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JP4431563B2 - 無段変速機の制御装置 - Google Patents

無段変速機の制御装置 Download PDF

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Description

本発明は無段変速機の制御装置に関するものである。
従来、プライマリプーリとセカンダリプーリとの間にベルトを掛け渡し、プライマリプーリ圧をステップモータの操作位置によって制御する特許文献1に開示された無段変速機などでは、ステップモータの現在の操作位置と変速比等をプーリ情報として記憶することが可能な記憶手段を備えており、車両の起動時には、この記憶されたプーリ情報に基づいてステップモータのイニシャライズを行い、ステップモータの原点位置を確定してから、記憶された変速比に対応するステップモータの操作位置に変位させることで、停車時の変速比から発進制御を行う。このような記憶手段は、通常、車両の電源との通電がオフとなった場合でも記憶されたプーリ情報を保持するためにバックアップ用電源を備えている。
また、特許文献2に開示されるように、車両の起動時にプライマリプーリ圧が所定時間経過しても所定圧以上とならない場合に、記憶されたプーリ情報と実際の変速比がずれを生じていると判定して、ステップモータをHigh変速比に対応する操作位置に徐々に変位させてプライマリプーリ圧が上昇するか否かを検出し、適正な操作位置に設定することで発進を可能とするような制御がある。
特開平8−178063号公報 特開2004−125037号公報
上記のような無段変速機においては、バックアップ用電源の不具合等により記憶手段に対して電力供給が不能となった場合にはプーリ情報を記憶することができなくなり、また、プーリ情報の記憶が行われた後にバックアップ電源の不具合等が生じた場合にはプーリ情報が消失してしまうことがある(以下、バックアップフェール時とする)。
このような状態で、急停車等により変速比が最Lowまで戻らずに停車していた場合、特許文献2のようにステップモータをHigh変速比に対応する操作位置に徐々に変位させてプライマリプーリ圧が上昇するか否かを検出することができれば、停車時の変速比からの発進を可能とすることができる。
しかし、プライマリプーリ圧センサを設けていない無段変速機においては、プライマリプーリ圧が上昇しているか否かを判定することができず、停車時の変速比に対してプライマリプーリ圧を供給できる位置にステップモータを変位させることができないため、車両の発進性を損なうという問題点がある。
本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、プライマリプーリ圧センサを設けていない無段変速機において、停車時のステップモータの操作位置を記憶できていない場合でも、次回の発進時にプライマリプーリ圧を確実に供給し、車両の発進性を良くすることを目的とする。
本発明では、溝幅を第1の油圧によって変化させる入力側のプライマリプーリと、溝幅を第2の油圧によって変化させる出力側のセカンダリプーリと、プライマリプーリとセカンダリプーリとに巻き掛けられ、溝幅に応じてプーリとの接触半径が変化するベルトと、一方の端部にプライマリプーリの可動シーブを連結し、もう一方の端部にステップモータを連結する変速リンクと、変速リンクの中央に連結し、ステップモータの操作位置に応じて第1の油圧を制御する変速制御弁と、からなる変速制御機構と、を有し、第1の油圧を検出する手段を備えていない無段変速機、を制御する無段変速機の制御装置において、車両の停止時の変速比を記憶する変速比記憶手段と、変速比記憶手段に車両の停止時の変速比を記憶できていない場合に、車両の起動時にステップモータの操作位置を原点位置に変更する初期化手段と、変速比記憶手段に車両の停止時の変速比を記憶できていない場合にのみ、車両の起動時にプライマリプーリとセカンダリプーリとが回転していない状態において、第1の油圧を略ゼロとして、第2の油圧を所定油圧まで高くして、プライマリプーリとの接触半径と、セカンダリプーリとの接触半径と、の比率を最Lowに対応する比率に変更するプーリ比制御手段と、プーリ比制御手段によって最Lowに対応する比率に変更したプライマリプーリの位置をステップモータの原点位置に対応する位置として記憶するプーリ比記憶手段と、を備える。
