以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。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、本発明の実施例に係る流体供給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、本実施例に係る流体供給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ギヤ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ギヤ5000と噛合っている。
ディファレンシャルギヤ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のアイドルスイッチ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、入力軸回転数センサ8012と、出力軸回転数センサ8014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知し、検知結果を表す信号を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により検知され、検知結果を表す信号が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。
アイドルスイッチ8007は、アクセルペダル8006の開度が「0」である場合に「0N」になり、そうでない場合は「OFF」になる。なお、アイドルスイッチ8007の代わりに、もしくは加えて、アクセル開度を検知するアクセル開度センサを設けるようにしてもよい。
ストップランプスイッチ8009は、ブレーキペダル8008のON/OFF状態を検知し、検知結果を表す信号を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、もしくは加えてブレーキペダル8008のストローク量を検知するストロークセンサを設けるようにしてもよい。
油温センサ8010は、トランスミッション2000のATF(Automatic Transmission Fluid)の温度を検知し、検知結果を表す信号をECU8000に送信する。
入力軸回転数センサ8012は、トランスミッション2000の入力軸回転数NIを検知し、検知結果を表す信号をECU8000に送信する。出力軸回転数センサ8014は、トランスミッション2000の出力軸回転数NOを検知し、検知結果を表す信号をECU8000に送信する。
ECU8000は、車速センサ8002、ポジションスイッチ8005、アイドルスイッチ8007、ストップランプスイッチ8009、油温センサ8010、入力軸回転数センサ8012、出力軸回転数センサ8014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、プラネタリギヤユニット3000について説明する。プラネタリギヤユニット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。ピニオンギヤ3320は、キャリアC(UD)3340に回転自在に支持されている。ピニオンギヤ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、ロングピニオンギヤ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およびロングピニオンギヤ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。
ロングピニオンギヤ3430は、キャリアC(2)3432に回転自在に支持されている。ロングピニオンギヤ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。
ワンウェイクラッチF3660は、B2ブレーキ3620と並列に設けられる。すなわち、ワンウェイクラッチF3660のアウターレースはギヤケース3600に固定され、インナーレースはリングギヤR(1)(R(2))3450に回転軸を介して連結される。
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。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。
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。本実施例において、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の回転を制限する。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の回転を制限しない。
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4100と、プライマリレギュレータバルブ4200と、セカンダリレギュレータバルブ4300と、ロックアップリレーバルブ4400と、オイルクーラ4500とを含む。
オイルポンプ4100は、エンジン1000のクランクシャフトに連結されており、クランクシャフトが回転することで駆動し、油圧を発生する。オイルポンプ4100は、トランスミッション2000の下部に設けられたオイルパン4700に溜められたATFを、ストレーナ(図示せず)を介して吸入し、油圧回路4000に圧送する。
