JP4079474B2

JP4079474B2 - 車両の動力伝達装置

Info

Publication number: JP4079474B2
Application number: JP04545097A
Authority: JP
Inventors: 信幸岩男
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JPH10238557A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の動力伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エンジン動力を駆動系に伝達する装置として油圧制御式摩擦クラッチが知られている。これは湿式多板クラッチの構成が採用され、クラッチハウジング内に収められた複数のクラッチプレートを、クラッチピストンで適宜押し付けてクラッチ締結力を得ようというものである。クラッチピストンには、適当な値に制御された油圧が供給され、これによりクラッチピストンは、入力側と出力側とのクラッチプレート同士を摩擦接触させてクラッチ締結力を発生させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような油圧制御式摩擦クラッチにおいては、クラッチピストンに押圧力を与えるオイルと、クラッチプレートに引き摺り効果を与えるオイルとが共用される場合が多い。そして低温下でエンジンを始動したとき、オイルの粘性低下に起因して実質的に作動不可となることがある。即ち、オイル粘度が極端に低くなると、クラッチピストンに至る油圧回路中で圧力損失が増大し、制御レスポンスの悪化による作動不良が発生する。また、クラッチプレート室内ではオイルのせん断抵抗や摩擦抵抗が増大し、所謂ドラッグトルク（引き摺りトルク）が顕著に増大してクラッチが切れなくなってしまう。
【０００４】
これら問題があるため、従来は、ユーザーに長時間の暖機運転を義務付けたり、寒冷地では車両の室内保存や外部ヒータによる暖機促進を推奨している。しかし、いずれにしても暖機時間が長いことは好ましいことではない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両の動力伝達装置は、車両のエンジンとトランスミッションとの間に直列に設けられ、共通のオイルを使用する油圧制御式摩擦クラッチ及び、入力側ポンプ部ならびに出力側タービン部を有するトルクコンバータ又は流体クラッチと、前記トランスミッションの変速操作を実行するアクチュエータと、前記トランスミッション内に設けられると共に前記摩擦クラッチを介して前記トルクコンバータ又は流体クラッチの出力側タービン部の出力軸に連結され、前記オイルの温度に応じた抵抗を受けながら回転するインプットシャフトと、前記オイルの温度が、前記トランスミッション内のオイルの粘度が高くなり該オイルの抵抗により前記インプットシャフトが制動されるような低温である所定値以下のとき、前記アクチュエータを作動させて前記トランスミッションをニュートラルレンジに変速して前記車両を発進不可とし、且つ前記油圧を制御して前記摩擦クラッチを接続して前記エンジンの回転を前記トルクコンバータ又は流体クラッチの前記入力側ポンプ部に伝達し、そのトルクコンバータ又は流体クラッチの前記入力側ポンプ部と、前記インプットシャフトの制動により回転が制限される前記出力側タービン部との差動回転により前記トルクコンバータ又は流体クラッチ内でオイルを昇温する制御手段とを備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【０００８】
図４は、本発明に係る動力伝達装置の全体構成図である。図示するように、かかる装置においては、エンジン７６とトランスミッション(T/M) ７５との間にクラッチトルコンユニット５０が設けられている。クラッチトルコンユニット５０は、後に詳述するが、油圧制御式摩擦クラッチとトルクコンバータとを直列に組み合わせ、同一のハウジング内に収めたものである。トランスミッション７５は、それ自体マニュアルトランスミッションであるが、ここではアクチュエータ（ギヤシフトユニット、ＧＳＵ）８４と組み合わされて、自動変速をなし得る構成がされている。
【０００９】
