JP6554546B2 - ベルト無段変速機及びその故障判断方法 - Google Patents

ベルト無段変速機及びその故障判断方法 Download PDF

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Description

本発明は、ベルト無段変速機（以下、「ＣＶＴ」という。）においてセンサ、ソレノイドバルブ等の故障を判断する技術に関する。
ＣＶＴは、溝幅を変更可能なプライマリプーリ及びセカンダリプーリと、これらの間に掛け回されたベルトとで構成される。各プーリの溝幅を変更すれば、ベルトと各プーリとの接触半径が変化し、変速比が無段階に変化する。
プライマリプーリ及びセカンダリプーリの溝幅は、これらプーリの油室にそれぞれ供給されるプライマリ圧及びセカンダリ圧によって変更される。また、これらの油圧によってベルトがプライマリプーリ及びセカンダリプーリに挟持される。
これらの油圧を調整するソレノイドバルブは、故障すると指示圧と実圧との差が大きくなるので、指示圧と実圧との差に基づき故障しているか判断することができる。
一方、ＪＰ２０００−５５１８２Ａは、変速機の入力回転速度センサが故障しているか判断し、入力回転速度センサが故障していると判断した場合は所定のフェイルセーフ制御（変速比範囲の制限等）を実行する自動変速機を開示している。
ＣＶＴの場合、入力回転速度センサ故障時のフェイルセーフ制御としては、ベルト滑りが発生しないようにセカンダリ圧を高める制御が好適である。例えば、セカンダリ圧を調整するセカンダリ圧ソレノイドバルブへの指示圧を高めつつ、プライマリ圧ソレノイドへの指示値を車速に応じた値にすれば、ベルト滑りを防止しつつ車速に応じてＣＶＴを変速させることができる。
しかしながら、ＣＶＴにおいて上記フェイルセーフ制御を実行すると、エンジンの回転速度が低い場合は、エンジンによって駆動されるオイルポンプの吐出量が少なく、セカンダリプーリに供給される油量が不足し、セカンダリ圧が指示圧まで上がらない場合がある。
この場合、指示値と実圧の乖離が生じ、これらの差に基づきセカンダリ圧ソレノイドバルブの判断が行われると、セカンダリ圧ソレノイドバルブが故障していないにもかかわらず故障していると判断される。そして、入力回転速度センサの故障に加えセカンダリ圧ソレノイドバルブも故障していると判断されると、複数箇所が故障していると判断され、二重故障用のフェイルセーフ制御が実行されてしまう。
二重故障用のフェイルセーフ制御は、例えば、副変速機構付きＣＶＴであれば、副変速機構の変速段を２速に固定するとともにエンジンのトルクダウンを実施する制御である。本制御は、車両を安全な場所まで安全に待避させることを目的とするもので、実行された場合の車両の動力性能に対する影響が大きく、このような制御が誤った判断結果に基づき実行されるのは好ましくない場合がある。
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、入力回転速度センサが故障していると判断された場合に、故障していないセカンダリ圧ソレノイドバルブまで故障していると誤って判断されないようにすることを目的とする。
本発明のある態様によれば、セカンダリプーリに供給されるセカンダリ圧がセカンダリ指示圧となるよう調整するセカンダリ圧調圧弁と、前記セカンダリ圧を検出するセカンダリ圧センサと、前記ベルト無段変速機の入力回転速度を検出する入力回転速度センサと、コントローラと、を備えた無段変速機が提供される。
前記コントローラは、前記入力回転速度センサの検出値に基づき前記入力回転速度センサが故障しているか判断し、前記入力回転速度センサが故障していると判断した場合は前記セカンダリ指示圧を所定の高圧にするフェイルセーフ制御を実行するととともに、前記セカンダリ指示圧と前記セカンダリ圧センサの検出値との差に基づく前記セカンダリ圧調圧弁の故障判断を禁止する、ように構成される。
また、本発明の別の態様によれば、これに対応するベルト無段変速機の故障判断方法が提供される。
これらの態様によれば、入力回転速度センサが故障していると判断された場合はセカンダリ圧調圧弁の故障判断が行われることがなく、セカンダリ圧調圧弁が正常であるにもかかわらずセカンダリ圧調圧弁が故障していると誤って判断されることがない。
