油圧システム
【課題】簡易かつ低廉な装置構成で、自動変速機の筐体内に作動油が滞留するのを抑制可能な油圧システムを提供する。
【解決手段】オイルパン５０に貯められたオイルは、オイルポンプ２２０により油路８４に送られた後、オイルパン５０に戻される。オイルポンプ６０は、車両の走行中に生起される走行風を受けて回転する回転体７０からの回転エネルギーにより駆動することにより、ケース４０と摩擦係合装置２００との間に形成される間隙に滞留したオイルをオイルパン５０に排出する。オイルポンプ６０の吐出能力は走行風の風速に応じて自動的に調整されるため、ケース４０内にオイルが滞留するのを効果的に抑制できるとともに、吐出されるオイルの量を制御するための制御回路が不要となる。その結果、車両のエネルギー効率の低下、およびトランスミッション１００の大型化、複雑化およびコスト増を抑えることができる。
【解決手段】オイルパン５０に貯められたオイルは、オイルポンプ２２０により油路８４に送られた後、オイルパン５０に戻される。オイルポンプ６０は、車両の走行中に生起される走行風を受けて回転する回転体７０からの回転エネルギーにより駆動することにより、ケース４０と摩擦係合装置２００との間に形成される間隙に滞留したオイルをオイルパン５０に排出する。オイルポンプ６０の吐出能力は走行風の風速に応じて自動的に調整されるため、ケース４０内にオイルが滞留するのを効果的に抑制できるとともに、吐出されるオイルの量を制御するための制御回路が不要となる。その結果、車両のエネルギー効率の低下、およびトランスミッション１００の大型化、複雑化およびコスト増を抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、油圧システムに関し、より特定的には、車両に搭載される自動変速機の油圧システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の変速機として、車両の走行状態に基づいて制御される自動変速機が知られている。この自動変速機には、変速比が不連続的（段階的）に変化する有段式の変速機や、変速比が連続的（無段階的）に変化する無段変速機が含まれており、これらいずれの自動変速機においても変速比の制御のために油圧が広く使用されている。たとえば有段式の自動変速機であれば、内燃機関（エンジン）の出力を変速機構に伝達するための入力クラッチや変速段を設定するためのクラッチあるいはブレーキを、油圧サーボ機構によって係合および解放するように構成している。また、無段変速機であれば、その変速機構に対して動力を入力する入力クラッチを油圧によって係合する構成とし、また変速機構を油圧によって動作させるように構成している。
【０００３】
一方、車両に搭載されているエンジンは、走行のための動力源であると同時に、上記油圧の発生源とされている。すなわち、エンジンの出力軸にはオイルポンプが連結されており、当該オイルポンプがエンジンによって駆動されて所定の油圧を発生する。これにより、自動変速機を適宜に制御することができるため、変速機構に対して動力を伝達し、あるいは所定の変速比を設定して出力軸にトルクを伝達することが可能となる。
【０００４】
しかしながら、油圧システムのポンプとして、このような機関駆動式の機械オイルポンプを用いた場合には、エンジンの回転速度が所定回転速度以上にまで上昇した場合には、比較的大きな油圧を発生させることができるものの、機関始動直後等のエンジンの回転速度が低いときは、油圧が極端に低下して必要な油圧発生能力を確保できないことがある。
【０００５】
そのため、たとえば特開２００１−７４１３０号公報（特許文献１）に開示されるように、こうした機械オイルポンプとは別に、モータ等によって駆動される電動オイルポンプを備え、これらを併用する構成が検討されている。これによれば、内燃機関の回転速度が低下して機械オイルポンプの油圧が低下しているときには、この電動オイルポンプによって必要な油圧を確保することにより、潤滑や油圧アクチュエータの作動に必要な油圧を発生させることができるようになる。
【特許文献１】特開２００１−７４１３０号公報
【特許文献２】特開２００７−３２１９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような油圧システムにおいては、近年高まりつつある自動変速機のコンパクト化および変速段の多段化の要求に伴ない、自動変速機の筐体内部に配されたオイルポンプと筐体下方に配されたオイルパンとの間で作動油を循環させるための油路を設けるスペースを確保することが困難となってきている。
【０００７】
そのため、自動変速機の筐体内部では、クラッチおよびブレーキに供給された作動油がオイルパンに流下されることなく滞留するという状態が発生する。これにより、作動油がクラッチドラムなどの回転部材によって攪拌される際の攪拌損失が増大するため、車両のエネルギー効率を低下させることになる。
【０００８】
また、作動油が回転部材によって攪拌されることで油温が上昇することにより、トルクコンバータおよび変速機構の耐久性を落とすとともに、ブリーザからのオイル吹きにも繋がることになる。
