JP4517665B2

JP4517665B2 - ベルト式無段変速機の制御装置

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Publication number: JP4517665B2
Application number: JP2004035528A
Authority: JP
Inventors: 博幸西澤; 隆男渡辺; 秀之鈴木; 正敬大澤
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2024-02-12
Also published as: JP2005226730A

Description

本発明は、ベルト式無段変速機の制御装置に関し、特に、プーリ推力を発生させるための作動油を可逆ポンプによりプライマリプーリとセカンダリプーリとの間で可逆的に移動させることで変速比を変更可能なベルト式無段変速機の制御装置に関する。

この種のベルト式無段変速機の制御装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１においては、プーリ推力を発生させるために、ポンプから吐出された作動油がスプール式の切替弁を介してプライマリプーリ及びセカンダリプーリに供給される。切替弁のスプールは、プライマリプーリ及びセカンダリプーリのうち作動油の圧力が小さい方のプーリをポンプの出口と連通させる。このように、ポンプから吐出された作動油が圧力が小さい方のプーリに供給されるように切替弁の切り替え動作が行われることで、プーリ推力の低下の抑制を図っている。

その他にも、特許文献２，３のベルト式無段変速機の制御装置が開示されている。

特表２００２−５２３７１１号公報特許第２９７５０８２号明細書特開２０００−１９３０７４号公報

特許文献１において、プライマリプーリの圧力とセカンダリプーリの圧力がほぼ釣り合いスプールがほぼ中立位置にあるときは、切替弁によってポンプの出口がプライマリプーリ及びセカンダリプーリの両方と連通されることになる。その状態で可逆ポンプを駆動して変速動作を行うと、可逆ポンプから吐出された作動油が切替弁内を通って可逆ポンプに戻ることで作動油が循環してしまうため、変速制御の応答性が悪化してしまうという問題点がある。

また、特許文献１には、プライマリプーリの圧力とセカンダリプーリの圧力がほぼ釣り合いスプールがほぼ中立位置にあるときに、ポンプの出口とプライマリプーリ及びセカンダリプーリの両方とをスプールによって遮断するとともに、ポンプの出口における作動油を一方向弁を介してプーリに流入させる構成も開示されている。ただし、一方向弁の逆流を防止するためには、一方向弁が開くときの差圧を大きく設定する必要があるので、必要なプーリ推力を確保するためにポンプの出口における作動油の圧力を高く設定する必要がある。したがって、油圧制御装置の効率が低下してしまうという問題点がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、変速制御の応答性の悪化や油圧制御装置の効率の低下を招くことなく、必要なプーリ推力を安定して確保することができるベルト式無段変速機の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係るベルト式無段変速機の制御装置は、プライマリプーリ及びセカンダリプーリにベルトが巻き掛けられ、プーリ推力を発生させるための作動油を可逆ポンプによりプライマリプーリ油室とセカンダリプーリ油室との間で可逆的に移動させることで変速比を変更可能なベルト式無段変速機の制御装置であって、プーリ推力を発生させるための、圧力ラインにおける作動油の圧力が設定圧力になるように調整する調圧手段と、前記圧力ラインを、プライマリプーリ及びセカンダリプーリのうち油室内の作動油の圧力と該圧力を推力発生方向に受ける面積の積が小さい方のプーリの油室と連通させる切替手段と、を有し、プライマリプーリにおいて、油室内の作動油の圧力をＰ１、該圧力を推力発生方向に受ける面積をＡ１とし、セカンダリプーリにおいて、油室内の作動油の圧力をＰ２、該圧力を推力発生方向に受ける面積をＡ２とすると、前記切替手段は、前記圧力ラインとプライマリプーリ油室及びセカンダリプーリ油室の両方とが連通される状態と、前記圧力ラインとプライマリプーリ油室及びセカンダリプーリ油室の両方とが遮断される状態とを防止するように、Ｐ１×Ａ１がＰ２×Ａ２より大きくなれば、前記圧力ラインをセカンダリプーリ油室と連通させるとともに前記圧力ラインとプライマリプーリ油室とを遮断し、Ｐ２×Ａ２がＰ１×Ａ１より大きくなれば、前記圧力ラインをプライマリプーリ油室と連通させるとともに前記圧力ラインとセカンダリプーリ油室とを遮断することを要旨とする。

この本発明においては、調圧手段により調整された作動油の圧力を推力が小さい方のプーリに供給することができるので、ベルト式無段変速機の駆動状態に応じて必要なプーリ推力を安定して確保することができる。そして、この本発明においては、圧力ラインをプライマリプーリ及びセカンダリプーリのいずれか一方と確実に連通させることができるとともに、圧力ラインとプライマリプーリ及びセカンダリプーリのいずれか他方を確実に遮断することができる。これによって、圧力ラインとプライマリプーリ及びセカンダリプーリの両方とが連通される状態を確実に防止することができるので、変速制御の応答性の悪化を招くことがない。さらに、圧力ラインとプライマリプーリ及びセカンダリプーリの両方とが遮断される状態を確実に防止することができ、調圧手段により調整された作動油の圧力を一方向弁を用いることなくプーリに安定して供給することができるので、調圧手段により調整される作動油の圧力を高く設定する必要がない。したがって、この本発明によれば、変速制御の応答性の悪化や油圧制御装置の効率の低下を招くことなく、必要なプーリ推力を安定して確保することができる。

