JPH04203674A - 車両用無段変速機の変速駆動装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、低速から中速までの車速域を対象とした車両
に好適に適用される流体式の無段変速機に係り、特にそ
の発進特性を向上させるために有効となる変速駆動装置
に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、燃費及び／又は排ガスの見地から、スロット
ル開度に対応する最も望ましいエンジン速度が一般に定
められている。一方、無段変速機を用いれば、車速の如
何に拘らずエンジンを任意の速度で運転できる。このた
め、従来では無段変速機を変速駆動装置を介して制御し
、上述したスロットル開度とエンジン速度の望ましい関
係が満たされるようにしている。具体的に説明すると、
従来の一般的な無段変速機は、少なくとも入力側が可変
容積形である一対の液圧ポンプ／モータの間に可変速の
静圧伝動系を構成し、入力側液圧ポンプ／モータの押し
除け容積を零にした状態で出力速度／入力速度で表され
る速度比を略零にできるようにされている。これに対し
て、変速駆動装置は、一般にＥ　ＣＵ　（Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ＩＪｎｉｔ）を主体として
構成されており、スロットル開度（すなわちアクセル踏
込量）とエンジン速度とを検出し、スロットル開度に対
応してエンジン速度が目標値に保持されるように、ＥＣ
Ｕに入力側液圧ポンプ／モータの押し除け容積をコント
ロールさせている。

この制御の概要を説明すると、■ドライバーがアクセル
を踏むことによりアクセルにリンクされてスロットルが
開き、■スロットル開度に対応する目標エンジン速度が
スロットル開度／目標エンジン速度チャートから求めら
れ、■実エンジン速度が目標値になるように無段変速機
の速度比が制御される（液圧ポンプ／モータの押し除け
容積を制御する）という流れになる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、このような従来の変速駆動装置は太き（次の
３つの課題を抱える。

第１．は、発進時アクセルを踏んでから動き出すまてに
時間遅れを生じ応答性が悪くなる点である。

すなわち、その原因を逐次追ってみると、■ドライバー
がアクセルを踏み込むことにより（アクセルとスロット
ルはステップ状に変化する）■目標エンジン速度ＳＤは
ステップ状に大きく増加する。

■しかし実エンジン速度ＳＥは「１次遅れ十無駄時間」
で増加するので、暫くの間はＳＥ＜ＳＤである。■そし
て、ＳＥ＞ＳＤとなって始めて、ＳＥを下げるためにエ
ンジンに負荷を掛けるべく、入力側液圧ポンプ／モータ
の押し除け容積（それまでは零）を増加させる。■その
結果、圧液が出力側液圧ポンプ／モータに流れ込み始め
、車が動き出す。このように、上記のものはアクセルを
踏んでも、エンジンが高速になるまで入力側液圧ポンプ
／モータの容積変化は始まらず車が動き出さないという
欠点がある。

第２は、エンジン速度のオーバーシュートが大きくなる
点である。すなわち、ＳＥ＞ＳＤとなった後もエンジン
負荷トルクがその時点でのスロットルに対応するエンジ
ン出力トルクを越えるまではＳＥは上昇を続けるので、
ＳＥのオーバーシュートを生じる。例えば、一般のドラ
イバー感覚でアクセルを踏み込むと、スロットルがステ
ップ状に大きく開いてそのスロットル開度に対応するエ
ンジン出力トルクが大きくなる傾向が強く、この時点で
入力端液圧ポンプ／モータの押し除け容積は小さいので
、静圧伝動系の高圧側がリリーフ圧に達してもエンジン
負荷トルクは未だ小さく、そのためＳＥがＳＤを越えて
上昇し、その結果リリーフバルブも働いてしまう。すな
わち、車速の低い間はエンジン出力が過大であり、リリ
ーフを吹かすことにより余ったエネルギーを捨てながら
エンジンは空吹かしに近い状態でＳＥのオーバーシュー
トが起こる。このため、少なくともこの間は低燃費走行
を行うことができない欠点がある。

第３は、発進時の圧力変動が大きく、トルク変動が大き
くなる点である。前記理由でエンジン速度がオーバーシ
ュートした後で、制御遅れを取り戻すために入力側液圧
ポンプ／モータの押し除け容積を急いで増加させるため
、液圧伝動系を流れる圧液の流量が急増して圧力が急上
昇し、為にトルクが急増し、動き始めの加速度が過大に
なり易くスムーズな発進ができない（飛び出し感）とい
う欠点がある。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであ
って、先ず車両において最も優先されるべき発進特性に
関わる上記第１、第３の課題を解決し、これを前提とし
て経済性に関わる上記第２の課題を解決することを目的
としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手
段を講じたものである。

