JP2003517540A - 自動変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 自動車の自動変速装置、特にＣＶＴ変速装置において、無段変速機は、一次プーリー（１２）と二次プーリー（１０）とこれら両プーリーをつなぐベルトとを有し、この無段変速機は、電気油圧制御式圧力供給装置を介して油ポンプ（３）から供給される変速機油によって調整される。圧力供給装置の油ポンプ（３）から出ている圧力管（４）に、圧力調整装置（１）が配置され、この圧力調整装置（１）は、圧力管（４）に配置された切換弁（２）と、この切換弁（２）を迂回するバイパス管（５）とから形成されている。そのバイパス管（５）に段付ピストン（９）が配置され、この段付ピストン（９）はシリンダハウジング（６）内に２つの行程制限装置（７、８）間で移動可能に配置され、段付ピストン（９）は、その第１端面（１３）で第１シリンダ室（１４）を境界づけ、油ポンプ（３）の方向における反対側の第２端面（１５）で第２シリンダ室（１６）を境界づけ、第２シリンダ室（１６）は第１シリンダ室（１４）より小さな断面積を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、一次プーリーと二次プーリーとこれら両プーリーをつなぐベルトと
を有する無段変速機を備え、この無段変速機が、電気油圧制御式圧力供給装置を
介して油ポンプから供給される変速機油によって調整されるような自動車の自動
変速装置、特にＣＶＴ(Continuously Variable Transmission)変速機に関する。

【０００２】 この形式の自動変速装置は実際に、一般に知られている。それは、例えば技術
雑誌「ＡＴＺ オートモービルテヒニッシェ ツァイトシュリフト（ Automobil
technische Zeitschrift ）」９６（１９９６年）の第３７８頁以降に、詳細に
記載されている。

【０００３】 このような自動変速装置の場合、自動車の運転中、無段変速機の油圧作動式調
整装置は、エンジンのその都度の運転状態ないし車速に合った自動変速装置の変
速比を形成するために必要な調整圧力が、油ポンプから供給される。その調整圧
力は、油ポンプから圧力供給装置に搬送される変速機油量によって、形成される
。

【０００４】 しかしこの自動変速装置は、所定の変速機状態において必要な調整動特性を有
さない、という欠点がある。これは、特に短い調整時間内に、油ポンプが必要な
変速機油量を圧力供給装置に搬送する働きをしない、ということを意味する。

【０００５】 この欠点は、殊に、車速が急激に変化した場合に生ずるような、大きな変速比
変動の際に存在する。その変速比変動は、大きな車速からの、および市街通行中
における、いわゆる「パニック・ブレーキ」の際に生じ、後者は、車両が停止す
るまでの時間が極めて短いので、特に危険な運転状態にある。

【０００６】 エンジンは、好適には、部分負荷範囲で運転され、即ち燃料消費にとって最良
の回転数範囲で運転される。そのために、この走行状態に合った一次軸と二次軸
との間の変速比は、自動変速装置において形成される。この運転状態から、路面
通行中における危険な状態において、車両が停止するまで自動車を瞬間的に制動
することはしばしば生ずる。このような制動の際、その短い時間内に急速に、変
速比を最大変速比に調整すること、ないしは再始動のために考慮された変速比に
調整することができない。また続いて、自動変速装置を必要な最大変速比によっ
て快適に始動することができない。更に、変速比が小さ過ぎる場合、エンジンが
望ましくないいわゆる「エンスト」を生じてしまう。

【０００７】 この問題は、それに応じて、幾何学的な搬送容量に関して大きく寸法づけられ
た油ポンプによって解決できる。しかしこの解決方式は、変速機の効率をひどく
不利に悪化させる。

【０００８】 本発明の課題は、油ポンプができるだけ小さく寸法づけられながら、十分に高
い調整動特性を有し、その都度の走行状態に合った変速比、ないしは必要な変速
比を用立てる、ような自動変速装置を作ることにある。

