JP2001330115A

JP2001330115A - 無段変速機の変速制御装置

Info

Publication number: JP2001330115A
Application number: JP2000151903A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Yamamoto; 良明山本; Tadashi Tamura; 忠司田村; Daisuke Inoue; 大輔井上; Koji Taniguchi; 浩司谷口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2000-05-23
Publication date: 2001-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】流体伝動機構と無段変速機構を有する無段変
速機の変速制御装置において、流体伝動機構の滑りに起
因する原動機の過回転を防止する。【解決手段】流体伝動機構が非直結状態かを判断する
（Ｓ１００）。非直結であれば、あらかじめ算出されて
いる目標入力回転速度Ｎintが、非直結状態における目
標入力回転速度の上限値ＮinＵを超えているかが判断さ
れる（Ｓ１０２）。ここで、上限値ＮinＵは、直結状態
の制御範囲の上限より低い回転速度に設定されている。
目標入力回転速度Ｎintが上限値ＮinＵを超えている場
合、目標入力回転速度Ｎintを上限値ＮinＵに置き換え
る。ＣＶＴ入力軸の入力回転速度が低めに制御されるの
で、流体伝動機構の滑りがあっても原動機の過回転が防
止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体伝動機構と無
段変速機構とを含む無段変速機の変速制御装置に関し、
特に流体伝動機構が直結状態と非直結状態とを選択する
ことができる場合の無段変速機構の変速制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】それぞれ回転可能な入力部材と出力部材
の間に、これらの双方に接触する伝達部材を設け、入力
部材および出力部材と伝達部材との接触位置を変化させ
ることにより変速動作する無段変速機構を備えた無段変
速機が知られている。例えば、入出力部材をプーリと
し、これに伝達部材としてのベルトが掛け渡された変速
機構においては、ベルト掛かり径を変更することによ
り、その変速比が連続可変となる、連続可変比の変速機
構とすることができる。

【０００３】このような無段変速機構を採用した車両用
無段変速機の一例が特開平３−１０３６５４号公報に記
載されている。この公報の装置において、前記二つのプ
ーリそれぞれが、略円錐または円錐台形状の固定シーブ
および可動シーブから構成され、これらのシーブは、円
錐等の形状の側面が対向するように配置されている。ベ
ルトは、シーブ側面に挟持されシーブの間隔を変更する
ことによりベルトの巻き掛かっている位置、すなわちベ
ルト掛かり径を変更することができる。そして、入口側
のプーリにおいて、シーブの間隔を変更することによ
り、ベルトの巻き掛かっている位置を制御し、入出力プ
ーリの回転速度比、すなわち変速比を制御することがで
きる。シーブの間隔の変更は、可動シーブを流体圧アク
チュエータによって移動させて実行される。

【０００４】また、前記の無段変速機構とトルクコンバ
ータなどの流体伝動機構を組み合わせた無段変速機も知
られている。トルクコンバータとの組み合わせの場合、
変速機構自身のトルク増幅とトルクコンバータによるト
ルク増幅の双方によりより大きな増幅比を得ることがで
きる。また、トルクコンバータなどの流体伝動機構は、
流体を介して動力伝達を行っているために、伝達損失が
発生する。この伝達損失をなくすために、トルク増幅作
用を必要としない場合には、流体を介さずに、すなわち
流体伝動機構の入出力を直結する機能が備えられてい
る。

【０００５】このような無段変速機においては、前記特
開平３−１０３６５４号公報に記載されるように、無段
変速機構の入力部材の回転速度がアクセル操作量といっ
た原動機の出力要求量などに応じた目標回転速度となる
ように、その変速比が制御される。すなわち原動機の出
力要求量に基づき算出される目標入力回転速度に実際の
入力回転速度が一致するように、前記の流体圧アクチュ
エータに供給する作動流体の流量が制御される。そし
て、出力要求量が大きい場合、車両の駆動力を大きくす
るために、目標入力回転速度を高回転側の値とし、原動
機の回転速度を高め、原動機の出力トルクを増大するよ
うにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】流体伝動機構が直結機
能を有する場合、この流体伝動機構は、通常状態におい
ては直結状態とされるので、前述した目標入力回転速度
は、流体伝動機構が直結状態にあるときに要求される値
として設定される。この場合、流体伝動機構の入出力の
回転速度は一致するので、原動機の回転速度は、前述し
た無段変速機構の変速制御によって過度に高くなるのが
防止される。しかしながら、流体伝動機構が非直結状態
となった場合は、流体伝動機構の滑り分だけ原動機の回
転速度が高くなる。また、原動機の出力要求量が増大さ
れたとき、原動機の特性のばらつきなどによっては、回
転速度の上昇度合いが大きくなる。このため、原動機の
回転速度が限界値を超え、原動機が過回転となる場合が
あるという問題があった。

