JP3849186B2 - 無段変速機制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト式無段変速機の変速制御を行う制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、無段変速機の油圧制御回路として、電磁弁でプライマリ圧およびセカンダリ圧を発生させる構成が知られている。このような無段変速機の油圧制御回路では、無段変速機の変速比およびベルト張力を電子制御することにより、燃費の向上、変速フィーリングの向上および加速性能の向上等の効果が得られる。しかし、電子制御の機能障害によって変速比およびベルトの張力が制御不能となり、走行機能が失われる恐れがあった。
【０００３】
そこで、特開平７−４４８５号公報に開示されている無段変速機制御装置においては、新たに電磁弁を追加し、この電磁弁の作動によりシフト弁を作動させ、プライマリ圧およびセカンダ圧を同一の圧力に設定して、フェイル時、最低限の走行機能を確保するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の無段変速機制御装置では、高価な電磁弁と駆動回路が必要であるためコストが高くなるという問題点がある。また、電磁弁はメニカル弁と比較して故障し易いため、信頼性に欠けるという問題点がある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、簡素かつ低コストな構成で最低限の走行機能を確保する無段変速機制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の無段変速機制御装置によると、駆動軸から入力されるトルクおよび変速比の目標値に応じて変速比と伝達ベルトの張力を制御するための第１圧力および第２圧力を発生する第１圧力発生手段および第２圧力発生手段を迂回し、作用する油圧の釣り合いによって第１および第２ピストンに圧力を供給するバイパス弁により、第２圧力が所定値より低くなったときに第１および第２ピストンに圧力を供給するので、電子制御がフェイルしたとき、バイパス弁により最低限の走行機能を確保することができる。また、メカニカルなバイパス弁により簡素かつ低コストな構成を実現することができる。
【０００６】
本発明の請求項２記載の無段変速機制御装置によると、バイパス弁は、第１プーリの伝達ベルト挟み力と第２プーリの伝達ベルト挟み力とが同一となるように設定されているので、電子制御がフェイルしたとき、駆動軸と従動軸との変速比が１となる。したがって、フェイル時、最低限の走行機能を確保することができる。
【０００７】
本発明の請求項３記載の無段変速機制御装置によると、バイパス弁は、第１および第２圧力発生手段のパイロット弁を迂回し、第１および第２圧力発生手段のメイン弁に圧力を供給するので、第１および第２圧力発生手段を小型かつ軽量な電磁弁とすることができる。したがって、制御装置の小型軽量化を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例による無段変速機制御装置をベルト式無段変速機（以下、「ベルト式無段変速機」をＣＶＴという）に適用した動力伝達機構を図５に示す。原動機３の出力軸８１にトルクコンバータ４０が連結されている。このトルクコンバータ４０はロックアップクラッチ４１を備えており、トルクコンバータ４０の出力側は回転軸８２と連結されている。回転軸８２は前後進切換機構４と連結されている。前後進切換機構４はフロントクラッチ６およびリアクラッチ７を有している。前後進切換機構４は駆動軸８３と連結され、この駆動軸８３には第１プーリとしてのプライマリプーリ３５が設けられている。プライマリプーリ３５は、第１ピストンとしてのプライマリプーリシリンダ室３５ａに作用する油圧によって駆動軸８３の軸方向に移動可能である。プライマリプーリ３５は伝動ベルト１５によって第２プーリとしてのセカンダリプーリ３４と伝動可能に連結されている。セカンダリプーリ３４は、第２ピストンとしてのセカンダリプーリシリンダ室３４ａに作用する油圧によって従動軸８４の軸方向に移動可能である。
【０００９】
これらプライマリプーリ３５、伝動ベルト１５およびセカンダリプーリ３４によりＣＶＴが構成される。なお、このＣＶＴは車両用として用いられ、原動機３の動力は従動軸８４を介してディファレンシャル機構８５に伝達され、図示しない左右の車輪に伝達される。