【０００９】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易かつ低廉な装置構成で、自動変速機の筐体内に作動油が滞留するのを抑制可能な油圧システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のある局面に従えば、駆動源に接続された自動変速機の油圧システムは、駆動源から伝達された動力を受けて回転することにより、自動変速機の制御用の作動油を油路に供給する第１のオイルポンプと、車両の走行中に生起される走行風を受けて回転することにより、油路に供給される作動油を循環させる第２のオイルポンプとを備える。
【００１１】
好ましくは、第２のオイルポンプは、走行風の風速に応じた回転速度で回転する回転体と、回転体に連結されて回転駆動する駆動回路とを含む。
【００１２】
好ましくは、自動変速機は、油圧式の変速機構と、変速機構を収納するためのケースと、ケース下方に設けられ、作動油を貯留するためのオイルパンとを含む。油圧システムは、ケース内部と第２のオイルポンプの吸入口とを連通する第１の油路と、オイルパンと第２のオイルポンプの吐出口とを連通する第２の油路とをさらに備える。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、簡易かつ低廉な装置構成で、自動変速機の筐体内に作動油が滞留するのを抑制することができる。その結果、自動変速機のコンパクト化および車両のエネルギー効率の向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態に従う油圧システムを備える車両のパワートレーンを示す概略構成図である。
【００１６】
図１を参照して、この車両のパワートレーンは、エンジン１０と、エンジン１０の出力軸に接続されたトランスミッション１００とから構成される。
【００１７】
エンジン１０は、公知のガソリンエンジンやディーゼルエンジンであればよく、特に限定されるものではない。また、トランスミッション１００は、作動油（オイル）を用いる自動変速機であればよく、遊星歯車式等の有段変速機であっても、ベルト式等の無段変速機であってもよい。なお、本実施の形態においては、トランスミッション１００は、遊星歯車式の有段変速機として説明する。
【００１８】
トランスミッション１００は、トルクコンバータ３０と、変速機構２０とから構成され、エンジン１０から出力されたトルクがトルクコンバータ３０を介してインプットシャフト２０２に伝達される。
【００１９】
変速機構２０は、サンギヤ、リングギヤおよびキャリヤを回転要素とする遊星歯車機構２０４と、インプットシャフト２０２とカウンタドライブギヤとの間のトルク伝達経路を切り換えるためのクラッチやブレーキなどの摩擦係合装置２００と、ディファレンシャル機構２１０と、アウトプットシャフト２１２とを含む。
【００２０】
摩擦係合装置２００を構成するクラッチおよびブレーキは、たとえば多板クラッチ式の摩擦係合要素からなり、油圧による係合力に応じて、そのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。この多板クラッチ式の摩擦係合要素においては、一般的に、駆動側摩擦プレート（ドライブプレート）と被駆動側摩擦プレート（ドリブンプレート）とを油圧を用いて押付けることにより係合状態が形成され、スプリングの付勢力を用いてドライブプレートとドリブンプレートとの間にクリアランスを発生させることにより解放状態が形成される。このクラッチおよびブレーキを車速や要求駆動力などの走行状態に応じて選択的に係合または解放することにより、変速機構２０を所望の変速段に設定することができる。
【００２１】
本実施の形態に従う油圧システムでは、摩擦係合装置２００に供給される油圧を、機関駆動式のオイルポンプ２２０によって発生する。具体的には、トルクコンバータ３０と変速機構２０との間にオイルポンプ２２０が設けられている。オイルポンプ２２０は、たとえばノンクレセント型オイルポンプであって、エンジン１０の回転により駆動される機械オイルポンプである。オイルポンプ２２０は、後述する油圧システムによって摩擦係合装置２００に油圧を供給する。
【００２２】
トルクコンバータ３０、変速機構２０およびオイルポンプ２２０は、ケース４０に収容される。ケース４０は、車両に搭載された状態において鉛直下方向に開口されており、その開口位置を塞ぐようにオイルパン５０が設けられる。
【００２３】
ケース４０内には、所定量のオイルが封入されている。オイルは、ＡＴＦ（automatic transmission fluid）とも呼ばれ、変速を行なうためのクラッチを作動させる作動油として機能するとともに、トルクコンバータ３０におけるトルクの伝達を行なったり、歯車等の機械要素間の焼き付き防止のための潤滑油としても機能する。
【００２４】
オイルパン５０は、受け皿形状を有しており、ケース４０内に封入されたオイルを貯留する。オイルパン５０に貯められたオイルは、オイルポンプ２２０により、変速機構２０を強制潤滑するための設けられた油路８４および変速機構２０を所望の状態に制御するための油圧調整機構であるバルブボデー５２の油路８２に送られる。油路８４およびバルブボデー５２に送られたオイルは、最終的にオイルパン５０に戻される。
【００２５】
ここで、トランスミッション１００においては、近年、コンパクト化の要求が高まりつつある一方で、変速機構２０における変速段の多段化が求められている。したがって、これらの要求を両立させようとすると、ケース４０内の限られたスペースに複数の摩擦係合要素を効率良く配置する必要が生じる。そのため、油圧システムにおいては、ケース４０内部とオイルパン５０との間でオイルを循環させるための油路を確保することができず、結果として、以下に述べるような弊害を発生させる可能性がある。
