JP4671750B2

JP4671750B2 - 無段変速機の変速制御装置

Info

Publication number: JP4671750B2
Application number: JP2005129675A
Authority: JP
Inventors: 智司内野
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2025-04-27
Also published as: JP2006307926A

Description

本発明は、車両に搭載される無段変速機の変速制御装置に関する。

車両の動力伝達系に搭載されるベルト式無段変速機(ＣＶＴ)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、プーリに対する駆動ベルトの巻き付け径を変化させて変速比を無段階に制御している。プライマリプーリやセカンダリプーリは、それぞれに固定シーブとこれに対面する可動シーブとを備えており、可動シーブを軸方向に移動させることによって駆動ベルトの巻き付け径や張力を制御することが可能となっている。

例えば、セカンダリプーリによって駆動ベルトの張力を制御する際には、目標変速比と入力トルクとに基づいて目標セカンダリ圧が算出され、この目標値に向けて調圧されたセカンダリ圧がセカンダリプーリに供給されることになる。また、プライマリプーリによって駆動ベルトの巻き付け径を制御する際には、スロットル開度や車速などに基づき変速特性マップを参照することによって目標変速比が設定され、この目標変速比に対応するプライマリ圧とセカンダリ圧との油圧比が設定される。そして、前述した目標セカンダリ圧と油圧比に基づき目標プライマリ圧が設定された後に、この目標値に向けて調圧されたプライマリ圧がプライマリプーリに供給されることになる。

このように、プライマリ圧やセカンダリ圧を調圧する際の調圧方式として、オイルポンプから吐出された作動油をライン圧制御弁によってライン圧に調圧した後に、プライマリ圧制御弁を介してライン圧からプライマリ圧を調圧する一方、ライン圧をそのままセカンダリ圧として用いるようにした片調圧方式が開発されている(例えば、特許文献１および２参照)。また、プライマリ圧制御弁によってプライマリ圧を調圧するだけでなく、セカンダリ圧制御弁を介してライン圧からセカンダリ圧を調圧するようにした両調圧方式(例えば、特許文献３参照)が開発されている。
特開平６−１０９１１４号公報特開平８−１７８０４２号公報特開２００１−３３０１１７号公報

ところで、前述した片調圧方式を採用する無段変速機にあっては、セカンダリ圧制御弁を削減することによって低コスト化を図ることが可能であるが、ライン圧とセカンダリ圧とが同様に出力されるため、ダウンシフトを行う際にはライン圧にセカンダリ圧を近づけ、アップシフトを行う際にはライン圧よりセカンダリ圧を低く調圧することが不可能となっていた。このように、アップシフト時にセカンダリ圧よりもプライマリ圧を高く調圧することができない場合には、プライマリプーリの受圧面積をセカンダリプーリの受圧面積に比して大きく設定する必要があり、無段変速機の大型化を招くことになっていた。これに対し、両調圧方式の無段変速機にあっては、セカンダリ圧を上回ってプライマリ圧を調圧することができ、プライマリプーリの受圧面積を縮小することができるため、無段変速機の小型化を図ることが可能となるだけでなく、オーバードライブ側に変速する際の変速速度を向上させることも可能となる。

しかしながら、両調圧方式を採用する無段変速機にあっては、ライン圧、プライマリ圧、セカンダリ圧を、それぞれ別個に制御する必要があるため、オイルポンプからの作動油をライン圧に調圧するライン圧制御弁、ライン圧からプライマリ圧を調圧するプライマリ圧制御弁、そしてライン圧からセカンダリ圧を調圧するセカンダリ圧制御弁を設ける必要がある。これらの制御弁としては、ソレノイドに対する通電状態を制御して作動油を調圧する電磁制御弁が採用されることから、油圧制御回路の高コスト化を招くことになっていた。しかも、ライン圧、プライマリ圧、セカンダリ圧を制御するため、ライン圧路、プライマリ圧路、セカンダリ圧路のそれぞれに油圧センサを組み込む必要があり、油圧制御回路の更なる高コスト化を招くことにもなっていた。

本発明の目的は、変速速度の向上や無段変速機の小型化を図るとともに、油圧制御回路の低コスト化を達成することにある。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、駆動ベルトが巻き付けられる変速プーリと締付プーリとを備え、前記変速プーリを用いて前記駆動ベルトの巻き付け径を制御する一方、前記締付プーリを用いて前駆駆動ベルトの張力を制御する無段変速機の変速制御装置であって、油圧供給源から吐出される作動油をライン圧に調圧するライン圧制御弁と、前記ライン圧制御弁と前記締付プーリとの間に設けられ、ライン圧を前記締付プーリ用のクランプ圧に調圧するクランプ圧制御弁と、前記ライン圧制御弁と前記クランプ圧制御弁とに設けられるメイン制御圧室の双方にパイロット圧を供給制御する第１パイロット弁と、前記ライン圧制御弁と前記クランプ圧制御弁とのいずれか一方に設けられるサブ制御圧室にパイロット圧を供給制御する第２パイロット弁と、前記第１パイロット弁に制御信号を出力し、前記ライン圧と前記クランプ圧とを共に増減させる圧力制御手段と、前記第２パイロット弁に制御信号を出力し、前記ライン圧と前記クランプ圧とを乖離させる差圧設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変速制御装置は、前記ライン圧制御弁と前記クランプ圧制御弁とはパイロット圧に基づいて上限圧力が設定される減圧弁であることを特徴とする。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、前記サブ制御圧室は前記ライン圧制御弁に設けられ、前記差圧設定手段からの制御信号に基づいてライン圧はクランプ圧より高く調圧されることを特徴とする。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、前記クランプ圧制御弁と前記締付プーリとの間に設けられてクランプ圧を検出するクランプ圧センサと、前記クランプ圧センサからのクランプ圧と前記第２パイロット弁の制御状態とに基づいてライン圧を推定する圧力推定手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、変速状況に応じて第２パイロット弁を制御することにより、ライン圧とクランプ圧とを乖離させることができるため、変速プーリに供給される変速圧をクランプ圧よりも高く調圧することが可能となる。これにより、変速プーリ側の受圧面積を縮小して無段変速機の小型化を達成したり、変速速度を向上させて変速時間を短縮したりすることが可能となる。また、必要に応じてライン圧とクランプ圧とを乖離させることができるため、ライン圧を常に高く設定する必要がなく油圧供給源にかかる負荷を軽減することができる。

