JP2011021718A - 無段変速機 - Google Patents

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Abstract

【課題】協調変速時にエンジンが吹け上がることを防止する無段変速機を提供する。
【解決手段】イナーシャフェーズ中に、副変速機構(30)を第1変速段から第2変速段へと徐々に変速させるとともに、スルー変速比が変化しないように、バリエータ(20)の変速比を副変速機構(30)の変速と逆方向に制御する協調変速を行う協調変速手段と、協調変速時に、エンジン(1)の吹け上がりを判定する吹け上がり判定手段と、協調変速時に吹け上がり判定手段によってエンジン(1)の吹け上がりを判定した場合に、バリエータ(20)の変速速度を低下させる変速速度低下手段と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、無段変速機に関し、特に、無段変速機が無段変速機構と副変速機構を備えるものに関する。
無段変速機(以下、「CVT」という。)は、変速比を無段階に変化させることができる変速機である。
CVTを搭載した車両では、従来の有段変速機を備えた車両に比べてエンジンをより効率のよい運転条件で使用することができ、車両の動力性能と燃費性能の向上が期待できる。
CVTを搭載した車両の動力性能と燃費性能をさらに向上させるには、CVTがとりうる変速比の範囲(以下、「レシオ範囲」という。)を拡大するのが好適である。
CVTのレシオ範囲を拡大すれば、発進時・加速時にはよりLow側の変速比を使用して車両の動力性能をさらに向上させ、高速走行時にはよりHigh側の変速比を使用して車両の燃費性能をさらに向上させることができる。
CVTのレシオ範囲を拡大するにはプーリの径を拡大すればよいが、プーリ径を拡大するとCVTが大型化して重量が増大するため、好ましくない。
そこで、CVTの前段あるいは後段に前進2段の副変速機構を直列に設け、車両の運転条件に応じてこの副変速機構の変速段を変更するように構成した無段変速機(特許文献1参照)が知られている。
この特許文献1のような無段変速機では、CVTを大型化することなく広いレシオ範囲を実現することができる。
特開平05−79554号公報
前述の引用文献1に記載の無段変速機では、副変速機のギヤ段のアップシフトが開始されたときに、無段変速機の変速比を所定の変速速度で速やかに変速させている(協調変速と呼ぶ)。
この協調変速において、副変速機の変速速度と無段変速機との変速速度にズレが生じた場合、変速機全体としてのスルー変速比が変化する。このスルー変速比の変化によっては、エンジン回転速度が増大してエンジンが吹け上がる可能性がある。
特に、スロットル全開等の高回転運転時にこのようなズレが発生した場合には、エンジンの吹け上がりによって、エンジンがオーバーレブする慮がある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、副変速機構と無段変速機構とを直列に備えた変速機において、協調変速時にエンジンが吹け上がることを防止する無段変速機を提供することを目的とする。
本発明の一実施態様によると、車両に搭載され、エンジンの回転速度を変速する無段変速機であって、この無段変速機は、変速比を無段階に変更することができる無段変速機構(以下、「バリエータ」という)を備える。
また、この無段変速機は、バリエータの後段かつバリエータに対して直列に備えられ、前進用変速段として第1変速段と、第1変速段よりも変速比が小さい第2変速段と、を備える副変速機構を備える。
また、この無段変速機は、車両の運転状態に基づいて、バリエータの変速比と副変速機構の変速段とを変更して、バリエータ及び副変速機構の全体の変速比であるスルー変速比を変更する変速制御部を備える。
また、変速制御部は、イナーシャフェーズ中に、副変速機構を第1変速段から第2変速段へと徐々に変速させるとともに、スルー変速比が変化しないように、バリエータの変速比を副変速機構の変速と逆方向に制御する協調変速を行う協調変速手段を備える。
また、変速制御部は、協調変速時に、エンジンの吹け上がりを判定する吹け上がり判定手段を備える。
また、変速制御部は、協調変速時に吹け上がり判定手段によってエンジンの吹け上がりを判定した場合に、バリエータの変速速度を低下させる変速速度低下手段を備える。
本発明によると、イナーシャフェーズにおける協調変速時にエンジンの吹け上がりを判定した場合は、バリエータの変速速度を低下させように制御するので、スルー変速比の変化を抑制して、エンジンの吹け上がりを低減することができる。
本発明の第1の実施形態の変速機を搭載した車両の説明図である。 本発明の第1の実施形態の変速機コントローラの構成の一例を示す説明図である。 本発明の第1の実施形態の変速マップの一例を示す説明図である。 本発明の第1の実施形態のモード切換変速処理のタイムチャートである。 本発明の第1の実施形態の変速比のズレが発生した場合のタイムチャートである。 本発明の第1の実施形態のエンジン吹け上がり低減の概要を示すタイムチャートである 本発明の第1の実施形態の第一判定回転速度を一定に設定した場合の例を示すタイムチャートである。 本発明の第1の実施形態の第一判定回転速度のマップを示す説明図である。 本発明の第1の実施形態のバリエータの変速比の遅らせ度合のマップを示す説明図である。 本発明の第1の実施形態のエンジン吹け上がりを低減する処理の概要を示すタイムチャートである。 本発明の第1の実施形態の締結側の油圧の増圧分のマップを示す説明図である。 本発明の第1の実施形態の変速制御のフローチャートである。 本発明の第2の実施形態のエンジン吹け上がりを低減する処理の概要を示すタイムチャートである。 本発明の第2の実施形態の目標回転速度への到達度合いのマップを示す説明図である。 本発明の第2の実施形態の変速制御のフローチャートである。
