JP2018204691A - 暖機装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トランスミッションの早期暖機を図る。
【解決手段】駆動源１０からの動力が流体継手２０を介して伝達されるトランスミッション４０の暖機装置であって、流体継手２０に作動流体を供給する作動流体循環回路６１から分岐して作動流体を流通させる分岐配管７２と、その流体入口側を分岐配管７２の流体出口側に接続されると共に、少なくともその一部をトランスミッション４０のミッションケース内の潤滑油に浸漬させ、作動流体と潤滑油とを熱交換させる熱交換配管７３と、その流体入口側を熱交換配管７３の流体出口側に接続されると共に、その流体出口側を作動流体循環回路６１に合流させた合流配管７４とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、暖機装置に関し、特に、駆動源からの動力が流体継手（トルクコンバータを含む）を介して伝達されるトランスミッションの暖機装置に関する。

従来、車両等においては、駆動源としてのエンジンの出力側に、トルクコンバータ（流体継手）、クラッチ装置及び、トランスミッションを順に直列配置した動力伝達装置が広く実用化されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２０１６−１４２３２１号公報 特開平０９−００４６９３号公報

ところで、上述した動力伝達装置において、流体継手（以下、トルクコンバータとも称する）に作動油（Automatic Transmission Fluid：ＡＴＦ）を供給する作動油循環回路と、トランスミッション内に潤滑油（ミッションオイル）を循環させる潤滑油循環回路とは、別体に設けられるのが一般的である。このため、例えば、低温始動時において、作動油循環回路を流れる作動油はトルクコンバータの滑りに伴い発生する摩擦熱等により比較的早期に昇温されるが、発熱源の少ないトランスミッション内の潤滑油は昇温され難く、トランスミッションの暖機に時間が掛かるといった課題がある。また、潤滑油温が低いときは潤滑油の粘性抵抗が高くなり、トランスミッションのギヤインに要する時間が長くなるといった課題もある。

一方、エンジンの排気熱を用いて潤滑油を昇温させることにより、トランスミッションの暖機促進を図ることも可能ではある。しかしながら、このような構成においては、排気ガスをトランスミッションまで導く配管類や排気を送出するポンプ等が必要となり、部品点数の増加に伴うコスト上昇や設置スペースの制約、装置の大型化、重量増加等を招くといった課題がある。

本開示の技術は、簡素な構成でトランスミッションの早期暖機を図ることを目的とする。

本開示の技術は、駆動源からの動力が流体継手を介して伝達されるトランスミッションの暖機装置であって、前記流体継手に作動流体を供給する作動流体循環回路から分岐して前記作動流体を流通させる分岐配管と、その流体入口側を前記分岐配管の流体出口側に接続されると共に、少なくともその一部を前記トランスミッションのミッションケース内の潤滑油に浸漬させ、前記作動流体と前記潤滑油とを熱交換させる熱交換配管と、その流体入口側を前記熱交換配管の流体出口側に接続されると共に、その流体出口側を前記作動流体循環回路に合流させた合流配管と、を備えることを特徴とする。

また、前記作動流体循環回路と前記分岐配管との分岐部に設けられて、前記作動流体の流路を切り替え可能な流路切替弁をさらに備えることが好ましい。

また、前記潤滑油の油温を取得する油温取得手段をさらに備え、前記流路切替弁は、取得される前記油温が所定の低温閾値以下の場合に、前記作動流体を前記作動流体循環回路から前記分岐配管に流通させることが好ましい。

また、外気温度を取得する外気温度取得手段をさらに備え、前記流路切替弁は、取得される前記外気温度が所定の低温閾値以下の場合に、前記作動流体を前記作動流体循環回路から前記分岐配管に流通させることが好ましい。

また、前記トランスミッションのギヤインに要するギヤイン時間を取得するギヤイン時間取得手段をさらに備え、前記流路切替弁は、取得される前記ギヤイン時間が所定の閾値以上の場合に、前記作動流体を前記作動流体循環回路から前記分岐配管に流通させることが好ましい。

本開示の技術によれば、簡素な構成でトランスミッションの早期暖機を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る暖機装置を搭載した動力伝達系を示す模式的な全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る暖機装置の作動油の流路を説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係る暖機装置の流路切替え制御を説明するフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る暖機装置を搭載した動力伝達系を示す模式的な全体構成図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る暖機装置について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。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に示すように、エンジン１０のクランクシャフト１１には、トルクコンバータ２０を介してクラッチ装置３０が接続されている。クラッチ装置３０には、トランスミッション４０のインプットシャフト４２が接続されている。

トルクコンバータ２０は、クランクシャフト１１に接続されたポンプ２１と、ポンプ２１と対向配置されてクラッチ装置３０の入力軸に接続されたタービン２２とを備えている。また、トルクコンバータ２０には、ポンプ２１とタービン２２との間の動力伝達を断接するロックアップクラッチ２３が設けられている。ロックアップクラッチ２３は、後述する作動油供給配管６５、作動油送出配管６６及び、ロックアップクラッチ制御弁６７から供給される作動油圧によって断接されるようになっている。

トランスミッション４０のミッションケース４１下部に設けられたオイルパン４１Ａには、潤滑油が貯留されている。また、ミッションケース４１内には、インプットシャフト４２、アウトプットシャフト４３、カウンタシャフト４４、これらシャフト４２〜４４に設けられた複数の変速ギヤ列４５、シンクロ機構５０等が設けられている。

なお、図中において、符号５１はシフトロッド、符号５２はトランスミッション４０のギヤイン（変速ギヤ列４５とシンクロ機構５０との結合）を取得するディテントセンサ、符号５３はシフトポジションセンサ、符号５４は外気温センサ、符号５５は潤滑油の温度を取得する油温センサを示している。これら各センサ５２〜５５のセンサ値は、電気的に接続された電子制御ユニット１００（以下、ＥＣＵ）に出力される。

作動油循環回路６０は、クラッチハウジング３１下部のオイルパン３１Ａ内に貯留された作動油（Automatic Transmission Fluid：ＡＴＦ）をトルクコンバータ２０に供給する第１作動油循環回路６１と、第１作動油循環回路６１内を流れる作動油をトランスミッション４０側に供給する第２作動油循環回路７０とを備えている。

第１作動油循環回路６１は、オイルストレーナ６２と、作動油吸入配管６３と、オイルポンプ６４と、作動油供給配管６５と、作動油送出配管６６と、作動油リターン配管６８と、オイルクーラ６９とを備えている。

オイルストレーナ６２は、作動油に含まれる異物を除去する濾過器であって、オイルパン３１Ａ内の作動油に浸漬されている。オイルストレーナ６２は、作動油吸入配管６３を介してオイルポンプ６４の吸入口に接続されている。

オイルポンプ６４は、作動油を圧送するもので、例えば、エンジン１０から伝達される動力で駆動する。オイルポンプ６４の吐出口には、作動油供給配管６５の入口部が接続されている。なお、オイルポンプ６４の駆動源はエンジン１０に限定されず、車両が駆動源として走行用モータを備えるハイブリッド車であれば、該走行用モータを駆動源としてもよい。

作動油供給配管６５は、オイルポンプ６４により圧送される作動油をトルクコンバータ２０に供給する。作動油送出配管６６は、トルクコンバータ２０から送出される作動油を流通させる。これら各配管６５，６６には、作動油の流路を切り替えることによりロックアップクラッチ２３の断接を制御するロックアップクラッチ制御弁６７が設けられている。

作動油送出配管６６の出口部は、流路切替弁７１に接続されている。また、流路切替弁７１には、作動油リターン配管６８の入口部が接続されている。さらに、作動油リターン配管６８には、作動油をエンジン冷却水と熱交換させるオイルクーラ６９が介設されている。すなわち、トルクコンバータ２０から作動油送出配管６６及び作動油リターン配管６８を介してオイルクーラ６９に流入する作動油が、エンジン冷却水との熱交換により冷却された後に、オイルパン３１Ａに戻されるようになっている。

第２作動油循環回路７０は、作動油送出配管６６と作動油リターン配管６８との接続部に設けられた流路切替弁７１と、流路切替弁７１から分岐して作動油を流通させる分岐配管７２と、その入口部を分岐配管７２の出口部に接続されると共にオイルパン４１Ａ内の潤滑油に浸漬された熱交換配管７３と、その入口部を熱交換配管７３の出口部に接続されると共に、その出口部を作動油リターン配管６８に合流させた合流配管７４とを備えている。また、合流配管７４には、熱交換配管７３から作動油リターン配管６８に向かう作動油の流れを許容しつつ、作動油の逆方向の流れを阻止する逆止弁７５が設けられている。なお、逆止弁７５は、分岐配管７２又は熱交換配管７３に設けられてもよい。

