JP7288520B2 - 変速機及び潤滑油圧制御弁の制御方法 - Google Patents

変速機及び潤滑油圧制御弁の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、変速機の潤滑に関する。
ＪＰ２００９－２１６１５５Ａには、変速機の潤滑部に供給される油を冷却するオイルクーラを備えた変速機が開示されている。
しかしながら、このような変速機は、外気温が低温な環境下ではオイルクーラにて油が冷却されて油の粘度が上昇し、油の圧力損失が増加する。その結果、潤滑部の末端まで油が十分に行き届かず、潤滑部にて潤滑が不足するおそれがある。
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、変速機構の潤滑部に供給される油を冷却するクーラを備えた変速機において、外気温が変化しても、潤滑部を適切に潤滑可能とすることを目的とする。
本発明のある態様によれば、動力源から入力される回転動力を変速する変速機構と、前記変速機構に供給する油を吐出するオイルポンプと、前記オイルポンプから吐出される油を調圧して前記変速機構の潤滑部に供給する潤滑油圧制御弁と、前記変速機構の潤滑部に供給する油を外気によって冷却するクーラと、を備え、前記潤滑油圧制御弁は、外気温が低くなるほど前記潤滑部に供給する油の油圧が高くなるように前記潤滑部に供給する油を調圧する、変速機が提供される。
上記態様によれば、潤滑油圧制御弁は、外気温の低下に応じて潤滑部に供給する油の油圧が高くなるように作動する。つまり、外気温の低下による油の粘度の上昇を踏まえて油圧を調圧し、油を変速機構の潤滑部に供給する。そのため、外気温の低下によって油が冷却されても、変速機構における潤滑が必要な箇所を適切に潤滑することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る変速機の油圧回路の構成概要図である。 図２は、潤滑油圧を設定するためのマップである。 図３は、コントローラによる潤滑油圧制御の処理内容を示すフローチャートである。 図４は、特定のタービン回転速度、特定のタービントルク、及び特定のオイルパン油温において設定される潤滑油圧の外気温に応じた変化を示した図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る変速機１００の油圧回路の構成を示した図である。変速機１００は、オイルパン１と、オイルポンプ２と、潤滑油圧制御弁３ａを有するコントロールバルブユニット３と、変速機構４と、クーラ５と、潤滑部６と、コントローラ７と、を備える。
オイルパン１は、変速機構４や潤滑部６などに供給するための油を所定量貯留する。また、変速機１００に供給された油は、後述する変速機構４や潤滑部６などから排出されて、オイルパン１に回収される。オイルパン１には、オイルパン１に貯留された油の温度（オイルパン油温Ｔｏ）を検出するオイルパン油温センサ１１が設けられる。
オイルポンプ２は、オイルパン１に貯留される油を吸い上げ、油圧を発生させて油を吐出し、コントロールバルブユニット３へ油を供給する。オイルポンプ２は、動力源から入力される動力によって駆動するメカオイルポンプであってもよいし、電力の供給によって駆動する電動オイルポンプであってもよい。
コントロールバルブユニット３は、オイルポンプ２から供給された油を図示しない制御弁によって調圧して、変速機構４へ供給する。また、コントロールバルブユニット３は、オイルポンプ２から供給された油を潤滑油圧制御弁３ａによって調圧して、後述する潤滑部６へ供給する。なお、潤滑油圧制御弁３ａは、潤滑弁と潤滑弁を制御するソレノイドより構成される。
