JP3994661B2

JP3994661B2 - トロイダル型無段変速機の温度制御装置

Info

Publication number: JP3994661B2
Application number: JP2000395301A
Authority: JP
Inventors: 大治平岡; 浩司永野
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2020-12-26
Also published as: JP2002195369A

Description

【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に関し、特に、その温度制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、乗用車用の変速装置として従来のオートマティックトランスミッションに代わるトロイダル型無段変速機が注目されている。このトロイダル型無段変速機の主要部であるバリエータは、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、両ディスク間に複数個のローラを配置して成るものである。各ディスクの軸方向には油圧による端末負荷が付与され、これにより、ローラは、各ディスクの軌道面に油膜を介して圧接する。入力ディスクは、エンジンにより回転駆動される入力軸に取り付けられており、この入力軸の回転により、入力ディスクからローラを介して出力ディスクにトルクが伝達される。変速は、必要なトルクに応じてローラの回転軸が傾くことにより無段階で行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記各ディスクとローラとは油膜を介して非常に高い圧力で互いに接しており、そのため、油膜を形成する作動油の温度も上昇する。温度が上昇すると油の粘度が下がり、その結果、トラクション力が低下したり、油膜が薄くなってディスクとローラとが直接接触して損傷する恐れがある。
一方、例えば寒冷地での冬季のエンジン始動時のように作動油の温度が非常に低い場合には、作動油の粘度が極めて高くなる。このため、各ディスクとローラとの間にまんべんなく作動油を供給すること自体が困難になり、その結果、トラクション力が低下したり、油膜が薄くなってディスクとローラとが直接接触して損傷する恐れがある。
【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、広範囲な温度条件下で作動油の温度を適正な範囲に維持する温度制御装置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温度制御装置は、トロイダル型無段変速機を収容するケースと、前記ケースに沿って設けられ、熱媒体液を流通させる熱媒体液通路部と、前記トロイダル型無段変速機における作動油の温度を検出する温度センサと、前記熱媒体液通路部に対して熱媒体液を給排するとともに、前記温度センサが検出した作動油の温度に基づいて熱媒体液の温度及び給排量を制御することにより間接的に作動油の温度を所定範囲に維持する熱媒体液給排装置とを備え、前記熱媒体液給排装置は、熱媒体液を吐出する電動ポンプと、当該電動ポンプの回転数を変化させることにより前記給排量を制御するインバータとを含むものである（請求項１）。
上記のように構成されたトロイダル型無段変速機の温度制御装置では、温度センサにより検出された作動油の温度に基づいて熱媒体液給排装置が熱媒体液の温度及び給排量を制御し、ケースの放熱を促進させることにより間接的に作動油の温度上昇を抑制若しくは低下させるか又は、加温した熱媒体液を給排してケースを暖め、これにより間接的に作動油の温度を上昇させ、粘度を下げる。
【０００６】
また、上記温度制御装置（請求項１）において、熱媒体液通路部は、ケースの外周面と、これを覆うジャケットとの間に形成されるものであってもよい（請求項２）。
この場合、ケースとジャケットとの間に広い面積の熱媒体液通路部を容易に確保することができる。
【０００７】
また、上記温度制御装置（請求項１）において、熱媒体液通路部は、ケースの外周に巻回されたパイプ状の管路であってもよい（請求項３）。
