WO2014156309A1 - 無段変速機の制御装置及び制御方法 - Google Patents

無段変速機の制御装置及び制御方法 Download PDF

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hydraulic
hydraulic pressure
continuously variable
variable transmission
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昌夫 三宅
泰彰 吉川
山口 緑
武司 加藤
鈴木 孝之
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ジヤトコ株式会社
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    • F16H59/68Inputs being a function of gearing status
    • F16H2059/683Sensing pressure in control systems or in fluid controlled devices, e.g. by pressure sensors

Definitions

  • the present invention relates to a control device for a continuously variable transmission that is configured by a belt or chain being wound around a set of pulleys.
  • a continuously variable transmission that shifts a belt or chain over a set of pulleys and changes the groove width of the primary pulley and the secondary pulley is generally used.
  • These pulleys are composed of a fixed pulley and a movable pulley.
  • the movable pulley is provided with a hydraulic cylinder, and the groove width between the fixed pulley and the movable pulley is changed by changing the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder.
  • the hydraulic pressures regulated by the hydraulic control device are supplied to the hydraulic cylinders of the primary pulley and the secondary pulley, respectively.
  • the hydraulic control device controls the hydraulic pressure supplied to each hydraulic cylinder using the hydraulic pressure generated by the hydraulic pump as a source pressure.
  • the pressure regulator valve regulates the discharge pressure of the oil pump based on the control signal as the line pressure, and the primary regulator valve controls the line pressure based on the control signal.
  • a hydraulic control device for a belt-type continuously variable transmission in which a primary pressure is regulated and a linear solenoid regulates a secondary pressure from a line pressure based on a control signal.
  • the primary pressure or secondary pressure is not controlled by the solenoid from the line pressure, but the pilot pressure is regulated by the line pressure, and the pilot pressure (hydraulic pressure) is used without the solenoid.
  • the hydraulic pressure is controlled by operating the control valve.
  • the hydraulic pressure is controlled by a single control valve using a solenoid.
  • the control valve controls the hydraulic pressure by operating a solenoid, and includes a feedback mechanism that circulates the actual hydraulic pressure. Due to such a configuration, when the line pressure that is the source pressure is large, it is necessary to operate the valve against this large hydraulic pressure or large feedback pressure, and the solenoid becomes large and the transmission becomes large. There was a problem.
  • the present invention has been made in view of such problems, and provides a control device for a continuously variable transmission that can control the speed ratio of the continuously variable transmission without increasing the size of the device. Objective.
  • a continuously variable transmission mechanism that changes a transmission ratio by changing a winding diameter of a belt that is mounted on a pulley and is held by a pulley, by hydraulic pressure supplied to a hydraulic cylinder that is mounted on the pulley.
  • a hydraulic pressure supply unit that supplies hydraulic oil at a predetermined hydraulic pressure
  • a flow rate control unit that controls a flow rate at which the hydraulic oil supplied by the hydraulic pressure supply unit is supplied to a pulley.
  • a flow rate setting means for setting a target hydraulic pressure to be supplied to the hydraulic cylinder and for setting a flow rate of the hydraulic oil to be circulated to the flow rate control unit in order to achieve the target hydraulic pressure.
  • a continuously variable transmission that changes the gear ratio by changing the speed, a hydraulic pressure supply section that supplies hydraulic oil at a predetermined hydraulic pressure, and a flow rate when hydraulic oil supplied by the hydraulic pressure supply section is supplied to the hydraulic cylinder.
  • the target hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinder is set as the flow rate of the hydraulic oil in the flow rate control unit, and the set flow rate is supplied from the flow rate control unit to the hydraulic cylinder. Since the flow rate is uniquely determined by the cross-sectional area of the opening in the flow rate control unit, it is only necessary to set the flow rate control unit so as to have the cross-sectional area. With this configuration, even when only one control valve is used to control the hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinder, the configuration of the control valve and the like does not increase.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a configuration of a continuously variable transmission (CVT) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the hydraulic control apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the secondary control valve according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating functional blocks of the controller according to the embodiment of this invention.
  • FIG. 5 is a flowchart of control of the secondary control valve executed by the controller according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a configuration of a continuously variable transmission (CVT) according to an embodiment of the present invention.
  • CVT continuously variable transmission
  • the rotation of the crankshaft 11 driven by the engine 1 mounted on the vehicle is transmitted to the continuously variable transmission mechanism 4 via the torque converter 2 and the forward / reverse switching mechanism 3.
  • the continuously variable transmission mechanism 4 shifts this rotation, and the rotated rotation is transmitted to the wheels via the final reduction gear 18 so that the vehicle moves forward and backward.
  • the torque converter 2 includes a lock-up clutch, and is controlled to a converter state and a lock-up state (slip lock-up) by hydraulic pressure.
  • the forward / reverse switching mechanism 3 transmits the rotation of the turbine shaft 6 that is the output shaft of the torque converter 2 to the continuously variable transmission mechanism 4 in the forward (forward) direction, and transmits it in the reverse (reverse) direction.
  • a reverse brake By engaging and releasing the forward clutch and the reverse brake with each other, the vehicle can be switched forward and backward, and can be controlled so that the driving force of the engine 1 is not transmitted to the wheels.
  • the continuously variable transmission mechanism 4 includes a primary pulley 15 connected to an input shaft 12 that is a rotating shaft on the output side of the forward / reverse switching mechanism 3, and a secondary pulley connected to an output shaft 13 arranged in parallel with the input shaft 12. 16 and a belt-type continuously variable transmission mechanism that includes an endless belt (V-belt) 17 that is stretched between a primary pulley 15 and a secondary pulley 16.
  • V-belt endless belt
  • the primary pulley 15 includes a fixed pulley (fixed sheave) 15a, and a movable pulley (movable sheave) 15b that is arranged with a sheave surface facing the fixed pulley 15a and forms a V-groove with the fixed pulley. And a hydraulic cylinder 21 provided on the movable pulley 15b for displacing the movable pulley 15b in the axial direction.
  • the secondary pulley 16 includes a fixed pulley (fixed sheave) 16a, a movable pulley (movable sheave) 16b, and a hydraulic cylinder 22 provided on the movable pulley 16b to displace the movable pulley 16b in the axial direction.
