JPH109353A - ベルト式無段変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルト式無段変速機においてプーリの偏摩耗
を抑制しプーリ表面の面粗度を維持する。 【解決手段】 伝動ベルトの挟圧力を制御する挟圧力制
御手段を備え、予め定められた時期において、変速に際
して前記伝動ベルトに意図的に滑りを与えるように前記
挟圧力を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルト式無段変速
機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、入力軸及び出力軸にそれぞれ設け
られた可変プーリと、それら可変プーリに巻き掛けられ
た伝動ベルトとを有するベルト式無段変速機が知られて
いる。一般にこの種のベルト式無段変速機において、伝
動ベルトに滑りが発生すると動力の伝達ロスが発生する
ばかりでなく可変プーリや伝動ベルトの摩耗が大きくな
り寿命が短くなる。

【０００３】この点に鑑み、特開平４−２５４２２３号
公報には、伝動ベルトの挟圧力を入力トルク（エンジン
出力トルク）や変速比に応じて制御し、これにより伝動
ベルトの滑りがなく且つ動力損失ができるだけ小さくな
るように構成したものが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、伝動ベルトに
滑りがない場合でも、長年の使用に際しては可変プーリ
にその表面から少しずつ剥れていくフレッティング等の
摩耗が発生することは避けることができない。この場
合、使用頻度の高い変速比での伝動ベルトの掛り部にお
いてより多く摩耗する。このため、正常時は図７（ａ）
に示すようなプーリ２００の形状が、偏摩耗により図７
（ｂ）に示すようにその円錐断面形状が崩れてしまう。
その結果、伝動ベルト２１０の接触幅２２０が狭くな
り、伝動ベルト２１０の幅２３０全体での接触が得られ
なくなるという問題がある。

【０００５】又、プーリの表面についても、図８（ａ）
に拡大して示すような表面３００の面粗度であったもの
が、図８（ｂ）に示すように表面３００の凸部３１０が
無くなった状態となってしまう。そのため、新品時より
も高い挟圧力を加えなくては滑りが発生してしまうとい
う問題がある。

【０００６】そこで、このような経時変化に対処する必
要があるが、上記文献に開示されたもののように、挟圧
力の設定の余裕値を大きくすると動力損失が大きくなっ
てしまうという問題がある。

【０００７】本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされ
たものであり、偏摩耗によるプーリの形状の変化を抑制
すると共に表面の面粗度を維持し、動力損失を小さくす
ることのできるベルト式無段変速機の制御装置を提供す
ることを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、その要旨を図
１に示すように、入力軸及び出力軸にそれぞれ設けられ
た可変プーリと、それら可変プーリに巻き掛けられた伝
動ベルトとを有するベルト式無段変速機の、該伝動ベル
トの挟圧力を制御するベルト式無段変速機の制御装置に
おいて、予め定められた時期において、変速に際して前
記伝動ベルトに滑りを与えるように前記挟圧力を制御す
る挟圧力制御手段を備えたことにより前記課題を解決し
たものである。

【０００９】一般に、伝動ベルトが滑ると動力伝達ロス
が発生するため、本来伝動ベルトの滑りは防止しなけれ
ばならない。

【００１０】しかしながら、本発明は、所定の期間毎
に、変速に際して伝動ベルトを故意に滑らせるようにし
た。これにより、伝動ベルトとプーリとの接触面全体を
一様に摩耗させることができ、偏摩耗を防ぐことができ
る。その結果ベルトの接触幅を常に所定幅に確保するこ
とが可能となる。

【００１１】又伝動ベルトの滑りによりプーリの表面を
削り粗くすることができ、プーリ表面の面粗度を確保す
ることができる。

【００１２】これらより、経時変化に対処するために挟
圧力に過度に余裕値を与える必要がなくなり、動力損失
を結果として小さくすることが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】好ましい実施の形態は、前記挟圧
力制御手段は、減速時の変速に際して、前記伝動ベルト
に滑りを与えるように前記挟圧力を制御することであ
る。

【００１４】このように、減速時の変速に際して伝動ベ
ルトを滑らせる制御を行うことにより、動力伝達ロスの
影響を少なくしながら、プーリの偏摩耗の防止及びプー
リ表面の面粗度の維持を達成することができる。

【００１５】以下、図面を参照して本発明のより具体的
な実施の形態の例を詳細に説明する。

【００１６】図２は、本発明の適用されたベルト式無段
変速機の制御装置の概略を表わす構成図である。

【００１７】図２において、エンジン１０の動力はトル
クコンバータ１２、前後進切換装置１４、ベルト式無段
変速機（ＣＶＴ）１６、減速ギヤ装置１８、差動歯車装
置２０及び車軸２２を経て駆動輪２４へ伝達される。

