JP2007100795A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧供給ユニットと制御装置との良好な電気的接続状態を維持しつつ制御装置の温度上昇を抑制することのできる自動変速機の制御装置の冷却構造を提供する。
【解決手段】自動変速機２は、ギアトレーン４とともにケース９内に配設されてギアトレーン４の変速状態を作動油の油圧供給状態に基づいて切り替える油圧供給ユニット５と、油圧供給ユニット５を電気的に制御する制御装置６とを備える。制御装置６はケース９内に配設されて油圧供給ユニット５に対して着脱可能に接続されるものであり、ケース９内には、ギアトレーン４に供給される作動油を一時的に貯留し、制御装置６をその貯留された作動油により冷却するための貯留部６３が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両等に搭載される自動変速機に関する。

自動変速機は、動力伝達を行うためのギアトレーンを構成する複数のギアの他、油圧を通じてそれらギアの歯合状態を切り替える油圧供給ユニット、並びに油圧供給ユニットのソレノイドバルブを車両走行状態等に基づいて制御する制御装置を備えている。ここで、油圧供給ユニットは自動変速機のケース内に配設されるのに対して、制御装置は多くの電子部品が搭載されている関係上、通常はケースの外部に配設されている。

ところが、このように油圧供給ユニットと制御装置とが自動変速機のケース内外に離間して配設される構成にあっては、油圧供給ユニットと制御装置とを電気的に接続する信号線が長くなるため、例えばノイズの重畳などによる制御信号の信頼性低下が避けられないものとなる。

そこで、油圧供給ユニットとともに制御装置を自動変速機のケース内に配設することが考えられる。こうした構成によれば、油圧供給ユニットと制御装置とを接続する信号線を短くすることができ、これが長くなることに起因した上記不都合を回避することができるようになる。

しかしながら、こうした構成では、制御装置は自己発熱しているところに、更にギアトレーン等の放射熱やケース内における熱のこもりの影響を受けることとなるため、制御装置の素子温度が許容温度を超えてしまうおそれがあり、この点において制御装置の信頼性が低下するといった問題が生じることとなる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧供給ユニットと制御装置との良好な電気的接続状態を維持しつつ、制御装置の温度上昇を抑制することのできる自動変速機の制御装置の冷却構造を提供することにある。

以下、上記目的を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、ギアトレーンとともにケース内に配設されて同ギアトレーンの変速状態を作動油の油圧供給状態に基づいて切り替える油圧供給ユニットと、同油圧供給ユニットを電気的に制御する制御装置とを備える自動変速機において、前記制御装置は前記ケース内に配設されて前記油圧供給ユニットに対して着脱可能に接続されるものであり、同ケース内には、前記ギアトレーンに供給される作動油を一時的に貯留し、前記制御装置をその貯留された作動油により冷却するための貯留部が設けられることをその要旨とする。

上記構成によれば、制御装置が自動変速機のケース内に配設されるとともに油圧供給ユニットに対して着脱可能に接続されているため、油圧供給ユニットと制御装置とを接続する信号線が不要となり、これが長くなることに起因した不都合を回避することができる。また、ギアトレーンに供給される作動油をケース内に設けた貯留部に一時的に貯留し、同作動油により制御装置を冷却する。その結果、油圧供給ユニットと制御装置との良好な電気的接続状態を維持しつつ、制御装置の温度上昇を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ケースには前記制御装置を同ケースの外部から挿入するための貫通孔と同制御装置を同ケース内に挿入する際に同制御装置を案内する案内部とが形成されるとともに、前記貯留部は同案内部に形成されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、制御装置の挿入を案内する案内部に作動油を流通させる貯留部としての機能を持たせることができるため、貯留部を設けることに伴う自動変速機の大型化を抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記貯留部は前記制御装置を内蔵する収容体外周面に形成されてなることをその要旨とする。
上記構成によれば、貯留部が制御装置を内蔵する収容体の外周面に形成されているため、収容体に内蔵される制御装置を貯留部の作動油によって好適に冷却することができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記自動変速機は外部に前記作動油を冷却するオイルクーラを備えるものであり、同オイルクーラにより冷却された前記作動油は少なくともその一部が前記貯留部に貯留された後に前記油圧供給ユニットに供給されることをその要旨とする。