変速機構４は、トルクコンバータと変速段機構とを有する（図示省略）。変速段機構は、コントロールバルブユニット３から供給される油の油圧に応じて摩擦締結要素の締結状態を変更し、所定のギア段を実現する。トルクコンバータは、動力源としてのエンジン（図示省略）から回転動力が入力されると、入力側と出力側の回転速度差に応じてトルクを増幅し、変速段機構へ回転動力を伝達する。変速段機構は、伝達された回転動力をギア段に対応する変速比で変速する。トルクコンバータのタービンには、タービン回転速度Ｎｔを検出するタービン回転速度センサ４１が設けられる。
クーラ５は、油圧回路において潤滑油圧制御弁３ａと潤滑部６の間に設けられる。クーラ５は、潤滑油圧制御弁３ａによって調圧された油を冷却して、潤滑部６へ供給する。本実施形態では、クーラ５は空冷式の熱交換器である。クーラ５に供給された油は、熱交換器を構成する複数の細管内を通過するときに、細管外壁に接触する外気によって冷却される。
潤滑部６は、変速機構４のうち、回転部、摺動部、軸受部などといった油によって潤滑される部位を総括的に示したものである。図１では便宜上潤滑部６が変速機構４の外に描かれているが、潤滑部６は変速機構４の一部である。潤滑部６は、クーラ５から供給された油によって潤滑される。なお、潤滑部６を潤滑した油は、その後、オイルパン１へと排出される。
コントローラ７は、変速機１００を制御する制御装置であり、中央演算装置（ＣＰＵ）、記憶装置（ＲＡＭ及びＲＯＭ）および入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えた１又は複数のマイクロコンピュータで構成される。コントローラ７には、変速機１００が搭載される車両に設けられている車速センサやアクセルペダル開度センサから検出信号が入力される。コントローラ７は、これらの信号に基づいて変速段機構がとるべきギア段を決定する。そして、コントローラ７は、当該ギア段を実現するために、コントロールバルブユニット３を制御して変速機構４に供給する油を調圧する。
また、コントローラ７には、オイルパン油温センサ１１、タービン回転速度センサ４１のそれぞれから、オイルパン油温Ｔｏ、タービン回転速度Ｎｔの検出信号が入力される。コントローラ７は、オイルパン油温Ｔｏ、タービン回転速度Ｎｔおよびエンジントルクとトルクコンバータのトルク比より演算されたタービントルクＴｔに基づいて潤滑部６の末端まで油を供給するために必要な油圧、言い換えれば、潤滑部６が潤滑不良を起こさない油圧の下限値（以下、「必要潤滑油圧」と称する）が確保されるよう、潤滑油圧制御弁３ａから潤滑部６に供給される油の油圧（以下、「潤滑油圧」と称する）を制御する。
ところで、変速機１００は、外気温が低温な環境下におかれると、クーラ５にて油が冷却されて油の粘度が上昇し、油を潤滑部６に供給する際の圧力損失が増加する。その結果、潤滑部６の末端まで油が十分に行き届かず、潤滑部６にて潤滑が不足するおそれがある。
そこで、本実施形態では、コントローラ７は、オイルパン油温Ｔｏ、タービン回転速度Ｎｔ、タービントルクＴｔに加え、外気温も考慮にいれて、潤滑油圧を制御する。
図２から図４を参照して、コントローラ７が実行する潤滑油圧の制御について説明する。
図２に示すように、コントローラ７の記憶装置には、外気温、オイルパン油温Ｔｏ、タービン回転速度Ｎｔ及びタービントルクＴｔに基づき潤滑油圧の指令値を算出するためのマップが複数記憶されている（マップＸ１～Ｘｎ、以下、これらを「マップＸ」と総称する）。
データ量を抑えるために、外気温及びオイルパン温度については、所定の外気温範囲毎（－２０℃未満、－２０℃以上－１０℃未満、－１０℃以上１５℃未満、１５℃以上）及び所定のオイルパン温度範囲毎（－１０℃未満、－１０℃以上０℃未満、０℃以上１０℃未満、１０℃以上２０℃未満、２０℃以上）にマップＸが用意されている。コントローラ７は、外気温、オイルパン油温Ｔｏ、タービン回転速度Ｎｔ及びタービントルクＴｔに対応するマップを選択・参照し、潤滑油圧の指令値を算出する。
