JP2697828B2 - 車輌用自動変速装置 - Google Patents
車輌用自動変速装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、車輌用自動変速装置に係わり、特に機械的
な無段変速機の１つであるベルト式無段階変速機構を備
えた車輌用自動変速装置に関する。 〔従来の技術〕 ガソリンエンジンなどの内燃機関を原動機とした自動
車では、その回転力伝達系に変速機構を設けているが、
近年、変速機構の手動操作による煩わしさを軽減するた
め、いわゆる自動変速装置の適用が多くなってきてい
る。 この自動変速装置としては、従来から、ハイドロリッ
ク・トルクコンバータによるものが主として使用されて
いたが、最近、設定値内は無段階に変速動作を可能とし
た機械的無段変速機によるものが採用されるようにな
り、その例を、例えば特開昭62−53243号公報などに見
ることができる。 これら公報に開示されている装置は、無段変速機とし
て、対向円錐型プーリにＶベルトを巻き掛け、そのプー
リ幅を変化させ、プーリ有効径を変化させて変速比を実
質的に無段階に制御するようにしたベルト式無段階変速
機構を用いている。 そして、これらベルト式無段階変速機構においては、
プーリ幅を変化させる駆動手段として油圧アクチュエー
タを採用している。 しかしながら、油圧アクチュエータによりプーリ幅を
制御する場合には、油漏れ防止用のシールの設置、制御
弁の配置等が必要であり、ベルト式無段階変速機構全体
が複雑化するという問題があった。 〔発明が解決しようとする課題〕 そこで、ベルト式無段階変速機構の構造を簡素化する
ため、その駆動手段として電気的アクチュエータ（直流
モータ）を採用することが考えられている。 ところで、自動車などの車両では、発進時、ベルトと
円錐型プーリ間には大きなトルクが作用する。このた
め、ベルト式無段階変速機構において、車両発進時にプ
ーリとベルトとの間にスリップが生じ、プーリの回転が
ある程度上昇してから急激にベルトに駆動力が伝達さ
れ、ショックを発生するという問題がある。このような
課題に対し、プーリ幅を変化させる駆動手段として油圧
アクチュエータを採用する上記の従来方式では、駆動側
プーリの油圧室（油圧アクチュエータ）のライン圧を高
め押付圧を増加することによりプーリの押付け力を増加
させ、スリップを防止している。ここで、ライン圧を高
めることによるプーリ幅の変化はあってはならない。そ
れは、プーリ幅が変化すると変速比が変化してしまうた
めであり、通常少しのプーリ幅の変化でかなりの変速比
が変化する。このため、油圧アクチュエータ方式では、
駆動側プーリのライン圧を高めるとき、従動側プーリの
油圧室の油が排出されない構造とすることで、プーリ幅
が変化しないようにしている。 これに対し、駆動手段として電気アクチュエータを採
用した場合、プーリの押付け力を増加させるにはプーリ
幅を狭めざるを得ず、これは上記のように変速比が変化
するという新たな問題が生じ、結果として実際の変速比
が目標変速比よりもLOWギア側にあり、かつ車速が所定
の速度よりも小さいときは車両のスムースな発進が確保
できないという問題がある。 したがって、本発明の目的は、ベルト式無段階変速機
構を備えた車両用自動変速装置において、プーリ幅を変
化させる駆動手段として油圧アクチュエータを一切採用
せず、電気アクチュエータのみを採用して構成を簡素化
し、しかも車輌の発進をスムースに行えるようにするこ
とである。 〔問題を解決するための手段〕 上記目的は、ベルト式無段階変速機構と、その動作を
制御する制御装置とを備え、この制御装置は車輌からの
複数のデータを入力し、この入力データをに基づき出力
データを演算し、制御信号を出力し、この制御信号によ
りベルト式無段階変速機構のプーリ幅を変化させ、プー
リ有効径を変化させて変速比を実質的に無段階に制御す
る車輌用自動変速装置において、前記ベルト式無段階変
速機構が、プーリ幅を変化させる駆動手段として駆動側
プーリに設けられた直流モータを備え、この直流モータ
を前記制御信号により駆動するとともに、前記制御装置
は、車輌が発進時であるかどうかを判断し、発進時であ
ると判断されたときに一時的に所定時間プーリ幅を狭く
する制御信号を出力するスリップ防止手段と、前記所定
時間の経過後、実際の変速比が目標変速比よりもHIGHギ
ア側にあり、かつ車速が所定の速度よりも小さいときに
プーリ幅を拡げる制御信号を出力するリカバリー手段と
を備えることにより達成される。 〔作用〕 上記スリップ防止手段により、ベルト式無段階変速機
構においては、車輌が発進し終るまでの間、プーリ幅が
強制的に狭められ、ベルトに対する押し付け力を増強す
る。これにより、車輌発進時にプーリとベルトとの間に
大きなトルクが作用してもスリップは生じず、ショック
は発生しない。また、該制御によりプーリ幅を狭めるこ
とで実際の変速比が目標変速比よりHIGHギア側になる
が、通常の変速制御に入るときは、リカバリー手段によ
り確実にLOWギア側の変速比から変速動作が行われ、ス
リップ防止制御のためにプーリ幅を変えたことによる変
速比の変化の影響が回避され、車両のスムースな発進が
確保される。 〔実施例〕 以下本発明の実施例を第１図乃至第４図により説明す
る。 第１図は、本発明の一実施例による車輌用自動変速装
置を含む自動車の動力伝達系を示すものである。図中、
符号１はエンジンであり、エンジン１の回転力は、クラ
ッチ２、リダクションギア部３、無段変速機４、ディフ
アレンシャルギア部５を介して自動車の駆動輪６に伝達
され、走行動作を行う。ここでクラッチ２は電磁クラッ
