JP2010190362A

JP2010190362A - 駆動システム

Info

Publication number: JP2010190362A
Application number: JP2009037013A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Ito; 良雄伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2029-02-19
Also published as: JP5600878B2

Abstract

【課題】マニュアルアップシフト変速時にてスロットル開度制御が行われるときに、無段変速機の挟圧力を適正に確保して伝動部材のグロススリップを抑制できる駆動システムを提供すること。
【解決手段】この駆動システム１は、スロットルバルブ２１の開度制御により出力トルクを制御できる駆動装置２と、回転部材５１、５２と伝動部材との位置関係を連続的に変化させて駆動装置２からの出力トルクの変速比を無段階に変化させる無段変速機５とを備える。この駆動システム１では、無段変速機５が回転部材５１，５２と伝動部材との挟圧力を制御する挟圧力制御手段５４を有する。そして、マニュアルアップシフト変速時にて、スロットルバルブ２１が開度を減少させると共に挟圧力制御手段５４が挟圧力を増加させるときに、スロットルバルブ２１の開度減少による理論挟圧力の低下を考慮して挟圧力の増加量が算出される。
【選択図】図１

Description

この発明は、駆動システムに関し、さらに詳しくは、マニュアルアップシフト変速時にてスロットル開度制御が行われるときに、無段変速機の挟圧力を適正に確保して伝動部材のグロススリップを抑制できる駆動システムに関する。

近年の駆動システムは、スロットルバルブの開度制御により出力トルクを制御できる駆動装置を備えており、また、回転部材と伝動部材との位置関係を連続的に変化させて駆動装置からの出力トルクの変速比を無段階に変化させる無段変速機とを備えている。また、無段変速機が回転部材と伝動部材との挟圧力を制御する挟圧力制御手段を有している。

かかる駆動システムでは、マニュアルシフト制御（無段変速機の変速比がドライバーの手動操作に基づいて行われる制御）の実行中にてマニュアルアップシフト変速が行われたときに、スロットル開度制御により駆動装置のトルク制御が行われている。これにより、マニュアルアップシフト変速時にて発生する変速ショックが緩和されている。また、併せて、無段変速機の挟圧力を増加させる制御が行われている。これにより、無段変速機の伝動部材のグロススリップが抑制されている。かかる構成を採用する従来の駆動システム（車両用無段変速機の制御装置）として、特許文献１に記載される技術が知られている。

特開２００１−３３０１２０号公報

この発明は、マニュアルアップシフト変速時にてスロットル開度制御が行われるときに、無段変速機の挟圧力を適正に確保して伝動部材のグロススリップを抑制できる駆動システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる駆動システムは、スロットルバルブの開度制御により出力トルクを制御できる駆動装置と、回転部材と伝動部材との位置関係を連続的に変化させて前記駆動装置からの出力トルクの変速比を無段階に変化させる無段変速機とを備える駆動システムであって、前記無段変速機が前記回転部材と前記伝動部材との挟圧力を制御する挟圧力制御手段を有し、且つ、マニュアルアップシフト変速時にて、前記スロットルバルブが開度を減少させると共に前記挟圧力制御手段が挟圧力を増加させるときに、前記スロットルバルブの開度減少による理論挟圧力の低下を考慮して前記挟圧力の増加量が算出されることを特徴とする。

この駆動システムでは、マニュアルアップシフト変速時にてスロットル開度を減少させて駆動装置２の出力トルクを減少させる制御（高応答マニュアルアップシフト制御）が行われるときに、スロットル開度の減少により理論挟圧力が低下することが考慮されて、無段変速機の挟圧力の増加量が算出されるので、無段変速機の挟圧力が適正に確保される利点がある。

この発明にかかる駆動システムでは、マニュアルアップシフト変速時にてスロットル開度を減少させて駆動装置２の出力トルクを減少させる制御（高応答マニュアルアップシフト制御）が行われるときに、スロットル開度の減少により理論挟圧力が低下することが考慮されて、無段変速機の挟圧力の増加量が算出されるので、無段変速機の挟圧力が適正に確保される利点がある。

図１は、この発明の実施例にかかる駆動システムを示す構成図である。図２は、図１に記載した駆動システムの作用を示すフローチャートである。図３は、図１に記載した駆動システムの作用を示す説明図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

［駆動システム］
この駆動システム１は、例えば、車両のパワートレーンに適用される。駆動システム１は、駆動装置２と、流体伝動装置３と、前後進切換装置４と、無段変速機５と、制御装置６とを備える（図１参照）。

