JP4191362B2 - 無段変速機の制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両に搭載される自動変速機であって、特に、定容量の斜板式油圧ポンプと可変容量の斜板式油圧モータとの間を油圧閉回路で接続した静油圧式無段変速機(以下、HFTと略称する場合がある)の制御方法、特にその可動斜板の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
このような静油圧式無段変速機は公知であり、自動2輪車等の各種車両の変速機に適用されている。この静油圧式無段変速機の制御方法として、特許第2527119号には、クランク軸等のNe(回転数、以下同じ)に基づく実Neと、予め設定されている条件により定まる目標Neとを制御装置で比較判断し、また、可動斜板の傾斜角を調整することにより出力を制御することが示されている。
【0003】
この静油圧式無段変速機構造は、特開昭61−153057号等に詳しい。このような静油圧式無段変速機においては、定容量型の斜板油圧ポンプと可変用量型の斜板式油圧モータの間を油圧閉回路で連結し、エンジンの回転により定容量型の斜板式油圧ポンプで発生した油圧と油圧閉回路から可変用量型の斜板式油圧モータ側のモータ側プランジャに及ぼすとともに、このモータ側プランジャが押し当てられた斜板の角度を変化させることにより変速出力するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記静油圧式無段変速機を搭載した車両において、特定の走行条件下で静油圧式無段変速機の構造に基づく異音が発生する。この異音が発生する走行条件とは、リバースギヤで登坂後のままリバースギヤで前向きに降坂するとき、及び、前進ギヤで登坂中にエンスト後そのまま前進ギヤで後ろ向きに降坂するとき(リバースギヤで登坂中にエンスト後リバースギヤでその後ろ向きに降坂するときも同じ)の2つの状況である。
【0005】
このような状況下で異音の発生する理由は、出力軸が逆転されると油圧モータを回転する。一方、入力側の油圧ポンプは、静油圧式無段変速機とエンジンの間に設けられたワンウエイクラッチの働きによりエンジンの回転が伝達されない。このため、油圧ポンプ等のプランジャにかかる圧力が低下し、プランジャと斜板の間にガタができて異音が発生するためである。
【0006】
なお、正転の場合、(例えば、下り坂でエンジンブレーキがきいた状態等)は油圧ポンプの回転も出力軸の回転に合わせて増加するので油圧ポンプの吐出油量は確保されるため異音は発生しない。したがってこのような逆転時の異音を防止するため油圧モータにおける油圧を上げることが望まれる。さらにこの種の油圧機器において油圧ポンプに入力のない状態で油圧モータに油圧を発生させないような運転をすることは好ましくない。そこで本願発明は係る要請を実現することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本願の無段変速機の制御方法に係る第1の発明は、定容量型の斜板油圧ポンプと斜板式油圧モータとを油圧閉回路で接続し、少なくともスロットルセンサ、車速センサ、エンジン回転センサの値に応じて斜板の角度を変化させて変速比を変えるようにした静油圧式無段変速機の制御方法において、前記無段変速機へのエンジンからの入力が遮断された際、油圧モータ側斜板の角度を変化させて変速比をTOP側に移行させてTOP状態にすることを特徴とする。
【0008】
第2の発明は上記第1の発明において、前記無段変速機の出力軸が車輪からの回転力により逆転されかつ前記無段変速機へのエンジンからの入力が遮断された際に、油圧モータ側斜板の角度を変化させて変速比をTOP側に移行させてTOP状態にすることを特徴とする。
【0009】
【発明の効果】
第1の発明によれば、エンスト時等に油圧ポンプ側へ入力が遮断されると、油圧モータ側の斜板をTOP状態にして油圧モータ側に斜板のTOP状態に対応した油圧を発生させる。このため静油圧式無段変速機の構造に基づく特殊な走行条件下における異音の発生を低減及至は阻止できる。
【0010】