チで構成され、その電磁コイルが７で示されている。 また、無段変速機４は、駆動側プーリ40と被駆動側プ
ーリ41、それに、これらプーリ40,41の間に掛け渡され
たＶベルト42を備えたベルト式無段階変速機構により構
成され、プーリ40,41はいずれも対向円錐型のプーリと
なっており、そのプーリ幅を変化させ、プーリ有効径を
変化させて変速比を所定範囲にわたって実質的に無段階
に制御する。またこの無段変速機４は、プーリ幅を制御
する駆動手段として直流モータ43からなる電気的アクチ
ュエータを使用する電気制御式のものであり、直流モー
タ43は適当な機構を介して駆動側プーリ40に連繋され、
直流モータ43を回転させることによって駆動側プーリ40
のプーリ幅を変化させる。 クラッチ２の電磁コイル７及び無段変速機４の直流モ
ータ43は制御装置10から出力される制御信号によりその
動作を制御される。無段変速機４と制御装置10の直流モ
ータ43に対する制御部分とで本発明の自動変速装置を構
成している。 制御装置10の構成を第２図に示す。制御装置10は、マ
イクロ・プロセッシング・ユニット即ちMPU11と、リー
ド・オンリー・メモリ即ちROM12と、入出力インターフ
ェース即ちI/O13とからなるマイクロコンピュータを主
要部としたものである。この制御装置10は、シフトレバ
ーのシフト位置を検出するセレクタスイッチ14、無段変
速機４の駆動側のプーリ位置、アクセル及びブレーキの
状態を検出する状態検出スイッチ15、無段変速機４の出
力軸、同入力軸及びエンジン回転数を検出する回転セン
サ16〜18、スロットル開度を検出する可変抵抗19、及び
エンジン１の冷却水温度及びクラッチ２の温度を検出す
る温度センサー20,21から各種のデータを入力し、それ
に基づき出力データを演算し、制御信号をｆ−Ｖ変換器
22及び電流制御回路23を介して電磁クラッチ２の電磁コ
イル７に出力し、電磁クラッチ２を制御すると共に、制
御信号をモータ駆動回路24を介して無段変速機４の直流
モータ43に出力し、無段変速機４を制御するようになっ
ている。 セレクタスイッチ14から取り込まれるデータは、シフ
トレバーのパーキングＰ、後進Ｒ、中立Ｎ、ドライブ
Ｄ、及び低速Ｌの各位置を示すデータである。状態検出
スイッチ15から取り込まれるデータは、無段変速機４の
駆動側プーリ40のプーリ幅が最大に達したこと即ち変速
比が最大になったこと、アクセルペダルが戻されたこと
即ちアクセルオフになったこと、及びブレーキペダルが
踏み込まれたことをそれぞれ示す信号である。これらデ
ータはいずれもMPU11に直接入力される。 回転センサ16からは無段変速機４の被駆動側プーリ41
の回転を表わすパルスが取り込まれ、このパルスの直接
MPU11に入力される。 一方、回転センサ17は無段変速機４の駆動側プーリ40
の回転を表わすパルスを、回転センサ18はエンジン１の
出力軸の回転を表わすパルスをそれぞれ検出し、これら
はI/O13に入力される。 可変抵抗19は、エンジン１のスロットルバルブの開度
を表わす信号を発生し、温度センサ20はエンジン１の冷
却水温度を表わす信号を、温度センサ21はクラッチ２の
温度を表わす信号をそれぞれ発生し、これらはいずれも
I/O13に入力される。 ここで温度センサ21を設けたのは以下の理由による。
即ち、クラッチ２はｆ−Ｖ変換器22と電流制御回路23を
介して制御される。これにより半クラッチ状態（以下こ
れをクリープという）でも使用されるようになってい
る。従ってこのクラッチ２は温度上昇が著しくなる虞れ
があり、そこで温度センサ21を設け、このクラッチ２の
温度変化を見ながら制御が行えるようにしているのであ
る。 これに対して、I/O13からは、上記したように、クラ
ッチ２と無段変速機４に対する制御信号が出力される。 まず、クラッチ２に対しては、制御信号として比較的
短い周期のパルス信号が出力され、これがｆ−Ｖ変換器
22によりそのパルス信号のデューティ比に対応した電圧
レベルに変換され、電流制御回路23よりその電圧レベル
に対応したレベルの電流がクラッチ２の電磁コイル７に
供給される。これによりクラッチ２は伝達されるトルク
をアナログ的に制御し、スムースな発進を行なわせるこ
とができる。 次に、無段変速機４に対しては、制御信号として、直
流モータ43の回転力を指定するデューティ比のパルス信
号と、その回転方向を指定する信号が出力され、モータ
駆動回路24で増幅した後、直流モータ43に入力される。
これにより直流モータ43を所定の回転力で右回転、また
は左回転させ、駆動側プーリ40のプーリ幅を変え、変速
比の制御を行っている。 このようなクラッチ２と無段変速機４に対する制御信
号は、ROM12に予め格納された制御プログラムに従って
作成される。このうち無段変速機４に対する制御信号を
作成するプログラム部分が、第３図及び第４図にフロー
チャートで示されている。 次に、上記実施例の車輌用自動変速装置の動作を、第
３図及び第４図に示すフローチャートを使用して説明す
る。 このフローチャートで示されるプログラムは、概略的
にいえば、車輌発進時の制御ループ50と発進後の制御ル
ープ51とからなっており、車輌発進時の制御ループ50に
おいては、発進時であるかどうかを判断し、発進時であ
ると判断されたときに一時的に無段変速機４のプーリ幅
を狭くする制御信号を出力し、発進後の制御ループ51に
おいては、実際の変速比ｉを、駆動側プーリ40の回転数
に対する被駆動側プーリ41の回転数の比により求め、ま
たそのときの車速とスロットルバルブの開度とから、そ