しかも、機械的に作動するライン圧制御弁およびクランプ圧制御弁を設け、これらを駆動制御する２つのパイロット弁を設けるようにした回路構造であるため、油圧制御回路の高コスト化を回避することができる。つまり、ライン圧、変速圧、クランプ圧を別個に調圧する３つの電磁圧力制御弁を組み込むことにより、クランプ圧と変速圧とを自在に調圧するようにした従来の変速制御装置(両調圧方式)に比べて、開発コストや製造コストを大幅に引き下げることが可能となる。

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は本発明の一実施の形態である変速制御装置によって制御される無段変速機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に駆動されるプライマリ軸１２と、これに平行となるセカンダリ軸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１４が設けられており、プライマリ軸１２の回転は変速機構１４を介してセカンダリ軸１３に伝達され、セカンダリ軸１３の回転は減速機構１５およびディファレンシャル機構１６を介して左右の駆動輪１７，１８に伝達される。

プライマリ軸１２には変速プーリとしてのプライマリプーリ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シーブ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シーブ２０ｂとを有している。また、セカンダリ軸１３には締付プーリとしてのセカンダリプーリ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シーブ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シーブ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には駆動ベルト２２が巻き付けられており、プライマリプーリ２０とセカンダリプーリ２１とのプーリ溝幅を変化させることにより、駆動ベルト２２の巻き付け径を無段階に変化させることが可能となっている。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、無段変速機１０の変速比はＲｓ／Ｒｐとなる。

プライマリプーリ２０のプーリ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、可動シーブ２０ｂにはプランジャ２３の外周面に摺動自在に接触するシリンダ２４が固定され、プランジャ２３とシリンダ２４とによって作動油室２５が区画されている。同様に、セカンダリプーリ２１のプーリ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、可動シーブ２１ｂにはプランジャ２６の外周面に摺動自在に接触するシリンダ２７が固定され、プランジャ２６とシリンダ２７とによって作動油室２８が区画されている。それぞれのプーリ溝幅は、プライマリ側の作動油室２５に供給されるプライマリ圧Ｐｐと、セカンダリ側の作動油室２８に供給されるセカンダリ圧Ｐｓとを調圧することによって制御されている。

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および前後進切換機構３１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。さらに、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が組み込まれている。

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や後退用ブレーキ３６を作動させることによってエンジン動力の伝達経路が切り換えられるようになっている。前進用クラッチ３５および後退用ブレーキ３６を共に開放すると、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。また、後退用ブレーキ３６を開放した状態のもとで前進用クラッチ３５を締結すると、タービン軸３２の回転がそのままプライマリプーリ２０に伝達されることになり、前進用クラッチ３５を開放した状態のもとで後退用ブレーキ３６を締結すると、逆転されたタービン軸３２の回転がプライマリプーリ２０に伝達されることになる。

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。このオイルポンプ４０の吐出口に接続されるライン圧路４１にはライン圧制御弁４２が接続されており、ライン圧制御弁４２によって油圧制御回路の基本油圧となるライン圧ＰＬが調圧されている。また、ライン圧路４１は分岐するようになっており、セカンダリプーリ２１に向けて延びる一方のライン圧路４１ａはセカンダリ圧制御弁４３に接続され、プライマリプーリ２０に向けて延びる他方のライン圧路４１ｂはアップシフト弁４４に接続されている。さらに、アップシフト弁４４から作動油室２５に向けて延びるプライマリ圧路４５には分岐油路４６が形成されており、この分岐油路４６にはダウンシフト弁４７が接続されている。

セカンダリ側の作動油室２８に供給されるセカンダリ圧Ｐｓはセカンダリ圧制御弁４３を介して調圧されており、このセカンダリ圧制御弁４３は後述する目標変速比や入力トルクに基づいて制御されている。このようなセカンダリ圧Ｐｓをセカンダリプーリ２１に供給することにより、セカンダリプーリ２１は駆動ベルト２２の滑りを抑制するように締め付け動作を行うようになっている。つまり、クランプ圧制御弁として機能するセカンダリ圧制御弁４３により、セカンダリ圧Ｐｓは駆動ベルト２２の張力を制御するクランプ圧として調圧されることになる。また、プライマリ側の作動油室２５に供給されるプライマリ圧Ｐｐは、アップシフト弁４４によって引き上げられる一方、ダウンシフト弁４７によって引き下げられており、アップシフト弁４４やダウンシフト弁４７は目標変速比に基づいて制御される。このようなプライマリ圧Ｐｐをプライマリプーリ２０に供給することによって、プライマリプーリ２０は駆動ベルト２２の巻き付け径を変化させるようにプーリ溝幅を制御することになる。

また、ライン圧制御弁４２とセカンダリ圧制御弁４３とは、ライン圧ＰＬやセカンダリ圧Ｐｓの上限圧力を設定する減圧弁となっており、ライン圧ＰＬやセカンダリ圧Ｐｓの上限圧力は、ライン圧制御弁４２やセカンダリ圧制御弁４３に供給されるパイロット圧Ｐ１，Ｐ２の大きさに応じて制御される。つまり、パイロット弁(第１パイロット弁)５１からライン圧制御弁４２とセカンダリ圧制御弁４３との双方に入力されるパイロット圧Ｐ１や、パイロット弁 (第２パイロット弁) ５２からライン圧制御弁４２に入力されるパイロット圧Ｐ２を調圧することにより、ライン圧ＰＬやセカンダリ圧Ｐｓの上限圧力を制御することが可能となっている。