第2の発明は、無段変速機の出力軸が車輪からの回転力により逆転されると油圧モータ側斜板の角度を変化させて変速比をTOP側に移行させてTOP状態にする。これにより油圧モータ側斜板の角度が出力軸の軸線に直角な状態になるので、油圧モータに斜板のTOP状態に対応した油圧を発生させて異音の発生を防止できる。しかも比較的簡単な制御方法の変更で容易に実現でき、新たな部品の追加等も不要にできる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて一実施例を説明する。図1は本実施例の制御システム図、図2は本実施例が適用される静油圧式無段変速機における可動斜板の傾斜角度制御機構部分を示す図、図3は無段変速制御の流れ図、図4はRC(ライディングコンディション)の決定方法を示す図、図5は変速マップ、図6は有段変速制御の流れ図、図7は各種モードを示す図、図8は静油圧式無段変速機1の概略構造、図9は制御状態遷移図である。
【0012】
まず、図1において、静油圧式無段変速機の制御の概略を説明する。静油圧式無段変速機1は定容量油圧ポンプ2と可変容量油圧モータ3を駆動軸4上に一体化し、定容量油圧ポンプ2と可変容量油圧モータ3の間を油圧閉回路で接続したものである。エンジン5のクランク軸6に設けられた駆動ギヤ7で定容量油圧ポンプ2の被動ギヤ8を回転させることにより発生する油圧で可変容量油圧モータを変速回転させ、静油圧式無段変速機1の出力軸である駆動軸4へ変速して出力するようになっており、このとき、可変容量油圧モータ3に内蔵された可動斜板(後述)の傾斜角度を傾斜角度制御機構10にて変化させることにより、変速比を任意に変更できるようになっている。
【0013】
傾斜角度制御機構10は制御モータ11の出力を減速ギヤ12へ伝達し、ボールネジ13とスライダ14を介して可変容量油圧モータ3に内蔵された可動斜板の傾斜角度を変化させるようになっている。静油圧式無段変速機1の変速出力は駆動軸4の出力ギヤ4aから2次減速機であるサブギヤ変速機15へ伝達され、サブギヤ変速機15の変速出力は変速出力軸16上の出力ギヤ17から最終出力軸18上の最終出力ギヤ19へ伝達される。
【0014】
サブギヤ変速機15は走行レンジ切換スイッチ20bに設けられているサブミッションレバー20を手動操作してシフター21を駆動することにより切り替えが行われ、前進側L又はD、後進R、並びに中立Nの各シフトポジションの設定切り換えを行うようになっている。Lレンジは低速走行用、Dレンジは通常走行用、Nは中立、Rはリバースである。RへシフトするとLOWレシオに固定される。
【0015】
このうち前進側はL、D各シフトポジションについて、ハンドルに設けられているモードマップスイッチ29により後述する各種走行モードの切り替えができる。この走行モードには大別して自動変速モードと有段変速モードがあり、有段変速モードを選択するとハンドルへ設けられているシフトスイッチ28によりマニュアル操作でシフトアップ及びシフトダウンできる。
【0016】
図7は予め用意されている走行モードを説明するものであり、サブミッションレバー20によりLレンジを選択すると、モードマップスイッチ29をD1又はD2へ切り換えることにより、Lレンジ専用の無段変速モードであるLレンジ用オートモードになる。またESPに切り換えると、Lレンジ専用のマニュアルモードであるLレンジ用ESPモードになり、前進側5速のマニュアル変速が可能である。
【0017】
Dレンジの場合は、モードマップスイッチ29をD1に切り換えるとスポーツモードとなり、通常走行に適したものになる。モードマップスイッチ29をD2に切り換えるとユーティリティモードになり、牽引又はクルーズ走行に適したモードになる。ESPに切り換えると通常走行用のマニュアルモードになり、前進側5速のマニュアル変速が可能である。
【0018】
これら無段及び有段変における実際の変速は傾斜角度制御によって行われる。この傾斜角度制御は、制御装置22により各種センサ類からの信号に基づいて傾斜角度制御機構10の制御モータ11を駆動制御することにより行われる。また制御装置22は、計器盤Mへはそのインジケータへの表示信号を出力するとともに、車載バッテリより電源を供給されている。
【0019】
