JP5691602B2

JP5691602B2 - 無段変速機の変速制御装置及び制御方法

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Publication number: JP5691602B2
Application number: JP2011030066A
Authority: JP
Inventors: 啓太奥平; 古閑　雅人; 雅人古閑
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2031-02-15
Also published as: EP2677211A4; CN103339416A; BR112013020882A2; MX2013008983A; JP2012167763A; EP2677211A1; US8903615B2; RU2013142149A; RU2551407C2; US20130317713A1; EP2677211B1; CN103339416B; WO2012111216A1

Description

この発明は、Ｖチェーンなどの無端トルク伝達部材と一対のプーリとを用いた無段変速機のプーリ推力の制御に関する。

特許文献１はＶチェーンなどの無端トルク伝達部材をプライマリプーリとセカンダリプーリからなる一対のプーリに掛け回した車両用の無段変速機（ＣＶＴ）において、プーリの剛性の設定により変速応答性を高めることを提案している。

プライマリプーリとセカンダリプーリは、それぞれ回転軸方向に加えられるプーリ推力に応じてＶ字形の溝の幅を変化させ、Ｖチェーンの巻き付き半径を変化させることで、プーリ間の回転速度比、つまり変速比を変化させる。プーリ推力は車両に搭載された内燃エンジンを動力源とする油圧ポンプの油圧によって得ている。

特開２００９１４４７５１号公報

このようなＣＶＴにおいて、Ｖチェーンといずれかのプーリとの間に滑りが生じると、プーリ間のトルク伝達に支障が生じる。Ｖチェーンとプーリとの間に滑りを生じさせないようにするには、プーリに一定以上の推力を加える必要がある。この一定以上の推力を滑り限界推力と称する。滑り限界推力はプライマリプーリにもセカンダリプーリにも共通の値であり、プライマリプーリへのＶチェーンの巻き付き半径に依存して決まる。滑り限界推力は次式（１）で計算される。

ただし、Ｆｍｉｎ＝滑り限界推力、
Ｔｐ＝プライマリプーリの入力トルク、
α＝シーブ角、
μ＝Ｖチェーンとプーリの摩擦係数、
Ｒｐ＝プライマリプーリへのＶチェーンの巻き付き半径。

ここで、シーブ角αはプライマリプーリ、セカンダリプーリ、及びＶチェーンの形状と寸法で予め決定される定数であり、摩擦係数μはプライマリプーリ、セカンダリプーリ、及びＶチェーンの材質より予め決定される定数である。

図１１を参照すると、Ｖチェーンを介してトルク伝達を行うＣＶＴにおいては、Ｖチェーンに伸びが生じると、同一変速比においてプーリへの巻き付き半径が変化する。次式（３）は変速比と巻き付き半径の関係を示す。

ただし、ｉｐ＝変速比、
Ｒｐ１＝Ｖチェーンの伸びが小さい場合のプライマリプーリへの巻き付き半径、
Ｒｓ１＝Ｖチェーンの伸びが小さい場合のセカンダリプーリへの巻き付き半径、
Ｒｐ２＝Ｖチェーンの伸びが大きい場合のプライマリプーリへの巻き付き半径、
Ｒｓ２＝Ｖチェーンの伸びが大きい場合のセカンダリプーリへの巻き付き半径。

式（１）から分かるようにＶチェーンに伸びが生じると、プーリへのＶチェーンの巻き付き半径が増大し、結果として滑り限界推力は小さくなる。

したがって、Ｖチェーンの伸びを考慮せずに計算した滑り限界推力に基づきプーリ推力を制御すると、Ｖチェーンに伸びが生じた場合には、プーリ推力が過大となる。その結果、油圧損失や摩擦損失が増大し、油圧ポンプを駆動する内燃エンジンの燃料消費の増大を招く。

この発明は、無端トルク伝達部材が対のプーリ間でトルクを伝達する無段変速機に関する従来技術の以上の問題に着目し、無端トルク伝達部材の伸びの有無に応じた、適正なプーリ推力制御を実現することである。

この発明は、以下の手段によって上記課題を解決する。

すなわち、一対のプーリに掛け回された無端トルク伝達部材を備え、少なくとも一方のプーリは、加えられるプーリ推力に応じて可動シーブを軸方向に変位させることで、無端トルク伝達部材の巻き付け径を変化させる無段変速機、の変速比を制御する変速制御装置において、無段変速機の運転状態を検出する検出手段と、運転状態に基づき無端トルク伝達部材の伸び量と、伸び量に応じた滑り限界推力と、を算出する算出手段と、滑り限界推力に基づき少なくとも一方のプーリ推力を制御する制御手段と、を備えている。算出手段は、無端トルク伝達部材の伸び量を含む無端トルク伝達部材の長さを計算し、無端トルク伝達部材の長さから滑り限界推力を計算し、計算された滑り限界推力を用いて無端トルク伝達部材の長さを再計算し、再計算した無端トルク伝達部材の長さから滑り限界推力を再計算するプロセスを繰り返すことで、滑り限界推力の収束計算を行うよう構成される。

検出手段が検出した運転状態から算出手段が無端トルク伝達部材の伸び量と、伸び量に応じた滑り限界推力を算出する。算出された滑り限界推力に基づき制御手段がプーリ推力を制御することで、無端トルク伝達部材に伸びが生じた場合に、プーリ推力が過剰になるのを防止する。結果として、過大なプーリ推力によるエネルギーの損失を減少させることができる。