この場合、熱媒体液は管路内を通過することにより、ケースの放熱促進又は加温の作用をする。また、ケースは防水仕様にしなくてよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態によるトロイダル型無段変速機の温度制御装置における、トロイダル型無段変速機の概略図である。このトロイダル型無段変速機の主要部を成すバリエータ１には、エンジンの出力軸２により回転駆動される入力軸３が設けられている。入力軸３の両端近傍にはそれぞれ入力ディスク４がスプライン結合により支持され、各入力ディスク４は、入力軸３と一体回転する。各入力ディスク４の一側面には、凹湾曲状の軌道面４ａが形成されている。また、各入力ディスク４は、入力軸３に固定された係止リング５によって互いに離反する方向への移動が規制されている。
【０００９】
上記入力軸３の軸方向中央部には、外周にスプロケットギヤが形成された出力部材６と、この出力部材６にそれぞれ一体回転可能に支持された出力ディスク７とを備える出力部８が、当該入力軸３に対して相対回転自在に設けられている。入力ディスク４の軌道面４ａに対向する出力ディスク７の一側面には、凹湾曲状の軌道面７ａが形成されている。駆動輪に動力を伝達する駆動軸１０は、入力軸３と平行に設けられ、出力部材６に対応する位置に一対のスプロケットホイール１０ａを備えている。出力部材６及びスプロケットホイール１０ａにはチェーン９が装着され、駆動軸１０へ動力が取り出されるようになっている。
【００１０】
上記出力ディスク７は、出力部材６に対して軸方向への微動が許容された状態で組み込まれており、その背面には隙間を設けてバックアップ板１１が配置されている。上記隙間はケーシング１２及び図示しないシールによって密封されており、この隙間に油圧を供給することにより、出力ディスク７を、対向する入力ディスク４方向へ付勢して、所定の端末負荷が加えられている。
【００１１】
互いに対向する入力ディスク４の軌道面４ａと出力ディスク７の軌道面７ａとの間は、トロイド状隙間として構成されており、このトロイド状隙間には、それぞれ各軌道面４ａ，７ａと圧接して回転する３個の円盤状のローラ１３が円周等配に配置されている。各ローラ１３はキャリッジ１４によって回転自在に、かつ、その回転軸が傾動可能に支持されている。キャリッジ１４には、油圧による駆動力が付与されるように構成されている。
【００１２】
上記バリエータ１においては、一対の入力ディスク４から対応する各出力ディスク７に対して、６個のローラ１３を介してトルクが伝達される。トルクを伝達するとき、ローラ１３には反力が生じており、この反力を支えているのが、キャリッジ１４に付与される駆動力である。当該反力と出力ディスク７を駆動するのに必要なトルクとの間に不均衡が生じると、ローラ１３は軸角度を変えてこの不均衡を解消する。例えば、走行負荷の変動やアクセルペダルの加減により、キャリッジ１４が油圧による駆動力に抗して押し戻されるか又は引き出されるような力が発生すると、ローラ１３の軸角度が変化して（図１の二点鎖線参照）変速比のアップ又はダウンが行われ、バリエータ１の出力するトルクが変化する。すなわち、バリエータ１におけるレシオの変化は、キャリッジ１４に付与される駆動力の加減と、外部抵抗に対する応答のみで達成される。ローラ１３と各ディスク４，７との間に油膜を形成する作動油は、キャリッジ１４の内部通路（図示せず）を経由してローラ１３の表面に供給される。
【００１３】
上記バリエータ１は、ケース２０内に収納され、ケース２０により支持されている。ケース２０は複数の部材を接合して形成されており、その外周面は隙間なく仕上げられ、かつ、部材同士の接合部はパッキン等により防水仕上げされている。このケース２０の外周面を覆うように、かつ、ケース２０との間に隙間を保って、ジャケット２１が設けられている。ジャケット２１は、外側に水を漏らさないような防水仕様になっており、その下部には熱媒体液の供給口２１ａが、上部には排出口２１ｂが、それぞれ設けられている。ケース２０とジャケット２１との間の空間は、熱媒体液を満たし、かつ、流通させる熱媒体液通路部Ｐとなっている。熱媒体液としては、例えば、エンジン冷却用と同様のクーラントを使用する。上記のようなジャケット２１でケース２０を覆うことにより、熱媒体液通路部Ｐは広い面積を確保することができる。
【００１４】
