JP2008138829A - 流体の循環システム - Google Patents

Abstract

【課題】オイルリザーバを別途設けずとも油面が低下しないようにして、機器のレイアウトの制約を軽減する。
【解決手段】オートマチックトランスミッション２００に供給されるＡＴＦが循環する循環システム１０００は、ＡＴＦウォーマ１１００と、ＡＴＦウォーマ１１００とオートマチックトランスミッション２００とを連結する第１油路１３０１と、ＡＴＦウォーマ１１００とオートマチックトランスミッション２００とを連結する第２油路１３０２と、ＡＴＦの温度がしきい値ＴＨＯ（０）より高いと、ＡＴＦウォーマ１１００から流出したＡＴＦを第２油路１３０２に導き、ＡＴＦの温度がしきい値ＴＨＯ（０）より低いと、ＡＴＦ第１油路１３０１に導く切換弁１４００と、第１油路１３０１を流れるＡＴＦにより作動して第２油路１３０２内に負圧を発生させる負圧発生装置１６００とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体の循環システムに関し、特に、変速機に供給される流体の循環システムに関する。

従来より、自動変速機を搭載した車両が知られている。自動変速機には、作動、潤滑および冷却などのためにＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）が供給される。このＡＴＦの温度上昇を防ぎ、適切な温度を維持するため、一般的に、ＡＴＦはラジエータにおいて空気との間で熱交換して冷却される。

一方、ＡＴＦの温度が低いと、ＡＴＦの粘度が高い。この場合、自動変速機への油圧の供給が遅れたり、自動変速機における潤滑が十分に行なわれなかったりし得る。そこで、ＡＴＦを早期に暖めるＡＴＦウォーマが設けられた車両がある。

特開２００６−２０７６０６号公報（特許文献１）は、ウォーマ機能付ＡＴＦクーラ（ＡＴＦウォーマ）と、ＡＴＦを冷却するＡＴＦクーラとを備えた車両の油温制御装置を開示する。特許文献１に記載の油温制御装置は、ウォーマ機能付ＡＴＦクーラとＡＴＦクーラとを結ぶ油路に設けられ、ＡＴＦクーラを迂回するバイパス油路と、油路とバイパス油路との分岐部に設けられ、制御部から出力される制御信号に基づいて油路の選択切り換えを行なう切換制御弁とを含む。制御部は、ウォーマ機能付ＡＴＦクーラから排出されたＡＴＦの油温が予め設定された設定温度に達した場合には、ウォーマ機能付ＡＴＦクーラとＡＴＦクーラとを連通させる制御信号を出力し、油温が予め設定された設定温度に達していない場合には、ウォーマ機能付ＡＴＦクーラとバイパス通路とを連通させる制御信号を出力する。

この公報に記載の油温制御装置によれば、制御部は、ウォーマ機能付ＡＴＦクーラから排出されたＡＴＦの油温が予め設定された設定温度、すなわち適温に達した場合には冷却が必要と判断して、ウォーマ機能付ＡＴＦクーラとＡＴＦクーラとが連通するように切換制御弁を作動制御する。また、制御部は、ウォーマ機能付ＡＴＦクーラから排出されたＡＴＦの油温が適温に達していない場合には冷却は不必要と判断して、ウォーマ機能付ＡＴＦクーラとバイパス通路とが連通するように切換制御弁を作動制御する。これにより、ウォーマ機能付ＡＴＦクーラにて熱交換がなされたＡＴＦは、適温に達するまではＡＴＦクーラに流入することはなく、そして適温になるとＡＴＦクーラにて冷却されるので、ウォーマ機能付ＡＴＦクーラの暖機性を損なうことなくＡＴＦを冷却することができる。

ところで、特開２００６−２０７６０６号公報に記載の油温制御装置において、油温が低下したため、ウォーマ機能付ＡＴＦクーラとバイパス通路とが連通されると、ＡＴＦクーラにＡＴＦが残る。そのため、オイルパンに戻されるＡＴＦの量が減り、オイルパン内の油面が低下し得る。このような油面の低下を防止するためには、オイルリザーバを設けることが考えられる。

