JP3747822B2

JP3747822B2 - アイドル停止車両

Info

Publication number: JP3747822B2
Application number: JP2001253828A
Authority: JP
Inventors: 治古谷
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2021-08-24
Also published as: JP2003065100A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、停車時にエンジンを自動的に停止させるアイドル停止車両の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
交差点における信号待ち等でエンジンの自動停止、自動再起動を行うことにより、燃料消費の抑制と排出ガスの低減を図ったアイドル停止車両が知られている。
【０００３】
このようなアイドル停止車両では、エンジンが停止するとエンジンにより駆動されるオイルポンプも停止し、変速機に油圧が供給されない状態になるため、エンジンを再起動する際にオイルポンプが作動するものの変速機の油圧上昇が遅れ、クラッチ係合遅れによるエンジンの空吹けが生じる可能性があった。
【０００４】
これを防止するため、特開平８−１４０７６号公報には、変速機油圧保持供給手段としてアキュムレータあるいは電動油圧ポンプを設け、エンジン停止時も自動変速機へ油圧を供給し続けることで、クラッチ係合遅れによるエンジンの空吹けを防止する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、この従来技術ではエンジンの空吹きは防止できるものの、エンジン停止中も自動変速機の変速クラッチ、バルブ群に油圧を供給し続ける構成のため、変速機油圧保持供給手段としてアキュムレータあるいは電動油圧ポンプを用いた場合は変速クラッチ、バルブ群からの漏れによる圧力低下を考慮すると装置の大型化が避けられなかった。
【０００６】
また、変速機油圧保持供給手段として電動油圧ポンプを用いた場合はアキュムレータに比べ高価となり、さらに電力消費も発生するので燃料消費を抑制するという本来の効果が低下する恐れもあった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題を鑑みてなされたものであり、アイドル停止車両において、エンジン再起動時の空吹きを防止しつつ装置の車両への搭載性も向上することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、変速機と、エンジンにより駆動される油圧源と、油圧源からの油圧に基づいて前記変速機の変速を制御する油圧制御手段とを備え、所定の運転条件でエンジンの自動停止、自動再起動を行うアイドル停止車両において、前記変速機の上方に配置され、前記油圧源から供給される作動油を貯留するオイルタンクを備え、アイドル停止時に、前記オイルタンクから作動油を重力によって前記油圧制御手段に供給し、前記油圧制御手段は、動力伝達要素への油圧の供給を制御する第１制御弁と、この第１制御弁への油圧を制御する第２制御弁とを備え、アイドル停止中に前記第１、第２制御弁を開口する。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記油圧源と前記オイルタンクとを連通する油圧回路と、この油圧回路に流量を制御する手段と、この流量制御手段と並列に前記オイルタンクから前記油圧源方向への作動油の流通のみを許可する一方向弁とを備える。
【００１１】
第３の発明は、第１の発明において、前記オイルタンクの容量は、アイドル停止時間と、単位時間当たりに排出される作動油流量とに基づき算出される。
【００１２】
【発明の効果】
