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JP4344378B2 - ベルト式無段変速機の油圧制御装置 - Google Patents

ベルト式無段変速機の油圧制御装置 Download PDF

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Description

ベルト式無段変速機の油圧制御装置の改良に関するものである。
従来のベルト式無段変速機において、シフトレンジがＤレンジ等の走行レンジに保持された状態での車両停止中に、前進（あるいは後進）クラッチ及び前後進切換用クラッチを解放して、シフトレンジがＮレンジにあるのと同様の状態としてエンジンの駆動負荷を低減してアイドル回転として停車時の燃費を向上する、いわゆるアイドルニュートラル制御を行う技術がある（例えば、特許文献１参照）。
この制御では、アイドルニュートラル制御から運転者が発進しようとする際に、即座に前進クラッチ等を締結させて発進可能状態とすることが必要であり、アイドルニュートラル状態でのクラッチ圧は、クラッチが締結する圧力より僅かに低い所定のクラッチ圧に精度よく制御しておく必要がある。
この所定のクラッチ圧に制御できないと、アイドルニュートラル制御時に油圧系のバラツキやクラッチの部品精度や組み付け誤差のバラツキより、クラッチが締結状態を維持して燃費の向上が期待できない無段変速機やクラッチ圧が低くなって発進に時間がかかる発進性能が低下した無段変速機が組み立てられてしまう。
このため、特許文献１ではクラッチが締結してトルクの伝達を開始するトルク伝達ポイントを学習により求める方法が開示されている。具体的には、クラッチを徐々に締結して行く際のエンジン回転数とクラッチ入力回転数とを比較して、クラッチ入力回転数がエンジン回転数に比較して所定回転数だけ低下した時点のクラッチの供給油圧をトルク伝達ポイントとして学習する。Ｄレンジで車両停止中は、この学習したトルク伝達ポイントとなるようにクラッチ供給油圧を制御してアイドルニュートラル制御を実施する。
特開２００２−２９５５２９号公報
しかしながら従来技術においては、クラッチの入力回転数を検出するセンサが必要となり、コストや重量の増加、さらにはセンサを設置することによるレイアウト自由度の低下を生じる恐れがある。
そこで本発明は、クラッチの入力回転数を検出するセンサを設けることなく、精度よくクラッチのトルク伝達ポイントを推定できるベルト式無段変速機の油圧制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、油圧に応じて溝幅が変化する入力側のプライマリプーリと、油圧に応じて溝幅が変化する出力側のセカンダリプーリと、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとに巻き掛けられ、前記溝幅に応じてプーリ接触半径が変化するＶベルトとを備えたベルト式無段変速機において、前記プライマリプーリにエンジンからのトルクを選択的に伝達するクラッチと、前記プライマリプーリの回転数を検出するパルスセンサと、車両停止時に、選択された走行レンジに対応して前記クラッチを締結状態から非締結状態へ変化させ、非締結状態へ変化するときに前記クラッチの被締結部材側に伝達トルクによる捩り変形分の戻りが生じることで前記パルスセンサが出力するパルス信号を検出し、最初に検出したパルス信号の検出時の前記クラッチに作用する油圧に基づいて、前記クラッチが非締結状態から締結状態へと切り換わる締結油圧を推定する制御手段と、を備えたことを特徴とするベルト式無段変速機の油圧制御装置である。
本発明は、プライマリプーリに備えたパルスセンサのパルス信号を用いてクラッチの締結油圧を推定するため、クラッチの入力回転数を検出するセンサを新たに設ける必要がなく、コストや重量の低下、レイアウト自由度の低下を防ぐことができる。
図１はＶベルト式無段変速機の概略構成図を示す。
