JP5177278B2

JP5177278B2 - 動力伝達装置の制御装置

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Publication number: JP5177278B2
Application number: JP2011501444A
Authority: JP
Inventors: 彬伊地知; 達也齋藤; 敏成佐野; 倫生吉田
Original assignee: Toyota Motor Corp
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Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2013-04-03
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Description

この発明は、動力を伝達する装置における動力伝達状態を制御する装置に関し、特に作用させる圧力を変化させることにより動力の伝達状態を制御する制御装置に関するものである。

流体の圧力によって可動部材の動作を制御することにより、動力伝達装置の動力伝達状態を制御するように構成された車両の一例が、特開平１１−２３１６号公報に記載されている。この特開平１１−２３１６号公報に記載された車両は、エンジンが出力したトルクを変速装置によって増大もしくは低減させて駆動輪に出力するように構成されている。そのエンジンは、従来知られている車両用の内燃機関と同様の構成であって、スロットルバルブによって調整された吸気と燃料との混合気をシリンダの内部で燃焼させて機械的な動力を発生する熱機関である。したがって、燃料の燃焼によって圧力の高い排ガスが生じ、その排ガスは排気管を通って車外に排出される。

一方、特開平１１−２３１６号公報に記載された変速装置は、相互に平行に設けられた駆動軸および従動軸を有している。この駆動軸がエンジンのクランク軸に連結されている。また、駆動軸と一体回転する駆動プーリが設けられている。この駆動プーリは、軸方向に移動可能な第１可動円板と、軸方向には移動しない第１固定円板とを備えている。この第１可動円板と第１固定円板との間に第１係合溝が形成されている。さらに、駆動軸にはバックアップ円板が固定されており、第１可動円板とバックアップ円板との間に球状の重りが配置されている。この重りは駆動軸の半径方向に移動自在に構成されており、重りは遠心力により半径方向で外側に移動する。

さらに、前記従動軸と一体回転する従動プーリが設けられている。この従動プーリは、軸方向に移動可能な第２可動円板と、軸方向には移動しない第２固定円板とを備えている。この第２可動円板と第２固定円板との間に第２係合溝が形成されている。また、第２可動円板を第２固定円板に向かって押すバネが設けられている。さらに、駆動プーリには負圧導入室が形成されており、その負圧導入室は、エンジンの吸気管におけるスロットルバルブよりも下流に接続され、したがって吸気管における負圧が負圧導入室に作用するように構成されている。上記のように構成された駆動プーリおよび従動プーリに、Ｖベルトが巻き掛けられている。

この特開平１１−２３１６号公報に記載された変速装置においては、エンジンの動力が駆動軸に伝達されて駆動軸が回転するとともに、駆動軸が相対的に低速で回転するときには、バネが第２可動円板を押す力が、遠心力で外側に移動しようとする重りが、第１可動円板を押す力よりも大きい。このため、従動プーリにおける第２係合溝の幅が狭められ、駆動プーリにおける第１係合溝の幅が拡大される。このようにして、駆動プーリにおけるＶベルト巻き掛け径が相対的に小さくなり、変速装置の変速比が相対的に大きくなる。これに対して、駆動軸が相対的に高速で回転するときには、バネが第２可動円板を押す力よりも、遠心力で外側に移動しようとする重りが、第１可動円板を押す力が大きくなる。すると、駆動プーリにおける第１係合溝の幅が狭められ、かつ、従動プーリにおける第２係合溝の幅が拡大される。このようにして、駆動プーリにおけるＶベルト巻き掛け半径が相対的に大きくなり、変速装置の変速比が相対的に小さくなる。

さらに、特開平１１−２３１６号公報に記載された車両においては、車両の走行中にライダーが車両を減速させようとして、エンジンのスロットル弁を全閉にすると、エンジンブレーキ力が生じる。この作用と並行して、吸気管の負圧が負圧導入室に導入される。すると、この負圧により、重りが遠心力に抗して半径方向で内側に移動するとともに、駆動プーリの第１可動円板を第１固定円板に向けて押す力が低下する。そして、バネが第２可動円板を押す力が、重りが第１可動円板を押す力よりも大きくなり、従動プーリにおける第２係合溝の幅が狭められ、駆動プーリにおける第１係合溝の幅が拡大される。このようにして、駆動プーリにおけるＶベルト巻き掛け半径が相対的に小さくなり、変速装置の変速比が相対的に大きくなる。その結果、エンジンブレーキ力が強められる。なお、車両における変速機の油圧制御装置が特開昭６１−２２８１４９号公報に記載され、ベルト型無段変速機の制御装置が特開昭６２−１２７５５０号公報に記載されている。