流路切替弁７１は、例えば三方弁であって、ＥＣＵ１００からの指令に応じて作動油の流路を切り替える。具体的には、流路切替弁７１は、トルクコンバータ２０から作動油送出配管６６に送出された作動油の流路を、作動油リターン配管６８に向かう経路Ａと分岐配管７２に向かう経路Ｂとの少なくとも何れか一方に選択的に切り替えるように構成されている。

作動油の流路が経路Ａに選択されると、図２（Ａ）に示すように、オイルパン３１Ａからオイルポンプ６４により汲み上げられた作動油は、作動油供給配管６５→トルクコンバータ２０→作動油送出配管６６→作動油リターン配管６８の順に流されてオイルパン３１Ａに戻される。すなわち、トルクコンバータ２０に供給された作動油が、第２作動油循環回路７０に供給されることなく、オイルクーラ６９にてエンジン冷却水と熱交換された後にオイルパン３１Ａに戻されて循環するようになる。

一方、作動油の流路が経路Ｂに選択されると、図２（Ｂ）に示すように、オイルパン３１Ａからオイルポンプ６４により汲み上げられた作動油は、作動油供給配管６５→トルクコンバータ２０→作動油送出配管６６→分岐配管７２→熱交換配管７３→合流配管７４→作動油リターン配管６８の順に流されてオイルパン３１Ａに戻される。すなわち、トルクコンバータ２０のロックアップクラッチ２３で発生する摩擦熱により昇温された作動油が、熱交換配管７３にてトランスミッション４０の潤滑油を加熱した後にオイルパン３１Ａに戻されて循環するようになる。

本実施形態において、作動油の経路Ａ／Ｂは、潤滑油温又は外気温度等に応じて適宜切り替えられるようになっている。以下、作動油の流路切替え制御を図３のフローチャートに基づいて説明する。なお、本制御は、エンジン１０のイグニッションスイッチのＯＮ操作と同時にスタートする。

ステップＳ１００では、油温センサ５５により取得される潤滑油温が潤滑油の粘性抵抗を高くする所定の低温閾値以下にあるか否か、或は、外気温度センサ５４により取得される外気温度が低温始動状態を示す所定の低温閾値以下にあるか否かが判定される。肯定（Ｙｅｓ）の場合、本制御はステップＳ１１０に進む。一方、否定（Ｎｏ）の場合、本制御はステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０に進んだ場合、ＥＣＵ１００は、流路切替弁７１に作動油の流路を経路Ａとする指示信号を出力する。すなわち、潤滑油温或は外気温度が所定の低温閾値よりも高い場合、作動油が第１作動油循環回路６１のみを循環する図２（Ａ）に示す状態に制御される。

一方、ステップＳ１１０に進んだ場合、ＥＣＵ１００は、流路切替弁７１に作動油の流路を経路Ｂとする指示信号を出力する。すなわち、潤滑油温或は外気温度が所定の低温閾値以下の場合、作動油が第１作動油循環回路６１から第２作動油循環回路７０に供給されて熱交換配管７３にて潤滑油を加熱する図２（Ｂ）に示す状態に制御される。

ステップＳ１２０では、油温センサ５５により取得される潤滑油温が所定の低温閾値よりも上昇したか否かが判定される。肯定（Ｙｅｓ）の場合、本制御はステップＳ１３０に進み、作動油の流路を経路Ａに切り替え、その後、終了する。

以上詳述したように、本実施形態の暖機装置によれば、トランスミッション４０の潤滑油温或は外気温度が所定の低温閾値以下となるエンジン１０の低温始動時には、トルクコンバータ２０のポンプ２１とタービン２２との滑りに伴う摩擦熱により昇温された作動油が、第１作動油循環回路６１からトランスミッション４０側の第２作動油循環回路７０に供給されるようになっている。これにより、高温の作動油が熱交換配管７３にて潤滑油と熱交換され、潤滑油が早期に昇温されるようになり、トランスミッション４０の暖機を効果的に促進させることができる。また、暖気促進により潤滑油の粘性抵抗を早期に低下させることが可能となり、フリクション低減による燃費性能の向上を効果的に図ることができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、流路切替弁７１は、潤滑油の油温又は外気温度に応じて作動油の油路を切り替えるものとして説明したが、トランスミッション４０の変速ギヤ列４５がシンクロ機構５０によって結合（ギヤイン）されるのに要する時間（ギヤイン所要時間）をシフトポジションセンサ５３やディテントセンサ５２のセンサ値に基づいて取得し、該ギヤイン所要時間が潤滑油の粘性抵抗が高い状態にあることを示す所定の閾値時間以上の場合に、作動油の流路を経路Ｂに切り替えるように構成してもよい。

