JP2818813B2

JP2818813B2 - 無段変速機の制御装置

Info

Publication number: JP2818813B2
Application number: JP2021487A
Authority: JP
Inventors: 洋一飯島
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1990-01-30
Filing date: 1990-01-30
Publication date: 1998-10-30
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JPH03229052A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、車両用のベルト式無段変速機において電子
的にセカンダリ圧制御およびプライマリ圧により変速制
御する制御装置に関し、詳しくは、リバースレンジでの
セカンダリ圧制御に関する。

〔従来の技術〕

一般に、この種の無段変速機の駆動系には前後進切換
装置が設けられ、ドライブ（Ｄ）またはリバース（Ｒ）
レンジのシフト操作により動力を正転または逆転して伝
達するようになっている。ここで、無段変速機の入力側
にトルクコンバータが使用されるのに伴い、前後進切換
装置がプラネタリギヤと油圧多板式のクラッチ，ブレー
キで構成される傾向にある。

そこで従来、上記無段変速機に付設された油圧式前後
進切換装置に関しては、例えば特願平１−264666号の出
願がある。ここで、前後進切換装置をダブルピニオン式
プラネタリギヤで構成し、サンギヤとキャリヤとをフォ
ワードクラッチを介して連結し、リングギヤとケース側
との間にリバースブレーキを設ける。また、Ｒレンジの
逆転時にはリングギヤを固定するリバースブレーキに、
前進時の２倍のトルク反力が作用することから、リバー
スブレーキの作動油圧に高いセカンダリ圧を用いてトル
ク容量を増大することが示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上記先行技術のものにあっては、Ｒレンジの
後進時のセカンダリ圧が無段変速機側のベルトスリップ
を防止し、または最大変速比に固定するために、前進時
に対し、若干高い値に制御されている。また前後進切換
装置のリバースブレーキではそのセカンダリ圧を用いる
ことで、トルク容量が増してノンスリップ状態になり得
るのである。こうして前後進切換装置により、100％の
動力が無段変速機に逆転して入力し、無段変速機では常
に最大変速比に変速されて、運転状態等に関係無く最大
変速比での後進走行を行うことが可能になる。しかる
に、Ｒレンジでのセカンダリ圧と共にベルトクランプ力
が上述のように強制的に大きく設定されることで、低速
走行時のアクセルのオン・オフに伴い車体の揺れが激し
くなる。また、オイルポンプの負荷が増して燃費の悪化
を招き、ベルトの耐久性も低下する等の問題がある。

そこで、かかる問題の解決策としては、セカンダリ圧
を低下させることが最も有効であり、このための工夫が
必要になる。ここで、先行技術のような駆動系では、同
一のセカンダリ圧により無段変速機のベルトクランプ
力，およびその入力側のリバースブレーキのトルク容量
が制御されている。このため、リバースブレーキのトル
ク容量を同一のセカンダリ圧の場合にベルトクランプ力
より小さい状態に機械的に設定すると、セカンダリ圧が
変化しても常に無段変速機側はベルトスリップが生じな
い最大変速比の状態に保持されることになる。また、こ
の場合の動力伝達はトルク容量の小さい方のリバースブ
レーキにより規制されるから、リバースブレーキ容量を
エンジントルク等に応じて、設定し、セカンダリ圧をリ
バースブレーキ容量を得るに必要な値に制御すれば良
い。これにより、Ｒレンジのセカンダリ圧は必要以上に
高くしなくてもすむことになる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、無段変速機とその入力側に配置され
た前後進切換装置でＲレンジの場合にセカンダリ圧によ
り固定されるギヤ要素を備えた駆動系において、Ｒレン
ジのセカンダリ圧を必要最小限に制御して、走行性，ポ
ンプ効率，ベルト耐久性等を向上することが可能な無段
変速機の制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の無段変速機の制御
装置は、無段変速機の入力側に前後進切換装置が配置さ
れ、上記前後進切換装置はリバースレンジの場合にギヤ
要素をセカンダリ圧により固定する手段を有する駆動系
において、上記固定手段のブレーキ容量を、同一のセカ
ンダリ圧の場合に上記無段変速機のベルトクランプ力よ
り小さくなるように設定し、リバースレンジのセカンダ
リ圧を、エンジントルク等に応じた固定手段の必要ブレ
ーキ圧と略一致するように制御するものである。

