JP2009019748A - エネルギ回生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧油のエネルギを蓄圧器に蓄える場合に、そのエネエルギの回生効率を高めることの可能なエネルギ回生装置を提供する。
【解決手段】動力源１により駆動されて圧油を吐出するオイルポンプ５２と、オイルポンプ５２から吐出された圧油が供給され、かつ、その圧油により潤滑および冷却がおこなわれる潤滑対象部７２と、オイルポンプ５２から吐出された圧油が供給され、かつ、その圧油のエネルギを蓄える蓄圧器７８，７９，８０とを備えたエネルギ回生装置において、オイルポンプ５２から潤滑対象部７２に供給される圧油の油圧を増圧する増圧装置６７，８８と、増圧された圧油のエネルギを蓄圧器７８，７９，８０に蓄えさせる制御装置８６，７４，７５，７６，８８とを有している。
【選択図】図１

Description

この発明は、動力源の運動エネルギを圧油の流体エネエルギに変換し、その流体エネルギを蓄圧器に蓄えることの可能なエネルギ回生装置に関するものである。

従来、動力源の動力にオイルポンプを駆動し、そのオイルポンプから吐出された圧油の一部を蓄圧器に供給し、圧油の油圧を蓄圧するエネルギ回生装置が知られており、そのエネルギ回生装置の一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されているエネルギ回生装置は車両用であり、この車両には、エンジンの回転力によって駆動されるオイルポンプが設けられている。このオイルポンプから吐出された圧油が供給される油路が設けられている。この油路は圧力調整弁に接続されており、圧力調整弁により調圧された圧油が変速機およびクラッチ装置に供給されるように構成されている。また、オイルポンプから油路に吐出された圧油の一部が、電磁弁を介してアキュムレータに供給されて、圧油の油圧がアキュムレータに蓄圧されるように構成されている。さらに、アキュムレータに蓄圧された油圧を、前記オイルポンプの吸い込み口に伝達する油路が設けられている。この特許文献１に記載されているエネルギ回生装置においては、エンジンの一時停止時にオイルポンプが停止した場合は、アキュムレータの油圧により、変速機およびクラッチ装置の油圧を確保することができる。したがって、捨てていたエネルギを再利用することができ、エネルギの高効率な有効利用を図ることができるとされている。

特開２００６−３７８２０号公報

上記の特許文献１に記載されているエネルギ回生装置においては、アキュムレータに蓄圧された油圧を有効利用できるが、変速機やクラッチ装置で必要とされる油圧に対して、アキュムレータから供給可能な圧油が不足する虞があり、この点で改善の余地が残されていた。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、圧油のエネルギ回生効率を高めることの可能なエネルギ回生装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、動力源により駆動されて圧油を吐出するオイルポンプと、このオイルポンプから吐出された圧油が供給され、かつ、その圧油により潤滑および冷却がおこなわれる潤滑対象部と、前記オイルポンプから吐出された圧油が供給され、かつ、その圧油のエネルギを蓄える蓄圧器とを備えたエネルギ回生装置において、前記オイルポンプから吐出された圧油が前記潤滑対象部に到達する前に、その圧油の油圧を増圧する増圧装置と、この増圧装置で増圧された圧油のエネルギを前記蓄圧器に蓄えさせる制御装置とを有していることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記蓄圧器が複数個設けられており、前記制御装置は、前記蓄圧器に蓄えられた圧油のエネルギを前記オイルポンプの吸い込み口に伝達する装置を含み、前記増圧装置で増圧された圧油のエネルギを前記蓄圧器に蓄える制御と、前記蓄圧器に蓄えられた圧油のエネルギを前記オイルポンプの吸い込み口に伝達する制御とを、各蓄圧器毎に別個におこなわせる第１の切り替え手段を備えていることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項２の構成に加えて、前記複数の蓄圧器に供給された圧油を、各蓄圧器毎に別個に加熱する加熱装置が設けられており、前記蓄圧器に蓄えられた圧油を加熱装置で加熱する制御と、加熱された圧油を蓄圧器から排出して前記オイルポンプの吸い込み口に供給する制御とを、各蓄圧器毎に別個におこなわせる第２の切り替え手段を備えていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、動力源によりオイルポンプが駆動されて圧油を吐出する。このオイルポンプから吐出された圧油が潤滑対象部に供給される。また、オイルポンプから吐出された圧油が潤滑対象部に到達する前に、その圧油の油圧が増圧装置で増圧される。さらに、増圧された圧油のエネルギを蓄圧器に蓄えることができる。つまり、増圧された圧油が蓄圧器に蓄えられ、エネルギの低下した圧油が潤滑対象部に供給される。したがって、圧油のエネルギを蓄圧器で回収する効率が向上する。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、増圧装置で増圧された圧油のエネルギを蓄圧器に蓄える「蓄圧制御」と、蓄圧器に蓄えられた圧油のエネルギをオイルポンプの吸い込み口に伝達する「排出制御」とをおこなうことができる。また、蓄圧制御および排出制御を、各蓄圧器毎に別個におこなうことができる。

請求項３の発明によれば、請求項２の発明と同様の効果を得られる他に、蓄圧器に蓄えられた圧油を加熱装置で加熱する制御と、加熱された圧油を蓄圧器から排出して前記オイルポンプの吸い込み口に供給する制御とを、各蓄圧器毎に別個におこなわせることができる。