れら値をパラメータとするテーブルより、目標とする変
速比iaを求め、実変速比ｉを目標変速比iaに一致するよ
う直流モータ43を回転させ、プーリ幅を制御するように
なっている。これら制御手順は、周期的例えば50ms毎に
実行される。 なお本実施例の無段変速機４では、直流モータ43の駆
動側プーリ40のプーリ幅を制御することにより変速比を
変化させる構成をとり、また直流モータ43の回転が右回
転であるときにプーリ幅を開き、LOWギア側の大きな変
速比となり、逆に左回転のときにプーリ幅が狭くなり、
HIGHギア側の小さな変速比となるようにしている。 まず第３図のステップ52において、現在の車速を、回
転センサ16により検出される被駆動側プーリ41の回転数
から読取り、停止状態であれば発進時の制御ループ50に
行き、停止状態でなければ発進後の制御ループ51に移行
する。なおこの場合、車速が０でなくても非常に小さい
場合には、発進状態にあると考え、停止状態と判断す
る。 発進時の制御ループ50においては、まずステップ53に
おいてフラグを０にし、ステップ54において、可変抵抗
19により検出されるスロットルバルブの開度からアクセ
ルがオンかどうかを判断し、オンでなければステップ55
に移行し、制御信号として直流モータ43を停止させる信
号を出力し、アクセルがオンであればステップ56に移行
する。 ステップ56においては、セレクタスイッチ14の出力信
号からシフトレバーのシフト位置を判断し、中立Ｎ及び
パーキングＰであればモータ停止の上記ステップ55に移
行し、ドライブＤ及び後進Ｒであれば、ステップ57に移
行する。ステップ57において、可変抵抗19により検出さ
れたスロットル開度からその値即ちアクセル開度が所定
値K2より大きいかどうかを判断し、小さい場合にはモー
タ停止の上記ステップ55に行き、大きい場合にはステッ
プ58に進む。この所定値K2は、車輌が確実に発進状態に
あり、ベルト押し付け動作に実際に移行すべきかどうか
を判定する最小アクセル開度であり、約10degに設定さ
れている。 ステップ58においては、ステップ53でフラグが０にな
った後に初めてこの制御ループ50に入ったかどうかが判
断され、初めての場合にはステップ59に行き、タイマが
オンにされ、始めてでない場合にはステップ60に移行
し、タイマがオンになってから所定時間が経過したかど
うかが判断され、所定時間が経過した場合即ちタイムオ
ーバーの場合にはモータ停止の上記ステップ55に行き、
タイムオーバーでない場合にはステップ61に移行する。
この所定時間は、一例として2.5秒位である。 ステップ61においては、直流モータ43に対するパルス
信号のデューティ比即ちモータデューティを所定値K1に
セットする。この所定値K1は、直流モータ43によるベル
ト押し付け力がベルトとプーリ間にスリップが生じない
程度には大きいが、ベルトを大きく押し上げプーリ有効
径を変化させて変速比を実質的に変化させるには至らな
い程度のデューティ比である。次いでステップ62におい
て、直流モータ43をHIGHギア側に左回転させる信号が、
デューティ比K1のパルス信号と共に制御信号として出力
される。これによりモータ駆動回路24を介して直流モー
タ43を左回転させ、駆動側プーリ40のプーリ幅を狭くし
て、ベルト押し付け力を増強する。この動作は、ステッ
プ52において停止状態にあると判断される限り、ステッ
プ60で判断される所定時間だけ行われる。 これによりこれにより、車輌発進時にプーリとベルト
との間に大きなトルクが作用してもスリップは生じず、
ショックの発生を防止でき、スムースな発進を行うこと
ができる。 またモータデューティ比K1を設定し、所定時間だけベ
ルト押し付け動作を行うことにより、発進後の制御ルー
プ51に移行したときに、駆動側プーリ40があまりHIGHギ
ア側により過ぎず、できるだけ最大変速比に近い状態か
ら発進させることができる。 次いでステップ63に移行し、上述した実際の変速比ｉ
を目標変速比iaに置き換える。これは、仮にこの発進時
の制御ループ50から誤差動により発進後の制御ループ51
に飛ぶような事態が生じた場合でも、両者の間に偏差が
生じず、不慮の変速動作が生じないようにする安全上の
ためである。 ステップ52において車輌が停止状態にないと判断さ
れ、発進後の制御ループ51に移行した場合には、まずス
テップ70において実際の変速比ｉの目標変速比iaとの大
小の比較を行い、ｉ≧ia即ち実際の変速比ｉが目標変速
比iaに対しLOWギア側にあるとき及び両変速比が等しい
ときにはステップ71に移行し、フラグを１にし、そうで
ない場合即ち実際の変速比ｉが目標変速比iaに対してHI
GHギア側にあるときにはステップ72に移行する。 ステップ72においては、車速が所定のリカバリー速度
K4より大きいかどうかを判断し、大きい場合には上記ス
テップ71に移行し、小さい場合にはステップ73に移行す
る。リカバリー速度K4は、制御ループ50によるベルト押
し付け動作の後、プーリ幅を確実に初期状態に戻してお
く必要があるときの車速の最大値であり、通常15km/時
程度の値が設定される。 ステップ73においては、フラグの状態が判断され、１
である場合には上記ステップ71に移行し、０である場合
にはステップ74,75からなるリカバリー部に移行する。
これにより発進後、ステップ71において一旦フラグが１
になった場合には、確実に通常の変速制御が行えるよう
にしている。 ステップ74においては、直流モータ43に対するパルス
信号のデューティ比即ちモータデューティを所定値K5に
セットする。その所定値K5は、リカバリー時、駆動側プ
