(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定容量型の斜板油圧ポンプと斜板式油圧モータとを油圧閉回路で接続し、少なくともスロットルセンサ、車速センサ、エンジン回転センサの値に応じて斜板の角度を変化させて変速比を変えるようにした静油圧式無段変速機の制御方法において、前記無段変速機へのエンジンからの入力が遮断された際、油圧モータ側斜板の角度を変化させて変速比をＴＯＰ側に移行させてＴＯＰ状態にすることを特徴とする無段変速機の制御方法。
【請求項２】
前記無段変速機の出力軸が車輪からの回転力により逆転されかつ前記無段変速機へのエンジンからの入力が遮断された際に、油圧モータ側斜板の角度を変化させて変速比をＴＯＰ側に移行させてＴＯＰ状態にすることを特徴とする請求項１に記載した無段変速機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両に搭載される自動変速機であって、特に、定容量の斜板式油圧ポンプと可変容量の斜板式油圧モータとの間を油圧閉回路で接続した静油圧式無段変速機（以下、ＨＦＴと略称する場合がある）の制御方法、特にその可動斜板の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような静油圧式無段変速機は公知であり、自動２輪車等の各種車両の変速機に適用されている。この静油圧式無段変速機の制御方法として、特許第２５２７１１９号には、クランク軸等のＮｅ（回転数、以下同じ）に基づく実Ｎｅと、予め設定されている条件により定まる目標Ｎｅとを制御装置で比較判断し、また、可動斜板の傾斜角を調整することにより出力を制御することが示されている。
【０００３】
この静油圧式無段変速機構造は、特開昭６１−１５３０５７号等に詳しい。このような静油圧式無段変速機においては、定容量型の斜板油圧ポンプと可変用量型の斜板式油圧モータの間を油圧閉回路で連結し、エンジンの回転により定容量型の斜板式油圧ポンプで発生した油圧と油圧閉回路から可変用量型の斜板式油圧モータ側のモータ側プランジャに及ぼすとともに、このモータ側プランジャが押し当てられた斜板の角度を変化させることにより変速出力するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記静油圧式無段変速機を搭載した車両において、特定の走行条件下で静油圧式無段変速機の構造に基づく異音が発生する。この異音が発生する走行条件とは、リバースギヤで登坂後のままリバースギヤで前向きに降坂するとき、及び、前進ギヤで登坂中にエンスト後そのまま前進ギヤで後ろ向きに降坂するとき（リバースギヤで登坂中にエンスト後リバースギヤでその後ろ向きに降坂するときも同じ）の２つの状況である。
【０００５】
このような状況下で異音の発生する理由は、出力軸が逆転されると油圧モータを回転する。一方、入力側の油圧ポンプは、静油圧式無段変速機とエンジンの間に設けられたワンウエイクラッチの働きによりエンジンの回転が伝達されない。このため、油圧ポンプ等のプランジャにかかる圧力が低下し、プランジャと斜板の間にガタができて異音が発生するためである。
【０００６】
なお、正転の場合、（例えば、下り坂でエンジンブレーキがきいた状態等）は油圧ポンプの回転も出力軸の回転に合わせて増加するので油圧ポンプの吐出油量は確保されるため異音は発生しない。したがってこのような逆転時の異音を防止するため油圧モータにおける油圧を上げることが望まれる。さらにこの種の油圧機器において油圧ポンプに入力のない状態で油圧モータに油圧を発生させないような運転をすることは好ましくない。そこで本願発明は係る要請を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本願の無段変速機の制御方法に係る第１の発明は、定容量型の斜板油圧ポンプと斜板式油圧モータとを油圧閉回路で接続し、少なくともスロットルセンサ、車速センサ、エンジン回転センサの値に応じて斜板の角度を変化させて変速比を変えるようにした静油圧式無段変速機の制御方法において、前記無段変速機へのエンジンからの入力が遮断された際、油圧モータ側斜板の角度を変化させて変速比をＴＯＰ側に移行させてＴＯＰ状態にすることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は上記第１の発明において、前記無段変速機の出力軸が車輪からの回転力により逆転されかつ前記無段変速機へのエンジンからの入力が遮断された際に、油圧モータ側斜板の角度を変化させて変速比をＴＯＰ側に移行させてＴＯＰ状態にすることを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
