JPH03213770A - 無段変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用のヘルド式無段変速機においてセカン
ダリ圧制御およびプライマリ圧により変速制御する制御
装置に関し、詳しくは、プライマリ側の電気信号の断線
等の故障時のフェイルセーフ対策に関する。

〔従来の技術〕

一般にこの種の無段変速機は、油圧制御系のアクチュエ
ータの各種制御弁が、例えば電流制御型のものに改良さ
れ、制御系では種々の情報によりセカンダリ圧、プライ
マリ圧を最適に算出する。

そしてかかる電気的操作量により制御弁を動作し、伝達
トルクに対応したセカンダリ圧、各運転および走行条件
に対応したプライマリ圧を最適制御することを目指して
いる。また、かかる電子化により、各種トラブルに対す
るフェイルセーフ、無段変速の有効利用、アンチロック
・ブレーキ・システム（ＡＢＳ）、　　ロックアツプク
ラッチ等の装置に対する適正化等の対策も有効に行うこ
とが考えられている。

ここで、特にプライマリ制御弁の電気信号が断線等の故
障により入力しなくなった場合のフェイルセーフについ
て述べる。この場合は、電気信号が入力しないことでプ
ライマリ制御弁を排油位置に定め、プライマリ圧を零に
して最大変速比に固定するか、または逆にプライマリ制
御弁を給油位置に定め、プライマリ圧を最大にして最小
変速比に固定するかのいずれかである。ここで、例えば
高速走行時での故障を考慮すると、最大変速比に固定す
る方法では、急激にダウンシフトしてブレキ動作するこ
とで安全性に欠け、プライマリ圧の急低下によりベルト
スリップ等が生じる危惧がある。このため、故障時には
プライマリ圧を最大にして最小変速比に固定する方法が
好ましい。

ところで、セカンダリ圧制御系ではプライマリプーリ回
転数トセカンダリプーリ回転数との回転数比により実変
速比を算出し、これに応じた必要セカンダリ圧とエンジ
ントルク等により目標セカンダリ圧を算出して、セカン
ダリ圧を制御している。従って、プライマリ側の上述の
故障時にもそれと関係無くセカンダリ圧が制御され、車
両停止時には最大変速比を検出してこれに応じた高いセ
カンダリ圧に定める。このため、かかるプライマリ側故
障時の車両停止時には、高いセカンダリ圧が給油位置の
プライマリ制御弁を介してプライマリシリンダに導かれ
ることで、プライマリ圧は通常の最大値の数倍に増大す
る。こうして、プライマリプーリ、ベルトには過大な油
圧力がががり、このためシリンダを変形したり、ベルト
を伸長。

変形する等の必要以上の負荷が加わることがある。

このことから、上述のプライマリ側の故障に対するフェ
イルセーフ対策は、更にプライマリ圧の異常上昇を防止
するための機械的手段を付加することが必要になる。

そこで従来、上記無段変速機の制御弁の電気信号入カド
ラブルにつするフェイルセーフに関しては、例えば特開
昭６０−２４９７６１号公報の先行技術がある。ここで
、プライマリ制御弁としてシフト方向切換弁とシフト速
度制御弁とを備えたものにおいて、両者の一方のソレノ
イドの断線の場合は、他方も非通電するようにフェイル
セーフすることが示されている。

〔発明か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、プライマリ
制御弁が２つのバルブを有する場合のバルブ相互の動作
を規制するものであり、本願のように１つのバルブの場
合には適用できない。また、本願の課題とするプライマ
リ圧の異常上昇防止にも対処し得ない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、プライマリ側の電気信号の断線等の故
障時にプライマリ圧を増大するようにフェイルセーフす
る場合において、プライマリ圧の異常上昇を防止てプー
リ、ベルトの耐久性。

走行性等を向上することが可能な無段変速機の制御装置
を提供するにことある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の無段変速機の制御装
置は、電気信号によりプライマリ圧を制御するプライマ
リ制御弁を、断線等の故障時にはプライマリ圧を最大に
固定するように設定し、上記プライマリ制御弁とプライ
マリシリンダとの間の回路中に、シリンダ油圧の異常上
昇を防くリリフ弁装置を設けるものである。

〔作　　　用〕

上記構成に基づき、無段変速機はプライマリ制御弁のプ
ライマリ圧に基づき変速制御され、電気信号が断線等で
入力しない場合は、プライマリ圧を最大にして最小変速
比の高速段に強制的に固定され、急減速、ベルトスリッ
プ等が生じいないようにフェイルセーフされる。そして
このとき、セカンダリ圧と共にプライマリ圧が必要以上
に高くなると、リリーフ弁装置によりプライマリシリン
ダの油圧は規制され、ベルト、ブーりの過負荷を回避す
るようになる。

