JP3840079B2 - トロイダル型無段変速機のスリップ防止装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トロイダル型無段変速機のパワーローラ接触楕円におけるスリップを防止するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トロイダル型無段変速機は通常、同軸対向配置した入出力コーンディスク間にパワーローラを狭圧して備え、入出力コーンディスクの回転をパワーローラを介して出力コーンディスクに伝達するよう構成するのが普通である。そしてかかる伝動は、入出力ディスクコーンディスクとパワーローラとの間における接触楕円部に挟まれた油膜の剪断により行われる。
【０００３】
ところで、当該接触楕円における油膜の厚さはこの接触楕円部の温度に依存し、低温時は作動油の粘度が高いことから油膜の厚さが厚くなる。かように接触楕円の油膜厚さが厚くなると、接触楕円の面積が増えてここでの面圧が低下するために、入出力コーンディスク及びパワーローラ間のトラクション力が低下する。このトラクション力の低下により発生するスリップを防止する従来技術として、例えば特開２００１−９８９６５号公報に記載の技術が知られている。
【０００４】
この公報には、エンジン始動時、エンジン始動時の油温（オイルパン内油温）によって決定された所定時間、トルクなまし制御及びＮレンジ上限エンジン回転制御を行うことで、パワーローラのスリップ防止を実現している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、下記の問題点があった。すなわち、エンジン始動時で、かつ、オイルパンの油温が低いときには転動面の温度が低いものと一義的に推定しており、エンジン始動時であっても油温が低く転動面の温度が高くなる状態、特にこの転動面の温度が外気温の影響で変化するということについては何ら考慮されていない。
【０００６】
図８はエンジン水温とオイルパン温度と転動面温度の関係を表す特性線図である。図に示すように、制御開始温度Ｔ以下の時に上記トルクなまし制御及びＮレンジ上限エンジン回転制御を行う場合、オイルパン油温に基づき制御を行うと、実際の転動面温度は制御開始温度よりも十分高いにも関わらず、オイルパン温度がＴとなるＡ点において上記制御を行ってしまう。
【０００７】
すなわち、油温が低い場合であっても転動面温度がある程度高く、パワーローラがスリップする虞がないエンジン始動時にも関わらず、従来技術にあってはスリップを防止するためのトルクなまし制御を行ってしまい、走行性の悪化を招くという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、トロイダル型無段変速機のパワーローラ接触楕円における温度を正確に検出することで、走行性が悪化することなくパワーローラのスリップを防止することができるトロイダル型無段変速機のスリップ防止装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、アクセルペダル踏み込み量に対するスロットル開度の関係を変更可能な電子制御式スロットルバルブを備えたエンジンと、トロイダル型無段変速機との組み合わせになる車両用パワートレーンから構成され、前記トロイダル型無段変速機のパワーローラ接触楕円の表面温度が所定値以下のとき、トロイダル型無段変速機のパワーローラがスリップすることのないようエンジン出力を制限するトロイダル型無段変速機のスリップ防止装置において、トロイダル変速部と隣接するとともに、変速機ハウジングに固定され、軸受を介して変速機出力軸を回転可能に支持する軸受支持部材を設け、前記軸受支持部材の軸受支持部外周側であって、トロイダル変速部と隣接する側に前記表面温度を検出するための温度検出手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載のトロイダル型無段変速機のスリップ防止装置にあっては、トロイダル変速部と隣接するとともに、変速機ハウジングに固定され、軸受を介して変速機出力軸を回転可能に支持する軸受支持部材を設け、前記軸受支持部材の軸受支持部外周側であって、トロイダル変速部と隣接する側に前記表面温度を検出するための温度検出手段を設けたことで、従来技術のようにオイルパン内温度を検出するよりも外気温に影響されにくいため、降温特性がパワーローラの接触楕円と同等となる。よって、パワーローラ接触楕円の表面温度を正確に推定することができる。これにより、パワーローラがスリップすることのない表面温度が確保されているにも関わらず、スリップ防止制御を行うといったことを回避することで、走行性の悪化を防止することができる。
