JP2005172009A - 無段変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アイドル停止状態からのブレーキ開放によるライン圧変動に伴う車体振動の発生を抑制する。
【解決手段】 無段変速機はプライマリプーリとセカンダリプーリとこれらのプーリの間に掛けわたされるベルトとを有し、トルクコンバータのタービン軸とプライマリ軸との間には入力クラッチが装着されている。入力クラッチの締結を維持しつつブレーキペダルが踏み込まれて車両が停止したアイドル停止状態のもとで、ブレーキペダルが開放されたときには、セカンダリ圧調整弁によるセカンダリ圧を、ブレーキ踏み込み時圧力からこれよりも高いブレーキ開放時圧力に通常制御より低い変化量に制限して昇圧する。また、ブレーキペダルが開放された後にアクセルペダルが踏み込まれたときには変化量制限を解除する。これにより、ブレーキ開放に伴う車体振動の発生が抑制されるとともにベルトスリップの発生が防止される。
【選択図】 図３

Description

本発明はアイドリング停止状態のもとでブレーキペダルが開放されたときに変速機のトルク変動の発生を防止するようにしたベルト式無段変速機の制御装置に関する。

自動車などの車両に用いられるベルト式無段変速機は、プライマリ軸に設けられる入力側のプライマリプーリと、セカンダリ軸に設けられる出力側のセカンダリプーリと、これらのプーリに掛け渡される金属のベルトやチェーンなどの動力伝達要素とを有している。それぞれのプーリの溝幅を変化させて動力伝達要素のプーリに対する巻き付け径を変化させることによって変速比つまりプーリ比が無段階に変化し、入力軸の回転は変速比に応じた所定の回転数となって出力軸に伝達される。

プライマリプーリにはプライマリシリンダが設けられ、セカンダリプーリにはセカンダリシリンダが設けられており、それぞれのシリンダの油室に供給される油圧を調整することにより変速比が制御される。セカンダリシリンダには油圧ポンプからの作動油をセカンダリ圧調整弁によって調圧して得られるライン圧つまりセカンダリ圧Ｐsが供給される。プライマリシリンダにはセカンダリ圧Ｐsをプライマリ圧調整弁により減圧調整して得られるプライマリ圧Ｐpが供給される。プライマリ圧Ｐpによって変速比が目標変速比となるようにプーリ溝幅が調整され、セカンダリ圧Ｐsによってセカンダリプーリにはベルトスリップが発生することなく動力伝達に必要な締め付け力が加えられている。

ベルト式無段変速機が搭載される車両には、エンジンのクランク軸とプライマリ軸との間に電磁粉式クラッチが装着されるタイプと、トルクコンバータおよび入力クラッチが装着されるタイプがある。いずれのタイプにおいてもドライブレンジやリバースレンジなどの走行レンジが選択されているときには、エンジントルクを駆動輪に伝達して車両にクリープ力を伝達するようにしている。これにより、坂道発進や車庫入れなどを容易に行うことができる。

電磁粉式クラッチが装着される無段変速機においては、特許文献１に開示されるように、ブレーキ踏み込み時は開放時よりもクラッチのドラッグトルクを減少させ、その状態からブレーキを開放した時にはドラッグトルクを徐々に増加させることにより、ブレーキの踏み込み力を小さくするようにしている。
特開平１−２４４９３０号公報

このようにブレーキ踏み込みの有無によってドラッグトルクを変化させて車両に伝達されるクリープ力を変化させるようにすると、ブレーキ開放時に徐々にドラッグトルクを上昇させることによりクリープも増大されて車両に加わるショックを軽減することができる。つまり、ドラッグトルクを急激に増加させるとクラッチ締結時のショックが発生するが、徐々に増加させることによってそれを防止することができる。

