JPH0571628A - 無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベルト式無段変速機において、プーリに対す
るベルトのかみ合いに基づく騒音を低減して、商品性を
向上させる。 【構成】 プーリに対するベルトのかみ合い周波数と、
プーリの固有振動数とがほぼ一致する運転領域における
変速特性を、エンジン負荷を一定としたときに前記運転
領域を最短距離で横切るように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は無段変速機の変速制御装
置に関し、特にベルト式無段変速機の変速制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ベルト式無段変速機は、例えば特公昭63
-42146号公報に開示されているように、溝幅の変更可能
なほぼＶ字状の断面形状を有するベルト受溝をそれぞれ
備えた２つのプーリ（プライマリプーリとセカンダリプ
ーリ）間にベルトが懸装され、上記２つのプーリのベル
ト受溝の溝幅を油圧によって相対的に変更することによ
り、上記プーリに対するベルトの巻付き半径を調整して
変速を行なうように構成されている。

【０００３】ところで、現在実用に供されているこの種
のベルト式無段変速機においては、そのベルトとして、
２本のスチールベルト上に多数のスチール板よりなるベ
ルトエレメントを組付けたものが用いられている。そし
て一般のゴムベルト等がその引っ張り作用で動力を伝達
するのに対し、ベルトエレメントの圧縮作用により動力
が伝達されるように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構成のベルトを備えたベルト式無段変速機におい
ては、特定の運転領域で騒音が発生するという問題があ
る。この騒音は、プーリに対するベルトのかみ合い周波
数とプーリの固有振動周波数とが一致したときにプーリ
が共振して発生するものと見られ、特にエンジンのスロ
ットルを絞った減速時にこの騒音が発生すると、無段変
速機の商品性を低下させるものである。

【０００５】そこで本発明は、上述のような課題に鑑
み、プーリに対するベルトのかみ合いに基づく騒音を低
減して、商品性を向上させた無段変速機の変速制御装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による無段変速機
の変速制御装置は、上述のようなベルト式無段変速機に
おいて、プーリに対するベルトのかみ合い周波数と、プ
ーリの固有振動周波数とがほぼ一致する運転領域におけ
る変速特性が、エンジン負荷を一定としたときに上記運
転領域を最短時間で横切るように設定されていることを
特徴とする。

【０００７】また、本発明は、上記運転領域を最短時間
で横切るように設定された変速特性が、変速特性図上に
おいて上記運転領域を最短距離で横切るように設定され
ていることを特徴とする。

【０００８】さらに本発明は、上記変速特性図上におい
て上記運転領域を最短距離で横切るように設定された変
速特性が、エンジン負荷が所定値以下のときに限定され
ていることを特徴とする。

【０００９】

【作用および効果】本発明によれば、プーリに対するベ
ルトのかみ合い周波数と、プーリの固有振動周波数とが
ほぼ一致する運転領域では、エンジン負荷を一定とした
ときに上記運転領域を最短時間で横切るように変速特性
が設定されているため、ベルトのプーリに対するかみ合
いに基づく騒音発生領域での滞在時間が短かくなり、こ
の種の無段変速機の商品性を向上させることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明による無段変速機の変速制御装
置の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１１】図１は、無段変速機Ｚの全体構成を示すス
ケルトン図である。この無段変速機Ｚは、前輪駆動用の
無段変速機であって、エンジンＡの出力軸１に連結され
たトルクコンバータＢと、前進後進切替機溝Ｃとベルト
伝導機構Ｄと、減速機構Ｅと、差動機構Ｆとを備えてい
る。

【００１２】トルクコンバータＢは、エンジン出力軸１
に結合されたポンプカバー７の一側部に固定されてこの
エンジン出力軸１と一体的に回転するポンプインペラ３
と、このポンプインペラ３と対向するようにして、ポン
プカバー７の内側のコンバータフロント室7a内に回転自
在に設けられたタービンランナ４と、ポンプインペラ３
とタービンランナ４との間に介設されてトルク増大作用
を行なうステータ５とを有している。また、タービンラ
ンナ４は、タービン軸２を介して後述する前後進切替機
構Ｃの入力メンバであるキャリア15に連結され、ステー
タ５は、ワンウェイクラッチ８およびステータ軸９を介
してミッションケース19に連結されている。

