(57)【要約】【課題】変速比に応じた推力を得ることができるとともに、変速速度および耐久性を向上させることができるベルト式無段変速機の制御装置を提供する。【解決手段】駆動プーリと従動プーリとそれらプーリに巻き掛けられた伝動ベルトとを備えたベルト式無段変速機において、従動プーリの各テーパ面は、それらの半径方向で外側部分の摩擦係数と内側部分の摩擦係数とが異なるように形成され、従動プーリのテーパ面と伝動ベルトとが接触している位置が内側部分と外側部分との境界位置より内側部分側か外側部分側かを判断する位置判断手段（ステップＳ３）と、位置判断手段によって判断された位置での摩擦係数に基づいて、従動プーリにおける回転軸の軸線方向の荷重を可動シーブに作用させる推力を算出する手段（ステップＳ６）とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動プーリと従動プーリとのそれぞれが、回転軸に一体化された固定シーブとその固定シーブに対して接近・離隔するように前記回転軸の軸線方向に移動可能な可動シーブとによって構成されるとともに、それらのシーブの対向面が、伝動ベルトを巻き掛けるベルト巻き掛け溝を形成するテーパ面とされ、前記可動シーブを前記回転軸の軸線方向に移動させて前記溝幅を変化させることにより前記伝動ベルトの巻き掛かり半径を変化させて変速比を連続的に変更するベルト式無段変速機の制御装置において、
前記従動プーリの各テーパ面は、それらの半径方向で外側部分の摩擦係数と内側部分の摩擦係数とが異なるように形成され、
前記従動プーリのテーパ面と前記伝動ベルトとが接触している位置が前記内側部分と外側部分との境界位置より内側部分側か外側部分側かを判断する位置判断手段と、
該位置判断手段によって判断された位置での摩擦係数に基づいて、前記従動プーリにおける前記回転軸の軸線方向の荷重を前記可動シーブに作用させる推力を算出する手段と
を備えていることを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。
【請求項２】
前記伝動ベルトが摩擦係数が大きい側から摩擦係数が小さい側に移動する場合に、前記境界位置より前記摩擦係数が大きい側で前記摩擦係数が小さい側の摩擦係数に基づいて前記推力を増大させる手段を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動プーリと従動プーリとの間に巻き掛けられた伝動ベルトを介して動力伝達をおこなうとともに、伝動ベルトの巻き掛かり半径を連続的に変化させることにより変速比を無段階に変更するベルト式無段変速機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のベルト式無段変速機は、伝動ベルトが巻き掛けられるプーリの溝幅を変化させることにより、伝動ベルトの巻き掛かり半径を変化させて変速比を無段階に設定し、伝動ベルトとこれが巻き掛けられるプーリとの間に生じる摩擦力によってトルクを伝達するように構成されている。伝動ベルトは、エレメントもしくはブロックなどと称される多数の金属片を例えばスチールバンドにより環状に結束して構成された金属ベルトと、例えばゴムや樹脂などを主体として構成された非金属製ベルトとに大別することができる。非金属製ベルトは、プーリに対してゴムや樹脂などが接触し、またプーリとの接触部分をオイルによって潤滑しないので、金属ベルトに比較して摩擦係数が大きくなっている。その非金属製ベルトを用いたベルト式無段変速機は、非金属製ベルトの摩擦係数が金属ベルトに比較して大きいことにより、プーリの回転数が低かったり、プーリの回転が停止している状態では変速し難かったり、あるいは変速できなかったりすることが知られている。
【０００３】
そのような非金属製ベルトを用いたベルト式無段変速機の一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されているベルト式無段変速機は、駆動プーリと従動プーリとこれらの間に巻き掛けられた非金属製ベルトと各プーリの溝幅を変更するための変速用モータとを主要な構成要素として備えている。その変速用モータは、直流式の電動機（すなわち、ＤＣモータ）であって、回転方向によって回転速度や効率などの回転特性が異なっている。そして、ベルト式無段変速機の変速比を大きくする場合における上記の変速用モータの回転速度が、変速比を小さくする場合における上記の変速用モータの回転速度に比較して速くなるように構成されている。言い換えれば、減速方向の変速速度を向上できるように構成されており、したがって、例えば、ベルト式無段変速機の変速比が小さい状態で、車両が走行している状態から急な制動操作により車両が急停止するまでの間において、ベルト式無段変速機の変速比を、車両が停止している状態から発進可能にする変速比まで変速することができるように構成されている。