JP4565832B2

JP4565832B2 - 無段変速機の制御装置

Info

Publication number: JP4565832B2
Application number: JP2003403349A
Authority: JP
Inventors: 恵介鯵本; 淳中山; 共人滝; 朋亮杉浦
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2023-12-02
Also published as: JP2005163906A

Description

本発明は、車両に搭載される無段変速機の制御装置に関する。

車両の動力伝達系に搭載される無段変速機(ＣＶＴ)には、ベルト式無段変速機やトロイダル式無段変速機などがあり、いずれの変速機においてもその変速比は走行状態に応じて自動的に制御される。ベルト式無段変速機は、入力軸に設けられるプライマリプーリと、出力軸に設けられるセカンダリプーリと、これらのプーリに掛け渡される駆動ベルトとを備えており、駆動ベルトの巻き付け径を変化させることによって、変速比を無段階に変化させながら入力軸の回転を出力軸に伝達することができる。また、トロイダル式の無段変速機は、入力軸に設けられる入力ディスクと、出力軸に設けられる出力ディスクと、対面する入力ディスクと出力ディスクとに接触するパワーローラとを備えており、各ディスクに対するパワーローラの接触半径を変化させることによって、変速比を無段階に変化させることができる。

この無段変速機には、プライマリプーリやセカンダリプーリなどに作動油圧を供給するため、電子制御ユニットや油圧制御回路が設けられている。電子制御ユニットは、制御プラグラムや変速特性マップに基づいて目標変速比を設定し、この目標変速比を油圧制御ユニットに対して出力する。そして、油圧制御回路は、目標変速比に対応したプライマリ圧やセカンダリ圧を調圧し、これらの作動油圧をプライマリプーリやセカンダリプーリに供給して無段変速機の変速制御を実行する。

また、油圧制御回路には、油路の切り換えや作動油の調圧を行うため、多数のバルブが組み込まれることになるが、これらのバルブを切換作動する際に摩耗粉が発生してしまうおそれがある。そして、油圧制御回路を循環する作動油に、摩耗粉等のコンタミネーションつまり不純物が混入すると、不純物がバルブの摺動部に噛み込むことにより、バルブの正確な作動を阻害するだけでなくバルブを作動不能にしてしまうおそれがある。このような油圧制御系の故障状態にあっては、正常に無段変速機を変速制御させることができないため、電子制御ユニット内の目標変速比と、回転数センサの検出値から算出される実変速比とを比較判定することにより、油圧制御系の故障状態を検出して適切な対処を施すことが必要となっていた。

しかしながら、近年の開発車両にあっては低コスト化が強く求められており、車両に搭載される無段変速機の低コスト化を達成するため、入力軸や出力軸の回転数センサを削減することもある。このように回転数センサを削減した無段変速機についても、油圧制御系の故障状態を検出する必要があるため、削減した回転数センサを他の回転数センサで代用することにより故障診断を行うようにした変速機の故障診断装置が開発されている(たとえば、特許文献１参照)。

この故障診断装置は、トルクコンバータを備える変速機において、入力軸の回転数センサを削減した場合に適用される故障診断装置であり、トルクコンバータに滑りが発生していない走行状態を検出し、この走行状態においてエンジン回転数を入力軸回転数として代用している。従って、エンジン回転数と出力軸回転数とから実変速比を算出することができ、電子制御ユニット上の目標変速比と比較判定して油圧制御系の故障状態を検出することができる。
特開平６−３３１０２１号公報(第３頁、図１)

ところで、無段変速機における故障診断の対象部位は、プライマリプーリやセカンダリプーリなどの変速部に限られることはなく、前後進切換機構内に組み込まれる前進用クラッチについても故障診断を実施する必要がある。前進用クラッチであっても、その締結制御は油圧制御回路から出力される作動油圧により実行されるため、油圧制御回路内のバルブが作動不能になった場合には、前進用クラッチの締結制御に不具合を引き起こすおそれがある。たとえば、電子制御ユニットからの締結信号に反して前進用クラッチが開放された場合には、駆動輪に動力が伝達されず車両を走行させることができないため、前進用クラッチの誤作動を検出して対処することにより車両の走行状態を確保する必要がある。

しかしながら、前進用クラッチの開放状態を判定するためには、前進用クラッチの入力側つまりエンジン側の回転数を検出するとともに、前進用クラッチの出力側つまり入力軸側の回転数を検出し、双方の回転数を比較判定する必要がある。従って、無段変速機の低コスト化を達成するため、入力軸の回転数センサを削減した場合には、前進用クラッチの開放判定を行うことができず、前進用クラッチが制御系の故障により開放された場合に、適切な対処を施すことが困難となっていた。

本発明の目的は、入力軸の回転数センサを削減した無段変速機において、前進用クラッチの開放を的確に判定することにある。

本発明の目的は、入力軸の回転数センサを削減した無段変速機において、前進用クラッチの開放を伴う制御系故障を的確に判定することにある。

本発明の無段変速機の制御装置は、入力軸に装着されるとともにトルクコンバータを介してエンジンに駆動される入力側回転体と、出力軸に装着されるとともに前記入力側回転体に動力伝達要素を介して連結される出力側回転体とを備える無段変速機の制御装置であって、前記トルクコンバータのタービン軸と前記入力軸との間に設けられ、前記入力側回転体にエンジン動力を伝達する締結状態と、伝達を解除する開放状態とに切り換えられる前進用クラッチと、車速とスロットル開度とに基づいて、前記入力軸の回転数を予測して算出する入力回転数算出手段と、前進走行中にエンジン回転数が所定変化量を上回って上昇側に変化したときに前記エンジン回転数と前記入力軸の予測回転数とを比較判定し、前記エンジン回転数と前記予測回転数との回転数差が所定値を上回るときには、前記前進用クラッチの開放を判定する判定手段とを有することを特徴とする。

本発明の無段変速機の制御装置は、前記入力回転数算出手段は、車速とスロットル開度とに基づいて前記入力軸の目標回転数を算出し、前記目標回転数と前記出力軸の回転数とに基づいて目標変速比を算出し、前記目標変速比に基づいて前記入力軸の予測回転数を算出することを特徴とする。

