JP2008151197A - ベルト式無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プライマリ圧センサを設けることなく車両の急減速時におけるベルト滑りを防止する。
【解決手段】本発明は、プライマリプーリへの供給圧であるプライマリ圧を制御する変速制御弁と、目標変速比に対応した位置に変速アクチュエータを駆動させることによって変速制御弁をプライマリ圧が変化する位置に移動させるとともに、プライマリ圧が変化してプライマリプーリの可動シーブが変位することで変速制御弁をプライマリ圧が保持される位置に戻すリンク機構とを備えるベルト式無段変速機の変速制御装置において、プライマリプーリの可動シーブの変位速度とプライマリ圧を排出する変速制御弁のドレン側通路の開口面積とに基づいてプライマリ圧の最低発生圧を推定し（Ｓ４）、最低発生圧に基づいて変速速度の上限値を演算し（Ｓ６）、変速速度の上限値に基づいて目標変速比を設定する（Ｓ１０）。
【選択図】図３

Description

本発明はベルト式無段変速機の変速制御装置に関する。

一端がステップモータに連結され、他端がプライマリプーリの可動シーブに連結されるリンク機構を変速制御弁に連結し、ステップモータの送り量に応じて変速制御弁を駆動するとともに可動シーブの変位によって実変速比のフィードバックを受けることで変速比を制御するベルト式無段変速機が特許文献１に記載されている。
特開２００６−１０５１７４公報

無段変速機搭載車両の減速時には、再発進に備えて変速比をロー側へシフトさせる必要がある。しかし、車両の急減速時に急速にロー側へシフトさせようとすると、目標変速比に基づいて決定されるステップモータの送り量が大きくなり、これにより変速制御弁のドレン側開度が大きくなる。プライマリ圧がドレンから排出される速度には限界があるので実変速比の変化が遅れ、実変速比と目標変速比との偏差が大きくなり、その分フィードバック補正量が大きくなる。よって、変速制御弁のドレン側開度が最大の状態で保持されたままプライマリ圧が過剰に低下してベルトスリップを生じることがある。

そこで、プライマリ圧を検出するセンサを設けてプライマリ圧が所定圧以下となったとき、目標変速比をプライマリ圧が所定圧より高くなる所定値に設定してステップモータの送り量を対応する所定位置に保持することでプライマリ圧の急低下を防止する技術も考えられるが、プライマリ圧センサを備えていない無段変速機の場合にはベルト滑りを防止できない。

本発明は、プライマリ圧センサを設けることなく車両の急減速時におけるベルト滑りを防止することを目的とする。

本発明は、プライマリプーリとセカンダリプーリとにベルトを掛け回し、各プーリへの供給圧を制御することで各プーリの可動シーブが変位して変速比が変化するように構成される無段変速機構と、プライマリプーリへの供給圧であるプライマリ圧を制御する変速制御弁と、無段変速機構の目標変速比に対応した位置に変速アクチュエータを駆動させることによって変速制御弁をプライマリ圧が変化する位置に移動させるとともに、プライマリ圧が変化してプライマリプーリの可動シーブが変位することで変速制御弁をプライマリ圧が保持される位置に戻すリンク機構とを備えるベルト式無段変速機の変速制御装置において、プライマリプーリの可動シーブの変位速度とプライマリ圧を排出する変速制御弁のドレン側通路の開口面積とに基づいてプライマリ圧の最低発生圧を推定する最低発生圧推定手段と、プライマリ圧の最低発生圧に基づいて無段変速機構の変速速度の上限値を演算する変速速度上限値演算手段と、変速速度の上限値に基づいて無段変速機構の目標変速比を設定する目標変速比設定手段とを備える。

本発明によれば、プライマリプーリの可動シーブの変位速度と変速制御弁のドレン側通路の開口面積とに基づいてプライマリ圧の最低発生圧を推定し、この最低発生圧に基づいて演算される無段変速機構の変速速度の上限値に基づいて無段変速機構の目標変速比を設定するので、例えば、車両の急減速時等のように変速比を急速にロー側へシフトする必要がある場合でも、実変速比が目標変速比に追従できなくなることを防止できる。よって、ドレン側通路の開度が過剰に増大することがなく、これによりプライマリ圧の過剰低下が抑止されるので、ベルトスリップを生じることを防止できる。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。