図１において、無段変速機は、エンジン１に連結された前後進切り換え機構４と、前後進切り換え機構４の出力軸に連結された無段変速機５を主体に構成され、無段変速機５は、一対の可変プーリとして入力軸側のプライマリプーリ１０と、出力軸１３に連結されたセカンダリプーリ１１とを備え、これら一対の可変プーリ１０、１１はＶベルト１２によって連結されている。なお、出力軸１３はアイドラギアやディファレンシャルギアを介して駆動輪１４に連結される。また、前後進切り換え機構４の入力側と、エンジン１との間には、トルクコンバータなどの発進要素（図示せず）が介装される。
前後進切り換え機構４は、エンジン１側とプライマリプーリ１０との動力伝達経路を切り換える遊星歯車４０、前進クラッチ４１及び後退クラッチ４２から構成され、車両の前進時には前進クラッチ４１を締結し、車両の後退時には後退クラッチ４２を締結し、中立位置（ニュートラルやパーキング）では前進クラッチ４１及び後退クラッチ４２を共に解放する。
これら前進クラッチ４１、後退クラッチ４２は、コントロールユニット２０からの指令に応じて前進クラッチ４１と後退クラッチ４２に所定油圧の作動油を供給するクラッチ圧調整装置３０によって締結状態の制御が行われる。
なお、クラッチ圧調整装置３０は、油圧ポンプ１５からの油圧を元圧として前進クラッチ４１及び後退クラッチ４２への供給油圧を調整する。また、油圧ポンプ１５は、前後進切り換え機構４の入力側などに連結されてエンジン１に駆動される。
コントロールユニット２０は、車速センサ２１からの車速信号、シフトレバーに応動するインヒビタスイッチ２２からのレンジ信号、エンジン１（またはエンジン制御装置）からのエンジン回転速度信号、プライマリプーリ回転数センサ２３からのプライマリプーリ１０の回転数等の運転状態及び運転操作に基づいて、油圧指令値を決定してクラッチ圧調整装置３０へ指令する。なお、インヒビタスイッチ２２は、前進（Ｄレンジ）、中立位置＝ニュートラル（Ｎレンジ）、後退（Ｒレンジ）のいずれか一つを選択する例を示す。
クラッチ圧調整装置３０は、この油圧指令値に応じて前進クラッチ４１及び後退クラッチ４２への供給油圧を調整して前進クラッチ４１と後退クラッチ４２の締結または解放を行う。
これら前進クラッチ４１及び後退クラッチ４２の締結は排他的に行われ、前進時（レンジ信号＝Ｄレンジ）では、前進クラッチ圧を供給して前進クラッチ４１を締結させる一方、後退クラッチ圧をドレンに接続して後退クラッチ４２を解放する。後退時（レンジ信号＝Ｒレンジ）では、前進クラッチ圧をドレンに接続して前進クラッチ４１を解放させる一方、後退クラッチ圧を供給して後退クラッチ４２を締結させる。また、中立位置（レンジ信号＝Ｎレンジ）では、前進クラッチ圧と後退クラッチ圧をドレンに接続し、前進クラッチ４１及び後退クラッチ４２を共に解放させる。
図２は、クラッチ圧調整装置３０の構成を示す図である。クラッチ圧調整装置３０は、油圧ポンプ１５から供給される作動油の油圧を所定の油圧の元圧へ調圧するレギュレータ弁３１と、レギュレータ弁３１からの作動油を下流側に元圧のまま供給する場合と、圧力制御弁３２を介して減圧して供給する場合とを選択するコントロールバルブ３３と、コントロールバルブ３３からの作動油を前進クラッチ４１または後進クラッチ４２へ、シフトレバーの操作に応動して選択的に切り換えられるマニュアルバルブ３４とから構成される。圧力制御弁３２とコントロールバルブ３３は、コントロールユニット２０からの指示信号により制御される。
なお、無段変速機５の変速比やＶベルトの接触摩擦力は、コントロールユニット２０からの指令に応動する油圧コントロールユニット（図示せず）によって制御される。
プライマリプーリ１０の回転数を検出するプライマリプーリ回転数センサ２３は、プライマリプーリ１０に取り付けられた出力ギヤ（不図示）に対面し、出力ギアの外周には等間隔で歯が形成されている。このため、プライマリプーリ回転数センサ２３で検出される出力波形は、一定車速では等ピッチのパルス状となる。つまり、プライマリプーリ回転数センサ２３は、プライマリプーリ１０の回転と同期したパルス信号を出力するパルスセンサで構成される。
