JP2002529671A - ベルト式無段変速機の変速比の調整方法 - Google Patents

ベルト式無段変速機の変速比の調整方法

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JP2002529671A JP2000581387A JP2000581387A JP2002529671A JP 2002529671 A JP2002529671 A JP 2002529671A JP 2000581387 A JP2000581387 A JP 2000581387A JP 2000581387 A JP2000581387 A JP 2000581387A JP 2002529671 A JP2002529671 A JP 2002529671A
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    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/66—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings
    • F16H61/662—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings with endless flexible members
    • F16H61/66254—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings with endless flexible members controlling of shifting being influenced by a signal derived from the engine and the main coupling

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Abstract

(57)【要約】 バリエータを有するベルト式無段変速機のための変速比の調整方法の範囲内で、両方のバリエータプーリに対して、実際変速比と実際に伝達されるトルクとに基づき、巻掛け部材の圧接のための最小接触圧力ｐ１，ｍｉｎ又はｐ２，ｍｉｎを連続的に計算し、計算された最小接触圧力に応じて、一次プーリ又は二次プーリをバリエータ変速比に対して使用される操作量として決定し、その際、必要な圧力設定値ｐ１，ｓｏｌｌ又はｐ２，ｓｏｌｌと計算した最小接触圧力値とを比較して操作量を決定し、ｐ１，ｓｏｌｌ ＜ｐ１，ｍｉｎならば一次側から二次側へ操作量の状態変化が行われ、条件ｐ２，ｓｏｌｌ ＜ｐ２，ｍｉｎが満たされるならば、二次側から一次側へ状態変化が行われ、方法の開始時は一次側が操作量である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は請求項１の上位概念に基づく自動車のベルト式（連続式）無段変速機
の変速比の調整方法に関する。
【０００２】 ベルト式無段変速機（ＣＶＴ変速機）は通常、とりわけ始動ユニット、前進／
後退ユニット、副軸、差動装置、油圧及び電子制御装置及びバリエータからなる
。バリエータは通常、一次プーリと二次プーリ（一次側及び二次側とも呼ばれる
）からなり、２つのプーリは対をなして配設された円錐ディスクからなり、２組
の円錐ディスク対の間で循環するトルク伝達用巻掛け部材を備えている。このよ
うな変速機では、実際変速比は巻掛け部材の運動半径で決まり、一方、この運動
半径は円錐ディスクの軸方向位置の関数である。
【０００３】 従って、変速比を変更するときは、構造上の条件に基づきバリエータの一次プ
ーリと二次プーリの円錐ディスク対を当該の制御部材により相互に相補的に引き
離し又は引き寄せる。それが円錐ディスク上の巻掛け部材の運動半径を変え、こ
うして一次側と二次側との間の変速比を変更する。
【０００４】 先行技術では、変速比変更（変速）の調節のための一次側と、スリップが生じ
ないようにプーリと巻掛け部材との間に必要な接触を保証する必要接触圧力（圧
接）の調整のための二次側とに、バリエータの機能分割が行われることが多い。
【０００５】 先行技術では、プーリと巻掛け部材との間のスリップを避けるために、計算さ
れた制御圧力値に大きな安全割増を上乗せすることを教示する。この手法は、自
動変速機の効率が悪化する欠点がある。
【０００６】 また変速比変更の導入のための操作量がバリエータの一次側に限定されるので
、変速運動が明らかに制限される。