上記構成によれば、オイルクーラにより冷却され温度低下した作動油は、油圧供給ユニットに流通する前に貯留部に貯留されることとなる。このため、自動変速機の稼働に伴って発生する熱により温度上昇する前の作動油が貯留部に流通することにより、貯留部の冷却機能を高く維持することができる。

自動変速機の稼働に伴う摩擦熱等により作動油が加熱され、温度上昇すると、作動油は熱膨張するためオイルパン内の作動油の油面が上昇することとなる。したがって、作動油の温度が高くなりすぎた場合には、オイルパン内の作動油の油面高さを適正な範囲に維持することができないおそれがある。

この点、請求項５に記載の発明によれば、作動油の温度が高いときほどオイルパンへ排出される作動油の流量が少なくなるように調量弁の開度が作動油の温度に応じて自動的に調整されるため、作動油の温度が高いときほどオイルパン内に存在する正味の作動油の量が少なくなる。その結果、作動油の熱膨張の度合が大きいときであっても、オイルパン内の作動油の油面高さを適正な範囲に維持することができる。

具体的には、請求項６に記載される発明によるように、調量弁は形状記憶合金からなり、貯留部の作動油温度に応じてその開度が変化する感温弁であるといった構成を採用することができる。この場合、貯留部の調量弁を簡易な構成により実現することができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明にかかる自動変速機の第１実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

図１は車両用の自動変速機及びその周辺装置の概略構成を示したブロック図である。
図１に示されるように、車両にはエンジン１及び自動変速機２が搭載されている。自動変速機２は、エンジン１の出力軸に接続されるトルクコンバータ３、同トルクコンバータ３の出力軸に接続されるギアトレーン４、同ギアトレーン４の変速状態を作動油の油圧供給状態に基づいて切り替える油圧供給ユニット５、並びに油圧供給ユニット５の油圧供給状態を車両走行状態並びに機関運転状態に基づいて制御する制御装置６を備えて構成されている。油圧供給ユニット５は、レギュレータバルブ等、複数のソレノイドバルブ５１を備えており、制御装置６はこれらソレノイドバルブ５１の開閉状態を切り替えることによってトルクコンバータ３に対する油圧供給ユニット５の油圧供給状態を制御する。これらトルクコンバータ３，ギアトレーン４、油圧供給ユニット５及び制御装置６は、ギアケース７及びオイルパン８からなるケース９の内部に収容されている。また、制御装置６は、複数の電子部品を備えて構成されており、これら電子部品の作動油による汚損を避けるために樹脂製の収容体６１に内蔵されている。

一方、ケース９の外部には、作動油を冷却するオイルクーラ１０が設けられている。このオイルクーラ１０と自動変速機２の内部における作動油供給系との間には、温度上昇した作動油をオイルクーラ１０に導入するための導入通路１１、及びオイルクーラ１０にて冷却された作動油を自動変速機２の内部に戻すためのリターン通路１２がそれぞれ設けられている。