【００１３】さらに、タービンランナ４とポンプカバー
７との間には、ロックアップピストン６が配置されてい
る。このロックアップピストン６は、タービン軸２に対
し軸方向へ移動可能にスプライン結合されており、コン
バータフロント室7a内とコンバータリヤ室10内への油圧
の導入あるいは排出により、ポンプカバー７と接触して
これと一体化されるロックアップ状態と、ポンプカバー
７から離間するコンバータ状態とを選択的に実現するよ
うになっている。そして、ロックアップ状態では、エン
ジン出力軸１とタービン軸２とが、流体を介することな
く直結され、コンバータ状態では、エンジントルクがエ
ンジン出力軸１から流体を介してタービン軸２側に伝達
される。

【００１４】前後進切替機構Ｃは、トルクコンバータＢ
のタービン軸２の回転をそのままベルト伝導機構Ｄ側に
伝達する前進状態と、ベルト伝導機構Ｄに逆転状態で伝
達する後進状態とを選択的に設定するものであり、本実
施例においては、この前後進切替機構Ｃが、ダブルピニ
オン式のプラネタリギヤユニットで構成されている。す
なわち、タービン軸２にスプライン結合されたキャリア
15には、サンギヤ12に噛合する第１ピニオンギヤ13と、
リングギヤ11に噛合する第２ピニオンギヤ14とが取り付
けられている。なお、サンギヤ12はベルト伝導機構Ｄの
プライマリ軸22に対してスプライン結合されている。

【００１５】さらに、リングギヤ11とキャリア15との間
には、この両者を断接するフォワードクラッチ16が介設
され、またリングギヤ11とミッションケース19との間に
は、リングギヤ11をミッションケース19に対して選択的
に固定するためリバースクラッチ17が介設されている。

【００１６】したがって、フォワードクラッチ16を締結
してリバースクラッチ17を開放した状態においては、リ
ングギヤ11とキャリア15とが一体化されるとともに、リ
ングギヤ11がミッションケース19に対して相対回転可能
とされるため、タービン軸２の回転はそのまま同方向回
転としてサンギヤ12からプライマリ軸22側に出力される
（前進状態）。

【００１７】これに対して、フォワードクラッチ16を開
放してリバースクラッチ17を締結した状態においては、
リングギヤ11がミッションケース19側に固定されるとと
もに、リングギヤ11とキャリア15とが相対回転可能とな
るため、タービン軸２の回転は、第１ピニオンギヤ13と
第２ピニオンギヤ14とを介して反転された状態で、サン
ギヤ12からプライマリ軸22側に出力される（後進状
態）。

【００１８】すなわち、この前後進切替機構Ｃにおいて
は、フォワードクラッチ16とリバースクラッチ17との選
択作動により、前後進の切替が行なわれる。

【００１９】ベルト伝導機構Ｄは、上述した前後進切替
機構Ｃの後方側に同軸状に配置されたプライマリプーリ
21と、このプライマリプーリ21に対して離間配置された
セカンダリプーリ31との間に、ベルト20が懸装されて構
成されている。

【００２０】上記プライマリプーリ21は、前後進切替機
構Ｃのサンギヤ12に一方の軸端部がスプライン結合され
たプライマリ軸22上に、所定径を有する固定円錐板23を
プライマリ軸22と一体的に備え、また可動円錐板24をプ
ライマリ軸22の軸方向に移動可能に備えている。そして
固定円錐板23の円錐状摩擦面と可動円錐板24の円錐状摩
擦面とによって、ほぼＶ字状の断面形状を有するベルト
受溝21a が形成されている。

【００２１】また、可動円錐板24の外側面24a 側には、
円筒状のシリンダ25が固定されており、このシリンダ25
の内側面側には、プライマリ軸22側に固定されたピスト
ン26が油密的に嵌挿されている。そしてこのピストン26
とシリンダ25と可動円錐板24とによって、プライマリ室
27が構成されている。このプライマリ室27には油圧回路
から油圧が導入される。

【００２２】プライマリプーリ21は、プライマリ室27内
に導入される油圧により、その可動円錐板24を軸方向に
移動させて固定円錐板23との間隔を増減し、ベルト受溝
21aの溝幅を変えることにより、プライマリプーリ21に
対するベルト20の巻付き半径ｒ_p を調整するようになっ
ている。

