KR101363904B1 - 자동 변속기 및 유압 제어 장치 - Google Patents

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게에이찌 다떼와끼
신이찌로오 와따나베
노리따까 아오야마
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
쟈트코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 주행 중에 구동력원을 정지 가능한 차량에 있어서 유압의 저하를 억제하는 자동 변속기를 제공하는 것이다.
구동력원(1)의 동력에 의해 회전되어 유압을 발생시키는 오일 펌프(10m)와, 소정 조건이 성립되었을 때에 구동력원(1)의 회전을 정지시키는 구동력원 정지 수단을 구비하는 자동 변속기에 있어서, 구동력원 정지 수단에 의한 구동력원(1)의 회전의 정지에 수반하여 구동력원(1)의 역회전이 발생하는 경우에, 구동력원으로부터 오일 펌프(10m)에의 동력의 전달을 차단하는 차단 수단을 구비한다.

Description

자동 변속기 및 유압 제어 장치{AUTOMATIC TRANSMISSION AND HYDRAULIC PRESSURE CONTROL APPARATUS}
본 발명은, 주행 중에 구동력원을 정지 가능한 차량에 있어서, 변속기의 유압의 저하를 억제하는 자동 변속기를 제공한다.
차량이 정차 중에 구동력원인 엔진을 정지시키는 아이들 스톱 제어가 알려져 있다. 또한, 차량이 주행 중에도, 소정 조건의 성립에 의해 엔진을 정지시키는 제어를 행하는 것(예를 들어, 특허 문헌 1 참조)이 알려져 있다. 이러한 제어에 의해, 엔진의 연비를 향상시킬 수 있다.
일본 특허 출원 공개 제2010-164143호 공보
변속기는, 엔진에 의해 구동되는 오일 펌프가 발생하는 유압(라인압)을 원압으로 하여 변속이 제어된다. 예를 들어, 유단 변속 기구에서는, 마찰 체결 요소의 체결/해방을 유압에 의해 제어함으로써 회전을 전달한다. 또한, 무단 변속 기구에서는, 변속은 풀리에 권취된 벨트를 유압에 의해 끼움 지지하여 회전을 전달한다.
이러한 변속기에 있어서, 차량이 주행 중에 엔진이 정지되면, 엔진에 의해 구동되는 오일 펌프가 정지되므로, 마찰 체결 요소나 풀리에의 유압의 공급이 정지된다. 그러나 오일 펌프로부터 마찰 체결 요소나 풀리에 유압이 공급되는 유로는 즉시 유압이 저하되지는 않아, 엔진 정지 개시로부터 소정 시간은, 마찰 체결 요소의 체결력 및 벨트의 끼움 지지력을 확보할 수 있다. 따라서, 차속이 제로로 되는 시점보다 소정 시간 전부터 엔진을 정지시킬 수 있다.
그러나 엔진을 정지시킨 경우는, 실린더의 압축 반력에 의해 엔진이 일시적으로 역회전하는 경우가 있다. 이에 의해, 오일 펌프가 역회전하므로, 유로 내의 유압이 오일 펌프에 흡입되어, 유로 내의 유압이 급격하게 저하된다.
유로 내의 유압의 급격한 저하에 의해, 변속기의 마찰 체결 요소의 체결력이나 벨트의 끼움 지지력이 급격하게 저하되므로, 엔진 정지 개시로부터, 마찰 체결 요소의 체결력 및 벨트의 끼움 지지력이 확보되는 소정 시간이 극히 짧아진다. 따라서, 엔진을 정지시킬 수 있는 시간이 짧아져, 연비를 향상시킬 수 없다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 주행 중에 구동력원인 엔진을 정지 가능한 차량에 있어서, 엔진 정지시에 있어서의 변속기의 변속 상태를 유지하기 위한 유압이 저하되는 것을 방지하는 자동 변속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 차량의 엔진(구동력원)의 동력에 의해 회전되어 유압을 발생시키는 오일 펌프와, 소정 조건이 성립되었을 때에 구동력원의 회전을 정지시키는 구동력원 정지 수단을 구비하는 자동 변속기에 있어서, 구동력원 정지 수단에 의한 구동력원의 회전의 정지에 수반하여 구동력원의 역회전이 발생하는 경우에, 구동력원으로부터 오일 펌프에의 동력의 전달을 차단하는 차단 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량이 주행 중에 구동력원의 회전이 정지할 때에 구동력원의 회전이 역회전하였을 때에도, 오일 펌프에 이 역회전을 전달 불가능하게 하여, 오일 펌프가 역회전함으로써 유압이 저하되는 것을 억제하므로, 엔진을 정지시킬 수 있는 시간이 짧아지는 것을 억제하여, 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 무단 변속기를 탑재한 차량의 개략 구성도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 변속기 컨트롤러의 구성의 일례를 도시하는 설명도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태의 변속 맵의 일례를 나타내는 설명도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태의 변속기(4)의 메커니컬 오일 펌프를 중심으로 한 구성을 도시하는 설명도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서, 코스트 스톱(coast stop)시에 있어서의 변속기의 동작을 나타내는 비교예의 설명도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태의 메커니컬 오일 펌프의 단면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태의 코스트 스톱시에 있어서의 변속기의 동작을 나타내는 설명도.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태의 메커니컬 오일 펌프를 중심으로 한 구성을 도시하는 설명도.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태의 메커니컬 오일 펌프의 단면도.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 어느 변속 기구의「변속비」는, 당해 변속 기구의 입력 회전 속도를 당해 변속 기구의 출력 회전 속도로 나누어 얻어지는 값이다. 또한, 「최Low 변속비」는 당해 변속 기구의 최대 변속비를 의미하고, 「최High 변속비」는 당해 변속 기구의 최소 변속비를 의미한다.