特開平５−３３８５３号公報（特許文献２）は、オイルパン内の油温によるオイルレベル変化に起因するフリクションの増加、オイルポンプエア吸い等の現象を防止するオイル調整装置を開示する。特許文献２に記載のオイル調整装置は、変速機油を受けるオイルパンと、オイルクーラーを有する循環系において、クーラ回路の一部に設けられて回路から分岐して油を分配するように作動する分配弁と、分配弁と接続して分配弁作動時に油が送られるオイルリザーバと、リザーバ内の油を低温で戻すよう作動する戻し弁と、油温または油面レベルを検出してオイルパン内のオイルレベル制御をするように、分配弁により油温または液面レベル上昇に応じ油をオイルリザーバへ出すように分配弁に対する制御を行なう制御装置とを含む。

この公報に記載のオイル調整装置によれば、オイルパン、オイルクーラーを有する循環系のクーラ回路から分岐して油を分配する分岐弁は、制御装置による制御の下、油温または液面レベル上昇に応じ作動時に油をオイルリザーバへ出し、他方、戻し弁は、低温になるとリザーバ内の油を戻すように作動する。よって、温度変化にかかわらずオイルレベル変動を制御することできる。
特開２００６−２０７６０６号公報 特開平５−３３８５３号公報（特許第３０７４８１９号公報）

しかしながら、特開平５−３３８５３号公報に記載のオイル調整装置のように、オイルリザーバを別途設けるようにしたのでは、それだけ車両に搭載される機器のレイアウトが制約される。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、機器のレイアウトの制約を軽減することができる流体の循環システムを提供することである。

第１の発明に係る流体の循環システムは、変速機に供給される流体の循環システムである。この流体の循環システムは、変速機に供給される流体が流れる第１の油路と、第１の油路に並列に設けられ、変速機に供給される流体が流れる第２の油路と、流体の温度が予め定められた温度より高い場合に、変速機から流出する流体を第２の油路に導き、流体の温度が予め定められた温度より低い場合に、変速機から流出する流体を第１の油路に導くように、流体の流れを切換える切換機構と、第１の油路を流れる流体により作動して、第２の油路内の流体を変速機に供給する供給機構とを含む。

第１の発明によると、変速機に供給される流体が、第１の油路もしくは第１の油路に並列に設けられる第２の油路を流れる。流体の温度が予め定められた温度より高い場合、切換機構により、変速機から流出する流体が第２の油路に導かれる。流体の温度が予め定められた温度より低い場合、切換機構により、変速機から流出する流体が第１の油路に導かれる。供給機構が第１の油路を流れる流体により作動して、第２の油路内の流体を変速機に供給する。これにより、第２の油路に残存する流体の量を低減し、変速機に供給する流体の量を増大することができる。そのため、たとえばオイルリザーバなどを別途設けなくても、オイルパンにおける油面が低下しないようにすることができる。その結果、機器のレイアウトの制約を軽減することができる流体の循環システムを提供することができる。

第２の発明に係る流体の循環システムにおいては、第１の発明の構成に加え、供給機構は、第１の油路を流れる流体により回転するタービンと、タービンに連結され、タービンとともに回転して第２の油路内の流体を変速機に供給するポンプとを含む。循環システムは、第２の油路内への空気の流入を許容し、第２の油路外への流体の流出を防止する逆止弁をさらに含む。

第２の発明によると、第１の油路を流れる流体によりタービンが回転する。このタービンとともに回転して第２の油路内の流体を変速機に供給するように、ポンプがタービンに連結される。これにより、第２の油路内において負圧を発生することができる。逆止弁により、第２の油路内への空気の流入が許容され、第２の油路外への流体の流出が防止される。これにより、第２の油路内に空気を導入して、残存した流体を第２の油路から流出させることができる。そのため、変速機に供給する流体の量を増大することができる。その結果、たとえばオイルリザーバなどを別途設けなくても、オイルパンにおける油面が低下しないようにすることができる。

第３の発明に係る流体の循環システムは、第１または２の発明の構成に加え、第２の油路に設けられ、空気と流体との間で熱交換を行なわせる熱交換器をさらに含む。

第３の発明によると、熱交換器を用いて空気と流体との間で熱交換を行なわせて、流体を冷却することができる。

第４の発明に係る流体の循環システムにおいては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加え、切換機構は、流体の温度が予め定められた温度より高い場合に流体を第２の油路に導き、流体の温度が予め定められた温度より低い場合に流体を第１の油路に導くように弁を作動させる形状記憶合金を含む。

