JP6154478B2 - ベルト式無段変速機の油圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、プーリ間の動力をベルトにより伝達する際の変速比を無段階に変更可能なベルト式無段変速機の油圧制御装置に関する。

従来、特許文献１には、同一アクセル開度であってもエンジントルクが減少する高地などの環境では、無段変速機の変速制御の変速開始ディレイを大きく設定する技術が開示されている。

ここで、ベルト式無段変速機が要求トルクに基づいて各プーリの可動シーブに供給する油圧を設定する場合、高地等の影響で実エンジントルクが減少すると、実際に入力されるトルクに対して過剰に高い油圧が可動シーブに供給される。このとき、変速制御の変速開始ディレイに係らず、外乱等によって変速比が変動した際に車両に振動が生じるという新たな課題を見出した。本発明は、上記課題に着目してなされたもので、安定した変速比制御によって不要な振動を回避可能なベルト式無段変速機の油圧制御装置を提供することを目的とする。

特開2008-267467号公報

上記目的を達成するため、本発明のベルト式無段変速機の油圧制御装置では、要求トルクに基づいて可動シーブの油圧室に供給する油圧を演算するにあたり、要求トルクがベルト式無段変速機に入力される実入力トルクよりも所定値以上大きい場合、要求トルクを小さくすることとした。

よって、要求トルクが実入力トルクより大きい場合には、要求トルクを小さくすることで、可動シーブに供給される油圧が過剰となることを回避でき、変速比変動に伴う振動を排除することで安定した走行を実現できる。

実施例１のベルト式無段変速機の油圧制御装置を表すシステム図である。 実施例１の油圧制御処理を表す制御ブロック図である。 実施例１のスロットル開度とエンジントルクとの関係を表すタイムチャートである。 実施例１のベルト式無段変速機における推力比に対する変速比の特性を表す特性図である。 実施例１の低空気密度補正部の制御構成を表す制御ブロック図である。 実施例１の低空気密度補正処理を実施した状態を表すタイムチャートである。

図１は実施例１のベルト式無段変速機の油圧制御装置を表すシステム図である。実施例１の車両は、内燃機関であるエンジン1と、ベルト式無段変速機とを有し、ディファレンシャルギヤ7を介して駆動輪8に駆動力を伝達する。ベルト式無段変速機は、エンジン1のクランク軸と接続された変速機入力軸2と、変速機入力軸2と一体に回転するプライマリプーリ3と、変速機出力軸6と一体に回転するセカンダリプーリ5と、プライマリプーリ3とセカンダリプーリ5との間に巻回され動力伝達を行うベルト4と、を有する。

プライマリプーリ3には、変速機入力軸2と一体に形成された固定シーブ3aと、変速機入力軸2の軸上を移動可能な可動シーブ3bとを有する。可動シーブ3bには、プライマリ油圧室3b1が設けられ、プライマリ油圧室3b1に供給される油圧によって固定シーブ3aと可動シーブ3bとの間に押圧力を発生させ、ベルト4を狭持する。同様に、セカンダリプーリ5には、変速機出力軸6と一体に形成された固定シーブ5aと、変速機出力軸6の軸上を移動可能な可動シーブ5bとを有する。可動シーブ5bには、セカンダリ油圧室5b1が設けられ、セカンダリ油圧室5b1に供給される油圧によって固定シーブ5aと可動シーブ5bとの間に押圧力を発生させ、ベルト4を挟持する。

