JP2001280492A - 無段変速機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】静油圧式無段変速機における異音低減制御を可
能にする。 【構成】定容量油圧ポンプと可変容量油圧モータを駆動
軸上に設け、閉油圧回路で接続し、油圧モータに設けら
れた可動斜板の傾斜角度を変化させることによりＴＯＰ
側にして油圧モータ側における油圧発止を阻止する。ま
た、エンジンの運転中に特定の判定条件に合致するとや
はり油圧モータの可動斜板をＴＯＰ側に傾斜させる。こ
れにより油圧ポンプ側の回転ハウジングとポンプ側プラ
ンジャの間にガタの発生をなくして異音の発生を低減及
至は阻止する。判定条件は以下の通りである。 スロット開度を示すスロットルセンサ２３の信号電
圧が閾値よりも低い。 車速が閾値を超えている。 加速度が閾値を超えている。 エンジンの回転数が閾値を下回っている。〜の条件成立が一定時間を超えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両に搭載され
る自動変速機であって、特に、定容量の斜板式油圧ポン
プと可変容量の斜板式油圧モータとの間を油圧閉回路で
接続した静油圧式無段変速機（以下、ＨＦＴと略称する
場合がある）の制御方法、特にその可動斜板の制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような静油圧式無段変速機は公知で
あり、自動２輪車等の各種車両の変速機に適用されてい
る。この静油圧式無段変速機の制御方法として、特許第
２５２７１１９号には、クランク軸等のＮｅ（回転数、
以下同じ）に基づく実Ｎｅと、予め設定されている条件
により定まる目標Ｎｅとを制御装置で比較判断し、ま
た、可動斜板の傾斜角を調整することにより出力を制御
することが示されている。

【０００３】この静油圧式無段変速機構造は、特開昭６
１−１５３０５７号等に詳しい。このような静油圧式無
段変速機においては、定容量型の斜板油圧ポンプと可変
用量型の斜板式油圧モータの間を油圧閉回路で連結し、
エンジンの回転により定容量型の斜板式油圧ポンプで発
生した油圧と油圧閉回路から可変用量型の斜板式油圧モ
ータ側のモータ側プランジャに及ぼすとともに、このモ
ータ側プランジャが押し当てられた斜板の角度を変化さ
せることにより変速出力するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記静油圧
式無段変速機を搭載した車両において、特定の走行条件
下で静油圧式無段変速機の構造に基づく異音が発生す
る。この異音が発生する走行条件とは、リバースギヤで
登坂後のままリバースギヤで前向きに降坂するとき、及
び、前進ギヤで登坂中にエンスト後そのまま前進ギヤで
後ろ向きに降坂するとき（リバースギヤで登坂中にエン
スト後リバースギヤでその後ろ向きに降坂するときも同
じ）の２つの状況である。

【０００５】このような状況下で異音の発生する理由
は、出力軸が逆転されると油圧モータに油圧が発生し、
逆転のスピードが増すと油圧モータ側へ送られるべき油
量が増加する。一方、入力側の油圧ポンプは、静油圧式
無段変速機とエンジンの間に設けられたワンウエイクラ
ッチの働きによりエンジンのアイドル回転で運転されて
いる。このため逆転のスピードが増しても油圧ポンプ側
の回転はアイドル回転のままであるが、油圧モータ側に
送るべき油量が増加し、ついにはこれに対応しきれなく
なり油圧ポンプのプランジャにかかる圧力が低下し、プ
ランジャと斜板の間にガタができて異音が発生するため
である。