ところで、無段変速機においてはエンジン回転をアイドリング回転として車両を停止させているアイドル停止時には、エンジンから伝達される入力トルクが小さいので、セカンダリ圧を小さくすることが一般的に行われている。停止状態からブレーキを離して発進するときには、その後のアクセルの踏み込みに伴う入力トルクの増大に対応するためにセカンダリ圧を大きくするようにしているが、このときライン圧を急激に増加させると、ライン圧の増加に伴って油圧ポンプの負荷変動が発生し、これに伴いエンジンの負荷変動が起こり、その結果、車両に振動が発生するという問題点が生じる。そこで、上述の電磁粉式クラッチの技術を油圧式の入力クラッチを有する無段変速機に適用してクラッチ圧をブレーキ開放時に徐々に増加させるようにすることも考えられる。しかし、無段変速機の油圧回路は、油圧ポンプからの吐出圧をライン圧つまりセカンダリ圧に調圧してセカンダリシリンダに供給し、さらにライン圧を調圧してプライマリ圧とクラッチ圧を生成しているため、すなわちクラッチ圧はライン圧を調圧することで生成しているため、クラッチ圧を徐々に増加したところで上述のライン圧急増に伴う車体の振動を抑制することはできない。

本発明の目的は、上述の問題に対処すべく、アイドル停止状態からのブレーキ開放によるライン圧変動に伴う車体振動の発生を抑制することにある。

本発明の他の目的は、ブレーキ開放状態からアクセル踏み込み状態を検知したときには、ライン圧を制御してベルトスリップの発生を防止することにある。

本発明の無段変速機の制御装置は、プライマリ軸に装着され溝幅が可変のプライマリプーリと、セカンダリ軸に装着されるとともに前記プライマリプーリに動力伝達要素を介して連結され溝幅が可変のセカンダリプーリとを有する無段変速機の制御装置であって、前記セカンダリプーリに設けられたセカンダリシリンダの油室に供給される圧力を調整するセカンダリ圧調整弁と、ブレーキペダルの作動を検出するブレーキセンサと、前記ブレーキペダルが踏み込まれて車両が停止したアイドル停止状態のもとで、前記ブレーキペダルが開放されたときには、前記セカンダリ圧調整弁によるセカンダリ圧を、ブレーキ踏み込み時圧力からこれよりも高いブレーキ開放時圧力に通常制御に比して低い変化量に制限して昇圧する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明の無段変速機の制御装置は、前記ブレーキペダルが開放された後に前記アクセルペダルが踏み込まれたときには、前記変化量制限を解除することを特徴とする。

本発明にあっては、アイドル停止状態のもとではセカンダリ圧はブレーキペダルの踏み込みが開放されたときの開放時圧力よりも低い踏み込み時圧力に設定され、ブレーキペダルの踏み込みが開放されたときにはセカンダリ圧は踏み込み時圧力から開放時圧力に向けて通常制御より低い変化量に制限されて昇圧されるので、ゆっくりとセカンダリ圧が上昇し、アイドル停止状態からのブレーキ開放による無段変速機の駆動トルクの変動に起因したエンジンの負荷変動を抑制することができる。これにより、車体の振動発生を抑制することができる。

ブレーキ開放後にアクセルペダルが踏み込まれると、変化量制限が解除されるので、車両が加速されてもベルトがプーリに対して滑るベルトスリップの発生が防止され、エンジントルクを確実に駆動輪に伝達することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はベルト式無段変速機を備えた車両の駆動系を示す概略図であり、図示するように無段変速機１０は変速機入力軸つまりプライマリ軸１１とこれに平行となった変速機出力軸つまりセカンダリ軸１２とを有している。プライマリ軸１１にはプライマリプーリ１３が設けられており、このプライマリプーリ１３はプライマリ軸１１に一体となった固定プーリ１３ａと、これに対向してプライマリ軸１１にボールスプラインなどにより軸方向に摺動自在に装着される可動プーリ１３ｂとを有し、プーリのコーン面間隔つまりプーリ溝幅が可変となっている。セカンダリ軸１２にはセカンダリプーリ１４が設けられており、このセカンダリプーリ１４はセカンダリ軸１２に一体となった固定プーリ１４ａと、これに対向してセカンダリ軸１２に可動プーリ１３ｂと同様にして軸方向に摺動自在に装着される可動プーリ１４ｂとを有し、プーリ溝幅が可変となっている。

