JP2006104946A

JP2006104946A - ベルト式無段変速機の発進加速制御装置

Info

Publication number: JP2006104946A
Application number: JP2004289123A
Authority: JP
Inventors: Atsufumi Kobayashi; 淳文小林; Yukihiro Noguchi; 幸弘野口; Toshimoto Iida; 敏司飯田
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】異なるプーリ比からの発進に際しての発進加速性能の違いによって生じる運転者の違和感を軽減するベルト式無段変速機の発進加速制御装置を提供する。
【解決手段】本発明は、エンジン５に繋がるプライマリプーリ２と、このプライマリプーリにベルト４を介して駆動結合するセカンダリプーリ３とを有して当該プーリ間のプーリ比Ipを適宜変更し当該プーリ比Ipに応じた発進加速を可能にするベルト式無段変速機１において、エンジン５に対してトルクダウン要求を行うコントローラ200を設け、このコントローラ200は、発進Ｇpとプーリ比Ipとを互いに変換可能なマップを有し、発進加速度のピーク値が最低限必要な発進加速性能を確保するために必要な設定値Ａoに対応する必要プーリ比Ip(o)と、現在のプーリ比として算出した実プーリ比ｉpとを比較し、実プーリ比ｉpが必要プーリ比Ip(o)以上である場合、実プーリ比ｉpが必要プーリ比Ip(o)となるようにエンジン５に対してトルクダウン要求を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベルト式無段変速機を搭載した車両等における発進加速性能を制御するベルト式無段変速機の発進加速制御装置に関するものである。

ベルト式無段変速機にあっては、再発進を考慮してプーリ比をLow（低速）側に戻す制御を行っており、発進時における加速性能を重点考慮すると、Low側に戻すプーリ比は最Lowプーリ比が最もよいことは既知である。

しかして、急ブレーキ操作等に伴う急停止では、最Lowプーリ比に戻りきらないことがあり、結果的に発進加速性能が低下してしまう。このため、従来装置としては、急減速時に、ベルト式無段変速機のプーリ比を、低μ路走行時の急ブレーキ操作等により車輪がロックした場合であっても無段変速機以降の慣性モーメントを減じて車輪の回転復帰を容易化する急減速時プーリ比に固定しておき、発進時に、そのプーリ比の固定を解除すると共に、エンジントルクを低下させることにより、ベルトのスリップを防止すると共に良好な発進性能を得るようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−１３９１８４号公報

ところが、こうした従来装置にあっても、何らかの原因で急減速時プーリ比に固定できなくなることも考慮される。こうした場合は、異なるプーリ比からの発進であるため発進加速性能に違いが生じ、特に、運転者が急減速時プーリ比からの発進加速性能になれていると、その違いに違和感を覚えることも考慮される。

本発明の解決すべき課題は、上述した事実に鑑みてなされたものであり、異なるプーリ比からの発進に際しての発進加速性能の違いによって生じる運転者の違和感を軽減することにある。

本発明は、エンジンに繋がるプライマリプーリと、このプライマリプーリにベルトを介して駆動結合するセカンダリプーリとを有して当該プーリ間のプーリ比を適宜変更し当該プーリ比に応じた発進加速を可能にするベルト式無段変速機において、発進加速度のピーク値が最低限必要な発進加速性能を確保するために必要な設定値以上であるかどうかを判定し、発進加速度のピーク値が前記設定値以上である場合、発進加速度のピーク値が前記設定値となるようにエンジンに対してトルクダウン要求を行うコントローラを設けたことを特徴とするベルト式無段変速機の発進加速制御装置である。

特に、本発明において、前記コントローラは、発進加速度のピーク値とプーリ比とを互いに変換可能な変換手段を有し、前記設定値に対応する必要プーリ比と、現在のプーリ比として算出した実際のプーリ比とを比較し、必要プーリ比が実際のプーリ比より小さい場合、実際のプーリ比が必要プーリ比となるようにエンジンに対してトルクダウン要求を行うものであることが好ましい。

本発明は、ベルト式無段変速機を搭載した車両等において、その発進加速度のピーク値が発進加速性能を決定する主因となることに着目し、所定のコントローラによって、発進加速度のピーク値が最低限必要な発進加速性能を確保するために必要な設定値であるかどうかを判定し、発進加速度のピーク値が前記設定値以上である場合、発進加速度のピーク値が前記設定値となるようにエンジンに対してトルクダウン要求を行う。即ち、本発明は、発進加速度のピーク値に余裕代が残されている低速側の領域においては、その発進加速度のピーク値は全て、最低限必要な発進加速性能を確保するために必要な発進加速度のピーク値に制限される。この結果、発進加速性能も一定の値に制限されるため、運転者は、発進加速性能の違いによる違和感を生じない。従って、本発明によれば、発進加速度のピーク値に余裕代が残されている低速側の領域においては、異なるプーリ比から発進するに際しての発進加速性能の差により生じる運転者の違和感を解消できるから、発進に際しての快適性が向上する。

