JP6269585B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機、特に、変速機構が流体伝動装置を介さずに動力源に連結される自動変速機に関する。

従来、車両に搭載される自動変速機は、遊星歯車機構や油圧式摩擦締結要素等を含む変速機構の動力源側に配置されたトルクコンバータを介して動力源（例えばエンジン）に連結されており、トルクコンバータを介することによって、変速ショックを抑制した円滑な変速動作と、クリープ及びトルク増大作用による良好な車両の発進動作とが実現されている。

しかしながら、近年の自動変速機の多段化や摩擦締結要素の締結制御の制御性の向上によって、変速ショックや発進動作に係る問題が改善されるようになり、トルクコンバータの必要性が減少している。すなわち、多段化による各変速段間の減速比ステップの縮小と、摩擦締結要素の締結制御の制御性の向上とによって、変速ショックの抑制が可能となった。また、多段化によって１速の減速比を大きく設定することが可能となり、トルク増大作用の必要性も少なくなった。

一方で、エンジンの燃費性能の向上や、自動変速機の車載性の向上の要求が強く、寸法や重量が大きいトルクコンバータの廃止が望まれている。

特許文献１には、多段化（６速或いは８速）された変速段を有し、変速機構の動力源側に、トルクコンバータに代えてダンパが配置された自動変速機が開示されている。この自動変速機によれば、車両発進時の減速比を大きく設定すると共に、車両発進時に締結される複数の摩擦締結要素のうちの１つである発進ブレーキを、スリップ状態で接続することによってクリープを実現し、これによってトルクコンバータを必要としない発進動作を実現している。

ここで、摩擦締結要素のスリップ状態とは、一方の回転部材に係合された摩擦板と他方の回転部材に係合された摩擦板（ブレーキの場合は一方は固定部材）とが互いに押し付けられながら相対回転する状態をいう。

特開２００９−２３６２３４号公報

ところで、トルクコンバータが備えられた自動変速機においては、作動油がトルクコンバータ内で、ポンプインペラとタービンランナの間を巡回する間に攪拌されて、作動油の温度が増大し、特にポンプインペラが回転しタービンランナが停止しているストール状態では昇温作用が高い。このため、冷間時においても、作動油の温度は車両発進時には所要の温度まで上昇しているが、トルクコンバータを廃止すると、冷間時に作動油の温度は上昇していない可能性がある。

ここで、一般的に作動油は、低温であるほど粘度が高く、通常の作動状態における温度で適正な粘度となるように選定されている。このため、冷間時においては、作動油の粘度が高く、摩擦締結要素の締結制御の制御性が悪化するから変速ショックを生じ、これを回避しようとすると変速時間が長くなる。いずれにしても、良好な変速制御が困難となる。

この結果、冷間時においては、例えば、エンジンの始動時に摩擦締結要素の迅速な締結が要求されるアイドルストップ制御が禁止される。さらに、作動油の粘度が高いと、変速機構内のギヤによる攪拌抵抗が増大すると共に、非締結状態の摩擦締結要素における摩擦板間の粘性抵抗が増大することになる。これらが、エンジンの負荷を増大させる原因となって、エンジンの燃費性能が悪化するという課題が生じる。

すなわち、前述のように、トルクコンバータを廃止すると、トルクコンバータによる作動油の昇温作用が得られず、冷間時に作動油の温度が上昇しないことによる上記課題が顕著になる。