アクチュエータ８４は、コントロールユニット７９による電磁弁８５の切り換えでエア供給手段８６からエアが適宜供給されることで作動し、変速操作を実行するようになっている。エア供給手段８６は、エンジンコンプレッサ８７に連結されたエアタンク８８と、リリーフバルブ８９を介設したエアパイプ９０とで成り、エアパイプ８８の先端がアクチュエータ８４の電磁弁８５に連結されている。エアタンク８８にはコントロールユニット７９に結線された圧力スイッチ９１が設けられている。
【００１０】
このほかトランスミッション７５には車速センサー９２及び入力軸（インプットシャフト）回転センサー９３が設けられ、それぞれコントロールユニット７９に結線されている。またコントロールユニット７９の入力側にはアクセルセンサー９４、チェンジレバー９５、全段シフトが可能な非常用手動スイッチ９６が接続され、出力側にはギヤ表示灯９７や警告灯９８が接続されている。またこのコントロールユニット７９に併設されて信号をやりとりする電子制御ガバナのコントロールユニット102 が備えられ、エンジン回転センサー103 等の検出値に基づいて燃料噴射ポンプ104 のラック105 を適宜制御するようになっている。
【００１１】
図３はクラッチトルコンユニット５０を示す詳細図である。クラッチトルコンユニット５０はメインクラッチ５２とトルクコンバータ５３とを組み合わせて主に構成されている。メインクラッチ５２は油圧作動式で且つ湿式多板クラッチの構成が採られている。ここではトルクコンバータ５３をロックするためのロックアップクラッチ７１も設けられている。ロックアップクラッチ７１も前記同様に油圧作動式で且つ湿式多板クラッチの構成が採られている。これらの関係としては、後に理解されるが、図５を参照して、エンジン側から順にトルクコンバータ５３とメインクラッチ５２とが直列関係にあり、トルクコンバータ５３とロックアップクラッチ７１とが並列関係にある。以下、これらの構成を具体的に説明する。
【００１２】
図３において、５４はエンジン動力が入力される入力軸である。入力軸５４にはフロントカバー６７及びトルクコンバータハウジング６８が一体的に結合されている。一方、トルクコンバータ５３は三要素の翼車によって構成され、トルクコンバータハウジング６８と一体で回転するポンプ部５８と、ポンプ部５８に対向するタービン部５９と、固定系にワンウェイクラッチ６０を介して設けられたステータ部６１とで成る。よってトルクコンバータ５３においては、入力軸５４が回転されるとポンプ部５８が回転し、これが作動流体としてのオイルを入力軸５４回りに循環させ、タービン部５９を回転駆動し、タービン部５９からトルクを発生させる。そしてオイルには、この入力軸５４回りの循環の他、ポンプ部５８、タービン部５９、ステータ部６１を順に通るような直交方向の循環も与えられる。なお、トルクコンバータ５３はメインクラッチ５２よりもトランスミッション７５側に配置されている。
【００１３】
一方、フロントカバー６７及びトルクコンバータハウジング６８で囲まれた空間内では、互いに結合されたメインクラッチホルダ６４及びメインクラッチピストンアウターホルダ６５が、軸受６３及びクラッチホルダ６２を介して、出力軸５６にその軸回りを回転自在に支持されている。出力軸５６は入力軸５４と同軸に配置され、図外の右側の部分でトランスミッション７５のインプットシャフト２０に連結される（図５参照）。クラッチホルダ６２は出力軸５６にスプライン（図示せず）を介して相対回転不可に取り付けられる。メインクラッチピストンアウターホルダ６５は、フロントカバー６７の内面上を摺動回転可能であり、軸方向には移動不可である。トルクコンバータ５３のタービン部５９はメインクラッチホルダ６４に剛に結合されるため、これによってタービン部５９は出力軸５６回りを回転できることとなる。
【００１４】
このタービン部５９即ちトルクコンバータ５３の出力側と、出力軸５６とを断接するのがメインクラッチ５２である。即ちメインクラッチ５２は、メインクラッチホルダ６４にスプライン（図示せず）を介して軸方向移動自在に設けられた複数のドライブプレート５５と、クラッチホルダ６２にスプライン（図示せず）を介して軸方向移動自在に設けられたドリブンプレート５７とを有する。これらプレート５５，５７は互い違いに重なるよう配置されている。メインクラッチピストンアウターホルダ６５にはシリンダ室６６が形成され、シリンダ室６６にはメインクラッチピストン５１が軸方向移動自在に収容されている。よってシリンダ室６６に油圧供給を行い、メインクラッチピストン５１をプレート５５，５７側に移動させることで、プレート５５，５７同士を摩擦接触させ、メインクラッチ５２を締結状態にすることができる。そしてトルクコンバータ５３の出力側と出力軸５６とを接続することができるようになる。