すなわち、本発明に係る車両用無段変速駆動装置は、少
なくとも入力側が可変容積形である一対の液圧ポンプ／
モータの間に可変速の静圧伝動系を構成し、入力側液圧
ポンプ／モータの押し除け容積を零にした状態で出力速
度／入力速度で表される速度比を略零にできるようにさ
れた車両用無段変速機において、前記静圧伝動系の有効
差圧がアクセル踏込量（広義にはアクセル角度）に対応
した設定圧に保たれるように前記入力側液圧ポンプ／モ
ータの押し除け容積を負帰還制御することを特徴とする
。

このような構成において、最適運転条件に沿った変速駆
動を可能にするためには、有効差圧と入力側液圧ポンプ
／モータの押し除け容積とからエンジン負荷トルクを求
め、このエンジン負荷トルクに対して最適開度となるよ
うにスロットルをフィードフォワード制御するのが望ま
しい。

［作用］ 請求項１に係る構成を従来の装置に適用すれば、アクセ
ルを踏み込んでから動き出すまでの時間遅れを解消して
応答性を高め、同時に急激な飛び出しを防止することが
できる。すなわち、発進時にドライバーがアクセルを踏
み込むと、スロットルが連動してステップ状に変化する
（アクセルとスロットルが直結であるとの仮定による）
。この場合、有効差圧がアクセル踏込量に対応した設定
値に保持されるように入力端液圧ポンプ／モータの押し
除け容積がエンジン速度の上昇を待たずして負帰還制御
により変化し始める。すなわち、出力側液圧ポンプ／モ
ータが停止している状態で最初入力側液圧ポンプ／モー
タの押し除け容積が僅かに増大して有効差圧を生じ、こ
れにより出力側液圧ポンプ／モータが回転し始めると、
該ポンプ／モータが圧液を呑み込むことによる有効差圧
の低下を補償するため更に入力側液圧ポンプ／モータの
押し除け容積が増大する。このような作用が連鎖的に起
こって、アクセルを踏み込んだ瞬間から車速の増加とと
もに入力側液圧ポンプ／モータの押し除け容積が増大し
ていく。このようにして有効差圧が安定して維持される
と、有効差圧は車体の加速度に比例し、この制御におい
てはアクセルを一定に保持している限り差圧一定、すな
わち加速度一定となるので（勿論アクセルの踏み込み加
減を変えることによってドライバーは意図した加速度に
調節できる）、アクセルを踏み込んだ瞬間から安定かつ
有効な牽引力が得られ、車が動き始めることになる。こ
のため、従来においてエンジン速度が立上るまでの「１
次遅れ十無駄時間」に相当する時間を解消し、応答性を
高めることが可能になる。しかも、この制御によれば、
従来の制御のように立上った後、制御遅れを取り戻すた
めに入力側液圧ポンプ／モータの押し除け容積を急激に
増大させる必要がなく、不慮の飛び出しを招くことがな
くなる。これらの結果、上記構成は無段変速機搭載車両
を安定かつスムーズに変速駆動できるものとなる。

ところで、このような構成は車両の変速性能を向上させ
るが、このままでは燃費及び／又は排ガスの見地からス
ロットル開度に対応する望ましいエンジン速度を実現す
るという内容を含まない。

すなわち、スロットル開度とエンジン速度が望ましい関
係になるということはスロットル開度とエンジン負荷ト
ルクが望ましい関係になるということであるが（何故な
らこれらは三位一体の関係にある）、上記制御ではエン
ジン負荷トルクは入力側液圧ポンプ／モータの押し除け
容積×有効差圧に略比例し、押し除け容積の一次関数と
して増大していく。このため、発進当初のエンジン負荷
トルクは小さい。これに対して、上記のごとくアクセル
とスロットルが直結である仮定のもとでは、通常の運転
感覚でアクセルを踏み込んだ場合、発進当初からエンジ
ンに高い出力トルクが一方的に現れる。これらの結果、
エンジンは当初無負荷若しくはそれに近い状態でオーバ
ーシュート気味に吹き上がり、その後負荷トルクが増大
するにつれて徐々に低減していくという経過を辿ること
になり、最適運転条件から外れたものとなる。また、こ
のような過剰なエンジン出力トルクが上記の変速駆動制
御に悪影響を及ぼさないとも限らない。