この本発明に係るベルト式無段変速機の制御装置において、前記切替手段は、前記圧力ラインと連通する入力ポート、プライマリプーリ油室と連通するプライマリ側出力ポート、及びセカンダリプーリ油室と連通するセカンダリ側出力ポートが形成されたスリーブと、小径部の両端に大径部が連結されており、該大径部の外周がスリーブの内周に対して摺動することで、入力ポートをプライマリ側出力ポートまたはセカンダリ側出力ポートと選択的に連通させるスプールと、を含み、プライマリ側出力ポートとセカンダリ側出力ポートの間隔がスプールの大径部の間隔と等しくなるように設定されているものとすることもできる。こうすれば、圧力ラインをプライマリプーリ及びセカンダリプーリのいずれか一方とより確実に連通させることができるとともに、圧力ラインとプライマリプーリ及びセカンダリプーリのいずれか他方をより確実に遮断することができる。

また、本発明に係るベルト式無段変速機の制御装置は、プライマリプーリ及びセカンダリプーリにベルトが巻き掛けられ、プーリ推力を発生させるための作動油を可逆ポンプによりプライマリプーリ油室とセカンダリプーリ油室との間で可逆的に移動させることで変速比を変更可能なベルト式無段変速機の制御装置であって、プーリ推力を発生させるための、圧力ラインにおける作動油の圧力が設定圧力になるように調整する調圧手段と、前記圧力ラインを、プライマリプーリ及びセカンダリプーリのうちプーリ推力が小さい方のプーリの油室と連通させる切替手段と、を有し、前記切替手段は、前記圧力ラインとセカンダリプーリ油室を連通させるとともに前記圧力ラインとプライマリプーリ油室を遮断する第１状態と、前記圧力ラインとプライマリプーリ油室を連通させるとともに前記圧力ラインとセカンダリプーリ油室を遮断する第２状態とに選択的に切り替わり、プライマリプーリの推力とセカンダリプーリの推力とに基づいて、前記切替手段の状態が前記第１状態と前記第２状態のいずれか一方に選択されることを要旨とする。

この本発明によれば、変速制御の応答性の悪化や油圧制御装置の効率の低下を招くことなく、必要なプーリ推力を安定して確保することができる。

この本発明に係るベルト式無段変速機の制御装置において、プライマリプーリ油室における作動油の圧力及びプライマリプーリの回転速度から算出されたプライマリプーリの推力と、セカンダリプーリ油室における作動油の圧力及びセカンダリプーリの回転速度から算出されたセカンダリプーリの推力と、に基づいて、前記圧力ラインと連通させるプーリの油室を決定する制御手段を有するものとすることもできる。こうすれば、調圧手段により調整された作動油の圧力を推力が小さい方のプーリにより正確に供給することができるので、ベルト式無段変速機の駆動状態に応じて必要なプーリ推力をさらに安定して確保することができる。

この本発明に係るベルト式無段変速機の制御装置において、前記切替手段は、プライマリプーリの推力とセカンダリプーリの推力がほぼ等しいときは、前記圧力ラインをセカンダリプーリ油室と連通させるものとすることもできる。こうすれば、切替手段を動作させる頻度を少なくすることができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るベルト式無段変速機の制御装置を含むシステム全体構成の概略を示す図である。本実施形態のシステムは、主にベルト式無段変速機１４、油圧制御装置４０、及び電子制御装置４２によって構成され、例えば車両に搭載されるものである。

ベルト式無段変速機１４は、入力軸２６に連結されたプライマリプーリ３０、出力軸３６に連結されたセカンダリプーリ３２、及びプライマリプーリ３０とセカンダリプーリ３２とに巻き掛けられた略Ｖ字型断面の無端ベルト３４を備えている。入力軸２６には、エンジン１０の発生するトルクがトルクコンバータ及び前後進切換装置（ともに図示せず）を介して伝達される。ベルト式無段変速機１４は、入力軸２６に伝達されたトルクを変速して出力軸３６へ伝達する。出力軸３６に伝達されたトルクは、駆動負荷（例えば図示しない駆動輪）へ伝達される。

プライマリプーリ３０は、入力軸２６方向に移動可能なプライマリ可動シーブ３０ａとプライマリ固定シーブ３０ｂとで構成されている。同様に、セカンダリプーリ３２は、出力軸３６方向に移動可能なセカンダリ可動シーブ３２ａとセカンダリ固定シーブ３２ｂとで構成されている。プライマリ可動シーブ３０ａには、プライマリプーリ油室３０ｃに供給される油圧によって入力軸２６方向の推力が作用する。同様に、セカンダリ可動シーブ３２ａには、セカンダリプーリ油室３２ｃに供給される油圧によって出力軸３６方向の推力が作用する。プライマリ可動シーブ３０ａ及びセカンダリ可動シーブ３２ａが軸方向に移動することにより、無端ベルト３４がプライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２に巻き掛かる部分の回転半径が変化する。これによって、ベルト式無段変速機１４の変速比が連続的に変化する。

なお、本実施形態のベルト式無段変速機１４については、プライマリ可動シーブ３０ａがプライマリプーリ油室３０ｃに供給された油圧を入力軸２６方向（推力発生方向）に受ける受圧面積Ａ１が、セカンダリ可動シーブ３２ａがセカンダリプーリ油室３２ｃに供給された油圧を出力軸３６方向（推力発生方向）に受ける受圧面積Ａ２と等しくなるように設計されている。

