JP4517807B2

JP4517807B2 - パワートレーンの潤滑装置

Info

Publication number: JP4517807B2
Application number: JP2004290327A
Authority: JP
Inventors: 和明中村; 弘道木村; 和之渡辺
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-10-01
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2024-10-01
Also published as: JP2006105212A

Description

本発明は、パワートレーンの潤滑装置に関し、特に、差動装置および変速機を共通の潤滑油により潤滑するパワートレーンの潤滑装置に関する。

従来より、摩擦を低減するため、車両のパワートレーンを構成するディファレンシャル（差動装置）および変速機は、オイルポンプから供給された潤滑油により、強制的に潤滑されるものがある。潤滑油は、オイルパンやディファレンシャルが設けられたディファレンシャル室の下部に溜まる。ディファレンシャル室の下部に溜まった潤滑油は、ディファレンシャルにより攪拌される。たとえば発進時や低油温時などには、潤滑油を攪拌することによりディファレンシャルを潤滑することが必要となるが、高車速時などには潤滑油を攪拌することにより駆動力の損失が大きくなる。そのため、車両の運転状態に応じてディファレンシャル室の下部に溜まった潤滑油の油面を調整することが好ましい。

特開２００３−１６６６３０号公報（特許文献１）は、ディファレンシャルおよび変速機の潤滑装置を開示する。特許文献１に記載の潤滑装置は、変速機の制御および潤滑のための油圧を発生させるメインポンプと、ディファレンシャル室内のオイルを汲み上げるサブポンプと、リングギヤによって油溜まり中のオイルをはね上げ、掻き上げ潤滑を行なうディファレンシャルとを含む。サブポンプから吐出したオイルの一部は、ディファレンシャルに供給され、ディファレンシャルの強制潤滑が行なわれる。

この公報に記載の潤滑装置によると、メインポンプから変速機に供給されたオイルにより、変速機が潤滑される。また、油溜まりの油面が高い場合は、ディファレンシャルの下側の多くの部分をオイルに浸し、ディファレンシャルに対して充分な量の潤滑油を供給することができる。中高車速走行時の状態では、各ポンプが高速回転し、ディファレンシャル室のオイルすなわち油溜まりが殆ど無くなる。その結果、ディファレンシャルによるオイルの撹拌が生じなくなるので、いわゆる動力の撹拌損失が解消され、車両の燃費が向上もしくは改善される。
特開２００３−１６６６３０号公報

しかしながら、特開２００３−１６６６３０号公報に記載の潤滑装置においては、メインポンプの他、サブポンプが設けられている。サブポンプは、エンジンの駆動力あるは電力により駆動される。そのため、サブポンプの駆動に伴なう燃費悪化や、コスト増大を招くおそれがあるという問題点があった。

本発明は、上述の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、燃費悪化やコスト増大を抑制しつつ、差動装置に供給される潤滑油の量を調整することができるパワートレーンの潤滑装置を提供することである。

第１の発明に係るパワートレーンの潤滑装置は、差動装置と、調圧装置から供給される制御油圧により変速を行なう変速機とを含むパワートレーンを潤滑する。この潤滑装置は、潤滑油を供給するための供給手段と、差動装置へ潤滑油を導く差動装置潤滑経路と、変速機へ潤滑油を導く変速機潤滑経路と、供給手段に接続された経路から潤滑油が流入し、差動装置潤滑経路および変速機潤滑経路に潤滑油が流出するように設けられ、調圧装置から供給される制御油圧を用いて、差動装置潤滑経路へ供給される潤滑油の量および変速機潤滑経路へ供給される潤滑油の量を調整するための調整手段とを含む。

第１の発明によると、変速機の変速に用いられる制御油圧により、差動装置潤滑経路へ供給される潤滑油の量および変速機潤滑経路へ供給される潤滑油の量が調整される。これにより、差動装置および変速機に共通の供給手段から潤滑油を供給しつつ、差動装置および変速機に供給される潤滑油の量を調整することができる。そのため、部品点数の増加を抑制し、部品点数の増加による消費エネルギの増加およびコスト増大を抑制することができる。その結果、燃費悪化やコスト増大を抑制しつつ、差動装置に供給される潤滑油の量を調整することができるパワートレーンの潤滑装置を提供することができる。

