(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、無段変速機変速比制御用の改良型油圧制御システムを提供することである。【解決手段】  無段変速機（ＣＶＴ）用の油圧制御システムは、流体をＣＶＴ内の構成要素へ分配するための変速比制御弁を備えている。変速比制御弁は、システム制御圧力を受け取り、高圧制御流体と低圧制御流体の両方を分配する。可変バイパス弁は、過剰な流体圧力を制御ポンプの入口に送り返す。バイパス弁は、高圧制御流体とシステム圧力制御流体の間の圧力差に応答して、過剰な流体をバイパスさせる作動点を設定する。システム圧力制御流体は、システム内で最も高い圧力である。ＣＶＴの作動中、高圧制御流体はＣＶＴの一方の可変シーブに作用し、低圧制御流体はＣＶＴの他方の可変シーブに作用する。変速比制御弁は、ＣＶＴに求められる変速比、従って望ましいレベルの高圧及び低圧制御流体を決める働きをするフィードバック制御に応答して作動する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の駆動部材によって相互接続されている第１及び第２可変シーブアッセンブリを備えている無段変速機用の変速比制御システムにおいて、
システム圧力源と、
流体を独立して前記第１及び第２可変シーブに分配して両者の間の駆動比率を設定するように作動することのできる弁部材を含んでいる、前記圧力源と流体連通するように配置されている変速比制御弁であって、前記分配された流体には第１及び第２圧力レベルがあり、前記第１圧力レベルは前記第２圧力レベルよりも高くなっている、変速比制御弁と、
前記圧力源と流体連通している第１制御面積と、前記第１圧力レベルと流体連通して、前記システム圧力によって設定される第２力とは逆向きの第１力を作り出す第２制御面積と、更に、前記第２制御面積と協働するばね手段とを有しており、前記第２力が前記ばね手段及び前記第１力に打ち勝つほど大きくなると、前記圧力源からの過剰な流体を戻し経路に分配するように構成されているバイパス弁手段と、を備えている変速比制御システム。
【請求項２】
前記駆動比率を設定するための制御手段と、
前記第２圧力レベルを設定するための制御手段とを更に備えている、請求項１に記載の変速比制御システム。
【請求項３】
前記第１圧力レベルの流体を前記バイパス弁手段に送るための弁手段を更に備えている、請求項１に記載の変速比制御システム。
【請求項４】
前記第１圧力レベルの流体及び前記第２圧力レベルの流体に応答して、前記第１圧力レベルの流体を前記バイパス弁手段へ送る弁手段を更に備えている、請求項２に記載の変速比制御システム。
【請求項５】
可撓性の駆動部材によって相互接続されている第１及び第２可変シーブアッセンブリを備えている無段変速機用の変速比制御システムにおいて、
システム圧力源と、
流体を第１圧力レベルの流体と第２圧力レベルの流体として独立して前記第１及び第２可変シーブに分配して両者の間の駆動比率を設定するように作動することのできる弁部材を含んでいる、前記圧力源と流体連通するように配置されている変速比制御弁であって、前記第１及び第２圧力レベル流体の一方は、他方よりも圧力が高くなっている、変速比制御弁と、
前記圧力源と流体連通して第１力を設定する第１制御面積と、前記第１及び第２圧力レベル流体の内の圧力が高い方の流体と流体連通して、前記システム圧力によって設定されている前記第１力とは逆向きの第２力を作り出す第２制御面積と、更に、前記第２力と協働するバネ手段とを有しており、前記第１力が前記ばね手段及び前記第２力に打ち勝つほど大きくなると、前記圧力源からの過剰な流体を戻し経路に分配するように構成されているバイパス弁手段と、を備えている変速比制御システム。
【請求項６】
前記第１及び第２圧力レベルの流体に応答して、前記第１及び第２圧力レベルの流体の内の圧力が高い方の流体を前記第２制御面積へ送る弁手段を更に備えている、請求項５に記載の変速比制御システム。
【請求項７】
前記駆動比率を設定するための制御手段と、
前記第２圧力レベルを設定するための制御手段とを更に備えている、請求項５に記載の変速比制御システム。