駆動装置２は、スロットルバルブ２１を有する内燃機関（例えば、車両のエンジン）であり、スロットルバルブ２１の開度制御により、その出力トルクを制御できる。流体伝動装置３は、流体の運動エネルギにより動力を伝達する装置であり、例えば、流体式トルクコンバータにより構成される。この流体伝動装置３は、駆動装置２の出力軸（例えば、エンジンのクランクシャフト）に連結される。前後進切換装置４は、入力されたトルクを選択的に反転して出力する装置であり、例えば、遊星歯車機構により構成される。この前後進切換装置４は、流体伝動装置３の出力軸に連結される。

無段変速機５は、変速比を連続的に変化させる得る変速機構であり、ベルト式あるいはトロイダル型の動力伝達構造を有する。この無段変速機５は、入力側回転部材５１および出力側回転部材５２と、伝動部材（図示省略）と、挟圧力制御手段５４とを有する。入力側回転部材５１は、前後進切換装置４の出力軸に連結される。出力側回転部材５２は、減速歯車機構７を介して駆動システム１の出力軸８に連結される。入力側回転部材５１および出力側回転部材５２は、ベルト式無段変速機のプーリあるいはトロイダル型無段変速機のディスクである。伝動部材は、入力側回転部材５１と出力側回転部材５２との間に介在してトルクを伝達する部材である。この伝動部材は、ベルト式無段変速機の伝動ベルトあるいはトロイダル型無段変速機のパワーローラである。挟圧力制御手段５４は、入力側回転部材５１および出力側回転部材５２と伝動部材との挟圧力（あるいは押圧力）を調整する機構である。この挟圧力制御手段５４は、例えば、ベルト式無段変速機にて入力側プーリを駆動してベルトの挟圧力を調整する油圧サーボ機構、あるいは、トロイダル型無段変速機にてパワーローラを駆動してディスクに押圧する押圧チャンバーにより構成される。なお、挟圧力は、ベルト式無段変速機では、プーリがベルトを挟み付ける圧力であり、トロイダル型無段変速機では、入力ディスクと出力ディスクとがパワーローラを挟み付ける圧力である。また、無段変速機５が伝達できるトルク容量は、この挟圧力により決定される。

この無段変速機５は、入力側回転部材５１および出力側回転部材５２と伝動部材との位置関係を連続的に変化させることにより、変速比（入力側回転部材５１の回転速度と出力側回転部材５２の回転速度との比）を無段階に変化させ得る。また、無段変速機５は、挟圧力制御手段５４を駆動して入力側回転部材５１を変位させることにより、入力側回転部材５１および出力側回転部材５２と伝動部材との挟圧力を調整できる。

制御装置６は、電子制御部と、各種センサとを有する。電子制御部は、例えば、駆動装置２のスロットルバルブ２１の開度制御、無段変速機５の挟圧力制御手段５４の駆動制御などを行う。各種センサには、例えば、アクセル６１の開度を検出するアクセル開度センサ、シフト装置６２の変速モードを検出する変速モードセンサ、シフト装置６２のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサなどが含まれる（図示省略）。この制御装置６は、各種センサの出力値に基づいて、後述する高応答マニュアルシフト制御、マニュアルアップシフト変速時の挟圧力制御などを行う。

この駆動システム１では、まず、駆動装置２が駆動トルクを発生し、この駆動トルクが流体伝動装置３を介して前後進切換装置４に伝達される。前後進切換装置４では、シフトレバー（図示省略）のレンジ切換操作により出力軸の回転方向が切り換えられて、車両の前後進が切り換えられる。次に、駆動トルクが前後進切換装置４から無段変速機５に伝達されて、所定の変速比にて変速される。そして、この動力トルクが減速歯車機構７を介して出力軸８に伝達され、この出力軸８から車両のドライブシャフト（図示省略）に伝達される。

［高応答マニュアルシフト制御］
また、この駆動システム１では、自動変速制御とマニュアルシフト制御（手動変速制御）とを選択的に行い得る。自動変速制御では、無段変速機５の変速比が車両の走行状態（例えば、アクセル開度や車速など）に基づいて制御される。マニュアルシフト制御では、無段変速機５の変速比がドライバーの手動操作に基づいて制御される。なお、自動変速制御とマニュアルシフト制御との切り換えは、例えば、ドライバーによるシフト装置６２の操作により行われる。

ここで、マニュアルシフト制御では、車両の機敏な動作を実現するために、無段変速機５における変速比の変化率（変速速度）が自動変速制御よりも大きく設定される。例えば、減速時にてマニュアルダウンシフト変速が行われると、変速比が通常より速い速度で増加する。すると、大きなエンジンブレーキが発生して、変速ショック（減速ショック）が発生する。一方、加速時にてマニュアルアップシフト変速が行われると、変速比が通常より速い速度で減少する。すると、無段変速機５の回転部材に大きな慣性トルクが発生して、変速ショック（加速ショック）が発生する。したがって、マニュアルシフト制御時には、これらの変速ショックを緩和する必要がある。

