JP4565701B2

JP4565701B2 - 無段変速機の変速制御装置

Info

Publication number: JP4565701B2
Application number: JP2000140046A
Authority: JP
Inventors: 耕稲村
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2020-05-12
Also published as: DE60107009T2; US6800044B2; EP1154173A1; JP2001324001A; DE60107009D1; EP1154173B1; US20010046912A1; US6832965B2; US20030199345A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプライマリプーリ駆動用のプライマリシリンダをシングルシリンダとしたベルト式無段変速機の変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用のベルト式無段変速機（ＣＶＴ）には、駆動側のプライマリ軸に設けられたプーリ溝幅可変のプライマリプーリと、被動側つまり従動側のセカンダリ軸に設けられたプーリ溝幅可変のセカンダリプーリとの間に、金属製のベルトを掛け渡し、油圧によってプライマリプーリとセカンダリプーリのプーリ径を変化させてセカンダリ軸の回転数を無段階に変化させるようにしたものがある。
【０００３】
ＣＶＴの変速制御は、プライマリプーリに設けられたプライマリシリンダとセカンダリプーリに設けられたセカンダリシリンダとに供給される油圧を制御することにより行われており、それぞれのシリンダに供給される油圧はエンジンにより駆動されるオイルポンプで発生させている。セカンダリシリンダに供給されるライン圧つまりセカンダリ圧はライン圧調整弁により調圧し、プライマリシリンダに供給されるプライマリ圧はライン圧を元圧としてプライマリ圧調整弁により調圧するようにしている。プライマリ圧を目標変速比、変速速度に応じた値に調圧することにより、プライマリプーリの溝幅を変化させて車速が制御され、ライン圧はベルトに必要な伝達容量に見合った値に調圧される。
【０００４】
このような油圧系のＣＶＴはプライマリ圧がライン圧を減圧することにより調圧されるようになっているので、プライマリ圧はライン圧を超えることはない。したがって、プライマリシリンダの油圧力により変速制御を行うには、プライマリシリンダの有効面積をセカンダリシリンダの有効面積よりも大きくしないと、アップシフトが困難になるので、プライマリシリンダの有効面積をセカンダリシリンダよりも大きく、約２倍に設定するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このため、プライマリシリンダをシングルシリンダ構造とした場合には、プライマリシリンダ径をセカンダリシリンダ径よりも大きくしなければならず、プライマリシリンダの慣性容量が増大することになる。
【０００６】
プライマリシリンダを二重構造のダブルシリンダ構造とする試みが、たとえば、特開平10-196749 号公報に示されるようになされており、この技術によれば、シリンダ径を大きくすることなく、プライマリシリンダの有効面積を確保することができることになるが、プライマリシリンダの構造が複雑となり、コストアップを招来させることになる。
【０００７】
本発明の目的は、プライマリシリンダをシングル構造としつつ、プライマリシリンダ径を小さくし得るようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速機の油圧制御装置は、プライマリ軸に装着されるプーリ溝幅可変のプライマリプーリと、セカンダリ軸に装着されるとともに前記プライマリプーリとの間にベルトが掛け渡されるプーリ溝幅可変のセカンダリプーリとを有する無段変速機の変速制御装置であって、前記プライマリプーリに設けられ、プライマリ油室を有するプライマリシリンダと、前記セカンダリプーリに設けられ、セカンダリ油室を有するセカンダリシリンダと、オイルポンプからの作動油をライン圧に調整するライン圧調整弁と、前記ライン圧を元圧として前記ライン圧をプライマリ圧に調整するプライマリ圧調整弁と、前記ライン圧を前記セカンダリ油室に供給しかつ前記プライマリ圧を前記プライマリ油室に供給する位置と、前記ライン圧を前記プライマリ油室に供給しかつ前記プライマリ圧を前記セカンダリ油室に供給する位置とに油路を切り換える油路切換手段と、前記プライマリ圧を調整することにより変速制御を行う制御手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の無段変速機の変速制御装置は、前記プライマリシリンダの有効シリンダ面積を前記セカンダリシリンダの有効シリンダ面積とほぼ同一に設定し、前記油路切換手段は前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとに対する前記ベルトの巻き付け径がほぼ等しくなる変速比の領域で油路の切り換えを行うようにしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の無段変速機の変速制御装置は、前記プライマリシリンダの有効シリンダ面積を前記セカンダリシリンダの有効シリンダ面積よりも５〜６０％大きく設定したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の無段変速機の変速制御装置は、低速領域では前記プライマリ油室に供給される油圧を調整し、高速領域では前記セカンダリ油室に供給される油圧を調整して変速制御を行うようにしたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１はベルト式無段変速機つまりＣＶＴの駆動系の一例を示す概略図であり、図示省略したエンジンにより駆動されるクランク軸１の回転は、発進装置としてのトルクコンバータ２と前後進切換機構３とを介して無段変速機構４に伝達されるようになっている。
【００１４】
トルクコンバータ２はロックアップクラッチ５を有しており、ロックアップクラッチ５はタービン軸６に連結されている。ロックアップクラッチ５の一方側はアプライ室７ａであり、他方側はリリース室７ｂであり、リリース室７ｂ内に供給した油圧をアプライ室７ａを介して循環させることによりトルクコンバータ２は作動状態となる。一方、アプライ室７ａに油圧を供給し、リリース室７ｂ内の油圧を下げることによりロックアップクラッチ５はフロントカバー８と係合してロックアップ状態となる。このリリース室７ｂ内の圧力を調整することによりロックアップクラッチ５を滑らせるようにしたスリップ圧制御が行われる。
【００１５】
前後進切換機構３はトルクコンバータ２の出力軸であるタービン軸６の回転を無段変速機構４に正方向に伝達するための前進用クラッチ１１と、逆方向に伝達するための後退用ブレーキ１２とを有しており、クラッチ油室１１ａに油圧を供給して前進用クラッチ１１を接続状態とすると、タービン軸６の回転は無段変速機構４に正方向に伝達され、ブレーキ油室１２ａに油圧を供給して後退用ブレーキ１２を接続状態とすると逆方向に減速して伝達される。
【００１６】
無段変速機構４は前後進切換機構３に連結される入力軸つまりプライマリ軸１３と、これと平行となった出力軸つまりセカンダリ軸１４とを有している。プライマリ軸１３にはプライマリプーリ１５が設けられており、プライマリプーリ１５はプライマリ軸１３に固定された固定プーリ１５ａと、これに対向してプライマリ軸１３にボールスプラインなどにより軸方向に摺動自在に装着される可動プーリ１５ｂとを有し、プーリのコーン面間隔つまりプーリ溝幅が可変となっている。セカンダリ軸１４にはセカンダリプーリ１６が設けられており、セカンダリプーリ１６はセカンダリ軸１４に固定された固定プーリ１６ａと、これに対向してセカンダリ軸１４に可動プーリ１５ｂと同様に軸方向に摺動自在に装着される可動プーリ１６ｂとを有し、プーリの溝幅が可変となっている。
【００１７】