【請求項８】
前記駆動比率を設定するための制御手段と、
前記第２圧力レベルを設定するための制御手段とを更に備えている、請求項６に記載の変速比制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無段変速機の制御に、厳密には、無段変速機制御システム内のベルトの位置決め及び圧力の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変直径シーブ間のベルト駆動を利用している無段変速機（ＣＶＴ）は、ＣＶＴの少なくとも１つのシーブの直径を設定する圧力制御システムを有している。
ＣＶＴの変速比は、一方のシーブの作動直径を増し、他方のシーブの直径を減ずることによって（周知の方法で）制御される。これは、一般的に、容積式ポンプが流体源となり、従って、各可変直径シーブ上の流体モーターに作用する圧力によってシーブの位置を制御する油圧制御システムによって実現される。
【０００３】
現在のＣＶＴシステムでは、制御システム内の圧力は、一般的に、可変直径のシーブの位置を制御するのに必要な圧力よりもかなり高いレベルに保持されている。固定又は高圧源を使用している制御システムには２つの欠点がある。制御システムのポンプにおける過剰な圧力は、変速機システムの全体的効率を下げる。ポンプからの過剰な流量は、特に固定変速比状態の間は制御システムが利用することはなく、調整弁で処理され、変速機内を加熱することになる。流体に付加されるこの熱は、冷却しなければならず、大規模な冷却システムが必要となる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、無段変速機変速比制御用の改良型油圧制御システムを提供することである。
本発明のある態様では、容積式ポンプを使って流体を供給し、ＣＶＴ内のシーブの位置決めを制御する。
【０００５】
本発明の別の態様では、ポンプからの圧力は比率制御弁によって分配され、この弁は高圧制御システム及び低圧制御システムの両方として作用する。
本発明の更に別の態様では、ポンプの吐出圧力は可変バイパス弁によって制御され、過剰な流体はポンプ入口へ戻される。
【０００６】
本発明の更に別の態様では、バイパス弁は、ポンプの出力圧とＣＶＴ制御システム内の最高圧力によって操作又は制御される。
本発明の更に別の態様では、ポンプ圧力とＣＶＴ制御圧力は、バイパス弁上に逆向きに働き、ポンプの出力圧が、ベルト又はＣＶＴ制御システム内の最大圧力によって最大値内に制限されるようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
各図面を通して、同一又は相当する部品には同じ符号を付している。図１には、無段変速機（ＣＶＴ）変速比制御システム１０を示している。制御システム１０は、ＣＶＴ１２と油圧制御系１４とを含んでいる。ＣＶＴ１２は、一対の可変直径シーブ又はプーリー１６及び１８を含んでおり、両者は、ベルト２０のような可撓性のトルク伝達部材によって相互接続されている。シーブ１６は制御チャンバ及びピストン２２を含んでおり、シーブ１８はチャンバ及び制御ピストン２４を含んでいる。シーブ１６と１８は、図面を単純化するため、それぞれ半分だけを図示している。当業者であれば、１６及び１８のような可変直径シーブ、並びにそれらと共に用いられている制御ピストン及びチャンバ２２及び２４の構造及び組立について、よく承知頂いているであろう。
【０００８】
ピストン及びチャンバ制御器２２と２４は油圧作動装置であり、それぞれ、油圧制御系１４から、経路２６及び２８を通して流体圧を受け取る。油圧制御系１４は容積式ポンプ３０を含んでおり、容積式ポンプ３０は、経路３４を通してリザーバ３２から流体を引き込み、加圧された流体を経路３６へ送る。ポンプ３０は、当業者には周知の従来型の油圧装置である。
【０００９】
経路３６は、変速比弁３８、バイパス弁４０及びシステム逃がし弁４２と連通している。システム逃がし弁４２は従来型の圧力調整弁であり、経路３６内のポンプ３０の最大出力圧を制限する。バイパス弁４０も、制御ポート４４、パイロットポート４６及びバイアスばね４８を有する従来型の調整弁である。バイパス弁４０は、流体を経路３６から経路５０へ戻す働きをし、周知のやり方でポンプ入口を過給するような様式で、ポンプ３０の入口と連通している。
