| 【発明の名称】 |
エンジン自動停止車両の油圧制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】蔵本 浩明
【氏名】加藤 芳章
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| 【要約】 |
【課題】第１の油圧源の油圧を信号圧力として油路を開閉することにより、簡素で安価な油圧制御装置を提供する。
【解決手段】所定の運転条件が成立したときにエンジンを一時的に停止させ、また自動停止したエンジンを所定の運転条件が成立したときに再始動するエンジン自動停止車両において、エンジン１により駆動されて前記無段変速機４に油圧を供給する第１の油圧源５と、エンジン１の自動停止中に無段変速機４に油圧を供給する第２の油圧源６と、第１の油圧源５と無段変速機４の間の油路に介装され第１の油圧源１の油圧が上昇したときに開く油圧切換弁１６とを備える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】エンジンの出力回転を変速する油圧制御式の無段変速機と、所定の運転条件が成立したときにエンジンを一時的に停止させる自動停止手段と、自動停止したエンジンを所定の運転条件が成立したときに再始動する始動手段とを備えたエンジン自動停止車両において、エンジンにより駆動されて前記無段変速機に油圧を供給する第１の油圧源と、エンジンの自動停止中に無段変速機に油圧を供給する第２の油圧源と、第１の油圧源と無段変速機の間の油路に介装され第１の油圧源の油圧を感知して開閉する油圧切換弁とを備えたことを特徴とするエンジン自動停止車両の油圧制御制御装置。
【請求項２】前記油圧切換弁が、第１油圧源に油圧が発生しないときにスプリングに付勢されて前記油路を遮断し、同じく油圧が所定値以上のときに油路を連通するように構成されている請求項１に記載のエンジン自動停止車両の油圧制御装置。
【請求項３】前記油圧切換弁が、第１油圧源の油圧が所定値以下でかつ第２油圧源の油圧が所定値以上のときに前記油路を遮断し、前記第１油圧源の油圧が所定値以上のときに前記油路を連通し、さらに第１油圧源と第２油圧源の油圧が共に発生しないときにスプリングに付勢されて前記油路を連通させる位置に保持されるように構成される請求項１に記載のエンジン自動停止車両の油圧制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は運転条件に応じてエンジンの自動停止と自動始動を行い、燃料を節約し、排気エミッションを向上させるエンジン自動停止車両に用いられる油圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両の排気エミッションを改良するための一つの方法として、その動力源として内燃機関と電動モータを組み合わせたハイブリッドシステムが知られている（例えば「自動車工学」１９９７年６月号など参照）。
【０００３】これはエンジンとモータを並列に配置すると共に、エンジンで駆動される発電機を備え、所定の運転条件ではエンジンの駆動力にモータの駆動力を付加し、コーストまたは減速時にモータを発電機として機能させ、エネルギの回生を行う。車両の一時的な停車時には、エンジン及びモータを自動的に停止させる一方、アクセルペダルの踏み込みを検出すると、発電機をモータとしてエンジンの始動を行いつつ、車両をモータによって発進させるものである。
【０００４】ところでこのような車両の変速機として、無段変速機を適用した場合に、無段変速機に供給する油圧を確保するため、エンジンにより駆動される第１の油圧源（ポンプ）とは別に、電動モータにより駆動される第２の油圧源を備えておき、エンジン停止時には第２の油圧源からの油圧を無段変速機や前後進切換機構の摩擦締結要素に供給するようになっている。
【０００５】例えばベルト式無段変速機にあっては、エンジンの自動停止時に第１の油圧源からの油圧が低下したときに、出力プーリ側のシリンダ室に油圧を導入しておかないと、次の発進時に油圧がかかるまで、ベルトに滑りを生じやすく、迅速なトルク伝達が行えない。そこで、エンジン停止時には第２の油圧源からの油圧を導入し、再始動時の応答性を確保している。
【０００６】この油圧制御システムでは、エンジンの自動停止中には第２の油圧源から第１の油圧源側に作動油が逆流しないようにする必要があり、このため第１の油圧源と無段変速機の出力プーリ側シリンダ室との間には、第２の油圧源の接続位置よりも上流においてエンジン停止時には油路を閉じ、エンジン作動時には油路を開く電磁弁を介装している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような電磁弁を設けて油路を連通または遮断する構造では、電磁弁をエンジンの運転と同期して駆動するためのコントローラが必要となり、また電気的な配線なども不可欠で、油圧制御システムがそれだけ複雑かつ高価となる問題があった。
