JP6380282B2 - 自動変速機の油路制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機の油路制御装置に関する。

トルクコンバータを備える自動変速機において、オイル供給のための油路を設け、当該油路を介してオイル供給装置からトルクコンバータにオイルを供給する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−１１２０６４号公報

しかしながら、特許文献１で提案された技術は、オイル供給装置からトルクコンバータへ常にオイルが供給される構造となっているため、トルクコンバータへのオイル供給が不要な場合にもオイルを供給してしまい、燃費が悪化するという問題があった。この問題を解決するために、油路上にバルブ（弁）等を設け、オイル供給が不要な場合に当該バルブを閉塞してオイル供給を遮断することも考えられるが、この場合はバルブを設けるためのスペースが必要となり、自動変速機の体格が大きくなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、自動変速機の体格を大きくすることなくトルクコンバータへのオイル供給を制御することができる自動変速機の油路制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る自動変速機の油路制御装置は、ロックアップクラッチを備えるトルクコンバータと、オイル供給装置から前記トルクコンバータにオイルを供給するトルクコンバータ還流油路と、前記オイル供給装置から前記ロックアップクラッチにオイルを供給するロックアップクラッチ油路と、を備える自動変速機の油路制御装置であって、前記トルクコンバータ還流油路の一部を構成する第一部材および第二部材の間に設けられた油路開閉部材を備え、前記油路開閉部材が、前記自動変速機の入力軸の外周を取り囲むように形成されるとともに、内部に流体が充填されることで膨張する袋状に形成され、前記ロックアップクラッチの係合時に、前記ロックアップクラッチ油路のオイルが内部に充填されることで、前記第一部材と前記第二部材との間を閉塞することを特徴とする。

本発明に係る自動変速機の油路制御装置によれば、トルクコンバータ還流油路上に油路開閉部材を設け、ロックアップクラッチの係合時に当該油路開閉部材を膨張させてトルクコンバータ還流油路の両側にある部材間を閉塞することができるため、自動変速機の体格を大きくすることなく、トルクコンバータへのオイル供給を制御することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る油路制御装置を備える自動変速機の構成を模式的に示すスケルトン図である。 図２は、本発明の実施形態に係る油路制御装置の構成を模式的に示す斜視図である。 図３は、本発明の実施形態に係る油路制御装置の設置例を模式的に示す斜視図である。 図４は、本発明の実施形態に係る油路制御装置の作用を説明するための図であり、（ａ）は、ロックアップクラッチの係合時における油路制御装置の状態およびオイルの流れ方向を示す図、（ｂ）は、ロックアップクラッチの解放時における油路制御装置の状態およびオイルの流れ方向を示す図、である。 図５は、本発明の実施形態に係る油路制御装置の作用を説明するための図であり、（ａ）は、ロックアップクラッチの係合時におけるオイルの流れ方向を示す図、（ｂ）は、ロックアップクラッチの解放時におけるオイルの流れ方向を示す図、である。 図６は、本発明の実施形態に係る油路制御装置の作用を説明するための図であり、ロックアップ状態（Ｌ／Ｕ状態）と、ロックアップ油圧（Ｐｌｕ）と、油路制御装置の状態と、トルクコンバータ還流油流れ（Ｔ／Ｃ還流油流れ）との関係を示す図である。 図７は、本発明の実施形態に係る油路制御装置の作用を説明するための図であり、ロックアップ油圧（Ｐｌｕ）および油路制御装置の状態と、時間との関係を示すグラフである。 図８は、従来技術に係る油路制御装置を備える自動変速機の構成を模式的に示すスケルトン図である。

本発明の実施形態に係る自動変速機の油路制御装置について、図１〜図８を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

