JPH05106728A - 無段変速機の制御装置 - Google Patents

無段変速機の制御装置

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JPH05106728A
JPH05106728A JP3292349A JP29234991A JPH05106728A JP H05106728 A JPH05106728 A JP H05106728A JP 3292349 A JP3292349 A JP 3292349A JP 29234991 A JP29234991 A JP 29234991A JP H05106728 A JPH05106728 A JP H05106728A
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primary
pressure
control
valve
control valve
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JP3292349A
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English (en)
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Yoshiji Sato
佳司 佐藤
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Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 変速用のプライマリ制御弁の故障による非通
電時に高速段側に変速制御する方式において、更に発進
性等を改善する 【構成】 無段変速機5の油圧制御系に設けられて変速
信号により電子的に変速制御するプライマリ制御弁60
において、その制御側の弁65等のスプリング67の荷
重を、プライマリとセカンダリのクランプ力比、トルク
比及び変速比の関係に基づき、非通電時に中間変速比を
保つように調節する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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、変速信号が故障した際のフェイルセーフ対策
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種の無段変速機の制御系で
は、セカンダリ圧及びプライマリ圧の各制御弁、制御系
が電子化される傾向にある。そして、伝達トルクに対応
したセカンダリ圧、各運転及び走行条件に対応したプラ
イマリ圧による変速制御を最適化することを目指してい
る。そこで、この種の無段変速機の電子制御系として、
例えば比例電磁リリーフ弁のセカンダリ制御弁と、比例
電磁減圧弁のプライマリ制御弁を用いて制御すること
が、本件出願人により既に提案されている。セカンダリ
制御弁は比例ソレノイドのソレノイド電流によりポンプ
吐出圧の一部を逃がし、比例関係で所定のセカンダリ圧
に調圧制御し、プライマリ制御弁は比例ソレノイドのソ
レノイド電流によりセカンダリ圧を減圧し、同様の比例
関係で所定のプライマリ圧に制御するように構成されて
いる。
【0003】上記無段変速機の電子制御では、電気信号
によりセカンダリ圧とプライマリ圧とがそれぞれ制御さ
れているので、ケーブルやソレノイドの断線等の故障を
生じて非通電する場合に対して、予めフェイルセーフ対
策が施されている。ここで、変速用のプライマリ制御弁
は、圧力帰還型の比例電磁減圧弁に構成されているの
で、非通電時にはバルブ特性によりプライマリ圧が最大
または最小の状態になって、強制的にアップシフトまた
はダウンシフトされる。このため、フェイルセーフ対策
ではこのような変速状態を考慮して、適切に変速制御す
ることが必要である。
【0004】従来、上記無段変速機の電子制御系におい
て、変速用のプライマリ制御弁の非通電時のフェイルセ
ーフ対策に関しては、例えば特願平1−328990号
出願のものがある。ここで、比例電磁減圧弁をパイロッ
ト式の圧力帰還型に構成する。そして、走行中に非通電
状態になった場合にプライマリ圧が最小になったとする
と、クランプ力が不足してベルトスリップを生じたり、
急激に低速段にダウンシフトしてホイールロックするこ
とがある。そこでこのような不具合を回避するため、バ
ルブ特性は非通電時にプライマリ圧が最大になって、高
速段に変速制御するように設定することが示されてい
る。
【0005】
【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、非通電時に強制的にプライマリ圧
最大で最小変速比に固定するように変速されるので、ベ
ルトスリップやホイールロック等の不具合は回避するこ
とができるが、発進時にはその最小変速比で発進しなけ
ればならないので、発進性を著しく損う。また、このよ
うな発進時には発進クラッチを焼損したり、異常高温に
なって耐久性に悪影響を与える等の問題がある。
【0006】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、変速用のプライマリ制御弁の故障による非通電時に
高速段側に変速制御する方式において、更に発進性等を
改善することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、電気信号が入力するプライマリ制御弁に
よりプライマリ側の油圧や流量を変化して変速制御する
制御系において、非通電時のプライマリ圧を、中間変速
比を保つように設定するものである。
【0008】
【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で無段階に変速制御され、
