(57)【要約】【課題】構成要素の削減を可能とする前後進切替え機構を提供する。【解決手段】入力軸１０２に連結されたポンプインペラー１０４と、出力軸１０６に直接に連結されたタービンランナー１０８と、ブレーキ機構ＢＲに連結されたステータ１１０とを備える。さらに、ブレーキ機構ＢＲを制御する制御手段を備え、前進および後進に加え、該制御手段はステータ１１０がスリップするようにブレーキ機構ＢＲを制御し、中立状態を得る。【選択図】図１
2007139004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸に連結されたポンプインペラーと、出力軸に直接に連結されたタービンランナーと、ブレーキ機構に連結されたステータとを備える流体伝動機構からなることを特徴とする前後進切替え機構。
【請求項２】
前記ブレーキ機構を制御する制御手段をさらに備え、該制御手段は前記ステータがスリップするように前記ブレーキ機構を制御し、中立状態を得ることを特徴とする請求項１に記載の前後進切替え機構。
【請求項３】
入力軸に連結されたポンプインペラーと、出力軸に連結されたタービンランナーと、ブレーキ機構に連結されたステータとを備える流体伝動機構、および前記ステータがスリップするように前記ブレーキ機構を制御し中立状態を得る制御手段を備えることを特徴とする前後進切替え機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前後進切替え機構に関し、より詳しくは、無段変速機を含む自動変速機等に用いられて好適な前後進切替え機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用の自動変速機、例えばベルト式無段変速機（ＣＶＴ）等においては、車両の前後進を切替えるために遊星歯車装置等から構成される前後進切替え装置が用いられている。ところで、かかる遊星歯車装置は機構が複雑でコストも嵩むことから、このような遊星歯車装置を用いずに前後進の切替えが可能な機構も提案されており、このような前後進切替え装置として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
【０００３】
この特許文献１に記載のものは、内燃機関側に連設したポンプ羽根車とブレーキ機構によって回転が阻止されるステータ羽根車とＣＶＴ側に連接するタービン羽根車とを有して、前記ステータ羽根車の回転を許容または阻止することにより前記タービン羽根車を正逆回転可能としている。さらに、タービン羽根車とＣＶＴとの間には中立クラッチが設けられ、該中立クラッチが分離されることによりタービン羽根車からの動力伝達が遮断される。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１５９４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の前後進切替え機構においては、遊星歯車装置を用いる必要がないので、重量の軽減が可能であり低コスト化も図れるが、中立状態を得るためには、タービン羽根車とＣＶＴとの間に設けられた中立クラッチを分離することを必要とし、装置の複雑化が避けられない。
【０００６】
そこで本発明の目的は、上記課題を解決し、構成要素の削減を可能とする前後進切替え機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の一形態になる前後進切替え機構は、入力軸に連結されたポンプインペラーと、出力軸に直接に連結されたタービンランナーと、ブレーキ機構に連結されたステータとを備える流体伝動機構からなることを特徴とする。
【０００８】
上記本発明の一形態になる前後進切替え機構によれば、タービンランナーが中立クラッチを介することなく直接に出力軸に連結されているので、構成要素の削減が可能となる。
【０００９】
ここで、前記ブレーキ機構を制御する制御手段をさらに備え、該制御手段は前記ステータがスリップするように前記ブレーキ機構を制御し、中立状態を得ることが好ましい。
【００１０】
この形態によれば、ブレーキ機構をスリップ制御することにより中立状態を得ることができるので、専用の中立クラッチを用いることなく少ない構成要素でありながら、前進、後進および中立状態を得ることができる。
【００１１】
上記目的を達成する本発明の他の形態になる前後進切替え機構は、入力軸に連結されたポンプインペラーと、出力軸に連結されたタービンランナーと、ブレーキ機構に連結されたステータとを備える流体伝動機構、および前記ステータがスリップするように前記ブレーキ機構を制御し中立状態を得る制御手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
この本発明の他の形態になる前後進切替え機構によれば、ブレーキ機構をスリップ制御することにより中立状態を得ることができるので、専用の中立クラッチを用いることなく少ない構成要素でありながら、前進、後進および中立状態を得ることができ、構成要素の削減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に沿って、本発明の最良の実施形態について説明する。図１は本発明に係る前後進切替え機構をベルト式無段変速機（以下、ＣＶＴと称す）の前後進切替え装置に適用した実施の形態を示すスケルトン図である。