【０００７】 この場合、出願人のドイツ国特許第１９６０６３１１号明細書に記載されてい
るような制御回路構造を使用するのが普通である。この種の制御回路構造は補正
項による制御対象の物理数学モデルに基づく線形化と、線形ＰＩＤ制御装置とを
組み合わせたものである。その場合、ＰＩＤ制御装置の操作量は、調整される変
速勾配の設定値であると解釈される。
【０００８】 そこで、本発明の根底にあるのは、上記の先行技術から出発して、できるだけ
最良な変速機効率と同時に変速運動の全自由度の利用、かつ同時に変速機のでき
るだけ最良な保護が得られるようなベルト式無段変速機の変速比の調整方法を提
供するという課題である。
【０００９】 本発明に係る方法は、過度接触圧の効率に及ぼす影響を最小限に減少すること
ができるように、接触圧を運転点に適応させようとするものである。
【００１０】 この課題は、本発明に基づき請求項１の特徴によって解決される。本発明のそ
の他の実施の形態は従属請求項から明らかである。
【００１１】 そこで、バリエータの一次側と二次側とを変速と接触圧とに関してまったく同
等とみなし、両方のプーリについて、実際変速比と実際に伝達されるトルクとに
基づき、巻掛け部材の圧接のための最小接触圧力を計算することを提案する。ま
た、計算された最小接触圧力に応じて、一次プーリ又は二次プーリを、使用され
る操作量として決定することを提案する。この操作量は、必要な圧力設定値と計
算された最小接触圧力とを比較することによって決定される。
【００１２】 本発明によれば、最小接触圧力（基準値）の計算は物理数学モデルに基づいて
行われる。
【００１３】 次に、添付の図面に基づき本発明を詳述する。
【００１４】 本発明の方法の第１段階はバリエータの両方の側について、最小接触圧力又は
接触圧力基準値を計算することである。これは次式に基づいて行われる。
【００１５】
【数１】
【数２】 （ここに ｐ１，ｍｉｎ 一次側最小接触圧力 ｐ２，ｍｉｎ 二次側最小接触圧力 Ｔ１ バリエータの一次側の駆動トルク Ａ１ 一次側のプーリ面積 Ａ２ 二次側のプーリ面積 ｒ１ 一次側実際運動半径 ｒ２ 二次側実際運動半径 α ディスク角 μ ベルトと円錐ディスクとの接触の摩擦係数 ＳＦ１ 一次側の安全係数 ＳＦ２ 二次側の安全係数）
【００１６】 この場合、本発明に基づき、バリエータの各側に独自の、別個に調整し得る安
全係数が割り当てられる。実際運動半径（ｒ１、ｒ２）の計算は、定常な幾何学
的関係に基づいて行われる。計算時間の最適化のために、この関係は、バリエー
タ変速比（ｉｖ）として特性曲線又は特性図表により変速機制御装置に格納され
る。
【００１７】 一次側及び二次側に伝達される圧力（力）に関係する変速勾配（変速比変化速
度）は、物理数学モデル式として次のように表すことができる。
【００１８】
【数３】 （ここに ｋ（ｉｖ） 変速比に関係する減衰係数 ｄｉｖ／ｄｔ 変速勾配（変速比勾配） ｐ１ 一次側の制御圧力 ｐ２ 二次側の制御圧力 Ａ１ 一次側のプーリ面積 Ａ２ 二次側のプーリ面積 ｋｐｋｓ 変速力比）
【００１９】 計算時間の最適化のために、減衰係数及び変速力比は変速機制御装置において
、同じく特性曲線（ｋ（ｉｖ）＝ｆ（ｉｖ））又は特性図表（ｋｐｋｓ＝ｆ（ｉ
ｖ，１／ＳＦ））として表される。
【００２０】 一次側又は二次側の変速勾配の式を制御圧力に置き換えることによって、必要
な変速勾配設定値に応じて制御圧力を調整するための下記の計算規則が生じる。
【００２１】
【数４】 同様に
【数５】
【００２２】 実際の変速要求のために使用される操作量（一次側又は二次側）は本発明に基
づき必要な圧力設定値と計算された接触圧力最小値との比較によって決定される
。こうして変速制御の操作量が一次側と二次側との間で絶えず交替する。この場
合、原則として圧力の連続的な移行が生じ、切換え時期に圧力の急変が発生する
ことはない。
【００２３】 変速機保護は最上位の優先権を持つから、必要な接触圧力最小値の順守が重要
である。従ってｐ１，ｓｏｌｌ ＜ｐ１，ｍｉｎが成り立つときは、一次側から二
次側への操作量の交替が生じる。同様に条件ｐ２，ｓｏｌｌ ＜ｐ２，ｍｉｎが満
たされるならば、二次側から一次側への状態変化が生じる。こうして、最小必要
圧力値を超えないことが保証される。
【００２４】 一次側及び二次側の圧力値のための上記の計算規則は、基準入力として基準変
速比ｉｖ＿ｓｏｌｌを有する先行技術で公知の制御回路に組み入れられる。この
制御回路の概略図を図１に示す。
【００２５】 図１によれば、本発明によるモデルに基づく圧力計算は、制御技術的な観点か
