JP2005291395A - 車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 セカンダリプーリ回転センサに故障が発生した場合にも、ベルト滑りが発生することのないベルト式無段変速機における油圧制御装置を提供する。
【解決手段】 セカンダリプーリ回転センサの故障またはＶベルトの滑りによって変速比が異常上昇した場合に、エンジンの要求トルクを急減少させ、目標セカンダリプーリ圧の上限規制を第２の所定時間行った後、エンジンの出力トルクに応じた目標セカンダリプーリ圧の制御を行う。これにより、セカンダリプーリ回転センサが故障していた場合に、実際に発生しているセカンダリプーリ圧によってベルトを把持可能なベルト容量をエンジンの実トルクが超えてしまうことがないので、Ｖベルトに滑りが発生することがない。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車両用ベルト式無段変速機に備えられたプーリに供給する油圧を制御する油圧制御装置に関する。

従来、車両用に適した無段変速機として、プライマリプーリとセカンダリプーリとの間にＶベルトを掛け渡したベルト式無段変速機がある。
一般にこれらの無段変速機においては、プライマリプーリのシリンダ室にライン圧を基圧として、これを変速制御弁で調圧した油圧（以下、プライマリプーリ圧）を供給し、セカンダリプーリのシリンダ室にライン圧を基圧として、これを減圧弁で減圧した油圧（以下、セカンダリプーリ圧）を供給し、変速制御弁でプライマリプーリ圧を増減操作してプライマリプーリの溝幅を変更し、プライマリプーリとセカンダリプーリとの径比を変えることによって、自動車等の車両の変速比（減速比）を無段階に制御している。
また、プライマリプーリとセカンダリプーリにそれぞれプーリの回転数を検出するための回転センサを設け、これらの回転センサによって検出された回転数の比を算出することによってベルト式無段変速機の実変速比を算出していた。

セカンダリプーリの回転数を検出するセカンダリプーリ回転センサに、断線等の故障が発生した場合、回転センサによって検出された回転数に基づいて算出した変速比が異常上昇（低速側に変化）する。
この場合には、各プーリに掛け渡したＶベルトに滑りが発生して変速比が異常上昇したのか、またはセカンダリプーリ回転センサの故障によって異常上昇したのかの判断を行うことができないため、セカンダリプーリ圧を急激に減少させ、さらに該減少するセカンダリプーリ圧に追従するようにエンジンに対する要求トルクを減少させていた。

特開２００３−４２２７６号公報

しかしながら上記従来の装置では、急激に減少するセカンダリプーリ圧にエンジンの実トルクを追従させて減少させることができなかったため、セカンダリプーリ回転センサの異常によって上記油圧制御を行った場合には、油圧が減少する過程においてセカンダリプーリ圧によってＶベルトを把持可能なベルト容量をエンジンの実トルクが超えてしまい、ベルト容量の不足によって実際のベルト滑りが発生してしまうといった問題があった。

そこで本発明はこのような問題点に鑑み、セカンダリプーリ回転センサに故障が発生した場合にも、ベルト滑りが発生することのないベルト式無段変速機における油圧制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンコントローラによって制御されるエンジンからの動力が入力されるプライマリプーリと、出力側のセカンダリプーリとの間にベルトを掛け渡し、プライマリプーリの回転数を検出するプライマリプーリ側回転数検出部、およびセカンダリプーリの回転数を検出するセカンダリプーリ側回転数検出部より得られる両プーリの実変速比が目標変速比となるように、変速機コントローラが、プライマリプーリに作用させるプライマリプーリ圧の目標値となる目標プライマリプーリ圧、およびセカンダリプーリに作用させるセカンダリプーリ圧の目標値となる目標セカンダリプーリ圧の算出を行う車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置において、実変速比が所定変速比以上上昇した場合に、変速機コントローラは、エンジンコントローラに対してエンジンの出力トルクの減少を指示し、目標セカンダリプーリ圧を、エンジンの出力トルク減少指示から所定時間の経過後、エンジンの出力トルクに応じた目標セカンダリプーリ圧の制御を行うものとした。

本発明によれば、実変速比が所定変速比以上上昇した場合に、エンジンの出力トルクを減少させて、目標セカンダリプーリ圧を、エンジンの出力トルク減少指示から所定時間の経過後、エンジンの出力トルクに応じた目標セカンダリプーリ圧の制御を行う。よってセカンダリプーリ回転センサが故障していた場合に、実際に発生しているセカンダリプーリ圧によってベルトを把持可能なベルト容量をエンジンの実トルクが超えてしまうことがないので、ベルトに滑りが発生することがない。

