JP2852548B2 - 無段変速機の油圧制御装置 - Google Patents

無段変速機の油圧制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両のベルト式無段変速機でその入力側に
油圧式前後進切換装置を備えた方式の油圧制御装置に関
し、詳しくは、前後進切換装置の作動圧を伝達トルクに
応じて可変制御するものに関する。
〔従来の技術〕
この種の無段変速機の駆動系として、トルクコンバー
タ、機械式または電磁式のクラッチが前後進切換装置を
介して無段変速機に伝動構成されているものがある。こ
の場合に前後進切換装置を、プラネタリギヤと前後進用
のクラッチ,ブレーキとで構成し、更に無段変速機の油
圧制御系で作動圧が生じて、前進と後進時に作動圧をク
ラッチ,ブレーキに導入する方式が提案されている。
ここで、無段変速機の油圧制御系では、伝達トルクの
変化に対しベルトスリップが生じないようなベルト張力
を確保すべくライン圧が制御されている。一方、上述の
油圧式前後進切換装置でも、伝達トルクの変化に対して
クラッチのトルクをスリップが生じないものに確保する
必要があり、特にロックアップ付トルクコンバータを備
えたものでは、ロックアップとトルクコンバータの各作
動時で伝達トルクの変化が大きいため、これに対する対
策を施すことが要求される。
そこで従来、上記無段変速機に付設されている油圧式
前後進切換装置の作動圧制御に関しては、例えば特開昭
63−203437号公報の先行技術がある。ここで、無段変速
機の出力側に前後進切換装置を配設し、変速動力を高,
低2段に切換えたり、逆転する。また油圧制御系では、
サブプライマリバルブを有し、第1のライン圧をスロッ
トル開度,変速比の各圧力により調圧して第2のライン
圧を生じ、この第2のライン圧を前後進切換装置の作動
圧に用い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、前後進切
換装置に変速動力が入力して変速比等の影響が大きく、
このため第2のライン圧による制御が要求される。従っ
て、本件のように前後進切換装置が入力側に配置される
場合に比べて、作動圧制御が根本的に異なる。また、作
動圧の第2のライン圧はスロットル開度と変速比とで調
圧されるため、ロックアップまたはトルクコンバータの
作動状態に対する制御は行われない。
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、無段変速機の入力側に配設された油
圧式前後進切換装置の作動圧制御において、ライン圧制
御系を利用して伝達トルクに応じ適切に可変制御するこ
とが可能な無段変速機の油圧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、請求項1記載の発明は、ラ
イン圧を調圧するライン圧制御弁と、上記ライン圧制御
弁からの油圧によりセレクト弁で切り換えられる前後進
切換装置とからなる無段変速機の油圧制御装置におい
て、上記ライン圧を伝達トルクに応じたデューテイ信号
で制御圧を生じるソレノイド弁と、上記ライン圧制御弁
のドレンを導いて前後進切換装置の作動圧を生じるリリ
ーフ弁と、上記ソレノイド弁の制御圧を作用して潤滑圧
を元圧として生じたシャトル圧をリリーフ弁に作用する
シャトル弁とからなり、上記作動圧を伝達トルクに応じ
て制御することを特徴としている。
請求項2記載の発明は、上記リリーフ弁をライン圧制
御弁に導入するライン圧を導いて作動圧を生じて前後進
切換装置に導入する減圧弁とし、上記ソレノイド弁の制
御圧をシャトル弁に作用して作動圧を元圧として生じた
シャトル圧を減圧弁に作用し、作動圧を伝達トルクに応
じて制御することを特徴としているものである。
〔作用〕
上記構成に基づき、無段変速機の入力側の油圧式前後
進切換装置のクラッチ,ブレーキには、潤滑圧を用いた
作動圧が導入して係合することで、前進または後進走行
する。そして伝達トルクが大きい場合は、ライン圧制御
弁でライン圧を増大制御するソレノイド弁の制御圧が、
シャトル弁にも入力してシャトル圧を切換え、リリーフ
弁で作動圧を増大してクラッチ,ブレーキの係合力を、
変速比に応じたライン圧制御とは無関係に強化して確実
に動力伝達するようになる。
〔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はワンウエイクラッチ14により案内さ
れている。タービン軸13と一体的なロックアップクラッ
チ15はコンバータカバー11との間に設置され、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を介して前後進切換装置4に伝達する。
