JP2860328B2 - 無段変速機の制御装置 - Google Patents

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
的に変速制御する制御装置に関し、詳しくは、変速用電
気信号の故障時のフェイルセーフに関する。

〔従来の技術〕

一般にこの種の無段変速機では、変速制御用のアクチ
ュエータに電気信号で動作するバルブを用いて電子化す
る傾向にある。かかる電子制御では、ケーブル，ソレノ
イドの断線等の故障に対するフェイルセーフ対策が予め
施されている。この故障では必然的にバルブが一方に強
制的に動作することになり、この動作の方向は最大変速
比の低速段か、最小変速比の高速段のいずれかである。

そこで、本件出願人により既に提案されているもので
は、上述の変速用電気信号の故障の場合の走行性確保を
重視し、故障時にはバルブをドレン側に動作してプライ
マリシリンダのプライマリ圧を最低にし、最大変速比に
固定するようなバルブ構造になっている。しかし、かか
るフェイルセーフ対策によると、高速走行時の場合には
急激に最大変速比にダウンシフトすることで急減速し、
エンジン回転数の急激な上昇，ホイールロック，スピ
ン，プライマリ圧の低下に伴うベルトスリップ等が生じ
る危惧がある。従って、変速用電気信号の故障に対する
フェイルセーフとしては、上記不都合を生じないような
バルブ構造にすることが望まれる。

従来、上記急減速防止に関しては、例えば特開昭61−
109957号公報の先行技術がある。ここで、入力軸回転数
センサに関連した故障が発生したときには、変速比が少
なくとも故障発生時のものより大きくなることを素子す
る変速比調節手段を有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、入力軸回
転数の信号に異常が生じた場合に、誤って入力軸回転数
が必要以上に上昇する方向に変速制御するのを防止する
ものである。従って、変速信号自体は正常に出力してお
り、それが出力しないような故障時には適用できない。

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、断線等の故障で変速用電気信号が出
力しない場合に、急減速等を生じること無く安全性の高
いフェイルセーフを行うことが可能な無段変速機の制御
装置を提供するにある。

〔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、電気信号による制御によってセカンダリプーリ
に供給するセカンダリ圧を調圧するセカンダリ制御弁
と、電気信号による制御によってプライマリプーリに供
給するプライマリ圧を調圧するプライマリ制御弁とを備
えている無段変速機の制御装置において、前記プライマ
リ制御弁が、プライマリ圧の調圧を行うスプール弁と、
このスプール弁を一方の方向に付勢するソレノイドと、
スプール弁を他方向に付勢する付勢部材とを有してい
て、付勢部材による付勢力がスプール弁に対してソレノ
イドによる付勢力およびプライマリ圧の反力の作用方向
と反対方向に作用し、ソレノイドに入力される電気信号
の増大に伴ってスプール弁が一方向にスライドされてプ
ライマリ圧を低圧側に調圧することを特徴としている。

〔作用〕

上記構成に基づき、無段変速機の油圧制御系に設けら
れるプライマリ制御弁は、ソレノイド電流の電気信号に
基づく電磁力でセカンダリ圧の減圧設定圧を可変にして
比例的にプライマリ圧を制御して変速制御する。そして
ソレノイドの電磁力に対し、プライマリ圧が減少関数的
に制御されるため、断線等の故障時にソレノイド電流が
入力しないような場合には、プライマリ圧は最大になっ
て強制的に最小変速比に固定し、急減速等が生じないよ
うにフェイルセーフする。

〔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１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に隣接してメインオイルポンプ34が配設さ
れ、このメインオイルポンプ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５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と連通するオイルポンプ34からの
油路41がセカンダリ制御弁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42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。