第２の発明に係るパワートレーンの潤滑装置においては、第１の発明の構成に加え、調整手段は、調圧装置から制御油圧が供給されている場合は、制御油圧が供給されていない場合に比べて、差動装置へ導かれる潤滑油の量が少なくなるように、かつ変速機へ導かれる潤滑油の量が多くなるように、潤滑油の量を調整する。

第２の発明によると、調圧装置から調整手段に制御油圧が供給されると、制御油圧が供給されていない場合に比べて、差動装置へ導かれる潤滑油の量が少なくされ、かつ変速機へ導かれる潤滑油の量が多くされる。これにより、差動装置が収容されている部分に溜まる潤滑油の油面を低下させることができる。そのため、差動装置が潤滑油を攪拌することを抑制し、駆動力の損失を抑制することができる。

第３の発明に係るパワートレーンの潤滑装置においては、第２の発明の構成に加え、調整手段は、調圧装置から制御油圧が供給されている場合は、供給手段と変速機潤滑経路とを連通状態にするとともに、供給手段と差動装置潤滑経路とを遮断状態にし、制御油圧が供給されていない場合は、供給手段と差動装置潤滑経路とを連通状態にするとともに、供給手段と変速機潤滑経路とを遮断状態にする。

第３の発明によると、調圧装置から調整手段に制御油圧が供給されると、供給手段と変速機潤滑経路とが連通状態にされ、供給手段と差動装置潤滑経路とが遮断状態にされる。これにより、調圧装置から調整手段に制御油圧が供給された場合は、差動装置へ導かれる潤滑油の量を少なくし、差動装置が収容されている部分に溜まる潤滑油の油面を低下させることができる。そのため、差動装置が潤滑油を攪拌することを抑制し、駆動力の損失を抑制することができる。一方、制御油圧が供給されていない場合は、供給手段と差動装置潤滑経路とが連通状態にされ、供給手段と変速機潤滑経路とが遮断状態にされる。これにより、差動装置へ導かれる潤滑油の量を多くし、差動装置が収容されている部分に溜まる潤滑油の油面を上昇させることができる。そのため、差動装置を十分に潤滑することができる。

第４の発明に係るパワートレーンの潤滑装置においては、第２または第３の発明の構成に加え、変速機は、予め定められた離散的な変速比に対応する変速段を用いて変速を行なう。調圧装置は、変速機が予め定められた変速比以下の変速段を構成している場合に調整手段に制御油圧を供給する。

第４の発明によると、変速機が予め定められた変速比以下の変速段を構成する場合に、調圧装置が調整手段に油圧を供給する。これにより、予め定められた変速比以下の変速段が形成されるような高車速時に、差動装置が収容されている部分に溜まる潤滑油の油面を低下させることができる。そのため、高車速時に差動装置が潤滑油を攪拌することを抑制し、駆動力の損失を抑制することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。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を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るパワートレーンの潤滑装置を搭載した車両について説明する。この車両は、ＦＦ（Front engine Front drive）車両である。なお、本実施の形態に係るパワートレーンの潤滑装置を搭載した車両は、ＦＦ以外の車両であってもよい。

車両は、エンジン１０００と、トランスミッション２０００と、トランスミッション２０００の一部を構成するプラネタリーギヤユニット３０００と、トランスミッション２０００の一部を構成する油圧回路４０００と、ディファレンシャル５０００と、ドライブシャフト６０００と、前輪７０００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０００とを含む。

エンジン１０００は、インジェクタ（図示せず）から噴射された燃料と空気との混合気を、シリンダの燃焼室内で燃焼させる内燃機関である。燃焼によりシリンダ内のピストンが押し下げられて、クランクシャフトが回転させられる。なお、内燃機関の代わりに外燃機関を用いても良い。また、エンジン１０００の代わりに回転電機などを用いてもよい。

