JP2008185125A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】変速比を正確に算出する無段変速機を提供する。
【解決手段】無段変速機１において、プライマリプーリ２の可動円錐板６とケーシング１３との間に、可動円錐板６の動作に応じて、入力軸８の方向へ移動するスプリング１４を介装し、スプリング１４のせん断応力を検出する歪みゲージ２０によって、可動円錐板６のストローク量Ｌを算出し、ストローク量Ｌに基づいて、変速比ｉｐ＊を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は無段変速機に関するものである。

従来、無段変速機の変速比を算出する場合に、プライマリプーリの回転速度とセカンダリプーリの回転速度とを検出し、これらの回転速度から変速比を算出し、算出した変速比に基づいてプライマリプーリ圧とセカンダリプーリ圧とを制御するものが、特許文献１に開示されている。
特開２００４−１２５０１１号公報

しかし、プライマリプーリとセカンダリプーリとの間に掛け渡すベルトにおいてベルトに滑りが生じる場合があり、プライマリプーリとセカンダリプーリとの回転速度から変速比を算出する場合には、ベルトに滑りが生じていると実際の変速比を正確に算出することができないといった問題点があった。

本発明ではこのような問題点を解決するために発明されたもので、変速比を正確に算出することを目的とする。

本発明では、入力軸からの回転が入力するプライマリプーリと、出力軸へ回転を出力するセカンダリプーリと、プライマリプーリとセカンダリプーリとの間に掛け渡し、プライマリプーリの溝幅とセカンダリプーリとの溝幅の変化によって、プライマリプーリとセカンダリプーリとの接触半径が変化するベルトと、を備えた無段変速機において、プライマリプーリまたはセカンダリプーリの可動円錐板と、無段変速機の固定部材との間に介装され、可動円錐板の移動に応じて変形する弾性部材と、弾性部材の変位量を算出する変位量算出手段と、弾性部材の変位量に基づいて、可動円錐板の基準位置から移動した位置を算出する可動円錐板位置算出手段と、可動円錐板位置算出手段によって算出した可動円錐板の位置に基づいて、変速比を算出する変速比算出手段と、を備える。

本発明によると、可動円錐板の移動に応じて変形する弾性部材の変位量に基づいて可動円錐板の位置を算出し、変速比を算出するので、変速比を正確に算出することができる。

本発明の実施形態の車両に搭載する無段変速機の構成について図１を用いて説明する。この実施形態の無段変速機１は、図示しないエンジンからの回転が入力されるプライマリプーリ２と、図示しない駆動輪へ回転を出力するセカンダリプーリ３と、プライマリプーリ２とセカンダリプーリ３との間に掛け渡すベルト４と、を備える。

プライマリプーリ２は、入力軸８に連結する固定円錐板５と、固定円錐板５に対して入力軸方向に移動可能な可動円錐板６と、を備える。プライマリプーリ２では、固定円錐板５のシーブ面５ａと可動円錐板６のシーブ面６ａとによって、ベルト４を挟持する。プライマリプーリ２におけるベルト４の挟持力は、プライマリプーリ室７に供給される油圧（プライマリプーリ圧Ｐｐｒｉ）によって制御される。

セカンダリプーリ３は、出力軸１１に連結する固定円錐板９と、固定円錐板９に対して出力軸方向に移動可能な可動円錐板１０と、を備える。セカンダリプーリ３では、固定円錐板９のシーブ面９ａと可動円錐板１０のシーブ面１０ａとによって、ベルト４を挟持する。セカンダリプーリ３におけるベルト４の挟持力は、セカンダリプーリ室１２に供給される油圧（セカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃ）によって制御される。

また、無段変速機１のケーシング（固定部材）１３とプライマリプーリ２の可動円錐板６との間に介装され、可動円錐板６の移動に応じて変形し、可動円錐板６を固定円錐板５側へ付勢するスプリング（弾性部材）１４を備える。この実施形態では、変速比が最Ｌｏｗの場合の可動円錐板６の位置を可動円錐板６の基準位置Ｌ’とし、可動円錐板６が基準位置Ｌ’の場合に、スプリング１４による付勢力は最大となる。なお、この実施形態では、ケーシング１３とプライマリプーリ２との間にスプリング１４を設けたが、例えばケーシング１３とセカンダリプーリ３との間にスプリングを設けても良い。