ら見て実制御対象又はバリエータの「逆モデル」であり、従って、先行技術を制
御対象の線形化のために併用することができる。本発明の基礎をなす物理数学モ
デルは「物理数学モデル」ブロックで考慮される。考慮される逆計算モデルと実
制御対象から生じる等価制御対象とは線形挙動を示すから、なお残るモデル誤差
と動的外乱とを簡単な線形制御装置で補償することができる。
【００２６】 添付の自明な図２は、本発明による方法の一変形例による図１の「物理数学モ
デル」ブロックのブロック構成図の概要を示す。この場合、モデル式の解析は２
つのプーリの変速勾配設定値に基づき「モデル式状態Ｉ」ブロック及び「モデル
式状態II」ブロックで並行して行われる。同時に接触圧力計算が「接触圧力計算
」ブロックで連続的に行われ、上記の基準に基づき「モデル切換え」ブロックで
２つの状態の間の切換えが行われる。方法の開始時は一次側が操作量である。
【００２７】 しかし、自明な図３に示した変形例の範囲内では、実際の操作量のモデル式だ
けを解析し、状態変化の必要が認識されたときに初めて「モデル切換え」ブロッ
クにより適当に切り換えられ、モデル式の解析が他方の側で行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る制御回路の一般構造のブロック構成図である。
【図２】 本発明の第１の変形例による巻掛け部材としてのベルトに対する制御回路構造
の一部のブロック構成図である。
【図３】 本発明の第２の変形例による巻掛け部材としてのベルトに対する制御回路構造
の一部のブロック構成図である。
【符号の説明】
ｐ１，ｍｉｎ 一次側最小接触圧力 ｐ２，ｍｉｎ 二次側最小接触圧力 Ｔ１ バリエータの一次側の駆動トルク Ａ１ 一次側のプーリ面積 Ａ２ 二次側のプーリ面積 ｒ１ 一次側実際運動半径 ｒ２ 二次側実際運動半径 α ディスク角 μ ベルトと円錐ディスクとの接触の摩擦係数 ＳＦ１ 一次側の安全係数 ＳＦ２ 二次側の安全係数） ｋ（ｉｖ） 変速比に関係する減衰係数 ｄｉｖ／ｄｔ 変速勾配（変速比勾配） ｐ１ 一次側の制御圧力 ｐ２ 二次側の制御圧力 ｋｐｋｓ 変速力比 ｉｖ 変速比
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年９月６日（２０００．９．６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【数１】
【数２】 （ここに ｐ１，ｍｉｎ 一次側最小接触圧力 ｐ２，ｍｉｎ 二次側最小接触圧力 Ｔ１ バリエータの一次側の駆動トルク Ａ１ 一次側のプーリ面積 Ａ２ 二次側のプーリ面積 ｒ１ 一次側実際運動半径 ｒ２ 二次側実際運動半径 α ディスク角 μ ベルトと円錐ディスクとの接触の摩擦係数 ＳＦ１ 一次側の安全係数 ＳＦ２ 二次側の安全係数） により最小接触圧力ｐ１，ｍｉｎ及びｐ２，ｍｉｎの計算を行い、その際、バリ
エータの各側に別個に調整可能な安全係数（ＳＦ１、ＳＦ２）を割り当て、定常
な幾何学的関係に基づき実際運動半径（ｒ１、ｒ２）の計算を行うことを特徴と
する請求項２に記載の方法。
【数３】 （ここに ｋ（ｉｖ） 変速比に関係する減衰係数 ｄｉｖ／ｄｔ 変速勾配（変速比勾配） ｐ１ 一次側の制御圧力 ｐ２ 二次側の制御圧力 Ａ１ 一次側のプーリ面積 Ａ２ 二次側のプーリ面積 ｋｐｋｓ 変速力比）、 その際、一次及び二次プーリに対する圧力設定値ｐ１，ｓｏｌｌ及びｐ２，ｓｏ ｌｌ と必要な変速勾配設定値ｄｉｖ／ｄｔとの関係について、
【数４】 及び
【数５】 が成り立つことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】 実際変速比とバリエータに実際に伝達されるトルクとから算出される最小必要
接触圧力要求が、必要に応じて二次プーリの圧力か又は一次プーリの圧力によっ
て充足される、ベルト式ＣＶＴの変速比調整のための方法及び油圧制御が欧州特
許第０６３４５９０号明細書により知られている。その場合、油圧制御はオイル
ポンプに直結された二次弁と一次弁との直列回路として構成され、二次圧力はポ
ンプ圧力に相当し、一次圧力はいかなるときも二次圧力以下であることはない。
一次プーリが系統圧力を決定する運転状態で、一次プーリの最小限必要な接触圧
力を保証するために、二次圧力が適当に引き上げられる。 また、先行技術では、プーリと巻掛け部材の間のスリップを避けるために、計
算された制御圧力値に大きな安全割増を上乗せすることを教示する。この手法は
