JP4887375B2 - 無段変速機の作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、下記の請求項１の前文にあるように、無段変速機の作動方法に関する。

このような変速機は一般に、本来周知のいわゆるプッシュベルトの形式の駆動ベルトからなる。プッシュベルトは、横断要素を定義および案内する機能を有するその無端張力手段に対してベルトに自由摺動的に含まれる金属製横断要素からなる。
このような変速機において、法線力の影響下でそれぞれのプーリーの円錐形ディスクの間にベルトをクランプすることにより、一方のプーリーから他方へトルクが伝達されるが、その目的のために、プーリーの少なくとも１個のディスクがアクチュエータにより軸方向に可動に含まれる。前記トルク伝達は、駆動プーリーの回転運動をベルトに対し摩擦的に伝達することによって実現され、ベルトの横断要素は、プーリーのディスクと接触するための軸方向接触区域を備える。他方の、すなわち従動プーリーにおいて、駆動プーリーの前記回転運動の基礎となる力は、逆に、また摩擦的に前記ベルトから従動プーリーのディスクへ伝達される。各プーリーでベルトが走行する半径は、互いに対して各プーリーにおけるクランプ力を変更することにより変更可能であり、これにより、このような半径間の数学的商は、変速機のいわゆる幾何比を表し、プーリーの回転速度間の比率は、変速機の実際の速度比を表す。これら２つの変速比の差は、プーリーに対するベルトのスリップ量を表す。

ベルトとプーリー、特にそのディスクとの間の摩擦接触を潤滑し、過熱および／または重大な付着磨耗による急速な磨耗を防止することが知られる。一般に、前記摩擦接触に供給される潤滑油流量は、変速機のすべての動作条件で適切に潤滑されるように設定される。そのため、プーリーとベルトとの間の摩擦接触の制御が、変速機の正しく永続的な動作にとって重要な要素であることは明らかであろう。しかしながら、変速機効率は、可能な場合、変速機の特定の動作条件において潤滑油流量を減少させることにより改善することができる。例えば、日本特許公開第ＪＰ−Ａ−０９／０５３７１１号公報から、駆動プーリーのベルトに送られる潤滑油流量を幾何的変速比に比例して調整することが知られる。
日本特許公開第ＪＰ−Ａ−０９／０５３７１１号公報

本発明の目的は、周知の変速機を、特にその動作効率において、さらには合理化により、特に変速機の動作条件に対して前記潤滑油流量を最小限にすることにより、改善することである。本発明によると、これは、請求項１の特徴部分にある手段、すなわち、スリップ量Ｓに比例してベルトおよび／またはプーリーに送る潤滑油流量を調整することによって達成することができる。

この手段は、本出願人による国際特許公開第ＷＯ−Ａ−２００４／０５７２１７号に以前に記載するいわゆる臨界境界から離れるもので、重大な付着損傷が発生しているか否かを定義し、そして前記摩擦接触における付加法線力Ｆｎおよびスリップ量Ｓによって定義可能である。出願人はこの特徴をさらに調査し、より基本的なレベルで、前記境界は実際には潤滑油の臨界温度によって定義されるということを発見した。このような臨界温度より上に加熱されると、潤滑油は劣化し、すなわち、その要求特性を失い、例えば非常に望ましくない金属対金属接触や、それに伴う重大な付着磨耗が発生する可能性がある。これにより、潤滑油の温度が前記摩擦接触で発生した熱によって上昇し、前記境界が、前記摩擦接触における法線力Ｆｎとスリップ量Ｓとに関連するようになる。しかしながら、摩擦接触のモデル化から、少なくとも従来式に制御された変速機で一般的に発生する法線力Ｆｎレベルとスリップ量Ｓにおいて、発生する熱は主にスリップ量Ｓと共に変化することがわかっている。

そのため本発明は、潤滑油流量を、ベルトとプーリーとの間の摩擦接触で実際に発生した熱に関連させ、それは上記の通り、都合のよいことにプーリーに対するベルトのスリップ量Ｓに関連し、より多くの熱が発生した時、潤滑油がより効果的に除去される、ようにすることを提案する。このような潤滑油流量が、特に前記臨界温度を超えるのを防ぐ目的を持った、前記摩擦接触における温度制御手段である。これにより、摩擦接触におけるいかなる温度上昇も、潤滑油によって、そこから、すなわち、かかる接触の直近から排出される熱を増やすことにより、対抗される。