図１は本実施形態におけるベルト式無段変速機のライン圧制御装置を示す概略構成図である。ベルト式無段変速機１０は、プライマリプーリ１１と、セカンダリプーリ１２と、Ｖベルト１３と、ＣＶＴコントロールユニット２０（以下「ＣＶＴＣＵ」という）と、油圧コントロールユニット３０とを備える。

プライマリプーリ１１は、このベルト式無段変速機１０にエンジン１の回転を入力する入力軸側のプーリである。プライマリプーリ１１は、入力軸１１ｄと一体となって回転する固定円錐板１１ｂと、この固定円錐板１１ｂに対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、プライマリプーリシリンダ室１１ｃへ作用する油圧によって軸方向へ変位可能な可動円錐板１１ａとを備える。プライマリプーリ１１は、前後進切り替え機構３、ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータ２を介してエンジン１に連結され、そのエンジン１の回転を入力する。プライマリプーリ１１の回転速度は、プライマリプーリ回転速度センサ２６によって検出される。

Ｖベルト１３は、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に巻き掛けられ、プライマリプーリ１１の回転をセカンダリプーリ１２に伝達する。

セカンダリプーリ１２は、Ｖベルト１３によって伝達された回転をディファレンシャル４に出力する。セカンダリプーリ１２は、出力軸１２ｄと一体となって回転する固定円錐板１２ｂと、この固定円錐板１２ｂに対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、セカンダリプーリシリンダ室１２ｃへ作用する油圧に応じて軸方向へ変位可能な可動円錐板１２ａとを備える。なお、セカンダリプーリシリンダ室１２ｃの受圧面積は、プライマリプーリシリンダ室１１ｃの受圧面積と略等しく設定されている。

セカンダリプーリ１２は、アイドラギア１４及びアイドラシャフトを介してディファレンシャル４を連結しており、このディファレンシャル４に回転を出力する。セカンダリプーリ１２の回転速度は、セカンダリプーリ回転速度センサ２７によって検出される。なお、このセカンダリプーリ１２の回転速度から車速を算出することができる。

ＣＶＴＣＵ２０は、インヒビタスイッチ２３、アクセルペダルストローク量センサ２４、油温センサ２５、プライマリプーリ回転速度センサ２６、セカンダリプーリ回転速度センサ２７等からの信号や、エンジンコントロールユニット２１からの入力トルク情報に基づいて、変速比や接触摩擦力を決定し、油圧コントロールユニット３０に指令を送信して、ベルト式無段変速機１０を制御する。

油圧コントロールユニット３０は、ＣＶＴＣＵ２０からの指令に基づいて応動する。油圧コントロールユニット３０は、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に対する供給油圧を制御して可動円錐板１１ａ及び可動円錐板１２ａを回転軸方向に移動させる。

可動円錐板１１ａ及び可動円錐板１２ａが移動するとプーリ溝幅が変化する。すると、Ｖベルト１３が、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２上で移動する。これによって、Ｖベルト１３のプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に対する接触半径が変わり、変速比及びＶベルト１３の接触摩擦力がコントロールされる。

エンジン１の回転は、トルクコンバータ２、前後進切り替え機構３を介してベルト式無段変速機１０へ入力され、プライマリプーリ１１からＶベルト１３、セカンダリプーリ１２を介してディファレンシャル４へ伝達される。

アクセルペダルが踏み込まれたり、マニュアルモードでシフトチェンジされると、プライマリプーリ１１の可動円錐板１１ａ及びセカンダリプーリ１２の可動円錐板１２ａを軸方向へ変位させて、Ｖベルト１３との接触半径を変更することにより、変速比を連続的に変化させる。

図２は油圧コントロールユニット及びＣＶＴＣＵの概念図である。

油圧コントロールユニット３０は、レギュレータバルブ３１と、変速制御弁３２と、減圧弁３３とを備え、油圧ポンプ３４から供給される油圧を制御してプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に供給する。

レギュレータバルブ３１は、ソレノイドを有し、油圧ポンプ３４から圧送された油の圧力を、ＣＶＴＣＵ２０からの指令（例えば、デューティ信号など）に応じて所定のライン圧に調圧する調圧弁である。