【０００９】 この課題は、本発明に基づいて特許請求の範囲における請求項１に記載の手段
によって解決される。

【００１０】 自動変速装置ないし圧力供給装置に、本発明に基づいて切換弁および段付ピス
トンが装備された圧力調整装置を設けることによって、調整動特性が向上される
、という利点が得られる。

【００１１】 例えば上述した「パニック・ブレーキ」の場合のように大きな変速比変動が生
じた際、油ポンプと（一次プーリーと二次プーリーとを持つ）無段変速機との接
続が、切換弁によって中断され、油ポンプは変速機油を、バイパス管を介して第
２シリンダ室に搬送する。この第２シリンダ室は、段付ピストンを介して無段変
速機に連通されている。

【００１２】 第２シリンダ室内には、油ポンプで運び入れられた変速機油量に基づいて、段
付ピストンをその第１端面の方向に軸方向に移動する圧力が、有利に形成される
。その場合、第２シリンダ室の容積は、運び入れられた変速機油量だけ連続的に
増大し、一方、第１シリンダ室の容積は、段付ピストンの移動行程に比例して小
さくなる。

【００１３】 このようにして、本発明に基づく圧力調整装置において、油ポンプで搬送する
必要のない仮想的に運び入れられた変速機油量に相当する圧力上昇が達成される
。この仮想的な変速機油量は、実際に搬送される変速機油量と、段付ピストンの
第１端面と第２端面の直径比との積である。

【００１４】 従って本発明によれば、変速比を所定の時限内に、従来公知の自動変速装置の
場合よりも、大きく変化させることができる。更に、段付ピストンを必要に合わ
せて設計した場合、小形にされた小さな構造空間で済む安価な油ポンプでも、必
要な変速機油量を用意することができる。

【００１５】 本発明の有利の実施態様および発展形態は、従属請求項および以下の図を参照
した実施例の説明から、理解できる。

【００１６】 図１には、自動変速装置の圧力供給装置（図示せず）における圧力調整装置１
が概略的に示されている。この圧力調整装置１は、油ポンプ３から出ている圧力
管４にある切換弁２と、この切換弁２を迂回するバイパス管５とを有している。
バイパス管５には段付ピストン９が配置されている。この段付ピストン９はシリ
ンダハウジング６内に配置され、２つの行程制限装置７、８間において移動でき
る。

【００１７】 図１において、自動変速装置の無段変速機の二次プーリー１０および一次プー
リー１２が、記号的に示されている。これらのプーリー１０、１２は、所定の変
速比を形成するために、油圧によって、一次軸ないし二次軸（図示せず）の上に
おいて軸方向に移動される。そのために圧油が、油ポンプ３から圧力調整装置１
を介して、二次プーリー１０に搬送されると共に、一次プーリー１２に対して、
前置接続された制御装置１１に応じて、搬送される。

【００１８】 段付ピストン９は、圧力調整装置１に、ないしはバイパス管５に、次のように
配置されている。即ち、段付ピストン９が、その第１端面１３で第１シリンダ室
１４を境界づけ、油ポンプ３の方向における反対側の第２端面１５で第２シリン
ダ室１６を境界づけるように、配置されている。その第２シリンダ室１６は第１
シリンダ室１４より小さな断面積を有している。第１シリンダ室１４は、圧力管
４の切換弁２から下流側の部分と共に、単一空間部を形成している。

【００１９】 切換弁２は電磁弁１７によって遮断位置に切り換えられ、これによって、油ポ
ンプ３から無段変速機に油を案内する圧力管４は、中断される。

【００２０】 バイパス管５は、油ポンプ３と切換弁２との間の範囲で圧力管４から分岐し、
段付ピストン９の第２シリンダ室１６に開口している。

【００２１】 段付ピストン９は、この実施例の場合、第１ピストン部分１８と、この第１ピ
ストン部分１８から段を付けられた第２ピストン部分１９とを有した回転対称体
として形成されている。その第１ピストン部分１８の直径は、シリンダハウジン
グ６における第１端面１３側の直径に相当し、第２ピストン部分１９の直径は、
シリンダハウジング６における第２端面１５側の直径に相当している。

