JP2002039336A

JP2002039336A - 変速機の冷却装置

Info

Publication number: JP2002039336A
Application number: JP2000219238A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tabata; 淳田端
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2002-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】自動変速機の作動流体（ＡＴＦ）の温度上昇
を抑制する。【解決手段】変速機内のＡＴＦの温度Ｔａを変速機温
度センサ５６により検出する。貯蓄タンク４４内の温度
Ｔｂのタンク温度センサ５８により検出する。変速機内
の温度Ｔａが所定値Ｔｈ以上であり、かつ変速機内の温
度Ｔａと貯蓄タンク４４内の温度Ｔｂの差ΔＴ（＝Ｔａ
−Ｔｂ）が所定位置Ｔｄ以上であれば、貯蓄タンク４４
内のＡＴＦを放出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用駆動装置の
変速機の温度を適切な値に制御する変速機の温度制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの車両用駆動装置は、原動機の回転
速度を適切な回転速度に変換し、車両を駆動するのに適
した回転速度とする変速機を含んでいる。変速機は歯車
などの動力伝達機構を含み、これらの潤滑を行うための
流体が変速機内部に入っている。この潤滑用の流体は、
低温時には、その粘度が高いために、変速機内の運動部
分の抵抗となり、車両用駆動装置の摩擦損失を増加させ
る。したがって、早期に変速機の暖機を行うことにより
駆動装置の効率を改善することができる。また、潤滑用
の流体は、常用温度範囲を超えるような場合、冷却する
必要がある。この場合には、大気に熱を放出したり、原
動機の冷却液により冷却を行っている。

【０００３】また、前記変速機の一つとして、トルクコ
ンバータと歯車変速機を組み合わせた自動変速機が知ら
れている。この自動変速機においては、トルクコンバー
タ内で動力伝達を行う作動流体、歯車変速機において変
速段を選択するためのクラッチやブレーキの動作の制御
を行う作動流体、さらに前記潤滑用の流体は、共用され
ている。前記クラッチ、ブレーキなどの動作の応答性、
これらに用いられる摩擦材などの特性なども流体が低温
時においては、所定の特性を得ることができないという
問題があった。

【０００４】このように、変速機を早期に暖機を行うこ
とが効率上、望ましい。特に、自動変速機においては、
トルクコンバータの作動流体、クラッチ等の作動流体、
潤滑用流体が共用されており、この多量の流体を早期に
常用温度へと暖めることが望まれていた。このために、
例えば特開平８−２４６８７３号公報においては、前回
内燃機関を運転したときに、その暖まった冷却水を貯蓄
しておき、始動時にこの冷却水によって、自動変速機の
作動流体を暖める装置が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、変速機
においては、潤滑用の流体が常用温度範囲を超えるよう
な場合に冷却を行う手段が設けられている場合がある。
前述の自動変速機においては、潤滑量流体がトルクコン
バータなどの作動流体と共用されているために、この流
体が過熱する場合が多く、前述のような大気あるいは原
動機の冷却液によって作動流体の熱を奪う冷却が行われ
ている。しかし、作動流体の温度は、これの耐久性を考
慮すると、常用温度範囲であれば、より低い温度の方が
好ましい。

【０００６】本発明は、前述の課題を解決するためにな
されたものであり、変速機の潤滑用流体あるいは作動流
体の温度を、常用温度範囲内でできるだけ低温に維持す
ることのできる変速機の冷却装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明にかかる変速機の冷却装置は、変速機が高温
となったときに、蓄えておいた比較的低温の、変速機の
潤滑などを行う流体を変速機に供給するものである。こ
のために、変速機量流体を蓄える貯蓄手段と、流体を供
給すべき状況を判断するための二つの温度検出手段と、
温度検出手段の検出値に基づき貯蓄手段に蓄えている流
体を変速機に供給する供給手段と、を有している。前記
二つの温度検出手段は、変速機内の流体の温度である変
速機温度を検出する変速機温度検出手段と、貯蓄手段に
蓄えられた流体の温度である貯蓄流体温度を検出する貯
蓄流体温度検出手段とである。変速機温度が第１の所定
値より高く、かつ貯蓄流体温度より第２の所定値以上高
い場合、蓄えられている流体が放出される。変速機温度
より低温の流体が供給されることにより、変速機の冷却
を行うことができる。