そのため、車両の再発進性を向上できる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１６５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非金属製ベルトを使用したベルト式無段変速機は、非金属製ベルトの摩擦係数が金属ベルトの摩擦係数に比較して大きいことにより、金属ベルトを使用する場合に比較して非金属製ベルトとプーリとの間で滑りが生じ難く、また一般的に変速比を変更するためにはプーリが回転している必要がある。すなわち、回転数依存性がある。したがって、特許文献１に記載された装置では、車両が走行している状態から停止するまでの間に、ベルト式無段変速機の変速比を車両が発進可能な変速比にするために、減速方向の変速速度を向上させるように構成されている。しかしながら、変速用モータの回転速度を増大させると、その分、エネルギを消費することになるから車両の燃費が悪化したり、あるいは変速用モータの回転速度の増大に伴ってプーリの溝幅を変更するための推力が過剰になる可能性がある。
【０００６】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、変速比に応じた推力を得ることができるとともに、燃費の低下を抑制もしくは防止することができるベルト式無段変速機の制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、駆動プーリと従動プーリとのそれぞれが、回転軸に一体化された固定シーブとその固定シーブに対して接近・離隔するように前記回転軸の軸線方向に移動可能な可動シーブとによって構成されるとともに、それらのシーブの対向面が、伝動ベルトを巻き掛けるベルト巻き掛け溝を形成するテーパ面とされ、前記可動シーブを前記回転軸の軸線方向に移動させて前記溝幅を変化させることにより前記伝動ベルトの巻き掛かり半径を変化させて変速比を連続的に変更するベルト式無段変速機の制御装置において、前記従動プーリの各テーパ面は、それらの半径方向で外側部分の摩擦係数と内側部分の摩擦係数とが異なるように形成され、前記従動プーリのテーパ面と前記伝動ベルトとが接触している位置が前記内側部分と外側部分との境界位置より内側部分側か外側部分側かを判断する位置判断手段と、該位置判断手段によって判断された位置での摩擦係数に基づいて、前記従動プーリにおける前記回転軸の軸線方向の荷重を前記可動シーブに作用させる推力を算出する手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記伝動ベルトが摩擦係数が大きい側から摩擦係数が小さい側に移動する場合に、前記境界位置より前記摩擦係数が大きい側で前記摩擦係数が小さい側の摩擦係数に基づいて前記推力を増大させる手段を更に備えていることを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、従動プーリのテーパ面は、外側部分の摩擦係数と内側部分の摩擦係数とが異なって形成されている。そして、従動プーリのテーパ面と伝動ベルトとが接触している位置が、その内側部分と外側部分との境界部分より内側部分側か外側部分側かを判断する位置判断手段と、位置判断手段によって判断された位置での摩擦係数に基づいて、従動プーリにおける回転軸の軸線方向の荷重を可動シーブに作用させる推力を算出する手段とを備えているので、伝動ベルトとテーパ面との接触位置に応じた摩擦係数を利用して推力を算出することができる。そのため、テーパ面における摩擦係数が小さい位置で伝動ベルトと接触している場合に伝動ベルトとテーパ面との動力の伝達するための摩擦力を得ることができ、また、摩擦係数が大きい位置で伝動ベルトと接触している場合に伝動ベルトとテーパ面との摩擦力が過剰となることを抑制もしくは防止することができる。したがって、伝動ベルトとテーパ面との接触位置に応じた推力を得ることができるので、推力が過剰になることによる燃費の低下を抑制もしくは防止することができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、伝動ベルトが摩擦係数が大きい側から摩擦係数が小さい側に移動する場合に、境界位置より摩擦係数が大きい側で摩擦係数が小さい側の摩擦係数に基づいて推力を増大させる手段を更に備えているので、摩擦係数が大きい位置から摩擦係数が小さい位置に伝動ベルトが移動しても、摩擦係数が小さい位置に伝動ベルトが到達する以前に推力を小さい摩擦係数に基づいて推力を増大させることができる。したがって、摩擦係数が小さい位置に伝動ベルトが移動した時点で、一時的に推力が不足することを抑制もしくは防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明に係るベルト式無段変速機の制御装置の制御例を説明するためのフローチャートである。
【図２】この発明の対象とすることのできるベルト式無段変速機の構成例を説明するための模式図である。
【図３】そのベルト式無段変速機に設けられたプーリのテーパ面の摩擦係数を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