次に本発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１はＶベルト式無段変速機の構成の概略を示すものである。
プライマリプーリ２およびセカンダリプーリ３が、両者のＶ溝が整列するように配置され、これらプーリ２、３のＶ溝にＶベルト４が掛け渡されている。駆動源であるエンジン５をプライマリプーリ２と同軸に配置し、このエンジン５とプライマリプーリ２との間に、エンジン５から順次ロックアップ機構を有するトルクコンバータ６および前後進切り替え機構７を設ける。トルクコンバータ６、前後進切り替え機構７、プライマリプーリ２、セカンダリプーリ３およびＶベルト４よりＶベルト式無段変速機１が構成される。

前後進切り替え機構７は、ダブルピニオン遊星歯車組７ａを主たる構成要素とし、そのサンギヤをトルクコンバータ６を介してエンジン５に結合し、キャリアをプライマリプーリ２に結合する。前後進切り替え機構７は更に、ダブルピニオン遊星歯車組７ａのサンギヤおよびキャリア間を直結する前進クラッチ７ｂ、およびリングギヤを固定する後進ブレーキ７ｃを備え、前進クラッチ７ｂの締結時にエンジン５からトルクコンバータ６を経由した入力回転をそのままプライマリプーリ２に伝達する。また後進ブレーキ７ｃの締結時には、エンジン５からトルクコンバータ６を経由した入力回転を逆転減速してプライマリプーリ２へ伝達する。

プライマリプーリ２の回転はＶベルト４を介してセカンダリプーリ３に伝達され、セカンダリプーリ３の回転はその後、出力軸８、歯車組９およびディフアレンシヤルギヤ１０を経て図示しない車輪へ伝達される。
上記の動力伝達中にプライマリプーリ２とセカンダリプーリ３との間における回転伝動比（変速比）を変更可能にするために、プライマリプーリ２およびセカンダリプーリ３のＶ溝を形成するフランジのうち一方を固定フランジ２ａ、３ａとし、他方のフランジ２ｂ、３ｂを軸線方向へ変位可能な可動フランジとする。これら可動フランジ２ｂ、３ｂはそれぞれ、詳しくは後述するライン圧を基圧として作り出したプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉ、およびセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃをプライマリプーリ室２ｃおよびセカンダリプーリ室３ｃに供給することにより固定フランジ２ａ、３ａ側に付勢され、Ｖベルト４を固定フランジ２ａと可動フランジ２ｂ間、および固定フランジ３ａと可動フランジ３ｂ間に摩擦係合させて、プライマリプーリ２とセカンダリプーリ３との間での前記動力伝達を可能にする。

なお本実施例においては特に、プライマリプーリ室２ｃおよびセカンダリプーリ室３ｃの受圧面積を同じにし、プーリ２、３の一方が大径になることのないようにし、これによりＶベルト式無段変速機の小型化を図る。
また変速に際しては、後述のごとく目標変速比に対応させて発生させたプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉおよびセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃ間の差圧により、両プーリ２、３のＶ溝幅を変更して、これらプーリ２、３に対するＶベルト４の巻き掛け円弧径を連続的に変化させることで目標変速比を実現することができる。

プライマリプーリ圧Ｐｐｒｉおよびセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃの出力は、前進走行レンジの選択時に締結すべき前進クラッチ７ｂおよび後進走行レンジの選択時に締結すべき後進ブレーキ７ｃの締結油圧の出力と共に変速制御油圧回路１１により制御し、この変速制御油圧回路１１は変速機コントローラ１２からの信号に応答して当該制御を行うものとする。

このため変速機コントローラ１２には、プライマリプーリ回転数Ｎｐｒｉを検出するプライマリプーリ回転センサ１３からの信号と、セカンダリプーリ回転数Ｎｓｅｃを検出するセカンダリプーリ回転センサ１４からの信号と、セカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃを検出するセカンダリプーリ圧センサ１５からの信号と、アクセルペダル踏み込み量ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ１６からの信号と、インヒビタスイッチ１７からの選択レンジ信号と、変速作動油温ＴＭＰを検出する油温センサ１８からの信号と、エンジン５の制御を行うエンジンコントローラ１９からのエンジントルク情報に関連する信号（エンジン回転数や燃料噴射時間、エンジンの出力トルク情報など）とが入力される。
さらに変速機コントローラ１２には、プライマリプーリ圧Ｐｐｒｉを検出するプライマリプーリ圧センサ３０からの信号が入力されている。

