JP2009097624A - 変速機の作動油供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作動油の温度を効率よく上昇させてオイルポンプの早期暖機を図ることが可能な変速機の作動油供給装置を提供する。
【解決手段】変速機のケース内に設けられたオイルポンプ１２にてオイルパン２２から作動油を汲み上げ、オイルポンプ１２から吐出される作動油を変速機内の供給対象４、５、２８へ導く作動油供給装置２１において、ケース内に配置されてオイルポンプ１２の外面の少なくとも一部を覆う断熱材と、オイルポンプ１２の冷間時に、オイルポンプ１２から吐出されてリリーフ弁３３、３４から余剰油として排出される作動油を、リリーフ路３３ａ、３４ａからリターン路３５を介してオイルポンプ１２の吸込側に戻すようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の動力伝達系等に組み込まれる変速機の作動油供給装置に関する。

車両の変速機に適用される作動油供給装置として、変速機のケース内に油圧源としてのオイルポンプを収容し、ケース底のオイルパンに蓄えられた作動油をそのオイルポンプで汲み上げてトルクコンバータ、クラッチ、ブレーキといった各種の油圧機器に供給するとともに、変速機内の各部の潤滑箇所に潤滑油としても供給する装置が存在する。この種の作動油供給装置では、油温が低い冷間時に作動油の粘度が高くなり、作動油の撹拌抵抗、配管部品の管路抵抗、あるいは変速機内の摺動部分の引き摺り抵抗等が増大して変速機の伝達効率が低下し、機関の燃料消費率が悪化する。そこで、冷間時の作動油温度を早期に上昇させるために、トルクコンバータのハウジングを断熱用のカバーで覆った変速機が提案されている（特許文献１参照）。その他に、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。

特開２００４−１６２８２８号公報 特開２００２−１４７５８５号公報 特開２００５−２２６８０２号公報

しかしながら、トルクコンバータ等の油圧機器を断熱材により覆ったとしても、その内部で暖められた作動油をオイルパンに戻せば熱が分散し、オイルポンプの暖機が妨げられるおそれがある。冷間時におけるオイルポンプの損失トルクは変速機全体の損失トルクの３〜５割にも達することがある。従って、オイルポンプの早期暖機を図ることは効率改善に大きな効果が期待できる。

そこで、本発明は作動油の温度を効率よく上昇させてオイルポンプの早期暖機を図ることが可能な変速機の作動油供給装置を提供することを目的とする。

本発明の変速機の作動油供給装置は、変速機のケース内に設けられたオイルポンプにてオイルパンから作動油を汲み上げ、該オイルポンプから吐出される作動油を変速機内の供給対象へ導く作動油供給装置において、前記ケース内に配置されて前記オイルポンプの外面の少なくとも一部を覆う断熱材と、前記オイルポンプの冷間時に、該オイルポンプから吐出された作動油の少なくとも一部を、前記オイルパンを迂回して前記オイルポンプの吸込側に戻す作動油再導入手段とを備えたものである（請求項１）。

本発明の作動油供給装置によれば、断熱材によりオイルポンプが断熱化されることにより、冷間時におけるオイルポンプからの熱の発散が抑制される。加えて、冷間時にはオイルポンプから吐出された作動油の一部がオイルパンを迂回してオイルポンプの吸込側に戻されるため、作動油に与えられた熱の発散も抑えることができる。これにより、オイルポンプの早期暖機を図ることができる。

本発明の作動油供給装置の一形態において、前記作動油再導入手段は、前記オイルポンプの吐出側に設けられて該オイルポンプから前記供給対象に向かって送り出される作動油の圧力又は流量を制限する調整弁と、前記調整弁から余剰油として排出される作動油を、前記オイルパンを迂回して前記オイルポンプの吸込側に戻すように設けられた前記作動油再導入路とを備えてもよい（請求項２）。冷間時には作動油の粘度が高くて供給対象における作動油の漏れが少ないため、その供給対象が必要とする作動油の流量も暖機完了時のそれと比較して少ない。従って、冷間時には、調整弁から余剰油として排出される作動油の流量が増加する。その余剰油を、オイルパンを経由することなく作動油再導入路からオイルポンプの吸込側に戻すことにより、オイルポンプから吐出された作動油の熱をオイルポンプの吸込側で効率良く回収してオイルポンプの早期暖機を図ることができる。暖機の進行により供給対象からの作動油の漏れが増加すれば、それに伴って調整弁から余剰油として排出される作動油の流量が減少する。これにより、調整弁から作動油再導入路を介してオイルポンプの吸込側に戻される作動油の流量が減少し、オイルポンプの過熱が抑えられる。

前記調整弁としては、前記オイルポンプから吐出された作動油の最高圧力を制限するリリーフ弁が設けられてもよい（請求項３）。オイルポンプの吐出側には回路の保護のためにこの種のリリーフ弁が設けられることが通例であり、そのリリーフ弁から余剰油として排出される作動油は供給対象にて必要とされる作動油の流量を反映して冷間時には多く、暖機が進行するに従って徐々に減少する。そこで、このリリーフ弁を作動油再導入手段の一部として機能させ、そこから排出される作動油を作動油再導入路を介してオイルポンプの吸込側に戻すようにすれば、本発明によるオイルポンプの暖機促進効果を比較的容易かつ確実に実現することができる。

上記の形態において、前記変速機には、前記供給対象としてトルクコンバータが設けられ、前記トルクコンバータの下流には当該トルクコンバータから排出された作動油を冷却するためのオイルクーラが設けられてもよい。この場合、前記作動油再導入手段は、前記トルクコンバータと前記オイルクーラとの間に設けられ、前記オイルクーラの上流側圧力が所定圧を超えると開いて当該オイルクーラの上流側の作動油を逃がすクーラバイパス弁を有し、前記作動油再導入路は、前記クーラバイパス弁から排出される作動油も前記オイルパンを迂回して前記オイルポンプの吸込側に戻すように設けられてもよい（請求項４）。冷間時にはオイルクーラの管路抵抗が増加してオイルクーラの上流側の圧力が上昇する。その圧力上昇に伴ってクーラバイパス弁が開くように当該クーラバイパス弁の動作特性を設定することにより、トルクコンバータの早期の発熱によって暖められた作動油をオイルポンプの吸込側へと戻してオイルポンプの暖機を促進することができる。