本発明によると、車両が停車する際の変速比を記憶できていない場合に、次回の発進時に、プライマリプーリ圧センサを用いなくともプライマリプーリ圧を確実に供給し、車両を変速比を最Lowの状態から発進させ、車両の発進性を良くすることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は、Vベルト式無段変速機(以下、無段変速機とする)1の概略を示し、この無段変速機1はプライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3を両者のV溝が整列するよう配して備え、これらプーリ2、3のV溝にVベルト(ベルト)4を掛け渡す。プライマリプーリ2に同軸にエンジン5を配置し、このエンジン5およびプライマリプーリ2間にエンジン5の側から順次ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータ6および前後進切り替え機構7を設ける。
前後進切り替え機構7は、ダブルピニオン遊星歯車組7aを主たる構成要素とし、そのサンギヤをトルクコンバータ6を介してエンジン5に結合し、キャリアをプライマリプーリ2に結合する。前後進切り替え機構7は更に、ダブルピニオン遊星歯車組7aのサンギヤおよびキャリア間を直結する前進クラッチ7b、およびリングギヤを固定する後進ブレーキ7cを備え、前進クラッチ7bの締結時にエンジン5からトルクコンバータ6を経由した入力回転をそのままプライマリプーリ2に伝達し、後進ブレーキ7cの締結時にエンジン5からトルクコンバータ6を経由した入力回転を逆転させプライマリプーリ2へ伝達する。
プライマリプーリ2の回転はVベルト4を介してセカンダリプーリ3に伝達され、セカンダリプーリ3の回転はその後、出力軸8、歯車組9およびディファレンシャルギヤ装置10を経て車輪に伝達される。
上記の動力伝達中にプライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3間における回転伝動比(変速比)を変更可能にするために、プライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3のV溝を形成する円錐板のうち一方を固定円錐板2a、3aとし、他方の円錐板2b、3bを軸線方向へ変位可能な可動円錐板(可動シーブ)とする。これら可動円錐板2b、3bはライン圧を元圧として作り出したプライマリプーリ圧(第1の油圧)Ppriおよびセカンダリプーリ圧(第2の油圧)Psecをプライマリプーリ室2cおよびセカンダリプーリ室3cに供給することにより固定円錐板2a、3aに向け附勢され、これによりVベルト4を円錐板に摩擦係合させてプライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3間での動力伝達を行う。
変速に際しては、目標変速比I(o)に対応させて発生させたプライマリプーリ圧Ppriおよびセカンダリプーリ圧Psec間の差圧により両プーリ2、3のV溝幅を変化させ、プーリ2、3に対するVベルト4の巻き掛け円弧径を連続的に変化させることで実変速比(以下、変速比とする)ipを変更し、目標変速比I(o)を実現する。
プライマリプーリ圧Ppriおよびセカンダリプーリ圧Psecは、前進走行レンジの選択時に締結する前進クラッチ7b、および後進走行レンジの選択時に締結する後進ブレーキ7cの締結油圧の出力と共に変速制御油圧回路11により制御される。変速制御油圧回路11は変速機コントローラ12からの信号に応答して制御を行う。
変速機コントローラ12には、プライマリプーリ回転速度Npriを検出するプライマリプーリ回転センサ13からの信号と、セカンダリプーリ回転速度Nsecを検出するセカンダリプーリ回転センサ14からの信号と、セカンダリプーリ圧Psecを検出するセカンダリプーリ圧センサ(セカンダリプーリ圧検出手段)15からの信号と、アクセルペダル踏み込み量APOを検出するアクセル開度センサ16からの信号と、インヒビタスイッチ17からの選択レンジ信号と、変速作動油温TMPを検出する油温センサ18からの信号と、エンジン5の制御を司るエンジンコントローラ19からの入力トルクTiに関した信号(エンジン回転速度や燃料噴時間)とイグニッションキー32のON/OFFに関する信号と、が入力される。
次に変速制御油圧回路11および変速機コントローラ12について図2の概略構成図を用いて説明する。先ず変速制御油圧回路11について以下に説明する。
変速制御油圧回路11は、エンジン駆動されるオイルポンプ21を備え、オイルポンプ21によって油路22に供給する作動油の圧力をプレッシャレギュレータ弁23により所定のライン圧PLに調圧する。プレッシャレギュレータ弁23は、ソレノイド23aへの駆動デューティーに応じてライン圧PLを制御する。
油路22のライン圧PLは、一方で減圧弁24により調圧されセカンダリプーリ圧Psecとしてセカンダリプーリ室3cに供給され、他方で変速制御弁25により調圧されプライマリプーリ圧Ppriとしてプライマリプーリ室2cに供給される。減圧弁24は、ソレノイド24aへの駆動デューティーに応じてセカンダリプーリ圧Psecを制御する。
