JP6428733B2 - 車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置に関する。

一般に、車両の変速機として、プライマリプーリとセカンダリプーリとにチェーンベルトを巻き掛け、各プーリに対するチェーンベルトの巻き掛け半径を連続的に変化させることによって、変速比を無段階に変化させることができるチェーンベルト式無段変速機が知られている。このような変速機では、高負荷時、チェーンベルトが周長方向に伸びることによってチェーンベルトの巻き掛け半径がプーリを構成するシーブの外径以上の大きさになることにより、チェーンベルトがシーブの外周面に乗り上げたり、チェーンベルトがシーブから外れたりすることがある。このような背景から、特許文献１には、チェーンベルトが周長方向に伸びることを抑制する制御装置が提案されている。詳しくは、特許文献１記載の制御装置は、プーリの回転数から算出される変速比又は変速機の入出力トルクに基づいてチェーンベルトの周長方向の伸びを検出し、チェーンベルトの周長方向の伸びが検出された場合、変速比制御やトルクダウン制御等のフェール制御を実行する。

特開２００４−７６９０６号公報

しかしながら、一般に、低車速域ではプーリの回転数を精度よく検出することはできない。このため、特許文献１記載の制御装置によれば、低車速域では、変速比の算出精度が低下するためにチェーンベルトの周長方向の伸びを精度よく検出することができず、チェーンベルトがシーブの外周面に乗り上げたり、チェーンベルトがシーブから外れたりする可能性がある。一方、変速機の入出力トルクに基づいてチェーンベルトの周長方向の伸びを検出する場合には、入出力トルクを検出するトルクセンサが必要になるために、変速機のコストが増加する。なお、上述した２つの課題を解決するために、高負荷時におけるチェーンベルトの周長方向の伸び量を考慮して、低負荷時におけるセカンダリプーリに対するチェーンベルトの巻き掛け半径を予め小さく設定しておくことが考えられる。

具体的には、図１３に示す巻き掛け半径ｒ１１のように、低負荷時におけるチェーンベルト１０３の巻き掛け半径を、セカンダリプーリを構成するシーブ１０２の外径ｒ１２程度の大きさに設定した場合を考える。この場合、高負荷時における張力によってチェーンベルト１０３が周長方向に伸びた際、図１３に示すチェーンベルト１０３の軌道ＲＴ１１のように、チェーンベルト１０３の巻き掛け半径がシーブ１０２の外径ｒ１２より大きくなることによって、チェーンベルト１０３がシーブ１０２から外れやすくなる。そこで、高負荷時におけるチェーンベルト１０３の周長方向の伸びを考慮して、図１３に示すチェーンベルト１０３の軌道ＲＴ１２のように、低負荷時におけるチェーンベルト１０３の巻き掛け半径ｒ１３を、シーブ１０２の外径ｒ１２より十分に小さく設定することが考えられる。しかしながら、低負荷時におけるセカンダリプーリに対するチェーンベルト１０３の巻き掛け半径を小さく設定した場合には、低負荷時における変速比が小さくなるために変速比を変化させることができる範囲が減少し、結果、車両の燃費悪化や駆動トルクの低下を招く。なお、図１３中、符号１０１はプライマリプーリを構成するシーブを示している。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両の燃費悪化や駆動トルクの低下を招くことなく、低車速域においてもチェーンベルトがシーブから外れることを安価に抑制することが可能な車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置を提供することにある。

本発明に係る車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置は、入力軸に固定された第１固定シーブ及び該入力軸に相対回転不能、且つ、軸線方向に移動可能に設けられた第１可動シーブを有するプライマリプーリと、出力軸に固定された第２固定シーブ及び該出力軸に相対回転不能、且つ、軸線方向に移動可能に設けられた第２可動シーブを有する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に巻き掛けられたチェーンベルトと、を備え、各プーリに対するチェーンベルトの巻き掛け半径を連続的に変化させることにより、前記入力軸側の駆動トルクを無段階に変速して前記出力軸側に出力する車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置であって、前記第２可動シーブを軸線方向に移動させる油圧の大きさを検出する油圧センサと、前記チェーンベルトのうち、前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリに巻き掛けられていない弦部に対向配置されたヘッドと、前記弦部を押圧する方向に前記ヘッドを移動可能なアクチュエータと、を有し、前記チェーンベルトが周長方向に所定量以上伸びる場合にのみ、前記弦部を押圧するテンショナ機構と、前記油圧センサによって検出された前記油圧の大きさが第１の所定値以上である場合、前記アクチュエータを作動させることによって前記弦部を押圧することにより、各プーリに対するチェーンベルトの巻き掛け半径を維持しつつ、前記油圧の大きさが第１の所定値であるときの前記チェーンベルトの周長方向の伸び量以上、前記チェーンベルトの軌道長を長くする制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置は、上記発明において、前記チェーンベルトは、複数の板状のリンクと、前記リンクに形成された連結孔に嵌め込まれて前記リンク同士を環状に連結すると共に両端面が各プーリに接触して動力伝達面となるピンと、を有し、前記ヘッドは、前記チェーンベルトの移動方向に直交する方向に回転軸を有する円柱形状のローラ部材によって構成され、前記ローラ部材の軸方向端部に設けられた、径方向に突出する凸部によって前記ピンを押圧することを特徴とする。

このような構成によれば、押圧時におけるヘッドとチェーンベルトとの間の接触面積を小さくできるので、押圧時にチェーンベルトの伝達トルクが低下することを抑制できる。

本発明に係る車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置は、上記発明において、前記アクチュエータは、制御弁を介して前記第２可動シーブに油圧を供給する油路と連通し、前記油圧の大きさが第２の所定値以上になった場合、前記制御弁を介して前記油路から前記アクチュエータに油圧が供給されることによって作動することを特徴とする。

