JP5211299B2 - 動力伝達部の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、動力伝達部の制御装置に関し、特に、原動機の駆動力を車軸に伝達する自動変速機への作用圧を制御する動力伝達部の制御装置に関する。

従来、原動機の駆動力を車軸に伝達する自動変速機への作用圧を制御する動力伝達部の制御装置が知られており、このようなものとして、例えば、「車両用変速機の制御装置」（特許文献１参照）がある。
従来の「車両用変速機の制御装置」には、車両の様々な運転状態において、自動変速機の歯車変速機構の締結摩擦部材の必要最小作用圧を設定し、必要以上の作用圧供給を避けて燃費を向上させる技術であって、運転状態の変化（入力トルクの急変、高速走行、坂道走行、悪路走行等）に対し摩擦部材の滑りが生じないよう、作用圧に運転状態の変化に応じた補正量を加算することが開示されている。

つまり、押付力により動力伝達を行う動力伝達部を備え、運転状態の変化時に、押付力に補正量を加算することで動力伝達部の滑りを防止する自動変速機において、補正量を、スロットル開度の増大量を用いて演算している。
従って、従来の補正量の設定においては、スロットル開度の変化量（ｄＴＶ／ｄｔ）に基づいて摩擦部材に供給する作用圧の補正量を決定しており、このようにスロットル開度変化量に基づいて補正量を決定する場合、例えば、スロットル開度０／８から４／８まで踏み込んだ際と４／８から８／８まで踏み込んだ際とでは、同一の補正量が加算されることになる。
特開２０００−３１４４７２号公報

しかしながら、エンジンの特性上、スロットル開度０／８から４／８までの方が４／８から８／８までよりもエンジントルクの増加量が大きいことから、摩擦部材が滑らないように供給すべき必要最小作用圧は、入力トルクの増加が大きいとき（０／８→４／８）には大きく、小さいとき（４／８→８／８）には小さくて良いが、従来の補正量の設定においては、入力トルクの増加の大小に拘わらず、同一の補正量を加算している。
従って、摩擦要素の滑りを防止するためには、入力トルクの増加が大きいときも小さいときも大きな作用圧を供給する必要があることから、大きな作用圧を必要としないスロットル開度４／８から８／８まで踏み込んだ際における大きな作用圧供給は無駄となり、燃費の悪化をもたらすことになる。

つまり、補正量を大きく設定しているため、大きな押付力が不要な運転状態においても不要な押付力が発生してしまい、その結果、燃費が悪化することになる。このことは、油圧により制御するクラッチに限らず、モータ等で押付力を与えるクラッチや油圧により押付力を与える無段変速機のベルト等、押付力により動力を伝達する構成の動力伝達装置においても、同様である。
この発明の目的は、押付力により動力伝達を行う動力伝達部において、不要な押付力の発生による大きな作用圧供給を生じさせず、燃費の悪化をもたらすことがない動力伝達部の制御装置を提供することである。

この目的を達成するため、この発明に係る動力伝達部の制御装置は、押付力により動力伝達を行う動力伝達部の制御装置において、運転状態の変化に際し、前記押付力に、前記動力伝達部に入力する入力トルクを微分処理した値が負であるときは補正量を０とし、前記微分処理した値が０以上であるときは前記微分処理した値を用いて演算する補正量を加算することにより、前記動力伝達部の滑りを防止することを特徴としている。

この発明によれば、押付力により動力伝達を行う動力伝達部の制御装置は、運転状態の変化に際し、押付力に、動力伝達部に入力する入力トルクの増大量を用いて演算される補正量が加算されることによって、動力伝達部の滑りが防止される。このため、押付力により動力伝達を行う動力伝達部において、不要な押付力の発生による大きな作用圧供給を生じさせず、燃費の悪化をもたらすことがない。

以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る変速機コントローラを備えた車両のパワートレーンとその制御系を示す説明図である。図１に示すように、変速機コントローラ（無段変速機の制御装置）１０は、例えば自動車の駆動システム１１に備えられており、駆動システム１１は、変速機コントローラ１０と共に、エンジン１２と無段変速機１３で構成するパワートレーン、エンジンコントローラ１４、及び総合コントローラ１５を有している。

エンジン１２は、ガソリンエンジンであり、そのスロットルバルブ１２ａは、運転者が操作するアクセルペダル１６とは機械的に連結させず切り離されており、スロットルアクチュエータ１７によって、スロットルバルブ１２ａの開度が電子制御される。アクセルペダル１６の踏み込み量（アクセル開度）ＡＰＯは、アクセル開度センサ１６ａによって検出され、総合コントローラ１５へ出力される。