そのため、必要な場合、既知の臨界境界をより大きいスリップ量Ｓにシフトするように、またその逆に、スリップ量に依存して潤滑油流量を調節することにより、比較的少ない努力と費用で、比較的単純に変速機の性能を改善することができる。
さらに、比較的大きい、すなわち、一般的に０．５ｍ／ｓを超えるスリップ量Ｓでは、法線力Ｆｎも前記摩擦接触で発生する熱に大きく影響する要因となるように見える。このような、より大きいスリップ量Ｓは特に、いわゆるスリップ制御変速機において適用され、これは例えば、上述の国際特許公開に記載される。スリップ制御変速機では、付加される法線力Ｆｎは、変速機の電子制御ユニットによって検出されたスリップ量Ｓに対して設定され、後者の値は、例えば変速機の測定速度比をその測定幾何比と比較することによって決定することができる。このような状況において、本発明によると、ベルトおよび／またはプーリーに送られる潤滑油流量を前記スリップ量Ｓにのみではなく、付加された法線力Ｆｎにも比例して調整することが望ましい。
あるいは、すなわち、前記摩擦接触に送られる潤滑油流量を調整するため、ベルトとプーリーとの間の摩擦接触で発生する熱の推定にスリップ量Ｓおよび／または法線力Ｆｎを用いる代わりに、本発明によると、実際に決定した、すなわち、測定した潤滑油温度に比例してこのような流量を調整することができる。もちろん、本発明のこの実施例では、温度センサが必要である。

（図面の簡単な説明）
本発明は以下の図面に従ってさらに明らかになる。
図１は、で、その駆動ベルトとプーリー構成要素を含む無段変速機の関連部分の概略図である。
図２は、ベルトとプーリー構成要素との間の速度差またはスリップを許容する変速機の容量を、ベルトとプーリー構成要素との間に付加される法線力のレベルに対して示すグラフである。
図３は、図２に示すスリップと法線力との間の関係を示すグラフにおいて、ベルトおよび／またはプーリーに供給される複数の潤滑油流量について差別化されたグラフである。
図４は、２つの幾何学的変速比について、変速機のベルトおよびプーリー構成要素の間に伝達されるトルクと、一定の法線力レベルにおける前記スリップとの関係を示すグラフである。

これらの図において、対応する参照番号は対応する機能的または系統的要素に関する。

図１は、例えば乗用車の駆動に用いられる無段変速機の中央部分を示す。この変速機は一般的に周知で、２個のプーリーディスク４、５からそれぞれなる第１および第２プーリー１および２からなり、その間には駆動ベルト３が設けられる。プーリーディスク４、５は円錐形状で、プーリー１、２の少なくとも１個のディスク４は、ディスク４，５を取り付けたそれぞれの車軸６、７に沿って軸方向に変位可能である。変速機はまた起動手段を含み、これは図示しないが、一般的に電子的に制御され、油圧的に動作して、駆動ベルト３がそれぞれのディスク４、５の間にクランプされ、車軸６，７の駆動力、すなわち供給されるトルクＴが、ディスク４，５と駆動ベルト３との間の円錐接触面の摩擦によりプーリー１，２の間に伝達されるよう、上述の１個のディスク４に軸方向力Ｆａｘを付与できるようにする。このために必要な最小法線力Ｆｎ−ｍｉｎは、供給されるトルク、駆動ベルト３の走行半径Ｒ，およびトルク伝達係数τを用いて決定する。通常、摩擦接触に実際に付加されるＦｎである法線力は、その計算の不正確さと不確実性を考慮に入れるため、前記最小法線力Ｆｎ−ｍｉｎにいわゆる安全マージンＳｍを加えることにより決定される。
図１に示す駆動ベルト３は、一連の金属横断要素３２のキャリアを形成する２組の入れ子式薄板金属リングから構成される無端張力手段３１からなり、プーリー１、２のディスク４、５の間に発揮されるクランプ力を吸収し、無端張力手段３１上を、互いを押しながら、駆動プーリー１の回転の結果として被駆動プーリー２に向かって移動する。この種の駆動ベルトは、ファン・ドールン・プッシュベルトとして知られ、例えば、欧州特許公開第ＥＰ−Ａ−０６２６５２６号にさらに詳細に述べられる。

この種の変速機は、少なくともある程度はスリップ、すなわち、プーリー１、２のいずれか一方とベルト３との間のスリップ量Ｓに耐えることができることが知られる。図２は、オランダ特許出願第１０２２２４２号に基づくものだが、実験データに基づくこの特徴を図解する。図２において、前記法線力Ｆｎおよびスリップ量Ｓの関数としての曲線Ａによって、これら動作条件下で動作が悪影響を受けるほど変速機が損傷するか否かが定義される。これにおいて、かかる境界Ａの下の、矢印Ｉで示す部分では重大な付着損傷は発生しないが、その上の、矢印ＩＩで示す部分はこのような損傷が実際に発生する。