この発明の実施形態による無段変速機の変速制御装置の概略構成図である。無段変速機の水平断面図である。この発明の実施形態による変速コントローラが実行する変速制御ルーチンを説明するフローチャートである。変速コントローラによる滑り限界推力の収束計算を説明するプロックダイアグラムである。巻き付き半径と滑り限界推力の収束の様子を説明するタイミングチャートである。発明者らのシミュレーションによる、無段変速機のプライマリプーリの入力トルクとＶチェーンの張力との関係を示すダイアグラムである。発明者らのシミュレーションによる、無段変速機のセカンダリプーリの推力とＶチェーンの張力との関係を示すダイアグラムである。発明者らのシミュレーションによる、プライマリプーリの回転速度とＶチェーンの張力との関係を示すダイアグラムである。発明者らのシミュレーションによる、変速比とＶチェーンの張力との関係を示すダイアグラムである。変速コントローラによるＶチェーンの伸びを考慮した滑り限界推力の設定の様子を説明するタイミングチャートである。Ｖチェーンの伸びによる巻き付き半径の変化を説明する、プライマリプーリとセカンダリプーリに欠け回されたＶチェーンの概略側面図である。変速コントローラの滑り限界推力計算機能のバリエーションを説明するプロックダイアグラムである。

図１を参照すると、車両駆動システムは、走行用動力源として内燃エンジン１を備える。内燃エンジン１の出力回転は、トルクコンバータ２、第１ギヤ列３、無段変速機（以下ＣＶＴと称する）４、第２ギヤ列５、及び終端減速装置６を介して駆動輪７へと伝達される。

ＣＶＴ４はチェーン式無段変速機構で構成される。

ＣＶＴ４は、プライマリプーリ１１と、セカンダリプーリ１２と、プーリ１１と１２に掛け回される無端トルク伝達部材としてのＶチェーン１３とを備える。Ｖチェーン１３はＶチェーン１３の中心方向に向かって幅を漸減するＶ字形断面を有する。

図２を参照すると、ＣＶＴ４のプライマリプーリ１１は固定シーブ１１Ａと可動シーブ１１Ｂとを備える。固定シーブ１１Ａはプーリ軸１１Ｃを有する。可動シーブ１１Ｂはプーリ軸１１Ｃの外周に軸方向に摺動自由に指示される。可動シーブ１１Ｂは油圧シリンダ１５が軸方向に及ぼすプーリ推力により、プーリ軸１１Ｃ上で固定シーブ１１Ａとの距離を変化させ、Ｖチェーン１３の巻き付き半径を変化させる。

セカンダリプーリ１２は固定シーブ１２Ａと可動シーブ１２Ｂとを備える。固定シーブ１２Ａはプーリ軸１２Ｃを有する。可動シーブ１２Ｂはプーリ軸１２Ｃの外周に軸方向に摺動自由に指示される。可動シーブ１２Ｂは油圧シリンダ１６が軸方向に及ぼすプーリ推力により、プーリ軸１２Ｃ上で固定シーブ１２Ａとの距離を変化させ、Ｖチェーン１３の巻き付き半径を変化させる。

ＣＶＴ４はこのようにしてＶチェーン１３のプライマリプーリ１１とセカンダリプーリ１２への巻き付き半径を変化させることで、変速比を無段階に変化させる。なお、「変速比」は、ＣＶＴ４の入力回転速度をＣＶＴ４の出力回転速度で割って得られる値である。

プライマリプーリ１１にはプーリストッパ２１Ａと２１Ｂとが設けられる。可動シーブ１１ＢのＶチェーン１３に当接する部位を先端、反対側の端部を後端と称する。プーリストッパ２１Ａは油圧シリンダ１５の内側に設けられ、可動シーブ１１Ｂの後端に当接することで可動シーブ１１Ｂの固定シーブ１１Ａから後退方向への一定以上の変位を阻止する。プーリストッパ２１Ｂは固定シーブ１１Ａのプーリ軸１２Ｃの外周に段差状に形成される。可動シーブ１１Ｂの内周には対応する段差が形成される。可動シーブ１１Ｂはこの段差をプーリストッパ２１Ｂに当接することで、固定シーブ１１Ａへの接近方向への一定以上の変位を阻止される。

プーリストッパを２１Ａと２１Ｂをセカンダリプーリ１２に設けても良い。プーリストッパ２１Ａと２１Ｂは次の役割をもつ。すなわち、
（１）プーリストッパ２１ＡはＶチェーン１３がプーリ軸１１Ｃ（１２Ｃ）に接触するのを防止する。

（２）プーリストッパ２１ＢはＶチェーン１３がプーリ１１（１２）のＶ溝から外れるのを防止する。

（１）の機能が必要とされるのは、プライマリプーリ１１では最大変速比付近であり、セカンダリプーリ１２では最小変速比付近である。

（２）の機能が必要とされるのは、プライマリプーリ１１では最小変速比付近であり、セカンダリプーリ１２では最大変速比付近である。

プーリストッパ２１Ａと２１Ｂをプライマリプーリ１１に設ける場合について説明する。

最大変速比付近では可動シーブ１１Ｂの後端がプーリストッパ２１Ａに当接することで、Ｖチェーン１３のプライマリプーリ１１への巻き付き半径の最小値を規定する。可動シーブ１１Ｂの後端がプーリストッパ２１Ａに当接した状態で、固定シーブ１１Ａと可動シーブ１１Ｂが形成する溝幅の最も狭い部位の幅がＶチェーン１３の内周の幅より狭くなるようにプーリストッパ２１Ａの位置を設定することで、Ｖチェーン１３のプーリ軸１１Ｃとの接触を防止する。

