JP2010078088A - 無段変速機の油圧ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドリングストップ時の円滑なクラッチ接続及び変速を担保しつつ、省エネルギー性能の向上を図ることのできる無段変速機の油圧ポンプ装置を提供すること。
【解決手段】電動ポンプ２６による作動油の供給は、高圧回路として構成された第１油圧回路２１に対して行なわれる。そして、第１油圧回路２１内の油圧を調整するとともに該調整により生ずる余剰流を第２油圧回路２２に供給する圧力調整弁３９の上流には、電動ポンプ２６による作動油の供給が行なわれる場合に、圧力調整弁３９への作動油の流入、即ち第１油圧回路２１から第２油圧回路２２への作動油の流出を禁止すべく閉作動するストップ弁４５が設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、無段変速機の油圧ポンプ装置に関するものである。

従来、車両用の変速機には、伝達ベルトが架け渡された一組のプーリの有効径を変化させることにより、その変速比を連続的に変更可能な無段変速機（CVT:Continuously Variable Transmission）がある。そして、近年では、これに流体継手であるトルクコンバータを組み合わせることにより、低速トルクを増強して、よりスムーズな発進を可能とする構成が一般的となっている。

また、近年、停車とともにエンジンを停止する所謂アイドリングストップ機能を備えた車両が増えており、このような車両には、そのアイドリングストップ時における油圧発生源として電動ポンプが設けられている（例えば、特許文献１参照）。

即ち、通常、エンジンの駆動力を上記ＣＶＴ等の変速機構に伝達すべく接続されるクラッチは、油圧により作動する。このため、アイドリングストップによりエンジンポンプが停止した場合には、電動ポンプによりその作動油供給を継続することで、そのクラッチ締結圧を維持し、再発進時の円滑なクラッチ接続を担保するのである。

さて、上記のような所謂ベルト式のＣＶＴにおける変速比制御は、油圧によって各プーリのＶ字溝幅を変更することにより行なわれる。そして、その制御油圧（クランプ圧及びクラッチの締結圧）は、その他の作動油圧（例えば、トルクコンバータのロックアップ作動圧等）よりも高いことから、多くの場合、その高い制御油圧を圧力調整弁で調整することにより、トルクコンバータ等に供給する中圧、及び潤滑部や冷却部に供給する低圧の油圧を段階的に作り出す構成となっている。

具体的には、例えば、図３に示す油圧ポンプ装置５０のように、ＣＶＴ５１の各構成要素、即ちプライマリプーリ５２及びセカンダリプーリ５３、並びにクラッチ５４に作動油を供給するための第１油圧回路５５と、トルクコンバータ５６及び潤滑部５７に同作動油を供給するための第２油圧回路５８とが形成される。また、第１油圧回路５５内の油圧を調整するとともに該調整により生ずる余剰流を第２油圧回路５８に供給する圧力調整弁５９が設けられ、エンジンポンプ６０及び電動ポンプ６１による作動油の供給は、ともに高圧回路として構成された第１油圧回路５５に対して行なわれる。尚、この油圧ポンプ装置５０では、エンジンポンプ６０による作動油供給時における電動ポンプ６１内への逆流を防止するための逆止弁６２が設けられている。そして、低圧回路として構成された第２油圧回路５８には、その圧力調整弁５９における圧力調整後の降圧された圧力で、その作動油の供給が行なわれるようになっている。

尚、第１油圧回路５５には、変速制御弁６３、挟圧力制御弁６４、クラッチ制御弁６５が設けられており、プライマリプーリ５２、セカンダリプーリ５３、及びクラッチ５４は、その対応するこれらの各弁装置により制御された油圧によって作動する。また、第２油圧回路５８には、トルクコンバータ５６のロックアップ作動圧を確保するための圧力調整弁６６及びロックアップ制御弁６７が設けられている。そして、作動油の循環による潤滑及び冷却を必要とする部位としての潤滑部５７には、この圧力調整弁６６における圧力調整により生ずる低圧の余剰流が供給されるようになっている。
特開２００４−３１６８３２号公報

しかしながら、無段変速機は、その制御圧として極めて高い油圧を必要とする一方、潤滑及び冷却用途では、多量の潤滑油を循環させる必要があることから、上記のように圧力調整弁を用いて高圧から低圧へと順次調圧する構成では、その圧力調整に伴うエネルギー損失が極めて大きい。そのため、上記電動ポンプによりアイドリングストップ時の作動油供給を行なう場合には、消費電力の増大のみならず、その大型化をも検討しなければならない。

