JP2009097643A - 可変容量型流体圧ポンプモータ式変速機の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】変速時間を短縮して迅速な変速を行うことができる可変容量型流体圧ポンプモータ式変速機の制御装置を提供する。
【解決手段】ギヤ対の変速比で決まる固定変速段と、各ポンプモータ同士の間で圧油を介して伝達する動力を連続的に変化させることによる無段変速状態とを設定することが可能な変速機の制御装置において、補給ポンプが吐出した圧油を選択的に蓄圧するとともに、各ポンプモータの吸入口同士を結ぶ第1油路もしくは吐出口同士を結ぶ第2油路に選択的に連通されて蓄圧した圧油を吐出する蓄圧装置と、切替機構により伝動機構を動力遮断状態から動力伝達状態へ切り替えを伴う変速を行う場合に、動力伝達状態にされる伝動機構が配置されている側のポンプモータに第1油路もしくは第2油路を経由して圧油を供給してそのポンプモータを駆動する蓄圧制御手段(ステップS2〜S10)とを備えている。
【選択図】図4
【解決手段】ギヤ対の変速比で決まる固定変速段と、各ポンプモータ同士の間で圧油を介して伝達する動力を連続的に変化させることによる無段変速状態とを設定することが可能な変速機の制御装置において、補給ポンプが吐出した圧油を選択的に蓄圧するとともに、各ポンプモータの吸入口同士を結ぶ第1油路もしくは吐出口同士を結ぶ第2油路に選択的に連通されて蓄圧した圧油を吐出する蓄圧装置と、切替機構により伝動機構を動力遮断状態から動力伝達状態へ切り替えを伴う変速を行う場合に、動力伝達状態にされる伝動機構が配置されている側のポンプモータに第1油路もしくは第2油路を経由して圧油を供給してそのポンプモータを駆動する蓄圧制御手段(ステップS2〜S10)とを備えている。
【選択図】図4
Description
この発明は、圧力流体を相互に授受できる少なくとも一対の可変容量型流体圧ポンプモータと、各々の可変容量型流体圧ポンプモータによって伝達されるトルクを出力部材に伝達する少なくとも2つの伝動機構と、それぞれの伝動機構を動力伝達可能状態と動力伝達不可能状態とに切り替える切替機構とを備え、いずれかの伝動機構の変速比で決まる固定変速段と、各可変容量型流体圧ポンプモータ同士の間で圧力流体を介して伝達する動力を変化させることによる無段変速状態とを設定可能な変速機の制御装置に関するものである。
この種の変速機が特許文献1に記載されている。その構成を簡単に説明すると、一対の遊星歯車機構のそれぞれにおける反力要素に可変容量型の流体圧ポンプモータが連結され、各流体圧ポンプモータの吐出口同士、および吸入口同士が互いに連結されて閉回路が形成されている。また、各遊星歯車機構における入力要素にはエンジンなどの動力源の出力した動力が入力されるように構成されている。さらに、各遊星歯車機構の出力要素と一体の中間軸上には、いわゆる固定段を設定するための駆動ギヤが配置され、それぞれの駆動ギヤに噛み合っている従動ギヤが出力軸上に配置されている。そして、これらの駆動ギヤと従動ギヤとからなる各ギヤ対をトルクの伝達が可能な状態とトルクを伝達しない状態とに切り替える同期連結機構(いわゆるシンクロ)が設けられている。
したがって、いずれかの流体圧ポンプモータをロックして反力要素を固定すれば、動力源の出力した動力が、その反力要素を有する遊星歯車機構を介して一方の中間軸に伝達され、さらにその中間軸に対してシンクロによって連結されているギヤ対を介して出力軸に動力が伝達される。その場合の変速比は、動力の伝達に関与しているギヤ対のギヤ比に応じた変速比となる。
この場合の流体圧ポンプモータのロックは、他方の流体圧ポンプモータの押出容積をゼロにすることにより設定される。すなわち、各流体圧ポンプモータは閉回路によって連通されているので、他方の流体圧ポンプモータの押出容積をゼロにすれば、圧力流体の流動が生じなくなるので、一方の流体圧ポンプモータの押出容積を最大にするなど、ゼロより大きい押出容積とすることにより、一方の流体圧ポンプモータがロックされ、その回転が阻止される。
また、各流体圧ポンプモータの押出容積をゼロより大きくするとともに、一方の流体圧ポンプモータ側のシンクロによって所定のギヤ対をトルク伝達可能な状態とし、かつ他方の流体圧ポンプモータ側のシンクロによって他のギヤ対をトルク伝達可能な状態にすると、各ギヤ対のギヤ比に応じて決まる変速比の中間の値の変速比が設定される。すなわち、一方の流体圧ポンプモータが圧力流体を発生させ、これが他方の流体圧ポンプモータに供給されてこれがモータとして動作し、その動力が他方のギヤ対を介して出力軸に伝達される。その結果、出力軸には、このような流体を介して伝達された動力と、一方の流体圧ポンプモータを介して機械的に伝達された動力とを合成した動力が現れる。そのうちの流体を介した動力は、各流体圧ポンプモータの押出容積を連続的に変化させることにより連続的に変化させることが可能であるから、結局、変速機の全体としての変速比を連続的に、すなわち無段階に設定することができる。
なお、特許文献2には、車両の減速エネルギ(慣性エネルギ)を回収してアキュムレータに蓄圧する装置であって、車両の減速時に、出力軸に連結された可変容量型の油圧ポンプ・モータをポンプとして作動させることにより加圧した作動油をアキュムレータへ送って蓄圧するとともに、そのアキュムレータ内の蓄圧エネルギで油圧ポンプ・モータをモータとして作動させるようにした車両の減速エネルギ回収装置に関する発明が記載されている。
また、特許文献3には、駆動モータと、その駆動モータに連結された油圧ポンプを有する静圧伝動ユニットと、出力側駆動軸に連結された油圧モータと、出力側駆動軸を直接駆動するとともに断続クラッチを介して駆動軸に断続可能に連結される直結駆動軸とを備え、断続クラッチを係合する際の駆動モータ側回転速度と駆動軸側回転速度との同期を、油圧モータもしくは油圧ポンプの工程容積を変化させることにより行うようにした同期形直結駆動装置を備えた静圧駆動装置に関する発明が記載されている。
上記の特許文献1に記載されている変速機では、いずれかのギヤ対のギヤ比に応じた変速比、すなわち固定変速段(固定変速比)を超えてもしくは跨いで変速する場合、シンクロを切り替え動作させることにより、動力の伝達に関与するギヤ対を変更することになる。より具体的には、一方の中間軸側のシンクロをいわゆる係合状態に維持したまま、他方の中間軸側のシンクロをニュートラル位置に移動させ、かつ他のギヤ対側に移動させてそのギヤによって動力を伝達するいわゆる係合状態に切り替える。その切り替えの過程では、一旦、固定変速段を設定し、その状態でトルクの伝達に関与していない方のシンクロを切り替えることになる。すなわち、押出容積がゼロの可変容量型流体圧ポンプモータに繋がっているシンクロを切り替え動作させることになる。
したがって、特許文献1に記載されている変速機では、固定変速段を跨いで変速比を変化させる場合、変速比が固定変速段になった状態でシンクロを切り替え動作させる。そのため、シンクロの切り替え動作が完了するまでの間は、変速比の変化はその固定変速段の状態で停滞することになる。
すなわち、特許文献1に記載されている変速機においては、各ギヤ対のギヤ比によって決まる各固定変速段の間で変速比を変化させる変速の場合は、変速比を連続的に変化させること、すなわち無段変速が可能である。しかしながら、固定変速段を跨いで変速比を変化させる変速の場合には、上記のように変速比が固定変速段になった状態でシンクロの切り替え動作を行う必要があるため、いずれか一方の可変容量型流体圧ポンプモータの押出容積をゼロにするとともに、その切り替えを行うシンクロの回転軸の回転と切り替え先の回転部材の回転とを同期させなければならない。その結果、シンクロの切り替え動作が完了して再び可変容量型流体圧ポンプモータの押出容積を増大させるまでの間は、変速比の連続的な変化が一時的に停滞して、その変速時間が長くなってしまう。
シンクロの容量を増量することにより、シンクロの回転同期に要する時間を短縮することができるが、その場合、容量の増量に伴ってシンクロの体格も増大することになり、結局、変速機の体格も大型化しなければならなくなってしまう。このように、特許文献1に記載されている変速機では、変速機の大型化を伴うことなく、シンクロの切り替え時間を短縮して迅速な変速を行うためには、未だ改良の余地があった。
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、可変容量型流体圧ポンプモータを使用した変速機において、変速機を大型化することなく、切替機構の切り替え動作を伴う変速であっても、変速時間を短縮して迅速な変速を行うことができる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、動力源と出力部材との間でそれぞれ互いに異なる複数の変速比を選択的に設定可能な第1動力伝達経路および第2動力伝達経路と、それら各動力伝達経路を介して伝達されるトルクを押出容積に応じて変化させるように前記各動力伝達経路毎に設けられかついずれか一方の押出容積がゼロの場合に他方が圧力流体の給排を阻止されてロックされるように吸入口同士および吐出口同士が閉回路を介して相互に連通された可変容量型の第1流体圧ポンプモータおよび第2流体圧ポンプモータと、前記第1流体圧ポンプモータと共に前記第1動力伝達経路に配置されかつ前記第1流体圧ポンプモータがロックされた場合に前記動力源からの動力を前記出力部材に伝達する第1伝動機構と、前記第2流体圧ポンプモータと共に前記第2動力伝達経路に配置されるかつ前記第2流体圧ポンプモータがロックされた場合に前記動力源からの動力を前記出力部材に伝達する第2伝動機構と、前記各伝動機構をそれぞれ前記出力部材に対して動力伝達が可能な動力伝達状態と動力伝達が不可能な動力遮断状態とに選択的に切り替える切替機構と、前記閉回路に圧力流体を供給する補給ポンプとを備え、いずれかの前記各伝動機構の変速比で決まる固定変速段と、前記各流体圧ポンプモータ同士の間で圧力流体を介して伝達する動力を連続的に変化させることによる無段変速状態とを設定することが可能なように構成された可変容量型流体圧ポンプモータ式変速機の制御装置において、前記閉回路に常時連通されかつ前記補給ポンプが吐出した圧力流体を選択的に蓄圧するとともに、前記閉回路の前記吸入口同士を結ぶ第1油路もしくは前記吐出口同士を結ぶ第2油路に選択的に連通されて前記蓄圧した圧力流体を吐出する蓄圧装置と、前記切替機構によりいずれかの前記伝動機構を前記動力遮断状態から前記動力伝達状態へ切り替える動作を伴う変速を行う場合に、前記動力伝達状態にされるいずれかの前記伝動機構が配置されている前記動力伝達経路側の前記流体圧ポンプモータに前記第1油路もしくは前記第2油路を経由して前記蓄圧した圧力流体を供給して該流体圧ポンプモータを駆動する蓄圧制御手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。
また、請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記第1伝動機構および第2伝動機構が、それぞれ、前記第1流体圧ポンプモータのロータおよび第2流体圧ポンプモータのロータにそれぞれ連結された回転軸と、それら各回転軸にそれぞれ回転自在に嵌合されるとともに該回転軸に連結されることにより前記出力部材に対して動力を伝達する伝動回転体と、それら各伝動回転体に連結されかつ変速比の異なる複数のギヤ対とを含み、前記切替機構が、スリーブを前記回転軸の軸線方向に移動させて前記伝動回転体に係合して前記回転軸と前記伝動回転体とを連結することにより前記動力伝達状態を達成する同期連結機構を含み、前記蓄圧制御手段が、前記変速の際に前記同期連結機構により連結される前記回転軸と前記伝動回転体との回転同期を促進する方向に前記流体圧ポンプモータを駆動する手段を含むことを特徴とする制御装置である。
さらに、請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記蓄圧制御手段が、前記蓄圧された圧力流体を前記第1油路を経由していずれかの前記流体圧ポンプモータに供給することにより該流体圧ポンプモータの回転数を前記動力源の回転方向と同じ正回転方向に増大させ、かつ前記蓄圧された圧力流体を前記第2油路を経由していずれかの前記流体圧ポンプモータに供給することにより該流体圧ポンプモータの回転数を前記動力源の回転方向と反対の逆回転方向に増大させる手段を含むことを特徴とする制御装置である。
そして、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、前記蓄圧装置が、前記閉回路から該蓄圧装置への圧力流体の流動を許容しかつその反対方向への流動を規制する蓄圧油路と、前記閉回路との間の圧力流体の流動を許容する状態とその流動を規制する状態とに選択的に制御可能な吐出油路との互いに並行する2本の油路により前記閉回路に連通されていて、前記蓄圧制御手段が、前記吐出油路を前記流動を許容する状態に制御することにより前記閉回路へ前記蓄圧された圧力流体を吐出し、かつ前記吐出油路を前記流動を規制する状態に制御することにより前記補給ポンプが吐出した圧力流体を蓄圧する手段を含むことを特徴とする制御装置である。
請求項1の発明によれば、固定変速段を跨いで変速比を変化させる場合、すなわちいずれか一方の切替機構を動力遮断状態から動力伝達状態へ切り替える切り替え動作を伴う変速を実行する場合に、蓄圧装置と閉回路の第1油路もしくは第2油路とが連通されて、蓄圧装置に蓄圧されていた圧力流体が、切り替え動作する切替機構が配置されている側の流体圧ポンプモータに供給される。したがって、流体圧ポンプモータが正回転方向もしくは逆回転方向に駆動されることになり、流体圧ポンプモータすなわちその流体圧ポンプモータに連結されている切替機構の回転部材の回転数を制御することができ、その結果、その切替機構を迅速に切り替えることができる。そのため、固定変速段を跨いで変速比を変化させる変速であっても、その変速時間を短縮して、迅速でスムーズな変速を実行することができる。