【０００８】なお、単に逆止弁を挿入することも考えられるが、この場合には出力プーリ側シリンダ室から作動油の流出ができず、変速比の制御が不能となってしまう。
【０００９】本発明はこのような問題を解決することを目的とするもので、第１の油圧源の油圧を信号圧力として油路を開閉する油圧切換弁を備えることにより、簡素で安価な油圧制御装置を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、エンジンの出力回転を変速する油圧制御式の無段変速機と、所定の運転条件が成立したときにエンジンを一時的に停止させる自動停止手段と、自動停止したエンジンを所定の運転条件が成立したときに再始動する始動手段とを備えたエンジン自動停止車両において、エンジンにより駆動されて前記無段変速機に油圧を供給する第１の油圧源と、エンジンの自動停止中に無段変速機に油圧を供給する第２の油圧源と、第１の油圧源と無段変速機の間の油路に介装され第１の油圧源の油圧を感知して開閉する油圧切換弁とを備える。
【００１１】第２の発明は、前記油圧切換弁が、第１油圧源に油圧が発生しないときにスプリングに付勢されて前記油路を遮断し、同じく油圧が所定値以上のときに油路を連通するように構成されている。
【００１２】第３の発明は、前記油圧切換弁が、第１油圧源の油圧が所定値以下でかつ第２油圧源の油圧が所定値以上のときに前記油路を遮断し、前記第１油圧源の油圧が所定値以上のときに前記油路を連通し、さらに第１油圧源と第２油圧源の油圧が共に発生しないときにスプリングに付勢されて前記油路を連通させる位置に保持されるように構成される。
【００１３】
【発明の作用および効果】第１の発明によれば、エンジンの作動中は油圧切換弁を介して第１油圧源からの油圧が供給され、無段変速機は通常の変速制御が行える。次にエンジンの自動停止時には、第２の油圧源からの油圧が無段変速機に供給され、このとき油圧切換弁が油路を遮断することにより、停止中の第１油圧源側へと作動油の逆流を防ぎ、無段変速機は動力伝達が可能な状態で待機することができる。油圧切換弁は第１油圧源の油圧を感知して切換作動するので、実際に発生する油圧に応じて確実に油路の開閉が行われ、作動の安定性、信頼性が向上する。また、油圧制御システムとしては電気系の制御部分が減り、それだけ簡素化できる。
【００１４】第２の発明では、スプリングにより第１油圧源の油圧が発生しないときに確実に油路を遮断し、エンジン自動停止時の油圧を確保できる。
【００１５】第３の発明では、第１油圧源と第２油圧源との油圧差に応じて切換わるので、いずれか高い方の油圧を確実に供給することができ、また第１、第２油圧源の油圧が共に発生しないときには、スプリングにより油路を連通保持するので、万が一、油圧切換弁が切換異常を生じても連通が維持され、次のエンジン始動により確実に油圧が供給できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は全体構成を示すもので、図中１はエンジンで、このエンジン１の出力軸にはトルクコンバータ２が連結され、さらに前後進切換機構３を介して油圧制御式の無段変速機４が連結される。
【００１７】トルクコンバータ２の入力側には第１の油圧源としての油圧ポンプ５が取付けられ、エンジン１が運転されているときには同期的に回転駆動されるが、停止中は回転が停止する。
【００１８】これとは別に第２の油圧源６として、車両の停車中（エンジンキースイッチがオンの間）は一定の油圧を供給するために、電動モータにより駆動される、後述する油圧ポンプが設けられる。
【００１９】これら油圧源からの作動油は、上記したトルクコンバータ２のロックアップクラッチや、前進後進切換機構３の前進クラッチ（前進用摩擦締結要素）、後進クラッチ（後進用摩擦締結要素）に制御回路を介して供給され、これらの締結や解放を制御する。また、無段変速機４として、この実施の形態において備えられたベルト式無段変速機の入力プーリ４ａ、出力プーリ４ｂの油圧シリンダ室にも制御油圧が送り込まれ、これによりプーリ比を変化させて変速比を制御する。
