JP2797278B2 - 油圧式変速機のクラッチ開度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ．発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は油圧ポンプと油圧モータとが閉回路を有して
構成された油圧式変速機におけるクラッチの開度制御を
行う方法に関する。 （従来の技術） 上記のような油圧式変速機におけるクラッチ装置とし
ては、例えば、特開昭56−95722号公報に開示されてい
るクラッチ装置があり、この装置においていは、油圧ポ
ンプと油圧モータを結んで閉回路を形成する２本の油路
間に短絡路を形成するとともに、この短絡路にその開度
を調整し得るクラッチ弁を配し、このクラッチ弁の作動
を制御する制御装置には、エンジン回転数を検出する第
１検出手段と、スロットル開度を検出する第２検出手段
とを接続し、この制御装置は、前記クラッチ弁を閉じ方
向に駆動させるべくエンジン回転数に比例した制御力
と、前記クラッチ弁を開き方向に駆動させるべくスロッ
トル開度に比例した制御力とを発揮するように構成され
ている。 すなわち、上記クラッチ装置においては、スロットル
開度に対応して目標となるエンジン回転数を設定し、実
際のエンジン回転数がこの目標エンジン回転数と一致す
るようにクラッチ開度を制御するようになっている。 ところで、車両発進時にエンジンの出力の増加に伴う
エンジン回転数の必要以上の上昇、すなわちエンジンの
吹き上がりを防止するためには、エンジンのアイドリン
グ回転時には、エンジンの初期負荷が適切となるよう
に、短絡路の開度、すなわちクラッチ弁の開度を適宜選
択制御する必要がある。ところが、アクセルペダルを急
に踏み込んで車両を発進させるときには、アクセルペダ
ルの踏み込み量に応じたスロットル開度の増加信号は、
制御装置に速やかに入力されるのであるが、スロットル
弁の開弁に伴うエンジン回転数の上昇はわずかに時間遅
れがあるので、エンジン回転数の増加信号はわずかに遅
延して制御装置に入力される。したがって瞬間的には、
スロットル開度が大きく目標エンジン回転数は高いの
に、エンジン回転数がまだ上昇していない状態が生じ、
これに応じて短絡路の開度を大きくしてクラッチ開度が
開き方向になるように制御される。この結果、エンジン
の負荷が小さくなり過ぎてエンジン回転数が目標エンジ
ン回転数を超えて必要以上に増大する。しかも、この大
きくなったエンジン回転数が制御装置に入力されること
により、今度は、クラッチ弁が急激に閉じ方向に作動さ
れるので、適切な半クラッチ状態が得られず、ハンチン
グが生じる等車両のスムーズな発進が阻害されるという
問題がある。 この問題を解決するためには、車速とアクセル開度
（アクセルペダルの踏み込み量に対応する値もしくはこ
のアクセルペダルに連動されるスロットル開度）との関
係から予めスムーズな発進が行えるような目標クラッチ
開度を設定しておき、この目標クラッチ開度に基づいた
制御を行う方法が考えられ、本出願人はこのようなクラ
ッチ開度の制御方法を提案している。 （発明が解決しようとする問題） ところが、上記のような目標クラッチ開度に基づいた
制御では、クラッチ開度を制御することによりこのクラ
ッチ弁を通って流れる作動油の流量を間接的に制御する
ものであるため、油温の相違により作動油の粘性が相違
する場合に、クラッチ開度の制御が同じでもこのクラッ
チ弁を流れる流量が異なりクラッチによる動力伝達の度
合いが異なる。このため、例えば、油温が低温のときに
は、クラッチ弁を介して短絡路を流れる流量が少なくな
り、クラッチを閉じを方向に作動させた場合と同様の現
象が生じ、この油圧変速機を駆動するエンジンに対する
負荷が増大し、エンジンストールに至る可能性があると
いう問題がある。 本発明は、このような問題に鑑み、変速機の運転条
件、例えば、この変速機を用いる車両のして設定された