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の説明において、ある変速機構の「変速比」は、当該変速機構の入力回転速度を当該変速機構の出力回転速度で割って得られる値である。
また、「最Low変速比」は当該変速機構の最大変速比を意味し、「最High変速比」は当該変速機構の最小変速比を意味する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態の無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。
この車両は動力源としてエンジン1を備える。エンジン1の出力回転は、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータ2、第1ギヤ列3、無段変速機(以下、単に「変速機4」という。)、第2ギヤ列5、終減速装置6を介して駆動輪7へと伝達される。
第2ギヤ列5には駐車時に変速機4の出力軸を機械的に回転不能にロックするパーキング機構8が設けられている。
また、車両には、エンジン1の動力の一部を利用して駆動されるオイルポンプ10と、オイルポンプ10からの油圧を調圧して変速機4の各部位に供給する油圧制御回路11と、油圧制御回路11を制御する変速機コントローラ12とが設けられている。
この油圧制御回路11と変速機コントローラ12が、変速制御手段を構成する。
変速機4は、ベルト式無段変速機構(以下、「バリエータ20」という。)と、バリエータ20の後段かつバリエータ20に対して直列に設けられる副変速機構30とを備える。
なお、「後段に設けられる」とはエンジン1から駆動輪7に至るまでの動力伝達経路において副変速機構30がバリエータ20よりも駆動輪7側に設けられるという意味である。
また、「直列に設けられる」とは同動力伝達経路においてバリエータ20と副変速機構30が直列に設けられるという意味である。
副変速機構30は、この例のようにバリエータ20の出力軸に直接接続されていてもよいし、その他の変速ないし動力伝達機構(例えば、ギヤ列)を介して接続されていてもよい。
バリエータ20は、プライマリプーリ21と、セカンダリプーリ22と、プーリ21、22の間に掛け回されるVベルト23とを備える。
プーリ21、22は、固定円錐板と、この固定円錐板に対してシーブ面を対向させた状態で配置され固定円錐板との間にV溝を形成する可動円錐板とにより構成される。
そして、プーリ21、22は、この可動円錐板の背面に、可動円錐板を軸方向に変位させる油圧シリンダ23a、23bを備える。
油圧シリンダ23a、23bに供給される油圧を調整すると、V溝の幅が変化してVベルト23と各プーリ21、22との接触半径が変化し、バリエータ20の変速比vRatioが無段階に変化する。
副変速機構30は前進2段、後進1段の変速機構である。
副変速機構30は、2つの遊星歯車のキャリアを連結したラビニョウ型遊星歯車機構31と、ラビニョウ型遊星歯車機構31を構成する複数の回転要素に接続され、それらの連係状態を変更する複数の摩擦締結要素を備える。
なお、摩擦締結要素はLowブレーキ32、Highクラッチ33、Revブレーキ34等から構成される。
各摩擦締結要素32〜34への供給油圧を調整し、各摩擦締結要素32〜34の締結・解放状態を変更すると、副変速機構30の変速段が変更される。
例えば、Lowブレーキ32を締結し、Highクラッチ33とRevブレーキ34を解放すれば副変速機構30の変速段は1速となる。
また、Highクラッチ33を締結し、Lowブレーキ32とRevブレーキ34を解放すれば副変速機構30の変速段は1速よりも変速比が小さな2速となる。
また、Revブレーキ34を締結し、Lowブレーキ32とHighクラッチ33を解放すれば副変速機構30の変速段は後進となる。
なお、本発明の実施形態では、バリエータ20がベルト式無段変速機構によって構成されている例を示したが、これに限られない。例えば、チェーンをプーリで挟持するチェーン式の無段変速機構や、パワーローラを入出力ディスクで挟持するトロイダル式(フルトロイダル・ハーフトロイダル)の無段変速機構など、他の無段変速機構を用いてもよい。
図2は変速機コントローラ12の構成の一例を示す説明図である。
変速機コントローラ12は、CPU121と、RAM・ROMからなる記憶装置122と、入力インターフェース123と、出力インターフェース124と、これらを相互に接続するバス125とから構成される。
入力インターフェース123は、エンジン1のスロットルバルブ開度(TVO)を検出するスロットル開度センサ41の出力信号が入力される。
また、変速機4の入力回転速度、すなわち、プライマリプーリ21の回転速度(Npri)を検出する回転速度センサ42の出力信号が入力される。
また、車両の走行速度(VSP)を検出する車速センサ43の出力信号、変速機4の油温を検出する油温センサ44の出力信号、セレクトレバーの位置を検出するインヒビタスイッチ45の出力信号などが入力される。
記憶装置122は、変速機4の変速制御プログラム、この変速制御プログラムで用いる変速マップ等を格納する。
CPU121は、記憶装置122に格納されている変速制御プログラムを実行し、入力インターフェース123を介して入力される各種信号に対して各種演算処理を施して変速制御信号を生成する。
生成された変速制御信号は、出力インターフェース124を介して油圧制御回路11に出力する。CPU121が演算処理で使用する各種値、その演算結果は記憶装置122に適宜格納される。
油圧制御回路11は、複数の流路、複数の油圧制御弁で構成される。
油圧制御回路11は、変速機コントローラ12からの変速制御信号に基づいて、複数の油圧制御弁を制御して油圧の供給経路を切り換えるとともにオイルポンプ10で発生した油圧から必要な油圧を調製し、これを変速機4の各部位に供給する。
これにより、バリエータ20の変速比vRatio、副変速機構30の変速段が変更され、変速機4の変速が行われる。