【０００６】なお、正転の場合、（例えば、下り坂でエ
ンジンブレーキがきいた状態等）は油圧ポンプの回転も
出力軸の回転に合わせて増加するので油圧ポンプの吐出
油量は確保されるため異音は発生しない。したがってこ
のような逆転時の異音を防止するため油圧モータにおけ
る油圧の発生を阻止することが望まれる。さらにこの種
の油圧機器において油圧ポンプに入力のない状態で油圧
モータに油圧を発生させるような運転をすることは好ま
しくない。そこで本願発明は係る要請を実現することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本願の無段変速機の制御方法に係る第１の発明は、定容
量型の斜板油圧ポンプと可変用量型の斜板式油圧モータ
とを油圧閉回路で接続し、斜板の角度を変化させて変速
比を変えるようにした静油圧式無段変速機の制御方法に
おいて、前記無段変速機の出力軸が車輪からの回転力に
より逆転された際に、油圧モータ側斜板の角度を変化さ
せて変速比をＴＯＰ側に移行させることを特徴とする。

【０００８】第２の発明は、定容量型の斜板式油圧ポン
プと斜板式油圧モータとを油圧閉回路で接続し、斜板の
角度を変化させて変速比を変えるようにした静油圧式無
段変速機の制御方法において、前記無段変速機への入力
が遮断された際、油圧モータ側斜板の角度を変化させて
変速比をＴＯＰ側に移行させることを特徴とする。

【０００９】

【発明の効果】第１の発明によれば、無段変速機の出力
軸が車輪からの回転力により逆転されると油圧モータ側
斜板の角度を変化させて変速比をＴＯＰ側に移行させ
る。これにより油圧モータ側斜板の角度が出力軸の軸線
に直角な状態になるので、油圧モータに油圧を発生させ
ないようにして異音の発生を防止できる。しかも比較的
簡単な制御方法の変更で容易に実現でき、新たな部品の
追加等も不要にできる。

【００１０】第２の発明は、エンスト時等に油圧ポンプ
側へ入力が遮断されると、油圧モータ側の斜板をＴＯＰ
状態にして油圧モータ側に油圧を発生させない。このた
めこの種の油圧機器にとって好ましくない、油圧ポンプ
に入力のない状態で油圧モータに油圧を発生させる運転
を回避できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて一実施例を
説明する。図１は本実施例の制御システム図、図２は本
実施例が適用される静油圧式無段変速機における可動斜
板の傾斜角度制御機構部分を示す図、図３は無段変速制
御の流れ図、図４はＲＣ（ライディングコンディショ
ン）の決定方法を示す図、図５は変速マップ、図６は有
段変速制御の流れ図、図７は各種モードを示す図、図８
は静油圧式無段変速機１の概略構造、図９は制御状態遷
移図である。

【００１２】まず、図１において、静油圧式無段変速機
の制御の概略を説明する。静油圧式無段変速機１は定容
量油圧ポンプ２と可変容量油圧モータ３を駆動軸４上に
一体化し、定容量油圧ポンプ２と可変容量油圧モータ３
の間を油圧閉回路で接続したものである。エンジン５の
クランク軸６に設けられた駆動ギヤ７で定容量油圧ポン
プ２の被動ギヤ８を回転させることにより発生する油圧
で可変容量油圧モータを変速回転させ、静油圧式無段変
速機１の出力軸である駆動軸４へ変速して出力するよう
になっており、このとき、可変容量油圧モータ３に内蔵
された可動斜板（後述）の傾斜角度を傾斜角度制御機構
１０にて変化させることにより、変速比を任意に変更で
きるようになっている。

【００１３】傾斜角度制御機構１０は制御モータ１１の
出力を減速ギヤ１２へ伝達し、ボールネジ１３とスライ
ダ１４を介して可変容量油圧モータ３に内蔵された可動
斜板の傾斜角度を変化させるようになっている。静油圧
式無段変速機１の変速出力は駆動軸４の出力ギヤ４ａか
ら２次減速機であるサブギヤ変速機１５へ伝達され、サ
ブギヤ変速機１５の変速出力は変速出力軸１６上の出力
ギヤ１７から最終出力軸１８上の最終出力ギヤ１９へ伝
達される。

【００１４】サブギヤ変速機１５は走行レンジ切換スイ
ッチ２０ｂに設けられているサブミッションレバー２０
を手動操作してシフター２１を駆動することにより切り
替えが行われ、前進側Ｌ又はＤ、後進Ｒ、並びに中立Ｎ
の各シフトポジションの設定切り換えを行うようになっ
ている。Ｌレンジは低速走行用、Ｄレンジは通常走行
用、Ｎは中立、Ｒはリバースである。Ｒへシフトすると
ＬＯＷレシオに固定される。

