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無段変速機の油圧制御装置 - ジヤトコ・トランステクノロジー株式会社
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発明の名称 無段変速機の油圧制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−263474(P2001−263474A)
公開日 平成13年9月26日(2001.9.26)
出願番号 特願2000−76792(P2000−76792)
出願日 平成12年3月17日(2000.3.17)
代理人 【識別番号】100086450
【弁理士】
【氏名又は名称】菊谷 公男 (外2名)
【テーマコード(参考)】
3J552
【Fターム(参考)】
3J552 MA07 MA12 NA01 NB01 NB08 PA12 PA59 QA14C QA24C QB04 QB07 RA03 RC12 SA36 SA52 SB09 TA01 TB02 TB03 VA32W VA37W VA62Z VA74W VA74Y VA78W VC01Z VC03Z 
発明者 宮川 喜一 / 榊原 賢
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 それぞれ第1および第2シリンダ室が付設され油圧を供給されて溝幅を変更可能の1対の可変プーリと該可変プーリ間に掛け渡されたベルトからなる変速機構部と、ライン圧を生成し該ライン圧を第2シリンダ室へ常時供給するライン圧供給手段と、アクチュエータに駆動されてライン圧を元圧とした油圧を第1シリンダ室へ供給する変速制御弁と、運転状態に基づいてアクチュエータを制御する変速指令を出力するとともにライン圧供給手段が出力するライン圧を変化させる変速制御手段とを備える無段変速機の油圧制御装置において、前記変速制御手段は、変速指令に対する変速達成状況を検出する変速達成検出手段を有し、高速側への変速が達成されないときは前記ライン圧を上昇させることを特徴とする無段変速機の油圧制御装置。
【請求項2】 前記アクチュエータは目標変速比に対応する位置まで駆動されるステップモータを備え、前記変速制御手段は高速側への変速が達成されない場合に、前記ステップモータをさらに所定の付加ステップずつ駆動させ、変速が達成されないまま付加ステップ数があらかじめ定めた値に達したときに前記ライン圧を上昇させるものであることを特徴とする請求項1記載の無段変速機の油圧制御装置。
【請求項3】 前記アクチュエータは目標変速比に対応する位置まで駆動されるステップモータを備え、前記変速制御手段は高速側への変速が達成されない場合に、前記ステップモータをさらに所定の付加ステップずつ駆動させ、変速が達成されないままステップモータの位置が最高速変速比に対応する位置に達したときに前記ライン圧を上昇させるものであることを特徴とする請求項1記載の無段変速機の油圧制御装置。
【請求項4】 前記変速達成検出手段は、前記1対の可変プーリ間の回転数比と目標変速比を比較して変速達成状況を検出することを特徴とする請求項1、2または3記載の無段変速機の油圧制御装置。
【請求項5】 前記変速制御手段は、ライン圧を上昇させたあと前記変速達成検出手段により変速が達成されたことを検出したとき、ライン圧を前記上昇前のレベルに戻すことを特徴とする請求項1、2、3または4記載の無段変速機の油圧制御装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両等用のVベルトを用いた無段変速機、とくにその油圧制御装置における改良に関する。
【0002】
【従来の技術】車両用に適した無段変速機として、例えば特開平11−82725号公報に開示されたようなVベルト式無段変速機がある。これは、エンジン側に連結されたプライマリプーリと車軸側に連結されたセカンダリプーリの間にVベルトを掛け渡し、プライマリプーリの溝幅を油圧により可変制御するものである。その概略構成と油圧制御装置を図2、図3に示す。
