JPH01131382A - ソレノイド作動用デューティ比決定方法 - 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】 イ３発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明はデユーティ比制御されるソレノイドバルブに使
用されるソレノイド作動用のデユーティ比を求める方法
に関する。

（従来の技術） 近来、各種制御機器の電気的な制御が多く行われており
、このような場合、電気作動信号を制御作動に変換する
手段としてソレノイドが用いられることがある。このソ
レノイドによる作動は、ソレノイドへの通電制御による
ソレノイドの励磁・非励磁を行わせることによるのであ
るが、より細かな且つ正確な制御を行わせるために、こ
のソレノイドの作動をデユーティ比に基づいて励磁・非
励磁制御することが多い。

例えば、本出願人の提案による特願昭６２−１９２３４
８号におけるように、油圧式無段変速機における変速比
制御用およびクラッチ制御用のサーボバルブの作動制御
を各１対のデユーティ比制御されるソレノイドバルブに
より行わせるものがある。

このような制御においては、所定基本周期（例えば、１
０ｍ秒）毎に必要デユーティ比が得られるように、この
基本周期内でのソレノイド作動時間を決定し、所定基本
周期毎にこの決定された時間だけソレノイドの作動を行
わせるようになっている。

（発明が解決しようとする問題〉 ここで、上記のようなソレノイドバルブにおいては、ソ
レノイドへの入力は電気信号であり、かなり小さな作動
時間も自由に設定可能であるが、その出力としての作動
は機械的運動であり、またこのソレノイドにより作動さ
れるバルブは機械的な運動を行って作動するものである
ため、その制御可能な作動最小時間には限界があり、上
記基本周期内でのソレノイド作動時間もこの限界以下に
は設定することができず、デユーティ比をあまり小さく
設定することができないという問題がある０例えば、基
本周期が１０ｍ秒のときに、ソレノイドバルブの最小作
動可能時間が１ｍ秒である場合には、デユーティ比は最
小１０％までしか設定することができない・。

ところが、上述の無段変速機における変速比制御の場合
には、例えば、車両が定常走行状態にある場合には、変
速比制御用サーボシリンダへの作動油の供給・排出量は
掻くわずかでしかなく、このため、上記ソレノイドバル
ブ作動制御用のデユーティ比も極く小さくなることがあ
り、上記のような方法では、所望のデユーティ比を得る
ことが難しく、正確な制御が行えなくなるおそれがある
という問題がある。

従来においては、これに対して、基本周期を長くして小
さなデユーティ比を作りだすという方法も考えられてい
るが、この基本周期毎にデユーティ比の演算もなされて
いるため、この演算の周期が長くなり、デユーティ比の
急激な変化等に対する応答性が低下するという問題があ
る。また、この応答性の低下を防止する方法として割り
込み処理を用いることも可能であるが、この割り込みの
ための制御が別途必要であり、制御が複雑化するという
問題がある。

本発明は、このような問題に鑑み、基本周期を変えるこ
となく極く小さなソレノイド作動用デユーティ比を作る
ことができるような方法を提供することを目的とする。

口０発明の構成 （問題を解決するための手段）′ 上記目的達成のための手段として、本発明の方法におい
ては、所定基本周期毎に演算された所定のデユーティ比
に基づいて所定基本周期内でのソレノイド作動時間を求
めるようにしており、このデユーティ比が小さくなって
ソレノイド作動時間がこのソレノイドの最小作動可能時
間より小さくなった場合には、複数の基本周期を１つの
周期とみなしてこの周期内でのソレノイド作動時間を求
めるようにしている。

（作用） 上記方法に基づいてソレノイド作動用のデユーティ比を
決定すると、通常では、第１Ａ図に示すように周期Ｔｏ
秒のタイマパルスからのパルス信号ＰＬ、Ｐ２．・・・
を受けて基本周期Ｔｏが設定され、第１Ｂ図に示すよう
にこの基本周期Ｔｏ毎に演算されたデユーティ比ＲＤに
応じてソレノイドの作動時間１．および非作動時間ｔ２
が設定され、図示のように基本周期Ｔｏに対して時間ｔ
１のソレノイドの作動を行わせるデユーティ比信号が作
られる。この場合のデユーティ比ＲＤ＝ｔ。