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13が入力し、キャ
リア16bからプライマリ軸20が出力する。そしてサンギ
ヤ16aとキャリヤ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18を
有し、フォーワードクラッチ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リプーリ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、セサンダリ軸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5等の制御用の高い油圧源を得るた
め、無段変速機5にオイルポンプ34が設けられ、このオ
イルポンプ34がポンプドライブ軸35を介してクランク軸
2に直結する。
第1図において、油圧制御系について述べる。
先ず、オイルパン40と連通するオイルポンプ34からの
ライン圧油路41がライン圧制御弁50に連通してライン圧
が制御され、ライン圧油路41のライン圧が常にセカンダ
リシリンダ24に供給される。またライン圧油路41のライ
ン圧は、変速制御弁42,油路43を介してプライマリシリ
ンダ21に給排油され、所定のプライマリ圧が生じて変速
制御するようになっている。
またライン圧制御弁50のドレン油路44がリリーフ弁60
に連通して作動圧が生じ、この作動圧が、油路45により
セレクト弁46に導かれ、更に前進または後進時に油路47
によりフォワードクラッチ17または油路48によりリバー
スブレーキ18に導かれるようになっている。一方、ライ
ン圧制御弁50の制御用としてライン圧を導入して制御圧
を生じるソレノイド弁70を有し、このソレノイド弁70の
制御圧が油路71によりライン圧制御弁50に導かれる。更
に、リリーフ弁60の制御用として油路41のライン圧,油
路44の作動圧,油路71の制御圧が導かれるシャトル弁80
を有し、このシャトル弁80で伝達トルクに応じたシャト
ル圧が生じて、油路72によりリリーフ弁60に導くように
なっている。
ライン圧制御弁50は、弁本体51にスプール52を有し、
ポート51aに供給される油路41のオイルをスプール52に
より流量制御してポート51bにドレンすることでライン
圧を制御する。スプール52の一方には、センサシュー53
が調整ねじ54,ブッシュ55およびスプリング56を介して
機械的に連結し、センサシュー53による変速比に応じた
スプリング力を作用する。スプール52の他方ではポート
51cでライン圧が作用し、更にポート51dで油路71の制御
圧が作用しており、これらの要素により調圧作用する。
即ち、変速比に応じたスプリング力F,ライン圧PL,
制御圧Pc,各油圧の有効受圧面積AL,Acとすると、以下
のバランス式が成立する。
PL・AL+Pc・Ac=F 一方、制御圧Pcはソレノイド弁70でライン圧PLを元
圧とし、電気信号のデューティ比Dで制御されるので、
Pc=D・PLである。そこで、上記式は以下のようにな
る。
PL=F/(AL+D・Ac) このことから、ライン圧PLは、第3図(a)のよう
に伝達トルクと共に変速比の大きい低速段ではスプリン
グFが大きいことで高くなり、変速比に応じスプリング
力Fが減じることで低くなるように制御される。また、
デューティ比Dが0%の最大ライン圧(F/AL)と、100
%の最小ライン圧{F/(AL+Ac)}との間でも制御さ
れる。そしてデューティ比Dを或る一定値Doすると、ラ
イン圧は最小と最大のライン圧を(1−Do)/(AL+A
c):Do/ALに内分する値となる。従ってデューティ比D
の値は、伝達トルクと略1対1で対応することがわか
り、後述する電子制御系では、伝達トルクが大きい場合
はデューティ比Dの値を減じるようなデューティー信号
を出力すればよい。一方、このデューティ比Dの制御圧
Pcにより伝達トルクの状態がわかることになる。
シャトル弁80は、上記伝達トルクを示す制御圧を利用
してシャトル圧が生じるものであり、弁本体81に第1ス
プール82とスリーブ83の内部の第2スプール84とが同軸
上に連結して設けられ、第1スプール82には極く弱いス
プリング85が付勢される。そして第1スプール82の左右
の移動により、ポート81bの作動圧を連通して作動圧と
等しい高いシャトル圧が出力し、またはポート81aをド
レンポート81cに連通してシャトル圧を零にする。ここ
で、第1スプール82の一方のポート81dには油路71の制