油圧ポンプ３４から供給され、レギュレータバルブ３１によって調圧されたライン圧は、変速制御弁３２と、減圧弁３３にそれぞれ供給される。

変速制御弁３２は、プライマリプーリシリンダ室１１ｃの油圧（以下「プライマリ圧」という）を所望の目標圧となるよう制御する制御弁である。変速制御弁３２は、メカニカルフィードバック機構を構成するサーボリンク５０（リンク機構）に連結され、サーボリンク５０の一端に連結されたステップモータ４０によって駆動されるとともに、サーボリンク５０の他端に連結したプライマリプーリ１１の可動円錐板１１ａから溝幅、つまり実変速比のフィードバックを受ける。変速制御弁３２は、スプール３２ａの変位によってプライマリプーリシリンダ室１１ｃへの油圧の吸排を行って、ステップモータ４０の駆動位置で指令された目標変速比となるようにプライマリ圧を調整し、実際に変速が終了するとサーボリンク５０からの変位を受けてスプール３２ａを閉弁位置に保持する。

減圧弁３３は、ソレノイドを備え、セカンダリプーリシリンダ室１２ｃへの供給圧（以下「セカンダリ圧」という）を所望の目標圧に制御する制御弁である。

プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２の変速比は、ＣＶＴＣＵ２０からの変速指令信号に応じて駆動されるステップモータ４０によって制御され、ステップモータ４０に応動するサーボリンク５０の変位に応じて変速制御弁３２のスプール３２ａが駆動され、変速制御弁３２に供給されたライン圧が調整されてプライマリ圧をプライマリプーリ１１へ供給し、溝幅が可変制御されて所定の変速比に設定される。

ＣＶＴＣＵ２０は、インヒビタスイッチ２３からのレンジ信号、アクセルペダルストローク量センサ２４からのアクセルペダルストローク量、油温センサ２５からのベルト式無段変速機１０の油温や、プライマリプーリ速度センサ２６、セカンダリプーリ速度センサ２７、油圧センサ２９からの信号等を読み込んで変速比やＶベルト１３の接触摩擦力を可変制御する。なお、油圧センサ２９は、セカンダリプーリのシリンダ室１２ｃにかかるセカンダリ圧を検出するセンサである。

ＣＶＴＣＵ２０は、車速やアクセルペダルストローク量等に応じて、その運転状態で最適な変速比（到達変速比）を決定する。この到達変速比に対して、中間的な目標の変速比（目標変速比）を演算し、現在の変速比から到達変速比に向けての変化過程を所望の特性となるように制御する。目標変速比は、到達変速比に対して一次遅れ系となるように設定され、その際の時定数（通常の時定数）を車両の運転状態やベルト式無段変速機１０の動作モード等により任意に調整することで、変速速度を調整している。この目標変速比にフィードフォワード補償処理、フィードバック補償処理、外乱補償処理等を行った上で、最終的な目標変速比を決定し、これをステップモータ４０の駆動信号に変換して、ステップモータ４０を駆動し、現在の変速比を目標変速比へ向けて変化させる。

さらに、入力トルク情報、変速比、油温からライン圧の目標値を決定し、レギュレータバルブ３１のソレノイドを駆動することでライン圧の制御を行い、また、セカンダリ圧の目標値を決定して、油圧センサ２９の検出値と目標値とに応じて減圧弁３３のソレノイドを駆動して、フィードバック制御によりセカンダリ圧を制御する。

以下、ＣＶＴＣＵ２０で行う制御について図３のフローチャートを参照しながら説明する。なお、これらの制御は微少時間（例えば１０ｍｓ）ごとに繰り返し行われる。

ステップＳ１では、変速比がダウンシフト中であるか否かを判定する。変速比がダウンシフト中であればステップＳ２へ進み、ダウンシフト中でなければ処理を終了する。ここで、到達変速比と目標変速比との偏差が所定値以上のときダウンシフト中であると判定される。

ステップＳ２では、プライマリプーリ１１のストローク速度を推定する。ストローク速度は、予め求めておいた変速速度に対するストローク速度の倍率を現在の変速速度に積算することで演算される。