【００２６】
詳細には、図１に示されるように、オイルポンプ２２０によって油路８４に送られたオイルは、摩擦係合装置２００の摩擦係合要素の各々に供給された後、オイルパン５０に戻される。このとき、ケース４０内では、摩擦係合装置２００に供給されたオイルをオイルパン５０に流下させるための油路を確保することが難しいため、摩擦係合装置２００に供給されたオイルの一部がケース４０内に滞留することとなる。このようなオイルの滞留は、特に、ケース４０と摩擦係合装置２００との間に形成される間隙（図中の領域ＲＧＮに相当）において顕著に現れる。
【００２７】
そのため、当該間隙にオイルが滞留すると、摩擦係合要素を支持するためのクラッチドラム２０８などの回転部材によってオイルが攪拌される際の攪拌損失が増大することになる。その結果、トランスミッション１００全体の損失が増大するため、車両のエネルギー効率の低下を招くことになる。
【００２８】
さらに、オイルが攪拌されることで油温が上昇することによって、トルクコンバータ３０および変速機構２０の耐久性を落とすとともに、ブリーザからのオイル吹きにも繋がることになる。
【００２９】
このような不具合を防止するためには、ケース４０内に封入するオイルの量を規定の分量よりも少なくすることで、滞留するオイルの量を減らすことが可能である。しかしながら、オイルの量を少なくすると、低油温時にはオイルレベルが下がってしまうため、コーナリング走行時あるいは登坂時にオイルポンプ２２０がオイルを吸入できずに空気を吸入していまい、駆動力がカットされる可能性がある。
【００３０】
したがって、オイルの量を減らすことなく、ケース４０内のオイルの滞留を回避するための方策が必要とされており、その方策の一つとしては、ケース４０内に滞留したオイルをオイルパン５０に強制的に排出するための排出機構を設けることが検討される。
【００３１】
このような排出機構としては、たとえば図１に示すように、ケース４０およびオイルパン５０を結ぶ新たな油路と、当該油路にオイルを循環させるためのポンプを配設し、油路を介してオイルパン５０にオイルを吐出させる構成を適用することができる。このような構成によれば、ケース４０内に滞留したオイルを効率良くオイルパン５０に排出することができる。
【００３２】
ここで、本構成に用いられるポンプにおいては、吐出するオイルの量の調整機能を有することが求められる。常に一定量のオイルを吐出するようにポンプを構成すると、ケース４０内に滞留するオイルの量が比較的少ない場合には、ポンプが空気を吸入する可能性があるためである。このような場合には、ポンプが空気を吸入することによって、ケース４０内ではオイルと空気とが混じり合うことで見かけ上オイルの量が増加する。そのため、ケース４０内に滞留するオイルの量も見かけ上増加することとなり、上述したようなクラッチドラムの攪拌損失の増大および油温の上昇といった、悪循環が生じるおそれがある。
【００３３】
これには、電気的に駆動される電動オイルポンプを用い、かつ、当該電動オイルポンプの吐出能力をドライバ回路により制御する構成とすることで、吐出するオイルの量を調整することが可能となる。具体的には、制御装置からの制御指令に応じて、ドライバ回路がバッテリから受けた直流電力を所定の電圧に変換して電動オイルポンプを駆動する駆動モータへ供給することにより、吐出するオイルの量を調整することができる。
【００３４】
しかしながら、上述のように電動オイルポンプを用いた構成では、駆動モータによる電力消費量が増加するため、車両のエネルギー効率を低下させる要因となる。また、ドライバ回路などの制御回路を必要とすることから、トランスミッション１００を大型化および複雑化させるとともに、コストを増大させるという不具合が生じる。
【００３５】
そこで、本実施の形態に従う油圧システムでは、ケース４０内に滞留したオイルをオイルパン５０に排出するための排出機構に、車両の走行中に生起される走行風を受けて回転する風力ポンプを用いる構成とする。
【００３６】
具体的には、図１を参照して、ケース４０内に滞留したオイルの排出機構は、オイルポンプ６０と、オイルクーラー６２と、回転体７０と、油路６４〜６８とを含む。
【００３７】
ケース４０とオイルポンプ６０との間に油路６４が設けられ、オイルポンプ６０とオイルクーラー６２との間に油路６６が設けられ、オイルクーラー６２とオイルパン５０との間に油路６８が設けられる。すなわち、ケース４０、オイルポンプ６０、オイルクーラー６２およびオイルパン５０は、油路６４〜６８によって直列に接続される。
【００３８】
なお、油路６４は、オイルポンプ６０の吸入口とケース４０内部とを連通させるように設けられる。また、油路６８は、オイルポンプ６０の吐出口とオイルパン５０とを連通させるように設けられる。
【００３９】
オイルポンプ６０は、オイルを循環させるためのポンプであって、図に示される矢印の方向にオイルを循環させる。オイルクーラー６２は、油路６４，６６を通流してきたオイルを冷却する。オイルクーラー６２によって冷却されたオイルは、油路６８を介してオイルパン５０に排出される。
【００４０】
回転体７０は、オイルポンプ６０を駆動する駆動モータの回転軸７２に接続されており、車両の走行風を受けて風のエネルギーを回転エネルギーに変換する。一例として、回転体７０は、複数のブレードが接続されたハブを有しており、回転エネルギーがハブを回転させる。ハブの回転が回転軸７２に伝達されることにより、駆動モータが回転駆動されてオイルポンプ６０を駆動させる。
