JP2012172758A - ベルト式無段変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成としながらも、ベルトの回転抵抗の増加に伴う燃費の悪化及び意図せぬ減速度の増加を抑制するとともにベルトの長寿命化を図る。
【解決手段】正トルク発生時においては推定油温が低くなるにつれてベルトの挟持力を小さく設定し、負トルク発生時においては推定油温が低くなるにつれてベルトの挟持力を大きく設定するものとし、推定油温として、実際の油温よりも高い温度となる第一推定油温と、実際の油温よりも低い温度となる第二推定油温とを算出し、正トルク発生時においては第一推定油温に基づいてベルトの挟持力を設定し、負トルク発生時においては第二推定油温に基づいてベルトの挟持力を設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関とベルト式無段変速機とを備える車両に用いられるベルト式無段変速機の制御装置に関する。

従来、ベルト式無段変速機（以下、ＣＶＴと称する）において、動力伝達に起因するベルトスリップを抑止すべく、ベルトの挟持力を制御することが広く行なわれている。このような制御の一例として、スロットル開度と回転数とをパラメータとして内燃機関の出力トルクを算出し、算出した出力トルクに基づきベルトの挟持直を決定するものであって、車両に搭載され内燃機関からの動力により駆動される補機の作動時には補機の負荷度合により前記出力トルクを補正し、補正後の出力トルクに基づきベルトの挟持力を決定するものが挙げられる（例えば、特許文献１を参照）。

そして近年、低温時においては、内燃機関の内部及びトランスミッションの内部におけるメカニカルロスが暖機完了時と比較して大きく、実際の出力トルクは小さくなることが原因となり、ベルトの挟持力が、ベルトスリップの発生を防止するために必要な最小限の挟持力を大きく上回ることがある点に着目し、内燃機関の温度に応じて、正トルク発生時及び負トルク発生時のＣＶＴベルト挟持力を適宜設定する技術も開示されている（例えば、特願２０１０−２８８４４４号明細書）。これにより、ベルトの回転抵抗の増加に伴う燃費の悪化やベルトの寿命の短縮が引き起こされることを有効に回避し、さらに、内燃機関から出力トルクが車軸に伝達されている状態のまま減速を行なう際に意図せぬ減速度の増加が発生するという問題も有効に解消せしめている。

しかしながら、上記の技術を有効に実現するためには、内燃機関の水温を検出するための水温センサ、変速機内の油温を検出するための油温センサのみならず、内燃機関内の油の温度を検出するためのセンサも備えておくことが望ましい。すなわち、内燃機関の温度を正確に把握するためには、内燃機関内の油温を測定するためのセンサがそのために必要となっているのが現状である。

特開２００１−３０４３８５号公報

本発明は、以上に記した点に着目したものであり、簡素な構成としながらも、ベルトの回転抵抗の増加に伴う燃費の悪化及び意図せぬ減速度の増加を抑制するとともにベルトの長寿命化を図ることを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち本発明に係るベルト式無段変速機の制御装置は、内燃機関とベルト式無段変速機とを備える車両に用いられるベルト式無段変速機の制御装置において、暖機過程において内燃機関内の油温を推定するための推定油温に基づいてベルトの挟持力を設定するものであり、内燃機関からの出力トルクが車軸に伝達されている正トルク発生時においては推定油温が低くなるにつれてベルトの挟持力を小さく設定し、内燃機関が車軸から駆動力の伝達を受けている負トルク発生時においては推定油温が低くなるにつれてベルトの挟持力を大きく設定するものとし、推定油温として、実際の油温よりも高い温度となる第一推定油温と、実際の油温よりも低い温度となる第二推定油温とを算出し、正トルク発生時においては第一推定油温に基づいてベルトの挟持力を設定し、負トルク発生時においては第二推定油温に基づいてベルトの挟持力を設定することを特徴とする。

このようなものであれば、エンジンの油温を好適に推定することにより、エンジンに油温センサを設けないという簡素な構成としてコストの低減を図りながらも、ベルトの回転抵抗の増加に伴う燃費の悪化及び意図せぬ減速度の増加を抑制するとともにベルトの長寿命化を実現することが可能となる。

そして斯かる推定油温は、内燃機関の冷却水温（以下、エンジン冷却水温）又はベルト式無段変速機の油温（以下、ＣＶＴ油温と記す）の何れか又は両方に基づいて算出されることが望ましい。すなわち、予め暖気過程におけるエンジン冷却水温及び／又はＣＶＴ油温とエンジン油温との挙動の違いを把握することによって、常にエンジン油温よりも高く示される値を第一推定油温とし、常にエンジン油温よりも低く示される値を第二推定油温とすればよい。

