JP3353592B2 - 無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロックアップ機構
付きのトルクコンバータを備えた無段変速機の変速制御
装置の改良に関し、特に、ロックアップ機構のフェイル
セーフに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載される無段変速機では、発進
要素としてトルクコンバータを備えたものが従来から知
られており、例えば、本願出願人が提案した特開昭６１
−１０５３４７号公報等がある。

【０００３】これは、無段変速機とエンジンとの間にロ
ックアップ機構を備えたトルクコンバータを介装し、発
進時にはトルクコンバータの流体伝動によって無段変速
機へ駆動トルクを伝達する一方、走行中にはロックアッ
プクラッチを締結して連続的に変速比を変更することで
経済性と運転性を両立させるものであり、さらに、トル
クコンバータは発進要素としての容量があればよいた
め、無段変速機の小型化、軽量化も推進できるものであ
る。

【０００４】また、トルクコンバータの油温の過大な上
昇を防止するものとしては、特開昭６２−７４７２６号
公報等が知られており、自動変速機の油温が所定値を超
えるとダウンシフト点を高速側へ移動している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の従来例では、発進要素として配設されたトルクコン
バータは、走行中では常時ロックアップすることで、そ
の容量を小さく設定して小型軽量化を推進できるが、ト
ルクコンバータの容量を発進要素として設定した場合、
高速走行中等の負荷の大きい領域でロックアップ機構が
故障すると、トルクコンバータのスリップが増大するた
め、トルクコンバータ並びに無段変速機の油温が上昇し
て高温になり、無段変速機の耐久性に悪影響を与えると
いう問題があり、また、前記後者の従来例では、ダウン
シフト点を高速側へ移動させるだけであるため、運転者
がトルクコンバータの異常を容易に認識することが難し
いという問題があった。

【０００６】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、ロックアップ機構の故障を迅速かつ容易に
運転者へ認識させるとともに、油温の過大な上昇を防止
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、図６に示
すように、車両の運転状態に応じて無段変速機１００の
変速比を連続的に制御する変速制御手段１０１と、車両
の運転状態に応じて選択的に締結されるロックアップ機
構１０３を有して、エンジンと無段変速機１００との間
に介装されたトルクコンバータ１０２を備えた無段変速
機の変速制御装置において、前記ロックアップ機構１０
３が締結状態のときにトルクコンバータ１０２のスリッ
プを判定するロックアップ故障判定手段１０４と、トル
クコンバータ１０２のスリップが判定されたときに、前
記変速比の最小値を所定のＬｏｗ側へ変更する補正手段
１０５とを備え、前記トルクコンバータは発進要素とし
て介装されて、所定の車速以上でロックアップ機構を締
結する。

【０００８】

【０００９】また、第２の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記ロックアップ故障判定手段は、トルクコンバ
ータの入力軸回転数と出力軸回転数の差が所定値以上と
なったときにロックアップ機構の故障を判定する。

【００１０】

【作用】したがって、第１の発明は、無段変速機の変速
比は車両の運転状態に応じて連続的に制御され、エンジ
ンとの間に介装されたロックアップ機構も車両の運転状
態に応じて選択的に締結されるが、このロックアップ機
構が締結状態のときにトルクコンバータのスリップが発
生すると、補正手段によって変速比の最小値はＬｏｗ側
へ変更されるため、変速比が最Ｈｉｇｈ位置にある高速
走行中等であれば変速比はＬｏｗ側へ変速されて、トル
クコンバータの入力軸と出力軸の回転数の差が縮小し、
トルクコンバータからの発熱を低減して油温の上昇を防
止することができ、同時に、エンジン回転数が上昇する
ことから運転者にトルクコンバータの故障を認識させる
ことができる。

【００１１】また、トルクコンバータを発進要素とし
て、所定の車速以上ではロックアップ機構を締結するた
め、トルクコンバータの容量を縮小して無段変速機の小
型、軽量化を図ることができる。

