JP2017057976A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のコースト走行時にトルクコンバータのオイル温度を上昇させることのできる自動変速機を提供する。
【解決手段】自動変速機１は、トルクコンバータ３と、トルクコンバータ３のオイル温度を測定するオイル温度測定部７と、車両がコースト走行状態であるか否かの判定を行うコースト走行判定部８と、オイル温度が所定の基準温度より低くかつ車両がコースト走行状態である場合に、トルクコンバータ３において、タービン回転（出力部材回転）を高回転化させる又はポンプ回転（入力部材回転）を低回転化させることにより、タービン回転とポンプ回転との回転差を発生させる回転差発生部１１と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のコースト走行時にトルクコンバータのスリップによりオイル温度を上昇させる機能を備えた自動変速機に関する。ここで、コースト走行とは、ドライバーがアクセルオフで走行している場合と定義する。

従来、車両のコースト走行時に暖機を促進して燃費を向上させる自動変速機が提案されている（例えば特許文献１参照）。従来の自動変速機では、車両の減速時（コースト走行時に相当）に変速比を増速側にアップシフトすることにより、トルクコンバータの入出力部材間の差回転を増大させてスリップロスを増加させ、自動変速機の暖機を促進する。

特開２０１０−１７４９３７号公報

しかしながら、従来の自動変速機では、減速時においてトルクコンバータのタービン回転数（出力部材回転数）がポンプ回転数（入力部材回転数）より低い状況（例えば、前記トルクコンバータが連結されたエンジンがアイドルアップされている状況）でしか暖機を行うことができない。前記エンジンの回転数はトルクコンバータのオイルの作用によりタービン回転数に引っ張られるので、車両の減速時にはタービン回転数に近づくようにエンジン回転数が低下する。そのため、従来の自動変速機では、車両の減速時にトルクコンバータの差回転が小さくなり、暖機促進効果が小さくなってしまう。さらに、従来の自動変速機では、車両の減速時に変速比を増速側にアップシフトするため、通常の減速時の変速制御に比べてエンジンブレーキ効果が低下し、車両の減速力が小さくなる。その結果、ドライバーによるブレーキ操作が増えると、ドライバーの負荷が増大したり、ブレーキパッドが早期に摩耗してしまうおそれがある。そのため、車両の減速時に暖機を促進できる自動変速機の更なる開発が望まれていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、車両のコースト走行時にトルクコンバータのスリップによりオイル温度を上昇させることのできる自動変速機を提供することを目的とする。

本発明の自動変速機は、入力部材と出力部材とを具備したトルクコンバータと、前記トルクコンバータのオイル温度を測定するオイル温度測定部と、車両がコースト走行状態であるか否かの判定を行うコースト走行判定部と、前記オイル温度が所定の基準温度より低くかつ前記車両がコースト走行状態である場合に、前記トルクコンバータにおいて、出力部材回転を高回転化させる又は入力部材回転を低回転化させることにより、前記出力部材回転と前記入力部材回転との回転差を発生させる回転差発生部と、を備えている。

この構成により、トルクコンバータのオイル温度が低くかつ車両がコースト走行状態である場合に、トルクコンバータにおいてタービン回転（出力部材回転）を高回転化させるか、あるいは、ポンプ回転（入力部材回転）を低回転化させる。これにより、タービン回転とポンプ回転との回転差が発生し、トルクコンバータのオイル撹拌が促進されて、オイル温度が上昇し、オイル粘度によるエネルギー損失が低減され、燃費が向上する。

また、本発明の自動変速機は、前記タービン回転と前記ポンプ回転とを同期させるロックアップ機構をオフにすることにより、前記タービン回転と前記ポンプ回転との回転差を発生可能にするロックアップオフ制御部を備えてもよい。

この構成により、タービン回転とポンプ回転とを同期させるロックアップ機構が備えられている場合には、ロックアップ機構をオフにして、タービン回転とポンプ回転との回転差を発生可能にすることができる。

