JP2012127499A - Ｃｖｔ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量でコンパクトなＣＶＴを低コストで実現することが可能なＣＶＴ駆動装置を提供する。
【解決手段】本発明は、油圧で作動される少なくとも１つの歯車部（１４、１６）を有するＣＶＴ（１２）を駆動する装置（１０）において、装置（１０）は、歯車部（１４、１６）のための油圧的な作動圧力（２８、３０）に影響を与える方向制御弁（２４、２６）と、実際の油圧的な作動圧力（２８、３０）を特徴づける変数を検出する検出素子（４６、４８）と、検出された変数を用いて方向制御弁（２４、２６）を制御する制御アルゴリズムを有する制御素子（５０）と、を含む閉ループ制御回路を有するＣＶＴ駆動装置（１０）に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の装置に関する。

市場において、車両のための無段変速機、所謂ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が知られている。ＣＶＴは、巻きベルト手段により、例えばプッシュベルトにより機械的な駆動出力の伝達のために互いに結合された２つの円錐ベルト車対を有することが多い。その際に、各対の円錐ベルト車と巻きベルト手段との間の必要な接触圧力が油圧システム及び油圧により形成される。

さらに、駆動側の（一次的な）円錐ベルト車対が、圧力制御弁又は方向制御弁によって油圧的に制御され又は作動されることが公知である。末端動力側の（二次的な）円錐ベルト車対は、圧力制御弁によって制御され又は作動される。同様に、その都度許容される駆動状態を検出し又は保障するために、油圧を検出するためのセンサ（「圧力センサ」）を用いて、二次的な円錐ベルト車対の制御を監視することが公知である。さらに、圧力センサは場合によっては、例えば実際に必要とされる伝達比を調整するために、上位の制御も行うことが可能である。

さらに、従来技術では、制御の精度を高めるために、電流制御器を用いて圧力制御弁又は方向制御弁を制御することが公知である。さらに、圧力−電流−特性曲線、又は、二次的な円錐ベルト車対を駆動する圧力制御弁の係数を、制御アルゴリズムを有する制御素子（「制御素子」、「制御装置」）に格納させておくことが可能であり、このことによっても精度を同様に高めることが可能である。

さらに、円錐ベルト車対を制御するために、代替的に、所謂直接作動式システム又はパイロット作動式システムを利用することが公知である。直接作動式システムの場合、円錐ベルト車対に対する接触圧力を形成するために必要な、例えば６０〜７０バールの圧力が、圧力制御弁内の磁力を用いて調整される。パイロッド作動式システムの場合、本来の圧力制御弁は、高い油圧を制御する所謂増圧弁（Ｖｅｒｓｔａｅｒｋｕｎｇｓｓｃｈｉｅｂｅｒ）に対して作用する。例えば、特許文献１に本専門分野の技術内容が開示されている。

欧州特許第１１１００１４号明細書

しかし、直接作動式システムにおいて、圧力制御弁を制御する電磁石を、対応した大きさの寸法に定める必要がある。また、パイロッド作動式システムにおいては、圧力制御弁の電磁石が比較的小さいため安価に実現されるが、増圧弁によってコストが高くなる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、軽量で小さくかつ安価であり、ＣＶＴを効率的に駆動することが可能な、新規かつ改良されたＣＶＴ駆動装置を提供することにある。

本発明の課題は、請求項１に記載の装置によって解決される。好適な発展形態は、従属請求項において示される。本発明にとって重要な特徴がさらに、以下の記載及び図面において示される。上記特徴は、単一でも様々な組み合わせにおいても本発明にとっては重要であり得るが、ここでは再度明示的に示さない。

本発明に係る装置は、車両の無段変速機（ＣＶＴ）の歯車部のための油圧的な作動圧力を、直接作動式方向制御弁により制御可能であるという利点を有する。これにより、漏れを防止し、伝達効率を高めることが可能である。さらに、部材コスト及び検査コストを削減することが可能である。同様に、制御装置内の電流制御器を設けなくてもよいため、安価な最終段を利用可能である。さらに、本発明に係る装置は比較的小さく、軽量に、安価に組み立てられ、様々な油圧により駆動することが可能である。従って、本発明は多方面で利用可能である。