<제1 실시 형태>
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 무단 변속기를 탑재한 차량의 개략 구성도이다. 이 차량은 동력원으로서 엔진(1)을 구비한다. 엔진(1)의 출력 회전은, 로크 업 클러치가 구비된 토크 컨버터(2), 제1 기어열(3), 무단 변속기(이하, 단순히「변속기(4)」라 함), 제2 기어열(5), 종감속 장치(6)를 통해 구동륜(7)에 전달된다. 제2 기어열(5)에는 주차시에 변속기(4)의 출력축을 기계적으로 회전 불가능하게 로크하는 파킹 기구(8)가 설치되어 있다.
또한, 차량에는, 엔진(1)의 회전이 입력되고, 엔진(1)의 동력의 일부를 이용하여 구동되는 메커니컬 오일 펌프(10m)와, 배터리(13)로부터 전력 공급을 받아 구동되는 전동 오일 펌프(10e)가 설치되어 있다. 또한, 변속기(4)에는, 메커니컬 오일 펌프(10m) 및 전동 오일 펌프(10e) 중 적어도 한쪽으로부터 공급되는 유압(이하,「라인압」이라 함)을 조정하여 변속기(4)의 각 부에 공급하는 유압 제어 회로(11)와, 유압 제어 회로(11)를 제어하는 컨트롤러(12)가 설치되어 있다.
변속기(4)는, 무단 변속 기구[이하,「배리에이터(variator)(20)」라 함]와, 배리에이터(20)에 대해 직렬로 설치되는 부 변속 기구(30)를 구비한다. 「직렬로 설치된다」라 함은, 상기 동력 전달 경로에 있어서 배리에이터(20)와 부 변속 기구(30)가 직렬로 설치된다고 하는 의미이다. 부 변속 기구(30)는, 이 예와 같이 배리에이터(20)의 출력축에 직접 접속되어 있어도 되고, 그 밖의 변속 내지 동력 전달 기구(예를 들어, 기어열)를 통해 접속되어 있어도 된다.
배리에이터(20)는, 프라이머리 풀리(21)와, 세컨더리 풀리(22)와, 풀리(21, 22) 사이에 권취되는 V 벨트(23)를 구비하는 벨트식 무단 변속 기구이다. 풀리(21, 22)는, 각각 고정 원추판과, 이 고정 원추판에 대해 쉬이브면을 대향시킨 상태로 배치되고 고정 원추판과의 사이에 V 홈을 형성하는 가동 원추판과, 이 가동 원추판의 배면에 설치되어 가동 원추판을 축 방향으로 변위시키는 유압 실린더(23a, 23b)를 구비한다. 유압 실린더(23a, 23b)에 공급되는 유압을 조정하면, V 홈의 폭이 변화되어 V 벨트(23)와 각 풀리(21, 22)의 접촉 반경이 변화되어, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)가 무단계로 변화된다.
부 변속 기구(30)는 전진 2단ㆍ후진 1단의 변속 기구이다. 부 변속 기구(30)는, 2개의 유성 기어의 캐리어를 연결한 라비뇨형 유성 기어 기구(31)와, 라비뇨형 유성 기어 기구(31)를 구성하는 복수의 회전 요소에 접속되고, 그들의 연계 상태를 변경하는 복수의 마찰 체결 요소[Low 브레이크(32), High 클러치(33), Rev 브레이크(34)]를 구비한다. 각 마찰 체결 요소(32 내지 34)에의 공급 유압을 조정하여, 각 마찰 체결 요소(32 내지 34)의 체결ㆍ해방 상태를 변경하면, 부 변속 기구(30)의 변속단이 변경된다.
예를 들어, Low 브레이크(32)를 체결하고, High 클러치(33)와 Rev 브레이크(34)를 해방하면 부 변속 기구(30)의 변속단은 1속으로 된다. High 클러치(33)를 체결하고, Low 브레이크(32)와 Rev 브레이크(34)를 해방하면 부 변속 기구(30)의 변속단은 1속보다도 변속비가 작은 2속으로 된다. 또한, Rev 브레이크(34)를 체결하고, Low 브레이크(32)와 High 클러치(33)를 해방하면 부 변속 기구(30)의 변속단은 후진으로 된다. 또한, 이하의 설명에서는, 부 변속 기구(30)의 변속단이 1속일 때 「변속기(4)가 저속 모드이다」라고 표현하고, 2속일 때「변속기(4)가 고속 모드이다」라고 표현한다.
컨트롤러(12)는, 엔진(1) 및 변속기(4)를 통괄적으로 제어하는 제어 수단이고, 도 2에 도시하는 바와 같이, CPU(121)와, RAMㆍROM으로 이루어지는 기억 장치(122)와, 입력 인터페이스(123)와, 출력 인터페이스(124)와, 이들을 서로 접속하는 버스(125)로 구성된다.