【００１０】
変速比弁３８は、ボア５４を有する弁本体５２を備えており、ボア５４の中には弁スプール５６が滑動可能に配置されている。弁スプール５６は、４つのランド５８、６０、６２、６４を有しており、弁本体５２は、入口ポート６６、制御ポート６８、第２制御ポート７０、及び一対の調整ポート７２と７４を有している。入口ポート６６は、経路３６と、従ってポンプ３０と常時連通している。制御ポート６８は、ピストン及びチャンバ制御器２２と、そして従来型のボールシャトル弁７６と流体連通している。制御ポート７０は、ピストン及びチャンバ制御器２４と流体連通しており、更にシャトル弁７６とも連通している。ポート７２及び７４は、圧力調整弁７８と流体連通しており、圧力調整弁７８は、ポート７２及び７４と連通している経路８０内の圧力を制限することによって、ポート７２及び７４内の圧力を制限するように作動する。
【００１１】
圧力調整弁７８は押し込みモーターパイロット制御機構８２によって制御されており、制御機構８２は、圧力制御信号を圧力調整弁７８に供給可能な従来型の電気油圧式装置であり、圧力調整弁７８は、制御機構８２上の押し込みモーターに応答して可変となっている。押し込みモーターは、図示していないが、プログラム済みデジタルコンピュータを備えている従来型の電子制御ユニット（ＥＵＣ）から電子信号又は電気信号を受信する。制御弁８２は、経路３６からの流入流量を受け取り、制御された圧力信号を圧力調整弁７８に供給する。
【００１２】
弁スプール５６は、リンク８４を介して制御アーム８６と機械的に接続されている。制御アーム８６とリンク８４は、変速比弁３８の弁スプール５６の位置を制御する機械的フィードバックシステムの一部である。アーム８６は、可変シーブ１６の片側半分と作動的に接続されている第１端部８８と、比率作動器９２と作動的に接続されている第２端部９０を有している。アーム８６の中心は、リンク８４と接続されている。
【００１３】
比率作動器９２は、ばね荷重の掛かったピストン部材９４を有しており、ピストン部材９４は、シリンダ９６と協働して、チャンバ９８を形成し、その中に制御圧力が供給される。制御圧力は、制御器８２と同様の従来型の制御装置である押し込みモーター調整弁１００によって設定される。押し込みモーター調整弁１００は、更に、経路３６から流体圧力を受け取る。調整弁１００は、圧力信号をチャンバ９８へ送り、チャンバ９８内のピストン９４の位置を調整する。ピストンがチャンバ９８内で動くと、リンク８６の端部９０も動かされるので、弁スプール５６も動かされる。弁スプール５６が動かされると、流体圧は、経路３６から、弁３８を通過して、制御チャンバ２２に接続されているポート６８か、又は制御チャンバ２４に接続されているポート７０のどちらかに送られる。
【００１４】
変速比弁３８は、ポート６８及び７０以外のポートを、調整ポート７２及び７４を通して接続する役目を果たす。ポート７２及び７４には、調整弁７８によって設定された最小圧力が働いている。経路２６又は２８の内どちらか高い方の圧力によって、各シーブ１６及び１８の作動直径が調節され、その結果、アーム８６の第１端部８８が動かされる。アーム８６がシーブ１６によって動かされると、弁スプール５６は、ＣＶＴ１２に必要な正確な作動圧力を設定できる位置まで戻される。この作動圧力は、車両の運転者及び車両からの信号を受信するＥＣＵによって決定される。
【００１５】
シャトル弁７６は、ポート６８と７０の両方の圧力によって作動する。これら２つの圧力の内の高い方が、シャトル弁７６を通って経路１０２へ送られ、経路１０２は、ポート４６と連通している。バイパス弁４０は、経路３６内の圧力、経路１０２内の圧力及びバイアスばね４８に応答する。
【００１６】