つぎにこの発明について具体的な構成の一例を挙げて説明する。図２は、この発明の対象とすることのできるベルト式無段変速機１を模式的に示した図である。まず、そのベルト式無段変速機１の構成について簡単に説明する。図に示すベルト式無段変速機１は、従来知られたベルト式無段変速機１と同様の構成であって、図示しない動力源からトルクが伝達される駆動プーリ２と、その駆動プーリ２の動力が伝達され、図示しない車輪やギヤトレーン部などに動力を出力する従動プーリ３と、各プーリ２，３に巻き掛けられて駆動プーリ２のトルクを従動プーリ３に伝達する伝動ベルト４とで構成されている。
【００１３】
それぞれのプーリ２，３は、回転軸５（６）に一体に形成された固定シーブ２ａ（３ａ）と、その固定シーブ２ａ（３ａ）に対して接近・離隔するように回転軸５（６）の軸線方向に移動可能に保持された可動シーブ２ｂ（３ｂ）とによって構成されている。さらに、各シーブ２ａ，２ｂ（３ａ，３ｂ）の対向面が伝動ベルト４を巻き掛けるベルト巻き掛け溝を形成するテーパ面２ｃ，２ｄ（３ｃ，３ｄ）となっている。
【００１４】
伝動ベルト４は、一例として非金属製複合ベルト４であり、非金属製複合ベルト４は、プーリ２，３に巻き掛かる際にこれらのベルト溝に当接するとともに、ベルト溝の溝表面から受ける圧力に対抗する多数のブロックと、それら多数のブロックを環状に保持するための樹脂製のバンドとを備えている。
【００１５】
ブロックは、例えば鋼やアルミ合金などの金属製の板片状の部材に樹脂等をコーティングすることにより形成されている。あるいは、高強度の合成樹脂等を材料として樹脂製のバンドに一体に形成することもできる。そして、ブロックのベルト幅方向における左右の側面が各プーリ２，３のテーパ面に沿った形状とされていて、プーリ２，３のテーパ面２ｃ，２ｄ（３ｃ，３ｄ）に当接するようになっている。
【００１６】
つまり、可動シーブ２ｄ（３ｄ）が軸線方向に移動することによって伝動ベルト４がテーパ面２ｃ，２ｄ（３ｃ，３ｄ）に沿ってプーリ２（３）の径方向に移動するように構成されている。そして、可動シーブ２ｂ（３ｂ）を軸線方向に移動させるために、図に示す例では可動シーブ２ｂ（３ｂ）の背面、すなわち固定シーブと対向した面とは反対側の面に油圧室７，８が設けられている。
【００１７】
したがって、油圧室７（８）の油圧を増減することによって軸線方向に可動シーブ２ｂ（３ｂ）が受ける荷重を変化させることができるので、可動シーブ２ｂ（３ｂ）が移動することにより伝動ベルト４の巻き掛け半径が変化して変速比を変化させることや伝動ベルト４を挟み付ける挟圧力を変化させることができる。そのため、油圧室７，８に供給された油圧を制御するために、従来知られた油圧制御装置９が設けられている。その油圧制御装置９の一例として、油圧源から油圧を油圧室７，８に供給する供給弁と油圧室７，８の油圧を図示しないオイルパンなどに排出する排出弁とがそれぞれの油圧室７，８に連結されているものがある。また、各弁は通電される電力に応じた油圧を供給もしくは排出するように構成されている。したがって、その油圧制御装置９に通電する電力を制御するために、図に示す例では電子制御装置１０が電気的に連結されている。なお、電子制御装置１０は、車輪の回転数やエンジン回転数あるいはアクセル開度などの種々の信号が入力されて、その信号に基づいた電力を油圧制御装置９などの各装置に出力するように構成されている。
【００１８】
さらに、この発明で対象とすることのできるベルト式無段変速機１は、従動プーリ３の各テーパ面３ｃ，３ｄにおける内周側と外周側との摩擦係数が異なって形成されている。図３に示す例では、内周側の摩擦係数が外周側の摩擦係数より小さく形成されている。具体的には、テーパ面３ｃ（３ｄ）の内周側を合成樹脂などによって形成し、外周側を金属製の材料で形成することによって、内周側と外周側との摩擦係数を変化させるように構成されている。なお、この発明で対象とするベルト式無段変速機１は、テーパ面における内周側と外周側との摩擦係数が異なって形成されていればよいので、内周側の摩擦係数を外周側の摩擦係数より大きく形成したものであってもよい。また、摩擦係数を変化させるためにテーパ面３ｃ（３ｄ）の表面粗さを変えて形成するなど上記の例以外の種々の方法によって摩擦係数を変化させていてもよい。
【００１９】
上述した構成例では、内周側の摩擦係数が外周側の摩擦係数より小さく形成されているので、内周側から外周側に伝動ベルト４が移動しやすくなる。そのため、車両が高速で走行している状態で変速比が増速側にある場合、すなわち従動プーリ３の内周側で伝動ベルト４が挟み付けられている場合に急停車しても、伝動ベルト４が発進可能な変速比すなわち従動プーリ３の外周側に移動することができる。
【００２０】