さらに、アップシフト弁４４とダウンシフト弁４７とは、ポート間の連通状態を制御する流量制御弁となっており、ポート間の連通状態はパイロット圧の大きさに応じて制御されている。つまり、パイロット弁５３からアップシフト弁４４に入力されるパイロット圧Ｐ３を調圧することにより、ライン圧路４１ｂとプライマリ圧路４５との連通状態を制御することができ、プライマリプーリ２０に供給されるプライマリ圧Ｐｐを引き上げることが可能となる。一方、パイロット弁５４からダウンシフト弁４７に入力されるパイロット圧Ｐ４を調圧することにより、プライマリ圧路４５と排出油路５５との連通状態を制御することができ、プライマリプーリ２０に供給されるプライマリ圧Ｐｐを引き下げることが可能となっている。

なお、ライン圧制御弁４２、アップシフト弁４４、ダウンシフト弁４７を制御するパイロット弁５２〜５４は、ソレノイドに対するデューティ比を制御することによってパイロット圧Ｐ２〜Ｐ４を調圧するデューティソレノイドバルブとなっている。また、ライン圧制御弁４２およびセカンダリ圧制御弁４３を制御するパイロット弁５１は、ソレノイドに対する電流値を制御することによってパイロット圧Ｐ１を調圧するリニアソレノイドバルブとなっている。さらに、パイロット弁５２〜５４は非通電時に遮断される常閉式のパイロット弁であり、パイロット弁５１は非通電時に連通する常開式のパイロット弁である。

これらのパイロット弁５１〜５４に向けて制御信号を出力し、無段変速機１０の変速制御を実行するＣＶＴ制御ユニット６０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や各種マップデータ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６０に検出信号を入力する各種センサとしては、プライマリプーリ２０の回転数を検出するプライマリ回転数センサ６１、セカンダリプーリ２１の回転数を検出するセカンダリ回転数センサ６２、プライマリ圧路４５に設けられてプライマリ圧Ｐｐを検出するプライマリ圧センサ６３、セカンダリ圧路４８に設けられてセカンダリ圧Ｐｓを検出するクランプ圧センサとしてのセカンダリ圧センサ６４、アクセルペダルのアクセル開度を検出するアクセルペダルセンサ６５、車速を検出する車速センサ６６、スロットルバルブのスロットル開度を検出するスロットル開度センサ６７、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ６８などがある。また、ＣＶＴ制御ユニット６０にはエンジン制御ユニット６９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。

以下、ＣＶＴ制御ユニット６０による無段変速機１０の変速制御について説明する。図３はＣＶＴ制御ユニット６０の変速制御系を示すブロック図である。図３に示すように、ＣＶＴ制御ユニット６０は、目標プライマリ圧Ｐｐを算出するため、目標プライマリ回転数算出部７０、目標変速比算出部７１、油圧比算出部７２、目標プライマリ圧算出部７３を備えている。目標プライマリ回転数算出部７０は、車速Ｖとスロットル開度Ｔｏに基づいて変速特性マップを参照することにより目標プライマリ回転数Ｎｐを算出し、目標変速比算出部７１は、目標プライマリ回転数Ｎｐと実セカンダリ回転数Ｎｓ’とに基づいて目標変速比ｉを算出する。次いで、油圧比算出部７２は、目標変速比ｉに対応する目標プライマリ圧Ｐｐと目標セカンダリ圧Ｐｓとの油圧比(Ｐｐ／Ｐｓ)を算出し、目標プライマリ圧算出部７３は、この油圧比に目標セカンダリ圧Ｐｓを乗算することにより目標プライマリ圧Ｐｐを算出する。

また、ＣＶＴ制御ユニット６０は、目標プライマリ圧Ｐｐをフィードバック制御するため、実変速比算出部７４、フィードバック値算出部７５、加算部７６を備えている。実変速比算出部７４は、実プライマリ回転数Ｎｐ’と実セカンダリ回転数Ｎｓ’とに基づいて実変速比ｉ’を算出し、フィードバック値算出部７５は、実変速比ｉ’と目標変速比ｉとに基づいてフィードバック値を算出する。次いで、加算部７６において目標プライマリ圧Ｐｐにフィードバック値が加算され、目標プライマリ圧Ｐｐはフィードバック制御される。そして、フィードバック制御された目標プライマリ圧Ｐｐに基づきパイロット弁５２〜５４に対して制御信号が出力され、プライマリプーリ２０は目標変速比に向けてプーリ溝幅を調整することになる。

さらに、ＣＶＴ制御ユニット６０は、目標セカンダリ圧Ｐｓを算出するため、入力トルク算出部７７、必要セカンダリ圧算出部７８、目標セカンダリ圧算出部７９を備えている。入力トルク算出部７７は、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度Ｔｏとに基づいて、エンジン１１からプライマリ軸１２に入力される入力トルクＴｉを算出し、必要セカンダリ圧算出部７８は、目標変速比ｉに基づいて必要セカンダリ圧Ｐｓｎを算出する。これらの入力トルクＴｉと必要セカンダリ圧Ｐｓｎとは目標セカンダリ圧算出部７９に入力され、目標セカンダリ圧算出部７９により目標セカンダリ圧Ｐｓが算出される。そして、目標セカンダリ圧Ｐｓに基づきパイロット弁５１，５２に対して制御信号が出力され、セカンダリプーリ２１は伝達トルクに見合った締付力によって締め付け動作を行うことになる。

