JP5053970B2

JP5053970B2 - 無段変速機の油圧ポンプ装置

Info

Publication number: JP5053970B2
Application number: JP2008248236A
Authority: JP
Inventors: 義治稲熊; 真哉藤村
Original assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: JP2010078087A

Description

本発明は、無段変速機の油圧ポンプ装置に関するものである。

従来、車両用の変速機には、伝達ベルトが架け渡された一組のプーリの有効径を変化させることにより、その変速比を連続的に変更可能な無段変速機（CVT:Continuously Variable Transmission）がある。そして、近年では、これに流体継手であるトルクコンバータを組み合わせることにより、低速トルクを増強して、よりスムーズな発進を可能とする構成が一般的となっている。

さて、このような無段変速機における変速比制御は、油圧によって各プーリのＶ字溝幅を変更することにより行なわれる。そして、その制御油圧（クランプ圧及びクラッチの締結圧）は、その他の作動油圧（例えば、トルクコンバータのロックアップ作動圧等）よりも高いことから、多くの場合、その高い制御油圧を圧力調整弁で調整することにより、トルクコンバータ等に供給する中圧、及び潤滑部や冷却部に供給する低圧の油圧を段階的に作り出す構成となっている。

しかしながら、このように高い油圧を必要とする無段変速機ではあるが、その作動に要求される流量自体は、回路内の漏れ流量及び変速時の変速流量のみであり、多くを必要としない。その一方、潤滑及び冷却用途では、多量の潤滑油を循環させる必要がある。そのため、上記のように、圧力調整弁を用いて、高圧から低圧へと順次調圧する構成では、その圧力調整に伴うエネルギー損失が極めて大きいという問題がある。

そこで、無段変速機を構成する上記各プーリ及びクラッチ（の各油圧室）に作動油を供給するための高圧回路と、上記トルクコンバータ、並びに作動油の循環による潤滑又は冷却を要する各部位に当該作動油（潤滑油）を供給するための低圧回路とを形成する。そして、例えば、特許文献１には、高圧回路は、モータにより駆動される電動ポンプによって、低圧回路は、エンジンにより駆動されるエンジンポンプによって、その作動油の供給を行なう構成が、また特許文献２には、これとは反対に、高圧回路はエンジンポンプにて、低圧回路は電動ポンプにて、その作動油の供給を行なう構成が提案されている。

即ち、近年、停車とともにエンジンを停止する所謂アイドリングストップ機能を備えた車両が増えており、このような車両には、そのアイドリングストップ時における油圧発生源として電動ポンプが設けられている。そこで、その油圧回路を低圧回路と高圧回路とに区分するとともに、その何れか一方については、従来あまり活用されていなかった電動ポンプにて、その作動油の供給を行なう。そして、これにより、上記のような圧力調整に伴うエネルギー損失の発生を回避して、高い省エネルギー性能を確保するのである。
特開２００１−２２７６０６号公報特開２００４−３１６８３２号公報

しかしながら、上記のように電動ポンプを常時使用することで、必然的にその要求される信頼性も高くなる。即ち、従来のようにアイドリングストップ時に限定した使用方法では、当該電動ポンプに異常（故障或いは出力低下）が発生した場合でも、その影響は比較的少ないが（再発進時におけるクラッチ締結による変速ショック程度）、上記のように常時使用とした場合、その異常発生が与える影響も大きなものとなる。そのため、適切にフェールセーフを図ることもまた、極めて重要な課題となる。

この点、上記特許文献１には、エンジンポンプが圧送する作動油を電動ポンプの吸入口に流入させることが可能なチェック弁が設けられている。しかし、これは電動ポンプの駆動源であるモータの起動を補助するためのものであり、その電動ポンプを通過する際の抵抗を考慮すれば、当該電動ポンプに異常が生じた場合にこれを補償しうるものではない。

また、無段変速機を構成する各要素への作動油供給は、高い油圧を要求する一方、必ずしも連続的且つ安定的に大流量の供給を必要とするものではないことを考慮すれば、その主たる供給源がエンジンポンプである限り、その圧力調整により生ずるエネルギー損失の低減の程度にも限りがある。従って、上記特許文献２の構成は、省エネルギーの観点で不利である。