調整弁としてリリーフ弁が設けられた形態においては、前記オイルポンプから吐出された作動油が前記変速機の潤滑箇所にも導かれることにより当該潤滑箇所も前記供給対象として設定されてもよい。この場合、前記作動油再導入手段は、前記リリーフ弁を通過した作動油の一部を逃がすことにより前記潤滑箇所に導かれる作動油の流量を制限する流量制御弁を有し、前記作動油再導入路は、前記流量制御弁から余剰油として排出される作動油も前記オイルパンを迂回して前記オイルポンプの吸込側に戻すように設けられ、前記流量制御弁の動作特性が前記作動油温度の上昇に伴って前記余剰油の流量を減少させるように設定されてもよい（請求項５）。この形態によれば、冷間時には流量制御弁から余剰油として排出される作動油の流量が増加し、それに伴って潤滑箇所に供給される作動油の流量が減少して、低温時の引き摺り抵抗が低減される。冷間時に、流量制御弁からオイルポンプの吸込側に戻される作動油の流量が増加することにより、より多くの熱をオイルポンプの吸込側で回収してオイルポンプの暖機をさらに促進することができる。作動油の温度が上昇するに伴って潤滑箇所に供給される作動油の流量が徐々に増加するため、必要な流量の作動油を潤滑箇所に確実に供給しつつ、オイルポンプの吸込側に戻される作動油の流量を減少させてオイルポンプの過熱を防止することができる。

さらに、上記の形態においては、前記オイルクーラを通過した作動油が前記潤滑箇所に導かれるように構成され、前記流量制御弁は前記オイルクーラの下流に配置されてもよい（請求項６）。この形態によれば、冷間時にはオイルクーラから流出した作動油の一部を流量制御弁から余剰油として排出させることにより、潤滑箇所に供給される作動油の流量を減少させつつ、オイルポンプの吸込側に戻される作動油の流量を増加させてオイルポンプの暖機を促進することができる。オイルクーラが車両の内燃機関の冷却水を利用して作動油を冷却する構成の場合には、暖機過程において、作動油に先行して冷却水の温度が上昇し、その冷却水の熱により、オイルクーラに導かれた作動油が暖められることがある。この場合には、オイルクーラの通過時に暖められた作動油の熱をオイルポンプの吸込側で回収してオイルポンプの暖機をさらに促進することができる。

トルクコンバータとオイルクーラとの間にクーラバイパス弁が設けられる形態において、前記オイルクーラが車両の内燃機関の冷却水を利用して作動油を冷却するように構成されている場合、前記作動油再導入手段は、前記オイルクーラの下流側に設けられ、前記オイルクーラから流出する方向の作動油の流れを許容し、前記オイルクーラへ逆流する方向の流れは阻止する逆止弁を有し、前記作動油再導入路は、前記逆止弁から排出される作動油も、前記オイルパンを迂回して前記オイルポンプの吸込側に戻すように設けられてもよい（請求項７）。この形態によれば、冷間時において、オイルクーラの管路抵抗が大きくて上流側の圧力が上昇する段階では、クーラバイパス弁が開いてトルクコンバータで早期に暖められた作動油がオイルポンプの吸込側に戻される。作動油及びオイルクーラの温度が適度に上昇した段階では、オイルクーラを通過した作動油の圧力で逆止弁が開き、その逆止弁を通過した作動油がオイルポンプの吸込側に戻される。従って、オイルクーラの通過時に内燃機関の冷却水の熱で暖められた作動油をオイルポンプの吸込側に戻してさらなる暖機促進を図ることができる。

調整弁としてリリーフ弁が設けられている形態においては、当該リリーフ弁が、前記断熱材によって前記オイルポンプからの放熱が抑制される断熱範囲に配置されてもよい（請求項８）。リリーフ弁を断熱範囲に配置すれば、オイルポンプの吐出側からリリーフ弁を介してオイルポンプの吸込側に戻る作動油の流路の全てを断熱範囲に含めることが可能となり、その流路間での熱の発散を抑えて暖機促進効果を高めることができる。

本発明の作動油供給装置の一形態において、前記オイルポンプの吐出側には、該オイルポンプから前記供給対象に向かって送り出される作動油の最高圧力を制限するリリーフ弁が設けられ、前記オイルポンプから前記リリーフ弁に向かって送り出される作動油の流量を制限する流量制御弁が前記調整弁として設けられ、前記作動油再導入路は、前記流量制御弁から余剰油として排出される作動油を、前記オイルパンを迂回して前記オイルポンプの吸込側に戻すように設けられ、前記流量制御弁の動作特性が前記作動油温度の上昇に伴って前記余剰油の流量を減少させるように設定されてもよい（請求項９）。

本形態によれば、オイルポンプからリリーフ弁へと送り出される作動油の流量を流量制御弁によって制限し、その流量制御弁から余剰油として排出される作動油を、オイルパンを経由することなく作動油再導入路を介してオイルポンプの吸込側へと戻すことができる。これにより、リリーフ弁には、供給対象にて必要とされる流量の作動油を送り出せば足り、余剰な作動油は流量制御弁からオイルポンプの吸込側に戻すことができる。その結果、リリーフ弁からオイルポンプの吸込側へと作動油を戻す流路を省略しても熱の発散を抑えることが可能となる。このため、作動油をオイルポンプの吸込側に戻すための回路構成を簡素化して、回路の小型化を図ることができる。

上記の形態においては、前記流量制御弁が、前記断熱材によって前記オイルポンプからの放熱が抑制される断熱範囲に配置されてもよい（請求項１０）。これにより、オイルポンプの吐出側から流量制御弁を介してオイルポンプの吸込側に戻る作動油の流路の全てを断熱範囲に含めることが可能となり、その流路間での熱の発散を抑えて暖機促進効果をさらに高めることができる。