  • the output of the continuously variable transmission mechanism 4 is transmitted to the wheels via the final reduction gear 18 as the rotation of the output shaft 13.
  • the hydraulic pressure adjusted by the hydraulic control device 40 is supplied to the hydraulic cylinders 21 and 22.
  • the hydraulic control device 40 generates a predetermined line pressure from the hydraulic pressure generated by the oil pump 30, uses the line pressure as a source pressure, and supplies the primary hydraulic pressure Ppri to the hydraulic cylinder 21 of the primary pulley 15 and the hydraulic pressure of the secondary pulley 16.
  • the secondary hydraulic pressure Psec supplied to the cylinder 22 is controlled.
  • the hydraulic pressure adjusted by the hydraulic control device 40 is supplied to the torque converter 2, the forward / reverse switching mechanism 3, and the like.
  • the engagement state of the lockup clutch of the torque converter 2 and the engagement state of the forward clutch and the reverse brake of the forward / reverse switching mechanism 3 are controlled by the supplied hydraulic pressure.
  • the hydraulic pressure supplied to the continuously variable transmission mechanism 4 is drained to the oil pan 19 and supplied to the oil pump 30 again.
  • the hydraulic pressure is controlled by the following configuration.
  • the hydraulic control device 40 is provided with a regulator valve 41 (see FIG. 2) that controls the hydraulic pressure generated by the oil pump 30 to a predetermined line pressure PL.
  • the line pressure is supplied not only to the hydraulic cylinders 21 and 22 of the continuously variable transmission mechanism 4 but also to a plurality of friction elements provided in the torque converter 2 and the forward / reverse switching mechanism 3. Is set.
  • the hydraulic control device 40 regulates the hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinders 21 and 22 of the continuously variable transmission mechanism 4 using a large line pressure as a source pressure.
  • the hydraulic pressure is regulated by hydraulic control valves corresponding to the primary pulley 15 and the secondary pulley 16 respectively.
  • the hydraulic control valve includes a spool, a spring, a solenoid, and the like, and controls the hydraulic pressure by changing the position of the spool by operating the solenoid against the biasing force of the spring. Further, the hydraulic control valve is provided with a feedback mechanism that circulates the actual hydraulic pressure. When the line pressure that is the original pressure is large, the feedback mechanism is also enlarged.
  • control valve that regulates the pilot pressure which is lower than the line pressure, is not directly controlled by the solenoid from the line pressure, and the hydraulic control valve is operated using the pilot pressure without a solenoid. It was common to control the hydraulic pressure.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the hydraulic control device 40 according to the embodiment of the present invention.
  • the hydraulic control device 40 controls a regulator valve 41 that controls the hydraulic pressure generated by the oil pump 30 to a predetermined line pressure PL, and a secondary pressure Psec that is supplied to the hydraulic cylinder 22 of the secondary pulley 16 based on the line pressure PL.
  • a secondary control valve 43 that controls the primary pressure Ppri supplied to the hydraulic cylinder 21 of the primary pulley 15 based on the line pressure PL.
  • the hydraulic control device 40 includes a controller 45 that controls the operation of the regulator valve 41, the secondary control valve 43, and the primary control valve 42.
  • Oil pressure discharged from the oil pump 30 is supplied from the oil passage 401 to the regulator valve 41.
  • the regulator valve 41 adjusts the discharge pressure of the oil pump 30 to a predetermined line pressure and supplies it to the oil passage 402.
  • the oil passage 402 is provided with a secondary control valve 43 and a primary control valve 42.
  • the secondary control valve 43 is controlled by the control of the controller 45 so that the oil passage 404 communicating with the hydraulic cylinder 22 of the secondary pulley 16 has a predetermined secondary pressure Psec.
  • a secondary pressure sensor 46 is provided in the oil passage 404.
  • the primary control valve 42 is controlled by the controller 45 so that the oil passage 403 communicating with the hydraulic cylinder 21 of the primary pulley 15 becomes a predetermined primary pressure Ppri.
  • the oil passage 403 is provided with a primary pressure sensor 47.
  • the regulator valve 41 is connected to an oil passage 405 that supplies hydraulic pressure to other parts that require hydraulic pressure, such as the torque converter 2 and the forward / reverse switching mechanism 3.
  • the controller 45 acquires signals from the line pressure sensor 44, the secondary pressure sensor 46, and the primary pressure sensor 47.
  • the controller 45 controls the regulator valve 41 so that the actual line pressure PLr acquired from the line pressure sensor 44 becomes the required predetermined line pressure PL.
  • the controller 45 controls the control signal for the secondary control valve 43 and the primary control valve 42 from the target hydraulic pressure Pt, the gear ratio, etc. based on the target speed ratio determined based on the vehicle speed, the current speed ratio, the acceleration / deceleration request from the driver, and the like. To decide.
  • the determined control signal (current value for the solenoid) is supplied to the secondary control valve 43 and the primary control valve 42 to operate them, thereby controlling each hydraulic pressure.
  • the secondary control valve 43 and the primary control valve 42 are configured as flow control valves that control the flow rate of the working oil that passes therethrough. Next, the configuration of the secondary control valve 43 will be described as an example.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the secondary control valve 43 according to the embodiment of the present invention.
  • the secondary control valve 43 is configured such that a spool 432 is built in a body 431.
  • the spool 432 is urged by a spring 433 and is provided with a solenoid 434 for moving the spool 432.
  • the solenoid 434 changes the opening degree of the secondary control valve 43 by moving the spool 432 in the axial direction based on a control signal from the controller 45 and controls the flow rate of the passing hydraulic oil.
  • An IN port 435, an OUT port 436, and a drain port 437 are formed in the body 431.
  • the IN port 435 communicates with the oil passage 402 and is supplied with the line pressure PL.
  • the OUT port 436 communicates with the oil passage 404 and communicates with the hydraulic cylinder 22 of the secondary pulley 16.
  • the drain port 437 drains the oil pressure of the oil passage 404.