【００２２】 段付ピストン９は、第１シリンダ室１４のシリンダ底となっている行程制限装
置７と、もう１つの行程制限装置として用いられる段部８との間で、軸方向に、
最大調整行程にわたって移動できる。第１シリンダ室１４と第２シリンダ室１６
との間に、連通部が設けられている。この連通部は、段付ピストン９が第１シリ
ンダ室１４のシリンダ底７に突き当たる終端位置の範囲にあるとき、開かれ、段
付ピストン９がその終端位置からずれた位置にあるとき、閉じられる。

【００２３】 この連通部を形成するために、段付ピストン９は、その第１端面１３から出て
その中心軸線２０に対して同軸的に配置された通路２１を有している。この通路
２１は段付ピストン９の小さな直径の第２ピストン部分１９まで延びている。通
路２１は、この第２ピストン部分１９の範囲にある４つの孔２２に接続されてい
る。これらの孔２２は、段付ピストン９の外周部位まで、半径方向外側に延びて
いる。

【００２４】 両シリンダ室１４、１６間の連通部を形成するために、シリンダハウジング６
に、環状溝として形成された接続路２３が設けられている。この接続路２３は、
段付ピストン９が第１シリンダ室１４のシリンダ底７に突き当たる終端位置にお
いて孔２２の位置と対応する場所に設けられている。この接続路２３は、バイパ
ス管５に開口する接続管２４を備えている。これによって、段付ピストン９がこ
の終端位置にある場合、油は、油ポンプ３からバイパス管５および段付ピストン
９を介して、切換弁２を迂回して、圧力管４に導かれる。

【００２５】 バイパス管５において、その圧力管４からの分岐点と接続管２４の開口点との
間の範囲に、ポンプ側に作用するオリフィス２５が絞り装置として配置されてい
る。

【００２６】 次に、図２〜図４に例示されている走行過程を参照して、圧力調整装置１の機
能について説明する。

【００２７】 図２には、自動車の減速過程中における時間ｔに関する車速ｖ−Ｆの経過およ
びそれに対応したエンジン回転数ｎ−Ｍの経過が示されている。所定の交通状態
に基づいて、車速ｖ−Ｆが連続して低下するとき、エンジン回転数ｎ−Ｍは、時
点ｔ−ＷＫまで一定値を有している。一層車速が低下した際に、エンジンが停止
状態まで「エンスト」することを防止するために、時点ｔ−ＷＫで、即ち予め固
定して設定された車速で、公知の構造のロックアップクラッチが解除される。そ
して、エンジン回転数ｎ−Ｍは、時点ｔ−Ｌで終了する短い時限内に、無負荷回
転数まで低下する。

【００２８】 図３には、図２における車速の経過に関係する自動変速装置の変速比ｉの経過
およびこれに対応した二次軸におけるプーリーの調整行程ｘの経過が、時間ｔに
関して示されている。その変速比ｉは、走行挙動および又は燃料消費に関して最
良であるような、その都度の運転点に対する調整特性曲線に応じた最良の変速比
ｉ−ｏｐｔとして設定されねばならない。時点ｔ−０において、設定可能な最小
変速比、いわゆる「オーバードライブ」変速比ｉ−ｍｉｎが存在し、即ち、変速
機出力回転数は変速機入力回転数より大きい。時間が経過するにつれて、変速比
ｉは、車速ｖ−Ｆ、エンジン回転数ｎ−Ｍおよびスロットル弁開度のような多数
のパラメータに関係して変速機制御装置の特性図に記憶されている最適量に応じ
て、調整器によって適合される。