尚、上記特許文献１には、ＣＶＴの各プーリにエンジンの駆動力を入力し及び接断するクラッチに対して、電動ポンプにより潤滑油供給を行なう構成が開示されている（特許文献１、第４図参照）。しかしながら、この従来例は、残る構成要素である各プーリに対しては、エンジンポンプにより作動油の供給が行なわれる構成となっている。このため、エンジンポンプが停止するアイドリングストップ時には、そのクランプ圧の維持が難しく、再発進時、円滑に変速比を変更できないおそれがあり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、アイドリングストップ時の速やかなクラッチ接続及び円滑な変速比の変更を担保しつつ、省エネルギー性能の向上を図ることのできる無段変速機の油圧ポンプ装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、無段変速機の各構成要素に作動油を供給するための第１油圧回路と、前記無段変速機とエンジンとの間に介在されたトルクコンバータ、及び前記作動油の循環による潤滑又は冷却を要する部位に該作動油を供給するための第２油圧回路と、エンジン駆動により前記第１油圧回路に前記作動油を供給するエンジンポンプと、前記第１油圧回路内の油圧を調整するとともに該調整により生ずる余剰流を前記第２油圧回路に供給する圧力調整弁と、前記エンジンポンプの停止時にモータ駆動により前記第１油圧回路に前記作動油を供給する電動ポンプとを備えた無段変速機の油圧ポンプ装置において、前記電動ポンプによる前記作動油の供給時に前記第１油圧回路から前記第２油圧回路への該作動油の流出を禁止する弁装置を設けたこと、を要旨とする。

即ち、アイドリングストップによるエンジンの停止時間は短く、且つその間、潤滑及び冷却の要求は低くなる。従って、このような場合、上記構成のように、再発進時に備えて高圧を維持すべき部位、即ち無段変速機の各構成要件（プライマリプーリ、セカンダリプーリ、及びクラッチ）への作動油供給を優先することで、電動ポンプに要求される吐出量が少なくなる。その結果、駆動に伴う消費電力の増大を抑えるととも、その大型化を防ぐことができ、これにより、アイドリングストップ時の速やかなクラッチ接続及び円滑な変速比の変更を担保しつつ、その省エネルギー性能の向上を図ることができるようになる。

請求項２に記載の発明は、前記弁装置は、前記エンジンポンプの吐出圧に基づき作動する機械式の弁装置であること、を要旨とする。
即ち、電動ポンプの起動に先立ち、エンジンポンプが停止することにより、その吐出圧が低下する。従って、上記構成によれば、電子制御によらず、簡素な構成にて、確実に第１油圧回路から第２油圧回路への作動油の流出を禁止することができる。

本発明によれば、アイドリングストップ時の速やかなクラッチ接続及び円滑な変速比の変更を担保しつつ、省エネルギー性能の向上を図ることが可能な無段変速機の油圧ポンプ装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の車両１は、無段変速機（Continuously Variable Transmission、以下「ＣＶＴ」とする）２を備えている。そして、エンジン３の発生する駆動力は、このＣＶＴ２で変速された後、図示しない駆動系へと伝達されるようになっている。

詳述すると、本実施形態では、駆動源であるエンジン３とＣＶＴ２との間には、トルクコンバータ４が介在されている。トルクコンバータ４は、回転自在に対向配置されたインペラ５及びタービン６を備えてなる。インペラ５には、エンジン３の出力部を構成するクランク軸７が接続され、タービン６には、同トルクコンバータ４の出力部を構成するタービン軸８が連結されている。そして、これらインペラ５及びタービン６の回転に伴って、当該インペラ５とタービン６との間に介在された粘性流体が循環流動することにより、その入出力間の差動を許容しつつトルク伝達することが可能な構成となっている。

また、トルクコンバータ４には、ロックアップクラッチ９が設けられている。そして、そのロックアップクラッチ９を締結させることで、インペラ５とタービン６との相対回転を規制、即ちその入出力部間の差動を禁止することが可能となっている。

一方、本実施形態のＣＶＴ２は、その溝幅を可変可能に構成されたプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に伝達ベルト１３を架け渡してなる所謂ベルト式ＣＶＴである。