【００１５】
エンジン１は、運転者が操作するアクセルペダル３にリンク連結せず、これから切り離されて、スロットルアクチュエータ４により開度を電子制御されるようにした電子制御式スロットルバルブ５を備え、スロットルアクチュエータ４を目標スロットル開度ｙに対応した回転位置にすることでスロットルバルブ５を目標スロットル開度ｙにして、エンジン１の出力を、アクセルペダル操作以外の因子によっても制御しうるようなものとする。
【００１６】
目標スロットル開度ｙは、エンジンコントローラ（ＥＣＵ）６により演算して求めることとし、エンジンコントローラ６は更に、トルクなまし制御及びＮレンジ上限エンジン回転制御プログラムを実行してエンジン１のスロットル開度制御及びフューエルカット制御を介しトロイダル型無段変速機２の前記スリップ防止を遂行するものとする。このためエンジンコントローラ６には、アクセルペダル３の踏み込み量ｘを検出するアクセルセンサ７からの信号と、スロットルバルブ５のスロットル開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ８からの信号と、トロイダル型無段変速機２が動力伝達を行わない中立（Ｎ）レンジにされている間にＯＮになるＮレンジスイッチ９からの信号と、アクセルペダル３を釈放している間にＯＮになるアイドルスイッチ１０からの信号と、車速ＶＳＰを検出する車速センサ１１からの信号と、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転センサ１２からの信号と、エンジン１の吸入空気量Ｑを検出する吸気量センサ１３からの信号と、トロイダル型無段変速機２内の温度を検出する温度センサ１４からの信号とを入力する。
【００１７】
エンジンコントローラ６はこれら入力情報に基づく演算結果として目標スロットル開度ｙをスロットルアクチュエータ４に指令するとともに、エンジン１のフューエルカット装置１ａにフューエルカット作動を適宜指令し、これらにより、トロイダル型無段変速機２のスリップ防止を遂行するものである。
【００１８】
図２は本発明の実施の形態において実行されるトルクなまし制御及びＮレンジ上限エンジン回転制御を表すフローチャートである。尚、トルクなまし制御については、特開２００１−９８９６５号公報に記載の制御と同様であるため説明を省略する。
【００１９】
ステップ３１では、Ｎレンジスイッチがオンかどうかを判断し、オンであればステップ３２へ進み、それ以外はこのステップを繰り返す。
【００２０】
ステップ３２では、図３に示す制御時間決定フローにより決定された始動後トルクなまし制御時間中かどうかを判断し、始動後トルクなまし制御時間中であればステップ３３へ進み、それ以外はステップ３５へ進む。ここで、図３の制御時間決定マップを説明すると、変速機内に設けられた温度センサ１４により始動時変速機内温度と、現在の変速機内温度が検出され、この検出された温度に基づいてマップから、セレクト時フューエルカット・スロットル全閉制御時間及びエンジン始動後トルクなまし制御時間を決定するものである。
【００２１】
ステップ３３では、決定された制御時間に基づいてＮレンジ上限エンジン回転制御とトルクなまし制御を行う。
【００２２】
ステップ３４では、Ｎレンジスイッチがオンかどうかを再度確認し、Ｎレンジであればステップ３２へ進み、Ｎレンジ以外すなわち走行レンジであればステップ３７へ進む。
【００２３】
ステップ３５では、アイドルスイッチがオンかどうかを判断し、オンであればステップ３６へ進み、それ以外はステップ３３へ進む。ここで、アイドルスイッチがオンかどうかを判断するのは、ステップ３１においてＮレンジスイッチがオンであるにも関わらず、アクセルが踏み込まれているような場合は、Ｎレンジスイッチが固着している可能性があるため、Ｎレンジ上限エンジン回転制御を行う必要があるからである。
【００２４】
ステップ３６では、トルクなまし制御を行う。
【００２５】
ステップ３７では、車速が予め設定された設定車速ＶＳＰ_S（＝10km/h）未満かどうかを判断し、ＶＳＰ_S未満のときはステップ３８へ進み、それ以外はステップ４０へ進む。すなわち、ステップ３４で走行レンジと判断されているため、パワーローラがスリップする低車速域か否かを判断する。
【００２６】
ステップ３８では、セレクト後フューエルカット・スロットル全閉制御時間が終了したか、若しくは、ＮレンジスイッチＯＦＦ後の最低エンジン回転数からＹrpm上昇した後Ｚ秒経過したかどうかを判断し、経過していればステップ４０へ進み、経過していなければ、ステップ３９に進む。ここで、「Ｎレンジスイッチ回転数Ｎeが設定量Ｙrpm上昇し、所定の時間Ｚ秒が経過したとき」とは、中立レンジから走行レンジへのセレクト操作により動力伝達可能状態になってエンジン回転数が低下したのを運転者が感じ、その後発進を希望して所定の時間中アクセルペダルを踏み込んでエンジン回転数を上昇させたときのことを意味する。