プライマリプーリ１３とセカンダリプーリ１４との間には動力伝達要素としての金属製のベルト１５が掛け渡され、このベルト１５により２つのプーリ１３，１４は連結されており、両方のプーリ１３，１４の溝幅を変化させてそれぞれのプーリに対するベルト１５の巻き付け径の比率を変化させることにより、プライマリ軸１１の回転がセカンダリ軸１２に無段階に変速されて伝達される。ベルト１５のプライマリプーリ１３に対する巻き付け径をＲpとし、セカンダリプーリ１４に対する巻き付け径をＲsとすると、変速比つまりプーリ比ｉはｉ＝Ｒs／Ｒpとなる。セカンダリ軸１２の回転は減速歯車およびディファレンシャル装置１６を有する歯車列を介して駆動輪１７ａ，１７ｂに伝達されるようになっており、前輪駆動の場合には駆動輪１７ａ，１７ｂは前輪となる。

プライマリ軸１１とエンジン１８のクランク軸１９との間にはトルクコンバータ２０が配置されている。トルクコンバータ２０はポンプインペラ２１が設けられてクランク軸１９に連結されるフロントカバー２２を有しており、ポンプインペラ２１に対向してコンバータ室内に組み込まれたタービンランナ２３は、トルクコンバータ出力軸であるタービン軸２４に固定されている。タービン軸２４にはタービン軸２４とクランク軸１９とを直結状態とするためのロックアップクラッチ２５が取り付けられている。

タービン軸２４にはクラッチドラム２６が固定され、このクラッチドラム２６内に設けられたクラッチハブ２７はプライマリ軸１１に固定されており、クラッチドラム２６とクラッチハブ２７との間に装着されたプレッシャプレートにより前進用クラッチ２８が構成されている。この前進用クラッチ２８は油圧ピストンによって締結状態と開放状態とに切り換えられる。プライマリ軸１１には太陽歯車２９が固定され、この太陽歯車２９とこれに同心状に設けられた環状歯車３０との間には、クラッチドラム２６に回転自在に装着された遊星歯車３１が配置されている。環状歯車３０とトランスミッションケースとの間に装着されたプレッシャプレートにより後退用ブレーキ３２が構成されており、クラッチドラム２６を含めて上述した部材により前後進切換機構３３が構成されている。これにより、車両の前進走行時には前進用クラッチ２８を締結状態とし後退用ブレーキ３２を開放状態とすると、エンジン出力はプライマリ軸１１に正転方向となって伝達され、車両の後退走行時には前進用クラッチ２８を開放状態とし後退用ブレーキ３２を締結状態とすると、エンジン出力はプライマリ軸１１に逆転方向となって伝達される。前進用クラッチ２８と後退用ブレーキ３２をいずれも開放状態とすると、エンジン出力はプライマリ軸１１に伝達されないニュートラル状態となる。したがって、前進用クラッチ２８は前進走行時の入力クラッチとなり、後退用ブレーキ３２は後退走行時の入力クラッチとなる。

プライマリプーリ１３の溝幅を変化させるために、プライマリ軸１１にはプランジャ３４が固定され、このプランジャ３４の外周面に摺動自在に接触するプライマリシリンダ３５が可動プーリ１３ｂに固定されており、プランジャ３４とプライマリシリンダ３５とによりプライマリ油室３６が形成されている。一方、セカンダリプーリ１４の溝幅を変化させるために、セカンダリ軸１２にはプランジャ３７が固定され、このプランジャ３７の外周面に摺動自在に接触するセカンダリシリンダ３８が可動プーリ１４ｂに固定されており、プランジャ３７とセカンダリシリンダ３８とによりセカンダリ油室３９が形成されている。それぞれの溝幅はプライマリ油室３６に導入される作動油のプライマリ圧Ｐpと、セカンダリ油室３９に導入される作動油のセカンダリ圧Ｐsにより設定される。

プライマリ油室３６とセカンダリ油室３９にはエンジンあるいは電動モータにより駆動される油圧ポンプ４１から吐出される作動油が供給されるようになっており、油圧ポンプ４１の吐出口に接続されたセカンダリ圧路４２は、セカンダリ油室３９に連通されるとともにセカンダリ圧調整弁４３のセカンダリ圧ポートに連通されている。このセカンダリ圧調整弁４３によって調圧されてセカンダリ油室３９に供給されるライン圧つまりセカンダリ圧Ｐsにより、ベルト１５による動力伝達容量に見合った締め付け力がセカンダリプーリ１４に加えられる。

