JP2007045327A - 無段変速機を備えた車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 無段変速機を備える車両において、急停車時における低速側への速やかな変速を、必要とする油圧を抑制しつつ実現する。
【解決手段】 発進クラッチを介してエンジントルクを入力する無段変速機において、急停車時に発進クラッチを締結させると共に、プライマリプーリの回転上昇イナーシャをエンジントルクで補うべく、そのときの車速及び減速度に応じてエンジントルクを増大補正する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、エンジンのトルクが、可変溝幅プーリを用いた無段変速機を介して駆動輪に伝達される車両の制御装置に関し、詳しくは、急減速時における制御技術に関する。

特許文献１には、エンジン出力トルクがフルードカップリングやトルクコンバータを介して無段変速機に伝達される車両において、急停止状態が検出されたときに、油圧制御によって無段変速機の変速比を低速側へ向かって最大変速速度で変化させると共に、エンジンブレーキ感を抑制すべくエンジン回転速度をアイドル回転から上昇させる制御装置が開示されている。
特開平０３−２９２４４９号公報

ところで、上記従来装置では、変速比を速やかに低速側に変化させる急減速モードを、油圧制御によって成立させているが、変速比を低速側に急激に変化させるためには、プライマリプーリの回転を急上昇させつつプライマリプーリに油圧を加えてその溝幅を狭める必要があって大きな油圧を必要とする。
そして、必要な変速速度を実現できる油圧を確保するためには、油圧回路の変更やオイルポンプの能力向上が要求され、これにより、コストアップやオイルポンプの容量アップに伴う実用燃費の悪化等が発生してしまうという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、急停車時における低速側への速やかな変速を、必要とする油圧を抑制しつつ実現できる制御装置を提供することを目的とする。

そのため、本発明に係る無段変速機を備えた車両の制御装置では、エンジンのトルクが、可変溝幅プーリを用いた無段変速機を介して駆動輪に伝達される車両において、前記無段変速機の変速比の変更を伴う急減速時に、前記プーリのイナーシャ分だけ前記エンジンのトルクを増大補正することを特徴とする。
また、本発明に係る無段変速機を備えた車両の制御装置では、エンジンのトルクが、発進クラッチ及び可変溝幅プーリを用いた無段変速機を介して駆動輪に伝達される車両において、前記無段変速機の変速比の変更を伴う急減速時に、前記発進クラッチを強制的に締結させると共に、前記エンジンのトルクを増大補正することを特徴とする。

上記構成によると、急減速に伴うプーリの回転上昇イナーシャ分だけエンジンのトルクが増大補正されるので、プーリの回転上昇がエンジントルクで補われ、変速機で発生させる油圧は、プーリの押し付け（溝幅の縮小）のみに使用されることになり、比較的小さい油圧で低速側に速やかに変速させることができるようになる。
また、発進クラッチを介してエンジントルクが無段変速機に伝達される場合には、急減速時に、発進クラッチを強制的に締結させると共にエンジントルクを増大補正し、増大補正されるエンジントルクが無段変速機に入力されて、プーリの回転上昇を補うようにする。従って、比較的小さい油圧で低速側に速やかに変速させることができるようになる。

以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、実施形態における車両の動力系を示す概略図である。
図１に示す車両の動力系は、エンジン１、エンジン１に発進クラッチ（例えば湿式多板クラッチ）２を介して接続される無段変速機３を含んで構成される。
前記エンジン１のクランクシャフト１０１は、前記発進クラッチ２の入力側２１に連結されており、前記無段変速機３の入力軸３０１は、前記発進クラッチ２の出力側２２に結合されている。

前記無段変速機３の出力軸３０２は、プロペラシャフト４、ファイナルギヤ５及びディファレンシャルギヤ６を介して車輪駆動軸７及び駆動輪８に連結されている。
前記発進クラッチ２は、入力軸２１と出力軸２２とを接断する内側クラッチ板２３と、入力軸２１と出力軸２２との間に介装される遊星ギヤ機構２４の中間ギヤ２４ａの支軸と、クラッチケース（固定体）２５とを接断する外側クラッチ板２６とを備える。

前記内側クラッチ板２３及び外側クラッチ板２６は、それぞれ油圧シリンダのピストンによって駆動されて係合状態（締結力）が制御される。
車両の前進時は、内側クラッチ板２３を解放状態から締結力を増大させていくことで前進駆動力が増大され、後進時は、外側クラッチ板２６を解放状態から締結力を増大させていくことで後進駆動力が増大される。