【００１８】トルクコンバータ１２は、ポンプインペラ
２６、タービンランナ２８、ステータ３０を備えてい
る。ポンプインペラ２６は、エンジン１０のクランク軸
３２と接続されている。タービンランナ２８は、トルク
コンバータ出力軸３４と接続されている。エンジン１０
の回転は、クランク軸３２からポンプインペラ２６、タ
ービンランナ２８を経てトルクコンバータ出力軸３４へ
伝達される。

【００１９】前記前後進切換装置１４は、前進ギヤ段及
び後進ギヤ段を択一的に切換える。前後進切換装置１４
は、トルクコンバータ出力軸３４とＣＶＴ１６の入力軸
３６との間において同心的に設けられている。

【００２０】ＣＶＴ１６は、その入力軸３６及び出力軸
３８にそれぞれ設けられた可変プーリ４０及び４２と、
それら可変プーリ４０及び４２に巻き掛けられた伝動ベ
ルト４４とを備えている。可変プーリ４０及び４２は、
固定回転体４６及び４８と、可動回転体５０及び５２と
からなる。固定回転体４６及び４８は、入力軸３６及び
出力軸３８にそれぞれ固定されている。可動回転体５０
及び５２は、入力軸３６及び出力軸３８にそれぞれ軸方
向の移動可能且つ軸回りの相対回転不能に設けられてい
る。

【００２１】可動回転体５０及び５２は油圧アクチュエ
ータとして機能する一次側油圧シリンダ５４及び二次側
油圧シリンダ５６によって移動させられる。その結果、
可変プーリ４０及び４２のＶ溝幅即ち伝動ベルト４４の
掛り径（有効径）が変更されて、ＣＶＴ１６の変速比γ
が変更される。一次側及び二次側油圧シリンダ５４及び
５６ヘは、油圧ポンプ５８より油圧が供給される。この
油圧ポンプ５８は、エンジン１０と共に回転するポンプ
インペラ２６により常時回転駆動されるようになってい
る。一次側及び二次側油圧シリンダ５４及び５６の油圧
は油圧制御回路６０（挟圧力制御手段）によって制御さ
れる。これにより、伝動ベルト４４の挟圧力が制御され
る。前記油圧制御回路６０は電子制御装置（ＥＣＵ）６
２によって制御される。

【００２２】図３に上記油圧制御回路６０の要部を示
す。

【００２３】前記油圧ポンプ５８はこの油圧制御回路６
０の油圧源である。油圧ポンプ５８は図示しないオイル
タンク内へ環流した作動油をストレイナ７０を介して吸
入する。又、油圧ポンプ５８は戻し油路７１を通して戻
された作動油を吸入して第１ライン油路７２へ圧送す
る。この第１ライン油路７２内の第１ライン油圧PL１は
第１調圧弁７４によって調圧される。又、第２調圧弁７
６によって第１ライン油圧PL１が減圧されることにより
第２ライン油路７７内の第２ライン油圧PL２が調圧され
る。なお、上記第１ライン油路７２には、所定圧以上の
異常昇圧を防止するためのリリーフ弁７８が設けられて
いる。上記第２調圧弁７６は、第１ライン油路７２と第
２ライン油路７７の間を開閉する。

【００２４】スロットル開度検知弁７９はエンジン１０
における要求出力即ちエンジン１０のスロットル開度に
対応したスロットル圧を発生する。スロットル開度検知
弁７９は、プランジャ７９ａを備えている。このプラン
ジャ７９ａは、エンジン１０のスロットル弁と共に回転
させられるカムのカム面に係合してスロットル弁の変位
量に対応して軸線方向へ移動させられる。このプランジ
ャ７９ａの変位に対応して、スロットル開度検知弁７９
は第１ライン油路７２から供給される第１ライン油圧PL
１よりスロットル圧を発生させる。

【００２５】変速比検知弁８０はＣＶＴ１６の実際の変
速比を表わす変速比圧を発生する。変速比検知弁８０
は、検知棒８０ａを備えている。この検知棒８０ａは、
ＣＶＴ１６の入力側可動回転体５０に摺接してその軸線
方向の変位量に等しい変位量だけ軸線方向へ移動させら
れる。この検知棒８０ａの変位に対応して、変速比検知
弁８０は絞り８１を通して第２ライン油路７７から供給
される第２ライン油圧PL２より変速比圧を発生させる。