また、図４に示すように、第１作動油循環回路６０の作動油リターン配管６８にオイルクーラ６９を迂回するバイパス配管６９Ａをさらに追加し、低温時には、バルブ６９Ｂを制御して作動油をバイパス配管６９Ａに流通させるように構成してもよい。

また、流路切替弁７１は、三方弁に限定されず、バイメタルや形状記憶合金等の温度変形材料で形成されたベーン等を備えるバルブで構成してもよい。

また、動力伝達装置は、図示例のトルクコンバータ２０、クラッチ装置３０及び、トランスミッション４０を入力側から順に備えるものに限定されず、前段側に作動油を摩擦熱等により昇温可能な機構を備える動力伝達装置であれば、他の構成であってもよい。

また、潤滑油の加熱源は、トルクコンバータ２０のポンプ２１とタービン２２との滑りに伴う摩擦熱に限定されず、オイルパン３１Ａ内や作動油循環回路６０の少なくとも一部（例えば、作動油リターン配管６８）に、潤滑油を加熱可能なヒータを設け、該ヒータを加熱源としてもよい。この場合は、ヒータを車載バッテリ等から供給される電力で稼働させれば、エンジン１０が停止していても早期の暖機を図ることが可能になる。

１０ エンジン
１１ クランクシャフト
２０ トルクコンバータ（流体継手）
２１ ポンプ
２２ タービン
２３ ロックアップクラッチ
３０ クラッチ装置
４０ トランスミッション
６０ 作動油循環回路
６１ 第１作動油循環回路
６２ オイルストレーナ
６３ 作動油吸入配管
６４ オイルポンプ
６５ 作動油供給配管
６６ 作動油送出配管
６７ ロックアップクラッチ制御弁
６８ 作動油リターン配管
６９ オイルクーラ
７０ 第２作動油循環回路
７１ 流路切替弁
７２ 分岐配管
７３ 熱交換配管
７４ 合流配管
７５ 逆止弁
１００ ＥＣＵ

Claims (5)

1. 駆動源からの動力が流体継手を介して伝達されるトランスミッションの暖機装置であって、
   前記流体継手に作動流体を供給する作動流体循環回路から分岐して前記作動流体を流通させる分岐配管と、
   その流体入口側を前記分岐配管の流体出口側に接続されると共に、少なくともその一部を前記トランスミッションのミッションケース内の潤滑油に浸漬させ、前記作動流体と前記潤滑油とを熱交換させる熱交換配管と、
   その流体入口側を前記熱交換配管の流体出口側に接続されると共に、その流体出口側を前記作動流体循環回路に合流させた合流配管と、を備える
   ことを特徴とする暖機装置。
2. 前記作動流体循環回路と前記分岐配管との分岐部に設けられて、前記作動流体の流路を切り替え可能な流路切替弁をさらに備える
   請求項１に記載の暖機装置。
3. 前記潤滑油の油温を取得する油温取得手段をさらに備え、
   前記流路切替弁は、取得される前記油温が所定の低温閾値以下の場合に、前記作動流体を前記作動流体循環回路から前記分岐配管に流通させる
   請求項２に記載の暖機装置。
4. 外気温度を取得する外気温度取得手段をさらに備え、
   前記流路切替弁は、取得される前記外気温度が所定の低温閾値以下の場合に、前記作動流体を前記作動流体循環回路から前記分岐配管に流通させる
   請求項２に記載の暖機装置。
5. 前記トランスミッションのギヤインに要するギヤイン時間を取得するギヤイン時間取得手段をさらに備え、
   前記流路切替弁は、取得される前記ギヤイン時間が所定の閾値以上の場合に、前記作動流体を前記作動流体循環回路から前記分岐配管に流通させる
   請求項２に記載の暖機装置。

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