JPH0198756A - 無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ９発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、無段変速機の変速比を制御する装置に関し、
さらに詳しくは、変速比の変更を応答性良く行わせるこ
とができる装置に関する。

（従来の技術） 無段変速機を用いるに当たっては、その変速比を制御す
ることが重要な要件の一つである。

変速比の制御装置としては、例えば、本出願人が特願昭
６１−４９２０２号において提案しているように、定吐
出量型油圧ポンプと可変容量型油圧モータとからなる無
段変速機において、油圧アクチュエータを用いて、油圧
モータの容量を可変制御して変速比の制御を行う装置が
ある。なお、この油圧モータは斜板アキシャルピストン
モータであり、油圧アクチュエータとしての油圧サーボ
バルブによりこの油圧モータの斜板角を制御することに
より、変速制御が行われる。

上記のように無段変速機の焚速制御をアクチュエータに
より行わせる場合に、このアクチュエータの作動制御は
、例えば、コントローラにより制御されるソレノイドバ
ルブ等の作動により行われ、アクチュエータの作動方向
および作動速度がコントローラからの作動信号に応じて
制御されることがよくある。

（発明が解決しようとする問題） この場合において、変速比を゛大パ側から“小゛′側へ
移行させたり、゛′小゛′側から°″大°′側へ移行さ
せたりするように変速比の変化方向を反転させるような
作動信号がアクチュエータに出力され、アクチュエータ
がこれに応じて無段変速機の変速比の変化方向を反転さ
せるときに、アクチュエータと無段変速機とを連結する
リンク機構のガタや、アクチュエータ自体が有する不感
帯等のために、アクチュエータに無効ストロークが生じ
反転信号が出力されてから実際に変速比が反転方向に動
かされるまでに時間遅れが生じ、変速比制御の応答性が
低下するという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑み、変速比を反転させる
ような作動信号が出力されてから、実際に変速比が反転
方向に変化開始するまでの時間をできる限り小さくでき
るようにして、変速比制御の応答性を向上させることが
できるような変速制御装置を提供することを目的とする
。

口２発明の構成 （問題を解決するための手段） 上記目的達成の手段として、本発明の変速制御装置は、
コントローラから変速用アクチュエータの作動方向を反
転させる指令が出力されたときに、この出力がなされた
時から無段変速機の変速比が反転方向に実際に変化した
ことが検出される時までの間は、変速用アクチュエータ
を最大作動速度で反転作動方向へ作動させるような作動
信号がコントローラからアクチュエータに出力されるよ
うに構成されている。

（作用） 上記構成の変速制御装置を用いて変速制御を行うと、通
常は、コントローラから出力される信号によりアクチュ
エータの作動方向および作動速度が制御されて変速制御
がなされるが、アクチュエータの作動方向を反転させ変
速比の変化方向を逆にさせるときには、コントローラか
らの反転信号の出力としてはアクチュエータの作動方向
を反転させるのみならず、作動速度を最大とさせる信号
が出力される。そしζ、この信号の出力後において、変
速比が実際に反転方向に変化したことが、変速比検出セ
ンサにより検出されると、上記作動速度を最大にさせる
信号は解除され、そのときの走行条件に応じた所定の作
動速度により変速比を変化させるような作動信号がアク
チュエータに出力され、変速制御がなされる。これによ
り、リンク系のガタやアクチュエータ自体の不感帯等を
原因とするアクチュエータの無効ストローク分を吸収す
るために生じる変速比反転時の応答遅れが最小に抑えら
れる。

（実施例） 以下、図面に基づいて、本発明の好ましい実施例につい
て説明する。

第１図は本発明に係る変速制御装置を有した無段変速機
の油圧回路を示し、無段変速機構Ｔは、入力軸１を介し
てエンジンＥにより駆動される定吐出量型油圧ポンプＰ
と、車輪Ｗを駆動する出力軸２を有する可変容景型油圧
モータＭとを有している。これら油圧ポンプＰおよび油
圧モータＭは、ポンプＰの吐出口およびモータＭの吸入
口を連通させる第１油路ＬａとポンプＰの吸入口および
モータＭの吐出口を連通させる第２油路Ｌｂとの２木の
油路により油圧閉回路を構成して連結されている。

