(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ディスク及び出力ディスクとローラとの間に形成される油膜の油膜パラメータΛを、
ｈは油膜の厚さ、σ1は前記各ディスクの表面粗さ（ｒｍｓ粗さ）、σ2は前記ローラの表面粗さ（ｒｍｓ粗さ）であるとしたとき、
Λ＝ｈ／（σ12＋σ22）1/2
により求め、
求めた油膜パラメータΛと所定値との比較に基づいて、所定の油膜の厚さを維持する油温制御を行うことを特徴とするトロイダル型無段変速機の制御方法。
【請求項２】
入力ディスク及び出力ディスクとローラとの接触部における温度が各ディスク及びローラの許容温度を超えると、出力ディスクの出力トルクを低減する請求項１記載のトロイダル型無段変速機の制御方法。
【請求項３】
前記油温制御は、油膜パラメータΛが所定値より小さくなったとき、油を冷却するか又は流量を増大させることにより行われる請求項１記載のトロイダル型無段変速機の制御方法。
【請求項４】
前記油温制御は、油膜パラメータΛが所定値より小さくなったとき、入力ディスク及び出力ディスクとローラとの接触部における面圧を低減することにより行われる請求項１記載のトロイダル型無段変速機の制御方法。
【請求項５】
前記油温制御は、油膜パラメータΛが所定値より小さくなったとき、油の温度又は流量を変化させるとともに入力ディスク及び出力ディスクとローラとの接触部における面圧を低減することにより行われる請求項１記載のトロイダル型無段変速機の制御方法。
【請求項６】
ローラの温度を直接検出する請求項１〜５のいずれかに記載のトロイダル型無段変速機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の変速装置として用いられるトロイダル型無段変速機の特性を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トロイダル型無段変速機の主要部を成すバリエータは、凹湾曲状の軌道面を有する入力ディスク及び出力ディスクを、軌道面同士が互いに対向するように配置し、両軌道面間にローラを配置して、これを、油膜を介して各ディスクの軌道面に高荷重で圧接させた構成を有している。このような構成において入力ディスクが回転すると、油膜のせん断力により、ローラを介して入力ディスクから出力ディスクへトルクが伝達される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のトロイダル型無段変速機のバリエータにおいては、油膜の厚さが不十分になると、各ディスクとローラとが互いに激しい金属接触を起こし、急速な摩耗や焼き付き等の異常事態を招く。従って、このような異常事態を防止するには、油膜の厚さを適正な値に維持することが必要である。しかしながら、いかにして油膜の厚さを適正な値に維持するかについて、未だ画期的な技術は提案されていない。
【０００４】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、トロイダル型無段変速機において、油膜の厚さを適正な値に維持する制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のトロイダル型無段変速機の制御方法は、入力ディスク及び出力ディスクとローラとの間に形成される油膜の油膜パラメータΛを、
ｈは油膜の厚さ、σ1は前記各ディスクの表面粗さ（ｒｍｓ粗さ）、σ2は前記ローラの表面粗さ（ｒｍｓ粗さ）であるとしたとき、
Λ＝ｈ／（σ12＋σ22）1/2
により求め、求めた油膜パラメータΛと所定値との比較に基づいて、所定の油膜の厚さを維持する油温制御を行うことを特徴とする（請求項１）。
上記のようなトロイダル型無段変速機の制御方法（請求項１）において、油膜パラメータΛには各ディスク及びローラの表面粗さと油膜の厚さとが含まれ、油膜の厚さには油の種類、油膜の油温、端末負荷、油膜を挟む両部材の回転数、ローラと各ディスクとの接触面形状、及び弾性係数が、変化要因として含まれる。油温制御は、かかる油膜パラメータΛと所定値との比較に基づいて、所定の油膜の厚さを維持するように行われる。
【０００６】
また、上記制御方法（請求項１）において、入力ディスク及び出力ディスクとローラとの接触部における温度が各ディスク及びローラの許容温度を超えると、出力ディスクの出力トルクを低減するようにしてもよい（請求項２）。
この場合、接触部における温度が許容温度を超えると出力トルクが低下して車両が停止し、各ディスク及びローラにかかる負担が低下する。
【０００７】