エンジンコントローラ10は、エンジン1の運転状態（燃料噴射量や点火タイミング等）を制御することでエンジン回転数及びエンジントルクを制御する。また、エンジンコントローラ10内では、アクセル開度センサ21により検出されたアクセル開度信号APO及び車速センサ22により検出された車速信号VSPに基づいて、運転者の要求トルクTDを演算する要求トルク演算部10aと、変速機入力軸2に伝達される実エンジントルクTENGを演算する実エンジントルク演算部10bとを有する。変速機コントローラ20内では、走行状態に応じたプライマリ油圧及びセカンダリ油圧を算出し、コントロールバルブユニット30に対して制御信号を出力する。変速機コントローラ20内の詳細については後述する。コントロールバルブユニット30は、オイルポンプ9を油圧源とし、変速機コントローラ20から送信された制御信号に基づいて各油圧を調圧する。オイルポンプ9と変速機入力軸2との間にはチェーン11が掛け渡され、エンジン1の駆動力によってオイルポンプ9がチェーン駆動される。そして、プライマリ油圧室3b1及びセカンダリ油圧室5b1にそれぞれプライマリ油圧及びセカンダリ油圧を供給し、変速制御を実行する。

図２は実施例１の変速機コントローラ20内における油圧制御処理を表す制御ブロック図である。目標変速比演算部201では、アクセル開度センサ21からのアクセル開度信号APOと車速センサ22からの車速信号VSPに基づいて目標変速比を演算する。この目標変速比は、エンジン1が最適燃費を達成するように予め設定された変速特性に基づいて行われる。低空気密度補正部202では、エンジンコントローラ10内で演算された要求トルクTDと実エンジントルクTENGとの値に基づいて補正後要求トルクTDHを演算する。補正処理の内容については後述する。セレクトハイ演算部203では、補正後要求トルクTDHと実エンジントルクTENGのうち、大きい値を選択して出力する。推力演算部204では、目標変速比とセレクトハイ演算部203で選択されたトルクとに基づいて予め設定されたマップからプーリ推力比を演算する。そして、プーリ油圧制御部205では、セレクトハイ演算部203にて選択されたトルクに基づいてセカンダリ油圧を決定すると共に演算されたプーリ推力比を用いてプライマリ油圧を演算し、コントロールバルブユニット30に対して制御信号を出力する。

（低空気密度時における課題）
図３は、エンジンのスロットル開度と要求トルク及び実エンジントルクの関係を表すタイムチャートである。図３の上部がスロットル開度SOを、下部がエンジントルクTを表している。運転者がアクセルペダルを踏み込むと、アクセル開度APOが増大し、それに伴ってスロットル開度SOも大きくなる。よって、図３のエンジントルクTにおいて実線で示される要求トルクTDも大きくなり、それに向かって点線で示される実エンジントルクTENG-Lも要求トルクTDと一致するように制御される。エンジン1を制御する際、吸入空気量に対する燃料噴射量や点火タイミング等が設定され、これによりエンジントルクが制御されるが、この制御を行う際のテーブルは、空気密度として一般的な走行環境である低地を基準として設定されている。よって、高地のように空気密度が低下すると、十分な空気密度を確保できず、制御上は要求トルクを出力するように制御していたとしても、実エンジントルクとしては、実エンジントルクTENG-Hのように、実エンジントルクTENG-Lに対し低い値が出力されてしまう。

このとき、セレクトハイ演算部203で示したように、例えばベルト式無段変速機の変速比を制御する際のプライマリ油圧とセカンダリ油圧を演算するときは、要求トルクTDと実エンジントルクTENGのうち、高い方の値を用いて演算することが知られている。これは、要求トルクTDが大きければ、いずれエンジン1側から出力されるトルクも大きくなると考えられ、エンジントルク変化の応答性と油圧制御による応答性とを考慮すると、要求トルクTDに基づいて油圧制御を行うことで事前に油圧を所望の状態とすることができ、高い制御性が得られるからである。一方、実エンジントルクTENGが大きい場合は、実エンジントルクTENGに基づいて制御することで、ベルト滑りを防止できる。

このような制御構成において、仮に要求トルクが大きく、セレクトハイ演算部203で要求トルクTDが選択されたとしても、高地走行により空気密度が低いと、実エンジントルクが小さい状態が生じうる。そのとき、変速機入力軸2に入力されるトルクが想定より低い状態で、高い入力トルクに対応した油圧をプライマリ油圧及びセカンダリ油圧として設定すると、外乱等によって変速比が変動した際に車両に振動が生じるという新たな課題を見出した。