セカンダリ制御弁50は、比例電磁リリーフ弁の直動式
であり、弁本体51に段付のスプール52が挿入され、スプ
ール52の一方にスプリング53が付勢され、その他方に比
例ソレノイド54のロッド55が対向して連結する。スプー
ル52には、大径のランド52aと小径のランド52bが形成さ
れ、油路41の油圧室51aで両ランド52a,52bにセカンダリ
圧Psを作用し、チャンファ52cでドレンポート51bにオイ
ルをドレンするようになっている。これにより、スプリ
ング53のスプリング力Fsに対し、セカンダリ圧Psの油圧
反力Ps・ΔＳ（ΔＳは受圧面積差）と、ソレノイド電流
Isによる電磁押付力Ｋ・Isとが対向し、両者がバランス
するように調圧する。そこでこの場合のバランス式を示
すと、以下のようになる。

Ｋ・Is＋Ps・ΔＳ＝Fs 従って第２図（ａ）のようにソレノイド電流Isに対
し、セカンダリ圧Psは１対１の比例関係で変化する特性
になる。そしてソレノイド電流Isが零の場合に、セカン
ダリ圧Psは最大値（Fs/ΔＳ）になり、ソレノイド電流I
sの増大に応じセカンダリ圧Psが減じる減少関数の特性
になって、ソレノイド電流Isの信号の故障に対してベル
トスリップを防止するようなフェイルセーフ機能を有す
る。

プライマリ制御弁60は、比例電磁リリーフ弁の直動式
であり、弁本体61に段付のスプール62が挿入され、スプ
ール62の一方にスプリング63が付勢される。また、比例
ソレノイド64の電磁力により突出する方式のロッド65が
スプール62の他方に連結し、スプリング荷重と共に設定
圧を可変するようになっている。スプール62は、比例ソ
レノイド64側に油路43のポート61bを開閉する小径のラ
ンド62aを、スプリング63側にドレンポート61cを開閉す
る大径のランド62bを有し、油路44と連通する油圧室61a
で両ランド62a,62bにプライマリ圧Ppが作用する。そし
てランド62aによりセカンダリ圧Psを導入し、ランド62b
によりプライマリ圧Ppをドレンして減圧することで、所
定のプライマリ圧Ppが生じるようになっている。

これにより、スプリング63のスプリング力Fpに対し、
比例ソレノイド64のソレノイド電流Ipにより電磁押付力
Ｋ・Ipとランド62a,62bとの受圧面積差ΔＳに作用する
プライマリ圧Ppの反力Pp・ΔＳが対向し、両者がバラン
スするように減圧する。そこで、この場合のバランス式
を示すと以下のようになる。

Ｋ・Ip＋Pp・ΔＳ＝Fp 従って、この場合も第２図（ｂ）のようにソレノイド
電流Ipに対し、プライマリ圧Ppは１対１の比例関係で変
化する特性になる。そしてソレノイド電流Ipが零の場合
にプライマリ圧Ppは最大値（Fp/ΔＳ）になり、ソレノ
イド電流Ipに対しプライマリ圧Ppが減少関数の特性にな
って、ソレノイド電流Ipの信号の故障時にプライマリ圧
Ppを最大にするようなフェイルセーフ機能を有する。

制御ユニット70は、セカンダリ圧制御部71でプーリと
ベルトの伝達トルク等に応じた目標セカンダリ圧を算出
し、これに応じ比例関係でソレノイド電流Isを定めて比
例ソレノイド54に出力する。また変速用プライマリ圧制
御部72では、所定の伝達トルクでの所定の変速比を保つ
のに必要なプライマリ圧，変速比の偏差を達成するに必
要なプライマリ圧により目標プライマリ圧を算出し、こ
れに応じた比例関係でソレノイド電流Ipを定めて比例ソ
レノイド64に出力するように構成されている。

なお、オイルポンプ34は可変容量型であり、セカンダ
リ制御弁50のドレン側の油路45には常に比較的高い潤滑
圧が生じる。そこでこの潤滑圧が、トルクコンバータ1
2,前後進切換装置4,ベルト24の潤滑部等に供給されるよ
うに回路構成されている。

