる。
【００１９】
変速機構５は、主に、プライマリプーリ９と、セカンダリプーリ１０と、スチールベルト１３とによって構成される。プライマリプーリ９及びセカンダリプーリ１０はコントロールバルブ３から圧送される油圧によって溝幅が変化する。スチールベルト１３はプライマリプーリ９及びセカンダリプーリ１０に巻き掛けられ、各プーリの溝幅に応じてプーリ接触半径が変化することで変速比を変化させている。
【００２０】
また、エンジン６の駆動力は、プライマリプーリ９の回転軸である入力軸２１によって変速機構５に入力され、セカンダリプーリ１０の回転軸である出力軸２２から出力される。入力軸２１において、エンジン６とプライマリプーリ９との間には、トルクコンバータ１１とクラッチ１２とが配設されている。トルクコンバータ１１はオイルによってエンジン６の駆動トルクを変換しており、クラッチ１２はエンジン６の駆動力を断続して車両の前進と後進とを切り替えている。
【００２１】
この変速機構５には可動部分が多いので、上述の通り第２オイルクーラー４によって冷却されたオイルを導いて潤滑及び冷却を行っている。
【００２２】
変速機構５で潤滑及び冷却に使用されたオイルは、オイルパン７へと還流して再度オイルポンプ１によって吸入される。
【００２３】
オイルポンプ１を駆動するエンジン６はエンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）１４によって制御される。また、アクセル開度を測定するアクセル開度センサ１６と、プライマリプーリ９の回転速度を検出する回転センサ１７と、セカンダリプーリ１０の回転速度を検出する回転センサ１８と、オイルの温度を測定する油温センサ１９とが備えられ、これらの検出値がＣＶＴ  Ｃ／Ｕ１５に送信される。ＣＶＴ  Ｃ／Ｕ１５はこれらの信号に基づいてコントロールバルブ３を制御することでプライマリプーリ９、セカンダリプーリ１０、トルクコンバータ１１及びクラッチ１２へ供給する油圧をコントロールして変速比を制御している。ＣＶＴ  Ｃ／Ｕ１５はＥＣＭ１４とＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）によって通信する。
【００２４】
以下、本実施形態のＣＶＴシステムにおける作用を説明する。なお理解を容易にするために、はじめに従来技術の問題点について詳述する。図４はベルト式無段変速機の従来のオイル冷却装置の概略構成図である。なお前述した本願の実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２５】
従来のオイル冷却装置には、本願の第１オイルクーラー２に相当するものがなく、オイルポンプ１から吐出されたオイルは、冷却されることなくコントロールバルブ３に送流される。そして、コントロールバルブ３からベルトプーリ９、１０、トルクコンバータ１１、クラッチ１２に送流され、オイルクーラー２０で冷却されて変速機構内の各部を潤滑した後オイルパン７に還流される。
【００２６】
しかし、このような構成では、図５に示すような課題が生じていた。なお、図５に示したグラフは縦軸に油温を示し、横軸にストレーナーからの経路長を示すとともにその経路長に対応する部位を記載した。
【００２７】
すなわち、オイルは、オイルパン７からストレーナー８を介してオイルポンプ１に吸入されると（Ｌ１）、オイルポンプ１で攪拌されて発熱し、油温が上昇するが（Ｌ２）、この状態でコントロールバルブ３からベルトプーリ９、１０、トルクコンバータ１１、クラッチ１２に送流される。オイルの油温が上昇したままであると、図５のブロックに示すようにオイルの粘度は低いので、コントロールバルブ３ではオイルのリーク量が増大する。リーク量が増大するとそれだけ大きな吐出量が必要となるので、ポンプ容量を増大させる必要が生じる。しかし、ポンプ容量が増大するとオイルポンプ１の吐出圧損が増大する。そしてこれらによって油圧トルクが増大するものの、機械損失トルクが増大し、オイルポンプ１の駆動トルクが増大し、ひいては燃費が悪化することとなっていた。特に油圧が高く、要求流量が大きなベルト式無段変速機においては、この傾向がより顕著であった。
【００２８】
そこで、本願では上述の通り、オイルポンプ１とコントロールバルブ３との間に第１オイルクーラー２を配設して、オイルポンプ１で発熱したオイルをコントロールバルブ３へ圧送する前に冷却するようにしたのである。
【００２９】
図２のグラフに沿って本願の作用を説明する。なお、理解を容易にするために、図２のグラフには従来装置における油温推移線を破線で示すようにした。また縦軸、横軸には図５と同様に縦軸に油温を示し、横軸にストレーナーからの経路長を示すとともにその経路長に対応する部位を記載した。
【００３０】
図２において、油温の初期値はストレーナーを通過するオイルの温度を示している。
【００３１】
Ｌ１〜Ｌ２間では、オイルはオイルポンプ１によって吸入及び加圧され、ポンプギアとポンプハウジングとの間隙において吐出側から吸入側へのリークが発生し、潤滑油のせん断により油温は上昇する。
【００３２】
Ｌ２〜Ｌ３間では油温はほとんど変化せず、Ｌ３〜Ｌ４間で、オイルを第１オイルクーラー２によって冷却することにより、その油温をオイルポンプ１を通過する前の温度近くまで低下させる。
【００３３】
Ｌ４〜Ｌ５間では、オイルはコントロールバルブ３を通過して、その一部はプーリ圧及びクラッチ圧等として利用される。なお、この間に油温はほとんど変化しない。
【００３４】