さらに、前記流量制御弁は、ばねの力で弁体を駆動して前記余剰油の流量を変化させるように構成され、前記ばねは、前記作動油温度の上昇に伴って前記余剰油の流量が減少するようにばね定数が変化する材質にて形成されてもよい（請求項１１）。この場合には、作動油温度の上昇に伴ってばね定数が変化するため、暖機の進行に伴ってオイルポンプの吸込側に戻される作動油の流量が強制的に減少する。従って、オイルポンプの過熱を確実に防止することができる。

前記流量制御弁は電磁弁としてもよく、その場合、前記作動油再導入手段は、前記供給対象が必要とする作動油の流量を前記オイルポンプの吐出口における作動油温度に基づいて算出し、前記オイルポンプから吐出される作動油の流量から前記供給対象が必要とする流量を減算した流量の作動油が余剰油として前記流量制御弁から排出されるように当該流量制御弁の動作を制御する流量制御手段をさらに備えてもよい（請求項１２）。この形態によれば、流量制御手段にて流量制御弁の動作を制御することにより、オイルポンプからリリーフ弁に送り出される作動油の流量を、供給対象にて必要とされる作動油流量と略一致させることが可能となる。これにより、リリーフ弁からの余剰油の排出を殆どなくし、リリーフ弁からオイルポンプの吸込側に作動油を戻す流路が省略されても暖機促進効果が損なわれない。オイルポンプの吐出口における作動油温度に基づいて流量制御弁の動作を制御することにより、オイルポンプの暖機を正確に管理することが可能となる。

以上に説明したように、本発明の作動油供給装置においては、断熱材によりオイルポンプが断熱化されて冷間時におけるオイルポンプからの熱の発散が抑制されるとともに、冷間時にはオイルポンプから吐出された作動油の一部がオイルパンを迂回してオイルポンプの吸込側に戻されるため、作動油に与えられた熱の発散も抑えることができる。これにより、オイルポンプの早期暖機を図ることができる。

［第１の形態］
図１は、本発明の第１の形態に係る作動油供給装置が適用された変速機の一例を示している。変速機１は、車両の原動機（ここでは一例として内燃機関とする。）から出力された動力を駆動輪に伝達するための動力伝達系に組み込まれる。変速機１はケース２を有している。ケース２は、トランスアクスルハウジング２ａと、トランスアクスルケース２ｂと、トランスアクスルリヤカバー２ｃとをボルト２ｄで相互に結合したアッセンブリ構造を備えている。トランスアクスルハウジング２ａは内燃機関のクランクケース（不図示）と接続される。ケース２の底には作動油を蓄えるオイルパンが設けられているが、図１では図示を省略した。

ケース２の内部には、トルクコンバータ４と、前進後退切替機構５と、ＣＶＴ変速機構６とが設けられている。トルクコンバータ４は、内燃機関のクランク軸３から入力された回転運動のトルクを増幅する。トルクコンバータ４の構成は公知のそれと同様でよい。前進後退切替機構５は、フォワードクラッチ５ａとリバースブレーキ５ｂとを油圧によって選択的に動作させることにより、遊星歯車機構５ｃの作動状態を切り替えてトルクコンバータ４からＣＶＴ機構６に伝達される回転の方向を変化させる。ＣＶＴ機構６は、プライマリープーリ６ａ及びセカンダリプーリ（不図示）のそれぞれのプーリ幅を変化させることにより、ベルト６ｂの巻き掛け位置を変化させてプーリ間の変速比を無段階に変化させるベルト式ＣＶＴ機構である。ＣＶＴ機構６以降にはディファレンシャル機構等が設けられるが、それらの図示は省略した。

トランスアクスルハウジング２ａとトランスアクスルケース２ｂとの間には仕切板１０が設けられている。仕切板１０は、ボルト１１を利用してトランスアクスルケース２ｂに固定されており、ケース２の構成部品として機能する。仕切板１０のトルクコンバータ４と対向する表面には、本形態の作動油供給装置の油圧源として、オイルポンプ１２が取り付けられている。オイルポンプ１２は、ケース２のオイルパンに蓄えられた作動油を汲み上げて変速機１内の各部に圧送する。オイルポンプ１２は、一例として、ポンプボディ１３の内部に収容されたピニオン１４をクランク軸３からの動力で回転させて作動油を圧送する歯車ポンプである。

図２はオイルポンプ１２の周囲を簡略化して示した拡大図である。ポンプボディ１３は、ハウジング１５とエンドプレート１６とを組み合わせた構成を有している。ハウジング１５には、ピニオン１４を収容するポンプ室１５ａが形成されている。エンドプレート１６は、そのポンプ室１５ａを閉じるようにしてハウジング１５と組み合わされている。

ポンプボディ１３の外面は断熱ケース１７にて覆われている。断熱ケース１７は、断熱材としての断熱プレート１８と断熱キャップ１９とを組み合わせた構成を有している。断熱プレート１８は、ポンプボディ１３と仕切板１０との間に挟み込まれるように設けられ、断熱キャップ１９はハウジング１５を外側から覆い隠すように設けられている。断熱キャップ１９、ハウジング１５、エンドプレート１６及び断熱ケース１７はボルト２０によって仕切板１０に共締めされている。仕切板１０へ取り付けられた状態において断熱キャップ１９の端部は断熱プレート１８と全周に亘って密着する。それにより、ポンプボディ１３は、その外面の全面に亘って断熱ケース１７にて覆われる。従って、オイルポンプ１２が断熱化され、冷間時におけるオイルポンプ１２からの熱の発散を抑えてその暖機を促進することができる。断熱ケース１７の保温作用により、オイルポンプ１２の運転停止後の温度低下を抑え、次回の運転開始時におけるオイルポンプ１２の伝達効率を向上させることもできる。なお、ポンプ室１５ａに対する作動油の吸込口及び吐出口は、外部からの配管接続が可能となるように断熱ケース１７にて覆われることなく露出している。

断熱プレート１８及び断熱キャップ１９のそれぞれは、ポンプボディ１３からの放熱を抑える断熱材として機能するものであればよい。例えば、ポンプボディ１３の素材よりも熱伝導率が低い材料にて断熱プレート１８及び断熱キャップ１９を形成してもよい。断熱プレート１８及び断熱キャップ１９のそれぞれの内面とポンプボディ１３の外面との間に適宜の隙間を設けることにより、空気による断熱層を形成してもよい。さらに、ポンプボディ１３の外面に、断熱材からなる被覆層を形成することによりポンプボディ１３を断熱化してもよい。