次に、このＣＶＴの油圧制御装置について説明する。油圧制御装置は、図１に示すように、シフトレバー１、マニュアル弁２、ニュートラル制御弁５、油圧ポンプ８、減圧弁９、第１および第２圧力発生手段としての電磁制御弁１１および１２、バイパス弁としてのフェイルセーフ弁１３、シャトル弁１４、ライン圧制御弁１７、第１圧力発生手段としてのプライマリ圧制御弁１９、第２圧力発生手段としてのセカンダリ圧制御２８、電磁弁３２、オイルクーラ３３、ロックアップ切換弁３８等で構成されている。
【００１０】
マニュアル弁２はシフトレバー１とリンケージ４３を介して連結されており、運転者の操作に応じて切換作動される。具体的にはＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、３、２および１の７つのレンジに応じて図１に示すように３つの位置に各々（Ｒ）、（Ｐ、Ｎ）および（Ｄ、３、２、１）に切換えされる。この切換え位置に応じて出力ポート油路４５および４６には各々ポート油路４４から高圧が出力される。図２において○印は高圧が出力されることを示し、空白はドレン圧を示す。出力ポート油路４５および４６はニュートラル制御弁５へ導かれ、各々フロントクラッチ６およびリアクラッチ７へ導かれる。ニュートラル制御弁５の開口面積は油路４７を介して、電磁弁３２により可変制御される。この可変制御によるニュートラルからＤレンジへの切換によりフロントクラッチ６への圧油の導入は徐々に行われ、レンジ切換時のショックを低減することができる。また、ニュートラルからＲレンジへの切換の場合、リアクラッチ７への圧油の導入は徐々に行われ、レンジ切換時のショックを低減することができる。
【００１１】
油圧ポンプ８から吐出された作動油は、油路６３を通して、一方はライン圧制御弁１７に導かれ油路６１に導入され、また他方は油路６２を介してライン圧制御弁１７の図示左側異径部に導入される。油路６１の圧力とライン圧制御弁１７の左側異径部内の圧力との力の釣り合いにより、ライン圧制御弁１７の位置が自己フィードバック制御される。そして、油路６３の圧油はドレンまたは潤滑路１８に排出され、ライン圧としての油路６３の圧力は油路６１の圧力に応動して制御される。
【００１２】
制御されたライン圧の油路６３から分岐された油路６４は減圧弁９に導かれる。また、減圧弁９の下流ポート油路５０から分岐された油路４９は、減圧弁９の図示下方に導かれ、スプリング２２と力が釣り合い制御される。そして、油路５０の圧力が一定値に制御される。
また、ライン圧の油路６３は油路６５および６６に分岐され、各々セカンダリ圧制御弁２８およびプライマリ圧制御弁１９に導かれて、各々油路５８、５７および８０の圧力に応じて各々油路７０および６８の圧力が制御される。そして、油路７０から導かれた油路６９と油路６８とは各々セカンダリ圧とプライマリ圧とに導かれる。このセカンダリ圧およびプライマリ圧がＣＶＴの変速比とベルト張力とを決定している。セカンダリ圧およびプライマリ圧の圧力と運転状態との関係は、図３に示すようにセカンダリ圧がプライマリ圧より高いとき、ＣＶＴの変速比が１より小さい増速状態あるいはベルト張力が低く低速状態となり、プライマリ圧がセカンダリ圧より高いとき、ＣＶＴの変速比が１より大きい減速状態あるいはベルト張力が高く高速状態となる。また、セカンダリ圧とプライマリ圧とが同一の値となるとき、ＣＶＴの変速比は１となる。
【００１３】
油路５０は電磁弁１２へ導かれ、電磁弁１２の制御出力ポート油路５３はフェイルセーフ弁１３へ導かれる。また、油路５３から分岐した油路５６はフェイルセーフ弁１３の図示右側へ導かれている。フェイルセーフ弁１３は図示左側にスプリング２５と油路５６との力の釣り合いで図示右端または左端に切換えられる。油路５３の圧力がある規定値を保っていれば、スプリング２５は油路５３の圧力に押されて収縮しており、図１のごとく油路５７と油路５３とが連通される。油路５７から分岐された油路５８は絞り３０を通してセカンダリ圧制御弁２８の図示右側へ導かれ、油路５８の圧力に応じてセカンダリ圧としての油路６９の圧力が制御される。
【００１４】