ベルト式無段変速機１４のプライマリプーリ油室３０ｃ及びセカンダリプーリ油室３２ｃに供給される油圧は、油圧制御装置４０によって供給され、それらの油圧は電子制御装置４２によって制御される。

次に、油圧制御装置４０の主な構成について説明する。油圧制御装置４０は、ポンプ５４，６０、レギュレータ５６，５８、及び切替弁６４を備えている。

ポンプ５４はエンジン１０が発生するトルクを利用して回転駆動され、リザーバ５２に貯溜された作動油を汲み上げて吐出する。ポンプ５４が吐出した作動油は、プライマリプーリ油室３０ｃ及びセカンダリプーリ油室３２ｃに供給される他に、各部の潤滑や前後進切換装置のクラッチＣ１への供給油圧等にも用いられる。

レギュレータ５６は、ポンプ５４の出口における作動油の圧力が設定圧力より大きい場合に開いて、ポンプ５４の出口における作動油を圧力ライン６６へ逃がす。レギュレータ５６の開閉によって、ポンプ５４の出口における圧力が設定圧力となるように調整される。ここで、レギュレータ５６が開くときの設定圧力は、電子制御装置４２によって設定される。

レギュレータ５８は、圧力ライン６６における作動油の圧力が設定圧力より大きい場合に開いて、圧力ライン６６における作動油をリザーバ５２へ逃がす。レギュレータ５８の開閉によって、圧力ライン６６における圧力が設定圧力となるように調整される。ここで、レギュレータ５８が開くときの設定圧力は、電子制御装置４２によって設定される。

ポンプ６０は、モータ６２によって回転駆動される。そして、本実施形態では、ポンプ６０を回転駆動させることで、ベルト式無段変速機１４の変速比の変更を行うことができる。すなわち、ポンプ６０は、プライマリプーリ油室３０ｃの作動油をセカンダリプーリ油室３２ｃへ移動させることができ、これによって、ダウンシフトを行うことができる。さらに、ポンプ６０は、セカンダリプーリ油室３２ｃの作動油をプライマリプーリ油室３０ｃへ移動させることもでき、これによって、アップシフトを行うことができる。このように、本実施形態のポンプ６０は可逆ポンプであり、作動油をポンプ６０によってプライマリプーリ油室３０ｃとセカンダリプーリ油室３２ｃとの間で可逆的に移動させることができる。そして、プーリ油室３０ｃ，３２ｃ内の作動油をリザーバ５２へドレインすることなく変速動作を行うことができるので、油圧制御装置４０の駆動効率を向上させることができる。

切替弁６４は、圧力ライン６６とセカンダリプーリ油室３２ｃを連通させるとともに圧力ライン６６とプライマリプーリ油室３０ｃを遮断する第１状態（図１の左側の状態）と、圧力ライン６６とプライマリプーリ油室３０ｃを連通させるとともに圧力ライン６６とセカンダリプーリ油室３２ｃを遮断する第２状態（図１の右側の状態）と、の切り替えが可能である。圧力ライン６６における作動油の圧力が切替弁６４を介してプライマリプーリ油室３０ｃまたはセカンダリプーリ油室３２ｃに供給されることにより、無端ベルト３４を挟むためのプーリ推力が発生するため、無端ベルト３４の滑りが抑制される。したがって、圧力ライン６６における作動油の圧力をレギュレータ５８によって調整することで、プーリ推力を調整することができる。なお、切替弁６４により圧力ライン６６と連通されるプーリ油室３０ｃ，３２ｃが切り替わる条件については後述する。

電子制御装置４２は、レギュレータ５６が開くときの設定圧力、及びレギュレータ５８が開くときの設定圧力をそれぞれ設定することで、ポンプ５４の出口における圧力の制御、及び圧力ライン６６における圧力の制御をそれぞれ行う。ここで、レギュレータ５８が開くときの設定圧力は、入力軸２６のトルク（例えばスロットル開度、エンジン１０の回転速度、及び入力軸２６の回転速度に基づいて推定）及び変速比（例えば入力軸２６の回転速度及び出力軸３６の回転速度から算出）に基づいて設定される。前述したように、圧力ライン６６における作動油の圧力は切替弁６４を介してプライマリプーリ油室３０ｃまたはセカンダリプーリ油室３２ｃに供給されてプーリ推力を発生させるため、この設定により、入力軸２６のトルク及び変速比に基づいてプーリ推力が制御されることになる。さらに、電子制御装置４２は、スロットル開度及び車速に基づいてモータ６２の駆動状態を制御することで、ベルト式無段変速機１４の変速比の制御を行う。

次に、本実施形態における切替弁６４の構成の具体例について、さらに詳細に説明する。図２は、本実施形態における切替弁６４の内部構成の概略を模式的に示す図である。切替弁６４は、スリーブ７０及びスプール７２を備えている。