第１の発明では、変速機の上方にオイルタンクを配置し、このオイルタンクからのオイルをアイドル停止時に変速制御手段へ重力によって供給するようにしたので、アイドル停止時の油圧回路内の油圧の低下を防止し、エンジン始動直後でもクラッチの係合遅れを防止し、エンジンの空吹けを防止できる。
【００１３】
また、エンジン停止時に油圧回路にオイルを供給するための電動油圧ポンプやアキュムレータを用いる必要がないので、コストの低減が図れ、小型化でき、車両搭載性を向上できる。さらには、電動油圧ポンプ使用による電力の消費も回避できる。
【００１４】
オイルタンクは、アキュムレータのような高い圧力を維持する構造を有する必要がないので、小型化および廉価にすることができる。
【００１５】
さらに、油圧制御手段は、動力伝達要素への油圧の供給を制御する第１制御弁と、この第１制御弁への油圧を制御する第２制御弁とを備え、アイドル停止中に第１、第２制御弁を開口することで、アイドル停止中に確実に油圧制御手段に作動油を補給することができる。
【００１６】
第２の発明では、油圧源とオイルタンクとを連通する油圧回路と、この油圧回路に流量を制御する手段と、この流量制御手段と並列にオイルタンクから油圧源方向への作動油の流通のみを許可する一方向弁とを備えたので、オイルタンクに供給されるオイルの流量を流量制御手段により制御することができ、またオイルタンクからのオイルの供給流量を一方向弁により制御することができる。
【００１７】
第３の発明では、オイルタンクの容量は、アイドル停止時間と、単位時間当たりに排出される作動油流量とに基づき算出されるので、オイルタンクの容量を最適にすることができ、車両に搭載する上で省スペース化を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は本発明が適用されるアイドル停止車両の概略構成を示す。このアイドル停止車両は、エンジン１と無段変速機１７を備え、図示しない各種センサからの信号に基づきコントローラ７がこれらを制御するというものである。特に、信号待ち等の停車時に所定の条件が成立すると、コントローラ７はエンジン１の自動停止、自動再起動を行う。
【００２０】
エンジン１と無段変速機１７との間にはトルクコンバータ１０及び前後進切替機構１１が介装されている。トルクコンバータ１０の入力軸には油圧源として油圧ポンプ（油圧源）１４が連結されており、油圧ポンプ１４により発生した油圧は油圧制御回路１０１（油圧制御手段）に供給される。また、前後進切替機構１１は遊星歯車機構１９を主体に構成され、油圧制御回路１０１に駆動される前進クラッチ１２と後進クラッチ１３を選択的に締結することにより入力軸１５の回転方向を切り替えることができる。
【００２１】
ここで無段変速機１７は、プライマリプーリ１６と、セカンダリプーリ２６と、それらに掛け回されるＶベルト２４とから構成されるいわゆるＶベルト式の無段変速機である。なお、本実施形態では、Ｖベルト式の無段変速機を用いたが、これに限られず、通常の有段自動変速機に適用することも可能である。
【００２２】
従動軸２８にはアイドラギヤ４８と噛合う駆動ギヤ４６が固定され、アイドラギヤ４８のアイドラ軸５２に設けたピニオンギヤ５４がファイナルギヤ５５と噛合っている。そして、ファイナルギヤ５５は差動装置５６を介してドライブシャフト５７を駆動する。
【００２３】
上記のような駆動力伝達の際に、図示しないシリンダ室の油圧を制御してプライマリプーリ１６の可動円錐板及びセカンダリプーリ２６の可動円錐板を軸方向へ変位させ、Ｖベルト２４との接触半径を変更すると、無段変速機１７の変速比を変えることができる。
【００２４】
例えば、プライマリプーリ１６のプーリ溝の幅を拡大すれば、セカンダリプーリ２６側のＶベルト２４の接触半径は相対的に大きくなり、大きな変速比（Ｌｏｗ側）が得られる。逆に、プライマリプーリ１６のプーリ溝の幅を縮小すれば小さな変速比（Ｈｉ側）が得られる。