【0003】プライマリプーリ16とセカンダリプーリ26の間にVベルト24を掛け渡した変速機構部10はロックアップクラッチ11を備えるトルクコンバータ12を介して図示しないエンジンに連結されている。プライマリプーリ16は、トルクコンバータ12の出力軸と一体に回転する固定円錐板18と、これに対向する可動円錐板22とでV字状のプーリ溝を形成し、可動円錐板22の背面に油圧を及ぼし可動円錐板を軸方向に変位させる第1シリンダ室20を備えている。セカンダリプーリ26は、図示しない車軸側への出力軸と一体に回転する固定円錐板30と、これに対向する可動円錐板34とでV字状のプーリ溝を形成している。可動円錐板34は図示しないリターンスプリングでプーリ溝の溝幅を狭める方向に付勢されるとともに、その背面に油圧を及ぼし可動円錐板34を軸方向に変位させる第2シリンダ室32を備えている。
【0004】変速機構部10はCVTコントロールユニット1からの信号に基づいて油圧コントロールバルブ3により制御される。第2シリンダ室32には油圧コントロールバルブ3からライン圧が常時供給され、第1シリンダ室20は油圧コントロールバルブの変速制御弁63に接続されている。なお、第1シリンダ室20の受圧面積は第2シリンダ室32の受圧面積よりも大きく設定されている。
【0005】第1シリンダ室20にかかる油圧が変速制御弁63により制御されてプライマリプーリ16の溝幅を変える一方、第2シリンダ室32へはライン圧が供給されて、Vベルト24に対する挟持圧力を制御するようになっている。これにより、Vベルト24と各プーリ16、26との接触摩擦力に応じて、駆動力の伝達がなされる。これを回転数でみれば、プライマリプーリ16の溝幅を広げて、Vベルト24の接触半径が小でセカンダリプーリ26側の接触半径が大のプーリ比Low(低速側)のときには、変速比が大きくなってエンジン側回転数が減速されて車軸側へ出力されることとなる。逆のプーリ比Hi(高速側)では小さな変速比で出力される。この間、プライマリプーリ16とセカンダリプーリ26の接触半径比に対応して変速比が連続的に変化する。
【0006】油圧コントロールバルブ3では、油圧ポンプ80からの油圧をライン圧レギュレータ60で調圧したライン圧が、第2シリンダ室32へ常時供給されるとともに、変速制御弁63へ供給される。第1シリンダ室20への油圧はライン圧を元圧として変速制御弁63がステップモータ64で駆動されることにより制御される。油圧コントロールバルブ3は、さらにライン圧ソレノイド4、プレッシャモディファイヤ62、パイロット弁61を備える。
【0007】CVTコントロールユニット1は、インヒビタスイッチ8からのセレクト位置信号に加え、スロットル開度センサ5からのスロットル開度(アクセルペダル開度)TV0およびエンジン回転数Neから推定したエンジントルクに基づいて必要なライン圧を求め、これに対応したデューティ比信号をライン圧ソレノイド4へ出力するとともに、変速指令をステップモータ64へ出力する。ステップモータ64は例えば200ステップの範囲内で目標の変速比に対応して20〜170ステップの位置が選択されるようになっている。
【0008】ライン圧ソレノイド4はパイロット弁61からの油圧をCVTコントロールユニット1からのデューティ比信号に応じてプレッシャモディファイヤ62側へ供給し、ライン圧レギュレータ60は油圧ポンプ80からの油圧をプレッシャモディファイヤ62から出力される油圧に応じたライン圧に設定する。ライン圧はこうして必要な伝達駆動力の大きさに応じて所定の範囲で変化されて出力される。
【0009】変速制御弁63はプライマリプーリ16の可動円錐板22とステップモータ64間に掛け渡された変速リンク67の変位に応じてスプール63aが駆動され、ライン圧レギュレータ60からのライン圧を調整して第1シリンダ室20へ供給する。これにより、プライマリプーリ16の溝幅が可変制御されて所定の変速比が得られる。CVTコントロールユニット1へは、プライマリプーリ16およびセカンダリプーリ26の各回転数を検出する第1回転数センサ6および第2回転数センサ7が接続され、これらの検出信号に基づいて変速機構部10における変速比が求められる。上述のほか、図2および図3の全体構成の詳細は、特開平11−82725公報の記載を引用する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、変速制御弁63および第2シリンダ室32へ供給されるライン圧は、両プーリ間での確実なトルク伝達を得られる値に設定する必要があるが、必要以上に大きなライン圧に設定すると、Vベルト24と各プーリ16、26との間の接触摩擦力による摩擦損失が大きくなり、燃費が悪化するという問題がある。したがって、常にトルク伝達可能な最低限の油圧とするよう高精度にライン圧を制御するのが一般的である。