変速制御弁25は、中立位置25aと、増圧位置25bと、減圧位置25cと、を有し、これら弁位置を切り換えるために変速制御弁25を変速リンク26の中程に連結する。変速リンク26は一方の端に、変速アクチュエータとしてのステップモータ27を連結し、もう一方の端にプライマリプーリ2の可動円錐板2bを連結する(可動円錐板2bと変速リンク26と変速制御弁25とが変速制御機構を構成する)。
ステップモータ27は、原点位置から目標変速比I(o)に対応したステップ数Stepだけ進んだ操作位置にされ、ステップモータ27の操作により変速リンク26が可動円錐板2bとの連結部を支点にして揺動することにより、変速制御弁25を中立位置25aから増圧位置25bまたは減圧位置25cへ移動させる。これにより、プライマリプーリ圧Ppriがライン圧PLを元圧として増圧され、またはドレンにより減圧され、セカンダリプーリ圧Psecとの差圧が変化することでHigh側変速比へのアップシフトまたはLow側変速比へのダウンシフトを生じ、変速比ipが目標変速比I(o)に追従して変化する。
変速の進行は、プライマリプーリ2の可動円錐板2bを介して変速リンク26の対応端にフィードバックされ、変速リンク26がステップモータ27との連結部を支点にして、変速制御弁25を増圧位置25bまたは減圧位置25cから中立位置25aに戻す方向へ揺動する。これにより、目標変速比I(o)が達成される時に変速制御弁25が中立位置25aに戻され、目標変速比I(o)を保つことができる。
プレッシャレギュレ一夕弁23のソレノイド駆動デューティー、減圧弁24のソレノイド駆動デューティー、およびステップモータ27への変速指令(ステップ数)は、図1に示す前進クラッチ7bおよび後進ブレーキ7cへ締結油圧を供給するか否かの制御と共に変速機コントローラ12により行われる。変速機コントローラ12は圧力制御部12aおよび変速制御部12bによって構成する。
圧力制御部12aは、プレッシャレギュレ一夕弁23のソレノイド駆動デューティー、および減圧弁24のソレノイド駆動デューティーを決定し、変速制御部12bは到達変速比DsrRTO、目標変速比I(o)を算出する。
車両の停車時には、停車直前の変速比ipを変速機コントローラ(変速比記憶手段)12が記憶(バックアップ)しており、次回の発進時には、ステップモータ27のイニシャライズの後に、記憶した変速比ipに基づいてステップモータ27の操作位置を設定し、プライマリプーリ2の位置と、ステップモータ27の操作位置と、を対応させて車両を発進させる。
次に、バックアップフェール時の起動制御について図3のフローチャートを用いて説明する。
イグニッションキー32がONとなると、ステップS100では、エンジン5からプライマリプーリ2への動力伝達を禁止する。ここでは、前後進切り替え機構7によって、エンジン5からプライマリプーリ2へ動力が伝達されないようにする。
ステップS101では、ステップモータ27のイニシャライズを開始する。ここでは、ステップモータ27の操作位置を、変速比ipが最Highである場合のステップモータ27の操作位置から、変速比ipが最Lowとなる原点位置よりも、さらに機械的にLow側となるステップモータ27の操作位置に設定する。つまり、変速比ipが最Highとなっていると仮定し、最Highから最Lowよりも、さらに機械的にLow側の変速比ipに対応するステップモータ27の操作位置に設定する。これによって、確実にステップモータ27の操作位置を、最LowよりもLow側とすることができる。なお、最Lowの場合にもプライマリプーリ油室2cには油が存在しており、最Lowとなるプライマリプーリ圧Ppriよりもさらに低くすることで、変速比ipは機械的にLow側の変速比となる。
ステップS102では、ステップモータ27の操作位置を原点位置に設定し、ステップモータ27のイニシャライズを終了する(ステップS101とステップS102が初期化手段を構成する)。
ステップS103では、Low戻し制御を開始する。ここでは、ステップモータ27の操作位置を最Lowよりもさらに機械的にLow側に設定し、プライマリプーリ圧Ppriを完全にドレンする。また、セカンダリプーリ室3cへ油を供給し、セカンダリプーリ圧Psecを所定圧力P1とする。所定圧力P1はVベルト4の強度限界となる圧力である。
これにより、プライマリプーリ2とセカンダリプーリ3とが回転していない場合でも、可動円錐板2b、3bが移動し、プライマリプーリ2においてはVベルト4の巻き掛け円弧径が小さくなり、セカンダリプーリ3においては、Vベルト4の巻き掛け円弧径が大きくなる。このように、車両が停車している場合に、プライマリプーリ2とセカンダリプーリ3との相対的な位置を変化させて、プライマリプーリ2とセカンダリプーリ3とのプーリ比(比率(変速比ip))をLow側へ変更する。
ステップS104では、Low戻し制御終了条件を満たすかどうか判定する。そして、Low戻し制御終了条件を満たした場合にはステップ105へ進む。
