JP4358184B2 - ベルト式無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Description

本発明はベルト式無段変速機の変速制御装置における発進時の変速線切替制御に関する。

駆動源に連結される入力軸の回転速度を無段階に変速して出力軸へと伝達するベルト式無段変速機が知られている。ベルト式無段変速機は、プライマリプーリとセカンダリプーリと各プーリに巻きかけられるベルトとによって構成され、各プーリの幅を変えることでベルトとプーリとの接触半径を変え変速比を変化させる。

このような変速制御において、車速、スロットル開度及び入力軸回転速度の関係を規定する変速線を示すマップを予め記憶しておき、このマップを参照して運転状態に基づいて目標変速比を演算する技術が特許文献１に記載されている。
特開２００４−１８３８５４公報

車両の全開発進時の加速性能は、スロットル開度が全開のときに参照する変速線におけるプライマリ回転速度の上限値が高いほど向上する。そこで、全開発進時の変速線におけるプライマリ回転速度の上限値を、通常の全開時の変速線におけるプライマリ回転速度の上限値よりも高く設定することが考えられる。

しかし、ベルト式無段変速機のベルトには強度を保障できる回転速度の上限値が定められているので、全開発進時の加速性能を向上させるためにその上限値を超えて回転速度を上昇させ、このような使用状態を繰り返すとベルトが損傷する可能性がある。

本発明は、ベルト式無段変速機のベルトの損傷を防止しながら全開発進時の加速性能を向上させることを目的とする。

本発明のベルト式無段変速機の変速制御装置は、スロットル開度が略全開であって車両の発進時以外の時、プライマリプーリの回転速度の上限値がベルトの強度を保障できる回転速度の上限値である第１の所定回転速度より低く設定された第１の変速線に従って変速比を制御し、スロットル開度が略全開かつ車両の発進時は、プライマリプーリの回転速度の上限値が第１の所定回転速度より高く設定された第２の変速線に従って変速比を制御する変速制御手段と、スロットル開度が略全開かつ車両の発進時に、プライマリプーリの回転速度が第１の所定回転速度を超えた回数をカウントするカウント手段とを備え、変速制御手段は、カウント手段によってカウントされた値がベルトの強度を保障できる回数である保障頻度回数を超えた後は、スロットル開度が略全開かつ車両の発進時であっても第２の変速線に代えて第１の変速線に従って変速比を制御する。

本発明によれば、全開発進時のときにプライマリ回転速度が到達する可能性のある高回転速度領域に入った回数がベルトの強度を保障できる限界（保障頻度回数）を超えたとき、プライマリ回転速度がその高回転速度領域に入らないように変速線を切り替えるので、ベルトの損傷を防止しながら全開発進時の加速性能を向上させることができる。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は本実施形態におけるベルト式無段変速機のライン圧制御装置を示す概略構成図である。ベルト式無段変速機１０は、プライマリプーリ１１と、セカンダリプーリ１２と、Ｖベルト１３と、ＣＶＴコントロールユニット２０（以下「ＣＶＴＣＵ」という）と、油圧コントロールユニット３０とを備え、ライン圧を元圧として変速動作を行う。

プライマリプーリ１１は、このベルト式無段変速機１０にエンジン１の回転を入力する入力軸側のプーリである。プライマリプーリ１１は、入力軸１１ｄと一体となって回転する固定円錐板１１ｂと、この固定円錐板１１ｂに対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、プライマリプーリシリンダ室１１ｃへ作用する油圧によって軸方向へ変位可能な可動円錐板１１ａとを備える。プライマリプーリ１１は、前後進切り替え機構３、ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータ２を介してエンジン１に連結され、そのエンジン１の回転を入力する。プライマリプーリ１１の回転速度は、プライマリプーリ回転速度センサ２６によって検出される。

ベルト１３は、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に巻き掛けられ、プライマリプーリ１１の回転をセカンダリプーリ１２に伝達する。

セカンダリプーリ１２は、ベルト１３によって伝達された回転をディファレンシャル４に出力する。セカンダリプーリ１２は、出力軸１２ｄと一体となって回転する固定円錐板１２ｂと、この固定円錐板１２ｂに対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、セカンダリプーリシリンダ室１２ｃへ作用する油圧に応じて軸方向へ変位可能な可動円錐板１２ａとを備える。なお、セカンダリプーリシリンダ室１２ｃの受圧面積は、プライマリプーリシリンダ室１１ｃの受圧面積と略等しく設定されている。