一方、従動プーリ３の挟圧力を増速側の変速比に合わせて設定すると、変速比が減速側のときに挟圧力が過剰となって燃費が低下したり伝動ベルト４やプーリ２，３の耐久性が低下したりする可能性があり、それとは反対に減速側の変速比に合わせて挟圧力を設定すると、変速比が増速側のときに挟圧力が不足する可能性がある。この発明は、従動プーリ３の可動シーブ３ｄに作用させる推力を制御することによって変速比に応じた挟圧力を得るように構成されている。その推力の制御例について図１に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２１】
まず、車輪や出力軸の回転数を検出する車速センサから車速を取り込み、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサからエンジン回転速度を取り込み、アクセル開度や上記エンジン回転数などに基づくエンジン状態より算出された推定エンジントルクを取り込む（ステップＳ１）。ついで、エンジン回転数に基づいて算出される入力軸５の回転数Ｎ１と、車速に基づいて算出される出力軸６の回転数Ｎ２とに基づいて変速比γを算出する（ステップＳ２）。このステップＳ２は、入力軸５の回転数Ｎ１を出力軸６の回転数Ｎ２で除算した値である。
【００２２】
そして、ステップＳ２で算出された変速比γが切換変速比γｃより大きいか否かを判断する（ステップＳ３）。なお、切換変速比γｃとは伝動ベルト４が従動プーリ３に巻き掛けられた半径が摩擦係数の境界位置となる変速比を表す。したがって、ステップＳ３で肯定的に判断された場合には、摩擦係数の境界位置より減速側で伝動ベルト４が従動プーリ３に巻き掛けられているので、その接触部のテーパ面３ｃ，３ｄの摩擦係数は大きい摩擦係数となる。したがって、推力を算出するための摩擦係数μｃａｌをμ１と定義する（ステップＳ４）。それとは反対に、ステップＳ３で否定的に判断された場合は、摩擦係数の境界位置より増速側で伝動ベルトがプーリに巻き掛けられているので、その接触部のテーパ面の摩擦係数は小さい摩擦係数となる。したがって、推力を算出するための摩擦係数μｃａｌをμ２と定義する（ステップＳ５）。
【００２３】
上記ステップＳ４およびステップＳ５で定義された摩擦係数μｃａｌに基づいて従動プーリ３の目標推力Ｗｓｅｃを算出する（ステップＳ６）。なお、以下の式に基づいて推力を算出することができる。
Ｗｓｅｃ＝（ＳＦ＊Ｔｉｎ＊ｃｏｓθ）／（２＊μｃａｌ＊Ｒｉｎ）
なお、ＳＦは安全率、Ｔｉｎは入力トルク、θはプーリの傾き角、Ｒｉｎは駆動プーリ２上のベルト巻き掛け半径を示す。
【００２４】
上述したように走行時の変速比を算出して、その変速比に基づく摩擦係数を定義して推力を算出することにより、変速比が増速側である場合に推力が不足することを抑制もしくは防止することができ、それとは反対に変速比が減速側である場合に推力が過剰となることを抑制もしくは防止することができるので、燃費が低下したり伝動ベルト４やプーリ２，３の耐久性が低下したりすることを抑制もしくは防止することができる。
【００２５】
また、上述した制御例では、車両が一定の速度で走行して変速比が変化しない場合を例に挙げているが、特に減速側から増速側に変速比が変化した場合に、増速側に移動した時点での推力が一時的に不足する可能性があるそのため、この発明に係るベルト式無段変速機１の制御装置は、上記の制御例におけるステップＳ３での判断における切換変速比γｃを、推力応答遅れを考慮した分、減速側にオフセットした変速比γｃ’と置換して判断するように構成されている。
【００２６】
このように切換変速比γｃを減速側にオフセットすることによって、目標変速比が増速側である場合であっても、増速側に伝動ベルト４が移動する以前に推力を算出するための摩擦係数μｃａｌが増速側の摩擦係数μ２に定義されるので、伝動ベルト４が増速側に移動した時点での推力の不足を抑制もしくは防止することができる。
【００２７】
なお、上述した構成例では、従動プーリ４の内周側の摩擦係数が外周側の摩擦係数より低くなるように構成されていたが、内周側の摩擦係数が外周側の摩擦係数より大きくなるように構成されていてもよい。その場合は、上述した制御例におけるステップＳ４で摩擦係数をμ２と定義し、ステップＳ５で摩擦係数をμ１と定義すればよい。また、この発明で対象とすることのできるベルト式無段変速機１は、伝動ベルト４とテーパ面３ｃ，３ｄとが接触して動力を伝達するものであり、そのテーパ面３ｃ，３ｄの内周側と外周側とで摩擦係数が異なるように構成されていればよいので、伝動ベルト４が金属製のものであってもよい。さらに、従動プーリ３に作用させる推力は、油圧を利用したものの他に、伝動モータを利用したものであってもよく、他の機構あるいは手段を利用したものであってもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１…ベルト式無段変速機、  ２…駆動プーリ、  ３…従動プーリ、  ２ａ，３ａ…固定シーブ、  ２ｂ，３ｂ…可動シーブ、２ｃ，２ｄ，３ｃ，３ｄ…テーパ面、  ４…伝動ベルト、  ５，６…回転軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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