また、前記発進クラッチ２の入力側に設けられるトーショナルダンパ２７により、捩れ振動が抑制されるようになっている。
前記無段変速機３は、一対の可変溝幅プーリとこれらに巻回される金属ベルトとを用いる無段変速機であり、入力軸３０１側に設けられるプライマリプーリ３０３と、出力軸３０２側に設けられるセカンダリプーリ３０４と、前記プーリ３０３，３０４の溝幅（有効径）をそれぞれに変更させる油圧シリンダ３０５，３０６と、前記プーリ３０３，３０４に巻回される金属ベルト３０７と、を含んで構成される。

そして、上記構成の無段変速機３では、前記油圧シリンダ３０５，３０６の油圧を制御することでプーリ比が変化し、プーリ比の変化に応じて変速比が無段階に変化する。
前記エンジン１における吸入空気量，燃料噴射量，点火時期などは、マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１０によって制御される。

また、発進クラッチ２の動作、及び、無段変速機３における油圧シリンダ３０５，３０６の動作は、マイクロコンピュータを内蔵するトランスミッションコントロールユニット（以下、「ＴＣＵ」という）２０によって制御される。
尚、前記ＥＵＣ１０とＴＣＵ２０とは相互に通信可能に接続されている。
前記ＥＵＣ１０は、通常のエンジン制御機能に加え、変速比の変更を伴う急減速時にエンジン発生トルクを増大補正する機能（エンジントルク補正制御部）を有する。

上記エンジントルク補正制御のために、前記ＥＣＵ１０は、前記ＴＣＵ２０から急減速判定信号，減速度信号，目標変速比信号を入力すると共に、車速センサ２０４からの車速信号を入力し、これらの信号に基づき急減速判定時に電制スロットル１０４を補正制御することで、エンジンのトルクを増大補正する。
前記電制スロットル１０４は、バタフライ式のスロットルバルブ１０３をスロットルアクチュエータ（例えばモータ）１０２で開閉駆動する機構であり、前記ＥＣＵ１０は、前記スロットルバルブ１０３の開度を増大補正することで、エンジン１の吸入空気量を増やし、エンジン１のトルクを増大させる。

一方、前記ＴＣＵ２０は、前記発進クラッチ２及び油圧シリンダ３０５，３０６の通常制御に加え、エンジントルクの増大補正が要求される車両の急減速を判定する機能（急減速判定部）を有する。
前記ＥＵＣ１０は、アクセル開度検出センサ２０１からのアクセル開度信号，ブレーキ検出センサ（ブレーキスイッチ）２０２からのブレーキ信号，エンジン回転数検出センサ２０３からのエンジン回転数信号を入力し、前記ＴＣＵ２０に対して前記急減速判定のためにエンジン回転数信号，ブレーキ信号，アクセル信号を出力する一方、前記ＴＣＵ２０は、車速センサ２０４からの車速信号を入力する。

また、前記ＴＣＵ２０は、前記急減速の判定結果（エンジントルク増大要求信号）をＥＵＣ１０側へ出力する一方、前記急減速の判定結果に基づいて発進クラッチ２を締結制御する機能（クラッチ締結制御部）及び前記油圧シリンダ３０５，３０６を制御して速やかに低速側に変速させる機能（変速制御部）を有する。
図２のフローチャートは、前記ＴＣＵ２０による急減速判定機能（急減速判定部）を詳細に示すものである。

まず、ステップＳ１１では、アクセルの解放状態でかつブレーキが操作されている減速運転状態であるか否かを判断する。
そして、アクセルの解放状態でかつブレーキが操作されている減速運転状態であるときには、ステップＳ１２へ進み、車両の減速度が所定値以上であるか否かを判別する。
前記車両の減速度は、車速の時間微分値として求められ、該時間微分値の絶対値が所定値以上であるか否かを判断する。

車両の減速度が所定値以上であるときには、ステップＳ１３へ進み、エンジン回転数（rpm）が所定値以上であるか否かを判別する。
エンジン回転数が所定値以上であれば、ステップＳ１４へ進み、車速が所定値以上であるか否かを判別する。
そして、車速が所定値以上であるとき、即ち、アクセルの解放状態でかつブレーキが操作されている減速運転状態であって、かつ、車両の減速度，エンジン回転数（rpm），車速がそれぞれ所定値以上であるときには、ステップＳ１５へ進む。

