JPS59113356A - ベルト駆動式無段変速機の変速比制御装置 - 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】 本発明は、ベルト駆動式無段変速機の変速比を制御する
変速比制御装置に関し、特に、信頼性が高く目、つ簡単
に構成される変速比制御装置に関するものである。

ベルト駆動式無段変速機は、回転軸に固定されてその回
転軸とともに回転する固定回転体と、その固定回転体と
相対向してその回転軸に軸方向の移動可能且つ軸まわり
の回転不能に嵌合され、その固定回転体との間に溝幅の
可変な■溝を形成する可動回転体とを有する変速プーリ
を、駆動側と従動側とに備えてその変速ブーり間に伝導
ベルトが巻き掛けられたものである。この種の変速機に
於いて、前記変速プーリのうち一方の可動回転体を液圧
シリンダによって軸方向に駆動し前記■溝の溝幅を積極
的に変化させるとともに、前記変速プーリのうち他方の
可動回転体を固定回転体に向って常時付勢し前記一方の
変速ブーりの溝幅変化に追従して可動回転体を移動させ
ることにより変速比を制御する変速比制御装置が提案さ
れている。

そして、斯る変速比制御装置に於いて好適な変速比制御
特性を得るために、電気液圧式サーボ系によって前記液
圧シリンダを駆動することが為されている。しかしなが
ら、斯る電気液圧式サーボ系によれば、制御信号等を処
理し易い電気式サーボ系の長所と応答速度が速く過渡特
性の良い油圧式サーボ系の長所とを兼ね備え得るが、電
気信号で作動するソレノイドやトルクモータによって出
力給される信号のドリフト及びその信号に含まれるノイ
ズによって制御系が大きく影響される欠点が及び電源電
圧補正機能を設ける必要が生したり、或いは制御信号を
処理するためのマイクロコンピュータの出力を高精度の
Ｄ／Ａ変換器を用いてソレノイトヤトルクモータを駆動
するためのアナログ信号に変換しなければならなかった
りして、制御装置が複雑且つ高価となる問題が生じてい
たのである。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その目的とするところは、ノイズやドリフトの影響を受
けることなく安定であり、しかも簡単に構成されるベル
ト駆動式無段変速機の変速比制御装置を提供することに
ある。

斯る目的を達成するため、本発明の変速比制御装置は、 （１）　　パルスモータとそのパルスモータによって回
転位置が変更される回転弁子とを備え、その回転弁子の
回転位置に従って、前記液圧シリンダへの液圧源からの
作動液供給量及びその液圧シリンダからの作動液排出量
を調節するロークリバルブと、（２）前記パルスモータ
に駆動信号を供給し、そのパルスモータに前記回転弁子
を駆動させて前記変速比を所定の値に制御するテジタル
制御駆動回路と を、含むことを特徴とする。

この様にすれば、前記液圧シリンダの作動液供給量及び
作動液排出量が、雑音余裕が極めて太きいデジタル駆動
信号によって駆動されるパルスモータを備えたロータリ
バルブによって調節されるので、信号のドリフトや信号
に含まれるノイズによって制御系が影響されることが殆
ど解消され、変速比が安定に制御される。このため、複
雑な温度補償回路や電源電圧補償回路、或し・は精度の
高いＤ／Ａ変換器を設ける必要がないので、変速比制御
装置が簡弔目。つ安価に構成される。また、ロータリバ
ルブを用いることにより、フラッパ、フラッパを駆動す
るトルクモータ、フラッパによって流量が微妙に制御さ
れるノズル等を含む複雑なサーボ弁を必要としないので
、油圧系統が簡単となり且つ油圧系の信頼性が向上する
。

以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図に於いて、ベルト駆動式の変速機１ｏは、駆動側
の回転軸１２に取り付けられた変速プーリ１４と、従動
側の回転軸１６に取り付けられた変速ブーＩＪ１８と、
それ等変速ブー’Ｊ１４，１８間に巻き掛けられた伝導
ベルト２ｏとを備え、駆動側の回転軸１２に連結された
自動車の原動機２２の回転力が、所定の変速比に従って
従動側の回転軸１６に伝達されるようになっている。

変速プーリ１４は、回転軸１２に固定されて回転軸１２
とともに回転する固定回転体２４と、その固定回転体２
４と相対向して回転軸１２に軸方向の移動可能且つ軸ま
わりの回転不能に嵌合され、その固定回転体２４との間
に溝幅の可変なＶ溝２６を形成する可動回転体２８と、
可動回転体２８の固定回転体２４に対向する側と反対側
の面に形成されたシリンダボア２９に液密且っ摺動可能
に嵌合され、可動回転体２８との間に・液圧室３０を形
成するピストン３２とを備えており、回転軸１２に形成
された通路３４を介して液圧室３０内の作動液の容積が
変化させられると、可動回転体２８が軸方向に移動して
■溝２６の溝幅が変更されるようになっている。

