JP2002039338A - 変速機の早期暖機装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 始動時に暖かい自動変速機用流体（ＡＴＦ）
を変速機に投入し、早期暖機を行う装置において、暖機
のためにＡＴＦを蓄えるときにもＡＴＦの冷却が可能な
装置を提供する。 【解決手段】 変速機１８とＡＴＦ冷却器３３の間でＡ
ＴＦを循環させるための循環配管３８の、ＡＴＦ冷却器
３３の上流側の一部を迂回する迂回配管７０，７２を設
ける。迂回配管には蓄熱タンク４４を設ける。さらに、
蓄熱タンク４４から循環配管３８のＡＴＦ冷却器３３の
下流側へＡＴＦを放出する放出配管７４，７６を設け
る。ＡＴＦを回路Ａに流すことで、蓄熱タンク４４に高
温のＡＴＦを蓄え、かつＡＴＦ冷却器３３でＡＴＦの冷
却を行うことができる。暖機時は、放出配管７４より、
ＡＴＦ冷却器３３を通さずに直接変速機１８に高温のＡ
ＴＦを投入することができる。

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
変速機を早期に暖機する装置に関し、特に車両の状態に
応じた暖機あるいは暖機の際に用いる熱を蓄わえる動作
の制御に関する。

【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。

【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
の早期暖機を行うことは、駆動装置の効率改善に貢献す
るが、変速機の状態を考慮し、蓄熱も含め、効率よく適
切な早期暖機の制御を行う必要がある。

【０００６】特に、蓄熱の際には、一方で変速機などの
冷却もしなければならない場合があり、双方の動作を効
率よく実行可能な装置が求められていた。

【０００７】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、蓄熱をしつつ、変速機の冷却も行う
ことのできる装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【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早期暖機装置は、変速機用
流体を変速機と冷却器の間で循環させるための循環配管
の、前記冷却器の上流側の少なくとも一部を迂回する迂
回配管と、この迂回配管に設けられ、変速機用流体の熱
を蓄える蓄熱手段と、を有している。さらに、前記蓄熱
手段から放出される流体を前記循環配管の前記冷却器下
流側に導くことができる放出配管を有するものとするこ
ともできる。

【０００９】前記蓄熱手段に蓄熱する際には、変速機用
流体が前記迂回配管を流れるように制御される。この場
合、循環する変速機用流体は、冷却器を通過してから変
速機へと戻るので、変速機用流体および変速機の温度上
昇を抑制、または冷却を行うことができる。

【００１０】前記蓄熱手段に蓄えられた熱を放出する際
には、変速機用流体が前記放出配管を通じて変速機の送
られるように制御される。この場合には、前述の蓄熱の
場合と異なり、変速機用流体が冷却器を通らずに、直接
変速機に送られるので蓄えられていた熱を効率よく変速
機の暖機に用いることができる。

【００１１】また、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、前記蓄
熱手段に蓄えられた変速機用流体の温度である蓄熱温度
を検出する蓄熱温度検出手段とを有するものとすること
ができる。前記２カ所の温度の差に基づき蓄熱をする時
期を判定することができる。すなわち、蓄熱温度より変
速機温度が所定値以上に高ければ、変速機用流体が前述
の迂回配管を流れるように制御して、蓄熱手段に蓄熱を
行う。なお、この検出手段は、該当部の温度を直接検出
する温度センサとすることもでき、また他の部分の温度
や、さらには他の物理量から該当部の温度を推定する場
合も含む。

【００１２】前記蓄熱手段は、高温の変速機用流体を蓄
えておくものとすることができる。また、変速機用流体
を加熱する加熱手段を設けることも可能である。暖機時
に、蓄えられた熱量が不足する場合は、この加熱手段に
より加熱し、暖機を早期に終了させることができるよう
になる。

【００１３】

【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。

【００１４】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。

【００１５】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３０は、ベルト、チェーンなどの無端可撓部材に
よる機構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１２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。

【００１６】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。

【００１７】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、油圧配管３８により、ラジエータ３２
と一体に設けられたＡＴＦ冷却器３３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、以下循環回路
と記し、また油圧配管３８は循環配管として機能する。
冷却液はほぼ９０℃に管理されており、ＡＴＦが過熱し
た場合は、ＡＴＦ冷却器３３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ＡＴＦ冷却器３３内でＡＴＦの加熱が行われ、この
場合は、ＡＴＦ冷却器３３は加熱器として機能をする。