【００１５】
一方、メインクラッチ５２の径方向外側には、同様に構成されたロックアップクラッチ７１が配設されている。このロックアップクラッチ７１は、トルクコンバータ５３のポンプ部５８とタービン部５９とを直結するためのものである。即ち、ロックアップクラッチ７１は、トルクコンバータハウジング６８にスプライン（図示せず）を介して軸方向移動自在に設けられた複数のドライブプレート７３と、メインクラッチホルダ６４にスプライン（図示せず）を介して軸方向移動自在に設けられたドリブンプレート７２とを有する。フロントカバー６７のシリンダ室９９にはロックアップクラッチ用ピストン７４が軸方向移動自在に収容されている。よってこのピストン７４に油圧を付与することで、プレート７３，７２同士を摩擦接触させてロックアップクラッチ７１を締結状態にし、トルクコンバータ５３をロックできるようになる。
【００１６】
ここで、トルクコンバータ５３のトランスミッション側には、トルクコンバータハウジング６８と連動するオイルポンプ（図示せず）が設けられており、ここで発生した油圧が所定値に制御された後、各シリンダ室６６，９９に送られることで所望のクラッチ締結力が発生する。このオイルポンプとシリンダ室６６，９９とを結ぶ油圧制御回路中で、前述したオイル粘性抵抗に基づく制御レスポンスの悪化が生じ得る。
【００１７】
さらに、メインクラッチ５２、ロックアップクラッチ７１及びトルクコンバータ５３は、作動流体として共通のオイルを使用している。具体的には、フロントカバー６７及びトルクコンバータハウジング６８で囲まれた空間内に同一のオイルが満たされている。このオイルは先の制御用としても用いられる。このオイルの温度が低く粘性が高いと、メインクラッチ５２及びロックアップクラッチ７１においてプレート５５，５７，７２，７３同士の引き摺りが生じ、前述のドラッグトルク増大という問題が生じ得る。
【００１８】
図４に戻って油圧制御回路の構成を説明すると、油圧制御回路は、メインクラッチ５２のシリンダ室６６への油圧供給・排出を切り替える電磁弁７７、同じくロックアップクラッチ７１のシリンダ室９９への油圧供給・排出を切り替える電磁弁７８、これらシリンダ室６６，９９への供給油圧値を制御する圧力制御弁（図示せず）、オイルクーラ８０、配管８１、油温センサー８２及び油圧センサー８３等からなる。
【００１９】
また、かかる構成では特にトランスミッション７５にカウンターブレーキ２１（ブレーキ手段）が設けられている。図５はこの構成を具体的に示すが、カウンターブレーキ２１は、カウンターシャフト２２に取り付けられた複数のフリクションプレート２３、これらプレート２３を制動するための複数のフリクションディスク２４、フリクションディスク２４をフリクションプレート２３に押し付けるためのダイヤフラム２５、及びダイヤフラム２５に所定の油圧を付与する油圧装置（図示せず）からなる。油圧装置はコントロールユニット７９からの制御信号に基づいて作動される。カウンターシャフト２２はインプットシャフト２０に入力ギヤ２６を介して連結されるので、カウンターブレーキ２１が作動されれば結局メインクラッチ５２の出力側が制動されることとなる。
【００２０】
さて、かかる動力伝達装置には以下の利点がある。▲１▼発進時にトルクコンバータ５３を使用できるため、メインクラッチ５２の複雑な半クラッチ制御が不要になる。▲２▼変速時の接ショックをトルクコンバータ５３にて吸収することができる。▲３▼マニュアルトランスミッション７５を使用するため、遊星ギヤを使用するトルクコンバータ自動変速システムに比べてギヤ比選択の幅が広く懐の深いギヤ比設定が可能となる。▲４▼クラッチの長寿命化が可能となる。▲５▼自動変速機構を備えたトランスミッションと組み合わせれば自動変速トランスミッションとして使用でき、通常のトランスミッションと組み合わせればオートクラッチとしての使用が可能である。▲６▼エンジン７６との結合部にトルクコンバータ５３を用いているため、駆動系の騒音や振動を低減できる。