また、上記制御方法（請求項１）において、油温制御は、油膜パラメータΛが所定値より小さくなったとき、油を冷却するか又は流量を増大させることにより行われるものであってもよい（請求項３）。
この場合、油を冷却するか又は流量を増大することにより油膜の温度が下がり、油膜パラメータΛが所定値以上に回復する。
【０００８】
また、上記制御方法（請求項１）において、油温制御は、油膜パラメータΛが所定値より小さくなったとき、入力ディスク及び出力ディスクとローラとの接触部における面圧を低減することにより行われるものであってもよい（請求項４）。
この場合、接触部における面圧を低減することによりトラクション力が低下して油膜の温度が下がり、油膜パラメータΛが所定値以上に回復する。
【０００９】
また、上記制御方法（請求項１）において、油温制御は、油膜パラメータΛが所定値より小さくなったとき、油の温度又は流量を変化させるとともに入力ディスク及び出力ディスクとローラとの接触部における面圧を低減することにより行われるものであってもよい（請求項５）。
この場合、油を冷却するか又は流量を増大することにより油膜の温度が下がる。また、入力ディスク及び出力ディスクとローラとの接触部における面圧を低減することによりトラクション力が低下して油膜の温度が下がる。このようにして、油膜パラメータΛが所定値以上に回復する。
【００１０】
また、上記制御方法（請求項１〜５）において、ローラの温度を直接検出することが好ましい（請求項６）。
この場合、油膜の温度に影響するローラの温度が、正確に検出される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態によるトロイダル型無段変速機の制御方法を実施するための油圧及び油温制御装置の構成を示す図である。図において、トロイダル型無段変速機のバリエータを構成する入力ディスク１及び出力ディスク２はローラ３を挟持して互いに対向配置されている。入力ディスク１の背面側にはシリンダ４が形成され、油圧により、両ディスク１，２とローラ３とに端末負荷を付与し得るように構成されている。ローラ３は、キャリッジ５によって周方向に回転自在に、かつ、回転軸が傾動可能に保持されている。キャリッジ５にはシリンダ６が接続され、キャリッジ５に対して油圧を付与し得るように構成されている。なお、シリンダ６への油圧供給は実際には２系統あるが、簡略化して１系統のみを図示している。
【００１２】
タンク７に接続されたポンプ８から供給される油圧は、上記シリンダ４及び６に付与される。シリンダ４に付与される油圧すなわち端末負荷は、圧力計９によって検出され、その出力は電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという。）１０に送られる。一方、ポンプ８から供給される圧油は、ＥＣＵ１０によって制御される圧力制御弁１１、冷却装置１２（通常はオフ）及び流量調整弁１３を経て、各ディスク１，２の近傍に配置されたノズル１４から各ディスク１，２の軌道面に、トラクションオイルとして噴射される。温度センサ１５は、ノズル１４から噴射される圧油がかかる位置に配置されており、油温を検出してその出力をＥＣＵ１０に送る。なお、圧力制御弁１１の吐出側にはリリーフ弁１６を介してタンク７に戻る経路が設けられている。上記端末負荷及びキャリッジ５に付与される油圧は、圧力制御弁１１及びリリーフ弁１６により制御される。また、上記ＥＣＵ１０には、入力ディスク１の回転数Ｎ１を表す信号及び出力ディスク２の回転数Ｎ２を表す信号が入力されている。
【００１３】
温度センサ１７は、ローラ３の温度を実質的に直接検出するために設けられており、その出力はＥＣＵ１０に送られる。図２は、この温度センサ１７の取り付け方を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその一部の拡大側面図である。この温度センサ１７は熱電対であり、（ａ）に示すように、キャリッジ５に取り付けられた熱良導体からなる板ばね１８の先端に取り付けられている（リード線は図示略）。板ばね１８の先端は、その弾性により、ローラ３の周端部近傍の側面に圧接されている。従って、回転するローラ３は、板ばね１８に対して摺接し、ローラ３の熱は、板ばね１８を介して温度センサ１７に伝わる。このようにして、温度センサ１７は、ローラ３に直接取り付けられているのとほぼ同等の状態で取り付けられ、ローラ３の周端部近傍の温度を正確に検出することができる。なお、温度センサ１７の取付方法はこれに限られるものではなく、例えば温度センサをローラ３に直接接触させてもよい。また、検出位置については、ローラ３の形状やその他近傍の部位の形状、さらには必要とする検出精度等に応じて、最適な位置を決定すればよい。