【０００７】本発明は、前述の課題を解決するためにな
されたものであり、流体伝動機構の非直結状態におい
て、原動機の過回転を防止することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】前述の課題を
解決するために、本発明は、原動機の出力を、入出力を
直結状態または非直結状態に選択可能な流体伝動機構を
介して無段変速機構に入力する無段変速機に適用され、
前記無段変速機構の入力部材の回転速度が前記原動機の
出力要求量に応じた目標回転速度となるように前記無段
変速機構の変速比を制御する無段変速機の変速制御装置
において、前記流体伝動機構が非直結状態に選択された
ときには、前記目標回転速度の高回転側の値を直結状態
に選択されたときに比して低くする制御手段を備えてい
る。

【０００９】したがって、流体伝動機構が非直結状態に
選択されたときには、目標回転速度の高回転側の値が、
直結状態に選択されたときに比して低くされる。このた
め、原動機の回転速度も無段変速機構の変速制御を通じ
て低めとされ、原動機の回転速度が過度に高くなるのが
防止される。

【００１０】また、前記制御手段を、前記原動機の出力
要求量に基づき算出される目標回転速度を上限値により
制限することで、前記流体伝動機構が非直結状態に選択
されたときの前記目標回転速度の高回転側の値を直結状
態に選択されたときに比して低くするものとして構成す
れば、前記上限値を適宜変更することで、流体伝動機構
が非直結状態に選択されたときの目標回転速度の高回転
側の値を適宜に設定することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、
本実施形態の車両駆動装置１の概略構成を示す図であ
る。原動機としてのエンジン２の出力は、無段変速機３
を介して駆動輪４に伝達され、車両を駆動する。車両駆
動装置１を制御する制御部５は、エンジン２の運転状態
や、無段変速機３の動作状態などの車両の走行状態を示
す所定のパラメータから、エンジン２および無段変速機
３の所定の制御パラメータを算出する。制御パラメータ
は、例えば、スロットル弁開度、燃料噴射量、変速比な
どであり、これらを制御することにより、エンジン２、
無段変速機３が所定の状態に制御される。

【００１２】図２は、ＣＶＴ（無段変速機構）を含む無
段変速機３の概略構成図である。エンジン２の出力は、
流体伝動機構としてのトルクコンバータ１０、前後進切
換機構１２、ＣＶＴ１４、減速機構１６、差動装置１８
を介してドライブシャフト２０に伝達され、車両を駆動
する。

【００１３】トルクコンバータ１０のフロントカバー２
２は、エンジン２の動力により回転し、この回転をポン
プインペラ２４、オイルポンプ２６に伝達する。オイル
ポンプ２６は、無段変速機３の各部の油圧制御機構に対
し作動流体を供給する。また、この作動流体は潤滑油と
しても機能する。ポンプインペラ２４は、トルクコンバ
ータ１０内に満たされた作動流体をタービンライナ２８
に対して送り出し、これを受けてタービンライナ２８が
回転する。タービンライナ２８はトルクコンバータ出力
軸３０と共に回転するように結合され、これによりター
ビンライナ２８の回転がトルクコンバータ１０の出力と
なる。タービンライナ２８を通過した作動流体は、ステ
ータライナ３２を通過し、ポンプインペラ２４に送られ
る。ステータライナ３２は、一方向クラッチ３４を介し
て支持されている。トルクコンバータ１０の入出力の速
度比が比較的低い領域（クラッチ点以下）では、一方向
クラッチ３４が係止状態となり、ステータライナ３２が
固定される。このとき、ステータライナ３２はタービン
ライナ２８から送出された作動流体の向きを変え、ポン
プインペラ２４の回転後方よりこれに向けて作動流体を
送り込む。これによってトルクが増幅される。トルクコ
ンバータ１０の速度比がクラッチ点を超えると、タービ
ンライナ２８から送出される作動流体は、ステータライ
ナ３２の背面に当たるように流れ、これにより一方向ク
ラッチ３４が解放状態となり、ステータライナ３２が空
転する。このとき、トルク増幅は行われず、トルクコン
バータ１０は、流体継手として機能する。

