(57)【要約】【課題】無段変速機においてベルトが各プーリの表面を摩耗させてしまうことを抑制する。【解決手段】それぞれ溝幅が変更可能なプライマリプーリとセカンダリプーリとの間にベルトが巻き掛けられ、各プーリへのベルトの各巻き掛かり径を変化させて変速比を変化させる車両用無段変速機であって、各プーリは、各プーリの各軸方向に固定された各固定シーブと、各軸方向に移動可能な各可動シーブと、加えられる油圧によって各可動シーブに各軸方向の各推力を与える各油圧室と、を含み、車両の運転状態によって設定される各可動シーブに加わる各推力の比率に基づいて各油圧室の圧力を設定する制御部を備え、制御部は、変速比が減速最大近傍となる際にはプライマリプーリの油圧室の圧力を各推力の比率に基づいて設定した圧力よりも高く設定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ溝幅が変更可能なプライマリプーリとセカンダリプーリとの間にベルトが巻き掛けられ、各プーリへのベルトの各巻き掛かり径を変化させて変速比を変化させる車両用無段変速機であって、
各プーリは、各プーリの各軸方向に固定された各固定シーブと、各軸方向に移動可能な各可動シーブと、加えられる油圧によって各可動シーブに各軸方向の各推力を与える各油圧室と、を含み、
車両の運転状態によって設定される各可動シーブに加わる各推力の比率に基づいて各油圧室の圧力を設定する制御部を備え、
制御部は、変速比が減速最大近傍となる際にはプライマリプーリの油圧室の圧力を各推力の比率に基づいて設定した圧力よりも高く設定すること、
を特徴とする車両用無段変速機。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用無段変速機において、
制御部は、
変速比が減速最大近傍で、エンジン回転数と車速とがそれぞれ所定の範囲内にある場合に、プライマリプーリの油圧室の圧力を各推力の比率に基づいて設定した圧力よりも高く設定すること、
を特徴とする車両用無段変速機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両用無段変速機において、
制御部は、
プライマリプーリの油圧室の圧力を各推力の比率に基づいて設定した圧力よりも高く設定した場合には、セカンダリプーリの油圧室の圧力を各推力の比率に基づいて設定した圧力よりも高く設定すること、
を特徴とする車両用無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用無段変速機の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両にはより滑らかな変速あるいは効率のよい領域においてエンジンを運転することができる無段変速機が用いられることが多い。この無段変速機は、エンジンの出力が入力されるプライマリ軸と、車両に駆動力を出力するセカンダリ軸とにそれぞれ溝幅が変更できるようなプライマリプーリ、セカンダリプーリを取り付け、これらの各プーリの間にベルトを巻き掛けし、各プーリへのベルトの巻き掛かり径を変更することによって変速比を変更するベルト式のものが多く用いられている。各プーリは、各プーリの各軸方向に固定された各固定シーブと、各軸方向に移動可能な各可動シーブと、各可動シーブに各軸方向の推力を与える各油圧室と、を備え、各固定シーブと各可動シーブとの間にベルトを挟み、油圧室に加えられる油圧によって可動シーブと固定シーブとの間隔を変更してベルトの巻き掛かり径を変更するものが多い。
【０００３】