  • the secondary control valve 43 When the secondary control valve 43 receives a control signal (indicated current i) from the controller 45 and the solenoid 434 operates to move the spool 432, the IN port 435 and the OUT port 436 communicate with each other.
  • the cross-sectional area of the opening portion of the communicating passage changes.
  • the flow rate of the hydraulic oil passing through the secondary control valve 43 is determined by the cross-sectional area and the line pressure.
  • the controller 45 controls the secondary control valve 43 by the following operation to control the hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinder 22 of the secondary pulley 16.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating functional blocks of the controller 45 according to the embodiment of this invention.
  • the controller 45 determines the target oil pressure Pt based on the target gear ratio of the continuously variable transmission mechanism 4, and determines the command current i to be instructed to the solenoid 434 of the secondary control valve 43 based on the determined target oil pressure Pt.
  • the command current i is supplied to the solenoid 434
  • the secondary control valve 43 controls the flow rate of the secondary control valve 43, and the hydraulic pressure corresponding to the target hydraulic pressure is supplied to the hydraulic cylinder 22 of the secondary pulley 16.
  • the controller 45 includes a feed forward (F / F) compensation unit 451, a necessary flow rate computation unit 452, an opening computation unit 453, an indicated current computation unit 454, and a feedback (F / B) compensation unit 456.
  • F / F feed forward
  • F / B feedback
  • the feedforward compensation unit 451 calculates a feedforward compensation amount so that a predetermined response is obtained in order to cancel a disturbance such as noise with respect to the input target hydraulic pressure Pt.
  • the feed word compensation unit 451 uses a first-order lag function such as first-order differentiation.
  • the required flow rate calculation unit 452 calculates a required flow rate Q for flowing through the secondary control valve 43 in order to achieve the target hydraulic pressure Pt.
  • the required flow rate Q is calculated based on the current speed ratio Rt, the feedforward compensation amount, and the feedback compensation amount.
  • the opening amount calculation unit 453 calculates an opening amount A that is a cross-sectional area of the opening of the secondary control valve 43 in order for the secondary control valve 43 to flow the calculated necessary flow rate Q. Since the required flow rate Q, the opening amount A, and the hydraulic pressure (line pressure) have a correlation, the opening amount A for the required flow rate Q is determined based on the correlation.
  • the command current calculation unit 454 calculates the command current i for commanding the solenoid 434 of the secondary control valve 43 so that the opening amount A is calculated by the secondary control valve 43.
  • the command current i is calculated as a current value necessary for operating the solenoid 434 so that the stroke amount of the spool 432 corresponding to the opening amount A is obtained and the obtained stroke amount is obtained.
  • the feedback compensation amount calculation unit 456 calculates the feedback compensation amount by performing, for example, proportional / integral / derivative control (PID control) based on the target oil pressure Pt and the secondary actual oil pressure Psr detected by the secondary pressure sensor 46.
  • PID control proportional / integral / derivative control
  • the controller 45 calculates the necessary flow rate Q for the target hydraulic pressure Pt to act on the hydraulic cylinder 22 via the oil passage 404, and the flow rate that the secondary control valve 43 flows becomes the command flow rate Q.
  • the instruction current i is instructed to the solenoid 434 so that the required opening amount A is obtained.
  • FIG. 5 is a flowchart of control of the secondary control valve 43 executed by the controller 45.
  • the flowchart shown in FIG. 5 is executed by the controller 45 at a predetermined cycle (for example, every 10 ms).
  • the controller 45 acquires the target hydraulic pressure Pt, the secondary actual hydraulic pressure Psr, and the current gear ratio Rt (S10).
  • the feedforward compensation amount calculation unit 451 of the controller 45 calculates the feedforward compensation amount.
  • the feedforward compensation amount is calculated using a first-order lag function or the like based on the target oil pressure Pt (S20).
  • the feedback compensation amount calculation unit 456 of the controller 45 calculates the feedback compensation amount.
  • the feedback compensation amount is calculated by PID control or the like from the deviation between the target hydraulic pressure Pt and the secondary actual hydraulic pressure Psr (S30).
  • the required flow rate Q is calculated by the required flow rate calculation unit 452 of the controller 45.
  • the required flow rate Q is calculated based on the current gear ratio Rt, the feedforward compensation amount, and the feedback compensation amount (S40).
  • the opening amount A of the secondary control valve 43 is calculated based on the required flow rate Q by the opening amount calculation unit 453 of the controller 45 (S50).
  • the command current i instructed to the solenoid 434 of the secondary control valve 43 is calculated based on the opening amount A by the command current calculation unit 454 of the controller 45 (S60).
  • the controller 45 instructs the calculated instruction current i to the solenoid 434 of the secondary control valve 43 (S70).
  • the solenoid 434 of the secondary control valve 43 is operated, the secondary control valve is controlled to have the opening amount A, and the flow rate of the secondary control valve 43 is controlled to be the required flow rate Q.
  • the hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinder 22 of the secondary pulley 16 is controlled by providing only one control valve, that is, the secondary control valve 43 with the line pressure as a source pressure.
  • the secondary control valve 43 In general, when directly controlling a large hydraulic pressure such as a line pressure, it is necessary to increase the capacity of the solenoid in order to operate a mechanical feedback system that circulates the hydraulic pressure to the valve.
  • the actual feedback system detected by the sensor is performed by the control inside the controller 45, thereby eliminating the mechanical feedback system.
  • the responsiveness of the solenoid 434 is low and the initial value cannot be determined.
  • the hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinder 22 can be controlled by a single control valve (secondary control valve 43) without increasing the size of the solenoid 434.
  • the embodiment of the present invention changes the groove width of each pulley by the hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinder 21 of the primary pulley 15 and the hydraulic cylinder 22 of the secondary pulley 16, and the winding diameter of the V belt 17. It is related with the hydraulic control apparatus 40 which is a control apparatus of the continuously variable transmission mechanism 4 which changes a gear ratio by changing.
  • the hydraulic control device 40 controls an oil pump 30 that functions as a hydraulic pressure supply unit that supplies hydraulic oil at a predetermined hydraulic pressure (line pressure), and a flow rate at which the hydraulic oil supplied by the oil pump 30 is supplied to the hydraulic cylinder 22.