【００２９】 この実施例において、エンジンおよび自動変速装置の運転状態として、部分負
荷運転が基礎とされている。即ち、エンジンが燃料消費にとって最適な低い回転
数範囲で運転され、最大走行段が存在し、即ち自動変速装置が最小変速比ｉ−ｍ
ｉｎを有するような部分負荷運転が基礎とされている。この最小変速比ｉ−ｍｉ
ｎには、二次プーリーの調整行程ｘ＝０が対応している。図２に示されているよ
うに車速ｖ−Ｆが低下するにつれて、変速比ｉは、最大変速比ｉ−ｍａｘに至る
まで、時点ｔ−３まで連続的に増大し、その場合、調整行程ｘも、最大調整行程
ｘ−ｍａｘまで増大する。

【００３０】 図４には、図３における二次プーリーの調整行程ｘにとって必要とされる必要
変速機（搬送）油量の経過と、実際に油ポンプ３で搬送される実際変速機（搬送
）油量の経過が示されている。時点ｔ−０から時点ｔ−ＷＫまでの範囲において
、実際変速機油量Ｖ−ｒｅａｌが一定値を有していることが、理解できる。時点
ｔ−ＷＫで、実際変速機油量Ｖ−ｒｅａｌは、急激に、小さな値に低下する。こ
の実際変速機油量の経過は、油ポンプ３がエンジンで駆動されることにより、生
ずる。油ポンプ３の回転数は、エンジンの回転数に相当している。ロックアップ
クラッチの解除時点ｔ−ＷＫで、エンジン回転数ｎ−Ｍが低下することにより、
実際変速機油量Ｖ−ｒｅａｌが低下する。

【００３１】 図４には、必要変速機油量Ｖ−ｅｒｆの経過も示されている。この必要変速機
油量Ｖ−ｅｒｆは、圧力送りの漏れ、潤滑油、変速機油基本供給、即ち圧力調整
器からの油供給、制御装置の漏れ、およびプーリーの必要な調整動特性から生ず
る。この必要変速機油量Ｖ−ｅｒｆの経過は、時点ｔ−０から時点ｔ−ＷＫまで
の時限内において、必要な変速機油量が、変速機油基本供給量から、実際変速機
油量Ｖ−ｒｅａｌの値より常にかなり低い位置にある値まで増大することを、示
している。時点ｔ−Ｌから、必要変速機油量Ｖ−ｅｒｆの値は、実際変速機油量
Ｖ−ｒｅａｌの値以上に増大する。

【００３２】 ここから明らかなように、従来公知の自動変速装置の形成では、時点ｔ−Ｌか
らはもはや、最良変速比ｉ−ｏｐｔを設定することはできない。図４におけるハ
ッチング付き面の範囲は、最良変速比ｉ−ｏｐｔを設定するため、ないしは続く
始動過程に対する最大変速比を保証するために必要である必要油量を表している
。

【００３３】 変速機調整装置が、例えば変速比変化が予め規定された限界値を超過したこと
により、上記の状態を検出したとき、圧力調整装置１の圧力管４が、切換弁２に
よって遮断される。そして油ポンプ３が、変速機油を、絞り２５付きのバイパス
管５を介して、第２シリンダ室１６に搬送する。導入された変速機油量に基づい
て、第２シリンダ室１６内の圧力が、段付ピストン９が第１端面１３の方向に軸
方向に移動されるように、増大する。段付ピストン９が移動する結果、第１シリ
ンダ室１４の容積が、段付ピストン９の移動行程に比例して小さくなる。段付ピ
ストン９の第１端面１３が第２端面１５より大きく寸法づけられているので、そ
の移動行程が同じである場合、油ポンプ３によって小さな第２シリンダ室１６に
搬送されるより多くの油量が、第１シリンダ室１４から押し出される。

