JP4070739B2

JP4070739B2 - 無段変速機

Info

Publication number: JP4070739B2
Application number: JP2004101086A
Authority: JP
Inventors: 徹也泉; 礼徳仁平
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: US20050221931A1; JP2005282804A; US7354377B2

Description

本発明は、無段変速機に関するものである。

従来、無段変速機には、変速制御弁を駆動するステップモータが設置される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２６３４７５号公報

通常ステップモータは冷却性を鑑みて、無段変速機の作動油が貯留されるオイルパン内に設置されて、作動油に浸った状態で使用される。したがって、ステップモータの発熱は、作動油により吸熱され、ステップモータは一定の温度範囲に維持される。

しかしながら、ステップモータからの放熱量を極力少なくするのが、ユニット自体の耐久性や作動油の劣化にとっては有利である。

本発明の目的は、変速制御弁のステップモータからの放熱を減少させ、無段変速機を提供することである。

本発明の第１の発明は、油圧に応動してプーリ比が連続的に変化するプライマリプーリおよびセカンダリプーリと、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリと間に掛け渡されるベルトと、調圧した油圧を前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリへ供給する変速制御弁と、運転状態に基づいて前記変速制御弁を駆動するモータと、このモータを制御する変速制御手段とを備える無段変速機において、車両のエンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記車両の停車時間を検出する停車時間検出手段と、前記作動油の温度を検出する油温検出手段と、前記油温検出手段の異常を判定する異常判定手段と、を備え、前記変速制御手段は、前記エンジンが所定回転以上で車両が第１所定時間以上停車した状態で、前記作動油の油温が第１所定温度以上、または前記異常判定手段が前記油温検出手段の異常を判定した場合に前記モータへの通電を中止する。

第２の発明は、第１の発明において、前記変速制御手段が、前記作動油の油温が前記第１所定温度以上、または前記異常検出手段が前記油温検出手段の異常を判定してから、第２所定時間経過後に前記モータへの通電を中止する。

第３の発明は、第２の発明において、前記無段変速機のシフトレンジを検出するシフトレンジ検出手段と、前記変速制御弁に作動油を供給するオイルポンプを備え、前記変速制御手段は、前記作動油の油温が前記第１所定温度以上、または前記異常判定手段が前記油温検出手段の異常を判定し、シフトレンジがニュートラルレンジ以外の場合に、前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリへ供給する油圧を増圧し、前記第２所定時間より長い第３所定時間経過後に前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリへ供給する油圧の増圧を中止するように前記オイルポンプを制御し、シフトレンジがニュートラルの場合には、前記油圧の増圧を行わない。

第４の発明は、第３の発明において、前記変速制御手段が、前記第３所定時間経過後、さらに第４所定時間経過してから前記モータへの通電を再開する。

第５の発明は、第４の発明において、前記変速制御手段が、前記モータへの通電再開後、第５所定時間経過後に前記モータを駆動する。

第６の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明において、前記変速制御手段が、前記無段変速機の作動油の油温が前記第１所定温度より低い第２所定温度未満、かつ前記異常検出手段が前記油温検出手段の状態を正常と判定した場合には、前記モータへの通電を再開する。

第１の発明では、エンジンが所定回転以上の車両が第１所定時間以上停車した状態で、作動油の油温が第１所定温度以上、または異常判定手段が前記油温検出手段の異常を判定した場合に前記モータへの通電を中止するため、前記モータからの放熱を減少させることができる。

第２の発明では、作動油の油温が前記第１所定温度以上、または異常検出手段が前記油温検出手段の異常を判定してから第２所定時間経過後にモータへの通電を中止するため、モータへの通電を確実に行うことができる。

