JP3786163B2

JP3786163B2 - 潤滑油制御装置

Info

Publication number: JP3786163B2
Application number: JP3700799A
Authority: JP
Inventors: 努藤本; 智昭木塚
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 1999-02-16
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2019-02-16
Also published as: JP2000234668A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスミッションハウジング内の潤滑油の水位を制御してトランスミッションの騒音特に、アイドル騒音を低減するようにした潤滑油制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トランスミッションの潤滑油のレベル（水位）を制御するものとして変速装置の潤滑装置が開示されている（特開平８−２３３０７５号公報）。この潤滑装置は、エンジン始動時等のトランスミッションの潤滑油の油温が低いときには潤滑油のレベルを高くしてギヤによって掻き上げられたオイルがインプットシャフトやメインシャフト上のギヤの潤滑を行い、始動性を良好にし、また、トランスミッション潤滑油の油温が高いときには、潤滑油が劣化し易いので、ギヤによる攪拌作用を抑えて温度上昇を抑えるために潤滑油レベルを低くするように制御するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
トランスミッションの回転抵抗を一定にすれば、アイドル騒音を低減することができるが、上記従来の潤滑油のレベル制御は、低温時に油量を多く、且つ高温時に油量を少なくする制御であるために、アイドル騒音が発生する方向に、油量が制御されている。即ち、単に油温により潤滑油レベルを制御するだけであるために、アイドル時におけるトランスミッションの騒音（アイドル騒音）という観点から見ると、アイドル騒音が発生するという問題がある。
【０００４】
このため、本発明では、トランスミッションの回転抵抗が一定となるようにトランスミッションハウジング内の潤滑油の水位を油温に応じて制御してトランスミッションの騒音特に、アイドル騒音の低減を図るようにした潤滑油制御装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１では、潤滑油水位制御手段は、トランスミッションの回転抵抗を、騒音を最小に低減させ、且つクラッチスプリングのバネ定数に応じて一義的に決まる所定値で略一定に保持すべく、温度検出手段が検出したトランスミッションハウジング内の潤滑油の上昇分に応じて、制御手段によりトランスミッションハウジング内の潤滑油の水位を高くして、トランスミッションの回転抵抗を略一定に保持する。これによりトランスミッションハウジング内の潤滑油温が変化してもトランスミッションの騒音を低減することができる。
【０００６】
請求項２の発明では、潤滑油水位制御手段は、車両の停車検出手段の出力が停車であるときにのみトランスミッションハウジング内の潤滑油の水位制御を行い、走行時における出力損失を防止し、停車時におけるトランスミッションのアイドル騒音を低減する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。
先ず、本発明の概要について説明する。
本願発明は、トランスミッションのアイドル騒音（所謂ガラガラ音）とトランスミッションハウジング内の潤滑油の油温変化との関係について検証した結果、以下のことが明らかになった。即ち、トランスミッションのアイドル騒音は、トランスミッションハウジング内の潤滑油の油温（以下「トランスミッション油温」という）変化に伴い変化し、或る温度でアイドル騒音が最小になる。そして、このアイドル騒音が最小になる油温は、クラッチスプリングのバネ定数（バネ特性）が決まると一義的に決まり、最小騒音は、クラッチ捩り特性上の平衡点（捩り角度中立点、トルク変動中立点）が、バネライン上の１・２段目切り替えトルク点近傍にある場合に発生する。
【０００８】