【０００８】また、貯蓄手段より放出して変速機に供給
する流体の量は、変速機温度に応じて変化させることが
できる。例えば、変速機温度が高い場合は、より多くの
低温の流体を供給することが好ましい。

【０００９】また、貯蓄手段より放出して変速機に供給
する流体の量は、貯蓄流体温度に応じて変化させること
ができる。例えば、貯蓄流体温度が高い場合は、冷却の
効果が小さくなるので、より多くの低温の流体を供給す
ることが好ましい。

【００１０】また、貯蓄手段より放出した流体の量に応
じて、変速機からの流体を蓄えることができる。変速機
の高温の流体を貯蓄手段に引き込み保持することによ
り、変速機の冷却効率が高まる。そして、このとき蓄え
た高温の流体を、次回の始動時に放出して変速機の早期
暖機を行うことができる。

【００１１】また、貯蓄手段は、単に変速機用流体を蓄
えておくだけでなく、この流体と熱の授受を行う熱容量
部材を含むことができる。熱容量部材として、流体より
比熱の大きい材料を用いれば、貯蓄手段の小型化が可能
となる。また、貯蓄する流体の量を少なくできるので、
流体の総量を少なくすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。図１に
は、本実施形態にかかる車両用駆動装置１０の概略構成
が示されている。本車両用駆動装置は、原動機として液
冷の内燃機関１２と回転電機１４とを有している。内燃
機関１２と回転電機１４の動力軸は、クラッチ１６によ
り接続、切断可能となっている。回転電機１４は、運転
者の要求する出力が低いとき、すなわちアクセルの操作
量が少ないときや、内燃機関の効率が悪い低速走行時な
ど、不図示のバッテリから電力が供給されて、電動機と
して機能し、車両を駆動する。また、回転電機１４は、
車両制動時やバッテリの蓄電量が低下したとき、車両の
慣性または内燃機関１２によって駆動され、発電機とし
て機能し、バッテリへの充電を行う。クラッチ１６は、
例えば、回転電機１４のみで車両を駆動している際に切
断状態とされ、内燃機関１２のポンプ損失、摩擦損失な
どの発生を抑える。

【００１３】内燃機関１２または回転電機１４の出力
は、自動変速機１８に送られる。自動変速機１８は、流
体伝動機構、変速機構、制御機構を含む。本実施形態に
おいて、流体伝動機構はトルクコンバータ２０であり、
好適には直結機能を有するものである。また、変速機構
は、複数の遊星歯車機構を含む歯車変速機部２２であ
り、この歯車変速機部２２は、また各遊星歯車機構の各
要素の動きを拘束するクラッチ、ブレーキを含む。これ
らのクラッチおよびブレーキは、制御機構としての流体
圧制御部２４からの作動流体の選択的供給によって制御
される。歯車変速機部２２の出力は、推進軸２６により
駆動輪に向けて伝達される。前述のトルクコンバータ２
０の直結機能は、トルクコンバータの入出力を、流体を
介さずに機械的に結合する直結クラッチを設けることに
より達成される。

【００１４】内燃機関１２の動力軸には、さらに伝動機
構２８を介して補機回転電機３０が結合されている。伝
動機構２８は、ベルト、チェーンなどの無端可撓部材ま
たは歯車列などとすることができる。補機回転電機３０
は、内燃機関１２の運転時は発電機と機能し、内燃機関
補機や車両の電装品などに電力を供給する補機バッテリ
（不図示）に充電を行い、また前記電装品などに直接電
力を供給する。また、補機回転電機３０は、内燃機関１
２の始動の際には、補機バッテリからの電力を受け電動
機として機能する。

【００１５】内燃機関１２の冷却液は、内燃機関１２と
ラジエータ３２およびこれらを結ぶ冷却液配管３４によ
り形成され冷却回路内を流れる。内燃機関１２で発生す
る熱は、冷却液によりラジエータ３２へ運ばれ、ここか
ら大気中に放散される。