本発明の無段変速機の制御装置は、前記トルクコンバータに組み込まれ、前記タービン軸と前記エンジンのクランク軸とを連結する締結状態と、連結を解除する開放状態とに切り換えられるロックアップクラッチと、車両の走行状態に基づいて、前記ロックアップクラッチを締結させるロックアップ信号を出力するクラッチ制御手段と、前記ロックアップ信号に基づいて、前記前進用クラッチの油圧供給経路を、油圧作動弁を介して油圧供給源に連通する第１作動油路から、前記油圧作動弁を迂回して前記油圧供給源に連通する第２作動油路に切り換えるとともに、前記第１作動油路を介して前記ロックアップクラッチのリリース室を前記油圧作動弁に接続し、前記油圧作動弁を切り換えて前記リリース室の油圧を排出する油圧制御回路とを有し、前記判定手段は、ロックアップ信号が出力された状態のもとで、前記前進用クラッチの開放を判定したときには、制御系の故障と判定することを特徴とする。

本発明の無段変速機の制御装置は、前記判定手段により制御系の故障と判定されたときには、前記クラッチ制御手段は前記ロックアップ信号を解除することを特徴とする。

本発明によれば、前進走行中にエンジン回転数と予測回転数とを比較判定することにより、プライマリ回転数センサを削減することにより低コスト化を達成した無段変速機であっても、前進用クラッチの開放を確実に判定することができる。

また、エンジン回転数が所定変化量を上回って上昇側に変化した状態のもとで、エンジン回転数と予測回転数とを比較判定するようにしたので、判定結果の確実性を高めることができる。

さらに、目標変速比に基づいて予測回転数を算出するようにしたので、予測回転数をプライマリ軸の実回転数に近づけることができ、判定結果の確実性を高めることができる。

さらに、無段変速機が、ロックアップ信号に基づいて、前進用クラッチの油圧供給経路を、油圧作動弁を介して油圧供給源に連通する第１作動油路から、油圧作動弁を迂回して油圧供給源に連通する第２作動油路に切り換えるとともに、第１作動油路を介して前記ロックアップクラッチのリリース室を油圧作動弁に接続し、油圧作動弁を切り換えてリリース室の油圧を排出する油圧制御回路を備えている場合には、制御系故障が発生した状態のもとでロックアップ信号が出力されると、前進用クラッチが開放されることになる。このため、ロックアップ信号が出力された状態のもとで前進用クラッチの開放を判定することにより、制御系故障の判定を確実に行うことができる。

さらに、油圧制御系の故障が検出されたときには、ロックアップ信号を解除するようにしたので、前進用クラッチを再締結することができ、最低限の走行性能を維持することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は車両に搭載される無段変速機１０を示すスケルトン図である。図１に示すように、この無段変速機１０はベルト式無段変速機であり、エンジン１１に駆動される入力軸としてのプライマリ軸１２と、これに平行となる出力軸としてのセカンダリ軸１３とを有している。プライマリ軸１２とセカンダリ軸１３との間には変速機構が設けられており、プライマリ軸１２の回転は変速されてセカンダリ軸１３に伝達される。そして、セカンダリ軸１３の回転は、減速機構１４やディファレンシャル機構１５を介して左右の駆動輪１６，１７に伝達される。

プライマリ軸１２には入力側回転体であるプライマリプーリ２０が設けられており、このプライマリプーリ２０はプライマリ軸１２に一体となった固定プーリ２０ａと、これに対向してプライマリ軸１２に軸方向に摺動自在となって装着される可動プーリ２０ｂとを有している。また、セカンダリ軸１３には出力側回転体であるセカンダリプーリ２１が設けられており、このセカンダリプーリ２１はセカンダリ軸１３に一体となった固定プーリ２１ａと、これに対向してセカンダリ軸１３に軸方向に摺動自在となって装着される可動プーリ２１ｂとを有している。

プライマリプーリ２０とセカンダリプーリ２１との間には動力伝達要素である駆動ベルト２２が掛け渡されており、プライマリプーリ２０とセカンダリプーリ２１との溝幅を変化させ、駆動ベルト２２の巻き付け径の比率を変化させることにより、プライマリ軸１２の回転が無段階に変速されてセカンダリ軸１３に伝達される。駆動ベルト２２のプライマリプーリ２０に対する巻き付け径をＲｐとし、セカンダリプーリ２１に対する巻き付け径をＲｓとすると、変速比はＲｓ／Ｒｐとなる。

プライマリプーリ２０の溝幅を変化させるために、プライマリ軸１２にはプランジャ２３が固定され、可動プーリ２０ｂにはプランジャ２３の外周面に摺動自在に接触するプライマリシリンダ２４が固定されており、プランジャ２３とプライマリシリンダ２４とによって作動油室２５が区画されている。一方、セカンダリプーリ２１の溝幅を変化させるために、セカンダリ軸１３にはプランジャ２６が固定され、可動プーリ２１ｂにはプランジャ２６の外周面に摺動自在に接触するセカンダリシリンダ２７が固定され、プランジャとセカンダリシリンダ２７とによって作動油室２８が区画されている。それぞれのプーリ２０，２１の溝幅は、プライマリ側の作動油室２５に導入されるプライマリ圧Ｐｐと、セカンダリ側の作動油室２８に導入されるセカンダリ圧Ｐｓとを調整することで設定される。

また、プライマリプーリ２０にエンジン動力を伝達するため、クランク軸１１ａとプライマリ軸１２との間にはトルクコンバータ３０と前後進切換機構３１とが設けられている。トルクコンバータ３０はクランク軸１１ａに連結されるポンプシェル３０ａとこれに対面するタービンランナ３０ｂとを備えており、タービンランナ３０ｂにはタービン軸３２が連結されている。また、トルクコンバータ３０内には、走行状態に応じてクランク軸１１ａとタービン軸３２とを締結するためのロックアップクラッチ３３(以下、Ｌ／Ｕクラッチという)が組み込まれている。