次に図２を用いて、変速制御油圧回路１１および変速機コントローラ１２で行われる制御について説明する。
変速制御油圧回路１１は、エンジン駆動されるオイルポンプ２１を備え、これから油路２２への作動油を媒体として、これをプレッシャレギュレータ弁（Ｐ．Ｒｅｇ弁）２３により所定のライン圧ＰＬに調圧する。油路２２のライン圧ＰＬは、一方で減圧弁２４により調圧されセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃとしてセカンダリプーリ室（ＳＥＣ）３ｃに供給され、他方で変速制御弁２５により調圧されプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉとしてプライマリプーリ室（ＰＲＩ）２ｃに供給される。なお、プレッシャレギュレータ弁２３は、ソレノイド２３ａへの駆動デューティーによりライン圧ＰＬを制御し、減圧弁２４は、ソレノイド２４ａへの駆動デューティーによりセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃを制御するものとする。

変速制御弁２５は、中立位置２５ａと、増圧位置２５ｂと、減圧位置２５ｃとを有し、これら弁位置を切り換えるために変速制御弁２５を変速リンク２６の中程に連結し、該変速リンク２６の一端に、変速アクチュエータとしてのステップモータ（Ｍ）２７を、また他端にプライマリプーリの可動フランジ２ｂを連結する。ステップモータ２７は、基準位置から目標変速比に対応したステップ数だけ進んだ作動位置に駆動され、かかるステップモータ２７の駆動により変速リンク２６が可動フランジ２ｂとの連結部を支点にして揺動することにより、変速制御弁２５を中立位置２５ａから増圧位置２５ｂまたは減圧位置２５ｃに変化させる。

その結果、目標変速比が高速側（アップシフト側）である場合にはライン圧ＰＬがプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉ側と連通し、一方低速側（ダウンシフト側）である場合にはプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉがドレン側と連通することとなる。これにより、プライマリプーリ圧Ｐｐｒｉがライン圧ＰＬを基圧として増圧、またはドレンにより減圧され、セカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃとの差圧が変化することでＨｉ側変速比へのアップシフトまたはＬｏ側変速比へのダウンシフトを生じ、目標変速比に向けての変速動作が行われる。

当該変速の進行は、プライマリプーリの可動フランジ２ｂを介して変速リンク２６にフイードバックされ、変速リンク２６がステップモータ２７との連結部を支点にして、変速制御弁２５を増圧位置２５ｂまたは減圧位置２５ｃから中立位置２５ａに戻す方向へ揺動する。これにより、目標変速比が達成される時に変速制御弁２５が中立位置２５ａに戻され、目標変速比を保つことができる。なお、プーリが最Ｌｏ位置にある場合には、プライマリプーリ圧Ｐｐｒｉの有無にかかわらず、図示しない機械的なストッパがプーリに反力を与えることとしているため、Ｖベルト４の伝達トルクの容量は確保されることとなっている。

プレッシャレギュレータ弁２３のソレノイド駆動デューティー、減圧弁２４のソレノイド駆動デューティー、およびステップモータ２７への変速指令（ステップ数）は、図１に示す前進クラッチ７ｂおよび後進ブレーキ７ｃへ締結油圧を供給するか否かの制御と共に変速機コントローラ１２により決定し、このコントローラ１２を図２に示すように圧力制御部１２ａおよび変速制御部１２ｂで構成する。圧力制御部１２ａは、プレッシャレギュレータ弁２３のソレノイド駆動デューティー、および減圧弁２４のソレノイド駆動デューティーを決定し、変速制御部１２ｂは以下のようにしてステップモータ２７の駆動ステップ数Ａｓｔｅｐを決定する。

変速制御部１２ｂは先ず、セカンダリプーリ回転数Ｎｓｅｃから求め得る車速およびアクセルペダル踏み込み量ＡＰＯを用いて予定の変速マップを基に目標入力回転数を求め、これをセカンダリプーリ回転数Ｎｓｅｃで除算することにより、運転状態（車速およびアクセルペダル踏み込み量ＡＰＯ）に応じた目標変速比を求める。

次いで、プライマリプーリ回転数Ｎｐｒｉをセカンダリプーリ回転数Ｎｓｅｃで除算することにより実変速比（到達変速比）を演算し、上記目標変速比に対する実変速比の偏差に応じて外乱補償しながら実変速比を目標変速速度で目標変速比に漸近させるための変速比指令を求める。そして、この変速比指令を実現するためのステップモータ２７のステップ数（ステップモータ２７の作動位置）Ａｓｔｅｐを求め、これをステップモータ２７に指令することで前記の変速動作により目標変速比を達成することができる。

