JP5117547B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、潤滑量を可変とする自動変速機に関する。

従来、特許文献１には、潤滑量を切り換えるにあたり、コントロールバルブユニット内に切換弁を備え、この切換弁を走行状態に応じて切り換えることで潤滑量を制御している。

特開２００４−３２４８１９号公報

しかし、特許文献１に記載の装置にあっては、コントロールバルブユニット内に新たな切換弁や切換弁を制御するためのソレノイド等を搭載しなければならず、設計変更箇所が多くなり、採用が困難であった。
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、容易に潤滑量を変更可能な自動変速機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、同一回転軸内に、摩擦締結要素に対し締結圧を供給する締結圧供給用油路と、被潤滑要素に対し潤滑油を供給する潤滑油供給用油路とが形成されているときに、締結圧供給用油路内の締結圧に応じて作動し、潤滑油供給用油路の流路抵抗を変更する潤滑油量変更手段を回転軸に形成した。更に、前記回転軸を軸支するケースに形成され、前記潤滑油供給用油路が開口する前記回転軸端部に潤滑油を供給するケース側潤滑油供給用油路を有し、潤滑油量変更手段は、前記締結圧供給用油路の前記回転軸端部側に配置され、前記締結圧供給用油路の一端を閉塞すると共に軸方向に移動するスプールバルブと、前記回転軸端部に形成され、前記スプールバルブと前記潤滑油供給用油路とを包含する軸方向凹部と、前記軸方向凹部を閉塞し、前記スプールバルブと軸方向から見て重なる位置に形成されたオリフィスを有する蓋部材と、前記スプールバルブと前記蓋部材との間に設けられ、前記スプールバルブと前記蓋部材とが離間する方向に付勢するリターンスプリングと、を備えた。

よって、締結圧を利用して潤滑油量を変更することが可能となり、油圧コントロールバルブユニット等を設計変更することなく、簡易な構成で潤滑流量を制御することができる。

実施例１のパワートレーンを表す概略図である。 実施例１の自動変速機の油圧回路図である。 実施例１のパワートレーンの断面図である。 実施例１のパワートレーンにおける出力軸支持部近傍の拡大断面図である。 実施例１のパワートレーンにおける出力軸支持部近傍の拡大断面図である。 他の実施例のパワートレーンにおける出力軸支持部近傍の拡大断面図である。

図１は本発明の自動変速機の制御装置を搭載した実施例１のパワートレーンを表す概略図、図３は実施例１のパワートレーンの断面図である。実施例１のパワートレーンは、駆動源であるエンジン１と、このエンジン１に駆動結合されるトルクコンバータ２と、このトルクコンバータ２に減速機構３を介して駆動結合される自動変速機４と、この自動変速機４の変速機出力軸（プロペラシャフト）５を介して駆動結合されるファイナルドライブギア機構６と、このファイナルドライブギア機構６を経て自動変速機４からの動力が出力される車輪７とを有する。自動変速機４は、無段変速機構８と副変速機構９とで構成されている。

無段変速機構８は、減速機構３の出力軸に連結される駆動プーリ８ａと、副変速機構９の入力軸９ａに連結されるセカンダリプーリ８ｂとを有し、これらの間にベルト８ｃを掛け渡した既存のベルト式無段変速機構である。駆動プーリ８ａ及びセカンダリプーリ８ｂにはそれぞれ、オイルが供給されており、その油圧に応じてプーリ幅を自由に変更することができる。これにより、無段変速機構８は、駆動プーリ８ａへの供給圧とセカンダリプーリ８ｂへの供給圧とを制御することで、変速比を無段階に変更させることができる。

副変速機構９は、ラビニヨ遊星歯車機構の複合サンギア９ｂにセカンダリプーリ８ｂを駆動結合することで当該サンギア９ｂを入力とする一方、キャリア９ｃを変速機出力軸５に駆動結合することで当該キャリア９ｃを出力としている有段変速機構である。サンギア９ｂは、ローブレーキＬ／Ｂを介してケースＣに固定され、キャリア９ｃはハイクラッチＨ／Ｃを介してリングギア９ｄに駆動結合されている。更に、リングギア９ｄは、リバースブレーキＲ／Ｂを介してケースＣに固定されている。