  • a secondary control valve 43 functioning as a flow rate control unit, and a flow rate setting means for setting a target hydraulic pressure Pt to be supplied to the hydraulic cylinder 22 and setting a flow rate of hydraulic fluid to be circulated through the secondary control valve 43 in order to achieve the target hydraulic pressure Pt.
  • a controller 45 functioning as
  • the target hydraulic pressure Pt to be supplied to the hydraulic cylinder 22 is set as the flow rate of the hydraulic oil that passes through the secondary control valve 43 that is a flow rate control valve, and the set flow rate is supplied from the secondary control valve 43 to the hydraulic cylinder 22. .
  • the secondary control valve 43 that is a flow rate control valve
  • the set flow rate is supplied from the secondary control valve 43 to the hydraulic cylinder 22.
  • the hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinder 22 is not controlled by controlling the flow rate of the secondary control valve 43 as a flow rate control unit, instead of controlling the hydraulic pressure using the line pressure as a source pressure. Configured to control.
  • the controller 45 only needs to control the flow rate of the secondary control valve 43, that is, the opening cross-sectional area of the valve, and the responsiveness of the hydraulic pressure is prevented from being lowered without increasing the size of the solenoid.
  • a secondary hydraulic sensor 46 is provided as a hydraulic pressure detection unit that detects the secondary actual hydraulic pressure Psr supplied to the hydraulic cylinder 22, and the controller 45 has a difference between the target hydraulic pressure Pt supplied to the hydraulic cylinder 22 and the detected secondary actual hydraulic pressure Psr. Based on the above, the flow rate of the working oil to be circulated through the secondary control valve 43 is set. In this way, by performing feedback control using the actual hydraulic pressure in the control of the controller 45, the mechanical feedback system can be eliminated, and the solenoid 434 can be prevented from being enlarged.
  • the secondary control valve 43 includes a solenoid 434 that slides the spool 432 in the axial direction as an actuator, the flow rate is controlled by the operation of the solenoid 434, and the controller 45 generates an instruction current i that is a command value for operating the solenoid 434. By instructing, the flow rate of the hydraulic oil is set. In this way, the secondary pressure supplied to the hydraulic cylinder 22 is not controlled by hydraulic control but by flow control, and the control amount is controlled by the operation amount of the solenoid 434, thereby eliminating the mechanical feedback system. This can prevent the solenoid 434 from becoming large.
  • the controller 45 includes a hydraulic flow rate converter 452 as a flow rate determining unit that determines the flow rate of hydraulic oil in the secondary control valve 43 in order to achieve the target hydraulic pressure Pt, and a secondary control valve 43 in order to achieve the determined flow rate.
  • An area converter 453 as an area determining unit that determines an opening area, and a current conversion as an operation amount determining unit that determines an instruction current i that is a control amount for operating the solenoid 434 in order to achieve the determined opening area Instrument 454.