【００１６】自動変速機１８においては、この変速機１
８全体の潤滑流体、トルクコンバータ２０の動力伝達を
媒介する作動流体および歯車変速機部２２内のクラッ
チ、ブレーキを動作させる作動流体は、共通の流体が用
いられている。以下、この流体をＡＴＦ（Automatic Tr
ansmission Fluid）と記す。ＡＴＦは、歯車変速機部２
２に内蔵された油圧ポンプ３６により、流体圧制御部２
４を介して自動変速機１８の各部に供給される。また、
ＡＴＦの一部は、ＡＴＦ配管３８により、ラジエータ３
２に送られ、ここで冷却液との間で熱交換が行われ、再
び自動変速機１８のオイルパン内に戻ってくる。この回
路を、以下主回路と記す。冷却液はほぼ９０℃に管理さ
れており、ＡＴＦが加熱した場合は、ラジエータ３２内
でＡＴＦが冷却される。また、内燃機関１２が先に暖機
された場合には、冷却液によりラジエータ３２内でＡＴ
Ｆの加熱が行われる。

【００１７】油圧ポンプ３６は、トルクコンバータ２０
のポンプ側、すなわち内燃機関１２または回転電機１４
により駆動されている。したがって、車両用駆動装置１
０が停止しているとき、または回転電機１４のみで走行
中であって車両が極低速または停止しているときなど、
油圧ポンプ３６の吐出量が十分確保できない場合があ
る。このような場合のために、本車両用駆動装置１０に
おいては、電動式の補助ポンプ４０を備えている。補助
ポンプ４０の動作は、後述する制御部が車両の走行状態
に応じて制御を行う。油圧ポンプ３６と補助ポンプ４０
の供給源の切り換えは、切り換え用チェックボール機構
４１にて達成される。図２に示すように油圧ポンプ３６
と補助ポンプ４０の吐出側は、切り換え用チェックボー
ル機構４１に接続されている。一方のポンプからＡＴＦ
の供給があると、その圧力によりチェックボールが他方
の供給孔をふさぐように動作し、これによって供給源が
切り換わる。切り換え用チェックボール機構４１を通過
したＡＴＦは、前述の流体圧制御部２４に送られる。

【００１８】ＡＴＦ配管３８の途中に、ラジエータ３２
を迂回するようにバイパス配管４２が設けられ、このバ
イパス配管４２には、貯蓄タンク４４が設けられてい
る。また、貯蓄タンク４４にはヒータ４６が併設されて
おり、必要な場合には、バッテリからの電力によってＡ
ＴＦを加熱することができる。このバイパス配管４２と
貯蓄タンク４４から構成されるＡＴＦの回路を、以下バ
イパス回路と記す。ＡＴＦの主回路とバイパス回路の切
換は、切り換え弁４８，５０により行われる。貯蓄タン
ク４４には、車両用駆動装置１０が運転している際に、
高温になったＡＴＦが蓄えられる。そして、次回の車両
用駆動装置１０の始動時に、高温に維持されたＡＴＦを
放出して、自動変速機１８の暖機を早める。また、蓄え
られた熱量が不足する場合は、ヒータ４６により加熱す
ることができる。また、車両走行中に変速機内のＡＴＦ
が高温となったとき、貯蓄タンク４４のＡＴＦが前記変
速機内のＡＴＦより低い温度である場合には、この蓄え
られた低温のＡＴＦを放出し、変速機内のＡＴＦの温度
を低下させる。したがって、貯蓄タンク４４は、ＡＴＦ
を蓄える貯蓄手段として機能する。

【００１９】車両用駆動装置１０の運転状態を含む車両
の走行状態は、車両各部に設けられた各種センサの出力
信号および制御部５２の演算により検出される。車両の
走行速度は、推進軸２６や車輪などに設けられた車速セ
ンサ５４の出力信号に基づき制御部５２により算出され
る。自動変速機１８内温度を代表するＡＴＦの温度は、
流体圧制御部２４に設けられた変速機温度センサ５６の
出力信号に基づき制御部５２により算出される。また、
貯蓄タンク４４内のＡＴＦの温度は、ここに設けられた
タンク温度センサ５８の出力信号に基づき制御部５２に
より算出される。変速機内の温度、貯蓄タンク内の温度
は、センサにより直接検出するものに代えて、他の部分
の温度など、他の物理量から推定して検出するものにす
ることもできる。