【００２７】
ステップ３９では、セレクト時フューエルカット・スロットル全閉制御を行いステップ３４へ進む。
【００２８】
尚、トルクなまし制御については、特開２００１−９８９６５号公報に記載の制御と同様であるため説明を省略する。ここで、スリップ防止を遂行するには、いかに転動面の温度を精度良く推定するかが課題となっているため、以下、温度センサについて詳述する。
【００２９】
（参考例１）
図４は参考例１におけるトロイダル型無段変速機の断面図である。第１トロイダル変速部５１及び第２トロイダル変速部５２は、入力ディスク２０と出力ディスク２１との間に狭持される一対のパワーローラ１Ｌ，１Ｒから構成されている。これらのパワーローラ１Ｌ，１Ｒは、図示しないトラニオンによって傾転可能かつ回転自在にそれぞれ支持されている。なお、パワーローラ１Ｌ，１Ｒの傾転運動は入出力ディスクとの接触半径を変更する回転運動となる。そして、各トラニオンは図示しないアクチュエータによってトラニオンの軸方向へ変位し、パワーローラ１Ｌ，１Ｒはこの変位に応じて傾転することで、変速比を変更する。
【００３０】
出力ディスク２１，２１Ａ双方の背面にはアンギュラボール軸受５９が設けられている。このアンギュラボール軸受５９は、ケーシング１９に固定支持された、ギアハウジングASSY２８の内周に固定され、筒部２６Ａにより一体とされた出力ディスク２１，２１Ａと出力ギア２６を回転可能に支持している。また、ギアハウジングASSY２８は、トロイダル変速部の出力歯車２６及びカウンタシャフト３０に回転を伝達する歯車２７ａを収装している。
【００３１】
図外の動力源から入力された回転は、変速機入力軸２５と一体に回転する入力ディスク２０，２０Ａから各パワーローラ１Ｌ，１Ｒを介して出力ディスク２１，２１Ａに伝達され、第１及び第２トロイダル変速部５１，５２により変速された回転は歯車２７ａとともに回転するカウンタシャフト３０及びカウンタシャフト３０に設けられた歯車３２から図外のアイドラギアを介して歯車４６ａと一体に回転する変速機出力軸４６に伝達される。
【００３２】
変速機入力軸２５の変速機出力軸４６側端部近傍には、入力ディスク２０Ａを図中左側に押圧する皿ばね４０，４１及びローディングナット４３が設けられ、更に変速機入力軸端部は変速機出力軸４６の軸心部に支持されている。また、変速機出力軸４６は、ケーシング１９に圧入されたリテーナ４５の軸心部であって軸方向の図中右側に略直角に延在された軸受支持部４５ａに設けられたテーパーローラ軸受４４を介して回転可能に支持されている。
【００３３】
（温度センサ取り付け位置）
ギアハウジングASSY２８の第１トロイダル変速部５１側の側面であって、図中ケーシング１９の下部に設けられたオイルパン取り付け側と対向する上方側には、温度センサ１４が設けられている。この温度センサ１４は図５の第１トロイダル変速部５１側から見た側面図に示すように、出力ディスク２１の径方向外周側であって、ギアハウジングASSY２８を取り付けるためのケーシング凹部１９ａに収装されている。このようにデッドスペースに温度センサを設けることで、軸方向や径方向の寸法の増加を防止することが可能となり、コストアップを招くことなく従来のトロイダル型無段変速機に適用することができる。また、この温度センサ１４は外気温の影響を受けにくいギアハウジング２８の上方側温度を直接検出するもので、本発明のスリップ防止装置に使用される転動面を推定する温度として使用する際、より精度の高い温度情報を提供することができるものである。
【００３４】
（第１実施例）図６は本発明を適用した第１実施例におけるトロイダル型無段変速機の断面図である。参考例１と同一の構成については説明を省略し、異なる点についてのみ詳述する。
【００３５】
（温度センサ取り付け位置）
ケーシング１９に圧入されたリテーナ４５との、軸受支持部４５ａの外周側であってトロイダル変速機構部側には温度センサ１５が設けられている。この温度センサ１５は、図中ケーシング１９の下部に設けられたオイルパン取り付け側と対向する上方側であって、リテーナ４５の側壁、皿ばね４１及びローディングナット４３に囲まれた空間に収装されている。このようにデッドスペースに温度センサを設けることで、軸方向や径方向の寸法の増加を防止することが可能となり、コストアップを招くことなく従来のトロイダル型無段変速機に適用することができる。また、この温度センサ１５は外気温の影響を受けにくいリテーナ４５の温度を直接検出するもので、本発明のスリップ防止装置に使用される転動面を推定する温度として使用する際、より精度の高い温度情報を提供することができるものである。
