JP5347116B2 - 液圧式に制御される自動変速機のための液圧供給システム - Google Patents

Description

本発明は、液圧式に制御される自動変速機のための液圧供給システムに関する。

図３には、先行技術における円錐形プーリ式巻掛け変速機の円錐形プーリ対構成群の縦断面図が示されている。

円錐形プーリ対構成群は、固定プーリ１２が不動に結合されている軸１０を有している。可動プーリ１６は、軸１０において、スプライン１４を介して軸線方向に移動可能ではるが、軸１０に相対回動不能に結合されて配置されている。プーリ１２，１６の円錐面は互いに向かい合っている。プーリ１２，１６の円錐面の間において、図示の円錐形プーリ対を、円錐形プーリ式巻掛け変速機の他の円錐形プーリ対（図示せず）に結合する巻掛け手段（図示せず）が循環している。

可動プーリ１６の半径方向外側の領域の円錐面とは反対側において、半径方向に離間されている２つの壁とＵ字形の横断面とを有するシリンダリング１８が不動に取り付けられている。シリンダリング１８によってシリンダリング１８の半径方向の内面に、ガイド面を持って形成されたガイドリング部材２０が不動に取り付けられている。

可動プーリ１６から間隔をおいて、支持リング部材２２が軸１０に不動に結合されている。支持リング部材２２は軸線方向の第１の突出部２４を有しており、軸線方向の第１の突出部２４の自由な端面は全周に沿って分配された第１の斜面２６を持って形成されている。環状の第１の突出部２４の半径方向外側には、シリンダリング１８の壁の間に突入し、壁に対してシール部を持ってシーリングされている軸線方向の環状の第２の突出部２８を備えた支持リング部材２２が形成されている。その結果、第２の突出部２８とシリンダリング１８との間には変位チャンバ３０が形成されており、変位チャンバ３０は可動プーリ１６及び軸１０の半径方向の孔３２及び、軸１０を通る軸線方向の供給通路３４を通じて液圧媒体によって負荷可能である。

支持リング部材２２と可動プーリ１６との間に、軸１０において全体的に環状のフィーラピストン３６が軸線方向に可動に案内されている。フィーラピストン３６は可動プーリ１６に向かって杯状に延長されており、リング３８において終わっている。リング３８の可動プーリ１６とは反対側に、周方向に間隔をおいて第２の斜面４０が形成されている。第１の斜面２６と第２の斜面４０との間に転動体４２が配置されている。転動体４２はフィーラピストン内に形成された切欠きから突出しており、転動体４２の軸線方向の位置は有利には斜面２６，４０により規定されていて、転動体４２の半径方向の位置は有利にはガイドリング部材２０に形成された、斜面に合せられたガイド面４３及び可動プーリ１６の軸線方向の付設部の半径方向外側の面により規定されている。

フィーラピストン３６と可動プーリ１６との間にはトルクフィーラチャンバ４４が形成されている。トルクフィーラチャンバ４４は軸１０内に形成された半径方向の供給孔４６を介して、軸を通っている供給通路４８に結合されている。フィーラチャンバ４４から半径方向の流出孔５０が出発している。流出孔５０は軸を抜けて案内されている流出通路５２内に開口している。

フィーラピストン３６は可動プーリ１６とは反対側に、均等に周方向に間隔をおいて配置された、軸線方向に突出しているアーム５４を有している。アーム５４は支持リング部材２２に形成された開口から突出していて、外側歯列５６を持って形成されている。外側歯列５６は駆動ホイール６０の内側歯列５８に係合する。駆動ホイール６０は軸１０に支承されており、駆動ホイール６０を介して変速機の駆動が行われる。したがって、フィーラピストン３６は周方向において不動に、かつ、駆動ホイール６０に対して軸線方向に相対的に可動に、駆動ホイール６０に結合されている。

例示的に示した円錐形プーリ対構成群の構造及び機能自体は公知であるので、詳細には説明しない。支持リング部材に対するフィーラピストン３６の相対回動に基づき、斜面２６，４０及びガイド面４３の適切な形状付与によるフィーラピストン３６の軸線方向の位置は、フィーラピストンが高いトルク時に、流出孔５２が始まる流出開口６１を次第に閉鎖するように変化する。その結果、トルクフィーラチャンバ４４の液圧は増大し、可動プーリ１６はトルクに基づく圧力によって固定プーリ１２へと負荷をかけられている。変速比変化に必要な可動プーリ１６の変位は、変位チャンバ３０内の圧力の変化により行われる。