そこで、上記の構成に請求項２の構成を付加することが
一つの有効な手段となる。すなわち、上記の構成におい
ては有効差圧と入力側液圧ポンプ／モータの押し除け容
積を知ることが容易であり、これらを乗じることによっ
てエンジン負荷トルクを求めることができる。そこで、
予めエンジン負荷トルクに対応する最適スロットル開度
は知られているので、スロットルをアクセルに連動させ
るかわりにそのような最適値にフィードフォワード制御
すれば、上述した変速駆動制御をより適正なものにする
と同時に、余剰エネルギーの発生を防いで低燃費及び／
又は低排ガスの条件に適合させることができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

この変速駆動装置が適用される無段変速機Ａは、第１図
に示すように、一対の可変容積形波圧ポンプ／モータ１
．２の間を液圧回路３で接続し、通称ＨＳ　Ｔ　（Ｈｙ
ｄｒｏｓｔａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）と呼
ばれる可変速の静圧伝動系ａを構成している。これらの
液圧ポンプ／モータ１．２には、例えば特願昭５６−１
７５１９０号に示される如きビントルの偏心によって容
積変化を実現する静圧バランスタイプのものが好適に用
いられる。そして、入力側の液圧ポンプ／モータ（以下
、液圧ポンプと称する）１にガソリンエンジン４を連結
し、出力側の液圧ポンプ／モータ（以下、液圧モータと
称する）２に減速機５を介して車輪６を連結している。

前記液圧ポンプ１の押し除け容積ＤＰの最大値ＤＰＭＡ
、と前記液圧モータ２の押し除け容積ＤＭの最大値ＤＭ
ＭＡＸとは、この場合等しい値に設定されている。また
、前記静圧伝動系ａはブーストポンプ７によりバックア
ップされるとともに、リリーフ弁８により圧力破損から
保護されている。このような無段変速機Ａにおいて、エ
ンジン４の速度をＳＥ、液圧モータ２の速度をＳＭ（車
速Ｖに比例）とした場合に、速度比ｅはＳＭ／ＳＥで表
わすことができる。そして、この速度比ｅを、第２図に
示す如く液圧モータ２の押し除け容積ＤＭを当初最大値
ＤＭＭＡｘに保持した状態で液圧ポンプ１の押し除け容
積ＤＰを０からＤＰＭＡＸまで増大させることにより０
＜ｅ≦１の間で変化させ、さらに、液圧ポンプ１の押し
除け容積ＤＰを最大値ＤＰＭＡＸに保持した状態で液圧
モータ２の押し除け容積ＤＭをＤＭＭＡＸから０に向か
って減少させることにより１＜ｅの領域で変化させるこ
とができるようになっている。

このような構成において、本実施例は前記液圧ポンプ１
の容積変化をもたらすその操作端１ａにプレッシャーコ
ンペンセータ９を接続するとともに、エンジン４内のス
ロットル弁４ａとアクセル１１の間をアクセルモジュレ
ータ１２を介して別体のワイヤ１２ａ、１２ｂで接続し
、これらプレッシャーコンペンセータ９及びアクセルモ
ジュレータ１２をＥＣＵＩＯを通して制御するようにし
ている。すなわち、プレッシャーコンペンセータ９は、
ＥＣＵＩＯがアクセル１１の踏込量ＡＣＬに対応した設
定圧Ｐ。を実現するための信号ｓ１を出力した場合に、
前記液圧ポンプ１の吐出圧と吸込圧の有効差圧ΔＰをそ
の信号ｓ１に係る設定圧Ｐ。に等しくするまで液圧ポン
プ１の押し除け容積ＤＰを変化させる機能を有したもの
で、この実施例で設定圧Ｐ。は第３図中実線で示すよう
にアクセル踏込量ＡＣＬに略正比例して与えられるよう
にしである。そのプレッシャーコンペンセータ９の具体
的な構成例としては、図示しないが、液圧ポンプ１にデ
ユーティ−制御弁を接続し、前記ＥＣＵＩＯからアクセ
ル踏込量ＡｃＬに比例した設定圧信号ｓ１がこのデユー
ティ−制御弁に入力されることにより内部で設定圧Ｐ。