【００４１】
これにより、オイルポンプ６０の吐出能力は、回転軸７２の回転速度、すなわち、回転体７０の回転速度に応じて調整される。回転体７０の回転速度は走行風の風速で決まることから、オイルポンプ６０の吐出能力は、走行風の風速に応じて調整されることになる。
【００４２】
このようにオイルポンプ６０に風力ポンプを用いた構成としたことにより、本実施の形態に従う油圧システムによれば、ドライバ回路などの制御回路を設けることなく、吐出されるオイルの量を調整することができる。
【００４３】
すなわち、走行風の風速は車両の走行速度（車速）に比例することから、車速が高くなるに従って、オイルポンプ６０の吐出能力が高められることになる。そのため、車速が高い時には車速が低い時に比べて、摩擦係合装置２００に供給されるオイルの量が増加するため、ケース４０内に滞留するオイルの量も増加することになるが、オイルポンプ６０が低車速時よりも高い吐出能力でケース４０内からオイルを排出させることができる。その結果、クラッチドラム２０８の攪拌損失の増大を抑えることが可能となり、車両のエネルギー効率の低下および油温の上昇を回避することができる。
【００４４】
また、車速が低い時には、ケース４０内に滞留するオイルの量が少なくなる一方で、オイルポンプ６０の吐出能力も高車速時よりも抑えられる。そのため、オイルポンプ６０が空気を吸入するのを防止することができる。
【００４５】
このように、本実施の形態によれば、車速に応じて自動的にオイルポンプ６０の吐出能力が調整されるため、ケース４０内にオイルが滞留するのを効果的に抑制することができる。また、上述した電動オイルポンプを用いた構成と比較して、吐出されるオイルの量を制御するための制御回路が不要となる。その結果、車両のエネルギー効率の低下を抑制できる。また、トランスミッション１００の大型化、複雑化およびコストの増加を抑えることができる。
【００４６】
図２は、車両１におけるトランスミッション１００および油圧システムの搭載構造を説明するための概略図である。詳細には、図２は、車両１のフロント回りの車体構造を示す斜視図である。
【００４７】
図２を参照して、トランスミッション１００は、車両１の前輪の近傍に搭載されている。トランスミッション１００の鉛直下方にはオイルパン５０が設けられている。
【００４８】
オイルポンプ６０は、トランスミッション１００の外部に設けられる。オイルポンプ６０の吸入口は、油路６４を介してトランスミッション１００に接続される。また、オイルポンプ６０の吐出口は、油路６８を介してオイルパン５０に接続される。なお、油路６４は、トランスミッション１００のケース４０内であって、オイルが滞留し易い部分に向けて開口された開口端を有する。図２の構造例では、油路６４の開口端は、トランスミッション１００のリヤカバー２１４に設けられている。
【００４９】
回転体７０は、複数のブレードが、車両１の走行時に生起される走行風が挿入される部分に対向するように配置される。これにより、回転体７０は走行風のエネルギーを効率良く回転エネルギーに変換することが可能となる。そして、回転体７０が走行風を受けて回転することにより、リヤカバー２１４の内側に滞留したオイルがオイルポンプ６０によってオイルパン５０に排出される。
【００５０】
なお、本願発明の適用は、図１に示したトランスミッション１００の構成に限定されるものではない。すなわち、摩擦係合装置に油圧を供給するオイルポンプを備える油圧回路構成を有するトランスミッションであれば、トランスミッションのケース内部とオイルパンとの間でオイルを循環させるための風力ポンプを設ける構成とすることによって、他の構成のトランスミッションについても本願発明を適用することができる。
【００５１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の実施の形態に従う油圧システムを備える車両のパワートレーンを示す概略構成図である。
【図２】車両におけるトランスミッションおよび油圧システムの搭載構造を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ エンジン、２０ 変速機構、３０ トルクコンバータ、４０ ケース、５０ オイルパン、５２ バルブボデー、６０，２２０ オイルポンプ、６２ オイルクーラー、６４，６６，６８，８２，８４ 油路、７０ 回転体、７２ 回転軸、１００ トランスミッション、２００ 摩擦係合装置、２０２ インプットシャフト、２０４ 遊星歯車機構、２０８ クラッチドラム、２１０ ディファレンシャル機構、２１２ アウトプットシャフト、２１４ リヤカバー。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、油圧システムに関し、より特定的には、車両に搭載される自動変速機の油圧システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の変速機として、車両の走行状態に基づいて制御される自動変速機が知られている。この自動変速機には、変速比が不連続的（段階的）に変化する有段式の変速機や、変速比が連続的（無段階的）に変化する無段変速機が含まれており、これらいずれの自動変速機においても変速比の制御のために油圧が広く使用されている。たとえば有段式の自動変速機であれば、内燃機関（エンジン）の出力を変速機構に伝達するための入力クラッチや変速段を設定するためのクラッチあるいはブレーキを、油圧サーボ機構によって係合および解放するように構成している。また、無段変速機であれば、その変速機構に対して動力を入力する入力クラッチを油圧によって係合する構成とし、また変速機構を油圧によって動作させるように構成している。