スプール７２は、小径部７２ａと、小径部７２ａの両端にそれぞれ連結され小径部７２ａより外径の大きい大径部７２ｂ，７２ｃと、を有している。大径部７２ｂ，７２ｃの外径はスリーブ７０の内径と略等しく、スプール７２の大径部７２ｂ，７２ｃの外周がスリーブ７０の内周に対して軸方向に摺動可能である。また、大径部７２ｂ，７２ｃによって、スリーブ７０の内部が、大径部７２ｂ，７２ｃ間に形成される弁室７０ｆ、大径部７２ｂとスリーブ７０の一端部との間に形成されるセカンダリ側制御室７０ｇ、及び大径部７２ｃとスリーブ７０の他端部との間に形成されるプライマリ側制御室７０ｈに分けられる。

スリーブ７０には、入力ポート７０ａ、セカンダリ側出力ポート７０ｂ、プライマリ側出力ポート７０ｃ、及びセカンダリ側制御ポート７０ｄ、及びプライマリ側制御ポート７０ｅが形成されている。入力ポート７０ａによって圧力ライン６６と弁室７０ｆとが連通され、作動油が圧力ライン６６から入力ポート７０ａを通って弁室７０ｆに流入する。そして、セカンダリ側出力ポート７０ｂはセカンダリプーリ油室３２ｃと連通しており、プライマリ側出力ポート７０ｃはプライマリプーリ油室３０ｃと連通している。

セカンダリ側制御ポート７０ｄによってセカンダリプーリ油室３２ｃとセカンダリ側制御室７０ｇとが連通される。これによって、セカンダリプーリ油室３２ｃにおける作動油の圧力Ｐ２がセカンダリ側制御室７０ｇにも供給される。そして、プライマリ側制御ポート７０ｅによってプライマリプーリ油室３０ｃとプライマリ側制御室７０ｈとが連通される。これによって、プライマリプーリ油室３０ｃにおける作動油の圧力Ｐ１がプライマリ側制御室７０ｈにも供給される。

セカンダリ側制御室７０ｇに供給された作動油の圧力Ｐ２によって、スプール７２には図２の右方向への推力が作用する。スプール７２が図２の右方向に移動すると、入力ポート７０ａとプライマリ側出力ポート７０ｃとが弁室７０ｆを介して連通するため、圧力ライン６６とプライマリプーリ油室３０ｃとが連通する。

また、プライマリ側制御室７０ｈに供給された作動油の圧力Ｐ１によって、スプール７２には図２の左方向への推力が作用する。スプール７２が図２の左方向に移動すると、入力ポート７０ａとセカンダリ側出力ポート７０ｂとが弁室７０ｆを介して連通するため、圧力ライン６６とセカンダリプーリ油室３２ｃとが連通する。

なお、本実施形態の切替弁６４については、スプール７２がプライマリ側制御室７０ｈに供給された油圧Ｐ１を軸方向に受ける受圧面積Ｓ１が、スプール７２がセカンダリ側制御室７０ｇに供給された油圧Ｐ２を軸方向に受ける受圧面積Ｓ２に等しくなるように設計されている。これによって、Ｓ１／Ｓ２がＡ１／Ａ２に等しくなるように設計される。

さらに、本実施形態の切替弁６４については、スリーブ７０のセカンダリ側出力ポート７０ｂとプライマリ側出力ポート７０ｃの軸方向に関する間隔ｘが、スプール７２の大径部７２ｂと大径部７２ｃの軸方向に関する間隔ｙに等しくなるように設計されている。

スプール７２の軸方向位置、すなわち入力ポート７０ａと連通する出力ポート７０ｂ，７０ｃについては、セカンダリ側制御室７０ｇの圧力Ｐ２がスプール７２に作用させる推力Ｐ２×Ｓ２と、プライマリ側制御室７０ｈの圧力がスプール７２に作用させる推力Ｐ１×Ｓ１と、の大小関係によって決まる。

Ｐ１×Ｓ１＞Ｐ２×Ｓ２、すなわちＰ１×Ａ１＞Ｐ２×Ａ２（本実施形態では、Ａ１＝Ａ２、Ｓ１＝Ｓ２のため、Ｐ１＞Ｐ２）のときは、スプール７２は図２の左方向に移動するため、入力ポート７０ａとセカンダリ側出力ポート７０ｂとが連通し、圧力ライン６６とセカンダリプーリ油室３２ｃとが連通する。

一方、Ｐ２×Ｓ２＞Ｐ１×Ｓ１、すなわちＰ２×Ａ２＞Ｐ１×Ａ１（本実施形態では、Ａ１＝Ａ２、Ｓ１＝Ｓ２のため、Ｐ２＞Ｐ１）のときは、スプール７２は図２の右方向に移動するため、入力ポート７０ａとプライマリ側出力ポート７０ｃとが連通し、圧力ライン６６とプライマリプーリ油室３０ｃとが連通する。

このように、本実施形態では、切替弁６４は、圧力ライン６６を、プライマリプーリ油室３０ｃ及びセカンダリプーリ油室３２ｃのうち油室内の圧力と受圧面積の積が小さい方のプーリと連通させる。これによって、圧力ライン６６における作動油の圧力を推力が小さい方のプーリ油室に供給することができるので、ベルト式無段変速機１４の駆動状態に応じて必要なプーリ推力を安定して確保することができる。したがって、無端ベルト３４の滑りを確実に抑制することができる。