トランスミッション２０００は、所望のギヤ段を形成することにより、クランクシャフトの回転数を所望の回転数に変速する。トランスミッション２０００の出力ギヤは、ディファレンシャル５０００と噛合っている。プラネタリーギヤユニット３０００および油圧回路４０００については、後で詳述する。

ディファレンシャル５０００にはドライブシャフト６０００がスプライン嵌合などによって連結されている。ドライブシャフト６０００を介して、左右の前輪７０００に動力が伝達される。

ＥＣＵ８０００には、車速センサ８００２と、シフトレバー８００４のポジションスイッチ８００５と、アクセルペダル８００６のアクセル開度センサ８００７と、ブレーキペダル８００８に設けられたストップランプスイッチ８００９と、油温センサ８０１０とがハーネスなどを介して接続されている。

車速センサ８００２は、ドライブシャフト６０００の回転数から車両の車速を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８０００に送信する。シフトレバー８００４の位置は、ポジションスイッチ８００５により検出され、検出結果を表す信号がＥＣＵ８０００に送信される。シフトレバー８００４の位置に対応して、トランスミッション２０００のギヤ段が自動で形成される。また、運転者の操作に応じて、運転者が任意のギヤ段を選択できるマ
ニュアルシフトモードを選択できるように構成してもよい。

アクセル開度センサ８００７は、アクセルペダル８００６の開度を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８０００に送信する。ストップランプスイッチ８００９は、ブレーキペダル８００８のオン／オフ状態を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８０００に送信する。なお、ストップランプスイッチ８００９の代わりに、ブレーキペダル８００８のストローク量を検出するストロークセンサを設けてもよい。油温センサ８０１０は、トランスミッション２０００のＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）の温度を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８０００に送信する。

ＥＣＵ８０００は、車速センサ８００２、ポジションスイッチ８００５およびアクセル開度センサ８００７、ストップランプスイッチ８００９、油温センサ８０１０などから送られてきた信号、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両が所望の走行状態となるように、機器類を制御する。

図２を参照して、プラネタリーギヤユニット３０００について説明する。プラネタリーギヤユニット３０００は、クランクシャフトに連結された入力軸３１００を有するトルクコンバータ３２００に接続されている。プラネタリーギヤユニット３０００は、遊星歯車機構の第１セット３３００と、遊星歯車機構の第２セット３４００と、出力ギヤ３５００と、ギヤケース３６００に固定されたＢ１ブレーキ３６１０、Ｂ２ブレーキ３６２０およびＢ３ブレーキ３６３０と、Ｃ１クラッチ３６４０およびＣ２クラッチ３６５０と、ワンウェイクラッチＦ３６６０とを含む。

第１セット３３００は、シングルピニオン型の遊星歯車機構である。第１セット３３００は、サンギヤＳ（ＵＤ）３３１０と、ピニオンギヤ３３２０と、リングギヤＲ（ＵＤ）３３３０と、キャリアＣ（ＵＤ）３３４０とを含む。

サンギヤＳ（ＵＤ）３３１０は、トルクコンバータ３２００の出力軸３２１０に連結されている。ピ二オンギヤ３３２０は、キャリアＣ（ＵＤ）３３４０に回転自在に支持されている。ピ二オンギヤ３３２０は、サンギヤＳ（ＵＤ）３３１０およびリングギヤＲ（ＵＤ）３３３０と係合している。

リングギヤＲ（ＵＤ）３３３０は、Ｂ３ブレーキ３６３０によりギヤケース３６００に固定される。キャリアＣ（ＵＤ）３３４０は、Ｂ１ブレーキ３６１０によりギヤケース３６００に固定される。

第２セット３４００は、ラビニヨ型の遊星歯車機構である。第２セット３４００は、サンギヤＳ（Ｄ）３４１０と、ショートピニオンギヤ３４２０と、キャリアＣ（１）３４２２と、ロングピ二オンギヤ３４３０と、キャリアＣ（２）３４３２と、サンギヤＳ（Ｓ）３４４０と、リングギヤＲ（１）（Ｒ（２））３４５０とを含む。