ローブレーキＬ／Ｂ、ハイクラッチＨ／Ｃ及びリバースブレーキＲ／Ｂにもそれぞれ、オイルを供給することができ、その油圧に応じて締結及び解放を自由に行うことができる。これにより、副変速機構９は、ローブレーキＬ／Ｂ、ハイクラッチＨ／Ｃ及びリバースブレーキＲ／Ｂへの供給圧を制御することで、前進１速、前進２速及び後進を選択することができる。

前進１速の選択の場合は、ローブレーキＬ／Ｂを締結すると共にハイクラッチＨ／Ｃを解放する。また、前進２速の選択の場合は、ローブレーキＬ／Ｂを解放すると共にハイクラッチＨ／Ｃを締結する。なお、副変速機構９の制御にあたっての締結及び解放の関係についての詳細は、下記に示すとおりである。
前進第１速：ローブレーキＬ／Ｂのみ締結し、それ以外は解放
前進第２速：ハイクラッチＨ／Ｃのみ締結し、それ以外は解放
後進：リバースブレーキＲ／Ｂのみ締結し、それ以外は解放
これら、解放されたブレーキやクラッチもしくはラビニヨ遊星歯車機構に潤滑油を供給する。

実施例１の車両は、自動変速機４を変速制御するための変速機コントローラ１００を有する。変速機コントローラ１００は、自動変速機４の目標入力回転数を算出し、この目標入力回転数に基づき、無段変速機構８の変速比を無段階に制御する無段変速制御部１０１と、副変速機構９の目標変速段を算出し、この目標変速段に制御する有段変速制御部１０２とを有する。即ち、自動変速機４全体としては、無段変速機構８の変速制御と副変速機構９の変速制御を協調させることで、目標とする変速比が実現される。

無段変速機構８は、油圧コントロールバルブユニット１０に内蔵された複数のソレノイドバルブをＯＮ，ＯＦＦ制御することで、駆動プーリ８ａ及びセカンダリプーリ８ｂへの供給圧（通常は、駆動プーリ８ａへの供給圧のみ）が制御される。これにより、変速比を無段階に変更することができる。副変速機構９も、同様に、油圧コントロールバルブユニット１０に内蔵された複数のソレノイドバルブをＯＮ，ＯＦＦ制御することで、ローブレーキＬ／Ｂ、ハイクラッチＨ／Ｃ及びリバースブレーキＲ／Ｂへの供給圧が制御され、前進１速又は前進２速が選択される。

図２は実施例１の自動変速機の油圧回路図である。オイルポンプＯ／Ｐにより汲み上げられた油は、油圧コントロールバルブユニット１０内に導入される。油圧コントロールバルブユニット１０内には、複数のバルブと電磁弁等が組み込まれている。また、各バルブからドレンされた油は、油圧コントロールバルブユニット１０の外側に設置されたオイルクーラー５７に供給される。オイルクーラー５７に供給された油は冷却された後、再度、油圧コントロールバルブユニット１０に還流され、これらが潤滑油として供給される。

油圧コントロールバルブユニット１０には、油路７０が開口する開口部と変速機ハウジングに形成されたケース側潤滑油供給用油路７１とが接続されている。ケース側潤滑油供給用油路７１には流路抵抗を変更する潤滑油量変更手段８０を介して副変速機構９や各摺動部を潤滑すると共に（パワートレーン潤滑）、ベルト８ｃと各プーリ８ａ，８ｂとの摩擦面を潤滑する（ベルト潤滑）。ここで、潤滑が必要な被潤滑要素とは、副変速機構９を構成する各要素であり、解放されているクラッチやブレーキを含め、締結しているクラッチやブレーキ及びラビニヨ遊星歯車等も含まれる。これら被潤滑要素への潤滑油量を変更する理由の詳細については後述する。