目標クラッチ開度に基づく制御方法を改良して、作動油
油温の影響がないようなクラッチ開度制御方法を提供す
ることを目的とする。 ロ．発明の構成 （問題を解決するための手段） 上記目的達成のための手段として、本発明の制御方法
は、エンジンの実スロットル開度および車両の実走行速
度に基づいてクラッチ手段の目標クラッチ開度を設定
し、クラッチ手段の実クラッチ開度を検出し、目標クラ
ッチ開度と実クラッチ開度の差に対応してこの差が大き
くなるほど大きくなるアクチュエータの目標作動速度を
設定し、実クラッチ開度を目標クラッチ開度に一致させ
る方向に、目標作動速度でアクチュエータを作動させる
ように電磁弁の作動制御を行うように構成される。目標
クラッチ開度は、スロットル開度が大きくなるほど開放
され且つ走行速度が大きくなるほど閉止される関係を有
して予め設定されたスロットル開度および走行速度に対
する目標クラッチ開度のテーブルから、実スロットル開
度および実走行速度に対応する値を読みとって設定され
る。 なお、変速機構を、吐出、吸入口間を２本の油路によ
り接続して油圧回路が形成された油圧ポンプおよび油圧
モータから構成し、クラッチ手段を、これら２本の油路
を直接繋ぐ短絡路に配設されてこの短絡路の開度を調整
するクラッチ弁から構成するのが好ましく、このとき、
油圧閉回路を流れる油の油温を検出し、目標クラッチ開
度を、検出油温が所定油温より低温のときには開放側に
補正し、検出油温が所定温度より高温のときには閉止側
に補正し、この補正後の目標クラッチ開度と実クラッチ
開度の差に対応してアクチュエータの目標作動速度を設
定するのが好ましい。 また、アクチュエータを油圧サーボ装置から構成し、
この油圧サーボ装置へのパイロット圧の供給・排出制御
を行う二つの電磁弁を設け、これらの電磁弁の作動制御
により、油圧サーボ装置によるクラッチ弁の開度制御を
行わうように構成するのが好ましい。 （作用） 上記制御方法によりクラッチ開度の制御を行うと、ま
ず、エンジンのスロットル開度および車両の走行速度に
基づいて目標クラッチ開度が設定され、実際のクラッチ
開度がこの目標クラッチ開度となるように（一致するよ
うに）電磁弁によりアクチュエータの作動制御が行われ
る。ここで、従来のようにエンジンスロットル開度とエ
ンジン回転とに応じて制御したのでは、クラッチ開度の
ハンチング現象が生じてスムーズなクラッチ制御が難し
いという問題があるが、本発明のようにスロットル開度
と車速とに応じて目標クラッチ開度を設定し、この目標
クラッチ開度となるようにアクチュエータ制御を行う場
合には、このようにハンチング現象発生の問題は発生せ
ず、スムーズなクラッチ接続を行わせることができる。 本発明では特に、目標クラッチ開度と実クラッチ開度
との差に応じてクラッチ開度の目標作動速度を設定して
いるため、実クラッチ開度が目標クラッチ開度をオーバ
ーシュートするようなこともなく、よりスムーズなクラ
ッチ接続が可能となる。 なお、本願発明のように、目標クラッチ開度となるよ
うにアクチュエータによりクラッチ開度を直接設定する
場合には、クラッチ弁を流れる油の温度が低いような場
合に油の粘性の影響が直接接続制御に及ぶため、油温に
応じて目標クラッチ開度を補正すれば、クラッチ接続制
御をよりスムーズに行わせることができる。 さらに、クラッチ開度制御が電磁弁によって作動制御
されるアクチュエータによって行われるため、目標クラ
ッチ開度を簡単に設定することができるとともに、この
ように設定された目標クラッチ開度信号を検出油温に基
づいて電気的に補正すれば良いので、制御が簡単であ
る。 （実施例） 以下、図面に基づいて、本発明の好ましい実施例につ
いて説明する。 第１図は本発明の方法によりクラッチ開度制御される
油圧式無段変速機の油圧回路を示し、無段変速機Ｔは、
入力軸１を介してエンジンＥにより駆動される定吐出量
型油圧ポンプＰと、車輪Ｗを駆動する出力軸２を有する
可変容量型油圧モータＭとを有している。これら油圧ポ