、自動変速機の効率が悪化する欠点がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドレアス、シュベンガー ドイツ連邦共和国フリードリッヒスハーフ ェン、ビルクフーンベーク、11 Ｆターム(参考） 3J552 MA07 NA01 PA12 PA54 SA36 SB02

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バリエータを有するベルト式無段変速機の変速比の調整方法において、両方の
    バリエータプーリに対して、実際変速比と実際に伝達されるトルクとに基づき、
    巻掛け部材の圧接のための最小接触圧力ｐ１，ｍｉｎ又はｐ２，ｍｉｎを連続的
    に計算し、計算された最小接触圧力に応じて、一次プーリ又は二次プーリをバリ
    エータ変速比に対して使用される操作量として決定し、その際、必要な圧力設定
    値ｐ１，ｓｏｌｌ又はｐ２，ｓｏｌｌと計算した最小接触圧力値とを比較して操
    作量を決定し、ｐ１，ｓｏｌｌ ＜ｐ１，ｍｉｎならば一次側から二次側へ操作量
    の状態変化が行われ、条件ｐ２，ｓｏｌｌ ＜ｐ２，ｍｉｎが満たされるならば、
    二次側から一次側へ状態変化が行われ、方法の開始時は一次側が操作量であるこ
    とを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 物理数学モデルに基づいて最小接触圧力の計算を行うことを特徴とする請求項
    １に記載の方法。
  3. 【請求項３】 下記の式 【数１】 【数２】 （ここに ｐ１，ｍｉｎ 一次側最小接触圧力 ｐ２，ｍｉｎ 二次側最小接触圧力 Ｔ１ バリエータの一次側の駆動トルク Ａ１ 一次側のプーリ面積 Ａ２ 二次側のプーリ面積 ｒ１ 一次側実際運動半径 ｒ２ 二次側実際運動半径 α ディスク角 μ ベルトと円錐ディスクとの接触の摩擦係数 ＳＦ１ 一次側の安全係数 ＳＦ２ 二次側の安全係数） により最小接触圧力の計算を行い、その際、バリエータの各側に別個に調整可能
    な安全係数（ＳＦ１、ＳＦ２）を割り当て、定常な幾何学的関係に基づき実際運
    動半径（ｒ１、ｒ２）の計算を行うことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 計算時間の最適化のために、最小接触圧力の計算のための関係式をバリエータ
    変速比（ｉｖ）及び一次側駆動トルクＴ１の関数として、特性図表により変速機
    制御装置に格納することを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 一次側及び二次側に伝達される圧力に関係する変速勾配を物理数学モデル式と
    して次のように表し、 【数３】 （ここに ｋ（ｉｖ） 変速比に関係する減衰係数 ｄｉｖ／ｄｔ 変速勾配（変速比勾配） ｐ１ 一次側の制御圧力 ｐ２ 二次側の制御圧力 Ａ１ 一次側のプーリ面積 Ａ２ 二次側のプーリ面積 ｋｐｋｓ 変速力比）、 その際、制御圧力ｐ１，ｓｏｌｌ及びｐ２，ｓｏｌｌと必要な変速勾配設定値ｄ
    ｉｖ／ｄｔとの関係について、 【数４】 及び 【数５】 が成り立つことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 計算時間の最適化のために、減衰係数及び変速力比を特性曲線（ｋ（ｉｖ）＝
    ｆ（ｉｖ））又は特性図表（ｋｐｋｓ＝ｆ（ｉｖ，１／ＳＦ））として表すこと
    を特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 制御圧力ｐ１，ｓｏｌｌ及びｐ２，ｓｏｌｌと必要な変速勾配設定値ｄｉｖ／
    ｄｔとの関係を表す物理数学モデル式を制御回路に入力制御として組み入れるこ
    とを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
  8. 【請求項８】 モデル式の解析を２つのバリエータプーリで並行的に行うことを特徴とする請
    求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 実際操作量のモデル式だけを解析し、状態変化の必要が認識されたときに初め
    て適宜に切り換え、他方の側のモデル式の解析を行うことを特徴とする請求項７
    に記載の方法。
JP2000581387A 1998-11-06 1999-11-03 ベルト式無段変速機の変速比の調整方法 Withdrawn JP2002529671A (ja)

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