Ｌ５〜Ｌ６間では、オイルは第２オイルクーラー４によって冷却されて、その油温はさらに下降する。
【００３５】
Ｌ６〜Ｌ７間では油温はほとんど変化せず、Ｌ７〜Ｌ８間では、オイルは変速機構５の潤滑や冷却を必要とする部位に供給されて、金属摩擦や攪拌によって発熱する。
【００３６】
その後、オイルはオイルパン７へと還流して以上の作用（Ｌ１〜Ｌ８）を繰り返す。
【００３７】
すなわち、オイルは、ストレーナー８からオイルポンプ１に吸入されると（Ｌ１）、オイルポンプ１で攪拌されて発熱し、油温が上昇するが（Ｌ２）、本願において新たに設けた第１オイルクーラー２でオイルの油温を下げた後（Ｌ３〜Ｌ４）、コントロールバルブ３からベルトプーリ９、１０、トルクコンバータ１１、クラッチ１２に送流するようにしたのである。このように第１オイルクーラー２でオイルの油温を下げたので、図２中のブロックに示したようにオイルの粘度が上昇する。したがって、コントロールバルブ３等でのオイルのリーク量を低減することができる。リーク量を低減できれば、ポンプ容量も低減することができ、オイルポンプ１の吐出圧損も低減することができる。そしてこれらによって油圧トルクを低減させ、機械損失トルクも低減させることができるので、オイルポンプ１の駆動トルクを低減することができ、ひいては燃費を上昇させることができるのである。
【００３８】
以上のように本実施形態では、オイルポンプ１の吐出側でかつコントロールバルブ３の上流側に第１オイルクーラー２を新たに設けたので、オイルポンプ１で発熱したオイルの油温を下げて粘度を高めてから、オイルをコントロールバルブ３に供給することができるようになった。したがって、コントロールバルブ３内のバブルボディとスプールとの間隙からオイルがリークする量を低減することができるようになった。
【００３９】
また、コントロールバルブ３の下流であって第２オイルクーラー４よりも上流に配置されるクラッチ１２及びトルクコンバータ１１においても、シャフトとクラッチドラムとの間のシール部、クラッチピストンのシール部及びポンプシャフトの嵌合部のシール部などからのオイルのリーク量を低減することができる。
【００４０】
よって、オイルの消費流量を低減できるので、オイルポンプ１を小形化することができ燃費を向上させることができるとともに、ＣＶＴシステムを小形化かつ軽量化することができる。
【００４１】
また、ポンプサイズの小形化によりオイルポンプ１の吐出量が少なくなり吐出路における圧損を低減することができるので、その分だけ発生油圧を低くして、オイルポンプ１の負荷を低減させることで燃費を向上させることができる。ここで、図３はオイルポンプ１の発生油圧とオイル流量の関係を示している。図３より明らかなように、オイルの必要流量を低減させることでオイルポンプで発生させる必要のある油圧も低減させることができる。
【００４２】
さらに、従来技術を示した図４のオイルクーラー２０と同じ位置に本実施形態においても第２オイルクーラー４を設けていることにより、発進時やストール時にトルクコンバータ１１の発熱量が大きくなって油温が上昇しても、オイルを冷却してから下流にある変速機構５へオイルを供給するので、オイルは変速機構５内で十分な潤滑及び冷却能力を維持することができる。ここで、第１オイルクーラー２と第２オイルクーラー４との冷却能力の和を従来技術のオイルクーラー２０の冷却能力と同等にすることで、本発明のオイルクーラー２、４に要する負荷を従来と同等にすることができる。
【００４３】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【００４４】
例えば、本実施形態ではベルト式無段変速機を用いて説明したが、トロイダル式無段変速機や有段の自動変速機などに適用してもよい。
【００４５】
また、従来技術のオイルクーラー２０に相当する第２オイルクーラー４は設けなくてもよい。この場合、第１オイルクーラー２の冷却能力を従来技術のオイルクーラー２０の冷却能力と同等にすることで、変速機構の潤滑部において十分な潤滑及び冷却能力を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明を適用したベルト式無段変速機の油圧制御系統を示す概略構成図である。
【図２】図１の装置におけるオイルの油温推移を示した説明図である。
【図３】オイルポンプの流量と発生油圧との関係を示した比較図である。
【図４】従来のベルト式無段変速機の油圧制御系統を示す概略構成図である。
【図５】図４の装置におけるオイルの油温推移を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  オイルポンプ
２  第１オイルクーラー
３  コントロールバルブ
４  第２オイルクーラー
５  変速機構
６  エンジン
７  オイルパン
８  ストレーナー
９  プライマリプーリ
１０  セカンダリプーリ
１１  トルクコンバータ
１２  クラッチ
１３  スチールベルト
１４  エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）
１５  ＣＶＴコントロールユニット（ＣＶＴ  Ｃ／Ｕ）
１６  アクセル開度センサ
１７  回転センサ
１８  回転センサ
１９  油温センサ
２０  オイルクーラー
２１  入力軸
２２  出力軸
【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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