【００１２】また、第２の発明は、トルクコンバータの
入力軸回転数と出力軸回転数の差が所定値以上となった
ときにロックアップ機構の故障を判定するため、ロック
アップ機構の微小なスリップによる誤判定を防ぐことが
できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１４】図１はＶベルト式の無段変速機の変速制御
装置の概略構成図を示し、図２はロックアップ機構付き
のトルクコンバータを備えた無段変速機１７の縦断面図
を示す。

【００１５】図示しないエンジンと無段変速機１７との
間には、発進要素としてのトルクコンバータ１２が介装
され、無段変速機１７は、可変プーリとしてトルクコン
バータ１２の出力側に接続されたプライマリプーリ１６
と、駆動軸に連結されたセカンダリプーリ２６を備え、
これら可変プーリはＶベルト２４によって連結されてい
る。

【００１６】この発進要素としてのトルクコンバータ１
２には入力側と出力側を接続するロックアップクラッチ
１１が備えられ、所定の運転状態、例えば、車速ＶＳＰ
が所定値Ｖａ以上の場合にはロックアップクラッチ１１
は締結される。

【００１７】そして、無段変速機１７の変速比やロック
アップクラッチ１１は、ＣＶＴコントロールユニット１
からの指令に応動する油圧コントロールバルブ３によっ
て制御される。

【００１８】ＣＶＴコントロールユニット１は、無段変
速機１７のプライマリプーリ１６の回転数Ｎｐｒｉを検
出するプライマリプーリ回転数センサ６、セカンダリプ
ーリ２６の回転数Ｎｓｅｃを検出するセカンダリプーリ
回転数センサ７からの信号と、インヒビタースイッチ８
からのセレクト位置、運転者が操作するアクセルペダル
の踏み込み量に応じたスロットル開度センサ５からのス
ロットル開度ＴＶＯ（又は、アクセルペダルの開度）を
読み込むとともに、図示しないエンジンの燃料噴射量や
点火時期等を制御するエンジンコントロールユニット２
からエンジン回転数Ｎｅを読み込んで、車両の運転状態
ないし運転者の要求に応じて、無段変速機１７の変速比
の可変制御及びトルクコンバータ１２のロックアップク
ラッチ１１の締結状態を制御している。なお、本実施形
態では、セカンダリ回転数Ｎｓｅｃに所定の変換定数を
乗じて車速ＶＳＰを得ており、車速ＶＳＰが所定値Ｖａ
以上でロックアップクラッチ１１を締結させる。

【００１９】発進要素としてのトルクコンバータ１２を
備えたＶベルト式の無段変速機１７について、図２を参
照しながら説明する。

【００２０】図示しないエンジンに結合されたエンジン
出力軸１０と無段変速機１７の入力軸１３との間には流
体伝動装置としてのトルクコンバータ１２が連結されて
おり、このトルクコンバータ１２は、図１の油圧コント
ロールバルブ３を介してＣＶＴコントロールユニット１
からのロックアップ信号ＬＵに応じて制御されるロック
アップクラッチ１１を備えている。

【００２１】エンジン出力軸１０はポンプインペラ１２
ａに、無段変速機１７の入力軸１３はタービンランナ１
２ｂにそれぞれ結合され、油圧コントロールバルブ３か
らの油圧に応じて、ロックアップクラッチ１１はポンプ
インペラ１２ａとタービンランナ１２ｂとを選択的に締
結する。

【００２２】無段変速機１７の入力軸１３は遊星歯車機
構１９を主体に構成された前後進切換機構１５と連結さ
れ、この遊星歯車機構１９の駆動軸１４に無段変速機１
７の駆動側となるプライマリプーリ１６が設けられる。

【００２３】プライマリプーリ１６は、駆動軸１４と一
体となって回転する固定円錐板１８と、固定円錐板１８
と対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するととも
に、プライマリプーリシリンダ室２０へ作用する油圧
（プライマリプーリ油圧）によって駆動軸１４の軸方向
へ変位可能な可動円錐板２２から構成される。プライマ
リプーリシリンダ室２０は、油室２０ａ、２０ｂから構
成され、後述するセカンダリプーリシリンダ室３２より
も大きな受圧面積を有している。