図3は、変速機コントローラ12が記憶する変速マップの一例を示す説明図である。
この変速マップは、変速機4の動作点が車速VSPとプライマリ回転速度Npriとに基づき決定される。
変速機4の動作点と変速マップ左下隅の零点を結ぶ線の傾きが変速機4の変速比(バリエータ20の変速比vRatioに副変速機構30の変速比を掛けて得られる全体の変速比、以下、「スルー変速比Ratio」という。)を表している。
この変速マップには、従来の無段変速機の変速マップと同様に、スロットル開度TVO毎に変速線が設定されており、変速機4の変速はスロットル開度TVOに応じて選択される変速線に従って行われる。
なお、図3では簡単のため、全負荷線(スロットル開度TVO=8/8のときの変速線)、パーシャル線(スロットル開度TVO=4/8のときの変速線)、コースト線(スロットル開度TVO=0のときの変速線)のみを示す。
変速機4が低速モードのときは、変速機4はバリエータ20の変速比vRatioを最大にして得られる低速モード最Low線とバリエータ20の変速比vRatioを最小にして得られる低速モード最High線の間で変速することができる。
このとき、変速機4の動作点はA領域とB領域内を移動する。
一方、変速機4が高速モードのときは、変速機4はバリエータ20の変速比vRatioを最大にして得られる高速モード最Low線とバリエータ20の変速比vRatioを最小にして得られる高速モード最High線の間で変速することができる。
このとき、変速機4の動作点はB領域とC領域内を移動する。
副変速機構30の各変速段の変速比は、低速モード最High線に対応する変速比(低速モード最High変速比)が高速モード最Low線に対応する変速比(高速モード最Low変速比)よりも小さくなるように設定される。
これにより、低速モードでとりうる変速機4のスルー変速比Ratioの範囲である低速モードレシオ範囲と高速モードでとりうる変速機4のスルー変速比Ratioの範囲である高速モードレシオ範囲とが部分的に重複する。
変速機4の動作点が高速モード最Low線と低速モード最High線で挟まれるB領域にあるときは、変速機4は低速モード、高速モードのいずれのモードも選択可能になっている。
また、この変速マップ上には副変速機構30の変速を行うモード切換変速線(副変速機構30の1−2変速線)が低速モード最High線上に重なるように設定されている。
モード切換変速線に対応するスルー変速比(以下、「モード切換変速比mRatio」という。)は低速モード最High変速比と等しい値に設定される。
そして、変速機4の動作点がモード切換変速線を横切った場合、すなわち、変速機4のスルー変速比Ratioがモード切換変速比mRatioを跨いで変化した場合は、変速機コントローラ12はモード切換変速制御を行う。
このモード切換変速制御では、変速機コントローラ12は、副変速機構30の変速を行うとともに、バリエータ20の変速比vRatioを副変速機構30の変速比が変化する方向と逆の方向に変更する。
具体的には、変速機4のスルー変速比Ratioがモード切換変速比mRatioよりも大きい状態から小さい状態になったときは、変速機コントローラ12は、副変速機構30の変速段を1速から2速に変更する。
このとき同時に、バリエータ20の変速比vRatioを変速比大側に変更する。
逆に、変速機4のスルー変速比Ratioがモード切換変速比mRatioよりも小さい状態から大きい状態になったときは、変速機コントローラ12は、副変速機構30の変速段を2速から1速に変更する。
このとき同時に、バリエータ20の変速比vRatioを変速比小側に変更する。
モード切換変速時は、バリエータ20の変速比vRatioを副変速機構30の変速比変化と逆の方向に変化させるのは、変速機4のスルー変速比Ratioの段差により生じる入力回転の変化にともなう運転者の違和感を抑えるためである。
なお、このようにスルー変速のRatio変化を抑えて、副変速機構30の変速比の変化とバリエータ20の変速比の変化とを互いに逆方向となるように変速させる動作を、本発明の実施形態では「協調変速」と呼ぶ。
次に、モード切換変速制御について説明する。
図4は、本実施形態の変速機4における、低速モードから高速モードに切換えるモード切換変速処理のタイムチャートである。
なお、変速機4のプライマリプーリ21の回転速度Npriとエンジン回転速度Neとは、トルクコンバータ2がロックアップ状態のときに同一と見なせるため、以降は、変速機4への入力回転速度として、エンジン回転速度Neを用いて説明する。
この図4に示すタイムチャートは、図3に示す変速マップにおいて、スロットル開度TVOに応じて選択される変速線が、モード切換変速線をまたいでC領域へと移行した場合に行われるモード切換変速処理の例を示す。
変速機コントローラ12は、現在の車両の状態に基づいて副変速機構30の変速段を1速から2速に変速させることを決定した場合は、まず、Highクラッチ33の締結及びLowブレーキ32の解放を準備する準備フェーズに移行する(t0)。
準備フェーズでは、変速機コントローラ12は、締結側のクラッチであるHighクラッチ33の油圧を一時的に高めるプリチャージを行った後に、所定油圧に設定して待機する。また、解放側のLowブレーキ32の油圧も所定油圧に設定して待機する。
次に、締結側のHighクラッチ33と解放側のLowブレーキ32とでトルクの架け替えを行うトルクフェーズに移行する(t1)。
次に、副変速機構30とバリエータ20とを変速するイナーシャフェーズに移行する(t2)。
イナーシャフェーズでは、変速機コントローラ12は、締結側のHighクラッチ33の油圧を徐々に高めて、Highクラッチ33を徐々に締結させる。このとき、解放側のLowブレーキ32の油圧は準備フェーズで決定した所定油圧に維持する。
これにより、Lowブレーキ32が徐々に解放されるとともにHighクラッチ33が徐々に締結されて、副変速機構30が1速から2速へと徐々に変速する。