【００２５】
このようなプライマリプーリ１６とセカンダリプーリ２６のプーリ溝幅の制御は、上記プライマリプーリ１６とセカンダリプーリ２６への油圧を油圧制御回路１０１が制御することで、無段変速機１７の変速比を制御する。
【００２６】
さらに、油圧制御回路１０１を構成し、油圧ポンプ１４からオイルが供給されるライン圧制御弁（第２制御弁）６０の下流に接続されたクラッチ圧回路４１には、図２に示すように、シフトレバー８１に応動するマニュアル弁（第１制御弁）１０７が接続され、マニュアル弁１０７の位置に応じて前進クラッチ１２または後進クラッチ１３へ油圧が供給される。
【００２７】
以上の構成は、本出願人による特開平９−２４２８５５号公報に開示された油圧制御回路とほぼ同じであるが、本実施形態では、さらに油圧ポンプ１４からの油圧を保持するとともに、コントローラ７からの油圧供給指令を受けて保持した油圧を無段変速機１７の動力伝達要素（前進クラッチ１２あるいは後進クラッチ１３）に供給することができる変速機油圧保持供給回路９が油圧制御回路１０１に備えられる。そして、ライン圧制御弁６０とマニュアル弁１０７の間には、この変速機油圧保持供給回路９からの油圧を導く油圧回路が接続される。
【００２８】
図２は本発明の自動変速機の油圧回路へのオイル充填構造を説明する概略図である。
【００２９】
本発明のオイル充填構造は、変速機１７の上方にオイルを貯留するオイルタンク３５を設置し、エンジン１稼動中にオイルタンク３５にオイルを貯留するもので、アイドル停止中（すなわち、エンジン１と油圧ポンプ１４は停止中）に、オイルタンク３５からオイルが重力による自然落下により油圧回路に供給、充填されて、エンジン起動時に油圧の立ち上がりの遅れを防止するものである。
【００３０】
エンジン１の出力軸と同軸に連結されたオイルポンプ（油圧源）１４は、エンジン１運転時には油圧回路３１を通じてオイルパン３２からオイルを吸い込み、そのオイルを油圧回路３４を介してオイルタンク３５に吐出する。また一方で、油圧ポンプ１４は油圧回路３３を通じてオイル（作動油）を油圧制御回路１０１に供給する。油圧供給回路１０１からオイルが油圧回路３７からオイルパン３２に排出されることでオイルは循環する。
【００３１】
また、オイルタンク３５の許容貯留量を超えたオイルは、油圧回路３６からオイルパン３２に排出され、オイルを循環させる。
【００３２】
図３はオイル充填構造の詳細を示す構成図であり、油圧ポンプ１４とオイルタンク３５を連通する上下方向に配置した油圧回路３４には、オイルタンク３５へ供給するオイルの流量を調整するためのオリフィス（流量制御手段）３８（本実施形態ではφ１程度のオリフィスを想定する）が設置され、また逆止弁（一方向弁）３９がオリフィス３８と並列に設置される。この逆止弁３９は、オイルポンプの稼動による油圧回路３４内の圧力の上昇とともに、油圧ポンプ１４からオイルタンク３５へのオイルの供給を遮断し、油圧ポンプ１４の停止時には開放され、オイルタンク３５からのオイルを油圧ポンプ１４側に重力によって流出させる。
【００３３】
油圧ポンプ１４は、油圧回路３４から分岐した油圧回路３３を通じてオイルを油圧制御回路１０１の一部を構成するライン圧制御弁６０に供給する。ライン圧制御弁６０から排出されたオイルは、例えば、ライン圧制御弁６０と油圧回路４１によって連通するマニュアル弁１０７に供給され、マニュアル弁１０７の切換によって、前進クラッチ１２または後進クラッチ１３に供給されて車両の前後進を制御する。
【００３４】
また、ライン圧制御弁６０から排出されたオイルをオイルパン３２に戻すための油圧回路３７が設けられ、油圧回路のドレンとして使用される。
【００３５】
図４は逆止弁３９の詳細構成を示す図である。逆止弁３９はその開口部を上下方向に配置され、その内部を上下に区画する隔壁３９ｂと、この隔壁３９ｂによって区画された上側の空間に収装されたボール３９ａを備える。ここで隔壁３９ｂはオイルが通過できるような、たとえば金網で形成する。