【００２４】一方、セカンダリプーリ２６は従動軸２８
に設けられており、この従動軸２８と一体となって回転
する固定円錐板３０と、この固定円錐板３０と対向配置
されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、セカンダ
リプーリシリンダ室３２へ作用する油圧（セカンダリ油
圧）に応じて従動軸２８の軸方向へ変位可能な可動円錐
板３４から構成される。

【００２５】従動軸２８にはアイドラギア４８と噛み合
う駆動ギア４６が固設され、アイドラギア４８のアイド
ラ軸５２に設けたピニオンギア５４がファイナルギア４
４と噛み合っている。ファイナルギア４４は差動装置５
６を介して図示しないドライブシャフトやプロペラシャ
フトを駆動する。

【００２６】エンジン出力軸１０から入力された駆動ト
ルクは、トルクコンバータ１２及び前後進切換機構１５
に伝達され、前進用クラッチ４０が締結されるととも
に、後進用ブレーキ５０が解放される場合には一体回転
状態となっている遊星歯車機構１９を介して、入力軸１
３と同一回転方向のまま駆動軸１４へ伝達される。一
方、前進用クラッチ４０が解放されるとともに後進用ブ
レーキ５０が締結される場合には、遊星歯車機構１９の
作用により入力軸１３へ伝達された駆動トルクは、回転
方向が逆になった状態で駆動軸１４へ伝達される。

【００２７】駆動軸１４の駆動トルクは、プライマリプ
ーリ１６、Ｖベルト２４、セカンダリプーリ２６、従動
軸２８を介して、駆動ギア４６から、アイドラギア４
８、アイドラ軸５２、ピニオンギア５４そしてファイナ
ルギア４４へ伝達される。

【００２８】上記のような駆動力伝達の際に、プライマ
リプーリ１６の可動円錐板２２及びセカンダリプーリ２
６の可動円錐板３４を軸方向へ変位させて、Ｖベルト２
４との接触半径を変更することにより、プライマリプー
リ１とセカンダリプーリ２６との回転比、すなわち変速
比を変えることができる。

【００２９】例えば、プライマリプーリ１６のＶ字状プ
ーリ溝の幅を縮小すれば、セカンダリプーリ２６側のＶ
ベルト２４の接触半径は大きくなるので、大きな変速比
を得ることができる。可動円錐板２２及び３４をこの逆
方向へ変位させれば変速比は小さくなる。

【００３０】このような、プライマリプーリ１６とセカ
ンダリプーリ２６のＶ字状プーリ溝の幅を変化させる制
御は、プライマリプーリシリンダ室２０とセカンダリプ
ーリシリンダ室３２への油圧制御によって行われる。

【００３１】上記変速比制御は、油圧コントロールバル
ブ３のライン圧ソレノイド４を制御することで行われ、
ライン圧ソレノイド４はＣＶＴコントロールユニット１
によるＤｕｔｙ制御等で駆動される。

【００３２】次に、ＣＶＴコントロールユニット１で行
われる変速制御の一例について、図３のフローチャート
並びに図４の制御概念図を参照しながら詳述する。な
お、図３のフローチャートは、所定時間毎に行われるも
のとする。

【００３３】ステップＳ１では、無段変速機１７からプ
ライマリ回転数Ｎｐｒｉと車速ＶＳＰ（＝セカンダリ回
転数Ｎｓｅｃ）、そして、運転者の操作に応じたスロッ
トル開度ＴＶＯを読み込むとともに、エンジンコントロ
ールユニット２からエンジン回転数Ｎｅを読み込む。

【００３４】ステップＳ２では、図５に示す変速マップ
に基づいて、車速ＶＳＰとスロットル開度ＴＶＯからプ
ライマリ回転数Ｎｐｒｉの目標値を演算してから、この
目標値とセカンダリ回転数Ｎｓｅｃから目標変速比ＲＴ
Ｏを演算する。この演算処理は、図４に示す目標プライ
マリ回転数演算部、目標変速比演算部となる。なお、図
５の変速マップは、スロットル開度ＴＶＯをパラメータ
として、車速ＶＳＰに応じたプライマリ回転数Ｎｐｒｉ
の目標値を予め設定したものである。