この発明において、オイルポンプは、動力によって駆動されて圧油を吸入・吐出する流体機械であり、このオイルポンプには、回転式のオイルポンプ、往復式のオイルポンプが含まれる。回転式のオイルポンプには、歯車式ポンプ、平衡形ベーンポンプ、ねじポンプが含まれる。往復式のオイルポンプには、アキシャルピストンポンプ、ラジアルピストンポンプが含まれる。また、動力源はオイルポンプを駆動する動力を発生する動力装置であり、動力源には、熱エネルギを運動エネルギに変換して出力するエンジン、電気エネルギを運動エネルギに変換して出力する電動機、慣性エネルギ動力として出力するフライホイールシステムなどが含まれる。この発明における潤滑対象部は、オイルポンプから吐出された圧油が供給されて、その潤滑油により潤滑・冷却される部位である。この潤滑対象部は、要素同士の摺動・転動・接触により、発熱・摩耗・焼き付きなどが発生する部分であり、例えば、回転要素を支持する軸受、歯車伝動装置における歯車同士の噛み合い部分、巻き掛け伝動装置におけるベルトとプーリとの接触部分、トラクション伝動装置におけるディスクとパワーローラとの接触部分などが含まれる。

この発明における蓄圧器は、ピストン式、ダイヤフラム式、ブラダ式のいずれでもよい。この発明における増圧装置には、入力油圧に対して出力油圧を高める（増圧する）ことの可能な増圧器（コンバータ）が含まれる。この増圧器は、増圧率が一定であるコンバータ、または増圧率を変更可能なコンバータのいずれでもよい。増圧率を変更可能な増圧器を用いる場合、その増圧率を電子制御装置により制御する。つまり、増圧装置が、増圧器および電子制御装置により構成されることとなる。また、この発明の制御装置は、増圧装置で増圧された圧油を蓄圧器に供給する装置であり、制御装置には、増圧装置に接続された油路、油路を切り替える切替弁、切替弁を制御する電子制御装置（コントローラ）が含まれる。この発明における加熱装置には、ガスまたは温水の熱を圧油に伝達する装置、電熱器などが含まれる。また、この発明における「蓄圧制御」には、蓄圧器に蓄える圧油のエネルギ（油圧）を増加する制御に加えて、蓄圧器に蓄える圧油のエネルギを増加する制御を終了し、かつ、蓄圧器に蓄えた圧油のエネルギを保持する制御が含まれる。この発明において、「各蓄圧器で制御を個別（別個）におこなうこと」には、各制御をおこなう蓄圧器と、各制御をおこなわない蓄圧器とを区別することができることが含まれる。また、「各蓄圧器で制御を個別（別個）におこなうこと」には、各制御を各蓄圧器でおこなうタイミングを異ならせることが含まれる。

つぎに、この発明の具体例を、図面を参照しながら具体的に説明する。図２は、この発明を適用した車両Ｖｅのギヤトレーン図である。図２において、符号１は車両Ｖｅの動力源としての内燃機関１である。この内燃機関１は燃料を燃焼させてその熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置であり、内燃機関１としては、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることができる。なお、以下の説明においては、動力源１を便宜上「エンジン１」と記す。このエンジン１の燃焼室に燃料が供給されて燃焼し、燃焼室から排出される排気ガスは、排気管（図示せず）、排気浄化触媒（図示せず）などを経由して大気中に放出される。また、エンジン１を冷却水により冷却する冷却装置（図示せず）が設けられている。

前記エンジン１のクランクシャフト２、すなわち出力軸２が車両Ｖｅの幅方向に配置されている。そして、そのエンジン１の出力軸２に、トルクコンバータ３が動力伝達可能に連結されている。また、トルクコンバータ３に前後進切換機構４が動力伝達可能に連結され、この前後進切換機構４に無段変速機５が動力伝達可能に連結されている。これらのトルクコンバータ３および前後進切換機構４および無段変速機５は、ケーシング１２の内部に設けられている。前記エンジン１の出力側に連結されたトルクコンバータ３は、流体の運動エネルギにより動力伝達をおこなう伝動装置である。このトルクコンバータ３は、中空のケーシング６およびポンプインペラ７およびタービンランナ８を有している。前記エンジン１の出力軸２が前記ケーシング６に動力伝達可能に連結されている。また、ケーシング６とポンプインペラ７とが一体回転するように接続されている。前記タービンランナ８は、ケーシング６の内部に配置されている。このタービンランナ８はポンプインペラ７と相対回転可能に設けられており、このタービンランナ８にはインプットシャフト４０が動力伝達可能に、具体的には、一体回転するように連結されている。前記ケーシング６の内部には作動油が供給される。このポンプインペラ７とおよびタービンランナ８には、多数のブレード（図示せず）が設けられており、前記ポンプインペラ７が回転することにより作動油の螺旋流が生じる。その螺旋流の運動エネルギをタービンランナ８に伝達することにより、ポンプインペラ７とタービンランナ８との間で、動力伝達がおこなわれるように構成されている。

また、ポンプインペラ７およびタービンランナ８の内周側には、ステータ９が配置されている。このステータ９は、タービンランナ８から送り出された作動油の流動方向を選択的に変化させてポンプインペラ７に流入させる機構である。このステータ９は、一方向クラッチ１０および中空軸１１を介してケーシング１２に固定されている。前記ケーシング６の内部にはロックアップクラッチ１３が設けられている。このロックアップクラッチ１３は、ケーシング６とインプットシャフト４０との間で摩擦力により動力伝達をおこなうための伝動装置である。このロックアップクラッチ１３は、ポンプインペラ７とタービンランナ８とにより形成される動力伝達経路に対して、並列な動力伝達経路を構成するものである。このロックアップクラッチ１３は、インプットシャフト４０を一体回転する摩擦材４１を有しており、その摩擦材４１をケーシング６に押し付けることによりケーシング６とインプットシャフト４０との間で摩擦力により動力伝達をおこなうことが可能となる。