ーリ40のプーリ幅を拡げる方向に直流モータ43を回転さ
せる得るデューティ比である。次いでステップ75におい
て、直流モータ43をLOWギア側に右回転させる信号が、
デューティ比K5のパルス信号と共に制御信号として出力
される。これによりモータ駆動回路24を介して直流モー
タ43を右回転させ、駆動側プーリ40のプーリ幅を広く
し、制御ループ50においてベルト押し付け動作によりプ
ーリ幅がHIGHギア側に変化した分をリカバリーし、元の
初期状態に復帰させる。これにより、実際の変速比が目
標変速比よりもHIGHギア側にあり、かつ車速が小さい状
態で初めて制御ループ51に入ったときに、確実にLOWギ
ア側の変速比から変速動作が行われ、車輌のスムースな
発進が確保されるようにしている。 ステップ71においてフラグを１にした後は、第４図に
示すステップ80に移行し、再び実際の変速比ｉと目標変
速比iaとの大小を比較する。ここで、両変速比が等しい
場合には、ステップ81に移行し、直流モータ43を停止さ
せる制御信号を出力し、プーリ幅の制御即ち変速制御を
停止する。 ステップ80の判断で、ｉ＞ia即ち実際の変速比ｉが目
標変速比iaに対しLOW側にあると判断された場合には、
ステップ82に流れ、変速比が最少かどうかの判断を行
い、最小であればステップ81に移行し、それ以上変速し
ないように直流モータ43を停止させ、最小でなければス
テップ83に移行し、直流モータ43をHIGHギア側に左回転
させ、実際の変速比を目標変速比に近ずけるべく、変速
制御を行う。 またステップ80で、ｉ＜ia即ち実際の変速比ｉが目標
変速比iaに対してHIGH側にあると判断なされた場合に
は、ステップ84に移行し、最大変速時にオンになるリミ
ットスイッチがオンになったかどうかを判定し、オンで
あればステップ81に移行し、それ以上変速しないように
直流モータ43を停止し、オンでなければステップ85に移
行し、直流モータ43をLOWギア側に右回転させる。 このようにして発進後の変速制御が実行される。 〔発明の効果〕 以上明らかなように本発明の車輌用自動変速装置によ
れば、車輌が発進し終わるまでの間、ベルト式無段階変
速機構のプーリ幅が強制的に狭められ、ベルトに対する
押し付け力を増強し、これにより、車輌発進時にプーリ
とベルトとの間にスリップは生じず、ショックは発生し
ない。また、スリップ防止の制御後、実際の変速比が目
標変速比よりもHIGHギア側にあり、かつ車速が小さい状
態にあるときには、確実にLOWギア側の変速比から変速
動作を行うようにするので、スリップ防止制御のために
プーリ幅を変えたことによる変速比の変化の影響が回避
され、車両のスムースな発進が確保される。この結果、
プーリ幅を変化させる駆動手段として直流モータを使用
した簡単な構成で車輌の発進をスムースに行えるように
することができ、ベルト式無段階変速機構としての優れ
た運転性能を十分に発揮させることができる。
な無段変速機の１つであるベルト式無段階変速機構を備
えた車輌用自動変速装置に関する。 〔従来の技術〕 ガソリンエンジンなどの内燃機関を原動機とした自動
車では、その回転力伝達系に変速機構を設けているが、
近年、変速機構の手動操作による煩わしさを軽減するた
め、いわゆる自動変速装置の適用が多くなってきてい
る。 この自動変速装置としては、従来から、ハイドロリッ
ク・トルクコンバータによるものが主として使用されて
いたが、最近、設定値内は無段階に変速動作を可能とし
た機械的無段変速機によるものが採用されるようにな
り、その例を、例えば特開昭62−53243号公報などに見
ることができる。 これら公報に開示されている装置は、無段変速機とし
て、対向円錐型プーリにＶベルトを巻き掛け、そのプー
リ幅を変化させ、プーリ有効径を変化させて変速比を実
質的に無段階に制御するようにしたベルト式無段階変速
機構を用いている。 そして、これらベルト式無段階変速機構においては、
プーリ幅を変化させる駆動手段として油圧アクチュエー
タを採用している。 しかしながら、油圧アクチュエータによりプーリ幅を
制御する場合には、油漏れ防止用のシールの設置、制御
弁の配置等が必要であり、ベルト式無段階変速機構全体
が複雑化するという問題があった。 〔発明が解決しようとする課題〕 そこで、ベルト式無段階変速機構の構造を簡素化する
ため、その駆動手段として電気的アクチュエータ（直流
モータ）を採用することが考えられている。 ところで、自動車などの車両では、発進時、ベルトと
円錐型プーリ間には大きなトルクが作用する。このた
め、ベルト式無段階変速機構において、車両発進時にプ
ーリとベルトとの間にスリップが生じ、プーリの回転が
ある程度上昇してから急激にベルトに駆動力が伝達さ
れ、ショックを発生するという問題がある。このような
課題に対し、プーリ幅を変化させる駆動手段として油圧
アクチュエータを採用する上記の従来方式では、駆動側
プーリの油圧室（油圧アクチュエータ）のライン圧を高
め押付圧を増加することによりプーリの押付け力を増加
させ、スリップを防止している。ここで、ライン圧を高
めることによるプーリ幅の変化はあってはならない。そ
れは、プーリ幅が変化すると変速比が変化してしまうた
めであり、通常少しのプーリ幅の変化でかなりの変速比
が変化する。このため、油圧アクチュエータ方式では、
駆動側プーリのライン圧を高めるとき、従動側プーリの
油圧室の油が排出されない構造とすることで、プーリ幅
が変化しないようにしている。 これに対し、駆動手段として電気アクチュエータを採
用した場合、プーリの押付け力を増加させるにはプーリ