特に本発明において、前記コントローラは、発進加速度のピーク値とプーリ比とを互いに変換可能な変換手段を有し、前記設定値に対応する必要プーリ比と、現在のプーリ比として算出した実際のプーリ比とを比較し、実際のプーリ比が必要プーリ比以上である場合、実際のプーリ比が必要プーリ比となるようにエンジンに対してトルクダウン要求を行うものであることが好ましい。かかる構成によれば、プーリ比という算出の容易なパラメータによって発進加速性能を制御できるため、発進加速性能を制御するに際しての無駄を省くことができる。

以下、図面を参照して、本発明の形態を詳細に説明する。
図１は、ベルト式無段変速機１の変速制御装置を含むパワートレーンの概略を示し、このベルト式無段変速機１はプライマリプーリ２およびセカンダリプーリ３を両者のＶ溝が整列するよう配して具え、これらプーリ２，３のＶ溝にＶベルト４を掛け渡す。プライマリプーリ２の前方にはエンジン５を同軸配置し、このエンジン５およびプライマリプーリ２間にエンジン５の側から順次ロックアップトルクコンバータ６および前後進切り替え機構７を設ける。

前後進切り替え機構７は、ダブルピニオン遊星歯車組7aを主たる構成要素とし、そのサンギヤがトルクコンバータ６を介してエンジン５に結合し、キャリアがプライマリプーリ２に結合する。前後進切り替え機構７は更に、ダブルピニオン遊星歯車組7aのサンギヤおよびキャリア間を直結する前進クラッチ7bおよびリングギヤを固定する後進ブレーキ7cを具え、前進クラッチ7bの締結時にエンジン５からトルクコンバータ６を経由した入力回転をそのままプライマリプーリ２に伝達し、後進ブレーキ7cの締結時にエンジン５からトルクコンバータ６を経由した入力回転を逆転減速下にプライマリプーリ２へ伝達するものとする。

プライマリプーリ２への回転はＶベルト４を介してセカンダリプーリ３に伝達され、セカンダリプーリ３の回転はその後、出力軸８、歯車組９およびディファレンシャルギヤ装置10を経て図示せざる車輪に至る。

上記の動力伝達中にプライマリプーリ２およびセカンダリプーリ３間におけるプーリ比を変更可能にするために、プライマリプーリ２およびセカンダリプーリ３のＶ溝を形成するフランジのうち一方を固定フランジ2a，3aとし、他方のフランジ2b，3bを軸線方向へ変位可能な可動フランジとする。これら可動フランジ2b，3bはそれぞれ、詳しくは後述するごとくに制御するライン圧PLを元圧として作り出したプライマリプーリ圧Ppriおよびセカンダリプーリ圧Psecをプライマリプーリ室2cおよびセカンダリプーリ室3cに供給することにより固定フランジ2a，3aに向け付勢し、これによりＶベルト４をプーリフランジに摩擦係合させてプライマリプーリ２およびセカンダリプーリ３間での前記動力伝達を可能にする。

また変速に際しては、後述のごとく目標変速比に対応させて発生させたプライマリプーリ圧Ppriおよびセカンダリプーリ圧Psec間の差圧により両プーリ２，３のＶ溝幅を変更して、これらプーリ２，３に対するＶベルト４の巻き掛け円弧径を連続的に変化させることで目標変速比を実現することができる。

プライマリプーリ圧Ppriおよびセカンダリプーリ圧Psecは、前進走行レンジの選択時に締結すべき前進クラッチ7bおよび後進走行レンジの選択時に締結すべき後進ブレーキ7cの締結油圧の出力と共に変速制御油圧回路20によって制御される。この回路20は、図２に示す如く、エンジン駆動されるオイルポンプ21、プレッシャレギュレータ弁23、減圧弁24及び変速制御弁25を具える。ポンプ21から油路22に吐出された作動油は、プレッシャレギュレータ弁23のソレノイド23aをデューティー制御することにより所定のライン圧P_Lに調圧される。このライン圧P_Lはまた２つに分岐し、その一方は、減圧弁24のソレノイド24aをデューティー制御することによりセカンダリプーリ室3cに供給されるセカンダリプーリ圧Psecに調圧され、その他方は、後述する変速制御弁25によりプライマリプーリ室2cに供給されるプライマリプーリ圧Ppriに調圧される。