このような構成によれば、第２可動シーブに油圧を供給する油圧系にオンフェール故障が発生することによって高負荷状態になった場合、油圧センサの出力を利用することなくチェーンベルトの軌道長を長くすることによってチェーンベルトの周長方向の伸びを吸収し、チェーンベルトがシーブから外れることを抑制できる。

本発明に係る車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置は、上記発明において、前記ヘッドは、前記アクチュエータが作動していない場合、前記チェーンベルトと当接していないことを特徴とする。

このような構成によれば、アクチュエータが作動していない時にはヘッドとチェーンベルトとが当接していないので、アクチュエータが作動していない時にチェーンベルトのトルク伝達効率が低下することを抑制できる。

本発明に係る車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置は、上記発明において、前記ヘッドは、前記チェーンベルトが前記プライマリプーリから前記セカンダリプーリに向かって送られる側の弦部に対向配置されていることを特徴とする。

このような構成によれば、セカンダリプーリからプライマリプーリに向かって送られる側の弦部にヘッドを対向配置した場合と比較して、アクチュエータの負荷を軽減することができる。

本発明に係る車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置によれば、油圧センサによって検出された油圧の大きさが第１の所定値以上である場合、チェーンベルトの弦部を押圧することにより、各プーリに対するチェーンベルトの巻き掛け半径を維持しつつ、油圧の大きさが第１の所定値であるときのチェーンベルトの周長方向の伸び量以上、チェーンベルトの軌道長を長くするので、低車速域においてもチェーンベルトがシーブから外れることを安価に抑制することができる。また、この結果、低負荷時におけるセカンダリプーリに対するチェーンベルトの巻き掛け半径を大きく設定できるので、変速比を変化させることができる範囲が増加し、車両の燃費悪化や駆動トルクの低下を招くことを抑制できる。すなわち、本発明に係る車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置によれば、車両の燃費悪化や駆動トルクの低下を招くことなく、低車速域においてもチェーンベルトがシーブから外れることを安価に抑制できる。

図１は、本発明の一実施形態である車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置が適用される車両の構成を示す模式図である。 図２は、本発明の一実施形態であるチェーンベルトの構成を示す模式図である。 図３は、本発明の一実施形態である油圧コントロールユニットの構成を示す模式図である。 図４は、本発明の一実施形態である車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置の構成を示す模式図である。 図５は、本発明の一実施形態である軌道長制御処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、ヘッドによるチェーンベルトの押し込み位置を説明するための模式図である。 図７は、ヘッドによるチェーンベルトの押し込み位置を説明するための模式図である。 図８は、ヘッドとチェーンベルトの接触位置を説明するための模式図である。 図９は、図４に示す車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置の変形例の構成を示す模式図である。 図１０は、図３に示す油圧コントロールユニットの変形例の構成を示す模式図である。 図１１は、ヘッドの形状が円柱形状である場合における、テンショナ機構によるチェーンベルトの必要押し込み量の算出方法を説明するための模式図である。 図１２は、ヘッドの形状が平面形状である場合における、テンショナ機構によるチェーンベルトの必要押し込み量の算出方法を説明するための模式図である。 図１３は、従来の車両用チェーンベルト式無段変速機における課題を説明するための模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置の構成及びその動作について説明する。

〔車両の構成〕
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置が適用される車両の構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態である車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置が適用される車両の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置が適用される車両１は、エンジン２、トランスアスクル３、一対の駆動輪４ａ，４ｂ、油圧コントロールユニット５、及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）６を主な構成要素として備えている。

エンジン２は、一般の車両に搭載されている動力源と同様のものであって、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンあるいは天然ガスエンジン等の内燃機関や、電動機あるいは内燃機関と電動機とを組み合わせた機構等を採用することができる。

トランスアスクル３は、トルクコンバータ３１、前後進切換ユニット３２、無段変速機３３、動力伝達機構３４、及び車軸３５を備え、エンジン２から入力された駆動トルクを車軸３５の両端部に取り付けられている一対の駆動輪４ａ，４ｂに伝達する。

トルクコンバータ３１は、エンジン２から駆動トルクが入力されるポンプインペラー３１ａと、流体を介してポンプインペラー３１ａから駆動トルクが伝達されるタービンランナー３１ｂと、を備えるロックアップクラッチ付きの流体動力伝達装置である。トルクコンバータ３１は、流体を介してエンジン２から入力された駆動トルクを前後進切換ユニット３２に伝達する。

前後進切換ユニット３２は、トルクコンバータ３１の出力軸の回転方向を前進方向と後進方向との間で切り換える装置である。

無段変速機３３は、前後進切換ユニット３２の出力軸であるプライマリシャフト３３１（入力軸）と動力伝達機構３４を介して車軸３５に連結されているセカンダリシャフト３３３（出力軸）との間に架け渡されたチェーンベルト３３５によりプライマリシャフト３３１側の駆動トルクを無段階に変速してセカンダリシャフト３３３側に出力する装置である。無段変速機３３の構成の詳細については後述する。

動力伝達機構３４は、無段変速機３３から入力された駆動トルクを車軸３５の両端部に取り付けられている一対の駆動輪４ａ，４ｂに伝達する。

油圧コントロールユニット５は、ＥＣＵ６からの制御指令に従って無段変速機３３の油圧室に油圧を供給する。油圧コントロールユニット５の構成の詳細については後述する。

ＥＣＵ６は、マイクロコンピュータ等の情報処理装置によって構成され、車両１全体の動作を制御する機能を有している。

〔無段変速機の構成〕
次に、図１，図２を参照して、無段変速機３３の構成について詳しく説明する。

図１に示すように、無段変速機３３は、前後進切換ユニット３２から駆動トルクが伝達されるプライマリシャフト３３１、プライマリシャフト３３１に連結されたプライマリプーリ３３２、動力伝達機構３４に駆動トルクを伝達するセカンダリシャフト３３３、セカンダリシャフト３３３に連結されたセカンダリプーリ３３４、及び無端状のチェーンベルト３３５を備えている。なお、プライマリシャフト３３１とセカンダリシャフト３３３とは平行に配置されている。