セカンダリプーリ１２は、アイドラギア１４及びアイドラシャフトを介してディファレンシャル４を連結しており、このディファレンシャル４に回転を出力する。セカンダリプーリ１２の回転速度は、セカンダリプーリ回転速度センサ２７によって検出される。なお、このセカンダリプーリ１２の回転速度から車速を算出することができる。

ＣＶＴＣＵ２０は、インヒビタスイッチ２３、アクセルペダルストローク量センサ２４、油温センサ２５、プライマリプーリ回転速度センサ２６、セカンダリプーリ回転速度センサ２７等からの信号や、エンジンコントロールユニット２１からの入力トルク情報に基づいて、予め記憶されている変速線を参照して変速比（セカンダリプーリ１２の有効半径をプライマリプーリ１１の有効半径で除した値）や接触摩擦力を決定し、油圧コントロールユニット３０に指令を送信して、ベルト式無段変速機１０を制御する。

油圧コントロールユニット３０は、ＣＶＴＣＵ２０からの指令に基づいて応動する。油圧コントロールユニット３０は、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に対して油圧を供給し、可動円錐板１１ａ及び可動円錐板１２ａを回転軸方向に往復移動させる。

可動円錐板１１ａ及び可動円錐板１２ａが移動するとプーリ溝幅が変化する。すると、ベルト１３が、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２上で移動する。これによって、ベルト１３のプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に対する接触半径が変わり、変速比及びベルト１３の接触摩擦力がコントロールされる。

エンジン１の回転が、トルクコンバータ２、前後進切り替え機構３を介してベルト式無段変速機１０へ入力され、プライマリプーリ１１からベルト１３、セカンダリプーリ１２を介してディファレンシャル４へ伝達される。

アクセルペダルが踏み込まれたり、マニュアルモードでシフトチェンジされると、プライマリプーリ１１の可動円錐板１１ａ及びセカンダリプーリ１２の可動円錐板１２ａを軸方向へ変位させて、ベルト１３との接触半径を変更することにより、変速比を連続的に変化させる。

変速比は、車速とプライマリ回転速度との関係を示す変速線がスロットル開度毎に複数用意されたマップに基づいて、車速とスロットル開度とに応じたプライマリ回転速度が検索されることで設定される。

また、変速レンジは通常の変速パターンを有するＤレンジとＤレンジより変速比が高めに設定されるＤｓレンジとを有し、運転者によるシフトレバーの操作によってＤレンジ及びＤｓレンジを切り替え可能である。

ここで、本実施形態は車両の全開発進時の加速性能を向上させることを目的とするので、より高い加速性能が求められるＤｓレンジが選択されているとき、全開時の変速線を発進時のみ専用の変速線に切り替えることとしている。これについて図２を用いて説明する。

図２は本実施形態におけるＤｓレンジにおける全開時及び全開発進時の変速線を示すマップである。車速ゼロの状態から運転者がアクセルペダルを踏込んで全開発進した場合、プライマリプーリ１１の回転速度（以下「プライマリ回転速度」という）及び車速はＤｓレンジの全開時の変速線に沿って上昇していく。その後、発進時以外の通常時は全開時の変速線（第１の変速線）に従って通常時の上限値までしかプライマリ回転速度が上昇しないが、発進時だけは全開発進時の変速線（第２の変速線）に従って発進時用の上限値まで上昇する。

ここで、Ｄｓレンジにおける通常時（全開発進時以外）のプライマリ回転速度の上限値（Ｄｓレンジ全開時上限値）はベルト１３の強度を保障できる回転速度の上限値（以下「ベルト保障上限値」という）より低い値に設定されているが、全開発進時におけるプライマリ回転速度の上限値（Ｄｓレンジ全開発進時上限値）はベルト保障上限値より高い値に設定される。プライマリ回転速度がベルト保障上限値を超えるときの車速はＶ１であり、ベルト保障上限値を下回るときの車速はＶ２である。

以下、ＣＶＴＣＵ２０（変速制御手段）で行う制御について図３、図４のフローチャートを参照しながら説明する。図３は、本実施形態におけるベルト式無段変速機の変速制御装置の変速線切替制御を示すフローチャートである。図４は、本実施形態におけるベルト式無段変速機の変速制御装置のカウント制御を示すフローチャートである。なお、図３、図４のフローチャートはいずれもＤｓレンジかつスロットル開度全開のときに行われる。また、これらの制御は微少時間（例えば１０ｍｓ）ごとに繰り返し行われる。