【００２３】セカンダリプーリ31は、基本的には、上述
したプライマリプーリ21と同様の構成を有するものであ
り、プライマリ軸22に対して離間して平行配置されたセ
カンダリ軸32上に、固定円錐板33をセカンダリ軸32と一
体的に備え、また可動円錐板34をセカンダリ軸32の軸方
向に移動可能に備えている。そして固定円錐板33の円錐
状摩擦面と可動円錐板34の円錐状摩擦面とによって、ほ
ぼＶ字状の断面形状を有するベルト受溝31a が形成され
ている。

【００２４】さらに、可動円錐板34の外側面34a 側に
は、円筒状のシリンダ35が固定されており、このシリン
ダ35の内側面側には、セカンダリ軸32に固定されたピス
トン36が油密的に嵌挿されている。そしてこのピストン
36とシリンダ35と可動円錐板34とによって、セカンダリ
室37が構成されている。このセカンダリ室37には、プラ
イマリ室27と同様に、油圧回路から油圧が導入される。

【００２５】このセカンダリプーリ31も、プライマリプ
ーリ21と同様に、セカンダリ室37内に導入される油圧に
より、その可動円錐板34を軸方向に移動させて固定円錐
板33との間隔を増減し、ベルト受溝31a の溝幅を変更す
ることにより、ベルト20の巻付き半径ｒ_S を調整するよ
うになっている。なお、可動円錐板34の受圧面積は、プ
ライマリプーリ21の可動円錐板24のそれよりも小さくな
るように設定されている。

【００２６】減速機構Ｅおよび差動機構Ｆについては、
従来公知の構造であるために、その説明は省略する。

【００２７】次にこの無段変速機Ｚの動作について説明
する。エンジンＡからトルクコンバータＢを介して伝達
されるトルクは、前後進切替機構Ｃにおいて、その回転
方向が前進方向あるいは後進方向に設定された状態でベ
ルト伝導機構Ｄに伝達される。

【００２８】ベルト伝導機構Ｄにおいては、プライマリ
プーリ21のプライマリ室27内への作動油の導入あるいは
排出によってベルト巻付け半径ｒ_P を調整すると、この
プライマリプーリ21に対して、ベルト20を介して連動連
結されたセカンダリプーリ31において、それに追隨した
状態で、そのベルト巻付け半径ｒ_S が調整される。そし
てこのプライマリプーリ21のベルト巻付け半径ｒ_P とセ
カンダリプーリ31のベルト巻付け半径ｒ_s との比ｒ_S ／
ｒ_P により、プライマリ軸22とセカンダリ軸32との間の
変速比が決定される。

【００２９】このセカンダリ軸32の回転は、さらに、減
速機構Ｅにより減速された後、差動機構Ｆに伝達され、
この差動機構Ｆから前車軸に伝達される。

【００３０】図２は本発明による自動変速機の変速制御
装置の一例を示すブロック図で、上述した無段変速機Ｚ
におけるベルト伝導機構Ｄのプライマリプーリ21のため
のプライマリ室27と、セカンダリプーリ31のためのセカ
ンダリ室37と、前後進切替機構Ｃのフォワードクラッチ
16およびリバースクラッチ17と、トルクコンバータＢの
ロックアップピストン６を作動させるためのコンバータ
フロント室7aおよびコンバータリヤ室10とに油圧を供給
するための油圧回路が設けられている。

【００３１】この油圧回路の主な構成要素は、ライン圧
制御バルブ41，変速比制御バルブ42，変速比固定バルブ
43，クラッチバルブ44，ロックアップバルブ45等であ
る。これらバルブ41〜45は、コントロールユニット60に
よって駆動されるデューティソレノイドバルブ51〜55に
よって制御される。

【００３２】コントロールユニット60には、運転者の操
作によるシフト位置（Ｐ，Ｎ，Ｒ，Ｄ，２，１）を検出
するセンサ71からのシフト位置信号と、プライマリ回転
数センサ72からのプライマリ軸22の回転数Ｎ_P をあらわ
す信号と、セカンダリ回転数センサ73からのセカンダリ
軸32の回転数Ｎ_S をあらわす信号と、スロットル開度セ
ンサ74からのエンジンＡのスロットル開度ＴＶＯをあら
わす信号と、エンジン回転数センサ75からのエンジン回
転数Ｎ_E をあらわす信号と、タービン回転数センサ76か
らのトルクコンバータＢにおけるタービン軸２の回転数
Ｎ_T をあらわす信号と、油温センサ77および油圧センサ
78からの油温およびセカンダリ室37の油圧をそれぞれあ
らわす信号とが入力される。コンロールユニット60は、
これら信号に基づいて、デューティソレノイドバルブ51
〜55を駆動して変速制御を行なうようになっている。

