JPH01229162A - フルードカップリングを備えた車両用無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、フルードカップリングを前段に備えた車両用
無段変速機に関するものである。

従来技術 エンジンの動力を変速機に伝達するためのフルードカッ
プリングを前段に備えた車両用無段変速機が知られてい
る。たとえば、特開昭５７−１２９９５５号公報に記載
された車両がそれである。

このような車両用無段変速機では、エンジンをたとえば
その最小燃費率曲線に沿って作動させるように変速比が
制御されるので、定常走行では無段変速機の変速比が最
増速付近に維持されるが、車両の発進に際して駆動力を
確保するために、車両の停止に先立って変速比を最減速
側へ変化させることが行われる。

発明が解決すべき問題点 ところで、上記のような車両に設りられるフルード力・
７プリングは、完全に伝達トルクを遮断することは不可
能であり、車両の停止前においてはその入力軸と出力軸
との回転差に応じて負のトルりが伝達される。このため
、車両の停止Ｑこ際して無段変速機の変速比を最減速側
へ変化さ−ｌる場合においては、無段変速機の変速比変
化速度と車両の実際の減速度とが互いに関連して適切に
変化して行かないと、エンジンプレー−１−による制動
作用が現れたり、或いは車両の停止に至っζも変速比が
最減速側へ充分に変化していないという問題があった。

すなわち、車両の停止に際して、変速比を最減速側へ速
やかに変化させ過ぎると通常の走行ではエンジンブレー
キ作用によって運転性が損なわれる−・方、袋制動時に
おいては変速比の変化速度が車両の減速度に対応した値
よりも低くなることに起因して充分に変速比が最減速側
に変化し得ない場合があるのである。

問題点を解決するだめの手段 本発明は以トの事情を背景として為されたものであり、
その目的とするところは、車両の停止に際して、無段変
速機の変速比をもイ１実に最戚速側へ変化させ得、しか
もエンジンブレーキによって運転性が阻害されないよう
にした車両用無段変速機を提供することにある。

断る目的を達成するための本発明の要旨とするところは
、入力軸とともに回転、するボンヅ羽根中と出力軸とと
もに回転するタービン羽根車とをイ１し、流体を介して
そのポンプ羽根車からタービン羽根車へ動力が伝達され
るフルート力・ノブリングを備え、そのフルー１カツプ
リンクを介して伝達された回転を無段階に変速して駆動
輪へ伝達する形式の車両用無段変速機において、フルー
１−カップリングの出力軸とそのフルー１カツプリング
のタービン羽根車との間乙こ、そのタービン羽根車から
その出力軸へ向かう方向の動ノコ伝達を許容するが、そ
の方向と反対向きの動力伝達を阻止覆る一方向クラッチ
を設りたことにある。

作用および発明の効果 このようにすれば、一方向クラッチによってタービン羽
根車からその出力軸へ向かう方向の動力伝達が許容され
るが、その方向と反対向きの動力伝達か阻止されるので
、本来ならばエンジンプレー−１作用が発生ずる程度の
変化速度で変速１ヒか最減速側へ向かって速やかに変化
させられても車両のエンジンブレーキが件、しない。こ
のため、車両の停止に際して変速比を変化さ−Ｕる変速
比制御が極めて容易となり、エンジンブレーキ作用に起
因して運転性が阻害されることなく、無段変速機の変速
比が確実に最減速側に変化させられるのである。

なお、本発明は、フルードカップリングが１コツクアツ
プクラツチを備えたものであるか否かに関係なく、フル
ードカップリングを備えた車両用無段変速機に適用され
得るものである。

実施例 以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明する。

第１　（Ａには車両の動力伝達装置が示されている。

図において、エンジン１０の動力は、ロックアツプクラ
ッチ付フルードカップリング１２を備えた無段変速機１
４、前後進切換装置１５、中間歯車装置１６、および差
動歯車装置１８を介して駆動輪２０へ伝達されるように
なっている。

上記フルードカップリング１２は、エンジン１０のクラ
ンク軸（フルー１−カップリンタ１２の入力軸）２２に
固定されたポンプ羽根車２４と、無段変速機１４の入力
軸（フルードカップリング１２の出力軸）２６に連結さ
れたタービン羽根車２８と、ポンプ羽根車２４および入
力軸２６を直結するドックアップクラ・ノチ２９とを備
え−こおり、車両の発進時においてはエンジンから無段
変速機１４ヘトルクを滑らかに伝達さゼ、或いは車両の
停止時には無段変速機１４の回転停止に拘わらすエンジ
ン１０の回転を許容するとともに、通常走行時において
はロックアツプクラ・ノチ２９によりポンプ羽根車２４
および入力軸２６を連結して回転損失を防止する。また
、本実施例においては、入力１１１１１１２６とタービ
ン羽根車２８との間には、タービン羽根車２８から入力
軸２６へ向かう方向の動力伝達を許容するが、その方向
と反対向きＱ）動力が伝達されようとするときには空転
によってその伝達を阻止する一方向クラッチ２７が設り
られている。