最小変速比付近では可動シーブ１２Ｂの内周に形成された段差がプーリ軸１１Ｃの外周に形成した段差状のプーリストッパ２１Ｂに当接することで、Ｖチェーン１３のプライマリプーリ１１への巻き付き半径の最大値を規定する。この時、Ｖチェーン１３に伸びが生じても、固定シーブ１１Ａと可動シーブ１１Ｂが形成する溝から外れないように、あらかじめＶチェーン１３の伸びを考慮して、シーブ面の半径を設計する。

プーリストッパ２１Ａと２１Ｂをセカンダリプーリ１２に設ける場合について説明する。

最小変速比付近では可動シーブ１２Ｂの後端がプーリストッパ２１Ａに当接することで、Ｖチェーン１３のセカンダリプーリ１２への巻き付き半径の最小値を規定する。可動シーブ１２Ｂの後端がプーリストッパ２１Ａに当接した状態で、固定シーブ１２Ａと可動シーブ１２Ｂが形成する溝幅の最も狭い部位の幅がＶチェーン１３の内周の幅より狭くなるようにプーリストッパ２１Ａの位置を設定することで、Ｖチェーン１３のプーリ軸１２Ｃとの接触を防止する。

最大変速比付近では可動シーブ１２Ｂの内周に形成された段差がプーリ軸１１Ｃの外周に形成した段差状のプーリストッパ２１Ｂに当接することで、Ｖチェーン１３のプライマリプーリ１２への巻き付き半径の最大値を規定する。この時、Ｖチェーン１３に伸びが生じても、固定シーブ１２Ａと可動シーブ１２Ｂが形成する溝から外れないように、あらかじめＶチェーン１３の伸びを考慮して、シーブ面の半径を設計する。

なお、プーリストッパ２１Ａと２１Ｂはプライマリプーリ１１とセカンダリプーリ１２のいずれに設けても良い。この実施形態では、プライマリプーリ１１にプーリストッパ２１Ａと２１Ｂを設け、セカンダリプーリ１２にはプーリストッパを設けないものとする。

再び図１を参照すると、ＣＶＴ４の変速制御は、内燃エンジン１の動力の一部を利用して駆動される油圧ポンプ１０と、油圧ポンプ１０からの油圧を調圧して無段変速機４の油圧シリンダ１５と１６に供給する油圧制御回路２１と、油圧制御回路２１を制御する変速コントローラ２２と、によって行われる。

変速コントローラ２２は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラを複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。

変速コントローラ２２には、内燃エンジン１の負荷として車両が備えるアクセラレータペダルの開度ＡＰＯを検出するアクセラレータペダル開度センサ４１、車両が備えるセレクタレバーのセレクト位置を検出するインヒビタスイッチ４５、プライマリプーリ１１の回転速度Ｎｐを検出するプライマリ回転センサ４２、及びセカンダリプーリ１２の回転速度Ｎｓを検出するセカンダリ回転センサ４３から、それぞれの検出データが信号入力される。

図３を参照して、変速コントローラ２２が実行するＣＶＴ４の変速制御ルーチンを説明する。なお、このルーチンはプライマリプーリ１１の回転中に例えば１０ミリ秒の一定間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１で、変速コントローラ２２は内燃エンジン１の負荷と車速ＶＳＰとに基づき公知の方法で目標変速比Ｄｉｐを決定する。内燃エンジン１の負荷には、アクセラレータペダル開度センサ４１が検出するアクセラレータペダル開度ＡＰＯを用いる。車速ＶＳＰはセカンダリプーリ１２の回転速度Ｎｓと、第２ギヤ列５及び終端減速装置６のギヤ比とから算出する。

ステップＳ２では、目標変速比Ｄｉｐと実変速比ｉｐとの偏差に基づく公知の変速比フィードバック制御により、プライマリプーリ１１のプーリ推力Ｆｐとセカンダリプーリ１２のプーリ推力Ｆｓとを算出する。

ステップＳ３で、変速コントローラ２２は滑り限界推力Ｆｍｉｎを計算する。この処理について次に詳しく説明する。

油圧シリンダ１５と１６への供給油圧を変化させると、油圧シリンダ１５が可動シーブ１１Ｂに及ぼすプーリ推力により、可動シーブ１１Ｂはプーリ軸１１Ｃ上で固定シーブ１１Ａとの距離を変化させ、Ｖチェーン１３の巻き付き半径Ｒｐを変化させる。また、油圧シリンダ１６が可動シーブ１２Ｂに及ぼすプーリ推力により、可動シーブ１２Ｂはプーリ軸１２Ｃ上で固定シーブ１２Ａとの距離を変化させ、Ｖチェーン１３の巻き付き半径Ｒｓを変化させる。

ここで、Ｖチェーン１３とプーリ１１または１２との間に実質的な滑りが生じると、トルク伝達に支障が生じる。実質的な滑りと記載したのは、Ｖチェーン１３の場合は正常なトルク伝達においてもプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に対してそれぞれ微小な滑りを生じるからである。このような微小な滑りと区別するために、トルク伝達に支障を来すようなＶチェーン１３の滑りを実質的な滑りと称する。

Ｖチェーン１３とプーリ１１または１２との間に実質的な滑りが生じないようにするには、プーリ１１と１２にプーリ推力を及ぼす油圧シリンダ１５と１６の油圧を高めれば良い。しかしながら、そのためには油圧シリンダ１５と１６に油圧を供給する油圧ポンプ１０の吐出圧を高めなくてはならず、結果として油圧供給システム内の油圧損失や摩擦損失が増大し、油圧ポンプ１０を駆動する内燃エンジン１の燃料消費の増大を招く。