プライマリプーリ３３２は、円錐形状の第１固定シーブ３３２ａ及び第１可動シーブ３３２ｂによって構成されている。第１固定シーブ３３２ａは、プライマリシャフト３３１に一体に形成されている。第１可動シーブ３３２ｂは、プライマリシャフト３３１に相対回転不能、且つ、プライマリシャフト３３１の軸線方向に移動可能なようにボールスプライン３３２ｃによってプライマリシャフト３３１に係合している。そして、第１固定シーブ３３２ａ及び第１可動シーブ３３２ｂの円錐面３３２ａ１，３３２ｂ１がプライマリシャフト３３１の軸線方向で対向して配置され、円錐面３３２ａ１，３３２ｂ１によって第１Ｖ溝３３２ｄが形成されている。

第１可動シーブ３３２ｂの外周部には、その背面側（図示左方向）に突出したプライマリシリンダ３３２ｅが形成されており、プライマリシリンダ３３２ｅの内周面に液密状に接触する第１ピストン３３２ｆがプライマリシャフト３３１に嵌合している。このようにプライマリシリンダ３３２ｅと第１ピストン３３２ｆとを形成することにより、これらの部材で覆われた空間（以下、第１油圧室と表記）３３２ｇが液密状に維持されるので、第１油圧室３３２ｇ内にオイルを供給することによって第１可動シーブ３３２ｂを第１固定シーブ３３２ａ側に押圧することができる。

セカンダリプーリ３３４は、円錐形状の第２固定シーブ３３４ａ及び第２可動シーブ３３４ｂによって構成されている。第２固定シーブ３３４ａは、セカンダリシャフト３３３に一体に形成されている。第２可動シーブ３３４ｂは、セカンダリシャフト３３３に相対回転不能、且つ、セカンダリシャフト３３３の軸線方向に移動可能なようにボールスプライン３３４ｃによってセカンダリシャフト３３３に係合している。そして、第２固定シーブ３３４ａ及び第２可動シーブ３３４ｂの円錐面３３４ａ１，３３４ｂ１がセカンダリシャフト３３３の軸線方向で対向して配置されており、円錐面３３４ａ１，３３４ｂ１によって第２Ｖ溝３３４ｄが形成されている。

第２可動シーブ３３４ｂの外周部には、その背面側（図示右方向）に突出したセカンダリシリンダ３３４ｅが形成されており、セカンダリシリンダ３３４ｅの内周面に液密状に接触する第２ピストン３３４ｆがセカンダリシャフト３３３に嵌合している。また、第２可動シーブ３３４ｂと第２ピストン３３４ｆとの間には、第２可動シーブ３３４ｂを第２固定シーブ３３４ａ側に押圧するリターンスプリング３３４ｇが設けられている。このようにセカンダリシリンダ３３４ｅと第２ピストン３３４ｆとを形成することにより、これらの部材で覆われた空間（以下、第２油圧室と表記）３３４ｈが液密状に維持されるので、第２油圧室３３４ｈ内にオイルを供給することによって第２可動シーブ３３４ｂを第２固定シーブ３３４ａ側に押圧することができる。

チェーンベルト３３５は、プライマリプーリ３３２の第１Ｖ溝３３２ｄ及びセカンダリプーリ３３４の第２Ｖ溝３３４ｄに巻き掛けられている。ここで、図２（ａ），（ｂ）を参照してチェーンベルト３３５の一構成例について説明する。図２（ａ），（ｂ）はそれぞれ、本発明の一実施形態であるチェーンベルトの構成を示す模式図及び図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図２（ａ）における横方向がチェーンベルト３３５の長手方向を示し、縦方向がチェーンベルト３３５の厚み方向を示している。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、チェーンベルト３３５は、チェーンベルト３３５の幅と同一の長さに形成され、且つ、互いに平行に配置された複数のピン３３５ａと、ピン３３５ａによって環状に連結された複数のリンク３３５ｂと、によって構成されている。リンク３３５ｂは、ピン３３５ａが通される連通孔３３５ｃが形成された環状の板部材であって、その両端部分にピン３３５ａの外形とほぼ同一の内径のピン保持部３３５ｄが形成されている。

より具体的には、各ピン保持部３３５ｄに挟まれた中央部分の幅はピン３３５ａの外形よりも小さく形成され、ピン３３５ａがピン保持部３３５ｄからチェーンベルト３３５の長手方向に移動しないように形成されている。そして、複数のリンク３３５ｂをチェーンベルト３３５の幅方向に積層すると共に、隣り合うリンク３３５ｂ同士をピン保持部３３５ｄの距離分だけチェーンベルト３３５の長手方向にずらして配置した後に、積層されたリンク３３５ｂからピン３３５ａの両端部が幅方向に突出するように、ピン保持部３３５ｄにピン３３５ａを挿入してリンク３３５ｂを環状に連結している。なお、リンク３３５ｂとピン３３５ａとは相対回転することができるように構成されている。また、チェーンベルト３３５の長さは、過大な駆動トルクが入力されると一時的に伸びるが、過大な駆動トルクの入力が無くなれば元の長さに戻る。

このような構成を有する無段変速機３３では、プライマリシャフト３３１を介して前後進切換ユニット３２から第１固定シーブ３３２ａ及び第１可動シーブ３３２ｂに駆動トルクが伝達される。第１固定シーブ３３２ａ及び第１可動シーブ３３２ｂに伝達された駆動トルクは、円錐面３３２ａ１，３３２ｂ１とチェーンベルト３３５のピン３３５ａの端面との間に生じる摩擦力によって第２固定シーブ３３４ａ及び第２可動シーブ３３４ｂに伝達され、その駆動トルクがセカンダリシャフト３３３を介して動力伝達機構３４に伝達される。