セカンダリ圧路４２はプライマリ圧調整弁４４のセカンダリ圧ポートに連通油路４５を介して接続されており、このプライマリ圧調整弁４４のプライマリ圧ポートはプライマリ圧路４６を介してプライマリ油室３６に連通されている。このプライマリ圧調整弁４４によって減圧調整されるプライマリ圧Ｐpにより、プライマリプーリ１３の溝幅が変化して変速比が制御される。プライマリ圧Ｐpはセカンダリ圧Ｐsを減圧調整して得られるので、セカンダリ圧Ｐsよりも低圧となるが、プライマリシリンダ３５の内径はセカンダリシリンダ３８の内径よりも大きく設定されているので、プライマリ圧Ｐpがセカンダリ圧Ｐsより低い圧力でもプライマリプーリ１３に対して所望の変速比を得ることができる。セカンダリ圧調整弁４３およびプライマリ圧調整弁４４は、それぞれ電磁ソレノイド弁であり、ソレノイド４３ａ，４４ａに供給される電流値やデューティ値を制御することによりセカンダリ圧Ｐsとプライマリ圧Ｐpが調整される。

トランスミッションケースには、タービン軸２４の回転数Ｎｔを検出するためのタービン回転数センサ４７と、セカンダリ軸１２の回転数Ｎsecを検出するためのセカンダリ回転数センサ４８とがそれぞれ設けられている。

図２は無段変速機の制御回路を示すブロック図であり、ＣＶＴ制御ユニット５０にはタービン回転数センサ４７、セカンダリ回転数センサ４８およびエンジン回転数センサ５１からの信号と、車速およびアクセル開度の信号が送られる。さらにＣＶＴ制御ユニット５０にはニュートラルレンジ（Ｎレンジ）、ドライブレンジ（Ｄレンジ）およびリバースレンジ（Ｒレンジ）などを選択するセレクトレバーからの信号およびブレーキペダルの作動を検知するセンサなどの他の各種センサからの信号が送られるようになっている。なお、車速は車速センサによって求めるようにしても良く、セカンダリ回転数から算出するようにしても良い。ＣＶＴ制御ユニット５０は、車速とアクセル開度に基づいてプライマリプーリ１３の目標回転数を算出する目標プライマリ回転数算出部５２と、目標回転数とセカンダリ回転数とに基づいて目標変速比を算出する目標変速比算出部５３とを有している。目標変速比が求められると、これに基づいて油圧比算出部５４において目標プライマリ圧Ppと目標セカンダリ圧Psとの油圧比（Pp/Ps）が算出される。

ＣＶＴ制御ユニット５０は入力トルク算出部５５と必要セカンダリ圧算出部５６とを有し、エンジン回転数とアクセル開度とに基づいてエンジンからプライマリ軸１１に入力される入力トルクが算出され、目標変速比に基づいて必要セカンダリ圧が算出される。これらの算出値は目標セカンダリ圧算出部５７に送られて、入力トルクと必要セカンダリ圧とに基づいて目標セカンダリ圧が算出され、目標セカンダリ圧に基づいてセカンダリ圧調整弁４３のソレノイド４３ａに制御信号が送られてセカンダリプーリ１４には動力伝達容量に見合った締め付け力が加えられる。

油圧比算出部５４で算出された油圧比（Pp/Ps）の信号と目標セカンダリ圧Psの信号は、目標プライマリ圧算出部５８に送られ目標プライマリ圧Psが算出される。この目標プライマリ圧に基づいてプライマリ圧調整弁４４のソレノイド４４ａに制御信号が送られ、プライマリプーリ１３の溝幅が変化して変速比が制御される。