【０００３】
一方、車両に搭載されているエンジンは、走行のための動力源であると同時に、上記油圧の発生源とされている。すなわち、エンジンの出力軸にはオイルポンプが連結されており、当該オイルポンプがエンジンによって駆動されて所定の油圧を発生する。これにより、自動変速機を適宜に制御することができるため、変速機構に対して動力を伝達し、あるいは所定の変速比を設定して出力軸にトルクを伝達することが可能となる。
【０００４】
しかしながら、油圧システムのポンプとして、このような機関駆動式の機械オイルポンプを用いた場合には、エンジンの回転速度が所定回転速度以上にまで上昇した場合には、比較的大きな油圧を発生させることができるものの、機関始動直後等のエンジンの回転速度が低いときは、油圧が極端に低下して必要な油圧発生能力を確保できないことがある。
【０００５】
そのため、たとえば特開２００１−７４１３０号公報（特許文献１）に開示されるように、こうした機械オイルポンプとは別に、モータ等によって駆動される電動オイルポンプを備え、これらを併用する構成が検討されている。これによれば、内燃機関の回転速度が低下して機械オイルポンプの油圧が低下しているときには、この電動オイルポンプによって必要な油圧を確保することにより、潤滑や油圧アクチュエータの作動に必要な油圧を発生させることができるようになる。
【特許文献１】特開２００１−７４１３０号公報
【特許文献２】特開２００７−３２１９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような油圧システムにおいては、近年高まりつつある自動変速機のコンパクト化および変速段の多段化の要求に伴ない、自動変速機の筐体内部に配されたオイルポンプと筐体下方に配されたオイルパンとの間で作動油を循環させるための油路を設けるスペースを確保することが困難となってきている。
【０００７】
そのため、自動変速機の筐体内部では、クラッチおよびブレーキに供給された作動油がオイルパンに流下されることなく滞留するという状態が発生する。これにより、作動油がクラッチドラムなどの回転部材によって攪拌される際の攪拌損失が増大するため、車両のエネルギー効率を低下させることになる。
【０００８】
また、作動油が回転部材によって攪拌されることで油温が上昇することにより、トルクコンバータおよび変速機構の耐久性を落とすとともに、ブリーザからのオイル吹きにも繋がることになる。
【０００９】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易かつ低廉な装置構成で、自動変速機の筐体内に作動油が滞留するのを抑制可能な油圧システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のある局面に従えば、駆動源に接続された自動変速機の油圧システムは、駆動源から伝達された動力を受けて回転することにより、自動変速機の制御用の作動油を油路に供給する第１のオイルポンプと、車両の走行中に生起される走行風を受けて回転することにより、油路に供給される作動油を循環させる第２のオイルポンプとを備える。
【００１１】
好ましくは、第２のオイルポンプは、走行風の風速に応じた回転速度で回転する回転体と、回転体に連結されて回転駆動する駆動回路とを含む。
【００１２】
好ましくは、自動変速機は、油圧式の変速機構と、変速機構を収納するためのケースと、ケース下方に設けられ、作動油を貯留するためのオイルパンとを含む。油圧システムは、ケース内部と第２のオイルポンプの吸入口とを連通する第１の油路と、オイルパンと第２のオイルポンプの吐出口とを連通する第２の油路とをさらに備える。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、簡易かつ低廉な装置構成で、自動変速機の筐体内に作動油が滞留するのを抑制することができる。その結果、自動変速機のコンパクト化および車両のエネルギー効率の向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態に従う油圧システムを備える車両のパワートレーンを示す概略構成図である。
【００１６】
図１を参照して、この車両のパワートレーンは、エンジン１０と、エンジン１０の出力軸に接続されたトランスミッション１００とから構成される。
【００１７】
エンジン１０は、公知のガソリンエンジンやディーゼルエンジンであればよく、特に限定されるものではない。また、トランスミッション１００は、作動油（オイル）を用いる自動変速機であればよく、遊星歯車式等の有段変速機であっても、ベルト式等の無段変速機であってもよい。なお、本実施の形態においては、トランスミッション１００は、遊星歯車式の有段変速機として説明する。
【００１８】
トランスミッション１００は、トルクコンバータ３０と、変速機構２０とから構成され、エンジン１０から出力されたトルクがトルクコンバータ３０を介してインプットシャフト２０２に伝達される。
【００１９】