また、本発明の自動変速機では、前記回転差発生部は、エンジンの回転軸に連結された発電機の発電量を増大させる発電量増大制御部を含んでもよい。

この構成により、エンジンの回転軸に連結された発電機の発電量を増大させることにより、エンジン回転を低回転化させることができ、前記エンジンが連結されたトルクコンバータにおいてタービン回転とポンプ回転との回転差を発生させることができる。

また、本発明の自動変速機では、前記発電量増大制御部は、エンジンのスロットルバルブを開制御することにより、ポンピングロスを減少させるポンピングロス減少制御部を備えてもよい。

この構成により、エンジンのスロットルバルブを開制御することにより、ポンピングロスを減少させて、発電機の発電量を増加させることができる。

また、本発明の自動変速機では、前記回転差発生部は、通常の変速制御に比べてコースト走行時のダウンシフトを早める昇温促進変速制御部を含んでもよい。

この構成により、通常の変速制御に比べてコースト走行時のダウンシフトを早めることにより、トルクコンバータにおいて、タービン回転を高回転化させることができ、タービン回転とポンプ回転との回転差を発生させることができる。

また、本発明の自動変速機では、前記回転差発生部は、エンジンのスロットルバルブを閉制御することにより、ポンピングロスを増加させるポンピングロス増加制御部を備えてもよい。

この構成により、エンジンのスロットルバルブを閉制御して、ポンピングロスを増加させることにより、エンジン回転を低回転化させることができ、前記エンジンに連結されたトルクコンバータにおいてタービン回転とポンプ回転との回転差を発生させることができる。

また、本発明の自動変速機では、前記回転差発生部は、エンジンの可変バルブタイミングの位相角を制御することにより、ポンピングロスを増加させる第２のポンピングロス増加制御部を備えてもよい。

この構成により、エンジンの可変バルブタイミングの位相角を制御して、ポンピングロスを増加させることにより、エンジン回転を低回転化させることができ、前記エンジンに連結されたトルクコンバータにおいてタービン回転とポンプ回転との回転差を発生させることができる。

また、本発明の自動変速機では、エンジン回転数が所定の基準回転数より大きい場合に、エンジンの燃料噴射を停止させる燃料噴射停止制御部を備えてもよい。

この構成により、エンジンの燃料噴射を停止させて、燃費をさらに向上させることができる。

本発明によれば、車両のコースト走行時に、前記エンジンに連結されたトルクコンバータにおいてタービン回転とポンプ回転との回転差を発生させることにより、トルクコンバータのオイル温度を上昇させることができる。

本発明の第１の実施の形態における自動変速機のブロック図である。 本発明の第１の実施の形態におけるＶＶＴ位相角制御の説明図である。 本発明の第１の実施の形態における昇温促進制御の流れを示すフロー図である。 本発明の第１の実施の形態における油温変化の一例を示したグラフである。 本発明の第２の実施の形態における自動変速機のブロック図である。 本発明の第２の実施の形態における昇温促進変速制御の説明図である。 本発明の第２の実施の形態における昇温促進制御の流れを示すフロー図である。 本発明の第２の実施の形態における油温変化の一例を示したグラフである。

以下、本発明の実施の形態の自動変速機について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、車両用の自動変速機の場合を例示する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の自動変速機の構成を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の自動変速機のブロック図である。図１に示すように、自動変速機１は、駆動源としてのエンジン２の出力軸に接続されるトルクコンバータ３と、トルクコンバータ３を介してエンジン２の回転駆動力が伝達される変速機構４を備えている。エンジン２には、エンジン２の出力軸に連結された発電機５が備えられている。発電機５は、例えばオルタネータなどで構成される。また、自動変速機１は、上記の各構成の制御を行う制御部６を備えている。

制御部６は、オイル温度測定部７と、コースト走行判定部８と、ロックアップオフ制御部９と、燃料噴射停止部１０と、回転差発生部１１を備えている。オイル温度測定部７は、トルクコンバータ３のオイル温度を測定する機能を備えている。オイル温度測定部７は、トルクコンバータ３に設けられた温度センサ（図示せず）からオイル温度の情報を取得することができる。

