JP2008039013A - 無段変速機の油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通常の変速制御と併せて暖機を可能にする無段変速機用油圧制御装置を提供する。
【解決手段】動力源１が出力した動力によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ１２，１３と、その油圧ポンプが出力した圧油が供給されて駆動されることにより出力部材１６に動力を出力する可変容量型の油圧モータ１２，１３とを備え、前記出力部材に伝達されるトルクがこれらの油圧ポンプと油圧モータとの容量と油圧とに応じて変化する無段変速機の油圧制御装置において、圧油の温度を上昇させるべきことを判定する暖機判定手段（ステップＳ１）と、この暖機判定手段によって、圧油の温度を上昇させるべきことが判定された場合に、前記油圧ポンプと油圧モータとの前記容量を、前記判定がなされない場合に比較して減少させる容量低減手段（ステップＳ２）とを備えている。
【選択図】 図３

Description

この発明は、油圧を利用して動力を伝達する無段変速機に関し、特にその油圧を制御する装置に関するものである。

エンジンなどの動力装置によって油圧ポンプを駆動し、その油圧ポンプで発生した圧油を油圧モータに供給すれば、油圧を介して動力を伝達することができ、またその油圧を制御することにより、伝達するトルクもしくは動力を適宜に変化させることができる。しかしながら、その圧油は温度によって特性が大きく変化し、具体的には低温での粘度が高い。そのため、低温状態では、動力の伝達効率が低下したり、あるいは油圧を所期通りに制御できない場合がある。

そこで、特許文献１に記載された発明では、油温の低いことが検出された場合に、各種アクチュエータを制御するコントロール弁を閉じ、その状態でポンプの吐出量を増大させ、そのポンプで発生させた圧油をバイパス弁からタンクに漏洩させるように構成している。すなわち、特許文献１の発明では、アクチュエータを止めて通常の動作を行わない状態で、油圧を高くすることにより油温の上昇を促進し、また圧力損失に伴う油圧の上昇を促進するようになっている。

また、特許文献２には、排気浄化触媒の暖機を促進するために、エンジンの点火時期の遅角制御を行い、それに伴う駆動トルクの低下を、エンジントルクを増大させることにより補うように構成された発明が記載されている。

特開平１０−２７４２１２号公報 特開２００１−５９４７０号公報

上記の特許文献１に記載されている発明では、ポンプの吐出量を増大させたり、圧力損失を増大させたりするので、油温の上昇を促進することができるが、その制御は、アクチュエータに対する油圧の供給を遮断した状態で行うので、暖機時には通常の作業もしくは動作を行うことができない。そのため、始動後に通常の運転状態に到るまでのいわゆる待ち時間が長くなってしまう。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、通常の運転もしくは変速の制御と併せて暖機を行うことのでき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ものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、動力源が出力した動力によって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、その油圧ポンプが出力した圧油が供給されて駆動されることにより出力部材に動力を出力する可変容量型の油圧モータとを備え、前記出力部材に伝達されるトルクがこれらの油圧ポンプと油圧モータとの容量と油圧とに応じて変化する無段変速機の油圧制御装置において、圧油の温度を上昇させるべきことを判定する暖機判定手段と、この暖機判定手段によって、圧油の温度を上昇させるべきことが判定された場合に、前記油圧ポンプと油圧モータとの前記容量を、前記判定がなされない場合に比較して減少させる容量低減手段とを備えていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記容量低減手段は、前記油圧ポンプの容量と前記油圧モータの容量との和を減少させる手段を含むことを特徴とする無段変速機の油圧制御装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記容量低減手段は、前記油圧ポンプの容量と前記油圧モータの容量との比率を変化させずにこれらの容量を減少させる手段を含むことを特徴とする無段変速機の油圧制御装置である。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記油圧ポンプと油圧モータとを連通させている油圧回路の最高圧力を設定するリリーフ弁を備え、前記暖機判定手段によって、圧油の温度を上昇させるべきことが判定された場合に、このリリーフ弁の設定圧を低下させる設定圧低下手段を更に備えていることを特徴とする無段変速機の油圧制御装置である。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記油圧ポンプと油圧モータとの前記容量が前記容量低減手段によって減少させられた場合に前記動力源の出力トルクを増大させる出力制御手段を更に備えていることを特徴とする無段変速機の油圧制御装置である。

請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明において、前記油圧ポンプと油圧モータとは、ポンプおよびモータの両方の機能を備えた可変容量型のポンプモータを含み、前記無段変速機は、前記動力源から動力が入力される入力要素と前記出力部材に対して伝動機構を介して動力を出力する出力要素といずれかのポンプモータが連結された反力要素とで差動作用を行う第１の差動機構と、前記動力源から動力が入力される他の入力要素と前記出力部材に対して他の伝動機構を介して動力を出力する他の出力要素と他のポンプモータが連結された他の反力要素とで差動作用を行う第２の差動機構と、前記各伝動機構を選択的にトルク伝達可能な状態にする切換機構とを備えていることを特徴とする無段変速機の油圧制御装置である。

請求項１または２の発明によれば、可変容量型の油圧ポンプが動力源によって駆動され、その油圧ポンプから可変容量型の油圧モータに油圧が供給されてこれが駆動させられる。すなわち、流体を介して動力が伝達される。その場合、出力部材に伝達されるトルクは、これらの油圧ポンプおよび油圧モータの容量と油圧とに応じたトルクになる。したがって、変速比が連続的に変化し、無段変速となる。このような動力伝達に関与する圧油の温度を上昇させるべきことが暖機判定手段によって判定されると、前記容量が、暖機の判定が成立していない場合に比較して減少させられる。そのため、伝達トルクを維持するように油圧が高くなるので、圧油の圧縮や引き摺りなどの損失が熱となり、圧油の温度の上昇が促進される。すなわち、暖機が行われる。その場合、油圧ポンプと油圧モータとの間での圧油の流動が維持されるので、出力部材に対して通常と同様に動力を伝達でき、また変速が実行され、動力伝達や変速などの通常の動作もしくは作用に支障を来すことはない。