制御装置22に入力される傾斜角度制御機構10のための信号としては、図1に示すように、エンジン5の吸気側に設けられるスロットルセンサ23からのスロットル開度、クランク軸6に近接して設けられた回転センサ24からのNe、最終出力ギヤ19に近接して設けられたスピードセンサ25からの車速、可変容量油圧モータ3に設けられた角度センサ26からの斜板角度、シフター21のシフトドラム21aと一体に設けられてシフト位置を検出するシフトセンサ27からのシフトポジションの各信号、さらに、ハンドルに設けられるシフトスイッチ28及びモードマップスイッチ29からの信号がある。
【0020】
次に、図2により傾斜角度制御機構10について説明する。傾斜角度制御機構10の制御モータ11は定容量油圧ポンプ2のハウジング30に支持され、その出力ギヤ31はトルクリミッタ32の入力ギヤ33を介してギヤ34からボールネジ駆動ギヤ35へ伝達される。ボールネジ駆動ギヤ35はボールネジ13と一体回転し、ボールネジ13が正転又は逆転することにより、ナットが形成されているスライダ14が軸上を軸方向いずれか側へ移動する。ボールネジ13は油圧モータ3のハウジング36に両端を支持されている。
【0021】
スライダ14には可変容量油圧モータ3のハウジング36から外方へ突出するアーム37の一端が回動自在に取付けられ、アーム37の他端はハウジング36内に支持されている斜板ホルダ38と一体化している。斜板ホルダ38はハウジング36に形成された凹曲面部39上へ転動自在に支持されているため、アーム37が回動すると一体に凹曲面部39上を回動して角度を変化させる。
【0022】
可動斜板40はベアリング41,42を介して斜板ホルダ38の内側へ回転自在に保持され、斜板ホルダ38の角度が変化することにより、可動斜板40の回転面が駆動軸4の軸線となす角度である傾斜角度を変化させる。なお。図示の状態は90°であり、変速レシオが1.0であるTOP状態を示す。
【0023】
この可動斜板40には、可変容量油圧モータ3の油圧プランジャー43が押し当てられる。油圧プランジャ43はドラム状の回転体44の円周方向へ複数設けられ、定容量油圧ポンプ2側の油圧で可動斜板40側へ突出して押し当てられ、可動斜板40の傾斜角度に応じて回転体44へ回転力を与える。回転体44は外周部で駆動軸4とスプライン結合45をしており、回転体44の回転により駆動軸4を回転駆動するようになっている。
【0024】
次に、制御装置22における無段変速時の変速制御について図3により説明する。まず、スロットルセンサ23より送られるスロットル信号からRC(ライディングコンディション)を作成する。RCとはスロットル信号の値に対して増加・減少する値であり、基本的に、
・スロットルを開ける→RC増加
・スロットルを閉じる→RC減少
の関係があり、これを図4に示す。図中のTHはスロットル開度(%)、縦軸はスロットル開度及びRC(各%)、横軸は時間である。また、これとは別にスピードセンサ25から送られる車速信号より車速を計算する。
【0025】
続いて、これらRCと車速に基づき、予め内蔵している変速マップを参照して目標Neを決定する。変速マップの一例を図5に示し、予め数種類のものを用意してある。例えば、Lレンジモード専用、スポーツモード専用、ユーティリティモード専用等各種のモードを内蔵するものであり、これらは、モードマップスイッチ29により選択できる。
【0026】
さらに、回転センサ24より送られたNe信号により実Neを計算し、この実Neと先の目標Neを比較して制御モータ11の正逆いずれかの回転方向とDUTY(デューティ)を決定する。具体的には可動斜板の方向にて次のように決定する。
・実Ne>目標Ne→可動斜板をTOP側へ動かす
・実Ne<目標Ne→可動斜板をLOW側へ動かす
【0027】
また、デューティは下式により決定する。
DUTY=K1×|実Ne−目標Ne| (K1は係数)
ここで、デューティとは、制御モータ11に流す電流の割合を示し、制御モータ11のスピードコントロールに用いる。DUTYが100%で制御モータ11は最大スピード、0%で停止となる。
【0028】