プライマリレギュレータバルブ4200は、オイルポンプ4100により圧送されたATFの油圧を調整する。これにより、ライン圧が作り出される。セカンダリレギュレータバルブ4300は、プライマリレギュレータバルブ4200からの出力油圧を調整する。
セカンダリレギュレータバルブ4300からの出力油圧は、トランスミッション2000の潤滑系に供給される他、第1油路4600上に設けられたチェックバルブ4402およびロックアップリレーバルブ4400を介してトルクコンバータ3200に供給される。
ロックアップリレーバルブ4400は、ECU8000により制御されるソレノイドバルブ4404からの出力油圧をパイロット圧として作動する。ロックアップリレーバルブ4400は、トルクコンバータ3200を通ってトルクコンバータ3200から排出されたATFを第2油路4602に導く状態と、トルクコンバータ3200に再供給する状態との間で選択的に切替えられる。
ロックアップリレーバルブ4400は、トルクコンバータ3200から排出されたATFをトルクコンバータ3200に再供給する状態である場合、第2油路4602をトルクコンバータ3200から遮断する。
チェックバルブ4402は、セカンダリレギュレータバルブ4300からトルクコンバータ3200へのATFの流れを許容し、トルクコンバータ3200からセカンダリレギュレータバルブ4300へのATFの逆流を防止する。
チェックバルブ4402は、ロックアップリレーバルブ4400が、トルクコンバータ3200から排出されたATFをトルクコンバータ3200に再供給する状態である場合において、トルクコンバータ3200を含む閉回路から漏れたATFに相当する量のATFを補充し、トルクコンバータ3200内の油圧を予め定められた油圧以上に保つように設定される。このときのトルクコンバータ3200内の油圧は、ATFの漏れやキャビテーションを考慮した最低限の油圧である。
オイルクーラ4500は、ロックアップリレーバルブ4400が、トルクコンバータ3200から排出されたATFを第2油路4602に導く状態である場合において、第2油路4602に導かれたATFを空気との間で熱交換させ、冷却する。オイルクーラ4500を通ったATFはオイルパン4700に戻される。なお、オイルクーラ4500をバイパスする油路上にクーラバイパスバルブを設け、オイルクーラ4500を通さずにATFをオイルパン4700に戻すようにしてもよい。
図5および図6を参照して、ECU8000が実行するプログラムの制御構造について説明する。
ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、ECU8000は、エンジン1000が始動されてからT(1)秒以上経過しているか否かを判別する。エンジン1000が始動されてからT(1)秒以上経過している場合(S100にてYES)、処理はS110に移される。もしそうでないと(S100にてNO)、処理はS190に移される。
S110にて、ECU8000は、油温センサ8010から送信された信号に基づいて、油温THOを検知する。S120にて、ECU8000は、油温THO<しきい値THO(1)であるか否かを判別する。油温THO<しきい値THO(1)である場合(S120にてYES)、処理はS130に移される。もしそうでないと(S120にてNO)、処理はS190に移される。
S130にて、ECU8000は、ポジションスイッチ8005から送信された信号に基づいて、シフトレバー8004の位置(シフトポジション)を検知する。
S140にて、ECU8000は、シフトレバー8004の位置が、P(パーキング)ポジションおよびN(ニュートラル)ポジション以外であるか否かを判別する。シフトレバー8004の位置が、PポジションおよびNポジション以外である場合(S140にてYES)、処理はS150に移される。もしそうでないと(S140にてNO)、処理はS190に移される。
S150にて、ECU8000は、アイドルスイッチ8007から送信された信号に基づいて、アイドルスイッチ8007がONであるか否か、すなわちアクセル開度が「0」であるか否かを判別する。アイドルスイッチ8007がONであるか否かを判別することにより、運転者に走行意思があるか否か、すなわち、エンジン1000からトルクコンバータ3200に伝達される駆動力が「0」よりも大きくなるか否かが判別される。アイドルスイッチ8007がONである場合(S150にてYES)、処理はS160に移される。もしそうでないと(S150にてNO)、処理はS190に移される。
S160にて、ECU8000は、出力軸回転数センサ8014から送信された信号に基づいて、トランスミッション2000の出力軸回転数NOを検知する。S170にて、ECU8000は、出力軸回転数NO<しきい値NO(1)であるか否かを判別する。出力軸回転数NO<しきい値NO(1)である場合(S170にてYES)、処理はS180に移される。もしそうでないと(S180にてNO)、処理はS190に移される。
S180にて、ECU8000は、ソレノイドバルブ4404に制御信号を出力してソレノイドバルブ4404を制御することにより、ロックアップリレーバルブ4400を、トルクコンバータ3200から排出されたATFをトルクコンバータ3200に再供給する状態にする。
S190にて、ECU8000は、ソレノイドバルブ4404に制御信号を出力してソレノイドバルブ4404を制御することにより、ロックアップリレーバルブ4400を、トルクコンバータ3200から排出されたATFを第2油路4602に導く状態にする。