この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、変速機構が流体伝動装置を介さずに動力源に連結される自動変速機において、冷間時における摩擦締結要素の締結制御の制御性を向上させることを目的とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、流体伝動装置を介さずに動力源に連結された入力部と、動力を駆動輪側へ出力する出力部と、複数の摩擦締結要素を含み、前記入力部と前記出力部との間に動力伝達経路を形成する変速機構と、該変速機構の下方に設けられた作動油貯留部と、該作動油貯留部に貯留された作動油を前記摩擦締結要素に供給するためのオイルポンプとが備えられ、発進時に、複数の前記摩擦締結要素のうちの所定摩擦締結要素がスリップ状態とされると共に、該所定摩擦締結要素に前記作動油が冷却用として供給される自動変速機であって、前記オイルポンプの作動油吸い込み口が、前記作動油貯留部内において前記所定摩擦締結要素の直下位置に配置されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の自動変速機において、前記変速機構の下方に複数の前記摩擦締結要素に対する前記作動油の供給を制御するコントロールバルブユニットが備えられていると共に、該コントロールバルブユニットの下方に前記作動油吸い込み口が配置されており、かつ、前記コントロールバルブユニットにおける前記所定摩擦締結要素の直下位置に、該コントロールバルブユニットを上下に貫通する貫通部が設けられていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１に記載の自動変速機において、前記変速機構の下方に複数の前記摩擦締結要素に対する前記作動油の供給を制御するコントロールバルブユニットが備えられていると共に、該コントロールバルブユニットの下方に前記作動油吸い込み口が配置されており、かつ、前記コントロールバルブユニットは、前記所定摩擦締結要素と前記作動油吸い込み口との間を回避するようにオフセットして設けられていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動変速機において、前記作動油吸い込み口は、上方に向けて開口されていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、流体伝動装置を介さずに動力源に連結された入力部と、動力を駆動輪側へ出力する出力部と、複数の摩擦締結要素を含み、前記入力部と前記出力部との間に動力伝達経路を形成する変速機構と、該変速機構の下方に設けられた作動油貯留部と、該作動油貯留部に貯留された作動油を前記摩擦締結要素に供給するためのオイルポンプとが備えられ、発進時に、複数の前記摩擦締結要素のうちの所定摩擦締結要素がスリップ状態とされる自動変速機であって、前記オイルポンプの作動油吸い込み口が、発進時に前記所定摩擦締結要素に冷却用として供給されて該所定摩擦締結要素から排出される前記作動油が直接的に導入されるように設けられていることを特徴とする。

前記の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。

まず、請求項１に記載の発明によれば、作動油吸い込み口が所定摩擦締結要素の直下に配置されているので、所定摩擦締結要素から排出される作動油を、作動油吸い込み口に直接的に導入できる。この結果、発進時にスリップ状態にされる所定摩擦締結要素で生じる摩擦熱のために昇温された作動油を、オイルポンプを介して摩擦締結要素に優先的に供給できる。したがって、昇温により粘度が低下した作動油を摩擦締結要素に優先的に供給できるので、冷間時においても、摩擦締結要素の締結制御の制御性を早期に向上できる。

これにより、例えば駆動源がエンジンである場合に、冷間始動時において、アイドルストップ制御の開始遅延を抑制できるとともに、変速時間の長大化を早期に抑制することができ、さらに非締結状態の摩擦締結要素における摩擦板間の粘性抵抗を低減することができる。したがって、冷間始動時におけるエンジンの燃費性能を向上できる。

また、請求項２に記載の発明によれば、コントロールバルブユニットが、所定摩擦締結要素の直下に配置されている場合でも、所定摩擦締結要素から排出された作動油を、貫通部を介して作動油吸い込み口へ案内できる。

また、請求項３に記載の発明によれば、コントロールバルブユニットが、所定摩擦締結要素から排出された作動油の作動油吸い込み口への導入を遮ることがない。

また、請求項４に記載の発明によれば、作動油貯留部に貯留された作動油のうち所定摩擦締結要素から排出された作動油を、下方において上方に向けて開口した作動油吸い込み口から優先的に吸い込みやすい。

また、請求項５に記載の発明によれば、発進時にスリップ状態とされる所定摩擦締結要素から排出され、昇温された作動油を、作動油吸い込み口から直接的に導入することによって、該作動油をオイルポンプへ効果的に供給できる。

すなわち、本発明に係る自動変速機によれば、変速機構が流体伝動装置を介さずに動力源に連結される自動変速機において、昇温した作動油を摩擦締結要素に供給することができるので、冷間時における摩擦締結要素の締結制御の制御性を早期に向上できる。

