(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ディスクから、これに同軸配置した出力ディスクと、これらのディスクの対向面に押しつけられた複数のパワーローラと、パワーローラを回転自在に支持するとともに傾転運動も可能でかつ上下変位可能なローラ支持部材と、前記ローラ支持部材を上下方向に変位させる油圧シリンダ装置とそれを制御する変速制御弁を有したトロイダル型無段変速装置において、
作動油の油温検出手段と、該油温検出手段により検出された油温と予め設定された所定値とを比較し、所定値より低いことを判断する油温判断手段と、該油温判断手段の結果に基づき動作する作動油加熱手段を有し、
前記作動油加熱手段は、シフトポジション検出手段を有し、該シフトポジション検出手段からの信号がパーキングレンジである場合に、前後進切換装置内のクラッチとブレーキを制御することでトルクコンバータのタービンランナと無段変速機構のトルク伝達軸とを直結状態にすることでトルクコンバータ内でのポンプインペラとタービンランナの滑りを増大させて作動油の温度を上昇させるよう構成されていることを特徴とするトロイダル型無段変速装置の制御装置。
【請求項２】
前記作動油加熱手段により、作動油が加熱されている状態にあることを運転者に知らせる手段を有することを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に用いられるトロイダル型無段変速装置の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トロイダル型無段変速装置は、特開昭５７−４７０６０公報、特開昭５８−５４２６２号公報や特開平２−２８３９４９号公報等に記述されている様に、入出力ディスク間にパワーローラを大きな力で押しつけ、入出力ディスクとパワーローラとの接触点での油膜のせん断によって動力を伝達する。
動力伝達時に作用する力は接触点でのディスクとパワーローラそれぞれの速度ベクトルの差のベクトルに比例したものとなる。
【０００３】
変速はパワーローラを傾転させて接触点での入出力ディスクの半径比を変化させることで行なう。パワーローラは回転自在に、かつ、傾転運動も可能な状態でローラ支持部材により支持されている。ローラ支持部材は油圧シリンダ装置により軸方向に変位可能な構造となっており、この変位により横方向の力を発生させて変速する。
【０００４】
油圧シリンダ装置の油圧は変速制御弁により制御される。この変速制御弁は互いに相対移動可能な状態にはまり合ったスリーブ及びスプールを有している。スリーブ及びスプールの一方は変速制御装置のコントローラで得られた目標変速比に応じて、ステップモータなどのアクチュエータにより位置が制御され、他方は、前記ローラ支持部材の内の一つにカム（以下プリセスカム）が設置され、プリセスカムが有する斜面の効果により傾転角度（変速比）と上下方向の変位量に応じて、その位置が決定される構成となっている。
【０００５】
目標変速比とプリセスカムによりフィードバックされた実変速比が一致すると、スリーブとスプールの相対位置関係は基準状態となり、油圧シリンダ装置の差圧力つまり前記ローラ支持部材の軸方向に作用する力は、前記の動力伝達のための力を支えるに必要なだけの状態となる。
【０００６】
一方、目標変速比が変化してステップモータが駆動されて、あるいは、何らかの外乱によりプリセスカムによるフィードバックの作用により、スリーブとスプールの相対位置関係が基準状態からズレた場合は油圧シリンダ装置の油圧は前記ローラ支持部材が軸方向に変位する力を発生するよう構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなトロイダル型無段変速装置にあっては、作動油を変速制御弁から油圧シリンダへと供給するための管路は、直径が小さく（１ｃｍ以下程度）、長さが数十ｃｍある細長い形状を有しているため、温度が低く作動油の粘性が高くなる場合には、管路抵抗が大きくなり、要求される変速制御に応答するための作動油流量が確保できなくなる場合があるという問題点がある。
【０００８】
これに対して管路径を大きくすると、一つの変速制御弁で複数の油圧シリンダを制御するような一般的な構成の場合には、油圧シリンダ間の相互干渉が強くなり過ぎて好ましくない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に於ては、上記問題点を解決するために、作動油を加温する手段を設けた。具体的には、トルクを伝達するためのトラクション油が、部品間の潤滑や変速制御のための作動油、トルクコンバータの作動油としても用いられていることに注目している。