変速機構２０は、サンギヤ、リングギヤおよびキャリヤを回転要素とする遊星歯車機構２０４と、インプットシャフト２０２とカウンタドライブギヤとの間のトルク伝達経路を切り換えるためのクラッチやブレーキなどの摩擦係合装置２００と、ディファレンシャル機構２１０と、アウトプットシャフト２１２とを含む。
【００２０】
摩擦係合装置２００を構成するクラッチおよびブレーキは、たとえば多板クラッチ式の摩擦係合要素からなり、油圧による係合力に応じて、そのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。この多板クラッチ式の摩擦係合要素においては、一般的に、駆動側摩擦プレート（ドライブプレート）と被駆動側摩擦プレート（ドリブンプレート）とを油圧を用いて押付けることにより係合状態が形成され、スプリングの付勢力を用いてドライブプレートとドリブンプレートとの間にクリアランスを発生させることにより解放状態が形成される。このクラッチおよびブレーキを車速や要求駆動力などの走行状態に応じて選択的に係合または解放することにより、変速機構２０を所望の変速段に設定することができる。
【００２１】
本実施の形態に従う油圧システムでは、摩擦係合装置２００に供給される油圧を、機関駆動式のオイルポンプ２２０によって発生する。具体的には、トルクコンバータ３０と変速機構２０との間にオイルポンプ２２０が設けられている。オイルポンプ２２０は、たとえばノンクレセント型オイルポンプであって、エンジン１０の回転により駆動される機械オイルポンプである。オイルポンプ２２０は、後述する油圧システムによって摩擦係合装置２００に油圧を供給する。
【００２２】
トルクコンバータ３０、変速機構２０およびオイルポンプ２２０は、ケース４０に収容される。ケース４０は、車両に搭載された状態において鉛直下方向に開口されており、その開口位置を塞ぐようにオイルパン５０が設けられる。
【００２３】
ケース４０内には、所定量のオイルが封入されている。オイルは、ＡＴＦ（automatic transmission fluid）とも呼ばれ、変速を行なうためのクラッチを作動させる作動油として機能するとともに、トルクコンバータ３０におけるトルクの伝達を行なったり、歯車等の機械要素間の焼き付き防止のための潤滑油としても機能する。
【００２４】
オイルパン５０は、受け皿形状を有しており、ケース４０内に封入されたオイルを貯留する。オイルパン５０に貯められたオイルは、オイルポンプ２２０により、変速機構２０を強制潤滑するための設けられた油路８４および変速機構２０を所望の状態に制御するための油圧調整機構であるバルブボデー５２の油路８２に送られる。油路８４およびバルブボデー５２に送られたオイルは、最終的にオイルパン５０に戻される。
【００２５】
ここで、トランスミッション１００においては、近年、コンパクト化の要求が高まりつつある一方で、変速機構２０における変速段の多段化が求められている。したがって、これらの要求を両立させようとすると、ケース４０内の限られたスペースに複数の摩擦係合要素を効率良く配置する必要が生じる。そのため、油圧システムにおいては、ケース４０内部とオイルパン５０との間でオイルを循環させるための油路を確保することができず、結果として、以下に述べるような弊害を発生させる可能性がある。
【００２６】
詳細には、図１に示されるように、オイルポンプ２２０によって油路８４に送られたオイルは、摩擦係合装置２００の摩擦係合要素の各々に供給された後、オイルパン５０に戻される。このとき、ケース４０内では、摩擦係合装置２００に供給されたオイルをオイルパン５０に流下させるための油路を確保することが難しいため、摩擦係合装置２００に供給されたオイルの一部がケース４０内に滞留することとなる。このようなオイルの滞留は、特に、ケース４０と摩擦係合装置２００との間に形成される間隙（図中の領域ＲＧＮに相当）において顕著に現れる。
【００２７】
そのため、当該間隙にオイルが滞留すると、摩擦係合要素を支持するためのクラッチドラム２０８などの回転部材によってオイルが攪拌される際の攪拌損失が増大することになる。その結果、トランスミッション１００全体の損失が増大するため、車両のエネルギー効率の低下を招くことになる。
【００２８】
さらに、オイルが攪拌されることで油温が上昇することによって、トルクコンバータ３０および変速機構２０の耐久性を落とすとともに、ブリーザからのオイル吹きにも繋がることになる。
【００２９】
このような不具合を防止するためには、ケース４０内に封入するオイルの量を規定の分量よりも少なくすることで、滞留するオイルの量を減らすことが可能である。しかしながら、オイルの量を少なくすると、低油温時にはオイルレベルが下がってしまうため、コーナリング走行時あるいは登坂時にオイルポンプ２２０がオイルを吸入できずに空気を吸入していまい、駆動力がカットされる可能性がある。
【００３０】
したがって、オイルの量を減らすことなく、ケース４０内のオイルの滞留を回避するための方策が必要とされており、その方策の一つとしては、ケース４０内に滞留したオイルをオイルパン５０に強制的に排出するための排出機構を設けることが検討される。
【００３１】
このような排出機構としては、たとえば図１に示すように、ケース４０およびオイルパン５０を結ぶ新たな油路と、当該油路にオイルを循環させるためのポンプを配設し、油路を介してオイルパン５０にオイルを吐出させる構成を適用することができる。このような構成によれば、ケース４０内に滞留したオイルを効率良くオイルパン５０に排出することができる。