図３は作動油供給装置２１の構成を示す回路図である。図３では、図中のハッチング領域Ｚは断熱材によってオイルポンプ１２からの放熱が抑制されている範囲（以下、これを断熱範囲と呼ぶ。）を示している。図２の構成においては、断熱ケース１７の内部が断熱範囲Ｚに相当する。作動油供給装置２１において、オイルパン２２に蓄えられた作動油はフィルタ２３を介してオイルポンプ１２に汲み上げられ、加圧されて主管路２４に吐出される。主管路２４に吐出された作動油は、第１分配路２５を介して前進後退切替機構５（具体的にはクラッチ５ａ及びブレーキ５ｂ）に、第２分配路２６を介してトルクコンバータ４に、第３分配路２７を介して変速機１の各部の潤滑箇所２８にそれぞれ分配される。トルクコンバータ４から排出される作動油はリターン路２９を介してオイルクーラ３０に導かれ、そのオイルクーラ３０で冷却されてオイルパン２２に戻される。つまり、図３の例では、トルクコンバータ４、前進後退切替機構５、潤滑箇所２８が作動油の供給対象として示されている。但し、作動油の供給対象はこれに限らず、例えばＣＶＴ変速機構６も供給対象として設定されてもよい。その他にも、変速機１内の各種の機器、摺動部等を作動油の供給対象として設定することができる。

オイルクーラ３０は、車両の内燃機関の冷却水と熱交換することにより作動油を冷却する公知のものと同様でよい。主管路２４は、オリフィス３１を介してリターン路２９と接続されている。リターン路２９に対する主管路２４の接続位置とオイルクーラ３０との間には逆止弁３２が接続されている。逆止弁３２は、オイルクーラ３０の上流側の圧力が所定の設定圧（クラッキング圧）を超えると開いてリターン路２９の作動油の一部を逃がすクーラバイパス弁として機能する。逆止弁３２から排出された作動油はオイルパン２２に戻される。前進後退切替機構５及び潤滑箇所２８の漏れ油もオイルパン２２に戻される。

主管路２４には第１リリーフ弁３３及び第２リリーフ弁３４が設けられている。第１リリーフ弁３３及び第２リリーフ弁３４は、それぞれの入口側に導かれる作動油の圧力が設定圧（リリーフ圧）を超えたとき、主管路２４からリリーフ路３３ａ、３４ａに作動油を余剰油として排出することにより、主管路２４の作動油の最高圧力をリリーフ圧以下に制限する。リリーフ弁３３、３４は、いずれも主管路２４から取り出されるパイロット圧とそのパイロット圧に抗するばねの反発力とを利用して弁体の位置を変化させる構成でよい。第１リリーフ弁３３は第１分配路２５と第２分配路２６との間に設置され、第２リリーフ弁３４は第２分配路２６と第３分配路２７との間に設置されている。第１リリーフ弁３３のリリーフ圧は第２リリーフ弁３４のそれよりも高く設定されている。リリーフ弁３３、３４のリリーフ路３３ａ、３４ａはリターン路３５に接続され、そのリターン路３５は断熱範囲Ｚに引き込まれてオイルポンプ１２の吸込口とフィルタ２３との間に接続されている。これにより、リリーフ弁３３、３４が調整弁として機能し、リリーフ路３３ａ、３４ａとリターン路３５とが作動油再導入路として機能し、これらの組み合わせによって作動油再導入手段が実現される。

次に、作動油供給装置２１の作用を説明する。変速機１の冷間時には、オイルパン２２に蓄えられている作動油の粘度が高く、作動油の供給対象であるクラッチ５ａ等の機器からの作動油の漏れは少ない。よって、これらの機器が必要とする作動油の流量も少なく、リリーフ弁３３、３４からリリーフ路３３ａ、３４ａに余剰油として排出される作動油の流量が相対的に増加する。リリーフ路３３ａ、３４ａに排出された作動油は、オイルパン２２を迂回して、リターン路３５からオイルポンプ１２の吸込側に戻される。そのため、リリーフ弁３３、３４から排出された作動油の熱がオイルパン２２に逃げるおそれはない。リターン路３５からオイルポンプ１２に作動油が戻されることにより、リターン路３５からオイルパン２２に作動油を戻した場合と比較して、オイルパン２２からオイルポンプ１２に汲み上げられる作動油の流量が減少する。このため、オイルパン２２に蓄えられた冷たい作動油の汲み上げによるオイルポンプ１２の冷却作用も抑制される。よって、作動油温度が早期に上昇してオイルポンプ１２の暖機が促進される。オイルパン２２からの作動油の汲み上げ量が減少することにより、オイルポンプ１２の吸込側における負圧の発生、あるいはキャビテーションの発生を防止することができ、さらにはオイルパン２２からオイルポンプ１２へのエアの吸込みも抑えることができる。

一方、暖機が進行すると、クラッチ５ａ等の機器からの作動油の漏れが増加してこれらの機器が必要とする作動油の流量も増加する。その結果、リリーフ弁３３、３４のリリーフ路３３ａ、３４ａからリターン路３５を介してオイルポンプ１２の吸込側に戻される作動油の流量が減少し、その流量の低下を補うようにオイルパン２２から汲み上げられる作動油の流量が増加する。オイルパン２２からの作動油の汲み上げ量が増加することにより、オイルポンプ１２が冷却されてその過熱が防止される。本形態によれば、オイルパン２２から汲み上げられる作動油の流量が作動油の温度上昇に伴って自然に変化するため、制御装置を利用したリリーフ弁３３、３４等の動作制御を必須としない。よって、構成を簡素化できる利点がある。