このＬ／Ｕクラッチ３３の一方面側にはアプライ室３３ａが形成され、他方面側にはリリース室３３ｂが形成されており、アプライ室３３ａとリリース室３３ｂには調圧された作動油が供給制御されるようになっている。アプライ室３３ａに油圧を供給する一方、リリース室３３ｂから油圧を排出すると、Ｌ／Ｕクラッチ３３はトルクコンバータ３０のフロントカバー３０ｃに係合する締結状態となり、クランク軸１１ａとタービン軸３２とが直結された状態となる。また、アプライ室３３ａから油圧を排出する一方、リリース室３３ｂに油圧を供給すると、Ｌ／Ｕクラッチ３３はフロントカバー３０ｃから離れる開放状態となり、クランク軸１１ａとタービン軸３２との連結は解除され、作動するトルクコンバータ３０を介してエンジン動力がタービン軸３２に伝達される状態となる。そして、リリース室３３ｂ内の油圧を調圧することにより、Ｌ／Ｕクラッチ３３はフロントカバー３０ｃに対してスリップ状態つまり半クラッチ状態となる。

前後進切換機構３１は、ダブルピニオン式の遊星歯車列３４、前進用クラッチ３５および後退用ブレーキ３６を備えており、前進用クラッチ３５と後退用ブレーキ３６とを作動させることで前後進切換機構３１内の動力伝達経路を切り換えることができる。前進用クラッチ３５は、タービン軸３２に固定されるクラッチドラム３５ａと、プライマリ軸１２に固定されるクラッチハブ３５ｂとを備えている。クラッチドラム３５ａとクラッチハブ３５ｂとの間には複数の摩擦プレート３５ｃが設けられており、これら摩擦プレート３５ｃに対面するようにクラッチドラム３５ａ内には油圧ピストン３５ｄが収容されている。クラッチドラム３５ａと油圧ピストン３５ｄとによって区画されるクラッチ圧室３５ｅに作動油を供給することにより、前進用クラッチ３５は締結状態に切り換えられ、タービン軸３２の回転をプライマリプーリ２０に伝達して車両を前進させることができる。

また、後退用ブレーキ３６を構成するミッションケース３７と遊星歯車列３４のリングギヤ３４ａとの間には、複数の摩擦プレート３６ａが設けられており、これら摩擦プレート３６ａに対面するように油圧ピストン３６ｂが設けられている。ミッションケース３７と油圧ピストン３６ｂとにより区画されるブレーキ圧室３６ｃに作動油を供給することにより、後退用ブレーキ３６は締結状態に切り換えられ、遊星歯車列３４を介して逆転されたタービン軸３２の回転をプライマリプーリ２０に伝達して車両を後退させることができる。なお、前進用クラッチ３５および後退用ブレーキ３６を共に解放状態に切り換えると、タービン軸３２とプライマリ軸１２とは切り離され、前後進切換機構３１はプライマリ軸１２に動力を伝達しないニュートラル状態に切り換えられる。

図２は無段変速機１０の油圧制御系および電子制御系を示す概略図である。図２に示すように、プライマリプーリ２０やセカンダリプーリ２１に作動油を供給するため、無段変速機１０にはエンジン１１に駆動される油圧供給源としてのオイルポンプ４０が設けられている。オイルポンプ４０の吐出口に接続されるセカンダリ圧路４２は、セカンダリプーリ２１の作動油室２８に接続されるとともにセカンダリ圧調整弁４３の調圧ポート４３ａに接続されている。このセカンダリ圧調整弁４３によって調圧されるライン圧つまりセカンダリ圧Ｐｓは、駆動ベルト２２に対してトルク伝達に必要な張力を与える圧力に調整される。

また、セカンダリ圧調整弁４３の排出ポート４３ｃには潤滑圧路４４が接続され、この潤滑圧路４４にはセカンダリ圧Ｐｓを調圧した際に排出された作動油が案内される。潤滑圧路４４には図示しない潤滑圧調整弁が設けられており、この潤滑圧調整弁によりセカンダリ圧調整弁４３のドレイン圧を元圧として潤滑圧が調圧されるようになっている。このように調圧された潤滑圧は、駆動ベルト２２の潤滑部、プライマリプーリ２０のキャンセル油室２０ｃ、そしてＬ／Ｕクラッチ３３のリリース室３３ｂに供給されるようになっている。

さらに、セカンダリ圧路４２はプライマリ圧調整弁４５の入力ポート４５ａに接続されており、プライマリ圧調整弁４５の出力ポート４５ｂから延びるプライマリ圧路４６はプライマリプーリ２０の作動油室２５に接続されている。プライマリ圧調整弁４５によって、セカンダリ圧Ｐｓは目標変速比などに応じたプライマリ圧Ｐｐに調圧され、プライマリプーリ２０の溝幅が設定される。

ここで、プライマリ圧Ｐｐはセカンダリ圧Ｐｓを減圧した圧力であるが、作動油室２５の受圧面積は作動油室２８に比べて大きく設定されるため、プライマリ圧Ｐｐを制御することにより、プライマリプーリ２０の溝幅を変化させるとともに、駆動ベルト２２を介してセカンダリプーリ２１の溝幅を変化させることができる。セカンダリ圧調整弁４３とプライマリ圧調整弁４５はそれぞれ電磁圧力制御弁であり、ＣＶＴ制御ユニット４１からソレノイドコイル４３ｂ，４５ｃに供給される電流値を制御することによって、セカンダリ圧Ｐｓとプライマリ圧Ｐｐとを調圧することができる。

プライマリプーリ２０やセカンダリプーリ２１の溝幅を制御して無段変速機１０の変速比を制御するＣＶＴ制御ユニット４１は、図示しないマイクロプロセッサ(ＣＰＵ)を備えており、このＣＰＵにはバスラインを介してＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｏポートが接続される。ＲＯＭには制御プログラム、変速特性マップおよびエンジントルクマップなどが格納されており、ＲＡＭにはＣＰＵで演算処理したデータが一時的に格納されるようになっている。また、Ｉ／Ｏポートを介してＣＰＵには各種センサから車両の走行状態を示す検出信号が入力される。

ＣＶＴ制御ユニット４１に検出信号を入力する各種センサとしては、クラッチドラム３５ａの外周側に設けられタービン軸３２のタービン回転数Ｎｔを検出するタービン回転数センサ５０、セカンダリプーリ２１のセカンダリ回転数Ｎｓを検出するセカンダリ回転数センサ５１、アクセル開度Ａｏを検出するアクセルペダルセンサ５２、車速Ｖを検出する車速センサ５３、スロットルバルブのスロットル開度Ｔｏを検出するスロットル開度センサ５４、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ５５などがある。また、ＣＶＴ制御ユニット４１にはエンジン制御ユニット５６が接続されており、無段変速機１０とエンジン１１とは相互に協調して制御される。なお、プライマリ軸１２のプライマリ回転数Ｎｐを検出するプライマリ回転数センサは、無段変速機１０の低コスト化を図るために削減されている。