図４は目標プライマリ回転数Ｎｐを算出する際に参照される変速特性マップの一例を示す線図である。図４に示すように、変速特性マップには、最大変速比(ロー状態)を示す特性線Ｌｏｗと最大変速比(オーバードライブ状態)を示す特性線ＯＤとが設定されており、これら特性線Ｌｏｗ，ＯＤの間にはスロットル開度Ｔｏに対応した複数の特性線Ｔ１〜Ｔ８が設定されている。スロットル開度Ｔｏが低い場合には特性線Ｔ１に従って目標プライマリ回転数Ｎｐが算出され、スロットル開度Ｔｏが高くなるにつれて目標プライマリ回転数Ｎｐは特性線Ｔ２〜Ｔ７に従って算出される。そして、スロットル開度Ｔｏが全開となった場合には、特性線Ｔ８に従って目標プライマリ回転数Ｎｐが算出されるようになっている。また、低車速域でスロットル開度Ｔｏが増大した場合には、特性線Ｌｏｗに沿って目標プライマリ回転数Ｎｐが設定される一方、高車速域でスロットル開度Ｔｏが減少した場合には、特性線ＯＤに沿って目標プライマリ回転数Ｎｐが設定されることになる。

以下、プライマリプーリ２０およびセカンダリプーリ２１に対して作動油を供給制御する油圧制御回路について説明する。図５は油圧制御回路の一部を示す回路図であり、図２に示す部材と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。図５に示すように、オイルポンプ４０から延びるライン圧路４１にはパイロット減圧弁８０の入力ポート８０ａが接続されており、オイルポンプ４０からの吐出圧はパイロット減圧弁８０を介して所定圧力まで引き下げられる。このパイロット減圧弁８０の出力ポート８０ｂには分配油路８１が接続されており、パイロット減圧弁８０を経て減圧された作動油は分配油路８１を介してパイロット弁５１〜５４に供給される。また、ライン圧路４１にはクラッチ圧路８２が接続されており、このクラッチ圧路８２を介してクラッチ回路８３に供給される作動油は、クラッチ回路８３から前進用クラッチ３５や後退用ブレーキ３６に供給される。

また、ライン圧路４１にはライン圧制御弁４２が接続されており、ライン圧路４１を流れる作動油はライン圧制御弁４２を介してライン圧ＰＬに調圧される。このライン圧制御弁４２は、弁収容孔が形成されたハウジング８５と、弁収容孔に移動自在に収容されるスプール弁軸８４とを備えており、ハウジング８５には、ライン圧路４１に連通する調圧ポート４２ａ、ライン圧ＰＬを減圧する際にライン圧路４１から作動油が案内される減圧ポート４２ｂ、後述するバイパス弁９０に向けて作動油を案内するバイパスポート４２ｃが形成されている。さらに、スプール弁軸８４を軸方向に移動させるため、ハウジング８５には、ライン圧路４１に連通するパイロット圧室４２ｄ、パイロット圧路８６ａに連通するメイン制御圧室としてのパイロット圧室４２ｅ、パイロット圧路８７に連通するサブ制御圧室としてのパイロット圧室４２ｆが形成されている。そして、パイロット圧室４２ｄに供給されるライン圧ＰＬによって、スプール弁軸８４は調圧ポート４２ａと減圧ポート４２ｂとを連通する連通位置に向けて付勢される一方、パイロット圧室４２ｅ，４２ｆに供給されるパイロット圧Ｐ１，Ｐ２によって、スプール弁軸８４は調圧ポート４２ａと減圧ポート４２ｂとを遮断する遮断位置に向けて付勢されることになる。

ここで、図６(Ａ)および(Ｂ)はライン圧制御弁４２の作動状態を示す説明図であり、(Ａ)はスプール弁軸８４を連通位置に移動させた状態を示し、(Ｂ)はスプール弁軸８４を遮断位置に移動させた状態を示している。前述したように、ライン圧制御弁４２のパイロット圧室４２ｄには、ライン圧路４１を流れるライン圧ＰＬがそのまま供給されるのに対し、ライン圧制御弁４２のパイロット圧室４２ｅ，４２ｆには、パイロット弁５１，５２によって調圧されたパイロット圧Ｐ１，Ｐ２が供給される。したがって、図６(Ａ)に示すように、パイロット圧Ｐ１，Ｐ２を引き下げることにより、パイロット圧Ｐ１，Ｐ２によってスプール弁軸８４を昇圧方向に付勢する推力が、ライン圧ＰＬによってスプール弁軸８４を降圧方向に付勢する推力を下回った場合には、スプール弁軸８４が連通位置に向けて移動することになる。このような状態のもとでは、ライン圧路４１を流れる作動油が減圧ポート４２ｂから後述する潤滑回路８９に流出するため、ライン圧路４１内のライン圧ＰＬが引き下げられることになる。そして、ライン圧ＰＬが引き下げられることにより、ライン圧ＰＬによってスプール弁軸８４を降圧方向に付勢する推力が低下した場合には、パイロット圧Ｐ１，Ｐ２によって付勢されるスプール弁軸８４が遮断位置に向けて移動するため、ライン圧ＰＬはパイロット圧Ｐ１，Ｐ２に応じて引き下げられた上限圧力に維持されることになる。

一方、図６(Ｂ)に示すように、パイロット圧Ｐ１，Ｐ２を引き上げることにより、パイロット圧Ｐ１，Ｐ２によってスプール弁軸８４を昇圧方向に付勢する推力が、ライン圧ＰＬによってスプール弁軸８４を降圧方向に付勢する推力を上回った場合には、スプール弁軸８４が遮断位置に向けて移動することになる。このような状態のもとでは、ライン圧路４１を流れる作動油が減圧ポート４２ｂから流出することがないため、ライン圧路４１内のライン圧ＰＬが引き上げられることになる。そして、ライン圧ＰＬを引き上げることにより、ライン圧ＰＬによってスプール弁軸８４を降圧方向に付勢する推力が増加した場合には、ライン圧ＰＬによって付勢されるスプール弁軸８４が連通位置に向けて移動するため、ライン圧ＰＬはパイロット圧Ｐ１，Ｐ２に応じて引き上げられた上限圧力に維持されることになる。