【００３６】
油圧ポンプ１４が稼動し、オイルが逆止弁３９に供給されることで、図４に示すようにボール３９ａは、オイルの油圧によって上昇し、逆止弁３９の上部開口を閉口し、オイルタンク３５へのオイルの流通を遮断する。油圧ポンプ１４の停止時にはボール３９ａは図４において破線で示すように、重力によって降下し、隔壁３９ｂに接して位置し、オイルタンク３５からのオイルを下流の油圧回路３３に重力によって供給する。
【００３７】
次に作用を説明する。
【００３８】
まず、エンジン１が稼動している通常走行時、つまり油圧ポンプ１４が作動している場合には、油圧ポンプ１４の起動とともにオイルの油圧が上昇し、この油圧を逆止弁３９に作用させて、逆止弁３９を遮蔽し、オリフィス３８を通じてのみオイルタンク３５にオイルを供給する。
【００３９】
したがって、オリフィス３８の作用によりオイルタンク３５に連通する油圧回路３４の流路抵抗は上昇し、オイルタンク３５へのオイルの供給流量は制限される。この状態でのオイルタンク３５への供給流量は、φ１程度のオリフィス３８であれば、図５に示すように１．２〜２Ｌ／ｍｉｎ程度の比較的少ない流量で供給される。
【００４０】
ここで、アイドル停止時の変速機１７の油圧回路に必要なオイルの流量から求められるオイルタンク３５の容量は、後述するように２．５Ｌ程度であり、１〜２分程度の短時間でオイルタンク３５へのオイルの供給を終了することができる。このオイルタンク３５の容量は、アイドリング中に必要なオイルの流量と排出ガス量を測定する方法である１０・１５モードの走行途中でのアイドル停止時間が８５秒程度であることから定めた容量であるが、これは容量を決定する一例であり、これに限られるものではない。
【００４１】
なお、通常、オイルタンク３５にオイルを供給するときのエンジン回転数は１０００〜２０００ｒｐｍであり、このときの油圧ポンプ１４の吐出流量は１２〜２４Ｌ／ｍｉｎであるので、オイルタンク３５にオイルを供給しても、他の油圧回路へのオイルの供給に支障が生じる恐れはない。つまり、変速機１７の歯車の潤滑やクラッチの冷却のために、オイルを油圧回路から各構成部材に供給する必要がある。これは運転状態にかかわらず必要なオイルであり、このため、油圧回路内のオイルが油圧回路外に放出され、潤滑や冷却に用いられたオイル分を補給するため、油圧回路にオイルを供給する必要が生じるのである。前述の油圧ポンプ１４のオイル吐出流量は、オイルタンク３５にオイルを供給することを考慮しても他の油圧回路に供給するオイルの流量に影響の及ばない吐出流量である。
【００４２】
したがって、逆止弁３９は、油圧ポンプ１４が稼動し、油圧ポンプ１４からオイルが供給される時には、オイルタンク３５へのオイルの供給を遮断し、オリフィス３８を通過するオイルのみがオイルタンク３５に供給されることになり、オリフィス３８の形状によって、オイルタンク３５に供給される流量を制御することができる。オリフィス３８によってオイルタンク３５への流量を制限することによって、油圧ポンプ１４から他の構成に供給されるオイルの流量に影響を及ぼすことを防止することができる。
【００４３】
次に、車両が停車したアイドル停止時、つまり油圧ポンプ１４が停止している時には、ボール３９ａに油圧がほぼ作用せず（たとえば、０．０２５ＭＰａ程度以下の油圧の場合）、ボール３９ａが重力により落下し、隔壁３９ｂに接しているので、重力によってオイルタンク３５内のオイルが逆止弁３９を通過する。さらにオイルは、油圧ポンプ１４方向に流れ、油圧回路３３と４１へ供給される。アイドル停止時にはライン圧制御弁６０は、油圧回路３３と油圧回路４１とを連通する位置に維持され、マニュアル弁１０７も停止前の状態で維持されるため、ライン圧制御弁６０とマニュアル弁１０７およびマニュアル弁１０７の下流にオイルが供給される。このようにして、オイルタンク３５からのオイルは、油圧回路中で不足したオイルを補給することができる。