【００２１】
一方、かかる動力伝達装置は、エンジン始動に伴い、コントロールユニット７９により以下のように制御される。これにより暖機時間は大幅に短縮され、車両がエンジン始動後短時間で発進可能となる。
【００２２】
図１に示すように、先ずステップ１では、油温センサー８２で検出された油温Ｔ_oil を、予め記憶してあるしきい値Ｔ_s と比較する。ここでしきい値Ｔ_s は、装置が実質作動不可となるような低温の値が選定される。Ｔ_oil ＞Ｔ_s ならば装置が作動可能であるのでこの暖機制御は終了するが、Ｔ_oil ≦Ｔ_s ならばステップ２に進み、アクチュエータ８４を作動させてトランスミッション７５をニュートラルレンジに変速する。この後、ステップ３で警告灯９８をONにし、装置が作動不可つまり車両が発進不可であることを運転者に知らせる。このとき同時に警告音（ブザー）を発するようにしてもよい。
【００２３】
次に、ステップ４で、メインクラッチ用電磁弁７７を切替え、メインクラッチ５２をON、即ちメインクラッチ５２に油圧供給を行ってメインクラッチ５２を締結状態にする。ここでトランスミッション７５が既にニュートラルレンジに変速されているので、メインクラッチ５２が接続されても車両の発進は完全に防止される。なお、ロックアップクラッチ７１はエンジン始動前の状態がそのまま引き継がれ、OFF 即ち非締結（分断）の状態にある。
【００２４】
ここでトラック等の大型車両の場合、ミッションオイルには耐久性重視のハイポイドギヤオイルが使用される場合が多い。このハイポイドギヤオイルは粘度が非常に高く、低温時においてはトランスミッション７５内に高い撹拌抵抗をもたらす。このため、トランスミッション７５の入力側、即ちインプットシャフト２０とカウンターシャフト２２とはこの抵抗によって制動され、メインクラッチ５２が接続されても、トルクコンバータ５３の出力側タービン部５９は回転が著しく制限される。一方、トルクコンバータ５３の入力側ポンプ部５８は、アイドルアップ中のエンジンにより比較的高速で回転されているため、結局、トルクコンバータ５３内ではポンプ部５８とタービン部５９との間に著しい差動回転が生じ、これによってトルクコンバータ５３内でオイルが急速に撹拌され、オイルが短時間で装置作動可能となる温度まで昇温されることとなる。こうして、暖機時間を短縮し、エンジン始動後短時間で車両を発進できるようになる。
【００２５】
こうして、ステップ５でＴ_oil＞Ｔ_sとなるまで暖機状態が継続され、Ｔ_oil＞Ｔ_sとなったならば、ステップ６で警告灯９８をOFF にして暖機制御を終了する。なお暖機終了後でもミッションオイルが低温・高粘度ならば、これによる制動が継続され、ミッションオイルが高温・低粘度となった場合でも、トランスミッション７５がニュートラルレンジにあるのでクリープ状態とならず、車両の発進は防止される。
【００２６】
上記から明らかなように、ここではコントロールユニット７９が、オイルの温度Ｔ_oilが所定値Ｔ_s以下のとき、アクチュエータ８４を作動させてトランスミッション７５をニュートラルレンジに変速し、且つ油圧を制御して摩擦クラッチ（メインクラッチ５２）を接続する制御手段を形成する。
【００２７】
以下、参考例を説明する。
図２に示すように、ここでも前記同様、ステップ１１で油温Ｔ_oil としきい値Ｔ_s とを比較し、暖機制御の要否判断を行う。暖機が必要（Ｔ_oil ≦Ｔ_s ）ならばステップ１２で警告灯９８をONにし、特にステップ１３でカウンターブレーキ２１をONにする。これにより、前記ミッションオイルに代わって、カウンターブレーキ２１がトランスミッション７５の入力側を積極的に制動することとなる。次にステップ１４でメインクラッチ５２をONにする。これでトルクコンバータ５３内の差動回転ないしスリップが生じ、オイルの撹拌による速やかな昇温が行われることとなる。ここではたとえトランスミッション７５のギヤが入っていたとしても、カウンターブレーキ２１が作動中なので車両の発進は防止される。従って、トランスミッション７５のニュートラルレンジへの変速制御も実行しない。こうしてステップ１５で暖機終了（Ｔ_oil ＞Ｔ_s ）と判断したならば、ステップ１６で警告灯９８をOFF にし、暖機制御を終了する。