変速プーリ１８も、変速プーリ１４と同様に構成され、
回転軸１６に固定された固定回転体３６と、固定回転体
３６と相対向して回転軸１６に軸方向の移動可能且つ軸
回りの回転不能に嵌合され、固定回転体３６との間に溝
幅の可変な■溝３８を形成する可動回転体４０と、可動
回転体４０に形成されたシリンダボア４１に液密に嵌合
された状態で回転軸１６に固定され、可動回転体４０と
の間に液圧室４２を形成するピストン４４とを備えてお
り、回転軸１６に形成された通路４６を介して液圧室４
２内の作動液の容積が変化させられると、■溝３８の溝
幅が変化させられるようになっている。したがって、可
動回転体２８および４０に形成されたそれぞれのシリン
ダボア２９および４１とそれ等に嵌合されたピストン３
２および４４とが溝幅を変化させる液圧ピストンを形成
している。尚、■溝２６と３８とに巻き掛けられる伝導
ベルト２０は、複数枚の金属シートが重ね合わせられた
フープとそれに挿し通されて重ねられた多数の金属ブロ
ックとから成る金属ベルトから構成され、フープに規制
されて互いに密着させられたブロックによって変速プー
リ１４の回転トルクを変速プーリ１８に伝達する金属ベ
ルトであるが、■ベルト等他の形式の伝導ベルトであっ
ても良い。

また、４７はシール部材である。

以上の様に構成されたベルト駆動式無段変速機を作動さ
せるために、変速比制御装置が設けられている。即ち、
原動機２２によって油圧ポンプ４８が駆動されると、タ
ンク５０内の作動液がストレーナ５２．油圧ポンプ４８
．フィルタ５４．及び流通制限方向がタンク５０に向う
方向の逆止弁５６を介して、ロータリバルブ５８の流入
ボート６０と変速ブーＩＪ　１８の液圧室４２とに供給
される。液圧室４２は電磁ＩＪ　ＩＪ−フ弁６２および
逆止弁６３を介してタンク５０に接続されており、可動
回転体４０は電磁ＩＪ　ＩＪ−フ弁６２によって維持さ
れた作動液圧に従って常時固定回転体３６に向って付勢
されている。電磁ＩＪ　ＩＪ−フ弁６２は、図示しない
制御回路によって伝達トルクに基いてそのリリーフ圧が
変化させられるように構成されており、可動回転体４０
の固定回転体３６に向う付勢力が必要且つ充分なものと
され、動力消費が節約されている。

一方、ロータリバルブ５８は、変速プーリ１４の液圧室
３０に接続された出力ポートロ４と、タンク５０に接続
された流出ボート６６とを備えており、流入ポート６０
に供給された作動液を液圧室３０に供給するとともに、
液圧室３０内の作動液をｆｉｌタンク５０に流出させる
。即ち、第２図及び第３図に示されるように、ロータリ
バルブ５８は、有底円穴６８が形成されたハウジング７
０を備えており、その有底円穴６８の底面に出力ポート
ロ４が開口させられるとともに、有底円穴６８の内周壁
面に形成された２本の環状溝７２及び７４内に流入ポー
ト６０及び流出ボート６６が開口させられている。有底
円穴６８内には、環状のスリーブ７６が嵌め着けられる
とともに、そのスリーブ７６の環状溝７２及び７４に対
応する位置には、それぞれ３つの絞り穴、小径穴７８．
中径穴８０．大径穴８２．及び小径穴８４．中径穴８６
、大径穴８８が形成されでいる。小径穴７８゜中径穴８
０．大径穴８２．及び小径穴８４．中径穴８６．大径穴
８８は、それぞれ４５度間隔に形成されるとともに、中
径穴８０と８６とはスリーブ７６の軸心を通る直線上に
形成されている。そして、スリーブ７６内には有底円筒
状の回転弁子９０がその開口部を出力ポートロ４に向け
て摺動可能に嵌め入れられるとともに、回転弁子９ｏの
中央部が、有底円穴６８の開口部を塞ぐようにハウジン
グ７０に固定されたパルスモータ９２の出力軸に、ナツ
ト９４によって締め着けられている。