なお、以下で説明する図１および図８では、自動変速機１の入力軸２０に沿った軸線（一点鎖線）の上半分に、ロックアップクラッチ１２の解放時（Ｌ／Ｕ＿ＯＦＦ中）におけるオイルの流れ方向（およびトルクフロー）を示し、入力軸２０に沿った軸線（一点鎖線）の下半分に、ロックアップクラッチ１２の係合時（Ｌ／Ｕ＿ＯＮ中）におけるオイルの流れ方向（およびトルクフロー）を示している。すなわち、これらの図では、上半分と下半分とで、異なる状況下におけるオイルの流れ方向（およびトルクフロー）を図示している。

本発明の実施形態に係る自動変速機１の油路制御装置１３は、自動変速機１のトルクコンバータ１０内におけるトルクコンバータ還流油路Ｆｔｃを制御（遮断、開放）するものである。以下ではまず、本発明の実施形態に係る油路制御装置１３を備える自動変速機１について説明する。

自動変速機１は、車両に設けられ、オイル循環を利用して動力伝達や各部の潤滑および冷却を行う。自動変速機１は、図１に示すように、トルクコンバータ１０と、入力軸２０と、オイル供給装置３０と、変速機ケース４０と、を備えている。なお、同図では、自動変速機１におけるトルクコンバータ１０、入力軸２０、オイル供給装置３０および変速機ケース４０以外の構成は図示を省略している。

トルクコンバータ１０は、図１に示すように、トーラス部１１と、ロックアップクラッチ１２と、油路制御装置１３と、フロントカバー１４と、を備えている。トーラス部１１は、エンジンのクランク軸２に連結されたポンプインペラー１１１と、自動変速機１の入力軸２０に連結されたタービンランナー１１２と、一方向クラッチ１１３を介して変速機ケース４０と連結されたステータ１１４と、から構成されている。このトーラス部１１には、後記するトルクコンバータ還流油路Ｆｔｃを介して、オイル供給装置３０からオイルが供給される。

オイル供給装置３０は、例えばオイルポンプ、ストレーナ、オイルクーラ、各種バルブ等からなる一般的な構成を備えている。オイル供給装置３０は、図１に示すように、ロックアップクラッチ油路Ｆｌｕを介してロックアップクラッチ１２の油室１２２にロックアップ油圧（Ｐｌｕ）を供給する。また、オイル供給装置３０は、同図に示すように、トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃを介してトルクコンバータ１０のトーラス部１１にオイルを供給するとともに、当該トーラス部１１からオイルを回収する。

ロックアップクラッチ１２は、図１に示すように、シリンダ１２１と、シリンダ１２１内に油室１２２を形成するピストン１２３と、多板構造のディスクセット１２４と、ダンパー１２５と、を備えている。ロックアップクラッチ１２は、後記するロックアップクラッチ油路Ｆｌｕを介して油室１２２に油圧が供給されることで、ピストン１２３がディスクセット１２４を付勢して係合状態となる。これにより、クランク軸２と入力軸２０とが接続される。

トルクコンバータ１０には、図１に示すように、ロックアップクラッチ油路Ｆｌｕと、トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃとが形成されている。ここで、図１では、ロックアップクラッチ油路Ｆｌｕを実線矢印で、トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃをロックアップクラッチ油路Ｆｌｕよりも太い実線矢印で、クランク軸２からのエンジントルクが伝達される方向（以下、トルクフローという）Ｆｔ１，Ｆｔ２を破線の矢印で、示している。

ロックアップクラッチ油路Ｆｌｕは、オイル供給装置３０からロックアップクラッチ１２にオイルを供給する油路である。ロックアップクラッチ油路Ｆｌｕは、具体的にはロックアップクラッチ１２が係合される際に、油室１２２にオイルを供給する。また、トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃは、オイル供給装置３０からトルクコンバータ１０のトーラス部１１にオイルを供給する。なお、トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃの経路上には、図１に示すように、トーラス部１１の他に、ロックアップクラッチ１２が存在する。

ここで、図８に示すように、従来の自動変速機１０１では、トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃを介して、トルクコンバータ１１０のトーラス部１１に常にオイルが供給される構造となっており、トルクコンバータ１１０へのオイル供給が不要な場合もオイルを供給していた。