スロットルアクチュエータ１７は、総合コントローラ１５が決定する目標スロットル開度ｔＴＶＯに関した指令に応動するエンジンコントローラ１４によって、作動量が制御される。これにより、スロットルバルブ１２ａの開度を、当該目標スロットル開度ｔＴＶＯに一致させ、エンジン１２の出力を、基本的にはアクセルペダル１６の操作に応じた値となるように制御するが、必要に応じてアクセルペダル操作以外の因子によっても制御可能である。
なお、エンジンコントローラ１４は、スロットルアクチュエータ１７を介した、上記スロットル開度制御を行うだけでなく、その他、エンジン１２の運転に際し必要な、燃料噴射量制御やフューエルカット制御や点火時期制御等も行うものとする。

無段変速機１３は、周知のＶベルト式無段変速機からなり、ロックアップ式トルクコンバータ１８を介してエンジン１２の出力軸に駆動結合されたプライマリプーリ１９と、これに整列配置したセカンダリプーリ２０と、両プーリ間に掛け渡したＶベルト２１とを備えている。このセカンダリプーリ２０が、ファイナルドライブギヤ組２２を介してディファレンシャルギヤ装置２３に駆動結合されることで、セカンダリプーリ２０からの出力により駆動輪（図示しない）が回転駆動される。ディファレンシャルギヤ装置２３からの出力である駆動輪の回転は、車速センサ２４により検出され、検出結果が車速（ＶＳＰ）として総合コントローラ１５へ入力する。

無段変速機１３の変速動作は、プライマリプーリ１９及びセカンダリプーリ２０のそれぞれのＶ溝を形成するフランジの内、一方の可動フランジを他方の固定フランジに対して相対的に接近させてＶ溝幅を狭めたり、逆に離間させてＶ溝幅を拡げることにより行われる。両可動フランジのストローク位置は、変速制御油圧回路２５から出力されるプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉ及びセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃの比により、決定される。

変速制御油圧回路２５は、変速アクチュエータとしてのステップモータ２６を備えており、このステップモータ２６を、変速機コントローラ１０が目標変速比ｔＲＴＯに対応したステップ位置に駆動させることで、無段変速機１３を、実変速比が目標変速比ｔＲＴＯと一致するように無段変速させる。
変速機コントローラ１０は、更に、ロックアップ（Ｌ／Ｕ）信号を変速制御油圧回路２５に出力し、変速制御油圧回路２５は、この信号に応じて、トルクコンバータ１８を入出力要素間が直結されたロックアップ状態にしたりロックアップを解除するロックアップ解除状態にする。

また、変速機コントローラ１０は、補正量設定部２７を有しており、この補正量設定部２７により、無段変速動作時の押付力に加算する補正量を設定している。つまり、変速機コントローラ１０は、自動車に備えられた無段変速機１３の無段変速動作を制御するが、無段変速機１３において押付力により動力伝達が行われる無段変速動作時に、自動車の運転状態が変化した場合、押付力に補正量を加算する。

このように、押付力に補正量を加算することにより、押付力により動力伝達が行われる無段変速機１３における、動力伝達時の滑りを防止することができる。ここで、動力伝達部は、無段変速機１３に限るものではなく、変速機内のブレーキやクラッチ、或いは無断変速機におけるベルトを押し付けるプーリ等、押し付け動作により動力を伝達する機構を含むものである。また、運転状態とは、アクセルペダルの踏み込み（入力トルク急変）、坂道走行、悪路走行等の運転時における各状態である。また、動力伝達が行われるための押付力とは、油圧やモータ駆動等によって発生するものに限るものではなく、その他様々な動力伝達が可能である押付力を発生させるものについて適用することができる。

補正量設定部２７は、押付力に加算する補正量を、動力伝達部である無段変速機１３に入力される入力トルクの増大量を用いて演算する。
図２は、図１の変速機コントローラにおける伝達トルク容量を制御する制御機構を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、例えば、油圧により伝達トルク容量を制御するクラッチにおいて、クラッチ入力トルク計算（推定）値ａが、余裕トルク計算部２８及び補正量設定部（補正トルク計算部）２７に入力する。

余裕トルク計算部２８は、入力したクラッチ入力トルク計算（推定）値ａに対し、余裕トルク計算を行って、計算結果を余裕トルクｂとして出力する。補正トルク計算部２７は、入力したクラッチ入力トルク計算（推定）値ａに対し、微分・フィルタ処理部２７ａによる微分処理及びフィルタ処理、次に、補正処理部２７ｂによる補正係数αに基づく補正処理、次に、判定部２７ｃによる０以上であることを判定する判定処理を行い、判定結果を補正トルクｃとして出力する。