また、請求項３の発明によれば、各容量を低下させるとしても、油圧ポンプの容量と油圧モータの容量との比率が一定に維持されるので、これらの容量の比率で定まる変速比を一定に維持して暖機を行うことができる。言い換えれば、暖機を行うことによって変速比が変化することを防止もしくは抑制することができる。

請求項４の発明によれば、暖機を行う場合、リリーフ弁から圧油が漏洩し易くなるので、圧力損失が増大して、それに伴う発熱が促進される。すなわち、暖機を更に迅速に行うことができる。

請求項５の発明によれば、暖機には動力の損失が不可避的に伴うが、上記のようにして暖機を行う場合には動力源の出力トルクが増大させられるので、出力部材のトルクの低下や不足を回避もしくは抑制することができる。

請求項６の発明によれば、油圧ポンプモータが差動機構に対して反力を与え、その反力と動力源から入力されたトルクとが合成されて、出力要素から伝動機構および切換機構を介して出力部材に動力が伝達される。このような動力伝達系統が少なくとも二系統設けられているので、一方の油圧ポンプモータを空転させ、かつ他方の油圧ポンプモータが反力を出力すれば、一方の動力伝達系統を介して動力が出力され、その動力伝達系統における伝動機構で決まる変速比を設定することができる。また、二つの動力伝達系統を、それぞれの切換機構によってトルク伝達可能な状態にし、その状態で各ポンプモータの間で圧油の授受を行って動力を伝達すれば、切換機構によってトルク伝達可能になっている伝動機構で決まる変速比の中間の値の変速比を設定できる。その中間の変速比は、流体伝動の割合に応じて変化するので、全体としての変速比は無段階に変化する。このようにして変速比を設定している状態で、各ポンプモータの容量（押出容積）もしくはその和を減少させ、それに伴って油圧を増大させることにより、暖機を促進することができる。

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とする無段変速機について説明すると、図１に示す例は、車両用の変速機として構成した例であり、流体を介さずにトルクを伝達して設定できるいわゆる固定変速比として四つの前進段および一つの後進段を設定するように構成した例である。すなわち、動力源（Ｅ／Ｇ）１に入力部材２が連結されており、この入力部材２からこの発明における差動機構に相当する第１遊星歯車機構３および第２遊星歯車機構４にトルクを伝達するように構成されている。

その動力源１は、内燃機関や電気モータあるいはこれらを組み合わせた構成など、車両に使用されている一般的な動力源であってよい。また、この動力源１と入力部材２との間にダンパーやクラッチ、トルクコンバータなどの適宜の伝動手段を介在させてもよい。

第１遊星歯車機構３が入力部材２と同一軸線上に配置され、第２遊星歯車機構４が第１遊星歯車機構３の半径方向で外側に離隔し、それぞれの中心軸線を平行にした状態で並列に配置されている。これらの遊星歯車機構３，４としては、シングルピニオン型やダブルピニオン型などの適宜の形式の遊星歯車機構を採用することができる。図１に示す例はシングルピニオン型遊星歯車機構によって構成した例であり、外歯歯車であるサンギヤ３Ｓ，４Ｓと、そのサンギヤ３Ｓ，４Ｓと同心円状に配置された、内歯歯車であるリングギヤ３Ｒ，４Ｒと、これらサンギヤ３Ｓ，４Ｓとリングギヤ３Ｒ，４Ｒとに噛み合っているピニオンギヤを自転自在かつ公転自在に保持したキャリヤ３Ｃ，４Ｃとを備えている。そして、第１遊星歯車機構３におけるリングギヤ３Ｒに前記入力部材２が連結され、このリングギヤ３Ｒが入力要素となっている。

また、入力部材２にはカウンタドライブギヤ５が取り付けられており、このカウンタドライブギヤ５にアイドルギヤ６が噛み合っているとともに、そのアイドルギヤ６にカウンタドリブンギヤ７が噛み合っている。このカウンタドリブンギヤ７は、前記第２遊星歯車機構４と同一軸線上に配置され、かつ第２遊星歯車機構４のリングギヤ４Ｒに、一体となって回転するように連結されている。したがって、第２遊星歯車機構４においては、そのリングギヤ４Ｒが入力要素となっている。各遊星歯車機構３，４の入力要素であるリングギヤ３Ｒ，４Ｒは、カウンタギヤ対がアイドルギヤ６を備えた構成であるから、同方向に回転するようになっている。

第１遊星歯車機構３におけるキャリヤ３Ｃは出力要素となっており、そのキャリヤ３Ｃに第１軸もしくは第２軸に相当する第１中間軸８が、一体になって回転するように連結されている。この第１中間軸８は中空軸であって、その内部をモータ軸９が回転自在に挿入されており、このモータ軸９の一端部が、第１遊星歯車機構３における反力要素であるサンギヤ３Ｓに、一体となって回転するように連結されている。

第２遊星歯車機構４も同様な構成であって、そのキャリヤ４Ｃが出力要素となっており、そのキャリヤ４Ｃに第２軸もしくは第１軸としての第２中間軸１０が、一体になって回転するように連結されている。この第２中間軸１０は中空軸であって、その内部をモータ軸１１が回転自在に挿入されており、このモータ軸１１の一端部が、第２遊星歯車機構４における反力要素であるサンギヤ４Ｓに、一体となって回転するように連結されている。

上記のモータ軸９の他方の端部が、この発明における油圧ポンプもしくは油圧モータに相当する可変容量型ポンプモータ１２の出力軸（ロータ軸）に連結されている。この可変容量型ポンプモータ１２は、斜軸ポンプや斜板ポンプあるいはラジアルピストンポンプなどの吐出容量を変更可能な流体圧（油圧）ポンプであって、その出力軸にトルクを与えて回転させることによりポンプとして機能して圧力流体（圧油）を吐出し、また吐出口もしくは吸入口から圧力流体を供給することにより、モータとして機能するようになっている。なお、この可変容量型ポンプモータ１２を以下の説明では、第１ポンプモータ１２と記し、図にはＰＭ１と表示する。