【００３４】 このようにして、圧力調整装置１において、仮想的に運び入れられた変速機油
量が発生される。この仮想的な変速機油量は、時点ｔ−Ｌから時点ｔ−３までの
時限内における必要な変速機油量Ｖ−ｅｒｆの経過を示している。この仮想的な
変速機油量によって、いまや、自動変速装置の高い調整動特性が得られ、これに
よって、一次プーリーと二次プーリーとの間における最良の変速比ｉ−ｏｐｔが
形成される。

【００３５】 段付ピストン９の第１端面１３がシリンダ底７に当たる終端位置に到達したと
き、段付ピストン９の孔２２はシリンダハウジング６にある接続路２３と一致し
、これによって、上述したように、油ポンプ３と第１シリンダ室１４が連通され
る。これは、油ポンプ３が変速機油を、いまや、第１シリンダ室１４ないし圧力
管４に搬送することを意味する。これによって、段付ピストン９が終端位置に到
達した後も、無段変速機に圧力が供給できることが、保証される。

【００３６】 更にその連通は、油圧が臨界範囲に上昇することを防止する。これによって、
段付ピストン９は破損から保護され、追加的な過圧弁は不要とされる。

【００３７】 切換弁２が再び開放位置に切り換えられると、油ポンプ３は変速機油を再び、
圧力管４を介して、第１シリンダ室１４および無段変速機に搬送する。段付ピス
トン９は、その第１端面１３と第２端面１５との直径比に基づいて、第２端面１
５の方向に段部８に向けて移動される。

【００３８】 その場合、一方向にしか作用しないオリフィス２５は、段付ピストン９の移動
が許容移動速度を超過し、調整動特性が最大変速比ｉ−ｍａｘから減少されるこ
とを、防止する。

【００３９】 第１シリンダ室１４の容積は、油容量が調整にとって十分であり、また段付ピ
ストン９が段部８に当たる終端位置において、第１シリンダ室１４が圧力緩衝部
(Tilger)として使われるように、寸法づけられている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 自動変速装置の圧力調整装置の概略構成図。

【図２】 自動車の減速過程中における車速およびエンジン回転数の時間的な経過を示し
た線図。

【図３】 図２における車速に関係して、自動変速装置の変速比およびこれに対応した二
次軸における二次プーリーの調整行程の時間的な経過を示した線図。

【図４】 図３における二次プーリーの調整行程に対して必要な変速機油量および実際変
速機油量の時間的な経過を示した線図。

【符号の説明】

１ 圧力調整装置 ２ 切換弁 ３ 油ポンプ ４ 圧力管 ５ バイパス管 ６ シリンダハウジング ７ 行程制限装置、シリンダ底 ８ 行程制限装置、段部 ９ 段付ピストン １０ 二次プーリー １１ 制御装置 １２ 負荷、一次プーリー １３ 段付ピストンの第１端面 １４ 第１シリンダ室 １５ 段付ピストンの第２端面 １６ 第２シリンダ室 １７ 電磁弁 １８ 段付ピストンの第１ピストン部分 １９ 段付ピストンの第２ピストン部分 ２０ 段付ピストンの中心線 ２１ 段付ピストンにある通路 ２２ 段付ピストンにある孔 ２３ 接続路、環状溝 ２４ 接続管 ２５ 絞り装置、オリフィス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J552 MA07 MA12 NA01 NB01 PA02 PA67 QA06A QA13A QA32A QA36A QA42A VA43Z VA50Z VA52W VA74Z VB01Z VC01Z VC03Z