図４は実施例１のベルト式無段変速機において推力比（Thrust force ratio）に対する変速比（Ratio）の関係を表す特性図である。図４中の右側の線L1が低地走行時の推力比と変速比との関係を表し、図４中の左側の線H1が高地走行時の推力比と変速比との関係を表す。低地を走行しているときには、実エンジントルクTENGが確保されており、推力比に対する変速比の変化勾配は概ね点線L2で示される勾配と見ることができる。一方、高地を走行しているときには、実エンジントルクTENGが低めとなり、推力比に対する変速比の変化勾配は概ね一点鎖線H2で示される勾配と見ることができる。ここで、低地走行時の点線を平行移動して点線L3とし、高地走行時の一点鎖線H2と比較すると、点線L3の勾配に比べて一点鎖線H2の勾配は大きくなる傾向を見出した。これは、低地走行時のように適正な推力で制御している場合に比べて、高地走行時のように過剰な推力で制御している場合は、推力比の変化に対して変速比が大きく変動する、つまり変速感度が高すぎることを意味する。よって、外乱等によって推力が変動した場合、変速比も大きく影響を受けてしまい、駆動輪に伝達されるトルク変動等を招くことで振動を生じるおそれがあった。そこで、実施例１では、要求トルクと実エンジントルクとの乖離が大きくなった場合には、要求トルクを低く補正することで上記振動を回避することとした。

図５は実施例１の低空気密度補正部202の補正処理を表す制御ブロック図である。第1フィルタ211では、入力された要求トルクTDに対して第1時定数のフィルタ処理を施した要求トルクフィルタ値TDFを出力する。下限処理部212では、実エンジントルクTENGと下限値Aとのセレクトハイを行い、下限処理実エンジントルクTENG1を出力する。これにより、後述する比率演算部215における0割防止を行う。第2フィルタ213では、下限処理実エンジントルクTENG1に、第1時定数よりも短い第2時定数のフィルタ処理を施した実エンジントルクフィルタ値TENGF（実入力トルクフィルタ値に相当）を出力する。要求トルクTDは運転者の意図に応じて急変しやすいのに対し、実エンジントルクTENGは要求トルクTDが変化してから変化するため、両者は位相が異なる。そこで、時定数の異なるフィルタ（第1時定数＞第2時定数）で処理を行い、要求トルクTDと実エンジントルクTENGとの位相を揃えることで、比較しやすい構成としている。

セレクトハイ部214では、要求トルクフィルタ値TDFと実エンジントルクフィルタ値TENGFのうち大きい方の値を選択し、選択された値を修正後要求トルクフィルタ値TDF1として出力する。比率演算部215では、実エンジントルクフィルタ値TENGFを修正後要求トルクフィルタ値TDF1で除した比率Qを演算する。この比率Qは、TDFがTENGFより小さい場合はTDF1としてTENGFが選択されるためQ=1となり、TDFがTENGFより大きい場合は1よりも小さな値が出力される。

オフセット処理部216では、比率Qにオフセット量Bを加算してオフセット比率QBを出力する。セレクトロー部217では、オフセット比率QBと1とのうち小さい方の値を修正後比率QB1として出力する。これにより、補正後要求トルクTDHが実エンジントルクTENGよりも所定量だけ大きな値に設定され、プライマリ油圧やセカンダリ油圧が高めに設定されることでベルト容量を確保し、実エンジントルクTENGがばらついたとしても、ベルト滑りを防止し安定した変速制御が実現できる。