また、モータ軸１１の他方の端部が、この発明における油圧ポンプもしくは油圧モータに相当する可変容量型ポンプモータ１３の出力軸（ロータ軸）に連結されている。この可変容量型ポンプモータ１３は、斜軸ポンプや斜板ポンプあるいはラジアルピストンポンプなどの吐出容量を変更可能な流体圧（油圧）ポンプであって、その出力軸にトルクを与えて回転させることによりポンプとして機能して圧力流体（圧油）を吐出し、また吐出口もしくは吸入口から圧力流体を供給することにより、モータとして機能するようになっている。なお、この可変容量型ポンプモータ１３を以下の説明では、第２ポンプモータ１３と記し、図にはＰＭ２と表示する。

各ポンプモータ１２，１３は、圧力流体である圧油を相互に受け渡すことができるように、油路１４，１５によって連通されている。すなわち、それぞれの吸入口１２Ｓ，１３Ｓ同士が油路１４によって連通され、また吐出口１２Ｄ，１３Ｄ同士が油路１５によって連通されている。したがって各油路１４，１５によって閉回路が形成されている。なお、各ポンプモータ１２，１３における吸入口１２Ｓ，１３Ｓは、各ポンプモータ１２，１３が前記動力源１と同方向に正回転する際にオイルなどの流体を吸入するポートであり、また吐出口１２Ｄ，１３Ｄは正回転時にオイルなどの流体を吐出するポートである。この閉回路での油圧制御のための機構については後述する。

上記の各中間軸８，１０と平行に、この発明の出力部材に相当する出力軸１６が配置されている。そして、この出力軸１６と各中間軸８，１０との間のそれぞれに、所定の変速比を設定する伝動機構が設けられている。この発明における伝動機構としては、固定された変速比で動力を伝達する機構に限らず、変速比が可変な機構を採用することができ、図１に示す例では、固定された変速比で動力を伝達する複数のギヤ対１７，１８，１９，２０が採用されている。

具体的に説明すると、前記第１中間軸８には、第１遊星歯車機構３側から順に、第４速駆動ギヤ１７Ａと第２速駆動ギヤ１８Ａとが配置されており、第４速駆動ギヤ１７Ａと第２速駆動ギヤ１８Ａとは第１中間軸８に対して回転自在に嵌合している。その第４速駆動ギヤ１７Ａに噛み合っている第４速従動ギヤ１７Ｂと、第２速駆動ギヤ１８Ａに噛み合っている第２速従動ギヤ１８Ｂとが、出力軸１６に一体回転するように取り付けられている。

さらに、上記の第４速従動ギヤ１７Ｂに噛み合っている第３速駆動ギヤ１９Ａと、第２速従動ギヤ１８Ｂに噛み合っている第１速駆動ギヤ２０Ａとが、第２中間軸１０に回転自在に嵌合させられている。したがって、第４速従動ギヤ１７Ｂが第３速従動ギヤを兼ねており、また第２速従動ギヤ１８Ｂが第１速従動ギヤを兼ねている。ここで、各ギヤ対１７，１８，１９，２０の変速比（それぞれの駆動ギヤの歯数に対する従動ギヤの歯数の比）について説明すると、その変速比は、第１速用ギヤ対２０、第２速用ギヤ対１８、第３速用ギヤ対１９、第４速用ギヤ対１７の順に小さくなるように構成されている。

さらに、発進用ギヤ対２１が設けられている。この発進用ギヤ対２１は、第１速用ギヤ対２０と併せて出力軸１６に動力を伝達することにより、発進時の駆動力を必要十分に大きくするためのものであって、前記第１ポンプモータ１２側のモータ軸９に一体となって回転するように取り付けられた発進駆動ギヤ２１Ａと、出力軸１６に回転自在に取り付けられた発進従動ギヤ２１Ｂとを備えている。

上述した各ギヤ対１７，１８，１９，２０，２１を、いずれかの中間軸８，１０と出力軸１６との間でトルク伝達可能な状態とするための切換機構が設けられている。この切換機構は、要は、選択的にトルクを伝達する機構であって、従来知られているドグクラッチ機構や同期連結機構（シンクロナイザー）などの機構を採用することができ、図１にはシンクロナイザーを採用した例を示してある。

シンクロナイザーは、基本的には、回転軸と共に回転するスリーブを軸線方向に移動させて、その回転軸に対して相対回転するように取り付けられた回転部材のスプラインに係合させ、その過程でシンクロナイザーリングが回転部材に次第に摩擦接触することにより、回転軸と回転部材とを同期させて回転軸と回転部材とを連結するように構成されている。前記出力軸１６上で、発進従動ギヤ２１Ｂに隣接する位置に第１のシンクロナイザー（以下、第１シンクロと記す）２２が設けられている。この第１シンクロ２２は、そのスリーブを図１の左側に移動させることにより、発進従動ギヤ２１Ｂを出力軸１６に連結し、発進用ギヤ対２１がモータ軸９と出力軸１６との間でトルクを伝達するように構成されている。

また、前記第２中間軸１０上で、第３速駆動ギヤ１９Ａと第１速駆動ギヤ２０Ａとの間に第２のシンクロナイザー（以下、第２シンクロと記す）２３が設けられている。この第２シンクロ２３は、そのスリーブを図１の左側に移動させることにより、第１速駆動ギヤ２０Ａを第２中間軸１０に連結し、第１速用ギヤ対２０が第２中間軸１０と出力軸１６との間でトルクを伝達するように構成されている。また、反対にそのスリーブを図１の右側に移動させることにより、第３速駆動ギヤ１９Ａを第２中間軸１０に連結し、第３速用ギヤ対１９が第２中間軸１０と出力軸１６との間でトルクを伝達するように構成されている。