初めに図３を参照して変速線切替制御について説明する。ステップＳ１では、全開発進時か否かを判定する。全開発進時であればステップＳ２へ進み、全開発進時でなければステップＳ４へ進む。全開発進時とは、車両が車速ゼロであってスロットル開度が全開の状態から発進し、スロットル開度が全開のまま保持されている状態であり、走行中にスロットル開度を小さくした場合や、走行中に開度を全開にした場合は含まない。すなわち、車速が所定速度以下でかつスロットル開度が所定開度以上の条件を満たし、さらにその後もスロットル開度が所定開度以上の条件を満たすとき、全開発進時であると判定される。

ステップＳ２では、カウンタ値が所定値Ｃ１（保障頻度回数）より小さいか否かを判定する。所定値Ｃ１より小さければステップＳ３へ進み、所定値Ｃ１以上であればステップＳ４へ進む。所定値Ｃ１はベルト１３の耐久性を考慮して予め実験などによって求めておく。

ステップＳ３では、全開発進時用の変速線を使用して変速制御を行う。

ステップＳ４では、全開時用の変速線を使用して変速制御を行う。

次に図４を参照してカウント制御について説明する。ステップＳ１１では、全開発進時か否かを判定する。全開発進時であればステップＳ１２へ進み、全開発進時でなければ処理を終了する。全開発進時の判定方法は図３のステップＳ１と同一である。

ステップＳ１２では、カウンタが加算された後にプライマリ回転速度が比較的高い状態にあることを示す高回転フラグＦが０であるか否かを判定する。０であればステップＳ１３へ進み、０でなければステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１３では、車速が所定値Ｖ１より高く、かつ所定値Ｖ２より低いか否かを判定する。条件を満たすときステップＳ１４へ進み、所定値Ｖ１以下又は所定値Ｖ２以上であれば処理を終了する。所定値Ｖ１及びＶ２は図２に示すように、Ｄｓレンジの全開発進時における変速線とベルト保障上限値とが交わるときの車速であり、車速がＶ１より高く、Ｖ２より低い領域とは、Ｄｓレンジの全開発進時における変速線がベルト保障上限値を超える領域である。

ステップＳ１４では、プライマリ回転速度が所定値Ｎ１（第１の所定回転速度）より高いか否かを判定する。所定値Ｎ１より高ければステップＳ１５へ進み、所定値Ｎ１以下であれば処理を終了する。所定値Ｎ１は図２において説明したベルト保障上限値に設定される。

ステップＳ１５（カウント手段）では、前回処理時のカウンタ値に１を加算する。なお、カウンタ値は初期値がゼロに設定されており、リセットされることはない。

ステップＳ１６では、高回転フラグＦを１に設定する。

一方、ステップＳ１２において高回転フラグＦが０でないと判定されると、ステップＳ１７へ進んでプライマリ回転速度が所定値Ｎ２（第２の所定回転速度）より低いか否かを判定する。所定値Ｎ２より低ければステップＳ１８へ進んで高回転フラグＦを０に設定する。所定値Ｎ２以上であれば処理を終了する。所定値Ｎ２は所定値Ｎ１より小さい値であり、Ｄｓレンジにおける全開発進時にプライマリ回転速度がベルト保障上限値を超えた後、この上限値を下回って低下していることを判断するための値である。本ステップの処理を行うことで、プライマリ回転速度がベルト保障上限値近傍で繰り返し変動して一回の発進時に何度もカウントされることを防止できる。

以上の制御を繰り返し、カウンタ値が所定値Ｃ１以上になると図３のフローチャートに示すように全開発進時であっても発進時以外の全開時の変速線を使用して変速制御を行う。

次に図５を用いて本実施形態の作用について説明する。図５は本実施形態におけるベルト式無段変速機の変速制御装置の全開発進時の作用を説明したタイムチャートである。（ａ）はプライマリ回転速度、（ｂ）は車速、（ｃ）はカウンタ値、（ｄ）はフラグの値をそれぞれ示している。

Ｄｓレンジで全開発進を行うとプライマリ回転速度及び車速が上昇していく。時刻ｔ１において車速が所定値Ｖ１を超え、かつプライマリ回転速度が所定値Ｎ１を超えるので、カウンタ値を加算してフラグを１に設定する。

その後、車速が上昇しながらプライマリ回転速度が低下して時刻ｔ２においてプライマリ回転速度が所定値Ｎ２を下回るので、フラグを０に設定する。

このようにしてプライマリ回転速度が所定値Ｎ１を超えた回数をカウントしていき、カウンタ値が所定値Ｃ１を超えると全開発進時の変速線を発進時以外の全開変速線に切り替える。

