JP4318750B2 - クランプ力比を変化させることを目的として無段変速機のハイドロリック式の円錐プーリ軸方向調節装置におけるハイドロリックオイル圧を変えるためのハイドロリック緊急制御装置 - Google Patents

Description

従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載のハイドロリック緊急制御装置に関する。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３４１０３号明細書には、電子制御式の連続的に変速可能な伝動装置（continuously variable transmission, CVT）つまり無段変速機のためのハイドロリック緊急制御装置が開示されている。有利には乗用車において使用されるこの無段変速機は、緊急走行運転のために制御装置を有しており、この制御装置は、通常走行運転の電気式制御装置の故障時に、高い変速比をもつ切換え位置への切換えを行い、これによって有利な再スタート及び始動条件が得られる。この制御装置では特に、ベルトである伝達手段と円錐プーリ対との間における、２次クランプ力に対する１次クランプ力の比が、中間変速比領域にわたってコンスタントに保たれる。中間変速比領域では、変速比は被駆動軸のトルク需要に関連して変化する。高いトルク需要では高い変速比が選択され、これに対して低いトルク需要では小さな変速比が調節される。このために必要な手段については、第１図及び第２図に対する記載において述べる。
発明の利点
本発明によるハイドロリック緊急制御装置は、通常走行運転において作動するエレクトロハイドロリック式の制御装置の助けなしに、無段変速機を変速比領域全体にわたって使用できるようにするために、必要である。ハイドロリック緊急制御装置を用いて、車両スタート時にはＬｏｗ領域における始動変速比の調節されることが望ましく、これによって例えばいわゆる坂道発進や地下ガレージからの発進が可能になる。同様にまた緊急制御装置は、高い走行速度及び低い機関トルクでは、Ｏｖｅｒｄｒｉｖｅ領域における変速比の調節されることが望ましい。これによって、一方では緊急走行運転においても最高速度が達成され、他方では、最高速時に電子式制御装置が故障した場合における機関の過剰回転が回避される、という利点が得られる。
本発明によるハイドロリック緊急制御装置では、クランプ力比は、吐出されたポンプ容積流もしくは機関回転数に関連して変化させられる。そのために、２次及び１次の軸方向調節装置の各ピストン室に圧力媒体を供給する開放された油圧回路には、少なくとも１つの絞り弁が配置されている。このもしくはこれらの絞り弁は、圧力媒体の流れ方向で見て、例えば車両機関によって駆動されるハイドロリックポンプと、前記開放された油圧回路からの出口との間において、ポンプ容積流に影響を及ぼす箇所に配置されている。各絞り弁において調節される、容積流に関連した圧力変化は、対応する円錐プーリ対における圧着圧を変える。
請求項２及び３には、１次のクランプ力を変える絞り弁が記載されているのに対して、請求項４及び９に記載の絞り弁は、２次のプーリセットにおけるクランプ力を変化させる。
その他の請求項には、圧力制限弁及び他の流れ制御弁との関連における絞り弁のための特殊な配置形式が記載されている。
図面
図面には、本発明の複数の実施例が先行技術と共に、油圧回路図で略示されており、以下の記載においては本発明の複数の実施例を、簡単化もしくは理想化されて示された線図をも用いて詳説する。
第１図は、クランプ力を示す線図である。
第２図は、あらかじめ選択されたクランプ力比を不変に生ぜしめるための油圧回路図である。
第３図は、１次圧の上昇によってクランプ力比を可変に調節するための油圧回路図である。
第４図は、出口領域に絞り弁を備えた、第３図に相当する油圧回路図である。
第５図は、２次圧の低下によってクランプ力比を可変に調節するための油圧回路図である。
第６図は、１次導管に別体の流れ制御弁を備えた、第５図に相当する油圧回路図である。