／　Ｔ　ｏである。

これに対して、デユーティ比Ｒｏが非常に小さくなって
、基本周期Ｔ、内において必要デユーティ比ＲＤを得る
には作動時間ｔ１をソレノイドの最小作動可能時間ｔ、
より小さくしなければならない場合、複数の基本周期Ｔ
、に対して作動時間ｔ１が設定される。具体的には、例
えば、基本周期Ｔ。が１０ｍ秒であり、ソレノイドの最
小作動可能時間ｔ、が１ｍ秒である場合には、基本周期
Ｔ。の間において得られる最小デユーティ比は１０％で
ある。これに対して所望のデユーティ比が５％である場
合には、第１Ｃ図に示すように、基本周期２回分を１つ
とする周期（２ＸＴｏ秒の周期）に対してソレノイドの
作動時間ｔ！が設定される。この場合には、１０ｍ秒の
基本周期２回分に相当する２０ｍ秒の周期に対してソレ
ノイドの最小作動可能時間である１ｍ秒の作動を行わせ
ることにより、５％のデユーティ比が得られる。

なお、この場合、基本周期２回分を１つの周期としてデ
ユーティ比の設定がなされるのであるが、第２回目の基
本周期に対してはソレノイドの作動信号を零にするだけ
であり、デユーティ比の演算は基本周期Ｔｏ秒毎に行わ
れる。このため、デユーティ比の検出が遅れるようなこ
とがなく、制御系の応答性はそのまま維持される。

＃＃渚舅半 （実施例） 以下、図面に基づいて本発明の方法を用いる具体的な実
施例について説明する。

第２図は本発明の方法を用いて設定されたデユーティ比
に基づいて変速制御される無段変速機の油圧回路を示し
、無段変速機Ｔは、入力軸１を介してエンジンＥにより
駆動される定吐出量型油圧ポンプＰと、車輪Ｗを駆動す
る出力軸２を有する可変容量型油圧モータＭとを有して
いる。これら油圧ポンプＰおよび油圧モータＭは、ポン
プＰの吐出口およびモータＭの吸入口を連通させる第１
油路ＬａとポンプＰの吸入口およびモータＭの吐出口を
連通させる第２油路Ｌｂとの２本の油路により油圧閉回
路を構成して連結されている。

また、エンジンＥにより駆動されるチャージポンプ１０
の吐出口がチエツクバルブ１１を有するチャージ油路Ｌ
ｈおよび一対のチエツクバルブ３．３を有する第３油路
Ｌｃを介して閉回路に接続されており、チャージポンプ
１０によりオイルサンプ１５から汲み上げられチャージ
圧リリーフバルブ１２により調圧された作動油がチエツ
クバルブ３，３の作用により上記２本の油路Ｌａ、Ｌｂ
のうちの低圧側の油路に供給される。さらに、高圧およ
び低圧リリーフバルブ６．７を有してオイルサンプ１５
に繋がる第５および第６油路Ｌｅ、Ｌｆが接続されたシ
ャトルバルブ４を有する第４油路Ｌｄが上記閉回路に接
続されている。このシャトルバルブ４は、２ボ一ト３位
置切換弁であり、第１および第２油路Ｌａ、Ｌｂの油圧
差に応じて作動し、第１および第２油路Ｌａ、Ｌｂのう
ち高圧側の油路を第５油路Ｌｅに連通させるとともに低
圧側の油路を第６油路Ｌｆに連通させる。これにより高
圧側の油路のリリーフ油圧は高圧リリーフバルブ６によ
り調圧され、低圧側の油路のリリーフ油圧は低圧リリー
フバルブ７により調圧される。

さらに、第１および第２油路Ｌａ、Ｌｂ間には、両油路
を短絡する第７油路Ｌｇが設けられており、この第７油
路Ｌｇには、図示しない開閉制御装置によって、この油
路の開度を制御する可変絞り弁からなるクラッチ弁５が
配設されている。