【００２０】一方、通常は発電機として機能すると共に、エンジン１の再始動時にクランキング用のモータとして機能する第１のモータジェネレータ８が設けられる。また、エンジン１の出力側と並列に第２のモータジェネレータ９が設けられ、この第２のモータジェネレータ９は車両の発進時などはモータとして車両の駆動に寄与し、車両のコースト時や減速時には発電機として機能し、車両のもつ走行エネルギを発電により回生する。
【００２１】前記各油圧源についての詳細を図２に示す。
【００２２】無段変速機４の入力プーリシリンダ室１２と、出力プーリシリンダ室１３とに供給される油圧を制御するために、第１の油圧源である油圧ポンプ５からの吐出油を無段変速機コントローラ（以下、ＣＶＴコントローラという）１１からの信号で調圧する入力油圧制御弁１４と、出力油圧制御弁１５が設けられる。
【００２３】入力油圧制御弁１４により調圧された油圧に応じて入力プーリ４ａの溝幅が変化し、これによりプーリ有効径が変わり、これにベルトを介して追従する出力プーリ４ｂのプーリ有効径が変化し、プーリ比が変化する。なお、出力プーリシリンダ室１３の油圧力（受圧面積を含めて）は入力側よりも小さく設定され、入力側に対する追従が可能となっている。
【００２４】そして出力プーリシリンダ室１３と油圧ポンプ５を結ぶ油路の途中には、油圧切換弁１６が介装される。油圧切換弁１６は出力油圧制御弁１５によって設定された油圧に応じて切換作動し、油圧が所定値以上のときは油路を開き油圧を出力プーリシリンダ室１３に伝達するが、エンジン１の自動停止時など所定値以下のときは回路を遮断し、逆流を阻止する。
【００２５】この油圧切換弁１６の詳細は図３に示す。油圧切換弁１６はスプリング１７によって付勢されるスプール１８が設けられ、このスプール１８の位置により第１ポート１９ａと第２ポート１９ｂとの間の連通が開閉される。スプール１８の端部の受圧面２０には出力油圧制御弁１５からの油圧が作用し、油圧が所定値以上のときはスプリング１７に打ち勝ってスプール１８を変位させ、第１ポート１９ａと第２ポート１９ｂとの間を連通させるが（図３Ｂ）、油圧が所定値以下のときはスプリング１７によりスプール１８が押し戻され、連通が遮断される（図３Ａ）。
【００２６】次に図２に戻り、第２の油圧源６である油圧ポンプは、電動モータ２２により回転駆動され、その圧力がハイブリッドコントローラ２５からの信号で作動する油圧制御弁２３により所定値に制御される。ハイブリッドコントローラ２５はエンジン１の自動停止時など、第１の油圧ポンプ５の油圧が発生しないときでも前記出力スプールシリンダ室１３や、上記した前後進切換機構３の摩擦締結要素に所定の油圧を供給することのできるように、電動モータ２２によって油圧ポンプ６を駆動し、かつ油圧制御弁２３を介して油圧を所定値に制御する。
【００２７】油圧制御弁２３と出力プーリシリンダ室１３との間には、第１の油圧源５からの逆流を阻止する逆止弁２７が介装される。
【００２８】以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００２９】車両の走行中などはエンジン１が駆動され、その出力回転がトルクコンバータ２から前後進切換機構３を介して無段変速機４に伝達される。
【００３０】この状態では第１の油圧源５である油圧ポンプ５はエンジン１により回転駆動され、このため油圧切換弁１６のスプール１８がポンプ吐出圧を受けて、図３の（Ｂ）のように切換わり、第１油圧源側と出力プーリ室側の油路を連通させる。したがってＣＶＴコントローラ１１を介して入力油圧制御弁１４と、出力油圧制御弁１５によってそれぞれ制御された油圧が、入力プーリシリンダ室１２と、出力プーリシリンダ室１３に供給され、運転状態に応じてプーリ比が制御される。
【００３１】このようにして、無段変速機４の変速比に応じてエンジン回転が車輪側に伝達される。
【００３２】なおこのとき、第２の油圧源６である油圧ポンプ側は、ハイブリッドコントローラ２５により、電動モータ２２と油圧制御弁２３が制御され、第２の油圧源６としての油圧が不要のときにはモータ回転が停止される。
【００３３】一方、車両が一時的に停車するときにはエンジン１の回転が停止されるが、このエンジン１の自動停止により、第１の油圧源である油圧ポンプ５の回転も停止し、作動油の吐出を止める。この油圧の低下を感知して、油圧切換弁１６のスプール１８がスプリング１７により押し戻され、第１油圧源側と出力プーリ室側の油路の連通を遮断する。
【００３４】この状態では第２の油圧源側において、電動モータ２２がハイブリッドコントローラ２５を介して駆動され、油圧制御弁２３によって調圧された油圧ポンプ６からの油圧が、逆止弁２７を介して出力プーリシリンダ室１３に供給され、無段変速機が動力伝達が可能な状態で待機する。このとき入力プーリシリンダ室１２の油圧は低圧のためプーリ比（変速比）は最大となって、次の発進に備えることができる。