Low戻し制御終了条件を満たす場合とは、プライマリプーリ圧Ppriを完全にドレンし、かつセカンダリプーリ圧Psecが所定圧力P1となった状態が所定時間T1継続した場合である。所定時間T1は、前回の停車時の変速比ipが最Highであり、プライマリプーリ圧Ppriを完全にドレンし、セカンダリプーリ圧Psecを所定圧力P1とした場合に、変速比ipが必ず最Lowよりも機械的にLow側の変速比まで変更される時間である。つまり、Low戻し制御を行うことで、プライマリプーリ2、セカンダリプーリ3が回転していない場合にも、プライマリプーリ2とセカンダリプーリ3との相対的な位置を、変速比ipが最Lowよりも機械的にLow側の変速比となる位置とすることができる。
ステップS105では、ステップモータ27の操作位置を原点位置に設定する。プライマリプーリ2とセカンダリプーリ3との相対的な位置は、変速比ipが最Lowとなる位置よりも、さらにLow側の位置となっているので、ステップモータ27の操作位置を原点位置に設定することで、変速制御弁25は必ず増圧位置25bとなり、プライマリプーリ室2cに確実に油が供給され、プライマリプーリ圧Ppriが確実に供給される。また、セカンダリプーリ圧Psecを最Lowに応じた圧力とする(ステップS103からステップS105がプーリ比制御手段を構成する)。
ステップS106では、ステップモータ27の原点位置を変速比ipが最Lowとなる位置として更新する。これにより、ステップモータ27の原点位置が最Lowとなっていなかった場合に、ステップモータ27の原点位置と、プライマリプーリ2とセカンダリプーリ3との変速比ipが最Lowとなる位置と、を対応させることができる。(ステップS106がプーリ比記憶手段を構成する)。これによって、ステップモータ27の操作位置と変速比ipとの間にずれが生じていた場合でも、そのずれを修正することができる。
ステップS107では、エンジン5からプライマリプーリ2への動力伝達禁止を解除する。これにより、車両を変速比ipを最Lowとして発進可能とする。
以上の制御によって、バックアップフェール時に、ステップモータ27のイニシャライズを行ってステップモータ27の操作位置を原点位置とし、変速比ipを最Lowとすることで、プライマリプーリ圧センサを用いずに、プライマリプーリ圧Ppriを確実に供給し、車両を発進させることができる。
次に、バックアップフェール時の起動制御を行った場合のステップモータ27の操作位置などの変化について図4のタイムチャートを用いて説明する。
時間t0において、イグニッションキー32が、変速機コントローラに通電する位置(アクセサリ位置)となると、ステップモータ27のイニシャライズを開始し、ステップモータ27の操作位置を最Lowとなる原点位置よりも、さらに機械的にLow側の位置となるように設定する。
その後、イグニッションキー32が始動位置となることでエンジン5がクランキングされ、完爆後、イグニッションキー32がON位置に戻されることでエンジン5はアイドル回転状態となるが、前後進切替機構7によって、プライマリプーリ2へはエンジン5の動力は伝達されない。
時間t1において、エンジン5が始動状態(アイドリング回転)にありステップモータ27のイニシャライズが終了すると、Low戻し制御を開始する。到達変速比DsrRTOを最Lowとなる位置よりもLow側の指示値とし、これに対応してステップモータ27の操作位置が変速比ipが最Lowとなる位置よりも、さらに機械的にLowの位置となるように設定され、プライマリプーリ圧Ppriを完全にドレンする。また、セカンダリプーリ圧Psecを所定圧力P1とする。これによって、プライマリプーリ2とセカンダリプーリ3とのプーリ比(変速比ip)はLow側へ変更される。
時間t2において、Low戻し制御が終了すると、ステップモータ27の操作位置を原点位置に設定する。また、セカンダリプーリ圧Psecを変速比ipが最Lowとなる圧力に設定する。これによって、ステップモータ27の操作位置は原点位置となり、プライマリプーリ圧Ppriを供給可能な状態となる。セカンダリプーリ圧Psecは所定圧力P1よりも低い圧力となり、変速比ipは最Lowへ変更される。
時間t3において、ステップモータ27の原点位置を変速比ipが最Lowとなる位置として更新する。
なお、トルクコンバータ6を用いずに、発進クラッチを用いた車両についても本制御を用いることができ、発進クラッチを用いた場合には、Low戻し制御を素早く行うことが望ましい。
なお、この実施形態では、ステップモータ27のイニシャライズを終了してから、Low戻し制御を行ったが、ステップモータ27のイニシャライズとLow戻し制御を同時に行っても良い。
また、Low戻し制御後に、ステップモータ27の操作位置を最LowよりもHigh側に設定しても良い。これにより、プライマリプーリ圧Ppriをさらに確実に供給することができ、車両を発進させることができる。
また、Low戻し制御中に例えばシフトレバーがDレンジに操作された場合などには、車両の発進性を重視して、Low戻し制御を中止して、車両を発進させても良い。