第３の発明では、作動油の油温が第１所定温度以上、または異常判定手段が前記油温検出手段の異常を判定し、シフトレンジがニュートラルレンジ以外の場合に、プライマリプーリおよびセカンダリプーリへ供給する油圧を増圧し、第２所定時間より長い第３所定時間経過後にプライマリプーリおよびセカンダリプーリへ供給する油圧の増圧を中止するようにオイルポンプを制御し、シフトレンジがニュートラルの場合には、油圧の増圧を行わないため、シフトレンジがＮレンジ以外の場合には通電停止時に両プーリへの供給圧が増圧されており、通電停止時のノイズによる油圧の低下が生じても油圧がベルトの滑りを生じる程度まで減圧することがない。

第４の発明では、油圧の増圧を中止した後にモータへの通電を停止するので、通常の油圧の状態でモータへの再通電を行うことができる。

第５の発明では、モータへの通電再開後、第５所定時間経過後にモータを駆動するため、モータの駆動制御を安定的に行うことができる。

第６の発明では、無段変速機の作動油の油温が第１所定温度より低い第２所定温度未満、かつ異常検出手段が油温検出手段の状態を正常と判定した場合には、モータへの通電を再開するため、通電停止条件が不成立となった場合には、迅速にモータへの再通電を実施することができる。

図１は無段変速機の概略構成を示し、図２はその油圧制御回路を示す。変速機構部１０は、プライマリプーリ１とセカンダリプーリ２の間にＶベルト３を掛け渡して構成され、プライマリプーリ１は、図示しない動力源の出力軸と一体に回転する固定プーリ４と、これに対向する可動プーリ５とでＶ字状のプーリ溝を形成し、可動プーリ５の背面に油圧を作用させて可動プーリ５を軸方向に変位させる第１シリンダ室８を備えている。

セカンダリプーリ２は、駆動輪に接続する出力軸と一体に回転する固定プーリ７と、これに対向する可動プーリ６とでＶ字状のプーリ溝を形成している。可動プーリ６は図示しないリターンスプリングでプーリ溝の溝幅を狭める方向に付勢されるとともに、その背面に油圧を作用させて可動プーリ６を軸方向に変位させる第２シリンダ室９を備えている。

変速機構部１０は、ＣＶＴコントロールユニット（変速制御手段）１１からの信号に基づいて油圧コントロールバルブ２０により制御される。第２シリンダ室９には油圧コントロールバルブ２０からライン圧が常時供給される。油圧コントロールバルブ２０はさらに変速制御弁１３を備え、ライン圧を元圧として調圧された油圧を第１シリンダ室８に供給するようになっている。なお、第１シリンダ室８の受圧面積は第２シリンダ室９の受圧面積よりも大きく設定されている。

第１シリンダ室８にかかる油圧が、変速制御弁１３により制御されてプライマリプーリ１の溝幅を変える一方、第２シリンダ室９へはライン圧が供給されて、Ｖベルト３に対する挟持圧力を制御して変速が行なわれ、Ｖベルト３と各プーリ１、２との接触摩擦力に応じて、駆動力の伝達がなされる。これを回転速度でみると、プライマリプーリ１の溝幅を広げて、Ｖベルト３の接触半径が小でセカンダリプーリ２側の接触半径が大のプーリ比Ｌｏｗのときには、変速比が大きくなってエンジン側回転速度が減速されて車軸側へ出力されることとなる。逆のプーリ比Ｈｉでは小さな変速比で出力される。この間、プライマリプーリ１とセカンダリプーリ２の接触半径比に対応して変速比が連続的に変化する。

油圧コントロールバルブ２０では、油圧ポンプ２１からの油圧をライン圧レギュレータ１２で調圧したライン圧が、上述のように、第２シリンダ室９へ常時供給されるとともに、変速制御弁１３へ供給される。第１シリンダ室８への油圧はライン圧を元圧として変速制御弁１３がステップモータ１４で駆動されることにより制御される。油圧コントロールバルブ２０は、さらにライン圧ソレノイド１５、プレッシャモディファイヤ１６、パイロット弁１７を備える。ここでステップモータ１４は、オイルパン３０の油面の上部に設置され、ステップモータ１４の冷却は、オイルパン３０内に貯留した作動油により行われず、オイルパン３０に戻ってきた作動油がステップモータ１４に上部から降りかかることで行われる。