【００１４】トルクコンバータ１０は、直結機能を有す
る。直結クラッチプレート３６は、フロントカバー２２
に対向するように配置され、またトルクコンバータ出力
軸３０に対し、一体となって回転し、また軸方向に摺動
可能に支持されている。また、フロントカバー２２と接
触する外周部と、出力軸３０に支持される中央部の間に
は、ねじり方向の衝撃、振動を吸収するねじりダンパ３
８が配置されている。制御部５により、走行状況、運転
者の要求に基づき直結に制御することが判断されると、
制御部５により制御される流体圧制御回路４０からの作
動流体が直結クラッチプレート３６の背面側４２に供給
され、この圧力によって当該プレート３６が図中右方向
に摺動し、フロントカバー２２に係合する。これによっ
て、作動流体を介さずに動力伝達がなされる。制御部５
により、直結状態を解除が判断されると、直結クラッチ
プレート３６の前面側４４に作動流体が供給され、この
圧力によって当該プレート３６が図中左方向に摺動し、
フロントカバー２２より離される。

【００１５】前後進切換機構１２は、２列のプラネタリ
ギアを有する、いわゆるダブルプラネタリ式遊星歯車機
構として構成される。サンギア４６は、トルクコンバー
タ出力軸３０に結合されている。また、２列のプラネタ
リギア４８は共通のキャリア５０に回動可能に支持され
ている。キャリア５０は、前進用クラッチ５２を介して
トルクコンバータ出力軸３０に結合されている。キャリ
ア５０はまた、ＣＶＴ１４の入力軸５４とも結合されて
いる。リングギア５６には、後進用ブレーキ５８が係合
可能となっている。

【００１６】前進時には、流体圧制御回路４０からの作
動流体の供給によって前進用クラッチ５２が係合状態と
なり、トルクコンバータ出力軸３０とＣＶＴ入力軸５４
が直結状態となる。後進時には、前進用クラッチ５２が
解放状態に制御される一方、流体圧制御回路４０からの
作動流体の供給により後進用ブレーキ５８が係合状態に
制御される。これにより、トルクコンバータ出力軸３０
とキャリア５０が互いに逆方向に回転する。すなわち、
前後進切換装置１２の前後において回転方向が逆転す
る。

【００１７】なお、前進用クラッチ５２および後進用ブ
レーキ５８を共に解放することによって、無段変速機３
が中立状態となる。

【００１８】ＣＶＴ１４は、ＣＶＴ入力軸５４と一体に
回転する入力側プーリ６０と、出力側プーリ６２と、こ
れらのプーリ６０，６２に巻掛けられたベルト６４を有
する。出力側プーリ６２は、ＣＶＴ出力軸６６を回転さ
せ、動力を減速機構１６に送り出す。

【００１９】入力側プーリ６０は、さらに固定シーブ６
８と可動シーブ７０を備えている。これらのシーブ６
８，７０は、ＣＶＴ入力軸５４の方向に並列配置され、
その対向する面が円錐または円錐台の側面に形成されて
いる。可動シーブ７０は、ＣＶＴ入力軸５４と一体に回
転する一方、それ自身が流体圧アクチュエータとして機
能し、流体圧制御回路４０による作動流体の供給量の制
御により軸方向に移動する。可動シーブ７０の移動によ
って、前記円錐等の側面形状に形成された二つのシーブ
６８，７０の対向する面の間隔が変更される。出力側プ
ーリ６２も、入力側と同様に、略円錐側面形状の対向面
を有する固定シーブ７２と可動シーブ７４を備えてい
る。可動シーブ７４も、作動流体の供給量の制御によっ
て軸方向に移動し、これにより二つのシーブ７２，７４
の間隔が変更される。

【００２０】ベルト６４は、入力側、出力側プーリ６
０，６２のそれぞれの固定シーブ６８，７２と可動シー
ブ７０，７４の対向面の形状と係合する概略台形の断面
形状を有し、固定シーブ６８，７２と可動シーブ７０，
７４に挟まれるように保持されている。固定シーブ６
８，７２と可動シーブ７０，７４の間隔が変化すること
により、ベルト６４の巻きかかっている位置の回転半径
が変化する。また、ベルト６４が巻きかかっている位置
の回転半径が入出力側で変化することにより、ＣＶＴの
入出力軸５４，６６の速度比が変化する。可動シーブ７
０，７４の位置は、連続的に任意の位置に決定可能であ
るので、ＣＶＴ１４の変速比は所定の範囲において連続
的な値を採ることができる。