サンギヤＳ（Ｄ）３４１０は、キャリアＣ（ＵＤ）３３４０に連結されている。ショートピニオンギヤ３４２０は、キャリアＣ（１）３４２２に回転自在に支持されている。ショートピニオンギヤ３４２０は、サンギヤＳ（Ｄ）３４１０およびロングピ二オンギヤ３４３０と係合している。キャリアＣ（１）３４２２は、出力ギヤ３５００に連結されている。

ロングピ二オンギヤ３４３０は、キャリアＣ（２）３４３２に回転自在に支持されている。ロングピ二オンギヤ３４３０は、ショートピニオンギヤ３４２０、サンギヤＳ（Ｓ）３４４０およびリングギヤＲ（１）（Ｒ（２））３４５０と係合している。キャリアＣ（
２）３４３２は、出力ギヤ３５００に連結されている。

サンギヤＳ（Ｓ）３４４０は、Ｃ１クラッチ３６４０によりトルクコンバータ３２００の出力軸３２１０に連結される。リングギヤＲ（１）（Ｒ（２））３４５０は、Ｂ２ブレーキ３６２０により、ギヤケース３６００に固定され、Ｃ２クラッチ３６５０によりトルクコンバータ３２００の出力軸３２１０に連結される。また、リングギヤＲ（１）（Ｒ（２））３４５０は、ワンウェイクラッチＦ３６６０に連結されており、１速ギヤ段の駆動時に回転不能となる。

図３に、各変速ギヤ段と、各クラッチおよび各ブレーキの作動状態との関係を表した作動表を示す。「○」は係合を表している。「×」は解放を表している。「◎」はエンジンブレーキ時のみの係合を表している。「△」は駆動時のみの係合を表している。この作動表に示された組合わせで各ブレーキおよび各クラッチを作動させることにより、１速〜６速の前進ギヤ段と、後進ギヤ段が形成される。

図３から明らかなように、Ｃ２クラッチ３６５０は、４速〜６速の前進ギヤ段が形成される場合にのみ係合し、その他のギヤ段が形成される場合は解放する。すなわち、４速〜６速の前進ギヤ段が形成される場合にのみ、Ｃ２クラッチ３６５０の油圧サーボに油圧が供給される。

Ｂ２ブレーキ３６２０と並列にワンウェイクラッチＦ３６６０が設けられているため、作動表に「◎」で示されているように、１速ギヤ段（１ＳＴ）形成時のエンジン側からの駆動状態（加速時）にはＢ２ブレーキ３６２０を係合させる必要は無い。本実施の形態において、ワンウェイクラッチＦ３６６０は、１速ギヤ段の駆動時には、リングギヤＲ（１）（Ｒ（２））３４５０の回転を防止する。エンジンブレーキを利かせる場合、ワンウェイクラッチＦ３６６０は、リングギヤＲ（１）（Ｒ（２））３４５０の回転を防止しない。

図４を参照して、油圧回路４０００について説明する。なお、図４には、油圧回路４０００のうち、本発明に関連する一部のみを示す。油圧回路４０００は、オイルポンプ４００２で発生した油圧を調整して、各クラッチおよびブレーキの油圧サーボに供給する。

オイルポンプ４００２は、エンジン１０００のクランクシャフトに連結されている。クランクシャフトが回転することにより、オイルポンプ４００２が駆動し、油圧を発生する。オイルポンプ４００２で発生した油圧は、プライマリレギュレータバルブ（図示せず）により調整され、ライン圧が生成される。

ライン圧は、マニュアルバルブ（図示せず）を介してリニアソレノイド（ＳＬ２）４００４に供給される。ライン圧がリニアソレノイド（ＳＬ２）４００４により調整されて、Ｃ２クラッチ３６５０の油圧サーボに供給される。以下、Ｃ２クラッチ３６５０の油圧サーボに供給される油圧をＣ２圧と記載する。

また、油圧回路４０００内を流れるＡＴＦ（潤滑油）は、潤滑経路（１）４１００によりプラネタリーギヤユニット３０００の遊星歯車機構（プラネタリギヤ）および各クラッチに導かれ、潤滑経路（２）４２００によりディファレンシャル５０００に導かれる。

