JP3182837B2 - 車両用無段変速機の発進制御装置 - Google Patents

車両用無段変速機の発進制御装置

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JP3182837B2 JP03788292A JP3788292A JP3182837B2 JP 3182837 B2 JP3182837 B2 JP 3182837B2 JP 03788292 A JP03788292 A JP 03788292A JP 3788292 A JP3788292 A JP 3788292A JP 3182837 B2 JP3182837 B2 JP 3182837B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用を始めとして一
般産業機器にも広く利用可能な流体式あるいは流体機械
式無段変速機の発進制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】流体式あるいは流体機械式の無段変速機
は、一対の流体ポンプ/モータを一対の主流体回路で接
続することにより可変速の流体伝動系を構成してなる。
そして、例えば車両用無段変速機においては、入力側に
あってポンプとして作用するポンプ/モータ(以下、必
要に応じてポンプと略称する)にガソリンエンジンを接
続し、出力側にあってモータとして作用するポンプ/モ
ータ(以下、必要に応じてモータと略称する)に減速機
を介して車輪を接続し、出力回転速度/入力回転速度で
表される速度比eを変化させるようにしている。すなわ
ち、モータの押し除け容積を当初最大値に保持した状態
でポンプの押し除け容積を0から最大値まで増大させる
ことにより0<e≦1の領域で変化させ、さらに、ポン
プの押し除け容積を最大値に保持した状態でモータの押
し除け容積を最大値から0に向かって減少させることに
より1<eの領域で変化させるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の無
段変速機においては、エンジン回転数がスロットル開度
に対応して予め定めた目標値に保持されるようにポンプ
の押し除け容積が発進当初から制御される。しかし、出
力馬力=入力トルク×出力回転数であり、出力馬力=入
力馬力−損失であるため、無段変速機の効率が良く損失
が少ないときには、入力馬力が少しでも有ると、出力回
転数が極小のときにトルクが過大になり過ぎ(理論上、
主流体回路間に無限大の差圧がたつ)、発進時のショッ
クにつながる問題がある。
【0004】これに対して、主流体回路間をバイパス系
路で接続し、そのバイパス系路中にバイパス弁を介設し
て、この弁をソレノイドバルブとオリフィスからなるパ
イロット回路により駆動して主流体回路内を流れる流体
の一部を高圧側から低圧側に漏らす方法が対応策として
講じられている。しかるに、単にこのような構成のみで
は、発進時の差圧は軽減できるものの、その制御目的が
発進から一定時間差圧を軽減する程度のものであり、そ
のためにただ単にバイパス弁を徐々に開けるか徐々に閉
める程度の単純かつ適当な操作しかなされていないた
め、差圧軽減中は例えば回路間のシステム差圧とアクセ
ル踏込み量の対応関係がなく、ドライバーの意図に反し
た出力トルクが現れ易い等といった問題がある。
【0005】本発明は、このような課題を解消するため
になされたものであって、発進時に現れる過度の出力ト
ルクを目的に応じて軽減制御できるようにした無段変速
機の発進制御装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。
【0007】すなわち、本発明に係る車両用発進制御装
置は、一対の流体ポンプ/モータを一対の主流体回路で
接続して構成される無段変速機において、前記主流体回
路間を流体ポンプ/モータを介さずに直接連通させるバ
イパス系路と、前記両主流体回路間のシステム差圧を検
出する差圧検出手段と、そのシステム差圧に車両のスロ
ットル開度に応じた目標値を与える設定手段と、前記目
標値を入力してそれに対応した制御圧を発生する高速電
磁弁と、前記バイパス系路に介設され前記システム差圧
と前記制御圧とを弁本体に拮抗作用させてシステム差圧
が目標値を上回っているときに系路を開く方向に作動し
それ以下のときに系路を閉じる方向に作動するバイパス
