JP5369631B2 - 変速機における油面レベルの制御方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の変速機において潤滑媒体、圧力媒体として使用される油の油面レベルの制御方法及びその装置に関するものであり、とくに該変速機のタンク内における作動油の油面レベルの上昇に起因したフリクションを効果的に低減しようとするものである。

車両の変速機は、駆動源の回転速度を適切な回転速度に変換するものであって、その内部には歯車等の動力伝達機構を潤滑するための潤滑媒体あるいはブレーキやクラッチ等の動作を制御するための圧力媒体として共用される油（以下、この油を作動油ということとする）が収容されている。

上記の作動油は、変速機の下部に設けられたタンク内に貯溜されており、通常は一定の油面レベルを保持するように制御されているが、とくに油面レベルが上昇するような状況下では、フリクションが増大するため車両の燃費等に影響を与えることが懸念された。

この点に関する先行技術としては、変速機に、変速機用流体を別途に蓄積するタンクと、変速機内の変速機用流体の量を検出する流体量検出手段と、この検出値に基づいて該タンクから変速機内への変速機用流体の供給量を制御する流体量制御手段とを備えた制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−７０９９５号公報

ところで、上記従来の制御装置にあっては、変速機内の油面レベルが上昇したことを検知した後にタンク内に変速機用流体を貯蓄すべく圧送を開始するようになっているため、応答遅れの発生が避けられずフリクションの低減を図るにも限界があり、また、車両の急旋回時等、作動油がタンク内で片寄った状態に保持された状況で作動油の量が検知された場合においては本来維持されなければならない適正油面レベルとは異なる油面レベルに調整されてしまう可能性がありその解決が求められていた。

本発明の課題は、変速機内における油面レベルを迅速に、しかも正確に適正レベルに調整できる制御方法及びその装置を提案するところにある。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、変速機内の作動油の温度を基にして作動油の攪拌によって油面レベルが上昇するか下降するかを予測し、この予測結果にしたがって変速機内の作動油をリザーバタンクに貯溜するかあるいは該リザーバタンク内に貯溜された作動油を変速機のタンクへ返送する点に特徴を有する。

変速機内の作動油の温度を基に油面レベルの変動状況を予測して作動油の量を調整するようにしたため、応答遅れを起こすことなしにフリクションの低減が可能となり車両の燃費向上に寄与する。

また、車両の急旋回時等において油面レベルが変動してもその変動に基づいた制御が行われることはないので、油面レベルは適正レベルに安定的に保持される。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態（実施例）をより具体的に説明する。
図１は、本発明を実施するのに適した制御装置を組み入れたシステムをハイブリッド車両に適用した場合について示した図である。

図における１は車両のエンジン、２はエンジン１の出力軸と同軸に配置されたモータ、３は自動変速ユニットである。自動変速ユニット３は相互間においてベルトを巻き掛け、巻き掛け径を変速指令に基づいて適宜変更することによって変速を行う一対のプーリ（入力側プーリ及び出力側プーリからなる）３ａ、３ｂと、プーリ３ｂの出力軸に配置されるクラッチ３ｃから構成されている。また、４はエンジン１とモータ２との間に配置され、エンジン１からの駆動力及びフリクションを断続させる機能をもったクラッチである。

モータ２は電力供給を受けることにより電動機として使用することができ、クラッチ４を締結させてエンジン１を始動させる機能と、自動変速ユニット３内のクラッチ３ｃ、その出力端に配置されたディファレンシャルギア５を介して車輪（タイヤ）６を駆動する機能を有している。また、このモータ２は車輪６からディファレンシャルギア５、自動変速ユニット３を通して回転（連れ回し）することにより発電可能な発電機として使用することもできるものであって、電動機のみならず発電機としての機能を備えている。