前後進切換機構４は、エンジン１の回転方向が一方向に限られていることに伴って採用されている機構であって、インプットシャフト４０の回転方向に対して、駆動プーリ（後述する）の回転方向を正・逆に切り替える機構である。この具体例では、前後進切換機構４として、遊星歯車機構、特に、ダブルピニオン型の遊星歯車機構を用いている。この前後進切換機構４は、同軸上に配置したサンギヤ１８およびリングギヤ１９を有している。また、前後進切換機構４は、前記サンギヤ１８に噛合したピニオンギヤ２０と、そのピニオンギヤ２０およびリングギヤ１９に噛合した他のピニオンギヤ２１とを有している。さらに、これらのピニオンギヤ２０，２１を自転、かつ、公転可能に支持するキャリヤ２２が設けられている。前記サンギヤ１８は前記インプットシャフト４０と一体回転するように構成されている。さらに、サンギヤ１８とキャリヤ２２とを選択的に接続・解放し、かつ、リングギヤ１９の回転・停止を制御するアクチュエータが設けられている。このアクチュエータとしては、油圧を動作力に変換する油圧式アクチュエータ、電磁力を動作力に変換する電磁式アクチュエータが挙げられる。

この具体例では、アクチュエータとして油圧式アクチュエータを用いる場合について説明する。具体的には、前進用クラッチ２３および後進用ブレーキ２４が設けられている。前進用クラッチ２３は、クラッチ用油圧室の油圧により動作部材が動作して、サンギヤ１８とキャリヤ２２とが選択的に接続・解放される摩擦係合装置である。後進用ブレーキ２４は、ブレーキ用油圧室の油圧により動作部材が動作して、後進リングギヤ１９の回転・停止が制御される摩擦係合装置である。そして、車両Ｖｅを前進させるシフトポジションが選択された場合は、クラッチ用油圧室の油圧が高められ、かつ、ブレーキ用油圧室の油圧が低下される。その結果、前進用クラッチ２３が係合され、後進用ブレーキ２４が解放される。これに対して、車両Ｖｅを後退させるシフトポジションが選択された場合は、クラッチ用油圧室の油圧が低下され、かつ、ブレーキ用油圧室の油圧が高められる。その結果、前進用クラッチ２３が解放され、後進用ブレーキ２４が係合される。なお、車両Ｖｅを停車させておくシフトポジション（パーキングポジション）が選択された場合は、クラッチ用油圧室およびブレーキ用油圧室の油圧が共に低下されて、前進用クラッチ２３および後進用ブレーキ２４が共に完全に解放される。

前記無段変速機５は、駆動（プライマリ）プーリ２５と従動（セカンダリ）プーリ２６とを有している。駆動プーリ２５の回転軸線（図示せず）と従動プーリ２６の回転軸線（図示せず）とが平行に配置されている。また、駆動プーリ２５および従動プーリ２７には、無端状のベルト２９が巻き掛けられている。このように、無段変速機５は、いわゆるベルト式無段変速機である。駆動プーリ２５は固定片および可動片を有しており、駆動プーリ２５からベルト２９に与える挟圧力を制御する油圧制御式のアクチュエータ２７が設けられている。アクチュエータ２７は、プライマリ油圧室およびピストンを有している。従動プーリ２６は固定片および可動片を有しており、従動プーリ２６からベルト２９に与える挟圧力を制御する油圧制御式のアクチュエータ２８が設けられている。アクチュエータ２８は、セカンダリ油圧室およびピストンを有している。そして、駆動プーリ２５からベルト２９に与えられる挟圧力を制御することにより、無段変速機５の変速比が制御され、従動プーリ２６からベルト２９に与えられる挟圧力を制御することにより、無段変速機５の伝達トルクが制御される。

例えば、無段変速機５の変速比を大きくする変速をおこなう場合は、プライマリ油圧室の油圧を低下させる制御がおこなわれる。これに対して、無段変速機５の変速比を小さくする変速をおこなう場合は、プライマリ油圧室の油圧を上昇させる制御がおこなわれる。さらに、無段変速機５の変速比を一定にする場合は、プライマリ油圧室の油圧を一定に制御する。また、無段変速機５の伝達トルクを高める場合は、セカンダリ油圧室の油圧を高める制御がおこなわれる。これに対して、無段変速機５の伝達トルクを低下させる場合は、セカンダリ油圧室の油圧を低下させる制御がおこなわれる。さらに、無段変速機５の伝達トルクを一定にする場合は、セカンダリ油圧室の油圧を一定にする制御がおこなわれる。さらに、前記無段変速機５の出力部材である従動プーリ２６が、伝動装置３０に動力伝達可能に連結されている。伝動装置３０としては、歯車伝動装置、巻き掛け伝動装置などが挙げられる。この伝動装置３０には、終減速機３１を介在させて駆動輪３２が動力伝達可能に連結されている。