具体的には、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２は、軸方向に移動可能な可動錐体１１ａ，１２ａと固定錐体１１ｂ，１２ｂとを同軸に対向配置することにより形成され、伝達ベルト１３は、これら可動錐体１１ａ，１２ａと固定錐体１１ｂ，１２ｂとの間に形成されたＶ字溝に架け渡されている。そして、本実施形態のＣＶＴ２は、その各可動錐体１１ａ，１２ａが固定錐体１１ｂ，１２ｂとの間に伝達ベルト１３を挟み込む力、即ちクランプ圧を制御することによって、その溝幅を変更、つまり連続的に変速比を変更することが可能となっている。

本実施形態では、ＣＶＴ２の入力部を構成するプライマリ軸１４は、クラッチ１５を介して上記トルクコンバータ４の出力部を構成するタービン軸８と接続されている。即ち、エンジン３の発生する駆動力は、このクラッチ１５を接続することによりＣＶＴ２を構成するプーリ対に入力される。そして、当該ＣＶＴ２において変速された後、同ＣＶＴ２の出力部を構成するセカンダリ軸１６から駆動系へと伝達される構成となっている。

ここで、本実施形態では、上記ＣＶＴ２、及びクラッチ１５、並びにトルクコンバータ４（のロックアップクラッチ９）は、油圧により作動する。そして、本実施形態の車両１には、その油圧、即ちＣＶＴ２のクランプ圧、クラッチ１５の締結圧、及びトルクコンバータ４のロックアップ作動圧を発生させるための作動油を供給し、並びに作動油の循環による潤滑及び冷却を必要とする部位（潤滑部１７）に該作動油を供給する油圧ポンプ装置２０が設けられている。

詳述すると、図２に示すように、本実施形態の油圧ポンプ装置２０は、ＣＶＴ２の各構成要素、即ちプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２、並びにクラッチ１５に作動油を供給するための第１油圧回路２１と、上記トルクコンバータ４及び潤滑部１７に作動油を供給するための第２油圧回路２２とを備えている。そして、油圧ポンプ装置２０は、これら各油圧回路に作動油を供給する油圧ポンプとして、エンジン３により駆動されるエンジンポンプ２４と、モータ２５により駆動される電動ポンプ２６との二つの油圧ポンプを備えている。

尚、本実施形態の車両１には、停車とともにエンジンを停止する所謂アイドリングストップ機能が備えられている。そして、電動ポンプ２６は、このアイドリングストップ時等、エンジン３の停止時におけるエンジンポンプ２４の代替として、その作動油の供給を実行する。

本実施形態では、これらの各油圧ポンプによる作動油の供給は、ともに高圧回路として構成された第１油圧回路２１に対して行なわれる。尚、エンジンポンプ２４及び電動ポンプ２６の各出口油路２７，２８には、それぞれ、その停止時における作動油の逆流を禁止する逆止弁２９，３０が設けられている。そして、低圧回路（及び中圧回路）として構成された第２油圧回路２２への作動油供給は、その第１油圧回路２１の圧力調整により生ずる余剰流によって行なわれる。

具体的には、第１油圧回路２１において、プライマリプーリ１１の油圧ピストン１１ｃに連通する第１油路３１には、変速制御弁３２が設けられ、セカンダリプーリ１２の油圧ピストン１２ｃに連通する第２油路３３には、挟圧制御弁３４が設けられている。また、クラッチ１５（の油圧室）に作動油を供給するための第３油路３６には、クラッチ制御弁３７が設けられている。そして、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２、並びにクラッチ１５は、これらの各弁装置により制御された油圧によって作動する。

また、本実施形態では、第１油圧回路２１と第２油圧回路２２とを接続する第４油路３８が設けられるとともに、該第４油路３８には、第１油圧回路２１内の油圧を調整するための圧力調整弁３９が設けられている。そして、この圧力調整弁３９のドレイン流、即ちその圧力調整により生ずる低圧の余剰流が、第２油圧回路２２へと流れるようになっている。