副変速機構30の変速が行われているとき、変速機コントローラ12は、バリエータ20の変速比vRatioを、副変速機構30の変速比の変化と逆方向となるように徐々に変速させる。
具体的には、変速機コントローラ12が、油圧シリンダ23a、23bに供給する油圧を調整して各プーリ21、22のV溝の幅を変化させて、バリエータ20の変速比vRatioを小側から大側へと無段階に変化させる。
これにより、スルー変速比Ratioの変化を抑制しながら、副変速機構30の変速比の変化とバリエータ20の変速比vRatioの変化とを互いに逆方向となるように変速させる協調変速が実施される。
また、このように、変速機コントローラ12が、スルー変速比Ratioが変化しないように、バリエータ20の変速比vRatioを副変速機構30の変速と逆方向に制御する協調変速を行うことにより、協調変速手段が構成される。
副変速機構30において1速から2速への変速が完了した後、終了フェーズに移行する(t3)。
終了フェーズでは、変速機コントローラ12が、締結側のHighクラッチ33の油圧を所定油圧まで増圧してHighクラッチ33を完全に締結する。解放側のLowブレーキ32の油圧はドレンとして、Lowブレーキ32を完全に解放する。
以上の処理により、副変速機構30における、1速から2速への変速が終了する(t4)。
このように構成された変速機4における協調変速では、副変速機構30とバリエータ20とは、スルー変速比Ratioが変化しないように変速するため、通常の状態では、協調変速中のエンジン回転速度Neは変化しない。
しかしながら、油圧回路における制御遅れやクラッチ・ブレーキ等の締結・解放のタイミングのズレによって、これら副変速機構30とバリエータ20との変速比の変化に若干のズレが生じる場合がある。
特に、アクセル開度TVOが0でない場合(アクセルONの場合)において、協調変速時に副変速機構30の変速が遅れた場合、又は、バリエータ20の変速が早まった場合は、スルー変速比が変化する。
図5は、このような協調変速中にスルー変速比Ratioが変化してエンジン回転速度Neが変化した場合のタイムチャートである。
協調変速では、通常の状態では、副変速機構30の変速比の変化及びバリエータ20の変速比vRatioの変化は、一点鎖線で示すように、互いに逆方向となっている。
ここで、副変速機構30の変速比の変化が通常の状態よりも遅れた場合(太実線で示す)又はバリエータ20の変速比vRatioの変化が通常の状態よりも速まった場合(太実線で示す)は、スルー変速比Ratioが変化してエンジン回転速度Neが上昇する。
このように、変速比の変化に遅れや速まりが生じて協調が崩れた場合は、エンジン回転速度Neが上昇し、エンジン1が吹け上がる。
特に、高速走行時などアクセル開度TVOが大きい場合には、エンジン1の吹け上がりによってオーバーレブの可能性がある。
そこで、本発明の実施形態では、以下に説明するような制御によって、協調変速時のスルー変速比Ratioの変化を抑制して、エンジンの吹け上がりを低減するように構成した。
図6は、本実施形態の協調変速において、バリエータ20の変速速度を低下させることによるエンジン吹け上がり低減の概要を示すタイムチャートである。
前述のように、副変速機構30の変速比の推移が遅れ側にズレた場合、及び/又は、バリエータ20の変速比vRatioの変化が速まる側にズレた場合は(太点線)、エンジン回転速度Neが上昇する(太点線)。
ここで、本実施形態では、協調変速のイナーシャフェーズ中に、後述する第一判定回転速度Nr1により、エンジン回転速度Neの上昇を検出してエンジンの吹け上がりを判定する。エンジンの吹け上がりを判定した場合は、バリエータ20の変速を制御する。
具体的には、変速機コントローラ12が、油圧シリンダ23a、23bに供給する油圧を調整して、バリエータ20の変速比vRatioの到達目標変速比への応答を遅らせる。
これにより、バリエータ20の変速速度を低下させる(太実線)。
この制御によって、スルー変速比Ratioの変化を抑制して、エンジン回転速度Neの増大を抑制する(太実線)。これによりエンジン1の吹け上がりを低減する。
エンジンの吹け上がりの判定は、変速機4に入力されるプライマリプーリ回転速度Npriから到達目標回転速度Ndを差し引いた値である吹け上がり回転速度Nbと、所定値(第一判定回転速度Nr1)との比較によって行われる。
なお、到達目標回転速度Ndは、変速機コントローラ12が、車速VSP、スロットル開度TVO等の車両の状態から変速マップを参照して演算された到達目標変速比DRasioに対応する回転速度である。
なお、この第一判定回転速度Nr1は、イナーシャフェーズの進行度に応じて変化させることが望ましい。
イナーシャフェーズの初期において吹け上がりを判定してバリエータ20の変速を遅らせるよう制御した場合は、バリエータ20の遅れによってスルー変速比が小側に引き込まれ、エンジン回転速度Neが低下する場合がある。
図7は、第一判定回転速度Nr1を一定に設定した場合の例を示すタイムチャートである。
イナーシャフェーズが開始され、副変速機構30及びバリエータ20が徐々に変速を行う。このとき、副変速機構30の変速に遅れが生じ、スルー変速比Ratioが変化した場合は、エンジン回転速度Neが上昇する。
ここで、エンジン回転速度Neの上昇により、吹け上がり判定回転速度Nbが第一判定回転速度Nr1を上回ったと判定した場合は、変速機コントローラ12は、バリエータ20の変速比vRatioの変化を遅らせる制御を実行する。
このとき、第一判定回転速度Nr1を、イナーシャフェーズの進行によらず一律に設定した場合は、図7に示すように、イナーシャフェーズの初期にバリエータ20の変速を遅らせることになる(太点線)。
この結果、イナーシャフェーズ後期において、バリエータ20の変速速度の低下量が大きくなりすぎて、エンジン回転速度Neが引き込まれることにより、エンジン回転速度Neの低下が懸念される(太実線)。