【００３２】
ここで、本構成に用いられるポンプにおいては、吐出するオイルの量の調整機能を有することが求められる。常に一定量のオイルを吐出するようにポンプを構成すると、ケース４０内に滞留するオイルの量が比較的少ない場合には、ポンプが空気を吸入する可能性があるためである。このような場合には、ポンプが空気を吸入することによって、ケース４０内ではオイルと空気とが混じり合うことで見かけ上オイルの量が増加する。そのため、ケース４０内に滞留するオイルの量も見かけ上増加することとなり、上述したようなクラッチドラムの攪拌損失の増大および油温の上昇といった、悪循環が生じるおそれがある。
【００３３】
これには、電気的に駆動される電動オイルポンプを用い、かつ、当該電動オイルポンプの吐出能力をドライバ回路により制御する構成とすることで、吐出するオイルの量を調整することが可能となる。具体的には、制御装置からの制御指令に応じて、ドライバ回路がバッテリから受けた直流電力を所定の電圧に変換して電動オイルポンプを駆動する駆動モータへ供給することにより、吐出するオイルの量を調整することができる。
【００３４】
しかしながら、上述のように電動オイルポンプを用いた構成では、駆動モータによる電力消費量が増加するため、車両のエネルギー効率を低下させる要因となる。また、ドライバ回路などの制御回路を必要とすることから、トランスミッション１００を大型化および複雑化させるとともに、コストを増大させるという不具合が生じる。
【００３５】
そこで、本実施の形態に従う油圧システムでは、ケース４０内に滞留したオイルをオイルパン５０に排出するための排出機構に、車両の走行中に生起される走行風を受けて回転する風力ポンプを用いる構成とする。
【００３６】
具体的には、図１を参照して、ケース４０内に滞留したオイルの排出機構は、オイルポンプ６０と、オイルクーラー６２と、回転体７０と、油路６４〜６８とを含む。
【００３７】
ケース４０とオイルポンプ６０との間に油路６４が設けられ、オイルポンプ６０とオイルクーラー６２との間に油路６６が設けられ、オイルクーラー６２とオイルパン５０との間に油路６８が設けられる。すなわち、ケース４０、オイルポンプ６０、オイルクーラー６２およびオイルパン５０は、油路６４〜６８によって直列に接続される。
【００３８】
なお、油路６４は、オイルポンプ６０の吸入口とケース４０内部とを連通させるように設けられる。また、油路６８は、オイルポンプ６０の吐出口とオイルパン５０とを連通させるように設けられる。
【００３９】
オイルポンプ６０は、オイルを循環させるためのポンプであって、図に示される矢印の方向にオイルを循環させる。オイルクーラー６２は、油路６４，６６を通流してきたオイルを冷却する。オイルクーラー６２によって冷却されたオイルは、油路６８を介してオイルパン５０に排出される。
【００４０】
回転体７０は、オイルポンプ６０を駆動する駆動モータの回転軸７２に接続されており、車両の走行風を受けて風のエネルギーを回転エネルギーに変換する。一例として、回転体７０は、複数のブレードが接続されたハブを有しており、回転エネルギーがハブを回転させる。ハブの回転が回転軸７２に伝達されることにより、駆動モータが回転駆動されてオイルポンプ６０を駆動させる。
【００４１】
これにより、オイルポンプ６０の吐出能力は、回転軸７２の回転速度、すなわち、回転体７０の回転速度に応じて調整される。回転体７０の回転速度は走行風の風速で決まることから、オイルポンプ６０の吐出能力は、走行風の風速に応じて調整されることになる。
【００４２】
このようにオイルポンプ６０に風力ポンプを用いた構成としたことにより、本実施の形態に従う油圧システムによれば、ドライバ回路などの制御回路を設けることなく、吐出されるオイルの量を調整することができる。
【００４３】
すなわち、走行風の風速は車両の走行速度（車速）に比例することから、車速が高くなるに従って、オイルポンプ６０の吐出能力が高められることになる。そのため、車速が高い時には車速が低い時に比べて、摩擦係合装置２００に供給されるオイルの量が増加するため、ケース４０内に滞留するオイルの量も増加することになるが、オイルポンプ６０が低車速時よりも高い吐出能力でケース４０内からオイルを排出させることができる。その結果、クラッチドラム２０８の攪拌損失の増大を抑えることが可能となり、車両のエネルギー効率の低下および油温の上昇を回避することができる。
【００４４】
また、車速が低い時には、ケース４０内に滞留するオイルの量が少なくなる一方で、オイルポンプ６０の吐出能力も高車速時よりも抑えられる。そのため、オイルポンプ６０が空気を吸入するのを防止することができる。
【００４５】
このように、本実施の形態によれば、車速に応じて自動的にオイルポンプ６０の吐出能力が調整されるため、ケース４０内にオイルが滞留するのを効果的に抑制することができる。また、上述した電動オイルポンプを用いた構成と比較して、吐出されるオイルの量を制御するための制御回路が不要となる。その結果、車両のエネルギー効率の低下を抑制できる。また、トランスミッション１００の大型化、複雑化およびコストの増加を抑えることができる。
【００４６】
図２は、車両１におけるトランスミッション１００および油圧システムの搭載構造を説明するための概略図である。詳細には、図２は、車両１のフロント回りの車体構造を示す斜視図である。