입력 인터페이스(123)에는, 액셀러레이터 페달의 개방도[이하,「액셀러레이터 개방도(APO)」라 함]를 검출하는 액셀러레이터 개방도 센서(41)의 출력 신호, 변속기(4)의 입력 회전 속도[＝프라이머리 풀리(21)의 회전 속도, 이하,「프라이머리 회전 속도(Npri)」라 함]를 검출하는 회전 속도 센서(42)의 출력 신호, 차량의 주행 속도[이하,「차속(VSP)」이라 함]를 검출하는 차속 센서(43)의 출력 신호, 변속기(4)의 유온(油溫)을 검출하는 유온 센서(44)의 출력 신호, 셀렉트 레버(45)의 위치를 검출하는 인히비터 스위치(46)의 출력 신호, 브레이크 페달이 답입(stepping)되어 있는 것을 검출하는 브레이크 스위치(47)의 출력 신호 등이 입력된다.
기억 장치(122)에는, 엔진(1)의 제어 프로그램, 변속기(4)의 변속 제어 프로그램, 이 변속 제어 프로그램에서 사용하는 변속 맵(도 3)이 저장되어 있다. CPU(121)는, 기억 장치(122)에 저장되어 있는 변속 제어 프로그램을 판독하여 실행하고, 입력 인터페이스(123)를 통해 입력되는 각종 신호에 대해 각종 연산 처리를 실시하여, 연료 분사 신호, 점화 시기 신호, 스로틀 개방도 신호, 변속 제어 신호를 생성하고, 생성된 변속 제어 신호를 출력 인터페이스(124)를 통해 유압 제어 회로(11)에 출력한다. CPU(121)가 연산 처리에서 사용하는 각종값, 그 연산 결과는 기억 장치(122)에 적절하게 저장된다.
유압 제어 회로(11)는 복수의 유로, 복수의 유압 제어 밸브로 구성된다. 유압 제어 회로(11)는, 컨트롤러(12)로부터의 변속 제어 신호에 기초하여, 복수의 유압 제어 밸브를 제어하여 유압의 공급 경로를 전환하는 동시에 오일 펌프(10)에서 발생한 유압으로부터 필요한 유압을 조제하여, 이것을 변속기(4)의 각 부위에 공급한다. 이에 의해, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio), 부 변속 기구(30)의 변속단이 변경되어, 변속기(4)의 변속이 행해진다.
도 3은, 본 실시 형태의 컨트롤러(12)의 기억 장치(122)에 저장되는 변속 맵의 일례를 나타내고 있다.
이 변속 맵상에서는 변속기(4)의 동작점이 차속(VSP)과 프라이머리 회전 속도(Npri)에 기초하여 결정된다. 변속기(4)의 동작점과 변속 맵 좌측 하부 코너의 0점을 연결하는 선의 기울기가 변속기(4)의 변속비[배리에이터(20)의 변속비(vRatio)에 부 변속 기구(30)의 변속비(subRatio)를 곱하여 얻어지는 전체의 변속비, 이하,「스루 변속비(Ratio)」라 함]를 나타내고 있다. 이 변속 맵에는, 종래의 벨트식 무단 변속기의 변속 맵과 마찬가지로, 액셀러레이터 개방도(APO)마다 변속선이 설정되어 있고, 변속기(4)의 변속은 액셀러레이터 개방도(APO)에 따라서 선택되는 변속선에 따라서 행해진다. 또한, 도 3에는 간단하게 하기 위해, 전체 부하선[액셀러레이터 개방도(APO)＝8/8일 때의 변속선], 파셜선[액셀러레이터 개방도(APO)＝4/8일 때의 변속선], 코스트선[액셀러레이터 개방도(APO)＝0일 때의 변속선]만이 나타내어져 있다.
변속기(4)가 저속 모드일 때에는, 변속기(4)는 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 최대로 하여 얻어지는 저속 모드 최Low선과 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 최소로 하여 얻어지는 저속 모드 최High선 사이에서 변속할 수 있다. 이때, 변속기(4)의 동작점은 A 영역과 B 영역 내를 이동한다. 한편, 변속기(4)가 고속 모드일 때에는, 변속기(4)는 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 최대로 하여 얻어지는 고속 모드 최Low선과 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 최소로 하여 얻어지는 고속 모드 최High선 사이에서 변속할 수 있다. 이때, 변속기(4)의 동작점은 B 영역과 C 영역 내를 이동한다.
부 변속 기구(30)의 각 변속단의 변속비는, 저속 모드 최High선에 대응하는 변속비(저속 모드 최High 변속비)가 고속 모드 최Low선에 대응하는 변속비(고속 모드 최Low 변속비)보다도 작아지도록 설정된다. 이에 의해, 저속 모드에서 취할 수 있는 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)의 범위인 저속 모드 비율 범위와 고속 모드에서 취할 수 있는 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)의 범위인 고속 모드 비율 범위가 부분적으로 중복되고, 변속기(4)의 동작점이 고속 모드 최Low선과 저속 모드 최High선 사이에 끼워지는 B 영역에 있을 때에는, 변속기(4)는 저속 모드, 고속 모드 중 어느 모드나 선택 가능하게 되어 있다.
컨트롤러(12)는, 이 변속 맵을 참조하여, 차속(VSP) 및 액셀러레이터 개방도(APO)(차량의 운전 상태)에 대응하는 스루 변속비(Ratio)를 도달 스루 변속비(DRatio)로서 설정한다. 이 도달 스루 변속비(DRatio)는, 당해 운전 상태에서 스루 변속비(Ratio)가 최종적으로 도달해야 할 목표값이다. 그리고 컨트롤러(12)는, 스루 변속비(Ratio)를 원하는 응답 특성으로 도달 스루 변속비(DRatio)에 추종시키기 위한 과도적인 목표값인 목표 스루 변속비(tRatio)를 설정하고, 스루 변속비(Ratio)가 목표 스루 변속비(tRatio)에 일치하도록 배리에이터(20) 및 부 변속 기구(30)를 제어한다.