必要潤滑油圧は、外気温が低くなるほど、また、オイルパン油温Ｔｏが低くなるほど高くなる傾向を有する。このため、各マップＸには、対応する外気温範囲の最も低い値（下限値がない範囲では想定される最低外気温）、及び、対応するオイルパン温度範囲の最も低い値（下限値がない範囲では想定される最低オイルパン温度）に対応する必要潤滑油圧が潤滑油圧の指令値として格納される。これにより、指令値に基づき実現される潤滑油圧が、必要潤滑油圧を下回らないようにしている。
例えば、外気温が－２０℃未満、かつ、油温Ｔｏが２０℃以上に対応するマップＸ１においては、想定される最低外気温である－４０℃、及び、オイルパン温度が２０℃に対応する必要潤滑油圧が潤滑油圧の指令値として格納される。
また、必要潤滑油圧は、タービン回転速度Ｎｔが高くなるほど、また、タービントルクＴｔが高くなるほど高くなる傾向を有するので、各マップＸに格納される潤滑油圧の指令値も同じ傾向となる。
このように、コントローラ７は、潤滑油圧の指令値を、タービン回転速度Ｎｔ、タービントルクＴｔ、オイルパン油温Ｔｏに加えて、外気温を考慮して設定する。すなわち、コントローラ７は、外気温の変化に起因するクーラ５での油の温度および粘度の変化を踏まえて、潤滑油圧の指令値を設定する。
次に、図３を参照して、コントローラ７による潤滑油圧制御の具体的な処理内容について説明する。
まず、ステップＳ１では、コントローラ７は、エンジンの吸気温センサの検出信号から得られるエンジンの吸気温Ｔｅをエンジンコントローラから入手し、エンジンの吸気温Ｔｅに基づいて、外気温を推定する。エンジンの吸気温Ｔｅが低いほど外気温が低いという相関関係があるので、コントローラ７は、エンジンの吸気温Ｔｅが低いほど外気温を低く推定する。コントローラ７は、外気温を推定すると、コントローラ７は、処理をステップＳ２に進める。
ステップＳ２では、コントローラ７は、ステップＳ１で推定した外気温と、オイルパン油温センサ１１から入力された信号によって算出したオイルパン油温Ｔｏとに対応するマップを複数のマップＸの中から選択し、処理をステップＳ３に進める。
ステップＳ３では、コントローラ７は、ステップＳ２で選択したマップＸと、タービン回転速度センサ４１から入力される信号から算出したタービン回転速度Ｎｔと、エンジントルクとトルクコンバータのトルク比から算出されたタービントルクＴｔと、から潤滑油圧の指令値を算出する。潤滑油圧の指令値を算出したら、コントローラ７は、処理をステップＳ４に進める。
ステップＳ４では、コントローラ７は、ステップＳ３で算出した潤滑油圧の指令値に基づいて、潤滑油圧が指令値になるよう潤滑油圧制御弁３ａを制御する。これにより、潤滑油圧は、必要潤滑油圧以上に制御される。
図４は、特定のタービン回転速度Ｎｔ、特定のタービントルクＴｔ、及び特定のオイルパン油温Ｔｏにおいて設定される潤滑油圧が、外気温に応じてどのように変化するかを示した図である。実線は、滑油油圧の指令値を示しており、指令値に基づき制御される実際の潤滑油圧もこれに略等しくなる。破線は、必要潤滑油圧を示している。
図４に示されるように、潤滑油圧は外気温が低くなるほど高くなる傾向を有する。所定の外気温範囲毎にマップＸを用意したため潤滑油圧が外気温に応じてステップ的に変化するが、各外気温範囲においては、対応する外気温範囲の最も低い値（下限値がない範囲では想定される最低外気温）に対応する必要潤滑油圧が潤滑油圧の指令値として設定されるので、潤滑油圧は必ず必要潤滑油圧よりも高く設定される。
これにより、外気温が低く油の粘度が高い状況であっても潤滑部６の末端まで油を供給し、潤滑部６を適切に潤滑することができる。
なお、ここでは用意したマップＸの数に影響で潤滑油圧が外気温に応じてステップ的に変化しているが、ステップ的に変化させる必要はなく、マップＸの数を増やす、あるいは、関数を用いて潤滑油圧の指令値を設定するようにし、潤滑油圧を外気温に応じてなめらかに変化させるようにしてもよい。
続いて、これまで説明した実施形態の作用効果について説明する。