このプライマリ制御弁が断線等の故障で非通電する場合
は中間変速比に設定されることで、車両の挙動の急変が
防止され、且つ発進時には比較的低速段で容易に発進し
て走行することが可能になる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1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説明する。エンジン1のクラ
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及びディファレンシャル装置6に順次
伝動構成される。
【0010】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12
b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。
【0011】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とリングギヤ16c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18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の解放でプラネタリギヤ16をフリ
ーにする。
【0012】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。
【0013】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2
8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。
【0014】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。
【0015】次いで、油圧制御系として無段変速機制御
系について説明する。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5
0に連通して所定のセカンダリ圧Psを生じており、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P
pを生じるように構成される。
【0016】セカンダリ制御弁50は、デューティ信号
による圧力制御方式であり、弁本体51にスプール52
が挿入され、スプール52の一方にスプリング53,ブ
ッシュ54を介してセンサシュー55が連結し、変速比
に応じたスプリング力を付与する。また、スプール52
のスプリング53と反対側のポート51cには、油路4
5のセカンダリ圧Psが作用する。一方、油路41のセ
カンダリ圧Psが導かれるデューティソレノイド弁56
を有し、制御ユニット70からのデューティ信号に応じ
セカンダリ圧Psを元圧として制御圧Pcsが生じてお
り、この制御圧Pcsが油路46によりポート51dを
介してスプール52に作用する。こうして、スプリング
力に対するセカンダリ圧Psと制御圧Pcsとの関係に
より、スプール52がストロークしてポート51aのオ
イルをドレンポート51bにドレンし、所定のセカンダ
リ圧Psに調圧するように構成される。
【0017】プライマリ制御弁60は、パイロット式圧
力帰還型の比例電磁減圧弁であり、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、スプール62のスプリン
グ63と反対側の端部には制御室64が形成され、電磁
リリーフ弁65が隣接して一体的に設けられる。スプー
ル62は、制御室64側に大径のランド62aを、スプ
リング63側に小径のランド62bを有し、また、スプ
ール62には、ランド62a,62bと同一形状の仕切
り62c,62dが設けられ、油路44と連通する油圧
室61aで両ランド62c,62dにプライマリ圧Pp
が作用し、その反力はスプリング63と同一方向に作用
する。そして油路43のセカンダリ圧Psがポート61
bに常に流入してセカンダリ圧Psを減圧して、所定の
プライマリ圧Ppを生じるようになっている。
【0018】電磁リリーフ弁65は、比例ソレノイド6
6にスプリング67を備えたプランジャ68が電磁力に
より吸引する方式で設けられ、このプランジャ68のス
プリング付弁体69が制御室64のドレンポート64a
に設置される。また、制御室64には、油路43から分
岐する油路47がオリフィス48を有してセカンダリ圧
を導入するように連通される。そして比例ソレノイド6
6の電磁力に応じて、セカンダリ圧Psを元圧として制
御室64に制御圧Pcを生じ、スプール62の設定圧を
可変にするようになっている。
【0019】これによりスプール62では、ランド62
c,62dの受圧面積差ΔSに作用するプライマリ圧P
pの反力とスプリング63の荷重Fpとに対し、ランド
62aの面積S1に作用する制御圧Pcの力とが対向
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。 Pc・S1=Pp・ΔS+Fp
【0020】また、電磁リリーフ弁65では、スプリン
グ67の荷重Foとソレノイド電流Ip,定数Kによる
電磁力に応じた押付力(Fo−K・Ip)を生じ、これ
によりポート64aの開口面積Scを弁体69で変化し
て制御圧Pcが生じることから、次式が成立する。 Pc・Sc=Fo−K・Ip 従ってプライマリ圧Ppは、ソレノイド電流Ipに対し
次式で示される。 Pp=(Fo−K・Ip)・S1/(Sc・ΔS)−F
p/ΔS 即ち、ソレノイド電流Ipに対し制御圧Pcは反比例関
係になり、制御圧Pcに対しプライマリ圧Ppは比例関
係であり、この結果、図2のようにソレノイド電流Ip
の増大に応じて、プライマリ圧Ppが1対1の関係でリ