【００２６】第３調圧弁８２は、前後進切換装置１４を
作動させる作動油圧及び第１電磁弁８３、第２電磁弁８
４、リニアソレノイド弁８５の元圧として機能する第３
ライン油圧PL３を発生させる。

【００２７】リニアソレノイド弁８５は、第３ライン油
路PL３を減圧することにより信号圧を発生させるもので
あって、ＥＣＵ６２からの駆動信号の電流値又は電圧値
の増加に関連して信号圧を連続的に増加させる。

【００２８】そして、第１調圧弁７４は、一次側油圧シ
リンダ５４内油圧と第２ライン油圧PL２のうち高い方の
油圧によりこの油圧の増加に伴い第１ライン油圧PL１を
増大させると共に、スロットル圧の増加に伴い第１ライ
ン油圧PL１を増大させ、第２調圧弁７６は、スロットル
圧の増加に伴い第２ライン油圧PL２を増大させ且つ変速
比圧の増加に伴い第２ライン油圧PL２を増減させると共
に、リニアソレノイド弁８５からの信号圧に応じて信号
圧の増加に伴い第２ライン油圧PL２を減少させる。

【００２９】一方、変速制御弁ユニット８６は、ＣＶＴ
１６の変速比γを調節するために、第１ライン油圧PL１
及び第２ライン油圧PL２を元圧として一次側油圧シリン
ダ５４及び二次側油圧シリンダ５６を制御する。この変
速制御弁ユニット８６は、変速方向切換弁８７及び流量
制御弁８８から構成されている。なお、前記第３ライン
油圧PL３は変速方向切換弁８７及び流量制御弁８８を駆
動するためのパイロット圧として用いられる。変速方向
切換弁８７は、第１電磁弁８３によって位置制御される
スプール弁子８７ａを備え、流量制御弁８８は第２電磁
弁８４によって位置制御されるスプール弁子８８ａを備
えている。

【００３０】変速方向切換弁８７及び流量制御弁８８は
２つの油路、第１接続油路９０及び第２接続油路９１に
よって接続されている。変速方向切換弁８７は、第１ラ
イン油路７２及び第２ライン油路７７に接続されてい
る。流量制御弁８８は、一次側油路９２によって一次側
油圧シリンダ５４と接続されており、又、二次側油路９
３によって二次側油圧シリンダ５６と接続されている。

【００３１】又、流量制御弁８８をバイパスして変速方
向切換弁８７と一次側油路９２とを接続する第１バイパ
ス油路９４と、変速方向切換弁８７及び流量制御弁８８
をバイパスして第２ライン油路７７と二次側油路９３と
を接続する第２バイパス油路９５とを備えている。

【００３２】ここで変速制御は例えば次のように行われ
る。

【００３３】第１電磁弁８３がオン状態であり且つ第２
電磁弁８４がオン状態である場合には、スプール弁子８
７ａ及び８８ａが共に図の上側に位置させられる。従っ
て第１ライン油路７２内の作動油は変速方向切換弁８
７、第１接続油路９０、流量制御弁８８、及び二次側油
路９３を順次通して二次側油圧シリンダ５６へ流入させ
られる。一方、一次側油圧シリンダ５４内の作動油は、
一次側油路９２、流量制御弁８８、第２接続油路９１、
及び変速方向切換弁８７を順次通してドレンへ排出され
る。

【００３４】このとき二次側油圧シリンダ５６は増圧さ
れるため可動回転体５２は固定回転体４８側へ接近す
る。従って出力側の可変プーリ４２においては伝動ベル
ト４４の掛り径は大きくなる。一方、一次側油圧シリン
ダ５４の油圧は減圧されるため可動回転体５０は固定回
転体４６より離れる。従って入力側の可変プーリ４０に
おいては伝動ベルト４４の掛り径は小さくなる。このよ
うにしてＣＶＴ１６の変速比γは減速方向へ速やかに変
化させられる。

【００３５】又、この状態で第２電磁弁８４がオフ状態
とされると、スプール弁子８８ａが下側に位置させら
れ、第２ライン油路７７内の作動油が第２バイパス油路
を通して二次側油圧シリンダ５６へ流入させられる。一
方、一次側油圧シリンダ５４内の作動油は、その摺動部
分の隙間を通してドレンへ排出される。このときＣＶＴ
１６の変速比γは減速方向へ緩やかに変化させられる。