油路６９は油路５１と連通しており、セカンダリ圧は油路５１から分岐された油路５２を介して電磁弁１１に導入されており、電磁弁１１により出力ポート油路５４の圧力が制御される。出力ポート油路５４はフェイルセーフ弁１３に導かれており、フェイルセーフ弁１３が図１の位置に位置すれば、油路５４は油路８０を連通されるため電磁弁１１の制御圧はプライマリ圧制御弁１９の図示右側に導入される。また、電磁弁１２の制御圧である油路５７の圧力もプライマリ圧制御弁１９の図示右側の別室に導入されている。つまり、電磁弁１１および１２の制御圧力である油路８０および油路５７の圧力によってプライマリ圧としての油路６８の圧力が制御されることになる。
【００１５】
油路５８から分岐された油路５９と、油路８０から分岐された油路６０とはシャトル弁１４に導かれる。シャトル弁１４は油路５９と油路６０との高い方の圧力を選択し、選択された圧力は油路６１を介してライン圧制御弁１７の図示右側に導入され、ライン圧制御が行われる。これにより、プライマリ圧およびセカンダリ圧制御弁１９および２８の諸元を選定することによって、図３に示すようにプライマリ圧およびセカンダリ圧の圧力より僅かに高いライン圧を設定することができる。
【００１６】
また、プライマリ圧制御弁１９の図示右側には電磁弁１２で制御された油路５７と、電磁弁１２の制御圧でコントロールされたセカンダリ圧制御弁２８の出力、すなわちセカンダリ圧を上流圧として電磁弁１１で制御された油路８０とが導かれて、プライマリ圧としての油路６８の圧力を制御する。したがって、結果的にプライマリ圧は、セカンダリ圧の値によって所定の関数で変化する構成となっている。
【００１７】
セカンダリ圧は油路６９から分岐された油路７２を介して電磁弁３２に導入され、その電磁弁３２の出力圧である油路７４の圧力はロックアップ切換弁３８と、油路４７を介してニュートラル制御弁５の圧室とに導かれている。その結果、電磁弁３２はニュートラル制御弁５とロックアップ切換弁３８とを両方制御することができる。電磁弁３２の出力圧と、ロックアップおよびニュートラル制御との関係は、図４に示すようにニュートラル制御弁５で発進準備がされた後、フロントあるいはリアクラッチが係合して走行状態になり、ある車速などの条件が満たされたことが確認され、ロックアップが制御される。
【００１８】
電磁弁３２の出力圧である油路７４の圧力は、ロックアップ切換弁３８の図示左側へ油路７５を介して導入されている。一方、ロックアップ制御弁３８の図示右側へはセカンダリ圧としての油路６９の圧力が導入されている。
電磁弁３２がほぼ全開の状態では、油路７５の圧力はセカンダリ圧となっており、スプリング３７のセット荷重によりロックアップ切換弁３８は図１の位置にある。このときセカンダリ圧は、油路７３を介し、ロックアップ切換弁３８を通過して油路７８を介し、ロックアップクラッチ４１の図示左側へ導入され、トルクコンバータ４０を通った後、油路７９を介しロックアップ切換弁３８を通過して油路７６を介し、オイルクーラ３３を通って冷却された後ドレンされる。
【００１９】
電磁弁３２の出力圧力である油路７４の圧力を低下させると、ロックアップ切換弁３８の図示左側の室の圧力が低下し、ロックアップ切換弁３８は左方へ移動する。このときセカンダリ圧は油路７９へ導入されるとともに、電磁弁３２の出力圧はロックアップクラッチ４１の図示左側へ導入される。
このとき、ロックアップクラッチ４１は少し係合し、電磁弁３２の出力圧をこの状態から徐々に変化させることで、図４に示すようにロックアップスリップ状態が制御でき、電磁弁３２の出力圧を零とすることで完全にロックアップさせることができる。
【００２０】
以上のようにＣＶＴの変速比、ベルト張力、ロックアップスリップおよび発進クラッチの全てをこの油圧回路で制御可能である。
ここで電磁弁１２は、セカンダリ圧を制御しており、これはベルト張力を制御することに概ね相当する。したがって、電磁弁１２が低圧側で故障すると、ＣＶＴはアイドル等の極小さなトルクしか伝達できなくなり、事実上走行不能に陥る。
【００２１】
本実施例では、フェイルセーフ弁１３の図示右側の室に電磁弁１２の出力圧が導入されている。電磁弁１２の出力圧が規定値を下回って故障した場合、フェイルセーフ弁１３は図示の位置から右方の位置へ切り換わり、油路５７および８０には電磁弁１２および１１を迂回した油路５５および油路５１の圧力が連通される。その結果、プライマリ圧およびセカンダリ圧は最大値に制御されるので大きいトルクを伝達することができる。したがって、フェイル時、実走行上ほとんど支障のないベルト張力を確保することができ、最低限の走行機能を確保することができる。