このように、パイロット弁５１から出力されるパイロット圧Ｐ１や、パイロット弁５２から出力されるパイロット圧Ｐ２を引き上げた場合には、ライン圧制御弁４２によってライン圧ＰＬが高く調圧される一方、パイロット圧Ｐ１やパイロット圧Ｐ２を引き下げた場合には、ライン圧制御弁４２によってライン圧ＰＬが低く調圧されることになる。なお、パイロット弁５２のソレノイドに対するデューティ比や、パイロット弁５１のソレノイドに対する電流値を制御することにより、ライン圧ＰＬを所定の範囲で自在に設定することが可能となっている。

なお、スプール弁軸８４を連通位置に移動させた場合に、ライン圧路４１から減圧ポート４２ｂを経て排出される作動油は、図５に示すように、潤滑減圧弁９８を介して所定圧力に減圧された後に、潤滑油路８８から潤滑回路８９を経て駆動ベルト２２などの各摺動部に供給される。また、スプール弁軸８４を遮断位置に移動させた場合には、調圧ポート４２ａと減圧ポート４２ｂとが遮断されることになるが、調圧ポート４２ａが連通するバイパスポート４２ｃにはバイパス弁９０が接続されており、このバイパス弁９０を介して潤滑油路８８に潤滑用の作動油が供給されるようになっている。バイパス弁９０はライン圧ＰＬによって連通状態と遮断状態とに作動する切換弁となっている。

また、図５に示すように、ライン圧制御弁４２を介して調圧されたライン圧ＰＬは、ライン圧路４１ａを介してセカンダリ圧制御弁４３に供給され、セカンダリ圧制御弁４３によってセカンダリ圧Ｐｓに調圧される。セカンダリ圧Ｐｓを調圧するセカンダリ圧制御弁４３は、弁収容孔が形成されたハウジング９１と、弁収容孔に移動自在に収容されるスプール弁軸９２とを備えており、ハウジング９１には、ライン圧路４１ａが接続される入力ポート４３ａと、セカンダリ圧路４８が接続される出力ポート４３ｂとが形成されている。また、スプール弁軸９２を軸方向に移動させるため、ハウジング９１には、セカンダリ圧路４８に連通するパイロット圧室４３ｃと、パイロット圧路８６ｂに連通するメイン制御圧室としてのパイロット圧室４３ｄとが形成されており、パイロット圧室４３ｄにはバネ部材９３が組み込まれている。

つまり、パイロット圧室４３ｃに供給されるセカンダリ圧Ｐｓにより、スプール弁軸９２は入力ポート４３ａと出力ポート４３ｂとを連通する連通位置に向けて付勢される一方、パイロット圧室４３ｄに供給されるパイロット圧Ｐ１とバネ部材９３からのバネ力とにより、スプール弁軸９２は入力ポート４３ａと出力ポート４３ｂとを遮断する遮断位置に向けて付勢されることになる。したがって、パイロット圧Ｐ１を引き上げることにより、パイロット圧Ｐ１およびバネ力によってスプール弁軸９２を連通位置に向けて付勢する推力が、セカンダリ圧Ｐｓによってスプール弁軸９２を遮断位置に向けて付勢する推力を上回った場合には、上限圧力を上昇させるようにスプール弁軸９２が連通位置に向けて移動し、セカンダリ圧Ｐｓがライン圧ＰＬに近づくように引き上げられる。一方、パイロット圧Ｐ１を引き下げることにより、パイロット圧Ｐ１によってスプール弁軸９２を連通位置に向けて付勢する推力が、セカンダリ圧Ｐｓによってスプール弁軸９２を遮断位置に向けて付勢する推力を下回った場合には、上限圧力を低下させるようにスプール弁軸９２が遮断位置に向けて移動し、セカンダリ圧Ｐｓが引き下げられることになる。

ここで、セカンダリ圧制御弁４３に接続されるパイロット圧路８６ｂと、ライン圧制御弁４２に接続されるパイロット圧路８６ａとは相互に接続されており、ライン圧制御弁４２とセカンダリ圧制御弁４３とのパイロット圧室４２ｅ，４３ｄには同じパイロット圧Ｐ１が供給される。つまり、圧力制御手段として機能するＣＶＴ制御ユニット６０からパイロット弁５１に対して制御信号を出力し、パイロット圧Ｐ１を引き上げた場合にはライン圧ＰＬとセカンダリ圧Ｐｓとが共に引き上げられ、パイロット圧Ｐ１を引き下げた場合にはライン圧ＰＬとセカンダリ圧Ｐｓとが共に引き下げられる。なお、パイロット圧Ｐ１のみをライン圧制御弁４２とセカンダリ圧制御弁４３とに供給した場合には、ライン圧ＰＬとセカンダリ圧Ｐｓとがほぼ一致するようになっている。

続いて、プライマリ圧Ｐｐを調圧して駆動ベルト２２の巻き付け径を制御するアップシフト弁４４とダウンシフト弁４７とについて説明する。まず、アップシフト弁４４は、弁収容孔が形成されたハウジング９４と、弁収容孔に移動自在に収容されるスプール弁軸９５とを備えており、ハウジング９４には、ライン圧路４１ｂが接続される入力ポート４４ａと、プライマリ圧路４５が接続される出力ポート４４ｂとが形成されている。また、入力ポート４４ａと出力ポート４４ｂとを連通する連通位置と遮断する遮断位置とにスプール弁軸９５を移動させるため、ハウジング９４には、パイロット圧路９６に連通するパイロット圧室４４ｃと、バネ部材９７が組み込まれるバネ室４４ｄとが形成されている。そして、所定圧力を上回るようにパイロット圧Ｐ３が引き上げられたときには、スプール弁軸９５がバネ力に抗して連通位置に移動する一方、所定圧力を下回るようにパイロット圧Ｐ３が引き下げられたときには、スプール弁軸９５がバネ力によって遮断位置に移動するようになっている。