幅を狭めざるを得ず、これは上記のように変速比が変化
するという新たな問題が生じ、結果として実際の変速比
が目標変速比よりもLOWギア側にあり、かつ車速が所定
の速度よりも小さいときは車両のスムースな発進が確保
できないという問題がある。 したがって、本発明の目的は、ベルト式無段階変速機
構を備えた車両用自動変速装置において、プーリ幅を変
化させる駆動手段として油圧アクチュエータを一切採用
せず、電気アクチュエータのみを採用して構成を簡素化
し、しかも車輌の発進をスムースに行えるようにするこ
とである。 〔問題を解決するための手段〕 上記目的は、ベルト式無段階変速機構と、その動作を
制御する制御装置とを備え、この制御装置は車輌からの
複数のデータを入力し、この入力データをに基づき出力
データを演算し、制御信号を出力し、この制御信号によ
りベルト式無段階変速機構のプーリ幅を変化させ、プー
リ有効径を変化させて変速比を実質的に無段階に制御す
る車輌用自動変速装置において、前記ベルト式無段階変
速機構が、プーリ幅を変化させる駆動手段として駆動側
プーリに設けられた直流モータを備え、この直流モータ
を前記制御信号により駆動するとともに、前記制御装置
は、車輌が発進時であるかどうかを判断し、発進時であ
ると判断されたときに一時的に所定時間プーリ幅を狭く
する制御信号を出力するスリップ防止手段と、前記所定
時間の経過後、実際の変速比が目標変速比よりもHIGHギ
ア側にあり、かつ車速が所定の速度よりも小さいときに
プーリ幅を拡げる制御信号を出力するリカバリー手段と
を備えることにより達成される。 〔作用〕 上記スリップ防止手段により、ベルト式無段階変速機
構においては、車輌が発進し終るまでの間、プーリ幅が
強制的に狭められ、ベルトに対する押し付け力を増強す
る。これにより、車輌発進時にプーリとベルトとの間に
大きなトルクが作用してもスリップは生じず、ショック
は発生しない。また、該制御によりプーリ幅を狭めるこ
とで実際の変速比が目標変速比よりHIGHギア側になる
が、通常の変速制御に入るときは、リカバリー手段によ
り確実にLOWギア側の変速比から変速動作が行われ、ス
リップ防止制御のためにプーリ幅を変えたことによる変
速比の変化の影響が回避され、車両のスムースな発進が
確保される。 〔実施例〕 以下本発明の実施例を第１図乃至第４図により説明す
る。 第１図は、本発明の一実施例による車輌用自動変速装
置を含む自動車の動力伝達系を示すものである。図中、
符号１はエンジンであり、エンジン１の回転力は、クラ
ッチ２、リダクションギア部３、無段変速機４、ディフ
アレンシャルギア部５を介して自動車の駆動輪６に伝達
され、走行動作を行う。ここでクラッチ２は電磁クラッ
チで構成され、その電磁コイルが７で示されている。 また、無段変速機４は、駆動側プーリ40と被駆動側プ
ーリ41、それに、これらプーリ40,41の間に掛け渡され
たＶベルト42を備えたベルト式無段階変速機構により構
成され、プーリ40,41はいずれも対向円錐型のプーリと
なっており、そのプーリ幅を変化させ、プーリ有効径を
変化させて変速比を所定範囲にわたって実質的に無段階
に制御する。またこの無段変速機４は、プーリ幅を制御
する駆動手段として直流モータ43からなる電気的アクチ
ュエータを使用する電気制御式のものであり、直流モー
タ43は適当な機構を介して駆動側プーリ40に連繋され、
直流モータ43を回転させることによって駆動側プーリ40
のプーリ幅を変化させる。 クラッチ２の電磁コイル７及び無段変速機４の直流モ
ータ43は制御装置10から出力される制御信号によりその
動作を制御される。無段変速機４と制御装置10の直流モ
ータ43に対する制御部分とで本発明の自動変速装置を構
成している。 制御装置10の構成を第２図に示す。制御装置10は、マ
イクロ・プロセッシング・ユニット即ちMPU11と、リー
ド・オンリー・メモリ即ちROM12と、入出力インターフ
ェース即ちI/O13とからなるマイクロコンピュータを主
要部としたものである。この制御装置10は、シフトレバ
ーのシフト位置を検出するセレクタスイッチ14、無段変
速機４の駆動側のプーリ位置、アクセル及びブレーキの
状態を検出する状態検出スイッチ15、無段変速機４の出
力軸、同入力軸及びエンジン回転数を検出する回転セン
サ16〜18、スロットル開度を検出する可変抵抗19、及び
エンジン１の冷却水温度及びクラッチ２の温度を検出す
る温度センサー20,21から各種のデータを入力し、それ
に基づき出力データを演算し、制御信号をｆ−Ｖ変換器
22及び電流制御回路23を介して電磁クラッチ２の電磁コ
イル７に出力し、電磁クラッチ２を制御すると共に、制
御信号をモータ駆動回路24を介して無段変速機４の直流
モータ43に出力し、無段変速機４を制御するようになっ
ている。 セレクタスイッチ14から取り込まれるデータは、シフ
トレバーのパーキングＰ、後進Ｒ、中立Ｎ、ドライブ
Ｄ、及び低速Ｌの各位置を示すデータである。状態検出
スイッチ15から取り込まれるデータは、無段変速機４の
駆動側プーリ40のプーリ幅が最大に達したこと即ち変速
比が最大になったこと、アクセルペダルが戻されたこと
即ちアクセルオフになったこと、及びブレーキペダルが
踏み込まれたことをそれぞれ示す信号である。これらデ
ータはいずれもMPU11に直接入力される。 回転センサ16からは無段変速機４の被駆動側プーリ41
の回転を表わすパルスが取り込まれ、このパルスの直接
MPU11に入力される。 一方、回転センサ17は無段変速機４の駆動側プーリ40
の回転を表わすパルスを、回転センサ18はエンジン１の