또한, 변속 맵 상에는 부 변속 기구(30)의 변속을 행하는 모드 전환 변속선[부 변속 기구(30)의 1-2 변속선]이 저속 모드 최High선 상에 겹쳐지도록 설정되어 있다. 모드 전환 변속선에 대응하는 스루 변속비[이하, 「모드 전환 변속비(mRatio)」라 함]는 저속 모드 최High 변속비와 동등하다.
그리고 변속기(4)의 동작점이 모드 전환 변속선을 가로지른 경우, 즉, 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)가 모드 전환 변속비(mRatio)를 넘어 변화된 경우는, 컨트롤러(12)는 모드 전환 변속 제어를 행한다. 이 모드 전환 변속 제어에서는, 컨트롤러(12)는, 부 변속 기구(30)의 변속을 행하는 동시에, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 부 변속 기구(30)의 변속비(subRatio)가 변화되는 방향과 역방향으로 변화시키는 협조 변속을 행한다.
협조 변속에서는, 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)가 모드 전환 변속비(mRatio)보다도 큰 상태로부터 작은 상태로 되었을 때에는, 컨트롤러(12)는, 부 변속 기구(30)의 변속단을 1속으로부터 2속으로 변경(이하,「1-2 변속」이라 함)하는 동시에, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 변속비 대측(大側)으로 변화시킨다. 반대로, 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)가 모드 전환 변속비(mRatio)보다도 작은 상태로부터 큰 상태로 되었을 때에는, 컨트롤러(12)는 부 변속 기구(30)의 변속단을 2속으로부터 1속으로 변경(이하,「2-1 변속」이라 함)하는 동시에, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 변속비 소측(小側)으로 변화시킨다.
모드 전환 변속시, 협조 변속을 행하는 것은, 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)의 단차에 의해 발생하는 입력 회전의 변화에 수반되는 운전자의 위화감을 억제하기 위함이다. 또한, 모드 전환 변속을 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)가 최High 변속비일 때에 행하는 것은, 이 상태에서는 부 변속 기구(30)에 입력되는 토크가 그때에 배리에이터(20)에 입력되는 토크하에서는 최소로 되어 있어, 이 상태에서 부 변속 기구(30)를 변속하면 부 변속 기구(30)의 변속 쇼크를 완화할 수 있기 때문이다.
또한, 이 변속 맵에 따르면, 차량이 정차할 때, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)는 최Low 변속비로 되고, 또한 부 변속 기구(30)의 변속단은 1속으로 된다.
본 실시 형태의 컨트롤러(12)는, 연료 소비량을 억제하기 위해, 차량이 정지하고 있는 동안에 회전을 정지하는 아이들 스톱 제어에 더하여, 차량이 주행 중에도 회전을 정지시키는 코스트 스톱 제어를 행한다.
코스트 스톱 제어에서는, 저차속 영역에서 차속이 주행하고 있는 동안, 엔진(1)을 자동적으로 정지시켜 연료 소비량을 억제하는 제어이다. 또한, 코스트 스톱 제어는, 액셀러레이터 오프시에 실행되는 연료 컷트 제어와 엔진(1)에의 연료 공급을 정지하는 점에서 공통되지만, 토크 컨버터(2)의 로크 업 클러치를 해방하여 엔진(1)과 구동륜(7) 사이의 동력 전달을 끊고, 엔진(1)의 회전을 완전히 정지시키는 점에 있어서 다르다.
코스트 스톱 제어를 실행하는 데 있어서, 컨트롤러(12)는, 우선 예를 들어 이하에 나타내는 조건 (a) 내지 (d)를 판단한다.
(a) : 액셀러레이터 페달로부터 발이 떨어져 있다[액셀러레이터 개방도(APO)＝0)]
(b) : 브레이크 페달이 답입되어 있다[브레이크 스위치(47)가 온]
(c) : 차속이 소정의 저차속(예를 들어, 15㎞/h) 이하
(d) : 로크 업 클러치가 해방되어 있다
또한, 이들 조건은, 환언하면 운전자에게 정차 의도가 있는 것을 판단하는 조건이다.
컨트롤러(12)는, 코스트 스톱 조건이 성립된 경우에, 엔진(1)에의 연료의 공급을 정지하여, 엔진(1)의 회전을 정지시킨다.
도 4는, 본 실시 형태의 변속기(4)의 메커니컬 오일 펌프(10m)를 중심으로 한 구성을 도시하는 설명도이다.
엔진(1)으로부터 출력되는 회전은, 토크 컨버터(2)의 컨버터 하우징(25)을 회전시킨다. 이 회전에 의해 컨버터 하우징(25)에 내장된 펌프 임펠러(26)가 작동유를 교반시키고, 스테이터(27)를 통해 터빈(28)을 회전시킨다. 터빈(28)은, 제1 기어열(3)에 연결되어 있고, 이에 의해 터빈(28)의 회전이 변속기(4)에 입력된다.
메커니컬 오일 펌프(10m)는, 토크 컨버터(2)에 근접되어 설치되어 있고, 토크 컨버터(2)의 회전에 의해 회전되어, 유압을 발생시킨다.