そこで、ステップＳ３で変速コントローラ２２は、実変速比ｉｐに対してＶチェーン１３の滑りを生じさせないプーリ推力の最小値を、滑り限界推力Ｆｍｉｎとして計算する。滑り限界推力Ｆｍｉｎは、プライマリプーリ１１とセカンダリプーリ１２に共通の値である。このとき、変速コントローラ２２は、Ｖチェーン１３の伸びを考慮して滑り限界推力Ｆｍｉｎを計算することで、ＣＶＴ４の変速動作に伴う消費エネルギーを最小限に抑える。

ステップＳ３の処理について以下に詳しく説明する。

プーリに巻き付けられたＶチェーンのような無端トルク伝達部材が、プーリに対して実質的な滑りを生じないようにするためには、滑り限界推力以上の推力をプーリに加える必要がある。

滑り限界推力の計算の基本ロジックを次に説明する。

Ｖチェーン１３の伸びを考慮しない場合には、実変速比ｉｐに対して、Ｖチェーン１３のプライマリプーリ１１への巻き付き半径Ｒｐは幾何学的に算出可能である。したがって、Ｖチェーン１３の伸びを考慮しなければ、この値を用いて式（１）により滑り限界推力Ｆｍｉｎを直接計算することができる。

しかしながら、セカンダリプーリ１２のプーリ推力Ｆｓを、このようにして算出した滑り限界推力Ｆｍｉｎ以上となるように設定すると、次の問題が生じる。

すなわち、Ｖチェーン１３に伸びが生じると、プライマリプーリ１１へのＶチェーン１３の巻き付き半径Ｒｐが増大し、結果として滑り限界推力Ｆｍｉｎが小さくなる。

この場合に、Ｖチェーン１３の伸びを考慮せずに算出した滑り限界推力Ｆｍｉｎを適用して、セカンダリプーリ１２のプーリ推力Ｆｓを設定すると、プーリ推力Ｆｓが過大になる。その結果、油圧損失や摩擦損失が増大し、油圧ポンプ１０を駆動する内燃エンジン１の燃料消費の増大を招く。

この実施形態においては、Ｖチェーン１３の伸びを考慮して滑り限界推力Ｆｍｉｎの計算を行う。Ｖチェーン１３に伸びがあると、Ｖチェーン１３のプライマリプーリ１１への巻き付き半径Ｒｐが増大する。式（１）から分かるように、巻き付き半径Ｒｐが増大すると、滑り限界推力Ｆｍｉｎが減少する。滑り限界推力Ｆｍｉｎの減少はＶチェーン１３の張力を低下させ、結果としてＶチェーン１３の伸び量を減少させる。このように、Ｖチェーン１３に伸びがある場合には、収束計算を行わないと滑り限界推力Ｆｍｉｎを算出できない。

変速コントローラ２２は図４に示す計算ロジックにより、滑り限界Ｆｍｉｎの収束計算を行う。

図４を参照すると、変速コントローラ２２はチェーン張力算出ユニットＢ１１、チェーン長算出ユニットＢ１２、プライマリプーリ巻き付き半径算出ユニットＢ１３、及び滑り限界推力算出ユニットＢ１４を備える。なお、この図に示す各ブロックは変速コントローラ２２の滑り限界推力Ｆｍｉｎの算出機能を、仮想的なユニットとして示したものであり、物理的な存在を意味しない。

チェーン張力算出ユニットＢ１１にはプライマリプーリ１１への入力トルクＴｐ、実変速比ｉｐ、プライマリプーリ１１の回転速度Ｎｐ、及び滑り限界推力Ｆｍｉｎが入力される。

ここで、プライマリプーリ１１への入力トルクＴｐは図１に示すエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５１から入力されるエンジントルクＴｅｎｇ、トルクコンバータ２のロックアップ状態、及び内燃エンジン１からプライマリプーリ１１に至る動力伝達部材のイナーシャトルクに基づき、例えば特開平８２００４６１号や特開２００２１０６７０５号に開示される公知の方法で算出される。

プライマリプーリ１１の回転速度Ｎｐはプライマリ回転センサ４２により検出された値である。実変速比ｉｐはプライマリ回転センサ４２が検出するプライマリプーリ１１の回転速度Ｎｐとセカンダリ回転センサ４３が検出するセカンダリプーリ１２の回転速度Ｎｓの比として計算される。

滑り限界推力Ｆｍｉｎは、滑り限界推力算出ユニットＢ１４が算出する値である。変速コントローラ２２は滑り限界推力算出ユニットＢ１４が算出した滑り限界推力Ｆｍｉｎを、再びチェーン張力算出ユニットＢ１１に入力することで収束計算を行う。

滑り限界推力Ｆｍｉｎの初期値は例えば次のように設定する。すなわち、伸びなしのチェーン長Ｌ０とプライマリプーリ１１とセカンダリプーリ１２の変速比から計算されるプライマリプーリ１１の巻き付き半径Ｒｐ０を算出し、巻き付き半径Ｒｐ０とプライマリプーリ１１への入力トルクＴｐから算出される滑り限界推力を、滑り限界推力Ｆｍｉｎの初期値として使用する。滑り限界推力Ｆｍｉｎの初期値を他の方法で設定することも可能である。

チェーン張力算出ユニットＢ１１は、プライマリプーリ１１への入力トルクＴｐ、滑り限界推力Ｆｍｉｎ、プライマリプーリ１１のプーリ推力Ｆｐ、プライマリプーリ１１の回転速度Ｎｐ、及び実変速比ｉｐからチェーン張力Ｔｎを計算する。