変位チャンバ３０及びトルクフィーラチャンバ４４への液圧供給は、自動車における変速機を使用する際、通常、車両の駆動のために働く内燃機関によって駆動される液圧ポンプによって行われる。現代の自動車は消費節約及び環境適合性の改良の理由から、ストップ・スタートシステムを装備する。ストップ・スタートシステムにおいて、内燃機関は、内燃機関が車両の前進に必要でない、例えば惰行運転（Ｓｃｈｕｂｂｅｔｒｉｅｂ）、信号器前の停止時又は交通渋滞での運転といった運転段階において自動的に停止させられる。この構成において、ポンプの静止時に、変位チャンバ及びトルクフィーラチャンバにおける圧力は漏れ損失に基づき急速に降下するか、又は液圧媒体はチャンバから流出するので、円錐形プーリ式巻掛け変速機の液圧供給若しくは液圧媒体供給は、内燃機関が停止している若しくはポンプが停止している場合には保証されていない、という問題が発生する。車両の走行開始時に変速機の運転性能はもはやもたらされていない。ポンプ若しくは内燃機関の再始動時に、変速機の新たな十分な液圧媒体供給がなされるまでに所定の期間が経過してしまう。所定の期間は危険な状況に繋がる場合があり、所定の期間中に巻掛け手段の不十分な圧着による変速機の故障が起こる場合がある。

本発明の目的は上記問題を取り除くことである。

上記目的は、請求項１に記載の液圧供給システムによって達成される。

従属請求項は、本発明に係る液圧供給システムの有利な構成及び改良形に適合されている。

液圧式に操作される自動変速機、特に円錐形プーリ式巻掛け変速機のための本発明に係る液圧システムは、調整弁に接続されている供給管路内の液圧を提供するためのポンプを有し、供給管路はパイロット弁を介して制御管路に接続されており、制御管路に制御弁が配置されており、制御弁によって制御管路内の調整弁の状態を規定する圧力が調節可能であり、ポンプの駆動装置から切り離されている補助駆動装置により駆動可能な補助ポンプを有しており、補助ポンプの出口管路は制御管路に向かって開放する第１の弁を介して制御管路に接続されており、かつ、供給管路に向かって開放する第２の弁を介して供給管路に接続されている。

本発明に係る液圧システムは、液圧式に操作される自動変速機の全種類に対する使用に適しており、極めて一般的には液圧式に操作される装置のために使用することができる。

有利には、パイロット弁は、制御管路内の圧力が所定の値を超えないように形成されている。

制御管路内の圧力を制限するために、パイロット弁は、例えば所定の圧力を超えた場合に開放するリターン通路を有している。

供給管路は圧力制御弁の制御チャンバに接続されていてよい。圧力制御弁を介して供給管路は自動変速機のトルクフィーラチャンバに接続されている。補助ポンプと制御管路との接続は、補助ポンプが駆動されている場合に、供給管路内に圧力制御弁の最小開口を保証する運転圧が存在するように形成されていてよい。

本発明に係る液圧システムの一構成では、第１の逆止弁と、補助ポンプの出口管路の制御管路への開口部との間に絞り個所が配置されていて、絞り個所と第１の逆止弁との間に、供給管路内に開口している接続管路が分岐している。接続管路内には第２の逆止弁が配置されている。

本発明に係る液圧供給システムの別の構成では、補助ポンプの出口管路は差圧弁を介して制御管路に接続されていて、差圧弁の上流側において出口管路から供給管路内に開口する接続管路が分岐している。接続管路内には逆止弁が配置されている。

液圧供給システムの通常の供給のために設けられているポンプは、有利には、自動車を駆動するための内燃機関によって駆動される。補助ポンプは、有利には電気モータによって駆動され、電気モータは内燃機関が停止している際に運転させられる。

円錐形プーリ式巻掛け変速機のための本発明に係る液圧供給システムの部分のブロック回路図である。 図１とは異なる液圧システムの実施の形態のブロック回路図である。 先行技術の円錐形プーリ式巻掛け変速機の縦断面図である。