  • the controller 45 only needs to control the flow rate of the secondary control valve 43, that is, the opening cross-sectional area of the valve, and the hydraulic response is prevented from being lowered without increasing the size of the solenoid.
  • the belt-type continuously variable transmission mechanism 4 in which the V-belt 17 is spanned between the pulleys has been described as an example, but the present invention is not limited thereto.
  • a continuously variable transmission mechanism in which a chain is stretched between pulleys may be used.
  • a sub-transmission mechanism having a stepped gear stage in series with the continuously variable transmission mechanism 4 may be provided.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the operation of the primary pulley 15 is the same.
  • the present invention can also be applied to other configurations in which the pilot pressure is regulated using the line pressure as the original pressure, and the valve opening is controlled by the regulated pilot pressure to control the hydraulic pressure.
  • the present invention may be applied to a hydraulic circuit for controlling the engagement state of the forward clutch and the reverse brake of the forward / reverse switching mechanism 3.

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Abstract

 車両に搭載され、プーリに備えられる油圧シリンダに供給される油圧により、プーリに挟持されるベルトの巻掛け径を変更して変速比を変更する無段変速機構を備える無段変速機の制御装置であって、作動油を所定の油圧で供給する油圧供給部と、油圧供給部によって供給される作動油を油圧シリンダへと供給する流量を制御する流量制御部と、油圧シリンダに供給する目標油圧を設定し、目標油圧を達成するため流量制御部に流通させる作動油の流量を設定する流量設定手段と、を備える。

Description

無段変速機の制御装置及び制御方法
 本発明は、一組のプーリにベルト又はチェーンを掛け渡して構成される無段変速機の制御装置に関する。
 一組のプーリにベルト又はチェーンを掛け渡し、プライマリプーリ及びセカンダリプーリの溝幅を変更することにより変速を行う無段変速機が従来一般に用いられている。これらプーリは、固定プーリと可動プーリとから構成され、可動プーリには油圧シリンダが設けられ、油圧シリンダ内の油圧を変更することによって固定プーリと可動プーリとの間の溝幅が変更される。
 これらプライマリプーリ及びセカンダリプーリの油圧シリンダには、油圧制御装置により調圧された油圧がそれぞれ供給される。油圧制御装置は、油圧ポンプにより生成された油圧を元圧として、それぞれの油圧シリンダに供給する油圧を制御する。
 このような無段変速機の制御装置として、JP2008-2483Aには、プレッシャーレギュレータバルブが制御信号に基づいてオイルポンプの吐出圧をライン圧として調圧し、プライマリレギュレータバルブが制御信号に基づいてライン圧からプライマリ圧を調圧し、リニアソレノイドが制御信号に基づいてライン圧からセカンダリ圧を調圧するベルト式無段変速機の油圧制御装置が開示されている。
 JP2008-2483Aに記載の従来の技術では、ライン圧からソレノイドによってプライマリ圧又はセカンダリ圧を制御するのではなく、ライン圧よりパイロット圧を調圧し、ソレノイドはなくこのパイロット圧(油圧)を用いて油圧制御弁を動作させることで油圧を制御している。
 このような構成では、一つの油圧(プライマリ圧又はセカンダリ圧)を制御するために、制御弁が二つ必要となり、部品点数が増加してコスト増や大型化の要因となっていた。
 これに対して、部品点数を削減するために、一つの制御弁により、ソレノイドを用いて油圧を制御しようとする場合を考える。制御弁は、ソレノイドを作動させることにより油圧を制御し、また、実油圧が環流するフィードバック機構を備えている。このような構成のため、元圧となるライン圧が大きい場合は、この大きな油圧や大きなフィードバック圧に抗して弁を作動する必要があり、ソレノイドが大型化し、変速機のサイズが大型化するという問題があった。
 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、装置を大型化することなく、無段変速機の変速比を制御することができる無段変速機の制御装置を提供することを目的とする。
 本発明のある実施態様によると、車両に搭載され、プーリに備えられる油圧シリンダに供給される油圧により、プーリに挟持されるベルトの巻掛け径を変更して変速比を変更する無段変速機構を備える無段変速機の制御装置であって、作動油を所定の油圧で供給する油圧供給部と、油圧供給部によって供給される作動油をプーリへと供給する流量を制御する流量制御部と、油圧シリンダに供給する目標油圧を設定し、目標油圧を達成するため流量制御部に流通させる作動油の流量を設定する流量設定手段と、を備えることを特徴とする。
 本発明の別の実施態様によると、車両に搭載され、一組のプーリに備えられる一組の油圧シリンダの少なくとも一方に供給される油圧により、一組のプーリによって挟持されるベルトの巻掛け径を変更して変速比を変更する無段変速機と、作動油を所定の油圧で供給する油圧供給部と、油圧供給部によって供給される作動油を油圧シリンダに供給するときの流量を制御する流量制御部と、が備えられる制御装置とによって、無段変速機を制御する制御方法であって、油圧シリンダに供給する目標油圧を設定し、目標油圧を達成するため流量制御部における作動油の流量を設定し、流量制御部に、設定された流量によって作動油を流通させる。
 上記態様によると、油圧シリンダに供給する目標油圧を、流量制御部における作動油の流量として設定し、設定した流量を流量制御部から油圧シリンダに供給する。流量は流量制御部における開口部の断面積により一意に決定するので、その断面積となるように流量制御部を設定するだけでよい。このように構成することによって、油圧シリンダに供給する油圧を制御する制御弁を一つのみとした場合にも、制御弁等の構成が大型化することがない。