御圧が作用し、第2スプール84の側のポート81e,81fに
は油路41のライン圧,油路44の作動圧が作用する。
従って、制御圧Pc(=D・PL),ライン圧PL,潤滑
圧Pa,各油圧の有効受圧面積Ac,AL,Aaとすると、第1,第
2スプール82,84が左側に移動する場合の Pc・Ac>PL・AL+Pa・Aa …(1) と、その逆の右側に移動する場合の Pc・Ac<PL・AL+Pa・Aa …(2) が成立する。そして(1)の場合はポート81a,81bの連
通で潤滑圧Paと等しいシャトル圧Psが生じ、(2)の場
合はシャトル圧Psを零にする。このため、第3図(b)
のようにデューティ比Dの値が小さくて制御圧Pcが低い
場合に上述の(2)の関係でシャトル圧Psを低くし、デ
ューティ比Dが設定値以上に増大して(1)の関係にな
るとシャトル圧Psを高く切換えるのであり、この場合の
切換点はずれてヒステリシスの特性を有し、切換動作の
安定化を促す。
リリーフ弁60は、弁本体61にスプール62が一方にスプ
リング63を付勢して設けられ、スプール62の一方のポー
ト61aの油路72のシャトル圧に応じてポート61bの作動圧
をポート61cにドレンし、作動圧を調圧する。従って、
シャトル圧Psが高い場合は作動圧Paの一部をドレンして
低い作動圧Paが生じ、シャトル圧Psが零になると高い作
動圧Paが生じるように切換える。
一方、ソレノイド弁70に対しては制御ユニット73から
デューティ信号が出力して制御圧が生じるが、制御ユニ
ット73はエンジン出力,ロックアップまたはトルクコン
バータ作動を判断して伝達トルクを推定する。そして第
3図(c)のように、伝達トルクの増大に応じてデュー
ティ比Dを反比例的に減じた信号を出力するようになっ
ている。
次いで、このように構成された無段変速機の油圧制御
装置の作用を、第4図のタイムチャートを用いて述べ
る。
先ず、エンジン運転時にオイルポンプ34による油圧が
ライン圧制御弁50に導かれ、この場合に最大変速比に戻
っているとセンサシュー53によるスプリング力は大きい
が、アイドリング時でも制御ユニット73によりデューテ
ィ比Dは100%の信号がソレノイド弁70に入力し、最も
高い制御圧が生じている。このためライン圧制御弁50
は、第3図(a)の最小ライン圧の最も高い値にライン
圧制御し、このライン圧が油路41によりセカンダリシリ
ンダ24に導入する。
このときシャトル弁80は、最も高い制御圧が導入して
第1,第2スプール82,84を左側に移動することで、作動
圧と等しい高いシャトル圧が生じるように切換える。そ
こでリリーフ弁60は、ライン圧制御弁50のドレンを低い
作動圧に調圧し、これが油路45によりセレクト弁46に導
かれている。
そこでパーキング(P),ニュートラル(N)レンジ
では、セレクト弁46により前後進切換装置4のフォワー
ドクラッチ17とリバースブレーキ18とが共にドレンして
いるが、ドライブ(D)レンジにシフトすると、セレク
ト弁46により油路45の作動圧が油路47を介してフォワー
ドクラッチ17に導入して結合する。このため、プラネタ
リギヤ16は一体化してタービン軸13とプライマリ軸20と
を直結し、エンジン動力がトルクコンバータ12またはロ
ックアップクラッチ15を介して無段変速機5に入力す
る。そしてプライマリプーリ22,セカンダリプーリ25と
ベルト26とによる最大変速比の動力が、セカンダリ軸23
からディファレンシャル装置6以降に伝達して前進走行
を開始する。一方、この発進後に変速制御弁42によりプ
ライマリシリンダ21に給油されてプライマリ圧を増大す
ることで、高速段側に変速制御される。
かかる発進走行時に制御ユニット73で伝達トルクが推
定されており、発進時のトルクコンバータ3の作動の場
合、変速開始後にロックアップされていもエンジン出力
が大きくて伝達トルクが増大すると、デューティ信号の
デューティ比Dの値は小さくなり、ソレノイド弁70によ
る制御圧を減じる。そこでライン圧制御弁50は、第3図
(a)の特性に基づき順次高いライン圧レベルに制御さ
れ、ベルトスリップを防ぐようになる。この場合に、デ
ューティ比Dと共に制御圧が設定値Pc1以下に減じる
と、シャトル弁80は第1,第2スプール82,84が右側に移
動し、油路72のシャトル圧をドレンして零に切換える。
このためリリーフ弁60では、高い作動圧が生じるように
増大制御され、こうしてフォワードクラッチ17の係合力
が伝達トルクに対応して強化されることになり、プラネ
タリギヤ16を介して大きいトルクを確実に伝達すること
が可能となる。一方、この大トルク伝達時も高速段への
アップシフトに応じてライン圧は減少制御されるが、こ