このように、上記従来技術は何れも課題を残すものとなっており、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。
本発明は、上記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、省エネルギー性能の向上を図りつつ、より高い信頼性の確保することのできる無段変速機の油圧ポンプ装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、無段変速機の各構成要素に作動油を供給するための第１油圧回路と、前記無段変速機とエンジンとの間に介在されたトルクコンバータ、及び前記作動油の循環による潤滑又は冷却を要する部位に該作動油を供給するための第２油圧回路とを備えた無段変速機の油圧ポンプ装置において、モータ駆動により前記第１油圧回路に前記作動油を供給する電動ポンプと、エンジン駆動により前記第２油圧回路に前記作動油を供給するエンジンポンプと、前記第１油圧回路内の油圧を調整するとともに該調整により生ずる余剰流を前記第２油圧回路に供給する圧力調整弁と、前記第１油圧回路内の圧力低下により前記エンジンポンプによる前記作動油の供給先を前記第２油圧回路から前記第１油圧回路に切り替える切替弁と、を備えること、を要旨とする。

即ち、高い油圧を要求する一方で必ずしも連続的且つ安定的に大流量の供給を必要としない無段変速機の各構成要素に対する作動油供給を、上記構成のように、任意に吐出量を変更可能な電動ポンプにより行なうことで、無段変速機の動作エネルギーを低減することができる。そして、更に、エンジンポンプによる作動油供給を、大流量を必要とする潤滑及び冷却用途に特化することで、上記のような圧力調整に伴うエネルギー損失の発生を回避することができる。

また、圧力調整弁によって、第１油圧回路内の圧力をより好適な状態で維持することが可能になり、且つその圧力調整により生ずる余剰流を第２油圧回路に流すことで、該圧力調整に伴うエネルギー損失を低減することができる。その結果、より高い省エネルギー性能を実現することができる。更に、第２油圧回路に対しても、電動ポンプによる作動油の供給が可能になる。従って、何らかの故障、或いは所謂アイドリングストップ等により、エンジンポンプによる作動油の供給ができない場合であっても無段変速機の機能を維持することができる。

更に、電動ポンプに異常が発生した場合であっても、エンジンポンプにより第１油圧回路に対する作動油の供給が継続される。これにより、フェールセーフを図り、高い信頼性を確保することができるとともに、併せて、電動ポンプによる作動油の供給が不足するような状況が生じた場合であっても、これを補完することができる。

請求項２に記載の発明は、前記エンジンポンプによる前記作動油の供給先が前記第２油圧回路である場合に前記圧力調整弁への前記作動油の流入を禁止する弁装置を設けたこと、を要旨とする。

上記構成によれば、エンジンポンプによる作動油の供給先が第２油圧回路である場合、即ち電動ポンプによる第１油圧回路への作動油の供給が正常に機能している状況では、第１油圧回路及び第２油圧回路が、それぞれ独立回路となる。これにより、各油圧回路における作動油供給、特に電動ポンプによる作動油供給について、その最適制御を容易なものとすることができる。その結果、各油圧回路内の圧力をより好適な状態で維持しつつ、そのエネルギー損失を小さく抑えることができるようになる。

本発明によれば、省エネルギー性能の向上を図りつつ、より高い信頼性の確保することが可能な無段変速機の油圧ポンプ装置を提供することにある。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の車両１は、無段変速機（Continuously Variable Transmission、以下「ＣＶＴ」とする）２を備えている。そして、エンジン３の発生する駆動力は、このＣＶＴ２で変速された後、図示しない駆動系へと伝達されるようになっている。

詳述すると、本実施形態では、駆動源であるエンジン３とＣＶＴ２との間には、トルクコンバータ４が介在されている。トルクコンバータ４は、回転自在に対向配置されたインペラ５及びタービン６を備えてなる。インペラ５には、エンジン３の出力部を構成するクランク軸７が接続され、タービン６には、同トルクコンバータ４の出力部を構成するタービン軸８が連結されている。そして、これらインペラ５及びタービン６の回転に伴って、当該インペラ５とタービン６との間に介在された粘性流体が循環流動することにより、その入出力間の差動を許容しつつトルク伝達することが可能な構成となっている。

また、トルクコンバータ４には、ロックアップクラッチ９が設けられている。そして、そのロックアップクラッチ９を締結させることで、インペラ５とタービン６との相対回転を規制、即ちその入出力部間の差動を禁止することが可能となっている。

