JP2018523800A - 自動変速機の油圧システム - Google Patents

Abstract

自動車の自動変速機の油圧システム（１）は、油圧ポンプ（２）及び油圧アキュムレータ（１０）を備える。油圧ポンプ（２）は、駆動機関により作動されて油圧システム（１）に圧力を供給する。また油圧アキュムレータ（１０）により、駆動機関が静止している際に、油圧システム（１）の主圧力回路（７）内の圧力降下を少なくとも遅延させることができる。油圧アキュムレータ（１０）は、開口部（１４）又は絞り弁により主圧力回路（７）に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の自動変速機の油圧システムに関する。さらに本発明は、本発明による油圧システムを含む自動変速機、及び本発明による油圧システムを作動させる方法に関する。

車両用の、自動で、負荷がかかった状態でシフトする変速機は、短く自動変速機と呼ばれており、通常は始動要素としてハイドロダイナミック式のトルクコンバータを備える。多くの場合、こうした変速機は多段変速機として構成されている。多段変速機は、例えば多板クラッチ又は多板ブレーキである油圧シフト要素を介して通常はシフトされる多数のギヤ又はギヤ段を実現するために、複数の遊星歯車セットを備える。

変速機は、完璧に機能するために、潤滑及び冷却のための有効な給油、並びに油圧部品をシフトするための所定の充填容量及び油圧を必要とする。そのためには、変速機入力軸に連結され内燃機関側で作動される油圧ポンプが、通常は装備される。油圧ポンプは、調整可能に弁制御される油圧システムを介して、必要な油圧を供給する。

さらに汚染物質の排出、燃料消費及び騒音レベルを低減するために、特に都市交通においては、いわゆるスタート‐ストップ作動が望ましい。スタート‐ストップ作動においては、例えば信号設備のある交差点での静止状態において、状況及び可能性に応じて内燃機関がスイッチオフされるべきである。しかしながらこれは、トルクコンバータ変速機を装備した車両においては、容易に可能でない。

油圧ポンプは内燃機関を介して駆動される。そのため圧力油は、内燃機関の作動時にのみ利用可能である。逆に油圧システムは、内燃機関がスイッチオフされた際には圧力を失う。これに対して、通常は変速機制御装置が、現行のギヤを解除し及び変速機をニュートラル位置にシフトさせる。トルクが再度伝達可能となる前に、車両が始動可能となるのに先立って、先ず所定の圧力が油圧システム内で再構築されなければならない。この結果、機関のスタート後にギヤを入れるまでの起動時間が、比較的長くなってしまう。こうした長い起動時間のために、始動プロセスの頻度が高く、かつ、例えば信号の切り替え後におけるように、機関のスタート後に可及的迅速に始動の必要性があるスタート‐ストップ作動が、実際には不可能になってしまう。なぜなら実地においては、長引く遅延が頻発すると考えられるためである。

スタート‐ストップ作動を可能とするためには、電気モータに作動される補助ポンプを使用することができる。補助ポンプは、内燃機関がスイッチオフされた際に油圧を維持する。しかしながらこれは、追加コスト、追加的に必要な構造スペース、及び追加重量に加えて、エネルギを追加的に消費することも意味するであろう。従ってこれは、スタート‐ストップ作動のエネルギ収支に対して、むしろ逆効果があるため、可能であれば避けるべきである。

ドイツ特許出願公開第10 2007 003 924号においては、自動変速機の油圧システムが開示される。自動変速機は、内燃機関により作動可能な油圧ポンプを備える。油圧ポンプは、自動変速機の油圧シフト要素の圧力油及び冷却油を供給する。内燃機関がスイッチオフされた際に、主圧力回路における圧力降下を減速させるために、ドイツ特許出願公開第10 2007 003 924号によれば、逆止弁を備えた接続ラインを介して、主圧回路をリターダアキュムレータに接続することが提案されている。しかしながらこの場合の欠点は、油圧システムにおいて、追加の接続ライン及び接続ラインに配置された逆止弁が必要なことである。