本発明の実施形態の効果について説明する。
この実施形態では、車両の停止時の変速比を記憶できなかった場合に、ステップモータ27のイニシャライズを行いステップモータ27の操作位置を原点位置とし、回転していないプライマリプーリ2のプライマリプーリ圧Ppriを完全にドレンし、回転していないセカンダリプーリ3のセカンダリプーリ圧Psecを所定圧力P1まで高くし、プライマリプーリ2とセカンダリプーリ3とのプーリ比(変速比ip)を最Lowとする。これによって、車両の停止時の変速比ipを記憶できず、ステップモータ27を原点位置に設定した場合でも、変速比ipを最Lowとすることで、プライマリプーリ圧センサを用いずに、プライマリプーリ圧Ppriを確実に供給することができ、車両を発進させることができる。また、例えばVベルト4に滑りを生じさせずに車両を発進させることができる。
ステップモータ27のイニシャライズが終了したステップモータ27の原点位置を、変速比ipが最Lowを示す位置として記憶させることで、ステップモータ27の操作位置と変速比ipと間にずれが生じていた場合でも、ずれを修正することができる。
また、プライマリプーリ圧Ppriを略ゼロとし、セカンダリプーリ圧Psecを所定圧力P1として、変速比ipを最Lowよりも機械的にLow側に変更し、その後に最Lowとすることで、変速制御弁25は必ず増圧位置25bとなり、プライマリプーリ圧Ppriを確実に供給することができる。
また、Low戻し制御において、停車時の変速比ipを最Highであると推定して、変速比ipを最Lowよりも機械的にLow側へ変更することで、ステップモータ27の操作位置を原点位置に設定した場合に、プライマリプーリ圧Ppriを確実に供給することができる。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
本発明の実施形態の無段変速機の概略構成図である。 本発明の実施形態の変速制御油圧回路および変速機コントローラの概略構成図である。 本発明のバックアップフェール時の起動制御を説明するフローチャートである。 本発明のバックアップフェール時のステップモータの操作位置などの変化を示すタイムチャートである。
符号の説明
1 無段変速機
2 プライマリプーリ
2a 固定円錐板
2b 可動円錐板(可動シーブ)
3 セカンダリプーリ
4 Vベルト(ベルト)
15 セカンダリプーリ圧センサ(セカンダリプーリ圧検出手段)
25 変速制御弁
26 変速リンク
27 ステップモータ

Claims (3)

  1. 溝幅を第1の油圧によって変化させる入力側のプライマリプーリと、
    溝幅を第2の油圧によって変化させ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との接触半径が変化するベルトと、
    一方の端部に前記プライマリプーリの可動シーブを連結し、もう一方の端部にステップモータを連結する変速リンクと、前記変速リンクの中央に連結し、前記ステップモータの操作位置に応じて前記第1の油圧を制御する変速制御弁と、からなる変速制御機構と、を有し、前記第1の油圧を検出する手段を備えていない無段変速機、を制御する無段変速機の制御装置において、
    車両の停止時の変速比を記憶する変速比記憶手段と、
    前記変速比記憶手段に前記車両の停止時の前記変速比を記憶できていない場合に、前記車両の起動時に前記ステップモータの操作位置を原点位置に変更する初期化手段と、
    前記変速比記憶手段に前記車両の停止時の前記変速比を記憶できていない場合にのみ、前記車両の起動時に前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとが回転していない状態において、前記第1の油圧を略ゼロとして、前記第2の油圧を所定油圧まで高くして、前記プライマリプーリとの前記接触半径と、前記セカンダリプーリとの前記接触半径と、の比率を最Lowに対応する比率に変更するプーリ比制御手段と、
    前記プーリ比制御手段によって前記最Lowに対応する比率に変更した前記プライマリプーリの位置を前記ステップモータの前記原点位置に対応する位置として記憶するプーリ比記憶手段と、を備えることを特徴とする無段変速機の制御装置。
  2. 前記プーリ比制御手段は、前記比率を、前記最Lowに対応する比率よりもLow側となる比率へ変更した後に、前記最Lowに対応する比率に変更することを特徴とする請求項1に記載の無段変速機の制御装置。
  3. 前記プーリ比制御手段は、前記車両の停止時の前記変速比を最Highと仮定して、前記比率を変更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制御装置。
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