JPH0647350B2 - 自動車用無段変速装置 - Google Patents

自動車用無段変速装置

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JPH0647350B2
JPH0647350B2 JP59046431A JP4643184A JPH0647350B2 JP H0647350 B2 JPH0647350 B2 JP H0647350B2 JP 59046431 A JP59046431 A JP 59046431A JP 4643184 A JP4643184 A JP 4643184A JP H0647350 B2 JPH0647350 B2 JP H0647350B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無段変速機を使つた自動車用の変速装置に関す
る。
従来より自動車の自動変速機に使われているトルクコン
バータには入力軸と出力軸との間にスリツプが生じ、そ
れが伝達動力の損失となるという欠点があることから、
現在、変速機として滑りのない無段変速機を採用するこ
とが考えられている。しかし、無段変速機を使つた変速
機で構造簡単で且つ制御性にすぐれたものつまり自動車
用として最適なものは未だ提供されていない。
本発明は上記状況にかんがみてなされたもので、無段変
速機を使つた自動車用の変速装置で、構造簡単で且つ制
御性にすぐれたものを提供することを目的とする。
上記目的を達成する第一の発明に係る自動車用無段変速
装置は、エンジンと無段変速機との間にスリップ式クラ
ッチを設けた自動車用無段変速装置において、車両の運
転状態を検出する運転状態検出手段と、同運転状態検出
手段の出力信号に応じて上記スリップ式クラッチの作動
を制御するスリップ式クラッチ制御手段と、上記スリッ
プ式クラッチ制御手段からの制御信号に応じて上記無段
変速機の変速比を制御する変速比制御手段とを備えたこ
とを特徴とする。
第二の発明に係る自動車用無段変速装置は、入力軸、出
力軸、上記入力軸側に配設されたプライマリプーリ、上
記出力軸側に配設されたセカンダリプーリ、両プーリ間
に掛け渡された無端ベルトからなるベルト式無段変速機
とエンジンとの間にスリップ式クラッチを設けた自動車
用無段変速装置において、車両の運転状態を検出する運
転状態検出手段と、同運転状態検出手段の出力信号に応
じて上記スリップ式クラッチの作動を制御するスリップ
式クラッチ制御手段と、上記スリップ式クラッチ制御手
段からの制御信号に応じて上記無端ベルトの押付力を制
御するベルト押付力制御手段とを備えたことを特徴とす
る。
第三の発明に係る自動車用無段変速装置は、入力軸、出
力軸、上記入力軸側に配設されたプライマリプーリ、上
記出力軸側に配設されたセカンダリプーリ、両プーリ間
に掛け渡された無端ベルトからなるベルト式無段変速機
とエンジンとの間にスリップ式クラッチを設けた自動車
用無段変速装置において、車両の運転状態を検出する運
転状態検出手段と、同運転状態検出手段の出力信号に応
じて上記スリップ式クラッチの作動を制御するスリップ
式クラッチ制御手段と、上記スリップ式クラッチ制御手
段からの制御信号に応じて上記無段変速機の変速比及び
上記無端ベルトの押付力を制御する無段変速機制御手段
とを備えたことを特徴とする。
以下、本発明に係る自動車用無段変速装置を図面に示す
実施例に基づき詳細に説明する。
第１図には無段変速機としてベルト式のものを使つた一
実施例の概略構造を示す。
エンジン１の駆動軸２はスリツプ式クラツチ３のフライ
ホイール４に連結されており、油圧によりフライホイー
ル４と係合される当該クラツチ３のクラツチデイスク５
のクラツチ軸６は前後進切換用の切換機構７に接続され
ている。切換機構７は図示しない運転室に配設された公
知のセレクトレバーにより直接又は油圧アクチュエータ
等を介して間接的に作動されるものである。切換機構７
の出力側は、ベルト式無段変速機８の入力軸９に連結さ
れている。この入力軸９には無段変速機８のドライブ側
のプーリ（プライマリプーリ）１０の一方のデイスク１