なお、本形態では２つのリリーフ弁３３、３４のそれぞれから排出される作動油をオイルポンプ１２の吸込側に戻しているが、いずれか一方のリリーフ弁から排出される作動油のみをオイルポンプ１２の吸込側に戻してもよい。例えば、第１リリーフ弁３３から排出される作動油の流量が第２リリーフ弁３４のそれよりも遥かに大きい場合には、第１リリーフ弁３３のリリーフ路３３ａのみをリターン路３５と接続してもよい。リリーフ弁の個数は２つに限定されず、１つ又は３つ以上でもよい。

［第２の形態］
図４は本発明の第２の形態に係る作動油供給装置２１Ａを示す回路図である。図４において、図３と共通する部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。本形態の作動油供給装置２１Ａにおいては、逆止弁３２のドレン路３２ａがリターン路３５を介してオイルポンプ１２の吸込側に接続されている点で第１の形態の作動油供給装置２１と相違する。これにより、ドレン路３２ａも作動油再導入路の一部として機能する。作動油供給装置２１Ａの他の構成は第１の形態の作動油供給装置２１と同様である。

トルクコンバータ４は変速機１内で最も発熱量が大きい機器の一つであり、オイルクーラ３０の上流側のリターン路２９にはそのトルクコンバータ４で早期に暖められた作動油が導かれる。一方、冷間時においては、オイルクーラ３０の管路抵抗が大きくなり、その上流側に接続されているリターン路２９の圧力が上昇する。逆止弁３２のクラッキング圧をその冷間時の圧力上昇で開くように設定することにより、トルクコンバータ４にて早期に暖められた作動油を逆止弁３２からドレン路３２ａに排出し、オイルパン２２を迂回してリターン路３５からオイルポンプ１２の吸込側に戻すことができる。これにより、第１の形態と比較して作動油温度を迅速に上昇させてオイルポンプ１２のさらなる暖機促進を図ることができる。

図５は第２の形態の変形例に係る作動油供給装置２１Ｃを示している。図５の作動油供給装置２１Ｂは、オイルクーラ３０から排出された作動油を各部の潤滑箇所２８に導く点で図４の作動油供給装置２１Ａと相違する。その他の構成は図４の作動油供給装置２１Ａと同一であり、図５において共通の参照符号を付してそれらの説明は省略する。なお、第１の形態においても、オイルクーラ３０から排出された作動油を潤滑箇所２８に導くようにしてもよい。

［第３の形態］
図６は本発明の第３の形態に係る作動油供給装置２１Ｃを示す回路図である。図６において、図４と共通する部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。本形態の作動油供給装置２１Ｃは、主管路２４の先端、すなわち第３分配路２７の分岐位置よりもさらに下流に流量制御弁３６が接続され、その出口側流路３６ａがリターン路３５を介してオイルポンプ１２の吸込側と接続されている点で第２の形態の作動油供給装置２１Ａと相違する。これにより、リリーフ弁３３、３４に加えて流量制御弁３６も調整弁として機能し、その出口側流路３６ａが作動油再導入路の一部として機能する。

流量制御弁３６は、主管路２４から取り出されるパイロット圧と、ソレノイドコイル３６ｓが発生する電磁力とを利用して弁体の位置を変化させる電磁制御弁の一種である。流量制御弁３６を通過する作動油の流量（以下、通過流量と呼ぶことがある。）は、ソレノイドコイル３６ｓへ与える励磁電流を制御ユニット３７にて制御することにより連続的に調整可能である。制御ユニット３７はコンピュータユニットとして構成され、例えば、図７に示したように作動油温度が上昇するほど通過流量が減少するように励磁電流を制御する。作動油温度は温度センサで検出し、あるいは作動油温度に相関する物理量から推定すればよい。なお、主管路２４の先端に流量制御弁３６を設けたことに伴って、主管路２４とリターン路２９との接続経路は、第３分配路２７を経由するように変更されている。

本形態の作動油供給装置２１Ｃによれば、冷間時には流量制御弁３６の開度が増加し、流量制御弁３６を通過してリターン路３５に戻される作動油の流量が大きくなる。これにより、オイルポンプ１２の吐出側からオイルパン２２を迂回してオイルポンプ１２の吸込側に戻される作動油流量が第２の形態と比してさらに増加し、オイルポンプ１２の暖機をさらに促進することができる。また、主管路２４から潤滑箇所２８に分配される作動油の流量が減少するため、潤滑箇所２８における低温時の引き摺り抵抗が低減される。暖機が進行すれば流量制御弁３６の開度が減少して潤滑箇所２８に分配される作動油の流量が増加する。そのため、必要な流量の作動油を潤滑箇所２８に確実に供給することができ、また、オイルポンプ１２の過熱を防止することができる。

なお、図８に示したように、オイルクーラ３０の下流側に潤滑箇所２８が接続された作動油供給装置２１Ｄに対しては、オイルクーラ３０の下流側の流路３８を分岐してその一方を流量制御弁３６の入口側に接続すればよい。作動油供給装置２１Ｄのその他の構成は図６の作動油供給装置２１Ｃと同一であり、図８において共通の参照符号を付してそれらの説明は省略する。冷間状態からの始動時には作動油よりも内燃機関の冷却水が早く暖められることがあり、その場合には、リターン路２９の作動油の一部が逆止弁３２からリターン路３５に排出されると同時に、オイルクーラ３０に流入した作動油が冷却水から熱を受けてその温度が上昇することがある。図８の作動油供給装置２１Ｄによれば、冷却水にて暖められた作動油を流量制御弁３６からリターン路３５を介してオイルポンプ１２の吸込側に戻すことができるので、暖機促進効果をさらに高めることができる。

［第４の形態］
図９は本発明の第４の形態に係る作動油供給装置２１Ｅを示す回路図である。図９において、図４と共通する部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。本形態の作動油供給装置２１Ｅは、オイルクーラ３０の下流側の流路３８に逆止弁４０が接続され、その逆止弁４０のドレン路４０ａがリターン路３５を介してオイルポンプ１２の吸込側と接続されている点で第２の形態の作動油供給装置２１Ａと相違する。その他の構成は作動油供給装置２１Ａと同一である。逆止弁４０は流路３８の圧力が所定のクラッキング圧を超えると開放されて流路３８からリターン路３５へ向かう作動油の流れを許容し、逆方向の流れは阻止する。ドレン路４０ａは作動油再導入路の一部として機能する。