余裕トルク計算部２８から出力された余裕トルクｂ、及び補正トルク計算部２７から出力された補正トルクｃは、加算処理部２９に入力して加算処理され、加算処理部２９から出力された処理結果である加算値ｄは、クラッチ指示圧計算部３０に入力する。クラッチ指示圧計算部３０は、入力した加算値ｄに対し必要とするクラッチ指示圧を計算処理して、入力トルク増加に伴って動力伝達部であるクラッチ部の滑りを防止するための補正量、即ち、入力トルク増加に伴う伝達部滑り防止補正量ｅを出力する。

図３は、クラッチ指示圧情報に基づく補正がある場合のアクセル開度とクラッチ入力トルクとクラッチトルクの関係を示すタイムチャートである。図４は、クラッチ指示圧情報に基づく補正が無い場合のアクセル開度とクラッチ入力トルクとクラッチトルクの関係を示すタイムチャートである。

図３に示すように、クラッチ指示圧情報に基づく補正がある場合、アクセル開状態（図３（ａ）参照）となって、クラッチ入力トルクが発生する（図３（ｂ）参照）が、このとき、クラッチ入力トルクには上述した補正トルクｃ（図３（ｄ）参照）が加算されるため、上述した入力トルク増加に伴う伝達部滑り防止補正量ｅ（図２参照）がクラッチトルクとして出力される（図３（ｃ）参照）。つまり、指示トルク容量には補正トルクｃが加算されているため、過渡時においても必要トルクに対し十分な容量を確保することができる実トルク容量を得ることができる（図３（ｃ）参照）。

これに対し、従来のように、クラッチ指示圧情報に基づく補正が無くクラッチ余裕トルクが小さい場合は、図４に示すように、アクセル開状態（図４（ａ）参照）となって、クラッチ入力トルクが発生し（図４（ｂ）参照）、クラッチトルクとして出力される（図４（ｃ）参照）が、指示トルク容量は、過渡時においても必要トルクに対し十分な容量を確保することができず容量不足となって、クラッチが滑ることになる（図４（ｃ）参照）。
このように、入力トルク増加に伴う伝達部滑り防止補正量ｅは、微分・フィルタ処理部２７ａにおいて、伝達部（動力伝達部）入力トルクの計算値であるクラッチ入力トルク計算（推定）値ａを微分した値を基に演算して得ている。

この結果、実際の伝達部入力トルク計算（推定）値の変化速度を基に補正を加えることで、アクセル低開度での踏み込み時は大きな補正値を、アクセル高開度での踏み込み時は小さな補正値を、又、変化速度の速い時は大きな補正値を、遅い時は小さな補正値を設定することができる。このため、動力伝達を行うための押付力を発生させるアクチュエータ（例えば、油圧動作）の応答遅れによる踏み込み時のクラッチ滑りを防止し、且つ、無駄な押付力（例えば、油圧供給）の発生を抑制することができるので、燃費の向上を図ることができる。

図５は、アクセル開度とクラッチ入力トルクと補正量の関係を示すタイムチャート（その１）である。図５に示すように、アクセル開度が４／８のときの補正量（補正値）に比べ、アクセル開度が８／８のときの補正量の方が小さくなっている。即ち、伝達部の摩擦部材が滑らないように供給すべき必要最小作用圧は、クラッチ入力トルク（（ｂ）参照）の増加が大きいとき（アクセル開度０／８→４／８、（ａ）参照）には大きく、小さいとき（アクセル開度４／８→８／８、（ａ）参照）には小さくて良いので、従来の補正量の設定のように、クラッチ入力トルクの増加の大小に拘わらず同一の補正量Ｃ１を加算する（（ｃ）参照）のではなく、クラッチ入力トルクの増加の大小に対応して変更した補正量Ｃ２を加算（（ｃ）参照）している。

このため、大きな押付力が不要な運転状態において、小さな補正量を設定することができ不要な押付力を発生させることがないので、燃費を向上させることができる。
また、伝達部入力トルクの計算値であるクラッチ入力トルク計算（推定）値ａは、微分する前にフィルタ処理が行われる。

つまり、トルクコンバータ１８のロックアップ（Ｌ／Ｕ）中におけるアクセル急踏み込み時等は、クラッチ入力トルク計算（推定）値ａがステップ的に変化することが考えられるが、この際、単純な入力トルクの微分値を基に補正量を算出すると、一制御周期中に大きな補正量が計算され、その後、補正量は微少となることになる。この場合、押付力を発生させるアクチュエータ（例えば、油圧動作）の応答特性を考慮すると、瞬間的な補正の効果は期待できない。そこで、クラッチ入力トルク計算（推定）値ａをフィルタ処理を経てなますことで、演算値が瞬時値とならないため、十分な補正効果が期待できる。