図１は、本発明の実施形態に係るベルト無段変速機の全体構成図である。 図２は、油圧制御回路の部分概略構成図である。 図３は、ソレノイドバルブの故障判断方法を説明するための図である。 図４は、ソレノイドバルブが誤って故障していると判断される様子を示した図である。 図５は、変速機コントローラの処理内容を示したフローチャートである。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係るベルト無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。この車両は動力源としてエンジン１を備える。エンジン１の出力回転は、トルクコンバータ２、第１ギヤ列３、変速機４、第２ギヤ列５、差動装置６を介して駆動輪７へと伝達される。第２ギヤ列５には駐車時に変速機４の出力軸を機械的に回転不能にロックするパーキング機構８が設けられている。
エンジン１は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジンの回転速度、トルクは、エンジンコントローラ１３によって制御される。
トルクコンバータ２は、ロックアップクラッチ２ａを備える。ロックアップクラッチ２ａが締結されると、トルクコンバータ２における滑りがなくなり、トルクコンバータ２の伝達効率を向上させることができる。
また、車両には、エンジン１の動力の一部を利用して駆動されるオイルポンプ１０と、オイルポンプ１０からの油圧を調圧して変速機４の各部位に供給する油圧制御回路１１と、油圧制御回路１１を制御する変速機コントローラ１２とが設けられている。
変速機４は、バリエータ２０と、バリエータ２０に対して直列に設けられる副変速機構３０とを備えた無段変速機である。「直列に設けられる」とはエンジン１から駆動輪７に至るまでの動力伝達経路においてバリエータ２０と副変速機構３０とが直列に設けられるという意味である。この例では、副変速機構３０がバリエータ２０の出力側に設けられているが、副変速機構３０は入力側に設けられていてもよい。
バリエータ２０は、プライマリプーリ２１と、セカンダリプーリ２２と、プーリ２１、２２の間に掛け回されるベルト２３とを備えた無段変速機構である。プーリ２１、２２は、それぞれ固定円錐板２１ｆ、２２ｆと、固定円錐板２１ｆ、２２ｆに対してシーブ面を対向させた状態で配置され固定円錐板２１ｆ、２２ｆとの間に溝を形成する可動円錐板２１ｍ、２２ｍと、可動円錐板２１ｍ、２２ｍの背面に設けられて可動円錐板２１ｍ、２２ｍを軸方向に変位させる油圧シリンダ２１ｐ、２２ｐとを備える。ベルト２３としては、金属ベルト、ゴムベルト、チェーン式ベルト等を一例として挙げることができるが特に限定されない。
プーリ２１、２２に供給される油圧（プライマリ圧Ｐｐｒｉ及びセカンダリ圧Ｐｓｅｃ）を調整すると、プーリ２１、２２がベルト２３を挟持する力が変化してバリエータ２０のトルク容量（伝達可能な最大トルク）が変化し、また、溝幅が変化してベルト２３と各プーリ２１、２２との接触半径が変化し、バリエータ２０の変速比が無段階に変化する。
副変速機構３０は前進２段・後進１段の変速機構である。副変速機構３０は、２つの遊星歯車のキャリアを連結したラビニョウ型遊星歯車機構３１と、複数の摩擦要素（Ｌｏｗブレーキ３２、Ｈｉｇｈクラッチ３３、Ｒｅｖブレーキ３４）とを備える。摩擦要素３２〜３４への供給油圧を調整し、摩擦要素３２〜３４の締結状態を変更することによって、副変速機構３０の変速段が変更される。
変速機コントローラ１２は、ＣＰＵと、ＲＡＭ・ＲＯＭからなる記憶装置と、入出力インターフェースと、これらを相互に接続するバスとから構成される。
変速機コントローラ１２には、入出力インターフェースを介して、各種信号が入力される。入力される信号には、以下の信号：
・アクセルペダルの操作量を表すアクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ４１からの信号
・変速機４の入力回転速度（＝プライマリプーリ２１の回転速度）を検出する入力回転速度センサ４２からの信号
