JP2570035B2 - 無段変速機の変速比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一対のプーリに巻装され
るベルトの巻き付け径比を変化させて無段変速を行う変
速機の変速比を制御する装置、特に、変速比制御バルブ
がエンジンの運転情報に応じた変速比に基づきそのスプ
ールを切り換えて、各プーリ制御油圧を両プーリの両油
圧アクチュエータに供給し、両プーリの巻き付け径比を
変化させて無段変速を行う無段変速機の変速比制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プライマリプーリとセカンダリプ
ーリの間に駆動ベルトを巻装し、両プーリに巻装される
ベルトの巻き付け径比を変化させて無段変速を行うベル
ト駆動式の無段変速機が知られている。この無段変速機
はエンジンの運転情報に応じて決定された変速比と現変
速比に基づく変速制御油圧を変速比制御バルブのスプー
ルに供給し、同スプールの油圧切り換え作動に基づき調
圧された各プーリ制御油圧をプライマリ及びセカンダリ
の両プーリの各固定側プーリ材と可動側プーリ材の相対
間隔を接離操作する両油圧アクチュエータに供給する。
これによって、一対のプーリに巻装されるベルトの巻き
付け径比を変化させて無段変速を行う。更に、無段変速
部を含む動力伝達系には前後進段を切り換える前後進切
り換え部が配備され、同切り換え部の前後進切り換え用
の油圧アクチュエータには変速段切り換え用のマニュア
ルバルブからの各切り換え制御圧油が供給され、前後進
切換用油圧アクチュエータが前後進段を切り換える様に
構成されている。

【０００３】ところで、図７に示すようにプライマリプ
ーリ（駆動側）及びセカンダリプーリ（従動側）の両油
圧アクチュエータであるプライマリシリンダ１とセカン
ダリシリンダ２はそれぞれに供給される圧油レベルが上
昇するに応じて各プーリに巻装されるベルトの巻き付け
径比を大きく調整出来るように構成される。ここでセカ
ンダリシリンダ２には常時レギュレータバルブ３側より
ライン圧が供給され、プライマリシリンダ１には変速比
制御バルブ４よりプーリ制御油圧が供給される。しかも
プライマリシリンダ１側がセカンダリシリンダ２側より
その受圧面積が大きくなるように設定されており、この
ため、同一油圧を両シリンダに供給するとプライマリプ
ーリの巻き付け径比がセカンダリプーリより大きくな
り、低変速比（高変速段）が達成され、逆に、プライマ
リシリンダ１側の油圧を低下させるに応じて高変速比
（低変速段）が達成される。

【０００４】変速比制御バルブ４はプライマリポート４
０１、セカンダリポート４０２、ドレーンポート４０３
及び制御圧ポート４０４を備える。内部のスプール５は
ばね６によって常時プライマリポート４０１とセカンダ
リポート４０２とを等圧化させる方向に押圧され、逆
に、低変速比制御圧ポート４０４を介してソレノイドバ
ルブ７からの目標変速比に応じた変速比制御圧を受けて
スプール５はプライマリポート４０１をドレーンポート
４０３に連通させる方向に押圧される様に構成されてい
る。

【０００５】このソレノイドバルブ７には、制御手段８
からの目標変速比と現変速比に応じた変速比制御圧信号
が入力され、同信号に基づきソレノイドバルブ７がソレ
ノイド供給圧Ｐ１を変速比制御圧Ｐ２に調圧している。
ここで制御手段８はエンジン回転数やエンジン負荷等の
エンジンの運転情報に応じて目標変速比を算出し、目標
変速比と現変速比に応じた変速制御油圧信号を出力する
様に構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このよう
に、制御手段８が目標変速比信号をソレノイドバルブ７
に供給して同バルブ７が変速比制御圧を変速比制御バル
ブ４に供給しようとしても、ソレノイドバルブ７が故障
し、或いは同バルブの駆動ケーブルが断線してしまった
場合、変速比制御バルブ４には変速比制御圧が供給され
ず、変速比制御バルブ４のスプール５はバネ６によって
プライマリポート４０１、セカンダリポート４０２を連
通させ、結果として無段変速機は低変速比（高変速段）
に切り換えられる。

【０００７】このような異常事態に陥った場合、車両を
所定の安全地帯や修理工場に移動させることと成るが、
その移動走行の際、高変速段しか使用出来ず、発進性や
坂道の走行が不可能となることも推測され、問題と成っ
ている。逆に、ソレノイドの非通電時によって、変速比
制御バルブ４に変速比制御圧が供給されない場合、スプ
ールがプライマリポートをドレーンポートに連通させる
ような構成の変速比制御バルブを採用すると、この場
合、走行途中の故障時に高変速比（低変速段）に切り換
えが行われ、エンジン及び無段変速機のプライマリプー
リが過回転してしまい、ベアリング等の回転部材の異常
摩耗等が生じるという問題が生じてしまう。