また、クラッチ入力トルク計算（推定）値ａを微分処理した値が負であるときは、０として演算する。つまり、クラッチ入力トルク計算（推定）値ａの微分値が負であると、補正値が負となって、押付力（例えば、油圧供給）を減らす方向の補正は、駆動力伝達部（クラッチ部）の滑りを助長してしまう虞れがある。
更に、オン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）を繰り返すようなアクセル操作をした場合、負の補正を行うと押付力指示値の振幅を必要以上に大きくしてしまい、その結果、共振を誘発する虞がある。このため、負の補正を行わない。

図６は、アクセル開度とクラッチ入力トルクと補正量の関係を示すタイムチャート（その２）である。図６に示すように、補正トルクの計算に際し、補正係数αに基づく補正処理を行うが、ここで、スロットル開度Ｔｖｏの微分値が正のときの補正係数ｋ１が、スロットル開度Ｔｖｏの微分値が負のときの補正係数ｋ２より大きい（ｋ１＞ｋ２）と設定すると、アクセルのオン／オフを繰り返した際に補正量Ｃ１がたまり続けることになる（（ｃ）参照）。

即ち、ｋ１＞ｋ２であるとき、アクセルオンによる補正量の増加より、アクセルオフによる補正量の増加の方が小さくなるため、アクセルオフ瞬時（Ｔｖｏ＝０）においては補正量が所定の値（≠０）を持つことになる。従って、アクセルオン／オフの繰り返しにより補正量Ｃ１が蓄積してしまうことになる。
そこで、クラッチ入力トルク計算（推定）値ａを微分処理した値が負であるときは、０として演算し、負の補正を行わないことにより、アクセルのオン／オフ操作を繰り返しても補正量Ｃ２が蓄積することはない。

この発明の一実施の形態に係る変速機コントローラを備えた車両のパワートレーンとその制御系を示す説明図である。 図１の変速機コントローラにおける伝達トルク容量を制御する制御機構を概略的に示すブロック図である。 クラッチ指示圧情報に基づく補正がある場合のアクセル開度とクラッチ入力トルクとクラッチトルクの関係を示すタイムチャートである。 クラッチ指示圧情報に基づく補正が無い場合のアクセル開度とクラッチ入力トルクとクラッチトルクの関係を示すタイムチャートである。 アクセル開度とクラッチ入力トルクと補正量の関係を示すタイムチャート（その１）である。 アクセル開度とクラッチ入力トルクと補正量の関係を示すタイムチャート（その２）である。

符号の説明

１０ 変速機コントローラ
１１ 駆動システム
１２ エンジン
１２ａ スロットルバルブ
１３ 無段変速機
１４ エンジンコントローラ
１５ 総合コントローラ
１６ アクセルペダル
１６ａ アクセル開度センサ
１７ スロットルアクチュエータ
１８ トルクコンバータ
１９ プライマリプーリ
２０ セカンダリプーリ
２１ Ｖベルト
２２ ファイナルドライブギヤ組
２３ ディファレンシャルギヤ装置
２４ 車速センサ
２５ 変速制御油圧回路
２６ ステップモータ
２７ 補正量設定部
２８ 余裕トルク計算部
２９ 加算処理部
３０ クラッチ指示圧計算部
ａ クラッチ入力トルク計算（推定）値
ｂ 余裕トルク
ｃ 補正トルク
ｄ 加算値
ｅ 伝達部滑り防止補正量

Claims (4)

1. 押付力により動力伝達を行う動力伝達部の制御装置において、
   運転状態の変化に際し、前記押付力に、前記動力伝達部に入力する入力トルクを微分処理した値が負であるときは補正量を０とし、前記微分処理した値が０以上であるときは前記微分処理した値を用いて演算する補正量を加算することにより、前記動力伝達部の滑りを防止することを特徴とする動力伝達部の制御装置。
2. 前記動力伝達部に入力する入力トルクは、微分処理する前にフィルタ処理をすることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達部の制御装置。
3. 前記動力伝達部による動力伝達を行うための押付力は、油圧やモータ駆動によって発生するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の動力伝達部の制御装置。
4. 前記運転状態の変化は、前記動力伝達部である変速機を備えた車両の走行時のアクセルペダルの踏み込み、坂道走行、悪路走行において発生することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の動力伝達部の制御装置。

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