〔作用〕

上記構成に基づき、Ｒレンジのシフト操作によりセカ
ンダリ圧が前後進切換装置の固定手段に供給されてギヤ
要素を大きいトルク容量で固定することで、逆転した動
力が無段変速機に入力して後進走行する。このとき、固
定手段のリバースブレーキ容量とエンジントルク等とが
一致するように必要ブレーキ圧を定めてセカンダリ圧を
制御することで、固定手段より同一セカンダリ圧の場合
のベルトクランプ力が大きく設定されている無段変速機
ではベルトスリップが生じることなく動力伝達すること
になり、こうしてセカンダリ圧を低レベルに制御可能に
する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図において、ロックアップトルコン付無段変速機
の駆動系の概略について述べる。符号１はエンジンであ
り、クランク軸２がトルクコンバータ装置3,前後進切換
装置4,無段変速機５およびディファレンシャル装置６に
順次伝動構成される。

トルクコンバータ装置３は、クランク軸２がドライブ
プレート10を介してコンバータカバー11およびトルクコ
ンバータ12のポンプインペラ12aに連結する。トルクコ
ンバータ12のタービンランナ12bはタービン軸13に連結
し、ステータ12cはワンウェイクラッチ14により案内さ
れている。タービンランナ12bと一体的なロックアップ
クラッチ15は、ドライブプレート10に係合または解放可
能に設置され、エンジン動力をトルクコンバータ12また
はロックアップクラッチ15を介して伝達する。

前後進切換装置４は、ダブルピニオン式プラネタリギ
ヤ16を有し、サンギヤ16aにタービン軸13が入力し、キ
ャリア16bからプライマリ軸20へ出力する。そしてサン
ギヤ16aとキャリア16bとの間にフォワードクラッチ17
を、リングギヤ16cとケースとの間にリバースブレーキ1
8を有し、フォワードクラッチ17の係合でプラネタリギ
ヤ16を一体化してタービン軸13とプライマリ軸20とを直
結する。また、リバースブレーキ18の係合でプライマリ
軸20に逆転した動力を出力し、フォワードクラッチ17と
リバースブレーキ18の解放でプラネタリギヤ16をフリー
にする。

無段変速機５は、プライマリ軸20に油圧シリンダ21を
有するプーリ間隔可変式のプライマプーリ22が、セカン
ダリ軸23にも同様に油圧シリンダ24を有するセカンダリ
プーリ25が設けられ、プライマリプーリ22とセカンダリ
プーリ25との間に駆動ベルト26が巻付けられる。ここ
で、プライマリシリンダ21の方が受圧面積が大きく設定
され、そのプライマリ圧により駆動ベルト26のプライマ
リプーリ22,セカンダリプーリ25に対する巻付け径の比
率を変えて無段変速するようになっている。

ディファレンシャル装置６は、セカンダリ軸23に一対
のリダクションギヤ27を介して出力軸28が連結し、この
出力軸28のドライブギヤ29がファイナルギヤ30に噛合
う。そしてファイナルギヤ30の差動装置31が、車軸32を
介して左右の車輪33に連結している。

一方、無段変速機制御用の油圧源を得るため、トルク
コンバータ12に隣接してオイルポンプ34が配設され、こ
のオイルポンプ34がポンプドライブ軸35によりコンバー
タカバー11に連結して、常にエンジン動力によりポンプ
が駆動されて油圧が生じるようになっている。ここで無
段変速機４では、油圧が高低の広範囲に制御されること
から、オイルポンプ34は例えばローラベーン式で吸入，
吐出ポートを複数組有して可変容量型に構成されてい
る。

次いで、油圧制御系として無段変速機制御系について
述べる。

先ず、オイルパン40と連結するオイルポンプ34からの
油路41がセカンダリ圧制御弁50に連通して所定のセカン
ダリ圧Psが生じており、このセカンダリ圧Psが油路52に
よりセカンダリシリンダ24に常に供給される。セカンダ
リ圧Psは油路43を介してプライマリ圧制御弁60に導か
れ、油路44によりプライマリシリンダ21に給排油してプ
ライマリ圧Ppが生じるように構成される。

また、セカンダリ圧制御弁50のドレン側の油路45は、
リリーフ弁52に連通して油路46に一定の低い潤滑圧Plを
生じており、この潤滑圧Plがロックアップ制御弁53に導
かれて、ロックアップの有無に応じ油路48aを介してロ
ックアップクラッチ15のアプライ側，油路48bを介して
ロックアップクラッチ15のリリース側に供給される。油
路46の潤滑圧Pl,油路42から分岐する油路47のセカンダ
リ圧Psは、マニュアル弁54に導かれる。マニュアル弁54
は、パーキング（Ｐ）,R,ニュートラル（Ｎ）,Dの各レ
ンジのシフト操作に応じて油路を切換えるものであり、
Ｄレンジの場合は、油路46の潤滑圧Plを油路49aを介し
て前後進切換装置４のフォワードクラッチ17に供給して
係合する。またＲレンジの場合は、油路47のセカンダリ
圧Psを油路49bを介してリバースブレーキ18に供給して
係合し、プラネタリギヤ16のリングギヤ16cを、逆転時
の入出力トルクの両方の反力に対し大きいトルク容量で
ケース側に固定するようになっている。