０ａが一体的に取付けられており、このデイスク１０ａ
と対をなすもう一方のデイスク１０ｂが油圧によりデイ
スク１０ａに対し接近離反動可能に設けられている。１
１はデイスク１０ｂを移動させる油圧が供給される油圧
室である。この無段変速機８のドリブン側のプーリ１２
（セカンダリプーリ）の一方のデイスク１２ａは出力軸
１３に一体的に取付けられており、このデイスク１２ａ
と対をなすもう一方のデイスク１２ｂが油圧によりデイ
スク１２ａに対し接近離反動可能に設けられている。１
４はデイスク１２ｂを作動させる油圧が供給される油圧
室である。これら二つのプーリ１０，１２間にゴム製又
は鋼製のベルト１５が巻き掛けられており、各プーリ１
０，１２におけるデイスク１０ａ，１０ｂ及び１２ａ，
１２ｂ間距離を変えて、プーリ１０，１２とベルト１５
との巻き掛け半径を変えることによつてある範囲での無
段階の変速がなされるのである。この無段変速機８で
は、ドライブ側のプーリ１０のベルト１５への押付力
（油圧）を変えることによつて変速比を制御し、ドリブ
ン側のプーリ１２のベルト１５への押付力（油圧）を変
えることによつて伝達トルクを制御するようにしてい
る。
図中、１６は無段変速機８の出力軸１３に連結された減
速機、１７は減速機１６につながるデフアレンシヤルで
あり、１８はエンジン１の駆動軸２に連結されたオイル
ポンプ、１９はスリツプ式クラツチ３の作動を制御する
油圧制御装置、２０はベルト式無段変速機８の作動を制
御する油圧制御装置、２１は制御装置１９，２０に制御
指令信号を出力するコンピユータ、２２はスリツプ式ク
ラツチ３の出力側の回転速度（クラツチ軸６回転速度）
を検出する回転速度検出器である。
スリツプ式クラツチ３の作動を制御する油圧制御装置１
９の一例の詳細を第２図に示してある。２３は油圧制御
弁で、コンピユータ２１からの指令により作動されるデ
ユーテイソレノイドバルブ２４により作動制御され、オ
イルポンプ１８で発生された油圧（ライン圧）をスリツ
プ式クラツチ３に供給し、スリツプ式クラツチ３の係合
あるいは解放を行なう。２５は油圧制御弁２３への制御
用の油圧を調圧する調圧弁である。この油圧制御装置１
９により、車の発進時（例えば、15Km／ｈ以下）にはエ
ンジン回転速度の２乗に比例したトルク容量をもつよう
に、又定常走行時にはエンジンの回転速度とスロツトル
開度とから決まり、エンジントルク変動を有効に遮断で
きる最小スリツプ量に常に維持できるように、スリツプ
式クラツチ３への供給油圧は制御されるのである。
第３図にはベルト式無段変速機８の油圧制御装置２０の
一例の詳細を示してある。２９はオイルポンプ１８によ
り発生した油圧を調圧し、所望のライン圧を発生させ
る、調圧弁としてのプーリ押付圧制御弁であり、このラ
イン圧はドリブン側プーリ１２の油圧室１４へ連結さ
れ、ベルト１５の押圧力を発生する。
２６は、ドライブ側プーリ１０の油圧室１１に連結され
るとともに、上記油圧室１１内へのライン圧供給油量を
制御する変速比制御弁である。
２８は上記プーリ押圧制御弁２９により調圧されたライ
ン圧を減圧し、上記プーリ押付圧制御弁２９、変速比制
御弁２６のそれぞれを作動させるパイロット圧を発生さ
せる減圧弁である。
２７は変速比制御用ソレノイド弁で、変速比制御弁２６
へのパイロット圧を調整し、変速比を変更する。
３０はプーリ押付圧制御用ソレノイド弁で、プーリ押付
圧制御弁２９へのパイロット圧を調整し、ライン圧を変
更することによりベルト１５の押圧力を変更する。
３１，３２はライン圧を上記変速比制御弁２６、上記プ
ーリ押付圧制御弁２９へ導く油路である。なお、上記ソ
レノイド弁２７，３０はコンピュータ２１により車両の
運転状態に応じてデューティ制御される。
スリツプ式クラツチ３のスリツプ量は車両の運転状態に
応じて変えられる。コンピユータ２１においては、エン
ジン１のスロツトル弁開度の検出信号とエンジン回転速
度の検出信号とによりそのときの運転状況に応じたスリ
ツプ式クラツチ３の目標とするスリツプ量が求められ
る。一方、前記エンジン回転速度信号と回転速度検出器
２２により検出されるスリツプ式クラツチ３の出力軸の