さらに、前記第１中間軸８上で、第２速駆動ギヤ１８Ａと第４速駆動ギヤ１７Ａとの間に第３のシンクロナイザー（以下、第３シンクロと記す）２４が設けられている。この第３シンクロ２４は、そのスリーブを図１の左側に移動させることにより、第２速駆動ギヤ１８Ａを第１中間軸８に連結し、第２速用ギヤ対１８が第１中間軸８と出力軸１６との間でトルクを伝達するように構成されている。また、反対にそのスリーブを図１の右側に移動させることにより、第４速駆動ギヤ１７Ａを第１中間軸８に連結し、第４速用ギヤ対１７が第１中間軸８と出力軸１６との間でトルクを伝達するように構成されている。

またさらに、第２ポンプモータ１３側のモータ軸１１上で、第２中間軸１０の軸端に隣接する位置に後進用のシンクロナイザー（以下、Ｒシンクロと記す）２５が設けられている。このＲシンクロ２５は、そのスリーブを図１の右側に移動させることにより、モータ軸１１と第２中間軸１０、すなわち第２遊星歯車機構４におけるサンギヤ４Ｓとキャリヤ４Ｃとを連結して、第２遊星歯車機構４の全体を一体回転させるように構成されている。

上記の各シンクロ２２，２３，２４，２５は、手動操作によって切り替え動作するように構成することができるが、これに替えていわゆる自動制御するように構成することもできる。その場合は、例えば前述したスリーブを軸線方向に移動させる適宜のアクチュエータ（図示せず）を設け、そのアクチュエータを電気的に制御するように構成すればよい。

上述したように、図１に示す変速機は、動力源１が出力したトルクが、各いずれかの中間軸８，１０もしくはモータ軸９，１１を介して出力軸１６に伝達されるように構成されている。そして、その出力軸１６には、歯車機構あるいはチェーンなどの巻き掛け伝動機構などの伝動手段２９を介してデファレンシャル３０が連結され、ここから左右の車軸３１に動力を出力するようになっている。

さらに、変速機の動作状態を検出するためのセンサが設けられている。具体的には、前述した入力部材２もしくはこれと一体のカウンタドライブギヤ５の回転数Ｎinを検出する入力回転数センサ３２、前記車軸３１の回転数Ｎoutを検出する出力回転数センサ３３、第１ポンプモータ１２の回転数ＮPM1を検出する回転数センサ３４、第２ポンプモータ１３の回転数ＮPM2を検出する回転数センサ３５などが設けられている。

つぎに、上記の各ポンプモータ１２，１３を制御するための流体圧回路（油圧回路）について説明する。各ポンプモータ１２，１３を連通させている前記閉回路には流体（具体的にはオイル）を補給するためのチャージポンプ（ブーストポンプと称されることもある）３６が設けられている。このチャージポンプ３６は、上記の閉回路からの漏れなどによるオイルの不足を補うためのものであって、前述した動力源１や図示しないモータなどによって駆動されて、オイルパン３７からオイルを汲み上げて閉回路に供給するようになっている。

したがって、チャージポンプ３６の吐出口は、前記閉回路における油路１４と油路１５とにそれぞれチェック弁３８，３９を介して連通されている。なお、これらのチェック弁３８，３９は、チャージポンプ３６からの吐出方向に開き、これとは反対方向に閉じるように構成されている。さらに、チャージポンプ３６の吐出圧を調整するためのリリーフ弁４０が、チャージポンプ３６の吐出口に連通されている。このリリーフ弁４０は、スプリングによる弾性力とパイロット圧もしくはソレノイドによる押圧力との和より高い圧力が作用した場合に開いてオイルをオイルパン３７に排出するように構成されており、したがってチャージポンプ３６の吐出圧をパイロット圧に応じた圧力に設定するように構成されている。

さらに、第１ポンプモータ１２の吸入口１２Ｓと油路１５との間に、リリーフ弁４１が設けられている。言い換えれば、第１ポンプモータ１２と並列に、各油路１４，１５を連通させるようにリリーフ弁４１が設けられている。このリリーフ弁４１は、リリーフ圧を制御可能なバルブであって、第１ポンプモータ１２の吸入口１２Ｓ、または第２ポンプモータ１３の吸入口１３Ｓから圧油を吐出する場合に、その吐出圧を予め設定した圧力に維持するように構成されている。また、第２ポンプモータ１３の吐出口１３Ｄと油路１４との間に、リリーフ弁４２が設けられている。言い換えれば、第２ポンプモータ１３と並列に、各油路１４，１５を連通させるようにリリーフ弁４２が設けられている。このリリーフ弁４２は、リリーフ圧を制御可能なバルブであって、第１ポンプモータ１２の吐出口１２Ｄ、または第２ポンプモータ１３の吐出口１３Ｄから圧油を吐出する場合に、その吐出圧を予め設定した圧力に維持するように構成されている。

上記の各ポンプモータ１２，１３の押出容積や各シンクロ２２，２３，２４，２５ならびに各リリーフ弁４１，４２のリリーフ圧を電気的に制御できるように構成されており、そのための電子制御装置（ＥＣＵ）４３が設けられている。この電子制御装置４３は、マイクロコンピュータを主体にして構成されたものであって、所定の回転部材の回転数や他の検出信号が入力され、それらの入力された信号および予め記憶している情報ならびにプログラムに基づいて演算を行い、その演算結果に応じて指令信号を出力するように構成されている。

つぎに、上述した変速機の作用について説明する。図２は、各変速段を設定する際の各ポンプモータ（ＰＭ１，ＰＭ２）１２，１３、および各シンクロ２２，２３，２４，２５の動作状態をまとめて示す図表であって、この図２における各ポンプモータ１２，１３についての「ＯＦＦ」は、ポンプ容量を実質的にゼロとし、その出力軸が回転させられても圧油を発生することがなく、また油圧が供給されても出力軸が回転しない状態（フリー）を示し、「ＬＯＣＫ」はそのロータの回転を止めている状態を示している。さらに「油圧発生」は、ポンプ容量を実質的なゼロより大きくするとともに圧油を吐出している状態を示し、したがって該当するポンプモータ１２，１３はポンプとして機能している。また、「油圧回収」は、一方のポンプモータ１３（もしくは１２）が吐出した圧油が供給されてモータとして機能している状態を示し、したがって該当するポンプモータ１３（もしくは１２）は軸トルクを発生し、対応するモータ軸９，１１および中間軸８，１０に駆動トルクを伝達している。