本発明によれば、簡素な構成としながらも、ベルトの回転抵抗の増加に伴う燃費の悪化及び意図せぬ減速度の増加を抑制するとともにベルトの長寿命化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るトランスミッションシステムを概略的に示す図。 同実施形態に係るエンジン水温及びＣＶＴ油温と推定油温との関係をグラフとして示す図。 同実施形態に係る制御装置が行なう制御の流れを示すフローチャート。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。

まず、図１に、本発明の適用対象となる自動変速機を含むトランスミッションシステムの一例を示す。内燃機関すなわちエンジン２が出力するトルクは、ドライブプレート８３及びトルクコンバータ３を介して入力軸３０を回転させる。入力軸３０の回転は、遊星歯車機構４１を用いた前後進切替装置４を介して駆動軸５１０に伝わり、ベルト式無段変速機（以下ＣＶＴ５と称する）における変速を経て従動軸５２０を回転させる。従動軸５２０には出力ギヤ５２４が固設され、この出力ギヤ５２４はデファレンシャル装置６のリングギヤ６１と噛合して車軸たる出力軸６０ひいては図示しない駆動輪を回転させる。ここで本実施形態では、前後進切替装置４、ＣＶＴ５及びエンジン２により駆動されるオイルポンプ９９を、図示しない変速機ケース内に収容している。

エンジン２にはまた、その運転状態を検出するために、各種のセンサが取り付けてある。具体的には、エンジン２の冷却水温を検出する水温センサ７１、エンジン２の回転数を検出する図示しない回転数センサ、図示しないスロットル弁の開度を検出する図示しないスロットル開度センサ、図示しないＯ₂センサ、図示しないクランク角センサ等を備える。

前後進切替装置４は、遊星歯車機構４１と逆転ブレーキ４８（発進クラッチ）と直結クラッチ４９とで構成している。遊星歯車機構４１のサンギヤ４２は入力軸３０に連結され、リングギヤ４３は駆動軸５１０に連結されている。この遊星歯車機構４１はシングルピニオン方式である。逆転ブレーキ４８はピニオンギヤ４４を支えるキャリア４５と変速機ケースとの間に設けている。また、直結クラッチ４９は、キャリア４５とサンギヤ４２との間に設けている。ここで、逆転ブレーキ４８及び直結クラッチ４９は、いずれも油圧クラッチ機構を利用して形成していて、図示しない油圧供給源からオイルポンプ９９、油圧制御装置９、及び配管９１、９２を経て作動油の供給を受ける。ここで、前後進切替装置４の直結クラッチ４９を開放して逆転ブレーキ４８を締結すると、トルクコンバータ３から入力される駆動力が逆転かつ減速されて駆動軸５１０に伝達され、前進駆動状態となる。逆に、逆転ブレーキ４８を開放して直結クラッチ４９を締結すると、遊星歯車機構４１のキャリア４５とサンギヤ４２とが一体に回転するので、トルクコンバータ３から入力される駆動力がそのまま駆動軸５１０に伝達され、後退駆動状態となる。

ＣＶＴ５は、駆動プーリ５１及び従動プーリ５２と、両プーリ５１、５２に巻き掛けられたベルト５３とを要素とするベルト式のものである。駆動プーリ５１は、駆動軸（プーリ軸）５１０に固設された固定シーブ５１１と、駆動軸５１０上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持された可動シーブ５１２と、可動シーブ５１２の後背に配設された液圧サーボ５１３とを備えており、液圧サーボ５１３を操作し可動シーブ５１２を変位させることを通じて変速比を無段階に変更できる。また、従動プーリ５２は、従動軸（プーリ軸）５２０に固設された固定シーブ５２１と、従動軸５２０上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持された可動シーブ５２２と、可動シーブ５２２の後背に配設された液圧サーボ５２３とを備えており、液圧サーボ５２３を操作し可動シーブ５２２を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与えられる。ここで、駆動プーリ５１の液圧サーボ５１３及び従動プーリ５２の液圧サーボ５２３は、いずれも、オイルポンプ９９、油圧制御装置９、及び配管９３、９４を経て作動油の供給を受ける。

油圧制御装置９は、逆転ブレーキ４８及び直結クラッチ４９への供給油圧を制御する常開型のリニアソレノイド弁９ａ、駆動プーリ５１の液圧サーボ５１３への供給油圧を制御する常閉型のデューティソレノイド弁９ｂ、及び従動プーリ５２の液圧サーボ５２３への供給油圧を制御する常閉型のデューティソレノイド弁９ｃを有する。デューティソレノイド弁９ｂ、９ｃは、逆転ブレーキ４８の供給圧を制御圧と保持圧とに切り替える切替弁への信号圧を発生するソレノイド弁としても機能する。これらのソレノイド弁は、エンジン２の再始動時にあっては、通常作動時よりも過大な電力を必要とするものである。

