JP2003226166A

JP2003226166A - 無段変速機

Info

Publication number: JP2003226166A
Application number: JP2002030244A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Hirao; 知之平尾
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2003-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】減速時の低速比への戻り性能を向上させるとと
もに、過大なエンブレになるのを防止する無段変速機を
提供する。【解決手段】係合力を制御可能な発進クラッチ２を介し
てエンジン１と接続され、走行状態に応じて変速比を制
御可能な無段変速機１０である。車速およびスロットル
開度から通常時の目標変速比を求め、車速および減速度
から減速時の目標変速比を求め、減速時に通常時の目標
変速比と減速時の目標変速比とを比較し、いずれか低速
比側の目標変速比を選択する。この選択された目標変速
比へ無段変速機１０を制御すると同時に、選択された目
標変速比が減速時の目標変速比である場合に、発進クラ
ッチ２の係合力を弱める方向に制御し、過大なエンブレ
力を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無段変速機、特に係
合力を制御可能な発進クラッチと組み合わせて用いられ
る無段変速機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、種々の形式の車両用無段変速
機が提案され、一部が実用化されている。無段変速機の
中には、停車中には変速できないものや、できても著し
く遅いものがある。無段変速機の変速比は、登坂路での
発進性を確保するため、停車中は極力低速比（Ｌｏｗ）
側に戻しておく必要がある。一方、低負荷走行時には燃
費改善のため、比較的高速比（Ｈｉｇｈ）側を使用す
る。したがって、減速時には高速比から低速比への変速
を行うが、変速速度が十分でなかったり、減速度が大き
い場合には、停車までに十分低速比側へ戻せない事態が
発生していた。

【０００３】かかる問題を解決するため、目標変速比と
実変速比との偏差に応じて、偏差が減少する方向に変速
を行う無段変速機において、車両減速度が、高車速ほど
大きくした設定減速度を超える急減速時に、目標変速比
を、走行条件に関係なく、通常時の最低速変速比よりも
大きな変速比とする無段変速機の変速制御装置が提案さ
れている（特開平１１−１３８７６号公報）。つまり、
急減速時には目標変速比と実変速比との偏差を大きく
し、低速比への戻りを速めるようにしている。また、停
車のかなり前から最低速比となることによるエンジン回
転数の急上昇（空吹け）を防止するため、高車速ほど変
速速度を高める設定減速度を大きく設定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の変速
制御方法では、減速時に速やかに低速比側へ変速される
点では有利であるが、走行中に低速比側へ変速されるの
で、エンジン回転数が上昇し、エンジンブレーキ（以
下、エンブレと呼ぶ）が効き過ぎるという不具合が発生
する可能性があった。また、設定減速度は車速によって
変化するので、減速中にエンブレ力が大きく変化し、ド
ライバビリティが悪化するという問題もあった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、減速時の低速比
への戻り性能を向上させるとともに、過大なエンブレに
なるのを防止できる無段変速機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、係合力を制御可能な発進ク
ラッチを介してエンジンと接続され、走行状態に応じて
変速比を制御可能な無段変速機において、通常時の目標
変速比を求める手段と、減速時の目標変速比を求める手
段と、減速時に上記通常時の目標変速比と上記減速時の
目標変速比とを比較し、いずれか低速比側の目標変速比
を選択する手段と、上記選択された目標変速比へ無段変
速機を制御する手段と、上記選択された目標変速比が減
速時の目標変速比である場合に、発進クラッチの係合力
を弱める方向に制御するクラッチ制御手段と、を備えた
ことを特徴とする無段変速機を提供する。

【０００７】本発明では、通常時の目標変速比を求める
だけでなく、減速時の目標変速比も求める。通常時の目
標変速比は、例えば車速とスロットル開度とから求める
ことができるし、車速とエンジントルク（吸入空気量、
吸気負圧、エンジン回転数などで代替可能）とから求め
ることもできる。また、減速時の目標変速比は、例えば
車速と減速度とから求めることができるし、減速度の代
わりにブレーキ液圧を用いることもできる。そして、減
速時に両目標変速比を比較し、低速比側の目標変速比を
選択し、この目標変速比へ無段変速機を制御する。これ
により、減速時の低速比への戻り性能が向上し、車両停
止までの間に変速比を再発進可能な最低速比へ確実に変
速できる。ところで、このように減速時の低速比への戻
り性能を向上させると、エンブレが効き過ぎ、ドライバ
ビリティが悪化する。そこで、本発明では、上記のよう
に減速時の目標変速比を選択した時には、発進クラッチ
の係合力を弱める方向に制御する。つまり、発進クラッ
チをすべり制御し、エンブレ力を抑制してドライバビリ
ティを改善している。

