CN101846164B - 带式无级变速器及其变速控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带式无级变速器及其变速控制方法，在不发生带打滑的范围内使带轮的夹紧力降低。该带式无级变速器具备：无级变速机构，其具有可分别变更带轮宽度的初级带轮及次级带轮、和卷绕于各带轮上的带，通过带轮宽度变化，各带轮与带的接触半径变化，变速比发生变化；带轮推力运算装置，其按照包含规定的余量的方式运算将各带轮向带轮宽度缩小的方向施力的带轮推力；油压控制装置，其基于运算出的带轮推力，控制向各带轮供给的油压，还具备判定是否在使变速比降低的升挡中的升挡判定装置(S11)，带轮推力运算装置使规定的余量在判定为升挡中时比未判定为升挡中时小(S13)。

Description

带式无级变速器及其变速控制方法

技术领域

本发明涉及带式无级变速器的带轮的夹紧力的控制。 

背景技术

公知有以下的带式无级变速器，即、在初级带轮和次级带轮卷绕有带，通过使初级带轮及次级带轮的各带宽变化，进行变速动作的带式无级变速器。各带轮的带宽根据各带轮的夹紧力而变化，必要的夹紧力基于输入转矩及带卷绕半径等运算。另外，公知有通过对该夹紧力乘以作为一定值的规定的安全率，对所输入的转矩设定为具有余量的值，由此防止带打滑。另外，专利文献1中记载有通过将上述安全率不设为一定的值，而设为变速越靠近低侧越大的值，防止在低速(Low)侧的带打滑。 

专利文献1：(日本)特开平10-30698号公报 

但是，上述现有的技术中，由于带轮的夹紧力通过乘以规定的安全率来运算，所以，相对于此，向各带轮的供给的油压被设定得较高，从而必要管路压(ライン圧)变高。由此，油压泵的负荷增大，燃油消耗恶化。另外，当将上述安全率降低至必要以下时，带轮的夹紧力不足，可能会发生带打滑。 

发明内容

本发明的目的在于，在不发生带打滑的范围内使带轮的夹紧力降低。 

本发明提供一种带式无级变速器，其具备：无级变速机构，其具有可分别变更带轮宽度的初级带轮及次级带轮、和卷绕于各带轮上的带，通过所述带轮宽度变化，所述各带轮与所述带的接触半径产生变化，从而使变速比变化；带轮推力运算装置，其按照包含规定的余量的方式运算将所述各带轮向所述带轮宽度缩小的方向施力的带轮推力；油压控制装置，其基于运算出的所述带轮推力，控制向所述各带轮供给的油压，其特征在于，该带式无级变速器还具备判定是否在使所述变速比降低的升挡中的升挡判定装置，所述带轮推力运算装置使所述规定的余量在判定为升挡中时比未判定为升挡中时 小。 

另外，本发明提供一种带式无级变速器的变速控制方法，该带式无级变速器具有可分别变更带轮宽度的初级带轮及次级带轮、和卷绕于各带轮上的带，通过所述带轮宽度变化，所述各带轮与所述带的接触半径产生变化，从而使变速比变化，其特征在于，该变速控制方法包括以下步骤：按照包含规定的余量的方式运算将所述各带轮向所述带轮宽度缩小的方向施力的带轮推力；基于运算出的所述带轮推力，控制向所述各带轮供给的油压；判定是否在使所述变速比降低的升挡中；在判定为升挡中时，使所述规定的余量比未判定为升挡中时小。 

根据本发明，在判定为升挡中时，使带轮推力的余量比未判定为升挡中时小，因此，能够在可降低保持带所需的带轮推力降低的升挡时将带轮推力设定为更低的值，能够在不发生带打滑的范围内使带轮推力降低。 

附图说明

图1是表示本实施方式的带式无级变速器的概略结构图； 

图2是油压控制单元及CVTCU的示意图； 

图3是表示本实施方式的带式无级变速器的控制的流程图； 

图4是表示带轮比和平衡推力比的关系的图； 

图5是表示本实施方式的带式无级变速器的控制的流程图； 

图6是表示带轮比和安全率的关系的图； 

图7(a)～7(e)是表示本实施方式的带式无级变速器的作用的时间图。 

标记说明 

1  发动机 

10 带式无级变速器(无级变速机构) 