そこで、本実施形態では、図8に示すマップのように、第一判定回転速度Nr1の値を、イナーシャフェーズの進行度合いに応じて変更するように設定した。
このように、イナーシャフェーズの初期では、第一判定回転速度Nr1を大きく設定することによって、バリエータ20の変速速度の低下によるエンジン回転速度Neの引き込まれを防ぐ。
また、イナーシャフェーズの後期では、第一判定回転速度Nr1を小さく設定することによって、エンジン1の吹け上がりを迅速に低減する。
なお、イナーシャフェーズの進行度は、副変速機構30を1速から2速への変速前を1、変速後を0というように設定してもよい。
または、目標回転速度、実変速比、イナーシャフェーズ開始から終了までの目標時間に対する実経過時間等に基づいて、第一判定回転速度Nr1を設定してもよい。
またさらに、エンジン回転速度Neが高い場合は、エンジン1の吹け上がりによりオーバーレブの可能性が高くなる。
そこで、本実施形態では、図9に示すマップのように、エンジン回転速度Neが大きいほど、バリエータ20の変速速度の低下の度合いを大きくするように設定する。これにより、エンジンの吹け上がりによるオーバーレブを抑制する。
このように、本実施形態では、イナーシャフェーズ中における副変速機構30とバリエータ20との変速比にズレが生じ、エンジン回転速度Neが上昇した場合に、バリエータ20の変速比vRatioの変化を遅らせるように制御する。
この制御により、バリエータ20の変速速度が低下して、エンジン回転速度Neが上昇することを抑制するので、エンジンの吹け上がりを低減することができ、オーバーレブを防止することができる。
なお、以上の説明では、バリエータ20の変速比vRatioの変化を遅らせて変速速度を低下させることにより、エンジン回転速度Neの吹け上がりを抑制するように制御した。
一方、エンジン1の吹け上がりの抑制は、副変速機構30の変速速度を増大させるように制御することによっても可能である。
具体的には、副変速機構30の締結側のHighクラッチ33の締結を速めるように、締結側の油圧を増圧制御する。これにより、Highクラッチ33の締結が速まり、副変速機構30の変速を速める。これにより、副変速機構30の変速速度が増大する。
なお、このように、締結側のHighクラッチ33油圧を増圧制御した場合は、Highクラッチ33が急速に締結されるため、締結ショックが増大する。
しかしながら、エンジン1の吹け上がりが大きく、オーバーレブが懸念される状況では、締結ショックの増大を許容してでも、エンジン回転速度Neの吹け上がりを抑える必要がある。
前述のバリエータ20の遅れ制御によってもなおエンジン回転速度Neが上昇する場合は、さらに緊急的な措置として、副変速機構30の変速速度を増大する制御を行うことによって、エンジン1の吹け上がりを低減する。
図10は、本実施形態の協調変速において、バリエータ20の変速速度を低下させ、さらに副変速機構30の変速速度を増大させて、エンジン吹け上がりを低減する処理の概要を示すタイムチャートである。
前述のように、協調変速では、通常の状態では、副変速機構30の変速比の変化及びバリエータ20の変速比vRatioの変化は、細一点鎖線で示すように、互いに逆方向となっている。
副変速機構30の変速比の変化が通常の状態よりも遅れた場合(太実線で示す)又は、バリエータ20の変速比vRatioの変化が通常の状態よりも速まった場合(太実線で示す)は、スルー変速比Ratioが変化してエンジン回転速度Neが上昇する。
これに対して、イナーシャフェーズ中(t1−t5)に、吹け上がり回転速度Nbが第一判定回転速度Nr1を上回ったか否かを判定する。
吹け上がり回転速度Nbが第一判定回転速度Nr1を上回った場合は、バリエータ20の変速比vRatioの変化を遅らせて、変速速度を低下させるように制御する(t2)。
バリエータ20の変速速度を制御したにもかかわらず、さらにエンジン回転速度Neが上昇した場合は、図中の太点線に示すように、エンジン回転速度がさらに上昇する。
そこで、吹け上がり回転速度Nbが第二判定回転速度Nr2を上回った場合は、変速機コントローラ12は、副変速機構30の変速速度を増大する制御を実行する(t3)。
具体的には、変速機コントローラ12は、副変速機構30の締結側のHighクラッチ33の油圧を、Highクラッチ33が直ちに締結するために必要な油圧まで高めるように制御する(太点線)。
このような制御によって、副変速機構30の変速速度が増大されて、スルー変速比Ratioが大きく変化することが抑制される。これにより、エンジン1が大きく吹け上がることによるオーバーレブを抑制する。
なお、図9において前述したように、エンジン回転速度Neが大きければ、エンジン1の吹け上がりによりオーバーレブの可能性が高くなる。
そこで、図11に示すマップのように、エンジン回転速度Neが大きいほど、副変速機構30の締結側のHighクラッチ33の油圧の増圧分を大きくするように設定する。これにより、エンジン1の吹け上がりによるオーバーレブを抑制する。
図12は、本実施形態の変速機コントローラ12が実行する変速制御のフローチャートである。
このフローチャートは、変速機コントローラ12の記憶装置122に格納された変速プログラムをCPU121が読み込んで実行することによって実現される。
なお、この図12に示すフローチャートは、所定周期(例えば10ms)ごとに実行される。
まず、変速機コントローラ12は、現在の車両の状態(スロットル開度TVO、車速VSP、プライマリプーリ回転速度Npri、エンジン回転速度Ne等)を取得して、図3に示す変速マップから到達目標変速比Ratio0を取得する(S101)。
変速機コントローラ12は、この到達目標変速比Ratio0に基づいて、変速機4のスルー変速比Ratioが所望の応答で追従するように制御する。
なお、副変速機構30の変速比は、モード切換変速制御中以外は1速又は2速であるので、変速機コントローラ12は、バリエータ20の変速比vRatioのみを制御して、到達目標変速比Ratio0にスルー変速比Ratioが追従するように制御する。