【００１４】
図１に示す通り、ＣＶＴに前後進切替え装置として組込まれる前後進切替え機構１００は、エンジンＥＮＧのクランクシャフトと一体に回転する入力軸１０２に連結されたポンプインペラー１０４と、ＣＶＴの入力軸であるプライマリシャフトと一体に回転する出力軸１０６に直接に連結されたタービンランナー１０８と、ブレーキ機構ＢＲに連結されたステータ１１０とを備えるフルードカップリングである流体伝動機構により構成されている。このフルードカップリングにおいては、一般的なトルクコンバータに採用されているＰＴＳ流れ（すなわち、ポンプインペラー→タービンランナー→ステータ流れ）ではなく、ＰＳＴ（すなわち、ポンプインペラー→ステータ→タービンランナー流れ）の構成とされている。さらに、入力軸１０２はオイルポンプ１１２の駆動軸１１４にも連結されている。
【００１５】
ここで、ブレーキ機構ＢＲは後述するＥＣＵ２００からの制御信号により制御される油圧アクチュエータＢＲＡを備え、ステータ１１０のＣＶＴケーシング等の静止部材に対する固定、解放およびスリップ状態が得られるように構成されている。
【００１６】
さらに、本実施の形態においては、ポンプインペラー１０４とタービンランナー１０８、換言すると、入力軸１０２と出力軸１０６とがロックアップクラッチ機構１１６により断続可能に連結されている。
【００１７】
なお、２００は、前後進切替え機構１００を含むＣＶＴを制御する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）であり、演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）ならびに入出力インターフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。
【００１８】
このＥＣＵ２００に対しては、上述のポンプインペラー１０４ないしは入力軸１０２の回転数、タービンランナー１０８ないしは出力軸１０６の回転数、およびステータ１１０の回転数を、それぞれ、検出可能なポンプ回転数センサ２０２、タービン回転数センサ２０４およびステータ回転数センサ２０６からの信号が入力される。その他に、ＣＶＴの制御のために必要な情報として、例えば、不図示のシフトレバーの操作位置に基づくシフト信号、ＣＶＴの出力軸である不図示のセカンダリシャフトの回転数に基づく車速信号、不図示のアクセルペダルの踏込み量に比例するアクセル開度信号等の情報が入力される。なお、記憶装置には、上記情報に対応する所望の油圧制御値が予め実験等により求められ、マップ化されて保管されている。
【００１９】
ここで、まず、ポンプインペラー１０４とタービンランナー１０８と、ブレーキ機構ＢＲに連結されたステータ１１０とを備えるフルードカップリングである流体伝動機構の機能について、図２を参照して簡単に説明する。上述のように、ブレーキ機構ＢＲをケーシング等の静止部材に対して解放させると、ステータ１１０の自由な回転が許容され、ポンプインペラー１０４から流出された作動油はステータ１１０のブレード間を素通りし、ステータ１１０とタービンランナー１０８をポンプインペラー１０４と同一方向に、換言すると、正（前進）方向に回転させる（図２（Ａ）参照）。
【００２０】
一方、ブレーキ機構ＢＲがケーシングに対して固定されると、ステータ１１０の回転が完全に阻止され、ポンプインペラー１０４から流出された作動油の運動エネルギーの方向が固定されているステータ１１０のブレードによって反転され、タービンランナー１０８のブレードの裏面から作動油が流入する。この結果、タービンランナー１０８の回転方向はポンプインペラー１０４の回転方向の逆、換言すると、タービンランナー１０８は逆（後進）方向に回転する（図２（Ｂ）参照）。
【００２１】
さらに、ブレーキ機構ＢＲがケーシングに対してスリップ状態とされると、ステータ１１０の回転がブレーキ機構ＢＲにおける制動力に対応して制限され、ポンプインペラー１０４から流出された作動油の運動エネルギーの方向がタービンランナー１０８のブレードの方向とほぼ平行に向けられる。この結果、タービンランナー１０８は回転せず、換言すると、ポンプインペラー１０４からのトルクがタービンランナー１０８に伝達されない中立状態となる（図２（Ｃ）参照）。
【００２２】