以下に、ハイブリッド駆動装置を備えた車両において使用することができる本発明について、概略図に基づき例示的にかつ詳細に説明する。

図１に示すように、円錐形プーリ式巻掛け変速機への供給のための液圧システムが、内燃機関（図示せず）によって駆動されるポンプ６２を内蔵している。ポンプ６２はリザーバ６４からフィルタ６６を通じて液圧媒体を吸い込み、供給管路６８内にシステム圧を形成する。供給管路６８は圧力制御弁７０を通って管路７２に通じている。管路７２に各円錐形プーリ対構成群の各供給管路４８（図３）が接続されている。供給管路４８を介してトルクに基づく巻掛け手段の圧着が行われる。流出通路５２に接続されているリターン管路が符号７４によって記されている。さらに供給管路６８は変速比調整弁７６を通って管路７８に通じている。これらの管路７８はそれぞれ、各円錐形プーリ対構成群の軸線方向の通路３４（図３）に接続されている。軸線方向の通路３４を通じて変位チャンバ３０が圧力によって負荷される。

変速比調整弁７６の制御のために制御管路８０が働く。制御管路８０はパイロット弁８２を介して供給管路６８に接続されていて、制御管路８０には電気的に制御される、比例弁として形成されている制御弁８４が配置されている。制御弁８４は完全に開放された状態において制御管路８０をリターン通路８６に接続する。パイロット弁８２の状態は、実質的にパイロットチャンバ８８内を占める、制御管路８０内に存在する圧力によるフィードバックにより規定される。

さらに供給管路６８はクラッチ弁９０に通じている。クラッチ弁９０を介して前進走行及び後進走行のために、円錐形プーリ式巻掛け変速機内に内蔵されているクラッチと、セレクトレバー弁とに液圧を供給することができる。符号９２によって電気的に制御されるクラッチ制御弁が記されている。

前記液圧供給システムは構造及び機能自体については公知であるので、さらに詳細には説明しない。電気的な制御弁８４，９２及び他の制御弁は、電子的な制御装置（図示せず）によって規定のプログラムに基づき制御される。電子的な制御装置の入力部に、円錐形プーリ式巻掛け変速機の運転のために重要な、パワートレーンの運転パラメータの値、例えば走行ペダルの状態、車両速度、内燃機関の回転数等が伝えられる。液圧システムの種々異なる位置において支配的な圧力は圧力センサによって検出され、運転の監視のため及び制御のために考慮される。

ポンプ６２の停止状態においても円錐形プーリ式巻掛け変速機に液圧媒体の供給を保証するために、電気モータ９４によって駆動される補助ポンプ９６が設けられていて、補助ポンプ９６は液圧媒体をフィルタ９８を通じてリザーバ１００から吸い込み、出口管路１０２内に圧送する。リザーバ１００はリザーバ６４と一緒であってよく、フィルタ９８はフィルタ６６と一緒であってよい。

出口管路１０２は制御管路８０に開口している。開口部の上流側には絞り個所１０４（狭幅な横断面）が配置されており、絞り個所１０４の上流側には第１の逆止弁１０６が配置されている。第１の逆止弁１０６は絞り個所１０４に向かって開放する。絞り個所１０４と第１の逆止弁１０６との間において接続管路１０８が分岐している。接続管路１０８は供給管路６８に開口していて、接続管路１０８には第２の逆止弁１１０が配置されている。第２の逆止弁１１０は供給管路６８に向かって開放する。