次に、ケース９の内部における油圧供給ユニット５及び制御装置６の配設態様について、自動変速機２の断面構造を示す図２を参照して説明する。
図２に示されるように、油圧供給ユニット５は、ギアトレーン４側に位置するアッパボディ５２及びオイルパン８側に位置するロアボディ５３を備えている。油圧供給ユニット５の上方には、制御装置６が配設されている。制御装置６を内蔵する収容体６１は、制御装置６の周囲全体を囲む収容部６２と、この収容部６２の外周面に設けられた貯留部６３と、収容部６２から上下方向に延設された接続部６５ａ，６５ｂとによって構成されている。図２に示されるように、貯留部６３は収容部６２の外周全体を囲むように形成されており、同収容部６２の外周壁と貯留部６３の内壁との間には環状をなす凹部６４が形成されている。貯留部６３の内部、すなわち凹部６４にはオイルクーラ１０にて冷却された作動油がリターン通路１２を通じて供給される。そして、自動変速機２の稼働中において制御装置６はこの貯留部６３に供給された作動油によって冷却されるようになる。このため、貯留部６３は収容部６２の上下方向において制御装置６と対応する位置に形成されている。尚、この貯留部６３の高さは、これを制御装置６と同等かそれより長くするのが好ましく、また貯留部６３の形成範囲に制御装置６の全体が収まるように両者の位置関係を設定するのが望ましい。

ギアケース７には貫通孔７１が形成されており、同貫通孔７１にはギアケース７の外側からコネクタ１３が嵌挿されている。このコネクタ１３には、一方の接続部６５ａが嵌合され、これによりエンジン１及び自動変速機２等に配設されたセンサ類の信号線１４と制御装置６とが電気的に接続されている。

また、もう一方の接続部６５ｂは、アッパボディ５２とロアボディ５３との間に配設された信号線５４のコネクタ５５に対して着脱可能に嵌合されており、これにより制御装置６と油圧供給ユニット５のソレノイドバルブ５１等とが電気的に接続されている。

ギアケース７の上部には、貯留部６３の凹部６４に対応する位置にリターンポート７２が形成されており、このリターンポート７２にリターン通路１２が接続されている。従って、上記オイルクーラ１０にて冷却された作動油はこのリターンポート７２を通じて自動変速機２内に戻される構成となっている。この際、冷却後の作動油はその全てがリターンポート７２を通じて貯留部６３に直接流入することとなる。

上記貯留部６３の底部には、貯留部６３内の作動油をオイルパン８へ排出するための排出孔６６が形成されており、この排出孔６６には同排出孔６６から排出される作動油をその開度に応じて調量する調量弁６７が設けられている。この調量弁６７は、貯留部６３内の作動油の温度が高いときほど排出流量が少なくなるように作動油の温度に応じてその開度が自動的に変化する感温弁である。

次に、図３を参照して、この調量弁６７について説明する。なお、図３は調量弁６７の断面構造を示しており、同図３（ａ）は作動油の温度が低い場合における調量弁６７の状態、同図３（ｂ）は作動油の温度が高い場合における調量弁６７の状態をそれぞれ示している。

図３（ａ）に示されるように、貯留部６３の底部には排出孔６６を覆うようにバルブケース６８が設けられている。このバルブケース６８の斜め上部には、バルブケース６８の内外を連通する導入孔６９が形成されている。貯留部６３の作動油はこの導入孔６９を通じてバルブケース６８の内部に導入される。また、バルブケース６８の内部には、排出孔６６の開閉状態を調整するための弁体８０が配設されている。この弁体８０は略円柱形状を呈しており、その上端部にはフランジ８１が形成されている。弁体８０の下端部は、下方に向けて縮径されたテーパ状となっている。

また、フランジ８１とバルブケース６８の内壁上部及び内壁下部との間には、ばね８２，８３が配設されている。このため、弁体８０は、ばね８２により下方に付勢されるとともに、ばね８３により上方に付勢されており、これら上下方向の付勢力が釣り合う位置にて弁体８０が保持されることとなる。ここで、上述した２つのばね８２，８３のうち、バルブケース６８の内壁上部とフランジ８１との間に設けられたばね８２は、形状記憶合金によって形成されており、自身の温度が高温のときには伸張し、低温のときには収縮する。