出力軸の回転を表わすパルスをそれぞれ検出し、これら
はI/O13に入力される。 可変抵抗19は、エンジン１のスロットルバルブの開度
を表わす信号を発生し、温度センサ20はエンジン１の冷
却水温度を表わす信号を、温度センサ21はクラッチ２の
温度を表わす信号をそれぞれ発生し、これらはいずれも
I/O13に入力される。 ここで温度センサ21を設けたのは以下の理由による。
即ち、クラッチ２はｆ−Ｖ変換器22と電流制御回路23を
介して制御される。これにより半クラッチ状態（以下こ
れをクリープという）でも使用されるようになってい
る。従ってこのクラッチ２は温度上昇が著しくなる虞れ
があり、そこで温度センサ21を設け、このクラッチ２の
温度変化を見ながら制御が行えるようにしているのであ
る。 これに対して、I/O13からは、上記したように、クラ
ッチ２と無段変速機４に対する制御信号が出力される。 まず、クラッチ２に対しては、制御信号として比較的
短い周期のパルス信号が出力され、これがｆ−Ｖ変換器
22によりそのパルス信号のデューティ比に対応した電圧
レベルに変換され、電流制御回路23よりその電圧レベル
に対応したレベルの電流がクラッチ２の電磁コイル７に
供給される。これによりクラッチ２は伝達されるトルク
をアナログ的に制御し、スムースな発進を行なわせるこ
とができる。 次に、無段変速機４に対しては、制御信号として、直
流モータ43の回転力を指定するデューティ比のパルス信
号と、その回転方向を指定する信号が出力され、モータ
駆動回路24で増幅した後、直流モータ43に入力される。
これにより直流モータ43を所定の回転力で右回転、また
は左回転させ、駆動側プーリ40のプーリ幅を変え、変速
比の制御を行っている。 このようなクラッチ２と無段変速機４に対する制御信
号は、ROM12に予め格納された制御プログラムに従って
作成される。このうち無段変速機４に対する制御信号を
作成するプログラム部分が、第３図及び第４図にフロー
チャートで示されている。 次に、上記実施例の車輌用自動変速装置の動作を、第
３図及び第４図に示すフローチャートを使用して説明す
る。 このフローチャートで示されるプログラムは、概略的
にいえば、車輌発進時の制御ループ50と発進後の制御ル
ープ51とからなっており、車輌発進時の制御ループ50に
おいては、発進時であるかどうかを判断し、発進時であ
ると判断されたときに一時的に無段変速機４のプーリ幅
を狭くする制御信号を出力し、発進後の制御ループ51に
おいては、実際の変速比ｉを、駆動側プーリ40の回転数
に対する被駆動側プーリ41の回転数の比により求め、ま
たそのときの車速とスロットルバルブの開度とから、そ
れら値をパラメータとするテーブルより、目標とする変
速比iaを求め、実変速比ｉを目標変速比iaに一致するよ
う直流モータ43を回転させ、プーリ幅を制御するように
なっている。これら制御手順は、周期的例えば50ms毎に
実行される。 なお本実施例の無段変速機４では、直流モータ43の駆
動側プーリ40のプーリ幅を制御することにより変速比を
変化させる構成をとり、また直流モータ43の回転が右回
転であるときにプーリ幅を開き、LOWギア側の大きな変
速比となり、逆に左回転のときにプーリ幅が狭くなり、
HIGHギア側の小さな変速比となるようにしている。 まず第３図のステップ52において、現在の車速を、回
転センサ16により検出される被駆動側プーリ41の回転数
から読取り、停止状態であれば発進時の制御ループ50に
行き、停止状態でなければ発進後の制御ループ51に移行
する。なおこの場合、車速が０でなくても非常に小さい
場合には、発進状態にあると考え、停止状態と判断す
る。 発進時の制御ループ50においては、まずステップ53に
おいてフラグを０にし、ステップ54において、可変抵抗
19により検出されるスロットルバルブの開度からアクセ
ルがオンかどうかを判断し、オンでなければステップ55
に移行し、制御信号として直流モータ43を停止させる信
号を出力し、アクセルがオンであればステップ56に移行
する。 ステップ56においては、セレクタスイッチ14の出力信
号からシフトレバーのシフト位置を判断し、中立Ｎ及び
パーキングＰであればモータ停止の上記ステップ55に移
行し、ドライブＤ及び後進Ｒであれば、ステップ57に移
行する。ステップ57において、可変抵抗19により検出さ
れたスロットル開度からその値即ちアクセル開度が所定
値K2より大きいかどうかを判断し、小さい場合にはモー
タ停止の上記ステップ55に行き、大きい場合にはステッ
プ58に進む。この所定値K2は、車輌が確実に発進状態に
あり、ベルト押し付け動作に実際に移行すべきかどうか
を判定する最小アクセル開度であり、約10degに設定さ
れている。 ステップ58においては、ステップ53でフラグが０にな
った後に初めてこの制御ループ50に入ったかどうかが判
断され、初めての場合にはステップ59に行き、タイマが
オンにされ、始めてでない場合にはステップ60に移行
し、タイマがオンになってから所定時間が経過したかど
うかが判断され、所定時間が経過した場合即ちタイムオ
ーバーの場合にはモータ停止の上記ステップ55に行き、
タイムオーバーでない場合にはステップ61に移行する。
この所定時間は、一例として2.5秒位である。 ステップ61においては、直流モータ43に対するパルス
信号のデューティ比即ちモータデューティを所定値K1に
セットする。この所定値K1は、直流モータ43によるベル
ト押し付け力がベルトとプーリ間にスリップが生じない
程度には大きいが、ベルトを大きく押し上げプーリ有効
径を変化させて変速比を実質的に変化させるには至らな