ドイツ特許出願公開第10 2007 003 924号明細書

こうした背景のもとで、本発明の課題は、自動変速機の新規な油圧システムを提案することである。この油圧システムは、機関のスタート後の自動変速機の起動時間を短縮することができる。さらに、本発明による油圧システムを備える自動変速機、及び本発明による油圧システムを作動させる方法が特定される。

この課題は、請求項１に記載の特徴により解決される。有利な発展実施形態は、従属請求項及び以下の記載の主題である。

自動変速機のトルク伝達能力を発生させる起動時間は、特に、機関のスタート後に、油圧システム内でいかに迅速に主圧力を構築するかに左右される。特にスタート‐ストップ作動においては、こうした起動のタイムスパンを、内燃機関をスイッチオフした後の主圧力の枯渇を遅延させることで、短縮可能である。そのため、新たに起動するまでに、主圧力システム内の圧力レベルが可及的に高く維持され、シフト要素を必要な圧力で迅速に付勢可能とする、又はシフト要素の油圧ピストンの、ピストンのシフト位置からの戻り移動を低減する。

本発明により、自動車の自動変速機の油圧システムが提案される。油圧システムは、油圧ポンプ及び油圧アキュムレータを備える。油圧ポンプは、駆動機関により作動されて油圧システムに圧力を供給する。また油圧アキュムレータにより、駆動機関が静止している際に、油圧システムの主圧力回路内の圧力降下を少なくとも遅延させることができる。

与えられた課題を解決するために、本発明により油圧アキュムレータは、開口部又は絞り弁により油圧システムの主圧力回路に接続されている。

油圧アキュムレータは、開口部又は絞り弁により主圧力に接続されている。そのため、油圧アキュムレータは主圧力回路と、常に流体連通している。これにより一方では、油圧ポンプが静止している際に、主圧力回路内の圧力が支配的な漏出に起因して下降する場合に、主圧力回路に油圧アキュムレータからのオイルを供給可能である。他方では、油圧アキュムレータが完全には充填されていない限り、機関のスタート後に、圧力構築の際に油圧システム内で発生する圧力のピークを、油圧アキュムレータの助けにより減衰可能である。

油圧システムが既存の油圧アキュムレータを備える車両又は変速機において、好適には、この油圧アキュムレータは、開口部又は絞り弁を介して主圧力回路に接続されている。これにより本発明が、特に簡単かつ費用対効果に優れて実現される。

この種の油圧システムには、実質的にシフト要素に供給する主圧力回路又は第１圧力回路に加えて、副圧力回路又は第２圧力回路が存在する。油圧リターダ及びリターダアキュムレータが、この副圧力回路又は第２圧力回路に割り当てられている。そのため副圧力回路又は第２圧力回路に割り当てられた油圧アキュムレータは、有利にも、自動変速機に属するハイドロダイナミック式のリターダのリターダアキュムレータとして構成されている。

油圧ポンプは、自動変速機において、圧力供給に加えて冷却油供給、特に自動変速機のシフト要素への冷却油供給の役割を果たすこともできる。駆動機関は、例えば内燃機関として、又は電気機械として構成可能である。

油圧システム又は自動変速機への油圧供給のために、油圧ポンプがオイルを、サクションラインを介して、オイルサンプから流路プレートとして構成された給油フランジへ搬送する。給油フランジは、対応する流路を備え、及び中間プレートと共に対応する油路を構成し、油圧システムの主圧力回路及び副圧力回路に供給する。中間プレートは、複数の通路を備える。また中間プレートは、給油フランジと、油圧システムの弁ハウジングとの間に配置されている。本発明の第１実施形態において、油圧アキュムレータと主圧力回路の間に備えられた開口部は、中間プレートにおける通路として構成されている。中間プレートは、給油フランジと弁ハウジングの間に配置されている。中間プレートにおける通路は、例えば孔として構成可能、またはスタンピングにより製造可能である。これにより、本発明が特に簡単かつ費用対効果に優れて実現される。必要なのは、単に追加の通路を、給油フランジと弁ハウジングの間に配置された中間プレートに形成するのみだからである。追加の部品又はラインは不要である。