また、エンジンＥにより駆動されるチャージポンプ１０
の吐出口がチエツクバルブ１１を有するチャージ油路Ｌ
ｈおよび一対のチエツクバルブ３．３を有する第３油路
Ｌｃを介して閉回路に接続されており、チャージポンプ
１０によりオイルサンプ１５から汲み上げられチャージ
圧リリーフバルブ１２により調圧された作動油がチエツ
クバルブ３，３の作用により上記２本の油路Ｌａ、Ｌｂ
のうちの低圧側の油路に供給される。さらに、高圧およ
び低圧リリーフバルブ６．７を有してオイルサンプ１５
に繋がる第５および第６油路Ｌｅ、Ｌｆが接続されたシ
ャトルバルブ４を有する第４油路Ｌｄが上記閉回路に接
続されている。このシャトルバルブ４は、２ボ一ト３位
置切換弁であり、第１および第２油路Ｌａ、Ｌｂの油圧
差に応じて作動し、第１および第２油路Ｌａ、Ｌｂのう
ち高圧側の油路を第５油路Ｌｅに連通させるとともに低
圧側の油路を第６油路Ｌｆに連通させる。これにより高
圧側の油路のリリーフ油圧は高圧リリーフバルブ６によ
り調圧され、低圧側の油路のリリーフ油圧は低圧リリー
フバルブ７により調圧される６ さらに、第１および第２油路Ｌａ、Ｌｂ間には、両油路
を短絡する第７油路Ｌｇが設けられており、この第７油
路Ｌｇには、図示しない開閉制御装置によって、この油
路の開度を制御する可変絞り弁からなるクラッチ弁５が
配設されている。

このため、クラッチ弁５の絞り量を制御することにより
油圧ポンプＰから、油圧モータＭへの駆動力伝達を制御
するクラッチ制御を行わせることができる。

上記油圧モータＭの容量制御を行って無段変速機ｍＴの
変速比の制御を行わせる変速用アクチュエータが、リン
ク機構４５により連結された第１および第２変速用サー
ボバルブ３０．５０である。なお、この油圧モータＭは
斜板アキシャルピストンモータであり、変速用サーボバ
ルブ３０゜５０により斜板角の制御を行うことにより、
その容量制御がなされる。

変速用サーボバルブ３０．５０の作動はコントローラ１
００からの信号を受けてデユーティ比制御されるソレノ
イドバルブ１５１，１５２により制御される。このコン
トローラ１００には、車速■、エンジン回転数Ｎｅ、ス
ロットル開度θｔｈ、油圧モータＭの斜板傾斜角θｔｒ
等を示す各信号が入力されており、これらの信号に基づ
いて所望の走行が得られるように上記各ソレノイドバル
ブの制御を行う信号が出力される。

以下に、上記各サーボバルブ３０．５０の構造およびそ
の作動を第２図を併用して説明する。

このサーボバルブは、無段変速機構Ｔの閉回路からシャ
トルバルブ４を介して第５油路Ｌｅに導かれた高圧作動
油を、第５油路Ｌｅから分岐した高圧ライン１２０を介
して導入し、この高圧の作動油の油圧力を用いて油圧モ
ータＭの斜板角を制御する第１変速用サーボバルブ３０
と、連結リンクａｍ４５を介して該第１変速用サーボバ
ルブ３０に連結され、このバルブ３０の作動制御を行う
第２変速用サーボバルブ５０とからなる。

第１変速用サーボバルブ３０は、高圧ライン１２０が接
続される接続口３１ａを有したハウジング３１と、この
ハウジング３１内に図中左右に滑動自在に嵌挿されたピ
ストン部材３２と、このピストン部材３２内にこれと回
忌に且つ左右に滑動自在に嵌挿されたスプール部材３４
とを有してなる。ピストン部材３２は、右端部に形成さ
れたピストン部３２ａと、ピストン部３２ａに回忌で且
つこれから左方に延びた円筒状のロッド部３２ｂとから
なり、ピストン部３２ａはハウジング３１内に形成され
たシリンダ孔３１ｃに嵌挿されてこのシリンダ孔３１ｃ
内を２分割して左右のシリンダ室３５．３６を形成せし
め、ロッド部３２ｂはシリンダ孔３１ｃより径が小さく
且つこれと回忌のロッド孔３１ｄに嵌挿される。なお、
右シリンダ室３５は、プラグ部材３３ａおよびカバー３
３ｂにより塞がれるとともに、スプール部材３４がこれ
らを貫通して配設されている。

