JP2017032074A - ベルト式無段変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】こもり音の発生を抑制しながら、ベルトの耐久性が悪化するのを抑制することが可能なベルト式無段変速機の制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵは、ベルト式無段変速機のベルトの微小すべりに起因してこもり音が発生する運転領域であると判断された場合に、ベルト挟圧力を上昇させる挟圧力上昇制御を実行するように構成されている。そして、ＥＣＵは、車両が発進する際の過渡状態であるときに、こもり音が発生しない運転領域であると判断し、挟圧力上昇制御を実行しないように構成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、ベルト式無段変速機の制御装置に関する。

従来、車両に搭載されるベルト式無段変速機（ＣＶＴ）に適用されるベルト式無段変速機の制御装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたベルト式無段変速機の制御装置は、こもり音発生状態判断手段においてこもり音発生状態に該当すると判断された場合に、挟圧力変更手段によりベルト挟圧力を大きくするように構成されている。なお、こもり音発生状態判断手段では、ベルト式無段変速機の出力軸回転速度、トルクコンバータのタービントルクおよびベルト式無段変速機の変速比などに基づいて、こもり音の発生し得る状態に該当するか否かが判断される。

特開２００９−１９１９６３号公報

しかしながら、上記のような従来のこもり音発生状態判断手段では、車両が発進する際の過渡状態であるときに、エンジン回転数が吹き上がった場合に、実際にはこもり音が問題とならない状態であるにもかかわらず、こもり音発生状態に該当すると誤判断することがある。このように、こもり音発生状態であると誤判断されると、不必要にベルト挟圧力が上昇されるので、ベルトの耐久性が悪化するおそれがある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、こもり音の発生を抑制しながら、ベルトの耐久性が悪化するのを抑制することが可能なベルト式無段変速機の制御装置を提供することである。

本発明によるベルト式無段変速機の制御装置は、車両に搭載されるベルト式無段変速機に適用されるものであり、ベルト式無段変速機のベルトの微小すべりに起因してこもり音が発生する運転領域であると判断された場合に、ベルト挟圧力を上昇させる挟圧力上昇制御を実行するように構成されている。そして、ベルト式無段変速機の制御装置は、車両が発進する際の過渡状態であるときに、こもり音が発生しない運転領域であると判断し、挟圧力上昇制御を実行しないように構成されている。

このように構成することによって、こもり音が発生する運転領域である場合にベルト挟圧力を上昇させることにより、こもり音の発生を抑制することができる。また、車両が発進する際の過渡状態であるときに、こもり音が発生しない運転領域であると適切に判断することができるので、ベルト挟圧力が不必要に上昇されるのを抑制することができる。

本発明のベルト式無段変速機の制御装置によれば、こもり音の発生を抑制しながら、ベルトの耐久性が悪化するのを抑制することができる。

本実施形態の車両のパワートレインを示した概略構成図である。 ＥＣＵの構成を示したブロック図である。 ベルト式無段変速機の変速制御に用いるマップの一例を示した図である。 ベルト式無段変速機のベルト挟圧力制御に用いるマップの一例を示した図である。 本実施形態の車両におけるこもり音抑制制御を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、車両に搭載されるベルト式無段変速機を制御するＥＣＵに本発明を適用した場合について説明する。

車両は、図１に示すように、エンジン（内燃機関）１、トルクコンバータ２、前後進切換装置３、ベルト式無段変速機４、減速歯車装置５、差動歯車装置６、および、ＥＣＵ８（図２参照）などを備えている。この車両は、たとえばＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）である。

エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１１はトルクコンバータ２に連結されており、エンジン１の出力が、トルクコンバータ２から前後進切換装置３、ベルト式無段変速機４および減速歯車装置５を介して差動歯車装置６に伝達され、左右の駆動輪７Ｌ，７Ｒへ分配されるようになっている。

−エンジン−
エンジン１は、たとえば多気筒ガソリンエンジンであり、走行用の駆動力を出力可能に構成されている。このエンジン１に吸入される吸入空気量はスロットルバルブ１２により調整される。このスロットルバルブ１２はスロットルモータ１３により駆動され、その開度（スロットル開度）はスロットル開度センサ１０２によって検出される。また、エンジン１の冷却水温は水温センサ１０３によって検出される。

−トルクコンバータ−
トルクコンバータ２は、入力側のポンプインペラ２１、出力側のタービンランナ２２、および、トルク増幅機能を発現するステータ２３などを備えており、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２との間で流体を介して動力伝達を行う。ポンプインペラ２１はエンジン１のクランクシャフト１１に連結されている。タービンランナ２２はタービンシャフト２８を介して前後進切換装置３に連結されている。

トルクコンバータ２には、このトルクコンバータ２の入力側と出力側とを直結するロックアップクラッチ２４が設けられている。このロックアップクラッチ２４は、係合側油室２５内の油圧と解放側油室２６内の油圧との差圧を制御することにより、完全係合・半係合（スリップ状態での係合）または解放される。なお、トルクコンバータ２にはポンプインペラ２１に連結して駆動される機械式のオイルポンプ２７が設けられている。

−前後進切換装置−
前後進切換装置３は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構３０、前進用クラッチＣ１および後進用ブレーキＢ１を備えている。

遊星歯車機構３０のサンギヤ３１はトルクコンバータ２のタービンシャフト２８に一体的に連結されており、キャリア３３はベルト式無段変速機４の入力軸４０に一体的に連結されている。また、これらキャリア３３とサンギヤ３１とは前進用クラッチＣ１を介して選択的に連結され、リングギヤ３２は後進用ブレーキＢ１を介してハウジングに選択的に固定されるようになっている。