また、請求項2の発明によれば、固定変速段を跨いで変速比を変化させる場合、すなわちいずれか一方の切替機構の切り替え動作を伴う変速を実行する場合、言い換えると、同期連結機構のスリーブを移動させて回転軸と伝動回転体とを連結させる動作を伴う変速を実行する場合に、連結される回転軸すなわち流体圧ポンプモータのロータと一体回転もしくは差動回転するように連結されている回転軸の回転と、出力部材に上記の跨がれる固定変速段の前後の変速比の固定変速段を設定するギヤ対を介して連結されている伝動回転体の回転とを同期させる方向に、その流体圧ポンプモータが駆動される。そのため、回転軸と伝動回転体との回転同期を促進して、同期連結機構のスリーブの移動、すなわち切替機構の切り替え動作に要する時間を短縮することができ、切替機構の切り替え動作を伴う固定変速段を跨いだ変速であっても、その変速時間を短縮して、迅速でスムーズな変速を実行することができる。
さらに、請求項3の発明によれば、蓄圧装置は、各流体圧ポンプモータの吸入口同士を連通する第1油路と、各流体圧ポンプモータの吐出口同士を連通する第2油路とに選択的に連通されて、蓄圧した圧力流体を吐出するようになっている。したがって、いずれか一方の流体圧ポンプモータと閉回路とを遮断するとともに、蓄圧装置と第1油路とを連通し、蓄圧した圧力流体を吐出して他方の流体圧ポンプモータに供給することにより、他方の流体圧ポンプモータを正回転方向に駆動し、反対に、蓄圧装置と第2油路とを連通し、蓄圧した圧力流体を吐出して他方の流体圧ポンプモータに供給することにより、他方の流体圧ポンプモータを逆回転方向に駆動することができる。そのため、切替機構の切り替え動作を伴う変速を実行する場合に、その切り替え動作する切替機構が配置されている側の流体圧ポンプモータを正回転方向もしくは逆回転方向に駆動すること、すなわち流体圧ポンプモータの回転数を制御することができる。
そして、請求項4の発明によれば、蓄圧装置が互いに並行する蓄圧油路と吐出油路とによって閉回路に連通されていて、吐出油路を圧力流体の流動を許容する状態にして、蓄圧装置に蓄圧された圧力流体をその吐出油路を介して閉回路へ吐出していずれかの流体圧ポンプモータに供給する状態と、吐出油路を圧力流体の流動を規制する状態にして、補給ポンプが吐出した圧力流体を蓄圧装置に蓄圧する状態とに適宜切り替えられる。そのため、補給ポンプ以外に専用のポンプなどを設けることなく、蓄圧装置に圧力流体を蓄圧すること、および、その蓄圧装置に蓄圧された圧力流体を、補給ポンプから閉回路に供給される圧力流体に加えて各流体圧ポンプモータにそれぞれ供給してそれら各流体圧ポンプモータをそれぞれ駆動することができる。したがって、変速機の構成を簡素化し、変速機の小型化やコストダウンを図ることができる。
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変速機について説明すると、この発明で対象とする変速機は、少なくとも2つの動力伝達経路を備えており、それら両方の動力伝達経路を介して、動力源から出力部材にトルクを伝達できるように構成され、その結果、動力源と出力部材との回転数の比である変速比を連続的に変化させることのできる変速機である。
より具体的には、上記の各動力伝達経路は、ポンプおよびモータのそれぞれとして機能する可変容量型流体圧ポンプモータを備えており、それらの可変容量型流体圧ポンプモータの押出容積に応じたトルクを伝達するように構成され、さらにそれぞれの可変容量型流体圧ポンプモータが圧力流体を相互に授受できるように連通されている。したがって、一方の可変容量型流体圧ポンプモータがポンプとして機能することにより、その押出容積に応じたトルクが動力源から出力部材に伝達され、同時に、一方の可変容量型流体圧ポンプモータから他方の可変容量型流体圧ポンプモータに圧力流体が供給されて他方の可変容量型流体圧ポンプモータがモータとして機能する。すなわち、圧力流体を介した動力伝達が、並行して行われる。そのトルクが他方の動力伝達経路を介して出力部材に伝達される。その結果、出力部材に伝達されるトルクは、各動力伝達経路を介して伝達されるトルクの合計になり、しかも圧力流体を介して伝達されるトルクは、各押出容積に応じて変化するので、結局は、変速比が連続的に変化することになる。
各動力伝達経路は、それぞれ変速比の異なるギヤ対や巻き掛け伝動機構などの伝動機構を備えることができ、一方の動力伝達経路のみを介して出力部材にトルクを伝達する場合には、変速機の全体としての変速比は、その動力伝達経路における伝動機構の変速比で決まる。このような変速比を仮に固定変速比(もしくは固定変速段)と称すると、固定変速比を設定している状態では、圧力流体を介した動力の伝達が生じないので、動力の損失が生じにくく、効率のよい伝動状態となる。なお、いずれかの伝動機構のみをトルク伝達に関与させるようにするために、クラッチ機構などの切替機構を各伝動機構に含ませることが好ましく、あるいは動力源もしくは出力部材と伝動機構との間に切替機構を設けることが好ましい。
この発明で対象とする変速機は、圧力流体を介して動力を伝達するように構成されているので、ハイドロスタティック・トランスミッション(HST)として構成した変速機であってもよいが、上述したように機械的な動力伝達によって変速比を設定する機能を兼ね備えたハイドロスタティック・メカニカル・トランスミッション(HMT)として構成されたものであることが好ましい。そのメカニカルトランスミッションの部分は、必要に応じて適宜の構成とすることができ、常時噛み合っているギヤ対を、クラッチ機構もしくは同期連結機構によって選択する構成の機構や、複数の遊星歯車機構もしくは複合遊星歯車機構によって複数の変速比を設定できる構成などを採用することができる。また、可変容量型流体圧ポンプモータは、動力源と出力部材との間に直列に介在させる構成以外に、反力手段として可変容量型流体圧ポンプモータを用いる構成とすることもできる。
図1にこの発明で対象とする変速機の一例が記載されている。これは、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(固定段)として4つの前進段および1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、車両に搭載されたこの発明で対象とする変速機TMは、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から差動機構にトルクを伝達するように構成されている。その差動機構としては従来知られている各種の構成のものを採用することができ、図1に示す例では、第1遊星歯車機構3(すなわち第1動力分割機構)、および第2遊星歯車機構4(すなわち第2動力分割機構)が採用されている。
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。以下の説明では、動力源1として、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンあるいはLPGエンジンなどのエンジン1を使用した例を説明する。また、このエンジン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。これらの各遊星歯車機構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ア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に前記の入力部材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、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におけるキャリア3Cは出力要素となっており、そのキャリア3Cに、この発明の回転軸に相当する第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、そのキャリア4Cが出力要素となっており、そのキャリア4Cに、この発明の回転軸に相当する第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、可変容量型流体圧ポンプモータ12の出力軸(ロータ軸)に連結されている。この可変容量型流体圧ポンプモータ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油圧ポンプがその一例であって、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、この可変容量型流体圧ポンプモータ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、可変容量型流体圧ポンプモータ13の出力軸(ロータ軸)に連結されている。この可変容量型流体圧ポンプモータ13は、第1ポンプモータと同様に、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油圧ポンプがその一例であって、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、この可変容量型流体圧ポンプモータ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、この発明の第1油路に相当する油路14によって連通され、また吐出口12D,13D同士が、この発明の第2油路に相当する油路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CC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がエンジン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CC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、第1中間軸8には、第1遊星歯車機構3側から順に、この発明の第1伝動機構に相当する第4速ギヤ対17および第2速ギヤ対18における第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、この発明の第2伝動機構に相当する第3速ギヤ対19および第1速ギヤ対20における第3速駆動ギヤ19Aと第1速駆動ギヤ20Aとが、それぞれ、上記の第4速従動ギヤ17Bおよび第2速従動ギヤ18Bに噛み合っていて、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19Bを兼ねており、また第2速従動ギヤ18Bが第1速従動ギヤ20B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、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との間で選択的にトルク伝達可能な状態とするための、すなわち、各ギヤ対17,18,19,20,21をそれぞれいずれかの中間軸8,10と出力軸16との間で動力伝達が可能な動力伝達状態と動力伝達が不可能な動力遮断状態とに選択的に切り替えるこの発明の切替機構に相当するクラッチ機構が設けられている。このクラッチ機構は、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)、摩擦クラッチなどの摩擦係合機構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。前記の出力軸16上で、発進従動ギヤ21Bに隣接する位置に第1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、前記の第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、前記の第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とキャリア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。
このように、図1に示す変速機TMは、エンジン1が出力したトルクが、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。すなわち、エンジン1から第1中間軸8もしくはモータ軸9を経由して出力軸16に至る、この発明の第1動力伝達経路に相当する動力伝達経路と、エンジン1から第2中間軸10もしくはモータ軸11を経由して出力軸16に至る、この発明の第2動力伝達経路に相当する動力伝達経路との、エンジン1と出力軸16との間でそれぞれ互いに異なる複数の変速比を、各シンクロ22,23,24,25の切り替え動作によって選択的に設定可能な2つの動力伝達経路が構成されている。そして、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装置などの伝動手段26を介してデファレンシャル27が連結され、ここから左右の車軸28に動力を出力するようになっている。