変速制御弁25は、中立位置25aと、増圧位置25bと、減圧位置25cとを有し、これら弁位置を切り換えるために変速制御弁25を変速リンク26の中程に連結し、該変速リンク26の一端に、変速アクチュエータとしてのステップモータ27を、また他端にプライマリプーリの可動フランジ2bを連結する。

ステップモータ27は、基準位置から目標変速比に対応したステップ数Stepだけ進んだ操作位置にされ、かかるステップモータ27の操作により変速リンク26が可動フランジ2bとの連結部を支点にして揺動することにより、変速制御弁25を中立位置25aから増圧位置25bまたは減圧位置25cとなす。これにより、プライマリプーリ圧Ppriがライン圧P_Lを元圧として増圧されたり、またはドレンにより減圧され、セカンダリプーリ圧Psecとの差圧が変化することでハイ(Hi)側変速比へのアップシフトまたはロー(Low)側変速比へのダウンシフトを生じ、目標変速比に向けての変速が生起される。

当該変速の進行は、プライマリプーリの可動フランジ2cを介して変速リンク26の対応端にフィードバックされ、変速リンク26がステップモータ27との連結部を支点にして、変速制御弁25を増圧位置25bまたは減圧位置25cから中立位置25aに戻す方向へ揺動する。これにより、目標変速比が達成される時に変速制御弁25が中立位置25aに戻され、目標変速比を保つことができる。

プレッシャレギュレータ弁23のソレノイド駆動デューティー、減圧弁24のソレノイド駆動デューティー、およびステップモータ27への変速指令（ステップ数Step）は、図１に示す前進クラッチ7bおよび後進ブレーキ7cへ締結油圧を供給するか否かの制御と共に変速機コントローラ100により決定する。

変速機コントローラ100は、マイクロコンピュータ等の高速な演算能力をもったＩＣ（集積回路）であって、ベルト式無段変速機１（変速制御油圧回路20）を循環する作動油の油温TMPを検出する油温センサ101からの信号と、プライマリプーリ圧Ppriを検出するプライマリプーリ圧センサ102からの信号と、セカンダリプーリ圧Psecを検出するセカンダリプーリ圧センサ103からの信号と、プライマリプーリ回転数Npriを検出するプライマリプーリ回転センサ104からの電気信号と、セカンダリプーリ回転数Nsecを検出するセカンダリプーリ回転センサ105からの電気信号と、スロットル開度TVOを検出するスロットル開度センサ106からの信号と、インヒビタスイッチ107からの選択レンジ信号と、急減速Ｇを検出する減速度センサ108からの信号と、ブレーキペダルの踏む込みに応じてON/OFFされるブレーキスイッチ109からの信号と、アクセル開度APOを検出するアクセル開度センサ110からの信号と、エンジン５の制御を司るエンジンコントローラ200からの出力トルク（以下、「エンジントルク」という。）Ｔに関した信号（エンジン回転数や燃料噴時間）とが入力される。

これにより、変速機コントローラ100は、油温TMP、プライマリプーリ圧Ppri、セカンダリプーリ圧Psec、プライマリプーリ回転数Npri、セカンダリプーリ回転数Nsec、スロットル開度TVO、選択レンジ信号、ブレーキスイッチON/OFF、アクセル開度APOおよびエンジンコントローラ200からの入力トルクに関連した情報に応じて目標変速比を決定し、この目標変速比が達成されるようにステップモータ27を駆動制御すると共にプライマリプーリ圧Ppri及びセカンダリプーリ圧Psecを制御する。

エンジンコントローラ200もまた、変速機コントローラ100からの入力情報に応じて、エンジントルクＴを適宜制御することができる。具体的には、エンジンの点火時期を遅延させる点火時期遅延制御、スロットル弁の開きを規制するスロットル開度制御、エンジン５の燃料供給を規制するフューエルカット制御などがある。

ここで、発進における加速性能について検討すると、この発進加速性能を決定する主因は、運転者がアクセルペダルを踏み込んでからの発進加速度ａのピーク値（以下、「発進Ｇp」という。）Ａにある。