【０００８】この場合に、エンジンと無段変速機側との
間に配設されたクラッチを切り離し、回転部材の異常摩
耗を防止するという構成を採ったものが特開平１−２６
６０２２号公報に開示される。しかしこの場合でもプラ
イマリプーリ側が過回転してしまい、ベアリング等の回
転部材の異常摩耗等が生じるという問題が解決されな
い。 本発明の目的は、変速比制御バルブに供給される
変速比制御圧が異常レベルに陥った場合にのみ変速制限
バルブを切り換えて、異常時の走行を容易化出来る無段
変速機の変速比制御装置を提供することに有る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明はプライマリプーリとセカンダリプーリの
間に駆動ベルトを巻装し、目標変速比と現変速比に応じ
た変速比制御圧を変速比制御圧供給手段が発生し、変速
比制御バルブが上記変速比制御圧に基づき調圧した各プ
ーリ制御油圧を上記両プーリの各固定側プーリ材と可動
側プーリ材の相対間隔を接離操作する両油圧アクチュエ
ータに供給し、上記両プーリの巻き付け径比を変化させ
て無段変速を行う無段変速部を備え、且つ、上記無段変
速部を含む動力伝達系に配備されると共に変速段切り換
え用のマニュアルバルブからの各切り換え制御圧油を前
後進切換用油圧アクチュエータで受けて前後進段を切り
換える前後進切り換え部を備えたもので、特に、上記変
速比制御バルブには同バルブのスプールを上記プライマ
リプーリ制御油圧が排除される位置に切り換える際に油
圧の供給を受ける低速段ポートが形成され、上記低速段
ポートには上記マニュアルバルブより同バルブがローレ
ンジ或いは後退段レンジに切り換えられた際に圧油を供
給する低速段切り換え油路が連結され、上記低速段切り
換え油路には同油路を上記変速比制御圧が低圧化した際
にのみ連通させる常閉の変速制限バルブが装着されたこ
とを特徴とする。

【００１０】

【作用】マニュアルバルブが低速段切り換え油路及び変
速制限バルブを介して変速比制御バルブの低速段ポート
に連通し、このマニュアルバルブがローレンジ或いは後
退段レンジに切り換えられ、しかも、変速比制御圧の低
圧化時にのみ変速制限バルブが低速段切り換え油路を解
放し、圧油を低速段ポートに供給するので、変速比制御
圧の低圧化時にのみ、マニュアルバルブがローレンジ或
いは後退段レンジに切り換えられれば、必ずプライマリ
プーリの油圧アクチュエータの圧油を排除して無段変速
部を高変速比（低変速段）に切り換えることができるよ
うになる。

【００１１】

【実施例】図１の無段変速機の変速比制御装置は車両の
動力伝達系に配備される。この動力伝達系は図２に示す
様に、エンジン１、流体継手２、無段変速機３、減速機
４、ディファレンシャル５、左右アクスルシャフト６及
び図示しない駆動輪を備え、この順に回転力が伝達され
る様に構成されている。流体継手２はエンジン出力軸７
と一体回転するポンプ８、このポンプ８の回転エネルギ
をオイルを介して受けるタービン９及び直結クラッチ１
０から成る。なお、ポンプ８の先端はタービン軸１１と
同心的にケーシング１４の基部に軸受１２を介し枢支さ
れる。ここではこのポンプ８の先端がオイルポンプ１３
の駆動軸を兼ねており、これによって無段変速機３及び
流体継手２にオイル供給を可能としている。

【００１２】無段変速機３は前後進切り換え部１５及び
無段変速部１６から成る。ここで前後進切り換え部１５
は一対の軸受１２，１７間に枢支されるタービン軸１１
の前後に前進クラッチ１８と後進ブレーキ１９を備え
る。前進クラッチ１８はタービン軸１１と一体の前回転
体２０の周辺部と後述の遊星歯車列２１のキャリア２２
の周辺部を接離するもので、前進クラッチ用の油圧ピス
トン２３によって切り換えられる。ここで遊星歯車列２
１はタービン軸１１と一体のサンギア２４、その周辺で
噛合しキャリア２２に枢支される複数の遊星ギア２５、
遊星ギア２５が噛合する内周歯を備えたリングギア２６
とで構成される。後進ブレーキ１９はリングギア２６の
外周部とケーシング１４との間を接離させるブレーキ機
能を有し、後進ブレーキ１９用の油圧ピストン２７によ
って切り換えられる。