ステップＳ３（最低発生圧推定手段）では、プライマリプーリ１１の残存圧を推定する。プライマリプーリ１１の残存圧とは、プライマリプーリ１１がストロークすることで変速制御弁３２のドレン側通路に発生する流量とドレン側通路の開口量とに基づいて決定される圧力であり、発生できるプライマリ圧の最低値である。なお、本実施形態では変速制御弁３２のドレン側通路の開口量は一定に設定されており、プライマリプーリ１１の残存圧はプライマリプーリ１１のストローク速度に基づいて推定される。

ステップＳ４では、差推力を演算する。差推力とは、プライマリ圧とセカンダリ圧とがバランスして変速比が平衡状態にあるときのプライマリ圧であるバランス圧と、プライマリプーリ１１の残存圧との差圧を推力に変換した値である。

ステップＳ５（変速速度上限値演算手段）では、差推力に基づいて時定数の限界値を演算する。ここで、時定数とは変速速度を決定するパラメータであり、時定数が大きいほど変速速度は遅くなり、時定数が小さいほど変速速度は速くなる。時定数の限界値はステップＳ４において演算された差推力によって実現できる最高の変速速度となる時定数であり、差推力が大きいほど変速速度は高くなり時定数の限界値は小さく設定される。

ステップＳ６では、時定数の限界値が通常の時定数より大きいか否かを判定する。時定数の限界値が通常の時定数より大きければステップＳ７へ進み、時定数の限界値を時定数として設定する。時定数の限界値が通常の時定数以下であればステップＳ８へ進み、通常の時定数を時定数として設定する。

ステップＳ９（目標変速比設定手段）では、ステップＳ７又はＳ８において設定された時定数に基づいて目標変速比を設定する。ここで、目標変速比はステップＳ７又はＳ８において設定された時定数、すなわち現在実現可能な最高の変速速度で変速したときに実変速比を追従させることができる最大の変速比に設定される。

ステップＳ１０では、目標変速比に基づいてステップモータ４０の指示値を設定する。

次に図４、５を用いて本実施形態の作用について説明する。図４は従来例における変速制御を示すタイムチャートであり、（ａ）は変速比、（ｂ）はステップモータ指示値、（ｃ）はセカンダリ圧、（ｄ）はプライマリ圧をそれぞれ示している。図５は本実施形態におけるベルト式無段変速機の変速制御装置の作用を示すタイムチャートであり、（ａ）は変速比、（ｂ）はステップモータ指示値、（ｃ）はセカンダリ圧、（ｄ）はプライマリ圧をそれぞれ示している。

初めに図４を参照しながら従来例について説明する。なお、図４においては、変速比の変化が大きくなる車両が急減速を行った場合で例示している。時刻ｔ１において、車速の急激な変化により目標変速比も急激に大きくなり、変速比をロー側にシフトさせるべく、この目標変速比の変化に応じてステップモータ４０の指示値が急激にロー側へ変化する。さらに、ステップモータ４０の作動によって変速制御弁３２のドレン側通路が開放され、プライマリ圧が低下する。また、変速比をロー側へシフトするのでセカンダリ圧は上昇させる。

ここで、ステップモータ４０の指示値とプーリ位置との差が変速制御弁３２のドレン側通路の開口量に対応しており、開口量が大きくなるとともにプライマリ圧が低下していくが、プライマリ圧がドレンから排出される速度には限界があるので、実変速比を目標変速比に追従させるのに必要な差推力を発生させることはできない。

これにより、実変速比と目標変速比との偏差が大きくなるので、フィードバック補正量が大きくなって、ドレン側通路の開口量を増加させるようにステップモータ４０の指示値をさらにロー側へ変化させることになる。そして、最終的にはドレン側通路の開口量が最大の状態となり、時刻ｔ２においてプライマリ圧が急低下してベルト１３の滑りが生じない限界圧を下回りベルト滑りが生じる。