回転速度信号とにより実際のスリツプ量が求められる。
そして、これら目標スリツプ量と実スリツプ量との偏差
に基づき、スリツプ式クラツチ３のスリツプ量が目標ス
リツプ量となるようにスリツプ式クラツチ３は制御され
る。つまり、目標スリツプ量と実スリツプ量との偏差か
ら油圧制御装置１９におけるデユーテイソレノイドバル
ブ２４のデユーテイ率が演算され、それに基づきソレノ
イドバルブ２４が駆動されて、油圧制御弁２３への油圧
の大きさ、油圧の給排が制御され、スリツプ式クラツチ
３のスリツプ量が目標スリツプ量となるように制御され
るのである。
上記デユーテイ率はスリツプ式クラツチ３における押付
力（油圧）を示すものであり、そして、これは、クラツ
チ３におけるトルク伝達量そのもの、つまり無段変速機
８に入力される実質トルクを表している。従つて、変速
機制御用の油圧制御装置２０におけるソレノイドバルブ
３０を前記デユーテイ率に応じて駆動して、プーリ押付
圧制御弁２９を経てドリブン側プーリ１２の油圧室１４
に供給される油圧を制御すれば、ドリブン側プーリ１２
のベルト押付力が伝達トルクに応じて適切に制御される
ことになる。
又、無段変速機８への実質入力トルクを表す上記デユー
テイ率と無段変速機８の出力軸１３の回転速度により検
出される車速とに基づきそのときの運転状態に最適な変
速比が求められる。一方、前記車速と回転速度検出器２
２による出力軸６の回転速度とから実際の変速比が求め
られる。そして、これら目標変速比と実変速比との偏差
に基づき、目標変速比となるように無段変速機８の変速
比が制御されるのである。つまり、目標変速比と実変速
比との偏差から油圧制御装置２０におけるデユーテイソ
レノイドバルブ２７のデユーテイ率が演算され、それに
基づきソレノイドバルブ２７が駆動されて変速比制御弁
２６を経てドライブ側のプーリ１０の油圧室１１に供給
される油圧が制御され、それによりドライブ側プーリ１
０の有効半径が変えられ、ベルト式無段変速機８の変速
比が目標とする最適の変速比となるように制御されるの
である。ベルト式無段変速機８の変速比が車両の運転状
態に応じてフイードバツク制御されるのである。
上記のように、無段変速機８とスリツプ式クラツチ３と
を組合せたことにより、スリツプ式クラツチ３が滑らか
な発進や前進、後退の切換え時のクラツチとして機能す
るだけでなく、エンジンのトルク変動を有効に遮断する
ことができ、その制御も極めて容易となるのである。
又、ベルト式無段変速機８の変速比制御がスリツプ式ク
ラツチ３の制御信号（クラツチの押圧力：伝達トルクそ
のものを代表）に基づき容易に行なえるようになる。
第４図には、無段変速機として特公昭５７−13221号公
報に開示されている摩擦無段変速機３３を採用した実施
例を示す。この無段変速機３３は、第５図に示すよう
に、入力軸（ここではスリツプ式クラツチ３のクラツチ
軸６）に一体的に結合される入力円板３４と、当該無段
変速機３３の出力軸３５に結合されるカムデイスク３６
と、入力円板３４とカムデイスク３６とに接触する複数
の回転自在な遊星コーン３７と、遊星コーン３７の円錐
面に接触し且つ軸方向に移動可能なリング３８とからな
つている。図中、a1，a2，a3は遊星コーン３７と入力円
板３４、カムデイスク３６、リング３８との接触部（伝
動面）である。入力軸６と一体の入力円板３４が回転す
ると、遊星コーン３７は自転しながらリング３８の内周
に沿つて公転する。リング３８が図中破線で示すＡの位
置にあるときには遊星コーン３７に対するリング３８と
カムデイスク３６との関係が等しく（d/c＝f/e）なり、
ゼロ回転となる。つまり、カムデイスク３６は回転せ
ず、回転は伝達されないのである。リング３８が変速操
作により図中Ｂ側にわずかに移動すると、差動現象によ
りカムデイスク３６は徐々に回転し、リング３８が図中
実線で示すＢの位置に来ると、カムデイスク３６は最高
回転となる。
この実施例において、その他の構成は先に挙げた実施例
とほぼ同じである。ただし、摩擦無段変速機３３におい
ては、入力軸６に対し出力軸３５の回転方向が逆になる
ので、出力軸３５が接続される前後進切換クラツチ３９