そこで、この駆動システム１では、マニュアルシフト制御時にて、駆動装置２のトルク制御（エンジントルク制御）が併せて行われる（高応答マニュアルシフト制御）。このトルク制御では、スロットルバルブ２１の開度制御が行われて、マニュアルシフト制御時に発生するエンジンブレーキあるいは慣性トルクが緩和される。これにより、マニュアルシフト制御時の変速ショックが緩和され、また、マニュアルシフト制御の応答性が向上する。

例えば、減速時にてマニュアルダウンシフト変速が行われると、スロットルバルブ２１の開度を一時的に増加させて、その後に徐々に復帰させる。すると、駆動装置２の出力トルクが増加して、エンジンブレーキ力が緩和される。これにより、マニュアルシフト制御時の変速ショックが緩和される。一方、加速時にてマニュアルアップシフト変速が行われると、スロットルバルブ２１の開度を一時的に減少させて、その後に徐々に復帰させる。すると、駆動装置２の出力トルクが減少して、無段変速機５の慣性トルクが緩和される。これにより、マニュアルシフト制御時の変速ショックが緩和される。

［高応答マニュアルアップシフト制御時の挟圧力制御］
ここで、無段変速機５の理論挟圧力（限界挟圧力）は、駆動装置２側からの入力トルクに基づいて決定される。このため、上記のように、マニュアルシフト制御中であってマニュアルアップシフト変速時にてスロットルバルブ２１の開度を一時的に減少させる制御が行われると、駆動装置２の出力トルクが減少して理論挟圧力が低下する。すると、挟圧力が不足して、各回転部材５１、５２と伝動部材との間にグロススリップが生じるおそれがある。

そこで、この駆動システム１では、マニュアルアップシフト変速時にてスロットル開度を減少させて駆動装置２の出力トルクを減少させる制御（高応答マニュアルアップシフト制御）が行われるときに、無段変速機５の挟圧力を増加させる制御（挟圧力制御）が行われる。これにより、無段変速機５の挟圧力が確保されるので、伝動部材のグロススリップが抑制され、また、伝動部材の挟圧力が最適化される。

例えば、この実施例では、上記の挟圧力制御が以下のように行われる（図２参照）。まず、マニュアルシフト制御（手動変速モード）中か否かの判定が行われる（ステップＳＴ１）。この判定ステップＳＴ１では、例えば、シフト装置６２に設置された変速モードセンサの出力信号に基づいて判定が行われる。そして、ステップＳＴ１が肯定判定の場合には、ステップＳＴ２に進み、否定判定の場合には、処理が終了される。

次に、ステップＳＴ２では、高応答マニュアルシフト制御を許可するか否かの判定が行われる。すなわち、スロットルバルブ２１の開度制御により駆動装置２の出力トルクを制御できるか否かの判定が行われる。この判定ステップＳＴ２では、例えば、先行する変速に伴うスロットルバルブ２１の開度制御が完了していない場合、駆動装置２の温度や無段変速機５の油温などが所定の範囲外にある場合、スロットル開度が所定の範囲外にある場合には、スロットルバルブ２１の開度制御を実行できないため、否定判定が行われる。そして、ステップＳＴ２が肯定判定の場合には、ステップＳＴ３に進み、否定判定の場合には、処理が終了される。

次に、ステップＳＴ３では、マニュアルアップシフト変速中か否かの判定が行われる。この判定ステップＳＴ３では、例えば、シフト装置６２に設置されたシフトポジションセンサの出力信号に基づいて判定が行われる。そして、ステップＳＴ３が肯定判定の場合には、ステップＳＴ４に進み、否定判定の場合には、ステップＳＴ５に進む。

次に、ステップＳＴ４では、高応答マニュアルシフト制御が実施され、且つ、マニュアルアップシフト変速時の挟圧力制御が行われる。すなわち、マニュアルシフト制御の実行中にてマニュアルアップシフト変速が行われたときに（ＳＴ１およびＳＴ３）、スロットル開度制御により駆動装置２のトルク制御が行われる（高応答マニュアルシフト制御）。これにより、マニュアルアップシフト変速により発生する無段変速機５の慣性トルクが緩和されて、変速ショックが緩和され、また、マニュアルシフト制御の応答性が向上する。また、マニュアルアップシフト変速時にて無段変速機５の挟圧力を増加させる制御が行われる（高応答マニュアルアップシフト変速時の挟圧力制御）。これにより、無段変速機５の伝動部材のグロススリップが抑制され、また、伝動部材の挟圧力が最適化される（図３参照）。

