JP5632049B1 - 無段変速機の制御用油圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な量のオイルを供給して無段変速機の安定的な動作を確保しながらも、ＩＤＧの高効率化が可能な油圧回路を提供する。【解決手段】無段変速機を制御する油圧回路（Ｃ）において、潤滑ポンプ（１１）によってメインタンク（３）からのオイル（ＯＬ）を潤滑対象部（１）に供給する潤滑ライン（１３）と、前記潤滑ライン（１３）から分岐して高圧ポンプ（１５）により高圧のオイルを油圧制御部（Ｈ）に供給する高圧ライン（１９）と、前記高圧ライン（１９）から分岐して、発電機（ＧＥ）の冷却通路を通り前記潤滑ライン（１３）における前記潤滑ポンプ（１１）の下流にオイルを戻す冷却戻りライン（２１）とを設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、無段変速機の駆動制御に用いられる油圧回路に関する。

航空機用の発電装置として、駆動源である航空機エンジンの回転数が変動しても発電装置の回転数（周波数）を一定に維持しながら動作する一定周波数発電装置（ＩＤＧ）を使用することが知られている。ＩＤＧにおいて、発電装置の回転数を一定に保つための変速機として、無段変速機が使用されている。

無段変速機は油圧によって制御されるが、航空機の飛行中に重力加速度がプラスからマイナス（またはその逆）に移行する際に油圧回路に十分な量のオイルが供給されず、無段変速機の動作が不安定になる場合がある。このような状態を回避するため、オイル供給管の上流側に所定量のオイルを戻すための戻しラインを設けることでオイル不足を補い、無段変速機を安定的に動作させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４４０２０６７号明細書

しかし、このような油圧回路では、無段変速機を安定して動作させることはできても、オイル戻しラインで常に余剰オイルを戻しているので、油圧ポンプが発電に寄与しない無駄な仕事をすることとなり、ＩＤＧの効率が低下する要因となる。

そこで、本発明の目的は、上記の課題を解決するために、十分な量のオイルを供給して無段変速機の安定的な動作を確保しながらも、ＩＤＧの高効率化が可能な油圧回路を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る油圧回路は、無段変速機の制御に用いられる油圧回路であって、潤滑ポンプによってメインタンクからのオイルを潤滑対象部に供給する潤滑ラインと、前記潤滑ラインから分岐して高圧ポンプにより高圧のオイルを油圧制御部に供給する高圧ラインと、前記高圧ラインから分岐して、発電機の冷却通路を通り前記潤滑ラインにおける前記潤滑ポンプの下流にオイルを戻す冷却戻りラインとを有する。

この構成によれば、オイルを潤滑ラインに戻すラインを、冷却戻りラインとして発電機の冷却にも使用し、その後潤滑ポンプの下流側にオイルを戻すことにより、必要なトータルのオイル量が低減されるので、ポンプ容量を低減することができる。しかも、高圧ラインのオイルを利用して発電機の冷却を行うことにより、低圧の潤滑ラインのオイルで冷却する場合に比べて潤滑ラインの圧力損失が低減し、潤滑ポンプの無駄な仕事が低減される。したがって、ＩＤＧの効率が大幅に向上する。

本発明の一実施形態において、前記冷却戻りラインは、前記発電機のステータを通ることが好ましい。この構成によれば、冷却戻りラインを、ステータが位置する発電機の外周面近傍を通過させる簡単な構造により、上述のように必要なオイル量を削減することができ、ＩＤＧの効率を高めることができる。

本発明の一実施形態において、前記冷却戻りラインは、さらに、前記発電機のロータを通ることが好ましい。この構成によれば、冷却戻りラインのオイルを発電機のステータのみならずロータの冷却にも使用するので、さらにオイル量を削減することが可能となり、一層ＩＤＧの効率を高めることができる。

本発明の一実施形態において、前記冷却戻りラインは、前記潤滑ラインにおける前記オイルクーラの上流に接続されていることが好ましい。この構成によれば、冷却戻りラインから戻されたオイルを再利用して、効率的に発電機を冷却することが可能となる。

本発明の一実施形態において、前記高圧ラインの高圧ポンプの上流側に、前記高圧ラインにおけるオイル量の不足を補うサブタンクが設けられていることが好ましい。この構成によれば、無段変速機の制御に必要なオイルが不足することを確実に回避して、安定的に動作させることが可能となる。