更に、第２油圧回路２２には、トルクコンバータ４のロックアップ作動圧を確保するための圧力調整弁４０が設けられており、これにより、トルクコンバータ４に作動油を供給する第５油路４１の圧力は、作動油の循環による潤滑及び冷却を必要とする部位としての潤滑部１７に当該潤滑油を供給する第６油路４２の圧力よりも高く維持されている。そして、トルクコンバータ４（のロックアップクラッチ９、図１参照）は、更に第５油路４１に設けられたロックアップ制御弁４３によって制御された油圧により作動し、及び第６油路４２には、その圧力調整弁４０における圧力調整により生ずる低圧の余剰流が供給されるようになっている。

また、本実施形態では、第１油圧回路２１と第２油圧回路２２とを接続する第４油路３８における圧力調整弁３９の上流には、その閉作動により第１油圧回路２１から第２油圧回路２２への作動油の流出を規制可能なストップ弁４５が設けられている。そして、このストップ弁４５は、エンジンポンプ２４が停止して電動ポンプ２６による作動油の供給が行なわれる場合には、圧力調整弁３９への作動油の流入、つまり第１油圧回路２１から第２油圧回路２２への作動油の流出を禁止すべく閉作動するように構成されている。

具体的には、本実施形態のストップ弁４５には、上記エンジンポンプ２４の出口油路２７に連通する第７油路４６の圧力とコイルバネ４７の圧力（弾性力）との圧力差に基づいて、その開作動位置Ｐ１と閉作動位置Ｐ２とが切り替わる機械式の弁装置（切替弁）が採用されている。そして、このストップ弁４５は、コイルバネ４７の圧力よりも第７油路４６の圧力が高い場合には開作動位置Ｐ１となり、第７油路４６の圧力による力よりもコイルバネ４７の力が高い場合には、図２に示されるような閉作動位置Ｐ２となるように構成されている。即ち、電動ポンプ２６の起動に先立ち、エンジンポンプ２４が停止することにより、その吐出圧、つまりその出口油路２７に連通する第７油路４６の圧力が低下する。そして、コイルバネ４７の力が当該第７油路４６の圧力を上回ることにより、ストップ弁４５が閉作動するのである。

このように、本実施形態では、電動ポンプ２６による作動油の供給が行なわれる場合、ストップ弁４５が閉作動することで、第１油圧回路２１は閉回路となる。そして、電動ポンプ２６による作動油の供給を当該第１油圧回路２１に限定することによって、電動ポンプ２６の駆動に伴う消費電力の増大を抑えるとともに、その大型化を防ぐ構成となっている。

即ち、アイドリングストップによるエンジン３の停止時間は短く、且つその間、潤滑及び冷却の要求は低くなる。従って、このような場合には、アイドリングストップからの再発進時に備えて高圧を維持すべき部位、即ちＣＶＴ２の各構成要件であるプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２、並びにクラッチ１５への作動油供給を優先する。つまり、上記のように、高い油圧を必要とするＣＶＴ２ではあるが、その作動に要求される流量自体は、回路内の漏れ流量及び変速時の変速流量のみであり、多くを必要としない。そのため、アイドリングストップ時の電動ポンプ２６による作動油の供給を第１油圧回路２１に限定することで、当該電動ポンプ２６に要求される吐出量が少なくなり、その結果、比較的小さなモータ２５での駆動が可能、且つその消費電力の大幅な低減が可能となるのである。

尚、本実施形態では、クラッチ１５に作動油を供給するための第３油路３６には圧力センサ４８が設けられており、電動ポンプ２６は、その圧力センサ４８により検出される圧力が、ＣＶＴ２（クラッチ１６）の作動圧として最適な値となるよう、コントローラ４９によりその作動が制御されている。具体的には、その検出される圧力が、予め設定された上記の最適値から乖離するほど、より大きな電流が電動ポンプ２６の駆動源であるモータ２５に通電される構成となっている。そして、本実施形態では、これにより、アイドリングストップ時の速やかなクラッチ接続及び円滑な変速比の変更を担保しつつ、その省エネルギー性能の向上を図る構成となっている。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）電動ポンプ２６による作動油の供給は、高圧回路として構成された第１油圧回路２１に対して行なわれる。そして、第１油圧回路２１内の油圧を調整するとともに該調整により生ずる余剰流を第２油圧回路２２に供給する圧力調整弁３９の上流には、電動ポンプ２６による作動油の供給が行なわれる場合に、第１油圧回路２１から第２油圧回路２２への作動油の流出を禁止すべく閉作動するストップ弁４５が設けられる。