図６を参照すると、Ｖチェーン１３のチェーン張力Ｔｎはプライマリプーリ１１とセカンダリプーリ１２の実変速比ｉｐ、セカンダリプーリ１２のプーリ推力、及びプライマリプーリ１１の回転速度Ｎｐを一定とすると、プライマリプーリ１１の入力トルクＴｐが増大するにつれて緩やかに増大する特性をもつ。セカンダリプーリ１２の推力Ｆｓとプライマリプーリ１１の推力Ｆｐとは、実変速比ｉｐに基づく一定の関係にある。

図７を参照すると、Ｖチェーン１３のチェーン張力Ｔｎはプライマリプーリ１１の入力トルクＴｐと回転速度Ｎｐ、及びプライマリプーリ１１とセカンダリプーリ１２の実変速比ｉｐを一定とすると、セカンダリプーリ１２のプーリ推力Ｆｓが大きいほど大きい。
図８を参照すると、Ｖチェーン１３のチェーン張力Ｔｎはプライマリプーリ１１への入力トルクＴｐ、セカンダリプーリ１２のプーリ推力Ｆｓ、及び実変速比ｉｐを一定とすると、プライマリプーリ１１の回転速度Ｎｐが高いほど大きい。

図８を参照すると、Ｖチェーン１３のチェーン張力Ｔｎはセカンダリプーリ１２のプーリ推力Ｆｓ、プライマリプーリ１１の入力トルク、及びプライマリプーリ１１の回転速度Ｎｐ、を一定とすると、プライマリプーリ１１とセカンダリプーリ１２の実変速比ｉｐが増大するにつれて若干低下する傾向がある。

以上の特性に基づき、ＣＶＴ４の運転状態を示す、プライマリプーリ１１の入力トルクＴｐ、セカンダリプーリ１２のプーリ推力Ｆｓ、実変速比ｉｐ、及びプライマリプーリ１１の回転速度Ｎｐをパラメータとするチェーン張力Ｔｎの４次元マップを作成することができる。変速コントローラ２２のＲＯＭにはこのようにして作成したチェーン張力Ｔｎの４次元マップがあらかじめ格納される。チェーン張力算出ユニットＢ１１は入力データからＲＯＭに格納されたチェーン張力Ｔｎの４次元マップを参照してチェーン張力Ｔｎを求める。

チェーン長算出ユニットＢ１２は、チェーン張力Ｔｎからチェーン伸び量を求め、伸びなしのチェーン長にチェーン伸び量を加えることでチェーン長Ｌを算出する。チェーン張力Ｔｎとチェーン伸び量との関係はあらかじめ実験的に定めておく。伸びなしのチェーン長は既知の値である。

プライマリプーリ巻き付き半径算出ユニットＢ１３は、チェーン長Ｌ、プーリ軸間距離ｄｉｓ、及び実変速比ｉｐからＶチェーン１３のプライマリプーリ１１への巻き付き半径Ｒｐ（以下、プライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐと称する）を算出する。プーリ軸間距離ｄｉｓはプライマリプーリ１１の回転軸とセカンダリプーリ１２の回転軸の距離を示す固定値である。プライマリプーリ巻き付き半径算出ユニットＢ１３は、幾何学的計算によりプライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐを算出する。あるいはチェーン長Ｌと実変速比ｉｐをパラメータとするプライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐのマップをあらかじめ変速コントローラ２２のＲＯＭに格納しておき、チェーン長Ｌと目標変速比Ｄｉｐからマップを検索してプライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐを算出する。

プライマリプーリ１１にプーリストッパ２１Ａが設けられている場合には、最大変速比付近におけるプライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐは、プーリストッパ２１Ａの位置によって決まる最小値を下回らない。計算上、この最小値より小さなプライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐが算出された場合には、プライマリプーリ巻き付き半径算出ユニットＢ１３は、プライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐを最小値に修正する。

プライマリプーリ巻き付き半径算出ユニットＢ１３が、プライマリプーリ１１への巻き付き半径Ｒｐを最小値以上に規制することは、滑り限界推力Ｆｍｉｎの値を過大に算出するのを防止するうえで好ましい。

また、プライマリプーリ１１にプーリストッパ２１Ｂが設けられている場合には、最小変速比付近におけるプライマリプーリ１１への巻き付き半径Ｒｐはプーリストッパ２１Ｂの位置によって決まる最大値を上回らない。計算上、この最大値より大きなプライマリプーリ１１への巻き付き半径Ｒｐが算出された場合には、プライマリプーリ巻き付き半径算出ユニットＢ１３は、プライマリプーリ１１への巻き付き半径Ｒｐを最大値に修正する。

プライマリプーリ巻き付き半径算出ユニットＢ１３が、プライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐを最大値以下に規制することは、滑り限界推力Ｆｍｉｎの値を過小に算出するのを防止するうえで好ましい。

なお、プライマリプーリ１１への巻き付き半径Ｒｐの最小値と最大値への制限は、プライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐのマップのマップ値にあらかじめ制限を加えることでも実現可能である。

滑り限界推力算出ユニットＢ１４は、プライマリプーリ１１の入力トルクＴｐ、プライマリプーリ巻き付き半径算出ユニットＢ１３が算出したプライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐ、及び固定値である摩擦係数μとシーブ角αから、式（１）を用いて滑り限界推力Ｆｍｉｎを算出する。

滑り限界推力算出ユニットＢ１４が算出した滑り限界推力Ｆｍｉｎはチェーン張力算出ユニットＢ１１に再入力され、チェーン張力Ｔｎの再計算が行われる。さらに、チェーン長算出ユニットＢ１２、プライマリプーリ巻き付き半径算出ユニットＢ１３、及び滑り限界推力算出ユニットＢ１４において、チェーン長Ｌ、プライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐ、及びセ滑り限界推力Ｆｍｉｎが再計算される。