【０００８】請求項２のように、減速時の目標変速比
は、減速度が増大するにつれて低速比側となるように設
定されているのがよい。つまり、急減速時には車両停止
までの時間が短縮されるので、緩減速時に比べて低速比
への戻りを速くする必要があるからである。したがっ
て、目標変速比は減速度が増大するにつれて低速比側と
なるように設定されている。

【０００９】請求項３のように、クラッチ制御手段は、
その時の車速から目標とするエンジンブレーキ力Ｆｅを
求め、このエンジンブレーキ力Ｆｅが得られる目標エン
ジン回転数Ｎｔを求め、エンジン回転数がこの目標エン
ジン回転数Ｎｔに近づくように発進クラッチの係合力を
制御するのがよい。つまり、クラッチの係合力を走行状
態に関係なく一定量だけ低下させるのであれば、減速度
によっては所望のエンジンブレーキ力が得られず、減速
性能が悪化することがある。そこで、目標エンジンブレ
ーキ力となるエンジン回転数を求め、実エンジン回転数
がこの回転数に一致するように発進クラッチをフィード
バック制御することで、目標とするエンジンブレーキ力
を得ることができる。これにより、減速性能とドライバ
ビリティを両立させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明にかかる無段変速機
を用いた自動車の骨格構造を示す。この無段変速機１０
は、エンジン１と発進クラッチ２を介して接続されてい
る。無段変速機１０は、発進クラッチ２の出力軸である
入力軸１１、動力軸１２、駆動プーリ２１を有する駆動
軸２０、従動プーリ３１を有する従動軸３０、駆動プー
リ２１と従動プーリ３１に巻き掛けられたＶベルト２
５、減速軸４０、車輪４６と連結された出力軸４５、変
速用モータ５０などで構成されている。入力軸１１，動
力軸１２，駆動軸２０，従動軸３０，減速軸４０および
出力軸４５はいずれも非同軸で、かつ平行に配置されて
いる。変速用モータ５０はコントローラ５によって制御
される。

【００１１】発進クラッチ２は、係合力を自在に制御可
能なクラッチで構成され、この実施例では乾式単板クラ
ッチが用いられている。クラッチ２のレリーズフォーク
３はクラッチ制御用アクチュエータ４と連結されてお
り、コントローラ５でアクチュエータ４を作動させるこ
とにより、発進制御、クリープ制御、完全締結制御、減
速時のスリップ制御などを行なうことが可能である。

【００１２】コントローラ５には、車速５ａ、エンジン
回転数５ｂ、スロットル開度５ｃ、入力回転数（入力軸
１１の回転数）５ｄ、シフト位置（シフトレバーの位
置）５ｅなどの各種信号が入力されている。コントロー
ラ５は、これら信号に応じて変速用モータ５０およびク
ラッチ制御用アクチュエータ４を制御している。なお、
減速度（減速加速度）を得るために格別な加速度センサ
を設けてもよいが、車速信号から求めることもできる。

【００１３】入力軸１１には前進用ギヤ１３と後進用ギ
ヤ１４とが一体回転可能に設けられている。動力軸１２
のエンジン側端部には、入力軸１１の前進用ギヤ１３と
噛み合う前進用ギヤ１５が一体に設けられ、反エンジン
側端部には減速ギヤ１６が固定されている。動力軸１２
の減速ギヤ１６は、駆動軸２０の反エンジン側の端部に
回転自在に支持された減速ギヤ２２と噛み合い、動力軸
１２から駆動軸２０へ駆動力をベルト駆動に適した減速
比で伝達している。減速ギヤ２２は駆動軸２０の反エン
ジン側に設けられたシンクロ式の前進切替手段２３によ
って駆動軸２０に対して選択的に連結される。つまり、
切替手段２３は前進位置Ｄと中立位置Ｎの２位置に切替
可能である。

【００１４】駆動プーリ２１は、駆動軸２０上に固定さ
れた固定シーブ２１ａと、駆動軸２０上に軸方向移動自
在に支持された可動シーブ２１ｂと、可動シーブ２１ｂ
の背後に設けられたボールネジ機構２４とを備えてい
る。ボールネジ機構２４は、可動シーブ２１ｂに軸受２
４ａを介して相対回転自在に支持された雌ねじ部材２４
ｂと、変速機ケースに支持された雄ねじ部材２４ｃとを
備え、雌ねじ部材２４ｂの外周部には変速ギヤ２４ｄが
固定されている。変速用モータ５０によって、変速ギヤ
列５１を介して変速ギヤ２４ｄを回転させることができ
る。