図３は実施例１の自動変速機の断面図である。尚、この断面図は、各回転軸の中心を通る展開断面図であり、各回転軸の位置関係等は実際と異なる。入力軸９ａの軸内にはベルト８ｃ及び副変速機構９に潤滑油を供給する潤滑用軸心油路９ａ１が貫通形成されている。この潤滑用軸心油路９ａ１には、複数の径方向油路９ａ２が形成され、入力軸９ａの外周に配置された副変速機構９の回転要素や摩擦要素に潤滑油を供給する。入力軸９ａに嵌合された変速機出力軸５の軸内には、ハイクラッチＨ／Ｃに締結圧を供給する締結圧供給用油路５ａと、潤滑用軸心油路９ａ１に潤滑油を供給する潤滑油供給用油路５ｂとが形成されている。変速機出力軸５は、ケースＣに形成され軸方向に膨出形成された出力軸支持部Ｃ１内にベアリングを介して回転可能に支持されている。

図４は実施例１のパワートレーンにおける出力軸支持部Ｃ１近傍の拡大断面図である。出力軸支持部Ｃ１には、油圧コントロールバルブユニット１０内のハイクラッチ油路６３からケースＣに形成されたケース側ハイクラッチ圧油路６３ａを通り締結圧供給用油路５ａへ径方向からハイクラッチ圧を供給するための締結圧供給部Ｃ１０が形成されている。この締結圧供給部Ｃ１０の内周にはブッシュＣ１１が支持されている。ブッシュＣ１１は耐摩耗性に優れた円筒状部材であり、ケース側ハイクラッチ圧油路６３ａと連通する位置に径方向油路Ｃ１１ａが形成されている。
変速機出力軸５の端部であって径方向油路Ｃ１１ａと径方向から見て重なる位置の外周には円環状の溝５ｄが形成され、この溝５ｄには、締結圧供給用油路５ａに向けて開口する径方向油路５ｅが穿設されている。また、溝５ｄの軸方向両側にはシール部材５ｃが取り付けられ、ブッシュＣ１１内周との間で摺動接触し液密性を確保している。

出力軸支持部Ｃ１には、締結圧供給部Ｃ１０よりも軸方向外側において、油圧コントロールバルブユニット１０内の油路７０からケースＣに形成されたケース側潤滑油供給用油路７１を通り、潤滑油供給用油路５ｂに潤滑油を供給する潤滑油供給部Ｃ１２が形成されている。潤滑油供給部Ｃ１２には、ケース側潤滑油供給用油路７１が接続され、この内部には中空の供給ポートＣ１２ａが形成されている。
変速機出力軸５の締結圧供給用油路５ａの最端部には、締結圧供給用油路５ａよりも拡径され、内部にスプールバルブ８１を収装するスプールバルブ収装孔５ｆを有する。このスプールバルブ８１は、締結圧供給用油路５ａの一端を閉塞すると共に、スプールバルブ収装孔５ｆ内においてスプールバルブ８１が軸方向に移動可能に収装されている。また、変速機出力軸５の最端部には、スプールバルブ８１と潤滑油供給用油路５ｂとを包含する軸方向凹部５ｇを有する。この軸方向凹部５ｇの端部側開口付近には軸方向凹部５ｇよりも拡径するように形成され、蓋部材８３を収装する蓋部材収装部５ｈが形成され、軸方向凹部５ｇを閉塞する蓋部材８３がスナップリング８４により固定されている。

蓋部材８３には、スプールバルブ８１と軸方向から見て重なる位置に形成された大オリフィス８３ａと、潤滑油供給用油路５ｂと軸方向から見て重なる位置に形成された小オリフィス８３ｂとが形成されている。また、スプールバルブ８１と蓋部材８３との間には、スプールバルブ８１と蓋部材８３とを離間する方向に付勢するリターンスプリング８２が設けられている。このスプールバルブ８１と、リターンスプリング８２と、蓋部材８３とにより潤滑油量変更手段を構成する。