その後、このモータ回転方向とDUTY並びに角度センサ26からの角度信号に基づいて計算された可動斜板の角度に基づいて制御モータ11を制御する。具体的には、モータ回転方向とDUTYにより制御モータ11を駆動し、可動斜板の角度よりLOWとTOPの各レシオを測定してTOPレシオからはずれたとき、制御モータ11を止める。
【0029】
本実施例においては有段変速モードによる有段変速制御が可能である。有段変速制御とは、無段変速機においてあたかもマニュアル式多段変速機のように変速比を手動で切り換えることのできる変速制御を意味する。このような有段変速制御は、これまで説明した場合と同様に制御装置22の制御により可動斜板40の傾斜角度を制御して行うが、その際、段階的に行うように制御内容を変化させるだけで足りる。
【0030】
このような有段変速モードと自動変速モードの切り換えはモードマップスイッチ29で行い、有段変速モード時の有段変速操作はシフトスイッチ28を押すことにより行える。シフトスイッチ28には、シフトアップボタンとシフトダウンボタンを備え、そのいずれかを押す毎に一段づつシフトアップ又はシフトダウンするようになっている。
【0031】
図6はこの有段変速制御における制御装置22の制御手順を示し、まず、角度センサ26からの斜板角度信号により傾斜角度を計算する。シフトスイッチ28からのシフト信号によりシフトアップ又はシフトダウンを内容とするシフト命令を決定する。この決定はシフトスイッチ28のシフトアップボタンが押されればシフトアップ命令とし、シフトダウンボタンが押されればシフトダウン命令とする。
【0032】
次に、上記傾斜角度とシフト命令に基づき、メータ表示の決定及び目標斜板角度を決定する。メータ表示は、傾斜角度により、マニュアル変速機におけるシフト段数に比定するギア段数を決定し、メータMのインジケータへの表示信号を決定し、これをメータMへ出力してメータM上に決定したギア段数を表示させる。
【0033】
目標斜板角度の決定は、シフト命令の入力があった場合において、現在のギア表示信号に対して、次の条件ににより定められる。
(1)シフトアップ命令→1段シフトアップ
(2)シフトダウン命令→1段シフトダウン
【0034】
続いて、上記により決定された目標斜板角度と傾斜角度とを比較して、制御モータ11の正逆回転方向とDUTYを以下により決定する。
(1)傾斜角度>目標斜板角度→可動斜板40をLOW側へ動かす
(2)傾斜角度<目標斜板角度→可動斜板40をTOP側へ動かす
なお、DUTYは次の式により決定する。
DUTY=K2×|傾斜角度ー目標斜板角度| (K2は係数)
【0035】
その後、このモータ回転方向とDUTYに基づき、制御モータ11を駆動制御して可動斜板40を所定角度に傾ける。これにより、静油圧式無段変速機1はマニュアル式多段変速機の有段変速に比定した有段変速を行うことができる。
【0036】
図8は静油圧式無段変速機1の全体構造を概略的に示す図であり、定容量油圧ポンプ2は被動ギヤ8と一体の回転ハウジング50に設けられた一体回転する固定斜板51の回転により、駆動軸4と同軸延長上に設けられた回転体52の固定斜板51と対面する側から軸線方向へ突出するポンプ側プランジャ53を進退動させてプランジャ室54へ油圧を発生させて閉油圧回路55へ油圧を与える。
【0037】
閉油圧回路55は、駆動軸4と同軸上に回転する可変容量油圧モータ3側の回転体44に設けられたプランジャ室56へ連通するため、定容量油圧ポンプ2で発生した油圧はモータ側の油圧プランジャ43へ与えられ、これを可動斜板40へ押し当てることにより、回転体44を駆動軸4上で回転させ、かつ回転体44の軸心側がスプライン結合45により駆動軸4と一体回転可能に結合している。また、可動斜板40は後述するように傾斜角度を可変であり、これを変更することにより回転体44を変速回転させて駆動軸4へ回転出力する。
【0038】
図9は異音発生低減制御のための制御状態遷移図であり、前記異音の発生する2つの状況に応じて異音発生低減制御する。すなわちスタート後は通常の無段変速制御又は有無変速制御を行う(S・1)が、その後、エンストによりエンジン停止かつ車両停止状態になると、変速比を最もTOP側へ移行させ(S・2)、その後エンジン始動により(S・1)へ戻す。このようにすると、この種の油圧機器にとって好ましくない、油圧ポンプ2へ入力のない状態で油圧モータ3に油圧を発生させる運転を回避できる。