つぎに、前記エンジン１から駆動輪３２に至る動力伝達経路における動力伝達状態を制御する圧油必要部に、圧油を供給する油圧制御装置５０の構成を、図１に基づいて説明する。この具体例では、圧油必要部５１として、例えば、クラッチ用油圧室、ブレーキ用油圧室、プライマリ油圧室、セカンダリ油圧室などが挙げられる。そして、圧油必要部５１に供給する圧油を吐出するオイルポンプ５２が設けられている。このオイルポンプ５２は動力源、この具体例１においては、エンジン１の動力により駆動されるように構成されている。具体的には、オイルポンプ５２は、ロータ１５およびボデー１７を有しており、ロータ１５が前記ポンプインペラ７に動力伝達可能に接続されている。ボデー１５はケーシング１２に固定されており、ボデー１５は回転不可能である。このオイルポンプ５２は、吸入口５３および吐出口５４を有しており、オイルパン５５から吸入口５３に至る油路５６には逆止弁（チェック弁）５７が設けられている。この逆止弁５７は、オイルパン５５からオイルポンプ５２にオイルが吸入される場合に開放され、オイルポンプ５２からオイルパン５５にオイルが戻ろうとすると閉じられる構成を有している。

前記オイルポンプ５２の吐出口５４にはプライマリ油路５８が接続され、このプライマリ油路５８が前記圧油必要部５１に接続されている。また、プライマリ油路５８の油圧を制御する圧力制御弁として、プライマリレギュレータバルブ５９が設けられている。このプライマリレギュレータバルブ５９は、入力ポート６０およびドレーンポート６１を有しており、入力ポート６０が前記プライマリ油路５８に接続されている。また、ドレーンポート６１にはセカンダリ油路６２が接続されている。そして、プライマリ油路５８からセカンダリ油路６２に排出するオイル量を調整することにより、プライマリ油路５８の油圧が制御される。また、セカンダリ油路６２のオイルがトルクコンバータ３に供給され、そのトルクコンバータ３から排出されたオイルが油路６３に供給されるように構成されている。セカンダリ油路６２の油圧を制御する圧力制御弁として、セカンダリレギュレータバルブ６４が設けられている。

このセカンダリレギュレータバルブ６４は、入力ポート６５およびドレーンポート６６を有しており、入力ポート６５が前記セカンダリ油路６２に接続されている。また、ドレーンポート６６には油路６３が接続されている。そして、セカンダリ油路６２から油路６３に排出するオイル量を調整することにより、セカンダリ油路６２の油圧が制御される。つまり、圧油の流通系統としては、セカンダリレギュレータバルブ６４とトルクコンバータ３とが並列に配置されている。さらに、油路６３には増圧回路６７が接続されている。この増圧回路６７は、入力ポート６８および出力ポート６９およびドレーンポート７０などを有しており、入力ポート６８が油路６３に接続され、出力ポート６９が油路７１に接続され、ドレーンポート７０が油路７１に接続されている。増圧回路６７は入力ポート６８の油圧を増圧して出力ポート６９から出力する機構であり、その増圧時にオイルの一部が油路７１に排出される。なお、油路７１に排出されるオイルの圧油は増圧されない。この増圧回路６７としては、例えば、公知の油圧連続吐出式コンバータを用いることが可能である。この油圧連続吐出式コンバータは、チェックバルブ、高圧チェックバルブ、油圧シリンダ、増圧ピストンなどを有する。そして、入力油圧により油圧シリンダの低圧早送りがおこなわれ、油圧シリンダに負荷が発生すると増圧スプールが作動し、増圧ピストンが作動し、その増圧ピストンが連続的に往復作動する。その増圧ピストンの連続的な作動により、油圧シリンダの圧力が自動的に増圧される。なお、増圧回路６７としては、このような構成のものの他に、実開平５−６４５０７号公報などに記載された構造を採用することも可能である。この油路７１は潤滑対象部７２に接続されている。このように、オイルポンプ５２から吐出された圧油の供給方向で、潤滑対象部７２よりも上流に増圧回路６７が配置されている。言い換えれば、オイルポンプ５２と潤滑対象部７２とを接続する油路に、増圧回路６７が配置されている。前記潤滑対象部７２とは、潤滑油により潤滑・冷却される部位であり、例えば、ギヤ同士の噛み合い部分、摩擦係合装置を構成する摩擦材とプレートとの接触部分、プーリとベルトとの接触部分などが挙げられる。

つぎに、オイルポンプ５２から吐出された圧油の流体エネルギ、具体的には油圧を蓄える機構について説明する。まず、プライマリ油路５８には油路７３を介在させて切替弁７４，７５，７６が接続されている。この油路７３には絞り部７７が設けられている。絞り部７７はチョークまたはオリフィスのいずれでもよい。さらに、切替弁７４にはアキュムレータ７８が接続され、切替弁７５にはアキュムレータ７９が接続され切替弁７６にはアキュムレータ８０が接続されている。これらのアキュムレータ７８，７９，８０は、圧油の油圧を蓄圧する蓄圧器であり、例えば、ピストン式のアキュムレータを用いることが可能である。このピストン式のアキュムレータは、中空の容器と、容器内に軸線に沿った方向に動作可能に配置されたピストンと、このピストンに押圧力を与える圧縮コイルばねと、を有する公知の装置である。

前記切替弁７４は、４つのポートを有しており、ポート８１が油路７３に接続され、ポート８２がアキュムレータ７８に接続されている。また、ポート８３は、油路８４を経由してオイルポンプ５２の吸入口５３に接続されている。さらに、ポート８５には油路８６を介在させて、増圧回路６７の出力ポート６９が接続されている。油路８６には逆止弁８７が設けられている。この切替弁７４はソレノイドバルブにより構成されている。この切替弁７４の制御により、アキュムレータ７８に接続されたポート８２を遮断する制御をおこなえる。また、切替弁７４を用いて、ポート８２を油路８６またはプライマリ油路７３の少なくとも一方に接続し、かつ、ポート８１を遮断する制御をおこなえる。さらに、切替弁７４を用いて、アキュムレータ７８に接続されたポート８２を油路８４に接続しかつ、２つのポート８１，８５を共に遮断する制御をおこなえる。