タービン回転数センサ４７により検出されたタービン回転数の信号と、セカンダリ回転数センサ４８により検出されたセカンダリ回転数の信号は、実変速比算出部５９に送られて実変速比が算出され、算出された実変速比と目標変速比とに基づいてフィードバック値算出部６０においてフィードバック値が算出されて算出値が加算部６１により加算されて変速比がフィードバック制御される。変速比のフィードバック制御は、ＤレンジやＲレンジなどのように入力クラッチが締結されてタービン軸２４とプライマリ軸１１とが直結されタービン回転数センサ４７がプライマリ回転数を検出しているときに行われる。これに対し、Ｎレンジが運転者により選択されて入力クラッチが開放されているときには、タービン回転数はプライマリ回転数とは相違することになるので、変速比のフィードバック制御を行わずに、目標プライマリ圧算出部５８により算出された目標プライマリ圧の信号をプライマリ圧調整弁４４に送るフィードフォワード制御が行われる。

目標プライマリ回転数を算出するためにメモリに格納される目標回転数テーブルないしマップなどの制御データと、油圧比を算出するための油圧比テーブルないしマップなどの制御データは、変速比をフィードバック制御するときとフィードフォワード制御するときとにおいて相違している。ただし、タービン回転数センサ４７に代えてプライマリ回転数センサを設けるか、これに加えてプライマリ回転数センサを変速機に設け、このセンサからの信号に基づいて実変速比を算出するようにすれば、ＮレンジとＤレンジなどの走行レンジとでは同一のテーブルないしマップのデータをメモリから読み出して目標プライマリ回転数と油圧比とを算出することにより、いずれのレンジでも変速比をフィードバック制御することができる。なお、ＣＶＴ制御ユニット５０は、制御信号を演算するマイクロプロセッサと、制御プログラム、演算式およびマップデータやテーブルデータなどの制御データを格納するＲＯＭと、一時的にデータを格納するＲＡＭや入出力ポートなどを有し、図２のＣＶＴ制御ユニット５０においては制御ユニットの有する機能がブロックで示されている。

図３はＤレンジまたはＲレンジなどの走行レンジが選択された状態のもとで、アクセルペダルの踏み込みが開放されてエンジン回転がアイドリング回転となり、かつブレーキペダルが踏み込まれて車両が停止された状態つまりアイドル停止状態からブレーキペダルが開放されてアクセルが踏み込まれた場合におけるセカンダリ圧などの変化を示すタイムチャートである。図２に示す目標セカンダリ圧算出部５７には、ブレーキペダルの踏み込みと開放とに応じて目標セカンダリ圧を相違した値に設定するために、下限値設定テーブル６２からの信号が送られるようになっており、ブレーキペダルが踏み込まれているブレーキON時は、ブレーキペダルが開放されたブレーキOFF時よりも目標セカンダリ圧Psが低い値になるように下限値が下げられる。

図３においてブレーキON時のセカンダリ圧をブレーキ踏み込み時圧力Psonとし、ブレーキOFF時の目標セカンダリ圧Psをブレーキ開放時圧力Psoffとすると、下限値設定テーブル６１からの信号によってセカンダリ圧Psは開放時圧力Psoffよりも低い踏み込み時圧力Psonに設定される。これにより、ブレーキON時には油圧ポンプ４１の負荷を低減することができる。ブレーキペダルがONからOFFに操作されたときには、図３に示すように、Ｔ１時間をかけて徐々に目標セカンダリ圧Psが開放時圧力Psoffにまで上昇するように制御される。このように目標セカンダリ圧Psを制御するために、図２に示すように、目標セカンダリ圧算出部５７には圧力変化量制限テーブル６３からの信号が送られるようになっており、ここから送られる一定の係数によって、車両が停止されかつブレーキペダルがONとなっているアイドリング停止状態のもとでブレーキペダルがOFFされると通常制御より圧力変化量を小さくするように目標セカンダリ圧Psが算出される。