コースト走行判定部８は、車両がコースト走行状態であるか否かの判定を行う機能を備えている。コースト走行判定には、公知の技術を利用することができる。例えば、コースト走行判定部８は、車両に設けられた加速度センサ（図示せず）、あるいは、ブレーキペダルやアクセルペダルに設けられたストロークセンサ（図示せず）からの情報に基づいて、車両がコースト走行状態であるか否かを判定する。

トルクコンバータ３には、タービン回転とポンプ回転とを同期させるロックアップ機構１２が設けられており、ロックアップオフ制御部９は、ロックアップ（タービン回転とポンプ回転の同期）をオフにすることにより、タービン回転とポンプ回転との回転差を発生可能な状態にする。なお、トルクコンバータ３にはロックアップ機構１２を備えていないものも存在するが、その場合には、ロックアップ制御部は不要である。

燃料噴射停止部１０は、所定の条件を満たした場合に、エンジン２の燃料噴射を停止させる機能を備えている。本実施の形態では、燃料噴射停止部１０は、エンジン回転数が所定の基準回転数Ｎ２より大きい場合に、エンジン２の燃料噴射を停止させる。例えば、基準回転数Ｎ２は、８００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍに設定される。

回転差発生部１１は、オイル温度が所定の基準温度Ｔ１より低くかつ車両がコースト走行状態である場合に、トルクコンバータ３においてタービン回転を高回転化させることにより、タービン回転とポンプ回転との回転差を発生させる。また、回転差発生部１１は、オイル温度が所定の基準温度Ｔ１より低くかつ車両がコースト走行状態である場合に、トルクコンバータ３においてポンプ回転を低回転化させることにより、タービン回転とポンプ回転との回転差を発生させる。

本実施の形態では、回転差発生部１１は、発電量増大制御部１３と、スロットルバルブ制御部１４と、ＶＶＴ位相角制御部１５を備えている。発電量増大制御部１３は、発電機５の発電量を増大させる制御を行う機能を備えている。発電量増大制御部１３は、エンジン２の出力軸に連結された発電機５の発電量を増大させることにより、エンジン回転を低回転化させる（エンジン２の吹き上がりを抑える）ことができ、前記エンジンに連結されたトルクコンバータにおいてポンプ回転数を低回転化させることができる。

スロットルバルブ制御部１４は、エンジン２のスロットルバルブを開閉制御する機能を備えている。スロットルバルブ制御部１４は、エンジン２のスロットルバルブを開制御することにより、ポンピングロスを減少させることが可能である。したがって、スロットルバルブ制御部１４は、本発明のポンピングロス減少制御部に相当する。ポンピングロスを減少させることにより、発電量を増大させることができる。

また、スロットルバルブ制御部１４は、エンジン２のスロットルバルブを閉制御することにより、ポンピングロスを増加させることが可能である。したがって、スロットルバルブ制御部１４は、本発明のポンピングロス増加制御部に相当する。ポンピングロスを増加させることにより、エンジン回転を低回転化させる（エンジン２の吹き上がりを抑える）ことができ、前記エンジンに連結されたトルクコンバータにおいてポンプ回転数を低回転化させることができる。

ＶＶＴ位相角制御部１５は、エンジン２の可変バルブタイミング（ＶＶＴ）の位相角を制御することにより、ポンピングロスを増加させる機能を備えている。したがって、ＶＶＴ位相角制御部１５は、本発明の第２のポンピングロス増加制御部に相当する。図２は、ＶＶＴ位相角制御の説明図である。図２に示すように、エンジン２のスロットルバルブを全閉させ、吸気側のＶＶＴが閉弁する位相角ＩＶＣをθに設定することにより、スロットル全閉時のポンピングロスを増加させることができる。