第７図は、通常走行運転から緊急走行運転への電気式切換え機構を備えた、第６図に相当する油圧回路図である。
実施例の記載
第２図には、先行技術に相当する、無段変速機の駆動側及び被駆動側の圧力シリンダのハイドロリックオイル圧を制御するための油圧回路図が示されている。公知の無段変速機１０は２つの円錐プーリ対を有しており、両円錐プーリ対の間には、例えば推進リンクベルト（Schubgliederband）、チェーン及びＶ字形ベルト又はこれに類したもののような伝達手段１４が配置されている。両円錐プーリ対はそれぞれ２つの円錐プーリ１１，１２；１５，１６から成っており、これらの円錐プーリはハイドロリック式に相対的に緊張可能に、つまり油圧を用いて互いに緊張させることができるように、形成されている。そのために必要なピストン・シリンダ部分は、有利には少なくとも円錐プーリの一部に一体に組み込まれている。これらの部分によって閉じ込められたピストン室は、一次側ではピストン室１３であり、かつ２次側ではピストン室１７である。これらのピストン室１３，１７には、調節すべき変速比に応じて、そのために必要な作業圧が供給される。
第１図に示された線図では、１次シリンダのクランプ力Ｋ_ｐと２次シリンダのクランプ力Ｋ_ｓとの間の関係もしくは比が縦軸に示され、かつ無段変速機の変速比ｉが横軸に示されている。線図の横座標において、変速比ｉは右に向かって上昇するように示されている。「Ｌｏｗ」で示された最大の変速比は、通常、車両の始動のために選択され、これに対して「Ｏｖｅｒｄｒｉｖｅ」で示された最小の変速比は、例えばマニュアルトランスミッションの５速に相当している。変速比領域全体をカバーする上側の曲線１は、全負荷運転時におけるトルク伝達のために必要なクランプ力状態を示す。同様に変速比領域全体をカバーする下側の曲線２は、伝達すべきトルクがほぼ０の場合のためのクランプ力状態を示している。
プーリ対１１，１２及び１５，１６において必要なクランプ力をもたらすために、緊急走行運転のためには、例えば第２図に示されている公知の油圧回路が使用される。ポンプ２０は一方では２次導管７１を介して直接、２次側のピストン室１７に圧力媒体を供給する。ポンプ２０は他方においては、圧力制限弁３０を介在させて導管７２及び７３を介して、ハイドロリックオイルを１次導管７４に吐出し、この１次導管７４を介して、１次側のピストン室１３にハイドロリックオイルが供給される。導管７３と７４との間における接続箇所において、別の導管７５が分岐しており、この導管７５は別の圧力制限弁４０を介して、流出用の導管９２に移行している。円錐プーリ移動調節のために必要ないすべてのポンプ吐出量は、両方の圧力制限弁３０及び４０を介して比較的低圧で導管９２に流入し、この導管９２から例えばクラッチ制御及び潤滑のような他の変速機機能のために利用される。圧力制限弁３０及び４０を介して、圧力はポンプ２０もしくは２次導管７１から導管９２に至るまでに２段階低下させられ、これによって、第１図の線図の水平なライン３に相当するコンスタントなクランプ力比Ｋ_ｐ／Ｋ_ｓが生ぜしめられる。この場合「Ｋ_ｐ」が１次側のクランプ力であるのに対して、「Ｋ_ｓ」は２次側のクランプ力を示す。したがって変速比調節はライン３の経過に相応して制限された領域でしか可能でない。例えば変速機入力モーメントが０から最大値に上昇させられると、変速機変速比はほぼ「Ｏｖｅｒｄｒｉｖｅ」から「Ｌｏｗ」近くの変速比に移動する。
図示に実施例では導管、弁及び絞り箇所が、１次側及び２次側のピストン室に関連して示されている。もちろん、２次側と１次側とを交換することも可能である。
第３図〜第７図に示された個々の油圧回路を用いて、緊急走行運転においても変速比領域全体を利用できるように、クランプ力比を変化させることが可能である。このために各油圧回路には少なくとも１つの絞り弁５１，５２；６１〜６３がポンプ２０と導管９２との間に組み込まれて接続されており、前記絞り弁を介してクランプ力比Ｋ_ｐ／Ｋ_ｓは、機関回転数に関連して変化させられる。このために前提条件として、ポンプ２０の吐出量は機関回転数の上昇に連れて増大しなくてはならない。絞り箇所における容積流に関連した圧力降下ｐは、ハーゲン-ポァズィユの法則（１）からもしくは等式（２）からの変換に基づいて算出される：