上述したように第１固定シーブ３３２ａ及び第１可動シーブ３３２ｂとチェーンベルト３３５とは摩擦力によって駆動トルクを伝達し、第２固定シーブ３３４ａ及び第２可動シーブ３３４ｂとチェーンベルト３３５も同様に摩擦力によって駆動トルクを伝達する。このため、その摩擦力を発生させるように第２油圧室３３４ｈに油圧が供給される。具体的には、第２可動シーブ３３４ｂを押圧する荷重を増大させるように油圧を増大させる。油圧が増大することによって、第２固定シーブ３３４ａと第２可動シーブ３３４ｂとがチェーンベルト３３５を挟み付ける挟圧力が増大する。この結果、チェーンベルト３３５の張力が増大することによってチェーンベルト３３５と第１固定シーブ３３２ａ及び第１可動シーブ３３２ｂとの摩擦力が増大し、且つ、チェーンベルト３３５と第２固定シーブ３３４ａと第２可動シーブ３３４ｂとの摩擦力が増大する。

また、無段変速機３３は、プライマリプーリ３３２及びセカンダリプーリ３３４に巻き掛けられたチェーンベルト３３５の巻き掛け半径を変化させることによって変速比を変化可能なように構成されている。具体的には、無段変速機３３は、要求される変速比に応じて第１油圧室３３２ｇに供給する油量を制御し、第１可動シーブ３３２ｂを軸線方向に移動させて第１Ｖ溝３３２ｄの溝幅を変化させることによって変速するように構成されている。なお、チェーンベルト３３５の周長は通常時は一定であり、第２可動シーブ３３４ｂ側に押圧されている。従って、第１Ｖ溝３３２ｄの溝幅を変化させることによって、第２Ｖ溝３３４ｄの溝幅がそれに追従して変化する。

また、上述したように変速比を変更すると、チェーンベルト３３５の巻き掛け半径が変化するため、変速比に応じて第１固定シーブ３３２ａ及び第１可動シーブ３３２ｂの第１Ｖ溝３３２ｄにピン３３５ａが接触し始める位置、又は、第２固定シーブ３３４ａ及び第２可動シーブ３３４ｂの第２Ｖ溝３３４ｄがピン３３５ａに接触し始める位置が変化する。同様に変速比に応じて第１固定シーブ３３２ａ及び第１可動シーブ３３２ｂの第１Ｖ溝３３２ｄからピン３３５ａが抜ける位置、又は、第２固定シーブ３３４ａ及び第２可動シーブ３３４ｂの第２Ｖ溝３３４ｄからピン３３５ａが抜ける位置が変化する。

〔油圧コントロールユニットの構成〕
次に、図３を参照して、油圧コントロールユニット５の構成について説明する。

図３は、本発明の一実施形態である油圧コントロールユニット５の構成を示す模式図である。図３に示すように、本発明の一実施形態である油圧コントロールユニット５は、図示しない動力伝達装置から伝達された駆動トルクによって駆動するメカオイルポンプや図示しない電動機によって駆動させられる電動オイルポンプ等の油圧源として機能するオイルポンプＰを備えている。オイルポンプＰは、オイルパン５１に貯留されているオイルを汲み上げて第１油圧室３３２ｇ及び第２油圧室３３４ｈにオイルを供給する。

油圧コントロールユニット５は、オイルポンプＰから吐出されたオイルが流動する油路５２内の油圧を調圧するプライマリレギュレータバルブ５３を備えている。プライマリレギュレータバルブ５３は、ソレノイドバルブＳＬＴから出力された信号圧Ｐ_ＳＬＴに応じて油路５２内の油圧を制御するように構成されており、その信号圧Ｐ_ＳＬＴに応じた油圧よりも油路５２内の油圧が高い場合に開弁して油路５２内のオイルを排出する。プライマリレギュレータバルブ５３が開弁して油路５２から排出されたオイルは、オイルパン５１に戻されたり、ギヤの噛み合い部や摩擦接触部等の潤滑部（ＬＵＢ）に供給されたりする。なお、以下の説明では、プライマリレギュレータバルブ５３によって調圧された油圧をライン圧Ｐ_Ｌと記す場合がある。

油圧コントロールユニット５は、ライン圧Ｐ_Ｌを更に一定圧Ｐ_Ｍに調圧するモジュレータバルブ５４、第１油圧室３３２ｇの油圧を制御する第１制御弁５５、及び第２油圧室３３４ｈの油圧を制御する第２制御弁５６にライン圧Ｐ_Ｌを供給するように構成されている。モジュレータバルブ５４から出力されたオイルは、第１制御弁５５や第２制御弁５６、又は、プライマリレギュレータバルブ５３等に信号圧を出力する各ソレノイドバルブＳＬＳ，ＳＬＰ，ＳＬＣ，ＳＬＴやクラッチ５７の油圧を制御する制御弁５８に供給される。

第１制御弁５５は、ソレノイドバルブＳＬＰから出力された信号圧Ｐ_ＳＬＰに応じて、油路５２と第１油圧室３３２ｇとを連通させたり、第１油圧室３３２ｇ内のオイルをオイルパン５１に排出（ＥＸ）したりするように構成された圧力制御弁である。すなわち、第１制御弁５５は、ソレノイドバルブＳＬＰから出力された信号圧Ｐ_ＳＬＰに応じて、ライン圧Ｐ_Ｌを元圧として調圧された油圧を出力して第１油圧室３３２ｇ内の油圧を制御するように構成されている。信号圧Ｐ_ＳＬＰは、ＥＣＵ６がソレノイドバルブＳＬＰに通電する電流の大きさを制御することによって制御される。第１油圧室３３２ｇ内の油圧を制御することにより、無段変速機３３の変速比を制御することができる。