次に、本実施形態の切替弁６４と対比するために、特許文献１に開示されている切替弁の構成、及びその問題点について説明する。

図３は、本実施形態の切替弁６４を特許文献１に開示されている切替弁３７に置き換えた場合を示す。図３に示すように、特許文献１の切替弁３７においては、本実施形態の切替弁６４と比較して、スプール７２の小径部７２ａと大径部７２ｂとの間にテーパ部７２ｄが形成され、スプール７２の小径部７２ａと大径部７２ｃとの間にテーパ部７２ｅが形成されている。そして、スリーブ７０のセカンダリ側出力ポート７０ｂとプライマリ側出力ポート７０ｃの軸方向に関する間隔ｘは、スプール７２の大径部７２ｂと大径部７２ｃの軸方向に関する間隔ｙより小さい。

図３に示す切替弁３７において、セカンダリ側制御室７０ｇの圧力Ｐ２がスプール７２に作用させる推力Ｐ２×Ｓ２と、プライマリ側制御室７０ｈの圧力Ｐ１がスプール７２に作用させる推力Ｐ１×Ｓ１とがほぼ等しく、スプール７２がほぼ中立位置（図３に示す位置）にあるときは、入力ポート７０ａがセカンダリ側出力ポート７０ｂ及びプライマリ側出力ポート７０ｃの両方と連通される。したがって、スプール７２に作用する推力がほぼ釣り合いスプール７２がほぼ中立位置にあるときは、圧力ライン６６がプライマリプーリ油室３０ｃ及びセカンダリプーリ油室３２ｃの両方と連通される。その場合は、ポンプ６０のセカンダリプーリ油室３２ｃへの吐出口６０ｂ〜セカンダリ側出力ポート７０ｂ〜弁室７０ｆ〜プライマリ側出力ポート７０ｃ〜ポンプ６０のプライマリプーリ油室３０ｃへの吐出口６０ａによる循環油路が形成されることになる。この状態でポンプ６０を回転駆動させると、作動油がこの循環油路を循環する分、作動油のプーリ油室３０ｃ，３２ｃ間における移動流量が低下してしまう。したがって、図４に示すように、変速比が目標値に追従できずに、変速制御の応答性が悪化してしまうという問題点がある。

また、図５は、本実施形態の切替弁６４を特許文献１に開示されている別の切替弁３７に置き換えた場合を示す。図５に示すように、特許文献１の別の切替弁３７においては、スリーブ７０のセカンダリ側出力ポート７０ｂとプライマリ側出力ポート７０ｃの軸方向に関する間隔ｘは、スプール７２の大径部７２ｂと大径部７２ｃの軸方向に関する間隔ｙより大きい。さらに、本実施形態の切替弁６４と比較して、圧力ライン６６とセカンダリ側出力ポート７０ｂとの間に一方向弁５０が設けられ、圧力ライン６６とプライマリ側出力ポート７０ｃとの間に一方向弁５１が設けられている。一方向弁５０は、圧力ライン６６からセカンダリ側出力ポート７０ｂへ向かう方向のみの作動油の流れを許容し、圧力ライン６６の圧力とセカンダリプーリ油室３２ｃの圧力との圧力差がばね力に基づく所定値より大きいときに開く。そして、一方向弁５１は、圧力ライン６６からプライマリ側出力ポート７０ｃへ向かう方向のみの作動油の流れを許容し、圧力ライン６６の圧力とプライマリプーリ油室３０ｃの圧力との圧力差がばね力に基づく所定値より大きいときに開く。

図５に示す切替弁３７において、セカンダリ側制御室７０ｇの圧力Ｐ２がスプール７２に作用させる推力Ｐ２×Ｓ２と、プライマリ側制御室７０ｈの圧力Ｐ１がスプール７２に作用させる推力Ｐ１×Ｓ１とがほぼ等しく、スプール７２がほぼ中立位置（図５に示す位置）にあるときは、弁室７０ｆがセカンダリ側出力ポート７０ｂ及びプライマリ側出力ポート７０ｃの両方と遮断される。したがって、スプール７２に作用する推力がほぼ釣り合いスプール７２がほぼ中立位置にあるときは、一方向弁５０，５１が開かない限りは圧力ライン６６がプーリ油室３０ｃ，３２ｃと連通されないことになる。ここで、一方向弁５０，５１の逆流を防止するためには、ばね力を大きく設定する必要があるため、一方向弁５０，５１が開くために必要な差圧が大きくなる。したがって、必要なプーリ推力（プーリ油室３０ｃ，３２ｃの圧力）を安定して確保するためには、圧力ライン６６における作動油の圧力を高く設定する必要があるので、油圧制御装置４０の効率が低下してしまうという問題点がある。