上記無段変速機１４の入力軸２６には、−次側油圧シリ
ンダ３０によって■溝幅すなわち伝動ヘルド３２の掛り
径が変更される一次側可変プーリ３４が設けられており
、また出力軸３６には、二次側油圧シリンダ３８によっ
て■溝幅が変更される二次側可変プーリ４０が設けられ
ている。したがって、−次側油圧シリンダ３０による推
力が二次側油圧シリンダ３８による推力よりも大きくさ
れると、−次側可変プーリ３４の有効径が増大されると
同時に二次側可変プーリ４０の有効径が減少されて、無
段変速機１４の変速比γ　（−人力軸回転速度Ｎ、。／
出力軸回転速度Ｎ。ｕｔ　）が小さくなる方向、すなわ
ち増速側へ変化させられる。反対に、−次側油圧シリン
ダ３０による推力が二次側油圧シリンダ３８による推力
よりも小さくされると、−次側可変プーリ３４の有効径
が減少されると同時に二次側可変プーリ４０の有効径が
増大されて、無段変速機１４の変速比Ｔが大きくなる方
向、すなわち減速側へ変化さセられる。なお、上記−次
側油圧シリンダ３０は２重ピストン構造が採用されてお
り、−次側可変プーリ３４と二次側可変プーリ４０とが
同径であり且つ共通のライン油圧を用いても変速範囲が
拡大されている。

前後進切換装置１５は１１厘段変速機１４の出力軸３６
に連結されたタプルプラネタリ式遊星歯屯機構であって
、ギア４２を備えた出力軸４４と、その出力軸３６と出
力軸４４とを同じ方向に回転させる前進用動力伝達状態
とする前進用クラッチ４３と、出力軸３６と出力軸４４
とを反対の方向に回転させる後進用動力伝達状態とする
後進用ブレーキ４５とを備えている。

上記前後進切換装置１５の出力軸４４に設けられたギア
４２は中間歯車装置１Ｇと噛み合わされるとともに、中
間歯車装置１６は差動歯車装置■８と噛み合わされてい
るので、それらギア４２および差動歯車装置１８の構造
によって決定される一定の減速比にて無段変速機１４の
出力トルクが駆動輪２０へ伝達されるのである。

第２図は、上記の動力伝達機構を制御する電子制御装置
を示すブロック線図である。図において、−次側可変プ
ーリ３４および二次側可変プーリ４０の近傍にそれぞれ
設けられた入力軸回転センサ４８および出力軸回転セン
サ５０からは、それら可変プーリ３４および４０の回転
速度に対応した周波数のパルス信号ＳＰＩおよびＳＦ３
がコントローラ４６へ出力される。また、差動歯車装置
１８の近傍に設けられた車速センサ５２からは、差動歯
車装置１８の回転速度に対応した周波数のパルス信号Ｓ
■がコントローラ４６へ出力される。

また、図示しないアクセルペダルによって開閉操作され
るスロットル弁に設けられたスロットルセンサ５４から
は、そのスロットル弁開度θを表すスロットル信号Ｓθ
がコントローラ４６へ供給される。また、ブレーキ操作
状態を検出するブレーキスイッチ５５からは、ブレーキ
が踏まれたことを表すブレーキ信号ＳＢがコントローラ
４６に出力される。また、シフト切換装置としてシフト
レバ−５６が用いられており、そのシフトレバ−５６の
操作位置を検出する操作位置センサ５８からは、シフト
レバ−５６のシフト操作位置Ｐいを表Ｓ〕 す信号ＳＰがコントローラ４６に供給される。このシフ
トレバ−５６は油圧回路６０内のマニアルバルブと機械
的に関連させられており、二：＋−−１−ラルレンジに
操作されたときには、前後進切換装置１５の前進用クラ
ッチ４３および後進用ブレーキ４５のいずれにも油圧が
供給されることを阻止するが、後進レンジに操作された
ときには、後進用ブレーキ４５のみに作動油を供給させ
る。また、ソフトレバー５６が前進レンジに操作された
場合には、前進用クラッチ４３のめに作動油が供給され
ることを許容する。