図３は、アクセルペダルを踏み込み（アクセルペダルON）により発生する発進加速度aを時系列に示したタイムチャートである。発進加速度aは一般に、図３の実線ａoに示す如く、所定の時間ｔ（例えば、ｔ＝0.6〜0.8秒）まで一次遅れ的に大きくなり、この時間ｔoにてピーク値Ａoを取った後は、アクセルペダルの踏み込み量に応じた値に安定する。このため、ベルト式無段変速機１を搭載した車両の発進加速性能は、時間ｔoにおけるピーク値Ａoが発進Ｇpになり、この発進Ｇpが大きければ発進加速性能が良く、逆に小さければ発進加速性能は悪くなる。

しかしながら、発進Ｇpは、ベルト式無段変速機１がHi側にシフトしているか、Low側にシフトしているかで異なる。例えば、ベルト式無段変速機１がHi側にシフトしていると、発進加速度ａは、図３の破線ａ₁に示す軌跡を描いて、その発進Ｇpの値Ａ₁ が小さいのに対し、ベルト式無段変速機１がLow側にシフトしていると、発進加速度ａは、図３の一点鎖線ａ₂に示す如く、その発進Ｇpの値Ａ₂が大きい。即ち、発進加速性能は、ベルト式無段変速機１における実際のプーリ比によっても異なる。

そこで、本形態においては、エンジンコントローラ200にて、実際の発進Ｇpが最低限必要な発進加速性能を確保するために必要な設定値（以下、「目標発進Ｇp」という。）以上であるかどうかを判定し、発進Ｇpが目標発進Ｇp以上である場合は、発進Ｇpが目標発進Ｇpとなるようにエンジンに対してトルクダウン要求を行う。

図４は、エンジンコントローラ200にて実行される本発明に係る制御内容を示すフローチャートであり、アクセルペダルの踏み込みにより開始される。なお、アクセルペダルの踏み込みは、図示せぬ既存のアクセルペダルスイッチのON/OFFにより検出することができるが、アクセル開度センサ110から検出してもよい。

アクセルペダルの踏み込みによる発進が開始されると、先ずステップ１にて、コントローラ200内のＲＯＭに格納しておいたマップを呼び出し、プーリ比Ipと発進Ｇpとが変換可能に関連付けられた特性を取得する。このマップは、例えば平坦路を想定したものであって、図５の実線ｃに示す如く、ベルト式無段変速機１が許容する動作範囲内、即ち、最Lowプーリ比から最Hiプーリ比までの間のプーリ比Ipと発進Ｇpとの特性を示す。

ステップ２では、目標発進Ｇpを定める。この目標発進Ｇpには、実車評価等により、最低限必要な発進加速性能を確保するために必要な発進Ｇpとして予め設定しておいた値Ａoを用いる。

ステップ３では、図４のマップを用い、目標発進Ｇpとして設定した値Ａoを達成するのに必要な必要プーリ比Ip(o)を算出し、ステップ４に移行する。具体的には、図４の一点鎖線に示す如く、目標発進Ｇpとしての設定値Ａoを「発進Ｇp−プーリ比」特性線Ｃを用いて変換したプーリ比が必要プーリ比Ip(o)となる。即ち、必要プーリ比Ip(o)よりもLow側のプーリ比では、発進Ｇpが目標発進Ｇpよりも大きいため、少なくとも最低限必要な発進加速性能を確保できるのに対し、必要プーリ比Ip(o)よりもHi側のプーリ比では、発進Ｇpが目標発進Ｇpよりも小さく、最低限必要な発進加速性能を確保できなくなる。

ステップ５では、現在における実際のプーリ比、即ち、実プーリ比ｉpを算出し、この実プーリ比ｉpと必要プーリ比Ip(o)とを比較し、実プーリ比ｉpが必要プーリ比Ip(o)以上であるかどうかを判定する。実プーリ比ｉpの算出には、ステップモータ27のステップ数Stepから算出したり、プライマリプーリ回転センサ104から検出したプライマリプーリ回転数Ｎpriと、セカンダリプーリ回転センサ105から検出したセカンダリプーリ回転数Ｎsecとを除算する等の既存の方法を用いることができる。

ステップ４にて、実プーリ比ｉpが必要プーリ比Ip(o)以上であれば、発進Ｇpに余裕代があるとしてステップ５に移行し、このステップ５にて、エンジン５に対してトルクダウン要求を行い、実際の発進Ｇpを目標発進Ｇpにする。これにより、発進Ｇpに余裕代が残されているLow側の領域（図５に示す領域ΔＴ）においては、その発進Ｇpは全て、目標発進Ｇpである設定値Ａoに制限される。この結果、発進加速性能も一定の値に制限されるため、運転者は、発進Ｇpに余裕代が残されているLow側の領域においては、発進加速性能の違いによる違和感を生じない。