【００４４】
このとき、油圧回路に供給されるオイルの流量は、通常のアイドル停止を行わない車両の車両停止時のアイドル状態（エンジンとオイルポンプとが稼動状態）で、図６に示すように約８Ｌ／ｍｉｎの流量である。対して本発明の車両停止時にエンジン１と油圧ポンプ１４を停止するアイドル停止車両の場合には、オイルタンク３５から供給されるオイルの油圧は、オイルが重力の作用によって逆止弁３９を通じて供給されるので低く、その流量は後述するように最大約１．８Ｌ／ｍｉｎである。
【００４５】
ここで、油圧回路に作用する油圧とオイルタンク３５のオイルの流入、流出流量について説明する。
【００４６】
図５は、車両走行時のオイルタンク３５にオイルを供給する場合の油圧ポンプ１４の吐出圧とオイルタンク３５へのオイルの流量の関係を示している。車両の通常走行時の油圧回路に作用する油圧は、０．５〜１．５ＭＰａであり、このとき直径φ１程度のオリフィス３８からオイルタンク３５に流入するオイルの流量は、オイルポンプの吐出圧とほぼ比例関係を示し、１．２〜２Ｌ／ｍｉｎとなる。
【００４７】
一方、図６に示した車両停止時（エンジン１はアイドリング運転時）のオイルポンプの供給油圧は、通常０．４５〜０．６ＭＰａ（流量にして８Ｌ／ｍｉｎ）であり、これに対して油圧回路に補給すべき供給油圧は０．０２５ＭＰａで、オイルポンプの供給油圧の１／２０程度である。
【００４８】
補給する油圧が、油圧ポンプ１４の流量の１／２０程度であれば、その流量はアイドル時にオイルポンプの吐出流量の１／２０（オイルの粘性的に油圧比例で決まる場合）〜１／４．５（オリフィス的に油圧の平方根で決まる場合）となり、０．２〜１．８Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で足りることになる。したがって、重力によってオイルが１．８Ｌ／ｍｉｎ程度流通する逆止弁３９を設置すればよい。
【００４９】
ここで、排出ガス量を測定する方法である１０・１５モードの走行途中でのアイドル停止時間が８５秒程度であることを考慮して、オイルタンク３５の必要容量は、約２．５Ｌとなる。なお、本実施形態のように変速機の上方にオイルタンク３５を用いずに、通常のアキュムレータを用いた場合には、油圧回路に供給されるオイルの油圧が高くなり、潤滑や冷却に使用されるオイル量が増加し、よって補給するオイル量が増加することで、アキュムレータの容量が大型化し、車載が困難となり、または容量を維持したままでは、８５秒間にオイルを供給することができないことになる。
【００５０】
前述した流量の条件は、オイルポンプの性能やオリフィスの形状等によって定められるものであって、本実施形態は一例を示したに過ぎず、これらを考慮して最適な条件を見出せばよい。
【００５１】
したがって、車両がアイドル停止中の油圧ポンプ１４が稼動していない時に、変速機の上方に設置したオイルタンク３５からオイルを重力によって変速機１７に供給することができ、変速機の潤滑や冷却に用いられて減量したオイル分を補給することができる。これによりアイドル停止時の油圧回路内の油圧の低下を防止し、エンジン始動直後でもクラッチの係合遅れを防止し、エンジンの空吹けを防止できる。
【００５２】
また、エンジン停止時に油圧回路にオイルを供給するための電動油圧ポンプやアキュムレータを用いる必要がないので、コストの低減が図れ、小型化でき、車両搭載性を向上できる。さらには、電動油圧ポンプ使用による電力の消費も回避できる。
【００５３】
オイルタンクは、アキュムレータのような高い圧力を維持する構造を有する必要がないので、小型化および廉価にすることができる。
【００５４】