上記油圧回路６０は、無段変速機１４の実際の変速比お
よびエンジン１０の出力トルクに対応してライン油圧調
圧弁６２により調圧されたライン油圧を出力軸３６に設
けられた二次側油圧シリンダ３８に常時供給し、伝動ヘ
ルド３２の張力を必要かつ充分に制御する。そして、油
圧回路６０は、入力軸２６に設けられた一次側油圧シリ
ンダ３０に関して、シフト方向切換弁６４の作動に応答
して、作動油を供給しあるいは排出し７、また、シフト
速度切換方６６の作動に応答して一次側油圧シリンダ３
０への作動油流入速度あるいは一次側油圧シリンダ３０
からの作動油排出速度を変化させる。これにより、無段
変速機１４の変速比γを所定の変化速度で連続的に変化
させる。なお、油圧ポンプ６８は前記ポンプ羽根車２４
によって回転駆動されるごとにより、図示しないオイル
タンク内の作動油を油圧回路６０に圧送するものであっ
て油圧回路６０の油圧源として機能する。

さらに、」二記油圧回路６０は、ロックアツプ制御弁７
２の作動位置にしたがって、前記フルートカップリング
１２内を充填するために供給する作動油の流通方向を切
り換えることにより、ロックアツプクラッチ２９を解放
状態および保合状態の一方の状態に切り換える。

前記コントローラ４６は、ＣＰｔＪ、ＲＯＭ、ＲＡＭを
含む所謂マイクロコンピュータである。ＣＰＩは、ＲＡ
Ｍの記憶機能を利用しつ一：）　ＲＯＭに予め記４．１
されたプログラムＧこ従って人力信号を処理し、エンジ
ン１０をたとえば燃費率および運転性を考慮した最適曲
線に沿って作動さ一〇−る変速比を実現させるためにシ
フＩ・方向ｖＪ換弁６４およびシフ）・速度切換弁６６
の作動を制御する一方、伝動ヘルド３２の張力が最適と
なるように実際の変速比γおよびエンジン〕Ｏの出力ト
ルクに基づいてライン油圧調圧弁６２を制御する。また
、ＣＩ）〔Ｊは、車速■が予め定められた一定の（１＋
７を超えると、ロックアツプ制御弁７２によってロック
−７ノプクラノチ２９を係合状態とする。すなわち、ロ
ックアツプクラッチ２９は、ロックアツプクラッチ制御
ルーチンにおいて、車速Ｖが予め定められた一定の判断
基準値、たとえば２０　ｋｍ／　ｈの速度を超えると、
ロックアツプ制御弁７２の切換え作動にしたがって係合
状態とされることにより、フルー１カツプリング１２の
回転）ｔｉ失が解消されるようになっている。また、車
両の停止に先立って車ｉ！■が一ト記判断基準値以下と
なるか或いはブレーキが踏まれると、エンジン１０のス
トールを防１卜するためにロックアツプクラッチ２９の
係合が解かれろようになっている。

以下、本実施例の作用効果を説明する。

先ず、タービン羽根車と出力軸との間に一方向クラッチ
が設けられていないフルードカップリングを備えた従来
の無段変速機において、車両の停止に先立ってＩコック
アップクラッチが解放され１１つ変速比Ｔが最小値Ｔ０
、。であるときに制動操作が行われた場合について説明
する。

第３図は、変速比γが最も速やかに最減速側へ変化させ
られる場合である。図Ｑこおいて、破線に示す入力軸２
６の回転速度ｎｉｎは、制動開始時（ａ点）における値
ｎ、□３から増加して最大変速比Ｔｆｆｉ８Ｘに対応し
た値ｎ、。、に到達（ｂ点）し、その後最大変速比γ、
Ｘラインに沿って低下して零（０点；車両停止）に到る
。このため、１点鎖線に示すエンジンの回転速度ｎ、、
は、フルード力。

プリングの滑りだＬＪ小さい回転速度であるけれども、
上記入力軸２６の回転速度ｎｉｎとともに変化してアイ
ドル回転速度ｎ０，１へ落ち着くが、図の斜線に示すよ
うに、変速比γが急速に変化させられる結果、負Ｉ・ル
クによりエンジンの回転速度ｎ。

１　；） が上早させられるので、エンジンブレーキ作用Ｇこよっ
て運転性が損なわれる。

第４図は、変速比Ｔの変化速度がやや低くされて入力軸
２６の回転速度ｎ０．およびエンノンの回転速度ｎ。の
ト昇が解消され、Ｊｌ・つ車両停ｊＩ′１ｊｉｉに変速
比γがその最大値ｒ　ｆｆ１ｌｌＸに到達した場合であ
る。この場合には、図に示すように、入力軸２６の回転
速度ｎ、。およびエンジンの回転速度ｎＰが滑らかに低
下するので、運転性が損なわれずし７かも最大変速比ｒ
　ｆｆ１ｌＸが１７られて再発進も問題はない。しかし
、このような条件は、従来では希であり、前述のように
エンジンブレーキが発生したり、或いは、変速比Ｔがそ
の最大値γｆｆ１ａＸへ到達しない場合が穫めて多い。