このように構成されたＶベルト式無段変速機では、前進クラッチ４１または後退クラッチ４２の回転数を検出するセンサを設けておらず、検出したクラッチ回転数の変化に基づいてニュートラル状態を検出することができない。
そこで本発明は、プライマリプーリ１０の回転数を検出するプライマリプーリ回転数センサ２３のパルス信号を用いてニュートラル状態、つまり前進クラッチ４１または後退クラッチ４２が非締結の状態にあることを検出する。具体的には例えば、前進クラッチ４１がトルク伝達を行っている状態から減圧して所定のトルク容量となったときに、前進クラッチ４１の被締結部材側（例えば、ドライブシャフト）に伝達トルクによる捩り変形分の戻りが生じ、プライマリプーリ回転数センサ２３がこれを検出し、パルス信号をコントロールユニット２０に出力する。コントロールユニット２０は、入力されたパルス信号に基づいて、前進クラッチ４１がトルクの伝達を開始する油圧であるトルク伝達ポイントを学習する。なお、ドライブシャフトが捩れ及び捩れ分の戻りを生じてもタイヤが回転することはない。
次に、図３のタイミングチャートを用いてトルク伝達ポイントの検出について説明する。
前提として、運転者はシフトレンジを走行レンジ、例えばＤレンジに保持したままブレーキペダルを操作して停車中とする。Ｄレンジのまま停車しているため前進クラッチ４１には元圧が作用しており、この状態から時刻ｔ１でコントロールユニット２０は、コントロールバルブ３３を切り換えてポートａとポートｃとを連通させ、作動油を圧力制御弁３２へと供給する。作動油の油圧は一時的にコントロールバルブ３３の最大制御値（＜元圧）に維持され、時刻ｔ２でさらに低い油圧ｐａに制御される。油圧ｐａは前進クラッチ４１が明らかに解放しない油圧であり、実験等により求めておく。クラッチ指示圧がｐａに達したら、クラッチ指示圧をｐａから所定油圧で段階的にさらに低下させる。
そして、出力軸１３に接続するドライブシャフトに伝達されていたトルクが減少し、時刻ｔ３においてクラッチ指示圧ｐｂで、伝達されていたトルクに伴うドライブシャフトの捩り変形分が戻り、この戻り変形をプライマリプーリ回転数センサ２３が検出し、プライマリプーリ回転数センサ２３はパルス信号をコントロールユニット２０に出力する。これにより、クラッチ指示圧ｐｂで前進クラッチ４１が締結状態から非締結状態へと切り換わったことが検出できる。この非締結状態への切り換わり時のクラッチ指示圧ｐｂが、非締結状態から締結状態へと切り換わる際のトルク伝達ポイントとなる。
パルス信号を検出したら、時刻ｔ４でクラッチ指示圧をコントロールバルブ３３の最大制御値まで増圧して、時刻ｔ５にて、コントロールバルブ３３を切り換えてポートａとポートｂとを連通し、元圧の作動油を圧力制御弁３２を介さずにマニュアルバルブ３４に供給する。
このような制御により、前進クラッチ４１が締結状態から解放（非締結）状態へと切り換わるトルク伝達ポイントに対応するクラッチ指示圧ｐｂが検出できる。この検出されたクラッチ指示圧とコントロールユニット２０内に予め記憶された前進クラッチ４１が締結されるクラッチ基準指示圧とからその差圧Δｐが求められる。なお、トルク伝達ポイントとしてのクラッチ指示圧ｐｂは、前述の油圧制御を複数回繰り返し実施して、その結果を用いて設定するようにしてもよい。
図４は、ＮレンジからＤレンジへのシフトチェンジ時の前進クラッチ４１の油圧制御を説明するタイミングチャートである。なお、ＮレンジからＲレンジへのシフトチェンジ時の油圧制御も同様に実施できる。
時刻ｔ１まではＮレンジが選択されており、この区間のクラッチ指示圧は０（ゼロ）ＭＰａとして制御する。なお、Ｎレンジ選択時のクラッチ指示圧としてコントロールバルブ３３の最大制御値を用いてもよく、この場合には後述のＲレンジ切換時の目標油圧ｐ１に速やかに制御できるという効果が期待できる。
そして、時刻ｔ２でレンジがＤレンジに切り換えられ、前進クラッチ４１の締結時の初期指示圧ｐ１にクラッチ指示圧を変更する。ここで、予めコントロールユニット２０には前進クラッチ締結時の初期油圧ｐ２が記憶されているが、図３で説明した実際の前進クラッチ４１の締結時のクラッチ指示圧とクラッチ基準指示圧との差圧であるΔｐで初期油圧ｐ２を補正し、初期指示圧ｐ１を設定する。