次に、変速機コントローラ12は、副変速機構30が、モード切換変速制御中であるか否かを判定する(S102)。
副変速機構30が、1速から2速、又は、2速から1速へのモード切換変速制御中であると判定した場合は、ステップS103に移行する。
副変速機構30がモード切換変速制御中でないと判定した場合、すなわち、副変速機構30が1速又は2速のいずれかに締結されている場合は、ステップS113に移行する。
ステップS113では、変速機コントローラ12は、到達目標変速比Ratio0に基づいて、バリエータ20の変速制御を実行する。
次に、ステップS114では、変速機コントローラ12は、副変速機構30の締結側のHighクラッチ33(又はLowブレーキ32)の締結力を維持するための油圧制御を実行する。
このステップS114の後、本フローチャートによる処理を終了する。
ステップS102において、副変速機構30が変速制御中であると判定した場合は、ステップS103に移行する。
ステップS103では、変速機コントローラ12は、現在実行されている副変速機構30の変速がアップシフトであるか、すなわち、低速モード(1速)から高速モード(2速)へのモード切換変速制御であるか否かを判定する。
アップシフトでないと判定した場合、すなわち、高速モード(2速)から低速モード(1速)へのモード切換変速制御であると判定した場合は、ステップS111に移行する。
ステップS111では、変速機コントローラ12は、ダウンシフトのためのバリエータ20の変速制御を実行する。
次に、ステップS112では、変速機コントローラ12は、副変速機構30をダウンシフトするために、Highクラッチ33及びLowブレーキ32の締結力を制御する油圧制御を実行する。
このステップS112の後、本フローチャートによる処理を終了する。
ステップS103において、副変速機構30の変速がアップシフトであると判定した場合は、ステップS104に移行する。
ステップS104では、変速機コントローラ12は、現在のエンジン回転速度Neに基づいて算出される吹け上がり回転速度Nbが、第一判定回転速度Nr1を超えているか否かを判定する(吹け上がり判定)。
具体的には、変速機コントローラ12は、前述の図8に示すマップを参照して、イナーシャフェーズの進行度に対応する第一判定回転速度Nr1を取得する。そして、取得した第一判定回転速度Nr1と吹け上がり回転速度Nbとを比較する。
比較の結果、吹け上がり回転速度Nbが第一判定回転速度Nr1を超えたと判定した場合は、ステップS105に移行し、変速機コントローラ12は、バリエータ20の変速比vRatioの変化を遅らせてバリエータ20の変速速度を低下させる制御を実行する。
具体的には、変速機コントローラ12は、前述の図9に示すマップを参照して、現在のエンジン回転速度Neに対応する遅らせ度合いを取得する。
そして、バリエータ20の変速制御において、取得した遅らせ度合いを加算した制御を行う。具体的には、変速機コントローラ12が、油圧シリンダ23a、23bに供給する油圧を調整して、バリエータ20の到達目標変速比への応答を遅らせる。
この後、ステップS106に移行する。
また、ステップS104の比較の結果、吹け上がり回転速度Nbが第一判定回転速度Nr1を超えていないと判定した場合は、ステップS106に移行する。
なお、このように、変速機コントローラ12が、第一判定回転速度Nr1に基づいてエンジン1の吹け上がりを判定することで、吹け上がり判定手段が構成される。
また、このように、変速機コントローラ12が、バリエータ20の変速比vRatioの変化を遅らせて、バリエータ20の変速速度を低下させることで、変速速度低下手段が構成される。
そして、変速機コントローラ12は、副変速機構30の変速比の変化と逆方向に、バリエータ20を変速させる。
次に、変速機コントローラ12は、副変速機構30をアップシフトするために、Highクラッチ33又はLowブレーキ32のそれぞれの締結力を制御するための油圧の制御量を算出する(S107)。
次に、ステップS108において、変速機コントローラ12は、吹け上がり回転速度Nbが、第二判定回転速度Nr2を超えているか否かを判定する(過大な吹け上がり判定)。
具体的には、変速機コントローラ12は、イナーシャフェーズの進行度に対応する第二判定回転速度Nr2を取得し、取得した第二判定回転速度Nr2と吹け上がり回転速度Nbとを比較する。
比較の結果、吹け上がり回転速度Nbが第二判定回転速度Nr2を超えたと判定した場合は、ステップS109に移行し、変速機コントローラ12は、副変速機構30の変速比の進行度を速める制御を実行する。
具体的には、通常の状態の締結側の油圧の制御量に対して、前述の図11に示すマップを参照して、現在のエンジン回転速度Neに対応する増圧量を取得する。そして、この増圧量を締結側の油圧の制御量に加算する。
そして、ステップS110において、変速機コントローラ12は、算出した油圧の制御量に基づいて、Highクラッチ33又はLowブレーキ32の締結力を制御する油圧制御を実行する。
また、ステップS108の比較の結果、吹け上がり回転速度Nbが第二判定回転速度Nr2を超えていないと判定した場合は、ステップS109の処理を実行することなく、ステップS110に移行する。
なお、このように、変速機コントローラ12により構成される吹け上がり判定手段は、第二判定回転速度Nr2に基づいて、エンジン1の過大な吹け上がりを判定する。
また、このように、変速機コントローラ12が、副変速機構30の変速を速めて、副変速機構30の変速速度を増大させることで、変速速度増大手段が構成される。
このステップS110の後、本フローチャートによる処理を終了する。
以上のような制御によって、協調変速における副変速機構30の変速比の進行とバリエータ20の変速比vRatioの進行とのズレによるエンジンの吹け上がりを抑制することができる。