【0011】しかしながら、例えばアクセル開度1/8程度の軽いアクセルペダル踏み込み状態において、容易にHi側への変速が達成されず途中で留まってしまうという現象が発生し、変速幅が実際上狭くなるという問題が生じる。すなわち、変速機構部10において、通常現在の変速比が維持されるためには、プライマリプーリ16およびセカンダリプーリ26における各可動円錐板22、34の溝幅を狭める方向への推力の比が各シリンダ室の受圧面積に基づく所定の関係であることが必要で、プライマリプーリ16の推力がこの関係より低下すると変速比がLow側へ移行しやすくなる。
【0012】上記プライマリプーリ16の推力はほとんど第1シリンダ室20への油圧によって決定されるが、セカンダリプーリ26側の推力は、第2シリンダ室32への油圧による推力のほかリターンスプリングおよびVベルト24による入力トルクに基づく推力が加わって形成されるため、アクセル開度1/8程度の伝達トルクが小さい状態では、ライン圧が極く低い値(通常最低油圧値)に設定され、上記シリンダ室の油圧が小さくなり、油圧以外の推力の影響が相対的に大きくなってしまい、上記推力関係を保てなくなる。したがって本発明は、上記問題点に鑑み、Hi側への変速を設計通りに可能としながら、ベルト、プーリ間の摩擦損失を低減し、燃費性能を向上させる無段変速機の油圧制御装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1の本発明は、それぞれ第1および第2シリンダ室が付設され油圧を供給されて溝幅を変更可能の1対の可変プーリと該可変プーリ間に掛け渡されたベルトからなる変速機構部と、ライン圧を生成し該ライン圧を第2シリンダ室へ常時供給するライン圧供給手段と、アクチュエータに駆動されてライン圧を元圧とした油圧を第1シリンダ室へ供給する変速制御弁と、運転状態に基づいてアクチュエータを制御する変速指令を出力するとともにライン圧供給手段が出力するライン圧を変化させる変速制御手段とを備える無段変速機の油圧制御装置において、変速制御手段が変速指令に対する変速達成状況を検出する変速達成検出手段を有し、高速側への変速が達成されないときはライン圧を上昇させるものとした。アクチュエータへ変速指令を出力しても目標通りに変速が達成されない場合はライン圧の値が上昇して変速が実現されるから、変速前の油圧は変速機構部における摩擦損失の少ない低い値に設定でき、変速が達成される限りその低い設定値が保持される。
【0014】請求項2の発明は、とくにアクチュエータが目標変速比に対応する位置まで駆動されるステップモータを備え、変速制御手段は高速側への変速が達成されない場合に、ステップモータをさらに所定の付加ステップずつ駆動させ、変速が達成されないまま付加ステップ数があらかじめ定めた値に達したときにライン圧を上昇させるようにしたものである。所定の付加ステップ数になるまでステップモータを駆動させても変速が達成されないことを確認してから、すなわち不感状態を確認してから油圧を上昇させるから、多少の応答遅れで直ちにライン圧を変動させることがなく、また、付加ステップ数が所定値に設定されて不感状態確認の時間も変動することがないから、安定した制御特性が得られる。
【0015】請求項3の発明は、アクチュエータが目標変速比に対応する位置まで駆動されるステップモータを備え、変速制御手段は高速側への変速が達成されない場合に、ステップモータをさらに所定の付加ステップずつ駆動させ、変速が達成されないままステップモータの位置が最高速変速比に対応する位置に達したときにライン圧を上昇させるようにしたものである。変速が達成されない場合直ちに油圧を上昇させず、付加ステップの駆動を行うから、請求項3の発明と同様に、多少の応答遅れでライン圧を変動させることがない。一方、付加ステップの駆動は最高速変速比に対応する位置に達するまで行うので、付加ステップ数をカウントする必要がなく演算負荷が軽減される。