次に、この調量弁６７の作用について説明する。
貯留部６３内の作動油の温度が低いときには、作動油の温度の影響を受けてばね８２の温度も低くなる。このとき、ばね８２は温度に応じて収縮するため、ばね８２が弁体８０を付勢する力は温度が高いときよりも小さくなる。その結果、図３（ａ）に示されるように、弁体８０はバルブケース６８の内周面上部と貯留部６３の頂面との略中間に位置する。従って、排出孔６６は弁体８０により閉鎖されることなく、同排出孔６６を通じて作動油がオイルパン８に戻されるようになる。

一方、貯留部６３内の作動油の温度が高いときには、作動油の温度の影響を受けてばね８２の温度も高くなる。このとき、ばね８２は温度に応じて伸長するため、ばね８２が弁体８０を付勢する力は温度が低いときよりも大きくなる。その結果、弁体８０は温度の低いときの位置よりも下降し、排出孔６６からの作動油の排出流量が少なくなる。更に温度が高くなると、図３（ｂ）に示されるように、弁体８０が更に下降して排出孔６６を完全に塞ぐこととなる。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）制御装置６が自動変速機２のケース９内に配設されるとともに油圧供給ユニット５に対して着脱可能に接続されているため、油圧供給ユニット５と制御装置６とを接続する信号線が不要となり、これが長くなることに起因した不都合を回避することができる。また、ギアトレーン４に供給される作動油をケース９内に設けた貯留部６３に一時的に貯留し、同作動油により制御装置６を冷却する。その結果、油圧供給ユニット５と制御装置６との良好な電気的接続状態を維持しつつ、制御装置６の温度上昇を抑制することができる。

（２）貯留部６３が制御装置６を収容する収容部６２の外周面に形成されているため、収容体６１に収容される制御装置６と貯留部６３の作動油とを極力近接させることができ、同作動油によって制御装置６を好適に冷却することができるようになる。

（３）オイルクーラ１０により冷却され温度低下した作動油は、油圧供給ユニット５に流通する前に貯留部６３に貯留されることとなる。このため、自動変速機２の稼働にともなって発生する熱により、温度上昇する前の作動油が貯留部６３に流通することにより、貯留部６３の冷却機能を高く維持することができる。

（４）自動変速機２の稼働にともなう摩擦熱等により作動油が加熱され、温度上昇すると、作動油は熱膨張するためオイルパン８内の作動油の油面が上昇することとなる。したがって、作動油の温度が高くなりすぎた場合には、オイルパン８内の作動油の油面高さを適正な範囲に維持することができないおそれがある。

この点、本実施形態によれば、作動油の温度が高いときほどオイルパン８へ排出される作動油の流量が少なくなるように調量弁６７の開度が調整されるため、作動油の温度が高いときほどオイルパン８内に存在する正味の作動油の量が少なくなる。その結果、作動油の熱膨張の度合が大きいときであっても、オイルパン８内の作動油の油面高さを適正な範囲に維持することができる。
＜第２実施形態＞
以下、本発明にかかる自動変速機の第２実施形態について、図４を参照して説明する。本実施形態では、ケースの外部から制御装置を挿入するための貫通孔と、ケース内に制御装置を挿入する際に制御装置を案内する案内部とが共にギアケースに形成される点、及び作動油を一時的に貯留するための貯留部が同案内部に形成される点が第１実施形態と異なっている。

以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお、ギアトレーン４や油圧供給ユニット５の構成については、上述した第1実施形態と同様の構成を採用している。
図４に示されるように、ギアケース１０７には貫通孔１７１が形成されており、同貫通孔１７１にはギアケース１０７の外側から制御装置１０６を内蔵する収容体１６１が挿入されている。この収容体１６１にはフランジ１６２が形成されており、同フランジ１６２がギアケース１０７の外周面に固定される。制御装置１０６は、複数の電子部品を備えて構成されている。この収容体１６１の一端には、エンジン１及び自動変速機２等に配設されたセンサ類の信号線１４が接続されており、同信号線１４と制御装置１０６とが電気的に接続されている。