11 初级带轮 

12 次级带轮 

13 V形带 

20 CVT控制单元 

30 油压控制单元(油压控制装置) 

S2、S4 带轮推力运算装置 

S11 升挡判定装置 

S15 减少率判定装置 

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。 

图1是表示本实施方式的带式无级变速器的管路压控制装置的概略结构图。带式无级变速器10具备初级带轮11、次级带轮12、V形带13、CVT控制单元20(以下称作“CVTCU”)、油压控制单元30。 

初级带轮11是将发动机1的旋转输入该带式无级变速器10的输入轴侧的带轮。初级带轮1具备与输入轴11d一体旋转的固定圆锥板11b、和与该固定圆锥板11b相对配置并形成V字状的带轮槽且利用向初级带轮汽缸室11c作用的油压向轴方向可变位的可动圆锥板11a。初级带轮11经由前进后退切换机构3、具备锁止离合器的液力变矩器2与发动机1连结，输入发动机1的旋转。初级带轮11的转速通过初级带轮转速传感器26检测。 

V形带13卷绕于初级带轮11及次级带轮12上，将初级带轮11的旋转传递给次级带轮12。 

次级带轮12将通过V形带13传递来的旋转输出到差速器4。次级带轮12具备与输出轴12d一体旋转的固定圆锥板12b、和与该固定圆锥板相对配置并形成V字状的带轮槽且根据向次级带轮汽缸室12c作用的油压向轴方向可变位的可动圆锥板12a。另外，次级带轮汽缸室12c的受压面积被设定为与初级带轮汽缸室11c的受压面积大致相等。 

次级带轮12经由惰轮14及惰轮轴与差速器4连结，将旋转输出到该差速器4。次级带轮12的转速由次级带轮转速传感器27检测。此外，可根据该次级带轮12的转速计算车速。 

CVTCU20基于来自断路开关23、加速踏板行程量传感器24、油温传感器25、初级带轮转速传感器26、次级带轮转速传感器27等的信号、及来自发动机控制单元21的输入转矩信息来决定变速比及接触摩擦力，并向油压控制单元30发送指令，从而控制带式无级变速器10。 

油压控制单元30根据来自CVTCU20的指令动作。油压控制单元30控制初级带轮11及次级带轮12的供给油压，使可动圆锥板11a及可动圆锥板12a向旋转轴方向移动。 

可动圆锥板11a及可动圆锥板12a移动时，带轮槽宽发生变化。于是，V 形带13在初级带轮11及次级带轮12上移动。由此，V形带13相对于初级带轮11及次级带轮12的接触半径发生变化，从而控制变速比及V形带13的接触摩擦力。 

发动机1的旋转经由液力变矩器2、前进后退切换机构3被输入到带式无级变速器10，且从初级带轮11经由V形带13、次级带轮13向差速器4传递。 

当踏下加速踏板，或以手动模式进行变挡时，使初级带轮11的可动圆锥板11a及次级带轮12的可动圆锥板12a向轴方向产生位移，改变与V形带13的接触半径，由此使变速比连续地变化。 

图2是油压控制单元及CVTCU的示意图。 

油压控制单元30具备调节阀31、变速控制阀32、减压阀33，并控制从油压泵34供给的油压，将其供给到初级带轮11及次级带轮12。 

调节阀31具有电磁铁，并根据来自CVTCU20的指令(例如负载信号等)将从油压泵34加压输送的油的压力调压成规定的管路压。 

从油压泵34供给且通过调节阀31调压后的管路压分别供给到变速控制阀32和减压阀33。 

变速控制阀32是将初级带轮汽缸室11c的油压(以下称作“初级压”)控制为所希望的目标压的控制阀。变速控制阀32与构成机械反馈机构的伺服传动装置50连结，且通过连结于伺服传动装置50的一端的步进电动机40驱动，同时，接受来自连结于伺服传动装置50的另一端的初级带轮11的可动圆锥板11a的槽宽即实际变速比的反馈。变速控制阀32通过滑阀32a的位移对初级带轮汽缸室11c进行油压的吸入、排出，按照在步进电动机40的驱动位置成为指令的目标变速比的方式调节初级压，实际上变速结束时接受来自伺服传动装置50的位移，将滑阀32a保持在闭阀位置。 