第２制御弁５６は、ソレノイドバルブＳＬＳから出力された信号圧Ｐ_ＳＬＳに応じて、油路５２と第２油圧室３３４ｈとを連通させたり、第２油圧室３３４ｈのオイルをオイルパン５１に排出（ＥＸ）したりするように構成された圧力制御弁である。すなわち、第２制御弁５６は、ソレノイドバルブＳＬＳから出力された信号圧Ｐ_ＳＬＳに応じて、ライン圧Ｐ_Ｌを元圧として調圧された油圧を出力して第２油圧室３３４ｈ内の油圧を制御するように構成されている。信号圧Ｐ_ＳＬＳは、ＥＣＵ６がソレノイドバルブＳＬＳに通電する電流の大きさを制御することによって制御される。第２油圧室３３４ｈ内の油圧を制御することにより、チェーンベルト３３５の張力及び無段変速機３３の伝達トルク容量を制御することができる。

〔制御装置の構成〕
次に、図４〜図１２を参照して、本発明の一実施形態である車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置の構成及びその動作について説明する。

［構成］
まず、図４を参照して、本発明の一実施形態である車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置の構成について説明する。

図４（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態である車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置の構成を示す模式図である。図４（ａ），（ｂ）に示すように、本発明の一実施形態である車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置７（以下、制御装置７と略記）は、テンショナ機構７１、油圧センサ７２、及び制御部７３を備えている。

テンショナ機構７１は、チェーンベルト３３５のうち、プライマリプーリ３３２及びセカンダリプーリ３３４に巻き掛けられていない弦部３３５ｅの近傍に配置され、ヘッド７１ａ及びアクチュエータ７１ｂを備えている。ヘッド７１ａは、チェーンベルト３３５の移動方向に直交する方向に回転軸を有する円柱形状のローラ部材によって構成され、弦部３３５ｅに対向配置されている。アクチュエータ７１ｂは、電動式又は油圧式のアクチュエータによって構成され、ヘッド７１ａが弦部３３５ｅに当接しない位置（図４（ａ））とヘッド７１ａが弦部３３５ｅを押圧する位置（図４（ｂ））との間でヘッド７１ａを移動させることにより、各プーリに対するチェーンベルト３３５の巻き掛け半径を維持しつつ、チェーンベルト３３５の軌道長を調整する。なお、アクチュエータ７１ｂが作動していない時にはヘッド７１ａとチェーンベルト３３５とは当接していないので、アクチュエータ７１ｂが作動していない時にチェーンベルト３３５のトルク伝達効率が低下することを抑制できる。

油圧センサ７２は、セカンダリプーリ３３４の第２油圧室３３４ｈ内の油圧を検出し、検出された油圧を示す電気信号を制御部７３に出力する。

制御部７３は、ＥＣＵ６によって構成され、制御装置７全体の動作を制御する。

このような構成を有する制御装置７は、以下に示す軌道長制御処理を実行することによって、高負荷時における張力によってチェーンベルト３３５が周長方向に伸びることにより、チェーンベルト３３５が、プライマリプーリ３３２及びセカンダリプーリ３３４の外周面に乗り上げたり、プライマリプーリ３３２及びセカンダリプーリ３３４から外れたりすることを抑制する。なお、本明細書中において、高負荷時とは、所定値以上の駆動トルクが無段変速機３３に入力された時を意味し、ストール時や油圧系のオンフェール時等において発生する。また、ストール時とは、トルクコンバータのロックアップが外れてトルク増幅される状態で出力軸の回転が止まることによって、トルクコンバータの入出力回転数差が非常に大きくなり、トルク増幅率が非常に高くなる状態のことを意味し、車両が停止している状態から大きな段差を乗り越える際や停止状態からアクセルを強く踏み込み車両が動き出す瞬間に発生する。以下、軌道長制御処理を実行する際の制御装置７の動作について説明する。

［軌道長制御処理］
図５は、本発明の一実施形態である軌道長制御処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、車両１のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り換えられたタイミングで開始となり、軌道長制御処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、制御部７３が、圧力センサ７２を介して第２油圧室３３４ｈ内の油圧を検出する。そして、制御部７３は、第２油圧室３３４ｈ内の油圧が所定の閾値（第１の所定値）以上であるか否かを判別する。ここで、所定の閾値は、チェーンベルト３３５の周長方向の伸び量が許容量になった時の第２油圧室３３４ｈ内の油圧に基づいて予め設定される値である。判別の結果、油圧が所定の閾値以上である場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、制御部７３は、無段変速機３３は高負荷状態にあると判断し、軌道長制御処理をステップＳ２の処理に進める。一方、油圧が所定の閾値未満である場合には（ステップＳ１：Ｎｏ）、制御部７３は、無段変速機３３は高負荷状態にないと判断し、軌道長制御処理を終了する。なお、軌道長制御処理を終了させた場合、制御部７３は、車両１のイグニッションスイッチがオン状態である間、所定時間経過後に再度軌道長制御処理を実行する。