前記切替弁７５は、４つのポートを有しており、ポート８９が油路７３に接続され、ポート９０がアキュムレータ７８に接続されている。また、ポート９２は、油路８４に接続されている。さらに、ポート９３には油路８６が接続されている。この切替弁７５はソレノイドバルブにより構成されている。切替弁７５を用いて、アキュムレータ７９に接続されたポート９０を遮断する制御をおこなえる。また、切替弁７５を用いて、ポート９０を油路８６またはプライマリ油路７３の少なくとも一方に接続し、かつ、ポート８９を遮断する制御をおこなえる。さらに、切替弁７５を用いて、アキュムレータ７９に接続されたポート９０を油路８４に接続しかつ、２つのポート９２，９３を共に遮断する制御をおこなえる。

前記切替弁７６は、４つのポートを有しており、ポート９４が油路７３に接続され、ポート９５がアキュムレータ８０に接続されている。また、ポート９６は、油路８４に接続されている。さらに、ポート９７には油路８６が接続されている。この切替弁７６はソレノイドバルブにより構成されている。この切替弁７６を用いて、アキュムレータ８０に接続されたポート９５を遮断する制御をおこなえる。また、切替弁７６を用いて、ポート９５を油路８６またはプライマリ油路７３の少なくとも一方に接続し、かつ、ポート９６を遮断する制御をおこなえる。さらに、切替弁７６を用いて、アキュムレータ８０に接続されたポート９５を油路８４に接続し、かつ、２つのポート９４，９７を共に遮断する制御をおこなえる。

さらに、アキュムレータ７８，７９，８０に蓄えられた圧油を、一括して、または別個に加熱することの可能な加熱装置９８が設けられている。加熱装置９８は、熱源９９および熱交換器１０１，１０２，１０３を有している。ここで、熱源９９としては、前述した排気管、または前述した冷却装置のように、廃棄する熱を保持または流通させる機構が挙げられる。また熱交換器１０１は、熱源９９の熱をアキュムレータ７８内のオイルに伝達する伝熱装置である。この熱交換器１０１は、熱源９９と圧油との間で熱交換をおこなわせる機能と、熱交換を遮断する機能とを有している。また、熱交換器１０２は、熱源９９の熱をアキュムレータ７９内のオイルに伝達する伝熱装置であり、また、熱交換器１０２は、熱源９９とオイルとの間における熱交換をおこなわせる機能と、熱交換を遮断する機能とを有している。さらに、熱交換器１０３は、熱源９９の熱をアキュムレータ８０内のオイルに伝達する伝熱装置であり、また、熱交換器１０３は、熱源９９とオイルとの間における熱交換をおこなわせる機能と、熱交換を遮断する機能とを有している。熱交換器１０１，１０２，１０３としては、例えば、プレート式熱交換器、ガラス式熱交換器、チューブ式熱交換器などのいずれを用いてもよい。前記逆止弁８７は、増圧回路６７で増圧された圧油が切替弁７４，７５，７６に供給される場合に開放され、切替弁７４，７５，７６のポートから出た圧油が増圧回路６７に流れ込もうとすると閉じられる構成を有している。

上記の車両１を制御するコントローラとして、電子制御装置８８が設けられており、この電子制御装置８８には各種の信号が入力される。例えば、エンジン回転数、駆動プーリ２５の回転数、従動プーリ２６の回転数、車両１に対する加速要求、車両１に対する制動要求を示す信号、アキュムレータ７８，７９，８０内における圧油の量および圧油のエネルギ（油圧）を示す信号、アキュムレータ７８，７９，８０内の圧油の温度を示す信号、排気ガスの温度を示す信号、冷却水の温度を示す信号、シフトポジションを示す信号、エンジン２を始動・停止させるスイッチの信号などが入力される。ここで、シフトポジションを示す信号には、エンジン２のトルクを駆動輪３２にトルクを伝達する駆動ポジション、エンジン２のトルクを駆動輪３２に伝達しない非駆動ポジションが含まれる。また、エンジン２を始動・停止させるスイッチには、イグニッションキーの操作によりオン・オフするスイッチの他に、ボタンの操作によりエンジン１の始動・停止を制御するスイッチが含まれる。これらの信号および電子制御装置８８に記憶されているデータに基づいて、エンジン出力を制御する信号、前進用クラッチ２３および後進用ブレーキ２４を制御する信号、ロックアップクラッチ１３の係合・解放を制御する信号、無段変速機５の変速比および伝達トルクを制御する信号、熱交換器１０１，１０２，１０３における熱交換・熱交換の停止を個別に制御する信号、切替弁７４，７５，７６におけるポート同士の接続・遮断を個別に制御する信号、増圧回路６７の増圧率を制御する信号などが出力される。

つぎに、図１に示された油圧制御装置５０の作用を説明する。エンジン１が運転され、そのエンジントルクによりオイルポンプ５２が駆動されると、オイルパン５５のオイルがオイルポンプ５２に吸入され、かつ、プライマリ油路５８に吐出される。プライマリ油路５８に吐出された圧油は、圧油必要部５１に供給される。また、プライマリ油路５８の油圧がプライマリレギュレータバルブ５９により制御されて、プライマリ油路５８のオイルの一部がセカンダリ油路６２に排出される。ここで、セカンダリ油路６２の油圧は、プライマリ油路５８の油圧よりも低い。また、セカンダリ油路６２の油圧はセカンダリレギュレータバルブ６４により制御され、トルクコンバータ３に供給される。セカンダリ油路６２から油路６３に排出されたオイルは、増圧回路６７で増圧されて油路８６に供給される。また、油路６３のオイルの一部は、油路７１を経由して潤滑対象部７２に送られる。なお、油路６３の油圧は、セカンダリ油路６２の油圧よりも低い。