前記特開平１１−２３１６号公報に記載されている車両においては、車両の減速時に、内燃機関の吸気管負圧を変速装置の負圧導入室に導くことで、変速装置の変速比を大きくする変速をおこなっている。つまり、内燃機関の吸気管負圧が、車両の減速時におけるエンジンブレーキ力を強める制御に利用されている。しかしながら、特開平１１−２３１６号公報に記載された車両においては、燃料の燃焼時に発生する排気ガスが排気管を経由して大気中に放出されている。従来、その排ガスの運動エネルギーを利用することについての考慮がなされておらず、排ガスのエネルギーを有効に利用する上では、未だ改善の余地が残されていた。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、内燃機関において燃料を燃焼させたときに発生する排ガスのエネルギーを有効に利用してエネルギー効率を向上させることのできる動力伝達装置の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、動力が入力される動力伝達装置と、この動力伝達装置の動力伝達状態を制御するために移動可能に設けられた可動部材と、圧力が伝達されて前記可動部材に与える力を発生する圧力室とを備えた動力伝達装置の制御装置において、燃料を燃焼させたときに発生する熱エネルギーを運動エネルギーに変換して出力する内燃機関と、この内燃機関で燃料を燃焼させたときに発生した排ガスの運動エネルギーにより駆動されて、前記圧力室に供給する流体を圧送する流体圧送装置とを備えていることを特徴とするものである。

また、この発明は、上記の構成に加えて、前記流体圧送装置は、流体を圧送する制御と流体を圧送しない制御とをおこなうことが可能に構成されており、前記流体圧送装置により圧送された流体の温度が所定温度を超えているか否か、または前記流体圧送装置により圧送された流体の圧力が所定圧を超えているか否かを判断する判断手段と、前記流体圧送装置により圧送された流体の温度が予め定められた所定温度以下である場合、または前記流体圧送装置により圧送された流体の圧力が予め定められた所定圧以下である場合は、前記流体圧送装置により流体を圧送する制御をおこなう第１制御手段と、前記流体圧送装置により圧送された流体の温度が予め定められた所定温度を超えた場合、または前記流体圧送装置により圧送された流体の圧力が予め定められた所定圧を超えた場合は、前記流体圧送装置により流体を圧送しない制御をおこなう第２制御手段とを備えていることを特徴とする動力伝達装置の制御装置である。

さらに、この発明は、上記の構成に加えて、前記流体圧送装置は、前記排ガスの運動エネルギーにより回転される駆動機構と、この駆動機構の動力が伝達されて回転し、かつ、前記流体を圧送する従動機構と、前記駆動機構と従動機構との間のトルク容量を制御するクラッチとを有しており、前記流体圧送装置により流体を圧送する制御には前記クラッチのトルク容量を相対的に高くする手段が含まれており、前記流体圧送装置により流体を圧送しない制御には前記クラッチのトルク容量を相対的に低くする手段が含まれていることを特徴とする動力伝達装置の制御装置である。

さらに、この発明は、上記いずれかの構成に加えて、前記動力伝達装置には、プライマリプーリおよびセカンダリプーリにベルトが巻き掛けられた無段変速機が含まれており、前記プライマリプーリは回転中心軸線に沿った方向に移動しない第１固定片と、回転中心軸線に沿った方向に移動可能な第１可動片とを有し、前記セカンダリプーリは回転中心軸線に沿った方向に移動しない第２固定片と、回転中心軸線に沿った方向に移動可能な第２可動片とを有しており、前記第１可動片に与える力を制御することにより、前記プライマリプーリの回転数と前記セカンダリプーリの回転数との間の変速比を無段階に制御するプライマリ圧力室と、前記第２可動片に与える力を制御することにより、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとの間のトルク容量を制御するセカンダリ圧力室とが設けられており、前記動力伝達装置の動力伝達状態には、前記無段変速機の変速比またはトルク容量の少なくとも一方が含まれており、前記圧力室には前記プライマリ圧力室または前記セカンダリ圧力室の少なくとも一方が含まれることを特徴とする動力伝達装置の制御装置である。

この発明によれば、内燃機関において燃料を燃焼させたときに発生する熱エネルギーを運動エネルギーに変換する一方、燃料を燃焼させたときに発生する排ガスのエネルギーにより流体圧送装置を駆動させることができる。この流体圧送装置が駆動されて流体を圧送し、その流体を圧力室に供給して可動部材を移動させることができる。したがって、内燃機関から排出される排ガスのエネルギーを有効に利用することができる。

また、この発明によれば、上記の効果を得られる他に、流体圧送装置により圧送された流体の温度が予め定められた所定温度以下である場合、または流体圧送装置により圧送された流体の圧力が予め定められた所定圧以下である場合は、流体圧送装置により流体を圧送する制御をおこなう。これに対して、流体圧送装置により圧送された流体の温度が予め定められた所定温度を超えた場合、または流体圧送装置により圧送された流体の圧力が予め定められた所定圧を超えた場合は、流体圧送装置により流体を圧送しない制御をおこなう。したがって、圧力室の温度が相対的に高くなること、または圧力室の圧力が相対的に高くなることを抑制できる。

さらに、この発明によれば、上記の効果を得られる他に、クラッチのトルク容量を相対的に高くすると、駆動機構の動力が従動機構に伝達されて流体圧送装置が駆動され、流体が圧送される。一方、クラッチのトルク容量を相対的に低くすると、駆動機構の動力は従動機構には伝達されず、流体圧送装置による流体の圧送はおこなわれない。