ステップＳ２の処理では、制御部７３が、ステップＳ１の処理において検出された第２油圧室３３４ｈ内の油圧に基づいてチェーンベルト３３５の周長方向の伸び量ΔＬを算出し、算出された伸び量ΔＬを吸収するために必要なチェーンベルト３３５の軌道長を算出する。そして、制御部７３は、算出された軌道長を実現するために必要なヘッド７１ａの押し込み量、換言すれば、アクチュエータ７１ｂのストローク量（必要ストローク量）ΔＤを算出する。ここで、チェーンベルト３３５の周長方向の伸び量ΔＬは、実験、解析、簡易モデル計算によって予め求められた油圧室３３４ｈ内の油圧とチェーンベルト３３５の周長方向の伸び量ΔＬとの関係を示すテーブルを参照して求められる。必要ストローク量ΔＤの算出方法については後述する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、軌道長制御処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、制御部７３が、ステップＳ２の処理において算出された必要ストローク量ΔＤだけヘッド７１ａを移動するようにアクチュエータ７１ｂを制御することにより、チェーンベルト３３５の軌道を外側から内側に引き込む。このような処理によれば、図４（ｂ）に示すチェーンベルト３３５の軌道ＲＴ２は、各プーリに対するチェーンベルト３３５の巻き掛け半径を維持しつつ、押圧前のチェーンベルト３３５の軌道ＲＴ１と比較して、チェーンベルト３３５の周長方向の伸び量ΔＬ以上の長さだけ長くなる。結果、チェーンベルト３３５の周長方向の伸び量ΔＬがチェーンベルト３３５の軌道長の伸びによって吸収されることにより、チェーンベルト３３５がプライマリプーリ３３２及びセカンダリプーリ３３４から外れたりすることを抑制できる。なお、本実施形態では、アクチュエータ７１ｂの必要ストローク量ΔＤを制御することによってチェーンベルト３３５の軌道長を制御したが、算出された軌道長を実現するために必要なヘッド７１ａの荷重を求め、ヘッド７１ａに対する荷重を制御することによりチェーンベルト３３５の軌道長を制御してもよい。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、軌道長制御処理はステップＳ１の処理に戻る。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置７は、油圧センサ７２によって検出された油圧の大きさが所定の閾値以上である場合、チェーンベルト３３５の弦部３３５ｅを押圧することにより、各プーリに対するチェーンベルト３３５の巻き掛け半径を維持しつつ、油圧の大きさが所定の閾値であるときのチェーンベルト３３５の周長方向の伸び量ΔＬ以上、チェーンベルト３３５の軌道長を長くするので、低車速域においてもチェーンベルト３３５がシーブから外れることを安価に抑制することができる。また、この結果、低負荷時におけるセカンダリプーリ３３４に対するチェーンベルト３３５の巻き掛け半径を大きく設定できるので、変速比を変化させることができる範囲が増加し、車両１の燃費悪化や駆動トルクの低下を招くことを抑制できる。すなわち、本発明の一実施形態である車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置７によれば、車両１の燃費悪化や駆動トルクの低下を招くことなく、低車速域においてもチェーンベルト３３５がシーブから外れることを安価に抑制できる。

なお、本実施形態では、図４（ａ），（ｂ）に示すように、チェーンベルト３３５がプライマリプーリ３３２からセカンダリプーリ３３４に向かって送られる側の弦部（緩み側弦部）３３５ｅにテンショナ機構７１を対向配置したが、セカンダリプーリ３３４からプライマリプーリ３３２に向かって送られる側の弦部（張り側弦部）３３５ｆにテンショナ機構７１を対向配置することも考えられる。しかしながら、一般に、弦部３３５ｆの張力は弦部３３５ｅの張力より大きい。このため、同じチェーンベルト３３５の押し込み量を実現するために必要な荷重は弦部３３５ｅ側よりも弦部３３５ｆ側の方が大きくなる。このため、テンショナ機構７１の負荷の観点からは、テンショナ機構７１は弦部３３５ｅ側に対向配置することが望ましい。

また、本実施形態では、弦部３３５ｅ側にのみテンショナ機構７１を配置したが、弦部３３５ｅ側及び弦部３３５ｆ側の両方にテンショナ機構７１を配置してもよい。弦部３３５ｅ側及び弦部３３５ｆ側の両方にテンショナ機構７１を配置することによって、チェーンベルト３３５の伸び量を軌道長の伸び量で吸収するために必要なチェーンベルト３３５の押圧量を弦部３３５ｅ側のテンショナ機構７１と弦部３３５ｆ側のテンショナ機構７１とで分担することができる。結果、各テンショナ機構７１の負荷を軽減できる。

また、図６に示すように、アクチュエータ７１ｂの中心位置は、ヘッド７１ａが弦部３３５ｅの中央部３３５ｅ１を直角方向から押圧する位置に配置することが望ましい。しかしながら、ヘッド７１ａや必要ストローク量ΔＤの大きさによっては、領域Ｐ１に示すように、ヘッド７１ａとセカンダリプーリ３３４を構成する第２固定シーブ３３４ａ及び第２可動シーブ３３４ｂとが干渉し、ヘッド７１ａと第２固定シーブ３３４ａ及び第２可動シーブ３３４ｂとでチェーンベルト３３５を挟み込んでしまう可能性がある。

このため、図７に示すように、アクチュエータ７１ｂの中心位置Ｌ２は、ヘッド７１ａを必要ストローク量ΔＤ押し込んだ際にヘッド７１ａと第２固定シーブ３３４ａ及び第２可動シーブ３３４ｂとでチェーンベルト３３５を挟み込まない弦部３３５ｅの範囲ΔＸ内において、チェーンベルト３３５の弦部３３５ｅの中心位置Ｌ１にできる限り近い位置に中心位置Ｌ２を配置することが望ましい。

また、本実施形態では、図８（ａ）に示すように、ヘッド７１ａは、引き摺り抵抗を少なくするために、回転軸Ｌ３を中心にして回転する円柱形状のロール部材によって形成され、回転軸Ｌ３を中心にして回転しつつチェーンベルト３３５のリンク３３５ｂを押圧することとしたが、図８（ｂ）に示すように、ヘッド７１ａの回転軸Ｌ３方向端部の周面に径方向に突出する凸部７１ａ１を形成し、凸部７１ａ１によってチェーンベルト３３５のピン３３５ａを押圧するようにしてもよい。このような構成によれば、ヘッド７１ａとチェーンベルト３３５との接触面積を減らすことができるので、チェーンベルト３３５の伝達トルクの低下を抑制できる。