本発明によれば、ＣＶＴは、少なくとも１つの歯車部の油圧的な作動圧力が閉ループ制御回路により制御されることで駆動される。さらに、本装置は、各歯車部について、油圧的な作動圧力に影響を与える方向制御弁と、油圧的な作動圧力、又は、当該作動圧力により影響を受ける変数を検出する検出素子と、を有する。方向制御弁と検出素子に制御アルゴリズムを有する制御素子（「制御素子」）が加わって、閉ループ制御回路となる。方向制御弁は特に、所謂油圧的な「制御帰還面」（Ｒｅｇｅｌｒｕｅｃｋｆｕｅｈｒｆｌａｅｃｈｅ）を有さないという利点を有する。従って、方向制御弁の作動は、たとえ影響があったとしても、基本的には動的な流れ力のみに影響を受け、静的な動水力にはほとんど影響を受けない。従って「増圧弁」は、本発明に係る装置のためには概して必要ではない。

さらに本発明によれば、検出素子が圧力センサを含むことが構想される。これにより、安価な市販の部材を用いて油圧的な作動圧力を検出し又は定めることが可能である。

本装置は、入力側の歯車部のために第１の閉ループ制御回路を有し、出力側の歯車部のために第２の閉ループ制御回路を含む場合に特に有用である。入力側の歯車部はＣＶＴの駆動に当たり、出力側の歯車部はＣＶＴの末端動力に当たる。これにより、２つの歯車部が本発明に係る装置によって駆動することができる。

２つの閉ループ制御回路が共通の制御素子を含む場合に、本装置はより簡単に構築できる。これにより、設置空間が節約され、２つの歯車部の作動が互いに、より簡単及びより良好に調整されうる。

さらに、歯車部が円錐ベルト車対を含み、油圧的な作動によって、各対の２つの円錐ベルト車間の間隔が変更される。本発明に基づいて制御される油圧的な作動圧力は、例えば、２つの円錐ベルト車間の間隔を変更しうる油圧アクチュエータに対して影響を与える。これによって同時に、円錐ベルト車と、巻きベルト手段、例えばプッシュベルトと、の間の接触圧力が変更される。巻きベルト手段により、ＣＶＴの歯車部間の出力の伝達が可能となる。

本発明の構成は、方向制御弁がスプール弁であり、当該スプール弁の弁スプールが一方はばねによって、他方は電磁石によって力を加えられることを構想する。スプール弁は、比較的小さな力により作動可能なため、電磁石を特に小さく設けることが可能であり、必要な電気的エネルギーを比較的少なくすることができる。

本装置の更なる構成は、方向制御弁が３ポート方向制御弁であることを構想する。３ポート方向制御弁は３つの接続口を有し、原則的に３つの切り替え位置を有する。特に、方向制御弁に力を加える電磁石は、変更可能な電流量により制御され、従って、方向制御弁の通水断面（Ｄｕｒｃｈｆｌｕｓｓｑｕｅｒｓｃｈｎｉｔｔ）が常に変更されうる。これにより、方向制御弁は、本発明に係る制御のために特に良好に使用されうる。

本発明によれば、ＣＶＴは、少なくとも１つの歯車部の油圧的な作動圧力が閉ループ制御回路により制御されることで駆動されるため、効率的な駆動を実現することが可能となる。

ＣＶＴを駆動する装置を示す説明図である。 油圧的な作動圧力を制御するためのブロック図を示す。 方向制御弁を示す概略図である。

以下では、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して解説する。機能が等しい構成要素及び変数については、全ての図面で、異なる実施形態においても同じ符号が使用される。