図1は、本発明の実施形態の無段変速機(CVT)の構成の一例を示す説明図である。 図2は、本発明の実施形態の油圧制御装置の構成を示す説明図である。 図3は、本発明の実施形態のセカンダリ制御弁の構成を示す説明図である。 図4は、本発明の実施形態のコントローラの機能ブロックを示す説明図である。 図5は、本発明の実施形態のコントローラが実行するセカンダリ制御弁の制御のフローチャートである。
 以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
 図1は、本発明の実施形態の無段変速機(CVT)の構成の一例を示す説明図である。
 車両に搭載されるエンジン1により駆動されるクランク軸11の回転は、トルクコンバータ2及び前後進切換機構3を介して無段変速機構4に伝達される。無段変速機構4は、この回転を変速し、変速された回転が、終減速装置18を介して車輪に伝達することにより車両が前後進する。
 トルクコンバータ2は、ロックアップクラッチを備えており、油圧によりコンバータ状態及びロックアップ状態(スリップロックアップ)に制御される。
 前後進切換機構3は、トルクコンバータ2の出力軸であるタービン軸6の回転を無段変速機構4に正(前進)方向に伝達するための前進用クラッチと、逆(後退)方向に伝達するための後退用ブレーキとを備えている。前進用クラッチと後退用ブレーキとを互いに締結解放することで、車両の前後進が切り換えられるほか、エンジン1の駆動力を車輪に伝達しないように制御できる。
 無段変速機構4は、前後進切換機構3の出力側の回転軸である入力軸12に連結されるプライマリプーリ15と、入力軸12と並列に配置される出力軸13に連結されるセカンダリプーリ16と、プライマリプーリ15とセカンダリプーリ16との間に掛け渡される無端のベルト(Vベルト)17とを備えるベルト式無段変速機構である。
 プライマリプーリ15には、固定プーリ(固定シーブ)15aと、固定プーリ15aに対してシーブ面を対向させた状態で配置され固定プーリとの間にV溝を形成する可動プーリ(可動シーブ)15bと、可動プーリ15bに設けられて可動プーリ15bを軸方向に変位させる油圧シリンダ21とを備える。
 同様にセカンダリプーリ16には、固定プーリ(固定シーブ)16aと、可動プーリ(可動シーブ)16bと、可動プーリ16bに設けられて可動プーリ16bを軸方向に変位させる油圧シリンダ22と、を備える。
 油圧シリンダ21、22に供給する油圧を調整すると、V溝の幅が変化してVベルト17と各プーリ15、16との接触半径が変化して、無段変速機構4の変速比が無段階に変化する。
 無段変速機構4の出力は、出力軸13の回転として終減速装置18を介して車輪に伝達される。
 油圧シリンダ21、22には、油圧制御装置40によって調圧された油圧が供給される。油圧制御装置40は、オイルポンプ30によって発生された油圧から所定のライン圧を生成し、ライン圧を元圧として、プライマリプーリ15の油圧シリンダ21に供給するプライマリ油圧Ppriと、セカンダリプーリ16の油圧シリンダ22に供給するセカンダリ油圧Psecとを、それぞれ制御する。
 油圧制御装置40によって調圧された油圧は、トルクコンバータ2、前後進切換機構3等に供給される。供給された油圧により、トルクコンバータ2のロックアップクラッチの締結状態や、前後進切換機構3の前進用クラッチ及び後退用ブレーキの締結状態が制御される。無段変速機構4に供給された油圧はオイルパン19へとドレンされ、再びオイルポンプ30に供給される。
 このように構成された無段変速機構4において、従来は、次のような構成によって油圧を制御していた。
 油圧制御装置40には、オイルポンプ30により発生された油圧を所定のライン圧PLに制御するレギュレータ弁41(図2参照)が備えられている。
 ライン圧は、無段変速機構4の油圧シリンダ21、22に供給されるほか、トルクコンバータ2や前後進切換機構3に備えられる複数の摩擦要素等にも供給されるため、比較的大きな圧力に設定されている。
 油圧制御装置40は、大きなライン圧を元圧として、無段変速機構4の油圧シリンダ21、22に供給する油圧を調圧する。油圧の調圧は、プライマリプーリ15及びセカンダリプーリ16それぞれに対応した油圧制御弁により行われる。
 ところで、油圧制御弁において、ソレノイドによりライン圧を直接的に制御(降圧)してプライマリ圧又はセカンダリ圧を調圧することは、油圧制御弁の機構的に難しいという問題がある。
 具体的には、油圧制御弁は、スプール、バネ及びソレノイド等からなり、バネの付勢力に抗してソレノイドを作動させることにより、スプールの位置を変更して油圧を制御する。また、油圧制御弁は実油圧を環流するフィードバック機構を備えており、元圧となるライン圧が大きい場合は、このフィードバック機構も大型化する。
 このような構造により、元圧となるライン圧が大きい場合は、これに対応してバネ力及びソレノイド推力を大きくする必要がある。そのため、ライン圧を直接に制御する場合はソレノイドが大型化し、ソレノイドの大型化に伴ってソレノイドを搭載するためのレイアウトが拡大し、変速機4のサイズが大型化するという課題が従来あった。
 これに対して、従来は、ライン圧からソレノイドにより直接制御するのではなく、ライン圧よりも低い圧であるパイロット圧を調圧する制御弁と、ソレノイドはなくパイロット圧を用いて油圧制御弁を動作させて油圧を制御することが一般的だった。
 しかしながら、このような構成では、一つの油圧(例えば、セカンダリ圧Psec)を制御するために、少なくとの二つの油圧制御弁が必要となり、部品点数が増加していた。そのためにコストやサイズの増加が避けられなかった。
 そこで、本発明の実施形態では、次に説明するように、一つの油圧(例えば、セカンダリ圧Psec)を制御するために、作動油の流量を制御する制御弁を一つだけ用いるように構成した。
 図2は、本発明の実施形態の油圧制御装置40の構成を示す説明図である。
 本実施形態ではセカンダリプーリ16の油圧シリンダ22に対する油圧の制御における動作を主に説明する。プライマリプーリ15の動作についても同様であるため、その説明は省略する。
 油圧制御装置40には、オイルポンプ30により発生された油圧を所定のライン圧PLに制御するレギュレータ弁41と、ライン圧PLを元にセカンダリプーリ16の油圧シリンダ22に供給するセカンダリ圧Psecを制御するセカンダリ制御弁43と、ライン圧PLを元にプライマリプーリ15の油圧シリンダ21に供給するプライマリ圧Ppriを制御するプライマリ制御弁42と、が備えられる。
 油圧制御装置40には、レギュレータ弁41、セカンダリ制御弁43及びプライマリ制御弁42の動作を制御するコントローラ45が備えられる。
 オイルポンプ30が吐出する油圧は油路401からレギュレータ弁41へと供給される。レギュレータ弁41はオイルポンプ30の吐出圧を所定のライン圧に調圧して、油路402に供給する。油路402には、セカンダリ制御弁43及びプライマリ制御弁42が備えられている。
 セカンダリ制御弁43は、コントローラ45の制御によって、セカンダリプーリ16の油圧シリンダ22に連通する油路404が所定のセカンダリ圧Psecとなるように制御される。油路404にはセカンダリ圧センサ46が備えられている。
 同様に、プライマリ制御弁42は、コントローラ45の制御によって、プライマリプーリ15の油圧シリンダ21に連通する油路403が所定のプライマリ圧Ppriとなるように制御する。油路403にはプライマリ圧センサ47が備えられている。レギュレータ弁41には、トルクコンバータ2、前後進切換機構3等の他の油圧が必要な部位に油圧を供給する油路405が接続する。