このため、クラッチ弁５の絞り量を制御することにより
油圧ポンプＰから油圧モータＭへの駆動力伝達を制御す
るクラッチ制御を行わせることができる。

上記油圧モータＭの容量制御を行って無段変速機Ｔの変
速比の制御を行わせるアクチュエータが、リンク機構４
０により連結された第１および第２変速用サーボバルブ
３０．５０である。なお、この油圧モータＭは斜板アキ
シャルピストンモータであり、変速用サーボバルブ３０
．５０により斜板角の制御を行うことにより、その容量
制御がなされる。

変速用サーボバルブ３０．５０の作動はコントローラ１
００からの信号を受けてデユーティ比制御されるソレノ
イドバルブ１５１，１５２により制御される。このコン
トローラ１００には、車速Ｖ、エンジン回転数Ｎｅ、ス
ロットル開度θｔｈ、油圧モータＭの斜板傾斜角θｔｒ
、運転者により操作されるアクセルペダルの開度θａｃ
ｃを示す各信号が入力されており、これらの信号に基づ
いて所望の走行が得られ°るように上記各ソレノイドバ
ルブの制御を行う信号が出力される。

以下に、上記各サーボバルブ３０．５０の構造およびそ
の作動を第３図を併用して説明する。

このサーボバルブは、無段変速機Ｔの閉回路からシャト
ルパルプ４を介して第５油路Ｌｅに導かれた高圧作動油
を、第５油路Ｌｅから分岐した高圧ライン１２０を介し
て導入し、この高圧の作動油の油圧力を用いて油圧モー
タＭの斜板角を制御する第１変速用サーボバルブ３０と
、連結リンク機構４０を介して該第１変速用サーボバル
ブ３０に連結され、このバルブ３０の作動制御を行う第
２変速用サーボバルブ５０とからなる。

第１変速用サーボバルブ３０は、高圧ライン１２０が接
続される接続口３１ａを有したハウジング３１と、この
ハウジング３１内に図中左右に滑動自在に嵌挿されたピ
ストン部材３２と、このピストン部材３２内にこれと同
志に且つ左右に滑動自在に嵌挿されたスプール部材３４
とを有してなる。ピストン部材３２は、右端部に形成さ
れたピストン部３２ａと、ピストン部３２ａに同志で且
つこれから左方に延びた円筒状のロッド部３２ｂとから
なり、ピストン部３２ａはハウジング３１内に形成され
たシリンダ孔３１ｃに嵌挿されてこのシリンダ孔３１ｃ
内を２分割して左右のシリンダ室３５，３６を形成せし
め、ロッド部３２ｂはシリンダ孔３４　ｃより径が小さ
く且つこれと同志のロッド孔３１ｄに嵌挿される。なお
、右シリンダ室３５は、プラグ部材３３ａおよびカバー
３３ｂにより塞がれるとともに、スプール部材３４がこ
れらを貫通して配設されている。

上記ピストン部３２ａにより仕切られて形成された左シ
リンダ室３５には、油路３１ｂを介して接続口３１ａに
接続された高圧ライン１２０が繋がっており、ピストン
部材３２は左シリンダ室３５に導入された高圧ライン１
２０からの油圧により図中右方向への押力を受ける。

スプール部材３４の先端部には、スプール孔３２ｄに密
接に嵌合し得るようにランド部３４ａが形成され、また
、該ランド部３４ａの右方には対角方向の２面が、所定
軸線方向寸法にわたって削り落とされ、凹部３４ｂを形
成している。そして、この凹部３４ｂの右方には止め輪
３７が嵌挿され、ピストン部材３２の内周面に嵌着され
た止め輪３８に当接することにより抜は止めがなされて
いる。

ピストン部材３２には、スプール部材３４の右方向移動
に応じて右シリンダ室３５をスプール孔３２ｄを介して
図示されないオイルサンプに開放し得る排出路３２ｅと
、スプール部材３４の左方向移動に応じて凹部３４ｂを
介して右シリンダ室３５を左シリンダ室３６に連通し得
る連絡路３２Ｃが穿設されて′いる。