さらに、スプリング１４のせん断応力を検出する歪みゲージ（変位算出手段）２０と、プライマリプーリ２の回転速度Ｎｐｒｉを検出するプライマリプーリ回転速度センサ２１と、セカンダリプーリ３の回転速度Ｎｓｅｃを検出するセカンダリプーリ回転速度センサ２２と、シフトレバーの位置を検出するインヒビタスイッチ２３と、運転者の操作によってＯＮ／ＯＦＦを切り替えられるイグニッションスイッチ２４と、を備える。

また、これらのセンサなどの信号が入力され、図示しないオイルポンプによってプライマリプーリ室７、セカンダリプーリ室１２へ供給するプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉ、セカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃを制御するコントローラ１００を備える。

無段変速機１では、プライマリプーリ２のシーブ面５ａ、６ａの溝幅と、セカンダリプーリ３のシーブ面９ａ、１０ａの溝幅が変化することで、ベルト４と、プライマリプーリ２とセカンダリプーリ３と、の接触半径が変化することで変速が行われる。

次に、この実施形態におけるベルト滑り発生時の制御について図２のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１００では、プライマリプーリ回転速度センサ２１によってプライマリプーリ回転速度Ｎｐｒｉを算出し、セカンダリプーリ回転速度センサ２２によってセカンダリプーリ回転速度Ｎｓｅｃを算出し、プライマリプーリ回転速度Ｎｐｒｉとセカンダリプーリ回転速度Ｎｓｅｃとから、変速比ｉｐを算出する。

ステップＳ１０１では、歪みゲージ２０によって、スプリング１４にかかるせん断応力を検出し、せん断応力から歪み量を算出する。そして、図３に示すマップに基づいて歪み量から、プライマリプーリ２の可動円錐板６のストローク量Ｌを算出する。図３はスプリング１４の歪み量と可動円錐板６のストローク量Ｌとの関係を示すマップであり、スプリング１４の歪み量が大きくなると、可動円錐板６のストローク量Ｌが小さくなる。変速比がＬｏｗ側へ変速すると、スプリング１４は可動円錐板６によって圧縮され、歪み量は大きくなるが、可動円錐板６の基準位置Ｌ’は、変速比が最Ｌｏｗとなる位置を基準とするので、可動円錐板６のストローク量Ｌは小さくなる。（ステップＳ１０１が可動円錐板位置算出手段を構成する）。

ステップＳ１０２では、可動円錐板６のストローク量Ｌから、可動円錐板６の現在位置を検出し、変速比ｉｐ＊を算出する。（ステップＳ１０２が変速比算出手段を構成する）。変速比ｉｐ＊は、例えばストローク量Ｌに基づいて、予め求めたマップなどから、算出することができる。

ステップＳ１０３では、ステップＳ１００によって算出した変速比ｉｐと、ステップＳ１０２によって算出した変速比ｉｐ＊と、を比較し、変速比ｉｐと変速比ｉｐ＊とが一致するかどうか判定する。ベルト４に滑りが生じていない場合には、変速比ｉｐと変速比ｉｐ＊とが一致するが、ベルト４に滑りが生じている場合には、変速比ｉｐと変速比ｉｐ＊とが一致しない。つまり、変速比ｉｐと変速比ｉｐ＊とを比較することで、ベルト４に滑りが生じているかどうか判定する。そして、変速比ｉｐと変速比ｉｐ＊とが一致しない場合には、ベルト４に滑りが生じていると判定し、ステップＳ１０４へ進む。また変速比ｉｐと変速比ｉｐ＊とが一致する場合には、本制御を終了する。

なお、ここでは変速比ｉｐと変速比ｉｐ＊とが一致しているか判定することで、ベルト４に滑りが生じているかどうか判定したが、変速比ｉｐと変速比ｉｐ＊との偏差の絶対値が所定値よりも大きくなった場合に、ベルト４に滑りが生じていると判定しても良い。

ステップＳ１０４では、変速比ｉｐが変速比ｉｐ＊と一致するように、プライマリプーリ圧Ｐｐｒｉとセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃとを制御する。ここでは、プライマリプーリ圧Ｐｐｒｉとセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃを高くし、ベルト４の挟持力を大きくすることで、ベルト４の滑りを抑制する。

