JP4532384B2 - ベルト式無段変速機の変速比制御装置 - Google Patents

Description

本発明はベルト式無段変速機の変速比制御装置において、目標変速比に対する実変速比のずれを防止する技術に関する。

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、油圧によって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。変速比の制御について、実際の変速比が運転状態に応じた目標変速比となるようにフィードバック制御される点が特許文献１に記載されている。
特開２０００−０２３２２公報

ここで、無段変速機には変速比を固定可能ないわゆるマニュアルモードを有するものがあり、マニュアルモードに設定すると変速比は車速や回転速度などの運転状態にかかわらず常に一定の変速比に固定される。上記マニュアルモードで走行中に運転者がアクセルペダルを急激に戻すとエンジントルクが落ち込み、これによってプライマリプーリへ供給される油圧であるプライマリ圧が過大となるので、変速比がハイ側へずれ、エンジン回転速度が低下する。

その直後、ハイ側へずれた変速比が目標変速比となるようにフィードバック制御されると変速比がロー側に戻るとともにエンジン回転速度が上昇する。このように従来の技術では、アクセルペダルを戻した後にエンジン回転速度が上昇するので運転者に違和感を与える可能性がある。

本発明は、変速比を固定するモードで走行中であって運転者がアクセルペダルを戻したときに生じるエンジン回転速度の変化を抑制することを目的とする。

本発明によれば、車両の駆動系の入力側に接続されるプライマリプーリと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、油圧ポンプから供給される油圧を制御して前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリの溝幅を変化させ、前記溝幅に応じて変速比が変化するように構成されるベルト式無段変速機の変速比制御装置において、前記車両の運転状態に基づいて目標変速比を演算する目標変速比演算手段と、実際の変速比と前記目標変速比との差に基づいて変速比をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、アクセル操作に基づき前記プライマリプーリへの入力トルクの変化を判定する手段と、備え、前記目標変速比を一定に保持する変速比固定モードで走行中に、前記プライマリプーリへの入力トルクが急低下したとき、前記フィードバック制御に加えて前記プライマリプーリへの供給圧をフィードフォワードで低下補正し、前記プライマリプーリへの入力トルクが急上昇したとき、前記フィードバック制御に加えて前記プライマリプーリへの供給圧をフィードフォワードで増大補正する。

本発明によれば、変速比固定モードで走行中に運転者がアクセルペダルを急激に戻したときプライマリプーリへの供給圧をフィードフォワードで低下補正し、アクセルペダルを急激に踏込んだときプライマリプーリへの供給圧をフィードフォワードで増大補正するので、プライマリプーリへの入力トルクの急変時における変速比の変化が抑制され、フィードバック制御によって変速比を目標変速比に戻す際におけるエンジン回転速度の変化を抑制することができる。

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とを備える。

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。

Ｖ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、Ｖ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、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に対する供給油圧を制御して可動円錐板１１ａ及び可動円錐板１２ａを回転軸方向に移動させる。

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、Ｖ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、Ｖ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Ｖ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Ｖ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、Ｖ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。

図２は油圧コントロールユニット及びＣＶＴＣＵの概念図である。

油圧コントロールユニット３０は、レギュレータバルブ３１と、変速制御弁３２と、減圧弁３３とを備え、油圧ポンプ３４から供給される油圧を制御してプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に供給する。

レギュレータバルブ３１は、ソレノイドを有し、油圧ポンプ３４から圧送された油の圧力を、ＣＶＴＣＵ２０からの指令（例えば、デューティ信号など）に応じて運転状態に応じて所定のライン圧に調圧する調圧弁である。

変速制御弁３２は、プライマリプーリシリンダ室１１ｃの油圧（以下「プライマリ圧」という）を所望の目標圧となるよう制御する制御弁である。変速制御弁３２は、メカニカルフィードバック機構を構成するサーボリンク５０に連結され、サーボリンク５０の一端に連結されたステップモータ４０によって駆動されるとともに、サーボリンク５０の他端に連結したプライマリプーリ１１の可動円錐板１１ａから溝幅、つまり実変速比のフィードバックを受ける。変速制御弁３２は、スプール３２ａの変位によってプライマリプーリシリンダ室１１ｃへの油圧の吸排を行って、ステップモータ４０の駆動位置で指令された目標変速比となるようにプライマリ圧を調整し、実際に変速が終了するとサーボリンク５０からの変位を受けてスプール３２ａを閉弁位置に保持する。ここで、変速制御弁３２及びサーボリンク５０によってフィードバック制御手段を構成する。