また、この様な無段変速機は、固定シーブと可動シーブとの間にベルトを挟み込んでいるので、ベルトが滑らないようにベルトに適切な挟圧力を与える様に油圧を制御することが必要である。しかし、ベルトに加わる挟圧力を大きくすると滑りを防止できるものの動力伝達の効率が悪くなってしまう。そこで、無段変速機で変速を行う際には、ベルト掛かり径を増大させる方のプーリの軸方向推力を目標変速比が得られるように設定し、ベルト掛かり径を減少させる方のプーリの軸方向推力をベルトのすべりを抑えるような推力とすることで、ベルトのすべりを防止しつつ変速を行う方法が用いられている。しかし、この方法では、ベルト掛かり径を増大させる方のプーリのすべり限界を考慮しておらず、ベルトのすべりを安定して防止することが困難であった。
【０００４】
そこで、プライマリプーリの油圧室の圧力とセカンダリプーリの油圧室の圧力とをそれぞれ独立に制御し、減速比、各プーリの回転速度、入力トルクのそれぞれに対するプライマリプーリ、セカンダリプーリとベルトとの間の最大摩擦係数のマップに基づいてベルトのすべりを抑えるためのプライマリ挟圧下限値、セカンダリ挟圧下限値を計算し、各油圧室の圧力を各下限値以上に制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２４９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、無段変速機ではプライマリ、セカンダリの各プーリに設けられた各可動シーブと各プーリのシャフトとの間には可動シーブが軸方向に移動できるように微小な隙間が設けてある。特許文献１に記載したプライマリプーリ、セカンダリプーリの各油圧室の油圧の制御方法は、減速比、各プーリの回転速度、入力トルクのそれぞれに対するプライマリプーリ、セカンダリプーリとベルトとの間の最大摩擦係数のマップに基づいてプライマリ挟圧下限値、セカンダリ挟圧下限値を計算しているため、上記のような微小な隙間やこれによるガタ等が存在する場合には、計算で求めた各挟圧下限値ではベルトにすべりが発生し、ベルトが各プーリの表面を摩耗させてしまう場合があった。
【０００７】
そこで、本発明は、無段変速機においてベルトが各プーリの表面を摩耗させてしまうことを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両用無段変速機は、それぞれ溝幅が変更可能なプライマリプーリとセカンダリプーリとの間にベルトが巻き掛けられ、各プーリへのベルトの各巻き掛かり径を変化させて変速比を変化させる車両用無段変速機であって、各プーリは、各プーリの各軸方向に固定された各固定シーブと、各軸方向に移動可能な各可動シーブと、加えられる油圧によって各可動シーブに各軸方向の各推力を与える各油圧室と、を含み、車両の運転状態によって設定される各可動シーブに加わる各推力の比率に基づいて各油圧室の圧力を設定する制御部を備え、制御部は、変速比が減速最大近傍となる際にはプライマリプーリの油圧室の圧力を各推力の比率に基づいて設定した圧力よりも高く設定すること、を特徴とする。
【０００９】
本発明の車両用無段変速機において、制御部は、変速比が減速最大近傍で、エンジン回転数と車速とがそれぞれ所定の範囲内にある場合に、プライマリプーリの油圧室の圧力を各推力の比率に基づいて設定した圧力よりも高く設定すること、としても好適であるし、プライマリプーリの油圧室の圧力を各推力の比率に基づいて設定した圧力よりも高く設定した場合には、セカンダリプーリの油圧室の圧力を各推力の比率に基づいて設定した圧力よりも高く設定すること、としても好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、無段変速機においてベルトが各プーリの表面を摩耗させてしまうことを抑制するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態における車両用無段変速機の構成を示す系統図である。