れに関係無くクラッチ作動圧は高い状態に保持される。
そして伝達トルクが再び減じてデューティ比Dの値が
設定値以下になると、クラッチ作動圧は減少制御され、
このときシャトル弁80のヒステリシス特性により設定値
付近でのハンチングが防止される。
なお、後進時にリバースブレーキ18に作動圧を導く場
合も、同様に制御される。
第5図において、発明の他の実施例について述べる。
この実施例は、ライン圧をクラッチ作動圧,シャトル
圧に用いたものであり、油路41のライン圧が減圧弁90に
導かれ、減圧弁90の作動圧が油路45によりセレクト弁4
6,シャトル弁80に導かれる。減圧弁90は、弁本体91のス
プール92がポート91aのライン圧をポート91bにドレンし
て所定の作動圧が生じ、スプール92のスプリング93と反
対側のポート91cのシャトル圧で減圧状態を変化するよ
うになっている。従って、この実施例では、伝達トルク
が小さくてシャトル圧が高い場合は、減圧弁90により多
く減圧されて作動圧が低下し、伝達トルクの増大により
シャトル圧が低下すると、減圧弁90のライン圧流入量が
増して作動圧が高くなるように切換える。
以上、本発明の実施例について述べたが、デューティ
比Dによる制御圧,ライン圧制御,シャトル弁80の切換
え等は逆の関係にしてもよい。
シャトル弁80でシャトル圧を制御圧に応じて連続的に
可変制御すれば、クラッチ作動圧を更に伝達トルクに応
じて細かく制御し得る。
〔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油圧式前後進切換装置が設けら
れる方式において、前後進切換装置のクラッチ,ブレー
キの作動圧を伝達トルクに応じて制御するので、クラッ
チ等の容量を小さくして小型化し得る。
さらに、伝達トルクに応じたデューティ信号の制御圧
でライン圧制御するものを利用し、シャトル弁,リリー
フ弁で作動圧を伝達トルクの大きい場合に増大するよう
に制御するので、電子部品が不要になり、応答性もよ
い。また、ライン圧が変速比に応じて制御されるのに対
し、それに関係無くクラッチ作動圧を制御することがで
き、ロックアップトルクコンバータにもそのまま適用し
得る。
さらにまた、第2図の実施例のようにライン圧制御弁
のドレンでクラッチ作動圧が生じる実施例では、ライン
圧は作動圧よりも上流で調圧されるので、作動圧回路で
の油量消費でライン圧が低下するようなライン圧に対す
る影響が無く、第3図の実施例のようにライン圧を用い
る実施例では、作動圧制御域が拡大する等の利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は油圧制御装置の実施例を示す回路図、 第2図は本発明が適用される無段変速機の一例を示すス
ケルトン図、 第3図(a)はライン圧特性図,(b)はシャトル圧特
性図,(c)は伝達トルクとデューティ比の特性図、 第4図は作用を示すタイムチャート図、 第5図は本発明の他の実施例を示す回路図である。 4……前後進切換装置、5……無段変速機、17……フォ
ワードクラッチ、18……リバースブレーキ、41……ライ
ン圧油路、44……ドレン油路、45……作動圧油路、50…
…ライン圧制御弁、60……リリーフ弁、70……ソレノイ
ド弁、71……制御圧油路、72……シャトル圧油路、80…
…シャトル弁

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ライン圧を調圧するライン圧制御弁と、上
    記ライン圧制御弁からの油圧によりセレクト弁で切り換
    えられる前後進切換装置とからなる無段変速機の油圧制
    御装置において、 上記ライン圧を伝達トルクに応じたデューテイ信号で制
    御圧を生じるソレノイド弁と、 上記ライン圧制御弁のドレンを導いて前後進切換装置の
    作動圧を生じるリリーフ弁と、 上記ソレノイド弁の制御圧を作用して潤滑圧を元圧とし
    て生じたシャトル圧をリリーフ弁に作用するシャトル弁
    とからなり、 上記作動圧を伝達トルクに応じて制御することを特徴と
    する無段変速機の油圧制御装置。
  2. 【請求項2】上記リリーフ弁をライン圧制御弁に導入す
    るライン圧を導いて作動圧を生じて前後進切換装置に導
    入する減圧弁とし、 上記ソレノイド弁の制御圧をシャトル弁に作用して作動
    圧を元圧として生じたシャトル圧を減圧弁に作用し、作
    動圧を伝達トルクに応じて制御することを特徴とする請
    求項1記載の無段変速機の油圧制御装置。
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