回転弁子９０の周壁には、回転弁子９０の軸心に平行な
一直線上であって環状溝７２．７４にそれぞれ対向する
位置に、スリーブ７６に形成された各絞り穴を選択する
通孔９６，９８がそれぞれ設けられており、回転弁子９
０の回転位置がパルスモータ９２によって４５°ずつ変
更されることにより、第４図の黒点に示さ庇るように流
入ボート６０から出力ポートロ４に供給される作動液の
流量Ｑ１または出力ポートロ４から流出ボート６６に排
出される作動液の流量−Ｑが調節されるようになってい
る。

第１図にもどって、駆動側回転軸１２０回転を検出する
回転センサ１００及び従動側回転軸１６の回転を検出す
る回転センサ１０２からのパルス状の回転信号が、それ
等回転軸１２．１６の回転比を演算する変速比演算器１
０４に供給され、実際の変速比ｅを表す変速比信号が変
速比演算器１０４から偏差演算器１０６に供給される。

一方、車両の運転状態に応じて最適の変速比を決定する
変速比指令装置１０８が備えられており、偏差演算器１
０６には変速比ｅＯを指令する指令信号が変速比指令装
置１０８から供給される。偏差演算器１０６は、指令信
号が表す目標変速比ｃｏ　と変速比信号が表す実際の変
速比ｅとの偏差Δｅを算出し、回転角演算器１１０に供
給する。回転角演算器１１０は、予め定められた制御演
算式に従って偏差ΔＣが零となるようにパルスモータ９
２の回転角度を表す制御信号を、パルスモータ制御ロジ
ック１’１２を介して駆動回路１１４に供給する。

駆動回路１１４は、制御信号を電力増幅してパルスモー
タ９２に供給し、パルスモータ９２を駆動する。従って
、変速比演算器１０４．偏差演算器１０６、変速比指令
装置１０８９回転角演算器１１０、パルスモータ制御−
ロジック１１２がデジタル式制御回路１１６を形成し、
制御回路１１６と駆動回路１１４とがパルスモータ５８
を駆動制御するデジタル制御駆動回路を形成している。

尚、パルスモータ制御ロジック１１２は、入力信号値が
予め記憶された所定の値を超えたとき回転弁子９０を４
５度ずつ駆動するための角度量に相当するパルス数の信
号を出力するものであり、第５図以下、本実施例の作動
を説明する。

原動機２２によって回転軸１２が駆動されるととも−に
変速機１０を介して回転軸１６が駆動される状態におい
て、変速比演算器１０４においては、回転軸１２の回転
数Ｎ１と回転軸１６の回転＠Ｎ２に基づいて、回転軸１
２と回転軸１６との回転比、換言すれば変速比ｅ（Ｎ２
／Ｎ１）が演算され、その実際の変速比ｅと変速比指令
装置１０８からの目標変速比ｅｏ　との偏差Δｅが、偏
差演算器１０６によって演算される。

例えば、目標変速比ｃｏよりも実際の変速比Ｃが小さい
場合には、回転角演算器１１０は所定の制御演算式に従
ってパルスモータ９２を正転方向に回転させるための制
御量を決定するので、パルスモータ９２は、第５図の実
線に示される特性に従って回転させられ、小径穴７８．
中径穴８０゜大径穴８２のいずれかが通孔９６によって
開かれ、作動液がロータリバルブ５８から液圧室３０内
に供給される。可動回転体２８の受圧面積は、。可動回
転体４０の受圧面積よりも約２倍程度に大きく構成され
ているので、可動回転体２８は固定回転体２４側に移動
して■溝２６の溝ｌ１ｉｉを狭ばめる。

このとき、変速プーリ１８に於ける可動回転体４０は、
一定の付勢力をもって固定回転体８６１）Ｉｌｌに押圧
されているので、■溝３８の溝幅が伝導ベルト２０のテ
ンションによって開かれ、回転軸１６が増速されて変速
比が大きくなる。逆に、実際の変速比ｅが目標変速比ｅ
Ｑ　　よりも大きく偏差Δｅが偵となった場合には、パ
ルスモータ９２を逆転させる方向の回転角を決定し、第
５図の特性に従って回転弁子９０を回転駆動させる。こ
のため、小径穴８４．中径穴８６．大径穴８８のうちの
いずれかが通孔９８によって逆折され、液圧室３０内の
作動液がロークリバルブ５８からタンク５０内に排出さ
れる。この結果、■溝２６の溝幅が大きくされるととも
に■溝３８の溝幅が小さくされ、実際の変速比Ｃが小さ
くされる。以上のような作動が偏差Δｅが零となるよう
に綴り返されるのである。ここで、ロータリバルブ５８
における作動液の制御流量（Ｑ）と前記偏差Δｅとの関
係は第６図の実線に示されるようになる。