パイロット弁８２はリターン通路１１１を有している。制御管路８０内の圧力が所定の値を上回る場合、液圧媒体はリターン通路１１１から流出する。

さらに本発明によれば、圧力制御弁７０の状態を実質的に規定する圧力を有する制御チャンバ１１２が供給管路６８に接続されている。

上記のアッセンブリの機能は以下の通りである。

ポンプ６２が停止していると仮定する。電子的な制御装置（図示せず）を介して、補助ポンプ９６の駆動のために電気モータ９４が運転させられる。補助ポンプ９６は逆止弁１０６，１１０を通じて制御管路８０及び供給案路６８に液圧媒体を供給する。パイロット弁８２は、パイロットチャンバ８８の圧力がパイロット弁８２のばねにより規定された圧力を下回っている限りは開放している。制御管路８０において、圧力が例えば５ｂａｒに達するやいなやパイロット弁８２は閉じる。パイロット圧がより高く上昇しないように、パイロット弁８２のリターン通路１１１が設けられている。制御管路８０の圧力が５ｂａｒを超えて上昇した場合、液圧媒体はリターン通路１１１を介してリザーバに戻される。パイロット弁８２が開放されている限りは、供給管路６８には補助ポンプ９６によって制御管路８０からのみ、開放されたパイロット弁８２を通じて液圧媒体を供給することができる。パイロット弁８２が閉鎖された場合にも供給管路６８に液圧媒体が供給されるように、接続管路１０８が設けられている。接続管路１０８を通じて供給管路６８に直接的に液圧媒体が供給される。圧力制御弁７０は、例えば制御チャンバ１１２内の圧力が６．５ｂａｒを下回った場合に閉鎖するように調節されている。パイロット弁８２に設けられているリターン通路のために、制御管路８０の圧力、ひいては供給管路６８の圧力も５ｂａｒに制限されているので、圧力制御弁７０はこの状況下において閉じられる。その結果、トルクフィーラチャンバ４４（図３）に液圧媒体は供給されない。しかしトルクフィーラチャンバ４４に所定の最小液体流を供給するために、つまり圧力制御弁７０を所定の量だけ開放するために、出口管路１０２の制御管路８０への開口部の上流側に絞り個所１０４が設けられている。これにより接続管路１０８には、制御管路８０における圧力よりも高い圧力が支配してよく、高い圧力は圧力制御弁７０の最小開口には十分である。高い圧力の値若しくは制御管路８０の圧力と制御管路６８との間の差は、とりわけ絞り個所１０４を通る体積流に基づいており、体積流が大きければ大きいほど差は一層大きくなる。

図２には、図１とは異なる液圧供給システムの実施の形態が示されている。図２に示した実施の形態には、図１に示した絞り個所１０４は設けられておらず、図１に示した逆止弁１０６は差圧弁１１４によって置換されている。さらに接続管路１０８が差圧弁１１４の上流側において出口管路１０２から分岐している。図１の実施の形態のように、接続管路１０８には供給管路６８に向かって開放する逆止弁１１０が内蔵されている。

図２に記載のアッセンブリの機能は以下の通りである。

ポンプ６２は停止していて、補助ポンプ９６は電気モータ９４によって駆動されて始動している、と仮定する。供給管路６８と制御管路８０とはまず無負荷状態である。差圧弁１１４は閉鎖されていて、補助ポンプは開放する逆止弁１１０を通じて液圧媒体を供給管路６８に圧送する。パイロット弁８２はまず同様に開放しているので、供給管路６８内にも制御管路８０内にも液圧が形成される。制御管路８０内の圧力が、例えば５ｂａｒにまで増大すると、パイロット弁８２は閉じる。制御管路８０内の圧力は、パイロットチャンバ８８内へ制御管路８０内の圧力を戻し案内するため約５ｂａｒに維持される。供給管路６８内の圧力はさらに増大して、制御チャンバ１１２内の、圧力制御弁７０の部分的な開放へと導く圧力が、例えば６．５ｂａｒに達し、その結果、管路７２を通って液圧媒体は流れる。供給管路６８内の圧力は、例えばエラーに基づき、トルクフィーラチャンバ（図３）を貫通している流れ通路において６．５ｂａｒを越えて増大すると、差圧弁１１４は、出口管路１０２の比較的高い圧力と制御管路８０内の圧力との間の差圧が、例えば３ｂａｒより高い場合に開放し、その結果、引き続き閉鎖しているパイロット弁８２のリターン通路１１１を介して圧力放出が行われる。

供給管路６８内の圧力と制御管路８０内の圧力との間の差圧が、絞り個所１０４を通る液圧媒体の流れ速度に基づいている図１に示す実施の形態とは異なり、図２に示す実施の形態においては、差圧は流れ速度に基づくのではなく、差圧弁１１４により一定の値に調節することができる。

例示的に記載された２つの実施の形態においては、電気モータ９４は、ポンプ６２が十分な圧力供給を保証しない臨界的な走行状況において、例えば内燃機関の低い回転数及び管路７２を通る高い液体流量時に付加的に運転させることができるので、補助ポンプ９６はシステムをサポートする。このように低い回転数時の低い圧送出力のためのポンプ６２は、つまり全体として小さく設計することができる。

例示的に記載した液圧システムは多様に変更することができる。例えば圧力制御弁７０を適切に設計した場合、圧力制御弁７０の制御チャンバ１１２を制御管路８０に接続することができる。