【００３６】反対に、第１電磁弁８３がオフ状態であり
且つ第２電磁弁８４がオン状態である場合には、スプー
ル弁子８７ａが図の下側に位置させられスプール弁子８
８ａが図の上側に位置させられる。従って第１ライン油
路７２内の作動油は変速方向切換弁８７、第２接続油路
９１、流量制御弁８８、及び一次側油路９２を順次通し
て一次側油圧シリンダ５４へ流入させられる。一方、二
次側シリンダ５６内の作動油は、二次側油路９３、流量
制御弁８８、第１接続油路９０、及び変速方向切換弁８
７を順次通して第２ライン油路７７へ排出される。

【００３７】このとき一次側油圧シリンダ５４は増圧さ
れるため可動回転体５２は固定回転体４６側へ接近す
る。従って入力側の可変プーリ４０においては伝動ベル
ト４４の掛り径は大きくなる。このようにしてＣＶＴ１
６の変速比γは増速方向へ速かに変化させられる。

【００３８】又、この状態で第２電磁弁８４がオフ状態
とされると、スプール弁子８８ａが下側に位置させら
れ、第１ライン油路７２内の作動油が第１バイパス油路
７４を通して一次側油圧シリンダ５４へ流入させられ
る。一方、二次側油圧シリンダ５６内の作動油は、第２
バイパス油路９５を通して第２ライン油路７７へ排出さ
れる。このときＣＶＴ１６の変速比γは増速方向へ緩や
かに変化させられる。

【００３９】次に本実施形態における伝動ベルト４４の
挟圧力を制御するためのＥＣＵ６２内で実行される処理
を図４のフローチャートに沿って説明する。

【００４０】図４のステップ１００において、車両運転
時間が一定期間を経過した否か判定する。この一定期間
の判定のためには、車両がこれまでに実際に走行してい
る時間（車速が０より大となる時間）を積算することが
望ましいが、簡易的にイグニッションスイッチがオンと
なった回数をカウントすることで代用してもよい。

【００４１】判定の結果一定期間を経過していない場合
には直ちにリターンする。一定期間経過した場合には次
のステップ１１０へ進み、車両が変速しているか否か判
定する。

【００４２】伝動ベルト４４に滑りを与える際、可変プ
ーリ４０、４２全面を一様に摩耗させる必要がある。従
って滑りを与えるのは、例えば定常走行から信号停止に
至る場合のように、最増速側から最減速側まで一気に減
速するような場合が望ましい。又、減速時ならば滑りに
よる動力伝達のロスが問題となることもない。車両が変
速（減速）していない場合には直ちにリターンする。

【００４３】車両が変速（減速）している場合には次の
ステップ１２０へ進み伝動ベルト４４の滑り制御を実施
する。

【００４４】この滑り制御は、可変プーリ４０、４２全
面を均一に摩耗させるため、変速が行われている間のス
リップ率を一定にする必要がある。このため、入力側可
変プーリ４０の回転数NPｉと出力側可変プーリ４２の回
転数NPｏ及び現在の理論的な変速比γ（γ＝（出力側ベ
ルト接触部径）／（入側ベルト接触部径））よりスリッ
プ率を計算し、一定のスリップ率になるように制御す
る。スリップ率は次の（１）式によって計算される。

【００４５】 スリップ率＝１−（NPｉ／NPｏ）／γ …（１）

【００４６】なおスリップ率は１０〜２０％程度に制御
するのがよい。

【００４７】このようなスリップ率を維持するために、
伝動ベルト４４のベルト挟圧力として作用する上述した
第２ライン油圧PL２を制御する。このベルト挟圧力の制
御のため、先ず、伝動ベルト４４に滑りが生じないため
の第２ライン油圧PL２の最適圧であるPL２_OPT を次の
（２）式によって計算する。

【００４８】 PL２_OPT ＝Ｋ１（１＋γ）Ｔｅ−Ｋ２・NPｏ² ＋ΔＰ …（２）

【００４９】ここで、Ｋ１、Ｋ２は所定の係数であり、
Ｔｅはエンジン１０の出力トルク（ＣＶＴ１６の入力ト
ルク）である。（２）式の右辺第２項は遠心油圧の補正
項であり、第３項は余裕値（安全率）である。

【００５０】次いで、ベルト挟圧力はこの計算される最
適圧PL２_OPT にライン油圧補正係数KPL をかけることに
より、即ち最終的な第２ライン油圧PL２を次の（３）式
によって計算する。

【００５１】PL２＝KPL ・PL２_OPT …（３）

【００５２】そして、（３）式によって計算される第２
ライン油圧PL２となるように上述したリニアソレノイド
弁８５に駆動信号を与え、即ち第２調圧弁７６に作用す
る信号圧を制御する。