次に図５を参照しながら本実施形態におけるベルト式無段変速機の変速制御装置の作用について説明する。なお、図５においても、変速比の変化が大きくなる車両が急減速を行った場合で例示している。時刻ｔ１において、車速の急激な変化に応じて到達変速比が大きく変更される。このとき、バランス圧とプライマリ圧との差である差推力を演算し、この差推力で変速可能な変速速度（時定数）を演算して、その変速速度（時定数）により目標変速比が決定される。そして、決定された目標変速比に応じてステップモータ４０が駆動される。

これにより、実変速比を目標変速比に追従させることができるので、フィードバック補正量が過大となることなく、プライマリ圧が急低下してベルト１３の滑りが生じない限界圧を下回ることを防止できる。

以上のように本実施形態では、プライマリプーリ１１の変位速度と変速制御弁３２のドレン側通路の開口面積とに基づいてプライマリプーリ１１の残存圧を推定し、この残存圧に基づいて演算される変速速度（時定数）の限界値に基づいて目標変速比を設定するので、例えば、車両の急減速時等のように変速比を急速にロー側へシフトさせる必要がある場合でも、実変速比が目標変速比に追従できなくなることを防止できる。よって、ドレン側通路の開度が過剰に増大することがなく、これによりプライマリ圧の過剰低下が抑止されるので、ベルトスリップを生じることを防止できる。（請求項１に対応）
また、バランス圧とプライマリプーリ１１の残存圧との差が大きいほど変速速度の上限値は高く（時定数は小さく）設定されるので、差推力に基づいて実現可能な変速速度を適切に設定することができ、実変速比が目標変速比に追従できなくなることを防止できる。（請求項２に対応）
さらに、変速速度の上限値が高いほど目標変速比は高く設定されるので、実変速比が目標変速比に追従できなくなることを防止できる。（請求項３に対応）
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。

本実施形態におけるベルト式無段変速機の変速制御装置を示す概略構成図である。 油圧コントロールユニット及びＣＶＴＣＵの概念図である。 本実施形態におけるベルト式無段変速機の変速制御装置の制御を示すフローチャートである。 従来例における変速制御を示すタイムチャートである。 本実施形態における変速制御を示すタイムチャートである。

符号の説明

１０ ベルト式無段変速機
１１ プライマリプーリ
１１ａ 可動円錐板（可動シーブ）
１１ｂ 固定円錐板
１２ セカンダリプーリ
１２ａ 可動円錐板（可動シーブ）
１２ｂ 固定円錐板
１３ Ｖベルト
２０ ＣＶＴコントロールユニット
３２ 変速制御弁
３２ａ スプール
４０ ステップモータ（変速アクチュエータ）
５０ サーボリンク（リンク機構）

Claims (3)

1. プライマリプーリとセカンダリプーリとにベルトを掛け回し、各プーリへの供給圧を制御することで各プーリの可動シーブが変位して変速比が変化するように構成される無段変速機構と、前記プライマリプーリへの供給圧であるプライマリ圧を制御する変速制御弁と、前記無段変速機構の目標変速比に対応した位置に変速アクチュエータを駆動させることによって前記変速制御弁をプライマリ圧が変化する位置に移動させるとともに、プライマリ圧が変化して前記プライマリプーリの可動シーブが変位することで前記変速制御弁をプライマリ圧が保持される位置に戻すリンク機構とを備えるベルト式無段変速機の変速制御装置において、
   前記プライマリプーリの可動シーブの変位速度とプライマリ圧を排出する前記変速制御弁のドレン側通路の開口面積とに基づいてプライマリ圧の最低発生圧を推定する最低発生圧推定手段と、
   前記プライマリ圧の最低発生圧に基づいて前記無段変速機構の変速速度の上限値を演算する変速速度上限値演算手段と、
   前記変速速度の上限値に基づいて前記無段変速機構の目標変速比を設定する目標変速比設定手段と、
   を備えることを特徴とするベルト式無段変速機の変速制御装置。
2. 前記変速速度上限値演算手段は、前記無段変速機構の変速比が平衡状態にあるときのプライマリ圧と前記プライマリ圧の最低発生圧との差が大きいほど前記無段変速機構の変速速度の上限値を高く設定す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変速制御装置。
3. 前記目標変速比設定手段は、前記変速速度の上限値が高いほど前記無段変速機構の目標変速比を高く設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベルト式無段変速機の変速制御装置。