同様に、ダウンシフト弁４７は、弁収容孔が形成されたハウジング１００と、弁収容孔に移動自在に収容されるスプール弁軸１０１とを備えており、ハウジング１００には、分岐油路４６が接続される入力ポート４７ａと、下流側のフェイルセーフ弁１０２に接続される排出ポート４７ｂとが形成されている。また、入力ポート４７ａと排出ポート４７ｂとを連通する連通位置と遮断する遮断位置とにスプール弁軸１０１を移動させるため、ハウジング１００には、パイロット圧路１０３に連通するパイロット圧室４７ｃと、バネ部材１０４が組み込まれるバネ室４７ｄとが形成されている。そして、所定圧力を上回るようにパイロット圧Ｐ４が引き上げられたときには、スプール弁軸１０１がバネ力に抗して連通位置に移動する一方、所定圧力を下回るようにパイロット圧Ｐ４が引き下げられたときには、スプール弁軸１０１がバネ力によって遮断位置に移動するようになっている。

つまり、アップシフトを行うためにプライマリ圧Ｐｐを引き上げる際には、アップシフト弁４４に対するパイロット圧Ｐ３が引き上げられる一方、ダウンシフト弁４７に対するパイロット圧Ｐ４が引き下げられる。また、ダウンシフトを行うためにプライマリ圧Ｐｐを引き下げる際には、アップシフト弁４４に対するパイロット圧Ｐ３が引き下げられる一方、ダウンシフト弁４７に対するパイロット圧Ｐ４が引き上げられることになる。なお、パイロット弁５３，５４のソレノイドに対するデューティ比を制御することによって、アップシフト弁４４やダウンシフト弁４７におけるポート間の連通状態を自在に設定することができるため、プライマリ圧Ｐｐを所定の範囲で自在に設定することが可能となっている。

また、ダウンシフト弁４７の下流側にはフェイルセーフ弁１０２が設けられており、このフェイルセーフ弁１０２によってパイロット弁５４の故障に伴う急激なダウンシフトを回避することが可能となっている。フェイルセーフ弁１０２は、弁収容孔が形成されたハウジング１０５と、弁収容孔に移動自在に収容されるスプール弁軸１０６とを備えており、ハウジング１０５には、ダウンシフト弁４７の排出ポート４７ｂに接続される入力ポート１０２ａと、オイルパンに作動油を案内する排出ポート１０２ｂとが形成されている。

そして、入力ポート１０２ａと排出ポート１０２ｂとを連通する連通位置と遮断する遮断位置とにスプール弁軸１０６を移動させるため、ハウジング１０５には、パイロット圧路９６に連通するパイロット圧室１０２ｃと、バネ部材１０７が組み込まれるバネ室１０２ｄとが形成されている。このパイロット圧室１０２ｃには、アップシフト弁４４に供給されるパイロット圧Ｐ３が入力されるため、アップシフト弁４４のスプール弁軸９５が連通位置に移動するときには、フェイルセーフ弁１０２のスプール弁軸１０６は遮断位置に移動するようになっている。つまり、変速比がオーバードライブ側に制御された状態のもとで、パイロット弁５４がフェイル状態に陥ることにより、ダウンシフト弁４７に対するパイロット圧Ｐ４が上昇した場合であっても、遮断されたフェイルセーフ弁１０２を介して作動油の排出を回避することができ、プライマリ圧Ｐｐの低下による急激なダウンシフトを回避することが可能となる。

また、プライマリプーリ２０に向けてプライマリ圧Ｐｐを案内するプライマリ圧路４５にはプライマリ減圧弁１０８が組み込まれており、このプライマリ減圧弁１０８によってプライマリ圧Ｐｐの上限圧力が設定されている。このプライマリ減圧弁１０８を設けることにより、プライマリプーリ２０に対して過度なプライマリ圧Ｐｐが供給されることはなく、プライマリプーリ２０を保護することが可能となっている。

以下、無段変速機１０の変速比をロー側にダウンシフトする際の油圧供給状態と、オーバードライブ側にアップシフトする際の油圧供給状態とについて説明する。図７はダウンシフトを実行する際における油圧供給状態の一例を示す回路図であり、図８はアップシフトを実行する際における油圧供給状態の一例を示す回路図である。

図７に示すように、変速比をロー側にダウンシフトさせる際には、パイロット弁５１からのパイロット圧Ｐ１を引き上げることにより、ライン圧制御弁４２とセカンダリ圧制御弁４３との上限圧力が高く設定され、ライン圧ＰＬとセカンダリ圧Ｐｓとが共に引き上げられる。また、パイロット弁５３からのパイロット圧Ｐ３を引き下げる一方、パイロット弁５４からのパイロット圧Ｐ４を引き上げることにより、連通状態となるダウンシフト弁４７を介してプライマリプーリ２０から作動油が排出され、プライマリプーリ２０内のプライマリ圧Ｐｐが引き下げられる。このように、プライマリ圧Ｐｐを引き下げてプライマリプーリ２０のプーリ溝幅を広げる一方、セカンダリ圧Ｐｓを引き上げてセカンダリプーリ２１のプーリ溝幅を狭めることにより、変速比はロー側にダウンシフトされるようになっている。