プライマリプーリ１５とセカンダリプーリ１６との間にはベルト１７が掛け渡されており、両方のプーリ１５，１６の溝幅を変化させて、それぞれのプーリ１５，１６に対する巻付け径の比率を変化させることにより、プライマリ軸１３の回転がセカンダリ軸１４に無段階に変速されて伝達されることになる。
【００１８】
セカンダリ軸１４の回転は減速歯車およびディファレンシャル装置１８を有する歯車列を介して車輪１９ａ，１９ｂに伝達されるようになっており、前輪駆動車の場合には、車輪１９ａ，１９ｂは前輪となる。前述したＣＶＴの駆動系の基本構造は、たとえば、特開平10-325458 号公報に開示されている。
【００１９】
プライマリプーリ１５の溝幅を変化させるために、プライマリ軸１３には円筒部とディスク部とを有するプランジャ２１が固定され、このプランジャ２１の外周面に摺動自在に接触するプライマリシリンダ２２が可動プーリ１５ｂに固定されており、プランジャ２１と可動プーリ１５ｂとの間にはプライマリ油室２３が形成されている。
【００２０】
セカンダリプーリ１６の溝幅を変化させるために、セカンダリ軸１４にはテーパー状の円筒部を有するプランジャ２６が固定され、このプランジャ２６の外周面に摺動自在に接触するセカンダリシリンダ２７が可動プーリ１６ｂに固定されており、プランジャ２６と可動プーリ１６ｂとの間にはセカンダリ油室２８が形成されている。図１に示す場合には、プライマリシリンダ２２の径はセカンダリシリンダ２７の径とほぼ同一となり、両方の有効面積がほぼ同一に設定されている。
【００２１】
プライマリシリンダ２２内のプライマリ油室２３内に作動油を供給してその容積を大きくすると、可動プーリ１５ｂはシリンダ２２とともに固定プーリ１５ａ側に移動してプーリ溝幅が狭くなり、容積を小さくするとプーリ溝幅が広くなる。また、セカンダリシリンダ２７内のセカンダリ油室２８内に作動油を供給してその容積を大きくする、可動プーリ１６ｂはシリンダ２７とともに固定プーリ１６ａ側に移動してプーリ溝幅が狭くなり、容積を小さくするとプーリ溝幅が広くなる。
【００２２】
図２はプライマリシリンダ２２およびセカンダリシリンダ２７に作動油を供給して変速操作を行うための油圧回路図であり、エンジンにより駆動されるオイルポンプ３０の吐出口はライン圧路３１を介してライン圧調整弁３２の調圧ポートに接続され、このライン圧調整弁３２によってＣＶＴへの入力トルクや変速比などに応じてライン圧（セカンダリ圧）が調整されるようになっている。
【００２３】
ライン圧路３１はプライマリ圧調整弁３３の入力ポートに接続されており、このプライマリ圧調整弁３３はライン圧を元圧としてプライマリ圧路３４内の油圧をプライマリ圧に調圧する。プライマリ圧は車速、プライマリプーリ回転数およびスロットル開度などに応じて調圧されるようになっている。
【００２４】
ライン圧調整弁３２およびプライマリ圧調整弁３３はいすれも比例弁であり、所定の圧力範囲内で任意の圧力に調圧することができる。
【００２５】
プライマリシリンダ２２内のプライマリ油室２３には、プライマリ側導通路３５が連通し、セカンダリシリンダ２７内のセカンダリ油室２８には、セカンダリ側導通路３６が連通している。
【００２６】
図２に示す油路にはソレノイド３７ａに対する通電により２位置に作動する油路切換弁３７が設けられている。この油路切換弁３７は、ライン圧路３１とセカンダリ側導通路３６とを連通させるとともにプライマリ圧路３４とプライマリ側導通路３５とを連通させることにより、ライン圧をセカンダリ油室２８に供給し、かつプライマリ圧をプライマリ油室２３に供給する位置（Ａ）と、ライン圧路３１とプライマリ側導通路３５とを連通させるとともに、プライマリ圧路３４とセカンダリ側導通路３６とを連通させることにより、ライン圧をプライマリ油室２３に供給し、かつプライマリ圧をセカンダリ油室２８に供給する位置（Ｂ）とに油路の切換動作を行う。
【００２７】