【００１４】
次に、上記ＥＣＵ１０の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。まず、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１において油膜パラメータΛを計算する。油膜パラメータΛは、
Λ＝ｈ／（σ１２＋σ２２）１／２
によって表される。ここで、ｈは油膜の厚さ、σ１は各ディスク１，２の表面粗さ（ｒｍｓ粗さ）、σ２はローラ３の表面粗さ（ｒｍｓ粗さ）である。当該σ１及びσ２は仕上げ加工により決まる既知の値であり、予めＥＣＵ１０に記憶させてある。また、ｈは、油の種類、油膜の油温、端末負荷、油膜を挟む両部材（各ディスク１，２及びローラ３）の回転数、ローラ３と各ディスク１，２との接触面形状、及び弾性係数を要因として変化するものであり、予め、これらの要因を変化させてｈの変化を調べたデータテーブルを用意し、ＥＣＵ１０に記憶させてある。なお、ｈは、例えば点接触下の油膜厚さを計算するHamrock-Dowsonの式等を用いれば算出することができる。ＥＣＵ１０は、油の種類と、温度センサ１５の検出した油温及び温度センサ１７の検出したローラ３の温度から推定した油膜の温度と、圧力計９の検出した端末負荷と、両ディスク１，２の回転数Ｎ１，Ｎ２及びこれらから求めたローラ３の回転数とに基づいて、油膜パラメータΛを計算する。
【００１５】
次に、ＥＣＵ１０は、計算により求めた油膜パラメータΛを、異常閾値Λ０（例えば１．０）と比較し、ΛがΛ０以上であればステップＳ７に進み、温度センサ１５によって検出される油温が所定の油温Ｔ０以下かどうかを判断し、ＹＥＳの場合はステップＳ１に戻る。通常は、ΛがΛ０以上であり、油温はＴ０以下である。従って、ステップＳ１からＳ２及びＳ７を経てＳ１に戻る処理が繰り返される。
【００１６】
なお、上記油温Ｔ０は以下のようにして決定される。図４は、トラクション力Ｆｔ（曲線）と、端末負荷Ｆｅ（横軸）と、トラクション係数μ（縦軸）との関係を示すグラフである。ここで、Ｆｔ＝μ・Ｆｅの関係があり、Ｆｔ、μ、Ｆｅの使用領域はグラフの斜線を付した部分である。最大トラクション力Ｆｔmaxは必要最大出力トルクにより、最大トラクション係数μmaxはトラクションカーブより、最大端末負荷Ｆｅmaxは各ディスク１，２とローラ３との接触部の許容最大面圧により、それぞれ決定される。トラクション係数μが低下してグラフ中のμ０を下回ると、最大トラクション力Ｆｔmaxが得られなくなる。従って、このμ０がトラクション係数μの下限値である。また、油温の上昇はトラクションオイルの粘度を下げ、トラクション係数μを低下させる。従って、トラクション係数μがμ０となる上限温度を、上記の油温Ｔ０とする。油温をＴ０以下に維持することにより、通常の走行状態におけるバリエータの正常動作が確保される。
【００１７】
図３に戻り、ステップＳ２においてΛがΛ０より小さいとき、すなわち油膜の厚さが不十分であるときは、油膜の厚さを適正値に回復させる必要がある。油膜の厚さを増大させるには、油温を低下させる必要がある。そこで、ＥＣＵ１０は、ステップＳ３に進み、冷却能力を増強し、必要によりトルク比を増大する。具体的には、ＥＣＵ１０は、所定時間冷却装置１２を運転し、流量調整弁１３の流量を（Λ−Λ０）に応じて増大させる。これにより、トラクションオイルの温度が下がり、油膜の厚さが適正な値に戻る。また、このような冷却能力の増強に代えて、若しくは必要によりこれに併せて、ＥＣＵ１０は、圧力制御弁１１の設定圧を低減し、キャリッジ５に付与されている油圧を低下させると同時にエンジン回転数を上げて入力ディスク１の回転数を増大させることにより、変速比を変化させて入力ディスク１に対する出力ディスク２のトルク比を増大させる。トルク比が最大、すなわち、出力ディスク２に対するローラ３の接触半径が最大となると、より小さいトラクション力で所定の出力トルクが得られる状態となり、必要とされるトラクション力は低下する。従って、油温が低下し、油膜の厚さが適正な値に戻る。
【００１８】
また、ステップＳ７においてＮＯ、すなわち油温がＴ０より大きい場合にも同様に、ステップＳ３が実行され、油膜の厚さが適正な値に戻る。
なお、冷却装置１２の運転と、流量調整弁１３の流量増大とは、必ずしも双方を行わなくてもよく、状況に応じて、いずれか一方のみを行ってもよい。
【００１９】