以上説明したように、本発明の第1の実施形態では、イナーシャフェーズ中に、エンジン1の吹け上がりを判定した場合に、バリエータ20の変速比vRatioの変化を通常の制御よりも遅らせるように制御し、バリエータ20の変速速度を低下させる。
これにより、変速機4のスルー変速比Ratioの変化が抑制され、エンジン回転速度Neの上昇によるエンジン1の吹け上がりを低減することができる。
特に、バリエータ20は、変速比を迅速かつ無段階に制御することができるため、協調変速時におけるエンジン回転速度Neの急な上昇にも迅速に制御することができる。
また、バリエータ20の変速速度を低下させる度合いは、エンジン回転速度Neが大きいほど大きくするので、エンジン1の吹け上がりによるオーバーレブを抑制することができる。
また、イナーシャフェーズ初期にバリエータ20の変速比vRatioの変化を遅らせた場合は、副変速機構30とバリエータ20との変速比のズレの関係が逆転し、逆にエンジン回転速度が低下する慮がある。
これに対して、吹け上がりの判定に用いる第一判定回転速度Nr1を、イナーシャフェーズの進行度に応じて、初期ほど判定しにくく、後期ほど判定しやすく設定した。
これにより、イナーシャフェーズの初期では、バリエータ20の変速速度の低下量が大きくなりすぎることよってエンジン回転速度Neが低下することを防ぐことができる。
そしてさらに、イナーシャフェーズの後期では、バリエータ20の変速速度の低下によってエンジン1の吹け上がりを抑制することができる。
また、吹け上がり回転速度Nbが、第一判定回転速度Nr1よりも大きい第二判定回転速度Nr2を超えた場合には、バリエータ20の変速速度を低下させるのみならず、副変速機構30の締結を速めて、副変速機構30の変速速度を増大するように制御した。
これにより、バリエータ20の制御によってもなおエンジン回転速度Neが増大している場合には、多少のショックを許容してでも、エンジン1の吹け上がりによるオーバーレブを抑制することができる。
なお、副変速機構30の変速速度の増大の度合いについても、エンジン回転速度Neが大きいほど大きくするので、エンジン1の吹け上がりによるオーバーレブを抑制することができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。
前述の第1の実施形態では、吹け上がり回転速度Nbが第二判定回転速度Nr2を超えた場合に、副変速機構30の締結側のHighクラッチ33の油圧を、Highクラッチ33が直ちに締結するために必要な油圧まで高めるように制御した。
これに対して第2の実施形態では、副変速機構30の目標回転速度への到達を速めるように制御することによって、副変速機構30の変速速度を増大するよう構成した。
なお、第2の実施形態は、第1の実施形態と変速機4の基本構成は共通である。
変速機コントローラ12は、イナーシャフェーズ中に、副変速機構30の実回転速度と目標回転速度との偏差に基づいたフィードバック制御を行って、Highクラッチ33及びLowブレーキ32の油圧の指令値を算出している。
そこで、吹け上がり回転速度Nbが第二判定回転速度Nr2を超えた場合に、副変速機構30の目標回転速度への到達を速めるように制御する。
変速機コントローラ12は、目標回転速度への到達を速めることによって、副変速機構30の実回転速度と目標回転速度との偏差に基づいたフィードバック制御により、Highクラッチ33及びLowブレーキ32の油圧の指令値を算出する。
この結果、副変速機構30の変速速度が増大する。
図13は、第2の実施形態の協調変速において、バリエータ20の変速速度を低下させ、さらに副変速機構30の変速速度を増大させて、エンジン吹け上がりを低減する処理の概要を示すタイムチャートである。
前述のように、協調変速では、通常の状態では、副変速機構30の変速及びバリエータ20の変速比vRatioの変化は、細一点鎖線で示すように、互いに逆方向となっている。
副変速機構30の変速比の変化が通常の状態よりも遅れた場合(太実線で示す)、又は、バリエータ20の変速比vRatioの変化が通常の状態よりも速まった場合(太実線で示す)は、スルー変速比Ratioが変化してエンジン回転速度Neが上昇する。
これに対して、イナーシャフェーズ中に、吹け上がり回転速度Nbが第一判定回転速度Nr1を上回ったか否かを判定する。
吹け上がり回転速度Nbが第一判定回転速度Nr1を上回った場合は、バリエータ20の変速比vRatioの変化を遅らせて、変速速度を低下させるように制御する(t2)。
バリエータ20の変速速度を制御したにもかかわらず、さらにエンジン回転速度Neが上昇した場合は、図中の太点線に示すように、エンジン回転速度がさらに上昇する。
そこで、吹け上がり回転速度Nbが第二判定回転速度Nr2を上回った場合は、変速機コントローラ12は、副変速機構30の変速速度を増大する制御を実行する(t3)。
具体的には、変速機コントローラ12は、副変速機構30の目標回転速度への到達を速めるように目標変速速度を設定する(細実線)。
そして、変速機コントローラ12は、この目標回転速度と副変速機構30の実回転速度との偏差に基づいたフィードバック制御により、締結側のHighクラッチ33の油圧を算出する。
この結果、締結側のHighクラッチ33の油圧が、副変速機構30の目標回転速度への到達が速まるように制御される(太点線)。
このような制御によって、副変速機構30の変速速度が増大されて、スルー変速比Ratioが大きく変化することが抑制される。これにより、エンジン1が大きく吹け上がることによるオーバーレブを抑制する。
なお、図9及び図11において前述したように、エンジン回転速度Neが大きければ、エンジン1の吹け上がりによりオーバーレブの可能性が高くなる。
そこで、図14に示すマップのように、エンジン回転速度Neが大きいほど、副変速機構30における目標回転速度への到達を速めるように設定する。これにより、エンジン1の吹け上がりによるオーバーレブを抑制する。
図15は、第2の実施形態の変速機コントローラ12が実行する変速制御のフローチャートである。