ＣＶＴコントロールユニット１１は、ハイブリッドコントロールユニットからの入力トルク指令および入力回転速度指令に基づいて必要なライン圧を求め、これに対応したデューティ比信号を油圧指令としてライン圧ソレノイド１５へ出力するとともに、変速指令をステップモータ１４へ出力する。ステップモータ１４は直線変位を出力とするよう構成され、例えば２００ステップの範囲内で目標の変速比に対応して２０〜１７０ステップの位置が選択されるようになっている。

ライン圧ソレノイド１５は、パイロット弁１７からの油圧をＣＶＴコントロールユニット１１からのデューティ比信号に応じてプレッシャモディファイヤ１６側へ供給し、ライン圧レギュレータ１２は油圧ポンプ２１からの油圧をプレッシャモディファイヤ１６から出力される油圧に応じたライン圧に設定する。ライン圧はこうして必要な伝達駆動力の大きさに応じて所定の範囲で変化されて出力される。ここでは、ＣＶＴコントロールユニット１１が変速制御手段を構成し、ライン圧ソレノイド１５、プレッシャモディファイヤ１６、パイロット弁１７およびライン圧レギュレータ１２がライン圧制御手段を構成する。

変速制御弁１３はプライマリプーリ１の可動プーリ５とステップモータ１４間に掛け渡された変速リンク１８の変位に応じてスプール１３ａが駆動され、ライン圧レギュレータ１２からのライン圧を調整して第１シリンダ室８へ供給する。溝幅がステップモータ１４の位置に対応した幅になると、可動プーリ５と連動した変速リンク１８の変位により第１シリンダ室８への油圧供給が停止する。これにより、プライマリプーリ１の溝幅が可変制御されて所定の変速比が得られる。

ＣＶＴコントロールユニット１１へは、プライマリプーリ１およびセカンダリプーリ２の入力、出力回転速度Ｎｐｒｉ、Ｎｓｅｃを検出する第１回転速度センサ６および第２回転速度センサ７が接続され、これらの検出信号に基づいて変速機構部１０における実変速比が求められる。

さらにＣＶＴコントロールユニット１１には、車両の停車時間を計測するタイマー機能を備える（停車時間検出手段）とともに、車速を検出する車速センサ２３、プライマリプーリ１の回転速度を検出する回転速度センサ（回転速度検出手段）２４、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ２５、無段変速機の油温を検出する油温センサ（油温検出手段）２６、エンジンの回転速度を検出する回転速度センサ２７、シフト位置を検出するシフト位置検出センサ（シフトレンジ検出手段）２８およびブレーキペダルの操作状態を検出するブレーキ操作検出センサ２９の出力が入力され、以下に詳細に説明するステップモータ１４の通電停止制御を行う。

ステップモータ１４は、前述のように、オイルパン３０の油面の上部に、言い換えるとオイルパン３０内に貯留した作動油に浸らない位置に設置されており、このためステップモータ１４の冷却は、オイルパン３０内に貯留した作動油により行われず、オイルパン３０に戻ってきた作動油がステップモータ１４の上部より降りかかることでのみ行われる。このような冷却方法により通常走行時には十分な冷却が確保されるが、例えばエンジンがアイドル状態で長時間停車しているような状態では、ステップモータ１４の冷却は十分ではないため、このような場合に実施されるステップモータ１４の通電停止制御について図３のフローチャートを用いて説明する。

この制御は、車両がエンジンが所定回転速度以上のアイドル状態で所定時間（第１所定時間）以上停車している場合に実施される。停車状態の判定基準としては、例えば、エンジンが所定回転速度以上で、ブレーキペダルが踏み込まれ、車速が略０の時に停車状態と判定する。通電停止制御は、ＣＶＴコントロールユニット１１により制御され、後述の判定条件成立毎に実施される。