【0039】
さらに(S・1)の通常走行からリバース制御に移り、シフトセンサ27がリバース状態のRレンジとなり、かつエンジンが運転中である場合、一般的なリバース制御として変速比をLOW側に移す(S・3)。この状態で次の異音発生低減制御の判定条件に合致すると、変速比をTOP側へ移す(S・4)。
【0040】
この状態は、リバースギヤで登坂後そのままリバースギヤで前向きに降坂するときなどの駆動軸4が逆転するときに生じ、このうち異音低減制御は以下の▲1▼〜▲5▼の全てに一致する場合である。
▲1▼ スロット開度を示すスロットルセンサ23の信号電圧が閾値よりも低い。
▲2▼ 車速を示すスピードセンサ25の信号電圧が閾値を超えている。
▲3▼ 車速変化から算出される加速度が閾値を超えている。
▲4▼ エンジンの回転数を示す回転センサの信号電圧が閾値を下回っている。
▲5▼ ▲1▼〜▲4▼の条件成立が一定時間を超えている。
【0041】
上記条件の各閾値は試験等によって任意に定められ、このような判定条件の成立状態では油圧ポンプ2側はエンジンのアイドリング回転で回転されるのに対して油圧モータ3は回転体44が駆動軸4からより早く逆回転されることになるので、本願発明の制御がなければ油圧ポンプ2のポンプ側プランジャ53と固定斜板51の間等にガタを発生して異音を発生する状態となる。
【0042】
しかし、本実施例では、車輪から加わる回転により駆動軸4が逆転しても可動斜板40の油圧プランジャ43が摺動する面が駆動軸4に対して直角になるTOP状態にすることにより、可動斜板40のTOP状態に対応した油圧を発生させる。このためエンジンのアイドリング状態の回転数で回転される油圧ポンプ2側のポンプ側プランジャ53と固定斜板51の間にガタを発生させないので、静油圧式無段変速機1の構造に基づく特殊な走行条件下における異音の発生を低減及至は阻止できる。
【0043】
その後、車両が停止すると判定条件が不一致となるので、(S・3)へ戻り、さらにサブミッションレバー20の操作によりシフトセンサ27がR位置以外になってリバース制御でなくなるか又はエンジン停止及び車両停止の時は(S・1)へ戻る。なお、リバース状態の検出は、シフトセンサ27に代えてサブミッションレバー20の基部に設けられてRレンジのときONとなるリバーススイッチ20a(図1)で行うこともでき、また双方同時のときのみ検出するようにもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】静油圧式無段変速機全体の制御システム図
【図2】傾斜角度制御機構を示す図
【図3】無段変速制御の流れ図
【図4】RCの決定方法を示す図
【図5】変速マップを示す図
【図6】有段制御の流れ図
【図7】走行モードを説明する図
【図8】静油圧式無段変速機1の概略構造を示す図
【図9】異音発生低減のための制御状態遷移図
【符号の説明】
1:静油圧式無段変速機、2:定容量油圧ポンプ、3:可変容量油圧モータ、4:駆動軸、22:制御装置、23:スロットルセンサ、24:回転センサ、25:スピードセンサ、26:角度センサ、27:シフトセンサ、28:シフトスイッチ、29:モードマップスイッチ
Claims (2)
- 定容量型の斜板油圧ポンプと斜板式油圧モータとを油圧閉回路で接続し、少なくともスロットルセンサ、車速センサ、エンジン回転センサの値に応じて斜板の角度を変化させて変速比を変えるようにした静油圧式無段変速機の制御方法において、前記無段変速機へのエンジンからの入力が遮断された際、油圧モータ側斜板の角度を変化させて変速比をTOP側に移行させてTOP状態にすることを特徴とする無段変速機の制御方法。
- 前記無段変速機の出力軸が車輪からの回転力により逆転されかつ前記無段変速機へのエンジンからの入力が遮断された際に、油圧モータ側斜板の角度を変化させて変速比をTOP側に移行させてTOP状態にすることを特徴とする請求項1に記載した無段変速機の制御方法。
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