さらに、図における７はモータ２と自動変速ユニット３の間に配置され、エンジン１あるいはモータ２によって駆動されるオイルポンプ（以下、第１オイルポンプという）である。この第１オイルポンプ７は変速機のオイルタンクＴ内に貯溜された作動油を、ストレーナＳを介して吸引する吸引管７ａと、吸引された作動油を送給する排出管７ｂとを有している。

８はコントロールユニット（メインコントロール弁）である。このコントロールユニット８は、ハイブリッド車両の走行に必要な油圧を自動変速ユニット３に供給するものであって第１オイルポンプ７の排出管7ｂにつながっており、第１オイルポンプ７からの吐出圧力を制御するプレッシャレギュレータ８ａと、プーリ３ａ、３ｂの駆動力を制御するセカンダリコントロール弁８ｂと、クラッチ３ｃ、クラッチ４等へ油圧を供給する電磁弁８ｃ〜８ｆと、この電磁弁８ｃ〜８ｆに油圧を供給し電磁弁８ｃ〜８ｆの電流指令によりクラッチ４のコントロール弁８ｇ、クラッチ３ｃのコントロール弁８ｈの油圧制御を行うパイロット弁８ｉと、手動レバー操作によって油圧を供給してクラッチ３ｃの締結を行うマニュアル弁８ｊと、このマニュアル弁８ｊにつながるセレクトスイッチ８ｋから構成されている。

９はクラッチ３ｃに潤滑油を供給するための油路、１０はクラッチ３ｃにおいて潤滑油を貯溜するオイルタンク、１１はコントロールユニット８及び油路９につながる切り替え弁、そして１２は変速機において油面レベルを所定のレベルに調整する制御装置である。

油面レベルを調整する制御装置１２は、変速機のタンクＴ内に貯溜された作動油をストレーナＳを介して吸引するとともに作動油を該タンクＴ内へ戻すための吸排経路１２ａ_１、１２ａ_２を備えたオイルポンプ（以下、第２オイルポンプという）１２ａと、この第２オイルポンプ１２ａの排経路１２ａ_２に設けられ、変速機のタンクＴ内から吸引した作動油を貯溜するリザーバタンク１２ｂと、変速機のタンクＴ内における作動油の油面レベルの変動を予測する液面レベル変動予測手段（温度センサー等）１２ｃと、液面レベル変動予測手段１２ｃにより予測された結果に基づいてタンクＴ内の作動油をリザーバタンク１２ｂへ吸引、貯溜する貯溜手段（リザーバタンク１２ｂの排出口を開閉する開閉弁）１２ｄから構成されている。

第２オイルポンプ１２ａは、その駆動源として電動機１３を有しており、第２オイルポンプ１２ａの排経路１２ａ_２において切り替え弁１１を介してコントロールユニット８につながるように構成されており、タンクＴ内の作動油をリザーバタンク１２bに圧送するのみならず、第１オイルポンプ７のみでは作動油が不足する場合において自動変速ユニット３に作動油を圧送する機能を有している（第１オイルポンプ７のバックアップを行う）。

さらに、１４はリザーバタンク１２ｂに設けられたオーバーフロー配管であり、このオーバーフロー配管１４はリザーバタンク１２ｂにおいて作動油が規定量以上貯溜された時に作動油がオーバーフロー配管１４を通してタンクＴへと返送する。電動機１３は、具体的な制御系統については図示はしないが、通常は作動してはおらず、油面レベルの変動に応じて、あるいは第１オイルポンプ２だけでは作動油が不足していると判断された場合にその指令信号にしたがってオン、オフするようになっている。