以上の制御によって、歪みゲージ２０によってスプリング１４の歪み量を算出し、歪み量に基づいて、プライマリプーリ２の可動円錐板６の位置を算出し、可動円錐板６の位置に応じた変速比ｉｐ＊を正確に算出することができる。そして、プライマリプーリ回転速度Ｎｐｒｉとセカンダリプーリ回転速度Ｎｓｅｃとから算出する変速比ｉｐと、変速比ｉｐ＊と、を比較することで、ベルト４の滑りを検出することができ、ベルト４に滑りが生じた場合にのみプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉ、セカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃを高くすることで、ベルト４の滑りを抑制し、必要以上にプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉ、セカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃが高くなることを防止することができる。そのため、例えばオイルポンプにおける燃料消費を少なくすることができる。

次に、この実施形態における車両の起動時の制御について図４のフローチャートを用いて説明する。なお、この実施形態では、車両の停止時に変速比は最Ｌｏｗになっているものとする。

イグニッションスイッチ２４がＯＮとなると、ステップＳ２００では、インヒビタスイッチ２３からの信号によって、シフトレバーの位置がＰレンジまたはＮレンジであるかどうか判定する。つまり、イグニッションスイッチ２４がＯＮとなり、無段変速機１に負荷が掛かっていないかどうか判定する。そして、シフトレバーの位置がＰレンジまたはＮレンジである場合にはステップＳ２０１へ進み、シフトレバーに位置がＰレンジまたはＮレンジではない場合には本制御を終了し、通常の走行制御を行う（ステップＳ２００が負荷判定手段を構成する）。

ステップＳ２０１では、変速比ｉｐ＊が最Ｌｏｗとなる場合のプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉ、セカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃをプライマリプーリ室７、セカンダリプーリ室１２へ供給する。

ステップＳ２０２では、歪みゲージ２０によってスプリング１４の歪み量を算出し、図３に示すマップから可動円錐板６のストローク量Ｌを算出する。

ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２によって検出したストローク量Ｌと現在記憶している基準位置Ｌ’との偏差の絶対値が所定値Ｌ１よりも大きい場合には、ステップＳ２０４へ進み、偏差の絶対値が所定値Ｌ１よりも小さい場合には、本制御を終了し、通常の走行制御を行う。所定値Ｌ１は、例えばスプリング１４が劣化した場合などに基準位置Ｌ’を補正する必要があるかどうか判定するための値であり、予め実験などによって設定される値である。

なお、変速比ｉｐ＊が最Ｌｏｗとなった場合の可動円錐板６の基準位置Ｌ’の初期値は、無段変速機１の出荷時に無負荷状態で変速比ｉｐ＊を最Ｌｏｗと最Ｈｉｇｈとの間で変化させ、変速比ｉｐ＊が最Ｌｏｗとなる場合の位置を記憶させて設定される。

ステップＳ２０４では、ステップＳ２０２によって検出したストローク量Ｌを最Ｌｏｗとなった場合の可動円錐板６の基準位置Ｌ’として新たに記憶する。これによって、スプリング１４の劣化などの経時変化分を補正することができ、図２を用いて説明した制御を行う場合に、可動円錐板６のストローク量Ｌに基づく変速比ｉｐ＊を正確に算出することができる（ステップＳ２０３とステップＳ２０４とが基準位置補正手段を構成する）。

なお、ステップＳ２０３において、偏差の絶対値が所定値Ｌ１よりも大きくなった回数をカウントし、カウント数が所定回数を超えた場合に、ステップＳ２０２によって検出したストローク量Ｌを最Ｌｏｗとなる場合の基準位置Ｌ’として新に記憶しても良い。これによって、スプリング１４の劣化などの経時変化分の補正をより正確に行うことができる。

以上の制御によって、スプリング１４が劣化した場合などに、変速比ｉｐ＊を算出する可動円錐板６の基準位置Ｌ’を補正することで、可動円錐板６のストローク量Ｌに基づいて算出される変速比ｉｐ＊を正確に算出することができる。

