JPH0749825B2 - 車両用無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 （１） 産業上の利用分野 本発明は、無段変速機の変速操作部材に連動、連結され
るとともに作動方向の切換により変速操作部材をその変
速比の大、小方向に連続的に作動させ得る油圧操作部
に、運転者の加，減速意志を示す指標に対応した第１制
御力とエンジン回転数に対応した第２制御力との差に応
じて第１制御力が大きいときには油圧操作部の作動方向
を変速比大方向とするとともに第２制御力が大きいとき
には油圧操作部の作動方向を変速比小方向とすべく、制
御油圧を切換えて出力する制御弁が接続される車両用無
段変速機の変速制御装置に関する。

（２） 従来の技術 従来、かかる制御装置では、第１および第２制御力の差
に応じて移動するスプールをシリンダ体内に摺合した制
御弁を、油圧操作部に接続し、前記制御力の差に応じて
油圧操作部への制御油圧を切換えている。

（３） 発明が解決しようとする問題点 かかる制御装置において、変速比ｉの単位時間当りの変
化割合di/dtは、目標エンジン回転数をNeo、検出エンジ
ン回転数をNe、ゲインをＫとしたときに、第（１）式で
得られる。

ところで検出エンジン回転数Neは、車速または出力回転
数をＶとし、定数をＣとしたときに第（２）式で表わさ
れる。

Ne＝Ｃ・Ｖ・ｉ …（２） したがって、検出エンジン回転数Neの変化割合dNe/dtは
第（３）式で表わされる。

ここで、車両走行中に変速しても車速Ｖは直ちには大き
く変化しないので、dV/dt≒０であり、第（３）式は第
（４）式のようになる。

第（１）式および第（４）式から である。ただしＫ′＝Ｃ・Ｋである。

従来、ゲインＫは一定値であり、ゲインＫ′も一定であ
るので、第（５）式からdNe/dtは車速Ｖに比例すること
が判る。

そこで、車速Ｖが低いときにdNe/dtが適正となるように
第（５）式のゲインＫ′を設定すると、車速Ｖが高くな
ったときにdNe/dtが大きくなり過ぎることがある。この
ため、エンジン回転数が急激に増減し、偏差（Neo−N
e）の正負の繰返し現象が発生して、変速操作が不安定
となる可能性がある。

これとは逆に、車速Ｖが高いときにdNe/dtが適正となる
ようにゲインＫ′を設定すると、低速時にはdNe/dtが小
さくなり過ぎることがあり、応答性が緩慢になる可能性
がある。

かかる問題を解決するには、ゲインＫ′を高速時には小
さくし、低速時には大とすればよい。すなわち油圧操作
部への制御油圧供給量を車速に応じて変化させ、油圧操
作部の作動速度を車速に応じて変化させればよい。

このように制御油圧の供給量を可変とするものとして単
純に思い付くのは、連続的な中間絞り開度を有して油路
の切換を行なう制御弁と油圧操作部との間に可変絞りを
配置することである。ところが、そのような可変絞りを
配置した場合の油圧操作部への制御油圧供給特性は第４
図で示すようになり、制御弁におけるスプールのストロ
ークが小さい範囲では、可変絞りの開度を定める車速パ
ラメータα１′，α２′，α３′，α４′…による差が
表れず、微小制御が困難である。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、安
定性および応答性を両立させるとともに微小制御をも可
能とした車両用無段変速機の変速制御装置を提供するこ
とを目的とする。

B.発明の構成 （１） 問題点を解決するための手段 本発明によれば、制御弁は、油圧操作部に連なる２つの
ポートと、油圧供給源に連なるポートおよび油タンクに
連なるポートとを有するシリンダ体内に、各ポートの連
通、遮断を切換えるべく第１および第２制御力の差に応
じて摺動する第１スプールが摺合され、第１スプール内
には、車速に応じた制御力の作用に応じて相対移動する
第２スプールが摺合されて成り、第１および第２スプー
ル間には、両スプールの相対移動に応じて油圧操作部へ
の制御油圧量を可変的に絞る可変絞り機構が設けられ、
該可変絞り機構は、車速が大であるときに油圧操作部へ
の制御油圧量を小とするとともに車速が小であるときに
油圧操作部への制御油圧量を大とすべく構成される。