い程度のデューティ比である。次いでステップ62におい
て、直流モータ43をHIGHギア側に左回転させる信号が、
デューティ比K1のパルス信号と共に制御信号として出力
される。これによりモータ駆動回路24を介して直流モー
タ43を左回転させ、駆動側プーリ40のプーリ幅を狭くし
て、ベルト押し付け力を増強する。この動作は、ステッ
プ52において停止状態にあると判断される限り、ステッ
プ60で判断される所定時間だけ行われる。 これによりこれにより、車輌発進時にプーリとベルト
との間に大きなトルクが作用してもスリップは生じず、
ショックの発生を防止でき、スムースな発進を行うこと
ができる。 またモータデューティ比K1を設定し、所定時間だけベ
ルト押し付け動作を行うことにより、発進後の制御ルー
プ51に移行したときに、駆動側プーリ40があまりHIGHギ
ア側により過ぎず、できるだけ最大変速比に近い状態か
ら発進させることができる。 次いでステップ63に移行し、上述した実際の変速比ｉ
を目標変速比iaに置き換える。これは、仮にこの発進時
の制御ループ50から誤差動により発進後の制御ループ51
に飛ぶような事態が生じた場合でも、両者の間に偏差が
生じず、不慮の変速動作が生じないようにする安全上の
ためである。 ステップ52において車輌が停止状態にないと判断さ
れ、発進後の制御ループ51に移行した場合には、まずス
テップ70において実際の変速比ｉの目標変速比iaとの大
小の比較を行い、ｉ≧ia即ち実際の変速比ｉが目標変速
比iaに対しLOWギア側にあるとき及び両変速比が等しい
ときにはステップ71に移行し、フラグを１にし、そうで
ない場合即ち実際の変速比ｉが目標変速比iaに対してHI
GHギア側にあるときにはステップ72に移行する。 ステップ72においては、車速が所定のリカバリー速度
K4より大きいかどうかを判断し、大きい場合には上記ス
テップ71に移行し、小さい場合にはステップ73に移行す
る。リカバリー速度K4は、制御ループ50によるベルト押
し付け動作の後、プーリ幅を確実に初期状態に戻してお
く必要があるときの車速の最大値であり、通常15km/時
程度の値が設定される。 ステップ73においては、フラグの状態が判断され、１
である場合には上記ステップ71に移行し、０である場合
にはステップ74,75からなるリカバリー部に移行する。
これにより発進後、ステップ71において一旦フラグが１
になった場合には、確実に通常の変速制御が行えるよう
にしている。 ステップ74においては、直流モータ43に対するパルス
信号のデューティ比即ちモータデューティを所定値K5に
セットする。その所定値K5は、リカバリー時、駆動側プ
ーリ40のプーリ幅を拡げる方向に直流モータ43を回転さ
せる得るデューティ比である。次いでステップ75におい
て、直流モータ43をLOWギア側に右回転させる信号が、
デューティ比K5のパルス信号と共に制御信号として出力
される。これによりモータ駆動回路24を介して直流モー
タ43を右回転させ、駆動側プーリ40のプーリ幅を広く
し、制御ループ50においてベルト押し付け動作によりプ
ーリ幅がHIGHギア側に変化した分をリカバリーし、元の
初期状態に復帰させる。これにより、実際の変速比が目
標変速比よりもHIGHギア側にあり、かつ車速が小さい状
態で初めて制御ループ51に入ったときに、確実にLOWギ
ア側の変速比から変速動作が行われ、車輌のスムースな
発進が確保されるようにしている。 ステップ71においてフラグを１にした後は、第４図に
示すステップ80に移行し、再び実際の変速比ｉと目標変
速比iaとの大小を比較する。ここで、両変速比が等しい
場合には、ステップ81に移行し、直流モータ43を停止さ
せる制御信号を出力し、プーリ幅の制御即ち変速制御を
停止する。 ステップ80の判断で、ｉ＞ia即ち実際の変速比ｉが目
標変速比iaに対しLOW側にあると判断された場合には、
ステップ82に流れ、変速比が最少かどうかの判断を行
い、最小であればステップ81に移行し、それ以上変速し
ないように直流モータ43を停止させ、最小でなければス
テップ83に移行し、直流モータ43をHIGHギア側に左回転
させ、実際の変速比を目標変速比に近ずけるべく、変速
制御を行う。 またステップ80で、ｉ＜ia即ち実際の変速比ｉが目標
変速比iaに対してHIGH側にあると判断なされた場合に
は、ステップ84に移行し、最大変速時にオンになるリミ
ットスイッチがオンになったかどうかを判定し、オンで
あればステップ81に移行し、それ以上変速しないように
直流モータ43を停止し、オンでなければステップ85に移
行し、直流モータ43をLOWギア側に右回転させる。 このようにして発進後の変速制御が実行される。 〔発明の効果〕 以上明らかなように本発明の車輌用自動変速装置によ
れば、車輌が発進し終わるまでの間、ベルト式無段階変
速機構のプーリ幅が強制的に狭められ、ベルトに対する
押し付け力を増強し、これにより、車輌発進時にプーリ
とベルトとの間にスリップは生じず、ショックは発生し
ない。また、スリップ防止の制御後、実際の変速比が目
標変速比よりもHIGHギア側にあり、かつ車速が小さい状
態にあるときには、確実にLOWギア側の変速比から変速
動作を行うようにするので、スリップ防止制御のために
プーリ幅を変えたことによる変速比の変化の影響が回避
され、車両のスムースな発進が確保される。この結果、
プーリ幅を変化させる駆動手段として直流モータを使用
した簡単な構成で車輌の発進をスムースに行えるように
することができ、ベルト式無段階変速機構としての優れ