変速コントローラ２２はブロックＢ１１Ｂ１４の処理を繰り返すことで、収束計算を行って最終的に実変速比ｉｐに対応する滑り限界推力Ｆｍｉｎを算出する。
式（１）からは、プライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐが大きいほど、滑り限界推力Ｆｍｉｎが小さくなり、滑り限界推力Ｆｍｉｎが小さいほど、プライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐが大きくなることが分かる。

図５を参照すると、上記の収束計算の収束のプロセスでは、滑り限界推力Ｆｍｉｎとプライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐは、一方が増量すればもう一方が減少する形をたどって収束する。

なお、プライマリプーリ１１の可動シーブ１１Ｂがプーリストッパ２１Ｂに当接している場合には、当接状態が持続する限り、滑り限界推力Ｆｍｉｎを、プライマリプーリ１１がプーリストッパ２１Ｂに当接した時点の値に固定することも計算負荷軽減の意味で好ましい。同様に、プライマリプーリ１１の可動シーブ１１Ｂがプーリストッパ２１Ａに当接している場合には、当接状態が持続する限り、滑り限界推力Ｆｍｉｎを、プライマリプーリ１１がプーリストッパ２１Ａに当接した時点の値に固定することも計算負荷軽減の意味で好ましい。

再び図３を参照すると、ステップＳ４で変速コントローラ２２は、ステップＳ２で計算したプライマリプーリ１１のプーリ推力Ｆｐとセカンダリプーリ１２のプーリ推力Ｆｓに滑り限界推力Ｆｍｉｎによる制限を加える。さらに、制限された値に対応する油圧シリンダ１５と１６への供給油圧を油圧制御回路２１に指示する。

図１０を参照して、この変速制御装置がもたらす作用を具体的に説明する。実変速比ｉｐが最小変速比付近に維持された状態において、図１０の（ａ）に示すように、ＣＶＴ４のプライマリプーリ１１への入力トルクＴｐが時刻ｔ１に増大し、図１０の（ｂ）に示すように、プライマリプーリ１１の回転速度Ｎｐが時刻ｔ２に増加するケースを考える。

時刻ｔ１にプライマリプーリ１１への入力トルクＴｐが増大すると、式（１）で計算される滑り限界推力Ｆｍｉｎが図１０の（ｄ）の実線に示すように増大する。プライマリプーリ１１への入力トルクＴｐが増大すると、図６に示すようにＶチェーン１３のチェーン張力Ｔｎも増大する。チェーン張力Ｔｎの増大は、図１０の（ｃ）に示すようにチェーン長Ｌを増大させる。チェーン長Ｌの増大に伴いプライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐも増大する。プライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐの増大は、式（１）に示すように、滑り限界推力Ｆｍｉｎの減少をもたらす。

Ｖチェーン１３の伸びを考慮しない場合には、図１０の（ｄ）の実線に示すように、滑り限界推力Ｆｍｉｎは一定値を保つ。

さらに、時刻ｔ２に、プライマリプーリ１１の回転速度Ｎｐが上昇すると、図８に示すようにＶチェーン１３のチェーン張力Ｔｎも増大する。チェーン張力Ｔｎの増大は、図１０の（ｃ）に示すようにチェーン長Ｌをさらに増大させる。チェーン長Ｌのさらなる増大は、プライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐをさらに増大させる。プライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐのさらなる増大は、式（１）に示すように、滑り限界推力Ｆｍｉｎのさらなる減少をもたらす。

一方、Ｖチェーン１３の伸びを考慮しない場合には、図１０の（ｄ）の実線に示すように、時刻ｔ２以降も滑り限界推力Ｆｍｉｎは一定値を保つ。

セカンダリプーリ１２のプーリ推力Ｆｓは滑り限界推力Ｆｍｉｎに等しく設定され、それに基づきプライマリ推力Ｆｐが算出される。時刻ｔ１以降はＶチェーン１３の伸びを考慮して算出された滑り限界推力Ｆｍｉｎは、Ｖチェーン１３の伸びを考慮せずに算出した滑り限界推力Ｆｍｉｎよりも小さいので、滑り限界推力Ｆｍｉｎに基づき決定されるセカンダリ推力Ｆｓは、Ｖチェーン１３の伸びを考慮した値となり、Ｖチェーン１３の伸びを考慮しない場合より小さく抑えられる。

したがって、セカンダリプーリ１２にプーリ推力を及ぼす油圧シリンダ１６への供給油圧を低く抑えられる。セカンダリ推力Ｆｓに基づき算出されるプライマリ推力ＦｐもＶチェーン１３の伸びを考慮しない場合より小さく抑えられる。したがって、プライマリプーリ１１に推力を及ぼす油圧シリンダ１５への供給油圧も低く抑えられる。その結果、これらの油圧供給に伴う油圧損失や摩擦損失も少なくなり、油圧ポンプ１０を駆動する内燃エンジン１の燃料消費を低減することができる。

なお、図１０では、説明の都合上、プライマリプーリ１１への入力トルクＴｐやプライマリプーリ１１の回転速度Ｎｐがステップ的に上昇するように描かれているが、これらは実際には瞬間的に増大するのではなく、ある時間枠の中で上昇する。