図１は、ＣＶＴ１２を駆動するＣＶＴ駆動装置１０を概略的に示している。図１の上方の中央領域に、ＣＶＴ１２を簡素化して象徴的に示している。このＣＶＴ１２は、入力側の（例えばエンジンのクランク軸と接続された）歯車部１４と、出力側の（例えば車輪と接続された）歯車部１６と、を含む。２つの歯車部１４及び１６のそれぞれは、同様に象徴的に示された、それぞれが円錐ベルト車対を形成する２つの円錐ベルト車１８を含む。円錐ベルト車１８は、軸方向に相対して（ａｘｉａｌ ｚｕｅｉｎａｎｄｅｒ）移動可能である。従って、各対の円錐ベルト車１８間の間隔が調整可能となる。円錐ベルト車の間には、プッシュベルト２０、又は、例えばチェーンのような、力の伝達、例えば歯車部１４と１６との間の出力伝達を可能とする代替的な伝達手段が配置される。

歯車部１４及び１６の下方の図において、油圧的な作動圧力２８又は３０に影響を与える２つの３ポート方向制御弁２４及び２６が配置される。方向制御弁２４及び２６のそれぞれは、供給接続口３２と、作動接続口（Ａｒｂｅｉｔｓａｎｓｃｈｌｕｓｓ）３４と、排出接続口３６と、を有する。供給接続口３２は、油圧システム３８によって供給され、排出接続口３６は、基本的に無加圧のタンク４０に繋がっている。作動接続口３４は、円錐ベルト車１８をそれぞれ軸方向に相対して移動させることが可能な油圧アクチュエータ（図示せず）に対して作用する。方向制御弁２４及び２６はスプール弁として実現され、それぞれが弁ばね４２を含む。この弁ばね４２は、弁スプール（図３の符号８４）を、電磁石４４の磁力に抗して軸方向に、力の釣合がとれた状態で保つことができる。

油圧的な作動圧力２８及び３０は、ここでは圧力センサ４６及び４８として実現された２つの検出素子を用いて検出され又は定められる。すなわち、制御素子５０は、圧力センサ４６及び４８から信号を獲得し、これに基づいて、電磁石４４を制御するための制御信号５２及び５４を定める。制御素子５０は、油圧的な作動圧力２８及び３０を制御するための少なくとも１つの制御アルゴリズム５１を有する。方向制御弁２４と２６、及び、圧力センサ４６と４８、及び、油圧的な作動圧力２８及び３０を制御するためにその都度利用される制御アルゴリズム５１は、基本的に同じ形態で実現されうる。

制御素子５０と圧力センサ４６及び４８との間の電気的接続、及び、電磁石４４への電気的接続を図１では点線で示している。制御素子５０は、コンピュータプログラム５８が駆動する制御装置５６によって制御される。制御素子５０は、制御装置５６と共に１つの構造ユニットとして実現されてもよい。

図１の左側の領域には油圧システム３８が示される。この油圧システム３８は、ここでは以下の構成要素、即ち、油圧を形成するための油圧ポンプ６０と、パイロット弁６４のための供給圧力を調整するための減圧弁６２と、パイロット弁６４により制御されるシステム圧力制御弁（符号なし）と、タンク４０と、を含む。システム圧力制御弁は、図１では、パイロット弁６４の上方右側に示されている。

ＣＶＴ１２の駆動中には、入口側の歯車部１４及び／又は出口側の歯車部１６の円錐ベルト車対の円錐ベルト車１８が、伝達比を変更するために、軸方向に相対的に相対して動かされる。このことは、各油圧的な作動圧力２８及び／又は３０を変更することによって行われる。このために、制御装置５６は目標値６６及び６８を設定し、制御素子５０は、この目標値６６及び６８に対応して、油圧的な作動圧力２８及び３０を制御する。圧力センサ４６及び４８は、その都度の実際の油圧的な作動圧力２８又は３０（実際値）を検出し、これに基づいて、制御アルゴリズム５１を利用して電気的な駆動信号５２及び５４を定める。

電気的な駆動信号５２及び５４は、各電磁石４４を流れる電流と、この電流により形成される磁力と、を決定する。弁スプールのその都度の位置に対応して、方向制御弁２４及び２６は自身の通水断面を変更し、従って、油圧的な作動圧力２８及び３０を上げたり下げたりすることができる。これにより、入力側の歯車部１４のための第１の閉ループ制御回路と、出力側の歯車部１６のための第２の閉ループ制御回路と、が形成される。２つの閉ループ制御回路は互いに独立して、各油圧的な作動圧力２８又は３０を制御しうる。しかしながら、これら閉ループ制御回路は、制御装置５６によって目標値６６及び６８を用いて、ＣＶＴ１２の実際に必要な伝達比に応じて調整される。