一方、図８に示すように、変速比をオーバードライブ側にアップシフトさせる際には、差圧設定手段として機能するＣＶＴ制御ユニット６０によって、パイロット弁５１からのパイロット圧Ｐ１を引き下げるとともに、パイロット弁５２からのパイロット圧Ｐ２を引き上げることにより、ライン圧ＰＬがセカンダリ圧Ｐｓよりも高く調圧される。つまり、目標セカンダリ圧Ｐｓに合わせてセカンダリ圧Ｐｓを低下させるため、パイロット圧Ｐ１を引き下げるようにした場合には、セカンダリ圧Ｐｓだけでなくライン圧ＰＬも低下することになるが、ここでパイロット圧Ｐ２を引き上げることにより、目標プライマリ圧Ｐｐに合わせてライン圧ＰＬのみを上昇させることが可能となる。また、パイロット弁５３からのパイロット圧Ｐ３を引き上げる一方、パイロット弁５４からのパイロット圧Ｐ４を引き下げることにより、連通状態となるアップシフト弁４４を介して作動油が供給され、プライマリプーリ２０内のプライマリ圧Ｐｐが引き上げられる。このように、プライマリ圧Ｐｐを引き上げてプライマリプーリ２０のプーリ溝幅を狭める一方、セカンダリ圧Ｐｓを引き下げてセカンダリプーリ２１のプーリ溝幅を広げることにより、変速比はオーバードライブ側にアップシフトされるようになっている。

ここで、図９(Ａ)および(Ｂ)はロー状態からオーバードライブ状態に変速する際のライン圧ＰＬ、プライマリ圧Ｐｐ、セカンダリ圧Ｐｓの変化状況を示す線図であり、(Ａ)は従来の変速制御装置(片調圧方式)による圧力変化状況を示し、(Ｂ)は本発明の変速制御装置による圧力変化状況を示している。

まず、図９(Ａ)に示すように、ライン圧ＰＬをそのままセカンダリ圧Ｐｓとして利用するようにした片調圧方式の変速制御装置にあっては、ロー状態からオーバードライブ状態に向けて変速する際に、セカンダリ圧Ｐｓを超えてプライマリ圧Ｐｐを引き上げることが不可能となっていた。つまり、プライマリ圧Ｐｐはライン圧ＰＬを減圧することによって調圧される圧力であるため、ライン圧ＰＬとセカンダリ圧Ｐｓとが常に一致する片調圧方式の変速制御装置にあっては、プライマリ圧Ｐｐの上限圧力はセカンダリ圧Ｐｓと等しい圧力になる。

したがって、プライマリ側とセカンダリ側との作動油室の受圧面積が等しい場合には、セカンダリプーリ２１の締め付け力を上回ってプライマリプーリ２０の締め付け力を設定することができないため、プライマリ側の受圧面積をセカンダリ側の受圧面積に比して大きく設定することが必要となる。このような受圧面積の設定は、プライマリプーリ２０の大型化を招くことになり、無段変速機１０の小型化を阻害する要因となっていた。また、プライマリプーリ２０の締め付け力を高めることが困難であることから、オーバードライブ側に変速する際の変速速度を向上させることも困難となっていた。

これに対し、本発明の変速制御装置にあっては、パイロット弁５２からのパイロット圧Ｐ２を引き上げることによって、セカンダリ圧Ｐｓに対してライン圧ＰＬを高く調圧することが可能となっている。図９(Ｂ)に示すように、プライマリ圧Ｐｐに対してセカンダリ圧Ｐｓを高くすることが望ましいロー状態にあっては、パイロット弁５２からのパイロット圧Ｐ２を引き下げることにより、ライン圧ＰＬとセカンダリ圧Ｐｓとをほぼ一致させることができ、プライマリ圧Ｐｐよりもセカンダリ圧Ｐｓを高く設定することが可能となる。一方、プライマリ圧Ｐｐに対してセカンダリ圧Ｐｓを低くすることが望ましいオーバードライブ状態にあっては、パイロット弁５２からのパイロット圧Ｐ２を引き上げることにより、セカンダリ圧Ｐｓに対してライン圧ＰＬを引き上げることができるため、プライマリ圧Ｐｐよりもセカンダリ圧Ｐｓを低く設定することが可能となる。つまり、目標セカンダリ圧Ｐｓに応じてパイロット圧Ｐ１を引き下げることにより、ライン圧ＰＬとセカンダリ圧Ｐｓとが低下する場合であっても(符号ｘ)、目標プライマリ圧Ｐｐに合わせてパイロット圧Ｐ２を引き上げることにより、ライン圧ＰＬのみを乖離させて上昇させることが可能となる(符号ｙ)。

このように、セカンダリ圧Ｐｓに対してライン圧ＰＬを引き上げることにより、セカンダリ圧Ｐｓよりもプライマリ圧Ｐｐを高く調圧することができるため、プライマリ側の受圧面積を縮小して無段変速機１０の小型化を達成したり、変速速度を向上させて変速時間を短縮したりすることが可能となる。また、ロー状態においてはセカンダリ圧Ｐｓにライン圧ＰＬを合わせ、オーバードライブ状態においてはプライマリ圧Ｐｐにライン圧ＰＬを合わせるように、ライン圧ＰＬを調圧することが可能となるため、オイルポンプ４０にかかる負荷を無駄に増大させることがなく、エンジン１１の燃料消費量を抑制することも可能となる。

しかも、機械的に作動するライン圧制御弁４２およびセカンダリ圧制御弁４３を設けるとともに、これらを駆動制御する２つのパイロット弁５１，５２を設けるようにした回路構造であるため、油圧制御回路の高コスト化を回避することができる。つまり、ライン圧ＰＬ、プライマリ圧Ｐｐ、セカンダリ圧Ｐｓを別個に調圧する３つの電磁圧力制御弁を組み込むことにより、セカンダリ圧Ｐｓとプライマリ圧Ｐｐとを自在に調圧するようにした従来の変速制御装置(両調圧方式)に比べて、開発コストや製造コストを大幅に引き下げることが可能となる。