第４の発明によると、流体の温度が予め定められた温度より高い場合に流体を第２の油路に導き、流体の温度が予め定められた温度より低い場合に流体を第１の油路に導くように、形状記憶合金が切換機構の弁を作動させる。これにより、電気的な信号を用いた制御を行なわずに、切換機構の弁を作動させることができる。そのため、切換機構の構造を簡素化することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る流体の循環システムを搭載した車両について説明する。この車両は、ＦＦ（Front engine Front drive）車両である。なお、ＦＦ以外の車両であってもよい。

車両は、エンジン１００と、オートマチックトランスミッション２００とを含む。エンジン１００は、インジェクタ（図示せず）から噴射された燃料と空気との混合気を、シリンダの燃焼室内で燃焼させる内燃機関である。燃焼によりシリンダ内のピストンが押し下げられて、クランクシャフトが回転させられる。

オートマチックトランスミッション２００は、トルクコンバータ３００を介してエンジン１００に連結される。オートマチックトランスミッション２００は、所望のギヤ段を形成することにより、クランクシャフトの回転数を所望の回転数に変速する。なお、ギヤ段を形成するオートマチックトランスミッションの代わりに、変速比を無段階に変更するＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）を搭載するようにしてもよい。さらに、アクチュエータにより変速される常時噛合式歯車からなる変速機もしくは手動変速機を搭載するようにしてもよい。

オートマチックトランスミッション２００から出力される駆動力は、ディファレンシャルギヤ４００およびドライブシャフト５００を介して左右の前輪６０１，６０２に伝達される。

オートマチックトランスミッション２００は、シフトレバー（図示せず）の位置に対応して、自動でギヤ段を形成する。オートマチックトランスミッション２００には、作動、潤滑および冷却のためにＡＴＦが供給される。オートマチックトランスミッション２００の下面には、オイルパン２０２が設けられる。オイルパン２０２に溜まったＡＴＦはオイルポンプ（図示せず）により吸い上げられる。

図２を参照して、オートマチックトランスミッション２００に供給されるＡＴＦが循環する循環システム１０００について説明する。

循環システム１０００は、ＡＴＦウォーマ１１００と、ラジエータ１２００と、第１油路１３０１と、第２油路１３０２と、切換弁１４００と、逆止弁１５００と、負圧発生装置１６００とを含む。

ＡＴＦウォーマ１１００は、暖められたエンジン１００の冷却水とＡＴＦとを熱交換させて、ＡＴＦを早期に暖める。ＡＴＦウォーマ１１００は、エンジン１００の暖機後に、暖められたエンジン１００の冷却水を蓄え、冷却水の温度がＡＴＦの温度よりも高いとき、ＡＴＦを暖める。一方、冷却水の温度がＡＴＦの温度よりも低いとき、ＡＴＦが冷却される。なお、ヒータによりＡＴＦを暖めるようにしてもよい。

ラジエータ１２００は、空気とＡＴＦとの間で熱交換を行なわせてＡＴＦを冷却する熱交換器である。

第１油路１３０１は、ＡＴＦウォーマ１１００とオートマチックトランスミッション２００とを連結する。ＡＴＦの温度がしきい値ＴＨＯ（０）より低いと、第１油路１３０１と通って、オートマチックトランスミッション２００に供給されるＡＴＦが循環する。

第２油路１３０２は、ＡＴＦウォーマ１１００とオートマチックトランスミッション２００とを連結するように、第１油路１３０１と並列に設けられる。第２油路１３０２にラジエータ１２００が設けられる。ＡＴＦの温度がしきい値ＴＨＯ（０）より高いと、第１油路１３０２と通って、オートマチックトランスミッション２００に供給されるＡＴＦが循環する。

切換弁１４００は、図３に示すように、スプール弁１４０２と、第１スプリング１４１１と、第２スプリング１４１２とを含む。

スプール弁１４０２は、図３において左右に摺動するように設けられる。第１スプリング１４１１は、スプール弁１４０２を図３において右方向に付勢する。第１スプリング１４１１には、形状記憶合金が用いられる。したがって、第１スプリング１４１１の付勢力（弾性力）は、ＡＴＦの温度に応じて変化する。