〔実　施　例〕 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、ロックアツプトルコン付無段変速機の
駆動系の概略について述べる。符号１はエンジンであり
、クランク軸２がトルクコンバータ装置３１前後進切換
装置４．無段変速機５およびディファレンシャル装置６
に順次伝動構成される。

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１２ｂはタービン
軸１３に連結し、ステータ１２ｃはワンウェイクラッチ
１４により案内されている。タービンランナ１２ｂと一
体的なロックアツプクラッチ１５は、ドライブプレート
ＩＯ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Ｉ２またはロックアツプクラッチ１５
を介して伝達する。

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の係合てプラネタリギヤ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の係合てプライマリ軸２０に逆転した動
力を出力し、フオワドクラッチ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。

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２
２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に対する巻付は径の比率を変えて無段変速するよう
になっている。

ディファレンシャル装置６は、セカンダリ軸２３に一対
のりダクションギャ２７を介して出力軸２８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３
０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。

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４ては、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。

次いで、油圧制御系として無段変速機制御系について述
べる。

先ず、オイルポンプ０と連通ずるオイルポンプ３４から
の油路４Ｉがセカンダリ制御弁５０に連通して所定のセ
カンダリ圧Ｐｓが生しており、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によリプライマリシリンダ
２Ｉに給排油してプライマリ圧Ｐｐが生じるように構成
される。

セカンダリ制御弁５０は、比例電磁リリーフ弁の直動式
てあり、弁本体５１に段付のスプール５２が挿入され、
スプール５２の一方にスプリング５３が付勢され、その
他方に比例ソレノイド５４のロッド５５が対向して連結
する。スプール５２には、大径のランド５２ａと小径の
ランド５２ｂが形成され、油路４１の油圧室５１ａて両
ランド５２ａ　、　５２ｂにセカンダリ圧Ｐｓを作用し
、チャンファ５２ｃてドレンポート５１ｂにオイルをド
レンするようになっている。これにより、スプリング５
３のスプリング力Ｆｓに対し、セカンダリ圧Ｐｓの油圧
反力Ｐｓ　・ΔＳ（ΔＳは受圧面積差）と、ソレノイド
電流Ｉｓによる電磁押付力に−Ｉｓ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。

Ｋ−Ｉｓ　＋Ｐｓ−・Δ５−Ｆｓ 従って第２図（ａ）のようにソレノイド電流Ｉｓに対し
、セカンダリ圧Ｐｓは１対１の比例関係で変化する特性
になる。そしてソレノイド電流Ｉｓが零の場合に、セカ
ンダリ圧Ｐｓは最大値（Ｆ　ｓ／ΔＳ）になり、ソレノ
イド電流Ｉｓの増大に応しセカンダリ圧Ｐｓが減じる減
少関数の特性になって、ソレノイド電流Ｉｓの信号の故
障に対してベルトスリップを防止するようなフェイルセ
ーフ機能を有する。

プライマリ制御弁６０は、比例電磁弁の直動式であり、
弁本体６１にスプール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、比例ソレノ
イド６４の電磁力により突出する方式のロッド６５がス
プール６２の他方に連結し、スプリング荷重と共にスプ
ール開口面積を可変するようになっている。スプール６
２は、比例ソレノイド６４側に油路４３のポート６１ｂ
を開閉するランド６２ａを、スプリング６３側にドレン
ポート６１ｃを開閉するランド６２ｂを有し、油路４４
と連通ずる油圧室６１ａで両ランド６２ａ　、　６２ｂ
にプライマリ圧Ｐｐが作用する。そしてランド［ｉ２ａ
によりセカンダリ圧Ｐｓを導入し、ランド１ｌｉ２ｂに
よりプライマリ圧Ｐｐをドレンして減圧することで、所
定のプライマリ圧Ｐｐが生じるように制御される。

これにより、スプリング６３のスプリング力Ｆｐに対し
、比例ソレノイド６４のソレノイド電流ＩＩ）により電
磁押付力に一１ｐが対向し、両者がノ〈ランスするよう
に減圧する。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。

Ｋ−１ｐ　−Ｆｐ 従って、この場合は第２図（ｂ）のようにソレノイド電
流１ｐに対しプライマリ開口面積は１対１の比例関係で
変化する特性になる。そしてソレノイド電流！ｐか零の
場合にプライマリ圧Ｐｐは最大値（Ｐｓ）になり、ソレ
ノイド電流１ｐに対しプライマリ圧Ｐｐが減少関数の特
性になって、ソレノイド電流１ｐの信号の故障時にプラ
イマリ圧ｐｐを最大にするようなフェイルセーフ機能を
有する。