潤滑経路（１）４１００は、プラネタリーギヤユニット３０００の強制潤滑を行なうために、ギヤケース３６００やシャフトなどに設けられた油路から、ＡＴＦをプラネタリーギヤユニット３０００の遊星歯車機構および各クラッチに導く経路である。

同様に、潤滑経路（２）４２００は、ディファレンシャル５０００の強制潤滑を行なうために、ギヤケース３６００やシャフトなどに設けられた油路から、ＡＴＦをディファレンシャル５０００に導く経路である。

プラネタリーギヤユニット３０００に導かれたＡＴＦは、プラネタリーギヤユニット３０００から落ちて、最終的にはオイルパン（図示せず）に溜まる。ディファレンシャル５０００に導かれたＡＴＦは、ディファレンシャル５０００から落ちて、ギヤケース３６００内のディファレンシャル室（図示せず）の下部に溜まる。ディファレンシャル５０００は、潤滑経路（２）４２００からＡＴＦが導かれることにより強制潤滑される他、ディファレンシャル室に溜まったＡＴＦを攪拌することにより潤滑される。

潤滑経路（１）４１００には、油路（１）４３０１、切り替えバルブ４４００および油路（２）４３０２を介して、油圧回路４０００内を流れるＡＴＦが流入する。また、潤滑経路（１）４１００には、図示しない油路から常時ＡＴＦが流入する。

潤滑経路（２）４２００には、油路（３）４３０３から常時ＡＴＦが流入する他、油路（１）４３０１、切り替えバルブ４４００および油路（４）４３０４を介してＡＴＦが流入する。

切り替えバルブ４４００には、Ｃ２圧が供給される。切り替えバルブ４４００は、Ｃ２圧に応じて、油路（１）４３０１を流れるＡＴＦを、油路（２）４３０２および油路（４）４３０４に、選択的に導く。

Ｃ２圧が切り替えバルブ４４００に供給されている場合、切り替えバルブ４４００は、油路（１）４３０１と油路（２）４３０２と連通状態にし、油路（１）４３０１と油路（４）４３０４とを遮断状態にする。すなわち、切り替えバルブ４４００は、オイルポンプ４００２と油路（２）４３０２と連通状態にし、オイルポンプ４００２と油路（４）４３０４とを遮断状態にする。これにより、切り替えバルブ４４００は、油路（１）４３０１を流れるＡＴＦを、油路（２）４３０２のみに導く。

一方、Ｃ２圧が切り替えバルブ４４００に供給されていない場合、切り替えバルブ４４００は、油路（１）４３０１と油路（４）４３０４と連通状態にし、油路（１）４３０１と油路（２）４３０２とを遮断状態にする。すなわち、切り替えバルブ４４００は、オイルポンプ４００２と油路（４）４３０４と連通状態にし、オイルポンプ４００２と油路（２）４３０２とを遮断状態にする。これにより、切り替えバルブ４４００は、油路（１）４３０１を流れるＡＴＦを、油路（２）４３０２のみに導く。

なお、切り替えバルブ４４００は、どのような形式のバルブでもよく、たとえばスプールバルブやポペットバルブであってもよい。また、Ｃ２圧を油圧センサなどにより検知し、ソレノイドを用いて電気的に切り替えバルブ４４００を切り替えてもよい。

以上のような構造に基づく、本実施の形態に係るパワートレーンの潤滑装置の動作について説明する。

たとえば車両の停車時など、４速以上のギヤ段が形成されていないため、Ｃ２圧が発生していない場合、切り替えバルブ４４００は、油路（１）４３０１を流れるＡＴＦを、油路（４）４３０４のみに導く。

これにより、プラネタリーギヤユニット３０００に導かれるＡＴＦの量が少なくされ、ディファレンシャル５０００に導かれるＡＴＦの量が多くされる。そのため、ディファレンシャル室に溜まるＡＴＦの油面が上昇し、ディファレンシャル５０００を十分にＡＴＦに浸すことができる。その結果、ディファレンシャル５０００が十分に潤滑される。