【００２８】
上記から明らかなように、コントロールユニット７９が、オイルの温度Ｔ_oil が所定値Ｔ_s 以下のとき、ブレーキ手段（カウンターブレーキ２１）を作動させてトランスミッション７５の入力側を制動し、且つ油圧を制御して摩擦クラッチ（メインクラッチ５２）を接続する。
【００２９】
ここで、実開昭61-175649 号公報においても、油圧制御式摩擦クラッチとトルクコンバータとを組み合わせ、摩擦クラッチを接続し、トルクコンバータをスリップさせて暖機を促進する技術が開示されている。しかしこれにおいては、トランスミッションのギヤが入っている状態で暖機を行うため、サイドブレーキ（補助ブレーキ）による制動ないし発進防止が必須である。本装置では、トランスミッション７５のニュートラルレンジへの変速（本実施形態）、又はカウンターブレーキ２１（参考例）により、車両の発進が自動的に防止されるため、サイドブレーキを作動させる必要がなく、寒冷地でのブレーキ凍結も防止できる。また、運転手自身の手でサイドブレーキの作動・解除を行わなくて済み、暖機直後、変速、アクセルペダル踏み込みにより即座に発進可能となる。
【００３０】
また、上記公報のものだと、アクセルペダルを踏み込んだ場合には車両が発進してしまう。本装置の場合それがないので、アクセルペダルを踏み込んでエンジン回転数、トルクコンバータ５３のスリップを増大し、暖機を促進することが可能である。
【００３１】
なお、メインクラッチ５２を半クラッチにして滑らせ、メインクラッチホルダ６４、メインクラッチピストンアウターホルダ６５及びタービン部５９を小回転させるようにすれば一層の暖機促進が図れる。
【００３２】
以上、本発明の好適な実施の形態について述べたが、他にも様々な実施の形態が考えられる。例えば上記トルクコンバータ５３を、ステータ部６１を有しない流体クラッチに置換することが可能である。また油圧制御式摩擦クラッチを、湿式でなく乾式クラッチに変更することもできる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は以下の如き優れた効果を発揮する。
【００３４】
（１）クラッチ制御用オイルを短時間で昇温でき、暖機時間を短縮できる。
【００３５】
（２）アクセルペダルの踏み込みによる暖機促進が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る動力伝達装置の制御フローチャートである。
【図２】参考例に係る動力伝達装置の制御フローチャートである。
【図３】クラッチトルコンユニットを示す縦断面図である。
【図４】本発明に係る動力伝達装置の全体構成図である。
【図５】本発明に係る動力伝達装置の部分構成図である。
【符号の説明】
２１カウンターブレーキ（ブレーキ手段）
５２メインクラッチ（油圧制御式摩擦クラッチ）
５３トルクコンバータ
７５トランスミッション
７６エンジン
７９コントロールユニット（制御手段）
８４アクチュエータ
Ｔ_oil 油温
Ｔ_s しきい値

Claims

車両のエンジンとトランスミッションとの間に直列に設けられ、共通のオイルを使用する油圧制御式摩擦クラッチ及び、入力側ポンプ部ならびに出力側タービン部を有するトルクコンバータ又は流体クラッチと、前記トランスミッションの変速操作を実行するアクチュエータと、前記トランスミッション内に設けられると共に前記摩擦クラッチを介して前記トルクコンバータ又は流体クラッチの出力側タービン部の出力軸に連結され、前記オイルの温度に応じた抵抗を受けながら回転するインプットシャフトと、前記オイルの温度が、前記トランスミッション内のオイルの粘度が高くなり該オイルの抵抗により前記インプットシャフトが制動されるような低温である所定値以下のとき、前記アクチュエータを作動させて前記トランスミッションをニュートラルレンジに変速して前記車両を発進不可とし、且つ前記油圧を制御して前記摩擦クラッチを接続して前記エンジンの回転を前記トルクコンバータ又は流体クラッチの前記入力側ポンプ部に伝達し、そのトルクコンバータ又は流体クラッチの前記入力側ポンプ部と、前記インプットシャフトの制動により回転が制限される前記出力側タービン部との差動回転により前記トルクコンバータ又は流体クラッチ内でオイルを昇温する制御手段とを備えたことを特徴とする車両の動力伝達装置。