そして、各シンクロ２２，２３，２４，２５についての「右」、「左」は、それぞれのシンクロ２２，２３，２４，２５におけるスリーブの図１での位置を示すとともに、丸括弧はダウンシフトするための待機状態、カギ括弧はアップシフトするための待機状態を示し、そして「○」は該当するシンクロ２２，２３，２４，２５をＯＦＦ状態（中立位置）に設定することにより引き摺りを低減している状態、「●」は該当するシンクロ２２，２３，２４，２５をＯＦＦ状態（中立位置）に設定して中立状態となっていることを示す。

図示しないシフト装置でニュートラルポジションが選択されるなどのことによってニュートラル（Ｎ）状態を設定する際には、各ポンプモータ１２，１３が「ＯＦＦ」状態とされ、また各シンクロ２２，２３，２４，２５のスリーブが中央位置に設定される。したがって、いずれのギヤ対１７，１８，１９，２０，２１も出力軸１６に連結されていないニュートラル状態となる。すなわち、各ポンプモータ１２，１３が、ポンプ容量が実質的にゼロとなるように制御され、その結果、いわゆる空回り状態となるので、各遊星歯車機構３，４のリングギヤ３Ｒ，４Ｒに動力源１からトルクが伝達されても、サンギヤ３Ｓ，４Ｓに反力が作用しないので、出力要素であるキャリヤ３Ｃ，４Ｃに連結されている各中間軸８，１０にはトルクが伝達されない。

シフトポジションがドライブポジションなどの走行ポジションに切り替えられると、第１シンクロ２２のスリーブが図１の左側に移動させられるとともに第２シンクロ２３のスリーブが、図１の左側に移動させられる。したがって、発進従動ギヤ２１Ｂが出力軸１６に連結されて第１ポンプモータ１２と出力軸１６とが連結され、また第１速駆動ギヤ２０Ａが第２中間軸１０に連結されて第２遊星歯車機構４の出力要素であるキャリヤ４Ｃと出力軸１６とが連結される。すなわち、固定変速比である第１速を設定する状態となる。また、これと併せて各ポンプモータ１２，１３の押出容積がゼロより大きい容積に制御される。

したがって、第２ポンプモータ１３は前記第２遊星歯車機構４によって分配された動力源１の動力によって駆動されてポンプとして機能し、油圧を発生させることに伴う反力トルクをモータ軸１１およびサンギヤ４Ｓに与える。これを図２には「油圧発生」と記載してある。そのため、第２遊星歯車機構４の差動作用によってキャリヤ４Ｃにトルクが伝達され、そのトルクが第１速用ギヤ対２０を介して出力軸１６に伝達される。一方、第２ポンプモータ１３で発生した油圧がその吸入口１３Ｓから吐出されて第１ポンプモータ１２の高圧ポート１２Ａに供給されるので、第１ポンプモータ１２がモータとして機能し、正回転する。これを図２には「油圧回収」と記載してある。このようにして第１ポンプモータ１２に伝達される動力が発進用ギヤ対２１を介して出力軸１６に伝達される。したがって発進から第１速までの駆動状態では、第２遊星歯車機構４を介したいわゆる機械的な動力の伝達と、油圧を介した動力の伝達との両方が生じ、これらの動力を合成した動力が出力軸１６に現れる。また、この過程での変速比は、固定変速比である第１速より大きい値となり、その変速比は連続的に、あるいは無段階に変化する。

こうして動力源１の回転数や車速が変化して第１速の変速比になると、第１ポンプモータ１２がＯＦＦ状態に制御されてその押出容積がゼロに設定される。その結果、閉回路が第１ポンプモータ１２によって閉じられるので、第２ポンプモータ１３では圧油の吸入および吐出を行えなくなり、第２ポンプモータ１３はロックされる。すなわち、回転が止められる。その結果、第２遊星歯車機構４のサンギヤ４Ｓが固定され、また第１遊星歯車機構３は出力軸１６に対する動力の伝達に関与しなくなるので、動力源１が出力した動力は、第２遊星歯車機構４および第１速用ギヤ対２０を介して出力軸１６に伝達される。すなわち、第１速用ギヤ対２０のギヤ比で決まる固定変速比が設定される。

固定変速比である第２速へアップシフトする場合、第３シンクロ２４のスリーブを図１の左側に移動させて第２速駆動ギヤ１８Ａを第１中間軸８に連結しておく。なお、第３シンクロ２４のスリーブを第２速駆動ギヤ１８Ａに係合させる場合、前記チャージポンプ３６の油圧を第１ポンプモータ１２に供給してこれを回転させることにより、第３シンクロ２４のスリーブの回転数と第２速駆動ギヤ１８Ａとの回転数を一致させる同期制御を行ってもよい。

この状態で、Ｒシンクロ２５を中立状態にするとともに、第１ポンプモータ１２の押出容積を最大に向けて次第に増大させる。第２速へのアップシフト待機状態では、第１ポンプモータ１２は逆回転しており、その押出容積を次第に増大させると、ポンプとして機能するので油圧を発生し（図２に「油圧発生」と記してある）、同時にそれに伴う反力トルクがモータ軸９に現れる。その結果、第１遊星歯車機構３および第２速用ギヤ対１８を介した動力の伝達が次第に行われる。また、第１ポンプモータ１２で発生した油圧が第２ポンプモータ１３に供給されてこれがモータとして機能する（図２に「油圧回収」と記してある）ので、第２ポンプモータ１３および第２遊星歯車機構４ならびに第１速用ギヤ対２０を介した動力の伝達が生じる。そのため、第１速から第２速への変速の過程での変速比は、第１速の変速比と第２速の変速比との間の値となり、かつ連続的に変化する変速比となる。すなわち、変速比が連続的に変化する無段変速状態となる。これは、上述した発進から第１速の変速比に到るまでの間、および各固定変速比の間でも同様であり、したがって上述した動力伝達装置は、無段変速機として機能させることができる。