ライン圧調整弁３２のドレインポートとオイルポンプ３０の流入口との間には潤滑圧調整弁３８が設けられ、潤滑圧路３９に供給される潤滑圧がライン圧調整弁のドレイン圧を元圧として調整され、潤滑圧の作動油が前後進切換機構３の潤滑部やベルト１７の潤滑部などに供給されるようになっている。また、ライン圧路３１には図示しないクラッチ圧調整弁が接続されており、このクラッチ圧調整弁によりクラッチ圧がライン圧を元圧として調整されるようになっている。このクラッチ圧の作動油は前後進切換機構３の前進用クラッチ１１のクラッチ油室１１ａと後退用ブレーキ１２のブレーキ油室１２ａとロックアップクラッチ５のアプライ室７ａとに供給されるようになっている。
【００２８】
クラッチ圧および潤滑圧の作動油を前後進切換機構３などに供給するための油圧回路は、たとえば、前記した特開平10-325458 号公報に開示されたものと同様である。
【００２９】
図３は変速制御回路を示すブロック図であり、中央演算処理装置やメモリなどを有する制御部４０には、セレクトレバーにより選択された所定のレンジを検出するレンジ検出手段４１、車速を検出する車速検出手段４２、スロットル弁の開度を検出するスロットル開度検出手段４３、プライマリプーリ１５の回転数を検出するプライマリ回転数検出手段４４などが接続されており、これらの検出信号に基づいて、ライン圧調整弁３２のソレノイド３２ａ、プライマリ圧調整弁３３のソレノイド３３ａ、油路切換弁３７のソレノイド３７ａに対して制御信号が送られるようになっている。
【００３０】
図４はプーリ比つまり変速比に応じたプライマリ油室２３の油圧とセカンダリ油室２８の油圧の関係および油路切換弁３７の作動タイミングを示すタイミングチャートであり、このタイミングチャートにおいては、プライマリプーリ１５のベルト巻き付け径とセカンダリプーリ１６のベルト巻き付け径とが等しい変速比（変速比ｉ＝１）である中間の変速比（ＭＩＤ）よりも左側の領域が低速段つまりＬＯＷステージであり、右側の領域が高速段つまりオーバードライブステージである。
【００３１】
ライン圧はライン圧調整弁３２により常に０から最大ライン圧の間で任意の圧力に設定することができ、図４に示すように、ＬＯＷステージの領域ではセカンダリ油室２８の油圧はライン圧が導入されており、プライマリ油室２３の油圧、すなわちプライマリ圧を０からライン圧の範囲内で調圧して変速制御を行う。一方、オーバードライブステージの領域ではプライマリ油室２３の油圧は前記のライン圧が導入され、セカンダリ油室２８にはプライマリ圧が導入され、このプライマリ圧を０からライン圧の範囲内で調圧して変速制御を行う。
【００３２】
油路切換弁３７はプーリ比がＭＩＤ点よりも小さい領域つまり変速比が大きいＬＯＷ側ステージでは、ライン圧をセカンダリ油室２８に供給し、かつプライマリ圧をプライマリ油室２３に供給する位置に設定される。このときには、プライマリプーリ１５のベルト巻き付け径はセカンダリプーリ１６の巻き付け径よりも小径となっており、ＬＯＷ位置ではプライマリ圧は０〜最低圧（0.5Mpa程度) の範囲でプライマリ圧調整弁３３によって調整される。たとえば、プライマリ圧が０のときには、プライマリ油室２３の油圧はゼロとなって、プライマリプーリ１５のクランプ力はセカンダリプーリ１６のクランプ力よりも小さくなり、プーリ比はＬＯＷ状態となる。ＬＯＷ位置の状態から、プライマリシリンダ２２のプライマリ油室２３内に供給されるプライマリ圧をプライマリ圧調整弁３３により上昇させていくと、プライマリプーリ１５のベルト巻き付け径は大きくなり、変速比は中間の変速比であるＭＩＤ側に変化してアップシフト変速が行われることになる。
【００３３】
一方、プライマリ圧とライン圧とがほぼ等しいときには、プライマリシリンダ２２とセカンダリシリンダ２７の有効面積が同一に設定されているので、プライマリプーリ１５とセカンダリプーリ１６のクランプ力はほぼ等しくなり、プーリ比はＭＩＤ状態となる。また、プライマリ圧が０からライン圧の範囲の任意の値に設定されると、両方のプーリのクランプ力の関係によりＬＯＷ〜ＭＩＤの範囲内における所定のプーリ比で安定することになる。
【００３４】
安定状態からライン圧を保持したままプライマリ圧をライン圧寄りに油圧を微少変化させると、プライマリプーリ１５のクランプ力が微少油圧分だけ増加し、その結果、プライマリクランプ力とセカンダリクランプ力の関係が安定状態より崩れて、ＭＩＤ寄りにプーリ比が変化し、変化終了時点で再び安定する。これによりアップシフトがなされる。