以上の実施形態では、ＣＶＴ４の運転状態を示すパラメータからチェーン長Ｌを算出し、チェーン長Ｌからプライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐを計算している。しかしながら、ＣＶＴ４の運転状態を示すパラメータとプライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐとの関係を規定するマップを変速コントローラ２２のＲＯＭに格納しておき、パラメータから直接プライマリプーリ巻き付き半径Ｒｐを算出することも可能である。

以上説明したように、チェーン長Ｌが増大すると、プライマリプーリ１１へのＶチェーン１２の巻き付き半径Ｒｐは増大し、滑り限界推力Ｆｍｉｎは減少する。したがって、変速コントローラ２２は、図４に示すように減少した滑り限界推力Ｆｍｉｎを用いて再びチェーン長Ｌを算出し、新たなチェーン長Ｌに基づきさらに滑り限界推力Ｆｍｉｎを算出する、というプロセスの反復により収束計算を行っている。

この収束計算による変速コントローラ２２の演算負荷を低減するために、あらかじめプライマリプーリ１１への入力トルクＴｐ、実変速比ｉｐ、及びプライマリプーリ１１の回転速度Ｎｐの組み合わせに対して、図４の反復計算によりプライマリプーリ巻き付き半径Ｒ’として計算し、計算結果のマップを変速コントローラ２２のＲＯＭにマップとして格納しておくことができる。

図１２を参照すると、このようなマップをあらかじめ作成しておくことで、図４の変速コントローラ２２のチェーン張力算出ユニットＢ１１、チェーン長算出ユニットＢ１２、プライマリプーリ巻き付き半径算出ユニットＢ１３を、図に示すように単一のプライマリプーリ巻き付き半径算出ユニットＢ２１で置き換えることが可能である。滑り限界推力算出ユニットＢ１４は、図４のケースと同様にマップから検索されたプライマリプーリ巻き付き半径Ｒ’とプライマリプーリ１１への入力トルクＴｐを用いて滑り限界推力Ｆｍｉｎを算出する。

このようなプライマリプーリ巻き付き半径Ｒ’のマップを作成しておくことで、収束計算を省略できる。したがって、変速コントローラ２２の演算負荷を軽減することができる。

この実施形態では、プライマリプーリ１１にプーリストッパ２１Ａと２１Ｂを設け、セカンダリプーリ１２にプーリストッパを設けない場合について説明したが、セカンダリプーリ１２にプーリストッパ２１Ａと２１Ｂを設け、プライマリプーリ１１にプーリストッパを設けない場合についても、この発明を適用することで好ましい結果が得られる。すなわち、この場合には、最小変速比付近でのセカンダリプーリ１２のプーリ推力Ｆｓが確保される一方、最大変速比付近においてプライマリプーリ１１のプーリ推力が滑り限界推力Ｆｍｉｎを下回る可能性がある。この場合に変速コントローラ２２は、プライマリプーリ１１のプーリ推力Ｆｐを滑り限界推力Ｆｍｉｎで規制するが、Ｖチェーン１３に伸びが生じると、プライマリプーリ１１の巻き付き半径Ｒｐが増大し、結果として滑り限界推力Ｆｍｉｎが減少する。しかし、変速コントローラ２２がＶチェーン１３の伸びに応じて減少する滑り限界推力Ｆｍｉｎを正確に算出することで、この場合もＶチェーン１３の実質的な滑りを防止しつつ、プーリ推力が過剰になるのを抑制することができる。

この実施形態において、アクセラレータペダル開度センサ４１、プライマリ回転センサ４２、及びセカンダリ回転センサ４３が検出手段を構成する。図３のステップＳ２とＳ３と、図４のユニットＢ１１Ｂ１４、及び図１２のユニットＢ２１とＢ１４と、が算出手段を構成する。図３のステップＳ４が推力制御手段を構成する。

以上のように、この発明による変速比制御装置は、一対のプーリに掛け回された無端トルク伝達部材を備え、少なくとも一方のプーリは、加えられるプーリ推力に応じて可動シーブを軸方向に変位させることで、無端トルク伝達部材の巻き付け径を変化させる無段変速機、の変速比を制御する変速制御装置において、無段変速機の運転状態を検出する検出手段と運転状態に基づき無端トルク伝達部材の伸び量と、伸び量に応じたプーリと無端トルク伝達部材との滑り限界推力と、を算出する算出手段と、滑り限界推力に基づき少なくとも一方のプーリ推力を制御する推力制御手段と、を備えている。

無段変速機の運転状態に基づき無端トルク伝達部材の伸び量を推定し、伸び量に応じて設定された滑り限界推力に基づきプーリ推力を制御することで、無端トルク伝達部材の伸びの結果、プーリ推力が過剰になるのを防止して、プーリ推力を過不足のない適正レベルに維持することができる。その結果、この変速比制御装置はプーリ推力に費やされるエネルギーの節約に好ましい効果をもたらす。

滑り限界推力設定手段が、伸び量が増大するにつれて、滑り限界推力を減少させることで、無端トルク伝達部材の伸びに応じてプーリ推力を滑らかに変化させることができる。

外部からトルクを入力するプライマリプーリと、外部へトルクを出力するセカンダリプーリを備えた無段変速機において、プライマリプーリへの入力トルクと、セカンダリプーリに加えられるプーリ推力と、プライマリプーリの回転速度と、プライマリプーリとセカンダリプーリとの変速比の少なくとも一つを無段変速機の運転状態として検出することで、無端トルク伝達部材の伸び量を精度よく推定することができる。