第２ポンプモータ１３の押出容積がほぼゼロになるとともに、第１ポンプモータ１２の押出容積がほぼ最大になってその回転が停止し、もしくは停止に近い状態になると、第２ポンプモータ１３がＯＦＦ状態に設定される。したがって、第１ポンプモータ１２がロックされて、第１遊星歯車機構３のサンギヤ３Ｓが固定されるので、リングギヤ３Ｒに入力された動力がキャリヤ３Ｃから中間軸８を経て第２速駆動ギヤ１８Ａに出力される。一方、第２ポンプモータ１３はＯＦＦ状態となっており、これと同軸上に配置されているＲシンクロ２５および第２シンクロ２３はＯＦＦ状態であってそのスリーブが中立位置にあるので、第２ポンプモータ１３や第２遊星歯車機構４は動力の伝達に関与しない。したがって、第２速用ギヤ対１８のギヤ比で決まる固定変速比である第２速が設定される。

以下、同様にして、第３速は第２シンクロ２３のスリーブを図１の右側に移動させて第３速駆動ギヤ１９Ａを第２中間軸１０に連結し、さらに他のシンクロ２２，２４はＯＦＦ状態にする。したがって、第３速用ギヤ対１９を介して出力軸１６に動力が伝達され、固定変速比である第３速が設定される。また、第４速は第３シンクロ２４のスリーブを図１の右側に移動させて第４速駆動ギヤ１７Ａを第１中間軸８に連結し、また他のシンクロ２３，２５はＯＦＦ状態にする。したがって、第４速用ギヤ対１７を介して出力軸１６に動力が伝達され、固定変速比である第４速が設定される。

さらに、後進段について説明すると、図示しないシフト装置などによってリバースレンジが選択された場合には、第１シンクロ２２のスリーブが図１の左側に移動させられ、またＲシンクロ２５のスリーブが図１の右側に移動させられ、さらに他のシンクロ２３，２４がＯＦＦ状態に設定される。したがって、Ｒシンクロ２５によって第２中間軸１０とモータ軸１１とが連結されることにより、第２遊星歯車機構４のサンギヤ４Ｓとキャリヤ４Ｃとが連結されて第２遊星歯車機構４の全体が実質的に一体化される。また、発進従動ギヤ２１Ｂが出力軸１６に連結される。

したがって、動力源１から第２遊星歯車機構４に伝達された動力がそのまま第２ポンプモータ１３に伝達されてこれが駆動され、第２ポンプモータ１３によって油圧が発生する。なお、第２シンクロ２３がＯＦＦ状態であるから、第２遊星歯車機構４あるいは第２中間軸１０から出力軸１６に動力が伝達されることはない。一方、第１ポンプモータ１２の押出容積がゼロより大きい容積、例えば最大容積に制御され、その結果、第２ポンプモータ１３から供給された油圧によって第１ポンプモータ１２がモータとして機能し、モータ軸９にトルクを出力する。その場合、第１ポンプモータ１２にはその吐出口１２Ｄから油圧が供給されるので、第１ポンプモータ１２が逆回転する。そして、そのトルクが発進用ギヤ対２１を介して出力軸１６に伝達されるので、後進状態となる。すなわち、後進段では、油圧を介した動力の伝達が生じ、これを図２では、第１ポンプモータ１２について「油圧回収」と記し、第２ポンプモータ１３について「油圧発生」と記してある。

上記の無段変速機では、油圧を介して動力の伝達が行われ、その伝達されるトルクＴと油圧（低圧側と高圧側との差圧）ΔＰと各押出容積ｑ1，ｑ2とには、
ΔＰ＝（２π／（ｑ1＋ｑ2））×Ｔ
の関係がある。なお、ｑ１は第１ポンプモータ１２の押出容積（第１ポンプモータ１２の容量）、ｑ２は第２ポンプモータ１３の押出容積（第２ポンプモータ１３の容量）である。一方、圧油（オイル）の温度が低い場合、その粘度が高いために流動や攪拌などによる損失が大きくなり、動力の伝達効率が低下したり、あるいは伝達トルクが低下したり、さらには所期どおりの制御を行えない場合がある。そこで、この発明の油圧制御装置では、以下の暖機制御を行うように構成されている。

図３はその制御の一例を説明するためのフローチャートであって、先ず、暖機判定が行われる（ステップＳ１）。これは、要は、油温が低いか否かの判定であって、前記オイルパン３７に設けたセンサ（図示せず）で検出された温度やエンジン水温から推定された温度などと所定の暖機要否判定閾値とを比較することにより行うことができる。このステップＳ１で肯定的に判定された場合、すなわち暖機の必要がある場合には、ポンプモータ１２，１３の押出容積を制御するためのマップが暖機用のマップに切り換えられる（ステップＳ２）。

そのマップの一例を図４に示してある。図４は第１速と第２速の間のいわゆる中間変速比を設定するための各押出容積ｑ1，ｑ2を求めるためのマップであり、横軸に変速比を採り、縦軸に各変速比を設定するための押出容積ｑ1，ｑ2を採ってある。図４の太線が暖機用のマップであり、また細線が通常用のマップであって、暖機を行う場合には、各押出容積ｑ1，ｑ2もしくはその和が、暖機を積極的には行わない通常時に比較して減少させられている。このような制御は、暖機のための押出容積ｑ1，ｑ2を予め定め、これを読み出して行ってもよく、あるいは通常時の押出容積ｑ1，ｑ2に一定の係数を掛けて求めてもよい。また、暖機用の押出容積ｑ1，ｑ2同士の比率は、通常時の押出容積ｑ1，ｑ2同士の比率とほぼ同じに設定することが好ましい。このようにすれば、暖機を行っている場合と行っていない場合との変速比が同じになり、暖機に伴って駆動トルクやエンジン回転数が変化するなどの事態を回避することができる。