さらに、変速機TM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の回転数を検出する入力回転数センサ29、車軸28の回転数を検出する出力回転数センサ30、第1ポンプモータ12の回転数を検出する回転数センサ31、第2ポンプモータ13の回転数を検出する回転数センサ32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を連通させている上記の閉回路CCには、この発明の補給ポンプに相当する、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(もしくはブーストポンプ)33が設けられている。このチャージポンプ33は、上記の閉回路CC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、前述したエンジン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34からオイルを汲み上げて閉回路CC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33の吐出口33Dは、閉回路CCにおける油路14と油路15とにそれぞれチェック弁35,36,37を介して連通されている。すなわち、チャージポンプ33と油路14および油路15とがそれぞれ連通される分岐箇所Aと、チャージポンプ33の吐出口33Dとの間にチェック弁35が設けられている。そして、その分岐箇所Aと油路14との間にチェック弁36が設けられ、分岐箇所Aと油路15との間にチェック弁37が設けられている。なお、これらのチェック弁35,36,37は、チャージポンプ33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33の吐出圧を調整するためのリリーフ弁38が、チャージポンプ33の吐出口33Dに連通されている。このリリーフ弁38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(以下、パイロット圧とする)Psol5との和より高い圧力が作用した場合にドレインポートを開いてオイルをオイルパン34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33の吐出圧をパイロット圧Psol5に応じた圧力に設定するように構成されている。
チャージポンプ33の吐出口33Dに連通されている一方のチェック弁36と油路14との間には、これらチェック弁36と油路14とを連通させた状態と、チェック弁36と油路14とを遮断するとともに油路14をオイルパン34に連通させる状態とに切り替える第1切替弁39が設けられている。この第1切替弁39は、パイロット圧もしくはソレノイドによる押圧力(以下、パイロット圧とする)Psol3が、スプリングによる弾性力に対抗するように作用している状態がON状態であって、チェック弁36と油路14とを遮断するとともに、油路14をオイルパン34(すなわちドレイン)に連通させるようになっている。また、パイロット圧Psol3が作用していない状態がOFF状態であって、チェック弁36と油路14とを連通させるようになっている。さらに、この第1切替弁39におけるドレインポートには、オイルパン34に向けたオイルの排出方向で開くチェック弁40が連通されている。このチェック弁40は、弁体を弾性力によって閉じる方向に押圧している構造であり、したがってドレイン圧をその弾性力に応じた圧力に維持するようになっている。
また、チャージポンプ33の吐出口33Dに連通されている他方のチェック弁37と油路15との間には、これらチェック弁37と油路15とを連通させた状態と、チェック弁37と油路15とを遮断するとともに油路15をオイルパン34に連通させる状態とに切り替える第2切替弁41が設けられている。この第2切替弁41は、パイロット圧もしくはソレノイドによる押圧力(以下、パイロット圧とする)Psol4が、スプリングによる弾性力に対抗するように作用している状態がON状態であって、チェック弁37と油路15とを遮断するとともに、油路15をオイルパン34(すなわちドレイン)に連通させるようになっている。また、パイロット圧Psol4が作用していない状態がOFF状態であって、チェック弁37と油路15とを連通させるようになっている。さらに、この第2切替弁41におけるドレインポートには、オイルパン34に向けたオイルの排出方向で開くチェック弁42が連通されている。このチェック弁42は、弁体を弾性力によって閉じる方向に押圧している構造であり、したがってドレイン圧をその弾性力に応じた圧力に維持するようになっている。
さらに、油路14には、第1ポンプモータ12を閉回路CCに対して遮断する第1ロック弁43、および、第2ポンプモータ13を閉回路CCに対して遮断する第2ロック弁44が設けられている。すなわち、油路14のうち第1切替弁39が連通されている分岐箇所Bより第1ポンプモータ12側に第1ロック弁43が設けられ、分岐箇所Bより第2ポンプモータ13側に第2ロック弁44が設けられている。
第1ロック弁43は、パイロット圧もしくはソレノイドによる押圧力(以下、パイロット圧とする)Psol1によって切り替え動作する開閉弁(オン・オフ弁)であって、パイロット圧Psol1が作用しているON状態では閉止状態となって第1ポンプモータ12を閉回路CCに対して遮断し、パイロット圧Psol1が作用していないOFF状態では開放状態となって第1ポンプモータ12を閉回路CCに対して連通させるようになっている。
一方、第2ロック弁44は、パイロット圧もしくはソレノイドによる押圧力(以下、パイロット圧とする)Psol2によって切り替え動作する開閉弁(オン・オフ弁)であって、パイロット圧Psol2が作用しているON状態では閉止状態となって第2ポンプモータ13を閉回路CCに対して遮断し、パイロット圧Psol2が作用していないOFF状態では開放状態となって第2ポンプモータ13を閉回路CCに対して連通させるようになっている。
これら各ロック弁43,44の間の油路14に、前記の第1切替弁39が連通されているので、いずれか一方のロック弁43,44をON状態とし、かつ他方のロック弁44,43をOFF状態とすることにより、いずれかのポンプモータ12,13をロックする、すなわちいずれか一方のポンプモータ12,13の出力軸(ロータ)の回転を停止させるとともに他方のポンプモータ13,12を第1切替弁39に連通させるようになっている。
上記の第1ロック弁43をON状態にして第1ポンプモータ12を閉回路CCに対して遮断した場合、チャージポンプ33が吐出した圧油を第2ポンプモータ13に供給するようになっているので、第1ロック弁43がON状態の場合に、いずれかの切替弁39,41をON状態にする。一方、第2ロック弁44をON状態にして第2ポンプモータ13を閉回路CCに対して遮断した場合、チャージポンプ33が吐出した圧油を第1ポンプモータ12に供給するようになっているので、第2ロック弁44がON状態の場合に、いずれかの切替弁39,41をON状態にする。
したがって、各ロック弁43,44をそれぞれON状態にするパイロット圧Psol1,Psol2は、いずれかの切替弁39,41をON状態にするパイロット圧Psol3,Psol4を流用して良く、このようにすれば、パイロット圧Psol1,Psol2,Psol3,Psol4を出力する駆動手段(例えばソレノイドバルブや切り替えバルブあるいは開閉弁など)を共用化して部品点数の削減もしくは低コスト化あるいは構成の簡素化を図ることができる。
さらに、圧油を蓄圧するとともにその蓄圧した圧油を第1ポンプモータ12もしくは第2ポンプモータ13に供給するアキュムレータ45が設けられている。このアキュムレータ45は、チャージポンプ33で発生させた油圧を蓄える蓄圧器であって、圧油を封入できるボンベ(もしくはタンク)を主体として、必要に応じてその内容積を弾性的に減じて内圧を相対的に高くするように構成され、そのために例えば所定圧力のガスが封入されている。そして、このアキュムレータ45は、第3切替弁46を介して、前述のチャージポンプ33の吐出口33Dと油路14および油路15との分岐箇所Aに連通されている。言い換えると、分岐箇所Aすなわち油路14もしくは油路15とアキュムレータ45とを連通する吐出油路47の途中に、第3切替弁46が設けられている。
第3切替弁46は、パイロット圧もしくはソレノイドによる押圧力(以下、パイロット圧とする)Psol6によって切り替え動作する開閉弁(オン・オフ弁)であって、パイロット圧Psol6が作用しているON状態では開放状態となってアキュムレータ45をチャージポンプ33の吐出口33Dに対して連通し、パイロット圧Psol6が作用していないOFF状態では閉止状態となってアキュムレータ45をチャージポンプ33の吐出口33Dに対して遮断するようになっている。
また、アキュムレータ45と分岐箇所Aとの間には、上記の吐出油路47と並列して蓄圧油路48が設けられている。この蓄圧油路48の途中には、閉回路CCの分岐箇所Aすなわちチャージポンプ33の吐出口33Dからアキュムレータ45に向けた圧油の流動のみを許容するチェック弁49と、アキュムレータ45に蓄えられた圧油の圧力を検出して信号を出力する圧力センサ50とが設けられている。
したがって、第3切替弁46をOFF状態すなわち閉止状態として吐出油路47を遮断することにより、チャージポンプ33が吐出した圧油をアキュムレータ45へ流通させ、その油圧をアキュムレータ45に蓄えることができる。そして、第3切替弁46をON状態すなわち開放状態としてアキュムレータ45と分岐箇所Aとの間で吐出油路47を連通状態にすることにより、アキュムレータ45に蓄圧した圧油を分岐箇所Aを経由して油路14もしくは油路15へ流通させることができる。
そして、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の動作、各切替弁39,41,46および各ロック弁43,44の各パイロット圧PPsol3,Psol4,sol6,sol1,Psol2など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)51が設けられている。この電子制御装置53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、上記のストロークスイッチ52の検出信号、あるいはその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、上述した図1に示す変速機TMの作用を、シフト操作時の制御を含めて説明する。ニュートラル状態では、各シンクロ22,23,24,25は中立位置に制御され、それぞれのスリーブは、いずれのギヤ対もしくはハブ側にも移動していない。すなわち、切替機構(クラッチ機構)としては解放状態となっている。また、いずれのパイロット圧も出力されておらず、各ロック弁43,44および各切替弁39,41,46は0FF状態になっている。さらに、各ポンプモータ12,13の押出容積はゼロに設定されている。この状態を図2に示してある。なお、図2およびそれ以降の図において、矢印は圧油の流れ方向あるいは軸の回転方向あるいはシンクロのスリーブの移動方向を示し、またエンジン1および電子制御装置51は省略してある。
ニュートラル状態でもエンジン1が動作していれば、チャージポンプ33が駆動されて圧油を吐出する。その圧油は、油路15を介して各ポンプモータ12,13の吐出口12D,13D側に供給されるが、各ポンプモータ12,13の押出容積がゼロに設定されているために各ポンプモータ12,13を通って圧油が流れることがなく、各ポンプモータ12,13で圧油が押しとどめられた状態となっている。すなわち、各ポンプモータ12,13は停止状態を維持する。
したがって、各遊星歯車機構3,4についての共線図は、図3に示すようになる。簡単に説明すると、各遊星歯車機構3,4のリングギヤ3R,4Rがエンジン1からトルクが伝達されることにより正回転するが、サンギヤ3S,4Sが停止しているために、キャリア3C,4Cが各遊星歯車機構3,4のギヤ比(サンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比)に応じた回転数で正回転する。
つぎに、上記のニュートラル状態から前進方向に発進するためのスタート状態(あるいは発進待機状態)を設定するまでの作用を説明する。ニュートラル状態から前進方向に発進するためには、発進用ギヤ対21と第1速用ギヤ対20とを各中間軸8,10と出力軸16との間でトルクを伝達できる状態に設定する。具体的には、第1シンクロ22によって発進従動ギヤ21Bを出力軸16に連結し、かつ第2シンクロ23によって第1速駆動ギヤ20Aを第2中間軸10に連結する。各シンクロ22,23をこのように係合状態に切り替える場合、第2シンクロ23によって相互に連結される第1速駆動ギヤ20Aと第2中間軸10とは、前者が停止しているのに対して後者が回転しているので、図4に示す同期制御が実行される。なお、第1シンクロ23によって相互に連結される発進従動ギヤ21Bと出力軸16とは、この場合、それぞれ停止しているため、特に同期制御を行うことなく第1シンクロ23の切り替えを行うことができる。
図4はニュートラル状態からスタート状態(発進待機状態)への変速指示が行われた場合の同期制御の一例を説明するためのフローチャートあって、このフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。先ず、ニュートラルポジションもしくはニュートラルレンジ(N)からドライブポジションもしくはドライブレンジ(D)へ切り替える指令が出力されたか否かが判断される(ステップS1)。ニュートラルレンジ(N)からドライブレンジ(D)へ切り替える指令が未だ出力されていないことにより、このステップS1で否定的に判断された場合には、以降の制御は行わず、このルーチンを一旦終了する。
これに対して、ニュートラルレンジ(N)からドライブレンジ(D)へ切り替える指令が出力されたことにより、ステップS1で肯定的に判断された場合には、ステップS2へ進み、第1ロック弁43がON状態に制御される。すなわち、パイロット圧Psol1が第1ロック弁43に印加される。また、第1ポンプモータ12の押出容積q1がゼロから最大(Max)に制御される(ステップS3)。
続いて、第1切替弁39および第3切替弁46がON状態に制御される(ステップS4,S5)。すなわち、パイロット圧Psol3が第1切替弁39に、またパイロット圧Psol6が第3切替弁46に、それぞれ印加される。そして、第2ポンプモータ13の押出容積q2が次第に増大させられる(ステップS6)。すなわち、第2ポンプモータ13の容積制御(容量制御)が実行される。