好ましくは、滑り限界推力設定手段が、無端トルク伝達部材の伸び量を含む無端トルク伝達部材の長さを計算し、無端トルク伝達部材の長さから滑り限界推力を計算し、計算された滑り限界推力を用いて無端トルク伝達部材の長さを再計算し、再計算した無端トルク伝達部材の長さから滑り限界推力を再計算する収束計算プロセスを繰り返す。これにより滑り限界推力を精度良く収束させることができる。

プライマリプーリが加えられるプーリ推力に対して可動シーブの一定以上の軸方向変位を規制するストッパを備える場合において、滑り限界推力設定手段は、好ましくは可動シーブの変位がストッパに規制されている場合に算出される滑り限界推力を、可動シーブが変位がストッパに到達する時点のプライマリプーリのプーリ推力に等しく設定する。このような設定により、セカンダリプーリのプーリ推力を正しく計算することができる。

この発明による変速比制御方法は、一対のプーリに掛け回された無端トルク伝達部材を備え、少なくとも一方のプーリは、加えられるプーリ推力に応じて可動シーブを軸方向に変位させることで、無端トルク伝達部材の巻き付け径を変化させる無段変速機、の変速比を制御する変速制御方法において、無段変速機の運転状態を検出し、運転状態に基づき無端トルク伝達部材の伸び量と、伸び量に応じた滑り限界推力と、を算出し、滑り限界推力に基づき少なくとも一方のプーリ推力を制御している。

無段変速機の運転状態に基づき無端トルク伝達部材の伸び量を推定し、伸び量に応じて設定された限界推力に基づきプーリ推力を制御することで、無端トルク伝達部材の伸びの結果、プーリ推力が過剰になるのを防止して、プーリ推力を過不足のない適正レベルに維持することができる。その結果、この変速比制御方法は、プーリ推力に費やされるエネルギーの節約に好ましい効果をもたらす。

以上、この発明を特定の実施例を通じて説明して来たが、この発明は上記の実施例に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施例にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。

１内燃エンジン
２トルクコンバータ
３第１ギヤ列
４無段変速機
６終端減速装置
１０油圧ポンプ
１１プライマリプーリ
１１Ａ固定シーブ
１１Ｂ可動シーブ
１１Ｃプーリ軸
１２セカンダリプーリ
１２Ａ固定シーブ
１２Ｂ可動シーブ
１２Ｃプーリ軸
１３チェーン
１５油圧シリンダ
１６油圧シリンダ
２１油圧制御回路
２１Ａプーリストッパ
２１Ｂプーリストッパ
２２変速コントローラ
４１アクセラレータペダル開度センサ
４２プライマリ回転センサ
４３セカンダリ回転センサ
４５インヒビタスイッチ

Claims

一対のプーリに掛け回された無端トルク伝達部材を備え、少なくとも一方のプーリは、加えられるプーリ推力に応じて可動シーブを軸方向に変位させることで、前記無端トルク伝達部材の巻き付け径を変化させる無段変速機、の変速比を制御する変速制御装置において、
前記無段変速機の運転状態を検出する検出手段と
前記運転状態に基づき前記無端トルク伝達部材の伸び量と、前記伸び量に応じた滑り限界推力と、を算出する算出手段と、
前記滑り限界推力に基づき前記少なくとも一方のプーリ推力を制御する制御手段と、
を備えるとともに、
前記算出手段は、前記無端トルク伝達部材の伸び量を含む無端トルク伝達部材の長さを計算し、無端トルク伝達部材の長さから滑り限界推力を計算し、計算された前記滑り限界推力を用いて無端トルク伝達部材の長さを再計算し、再計算した無端トルク伝達部材の長さから滑り限界推力を再計算するプロセスを繰り返すことで、滑り限界推力の収束計算を行うよう構成されることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
前記算出手段は、前記伸び量が増大するにつれて、滑り限界推力を減少させる、ことを特徴とする請求項１の変速制御装置。
前記一対のプーリは、外部からトルクを入力するプライマリプーリと、外部へトルクを出力するセカンダリプーリからなり、前記運転状態は、前記プライマリプーリへの入力トルクと、前記セカンダリプーリに加えられるプーリ推力と、前記プライマリプーリの回転速度と、前記プライマリプーリとセカンダリプーリとの実変速比と、の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１または２の変速制御装置。
前記一対のプーリの各々が、加えられるプーリ推力に応じて可動シーブを軸方向に変位させるよう構成され、一方のプーリは加えられるプーリ推力に対して前記可動シーブの一定以上の軸方向変位を規制するストッパを備え、前記算出手段は、前記可動シーブの変位がストッパに規制されている場合に算出される前記滑り限界推力を、前記可動シーブの変位がストッパに到達する時点の滑り限界推力に等しく設定するよう、さらに構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかの変速制御装置。
一対のプーリに掛け回された無端トルク伝達部材を備え、少なくとも一方のプーリは、加えられるプーリ推力に応じて可動シーブを軸方向に変位させることで、前記無端トルク伝達部材の巻き付け径を変化させる無段変速機、の変速比を制御する変速制御方法において、
前記無段変速機の運転状態を検出し、
前記運転状態に基づき前記無端トルク伝達部材の伸び量と、前記伸び量に応じた滑り限界推力と、を算出し、
前記滑り限界推力に基づき前記少なくとも一方のプーリ推力を制御するとともに、
前記無端トルク伝達部材の伸び量を含む無端トルク伝達部材の長さを計算し、無端トルク伝達部材の長さから滑り限界推力を計算し、計算された前記滑り限界推力を用いて無端トルク伝達部材の長さを再計算し、再計算した無端トルク伝達部材の長さから滑り限界推力を再計算するプロセスを繰り返す収束計算を行うことで、滑り限界推力を算出することを特徴とする無段変速機の変速制御方法。