さらに、この発明によれば、上記いずれかの効果を得られる他に、プライマリ圧力室の流体圧で第１可動片が移動して無段変速機の変速比が無段階に制御される。また、セカンダリ圧力室の流体圧で第２可動片が移動して、無段変速機のトルク容量が制御される。

この発明における動力伝達装置の制御装置を、車両の無段変速機の制御に用いた第１具体例を示す模式図である。この発明における動力伝達装置の制御装置を、車両の無段変速機の制御に用いた第２具体例を示す模式図である。図１に示された第１具体例の一部を変更した第１変更例を示す模式図である。図３の第１変更例で実行可能な制御例を示すフローチャートである。図２に示された第２具体例の一部を変更した第２変更例を示す模式図である。

この発明における動力伝達装置の制御装置は、圧力室の圧力を制御する装置であり、特に、内燃機関の排ガスの流体エネルギーにより流体圧送装置を駆動し、その流体圧送装置により圧送された流体を圧力室に供給することにより、動力伝達状態を制御することのできる制御装置である。この発明における動力伝達装置の動力伝達状態には、動力伝達装置を構成する回転部材同士の間の変速比、動力伝達装置を構成する回転部材同士の間におけるトルク容量、動力伝達装置を構成する一方の回転部材に対する他方の回転部材の回転方向などが含まれる。以下、この発明の具体例を図面に基づいて説明する。

（第１具体例）
この発明を車両の無段変速機の制御装置として用いた第１具体例を図１に基づいて説明する。この図１に示された車両１はエンジン２を有している。車両１は、乗用車、トラック、バスなどのいずれでもよい。このエンジン２は燃料を燃焼させた時に生じる熱エネルギーを運動エネルギーに変換して出力する原動機であり、このエンジン２としては内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることができる。このエンジン２は、シリンダ３内に往復動移動可能に配置されたピストン４と、シリンダ内でピストン４の頂面付近に形成され、かつ、燃料と空気との混合気が供給される燃焼室５と、この燃焼室５に接続され、かつ、電子スロットルバルブ６が設けられた吸気管７と、吸気管７と燃焼室５とを接続するポートを開閉する吸気バルブ８と、燃焼室５において燃料が燃焼して発生したガスが排出される排気管９と、排気管９と燃焼室５とを接続するポートを開閉する排気バルブ１０とを備えている。前記吸気管７は空気を燃焼室に吸入する経路であり、電子スロットルバルブ６の開度を制御することにより、吸気管７を経由して燃焼室５に吸入される空気量が制御されるように構成されている。さらに、排気管９は排気浄化触媒１１に接続されている。この排気浄化触媒１１は、排ガスに含まれる汚染物質、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などを低減して、排ガスを浄化する装置である。

一方、車両１は駆動輪（図示せず）を有しており、その駆動輪にトルクが伝達されて駆動力が発生するように構成されている。この第１具体例においては、前記エンジン２の動力が駆動輪に伝達されるように構成され、そのエンジン２から駆動輪に至る動力伝達経路の一部を形成する無段変速機１２が設けられている。この無段変速機１２は、プライマリプーリ（駆動プーリ）１３とセカンダリプーリ（従動プーリ）１４とを備え、そのプライマリプーリ１３およびセカンダリプーリ１４にベルト１５を巻き掛けて構成されたベルト型無段変速機であり、プライマリプーリ１３の回転数とセカンダリプーリ１４の回転数との比、つまり変速比を無段階に（連続的に）変更することの可能な変速機である。

前記プライマリプーリ１３は、回転中心軸線を中心として回転可能に設けられており、そのプライマリプーリ１３は、回転中心軸線に沿った方向には移動不可能な固定片１６と、回転中心軸線に沿った方向に移動可能に構成された可動片１７とを備えており、その固定片１６および可動片１７によりベルト１５が挟まれている。また、回転中心軸線に沿って可動片１７を固定片１６に近づける向きの推力（押圧力）を発生させるプライマリ圧力室１８が形成されている。このプライマリ圧力室１８は、円筒形状のシリンダにより構成されている。そのプライマリ圧力室１８の圧力が直接可動片１７に伝達されるように構成されていてもよいし、そのプライマリ圧力室１８の圧力がピストン（図示せず）を介在させて可動片１７に伝達されるように構成されていてもよい。

一方、セカンダリプーリ１４は、回転中心軸線を中心として回転可能に設けられており、そのセカンダリプーリ１４は、回転中心軸線に沿った方向には移動不可能な固定片１９と、回転中心軸線に沿った方向に移動可能に構成された可動片２０とを備えており、その固定片１９および可動片２０によりベルト１５が挟まれている。また、回転中心軸線に沿って可動片２０を固定片１９に近づける向きの推力（押圧力）を発生するセカンダリ圧力室２１が設けられている。このセカンダリ圧力室２１には、可動片２０を固定片１９に向けて押圧する予圧を発生するバネ２２が設けられている。