中にアイドラギヤ４０を設けて前進段を取り出すように
している。
この実施例では、摩擦無段変速機３３がゼロ回転から始
動できるので、難しいクラツチ制御なしで滑らかな発進
が可能となる。又、減速比自体が大きい（例えば、∞〜
１．９６）ため、別に減速機を設ける必要がなく、構造
の簡素化が図れる。
又、この実施例でも摩擦無段変速機３３の変速制御をス
リツプ式クラツチ３に与えられる油圧データと車速（又
はエンジン回転数）とで制御することも可能である。第
６図にはその制御装置４１の一例を示してある。摩擦無
段変速機３３のリング３８はガイド４２により軸方向に
移動可能に支持され、更にリング３８にはシリンダ４３
のサーボピストン４４が連結されている。４５はサーボ
ピストン４４を作動させる変速比制御弁で、油路４６の
油圧を変速比制御ソレノイドバルブ４７で制御すること
により作動される。４８はライン圧が導かれる油路、４
９は減圧弁である。
車速データとスリツプ式クラツチ３の油圧データとから
コンピユータ２１を介して変速比制御ソレノイドバルブ
４７がデユーテイ制御され、変速比制御弁４５が作動さ
れ、シリンダ４３のサーボピストン４４が移動され、そ
れによりリング３８の位置が変えられ、変速がなされ
る。
又、この実施例において、制御装置４１が故障したとき
には、コンピユータ２１で自己診断し、故障表示灯５０
や警報等によりドライバーに知らせると共に、変速操作
を手動で行なえるようにすることもできる。
第７図には自動制御系が故障した場合に使われる手動操
作機構の一例を示す。この手動操作機構は自動制御系の
故障時以外は作動できないようにしてある。支持台５１
に支持されリング３８の移動方向と直交するガイド軸５
２に、外周面にセレーシヨン部５３を有するリーブ54が
摺動可能に嵌合され、スプリング５５で一方側に押圧さ
れている。スリーブ５４のセレーシヨン部５３には手動
レバー５６が嵌合されている。スリーブ５４の軸部に
は、内周面に前記セレーシヨン部５３と嵌合し得るセレ
ーシヨン孔５７を有し且つリング３８と連結する制御レ
バー５８が回転自在に嵌め込まれている。又、スリーブ
５４のスプリング５５により付勢されている側と反対側
の端部には前記制御装置４１における油路４６が接続さ
れている。
制御系の故障時、変速比制御ソレノイドバルブ４７が作
動せず、油路４６の油圧が高くなると、この油圧により
スリーブ５４がスプリング５５のばね力に抗して第７図
中右方に移動され、そのセレーシヨン部５３が制御レバ
ー５８のセレーシヨン孔５７と嵌合し、手動レバー５６
と制御レバー５８とが一体となり、手動レバー５６をガ
イド軸５２回りに回動させることにより制御レバー５８
がリング３８を移動し、変速操作がなされるのである。
尚、通常時は油路４６の油圧が低いためスリーブ５４は
スプリング５５で左方に押圧され、制御レバー５８はス
リーブ５４の軸部上で回転自在なフリーの状態となり、
自動制御によるリング３８の動きの妨げとなることはな
い。手動レバー５６には簡単な表示（スタート、加速、
停止など）を付けたり、軽いデテントを設けることが考
えられる。
摩擦無段変速機３３の変速制御は電気的に行なうことも
可能である。第８図にはその一例を示す。これは、フオ
ースモータ５９の可動部６０をリング３８と連結し、伝
達トルクと対応するスリツプ式クラツチ３の制御油圧と
車速とによりコンピユータ２１を経てフオースモータ５
９を作動し、可動部６０の出入によりリング３８が移動
されて変速がなされるようにしたものである。
第９図にはスリツプ式クラツチ３の制御用油圧と車速と
に基づき無段変速機の変速比を異なるパターンで制御し
た場合のエンジン回転数と車速との関係を示す。図中、
Ｄは燃費を重視したもので、Ｌは加速性を重視したもの
である。
以上、実施例に基づき詳細に説明したように、本発明に
係る自動車用無段変速装置では、スリツプ式クラツチと
無段変速機とを組合せて構成したので構造が簡単且つ軽
量となり、又発進時には滑らかな発進が可能となり、更
にエンジンのトルク変動が出力軸に伝達されるのを防ぐ
ことができ、その制御性も向上する。又、この発明で