上記ピストン部３２ａにより仕切られて形成された左シ
リンダ室３５には、油路３１ｂを介して接続口３１ａに
接続された高圧ライン１２０が繋がっており、ピストン
部材３２は左シリンダ室３５に導入された高圧ライン１
２０からの油圧により図中右方向への押力を受ける。

スプール部材３４の先端部には、スプール孔３２ｄに密
接に嵌合し得るようにランド部３４ａが形成され、また
−該ランド部３４ａの右方には対角方向の２面が、所定
軸線方向寸法にわたって削り落とされ、凹部３４ｂを形
成している。そして、この凹部３４ｂの右方には止め輪
３７が嵌挿され、ピストン部材３２の内周面に嵌着され
た止め輪３８に当接することにより抜は止めがなされて
いる。

ピストン部材３２には、スプール部材３４の右方向移動
に応じて右シリンダ室３５をスプール孔３２ｄを介して
図示されないオイルサンプに開放し得る排出路３２ｅと
、スプール部材３４の左方向移動に応じて四部３４ｂを
介して右シリンダ室゛３５を左シリンダ室３６に連通し
得る連絡ｌＦｒ３２Ｃが穿設されている。　。

この状態より、スプール部材３４を右動させると、ラン
ド部３４ａが連絡路３２ｃを閉塞するとともに、排出路
３２ｅを開放する。従って、油路３１ｂを介して流入す
る高圧ライン１２０からの圧油は、左シリンダ室３５の
みに作用し、ピストン部材３２をスプール部材３４に追
従するように右動させる。

次に、スプール部材３４を左動させると、凹部３４ｂが
上記とは逆に連絡路３２ｃを右シリンダ室３６に連通さ
せ、ランド部３４ａが排出路３２ｅを閉塞する。従って
、高圧油は左右両シリンダ室３５．３６ともに作用する
ことになるが、受圧面績の差により、ピストン部材３２
をスプール部材３４に追従するように左動させる。

また、スプール部材３２を途中で停止させると、左右両
シリンダ室３５．３６の圧力バランスにより、ピストン
部材３２は油圧フローティング状態となって、その位置
に停止する。

このように、スプール部材３４を左右に移動させること
により、ピストン部材３２を高圧ライン１２０からの高
圧作動油の油圧力を利用してスプール部材３４に追従さ
せて移動させることができ、これによりリンク３９を介
してピストン部材３２に連結された油圧モータＭの斜板
Ｍｔをその回動軸Ｍｓを中心に回動させてその容量を可
変制御することができる。

スプール部材３４はリンク機構４５を介して第２変速用
サーボバルブ５０に連結されている。このリンク機構４
５は、軸４７ｃを中心に回動自在なほぼ直角な２本のア
ーム４７ａおよび４７ｂを有した第１リンク部材４７と
、この第１リンク部材４７のアーム４７ｂの先端部にピ
ン結合された第２リンク部材４８とからなり、アーム４
７ａの上端部が第１変速用サーボバルブ３０のスプール
部材３４の右端部にピン結合されるとともに、第２リン
ク部材４８の下端部は上記第２変速用サーボバルブ５０
のスプール部材５４にピン結合されている。このため、
第２変速用サーボバルブ５０のスプール部材５４が上下
動すると、第１変速用サーボバルブ３０のスプール部材
３４が左右に移動される。