エンジン２、スタータ８１等は、図示しないエンジン用電子制御装置によって制御される。このエンジン用電子制御装置は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインタフェース等を包有してなる周知のマイクロコンピュータシステムである。制御用のプログラムは予めＲＯＭに格納されており、その実行の際にＲＯＭからＲＡＭに読み込まれ、ＣＰＵで解読される。このエンジン用電子制御装置は、上述した各種センサからの出力信号を参照する。また、エンジン用電子制御装置には、エンジン２の運転を制御するためのプログラム及びそのための各種データが格納してある。そして、このエンジン用電子制御装置は、エンジン２の回転数及びスロットル弁の開度をパラメータとしてエンジン２の出力トルクを決定する。エンジン２の出力トルクの決定方法は、従来周知の方法である。

一方ＣＶＴ５、油圧制御装置９等は、変速機用電子制御装置１によって制御される。この変速機用電子制御装置１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインタフェース等を包有してなる、この種のＣＶＴ５及び油圧制御装置９の制御に用いられるものとして周知のものと同様の構成を有するマイクロコンピュータシステムである。変速機用電子制御装置１は、前記水温センサ７１の出力信号である水温信号、ＣＶＴ５内の油温を検知するための油温センサ７２の出力信号である油温信号等を参照する。また、変速機用電子制御装置１は、ＣＶＴ５の液圧サーボ５１３、５２３に対して変速比を制御するための制御信号を出力する。そして、この変速機用電子制御装置１には、運転状態に応じてＣＶＴ５のベルト５３の挟持力を決定するための挟持力決定プログラムを内蔵している。ここで、ベルト５３の挟持力は、駆動プーリ５１の液圧サーボ５１３及び従動プーリ５２の液圧サーボ５２３に作用するライン圧により制御される。このライン圧は、前記油圧制御装置９から前記液圧サーボ５１３、５２３に供給される供給油圧である。すなわち、この変速機用電子制御装置１は、本発明に係る制御装置として機能する。

より具体的には、前記挟持力決定プログラムは、暖機過程においては、エンジン２内の油温を推定するための推定油温に基づいてベルト５３の挟持力を設定するものであり、エンジン２からの出力トルクが車軸すなわち出力軸６０を介して駆動輪に伝達されている正トルク発生時においては推定油温が低くなるにつれてベルト５３の挟持力を小さく設定し、エンジン２が車軸から駆動力の伝達を受けている負トルク発生時においては推定油温が低くなるにつれてベルト５３の挟持力を大きく設定するものとし、推定油温として、実際の油温よりも高い温度となる第一推定油温と、実際の油温よりも低い温度となる第二推定油温とを算出し、正トルク発生時においては第一推定油温に基づいてベルト５３の挟持力を設定し、負トルク発生時においては第二推定油温に基づいてベルト５３の挟持力を設定することを特徴とするものである。

以下、当該挟持力決定プログラムについて説明していく。まず、この挟持力決定プログラムは、前記エンジン用電子制御装置が決定した出力トルクをパラメータとして従来周知の方法により例えば、エンジン冷却水温が９０℃の暖気完了時における挟持力であるベース挟持力を決定するとともに、暖気過程においては、前記水温信号が示すエンジン２の冷却水温及び前記油温信号が示すＣＶＴ５内の油温をパラメータとする推定油温、すなわち本実施形態では第一推定油温及び第二推定油温を基に前記ベース挟持力に加算又は減算して挟持力を決定するプログラムである。

そして当該プログラムでは、エンジン２からの出力トルクが出力軸６０に伝達されている状態である正トルク発生時においては前記推定油温が低くなるにつれ前記ベース挟持力から大きく減算するように補正して挟持力を小さくするようにしている。一方、エンジン２が出力軸６０からの駆動力の伝達を受けエンジンブレーキとして作用している状態である負トルク発生時においては前記推定油温が低くなるにつれ前記ベース挟持力に対して大きく加算するように補正して挟持力を大きくするようにしている。

しかして本実施形態に係る挟持力決定プログラムは、上記の前提のもと、暖機過程において用いる推定油温として、実際の油温よりも高い温度となる第一推定油温と、実際の油温よりも低い温度となる第二推定油温とを算出している。正トルク発生時においては第一推定油温に基づいてベルト５３の挟持力を設定し、負トルク発生時においては第二推定油温に基づいてベルト５３の挟持力を設定することを特徴とするものである。