컨버터 하우징(25)과 메커니컬 오일 펌프(10m)에는, 각각 스프로킷(16)과 스프로킷(17)이 연결되어 있고, 이들 스프로킷(16)과 스프로킷(17)은 체인(18)에 의해 연결되어 있다. 컨버터 하우징(25)의 회전은, 스프로킷(16), 체인(18)을 통해 스프로킷(17)에 전달된다.
컨버터 하우징(25)은, 엔진(1)의 회전축에 직결되어 있으므로, 엔진(1)이 회전하고 있는 동안은 항상 메커니컬 오일 펌프(10m)가 회전한다. 이에 의해, 메커니컬 오일 펌프(10m)가, 변속기(4)의 동작에 필요한 유압을 발생시킨다. 변속기(4)는, 차량이 정지하고 있는 상태에도 유압에 의한 제어가 필요해지므로, 엔진(1)이 회전하고 있는 상태에서 항상 유압을 발생시키기 위함이다.
본 실시 형태에서는, 엔진(1)이 아이들 스톱 및 코스트 스톱이 가능하게 구성되어 있다. 그러한 경우에는, 메커니컬 오일 펌프(10m)가 유압을 발생시킬 수 없다. 따라서, 이들 아이들 스톱 및 코스트 스톱 상태에 있어서 유압을 발생시키기 위해, 유압 회로에 전동 오일 펌프(10e)가 구비되어 있다.
전동 오일 펌프(10e)는, 엔진(1)의 회전이 정지하고 있는 등, 메커니컬 오일 펌프(10m)가 작동하고 있지 않을 때에 변속기(4)에의 유압의 공급이 필요한 경우에, 컨트롤러(12)의 제어에 의해, 배터리(13)로부터의 전력의 공급에 의해 구동된다.
또한, 전동 오일 펌프(10e)는, 아이들 스톱 또는 코스트 스톱 등의 비교적 저부하시에 작동하는 것이다. 따라서, 이러한 운전 상황에 있어서의 필요 유압을 만족시킬 수 있을 정도의 용량을 갖고, 또한 차량의 중량 증가 및 비용이 상승하지 않을 정도의 용량인 것이 바람직하다.
여기서, 전술한 바와 같이, 엔진(1)의 코스트 스톱이 행해진 경우, 엔진(1)의 실린더의 압축 반력에 의해, 일시적으로 엔진(1)의 회전이 역회전하는 경우가 있다.
이때, 메커니컬 오일 펌프(10m)는, 엔진(1)의 회전축과 직결되어 있으므로, 엔진(1)이 역회전하면 메커니컬 오일 펌프(10m)도 역회전한다. 메커니컬 오일 펌프(10m)가 역회전한 경우에는, 메커니컬 오일 펌프(10m)가 유압 회로(39)로부터 작동유를 흡입하여, 발생하는 유압이 마이너스로 된다.
도 5는 코스트 스톱시에 있어서의 변속기(4)의 동작을 나타내는 비교예의 설명도이다.
전술한 바와 같이, 차량의 운전 상태가 코스트 상태에 있어서, 소정의 차속을 하회하였을 때에, 토크 컨버터(2)의 로크 업 클러치를 해방하는 동시에 엔진(1)의 회전을 정지시키는 코스트 스톱으로 이행한다.
이에 의해 엔진(1)의 회전 속도는 점차 감소하고, 그 후, 회전 속도가 0으로 된다. 이에 의해, 엔진(1)의 회전축과 직결되는 메커니컬 오일 펌프(10m)의 회전도 점차 감소하여, 메커니컬 오일 펌프(10m)가 발생하는 유압도 점차 감소한다. 또한, 이 경우는, 메커니컬 오일 펌프(10m)로부터 유로(39)에 공급되는 유압은 즉시 저하되지는 않으므로, 잠시 동안은 변속기(4)의 마찰 체결 요소의 체결이나 배리에이터(20)의 V 벨트(23)의 끼움 지지에 필요한 라인압을 확보할 수 있다.
이때, 컨트롤러(12)는, 엔진(1)이 코스트 스톱에 의해 정지되는 것을 판정한 경우는, 라인압을 확보하기 위해 전동 오일 펌프(10e)를 작동시킨다. 이에 의해, 유압 제어 회로(11)의 라인압은, 메커니컬 오일 펌프(10m) 대신에, 전동 오일 펌프(10e)에 의해 발생된다. 변속기(4)에서는, 부 변속 기구(30)의 마찰 체결 요소의 체결압이나 배리에이터(20)의 V 벨트(23)의 체결압은, 전동 오일 펌프(10e)가 발생시킨 라인압을 원압으로 하여 제어된다.
코스트 스톱에 의해, 엔진(1)의 회전 속도는, 점차 감소한 후에 정지하지만, 정지 직전에는, 실린더의 압축 반력에 의해 역방향으로 회전한다. 이에 의해, 엔진(1)의 회전축과 직결되어 회전하는 메커니컬 오일 펌프(10m)가 역방향으로 회전한다.
메커니컬 오일 펌프(10m)는, 이 역회전에 의해 토출측으로부터 흡입측으로 오일을 토출하여, 토출측에 마이너스 유압을 발생시킨다.
이때 메커니컬 오일 펌프(10m)가 발생시킨 마이너스 유압이 전동 오일 펌프(10e)가 발생시키는 유압을 상회한 경우는, 라인압이 급격하게 저하되어 버린다.
라인압이 급격하게 저하된 경우는, 라인압을 원압으로 하여 제어되는 부 변속 기구(30)의 마찰 체결 요소의 체결압이나 배리에이터(20)의 V 벨트(23)의 체결압이 저하되어 버려, 필요한 체결압을 확보할 수 없게 된다.