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次プーリーと二次プーリーとこれら両プーリーをつなぐベルトとを有する無
   段変速機を備え、この無段変速機が、電気油圧制御式圧力供給装置を介して油ポ
   ンプから供給される変速機油によって調整されるような自動車の自動変速装置、
   特にＣＶＴ変速装置において、 圧力供給装置の油ポンプ（３）から出ている圧力管（４）に、圧力調整装置（
   １）が配置され、 この圧力調整装置（１）が、圧力管（４）に配置された切換弁（２）と、この
   切換弁（２）を迂回するバイパス管（５）とから形成され、 シリンダハウジング（６）内において２つの行程制限装置（７、８）間で移動
   可能に配置された差動式段付ピストン（９）がバイパス管（５）に設けられ、 この段付ピストン（９）が、その第１端面（１３）で第１シリンダ室（１４）
   を境界づけると共に、油ポンプ（３）の方向における反対側の第２端面（１５）
   で第２シリンダ室（１６）を境界づけており、 第２シリンダ室（１６）が第１シリンダ室（１４）より小さな断面積を有して
   いる、ことを特徴とする自動変速装置。
2. 【請求項２】 段付ピストン（９）は、第１シリンダ室（１４）が切換弁（２）の下流側にお
   ける圧力管（４）と共に単一空間部を形成するように、バイパス管（５）に配置
   されている、ことを特徴とする請求項１記載の自動変速装置。
3. 【請求項３】 油ポンプ（３）から二次プーリー（１０）、一次プーリー（１２）および制御
   装置（１１）に油を導くための圧力管（４）が、切換弁（２）によって遮断可能
   である、ことを特徴とする請求項１又は２記載の自動変速装置。
4. 【請求項４】 第１シリンダ室（１４）と第２シリンダ室（１６）との間に連通部が設けられ
   、 この連通部は、段付ピストン（９）がその第１端面（１３）の方向における行
   程制限装置（７）に当たっている終端位置の範囲において開かれ、段付ピストン
   （９）がこの終端位置からずれた位置において閉じられる、ことを特徴とする請
   求項１ないし３のいずれか１つに記載の自動変速装置。
5. 【請求項５】 連通部を形成するために、段付ピストン（９）は、その第１端面（１３）から
   出てその中心軸線に対して少なくともほぼ同軸的に配置された少なくとも１つの
   通路（２１）と、少なくとも１つの孔（２２）とを有し、 上記の通路（２１）は、段付ピストン（９）の少なくともほぼ第２端面（１５
   ）の直径に相当する直径を有した段付ピストン部分（１９）まで延びており、 上記の孔（２２）は、段付ピストン部分（１９）の範囲において、通路（２１
   ）に連通すると共に、段付ピストン（９）の外周範囲まで半径方向外側に延びて
   いる、ことを特徴とする請求項４記載の自動変速装置。
6. 【請求項６】 連通部を形成するために、シリンダハウジング（６）には、段付ピストン（９
   ）が第１端面（１３）の方向における行程制限装置（７）に当たっている終端位
   置において段付ピストン（９）の孔（２２）の位置と対応する場所に、接続路（
   ２３）が配置され、この接続路（２３）がバイパス管（５）に開口する接続管（
   ２４）を備えている、ことを特徴とする請求項５記載の自動変速装置。
7. 【請求項７】 接続路が環状溝（２３）として形成されている、ことを特徴とする請求項６記
   載の自動変速装置。
8. 【請求項８】 段付ピストン（９）における第２シリンダ室（１６）の手前側において、バイ
   パス管（５）に、ポンプ側に作用する絞り装置（２５）が配置されている、こと
   を特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の自動変速装置。
9. 【請求項９】 絞り装置（２５）は、バイパス管（５）において、その圧力管（４）からの分
   岐点と接続管（２４）の開口点との間の範囲に配置されている、ことを特徴とす
   る請求項８記載の自動変速装置。
10. 【請求項１０】 絞り装置がオリフィス（２５）として形成されている、ことを特徴とする請求
    項９記載の自動変速装置。
11. 【請求項１１】 段付ピストン（９）が第２シリンダ室（１６）の方向における行程制限装置（
    ８）に当たっている終端位置において、第１シリンダ室（１４）が圧力緩衝部と
    して使われるように、当該第１シリンダ（１４）の容積が寸法づけられている、
    ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の自動変速装置。