図１はトランスミッション（Ｔ／Ｍ）のアイドル騒音レベル（クラッチのＯＮ（接）−ＯＦＦ（断）差）とトランスミッション油温との関係の一例を示す特性図である。図１においてアイドル騒音は、トランスミッション油温がＴ１からＴ２（＞Ｔ１）に向かう温度上昇時に低下し、当該油温Ｔ２から油温Ｔ３（＞Ｔ２）に向かう温度上昇時に増大し、油温Ｔ２において最小となる。即ち、トランスミッションのアイドル騒音は、トランスミッション油温の変化に伴い変化し、或る温度で騒音が最小になる。
【０００９】
また、図２に示すようにトランスミッションの回転抵抗（トルク）τは、トランスミッション油温Ｔの上昇による潤滑油の粘性の低下に伴い低下する。図２は、トランスミッションの回転抵抗（τ）とトランスミッション油温（Ｔ）との関係を示す。そこで、図１で示される騒音とトランスミッションの油温との関係を、図２に示す関係を用いてトランスミッションの騒音と回転抵抗との関係に置き換えると図３に示すように表される。図３は、トランスミッションの回転抵抗と騒音レベルとの関係を示す特性図である。この図３に示すように騒音レベルは、前記油温Ｔ２におけるトランスミッションの回転抵抗（トルク）τ2において最小となる。
【００１０】
また、トランスミッションの回転抵抗（トルク）とクラッチ軸上の平衡トルクとが等しいとした場合、クラッチの平衡トルクと捩り角度との関係（クラッチの捩り特性）は、図４に示すようになる。図４において直線Ｉは、クラッチディスクの複数のクラッチスプリングの中の１段目のスプリングのバネライン特性を表し、直線IIは、２段目のスプリングのバネライン特性を表し、交点（折点）Ａは、１・２段目切り替わりトルク点を表している。
【００１１】
そこで、図４において、図３の騒音が最小となるトルクτ2（最小騒音トルク）におけるクラッチ捩り特性の平衡点（捩り角度中立点、トルク変動中立点）を求めると、１・２段目切り替わりトルク点Ａ近傍に存在することが明らかとなった。即ち、最小騒音は、クラッチ捩り特性上の平衡点が、バネライン上の１・２段目切り替えトルク点Ａ近傍にある場合に発生する。
【００１２】
図１乃至図４に戻って検証するに、トランスミッション油温が油温Ｔ１に対応するトルクτ1のトルク点から油温Ｔ２に対応するトルクτ2のトルク点（図４の１・２段目切り替わりトルク点Ａ近傍）に向かっての温度上昇時に（１）の影響が強く出て騒音が低下し、油温Ｔ２に対応するトルクτ2のトルク点（１・２段目切り替わりトルク点Ａ近傍）を境（騒音の最小点）に、油温Ｔ２に対応するトルクτ2のトルク点から油温Ｔ３に対応するトルクτ3のトルク点に向かう温度上昇時に（２）の影響が強く出て騒音が増大したものと推定される。
【００１３】
即ち、トランスミッションにおけるアイドル騒音の最小値は、トランスミッション油温上昇に伴い、（１）クラッチ内平衡点が低トルク側に移動し平衡点を中心にしたトルク変動・捩り角度変動による見掛けのバネ定数が低下すること（騒音は低下する方向）、及び（２）トランスミッションのＤ／Ｐ（ドライブピニオン）以降のギヤ列が動きやすくなること（騒音は増大する方向）等の影響が夫々相俟って現れたものと推定される。
【００１４】
そこで、トランスミッションのアイドル騒音が最小となる油温Ｔ２における回転抵抗（トルク）τ2を保持するようにトランスミッションハウジング内の潤滑油の油量（水位）を制御する即ち、トランスミッション油温が低く粘性抵抗が大きいときには潤滑油量を少なくし（水位を低くし）、トランスミッション油温が高く粘性抵抗が小さいときには潤滑油量を多くする（水位を高くする）ことにより、トランスミッションのアイドル騒音を最小値に抑えることが可能となることが明らかとなった。
【００１５】
図５は、本発明の実施形態として潤滑油制御装置の概略構成図を示す。図５においてエンジン１の出力側にトランスミッション２が設けられており、トランスミッションハウジング３には当該トランスミッションハウジング３内の潤滑油の水位を変更する水位変更手段５が設けられている。水位変更手段５は、トランスミッションハウジング３とオイルタンク６との間に接続された潤滑油通路７、８と、潤滑油通路７に介在されてオイルタンク６からトランスミッションハウジング３内に潤滑油を供給するオイルポンプ９と、潤滑油通路７に介在されて開弁時にトランスミッションハウジング３内の潤滑油をオイルタンク６に戻す開・閉制御弁１０とにより構成されている。潤滑油供給通路７は、トランスミッションハウジング３内に収納されているカウンタシャフト４のギヤよりも上方位置に開口されている。これにより、トランスミッションハウジング３内への潤滑油供給時にカウンタギヤにオイルを散布することができ、潤滑を良好にする上で好ましい。また、潤滑油通路８は、トランスミッションハウジング３の下面に開口されている。
【００１６】