【００１５】このうち前進側はＬ、Ｄ各シフトポジショ
ンについて、ハンドルに設けられているモードマップス
イッチ２９により後述する各種走行モードの切り替えが
できる。この走行モードには大別して自動変速モードと
有段変速モードがあり、有段変速モードを選択するとハ
ンドルへ設けられているシフトスイッチ２８によりマニ
ュアル操作でシフトアップ及びシフトダウンできる。

【００１６】図７は予め用意されている走行モードを説
明するものであり、サブミッションレバー２０によりＬ
レンジを選択すると、モードマップスイッチ２９をＤ１
又はＤ２へ切り換えることにより、Ｌレンジ専用の無段
変速モードであるＬレンジ用オートモードになる。また
ＥＳＰに切り換えると、Ｌレンジ専用のマニュアルモー
ドであるＬレンジ用ＥＳＰモードになり、前進側５速の
マニュアル変速が可能である。

【００１７】Ｄレンジの場合は、モードマップスイッチ
２９をＤ１に切り換えるとスポーツモードとなり、通常
走行に適したものになる。モードマップスイッチ２９を
Ｄ２に切り換えるとユーティリティモードになり、牽引
又はクルーズ走行に適したモードになる。ＥＳＰに切り
換えると通常走行用のマニュアルモードになり、前進側
５速のマニュアル変速が可能である。

【００１８】これら無段及び有段変における実際の変速
は傾斜角度制御によって行われる。この傾斜角度制御
は、制御装置２２により各種センサ類からの信号に基づ
いて傾斜角度制御機構１０の制御モータ１１を駆動制御
することにより行われる。また制御装置２２は、計器盤
Ｍへはそのインジケータへの表示信号を出力するととも
に、車載バッテリより電源を供給されている。

【００１９】制御装置２２に入力される傾斜角度制御機
構１０のための信号としては、図１に示すように、エン
ジン５の吸気側に設けられるスロットルセンサ２３から
のスロットル開度、クランク軸６に近接して設けられた
回転センサ２４からのＮｅ、最終出力ギヤ１９に近接し
て設けられたスピードセンサ２５からの車速、可変容量
油圧モータ３に設けられた角度センサ２６からの斜板角
度、シフター２１のシフトドラム２１ａと一体に設けら
れてシフト位置を検出するシフトセンサ２７からのシフ
トポジションの各信号、さらに、ハンドルに設けられる
シフトスイッチ２８及びモードマップスイッチ２９から
の信号がある。

【００２０】次に、図２により傾斜角度制御機構１０に
ついて説明する。傾斜角度制御機構１０の制御モータ１
１は定容量油圧ポンプ２のハウジング３０に支持され、
その出力ギヤ３１はトルクリミッタ３２の入力ギヤ３３
を介してギヤ３４からボールネジ駆動ギヤ３５へ伝達さ
れる。ボールネジ駆動ギヤ３５はボールネジ１３と一体
回転し、ボールネジ１３が正転又は逆転することによ
り、ナットが形成されているスライダ１４が軸上を軸方
向いずれか側へ移動する。ボールネジ１３は油圧モータ
３のハウジング３６に両端を支持されている。

【００２１】スライダ１４には可変容量油圧モータ３の
ハウジング３６から外方へ突出するアーム３７の一端が
回動自在に取付けられ、アーム３７の他端はハウジング
３６内に支持されている斜板ホルダ３８と一体化してい
る。斜板ホルダ３８はハウジング３６に形成された凹曲
面部３９上へ転動自在に支持されているため、アーム３
７が回動すると一体に凹曲面部３９上を回動して角度を
変化させる。

【００２２】可動斜板４０はベアリング４１，４２を介
して斜板ホルダ３８の内側へ回転自在に保持され、斜板
ホルダ３８の角度が変化することにより、可動斜板４０
の回転面が駆動軸４の軸線となす角度である傾斜角度を
変化させる。なお。図示の状態は９０°であり、変速レ
シオが１．０であるＴＯＰ状態を示す。