減圧弁３３は、ソレノイドを備え、セカンダリプーリシリンダ室１２ｃへの供給圧（以下「セカンダリ圧」という）を所望の目標圧に制御する制御弁である。

油圧ポンプ３４から供給され、レギュレータバルブ３１によって調圧されたライン圧は、変速制御弁３２と、減圧弁３３にそれぞれ供給される。

プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２の変速比は、ＣＶＴＣＵ２０からの変速指令信号に応じて駆動されるステップモータ４０によって制御され、ステップモータ４０に応動するサーボリンク５０の変位に応じて変速制御弁３２のスプール３２ａが駆動され、変速制御弁３２に供給されたライン圧が調整されてプライマリ圧をプライマリプーリ１１へ供給し、溝幅が可変制御されて所定の変速比に設定される。

ＣＶＴＣＵ２０は、インヒビタスイッチ２３からのレンジ信号、アクセルペダルストローク量センサ２４からのアクセルペダルストローク量、油温センサ２５からのベルト式無段変速機１０の油温や、プライマリプーリ速度センサ２６、セカンダリプーリ速度センサ２７、油圧センサ２８、２９からの信号等を読み込んで変速比やＶベルト１３の接触摩擦力を可変制御する。なお、油圧センサ２８は、プライマリプーリのシリンダ室１１ｃにかかるプライマリ圧を検出するセンサである。油圧センサ２９は、セカンダリプーリのシリンダ室１２ｃにかかるセカンダリ圧を検出するセンサである。

ＣＶＴＣＵ２０は、車速やスロットル開度等に応じて目標の変速比を決定し、ステップモータ４０を駆動して現在の変速比を目標の変速比へ向けて制御する。さらに、入力トルク情報、変速比、油温からライン圧の目標値を決定し、レギュレータバルブ３１のソレノイドを駆動することでライン圧の制御を行い、また、セカンダリ圧の目標値を決定して、油圧センサ２８の検出値と目標値とに応じて減圧弁３３のソレノイドを駆動して、フィードバック制御によりセカンダリ圧を制御する。

以下、ＣＶＴＣＵ２０で行う制御について図３のフローチャートを参照しながら説明する。なお、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。

ステップＳ１１（目標変速比演算手段）では、目標変速比を演算する。目標変速比は車速、エンジン回転速度及びアクセルペダル踏込み量などに基づいて演算される。車速及びエンジン回転速度はそれぞれプライマリプーリ１１の回転速度、セカンダリプーリ１２の回転速度から求めることができる。なお、変速機１０の動作モードが変速比固定モードに設定されているとき、目標変速比は一定値である。ここで変速比固定モードとは、車速やエンジン回転速度などの運転状態によらず変速比を一定に固定するモードであり、例えばローモードやマニュアルモードなどである。

ステップＳ１２では、目標変速比に基づいて目標変速比を実現するようなステップモータ駆動位置の指令値を演算する。

ステップＳ１３では、変速機１０の動作モードが変速比固定モードか否かを判定する。変速比固定モードであればステップＳ１４へ進み、変速比固定モードでなければステップＳ１８へ進む。

ステップＳ１４では、目標変速比が１より高いか否かを判定する。１より高ければステップＳ１５へ進み、１以下であればステップＳ１８へ進む。

ステップＳ１５では、スロットル開度Ｔｖｏ及び８０ｍｓ前のスロットル開度Ｔｖｏ８０を読み込む。

ステップＳ１６では、スロットル開度Ｔｖｏが所定値Ｔｖｏ１より小さく、かつ８０ｍｓ前のスロットル開度が所定値Ｔｖｏ２より大きいか否かを判定する。判定条件が成立する場合はステップＳ１７へ進み、非成立の場合はステップＳ１８へ進む。本ステップではスロットル開度が８０ｍｓの間に所定値Ｔｖｏ２より大きい状態から所定値Ｔｖｏ１より小さい状態になったことを判定しており、これにより運転者がアクセルペダルを急激に戻したことを判定することができる。所定値Ｔｖｏ２は所定値Ｔｖｏ１より大きい値であり、所定値Ｔｖｏ１、所定値Ｔｖｏ２ともに運転者による急激なアクセル戻しを判定できるように予め実験などによって求めておく。