一方、本実施形態のＣＶＴ２は、その溝幅を可変可能に構成されたプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に伝達ベルト１３を架け渡してなる所謂ベルト式ＣＶＴである。

具体的には、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２は、軸方向に移動可能な可動錐体１１ａ，１２ａと固定錐体１１ｂ，１２ｂとを同軸に対向配置することにより形成され、伝達ベルト１３は、これら可動錐体１１ａ，１２ａと固定錐体１１ｂ，１２ｂとの間に形成されたＶ字溝に架け渡されている。そして、本実施形態のＣＶＴ２は、その各可動錐体１１ａ，１２ａが固定錐体１１ｂ，１２ｂとの間に伝達ベルト１３を挟み込む力、即ちクランプ圧を制御することによって、その溝幅を変更、つまり連続的に変速比を変更することが可能となっている。

本実施形態では、ＣＶＴ２の入力部を構成するプライマリ軸１４は、クラッチ１５を介して上記トルクコンバータ４の出力部を構成するタービン軸８と接続されている。即ち、エンジン３の発生する駆動力は、このクラッチ１５を接続することによりＣＶＴ２に入力される。そして、当該ＣＶＴ２において変速された後、同ＣＶＴ２の出力部を構成するセカンダリ軸１６から駆動系へと伝達される構成となっている。

ここで、本実施形態では、上記ＣＶＴ２、及びクラッチ１５、並びにトルクコンバータ４（のロックアップクラッチ９）は、油圧により作動する。そして、本実施形態の車両１には、その油圧、即ちＣＶＴ２のクランプ圧、クラッチ１５の締結圧、及びトルクコンバータ４のロックアップ作動圧を発生させるための作動油を供給し、並びに作動油の循環による潤滑及び冷却を必要とする部位（潤滑部１７）に該作動油を供給する油圧ポンプ装置２０が設けられている。

詳述すると、図２に示すように、本実施形態の油圧ポンプ装置２０は、モータ２１により駆動される電動ポンプ２２と、エンジン３により駆動されるエンジンポンプ２４とを備えている。また、油圧ポンプ装置２０は、ＣＶＴ２の各構成要素、即ちプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２、並びにクラッチ１５に作動油を供給するための第１油圧回路２５と、上記トルクコンバータ４及び潤滑部１７に作動油を供給するための第２油圧回路２６とを備えている。そして、本実施形態では、第１油圧回路２５は、電動ポンプ２２により作動油が供給される高圧回路、第２油圧回路２６は、エンジンポンプ２４により作動油が供給される低圧回路（及び中圧回路）となっている。

具体的には、第１油圧回路２５において、プライマリプーリ１１の油圧ピストン１１ｃに連通する第１油路２７には、変速制御弁２８が設けられ、セカンダリプーリ１２の油圧ピストン１２ｃに連通する第２油路２９には、挟圧力制御弁３０が設けられている。また、クラッチ１５（の油圧室）に作動油を供給するための第３油路３１には、クラッチ制御弁３２が設けられている。そして、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２、並びにクラッチ１５は、これらの各弁装置により制御された油圧によって作動する。

一方、第２油圧回路２６には、圧力調整弁３３が設けられており、潤滑部１７に作動油を供給するための第４油路３４には、この圧力調整弁３３のドレイン流が供給されるようになっている。そして、この圧力調整弁３３により、トルクコンバータ４に作動油を供給するための第５油路３５は、第４油路３４と比較して高い油圧（中圧）に維持され、更に同第５油路３５に設けられたロックアップ制御弁３６により制御された油圧によって、トルクコンバータ４（のロックアップクラッチ９、図１参照）が作動する構成となっている。

また、本実施形態では、高圧回路として構成された第１油圧回路２５と、低圧回路として構成された第２油圧回路２６との間を接続する第６油路３７が設けられるとともに、該第６油路３７には、第１油圧回路２５内の油圧を調整するための圧力調整弁３８が設けられている。そして、この圧力調整弁３８のドレイン流、即ちその圧力調整により生ずる余剰流は、第２油圧回路２６へと流れるようになっている。