次に、変速比の異常上昇時に変速機コントローラ１２が行う処理について説明する。
図３は、変速機コントローラ１２が行う処理の流れを示すフローチャートであり、図４は、本制御における各部の動作を示すタイムチャートである。
本処理は、イグニッションスイッチがオンとなったときに開始される。
イグニッションスイッチがオンとなった後、図４に示すように時刻ｔ１において運転者によってアクセルが踏まれて、図４に破線で示す実セカンダリプーリ圧が上昇を始める。

エンジンからの動力が伝達されて、プライマリプーリ２が回転を始めると、セカンダリプーリ回転センサ１４が故障している場合およびＶベルト４に滑りが発生している場合には、プライマリプーリ回転センサ１３によるプライマリプーリ２の回転数の検出のみが行われる。
これによりプライマリプーリ回転センサ１３によって検出された回転数を、セカンダリプーリ回転センサ１４によって検出された回転数で除算することによって得られる変速比が、図４に実線で示すように時刻ｔ１以降において異常上昇（低速（Ｌｏｗ）側へ変化）する。
なお、セカンダリプーリ回転センサ１４が正常であり、Ｖベルトに滑りが発生していない場合には、図４に破線で示すように変速比が減少（高速（Ｈｉ）側へ変化）する。

ステップ３００において変速機コントローラ１２は、プライマリプーリ回転センサ１３およびセカンダリプーリ回転センサ１４による検出結果より算出される変速比が、所定変速比以上となったかどうかの判断を行う。
変速比が異常上昇して所定変速比以上となった場合（図４における時刻ｔ２）には、セカンダリプーリ回転センサ１４の故障、またはＶベルトに滑りが発生しているとしてステップ３０１へ進む。
一方、変速比が所定変速比以上となっていない場合には、ステップ３００における処理を繰り返す。

ステップ３０１において、変速比所定値以上の状態が第１の所定時間以上継続されたかどうかの判断を行い、第１の所定時間以上継続された場合（図４における時刻ｔ３）にはステップ３０２へ進み、第１の所定時間以上継続されなかった場合にはステップ３００へ戻り上述の処理を繰り返す。

ステップ３０２において変速機コントローラ１２は、図４に示す時刻ｔ３においてエンジンコントローラ１９に対して指示するエンジンの要求トルク（図４に実線で図示）を所定要求トルクまで急減少させる。
なおエンジンの実エンジントルクは、時刻ｔ３以降図４に破線で示すように減少する。
ステップ３０３において変速機コントローラ１２は、図４に示す時刻ｔ３においてセカンダリプーリ圧の上限規制値を所定圧まで減少させる。
これにより時刻ｔ３において、セカンダリプーリ圧の上限規制に追従して図４に実線で示すように目標セカンダリプーリ圧が所定圧まで減少する。
なお、セカンダリプーリ圧の上限規制値は、時刻ｔ３から所定時間経過後に所定勾配で後述の破損限界圧となるまで減少させる。

ステップ３０４において変速機コントローラ１２は、目標セカンダリプーリ圧の上限を所定圧に規制してから（時刻ｔ３から）第２の所定時間以上経過したかどうかを判断する。
第２の所定時間を経過した場合にはステップ３０５へ進み、経過していない場合にはステップ３０４における処理を繰り返す。

目標セカンダリプーリの上限が所定圧に規制されてから第２の所定時間が経過した時刻ｔ４において、ステップ３０５で変速機コントローラ１２は、実エンジントルクに応じたセカンダリプーリ圧制御を行う。
これは、エンジンコントローラ１９から変速機コントローラ１２へ入力されるエンジントルク関連情報より得られるエンジントルクにもとづいて、目標セカンダリプーリ圧の制御を行うものである。

これにより図４に示すように時刻ｔ４以降において、目標セカンダリプーリ圧が減少し、これに追従する実セカンダリプーリ圧が減少する。
また目標セカンダリプーリ圧は、時刻ｔ３の時点において実際にＶベルト４に滑りが発生していた場合に、ベルトに滑りを発生させることなく再把持可能な限界圧まで減少させるものとする。目標セカンダリプーリ圧が限界圧となった後は、限界圧を後述の時刻ｔ６まで維持する。
なお前述の所定要求トルクは、限界圧によってＶベルトを把持する場合にＶベルトに滑りを発生させることのない値とする。
これによって実際にＶベルト４に滑りが発生している場合には、Ｖベルトに滑りを発生させることなく再把持を行うことができる。