さらに、前記切替弁７４，７５，７６の制御例を、図３のフローチャートに基づいて説明する。まず、回生制御をおこなう条件が成立したか否かが判断される（ステップＳ１）。回生制御とは、オイルポンプ５４から吐出された圧油の流体エネルギ、つまり、油圧を、アキュムレータ７８，７９，８０の少なくとも１つに蓄圧する制御である。この回生制御をおこなう条件は、エンジン１の運転状態、車両Ｖｅの車速、加速要求（アクセルペダルの踏み込み状態）、制動要求（ブレーキペダルの踏み込み状態）、さらには、アキュムレータ７８，７９，８０の蓄圧状態などに基づいて判断される。

まず、回生制御をおこなう前提条件として、圧油必要部５１に供給する圧油の油圧を低下させることが可能であることが挙げられる。例えば、車両Ｖｅの制動時、具体的には、車両Ｖｅが所定の車速以上で走行中に、アクセルスイッチがＯＦＦ、かつブレーキスイッチがＯＮとなった場合は、前提条件が成立する。すなわち、車両Ｖｅの制動時には、車速およびアクセル開度から求められる要求駆動力が低下するため、エンジン２から無段変速機５に伝達されるトルクが低下し、かつ、無段変速機５の変速比が小さい。また、前後進切換機構４に入力されるトルクが低下する。このため、圧油必要部５１の油圧を低下させることが可能である。この前提条件が成立していることに加えて、アキュムレータ７８，７９，８０のうち、少なくとも１つのアキュムレータへの蓄圧が可能である場合に、「回生制御をおこなう条件」が成立する。

そして、ステップＳ１で肯定的に判断された場合は、蓄圧可能なアキュムレータにおいて回生制御を実行し（ステップＳ２）、この制御ルーチンを終了する。例えば、アキュムレータ７８が蓄圧可能である場合は、ポート８２を、油路７３または油路８６の少なくとも一方に接続し、かつ、ポート８３を遮断するように、切替弁７４を制御する。また、アキュムレータ７９が蓄圧可能である場合は、ポート９０を、油路７３または油路８６の少なくとも一方に接続し、かつ、ポート９２を遮断するように、切替弁７５を制御する。さらに、アキュムレータ７８が蓄圧可能である場合は、ポート９５を、油路７３または油路８６の少なくとも一方に接続し、かつ、ポート９６を遮断するように、切替弁７４を制御する。このような制御により、油路７３の圧油または油路８６の圧油のうち、少なくとも一方の圧油のエネルギが、アキュムレータ７４，７５，７６の少なくとも１つに蓄圧される。特に、油路６３の圧油が潤滑対象部７２に到達する前に、その圧油の油圧を増圧回路６７で増圧し、その圧油のエネルギをアキュムレータに蓄えることができる。なお、増圧回路６７に供給された圧油の一部は、増圧されることなく潤滑対象部７２に供給される。したがって、圧油のエネルギを回収する効率が一層向上する。

前記ステップＳ１において否定的に判断された場合は、力行制御をおこなう条件が成立したか否かが判断される（ステップＳ３）。力行制御とは、アキュムレータに蓄積されているエネルギを、前記オイルポンプ５２の吸入口５３に供給する制御である。この力行制御をおこなう条件が成立したか否かは、エンジン１の運転状態、車両Ｖｅの車速、アクセルペダルの踏み込み状態、ブレーキペダルの踏み込み状態などの他、アキュムレータの蓄圧状態に基づいて判断される。

まず、力行制御をおこなう前提条件として、圧油必要部５１に供給する圧油の油圧を高める必要があることが挙げられる。例えば、車両Ｖｅの発進・加速時、具体的には、アクセルスイッチがＯＦＦ、かつブレーキスイッチがＯＮの状態から、アクセルスイッチがＯＮ、かつブレーキスイッチがＯＦＦの状態に変化した場合に、前提条件が成立する。すなわち、車両Ｖｅの発進時には、エンジン１から無段変速機５に伝達されるトルクが高く、かつ、無段変速機５の変速比が大きく、前後進切換機構４で伝達するトルクも高いため、圧油必要部５１における油圧を高める必要がある。この前提条件が成立したことに加えて、アキュムレータ７８，７９，８０のうち、少なくとも１つのアキュムレータの圧力が、予め電子制御装置８８に記憶された所定圧以上である場合に、「力行制御をおこなう条件」が成立する。ここで、電子制御装置８８に記憶された所定圧は、アキュムレータのうちの少なくとも１つの油圧が、圧油必要部５１の油圧を高めることに寄与するか否かを判断するものであり、予め実験的に求められた所定圧が、電子制御装置８８に記憶されている。

このステップＳ３で肯定的に判断された場合は、力行制御を実行し（ステップＳ４）、この制御ルーチンを終了する。例えば、アキュムレータ７８の圧力が、電子制御装置８８に記憶された所定圧力以上である場合は、ポート８２とポート８３とを接続し、かつ、ポート８１，８５を共に遮断するように、切替弁７４が制御される。また、アキュムレータ７９の圧力が、電子制御装置８８に記憶された所定圧以上である場合は、ポート９０とポート９２とを接続し、かつ、ポート９３，８９を共に遮断するように、切替弁７５が制御される。さらに、アキュムレータ８０の圧力が、電子制御装置８８に記憶された所定圧以上である場合は、ポート９５とポート９６とを接続し、かつ、ポート９４，９７を共に遮断するように、切替弁７６が制御される。このようにして、アキュムレータ７８，７９，８０のうち、少なくとも１つのアキュムレータの油圧エネルギが、オイルポンプ５２の吸入口５３に供給される。したがって、オイルポンプ５２の吸入効率が向上する。