また、本実施形態では、ヘッド７１ａは、円柱形状のロール部材によって形成されていることとしたが、図９に示すように、チェーンベルト３３５の振動抑制のためのガイドプレート等の平面形状部材によってヘッド７１ａを構成し、チェーンベルト３３５を面状に押圧するようにしてもよい。このような構成によれば、振動抑制のためのガイドプレート等の既存の装置を流用してチェーンベルト３３５を押圧できるので、チェーンベルト３３５がプライマリプーリ３３２及びセカンダリプーリ３３４から外れることをより安価に抑制できる。

さらに、図１０に示すように、第２油圧室３３４ｈに油圧を供給する油路８１にアクチュエータ７１ｂに連通するバイパス流路８２を設け、油路８１内の油圧が所定の第２閾値（第２の所定値）以上である場合にバイパス流路８２を介してアクチュエータ７１ｂに油圧を供給するチェックバルブ８３（制御弁）をバイパス流路８２に配置してもよい。このような構成によれば、油圧コントロールユニット５内のプライマリレギュレータバルブ５３及び第２制御弁５６の両方がオンフェール故障となることによって第２油圧室３３４ｈにオイルポンプＰから直接高圧の油圧が供給された結果、又は、油圧コントロールユニット５内の第２制御弁５６がオンフェール故障となることによって第２油圧室３３４ｈにライン圧Ｐ_Ｌが直接供給された結果、高負荷状態となり、チェーンベルト３３５に伸びが発生した場合であっても、アクチュエータ７１ｂを駆動させてチェーンベルト３３５の軌道長を伸ばすことによってセカンダリプーリ３３４からチェーンベルト３３５が外れることを抑制できる。

［チェーンベルトの必要押し込み量］
最後に、ヘッド７１ａの形状が図４に示すように円柱形状である場合と図９に示すように平面形状である場合とに分けて、テンショナ機構７１によるチェーンベルト３３５の必要押し込み量ΔＤの算出方法について説明する。

まず、図１１を参照して、ヘッド７１ａの形状が円柱形状である場合における、テンショナ機構７１によるチェーンベルト３３５の必要押し込み量ΔＤの算出方法について説明する。図１１は、ヘッド７１ａの形状が円柱形状である場合における、テンショナ機構７１によるチェーンベルト３３５の必要押し込み量ΔＤの算出方法を説明するための模式図である。なお、図１１において、Ｘ軸方向は、チェーンベルト３３５の弦部３３５ｅ（線分ＡＢ）に平行な方向を示し、Ｙ軸方向は、プライマリプーリ３３２の軸中心位置Ｏ１（０，Ｒ１）を通る、Ｘ軸方向に対して垂直な方向を示している。また、図中、Ｏ２（Ｌ，Ｒ２），Ｏ（ｘ１，ｙ１）はそれぞれ、セカンダリプーリ３３４及びヘッド７１ａの中心位置（ヘッド７１ａとチェーンベルト３３５との接触位置と、チェーンベルト３３５のピッチラインとの間の距離を考慮したピッチライン上の位置）を示し、Ｒ１，Ｒ２，Ｒｒはそれぞれ、プライマリプーリ３３２、セカンダリプーリ３３４、及びヘッド７１ａの半径を示している。

いまテンショナ機構７１によってチェーンベルト３３５を押圧していない時の弦部３３５ｅ（線分ＡＢ）の長さをＬとし、テンショナ機構７１によってチェーンベルト３３５を押圧した際の点Ａと点Ｂ間におけるチェーンベルト３３５の軌道３３５ｅ’の長さをＬ’とすると、軌道３３５ｅ’の長さＬ’が以下に示す数式（１）を満足するようにヘッド７１ａの軸中心位置Ｏ（ｘ１，ｙ１）を移動させることによって、軌道３３５ｅ’の長さＬ’によってチェーンベルト３３５の周長方向の伸び量ΔＬを吸収することができる。

ここで、軌道３３５ｅ’の長さＬ’は、以下に示す数式（２）のように、図１１に示す円弧Ａ＿Ｐ１，線分Ｐ１＿Ｐ２、線分Ｐ２＿Ｐ３、線分Ｐ３＿Ｐ４、及び円弧Ｐ４＿Ｂの長さの和として求められ、それぞれの長さはプライマリプーリ３３２、セカンダリプーリ３３４、及びヘッド７１ａの座標位置に基づいて幾何学的に求められる。なお、以下に示す数式において、角度θ３，θ４，θ１１，θ１２，θ１３，θ２１，θ２２，θ２３の単位はラジアンとしている。従って、以下に示す数式（２）を用いてヘッド７１ａの軸中心位置Ｏ（ｘ１，ｙ１）を変数として軌道長Ｌ’の長さを算出し、上記数式（１）に示す条件を満たすヘッド７１ａの軸中心位置Ｏ（ｘ１，ｙ１）を求めることによって、必要押し込み量ΔＤを算出することができる。

次に、図１２を参照して、ヘッド７１ａの形状が平面形状である場合における、テンショナ機構７１によるチェーンベルト３３５の必要押し込み量ΔＤの算出方法について説明する。図１２は、ヘッド７１ａの形状が平面形状である場合における、テンショナ機構７１によるチェーンベルト３３５の必要押し込み量ΔＤの算出方法を説明するための模式図である。なお、図１２において、Ｘ軸方向は、チェーンベルト３３５の弦部３３５ｅ（線分ＡＢ）に平行な方向を示し、Ｙ軸方向は、プライマリプーリ３３２の軸中心位置Ｏ１（０，Ｒ１）を通る、Ｘ軸方向に対して垂直な方向を示している。また、図中、Ｏ２（Ｌ，Ｒ２）はセカンダリプーリ３３４の軸中心位置を示し、Ｏ（ｘ１，ｙ１）は、ヘッド７１ａの中心位置（ヘッド７１ａとチェーンベルト３３５との接触位置と、チェーンベルト３３５のピッチラインとの間の距離を考慮したピッチライン上の位置）を示す。さらに、Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ、プライマリプーリ３３２及びセカンダリプーリ３３４の半径を示している。また、ヘッド７１の長さはＬｇとしている。