さらに、上述のフルードカップリングにおいて、ステータ１１０のポンプインペラー１０４に対する速度比、すなわち、ステータ速度比Ｖｒ（ステータ回転数／ポンプインペラー回転数）を変化させたときの、ポンプインペラー１０４のトルクをＴｐ、タービンランナー１０８のトルクをＴｔ、およびステータ１１０のトルクをＴｓとして、フルードカップリングのこれらの構成要素それぞれのトルク特性を図３のグラフに示す。なお、これはポンプインペラー１０４を正（＋）方向に一定の速度で回転させて、タービンランナー１０８を停止させている（速度＝０）状態で得られる計測値である。このグラフから明らかなように、ステータトルク（ブレーキトルク）Ｔｓが最大でステータ速度比Ｖｒ＝０のときは後進となり、ステータトルクＴｓ＝０のときは前進となる。このときのステータ速度比ＶｒはＶｒｆである。また、ステータ速度比Ｖｒ＝ＶｒｎのときにタービントルクＴｔ＝０であり中立となる。このグラフから、ステータ速度比Ｖｒ＝０〜Ｖｒｎの範囲では、ステータ速度比Ｖｒ＝０のときに比べ伝達力は低下するが後進駆動が可能であり、一方、ステータ速度比Ｖｒ＝Ｖｒｎ〜Ｖｒｆの範囲では、ステータ速度比Ｖｒｆのときに比べ伝達力は低下するが前進駆動が可能であることが分かる。なお、中立状態が得られるステータ速度比Ｖｒｎは、フルードカップリングを構成する要素のトーラス形状やブレードの形状により変わり得る。
【００２３】
ここで、第１の実施の形態における制御手順の一例を、図４のフローチャートに示す制御ルーチンを参照して説明する。なお、この制御は所定の周期毎に実行される。制御が開始されると、ステップＳ４０１においてシフト信号、ポンプインペラー１０４の回転数、タービンランナー１０８の回転数、およびステータ１１０の回転数が取得される。詳しくは、シフトレバーの操作位置に基づき、前進Ｄか後進Ｒか中立Ｎかの信号が取得されると共に、ポンプ回転数センサ２０２、タービン回転数センサ２０４およびステータ回転数センサ２０６からの信号に基づき演算により求められたポンプインペラー１０４の回転数Ｎｐ、タービンランナー１０８の回転数Ｎｔ、およびステータ１１０の回転数Ｎｓが取得されるのである。
【００２４】
そして、次のステップＳ４０２に進み、ステップＳ４０１において取得されたシフト信号が前進Ｄか否かが判定される。シフト信号が前進ＤであるときはステップＳ４０３に進み、ブレーキ機構ＢＲの油圧アクチュエータＢＲＡの油圧が解放されて、本制御ルーチンは終了される。かくて、この状態では、上述のようにステータ１１０がＣＶＴケーシングに対して解放され、前後進切替え機構１００は前進状態とされる。
【００２５】
ところで、ステップＳ４０２の判定で前進ＤでないとされたときにはステップＳ４０４に進み、ステップＳ４０１において取得されたシフト信号が後進Ｒか否かが判定される。シフト信号が後進ＲであるときはステップＳ４０５に進み、ブレーキ機構ＢＲの油圧アクチュエータＢＲＡに所定の油圧が印加され、本制御ルーチンは終了される。かくて、この状態では、上述のようにステータ１１０がＣＶＴケーシングに対して固定され、前後進切替え機構１００は後進状態とされる。
【００２６】
一方、ステップＳ４０４において、シフト信号が後進ＲでないときはステップＳ４０６に進み、シフト信号が中立Ｎか否かが判定される。そして、シフト信号が中立Ｎでないときは、一旦本制御ルーチンは終了される。ところで、シフト信号が中立ＮであるときはステップＳ４０７に進み、ステップＳ４０１において取得されたポンプインペラー１０４の回転数Ｎｐ、タービンランナー１０８の回転数Ｎｔ、およびステータ１１０の回転数Ｎｓに基づいて、中立状態を得るためのブレーキ機構ＢＲの油圧アクチュエータＢＲＡに印加されるべき所定の中立Ｎ用油圧値がマップから取得される。そして、次のステップＳ４０８において上記油圧アクチュエータＢＲＡに該所定の中立Ｎ用油圧値が印加され、中立状態が得られるステータ速度比Ｖｒｎとなるようにブレーキ機構ＢＲがスリップ制御される。かくて、前後進切替え機構１００は中立状態とされる。
【００２７】
次に、第２の実施形態における制御手順の一例を、制御ルーチンを示す図５のフローチャートを参照して説明する。なお、この制御は、前後進切替え機構１００が前進または後進状態にあるときに行われる制御であり、上述の第１の実施形態の制御ルーチンに追加されて所定の周期毎に実行され得る。図３のグラフに示したようなトルク特性を有するフルードカップリングにおいては、ステータ速度比が変化するのに伴いポンプトルク（容量）も変化するという特性を有しているので、この第２の実施形態はこの特性を利用している。すなわち、車両の走行時においてもステータ速度比を変化させることにより、このフルードカップリングを可変容量とし、例えば、エンジンＥＮＧの回転数を上げ易くしているのである。
【００２８】
そこで、制御が開始されると、ステップＳ５０１においてシフト信号、ポンプインペラー１０４の回転数、タービンランナー１０８の回転数、ステータ１１０の回転数、車速およびアクセル開度が取得される。詳しくは、第１の実施形態のステップＳ４０１の場合と同様に、シフトレバーの操作位置に基づき、前進Ｄか後進Ｒか中立Ｎかの信号と、ポンプインペラー１０４の回転数Ｎｐ、タービンランナー１０８の回転数Ｎｔ、およびステータ１１０の回転数Ｎｓとが取得されると共に、車速およびアクセル開度が取得されるのである。
【００２９】
