JP5232142B2 - 内燃機関を備えた車両動力伝達系統用の液圧作動式無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、後続の請求項１の前提部分に記載した無段変速機に関する。

このような無段変速機は周知であり、例えば本出願人の名義の特許文献１に記載されている。幾つかの公知種類の一つである公知の無段変速機は、その適切な作動によって、前記変速機の変速比範囲内の任意の値に制御可能である変速比を提供する。変速機の前記作動は、このような変速比の制御に加えて、変速機によって伝達可能なトルクの制御を含んでいる。変速機の作動は一般的に、比較的に高い圧力レベルの圧液の比較的に多量の流れを必要とする。公知の変速機においてこのような高い圧力レベル自体は特別な困難もなく実現および制御可能であるが、変速機のダイナミック操作のため、すなわち変速比の変更のために必要である、このような高い圧力レベルの多量の流れは特に、変速機の液圧システムのレイアウトおよび／または構成要素に大きな歪みをもたらす。このような歪みは特に、変速機の液圧ポンプが機械的に駆動される、すなわち変速機が使用される車両動力伝達系統の内燃機関によって直接駆動される場合に発生した。

そこで、上記の特許文献１では、機械駆動ポンプだけでなく電気駆動ポンプも無段変速機に備え付けることによって、このような歪みを軽減することが提案されている。この電気駆動ポンプは例えば、変速機が使用される車両のバッテリまたはジェネレータ／オルタネータから給電される電動機によって駆動される。電気駆動ポンプは機械駆動ポンプと直列接続されている、すなわち機械駆動ポンプから液体が供給される。この公知の構造の場合、クラッチ加圧部、構成要素潤滑部のような無段変速機のいわゆる補助的な液圧機能部には、液体が機械駆動ポンプから直接供給される。これに対して、主液圧機能部、すなわち前記変速機作動部には、電気駆動ポンプから液体が供給される。

この公知の構造は、比較的にエネルギー効率がよくかつ静かな無段変速機用の電気−液圧式制御システムを提供することが分かった。しかしながら、車両動力伝達系統に適用するときに、公知の無段変速機は、その液圧作動のために、機械駆動ポンプと電気駆動ポンプを同時に操作しなければならないという制約がある。この特徴は、いわゆるスタート／ストップモードでのエンジンの制御、すなわち自動停止からのエンジンの制御、つまり動力伝達系統の連続使用中でもエンジンの制御を妨げる。この動力伝達系統の連続使用は例えば、車両が停止しているが駐車していないとき（例えば赤信号で待っているとき）または車両が一時的に電気的に駆動されるとき（例えば内燃機関と電動機の両方を有するいわゆるハイブリッド動力伝達系統を備えた車両において、低速で走行するとき）である。

電気−液圧式制御システムを備えた無段変速機が特許文献２に記載されている。この電気−液圧式制御システムは、エンジンが停止しているときに変速作動可能である。しかしながら、この電気−液圧式制御システムはエネルギー効率と騒音発生に関する上記構造の利点を有しない。例えば、機械駆動ポンプが停止しているときに、電気駆動ポンプの出口または（加圧）吐出側からこの機械駆動ポンプを経て圧液のタンクへの漏れがかなり発生する。
国際公開第２００６／０１６７９７号パンフレット 独国特許出願公開第４１３４２６８号明細書

本発明の目的は、特に少なくとも内燃機関が停止しているときに内燃機関とは無関係に上記の電気−液圧式制御システムの操作を可能にし、かつエネルギー効率がよく静かな作動を提供するように、電気−液圧式制御システムを改良することである。

本発明によれば、この目的は、請求項１の無段変速機によって達成される。この変速機の液圧制御システムは、エンジンが停止したときでも、作動可能であるように、すなわち少なくとも前記変速機起動という主たる液圧機能が実行されるように構成された。従って、本発明は、燃料を節約するために動力伝達系統の連続作動中にエンジンが停止される（ハイブリッド）動力伝達系統内に、無段変速機を有利に配置することを可能にする。

本発明によれば、電気駆動ポンプは単に逆止弁を追加するだけで連続して作動可能である。この逆止弁は一方向（方向性）弁として知られており、電気駆動ポンプの入口または吸込み側と液体タンクを接続する。この構造の場合、機械駆動ポンプが停止し、電気駆動ポンプに液体を供給しないときに、電気駆動ポンプはその代わりにタンクから直接液体を吸込むことができる。補助液圧ユーザと電気駆動ポンプの入口との間に他の弁が配置されている。この他の弁は、機械駆動ポンプが停止したときに、電気駆動ポンプの連続作動によって、補助圧力が低下することを阻止する。もしそうしないと、補助圧力の低下は、変速機の補助液圧機能に対して不利な影響を与えるであろう。