减压阀33具备电磁铁，将向次级带轮汽缸室12c的供给压(以下称作“次级压”)控制在所希望的目标压。 

初级带轮11及次级带轮12的变速比利用根据来自CVTCU20的变速指令信号驱动的步进电动机40进行控制，根据与步进电动机40联动的伺服传动装置50的位移，驱动变速控制阀32的滑阀32a，调节供给到变速控制阀32的管路压，将初级压供给到初级带轮11，对槽宽进行可变控制，使其设定为规定的变速比。 

CVTCU20读入来自短路开关23的挡位信号、来自加速踏板行程量传感 器24的加速踏板行程量、来自油温传感器25的带式无级变速器10的油温、及来自初级带轮速度传感器26、次级带轮速度传感器27、油温传感器29的信号等，对变速比及V形带13的接触摩擦力进行可变控制。此外，油温传感器29是检测作用于次级带轮的汽缸室12c的次级压的传感器。 

另外，根据输入转矩信息、变速比、油温决定管路压的目标值，通过驱动手动阀31的电磁铁，进行管路压的控制，另外，决定次级压的目标值，并根据油压传感器29的检测值和目标值驱动减压阀33的电磁铁，通过反馈控制来控制次级压。 

下面，参照图3对由CVTCU20进行的初级压及次级压的运算控制进行说明。图3是表示初级压及次级压的运算控制的流程图，在每规定的微小时间(例如10ms)重复执行。 

在步骤S1中，运算安全率Sf。安全率Sf是运算次级带轮12的夹紧力Fzs时使用的值，并被作为次级带轮12的夹紧力Fzs的余量而设定。此外，对于安全率Sf的运算方法在后面叙述。 

在步骤S2中，基于步骤S1中设定的安全率Sf来运算次级带轮12的夹紧力Fzs。次级带轮12的夹紧力Fzs基于以下的式(1)进行运算。 

数学式1 

$F_{\mathrm{zs}}=\frac{\mathrm{Tin}\cos \mathrm{\θ}}{2\mathrm{Rpu}}\mathrm{SF}---\left(1\right)$

在此，Tin是向初级带轮11输入的转矩，θ是带轮11、12的半顶角(滑角)，Rp是初级带轮11的带卷绕半径，μ是带13与带轮11、12之间的摩擦系数。初级带轮11的带卷绕半径Rp基于带轮比Ip和固定值即带周长及带间的轴间距离进行运算。 

在步骤S3中，运算平衡推力比Fzp/Fzs。平衡推力比Fzp/Fzs是初级带轮11的夹紧力Fzp相对于次级带轮12的夹紧力Fzs的比，作为将带轮比Ip保持为平衡状态的所需的值，基于图4所示的图进行运算。图4是带轮比Ip和平衡推力比Fzp/Fzs关系的图，带轮比Ip越高，平衡推力比Fzp/Fzs被设定得越低，在低速(Low)侧，平衡推力比Fzp/Fzs设定得比1.0低。 

在步骤S4中，运算初级夹紧力Fzp，初级夹紧力Fzp对次级夹紧力Fzs乘以平衡推力比Fzp/Fzs来运算。另外，通过进一步加上升挡时基于目标变速速度设定的推力差值，运算初级夹紧力Fzp。 

在步骤S5中，基于初级夹紧力Fzp及次级夹紧力Fzs运算初级压及次级压。 

在此，参照图5对步骤S1中的安全率Sf的运算进行说明。图5是表示安全率Sf的运算控制的流程图，在每规定的微小时间(例如10ms)重复执行。 

在步骤S11中，判定是否输出升挡指令。当判定为输出了升挡指令时，进入步骤S13，判定为未输出时，进入步骤S12。升挡指令在目标带轮比比现在的带轮比Ip低时输出，且继续输出直至一连串的变速动作结束。 

在步骤S12中，将安全率Sf设定在一定的规定值，结束处理。 

在步骤S 13中，根据图6的图检索安全率Sfv。图6是表示带轮比Ip和安全率Sfv的关系的图，虚线表示现有例的安全率Sf(一定值)。如图6所示，带轮比Ip越高，安全率Sfv越低，在规定的带轮比Ip以上时被设定为一定。规定的带轮比Ip例如被设定为平衡推力比Fzp/Fzs为0.9时的带轮比Ip。 