【００１０】
まず、温度センサ等の油温検出手段を用いて作動油の温度を計測し、その結果、予め定めておいた基準値よりも油温が低いと判断されると、シフトポジションがどこにあるかを判別して、パーキングレンジにある場合に、前後進切換装置のクラッチやブレーキを制御して、タービンランナと無段変速機構のトルク伝達軸とを直結状態にすることでタービンランナが回転できない状態にして、（シフトポジションがパーキングである場合はパークロックされているため、無段変速機構の出力軸は固定されている。従って、出力ディスク、パワーローラ、入力ディスクを介して、トルク伝達軸も固定されることになる。）ポンプインペラとの回転速度差を大きくしてエンジンが発生しているエネルギの大部分をトルクコンバータ内で熱エネルギに変換させることで、作動油温を急上昇させることで上記問題点を解決するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施例に基づき本発明を説明する。
【００１３】
図１、図２は本発明のトロイダル型無段変速装置を示し、図３は、その断面、および、変速制御系の構成を示したものである。
【００１４】
上記図１に示すトロイダル型無段変速装置１０は図中左側に設けられる動力源としての図外のエンジンの回転が、トルクコンバータ１２を介して該トロイダル型無段変速装置１０に入力されるようになっている。
【００１５】
上記トルクコンバータ１２は一般に良く知られているように、ポンプインペラ１２ａ、タービンランナ１２ｂおよびステータ１２ｃを備え、特に該トルクコンバータ１２ではロックアップクラッチ１２ｄが設けられている。
【００１６】
そして、上記トロイダル型無段変速装置１０は、上記トルクコンバータ１２の出力回転軸１４と同軸上に配置されるトルク伝達軸１６が設けられ、該トルク伝達軸１６に第一トロイダル変速部１８と第二トロイダル変速部２０とがタンデム配置されている。
【００１７】
上記トルク伝達軸１６は中空に形成されると共に、ハウジング２２に対し軸方向の若干の移動が可能に取付けられている。
【００１８】
上記第一、第二トロイダル変速部１８、２０は、それぞれの対向面がトロイダル曲面に形成される一対の第一入力ディスク１８ａ、第一出力ディスク１８ｂおよび第二入力ディスク２０ａ、第二出力ディスク２０ｂと、それぞれの対向面間に摩擦接触されるパワーローラ１８ｃ、１８ｄ、および２０ｃ、２０ｄとによって構成される。
【００１９】
上記第一トロイダル変速部１８は上記トルク伝達軸１６の図中左方に配置されると共に、上記第二トロイダル変速部２０は該トルク伝達軸１６の図中右方に配置され、かつ、それぞれの第一入力ディスク１８ａおよび第二入力ディスク２０ａは互いに外側に配置されると共に、第一出力ディスク１８ｂおよび第二出力ディスク２０ｂは互いに内側に配置されている。
【００２０】
そして、上記第一、第二入力ディスク１８ａ、２０ａはボールスプライン２４、２６を介して上記トルク伝達軸１６に、回転方向に係止されかつ軸方向の滑らかな移動が可能に取付けられている。
【００２１】
一方、上記第一、第二出力ディスク１８ｂ、２０ｂは、上記トルク伝達軸１６に相対回転可能に嵌合された出力ギア２８にスプライン嵌合され、該第一、第二出力ディスク１８ｂ、２０ｂに伝達された回転力は、該出力ギア２８およびこれに噛み合いされる入力ギア３０ａを介してカウンターシャフト３０に伝達され、更に、回転力出力経路を介して図外の出力軸に伝達される。
【００２２】
ところで、上記第一入力ディスク１８ａの外側にはローディングカム装置３４が設けられ、該ローディングカム装置３４には、回転力入力経路を介して伝達されるエンジン回転が入力され、この入力トルクに応じた押圧力が該ローディングカム装置３４によって発生されるようになっている。
【００２３】
尚、上記ローディングカム装置３４のローディングカム３４ａは、上記トルク伝達軸１６に相対回転可能に嵌合されると共に、スラストベアリング３６を介して該トルク伝達軸１６に係止される。また、上記第二入力ディスク２０ａと上記トルク伝達軸１６の図中右方端部との間に皿バネ３８が設けられている。
【００２４】