オイルポンプとオイルタンクとを連通する油圧回路にオリフィスを設けたので、オイルタンクに供給されるオイルの流量を制御することができる。またオリフィスと並列にオイルタンクへのオイルの供給を遮断する逆止弁を設置したので、オイルタンクへのオイルの供給をオリフィスによってのみ制御することができるとともに、オイルタンクからオイルを逆止弁を通じて油圧回路に供給することができる。
【００５５】
図７は本発明の第２実施形態を示している。これは、第１実施形態のオイルタンク３５からオーバフローしたオイルをオイルパン３２に戻す油圧回路３６を廃止し、油圧ポンプ１４からオイルタンク３５に供給されるオイルをオイルタンク３５の上方から供給する油圧回路４０ａとオイルタンク３５のオイルを油圧回路３３に供給する油圧回路４０ｂを備える。ここで、油圧回路４０ａにオリフィス３８が、また油圧回路４０ｂに逆止弁３９がそれぞれ設置される。さらに油圧回路４０ａのオイルタンク３５側の出口部先端には、オイルタンク３５へのオイルの流量を制御するためのフロート弁４２が設置されており、オイルタンク３５内のオイルの量が所定量に達した時に、油圧回路４０ａの出口を遮蔽し、オイルタンク３５へのオイルの供給を停止する。なお、オイルタンク３５へのオイルの供給を停止する手段としてフロート弁を用いたが、これに限らず、例えば電磁弁を用いることも可能である。
【００５６】
この構成とすることにより、オイルのオーバフローのための油圧回路を廃止でき、簡素な構成とすることができる。
【００５７】
図８に示す第３の実施形態は、第２の実施形態の構成に加えて、オイルタンク３５内のオイルの流量を所定流量以上に調整するための油圧回路４０ｃと、その油圧回路に切換弁４３を設けた構成である。
【００５８】
この構成とすることにより、変速機のオイルリザーバタンクとしての機能をオイルタンク３５に備えることができる。
【００５９】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるアイドル停止車両の概略構成図である。
【図２】同じくアイドル停止時のオイル充填構造を説明する概略図である。
【図３】同じくアイドル停止時のオイル充填構造を説明する回路図である。
【図４】同じく逆止弁の構造を説明する図である。
【図５】同じく車両走行時のオイルタンクへ流入するオイル流量を説明する図である。
【図６】同じく車両アイドル停止時のオイルタンクから流出するオイル流量を説明する図である。
【図７】第２の実施形態のアイドル停止時のオイル充填構造を説明する回路図である。
【図８】第３の実施形態のアイドル停止時のオイル充填構造を説明する回路図である。
【符号の説明】
１４オイルポンプ
１７変速機
３２オイルパン
３５オイルタンク
３８オリフィス
３９逆止弁

Claims

変速機と、エンジンにより駆動される油圧源と、油圧源からの油圧に基づいて前記変速機の変速を制御する油圧制御手段とを備え、所定の運転条件でエンジンの自動停止、自動再起動を行うアイドル停止車両において、
前記変速機の上方に配置され、前記油圧源から供給される作動油を貯留するオイルタンクを備え、
アイドル停止時に、前記オイルタンクから作動油を重力によって前記油圧制御手段に供給し、前記油圧制御手段は、動力伝達要素への油圧の供給を制御する第１制御弁と、この第１制御弁への油圧を制御する第２制御弁とを備え、アイドル停止中に前記第１、第２制御弁を開口することを特徴とするアイドル停止車両。
前記油圧源と前記オイルタンクとを連通する油圧回路と、この油圧回路に流量を制御する手段と、この流量制御手段と並列に前記オイルタンクから前記油圧源方向への作動油の流通のみを許可する一方向弁とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のアイドル停止車両。
前記オイルタンクの容量は、アイドル停止時間と、単位時間当たりに排出される作動油流量とに基づき算出されることを特徴とする請求項１に記載のアイドル停止車両。