この状態より、スプール部材３４を右動させると、ラン
ド部３４ａが連絡路３２ｃを閉塞するとともに、排出路
３２ｅを開放する。従って、油路３１ｂを介して流入す
る高圧ライン１２０からの圧油は、左シリンダ室３５の
みに作用し、ピストン部材３２をスプール部材３４に追
従するように右動させる。

次に、スプール部材３４を左動させると、凹部３４ｂが
上記とは逆に連絡路３２ｃを右シリンダ室３６に連通さ
せ、ランド部３４ａが排出路３２ｅを閉塞する。従って
、高圧油は左右両シリンダ室３５．３６ともに作用する
ことになるが、受圧面積の差により、ピストン部材３２
をスプール部材３４に追従するように左動させる。

また、スプール部材３２を途中で停止させると、左右両
シリンダ室３５．３６の圧力バランスにより、ピストン
部材３２は油圧フローティング状態となって、その位置
に停止する。

このように、スプール部材３４を左右に移動させること
により、ピストン部材３２を高圧ライン１２０からの高
圧作動油の油圧力を利用してスプール部材３４に追従さ
せて移動させることができ、これによりリンク３９を介
してピストン部材３２に連結された油圧モータＭの斜板
Ｍｔをその回動軸Ｍｓを中心に回動させてその容量を可
変制御することができる。

スプール部材３４はリンク機構４５を介して第２変速用
サーボバルブ５０に連結されている。このリンク機［４
５は、軸４７ｃを中心に回動自在なほぼ直角な２本のア
ーム４７ａおよび４７ｂを有した第１リンク部材４７と
、この第１リンク部材４７のアーム４７ｂの先端部にビ
ン結合された第２リンク部材４８とからなり、アーム４
７ａの上端部が第１変速用サーボバルブ３ｏのスプール
部材３４の右端部にビン結合されるとともに、第２リン
ク部材４８の下端部は上記第２変速用サーボバルブ５０
のスプール部材５４にビン結合されている。このため、
第２変速用サーボバルブ５０のスプール部材５４が上下
動すると、第１変速用サーボバルブ３０のスプール部材
３４が左右に移動される。

第２変速用サーボバルブ５０は、２本の油圧ライン１０
２，１０４が接続されるボー）５１ａ。

５１ｂを有したハウジング５１と、このハウジング５１
内に図中上下に滑動自在に嵌挿されたスプール部材５４
とからなり、スプール部材５４は、ピストン部５４ａと
、このピストン部５４ａの下方にこれと向応に延びたロ
ッド部５４ｂとからなる。ピストン部５４ａは、ハウジ
ング５１に上下に延びて形成されたシリンダ孔５１ｃ内
に嵌挿されて、カバー５５により囲まれたシリンダ室内
を上および下シリンダ室５２．５３に分割する。ロッド
部５４ｂは、シリンダ孔５１ｃと向応で下方に延びたロ
ッド孔５１ｄに嵌挿される。

なお、ロッド部５４ｂにはテーバ面を有する凹部５４ｅ
が形成されており、この凹部５４ｅ内にトップ位置判定
スイッチ５８のスプール５８ａが突出しており、スプー
ル部材５４の上動に伴いテーバ面に沿ってスプール５８
ａが押し上げられることにより油圧モータＭの変速比が
最小になったか否かを検出することができるようになっ
ている。

また、上記ピストン部５４ａにより２分割されて形成さ
れた上および下シリンダ室５２および５３にはそれぞれ
、油圧ライ・ン１０２および１０４がボート５１ａ、５
１ｂを介して連通しており、両油圧ライン１０２，１０
４を介して供給される作動油の油圧および両シリンダ室
５２．５３内においてピストン部５４ａが油圧を受ける
受圧面積とにより定まるピストン部５４ａへの油圧力の
大小に応じて、スプール部材５４が上下動される。

このスプール部材５４の上下動はリンク機構４５を介し
て第１変速用サーボバルブ３０のスプール部材３４に伝
えられて、これを左右動させる。すなわち、油圧ライン
１０２，１０４を介して供給される油圧を制御すること
により第１変速用サーボバルブ３０のスプール部材３４
の動きを制御し、ひいてはピストン部材３２を動かして
油圧モータＭの斜板角を制御してこのモータＭの容量制
御を行って、変速比を制御することができるのである。