上記のように構成された無段変速機１２においては、プライマリ圧力室１８における流体の流量を制御することにより、変速比を制御することができる。例えば、プライマリ圧力室１８における流体の流量が増加すると、プライマリプーリ１３における溝幅が狭くなるとともに、そのプライマリプーリ１３におけるベルト１５の巻き掛け半径が相対的に大きくなる。また、セカンダリプーリ１４の可動片２０がセカンダリ圧力室２１の押圧力に抗して固定片１９から離れる向きに移動し、セカンダリプーリ１４におけるベルト１５の巻き掛け半径が相対的に小さくなる。このようにして、無段変速機１２の変速比が相対的に小さくなる変速、つまりアップシフトがおこなわれる。

これに対して、プライマリ圧力室１８における流体の流量が減少すると、セカンダリ圧力室２１から可動片２０に与えられる押圧力によって、可動片２０が固定片１９に近づき、セカンダリプーリ１４におけるベルト１５の巻き掛け半径が相対的に大きくなる。これと同時に、プライマリプーリ１３における溝幅が拡大し、そのプライマリプーリ１３におけるベルト１５の巻き掛け半径が相対的に小さくなる。このようにして、無段変速機１２の変速比が相対的に大きくなる変速、つまりダウンシフトがおこなわれる。なお、プライマリ圧力室１８における流体の流量が一定に制御されると、プライマリプーリ１３におけるベルト１５の巻き掛け半径およびセカンダリプーリ１４におけるベルト１５の巻き掛け半径が一定に維持され、無段変速機１２の変速比が一定に維持される。

さらに、第１具体例においては、エンジン２で発生した高圧の排ガスの運動エネルギーを、他の流体の圧力に変換するエネルギー変換装置２３が設けられている。このエネルギー変換装置２３は、排気管９の内部に回転可能に設けられたタービン２４と、このタービン２４と回転軸２５により連結されたコンプレッサ２６とを有している。これらのタービン２４および回転軸２５ならびにコンプレッサ２６は、従来知られているものと同様に構成されており、コンプレッサ２６は空気管２７の内部に回転可能に配置されている。この空気管２７は、前記プライマリ圧力室１８およびセカンダリ圧力室２１に供給する空気の通路を形成するものであり、排気管９と空気管２７との間で流体の行き来がおこなわれないように設けられている。この空気管２７の入口２８は大気中に開放されている一方、空気管２７の出口２９には流路３０が接続されている。このため、コンプレッサ２６が回転すると入口２８から空気（外気）が空気管２７内に吸入されて圧縮され、その圧縮空気が出口２９から流路３０へと吐出される。

前記流路３０は２方向に分岐されており、その一方が前記プライマリ圧力室１８に接続されている。この流路３０からプライマリ圧力室１８に至る空気の流通経路に変速弁３１が設けられている。この変速弁３１はプライマリ圧力室１８における空気の流量を制御する流量制御弁である。この変速弁３１は従来から知られているものと同様に、スプール（図示せず）、入力ポート３２、出力ポート３３、ドレーンポート３１Ａを有しており、スプールを移動するとポートが開閉されるように構成されている。この変速弁３１としてはソレノイドバルブを用いることができ、電流値を制御することにより、スプールを移動させることができる。例えば、入力ポート３２と出力ポート３３とを接続し、かつ、ドレーンポート３１Ａを閉じると、流路３０から空気がプライマリ圧力室１８に供給される。これに対して、変速弁３１の出力ポート３３とドレーンポート３１Ａとを接続し、かつ、入力ポート３２を閉じると、プライマリ圧力室１８から空気が排出される。なお、入力ポート３２および出力ポート３３ならびにドレーンポート３１Ａを閉じると、プライマリ圧力室１８に空気が閉じ込められる。

前記流路３０を２方向に分岐したうちの他方には前記セカンダリ圧力室２１が接続されている。この流路３０からセカンダリ圧力室２１に至る空気の流通経路には調圧弁３４が設けられている。この調圧弁３４はセカンダリ圧力室２１の圧力を制御するバルブである。調圧弁３４は従来から知られているものと同様に、スプール（図示せず）、入力ポート３５、出力ポート３６、ドレーンポート３７を有しており、スプールが移動してポートが開閉されるように構成されている。例えば、入力ポート３５と出力ポート３６とが接続され、かつ、ドレーンポート３７を閉じられて、流路３０から空気がセカンダリ圧力室２１に供給される。これに対して、出力ポート３６とドレーンポート３７とを接続し、かつ、入力ポート３５を閉じると、セカンダリ圧力室２１から空気が排出される。なお、入力ポート３５および出力ポート３６ならびにドレーンポート３７を閉じると、セカンダリ圧力室２１に空気が閉じ込められる。この調圧弁３４としてはデューティソレノイドバルブを用いることができ、デューティ比を制御することによりスプールを移動させて、セカンダリ圧力室２１の圧力を制御することができる。

さらに、エンジン２および無段変速機１２を制御するコントロールユニット（電子制御装置）３８が設けられている。このコントロールユニット３８には、車両１における各種情報、例えば、アクセル開度、車速、エンジン回転数、無段変速機１２の入力回転数および出力回転数、プライマリ圧力室１８の圧力、セカンダリ圧力室２１の圧力などを検知するセンサやスイッチの信号が入力される。このコントロールユニット３８からは、エンジントルクを制御する信号、無段変速機１２の変速比およびトルク容量を制御する信号が出力される。