は、スリツプ式クラツチの制御信号に基づき無段変速機
の変速比及び／又はプーリのベルト押圧力を制御するよ
うにしたので、制御が容易で伝達効率も高く、耐久性も
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に係る自動車無段変速機のス
ケルトン図、第２図はそのスリツプ式クラツチの制御装
置の油圧回路図、第３図は無段変速機の制御装置の油圧
回路図、第４図は他の実施例のスケルトン図、第５図は
摩擦無段変速機の断面図、第６図はその変速制御装置の
油圧回路図、第７図は手動操作機構の断面図、第８図は
電気的変速制御装置の概略図、第９図は異なる制御パタ
ーンを示す線図である。 図面中、 １はエンジン、 ２はエンジンの駆動軸、 ３はスリツプ式クラツチ、 ７は前後進切換用のシンクロ機構、 ８はベルト式無段変速機、 １０はドライブ側のプーリ、 １１はドライブ側の油圧室、 １２はドリブン側のプーリ、 １４はドリブン側の油圧室、 １５はベルト、 １８はオイルポンプ、 １９はスリツプ式クラツチの油圧制御装置、 ２０はベルト式無段変速機の油圧制御装置、 ２１はコンピユータ、 ２３は油圧制御弁、 ２４はソレノイドバルブ、 ２６は変速比制御弁、 ２７は変速比制御用ソレノイドバルブ、 ２９はプーリ押付圧制御弁、 ３０はプーリ押付圧制御用ソレノイドバルブ、 ３３は摩擦無段変速機、 ４１は制御装置である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンと無段変速機との間にスリップ式
    クラッチを設けた自動車用無段変速装置において、車両
    の運転状態を検出する運転状態検出手段と、同運転状態
    検出手段の出力信号に応じて上記スリップ式クラッチの
    作動を制御するスリップ式クラッチ制御手段と、上記ス
    リップ式クラッチ制御手段からの制御信号に応じて上記
    無段変速機の変速比を制御する変速比制御手段とを備え
    たことを特徴とする自動車用無段変速装置。
  2. 【請求項２】上記無段変速機は、入力軸と、出力軸と、
    上記入力軸側に配設されたプライマリプーリと、上記出
    力軸側に配設されたセカンダリプーリと、両プーリ間に
    掛け渡された無端ベルトとからなるベルト式無段変速機
    であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
    自動車用無段変速装置。
  3. 【請求項３】入力軸、出力軸、上記入力軸側に配設され
    たプライマリプーリ、上記出力軸側に配設されたセカン
    ダリプーリ、両プーリ間に掛け渡された無端ベルトから
    なるベルト式無段変速機とエンジンとの間にスリップ式
    クラッチを設けた自動車用無段変速装置において、車両
    の運転状態を検出する運転状態検出手段と、同運転状態
    検出手段の出力信号に応じて上記スリップ式クラッチの
    作動を制御するスリップ式クラッチ制御手段と、上記ス
    リップ式クラッチ制御手段からの制御信号に応じて上記
    無端ベルトの押付力を制御するベルト押付力制御手段と
    を備えたことを特徴とする自動車用無段変速装置。
  4. 【請求項４】入力軸、出力軸、上記入力軸側に配設され
    たプライマリプーリ、上記出力軸側に配設されたセカン
    ダリプーリ、両プーリ間に掛け渡された無端ベルトから
    なるベルト式無段変速機とエンジンとの間にスリップ式
    クラッチを設けた自動車用無段変速装置において、車両
    の運転状態を検出する運転状態検出手段と、同運転状態
    検出手段の出力信号に応じて上記スリップ式クラッチの
    作動を制御するスリップ式クラッチ制御手段と、上記ス
    リップ式クラッチ制御手段からの制御信号に応じて上記
    無段変速機の変速比及び上記無端ベルトの押付力を制御
    する無段変速機制御手段とを備えたことを特徴とする自
    動車用無段変速装置。
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