た運転性能を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例による車輌用自動変速装置を
含む車輌駆動装置の全体構成を示す概略図であり、第２
図は同車輌用駆動装置における制御装置の構成を示す概
略図であり、第３図及び第４図は同車輌用自動変速装置
の動作を説明するフローチャートである。 符号の説明 ４……無段変速機（ベルト式無段階変速機構） 10……制御装置、40……駆動側プーリ 41……被駆動側プーリ、42……ベルト 43……直流モータ
含む車輌駆動装置の全体構成を示す概略図であり、第２
図は同車輌用駆動装置における制御装置の構成を示す概
略図であり、第３図及び第４図は同車輌用自動変速装置
の動作を説明するフローチャートである。 符号の説明 ４……無段変速機（ベルト式無段階変速機構） 10……制御装置、40……駆動側プーリ 41……被駆動側プーリ、42……ベルト 43……直流モータ
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭57−161346（ＪＰ，Ａ)
特開 昭51−69750（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−132426（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−292534（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−21461（ＪＰ，Ａ)
実開 昭57−134933（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．ベルト式無段階変速機構と、その動作を制御する制
御装置とを備え、この制御装置は車輌からの複数のデー
タを入力し、この入力データをに基づき出力データを演
算し、制御信号を出力し、この制御信号によりベルト式
無段階変速機構のプーリ幅を変化させ、プーリ有効径を
変化させて変速比を実質的に無段階に制御する車輌用自
動変速装置において、 前記ベルト式無段階変速機構が、プーリ幅を変化させる
駆動手段として駆動側プーリに設けられた直流モータを
備え、この直流モータを前記制御信号により駆動すると
ともに、前記制御装置は、車輌が発進時であるかどうか
を判断し、発進時であると判断されたときに一時的に所
定時間プーリ幅を狭くする制御信号を出力するスリップ
防止手段と、前記所定時間の経過後、実際の変速比が目
標変速比よりもHIGHギア側にあり、かつ車速が所定の速
度よりも小さいときにプール幅を拡げる制御信号を出力
するリカバリー手段とを備えることを特徴とする車輌用
自動変速装置。 ２．前記スリップ防止手段が、前記制御信号として、ベ
ルトの有効径を大きく変化させない程度のベルト押し付
け力を生じさせる信号を出力することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の車輌用自動変速装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62214777A JP2697828B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | 車輌用自動変速装置 |
| US07/234,758 US5025686A (en) | 1987-08-28 | 1988-08-22 | Automatic transmission apparatus for vehicle |
| DE3829262A DE3829262C2 (de) | 1987-08-28 | 1988-08-29 | Automatikgetriebe für Fahrzeuge und Regelungsverfahren hierfür |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62214777A JP2697828B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | 車輌用自動変速装置 |
Publications (2)
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|---|---|
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| JP2697828B2 true JP2697828B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=16661362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62214777A Expired - Fee Related JP2697828B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | 車輌用自動変速装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
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| US (1) | US5025686A (ja) |
| JP (1) | JP2697828B2 (ja) |
| DE (1) | DE3829262C2 (ja) |
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