・変速機４の出力回転速度（∝車速）を検出する出力回転速度センサ４３からの信号
・ライン圧ＰＬを検出するライン圧センサ４４からの信号
・プライマリ圧Ｐｐｒｉを検出するプライマリ圧センサ４５からの信号
・セカンダリ圧Ｐｓｅｃを検出するセカンダリ圧センサ４６からの信号
・セレクトレバーの位置を検出するインヒビタスイッチ４７からの信号
・セカンダリプーリ２２の回転速度であるセカンダリ回転速度Ｎｓｅｃを検出するセカンダリ回転速度センサ４８からの信号
・エンジンコントローラ１３からエンジン１の運転状態（回転速度、トルク）を示す信号
が含まれる。
変速機コントローラ１２の記憶装置には、変速機４の変速制御プログラム、この変速制御プログラムで用いる変速マップが格納されている。変速機コントローラ１２は、記憶装置に格納されている変速制御プログラムを読み出してＣＰＵに実行させることによって、入力インターフェースを介して入力される信号に対して所定の演算処理を施して変速機４の各部位に供給する油圧の指示圧を設定し、設定した指示圧を入出力インターフェースを介して油圧制御回路１１に出力する。また、変速機コントローラ１２は、必要に応じて、エンジンコントローラ１３にエンジン制御信号（例えば、トルクダウン信号）を出力する。
油圧制御回路１１は複数の流路、複数の油圧制御弁で構成される。油圧制御回路１１は、変速機コントローラ１２からの指示圧に基づき、複数の油圧制御弁を制御して油圧の供給経路を切り換えるとともに指示圧に応じた油圧を生成し、これを変速機４の各部位に供給する。これにより、バリエータ２０の変速、副変速機構３０の変速段の変更、各摩擦要素３２〜３４の容量制御、ロックアップクラッチ２ａの締結・解放が行われる。
図２は、油圧制御回路１１のうち、バリエータ２０の変速に関連のある部分を示している。
ライン圧ソレノイドバルブ６１は、オイルポンプ１０の吐出圧の一部をドレンして減圧することで、ライン圧ＰＬをライン指示圧に調圧するドレン調圧式のソレノイドバルブである。
プライマリ圧ソレノイドバルブ６２及びセカンダリ圧ソレノイドバルブ６３は、ライン圧ＰＬを元圧として、ライン圧ＰＬの一部をドレンして減圧することでプライマリ圧Ｐｐｒｉ及びセカンダリ圧Ｐｓｅｃをそれぞれプライマリ指示圧、セカンダリ指示圧に調圧するドレン調圧式のソレノイドバルブである。
ソレノイドバルブ６１〜６３は、それぞれ、調圧後の油圧を調圧弁に戻し、調圧後の油圧を指示圧にフィードバック制御するためのフィードバック回路６１ｆ、６２ｆ、６３ｆを有している。指示圧はソレノイドバルブ６１〜６３への指示電流という形でソレノイドバルブ６１〜６３に指示される。また、ソレノイドバルブ６１〜６３は、それぞれ指示電流が０ｍＡの時に入力油圧に対する出力油圧が最大になるノーマルハイ型のソレノイドバルブである。
このような構成により、油圧制御回路１１は、ライン圧ＰＬを元圧としてプライマリ圧Ｐｐｒｉとセカンダリ圧Ｐｓｅｃとを独立して調節することができる。
ところで、変速機コントローラ１２は、センサ４１〜４８、ソレノイドバルブ６１〜６３等が正常かどうかの監視、判断を行っており、いずれかの部位が故障していると判断した場合には故障部位に応じたフェイルセーフ制御を行っている。
例えば、変速機コントローラ１２は、入力回転速度センサ４２からの信号に基づき、入力回転速度センサ４２が故障しているか判断している。入力回転速度センサ４２から信号を取得できない、又は、異常値である場合は、信号線が断線している又はセンサ自体が故障していると考えられるので、入力回転速度センサ４２が故障していると判断する。
そして、変速機コントローラ１２は、入力回転速度センサ４２が故障していると判断した場合は、ソレノイドバルブ６１、６３の入力油圧に対する出力油圧が最大になるよう各ソレノイドバルブへの指示電流を０ｍＡ、すなわち、ライン指示圧、セカンダリ指示圧を最大圧にして、ライン圧ＰＬ及びセカンダリ圧Ｐｓｅｃを高め、挟持圧不足によりベルト２３が滑るのを防止する。プライマリ圧ソレノイドバルブ６２については、変速機コントローラ１２は、プライマリ指示圧（指示電流）を車速に応じた値に設定し、これに基づきプライマリ圧Ｐｐｒｉをフィードフォワード制御することで、車速に応じた変速を実現する。