【００１８】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。

【００１９】油圧配管３８には、第１〜第３切り換え弁
４８，６６，５０が配置されている。第１切り換え弁４
８から第３切り換え弁５０の間には配管が設けられ（詳
細は後述する）、ここには第４切り換え弁６８が設けら
れている。油圧配管３８すなわち循環回路の、変速機１
８とＡＴＦ冷却器３３の間の配管の一部を迂（う）回す
るように、迂回配管７０，７２が設けられている。迂回
配管７０，７２には、蓄熱タンク４４が設けられ、これ
らが迂回回路を形成する。迂回回路と循環回路に分岐点
に、第２切り換え弁６６が位置し、タンク入口側の迂回
配管７０を介して蓄熱タンク４４に導くか否かを決定し
ている。タンク出口側となる迂回配管７２は、第２切り
換え弁６６の下流かつＡＴＦ冷却器３３の上流で循環配
管３８に結合している。

【００２０】蓄熱タンク４４には、もう一つの配管が接
続されている。この配管は、蓄熱タンク４４に蓄えられ
たＡＴＦを油圧配管３８のＡＴＦ冷却器３３の下流側に
向けて放出する放出配管７４，７６である。放出配管７
４，７６は、第２切り換え弁５０の位置で循環配管３８
に結合している。放出配管７４，７６には、第４切り換
え弁６８が設けられている。この第４切り換え弁６８
と、ＡＴＦ冷却器上流側の油圧配管３８に設けられた第
１切り換え弁４８の間に短絡配管４２が設けられてい
る。

【００２１】蓄熱タンク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
ＡＴＦを加熱することができる。蓄熱タンク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１
０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。

【００２２】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、
蓄熱タンク４４内に蓄えられた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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】また、車両用駆動装置１０が運転を停止し
た後、所定時間経過した時の自動変速機１８内の温度が
記憶部６４に記憶される。この記憶された温度は、次回
始動時の温度の推定に用いられる。

【００２６】図３には、本実施形態の蓄熱動作に関する
フローチャートが示されている。蓄熱を行うか否かは、
変速機温度センサ５６、タンク温度センサ５８により各
々検出される変速機温度Ｔａ、タンク温度Ｔｂに基づき
決定される。これらの温度Ｔａ，Ｔｂが取り込まれる
（Ｓ１００）。変速機温度Ｔａが所定値Ｔ１以上である
かが判断される（Ｓ１０２）。所定値Ｔ１は、変速機１
８およびＡＴＦを冷却する必要があるかを判断するため
の値であり、変速機温度Ｔａが所定値Ｔ１以上であれば
冷却の要ありである。変速機温度Ｔａが所定値Ｔ１以上
であれば、さらに変速機温度Ｔａがタンク温度Ｔｂより
高い温度であるかが判断される（Ｓ１０４）。ステップ
Ｓ１０４の判断は、変速機温度Ｔａが蓄熱タンク温度Ｔ
ｂより所定値以上高いかを判断するものともできる。見
方を変えれば、前述の変速機温度Ｔａがタンク温度Ｔｂ
より高いか、という判断は、前記の所定値が限りなく０
に近い場合のことである。

【００２７】ステップＳ１０４でＮｏの判定がなされた
とき、すなわち循環回路を流れるＡＴＦの温度が、蓄熱
タンク４４に蓄えられたＡＴＦのそれ以下とされた場
合、循環回路が使用される。蓄熱タンク４４内のＡＴＦ
の方が温度が高いのであれば、このＡＴＦを保持してい
た方が、次の機会の暖機時により高い温度のＡＴＦを供
給することができ有利である。

【００２８】ステップＳ１０４でＹｅｓ、すなわち循環
回路を流れるＡＴＦの温度の方が高いと判断されると、
さらにタンク温度Ｔｂが所定値Ｔ２以上であるかが判断
される（Ｓ１０８）。所定値Ｔ２は、蓄熱タンク４４か
ら放出したＡＴＦをＡＴＦ冷却器３３にて冷やす必要が
あるかを判断するための値である。ステップＳ１０８
で、Ｙｅｓの判断、すなわち放出されるＡＴＦを冷却す
る必要があると判断されると、循環配管３８から迂回配
管７０にＡＴＦが流れるように、第３切り換え弁６６お
よび他の切り換え弁が制御される。これにより、図１中
矢印Ａで示されるようにＡＴＦが流れる回路Ａが形成さ
れ、迂回配管７０，７２および蓄熱タンク４４をＡＴＦ
が流れる（Ｓ１１０）。このとき、蓄熱タンク４４に高
温のＡＴＦを蓄えつつ、ＡＴＦ冷却器３３でＡＴＦが冷
却されるので、ＡＴＦの過熱を抑制することができる。