【００１３】この場合、前進クラッチ１８のみが接合す
るとタービン軸１１とキャリア２２側が一体化され、エ
ンジン回転（タービン回転）がそのまま無段変速部１６
の主軸２８に伝達され、後進ブレーキ１９のみが接合す
るとキャリア２２はタービン軸１１の回転と反対方向に
回転し無段変速部１６の主軸２８に伝達される。

【００１４】無段変速部１６はキャリア２２と一体の主
軸２８とこれに所定間隔離れて平行に配備される副軸２
９を備え、主軸に主プーリ３０が副軸２９に副プーリ３
１がそれぞれ設けられ、且つ、両プーリ間にエンドレス
のベルト３２が掛け渡してある。プーリ３０，３１は共
に２分割に構成され、可動側プーリ材３０１，３１１は
固定側プーリ材３０２，３１２に相対回転不可に相対間
隔を接離可能に外嵌される。この可動側プーリ材３０
１，３１１には固定側プーリ材との相対間隔を接離操作
する油圧アクチュエータとしてのプライマリシリンダ３
３とセカンダリシリンダ３４とが装着される。この場
合、主プーリ３０の固定側プーリ材３０２に対し可動側
プーリ材３０１を近付けて主プーリの巻き付け径を大き
くし、副プーリ３１の固定側プーリ材３１２より可動側
プーリ３１１を遠ざけて巻き付け径を小さくし、これに
よって巻き付け径比（副プーリ巻き付け径／主プーリ巻
き付け径）を小さくし、即ち、低変速比（高変速段）と
し、逆に操作して高変速比（低変速段）を達成する様に
構成されている。

【００１５】減速機４は副軸２９と一体のギア３５にギ
ア列３６を介しファイナルギア３７を連結した構成を採
り、ディファレンシャル５はファイナルギア３７と一体
の図示しないデフケーシング内に作動機構を収容し、左
右回転差を許容した上で回転力を２分割して出力する周
知の構成をとる。このような図２の無段変速機３の油圧
回路を図１と共に説明する。この油圧回路はオイルポン
プ１３を備え、その吐出油が流体継手２と、前後進切り
換え部１５の前進クラッチ１８及び後進ブレーキ１９
と、無段変速部１６のプライマリシリンダ３３及びセカ
ンダリシリンダ３４に供給される。

【００１６】ここでオイルポンプ１３はエンジン回転に
応じ駆動し、その油圧を変化させ、このため同吐出圧は
その最大許容圧がラインプレッシャレギュレータバルブ
３８で規制され、しかも設定値で有るライン圧を保持す
る様に、レギュレータバルブ３９が調圧作動する。ライ
ン圧路４０の一部はクラッチプレッシャコントロールバ
ルブ４１によって設定値に調圧され、クラッチ油路４２
を経てマニュアルバルブ４３に供給される。このマニュ
アルバルブ４３は変速段切り換え用の手動切り換えレバ
ーに連動し、前進側Ｄ，２，Ｌの各レンジと、後進側Ｒ
レンジと、ニュートラルＮ及びパーキングＰの各レンジ
を備える。

【００１７】このマニュアルバルブ４３は特にクラッチ
油路４２に連通する給油ポート４３１、前進クラッチ１
８に連通する前進ポート４３２、後進ブレーキ１９に連
通する後進ポート４３３、Ｌレンジで給油ポート４３１
に連通するＬポート４３４をそれぞれ形成される。ここ
では特に、後進ポート４３３とＬポート４３４が逆止弁
４４を介し低速段切り換え油路４５に連通される。この
低速段切り換え油路４５は変速制限バルブ５４及び後述
の低変速段ポート４９４側に連通する。この場合、前進
側Ｄ，２，Ｌの各レンジでは前進クラッチ１８が接合さ
れ、エンジン回転がそのまま無段変速部１６に伝達さ
れ、後進側Ｒレンジではエンジン回転が逆転されて無段
変速部１６に伝達される。