以下に、本実施形態における第一推定油温及び第二推定油温の設定手法の一例を、図２に示して説明する。

図２は、暖気過程から暖気完了後の通常運転状態に至までのエンジン冷却水温、ＣＶＴ５内の油温と、実際のエンジン油温との関係を示している。そして同図には同時に、これらから算出される第一推定油温、第二推定油温に加え、当該第一推定油温、第二推定油温を算出するために中間的に用いるエンジン冷却水温−所定値と、模擬油温とを示している。なお、前記「所定値」とは、例えば、暖気過程において予め測定されたエンジン冷却水温とエンジン油温との温度差のうち、最も大きな値を基に設定された値としている。

第一推定油温は、本実施形態では、エンジン冷却水温とＣＶＴ５内の油温とのうち、高い方の温度となるように設定されている。なお図示例では暖気過程においてエンジン冷却水温がＣＶＴ５内の油温を下回ることがないため、専らエンジン冷却水温が、第一推定油温として用いられる。

第二推定油温は、以下のように算出される。まず当該第二推定油温を算出するに際し、模擬油温が設定される。この模擬油温は、ＣＶＴ５内の油温とエンジン冷却水温−所定値のうち、高い方の温度に設定される。そして第二推定油温は、エンジン冷却水温と前記油温とのうち、低い方の温度となるように設定されている。なお図示例ではエンジン冷却水温が模擬油温を下回ることがないため、専ら模擬油温が、第二推定油温として用いられる。

以下、挟持力決定プログラムにより制御の流れをフローチャートである図３を参照しつつ説明する。

まず、エンジン２の出力トルクに基づき、ベルト５３のベース挟持力を決定する（Ｓ１）。次いで、エンジン２の冷却水温とＣＶＴ５内の油温とを検出し（Ｓ２）、エンジン２の冷却水温及びＣＶＴ５内の油温をそれぞれパラメータとして第一推定油温及び第二推定油温を決定する（Ｓ３）。その後、エンジン２が駆動状態つまりであるか否かを判定し（Ｓ４）、エンジン２が駆動状態すなわち正トルク発生時である場合には前記ベース挟持力から第一推定油温に基づいて挟持力を補正する（Ｓ５）。一方、燃料カットが実行されエンジン２が負トルク発生時である場合には、前記ベース挟持力から第二推定油温に基づいて挟持力を補正する（Ｓ６）。

以上のような構成とすることにより、本実施形態では、実際のエンジン油温に近似した推定油温に基づいて暖気過程においても適正な範囲にベルト５３の挟持力を設定しつつ、正トルク発生時・負トルク発生時の両方において、実際のエンジン油温に適したベルト５３の挟持力より若干大きいベルト５３の挟持力に設定することにより、ベルトスリップを有効に回避し得たものとなっている。斯かる構成により、挟持力を過度に大きくすることによるベルト５３の回転抵抗の増加に伴う燃費の悪化や、意図せぬ減速度の増加を抑制するとともにベルト５３の長寿命化を実現することが可能となっている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

例えば、空調装置やオルタネータ等に代表される補機の負荷度合をパラメータとする補機補正値をベルトの挟持力に加味してももちろんよい。

また例えば、上記実施形態では専らエンジン冷却水温を基に第一推定油温を設定する態様を開示したが、例えば、ＣＶＴ内の油温に所定値を加えた値を適宜利用することにより推定油温を設定してもよい。また、上記実施形態ではエンジン冷却水温及びＣＶＴ内の油温に基づいて推定油温を設定したが、勿論他の温度センサ等の値から推定油温を算出したものであってもよい。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は内燃機関とベルト式無段変速機とを備える車両に用いられるベルト式無段変速機の制御装置として利用することができる。

１…変速機用電子制御装置（制御装置）
２…エンジン（内燃機関）
５…ＣＶＴ（無段変速機）
５３…ベルト

Claims (1)

1. 内燃機関とベルト式無段変速機とを備える車両に用いられるベルト式無段変速機の制御装置において、
   暖機過程において内燃機関内の油温を推定するための推定油温に基づいてベルトの挟持力を設定するものであり、
   内燃機関からの出力トルクが車軸に伝達されている正トルク発生時においては推定油温が低くなるにつれてベルトの挟持力を小さく設定し、内燃機関が車軸から駆動力の伝達を受けている負トルク発生時においては推定油温が低くなるにつれてベルトの挟持力を大きく設定するものとし、
   推定油温として、実際の油温よりも高い温度となる第一推定油温と、実際の油温よりも低い温度となる第二推定油温とを算出し、
   正トルク発生時においては第一推定油温に基づいてベルトの挟持力を設定し、負トルク発生時においては第二推定油温に基づいてベルトの挟持力を設定することを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。

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