第１の発明によれば、エンスト時等に油圧ポンプ側へ入力が遮断されると、油圧モータ側の斜板をＴＯＰ状態にして油圧モータ側に斜板のＴＯＰ状態に対応した油圧を発生させる。このため静油圧式無段変速機の構造に基づく特殊な走行条件下における異音の発生を低減及至は阻止できる。
【００１０】
第２の発明は、無段変速機の出力軸が車輪からの回転力により逆転されると油圧モータ側斜板の角度を変化させて変速比をＴＯＰ側に移行させてＴＯＰ状態にする。これにより油圧モータ側斜板の角度が出力軸の軸線に直角な状態になるので、油圧モータに斜板のＴＯＰ状態に対応した油圧を発生させて異音の発生を防止できる。しかも比較的簡単な制御方法の変更で容易に実現でき、新たな部品の追加等も不要にできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて一実施例を説明する。図１は本実施例の制御システム図、図２は本実施例が適用される静油圧式無段変速機における可動斜板の傾斜角度制御機構部分を示す図、図３は無段変速制御の流れ図、図４はＲＣ（ライディングコンディション）の決定方法を示す図、図５は変速マップ、図６は有段変速制御の流れ図、図７は各種モードを示す図、図８は静油圧式無段変速機１の概略構造、図９は制御状態遷移図である。
【００１２】
まず、図１において、静油圧式無段変速機の制御の概略を説明する。静油圧式無段変速機１は定容量油圧ポンプ２と可変容量油圧モータ３を駆動軸４上に一体化し、定容量油圧ポンプ２と可変容量油圧モータ３の間を油圧閉回路で接続したものである。エンジン５のクランク軸６に設けられた駆動ギヤ７で定容量油圧ポンプ２の被動ギヤ８を回転させることにより発生する油圧で可変容量油圧モータを変速回転させ、静油圧式無段変速機１の出力軸である駆動軸４へ変速して出力するようになっており、このとき、可変容量油圧モータ３に内蔵された可動斜板（後述）の傾斜角度を傾斜角度制御機構１０にて変化させることにより、変速比を任意に変更できるようになっている。
【００１３】
傾斜角度制御機構１０は制御モータ１１の出力を減速ギヤ１２へ伝達し、ボールネジ１３とスライダ１４を介して可変容量油圧モータ３に内蔵された可動斜板の傾斜角度を変化させるようになっている。静油圧式無段変速機１の変速出力は駆動軸４の出力ギヤ４ａから２次減速機であるサブギヤ変速機１５へ伝達され、サブギヤ変速機１５の変速出力は変速出力軸１６上の出力ギヤ１７から最終出力軸１８上の最終出力ギヤ１９へ伝達される。
【００１４】
サブギヤ変速機１５は走行レンジ切換スイッチ２０ｂに設けられているサブミッションレバー２０を手動操作してシフター２１を駆動することにより切り替えが行われ、前進側Ｌ又はＤ、後進Ｒ、並びに中立Ｎの各シフトポジションの設定切り換えを行うようになっている。Ｌレンジは低速走行用、Ｄレンジは通常走行用、Ｎは中立、Ｒはリバースである。ＲへシフトするとＬＯＷレシオに固定される。
【００１５】
このうち前進側はＬ、Ｄ各シフトポジションについて、ハンドルに設けられているモードマップスイッチ２９により後述する各種走行モードの切り替えができる。この走行モードには大別して自動変速モードと有段変速モードがあり、有段変速モードを選択するとハンドルへ設けられているシフトスイッチ２８によりマニュアル操作でシフトアップ及びシフトダウンできる。
【００１６】
図７は予め用意されている走行モードを説明するものであり、サブミッションレバー２０によりＬレンジを選択すると、モードマップスイッチ２９をＤ１又はＤ２へ切り換えることにより、Ｌレンジ専用の無段変速モードであるＬレンジ用オートモードになる。またＥＳＰに切り換えると、Ｌレンジ専用のマニュアルモードであるＬレンジ用ＥＳＰモードになり、前進側５速のマニュアル変速が可能である。
【００１７】