【００１８】変速制限バルブ５４は低速段切り換え油路
４５を通常時に閉鎖する常閉弁であり、図６に示すよう
に、上流ポート５４１、下流ポート５４２、変速比制御
圧Ｐｃを受ける制限ポート５４３及びドレーンポート５
４４を備える。この変速制限バルブ５４のスプール５５
は制限ポート５４３との対抗部分が通常時に所定レベル
以上（Ｐｃ１以上）の変速比制御圧Ｐｃを受けており、
その際にはばね５６の弾性力に抗して右移動し、実線で
示す閉位置Ａに保持されて上流及び下流ポート５４１，
５４２を遮断し、変速比制御圧Ｐｃがソレノイドバルブ
４７の故障等によって低圧化した際には、２点鎖線で示
す開位置Ｂに切り換えられて上流及び下流ポート５４
１，５４２を連通させる。

【００１９】オイルポンプ１３に続くライン圧路４０の
一部はプレッシャコントロールバルブ４６によって設定
値に調圧され、同油圧が変速比制御圧供給手段としての
ソレノイドバルブ４７によって目標変速比に応じた変速
比制御圧Ｐｃに調圧される。なおこのソレノイドバルブ
４７は変速コントロールユニット４８に接続され、同コ
ントロールユニットの出力信号に応じた変速比制御圧Ｐ
ｃを後述の変速比制御バルブ４９に出力する。なお、変
速コントロールユニット４８はエンジン回転数Ｎ、スロ
ットル開度θ、吸入空気量Ｑ等のエンジン運転情報を各
センサ５０，５１，５２より取り込み、最適変速比を算
出してその目標変速比に現変速比を修正出来る出力信号
でソレノイドバルブ４７を駆動させる様に構成される。
無段変速部１６のプライマリシリンダ３３とセカンダリ
シリンダ３４はそれぞれ、変速比制御バルブ４９の主ポ
ート４９１、副ポート４９２に連通され、特にセカンダ
リシリンダ３４はライン圧路４０にも直結される。

【００２０】変速比制御バルブ４９は主ポート４９１、
副ポート４９２のほかに前述の低変速段ポート４９４、
ソレノイドバルブ４７の変速比制御圧Ｐｃを受けるパイ
ロットポート４９３、オイルタンク６０に連通するドレ
ーンポート４９５を備え、スプール５３によって油路の
切り換え制御が成される。ここで、スプール５３のパイ
ロットポート４９３との対抗部分は、図５に示すよう
に、大径部５３１と小径部５３２を有し、一端にはばね
５７を付設する。スプール５３はばね５７の押圧力Ｆｓ
を右方向に受け、大径部５３１と小径部５３２の面積差
Ｓ（＝Ａ−Ｂ）に変速比制御圧Ｐｃが働き油圧力Ｆｐを
左向きに受ける。しかも、このスプール５３の小径部５
３２の端面は低速段ポート４９４に対抗し、低速段切り
換え油圧を適時に受けるようにも構成される。

【００２１】このため、スプール５３は、基本的に押圧
力Ｆｓと油圧力Ｆｐのバランス位置に切り換え移動し、
図３に示すように変速比制御圧がＰｃ１で不感帯ａ１を
脱し、移動量を増加させる。この時、スプール５３の左
移動（変速比制御圧Ｐｃが増）に応じて副ポート４９２
が閉鎖され、一定移動の後に完全に閉鎖され、更に、一
定移動の後にドレーンポート４９５が順次解放量を増加
させる。 この場合、変速比制御圧Ｐｃが大きいと副ポー
ト４９２が閉じ、主ポート４９１がドレーンポート４９
５に連通し、高変速比（低変速段）となり、変速比制御
圧が小さいと副ポート４９２が大きく開き主、副ポート
４９１、４９２の油圧が等しくなり、低変速比（高変速
段）となる。

【００２２】このような無段変速機の変速比制御装置は
車両の走行時において、エンジン回転を流体継手２を介
して受け、これを指定変速レンジ、エンジン回転数、ス
ロットル開度θ、吸入空気量Ｑ等に基づく目標変速段で
変速し減速機４側に出力する様に作動する。この際、マ
ニュアルバルブ４３がＬレンジ或いは後進Ｒレンジに切
り換えられると、給油ポート４３１がＬポート４３４と
逆止弁４４或いは後進ポート４３３と逆止弁４４を介
し、変速制限バルブの上流ポート５４１に加わる。この
通常時には変速比制御圧ＰｃはＰｃ１以上の通常圧にあ
り、変速制限バルブ５４は閉状態を保持し低速段切り換
え油路４５は閉じ、無段変速機３は通常作動する。