【００２０】また、シフトレバーなどにより選択された
自動変速機１８の制御レンジおよび制御モードを検出す
るシフト位置センサ６０からの出力信号も制御部５２に
入力する。自動変速機１８の制御レンジは、例えば、前
進の各変速段から適切な段が自動的に選択されるＤポジ
ション、限定された変速段から適切なものが選択される
２ポジション、Ｌポジションなどがある。また、歯車変
速機部２２を動力を伝達しない中立状態とするＮポジシ
ョン、後退を選択するＲポジション、歯車変速機部２２
の出力側を機械的にロックし、車両が動かないようにす
るＰポジションがある。さらに、本装置においては、運
転者が変速段を選択できる手動変速モードを備えてい
る。このモードは、例えばステアリングに設けられたシ
フトアップスイッチ、シフトダウンスイッチを運転者が
操作することにより、変速段を各々高い側、低い側に１
段変えて、シフト操作を行うものである。

【００２１】また、車両が置かれた環境の温度、いわゆ
る外気温度を測定する外気温センサ６２が車両の所定部
位に設けられている。この外気温センサ６２の出力信号
に基づき制御部５２が外気温度を算出する。

【００２２】図３には、自動変速機の冷却制御に関する
フローチャートが示されている。変速機温度センサ５６
で検出された変速機温度Ｔａが所定値Ｔｈ以上であるか
が判断される（Ｓ１００）。所定値Ｔｈは、ＡＴＦの耐
久性から定められた上限の常用温度より、やや低い値に
設定される。常用温度範囲を維持するために、ＡＴＦの
冷却はＡＴＦ冷却器３３により行われ、ＡＴＦ冷却器３
３はそのために十分な能力を有している。しかし、常用
温度範囲の上限近くで使用するよりは、この範囲内でな
るべく低い温度で使用する方が、ＡＴＦの耐久性上好ま
しい。そこで、ＡＴＦ放出の条件となる所定値Ｔｈを上
限温度よりやや低く設定し、できる限り低い条件で使用
されるようにしている。変速機温度Ｔａが所定値Ｔｈ以
上であると判断されると、変速機温度Ｔａと、タンク温
度センサ５８により検出されたタンク温度Ｔｂとの温度
差ΔＴ（＝Ｔａ−Ｔｂ）が算出される（Ｓ１０２）。

【００２３】この温度差ΔＴが所定値Ｔｄ以上であれば
（Ｓ１０４）、貯蓄タンク４４内のＡＴＦの放出量の算
出を行う。温度差ΔＴが、ＡＴＦ放出による冷却効果が
得られる程度（Ｔｄ以上）となったときにＡＴＦを放出
する。このときの放出量の算出は、例えば図４に示すグ
ラフに基づき算出される（Ｓ１０６）。図４に示される
ように、変速機温度Ｔａが所定値Ｔｈ以上となった場合
にＡＴＦの放出が行われる。また、温度差ΔＴが小さい
ほど、多量のＡＴＦを放出する。温度差ΔＴが小さい
と、ＡＴＦを放出したときの冷却効果が少ないので、そ
の分多くのＡＴＦを放出する。逆に、温度差ΔＴが大き
いと、放出量が少量でも比較的大きな冷却効果を期待で
きるので、放出量を抑える。算出された放出量に基づき
蓄えられた比較的低温のＡＴＦの放出が行われる（Ｓ１
０８）。具体的には、切り換え弁４８，５０を制御し
て、油圧ポンプ３６が吐出したＡＴＦがバイパス回路へ
と流れるようにする。変速機内の高温のＡＴＦが貯蓄タ
ンク４４に送られ、これに押し出されるようにして低温
のＡＴＦが変速機へと供給される。これにより、高温の
ＡＴＦが貯蓄タンク４４に回収され、次回駆動装置始動
時の早期暖機に用いることが可能となる。算出された量
が放出されたら、切り換え弁４８，５０が切り換えら
れ、ＡＴＦが主回路を流れるように制御される。また、
放出量の制御は、バイパス回路を開いている時間を制御
することによって達成可能である。ステップＳ１０４に
て、温度差ΔＴが所定値Ｔｄ以上でないと判断された
ら、ＡＴＦの保持を継続する（Ｓ１１０）。

【００２４】以上の制御フローは、制御部５２にあらか
じめ記憶されたプログラムに従って実行される。以上の
ように切り換え弁４８，５０とこれを制御する制御部５
２が、蓄えられたＡＴＦの供給制御する手段として機能
する。