第２変速用サーボバルブ５０は、２本の油圧ライン１０
２，１０４が接続されるボート５１ａ。

５１ｂを有したハウジング５１と、このハウジング５１
内に図中上下に滑動自在に嵌挿されたスプール部材５４
とからなり、スプール部材５４は、ピストン部５４ａと
、このピストン部５４ａの下方にこれと同志に延びたロ
ッド部５４ｂとからなる。ピストン部５４ａは、ハウジ
ング５１に上下に延びて形成されたシリンダ孔５１ｃ内
に嵌挿されて、カバー５５により囲まれたシリンダ室内
を上および下シリンダ室５２．５３に分割する。ロッド
部５４ｂは、シリンダ孔５１ｃと同志で下方に延びたロ
ッド孔５１ｄに嵌挿される。

なお、ロッド部５４ｂにはテーパ面を有する凹部５４ｅ
が形成されており、この凹部５４ｅ内にトップ位置判定
スイッチ５８のスプール５８ａが突出しており、スプー
ル部材５４の上動に伴いテーパ面に沿ってスプール５８
ａが押し上げられることにより油圧モータＭの変速比が
最小になったか否かを検出することができるようになっ
ている。

また、上記ピストン部５４ａにより２分割されて形成さ
れた上および下シリンダ室５２および５３にはそれぞれ
、油圧ライン１０２および１０４がボート５１ａ、５１
ｂを介して連通しており、両油圧ライン１０２，１０４
を介して供給される作動油の油圧および両シリンダ室５
２．５３内においてピストン部５４ａが油圧を受ける受
圧面積とにより定まるピストン部５４ａへの油圧力の大
小に応じて、スプール部材５４が上下動される。

このスプール部材５４の上下動はリンク機構４５を介し
て第１変速用サーボバルブ３０のスプール部材３４に伝
えられて、これを左右動させる。すなわち、油圧ライン
１０２，１０４を介して供給される油圧を制御すること
により第１変速用サーボバルブ３０のスプール部材３４
の動きを制御し、ひいてはピストン部材３２を動かして
油圧モータＭの斜板角を制御してこのモータＭの容量制
御を行って、変速比を制御することができるのである。

具体的には、第２変速用サーボバルブ５０のスプール部
材５４を上動させることにより、第１変速用サーボバル
ブ３０のピストン部材３２を右動させて斜板角を小さく
し、油圧モータＭの容量を小さくして変速比を小さくさ
せることができる。なお、この油圧モータＭの斜板Ｍｔ
の回動軸Ｍｓには、その回動量を検出するポテンシオメ
ータからなり、変速比を検出する変速比検出センサ（図
示せず）が取り付けられている。

ボート５１ａから上シリンダ室５２内に繋がる油圧ライ
ン１０２の油圧は、チャージポンプ１０の吐出油をチャ
ージ圧リリーフバルブ１２により調圧した作動油が油圧
ライン１０１，１０２を介して導かれたものであり、ボ
ート５１ｂから下シリンダ室５３に繋がる油圧ライン１
０４の油圧は、油圧ライン１０２から分岐したオリフィ
ス１０３ａを有する油圧ライン１０３の油圧を、デユー
ティ比制御される２個のソレノイドバルブ１５１．１５
２により制御して得られる油圧である。ソレノイドバル
ブ１５１はオリフィス１０３ａを有する油圧ライン１０
３から油圧ライン１０４への作動油の流通量をデユーテ
ィ比に応じて開閉制御するものであり、ソレノイドバル
ブ１５２は油圧ライン１０４から分岐する油圧ライン１
０５とオリフィス１０６ａを介してドレン側に連通ずる
油圧ライン】０６との間に配され、所定のデユーティ比
に応じて油圧ライン１０４からドレン側への作動油の流
出を行わせるものである。

このため、油圧ライン１０２を介して上シリンダ室５２
にはチャージ圧リリーフバルブ１２により調圧されたチ
ャージ圧が作用するのであるが、油圧ライン１０４から
は上記２個のソレノイドバルブ１５１，１５２の作動に
より、チャージ圧よりも低い圧が下シリンダ室５３に供
給される。ここで、上シリンダ室５２の受圧面積は下シ
リンダ室５３の受圧面積よりも小さいため、上下シリン
ダ室５２．５３内の油圧によりスプール部材５４が受け
る力は、上シリンダ室５２内の油圧Ｐｕに対して、下シ
リンダ室５３内の油圧がこれより低い所定の値ＰＪＩ　
（Ｐｕ＞ＰＪ）のときに釣り合う、このため、ソレノイ
ドバルブ１５１，１５２により、油圧ライン１０４から
下シリンダ室５３に供給する油圧を上記所定の値ＰＪＩ
より大きくなるように制御すれば、スプール部材５４を
上動させて油圧モータＭの斜板角を小さくして変速比を
小さくすることができ、下シリンダ室５３に供給する油
圧をＰＪより小さくなるように制御すれば、スプール部
材５４を下動させて油圧モータＭの斜板角を大きくして
変速比を大きくすることができる。