制御ユニット７０は、セカンダリ圧制御部７１てプーリ
とベルトの伝達トルク等に応じた目標セカンダリ圧を算
出し、これに応し比例関係でソレノイ）［流Ｉ　Ｓを定
めて比例ソレノイド５４に出力する。

また変速用プライマリ圧制御部７２ては、所定の伝達ト
ルクでの所定の変速比を保つのに必要なプライマリ圧、
変速比の偏差を達成するに必要なプライマリ圧により目
標プライマリ流量を算出し、これに応じた比例関係でソ
レノイド電流１ｐを定めて比例ソレノイド６４に出力す
るように構成されている。

なお、セカンダリ制御弁５０のドレン側の油路４５には
常に比較的高い潤滑圧が生じる。そこでこの潤滑圧が、
トルクコンバータ１２．前後進切換装置４、ベルト２４
の潤滑部等に供給されるように回路構成されている。

上記制御系において、更にプライマリ側の電気的故障時
のプライマリ圧異常上昇防止対策について述べると、プ
ライマリシリンダ２１とプライマリ制御弁６０との間の
油路４４にリリーフ弁装置８０が設けられる。このリリ
ーフ弁装置８０は、リリーフ弁８１が弁本体８２にスプ
ール８３を有し、スプール８３の一方にスプリンタ８４
が付勢され、その他方にフイドバソク油圧室８５を設け
ている。また人ロポト８２ａに対し、２つの出口ポート
８２ｂ　、　８２ｃおよびドレンポート８２ｄを有し、
プライマリ制御弁６０からの油路４４が入口ポート８２
ａに連通し、一方の出口ポート８２ｂが油路４４′　を
介してプライマリシリンダ２１に連通ずる。更に、油路
４４′から油路４６を介して油圧室８５に連通し、オリ
フィス４７を有する油路４８を介して出口ポート８２ｃ
に連通する。ここで、油圧室８５てスプール８３に作用
する通常の油圧力の最大値に対し、スプリング８４のス
プリング力はそれより少し大きい値に設定されている。

次いで、かかる構成の無段変速機の制御装置の作用につ
いて述べる。

先ず、エンジン１の運転により、トルクコンバタ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が駆動して油圧が生じ、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
、プライマリ圧制御系の目標変速比ｉｓ等が無段変速機
５の機構上の最大変速比として例えば２．５より大きい
値に設定される。このため、目標プライマリ圧は最低に
なり、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
行した最大変速比の低速段になる。

このとき、図示しない油圧制御系によりロックアツプク
ラッチ１５を解放してトルクコンバータ１２に給油され
る。そこで、例えばドライブ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ｌ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とヘルド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。

そこで、アクセル踏込みにより発進する場合は、制御ユ
ニット７０のセカンダリ圧制御部７１て伝達トルク等が
推定され、これに応したソレノイド電流Ｉｓがセカンダ
リ制御弁５０の比例ソレノイド５４に入力する。ここで
、発進時に伝達トルクが大きい場合は、ソレノイド電流
Ｉｓにより押付力が小さいことで、セカンダリ圧Ｐｓは
高く設定される。

一方、変速開始後に変速比が減じ、ロックアツプクラッ
チ１５が係合し、更にアクセル踏込みが減少操作されて
目標セカンダリ圧が小さくなると、ソレノイド電流Ｉｓ
は増大して押付力を増すことで、制御弁５０ではドレン
量が大きくなり、セカンダリ圧Ｐｓが低下制御される。

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最適制御される
。

かかるセカンダリ圧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が生じることで変速制御
する。即ち、発進時の最大変速比ではソレノイド電流ｉ
ｐが大きく、プライマリ制御弁６０て比例ソレノイド６
４による押付力が大きくて大径のランド６２ｂがドレン
ポートｆｉｌｅを開くドレン側に動作することで、プラ
イマリ圧Ｐｐは最低レベルになる。そして変速開始する
と、ソレノイド電流１ｐが徐々に小さく制御され、これ
に伴い押付力が減じて給油側に、即ちランドＥ１２ａが
ボ）　６１ｂを開くように動作することで、プライマリ
圧Ｐｐは順次高くなるのであり、このため、ベルト２Ｂ
はプライマリプーリ２２の巻付は径が大きくなる方に移
行し、変速比の小さい高速段にアップシフトする。一方
、減速または加速時にはソレノイド電流１ｐが増大制御
され、再びプライマリ制御弁６０でランド６２ｂがドレ
ンポート６１ｃを開くドレン側に動作してプライマリ圧
Ｐｐを低下するようになり、このため、ベルト２６はプ
ライマリプーリ２２の巻付は径が小さくなる方に移行し
て低速段にダウンシフトするのであり、こうしてプライ
マリ圧Ｐｐにより最大、最小の変速全域で各運転および
走行条件に応じ変速制御される。