ンプＰおよび油圧モータＭは、ポンプＰの吐出口および
モータＭの吸入口を連通させる第１油路LaとポンプＰの
吸入口およびモータＭの吐出口を連通させる第２油路Lb
との２本の油路により油圧閉回路を構成して連結されて
いる。 また、エンジンＥにより駆動されるチャージポンプ10
の吐出口がチェックバルブ11を有するチャージ油路Lhお
よび一対のチェックバルブ3,3を有する第３油路Lcを介
して閉回路に接続されており、チャージポンプ10により
オイルサンプ15から汲み上げられチャージ圧リリーフバ
ルブ12により調圧された作動圧チェックバルブ3,3の作
用により上記２本の油路La,Lbのうちの低圧側の油路に
供給される。さらに、高圧および低圧リリーフバルブ6,
7を有してオイルサンプ15に繋がる第５および第６油路L
e,Lfが接続されたシャトルバルブ４を有する第４油路Ld
が上記閉回路に接続されている。このシャトルバルブ４
は、２ポート３位置切換弁であり、第１および第２油路
La,Lbの油圧差に応じて作動し、第１および第２油路La,
Lbのうち高圧側の油路を第５油路Leに連通されるととも
に低圧側の油路を第６油路Lfに連通させる。これにより
高圧側の油路のリリーフ油圧は高圧リリーフバルブ６に
より調圧され、低圧側の油路のリリーフ油圧は低圧リリ
ーフバルブ７により調圧される。 さらに、第１および第２油路La,Lb間には、両油路を
短絡する第７油路Lgが設けられており、この第７油路Lg
にはこの油路の開度を制御する可変絞り弁からなるクラ
ッチ弁５が配設されている。このため、クラッチ弁５の
絞り量を制御することにより油圧ポンプＰから油圧モー
タＭへの駆動力伝達を制御するクラッチ開度制御を行わ
せることができる。 また、エンジンＥにより油圧ポンプＰを駆動し、この
油圧ポンプＰからの油圧により油圧モードＭが回転駆動
され、この回転が出力軸２を介して車輪Ｗに伝達され、
車輪Ｗの駆動がなされるのであるが、油圧モータＭは、
例えば斜板アキシャルピストンモータであり、この斜板
の角度を制御することにより、変速機Ｔの変速比を無段
階に変化させることができる。なお、この斜板角の制御
についての説明は良く知られているので省略する。 一方、上記クラッチ弁５の作動制御は、クラッチサー
ボバルブ80によりなされ、このクラッチサーボバルブ80
の作動はコントラーラ100からの信号を受けてデューテ
イ比制御される一対のソレノイドバルブ155,156により
制御される。コントローラ100には、車速Ｖ、エンジン
回転数Ne、スロットル開度θth、油圧モータＭの斜板傾
斜角θtr、クラッチ開度θcl、油温Toilを示す各信号が
入力されており、これらの信号に基づいて所望の走行制
御がなされるように上記各ソレノイドバルブの制御を行
う信号が出力される。 以下に、クラッチサーボバルブ80の構造およびその作
動を第２図を併用して、詳細に説明する。 このバルブ80は、シリンダ部材81と、このシリンダ部
材81に図中左右に滑動自在に嵌挿されたピストン部材82
と、ピストン部材82が嵌挿されたシリンダ室を覆って取
り付けられたカバー部材85と、ピストン部材82を図中左
方に付勢するばね87とからなる。ピストン部材82のピス
トン82aは上記シリンダ室を２分割して左右シリンダ室8
3,84を形成せしめ、両シリンダ室83,84にはポート86a,8
6bを介して油圧ライン110,112が接続されている。 油圧ライン110の油圧は、チャージポンプ10の吐出油
をチャージ圧リリーフバルブ12により調圧した作動油が
油圧ライン101を介して導かれたものであり、油圧ライ
ン112の油圧は、油圧ライン101から分岐したオリフィス
1118aを有する油圧ライン111の油圧を、デューティ比制
御される２個のソレノイドバルブ155,156により制御し
て得られる油圧である。ソレノイドバルブ156はオリフ
ィス111aを有する油圧ライン111から油圧ライン112への