この時点の制御の状態を、他の制御状態と併せて図5にまとめて示してある。なお、図5において、符号q1は第1ポンプモータ12の押出容積、q2は第2ポンプモータ13の押出容積、Sol1ないしSol6は各パイロット圧Psol1ないしPsol6を出力させるソレノイドバルブをそれぞれ示し、それら各ソレノイドバルブSol1,〜Sol6についての「×」印はOFF状態、「〇」印はON状態をそれぞれ示す。なお、図4のフローチャートに示す制御例は、この図5の図表における「作動」の欄に「N→スタート」と記載されている状態に相当する。
また、上記のステップS1ないしステップS6の制御を実行した状態を図6に示してある。この状態では、アキュムレータ45に蓄圧された圧油が吐出油路47を経由して閉回路CCの油路15へ吐出される。そして、油路14が所定の圧力を保持できるチェック弁40に連通させられるとともに、第1ロック弁43により第1ポンプモータ12が閉回路CCに対して遮断された状態となり、かつ第2ポンプモータ13の押出容積q2が次第に増大させられているので、アキュムレータ45から吐出された圧油が第2ポンプモータ13に対してその吐出口13D側から供給される。
そのため、その吸入口13S側の排出圧がチェック弁40によって所定の圧力に維持されつつ、第2ポンプモータ13がモータとして駆動される。その場合に第2ポンプモータ13に作用する油圧をP、圧油の流量をQとすると、トルクTは「T=P・Q/2π」となる。すなわち、押出容積q2を次第に増大することによりトルクTが次第に大きくなって第2ポンプモータ13の出力軸すなわちモータ軸11の回転数が増大する。なお、第3切替弁46に対するパイロット圧Psol6を制御すれば、トルクTを大小に変化させることができる。
その状況を図7に共線図で示してある。停止していた第2ポンプモータ13に対してはその吐出口13D側から圧油が供給されるので、その押出容積q2を増大させると、第2ポンプモータ13は次第に逆回転し始める。そのため、第2ポンプモータ13に連結されている第2遊星歯車機構4のサンギヤ4Sが逆回転するので、キャリア4Cの回転数が次第に低下し、ついには停止する。前述したように第2シンクロ23によって連結するべき第1速駆動ギヤ20Aがその時点では停止しているので、キャリア4Cの回転数がゼロになることにより第2中間軸10すなわち第2シンクロ23のスリーブも停止し、したがって第2シンクロ23によって連結するべき2つの部材が回転同期したことになる。
このように、第2シンクロ23を係合状態に切り替える際に第1速駆動ギヤ20Aの回転数と第2中間軸10の回転数とを同期させる場合、上記のように各切替弁39,46および第1ロック弁43を制御し、アキュムレータ45に蓄圧されていた圧油を第2ポンプモータ13に供給して第2ポンプモータ13をモータとして駆動させることにより、キャリア4Cすなわち第2中間軸10の回転数を速やかに低下させることができる。その結果、第1速駆動ギヤ20Aと第2中間軸10との回転同期を促進させて、第2シンクロ23の切り替えに要する時間を短縮することができる。
上記の同期制御における回転同期の判断は、図4に示す制御例では、前述した各回転数センサ29,30,31,32で検出した各回転数、すなわち入力部材2の回転数Nin、車軸28の回転数Nout、第1ポンプモータ12の回転数NPM1、第2ポンプモータ13の回転数NPM2に基づいて行うことができる。具体的には、上記の各回転数が検出され(ステップS7)、それらの各検出値からキャリア4Cの回転数あるいはキャリア4Cと第1速駆動ギヤ20Aとの差回転数が演算される(ステップS8)。そして、その差回転数がゼロになったか否か、もしくは所定の判断基準値以下になったか否かによって、回転同期が判断される(ステップS9)。
したがって、第2シンクロ23が未だ回転同期していないことにより、このステップS9で否定的に判断された場合は、ステップS6に戻り、従前の制御が繰り返される。すなわち、回転同期するまでステップS6ないしS8の制御が繰り返し実行される。
これに対して、第2シンクロ23が回転同期したことにより、ステップS9で肯定的に判断された場合には、ステップS10へ進み、第3切替弁46がOFF状態に制御される。すなわち、第3切替弁46に印加されていたパイロット圧Psol6が解除され、その結果、吐出油路47が遮断されてアキュムレータ45から第2ポンプモータ13への圧油の供給が停止させられる。
ついで、第1シンクロ22のスリーブをニュートラル位置「N」から発進用ギヤ対21側の位置「S」に移動させて、発進従動ギヤ21Bと出力軸16とが連結させられ、また、第2シンクロ23のスリーブをニュートラル位置「N」から第1速用ギヤ対20側の位置「1st」に移動させて、第1速駆動ギヤ20Aと第2中間軸10とが連結させられる(ステップS11)。すなわち、第1中間軸8と出力軸16との間で、発進用ギヤ対21によるトルク伝達が可能な状態になる。また、第2中間軸10と出力軸16との間で、第1速ギヤ対20によるトルク伝達が可能な状態になる。言い換えると、第1速固定変速段を設定可能な状態になる。
このように、各シンクロ22,23を切り替え動作させる場合、各シンクロ22,23は同期状態になっていて連結するべき2つの部材の回転数が一致し、もしくはほぼ一致しているので、回転数が急激に変化したり、それに伴って駆動トルクが変化するなどのことがなく、また滑りやそれに起因する摩耗なども殆ど生じない。したがって、各シンクロ22,23には同期機能が特には要求されないので、簡易な同期連結機構を用いることができ、あるいはドグクラッチ機構などの同期機能のない切替機構(クラッチ機構)を用いることも可能になる。
上記のようにして第2シンクロ23が係合状態に切り替えられて、第2中間軸10すなわちキャリア4Cが第1速用ギヤ対20を介して出力軸16に連結されると、キャリア4Cにこれを停止させるように出力軸16からトルクが作用し、それに伴って第2ポンプモータ13側のモータ軸11にトルクが現れる。そこで、キャリア4Cすなわち第2中間軸10を停止状態に維持するために、第2ポンプモータ13の押出容積q2がゼロに制御される(ステップS12)。したがって、第2ポンプモータ13およびモータ軸11が空転していわゆるトルクが抜ける状態となり、第2中間軸10や出力軸16にトルクが伝達されることはなく、停止状態が維持される。
また、ON状態に制御されている第1切替弁39がOFF状態に制御される(ステップS13)。したがって、オイルパン34に連通されていた油路14が、オイルパン34に対して遮断され、各ポンプモータ12,13が閉じた回路で連通される。なおこの場合、チェック弁36が閉じるため、油路14からチャージポンプ33に向けた圧油の流れは生じない。そして、第1ロック弁43がOFF状態に制御される(ステップS14)。すなわち、第1ポンプモータ12を閉回路CCに対して連通させた状態にされる。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
上記の図4に示す同期制御を実行した場合の、油圧回路各部の油圧、およびアキュムレータ45の油圧、ならびにチャージポンプ33の吐出圧の変化を図8のタイムチャートに示してある。図8に示すように、エンジン1の動力により駆動されるチャージポンプ33の吐出圧PChpは常に一定となっている。そして、図4のフローチャートにおけるステップS4で第1切替弁39がON状態に制御されると、油路14がチェック弁40を介してオイルパン34に連通させられ、油路14の第2ポンプモータ13の吸入口13Sと分岐箇所Bとの間の油圧Paが、チェック弁40で決まる所定の油圧に低下する。
ついで、ステップS5で第3切替弁46がON状態に制御されると、アキュムレータ45に蓄圧されていた圧油が吐出され、その吐出分だけアキュムレータ45の油圧PAccが徐々に低下するとともに、アキュムレータ45から吐出された圧油が供給される吐出油路47および油路15の油圧Pbが、アキュムレータ45の吐出圧まで増大する。
その吐出油路47および油路15の油圧Pbは、ステップS10で第3切替弁46がOFF状態に制御されて、吐出油路47が遮断されてアキュムレータ45からの圧油の供給が停止することにより、チャージポンプ33の吐出圧で決まる通常の油圧に低下する。そして、ステップS13で第1切替弁39がOFF状態に制御されると、油路14の第2ポンプモータ13の吸入口13Sと分岐箇所Bとの間の油圧Paは、チェック弁36すなわちチャージポンプ33と油路14とが連通させられて、チャージポンプ33の吐出圧で決まる通常の油圧に復帰する。
つぎに、上記のスタート状態(発進待機状態)から発進して第1速固定変速段が設定され、その状態でトルクを伝達しつつ第1シンクロ23を第3速ギヤ対19側へ切り替える場合、すなわち、いわゆる第2速へのアップシフト待機状態を設定する場合、あるいは、スタート状態から第1速固定変速段を跨いで第2速固定変速段へアップシフトする場合の作用を説明する。
先ず、上記のスタート状態では第2ポンプモータ13が逆回転方向に空転しており、また第1ポンプモータ12にはトルクが作用していない。したがって、第2ポンプモータ13の押出容積q2を次第に増大させる容積制御が行われると、油圧を発生することに伴う反力がその出力軸すなわちモータ軸11に現れる。すなわち、第2ポンプモータ13の押出容積q2を次第に増大させれば、第2ポンプモータ13の回転数が次第に低下する。また、第2ポンプモータ13が吐出した圧油が第1ポンプモータ12の吸入口12Sに供給され、第1ポンプモータ12が正回転し始める。したがって、第2ポンプモータ13から第1ポンプモータ12に対して流体を介して動力が伝達される。
第2ポンプモータ13が押出容積q2を持つようになると、オイルを加圧して吐出させることに伴う反力が生じるので、その回転数が次第に低下し、さらに押出容積q2が最大になることにより第2ポンプモータ13が停止する。その反力が第2遊星歯車機構4のキャリア4Cを正回転させるように作用し、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、そして出力軸16から車軸28に伝達されるので、車両が発進する。
またこれと同時に、第1ポンプモータ12が第2ポンプモータ13から圧油を受けて正回転し、トルクを出力するので、これに連結されているモータ軸9および発進駆動ギヤ21Aが正回転する。すなわち、第1ポンプモータ12の出力するトルクが発進用ギヤ対21および第1シンクロ22を介して出力軸16に伝達される。すなわち、出力軸16に対しては、第1速用ギヤ対20を介して動力が伝達されるとともに各ポンプモータ12,13および発進用ギヤ対21を介して動力が伝達される。
そして、第2ポンプモータ13の押出容積q2を最大にしてその回転が止まった状態が固定変速段である第1速となる。その変速比は主として第1速用ギヤ対20のギヤ比に応じた値となり、それまでの変速比は連続的に変化し、いわゆる無段変速状態となる。したがって、発進時には第1速より大きい変速比が設定され、大きな駆動力を得ることができる。なお、第1速固定変速段が設定された状態では、第2ポンプモータ13が圧油を吐出しないので、第1ポンプモータ12の押出容積q1はゼロに設定される。また、第1シンクロ22が係合していることにより、第1ポンプモータ12はモータ軸9と共に正回転方向に空転する。
前述したように、上記の変速機TMでは、発進の際に、先ず、歯車列を切替機構(クラッチ機構)によって発進状態に連結し、その状態で油圧や各ポンプモータ12,13の押出容積q1,q2を制御して出力軸16に動力を伝達するようなっている。このような制御は、固定変速段である第1速と第2速との間での変速の場合にも同様にして行われる。そして、そのための切替機構(クラッチ機構)の係合状態の切り替えの際に、上述したいわゆる同期制御と同様の制御が実行される。これを、第1速から第2速に変速するために、第1シンクロ22および第3シンクロ24を、スタート状態から第2速固定変速段状態に切り替える場合、すなわち、第2速へのアップシフト待機状態を設定する場合について説明すると、以下のとおりである。
図9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、これは、図5の図表における「作動」の欄に「スタート→2nd」と記載されている状態に相当する。また、この場合の制御例を示す図9のフローチャートは、前述の図4のフローチャートを一部変更したもので、したがって図4のフローチャートにおける制御内容と同様の制御ステップについては、図9のフローチャートに図4のフローチャートと同じステップ番号を付けて、その詳細な制御内容の説明を省略する。
先ず、スタート状態から第2速固定変速段状態へのシフト指令が出力されたか否かが判断される(ステップS21)。未だその指令が出力されていないことにより、このステップS21で否定的に判断された場合には、以降の制御は行わず、このルーチンを一旦終了する。
これに対して、スタート状態から第2速固定変速段状態へ切り替える指令が出力されたことにより、ステップS21で肯定的に判断された場合には、ステップS22へ進み、第2ロック弁44がON状態に制御される。すなわち、パイロット圧Psol2が第2ロック弁44に印加される。また、第1シンクロ22のスリーブが、発進用ギヤ対21側の位置「S」からニュートラル位置「N」に移動させられて、発進従動ギヤ21Bと出力軸16との間の動力伝達状態が遮断される(ステップS23)。
続いて、第1切替弁39および第3切替弁46がON状態に制御され(ステップS4,S5)、そして、第1ポンプモータ12の押出容積q1が次第に増大させられる(ステップS24)。すなわち、第1ポンプモータ12の容積制御が実行される。
また、上記のステップS21ないしステップS24の制御を実行した状態を図10に示してある。この状態では、アキュムレータ45に蓄圧された圧油が吐出油路47を経由して閉回路CCの油路15へ吐出される。そして、油路14が所定の圧力を保持できるチェック弁40に連通させられるとともに、第2ロック弁44により第2ポンプモータ13が閉回路CCに対して遮断された状態となり、かつ第1ポンプモータ12の押出容積q1が次第に増大させられているので、アキュムレータ45から吐出された圧油が第1ポンプモータ12に対してその吐出口12D側から供給される。