ステップＳ２で各ポンプモータ１２，１３の押出容積ｑ1，ｑ2を減少させることにより、油圧（差圧）ΔＰが増大する。油圧ΔＰと押出容積ｑ1，ｑ2とには上記の式で示す関係があるから、入力トルクＴが一定であるとした場合、油圧ΔＰが高くなる。その状況を図５に示してあり、通常時には細線で示す圧力が、暖機時には押出容積ｑ1，ｑ2の低減に応じて、太線で示す圧力に上昇する。したがって、圧油は、加圧されることにより、また流動損失や撹拌損失あるいは漏れによる圧力損失などの増大により、発熱してその温度が上昇する。すなわち、暖機が促進される。

また、ステップＳ２の制御と併せてリリーフ弁４１，４２が開かれる（ステップＳ３）。すなわち、リリーフ圧が低下させられる。そのため、リリーフ弁４１，４２からの圧油の漏洩が増大するので、それに伴う圧力損失により温度が上昇する。すなわち、暖機が促進される。

一方、上記のステップＳ１で否定的に判断された場合、すなわち油温が既に高くなっているなどのことにより暖機を行うべきことの判定が成立しない場合には、各ポンプモータ１２，１３の押出容積ｑ1，ｑ2の制御マップとして通常用のマップが採用される（ステップＳ４）。そのマップの一例は図４に細線で示すとおりであり、暖機用のマップと比較して相対的に大きい容積に設定するようになっている。したがって、油圧ΔＰは図５に細線で示すように、暖機時に比較して相対的に低圧になる。なお、このステップＳ４で選択されたマップおよび前述したステップＳ２で選択されたマップは、図１に示す変速機での変速制御に使用される。したがって、変速制御と並行して暖機制御が実行され、変速機の制御やこれを搭載した車両の走行に支障を来すことはない。

そして、ステップＳ４に続けて、リリーフ弁４１，４２を閉じる制御が実行される（ステップＳ５）。これは、前述したステップＳ３で低下させたリリーフ圧を通常のリリーフ圧に戻す制御である。

つぎにこの発明による他の制御例を説明する。図６はその制御例を説明するためのフローチャートであって、先ず、暖機の判定が行われる（ステップＳ１１）。これは、前述した図３に示すステップＳ１と同様の判定であって、油温やエンジン水温などに基づいて暖機の要否が判定される。このステップＳ１１で肯定的に判断された場合には、エンジントルクを増加できるか否かが判断される（ステップＳ１２）。この判断は、例えばエンジン１の制御装置（図示せず）から得られる情報に基づいて行うことができ、例えばスロットル開度もしくはアクセル開度が既に最大になっている場合には、否定的に判断される。

エンジントルクを増加できることによりステップＳ１２で肯定的に判断された場合には、暖機の際のエンジントルク増加分ΔＴが算出される（ステップＳ１３）。これは、例えば油温やエンジン水温とエンジントルク増加分ΔＴとの関係を、実験やシミュレーションなどによって予め求めてマップとして定めておき、そのマップからエンジントルク増加分ΔＴを算出することができる。

そのエンジントルク増加分ΔＴに基づいて、ポンプモータ１２，１３の押出容積ｑ1，ｑ2が算出される（ステップＳ１４）。これは、マップに基づいて行うことができ、そのマップの一例を図７に模式的に示してある。このマップは、エンジントルク増加分ΔＴが大きくなるのに従って各押出容積ｑ1，ｑ2の和が、予め定めた下限値に向けて減少するように構成したマップであり、ステップＳ１３で算出したエンジントルク増加分ΔＴから押出容積ｑ1，ｑ2の和（ｑ1＋ｑ2）が求められる。こうして算出された押出容積ｑ1，ｑ2の和（ｑ1＋ｑ2）により、前述した図５に太線で示す暖機用のマップが得られる。したがって、暖機状態で目標変速比を設定する各押出容積ｑ1，ｑ2が前述した図３の制御例と同様にして求めることができる。

ついで、リリーフ圧が算出される（ステップＳ１５）。これは、具体的には要求駆動力から求めることができ、例えばアクセル開度と車速とから要求駆動力を求め、その要求駆動力と車速とから要求出力を求め、これをエンジン回転数で除算してエンジントルクを算出し、そのエンジントルクを前述した式に代入して圧力を算出すればよい。なお、その場合、エンジントルクには前述した増加分ΔＴは含ませない。こうして算出されたエンジントルク増加要求とリリーフ圧要求とが指令信号として出力される（ステップＳ１６）。

一方、暖機判定が成立しないことによりステップＳ１１で否定的に判定された場合、およびエンジントルクを増加できない状態であることによりステップＳ１２で否定的に判断された場合には、暖機用エンジントルク増加分の指令値が「０」に設定されるとともに、リリーフ圧が最大（ＭＡＸ）に設定される（ステップＳ１７）。その後、ステップＳ１６に進んでこれらの指令値が出力される。

したがって、図６に示す制御例では、暖機を行う際のエンジントルクの増加分と各ポンプモータ１２，１３の押出容積ｑ1，ｑ2とを相互に関連させて算出し、その算出結果に基づいてエンジン１の出力制御と変速機の変速制御とを行うので、暖機のために動力損失が幾分生じるとしても、それに起因するトルクの低下を補うようにエンジントルクが増大させられる。そのため、暖機時に駆動トルクが低下あるいは不足するなどの事態を防止もしくは抑制することができる。なお、暖機制御を実行していても通常どおりに変速制御を行えることは、前述した図３に示す制御の場合と同様である。