【００２５】前述の実施形態においては、低温のＡＴＦ
を蓄えるタンクと早期暖機用の高温のＡＴＦを蓄えるタ
ンクとを兼用したが、これらのタンクは別個に設けるこ
とができる。また、放出量の算出に際して、前記の温度
差ΔＴに代えて、蓄えられたＡＴＦの温度Ｔｂを用いる
ことも可能である。この場合、温度Ｔｂが高いほど、放
出量を多くする。

【００２６】また、貯蓄タンク４４内にＡＴＦと熱の授
受を行い蓄熱する熱容量部材を設けることができる。熱
容量部材としてＡＴＦより比熱の大きな材料を用いれ
ば、貯蓄タンク４４を小型化する、またはより大きな熱
量を蓄えることができる。

【００２７】本実施形態においては、前述したとおりＡ
ＴＦの冷却は、主に内燃機関１２の冷却液によって行わ
れる。これにより、ＡＴＦの高温による劣化が抑えら
れ、所定の耐久性が保証されている。しかし、ＡＴＦの
温度上昇は、避けた方が耐久性能上有利であり、貯蓄タ
ンク４４内に、変速機温度を低下させる効果が期待でき
る温度のＡＴＦが蓄えられているのであれば、これを放
出して温度上昇を抑制する。また、低温のＡＴＦの放出
に併せて、変速機内の高温のＡＴＦを回収すれば、冷却
の効果が高まる。

【００２８】また、本実施形態においては、複数種類の
原動機を有するハイブリッド駆動装置に関して説明した
が、内燃機関のみが原動機となる駆動装置の変速機にも
適用できる。さらに、トルクコンバータと遊星歯車機構
を有する歯車変速機を組み合わせた変速機以外の変速
機、例えば、プーリと無端可撓部材を組み合わせた連続
的に変速比を変更することができる変速機に適用するこ
とも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態にかかる車両用駆動装置の概略構
成図である。

【図２】ＡＴＦを供給するポンプの切り換えについて
の説明図である。

【図３】低温のＡＴＦの放出に関する制御フローチャ
ートである。

【図４】ＡＴＦの放出量についての説明図である。

【符号の説明】

１０車両用駆動装置、１２内燃機関、１４回転電
機、１８自動変速機、２０トルクコンバータ、２２
歯車変速機部、２４流体圧制御部、３２ラジエー
タ、３６油圧ポンプ、３８ＡＴＦ配管、４２バイ
パス配管、４４貯蓄タンク、４８，５０切り換え弁、
５２制御部、５６変速機温度センサ、５８タンク
温度センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両用駆動装置の変速機を冷却する装置
であって、変速機用流体を蓄える貯蓄手段と、前記変速機内の変速機用流体の温度である変速機温度を
検出する変速機温度検出手段と、前記貯蓄手段に蓄えられた変速機用流体の温度である貯
蓄流体温度を検出する貯蓄流体温度検出手段と、前記変速機温度が第１の所定値より高く、かつ前記貯蓄
流体温度より高い場合、前記貯蓄手段に蓄えられている
変速機用流体を変速機に供給する制御を行う供給制御手
段と、を有する変速機の冷却装置。
【請求項２】請求項１に記載の変速機の冷却装置であ
って、前記供給制御手段は、前記貯蓄手段より放出する
変速機用流体の量を、前記変速機温度に応じて変更す
る、変速機の冷却装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の変速機の冷却
装置において、前記供給制御手段は、前記貯蓄手段より
放出する変速機用流体の量を、前記貯蓄流体温度に応じ
て変更する、変速機の冷却装置。
【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の変速
機の冷却装置であって、前記貯蓄手段は、前記変速機用
流体を放出した量に対応して、変速機からの変速機用流
体を蓄える、変速機の冷却装置。
【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の変速
機の冷却装置において、前記貯蓄手段は、変速機の暖機
運転のときに供給する高温の変速機用流体を蓄える蓄熱
手段を兼用する、変速機の冷却装置。
【請求項６】請求項１から５のいずれかに記載の変速
機の冷却装置であって、前記貯蓄手段は、変速機用流体
と熱の授受を行い蓄熱する、熱容量部材を含む、変速機
の冷却装置。