【００５３】このライン圧補正係数KPL は、図５に示す
ようにスリップ率の変化を見ながらフィードバック制御
される。図５のグラフにおいて、比例係数（傾き）Ｒ
ｄ、Ｒｕ及びスキップ幅Ｓｄ、Ｓｕは、車速とエンジン
回転数によるマップによって与えられる。

【００５４】図５に示すように、スリップ率が小さいと
きはライン圧補正係数KPL を小さくして第２ライン油圧
PL２を下げ、より滑るようにする。又、スリップ率が大
きくなり、２０％を超えるようになったら、ライン圧補
正係数KPL を大きくして第２ライン油圧PL２を上げ、滑
りを小さくする。

【００５５】このように、ライン圧補正係数KPL を制御
することによりスリッブ率を一定に（例えば１０〜２０
％の範囲に収まるように）制御する。

【００５６】そして、図６（ａ）に示すような最増速側
から、図６（ｂ）に示すような最減速側まで、伝動ベル
ト４４を滑らせ、プーリ表面全体を均一に摩耗させる。

【００５７】伝動ベルト４４は、板を重ねたものである
ため、滑りを与えた場合ベルト側が摩耗し易い。このた
め、可変プーリ４０、４２と伝動ベルト４４の硬度に差
をつけ、ベルト側の硬度をプーリ側に対し例えばＨｖ
（ビッカース硬度）で２００程度高くするとよい。な
お、硬度差をつける方法は、材質を変えたり、同じ材質
でも熱処理を変える方法等があるが、熱処理で行う場合
には、表面からの処理深さを摩耗を与える量に対して十
分深くする必要がある。

【００５８】次のステップ１３０において、変速動作が
終了したか否かを判定する。伝動ベルト４４が最増速側
から最減速側まで滑り変速動作が終了した場合には滑り
制御を終了する。まだ変速動作が終了していない場合に
はステップ１２０へ戻り滑り制御を続ける。

【００５９】このように本実施形態によれば、ベルトと
プーリを一定期間毎に意図的に滑らせている。その結
果、プーリの表面を削り偏摩耗を防ぐと共に、プーリ表
面の面粗度を回復させることができる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、予
め定められた時期において、変速に際して伝動ベルトを
滑らせることにより、寿命の悪化を抑えながら、伝動ベ
ルトとプーリとの接触面全体を一様に摩耗させ、プーリ
の偏摩耗を防ぐことができる。その結果、伝動ベルトの
接触幅を常に所定の幅に確保することができ、伝動ベル
トの滑りによりプーリの表面を削ることでプーリ表面の
面粗度を確保することもできる。これにより経時変化に
対処するために挟圧力に過度に余裕値を持たせる必要が
なくなり、動力損失を小さくすることが可能となる。

【００６１】特に減速時の変速に際して伝動ベルトを滑
らせることにより、伝動ベルトの滑りによる動力の伝達
ロスの影響を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要旨を示すブロック図

【図２】本発明の実施形態にかかるベルト式無段変速機
の制御装置の概略を示す構成図

【図３】本実施形態の油圧制御回路の概略を示す構成図

【図４】本実施形態の伝動ベルトの滑り制御を示すフロ
ーチャート

【図５】伝動ベルトのスリップ率の制御の様子を示す線
図

【図６】本実施形態による伝動ベルトの滑り制御を表わ
す説明図

【図７】プーリの偏摩耗の様子を示す説明図

【図８】プーリ表面の面粗度の変化を示す説明図

【符号の説明】

１０…エンジン １２…トルクコンバータ １４…前後進切換装置 １６…ベルト式無段変速装置（ＣＶＴ） １８…減速ギヤ装置 ３６…入力軸 ３８…出力軸 ４０、４２…可変プーリ ４４…伝動ベルト ４６、４８…固定回転体 ５０、５２…可動回転体 ５４…一次側油圧リシンダ ５６…二次側油圧シリンダ ５８…油圧ポンプ ６０…油圧制御回路（挟圧力制御手段） ６２…電子制御装置（ＥＣＵ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸及び出力軸にそれぞれ設けられた可
   変プーリと、それら可変プーリに巻き掛けられた伝動ベ
   ルトとを有するベルト式無段変速機の、該伝動ベルトの
   挟圧力を制御するベルト式無段変速機の制御装置におい
   て、 予め定められた時期において、変速に際して前記伝動ベ
   ルトに滑りを与えるように前記挟圧力を制御する挟圧力
   制御手段を備えたことを特徴とするベルト式無段変速機
   の制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記挟圧力制御手段
   は、減速時の変速に際して、前記伝動ベルトに滑りを与
   えるように前記挟圧力を制御することを特徴とするベル
   ト式無段変速機の制御装置。