これに対して、図２に示す本実施形態の切替弁６４においては、スリーブ７０のセカンダリ側出力ポート７０ｂとプライマリ側出力ポート７０ｃの軸方向に関する間隔ｘが、スプール７２の大径部７２ｂと大径部７２ｃの軸方向に関する間隔ｙに等しくなるように設計されている。これによって、セカンダリ側制御室７０ｇの圧力Ｐ２がスプール７２に作用させる推力Ｐ２×Ｓ２と、プライマリ側制御室７０ｈの圧力Ｐ１がスプール７２に作用させる推力Ｐ１×Ｓ１との差が極めて微少であっても、スプール７２の移動によって圧力ライン６６をプーリ油室３０ｃ，３２ｃのいずれか一方と確実に連通させることができるとともに、圧力ライン６６とプーリ油室３０ｃ，３２ｃのいずれか他方を確実に遮断することができる。例えば、Ｐ１×Ｓ１＞Ｐ２×Ｓ２、すなわちＰ１×Ａ１＞Ｐ２×Ａ２が成立すれば、圧力ライン６６をセカンダリプーリ油室３２ｃと連通させることができ、このとき、圧力ライン６６とプライマリプーリ油室３０ｃをスプール７２の大径部７２ｃによって遮断することができる（図１の左側の第１状態）。一方、Ｐ２×Ｓ２＞Ｐ１×Ｓ１、すなわちＰ２×Ａ２＞Ｐ１×Ａ１が成立すれば、圧力ライン６６をプライマリプーリ油室３０ｃと連通させることができ、このとき、圧力ライン６６とセカンダリプーリ油室３２ｃをスプール７２の大径部７２ｂによって遮断することができる（図１の右側の第２状態）。このように、本実施形態においては、圧力ライン６６をプーリ油室３０ｃ，３２ｃのいずれか一方と常時連通させることができるとともに、圧力ライン６６とプーリ油室３０ｃ，３２ｃのいずれか他方を常時遮断することができる。

したがって、本実施形態によれば、圧力ライン６６とプーリ油室３０ｃ，３２ｃの両方とが連通される状態を確実に防止することができるので、変速制御の応答性の悪化を招くことがない。さらに、圧力ライン６６とプーリ油室３０ｃ，３２ｃの両方とが遮断される状態を確実に防止することができるので、圧力ライン６６における作動油の圧力を一方向弁５０，５１を用いることなくプーリ油室３０ｃ，３２ｃに安定して供給することができる。したがって、圧力ライン６６における作動油の圧力を高く設定する必要がないため、油圧制御装置４０の効率の低下を招くこともない。以上のように、本実施形態によれば、変速制御の応答性の悪化や油圧制御装置４０の効率の低下を招くことなく、必要なプーリ推力を安定して確保することができ、無端ベルト３４の滑りを確実に抑制することができる。

以上の説明においては、受圧面積Ａ１が受圧面積Ａ２と等しくなるように設計されている場合について説明した。ただし、本実施形態においては、受圧面積Ａ１が受圧面積Ａ２と異なっていてもよい。その場合は、受圧面積Ｓ１を受圧面積Ｓ２と異ならせて、Ｓ１／Ｓ２がＡ１／Ａ２に等しくなるように設計すればよい。

また、以上の説明においては、プーリ油室３０ｃ，３２ｃの圧力を切替弁６４の制御室７０ｈ，７０ｇにそれぞれ導入してスプール７２の推力に用いることで、圧力ライン６６と連通させるプーリ油室３０ｃ，３２ｃを切り替える場合について説明した。ただし、本実施形態においては、以下に説明するように、圧力ライン６６と連通させるプーリ油室３０ｃ，３２ｃを電子制御装置４２から出力される制御信号によって切り替えることもできる。

図６に示す構成の切替弁６４は、電磁弁によって構成され、電子制御装置４２から出力される制御信号により駆動可能である。切替弁６４は、電子制御装置４２からの制御信号が入力されていないときは、圧力ライン６６とセカンダリプーリ油室３２ｃを連通させるとともに圧力ライン６６とプライマリプーリ油室３０ｃを遮断する（図６の左側の第１状態）。一方、切替弁６４は、電子制御装置４２からの制御信号が入力されているときは、圧力ライン６６とプライマリプーリ油室３０ｃを連通させるとともに圧力ライン６６とセカンダリプーリ油室３２ｃを遮断する（図６の右側の第２状態）。

また、プライマリプーリ油室３０ｃの圧力Ｐ１が圧力センサ８１により検出され、セカンダリプーリ油室３２ｃの圧力Ｐ２が圧力センサ８２により検出される。圧力センサ８１，８２の検出信号は、電子制御装置４２に入力される。なお、他の構成については、図１に示す構成と同様であるため説明を省略する。

図６に示す構成においては、電子制御装置４２は、プライマリプーリ油室３０ｃの圧力Ｐ１及びセカンダリプーリ油室３２ｃの圧力Ｐ２に基づいて、切替弁６４へ制御信号を出力するか否かの決定、すなわち圧力ライン６６と連通させるプーリ油室３０ｃ，３２ｃの決定を行う。

Ｐ１×Ａ１＞Ｐ２×Ａ２＋δＴの場合は、電子制御装置４２は制御信号を切替弁６４へ出力しないことで、切替弁６４の状態が第１状態に選択される。すなわち、圧力ライン６６とセカンダリプーリ油室３２ｃとが連通されるとともに圧力ライン６６とプライマリプーリ油室３０ｃとが遮断される。一方、Ｐ２×Ａ２＞Ｐ１×Ａ１＋δＴの場合は、電子制御装置４２は制御信号を切替弁６４へ出力することで、切替弁６４の状態が第２状態に選択される。すなわち、圧力ライン６６とプライマリプーリ油室３０ｃとが連通されるとともに圧力ライン６６とセカンダリプーリ油室３２ｃとが遮断される。これによって、圧力ライン６６における作動油の圧力を推力が小さい方のプーリ油室に供給することができる。なお、δＴは、圧力センサ８１，８２の検出誤差等を考慮した微少な値であり、例えば実験的にその値を設定することができる。