Ｄレンジの場合は、モードマップスイッチ２９をＤ１に切り換えるとスポーツモードとなり、通常走行に適したものになる。モードマップスイッチ２９をＤ２に切り換えるとユーティリティモードになり、牽引又はクルーズ走行に適したモードになる。ＥＳＰに切り換えると通常走行用のマニュアルモードになり、前進側５速のマニュアル変速が可能である。
【００１８】
これら無段及び有段変における実際の変速は傾斜角度制御によって行われる。この傾斜角度制御は、制御装置２２により各種センサ類からの信号に基づいて傾斜角度制御機構１０の制御モータ１１を駆動制御することにより行われる。また制御装置２２は、計器盤Ｍへはそのインジケータへの表示信号を出力するとともに、車載バッテリより電源を供給されている。
【００１９】
制御装置２２に入力される傾斜角度制御機構１０のための信号としては、図１に示すように、エンジン５の吸気側に設けられるスロットルセンサ２３からのスロットル開度、クランク軸６に近接して設けられた回転センサ２４からのＮｅ、最終出力ギヤ１９に近接して設けられたスピードセンサ２５からの車速、可変容量油圧モータ３に設けられた角度センサ２６からの斜板角度、シフター２１のシフトドラム２１ａと一体に設けられてシフト位置を検出するシフトセンサ２７からのシフトポジションの各信号、さらに、ハンドルに設けられるシフトスイッチ２８及びモードマップスイッチ２９からの信号がある。
【００２０】
次に、図２により傾斜角度制御機構１０について説明する。傾斜角度制御機構１０の制御モータ１１は定容量油圧ポンプ２のハウジング３０に支持され、その出力ギヤ３１はトルクリミッタ３２の入力ギヤ３３を介してギヤ３４からボールネジ駆動ギヤ３５へ伝達される。ボールネジ駆動ギヤ３５はボールネジ１３と一体回転し、ボールネジ１３が正転又は逆転することにより、ナットが形成されているスライダ１４が軸上を軸方向いずれか側へ移動する。ボールネジ１３は油圧モータ３のハウジング３６に両端を支持されている。
【００２１】
スライダ１４には可変容量油圧モータ３のハウジング３６から外方へ突出するアーム３７の一端が回動自在に取付けられ、アーム３７の他端はハウジング３６内に支持されている斜板ホルダ３８と一体化している。斜板ホルダ３８はハウジング３６に形成された凹曲面部３９上へ転動自在に支持されているため、アーム３７が回動すると一体に凹曲面部３９上を回動して角度を変化させる。
【００２２】
可動斜板４０はベアリング４１，４２を介して斜板ホルダ３８の内側へ回転自在に保持され、斜板ホルダ３８の角度が変化することにより、可動斜板４０の回転面が駆動軸４の軸線となす角度である傾斜角度を変化させる。なお。図示の状態は９０°であり、変速レシオが１．０であるＴＯＰ状態を示す。
【００２３】
この可動斜板４０には、可変容量油圧モータ３の油圧プランジャー４３が押し当てられる。油圧プランジャ４３はドラム状の回転体４４の円周方向へ複数設けられ、定容量油圧ポンプ２側の油圧で可動斜板４０側へ突出して押し当てられ、可動斜板４０の傾斜角度に応じて回転体４４へ回転力を与える。回転体４４は外周部で駆動軸４とスプライン結合４５をしており、回転体４４の回転により駆動軸４を回転駆動するようになっている。
【００２４】
次に、制御装置２２における無段変速時の変速制御について図３により説明する。まず、スロットルセンサ２３より送られるスロットル信号からＲＣ（ライディングコンディション）を作成する。ＲＣとはスロットル信号の値に対して増加・減少する値であり、基本的に、
・スロットルを開ける→ＲＣ増加
・スロットルを閉じる→ＲＣ減少
の関係があり、これを図４に示す。図中のＴＨはスロットル開度（％）、縦軸はスロットル開度及びＲＣ（各％）、横軸は時間である。また、これとは別にスピードセンサ２５から送られる車速信号より車速を計算する。
【００２５】
続いて、これらＲＣと車速に基づき、予め内蔵している変速マップを参照して目標Ｎｅを決定する。変速マップの一例を図５に示し、予め数種類のものを用意してある。例えば、Ｌレンジモード専用、スポーツモード専用、ユーティリティモード専用等各種のモードを内蔵するものであり、これらは、モードマップスイッチ２９により選択できる。
【００２６】
さらに、回転センサ２４より送られたＮｅ信号により実Ｎｅを計算し、この実Ｎｅと先の目標Ｎｅを比較して制御モータ１１の正逆いずれかの回転方向とＤＵＴＹ（デューティ）を決定する。具体的には可動斜板の方向にて次のように決定する。