また、もう一方の端部には接続部１６３が設けられている。接続部１６３はアッパボディ５２とロアボディ５３との間に配設された信号線５４のコネクタ５５に対して着脱可能に嵌合されており、これにより制御装置６と油圧供給ユニット５のソレノイドバルブ５１等とが電気的に接続されている。なお、収容体１６１は樹脂により一体成形されている。

上記貫通孔１７１の形成されたギアケース１０７の部分には、図４に示されるように、制御装置１０６をケース１０９内に挿入する際に同制御装置１０６を案内する案内部１７２が形成されている。 図４に示されるように、この案内部１７２の外周には案内部１７２の全周を覆うように貯留部１７３が形成されており、同案内部１７２の外周壁と貯留部１７３の内周壁との間には環状をなす凹部１７４が形成されている。貯留部１７３の内部、すなわち凹部１７４にはオイルクーラ１０にて冷却された作動油がリターン通路１２を通じて供給される。そして、そして、自動変速機２の稼働中において制御装置６はこの貯留部１７３に供給された作動油によって冷却されるようになる。このため、貯留部１７３は収容体１６１の上下方向において制御装置１０６と対応する位置に形成されている。尚、第１実施形態と同様に、この貯留部１７３の高さは、これを制御装置１０６と同等かそれより長くするのが好ましく、また貯留部１７３の形成範囲に制御装置１０６の全体が収まるように両者の位置関係を設定するのが望ましい。

また、上記第１実施形態と同様に貯留部１７３の底部には、貯留部１７３内の作動油をオイルパン１０８へ排出するための排出孔１７５が形成されており、同排出孔１７５には調量弁１７６が設けられている。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）制御装置１０６を油圧供給ユニット５に接続するに際して案内部１７２により制御装置１０６の位置ずれを抑制してその接続を容易なものとすることができるとともに、この案内部１７２に作動油を流通させる貯留部１７３の機能を持たせることができ、貯留部１７３を設けることに伴う自動変速機２の大型化を抑制することができるようになる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、形状記憶合金により形成されるばね８２を用いて調量弁６７を構成したが、調量弁の構成はこれに限られるものではなく、例えば、熱膨張率の異なる２種類の金属板を張り合わせて形成されるバイメタルにより調量弁を形成してもよい。具体的には、図５に示されるように、排出孔１８０を開閉するように板状の調量弁１８１を設けるといった構成を採用することができる。この場合、温度が低いときには調量弁１８１が変形して破線で示す位置に移動するとともに、温度が高いときには調量弁１８１が変形して実線で示す位置に移動するように設定すれば、貯留部の作動油温度が高いときほど作動油の排出流量が少なくなるように調量弁１８１の開度を調整することができる。

・上記実施形態では、貯留部６３，１７３の底面に排出孔６６，１７５及び調量弁６７，１７６を設けるようにしているが、こうした構成を採用しない場合であっても制御装置を冷却することはできる。この場合例えば、作動油が貯留部の上面に形成される開口部からオーバーフローしてオイルパン１０８に排出されるようにしてもよい。或いは調量弁６７，１７６のみを省略して排出孔６６，１７５からオイルパン１０８に作動油を戻すようにしてもよい。

・上記実施形態では、オイルクーラ１０にて冷却された後に自動変速機２に戻される作動油の全てが貯留部６３，１７３の内部に流入するように構成されているが、作動油の一部を貯留部６３，１７３の内部に流入させる構成であってもよい。また、冷却機能をそれほど高く維持する必要のない場合であれば、冷却された作動油を貯留部に直接流入させなくてもよい。

・上記実施形態では、制御装置６の収容部６２或いは制御装置１０６の案内部１７２の外周全体を覆うように貯留部６３，１７３が形成されているが、例えばこれを収容部６２或いは案内部１７２の外周の一部のみを覆うように形成してもよい。

・貯留部６３，１７３によって制御装置６，１０６の全体を囲むようにしたが、例えば制御装置６，１０６の温度上昇が大きくなる部分に対応して同貯留部を設け、制御装置６，１０６を局所的に冷却する構成を採用することもできる。