【図２】本発明の実施形態における車両用無段変速機のベルトを示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における車両用無段変速機の油圧制御動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態における車両用無段変速機の変速比と必要セカンダリ圧力との関係を示すマップである。
【図５】本発明の実施形態における車両用無段変速機の変速比と必要推力比との関係を示すマップである。
【図６】本発明の実施形態における車両用無段変速機を搭載した車両の車速とエンジン回転数と変速比との関係を示すマップである。
【図７】本発明の実施形態における車両用無段変速機のベルトとプーリとの接触位置の変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、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に示すように、本実施形態の車両用無段変速機１００は、エンジン２３からの駆動力が入力されるプライマリ軸１１に取り付けられたプライマリプーリ１０と、車両の駆動部に動力を出力するセカンダリ軸３１に取り付けられたセカンダリプーリと、プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ３０との間に巻き掛けられているベルト５０を備えている。
【００１３】
プライマリプーリ１０は、ボールベアリング１５，１６によって支持されたプライマリ軸１１と、プライマリ軸１１に固定されたプライマリ固定シーブ１２と、プライマリ軸１１との間に軸方向移動用ボールベアリング１９を介して取り付けられ、プライマリ軸１１の軸方向に移動可能なプライマリ可動シーブ１３と、内径側がプライマリ軸１１に取り付けられ、外径側がプライマリ可動シーブ１３の内面にシール用のＯリング１８を介して接し、プライマリ可動シーブ１３をプライマリ固定シーブ１２に対して移動させるためのプライマリ油圧室２０を形成するプライマリピストン１４と、プライマリピストン１４とボールベアリング１６とをプライマリ軸１１に固定するロックナット１７とを備えている。各シーブ１２，１３は、略円錐面を有しており、各円錐面を互いに向かい合わせに配置してプライマリプーリ１０にＶ字型の溝を形成するよう構成されている。また、プライマリ軸１１は、前後進切り替え機構２１とトルクコンバータ２２とを介してエンジン２３に接続されている。
【００１４】
セカンダリプーリ３０は、ボールベアリング３５，３６によって支持されたセカンダリ軸３１と、セカンダリ軸３１に固定されたセカンダリ固定シーブ３２と、セカンダリ軸３１との間に軸方向移動用ボールベアリング３９を介して取り付けられ、セカンダリ軸３１の軸方向に移動可能なセカンダリ可動シーブ３３と、内径側がセカンダリ軸３１に取り付けられ、外径側がセカンダリ可動シーブ３３の内面にシール用のＯリング３８を介して接し、セカンダリ可動シーブ３３をセカンダリ固定シーブ３２に対して移動させるためのセカンダリ油圧室４０を形成するセカンダリピストン３４と、セカンダリピストン３４とボールベアリング３６とをセカンダリ軸３１に固定するロックナット３７とを備えている。各シーブ３２，３３は、略円錐面を有しており、各円錐面を互いに向かい合わせに配置してセカンダリプーリ３０にＶ字型の溝を形成するよう構成されている。また、セカンダリ軸３１にはギヤ４１が取り付けられ、ギヤ４１はシャフト４３に取り付けられたギヤ４２と係合し、シャフト４３に取り付けられたギヤ４４はタイヤ４７が接続されているドライブ軸４６に接続されるギヤ４５と係合するよう構成されている。
【００１５】
図１に示すように、プライマリ油圧室２０、セカンダリ油圧室４０には油圧調整用のバルブ類が取り付けられている油圧制御装置７０からの油圧供給管７１，７２がそれぞれ接続されている。また、油圧制御装置７０は電子制御装置８０に接続されている。
【００１６】