・実Ｎｅ＞目標Ｎｅ→可動斜板をＴＯＰ側へ動かす
・実Ｎｅ＜目標Ｎｅ→可動斜板をＬＯＷ側へ動かす
【００２７】
また、デューティは下式により決定する。
ＤＵＴＹ＝Ｋ１×｜実Ｎｅ−目標Ｎｅ｜  （Ｋ１は係数）
ここで、デューティとは、制御モータ１１に流す電流の割合を示し、制御モータ１１のスピードコントロールに用いる。ＤＵＴＹが１００％で制御モータ１１は最大スピード、０％で停止となる。
【００２８】
その後、このモータ回転方向とＤＵＴＹ並びに角度センサ２６からの角度信号に基づいて計算された可動斜板の角度に基づいて制御モータ１１を制御する。具体的には、モータ回転方向とＤＵＴＹにより制御モータ１１を駆動し、可動斜板の角度よりＬＯＷとＴＯＰの各レシオを測定してＴＯＰレシオからはずれたとき、制御モータ１１を止める。
【００２９】
本実施例においては有段変速モードによる有段変速制御が可能である。有段変速制御とは、無段変速機においてあたかもマニュアル式多段変速機のように変速比を手動で切り換えることのできる変速制御を意味する。このような有段変速制御は、これまで説明した場合と同様に制御装置２２の制御により可動斜板４０の傾斜角度を制御して行うが、その際、段階的に行うように制御内容を変化させるだけで足りる。
【００３０】
このような有段変速モードと自動変速モードの切り換えはモードマップスイッチ２９で行い、有段変速モード時の有段変速操作はシフトスイッチ２８を押すことにより行える。シフトスイッチ２８には、シフトアップボタンとシフトダウンボタンを備え、そのいずれかを押す毎に一段づつシフトアップ又はシフトダウンするようになっている。
【００３１】
図６はこの有段変速制御における制御装置２２の制御手順を示し、まず、角度センサ２６からの斜板角度信号により傾斜角度を計算する。シフトスイッチ２８からのシフト信号によりシフトアップ又はシフトダウンを内容とするシフト命令を決定する。この決定はシフトスイッチ２８のシフトアップボタンが押されればシフトアップ命令とし、シフトダウンボタンが押されればシフトダウン命令とする。
【００３２】
次に、上記傾斜角度とシフト命令に基づき、メータ表示の決定及び目標斜板角度を決定する。メータ表示は、傾斜角度により、マニュアル変速機におけるシフト段数に比定するギア段数を決定し、メータＭのインジケータへの表示信号を決定し、これをメータＭへ出力してメータＭ上に決定したギア段数を表示させる。
【００３３】
目標斜板角度の決定は、シフト命令の入力があった場合において、現在のギア表示信号に対して、次の条件ににより定められる。
(1)シフトアップ命令→１段シフトアップ
(2)シフトダウン命令→１段シフトダウン
【００３４】
続いて、上記により決定された目標斜板角度と傾斜角度とを比較して、制御モータ１１の正逆回転方向とＤＵＴＹを以下により決定する。
(1)傾斜角度＞目標斜板角度→可動斜板４０をＬＯＷ側へ動かす
(2)傾斜角度＜目標斜板角度→可動斜板４０をＴＯＰ側へ動かす
なお、ＤＵＴＹは次の式により決定する。
ＤＵＴＹ＝Ｋ２×｜傾斜角度ー目標斜板角度｜  （Ｋ２は係数）
【００３５】
その後、このモータ回転方向とＤＵＴＹに基づき、制御モータ１１を駆動制御して可動斜板４０を所定角度に傾ける。これにより、静油圧式無段変速機１はマニュアル式多段変速機の有段変速に比定した有段変速を行うことができる。
【００３６】
図８は静油圧式無段変速機１の全体構造を概略的に示す図であり、定容量油圧ポンプ２は被動ギヤ８と一体の回転ハウジング５０に設けられた一体回転する固定斜板５１の回転により、駆動軸４と同軸延長上に設けられた回転体５２の固定斜板５１と対面する側から軸線方向へ突出するポンプ側プランジャ５３を進退動させてプランジャ室５４へ油圧を発生させて閉油圧回路５５へ油圧を与える。
【００３７】
閉油圧回路５５は、駆動軸４と同軸上に回転する可変容量油圧モータ３側の回転体４４に設けられたプランジャ室５６へ連通するため、定容量油圧ポンプ２で発生した油圧はモータ側の油圧プランジャ４３へ与えられ、これを可動斜板４０へ押し当てることにより、回転体４４を駆動軸４上で回転させ、かつ回転体４４の軸心側がスプライン結合４５により駆動軸４と一体回転可能に結合している。また、可動斜板４０は後述するように傾斜角度を可変であり、これを変更することにより回転体４４を変速回転させて駆動軸４へ回転出力する。