また、Ｐ１×Ａ１−δＴ≦Ｐ２×Ａ２≦Ｐ１×Ａ１＋δＴの場合、すなわちＰ２×Ａ２がＰ１×Ａ１にほぼ等しい場合は、切替弁６４の状態を第１状態及び第２状態のどちらに選択してもよいが、以下の理由により切替弁６４の状態を第１状態に選択することがより好ましい。ここで、車両の走行パターンではベルト式無段変速機１４は正駆動状態で使用される頻度が高く、正駆動状態ではセカンダリプーリ３２の推力の方がプライマリプーリ３０の推力より低くなるため、圧力ライン６６における作動油の圧力をセカンダリプーリ油室３２ｃに供給する頻度が高くなる。したがって、この場合は、電子制御装置４２は制御信号を切替弁６４へ出力しない、すなわち切替弁６４の状態を第１状態に選択することで、切替弁６４を動作させる頻度を少なくすることができる。また、制御信号が入力されていないときの切替弁６４の状態を第１状態とすることで、切替弁６４の通電頻度を少なくすることができる。

図６に示す構成においても、圧力ライン６６をプーリ油室３０ｃ，３２ｃのいずれか一方と確実に連通させることができるとともに、圧力ライン６６とプーリ油室３０ｃ，３２ｃのいずれか他方を確実に遮断することができるので、変速制御の応答性の悪化や油圧制御装置４０の効率の低下を招くことなく、必要なプーリ推力を安定して確保することができる。

また、プライマリプーリ３０の推力Ｔ１、及びセカンダリプーリ３２の推力Ｔ２は、以下の（１）、（２）式でそれぞれ表される。

Ｔ１＝Ｐ１×Ａ１＋ｋ１×Ｎｉｎ² （１）
Ｔ２＝Ｐ２×Ａ２＋ｋ２×Ｎｏｕｔ² （２）

ここで、Ｎｉｎ：プライマリプーリ３０（入力軸２６）の回転速度、Ｎｏｕｔ：セカンダリプーリ３２（出力軸３６）の回転速度、ｋ１：プライマリプーリ３０の遠心油圧係数、ｋ２：セカンダリプーリ３２の遠心油圧係数である。

（１）、（２）式に示すように、プーリ油室３０ｃ，３２ｃの圧力Ｐ１，Ｐ２だけでなくプーリ３０，３２の回転速度Ｎｉｎ，Ｎｏｕｔも考慮して切替弁６４の切り替え制御を行うことで、圧力ライン６６における作動油の圧力を推力が小さい方のプーリにより正確に供給することができる。

そこで、図７に示す構成においては、プライマリプーリ油室３０ｃの圧力Ｐ１が圧力センサ８１により検出され、セカンダリプーリ油室３２ｃの圧力Ｐ２が圧力センサ８２により検出される他に、プライマリプーリ３０（入力軸２６）の回転速度Ｎｉｎが回転速度センサ８３により検出され、セカンダリプーリ３２（出力軸３６）の回転速度Ｎｏｕｔが回転速度センサ８４により検出される。圧力センサ８１，８２、及び回転速度センサ８３，８４の検出信号は、電子制御装置４２に入力される。なお、他の構成については、図６に示す構成と同様であるため説明を省略する。

電子制御装置４２は、プライマリプーリ油室３０ｃの圧力Ｐ１及びプライマリプーリ３０の回転速度Ｎｉｎから（１）式を用いてプライマリプーリ３０の推力Ｔ１を算出し、セカンダリプーリ油室３２ｃの圧力Ｐ２及びセカンダリプーリ３２の回転速度Ｎｏｕｔから（２）式を用いてセカンダリプーリ３２の推力Ｔ２を算出する。そして、電子制御装置４２は、この算出したプーリ推力Ｔ１，Ｔ２に基づいて、切替弁６４へ制御信号を出力するか否かの決定、すなわち圧力ライン６６と連通させるプーリ油室３０ｃ，３２ｃの決定を行う。

Ｔ１＞Ｔ２＋δＴの場合は、電子制御装置４２は制御信号を切替弁６４へ出力しないことで、切替弁６４の状態が第１状態に選択される。すなわち、圧力ライン６６とセカンダリプーリ油室３２ｃとが連通されるとともに圧力ライン６６とプライマリプーリ油室３０ｃとが遮断される。一方、Ｔ２＞Ｔ１＋δＴの場合は、電子制御装置４２は制御信号を切替弁６４へ出力することで、切替弁６４の状態が第２状態に選択される。すなわち、圧力ライン６６とプライマリプーリ油室３０ｃとが連通されるとともに圧力ライン６６とセカンダリプーリ油室３２ｃとが遮断される。これによって、圧力ライン６６における作動油の圧力を推力が小さい方のプーリ油室により正確に供給することができる。なお、δＴは、圧力センサ８１，８２、回転速度センサ８３，８４の検出誤差等を考慮した微少な値であり、例えば実験的にその値を設定することができる。

また、Ｔ１−δＴ≦Ｔ２≦Ｔ１＋δＴの場合、すなわちＴ２がＴ１にほぼ等しい場合は、切替弁６４の状態を第１状態及び第２状態のどちらに選択してもよいが、前述の理由によって、電子制御装置４２は制御信号を切替弁６４へ出力しないで切替弁６４の状態を第１状態に選択することがより好ましい。