以上のように構成された本実施の形態の自動変速機１について、図面を参照してその動作を説明する。

図３は、本実施の形態の自動変速機１における昇温促進制御の流れを示すフロー図である。図３に示すように、昇温促進制御を行う場合には、まず、オイル温度が所定温度Ｔ１より大きいか否かが判定される（Ｓ１）。オイル温度が所定温度Ｔ１以下である場合には、車両がコースト走行状態であるか否かの判定が行われる（Ｓ２）。車両がコースト走行状態である場合には、ロックアップ機構１２をオフにするロックアップ制御を行って、トルクコンバータにおいてタービン回転とポンプ回転との回転差を発生可能にする（Ｓ３）。

つぎに、車両のバッテリ残量が所定の基準値Ｑ１より少ないか否かの判定が行われる（Ｓ４）。バッテリ残量がＱ１より少ない場合には、エンジン回転数上昇が所定の基準回転数Ｎ１より大きいか否かの判定が行われる（Ｓ５）。

バッテリ残量が少なくエンジン回転数上昇が大きい場合（ステップＳ４でＹｅｓ、ステップＳ５でＹｅｓの場合）には、発電量を増大させる制御を行うとともに（Ｓ６）、ポンピングロスを増加させる制御を行う（Ｓ７）。これにより、エンジン２の吹き上がりが抑えられる。

バッテリ残量が少なくエンジン回転数上昇が小さい場合（ステップＳ４でＹｅｓ、ステップＳ５でＮｏの場合）には、発電量を増大させる制御を行うとともに（Ｓ８）、ポンピングロスを減少させる制御を行う（Ｓ９）。これにより、エンジン２の吹き上がりを抑えるよりも、バッテリの充電を優先させることができる。

バッテリ残量が十分である場合（ステップＳ４でＮｏの場合）には、発電量を増大させる制御を行う必要がない。この場合には、ポンピングロスを増加させる制御を行うことにより（Ｓ１０）、エンジン２の吹き上がりを抑えることができる。

つづいて、エンジン２の回転数が所定の基準回転数Ｎ２より大きいか否かの判定を行う（Ｓ１１）。エンジン２の回転数が大きい場合には、エンジン２の燃料噴射を停止する制御を行う（Ｓ１２）。これにより、燃費をさらに向上させることができる。

図４は、上記のような昇温促進制御を行った結果の油温変化の一例を示したグラフである。図４に示すように、昇温促進制御を行わない場合に比べて、トルクコンバータにおいてタービン回転とポンプ回転との回転差が大きくなり、トルクコンバータ３のオイル温度（油温）を早く上昇させることができる。

このような第１の実施の形態の自動変速機１によれば、トルクコンバータ３のオイル温度が低くかつ車両がコースト走行状態である場合に、トルクコンバータ３においてタービン回転を高回転化させるか、あるいは、ポンプ回転を低回転化させることができる。これにより、タービン回転とポンプ回転との回転差が発生し、トルクコンバータ３のオイル撹拌が促進されて、オイル温度が上昇し、オイル粘度によるエネルギー損失が低減され、燃費が向上する。

本実施の形態の自動変速機１によれば、従来のように車両のコースト走行時に増速側への変速が行われない。したがって、従来に比べてエンジンブレーキ効果が高く、ドライバーのブレーキ頻度も低減されるので、ドライバーの運転負荷が軽減され、ブレーキパッドの寿命も延長される。また、従来、ブレーキによるコースト走行で放熱（ブレーキからの放熱）として逃がしていたエネルギを、オイルの昇温や発電機５での発電に利用することができる。

本実施の形態では、タービン回転とポンプ回転とを同期させるロックアップ機構１２が備えられている。この場合、ロックアップ（タービン回転とポンプ回転との同期）をオフにして、タービン回転とポンプ回転との回転差を発生可能にすることができる。

また、本実施の形態では、発電量増大部により、エンジン２の回転軸に連結された発電機５の発電量を増大させることにより、エンジン回転を低回転化させることができ、前記エンジンに連結されたトルクコンバータにおいてタービン回転とポンプ回転との回転差を発生させることができる。