そのため、その吸入口12S側の排出圧がチェック弁40によって所定の圧力に維持されつつ、第1ポンプモータ12がモータとして駆動される。そして、押出容積q1を次第に増大することにより第1ポンプモータ12の出力軸すなわちモータ軸9の回転数が増大する。
その状態を図11に共線図で示してある。この状態では、エンジン1から伝達される逆回転方向のトルクが第2ポンプモータ13に作用するものの、第2ポンプモータ13は、第2ロック弁44により閉回路CCに対して遮断されて圧油を吐出できない状態になってるため、その出力軸は回転することがなく、モータ軸11およびこれに連結されているサンギヤ4Sに反力が作用する。したがって、第2遊星歯車機構4の出力要素であるキャリア4Cがリングギヤ4Rに対して減速されて正回転し、そのトルクが第2中間軸10および第1速用ギヤ対20を介して出力軸16に伝達され、第1速の変速比となる。
一方、第1ポンプモータ12は、その吐出口12Dへアキュムレータ45から圧油が供給され、かつ吸入口12Sがチェック弁40を介してオイルパン34に連通されているため、供給される圧油の油圧および押出容積q1に応じてトルクを出力する。また、圧油の供給方向は吐出口12Dから吸入口12Sに向けた方向であって、第1ポンプモータ12を逆回転させる方向である。第1速では第1ポンプモータ12は正回転方向に空転しており、したがって第1ポンプモータ12の押出容積q1を次第に増大させることにより、その回転数が次第に低下する。上記のステップS24ではこのように容積制御が実行され、その結果、第1ポンプモータ12側のモータ軸9およびこれに連結されている第1遊星歯車機構3のサンギヤ3Sの回転数が次第に低下する。
そして、アキュムレータ45が吐出する圧油が第1ポンプモータ12の吐出口12Dに更に供給されると、その油圧および押出容積q1に応じたトルクで第1ポンプモータ12が逆回転する。そして第1ポンプモータ12およびこれにモータ軸9を介して連結されているサンギヤ3Sが逆回転することにより、第1遊星歯車機構3のキャリア3Cの回転数が更に低下し、ついにはキャリア3Cに連結されている第1中間軸8の回転数が第2速駆動ギヤ18Aの回転数にほぼ一致する。すなわち、第3シンクロ24によって連結するべき2つの部材が回転同期した状態になる。
このように、第3シンクロ24を係合状態に切り替える際に第2速駆動ギヤ18Aの回転数と第1中間軸8の回転数とを同期させる場合、上記のように各切替弁39,46および第2ロック弁44を制御し、アキュムレータ45に蓄圧されていた圧油を第1ポンプモータ12に供給して第1ポンプモータ12をモータとして駆動させることにより、キャリア3Cすなわち第1中間軸8の回転数を速やかに低下させることができる。その結果、第2速駆動ギヤ18Aと第1中間軸8との回転同期を促進させて、第3シンクロ24の切り替えに要する時間を短縮することができる。
上記のようにして、第3シンクロ24の切り替えにおける同期制御が実行され、第3シンクロ24が回転同期状態になると、第3切替弁46がOFF状態に制御され(ステップS10)、ついで、第3シンクロ24のスリーブをニュートラル位置「N」から第2速ギヤ対18側の位置「2nd」に移動させて、第2速駆動ギヤ18Aと第1中間軸8とが連結させられる(ステップS25)。すなわち、第1中間軸8と出力軸16との間で、第2速ギヤ対18によるトルク伝達が可能な状態になる。言い換えると、第2速固定変速段を設定可能な状態になる。その場合、上記のように第2速駆動ギヤ18Aと第1中間軸8との回転数がほぼ一致しているので、第3シンクロ24が係合状態になることによる回転数の変化や急激なトルクの変化などが生じることはない。また、第3シンクロ24に回転方向での滑りが生じることはない。
第3シンクロ24のスリーブがニュートラル位置「N」から第2速ギヤ対18側の位置「2nd」に切り替えられて、第2速駆動ギヤ18Aと第1中間軸8とが連結させられると、第1ポンプモータ12の押出容積q1がゼロに制御され(ステップS26)、第1ポンプモータ12およびモータ軸9が空転する。さらに、第1切替弁39がOFF状態に制御され(ステップS13)、したがって油路14がドレイン箇所であるオイルパン34に対して遮断される。また、第2ロック弁44がOFF状態に制御され(ステップS27)、したがって各ポンプモータ12,13の吸入口12S,13S同士が連通させられる。
このように、第2速へのアップシフト待機状態を設定する場合には、各ポンプモータ12,13が相互に切り離され、第1ポンプモータ12をアキュムレータ45が吐出する油圧で制御可能な状態とし、その押出容積q1を制御することにより、第3シンクロ24が同期状態となるように回転数制御(同期制御)が実行される。そのため、第3シンクロ24を係合状態に動作させることに伴う回転数の変化やトルクの変化が生じないので、迅速に第3シンクロ24を係合状態に動作させ、応答性のよい制御が可能になる。また、第3シンクロ24に回転方向の滑りが生じないので、その耐久性を向上させることができ、あるいは同期連結機構に替えて、同期機能のないドグクラッチ機構などを使用することができる。
つぎに、第1速から第2速の変速比で走行中に、第2速固定変速段を跨いで第3速固定変速段へアップシフトする場合、すなわち、いわゆる第3速へのアップシフト待機状態を設定する場合の作用を説明する。第2速固定変速段を跨いだアップシフト、すなわち固定変速段である第1速と第3速との間での変速の場合においても、そのための切替機構(クラッチ機構)の係合状態の切り替えの際に、上述したいわゆる同期制御と同様の制御が実行される。
図12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、これは、図5の図表における「作動」の欄に「1st→3rd」と記載されている状態に相当する。また、この場合の制御例を示す図12のフローチャートは、前述の図4のフローチャートを一部変更したもので、したがって図4のフローチャートにおける制御内容と同様の制御ステップについては、図12のフローチャートに図4のフローチャートと同じステップ番号を付けて、その詳細な制御内容の説明を省略する。
先ず、第1速から第3速へのシフト指令が出力されたか否かが判断される(ステップS31)。未だその指令が出力されていないことにより、このステップS31で否定的に判断された場合には、以降の制御は行わず、このルーチンを一旦終了する。
第1速から第3速へ切り替える指令が出力されると、第1ロック弁43がON状態に制御され(ステップS2)、また、第2シンクロ23のスリーブが、第1速ギヤ対20側の位置「1st」からニュートラル位置「N」に移動させられて、第1速駆動ギヤ20Aと出力軸16との間の動力伝達状態が遮断される(ステップS32)。
続いて、第1切替弁39および第3切替弁46がON状態に制御され(ステップS4,S5)、そして、第2ポンプモータ13の押出容積q2が次第に増大させられる(ステップS6)。すなわち、第2ポンプモータ13の容積制御が実行される。
上記のステップS31ないしステップS6の制御を実行した状態を図13に示してある。この状態では、アキュムレータ45に蓄圧された圧油が、吐出油路47を経由して閉回路CCの油路15へ吐出される。そして、油路14が所定の圧力を保持できるチェック弁40に連通させられるとともに、第1ロック弁43により第1ポンプモータ12が閉回路CCに対して遮断された状態となり、かつ第2ポンプモータ13の押出容積q2が次第に増大させられているので、アキュムレータ45から吐出された圧油が第2ポンプモータ13に対してその吐出口13D側から供給される。
そのため、その吸入口13S側の排出圧がチェック弁40によって所定の圧力に維持されつつ、第2ポンプモータ13がモータとして駆動される。そして、押出容積q2を次第に増大することにより第2ポンプモータ13の出力軸すなわちモータ軸11の回転数が増大する。
その状態を図14に共線図で示してある。この状態では、エンジン1から伝達される逆回転方向のトルクが第1ポンプモータ12に作用するものの、第1ポンプモータ12は、第1ロック弁43により閉回路CCに対して遮断されて圧油を吐出できない状態になってるため、その出力軸は回転することがなく、モータ軸9およびこれに連結されているサンギヤ3Sに反力が作用する。したがって、第1遊星歯車機構3の出力要素であるキャリア3Cがリングギヤ3Rに対して減速されて正回転し、そのトルクが第1中間軸8および第2速用ギヤ対18を介して出力軸16に伝達され、第2速の変速比となる。
一方、第2ポンプモータ13は、その吐出口13Dへアキュムレータ45から圧油が供給され、かつ吸入口13Sがチェック弁40を介してオイルパン34に連通されているため、供給される圧油の油圧および押出容積q2に応じてトルクを出力する。また、圧油の供給方向は吐出口13Dから吸入口13Sに向けた方向であって、第2ポンプモータ13を逆回転させる方向である。第2速では第2ポンプモータ13は正回転方向に空転しており、したがって第2ポンプモータ13の押出容積q2を次第に増大させることにより、その回転数が次第に低下する。上記のステップS6ではこのように容積制御が実行され、その結果、第2ポンプモータ13側のモータ軸11およびこれに連結されている第2遊星歯車機構4のサンギヤ4Sの回転数が次第に低下する。
そして、アキュムレータ45が吐出する圧油が第2ポンプモータ13の吐出口13Dに更に供給されると、その油圧および押出容積q2に応じたトルクで第2ポンプモータ13が逆回転する。そして第2ポンプモータ13およびこれにモータ軸11を介して連結されているサンギヤ4Sが逆回転することにより、第2遊星歯車機構4のキャリア4Cの回転数が更に低下し、ついにはキャリア4Cに連結されている第2中間軸10の回転数が第3速駆動ギヤ19Aの回転数にほぼ一致する。すなわち、第2シンクロ23によって連結するべき2つの部材が回転同期した状態になる。
このように、第2シンクロ23を係合状態に切り替える際に第3速駆動ギヤ19Aの回転数と第2中間軸10の回転数とを同期させる場合、上記のように各切替弁39,46および第1ロック弁43を制御し、アキュムレータ45に蓄圧されていた圧油を第2ポンプモータ13に供給して第2ポンプモータ13をモータとして駆動させることにより、キャリア4Cすなわち第2中間軸10の回転数を速やかに低下させることができる。その結果、第3速駆動ギヤ19Aと第2中間軸10との回転同期を促進させて、第2シンクロ23の切り替えに要する時間を短縮することができる。
上記のようにして、第2シンクロ23の切り替えにおける同期制御が実行され、第2シンクロ23が回転同期状態になると、第3切替弁46がOFF状態に制御され(ステップS10)、ついで、第2シンクロ23のスリーブをニュートラル位置「N」から第3速ギヤ対19側の位置「3rd」に移動させて、第3速駆動ギヤ19Aと第2中間軸10とが連結させられる(ステップS33)。すなわち、第2中間軸10と出力軸16との間で、第3速ギヤ対19によるトルク伝達が可能な状態になる。言い換えると、第3速固定変速段を設定可能な状態になる。その場合、上記のように第3速駆動ギヤ19Aと第2中間軸10との回転数がほぼ一致しているので、第2シンクロ23が係合状態になることによる回転数の変化や急激なトルクの変化などが生じることはない。また、第2シンクロ23に回転方向での滑りが生じることはない。
第2シンクロ23のスリーブがニュートラル位置「N」から第3速ギヤ対19側の位置「3rd」に切り替えられて、第3速駆動ギヤ19Aと第2中間軸10とが連結させられると、第2ポンプモータ13の押出容積q2がゼロに制御され(ステップS12)、第2ポンプモータ13およびモータ軸11が空転する。さらに、第1切替弁39がOFF状態に制御され(ステップS13)、したがって油路14がドレイン箇所であるオイルパン34に対して遮断される。また、第1ロック弁43がOFF状態に制御され(ステップS14)、したがって各ポンプモータ12,13の吸入口12S,13S同士が連通させられる。
このように、第3速へのアップシフト待機状態を設定する場合も、前述した第2速へのアップシフト待機状態を設定する場合と同様に、各ポンプモータ12,13が相互に切り離され、第2ポンプモータ13をアキュムレータ45が吐出する油圧で制御可能な状態とし、その押出容積q2を制御することにより、第2シンクロ23が同期状態となるように回転数制御(同期制御)が実行される。そのため、第2シンクロ23を係合状態に動作させることに伴う回転数の変化やトルクの変化が生じないので、迅速に第2シンクロ23を係合状態に動作させ、応答性のよい制御が可能になる。また、第2シンクロ23に回転方向の滑りが生じないので、その耐久性を向上させることができ、あるいは同期連結機構に替えて、同期機能のないドグクラッチ機構などを使用することができる。
上記の図12に示す同期制御を実行した場合の、油圧回路各部の油圧、およびアキュムレータ45の油圧、ならびにチャージポンプ33の吐出圧の変化を、図15のタイムチャートに示してある。図15に示すように、エンジン1の動力により駆動されるチャージポンプ33の吐出圧PChpは常に一定となっている。そして、図12のフローチャートにおけるステップS2で第1ロック弁43がON状態に制御されると、油路14の分岐箇所B点と第1ポンプモータ12の吸入口12Sとの間が遮断され、油路14の第2ポンプモータ13の吸入口13Sと分岐箇所Bとの間の油圧Paが、チャージポンプ33の吐出圧PChpまで低下する。その油圧Paは、ステップS4で第1切替弁39がON状態に制御されると、油路14がチェック弁40を介してオイルパン34に連通させられることにより、チェック弁40で決まる所定の油圧に低下する。
ついで、ステップS5で第3切替弁46がON状態に制御されると、アキュムレータ45に蓄圧されていた圧油が吐出され、その吐出分だけアキュムレータ45の油圧PAccが徐々に低下するとともに、アキュムレータ45から吐出された圧油が供給される吐出油路47および油路15の油圧Pbが、アキュムレータ45の吐出圧まで増大する。また、第1ロック弁43がON状態に制御されて閉回路CCに対して遮断されていることにより高圧側となっている油路14の第1ポンプモータ12の吸入口12Sと分岐箇所Bとの間の油圧Pcが、第3切替弁46がON状態に制御されてアキュムレータ45から圧油が供給されることによって更に増大する。