図２は、上記トロイダル型無段変速機の熱媒体液通路部Ｐに熱媒体液を給排する熱媒体液給排装置の構成を示す図である。当該熱媒体液給排装置は、熱媒体液を放熱させるラジエータ２２と、熱媒体液を加温するヒータユニット２３と、ラジエータ２２の吐出側経路上に設けられた電磁弁２４と、電動ポンプ２５と、インバータ２６と、作動油の温度を計測する温度センサ２７と、温度センサ２７の検出する温度に基づいて電磁弁２４、ヒータユニット２３及びインバータ２６を制御する制御装置２８とを備えている。電動ポンプ２５のモータとしては、ノイズの防止及びメンテナンスフリーの観点からブラシレスモータが採用されている。インバータ２６は、バッテリ２６ａから供給されたＤＣ電圧を交流電圧に変換し、電動ポンプ２５に供給する。インバータ２６により交流電圧の周波数を変化させることによって、電動ポンプ２５の回転数すなわち吐出量を可変とすることができる。なお、上記温度センサ２７は、軌道面４ａ，７ａの近傍に設けることが望ましいが、通常はキャリッジ１４の先端部に設けられる。
【００１５】
次に、上記熱媒体液給排装置の動作について説明する。
温度センサ２７によって検出される作動油の温度が所定の温度（例えば１００℃）より高いとき、制御装置２８は電磁弁２４を非励磁状態、すなわち、図示の弁位置としている。また、制御装置２８はヒータユニット２３をオフの状態としている。
【００１６】
トロイダル型無段変速機が運転され、作動油の温度が所定値まで上昇すると、制御装置２８はインバータ２６に駆動信号を出力し、電動ポンプ２５の運転を開始する。これにより、ラジエータ２２及びヒータユニット２３から電動ポンプ２５の吸込口２５ａへ熱媒体液が吸い上げられるとともに、吐出口２５ｂから熱媒体液がトロイダル型無段変速機のジャケット２１の供給口２１ａに送り込まれる。送り込まれた熱媒体液は、トロイダル型無段変速機のケース２０とジャケット２１との間の熱媒体液通路部Ｐを通過し、通過する際にケース２０の熱を奪う。ジャケット２１の排出口２１ｂから出た熱媒体液はラジエータ２２及び、オフの状態のヒータユニット２３を通過して電動ポンプ２５に戻る。ラジエータ２２を通過する際、熱媒体液は放熱し、温度が下がる。
【００１７】
上記のようにして、ケース２０の熱が奪われることによりトロイダル型無段変速機全体に蓄えられている熱量が低下し、作動油の温度上昇が抑制される。すなわち、ケース２０を冷却することにより、間接的に、作動油を冷却することができる。また、制御装置２８は、作動油の温度の高さに応じてインバータ２６を制御して電動ポンプ２５の吐出量を増大させる。これにより単位時間あたりの放熱量が増大して、冷却効果を増大させることができる。従って、吐出量すなわち熱媒体液の給排量を制御することにより、作動油の温度上昇を抑制するか又は、温度を下げることができる。これにより、各ディスク４，７とローラ１３との間でのトラクション力を適正な範囲に維持することができる。また、各ディスク４，７とローラ１３との間に適正な厚さの油膜が形成され、これらの部材の損傷を防止することができる。
【００１８】
一方、作動油の温度が所定の温度（例えば１００℃）より低い場合には、粘度が低下するため、むしろ加温する必要がある。従って、制御装置２８は、電磁弁２４を励磁して、ラジエータ２２を通過する経路を遮断する。また、制御装置２８はヒータユニット２３をオンの状態として電動ポンプ２５を運転する。これにより、ヒータユニット２３で加温された熱媒体液が、電動ポンプ２５によって吸い上げられ、トロイダル型無段変速機のジャケット２１の供給口２１ａに送り込まれる。加温された熱媒体液はケース２０を暖め、放熱して再びヒータユニット２３に戻る。このようにして加温された熱媒体液が循環することによりケース２０の温度が上昇し、この結果、間接的に作動油の温度が上昇する。これにより、作動油の粘度が低下し、各ディスク４，７とローラ１３との間に適正温度かつ適正量の作動油を供給することができる。従って、各ディスク４，７とローラ１３との間でトラクション力を適正な範囲に維持することができるとともに、各ディスク４，７とローラ１３との間に適正な厚さの油膜を形成して、これらの部材の損傷を防止することができる。
【００１９】
以上のように、作動油の温度が所定値以上であるときは熱媒体液の温度及び給排量を制御してケース２０の放熱を促進させ、間接的に作動油の温度上昇を抑制又は低下させ、トラクション力を適正な範囲に維持することができる。また、各ディスク４，７とローラ１３との間に適正な厚さの油膜を形成して、これらの部材の損傷を防止することができる。また、作動油の温度が所定値より低いときは加温した熱媒体液を給排してケース２０を暖め、これにより間接的に作動油の温度を上昇させ、粘度を下げることにより、トラクション力を適正な範囲に維持することができる。また、各ディスク４，７とローラ１３との間に適正な厚さの油膜を形成して、これらの部材の損傷を防止することができる。