本発明の実施形態に係る自動変速機の概略構成を示す図である。 オイルパン周辺を示す自動変速機の側方断面図である。 オイルストレーナの変形例を示す図２と同様の図である。 コントロールバルブユニットが側面視において所定摩擦締結要素の下方にわたって配置されている場合を示す、図２と同様の図である。 コントロールバルブユニットが変速機構の下方に配置されていない場合を示す、図２と同様の図である。

以下、本発明の実施形態に係る自動変速機を、添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る自動変速機１０の概略構成を示している。図１に示すように、自動変速機１０は、車両に搭載されており、車体前後方向に軸心が延びる縦置き式の自動変速機であって、変速機ケース１１内に、エンジンの出力軸１にダンパ２を介して連結された入力軸１２（入力部）と、動力を駆動輪側へ出力する出力軸１３（出力部）と、入力軸１２と出力軸１３との間に動力伝達経路を形成する変速機構２０とを有している。すなわち、自動変速機１０は、流体伝動装置（トルクコンバータ）を介さずに、動力源に連結されている。

変速機構２０は、複数の遊星歯車機構（図示しない）とクラッチ及びブレーキ等の複数の油圧式摩擦締結要素（図示しない）とを備え、油圧制御によってこれらの摩擦締結要素を選択的に締結することによって、各遊星歯車機構を経由する動力伝達経路を切り換えて複数の変速段に対応した複数の減速比（変速比）が実現されるようになっている。摩擦締結要素は、複数の摩擦板を備える多板型として構成されている。

また、自動変速機１０は、変速機構２０に作動油を供給する作動油供給部３０を有している。作動油供給部３０は、オイルパン１４（作動油貯留部）と、オイルストレーナ４０と、入力軸１２によって回転駆動されるオイルポンプ３２と、コントロールバルブユニット３３とを備え、オイルポンプ３２がオイルパン１４に貯留された作動油を、オイルストレーナ４０を介して吸い込み、コントロールバルブユニット３３を介して変速機構２０に供給する。

オイルパン１４は、変速機ケース１１の下部に取り付けられており、所定量の作動油が貯留され、コントロールバルブユニット３３又は変速機構２０に供給された作動油は、これらから排出されて該オイルパン１４に回収されるようになっている。

コントロールバルブユニット３３は、変速機ケース１１の下部に取り付けられており、且つ、オイルパン１４内に収容されており、オイルポンプ３２から吐出された作動油を、ライン圧に調圧して、該調圧された作動油を油圧制御用として各摩擦締結要素の油圧室に選択的に供給すると共に、調圧時にドレンされた作動油を冷却及び潤滑用として各摩擦締結要素の摩擦板や各遊星歯車機構等に供給するようになっている。また、コントロールバルブユニット３３は、冷却及び潤滑用作動油として、調圧時にドレンされたものに限らず、圧力や供給量を調整した作動油を供給するものでもよい。

図２は、オイルパン１４の周辺を示す自動変速機１０の側方断面図であって、車両発進時に締結制御される（すなわち車両発進時の変速段を実現する）摩擦締結要素であって、車両発進時にスリップ状態とされる所定摩擦締結要素２１が併せて示されている。なお、本実施形態では、所定摩擦締結要素２１は、例えば油圧ブレーキであるが、これに限らず油圧クラッチであってもよい。

所定摩擦締結要素２１は、下方が変速機ケース１１によって覆われており、変速機ケース１１に形成されたケース貫通開口１１ａを介して、所定摩擦締結要素２１が収容された空間と、オイルパン１４の内部とが、上下に連通されている。

所定摩擦締結要素２１は、回転部材２１ａと、回転部材２１ａに係合された回転側摩擦板２１ｂと、固定部材としての変速機ケース１１に係合された固定側摩擦板２１ｃと、ピストン２１ｄと、油圧室２１ｅと、を備え、コントロールバルブユニット３３を介して供給される作動油によって油圧室２１ｅ内の油圧を高めることによってピストン２１ｄが両摩擦板２１ｂ及び２１ｃを互いに押し付けるようになっている。