第５図は、第４図と同し変速比変化速度において急制動
操作が行われた場合である。図に示すように、変速比γ
がその最大値Ｔ−８へ到達する前に急制動により駆動輪
が早期に停止してしまう。

このため、車両の再発進時において充分な駆ｆＪｊ力が
得られないことから加速感か充分に得られず、しかも、
再発進時に変速比Ｔか一旦最大値ｒｍａｘ側へ変化させ
られることによる違和感などの不具合が生しる。このよ
うな不都合は、雪路なとの路面摩擦係数が低い状態にお
いて顕著である。

これに対し、本実施例によれば、負トルクが発生しても
一方向りソソチ２７が空転するので、第６図に示すよう
に、変速比Ｔの変化速度が最も速やかに設定されたにも
拘わらず、エンジン１０の回転速度ｎ、が速やかにアイ
ドル回転速度ｎ０．。

へ低下し、運転性を損なう原因となるエンジンブレーキ
の発生が防止される。また、このように変速比Ｔの変化
速度が最も速やかに設定され得るので、車両の急制動操
作が行われても、変速比γがその最大値Ｔｗａｘ側・＼
充分に変化させられる。

また、本実施例によれば、車両の制動に際して、エンジ
ンブレーキを発生しないように、しかも変速比γを確実
に最大値γ、４、へ変化させるように、制動時における
車両の初速や車両の減速度に応して無段変速機１４の変
速比Ｔを微妙に変化させる制’＜Ｉ■を必要としない。

すなわち、第４図Ｇこ示ず作用を種々の車速や制動操作
条件下で実現させるために、制動時における車両の初速
や車両の減速度に応して無段変速機１４の変速比γを制
御勺るごとが考えられるか、このような制御は？Ｕ　Ｋ
ｔ、てあり、若干のエンジンブレーキ感が残されてしま
うのである。

また、本実施例によれば、低車速でアクセルペダルの踏
み込み操作をした後戻し操１１をした場合には惰性走行
（フリーラン）状態となるので、エンジンブレーキによ
る違和感が解消され、従来のオートマチックトランスミ
ッションを搭載した車両と同様の感覚が得られる。

また、アクセルペダルの踏め込み操作が行われたときに
は、直ちにエンジン駆動状態となるので、駆動の応答遅
れがない利点がある。

また、本実施例によれば、惰性走行時においてエンジン
１０がアイドル回転速度ｎ８４．を維持できるので、燃
料消費が改善される利点がある。

また、本実施例によれば、車両制動においては無段変速
機１４の変速比γを最大速度にて変化させればよいので
、減速度や車速に応してシフト速度切換弁のデユーティ
制御を行・う必要がなく、制御卸が簡単となる。

また、本実施例によれば、フルーｌ−カンプリング１２
内に一方向クラッチ２７を設けるだけでよいので、動力
伝達機構をそれほど変更する必要かない。

また、勿論、車速がある基準車速以上であればロックア
ツプクラッチ２９か係合されて直結状態となっているの
で、アクセルペダルを全閉状態に戻してもエンジンブレ
ーキは作用し、従来と同し運転性が得られる。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１０は本発明の一実施例が適用される車両用動力伝達
装置を示す図である。第２図は第１図の実施例に用いら
れる電子制御回路を示すブロック線図である。第３図、
第４回、および第５図は、従来の％段変速機におりる作
動をそれぞれ説明する図である。第６図は、第１図の実
施例の作動を説明する図である。 １２・フルードカップリング １４：無段変速機 ２２・クランク軸（フルードカップリングの入力軸） ２４：ポンプ羽根車 ２６　無段変速機の入力軸 （フルードカップリングの出力軸） ２７、一方向クラッチ ２８：タービン羽根車 出願人　　トヨタ自動車株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　入力軸とともに回転するポンプ羽根車と出力軸ととも
   に回転するタービン羽根車とを有し、流体を介して該ポ
   ンプ羽根車から該タービン羽根車へ動力が伝達されるフ
   ルードカップリングを備え、該フルードカップリングを
   介して伝達された回転を無段階に変速して駆動輪へ伝達
   する形式の車両用無段変速機において、 前記フルードカップリングの出力軸と該フルードカップ
   リングのタービン羽根車との間に、該タービン羽根車か
   ら該出力軸へ向かう方向の動力伝達を許容するが、その
   方向と反対向きの動力伝達を阻止する一方向クラッチを
   設けたことを特徴とするフルードカップリングを備えた
   車両用無段変速機。