一方、ステップＳ３で否定的に判断された場合には、「アキュムレータにエネルギを蓄圧した状態を維持する遮断制御」をおこなう条件が成立したか否かが判断される（ステップＳ６）。この「遮断制御をおこなう条件」は、例えば、エンジン１の運転状態、車両Ｖｅの車速、アクセルペダルの踏み込み状態、ブレーキペダルの踏み込み状態などの他、アキュムレータにおける蓄圧状態に基づいて判断される。まず、遮断制御をおこなう前提条件として、圧油必要部５１の油圧をほぼ一定に維持してもよいことが挙げられる。例えば、車両Ｖｅが一定車速で走行する場合に、前提条件が成立する。具体的には、前後進切換機構４に入力されるトルクは一定であり、かつ、無段変速機５の変速比が一定であり、かつ、無段変速機５で伝達するトルクも一定であり、圧油必要部５１の油圧をほぼ一定に維持してもよい。

この前提条件を満たしていることに加えて、アキュムレータの圧力が、予め電子制御装置８８に記憶されている所定値以上である場合に、「遮断制御をおこなう条件」が成立したと判断される。このステップＳ５で肯定的に判断された場合は、遮断制御を実行し（ステップＳ６）、この制御ルーチンを終了する。例えば、アキュムレータ７８の圧力が、予め電子制御装置８８に記憶されている所定値以上である場合はポート８２を遮断するように、切替弁７４が制御される。また、アキュムレータ７９の圧力が、予め電子制御装置８８に記憶されている所定値以上である場合はポート９０を遮断するように、切替弁７５が制御される。さらに、アキュムレータ８０の圧力が、予め電子制御装置８８に記憶されている所定値以上である場合はポート９５を遮断するように、切替弁７６が制御される。

一方、ステップＳ５で否定的に判断された場合は、「エンジン１の自動停止条件」が成立したか否かが判断される（ステップＳ７）。例えば、エンジン２を始動・停止させるスイッチの操作に変更がなく、かつ、エンジン２が運転されている状態で、アクセルペダルが踏み込まれておらず、かつ、ブレーキペダルが踏み込まれており、かつ、車速が予め電子制御装置８８に記憶された低車速以下である場合に、「エンジ１の自動停止条件」が成立し、エンジン２が停止される。ステップＳ７で肯定的に判断された場合は、停止されたエンジン１を再始動する場合、および車両Ｖｅを発進する場合に備えて、プライマリ油圧室およびセカンダリ油圧室に圧油を供給しておく必要がある。また、前後進切換機構４の前進用クラッチ２３が完全に解放されない程度に、トルク容量を確保しておく必要がある。

そこで、ステップＳ７で肯定的に判断された場合は、いずれかのアキュムレータに蓄圧された油圧をプライマリ油路５８に供給することにより、プライマリ油圧室およびセカンダリ油圧室における油圧を確保する制御がおこなわれ（ステップＳ８）、この制御ルーチンを終了する。すなわち、ステップＳ８において、アキュムレータ７８の油圧を油路５８に伝達する場合は、ポート８１とポート８２とを接続し、かつ、ポート８３，８５を共に遮断するように、切替弁７４が制御される。また、ステップＳ８において、アキュムレータ７９の油圧を油路５８に伝達する場合は、ポート８９とポート９０とを接続し、かつ、ポート９２，９３を共に遮断するように、切替弁７５が制御される。さらに、ステップＳ８において、アキュムレータ８０の油圧を油路５８に伝達する場合は、ポート９４とポート９５とを接続し、かつ、ポート９６，９７を共に遮断するように、切替弁７６が制御される。

つぎに、ステップＳ２またはステップＳ６の処理と並行して実行可能なサブルーチンの一例を、図４に基づいて説明する。まず、アキュムレータ内の圧油の温度が検知され、その温度が第１の所定値以下であるか否かが判断される（ステップＳ１１）。このステップＳ１で用いる第１の所定値の技術的意味は、圧油を加熱する制御をおこなうか否かを判断するための基準温度である。例えば、圧油の粘度は温度に依存しており、温度が低下すると粘度が高まり、流動性が低下する特性を有する。そこで、温度と粘度との関係を予め実験的に求めて、所期の流動性を確保することの可能な温度が、所定値として電子制御装置８８に記憶されている。

このステップＳ１１で肯定的に判断された場合は、「アキュムレータ内の圧油を加熱する制御」がおこなわれる（ステップＳ１２）。この「アキュムレータ内の圧油を加熱する制御」とは、「熱源９９の熱を、熱交換器によりアキュムレータ内の圧油に伝達して圧油を加熱する制御」である。このステップＳ１２についで、アキュムレータ内の圧油の温度が、第２の所定値以上になったか否かが判断される（ステップＳ１３）。このステップＳ１３で用いる第２の所定値は、圧油の機能が低下する可能性のある温度まで加熱される前に、加熱を終了させるための温度である。圧油の機能低下とは、例えば、圧油が劣化して、潤滑性能が低下することを意味する。このステップＳ１３で用いる第２の所定値も実験的に求められて、予め電子制御装置８８に記憶されている。なお、第２の所定値は第１の所定値よりも高温である。