 コントローラ45は、ライン圧センサ44、セカンダリ圧センサ46及びプライマリ圧センサ47からの信号を取得する。コントローラ45は、ライン圧センサ44から取得した実ライン圧PLrが必要な所定のライン圧PLとなるように、レギュレータ弁41を制御する。
 コントローラ45は、車速や現在の変速比、運転者からの加減速要求等に基づいて決定した目標変速比に基づく目標油圧Ptや変速比等から、セカンダリ制御弁43及びプライマリ制御弁42に対する制御信号を決定する。決定された制御信号(ソレノイドに対する電流値)がセカンダリ制御弁43及びプライマリ制御弁42に供給されることでこれらが動作して、各油圧が制御される。
 セカンダリ制御弁43及びプライマリ制御弁42は、通過する作動油の流量を制御する流量制御弁として構成されている。次に、セカンダリ制御弁43を例として、その構成を説明する。
 図3は、本発明の実施形態のセカンダリ制御弁43の構成を示す説明図である。
 セカンダリ制御弁43は、ボディ431の中にスプール432が内装されて構成されている。スプール432は、スプリング433によって付勢されていると共にスプール432を可動させるソレノイド434が備えられている。ソレノイド434は、コントローラ45からの制御信号に基づいてスプール432を軸方向に移動させることによりセカンダリ制御弁43の開度を変更して、通過する作動油の流量を制御する。ボディ431にはINポート435、OUTポート436及びドレンポート437が形成されている。
 INポート435は、油路402に連通しており、ライン圧PLが供給される。OUTポート436は油路404に連通しており、セカンダリプーリ16の油圧シリンダ22に連通している。ドレンポート437は、油路404の油圧をドレンする。
 セカンダリ制御弁43は、コントローラ45からの制御信号(指示電流i)を受けてソレノイド434が動作してスプール432が移動することにより、INポート435とOUTポート436との間が連通すると共に、この連通する通路の開口部の断面積が変化する。この断面積とライン圧とによって、セカンダリ制御弁43を通過する作動油の流量が決定される。
 コントローラ45は、次のような動作によりセカンダリ制御弁43を制御して、セカンダリプーリ16の油圧シリンダ22に供給する油圧を制御する。
 図4は、本発明の実施形態のコントローラ45の機能ブロックを示す説明図である。
 コントローラ45は、無段変速機構4の目標変速比に基づいて目標油圧Ptを決定し、決定した目標油圧Ptに基づいて、セカンダリ制御弁43のソレノイド434に指示する指示電流iを決定する。セカンダリ制御弁43は、指示電流iがソレノイド434に供給されることにより、セカンダリ制御弁43の流量が制御されて、セカンダリプーリ16の油圧シリンダ22に目標油圧に対応した油圧が供給される。
 コントローラ45は、フィードフォワード(F/F)補償部451、必要流量演算部452、開口部演算部453、指示電流演算部454、フィードバック(F/B)補償部456を備える。
 フィードフォワード補償部451は、入力された目標油圧Ptに対してノイズ等の外乱を打ち消すために所定の応答となるようにフィードフォワード補償量を演算する。フィードワード補償部451には、例えば一階微分等の一次遅れ関数が用いられる。
 必要流量演算部452は、目標油圧Ptを実現するためにセカンダリ制御弁43に流すための必要流量Qを演算する。必要流量Qは、現在の変速比Rt、フィードフォワード補償量及びフィードバック補償量に基づいて演算される。
 開口量演算部453は、演算された必要流量Qをセカンダリ制御弁43が流すために、セカンダリ制御弁43の開口部の断面積である開口量Aを演算する。必要流量Qと開口量Aと油圧(ライン圧)とは相関関係があるので、相関関係に基づいて必要流量Qに対する開口量Aを決定する。
 指示電流演算部454は、セカンダリ制御弁43が演算された開口量Aとなるようにセカンダリ制御弁43のソレノイド434に指示するための指示電流iを演算する。指示電流iは、例えば、開口量Aに対応するスプール432のストローク量を求め、求めたストローク量となるようにソレノイド434を動作させるために必要な電流値として算出する。
 フィードバック補償量演算部456は、目標油圧Ptと、セカンダリ圧センサ46が検出したセカンダリ実油圧Psrとに基づいて、例えば比例・積分・微分制御(PID制御)を行ってフィードバック補償量を演算する。
 コントローラ45は、このような構成により、目標油圧Ptが油路404を介して油圧シリンダ22に作用させるための必要流量Qを演算し、セカンダリ制御弁43が流す流量が指示流量Qとなるために必要な開口量Aとなるように、ソレノイド434に指示電流iを指示する。
 図5は、コントローラ45が実行するセカンダリ制御弁43の制御のフローチャートである。
 図5に示すフローチャートは、コントローラ45によって所定の周期(例えば10ms毎)で実行される。
 処理が開始されると、コントローラ45は、目標油圧Pt、セカンダリ実油圧Psr、現在の変速比Rtを取得する(S10)。
 次に、コントローラ45のフィードフォワード補償量演算部451により、フィードフォワード補償量が演算される。フィードフォワード補償量は、目標油圧Ptを基に一次遅れ関数等を用いて算出される(S20)。
 次に、コントローラ45のフィードバック補償量演算部456により、フィードバック補償量が演算される。フィードバック補償量は、目標油圧Ptとセカンダリ実油圧Psrとの偏差から、PID制御等によって算出される(S30)。
 次に、コントローラ45の必要流量演算部452により、必要流量Qが演算される。必要流量Qは、現在の変速比Rt、フィードフォワード補償量及びフィードバック補償量に基づいて演算される(S40)。
 次に、コントローラ45の開口量演算部453により、セカンダリ制御弁43の開口量Aが、必要流量Qに基づいて演算される(S50)。
 次に、コントローラ45の指示電流演算部454により、セカンダリ制御弁43のソレノイド434に指示する指示電流iが、開口量Aに基づいて演算される(S60)。
 次に、コントローラ45は、演算された指示電流iを、セカンダリ制御弁43のソレノイド434に指示する(S70)。この処理により、セカンダリ制御弁43のソレノイド434が動作して、セカンダリ制御弁が開口量Aとなり、セカンダリ制御弁43の流量が必要流量Qとなるように制御される。
 このように、本実施形態では、セカンダリプーリ16の油圧シリンダ22に供給する油圧を、ライン圧を元圧として一つの制御弁、すなわちセカンダリ制御弁43のみを備えることにより制御を行うものである。一般的に、ライン圧等の大きな油圧を直接に制御する場合は、油圧を弁に環流させるメカ的なフィードバック系を動作させるために、ソレノイドの容量を大型化する必要がある。
 これに対して本実施形態では、センサにより検出した実油圧をコントローラ45内部の制御で行うことによって、メカ的なフィードバック系を削除した。
 目標油圧を設定しこの目標油圧に追従するようにソレノイド434を動作させる場合は、ソレノイド434の応答性が低く、初期値が決定できない。これに対して本実施形態では、油圧ではなく制御弁を流通する作動油の流量を制御するように構成した。流量は開口部の断面積により一意に決定するので、断面積を設定し、その断面積となるようにソレノイド434の動作量を決定するだけでよい。
 このような構成により、ソレノイド434が大型化することなく、ただ一つの制御弁(セカンダリ制御弁43)によって、油圧シリンダ22に供給する油圧を制御することができる。