【００２３】この可動斜板４０には、可変容量油圧モー
タ３の油圧プランジャー４３が押し当てられる。油圧プ
ランジャー４３はドラム状の回転体４４の円周方向へ複
数設けられ、定容量油圧ポンプ２側の油圧で可動斜板４
０側へ突出して押し当てられ、可動斜板４０の傾斜角度
に応じて回転体４４へ回転力を与える。回転体４４は外
周部で駆動軸４とスプライン結合４５をしており、回転
体４４の回転により駆動軸４を回転駆動するようになっ
ている。

【００２４】次に、制御装置２２における無段変速時の
変速制御について図３により説明する。まず、スロット
ルセンサ２３より送られるスロットル信号からＲＣ（ラ
イディングコンディション）を作成する。ＲＣとはスロ
ットル信号の値に対して増加・減少する値であり、基本
的に、 ・スロットルを開ける→ＲＣ増加 ・スロットルを閉じる→ＲＣ減少 の関係があり、これを図４に示す。図中のＴＨはスロッ
トル開度（％）、縦軸はスロットル開度及びＲＣ（各
％）、横軸は時間である。また、これとは別にスピード
センサ２５から送られる車速信号より車速を計算する。

【００２５】続いて、これらＲＣと車速に基づき、予め
内蔵している変速マップを参照して目標Ｎｅを決定す
る。変速マップの一例を図５に示し、予め数種類のもの
を用意してある。例えば、Ｌレンジモード専用、スポー
ツモード専用、ユーティリティモード専用等各種のモー
ドを内蔵するものであり、これらは、モードマップスイ
ッチ２９により選択できる。

【００２６】さらに、回転センサ２４より送られたＮｅ
信号により実Ｎｅを計算し、この実Ｎｅと先の目標Ｎｅ
を比較して制御モータ１１の正逆いずれかの回転方向と
ＤＵＴＹ（デューティ）を決定する。具体的には可動斜
板の方向にて次のように決定する。 ・実Ｎｅ＞目標Ｎｅ→可動斜板をＴＯＰ側へ動かす ・実Ｎｅ＜目標Ｎｅ→可動斜板をＬＯＷ側へ動かす

【００２７】また、デューティは下式により決定する。 ＤＵＴＹ＝Ｋ１×｜実Ｎｅ−目標Ｎｅ｜ （Ｋ１は係
数） ここで、デューティとは、制御モータ１１に流す電流の
割合を示し、制御モータ１１のスピードコントロールに
用いる。ＤＵＴＹが１００％で制御モータ１１は最大ス
ピード、０％で停止となる。

【００２８】その後、このモータ回転方向とＤＵＴＹ並
びに角度センサ２６からの角度信号に基づいて計算され
た可動斜板の角度に基づいて制御モータ１１を制御す
る。具体的には、モータ回転方向とＤＵＴＹにより制御
モータ１１を駆動し、可動斜板の角度よりＬＯＷとＴＯ
Ｐの各レシオを測定してＴＯＰレシオからはずれたと
き、制御モータ１１を止める。

【００２９】本実施例においては有段変速モードによる
有段変速制御が可能である。有段変速制御とは、無段変
速機においてあたかもマニュアル式多段変速機のように
変速比を手動で切り換えることのできる変速制御を意味
する。このような有段変速制御は、これまで説明した場
合と同様に制御装置２２の制御により可動斜板４０の傾
斜角度を制御して行うが、その際、段階的に行うように
制御内容を変化させるだけで足りる。

【００３０】このような有段変速モードと自動変速モー
ドの切り換えはモードマップスイッチ２９で行い、有段
変速モード時の有段変速操作はシフトスイッチ２８を押
すことにより行える。シフトスイッチ２８には、シフト
アップボタンとシフトダウンボタンを備え、そのいずれ
かを押す毎に一段づつシフトアップ又はシフトダウンす
るようになっている。