【００３６】
（第３実施例）
図７は参考例２における変速比無限大無段変速機の構成を表す断面図である。参考例１及び第１実施例においては後輪駆動車両に適用されるトロイダル型無段変速機について説明したが、参考例２では前輪駆動車両に適用される変速比無限大無段変速機について説明する。
【００３７】
まず構成を説明すると、６０はトロイダル変速部、６４はロークラッチ、６５は遊星歯車機構、６７はハイクラッチ、６９はディファレンシャルである。変速機入力軸６１から入力された回転は、トロイダル変速部６０の出力ディスク７３の外周に設けられた出力ギア７５から遊星歯車機構６５のサンギヤと連結した歯車６６に出力される。また、変速機入力軸６１と一体に回転する歯車６１ａは、中間ギア６２及びロークラッチ６４を介して遊星歯車機構のピニオンキャリアに出力される。また、サンギヤに連結した歯車６６と変速機出力軸６８は、ハイクラッチ６７により断接可能とされている。
【００３８】
上記ロークラッチ６４及びハイクラッチ６７の断接及びトロイダル変速部の変速によって前輪駆動車両の変速比無限大無段変速機を構成している。
【００３９】
図外の動力源とトロイダル変速部との隔壁７０には、温度センサ１６が設けられている。この温度センサ１６は変速機入力軸６１を回転可能に支持するために軸方向略直角に突出した入力軸支持部７０ａ外周側であって、オイルパン取り付け部と対向する上方側に設けられている。このようにデッドスペースに温度センサを設けることで、軸方向や径方向の寸法の増加を防止することが可能となり、コストアップを招くことなく従来のトロイダル型無段変速機に適用することができる。また、この温度センサ１６は外気温の影響を受けにくい隔壁７０の温度を直接検出するもので、本発明のスリップ防止装置に使用される転動面を推定する温度として使用する際、より精度の高い温度情報を提供することができるものである。
【００４０】
以上説明したように、本発明の第１実施例及び参考例１，２におけるトロイダル型無段変速機のスリップ制御装置においては、温度センサ１４，１５，１６を上述の位置に設けたことで、パワーローラ転動面の温度を精度よく推定することが可能となり、走行性を損なうことなくパワーローラのスリップ防止制御を行うことができる。尚、第１実施例及び参考例１，２において温度センサ取り付け位置を説明したが、第１実施例及び参考例１，２の構成に限られるものではなく、他のトロイダル型無段変速機の構成においても同様に適用することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態になるトロイダル型無段変速機のスリップ防止装置を示す車両用パワートレーン及び制御システムの概略説明図である。
【図２】同実施の形態においてエンジンコントローラが、トロイダル型無段変速機のスリップ防止のために実行するエンジン出力制限制御及びトルクなまし制御のフローチャートである。
【図３】同エンジン出力制限のためのエンジン始動後トルクなまし制御の時間及びセレクト時フューエルカット・スロットル全閉制御の時間を例示するマップ図である。
【図４】参考例１におけるトロイダル型無段変速機の断面図である。
【図５】参考例１におけるトロイダル型無段変速機の第１トロイダル変速部側から見た側面図である。
【図６】第１実施例におけるトロイダル型無段変速機の断面図である。
【図７】参考例２における変速比無限大無段変速機の断面図である。
【図８】エンジン水温と、オイルパン内油温と、転動面温度と、温度センサの関係を比較して示す特性線図である。

Claims (1)

1. アクセルペダル踏み込み量に対するスロットル開度の関係を変更可能な電子制御式スロットルバルブを備えたエンジンと、
   トロイダル型無段変速機との組み合わせになる車両用パワートレーンから構成され、前記トロイダル型無段変速機のパワーローラ接触楕円の表面温度が所定温度以下のとき、トロイダル型無段変速機のパワーローラがスリップすることのないようエンジン出力を制限するトロイダル型無段変速機のスリップ防止装置において、
   トロイダル変速部と隣接するとともに、変速機ハウジングに固定され、軸受を介して変速機出力軸を回転可能に支持する軸受支持部材を設け、
   前記軸受支持部材の軸受支持部外周側であって、トロイダル変速部と隣接する側に前記表面温度を検出するための温度検出手段を設けたことを特徴とするトロイダル型無段変速機のスリップ防止装置。

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