従って、上記ローディングカム装置３４で発生される押圧力は、第一入力ディスク１８ａに作用すると共に、上記トルク伝達軸１６および上記皿バネ３８を介して第二入力ディスク２０ａにも作用し、かつ、上記皿バネ３８によって発生される予圧力は、第二入力ディスク２０ａに作用すると共に、上記トルク伝達軸１６および上記ローディングカム装置３４を介して第一入力ディスク１８ａにも作用するようになっている。
【００２５】
ところで、上記ローディングカム装置３４と上記トルクコンバータ１２との間の回転力入力経路には、車両の前進時と後進時の回転方向を切り換える前後進切換装置４０が設けられる。
【００２６】
上記前後進切換装置４０は、ダブルプラネタリー方式の遊星歯車機構４２と、該遊星歯車機構４２のキャリア４２ａを上記出力回転軸１４に締結可能なフォワードクラッチ４４と、該遊星歯車機構４２のリングギア４２ｂを上記ハウジング２２に締結可能なリバースブレーキ４６とによって構成される。
【００２７】
そして、上記前後進切換装置４０では、フォワードクラッチ４４を締結すると共に、リバースブレーキ４６を開放することにより、エンジン回転と同方向の回転が上記ローディングカム装置３４に入力され、かつ、フォワードクラッチ４４を開放してリバースブレーキ４６を締結することにより、逆方向の回転が入力されるようになっている。
【００２８】
尚、上記遊星歯車機構４２で、４２ｃはサンギア、４２ｄ、４２ｅは互いに噛み合いされるプラネタリギアである。
【００２９】
ところで、上記第一トロイダル変速部１８および第二トロイダル変速部２０に設けられたパワーローラ１８ｃ、１８ｄおよび２０ｃ、２０ｄは、中心軸ｃに対して対称に配置され、それぞれのパワーローラは変速制御装置としての変速制御弁６０および油圧アクチュエータ５０、５２、５４、５６を介して、車両運転条件に応じて傾斜（傾転）され、もって前記第一、第二入力ディスク１８ａ、２０ａの回転を無段階に変速して前記第一、第二出力ディスク１８ｂ、２０ｂに伝達するようになっている。
【００３０】
即ち、上記パワーローラ１８ｃ、１８ｄおよび２０ｃ、２０ｄは図１に概略的に示したように、それぞれのパワーローラ１８ｃ、１８ｄおよび２０ｃ、２０ｄに対応して設けられた油圧アクチュエータ５０、５２、５４、５６によって上下移動されるトラニオン５０ａ、５２ａ、５４ａ、５６ａに、ピボットシャフト５０ｂ、５２ｂ、５４ｂ、５６ｂを介して回転自在に装着され、該トラニオン５０ａ、５２ａ、５４ａ、５６ａが上下移動されることによって、パワーローラ１８ｃ、１８ｄおよび２０ｃ、２０ｄは傾転できるようになっている。
【００３１】
従って、上記パワーローラ１８ｃ、１８ｄおよび２０ｃ、２０ｄの傾転量、即ち該トラニオン５０ａ、５２ａ、５４ａ、５６ａの回転量は、上記油圧アクチュエータ５０、５２、５４、５６の稼働量によって決定されることになる。
【００３２】
セレクトレバー９５（図２）は、それがパーキングレンジにあると、パークスイッチ９４によりそれが検出され、前後進切換装置４０にあるフォワードクラッチ４４、及びリバースブレーキ４６は共に開放されると同時に、セレクトロッド９３、パーキングロッド９２を介して、パーキングポール９１がパーキングギア９０と噛み合って、パークロックする構造になっている。
【００３３】
ここで、本発明の変速制御に関して、図３を参照しながら説明する。
【００３４】
コントロールバルブ６０はステップモータ６１によって駆動されるロッド６２とスリーブ６３と、該スリーブ６３の内径部に嵌挿されるスプール６４と該スプール６４を前記ステップモータ６１とは反対方向に押圧するスプリング６５を備えている。
【００３５】
上記スリーブ６３の外周には軸方向の溝が形成され、該溝にピンが係合されることにより、該スリーブ６３は回転されることなく軸方向に移動できるようになっている。
【００３６】
また、上記スプール６４の上記スプリング６５が設けられたのと反対側端には、上記トラニオン５０ａ、５２ａ、５４ａ、５６ａの内の一つの回転量と軸方向移動量が、プリセスカム６７およびリンク６７ａを介して軸方向の移動量に変換されて、この軸方向移動量をフィードバック量として導入されるようになっている。
【００３７】
即ち、上記トラニオン５０ａ、５２ａ、５４ａ、５６ａの回転量は、上記パワーローラ１８ｃ、１８ｄおよび２０ｃ、２０ｄの傾転量に比例しており、該トラニオンの回転量をフィードバックすることは、パワーローラの傾転量をフィードバックすることになる。
【００３８】