上記セカンダリ圧およびプライマリ圧の制御において、
プライマリ圧制御用のソレノイド電流Ｉｐが断線笠の故
障により入力しなくなった場合について述べる。かかる
故障時には、プライマリ制御弁６０てソレノイド電流１
ｐが略零になるため、スプール６２がスプリング６３の
力によりストロークし、ドレンポート６１ｃを閉じて給
油ポート６１ｂを開き給油位置に定める。そこでプライ
マリ圧Ｐｐは、セカンダリ圧Ｐｓと等しい最大値に制御
され、このため変速途中の場合は直ちに最小変速比にア
ップシフトされ、最小変速比に強制的に固定保持される
。こうして、急激なダウンシフトによる種々の不都合、
プライマリ圧Ｐｐの低下に伴うベルトスリップ等を回避
するようにフェイルセーフされる。

このとき制御ユニット７０では、プライマリプーリ２２
の回転数とセカンダリプーリ２５の回転数との比により
実変速比が算出されており、走行中で実変速比が高速段
側の場合はセカンダリ圧Ｐｓが比較的低く、このためプ
ライマリ圧ｐも低いレベルになる。従ってリリーフ弁８
１ては、スプリング力によりスプール８３が油圧室８５
側にストロークし、ポート８２ｃ　、　８２ｄを閉じて
ポート８２ａ　、　８２ｂを連通するように切換動作し
、プライマリ圧Ｐｐをそのままプライマリシリンダ２１
に作用する。

一方、車両停止時等において最大変速比等に応じてセカ
ンダリ圧Ｐｓが増大制御されると、これと等しい高いプ
ライマリ圧Ｐｐがプライマリシリンダ２１と共にリリー
フ弁８Ｉの油圧室８５に作用する。

そこでリリーフ弁８１ては、スプール８３がスプリング
側にストロークし、ポート８２ｂを閉じてポート８２ｃ
　、　８２ｄを開くように切換わり、プライマリ圧Ｐｐ
は油路４８を介してプライマリシリンダ２１に導かれる
。またオリフィス４７により、プライマリ圧Ｐｐに対し
プライマリシリンダ２１側の油圧は常に低くなり、スプ
リング力と油圧室８５での油圧力がバランスする関係に
なる。こうしてプライマリ圧Ｐｐを元圧として、プライ
マリシリンダ２１の油圧はスプリング８４による設定圧
と等しい所定の値に制御され、プライマリシリンダ２１
の油圧の異常上昇が防Ｉトされるのである。

以上、本発明の実施例について述べたが、セカンダリ制
御弁とプライマリ制御弁の構成か異なる場合にも、同様
に適用し得る。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、無段変速機の
電子制御においてプライマリ側の断線等の故障時にプラ
イマリ圧を増大してフェイルセーフする場合に、プライ
マリシリンダの油圧はリリーフ弁装置により異常上昇し
ないように制御されるので、プーリ、ベルトの耐久性が
向上し、剛性を増大しなくてすむ。

さらに、セカンダリ圧とリリーフ弁装置の設定圧により
成る程度の変速制御が可能になり、故障状態での走行性
か良くなる。

また、リリーフ弁装置はプライマリ圧を元圧としてプラ
イマリシリンダの潤滑を一定に制御する構成であるから
、フェイルセーフ機能を損うこと無くシリンダ油圧を制
御し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無段変速機の制御装置の実施例を示す
全体構成図、 第２図（ａ）　、　（ｂ）はソレノイド電流とプライマ
リ圧、セカンダリ圧の特性図である。 ５・・・無段変速機、２Ｉ・・・プライマリシリンダ、
２４・・・セカンダリシリンダ、４４．４４’・・・プ
ライマリ圧油路、５０・・・セカンダリ制御弁、５１．
１３１・・・比例ソレノイド、６０・・・プライマリ制
御弁、７０・・・制御ユニット、８０・・・リリーフ弁
装置、８１・・・リリーフ弁２１ｆＪ （１）） ｐ （Ｑ） ｓ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気信号によりプライマリ圧を制御するプライマ
   リ制御弁を、断線等の故障時にはプライマリ圧を最大に
   固定するように設定し、 上記プライマリ制御弁とプライマリシリンダとの間の回
   路中に、シリンダ油圧の異常上昇を防ぐリリーフ弁装置
   を設けることを特徴とする無段変速機の制御装置。
2. （２）リリーフ弁装置は、リリーフ弁とオリフィスとを
   備えた油路から成り、プライマリ圧が設定圧以上の場合
   に、プライマリ圧を元圧としてプライマリシリンダの油
   圧を設定圧に制御するように構成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。