具体的には、第２変速用サーボバルブ５０のスプール部
材５４を上動させることにより、第１変速用サーボバル
ブ３０のピストン部材３２を右動させて斜板角を小さく
し、油圧モータＭの容量を小さくして変速比を小さくさ
せることができる。

ボート５１ａから上シリンダ室５２内に繋がる油圧ライ
ン１０２の油圧は、チャージポンプ１０の吐出油をチャ
ージ圧リリーフバルブ１２により調圧した作動油が油圧
ライン１０１，１０２を介して導かれたものであり、ボ
ート５１ｂから下シリンダ室５３に繋がる油圧ライン１
０４の油圧は、油圧ライン１０２から分岐したオリフィ
ス１０３ａを有する油圧ライン１０３の油圧を、デユー
ティ比制御される２個のソレノイドバルブ１５１．１５
２により制御して得られる油圧である。ソレノイドバル
ブ１５１はオリフィス１０３ａを有する油圧ライン１０
３から油圧ライン１゜４への作動油の流通量をデユーテ
ィ比に応じて開閉制御するものであり、ソレノイドバル
ブ１５２は油圧ライン１０４から分岐する油圧ライン１
０５とオリフィス１０６ａを介してドレン側に連通ずる
油圧ライン１０６との間に配され、所定のデユーティ比
に応じて油圧ライン１０４からドレン側への作動油の流
出を行わせるものである。

このなめ、油圧ライン１０２を介して上シリンダ室５２
にはチャージ圧リリーフバルブ１２により調圧されたチ
ャージ圧が作用するのであるが、油圧ライン１０４から
は上記２個のソレノイドバルブ１５１，１５２の作動に
より、チャージ圧よりも低い圧が下シリンダ室５３に供
給される。ここで、上シリンダ室５２の受圧面積は下シ
リンダ室５３の受圧面積よりも小さいため、上下シリン
ダ室５２．５３内の油圧によりスプール部材５４が受け
る力は、上シリンダ室５２内の油圧Ｐｕに対して、下シ
リンダ室５３内の油圧がこれより低い所定の値Ｐρ（Ｐ
ｕ＞ＰＪ）のときに釣り合う、このため、ソレノイドバ
ルブ１５１，１５２により、油圧ライン１０４から下シ
リンダ室５３に供給する油圧を上記所定の値Ｐｆｆｌよ
り大きくなるように制御すれば、スプール部材５４を上
動させて油圧モータＭの斜板角を小さくして変速比を小
さくすることができ、下シリンダ室５３に供給する油圧
をＰＪより小さくなるように制御すれば、スプール部材
５４を下動させて油圧モータＭの斜板角を大きくして変
速比を大きくすることができる。

上記両ソレノイドバルブ１５１，１５２はコントローラ
１００からの信号により駆動制御されるものであり、こ
のことから分かるように、コントローラ１００からの信
号により、第１および第２変速用サーボバルブ３０．５
０の作動を制御し、油圧モータＭの容量の制御、ひいて
は変速比の制御がなされる。

このコントローラ１００による変速比の制御がなされた
場合での車両の走行特性は、第４図に示すようになる。

車両が停止している状態からアクセルペダルを踏み込ん
でエンジン回転を上げると、メインクラッチが接続され
た後、エンジン回転数をアクセル開度に応じた目標回転
数に一致させながら車速を増大させるような制御がなさ
れ、例えば、イ（メインクラッチの接続）→口（変速比
最大でのエンジン回転上昇に伴う車速の上昇）→ハ（エ
ンジン回転一定のまま変速比を小さくして増速）→二（
変速比最小になった後、アクセルペダルの踏み込み等に
よるエンジン回転の上昇に伴う増速）の順に車速が変化
するような制御がなされる。