主圧力回路内の主圧力が、副圧力回路又は第２圧力回路の圧力を下回ると、油圧アキュムレータが空になるまで、又は主圧力回路内の圧力が再度副圧力回路内の圧力レベルに達する又は超えるまで、オイルが、中間プレートに構成された開口部を介して、副圧力回路に配置された油圧アキュムレータから主圧力回路へ追加供給される。

本発明の第２実施形態において、開口部は、油圧システムの主圧力弁に一体化されている。この場合主圧力弁は、自動変速機のシフト要素に供給する主圧力回路と、油圧アキュムレータが配置されている副圧力回路の間に配置されている。第２実施形態により、主圧力弁の弁ハウジング又は弁ピストンは、主圧力弁が主圧力回路を副圧力回路から分離する主圧力弁の作動位置において、設計的に限定される主圧力弁の間隙漏出に加えて、主圧力回路と副圧力回路の間に流体連通が存在するよう、構成されている。開口部は、例えば弁ハウジング又は弁ピストンにおける間隙又はエッジとして構成可能である。主圧力弁は、例えばピストンスライド弁とする。主圧力回路内の主圧力が、副圧力回路の圧力を下回ると、油圧アキュムレータが空になるまで、又は主圧力が再度副圧力回路内の圧力レベルに達する又は超えるまで、オイルが、主圧力弁に構成された開口部を介して、副圧力回路に配置された油圧アキュムレータから主圧力回路へ追加供給される。

本発明の第３実施形態において、開口部又は絞り弁は、油圧アキュムレータと主圧力回路の間の接続ラインに配置されている。接続ラインを介して、油圧アキュムレータが主圧力回路に接続している。本発明の第４実施形態において、絞り機能は、油圧アキュムレータと主圧力回路の間に配置された接続ラインによる僅かな断面で実現される。この場合接続ライン自体が、絞り弁を実現する。上述の両実施形態において、主圧力が副圧力回路の圧力を下回ると、油圧アキュムレータが空になるまで、又は主圧力が再度副圧力回路内の圧力レベルに達する又は超えるまで、オイルが接続ラインを介して主圧力回路へ追加供給される。

上述の実施形態により、機関のスタート後の自動変速機の起動時間が、主圧力回路内の主圧力が副圧力回路内の圧力を下回った場合に、主圧力回路に副圧力回路から圧力媒体を供給させることで短縮される。油圧アキュムレータは、開口部又は絞り弁を介して常に主圧力回路と流体連通しているため、更に機関のスタート後に、圧力構築の際に油圧システム内で発生する圧力のピークが、油圧アキュムレータの助けにより減衰される。この場合油圧アキュムレータは、油圧アキュムレータが、完全に充填されるまで又は油圧アキュムレータの機械的ストッパに接するまで、発生する圧力のピークに対するダンパとしての役割を果たす。

本発明の有利な実施形態においては、機関のスタート後の自動変速機の起動時間を更に低減するために、油圧ポンプと、自動変速機のシフト要素に供給する主圧力回路の接続ラインの間に、弁が配置されている。弁は、駆動機関がスイッチオフされた際に、静止している油圧ポンプを介する漏出を少なくとも低減させるが、油圧ポンプが回転している際には、主圧力回路の方向への体積流には、無視できるほどの影響しか及ぼさない。特に好適には、弁が油圧ポンプのハウジングに一体化されている。弁は、ポペット弁として構成可能である。なぜならポペット弁は、閉じた状態において高い密閉性を有するためである。弁は、例えば逆止弁として構成可能である。従って、油圧ポンプと、自動変速機のシフト要素に供給する主圧力回路の接続ラインの間に配置された弁により、油圧ポンプの非作動の際に、油圧システムの主圧力回路内の圧力降下を低減することができる。