【0016】なお、各発明において、変速達成検出手段は、請求項4のように、1対の可変プーリ間の回転数比と目標変速比を比較して変速達成状況を検出するものとすることができる。
【0017】また、請求項5の発明は、変速制御手段がライン圧を上昇させたあと変速達成検出手段により変速が達成されたことを検出したとき、さらにライン圧を上昇前のレベルに戻すものとしたものである。変速が達成されたあと油圧を上昇前のレベルに戻すから、変速を達成するに必要な最小限の期間を除き、変速機構部に供給される油圧は常時摩擦損失の少ない値に維持される。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施例により説明する。本実施例では、図2および図3に示した構成において、CVTコントロールユニット1によるライン圧の制御に際し、まず最低油圧を伝達トルクに見合った必要最小限の値である第1の設定値として制御を行うものとし、ステップモータ64を制御してHi側へ変速しようとしても目標の変速比が達成されないとき、最低油圧を第1の設定値よりも高い第2の設定値へ切替えるようにする。その他の構成は図2および図3に示したものと同じである。
【0019】図1は、CVTコントロールユニット1における制御の流れと油圧コントロールバルブ3の作動を示すフローチャートである。油圧コントロールバルブ3はそのライン圧レギュレータ60において、油圧ポンプ80からの油圧をCVTコントロールユニット1からの指令にしたがい、例えば0.6MPaとした第1の設定値の最低油圧から約4MPaの最大油圧の範囲で変化するライン圧として出力する。なお、油圧ポンプ80、ライン圧ソレノイド4、プレッシャモディファイヤ62、、パイロット弁61およびライン圧レギュレータ60で発明のライン圧供給手段が構成されている。
【0020】まずステップ101において、CVTコントロールユニット1で目標の変速比が決定される(変速開始)と、ステップ102で当該目標の変速比に対応したステップモータ64の標準のステップ位置が算出され、現在位置との差分のステップ数が変速指令としてステップモータ64へ出力される。なお、ここではHi側への変速を考える。ステップ103では、後段の制御のための付加ステップ数をn=0に設定する。
【0021】ステップ104ではステップモータ64が上記変速指令のステップ数だけ移動し、これにしたがって変速リンク67を介して変速制御弁63が作動し、プライマリプーリ16可動円錐板22の位置が変化してVベルト24の接触半径が変化する。次のステップ105において、CVTコントロールユニット1では、第1回転数センサ6および第2回転数センサ7からプライマリプーリ16およびセカンダリプーリ26の各回転数を読み込み、実変速比を算出する。
【0022】ステップ106では、その実変速比と目標の変速比とを比較して、変速が終了したかどうかをチェックする。そして、変速が終了していない、すなわち変速未達のときは、ステップ107へ進む。ステップ107では、変速指令に対する付加ステップ数として、n=n+1とし、続いてステップ108において、付加ステップ数nが所定のしきい値(例えば15)を越えたかどうかをチェックする。
【0023】ここで、n≦15であれば、ステップ109へ進み、CVTコントロールユニット1から1ステップ分の変速指令がステップモータ64へ出力されて、その後ステップ104へ戻る。ステップ108のチェックでnが15を越えたときは、ステップ110へ進んで、CVTコントロールユニット1からライン圧ソレノイド4を通じて制御されるライン圧の最低油圧を第1の設定値から第2の設定値へ変更する補正を行ない、ステップ104へ戻る。
【0024】なお、ステップ106のチェックで変速が終了したことが確認されたときには、ステップ111でライン圧の最低油圧を第1の設定値へ戻す処理を行って終了する。