S200にて、ECU8000は、トルクコンバータ3200から排出されたATFがトルクコンバータ3200に再供給される状態になってからT(2)秒が経過したか否かを判別する。トルクコンバータ3200から排出されたATFがトルクコンバータ3200に再供給される状態になってからT(2)秒が経過した場合(S200にてYES)、処理はS210に移される。もしそうでないと(S200にてNO)、処理はS110に戻される。
S210にて、ECU8000は、ソレノイドバルブ4404に制御信号を出力してソレノイドバルブ4404を制御することにより、ロックアップリレーバルブ4400を、トルクコンバータ3200から排出されたATFを第2油路4602に導く状態にする。
S220にて、ECU8000は、トルクコンバータ3200から排出されたATFが第2油路4602に導かれる状態になってからT(3)秒が経過したか否かを判別する。トルクコンバータ3200から排出されたATFが第2油路4602に導かれる状態になってからT(3)秒が経過した場合(S220にてYES)、処理は図5のS110に戻される。もしそうでないと(S220にてNO)、処理はS220に戻される。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施例に係る流体供給装置の動作について説明する。
エンジン1000が始動されてからT(1)秒以上経過していない間は(S100にてNO)、トルクコンバータ3200にATFが満たされていない状態であるといえる。したがって、図7に示すように、ロックアップリレーバルブ4400が、トルクコンバータ3200から排出されたATFを第2油路4602に導く状態にされる(S190)。これにより、油圧回路4000内にATFを循環させ、トルクコンバータ3200にATFを充填することができる。
ここで、ATFの油温THO<しきい値THO(1)であって(S120にてYES)、低油温時であるといえる場合、ATFの体積が小さくなることによりオイルパン4700内の油面が低下した状態であるといえる。また、油温が低いので、ATFの粘度が高い。そのため、ATFがオイルパン4700に戻され難く、油面が低下する。
油面が低下した状態では、オイルパン4700内の空気がATFとともにオイルポンプ4100に吸入され得る。このような状態で、油圧回路4000内にATFを循環させ、吸入された空気がトルクコンバータ3200に送られた場合は、トルクコンバータ3200内に空気が溜まり、トルクコンバータ3200の動力伝達能力が低下し得る。
そのため、運転者がシフトレバー8004をPポジションおよびNポジション以外のポジション(D(ドライブ)ポジションやR(リバース)ポジション)にして(S140にてYES)、車両を走行させようとしても、トランスミッション2000に伝達される駆動力が減少するロストドライブ現象が生じ得る。
そこで、アイドルスイッチ8007がONであって(S150にてYES)、かつ出力軸回転数NO<しきい値NO(1)である(S170にてYES)ため、車両が停車した状態であるといえる場合、図8に示すように、ロックアップリレーバルブ4400が、トルクコンバータ3200から排出されたATFをトルクコンバータ3200に再供給する状態にされる(S180)。
これにより、第2油路4602がトルクコンバータ3200から遮断され、トルクコンバータ3200にATFを供給する油路が独立した閉回路にされる。そのため、空気が混入したATFが第1油路4600を介してトルクコンバータ3200に送られることが抑制される。その結果、トルクコンバータ3200に空気が溜まることを抑制することができる。
このとき、トルクコンバータ3200には、チェックバルブ4402を介してトルクコンバータ3200から漏れたATFに相当する量のATFが補充され、トルクコンバータ3200内の油圧が予め定められた油圧以上に維持される。これにより、トルクコンバータ3200内でのキャビテーションの発生を抑制し、動力伝達能力の低下や異音の発生を抑制することができる。
ところで、トルクコンバータ3200にATFを供給する油路が独立した閉回路にされた状態が長時間連続して維持されると、トルクコンバータ3200内のATFの油温が異常に高くなり得る。このような油温の異常上昇を抑制するため、トルクコンバータ3200から排出されたATFがトルクコンバータ3200に再供給される状態になってからT(2)秒が経過した場合(S200にてYES)、図7に示すように、一旦、トルクコンバータ3200から排出されたATFを第2油路4602に導く状態に戻される(S210)。これにより、トルクコンバータ3200内のATFを交換して、トルクコンバータ3200内の油温の上昇を抑制することができる。
このとき、閉回路内にあった油温が高いATFと閉回路外の油温が低いATFとが混ざり合うが、たとえば極低温時などにおいては、以前として、ATFの油温THO<しきい値THO(1)であり(S120にてYES)、ロストドライブ現象が生じる可能性がある。
そこで、ATFが第2油路4602に導かれる状態に戻されてから(S210)、さらにT(3)秒が経過した場合(S220にてYES)において、閉回路を形成すべき条件が満たされている場合(S120にてYES、S140にてYES、S150にてYES、S170にてYES)、再び、図8に示すように、トルクコンバータ3200から排出されたATFがトルクコンバータ3200に再供給される(S180)。
これにより、閉回路を形成すべき条件が満たされている間は、閉回路を再形成して、ロストドライブ現象を抑制することができる。
一方、油温THO≧しきい値THO(1)である場合(S120にてNO)、油面が十分に高いため、空気を吸入し難い。また、シフトポジションがPポジションやNポジションである場合(S130にてNO)、エンジン1000からトランスミッション2000に駆動力を伝達して車両を走行させるという状態ではない。これらの場合、ロストドライブ現象は生じ難い。