上記両ソレノイドバルブ１５１，１５２はコントローラ
１００からの信号により駆動制御されるものであり、こ
のことから分かるように、コントローラー００からの信
号により、第１および第２変速用サーボバルブ３０．５
０の作動を制御し、油圧モータＭの容量の制御、ひいて
は変速比の制御がなされる。

このコントローラー００による変速比の制御を、第３図
のフローチャートにより説明する。

この制御においては、まず、変速比ｉを所定の値にする
ための変速比変化速度ｉを演算する。ここて、変速比ｉ
（＝入力回転数／出力回転数）は、エンジン回転数をＮ
、車速を■としたときには、第（１）式で表される。

。・ｘｖ　　　　　　　　　　　　　“°（１１第（１
）式でＣ′は定数である。また第（１）式を時間ｔで微
分して変速比変化速度ｌを求めると、第（２）式０式％ 第（２１式でエンジン回転数の変化速度崗を、エンジン
回転数の目標変化速度肉。、加速度つを予測加速度つ０
とし、Ｃ＝１／Ｃとすると、 となる、すなわち、変速比変化速度Ｉは、予測加速度つ
。に対応する成分ｉ　ａ　　（＝　　ＣＸ　Ｎ　／　Ｖ
２×９０）と、エンジン回転数の目標変化速度肉〇に対
応する成分Ｉｓ　　（＝ＣＸ１／ＶＸ絢０）との和で与
えられることになる。予測加速度安。は、次の第（４）
弐〜第（１式から得られる。

すなわち、エンジンＥ単体の出力Ｐ、は、路面抵抗をＲ
μ、空気抵抗をＲａ、エンジンＥの余裕馬力をＰａとし
たときに Ｐｅ＝Ｒ＋Ｒａ＋Ｐａ　　　　　　　　−（４Ｊで表さ
れる。この第（４）式から余裕馬力ＰａはＰ　ａ　＝　
Ｐ　ｅ　−（Ｒμ＋　Ｒａ　）　　　　　−（５１とな
る。

また余裕馬力Ｐａは、車両総重量をＷ、エンジン回転総
重量をΔＷとしたときに、第（６）式でも表される。

この第（６）式および前記第（５）式からである。

したがって、予測加速度９ｏは、エンジンＥの余裕馬力
Ｐａから演算可能であり、余裕馬力Ｐａは第（５）式か
ら求められる。一方、エンジン回転数の目標変化速度肉
０は、運転者の加、減速の意志を示す指標たとえば目標
エンジン回転数ＮＯおよび実際のエンジン回転数Ｎの差
ΔＮを演算し、走行フィーリングおよび燃料消費の観点
から前記差ΔＮに応じた目標変化速度白。を予め定めた
テーブルを準備しておくことにより得られる。

以上のようにして、変速比変化速度Ｉが演算されると、
次いで、変速比の変化方向が反転されたか否かを判定す
る。この判定は、まず、変速比ｉが小”側に変動する方
向から“′大”側の方向に反転されたか否かの判定から
開始し、小側から大側に反転されたときには、変速用サ
ーボバルブ３０．５０を変速比ｉを大きくする方向（大
側）に最大作動速度で駆動する。具体的には、ソレノイ
ドバルブ１５１を全開にするとともにソレノイドバルブ
１５２を全開にし、第２変速用サーボバルブ５０のスプ
ール部材５４に図中上方向に最大の油圧力を作用させて
、スプール部材５４を最大速度で上動させ斜板Ｍｔを′
第２図で反時計回りに最大速度で回動させる。