【００２３】他方、ソレノイドバルブ４７がそれ自体の
故障或いはケーブル断線等によって非作動に陥った場
合、変速比制御圧Ｐｃは低レベルに落ちこみ、変速比制
御バルブ４９のスプール５３はばね５７により右移動
し、主、副ポート４９１、４９２を連通させ、無段変速
部１６を低変速比（高変速段）に切り換える。これと同
時に変速制限バルブ５４のスプール５５も右移動して、
上流及び下流ポート５４１，５４２を連通させる。この
ため、たとえ走行時に故障状態に陥っても、無段変速機
３が低変速比（高変速段）に切り換わるので、エンジン
１やプライマリプーリ３０側の過回転を防止出来る。し
かも、運転者がＬレンジやＲレンジを選択すると、必ず
無段変速部１６が高変速比（低変速段）に切り換えら
れ、たとえ坂道であっても容易に走行出来るようにな
る。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この発明は変速比制御圧
の低圧化時にのみ、変速制限バルブが低速段切り換え油
路を解放し、マニュアルバルブがローレンジ或いは後退
段レンジに切り換えられれば、必ずプライマリプーリの
油圧アクチュエータの圧油を排除して無段変速部を高変
速比（低変速段）に切り換えることができるので、たと
え、走行時に故障状態に陥っても、無段変速機が低変速
比（高変速段）に切り換わり、エンジンやプライマリプ
ーリ側の過回転を防止出来、マニュアルバルブがローレ
ンジ或いは後退段レンジに切り換えられれば、必ず無段
変速部を高変速比（低変速段）に切り換えることがで
き、緊急時の走行、特に走行抵抗の大きい坂道走行等を
容易に行うことが出来る。しかも、正常時の走行中にＬ
レンジに切り換えても高変速比（低変速比）にはなら
ず、エンジンやプライマリプーリ側の過回転を防止出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての無段変速機の変速比
制御装置の油圧回路図である。

【図２】図１の無段変速機の変速比制御装置が装着され
た車両の動力伝達系の概略構成図である。

【図３】図１の変速比制御装置が用いる変速比制御バル
ブのスプールの移動量特性線図である。

【図４】図１の変速比制御装置が用いる変速比制御バル
ブのドレーンポート４９５及び副ポート４９２の開口量
と変速比制御圧の変化特性線図である。

【図５】図１の変速比制御装置が用いる変速比制御バル
ブのスプールの拡大側面図である。

【図６】図１の変速比制御装置が用いる変速制限バルブ
の拡大側面図である。

【図７】従来装置の油圧回路図である。

【符号の説明】

１ エンジン ３ 無段変速機 １３ オイルポンプ １５ 前後進切り換え部 １６ 無段変速部 １８ 前進クラッチ １９ 後進ブレーキ ３０ 主プーリ ３１ 副プーリ ３２ 駆動ベルト ３３ プライマリシリンダ ３４ セカンダリシリンダ ４３ マニュアルバルブ ４５ 低速切り換え油路 ４７ ソレノイドバルブ ４８ 変速コントロールユニット ４９ 変速比制御バルブ ５３ スプール ５４ 変速制限バルブ ３０１ 主プーリの可動側プーリ材 ３１１ 副プーリの可動側プーリ材 ３０２ 主プーリの固定側プーリ材 ３１２ 副プーリの固定側プーリ材 ４９４ 低変速段ポート Ｐｃ 変速比制御圧

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プライマリプーリとセカンダリプーリの間
   に駆動ベルトを巻装し、目標変速比と現変速比に応じた
   変速比制御圧を変速比制御圧供給手段が発生し、変速比
   制御バルブが上記変速比制御圧に基づき調圧した各プー
   リ制御油圧を上記両プーリの各固定側プーリ材と可動側
   プーリ材の相対間隔を接離操作する両油圧アクチュエー
   タに供給し、上記両プーリの巻き付け径比を変化させて
   無段変速を行う無段変速部を備え、且つ、上記無段変速
   部を含む動力伝達系に配備されると共に変速段切り換え
   用のマニュアルバルブからの各切り換え制御圧油を前後
   進切換用油圧アクチュエータで受けて前後進段を切り換
   える前後進切り換え部を備えた無段変速機の変速比制御
   装置において、上記変速比制御バルブには同バルブのス
   プールを上記プライマリプーリ制御油圧が排除される位
   置に切り換える際に油圧の供給を受ける低速段ポートが
   形成され、上記低速段ポートには上記マニュアルバルブ
   より同バルブがローレンジ或いは後退段レンジに切り換
   えられた際に圧油を供給する低速段切り換え油路が連結
   され、上記低速段切り換え油路には同油路を上記変速比
   制御圧が低圧化した際にのみ連通させる常閉の変速制限
   バルブが装着されたことを特徴とする無段変速機の変速
   比制御装置。