JP5468371B2

JP5468371B2 - 油温調整装置

Info

Publication number: JP5468371B2
Application number: JP2009277731A
Authority: JP
Inventors: 政洋上保
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2029-12-07
Also published as: JP2011117579A

Description

本発明は、変速機の摺動部品に供給される変速機油の温度を調整する油温調整装置に関する。

手動変速機には変速機油として潤滑油が供給されており、潤滑油によってクラッチや歯車等の摺動部が潤滑されている。また、自動変速機には変速機油としてＡＴＦ(Automatic Transmission Fluid)が供給されており、ＡＴＦによってクラッチや歯車等の摺動部が潤滑されるだけでなく、ＡＴＦによってクラッチやブレーキ等が制御されている。また、手動変速機や自動変速機は、変速機油の過度な温度上昇を回避するためのオイルクーラを備えている。これにより、変速機油の潤滑性能を良好に保つことができ、摺動部の摩耗や焼付きを防止することが可能となる。

また、低温環境下での始動直後においては、変速機油の温度が低くオイルクーラによる冷却が不要であることから、バイパス油路に変速機油を案内してオイルクーラを迂回させるようにした油温調整装置が提案されている(例えば、特許文献１および２参照)。これらの油温調整装置は油路切換弁を備えており、オイルポンプに連通する油路、オイルクーラに連通する油路、オイルクーラを迂回する油路の接続状態を油路切換弁によって切り換えている。すなわち、変速機油の温度が高い場合には、オイルポンプに連通する油路と、オイルクーラに連通する油路とを接続することにより、変速機油をオイルクーラに導くようにしている。一方、変速機油の温度が低い場合には、オイルポンプに連通する油路と、オイルクーラを迂回する油路とを接続することにより、変速機油がオイルクーラを迂回するようにしている。

特開平１０−１７６７４８号公報特開平１１−２０１２６５号公報

前述したように、特許文献１および２の油温調整装置にあっては、３本の油路の接続状態を切り換えるための油路切換弁が必要であった。このように、３本の油路の接続状態を切り換える油路切換弁は、その構成が複雑であることから、油温調整装置のコスト上昇を招くとともに、油温調整装置の信頼性を低下させる要因となっていた。

本発明の目的は、油温調整装置の低コスト化を図るとともに信頼性を向上させることにある。

本発明の油温調整装置は、オイルポンプから変速機の摺動部品に供給される変速機油の温度を調整する油温調整装置であって、前記オイルポンプ側に設けられる上流側油路と前記摺動部品側に設けられる下流側油路との間に設置される放熱器と、前記上流側油路に設けられ、下流側から上流側に向かう変速機油の流れを阻止する逆止弁と、前記下流側油路と前記逆止弁の上流側の前記上流側油路とに接続され、前記逆止弁および前記放熱器を迂回して変速機油を案内するバイパス油路と、前記バイパス油路に設けられ、前記バイパス油路を連通する連通状態と遮断する遮断状態とに切り換えられる切換弁と、を有し、変速機油の低温時には前記切換弁を連通状態に切り換える一方、変速機油の高温時には前記切換弁を遮断状態に切り換えることを特徴とする。

本発明の油温調整装置は、前記切換弁はサーモスタットであることを特徴とする。

本発明の油温調整装置は、前記逆止弁は、前記逆止弁の上流側に作用する変速機油が所定圧力を超えたときに、上流側から下流側に向かう変速機油の流れを許容することを特徴とする。

本発明によれば、放熱器を迂回するバイパス油路に、連通状態と遮断状態とに切り換えられる切換弁を設け、変速機油の低温時には切換弁を連通状態に切り換える一方、変速機油の高温時には切換弁を遮断状態に切り換えている。これにより、変速機油の低温時には放熱器を迂回して変速機油を案内することができ、変速機油の高温時には変速機油を放熱器に案内することができる。このように、バイパス油路を連通・遮断する簡単な構造の切換弁を用いることにより、油温調整装置の低コスト化を図るとともに信頼性を向上させることが可能となる。しかも、変速機油の逆流を阻止する逆止弁を設けるようにしたので、変速機油の不要な循環を回避することが可能となる。