（２） 作用 可変絞り機構により油圧操作部への制御油圧供給量が車
速に応じて制御され、油圧操作部への制御油圧供給量が
車速に応じて変化せしめられるので、油圧操作部の作動
速度が車速に応じて変化することにより変速制御の安定
性および応答性をともに満足することができ、しかも第
１および第２スプール間に可変絞り機構が設けられるの
で微小制御も可能となる。

（３） 実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明する
と、先ず第１図において、自動車の無段変速機Ｔは、エ
ンジンＥにより駆動される入力軸１を有する定吐出量型
油圧ポンプ２と、車輪Ｗを駆動する出力軸３を有して該
油圧ポンプ２と同一軸線上に配設される可変容量型油圧
モータ４とが、油圧閉回路５を構成すべく相互に接続さ
れて成る。すなわち、前記油圧ポンプ２の吐出口および
前記油圧モータ４の入口間は、高圧油路5hにより相互に
接続され、前記油圧モータ４の出口および前記油圧ポン
プ２の吸入口間は低圧油路5lにより相互に接続される。

前記油圧ポンプ２の吐出口および吸入口間、すなわち高
圧および低圧油路5h,5lには短絡路６が接続されてお
り、この短絡路６の途中にクラッチ弁７が設けられる。

また入力軸１により駆動される補給ポンプ８の吐出口が
逆止弁9,10を介して高圧および低圧油路5h,5lに接続さ
れ、油タンク12から汲み上げられる作動油が、不足分を
補充すべく油圧閉回路５に供給される。さらに補給ポン
プ８の吸入および吐出口間にはリリーフ弁13が設けられ
る。

クラッチ弁７は、図示しない開閉制御装置により開閉制
御され、このクラッチ弁７の開閉に応じて入力軸１およ
び出力軸３間の動力伝達が制御される。

変速比の制御は、一定容量を吐出する油圧ポンプ２に対
し、油圧モータ４の容量を油圧操作部としての油圧シリ
ンダ19によって連続的に変化させることによって得られ
る。たとえば油圧モータ４の容量を「大」側に変化させ
ると、変速比ｉは「大」側に変化し、油圧モータ４の容
量を「小」側に変化させると、変速ｉは「小」側に変化
する。これにより車両のエンジンＥおよび車輪Ｗ間の無
段変速が得られる。

第２図において、油圧モータ４はたとえば可変容量型ア
キシャルピストンモータであり、出力軸３に連結された
シリンダブロック15には、該出力軸３の回転軸線まわり
に環状に配列された複数のピストン16が摺合されてお
り、それらのピストン16の往復行程を規定する変速操作
部材としての斜板17が傾斜角θを可変にして配設され
る。また膨脹行程にあるピストン16に対応したシリンダ
室18aは高圧油路5hに連通され、収縮行程にあるピスト
ン16に対応したシリンダ室18bは低圧油路5lに連通され
る。

このような油圧モータ４は従来周知のものであり、定容
量型油圧ポンプ２から吐出される高圧油がシリンダ室18
aに吸入され、シリンダ室18bから吐出される低圧油が油
圧ポンプ２に還流され、その間、膨脹行程のピストン16
が斜板17から受ける反動トルクにより、シリンダブロッ
ク15および出力軸３が回転駆動される。

ところで、油圧モータ４の容量は、ピストン16のストロ
ークにより定まるので、斜板17の傾斜角θを実線で示す
最大位置から鎖線で示す最小位置まで作動させることに
より、変速比ｉを最小から最大まで無段階に制御するこ
とができる。ここで、変速比ｉは次式で示されるもので
ある。