また、エンジン２３には回転数を検出する回転数計６１が取り付けられ、また、ドライブ軸４６にはその回転数から車両速度を検出する車速計６６が取り付けられ、車両にはアクセルの開度を検出するアクセル開度計６４が取り付けられている。回転数計６１と車速計６６とアクセル開度計６４は電子制御装置８０に接続されている。電子制御装置８０は内部に信号の処理を行うＣＰＵと制御プログラム、制御データなどを格納するメモリとを含むコンピュータであり、電子制御装置８０は回転数計６１、車速計６６、アクセル開度計６４からの信号を取得し、内部でその信号を処理してプライマリ油圧室２０、セカンダリ油圧室４０の油圧指令を油圧制御装置７０に出力する。油圧制御装置７０はその指令に基づいて油圧調整用バルブを動作させてプライマリ油圧室２０、セカンダリ油圧室４０の各油圧を調整する。
【００１７】
図２に示すように、プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ３０との間に巻き掛けられるベルト５０は、多数の金属エレメント５１を薄い鋼板を積層したバンド５２に取り付けたもので、各金属エレメント５１の間には微小な隙間が設けてあり、各金属エレメントの表面には隣接する金属エレメント５１が接触する場合の接点となるロッキングエッジ５３が設けられている。各金属エレメント５１の側面５４の角度はプライマリプーリ１０，セカンダリプーリ３０の各Ｖ字型の溝の角度に合うような角度となっている。
【００１８】
以上説明した車両用無段変速機１００の変速動作について説明する。油圧制御装置７０から作動油がプライマリ油圧室２０に供給されると、油圧によってプライマリ可動シーブ１３がプライマリ固定シーブ１２の方向に押し出され、プライマリプーリ１０のベルト５０の巻き掛かり径が大きくなる。この際、セカンダリ油圧室４０からは作動油が排出され、セカンダリ可動シーブ３３がセカンダリ固定シーブ３２から離れる方向に移動し、セカンダリプーリ３０のベルト５０の巻き掛かり径が小さくなる。逆に、作動油がセカンダリ油圧室４０に供給されると、油圧によってセカンダリ可動シーブ３３セカンダリ固定シーブ３２の方向に押し出され、セカンダリプーリ３０のベルト５０の巻き掛かり径が大きくなる。この際、プライマリ油圧室２０からは作動油が排出され、プライマリ可動シーブ１３がプライマリ固定シーブ１２から離れる方向に移動し、プライマリプーリ１０のベルト５０の巻き掛かり径が小さくなる。この様に、プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ３０とで各可動シーブ１３，３３の動きは反対方向であり、一方の軸においてシーブの間隔を狭め、ベルトの巻き掛かり径を大きく使用としているときには、他の軸ではシーブの間隔を広げベルトの巻き掛かり径を小さくするよう各可動シーブ１３，３３は同期して制御される。
【００１９】
以上のように構成された車両用無段変速機１００のプライマリ油圧室２０，セカンダリ油圧室４０の圧力制御について説明する。以下の説明ではプライマリ油圧室２０の圧力をプライマリ圧Ｐｐ、セカンダリ油圧室４０の圧力をセカンダリ圧Ｐｓとして説明する。
【００２０】
図３のステップＳ１０１に示すように、電子制御装置８０は回転数計６１からエンジン２３の回転数を取得し、車速計６６から車両の速度を取得し、アクセル開度計６４からアクセル開度を取得する。図３のステップＳ１０２に示すように、電子制御装置８０は、取得したエンジン回転数とアクセル開度とからエンジン２３の出力トルク、すなわちプライマリ軸１１に入力されるトルクを計算する。また、電子制御装置８０は、取得した車速とアクセル開度とプライマリ軸１１に入力されるトルクとから目標変速比γ*を計算する。
【００２１】