本発明に係る油圧回路によれば、以上のように、十分な量のオイルを供給して無段変速機の安定的な動作を確保しながらも、ＩＤＧの高効率化が可能となる。

本発明の第１実施形態に係る油圧回路の概略構成を示すブロック図である。 図１の発電機の内部構造を模式的に示す横断面図である。 本発明の第２実施形態に係る油圧回路の概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる油圧回路Ｃを示すブロック図である。この油圧回路Ｃは、例えば、航空機用の一定周波数発電装置（ＩＤＧ）に使用される無段変速機１の駆動を制御するための回路である。

油圧回路Ｃには、軸受や歯車などの潤滑対象部２を潤滑するためのオイルＯＬを供給する第１メインタンク３および第２メインタンク５が設けられている。第１メインタンク３は、ハウジング内の下方に設置されて、通常状態（重力加速度がプラスの状態）において第１供給路６に設けられた第１スカベンジポンプ７を介してオイルを供給する。第２メインタンク５は、ハウジング内の上方に設置されて、マイナスＧ状態（重力加速度がマイナスの状態）において、第２供給路８に設けられた第２スカベンジポンプ９を介してオイルＯＬを供給する。以下、代表として、主に通常状態における油圧回路Ｃの構成および動作について説明するが、特に説明する場合を除き、マイナスＧ状態においても同様に動作する。

油圧回路Ｃは、第１メインタンク３からのオイルＯＬを潤滑ポンプ１１によって潤滑対象部２に供給する潤滑ライン１３と、潤滑ライン１３から分岐して高圧ポンプ１５によって高圧のオイルＯＬを油圧制御部Ｈに供給する高圧ライン１９と、高圧ライン１９から分岐して、潤滑ライン１３にオイルＯＬを戻す冷却戻りライン２１とを有している。

潤滑ライン１３において、潤滑ポンプ１１は、第１供給路６からの流入点の下流に設けられており、潤滑ポンプ１１のさらに下流にオイルクーラ２３が設けられている。また、潤滑ポンプ１１とオイルクーラ２３との間には、オイル中の異物を除去するためのフィルタ２４が設けられている。第１供給路６から潤滑ライン１３に流入したオイルＯＬは、オイルクーラ２３で冷却された後、オイルクーラ２３の下流に設けられたデアレータ２５に流入する。デアレータ２５は、通常状態からマイナスＧ状態へ移行する際、またはマイナスＧ状態から通常状態へ移行する際の過渡期に生ずる無重力状態において、第１スカベンジポンプ７が吸い込んでオイルＯＬに混入した空気を、このオイルＯＬから分離する。

デアレータ２５を通過したオイルＯＬの一部は、潤滑対象部２に供給され、残りの一部は、潤滑ライン１３から分岐するロータ冷却ライン２６を通って発電機ＧＥのロータＲを冷却する。

高圧ライン１９は、潤滑ライン１３におけるオイルクーラ２３の下流側から分岐して設けられている。本実施形態では、高圧ライン１９はデアレータ２５から分岐しており、デアレータ２５の下流に設けられた高圧ポンプ１５によってオイルＯＬを油圧制御部Ｈへ送る。デアレータ２５と高圧ポンプ１５との間には、高圧ライン１９におけるオイル量の不足を補うためのサブタンク２７が設けられている。

冷却戻りライン２１は、高圧ライン１９における高圧ポンプ１５の下流から分岐して、発電機ＧＥのステータＳを通過した後、潤滑ライン１３における潤滑ポンプ１１とオイルクーラ２３との間に接続されている。図２に示すように、発電機ＧＥは、円筒状の外ケース３１内に収容された巻回されたコイルからなるステータＳと、その内側に配置された磁石を備えるロータＲとを備えている。この発電機ＧＥにおける外ケース３１とステータＳとの間の空間をオイルが通過して、図１の冷却戻りライン２１におけるステータ冷却部２１ａを形成する。

冷却戻りライン２１における上流部（図示の例ではステータ冷却部２１ａの上流）には、オイル量が少なくなる前記過渡期に、冷却戻りライン２１を流れるオイル量を少なくして、油圧制御部Ｈに所定量のオイルＯＬを供給するためのリリーフ弁３３が設けられている。所定量のリリーフオイルを潤滑ライン１３におけるデアレータ２５の上流側に戻すことにより、オイルＯＬの流動性が悪い低温時におけるオイルＯＬの昇温が促進されるとともに、無重力状態となる過渡期においても空気が除去されたオイルＯＬを油圧制御部Ｈに安定して供給できる。

さらに、低温時における暖機用に、リリーフ弁３５を有する暖機ライン３７が設けられている。暖機ライン３７は、冷却戻りライン２１におけるリリーフ弁３３とステータ冷却部２１ａとの間から分岐して、潤滑ライン１３の、オイルクーラ２３とデアレータ２５との間の部分に接続されている。すわわち、暖機ライン３７は、潤滑ライン１３のオイルクーラ２３を迂回して、デアレータ２５の上流側に接続されている。