即ち、このような圧力調整弁３８を設けることで、第１油圧回路２５内の圧力をより好適な状態で維持することができるようになる。そして、その圧力調整により生ずる余剰流を第６油路３７を介して第２油圧回路２６に流すことにより、該圧力調整に伴うエネルギー損失を低減することができる。その結果、より高い省エネルギー性能を実現することができる。更に、第２油圧回路２６に対しても、電動ポンプ２２による作動油の供給が可能になる。従って、何らかの故障、或いは所謂アイドリングストップ等により、エンジンポンプ２４による作動油の供給ができない場合であってもＣＶＴ２としての機能を維持することができる。

更に、エンジンポンプ２４の出口油路３９には、当該エンジンポンプ２４による作動油の供給先を第２油圧回路２６と第１油圧回路２５との間で切替可能な切替弁４０が設けられている。そして、本実施形態では、この切替弁４０は、第１油圧回路２５内の圧力低下により、そのエンジンポンプ２４による作動油の供給先を第２油圧回路２６から第１油圧回路２５へと切り替えるように構成されている。

具体的には、本実施形態の切替弁４０は、コントローラ４１により作動が制御される電磁弁として構成されており、そのコントローラ４１には、電動ポンプ２２の出口油路４２に設けられた圧力センサ４３が接続されている。そして、コントローラ４１は、この圧力センサ４３の出力信号に基づき第１油圧回路２５内の圧力変化を検知して切替弁４０の作動を制御する構成となっている。

即ち、電動ポンプ２２の停止又は出力低下により第１油圧回路２５内の圧力は低下する。そして、コントローラ４１は、当該第１油圧回路２５内の圧力低下を検知した場合には、エンジンポンプ２４の出口油路３９から流入する作動油の流出先を、上記圧力調整弁３８の下流側に連通する第７油路４４から同圧力調整弁３８の下流側に連通する第８油路４５へと切り替える。つまり、第２油圧回路２６から第１油圧回路２５へと切り替えるべく、切替弁４０の作動を制御する。尚、本実施形態では、電動ポンプ２２の出口油路４２には、第１油圧回路２５から電動ポンプ２２への作動油の流入を禁止する逆止弁４６が設けられている。

このように、本実施形態では、電動ポンプ２２に異常が発生した場合であっても、エンジンポンプ２４により第１油圧回路２５に対する作動油の供給を継続する。そして、これにより、そのフェールセーフを図り、高い信頼性を確保する構成となっている。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）油圧ポンプ装置２０は、電動ポンプ２２により作動油が供給される第１油圧回路２５内の油圧を調整し該調整により生ずる余剰流を第２油圧回路２６に供給する圧力調整弁３８と、第１油圧回路２５内の圧力低下によりエンジンポンプ２４による作動油の供給先を第２油圧回路２６から第１油圧回路２５に切り替える切替弁４０とを備える。

上記構成によれば、電動ポンプ２２に異常が発生した場合であっても、エンジンポンプ２４により第１油圧回路２５に対する作動油の供給が継続される。これにより、フェールセーフを図り、高い信頼性を確保することができる。また、併せて、電動ポンプ２２による作動油の供給が不足するような状況が生じた場合であっても、これを補完することができる。

（２）また、圧力調整弁３８によって、第１油圧回路２５内の圧力をより好適な状態で維持することが可能になり、且つその圧力調整により生ずる余剰流を第２油圧回路２６に流すことで、該圧力調整に伴うエネルギー損失を低減することができる。その結果、より高い省エネルギー性能を実現することができる。更に、第２油圧回路２６に対しても、電動ポンプ２２による作動油の供給が可能になる。従って、何らかの故障、或いは所謂アイドリングストップ等により、エンジンポンプ２４による作動油の供給ができない場合であってもＣＶＴ２としての機能を維持することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施形態を図面に従って説明する。尚、説明の便宜上、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付すこととして、その説明を省略する。

図３に示すように、本実施形態の油圧ポンプ装置５０では、第６油路３７における圧力調整弁３８の上流には、その閉作動により同圧力調整弁３８への作動油の流入を規制可能なストップ弁５１が設けられている。そして、このストップ弁５１は、エンジンポンプ２４による作動油の供給先が第２油圧回路２６である場合には、圧力調整弁３８への作動油の流入を禁止する弁装置として機能するように、またエンジンポンプ２４による作動油の供給先が第１油圧回路２５である場合には、圧力調整弁３８への作動油の流入を許容するように構成されている（図４参照）。