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,ポンプドライブ軸35によってオ
イルポンプ34が駆動して油圧が生じ、この油圧がセカン
ダリ制御弁50に導かれる。そこで停車時には、プライマ
リ圧制御系の目標変速比is等が無段変速機５の機構上の
最大変速比として例えば2.5より大きい値に設定され
る。このため、目標プライマリ圧は最低になり、これに
応じたソレノイド電流Ipがプライマリ制御弁60の比例ソ
レノイド64に入力してドレン側に動作することで、プラ
イマリ圧Ppは生じない。このため、セカンダリ制御弁50
によるセカンダリ圧Ppのすべて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の方に移行した最大変速比の低速段にな
る。

このとき、図示しない油圧制御系によりロックアップ
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、例えばドライブレンジにシフトすると、前
後進切換装置４のフォワードクラッチ17が給油により係
合して前進位置になる。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2
2,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に伝達して発進可能になる。

そこで、アクセル踏込みにより発進する場合は、制御
ユニット70のセカンダリ圧制御部71で伝達トルク等が推
定され、これに応じたソレノイド電流Isがセカンダリ制
御弁50の比例ソレノイド54に入力する。ここで、発進時
に伝達トルクが大きい場合は、ソレノイド電流Isにより
押付力が小さいことで、セカンダリ圧Psは高く設定され
る。一方、変速開始後に変速比が減じ、ロックアップク
ラッチ15が係合し、更にアクセル踏込みが減少操作され
て目標セカンダリ圧が小さくなると、ソレノイド電流Is
は増大して押付力を増すことで、制御弁50ではドレン量
が大きくなり、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。

かかるセカンダリ圧Psはプライマリ制御弁60に導か
れ、減圧してプライマリ圧Ppが生じることで変速制御す
る。即ち、発進時の最大変速比ではソレノイド電流Ipが
大きく、プライマリ制御弁60で比例ソレノイド64による
押付力が大きくて大径のランド62bがドレンポート61cを
開くドレン側に動作することで、プライマリ圧Ppは最低
レベルになる。そして変速開始すると、ソレノイド電流
Ipが徐々に小さく制御され、これに伴い押付力が減じて
給油側に，即ち小径のランド62aがポート61bを開くよう
に動作することで、プライマリ圧Ppは順次高くなるの
で、このため、ベルト26はプライマリプーリ22の巻付け
径が大きくなる方に移行し、変速比の小さい高速段にア
ップシフトする。一方、減速または加速時にはソレノイ
ド電流Ipが増大制御され、再びプライマリ制御弁60で大
径のランド62bがドレンポート61cを開くドレン側に動作
してプライマリ圧Ppを低下するようになり、このため、
ベルト26はプライマリプーリ22の巻付け径が小さくなる
方に移行して低速段にダウンシフトするのであり、こう
してプライマリ圧Ppにより最大，最小の変速全域で各運
転および走行条件に応じ変速制御される。

上記セカンダリ圧およびプライマリ圧の制御におい
て、先ずセカンダリ圧制御用のソレノイド電流Isが断線
等の故障により入力しなくなった場合について述べる。
かかる故障時には、セカンダリ制御弁50でソレノイド電
流Isが零または非常に小さいことで、スプール52がスプ
リング53の力によりドレンポート51bを全閉するように
ストロークし、これによりセカンダリ圧Psが最大値付近
に固定される。このため、伝達トルク容量が最大にな
り、いかなる条件でもベルトスリップを防止するように
フェイルセーフされる。