次に、ＥＣＵ１０は、油膜パラメータΛを再度計算し（ステップＳ４）、求めた油膜パラメータΛを、限界値Λ１（例えば０．７）と比較し、ΛがΛ１以上であればステップＳ８に進み、ローラ３の温度すなわち温度センサ１７の検出値に基づいて、接触部の温度を推定し、この温度が所定値Ｔｃ以下であるか否かを判断する。そして、ＹＥＳの場合にはステップＳ１に戻る。通常は、ΛがΛ１以上であり、上記温度はＴｃ以下である。従って、ステップＳ１〜Ｓ５、Ｓ８の処理が繰り返される。一方、ΛがΛ１より小さいとき、及び上記温度がＴｃより高い場合は、ＥＣＵ１０はステップＳ６に進み、緊急事態の処理として出力トルクを低減する。具体的には、リアクション力、端末負荷及びエンジントルクを低下させる。これにより、車両は停止し、各ディスク１，２及びローラ３にかかる負担が低下する。なお、上記所定値Ｔｃは、ディスク１，２及びローラ３の材料特性により所定の耐久性を維持することができる許容温度の上限値であり、例えば２００℃である。この温度を超えると、材料が容易に組織変化を起こし破損する恐れがある。
上記ステップＳ８を設けたことにより、油膜パラメータに基づく油温制御が、ローラ３やディスク１，２の許容温度を考慮して安全性の面からバックアップされる。従って、ローラ３やディスク１，２の破損を確実に防止することができる。
【００２０】
以上のように、上記実施形態では、油膜パラメータを基に、複数の要因（油の種類、油膜の油温、端末負荷、油膜を挟む両部材の回転数、ローラと各ディスクとの接触面形状、及び弾性係数）を考慮して所定の油膜の厚さを維持する油温制御が行われる。従って、油膜の厚さを所定の適正な値に維持することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１のトロイダル型無段変速機の制御方法によれば、油膜パラメータΛには各ディスク及びローラの表面粗さと油膜の厚さとが含まれ、油膜の厚さには油の種類、油膜の油温、端末負荷、油膜を挟む両部材の回転数、ローラと各ディスクとの接触面形状、及び弾性係数が、変化要因として含まれる。従って、かかる油膜パラメータΛと所定値との比較に基づいて所定の油膜の厚さを維持する油温制御を行うことにより、油膜の厚さを所定の適正な値に維持することができる。
【００２２】
請求項２のトロイダル型無段変速機の制御方法によれば、接触部における温度が許容温度を超えると出力トルクが低下して車両が停止し、各ディスク及びローラにかかる負担が低下するので、各ディスク及びローラの破損を確実に防止することができる。
【００２３】
請求項３のトロイダル型無段変速機の制御方法によれば、油を冷却するか又は流量を増大することにより油膜の温度が下がり、油膜パラメータΛが所定値以上に回復するので、油膜の厚さを適正な値に維持することができる。
【００２４】
請求項４のトロイダル型無段変速機の制御方法によれば、接触部における面圧を低減することによりトラクション力が低下して油膜の温度が下がり、油膜パラメータΛが所定値以上に回復するので、油膜の厚さを適正な値に維持することができる。
【００２５】
請求項５のトロイダル型無段変速機の制御方法によれば、油を冷却するか又は流量を増大することにより油膜の温度が下がり、また、入力ディスク及び出力ディスクとローラとの接触部における面圧を低減することによりトラクション力が低下して油膜の温度が下がるため、油膜パラメータΛが所定値以上に回復し、油膜の厚さを適正な値に維持することができる。
【００２６】
請求項６のトロイダル型無段変速機の制御方法によれば、油膜の温度に影響するローラの温度を正確に検出して、より正確な油膜パラメータΛを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるトロイダル型無段変速機の制御方法を実施するための油圧及び油温制御装置の構成を示す図である。
【図２】図１の装置における温度センサの取り付け方を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその一部の拡大側面図である。
【図３】図１の装置におけるＥＣＵによって実行される処理のフローチャートである。
【図４】トラクション力Ｆｔと、端末負荷Ｆｅと、トラクション係数μとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１    入力ディスク
２    出力ディスク
３    ローラ
１０    ＥＣＵ
１５    温度センサ
【図１】
0004483103.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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