【００３５】そして、ステップＳ３では、現在の車速Ｖ
ＳＰが、所定のロックアップ速度Ｖａ以上であるか否か
を判定し、ロックアップ車速Ｖａ以上であればステップ
Ｓ４へ進む一方、そうでない場合にはステップＳ７の変
速比出力処理へ進む。

【００３６】ステップＳ４は、読み込んだプライマリ回
転数Ｎｐｒｉに読取誤差Ｂを加えたものと、エンジン回
転数Ｎｅとを比較して、トルクコンバータ１２にスリッ
プが生じているか否かを判定し、スリップ生じていれば
ステップＳ５へ進んでロックアップクラッチ１１に故障
が発生したと判定する一方、そうでない場合にはステッ
プＳ７の変速比出力処理へ進む（図４の故障判定部）。

【００３７】ロックアップクラッチ１１の故障を判定す
ると、ステップＳ６で目標変速比ＲＴＯの制限処理が行
われる。

【００３８】これは、図５の変速マップに示すように、
目標変速比ＲＴＯの最Ｈｉｇｈ変速比（設定する変速比
の最小値）を規制するもので、ロックアップクラッチ１
１が正常な時には図中破線のような最Ｈｉｇｈ変速比に
設定されるが、ロックアップクラッチ１１の故障が判定
されると、最Ｈｉｇｈ線は図中Ｌｏｗ側へ変更され、こ
のときの最Ｈｉｇｈ変速比は、１．０より大きい所定値
に設定される。

【００３９】こうして、ロックアップクラッチ１１の故
障時には、最Ｈｉｇｈ変速比を予め設定した所定のＬｏ
ｗ側へ変更して、上記ステップＳ２で求めた目標変速比
ＲＴＯを補正し、この補正された変速比ＲＴＯに基づい
て、ステップＳ７では、油圧コントロールバルブ３を駆
動して、プライマリプーリ１６、セカンダリプーリ２６
のベルト接触半径を変更して、実際の変速比を目標変速
比へ一致させるのである。なお、この変速比ＲＴＯに応
じた油圧制御は、本願出願人が提案した特願平７−１１
５８９４号などと同様に行われるもので、ライン圧ソレ
ノイド４は、オイルポンプから供給された油圧を、油圧
コントロールバルブ３を構成する圧力制御弁（図示せ
ず）、定圧弁（図示せず）を介して必要ライン圧に調整
するものである。

【００４０】以上のような制御によって、走行中にロッ
クアップクラッチ１１が故障したと判定されると、最Ｈ
ｉｇｈ側の変速比はＬｏｗ側に変更されるため、プライ
マリ回転数Ｎｐｒｉは増大してエンジン回転数Ｎｅとの
回転数差は減少するため、トルクコンバータ１２のスリ
ップによる発熱を抑制して、油温の過大な上昇を防ぐこ
とができ、無段変速機１７及びトルクコンバータ１２の
耐久性を確保することが可能となり、したがって、トル
クコンバータ１２は車両の発進に応じた容量を備えてい
ればよく、トルクコンバータ１２を備えた無段変速機の
小型、軽量化を推進することが可能となるのである。

【００４１】また、運転者は、ロックアップクラッチ１
１の故障時には、プライマリ回転数Ｎｐｒｉが正常時に
比して増大するため、エンジン回転数Ｎｅも上昇するこ
とからトルクコンバータ１２に異常が発生したことを容
易に認識することが可能となり、また、このロックアッ
プクラッチ１１の故障判定は、トルクコンバータ１２の
入出力軸の回転数差、すなわち、エンジン回転数Ｎｅと
プライマリ回転数Ｎｐｒｉの差が所定値Ｂ以上のときに
故障判定を行うようにしたため、ロックアップクラッチ
１１の微小なスリップによって、変速比が頻繁にＬｏｗ
側へ変更されるのを防いで、運転性を確保することがで
きる。