弁とを設けたことを特徴とする。
【0008】
【作用】このような構成のものであれば、システム差圧
が目標値を上回るとバイパス弁がバイパス系路を開く方
向に作動し、主流体回路内を流れる流体の一部を高圧側
から低圧側に漏らしてシステム差圧を下げようとする。
また、システム差圧が目標値以下になるとバイパス弁が
バイパス系路を閉じる方向に作動し、システム差圧を上
昇させる。このようにして、バイパス弁は自動的にフィ
ードバック作用を営み、システム圧をスロットル開度に
対応した目標圧近傍に制御する。そのため、車両発進時
にシステム圧を有効に軽減して車両の飛び出しの原因と
なる過剰な出力トルクの発生を防ぎ、そのような差圧軽
減中であってもアクセル操作量(すなわちドライバーの
意図)に対応した出力トルクを発現させることができ
る。しかも、高速電磁弁はソレノイドバルブとオリフィ
スの組み合せからなる従来のパイロット回路よりも遥か
に応答性良く作動するので、アクセル操作に対する出力
トルクの追従性も優れたものとなる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。
【0010】この無段変速機は、通称HMT(Hydro-Me
chanichal Transmission) と呼ばれるもので、車両の動
力源等として用いられる。その構成は、図1に示すよう
に、第1、第2、第3の入出力端1、2、3を有しその
第1の入出力端1と第2の入出力端2との間を通過する
低速側の機械式伝動系aおよび第1の入出力端1と第3
の入出力端3との間を通過する高速側の機械式伝動系b
を形成する差動機構4と、この差動機構4の第2の入出
力端2にギヤ5、6を介して一方の流体ポンプ/モータ
7の入出力軸7aを接続するとともに前記第3の入出力
端3にギヤ9、11を介して他方の流体ポンプ/モータ
8の入出力軸8aを接続しこれら両流体ポンプ/モータ
7、8によって可変速の流体伝動系A、Bを形成する流
体伝動機構12と、前記低速側の機械式伝動系aの伝動
端a0 を出力側に設けた回転要素たるギヤ13に接離さ
せる低速用のクラッチCL と、前記高速側の機械式伝動
系bの伝動端b0 を出力側に設けた回転要素たるギヤ1
4に接離させる高速用のクラッチCH とを具備してな
る。
【0011】具体的に説明すると、差動機構4は、円周
方向に等配に設けた複数のプラネタリギヤ21の内側に
サンギヤ22を配設するとともに、外側にリングギヤ2
3を噛合させてなる遊星歯車式のものである。そして、
各プラネタリギヤ21を軸承するギヤリテーナ24の中
心を前記第1の入出力端1とし、この入出力端1に入出
力軸25を介してエンジン19を接続している。また、
前記サンギヤ22の支持シャフト22aの先端を前記第
2の入出力端2とし、この入出力端2にギヤ5を固着し
ている。さらに、前記リングギヤ23のボス部23aの
先端を前記第3の入出力端3とし、この入出力端3にギ
ヤ9を固着している。しかして、前記低速側の機械式伝
動系aは、前記プラネタリギヤ21、サンギヤ22、ギ
ヤ5、ギヤ6によって構成され、前記流体ポンプ/モー
タ7の入出力軸7a上に設定した伝動端a0 に終わって
いる。一方、前記高速側の機械式伝動系bは、前記プラ
ネタリギヤ21、リングギヤ23から構成され、リング
ギヤ23のボス部23a上に設定した伝動端b0 に終わ
っている。
【0012】また、前記流体伝動機構12は、流体ポン
プ/モータ7と、流体ポンプ/モータ8とを通常のHS
Tと同様な主流体回路31a、31bを介して直列に接
続したものであり、前記流体ポンプ/モータ7の入出力
軸7aをギヤ6、5を介して前記サンギヤ22の支持シ
ャフト22aに接続するとともに、前記流体ポンプ/モ
ータ8の入出力軸8aをギヤ11、9を介して前記リン
グギヤ23のボス部23aに連結している。なお、32
は前記主流体回路31a、31bに接続されて低圧側の
圧力(ライン圧)を与えるブーストポンプである。これ
らの流体ポンプ/モータ7、8には、例えば特願昭56
−175190号(特公平1−8190号公報)に示さ
れる如きピントルの偏心によって容積変化を実現する静
圧バランスタイプのものが好適に用いられる。
【0013】さらに、前述した出力側の回転要素たるギ
ヤ13およびギヤ14は互いに噛合させてあり、これら
をギヤ15および車軸20aを介して車輪20に接続し