【００１５】従動プーリ３１は、従動軸３０上に固定さ
れた固定シーブ３１ａと、従動軸３０上に軸方向移動自
在に支持された可動シーブ３１ｂと、可動シーブ３１ｂ
の背後に設けられたボールネジ機構３２とを備えてい
る。このボールネジ機構３２も駆動プーリ３１のボール
ネジ機構２４と同様の構成を有し、可動シーブ３１ｂに
軸受３２ａを介して相対回転自在に支持された雌ねじ部
材３２ｂと、変速機ケース６に支持された雄ねじ部材３
２ｃとを備え、雌ねじ部材３２ｂの外周部には変速ギヤ
３２ｄが固定されている。この変速ギヤ３２ｄは、動力
軸１２に回転自在に挿通されたアイドラギヤ列５２を介
して駆動プーリ２１の変速ギヤ２４ｄによって駆動され
る。

【００１６】変速用モータ５０を駆動すると、変速ギヤ
列５１を介して駆動プーリ２１の変速ギヤ２４ｄが回転
し、可動シーブ２１ｂを軸方向に移動させることができ
るとともに、アイドラギヤ列５２を介して従動プーリ３
１の変速ギヤ３２ｄも回転し、可動シーブ２１ｂを可動
シーブ３１ｂと同一方向に移動させることができる。そ
のため、駆動プーリ２１の可動シーブ２１ａと従動プー
リ３１の可動シーブ３１ａは互いに同期し、かつ互いに
ベルト巻き掛け径を逆方向に変化させながら軸方向へ移
動し、変速比を自在に可変することができる。なお、変
速用モータ５０で変速比を可変すると、ベルト推力が不
足することがあり、Ｖベルト２５に滑りが発生する。そ
こで、Ｖベルト２５の緩み側を押し付けてベルト推力を
与えるテンショナ装置（図示せず）を設けることで、Ｖ
ベルト２５の滑りを防止している。

【００１７】従動軸３０の従動プーリ３１よりエンジン
側の部位には、後進用ギヤ３３が回転自在に支持されて
おり、このギヤ３３は入力軸１１に固定された後進用ギ
ヤ１４と噛み合っている。ギヤ３３はシンクロ式の後進
切替手段３４によって従動軸３０に対して選択的に連結
される。つまり、切替手段３４は後進位置Ｒと中立位置
Ｎの２位置に切替可能である。

【００１８】従動軸３０のエンジン側端部には、減速ギ
ヤ３５が一体に形成されており、この減速ギヤ３５は減
速軸４０に固定されたギヤ４１と噛み合い、さらに減速
軸４０に一体に形成されたギヤ４２を介して差動装置４
３のリングギヤ４４に噛み合っている。そして、差動装
置４３に設けられた出力軸４５を介して車輪４６が駆動
される。

【００１９】上記構成よりなる無段変速機の前進時およ
び後進時の動力伝達経路について説明する。前進時に
は、シフトレバーを操作して前進切替手段２３を前進位
置Ｄへ切り替えると同時に、後進切替手段３４をＮ位置
へ切り替える。両切替装置２３，３４は連動する。発進
クラッチ２から入力軸１１を介して入力された動力は、
前進用ギヤ１３、前進用ギヤ１５、動力軸１２、減速ギ
ヤ１６，減速ギヤ２２，前進切替手段２３、駆動軸２
０、駆動プーリ２１、Ｖベルト２５、従動プーリ３１、
従動軸３０、減速ギヤ３５、減速軸４０、差動装置４
３、出力軸４５を介して車輪４６へ伝達される。一方、
後進時には、シフトレバーを操作して後進切替手段３４
を後進位置Ｒへ切り替えると同時に、前進切替手段２３
をＮ位置へ切り替える。発進クラッチ２から入力軸１１
を介して入力された動力は、後進用ギヤ１４，後進用ギ
ヤ３３，後進切替手段３４、従動軸３０、減速ギヤ３
５、減速軸４０、差動装置４３、出力軸４５を介して車
輪４６へ伝達される。

【００２０】次に、上記無段変速機１０および発進クラ
ッチ２について、減速時の制御方法を説明する。コント
ローラ５には、無段変速機１０を制御するため、通常時
の変速マップ（図２参照）および減速時の変速マップ
（図３参照）が個別に設定されている。通常時の変速マ
ップは、図２から明らかなように、車速とスロットル開
度とから目標変速比Ｒｎを求めるものであり、目標変速
比Ｒｎは、車速が増大するにつれて高速比側に設定さ
れ、かつスロットル開度が増大するにつれて低速比側に
設定されている。また、減速時の変速マップは車速と減
速度（減速加速度）とから目標変速比Ｒｄを求めるもの
であり、目標変速比Ｒｄは、車速が増大するにつれて高
速比側に設定され、かつ減速度が増大するにつれて低速
比側に設定されている。