예를 들어, 부 변속 기구(30)의 마찰 체결 요소의 체결압이, 필요한 체결압을 만족시키지 않게 된 경우는, 그 마찰 체결 요소에 슬립이 발생하여, 마찰 체결 요소에 마모나 파손 등의 손상을 부여할 가능성이 있었다.
또한, 배리에이터(20)의 V 벨트(23)에 슬립이 발생한 경우는, 프라이머리 회전 속도에 대해 세컨더리 회전 속도가 괴리될 뿐만 아니라, V 벨트(23)의 슬립에 의해 V 벨트(23) 또는 풀리(21, 22)에 마모나 파손 등의 손상을 부여할 가능성이 있다.
이러한 문제에 대해, 본 실시 형태에서는, 이하에 설명한 바와 같이, 코스트 스톱에 기인하여 엔진(1)이 역회전하였을 때의 유압의 저하를 방지하도록 구성하였다.
도 6은 본 실시 형태의 토크 컨버터(2) 및 메커니컬 오일 펌프(10m)의 회전축의 단면도로, 도 4에 있어서의 A-A 단면도이다.
전술한 바와 같이, 메커니컬 오일 펌프(10m)는, 토크 컨버터(2)의 컨버터 하우징(25)에 결합된 스프로킷(16)과 체인(18)에 의해 회전되도록 구성되어 있다. 스프로킷(16)은, 엔진(1)의 회전축과 일체로 회전하는 컨버터 하우징(25)의 회전축(25r)에 결합되어 있다. 스프로킷(17)은, 메커니컬 오일 펌프(10m)의 회전축(17r)에 결합되어 있다.
본 실시 형태에서는, 컨버터 하우징(25)의 회전축(25r)에 결합되는 스프로킷(16)에 원웨이 클러치(60)를 구비하였다.
원웨이 클러치(60)는, 회전축(25r)과 스프로킷(16) 사이에 개재 장착되어, 회전축(25r)의 회전을 일방향으로만 허용하기 위한, 주위 방향으로 복수의 스프로킷(61)을 구비하고 있다. 이러한 구조에 의해, 원웨이 클러치(60)는, 회전축(25r)의 회전 방향이 정방향[메커니컬 오일 펌프(10m)가 유압 회로(39)에 유압을 발생시키는 방향]인 경우에만 회전을 스프로킷(16)에 전달하고, 회전축의 회전이 역방향[메커니컬 오일 펌프(10m)가 역회전하여 유압 회로(39)에 마이너스 유압을 발생시키는 방향]인 경우에는, 회전을 스프로킷(16)에 전달하지 않도록 구성되어 있다.
이러한 구성에 의해, 엔진(1)이 역회전하였을 때에, 메커니컬 오일 펌프(10m)에 이 역회전을 전달하지 않으므로, 메커니컬 오일 펌프(10m)로부터 공급되는 유압이 마이너스로 되어, 라인압이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 실시 형태에 있어서, 코스트 스톱시에 있어서의 변속기(4)의 동작을 나타내는 설명도이다.
전술한 바와 같이, 차량의 운전 상태가 코스트 상태에 있어서, 소정의 차속을 하회하였을 때에, 토크 컨버터(2)의 로크 업 클러치를 해방하는 동시에 엔진(1)의 회전을 정지시키는 코스트 스톱으로 이행한다.
코스트 스톱에 의해, 엔진(1)의 회전 속도는 점차 감소한 후에 정지하지만, 정지 직전에는, 실린더의 압축 반력에 의해 역방향으로 회전한다.
이때, 스프로킷(16)에 구비된 원웨이 클러치(60)에 의해 엔진(1)이 역회전하였을 때에도, 엔진의 역회전이 메커니컬 오일 펌프(10m)에 전달되지 않는다.
따라서, 메커니컬 오일 펌프(10m)는, 관성에 의해 회전이 정지하고, 유압은 발생하지 않는다. 이때, 전동 오일 펌프(10e)가 발생시키는 유압에 의해 라인압은 확보되므로, 라인압은 저하되는 일 없이, 부 변속 기구(30)의 마찰 체결 요소의 체결압이나 배리에이터(20)의 V 벨트(23)의 체결압이 유지된다.
이러한 구조에 의해, 코스트 스톱에 기인하여 엔진(1)이 역회전하였을 때의 라인압의 저하를 방지한다.
이상과 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에서는, 주행 중에 엔진(1)의 회전을 정지시킴으로써 연비 성능을 향상시킬 수 있는 주행 중 구동원 정지 수단을 구비한 차량에 있어서, 엔진(1)이 역회전함으로써 메커니컬 오일 펌프(10m)가 역회전하여, 메커니컬 오일 펌프(10m)로부터 공급되는 유압이 부압(負壓)으로 되어, 라인압이 저하되는 것을 방지하기 위해, 엔진(1)의 회전이 정회전일 때에만 메커니컬 오일 펌프(10m)에 회전을 전달하고, 엔진(1)의 회전이 역회전일 때에 메커니컬 오일 펌프(10m)에 회전을 전달하지 않도록 전환하는 전환 수단으로서의 원웨이 클러치(60)를 구비하였다.