即ち、アイドリングストップによるエンジン３の停止時間は短く、且つその間、潤滑及び冷却の要求は低くなる。従って、このような場合、再発進時に備えて高圧を維持すべき部位、即ちＣＶＴ２の各構成要件であるプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２、並びにクラッチ１５への作動油供給を優先することで、電動ポンプ２６に要求される吐出量が少なくなる。その結果、駆動に伴う消費電力の増大を抑えるとともに、その大型化を防ぐことができ、これにより、アイドリングストップ時の速やかなクラッチ接続及び円滑な変速比の変更を担保しつつ、その省エネルギー性能の向上を図ることができるようになる。

（２）ストップ弁４５には、エンジンポンプ２４の出口油路２７に連通する第７油路４６の圧力、つまりエンジンポンプ２４の吐出圧による力とコイルバネ４７の力（弾性力）との力の差に基づいて、その開作動位置Ｐ１及び閉作動位置Ｐ２が切り替わる機械式の弁装置（切替弁）が採用される。

即ち、電動ポンプ２６の起動に先立ち、エンジンポンプ２４が停止することにより、その吐出圧、つまりその出口油路２７に連通する第７油路４６の圧力が低下する。従って、上記構成によれば、電子制御によらず、簡素な構成にて確実にストップ弁４５を閉作動させることができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、ストップ弁４５には、エンジンポンプ２４の吐出圧とコイルバネ４７の圧力（弾性力）との圧力差に基づいて、その開作動位置Ｐ１及び閉作動位置Ｐ２が切り替わる機械式の弁装置（切替弁）が採用されることした。しかし、これに限らず、当該ストップ弁４５として電磁弁を用いる構成としてもよい。

・本実施形態では、ストップ弁４５は、第４油路３８における圧力調整弁３９の上流に設けられることとした。しかし、これに限らず、第１油圧回路２１から第２油圧回路２２への作動油の流出を禁止可能であれば、設置位置はこれに限るものではなく、例えば、圧力調整弁３９にストップ弁４５の機能を持たせる構成であってもよい。

・本実施形態では、クラッチ１５に作動油を供給するための第３油路３６に圧力センサ４８を設け、当該圧力センサ４８により検出される圧力がＣＶＴ２（クラッチ１６）の作動圧として最適な値となるように電動ポンプ２６を制御することとした。しかし、これに限らず、圧力センサ４８の設置は、第１油圧回路２１内のその他の箇所としてもよい。

無段変速機を備えた車両の概略構成図。 本実施形態における油圧ポンプ装置の概略構成図。 従来の油圧ポンプ装置の概略構成図。

符号の説明

２…無段変速機（ＣＶＴ）、３…エンジン、４…トルクコンバータ、９…ロックアップクラッチ、１１…プライマリプーリ、１１ｃ…油圧ピストン、１２…セカンダリプーリ、１２ｃ…油圧ピストン、１３…伝達ベルト、１５…クラッチ、１７…潤滑部、２０…油圧ポンプ装置、２１…第１油圧回路、２２…第２油圧回路、２４…エンジンポンプ、２５…モータ、２６…電動ポンプ、２７…出口油路、３９…圧力調整弁、４５…ストップ弁、Ｐ１…開作動位置、Ｐ２…閉作動位置。

Claims (2)

1. 無段変速機の各構成要素に作動油を供給するための第１油圧回路と、前記無段変速機とエンジンとの間に介在されたトルクコンバータ、及び前記作動油の循環による潤滑又は冷却を要する部位に該作動油を供給するための第２油圧回路と、エンジン駆動により前記第１油圧回路に前記作動油を供給するエンジンポンプと、前記第１油圧回路内の油圧を調整するとともに該調整により生ずる余剰流を前記第２油圧回路に供給する圧力調整弁と、前記エンジンポンプの停止時にモータ駆動により前記第１油圧回路に前記作動油を供給する電動ポンプとを備えた無段変速機の油圧ポンプ装置において、
   前記電動ポンプによる前記作動油の供給時に前記第１油圧回路から前記第２油圧回路への該作動油の流出を禁止する弁装置を設けたこと、
   を特徴とする無段変速機の油圧ポンプ装置。
2. 請求項１に記載の無段変速機の油圧ポンプ装置において、
   前記弁装置は、前記エンジンポンプの吐出圧に基づき作動する機械式の弁装置であること、を特徴とする無段変速機の油圧ポンプ装置。

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