そして、次のステップＳ５０２に進み、ステップＳ５０１において取得されたシフト信号が、車両の走行時を意味する前進ＤまたはＲか否かが判定される。シフト信号が前進ＤまたはＲでないときは、本制御ルーチンは終了される。一方、シフト信号が前進ＤまたはＲであるときは、ステップＳ５０３に進み、ステップＳ５０１において取得されたポンプインペラー１０４の回転数Ｎｐ、タービンランナー１０８の回転数Ｎｔ、およびステータ１１０の回転数Ｎｓ、車速およびアクセル開度に基づいて、目標ステータ速度比がマップから取得される。そして、次のステップＳ５０４において、ステータ１１０の回転数Ｎｓが目標ステータ速度比となるためのブレーキ機構ＢＲの油圧アクチュエータＢＲＡに印加されるべき所定の油圧値がマップから取得される。そして、次のステップＳ５０５において上記油圧アクチュエータＢＲＡに該所定の油圧値が印加され、目標ステータ速度比となるようにブレーキ機構ＢＲがスリップ制御される。かくて、前後進切替え機構１００は、前進または後進状態でありながらもポンプ容量が最小となるように制御される。
【００３０】
さらに、第３の実施形態における制御手順の一例を、制御ルーチンを示す図６のフローチャートを参照して説明する。なお、この制御は、前後進切替え機構１００が、上述のようにポンプインペラー１０４とタービンランナー１０８、換言すると、入力軸１０２と出力軸１０６とを断続可能に連結するロックアップクラッチ機構１１６を備える場合に有効な制御であり、上述の第１の実施形態の制御ルーチンに追加されて所定の周期毎に実行され得る。
【００３１】
そこで、制御が開始されると、ステップＳ６０１においてシフト信号、車速およびアクセル開度が取得される。詳しくは、シフトレバーの操作位置に基づき、前進Ｄか後進Ｒか中立Ｎかの信号が取得されると共に、車速およびアクセル開度が取得されるのである。
【００３２】
そして、次のステップＳ６０２に進み、ステップＳ６０１において取得されたシフト信号が前進Ｄか否かが判定される。シフト信号が前進Ｄでないときは、本制御ルーチンは終了される。一方、シフト信号が前進ＤであるときはステップＳ６０３に進み、車速が所定値以上か否かが判定される。なお、この車速の所定値は上記ロックアップクラッチ機構１１６の断続の判断に用いられる値と同じであり、車速が所定値以上であるときは、ロックアップクラッチ機構１１６も連結されていることを意味する。従って、車速が所定値未満の場合にはロックアップクラッチ機構１１６が切断されているので、本制御ルーチンは終了される。
【００３３】
そして、車速が所定値以上のときはさらにステップＳ６０４に進み、アクセル開度が所定値以下か否かが判定される。アクセル開度が所定値を超えるときは、車両が少なくとも定速または加速走行状態であると推定されるので、本制御ルーチンは終了される。一方、アクセル開度が所定値以下のときは、車両が減速状態であると推定されるので、ステップＳ６０５に進み、ブレーキ機構ＢＲの油圧アクチュエータＢＲＡに所定の油圧が印加される。かくて、前進状態で解放されていたステータ１１０がＣＶＴケーシングに対して拘束されるので、ロックアップクラッチ機構１１６により連結され一体となって回転しているポンプインペラー１０４とタービンランナー１０８に対し、ステータ１１０が流動抵抗として作用（リターダ作用）し、大きなブレーキ力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による前後進切替え機構の一実施形態を示す半スケルトン図である。
【図２】本発明による前後進切替え機構の機能を説明するための模式図であり、（Ａ）は前進状態、（Ｂ）は後進状態、および（Ｃ）は中立状態をそれぞれ示している。
【図３】本発明による前後進切替え機構を構成するフルードカップリングの構成要素それぞれのトルク特性を示すグラフである。
【図４】本発明による前後進切替え機構での第１の実施の形態における制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明による前後進切替え機構での第２の実施の形態における制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明による前後進切替え機構での第３の実施の形態における制御手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
ＣＶＴ    ベルト式無段変速機
ＥＮＧ    エンジン
１００    前後進切替え機構
１０２    入力軸
１０４    ポンプインペラー
１０６    出力軸
１０８    タービンランナー
１１０    ステータ
ＢＲ    ブレーキ機構
ＢＲＡ    油圧アクチュエータ
１１６    ロックアップクラッチ機構
２００    電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２０２    ポンプ回転数センサ
２０４    タービン回転数センサ
２０６    ステータ回転数センサ
【図１】
2007139004.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007139004.tif 000007
【図６】
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