本形態の作動油供給装置２１Ｅによれば、冷間時においてリリーフ弁３３、３４及び逆止弁３２から排出された作動油がオイルパン２２を迂回してオイルポンプ１２の吸込側に戻されることにより暖機が促進される。また、オイルクーラ３０を通過する作動油も、オイルパン２２を迂回してオイルポンプ１２の吸込側に戻されるため、内燃機関の冷却水で作動油が暖められている間は、その熱がオイルポンプ１２の吸込側で回収されて暖機促進効果が高まる。オイルクーラ３０に導かれる作動油の温度が冷却水の温度よりも上昇すれば、オイルクーラ３０で冷やされた作動油がオイルポンプ１２の吸込側に戻されてオイルポンプ１２の過熱が防止される。

［第５の形態］
図１０は本発明の第５の形態に係る作動油供給装置２１Ｆを示す回路図である。図１０において、図９と共通する部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。本形態の作動油供給装置２１Ｆは、第１リリーフ弁３３が断熱範囲Ｚ、すなわち断熱ケース１７の内部に配置されている点で第４の形態の作動油供給装置２１Ｅと相違する。その他の構成は作動油供給装置２１Ｅと同様である。

本形態によれば、オイルポンプ１２の吐出側から第１リリーフ弁３３を介してオイルポンプ１２の吸込側に戻る作動油の流路の全てが断熱範囲Ｚに含まれるため、その流路間での熱の発散を抑えて暖機促進効果を高めることができる。また、第１リリーフ弁３３を断熱ケース１７内に収容すれば、オイルポンプ１２と第１リリーフ弁３３との距離を短縮し、それにより、第１リリーフ弁３３の動作に対する主管路２４の作動油圧力の応答性を向上させることができる。さらに、主管路２４は回路内でも比較的その断面積が大きいため、その一部を断熱ケース１７内に配置することにより、回路の小型化を図ることもできる。

なお、第２リリーフ弁３４も断熱ケース１７内に配置してもよい。上述した第１〜第３の形態の作動油供給装置においても、断熱ケース１７内に第１リリーフ弁３３を配置してもよく、さらに第２リリーフ弁３４も断熱ケース１７内に配置してもよい。

［第６の形態］
図１１は本発明の第６の形態に係る作動油供給装置２１Ｇを示す回路図である。図１１において、図９と共通する部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。本形態の作動油供給装置２１Ｇは、作動油を主管路２４からオイルポンプ１２の吸込側に戻すための流量制御弁３６Ａが断熱範囲Ｚ、すなわち断熱ケース１７の内部に配置され、それにより、主管路２４から流量制御弁３６Ａを介してオイルポンプ１２の吸込側へ作動油を戻す流路４２の全体が断熱ケース１７内に収められている点で第４の形態の作動油供給装置２１Ｅと相違する。また、第１リリーフ弁３３及び第２リリーフ弁３４からそれぞれ排出される作動油はオイルパン２２へと戻される。すなわち、本形態では流量制御弁３６Ａを調整弁として機能させ、流路４２を作動油再導入路として機能させるものであり、リリーフ弁３３、３４は作動油再導入手段として利用されていない。その他の構成は作動油供給装置２１Ｅと同様である。流量制御弁３６Ａは、ソレノイドコイル３６ｓが発生する電磁力とこれに抗するばね３６ｂの反発力とを利用して弁体の位置を全閉位置と全開位置との間で連続的に変化させる電磁比例制御弁の一種である。本形態では、ばね３６ｂの力で弁体が全閉位置に向かって押し付けられる一方で、ソレノイドコイル３６ｓの電磁力により弁体が全開位置に向かって駆動されるように流量制御弁３６Ａが構成されている。制御ユニット３７による流量制御弁３６Ａの通過流量の制御は、図７の例と同様に温度が上昇するほど通過流量を減少させるものとすればよい。

本形態によれば、冷間時は流量制御弁３６Ａの開度が大きくなり、暖機が進行するに従って流量制御弁３６Ａの開度が減少するため、第３の形態と同様に、暖機促進を図りつつ、オイルポンプ１２の過熱も抑えることができる。しかも、オイルポンプ１２の吐出側から流量制御弁３６Ａを介してオイルポンプ１２の吸込側に戻る作動油の流路４２の全てが断熱範囲Ｚに含まれるため、その流路間での熱の発散を抑えて暖機促進効果をさらに高めることができる。主管路２４からの流路４２の分岐位置が第１リリーフ弁３３の上流に位置しているので、冷間時には、前進後退切替機構５のクラッチ５ａ等の機器が必要とする流量を超える余剰の作動油を流量制御弁３６Ａからオイルポンプ１２の吸込側に戻すことにより、リリーフ弁３３、３４のリリーフ路３３ａ、３４ａには作動油が殆ど排出されない。このため、リリーフ弁３３、３４からオイルパン２２に作動油を排出する構成であっても熱の発散は殆ど発生しない。そして、リリーフ弁３３、３４からオイルポンプ１２の吸込側へ作動油を戻す構成を省略することにより、作動油をオイルポンプ１２の吸込側に戻すための回路構成を簡素化でき、回路の小型化を図ることもできる。

なお、本形態の作動油供給装置２１Ｇにおいては、流量制御弁３６Ａのばね３６ｂを、温度上昇に伴ってばね定数が漸次増加する材質にて構成してもよい。例えば、形状記憶合金にてばね３６ｂを構成することにより、ばね３６ｂのばね定数を温度に応じて変化させることができる。この場合、断熱範囲Ｚ内の温度の上昇に伴ってばね３６ｂの反発力が次第に増加して流量制御弁３６Ａの開度が強制的に減少する。このため、オイルポンプ１２の過熱を確実に防止することができる。流量制御弁３６Ａの通過流量を、ばね３６ｂの反発力の変化という機械的な要素によって実現することができるため、そのばね３６ｂの反発力によって定まる通過流量を、ソレノイドコイル３６ｓの励磁電流の変化によってさらに調整するといった制御を行うことが可能となり、通過流量（すなわち、オイルポンプ１２の吸込側に戻す作動油の流量）の制御性が向上する。