このような制御において、例えば、アクセル開度に対す
る目標エンジン回転がＮｌで、このときの走行抵抗に対
して点Ｐの状Ｒ（変速比が鎖線Ｃの値となる状態）でエ
ンジン出力が釣り合い、車速■ｌで定常走行している場
合を想定する。この状態で走行している場合に、走行抵
抗に変化がない場合には、変速比はＣのまま一定に保持
され、ソレノイドバルブ１５１，１５２のデユーティ比
制御は理論的には行わなくともよい。

しかしながら、実際上では、走行抵抗の若干の変動や、
ソレノイドバルブ１５１，１５２でのリーク等により、
エンジン回転が目橿値から若干ずれることが多く、この
ため、ソレノイドバルブ１５１．１５２を作動させてこ
のずれを修正することになる。このようなずれの修正に
対しては変速比を掻く僅か変更するだけであるため、ソ
レノイドバルブの作動デユーティは掻く小さなものとな
る。

このようなデユーティ比の演算は基本周期Ｔ。

秒毎に演算され、この基本周期Ｔ、毎にこのデユーティ
比が得られるようなソレノイドバルブの作動時間１．が
設定されるのであるが、前述のように機械的な運動を行
うソレノイドバルブの作動時間ｔ１を小さくするには限
界があり、作動可能最小時間ｔ、以下に設定することが
できない。このため、第１Ｃ図に示すように、複数（こ
の図の場合では２個）の基本周期Ｔｏを１つの周期とし
てソレノイドバルブの作動時間ｔ１が設定される。すな
わち、この図の場合では、タイマパルスＰ１の時点で１
．秒の作動時間を設定し、次のタイマパルスＰ２の時点
（タイマパルスＰ１からＴ。秒経過した時点）において
は、デユーティ比の演算は行わせるがソレノイドバルブ
作動用信号は出力させないようにして、小さなデユーテ
ィ比を得るのである。

以上のようにしてデユーティ比の決定を行うと、掻く小
さなデユーティ比での作動を行わせることもでき、上述
のような定常走行状態での掻くわずかな変速比の変動制
御も正確に行うことができる。

以上においては、無段変速機の変速比制御のためのソレ
ノイドバルブのデユーティ比制御を例に挙げて説明した
が、本発明の方法はこのようなものに限られるものでは
なく、ソレノイドのデューティ比制御を行う場合全てに
ついて用いることができる。

ハ１発明の詳細 な説明したように、本発明の方法によれば、所定基本周
期毎に演算されたデユーティ比が小さくなって、この基
本周期内におけるソレノイド作動時間がこのソレノイド
の最小作動可能時間より小さくなった場合には、複数の
基本周期を１つの周期とみなしてこの周期内でのソレノ
イド作動時間を求めるようにしているので、基本周期を
変えることなく掻く小さなデユーティ比を設定すること
ができる。さらに、基本周期を変えることがないので、
従来のような割り込み処理を行わずとも、基本周期毎に
デユーティ比の演算を行わせてデユーティ比の変化に対
して迅速な応答を行わせることができ、制御系の応答性
を低下させることがない。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図から第１Ｃ図はタイマパルス信号、通常のデユ
ーティ比信号および極く小さくなった場合でのデユーテ
ィ比信号を示すグラフ、第２図は本発明の方法を用いて
決定されたデユーティ比に基づいて変速制御がなされる
無段変速機の油圧回路図、 第３図は上記変速制御を行うためのサーボバルブの断面
図、 第４図は上記無段変速機を搭載した車両の走行特性図で
ある。 ４・・・シャトルバルブ　　５・・・クラッチ弁３０．
５０・・・変速用サーボバルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　１）所定基本周期毎に必要デューティ比を演算し、該
   演算デューティ比に基づいて前記所定基本周期内でのソ
   レノイド作動時間を求めるようにしたソレノイド作動用
   デューティ比決定方法において、前記デューティ比が小
   さくなり、前記ソレノイド作動時間が前記ソレノイドの
   最小作動可能時間より小さくなったときには、複数の前
   記基本周期を１つの周期として該周期内でのソレノイド
   作動時間を求めるようにしたことを特徴とするソレノイ
   ド作動用デューティ比決定方法。