一方、高車速時などに４速以上のギヤ段が形成されている場合、ＥＣＵ８０００からの制御信号に基づき、リニアソレノイド（ＳＬ２）４００４が、Ｃ２圧を発生する。Ｃ２圧は、Ｃ２クラッチ３６５０の油圧サーボの他、切り替えバルブ４４００に供給される。この場合、切り替えバルブ４４００は、油路（１）４３０１を流れるＡＴＦを、油路（２）４３０２のみに導く。

これにより、プラネタリーギヤユニット３０００に導かれるＡＴＦの量が多くされ、ディファレンシャル５０００に導かれるＡＴＦの量が少なくされる。そのため、ディファレンシャル室に溜まるＡＴＦの油面を低下させ、ディファレンシャル５０００によるＡＴＦの攪拌を抑制することができる。その結果、ＡＴＦの攪拌による駆動力の損失を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態に係るパワートレーンの潤滑装置のプラネタリーギヤユニットおよびディファレンシャルには、共通のオイルポンプから供給されたＡＴＦが導かれる。切り替えバルブは、トランスミッションが４速以上のギヤ段を形成する場合に発生されるＣ２圧に応じて、油路（１）を流れるＡＴＦを、油路（２）および油路（４）に、選択的に導く。これにより、ディファレンシャルにＡＴＦを導く専用のオイルポンプなどを新たに設けることなく、プラネタリーギヤユニットおよびディファレンシャルに供給されるＡＴＦの量を調整することができる。そのため、部品点数の増加を抑制することができる。その結果、部品点数の増加に伴なう消費エネルギの増加や、コスト増大を抑制することができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係るパワートレーンの潤滑装置を搭載した車両の概要を示す図である。プラネタリーギヤユニットを示すスケルトン図である。各ギヤ段と、各ブレーキおよび各クラッチの対応を表した作動表を示す図である。本発明の第１の実施の形態における油圧回路の一部を示す図である。

符号の説明

１０００エンジン、２０００トランスミッション、３０００プラネタリーギヤユニット、４０００油圧回路、４００２オイルポンプ、４００４リニアソレノイド（ＳＬ２）、４１００，４２００潤滑経路、４３０１，４３０２，４３０３，４３０４油路、４４００切り替えバルブ、５０００ディファレンシャル。

Claims

差動装置と、調圧装置から供給される制御油圧により変速を行なう変速機とを含むパワートレーンの潤滑装置であって、
潤滑油を供給するための供給手段と、
前記差動装置へ潤滑油を導く差動装置潤滑経路と、
前記変速機へ潤滑油を導く変速機潤滑経路と、
前記供給手段に接続された経路から潤滑油が流入し、前記差動装置潤滑経路および前記変速機潤滑経路に潤滑油が流出するように設けられ、前記調圧装置から供給される制御油圧を用いて、前記差動装置潤滑経路へ供給される潤滑油の量および前記変速機潤滑経路へ供給される潤滑油の量を調整するための調整手段とを含み、
前記調整手段は、前記調圧装置から前記制御油圧が供給されている場合は、前記制御油圧が供給されていない場合に比べて、前記差動装置へ導かれる潤滑油の量が少なくなるように、かつ前記変速機へ導かれる潤滑油の量が多くなるように、潤滑油の量を調整し、
前記変速機は、予め定められた離散的な変速比に対応する変速段を用いて変速を行ない、
前記調圧装置は、前記変速機が予め定められた変速比以下の変速段を構成している場合に前記調整手段に前記制御油圧を供給する、パワートレーンの潤滑装置。
前記調整手段は、前記調圧装置から前記制御油圧が供給されている場合は、前記供給手段と前記変速機潤滑経路とを連通状態にするとともに、前記供給手段と前記差動装置潤滑経路とを遮断状態にし、前記制御油圧が供給されていない場合は、前記供給手段と前記差動装置潤滑経路とを連通状態にするとともに、前記供給手段と前記変速機潤滑経路とを遮断状態にする、請求項１に記載のパワートレーンの潤滑装置。