以下、Ｌ／Ｕクラッチ３３、前進用クラッチ３５、後退用ブレーキ３６に対して作動油を供給制御するための油圧制御回路について説明する。図３は油圧制御回路の一部を示す油圧回路図である。なお、図３の油圧回路図は符号ａの部位で図２の概略図に示す油圧回路と接続されている。図３に示すように、前述したオイルポンプ４０に接続されるセカンダリ圧路４２はクラッチ圧調整弁６０の入力ポート６０ａに接続されており、クラッチ圧調整弁６０の出力ポート６０ｂにはクラッチ圧路６１が接続されている。クラッチ圧調整弁６０により調圧されたクラッチ圧は、クラッチ圧路６１を介して前進用クラッチ３５のクラッチ圧室３５ｅや後退用ブレーキ３６のブレーキ圧室３６ｃに供給されるようになっている。

また、Ｌ／Ｕクラッチ３３、前進用クラッチ３５および後退用ブレーキ３６と、オイルポンプ４０との間にはスイッチ弁６２が設けられている。このスイッチ弁６２を切換作動させることにより、Ｌ／Ｕクラッチ３３のアプライ室３３ａに連通するアプライ圧路６３、リリース室３３ｂに連通するリリース圧路６４、前進用クラッチ３５のクラッチ圧室３５ｅに連通する前進用クラッチ圧路６５、後退用ブレーキ３６のブレーキ圧室３６ｃに連通する後退用ブレーキ圧路６６と、前述した潤滑圧路４４およびクラッチ圧路６１との接続状態を切り換えることができる。

このスイッチ弁６２は、弁収容孔が形成されるハウジング６２ａと、弁収容孔に移動自在に収容されるスプール弁軸６２ｂとを備えており、パイロット圧室６２ｃにパイロット圧を供給制御することにより、ロックアップ開放位置とロックアップ締結位置との２位置に切り換えられる。スイッチ弁６２の作動制御は、電磁切換弁 (ＯＮ−ＯＦＦソレノイドバルブ) ６７によって行われ、ＣＶＴ制御ユニット４１より電磁切換弁６７に通電がなされると、電磁切換弁６７からスイッチ弁６２に対してパイロット圧が供給され、スイッチ弁６２はロックアップ締結位置に切り換えられる。一方、電磁切換弁６７に対する通電が遮断されると、パイロット圧の供給が遮断され、スイッチ弁６２はロックアップ開放位置に切り換えられる。

図３に示すように、スイッチ弁６２がロックアップ開放位置に切り換えられると、リリース圧路６４と潤滑圧路４４とが連通状態となり、アプライ圧路６３と排出ポート６２ｄとが連通状態となる。これにより、Ｌ／Ｕクラッチ３３は開放状態に切り換えられ、エンジン動力はトルクコンバータ３０を介してタービン軸３２に伝達されることになる。なお、リリース室３３ｂに供給された作動油は、アプライ室３３ａに流れ込んだ後にアプライ圧路６３からオイルパンに排出される。

一方、スイッチ弁６２がロックアップ締結位置に切り換えられると、アプライ圧路６３とクラッチ圧路６１とが連通状態となり、リリース圧路６４とスリップ圧路６８とが連通状態となる。このスリップ圧路６８には油圧作動弁であるスリップ圧調整弁６９が設けられており、スリップ圧調整弁６９を介してスリップ圧路６８と排出ポート６９ａとは連通状態となっている。これにより、Ｌ／Ｕクラッチ３３は締結状態に切り換えられ、エンジン動力はクランク軸１１ａから直接にタービン軸３２に伝達されることになる。

ここで、スリップ圧調整弁６９は圧力調整弁であり、リリース室３３ｂから排出される作動油の圧力を調圧することができる。スリップ圧調整弁６９は、弁収容孔が形成されるハウジング６９ｂと、弁収容孔に移動自在に収容されるスプール弁軸６９ｃとを備えており、パイロット圧室６９ｄにパイロット圧を供給制御することにより、前進用クラッチ締結位置とロックアップ締結位置との間でスプール弁軸６９ｃの位置を調整することができる。

スリップ圧調整弁６９の作動制御は、電磁圧力制御弁(デューティーソレノイドバルブ)７０によって行われる。この電磁圧力制御弁７０は、ＣＶＴ制御ユニット４１から出力されるパルス信号のデューティー比に応じて、スリップ圧調整弁６９に供給するパイロット圧を調圧することができる。たとえば、デューティー比を１から０に向けて制御した場合、つまり電磁圧力制御弁７０に供給する電力を減少させた場合には、電磁圧力制御弁７０から出力されるパイロット圧を徐々に上昇させることができ、スリップ圧調整弁６９をロックアップ締結位置から前進用クラッチ締結位置に向けて滑らかに制御することができる。

つまり、ＣＶＴ制御ユニット４１から電磁圧力制御弁７０に供給されるパルス信号のデューティー比を制御することにより、スリップ圧路６８と排出ポート６９ａとの連通状態を制御することができるため、リリース室３３ｂから排出ポート６９ａに流れ込む作動油を絞ることができ、Ｌ／Ｕクラッチ３３を滑らかに締結状態に切り換えることができる。また、スリップ圧調整弁６９によってスリップ圧を適宜調圧することにより、Ｌ／Ｕクラッチ３３を半クラッチ状態で維持することもできる。

また、クラッチ圧室３５ｅおよびブレーキ圧室３６ｃとスイッチ弁６２との間にはマニュアル弁７１が設けられ、クラッチ圧路６１と電磁切換弁６７との間にはリバースシグナル弁７２が設けられている。マニュアル弁７１とリバースシグナル弁７２とは、運転者に操作されるセレクトレバーに連動して切換作動するようになっている。つまり、マニュアル弁７１とリバースシグナル弁７２とは、セレクトレバーによって設定されるドライブレンジ(Ｄレンジ)、リバースレンジ(Ｒレンジ)、ニュートラルレンジ(Ｎレンジ)、パーキングレンジ(Ｐレンジ)、スポーツレンジ(Ｓレンジ)に対応した５位置に切り換えられる。