上記の吐出油路47および油路15の油圧Pbは、ステップS10で第3切替弁46がOFF状態に制御されて、吐出油路47が遮断されてアキュムレータ45からの圧油の供給が停止することにより、チャージポンプ33の吐出圧で決まる通常の油圧に低下する。また、油路14の第1ポンプモータ12の吸入口12Sと分岐箇所Bとの間の油圧Pcも、第3切替弁46がOFF状態に制御されてアキュムレータ45からの圧油の供給が停止することにより、制御の開始当初の油圧レベルに復帰する。
続いて、ステップS13で第1切替弁39がOFF状態に制御されると、油路14の第2ポンプモータ13の吸入口13Sと分岐箇所Bとの間の油圧Paは、チェック弁36すなわちチャージポンプ33と油路14とが連通させられて、チャージポンプ33の吐出圧で決まる通常の油圧に復帰する。
そして、ステップS14で第1ロック弁43がOFF制御されると、油路14の遮断状態が解消され、すなわち各ポンプモータ12,13の吸入口12S,13S同士が連通させられて、油路14の第2ポンプモータ13の吸入口13Sと分岐箇所Bとの間の油圧Paが、制御の開始当初の油圧レベルに復帰する。
つぎに、第2速から第3速の変速比で走行中に、第3速固定変速段を跨いで第4速固定変速段へアップシフトする場合、すなわち、いわゆる第4速へのアップシフト待機状態を設定する場合の作用を説明する。第3速固定変速段を跨いだアップシフト、すなわち固定変速段である第2速と第4速との間での変速の場合においても、そのための切替機構(クラッチ機構)の係合状態の切り替えの際に、上述したいわゆる同期制御と同様の制御が実行される。
図16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、これは、図5の図表における「作動」の欄に「2nd→4th」と記載されている状態に相当する。また、この場合の制御例を示す図16のフローチャートは、前述の図4のフローチャートを一部変更したもので、したがって図4のフローチャートにおける制御内容と同様の制御ステップについては、図16のフローチャートに図4のフローチャートと同じステップ番号を付けて、その詳細な制御内容の説明を省略する。
先ず、第2速から第4速へのシフト指令が出力されたか否かが判断される(ステップS41)。未だその指令が出力されていないことにより、このステップS41で否定的に判断された場合には、以降の制御は行わず、このルーチンを一旦終了する。
第2速から第4速へ切り替える指令が出力されると、第2ロック弁44がON状態に制御され(ステップS42)、また、第3シンクロ24のスリーブが、第2速ギヤ対18側の位置「2nd」からニュートラル位置「N」に移動させられて、第2速駆動ギヤ18Aと出力軸16との間の動力伝達状態が遮断される(ステップS43)。
続いて、第1切替弁39および第3切替弁46がON状態に制御され(ステップS4,S5)、そして、第1ポンプモータ12の押出容積q1が次第に増大させられる(ステップS44)。すなわち、第1ポンプモータ12の容積制御が実行される。
上記のステップS41ないしステップS44の制御を実行した状態を図17に示してある。この状態は、第2シンクロ23の係合位置、および第3シンクロ24のスリーブの移動方向が異なっている以外は、前述の第2速へのアップシフト待機状態を設定する場合における図10に示す状態と同じである。また、その状態での共線図も、前述の第2速へのアップシフト待機状態を設定する場合における図11に示す共線図と同様になる。
すなわち、この状態では、エンジン1から伝達される逆回転方向のトルクが第2ポンプモータ13に作用するものの、第2ポンプモータ13は、第2ロック弁44により閉回路CCに対して遮断されて圧油を吐出できない状態になってるため、その出力軸は回転することがなく、モータ軸11およびこれに連結されているサンギヤ4Sに反力が作用する。したがって、第2遊星歯車機構4の出力要素であるキャリア4Cがリングギヤ4Rに対して減速されて正回転し、そのトルクが第2中間軸10および第3速用ギヤ対19を介して出力軸16に伝達され、第3速の変速比となる。
一方、第1ポンプモータ12は、その吐出口12Dへアキュムレータ45から圧油が供給され、かつ吸入口12Sがチェック弁40を介してオイルパン34に連通されているため、供給される圧油の油圧および押出容積q1に応じてトルクを出力する。また、圧油の供給方向は吐出口12Dから吸入口12Sに向けた方向であって、第1ポンプモータ12を逆回転させる方向である。第3速では第1ポンプモータ12は逆回転方向に空転しており、したがって第1ポンプモータ12の押出容積q1を次第に増大させることにより、その回転数が次第に低下する。上記のステップS44ではこのように容積制御が実行され、その結果、第1ポンプモータ12側のモータ軸9およびこれに連結されている第1遊星歯車機構3のサンギヤ3Sの回転数が次第に低下する。
そして、アキュムレータ45が吐出する圧油が第1ポンプモータ12の吐出口12Dに更に供給されると、その油圧および押出容積q1に応じたトルクで第1ポンプモータ12が逆回転する。そして第1ポンプモータ12およびこれにモータ軸9を介して連結されているサンギヤ3Sが逆回転することにより、第1遊星歯車機構3のキャリア3Cの回転数が更に低下し、ついにはキャリア3Cに連結されている第1中間軸8の回転数が第4速駆動ギヤ17Aの回転数にほぼ一致する。すなわち、第3シンクロ24によって連結するべき2つの部材が回転同期した状態になる。
このように、第3シンクロ24を係合状態に切り替える際に第4速駆動ギヤ17Aの回転数と第1中間軸8の回転数とを同期させる場合、上記のように各切替弁39,46および第2ロック弁44を制御し、アキュムレータ45に蓄圧されていた圧油を第1ポンプモータ12に供給して第1ポンプモータ12をモータとして駆動させることにより、キャリア3Cすなわち第1中間軸8の回転数を速やかに低下させることができる。その結果、第4速駆動ギヤ17Aと第1中間軸8との回転同期を促進させて、第3シンクロ24の切り替えに要する時間を短縮することができる。
上記のようにして、第3シンクロ24の切り替えにおける同期制御が実行され、第3シンクロ24が回転同期状態になると、第3切替弁46がOFF状態に制御され(ステップS10)、ついで、第3シンクロ24のスリーブをニュートラル位置「N」から第4速ギヤ対17側の位置「4th」に移動させて、第4速駆動ギヤ17Aと第1中間軸8とが連結させられる(ステップS45)。すなわち、第1中間軸8と出力軸16との間で、第4速ギヤ対17によるトルク伝達が可能な状態になる。言い換えると、第4速固定変速段を設定可能な状態になる。その場合、上記のように第4速駆動ギヤ17Aと第1中間軸8との回転数がほぼ一致しているので、第3シンクロ24が係合状態になることによる回転数の変化や急激なトルクの変化などが生じることはない。また、第3シンクロ24に回転方向での滑りが生じることはない。
第3シンクロ24のスリーブがニュートラル位置「N」から第4速ギヤ対17側の位置「4th」に切り替えられて、第4速駆動ギヤ17Aと第1中間軸8とが連結させられると、第1ポンプモータ12の押出容積q1がゼロに制御され(ステップS46)、第1ポンプモータ12およびモータ軸9が空転する。さらに、第1切替弁39がOFF状態に制御され(ステップS13)、したがって油路14がドレイン箇所であるオイルパン34に対して遮断される。また、第2ロック弁44がOFF状態に制御され(ステップS47)、したがって各ポンプモータ12,13の吸入口12S,13S同士が連通させられる。
このように、第4速へのアップシフト待機状態を設定する場合も、前述した第2速あるいは第3速へのアップシフト待機状態を設定する場合と同様に、各ポンプモータ12,13が相互に切り離され、第1ポンプモータ12をアキュムレータ45が吐出する油圧で制御可能な状態とし、その押出容積q1を制御することにより、第3シンクロ24が同期状態となるように回転数制御(同期制御)が実行される。そのため、第3シンクロ24を係合状態に動作させることに伴う回転数の変化やトルクの変化が生じないので、迅速に第3シンクロ24を係合状態に動作させ、応答性のよい制御が可能になる。また、第3シンクロ24に回転方向の滑りが生じないので、その耐久性を向上させることができ、あるいは同期連結機構に替えて、同期機能のないドグクラッチ機構などを使用することができる。
つぎに、第4速から第3速の変速比で走行中に、第3速固定変速段を跨いで第2速固定変速段へダウンシフトする場合、すなわち、いわゆる第2速へのダウンシフト待機状態を設定する場合の作用を説明する。第3速固定変速段を跨いだダウンシフト、すなわち固定変速段である第4速と第2速との間での変速の場合においても、そのための切替機構(クラッチ機構)の係合状態の切り替えの際に、上述したいわゆる同期制御と同様の制御が実行される。
図18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、これは、図5の図表における「作動」の欄に「4th→2nd」と記載されている状態に相当する。また、この場合の制御例を示す図18のフローチャートは、前述の図4のフローチャートを一部変更したもので、したがって図4のフローチャートにおける制御内容と同様の制御ステップについては、図18のフローチャートに図4のフローチャートと同じステップ番号を付けて、その詳細な制御内容の説明を省略する。
先ず、第4速から第2速へのシフト指令が出力されたか否かが判断される(ステップS51)。未だその指令が出力されていないことにより、このステップS51で否定的に判断された場合には、以降の制御は行わず、このルーチンを一旦終了する。
第4速から第2速へ切り替える指令が出力されると、第2ロック弁44がON状態に制御され(ステップS52)、また、第3シンクロ24のスリーブが、第4速ギヤ対17側の位置「4th」からニュートラル位置「N」に移動させられて、第4速駆動ギヤ17Aと出力軸16との間の動力伝達状態が遮断される(ステップS53)。
続いて、第2切替弁41がON状態に制御される(ステップS54)。すなわちパイロット圧Psol4が第2切替弁41に印加される。また、第3切替弁46がON状態に制御され(ステップS5)、そして、第1ポンプモータ12の押出容積q1が次第に増大させられる(ステップS55)。すなわち、第1ポンプモータ12の容積制御が実行される。
上記のステップS51ないしステップS55の制御を実行した状態を図19に示してある。この状態では、アキュムレータ45に蓄圧された圧油が吐出油路47を経由して閉回路CCの油路14へ吐出される。そして、油路15が所定の圧力を保持できるチェック弁42に連通させられるとともに、第2ロック弁44により第2ポンプモータ13が閉回路CCに対して遮断された状態となり、かつ第1ポンプモータ12の押出容積q1が次第に増大させられているので、アキュムレータ45から吐出された圧油が第1ポンプモータ12に対してその吸入口12S側から供給される。
そのため、その吐出口12D側の排出圧がチェック弁42によって所定の圧力に維持されつつ、第1ポンプモータ12がモータとして駆動される。そして、押出容積q1を次第に増大することにより第1ポンプモータ12の出力軸すなわちモータ軸9の回転数が増大する。
その状態を図20に共線図で示してある。この状態では、エンジン1から伝達される逆回転方向のトルクが第2ポンプモータ13に作用するものの、第2ポンプモータ13は、第2ロック弁44により閉回路CCに対して遮断されて圧油を吐出できない状態になってるため、その出力軸は回転することがなく、モータ軸11およびこれに連結されているサンギヤ4Sに反力が作用する。したがって、第2遊星歯車機構4の出力要素であるキャリア4Cがリングギヤ4Rに対して減速されて正回転し、そのトルクが第2中間軸10および第3速用ギヤ対19を介して出力軸16に伝達され、第3速の変速比となる。
一方、第1ポンプモータ12は、その吸入口12Sへアキュムレータ45から圧油が供給され、かつ吐出口12Dがチェック弁42を介してオイルパン34に連通されているため、供給される圧油の油圧および押出容積q1に応じてトルクを出力する。また、圧油の供給方向は吸入口12Sから吐出口12Dに向けた方向であって、第1ポンプモータ12を正回転させる方向である。第3速では第1ポンプモータ12は逆回転方向に空転しており、したがって第1ポンプモータ12の押出容積q1を次第に増大させることにより、その回転数が次第に低下する。上記のステップS55ではこのように容積制御が実行され、その結果、第1ポンプモータ12側のモータ軸9およびこれに連結されている第1遊星歯車機構3のサンギヤ3Sの回転数が次第に低下する。
そして、アキュムレータ45が吐出する圧油が第1ポンプモータ12の吸入口12Sに更に供給されると、その油圧および押出容積q1に応じたトルクで第1ポンプモータ12の回転方向が正回転に転じ、その回転数が上昇する。そして第1ポンプモータ12およびこれにモータ軸9を介して連結されているサンギヤ3Sが正回転することにより、第1遊星歯車機構3のキャリア3Cの回転数が上昇し、ついにはキャリア3Cに連結されている第1中間軸8の回転数が第2速駆動ギヤ18Aの回転数にほぼ一致する。すなわち、第3シンクロ24によって連結するべき2つの部材が回転同期した状態になる。
このように、第3シンクロ24を係合状態に切り替える際に第2速駆動ギヤ18Aの回転数と第1中間軸8の回転数とを同期させる場合、上記のように各切替弁41,46および第2ロック弁44を制御し、アキュムレータ45に蓄圧されていた圧油を第1ポンプモータ12に供給して第1ポンプモータ12をモータとして駆動させることにより、キャリア3Cすなわち第1中間軸8の回転数を速やかに上昇させることができる。その結果、第2速駆動ギヤ18Aと第1中間軸8との回転同期を促進させて、第3シンクロ24の切り替えに要する時間を短縮することができる。