本発明の一実施の形態である油温調整装置を備えた自動変速機を示すスケルトン図である。油温調整回路の構成を示す回路図である。油温調整回路の構成を示す回路図である。 (Ａ)および(Ｂ)は油温調整回路の構成を示す概略図である。本発明の他の実施の形態である油温調整装置が備える油温調整回路を示す概略図である。本発明の他の実施の形態である油温調整装置を備えた自動変速機を示すスケルトン図である。 (Ａ)および(Ｂ)は本発明の他の実施の形態である油温調整装置が備える油温調整回路を示す概略図である。本発明の他の実施の形態である油温調整装置を備えた自動変速機を示すスケルトン図である。 (Ａ)および(Ｂ)は本発明の他の実施の形態である油温調整装置が備える油温調整回路を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である油温調整装置を備えた自動変速機１０を示すスケルトン図である。図１に示すように、自動変速機１０は、エンジン１１にトルクコンバータ１２を介して連結される変速入力軸１３と、この変速入力軸１３に変速機構１４を介して連結される変速出力軸１５とを有している。変速出力軸１５には、歯車列１６を介して前輪出力軸１７が連結されるとともに、トランスファクラッチ１８を介して後輪出力軸１９が連結されている。また、変速機構１４から出力される駆動力は、前輪出力軸１７からフロントデファレンシャル機構２０を介して前輪に伝達される。さらに、変速機構１４から出力される駆動力は、トランスファクラッチ１８を介して後輪出力軸１９に伝達された後に、後輪出力軸１９から図示しないプロペラシャフトやリヤデファレンシャル機構を介して後輪に伝達される。なお、トランスファクラッチ１８の締結力を制御することにより、前後輪のトルク分配比を制御することが可能となる。また、変速機構１４は、複数の遊星歯車列２１，２２、油圧クラッチ２３〜２５、油圧ブレーキ２６，２７等によって構成されている。変速機構１４に組み込まれる油圧クラッチ２３〜２５や油圧ブレーキ２６，２７を制御することにより、変速入力軸１３から変速出力軸１５までの動力伝達径路を切り換えることが可能となる。これにより、変速入力軸１３から変速出力軸１５に駆動力を変速して伝達することが可能となる。

前述したトルクコンバータ１２、トランスファクラッチ１８、油圧クラッチ２３〜２５、油圧ブレーキ２６，２７等に、変速機油であるＡＴＦ(Automatic Transmission Fluid)を供給するため、ミッションケース２８内には複数の電磁バルブを備えたバルブユニット３０が設けられている。また、バルブユニット３０にＡＴＦを供給するため、ミッションケース２８内にはエンジン１１に駆動されるオイルポンプ３１が設けられている。さらに、バルブユニット３０には放熱器としてのオイルクーラ３２が接続されている。このオイルクーラ３２に対してＡＴＦを案内することにより、ＡＴＦを冷却して所定の温度範囲の保持することができ、ＡＴＦの潤滑性能を確保することが可能となる。

バルブユニット３０は、ＡＴＦの温度を調整する油温調整回路３０ａと、自動変速機１０の変速部品にＡＴＦを供給する変速制御回路３０ｂと、自動変速機１０の摺動部品にＡＴＦを供給する潤滑回路３０ｃとを備えている。油温調整回路３０ａは、オイルクーラ３２に対するＡＴＦの供給状態を制御し、変速制御回路３０ｂは、変速部品であるクラッチ１８，２３〜２５やブレーキ２６，２７等に対するＡＴＦの供給状態を制御している。さらに、潤滑回路３０ｃは、摺動部品であるクラッチ１８，２３〜２５やブレーキ２６，２７のフェーシング、歯車列１６、遊星歯車列２１，２２、軸受等に対するＡＴＦの供給状態を制御している。すなわち、オイルポンプ３１から吐出されるＡＴＦは、油温調整回路３０ａを経て温度調整された後に、変速制御回路３０ｂや潤滑回路３０ｃを経て自動変速機１０の様々な構成部品に供給されている。

以下、本発明の一実施の形態である油温調整装置が備える油温調整回路３０ａについて説明する。図２および図３は油温調整回路３０ａの構成を示す回路図である。図２にはＡＴＦ低温時の作動状態が示され、図３にはＡＴＦ高温時の作動状態が示されている。なお、本明細書において、上流側とはオイルポンプ３１側を意味し、下流側とは摺動部品側を意味している。