【００３５】なお、油圧切換弁１６が第１油圧源側の油路を遮断しているので、第２油圧源６からの油圧がドレーン側に逃げることはなく、出力プーリシリンダ室１３の油圧は所定値に維持される。
【００３６】車両の発進時にはアクセルペダルの踏み込みにより、第２のモータジェネレータ９がモータとして機能し、車両を発進させ、また同時に第１のモータジェネレータ８によりエンジン１が再始動されるので、これに伴って遅滞なくエンジン１の出力が発生する。
【００３７】この発進時には入力プーリシリンダ室１２の圧力が低く、変速比は最大となっており、しかも出力プーリシリンダ室１３には、所定の圧力が満たされているため、ベルトの滑りを起こすことなく、エンジン駆動力が迅速に伝達され、大きなトルクによりスムーズな加速特性が得られる。
【００３８】エンジン１が再び作動すると、第１の油圧源５からの油圧が発生し、油圧切換弁１６が切換作動して第１油圧源側のと連通するので、第２の油圧源６の油圧は不要となり、ハイブリッドコントローラ２５がこれを感知して電動モータ２２の回転を必要に応じて停止させる。
【００３９】次に図４、図５に示す他の実施形態について説明する。
【００４０】この実施の形態においては、油圧切換弁２６は、第１油圧源５と第２油圧源６との差圧に応じて切換作動するようになっている。
【００４１】油圧切換弁２６のスプール１８はスプリング１７により第１ポート１９ａと第２ポート１９ｂとの間を連通させるように付勢される。そしてスプール１８の一方の端部の受圧面２０ａには、第１油圧源５からの油圧が導かれるが、他方の端部の受圧面２０ｂにも、第２油圧源６からの油圧が導かれる。そして、これら受圧面の面積とスプリングの作用力は、両方の受圧面に油圧が作用するときでも、スプール１８が第１ポート１９ａと第２ポート１９ｂ間を連通するように設定されている。また、第２油圧源６からのみ油圧が作用するときに、スプール１８が第１ポート１９ａと第２ポート１９ｂ間の連通を遮断し、油圧が共に作用しないときには、スプリング１７により第１ポート１９ａと第２ポート１９ｂが連通するように設定される。
【００４２】したがって、エンジン１の作動が一時的に停止するときには、第１油圧源５の圧力が低下し、第２油圧源６の油圧が所定値以上になると油圧切換弁２６が切換わり、第１油圧源側の油路を遮断する（図５Ｂ）。エンジン１が作動して第１の油圧源５の油圧が所定値以上になると、油圧切換弁２６により第１油圧源側の油路が開かれる（図５Ａ）。このようにして、エンジン停止時にも出力プーリシリンダ室１３の油圧を確保する。
【００４３】一方、車両の駐車時など、エンジン１のイグニッションキースイッチをオフにするときなど、第１油圧源５と第２油圧源６の油圧が共に発生しないときは、油圧切換弁２６は第１油圧源側と出力プーリ室側油路を連通している。つまり、油圧切換弁２６はノーマルオープンの構造になっているため、万が一スプール１８にスティックなどの問題が生じても、油路が開かれた状態に維持されるので、次にエンジン１を作動させたときには必ず出力プーリシリンダ室１３に油圧が供給され、フェールセーフとして最低限、変速制御は可能となる。
【００４４】なお、逆止弁２７をセット荷重付きのタイプにすると、油圧切換弁２６が油路を遮断するときに、第２油圧源６の油圧が油圧切換弁２６を切換える値に上昇するまでの間は逆止弁２７が閉じ、したがって油圧切換弁２６が完全に閉じてから作動油が流れ、このため第２油圧源６からの作動油の一部が、第１油圧源側に逃げるといったようなことを確実に防止することができる。
【００４５】上記実施の形態において、無段変速機としてベルト式の無段変速機を例示したが、これに限られるものではなく、エンジン自動停止時の待機中にも油圧を必要するトロイダル式の無段変速機であってもよい。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月２９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 政喜 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１３２３２１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）５月２１日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２９７０９９ |
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