ニアに減じる特性になる。また、このようにソレノイド
電流Ipの減少に対してプライマリ圧Ppが増大する特
性により、故障による非通電時には高速段側にアップシ
フトするようなフェイルセーフ機能を有する。
【0021】一方、非通電時のフェイルセーフ変速制御
について説明する。先ず、プッシュタイプベルトの無段
変速機では、プライマリクランプ力Fp,セカンダリク
ランプ力Fs,入力トルクTi,或る変速比や油圧で伝
達可能なトルクTmとすると、クランプ力比Fs/Fs
とトルク比Ti/Tmとの間には、図3(a)のような
関係がある。即ち、プライマリとセカンダリの圧力比P
p/Psを所定の値に維持した際に得られる変速比i
は、そのときの入力トルクTiにより略推定できる。プ
ルタイプベルトの場合にも、ベルトの種類により若干の
差はあるが、圧力比と入力トルクで変速比を推定するこ
とができる。従って、ベルトスリップ限界より定められ
る最大セカンダリ圧Psmaxに対して、最大プライマ
リ圧Ppmaxを適当な値に設定することにより、非通
電時の変速比を中間変速比imに設定することができ
る。なお図3(a)の関係をプライマリクランプ力Fp
について示すと、同図(b)のようになる。
【0022】また、非通電時に車両に要求される特性を
考慮すると、先ずこの非通電時に急ブレーキがかかるよ
うなダウンシフトは避ける必要があり、このためにはエ
ンジン回転数の上昇が、同図(c)の変速パターンにお
いてΔN以下であることが望まれる。従って、通常走行
に最小変速比iH で最大車速Vmaxを得る条件で、上
述のΔNだけエンジン回転数が上昇するには、変速比が
中間変速比imであれば良い。また、発進性、走行性を
考慮すると、変速比は低速段側が望まれる。しかし、こ
れらの条件を満たすための中間変速比imの具体的な値
は、例えば変速比範囲が2.5〜0.5に設定される場
合には0.75〜0.9が望ましい。
【0023】以上により、図3(a)の線図において入
力トルクTiが零の場合の中間変速比imにおけるクラ
ンプ力比aを求める。このクランプ力比a,ベルトスリ
ップ限界の最大セカンダリ圧Psmax,プライマリと
セカンダリの受圧面積比Ap/As(=2)等により最
大プライマリ圧Ppmaxを算出する。そして、非通電
時のソレノイド電流Ipが零の場合に最大プライマリ圧
Ppmaxが得られるように、電磁リリーフ弁65のス
プリング67の荷重を設定する。
【0024】次に、この実施例の作用について説明す
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が駆動して油圧を生じて、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、変速制御系の目標変速比is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に設定され、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Ps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iLの低速段になる。
【0025】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1
2に給油される。そこで例えば走行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22、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。
【0026】一方、セカンダリ圧制御系では、アクセル
踏込みの発進時に、入力トルクTi等に応じたデューテ
ィ信号がデューティソレノイド弁56に入力して所定の
制御圧を生じる。ここで発進時に入力トルクTiが大き
い場合は、高い制御圧Pcsがセカンダリ制御弁50の
スプール52に作用してドレン量を減じるのであり、こ
うしてセカンダリ圧Psは高く制御される。その後、変
速開始して変速比を減じ、ロックアップクラッチ15が
係合すると、制御圧Pcsが低下される。このため、セ
カンダリ制御弁ではドレン量が多くなってセカンダリ圧
Psが徐々に低下制御され、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
するように制御される。
【0027】このセカンダリ圧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を生じること
で変速制御する。即ち、発進時の最大変速比iL では、
それに応じた大きいソレノイド電流Ipがプライマリ制
御弁60の電磁リリーフ弁65における比例ソレノイド
66に流れ、プランジャ68を後退して弁体69の押付
力を減じる。そこで、制御圧Pcは低下して設定圧を低
く定めることになり、スプール62のランド62c,6
2dの面積差により多く減圧され、プライマリ圧Ppが
最低に制御される。そして変速開始すると、ソレノイド
電流Ipは徐々に減少する。そこでプライマリ制御弁6
0では、電磁リリーフ弁65の比例ソレノイド66の電
磁力減少に応じ弁体69の押付力が増して制御圧Pcが
上昇し、設定圧を高くするようになる。そこで、スプー
ル62は順次右側にストロークして給油量を増し、これ
によりプライマリ圧Ppは順次高く制御されて、ベルト
26はプライマリプーリ22の方に移行し、変速比の小
さい高速段にアップシフトする。このとき、ソレノイド
電流Ipが最も小さくなると、高い制御圧Pcでプライ
マリ制御弁60の設定圧を最大にすることで、プライマ
リ圧Ppは最大に上昇して最小変速比iH の状態を保
つ。
【0028】一方、減速または加速時にはソレノイド電
流Ipが逆に増大され、これに伴いプライマリ圧Ppは
多く減圧されて低下し、ベルト26は再びセカンダリプ