［第７の形態］
次に、本発明の第７の形態に係る作動油供給装置について説明する。本形態は図１１に示した第７の形態の作動油供給装置２１Ｇにおいて、制御ユニット３７が図１２に示す流量制御ルーチンを所定の周期で繰り返し実行することにより、流量制御弁３６Ａの通過流量を作動油温度に応じて制御するものである。よって、回路構成は図１１を流用し、以下では図１２の制御手順を説明する。

図１２の流量制御ルーチンにおいて、制御ユニット３７はまずステップＳ１でオイルポンプ１２から吐出される作動油の温度（以下、吐出油温と呼ぶ。）Ｔｏｕｔが基準温度Ｔｏｕｔ０よりも高いか否か判断する。吐出油温Ｔｏｕｔは例えばオイルポンプ１２の吐出口に温度センサを設置して検出すればよい。基準温度Ｔｏｕｔ０は、暖機が目標状態に達したときの吐出油温として予め設定される。ステップＳ１にて吐出油温Ｔｏｕｔが基準油温Ｔｏｕｔ０以下と判断された場合、制御ユニット３７はステップＳ２に進む。ステップＳ２において、制御ユニット３７は、オイルパン２２に蓄えられている作動油の温度Ｔｏに基づいて、作動油制御装置２１Ｇの前進後退切替機構５、トルクコンバータ４といった機器類が必要とする作動油の流量（以下、必要流量と呼ぶ。）Ｑｌｕｂを導出する。作動油温度Ｔｏは例えばオイルパン２２に設けられた温度センサにて検出すればよい。また、作動油温度Ｔｏに対応する必要流量Ｑｌｕｂの導出は、予めベンチ適合試験等で取得されたマップデータに基づいて行うことができる。必要流量Ｑｌｕｂは、油温Ｔｏが高いほど増加する。

必要油量Ｑｌｕｂの導出後、制御ユニット３７はステップＳ３に進み、内燃機関の回転数（エンジン回転数）、主管路２４の作動油の圧力（ライン圧）、オイルポンプ１２の流特性に基づいて、オイルポンプ１２の吐出流量Ｑｏｕｔを算出する。その算出も、例えば予めベンチ適合試験等で取得されたマップデータに基づいて行うことができる。なお、ここでいうライン圧は主管路２４の第１リリーフ弁３３よりも上流側の圧力である。ライン圧は圧力センサにて検出することができる。

続くステップＳ４にて、制御ユニット３７は、流量制御弁３６Ａの通過流量が、吐出流量Ｑｏｕｔと必要流量Ｑｌｕｂとの差（Ｑｏｕｔ−Ｑｌｕｂ）となるように流量制御弁３６Ａのソレノイドコイル３６ｓに与える励磁電流を制御する。一方、ステップＳ１にて吐出油温Ｔｏｕｔが基準温度Ｔｏｕｔ０を超えたと判断された場合、制御ユニット３７はステップＳ５に進む。ステップＳ５において、制御ユニット３７は流量制御弁３６Ａを全閉状態に制御する。その状態は、ソレノイドコイル３６ｓへの通電を停止することにより実現される。ステップＳ４又はＳ５にて流量制御弁３６Ａを制御した後、制御ユニット３７は今回の流量制御ルーチンを終了する。以上の処理を実行することにより、制御ユニット３７は本発明の流量制御手段として機能する。

本形態によれば、暖機が目標状態に達するまでは主管路２４からトルクコンバータ４等の機器類に必要流量の作動油のみが供給され、余剰の作動油の略全量が流量制御弁３６Ａを介してオイルポンプ１２の吸込側に戻される。そして、暖機が目標状態に達すれば流量制御弁３６Ａが閉じてオイルポンプ１２の吐出油の全量が主管路２４からトルクコンバータ４等に分配される。よって、オイルポンプ１２の早期暖機と作動油流量の最適化との両立を図ることができる。また、流量制御に際してオイルポンプ１２の吐出口の温度を参照することにより、オイルポンプ１２の暖機を正確に管理することができる。

なお、上述した各形態においては、ポンプボディ１３の全体を断熱ケース１７にて覆ったが、本発明の作動油供給装置においては、オイルポンプの外面の少なくとも一部が断熱材にて覆われていればよい。例えば、図１３に示すように、ポンプボディ１３と仕切板１０との間に断熱プレート１８を設け、ポンプボディ１３のハウジング１５の外面はトランスアクスルハウジング２ａ内部に露出させてもよい。トルクコンバータ４は変速機１の構成要素の中でも比較的早期に暖機が進行するため、これを収容するトランスアクスルハウジング２ａの内部の雰囲気温度も比較的早期に上昇することがある。その場合、トランスアクスルハウジング２ａ内に露出している外面からの放熱は少なく、ポンプボディ１３からケース２の一部である仕切板１０への伝熱を妨げるだけでオイルポンプ１２自身の発熱量を効果的に閉じ込めることができる。あるいは、トランスアクスルハウジング２ａ内の雰囲気温度がオイルポンプ１２に先行して上昇すれば、周囲の空気からオイルポンプ１２への伝熱が生じてその暖機が促進される。そして、図１３の構成によれば、図２の構成と比較して断熱キャップ１９が省略されているため、小型軽量化に有利である。

本発明の第１の形態に係る作動油供給装置が適用された変速機の一例を示す断面図。 図１のオイルポンプの周囲を簡略化して示した拡大図。 第１の形態に係る作動油供給装置の構成を示す回路図。 第２の形態に係る作動油供給装置の構成を示す回路図。 第２の形態の変形例に係る作動油供給装置の構成を示す回路図。 第３の形態に係る作動油供給装置の構成を示す回路図。 第３の形態の制御ユニットの制御によって実現される作動油温度と流量制御弁の通過流量との関係を示す図。 第３の形態の変形例に係る作動油供給装置の構成を示す回路図。 第４の形態に係る作動油供給装置の構成を示す回路図。 第５の形態に係る作動油供給装置の構成を示す回路図。 第６の形態に係る作動油供給装置の構成を示す回路図。 第７の形態に係る作動油供給装置の制御ユニットが実行する流量制御ルーチンを示すフローチャート。 断熱材の配置に関する変形例を示す図。