次に、上記構成に基づく潤滑油量変更に係る作用について説明する。実施例１のパワートレーンでは、前進走行時において、ローブレーキＬ／ＢもしくはハイクラッチＨ／Ｃのどちらかを締結して走行する。前進第１速が選択されているときは、ローブレーキＬ／Ｂのみ締結し、それ以外は解放するため、副変速機構９内のラビニヨ遊星歯車機構は、各回転要素が相対回転し、入力軸９ａの回転よりも変速機出力軸５の回転のほうが遅くなる。このように、相対回転が生じている場合には、各回転要素に対する潤滑油量は多く必要となる。一方、前進第２速が選択されているときは、ハイクラッチＨ／Ｃのみ締結し、それ以外は解放するため、副変速機構９内のラビニヨ遊星歯車機構は、各回転要素が一体回転し、入力軸９ａと変速機出力軸５とは一体に回転する。このように、相対回転が生じていない場合には、各回転要素に対する潤滑油量は多く必要とせず、潤滑油量が多すぎると、却ってローブレーキＬ／ＢやリバースブレーキＲ／Ｂにおけるドラグトルクが大きくなるため、好ましくない。また、前進第２速が選択されているときは、無段変速機構８によってセカンダリプーリ側が増速されており、セカンダリプーリ側に設置されている副変速機構９は、特に高回転となることから、不要な潤滑油によるドラグトルクは燃費の悪化を招きやすいという問題もある。

すなわち、前進走行時において、前進第１速と前進第２速とで潤滑油量を変更することが望ましいことが分かる。よって、選択された変速段に応じて潤滑油量を変更すべく、油圧コントロールバルブユニット１０内において、異なるオリフィス径を有する切り換えバルブ等を備え、ハイクラッチ圧等に応じて切り換えることが考えられる。

ここで、油圧コントロールバルブユニット１０は、箱状のアルミ部材に複雑な溝を形成し、これらアルミ部材を組み合わせて油路を形成する。このような設計手順を踏んで設計される油圧コントロールバルブユニット１０は、油路抵抗や、隣の油路との間に必要な厚み等を十分に考慮して設計される要素であることから、簡単に油路構成を変更することは非常に困難である。また、バルブを追加するとなると、ハイクラッチ圧を潤滑用の油路近傍に取り回してこなければならず、油路の取り回しが更に複雑化し、単に切り換えバルブを追加するだけとはいえ、油圧コントロールバルブユニット１０全体に影響を及ぼし、容易ではない。

そこで、実施例１では、締結圧供給用油路５ａと、潤滑油供給用油路５ｂとが、変速機出力軸５の軸心内で隣接している点に着目し、油圧コントロールバルブユニット１０内では特に設計変更することなく、潤滑油量を変更する構成とした。

図４は実施例１のパワートレーンにおいて前進第１速が選択されている場合の作動を表す断面図、図５は実施例１のパワートレーンにおいて前進第２速が選択されている場合の作動を表す断面図である。図４，５中、太い矢印で示すのが油の流れである。
前進第１速が選択されている場合、ローブレーキＬ／Ｂに締結圧が供給されており、ハイクラッチＨ／Ｃには何ら締結圧は供給されていないため、ケース側ハイクラッチ圧油路６３ａには何ら圧力が生じず、油の流れも発生していない。この場合、スプールバルブ８１にはリターンスプリング８２による付勢力のみが作用しているため、蓋部材８３の大オリフィス８３ａは開通した状態である。このとき、ケース側潤滑油供給用油路７１から供給された油は、供給ポートＣ１２ａから大オリフィス８３ａ及び小オリフィス８３ｂを通って潤滑油供給用油路５ｂに流れ込むため、潤滑流量として大流量が供給される。

前進第２速が選択されている場合、ハイクラッチＨ／Ｃに締結圧が供給されているため、ケース側ハイクラッチ圧油路６３ａには締結圧が作用し、径方向油路Ｃ１１ａから溝５ｄを通って径方向油路５ｅに供給され、締結圧供給用油路５ａにハイクラッチ圧が供給される。このとき、スプールバルブ８１にはハイクラッチ圧が作用し、リターンスプリング８２の付勢力に抗してスプールバルブ８１が図５中右方に押されて軸方向に移動するため、スプールバルブ８１の先端が大オリフィス８３ａを封止する。すると、ケース側潤滑油供給用油路７１から供給された油は、供給ポートＣ１２ａから小オリフィス８３ｂのみを通って潤滑油供給用油路５ｂに流れ込むため、潤滑油供給用油路５ｂの流路抵抗が大きくなり、潤滑流量として小流量が供給される。