この様に、本実施例によれば、液圧系を郁ｊ御するため
にパルスモータ９２によって駆動されるロータリバルブ
５８が用いられるので、トルクモータによって駆動され
るノズルフラ゛ンノぐを備えたサーボ弁を用いる従来の
場合に比較して、信号のドリフトや信号に含まれるノイ
ズ等に起因する制御のばらつきが解消され、安定に制御
され得るのである。しかも、制御駆動口跡から出力され
る雑音余裕度の高いデジタル信号を直接ノクルスモータ
９２に供給することができるので、濤度補償回ど。

電源電圧補償回路、或いはｌ）／Ａコンノく一タ等力；
不要となシ、制御駆動回路が大幅に簡単、目つ安価とが
るのである。

また、本実施例によれば、ロータ１ツノくルブ５８のス
リーブ７６に形成された穴径が、ス１ノーブ７６を入れ
替えることによって簡単に変更し得、また、パルスモー
タ制御ロジック１１２に予め言己憶された値を容易に変
更することができるので、変速機１０の機種や、変速機
１０が用いられる原動機２２または回転軸１６が駆動す
る角荷の種類に従って容易に制御特性を変更できる利点
がある。

例えば、第４図の白点示されるように、スリーブ７６の
穴径全選択することによって回転弁子９０の正転側に於
ける各角度位置毎の流量を多くし、月つ第５図の破線に
示されるように、パルスモータ制御ロジック１１２の予
め記憶された値を変更することによって、偏差Δｅが正
である側の回転弁子９０のステップ的回動がよシ小さな
偏差Δｅに対してＩＪ始されるようにすると、偏差Δｅ
と変速プーリ１４の液圧室３０に供給される作動液量Ｑ
との関係特性が、第６図の二点鎖線に示されるように容
易に変更され得るのである。

次に、本発明の他の実施例を説明する。

前述のデジタル式制御回ｖ１１６は、ハードロジックに
ても構成、され得るが所謂マイクロコンピュータにても
構成される。その様な場合には、予め記憶されたプログ
ラムに基づいて第７図に示さ−れるフローチャートに従
って作動させ得る。

即ち、ステップＳ１に於いて、駆動側の回転軸１２の回
転数Ｎ１が読み込まれるとともに従動側の回転軸１６の
回転数Ｎ２が読み込まれる。次に、ステップＳ２に於い
て実際の変速比ｅ　　（Ｎ　２　／　Ｎ１）が演算され
、その結果ステ゛ンブＳ３に於いて予め自動車の運転状
態に応じて指令された目標変速比ｅＯよりも実際の変速
比ｅが小さいかどう力１が判断される。実際の変速比ｅ
の方が小さい場合にはステップＳ５が実行され、回転弁
子９０の正転回転角４５°、９０°、１３５°のうちの
いずれかが制御演算式から決定され、その回転角θを表
す制御信号を駆動回路１１４に供給し、作動液をロータ
リバルブを介して液圧室３０内に供給させる。

そして、再びステップＳ１以降が実行される。

ステップＳ３に於いて目標変速比ｅＯよりも実際の変速
比ｅの方が大きい場合にはステップＳ６が実行され、実
際の変速比ｅが目標変速比ｅＯよりも大きいか否かが判
断される。実際の変速比ｅが目標変辻Ｊｔ、　ｅ　Ｏよ
りも大きい場合にはステ゛ンブＳ７が実行され、回転弁
子９０を逆転方向に駆動するための回転角−４５’、　
−９０°、−１８５’のうちのいずれかが制御演算式に
基づいて決定される。

このため、液圧室３０内の作動液がロータリバルブ５８
を介してタンク５０へ排出される。そして、以上のステ
ップが繰り返し高速で実行され、実際の変速比ｅが目標
変速比ｅＯに一致させられるのである。尚、ステップＳ
３に於ける目標変速比（３゜とステップＳ６に於ける目
標変速比（ｌｏ　とは、通常不感帯を形成するために僅
かに異なった値が１■いられる。