図２に示すように、オイルポンプ３１とオイルクーラ３２とは上流側油路３３を介して接続されており、オイルポンプ３１から吐出されるＡＴＦは上流側油路３３を介してオイルクーラ３２に案内されている。また、上流側油路３３は第１油路３３ａと第２油路３３ｂとを備えており、第１油路３３ａと第２油路３３ｂとの間には逆止弁３４が設けられている。逆止弁３４は入力ポート３５ｉおよび出力ポート３５ｏが形成されるハウジング３５を有しており、ハウジング３５には弁体３６およびバネ部材３７が収容されている。また、逆止弁３４の弁体３６は、バネ部材３７によって入力ポート３５ｉ側に付勢されている。図３に示すように、入力ポート３５ｉ内のＡＴＦが所定圧力を上回ると、ＡＴＦによって弁体３６が出力ポート３５ｏ側に押し込まれるため、弁体３６が入力ポート３５ｉから離れて入力ポート３５ｉを開放する。一方、図２に示すように、入力ポート３５ｉ内のＡＴＦが所定圧力を下回ると、バネ力によって弁体３６が入力ポート３５ｉ側に押し込まれるため、入力ポート３５ｉは弁体３６によって閉塞される。すなわち、入力ポート３５ｉに流れ込むＡＴＦが所定圧力を上回る場合には、上流側油路３３を連通する連通状態に逆止弁３４が切り換えられる一方、入力ポート３５ｉに流れ込むＡＴＦが所定圧力を下回る場合には、上流側油路３３を遮断する遮断状態に逆止弁３４が切り換えられる。

また、オイルクーラ３２と変速制御回路３０ｂとは下流側油路４０を介して接続されており、オイルクーラ３２を経たＡＴＦは下流側油路４０を介して変速制御回路３０ｂに案内されている。同様に、オイルクーラ３２と潤滑回路３０ｃとは下流側油路４０を介して接続されており、オイルクーラ３２を経たＡＴＦは下流側油路４０を介して潤滑回路３０ｃに案内されている。このように、下流側油路４０は、潤滑回路３０ｃを介して歯車列１６や遊星歯車列２１，２２等の摺動部品に接続されている。さらに、第１油路３３ａと下流側油路４０とには、逆止弁３４およびオイルクーラ３２を迂回するようにバイパス油路４１が接続されている。また、バイパス油路４１には切換弁としてサーモスタット４２が設けられている。サーモスタット４２は入力ポート４３ｉおよび出力ポート４３ｏが形成されるハウジング４３を有しており、ハウジング４３の弁収容孔４３ａにはスプール弁軸４４が収容されている。スプール弁軸４４の一端側にはバネ部材４５が設けられており、スプール弁軸４４の他端側にはワックスが封入されたプランジャ４６が設けられている。ＡＴＦが低温である場合には、プランジャ４６内のワックスが収縮してロッド４６ａが引き込まれるため、図２に示すように、スプール弁軸４４は入力ポート４３ｉと出力ポート４３ｏとを連通する連通位置に移動する。一方、ＡＴＦが高温である場合には、プランジャ４６内のワックスが膨張してロッド４６ａが押し出されるため、図３に示すように、スプール弁軸４４は入力ポート４３ｉと出力ポート４３ｏとを遮断する遮断位置に移動する。すなわち、ＡＴＦ高温時にはサーモスタット４２がバイパス油路４１を遮断する遮断状態に切り換えられる一方、ＡＴＦ低温時にはサーモスタット４２がバイパス油路４１を連通する連通状態に切り換えられる。