マニュアル弁７１には、前進用クラッチ圧路６５、後退用ブレーキ圧路６６、そしてスイッチ弁６２に接続されるクラッチブレーキ圧路７３が接続されている。運転者のセレクトレバー操作により、Ｄレンジに設定される場合には前進用クラッチ圧路６５とクラッチブレーキ圧路７３とが連通状態となり、Ｒレンジに設定される場合には後退用ブレーキ圧路６６とクラッチブレーキ圧路７３とが連通状態となる。ここで、前述したスイッチ弁６２がロックアップ締結位置に切り換えられると、クラッチ圧路６１とクラッチブレーキ圧路７３とが連通状態となるため、Ｄレンジの場合には前進用クラッチ３５が維持される。

また、スイッチ弁６２がロックアップ開放位置に切り換えられた場合には、スリップ圧路６８とクラッチブレーキ圧路７３とが連通状態となるため、ここで前述したスリップ圧調整弁６９を前進用クラッチ締結位置に向けて作動させることにより、クラッチ圧路６１に案内されたクラッチ圧を、スリップ圧調整弁６９、スイッチ弁６２、マニュアル弁７１の順に案内して前進用クラッチ３５に供給することができる。しかも、スリップ圧調整弁６９によってスリップ圧路６８とクラッチ圧路６１との連通状態を制御することができるため、前進用クラッチ３５に供給する油圧を徐々に上昇させることができ、前進用クラッチ３５を滑らかに締結することができる。

なお、リバースシグナル弁７２には、電磁切換弁６７に接続されるパイロット圧路７４とクラッチ圧路６１とが接続されている。運転者によりＤレンジが設定された場合にはパイロット圧路７４とクラッチ圧路６１とが連通状態となり、電磁切換弁６７に油圧が供給されるため前述したスイッチ弁６２の切り換えが可能になる一方、Ｒレンジが設定された場合にはパイロット圧路７４とクラッチ圧路６１とが遮断状態となり、スイッチ弁６２はロックアップ開放位置に保持されることになる。つまり、Ｌ／Ｕクラッチ３３と後退用ブレーキ３６との同時締結を防止する回路構造となっている。また、Ｒレンジが設定された場合には、リバースシグナル弁７２からパイロット圧路７４を介して、クラッチ圧調整弁６０にパイロット圧が供給されるため、クラッチ圧はＤレンジの場合よりも低い圧力に調圧される。

図４は電磁切換弁６７、電磁圧力制御弁７０、Ｌ／Ｕクラッチ３３および前進用クラッチ３５の作動状態を示す表である。なお、０は低圧状態つまりパイロット圧力が出力されていない状態を示し、１は高圧状態つまりパイロット圧力が出力されている状態を示し、○は締結状態を示し、×は開放状態を示している。また、図５(Ａ)〜(Ｄ)は、図４の状態Ａ〜Ｄにそれぞれ対応する油圧回路図である。なお、黒塗りした各油路は作動油の供給状態を示し、斜線を付した各油路は作動油の排出状態を示している。

図４の状態Ａに示すように、電磁切換弁６７と電磁圧力制御弁７０とが共に低圧状態となるときには、図５(Ａ)に示すように、スイッチ弁６２とスリップ圧調整弁６９とは共にロックアップ開放位置となっており、前進用クラッチ３５とＬ／Ｕクラッチ３３とは共に開放状態となる。続いて、図４の状態Ｂに示すように電磁圧力制御弁７０が高圧状態となると、図５(Ｂ)に示すように、スリップ圧調整弁６９が前進用クラッチ締結位置に向けて作動するため、前進用クラッチ３５が締結状態となり車両の前進走行が可能となる。

そして、車両が低速走行から高速走行に移行した場合、つまり車速Ｖが所定値を上回るときには、トルクコンバータ３０の作動を停止させてエンジン動力の伝達効率を高めるため、クラッチ制御手段としてのＣＶＴ制御ユニット４１は、油圧制御回路に対してＬ／Ｕクラッチ３３を締結させるロックアップ信号を出力する。このロックアップ信号が出力されると、電磁切換弁６７が高圧状態に切り換えられるとともに(状態Ｃ)、電磁圧力制御弁７０が徐々に低圧状態に向けて切り換えられ(状態Ｄ)、図５(Ｃ)に示すようにスイッチ弁６２はロックアップ締結位置に作動し、図５(Ｄ)に示すようにスリップ圧調整弁６９はロックアップ締結位置に向けて作動することになる。

詳しく説明すると、まず前進用クラッチ３５に対する油圧供給経路が、クラッチ圧路６１、スリップ圧調整弁６９、スリップ圧路６８、スイッチ弁６２、クラッチブレーキ圧路７３、マニュアル弁７１、前進用クラッチ圧路６５からなる第１作動油路から、クラッチ圧路６１、スイッチ弁６２、クラッチブレーキ圧路７３、マニュアル弁７１、前進用クラッチ圧路６５からなるスリップ圧調整弁６９を迂回した第２作動油路に切り換えられ、前進用クラッチ３５の締結状態が維持される。次いで、Ｌ／Ｕクラッチ３３のリリース室３３ｂに接続するリリース圧路６４は、スイッチ弁６２を介して潤滑圧路４４に連通した状態から、スイッチ弁６２、スリップ圧路６８、スリップ圧調整弁６９を介して排出ポート６９ａに連通する状態に切り換えられる。つまり、リリース室３３ｂは第１作動油路を構成するスリップ圧路６８を介してスリップ圧調整弁６９に接続された状態となり、スリップ圧調整弁６９を切り換えることによってリリース室３３ｂの油圧は徐々に排出されることになる。