ーリ25の方に移行してダウンシフトする。こうして、
プライマリ圧Ppにより最大変速比iL と最小変速比i
H の間の変速全域で、無段階に変速制御される。尚、プ
ライマリ圧Ppが目標値に対してずれると、プライマリ
圧制御弁60で油圧室61aの油圧反力によりスプール
62のストロークが変化して修正され、こうして自己フ
ィードバック作用する。
【0029】上記変速制御による走行中に、プライマリ
制御弁60が断線等の故障により非通電すると、電磁リ
リーフ弁65がスプリング67により所定の制御圧Pc
に設定されるので、この場合は入力トルクTiに対応し
たセカンダリ圧Psとの関係でプライマリ圧Ppが制御
される。即ち、スプリング67の荷重はトルク比Ti/
Tmに対してプライマリとセカンダリのクランプ力比F
p/Fsを一定に保ちながら中間変速比imを維持する
ように設定されているので、入力トルクTiが大きい場
合は例えば図3(a)の点P1の最小変速比iH から、
中間変速比imとしてP2の急ブレーキのかからない変
速比にダウンシフトする。これにより高速走行時に、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
上りが防止され、車輪の高回転が保持されてホイールロ
ック、スピン等を生じないようになる。そして入力トル
クTiが減少すると、更に同図のP2から中間変速比i
mとしてP3の高速段の変速比に移行して、急激にエン
ジンブレーキが作用することが防止される。
【0030】また、このような故障状態で発進する場合
は、上述と逆に中間変速比imの点P2とP3のライン
上において入力トルクTiに応じた所定の変速比に制御
される。即ち、小さい入力トルクTi1では高速段の中
間変速比im1に、大きい入力トルクTi2ではそれよ
り低速段側の中間変速比im2に制御され、こうして入
力トルクTiが大きい程中間変速比imの大きい状態
で、容易に発進することが可能になる。
【0031】図4において、本発明の第2の実施例につ
いて説明する。この実施例はプライマリ制御60弁のパ
イロット油路47に、一定のレデューシング圧PL を生
じるレデューシング弁80を設け、このレデューシング
圧PL を元圧としてソレノイド弁81により制御圧Pc
を生じるように構成される。そこでこの場合は、レデュ
ーシング圧PL も考慮して、プライマリ制御弁60のス
プリング63の荷重を同様に設定すれば良い。
【0032】圧力帰還型のプライマリ制御弁としては、
上述のパイロット式以外に直動式にも同様に適応するこ
とができる。
【0033】図5において、本発明の第3の実施例につ
いて説明する。この実施例ではプライマリ制御弁60
が、ソレノイド弁82によるデューティ圧Pdで流入,
流出流量を可変して流量制御するように構成される。そ
こでこの場合は、プライマリシリンダ21の油路44か
ら分岐するドレン油路85にリリーフ弁83を設けて、
このリリーフ弁83のスプリング84の荷重を同様に設
定すれば良い。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
無段変速機でプライマリ制御弁により電子的に変速制御
する制御系において、断線等の故障でプライマリ制御弁
が非通電すると、急ブレーキのかからない中間変速比に
変速制御するように構成されるので、ベルトスリップや
ホイールロック等の車両挙動の急変を防止することがで
き、発進性も大幅に向上する。中間変速比が入力トルク
により可変するように設定されるので、故障状態での発
進性と共に走行性も向上する。クランプ力比、トルク比
及び変速比の関係に基づいて、プライマリ制御弁等のス
プリングの荷重を中間変速比を維持するように調節する
構成であるから、種々の構成のプライマリ制御弁に適応
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る無段変速機の制御装置の実施例を
示す全体構成図である。
【図2】プライマリ制御弁の特性図である。
【図3】プライマリとセカンダリのクランプ力比,プラ
イマリクランプ力,変速パターンの各特性図である。
【図4】本発明の第2の実施例を示す要部の構成図であ
る。
【図5】本発明の第3の実施例を示す要部の構成図であ
る。
【符号の説明】
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 50 セカンダリ制御弁 60 プライマリ制御弁 65 電磁リリーフ弁 66 比例ソレノイド 67 スプリング 70 制御ユニット

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気信号が入力するプライマリ制御弁に
    よりプライマリ側の油圧や流量を変化して変速制御する
    制御系において、非通電時のプライマリ圧を、中間変速
    比を保つように設定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】 上記中間変速比は、プライマリ制御弁、
    その制御側の弁またはプライマリ制御弁の出力側のリリ
    ーフ弁のスプリングの荷重を調整して得ることを特徴と
    する請求項1記載の無段変速機の制御装置。
  3. 【請求項3】 上記中間変速比は、プライマリとセカン
    ダリのクランプ力比、トルク比及び変速比の関係で、入
    力トルクに応じて変化するように設定することを特徴と
    する請求項1記載の無段変速機の制御装置。
  4. 【請求項4】 上記プライマリ制御弁は、直動式或はパ
    イロット式で比例電磁減圧弁に構成したもの、または流
    量制御型に構成したものであることを特徴とする請求項
    1記載の無段変速機の制御装置。
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