本発明の更なる実施形態において、駆動機関が静止している際に、漏出を引き起こす手段が、油圧システムの主圧力回路及び／又は副圧力回路において、漏出が僅かな状態に切り替えられる。これにより、自動変速機の最短起動時間を可能にする時間を著しく延長させる、主圧力回路又は副圧力回路内の圧力降下を、低減可能である。

さらに本発明は、上述の本発明による油圧システムに加えて、ハイドロダイナミック式始動要素を備えた自動変速機に関する。ハイドロダイナミック式始動要素は、入力側のポンプインペラ及び出力側のタービンランナを備え、自動車が始動する際に、自動車のドライブトレインにおいてトルクを伝達する。ハイドロダイナミック式始動要素は、駆動機関を自動変速機に駆動接続する。またハイドロダイナミック式始動要素は、例えばハイドロダイナミック式のトルクコンバータ又はハイドロダイナミック式のクラッチとして構成可能である。好適には、駆動機関により作動される油圧ポンプは自動変速機の入力軸と連結されている。

上述の油圧システムを作動させる本発明による方法により、油圧アキュムレータからの圧力が、主圧力回路内の支配的な漏出を補償するために十分である限り、駆動機関が静止している際に、始動ギヤのシフト要素を圧力で付勢する。そのため、例えば始動ギヤのシフト要素に割り当てられた、比例ソレノイドバルブ又は調圧器のような弁が電気的に通電されると、これによって始動ギヤのシフト要素が、油圧システムの主圧力に流体連通する。機関がスタートされるまで、主圧力回路内の支配的な漏出が副圧力回路からの油により補償可能である限り、始動ギヤのシフト要素は既に締結されており、自動車の始動プロセスを直ちに実行可能である。

リターダの機能は、リターダアキュムレータが油圧アキュムレータとして利用されている場合に、前述したように影響を受けない。なぜなら、リターダのオイル充填は制動作動においてのみ要求されるためである。これにより駆動機関のスイッチオフの後に、本発明により、主圧力回路内の圧力をより長く維持可能であり、有利にも、ギヤ段が入れられた際の多板クラッチ又は多板ブレーキの油圧ピストンの、シフト位置の保持に関連する。これにより、続く起動時間がスタート‐ストップ作動において、少なくとも短縮される。

自動車用の自動変速機の油圧システム１の概略的な構成を示す図である。

更なる利点、特徴及び個々の詳細は、本発明の実施形態に関する以下の記載から明らかとなる。以下の記載では、図面を参考にして実施形態が詳説されている。請求項において符号を使用して図面を参照する記載は、請求項の保護の範囲を限定するものではない。

唯一の図面は、自動車用の自動変速機の油圧システム１の概略的な構成を示す。例えば遊星歯車構造の６速変速機である自動変速機は、油圧シフト要素、ハイドロダイナミック式のトルクコンバータ、ハイドロダイナミック式のプライマリーリターダ、及び変速機電子制御装置を備える。油圧シフト要素は、多板クラッチ又は多板ブレーキとして構成され、ギヤ段をシフトする。ハイドロダイナミック式のトルクコンバータは、始動要素でありロックアップ可能である。ハイドロダイナミック式のプライマリーリターダは、有利には一体型のリターダであるインタルダとして構成され、自動車の制動を補助する。そして変速機電子制御装置は、変速機近傍に配置され、油圧システム１を介して、変速機のシフト制御を行なう。トルクコンバータは、自体公知の態様で、機関側で作動されるポンプインペラ及び変速機側で作動されるタービンランナ、並びにフリーホイール上のステータを、トルク返還のために備える。油圧システム１は、例えば直接制御される弁で調整可能である。

この種の変速機及びその機能原理は、自体公知である。そのため本明細書中では、それらに関して更には記載せず、及び詳述しない。従って以下の記載は、油圧システム１に関する本発明の領域に限定される。