上記のようにして、第3シンクロ24の切り替えにおける同期制御が実行され、第3シンクロ24が回転同期状態になると、第3切替弁46がOFF状態に制御され(ステップS10)、ついで、第3シンクロ24のスリーブをニュートラル位置「N」から第2速ギヤ対18側の位置「2nd」に移動させて、第2速駆動ギヤ18Aと第1中間軸8とが連結させられる(ステップS56)。すなわち、第1中間軸8と出力軸16との間で、第2速ギヤ対18によるトルク伝達が可能な状態になる。言い換えると、第2速固定変速段を設定可能な状態になる。その場合、上記のように第2速駆動ギヤ18Aと第1中間軸8との回転数がほぼ一致しているので、第3シンクロ24が係合状態になることによる回転数の変化や急激なトルクの変化などが生じることはない。また、第3シンクロ24に回転方向での滑りが生じることはない。
第3シンクロ24のスリーブがニュートラル位置「N」から第2速ギヤ対18側の位置「2nd」に切り替えられて、第2速駆動ギヤ18Aと第1中間軸8とが連結させられると、第1ポンプモータ12の押出容積q1がゼロに制御され(ステップS57)、第1ポンプモータ12およびモータ軸9が空転する。さらに、第2切替弁41がOFF状態に制御され(ステップS58)、したがって油路15がドレイン箇所であるオイルパン34に対して遮断される。また、第2ロック弁44がOFF状態に制御され(ステップS59)、したがって各ポンプモータ12,13の吸入口12S,13S同士が連通させられる。
このように、第2速へのダウンシフト待機状態を設定する場合も、前述した各変速段へのアップシフト待機状態を設定する場合と同様に、各ポンプモータ12,13が相互に切り離され、第1ポンプモータ12をアキュムレータ45が吐出する油圧で制御可能な状態とし、その押出容積q1を制御することにより、第3シンクロ24が同期状態となるように回転数制御(同期制御)が実行される。そのため、第3シンクロ24を係合状態に動作させることに伴う回転数の変化やトルクの変化が生じないので、迅速に第3シンクロ24を係合状態に動作させ、応答性のよい制御が可能になる。また、第3シンクロ24に回転方向の滑りが生じないので、その耐久性を向上させることができ、あるいは同期連結機構に替えて、同期機能のないドグクラッチ機構などを使用することができる。
つぎに、第3速から第2速の変速比で走行中に、第2速固定変速段を跨いで第1速固定変速段へダウンシフトする場合、すなわち、いわゆる第1速へのダウンシフト待機状態を設定する場合の作用を説明する。第2速固定変速段を跨いだダウンシフト、すなわち固定変速段である第3速と第1速との間での変速の場合においても、そのための切替機構(クラッチ機構)の係合状態の切り替えの際に、上述したいわゆる同期制御と同様の制御が実行される。
図21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、これは、図5の図表における「作動」の欄に「3rd→1st」と記載されている状態に相当する。また、この場合の制御例を示す図21のフローチャートは、前述の図4のフローチャートを一部変更したもので、したがって図4のフローチャートにおける制御内容と同様の制御ステップについては、図21のフローチャートに図4のフローチャートと同じステップ番号を付けて、その詳細な制御内容の説明を省略する。
先ず、第3速から第1速へのシフト指令が出力されたか否かが判断される(ステップS61)。未だその指令が出力されていないことにより、このステップS61で否定的に判断された場合には、以降の制御は行わず、このルーチンを一旦終了する。
第3速から第1速へ切り替える指令が出力されると、第1ロック弁43がON状態に制御され(ステップS2)、また、第2シンクロ23のスリーブが、第3速ギヤ対19側の位置「3rd」からニュートラル位置「N」に移動させられて、第3速駆動ギヤ19Aと出力軸16との間の動力伝達状態が遮断される(ステップS62)。
続いて、第2切替弁41がON状態に制御され(ステップS63)、また、第3切替弁46がON状態に制御される(ステップS5)。そして、第2ポンプモータ13の押出容積q2が次第に増大させられる(ステップS6)。すなわち、第2ポンプモータ13の容積制御が実行される。
上記のステップS61ないしステップS6の制御を実行した状態を図22に示してある。この状態では、アキュムレータ45に蓄圧された圧油が吐出油路47を経由して閉回路CCの油路14へ吐出される。そして、油路15が所定の圧力を保持できるチェック弁42に連通させられるとともに、第1ロック弁43により第1ポンプモータ12が閉回路CCに対して遮断された状態となり、かつ第2ポンプモータ13の押出容積q2が次第に増大させられているので、アキュムレータ45から吐出された圧油が第2ポンプモータ13に対してその吸入口13S側から供給される。
そのため、その吐出口13D側の排出圧がチェック弁42によって所定の圧力に維持されつつ、第2ポンプモータ13がモータとして駆動される。そして、押出容積q2を次第に増大することにより第2ポンプモータ13の出力軸すなわちモータ軸11の回転数が増大する。
その状態を図23に共線図で示してある。この状態では、エンジン1から伝達される逆回転方向のトルクが第1ポンプモータ12に作用するものの、第1ポンプモータ12は、第1ロック弁43により閉回路CCに対して遮断されて圧油を吐出できない状態になってるため、その出力軸は回転することがなく、モータ軸9およびこれに連結されているサンギヤ3Sに反力が作用する。したがって、第1遊星歯車機構3の出力要素であるキャリア3Cがリングギヤ3Rに対して減速されて正回転し、そのトルクが第1中間軸9および第2速用ギヤ対18を介して出力軸16に伝達され、第2速の変速比となる。
一方、第2ポンプモータ13は、その吸入口13Sへアキュムレータ45から圧油が供給され、かつ吐出口13Dがチェック弁42を介してオイルパン34に連通されているため、供給される圧油の油圧および押出容積q2に応じてトルクを出力する。また、圧油の供給方向は吸入口13Sから吐出口13Dに向けた方向であって、第2ポンプモータ13を正回転させる方向である。第2速では第2ポンプモータ13は逆回転方向に空転しており、したがって第2ポンプモータ13の押出容積q2を次第に増大させることにより、その回転数が次第に低下する。上記のステップS6ではこのように容積制御が実行され、その結果、第2ポンプモータ13側のモータ軸11およびこれに連結されている第2遊星歯車機構4のサンギヤ4Sの回転数が次第に低下する。
そして、アキュムレータ45が吐出する圧油が第2ポンプモータ13の吸入口13Sに更に供給されると、その油圧および押出容積q2に応じたトルクで第2ポンプモータ13の回転方向が正回転に転じ、その回転数が上昇する。そして第2ポンプモータ13およびこれにモータ軸11を介して連結されているサンギヤ4Sが正回転することにより、第2遊星歯車機構4のキャリア4Cの回転数が上昇し、ついにはキャリア4Cに連結されている第2中間軸10の回転数が第1速駆動ギヤ20Aの回転数にほぼ一致する。すなわち、第2シンクロ23によって連結するべき2つの部材が回転同期した状態になる。
このように、第2シンクロ23を係合状態に切り替える際に第1速駆動ギヤ20Aの回転数と第2中間軸10の回転数とを同期させる場合、上記のように各切替弁41,46および第1ロック弁43を制御し、アキュムレータ45に蓄圧されていた圧油を第2ポンプモータ13に供給して第2ポンプモータ13をモータとして駆動させることにより、キャリア4Cすなわち第2中間軸10の回転数を速やかに上昇させることができる。その結果、第1速駆動ギヤ20Aと第2中間軸10との回転同期を促進させて、第2シンクロ23の切り替えに要する時間を短縮することができる。
上記のようにして、第2シンクロ23の切り替えにおける同期制御が実行され、第2シンクロ23が回転同期状態になると、第3切替弁46がOFF状態に制御され(ステップS10)、ついで、第2シンクロ23のスリーブをニュートラル位置「N」から第1速ギヤ対20側の位置「1st」に移動させて、第1速駆動ギヤ20Aと第2中間軸10とが連結させられる(ステップS64)。すなわち、第2中間軸10と出力軸16との間で、第1速ギヤ対20によるトルク伝達が可能な状態になる。言い換えると、第1速固定変速段を設定可能な状態になる。その場合、上記のように第1速駆動ギヤ20Aと第2中間軸10との回転数がほぼ一致しているので、第2シンクロ23が係合状態になることによる回転数の変化や急激なトルクの変化などが生じることはない。また、第2シンクロ23に回転方向での滑りが生じることはない。
第2シンクロ23のスリーブがニュートラル位置「N」から第1速ギヤ対20側の位置「1st」に切り替えられて、第1速駆動ギヤ20Aと第2中間軸10とが連結させられると、第2ポンプモータ13の押出容積q2がゼロに制御され(ステップS12)、第2ポンプモータ13およびモータ軸11が空転する。さらに、第2切替弁41がOFF状態に制御され(ステップS65)、したがって油路15がドレイン箇所であるオイルパン34に対して遮断される。また、第1ロック弁43がOFF状態に制御され(ステップS14)、したがって各ポンプモータ12,13の吸入口12S,13S同士が連通させられる。
このように、第1速へのダウンシフト待機状態を設定する場合も、前述した各変速段へのアップシフト待機状態、および第2速へのダウンシフト待機状態を設定する場合と同様に、各ポンプモータ12,13が相互に切り離され、第2ポンプモータ13をアキュムレータ45が吐出する油圧で制御可能な状態とし、その押出容積q2を制御することにより、第2シンクロ23が同期状態となるように回転数制御(同期制御)が実行される。そのため、第2シンクロ23を係合状態に動作させることに伴う回転数の変化やトルクの変化が生じないので、迅速に第2シンクロ23を係合状態に動作させ、応答性のよい制御が可能になる。また、第2シンクロ23に回転方向の滑りが生じないので、その耐久性を向上させることができ、あるいは同期連結機構に替えて、同期機能のないドグクラッチ機構などを使用することができる。
なお、図5の図表における「作動」の欄に、「2nd→スタート」と記載されている状態に相当する変速、および、「N→Rev」と記載されている状態に相当する変速の場合においても、前述した各変速段へのアップシフト待機状態、および各変速段へのダウンシフト待機状態を設定する場合と同様に、回転数制御(同期制御)が実行される。それらの場合の制御内容およびそれらの制御を実行した場合の作用等の説明については、前述した各制御のフローチャート、状態図、共線図等の説明を参照することにより理解できるため、詳細な説明は省略する。
つぎに、アキュムレータ45へ圧油を蓄圧する場合の作用を説明する。図24は、その制御の一例として、第2速から第3速の変速比で走行中に、アキュムレータ45に圧油を蓄圧する場合の制御を説明するためのフローチャートあって、このフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。先ず、アキュムレータ45へ圧油を蓄圧させる指令が出力されたか否かが判断される(ステップS71)。アキュムレータ45へ圧油を蓄圧させる指令が未だ出力されていないことにより、このステップS71で否定的に判断された場合には、以降の制御は行わず、このルーチンを一旦終了する。
これに対して、アキュムレータ45へ圧油を蓄圧させる指令が出力されたことにより、ステップS71で肯定的に判断された場合には、ステップS72へ進み、第3切替弁46がOFF状態に制御される。すなわち、第3切替弁46に印加されていたパイロット圧Psol6が解除されて、吐出油路47が遮断される。
続いて、チャージポンプ33の吐出圧(チャージ圧)が、閉回路CCに圧油を供給する際の通常の吐出圧(PMチャージ圧力)から、アキュムレータ45へ蓄圧させる際に所望する油圧である蓄圧指示圧力Ptrgへ制御される(ステップS73)。すなわち、チャージポンプ33の吐出圧の制御目標値が蓄圧指示圧力Ptrgに設定される。また、アキュムレータ45に蓄圧された油圧を検出する圧力センサ50の検出値であるアキュムレータ圧PAccが読み込まれる(ステップS74)。
吐出油路47が遮断された後に、チャージポンプ33の吐出圧が蓄圧指示圧力Ptrgに制御されることによって、チャージポンプ33から吐出される圧油は、従前通り閉回路CCに供給されるとともに、蓄圧油路48を経由してアキュムレータ45に供給される。すなわち、アキュムレータ45へ圧油が蓄圧される。そのアキュムレータ45への圧油の蓄圧が実行されている状態を図25に示してある。この状態では、チャージポンプ33から吐出された圧油は、閉回路CCの油路15を経由して第2ポンプモータ13の吐出口13Dへ供給されるとともに、分岐箇所Aから蓄圧油路48を経由してアキュムレータ45へ供給される。
なお、チャージポンプ33から閉回路CC内に吐出された圧油は、上記のように第2ポンプモータ13に対してその吐出口13D側から供給される。そのため、第2ポンプモータ13がポンプとして逆回転方向に駆動される。そして、第2ポンプモータ13の吸入口13Sから吐出された圧油が、油路14を経由して、第1ポンプモータ12に対してその吸入口12S側から供給される。したがって、第1ポンプモータ12がモータとして正回転方向に駆動される。
その状況を図26に共線図で示してある。第2速から第3速の間の変速比で走行している場合、第2ポンプモータ13は押出容積q2がゼロの状態で逆回転方向に空転していた状態から、車両からの反力に応じて押出容積q2が制御され、その押出容積q2の増大に伴って油圧を発生するとともに、その反力が出力軸に現れる。