なお、油圧室２１ｅ内の油圧を調整することによって、回転側摩擦板２１ｂを固定側摩擦板２１ｃにスリップ状態で係合させることができる。スリップ状態では、回転側摩擦板２１ｂ及び固定側摩擦板２１ｃとの間に摩擦熱が生じるので、耐久性確保のため、コントロールバルブユニット３３から作動油が両摩擦板２１ｂ及び２１ｃの間に冷却及び潤滑用として供給されるようになっている。

そして、両摩擦板２１ｂ，２１ｃ間に供給された作動油は、両摩擦板２１ｂ，２１ｃ間で生じる摩擦熱によって昇温されて、所定摩擦締結要素２１から、ケース貫通開口１１ａを介して下方に排出されて、オイルパン１４内に回収されるようになっている。

オイルストレーナ４０は、ストレーナ本体４１と、ストレーナ本体４１に作動油を導入する作動油吸い込み部４２と、ストレーナ本体４１からオイルポンプ３２へ作動油を導入するオイルポンプ導入部４３とを有し、この実施形態では、オイルポンプ導入部４３でコントロールバルブユニット３３に取り付けられている。

ストレーナ本体４１は、コントロールバルブユニット３３の下方において、偏平状でオイルパン１４の底面に沿うように配設されており、作動油吸い込み部４２から導入された作動油を濾過して、オイルポンプ３２への異物の侵入を防止するフィルタ（図示しない）が内蔵されている。

作動油吸い込み部４２は、ストレーナ本体４１の一端部から略水平方向に延び、その先端部に吸い込み口４２ａが形成されており、吸い込み口４２ａを通して、オイルパン１４内の作動油がストレーナ本体４１内に吸い込まれるようになっている。吸い込み口４２ａは、所定摩擦締結要素２１の直下位置に開口している。

図２中に白抜き矢印で示すように、所定摩擦締結要素２１から排出された作動油は、オイルパン１４内を下方へ流れて、直下位置に配置されたオイルストレーナ４０の吸い込み口４２ａから直接的に吸い込まれてオイルポンプ３２へ導入される。

この実施形態によれば、自動変速機１０の作動中、オイルポンプ３２によってオイルパン１４に貯留された作動油が吸入され、コントロールバルブユニット３３を介して、複数の摩擦締結要素に締結用油圧として選択的に供給され、運転状態に応じた変速段が実現される。また、摩擦締結要素の摩擦板やギヤの噛み合い部、軸受部等にも、作動油が冷却及び潤滑用として供給される。

特に、車両発進時にスリップ状態に制御される所定摩擦締結要素２１には、スリップによって回転側摩擦板２１ｂ及び固定側摩擦板２１ｃ間に生じる摩擦熱を冷却するために、作動油が冷却用として多量に供給される。この冷却によって昇温された作動油が、所定摩擦締結要素２１から排出されてオイルパン１４に回収される。その場合に、図２中に白抜き矢印で示すように、この所定摩擦締結要素２１から排出された作動油は、オイルパン１４内を下方へ流れて、直下位置に配置されたオイルストレーナ４０の吸い込み口４２ａから直接的に吸い込まれてオイルポンプ３２へ導入される。この結果、所定摩擦締結要素２１から排出されて昇温された作動油が、作動油吸い込み口４２ａを通してオイルポンプ３２に、優先的に吸い込まれる。

したがって、本実施形態では、所定摩擦締結要素２１の直下位置に、作動油吸い込み部４２の吸い込み口４２ａを配置したので、オイルパン１４に貯留された作動油のうち所定摩擦締結要素２１から排出された作動油を、作動油吸い込み部４２の吸い込み口４２ａへ直接的に導入できる。この結果、車両発進時にスリップ状態とされる所定摩擦締結要素２１に供給され、該所定摩擦締結要素２１の摩擦板２１ｂ，２１ｃ間に生じる摩擦熱によって昇温された作動油を、オイルポンプ３２から摩擦締結要素に効果的に供給できる。

したがって、昇温により粘度が低下した作動油を、オイルパン１４内に貯留された低温の作動油に優先して、摩擦締結要素に供給できるので、冷間始動時においても、摩擦締結要素の締結制御の制御性を早期に向上できる。