図２は、油圧的な作動圧力２８又は３０を制御するためのブロック図（閉ループ制御回路）を示す。図２では、出力側の歯車部１６の符号が利用される。図２は、左から右へと基本的に４つのブロックを示し、即ち、制御素子５０の制御アルゴリズム５１であり制御電流７０を生成する第１のブロックと、駆動機構７２であり駆動電流７４を生成する第２のブロックと、磁力７６を形成する電磁石４４を備えた第３のブロックと、方向制御弁２６の弁スプール８４である第４のブロックであって、磁力７６と弁ばね４２により形成されたばね力７８とが互いに反作用する上記第４のブロックと、を示す。これらブロックから、（出力側の）歯車部１６を作動させるための油圧的な作動圧力３０が形成される。この油圧的な作動圧力３０は制御変数であり、圧力センサ４８によって検出され又は電気的信号に変換される。これに基づいて実際値８０が定められる。この実際値８０は、図２の左側の領域において目標値６８と比較され、これにより、図２に示される（第２の）閉ループ制御回路は閉じている。

図３に、方向制御弁２６（又は２４）の簡略化した図を示す。方向調整弁２６は３ポート方向制御弁であり、ここではスプール弁として実現される。方向調整弁２６は、弁ハウジング８２を有し、この弁ハウジング８２の内部では、供給接続口３２と、作動接続口３４と、排出接続口３６とが、それぞれ開口部によって示されている。弁スプール８４は、図３では、弁ハウジング８２内に水平方向に摺動可能に配置される。弁スプール８４は、直径がより小さい中央の部分８６を有し、当該部分８６により、供給接続口３２又は排出接続口３６が、作動接続口３４と油圧的に連結されうる。

図３の左側には、弁ばね４２と、弁スプール８４に対して作用するばね力７８（矢印）と、が示される。図３の右側には、弁スプール８４に対して作用する磁力７６が、同様に矢印で示される。ばね力７８と磁力７６とが互いに反作用し、従って力の均衡が形成されうることが分かる。供給接続口３２と作動接続口３４との間の方向制御弁２６の通水断面（符号なし）は、従って、駆動電流７４（図２参照）によって常に変更されうる。

Claims (7)

1. 油圧で作動される少なくとも１つの歯車部を有するＣＶＴを駆動するＣＶＴ駆動装置において、
   前記ＣＶＴ駆動装置は、
   前記歯車部のための油圧的な作動圧力に影響を与える方向制御弁と、
   実際の前記油圧的な作動圧力を特徴づける変数を検出する検出素子と、
   前記検出された変数を用いて前記方向制御弁を制御する制御アルゴリズムを有する制御素子と、
   を含む閉ループ制御回路を有することを特徴とする、ＣＶＴ駆動装置。
2. 前記検出素子は圧力センサを含むことを特徴とする、請求項１に記載のＣＶＴ駆動装置。
3. 前記ＣＶＴ駆動装置は、入力側の歯車部のための第１の閉ループ制御回路と、出力側の歯車部のための第２の閉ループ制御回路と、を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のＣＶＴ駆動装置。
4. ２つの制御回路は、共通の前記制御素子を含むことを特徴とする、請求項３に記載のＣＶＴ駆動装置。
5. 前記歯車部は１対の円錐ベルト車を含み、前記油圧的作動によって、前記２つの円錐ベルト車間の間隔が変更されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＣＶＴ駆動装置。
6. 前記方向制御弁はスプール弁であり、
   前記スプール弁の弁スプールは、一方はばねにより、他方は電磁石により力が加えられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＣＶＴ駆動装置。
7. 前記方向制御弁は３ポート方向制御弁であることを特徴とする、請求項６に記載のＣＶＴ駆動装置。
   

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