バイパス弁４０は、経路３６内の圧力を、ＣＶＴ１２に対するベルト制御圧力内の最高必要圧力で決定されるレベルに制限する働きをする。バイパス弁４０は、ポート４４の圧力が、ポート４６の圧力とばね４８の力の和と等しくなるまで、経路３６と５０の間が閉じられる。等しくなると、ポート４４の圧力によってバイパス弁が開き始め、経路３６内の流体の一部がポンプ３０の入口へ送り返されるようになる。周知のように、容積式ポンプの入口は、流入流が、容積式ポンプの入口で過給効果を引き起こすように設計することができる。
【００１７】
制御調整弁１００がＣＶＴ１２の変速比の変更を求めると、機械的フィードバック機構が起動され、変速比弁３８の変化を求めることになる。その結果、勿論、経路２６及び２８内の圧力に変化が生じ、バイパス弁４０の設定にも変化が生じる。チャンバ２４又は２２の何れかでもっと高い圧力が必要になれば、それに従って経路３６内の圧力は上昇するし、もっと低い圧力が必要になれば、それに従って経路３６内の圧力は低下する。
【００１８】
図２に示す制御系２１０は、図１に示している制御系１０と作動的には同じである。制御系１０と２１０の間の重要な差異は、図１の変速比弁３８と図２の変速比弁２３８の作動である。変速比弁３８は、機械的フィードバック入力を必要とするが、変速比弁２３８は、油圧制御を利用している。油圧制御は、押し込みモーター調整弁２００という形態を取っており、調整弁１００と同様である。押し込みモーター制御弁２００は、経路３６から、フィルター２０２を通して流体圧力を受け取り、経路２０４を通して流体圧力を変速比弁２３８のポート２０６へ分配する。経路２０４内の圧力は、運転者と車両の入力信号に応答してＥＣＵが決定する。
【００１９】
変速比弁２３８は、弁ボア２５４内に滑動可能に配置されている弁スプール２５６を備えている。弁スプール２５６は、直径が等しい４つのランド２５８、２６０、２６２、２６４を有している。弁ボア２５４は、入口ポート２６６と、２つのベルト位置制御ポート２６８及び２７０と、２つの調整ポート２７２及び２７４を有している。ポート２０６も、弁ボア２５４と連通している。ポート２６６は経路３６と流体連通しており、ポート２６８と２７０は、それぞれ、経路２８及び２６と流体連通しており、ポート２７２と２７４は、押し込みモーター制御弁８２によって制御されている圧力調整弁７８と流体連通している。
【００２０】
弁ランド２５８は、弁ボア２５４の端部２５９と協働してチャンバ２６１を形成し、チャンバが加圧されると弁スプール２５６を右方向に押す。弁ランド２６４は、弁ボア２５４の端部２６３と協働してチャンバを形成し、このチャンバ内には、ばね２６５が配置されている。ばね２６５は、弁ボア２５４内で、チャンバ２６１内の圧力に逆らって、弁スプール２５６を左方向に押す。
【００２１】
押し込みモーター調整弁２００は、車両の作動パラメーターばかりでなく運転者によって設定される作動状況にも応答して圧力信号をチャンバ２６１に送る。チャンバ２６１内の流体は、ばね２６５と協働して、弁スプール２５６を弁ボア２５４内で位置決めする。これらの作動状況によって設定される位置次第で、経路３６内の流体圧力は、経路２６と２８の内の一方に、他方の経路よりも高い圧力レベルで送られる。経路２６と２８の内の低い方の圧力経路は、圧力調整弁７８によって制御される。一方の経路内の高い方の圧力は、対応する、シーブ１６及び１８用の制御チャンバ及びピストン２２及び２４に向けられるので、ＣＶＴ１２の変速比は適切に調整される。
【００２２】
図１の制御システムにおいて、バイパス弁４０は、経路３６内の圧力が、経路１０２内の圧力とばね４８の力との和と等しくなる位置を設定する。従って、制御システム内の最大圧力は、ＣＶＴ１２に必要な最大制御システム圧力よりも僅かに高いレベルに維持される。ポンプ３０が送り出す過剰な流体は、弁４０がポンプ入口へ送り返すので、ポンプ３０の作動条件及び効率が改善される。
【００２３】