変速機に圧力油を供給するために、有利には、油圧ポンプ又はオイルポンプ２が変速機側に配置されている。オイルポンプ２は、図示されていない変速機入力軸と連結され、及び図示されていない内燃機関により作動可能である。オイルポンプ２は、サクションライン６を介してオイルサンプ３から供給される。不純物が油圧システム１に到達不能であるのを確実とするために、オイルポンプ２に対して、上流にサクションフィルタ４が、及び下流にオイルフィルタ５が、接続されている。特に主圧力回路７、及びリターダ圧力回路８として構成された副圧力回路へは、サクションライン６から圧力油を供給可能である。主圧力弁９が、主圧力回路７及びリターダ圧力回路８に接続されている。自動変速機のシフト要素に割り当てられた切替弁又は調整弁１５、１６は、主圧力回路７に接続されている。また切替弁又は調整弁１８は、油圧システム１の副圧力回路８に接続されている。図示された更なるオイルライン又は分岐ラインは、更には詳述及び図示されていないバイパス弁、切替弁及び圧力調整弁に至る。これらの弁は、実質的に主圧力弁９に機能接続して制御可能及び／又は調整可能である。

リターダ圧力回路８は、アキュムレータとして構成されたリターダアキュムレータ１０を備える。リターダアキュムレータ１０は、圧力ライン１１を介して油圧システム１に接続されている。リターダアキュムレータ１０は、受動的なスプリングアキュムレータとして構成可能であり、及び外部の空気圧的又は油圧的付勢を介して作動可能である。リターダが作動されると、リターダアキュムレータの容積は、逆止弁１２及びリターダ調整弁１８を介して、リターダのリターダチャンバ内に排出される。従って、リターダの迅速応答時間が保証される。リターダアキュムレータ１０を再度充填するために、供給口１７が装備されている。

本発明により、この場合開口部１４が、油圧システムにおいて副圧力回路８と主圧力回路７の間に配置されている。ここでは単に概略的に示された開口部１４は、リターダアキュムレータ１０を、油圧システム１の主圧力回路７に直結可能とする。上述のようにこの開口部１４は、油圧システム１において、給油フランジと弁ハウジングの間に配置された中間プレートにおける例えば通路として構成可能、又はリターダアキュムレータ１０と主圧力回路７の間の接続ラインに配置可能である。

車両のスタート‐ストップ作動においては、内燃機関をスイッチオフした後には油圧ポンプ２がもはや作動されないため、主圧力回路７内の圧力が、支配的な漏出に起因して、副圧力回路８内の圧力を下回る。その結果、リターダアキュムレータ１０は、圧力ライン１１及び開口部１４を介して、リターダアキュムレータ１０の油容積を主圧力回路７に供給する。そのため、内燃機関をスイッチオフした際にギヤが入れられると、自動変速機の多板クラッチ及び／又は多板ブレーキの（図示されていない）制御ピストンを付勢するために、更なる圧力油を利用可能である。これにより、これらの制御ピストンを、リターダアキュムレータ１０が空になるまで、少なくとも制御ピストンの位置近傍に保持可能である。そのため、例えば始動ギヤのシフト要素に割り当てられた切替弁又は調整弁１５、１６が電気的に通電されると、これによって始動ギヤのシフト要素が、油圧システム１の主圧力に流体連通する。

機関を再度スタートすると、油圧ポンプ２は搬送を開始する。また、主圧力が構築される。リターダアキュムレータ１０が完全には充填されていない限り、圧力の構築の際に発生する圧力のピークを、リターダアキュムレータ１０の助けにより減衰可能である。しかしながら、リターダアキュムレータ１０の実際の充填は、主圧力弁９の中央又は左のシフト位置への移動を介してのみ行なわれる。このシフト位置において、油圧ポンプ２は充填方向で副圧力回路８に接続されている。

例示的に逆止弁１９が、油圧ポンプ２と主圧力回路７の接続ライン１３の間に、自動変速機のシフト要素へ供給するために配置されている。逆止弁１９は、駆動機関がスイッチオフされた際に、静止している油圧ポンプ２を介する漏出を、少なくとも低減する。

スタート‐ストップ作動において、このように主圧力回路７内の圧力が一時的に維持される結果、起動時間が短縮される。起動時間は、選択された始動ギヤがトルクを伝達する前に、シフト要素を付勢及び冷却するために必要な油圧を構築するために要求される時間である。