これに対し、実プーリ比ｉpが必要プーリ比Ip(o)以上でなければ、発進Ｇpに余裕がないとしてステップ６に移行し、エンジン５に対してトルクダウン要求を行わない。即ち、実プーリ比ｉpが必要プーリ比Ip(o)以上でなければ、エンジン５からの出力トルクは通常通り、アクセルペダルの踏み込みに基づいた値となる。

以上、本形態装置は、ベルト式無段変速機１を搭載した車両において、その発進Ｇpが発進加速性能を決定する主因となることに着目し、エンジンコントローラ200によって、発進Ｇpが最低限必要な発進加速性能を確保するために必要な設定値Ａoであるかどうかを判定し、発進Ｇpが設定値Ａo以上である場合、発進Ｇpが設定値Ａoとなるようにエンジン５に対してトルクダウン要求を行う。即ち、本形態装置は、発進Ｇpに余裕代が残されているLow側の領域においては、その発進Ｇpは全て、最低限必要な発進加速性能を確保するために必要な設定値Ａoに制限される。この結果、発進加速性能も一定の値に制限されるため、運転者は、発進加速性能の違いによる違和感を生じない。従って、本形態装置によれば、発進Ｇpに余裕代が残されているLow側の領域においては、異なるプーリ比から発進するに際しての発進加速性能の差により生じる運転者の違和感を解消できるから、発進に際しての快適性が向上する。

特に、本形態装置において、エンジンコントローラ200は、発進Ｇpとプーリ比Ipとを互いに変換可能な変換手段として図５のマップを有し、設定値Ａoに対応する必要プーリ比Ip(o)と、現在のプーリ比として算出した実際のプーリ比ｉpとを比較し、実プーリ比ｉpが必要プーリ比Ip(o)以上である場合、実プーリ比ｉpが必要プーリ比Ip(o)となるようにエンジン５に対してトルクダウン要求を行うものであることが好ましい。かかる構成によれば、プーリ比Ipという算出の容易なパラメータによって発進加速性能を制御できるため、発進加速性能を制御するに際しての無駄を省くことができる。

上述したところは、本発明の一形態を示したに過ぎず、特許請求の範囲において様々な変更を加えることができる。本形態では、変速機コントローラ100とエンジンコントローラ200とを別体としたが、２つのコントローラを統合して一のコントローラとしてもよい。

本発明に係るベルト式無段変速機の発進加速制御装置を含むパワートレーンの概略を示すシステム図である。同形態の発進加速制御装置を示す要部詳細図である。図３は、アクセルペダルを踏み込みにより発生する発進加速度を時系列に示したタイムチャートである。同形態のエンジンコントローラにて実行される本発明に係る制御内容を示すフローチャートである。同形態において、エンジンコントローラに格納された「プーリ比Ip−発進Ｇp」マップである。

符号の説明

１ベルト式無段変速機
２プライマリプーリ
３セカンダリプーリ
４ベルト
５エンジン
100 変速機コントローラ
102 プライマリ圧センサ
103 セカンダリ圧センサ
104 プライマリプーリ回転センサ
105 セカンダリプーリ回転センサ
106 スロットル開度センサ
107 インヒビタスイッチ
108 減速度センサ
109 ブレーキスイッチ
200 エンジンコントローラ

Claims

エンジンに繋がるプライマリプーリと、このプライマリプーリにベルトを介して駆動結合するセカンダリプーリとを有して当該プーリ間のプーリ比を適宜変更し当該プーリ比に応じた発進加速を可能にするベルト式無段変速機において、
発進加速度のピーク値が最低限必要な発進加速性能を確保するために必要な設定値以上であるかどうかを判定し、発進加速度のピーク値が前記設定値以上である場合、発進加速度のピーク値が前記設定値となるようにエンジンに対してトルクダウン要求を行うコントローラを設けたことを特徴とするベルト式無段変速機の発進加速制御装置。
前記コントローラは、発進加速度のピーク値とプーリ比とを互いに変換可能な変換手段を有し、前記設定値に対応する必要プーリ比と、現在のプーリ比として算出した実際のプーリ比とを比較し、実際のプーリ比が必要プーリ比以上である場合、実際のプーリ比が必要プーリ比となるようにエンジンに対してトルクダウン要求を行うものであることを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機の発進加速制御装置。