バイパス弁４０の図解例を図３に示す。図３に示すように、バイパス弁４０では、弁本体３０２内に弁ボア３００が形成されている。弁本体３０２は、端部３０４が閉じており、端部３０８はカバー３０６で閉じられている。弁スプール３１０は、弁ボア３００内に滑動可能に配置されている。弁スプール３１０は、直径が等しい２つのランド３１２及び３１４を有している。弁ランド３１４は、弁ボア３００の端部３０４と協働して、圧力チャンバ３１５を形成しており、圧力チャンバ３１５はポート４４と、従って経路３６と流体連通している。弁ランド３１２は、端部３０８と協働して、チャンバ３１６を形成しており、チャンバ３１６内には、ばね３１８が配置され、弁ボア３００内で弁スプール３１０を右方向に押している。更に、チャンバ３１６は、ポート４６を通して経路１０２と流体連通している。
【００２４】
更に、弁ランド３１２は、経路３６と５０の間の流体連通を制御している。図示の位置（最も右側の位置）では、経路３６は経路５０に対して閉ざされている。弁スプール３１０は、経路３６内のポート４４における圧力が上がって、チャンバ３１６内の反対向きの力とばね３１８に打ち勝って弁スプール３１０を左方向に押せる状態になるまで、この位置に保持される。その様な状態になると、弁スプール３１０は、経路３６が経路５０と制御された状態で連通され、経路１０２内の圧力が更に上昇しない限り経路３６内の圧力もそれ以上に上昇しないようになるまで、左方向に動かされる。経路１０２内の圧力が下がると、チャンバ３１５内の圧力によって、弁スプール３１０は、経路３６と５０の間の流体連通が更に増大して経路３６内の圧力が低下するように、更に動く。チャンバ３１５内の圧力と、３１６内の圧力及びばね４８の力とが再度均衡状態になると、弁スプール３１０は、新しい制御位置をとることになる。
【００２５】
本発明の条件を満たすバイパス弁には、多くの異なる設計を適用できるのは明らかである。更に、本発明では、上記のように、弁ランド３１４及び３１２の面積が等しいので、チャンバ３１５及び３１６内の圧力が弁スプール３１０の位置変化に及ぼす影響は等しくなる。チャンバ３１５と３１６の間の圧力差は、ばね３１８の力によって決まる。勿論、この差は、ばね３１８の力の数値を弁ランド３１４の面積で除すことによって求めることができる。
【００２６】
制御システムの或る例では、この付勢力は１５ｐｓｉに設定されている。従って、経路３６内の圧力は、経路１０２内の圧力よりも１５ｐｓｉ高くなる。バイパス弁４０が調整されると、それに従って、経路１０２及び３６内の圧力が変化する。経路１０２内の圧力に変化があれば、経路３６内の圧力に同じ変化が反映される。経路１０２内の圧力は、ピストン及びチャンバ２２と２４に必要な高い方の圧力と常に等しい。従って、経路３６内の圧力で表されるポンプ３０の出力圧は、ＣＶＴ１２に必要な最大制御圧力よりも常に僅かに高くなる。当業者には理解頂けるように、チャンバ３１５及び３１６の面積は必ずしも等しくなくてもよい。両者が等しくなければ、経路３６内の圧力と経路１０２内の圧力の間の比率が一対一以外となることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を組み込み、機械的フィードバックシステムを有している、無段変速機変速比制御システムの概略線図である。
【図２】本発明を組み込み、油圧比制御機構を使用している、無段変速機変速比制御システムの概略線図である。
【図３】バイパス弁の概略線図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０、２１０    無段変速機変速比制御システム
１２    無段変速機
１４    油圧制御系
２０    ベルト
１６、１８    シーブ
２２、２４    制御チャンバ及びピストン
２６、２８、３６、５０、８０、１０２    油圧経路
３０    ポンプ
３８、２３８    変速比弁
４０    バイパス弁
４４    制御ポート
４６    パイロットポート
４８、３１８    ばね
５２    弁本体
５４、２５４    ボア
５６、２５６    弁スプール
７６    シャトル弁
７８    圧力調整弁
１００、２００    制御調整弁
３１５、３１６    圧力チャンバ
【図１】
2004176921.tif 000003
【図２】
2004176921.tif 000004
【図３】
2004176921.tif 000005
【外国語明細書】
2004176921000001.pdf