この場合、第2ポンプモータ13は逆回転しているので、その吐出口13Dから圧油を吸入して吸入口13Sから圧油を吐出し、またその逆回転方向の回転数が次第に低下する。これを、第2遊星歯車機構4について説明すれば、リングギヤ4Rにエンジン1からのトルクが作用している状態で、サンギヤ4Sに正回転方向のトルクが作用してその回転数が次第に低下するので、キャリア4Cにはその回転数を増大させる方向にトルクが作用する。そして、そのキャリア4Cのトルクが、第1シンクロ22および第3速用ギヤ対19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が吐出した圧油は油路14を介して第1ポンプモータ12の吸入口12Sに供給されるから、第1ポンプモータ12がその油圧によって正回転方向に駆動されてモータとして機能する。すなわち、第2ポンプモータ13から第1ポンプモータ12に対して油圧を介して動力が伝達される。その結果、第1遊星歯車機構3では、そのサンギヤ3Sに対してこれを正回転させるトルクが作用するので、その回転数の増大に伴ってキャリア3Cおよびこれに連結されている第1中間軸8の回転数が次第に増大する。そして、そのキャリア3Cトルクが、第3シンクロ24および第2速用ギヤ18を介して出力軸16に伝達される。
アキュムレータ45への圧油の蓄圧が実行されると、アキュムレータ圧PAccが蓄圧指示圧力Ptrg以上となったか否かが判断される(ステップS75)。アキュムレータ圧PAccが未だ蓄圧指示圧力Ptrg未満であることにより、このステップS75で否定的に判断された場合は、ステップS73へ戻り、従前の制御が繰り返し実行される。すなわち、アキュムレータ圧PAccが蓄圧指示圧力Ptrg以上になるまで、ステップS73ないしステップS75の制御が繰り返される。
これに対して、アキュムレータ圧PAccが蓄圧指示圧力Ptrg以上となったことにより、ステップS75で肯定的に判断された場合には、ステップS76へ進み、前述のステップS73で蓄圧指示圧力Ptrgに設定されていたチャージポンプ33の吐出圧が、通常のPMチャージ圧に復帰させられる。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
上記の図24に示す制御を実行した場合の、油圧回路各部の油圧、およびアキュムレータ45の油圧、ならびにチャージポンプ33の吐出圧の変化を、図27のタイムチャートに示してある。図27に示すように、制御の開始当初は、エンジン1の動力により駆動されるチャージポンプ33の吐出圧PChpはPMチャージ圧力で一定となっている。そして、図24のフローチャートにおけるステップS73で、チャージポンプ33の吐出圧の制御目標値が蓄圧指示圧力Ptrgに設定されると、チャージポンプ33の吐出圧PChpが蓄圧指示圧力Ptrgに向けて増大を開始し、またそれに伴い、その増大させられた油圧が蓄圧されるアキュムレータ45のアキュムレータ圧PAccも徐々に増大し始める。
さらに、チャージポンプ33の吐出圧PChpの増大に伴って、閉回路CC内で高圧側となっている油路14の第2ポンプモータ13の吸入口13Sと分岐箇所Bとの間の油圧Paおよび油路14の第1ポンプモータ12の吸入口12Sと分岐箇所Bとの間の油圧Pcが増大する。
そして、チャージポンプ33の吐出圧PChpおよびアキュムレータ圧PAccが蓄圧指示圧力Ptrgになると(ステップS75)、チャージポンプ33の吐出圧PChpの増加が停止させられ、その後、ステップS76でチャージポンプ33の吐出圧PChpが制御の開始当初の油圧レベル、すなわち通常のPMチャージ圧力に復帰する。
以上のように、この発明の可変容量型流体圧ポンプモータ式変速機の制御装置によれば、いずれかの固定変速段を跨いで変速比を変化させる場合、すなわちいずれか一方のシンクロを動力遮断状態から動力伝達状態へ切り替える切り替え動作を伴う変速を実行する場合、言い換えると、シンクロのスリーブを移動させて回転軸と伝動回転体とを連結させる動作を伴う変速を実行する場合に、アキュムレータ45と閉回路CCの油路14もしくは油路15とが連通されて、アキュムレータ45に蓄圧されていた圧油が、切り替え動作するシンクロが配置されている側のポンプモータ12(もしくは13)に供給される。そして、そのアキュムレータ45から圧油が供給されるポンプモータ12(もしくは13)の回転、すなわちポンプモータ12(もしくは13)のロータと一体回転もしくは差動回転するように連結されている回転軸9(もしくは11)の回転と、出力部材16に上記の跨がれる固定変速段の前後の変速比の固定変速段を設定するギヤ対を介して連結されている伝動回転体の回転とを同期させる方向に、そのポンプモータ12(もしくは13)が駆動される。そのため、回転軸9(もしくは11)と伝動回転体との回転同期を促進して、シンクロのスリーブの移動、すなわちシンクロの切り替え動作に要する時間を短縮することができ、シンクロの切り替え動作を伴う固定変速段を跨いだ変速であっても、その変速時間を短縮して、迅速でスムーズな変速を実行することができる。
また、アキュムレータ45が互いに並行する蓄圧油路48と吐出油路47とによって閉回路CCに連通されていて、吐出油路47を圧力流体の流動を許容する状態にして、アキュムレータ45に蓄圧された圧油をその吐出油路47を介して閉回路CCへ吐出していずれかのポンプモータ12(もしくは13)に供給する状態と、吐出油路47を圧油の流動を規制する状態にして、チャージポンプ33が吐出した圧油をアキュムレータ45に蓄圧する状態とに適宜切り替えられる。そのため、チャージポンプ33以外に専用のポンプなどを設けることなく、アキュムレータ45に圧油を蓄圧すること、および、そのアキュムレータ45に蓄圧された圧油を、チャージポンプ33から閉回路CCに供給される圧油に加えてポンプモータ12(もしくは13)に供給して、そのポンプモータ12(もしくは13)を駆動することができる。したがって、変速機の構成を簡素化し、変速機の小型化やコストダウンを図ることができる。
なお、この発明は上記の具体例に限定されないのであって、対象とする変速機は、図1に示す構成以外のものであってもよく、例えば、歯車機構を主体とした変速機構と並列にハイドロスタティックトランスミッション(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、図1に示す例では、前進4段・後進1段の固定変速段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、固定変速段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。
また、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。さらに、ギヤ対に替えてベルトやチェーンなどの機構を用いてもよい。そして、この発明における動力源は、エンジンである必要はなく、電気モータであってもよく、あるいは内燃機関と電動機とを組み合わせたハイブリッド駆動装置であってもよい。
1…エンジン(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、 3S,4S…サンギヤ、 3R,4R…リングギヤ、 3C,4C…キャリヤ、 8…第1中間軸、 9…モータ軸、 10…第2中間軸、 11…モータ軸、 12…第1ポンプモータ(可変容量型の第1流体圧ポンプモータ,PM1)、13…第2ポンプモータ(可変容量型の第2流体圧ポンプモータ,PM2)、 16…出力軸(出力部材)、 14…油路(第1油路)、 15…油路(第2油路)、 17…4速ギヤ対(第1伝動機構)、 18…2速ギヤ対(第1伝動機構)、 19…3速ギヤ対(第2伝動機構)、 20…1速ギヤ対(第2伝動機構)、22…第1シンクロ(切替機構)、 23…第2シンクロ(切替機構)、 24…第3シンクロ(切替機構)、 25…Rシンクロ(切替機構)、 33…チャージポンプ(補給ポンプ)、 45…アキュムレータ(蓄圧装置)、 47…吐出油路、 48…蓄圧油路、 51…電子制御装置(ECU)、 CC…閉回路、 TM…可変容量型流体圧ポンプモータ式変速機。
Claims (4)
- 動力源と出力部材との間でそれぞれ互いに異なる複数の変速比を選択的に設定可能な第1動力伝達経路および第2動力伝達経路と、それら各動力伝達経路を介して伝達されるトルクを押出容積に応じて変化させるように前記各動力伝達経路毎に設けられかついずれか一方の押出容積がゼロの場合に他方が圧力流体の給排を阻止されてロックされるように吸入口同士および吐出口同士が閉回路を介して相互に連通された可変容量型の第1流体圧ポンプモータおよび第2流体圧ポンプモータと、前記第1流体圧ポンプモータと共に前記第1動力伝達経路に配置されかつ前記第1流体圧ポンプモータがロックされた場合に前記動力源からの動力を前記出力部材に伝達する第1伝動機構と、前記第2流体圧ポンプモータと共に前記第2動力伝達経路に配置されるかつ前記第2流体圧ポンプモータがロックされた場合に前記動力源からの動力を前記出力部材に伝達する第2伝動機構と、前記各伝動機構をそれぞれ前記出力部材に対して動力伝達が可能な動力伝達状態と動力伝達が不可能な動力遮断状態とに選択的に切り替える切替機構と、前記閉回路に圧力流体を供給する補給ポンプとを備え、いずれかの前記各伝動機構の変速比で決まる固定変速段と、前記各流体圧ポンプモータ同士の間で圧力流体を介して伝達する動力を連続的に変化させることによる無段変速状態とを設定することが可能なように構成された可変容量型流体圧ポンプモータ式変速機の制御装置において、
前記閉回路に常時連通されかつ前記補給ポンプが吐出した圧力流体を選択的に蓄圧するとともに、前記閉回路の前記吸入口同士を結ぶ第1油路もしくは前記吐出口同士を結ぶ第2油路に選択的に連通されて前記蓄圧した圧力流体を吐出する蓄圧装置と、
前記切替機構によりいずれかの前記伝動機構を前記動力遮断状態から前記動力伝達状態へ切り替える動作を伴う変速を行う場合に、前記動力伝達状態にされるいずれかの前記伝動機構が配置されている前記動力伝達経路側の前記流体圧ポンプモータに前記第1油路もしくは前記第2油路を経由して前記蓄圧した圧力流体を供給して該流体圧ポンプモータを駆動する蓄圧制御手段と
を備えていることを特徴とする可変容量型流体圧ポンプモータ式変速機の制御装置。 - 前記第1伝動機構および第2伝動機構は、それぞれ、前記第1流体圧ポンプモータのロータおよび第2流体圧ポンプモータのロータにそれぞれ連結された回転軸と、それら各回転軸にそれぞれ回転自在に嵌合されるとともに該回転軸に連結されることにより前記出力部材に対して動力を伝達する伝動回転体と、それら各伝動回転体に連結されかつ変速比の異なる複数のギヤ対とを含み、
前記切替機構は、スリーブを前記回転軸の軸線方向に移動させて前記伝動回転体に係合して前記回転軸と前記伝動回転体とを連結することにより前記動力伝達状態を達成する同期連結機構を含み、
前記蓄圧制御手段は、前記変速の際に前記同期連結機構により連結される前記回転軸と前記伝動回転体との回転同期を促進する方向に前記流体圧ポンプモータを駆動する手段を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の可変容量型流体圧ポンプモータ式変速機の制御装置。 - 前記蓄圧制御手段は、前記蓄圧された圧力流体を前記第1油路を経由していずれかの前記流体圧ポンプモータに供給することにより該流体圧ポンプモータの回転数を前記動力源の回転方向と同じ正回転方向に増大させ、かつ前記蓄圧された圧力流体を前記第2油路を経由していずれかの前記流体圧ポンプモータに供給することにより該流体圧ポンプモータの回転数を前記動力源の回転方向と反対の逆回転方向に増大させる手段を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の可変容量型流体圧ポンプモータ式変速機の制御装置。
- 前記蓄圧装置は、前記閉回路から該蓄圧装置への圧力流体の流動を許容しかつその反対方向への流動を規制する蓄圧油路と、前記閉回路との間の圧力流体の流動を許容する状態とその流動を規制する状態とに選択的に制御可能な吐出油路との互いに並行する2本の油路により前記閉回路に連通されていて、
前記蓄圧制御手段は、前記吐出油路を前記流動を許容する状態に制御することにより前記閉回路へ前記蓄圧された圧力流体を吐出し、かつ前記吐出油路を前記流動を規制する状態に制御することにより前記補給ポンプが吐出した圧力流体を蓄圧する手段を含む
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可変容量型流体圧ポンプモータ式変速機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007270556A JP2009097643A (ja) | 2007-10-17 | 2007-10-17 | 可変容量型流体圧ポンプモータ式変速機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007270556A JP2009097643A (ja) | 2007-10-17 | 2007-10-17 | 可変容量型流体圧ポンプモータ式変速機の制御装置 |
Publications (1)
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JP2009097643A true JP2009097643A (ja) | 2009-05-07 |
Family
ID=40700831
Family Applications (1)
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JP2007270556A Pending JP2009097643A (ja) | 2007-10-17 | 2007-10-17 | 可変容量型流体圧ポンプモータ式変速機の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2009097643A (ja) |
-
2007
- 2007-10-17 JP JP2007270556A patent/JP2009097643A/ja active Pending
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