作動油の流通量をデューティ比に応じて開閉制御するも
のであり、ソレノイドバルブ155は油圧ライン112から分
岐する油圧ライン113とオリフィス114aを介してドレン
側に連通する油圧ライン114との間に配され、所定のデ
ューティ比に応じて油圧ライン113からドレイ側への作
動油の流出を行わせるものである。 このため、油圧ライン110を介して右シリンダ室52に
はチャージ圧リリーフバルブ12により調圧されたチャー
ジ圧が作用するのであるが、油圧ライン112からは上記
２個のソレノイドバルブ155,156の作動により、チャー
ジ圧よりも低い圧が左シリンダ室83に供給される。ここ
で、右シリンダ室84の受圧面積は左シリンダ室83の受圧
面積よりも小さいため、左右シリンダ室83,84内の油圧
によりピストン部材82が受ける力は、ばね87の付勢力を
考慮しても、右シリンダ室84内の油圧P1に対して、左シ
リンダ室83内の油圧がこれより低い所定の値P2（P1＞P
2）のときに釣り合うようになっている。このため、ソ
レノイドバルブ155,156により、油圧ライン112から左シ
リンダ室83に供給する油圧を上記所定の値P2より大きく
なるように制御すれば、ピストン部材82を右動させるこ
とができ、左シリンダ室83に供給する油圧をP2より小さ
くなるように制御すれば、ピストン部材82を左動させる
ことができる。 このピストン部材82の左右方向の移動は、リンク機構
88を介して、クラッチ弁５に伝達される。クラッチ弁５
は、第１バルブ孔5bを有する周定部材5aと、この固定部
材5a内に回転自在に配された第２バルブ孔5dを有する回
転部材5cとからなり、回転部材5cに連結されたアーム5e
が上記リンク機構88に連結されており、上記ピストン部
材82の移動に伴って回転部材5cが回転される。回転部材
5cが回転されると、第１および第２バルブ孔5b,5dの連
通開度が全開から全閉まで変化する。なお、図示の如
く、ピストン部材82が最大限まで左動した状態で、クラ
ッチ弁５における連通開度が全開になり、この後、ピス
トン部材82右動させるのに応じて連通開度が全閉まで漸
次変化する。 ここで、第１バルブ孔5bは無段変速機Ｔの閉回路を構
成する第１油路Laに連通し、第２バルブ孔5dは第２油路
Lbに連通しているため、上記第１および第２バルブ孔5
b,5dの連通開度を変化させることにより、第１および第
２油路La,Lbの短絡部である第７油路Lgの開度を変化さ
せることができ、これによりクラッチ開度制御がなされ
る。すなわち、コントローラ100からの信号に基づい
て、上記ソレノイドバルブ155,156をデューティ比制御
することにより、クラッチ開度制御がなされる。 このようなソレノイドバルブ155,156のデューティ比
制御によるクラッチ弁５の開度制御方法について、第３
図のフローチャートに基づき、具体的に説明する。 この制御は、アクセルペダルの踏み込みも量もしくは
エンジンのスロットル開度からアクセル開度θaccを読
み込むとともに、車速Ｖを読み込むことから開始する。
これに続いて、上記アクセル開度θaccに対応する目標
クラッチ開度θcloを第４図のグラフから算出する。第
４図ではアクセル開度θacc（１）…θacc（ｎ）毎に、
車速Ｖに対応して目標クラッチ開度θcloが予め設定さ
れており、車速Ｖおよびアクセル開度θaccが読み込ま
れると、これらに対応して油温Toilが所定の値T₁である
場合での、スムーズなクラッチの接続を行わせるための
目標クラッチ開度θcloを算出できるようになってい
る。なお、アクセル開度は、θacc（１）がスロットル
の全閉状態で、番号が大きくなるのに応じて順次開度が
大きくなりθacc（ｎ）がスロットル全開状態を示し、
目標クラッチ開度θcloは、全閉のときが90゜でその値
が最大であり、この値が小さくなるに従い開放側に変化
し、全開のときが０゜である。 次いで、油圧閉回路内の作動油の油温Toilを検出し、