ヘッド７１ａの形状が平面形状である場合も、ヘッド７１ａの形状が円柱形状である場合と同様に、テンショナ機構７１によってチェーンベルト３３５を押圧した際の点Ａと点Ｂ間における軌道３３５ｅ’の長さＬ’が上記数式（１）を満足するようにヘッド７１ａの中心位置Ｏ（ｘ１，ｙ１）を移動させることによって、軌道３３５ｅ’の長さＬ’によってチェーンベルト３３５の周長方向の伸び量ΔＬを吸収する。但し、ヘッド７１ａの形状が平面形状である場合、軌道３３５ｅ’の長さＬ’は、以下に示す数式（３）のように、図１２に示す円弧Ａ＿Ｐ１，線分Ｐ１＿Ｐ２、線分Ｐ２＿Ｐ３、線分Ｐ３＿Ｐ４、及び円弧Ｐ４＿Ｂの長さの和として求められ、それぞれの長さはプライマリプーリ３３２、セカンダリプーリ３３４、及びヘッド７１ａの位置関係より幾何学的に求められる。なお、以下に示す数式において、角度θ３，θ４，θ１１，θ１２，θ１３，θ２１，θ２２，θ２３の単位はラジアンとしている。従って、以下に示す数式（３）を用いてヘッド７１ａの中心位置Ｏ（ｘ１，ｙ１）を変数として軌道長Ｌ’の長さを算出し、上記数式（１）に示す条件を満たすヘッド７１ａの中心位置Ｏ（ｘ１，ｙ１）を求めることによって、必要押し込み量ΔＤを算出することができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ 車両
２ エンジン
３ トランスアスクル
４ａ，４ｂ 駆動輪
５ 油圧コントロールユニット
６ ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
７ 制御装置
３１ トルクコンバータ
３２ 前後進切換ユニット
３３ 無段変速機
３４ 動力伝達機構
３５ 車軸
７１ テンショナ機構
７１ａ ヘッド
７１ｂ アクチュエータ
７２ 油圧センサ
７３ 制御部
８２ バイパス流路
８３ チェックバルブ
３３１ プライマリシャフト
３３２ プライマリプーリ
３３２ａ 第１固定シーブ
３３２ｂ 第１可動シーブ
３３３ セカンダリシャフト
３３４ セカンダリプーリ
３３４ａ 第２固定シーブ
３３４ｂ 第２可動シーブ
３３５ チェーンベルト
３３５ａ ピン
３３５ｂ リンク
３３５ｅ，３３５ｆ 弦部
ＲＴ１，ＲＴ２ 軌道

Claims (5)

1. 入力軸に固定された第１固定シーブ及び該入力軸に相対回転不能、且つ、軸線方向に移動可能に設けられた第１可動シーブを有するプライマリプーリと、出力軸に固定された第２固定シーブ及び該出力軸に相対回転不能、且つ、軸線方向に移動可能に設けられた第２可動シーブを有する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に巻き掛けられたチェーンベルトと、を備え、各プーリに対するチェーンベルトの巻き掛け半径を連続的に変化させることにより、前記入力軸側の駆動トルクを無段階に変速して前記出力軸側に出力する車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置であって、
   前記第２可動シーブを軸線方向に移動させる油圧の大きさを検出する油圧センサと、
   前記チェーンベルトのうち、前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリに巻き掛けられていない弦部に対向配置されたヘッドと、前記弦部を押圧する方向に前記ヘッドを移動可能なアクチュエータと、を有し、前記チェーンベルトが所定量以上伸びる場合にのみ、前記弦部を押圧するテンショナ機構と、
   前記油圧センサによって検出された前記油圧の大きさが第１の所定値以上である場合、前記アクチュエータを作動させることによって前記弦部を押圧することにより、各プーリに対するチェーンベルトの巻き掛け半径を維持しつつ、前記油圧の大きさが第１の所定値であるときの前記チェーンベルトの周長方向の伸び量以上、前記チェーンベルトの軌道長を長くする制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記油圧センサによって検出された前記油圧の大きさが第１の所定値未満である場合には、前記チェーンベルトの軌道長を長くする処理を終了する
   ことを特徴とする車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置。
2. 前記チェーンベルトは、複数の板状のリンクと、前記リンクに形成された連結孔に嵌め込まれて前記リンク同士を環状に連結すると共に両端面が各プーリに接触して動力伝達面となるピンと、を有し、
   前記ヘッドは、前記チェーンベルトの移動方向に直交する方向に回転軸を有する円柱形状のローラ部材によって構成され、前記ローラ部材の軸方向端部に設けられた、径方向に突出する凸部によって前記ピンを押圧する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置。
3. 前記アクチュエータは、制御弁を介して前記第２可動シーブに油圧を供給する油路と連通し、前記油圧の大きさが第２の所定値以上になった場合、前記制御弁を介して前記油路から前記アクチュエータに油圧が供給されることによって作動することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置。
4. 前記ヘッドは、前記アクチュエータが作動していない場合、前記チェーンベルトと当接していないことを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置。
5. 前記ヘッドは、前記チェーンベルトが前記プライマリプーリから前記セカンダリプーリに向かって送られる側の弦部に対向配置されていることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか１項に記載の車両用チェーンベルト式無段変速機の制御装置。

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