図３は、図２の周知の境界Ａに影響を与える試みの結果を示す。図３は、出願人によって導き出され、本発明の基礎となる数学的モデルによる摩擦接触における潤滑油温度の効果を図解する。図３の複数の境界ＡからＣのうち、それぞれの曲線はさらに低い潤滑油温度、すなわち、ベルト３とプーリー１、２との間の摩擦接触に供給される潤滑油流量の増加を表す。本発明の基礎となる洞察によると、摩擦接触において発生した熱は少なくとも、臨界値、温度をその値を超えると潤滑油が劣化、すなわちその要求特性を緩める値、より下に維持する程度に運ばれなければならない。このような生成熱は、本発明によると、付加された法線力Ｆｎおよびスリップ量Ｓのパラメータに主にリンク可能である。
図３をさらに詳細に見ると、上述の従来制御の変速機によく発生するような比較的小さいスリップ量Ｓにおいて、前記摩擦接触にて発生する熱は、矢印Ｐ１によって図３に示すように、主にスリップ量Ｓと関連して変化することがわかる。これとは対照的に、いわゆるスリップ制御変速機によく発生するような比較的大きいスリップ量Ｓでは、前記摩擦接触において発生する熱はまた、矢印Ｐ２によって図３に図解するように、法線力Ｆｎにより有意な程度まで影響を受ける。

上記実験と観察に基づき、本発明は、変速機の関連する動作条件に依存して、前記摩擦接触に供給する潤滑油流量を調整するための方法を提供する。特に、前記流量は、潤滑油の測定温度に比例して、またはそれを表す１以上の動作条件、すなわち、少なくとも前記スリップ量Ｓであるが、望ましくは付加される法線力Ｆｎに比例して調整される。
例えば変速機の速度比および幾何比の一方が測定できない場合など、スリップ量Ｓが直接利用可能でない場合、予めプログラムされた電子マッピング、すなわち、図４に図解するように、変速機の所定の特性を参照することにより、引き続き推定することができる。このマッピングには、変速機によりその時に伝達されるトルク量Ｔおよび現在の変速比（Ｌｏｗ，ＯＤ）を、これら特定の動作条件で発生することがわかったスリップ量Ｓにリンクさせる、実験的に取得したデータが含まれる。

駆動ベルトとプーリー構成要素を含む無段変速機の関連部分の概略図である。 ベルトとプーリー構成要素との間の速度差またはスリップを許容する変速機の容量を、ベルトとプーリー構成要素との間に付加される法線力のレベルに対して示すグラフである。 図２に示すスリップと法線力との間の関係を示すグラフにおいて、ベルトおよび／またはプーリーに供給される複数の潤滑油流量について差別化されたグラフである。 ２つの幾何学的変速比について、変速機のベルトおよびプーリー構成要素の間に伝達されるトルクと、一定の法線力レベルにおける前記スリップとの関係を示すグラフである。

１、２ プーリー、３ 駆動ベルト、４、５ ディスク、６、７ 車軸、３１ 、３２ 金属横断要素

Claims (4)

1. 法線力Ｆｎの影響下で変速機のプーリー（１；２）のディスク（４；５）の間でクランプされ摩擦接触する駆動ベルト（３）からなる無段変速機の動作方法、特にその潤滑を調整するための方法、であって、
   前記変速機の前記ベルト（３）および／または前記プーリー（１；２）に送られる潤滑油流量が、前記摩擦接触における前記プーリー（１；２）に対する前記ベルト（３）のスリップ量Ｓに比例して調整され、
   前記スリップ量Ｓは、前記変速機によって伝達されるトルク量Ｔと前記変速機の現在の速度または幾何比（Ｌｏｗ，ＯＤ）とに対する推定スリップ量Ｓを与える変速機の電子マッピングを参照して推定される、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記変速機の前記ベルトおよび／または前記プーリーに送られる潤滑油流量はさらに、付加される前記法線力Ｆｎに比例して調整される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 付加される前記法線力Ｆｎに対する潤滑油流量のこのような依存は、比較的高いスリップ量Ｓ、特に０．５ｍ／ｓより高いスリップ量Ｓについてのみ適用される、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 変速機の前記ベルトおよび／または前記プーリーに送られる潤滑油流量はさらに、変速機の実際の速度または幾何比（Ｌｏｗ，ＯＤ）に比例して調整されることを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載の方法。

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