前記エンジン２の動作および制御について説明すると、吸気管７を経由して空気が燃焼室５に吸入されるとともに、燃焼室５で混合気が燃焼するときの爆発エネルギでピストン４が押圧されてクランク軸からトルクが出力される。このエンジントルクは無段変速機１２を経由して駆動輪に伝達される。前記燃焼室５で発生した排ガスは、燃焼室５から排気管９に排出されるとともに、排気浄化触媒１１により排ガスが浄化されて大気中に排出される。

一方、コントロールユニット３８においては、車速およびアクセル開度に基づき、車両１で発生するべき要求駆動力（目標駆動力）が求められ、その要求駆動力に基づいて目標エンジン出力が求められる。その目標エンジン出力に基づいて、実際のエンジン出力を制御するために用いる最適燃費線が、予めコントロールユニット３８に記憶されている。そして、実際のエンジン出力を最適燃費線に沿ったものとするように、目標エンジン回転数および目標エンジントルクが求められる。そして、実際のエンジン回転数を目標エンジン回転数に近づけるために、無段変速機１２の変速比が制御される。また、実際のエンジントルクを目標エンジントルクに近づけるために、電子スロットルバルブ６の開度および燃料噴射量などが制御される。

上記の制御のうち、無段変速機１２の変速比の制御をより具体的に説明する。前述のように、排気管９内を流れる排ガスの運動エネルギーによりタービン２４が回転し、そのタービン２４のトルクによりコンプレッサ２６が回転する。このコンプレッサ２６が回転すると、空気管２７内に空気が吸入され、かつ、圧縮された空気が流路３０へ吐出される。無段変速機１２の変速比の制御は、前記変速弁３１を制御することによりおこなわれる。具体的には、プライマリ圧力室１８における空気量を増加すると、可動片１７が固定片１６に向けて移動する。すると、プライマリプーリ１３におけるベルト１５の巻き掛け半径が相対的に大きくなり、かつ、セカンダリプーリ１４におけるベルト１５の巻き掛け半径が相対的に小さくなる。このようにして、無段変速機１２の変速比が相対的に小さくなるアップシフトが生じる。

これに対して、プライマリ圧力室１８における空気量を減少させると、セカンダリ圧力室２１のバネ２２の力でセカンダリプーリ１４の可動片２０が固定片１９に向けて移動し、セカンダリプーリ１４におけるベルト１５の巻き掛け半径が相対的に大きくなり、かつ、プライマリプーリ１３におけるベルト１５の巻き掛け半径が相対的に小さくなる。このようにして、無段変速機１２の変速比が相対的に大きくなるダウンシフトが生じる。なお、プライマリ圧力室１８における空気量を一定に制御すると、無段変速機１２の変速比が一定に維持される。

さらに、セカンダリ圧力室２１の圧力を制御することにより、無段変速機１２のトルク容量を制御することができる。例えば、エンジン１から無段変速機１２に入力されるトルクが増加する場合は、セカンダリ圧力室２１の圧力を増加することにより、トルク容量が増加する。これに対して、エンジン１から無段変速機１２に入力されるトルクが低下する場合は、セカンダリ圧力室２１の圧力を低下することにより、トルク容量が低下する。さらに、エンジン１から無段変速機１２に入力されるトルクが一定である場合は、セカンダリ圧力室２１の圧力を一定にすることにより、トルク容量が一定になる。

この第１具体例においては、燃料の燃焼によって発生する排ガスの運動エネルギーによりタービン２４およびコンプレッサ２６を回転させて圧縮空気を発生させ、その圧縮空気をプライマリ圧力室１８およびセカンダリ圧力室２１に供給することができるように構成されている。したがって、排ガスのエネルギーを有効に利用することができるとともに、エンジン２のクランク軸の動力が、流体を圧送するコンプレッサ２６の駆動に消費されない。つまり、エンジン２の動力損失の増加を抑制でき、エンジン２の燃料消費量が増加することを抑制できる。また、排気管９と空気管２７とが物理的に別系統として構成されており、排気管９内を流れる高温の排ガスが空気管２７には流れ込むことはないため、排気管９内を通る排ガスの熱が無段変速機１２に伝達されることを抑制できる。したがって、無段変速機１２を構成する部品の劣化を防止できる。

（第２具体例）
つぎに、この発明を車両の無段変速機の制御装置として用いた第２具体例を図２に基づいて説明する。第２具体例において第１具体例と同じ構成部分については、図１と同じ符号を付してある。この第２具体例と第１具体例とを比べるとエネルギー変換装置２３の構成が異なり、かつ、プライマリ圧力室１８およびセカンダリ圧力室２１に供給される流体がオイル（作動油）である点が異なる。具体的に説明すると、第２具体例のエネルギー変換装置２３においては、タービン２４に回転軸２５を介在させて油圧ポンプ３９が接続されている。この油圧ポンプ３９の吸込口４０はオイル溜まり（図示せず）に接続されており、油圧ポンプ３９の吐出口４１は流路３０に接続されている。油圧ポンプ３９がこのように構成されているため、排ガスの運動エネルギーでタービン２４が回転すると、そのタービン２４のトルクで油圧ポンプ３９が駆動される。すると、吸込口４０からオイル（作動油）が吸い込まれ、かつ、吐出口４１から吐出されたオイルが流路３０に供給される。