ステップ３０６において変速機コントローラ１２は、セカンダリプーリ圧の上限を所定圧に規制した時刻ｔ３から、第３の所定時間が経過したかどうかを判断し、第３の所定時間が経過している場合には、ステップ３０７へ進み、経過していない場合には本ステップの処理を繰り返す。
時刻ｔ３から第３の所定時間が経過した時刻ｔ６において、ステップ３０７で変速機コントローラ１２は、セカンダリプーリ圧の上限規制値を所定勾配で上昇させることによって、目標セカンダリプーリ圧を徐々に上昇させる。
ステップ３０８において変速機コントローラ１２は、エンジンコントローラ１９に対して実セカンダリプーリ圧に応じたエンジンの要求トルク指示を行う。

本実施例は以上のように構成され、セカンダリプーリ回転センサ１４の故障またはＶベルト４の滑りによって変速比が異常上昇した場合に、エンジンの要求トルクを急減少させ、目標セカンダリプーリ圧の上限規制を第２の所定時間行った後、エンジンの出力トルクに応じた目標セカンダリプーリ圧の制御を行う。
これにより、セカンダリプーリ回転センサ１４が故障していた場合に、実際に発生しているセカンダリプーリ圧によってＶベルトを把持可能なベルト容量をエンジンの実トルクが超えてしまうことがないので、Ｖベルトに滑りが発生することがない。

なお、本実施例において、プライマリプーリ２の回転数をプライマリプーリ回転センサ１３を用いて検出するものとしたが、たとえばトルクコンバータ６の出力軸の回転数より検出することもできる。
同様にセカンダリプーリ３の回転数についても、セカンダリプーリ回転センサ１４以外によって検出することもできる。
これにより、たとえばプライマリプーリの回転数をプライマリプーリ回転センサ１３でなく、トルクコンバータ６の出力軸回転数より検出しているベルト式無段変速機においても、プライマリプーリ回転センサを追加することなく、上記油圧制御を行うことができる。

本発明における実施例を示す図である。 Ｖベルト式無段変速機の変速制御システムの詳細を示す図である。 変速機コントローラが行う処理の流れを示す図である。 目標セカンダリプーリ圧の変化を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ Ｖベルト式無段変速機
２ プライマリプーリ
３ セカンダリプーリ
４ Ｖベルト （ベルト）
５ エンジン
６ トルクコンバータ
７ 前後進切り替え機構
１１ 変速制御油圧回路
１２ 変速機コントローラ
１３ プライマリプーリ回転センサ （プライマリプーリ側回転数検出部）
１４ セカンダリプーリ回転センサ （セカンダリプーリ側回転数検出部）
１５ セカンダリプーリ圧センサ
１６ アクセル開度センサ
１７ インヒビタスイッチ
１８ 油温センサ
１９ エンジンコントローラ
２１ オイルポンプ
２３ プレッシャレギュレータ弁
２４ 減圧弁
２５ 変速制御弁
２６ 変速リンク
２７ ステップモータ
３０ プライマリプーリ圧センサ

Claims (3)

1. エンジンコントローラによって制御されるエンジンからの動力が入力されるプライマリプーリと、出力側のセカンダリプーリとの間にベルトを掛け渡し、
   前記プライマリプーリの回転数を検出するプライマリプーリ側回転数検出部、およびセカンダリプーリの回転数を検出するセカンダリプーリ側回転数検出部より得られる両プーリの実変速比が目標変速比となるように、変速機コントローラが、前記プライマリプーリに作用させるプライマリプーリ圧の目標値となる目標プライマリプーリ圧、および前記セカンダリプーリに作用させるセカンダリプーリ圧の目標値となる目標セカンダリプーリ圧の算出を行う車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置において、
   前記実変速比が所定変速比以上上昇した場合に、前記変速機コントローラは、
   前記エンジンコントローラに対して前記エンジンの出力トルクの減少を指示し、
   前記目標セカンダリプーリ圧を、前記エンジンの出力トルク減少指示から所定時間の経過後、前記エンジンの出力トルクに応じた前記目標セカンダリプーリ圧に制御することを特徴とする車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置。
2. 前記所定時間が経過する間、前記変速機コントローラは、
   前記目標セカンダリプーリ圧の上限を規制することによってセカンダリプーリ圧を制限することを特徴とする請求項１記載の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置。
3. 前記プライマリプーリ側回転数検出部は、前記プライマリプーリの回転数を直接検出するプライマリプーリ回転センサが用いられ、
   または、前記セカンダリプーリ側回転数検出部は、前記セカンダリプーリの回転数を直接検出するセカンダリプーリ回転センサが用いられることを特徴とする請求項１または２記載の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置。

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