以上のように本実施形態では、Ｄｓレンジで全開発進を行っているときにプライマリ回転速度がベルト保障上限値である所定値Ｎ１を超えた回数がベルト１３の強度を保障できる限界値Ｃ１を超えたとき、プライマリ回転速度が所定値Ｎ１を超えないように変速線を切り替えるので、ベルト１３の損傷を防止しながら全開発進時の加速性能を向上させることができる。

また、プライマリ回転速度がベルト保障上限値である所定値Ｎ１を超えることに加えて、車速が所定値Ｖ１より高く、かつ所定値Ｖ２より低いことも変速線切り替えの条件として判定するので、全開発進時においてプライマリ回転速度が所定値Ｎ１を超えたことをより確実に判定することができる。よって、誤判定を防止してベルト１３の強度が十分保障できるにもかかわらず、変速線が切り替えられて全開発進時にプライマリ回転速度の上限値が抑制されることを防止できる。

さらに、発進時にプライマリプーリ１１の回転速度が所定値Ｎ１を超えてカウンタに１を加算した後、所定値Ｎ２を下回るまではカウンタへの加算を行わないので、プライマリ回転速度が所定値Ｎ１付近で繰り返し変動したときにカウンタへ余分に加算してしまうことを防止できる。よって、ベルト１３の強度が十分保障できるにもかかわらず、変速線が切り替えられて全開発進時にプライマリ回転速度の上限値が抑制されることをさらに防止できる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。

本実施形態におけるベルト式無段変速機の変速制御装置を示す概略構成図である。 Ｄｓレンジにおける全開時及び全開発進時の変速線を示すマップである。 本実施形態におけるベルト式無段変速機の変速制御装置の変速線切替制御を示すフローチャートである。 本実施形態におけるベルト式無段変速機の変速制御装置のカウント制御を示すフローチャートである。 本実施形態のベルト式無段変速機の変速制御装置の全開発進時の作用を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ トルクコンバータ
３ 前後進切替機構
４ ディファレンシャル
１０ ベルト式無段変速機
１１ プライマリプーリ
１１ａ 可動円錐板
１１ｂ 固定円錐板
１１ｃ プライマリプーリシリンダ室
１１ｄ 入力軸
１２ セカンダリプーリ
１２ａ 可動円錐板
１２ｂ 固定円錐板
１２ｃ セカンダリプーリシリンダ室
１２ｄ 出力軸
１３ ベルト
１４ アイドラギア
２０ ＣＶＴコントロールユニット
２１ エンジンコントロールユニット
２３ インヒビタスイッチ
２４ アクセルペダルストローク量センサ
２５ 油温センサ
２６ プライマリプーリ回転速度センサ
２７ セカンダリプーリ回転速度センサ
３０ 油圧コントロールユニット

Claims (3)

1. エンジンの出力が入力されるプライマリプーリと車両の駆動系の出力側に接続されるセカンダリプーリとにベルトを掛け回し、前記エンジンの回転速度を無段階に変速して出力する無段変速機の変速制御装置において、
   スロットル開度が略全開であって前記車両の発進時以外の時、前記プライマリプーリの回転速度の上限値が前記ベルトの強度を保障できる回転速度の上限値である第１の所定回転速度より低く設定された第１の変速線に従って変速比を制御し、前記スロットル開度が略全開かつ前記車両の発進時は、前記プライマリプーリの回転速度の上限値が前記第１の所定回転速度より高く設定された第２の変速線に従って変速比を制御する変速制御手段と、
   前記スロットル開度が略全開かつ前記車両の発進時に、前記プライマリプーリの回転速度が前記第１の所定回転速度を超えた回数をカウントするカウント手段と、
   を備え、
   前記変速制御手段は、前記カウント手段によってカウントされた値が前記ベルトの強度を保障できる回数である保障頻度回数を超えた後は、前記スロットル開度が略全開かつ前記車両の発進時であっても前記第２の変速線に代えて前記第１の変速線に従って変速比を制御することを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
2. 前記カウント手段は、前記スロットル開度が略全開かつ前記車両の発進時に、車速が所定の領域内にあって前記プライマリプーリの回転速度が前記第１の所定回転速度を超えた回数をカウントすることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の変速制御装置。
3. 前記カウント手段は、発進時に前記プライマリプーリの回転速度が前記第１の所定回転速度を超えてカウントした後、前記プライマリプーリの回転速度が前記第１の所定回転速度より低い第２の所定回転速度を下回るまではカウントを禁止することを特徴とする請求項１または２に記載の無段変速機の変速制御装置。

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