この第２具体例においては、オイルが流路３０から変速弁３１を経由してプライマリ圧力室１８に供給されるとともに、オイルが流路３０から調圧弁３４を経由してセカンダリプーリ２１に供給される。この第２具体例においては、プライマリ圧力室１８およびセカンダリ圧力室２１に供給される流体がオイルである点で第１具体例と相違するが、変速弁３１の制御および作用、調圧弁３４の制御および作用は第１具体例と同じである。つまり、第２具体例においても第１具体例と同様の作用により、無段変速機１２の変速比が制御され、かつ、無段変速機１２のトルク容量が制御される。

以上のように、第２具体例においては、燃料の燃焼によって発生する排ガスの運動エネルギーにより油圧ポンプ３９を駆動し、油圧ポンプ３９から吐出されたオイルをプライマリ圧力室１８およびセカンダリ圧力室２１に供給することができるように構成されている。したがって、排ガスのエネルギーを有効に利用することができるとともに、エンジン２のクランク軸の動力が油圧ポンプ３９の駆動に消費されない。したがって、第１具体例と同様の効果を得られる。また、第２具体例においては、排気管９と油圧ポンプ３９とが物理的に別系統として構成されており、排気管９内を流れる高温の排ガスが油圧ポンプ３９には流れ込むことはないため、排気管９内を通る排ガスの熱が無段変速機１２に伝達されることを抑制できる。したがって、無段変速機１２を構成する部品の劣化を防止できる。

（第１変更例）
つぎに、前記第１具体例の一部を変更した変更例を図３に基づいて説明する。この図３において、図１と同じ構成部分については図１と同じ符号を付してある。この図３の例において、タービン２４およびコンプレッサ２６が設けられている点は、図１と同じである。前記図１の構成と図３の構成とを比べると、タービン２４とコンプレッサ２６との間の動力伝達経路の構成が異なる。具体的に説明すると、図３の例では回転軸２５が、回転中心軸線に沿った方向に構成片２５Ａと構成片２５Ｂとに２分割されており、その構成片２５Ａと構成片２５Ｂとの間の動力伝達を制御するクラッチ４２が設けられている。このクラッチ４２は従来から知られている油圧制御式の摩擦クラッチまたは電磁制御式の摩擦クラッチにより構成することができる。

この摩擦クラッチは、タービン２４とコンプレッサ２６との間で摩擦力により動力伝達をおこなうものである。具体的には、コントロールユニット３８の制御指令によりクラッチ４２を係合させると摩擦力が上昇して、タービン２４とコンプレッサ２６との間で伝達されるトルクの容量が相対的に高くなる。これに対して、コントロールユニット３８の制御指令によりクラッチ４２を解放させると摩擦力が低下して、タービン２４とコンプレッサ２６との間で伝達されるトルクの容量が相対的に低くなる。また、クラッチ４２を係合および解放する制御をおこなう情報を検知する構成として、流路３０内の空気の圧力を検知する圧力センサ４３が設けられ、流路３０内の空気の温度を検知する温度センサ４４が設けられている。この圧力センサ４３の出力信号および温度センサ４４の出力信号はコントロールユニット３８に入力されるように構成されている。

この図３の例においては、クラッチ４２を係合させると、タービン２４のトルクが回転軸２５を経由してコンプレッサ２６に伝達され、コンプレッサ２６が回転して圧縮空気が流路３０に供給される。したがって、第１具体例と同様の作用効果を得られる。これに対して、図３の例ではクラッチ４２を解放させると、タービン２４のトルクはコンプレッサ２６に伝達されず、コンプレッサ２６は回転しない。つまり、図３の例においては、クラッチ４２の係合および解放を制御することにより、コンプレッサ２６を回転または停止させることができる。

この図３の例において実行可能なクラッチ４２の制御例を図４に基づいて説明する。ステップＳ１においては流路３０内の圧力Ｐが、予めコントロールユニット３８に記憶された設定圧力の閾値を超えているか否かが判断される。このステップＳ１で否定的に判断された場合は、流路３０内の温度Ｔが、予めコントロールユニット３８に記憶された設定温度の閾値を超えているか否かが判断される（ステップＳ２）。このステップＳ２で否定的に判断された場合は、クラッチ４２を係合させ（ステップＳ３）、スタートに戻る。これに対して、ステップＳ１で肯定的に判断された場合、またはステップＳ２で肯定的に判断された場合は、クラッチ４２を解放させ（ステップＳ４）、スタートに戻る。前記ステップＳ１，Ｓ２の判断に用いる閾値は、無段変速機１２を構成する部品の耐久性を考慮して実験的に求めた値であり、この閾値はコントロールユニット３８に記憶されている。