このようして広範囲な温度条件下で作動油の温度を所定の温度範囲（例えば０℃〜１２０℃）に保ち、適正なトラクション力を確保することができるとともに、各ディスク４，７とローラ１３との間に適正な厚さの油膜を形成して、これらの部材の損傷を防止することができる。さらに、前述のように熱媒体液通路部Ｐの面積が広いことにより、ケース２０の放熱促進又は加温を効率よく行うことができる。
【００２０】
図３は、本発明の第２の実施形態によるトロイダル型無段変速機の温度制御装置における、トロイダル型無段変速機の概略図である。第１の実施形態との違いは、ジャケット２１を設ける代わりに、ケース２０の外周に、熱媒体液を通すパイプ状の管路３１を設けたことである。熱媒体液を給排する装置は、第１の実施形態と同様である。熱媒体液は、管路３１の一端の供給口３１ａから供給され、他端の排出口３１ｂから排出される。
この第２の実施形態の場合、放熱促進又は加温の効果はやや低下するが、ケース２０を防水仕様にする必要がなく、管路３１を巻き付けるだけなので、構成が簡素である。
【００２１】
なお、上記各実施形態において、ヒータユニット２３はトロイダル型無段変速機とは別に設けられる。また、作動油は、ヒータによって直接加熱されるのではない。従って、衝突事故等により洩れた作動油がヒータの熱で発火する恐れが非常に少ない。また、電動ポンプ２５は必要なときにのみ駆動されるため、エネルギーの無駄がない。但し、電動ポンプに限定する必要はなく、クラッチを介してエンジンの出力により駆動されるポンプ等であってもよい。
【００２２】
【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温度制御装置によれば、温度センサにより検出された作動油の温度に基づいて熱媒体液給排装置が熱媒体液の温度及び給排量を制御し、ケースの放熱を促進させることにより間接的に作動油の温度上昇を抑制若しくは低下させるか又は、加温した熱媒体液を給排してケースを暖め、これにより間接的に作動油の温度を上昇させ、粘度を下げる。従って、広範囲な温度条件下で作動油の温度を所定の温度範囲に保ち、適正なトラクション力を確保することができる。また、トロイダル型無段変速機内のディスクとローラとの間に適正な厚さの油膜を形成して、これらの部材の損傷を防止することができる。
【００２３】
請求項２のトロイダル型無段変速機の温度制御装置によれば、ケースとジャケットとの間に広い面積の熱媒体液通路部を容易に確保することができる。従って、ケースの放熱促進及び加温の効率が良い。
【００２４】
請求項３のトロイダル型無段変速機の温度制御装置によれば、熱媒体液は管路内を通過することにより、ケースの放熱促進又は加温の作用をする。従って、ケースを防水仕様にすることなく、熱媒体液通路部の構成を簡素なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態によるトロイダル型無段変速機の温度制御装置における、トロイダル型無段変速機の概略図である。
【図２】上記トロイダル型無段変速機の熱媒体液通路部に熱媒体液を給排する熱媒体液給排装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態によるトロイダル型無段変速機の温度制御装置における、トロイダル型無段変速機の概略図である。
【符号の説明】
１バリエータ
２０ケース
２１ジャケット
２２ラジエータ
２３ヒータユニット
２４電磁弁
２５電動ポンプ
２６インバータ
２７温度センサ
２８制御装置
３１管路

Claims

トロイダル型無段変速機を収容するケースと、
前記ケースに沿って設けられ、熱媒体液を流通させる熱媒体液通路部と、
前記トロイダル型無段変速機における作動油の温度を検出する温度センサと、
前記熱媒体液通路部に対して熱媒体液を給排するとともに、前記温度センサが検出した作動油の温度に基づいて熱媒体液の温度及び給排量を制御することにより間接的に作動油の温度を所定範囲に維持する熱媒体液給排装置とを備え、
前記熱媒体液給排装置は、熱媒体液を吐出する電動ポンプと、当該電動ポンプの回転数を変化させることにより前記給排量を制御するインバータとを含むことを特徴とするトロイダル型無段変速機の温度制御装置。
前記熱媒体液通路部は、前記ケースの外周面と、これを覆うジャケットとの間に形成される請求項１記載のトロイダル型無段変速機の温度制御装置。
前記熱媒体液通路部は、前記ケースの外周に巻回されたパイプ状の管路である請求項１記載のトロイダル型無段変速機の温度制御装置。