第５図のグラフから、検出油温Toilに対応する目標クラ
ッチ開度の補正量_Ｔθclを演算する。この補正量_Ｔθcl
は油温Toilが所定油温T₁のときには零であり、この所定
油温T₁より低いときには負の補正量（クラッチ弁を開放
側に補正する補正量）が与えられ、所定油温T₁より高い
ときには正の補正量（クラッチ弁を閉止側に補正する補
正量）が与えられる。この後、上記目標クラッチ開度θ
clに上記補正量_Ｔθclを加えて、目標クラッチ開度θcl
を補正する。 次いで、実際のクラッチ開度θclを読み込み、上記の
ようにして補正された目標クラッチ開度θcloと実クラ
ッチ開度θclとの開度差Δθcl（＝θclo−θcl）を算
出する。そして、この開度差Δθclに基づいて、第６図
のグラフから、クラッチ開度制御スピードを演算する。
この制御スピードは、第６図から明らかなように、上記
開度差Δθclが正のとき、すなわち目標クラッチ開度θ
cloが実クラッチ開度θclより大きいとき（目標クラッ
チ開度θcloの方が閉じ側にあるとき）には、この開度
差Δθclの大きさに比例した大きさのクラッチを閉じる
（ONする）方向への制御スピートが与えられ、上記開度
差Δθclが負のとき、すなわち目標クラッチ開度θclo
が実クラッチ開度θclより小さいとき（目標クラッチ開
度θcloの方が開放側にあるとき）には、この開度差Δ
θclの絶対値の大きさに比例した大きさのクラッチを開
放する（OFFする）方向への制御スピードが与えられ
る。 そして、このようにして演算されたスピードによりク
ラッチ弁５の開閉制御がなされるのであるが、これによ
り目標クラッチ開度θcloに対して実クラッチ開度θcl
が大きく離れているときには、実クラッチ開度θclを急
速に目標クラッチ開度θcloに近づけるように速い制御
スピードで開度制御がなされ、両者が近ずくと制御スピ
ードは遅くなって実クラッチ開度θclは緩やかに目標ク
ラッチ開度θcloに近づけられる。 以上のように制御すると、油温変化による作動油の粘
性変化に対して、クラッチ開度がこの油温変化に応じて
補正されるので、アクセル開度に対して常に同一のクラ
ッチ伝達容量を得ることができ、油温の如何に拘らず常
にスムーズなクラッチのON・OFF作動を実現できる。具
体的には、油温が低温である場合には、作動油の粘性が
大きくクラッチ弁を通る作動油の量が少なくなるので、
クラッチ板の開度を大きくしてクラッチ弁を通る流量が
低下しないように制御される。このため、低温時におい
てエンジン負荷が大きくなることがなく、このときにエ
ンジンストールが発生することを防止することができ
る。また、油温が高温の場合には、これと逆で、クラッ
チ弁の開度が小さくなる方に制御される。 なお、以上の実施例においては、車速およびアクセル
開度に対応して目標クラッチ開度を設定し、この目標ク
ラッチ開度を油温に応じて補正する例を示したが、目標
クラッチ開度の設定はエンジン回転数と、アクセル開度
とによる等、他の運転条件に応じて行っても良い。 ハ．発明の効果 以上説明したように、本発明の方法によれば、エンジ
ンのスロットル開度および車両の走行速度に基づいて目
標クラッチ開度が設定され、実際のクラッチ開度がこの
目標クラッチ開度となるように（一致するように）電磁
弁によりアクチュエータの作動制御が行われるので、ア
クセルペタルの踏み込みに対してエンジン回転上昇が遅
れる等してクラッチ開度がハンチングするといった問題
の発生を確実に防止することができ、スムーズなクラッ
チ接続を行わせることができる。さらに、目標のクラッ
チ開度と実クラッチ開度との差に応じてアクチュエータ
の目標作動速度を設定するため、開度差が大きいときに
は作動速度を速くしてクラッチ開度を目標開度に遅れな
く近づけ、開度差が小さくなると作動速度を遅くして実
クラッチ開度が目標クラッチ開度をオーバーシュートす
ることを防止し、よりスムーズなクラッチ接続制御が可