【００３５】
安定状態からライン圧を保持したまま、プライマリ圧を油圧０方向に微少変化させると、プライマリプーリ１５のクランプ力が微少油圧分だけ減少し、その結果、両方のプーリのクランプ力の関係が安定状態より崩れ、ＬＯＷ位置寄りにプーリ比が変化し、変化終了時点で再び安定する。これにより、ダウンシフトがなされる。
【００３６】
アップシフト変速によりプライマリ圧がライン圧と等しい圧力値にまで上昇すると、変速比ｉ＝１のＭＩＤ点となるが、プライマリ圧はライン圧を元圧としているので、プライマリ圧ではこれ以上のアップシフトはできなくなる。
【００３７】
そこで、油路切換弁３７のソレノイド３７ａに通電して切換動作を行い、ライン圧をプライマリ油室２３に供給し、プライマリ圧をセカンダリ油室２８に供給する。これにより、セカンダリ油室２８に供給されるプライマリ圧を調整することによりＭＩＤ点から変速比最小のＯＤまでの変速制御を行うことができる。
【００３８】
つまり、ＭＩＤからＯＤの変速比のときには、それぞれの調整弁３２，３３とプーリシリンダとの接続関係がＬＯＷ位置からＭＩＤの時とは逆になるので、セカンダリ油室２８にはプライマリ圧が供給され、プライマリ油室２３にはライン圧が供給されることになる。このように、プライマリ油室２３の油圧はライン圧となるが、プライマリ圧調整弁３３によって調圧されるプライマリ圧は０〜最大ライン圧の範囲で調圧することができ、たとえば、プライマリ圧を０とすれば、プライマリ油室２３にライン圧を供給した状態でセカンダリ油室２８の油圧をゼロとすることができる。ただし、ベルトクランプ力を発生させるために、実際にはゼロとすることはない。
【００３９】
プライマリプーリ１５のクランプ力とセカンダリプーリ１６のクランプ力の関係は、プライマリ側をセカンダリ側よりも大きく設定することができるので、プーリ比はＯＤ状態に設定される。一方、プライマリ圧とライン圧とを等しくすれば、プーリ比を前述したようにＭＩＤ状態とすることができる。また、プライマリ圧をライン圧の範囲で任意の値に設定することにより、プライマリシリンダ２２のクランプ力とセカンダリシリンダ２７のクランプ力の関係によりＭＩＤ〜ＯＤの範囲の一定のプーリ比に安定させることができる。
【００４０】
安定状態からライン圧を保持したままプライマリ圧を油圧ゼロ方向に微少変化させると、セカンダリプーリ１６のクランプ力が微少油圧分だけ減少し、その結果、プライマリプーリ１５のクランプ力とセカンダリプーリ１６のクランプ力の関係が安定状態より崩れ、ＯＤ状態寄りにプーリ比が変化し、変化終了時点で再び安定する。このようにしてアップシフトがなされる。
【００４１】
前述の安定状態からライン圧を保持したままプライマリ圧をライン圧寄りに微少に変化させると、セカンダリプーリ１６のクランプ力が微少油圧分だけ増加し、その結果、プライマリプーリ１５とセカンダリプーリ１６のクランプ力の関係が崩れ、ＭＩＤ寄りにプーリ比が変化し、変化終了時点で安定する。このようにして、ダウンシフトがなされる。
【００４２】
前述した場合にはプライマリシリンダ２２とセカンダリシリンダ２７との有効径をほぼ同一に設定してプライマリプーリ１５とセカンダリプーリ１６のベルト巻き付け径がほぼ同一となるときに、油路切換弁３７により油路の切換動作を行うようにしているが、プライマリシリンダ２２の有効径をセカンダリシリンダ２７の有効径よりも大きく設定し、図４に示したＭＩＤ点よりもややＯＤ側の位置で切換動作を行うようにしても良い。その場合には、変速制御に関してはプライマリシリンダ２２が能動的となるが、プライマリシリンダ２２の慣性容量の増加を考慮すると、プライマリシリンダ２２の有効径をセカンダリシリンダ２７の有効径の５〜６０％の範囲で大きくすることが好ましい。
【００４３】