これにより、例えば駆動源がエンジンである場合に、冷間始動時において、アイドルストップ制御の開始遅延を抑制できるとともに、変速時間の長大化を早期に抑制することができ、さらに非締結状態の摩擦締結要素における摩擦板間の粘性抵抗を低減することができる。したがって、冷間始動時におけるエンジンの燃費性能を向上できる。

なお、コントロールバルブユニット３３は、所定摩擦締結要素２１と作動油吸い込み部４２の吸い込み口４２ａとの間を回避するように、所定摩擦締結要素２１の直下位置から入力軸１２側（図中左側）にオフセットして配置されている。このため、コントロールバルブユニット３３が、所定摩擦締結要素２１から排出された作動油の、作動油吸い込み部４２の吸い込み口４２ａへの導入を遮ることがない。

図３は、変形に係るオイルストレーナ５０，６０を示しており、図３の（ａ）に、オイルストレーナ５０を示し、図３の（ｂ）にオイルストレーナ６０を示している。図３の（ａ）に示すように、オイルストレーナ５０は、ストレーナ本体５１がオイルパン１４に一体に形成されている点で、オイルストレーナ４０とは異なっている。また、図３の（ｂ）に示すように、オイルストレーナ６０は、ストレーナ本体５１がコントロールバルブユニット３３の上方に位置している点で、オイルストレーナ４０とは異なっている。

しかしながら、いずれの場合であっても、作動油吸い込み部５２，６２の各吸い込み口５２ａ，６２ａが所定摩擦締結要素２１の直下位置に配置されている点で、オイルストレーナ４０と共通している。すなわち、作動油吸い込み部５２，６２の各吸い込み口５２ａ，６２ａが所定摩擦締結要素２１の直下位置に配置されていればよく、ストレーナ本体５１，６１の位置、取付は特に限定されるものではない。

また、図３の（ｂ）に示すように、オイルストレーナ６０の作動油吸い込み部６２の吸い込み口６２ａは、上方に向けて開口するように設けられている。これによって、所定摩擦締結要素２１から排出されて、下方へ流れ落ちる作動油を、より効果的に吸い込むことができる。

図４は、コントロールバルブユニット３３が、所定摩擦締結要素２１と作動油吸い込み部４２の吸い込み口４２ａとの間を回避するようにオフセットして配置されていない場合、すなわち図４に示す側面視において、所定摩擦締結要素２１と吸い込み口４２ａとの間に重複して位置する場合を示している。そして、図４の（ａ）には、オイルストレーナ４０をコントロールバルブユニット３３の下方に取り付けた状態を示し、図４の（ｂ）には、オイルストレーナ５０をオイルパン１４に一体に形成した場合を示している。

この場合、図４に示すように、コントロールバルブユニット３３は、所定摩擦締結要素２１の直下位置に、該コントロールバルブユニット３３を上下に貫通する貫通部３３ａが形成されている。

コントロールバルブユニット３３に貫通部３３ａを形成することによって、コントロールバルブユニット３３が、所定摩擦締結要素２１の直下に配置されている場合でも、図４中に白抜き矢印で示すように、所定摩擦締結要素２１から排出された作動油を、貫通部３３ａを介して作動油吸い込み部４２，５２の吸い込み口４２ａ，５２ａに導入できる。すなわち、コントロールバルブユニット３３が、所定摩擦締結要素２１から排出された作動油の、作動油吸い込み部４２の吸い込み口４２ａへの導入を遮ることがない。

図５は、コントロールバルブユニット３３が、変速機構２０の下方に配置されていない場合を示している。

上記の実施形態では、入力軸１２と出力軸１３とが同一軸線上に並ぶ後輪駆動車用の自動変速機を例に取り説明したが、本発明はこれに限らず、前輪駆動車用の自動変速機にも適用可能である。