セカンダリ圧制御弁50は、比例電磁リリーフ弁であ
り、比例ソレノイド51に制御ユニット70によりソレノイ
ド電流Isが供給される。するとソレノイド電流Isによる
電磁力，セカンダリ圧Psの油圧反力およびスプリング力
をスプール上に対向して作用し、これらがバランスする
ように調圧する。即ち、ソレノイド電流Isにより設定圧
を可変にし、ソレノイド電流Isに対し１対１の比例関係
でセカンダリ圧Psを制御するものである。

プライマリ圧制御弁60は、比例電磁リリーフ弁であ
り、セカンダリ圧制御弁50と同様に、比例ソレノイド56
aに制御ユニット70によりソレノイド電流Ipが供給され
る。すると、ソレノイド電流Ipによる電磁力，プライマ
リ圧Ppの油圧反力およびスプリング力をスプール上に対
向して作用し、ソレノイド電流Ipにより設定圧を可変に
して、ソレノイド電流Ipに対し１対１の比例関係でプラ
イマリ圧Ppを制御するものである。

そこで、上記無段変速機５とその入力側に配置された
前後進切換装置４の駆動系において、Ｒレンジの場合に
セカンダリ圧Psが供給されるリバースブレーキ18は、ピ
ストンによりケース側とリングギヤ側のディスクとを圧
接するように構成されている。そしてこの場合のディス
クの形状等を選択することにより、同一のセカンダリ圧
を作用した場合に無段変速機５のプーリとベルトのクラ
ンプ力に対し、リバースブレーキ18の容量の方が少し小
さくなるように機械的に設定されている。こうしてリバ
ースブレーキ18の容量に対し、無段変速機５のベルトク
ランプ力の方が常に大きい関係になり、かかる伝達トル
ク容量の違いにより、無段変速機５では必然的にベルト
スリップを防止し、最大変速比の状態を保つように構成
される。

第１図において、電子制御系について述べる。

先ず、入力信号センサとしてプライマリプーリ回転数
センサ71,セカンダリプーリ回転数センサ72,エンジン回
転数センサ73,スロットル開度センサ74および各シフト
位置を検出するインヒビタスイッチ75を有する。

セカンダリ圧制御系においてＤレンジの制御系につい
て述べると、スロットル開度センサ74のスロットル開度
θ，エンジン回転数センサ73のエンジン回転数Neが入力
するエンジントルク算出部76を有し、θ−Neのトルク特
性によりエンジントルクTeを推定する。また、トルクコ
ンバータ入，出力側のエンジン回転数Ne,プライマリプ
ーリ回転数Npはトルク増幅率算出部77に入力し、速度比
ｎ（Np/Ne）に応じたトルク増幅率ｔを定める。更に、
エンジン回転数Ne,プライマリプーリ回転数Npはプライ
マリ系慣性トルク算出部78に入力し、エンジン１および
プライマリプーリ22の質量，加速度により慣性トルクgi
を算出する。これらのエンジントルクTe,トクル増幅率
t,慣性トルクgiは入力トルク算出部79に入力し、入力ト
ルクTiを以下のように算出する。

Ti＝Te・ｔ−gi 一方、実変速比ｉが入力する必要セカンダリ圧設定部
80を有する。ここで、各実変速比ｉ毎に単位トルク伝達
に必要なスリップ限界のセカンダリ圧Psuが設定されて
おり、このマップにより実変速比ｉに応じた必要セカン
ダリ圧Psuを定める。そして上記入力トルクTi,必要セカ
ンダリ圧Psuは目標セカンダリ圧算出部81に入力し、こ
れら入力トルクTi,必要セカンダリ圧Psuとセカンダリプ
ーリ回転数Nsとにより、セカンダリシリンダ24の部分の
遠心油圧gsを考慮して目標セカンダリ圧Pssを、以下の
ように算出する。