ている。
【0014】ここで、この無段変速機全体の一般的作動
を説明しておく。
【0015】先ず、クラッチCL を接続状態にし、クラ
ッチCH を解放状態にした低速モードでは、前記作動機
構4の第1の入出力端1と第2の入出力端2との間を通
過する低速側の機械式伝動系aを介してエンジン19よ
り入力された動力の一部が車輪20に伝達される。この
とき、前記流体ポンプ/モータ7がモータとして機能
し、流体ポンプ/モータ8がポンプとして機能すること
により、前記差動機構4の第3の入出力端3の回転力は
前記両ポンプ/モータ7、8間に形成される流体伝動系
Aを通して前記車輪20に並列に伝達される。そして、
この低速モードにおいては、図3に示すように、前記流
体ポンプ/モータ7の押し除け容積DSを当初最大値D
MAX に保持した状態で前記流体ポンプ/モータ8の押
し除け容積DRを増大させていき(第1領域)、その容
積DRが最大値DRMAX になった後は、それを保持した
まま今度は前記流体ポンプ/モータ7の押し除け容積を
漸次減少させていく(第2領域)ことにより、前記入力
軸25の回転速度SEに対する前記出力ギヤ14の回転
速度SG、すなわちSG/SEで表される速度比eを増
大させていくことができる。また、クラッチCH を接続
状態にし、クラッチCL を解放状態にすれば、高速モー
ドに移行することもできるようになっている。高速モー
ドに関する詳細は特願昭62−193500号(特開昭
64−40758号公報)などに示されている。
【0016】このような構成において、本実施例は、前
記主流体回路31a、31b間にそれらを連通するバイ
パス系路41を設け、そのバイパス系路41の分断部分
にバイパス弁42を介設している。そして、このバイパ
ス弁42により該バイパス系路41を開閉制御するよう
にしている。バイパス弁42は、図1および図2に示す
ように、ハウジング42a内に弁本体たるスプール42
bを摺動可能に嵌装するとともに、ハウジング42aの
内周に一対の溝42c、42dを設けてなるもので、溝
42cにバイパス系路41および主流体回路31aを介
して流体ポンプ/モータ7から流出する流体を導入し、
溝42dにバイパス系路41および主流体回路31bを
介して流体ポンプ/モータ8から流出する流体を導入し
ている。また、スプール42bは、右行位置で該スプー
ル42bに設けた切換溝42b1を介して前記両溝42
c、42d間を互いに連通させ、左行位置で該スプール
42bに設けたランド部42b2 により前記両溝42
c、42d間をブロックし得るようになっている。そし
て、このバイパス弁42を、差圧検出回路44が検出す
る主流体回路31a、31b間のシステム差圧ΔPと、
高速電磁弁たるデュティ弁43が発生する制御圧Pとに
よって駆動するようにしている。そのために、バイパス
弁42の左端側にはピストン42e1 およびシリンダ室
42e2 からなるアクチュエータ42eが設けられ、右
端側にはシリンダ室42f1 からなるアクチュエータ4
2fが設けられており、前記アクチュエータ42eのシ
リンダ室42e2 に差圧検出回路44の構成要素である
シャトル弁(高圧捜し弁)44aを介して流体ポンプ/
モータ7、8の一方から高圧流体を導入するとともに、
前記アクチュエータ42fにデュティ弁43から制御圧
Pを入力している。すなわち、この実施例では一対の主
流体回路31a、31bのうち低圧側のライン圧は補機
ポンプであるブーストポンプ32により略一定して与え
られるので、高圧流体のみを導入すれば回路間のシステ
ム差圧ΔPとして近似的に取り扱うことができる。そし
て、そのシステム差圧ΔPによるアクチュエータ42e
の付勢力と前記制御圧Pによるアクチュエータ42fの
付勢力が釣り合うときシステム差圧ΔPが目標値P0
等しくなるように設定している。また、前記デュティ弁
43には本発明の設定手段である目標圧設定器45が接
続されて、スロットル開度THLに対応したデュティ比
のパルス信号が入力されるようにしており、このデュテ
ィ弁43でかかるスロットル開度THLに対応した制御
圧Pを発生するようにしている。なお、スプール42b
のランド42b2 には制御性を良好にするためのノッチ
42b3 が設けられている。
【0017】次に、本実施例の作動を、車両の低速モー
ドにおいて説明する。システム差圧ΔPが目標値P0