在步骤S14中，运算发动机转速的减少率。发动机转速的减少率例如通过与上次控制时的发动机转速的比较来运算。此外，升挡时带轮比Ip变低，因此，发动机转速降低，发动机转速的减少率成为正值。 

在步骤S15中，判定发动机转速的减少率是否比规定的减少率小。在判定为发动机转速的减少率比规定的减少率小时，进入步骤S16，在判定为规定减少率以上时，进入步骤S17。升挡时，发动机转速伴随带轮比Ip的降低而降低，但安全率Sf过低时，次级压不足，发动机转速有变成高速的倾向，减少率变小。因此，规定减少率被设定为可判断为次级压不足、带13有可能打滑的程度的值，预先通过试验等求出。 

在步骤S16中，对安全率Sfv加上微小的值Δ，重新制成安全率Sfv。 

在步骤S17中，将在步骤S13～S16设定的安全率Sfv作为安全率Sf设定。 

在步骤S18中，将安全率Sf在空耗时间后输出，结束处理。从输出升挡指令后直至实际的带轮比Ip发生变化产生延迟，因此，预先通过试验等将该延迟作为空耗时间求出，经过空耗时间后，输出安全率Sf。即，即使输出升挡指令，也能够在经过空耗时间之前，输出在步骤S12设定的安全率Sf。 

即，以上的控制中，通过将升挡时的安全率Sf设定为比带轮比Ip为稳定状态时的安全率Sf低的值，控制次级夹紧力Fzs、及对次级夹紧力Fzs上相加了推力差的初级夹紧力Fzp，使其成为比平常低的值。在此，对使升挡时的 安全率Sf降低进行更详细说明。 

以下的式(2)表示的是对运算次级夹紧力Fzs的式(1)进行时间微分的公式。 

$\frac{\∂\mathrm{Fzs}}{\∂t}=\frac{\mathrm{Tin}\cos \mathrm{\θSf}}{2u}\·\frac{-1}{R{p}^2}\frac{\∂\mathrm{Rp}}{\∂t}---\left(2\right)$

从式(2)可知，次级夹紧力Fzs相对于初级带轮11的带卷绕半径Rp为减少函数。即，在初级带轮11的带卷绕半径Rp增大的升挡时，次级夹紧力Fzs降低。因此，升挡时，可将安全率Sf设定为比稳定时更低的值。 

特别是在带轮比Ip高的低速(Low)时，平衡推力比Fzp/Fzs小，次级夹紧力比初级夹紧力高。另外，在低速(Low)时，次级带轮12的带卷绕半径Rs比初级带轮11的带卷绕半径Rp大。由此，在低速(Low)时，若发生带打滑，则在初级带轮侧发生。 

因此，升挡时的安全率Sf可设定为比稳定时的安全率Sf低的值，另外，带轮比Ip越是靠近低速(Low)侧，越是可以将安全率Sf设为更低的值。 

其次，使用图7对本实施方式的作用进行说明。图7是表示本实施方式的带式无级变速器的作用的时间图，(a)表示升挡指令，(b)表示带轮比Ip，(c)表示安全率Sf，(d)表示次级夹紧力，(e)表示发动机转速。此外，(c)、(d)中的虚线表示现有例的变化。 

车辆行驶中，在时刻t1输出升挡指令，安全率Sf通过图检索而被设定在比稳定时低的值。经过了空耗时间后，在时刻t2输出安全率Sf，基于该安全率Sf来运算次级夹紧力。由此，次级夹紧力成为比虚线所示的现有例低的值。 

另外，发动机转速伴随带轮比Ip的降低而减少，但在时刻t3判定为次级夹紧力不足，发动机转速的减少率比规定减少率低。因此，在发动机转速的减少率达到规定减少率以上之前，对安全率Sf加上微小的值Δ。由此，次级夹紧力上升，因此，防止带13打滑。 

在时刻t4，升挡结束时，安全率Sf返回变速前的一定的规定值。 

如上所述，在本实施方式中，在判定为输出了升挡指令时，对安全率Sf进行图检索，并将其设定为比稳定时低的值，因此，在可降低保持带所需的带轮的夹紧力的升挡时，可将带轮的夹紧力设为更低的值，可在不发生带打滑的范围内降低带轮推力。由此，由于升挡时的次级压及考虑到推力差的初 级压降低，故而可使管路压降低，可降低油压泵34的负荷，降低燃油消耗(对应于本发明第一、五方面)。 