具体的には、このストップ弁５１は、上記切替弁４０と同様、コントローラ４１により作動が制御される電磁弁として構成されている。そして、コントローラ４１は、圧力センサ４３により検知した第１油圧回路２５内の圧力変化に基づいて、切替弁４０の作動と連動してストップ弁５１を作動させる構成となっている。

また、本実施形態では、電動ポンプ２２（のモータ２１）もまた、コントローラ４１によりその作動が制御されている。そして、本実施形態では、コントローラ４１は、その圧力センサ４３に検知される圧力が、ＣＶＴ２の作動圧として最適な値である所定値となるように電動ポンプ２２の作動を制御する。具体的には、その検知される圧力が、最適値である所定値から乖離するほど、より大きな電流を電動ポンプ２２の駆動源であるモータ２１に通電する構成となっている。

以上、本実施形態によれば、エンジンポンプ２４による作動油の供給先が第２油圧回路２６である場合、即ち電動ポンプ２２による第１油圧回路２５への作動油の供給が正常に機能している状況では、第１油圧回路２５及び第２油圧回路２６がそれぞれ独立となる。これにより、各油圧回路における作動油供給、特に電動ポンプ２２による作動油供給について、その最適制御を容易なものとすることができる。その結果、各油圧回路内の圧力をより好適な状態で維持しつつ、そのエネルギー損失を小さく抑えることができるようになる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、エンジンポンプ２４による作動油の供給先を切り替える切替弁４０には、コントローラ４１によりその作動が制御される電磁弁が用いられることとした。しかし、これに限らず、例えば、図５に示す油圧ポンプ装置６０のように、その切替弁４０として、二つの圧力室６２，６３の間の圧力差に基づき作動するスプール６４を備えた機械式の切替弁６５を用いてもよい。つまり、第１油圧回路２５及び第２油圧回路２６との圧力差により、自動的にその切替を行なう構成とする。そして、これにより、コントローラ４１や圧力センサ４３等の電気的構成を簡略化することができる。

無段変速機を備えた車両の概略構成図。第１の実施形態における油圧ポンプ装置の概略構成図。第２の実施形態における油圧ポンプ装置の概略構成図。エンジンポンプによる作動油の供給先が第１油圧回路である場合の切替弁及びストップ弁の作動を示す説明図。別例の油圧ポンプ装置の概略構成図。

符号の説明

２…無段変速機（ＣＶＴ）、３…エンジン、４…トルクコンバータ、９…ロックアップクラッチ、１１…プライマリプーリ、１１ｃ…油圧ピストン、１２…セカンダリプーリ、１２ｃ…油圧ピストン、１３…伝達ベルト、１５…クラッチ、１７…潤滑部、２０，５０，６０…油圧ポンプ装置、２１…モータ、２２…電動ポンプ、２４…エンジンポンプ、２５…第１油圧回路、２６…第２油圧回路、３８…圧力調整弁、４０…切替弁、４３…圧力センサ、５１…ストップ弁。

Claims

無段変速機の各構成要素に作動油を供給するための第１油圧回路と、前記無段変速機とエンジンとの間に介在されたトルクコンバータ、及び前記作動油の循環による潤滑又は冷却を要する部位に該作動油を供給するための第２油圧回路とを備えた無段変速機の油圧ポンプ装置において、
モータ駆動により前記第１油圧回路に前記作動油を供給する電動ポンプと、
エンジン駆動により前記第２油圧回路に前記作動油を供給するエンジンポンプと、
前記第１油圧回路内の油圧を調整するとともに該調整により生ずる余剰流を前記第２油圧回路に供給する圧力調整弁と、
前記第１油圧回路内の圧力低下により前記エンジンポンプによる前記作動油の供給先を前記第２油圧回路から前記第１油圧回路に切り替える切替弁と、を備えること、
を特徴とする無段変速機の油圧ポンプ装置。
請求項１に記載の油圧ポンプ装置において、
前記エンジンポンプによる前記作動油の供給先が前記第２油圧回路である場合に前記圧力調整弁への前記作動油の流入を禁止する弁装置を設けたこと、
を特徴とする無段変速機の油圧ポンプ装置。