なお、図３は、マニュアルアップシフト変速時にて挟圧力制御が行われたときのタイムチャートを示している。同図に示す従来例は、無段変速機の変速速度増加要求中にて、変速比に基づいて挟圧力の増加量を算出して挟圧力を増加させる構成を有している。また、同図に示す比較例は、無段変速機の変速速度増加要求中においても挟圧力を増加させずに理論挟圧力のみで運転する構成を有している。同図に示すように、この実施例にかかる駆動システム１では、理想的な挟圧力が得られることがわかる。

一方、ステップＳＴ５では、先に行われたマニュアルアップシフト変速の終了時から所定時間内であるか否かの判定が行われる。そして、肯定判定の場合には、高速マニュアルアップ時の押圧アップが継続され（ステップＳＴ６）、否定判定の場合には、処理が終了される。

なお、ステップＳＴ４では、無段変速機５の挟圧力の増加量が無段変速機５に対する入力トルクに基づいて算出される。具体的には、吸入空気量およびエンジン回転数に基づくエンジントルクから無段変速機５への入力トルクが算出され、この入力トルクに基づいて理論挟圧力が算出される。そして、アクセル開度およびエンジン回転数に基づく所定のマップからエンジントルク（図示エンジントルク）が算出され、このエンジントルクに基づいて仮想入力トルクが算出され、この仮想入力トルクに基づいて挟圧力の増加量が算出される。そして、この理論挟圧力および挟圧力の増加量（挟圧アップ量）に基づいて挟圧力指令値（押圧力指令値）が算出され、この挟圧力指令値が挟圧力制御手段５４に入力されて挟圧力制御が行われる。また、この算出ステップでは、以下の数式（１）〜数式（９）が用いられる

［挟圧力指令値の算出］
挟圧力指令値＝理論挟圧力＋挟圧アップ量（１）

［理論挟圧力の算出］

［挟圧アップ量］

上記のように、この実施例では、駆動装置２の吸入空気量に基づくエンジントルクから入力トルクが算出され、この入力トルクに基づいて理論挟圧力が算出されている（数式（２）〜数式（４）参照）。また、アクセル開度およびエンジン回転数に基づく所定のマップからエンジントルクが算出され、このエンジントルクに基づいて仮想入力トルクが算出され、この仮想入力トルクに基づいて挟圧力増加量および挟圧力指令値が算出されている（数式（５）〜数式（９）参照）。したがって、スロットル開度の減少による理論挟圧力の低下が考慮されて、無段変速機５への挟圧力指令値が算出されている。これにより、無段変速機５の挟圧力の適正化が図られている。

［効果］
以上説明したように、この駆動システム１では、（１）マニュアルアップシフト変速時にてスロットル開度を減少させて駆動装置２の出力トルクを減少させる制御（高応答マニュアルアップシフト制御）が行われるときに、無段変速機５の挟圧力を増加させる制御（挟圧力制御）が行われる。これにより、無段変速機５の挟圧力が確保されるので、伝動部材のグロススリップが抑制される利点がある。また、伝動部材の挟圧力が最適化される利点がある。また、挟圧力の増加量を適合する必要がないため、車種展開が容易という利点がある。

また、この駆動システム１では、（２）高応答マニュアルアップシフト制御の実行中にて、スロットル開度の減少により理論挟圧力が低下することが考慮されて、無段変速機５の挟圧力の増加量が算出されるので、無段変速機５の挟圧力が適正に確保される利点がある。例えば、高応答マニュアルアップシフト制御の実行中にて変速比に基づいて挟圧力の増加量を算出し、この挟圧力の増加量を理論挟圧力に加算して挟圧力指令値を算出する構成（図３中の従来例。特許文献１参照。）では、スロットル開度の減少に伴うトルクダウン制御が考慮されていないため、挟圧力が不足して伝動部材（ベルト）がグロススリップするおそれがある。

以上のように、この発明にかかる駆動システムは、マニュアルアップシフト変速時にてスロットル開度制御が行われるときに、無段変速機の挟圧力を適正に確保して伝動部材のグロススリップを抑制できる点で有用である。

１駆動システム
２駆動装置
２１スロットルバルブ
３流体伝動装置
４前後進切換装置
５無段変速機
５１，５２回転部材
６制御装置
７減速歯車機構
８出力軸
５１、５２回転部材
５４挟圧力制御手段

Claims

スロットルバルブの開度制御により出力トルクを制御できる駆動装置と、回転部材と伝動部材との位置関係を連続的に変化させて前記駆動装置からの出力トルクの変速比を無段階に変化させる無段変速機とを備える駆動システムであって、
前記無段変速機が前記回転部材と前記伝動部材との挟圧力を制御する挟圧力制御手段を有し、且つ、マニュアルアップシフト変速時にて、前記スロットルバルブが開度を減少させると共に前記挟圧力制御手段が挟圧力を増加させるときに、前記スロットルバルブの開度減少による理論挟圧力の低下を考慮して前記挟圧力の増加量が算出されることを特徴とする駆動システム。