このように、ハイクラッチＨ／Ｃに締結圧を供給すると、その油圧に応じて開口するオリフィスの数が変更されるため、潤滑油供給用油路５ｂの流路抵抗も変更され、潤滑油量が変更される。そして、この潤滑油量の変更は、変速機出力軸５の軸内に設けられたスプールバルブ８１とリターンスプリング８２と蓋部材８３とによって構成された潤滑油量変更手段で達成されるため、油圧コントロールバルブユニット１０内の構成を一切変更する必要が無く、また、ケースＣ側においても特に設計変更する必要は無い。

以上説明したように、実施例１にあっては、下記に列挙する作用効果を得ることができる。

（１）変速機出力軸５（回転軸）内に形成され、ハイクラッチＨ／Ｃ（摩擦締結要素）に対し締結圧を供給する締結圧供給用油路５ａと、変速機出力軸５内に形成され、被潤滑要素であるクラッチ，ブレーキ，ベルト８ｃもしくは遊星歯車等に対し潤滑油を供給する潤滑油供給用油路５ｂと、変速機出力軸５に設けられ、締結圧供給用油路５ａ内の締結圧に応じて作動し、潤滑油供給用油路５ｂの流路抵抗を変更する潤滑油量変更手段と、を備えた。
よって、ハイクラッチＨ／Ｃの締結時のように相対回転が少なく、潤滑油量が少なくてよい場合には、ハイクラッチ圧を利用して潤滑流量が少なくなり、それ以外のときは潤滑流量が多くなるため、油圧コントロールバルブユニット等を設計変更することなく、簡易な構成で潤滑流量を制御することができる。

（２）変速機出力軸５を軸支するケースＣに形成され、潤滑油供給用油路５ｂが開口する変速機出力軸５の端部に潤滑油を供給するケース側潤滑油供給用油路７１を有し、潤滑油量変更手段は、締結圧供給用油路５ａの変速機出力軸５の端部側に配置され、締結圧供給用油路５ａの一端を閉塞すると共に軸方向に移動するスプールバルブ８１と、変速機出力軸５の端部に形成され、スプールバルブ８１と潤滑油供給用油路５ｂとを包含する軸方向凹部５ｇと、軸方向凹部５ｇを閉塞し、スプールバルブ８１と軸方向から見て重なる位置に形成された大オリフィス８３ａを有する蓋部材８３と、スプールバルブ８１と蓋部材８３との間に設けられ、スプールバルブ８１と蓋部材８３とが離間する方向に付勢するリターンスプリング８２と、を備えた。このように、スプールバルブ８１とリターンスプリング８２と大オリフィス８３ａを有する蓋部材８３によって潤滑流量を制御することで、変速機出力軸５の端部のみ設計変更すれば足り、低コストで潤滑油量を制御することができる。

（３）自動変速機は、動力源からの駆動力が入力されるプライマリプーリ８ａと、該プライマリプーリ８ａの駆動力を伝達するベルト８ｃと、該ベルト８ｃを介して変速された駆動力を駆動輪に伝達するセカンダリプーリ８ｂと、を有するベルト式無段変速機８であり、被潤滑要素は、セカンダリプーリ８ｂと同軸に配置された副変速機構９のクラッチ，ブレーキもしくは遊星歯車であり、潤滑油供給用油路５ｂは、副変速機構９とベルト８ｃに潤滑油を供給する。すなわち、被潤滑要素である潤滑対象が、無段変速機８の出力側に配置された副変速機構９の各構成要素であることから、特に、ハイクラッチＨ／Ｃのように、プライマリプーリ８ａ側の回転数が高回転となりやすい締結要素を締結するものの場合、高回転時におけるドラグトルクは燃費に大きく影響する。このとき、潤滑油量が小さくなるように制御することで、燃費の向上を図ることができる。

以上、実施例１について説明したが、本願発明は上記構成に限られず、他の構成であっても構わない。実施例１ではベルト式無段変速機８と副変速機構９とを備えた構成を示したが、有段式の自動変速機において潤滑油量を変更したい場合においても適用可能である。また、副変速機構９を備えた構成でなくても、単に前後進切換機構を備えた構成に適用しても有効である。すなわち、前進時等に締結要素の締結によって一体回転するような前後進切換機構の場合には、前進時における潤滑油量は少なくてよく、一方、後退時には、相対回転が生じることで潤滑油量は多くする必要があるからである。