このように、図３の例においては、流路３０の空気の圧力が閾値を超えている場合はクラッチ４２を解放させることができる。したがって、圧縮空気が流れる経路の損傷を防止することができる。また、流路３０の空気の温度が閾値を超えている場合はクラッチ４２を解放させることができる。したがって、排気管９を流れる排ガスの熱が、回転軸２５を経由してコンプレッサ２６に伝達されることを抑制できる。つまり、クラッチ４２は、排気管９を流れる排ガスの熱が無段変速機１２に伝達されることを防止する熱遮断機構としての機能をも有している。

なお、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１とステップＳ２とを同時におこなってもよい。この場合は、ステップＳ１またはステップＳ２の少なくとも一方で否定的に判断された場合はステップＳ３に進み、ステップＳ１およびステップＳ２の両方で肯定的に判断された場合はステップＳ４に進む。また、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ２を先におこない、ステップＳ２で否定的に判断された場合にステップＳ１に進み、このステップＳ１で否定的に判断された場合にステップＳ３に進むルーチンとしてもよい。この場合は、ステップＳ２またはステップＳ１で否定的に判断された場合はステップＳ４に進むこととなる。

（第２変更例）
つぎに、第２具体例の構成の一部を変更した例を図５に基づいて説明する。この図５において、図２と同じ構成部分については図２と同じ符号を付してある。この図５の例において、タービン２４および油圧ポンプ３９が設けられている点は、図２と同じである。前記図２の構成と図５の構成とを比べると、タービン２４と油圧ポンプ３９との間の動力伝達経路の構成が異なる。具体的に説明すると、図５の例では回転軸２５が回転中心軸線に沿った方向に構成片２５Ａと構成片２５Ｂとに２分割されており、その構成片２５Ａと構成片２５Ｂとの間のトルク容量を制御するクラッチ４２が設けられている。このクラッチ４２は前述と同様に構成されており、クラッチ４２を係合および解放すると、タービン２４と油圧ポンプ３９との間で伝達されるトルクの容量を制御することができる。また、流路３０内の油圧を検知する圧力センサ４３が設けられ、流路３０内の油温を検知する温度センサ４４が設けられている。この圧力センサ４３の出力信号および温度センサ４４の出力信号がコントロールユニット３８に入力されるように構成されている。

この図５の例においては、クラッチ４２を係合させると、タービン２４のトルクが回転軸２５を経由して油圧ポンプ３９に伝達され、油圧ポンプ３９から吐出されたオイルが流路３０に供給される。そして、無段変速機１２における変速比の制御およびトルク容量の制御は、第２具体例と同じである。したがって、第２具体例と同様の作用効果を得られる。

さらに、図５の例ではクラッチ４２を解放させると、タービン２４のトルクは油圧ポンプ３９には伝達されず、油圧ポンプ３９は停止する。つまり、図５の例においては、クラッチ４２の係合および解放を制御すると、油圧ポンプ３９の回転および停止を切り替えることができる。この図５の例においても、クラッチ４２の係合および解放を制御するために、図４のフローチャートを実行することができる。この図５のクラッチ４２を係合および解放するにあたり、前述のように図４のステップＳ１とステップＳ２とを同時に実行するルーチンを採用することもできる。また、図５のクラッチ４２を係合および解放するにあたり、前述のように図４のステップＳ２を先におこない、そのステップＳ２で否定的に判断された場合にステップＳ１に進むルーチンを採用することもできる。

ここで、図１、図２、図３、図５に示された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、無段変速機１２が、この発明の動力伝達装置に相当し、無段変速機１２の変速比およびトルク容量が、この発明の動力伝達状態に相当し、可動片１７，２０が、この発明の可動部材に相当し、プライマリ圧力室１８およびセカンダリ圧力室２１が、この発明の圧力室に相当し、エンジン２が、この発明の内燃機関に相当し、エネルギー変換装置２３が、この発明の流体圧送装置に相当し、タービン２４が、この発明の駆動機構に相当し、コンプレッサ２６および油圧ポンプ３９が、この発明の従動機構に相当し、クラッチ４２が、この発明のクラッチに相当する。

また、プライマリプーリ１３が、この発明のプライマリプーリに相当し、セカンダリプーリ１４が、この発明のセカンダリプーリに相当し、ベルト１５が、この発明のベルトに相当し、無段変速機１２が、この発明の無段変速機に相当し、固定片１６が、この発明の第１固定片に相当し、可動片１７が、この発明の第１可動片に相当し、固定片１９が、この発明の第２固定片に相当し、可動片２０が、この発明の第２可動片に相当し、プライマリ圧力室１８が、この発明のプライマリ圧力室に相当し、セカンダリ圧力室２１が、この発明のセカンダリ圧力室に相当する。さらに、図４に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップＳ１，Ｓ２が、この発明の判断手段に相当し、ステップＳ３が、この発明の第１制御手段に相当し、ステップＳ４が、この発明の第２制御手段に相当する。