ステップＳ１５では、エンジントルク補正フラグFlagに「１」をセットし、ステップＳ１１〜１４の条件のうちで１つでも満たさない条件がある場合には、ステップＳ１６へ進んで、前記エンジントルク補正フラグFlagに「０」をセットする。
ステップＳ１７では、前記エンジントルク補正フラグFlag（エンジントルク増大要求信号）をＥＣＵ１０側に送信し、更に、ステップＳ１８では、車速の時間微分値として求めた車両の減速度の情報をＥＣＵ１０側に送信する。

図３のフローチャートは、前記ＴＣＵ２０によるクラッチ締結制御機能（クラッチ締結制御部）を詳細に示すものである。
ステップＳ２１では、前記エンジントルク補正フラグFlagに「１」がセットされているか否かを判別する。
前記エンジントルク補正フラグFlagに「１」がセットされている場合には、ステップＳ２２へ進み、前記発進クラッチ２を完全締結させる制御を行う。

尚、前記発進クラッチ２が、通常制御によって、完全解放状態或いは引きずりトルクを与える状態などに制御される条件であっても、ステップＳ２２での処理が優先され、強制的に完全締結させる。
一方、ステップＳ２１でエンジントルク補正フラグFlagに「０」がセットされていると判断されたときには、ステップＳ２３へ進んで、発進クラッチ２の通常制御を行う。

前記通常制御は、車速，アクセル開度，シフト位置，エンジン回転数等に応じて発進クラッチ２のトルク容量を決定する定常モードを基本として行われ、更に、発進クラッチ２を完全解放させるエンスト防止制御や車速低下防止制御などが行われる。
従って、前記エンジントルク補正フラグFlagに「１」がセットされていて前記発進クラッチ２を完全締結させている状態から、前記エンジントルク補正フラグFlagが「０」に切り換ると、直ちに通常制御での要求状態（完全解放状態或いはドラッグ状態など）に発進クラッチ２が制御され、エンスト防止が図られる。

図４のフローチャートは、前記ＥＣＵ１０によるエンジントルク増大補正機能（エンジントルク補正制御部）を詳細に示すものである。
ステップＳ３１では、前記エンジントルク補正フラグFlagに「１」がセットされているか否かを判別する。
ここで、前記エンジントルク補正フラグFlagに「０」がセットされている場合には、そのまま本ルーチンを終了させ、エンジントルクはアクセル開度等に応じて通常に制御される。

一方、前記エンジントルク補正フラグFlagに「１」がセットされている場合には、ステップＳ３２以降に進み、エンジントルクの補正制御を行う。
まず、ステップＳ３２では、車両の減速度と車速とから、プライマリプーリ３０の回転上昇イナーシャを補う補正トルクを算出する。
前記補正トルクは、車両停止までの時間が短いと推定されるときほど大きな値に設定され、具体的には、車速が低く減速度が大きいほど大きな値に設定される（図５参照）。

そして、次のステップＳ３３では、アクセル開度等から設定されるエンジンの目標トルクに前記補正トルクを加算した結果を最終的な目標トルクとする。
ステップＳ３４では、エンジンの出力トルクが前記最終的な目標トルクになるように、前記電制スロットル１０４を制御する。
上記のように、急停車時であって速やかに変速比を低速側に変速させる必要がある場合に、エンジンのトルクを補正することでプライマリプーリ３０の回転上昇イナーシャが補われるので、油圧をプライマリプーリ３０３の押し付け（溝幅の縮小）のみに使用させて、比較的小さい油圧で速やかに低速側に変速させることができる（図６参照）。

従って、急停車時に変速比を速やかに低速側（ロー）に変速させて再発進性を確保するのに、エンジントルクを補正しない場合に比べて、無段変速機３に油圧を供給するエンジン駆動のオイルポンプの容量を低く設定でき、以って、コストダウンや実用燃費の向上を図ることができる。
図７のフローチャートは、前記ＥＣＵ１０によるエンジントルク増大補正機能（エンジントルク補正制御部）の第２実施形態を示すものであり、図４のフローチャートに示した第１実施形態のルーチンに代わって実行される。

まず、ステップＳ４１では、前記エンジントルク補正フラグFlagに「１」がセットされているか否かを判別する。
そして、前記エンジントルク補正フラグFlagに「０」がセットされている場合には、そのまま本ルーチンを終了させるが、「１」がセットされている場合には、ステップＳ４２以降に進み、エンジントルクの補正制御を行う。

ステップＳ４２では、急減速に伴って低速側に変更される目標変速比の変化に基づいて、プライマリプーリ３０の回転上昇速度（加速度）を算出する。
ステップＳ４３では、前記プライマリプーリ３０の回転上昇速度から、エンジンの回転上昇速度（加速度）を算出する。
そして、ステップＳ４４では、プライマリプーリ３０の回転上昇速度とエンジンの回転上昇速度とから、補正トルクを算出することで、エンジンの回転上昇イナーシャ及びプライマリプーリ３０の回転上昇イナーシャを加味した補正トルクを設定する。