まずステップＳ１で、ステップモータ１４の通電停止制御開始の条件が整っているかどうかを判定する。通電停止制御開始判定条件は、例えば以下である。
<ステップモータ通電停止制御開始条件>
１．ステップモータ１４の初期化（例えば、変速比を最ロー側に設定すること）が終
了していること
２．車速が３ｋｍ／ｈ未満であること
３．プライマリプーリ回転速度が２００ｒｐｍ未満であること
４．目標ステップ数が一定であること
５．ステップモータ１４への指示ステップ数が目標ステップ数と同じであること
６．アクセル開度が０．５／８未満であること
７．各センサから入力される車速信号、プライマリプーリ回転速度信号、アクセル開
度信号はすべて正常であること
８．ステップモータ１４が異常判定中でないこと
９．ステップモータ１４が異常状態でないこと
１０．油温センサ２６が異常、または油温が１１０℃（第１所定温度）以上であること
のすべての条件が所定時間（例えば、０．５秒）以上維持されている時に開始条件が成立したと判定する。判定条件を時系列的に示した図が図４である。なお、油温センサ２６の異常検出方法としては、例えば、エンジン起動時からの運転履歴と油温との関係を予め検出して基準値として記憶しておき、この基準値と、油温検出までのエンジンの運転履歴と油温検出値とから油温センサ２６の異常を検出することができる。

開始条件が成立した場合にはステップＳ２に進み、ステップモータ１４の通電停止フラグをオン（通電停止許可）にして、カウントを開始する。さらにシフト位置がニュートラルレンジ以外であればプライマリプーリ１およびセカンダリプーリ２への供給油圧を増圧する指令信号を油圧ポンプ２１に出力する。この制御は、ニュートラルレンジ以外のシフトレンジにシフトがあるときに、ステップモータ１４の通電停止制御を実施すると、制御時のノイズの影響によりプライマリプーリ１およびセカンダリプーリ２への供給油圧が低下し、ベルト滑りが発生する恐れがあり、このベルト滑りを防止するために、予め供給油圧を増圧するようにした制御である。

ステップＳ３では、ステップモータ１４の通電停止制御終了の条件が成立したかどうかを判定する。通電停止制御終了判定条件は、例えば以下である。
<ステップモータ通電停止制御終了条件>
１．車速が５ｋｍ／ｈ以上であること
２．プライマリプーリ回転速度が５００ｒｐｍ以上であること
３．目標ステップ数が変化したこと
４．ステップモータ１４への指示ステップ数が目標ステップ数と同じでないこと
５．アクセル開度が１／８以上であること
６．各センサから入力される車速信号、プライマリプーリ回転速度信号、アクセル開
度信号のいずれかが異常であること
７．ステップモータ１４が異常判定中であること
８．ステップモータ１４が異常状態であること
９．油温センサ２６が正常、または油温が１０５℃（第２所定温度）未満であること
のいずれかが成立した時に、終了条件が成立したと判定する。

終了条件が成立した場合にはステップＳ８に進み、プライマリプーリ１およびセカンダリプーリ２への供給油圧を増圧する指令信号の出力を中断する。

終了条件が不成立の場合にステップＳ４に進み、フラグオンからのカウント数が第１所定カウント数（第２所定時間）以上かどうかを判定する。所定カウント数以上であればステップＳ５に進み、ステップモータ１４への通電を中断し、所定カウント数未満であればステップＳ３に戻る。第１所定カウントになるまで待つことで、プライマリプーリ１およびセカンダリプーリ２への供給油圧が確実に増圧させることができる。

ステップＳ５に続くステップＳ６では、再び前述のステップモータ１４の通電停止制御終了の条件が成立したかどうかを判定する。終了条件が成立した場合にはステップＳ８に進み、プライマリプーリ１およびセカンダリプーリ２への供給油圧を増圧する指令信号の出力を中断し、ステップモータ１４への通電を再開する。

