JP5172569B2 - 無段変速機の油圧ポンプ装置 - Google Patents

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なものとなるという問題がある。

そこで、例えば、特許文献１には、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、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提案されている。

即ち、無段変速機を構成する各プーリ及びクラッチへの作動油供給は、上記のような高い油圧を要求するものの、必ずしも連続的且つ安定的である必要はない。従って、これらの構成要素に対する作動油供給を、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。
特開２００１−２２７６０６号公報

しかしながら、近年、車両における省エネルギー化の要請は、より一層強まっており、上記のような構成を採用してもなお、要求される水準に達しているとは言い切れないのが実情である。そのため、より高い省エネルギー性能を実現することのできる新たな技術の創出が強く求められていた。

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、より高い省エネルギー性能を実現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、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を備えた無段変速機の油圧ポンプ装置において、前記第１油圧回路における前記電動ポンプの出口側と前記第２油圧回路における前記エンジンポンプの出口側とを接続する油路を形成するとともに、該油路に前記第１油圧回路内の油圧を調整するための圧力調整弁を設けたこと、を要旨とする。

上記構成のような圧力調整弁を設けることで、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２油圧回路に流すことにより、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トルクコンバータ等を機能させることができ、これにより、高い信頼性を確保することができる。

本発明によれば、より高い省エネルギー性能を実現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ができる。

（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、第１油圧回路２５において、電動ポンプ２２の出口油路３７には、その閉作動により同第１油圧回路２５から電動ポンプ２２への作動油の逆流を防止することが可能なストップ弁３８が設けられている。そして、電動ポンプ２２による第１油圧回路２５への供給は、間欠的に行なわれる。

詳述すると、出口油路３７には、圧力センサ３９が設けられており、同圧力センサ３９により検出される第１油圧回路２５の圧力Ｐは、電動ポンプ２２（の駆動源であるモータ２１）の作動を制御するコントローラ４０に入力されるようになっている。そして、コントローラ４０は、その検出される第１油圧回路２５の圧力Ｐを所定範囲内（Ｐ_Lo＜Ｐ＜Ｐ_Hi）に維持するように、電動ポンプ２２を間欠駆動する。

具体的には、図３のフローチャートに示すように、コントローラ４０は、先ず、検出される第１油圧回路２５の圧力Ｐが下限値Ｐ_Loを下回っているか否かを判定する（ステップ１０１）。そして、下限値Ｐ_Loを下回っている場合（Ｐ＜Ｐ_Lo、ステップ１０１：ＹＥＳ）には、ストップ弁３８を開作動させて、電動ポンプ２２を「ＯＮ」とする（ステップ１０２）。

一方、上記ステップ１０１において、検出される第１油圧回路２５の圧力Ｐが下限値Ｐ_Lo以上である場合（Ｐ≧Ｐ_Lo、ステップ１０１：ＮＯ）、続いて、その圧力Ｐが上限値Ｐ_Hiを上回っているか否かを判定する（ステップ１０３）。そして、上限値Ｐ_Hiを上回っている場合（Ｐ＞Ｐ_Hi、ステップ１０３：ＹＥＳ）には、ストップ弁３８を閉作動させて、電動ポンプ２２を「ＯＦＦ」とする（ステップ１０４）。

そして、上記ステップ１０３において、検出される第１油圧回路２５の圧力Ｐが上限値Ｐ_Hi以下である場合（Ｐ≦Ｐ_Hi、ステップ１０３：ＮＯ）には、ストップ弁３８及び電動ポンプ２２の作動状態を現状維持とする（ステップ１０５）ことにより、間欠的に電動ポンプ２２を駆動する構成となっている。

ここで、このように電動ポンプ２２を間欠駆動するとしても、その駆動源であるモータ２１には慣性がある。同モータ２１の停止によっても、直ぐには作動油の供給が止まらず、第１油圧回路２５の圧力Ｐに、図４に示されるようなサージ（同図中、領域αに示す波形）が発生する可能性がある。

この点を踏まえ、図２に示すように、本実施形態の油圧ポンプ装置２０では、第１油圧回路２５には、蓄圧器４１が設けられている。そして、この蓄圧器４１によって、第１油圧回路２５内の圧力変動を抑制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）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において、当該電動ポンプ２２の出口油路３７には、その閉作動により同第１油圧回路２５から電動ポンプ２２への作動油の逆流を防止することが可能なストップ弁３８が設けられている。そして、電動ポンプ２２による第１油圧回路２５への供給は、間欠的に行なわれる。

上記構成によれば、第１油圧回路２５内の圧力Ｐを維持しながら、電動ポンプ２２の作動時間を短縮することができる。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。

（２）第１油圧回路２５には、蓄圧器４１が設けられる。これにより、第１油圧回路２５内の圧力変動を抑制することができる。その結果、電動ポンプ２２の間欠駆動に伴うサージの発生を抑えて、第１油圧回路２５内の圧力Ｐをより好適な状態で維持することができるようになる。

（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５に示すように、本実施形態の油圧ポンプ装置５０では、電動ポンプ２２により作動油が供給される高圧回路として構成された第１油圧回路２５と、エンジンポンプ２４により作動油が供給される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５１が設けられている。そして、この第６油路５１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５２が設けられている。

尚、本実施形態では、上記第１の実施形態の油圧ポンプ装置２０におけるストップ弁３８及び蓄圧器４１に相当する構成は設けられていない。そして、電動ポンプ２２は、連続的に駆動される構成となっている。

（１）このような圧力調整弁５２を設けることで、第１油圧回路２５内の圧力Ｐ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５１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。

（２）更に、第２油圧回路２６に対しても、第６油路５１及び圧力調整弁５２を介して、電動ポンプ２２による作動油の供給が可能である。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トルクコンバータ４等を機能させることができ、これにより、高い信頼性を確保することができる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・図６に示す油圧ポンプ装置６０のように、吐出量の異なる二吐出機構を有するエンジンポンプ６１（及び切替弁６２）を用いて、第４油路３４と第５油路３５との間の使用圧力の差異に応じた作動油供給を行なう構成としてもよい。これにより、圧力調整弁３３において生ずる圧力損失を低減して、より高い省エネルギー性能を実現することができる。

・上記第２の実施形態では、第１の実施形態の油圧ポンプ装置２０におけるストップ弁３８及び蓄圧器４１に相当する構成は設けられておらず、電動ポンプ２２もまた、間欠駆動ではなく、連続的に駆動される構成とした。しかし、これに限らず、図７に示す油圧ポンプ装置７０のように、第１の実施形態における油圧ポンプ装置２０の構成と、第２の実施形態における油圧ポンプ装置５０の構成とを組み合わせてもよい。これにより、より高い省エネルギー性能を実現することができるようになる。

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。 電動ポンプの間欠駆動制御の態様を示すフローチャート。 間欠駆動に伴うサージの発生を示す説明図。 第２の実施形態における油圧ポンプ装置の概略構成図。 別例の油圧ポンプ装置の概略構成図。 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、２０，５０，６０，７０…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…ストップ弁、３９…圧力センサ、４０…コントローラ、４１…蓄圧器、５２…圧力調整弁、Ｐ…圧力、Ｐ_Hi…上限値、Ｐ_Lo…下限値。

Claims (1)

1. 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、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を備えた無段変速機の油圧ポンプ装置において、
   前記第１油圧回路における前記電動ポンプの出口側と前記第２油圧回路における前記エンジンポンプの出口側とを接続する油路を形成するとともに、該油路に前記第１油圧回路内の油圧を調整するための圧力調整弁を設けたこと、
   を特徴とする無段変速機の油圧ポンプ装置。

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