この実施形態では、スプリング１４のストローク量を歪みゲージ２０によって算出したが、変位計などを用いてスプリング１４のストローク量を算出しても良い。

本発明の実施形態の効果について説明する。

プライマリプーリ２の可動円錐板６と無段変速機１のケーシング１３との間にスプリング１４を設け、スプリング１４の歪み量を歪みゲージ２０によって算出し、歪み量から、可動円錐板６のストローク量Ｌを算出する。そして、ストローク量Ｌに基づいて、変速比ｉｐ＊を算出することで、実際の変速比を正確に算出することができる。

プライマリプーリ回転速度Ｎｐｒｉとセカンダリプーリ回転速度Ｎｓｅｃとから算出する変速比ｉｐと変速比ｉｐ＊とを比較し、変速比ｉｐと変速比ｉｐ＊とが一致しない場合に、プライマリプーリ圧Ｐｐｒｉ、セカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃを高くし、ベルト４の滑りを抑制することができる。すなわち、プライマリプーリ圧Ｐｐｒｉ、セカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃを必要以上に高くすることなく、ベルト４の滑りを抑制することができる。また、これにより例えばオイルポンプの燃費を良くすることができる。

車両の起動時に、シフトレバーがＮレンジ、またはＰレンジであり、無段変速機１に負荷が掛かっていない状態で、歪みゲージ２０によってスプリング１４の歪み量を算出し、可動円錐板６のストローク量Ｌを算出し、ストローク量Ｌと現在の基準位置Ｌ’との偏差の絶対値が所定値Ｌ１よりも大きい場合には、ストローク量Ｌを基準位置Ｌ’として記憶する。これによって、スプリング１４が劣化した場合などの経時変化分を補正することで、変速比ｉｐ＊を正確に算出することができる。

可動円錐板６とケーシング１３との間に設けたスプリング１４のせん断応力を歪みゲージ２０によって検出し、せん断応力に基づいて可動円錐板６のストローク量Ｌを算出し、変速比ｉｐ＊を算出することで、歪みゲージ２０以外に新たな部品を追加することなく、変速比ｉｐ＊を算出することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

本発明の実施形態の無段変速機の概略構成図である。 本発明の実施形態のベルト滑り発生時の制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態のスプリングの歪み量とストローク量との関係を示すマップである。 本発明の実施形態の車両起動時における制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 無段変速機
２ プライマリプーリ
３ セカンダリプーリ
４ ベルト
５ 固定円錐板
６ 可動円錐板
８ 入力軸
１１ 出力軸
１３ ケーシング（固定部材）
１４ スプリング（弾性部材）
２０ 歪みゲージ（変位量検出手段）
２３ インヒビタスイッチ
１００ コントローラ

Claims (4)

1. 入力軸からの回転が入力するプライマリプーリと、
   出力軸へ回転を出力するセカンダリプーリと、
   前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとの間に掛け渡し、前記プライマリプーリの溝幅と前記セカンダリプーリとの溝幅の変化によって、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとの接触半径が変化するベルトと、を備えた無段変速機において、
   前記プライマリプーリまたは前記セカンダリプーリの可動円錐板と前記無段変速機の固定部材との間に介装され、前記可動円錐板の移動に応じて変形する弾性部材と、
   前記弾性部材の変位量を算出する変位量算出手段と、
   前記弾性部材の変位量に基づいて、前記可動円錐板の基準位置から移動した位置を算出する可動円錐板位置算出手段と、
   前記可動円錐板位置算出手段によって算出した前記可動円錐板の位置に基づいて、変速比を算出する変速比算出手段と、を備えることを特徴とする無段変速機。
2. 前記変位量算出手段は、歪みゲージであることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記基準位置は、前記無段変速機の出荷時に、前記無段変速機に負荷が掛かっていない状態で、変速比を最Ｌｏｗと最Ｈｉｇｈとの間で変速させ、前記最Ｌｏｗとなった場合の前記可動円錐板の位置に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の無段変速機。
4. 前記無段変速機に負荷が掛かっているか判定する負荷判定手段と、
   イグニッションスイッチがＯＮとなり、前記無段変速機に負荷が掛かっていない場合に、前記可動円錐板の位置を算出し、算出した前記位置と前記基準位置との偏差の絶対値が所定値よりも大きい場合には、前記算出した位置を新たな基準位置として記憶する基準位置補正手段と、を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の無段変速機。