ここで、図４(Ａ)および(Ｂ)は油温調整回路３０ａの構成を示す概略図である。図４(Ａ)にはＡＴＦ低温時の作動状態が示され、図４(Ｂ)にはＡＴＦ高温時の作動状態が示されている。図２および図４(Ａ)に示すように、ＡＴＦ低温時にはサーモスタット４２が連通状態に切り換えられるため、オイルポンプ３１から吐出されたＡＴＦはバイパス油路４１に案内される。すなわち、逆止弁３４を迂回してＡＴＦが流れ、逆止弁３４に作用するＡＴＦの圧力が低下することから、上流側油路３３は逆止弁３４によって遮断されることになる。このように、ＡＴＦ低温時にはオイルクーラ３２を迂回してＡＴＦが流れることから、適正温度までＡＴＦを早期に暖めることが可能となる。また、ＡＴＦ低温時においては、下流側油路４０から変速制御回路３０ｂにＡＴＦが流れるだけでなく、下流側油路４０からオイルクーラ３２にＡＴＦが流れ込むことになる。しかしながら、上流側油路３３に設けられる逆止弁３４により、下流側のオイルクーラ３２から上流側のオイルポンプ３１に向かうＡＴＦの流れが阻止されている。これにより、ＡＴＦがオイルクーラ３２を逆流して循環することがないため、必要な流量のＡＴＦを確実に変速制御回路３０ｂや潤滑回路３０ｃに供給することが可能となる。なお、図２に示すように、逆止弁３４の遮断状態においては、入力ポート３５ｉ側の受圧面積Ａ１よりも、出力ポート３５ｏ側の受圧面積Ａ２が大きく設定されている。これにより、ＡＴＦ低温時に、逆止弁３４に対して上流側と下流側との双方からＡＴＦが流れ込む状況であっても、逆止弁３４は確実に遮断状態を保持することになる。

また、図３および図４(Ｂ)に示すように、ＡＴＦ高温時には遮断状態となるサーモスタット４２によってバイパス油路４１が遮断されるため、オイルポンプ３１からのＡＴＦは全て逆止弁３４に案内される。そして、逆止弁３４に作用するＡＴＦの圧力が上昇することから、ＡＴＦは連通状態となる逆止弁３４を経てオイルクーラ３２に供給された後に、下流側油路４０を経て変速制御回路３０ｂに案内される。このように、ＡＴＦ高温時には、オイルクーラ３２を経てＡＴＦが流れることから、適正温度までＡＴＦを冷却することが可能となっている。

これまで説明したように、バイパス油路４１にサーモスタット４２を設けることにより、ＡＴＦ高温時にはバイパス油路４１を遮断してオイルクーラ３２にＡＴＦを案内する一方、ＡＴＦ低温時にはバイパス油路４１を連通させてオイルクーラ３２を迂回するようにＡＴＦを案内している。このように、ＡＴＦの流れを制御するサーモスタット４２は、２本の油路の連通状態を制御する単純な構造を有することから、油温調整回路３０ａの軽量化や低コスト化を図ることができ、油温調整回路３０ａの信頼性を向上させることが可能となる。しかも、ＡＴＦ低温時には、逆止弁３４によって下流側から上流側に向かうＡＴＦの流れが阻止されるため、ＡＴＦがオイルクーラ３２を逆流して循環することがなく、必要な流量のＡＴＦを確実に変速制御回路３０ｂや潤滑回路３０ｃに供給することが可能となる。

前述の説明では、オイルポンプ３１側に設けられる上流側油路３３に逆止弁３４を取り付けているが、これに限られることはなく、摺動部品側に設けられる下流側油路４０に逆止弁３４を取り付けても良い。ここで、図５は本発明の他の実施の形態である油温調整装置が備える油温調整回路５０を示す概略図である。なお、図４に示す構成要素と同様の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。図５に示すように、下流側油路５１は第１油路５１ａと第２油路５１ｂとを備えており、第１油路５１ａと第２油路５１ｂとの間には逆止弁３４が設けられている。そして、バイパス油路４１は上流側油路３３と第２油路５１ｂとに接続されており、バイパス油路４１によって逆止弁３４およびオイルクーラ３２を迂回させることが可能となっている。このように、油温調整回路５０を構成した場合であっても、前述した油温調整回路３０ａと同様に作動させることが可能となる。