Pss＝Ti・Psu−gs 目標セカンダリ圧Pssは更にソレノイド電流設定部82
に入力し、目標セカンダリ圧Pssに応じたソレノイド電
流Isを定めるのである。この場合に、セカンダリ圧制御
弁50が既に述べたようにソレノイド電流Isに対し比例関
係でセカンダリ圧を制御する特性であるから、これに応
じたマップにより目標セカンダリ圧Pssに対するソレノ
イド電流Isを比例的に求める。そしてこのソレノイド電
流Isが、駆動部83を介してセカンダリ圧制御弁50の比例
ソレノイド51に供給されるのであり、こうしてソレノイ
ド電流Isにより、直接セカンダリ圧Psを目標セカンダリ
圧Pssに追従して制御するようになっている。

続いて、Ｐレンジの制御系について述べる。Ｒレンジ
では、既に述べたようにリバースブレーキ18の容量がベ
ルトクランプ力より小さく設定され、リバースブレーキ
18の容量により伝達トルクが規制される。従って、入力
トルク等に対してリバースブレーキ18の容量が一致する
ように目標セカンダリ圧を算出すれば良いことになる。

そこで、入力トルクTiが入力する必要ブレーキ圧算出
部85を有し、入力トルクTiをブレーキディスクの枚数，
面積等の諸元により除算することで必要ブレーキ圧P_Bを
算出する。また、入力トルクTiが入力する安全率設定部
86を有し、入力トルクTiに対し安全率ｍを増大関数的に
定めるのであり、これらの必要ブレーキ圧P_B,安全率ｍ
はＲレンジ用目標セカンダリ圧算出部87に入力する。そ
して必要ブレーキ圧P_B,安全率ｍおよび油温に応じた粘
性等の係数Ｋを用いて、目標セカンダリ圧Pss′を以下
のように算出する。

Pss′＝P_B・ｍ・Ｋこの目標セカンダリ圧Pss′は切換部88に入力し、イ
ンヒビタスイッチ75のＲレンジ検出時に上述の目標セカ
ンダリ圧Pssに代って出力するようになっている。

次いで、かかる構成の無段変速機の制御装置の作用に
ついて述べる。

先ず、エンジン１の運転により、トルクコンバータ12
のコンバータカバー11,ドライブ軸35を介してオイルポ
ンプ34が駆動して油圧が生じ、この油圧がセカンダリ圧
制御弁50に導かれる。ここで停車時には、プライマリ圧
制御弁60によりプライマリ圧Ppが略零に減圧されること
で、セカンダリ圧P_Sはセカンダリシリンダ24にのみ供給
され、無段変速機５はベルト26が最もセカンダリプーリ
25の方に移行して最大変速比の低速段になる。

このときロックアップ制御弁53により、潤滑圧Plがロ
ックアップクラッチ51のリリース側に供給されること
で、ロックアップクラッチ15を解放してトルクコンバー
タ12に給油される。そこでＤレンジにシフトすると、マ
ニュアル弁54により潤滑圧Plが前後進切換装置４のフォ
ワードクラッチ17に供給されて係合することで、前進位
置になる。このため、エンジン１の動力がトルクコンバ
ータ12,前後進切換装置４を介して無段変速機５のプラ
イマリ軸20に入力し、プライマリプーリ22,セカンダリ
プーリ25とベルト26とにより最大変速比の動力がセカン
ダリ軸23に出力し、これがディファレンシャル装置６を
介して車輪33に伝達して発達可能になる。

セカンダリ圧制御系のＤレンジ制御系では、常にエン
ジントルクTeが推定され、トルク増幅率t,プライマリ系
の慣性トルクgiが算出されている。そこでＤレンジでの
アクセル踏込みの発進時には、エンジントルクTe,トル
ク増幅率ｔにより入力トルクTiが大きくなり、更に必要
セカンダリ圧Psuも増大することで、目標セカンダリ圧P
ssが大きい値になる。そして目標セカンダリ圧Pssに応
じた低いソレノイド電流Isが、セカンダリ圧制御弁50の
比例ソレノイド51に流れ、電磁力により設定圧を高く定
めるのであり、こうしてセカンダリ圧Psはドレン量を減
じて高く制御される。そして発進後に変速制御され、ロ
ックアップクラッチ15が係合してトルク増幅率ｔ＝１に
なり、実変速比ｉに応じて必要セカンダリ圧Psuが減
じ、車速上昇に伴いエンジントルクTeが低下操作される
と、目標セカンダリ圧Pssは急激に小さくなる。このた
め、ソレノイド電流Isは急増してセカンダリ圧制御弁50
の設定圧は順次小さくなり、セカンダリ圧Psが低下制御
される。こうして常に伝達トルクに対し、ベルトスリッ
プしない最小限のプーリ押付力を確保するように最適制
御される。