上記の構成になる制御装置を用いてフリクションを低減する場合の作動フローチャートを図２に示す。

予め適正な油面レベルに対応した閾値を設定しておき、変速機のタンクＴ内における作動油の温度を液面レベルの変動予測手段１２ｃにて検知し、検知された温度が予め設定された閾値を超えているかどうかを判断（Ｓ−１）し、検知された温度が閾値を超えており油面レベルが上昇すると予測される場合には、その情報を基に第２オイルポンプ１２ａを作動させるべく電動機１３をオンにするとともに貯溜手段１２ｄによりリザーバタンク１２ｄの排出口を絞るか、あるいは閉状態（Ｓ−２）にし、該作動油を変速機のタンクとは別個に設けたリザーバタンク１２ｂに貯溜（Ｓ−３）する。この貯溜により変速機内の作動油の液面レベルは低下し、フリクションは軽減される（Ｓ−４）。

液面レベルの変動予測手段１２ｃによる作動油の温度検知は継続して行われ、該温度が該閾値を下回り、油面レベルが下降すると予測される場合には、第２オイルポンプ１２ａの作動を停止するとともに貯溜手段１２ｄによりリザーバタンク１２ｄの排出口の開口面積を大きくするかあるいは全開状態に維持する（Ｓ−６）。そうすると、該リザーバタンク１２ｂに貯溜された作動油は変速機のタンクＴへ向けて放出されることとなり（Ｓ−７）、該タンクＴ内における作動油の液面レベルは必要レベルに保持される（Ｓ−８）。

本発明において作動油の温度に基づいて油面レベルを予想することとしたのは、作動油の温度が高くなると変速機内における作動油の撹拌が激しくなりタンクＴ内における作動油の油面レベルが上昇し、逆に作動油の温度が低くなると変速機内における作動油の撹拌が緩和されタンクＴ内における作動油の油面レベルが下降（低下）するからである。なお、作動油の温度に基づいて油面レベルの上昇、下降を予測するかわりに温度の変化率を用い、温度の変化率が大きい時に油面レベルが上昇すると判断することもできる。

変動予測手段１２ｃは具体的に温度センサー等を用いることが可能であり、また、貯溜手段1２ｄとしてはリザーバタンク1３ｂの排出口を開閉する開閉弁が適用できる。

作動油の温度によってそれそのものの変形が可能な、例えば形状記憶合金等の部材を用いて開閉弁を構成した場合には変動予測手段１２ｃと貯溜手段１２ｄとの両方の機能を兼ね備えさせることも可能であり、これによれば、リザーバタンク１２ｄの排出口の開口度合いを温度に応じて変化させ、リザーバタンク１２ｄへの作動油の流入量をリニアに変化させることができる（作動油の貯溜具合も油温に応じてリニアに変化する）ため、コントローラ等の余計な機器が不要となり装置の簡素化が可能となる。

とくに貯溜手段１２ｄとして開閉弁を用いる場合には、作動油の温度が３５〜４０℃で排出口を徐々に閉じ始め、４５〜５０℃で完全に注出口を閉じるものを用いるのが好ましい。というのは、３５〜４０℃の温度域は作動油の撹拌により油面レベルが上昇していくと予測される温度であり、４５〜５０℃の温度域は作動油の撹拌が顕著となる直前の温度（例えば５０℃以上）だからであり、作動油の撹拌が顕著となる前にリザーバタンク１２ｂの排出口を完全に閉じて貯溜することで油温が高くなった場合でも油面レベルの上昇が抑制される。

第２オイルポンプ１２ａは通常は停止状態に保持しておき、例えば作動油の温度が３５〜４０℃程度に上昇した時に駆動すればよく、また、クラッチの発熱量が大きい時（潤滑油の供給を行う駆動源としての役割）あるいは車両の運転状態に応じて第１オイルポンプ７では油圧が不足する時等に駆動する。

４５〜５０℃の温度域で弁を閉じたり、あるいは登坂路や加速時において車両が傾く場合においてはストレーナＳの吸い込み口近傍の油面レベルが低下してエアが吸い込まれることが懸念されるので、該ストレーナＳの近傍にはバッフルプレート（図示せず）を設けてエアの吸い込みを防止する。