図７に示す構成においても、変速制御の応答性の悪化や油圧制御装置４０の効率の低下を招くことなく、必要なプーリ推力を安定して確保することができる。さらに、図７に示す構成においては、圧力ライン６６における作動油の圧力を推力が小さい方のプーリにより正確に供給することができるので、ベルト式無段変速機１４の駆動状態に応じて必要なプーリ推力をさらに安定して確保することができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の実施形態に係るベルト式無段変速機の制御装置を含むシステム全体構成の概略を示す図である。本発明の実施形態における切替弁の内部構成の概略を模式的に示す図である。従来技術における切替弁の内部構成の概略を模式的に示す図である。従来技術の問題点を説明する図である。従来技術における切替弁の別の内部構成の概略を模式的に示す図である。本発明の実施形態に係るベルト式無段変速機の制御装置を含むシステム全体構成の概略を示す図である。本発明の実施形態に係るベルト式無段変速機の制御装置を含むシステム全体構成の概略を示す図である。

符号の説明

１０エンジン、１４ベルト式無段変速機、３０プライマリプーリ、３２セカンダリプーリ、３４無端ベルト、４０油圧制御装置、４２電子制御装置、５４，６０ポンプ、５６，５８レギュレータ、６２モータ、６４切替弁、６６圧力ライン、７０スリーブ、７２スプール。

Claims

プライマリプーリ及びセカンダリプーリにベルトが巻き掛けられ、プーリ推力を発生させるための作動油を可逆ポンプによりプライマリプーリ油室とセカンダリプーリ油室との間で可逆的に移動させることで変速比を変更可能なベルト式無段変速機の制御装置であって、
プーリ推力を発生させるための、圧力ラインにおける作動油の圧力が設定圧力になるように調整する調圧手段と、
前記圧力ラインを、プライマリプーリ及びセカンダリプーリのうち油室内の作動油の圧力と該圧力を推力発生方向に受ける面積の積が小さい方のプーリの油室と連通させる切替手段と、
を有し、
プライマリプーリにおいて、油室内の作動油の圧力をＰ１、該圧力を推力発生方向に受ける面積をＡ１とし、セカンダリプーリにおいて、油室内の作動油の圧力をＰ２、該圧力を推力発生方向に受ける面積をＡ２とすると、
前記切替手段は、前記圧力ラインとプライマリプーリ油室及びセカンダリプーリ油室の両方とが連通される状態と、前記圧力ラインとプライマリプーリ油室及びセカンダリプーリ油室の両方とが遮断される状態とを防止するように、Ｐ１×Ａ１がＰ２×Ａ２より大きくなれば、前記圧力ラインをセカンダリプーリ油室と連通させるとともに前記圧力ラインとプライマリプーリ油室とを遮断し、Ｐ２×Ａ２がＰ１×Ａ１より大きくなれば、前記圧力ラインをプライマリプーリ油室と連通させるとともに前記圧力ラインとセカンダリプーリ油室とを遮断することを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。
請求項１に記載のベルト式無段変速機の制御装置であって、
前記切替手段は、
前記圧力ラインと連通する入力ポート、プライマリプーリ油室と連通するプライマリ側出力ポート、及びセカンダリプーリ油室と連通するセカンダリ側出力ポートが形成されたスリーブと、
小径部の両端に大径部が連結されており、該大径部の外周がスリーブの内周に対して摺動することで、入力ポートをプライマリ側出力ポートまたはセカンダリ側出力ポートと選択的に連通させるスプールと、
を含み、
プライマリ側出力ポートとセカンダリ側出力ポートの間隔がスプールの大径部の間隔と等しくなるように設定されていることを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。
プライマリプーリ及びセカンダリプーリにベルトが巻き掛けられ、プーリ推力を発生させるための作動油を可逆ポンプによりプライマリプーリ油室とセカンダリプーリ油室との間で可逆的に移動させることで変速比を変更可能なベルト式無段変速機の制御装置であって、
プーリ推力を発生させるための、圧力ラインにおける作動油の圧力が設定圧力になるように調整する調圧手段と、
前記圧力ラインを、プライマリプーリ及びセカンダリプーリのうちプーリ推力が小さい方のプーリの油室と連通させる切替手段と、
を有し、
前記切替手段は、前記圧力ラインとセカンダリプーリ油室を連通させるとともに前記圧力ラインとプライマリプーリ油室を遮断する第１状態と、前記圧力ラインとプライマリプーリ油室を連通させるとともに前記圧力ラインとセカンダリプーリ油室を遮断する第２状態とに選択的に切り替わり、
プライマリプーリの推力とセカンダリプーリの推力とに基づいて、前記切替手段の状態が前記第１状態と前記第２状態のいずれか一方に選択されることを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。
請求項３に記載のベルト式無段変速機の制御装置であって、
プライマリプーリ油室における作動油の圧力及びプライマリプーリの回転速度から算出されたプライマリプーリの推力と、セカンダリプーリ油室における作動油の圧力及びセカンダリプーリの回転速度から算出されたセカンダリプーリの推力と、に基づいて、前記圧力ラインと連通させるプーリの油室を決定する制御手段を有することを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。
請求項３または４に記載のベルト式無段変速機の制御装置であって、
前記切替手段は、プライマリプーリの推力とセカンダリプーリの推力がほぼ等しいときは、前記圧力ラインをセカンダリプーリ油室と連通させることを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。