【００３８】
図９は異音発生低減制御のための制御状態遷移図であり、前記異音の発生する２つの状況に応じて異音発生低減制御する。すなわちスタート後は通常の無段変速制御又は有無変速制御を行う（Ｓ・１）が、その後、エンストによりエンジン停止かつ車両停止状態になると、変速比を最もＴＯＰ側へ移行させ（Ｓ・２）、その後エンジン始動により（Ｓ・１）へ戻す。このようにすると、この種の油圧機器にとって好ましくない、油圧ポンプ２へ入力のない状態で油圧モータ３に油圧を発生させる運転を回避できる。
【００３９】
さらに（Ｓ・１）の通常走行からリバース制御に移り、シフトセンサ２７がリバース状態のＲレンジとなり、かつエンジンが運転中である場合、一般的なリバース制御として変速比をＬＯＷ側に移す（Ｓ・３）。この状態で次の異音発生低減制御の判定条件に合致すると、変速比をＴＯＰ側へ移す（Ｓ・４）。
【００４０】
この状態は、リバースギヤで登坂後そのままリバースギヤで前向きに降坂するときなどの駆動軸４が逆転するときに生じ、このうち異音低減制御は以下の▲１▼〜▲５▼の全てに一致する場合である。
▲１▼  スロット開度を示すスロットルセンサ２３の信号電圧が閾値よりも低い。
▲２▼  車速を示すスピードセンサ２５の信号電圧が閾値を超えている。
▲３▼  車速変化から算出される加速度が閾値を超えている。
▲４▼  エンジンの回転数を示す回転センサの信号電圧が閾値を下回っている。
▲５▼  ▲１▼〜▲４▼の条件成立が一定時間を超えている。
【００４１】
上記条件の各閾値は試験等によって任意に定められ、このような判定条件の成立状態では油圧ポンプ２側はエンジンのアイドリング回転で回転されるのに対して油圧モータ３は回転体４４が駆動軸４からより早く逆回転されることになるので、本願発明の制御がなければ油圧ポンプ２のポンプ側プランジャ５３と固定斜板５１の間等にガタを発生して異音を発生する状態となる。
【００４２】
しかし、本実施例では、車輪から加わる回転により駆動軸４が逆転しても可動斜板４０の油圧プランジャ４３が摺動する面が駆動軸４に対して直角になるＴＯＰ状態にすることにより、可動斜板４０のＴＯＰ状態に対応した油圧を発生させる。このためエンジンのアイドリング状態の回転数で回転される油圧ポンプ２側のポンプ側プランジャ５３と固定斜板５１の間にガタを発生させないので、静油圧式無段変速機１の構造に基づく特殊な走行条件下における異音の発生を低減及至は阻止できる。
【００４３】
その後、車両が停止すると判定条件が不一致となるので、（Ｓ・３）へ戻り、さらにサブミッションレバー２０の操作によりシフトセンサ２７がＲ位置以外になってリバース制御でなくなるか又はエンジン停止及び車両停止の時は（Ｓ・１）へ戻る。なお、リバース状態の検出は、シフトセンサ２７に代えてサブミッションレバー２０の基部に設けられてＲレンジのときＯＮとなるリバーススイッチ２０ａ（図１）で行うこともでき、また双方同時のときのみ検出するようにもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】静油圧式無段変速機全体の制御システム図
【図２】傾斜角度制御機構を示す図
【図３】無段変速制御の流れ図
【図４】ＲＣの決定方法を示す図
【図５】変速マップを示す図
【図６】有段制御の流れ図
【図７】走行モードを説明する図
【図８】静油圧式無段変速機１の概略構造を示す図
【図９】異音発生低減のための制御状態遷移図
【符号の説明】
１：静油圧式無段変速機、２：定容量油圧ポンプ、３：可変容量油圧モータ、４：駆動軸、２２：制御装置、２３：スロットルセンサ、２４：回転センサ、２５：スピードセンサ、２６：角度センサ、２７：シフトセンサ、２８：シフトスイッチ、２９：モードマップスイッチ
【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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【図８】
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【図９】
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