第２スプリング１４１２は、スプール弁１４０２を図３において左方向に、すなわち第１スプリング１４１１と対抗する方向に付勢する。第２スプリング１４１２には、形状記憶合金が用いられていない。したがって、第２スプリング１４１２の付勢力は、ＡＴＦの温度に依存しない。

スプール弁１４０２は、第１スプリング１４１１の付勢力および第２スプリング１４１２の付勢力がつり合うように作動される。スプール弁１４０２の位置により、ＡＴＦウォーマ１１００から流出したＡＴＦを第１油路１３０１に導く状態と、第２油路１３０２に導く状態とが切換えられる。

ＡＴＦの温度がしきい値ＴＨＯ（０）より低いと、ＡＴＦウォーマ１１００から流出したＡＴＦを第１油路１３０１に導き、第２油路１３０２への流入を防止するようにスプール弁１４０２が作動される。

ＡＴＦの温度がしきい値ＴＨＯ（０）より高いと、ＡＴＦウォーマ１１００から流出したＡＴＦを第２油路１３０２に導き、第１油路１３０１への流入を防止するようにスプール弁１４０２が作動される。

逆止弁１５００は、図４に示すように、第２油路１３０２に設けられる。逆止弁１５００は、第２油路１３０２に設けられた空気孔１３１０から第２油路１３０２への空気の流入を許容し、第２油路１３０２から空気孔１３１０へのＡＴＦの流出を防止するように設けられる。

負圧発生装置１６００は、図５に示すように、タービン１６０２と、ポンプ１６０４とを含む。タービン１６０２は、第１油路１３０１を流れるＡＴＦにより回転される。ポンプ１６０４は、タービン１６０２とともに回転するようにタービン１６０２に連結される。ポンプ１６０４が回転することにより、第２油路１３０２内に負圧が発生する。

図５に示すように、第１油路１３０１には、タービン１６０２に向けてＡＴＦの流れを導くガイド板１３２０が設けられる。

以上のような構造に基づく、本実施の形態に係る循環システムの動作について説明する。

ＡＴＦの温度がしきい値ＴＨＯ（０）より低いと、ＡＴＦウォーマ１１００から流出したＡＴＦを第１油路１３０１に導き、第２油路１３０２への流入を防止するように、切換弁１４００のスプール弁１４０２が作動される。

そのため、図６に示すように、オートマチックトランスミッション２００から流出したＡＴＦは、ＡＴＦウォーマ１１００、第１油路１３０１を通って、オートマチックトランスミッション２００に戻る。すなわち、ラジエータ１２００を通らずに、ＡＴＦが循環する。そのため、ＡＴＦの温度を早期に上昇させることができる。

ところで、ＡＴＦの温度が低い状態においては、ＡＴＦの体積が収縮し得る。そのため、オイルパン２０２における油面（オイルレベル）が低下し得る。この場合、オイルパン２０２内のＡＴＦとともに空気が吸い込まれ得る。

しかしながら、本実施の形態においては、第１油路１３０１を流れるＡＴＦにより、負圧発生装置１６００におけるタービン１６０２が回転せしめられる。そのため、ポンプ１６０４が回転されて、第２油路１３０２内に負圧が発生する。

第２油路１３０２内に負圧が発生すると、空気孔１３１０から第２油路１３０２内に空気が流入するともに、第２油路１３０２内のＡＴＦがオートマチックトランスミッション２００の方向へ流出する。これにより、第２油路１３０２内に残存するＡＴＦをオートマチックトランスミッション２００に供給することができる。そのため、オートマチックトランスミッション２００、すなわちオイルパン２０２に戻されるＡＴＦの量を十分に確保して、オイルパン２０２における油面が低下しないようにすることができる。

一方、ＡＴＦの温度がしきい値ＴＨＯ（０）より高いと、ＡＴＦウォーマ１１００から流出したＡＴＦを第２油路１３０２に導き、第１油路１３０１への流入を防止するように、切換弁１４００のスプール弁１４０２が作動される。

そのため、図７に示すように、オートマチックトランスミッション２００から流出したＡＴＦは、ＡＴＦウォーマ１１００、第２油路１３０２、ラジエータ１２００を通って、オートマチックトランスミッション２００に戻る。