【００３３】図３は上述したベルト伝導機構Ｄが備えて
いるベルト20の構成を示し、厚さｔを有する多数枚のス
チール製板状ベルトエレメント20a と、これらベルトエ
レメント20a を支持する２本のスチール製エンドレスベ
ルト20b ，20c との組合せによって構成され、しかも一
般のゴムベルト等がその引っ張り作用で動力を伝達する
のに対し、ベルトエレメント20a の圧縮作用によって動
力が伝達されるようになっている。

【００３４】図４は、このような構成を有するベルト20
がプライマリプーリ21に係合している状態を示す図で、
プライマリプーリ21は、前述のように、プライマリ軸22
に固定された固定円錐板23と、プライマリ軸22に軸方向
に移動可能に設けられた可動円錐板24とによって構成さ
れ、固定円錐板23の円錐状摩擦面と可動円錐板24の円錐
状摩擦面とによって、ほぼＶ字状の断面形状を有するベ
ルト受溝21a が形成され、このベルト受溝21a にベルト
エレメント20a が係合するようになっている。

【００３５】ところで、プライマリプーリ21とセカンダ
リプーリ31との間にベルト20が懸装された状態を模式的
に示す図５において、プライマリプーリ21およびセカン
ダリプーリ31に対するベルト20の巻付き半径をそれぞれ
ｒ_P ，ｒ_S とし、プライマリ軸22とセカンダリ軸32との
間の距離をＬとすると、セカンダリプーリ31に対するベ
ルトの巻付き角度θおよびベルト20の長さＶＬは、それ
ぞれ下記の(1) 式および(2) 式によってあらわされる。

【００３６】 θ＝cos ^-1｛（ｒ_S −ｒ_P ）／Ｌ｝ ……(1) ＶＬ＝ｒ_P ×２θ×π／180 ＋２×Ｌsin θ＋ (360−２θ）×ｒ_S ×π／180 ……(2) ここで、ＬおよびＶＬは一定値であるから、ｒ_S はｒ_P
の関数であり、 ｒ_S ＝ｇ（ｒ_P ） ……(3) またプライマリプーリ21およびセカンダリプーリ31の回
転数(rpm) をそれぞれＮ_P ，Ｎ_S とすれば、 Ｎ_P ／Ｎ_S ＝ｒ_S ／ｒ_P ＝変速比 ……(4) したがってｒ_P はＮ_P ／Ｎ_S の関数であり、 ｒ_P ＝ｆ（Ｎ_P ／Ｎ_S ） ……(5) ここで、プライマリプーリ21に対するベルト20のかみ合
い周波数をｆ_rqとし、ベルトエレメント20a の厚さをｔ
とすれば、プライマリプーリ21に対するベルト20のかみ
合い周波数ｆ_rqは、 ｆ_rq＝２πｒ_P ×Ｎ_P ／60／ｔ ＝２πｆ（Ｎ_P ／Ｎ_S ）×Ｎ_P ／60／ｔ ＝Ｇ（Ｎ_P ，Ｎ_S ） ……(6) すなわち、(6) 式より、プライマリプーリ21に対するベ
ルト20のかみ合い周波数ｆ_rqはＮ_P とＮ_S との関数とな
る。したがって、ベルト20のかみ合い周波数ｆ_rqを一定
値ｋとし、このかみ合い周波数ｆ_rqがプーリの固有振動
周波数と一致する領域は、図６のＮ_P とＮ_S との関係を
示す変速特性図上において２本の曲線ｋ₁ とｋ₂ との間
の領域Ｑとなり、この領域Ｑにおいて騒音が発生するこ
となる。

【００３７】図７はプライマリプーリ21の回転数Ｎ_P と
車速との関係をスロットル開度をパラメータとして示す
変速特性図である。この場合の車速はセカンダリプーリ
31の回転数Ｎ_S に対して一定の比率を有するから、車速
はまたセカンダリプーリ31の回転数Ｎ_S をあらわすこと
になる。