コントロールバルブ６０には導入ポート６８から油圧ポンプ６９により作り出されたライン圧が導入され、上記スリーブ６３と上記スプール６４の相対位置関係により第一ポート６８ａ、または、第二ポート６８ｂにライン圧が供給される。
【００３９】
上記第一ポート６８ａ、及び、第二ポート６８ｂからのライン圧は、上記油圧アクチュエータ、５０、５２、５４、５６に、管路７０ａ、７０ｂ、７２ａ、７２ｂ、７４ａ、７４ｂ、７６ａ、７６ｂ、を介して供給される。該油圧アクチュエータ、５０、５２、５４、５６は、それぞれ上側室Ａと下側室Ｂがピストン５０ｃ、５２ｃ、５４ｃ、５６ｃによって隔成され、上側室Ａに下側室Ｂより高い油圧が供給されることにより、それぞれのトラニオン５０ａ、５２ａ、５４ａ、５６ａは下方に移動され、かつ、これとは反対に下側室Ｂに上側室Ａより高い油圧が供給されることにより、それぞれのトラニオン５０ａ、５２ａ、５４ａ、５６ａは上方に移動される。
【００４０】
一方、第一トロイダル変速部１８の油圧アクチュエータ５０、５２および第二トロイダル変速部２０の油圧アクチュエータ５４、５６は、それぞれ一方の上側室Ａと他方の下側室Ｂ及び一方の下側室Ｂと他方の上側室Ａとが交差して連通され、油圧アクチュエータ５０及び５４と、油圧アクチュエータ５２及び５６とは互いに逆方向に稼働されるようになっている。上記油圧アクチュエータ５０、５４の上側室Ａと油圧アクチュエータ５２、５６の下側室Ｂとは上記コントロールバルブ６０の第一ポート６８ａに接続され、油圧アクチュエータ５０、５４の下側室Ｂと油圧アクチュエータ５２、５６の上側室Ａとは上記コントロールバルブ６０の第二ポート６８ｂに接続されている。
【００４１】
コントローラ１００には、スロットル開度信号１０１、車速信号１０２、ｃｖｔ入力回転数信号１０３、油温信号１０４、シフトレンジ信号１０５等が入力され、予め定められた変速マップと変速制御則に基づいて、ステップモータ６１へ変速制御指令１０６が出力され、その指令値に応じてスリーブ６３が移動させられる構成となっている。
【００４２】
ここで、コントローラ１００による油温上昇制御の流れを、図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００４３】
ステップ２００では、まず、シフトポジションセンサ、あるいは、パークスイッチ９４からのシフトレンジ信号１０５により、その時のセレクトレバー９５がどのシフトポジションにあるかを判別する。そして、シフトポジションがパーキングレンジにあると判別されたら次のステップ２１０へと進む。もし、パーキングレンジ以外にあれば油温上昇制御のルーチンから抜ける。
【００４４】
ステップ２１０では、図外の油温センサからの油温信号１０４を取り込み、予め定められた基準値と比較する。もし、油温が基準値よりも低いと判断されたら次のステップ２２０へと進む。もし、油温が所定値よりも高ければ、油温上昇制御のルーチンから抜ける。
【００４５】
ステップ２２０では、エンジンに対してアイドル回転数の上昇要求信号１０７を出力する。次ステップ２３０では、前後進切換装置４０のフォワードクラッチ４４に対して締結信号１０８を出力し、フォワードクラッチ４４を出力回転軸１４と直結状態にし、リバースブレーキ４６に対しては開放信号１０９を出力する。このようにすることで、トルクコンバータ１２のタービンランナ１２ｂとトルク伝達軸１６は同じ方向に回転する。
【００４６】
この時、セレクトレバー９５はパーキングレンジに入っているので、バーキングギア９０とパーキングボール９１は噛み合って図外のタイヤ側はロックされているので、カウンターシャフト３０、入力ギア３０ａ、出力ギア２８、第一、第二出力ディスク１８ｂ、２０ｂ、パワーローラ１８Ｃ、１８ｄおよび２０ｃ、２０ｄ、第一、第二入力ディスク１８ａ、２０ａを介してトルク伝達軸１６も回転ができなくなっている。従って、タービンランナ１２ｂも上記クラッチ制御により停止させられることになる。
【００４７】
一方、ポンプインペラ１２ａは図外のエンジンと繋がっているので、エンジンと同じ速度で回転していることになる。以上より、ポンプインペラ１２ａとタービンランナ１２ｂの回転速度差はエンジン回転数と等しくなり、エンジンで発生されたエネルギはほとんど全てがトルクコンバータ１２内で熱エネルギに変換され、油温を急速に上昇させることになる。
【００４８】