本発明の他の実施例では、液圧制御システムが切換え弁を備えている。この切換え弁は補助圧力弁と電気駆動ポンプの出口の間に配置され、電気駆動ポンプの入口の圧力レベルに応じて切換えられる。この切換え弁は、前記圧力レベルが比較的に低いときに液圧接続を行い、前記圧力レベルが比較的に高いときに液圧接続を遮断する。液圧制御システムのこの構造の場合、機械駆動ポンプが停止したときに、電気駆動ポンプによって液体が供給されるので、変速機の補助液圧機能が続けて制御可能であるという利点がある。

（図面の簡単な説明）
図面に従って本発明を説明する。
図１は、改良すべき従来の無段変速機の概略図である。
図２は、本発明による新規な変速機の基本的な液圧構造を示す。
図３は、本発明による新規な変速機の他の液圧構造を示す。

図において、同一参照符号は場合によっては同一の技術的機能または構造物を示している。太線は液圧管路、すなわち圧液の通路を示し、破線はいろいろな液圧弁を制御、すなわちバイアス印加するための圧力制御管路を示している。

図１は無段変速機１を示している。この無段変速機１はその入力軸２と出力軸３の間で物理的な変速比を実現および変更するための機械システムＴＭと、変速機１を操作および制御するための液圧システムＴＨとを備えている。液圧システムＴＨは上記機械システムＴＭの作動と、クラッチ加圧や部品潤滑のような、変速機１のすべての液圧補助ユーザＵ１，Ｕ２の制御の両方のために配置されている。変速機１は内燃機関ＩＣと負荷Ｌとの間、例えば自動車の動力伝達系統に組み込まれ、可能な伝達比の連続した範囲内で内燃機関ＩＣと負荷Ｌの間の速度とトルクの伝達比を変える働きをする。

図示したこの特別な例の場合、公知の変速機１の機械システムＴＭは２個のプーリ５，６の周りに巻掛けられた可撓性の無端ベルト４を備えている。各プーリは変速機１の入力軸２あるいは出力軸３または二次軸に連結されている。ベルト４は締付け力によって各プーリ５，６のディスクに摩擦係合している。この締付け力はピストン−シリンダ装置の圧力室７または８内の液圧によって発生する。このピストン−シリンダ装置は各プーリ５，６に関連して設けられている、すなわちいわゆる一次圧力室７は入力軸２に連結されたプーリ５に関連して設けられ、いわゆる二次圧力室８は出力軸３に連結されたプーリ６に関連して設けられている。

公知の変速機１の液圧システムＴＨは、機械的に駆動される主ポンプＰＭと、電気的に駆動される補助ポンプＰＥを備えている。この補助ポンプＰＥは特に変速機１の機械システムＴＭの動態的作動中に、要求に応じていろいろな程度に作動させることが可能である。それに対して、機械的に駆動されるポンプＰＭはエンジンＩＣによって連続的に直接駆動される。それによって供給される液体流れは、エンジン駆動軸の回転速度に依存する。

機械駆動ポンプＰＭは、その入口または吸込み側を経て圧液タンク１０から液体を吸い込む。この液体はポンプＰＭの出口または吐出側を経て液圧システムＴＨの主管路１１に供給される。電気駆動ポンプＰＥは機械駆動ポンプＰＭと直列に、すなわちその下流に設けられている。その際、変速機１の一次圧力室７内の一次圧力Ｐｐｒｉと、二次圧力室８内の二次圧力Ｐｓｅｃを制御するために、電気駆動ポンプはその入口を経て主管路１１から液体を吸込み、そして液圧システムＴＨの変速機作動管路２０に供給するように設けられている。この制御を達成するために、一例として、作動管路２０が一次弁２３と二次弁２７の両方に接続されている。この一次弁は電気駆動ポンプＰＥと、一次圧力Ｐｐｒｉを所望なレベルに制御するための一次圧力室７との間に配置され、二次弁は電気駆動ポンプＰＥと、二次圧力Ｐｓｅｃを所望なレベルに制御するための二次圧力室８との間に配置されている。上記両弁２３，２７は周知の弁バイアス手段の作用を受けて操作される。この弁バイアス手段はこの例ではそれぞれ、弁制御圧力管路２３ｃ，２７ｃと機械的なばね２３ｂ，２７ｂとからなっている。各管路２３ｃ，２７ｃ内の実際の弁制御圧力は、各々の付加的な電磁弁（図示せず）によってもたらされる。一次弁２３と二次弁２７によって、それぞれの圧力レベルＰｐｒｉ，Ｐｓｅｃは、周囲圧力、すなわち圧液タンク１０内の圧力レベルと、作動管路２０内の管路圧力レベルＰｌｉｎｅとの間で制御可能である。この管路圧力レベルＰｌｉｎｅは電気駆動ポンプＰＥの適切な制御動作によって生じる。