次に、このように構成された油圧回路Ｃの動作について説明する。通常状態において第１メインタンク３から潤滑ライン１３へ供給されたオイルＯＬは、オイルクーラ２３で冷却された後、デアレータ２５に流入し、デアレータ２５によって脱気される。その後、オイルＯＬの一部は潤滑用オイルとして潤滑対象部２を潤滑する。デアレータ２５に流入したオイルＯＬの他の一部は、サブタンク２７にいったん貯留された後、高圧ライン１９に供給される。なお、サブタンク２７は省略してもよいが、サブタンク２７を設けることにより、油圧制御部Ｈの制御に必要なオイルが不足することを確実に回避して、油圧制御部Ｈを安定的に動作させることが可能となる。

高圧ライン１９に供給されたオイルＯＬは、高圧ポンプ１５を介して一部が油圧制御部Ｈへ供給される一方、油圧制御部Ｈで使用されない他の一部は冷却戻りライン２１へ流入する。冷却戻りライン２１に流入したオイルＯＬは、発電機ＧＥのステータＳを冷却した後、潤滑ライン１３におけるオイルクーラ２３の上流側に戻され、潤滑ポンプ１１によって再度オイルクーラ２３へ供給される。したがって、冷却戻りライン２１から戻されたオイルＯＬを再利用して、効率的に発電機ＧＥを冷却できる。

このように、本実施形態に係る油圧回路Ｃによれば、オイルＯＬを潤滑ライン１３に戻すラインを、冷却戻りライン２１として構成して発電機ＧＥの冷却にも使用し、その後潤滑ポンプ１１の下流側にオイルを戻すことにより、必要なトータルのオイル量が低減されるので、ポンプ容量が低減する。しかも、高圧ライン１９のオイルＯＬを利用して発電機ＧＥの冷却を行うことにより、低圧の潤滑ライン１３のオイルＯＬで冷却する場合に比べて潤滑ライン１３の圧力損失が低減し、潤滑ポンプ１１の無駄な仕事が低減される。したがって、ＩＤＧの効率が大幅に向上する。

次に、図３に示す本発明の第２実施形態に係る油圧回路Ｃについて説明する。本実施形態では、図１の第１実施形態において潤滑ライン１３から分岐させて設けたロータ冷却ライン２６を省略し、代わりに、図３に示すように、冷却戻りライン２１によって発電機ＧＥのステータＳのみならずロータＲも冷却する。

具体的には、本実施形態の冷却戻りライン２１は、発電機ＧＥのステータＳを通った後に、さらにロータＲを通り、その後、潤滑ライン１３における潤滑ポンプ１１とオイルクーラ２３との間に接続されている。

本実施形態に係る油圧回路Ｃによれば、高圧ライン１９を流れるオイルＯＬを利用して発電機ＧＥのステータＳのみならず、ロータＲも冷却するので、必要なオイル量をさらに削減することができ、これによりポンプ容量を低減することができるので、ＩＤＧの効率が一層向上する。

以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１ 無段変速機
２ 潤滑対象部
３ 第１メインタンク
５ 第２メインタンク
１１ 潤滑ポンプ
１３ 潤滑ライン
１５ 高圧ポンプ
１９ 高圧ライン
２１ 冷却戻しライン
２３ オイルクーラ
２７ サブタンク
Ｃ 油圧回路
ＧＥ 発電機
Ｈ 油圧制御部
ＯＬ オイル
Ｒ ロータ
Ｓ ステータ

Claims (4)

1. 無段変速機の制御に用いられる油圧回路であって、
   潤滑ポンプによってメインタンクからのオイルを潤滑対象部に供給する潤滑ラインと、
   前記潤滑ラインから分岐して高圧ポンプにより高圧のオイルを油圧制御部に供給する高圧ラインと、
   前記高圧ラインから分岐して、発電機の冷却通路を通り前記潤滑ラインにおける前記潤滑ポンプの下流にオイルを戻す冷却戻りラインと、
   を有し、
   前記冷却戻りラインは、オイルクーラの上流側の潤滑ラインに接続されている、油圧回路。
2. 請求項１に記載の油圧回路において、前記冷却戻りラインは、前記発電機のステータを通る油圧回路。
3. 請求項２に記載の油圧回路において、前記冷却戻りラインは、さらに、前記発電機のロータを通る油圧回路。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の油圧回路において、前記高圧ラインの高圧ポンプの上流側に、前記高圧ラインにおけるオイル量の不足を補うサブタンクが設けられている油圧回路。

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