次いで、プライマリ圧制御用のソレノイド電流Ipが同
様に断線等の故障により入力しなくなった場合について
述べると、プライマリ制御弁60でソレノイド電流Ipが略
零になる。そこで、スプール62が同様にスプリング63の
力によりドレンポート61cを全閉するようになり、これ
によりプライマリ圧Ppはセカンダリ圧Psと略等しい最大
値に制御されることになる。このため、変速途中の場合
は直ちにプライマリプーリ22がベルト巻付け径が大きく
なる方に移行し、最小変速比にアップシフトされて、最
小変速比に強制的に固定保持される。従って高速走行時
には、急激にダウンシフトすることによる急減速やエン
ジンの吹上りが回避され、車輪の高回転が保持されてホ
イールロック，スピン等が生じないようにフェイルセー
フされる。

以上、本発明の実施例について述べたが、プライマリ
制御弁がソレノイドの電磁力による吸引式，パイロット
式の場合も、同様のフェイルセーフを行うことが可能に
構成し得る。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、 無段変速機の電子的変速制御において、油圧制御系に
設けられるプライマリ制御弁は断線等により電気信号が
入力しない場合に、最小変速比の高速段にシフトして固
定するようにフェイルセーフするので、高速走行時の急
減速およびそれに伴うホイールロック，スピン等が防止
され、安全性等が向上する。

さらに、プライマリ制御弁は比例電磁リリーフ弁式で
ソレノイドの電磁力に対しプライマリ圧を減少関数的に
可変にするように構成されているので、断線等の故障に
対し確実にフェイルセーフし得る。

また、セカンダリ制御弁も断線等の場合にセカンダリ
圧を最大に固定するようにフェイルセーフするので、ベ
ルトスリップ等を防止し得る。

【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
全体構成図、 第２図（ａ），（ｂ）はセカンダリ圧とプライマリ圧の
ソレノイド電流に対する特性図である。 ５……無段変速機、21……プライマリシリンダ、24……
セカンダリシリンダ、41,42,43……セカンダリ圧油路、
44……プライマリ圧油路、50……セカンダリ制御弁、60
……プライマリ制御弁、62……スプール、63……スプリ
ング、64……比例ソレノイド、70……制御ユニット

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 (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気信号による制御によってセカンダリプ
   ーリに供給するセカンダリ圧を調圧するセカンダリ制御
   弁と、電気信号による制御によってプライマリプーリに
   供給するプライマリ圧を調圧するプライマリ制御弁とを
   備えている無段変速機の制御装置において、 前記プライマリ制御弁が、プライマリ圧の調圧を行うス
   プール弁と、このスプール弁を一方の方向に付勢するソ
   レノイドと、スプール弁を他方向に付勢する付勢部材と
   を有していて、付勢部材による付勢力がスプール弁に対
   してソレノイドによる付勢力およびプライマリ圧の反力
   の作用方向と反対方向に作用し、ソレノイドに入力され
   る電気信号の増大に伴ってスプール弁が一方向にスライ
   ドされてプライマリ圧を低圧側に調圧することを特徴と
   する無段変速機の制御装置。
2. 【請求項２】前記セカンダリ制御弁が、セカンダリ圧の
   調圧を行うスプール弁と、このスプール弁を一方の方向
   に付勢するソレノイドと、スプール弁を他方向に付勢す
   る付勢部材とを有していて、付勢部材による付勢力がス
   プール弁に対してソレノイドによる付勢力およびプライ
   マリ圧の反力の作用方向と反対方向に作用し、ソレノイ
   ドに入力される電気信号の増大に伴ってスプール弁が一
   方向にスライドされてセカンダリ圧を低圧側に調圧する
   請求項１に記載の無段変速機の制御装置。
3. 【請求項３】前記ソレノイドが、比例電磁リリーフ弁式
   ソレノイドである請求項１または２に記載の無段変速機
   の制御装置。
4. 【請求項４】前記ソレノイドが、吸引式ソレノイドであ
   る請求項１または２に記載の無段変速機の制御装置。
5. 【請求項５】前記ソレノイドが、パイロット圧式ソレノ
   イドである請求項１または２に記載の無段変速機の制御
   装置。