また、実施例１では、スプールバルブ８１の移動によって大オリフィス８３ａを塞ぐ構成としたが、オリフィスを開閉する場合に限らず、スプールバルブに潤滑油路が接続されたポートを有し、スプールバルブの移動に応じて開度が設定されることで、流路抵抗が変化する構成としてもよい。

図６は他の実施例のパワートレーンにおいて前進第１速が選択されている場合の作動を表す断面図である。基本的に実施例１と同じであるが、スプールバルブの形状等が異なる。スプールバルブ８１は、締結圧供給用油路５ａと略同径の受圧部８１ａと、受圧部８１ａよりも拡径してリターンスプリング８２を保持する拡径部８１ｂとを有する。実施例１よりもスプールバルブの受圧面積を小さくすることで、リターンスプリング８２に必要な付勢力は小さくできる。すなわち、締結圧供給用油路５ａに臨む受圧面積を小さくすることで、リターンスプリング８２に必要な付勢力と、コイルばね径の大きさと、コイルばねの長さのそれぞれの設計要素を成立しやすく調整できる。よって、受圧部８１ａの径は締結圧供給用油路５ａと同径に限らず、小さな径を有していてもよい。

１ エンジン
２ トルクコンバータ
４ 自動変速機
５ 変速機出力軸
５ａ 締結圧供給用油路
５ｂ 潤滑油供給用油路
５ｆ スプールバルブ収装孔
５ｇ 軸方向凹部
５ｈ 蓋部材収装部
８ 無段変速機構
８ｂ セカンダリプーリ
８ｃ ベルト
９ 副変速機構
９ａ 入力軸
９ａ１ 潤滑用軸心油路
９ａ２ 径方向油路
１０ 油圧コントロールバルブユニット
５７ オイルクーラー
６３ ハイクラッチ油路
６３ａ ケース側ハイクラッチ圧油路
７０ 油路
７１ ケース側潤滑油供給用油路
８０ 潤滑油量変更手段
８１ スプールバルブ
８２ リターンスプリング
８３ 蓋部材
８３ａ 大オリフィス
８３ｂ 小オリフィス
Ｃ１ 出力軸支持部
Ｃ１０ 締結圧供給部
Ｃ１２ 潤滑油供給部
Ｃ１２ａ 供給ポート
Ｈ／Ｃ ハイクラッチ
Ｌ／Ｂ ローブレーキ

Claims (2)

1. 回転軸内に形成され、摩擦締結要素に対し締結圧を供給する締結圧供給用油路と、
   前記回転軸内に形成され、被潤滑要素に対し潤滑油を供給する潤滑油供給用油路と、
   前記回転軸に設けられ、前記締結圧供給用油路内の締結圧に応じて作動し、前記潤滑油供給用油路の流路抵抗を変更する潤滑油量変更手段と、
   前記回転軸を軸支するケースに形成され、前記潤滑油供給用油路が開口する前記回転軸端部に潤滑油を供給するケース側潤滑油供給用油路を有し、
   前記潤滑油量変更手段は、
   前記締結圧供給用油路の前記回転軸端部側に配置され、前記締結圧供給用油路の一端を閉塞すると共に軸方向に移動するスプールバルブと、
   前記回転軸端部に形成され、前記スプールバルブと前記潤滑油供給用油路とを包含する軸方向凹部と、
   前記軸方向凹部を閉塞し、前記スプールバルブと軸方向から見て重なる位置に形成されたオリフィスを有する蓋部材と、
   前記スプールバルブと前記蓋部材との間に設けられ、前記スプールバルブと前記蓋部材とが離間する方向に付勢するリターンスプリングと、
   を備えたことを特徴とする自動変速機。
2. 請求項１に記載の自動変速機において、
   自動変速機は、動力源からの駆動力が入力されるプライマリプーリと、該プライマリプーリの駆動力を伝達するベルトと、該ベルトを介して変速された駆動力を駆動輪に伝達するセカンダリプーリと、を有するベルト式無段変速機であり、
   前記被潤滑要素は、前記セカンダリプーリと同軸に配置された副変速機構であり、
   前記潤滑油供給油路は、前記副変速機構と前記ベルトに潤滑油を供給することを特徴とする自動変速機。

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