【００３８】図７において、プーリに対するベルトのか
み合い周波数とプーリの固有振動周波数とがほぼ一致す
る領域は、直線で近似された２つの曲線ｋ₁，ｋ₂ の間
の領域Ｑとして示されており、時速20〜35km/hの範囲に
分布している。

【００３９】この場合、スロットル開度が大きいとき
は、エンジンノイズも大きいため、上記領域Ｑで発生す
る騒音は検知され難いが、スロットルを絞った減速時に
はエンジンノイズが低下するためにベルト伝導機構Ｄか
ら発生する騒音が耳につき易い。

【００４０】そこで本実施例では、図８に示すように、
スロットル開度ゼロの減速（コースティング）時に、上
記領域Ｑを最短時間で横切ることができるように、スロ
ットル開度ゼロの減速ラインが上記領域Ｑに対して直交
するように、すなわち上記領域Ｑを最短距離で横切るよ
うに変速特性を変更している。

【００４１】これによって、上記領域Ｑでの滞在時間が
短かくなって、商品性を向上させることが可能になっ
た。

【００４２】なお、上記(6) 式において、ｆ_rq＝ｆ
_O （プーリの固有振動周波数）としてこの式を変形する
と、下記の(7) 式となる。

【００４３】 ｒ_P ×Ｎ_P ＝ｆ_O ×60×ｔ／２π ……(7) そこで、プーリの固有振動周波数ｆ_O とベルトエレメン
ト20a の厚さｔとの積ｆ_O ×ｔの値を図７，図８の領域
Ｑから外れるように設定することによっても、上記騒音
発生を防止することができる。

【００４４】すなわち、第１の設定方法は、プーリの固
有振動周波数ｆ_O を上げるとともにベルトエレメント20
a の厚さｔを厚くすることであり、第２の設定方法は、
プーリの固有振動周波数ｆ_O を下げるとともにベルトエ
レメント20a の厚さｔを薄くすることである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に一実施例が適用される無段変速機の構
成を概略的に示すスケルトン図

【図２】本発明の一実施例による変速制御装置のブロッ
ク図

【図３】図１の無段変速機に用いられるベルトの構成を
示す斜視図

【図４】図３のベルトがプーリに係合している状態を示
す部分的断面図

【図５】図１の無段変速機の動作の説明に供する図

【図６】プーリに対するベルトのかみ合い周波数とプー
リの固有振動周波数とがほぼ一致する領域を示す変速特
性図

【図７】本発明による騒音防止対策を施さない場合のス
ロットル開度をパラメータとした変速特性図

【図８】本発明による騒音防止対策を施した場合のスロ
ットル開度をパラメータとした変速特性図

【符号の説明】

Ａ エンジン Ｂ トルクコンバータ Ｃ 前後進切替機構 Ｄ ベルト伝導機構 ２ タービン軸 ３ ポンプインペラ ４ タービンランナ ５ ステータ 20 ベルト 20a ベルトエレメント 20b ，20c スチールベルト 21 プライマリプーリ 21a ，31a ベルト受溝 22 プライマリ軸 23，33 固定円錐板 24，34 可動円錐板 25，35 シリンダ 26，36 ピストン 31 セカンダリプーリ 32 セカンダリ軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溝幅の変更可能なほぼＶ字状の断面形状
   を有するベルト受溝をそれぞれ備えた２つのプーリ間に
   ベルトが懸装され、前記２つのプーリのベルト受溝の溝
   幅を相対的に変更することにより変速を行なうように構
   成されたベルト式無段変速機において、 前記プーリに対する前記ベルトのかみ合い周波数と、前
   記プーリの固有振動周波数とがほぼ一致する運転領域に
   おける変速特性が、エンジン負荷を一定としたときに前
   記運転領域を最短時間で横切るように設定されているこ
   とを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
2. 【請求項２】 前記運転領域を最短時間で横切るように
   設定された変速特性が、変速特性図上における前記運転
   領域を最短距離で横切るように設定されていることを特
   徴とする請求項１記載の無段変速機の変速制御装置。
3. 【請求項３】 前記変速特性図上において前記運転領域
   を最短距離で横切るように設定された変速特性が、エン
   ジン負荷が所定値以下のときに限定されていることを特
   徴とする請求項２記載の無段変速機の変速制御装置。