このステップＳ１３で肯定的に判断された場合は、「アキュムレータ内の圧油を加熱する制御」を終了し（ステップＳ１４）、この制御ルーチンを終了する。また、前記ステップＳ１３で否定的に判断された場合は、「アキュムレータ内の圧油を加熱する制御」を継続し、この制御ルーチンを終了する。さらに、ステップＳ１１で肯定的に判断された場合は、「アキュムレータ内の圧油を加熱する制御」をおこなわずに、この制御ルーチンを終了する。この図４の制御を、図１の制御に組み合わせておこなうと、アキュムレータ内で加熱された圧油を、油路８４またはプライマリ油路７３に排出することができる。したがって、圧油必要部５１において、圧油の流動性を確保することができ、動作部材、例えばピストンの作動応答性が向上する。また、トルクコンバータ３に圧油が供給されると、そのトルクコンバータ３の暖機が促進される。したがって、熱源９９の熱を効率的に回生させることができる。また、この具体例においては、各アキュムレータ７８，７９，８０毎に、回生制御、力行制御、遮断制御を個別におこなうことができる。したがって、各アキュムレータにおけるエネルギの回生効率が一層向上する。

ここで、図１および図２に示された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、エンジン１が、この発明の動力源に相当し、オイルポンプ５２が、この発明におけるオイルポンプに相当し、潤滑対象部７２が、この発明の潤滑対象部に相当し、アキュムレータ７８，７９，８０が、この発明の蓄圧器に相当し、増圧回路６７が、この発明の増圧装置に相当し、油路８６および切替弁７４，７５，７６および電子制御装置８８が、この発明の制御装置に相当する。

図３に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６が、この発明における第１の切り替え手段に相当する。図３および図４に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、図３のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６、および図４のＳ１１，Ｓ１２が、この発明の第２の切り替え手段に相当する。また、図３のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６でおこなわれる制御が、この発明の「蓄圧制御」に相当する。すなわち、この発明における「蓄圧制御」には、アキュムレータに蓄える圧油のエネルギを増加する制御に加えて、アキュムレータに蓄える圧油のエネルギを増加する制御を終了し、かつ、アキュムレータに蓄えた圧油のエネルギを保持する制御が含まれる。

なお、この発明は上記の具体例に限定されないのであって、上記の具体例では、オイルポンプを駆動する動力源としてエンジンが挙げられているが、電動機またはフライホイールの動力で、オイルポンプを駆動する構成の車両であってもよい。また、車両に搭載する変速機として、ベルト式の無段変速機を搭載した車両を説明したが、他の無段変速機、具体的にはトロイダル型無段変速機であってもよい。このトロイダル型無段変速機は、パワーローラの傾転角度を制御する油圧室と、入力ディスクおよび出力ディスクに対して、軸線に沿った方向の挟圧力を与える油圧室とを有する。この場合、前記圧油必要部には、パワーローラの傾転角度を制御する油圧室、入力ディスクおよび出力ディスクに対して、軸線に沿った方向の挟圧力を与える油圧室が含まれる。また、車両に搭載された油圧制御装置を例としているが、建設機械、産業機械の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧制御装置にも適用可能である。また、この具体例において、アキュムレータの数は、２個でもよいし、４個以上設けられていてもよい。この具体例ではアキュムレータが複数設けられているが、アキュムレータは単数でもよい。

この発明のエネルギ回生装置の構成を示す模式図である。 この発明のエネルギ回生装置を有する車両の構成を示す模式図である。 この発明のエネルギ回生装置の制御例を示すフローチャートである。 図３のフローチャートと並行して実行可能なサブルーチンを示す図である。

符号の説明

１…エンジン、 ５２…オイルポンプ、 ７２…潤滑対象部、 ７８，７９，８０…アキュムレータ、 ６７…増圧回路、 ８６…油路、 ７４，７５，７６…切替弁、 ８８…電子制御装置。

Claims (3)

1. 動力源により駆動されて圧油を吐出するオイルポンプと、このオイルポンプから吐出された圧油が供給され、かつ、その圧油により潤滑および冷却がおこなわれる潤滑対象部と、前記オイルポンプから吐出された圧油が供給され、かつ、その圧油のエネルギを蓄える蓄圧器とを備えたエネルギ回生装置において、
   前記オイルポンプから吐出された圧油が前記潤滑対象部に到達する前に、その圧油の油圧を増圧する増圧装置と、
   この増圧装置で増圧された圧油のエネルギを前記蓄圧器に蓄えさせる制御装置と
   を有していることを特徴とするエネルギ回生装置。
2. 前記蓄圧器が複数個設けられており、前記制御装置は、前記蓄圧器に蓄えられた圧油のエネルギを前記オイルポンプの吸い込み口に伝達する装置を含み、
   前記増圧装置で増圧された圧油のエネルギを前記蓄圧器に蓄える制御と、前記蓄圧器に蓄えられた圧油のエネルギを前記オイルポンプの吸い込み口に伝達する制御とを、各蓄圧器毎に別個におこなわせる第１の切り替え手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のエネルギ回生装置。
3. 前記複数の蓄圧器に供給された圧油を、各蓄圧器毎に別個に加熱する加熱装置が設けられており、
   前記蓄圧器に蓄えられた圧油を加熱装置で加熱する制御と、加熱された圧油を蓄圧器から排出して前記オイルポンプの吸い込み口に供給する制御とを、各蓄圧器毎に別個におこなわせる第２の切り替え手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載のエネルギ回生装置。

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