Ｑ＝α＊Ａ＊（２（ｐ_１−ｐ_２）/ｏ）^1/2 （１）
ｐ＝ｐ_１−ｐ_２＝（ｏ＊Ｑ^２）/（２α^２＊Ａ^２） （２）
式中、
α： 貫流係数
Ａ： 絞り横断面
ｏ： ハイドロリックオイル密度
Ｑ： 容積流
ｐ_１，ｐ_２： 絞り弁の前後の圧力
圧力上昇ｐは、ポンプ吐出量を関数として１次のクランプ力Ｋｐを上げるか又は相応に２次のクランプ力Ｋｓを下げるために、もしくは１次のクランプ力Ｋｐを上げてかつ２次のクランプ力Ｋｓを下げるために、使用される。この結果、低い機関回転数では、第１図の線図においてライン４のレベルに位置するクランプ力比Ｋ_ｐ／Ｋ_ｓが生ぜしめられる。これによって始動時に既にＬｏｗ領域における変速比が調節される。高い機関回転数ではライン５の高さにおけるクランプ力比が生ぜしめられ、この結果Ｏｖｅｒｄｒｉｖｅ領域全体における変速比も可能になる。
クランプ力比Ｋ_ｐ／Ｋ_ｓを変化させるための第１の実施例が第３図に示されている。第２図に示された公知の油圧回路と異なり、第３図には導管７５に絞り弁５１が配置されている。この絞り弁によって、圧力制限弁４０によって一次側において調節された制限圧が付加的に、ポンプ容積流に関連したもしくは機関回転数に関連した値ｐだけ上昇させられる。絞り弁５１は、可変の流過横断面を備えていてもよい。同様に、開放横断面の増大に連れて、圧力制限弁４０の調整ばね４５の上昇する特性線によって、圧力上昇が行われてもよい。
第４図では、排出用の導管９２に絞り弁５２が配置されている。圧力制限弁４０と絞り弁５２との間に位置している導管区分９３における流出側の圧力は、制御導管４２を介して圧力制限弁４０に戻され、かつ調整ばね４５に対して並列的に作用する。調整ばね４５のばね強さは低く設計されていて、これによって比較的小さなクランプ力比（第１図の線図におけるライン４参照）でも始動を行うことができるようになっている。調整ばね４５のばね力と、制御導管４２における圧力と圧力制限弁４０における対応するポンプ面積もしくはスプール面積との積との総和は、弁４０の移動調節によって、機関回転数の上昇時にクランプ力比をライン５へ上昇させる。
第５図に示された油圧回路によって、ピストン室１７における２次圧が降下させられる。このために、導管７０においてポンプ２０と２次導管７１の分岐部との間には、絞り弁６１が配置されている。分岐部の後ろに位置する圧力制限弁３０は、調整ばね３５に向かい合っている側において、制御導管３２によって制御され、この制御導管３２は、ポンプ２０と絞り弁６１との間における圧力を導管７０から取り出す。この実施例では導管７５に別の絞り弁が一体に組み込まれていてもよい。このようになっていると、１次側のピストン室１３における圧力と機関回転数との関係が強められる。
２次圧降下の別の実施例は、第６図及び第７図に示されている。第６図に示された緊急走行運転のための回路では、ポンプ２０はまず初めに、導管１７０内に組み込まれた絞り弁６２と導管１７１とを介して、２次側のピストン室１７に圧力媒体を供給する。導管１７１からは導管１８０が分岐し、この導管１８０には流れ制御弁１４０が配置されている。この弁１４０からは、１次側のピストン室１３に向かって導管１７４が延びている。弁１４０は連続的な絞り作用をもつ３ポート２位置方向切換え制御弁であって、左側に配置された戻しばね１４５と右側に接続された制御導管１４１とを備えている。この制御導管１４１は１次導管１７４に接続されている。
導管１７０と導管１７１との間の接続箇所において導管１７２が分岐しており、この導管１７２は、圧力制限弁１３０を介して導管１９２に通じている。圧力制限弁１３０には制御導管１３２を介して導管１７０から圧力媒体が供給される。この場合制御導管１３２はポンプ２０と絞り弁６２との間において接続されている。圧力制限弁１３０は導管１７２における２次圧を、導管１９２における低い中間圧レベルに直接的に下げる。