図３のステップＳ１０３に示すように、電子制御装置８０は、メモリに格納している図４に示す変速比γに対する必要セカンダリ圧Ｐｓ*との関係を示すマップを参照し、変速比γが目標変速比γ*の場合の必要セカンダリ圧Ｐｓ1*を計算により取得する。必要セカンダリ圧Ｐｓ1*は、変速比が目標変速比γ*の場合にセカンダリプーリ３０でベルト滑りが発生しないようにベルト５０を挟圧するために必要なセカンダリ油圧室４０に加える圧力である。必要セカンダリ圧Ｐｓ1*は、減速比が大きく、アクセル開度が大きなトルクを伝達する場合には、大きな圧力となるように設定されている。
【００２２】
電子制御装置８０は必要セカンダリ圧Ｐｓ1*を取得したら、図３のステップＳ１０４に示すように、メモリに格納している図５に示す変速比γに対する必要推力比τ*との関係を示すマップを参照し、目標変速比γ*に対する必要推力比τ1*を取得する。ここで、必要推力比τ*は、変速比γの際にプライマリ可動シーブ１３をプライマリ固定シーブ１２に押しつけるプライマリ推力Ｆｐに対するセカンダリ可動シーブ３３をセカンダリ固定シーブ３２に押しつけるセカンダリ推力Ｆｓの比率であり、τ*＝Ｆｓ／Ｆｐである。変速比γが減速側になるほどプライマリプーリ１０へのベルト５０の掛かり径が小さく、セカンダリプーリ３０へのベルト５０の掛かり径が大きくなるので、必要推力比τ*は大きくなってくる。
【００２３】
図３のステップＳ１０５に示すように、電子制御装置８０は、取得した必要セカンダリ圧Ｐｓ1*と必要推力比τ1*とから必要プライマリ圧Ｐｐ*を計算する。プライマリ推力Ｆｐはプライマリ圧Ｐｐにプライマリ油圧室２０の受圧面積Ａｐを掛けたものであり、Ｆｐ＝Ｐｐ×Ａｐで表される。また、セカンダリ推力Ｆｓはセカンダリ圧Ｐｓにセカンダリ油圧室４０の受圧面積Ａｓを掛けたものであり、Ｆｓ＝Ｐｓ×Ａｓで表わされる。従って、τ*＝Ｐｐ×Ａｐ／Ｐｓ×Ａｓより、Ｐｐ＝τ*×Ｐｓ×Ａｓ／Ａｐの関係となる。これにより、必要推力比τ1*と必要セカンダリ圧Ｐｓ1*から必要プライマリ圧Ｐｐ1*はＰｐ1*＝τ1*×Ｐｓ1*×Ａｓ／Ａｐより計算することができる。
【００２４】
図３のステップＳ１０６に示すように、電子制御装置８０は、図６のマップに示すように、車速がＶ1とＶ2との間で、エンジン回転数がＲ1とＲ2との間にあって、車両用無段変速機１００の変速比が減速最大（γｍａｘ）から偏差Δγ以内の減速最大近傍となっている領域Ａにあるかどうかを判断する。ここで、偏差Ａはγｍａｘの５〜１０％程度としてもよい。そして、車両用無段変速機１００の変速比が減速最大（γｍａｘ）近傍の領域Ａで運転されていると判断した場合には、図３のステップＳ１０７に示すように、プライマリ圧Ｐｐを必要プライマリ圧Ｐｐ1*から所定の圧力ΔＰｐだけ上昇させる。ΔＰｐはベルト５０の挟圧力を大きくしても動力の伝達効が低下しない程度の圧力で、たとえば、必要プライマリ圧Ｐｐ1*の１０％程度の圧力としてもよい。
【００２５】
プライマリ圧をＰｐ必要プライマリ圧Ｐｐ1*からΔＰｐだけ上昇させると、推力比τが必要推力比τ1*からずれ、プライマリプーリ１０のベルト５０の巻き掛かり径が増大しようとするので、図３のステップＳ１０８に示すように、電子制御装置８０は、必要推力比τ1*を保つようにセカンダリ圧Ｐｓを必要セカンダリ圧Ｐｓ1*から所定の圧力ΔＰｓだけ上昇させる。
【００２６】
図３のステップＳ１０９に示すように、電子制御装置８０はプライマリ圧ＰｐをＰｐ1*＋ΔＰｐとし、セカンダリ圧ＰｓをＰｓ1*＋ΔＰｓとする指令を油圧指令値として油圧制御装置７０に出力する。油圧制御装置７０は、その指令に基づいて、油圧調節弁を動作させて、各油圧室２０，４０の圧力をそれぞれ指令圧力に制御する。
【００２７】
一方、電子制御装置８０は、図３のステップＳ１０６で車両の運転状態が図６に示す領域Ａにないと判断した場合には、図３のステップＳ１１０に示すように、必要プライマリ圧Ｐｐ1*，必要セカンダリ圧Ｐｓ1*を油圧指令として油圧制御装置７０に出力する。
【００２８】