ステップＳ１７（フィードフォワード制御手段）では、ステップモータ駆動位置の指令値に所定の補正量を加算してステップモータの駆動位置をロー側に補正する。加算した補正量は所定の減少率でゼロに戻す。

ここで所定の補正量は、運転者による急激なアクセル戻しによってプライマリプーリの入力トルクが低下してプライマリプーリの溝幅が大きくなること、すなわち実際の変速比が目標変速比から大きく落ち込むことを防止できる程度の値に設定され、予め実験などによって求めておく。所定の減少率は、所定の補正量によって変速比の落ち込みを抑制した後、実際の変速比を徐々に目標変速比に収束させることができるように設定され、予め実験などによって求めておく。

ステップＳ１８では、ステップモータ駆動位置の指令値及び目標変速比に基づいてステップモータ４０の駆動位置及び減圧弁３３に供給するソレノイド電流を制御することで変速比を制御する。

次に図４、５を用いて本実施形態の作用について説明する。図４は従来例における変速比制御を示すタイムチャートであり、（ａ）はスロットル開度、（ｂ）はエンジントルク、（ｃ）は変速比、（ｄ）はエンジン回転速度をそれぞれ示している。図５は本実施形態におけるベルト式無段変速機の変速比制御装置の作用を示すタイムチャートであり、（ａ）はスロットル開度、（ｂ）はエンジントルク、（ｃ）は変速比、（ｄ）はエンジン回転速度、（ｅ）は変速比補正量をそれぞれ示している。なお、図４、５はともに変速機１０の動作モードをマニュアルモードに設定して走行中に、運転者がアクセルペダルを踏込んでスロットル開度が増大した直後の状態からの変化を示している。

初めに図４を参照しながら従来例について説明する。スロットル開度が増大したことにより車速と共にエンジン回転速度が上昇していく。

時刻ｔ１において、運転者がアクセルペダルを急激に戻すと、スロットル開度が急低下してエンジントルクが急低下する。エンジントルクが低下、すなわちプライマリプーリへの入力トルクが低下したことにより、変速比を一定に保つためにはプライマリ圧を低下させる必要がある。しかし、変速制御弁３２はプライマリ圧の指令値に対して遅れて動作するので、実際のプライマリ圧は指令値に対して遅れて低下する。これにより実変速比がハイ側にずれ、変速比の変化に応じてエンジン回転速度が低下する。

変速比は目標変速比にフィードバック制御されているので、実変速比が上昇して時刻ｔ２において目標変速比まで戻る。これに伴ってエンジン回転速度も上昇し、アクセルペダルを戻しているのにエンジン回転速度が上昇するという不快感を運転者に与えてしまう。

次に図５を参照しながら本実施形態におけるベルト式無段変速機の変速比制御装置の作用について説明する。スロットル開度が増大したことにより車速と共にエンジン回転速度が上昇していく。

時刻ｔ１において、運転者がアクセルペダルを急激に戻すと、スロットル開度が急低下してエンジントルクが急低下する。このとき、スロットル開度が所定値Ｔｖｏ２より大きい値から所定値Ｔｖｏ１より小さい値まで低下しているので、変速比をフィードフォワードで所定の補正量だけ加算する。その後、変速比の補正量を所定の減少率で徐々に低下させる。これにより、実変速比の落ち込みが抑制されフィードバック制御によるエンジン回転速度の上昇を抑制することができる。

以上のように本実施形態では、変速比固定モードで走行中に運転者がアクセルペダルを急激に戻したとき変速比指令値にフィードフォワードで所定の補正量を加算して変速比指令値をロー側に補正するので、プライマリプーリ１１への入力トルクの低下時における変速比の落ち込みが抑制され、フィードバック制御によって変速比を目標変速比に戻す際におけるエンジン回転速度の上昇を抑制することができる。

また、プライマリプーリ１１への入力トルクの低下、すなわちエンジントルクの低下はスロットル開度の低下によって判断するので、より早期に変速比が落ち込むことを判定することができ、さらに確実にエンジン回転速度の変化を抑制することができる。