エンジン１にはエンジンの回転数Ｎを検出するエンジン回転検出手段としてのエンジン回転センサ１１が設けられており、トランスミッション２には車速Ｖを検出する停車検出手段としての車速センサ１２と、トランスミッションハウジング３内の潤滑油の油温Ｔを検出する温度検出手段としての温度センサ１３と、トランスミッションハウジング３内の潤滑油の水位Ｈを測定する水位測定手段としての水位センサ１４が夫々設けられている。これらのセンサ１１〜１４は、潤滑油の水位制御を行う制御手段としての電子制御装置（ＥＣＵ）１５に接続されている。電子制御装置１５は、これらの各センサ１１〜１４からの信号により車両の運転状態に応じて制御弁９を開・閉制御して、トランスミッション２の回転抵抗即ち、カウンタシャフト４の回転抵抗が所定のトルク（設定値）を保持するように、トランスミッションハウジング３内の潤滑油の水位Ｈを制御する。
【００１７】
即ち、電子制御装置１５は、図６に示すようにトランスミッションハウジング３内の油量Ｑをパラメータとし、トランスミッション油温Ｔとトランスミッション２のカウンタシャフト４の回転抵抗（トルク）τとの関係を表すマップを備えている。例えば、特性曲線Ｉは、トランスミッション油温が図１に示す油温Ｔ２においてトランスミッションハウジング３内の潤滑油が油量Ｑ2即ち、水位がＨ2のときにカウンタシャフト４の回転抵抗が図３に示す最小値（以下「設定値」という）τ2であることを示す。特性曲線IIは、トランスミッション油温が油温Ｔ２よりも低い油温Ｔ１（＜Ｔ２）においてトランスミッションハウジング３内の潤滑油が油量Ｑ1（＜Ｑ2）即ち、水位がＨ1（＜Ｈ2）のときにカウンタシャフト４の回転抵抗が設定値τ2であることを示す。また、特性曲線IIIは、トランスミッション油温が油温Ｔ２よりも高い油温Ｔ3（＞Ｔ２）においてトランスミッションハウジング３内の潤滑油が油量Ｑ3（＞Ｑ2）即ち、水位がＨ3（＞Ｈ2）のときにカウンタシャフト４の回転抵抗が設定値τ2であることを示す。
【００１８】
従って、電子制御装置１５により、トランスミッション油温Ｔの変化に応じてトランスミッションハウジング３内の潤滑油量Ｑ即ち、水位Ｈを制御することで、トランスミッション２のカウンタギヤ４の回転抵抗（トルク）を設定値τ２に制御することができる。
以下に作用を図７の制御手順により説明する。
【００１９】
電子制御装置１５は、エンジン回転数Ｎが所定の回転数例えば、アイドル回転数Ｎ₀以下であるか否かを判定し（ステップＳ１）、アイドル回転数以下のときには車速Ｖが所定の車速例えば、略停車状態に近い車速Ｖ₀以下である（停車している）か否かを判定し（ステップＳ２）、停車しているときには潤滑油の油温Ｔが油温（Ｔ２−ΔＴ）よりも低いか否かを判定する（ステップＳ３）。ここに、温度（−ΔＴ）は、不感帯幅を示す。潤滑油の油温Ｔが油温（Ｔ２−ΔＴ）よりも低い例えば、油温Ｔ１（＜Ｔ２）のときには、電子制御装置１５は、オイルポンプ９を停止させた状態で制御弁１０を開弁してトランスミッションハウジング３内の潤滑油をオイルタンク６に戻して水位を下げ（ステップＳ４）、水位Ｈが所定の水位Ｈ１（＜Ｈ２）まで低下したか否かを判定し（ステップＳ５）、水位Ｈ１に達したときに制御弁１０を閉弁して当該制御を終了する（ステップＳ６）。これにより、トランスミッション２の回転抵抗が設定値τ２に保持され、アイドル騒音が最小値に低減される。
【００２０】
電子制御装置１５は、ステップＳ３において潤滑油の油温Ｔが油温（Ｔ２−ΔＴ）よりも高いときには油温Ｔが油温（Ｔ２＋ΔＴ）よりも高いか否かを判定する（ステップＳ７）。ここに、温度（＋ΔＴ）は、不感帯幅を示す。ステップＳ３及びステップＳ７において、油温Ｔ２に対して（±ΔＴ）の不感帯即ち、ヒステリシスを設けて制御のハンチングを防止している。潤滑油の油温Ｔが油温（Ｔ２＋ΔＴ）よりも高い例えば、油温Ｔ３（＞Ｔ２）のときには電子制御装置１５は、制御弁１０を閉弁した状態でオイルポンプ９を駆動し、オイルタンク６からトランスミッションハウジング３内に潤滑油を供給して水位を上げ（ステップＳ８）、水位Ｈが所定の水位Ｈ３（＞Ｈ２）まで上昇したか否かを判定し（ステップＳ９）、水位Ｈ３に達したときにオイルポンプ９を停止して当該制御を終了する（ステップＳ１０）。これにより、トランスミッション２の回転抵抗が設定値τ２に保持され、アイドル騒音が最小値に低減される。
【００２１】
電子制御装置１５は、ステップＳ７において潤滑油の油温Ｔが油温（Ｔ２＋ΔＴ）よりも低いとき即ち、油温Ｔが油温（Ｔ２−ΔＴ）と（Ｔ２＋ΔＴ）との間（不感帯温度±ΔＴの範囲内）にあるときにはオイルポンプ９を停止させ、且つ制御弁１０を閉弁してトランスミッションハウジング３内の潤滑油の水位をＨ２に保持する（ステップＳ１１）。