【００２１】図２に示すように、車両駆動装置１を制御
するために、制御部５には、車両の速度を検出する車速
センサ７６、エンジン２の回転速度を検出するＮＥセン
サ７８、レバーにより選択されたシフト位置を検出する
シフトセンサ８０、アクセルペダルの操作量を検出する
ペダルセンサ８２、ＣＶＴ入力軸５４の回転速度を検出
する回転速度センサ８４、作動流体の温度を検出する温
度センサ８６などの各種センサからの信号が入力されて
いる。制御部５は、これらのセンサからの出力値に基づ
いてＣＶＴ１４を制御する。

【００２２】車両に要求される駆動力は、アクセル操作
量が大きいほど大きく、車速が高いほど小さい。したが
って、制御部５は、要求される駆動力を達成するための
エンジン出力が得られるよう、アクセル操作量や車速な
どに基づいてＣＶＴ１４の目標入力回転速度を算出し、
ＣＶＴ入力軸５４の回転速度、すなわち入力回転速度が
この目標入力回転速度となるようにＣＶＴ１４の変速比
を制御する。

【００２３】図３には、ＣＶＴ１４の採りうる目標入力
回転速度の範囲が示されている。横軸は車速Ｖ、縦軸は
目標入力回転速度Ｎintが示されている。変速比γ（＝
入力軸回転速度／出力軸回転速度）は、図中左上が大き
く、右下が小さくなる。変速比γの最大値γmaxおよび
最小値γminは、入出力側プーリ６０，６２におけるベ
ルト６４の巻きかかり位置の機構上の制約によって定ま
る。図において、原点を通る直線のうち傾きの大きな直
線が変速比γの最大値γmaxを表し、傾きの小さな直線
が変速比γの最小値γminを表す。図示される実線およ
びこれに囲まれた領域が、選択可能な目標入力回転速度
の範囲を示している。

【００２４】図３に示す制御範囲において、図示される
曲線Ｗは、トルクコンバータ１０が直結状態に選択され
たときにおいて、アクセル操作量を最大にしたときに要
求される入力回転速度を示している。トルクコンバータ
１０は、低車速領域を除き通常は直結状態とされる。し
たがって、前記目標入力回転速度Ｎintは、曲線Ｗで示
される上限値を含み、トルクコンバータ１０が直結状態
にあるときに要求される値として設定される。

【００２５】ところで、トルクコンバータ１０の直結機
能に異常が生じたときなどにおいては、トルクコンバー
タ１０は非直結状態とされる。図４は、このようにトル
クコンバータ１０が非直結状態に選択されたときにおい
て、ＣＶＴ１４の目標入力回転速度Ｎintの上限値を前
記の曲線Ｗとした場合のＣＶＴ１４の変速制御を通じて
変化する入力回転速度Ｎinとエンジン回転速度ＮＥの時
間経過の例を示している。運転者がアクセルペダルを全
開にする加速を要求した場合、ＣＶＴ１４の目標入力回
転速度Ｎintは、曲線Ｗで示される上限値とされる。し
たがって、実線で示される入力回転速度Ｎinは、この上
限値に向けて上昇する。

【００２６】これに対し、エンジン回転速度ＮＥは、入
力回転速度Ｎinよりトルクコンバータ１０の滑り分だけ
高い回転速度となる。また、エンジン回転速度ＮＥは、
エンジン２の出力特性やトルクコンバータ１０の特性の
ばらつきなどによって、破線や一点鎖線に示すようにそ
の上昇度合が変化する。すなわち、エンジン出力が設定
より大きかったり、トルクコンバータ１０の特性が滑り
が大きく出るようなものであったりすると、エンジン回
転速度ＮＥは、一点鎖線のように変化する場合がある。

【００２７】エンジン回転速度ＮＥが、その許容回転速
度の上限ＮEmaxに達すると、エンジン２への燃料供給が
遮断され、エンジン２の過回転が防止される。しかし、
この燃料供給の遮断は、急激な駆動トルクの減少を招く
ため、大きな振動が発生し、搭乗者が違和感を感じる。
また、ＣＶＴ１４にも悪影響を及ぼす可能性がある。し
たがって、燃料供給を遮断する制御は、できれば実行さ
れないことが望まれる。

【００２８】そこで、本実施形態においては、トルクコ
ンバータ１０が非直結状態にあるときには、前記の曲線
Ｗに対して、これより低い回転速度となる曲線Ｕ（図３
参照）に基づきＣＶＴ１４の変速制御を行う。つまり、
トルクコンバータ１０が非直結状態にあるときに、アク
セル操作量や車速などに基づいて算出される通常の目標
入力回転速度Ｎintが、この曲線Ｕで示される上限値以
上であるときは、この上限値に目標入力回転速度を修正
する。あらかじめ入力回転速度Ｎinが低めに制御される
ことにより、エンジン回転速度ＮＥも低めとなり、エン
ジン２が過回転となることが防止される。