液面レベル測定手段１５を有し、作動油の油面レベルに基づいて調整を行う従来手法にあっては、車両の旋回時あるいは登坂路の走行に際して図３に示すように車両が傾いた場合に油面レベルが所定のレベルに保たれているにもかかわらず油面レベルが上昇又は下降したと判断（誤検知）され、油面レベルの制御が行われるおそれもあり、制御精度を改善するにも限界があったが、本発明によれば図４に示すように車両が水平状態から傾いた場合にあっても油面レベルを誤検知することがないため精度の高い液面レベル制御が行える。

変速機内の作動油の油面レベルを迅速、かつ正確に適正レベルに維持することが可能な制御方法及びその装置が提供できる。

本発明にしたがう方法を実施するのに適した制御システムの構成を模式的に示した図である。 図１に示した制御システムを用いてフリクションの低減を図る場合の作動フローチャートを示した図である。 従来方式にしたがって油面レベルを制御する場合の説明図である。 本発明にしたがって油面レベルを制御する場合の説明図である。

符号の説明

１ エンジン
２ モータ
３ 自動変速ユニット
３ａ プーリ（プライマリプーリ）
３ｂ プーリ（セカンダリプーリ）
３ｃ クラッチ
４ クラッチ
５ ディファレンシャルギア
６ 車輪（タイヤ）
７ オイルポンプ（第１オイルポンプ）
７ａ 吸引管
７ｂ 排出管
８ コントロールユニット
８ａ プレッシャレギュレータ
８ｂ セカンダリコントロール弁
８ｃ〜８ｆ 電磁弁
８ｇ コントロール弁
８ｈ コントロール弁
８ｉ パイロット弁
８ｊ マニュアル弁
８ｋ セレクトスイッチ
９ 油路
１０ オイルタンク
１１ 切り替え弁
１２ 制御装置
１２ａ 第２オイルポンプ
１２ｂ リザーバタンク
１２ｃ 液面レベルの変動予測手段
１２ｄ 貯溜手段
１３ 電動機
１４ オーバーフロー配管
Ｔ オイルタンク
Ｓ ストレーナ

Claims (6)

1. 変速機のタンク内における油面レベルが作動油の攪拌によって上昇すると予測される際には、変速機のタンクとは別個に設けたリザーバタンクにタンク内の油を一旦貯溜する一方、作動油の攪拌が緩和されて油面レベルが下降すると予測される際には、該リザーバタンクに貯溜した油を放出して変速機のタンクへ返送することを特徴とする変速機における油面レベルの制御方法。
2. 予め、適正な油面レベルに維持できる閾値を設定しておき、油の温度又は温度の変化率が該閾値を超えているかどうかによって作動油の攪拌によって油面レベルが上昇するか下降するかを予測する、請求項１記載の変速機における油面レベルの制御方法。
3. 変速機のタンク内に貯溜された油を吸引するとともに吸引した油を該タンク内に返送する吸排経路をそれぞれ備えたオイルポンプと、このオイルポンプの排経路に設けられ、変速機のタンクから吸引した油を貯溜するリザーバタンクと、作動油の攪拌による変速機のタンク内における油面レベルの変動を予測する液面レベル変動予測手段とを備え、
   前記リザーバタンクの下流側に位置する排経路に、液面レベル変動予測手段により予測された予測結果に基づいてリザーバタンクにタンク内の油を貯溜する貯溜手段を配置したことを特徴とする変速機における油面レベルの制御装置。
4. 前記液面レベル変動予測手段が、温度センサーである、請求項３に記載の変速機における油面レベルの制御装置。
5. 前記貯溜手段が、リザーバタンクの排出口を開閉する開閉弁である、請求項３又は４記載の変速機における油面レベルの制御装置。
6. 前記開閉弁が、油の温度に応じて変形度合いを変動させる変形可能部材にて形成され、油の温度が低いほど排出口の開口度合いを大きくする一方、油の温度が高いほど開放度合いを小さくする弁体を有する、請求項５記載の変速機における油面レベルの制御装置。

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