符号の説明

１ 変速機
２ ケース
２ａ トランスアクスルハウジング
４ トルクコンバータ
５ 前進後退切替機構
６ ＣＶＴ変速機構
１０ 仕切板
１２ オイルポンプ
１３ ポンプボディ
１４ ピニオン
１５ ハウジング
１６ エンドプレート
１７ 断熱ケース
１８ 断熱プレート
１９ 断熱キャップ
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ、２１Ｇ 作動油供給装置
２２ オイルパン
２４ 主管路
２８ 潤滑箇所
２９ リターン路
３０ オイルクーラ
３２ 逆止弁
３２ａ ドレン路
３３ 第１リリーフ弁
３３ａ リリーフ路
３４ 第２リリーフ弁
３４ａ リリーフ路
３５ リターン路
３６、３６Ａ 流量制御弁
３６ｂ ばね
３６ｓ ソレノイドコイル
３７ 制御ユニット
３８ 流路
４０ 逆止弁
４０ａ ドレン路
４２ 流路
Ｚ 断熱範囲

Claims (12)

1. 変速機のケース内に設けられたオイルポンプにてオイルパンから作動油を汲み上げ、該オイルポンプから吐出される作動油を変速機内の供給対象へ導く作動油供給装置において、
   前記ケース内に配置されて前記オイルポンプの外面の少なくとも一部を覆う断熱材と、
   前記オイルポンプの冷間時に、該オイルポンプから吐出された作動油の少なくとも一部を、前記オイルパンを迂回して前記オイルポンプの吸込側に戻す作動油再導入手段と、
   を備えた変速機の作動油供給装置。
2. 前記作動油再導入手段は、前記オイルポンプの吐出側に設けられて該オイルポンプから前記供給対象に向かって送り出される作動油の圧力又は流量を制限する調整弁と、前記調整弁から余剰油として排出される作動油を、前記オイルパンを迂回して前記オイルポンプの吸込側に戻すように設けられた前記作動油再導入路とを備えている請求項１に記載の作動油供給装置。
3. 前記調整弁として、前記オイルポンプから吐出された作動油の最高圧力を制限するリリーフ弁が設けられている請求項２に記載の作動油供給装置。
4. 前記変速機には、前記供給対象としてトルクコンバータが設けられ、前記トルクコンバータの下流には当該トルクコンバータから排出された作動油を冷却するためのオイルクーラが設けられ、前記作動油再導入手段は、前記トルクコンバータと前記オイルクーラとの間に設けられ、前記オイルクーラの上流側圧力が所定圧を超えると開いて当該オイルクーラの上流側の作動油を逃がすクーラバイパス弁を有し、前記作動油再導入路は、前記クーラバイパス弁から排出される作動油も前記オイルパンを迂回して前記オイルポンプの吸込側に戻すように設けられている請求項３に記載の作動油供給装置。
5. 前記オイルポンプから吐出された作動油が前記変速機の潤滑箇所にも導かれることにより当該潤滑箇所も前記供給対象として設定され、前記作動油再導入手段は、前記リリーフ弁を通過した作動油の一部を逃がすことにより前記潤滑箇所に導かれる作動油の流量を制限する流量制御弁を有し、前記作動油再導入路は、前記流量制御弁から余剰油として排出される作動油も前記オイルパンを迂回して前記オイルポンプの吸込側に戻すように設けられ、前記流量制御弁の動作特性が前記作動油温度の上昇に伴って前記余剰油の流量を減少させるように設定されている請求項３又は４に記載の作動油供給装置。
6. 前記オイルクーラを通過した作動油が前記潤滑箇所に導かれるように構成され、前記流量制御弁は前記オイルクーラの下流に配置されている請求項５に記載の作動油供給装置。
7. 前記オイルクーラが車両の内燃機関の冷却水を利用して作動油を冷却するように構成され、前記作動油再導入手段は、前記オイルクーラの下流側に設けられ、前記オイルクーラから流出する方向の作動油の流れを許容し、前記オイルクーラへ逆流する方向の流れは阻止する逆止弁を有し、前記作動油再導入路は、前記逆止弁から排出される作動油も、前記オイルパンを迂回して前記オイルポンプの吸込側に戻すように設けられている請求項４又は５に記載の作動油供給装置。
8. 前記リリーフ弁が、前記断熱材によって前記オイルポンプからの放熱が抑制される断熱範囲に配置されている請求項３〜７のいずれか一項に記載の作動油供給装置。
9. 前記オイルポンプの吐出側には、該オイルポンプから前記供給対象に向かって送り出される作動油の最高圧力を制限するリリーフ弁が設けられ、前記オイルポンプから前記リリーフ弁に向かって送り出される作動油の流量を制限する流量制御弁が前記調整弁として設けられ、前記作動油再導入路は、前記流量制御弁から余剰油として排出される作動油を、前記オイルパンを迂回して前記オイルポンプの吸込側に戻すように設けられ、前記流量制御弁の動作特性が前記作動油温度の上昇に伴って前記余剰油の流量を減少させるように設定されている請求項２に記載の作動油供給装置。
10. 前記流量制御弁が、前記断熱材によって前記オイルポンプからの放熱が抑制される断熱範囲に配置されている請求項９に記載の作動油供給装置。
11. 前記流量制御弁は、ばねの力で弁体を駆動して前記余剰油の流量を変化させるように構成され、前記ばねは、前記作動油温度の上昇に伴って前記余剰油の流量が減少するようにばね定数が変化する材質にて形成されている請求項９又は１０に記載の作動油供給装置。
12. 前記流量制御弁が電磁弁であり、前記作動油再導入手段は、前記供給対象が必要とする作動油の流量を前記オイルポンプの吐出口における作動油温度に基づいて算出し、前記オイルポンプから吐出される作動油の流量から前記供給対象が必要とする流量を減算した流量の作動油が余剰油として前記流量制御弁から排出されるように当該流量制御弁の動作を制御する流量制御手段をさらに備えた請求項９〜１１のいずれか一項に記載の作動油供給装置。

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