フラグセット判定部218では、比率Qと予め設定された所定値Cとを比較し、比率Qが所定値Cよりも小さい場合はフラグセット要求を出力する。フラグクリア判定部219では、比率Qと予め設定された所定値D（＞C）とを比較し、比率Qが所定値Dよりも大きい場合はフラグクリア要求を出力する。例えば、C＝0.9、D＝0.95とした場合、Qが0.9を下回ると、フラグセット要求が出力され、その後、比率Qが0.95を上回ると、フラグクリア要求が出力される。これにより、フラグセットに伴うハンチングを回避している。フラグセット部220では、各判定部218，219からの出力に基づいて、フラグのセットとクリアを行う。スイッチ部221では、修正後比率QB1と1とのうち、フラグセット部220でフラグがセットされ、フラグセット要求が出力された場合はQB1をゲインGとして選択して出力し、フラグセット部220でフラグがクリアされ、フラグクリア要求が出力された場合は1をゲインGとして選択して出力する。変化量制限部222では、ゲインGに変化量の制限を付与し、制限されたゲインG1を出力する。これにより、ゲイン急変に伴う要求トルクTDの急激な修正を回避でき、安定した変速制御を実現できる。ゲイン乗算部223では、要求トルクTDに制限されたゲインG1を乗算し、補正後要求トルクTDHを出力する。

図６は実施例１の低空気密度補正処理を実施した状態を表すタイムチャートである。図６の上部が経過時間に対するトルクTの変動を、下部がゲインGの変動を表している。時刻ｔ１において、運転者がアクセルペダルを踏み込み、要求トルクTDが増大を開始すると、実エンジントルクTENGも上昇を開始する。このとき、実エンジントルクフィルタ値TENGFはAだけオフセットされており、実エンジントルクTENGよりも大きいため、TENGFはAの一定値となる。このとき、フィルタ処理を施してもTENGFとして一定値Aが出力される。また、要求トルクフィルタ値TDFは時定数も長いため実エンジントルクフィルタ値TENGFよりも小さな値を取ることとなり、比率Q＝1となってオフセット比率QBも（1+B）となる。ただし、フラグセット判定はクリアの状態であるから制限されたゲインG1は1となる。時刻ｔ２において、実エンジントルクTENGが実エンジントルクフィルタ値TENGFを上回ると、TENGFもTENGより遅れながら上昇を開始する。

時刻ｔ３において、要求トルクフィルタ値TDFが、実エンジントルクフィルタ値TENGFよりも大きくなると、Qが1より小さな値を出力し始め、フラグセット判定はセットの状態とされてオフセット比率QBも（1+B）から減少し始める。そして、時刻t4において、修正後比率QB1が1を下回り始めると、ゲインGは1よりも小さな値が出力される。このとき、ゲインG1は変化率制限によってQB1よりも緩やかに減少する。このように、ゲインG1は、時刻t1〜t4の間、比率Q＝１に相当する点線LQに沿って一定値となる。時刻ｔ５において、制限されたゲインG1が定常状態となると、実エンジントルクTENGからオフセット量Bのゲインに相当するトルクΔTだけ大きな補正後要求トルクTDHが出力される。上記の作用により、要求トルクTDを実エンジントルクTENGに近づけることができ、過剰なプーリ油圧が作用することを回避することで、外乱等によって変速比が変動した際に車両に振動が生じるという問題を回避できる。

以上説明したように、実施例１にあっては下記に列挙する作用効果が得られる。
（１）油圧室に供給される油圧によって作動する可動シーブ3b，5bを備えた２つのプーリ間にベルト4を巻装して動力を伝達するベルト式無段変速機の油圧制御装置であって、走行状態に応じた要求トルクTDを演算する要求トルク演算部10a（要求トルク演算手段）と、要求トルクTDに基づいて油圧室3b1，5b1に供給する油圧を演算する推力演算部204（油圧演算手段）と、ベルト式無段変速機に入力される実エンジントルクTENG（実入力トルク）を演算する実エンジントルク演算部10b（実入力トルク演算手段）と、要求トルクTDが実エンジントルクTENGよりも所定値以上大きい場合、要求トルクTDが小さくなるように補正する低空気密度補正部202（補正手段）と、を備えた。よって、要求トルクTDが実エンジントルクTENGより所定値以上大きい場合には、要求トルクTDを小さく補正することで、可動シーブ3b，5bに供給される油圧が過剰となることを回避でき、変速比変動に伴う振動を排除することで安定した走行を実現できる。尚、実施例１では、補正手段である低空気密度補正部202を用いて要求トルクTDを小さくする補正を行ったが、この補正手段に限定されるものではなく、他の手段により要求トルクTDを小さくすることとしてもよい。