終了条件が不成立の場合にステップＳ７に進み、通電停止フラグオンからのカウント数が第２所定カウント数（第３所定時間）以上かどうかを判定する。第２所定カウント数以上であればステップＳ８に進み、プライマリプーリ１およびセカンダリプーリ２への供給油圧を増圧する指令信号の出力を中断する。そして第２所定カウント数に達した後、所定時間（第４所定時間）経過したら、通電停止フラグをオンからオフ（通電停止禁止）に切り換える。第２所定カウント数に達してから、所定時間待って通電停止フラグを切換えることで、増圧したプライマリプーリ１およびセカンダリプーリ２への供給油圧を減圧することができる。

そして通電停止フラグがオフに切り換わってから数パルス経過後に、ステップモータ１４を駆動する。通電フラグがオフに切り換わってからステップモータ１４を駆動するまでに一定時間（第５所定時間）間隔をあけることで、ステップモータ１４の脱調を防止することができる。

ステップＳ７で所定カウント数未満であればステップＳ６に戻る。なお、シフトレンジがニュートラルレンジである場合には、前述の油圧増圧制御を行わない。

図５は本発明のステップモータの通電停止制御をタイミングチャートにしたものである。図において、（ａ）は通電停止終了条件が第２所定カウントに達した時に成立した場合のタイミングチャートであり、（ｂ）は通電停止終了条件が第１所定カウントに達し、第２所定カウントに達するまでに成立した場合のタイミングチャートであり、（ｃ）は通電停止終了条件が第１所定カウントに達する前に成立した場合を示す。

（ａ）について説明すると、時刻ｔ１でステップモータ１４の通電停止制御開始条件が成立し、通電停止フラグがオン（通電停止許可）に切り換わるとともに、シフト位置がニュートラルレンジ以外であれば、プライマリプーリ１とセカンダリプーリ２への供給油圧の増圧を指示する信号を油圧ポンプ２１に出力する。さらに時刻ｔ１からの時間を計測するためのカウントが開始される。

時刻ｔ２でカウント数がステップモータ１４への通電を停止する基準カウントである第１所定カウント数に達したら、ステップモータ１４への通電を停止する。時刻ｔ３でカウント数がステップモータ１４への通電を再開する基準カウントである第２所定カウント数に達したら、まずプライマリプーリ１とセカンダリプーリ２への供給油圧の増圧を指示する信号の出力を中止するとともに通電禁止フラグをオフに切り換える。そして所定時間経過した時刻ｔ４でステップモータ１４への通電を再開する。一方、ステップモータ１４の駆動は、通電再開後、所定時間（数ステップ）経過してから開始される。この通電から駆動までに待ち時間を設けることで、ステップモータ１４を適正に制御されることを担保する。なお、（ｂ）、（ｃ）についても通電停止制御禁止条件の成立するタイミングのみ異なり基本的な制御内容は同一である。

このように本発明においては、無段変速機のオイルパン３０の油面上部に配置されたステップモータ１４の制御において、エンジンがアイドル状態での停車が第１所定時間継続した場合で、無段変速機の油温が第１所定温度以上に上昇し、または油温を検出する油温センサ２６が異常であるときにステップモータへの通電を停止するようにしたので、ステップモータ１４からの放熱を減少させることができる。

また、通電停止条件が成立してから第２所定経過後に通電を停止するので、油圧の増圧が完了してから通電を停止でき、通電停止時のノイズによる油圧の低下によるベルト滑りを防止できる。

シフトレンジがニュートラルレンジ以外の場合には、通電停止条件成立後にプライマリプーリおよびセカンダリプーリに供給する油圧を増圧するようにしたので、通電停止時のノイズによる油圧の低下によるベルト滑りを防止できる。なお、ニュートラルレンジ選択時には油圧の増圧制御は行わない。