本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、ベルト式無段変速機の駆動系については、図１に示す場合に限られず、トルクコンバータ２を有しないタイプなど種々のタイプのものに対して本発明を適用することができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、ライン圧をセカンダリ油室に供給しかつプライマリ圧をプライマリ油室に供給した状態での変速制御と、ライン圧をプライマリ油室に供給しかつプライマリ圧をセカンダリ油室に供給した状態での変速制御とを切り換えて行うことができるので、プライマリシリンダ径を小さくすることができる。
【００４５】
プライマリシリンダの有効径をセカンダリシリンダの有効径とほぼ同一にまで設定することができる。
【００４６】
プライマリシリンダの径を小さくすることができるので、その慣性容量を低減することができ、変速応答性を向上させることができる。
【００４７】
プライマリシリンダをシングルシリンダとすることができるので、無段変速機の製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベルト式無段変速機の駆動系の一例を示す概略図である。
【図２】プライマリシリンダおよびセカンダリシリンダに作動油を供給して変速操作を行うための油圧回路図である。
【図３】変速制御回路を示すブロック図である。
【図４】変速比に応じたプライマリ、セカンダリの両プーリ油室の油圧関係と油路切換弁の作動タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１３プライマリ軸
１４セカンダリ軸
１５プライマリプーリ
１６セカンダリプーリ
２２プライマリシリンダ
２３プライマリ油室
２７セカンダリシリンダ
２８セカンダリ油室
３０オイルポンプ
３１ライン圧路
３２ライン圧調整弁
３３プライマリ圧調整弁
３４プライマリ圧路
３５プライマリ側導通路
３６セカンダリ側導通路
３７油路切換弁（油路切換手段）

Claims

プライマリ軸に装着されるプーリ溝幅可変のプライマリプーリと、セカンダリ軸に装着されるとともに前記プライマリプーリとの間にベルトが掛け渡されるプーリ溝幅可変のセカンダリプーリとを有する無段変速機の変速制御装置であって、
前記プライマリプーリに設けられ、プライマリ油室を有するプライマリシリンダと、
前記セカンダリプーリに設けられ、セカンダリ油室を有するセカンダリシリンダと、
オイルポンプからの作動油をライン圧に調整するライン圧調整弁と、
前記ライン圧を元圧として前記ライン圧をプライマリ圧に調整するプライマリ圧調整弁と、
前記ライン圧を前記セカンダリ油室に供給しかつ前記プライマリ圧を前記プライマリ油室に供給する位置と、前記ライン圧を前記プライマリ油室に供給しかつ前記プライマリ圧を前記セカンダリ油室に供給する位置とに油路を切り換える油路切換手段と、
前記プライマリ圧を調整することにより変速制御を行う制御手段とを有することを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
請求項１記載の無段変速機の変速制御装置において、前記プライマリシリンダの有効シリンダ面積を前記セカンダリシリンダの有効シリンダ面積とほぼ同一に設定し、前記油路切換手段は前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとに対する前記ベルトの巻き付け径がほぼ等しくなる変速比の領域で油路の切り換えを行うようにしたことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
請求項１記載の無段変速機の変速制御装置において、前記プライマリシリンダの有効シリンダ面積を前記セカンダリシリンダの有効シリンダ面積よりも５〜６０％大きく設定したことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
請求項１記載の無段変速機の変速制御装置において、低速領域では前記プライマリ油室に供給される油圧を調整し、高速領域では前記セカンダリ油室に供給される油圧を調整して変速制御を行うようにしたことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。