図３において二点鎖線は、従来のようにブレーキペダルがONからOFFに操作されたときに、直ちに目標セカンダリ圧Psを高めるようにした場合を示しており、このように制御する車両には二点鎖線で示すような振動が加わることになるが、本発明においては、ブレーキ開放時の無段変速機の駆動系におけるトルク変動が低減されてエンジンに負荷変動が発生するのを防止でき、車両の振動発生が防止される。ブレーキペダルの踏み込みが開放されると、トルクコンバータ２０のドラッグトルクによるクリープが駆動輪に伝達されることになる。一定時間Ｔ１が経過すると、目標セカンダリ圧は開放時圧力Psoffまで高められるが、一定時間の経過後あるいは経過前に再度ブレーキペダルが踏み込まれると、目標セカンダリ圧Psは踏み込み時圧力Psonにまで低下される。

ブレーキペダルが開放された状態のもとで、アクセルペダルが踏み込まれると、圧力変化量制限テーブル６２からの信号の読み出しが中止されて通常の目標セカンダリ圧制御が実行される。つまり、アクセルペダルの踏み込みに伴って目標プライマリ回転数、目標変速比が変化することから必要セカンダリ圧Pstが高まるとともに、エンジンから変速機に入力される入力トルクも高まり、これらの値に基づいて目標セカンダリ圧Psが算出される。

図４はアイドル停止状態からブレーキペダルが開放されてアクセルが踏み込まれた場合における無段変速機の制御手順のアルゴリズムを示すフローチャートである。ステップＳ１〜Ｓ４において車両がアイドル停止状態となっているか否かを判定し、アイドル停止状態となったと判定されたときにはステップＳ５でセカンダリ圧Psの下限値を低下させる。これにより、セカンダリ圧Psは図３に示した踏み込み時圧力Psonにまで下げられる。ステップＳ６ではブレーキペダルが操作されたか否かを判定し、ブレーキペダルが戻されたらステップＳ７で目標セカンダリ圧Psの変化量を通常制御より低い値に制限して徐々に目標セカンダリ圧を開放時圧力Psoffに変化させる。この変化量制限の開始から所定時間Ｔ１が経過して目標プライマリ圧が開放時圧力Psoffに到達したことがステップＳ８で判定されるか、アクセルペダルが踏み込まれたことがステップＳ９で判定されると、ステップＳ１０の通常制御に戻されて低い値での変化量制限は解除される。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

ベルト式無段変速機を備えた車両の駆動系を示す概略図である。 無段変速機の制御回路を示すブロック図である。 アイドル停止状態からブレーキペダルが開放されてアクセルが踏み込まれた場合におけるセカンダリ圧などの変化を示すタイムチャートである。 アイドル停止状態からブレーキペダルが開放されてアクセルが踏み込まれた場合における無段変速機の制御手順のアルゴリズムを示すフローチャートである。

符号の説明

１１ プライマリ軸
１２ セカンダリ軸
１３ プライマリプーリ
１４ セカンダリプーリ
１５ ベルト
１８ エンジン
２０ トルクコンバータ
２４ タービン軸
２８ 前進用クラッチ
３２ 後退用ブレーキ
３６ プライマリ油室
３９ セカンダリ油室
４１ 油圧ポンプ
４３ セカンダリ圧調整弁
４４ プライマリ圧調整弁
５０ ＣＶＴ制御ユニット（制御手段）

Claims (2)

1. プライマリ軸に装着され溝幅が可変のプライマリプーリと、セカンダリ軸に装着されるとともに前記プライマリプーリに動力伝達要素を介して連結され溝幅が可変のセカンダリプーリとを有する無段変速機の制御装置であって、
   前記セカンダリプーリに設けられたセカンダリシリンダの油室に供給される圧力を調整するセカンダリ圧調整弁と、
   ブレーキペダルの作動を検出するブレーキセンサと、
   前記ブレーキペダルが踏み込まれて車両が停止したアイドル停止状態のもとで、前記ブレーキペダルが開放されたときには、前記セカンダリ圧調整弁によるセカンダリ圧を、ブレーキ踏み込み時圧力からこれよりも高いブレーキ開放時圧力に通常制御に比して低い変化量に制限して昇圧する制御手段とを有することを特徴とする無段変速機の制御装置。
2. 請求項１記載の無段変速機の制御装置において、前記ブレーキペダルが開放された後に前記アクセルペダルが踏み込まれたときには、前記変化量制限を解除することを特徴とする無段変速機の制御装置。
   
   
   

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