ここで、電磁切換弁６７を流れる作動油に摩耗粉などのコンタミネーションつまり不純物が混入した場合を想定すると、電磁切換弁６７のスプール弁軸などに不純物が噛み込み、電磁切換弁６７が作動不能となるスティック現象が生ずるおそれがある。このように、電磁切換弁６７にスティック現象が発生した場合に、ＣＶＴ制御ユニット４１から、前述した電磁切換弁６７や電磁圧力制御弁７０に対してロックアップ信号が出力されると、前進用クラッチ３５とＬ／Ｕクラッチ３３とが共に開放状態に切り換えられてしまう。つまり、ＣＶＴ制御ユニット４１が、前進用クラッチ３５とＬ／Ｕクラッチ３３とを共に締結する図４の状態Ｄに切り換えるため、ロックアップ信号を出力した場合であっても、電磁切換弁６７にスティック現象が発生した場合には、無段変速機１０は双方のクラッチ３３，３５が共に開放される状態Ａに切り換えられることになる。

図６は図１の無段変速機１０を簡略化して示したスケルトン図であり、図７は前進走行中に前進用クラッチ３５が開放されたときのエンジン回転数Ｎｅとタービン回転数Ｎｔとの回転変動を示す線図である。電磁切換弁６７のスティック現象により前進用クラッチ３５が開放された場合には、図６に示すように、エンジン動力が前進用クラッチ３５で遮断されるため、駆動輪に対してエンジン動力を伝達することができない走行不能状態となる。このため、ＣＶＴ制御ユニット４１は、走行不能状態の原因つまり油圧制御系の故障に起因する前進用クラッチ３５の開放を検出し、この検出結果に対して適切に対処する必要があるが、低コスト化を達成するためプライマリ回転数センサを削減した無段変速機１０にあっては、前進用クラッチ３５の開放状態を検出することは困難であった。

つまり、図６に示すように、前進用クラッチ３５の近辺に配置される回転数センサは、エンジン回転数センサ５５とタービン回転数センサ５０であるが、前進走行中に前進用クラッチ３５が開放された場合には、図７に示すように、負荷低減に伴ってエンジン回転数Ｎｅが急激に上昇するとともに、タービン回転数Ｎｔもエンジン回転数Ｎｅの上昇変動に追従して上昇するため、これら２種類の回転数Ｎｅ，Ｎｔを用いて前進用クラッチ３５の開放状態を検出することは困難であった。なお、図７に破線で示す回転変動は、Ｌ／Ｕクラッチ３３が正常に締結された場合の回転変動を示している。

以下、プライマリ回転数Ｎｐを用いることなく前進用クラッチ３５の開放を判定することにより、ＣＶＴ制御ユニット４１が油圧制御系の故障を判定する際の手順について説明する。まず、ＣＶＴ制御ユニット４１はプライマリ回転数Ｎｐを検出することができないため、以下の手順に従ってプライマリ軸１２の予測回転数Ｎｐｆ(以下、予測プライマリ回転数という)を算出する。つまり、ＣＶＴ制御ユニット４１は判定手段や入力回転数算出手段として機能する。

図８は予測プライマリ回転数Ｎｐｆの算出手順の流れを示すブロック図である。図８に示すように、ＣＶＴ制御ユニット４１は、車速Ｖとスロットル開度Ｔｏとをパラメータとして図示しない変速特性マップを参照し、目標プライマリ回転数Ｎｐｄを算出する。続いて、目標プライマリ回転数Ｎｐｄの急激な変動を抑制するため、目標プライマリ回転数Ｎｐｄに変化量上下限処理を施し、上下限処理後の目標プライマリ回転数Ｎｐｄｌを算出する。この目標プライマリ回転数Ｎｐｄｌはプライマリ軸１２の目標回転数となっている。

続いて、ＣＶＴ制御ユニット４１は、算出した目標プライマリ回転数Ｎｐｄｌと入力されるセカンダリ回転数Ｎｓとに基づいて目標変速比ｉｓを算出し、この目標変速比ｉｓに変化量１次遅れフィルタ処理を施して、フィルタ処理後の目標変速比ｉｓｆを算出する。そして、この目標変速比ｉｓｆと、先読みした予測セカンダリ回転数Ｎｓｆとに基づいて、予測プライマリ回転数Ｎｐｆを算出する。

この予測プライマリ回転数Ｎｐｆは、目標変速比ｉｓｆに基づいて算出される回転数であるため、実際の無段変速機１０内で回転するプライマリプーリ２０に即した回転数となっている。つまり、目標プライマリ回転数Ｎｐｄｌは変速制御の初期段階における目標値であるのに対して、目標変速比ｉｓｆは変速制御の最終段階における目標値であるため、目標変速比ｉｓｆを用いることにより、予測プライマリ回転数Ｎｐｆを実際のプライマリ回転数Ｎｐに近づけて算出することができる。

図９は前進用クラッチ３５が開放されたときのエンジン回転数Ｎｅと予測プライマリ回転数Ｎｐｆとの変動状態を示す線図である。図９に示すように、前進走行中に前進用クラッチ３５が開放状態に切り換えられた場合には、エンジン回転数Ｎｅは急激に上昇することになるが、目標変速比ｉｓｆに基づいて算出される予測プライマリ回転数Ｎｐｆは、前述したタービン回転数Ｎｔのようにエンジン回転数Ｎｅに追従することなく、プライマリ回転数Ｎｐと同様の特性を示すことになる。このように、プライマリ回転数Ｎｐと同様の特性を備える予測プライマリ回転数Ｎｐｆを算出することにより、前進用クラッチ３５の出力側つまりプライマリプーリ２０側の回転数をＣＶＴ制御ユニット４１に認識させることができる。このため、予測プライマリ回転数Ｎｐｆと、前進用クラッチ３５の入力側の回転数を示すエンジン回転数Ｎｅとを比較判定することにより、前進用クラッチ３５が締結状態と開放状態とのいずれに切り換えられているかを判定することができる。

続いて、予測プライマリ回転数Ｎｐｆとエンジン回転数Ｎｅとを用いて、前進用クラッチ３５の開放を伴う油圧制御系故障を判定する手順について説明する。図１０は前進用クラッチ３５の開放を伴う油圧制御系故障を判定する際の手順を示すフローチャートである。