を発生するようにしておく。そして、その設定圧Ｐ。を
この液圧ポンプ１の操作端１ａたる内設スプールの一端
側に作用させる一方、該スプールの他端側に実際の有効
差圧ΔＰを拮抗状態で作用させておくことにより、有効
差圧ΔＰが設定圧Ｐ。よりも小さければスプールが一方
に動いて押し除け容積ＤＰの増大方向にビントル駆動用
コントロールピストンに圧液を導入し、有効差圧ΔＰが
設定圧Ｐ。よりも大きければスプールが他方に動いて押
し除け容積ＤＰの減少方向にそのコントロールピストン
に圧液を導入することができるようにしておく。

また、アクセルモジュレータ１２は、例えば特願昭６１
−１３６９６８号に加速調節装置として示されているも
ので、アクセル１１とスロットル弁４ａを連結するワイ
ヤを前段部１２ａと後段部１２ｂに分断し、その分断部
分にアクセル踏込量ＡＣＬを差動分配して前記スロット
ル弁４ａ及び可変式の固定機構に出力する差動歯車を配
置している（図示省略）。そして、固定機構の固定位置
が外部からの操作で移動されることによって、ワイヤ１
２ａに対するワイヤ１２ｂの変位を減じ、その結果アク
セル踏込ＪｉｌＡＣＬに対するスロットル開度ＴＨＬを
減少方向にシフトさせることができるようになっている
。そして、前記液圧ポンプ１に偏心センサ１ｂが設けて
あり、ＥＣＵＩＯはその検出信号Ｓ２を介して取り出し
た押し除け容積ＤＰと上記設定圧（有効差圧）Ｐｏとを
乗じることによってエンジン負荷トルクＴＥを求める一
方（第３図及び第５図参照）、このＥＣＵＩＯに予め燃
費及び／又は排ガスの見地からエンジン負荷トルクＴＥ
に対して最適と考えられるスロットル開度ＴＨＬをテー
ブル化して記憶させておき（このＴＨＬは第６図に示す
最適運転ライン上の各動作点に対応している）、そのよ
うなスロットル開度ＴＨＬが得られるように前記アクセ
ルモジュレータ１２の固定機構可変用アクチュエータ等
に制御信号ｓ３を出力してスロットル弁４ａを逐次フィ
ードフォワード制御するようにしている。

このような構成によると、既に述べた作用により、無段
変速機Ａの発進特性を向」ニさせ、同時に燃費を改善す
ることができる。すなわち、発進時にドライバーがアク
セル１１を踏み込むと、スロットル弁４ａはアクセルモ
ジュレータ１２の挙動を通じて最適開度ＴＨＬに開き、
エンジン４に過不足ない燃料を送り込む。一方、これと
並行して、液圧ポンプ１の押し除け容積ＤＰがエンジン
速度ＳＥの上昇を待たずして負帰還制御により変化し、
アクセル踏込量ＡＣＬに比例した有効差圧ΔＰ（＝Ｐ。

）を維持する。すなわち、液圧モータ２　　　　゛が停
止している状態で最初液圧ポンプ１の押し除け容積ＤＰ
が僅かに増大して有効差圧Ｐ。を生じ、これにより液圧
モータ２が回転し始めると、この液圧モータ２が圧液を
呑み込むことによる有効差圧Ｐ。の低下を補償するため
更に液圧ポンプ１の押し除け容積ＤＰが増大する。この
ような作用が連鎖的に起こって、アクセル１１を踏み込
んだ瞬間から車速Ｖの増加とともに液圧ポンプ１の押し
除け容積ＤＰが増大していく。このようにして有効差圧
Ｐ。が安定して維持されると、有効差圧Ｐ。は車体の加
速度に比例し、この制御においてはアクセル１１を一定
に保持している限り差圧Ｐ。

一定、すなわち加速度一定となるので（勿論アクセル１
１の踏み込み加減を変えることによってドライバーは意
図した加速度に調節できる）、第４図に示すように当初
から一定して有効な牽引力Ｆが得られ、アクセル１１を
踏み込んだ瞬間から車が動き始めることになる。このた
め、従来においてエンジン速度ＳＥが立上るまでの「１
次遅れ＋無駄時間」に相当する時間を解消し、応答性を
高めることが可能になる。しかも、この制御は、従来の
制御のように立上った後、制御遅れを取り戻すために液
圧ポンプ１の押し除け容積ＤＰを急激に増大させるとい
った必要がなく、不慮の飛び出しを招くことがな（なる
。これらの結果、この実施例は図示無段変速機Ａを搭載
した車両を安定かつスムーズに変速駆動できるものとな
る。その上、スロットル開度ＴＨＬが常に最適値にフィ
ードフォワード制御されるので、上述した変速駆動制御
において発進時にエンジン４が無負荷あるいはそれに近
い状態でオーバーシュートぎみに吹き上がることがなく
なり、上記の変速制御自体をより適正化すると同時に、
余剰エネルギーの発生を防いで低燃費及び／又は低排ガ
スの条件に適合させることができる。