１ 油圧システム
２ 油圧ポンプ
３ オイルサンプ
４ サクションフィルタ
５ フィルタ
６ サクションライン
７ 主圧力回路
８ リターダ圧力回路
９ 主圧力弁
１０ 油圧アキュムレータ、リターダアキュムレータ
１１ 圧力ライン
１２ 逆止弁
１３ 接続ライン
１４ 開口部、絞り弁
１５ 切替弁又は調整弁
１６ 切替弁又は調整弁
１７ 供給口
１８ 切替弁又は調整弁
１９ 逆止弁

Claims (12)

1. 自動車の自動変速機の油圧システム（１）であって、油圧ポンプ（２）及び油圧アキュムレータ（１０）を備え、前記油圧ポンプ（２）は、駆動機関により作動されて前記油圧システム（１）に圧力を供給し、及び前記油圧アキュムレータ（１０）により、駆動機関が静止している際に、前記油圧システム（１）の主圧力回路（７）内の圧力降下を少なくとも遅延させることができる油圧システム（１）において、前記油圧アキュムレータ（１０）は、開口部（１４）又は絞り弁により前記主圧力回路（７）に接続されていることを特徴とする油圧システム（１）。
2. 請求項１に記載の油圧システム（１）であって、前記開口部（１４）は通路として、好適には孔として、給油フランジと弁ハウジングの間に配置された中間プレートにおいて構成されていることを特徴とする油圧システム（１）。
3. 請求項１に記載の油圧システム（１）であって、前記開口部（１４）は、前記油圧システム（１）の主圧力弁（９）に一体化されていることを特徴とする油圧システム（１）。
4. 請求項１に記載の油圧システム（１）であって、前記開口部（１４）は接続ラインに配置され、該接続ラインを介して、前記主圧力回路（７）が前記油圧アキュムレータ（１０）に接続されていることを特徴とする油圧システム（１）。
5. 請求項１に記載の油圧システム（１）であって、前記絞り弁は、接続ラインに配置され、又は接続ラインとして構成され、該接続ラインを介して、前記主圧力回路（７）が前記油圧アキュムレータ（１０）に接続されていることを特徴とする油圧システム（１）。
6. 請求項１〜５の少なくとも一項に記載の油圧システム（１）であって、前記油圧アキュムレータ（１０）は、自動変速機に属するハイドロダイナミック式のリターダのリターダアキュムレータであることを特徴とする油圧システム（１）。
7. 請求項１〜６の少なくとも一項に記載の油圧システム（１）であって、前記油圧ポンプ（２）と、前記自動変速機のシフト要素に供給する前記主圧力回路（１）の接続ライン（１１）の間に、弁が（１９）が配置され、該弁（１９）は、駆動機関がスイッチオフされた際に、静止している前記油圧ポンプ（２）を介する漏出を、少なくとも低減することを特徴とする油圧システム（１）。
8. 請求項７に記載の油圧システム（１）であって、前記弁（１９）は逆止弁として構成されていることを特徴とする油圧システム（１）。
9. 請求項７又は８に記載の油圧システム（１）であって、前記弁（１９）が前記油圧ポンプ（２）のハウジングに一体化されていることを特徴とする油圧システム（１）。
10. 請求項１〜９の少なくとも一項に記載の油圧システム（１）であって、駆動機関が静止している際に、漏出を引き起こす手段が、前記油圧システム（１）において、漏出が僅かな状態に切り替えられることを特徴とする油圧システム（１）。
11. 請求項１〜１０の少なくとも一項に記載の油圧システム（１）を備える、自動車の自動変速機。
12. 請求項１〜１１の何れか一項に記載の油圧システム（１）又は自動車の自動変速機を作動させる方法であって、前記油圧アキュムレータ（１０）からの圧力が、主圧力回路（７）内の支配的な漏出を補償するために十分である限り、駆動機関が静止している際に、始動ギヤのシフト要素を圧力で付勢することを特徴とする方法。

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