【0025】こうして、通常はライン圧の最低油圧を確実なトルク伝達を得るに必要な、第2の設定値より低い第1の設定値としておき、変速に際してステップモータ64が標準のステップ位置に基づいて駆動されても目標通りにHi側へ移行しないときは、さらにステップモータ64の駆動ステップ数を1ステップずつ増してゆくようにし、目標の変速比が達成された時点で制御が終了する。
【0026】一方、付加ステップ数がしきい値に達するまで駆動ステップを増してもHi側へ移行しない不感状態が続いたら、最低油圧を第1の設定値より高い第2の設定値へ変更することにより、確実にHi側へ移行させる。これにより、目標の変速比に達すると、再びライン圧の最低油圧は第1の設定値へ戻される。なお、上記のCVTコントロールユニット1が発明における変速制御手段を構成し、またCVTコントロールユニット1による上記制御フローにおけるステップ106が変速達成検出手段を構成している。
【0027】実施例は以上のように構成され、ライン圧の最低油圧をベルト24、プーリ16、26間の摩擦損失が低減される第1の設定値とし、変速時にHi側への移行が達成されないときのみ最低油圧を第2の設定値へ高めて、変速ができた時点で再び第1の設定値へ戻すものとしたので、Hi側への移行が可能な限り最低油圧が第1の設定値に保持され、高い燃費性能が得られる。
【0028】なお、上記実施例では、不感状態確認のためにしきい値に達するまで付加ステップ数の演算を行うようにしているが、演算を行うかわりに、付加ステップによる駆動を繰り返してステップモータ64が最高速変速比に対応する位置に達したときに、最低油圧を第2の設定値へ高めるようにしてもよい。これにより、CVTコントロールユニット1における演算負荷が軽減される。
【0029】また、実施例は特開平11−82725公報に記載の装置をベースとして説明したが、本発明は変速機構部のプライマリプーリをトルクコンバータに直接連結した形態のエンジン駆動車両に限定されることなく、種々の形態の車両に適用することができる。例えば、駆動源としてエンジンと電動モータを備えたハイブリッド車両においては、変速機構部を電動モータに連結して設置してもよい。また、油圧コントロールバルブの油圧源もエンジン駆動による油圧ポンプに限らず、上記駆動源電動モータあるいは専用のモータで駆動される油圧ポンプを用いてもよい。
【0030】
【発明の効果】以上のとおり、本発明は、それぞれシリンダ室が敷設された1対の可変プーリにベルトを掛け渡した変速機構部を備え、ライン圧を一方のシリンダ室に常時供給するとともに、アクチュエータに駆動される変速制御弁を介してライン圧を元圧とする油圧を他方のシリンダ室に供給して可変プーリの溝幅を変更し変速を行う無段変速機の油圧制御装置において、高速側への変速が達成されないときはライン圧を上昇させるものとしたので、変速前の油圧は変速機構部における摩擦損失の少ない低い値に設定でき、確実に変速を実現しながら高い燃費性能が得られるという効果を有する。
【0031】そして、とくにアクチュエータが目標変速比に対応する位置まで駆動されるステップモータを備え、高速側への変速が達成されない場合に、ステップモータをさらに所定の付加ステップずつ駆動させ、変速が達成されないまま付加ステップ数があらかじめ定めた値に達したときにライン圧を上昇させるようにすることにより、多少の応答遅れではライン圧を変動させることなく、安定した制御特性が得られる。
【0032】あるいは、付加ステップ数があらかじめ定めた値に達したときにライン圧を上昇させるかわりに、所定の付加ステップずつ駆動させて、変速が達成されないままステップモータの位置が最高速変速比に対応する位置に達したときにライン圧を上昇させるようにすることによっても、同様に安定した制御特性が得られる。この場合、付加ステップ数をカウントする必要がなく演算負荷が軽減されるという利点を有している。
【0033】また、ライン圧を上昇させたあと変速が達成されたことを検出したときには、さらにライン圧を上昇前のレベルに戻すものとすることにより、変速を達成するに必要な最小限の期間を除き、変速機構部に供給される油圧が常時摩擦損失の少ない値に維持されるので、一層燃費性能の向上が図れる。




 

 


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