（１）本実施形態では、変速機１００は、エンジンから入力される回転動力を変速する変速機構４と、変速機構４に供給する油を吐出するオイルポンプ２と、オイルポンプ２から吐出される油を調圧して変速機構４の潤滑部６に供給する潤滑油圧制御弁３ａと、変速機構４の潤滑部６に供給する油を外気によって冷却するクーラ５と、を備える。また、潤滑油圧制御弁３ａは、外気温が低くなるほど潤滑部６に供給する潤滑油圧が高くなるように潤滑部６に供給する油を調圧する。
この構成によれば、潤滑油圧制御弁３ａは、外気温の低下によってクーラ５で油が冷却されることによる油の粘度の上昇を踏まえて油圧を調圧する。そのため、外気温の低下によってクーラ５にて油温が低下しても、当該油温に適した油圧にて油が潤滑部６に供給されるので、潤滑部６を適切に潤滑することができる。
（２）また、外気温は、エンジンの吸気温Ｔｅに基づいて算出される。
この構成によれば、変速機１００自体に外気温を検出するセンサを新たに設けなくとも、外気温の影響を踏まえて潤滑油圧を制御することができる。
（３）上記構成では外気温をエンジンの吸気温Ｔｅに基づいて算出しているが、外気温の取得方法はこれに限定されず、例えば、フロントバンパー、ドアミラー等に取り付けられる外気温を検知する外気温センサによって外気温を検出するようにしてもよい。
この構成によれば、実測した外気温に基づいて潤滑油圧を制御するため、推定した外気温に基づいて潤滑油圧を制御するよりも、より適切な油圧で潤滑部６に油を供給し、潤滑部６を適切に潤滑することができる。
（４）外気温は、無線通信（携帯電話回線、ラジオ等）を介して取得した気象情報から入手するようにしてもよい。
この構成によっても外気温に応じて潤滑油圧を制御し、潤滑部６を適切に潤滑することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
本願は、２０１９年１２月６日付けで日本国特許庁に出願した特願２０１９－２２１６４８号に基づく優先権を主張し、その出願の全ての内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

  1. 動力源から入力される回転動力を変速する変速機構と、
    前記変速機構に供給する油を吐出するオイルポンプと、
    前記オイルポンプから吐出される油を調圧して前記変速機構の潤滑部に供給する潤滑油圧制御弁と、
    前記潤滑油圧制御弁と前記潤滑部の間に設けられ、前記潤滑部に供給する油を外気によって冷却するクーラと、
    を備え、
    前記潤滑油圧制御弁は、外気温が低くなるほど前記潤滑部に供給する油の油圧が高くなるように前記潤滑部に供給する油を調圧する、
    変速機。
  2. 請求項１に記載の変速機であって、
    前記外気温は、前記動力源の吸気温に基づいて算出される、
    変速機。
  3. 請求項１に記載の変速機であって、
    前記外気温は、外気温を検知する外気温センサによって検出される、
    変速機。
  4. 請求項１に記載の変速機であって、
    前記外気温は、外部から取得した気象情報から入手される、
    変速機。
  5. 動力源から入力される回転動力を変速する変速機構と、
    前記変速機構に供給する油を吐出するオイルポンプと、
    前記オイルポンプから吐出される油を調圧して前記変速機構の潤滑部に供給する潤滑油圧制御弁と、
    前記潤滑油圧制御弁と前記潤滑部の間に設けられ、前記潤滑部に供給する油を外気によって冷却するクーラと、を備えた変速機における潤滑油圧制御弁の制御方法であって、
    外気温が低くなるほど前記潤滑部に供給する油の油圧が高くなるように前記潤滑部に供給する油を調圧するように前記潤滑油圧制御弁を制御する、
    潤滑油圧制御弁の制御方法。
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