また、パイロット弁５２のソレノイドを制御するデューティ比に基づいて、パイロット圧Ｐ２が調圧されるとともに、セカンダリ圧Ｐｓに対するライン圧ＰＬの引き上げ量が定められるため、圧力推定手段として機能するＣＶＴ制御ユニット６０によって、セカンダリ圧センサ６４からのセカンダリ圧Ｐｓとパイロット弁５２のデューティ比とに基づきライン圧ＰＬを推定することが可能となる。このため、ライン圧ＰＬを検出する圧力センサを削減することができ、更なる低コスト化を達成することが可能となる。

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、図示する場合には、ライン圧ＰＬとセカンダリ圧Ｐｓとを乖離させるため、パイロット弁５２からのパイロット圧Ｐ２によってライン圧制御弁４２の上限圧力を引き上げるようにしているが、これに限られることはなく、セカンダリ圧制御弁４３の上限圧力を引き下げるようにしても良い。つまり、ライン圧制御弁４２のパイロット圧室を削減するとともに、セカンダリ圧制御弁４３にサブ制御圧室としてのパイロット圧室を形成し、このパイロット圧室にパイロット圧を供給することによってスプール弁軸を降圧方向に付勢するようにしても良い。

また、プライマリ圧Ｐｐを調圧することによって変速比を制御し、セカンダリ圧Ｐｓを調圧することによって駆動ベルト２２の張力を制御しているが、これに限られることはなく、プライマリ圧Ｐｐを調圧することによって駆動ベルト２２の張力を制御し、セカンダリ圧Ｐｓを調圧することによって変速比を制御しても良い。

さらに、パイロット弁としてデューティソレノイドバルブを採用し、パイロット弁としてリニアソレノイドバルブを採用しているが、これに限られることはなく、パイロット弁としてリニアレノイドバルブを採用し、パイロット弁としてデューティソレノイドバルブを採用しても良い。パイロット弁にリニアソレノイドバルブを採用した場合には、セカンダリ圧Ｐｓとソレノイドに供給される電流値とに基づいてライン圧ＰＬが推定されることになる。

さらに、アップシフト弁４４やダウンシフト弁４７は、一義的に作動油の流量を制御することによってプライマリ圧Ｐｐを制御するようにした流量制御弁であるが、これに限られることはなく、一義的に作動油の圧力を制御するようにした流量制御弁を採用しても良い。

本発明の一実施の形態である変速制御装置によって制御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。ＣＶＴ制御ユニットの変速制御系を示すブロック図である。目標プライマリ回転数を算出する際に参照される変速特性マップの一例を示す線図である。油圧制御回路の一部を示す回路図である。 (Ａ)および(Ｂ)はライン圧制御弁の作動状態を示す説明図であり、(Ａ)はスプール弁軸を連通位置に移動させた状態を示し、(Ｂ)はスプール弁軸を遮断位置に移動させた状態を示している。ダウンシフトを実行する際における油圧供給状態の一例を示す回路図である。アップシフトを実行する際における油圧供給状態の一例を示す回路図である。 (Ａ)および(Ｂ)はロー状態からオーバードライブ状態に変速する際のライン圧、プライマリ圧、セカンダリ圧の変化状況を示す線図であり、(Ａ)は従来の変速制御装置による圧力変化状況を示し、(Ｂ)は本発明の変速制御装置による圧力変化状況を示している。

符号の説明

１０無段変速機
２０プライマリプーリ(変速プーリ)
２１セカンダリプーリ(締付プーリ)
２２駆動ベルト
４０オイルポンプ(油圧供給源)
４２ライン圧制御弁(減圧弁)
４２ｅパイロット圧室(メイン制御圧室)
４２ｆパイロット圧室(サブ制御圧室)
４３セカンダリ圧制御弁(クランプ圧制御弁，減圧弁)
４３ｄパイロット圧室(メイン制御圧室)
５１パイロット弁(第１パイロット弁)
５２パイロット弁(第２パイロット弁)
６０ＣＶＴ制御ユニット(圧力制御手段，差圧設定手段，圧力推定手段)
６４セカンダリ圧センサ(クランプ圧センサ)
ＰＬライン圧
Ｐｓセカンダリ圧(クランプ圧)

Claims

駆動ベルトが巻き付けられる変速プーリと締付プーリとを備え、前記変速プーリを用いて前記駆動ベルトの巻き付け径を制御する一方、前記締付プーリを用いて前駆駆動ベルトの張力を制御する無段変速機の変速制御装置であって、
油圧供給源から吐出される作動油をライン圧に調圧するライン圧制御弁と、
前記ライン圧制御弁と前記締付プーリとの間に設けられ、ライン圧を前記締付プーリ用のクランプ圧に調圧するクランプ圧制御弁と、
前記ライン圧制御弁と前記クランプ圧制御弁とに設けられるメイン制御圧室の双方にパイロット圧を供給制御する第１パイロット弁と、
前記ライン圧制御弁と前記クランプ圧制御弁とのいずれか一方に設けられるサブ制御圧室にパイロット圧を供給制御する第２パイロット弁と、
前記第１パイロット弁に制御信号を出力し、前記ライン圧と前記クランプ圧とを共に増減させる圧力制御手段と、
前記第２パイロット弁に制御信号を出力し、前記ライン圧と前記クランプ圧とを乖離させる差圧設定手段とを有することを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
請求項１記載の無段変速機の変速制御装置において、前記ライン圧制御弁と前記クランプ圧制御弁とはパイロット圧に基づいて上限圧力が設定される減圧弁であることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
請求項１または２記載の無段変速機の変速制御装置において、前記サブ制御圧室は前記ライン圧制御弁に設けられ、前記差圧設定手段からの制御信号に基づいてライン圧はクランプ圧より高く調圧されることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の無段変速機の変速制御装置において、前記クランプ圧制御弁と前記締付プーリとの間に設けられてクランプ圧を検出するクランプ圧センサと、前記クランプ圧センサからのクランプ圧と前記第２パイロット弁の制御状態とに基づいてライン圧を推定する圧力推定手段とを有することを特徴とする無段変速機の変速制御装置。