上記セカンダリ圧Psはプライマリ圧制御弁60に導かれ
ており、発進後の走行条件に応じてプライマリ圧Ppが生
じる。すると、このプライマリ圧Ppによりプライマリプ
ーリ22の押付力が増して、ベルト26はプライマリプーリ
22の側に移行するのであり、こうして変速制御される。

一方、Ｒレンジにシフトすると、マニュアル弁54によ
りセカンダリ圧Psが前後進切換装置４のリバースブレー
キ18に供給され、プラネタリギヤ16のリングギヤ16cを
固定して後進位置になる。そこでプラネタリギヤ16によ
り逆転した動力が無段変速機５に入力することで、後進
走行するようになる。

このとき、セカンダリ圧制御系のＲレンジ制御系で
は、入力トルクTiに応じた必要ブレーキ圧P_Bが算出さ
れ、必要ブレーキ圧P_Bと安全率ｍ等によりＲレンジ用目
標セカンダリ圧Pss′が算出されて、切換部88により出
力する。そこでセカンダリ圧Psは、上述のＤレンジの場
合と異なり目標セカンダリ圧Pss′と一致するように最
低制御され、こうしてリバースブレーキ18の容量が入力
トルクTiに対応したものになる。従って、エンジン側の
入力トルクTiは、そのまま無段変速機５に逆転して入力
し、この場合に同一のセカンダリ圧Psではベルトクラン
プ力の方が大きく設定されているため、入力トルクTiは
ベルトスリップが生じることなく無段変速機５を伝達し
て出力する。そしてプライマリ圧制御系でプライマリ圧
Ppが最適に保持されることで、最大変速比に固定され
る。

ここで、ＲレンジでのエンジントルクTeが増大する
と、必要ブレーキP_B,安全率ｍの値が大きくなり、セカ
ンダリ圧Psはトルク増加分だけ増加制御される。こうし
て、かかるＲレンジでのセカンダリ圧Psは、エンジント
ルク等に応じたリバースブレーキ18の必要ブレーキ圧に
相当し、第３図のように入力トルクTiに比例した油圧レ
ベルの低いものになる。

以上、本発明の実施例について述べたが、Ｒレンジに
前後進切換装置でセカンダリ圧を用いるすべてのものに
適用でき、クラッチとしてトルクコンバータ以外のもの
でも良い。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、無段変速機の入力側に前後進切換装置が配置され、Ｒ
レンジでセカンダリ圧を用いてギヤ要素を固定する駆動
系において、Ｒレンジの場合はセカンダリ圧が固定手段
のブレーキ圧に相当して非常に低いレベルに制御される
ので、ベルトフリクションが低減して低速走行時の揺れ
がなくなる。また、ポンプ負荷が低減して消費も良くな
り、ベルト耐久性が向上する。

さらに、セカンダリ圧が低下しても、ベルトストリッ
プを防止し得るので不都合がない。

また、同一センカンダリ圧に対し、固定手段のリバー
スブレーキ容量を機械的にベルトクランプ力より小さく
設定すれば良いので、構造が簡単であり、不都合を生じ
無い。

さらにまた、セカンダリ圧制御系でＲレンジの目標セ
カンダリ圧が、エンジントルク等に応じた必要ブレーキ
圧，安全率等により正確に算出される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無段変速機の制御装置の実施例を示す
電磁制御系のブロック図、第２図は無段変速機の駆動系と油圧制御系の全体構成
図、第３図はＲレンジのセカンダリ圧特性を示す図である。４……前後進切換装置、５……無段変速機、16……プラ
ネタリギヤ、18……リバースブレーキ、21……プライマ
リシリンダ、22……プライマリプーリ、24……セカンダ
リシリンダ、25……セカンダリプーリ、26……ベルト、
50……セカンダリ圧制御弁、51,61……比例ソレノイ
ド、60……プライマリ圧制御弁、70……制御ユニット、
85……必要ブレーキ圧算出部、87……Ｒレンジ用目標セ
カンダリ圧算出部、88……切換部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16H 61/00 F16H 9/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】無段変速機の入力側に前後進切換装置が配
置され、上記前後進切換装置はリバースレンジの場合に
ギヤ要素をセカンダリ圧により固定する手段を有する駆
動系において、上記固定手段のブレーキ容量を、同一のセカンダリ圧の
場合に上記無段変速機のベルトクランプ力より小さくな
るように設定し、リバースレンジのセカンダリ圧を、エンジントルク等に
応じた固定手段の必要ブレーキ圧と略一致するように制
御することを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項２】リバースレンジのセカンダリ圧の目標値
は、固定手段の必要ブレーキ圧，安全率，補正係数によ
り算出することを特徴とする請求項（１）記載の無段変
速機の制御装置。