なお、クラッチの制御は上記の変わりに、フォワードクラッチ４４を開放して、リバースブレーキ４６を締結し、遊星歯車機構４２のリングギア４２ａをハウジング２２と締結することにより、タービンランナ１２ｂとトルク伝達軸１６が逆方向に回転する様な状態にしてもよいし、両方共締結してロック状態とすることも考えられる。（どちらにせよ、セレクトレバー９５のシフトポジションがパーキングなのでパークロックされた状態になっており、タービンランナ１２ｂは回転できなくなる。）
さらに、本実施の形態に於ては、ステップ２４０へと進み、上記で説明した油温上昇制御中であることを運転者に知らせる手段として、コントローラ１００から警告灯点灯信号１１０を出力する。図外の警告灯は前記警告灯点灯信号１１０により点灯させられたり、点滅させられたりする。これ以外に、例えば、シフトポジションを示す表示器のランプを点滅させる等して運転者に知らせることも考えられる。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態を図により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更等があっても、本発明に含まれる。例えば、前後進切換装置のクラッチやブレーキの制御を行わず、エンジンのアイドル回転速度を上昇させるだけの制御や、逆に、エンジンのアイドル回転速度の制御を行わず、前後進切換装置のクラッチやブレーキの制御だけを行うことで作動油の温度を上昇させてもよいし、通常無段変速機構の下部に設置されているオイルパン等に専用のヒータを設置することも考えられる。
【００５０】
また、本実施の形態では、作動油が加熱されている状態であることを運転者に知らせる手段として、警告灯を例示したが、運転者に本発明の制御状態であることを知らせることができれば良く、音響的、光学的、あるいは力学的・振動等の他の手段を用いたものも本発明に含まれる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、トルクを伝達するためのトラクション油が、部品間の潤滑や変速制御のための作動油、トルクコンバータの作動油としても用いられていることに注目し、油温検出手段を用いて作動油の温度を計測し、予め定めておいた基準値よりも油温が低いと判断されると、エンジンのアイドル回転数を上昇させ、トルクコンバータ内のポンプインペラとタービンランナの滑りを増加させて、作動油温の上昇を早めるようにしたので、要求される変速制御に応答するための作動油流量を確保することができるという効果が得られる。
【００５３】
また、シフトポジションがどこにあるかを判別して、パーキングレンジにある場合に、前後進切換装置のクラッチやブレーキを制御して、タービンランナと無段変速機構のトルク伝達軸とを直結状態にすることでタービンランナが回転できない状態にして、ポンプインペラとの回転速度差を大きくしてエンジンが発生しているエネルギの大部分をトルクコンバータ内で熱エネルギに変換させるようにしたので、より一層速やかに作動油温を上昇させることができ、要求される変速制御に応答するための作動油流量を速やかに確保することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明におけるトロイダル型無段変速装置の全体図である。
【図２】  本発明におけるセレクトレバーの詳細図である。
【図３】  本発明におけるトロイダル型無段変速装置の断面図である。
【図４】  本発明における制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１０  トロイダル型無段変速装置
１２  トルクコンバータ
１２ａ  ポンプインペラ
１２ｂ  タービンランナ
１２ｃ  ステータ
１２ｄ  ロックアップクラッチ
１６  トルク伝達軸
１８  第一トロイダル変速部
２０  第二トロイダル変速部
１８ａ、２０ａ  入力ディスク
１８ｂ、２０ｂ  出力ディスク
１８ｃ、１８ｄ、２０ｃ、２０ｄ  パワーローラ
３０  カウンターシャフト
４０  前後進切換装置
５０、５２、５４、５６  油圧アクチュエータ
６０  変速制御弁
６１  ステップモータ
６７  プリセスカム
１００  コントロールユニット
【図１】
0003858314.tif 000002
【図２】
0003858314.tif 000003
【図３】
0003858314.tif 000004
【図４】
0003858314.tif 000005