なお、図示はしないが、エネルギー変換装置２３により流路３０へ圧送された空気またはオイルを、プライマリ圧力室１８またはセカンダリ圧力室２１のうちのいずれか一方に供給するように構成することもできる。また、上記の具体例および変更例で説明したエネルギー変換装置は、ベルト型無段変速機以外の無段変速機、例えば、トロイダル型無段変速機の変速比およびトルク容量を制御する制御装置に用いることもできる。トロイダル型無段変速機は、入力ディスクおよび出力ディスクと、入力ディスクおよび出力ディスクの間に介在されるパワーローラと、このパワーローラの傾転角度を制御して変速比を制御するトラニオンと、入力ディスクおよび出力ディスクに挟圧力を与えてトルク容量を制御する加圧室とを備えている。そして、トラニオンを直線状に往復動させるために圧力が制御される圧力室が設けられている。そこで、エネルギー変換装置により圧送される流体を、圧力室および加圧室に供給するように構成すれば、第１具体例および第２具体例と同様の効果を得られる。

さらに、前記エネルギー変換装置により圧送された流体を、無段変速機以外の動力伝達装置、例えば、前後進切換装置を制御する制御装置に用いることもできる。前後進切換装置は無段変速機を有する車両に用いられるものであり、動力源から駆動輪に至る経路に無段変速機と前後進切換装置とが直列に配置される。この前後進切換装置としては、例えば、遊星歯車機構と、遊星歯車機構の回転要素同士を接続するクラッチと、回転要素の固定または回転を制御するブレーキとを備えた、遊星歯車機構式の前後進切換装置を用いることができる。この遊星歯車機構式の前後進切換装置は、クラッチの係合および解放を制御するクラッチ用圧力室と、ブレーキの係合および解放を制御するブレーキ用圧力室とを備えている。この遊星歯車機構式の前後進切換装置は、クラッチおよびブレーキの係合および解放を制御することにより、入力部材に対する出力部材の回転方向を正逆に切り替えることができるように構成されている。この前後進切換装置の入力部材に対する出力部材の回転方向が、この発明の動力伝達装置の動力伝達状態に相当する。そして、クラッチ用圧力室またはブレーキ用圧力室の少なくとも一方の圧力室に、前記エネルギー変換装置により圧送される流体を供給するように構成することができる。

Claims

動力が入力される動力伝達装置と、この動力伝達装置の動力伝達状態を制御するために移動可能に設けられた可動部材と、圧力が伝達されて前記可動部材に与える力を発生する圧力室とを備えた動力伝達装置の制御装置において、
燃料を燃焼させたときに発生する熱エネルギーを運動エネルギーに変換して出力する内燃機関と、
この内燃機関で燃料を燃焼させたときに発生した排ガスの運動エネルギーにより駆動されて、前記圧力室に供給する流体を圧送する流体圧送装置と
を備えていることを特徴とする動力伝達装置の制御装置。
前記流体圧送装置は、流体を圧送する制御と流体を圧送しない制御とをおこなうことが可能に構成されており、
前記流体圧送装置により圧送された流体の温度が所定温度を超えているか否か、または前記流体圧送装置により圧送された流体の圧力が所定圧を超えているか否かを判断する判断手段と、
前記流体圧送装置により圧送された流体の温度が予め定められた所定温度以下である場合、または前記流体圧送装置により圧送された流体の圧力が予め定められた所定圧以下である場合は、前記流体圧送装置により流体を圧送する制御をおこなう第１制御手段と、
前記流体圧送装置により圧送された流体の温度が予め定められた所定温度を超えた場合、または前記流体圧送装置により圧送された流体の圧力が予め定められた所定圧を超えた場合は、前記流体圧送装置により流体を圧送しない制御をおこなう第２制御手段と
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置の制御装置。
前記流体圧送装置は、前記排ガスの運動エネルギーにより回転される駆動機構と、この駆動機構の動力が伝達されて回転し、かつ、前記流体を圧送する従動機構と、前記駆動機構と従動機構との間のトルク容量を制御するクラッチとを有しており、
前記流体圧送装置により流体を圧送する制御には前記クラッチのトルク容量を相対的に高くする手段が含まれており、
前記流体圧送装置により流体を圧送しない制御には前記クラッチのトルク容量を相対的に低くする手段が含まれている
ことを特徴とする請求項２に記載の動力伝達装置の制御装置。
前記動力伝達装置には、プライマリプーリおよびセカンダリプーリにベルトが巻き掛けられた無段変速機が含まれており、前記プライマリプーリは回転中心軸線に沿った方向に移動しない第１固定片と、回転中心軸線に沿った方向に移動可能な第１可動片とを有し、前記セカンダリプーリは回転中心軸線に沿った方向に移動しない第２固定片と、回転中心軸線に沿った方向に移動可能な第２可動片とを有しており、前記第１可動片に与える力を制御することにより、前記プライマリプーリの回転数と前記セカンダリプーリの回転数との間の変速比を無段階に制御するプライマリ圧力室と、前記第２可動片に与える力を制御することにより、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとの間のトルク容量を制御するセカンダリ圧力室とが設けられており、前記動力伝達装置の動力伝達状態には、前記無段変速機の変速比またはトルク容量の少なくとも一方が含まれており、前記圧力室には前記プライマリ圧力室または前記セカンダリ圧力室の少なくとも一方が含まれることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の動力伝達装置の制御装置。