例えば、ロックアップクラッチ１２の係合時（Ｌ／Ｕ＿ＯＮ中）は、トーラス部１１の各要素間で差回転が発生してオイルが発熱するため、トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃを介してトーラス部１１に新たなオイルを供給して冷却する必要がある。一方、ロックアップクラッチ１２の解放時（Ｌ／Ｕ＿ＯＦＦ中）は、トーラス部１１の各要素間で差回転が発生せず、オイルも発熱しないため、トーラス部１１に新たなオイルを供給する必要はない。

しかしながら、図８に示すように、従来はロックアップクラッチ１２が係合状態と解放状態のいずれの状態であってもトルクコンバータ還流油路Ｆｔｃを介してトーラス部１１にオイルを供給している。従って、トルクコンバータ１１０へのオイル供給が不必要な時にもオイルを供給することで、オイル供給装置３０内のオイルポンプ（図示省略）が無駄な仕事をするため、燃費が悪化するという問題があった。また、オイル供給装置３０内のオイルポンプ（図示省略）が大型化することで、燃費が悪化するという問題もあった。

以上のような問題に鑑み、本発明では、図１に示すように、自動変速機１内に、油路制御装置１３を設け、ロックアップクラッチ１２の係合時（Ｌ／Ｕ＿ＯＮ中）にトルクコンバータ還流油路Ｆｔｃを遮断するようにしている。

油路制御装置１３は、図１に示すように、トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃ上に設けられるとともに、当該トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃの一部を構成するロックアップクラッチ１２のシリンダ１２１と、トルクコンバータ１０のフロントカバー１４との間に設けられる。より詳細には、油路制御装置１３は、入力軸２０の軸方向、あるいはトルクコンバータ還流油路Ｆｔｃに直交する方向で対向する、シリンダ１２１の外面と、フロントカバー１４の内面との間に設けられる。

油路制御装置１３は、図１に示すように、ロックアップクラッチ油路Ｆｌｕに隣り合って配置される。また、油路制御装置１３には、ロックアップクラッチ油路Ｆｌｕから分岐した遮断装置用油路Ｆｃｏが接続され、オイルが供給される。すなわち、ロックアップクラッチ１２が係合される際に、ロックアップクラッチ油路Ｆｌｕを介して、油室１２２にオイルが供給されると同時に、油路制御装置１３にもオイルが供給される。なお、このようにロックアップクラッチ油路Ｆｌｕから分岐した遮断装置用油路Ｆｃｏを油路制御装置１３に接続することで、油路制御装置１３の動作油圧を確保することができ、最短の油路構成にすることができる。

油路制御装置１３は、より具体的には図２に示すように、油路開閉部材１３１と、前記した遮断装置用油路Ｆｃｏを介して、外部から油路開閉部材１３１内に流体（ここではオイル）を導入するための流体供給口１３２を備えている。油路開閉部材１３１は、例えばゴム等の伸縮性を有する弾性材料、または蛇腹構造等によって体積変化が可能に形成されている。

また、油路開閉部材１３１は、内部に空間を有し、当該内部に流体が充填されることで膨張する袋状に形成されている。また、油路開閉部材１３１は、自動変速機１の入力軸２０の外周を取り囲むような円環状に形成される。

このような構成を備える油路制御装置１３は、図１の下半分に示すように、ロックアップクラッチ１２の係合時に、ロックアップクラッチ油路Ｆｌｕのオイルが油路開閉部材１３１の内部に充填されることで膨張する。そして、シリンダ１２１とフロントカバー１４との間の空間を閉塞し、トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃを遮断する。一方、油路制御装置１３の油路開閉部材１３１は、図１の上半分に示すように、ロックアップクラッチ１２の解放時は、ロックアップクラッチ油路Ｆｌｕのオイルが外部に排出されることで収縮する。そして、シリンダ１２１とフロントカバー１４との間の空間を開放し、トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃを開放する。