また、本実施の形態では、スロットルバルブ制御部１４により、エンジン２のスロットルバルブを開制御することにより、ポンピングロスを減少させて、発電機５の発電量を増加させることができる。また、エンジン２のスロットルバルブを閉制御して、ポンピングロスを増加させることができる。これにより、エンジン２回転を低回転化させることができ、前記エンジンに連結されたトルクコンバータにおいてタービン回転とポンプ回転との回転差を発生させることができる。

また、本実施の形態では、ＶＶＴ位相角制御部１５により、図２に示すように、エンジン２の可変バルブタイミングの位相角を制御して、ポンピングロスを増加させることにより、エンジン回転を低回転化させることができ、前記エンジンに連結されたトルクコンバータにおいてタービン回転とポンプ回転との回転差を発生させることができる。

また、本実施の形態では、コースト走行時のエンジン回転数が高い場合には、燃料噴射停止部１０により、エンジン２の燃料噴射を停止させて、燃費をさらに向上させることができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の自動変速機１について説明する。ここでは、第２の実施の形態の自動変速機１が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

図５は、本実施の形態の自動変速機１を示すブロック図である。図５に示すように、本実施の形態の回転差発生部１１は、昇温促進変速制御部２０を備えている。昇温促進変速制御部２０は、通常の変速制御に比べてコースト走行時のダウンシフトを早める制御（昇温促進変速制御）を行う。この場合、図６に示すように、アクセル開度０％のときのダウンシフトの車速を、通常の変速制御に比べて高速側にシフトさせることにより、コースト走行時のダウンシフトが早められる。

以上のように構成された本実施の形態の自動変速機１について、図面を参照してその動作を説明する。

図７は、本実施の形態の自動変速機１における昇温促進制御の流れを示すフロー図である。図７に示すように、本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、まず、オイル温度が所定温度Ｔ１より大きいか否かが判定される（Ｓ１）。オイル温度が所定温度Ｔ１以下である場合には、車両がコースト走行状態であるか否かの判定が行われる（Ｓ２）。車両がコースト走行状態である場合には、ロックアップ機構１２をオフにするロックアップ制御を行って、タービン回転とポンプ回転との回転差を発生可能にする（Ｓ３）。

本実施の形態では、通常の変速制御に比べてコースト走行時のダウンシフトを早める制御（昇温促進変速制御）が実行される（Ｓ２０）。
そして、車両のバッテリ残量が所定の基準値Ｑ１より少ないか否かの判定が行われる（Ｓ４）。バッテリ残量がＱ１より少ない場合には、エンジン回転数上昇が所定の基準回転数Ｎ１より大きいか否かの判定が行われる（Ｓ５）。

バッテリ残量が少なくエンジン回転数上昇が大きい場合（ステップＳ４でＹｅｓ、ステップＳ５でＹｅｓの場合）には、発電量を増大させる制御を行うとともに（Ｓ６）、ポンピングロスを増加させる制御を行う（Ｓ７）。これにより、エンジン２の吹き上がりが抑えられる。

バッテリ残量が少なくエンジン回転数上昇が小さい場合（ステップＳ４でＹｅｓ、ステップＳ５でＮｏの場合）には、発電量を増大させる制御を行うとともに（Ｓ８）、ポンピングロスを減少させる制御を行う（Ｓ９）。これにより、エンジン２の吹き上がりを抑えるよりも、バッテリの充電を優先させることができる。

バッテリ残量が十分である場合（ステップＳ４でＮｏの場合）には、発電量を増大させる制御を行う必要がない。この場合には、ポンピングロスを増加させる制御を行うことにより（Ｓ１０）、エンジン２の吹き上がりを抑えることができる。

つづいて、エンジン２の回転数が所定の基準回転数Ｎ２より大きいか否かの判定を行う（Ｓ１１）。エンジン２の回転数が大きい場合には、エンジン２の燃料噴射を停止する制御を行う（Ｓ１２）。これにより、燃費をさらに向上させることができる。