図１０に示すように、まずステップＳ１では、ロックアップ信号が出力されているか否かが判定される。ステップＳ１において、ロックアップ信号が出力されている場合には、ステップＳ２に進み、エンジン回転数Ｎｅと予測プライマリ回転数Ｎｐｆとの回転数差が所定値Ｇ１を上回るか否かが判定される。ステップＳ２において、回転数差が所定値Ｇ１を上回ると判定された場合には、ステップＳ３に進み、エンジン回転数Ｎｅの上昇変化量ΔＮｅが所定変化量Ｉを上回るか否かが判定される。そして、ステップＳ３において、エンジン回転数Ｎｅが所定変化量Ｉを上回って上昇側に変化する場合には、続くステップＳ４において、タイマ制御が開始される。また、ステップＳ１〜Ｓ３までの条件を満たさなかった場合には、再びステップＳ１から各種条件が判定されることになる。

続いて、ステップＳ５では、エンジン回転数Ｎｅと予測プライマリ回転数Ｎｐｆとの回転数差が所定値Ｇ２を上回るか否かが判定される。なお、この所定値Ｇ２はステップＳ２の所定値Ｇ１よりも小さな値となっている。ステップＳ５において、回転数差が所定値Ｇ２を上回ると判定された場合には、ステップＳ６に進み、タイマ制御によって算出される積算タイマが、判定時間Ｔ１を上回るか否かが判定される。一方、ステップＳ５において、回転数差が所定値Ｇ２を下回ると判定された場合には、再びステップＳ１から各種条件が判定される。

ステップＳ６において、積算タイマが判定時間Ｔ１に満たない場合には、ステップＳ７に進み、タイマカウントにより積算タイマが加算されて、再びステップＳ５で回転数差が判定される。一方、積算タイマが判定時間Ｔ１に達した場合には、ステップＳ８に進み、油圧制御系の故障により前進用クラッチ３５が開放状態にあると判定される。

このような判定手順により、図９に示すように、ロックアップ信号が出力された状態のもとで、エンジン回転数Ｎｅと予測プライマリ回転数Ｎｐｆとの回転数差が所定値Ｇ１を上回るとともに、エンジン回転数Ｎｅが所定変化量Ｉを上回って上昇し、判定時間Ｔ１に渡ってエンジン回転数Ｎｅと予測プライマリ回転数Ｎｐｆとの回転数差が所定値Ｇ２を上回り続けた場合には、前進用クラッチ３５の開放状態を伴う油圧制御系故障が発生していると判定されることになる。このように、エンジン回転数Ｎｅと予測プライマリ回転数Ｎｐｆとの回転数差が離れることだけでなく、エンジン回転数Ｎｅが上昇側に変化することも判定条件とするため、前進用クラッチ３５が開放状態にあることを確実に判定することができる。つまり、前進用クラッチ３５の開放によってエンジン回転数Ｎｅが上昇側に変化した状態のもとで、油圧制御系故障を判定するようにしたので、判定結果の確実性を高めることができる。

そして、前述の手順を経て油圧制御系の故障が検出された場合には、ＣＶＴ制御ユニット４１によるロックアップ信号の出力は解除されることになる。ロックアップ信号の解除により、図４の状態Ｂや図５(Ｂ)に示すように、油圧制御回路は通常の前進走行状態に制御されるため、電磁圧力制御弁７０からパイロット圧の出力が再開される。これにより、スリップ圧調整弁６９からスイッチ弁６２を介して前進用クラッチ３５に再び油圧を供給することができ、再び車両を前進走行させることができる。また、油圧制御系の故障が検出された場合には、インジケータランプを点灯させることにより、運転者に油圧制御系の故障を認識させるようにしても良い。

なお、図９に示すアクセル開度Ａｏは、前進用クラッチ３５が開放された場合に想定される運転者のアクセル操作状況を示しており、図９のエンジン回転数Ｎｅや予測プライマリ回転数Ｎｐｆの変動状態は、図示するアクセル開度Ａｏに基づく変動状態である。このアクセル操作状況は、急激にエンジン回転数Ｎｅが上昇したため運転者がアクセルペダルを一旦離した後に、車両を走行させるために再度アクセルペダルを踏み込んだ状態を示しているが、この状態に限られることはなく、アクセルペダルが一定に踏み続けられた場合や、アクセルペダルが更に踏み込まれた場合であっても、エンジン回転数Ｎｅと予測プライマリ回転数Ｎｐｆとに基づいて油圧制御系故障を判定できることは言うまでもない。

これまで説明したように、前進走行中にエンジン回転数Ｎｅと予測プライマリ回転数Ｎｐｆとを比較判定することにより、プライマリ回転数センサを削減して低コスト化を達成した無段変速機１０であっても、前進用クラッチ３５の開放を確実に判定することができる。

また、エンジン回転数Ｎｅが所定変化量Ｉを上回って上昇側に変化した状態のもとで、エンジン回転数Ｎｅと予測プライマリ回転数Ｎｐｆとを比較判定するようにしたので、判定結果の確実性を高めることができる。

さらに、目標変速比ｉｓｆに基づいて予測プライマリ回転数Ｎｐｆを算出するようにしたので、予測プライマリ回転数Ｎｐｆを実際のプライマリ回転数Ｎｐに近づけて算出することができ、判定結果の確実性を高めることができる。

さらに、無段変速機１０が前記実施の形態で説明した油圧制御回路を備えている場合、すなわち、ロックアップ信号の出力に基づいて、前進用クラッチ３５に対する油圧供給経路を、スリップ圧調整弁６９を介してオイルポンプ４０に連通する第１作動油路から、スリップ圧調整弁６９を迂回してオイルポンプ４０に連通する第２作動油路に切り換えるとともに、第１作動油路を介してＬ／Ｕクラッチ３３のリリース室３３ｂをスリップ圧調整弁６９に接続し、スリップ圧調整弁６９を切り換えてリリース室３３ｂの油圧を排出する油圧制御回路を備えている場合には、制御系故障が発生した状態のもとでロックアップ信号が出力されると、前進用クラッチ３５が開放されることになる。このため、ロックアップ信号が出力された状態のもとで前進用クラッチ３５の開放を判定することにより、制御系故障の判定を確実に行うことができる。