【００４７】
図２を参照して、トランスミッション１００は、車両１の前輪の近傍に搭載されている。トランスミッション１００の鉛直下方にはオイルパン５０が設けられている。
【００４８】
オイルポンプ６０は、トランスミッション１００の外部に設けられる。オイルポンプ６０の吸入口は、油路６４を介してトランスミッション１００に接続される。また、オイルポンプ６０の吐出口は、油路６８を介してオイルパン５０に接続される。なお、油路６４は、トランスミッション１００のケース４０内であって、オイルが滞留し易い部分に向けて開口された開口端を有する。図２の構造例では、油路６４の開口端は、トランスミッション１００のリヤカバー２１４に設けられている。
【００４９】
回転体７０は、複数のブレードが、車両１の走行時に生起される走行風が挿入される部分に対向するように配置される。これにより、回転体７０は走行風のエネルギーを効率良く回転エネルギーに変換することが可能となる。そして、回転体７０が走行風を受けて回転することにより、リヤカバー２１４の内側に滞留したオイルがオイルポンプ６０によってオイルパン５０に排出される。
【００５０】
なお、本願発明の適用は、図１に示したトランスミッション１００の構成に限定されるものではない。すなわち、摩擦係合装置に油圧を供給するオイルポンプを備える油圧回路構成を有するトランスミッションであれば、トランスミッションのケース内部とオイルパンとの間でオイルを循環させるための風力ポンプを設ける構成とすることによって、他の構成のトランスミッションについても本願発明を適用することができる。
【００５１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の実施の形態に従う油圧システムを備える車両のパワートレーンを示す概略構成図である。
【図２】車両におけるトランスミッションおよび油圧システムの搭載構造を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ エンジン、２０ 変速機構、３０ トルクコンバータ、４０ ケース、５０ オイルパン、５２ バルブボデー、６０，２２０ オイルポンプ、６２ オイルクーラー、６４，６６，６８，８２，８４ 油路、７０ 回転体、７２ 回転軸、１００ トランスミッション、２００ 摩擦係合装置、２０２ インプットシャフト、２０４ 遊星歯車機構、２０８ クラッチドラム、２１０ ディファレンシャル機構、２１２ アウトプットシャフト、２１４ リヤカバー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源に接続された自動変速機の油圧システムであって、
前記駆動源から伝達された動力を受けて回転することにより、前記自動変速機の制御用の作動油を油路に供給する第１のオイルポンプと、
前記車両の走行中に生起される走行風を受けて回転することにより、前記油路に供給される前記作動油を循環させる第２のオイルポンプとを備える、油圧システム。
【請求項２】
前記第２のオイルポンプは、
前記走行風の風速に応じた回転速度で回転する回転体と、
前記回転体に連結されて回転駆動する駆動回路とを含む、請求項１に記載の油圧システム。
【請求項３】
前記自動変速機は、
油圧式の変速機構と、
前記変速機構を収納するためのケースと、
前記ケース下方に設けられ、前記作動油を貯留するためのオイルパンとを含み、
前記油圧システムは、
前記ケース内部と前記第２のオイルポンプの吸入口とを連通する第１の油路と、
前記オイルパンと前記第２のオイルポンプの吐出口とを連通する第２の油路とをさらに備える、請求項２に記載の油圧システム。
【請求項１】
駆動源に接続された自動変速機の油圧システムであって、
前記駆動源から伝達された動力を受けて回転することにより、前記自動変速機の制御用の作動油を油路に供給する第１のオイルポンプと、
前記車両の走行中に生起される走行風を受けて回転することにより、前記油路に供給される前記作動油を循環させる第２のオイルポンプとを備える、油圧システム。
【請求項２】
前記第２のオイルポンプは、
前記走行風の風速に応じた回転速度で回転する回転体と、
前記回転体に連結されて回転駆動する駆動回路とを含む、請求項１に記載の油圧システム。
【請求項３】
前記自動変速機は、
油圧式の変速機構と、
前記変速機構を収納するためのケースと、
前記ケース下方に設けられ、前記作動油を貯留するためのオイルパンとを含み、
前記油圧システムは、
前記ケース内部と前記第２のオイルポンプの吸入口とを連通する第１の油路と、
前記オイルパンと前記第２のオイルポンプの吐出口とを連通する第２の油路とをさらに備える、請求項２に記載の油圧システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２５７４２５（Ｐ２００９−２５７４２５Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０５９１６（Ｐ２００８−１０５９１６）
【出願日】平成２０年４月１５日（２００８．４．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１５日（２００８．４．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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