前記補正トルクは、プライマリプーリ３０の回転上昇速度が大きいほど、また、エンジンの回転上昇速度が大きいほど、より大きな値に設定される（図８参照）。
尚、簡易的には、目標変速比の変化から直接補正トルクを設定させることができ、また、目標変速比の変化，減速度，車速の組み合わせから補正トルクを設定させることができる。

ステップＳ４５では、アクセル開度等から設定されるエンジンの目標トルクに前記補正トルクを加算した結果を最終的な目標トルクとする。
ステップＳ４６では、エンジンの出力トルクが前記最終的な目標トルクになるように、前記電制スロットル１０４を制御する。
上記構成によると、回転上昇イナーシャを精度良く補えるエンジン補正トルクを設定でき、低速側への変速を最大限に速やかに行わせつつ、変速機の出力トルクが増加することを防止できる。

尚、上記実施形態では、発進クラッチとしての発進クラッチ２を備える構成としたが、発進クラッチに代えてトルクコンバータを備えたシステムにおいて、急減速時にプーリの回転上昇イナーシャに応じてエンジントルクを補正することで、同様の作用・効果を発生させ得る。
また、エンジンのトルク増大補正は、スロットル開度の補正で行うことができる他、点火時期や空燃比などを補正によって行うことができ、更に、スロットル開度，点火時期，空燃比のうちの複数を同時補正してエンジントルクを補正することができる。

実施形態における車両の動力系を示すシステム図。 実施形態における急減速判定処理を示すフローチャート。 実施形態における急減速判定結果に基づく発進クラッチの制御を示すフローチャート。 エンジントルク補正制御の第１実施形態を示すフローチャート。 前記第１実施形態における補正トルクの特性を示す線図。 実施形態におけるエンジントルクの補正特性及びその作用・効果を示すタイムチャート。 エンジントルク補正制御の第２実施形態を示すフローチャート。 前記第２実施形態における補正トルクの特性を示す線図。

符号の説明

１…エンジン、２…発進クラッチ、３…無段変速機、１０１…クランクシャフト、３０１…プライマリプーリ、３０２…セカンダリプーリ、１０…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、２０…トランスミッションコントロールユニット（ＴＣＵ）、１０４…電制スロットル、２０１…アクセル開度検出センサ、２０２…ブレーキ検出センサ（ブレーキスイッチ）、２０３…エンジン回転数検出センサ、２０４…車速センサ

Claims (8)

1. エンジンのトルクが、可変溝幅プーリを用いた無段変速機を介して駆動輪に伝達される車両において、
   前記無段変速機の変速比の変更を伴う急減速時に、前記プーリのイナーシャ分だけ前記エンジンのトルクを増大補正することを特徴とする無段変速機を備えた車両の制御装置。
2. エンジンのトルクが、発進クラッチ及び可変溝幅プーリを用いた無段変速機を介して駆動輪に伝達される車両において、
   前記無段変速機の変速比の変更を伴う急減速時に、前記発進クラッチを強制的に締結させると共に、前記エンジンのトルクを増大補正することを特徴とする無段変速機を備えた車両の制御装置。
3. 前記プーリのイナーシャ分だけ、前記エンジンのトルクを増大補正することを特徴とする請求項２記載の無段変速機を備えた車両の制御装置。
4. 前記エンジンの回転速度及び／又は車速が所定値以上であることを条件に、前記発進クラッチを強制的に締結させ、前記エンジンのトルクを増大補正することを特徴とする請求項２又は３記載の無段変速機を備えた車両の制御装置。
5. ブレーキ操作状態でかつ車両の減速度が所定値以上である状態を、前記急減速時として判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の無段変速機を備えた車両の制御装置。
6. 車両の減速度と車速とに基づいてエンジントルクの補正量を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の無段変速機を備えた車両の制御装置。
7. 前記無段変速機の目標変速比の変化に基づいてエンジントルクの補正量を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の無段変速機を備えた車両の制御装置。
8. 前記目標変速比の変化からプライマリプーリの回転変化速度及びエンジンの回転変化速度を算出し、前記プライマリプーリの回転変化速度と前記エンジンの回転変化速度とに基づいてエンジントルクの補正量を決定することを特徴とする請求項７記載の無段変速機を備えた車両の制御装置。

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