図８は、上記のような昇温促進制御を行った結果の油温変化の一例を示したグラフである。図８に示すように、本実施の形態では、昇温促進変速制御によって、低速段へのダウンシフトが高速側にシフトされるため、通常の変速制御に比べて早いタイミングでダウンシフトが行われる。その結果、ギヤ比に応じてタービン回転が通常時よりも高くなる。これにより、トルクコンバータにおいてタービン回転とポンプ回転との回転差が大きくなり、トルクコンバータ３のオイル温度（油温）を早く上昇させることができる。

このような第２の実施の形態の自動変速機１によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

その上、本実施の形態では、昇温促進変速制御部２０により、通常の変速制御に比べてコースト走行時のダウンシフトを早める変速制御（昇温促進変速制御）が行われる。これにより、タービン回転を高回転化させることができ、トルクコンバータにおいてタービン回転とポンプ回転との回転差を発生させることができる。

本実施の形態によれば、昇温促進変速制御を行わない場合に比べて、タービン回転とポンプ回転との回転差が大きくなり、トルクコンバータ３のオイル温度（油温）を早く上昇させることができる。したがって、第１の実施の形態と比べても、タービン回転とポンプ回転との回転差がさらに大きくなり、トルクコンバータ３のオイル温度（油温）をより早く上昇させることができる。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。

以上のように、本発明にかかる自動変速機は、車両のコースト走行時にトルクコンバータのオイル温度を上昇させることができるという効果を有し、車両用の自動変速機等として有用である。

１ 自動変速機
２ エンジン
３ トルクコンバータ
４ 変速機構
５ 発電機
６ 制御部
７ オイル温度測定部
８ コースト走行判定部
９ ロックアップオフ制御部
１０ 燃料噴射停止部
１１ 回転差発生部
１２ ロックアップ機構
１３ 発電量増大制御部
１４ スロットルバルブ制御部
１５ ＶＶＴ位相角制御部
２０ 昇温促進変速制御部

Claims (8)

1. 入力部材と出力部材とを具備したトルクコンバータと、
   前記トルクコンバータのオイル温度を測定するオイル温度測定部と、
   車両がコースト走行状態であるか否かの判定を行うコースト走行判定部と、
   前記オイル温度が所定の基準温度より低くかつ前記車両がコースト走行状態である場合に、前記トルクコンバータにおいて、前記出力部材回転を高回転化させる又は前記入力部材回転を低回転化させることにより、前記出力部材回転と前記入力部材回転との回転差を発生させる回転差発生部と、
   を備える、自動変速機。
2. 前記出力部材回転と前記入力部材回転とを同期させるロックアップ機構をオフにすることにより、前記出力部材回転と前記入力部材回転との回転差を発生可能にするロックアップオフ制御部を備える、請求項１に記載の自動変速機。
3. 前記回転差発生部は、エンジンの回転軸に連結された発電機の発電量を増大させる発電量増大制御部を含む、請求項１または請求項２に記載の自動変速機。
4. 前記発電量増大制御部は、エンジンのスロットルバルブを開制御することにより、ポンピングロスを減少させるポンピングロス減少制御部を備える、請求項３に記載の自動変速機。
5. 前記回転差発生部は、通常の変速制御に比べてコースト走行時のダウンシフトを早める昇温促進変速制御部を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の自動変速機。
6. 前記回転差発生部は、エンジンのスロットルバルブを閉制御することにより、ポンピングロスを増加させるポンピングロス増加制御部を備える、請求項１〜５のいずれかに記載の自動変速機。
7. 前記回転差発生部は、エンジンの可変バルブタイミングの位相角を制御することにより、ポンピングロスを増加させる第２のポンピングロス増加制御部を備える、請求項１〜６のいずれかに記載の自動変速機。
8. エンジン回転数が所定の基準回転数より大きい場合に、エンジンの燃料噴射を停止させる燃料噴射停止制御部を備える、請求項１〜７のいずれかに記載の自動変速機。

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