이에 의해, 엔진(1)이 역회전하였을 때에는, 이 역회전이 메커니컬 오일 펌프(10m)에 전달되지 않으므로, 라인압의 저하를 방지할 수 있다. 이에 의해, 변속기(4)의 마찰 체결 요소의 체결압이나 배리에이터(20)의 V 벨트(23)의 체결압이 저하됨으로써 슬립이 발생하여, 엔진의 회전수 상승 등 운전자에 위화감을 부여하는 것을 방지할 뿐만 아니라, 마찰 체결 요소나 배리에이터(20)의 마모나 손괴를 방지할 수 있다. 이들 효과는 청구항 1 내지 4 및 6에 대응한다.
<제2 실시 형태>
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다. 제2 실시 형태에서는, 메커니컬 오일 펌프(10m)의 구성이 다르다. 또한, 제2 실시 형태의 기본 구성(도 1 내지 도 3)은 제1 실시 형태와 동일하여, 그 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태의 메커니컬 오일 펌프(10m)를 중심으로 한 구성을 도시하는 설명도이고, 도 9는 메커니컬 오일 펌프(10m)의 단면도이며, 도 8에 있어서의 A-A 단면도이다.
엔진(1)으로부터 출력되는 회전은, 토크 컨버터(2)의 컨버터 하우징(25)을 회전시킨다. 이 회전에 의해 컨버터 하우징(25)에 내장된 펌프 임펠러(26)가 작동유를 교반시키고, 스테이터(27)를 통해 터빈(28)을 회전시킨다. 터빈(28)은, 제1 기어열(3)에 연결되어 있고, 이에 의해 터빈(28)의 회전이 변속기(4)에 입력된다.
메커니컬 오일 펌프(10m)는, 토크 컨버터(2)의 컨버터 하우징(25)에 결합된 회전축(25r)의 외주에 설치되어 있고, 토크 컨버터(2)의 회전에 의해 회전되어, 유압을 발생시킨다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 메커니컬 오일 펌프(10m)는, 회전축(25r)에 결합된 이너 기어(62)와, 이너 기어(62)와 맞물려 회전하는 아우터 기어(63)에 의해 작동유를 운반함으로써 유압을 발생시키는 내접식 기어 펌프에 의해 구성되어 있다.
그리고 또한, 회전축(25r)과 이너 기어(62) 사이에, 원웨이 클러치(60)가 개재 장착되어 있다. 원웨이 클러치(60)는, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 주위 방향으로 복수의 스프래그(61)를 구비하고 있어, 일방향만의 회전을 허용한다.
원웨이 클러치(60)는, 회전축(25r)의 회전 방향이 정방향[메커니컬 오일 펌프(10m)가 유압 회로(39)에 유압을 발생시키는 방향]인 경우에만 회전을 스프로킷(16)에 전달하고, 회전축의 회전이 역방향[메커니컬 오일 펌프(10m)가 역회전하여 유압 회로(39)에 마이너스 유압을 발생시키는 방향]인 경우에는, 회전을 스프로킷(16)에 전달하지 않도록 구성되어 있다.
이러한 구성에 의해, 엔진(1)이 역회전하였을 때에, 메커니컬 오일 펌프(10m)에 이 역회전을 전달하지 않으므로, 메커니컬 오일 펌프(10m)로부터 공급되는 유압이 마이너스로 되어, 라인압이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 제2 실시 형태에서는, 주행 중에 엔진(1)의 회전을 정지시킴으로써 연비 성능을 향상시킬 수 있는 주행 중 구동원 정지 수단을 구비한 차량에 있어서, 메커니컬 오일 펌프(10m)가 엔진(1)의 구동축의 외주에 구비되어 있는 구성에 있어서도, 제1 실시 형태와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
즉, 엔진(1)이 역회전하였을 때에는, 이 역회전이 메커니컬 오일 펌프(10m)에 전달되지 않으므로, 라인압의 저하를 방지할 수 있다. 이에 의해, 변속기(4)의 마찰 체결 요소의 체결압이나 배리에이터(20)의 V 벨트(23)의 체결압이 저하됨으로써 슬립이 발생하여, 엔진의 회전수 상승 등 운전자에게 위화감을 부여하는 것을 방지할 뿐만 아니라, 마찰 체결 요소나 배리에이터(20)의 마모나 손괴를 방지할 수 있다. 이 효과는 청구항 6에 대응한다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예 중 하나를 나타낸 것에 불과하고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 전동 오일 펌프(10e)를 구비하여, 코스트 스톱시의 라인압을 확보할 수 있도록 구성하였지만, 반드시 전동 오일 펌프(10e)를 구비하는 구성이 아니어도 된다. 전동 오일 펌프(10e)를 구비하지 않아도, 코스트 스톱에 의해 메커니컬 오일 펌프(10m)의 동작이 정지하여, 마찰 체결 요소나 풀리에의 유압의 공급이 정지해도, 메커니컬 오일 펌프(10m)로부터 공급되는 유압은 즉시 저하되지는 않으므로, 엔진(1)의 정지 개시로부터 소정 시간은, 마찰 체결 요소의 체결력 및 벨트의 끼움 지지력을 위한 라인압을 확보할 수 있다. 