 以上のように、本発明の実施形態は、プライマリプーリ15の油圧シリンダ21とセカンダリプーリ16の油圧シリンダ22とに供給される油圧によって各プーリの溝幅を変更してVベルト17の巻掛け径を変更することで変速比を変更する無段変速機構4の制御装置である油圧制御装置40に関する。
 油圧制御装置40は、作動油を所定の油圧(ライン圧)で供給する油圧供給部として機能するオイルポンプ30と、オイルポンプ30によって供給される作動油を油圧シリンダ22へと供給する流量を制御する流量制御部として機能するセカンダリ制御弁43と、油圧シリンダ22に供給する目標油圧Ptを設定し、目標油圧Ptを達成するためセカンダリ制御弁43に流通させる作動油の流量を設定する流量設定手段として機能するコントローラ45とを備える。
 すなわち、油圧シリンダ22に供給する油圧の目標油圧Ptを、流量制御弁であるセカンダリ制御弁43を通過する作動油の流量として設定し、設定した流量をセカンダリ制御弁43から油圧シリンダ22に供給する。このように構成することによって、ライン圧を元圧として油圧シリンダ22に油圧を供給するための制御弁を一つのみとすることができる。
 特に、油圧を制御する場合は、ライン圧という大きな油圧に対して油圧フィードバック動作させるために、スプリングやソレノイドが大型化するという問題がある。これに対して、本願発明の実施形態では、ライン圧を元圧として油圧を制御するのではなく、流量制御部としてのセカンダリ制御弁43の流量を制御することによって油圧シリンダ22に供給する油圧を制御するように構成した。これにより、コントローラ45は、セカンダリ制御弁43の流量、すなわち、弁の開口断面積を制御するのみでよく、ソレノイドが大型化することなく、油圧の応答性が低下することが防止される。
 油圧シリンダ22に供給されるセカンダリ実油圧Psrを検出する油圧検出部としてのセカンダリ油圧センサ46を備え、コントローラ45は、油圧シリンダ22に供給する目標油圧Ptと検出されたセカンダリ実油圧Psrとの差分に基づいて、セカンダリ制御弁43に流通させる作動油の流量を設定するように構成した。このように、コントローラ45内部の制御で実油圧によるフィードバック制御を行うことによって、メカ的なフィードバック系を削除することができて、ソレノイド434が大型化することを防止できる。
 セカンダリ制御弁43は、アクチュエータとして、軸方向にスプール432を摺動させるソレノイド434を備え、ソレノイド434の動作によって流量が制御され、コントローラ45が、ソレノイド434を動作させる指令値である指示電流iを指示することにより、作動油の流量が設定されるように構成した。このように、油圧シリンダ22に供給するセカンダリ圧を油圧制御で行うのではなく流量制御で行い、その制御量はソレノイド434の動作量で制御することにより、メカ的なフィードバック系を削除することができて、ソレノイド434が大型化することを防止できる。
 コントローラ45は、目標油圧Ptを達成するためセカンダリ制御弁43における作動油の流量を決定する流量決定部としての油圧流量変換器452と、決定された流量を達成するために、セカンダリ制御弁43における開口面積を決定する面積決定部としての面積変換器453と、決定された開口面積を達成するために、ソレノイド434を動作させる制御量である指示電流iを決定する動作量決定部としての電流変換器454とを備えた。このような構成によって、コントローラ45は、セカンダリ制御弁43の流量、すなわち、弁の開口断面積を制御するのみでよく、ソレノイドが大型化することなく、油圧の応答性が低下することが防止される。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する主旨ではない。
 本実施形態では、プーリ間にVベルト17を掛け渡したベルト式無段変速機構4を例に説明したが、これに限られない。Vベルト17の代わりにプーリ間にチェーンを掛け渡した無段変速機構であってもよい。また、無段変速機構4に直列に有段の変速段を有する副変速機構を備えてもよい。
 本実施形態では、無段変速機構4におけるセカンダリプーリ16の油圧シリンダ22に供給するセカンダリ圧Psecをセカンダリ制御弁43において流量制御を行う例を説明したが、これに限られない。プライマリプーリ15においても動作は同様である。また、ライン圧を元圧としてパイロット圧を調圧し、調圧したパイロット圧によって弁開度を制御して油圧を制御する他の構成にも適用することができる。例えば、前後進切換機構3の前進用クラッチ及び後退用ブレーキの締結状態を制御するための油圧回路に適用してもよい。
 本願は、2013年3月25日に日本国特許庁に出願された特願2013-62509に基づく優先権を主張する。これらの出願のすべての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

  1.  車両に搭載され、一組のプーリに備えられる一組の油圧シリンダの少なくとも一方に供給される油圧により、前記一組のプーリによって挟持されるベルトの巻掛け径を変更して変速比を変更する無段変速機の制御装置であって、
     作動油を所定の油圧で供給する油圧供給部と、
     前記油圧供給部によって供給される作動油を前記油圧シリンダに供給するときの流量を制御する流量制御部と、
     前記油圧シリンダに供給する目標油圧を設定し、前記目標油圧を達成するため前記流量制御部における作動油の流量を設定する流量設定手段と、を備える
    無段変速機の制御装置。
  2.  請求項1に記載の無段変速機の制御装置であって、
     前記油圧シリンダに供給される実油圧を検出する実油圧検出部を備え、
     前記流量設定手段は、前記油圧シリンダに供給する目標油圧と前記検出された実油圧との差分に基づいて、前記流量制御部に流通させる作動油の流量を設定する
    無段変速機の制御装置。
  3.  請求項1又は2に記載の無段変速機の制御装置であって、
     前記流量制御部はアクチュエータを備え、前記アクチュエータの動作によって流量が制御され、
     前記流量設定手段は、前記アクチュエータを動作させる指令を行うことで、前記流量制御部における作動油の流量を設定する
    無段変速機の制御装置。
  4.  請求項3に記載の無段変速機の制御装置であって、
     前記流量設定手段は、
     前記目標油圧を達成するため前記流量制御部における作動油の流量を決定する流量決定部と、
     前記流量決定部により決定された前記流量を達成するために、前記流量制御部における開口面積を決定する面積決定部と、
     前記面積決定部により決定された前記開口面積を達成するために、前記アクチュエータを動作させる制御量を決定する動作量決定部と、を備え、
     前記動作量決定部により決定された前記制御量を指示することにより前記アクチュエータを動作させて、前記流量制御部に流通させる作動油の流量を設定する
    無段変速機の制御装置。
  5.  車両に搭載され、一組のプーリに備えられる一組の油圧シリンダの少なくとも一方に供給される油圧により、前記一組のプーリによって挟持されるベルトの巻掛け径を変更して変速比を変更する無段変速機と、作動油を所定の油圧で供給する油圧供給部と、前記油圧供給部によって供給される作動油を前記油圧シリンダに供給するときの流量を制御する流量制御部と、が備えられる制御装置とによって、無段変速機を制御する制御方法であって、
     前記油圧シリンダに供給する目標油圧を設定し、
     前記目標油圧を達成するため前記流量制御部における作動油の流量を設定し、
     前記流量制御部に、前記設定された流量によって作動油を流通させる
    無段変速機の制御方法。
     
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