また、ソレノイドバルブ６１〜６３については、変速機コントローラ１２は、指示圧とセンサ５１〜５３の検出値（実圧）と差に基づきソレノイドバルブ６１〜６３が故障しているか判断する。
具体的には、図３に示すように、指示圧と検出値とのずれが大きい領域を故障領域として予め設定しておき、変速機コントローラ１２は、指示圧と検出値との組合せが故障領域に入った場合は判断対象のソレノイドバルブが故障していると判断する。
そして、変速機コントローラ１２は、ソレノイドバルブ６１〜６３のいずれかが故障していると判断した場合は、故障していると判断されたソレノイドバルブに応じたフェイルセーフ制御を実行する。例えば、変速機コントローラ１２は、プライマリ圧ソレノイドバルブ６２が故障していると判断した場合は、セカンダリ圧ソレノイドバルブ６３への指示電流を０ｍＡにし、すなわちセカンダリ圧ソレノイドバルブ６３への電流を遮断し、セカンダリ圧Ｐｓｅｃを高める。
また、変速機コントローラ１２は、複数箇所に故障が生じている二重故障が生じていると判断した場合は、車両を安全な場所まで安全に待避させるための二重故障用のフェイルセーフ制御を実行する。本制御では、例えば、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速段を２速に固定し、かつ、エンジン１のトルクダウンを実行するようエンジンコントローラ１３に指示する。
しかしながら、入力回転速度センサ４２が故障していると判断されて上記フェイルセーフ制御を実行している時に、セカンダリ指示圧と検出値との差に基づくセカンダリ圧ソレノイドバルブ６３の故障判断を実行すると、セカンダリ圧ソレノイドバルブ６３が故障していないにもかかわらず故障していると誤って判断し、二重故障用のフェイルセーフが実行されてしまう可能性がある。
図４はそのときの様子を示している。
入力回転速度センサ４２が故障していると判断されて上記フェイルセーフ制御を実行している時は、上記の通り、ソレノイドバルブ６１、６３の出力油圧が入力油圧に対して最大になるようライン指示圧、セカンダリ指示圧がそれぞれ最大圧にされ、ライン圧ＰＬ及びセカンダリ圧Ｐｓｅｃが高められる。
このような状況でエンジン１の回転速度が低下すると、オイルポンプ１０の吐出量が減少し、セカンダリプーリ２２に供給される油量が不足し、セカンダリ圧Ｐｓｅｃがセカンダリ指示圧（最大圧）まで上がらない場合がある（図中点Ｘ→点Ｙ）。
このため、セカンダリ圧センサ４６の検出値がセカンダリ指示圧から乖離し、セカンダリ指示圧と検出値との組合せが正常領域を出て故障領域に入り、正常なセカンダリ圧ソレノイドバルブ６３についても故障していると判断されてしまう。
入力回転速度センサ４２に続きセカンダリ圧ソレノイドバルブ６３も故障していると判断されてしまうと、二重故障用のフェイルセーフ制御が実行されるが、二重故障用のフェイルセーフ制御は、上記の通り、安全性を重視したフェイルセーフ制御であるので走行性能への影響が大きく、このような制御が誤った判断結果に基づき実行されるのは好ましくない。
そこで、変速機コントローラ１２は、入力回転速度センサ４２が故障していると判断した場合は、セカンダリ指示圧と検出圧との差に基づくセカンダリ圧ソレノイドバルブ６３の故障判断を禁止する。
図５は、そのための変速機コントローラ１２の処理内容を示している。
これによると、変速機コントローラ１２は、入力回転速度センサ４２が故障していると判断すると、処理をステップＳ１からステップＳ２、Ｓ３に進める。そして、変速機コントローラ１２は、入力回転速度センサ４２が故障している時のフェイルセーフ制御（ライン指示圧、セカンダリ指示圧＝最大圧）を実行するとともに、セカンダリ圧ソレノイドバルブ６３の故障判断を禁止する。
これにより、入力回転速度センサ４２が故障していると判断された場合はセカンダリ圧ソレノイドバルブ６３の故障判断が行われることがなく、セカンダリ圧ソレノイドバルブ６３が正常であるにもかかわらずセカンダリ圧ソレノイドバルブ６３が故障していると誤って判断されることがない。
したがって、二重故障と判断されて二重故障用のフェイルセーフ制御が実行されて副変速機構３０が２速固定になり、走行性能が大きく低下することもない。