なお、油路制御装置１３の油路開閉部材１３１は、図１の例ではシリンダ１２１とフロントカバー１４との間に設けられていたが、トルクコンバータ１０には各種の構造が存在するため、その配置場所は同図に示す例に限定されない。すなわち、油路制御装置１３の油路開閉部材１３１は、図３に示すように、トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃにおいて、当該トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃの一部を形成する二つの部材である第一部材１２１Ａと第二部材１４Ａとの間に設ければよい。同図に示すように、第一部材１２１Ａは、入力軸２０の軸方向における一方側に配置され、第二部材１４Ａは、入力軸２０の軸方向における他方側に配置されている。

ここで、図３では、説明の便宜上、第一部材１２１Ａおよび第二部材１４Ａ間の入力軸２０の描写を省略している。また、同図における符号Ｆｏは、オイルの流れ方向を示している（後記する図４および図５でも同様）。

また図１の例では、第一部材１２１Ａはシリンダ１２１であり、第二部材１４Ａはフロントカバー１４であるが、第一部材１２１Ａおよび第二部材１４Ａはこれらに限られない。第一部材１２１Ａおよび第二部材１４Ａとしては、トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃの経路上に配置され、かつ当該トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃの一部を構成する部材であること、入力軸２０の周辺に配置される部材であること、入力軸２０の軸方向あるいはトルクコンバータ還流油路Ｆｔｃに直交する方向で対向する二面を構成する部材であること、対向する二面間に差回転が発生しないこと、を満たせばよい。なお、油路制御装置１３の油路開閉部材１３１は膨張または伸縮可能であるため、第一部材１２１Ａと第二部材１４Ａとが対向する面は平面である必要はなく、また、対向する面が平行である必要もない。

そして、ロックアップクラッチ１２の係合時は、図４（ａ）に示すように、ロックアップクラッチ油路Ｆｌｕのオイルが内部に充填されることで、ロックアップ油圧（Ｐｌｕ）に連動して油路制御装置１３の油路開閉部材１３１が膨張し、第一部材１２１Ａと第二部材１４Ａとの間を閉塞してトルクコンバータ還流油路Ｆｔｃを遮断する。また、油路開閉部材１３１は円環状に形成されているため、当該油路開閉部材１３１が動作（膨張）している場合、図５（ａ）に示すように、油路開閉部材１３１の円環内部で遠心力によって放射状に流れようとするオイルは、当該油路開閉部材１３１によって全周で遮断され、円環内部にせき止められることになる。

一方、ロックアップクラッチ１２の解放時は、図４（ｂ）に示すように、ロックアップクラッチ油路Ｆｌｕのオイルが外部に排出されることで油路制御装置１３の油路開閉部材１３１が収縮し、第一部材１２１Ａおよび第二部材１４Ａ間を開放してトルクコンバータ還流油路Ｆｔｃを開放する。また、油路開閉部材１３１が停止（収縮）している場合、図５（ｂ）に示すように、油路開閉部材１３１の円環内部のオイルは、油路開閉部材１３１によってせき止められることなく遠心力によって放射状に流れる。

油路制御装置１３の油路開閉部材１３１の動作等をまとめると図６および図７の通りである。すなわち、図６および図７に示すように、ロックアップクラッチ１２のロックアップ状態（Ｌ／Ｕ状態）がＯＮ（係合中）の場合、トルクコンバータ１０の還流油の流れ（Ｔ／Ｃ還流油流れ）は不要である。従って、ロックアップ油圧ＰｌｕはＯＮ（＞０）となり、当該ロックアップ油圧Ｐｌｕに連動して油路制御装置１３の油路開閉部材１３１が膨張することで、トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃは遮断される。