另外，通过在升挡时将次级夹紧力设定为更低的值，在与初级夹紧力之间发生推力差，因此，可提高升挡时的变速响应性。即，升挡时通过对初级夹紧力加上推力差值，实现目标变速速度，但通过将次级夹紧力设为更低的值，容易发生推力差，相对于此，提高变速响应性(对应于本发明第一、五方面)。 

另外，输出升挡指令时的带轮比Ip越高(Low侧)，安全率Sf被设定地越低。在此，带轮比Ip越高，平衡推力比Fzp/Fzs越小，且次级带轮12的带卷绕半径越大，成为在次级带轮12上难以发生带打滑的状况。因此，以在次级带轮12上难以发生带打滑的状况的水平将安全率Sf设定为低，从而可更大幅度地降低次级压，因此，可防止带打滑，同时可降低燃油消耗。特别是在来自带轮比Ip为最大时的最低速(Low)的起动之后的升挡时，可将安全率Sf设定地更低，因此，能够进一步降低燃油消耗(对应于本发明第二方面)。 

另外，在输出升挡指令并将安全率Sf设定为更低的值时，在空耗时间后输出该安全率Sf，因此，考虑相对于变速指令的实际变速动作的延迟，可根据该延迟使次级压降低。由此，能够防止次级压不足带来的带打滑，并且可降低燃油消耗(对应于本发明第三方面)。 

另外，在升挡中，在判定为发动机转速的减少率比规定减少率低时，使安全率Sf增加，因此，即使将安全率Sf降低至必要以下，也能够检测发动机1变成高速的倾向，能够进行修正提高次级压，更可靠地防止带打滑(对应于本发明第四方面)。 

本发明并不限定于以上说明的实施方式，在其技术思想的范围内可进行各种变形及变更。 

Claims (6)

1.一种带式无级变速器，其具备： 

无级变速机构，其具有可分别变更带轮宽度的初级带轮及次级带轮、和卷绕于各带轮上的带，通过所述带轮宽度变化，所述各带轮与所述带的接触半径产生变化，从而使变速比变化； 

带轮推力运算装置，其按照包含规定的余量的方式运算将所述各带轮向所述带轮宽度缩小的方向施力的带轮推力； 

油压控制装置，其基于运算出的所述带轮推力，控制向所述各带轮供给的油压， 

其特征在于， 

该带式无级变速器还具备判定是否在使所述变速比降低的升挡中的升挡判定装置， 

所述带轮推力运算装置使所述规定的余量在判定为升挡中时比未判定为升挡中时小。 

2.如权利要求1所述的带式无级变速器，其特征在于，在判定为升挡中时的变速比越高，所述带轮推力运算装置使所述规定余量的降低量越大。 

3.如权利要求1所述的带式无级变速器，其特征在于，从判定为升挡中开始，所述带轮推力运算装置延迟规定时间使所述规定的余量减小。 

4.如权利要求2所述的带式无级变速器，其特征在于，从判定为升挡中开始，所述带轮推力运算装置延迟规定时间使所述规定的余量减小。 

5.如权利要求1～4中任一项所述的带式无级变速器，其特征在于， 

从发动机向所述初级带轮输入转矩， 

该带式无级变速器还具备判定所述发动机的转速的减少率是否比规定减少率低的减少率判定装置， 

在判定为所述发动机的转速的减少率比所述规定减少率低时，所述带轮推力运算装置使所述规定的余量比现在的余量大。 

6.一种带式无级变速器的变速控制方法，该带式无级变速器具有可分别变更带轮宽度的初级带轮及次级带轮、和卷绕于各带轮上的带，通过所述带轮宽度变化，所述各带轮与所述带的接触半径产生变化，从而使变速比变化，其特征在于， 

该变速控制方法包括以下步骤： 

按照包含规定的余量的方式运算将所述各带轮向所述带轮宽度缩小的方向施力的带轮推力； 

基于运算出的所述带轮推力，控制向所述各带轮供给的油压； 

判定是否在使所述变速比降低的升挡中； 

在判定为升挡中时，使所述规定的余量比未判定为升挡中时小。 

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