なお、このような入力回転速度センサ４２が故障時のセカンダリ圧ソレノイドバルブ６３の故障判断の禁止は、本実施形態のように同じライン圧ＰＬを元圧としてソレノイドバルブ６２、６３によってプライマリ圧Ｐｐｒｉ、セカンダリ圧Ｐｓｅｃを調整する両調圧式のＣＶＴで行うのが効果的である。これは、両調圧式のＣＶＴにおいては、ライン圧ＰＬがそのままセカンダリ圧Ｐｓｅｃとしてセカンダリプーリ２２に供給される所謂片調圧式のＣＶＴと比べて、セカンダリ圧ソレノイドバルブ６３が介在する分、セカンダリ圧Ｐｓｅｃのみを一方的に高めることが難しく、上記した問題を起こしやすいからである。
また、変速機コントローラ１２は、上記の通り、故障箇所に応じたフェイルセーフ制御を実行するが、イグニッションキーがオフに操作された場合は、そのタイミングで実行中のフェイルセーフ制御を終了する。そして、再度イグニッションキーがオンにされ、車両が再出発する場合には、センサ、ソレノイドバルブ等が故障しているかの判断を改めて行い、再度故障していると判断された場合に再度フェイルセーフ制御を実行するようにする。
これは再度イグニッションキーがオンされた時点では故障が解消している場合もあるからであり、この場合には不要なフェイルセーフ制御が実行されて車両の再出発時の走行性能が悪化するのを防止することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、上記実施形態では、入力回転速度センサ４２が故障していると判断されるとセカンダリ指示圧を最大圧にしているが、ベルト滑りを防止できる所定の高圧であればよいので、必ずしも最大圧に限定されない。
本願は日本国特許庁に２０１５年９月１１日に出願された特願２０１５−１７９５２０号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (4)

  1. ベルト無段変速機であって、
    セカンダリプーリに供給されるセカンダリ圧がセカンダリ指示圧となるよう調整するセカンダリ圧調圧弁と、
    前記セカンダリ圧を検出するセカンダリ圧センサと、
    前記ベルト無段変速機の入力回転速度を検出する入力回転速度センサと、
    コントローラと、
    を備え、
    前記コントローラは、
    前記入力回転速度センサの検出値に基づき前記入力回転速度センサが故障しているか判断し、
    前記入力回転速度センサが故障していると判断した場合は前記セカンダリ指示圧を所定の高圧にするフェイルセーフ制御を実行するととともに、前記セカンダリ指示圧と前記セカンダリ圧センサの検出値との差に基づく前記セカンダリ圧調圧弁の故障判断を禁止する、
    ように構成されるベルト無段変速機。
  2. 請求項１に記載のベルト無段変速機であって、
    プライマリプーリに供給されるプライマリ圧がプライマリ指示圧となるよう調整するプライマリ圧調圧弁を備え、
    前記プライマリ圧調圧弁と前記セカンダリ圧調圧弁は、同じライン圧を元圧としてそれぞれ前記プライマリ圧、前記セカンダリ圧を調整する調圧弁である、
    ベルト無段変速機。
  3. 請求項１又は２に記載のベルト無段変速機であって、
    前記コントローラは、イグニッションキーがオフになると前記フェイルセーフ制御を解除するようさらに構成される、
    ベルト無段変速機。
  4. セカンダリプーリに供給されるセカンダリ圧がセカンダリ指示圧となるよう調整するセカンダリ圧調圧弁と、前記セカンダリ圧を検出するセカンダリ圧センサと、
    ベルト無段変速機の入力回転速度を検出する入力回転速度センサと、を備えたベルト無段変速機における故障判断方法であって、
    前記入力回転速度センサの検出値に基づき前記入力回転速度センサが故障しているか判断し、
    前記入力回転速度センサが故障していると判断した場合は前記セカンダリ指示圧を所定の高圧にするフェイルセーフ制御を実行するととともに、前記セカンダリ指示圧と前記セカンダリ圧センサの検出値との差に基づく前記セカンダリ圧調圧弁の故障判断を禁止する、
    故障判断方法。
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