１次圧は流れ制御弁１４０を介して調節される。ピストン室１３における１次圧が低い場合には、戻しばね１４５が流れ制御弁１４０のスプールを位置１に保ち、これによって２次導管１７１は、導管１８０を介して１次導管１７４と接続されている。これに対してピストン室１３における圧力が高い場合には、ハイドロリックオイルが制御導管１４１を介して流れ制御弁１４０に向かって流れ、そしてこの流れ制御弁１４０のスプールを逆方向につまり位置２に移動させる。これによってハイドロリックオイルは、ピストン室１３からタンクへと排出される。
第６図に示された緊急走行運転のための切換え原理は、第７図に再度示されている。しかしながら第７図には、通常走行運転から緊急走行運転への切換え動作を可能にする手段が、付加的に設けられている。このために、圧力制限弁１３０の制御導管１３２のための分岐部と２次導管１７１の分岐部との間において導管１７０には、５ポート２位置方向切換え制御弁１１０が組み込まれている。この５ポート２位置方向切換え制御弁１１０はその片側に戻しばね１１５を備え、かつ他方の側に電磁石式の、場合によっては調節可能な操作装置１１３を備えている。弁が例えば電子制御装置の故障時における緊急走行運転において占める切換え位置１では、一方では、導管１７０から導管１７２への圧力媒体流は、切換え制御弁に組み込まれた絞り箇所６３を介して絞られる。また他方では、１次導管１７４から分岐する制御導管１４１は、流れ制御弁１４０のための制御導管１４２と接続されている。そして流れ制御弁１１０における第５の接続部はタンクに通じている。
通常走行運転において５ポート２位置方向切換え制御弁１１０は切換え位置２を占めている。これによって導管１７０は絞られない貫通路に切り換えられ、制御導管１４１は遮断され、そして制御導管１４２はタンクに放圧される。
さらに圧力制限弁１３０は、例えば調節可能な電気式の操作装置１３３を備えている。この操作装置１３３は、通常走行運転において給電され、これによって、圧力制限弁１３０の前つまり上流に位置する導管１７２における圧力は、通常走行運転のために必要な圧力レベルに調整される。
流れ制御弁１４０はまた、例えば調節可能な電磁式の操作装置１４３を備えている。この操作装置１４３への給電の大きさに関連して、流れ制御弁１４０は切換え位置１か又は切換え位置２を占める。切換え位置１においては、２次導管１７１から分岐する導管１８０は、１次導管１７４と接続されている。切換え位置２においては１次導管１７４はタンクに向かって放圧され、導管１８０は遮断されている。操作装置１４３への給電は、ここでも通常走行運転においてしか行われない。
電気式の弁操作装置の代わりに、ハイドロリック式の前制御弁又は他の同様な働きをもつ手段を使用することも可能である。

Claims (13)

1. 無段変速機のハイドロリック式の円錐プーリ軸方向調節装置におけるハイドロリックオイル圧を変えるためのハイドロリック緊急制御装置であって、内部に１次オイル圧が存在する１次側のピストン室を有する１次の軸方向移動調節装置と、内部に２次オイル圧が存在する２次側のピストン室を有する２次の軸方向移動調節装置とが設けられていて、１次の軸方向移動調節装置と２次の軸方向移動調節装置との間に伝達手段が配置されており、１次の軸方向移動調節装置が１次側のクランプ力（Ｋｐ）を伝達手段に加え、２次の軸方向移動調節装置が２次側のクランプ力（Ｋｓ）を伝達手段に加えるようになっており、ハイドロリック緊急制御装置が、１次側のクランプ力（Ｋｐ）と２次側のクランプ力（Ｋｓ）との間におけるクランプ力比を変化させるために設けられており、開放した油圧回路においてポンプが、１次側のピストン室及び２次側のピストン室にハイドロリックオイルを供給するようになっており、１次側のクランプ力（Ｋｐ）と２次側のクランプ力（Ｋｓ）との間におけるクランプ力比を変化させるために２次オイル圧が、オイル圧制限のために働く別体の第１の弁（３０）を介して制御され、かつ１次オイル圧が、オイル圧制限のために働く別体の第２の弁（４０）を介して制御されるようになっていて、ポンプ（２０）と、開放した油圧回路の出口を形成する導管（９２，１９２）との間において、少なくとも１つの絞り弁（５１，５２，６１〜６３）が、ポンプ容積流に影響を及ぼす箇所に配置されている形式のものにおいて、第２の弁（４０）が、ポンプ（２０）のポンプ吐出量とは無関係にされるように、１次オイル圧を制御する圧力制限弁であり、しかも絞り弁（５１，５２，６１〜６３）を介してクランプ力比が、ポンプ（２０）から吐出されたポンプ容積流に関連して変化させられることを特徴とする、クランプ力比を変化させることを目的として無段変速機のハイドロリック式の円錐プーリ軸方向調節装置におけるハイドロリックオイル圧を変えるためのハイドロリック緊急制御装置。