【００４２】なお、上記実施形態において、無段変速機
１７をＶベルト式で構成した一例を示したが、図示はし
ないが、トロイダル式などで構成しても同様である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明は、無段
変速機の変速比は車両の運転状態に応じて連続的に制御
され、エンジンとの間に介装されたロックアップ機構も
車両の運転状態に応じて選択的に締結されるが、このロ
ックアップ機構が締結状態のときにトルクコンバータの
スリップが発生すると、補正手段によって変速比の最小
値はＬｏｗ側へ変更されるため、変速比が最Ｈｉｇｈ位
置にある高速走行中等であれば変速比はＬｏｗ側へ変速
されて、トルクコンバータの入力軸と出力軸の回転数の
差が縮小し、トルクコンバータからの発熱を低減して油
温の上昇を防止してトルクコンバータを備えた無段変速
機の耐久性を向上させることができ、同時に、エンジン
回転数が上昇することから運転者にトルクコンバータの
故障を容易に認識させることができる。

【００４４】また、トルクコンバータを発進要素とし
て、所定の車速以上ではロックアップ機構を締結するた
め、トルクコンバータの容量を縮小して無段変速機の小
型、軽量化を図ることができる。

【００４５】また、第２の発明は、トルクコンバータの
入力軸回転数と出力軸回転数の差が所定値以上となった
ときにロックアップ機構の故障を判定するため、ロック
アップ機構の微小なスリップによる誤判定を防ぐことが
でき、運転性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示すブロック図。

【図２】同じく無段変速機の断面図。

【図３】ＣＶＴコントルールユニットで行われる制御の
一例を示すフローチャートで、メインルーチンを示す。

【図４】同じく制御の概念図。

【図５】同じく変速マップで、スロットル開度ＴＶＯを
パラメータとして、車速ＶＳＰと目標プライマリ回転数
Ｎｐｒｉの関係を示す。

【図６】第１ないし第３の発明のいずれかひとつに対応
するクレーム対応図。

【符号の説明】

１ ＣＶＴコントロールユニット ２ エンジンコントロールユニット ３ 油圧コントロールバルブ ４ ライン圧ソレノイド ５ スロットル開度センサ ６ プライマリ回転数センサ ７ セカンダリ回転数センサ １０ エンジン出力軸 １１ ロックアップクラッチ １２ トルクコンバータ １３ 入力軸 １４ 駆動軸 １５ 前後進切換機構 １６ プライマリプーリ １７ 無段変速機 １８ 固定円錐板 １９ 遊星歯車機構 ２０ プライマリプーリシリンダ室 ２２ 可動円錐板 ２４ Ｖベルト ２６ セカンダリプーリ ２８ 従動軸 ３０ 固定円錐板 ３２ セカンダリプーリシリンダ室 ３４ 可動円錐板 ４０ 前進用クラッチ ４４ ファイナルギア ４６ 駆動ギア ４８ アイドラギア ５０ 後進用ブレーキ ５２ アイドラ軸 ５４ ピニオンギア ５６ 差動装置 １００ 無段変速機 １０１ 変速制御手段 １０２ トルクコンバータ １０３ ロックアップ機構 １０４ 故障判定手段 １０５ 補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 61/14 601 F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/10 - 63/48

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の運転状態に応じて無段変速機の変速
   比を連続的に制御する変速制御手段と、 車両の運転状態に応じて選択的に締結されるロックアッ
   プ機構を有して、エンジンと無段変速機との間に介装さ
   れたトルクコンバータとを備えた無段変速機の変速制御
   装置において、 前記ロックアップ機構が締結状態のときにトルクコンバ
   ータのスリップを判定するロックアップ故障判定手段
   と、 トルクコンバータのスリップが判定されたときに、前記
   変速比の最小値を所定のＬｏｗ側へ変更する補正手段と
   を備え、 前記トルクコンバータは発進要素として介装されて、所
   定の車速以上でロックアップ機構を締結することを特徴
   とする無段変速機の変速制御装置。
2. 【請求項２】 前記ロックアップ故障判定手段は、トル
   クコンバータの入力軸回転数と出力軸回転数の差が所定
   値以上となったときにロックアップ機構の故障を判定す
   ることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の変速
   制御装置。