ここで上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、図３のステップＳ１あるいは図６のステップＳ１１の制御を行う機能的手段が、この発明の暖機判定手段に相当し、図３のステップＳ２あるいは図６のステップＳ１４で押出容積ｑ1，ｑ2を通常より減少させる機能的手段が、この発明の容量低減手段に相当する。また、図３のステップＳ３の制御を行う機能的手段が、この発明の設定圧低下手段に相当する。さらに、図６のステップＳ１３およびステップＳ１６でエンジントルクを増加させる機能的手段が、この発明の出力制御手段に相当する。

なお、この発明は上述した各具体例に限定されないのであって、適用する無段変速機は図１に示す構成とは異なり、油圧のみによって動力を伝達し、かつ変速を行うように構成した変速機であってもよい。すなわち、静圧式変速機（HydroStatic Transmission：ＨＳＴ）であってもよい。また、歯車機構を主体とした変速機構と並列にＨＳＴを設けて、全体として無段階に変速できるように構成した変速機であってもよい。また、変速の際の油圧ポンプおよび油圧モータの容量は、両方を同時に変化させる以外に、一方の容量を目的とする容量まで増大させた後、他方の容量を低下させてもよい。

また、図１に示す例では、前進４段・後進１段の固定変速比を設定できるように構成されているが、この発明で対象とする変速機は、固定変速比の数がそれよりも多くてよく、あるいは反対に少なくてもよい。さらに、ポンプモータをシングルピニオン型遊星歯車機構やダブルピニオン型遊星歯車機構などの差動機構に対する反力機構として用いる場合、その押出容積をゼロから一方向にのみ増大できるいわゆる片振り型のものに限らず、正負の両方向に変化させることのできるいわゆる両振り型のポンプモータを使用することもできる。その場合、歯車機構は、図１と異なる構成とすることができる。

さらに、ポンプモータや差動機構ならびにギヤ対などの伝動機構の配列は、必要に応じて適宜変更することができ、いわゆるＦＲ車に適するように配置した構成としてもよい。またさらに、動力源は一方の差動機構に直接連結する替わりに、前述したカウンタギヤ対のアイドルギヤに連結してもよい。そして、図６に示す制御例では、エンジントルク増加分から押出容積を設定するように構成されているが、この発明では、これに替えて、暖機要求に基づいて押出容積もしくはこの和を求め、それに基づいてエンジントルク増加分を求めるように構成してもよい。

この発明に係る動力伝達装置の一例を模式的に示すスケルトン図である。 各変速段を設定する際の各ポンプモータおよび各シンクロの動作状態をまとめて示す図表である。 この発明に係る暖機時の押出容積およびリリーフ弁の制御例を説明するためのフローチャートである。 暖機時と通常時との押出容積制御マップの一例を模式的に示す図である。 暖機時と通常時との油圧の一例を示す図である。 エンジントルクの制御を伴うこの発明による制御例を説明するためのフローチャートである。 エンジントルクの増加分から押出容積の和を求めるマップの一例を模式的に示す図である。

符号の説明

１…動力源（Ｅ／Ｇ）、 ２…入力部材、 ３…第１遊星歯車機構、 ４…第２遊星歯車機構、 ８…第１中間軸、 ９…モータ軸、 １０…第２中間軸、 １１…モータ軸、 １２…可変容量型ポンプモータ（第１ポンプモータ）、 １３…可変容量型ポンプモータ（第２ポンプモータ）、 １６…出力軸、 １７，１８，１９，２０，２１…ギヤ対、 ２２…第１のシンクロナイザー（第１シンクロ）、 ２３…第２のシンクロナイザー（第２シンクロ）、 ２４…第３のシンクロナイザー（第３シンクロ）、 ２５…後進用のシンクロナイザー（Ｒシンクロ）、 ４３…電子制御装置（ＥＣＵ）。

Claims (6)

1. 動力源が出力した動力によって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、その油圧ポンプが出力した圧油が供給されて駆動されることにより出力部材に動力を出力する可変容量型の油圧モータとを備え、前記出力部材に伝達されるトルクがこれらの油圧ポンプと油圧モータとの容量と油圧とに応じて変化する無段変速機の油圧制御装置において、
   圧油の温度を上昇させるべきことを判定する暖機判定手段と、
   この暖機判定手段によって、圧油の温度を上昇させるべきことが判定された場合に、前記油圧ポンプと油圧モータとの前記容量を、前記判定がなされない場合に比較して減少させる容量低減手段と
   を備えていることを特徴とする無段変速機の油圧制御装置。
2. 前記容量低減手段は、前記油圧ポンプの容量と前記油圧モータの容量との和を減少させる手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の油圧制御装置。
3. 前記容量低減手段は、前記油圧ポンプの容量と前記油圧モータの容量との比率を変化させずにこれらの容量を減少させる手段を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の無段変速機の油圧制御装置。
4. 前記油圧ポンプと油圧モータとを連通させている油圧回路の最高圧力を設定するリリーフ弁を備え、前記暖機判定手段によって、圧油の温度を上昇させるべきことが判定された場合に、このリリーフ弁の設定圧を低下させる設定圧低下手段を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無段変速機の油圧制御装置。
5. 前記油圧ポンプと油圧モータとの前記容量が前記容量低減手段によって減少させられた場合に前記動力源の出力トルクを増大させる出力制御手段を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の無段変速機の油圧制御装置。
6. 前記油圧ポンプと油圧モータとは、ポンプおよびモータの両方の機能を備えた可変容量型のポンプモータを含み、
   前記無段変速機は、前記動力源から動力が入力される入力要素と前記出力部材に対して伝動機構を介して動力を出力する出力要素といずれかのポンプモータが連結された反力要素とで差動作用を行う第１の差動機構と、前記動力源から動力が入力される他の入力要素と前記出力部材に対して他の伝動機構を介して動力を出力する他の出力要素と他のポンプモータが連結された他の反力要素とで差動作用を行う第２の差動機構と、前記各伝動機構を選択的にトルク伝達可能な状態にする切換機構とを備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の無段変速機の油圧制御装置。

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