なお、前記アクセルモジュレータを用いる代わりに、ス
ロットル弁に対して直列に補助スロットル弁を設け、こ
の補助スロットル弁をＥＣＵで制御し燃料供給を規制す
るようにしてもよい。また、前記実施例では第３図に示
す如く設定圧Ｐ。がアクセル踏込量ＡＣＬに略正比例し
て増大するように設定しであるが、例えば上記制御をＱ
＜ｅ≦１までで終わらせ、ｌ＜ｅにおいて従来通りの制
御（すなわちアクセル踏込量に対応した目標エンジン速
度が与えられるようにスロットル開度を制御する）に移
行したい場合には、移行の瞬間にトルク変動を生じてシ
ョックを受けることがないようにアクセル踏込量ＡＣＬ
に対応した設定圧Ｐｏを第３図中想像線で示すように若
干修正しておくことも有効となる。さらに、前記実施例
では有効差圧ΔＰを液圧ポンプの吐畠圧−吸込圧間の差
圧としているが、吐出圧−大気圧間の差圧や吐出圧の絶
対値（すなわち圧力０との差圧）も有効差圧として利用
することができる。さらにまた、前記実施例のスロット
ル制御に代えて、おもにディーゼルエンジンに用いられ
るオーバースピードガバナーを設ける態様も考えられ、
ポンプ／モータの形状も、入力側、出力側ともに可変容
量形でもよく、入力側と出力側の最大押し除け容積が異
なっていてもよく、容量可変方式も斜板式、斜軸式等自
由である。また、容量制御機構としては油圧アクチュエ
ータやステッピングモータを用いたサーボ機構など周知
の手段が用いられる。その他、本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲で種々変形が可能である。

［発明の効果コ 本発明に係る変速駆動装置を車両用無段変速機に適用す
ると、応答遅れや飛び出し感を解消し、発進時の変速駆
動を安定かつスムーズに行わせることが可能になる。ま
た、このような構成下にあっては、発進時におけるエン
ジンのオーバーシュートを防ぐことも容易であり、燃費
向上を図ることが可能になる。これらの結果、本発明は
発進を頻繁に行う市街地走行時などに特に実益を伴うも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は回路図、第２
図は無段変速機の速度比と押し除け容積の関係を示すグ
ラフ、第３図はアクセル踏込量と設定圧の関係を示すグ
ラフ、第４図は速度比と牽引力の関係を示すグラフ、第
５図は速度比とエンジン負荷トルクの関係を示すグラフ
、第６図はエンジンスピードとエンジン負荷トルクの関
係を示すグラフである。 １・・・入力側液圧ポンプ／モータ（液圧ポンプ）２・
・・出力側液圧ポンプ／モータ（液圧モータ）４ａ・・
・スロットル弁 ａ・・・静圧伝動系 Ａ・・・無段変速機 ｅ・・・速度比 ΔＰ・・・有効差圧 ＤＰ、ＤＭ・・・押し除け容積 ＡＣＬ・・・アクセル角度（アクセル踏込量）Ｐｏ・・
・設定圧 ＴＥ・・・エンジン負荷トルク ＴＨＬ・・・スロットル開度

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも入力側が可変容積形である一対の液圧ポ
   ンプ／モータの間に可変速の静圧伝動系を構成し、入力
   側液圧ポンプ／モータの押し除け容積を零にした状態で
   出力速度／入力速度で表される速度比を略零にできるよ
   うにされた車両用無段変速機に適用されるものであって
   、前記静圧伝動系の有効差圧がアクセル角度に対応した
   設定圧に保たれるように前記入力側液圧ポンプ／モータ
   の押し除け容積を負帰還制御することを特徴とする車両
   用無段変速機の変速駆動装置。 ２、有効差圧と入力側液圧ポンプ／モータの押し除け容
   積とからエンジン負荷トルクを求め、このエンジン負荷
   トルクに対して最適開度となるようにスロットルをフィ
   ードフォワード制御することを特徴とする請求項１記載
   に係る車両用無段変速機の変速駆動装置。