【００２１】通常走行時（非減速時）には、コントロー
ラ５は、通常時の変速マップから、車速とスロットル開
度とによって目標変速比Ｒｎを求め、この変速比Ｒｎに
近づくように変速用モータ５０を制御する。一方、減速
時には、コントローラ５は、通常変速マップから車速と
スロットル開度とに応じた目標変速比Ｒｎを求めると同
時に、減速変速マップから車速と減速度とに応じた目標
変速比Ｒｄを求め、これら変速比Ｒｎ，Ｒｄの大小を比
較する。そして、いずれか低速比側（大きな変速比）の
目標変速比を選択し、その選択された目標変速比に近づ
くように変速用モータ５０を制御する。このように制御
することで、減速時に、低速比への戻り性能を向上さ
せ、車両停止までに最低速比へ確実に戻すことができ
る。

【００２２】また、コントローラ５には、無段変速機１
０を制御するためのマップのほか、発進クラッチ２を制
御するため、目標エンブレ力と車速との関係を設定した
目標エンブレマップ（図４参照）や、トルク−回転数マ
ップ（図５参照）などが設定されている。目標エンブレ
マップは、車速とシフト位置とから目標エンブレ力を求
めるためのものであり、図４に示すように、通常のＤレ
ンジに比べてＤｓレンジ（スポーツモード）では、目標
エンブレ力が大きくなるように設定されている。また、
トルク−回転数マップは、図５に示すように、スロット
ル開度をパラメータとし、エンジン回転数とエンジン軸
トルクとの関係を示したものであり、スロットル開度０
％では、エンジン回転数が上昇するに従い、引きずりト
ルクが上昇する。

【００２３】目標エンブレ力をＦｅとすると、目標エン
ジントルクＴｅは、Ｔｅ＝Ｆｅ×タイヤ径／実減速比・・・（１）で求められる。図５から目標エンジントルクＴｅとなる
エンジン回転数Ｎｔを求め、実エンジン回転数がこの回
転数に一致するように発進クラッチ２をフィードバック
制御することで、目標とするエンブレ力Ｆｅを得ること
ができる。

【００２４】次に、減速時における上記無段変速機１０
および発進クラッチ２の具体的な制御例を図６を参照し
て説明する。制御がスタートすると、通常時の目標変速
比Ｒｎを通常時の変速マップから車速およびスロットル
開度により算出する（ステップＳ１）。続いて、減速時
の目標変速比Ｒｄを減速時の変速マップから車速および
減速度により算出する（ステップＳ２）。次に、減速時
の目標変速比Ｒｄが通常時の目標変速比Ｒｎより大きい
かどうかを判別する（ステップＳ３）。つまり、非減速
時にはＲｄ＜Ｒｎであるから、目標変速比をＲｎとする
変速制御（ステップＳ４）へ移行する。一方、急減速時
にはＲｄ＞Ｒｎとなるので、目標変速比をＲｄとする変
速制御（ステップＳ５）へ移行する。これにより、無段
変速機１０は速やかに低速比へ変速され、車両停止まで
に最低速比まで確実に戻すことができる。目標変速比が
Ｒｄに近づくように変速制御を行いながら、続いて目標
エンブレ力Ｆを目標エンブレマップ（図４）から車速と
シフト位置により求める（ステップＳ６）。例えば、図
４において車速がＶ、シフト位置がＤであるとすると、
その時の目標エンブレ力はＦｅとなる。次に、目標エン
ジントルクＴｅを上式（１）によって求める（ステップ
Ｓ７）。そして、求めた目標エンジントルクＴｅから、
トルク−回転数マップ（図５）を用いて目標エンジン回
転数Ｎｔを算出する（ステップＳ８）。次に、無段変速
機１０の入力回転数と目標エンジン回転数Ｎｔとを比較
する（ステップＳ９）。入力回転数＞Ｎｔの場合には、
クラッチを完全係合すると、エンジン回転数が目標エン
ジン回転数Ｎｔより高くなる、つまりエンブレ過大状態
であると判定し、エンジン回転数が目標エンジン回転数
Ｎｔになるように発進クラッチ２をすべり制御する（ス
テップＳ１０）。これによって、目標エンブレ力Ｆｅが
得られ、過大なエンブレ力が抑制されてドライバビリテ
ィを改善できる。一方、入力回転数≦Ｎｔの場合には、
クラッチを完全係合しても、エンジン回転数は目標エン
ジン回転数Ｎｔより低くなる、つまりエンブレ過大状態
ではないと判定し、続いてその時の車速と完全係合状態
の車速とを比較する（ステップＳ１１）。車速≧完全係
合車速の場合には、車両が走行状態でかつエンブレ過大
状態ではないので、クラッチを完全係合させる（ステッ
プＳ１２）。車速＜完全係合車速の場合には、車両が発
進途中または停車状態であるから、アイドルスイッチが
ＯＮかどうかを判定する（ステップＳ１３）。アイドル
スイッチがＯＮ、つまりアクセルペダルが踏み込まれて
いない時には、クリープ制御モードへ移行し（ステップ
Ｓ１４）、アイドルスイッチがＯＦＦ、つまりアクセル
ペダルが踏み込まれた時には、発進制御モードへ移行す
る（ステップＳ１５）。なお、クリープ制御モードおよ
び発進制御モードについては、本発明と直接関係がない
ので、説明を省略する。