2. 絞り弁（５１）が、１次の軸方向移動調節装置のピストン室（１３）に通じる１次導管（７４）と、圧力制限弁として形成された第２の弁（４０）との間に配置されている、請求項１記載のハイドロリック緊急制御装置。
3. 絞り弁（６１；６２）が流れ方向で見て、２次の軸方向移動調節装置のピストン室（１７）に通じる２次導管（７１；１７１）の上流でかつ圧力制限弁として形成された第１の弁（３０；１３０）の上流に配置されており、さらに該第１の弁（３０；１３０）の制御導管（３２；１３２）が絞り弁（６１；６２）の上流において接続されている、請求項１記載のハイドロリック緊急制御装置。
4. １次導管（１７４）が２次導管（１７１）から分岐しており、１次導管（１７４）に、減圧機能を備えていて連続的な絞り作用を有する流れ制御弁（１４０）が配置されている、請求項３記載のハイドロリック緊急制御装置。
5. 圧力制限弁として形成された第１の弁（１３０）の下流に導管（１９２）が配置されている、請求項３又は４記載のハイドロリック緊急制御装置。
6. 圧力制限弁として形成された第１の弁（３０）の下流に、１次の軸方向移動調節装置のピストン室（１３）に通じる１次導管（７４）と第２の弁（４０）に通じる導管（７５）とが配置されており、該導管（７５）に別の絞り弁が組み込まれている、請求項５記載のハイドロリック緊急制御装置。
7. オイル圧を調整する又は制限する弁の少なくとも一部に、各１つの電磁式の又はハイドロリック式の操作装置が配置されており、該操作装置を用いて弁が、緊急走行運転から通常走行運転への移行時に、貫流又は予選択可能な圧力制限に切換え可能である、請求項１から６までのいずれか１項記載のハイドロリック緊急制御装置。
8. 絞り箇所（６３）が、電磁式又はハイドロリック式の操作装置（１１３）によって制御可能な方向切換え制御弁（１１０）内に組み込まれており、該方向切換え制御弁（１１０）が緊急走行運転において、ポンプから延びる導管（１７０）を通る容積流を絞り、かつ１次導管（１７４）と第２の弁（１４０）とを接続する制御導管（１４１，１４２）を通る制御オイル流を貫流に切り換えるようになっており、これに対して通常走行運転においてはポンプから延びる導管（１７０）を貫流に切り換え、１次導管（１７４）から延びる制御導管（１４１）を、第２の弁（１４０）に通じる制御導管（１４２）から遮断し、かつ該第２の弁（１４０）の制御導管（１４２）をタンクに向かって放圧するようになっている、請求項３から６までのいずれか１項記載のハイドロリック緊急制御装置。
9. 圧力制限弁として形成された第１の弁（１３０）に、電磁式の操作装置（１３３）が設けられている、請求項３から８までのいずれか１項記載のハイドロリック緊急制御装置。
10. 流れ制御弁（１４０）に、電磁式の操作装置（１４３）が設けられている、請求項４から８までのいずれか１項記載のハイドロリック緊急制御装置。
11. 絞り弁（５１，５２，６１〜６３）の絞り流過面が可変である、請求項１から１０までのいずれか１項記載のハイドロリック緊急制御装置。
12. 弁（３０，４０，１１０，１３０，１４０）の調整兼戻しばね（３５，４５，１１５，１３５，１４５）が調節可能である、請求項１から１１までのいずれか１項記載のハイドロリック緊急制御装置。
13. 調整兼戻しばね（３５，４５，１１５，１３５，１４５）が、少なくとも部分的に非直線的な特性線を有している、請求項１２記載のハイドロリック緊急制御装置。

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