更に、電気駆動ポンプＰＥと同様に、変速機１の補助液圧ユーザＵ１，Ｕ２が主管路１１に接続されている、すなわち機械駆動ポンプＰＭから主管路１１を経て液体を供給される。主管路１１内の圧力レベルは補助圧力調整弁１６によって比較的に低い補助圧力Ｐａｕｘに維持される。この補助圧力は、液圧システムＴＨの本構成では、各弁バイアス手段によって決定される一定レベルにセットされる。この弁バイアス手段は補助圧力Ｐａｕｘフィードバック管路１６ａと、機械的なばね１６ｂとからなっている。液圧システムＴＨの本例では、機械駆動ポンプＰＭによって発生する余剰の液体流れが、補助圧力調整弁１６によって液体タンク１０に直接戻される。

この公知の変速機構造は、比較的にエネルギー効率がよくかつ静かな無段変速機用電気−液圧式制御システムを提供するが、機械駆動ポンプＰＭから電気駆動ポンプＰＥへの圧液の供給が制限される。この特徴は、機械駆動ポンプＰＭを駆動するエンジンＩＣの停止を防止し、少なくとも同時に電気駆動ポンプＰＥの停止し、ひいては変速機の作動を停止しない。本発明は、上記の制限を有利にも上記構造の特有の利点が影響を受けない直接的手段で克服する。この手段は図２に示してある。

図２は大部分が図１と一致しているが、供給管路３０で示された更なる液圧管路３０が追加されている。この供給管路は電気駆動ポンプＰＥの入口と液体タンク１０の間に設けられ、これらを接続している。この供給管路には一方向弁または逆止弁３１が設けられ、タンク１０の方への液体流れを阻止している。供給管路３０と逆止弁３１は、機械駆動ポンプＰＭが停止したとき、少なくとも機械駆動ポンプＰＭから吐出される液体流れが電気駆動ポンプＰＥによって完全に吸い込まれるときに、機械駆動ポンプＰＭを迂回して、電気駆動ポンプＰＥがタンク１０から液体を直接吸い出すことを可能にする。

液圧システムＴＨの図２の構造には、更なる逆止弁３２が示してある。この逆止弁は補助液圧ユーザＵ１，Ｕ２と主管路１１の間に配置され、上記ユーザＵ１，Ｕ２から主管路１１を経て電気駆動ポンプＰＥの入口の方への液体流れを防止する。本発明による変速機１のこれらの特徴は、機械駆動ポンプＰＭの停止時に電気駆動ポンプＰＥの連続した動作によって、補助液圧ユーザＵ１，Ｕ２から液体が吸い出されて、補助圧力Ｐａｕｘが不利に低下することを防止する。

更に、上記の更なる逆止弁３２の代わりに、更なる圧力制御弁３３を使用することができる。この場合、機械駆動ポンプＰＭによって発生する液体流れに関して、すなわちこの液体流れの方向に見て、更なる圧力制御弁３３が補助圧力弁１６の上流に、そして電気駆動ポンプＰＥの入口の下流に位置するように、液圧システムＴＨが構成されている。液圧システムＴＨのこの構造は図３に略示してある。例えば、高い変速トルク負荷で変速比が変更されるときに、電気駆動ポンプＰＥの作動を支援するために、機械駆動ポンプＰＭの吐出圧力を補助圧力Ｐａｕｘよりも高くセット可能であるという利点がある。そのために、弁バイアス手段を備えた更なる圧力制御弁３３が設けられている。この弁バイアス手段は弁制御圧力管路３３ｃと、機械ポンプ圧力Ｐｐｍフィードバック管路３３ａと、機械的なばね３３ｂとからなっている。

更に、本発明による液圧システムＴＨの更なる性能強化が図３に示してある。それは、接続管路３４で示す更なる液圧管路３４の追加を含んでいる。この液圧管路は電気駆動ポンプＰＥの出口と補助液圧ユーザＵ１，Ｕ２の間に配置され、これらを接続している。この液圧管路には切換え弁３５が設けられている。この切換え弁は、機械ポンプＰＭが停止したとき、すなわち機械ポンプ圧力Ｐｐｍが（所望な）補助圧力Ｐａｕｘ以下に低下したときに、電気駆動ポンプＰＥの出口と補助液圧ユーザＵ１，Ｕ２とを液圧的に接続するように、そして機械ポンプ圧力レベルＰｐｍが比較的に高いときに、上記の液圧的な接続を遮断するように、配置されかつ弁バイアス手段によって操作される（切換えられる）。この弁バイアス手段は機械ポンプ圧力Ｐｐｍを搬送する弁制御圧力管路３４ｃと、機械的なばね３４ｂとからなっている。この構造は、機械駆動ポンプＰＭが停止したときでも、電気駆動ポンプＰＥから変速機の補助液圧機能部に液体が供給されるので、この補助液圧機能部の制御を続けることができるという利点がある。