斜板17の一端には揺動リンク20の一端がピン21を介して
連結されており、このリンク20の他端が前記ピン21と平
行なピン22を介して油圧シリンダ19に連結される。

油圧シリンダ19は、シリンダ体23と、該シリンダ体23内
に摺合されてシリンダ体23内をヘッド室24およびロッド
室25に区画するピストン26と、該ピストン26に一体化さ
れるとともにシリンダ体23のロッド室25側の端壁を油密
にかつ移動自在に貫通するピストンロッド27から成る。

ピストンロッド27の先端に前記ピン22を介して揺動リン
ク20の一端が連結されており、ピストン26が最大限右動
すると、斜板17の傾斜角θが最大となり、油圧モータ４
の容量が最大となって変速比ｉが最大となる。またピス
トン26が最大限左動すると、斜板17の傾斜角θが鎖線で
示すように最小となり、油圧モータ４の容量が最小とな
って変速比ｉが最小となる。

再び第１図において、油圧シリンダ19のヘッド室24に連
なる油路30およびロッド室25に連なる油路31と、油圧供
給源としての補給ポンプ８に連なる供給油路32および油
タンク12に連なる解放油路33との間には制御弁35が介装
される。この制御弁35は、油路30,31に連通するポート3
6,37、供給油路合２に連通するポート38、解放油路33に
連通するポート39,40を備えるシリンダ体41内に、第１
スプール42が摺合されるとともに、その第１スプール42
内に第２スプール43が摺合されて成る。

第１スプール42は、基本的に有底円筒状に形成されてお
り、その軸方向中央部外面には、ランド44を挟んで２つ
の環状溝45,46が形成される。ランド44は、ポート38に
対応して配置されており、環状溝45,46はポート36,37に
それぞれ対応して配置される。しかもランド44には、ポ
ート38に連通し得る一対の油路47,48が相互に間隔をあ
けて穿設され、環状溝45に開口する油路49と、環状溝46
に開口する油路50とが第１スプール42の内面にも開口し
てそれぞれ穿設される。

第１スプール42の開口端部には、閉塞部材51が嵌合され
ており、この閉塞部材51とシリンダ体41の左端部に摺合
された受け部材52との間でシリンダ体41内に画成された
ばね室53にはばね54が収容される。しかも受け部材52に
は、アクセルペダル14の操作量に応じて作動する押圧部
材55が当接される。またシリンダ体41の右端と、第１ス
プール42の閉塞端との間に画成された油圧室56には、ば
ね57が収容される。しかも前記ばね室53は大気に解放さ
れており、油圧室56はシリンダ体41に設けたポート58
と、パイロット油路59とを介して第１油圧ガバナG1の出
力ポート60に連通される。

第１油圧ガバナG1は、入力軸１の回転に応動するもので
あり、その入力ポート61は、補給ポンプ８に連なる油路
62に接続される。これにより、第１油圧ガバナG1の出力
ポート60からはエンジンＥの回転数に比例したガバナ油
圧Pgが出力され、油圧室56に供給される。

このようにして第１スプール42の左端には、運転者の
加，減速意志を示す指標としてのスロットル開度に比例
する第１制御力F1が作用し、右端にはエンジン回転数に
比例する第２制御力F2が作用する。先ず第１制御力F1
は、ばね54のばね荷重であり、スロットル開度が大とな
ると押圧部材55が第１スプール42を右動させて第１制御
力F1が大となり、スロットル開度が小となると押圧部材
55が第１スプール42を左動させて第１制御力F1が小とな
る。また第２制御力F2は、F2＝F21＋F22で表わされる。
ここでF21はばね57のばね荷重であり、F22は第１スプー
ル42の右端面積と第１油圧ガバナG1の吐出油圧Pgとの積
により得られる油圧力である。