電子制御装置８０が図４、及び図５に示すようなマップに基づいてプライマリ圧Ｐｐ、セカンダリ圧Ｐｓを決定した場合、必要推力比τ*は減速比が減速最大（γｍａｘ）の時に最大となるので、セカンダリ圧Ｐｓが同一の場合、変速比が減速側となるほどプライマリ推力、プライマリ圧Ｐｐが小さくなる様に制御される。一方、各可動シーブ１３，３３は、軸方向移動用ボールベアリング１９，３９を介して各軸１１，３１に取り付けられていることから各軸１１，３１と各可動シーブ１３，３３との間にはわずかな隙間があり、この隙間によってわずかなガタが発生する。このため、プライマリ圧Ｐｐが小さくなる減速最大（γｍａｘ）近傍の運転状態では、このガタ等のために、各可動シーブ１３，３３の角度がベルト５０の側面５４の角度からずれてしまうことにより、ベルト５０の滑りが発生してしまうことがある。
【００２９】
図７に示すように、本実施形態では変速比が減速最大（γｍａｘ）近傍となった際には、プライマリ圧Ｐｐを必要プライマリ圧Ｐｐ1*から所定の圧力ΔＰｐだけ上昇させ、プライマリ可動シーブ１３の傾きがベルト５０側面の傾斜と合うように修正できるので、ベルト５０とプライマリ可動シーブ１３との接触が点状の接触から面状の接触になるためベルト５０の滑りを抑制することができる。また、これにより、ベルト５０の側面５４と各シーブ１２，１３との接触位置が内周側の位置５５からベルト５０の各エレメントのロッキングエッジ５３の位置に近い位置５６に移動するので、ベルト５０の金属エレメント５１が各シーブ１２，１３の表面を摩耗させることを抑制することができる。
【００３０】
また、本実施形態では、プライマリ圧Ｐｐを必要プライマリ圧Ｐｐ1*よりも高く設定する際に、必要推力比τ1*を保つようにセカンダリ圧Ｐｓを必要セカンダリ圧Ｐｓ1*から上昇させているので、ベルト５０の各プーリ１０，３０への巻き掛かり径が変化することなく、変速比を目標変速比γ*から変化させずにベルト５０のすべりを抑制することができる。
【００３１】
以上説明した実施形態では、車速、エンジン回転数、アクセル開度から必要セカンダリ圧Ｐｓ1*を求め、また、目標変速比γ*から必要推力比τ1*を取得して、必要プライマリ圧Ｐｐ1*を取得することとして説明したが、必要圧力の設定はこれに限定せず、先に必要プライマリ圧Ｐｐ1*を求め、必要推力比τ1*から必要セカンダリ圧Ｐｓ1*を取得することとしてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０  プライマリプーリ、１１  プライマリ軸、１２  プライマリ固定シーブ、１３  プライマリ可動シーブ、１４  プライマリピストン、１５，１６，３５，３６  ボールベアリング、１７，３６  ロックナット、１８，３８  Ｏリング、１９，３９  軸方向移動用ボールベアリング、２０  プライマリ油圧室、２１  前後進切り替え機構、２２  トルクコンバータ、２３  エンジン、３０  セカンダリプーリ、３１  セカンダリ軸、３２  セカンダリ固定シーブ、３３  セカンダリ可動シーブ、３４  セカンダリピストン、４０  セカンダリ油圧室、４１，４２，４４，４５  ギヤ、４３  シャフト、４６  ドライブ軸、４７  タイヤ、５０  ベルト、５１  金属エレメント、５２  バンド、５３  ロッキングエッジ、５４  側面、５５，５６  位置、６１  回転数計、６４  アクセル開度計、６６  車速計、７０  油圧制御装置、７１，７２  油圧供給管、８０  電子制御装置、１００  車両用無段変速機、Ａ  領域、Ａｐ，Ａｓ  受圧面積、Ｆｐ  プライマリ推力、Ｆｓ  セカンダリ推力、Ｐｐ  プライマリ圧、Ｐｓ  セカンダリ圧、γ  変速比、τ  推力比。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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