１０ 軸、 １２ 固定プーリ、 １４ スプライン、 １６ 可動プーリ、 １８ シリンダリング、 ２０ ガイドリング部材、 ２２ 支持リング部材、 ２４ 第１の突出部、 ２６ 第１の斜面、 ２８ 第２の突出部、 ３０ 変位チャンバ、 ３２ 半径方向の孔、 ３４ 軸線方向の通路、 ３６ フィーラピストン、 ３８ リング、 ４０ 第２の斜面、 ４２ 転動体、 ４３ ガイド面、 ４４ トルクフィーラチャンバ、 ４６ 供給孔、 ４８ 供給通路、 ５０ 流出孔、 ５２ 流出通路、 ５４ アーム、 ５６ 外側歯列、 ５８ 内側歯列、 ６０ 駆動ホイール、 ６２ ポンプ、 ６４ リザーバ、 ６６ フィルタ、 ６８ 供給管路、 ７０ 圧力制御弁、 ７２ 管路、 ７４ リターン管路、 ７６ 変速比調整弁、 ７８ 管路、 ８０ 制御管路、 ８２ パイロット弁、 ８４ 制御弁、 ８６ リターン通路、 ８８ パイロットチャンバ、 ９０ クラッチ弁、 ９２ クラッチ制御弁、 ９４ 電気モータ、 ９６ 補助ポンプ、 ９８ フィルタ、 １００ リザーバ、 １０２ 出口管路、 １０４ 絞り個所、 １０６ 第１の逆止弁、 １０８ 接続管路、 １１０ 第２の逆止弁、 １１１ リターン通路、 １１２ 制御チャンバ、 １１４ 差圧弁

Claims (7)

1. 液圧式に操作される自動変速機、特に円錐形プーリ式巻掛け変速機のための液圧システムであって、該液圧システムは調整弁（７６）に接続されている供給管路（６８）内の液圧を供給するためにポンプ（６２）を内蔵しており、該供給管路（６８）はパイロット弁（８２）を介して制御管路（８０）に接続されており、該制御管路（８０）内に制御弁（８４）が配置されており、該制御弁（８４）によって前記調整弁の状態を規定する、前記制御管路内の圧力が調節可能である、液圧式に操作される自動変速機、特に円錐形プーリ式巻掛け変速機のための液圧システムにおいて、
   ポンプ（６２）の駆動装置から切り離されている補助駆動装置（９４）により駆動可能な補助ポンプ（９６）を有しており、該補助ポンプ（９６）の出口管路（１０２）は制御管路（８０）に向かって開放する第１の弁（１０６；１１４）を介して制御管路（８０）に接続されており、かつ、供給管路（６８）に向かって開放する第２の弁（１１０）を介して前記供給管路に接続されていることを特徴とする、液圧式に操作される自動変速機、特に円錐形プーリ式巻掛け変速機のための液圧システム。
2. パイロット弁（８２）は、制御管路（８０）内の圧力が所定の値を超えて増大しないように構成されていることを特徴とする、請求項１記載の液圧システム。
3. パイロット弁（８２）は、前記所定の圧力を超えた場合に開放するリターン通路（１１１）を有していることを特徴とする、請求項２記載の液圧システム。
4. 前記供給管路は圧力制御弁（７０）の制御チャンバ（１１２）に接続されており、圧力制御弁（７０）を介して前記供給管路は前記自動変速機のトルクフィーラチャンバ（４４）に接続されており、補助ポンプ（９６）と制御管路（８０）との接続が、前記補助ポンプの駆動時に供給管路（６８）内に、前記圧力制御弁の最小開口を保証する運転圧が存在するように形成されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項記載の液圧システム。
5. 第１及び第２の弁が逆止弁（１０６，１１０）として形成されており、第１の逆止弁（１０６）と補助ポンプ（９６）の出口管路（１０２）の制御管路（８０）への開口部との間に絞り個所（１０４）が配置されており、該絞り個所（１０４）と前記第１の逆止弁との間において、前記供給管路へ開口している接続管路（１０８）が分岐しており、該接続管路（１０８）内に第２の逆止弁（１１０）が配置されていることを特徴とする、請求項４記載の液圧システム。
6. 前記第１の弁は差圧弁（１１４）として形成されており、前記第２の弁は逆止弁（１１０）として形成されており、補助ポンプ（９６）の出口管路（１０２）は差圧弁（１１４）を介して制御管路（８０）に接続されており、前記差圧弁の上流側において前記出口管路から、供給管路（６８）に開口している接続管路（１０８）が分岐しており、該接続管路（１０８）内に逆止弁（１１０）が配置されていることを特徴とする、請求項４記載の液圧システム。
7. ポンプ（６２）は自動車を駆動するための内燃機関によって駆動可能であり、補助ポンプ（９６）は、少なくとも内燃機関の停止中に始動可能である電気モータ（９４）によって駆動可能であることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項記載の液圧システム。

Images