能である。 なおこのように、スロットル開度と車速とに応じて一
義的に目標クラッチ開度を設定すると、クラッチ弁を通
って流れる油の温度すなわち油の粘性の影響が大きい
が、本発明では油温に応じて目標クラッチ開度を補正す
るため、油温が異なる場合でもスムーズなクラッチ接続
制御が可能である さらに、本発明では、クラッチ開度制御が電磁弁によ
って作動制御されるアクチュエータによって行われるた
め、スロットル開度、車速に応じて目標クラッチ開度を
設定することや、目標クラッチ開度を油温に応じて補正
することや、目標クラッチ開度と実クラッチ開度との開
度差に応じてアクチュエータの作動速度を設定すること
などを電気信号のみで対応でき、クラッチ開度制御を簡
単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の方法によりクラッチ開度の制御がなさ
れる無段変速機の油圧回路図、 第２図は上記無段変速機のクラッチ開度制御を行うクラ
ッチサーボバルブの断面図、 第３図は本発明に係るクラッチ開度制御の内容を示すフ
ローチャート、 第４図はアクセル開度毎に車速と目標クラッチ開度との
関係を示したグラフ、 第５図は油温Toilとこの油温Toilに対応したッチ開度補
正量_Ｔθclとの関係を示したグラフ、 第６図はクラッチ開度差とクラッチ開度制御スピードと
の関係を示したグラフである。 ４……シャトルバルブ、５……クラッチ弁 10……チャージポンプ 80……クラッチサーボバルブ 155,156……ソレノイドバルブ 100……コントローラ、Ｅ……エンジン Ｔ……無段変速機、Ｗ……車輪

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．エンジンの出力を変速して伝達する変速機構と、こ
   の変速機構を介して駆動側に伝達されるエンジン出力の
   伝達制御を行うクラッチ手段と、前記変速機構を介して
   伝達された出力により駆動されて走行する車両と、前記
   クラッチ手段の作動を制御するアクチュエータとからな
   る油圧式変速機において、 前記エンジンの実スロットル開度および前記車両の実走
   行速度を検出し、 スロットル開度が大きくなるほど開放され且つ走行速度
   が大きくなるほど閉止される関係を有して設定されるス
   ロットル開度および走行速度に対する目標クラッチ開度
   のテーブルから、前記実スロットル開度および前記実走
   行速度に対応する前記クラッチ手段の目標クラッチ開度
   を設定し、 前記クラッチ手段の実クラッチ開度を検出し、 前記目標クラッチ開度と前記実クラッチ開度の差に対応
   してこの差が大きくなるほど大きくなる前記アクチュエ
   ータの目標作動速度を設定し、 前記実クラッチ開度を前記目標クラッチ開度に一致させ
   る方向に、前記目標作動速度で前記アクチュエータを作
   動させる制御を行うことを特徴とする油圧式変速機のク
   ラッチ開度制御方法。 ２．前記変速機構が、吐出、吸入口間を２本の油路によ
   り接続して油圧閉回路が構成された油圧ポンプおよび油
   圧モータからなり、 前記クラッチ手段が、これら２本の油路を直接繋ぐ短絡
   路に配設されてこの短絡路の開度を調整するクラッチ弁
   から構成され、 前記油圧閉回路を流れる油の油温を検出し、前記目標ク
   ラッチ開度を、前記検出油温が所定油温より低温のとき
   には開放側に補正し、前記検出油温が所定温度より高温
   のときには閉止側に補正することを特徴とする請求項１
   に記載の油圧式変速機のクラッチ開度制御方法。 ３．前記アクチュエータが油圧サーボ装置からなり、こ
   の油圧サーボ装置へのパイロット圧の供給・排出制御を
   独立して行う複数の電磁弁を有しており、この電磁弁の
   作動制御により前記クラッチ弁の開度制御が行われるこ
   とを特徴とする請求項１もしくは２に記載の油圧式変速
   機のクラッチ開度制御方法。