【００２９】ステップＳ１０８でＮｏ、すなわち蓄えら
れたＡＴＦの温度が十分低い場合、第３切り換え弁４
８，６６が、油圧ポンプ３６から送出されるＡＴＦを循
環配管３８から迂回配管７０に流すように制御され、第
２、第４切り換え弁５０，６８が、蓄熱タンク４４から
放出されるＡＴＦを直接変速機１８に送られるように制
御される。これにより、図中矢印Ｂで示されるようにＡ
ＴＦが流れる回路Ｂが形成され、蓄熱タンク４４の入口
側の迂回配管７０、蓄熱タンク４４および放出配管７
４，７６をＡＴＦが流れる（Ｓ１１２）。

【００３０】ステップＳ１０２で、変速機温度Ｔａが所
定値Ｔ１に達していないと判断された場合、第１切り換
え弁４８が、油圧ポンプ３６から送出されるＡＴＦを循
環配管３８から短絡配管４２に流すように制御され、第
２、第４切り換え弁５０，６８が、短絡配管４２からの
ＡＴＦを直接変速機１８に戻すように制御される。これ
により、図中矢印Ｃで示されるようにＡＴＦが流れる回
路Ｃが形成され、短絡配管４２、および第４切り換え弁
６８より下流の放出配管７６をＡＴＦが流れる（Ｓ１１
４）。

【００３１】以上の制御、特にステップＳ１０４，Ｓ１
０８〜Ｓ１１２により高温のＡＴＦを蓄熱タンク４４に
蓄えることができる。また、蓄熱中であってもＡＴＦの
冷却が可能となる。

【００３２】以上の制御は、あらかじめ記憶されている
プログラムに従って、制御部５２が動作することによっ
て実行される。よって、制御部５２とこれに制御される
各切り換え弁４８，５０，６６，６８が流路制御手段と
して機能する。

【００３３】始動時など、変速機の暖機が必要な場合
は、次のように制御される。蓄熱タンク４４に暖かいＡ
ＴＦがある場合は、回路ＢをＡＴＦが流れるように各切
り換え弁を制御される。これにより、ＡＴＦの有してい
る熱量により変速機１８の暖機が行われる。また、暖か
いＡＴＦがない場合は、回路ＣをＡＴＦが流れるように
制御する。暖機の場合は、ＡＴＦは、ＡＴＦ冷却器３３
に流れず、直接変速機１８に投入されるので、蓄えられ
ている熱量が無駄なく変速機１８に送られる。

【００３４】また、蓄熱タンク４４内には、蓄熱材が配
置されることも好ましい。この蓄熱材とＡＴＦの間で熱
の授受を行い、タンク内に蓄えられるＡＴＦの有する熱
量と共に、この蓄熱材によっても蓄熱を行い暖機時に備
える。蓄熱材がＡＴＦより高い比熱の材料であれば、蓄
熱タンクを小型化する、またはより多くの熱を蓄えるこ
とができるようになる。

【００３５】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】 ＡＴＦの蓄熱に関する制御フローチャートで
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、３３ ＡＴＦ冷却器、３６ 油圧ポンプ、３８ 油
圧配管、４０補助ポンプ、４２ 短絡配管、４４ 蓄熱
タンク、４８，５０，６６，６８ 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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両用駆動装置の変速機を、蓄えておい
   た熱により当該車両用駆動装置の始動時に早期に暖機す
   る装置であって、 変速機用流体を変速機と冷却器の間で循環させるための
   循環配管の、前記冷却器の上流側の少なくとも一部を迂
   回する迂回配管と、 前記迂回配管に設けられ、変速機用流体の熱を蓄える蓄
   熱手段と、 前記蓄熱手段に蓄熱する際には変速機用流体が前記迂回
   配管を流れるように制御する流路制御手段と、を有す
   る、変速機の早期暖機装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の変速機の早期暖機装置
   であって、 さらに、前記蓄熱手段から放出される流体を前記循環配
   管の前記冷却器下流側に導く放出配管を有し、 前記流路制御手段は、前記蓄熱手段に蓄えられた熱を放
   出する際には変速機用流体が前記放出配管を通じて変速
   機に送られるように制御する、変速機の早期暖機装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の変速機の早期
   暖機装置であって、前記蓄熱手段は高温の変速機用流体
   を蓄えるものである、変速機の早期暖機装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の変速機の早期暖機装置
   であって、 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、 前記蓄熱手段に蓄えられた変速機用流体の温度である蓄
   熱温度を検出する蓄熱温度検出手段と、を有し、 前記流路制御手段は、前記蓄熱温度が前記変速機温度よ
   り所定値以上に高い場合に、変速機用流体が前記迂回配
   管を流れるように制御する、変速機の早期暖機装置。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載の変速
   機の早期暖機装置であって、変速機用流体を加熱する加
   熱手段を有する、変速機の早期暖機装置。