【００３１】図６はこの有段変速制御における制御装置
２２の制御手順を示し、まず、角度センサ２６からの斜
板角度信号により傾斜角度を計算する。シフトスイッチ
２８からのシフト信号によりシフトアップ又はシフトダ
ウンを内容とするシフト命令を決定する。この決定はシ
フトスイッチ２８のシフトアップボタンが押されればシ
フトアップ命令とし、シフトダウンボタンが押されれば
シフトダウン命令とする。

【００３２】次に、上記傾斜角度とシフト命令に基づ
き、メータ表示の決定及び目標斜板角度を決定する。メ
ータ表示は、傾斜角度により、マニュアル変速機におけ
るシフト段数に比定するギア段数を決定し、メータＭの
インジケータへの表示信号を決定し、これをメータＭへ
出力してメータＭ上に決定したギア段数を表示させる。

【００３３】目標斜板角度の決定は、シフト命令の入力
があった場合において、現在のギア表示信号に対して、
次の条件ににより定められる。 (1)シフトアップ命令→１段シフトアップ (2)シフトダウン命令→１段シフトダウン

【００３４】続いて、上記により決定された目標斜板角
度と傾斜角度とを比較して、制御モータ１１の正逆回転
方向とＤＵＴＹを以下により決定する。 (1)傾斜角度＞目標斜板角度→可動斜板４０をＬＯＷ側
へ動かす (2)傾斜角度＜目標斜板角度→可動斜板４０をＴＯＰ側
へ動かす なお、ＤＵＴＹは次の式により決定する。 ＤＵＴＹ＝Ｋ２×｜傾斜角度ー目標斜板角度｜ （Ｋ２
は係数）

【００３５】その後、このモータ回転方向とＤＵＴＹに
基づき、制御モータ１１を駆動制御して可動斜板４０を
所定角度に傾ける。これにより、静油圧式無段変速機１
はマニュアル式多段変速機の有段変速に比定した有段変
速を行うことができる。

【００３６】図８は静油圧式無段変速機１の全体構造を
概略的に示す図であり、定容量油圧ポンプ２は被動ギヤ
８と一体の回転ハウジング５０に設けられた一体回転す
る固定斜板５１の回転により、駆動軸４と同軸延長上に
設けられた回転体５２の固定斜板５１と対面する側から
軸線方向へ突出するポンプ側プランジャ５３を進退動さ
せてプランジャ室５４へ油圧を発生させて閉油圧回路５
５へ油圧を与える。

【００３７】閉油圧回路５５は、駆動軸４と同軸上に回
転する可変容量油圧モータ３側の回転体４４に設けられ
たプランジャ室５６へ連通するため、定容量油圧ポンプ
２で発生した油圧はモータ側のプランジャ４３へ与えら
れ、これを可動斜板４０へ押し当てることにより、回転
体４４を駆動軸４上で回転させ、かつ回転体４４の軸心
側がスプライン結合４５により駆動軸４と一体回転可能
に結合している。また、可動斜板４０は後述するように
傾斜角度を可変であり、これを変更することにより回転
体４４を変速回転させて駆動軸４へ回転出力する。

【００３８】図９は異音発生低減制御のための制御状態
遷移図であり、前記異音の発生する２つの状況に応じて
異音発生低減制御する。すなわちスタート後は通常の無
段変速制御又は有無変速制御を行う（Ｓ・１）が、その
後、エンストによりエンジン停止かつ車両停止状態にな
ると、変速比を最もＴＯＰ側へ移行させ（Ｓ・２）、そ
の後エンジン始動により（Ｓ・１）へ戻す。このように
すると、この種の油圧機器にとって好ましくない、油圧
ポンプ２へ入力のない状態で油圧モータ３に油圧を発生
させる運転を回避できる。

【００３９】さらに（Ｓ・１）の通常走行からリバース
制御に移り、シフトセンサ２７がリバース状態のＲレン
ジとなり、かつエンジンが運転中である場合、一般的な
リバース制御として変速比をＬＯＷ側に移す（Ｓ・
３）。この状態で次の異音発生低減制御の判定条件に合
致すると、変速比をＴＯＰ側へ移す（Ｓ・４）。