さらに、変速比指令値をロー側に補正する際、変速比が１より大きいことを判定するので、変速比が１以下の比較的ハイ側で、アクセルペダルを急激に戻してもエンジントルクの変化が小さいような場合に制御を行わないようにすることができる。よって、変速比に不必要に補正量を加えることによってエンジン回転速度が意図しない回転速度となることを防止できる。

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り、それらも本発明と均等であることは明白である。

例えば、本実施形態では運転者がアクセルペダルを急激に離した場合について説明したが、本発明はアクセルペダルを急激に踏み込んだ場合についても適用可能である。この場合、図３のステップＳ１６の判定条件は、スロットル開度Ｔｖｏが所定値Ｔｖｏ２より大きく、かつ８０ｍｓ前のスロットル開度Ｔｖｏ８０が所定値Ｔｖｏ１より小さいことであり、これはスロットル開度が８０ｍｓの間に所定値Ｔｖｏ１より小さい状態からＴｖｏ２より大きい状態になったことを判定している。さらに、図３のステップＳ１７における変速比の補正量は本実施形態と正負が逆になる。

また、本実施形態ではスロットル開度Ｔｖｏ及び８０ｍｓ前のスロットル開度Ｔｖｏ８０に基づいて制御開始を判定しているが、８０ｍｓ前に限定されることはない。

さらに、ステップＳ１７においてステップモータ駆動位置の指令値を補正するための判定条件として、目標変速比から実変速比を減算した値が所定値より大きいか否かという条件を加えてもよい。これにより、実際の変速比が目標変速比から乖離して落ち込みつつあることをより精度よく判定することができるので、運転者によるアクセルペダルの戻しによる実変速比の落ち込みをより確実に判定することができる。よって、プライマリプーリ１１への入力トルクが低下した直後のエンジン回転速度の上昇をより確実に抑制することができる。

本実施形態におけるベルト式無段変速機の変速比制御装置を示す概略構成図である。 油圧コントロールユニット及びＣＶＴＣＵの概念図である。 本実施形態におけるベルト式無段変速機の変速比制御装置の制御を示すフローチャートである。 従来例における変速比制御を示すタイムチャートである。 本実施形態における変速比制御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 Ｖ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
２８ 油圧センサ
２９ 油圧センサ
３０ 油圧コントロールユニット
３１ レギュレータバルブ
３２ 変速制御弁
３２ａ スプール
３３ 減圧弁
３４ 油圧ポンプ
４０ ステップモータ
５０ サーボリンク

Claims (2)

1. 車両の駆動系の入力側に接続されるプライマリプーリと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、油圧ポンプから供給される油圧を制御して前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリの溝幅を変化させ、前記溝幅に応じて変速比が変化するように構成されるベルト式無段変速機の変速比制御装置において、
   前記車両の運転状態に基づいて目標変速比を演算する目標変速比演算手段と、
   実際の変速比と前記目標変速比との差に基づいて変速比をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
   アクセル操作に基づき前記プライマリプーリへの入力トルクの変化を判定する手段と、
   を備え
   前記目標変速比を一定に保持する変速比固定モードで走行中に、前記プライマリプーリへの入力トルクが急低下したとき、前記フィードバック制御に加えて前記プライマリプーリへの供給圧をフィードフォワードで低下補正し、前記プライマリプーリへの入力トルクが急上昇したとき、前記フィードバック制御に加えて前記プライマリプーリへの供給圧をフィードフォワードで増大補正することを特徴とするベルト式無段変速機の変速比制御装置。
2. 前記目標変速比を一定に保持する変速比固定モードで走行中であって、前記目標変速比が１より大きいときに、前記プライマリプーリへの入力トルクが急低下したとき、前記フィードバック制御に加えて前記入力トルクの急低下による前記プライマリプーリの溝幅の変化を抑制するように前記プライマリプーリへの供給圧を低下補正し、前記プライマリプーリへの入力トルクが急上昇したとき、前記フィードバック制御に加えて前記入力トルクの急上昇による前記プライマリプーリの溝幅の変化を抑制するように前記プライマリプーリへの供給圧を増大補正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変速比制御装置。

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