ＡＴＦの温度が高いと、ＡＴＦが膨張してオートマチックトランスミッション２００のケースの下部に溜まるＡＴＦの油面が上昇し得る。この場合、ＡＴＦを攪拌することによるエネルギ損失が大きくなり得る。

しかしながら、本実施の形態においては、第２油路１３０２の容積分だけ、オートマチックトランスミッション２００に戻されるＡＴＦの量を低減することができる。そのため、オートマチックトランスミッション２００の下部に溜まるＡＴＦの油面が過剰に上昇しないようにすることができる。

以上のように、本実施の形態に係る循環システムによれば、第１油路もしくは第１油路に並列に設けられる第２の油路を通って、オートマチックトランスミッションに供給されるＡＴＦが循環する。ＡＴＦの温度がしきい値ＴＨＯ（０）より高い場合、切換弁により、オートマチックトランスミッションから流出するＡＴＦが第２油路に導かれる。ＡＴＦの温度が予め定められた温度より低い場合、切換弁により、オートマチックトランスミッションから流出するＡＴＦが第１油路に導かれる。負圧発生装置が第１油路を流れるＡＴＦにより作動することにより、第２油路内に残存するＡＴＦがオートマチックトランスミッションに供給される。これにより、オイルリザーバなどを別途設けなくても、オイルパンに戻されるＡＴＦの量を十分に確保して、オイルパンにおける油面が低下しないようにすることができる。そのため、車両に搭載すべき機器の部品点数を削減して、機器のレイアウトの制約を軽減することができる。

なお、本実施の形態においては、形状記憶合金を用いた第１スプリング１４１１により切換弁１４００のスプール弁１４０２を作動させていたが、電磁ソレノイドなどを用いて切換弁１４００のスプール弁１４０２を作動させるようにしてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態に係る循環システムを搭載した車両の概略構成図である。 潤滑システムを示す図である。 切換弁を示す図である。 逆止弁を示す図である。 負圧発生装置を示す図である。 ＡＴＦの温度がしきい値ＴＨＯ（０）より低い場合のＡＴＦの流れを示す図である。 ＡＴＦの温度がしきい値ＴＨＯ（０）より高い場合のＡＴＦの流れを示す図である。

符号の説明

１００ エンジン、２００ オートマチックトランスミッション、２０２ オイルパン、３００ トルクコンバータ、４００ ディファレンシャルギヤ、５００ ドライブシャフト、６０１，６０２ 前輪、１０００ 循環システム、１１００ ＡＴＦウォーマ、１２００ ラジエータ、１３０１ 第１油路、１３０２ 第２油路、１３１０ 空気孔、１３２０ ガイド板、１４００ 切換弁、１４０２ スプール弁、１４１１ 第１スプリング、１４１２ 第２スプリング、１５００ 逆止弁、１６００ 負圧発生装置、１６０２ タービン、１６０４ ポンプ。

Claims (4)

1. 変速機に供給される流体の循環システムであって、
   前記変速機に供給される流体が流れる第１の油路と、
   前記第１の油路に並列に設けられ、前記変速機に供給される流体が流れる第２の油路と、
   流体の温度が予め定められた温度より高い場合に、前記変速機から流出する流体を前記第２の油路に導き、流体の温度が前記予め定められた温度より低い場合に、前記変速機から流出する流体を前記第１の油路に導くように、流体の流れを切換える切換機構と、
   前記第１の油路を流れる流体により作動して、前記第２の油路内の流体を変速機に供給する供給機構とを含む、流体の循環システム。
2. 前記供給機構は、
   前記第１の油路を流れる流体により回転するタービンと、
   前記タービンに連結され、前記タービンとともに回転して前記第２の油路内の流体を変速機に供給するポンプとを含み、
   前記循環システムは、前記第２の油路内への空気の流入を許容し、前記第２の油路外への流体の流出を防止する逆止弁をさらに含む、請求項１に記載の流体の循環システム。
3. 前記循環システムは、前記第２の油路に設けられ、空気と流体との間で熱交換を行なわせる熱交換器をさらに含む、請求項１または２に記載の流体の循環システム。
4. 前記切換機構は、流体の温度が予め定められた温度より高い場合に流体を前記第２の油路に導き、流体の温度が前記予め定められた温度より低い場合に流体を前記第１の油路に導くように弁を作動させる形状記憶合金を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の流体の循環システム。

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