さらに、油圧制御系の故障が検出されたときには、ロックアップ信号を解除するようにしたので、前進用クラッチ３５を再締結することができ、最低限の走行性能を維持することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、スロットル開度ＴｏセンサからＣＶＴ制御ユニット４１に入力されるスロットル開度Ｔｏを、アクセルペダルセンサ５２からのアクセル開度Ａｏに基づいて算出しても良い。また、車速ＶセンサからＣＶＴ制御ユニット４１に入力される車速Ｖを、セカンダリ回転数センサからのセカンダリ回転数Ｎｓに基づいて算出しても良い。

また、目標変速比ｉｓｆに基づいて予測プライマリ回転数Ｎｐｆを算出するようにしているが、フィルタ処理を施していない目標変速比ｉｓに基づいて予測プライマリ回転数Ｎｐｆを算出しても良い。さらに、予測プライマリ回転数Ｎｐｆは目標変速比ｉｓｆと予測セカンダリ回転数Ｎｓｆとに基づいて算出されているが、予測セカンダリ回転数Ｎｓｆに代えて、セカンダリ回転数Ｎｓを用いるようにしても良い。

さらに、前記実施の形態に示す油圧制御回路においては、制御系に故障が発生した状態のもとでロックアップ信号が出力されると、前進用クラッチ３５が開放されるため、ＣＶＴ制御ユニット４１は、ロックアップ信号が出力された状態のもとで前進用クラッチ３５の開放を判定しているが、ロックアップ信号の出力時に限られることはなく、ロックアップ信号が出力されていない前進走行中に前進用クラッチ３５の開放を判定しても良い。また、図示する油圧制御回路に限られることはなく、制御系に故障が発生した場合に前進用クラッチ３５の開放が想定される油圧制御回路であれば、他の油圧制御回路を備える無段変速機に本発明を適用しても良い。

なお、本発明の制御装置を適用する無段変速機としては、図示するベルト式無段変速機１０に限られることはなく、トロイダル式無段変速機であっても良いことはいうまでもない。

車両に搭載される無段変速機を示すスケルトン図である。無段変速機の油圧制御系および電子制御系を示す概略図である。油圧制御回路の一部を示す油圧回路図である。電磁切換弁、電磁圧力制御弁、ロックアップクラッチおよび前進用クラッチの作動状態を示す表である。 (Ａ)〜(Ｄ)は、図４の状態Ａ〜Ｄにそれぞれ対応する油圧回路図である。図１の無段変速機を簡略化して示したスケルトン図である。エンジン回転数とタービン回転数との回転変動を示す線図である。予測プライマリ回転数の算出手順を示すブロック図である。エンジン回転数と予測プライマリ回転数との変動状態を示す線図である。前進用クラッチの開放を伴う油圧制御系故障を判定する際の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０無段変速機
１１エンジン
１１ａクランク軸
１２プライマリ軸（入力軸）
１３セカンダリ軸（出力軸）
２０プライマリプーリ（入力側回転体）
２１セカンダリプーリ（出力側回転体）
２２駆動ベルト（動力伝達要素）
３０トルクコンバータ
３２タービン軸
３３Ｌ／Ｕクラッチ（ロックアップクラッチ）
３３ａアプライ室
３３ｂリリース室
３５前進用クラッチ
４０オイルポンプ（油圧供給源）
４１ＣＶＴ制御ユニット（クラッチ制御手段，入力回転数算出手段，判定手段）
６２スイッチ弁
６７電磁切換弁
６９スリップ圧調整弁（油圧作動弁）
７０電磁圧力制御弁
Ｇ１，Ｇ２所定値
Ｉ所定変化量
ｉｓ目標変速比
ｉｓｆ目標変速比
Ｎｅエンジン回転数
Ｎｐｄ目標プライマリ回転数（目標回転数）
Ｎｐｄｌ目標プライマリ回転数（目標回転数）
Ｎｐｆ予測プライマリ回転数（予測回転数）
Ｎｓセカンダリ回転数
Ｔｏスロットル開度
Ｖ車速

Claims

入力軸に装着されるとともにトルクコンバータを介してエンジンに駆動される入力側回転体と、出力軸に装着されるとともに前記入力側回転体に動力伝達要素を介して連結される出力側回転体とを備える無段変速機の制御装置であって、
前記トルクコンバータのタービン軸と前記入力軸との間に設けられ、前記入力側回転体にエンジン動力を伝達する締結状態と、伝達を解除する開放状態とに切り換えられる前進用クラッチと、
車速とスロットル開度とに基づいて、前記入力軸の回転数を予測して算出する入力回転数算出手段と、
前進走行中にエンジン回転数が所定変化量を上回って上昇側に変化したときに前記エンジン回転数と前記入力軸の予測回転数とを比較判定し、前記エンジン回転数と前記予測回転数との回転数差が所定値を上回るときには、前記前進用クラッチの開放を判定する判定手段とを有することを特徴とする無段変速機の制御装置。
請求項１記載の無段変速機の制御装置において、前記入力回転数算出手段は、車速とスロットル開度とに基づいて前記入力軸の目標回転数を算出し、前記目標回転数と前記出力軸の回転数とに基づいて目標変速比を算出し、前記目標変速比に基づいて前記入力軸の予測回転数を算出することを特徴とする無段変速機の制御装置。
請求項１または２記載の無段変速機の制御装置において、
前記トルクコンバータに組み込まれ、前記タービン軸と前記エンジンのクランク軸とを連結する締結状態と、連結を解除する開放状態とに切り換えられるロックアップクラッチと、
車両の走行状態に基づいて、前記ロックアップクラッチを締結させるロックアップ信号を出力するクラッチ制御手段と、
前記ロックアップ信号に基づいて、前記前進用クラッチの油圧供給経路を、油圧作動弁を介して油圧供給源に連通する第１作動油路から、前記油圧作動弁を迂回して前記油圧供給源に連通する第２作動油路に切り換えるとともに、前記第１作動油路を介して前記ロックアップクラッチのリリース室を前記油圧作動弁に接続し、前記油圧作動弁を切り換えて前記リリース室の油圧を排出する油圧制御回路とを有し、
前記判定手段は、ロックアップ信号が出力された状態のもとで、前記前進用クラッチの開放を判定したときには、制御系の故障と判定することを特徴とする無段変速機の制御装置。
請求項３記載の無段変速機の制御装置において、前記判定手段により制御系の故障と判定されたときには、前記クラッチ制御手段は前記ロックアップ信号を解除することを特徴とする無段変速機の制御装置。