また、上記の実施形態では、変速機構２０は、遊星歯車機構を含んでいる場合を例に取り説明したが、本発明はこれに限らず、カウンタ歯車機構を含んでいる場合にも適用可能である。この場合でも、車両発進時に締結制御される摩擦締結要素のうち、スリップ状態にされる摩擦締結要素から排出される作動油を、オイルポンプの吸い込み部へ案内させるようにオイルガイドを構成すればよい。

また、上記の実施形態では、コントロールバルブユニット３３が、変速機構２０の下方に位置する場合を例に取り説明したが、本発明はこれに限らず、図５に示すように、コントロールバルブユニット３３が変速機構２０の下方以外、例えば側部に取り付けられている場合にも適用可能である。

特許請求の範囲に記載された本発明の精神および範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。

以上説明したように、本発明に係る自動変速機によれば、変速機構が流体伝動装置を介さずに動力源に連結される自動変速機において、昇温した作動油を摩擦締結要素に供給することができ、この結果、冷間時における摩擦締結要素の締結制御の制御性を早期に向上できるので、この種の製造技術分野において好適に利用される可能性がある。

１０ 自動変速機
１１ 変速機ケース
１１ａ ケース貫通開口
１２ 入力軸
１３ 出力軸
１４ オイルパン
２０ 変速機構
２１ 所定摩擦締結要素
３０ 作動油供給部
３２ オイルポンプ
３３ コントロールバルブユニット
３３ａ 貫通部
４０ オイルストレーナ
４１ ストレーナ本体
４２ 作動油吸い込み部
４２ａ 作動油吸い込み口
４３ オイルポンプ導入部

Claims (5)

1. 流体伝動装置を介さずに動力源に連結された入力部と、
   動力を駆動輪側へ出力する出力部と、
   複数の摩擦締結要素を含み、前記入力部と前記出力部との間に動力伝達経路を形成する変速機構と、
   該変速機構の下方に設けられた作動油貯留部と、
   該作動油貯留部に貯留された作動油を前記摩擦締結要素に供給するためのオイルポンプとが備えられ、
   発進時に、複数の前記摩擦締結要素のうちの所定摩擦締結要素がスリップ状態とされると共に、該所定摩擦締結要素に前記作動油が冷却用として供給される自動変速機であって、
   前記オイルポンプの作動油吸い込み口が、前記作動油貯留部内において前記所定摩擦締結要素の直下位置に配置されていることを特徴とする自動変速機。
2. 前記変速機構の下方に複数の前記摩擦締結要素に対する前記作動油の供給を制御するコントロールバルブユニットが備えられていると共に、
   該コントロールバルブユニットの下方に前記作動油吸い込み口が配置されており、かつ、
   前記コントロールバルブユニットにおける前記所定摩擦締結要素の直下位置に、該コントロールバルブユニットを上下に貫通する貫通部が設けられている、
   請求項１に記載の自動変速機。
3. 前記変速機構の下方に複数の前記摩擦締結要素に対する前記作動油の供給を制御するコントロールバルブユニットが備えられていると共に、
   該コントロールバルブユニットの下方に前記作動油吸い込み口が配置されており、かつ、
   前記コントロールバルブユニットは、前記所定摩擦締結要素と前記作動油吸い込み口との間を回避するようにオフセットして設けられている、
   請求項１に記載の自動変速機。
4. 前記作動油吸い込み口は、上方に向けて開口されている、
   請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動変速機。
5. 流体伝動装置を介さずに動力源に連結された入力部と、
   動力を駆動輪側へ出力する出力部と、
   複数の摩擦締結要素を含み、前記入力部と前記出力部との間に動力伝達経路を形成する変速機構と、
   該変速機構の下方に設けられた作動油貯留部と、
   該作動油貯留部に貯留された作動油を前記摩擦締結要素に供給するためのオイルポンプとが備えられ、
   発進時に、複数の前記摩擦締結要素のうちの所定摩擦締結要素がスリップ状態とされる自動変速機であって、
   前記オイルポンプの作動油吸い込み口が、発進時に前記所定摩擦締結要素に冷却用として供給されて該所定摩擦締結要素から排出される前記作動油が直接的に導入されるように設けられていることを特徴とする自動変速機。

Images