ここでF1＝F2であると、各ポート36,37,38間が遮断さ
れ、油圧シリンダ19のピストン26は任意の位置で停止
し、油圧モータ４も任意の容量で固定され、変速比ｉが
任意の値で固定される。またF1＜F2であると、制御弁35
の第１スプール42は左動し、ポート36,38間が連通する
とともにポート37,40間が環状溝46を介して連通する。
これにより油圧シリンダ19のピストン26が左動し、油圧
モータ４が容量「小」側に作動して変速比ｉも「小」側
となる。さらにF1＞F2であると、第１スプール42は右動
し、ポート37,38間が連通するとともにポート36,39間が
環状溝45を介して連通する。これによる油圧シリンダ19
のピストン26が右動し、油圧モータ４が容量「大」側に
作動して、変速比ｉも「大」側となる。

このような関係をまとめると、第１表で示すようにな
る。

第２スプール43は、第１スプール42内に摺合されるもの
であり、閉塞部材51および第２スプール43間には、ばね
室53に連通するばね室65が画成され、このばね室65内に
は第２スプール43を右方に付勢するばね66が収容され
る。また第１スプール42の右端と第２スプール43の右端
との間には油圧室67が画成されており、この油圧室67
は、第２スプール43に穿設された油路68および環状溝63
を介してシリンダ体41のポート70の常時連通する。しか
もポート70は、パイロット油路71を介して第２油圧ガバ
ナG2の出力ポート72に接続される。

第２油圧ガバナG2は、出力軸３の回転に応動するもので
あり、その入力ポート73は補給ポンプ８に連なる油路74
に接続される。これにより第２油圧ガバナG2の出力ポー
ト72からは制御信号として車速に比例したガバナ圧Pvが
出力され、油圧室67に供給される。

したがって第２スプール43の左端にはばね66のばね荷重
である第３制御力F3が作用し、右端には車速に応じた油
圧力である第４制御力F4が作用することになり、第２ス
プール43はそれらの制御力F3,F4の差に応じて相対移動
する。

第２スプール43の外面には、ランド75を挟んで一対の環
状溝76,77が設けられており、ポート38,36を結ぶための
油路47,49、ならびにポート38,37を結ぶための油路48,5
0の内端が、環状溝76,77との相対関係に応じて絞られ
る。すなわち油路47,49間および油路48,50間の絞り開度
を第１スプール42に対する第２スプール43の相対位置変
化に応じて無段階に調節するための可変絞り機構78,79
が、油路47,49;48,50および環状溝76,77によってそれぞ
れ構成される。しかも第１スプール42に対する第２スプ
ール43の相対位置は車速に応じて定まるものであり、車
速に応じて油圧シリンダ19への制御油圧供給量が可変絞
り機構78,79により無段階に調節されることとなる。

ここでF1＝F2であるとき、すなわち第１スプール42が同
一位置にあるときの各可変絞り機構78,79の開度、油圧
シリンダ19への制御油圧供給量および変速比変化割合di
/dtの関係を示すと、第２表のようになる。

次にこの実施例の作用について説明すると。第２表で示
したように、油圧シリンダ19への制御油圧の供給量は、
車速が大となるに応じて「小」となり、それに応じて変
速比変化割合di/dtも小となる。すなわち、第（５）式
で示したゲインＫ′が車速が高速であるときには小とな
り、車速が低速であるときには大となるので、エンジン
回転数の変化割合dNe/dtが車速に比例して変化すること
のない変速制御が得られ、変速制御の安定性および応答
性を両立させることができる。

しかも可変絞り機構78,79を、制御弁35における第１お
よび第２スプール42,43間に設けたことにより、第３図
で示すような制御油圧量制御特性が得られる。すなわち
車速パラメータα1,α2,α3,α４による差が第１スプー
ル42のストロークの小さい範囲でもあらわれ、微小制御
が可能となるものである。

本発明は、定吐出量型油圧ポンプ２と可変容量型油圧モ
ータ４との組合せの車両用無段変速機に限定されること
なく、たとえば可変容量型油圧ポンプと定吐出量型油圧
モータとの組合せから成る車両用無段変速機、あるいは
可変容量型油圧ポンプと可変容量型油圧モータとの組合
せから成る車両無段変速機に関連して実施することもで
きる。