なお、このフローチャートの処理は、前述の第1の実施形態の図12に示すフローチャートと略同一であるが、ステップS208における吹け上がり回転速度Nbが、第二判定回転速度Nr2を超えているか否かを判定する処理以降の処理が異なる。
ステップS208の比較の結果、吹け上がり回転速度Nbが第二判定回転速度Nr2を超えたと判定した場合は、ステップS209に移行し、変速機コントローラ12は、副変速機構30の目標回転速度への到達を速めるように目標変速速度を設定する。
具体的には、図14のマップを参照して、現在のエンジン回転速度Neに対応する目標回転速度への到達度を取得する。
そして、目標回転速度と副変速機構30の実回転速度との偏差に基づいたフィードバック制御により、締結側のHighクラッチ33の油圧を算出する(S211)。
そして、ステップS212において、変速機コントローラ12は、算出した油圧の制御量に基づいて、Highクラッチ33又はLowブレーキ32の締結力を制御する油圧制御を実行する。
また、ステップS208の比較の結果、吹け上がり回転速度Nbが第二判定回転速度Nr2を超えていないと判定した場合は、ステップS209の処理を実行することなく、ステップS211及びS212に移行する。
このように、変速機コントローラ12が、副変速機構30における目標回転速度への到達を速めて、副変速機構30の変速速度を増大させることによっても、変速速度増大手段が構成される。
このステップS212の後、本フローチャートによる処理を終了する。
以上のような制御によって、協調変速における副変速機構30の変速比の進行とバリエータ20の変速比vRatioの進行とのズレによるエンジンの吹け上がりを抑制することができる。
本発明の第2の実施形態では、前述の第1の実施形態と同様に、変速機4のスルー変速比Ratioの変化が抑制され、エンジン回転速度Neの上昇によるエンジン1の吹け上がりを低減することができる。
特に、第2の実施形態では、吹け上がり回転速度Nbが第二判定回転速度Nr2を超えた場合は、バリエータ20の変速速度を低下させるのみならず、副変速機構30の目標変速速度への到達を速めて、副変速機構30の変速速度を増大するように制御した。
これにより、バリエータ20の制御によってもなおエンジン回転速度Neが増大している場合には、多少のショックを許容してでも、エンジン1の吹け上がりによるオーバーレブを抑制することができる。
1 エンジン
2 トルクコンバータ
4 無段変速機
11 油圧制御回路
12 変速機コントローラ(協調変速手段、、吹け上がり判定手段、変速速度低下手段、変速速度増大手段)
20 バリエータ
30 副変速機構

Claims (6)

  1. 車両に搭載され、エンジンの回転速度を変速する無段変速機であって、
    変速比を無段階に変更することができる無段変速機構(以下、「バリエータ」という)と、
    前記バリエータの後段かつ前記バリエータに対して直列に備えられ、前進用変速段として第1変速段と、前記第1変速段よりも変速比が小さい第2変速段と、を備える副変速機構と、
    前記車両の運転状態に基づいて、前記バリエータの変速比と前記副変速機構の変速段とを変更して、前記バリエータ及び前記副変速機構の全体の変速比であるスルー変速比を変更する変速制御部と、
    を備え、
    前記変速制御部は、
    前記副変速機構を第1変速段から第2変速段へと変速させるイナーシャフェーズ中に、前記副変速機構を第1変速段から第2変速段へと徐々に変速させるとともに、前記スルー変速比が変化しないように、前記バリエータの変速比を前記副変速機構の変速と逆方向に制御する協調変速を行う協調変速手段と、
    前記協調変速時に、前記エンジンの吹け上がりを判定する吹け上がり判定手段と、
    前記協調変速時に前記吹け上がり判定手段によって前記エンジンの吹け上がりを判定した場合に、前記バリエータの変速速度を低下させる変速速度低下手段と、
    を備えることを特徴とする無段変速機。
  2. 前記変速速度低下手段は、前記エンジンの回転速度が大きいほど、前記バリエータの変速速度の低下の度合いを大きくすることを特徴とする請求項1に記載の無段変速機。
  3. 前記協調変速時に、前記吹け上がり判定手段によって前記エンジンの吹け上がりを判定した場合に、前記副変速機構の変速速度を増大させる変速速度増大手段を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の無段変速機。
  4. 前記変速速度増大手段は、前記エンジンの回転速度が大きいほど、前記副変速機構の変速速度の増大量を大きくすることを特徴とする請求項3に記載の無段変速機。
  5. 前記吹け上がり判定手段は、前記エンジンの実回転速度と前記変速制御部が算出する目標エンジン回転速度との差分が、第一判定回転速度を超えたときに、前記エンジンの吹け上がりを判定し、
    前記イナーシャフェーズの進行度が初期であるほど、前記第一判定回転速度が大きく設定されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の無段変速機。
  6. 前記吹け上がり判定手段は、
    前記エンジンの実回転速度と前記変速制御部が算出する目標エンジン回転速度との差分が、第一判定回転速度を超えたときに、前記エンジンの吹け上がりを判定し、
    前記エンジンの実回転速度と前記変速制御部が算出する目標エンジン回転速度との差分が、前記第一判定回転速度よりも大きい第二判定回転速度を超えたときに、前記エンジンの過大な吹け上がりを判定し、
    前記変速速度増大手段は、前記吹け上がり判定手段によって前記エンジンの過大な吹け上がりを判定した場合にのみ、前記副変速機構の変速速度を増大させることを特徴とする請求項3又は4に記載の無段変速機。
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