一方、図６および図７に示すように、ロックアップクラッチ１２のロックアップ状態（Ｌ／Ｕ状態）がＯＦＦ（解放中）の場合、トルクコンバータ１０の還流油の流れ（Ｔ／Ｃ還流油流れ）は必要である。従って、ロックアップ油圧ＰｌｕはＯＦＦ（０）となり、油路制御装置１３の油路開閉部材１３１が収縮してトルクコンバータ還流油路Ｆｔｃは開放される。

以上のような構成を備える油路制御装置１３は、トルクコンバータ還流油路Ｆｔｃ上に油路開閉部材１３１を設け、ロックアップクラッチ１２の係合時に当該油路開閉部材１３１を膨張させてトルクコンバータ還流油路Ｆｔｃの両側にある部材間を閉塞することができるため、自動変速機１の体格を大きくすることなく、トルクコンバータ１０へのオイル供給を制御することができる。すなわち油路制御装置１３は、トルクコンバータ１０への不必要なオイル供給を遮断することができる。

また、油路制御装置１３は、大きな動作機構を伴わず、簡便な構造によってトルクコンバータ還流油路Ｆｔｃのオイル流量を調整、およびトルクコンバータ還流油路Ｆｔｃの開閉を切り替えることができるため、オイル供給装置３０内のオイルポンプ（図示省略）を小型化できるとともに、オイル供給装置３０内のオイルポンプ（図示省略）の無駄な仕事を減らし、効率および燃費を向上させることができる。

また、体積変化が可能な材料または構造によって油路制御装置１３の油路開閉部材１３１を構成することで、トルクコンバータ１０内の限られた現有の狭いスペースを活用することができるため、トルクコンバータ１０および自動変速機１を小型化してコストを削減することができる。

また、ロックアップクラッチ油路Ｆｌｕから油路制御装置１３の油路開閉部材１３１に油圧を供給することで、オイルを密封したシステムを構築できるため、シリンダ１２１およびピストン１２３によって構成される油圧アクチュエータの動作による油漏れも発生しない。

以上、本発明に係る自動変速機の油路制御装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

１，１０１ 自動変速機
２ クランク軸
１０ トルクコンバータ
１１ トーラス部
１１１ ポンプインペラー
１１２ タービンランナー
１１３ 一方向クラッチ
１１４ ステータ
１２ ロックアップクラッチ
１２１ シリンダ
１２１Ａ 第一部材
１２２ 油室
１２３ ピストン
１２４ ディスクセット
１２５ ダンパー
１３ 油路制御装置
１３１ 油路開閉部材
１３２ 流体供給口
１４ フロントカバー
１４Ａ 第二部材
２０ 入力軸
３０ オイル供給装置
４０ 変速機ケース
Ｆｃｏ 遮断装置用油路
Ｆｌｕ ロックアップクラッチ油路
Ｆｏ オイルの流れ方向
Ｆｔ１ トルクフロー（Ｌ／Ｕ＿ＯＦＦ中）
Ｆｔ２ トルクフロー（Ｌ／Ｕ＿ＯＮ中）
Ｆｔｃ トルクコンバータ還流油路
Ｐｌｕ ロックアップ油圧

Claims (1)

1. ロックアップクラッチを備えるトルクコンバータと、オイル供給装置から前記トルクコンバータにオイルを供給するトルクコンバータ還流油路と、前記オイル供給装置から前記ロックアップクラッチにオイルを供給するロックアップクラッチ油路と、を備える自動変速機の油路制御装置であって、
   前記トルクコンバータ還流油路の一部を構成する第一部材および第二部材の間に設けられた油路開閉部材を備え、
   前記油路開閉部材は、
   前記自動変速機の入力軸の外周を取り囲むように形成されるとともに、内部に流体が充填されることで膨張する袋状に形成され、
   前記ロックアップクラッチの係合時に、前記ロックアップクラッチ油路のオイルが内部に充填されることで、前記第一部材と前記第二部材との間を閉塞することを特徴とする自動変速機の油路制御装置。

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