また、前述の説明では、オイルポンプ３１から油温調整回路３０ａにＡＴＦを供給しているが、これに限られることはなく、オイルポンプ３１から変速制御回路３０ｂを経たＡＴＦを油温調整回路３０ａに供給しても良い。ここで、図６は本発明の他の実施の形態である油温調整装置を備えた自動変速機６０を示すスケルトン図であり、図７(Ａ)および(Ｂ)は本発明の他の実施の形態である油温調整装置が備える油温調整回路３０ａを示す概略図である。また、図８は本発明の他の実施の形態である油温調整装置を備えた自動変速機７０を示すスケルトン図であり、図９(Ａ)および(Ｂ)は本発明の他の実施の形態である油温調整装置が備える油温調整回路３０ａを示す概略図である。なお、図６および図８において、図１に示す構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、図７および図９において、図４に示す構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図６に示すように、自動変速機６０のミッションケース２８内にはバルブユニット６１が設けられている。このバルブユニット６１は、油温調整回路３０ａ、変速制御回路３０ｂおよび潤滑回路３０ｃによって構成されている。図６および図７に示すように、オイルポンプ３１から吐出されたＡＴＦは、変速制御回路３０ｂを介して油圧クラッチ２３〜２５等の変速部品と油温調整回路３０ａとに分配される。そして、油温調整回路３０ａを経たＡＴＦは、潤滑回路３０ｃを介して遊星歯車列２１，２２等の摺動部品に供給される。このように、油温調整回路３０ａから変速制御回路３０ｂにＡＴＦが供給される場合であっても、前述したように油温調整回路３０ａを機能させることが可能となる。なお、図示する場合には、上流側油路３３に逆止弁３４を設けているが、これに限られることはなく、下流側油路４０に逆止弁３４を設けるようにしても良い。

また、図８に示すように、自動変速機７０のミッションケース２８内にはバルブユニット７１が設けられている。このバルブユニット７１は、油温調整回路３０ａ、変速制御回路３０ｂおよび潤滑回路３０ｃによって構成されている。図８および図９に示すように、オイルポンプ３１から吐出されたＡＴＦは、変速制御回路３０ｂを介して油圧クラッチ２３〜２５等の変速部品に供給される。そして、変速部品から排出されたＡＴＦは油温調整回路３０ａに供給され、油温調整回路３０ａを経たＡＴＦは潤滑回路３０ｃを介して遊星歯車列２１，２２等の摺動部品に供給される。このように、変速部品から排出されたＡＴＦが油温調整回路３０ａに供給される場合であっても、前述したように油温調整回路３０ａを機能させることが可能となる。なお、図示する場合には、上流側油路３３に逆止弁３４を設けているが、これに限られることはなく、下流側油路４０に逆止弁３４を設けるようにしても良い。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図示する場合には、遊星歯車式の自動変速機１０，６０，７０に対して本発明を適用しているが、これに限られることはなく、無段変速機や手動変速機に対して本発明を適用しても良いことはいうまでもない。また、前述の説明では、切換弁としてサーモスタット４２を用いているが、切換弁として電磁切換弁やパイロット切換弁を用いても良い。この場合には、温度センサからの油温信号に基づいて電磁切換弁やパイロット切換弁を切り換えることになる。

１０自動変速機(変速機)
１６歯車列(摺動部品)
２１，２２遊星歯車列(摺動部品)
３０ａ油温調整回路(油温調整装置)
３１オイルポンプ
３２オイルクーラ(放熱器)
３３上流側油路
３３ａ第１油路(上流側油路)
３３ｂ第２油路(上流側油路)
３４逆止弁
４０下流側油路
４１バイパス油路
４２サーモスタット(切換弁)
５０油温調整回路(油温調整装置)
５１下流側油路
５１ａ第１油路(下流側油路)
５１ｂ第２油路(下流側油路)
６０自動変速機(変速機)
７０自動変速機(変速機)

Claims

オイルポンプから変速機の摺動部品に供給される変速機油の温度を調整する油温調整装置であって、
前記オイルポンプ側に設けられる上流側油路と前記摺動部品側に設けられる下流側油路との間に設置される放熱器と、
前記上流側油路に設けられ、下流側から上流側に向かう変速機油の流れを阻止する逆止弁と、
前記下流側油路と前記逆止弁の上流側の前記上流側油路とに接続され、前記逆止弁および前記放熱器を迂回して変速機油を案内するバイパス油路と、
前記バイパス油路に設けられ、前記バイパス油路を連通する連通状態と遮断する遮断状態とに切り換えられる切換弁と、を有し、
変速機油の低温時には前記切換弁を連通状態に切り換える一方、変速機油の高温時には前記切換弁を遮断状態に切り換えることを特徴とする油温調整装置。
請求項１記載の油温調整装置において、
前記切換弁はサーモスタットであることを特徴とする油温調整装置。
請求項１または２記載の油温調整装置において、
前記逆止弁は、前記逆止弁の上流側に作用する変速機油が所定圧力を超えたときに、上流側から下流側に向かう変速機油の流れを許容することを特徴とする油温調整装置。