この最大作動速度での駆動は、斜板Ｍｔの傾斜角を検出
するポテンシオメータからなる変速比検出センサにより
、実際に変速比ｉが大側に変化したことが検出されると
きまで行われる。

一方、変速比ｉが小側から大側に反転されていない場合
には、逆に大側から小側へ反転されたか否かの判定を行
い、変速比ｉが大側から小側へ反転されたときには、変
速用サーボバルブ３０．５０を変速比ｉを小さくする方
向（小側）に最大作動速度で駆動する。具体的には、ソ
レノイドバルブ１５１を全閉にするとともにソレノイド
バルブ１５２を全開にし、第２変速用サーボバルブ５０
のスプール部材５４に図中下方向に最大の油圧力を作用
させて、スプール部材５４を最大速度で下動させ斜板Ｍ
ｔを第２図で時計回りに最大速度で回動させる。この最
大作動速度での駆動は、斜板Ｍｔの傾斜角を検出する変
速比検出センサにより、実際に変速比ｉが小側に変化し
たことが検出されるときまで行われる。

変速比ｉが上記いずれの場合にも該当しない場合、すな
わち、変速比の変動方向の反転がなされていない場合、
および上記のように最大作動速度での反転方向への駆動
がなされた後、変速比検出センサにより実際に変速比ｉ
が反転された方向に変化し始めたことが検出された場合
には、上述のようにして演算した変速比変化速度Ｉに基
づいて変速比ｉの制御を行うように、コントローラ１０
０から両ソレノイドバルブ１５１，１５２にデユーティ
比駆動信号が出力され、変速制御がなされる。

このように制御すると、サーボバルブ３０，５０による
変速比の制御方向が反転された場合には、リンク機構４
５のガタやサーボバルブ３０゜５０自体の不感帯等によ
り生じるサーボバルブ３０．５０の無効ストロークを原
因として、サーボバルブへの反転作動信号の出力から実
際に斜板ＭＬの反転駆動が開始するまでに時間遅れが発
生するのであるが、この間での作動速度は最大にされる
ので、この時間遅れは最小に抑えられる。

以上の実施例においては、油圧ポンプと油圧モータとか
らなる無段変速機を用いる場合を示したが、本発明の制
御装置はこのような無段変速機だけでなく、他の形式の
無段変速機に用いても良いのは無論である。さらに、変
速比の制御装置としても、本例のように電気的なコント
ローラによりソレノイドバルブを制御してサーボバルブ
を作動させる電気−油圧式の装置のみならず、電動モー
タ等により変速比を直接制御するような装置を用いても
良い。

ハ８発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、コントローラから
変速用アクチュエータの作動方向を反転させる指令が出
力されたときに、この出力がなされた時から無段変速機
の変速比が反転方向に実際に変化したことが検出される
時までの間は、変速用アクチュエータを最大作動速度で
反転作動方向へ作動させるような作動信号がコントロー
ラからアクチュエータに出力されるように構成されてい
るので、リンク系のガタやアクチュエータ自体の不感帯
等により生じるアクチュエータの無効ストロークを原因
とする変速比反転時の応答遅れを最小に抑えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の変速制御装置を有した無段変速機の油
圧回路図、 第２図は第１および第２変速用サーボバルブの断面図、 第３図は上記変速制御の内容を示すフローチャートであ
る。 ４・・・シャトルバルブ　　５・・・クラッチ弁１０・
・・チャージポンプ ３０．５０・・・変速用サーボバルブ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）入力を無段階に変速可能な無段変速機構と、該無段
   変速機構の変速比を変更制御する変速用アクチュエータ
   と、該変速用アクチュエータの作動方向および作動速度
   を制御するコントローラと、前記無段変速機構の変速比
   を検出する変速比検出センサとからなる無段変速機にお
   いて、 前記コントローラから前記変速用アクチュエータの作動
   方向を反転させる指令が出力されたときに、該出力時か
   ら前記無段変速機の変速比が前記反転された方向に変化
   したことが前記変速比検出センサにより検出される時ま
   での間は、前記コントローラにより、前記変速用アクチ
   ュエータを最大作動速度で前記反転作動方向へ作動させ
   る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。