이로 인해, 차속이 제로로 되는 시점보다 소정 시간 전부터 엔진을 정지시킬 수 있어, 연비를 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 전동 오일 펌프(10e)를 구비하는 구성에 있어서는, 전술한 바와 같이 메커니컬 오일 펌프(10m)가 정지한 후에도 유압을 발생시켜, 마찰 체결 요소의 체결력 및 벨트의 끼움 지지력을 위한 라인압을 확보할 수 있으므로, 코스트 스톱에 의해 엔진(1)을 정지시킬 수 있는 시간을 더욱 연장시킬 수 있어, 전동 오일 펌프(10e)를 구비하지 않는 구성과 비교하여, 연비를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 컨버터 하우징(25)의 회전축(25r)과 스프로킷(16) 사이에 원웨이 클러치(60)를 구비하였지만, 메커니컬 오일 펌프(10m)의 회전축(17r)과 스프로킷(17) 사이에 원웨이 클러치(60)를 구비해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 메커니컬 오일 펌프(10m)가 발생시키는 유압에 의해 변속비가 제어되는 변속기(4)에 있어서의 예를 나타냈지만, 구동력원에 의해 메커니컬 오일 펌프(10m)가 구동되어, 구동력원이 정지할 때에 역회전할 가능성이 있는 유압 제어 장치에 있어서, 메커니컬 오일 펌프(10m)가 발생하는 유압이 저하되는 것을 방지할 목적으로, 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 배리에이터(20)로서 벨트식 무단 변속 기구를 구비하고 있지만, 배리에이터(20)는, V 벨트(23) 대신에 체인이 풀리(21, 22) 사이에 권취되는 무단 변속 기구라도 좋다. 혹은, 배리에이터(20)는, 입력 디스크와 출력 디스크 사이에 틸팅 가능한 파워 롤러를 배치하는 토로이달식 무단 변속 기구라도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 부 변속 기구(30)는 전진용 변속단으로서 1속과 2속의 2단을 갖는 변속 기구로 하였지만, 부 변속 기구(30)를 전진용 변속단으로서 3단 이상의 변속단을 갖는 변속 기구로 해도 상관없다. 또한, 상기 실시예에서는, 부 변속 기구(30)와 배리에이터(20)를 구비한 변속기를 예로 설명하였지만, 유단의 변속 기구만, 또는 배리에이터만을 구비하는 변속기라도 좋다.
또한, 부 변속 기구(30)를 라비뇨형 유성 기어 기구를 사용하여 구성하였지만, 이러한 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 부 변속 기구(30)는, 통상의 유성 기어 기구와 마찰 체결 요소를 조합하여 구성해도 되고, 혹은 기어비가 다른 복수의 기어열로 구성되는 복수의 동력 전달 경로와, 이들 동력 전달 경로를 전환하는 마찰 체결 요소에 의해 구성해도 된다.
또한, 풀리(21, 22)의 가동 원추판을 축 방향으로 변위시키는 액추에이터로서 유압 실린더(23a, 23b)를 구비하고 있지만, 액추에이터는 유압에 의해 구동되는 것에 한정되지 않고 전기적으로 구동되는 것이라도 좋다.
1 : 엔진
4 : 무단 변속기
10m : 메커니컬 오일 펌프
10e : 전동 오일 펌프
11 : 유압 제어 회로
12 : 컨트롤러
16 : 스프로킷
17 : 스프로킷
17r : 회전축
18 : 체인
20 : 배리에이터(무단 변속 기구)
21 : 프라이머리 풀리
22 : 세컨더리 풀리
23 : V 벨트
25 : 컨버터 하우징
25r : 회전축
30 : 부 변속 기구
60 : 원웨이 클러치
61 : 스프래그
62 : 이너 기어
63 : 아우터 기어
64 : 케이스

Claims (6)

  1. 차량의 엔진의 동력에 의해서만 회전되어 유압을 발생시키는 오일 펌프와,
    차량 주행 중, 소정 조건이 성립되었을 때에 상기 엔진의 회전을 정지시키는 구동력원 정지 수단을 구비하는 자동 변속기에 있어서,
    상기 구동력원 정지 수단에 의한 상기 엔진의 회전의 정지에 수반하여 상기 엔진의 역회전이 발생하는 경우에, 상기 오일 펌프가 역회전하여 유로 내의 유압이 급격히 저하되는 것을 방지하기 위해, 상기 엔진으로부터 상기 오일 펌프에의 동력의 전달을 차단하는 차단 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차단 수단은, 상기 오일 펌프를 일방향으로만 구동시키는 원웨이 클러치인 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 원웨이 클러치는, 상기 엔진의 회전축과, 상기 엔진의 회전축에 결합되고 상기 오일 펌프에 체인을 통해 회전을 전달하는 스프로킷 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 원웨이 클러치는, 상기 오일 펌프의 펌프 회전축과, 상기 펌프 회전축에 결합되고 상기 엔진의 회전이 체인을 통해 전달되는 스프로킷 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
  5. 제2항에 있어서, 상기 오일 펌프는, 상기 엔진의 회전축에 결합되어 상기 회전축과 동축에 구비되는 펌프 회전축에 의해 구동되고,
    상기 원웨이 클러치는, 상기 엔진의 회전축과 상기 펌프 회전축 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
  6. 엔진의 동력에 의해서만 회전되어 유압을 발생시키는 오일 펌프와,
    차량 주행 중, 소정 조건이 성립되었을 때에 상기 엔진의 회전을 정지시키는 구동력원 정지 수단을 구비하는 유압 제어 장치에 있어서,
    상기 구동력원 정지 수단에 의한 상기 엔진의 회전의 정지에 수반하여 상기 엔진의 역회전이 발생하는 경우에, 상기 오일 펌프가 역회전하여 유로 내의 유압이 급격히 저하되는 것을 방지하기 위해, 상기 엔진으로부터 상기 오일 펌프에의 동력의 전달을 차단하는 차단 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 유압 제어 장치.
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