・上記第２実施形態において、制御装置１０６を内蔵する収容体１６１を一体成形しているが、案内部１７２と貯留部１７３と別体により形成し、その後に組み付けるようにしてもよい。

・油圧供給ユニットを電気的に制御する制御装置は、自動変速機２のみを制御する、いわゆる自動変速機専用の制御装置であってもよいし、自動変速機を制御する以外に例えば、エンジン１を制御するエンジン用の制御装置を兼用するものであってもよい。

・油圧供給ユニット５及び制御装置６，１０６の接続態様は上記実施形態にて例示した態様に限られるものではない。要するに、制御装置がケース内に配設されて油圧供給ユニットに対して着脱可能に接続されるものであれば上述した態様以外の接続態様であってもよい。

第１実施形態にかかる自動変速機及びその周辺装置の概略構成を示すブロック図。 同実施形態にかかる自動変速機の断面図。 同実施形態にかかる調量弁の断面図。 第２実施形態にかかる自動変速機の断面図。 調量弁の変更例を示す断面図。

符号の説明

１…エンジン、２…自動変速機、３…トルクコンバータ、４…ギアトレーン、５…油圧供給ユニット、６…制御装置、７…ギアケース、 ８…オイルパン、９…ケース、１０…オイルクーラ、１１…導入通路、１２…リターン通路、１３…コネクタ、１４…信号線、５１…ソレノイドバルブ、５２…アッパボディ、５３…ロアボディ、５４…信号線、５５…コネクタ部、６１…収容体、６２…収容部、６３…貯留部、６４…凹部、６５ａ，６５ｂ…接続部、６６…排出孔、６７…調量弁、６８…バルブケース、６９…導入孔、７１…貫通孔、７２…リターンポート、８０…弁体、８１…フランジ、８２…ばね、８３…ばね、１０６…制御装置、１０７…ギアケース、１６１…収容体、１６２…フランジ、１７１…貫通孔、１７２…案内部、１７３…貯留部、１７４…凹部、１７５…排出孔、１７６…調量弁、１８０…排出孔、１８１…調量弁。

Claims (6)

1. ギアトレーンとともにケース内に配設されて同ギアトレーンの変速状態を作動油の油圧供給状態に基づいて切り替える油圧供給ユニットと、同油圧供給ユニットを電気的に制御する制御装置とを備える自動変速機において、
   前記制御装置は前記ケース内に配設されて前記油圧供給ユニットに対して着脱可能に接続されるものであり、同ケース内には、前記ギアトレーンに供給される作動油を一時的に貯留し、前記制御装置をその貯留された作動油により冷却するための貯留部が設けられることを特徴とする自動変速機。
2. 前記ケースには前記制御装置を同ケースの外部から挿入するための貫通孔と同制御装置を同ケース内に挿入する際に同制御装置を案内する案内部とが形成されるとともに、前記貯留部は同案内部に形成されてなる請求項１に記載の自動変速機。
3. 前記貯留部は前記制御装置を内蔵する収容体外周面に形成されてなる請求項１に記載の自動変速機。
4. 前記自動変速機は外部に前記作動油を冷却するオイルクーラを備えるものであり、同オイルクーラにより冷却された前記作動油は少なくともその一部が前記貯留部に貯留された後に前記油圧供給ユニットに供給される請求項１〜３のいずれかに記載の自動変速機。
5. 前記貯留部はこれに貯留される作動油を同自動変速機のオイルパンへ排出する調量弁を備え、同調量弁は前記貯留部の作動油温度が高いときほど排出流量が少なくなるように開度が調整される感温弁である請求項１〜４に記載の自動変速機。
6. 前記調量弁は形状記憶合金からなり、前記貯留部の作動油温度に応じてその開度が変化する感温弁である請求項５に記載の自動変速機。

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