油圧シリンダ19の作動圧として、補給ポンプ８の吐出圧
に代えて、油圧閉回路５内の高油圧を作動圧として用
い、より大きな作動力を得るようにしてもよい。

スロットル開度もしくはアクセルペダルの踏み込み量を
検出するのに代えて、エンジン吸気管負圧や燃料供給量
等の運転者加，減速意志を代表するものを検出するよう
にしてもよい。

さらに可変絞り機構は、ポート26,29間およびポート37,
40間で第１および第２スプール42,43間に配設するよう
にしてもよい。

C.発明の効果 以上のように本発明によれば、制御弁は、油圧操作部に
連なる２つのポートと、油圧供給源に連なるポートおよ
び油タンクに連なるポートとを有するシリンダ体内に、
各ポートの連通、遮断を切換えるべく第１および第２制
御力の差に応じて摺動する第１スプールが摺合され、第
１スプール内には、車速に応じた制御力の作用に応じて
相対移動する第２スプールが摺合されて成り、第１およ
び第２スプール間には、両スプールの相対移動に応じて
油圧操作部への制御油圧量を可変的に絞る可変絞り機構
が設けられ、該可変絞り機構は、車速が大であるときに
油圧操作部への制御油圧量を小とするとともに車速が小
であるときに油圧操作部への制御油圧量を大とすべく構
成されるので、油圧操作部への制御油圧供給量を車速に
応じて変化せしめ、油圧操作部の作動速度を車速に応じ
て変化させて変速制御の安定性および応答性を両立させ
ることができ、しかも第１および第２スプール間に可変
絞り機構が設けられることにより、微小制御が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示すものであり、
第１図は全体油圧制御回路図、第２図は油圧モータと油
圧シリンダとの接続状態を示す概略図、第３図は制御弁
の制御油圧量制御特性図、第４図は可変絞りを制御弁と
は別に設けたときの制御油圧量制御特性図である。 ８……油圧供給源としての補給ポンプ、17……変速操作
部材としての斜板、19……油圧操作部としての油圧シリ
ンダ、35……制御弁、36〜40……ポート、41……シリン
ダ体、42……第１スプール、43……第２スプール、78,7
9……可変絞り機構、Ｔ……無段変速機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無段変速機（Ｔ）の変速操作部材（17）に
   連動、連結されるとともに作動方向の切換により変速操
   作部材（17）をその変速比の大、小方向に連続的に作動
   させ得る油圧操作部（19）に、運転者の加，減速意志を
   示す指標に対応した第１制御力とエンジン回転数に対応
   した第２制御力との差に応じて第１制御力が大きいとき
   には油圧操作部（19）の作動方向を変速比大方向とする
   とともに第２制御力が大きいときには油圧操作部（19）
   の作動方向を変速比小方向とすべく、制御油圧を切換え
   て出力する制御弁（35）が接続される車両用無段変速機
   の変速制御装置において、制御弁（35）は、油圧操作部
   （19）に連なる２つのポート（36,37）と、油圧供給源
   （８）に連なるポート（38）および油タンク（12）に連
   なるポート（39,40）とを有するシリンダ体（41）内
   に、各ポート（36〜40）の連通、遮断を切換えるべく第
   １および第２制御力の差に応じて摺動する第１スプール
   （42）が摺合され、第１スプール（42）内には、車速に
   応じた制御力の作用に応じて相対移動する第２スプール
   （43）が摺合されて成り、第１および第２スプール（4
   2,43）間には、両スプール（42,43）の相対移動に応じ
   て油圧操作部（19）への制御油圧量を可変的に絞る可変
   絞り機構（78,79）が設けられ、該可変絞り機構（78,7
   9）は、車速が大であるときに油圧操作部（19）への制
   御油圧量を小とするとともに車速が小であるときに油圧
   操作部（19）への制御油圧量を大とすべく構成されるこ
   とを特徴とする車両用無段変速機の変速制御装置。