【００４０】この状態は、リバースギヤで登坂後そのま
まリバースギヤで前向きに降坂するときなどの駆動軸４
が逆転するときに生じ、このうち異音低減制御は以下の
〜の全てに一致する場合である。 スロット開度を示すスロットルセンサ２３の信号電
圧が閾値よりも低い。 車速を示すスピードセンサ２５の信号電圧が閾値を
超えている。 車速変化から算出される加速度が閾値を超えてい
る。 エンジンの回転数を示す回転センサの信号電圧が閾
値を下回っている。 〜の条件成立が一定時間を超えている。

【００４１】上記条件の各閾値は試験等によって任意に
定められ、このような判定条件の成立状態では油圧ポン
プ２側はエンジンのアイドリング回転で回転されるのに
対して油圧モータ３は回転体４４が駆動軸４からより早
く逆回転されることになるので、本願発明の制御がなけ
れば油圧を発生して油圧ポンプ２のポンプ側プランジャ
５３と固定斜板５１の間にガタを発生して異音を発生す
る状態となる。

【００４２】しかし、本実施例では、車輪から加わる回
転により駆動軸４が逆転しても可動斜板４０の油圧プラ
ンジャ４３が摺動する面が駆動軸４に対して直角になる
ＴＯＰ状態にすることにより油圧を発生させない。この
ためエンジンのアイドリング状態の回転数で回転される
油圧ポンプ２側のポンプ側プランジャ５３と固定斜板５
１の間にガタを発生させないので、静油圧式無段変速機
１の構造に基づく特殊な走行条件下における異音の発生
を低減及至は阻止できる。

【００４３】その後、車両が停止すると判定条件が不一
致となるので、（Ｓ・３）へ戻り、さらにサブミッショ
ンレバー２０の操作によりシフトセンサ２７がＲ位置以
外になってリバース制御でなくなるか又はエンジン停止
及び車両停止の時は（Ｓ・１）へ戻る。なお、リバース
状態の検出は、シフトセンサ２７に代えてサブミッショ
ンレバー２０の基部に設けられてＲレンジのときＯＮと
なるリバーススイッチ２０ａ（図１）で行うこともで
き、また双方同時のときのみ検出するようにもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】静油圧式無段変速機全体の制御システム図

【図２】傾斜角度制御機構を示す図

【図３】無段変速制御の流れ図

【図４】ＲＣの決定方法を示す図

【図５】変速マップを示す図

【図６】有段制御の流れ図

【図７】走行モードを説明する図

【図８】静油圧式無段変速機１の概略構造を示す図

【図９】異音発生低減のための制御状態遷移図

【符号の説明】

１：静油圧式無段変速機、２：定容量油圧ポンプ、３：
可変容量油圧モータ、４：駆動軸、２２：制御装置、２
３：スロットルセンサ、２４：回転センサ、２５：スピ
ードセンサ、２６：角度センサ、２７：シフトセンサ、
２８：シフトスイッチ、２９：モードマップスイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定容量型の斜板油圧ポンプと可変用量型
   の斜板式油圧モータとを油圧閉回路で接続し、斜板の角
   度を変化させて変速比を変えるようにした静油圧式無段
   変速機の制御方法において、前記無段変速機の出力軸が
   車輪からの回転力により逆転された際に、油圧モータ側
   斜板の角度を変化させて変速比をＴＯＰ側に移行させる
   ことを特徴とする無段変速機の制御方法。
2. 【請求項２】 定容量型の斜板油圧ポンプと斜板式油圧
   モータとを油圧閉回路で接続し、斜板の角度を変化させ
   て変速比を変えるようにした静油圧式無段変速機の制御
   方法において、前記無段変速機への入力が遮断された
   際、油圧モータ側斜板の角度を変化させて変速比をＴＯ
   Ｐ側に移行させることを特徴とする無段変速機の制御方
   法。