一旦、ロックアップリレーバルブ4400が、トルクコンバータ3200から排出されたATFをトルクコンバータ3200に再供給する状態にされた後(S180)、油温THO≧しきい値THO(1)になったり(S120にてNO)、シフトポジションがPポジションやNポジションになったり(S130にてNO)した場合も同様である。
これらの場合、トルクコンバータ3200への空気の混入を防ぐ必要性が低いため、図7に示すように、ロックアップリレーバルブ4400が、トルクコンバータ3200から排出されたATFを第2油路4602に導く状態にされる(S190)。
また、アイドルスイッチ8005がOFFである場合(S140にてNO)や出力軸回転数NO≧しきい値NO(1)である場合(S170にてNO)は、車両を走行させるため、エンジン1000からトルクコンバータ3200に駆動力が伝達され得る状態であるといえる。
一旦、ロックアップリレーバルブ4400が、トルクコンバータ3200から排出されたATFをトルクコンバータ3200に再供給する状態にされた後(S180)、アイドルスイッチ8005がOFFになったり(S140にてNO)、出力軸回転数NO≧しきい値NO(1)になったり(S170にてNO)した場合も同様である。
トルクコンバータ3200に駆動力が伝達される状態、すなわちトルクコンバータ3200がエンジン1000の駆動力をトランスミッション2000に伝達する状態においては、トルクコンバータ3200内のATFが十分に加圧されていなければ、キャビテーションが発生し得る。
そこで、図7に示すように、ロックアップリレーバルブ4400が、トルクコンバータ3200から排出されたATFを第2油路4602に導く状態にされる(S190)。これにより、オイルポンプ4100により十分に加圧された油圧をトルクコンバータ3200に供給し、トルクコンバータ3200内の油圧を十分に高めることができる。そのため、キャビテーションの発生を抑制し、動力伝達能力の低下を抑制することができる。
以上のように、本実施例に係る流体供給装置によれば、ATFの油温THO<しきい値THO(1)であるための低油温時であるといえる場合、トルクコンバータから排出されたATFをオイルパンに導く第2油路がトルクコンバータから遮断され、トルクコンバータから排出されたATFがトルクコンバータに再供給される。これにより、オイルポンプにより吸入された空気がトルクコンバータに送られ、トルクコンバータ内に空気が溜まることを抑制することができる。そのため、ロストドライブ現象の発生を抑制し、トルクコンバータの動力伝達能力の低下を抑制することができる。
なお、本実施例においては、ソレノイドバルブ4404により切替えられるロックアップリレーバルブ4400を用いて、トルクコンバータ3200から排出されたATFの供給先を変更していたが、それらの代わりに、バイメタルなどの形状記憶合金を用いてATFの供給先を変更するようにしてもよい。
また、シフトポジションがPポジションやNポジションである場合(S130にてNO)においても、トルクコンバータ3200に空気が溜まることは好ましくないので、シフトポジションに関わらず、第2油路をトルクコンバータから遮断し、トルクコンバータから排出されたATFをトルクコンバータに再供給するようにしてもよい。
さらに、図9に示すように、トルクコンバータ3200にATFを供給する油路が閉回路にされている間であっても、トルクコンバータ3200内のATFの油温を検出可能な位置に、油温センサ8016を設けるようにしてもよい。この場合、閉回路を形成した後、トルクコンバータ3200内のATFの油温がしきい値THO(2)以上になった場合に閉回路の形成を中断し、その後、トルクコンバータ3200内のATFの油温がしきい値THO(3)より低くなった場合に閉回路を再形成するようにしてもよい。
以下、図10を参照して、トルクコンバータ3200内のATFの油温がしきい値THO(2)以上になった場合に閉回路の形成を中断し、その後、トルクコンバータ3200内のATFの油温がしきい値THO(3)より低くなった場合に閉回路を再形成するためにECU8000が実行するプログラムの制御構造について説明する。
なお、以下に説明するプログラムにおいては、前述したS200の代わりにS300が、S220の代わりにS320が実行される。その他の処理については、前述したプログラムと同じである。したがって、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
S300にて、ECU8000は、トルクコンバータ3200内のATFの油温がしきい値THO(2)以上であるか否かを判別する。トルクコンバータ3200内のATFの油温がしきい値THO(2)以上であると(S300にてYES)、処理はS210に移される。もしそうでないと(S300にてNO)、処理はS110に戻される。
S320にて、ECU8000は、トルクコンバータ3200内のATFの油温がしきい値THO(3)より低いか否かを判別する。トルクコンバータ3200内のATFの油温がしきい値THO(3)より低い場合(S320にてYES)、処理は図5のS110に戻される。もしそうでないと(S320にてNO)、処理はS320に戻される。
今回開示された実施例は、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請求の範囲によって示され、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。