また、車両停止中にニュートラルレンジ以外が選択されている場合には、第２所定時間より長い第３所定時間経過後に、油圧の増圧制御を中止するようにし、増圧した油圧を通常の油圧レベルに戻すようにし、第３所定時間からさらに第４所定時間経過後にステップモータ１４の通電を再開するようにしたので、油圧を通常の油圧に減圧した上で、ステップモータ１４に通電を行うことができる。

さらにステップモータ１４への通電再開から第５所定時間遅れてステップモータ１４の駆動を開始するようにしたので、ステップモータの駆動制御を安定的に行うことができる。

本発明を適用した自動変速機は、変速制御弁を移動するステップモータからの放熱を減少させることが可能であり、自動変速機を搭載した車両に有用である。

本発明の無段変速機の概略構成図である。同じく自動変速機の油圧制御回路図である。本発明の通電停止制御のフローチャート図である。通電停止条件を説明する図である。通電停止制御を説明するタイミングチャートである。

符号の説明

１プライマリプーリ
２セカンダリプーリ
３Ｖベルト
４固定プーリ
５可動プーリ
６可動プーリ
７固定プーリ
８第１シリンダ室
９第２シリンダ室
１０変速機構部
１１ＣＶＴコントロールユニット
１２ライン圧レギュレータ
１３変速制御弁
１４ステップモータ
１５ライン圧ソレノイド
１６プレッシャモディファイヤ
１７パイロット弁
１８変速リンク
２０油圧コントロールバルブ
２１油圧ポンプ
２３車速センサ
２４回転速度センサ
２５アクセル開度センサ
２６油温センサ
２７回転速度センサ
２８シフト位置センサ
２９ブレーキペダルセンサ

Claims

油圧に応動してプーリ比が連続的に変化するプライマリプーリおよびセカンダリプーリと、
前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリと間に掛け渡されるベルトと、
調圧した油圧を前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリへ供給する変速制御弁と、
運転状態に基づいて前記変速制御弁を駆動するモータと、
このモータを制御する変速制御手段とを備える車両の無段変速機において、
車両のエンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記車両の停車時間を検出する停車時間検出手段と、
前記作動油の温度を検出する油温検出手段と、
前記油温検出手段の異常を判定する異常判定手段と、を備え、
前記変速制御手段は、前記エンジンが所定回転以上で車両が第１所定時間以上停車した状態で、前記作動油の油温が第１所定温度以上、または前記異常判定手段が前記油温検出手段の異常を判定した場合に前記モータへの通電を中止することを特徴とする無段変速機。
前記変速制御手段は、前記作動油の油温が前記第１所定温度以上、または前記異常検出手段が前記油温検出手段の異常を判定してから、第２所定時間経過後に前記モータへの通電を中止することを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
前記無段変速機のシフトレンジを検出するシフトレンジ検出手段と、
前記変速制御弁に作動油を供給するオイルポンプを備え、
前記変速制御手段は、前記作動油の油温が前記第１所定温度以上、または前記異常判定手段が前記油温検出手段の異常を判定し、シフトレンジがニュートラルレンジ以外の場合に、前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリへ供給する油圧を増圧し、前記第２所定時間より長い第３所定時間経過後に前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリへ供給する油圧の増圧を中止するように前記オイルポンプを制御し、シフトレンジがニュートラルの場合には、前記油圧の増圧を行わないことを特徴とする請求項２に記載の無段変速機。
前記変速制御手段は、前記第３所定時間経過後、さらに第４所定時間経過してから前記モータへの通電を再開することを特徴とする請求項３に記載の無段変速機。
前記変速制御手段は、前記モータへの通電再開後、第５所定時間経過後に前記モータを駆動することを特徴とする請求項４に記載の無段変速機。
前記変速制御手段は、前記無段変速機の作動油の油温が前記第１所定温度より低い第２所定温度未満、かつ前記異常検出手段が前記油温検出手段の状態を正常と判定した場合には、前記モータへの通電を再開することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の無段変速機。