クラッチ指示圧としてｐ１にてクラッチ油圧を制御し、前進クラッチ４１の締結を開始し、時刻ｔ２からクラッチ指示圧ｐを段階的に増圧する。そして、油圧が所定油圧ｐ３に達したら、コントロールバルブ３３の連通ポートを切り換えて、前進クラッチ４１に元圧の作動油を供給するように制御する。
したがって、本発明は、油圧に応じて溝幅が変化する入力側のプライマリプーリと、油圧に応じて溝幅が変化する出力側のセカンダリプーリと、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとに巻き掛けられ、前記溝幅に応じてプーリ接触半径が変化するＶベルトとを備えたベルト式無段変速機において、前記プライマリプーリにエンジンからのトルクを選択的に伝達するクラッチと、前記プライマリプーリの回転数を検出するパルスセンサと、車両停止時に、選択された走行レンジに対応する前記クラッチを締結状態から非締結状態へ変化させ、非締結状態へ変化するときに前記パルスセンサが出力するパルス信号を検出し、最初に検出したパルス信号の検出時の前記クラッチに作用する油圧に基づいて、前記クラッチが非締結状態から締結状態へと切り換わる締結油圧を推定する制御手段と、を備えたため、クラッチの入力回転数を検出するセンサを設けることなく、クラッチがトルクの伝達を開始するトルク指示圧を推定することができる。また、パルス信号検出時のクラッチの締結油圧（指示圧）に基づいて、クラッチが締結状態へと切り換わる締結油圧を推定するため、油圧系のバラツキやクラッチの部品精度や組み付け誤差のバラツキを考慮したクラッチ指示圧を設定することができる。
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
本発明の一実施形態を示す自動変速機の概略構成図である。 クラッチ圧調整装置の構成図である。 トルク伝達ポイントの学習制御の一例を示すタイミングチャート。 ＮレンジからＤレンジへのシフトチェンジ時の前進クラッチの油圧制御を説明するタイミングチャートである。
符号の説明
１ エンジン
４ 前後進切り換え機構
５ 無段変速機
１０ プライマリプーリ
１１ セカンダリプーリ
２０ コントロールユニット
２１ 車速センサ
２３ プライマリプーリ回転数センサ
３０ クラッチ圧調整装置

Claims (2)

  1. 油圧に応じて溝幅が変化する入力側のプライマリプーリと、
    油圧に応じて溝幅が変化する出力側のセカンダリプーリと、
    前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとに巻き掛けられ、前記溝幅に応じてプーリ接触半径が変化するＶベルトとを備えたベルト式無段変速機において、
    前記プライマリプーリにエンジンからのトルクを選択的に伝達するクラッチと、
    前記プライマリプーリの回転数を検出するパルスセンサと、
    車両停止時に、選択された走行レンジに対応して前記クラッチを締結状態から非締結状態へ変化させ、非締結状態へ変化するときに前記クラッチの被締結部材側に伝達トルクによる捩り変形分の戻りが生じることで前記パルスセンサが出力するパルス信号を検出し、最初に検出したパルス信号の検出時の前記クラッチに作用する油圧に基づいて、前記クラッチが非締結状態から締結状態へと切り換わる締結油圧を推定する制御手段と、を備えたことを特徴とするベルト式無段変速機の油圧制御装置。
  2. 前記制御手段は、前記締結油圧の推定を所定回数繰り返し、推定した締結油圧から最終的な締結油圧を設定し、この締結油圧に基づいて車両発進時の前記クラッチに作用する油圧を制御することを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機の油圧制御装置。
JP2006319805A 2006-11-28 2006-11-28 ベルト式無段変速機の油圧制御装置 Active JP4344378B2 (ja)

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