（２）要求トルクTDに第1時定数のフィルタ処理を施した値を要求トルクフィルタ値TDFとし、実エンジントルクTENGに第1時定数より短い第2時定数のフィルタ処理を施した値を実エンジントルクフィルタ値TENGFとしたとき、低空気密度補正部202は、要求トルクフィルタ値TDFに対する実エンジントルクフィルタ値TENGFの比率に基づいて要求トルクTDを補正することとした。すなわち、要求トルクTDは運転者の意図に応じて急変しやすいのに対し、実エンジントルクTENGは要求トルクTDが変化してから変化するため、両者は位相が異なる。そこで、時定数が異なるフィルタで処理を行い、要求トルクTDが実エンジントルクTENGよりも遅れるようにフィルタ処理することで位相を揃えることができ、安定的に比較することができる。

（３）低空気密度補正部202は、要求トルクフィルタ値TDFが、実エンジントルクフィルタ値以上となるように補正することとした。

（４）セレクトハイ演算部203（油圧演算手段）は、補正された要求トルクTDHと実エンジントルクTENGのうち、高い方のトルクに基づいて、油圧室3b1，5b1に供給する油圧を演算することとした。セレクトハイは、変速機の油圧の応答遅れをカバーするために取り入れたものである。具体的には、実エンジントルクが変化する前に要求トルクTDに基づいて油圧を変更することができ、油圧の応答性が悪い場合であっても、実エンジントルクの変化に事前に対応して油圧を高めることによりベルト滑りを防止できる。

Claims (5)

1. 油圧室に供給される油圧によって作動する可動シーブを備えた２つのプーリ間にベルトを巻装して動力を伝達するベルト式無段変速機の油圧制御装置であって、
   前記油圧制御装置は、走行状態に応じた要求トルクを演算し、
   前記要求トルクに基づいて前記油圧室に供給する油圧を演算し、
   前記ベルト式無段変速機に入力される実入力トルクを演算し、
   前記要求トルクが前記実入力トルクよりも所定値以上大きい場合、前記要求トルクを小さくするベルト式無段変速機の油圧制御装置。
2. 油圧室に供給される油圧によって作動する可動シーブを備えた２つのプーリ間にベルトを巻装して動力を伝達するベルト式無段変速機の油圧制御装置であって、
   走行状態に応じた要求トルクを演算する要求トルク演算手段と、
   前記要求トルクに基づいて前記油圧室に供給する油圧を演算する油圧演算手段と、
   ベルト式無段変速機に入力される実入力トルクを演算する実入力トルク演算手段と、
   前記要求トルクが前記実入力トルクよりも所定値以上大きい場合、前記要求トルクが小さくなるように補正する補正手段と、を備えたベルト式無段変速機の油圧制御装置。
3. 請求項２に記載のベルト式無段変速機の油圧制御装置において、
   前記要求トルクに第1時定数のフィルタ処理を施した値を要求トルクフィルタ値とし、
   前記実入力トルクに第1時定数より短い第2時定数のフィルタ処理を施した値を実入力トルクフィルタ値としたとき、
   前記補正手段は、前記要求トルクフィルタ値に対する前記実入力トルクフィルタ値の比率に基づいて前記要求トルクを補正するベルト式無段変速機の油圧制御装置。
4. 請求項３に記載のベルト式無段変速機の油圧制御装置において、
   前記補正手段は、前記要求トルクフィルタ値が、前記実入力トルクフィルタ値以上となるように補正するベルト式無段変速機の油圧制御装置。
5. 請求項２ないし４いずれか一つに記載のベルト式無段変速機の油圧制御装置において、
   前記油圧演算手段は、前記補正された要求トルクと前記実入力トルクのうち、高い方のトルクに基づいて、前記油圧室に供給する油圧を演算するベルト式無段変速機の油圧制御装置。

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