上回ると、スプール42bが右行し、溝42c、42d
間が切換溝42b1 を介して連通する。そのため、バイ
パス系路41が開通し、主流体回路31a内を流れる流
体の一部が主流体回路31b側に漏れ、システム差圧Δ
Pが下がる。また、システム差圧ΔPが目標値P0 以下
になると、スプール42bが左行し、溝42c、42d
間がランド部42b2 によりブロックされる。そのた
め、バイパス系路41が閉鎖され、システム差圧ΔPは
上昇する。このようにして、このバイパス弁42は自動
的にフィードバック作用を営み、システム差圧ΔPを目
標値P0 の近傍に制御する。しかして、本実施例ではそ
の目標圧P0 が刻々変化するスロットル開度THLに対
応して与えられるため、結果的に本装置は、車両発進時
にシステム差圧ΔPを有効に軽減して車両の飛び出しの
原因となる過剰な出力トルクの発生を防ぎ、そのような
差圧軽減中であってもアクセル操作量(すなわちドライ
バーの意図)に対応した出力トルクを車輪20に発現さ
せることができるものとなる。しかも、デュティ弁43
はソレノイドバルブとオリフィスの組み合せからなる従
来のパイロット回路よりも遥かに応答性よく作動するの
で、アクセル操作に対する出力トルクの追従性も優れた
ものとなる。
【0018】なお、本発明は上述した実施例のみに限定
されるものではない。例えば、本発明は通常のHST
(Hydrostatic-Transmissiion )にも同様に適用が可能
である。また、システム差圧の目標値も、使用目的に応
じて種々異なった態様で設定することができる。例え
ば、出力軸回転途中に外力による逆トルクが掛かり入力
側がエンジンストールしそうなときに、上述した発進制
御装置の設定手段を通じてバイパス弁を開くような制御
圧を与えれば、エンジンストールを有効に回避すること
が可能である。さらに、上記実施例ではシステム差圧を
高圧側からのみとっているが、低圧側をスプールに作用
させて正確に差圧をとってもよいのは勿論である。その
他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
が可能である。
【0019】
【発明の効果】本発明に係る車両用無段変速機の発進制
御装置は、以上説明したように、バイパス弁がマイナー
フィードバックループを形成して、システム圧を設定
手段を通じてスロットル開度に対応した目標値近傍に制
御するため、車両発進時に出力トルクを抑えて車両の急
発進を防ぎ、そのような差圧軽減中であってもアクセル
操作量(すなわちドライバーの意図)に対応した出力ト
ルクを発現させることができる。しかも、高速電磁弁は
応答性に優れるので、アクセル操作に対する出力トルク
の追従性も高いレベルに維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示し、発進制御装置を組込
んだ無段変速機のシステム図。
【図2】同実施例で用いたバイパス弁の概略縦断面図。
【図3】無段変速機の一般的な作用説明図。
【符号の説明】
7、8…流体ポンプ/モータ 31a、31b…主流体回路 41…バイパス系路 42…バイパス弁 42b…弁本体(スプール) 43…高速電磁弁(デュティ弁) 44…差圧検出手段(差圧検出回路) 45…設定手段 P…制御圧 ΔP…システム差圧 P0 …目標値

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の流体ポンプ/モータを一対の主流体
    回路で接続して構成される無段変速機において、前記主
    流体回路間を流体ポンプ/モータを介さずに直接連通さ
    せるバイパス系路と、前記両主流体回路間のシステム差
    圧を検出する差圧検出手段と、そのシステム差圧に車両
    のスロットル開度に応じた目標値を与える設定手段と、
    前記目標値を入力してそれに対応した制御圧を発生する
    高速電磁弁と、前記バイパス系路に介設され前記システ
    ム差圧と前記制御圧とを弁本体に拮抗作用させてシステ
    ム差圧が目標値を上回っているときに系路を開く方向に
    作動しそれ以下のときに系路を閉じる方向に作動するバ
    イパス弁とを設けたことを特徴とする車両用無段変速機
    の発進制御装置。
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