改良すべき従来の無段変速機の概略図である。 本発明による新規な変速機の基本的な液圧構造を示す。 本発明による新規な変速機の他の液圧構造を示す。

１ 変速機
２ 入力軸
３ 出力軸
７，８ 圧力室
１０ タンク
２０ 作動液圧管路
３１ 逆止弁
ＩＣ エンジン（内燃機関）
ＰＥ 電気駆動ポンプ
ＰＭ 機械駆動ポンプ
ＴＨ 液圧システム

Claims (4)

1. 特に車両動力伝達系統で、エンジン（ＩＣ）の駆動力を駆動される負荷（Ｌ）に伝達するための無段変速機（１）であって、
   少なくとも前記変速機（１）の圧力室（７，８）内の液圧（Ｐｐｒｉ，Ｐｓｅｃ）によって変速比の範囲内で前記変速機（１）を作動させるために、圧液の加圧供給を実現するための液圧ポンプ（ＰＭ，ＰＥ）の１つのセットを備え、
   前記液圧ポンプ（ＰＭ，ＰＥ）のセットが、前記エンジン（ＩＣ）によって駆動可能な機械的に駆動されるポンプ（ＰＭ）と、前記エンジン（ＩＣ）とは無関係に電動機によって駆動可能である電気的に駆動されるポンプ（ＰＥ）とを備え、
   前記機械駆動ポンプ（ＰＭ）が圧液用タンク（１０）から前記変速機（１）の主液圧管路（１１）に圧液を供給するように配置され、前記電気駆動ポンプ（ＰＥ）が前記主液圧管路（１１）から作動液圧管路（２０）に圧液を供給するように配置され、前記作動液圧管路（２０）から前記圧力室（７，８）に圧液が供給され、前記主液圧管路（１１）と前記圧液用タンク（１０）の間に更なる液圧管路（３０）が設けられ、
   ここにおいて前記更なる液圧管路（３０）に一方向弁（３１）が設けられ、
   少なくとも前記機械駆動ポンプ（ＰＭ）が停止したときに、前記一方向弁が前記圧液用タンク（１０）から前記主液圧管路（１１）を経て前記電気駆動ポンプ（ＰＥ）の入口への圧液の流れを許容し、かつ反対向きの圧液の流れを阻止し、
   前記機械駆動ポンプ（ＰＭ）が前記変速機（１）の少なくとも１つの補助液圧ユーザ（Ｕ１；Ｕ２）に圧液を供給する、無段変速機（１）において、
   少なくとも前記機械駆動ポンプ（ＰＭ）が停止したときに、前記ユーザ（Ｕ１；Ｕ２）から前記電気駆動ポンプ（ＰＥ）の入口への圧液の流れを阻止する更なる弁（３２；３３）が、前記ユーザ（Ｕ１；Ｕ２）と前記電気駆動ポンプ（ＰＥ）の入口の間に設けられている、
   ことを特徴とする無段変速機（１）。
2. 前記の更なる弁（３２；３３）が一方向弁（３２）であることを特徴とする請求項１記載の無段変速機（１）。
3. 前記更なる弁（３２；３３）が、前記主液圧管路（１１）の圧液の圧力（Ｐｍ）、すなわち前記機械駆動ポンプ（ＰＭ）の吐出圧力（Ｐｐｍ）を制御する圧力制御弁（３３）である、ことを特徴とする請求項１記載の無段変速機（１）。
4. 前記作動液圧管路（２０）と前記補助液圧ユーザ（Ｕ１；Ｕ２）の間に液圧接続管路（３４）が設けられ、それにより前記液圧接続管路が前記電気駆動ポンプ（ＰＥ）の出口と前記ユーザ（Ｕ１；Ｕ２）を接続し、そして前記機械駆動ポンプ（ＰＭ）が停止したときに、前記作動液圧管路（２０）から前記ユーザ（Ｕ１；Ｕ２）への圧液の流れを許容し、前記機械駆動ポンプ（ＰＭ）が作動しているときに前記圧液の流れを遮断する切換え弁（３５）が、前記液圧接続管路（３４）に設けられている、ことを特徴とする請求項１，２または３のいずれかに記載の無段変速機。

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