【００２９】図５には、トルクコンバータ１０が非直結
状態である場合のＣＶＴ１４の制御フローの例が示され
ている。このルーチンに入る前に、アクセル操作量や車
速などに基づき目標入力回転速度Ｎintが算出されてい
る。まず、トルクコンバータ１０が非直結状態となって
いるかが判断される（Ｓ１００）。直結、非直結の選択
は、制御部５が判断している。直結状態に制御されてい
れば、すでに算出されている目標入力回転速度Ｎintに
てＣＶＴ１４の変速制御が行われる。非直結状態であれ
ば、前出の目標入力回転速度Ｎintが、あらかじめ設定
されている上限値ＮinＵ（図３の曲線Ｕに相当）を超え
ているかが判断される（Ｓ１０２）。超えていない場
合、前記目標入力回転速度Ｎintに基づき変速制御が行
われる。上限値ＮinＵを超えている場合、目標入力回転
速度Ｎintを、前記上限値ＮinＵに変更し、変更された
目標入力回転速度Ｎintに基づきＣＶＴ１４の変速制御
が行われる。

【００３０】以上の説明においては、目標入力回転速度
に上限値ＮinＵを設定し、ＣＶＴ１４の実際の入力回転
速度を低めに制御し、エンジン２の回転速度が過大とな
らないようにした。これ以外に、例えば、トルクコンバ
ータ１０の直結状態と非直結状態のそれぞれに対し、別
個の、制御プログラムまたは制御マップを設けることも
可能である。この場合も、目標入力回転速度は、速度が
高い領域においては、非直結時が、直結時よりも低く設
定される。

【００３１】さらに、ＣＶＴ１４が、入力回転速度を目
標入力回転速度に制御することにより、動作する場合を
説明したが、変速比γを目標変速比に基づき制御するよ
うに構成することも可能である。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、流体伝動機構が非直結状態に
選択されたときには、目標回転速度の高回転側の値を、
直結状態に選択されたときに比して低くし、原動機の回
転速度を無段変速機構の変速制御を通じて低めとするの
で、原動機の回転速度が過度に高くなるのが防止でき、
原動機が過回転となるのが防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の無段変速機を含む車両の駆動装
置の概略構成を示す図である。

【図２】本実施形態の無段変速機の概略構成を示す図
である。

【図３】ＣＶＴの制御マップの例を示す図である。

【図４】トルクコンバータが非直結時のときのＣＶＴ
およびエンジンの回転速度の応答を示す図である。

【図５】トルクコンバータ非直結時の制御フローチャ
ートの例である。

【符号の説明】

１車両駆動装置、２エンジン（原動機）、３無段
変速機、５制御部（制御手段）、１０トルクコンバ
ータ（流体伝動機構）、１２前後進切換機構、１４
ＣＶＴ（無段変速機構）、２２フロントカバー、３６
直結クラッチプレート、４０流体圧制御回路（制御
手段）、６０入力側プーリ（入力部材）、６２出力
側プーリ、６４ベルト、７６車速センサ、７８Ｎ
Ｅセンサ、８４回転速度センサ、８６温度センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｈ 59:70 Ｆ１６Ｈ 59:70 59:72 59:72 63:06 63:06 (72)発明者井上大輔愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者谷口浩司愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3J552 MA06 MA07 MA12 MA26 NA01 NB01 PA23 RC08 RC09 SB02 TB07 TB11 UA02 UA07 VA32W VA43W VA48Z VA62Z VA74W VA74Y VB01Z VC01W VC02W VC03Z VD02Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原動機の出力を、入出力を直結状態また
は非直結状態に選択可能な流体伝動機構を介して、無段
変速機構に入力する無段変速機に適用され、前記無段変
速機構の入力部材の回転速度が前記原動機の出力要求量
に応じた目標回転速度となるように前記無段変速機構の
変速比を制御する無段変速機の変速制御装置において、前記流体伝動機構が非直結状態に選択されたときには、
前記目標回転速度の高回転側の値を直結状態に選択され
たときに比して低くする制御手段、を備えることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記電動機の出力要求
量に基づき算出される目標回転速度を上限値により制限
することで、前記流体伝動機構が非直結状態に選択され
たときの前記目標回転速度の高回転側の値を直結状態に
選択されたときに比して低くするものである、請求項１に記載の無段変速機の変速制御装置。