【００２５】なお、図１に示した無段変速機１０および
発進クラッチ２はほんの一例を示すに過ぎず、本発明の
趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば
無段変速機１０としてＶベルト式無段変速機に限らず、
トロイダル型無段変速機を用いてもよい。また、変速方
法は変速用モータ５０を用いたものに限らない。また、
発進クラッチ２としては、乾式クラッチに限らず、湿式
クラッチや電磁粉式クラッチを用いることも可能であ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
に記載の発明によれば、減速時に通常時の目標変速比と
減速時の目標変速比とを比較し、いずれか低速比側の目
標変速比になるように無段変速機を制御するようにした
ので、減速時の低速比への戻り性能が向上し、車両停止
までの間に変速比を再発進可能な最低速比へ確実に変速
できる。また、低速比への戻り性能を向上させると同時
に、発進クラッチの係合力を弱める方向に制御するよう
にしたので、エンブレの効き過ぎを解消でき、ドライバ
ビリティを改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる無段変速機および発進クラッチ
を用いた車両のスケルトン図である。

【図２】通常時の変速マップである。

【図３】減速時の変速マップである。

【図４】目標エンブレマップである。

【図５】エンジントルク−回転数マップである。

【図６】本発明にかかる減速時の無段変速機およ発進ク
ラッチの制御方法の一例を示すフローチャート図であ
る。

【符号の説明】

１エンジン２発進クラッチ４クラッチ制御用アクチュエータ５コントローラ１０無段変速機５０変速用モータ

───────────────────────────────────────────────────── 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 61/02 Ｆ１６Ｈ 63/46 63/46 59:24 // Ｆ１６Ｈ 59:24 59:42 59:42 59:44 59:44 Ｆ１６Ｄ 25/14 ６４０ＷＦターム(参考） 3D041 AA35 AB01 AC01 AC11 AC20 AD02 AD04 AD22 AD31 AD51 AE14 AE31 3J057 AA03 BB03 GA28 GB02 GB04 GB13 GB27 GB36 GC09 HH01 JJ04 3J552 MA07 MA13 NA01 NB01 PA15 PA33 RA09 RA23 RB18 SA37 SA53 SB36 TA01 UA03 VA32W VA62Z VA74Y VB01W VC01W VC03W

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】係合力を制御可能な発進クラッチを介して
エンジンと接続され、走行状態に応じて変速比を制御可
能な無段変速機において、通常時の目標変速比を求める
手段と、減速時の目標変速比を求める手段と、減速時に
上記通常時の目標変速比と上記減速時の目標変速比とを
比較し、いずれか低速比側の目標変速比を選択する手段
と、上記選択された目標変速比へ無段変速機を制御する
手段と、上記選択された目標変速比が減速時の目標変速
比である場合に、発進クラッチの係合力を弱める方向に
制御するクラッチ制御手段と、を備えたことを特徴とす
る無段変速機。
【請求項２】上記減速時の目標変速比は、減速度が増大
するにつれて低速比側に設定されていることを特徴とす
る請求項１に記載の無段変速機。
【請求項３】上記クラッチ制御手段は、その時の車速か
ら目標とするエンジンブレーキ力Ｆｅを求め、このエン
ジンブレーキ力Ｆｅが得られる目標エンジン回転数Ｎｔ
を求め、エンジン回転数がこの目標エンジン回転数Ｎｔ
に近づくように発進クラッチの係合力を制御することを
特徴とする請求項１または２に記載の無段変速機。