【００２２】
本発明は、無段変速機の変速比およびベルト張力を電子制御する制御装置において、メカニカルなフェイルセーフ弁を設けたので、電子制御がフェイルしたとき、簡素かつ低コストな構成で最低限の走行機能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による無段変速機の油圧制御装置を示す模式的回路図である。
【図２】本発明の一実施例のマニュアル弁の出力系統図である。
【図３】本発明の一実施例のライン圧、セカンダリ圧およびプライマリ圧の関連を示す圧力特性図である。
【図４】本発明の一実施例の電磁弁の出力圧とロックアップおよびニュートラル制御の圧力特性図である。
【図５】本発明の一実施例の無段変速機の動力伝達機構を示す模式的構成図である。
【符号の説明】
１ シフトレバー
２ マニュアル弁
３ 原動機
４ 前後進切換機構
５ ニュートラル制御弁
６ フロントクラッチ
７ リアクラッチ
８ 油圧ポンプ
９ 減圧弁
１１ 電磁制御弁（第１圧力発生手段）
１２ 電磁制御弁（第２圧力発生手段）
１３ フェイルセーフ弁（バイパス弁）
１４ シャトル弁
１５ 伝達ベルト
１７ ライン圧制御弁
１９ プライマリ圧制御弁（第１圧力発生手段）
２８ セカンダリ圧制御弁（第２圧力発生手段）
３２ 電磁弁
３３ オイルクーラ
３４ セカンダリプーリ（第２プーリ）
３４ａ セカンダリプーリシリンダ室
３５ プライマリプーリ（第１プーリ）
３５ａ プライマリプーリシリンダ室
３８ ロックアップ切換弁
８１ 出力軸
８２ 回転軸
８３ 駆動軸
８４ 従動軸
８５ ディファレンシャル機構

Claims (3)

1. 駆動軸に連結される第１プーリと、従動軸に連結される第２プーリと、前記第１プーリと前記第２プーリに巻き付けられて動力を伝達する伝達ベルトと、前記第１および第２プーリの伝達ベルト挟み力を制御する第１および第２ピストンとを備え、
   前記伝達ベルトの前記第１および第２プーリ巻付径を変化させて、前記駆動軸と前記従動軸との変速比と、前記伝達ベルトの張力とを制御する無段変速機において、
   前記変速比の目標値に応じて、前記駆動軸と前記従動軸との変速比を制御するための第１圧力を制御する第１圧力制御手段と、
   前記駆動軸から入力されるトルクに応じて前記伝達ベルトの張力を制御するための第２圧力を制御する第２圧力制御手段と、
   前記第１圧力制御手段および前記第２圧力制御手段で制御された圧力に応じて前記第１ピストンおよび前記第２ピストンに圧力を供給する第１油圧回路と、前記第１圧力制御手段および前記第２圧力制御手段を迂回して圧力を導入しこの圧力に応じて前記第１ピストンおよび前記第２ピストンに圧力を供給する第２油圧回路とを切り換えて、前記第１ピストンおよび前記第２ピストンに圧力を供給するバイパス弁と、を有し、
   前記バイパス弁は、前記第２圧力が所定値より低くなったとき、この第２圧力にともなって前記バイパス弁に作用する力の釣り合いによって、前記第１油圧回路を前記第２油圧回路に切り換えて、前記第１ピストンおよび前記第２ピストンに圧力を供給し、前記変速比と前記張力とを同時に固定値に設定することを特徴とする無段変速機制御装置。
2. 前記バイパス弁は、前記第１プーリの前記伝達ベルト挟み力と前記第２プーリの前記伝達ベルト挟み力とが同一となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機制御装置。
3. 前記第１圧力制御手段および前記第２圧力制御手段をパイロット弁とし、前記第１油圧回路および前記第２油圧回路のそれぞれに前記第１圧力制御手段および前記第２圧力制御手段により制御された圧力に応じて前記第１ピストンおよび前記第２ピストンに前記第１圧力および前記第２圧力を供給するメイン弁を備えることにより、パイロット式圧力制御弁を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の無段変速機制御装置。

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