【００２２】
このように、トランスミッションハウジング３内の潤滑油のカウンタギヤに対する回転抵抗（トルク）を、アイドル騒音が最も小さい設定値τ２に保持すべく、トランスミッションハウジング３内の潤滑油の水位Ｈをトランスミッション油温Ｔに応じて制御する。
ところで、走行中は、トランスミッション２のカウンタシャフト４のギヤには一定方向のトルクが加わっていることで歯打による騒音の発生が少なく、しかも風切音や走行音が大きいことでトランスミッションの騒音は特に問題にならない。また、油温が上昇することで粘性抵抗が低くなり、トランスミッション２の回転抵抗（カウンタギヤの攪拌抵抗）が小さくなり、燃費が良くなる。
【００２３】
そこで、走行中は、トランスミッションハウジング３内の潤滑油の水位制御をしない。即ち、ステップＳ１においてエンジン回転数Ｎがアイドル回転数Ｎ₀よりも高いとき、又はステップＳ２において車速ＶがＶ₀よりも高いときにはオイルポンプ９を停止させ、且つ制御弁１０を閉弁する（ステップＳ１１）。本実施例を取り入れると、走行後の停車中のトランスミッションハウジング３内の潤滑油温度が高くなるが、停車状態の検出と潤滑油水位制御とにより確実に回転抵抗を設定値に制御することができ、トランスミッションのアイドル騒音を低減することができる。
【００２４】
尚、油温Ｔ２は、トランスミッション毎にその値が変化し得るため、トランスミッションハウジング内等に配設したマイク等によって、実際の騒音レベルから検出しても良い。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、トランスミッションの回転抵抗を、騒音を最小に低減させ、且つクラッチスプリングのバネ定数に応じて一義的に決まる所定値で略一定に保持すべく、トランスミッション油温の上昇分に応じてトランスミッションハウジング内の潤滑油水位を高くすることで、油温が上昇してもトランスミッションの回転抵抗を略一定に保持することができる。これにより、トランスミッションの騒音を低減することができる。
【００２６】
請求項２の発明では、トランスミッションハウジング内の潤滑油の油温が高い油温になる走行中では、潤滑油水位制御は行わないことで、ギヤの攪拌抵抗による出力ロスを防止することができ、燃費の向上が図られる。また、停車状態を検出して停車時のみに潤滑油水位制御を行うことで、停車中のアイドル騒音を確実に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トランスミッションの騒音レベルと潤滑油の油温との関係を示す特性図である。
【図２】トランスミッションの回転抵抗と潤滑油の油温との関係を示す特性図である。
【図３】トランスミッションの回転抵抗と騒音レベルとの関係を示す特性図である。
【図４】クラッチの平衡トルクと捩り角度との関係を示す特性図である。
【図５】本発明に係る潤滑油制御装置を備えたエンジン及びトランスミッションの概略構成図である。
【図６】トランスミッションハウジング内の油量（水位）をパラメータとし、油温の変化とトランスミッションの回転抵抗との関係の一例を示す特性図である。
【図７】図５の潤滑油制御装置の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１エンジン
２トランスミッション
３トランスミッションハウジング
５潤滑油水位制御手段
９オイルポンプ
１０制御弁
１１エンジン回転センサ
１２速度センサ
１３温度センサ
１４水位センサ
１５電子制御装置

Claims

トランスミッションハウジング内の潤滑油の温度を検出する温度検出手段と、
前記トランスミッションハウジング内の潤滑油水位を測定する水位測定手段と、
前記トランスミッションハウジング内の潤滑油水位を変更する水位変更手段と、
トランスミッションの回転抵抗を、騒音を最小に低減させ、且つクラッチスプリングのバネ定数に応じて一義的に決まる所定値で略一定に保持すべく、前記温度検出手段の出力上昇分に応じて前記水位変更手段による前記潤滑油水位を高く設定する潤滑油水位制御を行う制御手段と
を有することを特徴とする潤滑油制御装置。
車両が停車していることを検出する停車検出手段を更に有し、
前記制御手段は、前記停車検出手段の出力が停車であるときのみ前記潤滑油水位変更制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の潤滑油制御装置。