他方、第８図の７０−チャートに示されるように、制御
回１ｉ：　１１６として用いられるマイクロコンピュー
タは、原動機２２０回転数を目標値Ｎ。

に一致させるように制御することもできる。

即ち、ステップＳ１１に於いて駆動側の回転軸１２の回
転数Ｎ１を読、み込むとともに、ステップ８１２に於い
て自動車の運転状態に応じて予め決定された目標回転数
ＮＯと実際の回転軸１２の回転数Ｎとが比較され、目標
回転数ＮＯが大きい場合にはステップ８１３が実行され
、所定の制御演算式から回転弁子９０の３種類の逆転回
転角−４５°、−９０°、　−１３５°のうちのひとつ
が決定されロータリバルブ５８が駆動される。一方、ス
テップ８１２に於いて目標回転数Ｎｏ　よりも実際の回
ｆ数Ｎが大きい場合には、ステップ８１４に於いて実際
の回転数Ｎが目標回転数ＮＯよりも太きいつの正転方向
の回転角４５°、９０°、１３５°のうちのひとつが所
定の制御演算式に基づいて決定され、ロータリバルブ５
８が駆動される。そして、以上のステップが繰り返し高
速で実行され、原動機２２の回転数が目標回転数ＮＯに
一致させられるのである。

尚、前述の制御回ｖ７１１６に於いて、原動機２２の回
転数を制御する場合には、回転センサ１０２及び変速比
演算器１０４が不要となシ、変速比指令装置１０８の代
わりに原動機回転数指令装置を設ければ良い。

以上、本発明の一実施例を示す図面に基づいて説明した
が、本発明はその他の態様に於いても適用される。

例えば、前述の変速機１０に於いて、ロータリバルブ５
８は駆動■０の変速プーリ１４の液圧室３０内の作動液
を制御するように構成されているが、逆にロータリバル
ブ５８が従動側の変速プーリ１８の液圧室４２内の作動
液を制御するように構成しても良いのである。

゛前述の変速機１０に於いて、変速プーリ１８の可動回
転体４０は電磁ＩＪ　ＩＪ−フ弁６２によって制限され
た作動液圧によって固定同転体８６１に付勢されている
が、スプリングで付勢されるように構成されても良いの
である。

尚、上述したのは飽くまでも本発明の一実施例であり、
本発明はその精神を逸脱しない範囲に於いて種々変更さ
れ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を説明する図である。 第２図及び第３図は第１図の実施例に用いられるロータ
リバルブヂであって第３図の■−■視断面断面図第２図
の■−Ｉ視横視向断面図る。 第４図は第２図及び第３図に示されたロータリバルブめ
回転角と流景との関係を示す図である。第５図は第１図
の実施例に於ける偏差とロータリバルブの操作角度との
関係を示す図である。第６図は第１図の実施例に於ける
偏差とロータリバルブによる作動液の制御流湖を示す図
である。第７図及び第８図は本発明の仙の実施例に於け
るフローチャートラそれぞれ示す図である。 １０：ベルト峻動式無段変速磯 １２．１６：回転軸　　１４，１８：変速プーリ２０：
伝導ベルト　　　２４．８６：固定回転体２６．８８：
Ｖ溝　　　２８．４（ｌ可動回転体５８：ロータリバル
ブ　９０：回転弁子９２：パルスモータ 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　神戸実利　　阿雇和第２図 第３図 第４図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転軸に固定され該回転軸とともに回転する固定回転体
   と、該固定回転体と相対向して該回転軸に軸方向の移動
   可能かつ軸まわりの回転不能に嵌合され、該固定回転体
   との間に溝幅の可変なＶ溝を形成する可動回転体とを有
   する変速ブーりを、駆動側と従動側とに備えて該変速プ
   ーリ間に伝導ベルトが巻き掛けられたベルト駆動式無段
   変速機において、前記変速プーリのうち一方の可動回転
   体を液圧シリンダによって軸方向に駆動し前記Ｖ溝の溝
   幅を積極的に変化させるとともに、前記変速プーリのう
   ち他方の可動回転体を該他方の固定回転体に向って常時
   付勢し前記一方の変速プーリの溝幅変化に追従して該可
   動回転体を移動させることにより変速比を制御する変速
   比制御装置であって、 パルスモータと該パルスモータによって回転位置が変更
   される回転弁子とを備え、該回転弁子の回転位置に従っ
   て、前記液圧シリンダへの液圧源からの作動液供給量お
   よび該液圧シリンダからの作動液排出量を調節するロー
   タリバルブと、前記パルスモータに駆動信号を供給し、
   該パルスモータに前記回転弁子を駆動させて前記変速比
   を所定の値に制御するデジタル制御駆動回路と、を含む
   ことを特徴とするベルト駆動式無段変速機の変速比制御
   装置。