前進用クラッチＣ１および後進用ブレーキＢ１は、油圧制御回路２０（図２参照）によって係合・解放される油圧式摩擦係合要素であって、前進用クラッチＣ１が係合され、後進用ブレーキＢ１が解放されることにより、前後進切換装置３が一体回転状態となって前進用動力伝達経路が成立（達成）し、この状態で、前進方向の駆動力がベルト式無段変速機４側へ伝達される。

一方、後進用ブレーキＢ１が係合され、前進用クラッチＣ１が解放されると、前後進切換装置３によって後進用動力伝達経路が成立（達成）する。この状態で、入力軸４０はタービンシャフト２８に対して逆方向へ回転し、この後進方向の駆動力がベルト式無段変速機４側へ伝達される。また、前進用クラッチＣ１および後進用ブレーキＢ１がともに解放されると、前後進切換装置３は動力伝達を遮断するニュートラル（遮断状態）になる。

−ベルト式無段変速機−
ベルト式無段変速機４は、入力側のプライマリプーリ４１、出力側のセカンダリプーリ４２、および、これらプライマリプーリ４１とセカンダリプーリ４２とに巻き掛けられた金属製のベルト４３などを備えている。

プライマリプーリ４１は、有効径が可変な可変プーリであって、入力軸４０に固定された固定シーブ４１１と、入力軸４０に軸方向のみの摺動が可能な状態で配設された可動シーブ４１２とによって構成されている。セカンダリプーリ４２も同様に有効径が可変な可変プーリであって、出力軸４４に固定された固定シーブ４２１と、出力軸４４に軸方向のみの摺動が可能な状態で配設された可動シーブ４２２とによって構成されている。

プライマリプーリ４１の可動シーブ４１２側には、固定シーブ４１１と可動シーブ４１２との間のＶ溝幅を変更するための油圧アクチュエータ４１３が配置されている。また、セカンダリプーリ４２の可動シーブ４２２側にも同様に、固定シーブ４２１と可動シーブ４２２との間のＶ溝幅を変更するための油圧アクチュエータ４２３が配置されている。

以上の構造のベルト式無段変速機４において、プライマリプーリ４１の油圧アクチュエータ４１３の油圧を制御することにより、プライマリプーリ４１およびセカンダリプーリ４２の各Ｖ溝幅が変化してベルト４３の掛かり径（有効径）が変更され、変速比γ（変速比γ＝入力軸回転数Ｎｉｎ／出力軸回転数Ｎｏｕｔ）が連続的に変化する。また、セカンダリプーリ４２の油圧アクチュエータ４２３の油圧は、ベルトすべりが生じない所定の挟圧力でベルト４３が挟圧されるように制御される。これらの制御はＥＣＵ８および油圧制御回路２０によって実行される。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ８は、図２に示すように、ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３およびバックアップＲＡＭ８４などを備えている。

ＲＯＭ８２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ８３はＣＰＵ８１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ８４はエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

これらＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、および、バックアップＲＡＭ８４はバス８７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース８５および出力インターフェース８６に接続されている。

ＥＣＵ８の入力インターフェース８５には、エンジン回転数センサ１０１、スロットル開度センサ１０２、水温センサ１０３、タービン回転数センサ１０４、入力軸回転数センサ１０５、車速センサ１０６、アクセル開度センサ１０７、ＣＶＴ油温センサ１０８、ブレーキペダルセンサ１０９、および、シフトレバー９のレバーポジション（操作位置）を検出するレバーポジションセンサ１１０などが接続されている。そして、ＥＣＵ８では、各センサの出力信号に基づいて、エンジン１の回転数（エンジン回転数）Ｎｅ、スロットルバルブ１２の開度θｔｈ、エンジン１の冷却水温Ｔｗ、タービンシャフト２８の回転数（タービン回転数）Ｎｔ、入力軸４０の回転数（入力軸回転数）Ｎｉｎ、車速Ｖ、アクセルペダル等のアクセル操作部材の操作量（アクセル開度）Ａｃｃ、油圧制御回路２０の油温（ＣＶＴ油温Ｔｈｃ）、常用ブレーキであるフットブレーキの操作の有無（ブレーキＯＮ・ＯＦＦ）、および、シフトレバー９のレバーポジション（操作位置）など取得することが可能である。

出力インターフェース８６には、スロットルモータ１３、燃料噴射装置１４、点火装置１５および油圧制御回路２０などが接続されている。

ここで、ＥＣＵ８に供給される信号のうち、タービン回転数Ｎｔは、前後進切換装置３の前進用クラッチＣ１が係合する前進走行時には入力軸回転数Ｎｉｎと一致し、車速Ｖはベルト式無段変速機４の出力軸４４の回転数（出力軸回転数）Ｎｏｕｔに対応する。またアクセル開度Ａｃｃは運転者の出力要求量を表している。

そして、ＥＣＵ８は、上記した各種のセンサの出力信号などに基づいて、エンジン１の出力制御、ベルト式無段変速機４の変速制御、ベルト挟圧力制御、および、ロックアップクラッチ２４の係合・解放制御を実行する。

エンジン１の出力制御は、スロットルモータ１３、燃料噴射装置１４および点火装置１５をＥＣＵ８が制御することにより行われ、ベルト式無段変速機４の変速制御、ベルト挟圧力制御、およびロックアップクラッチ２４の係合・解放制御は、いずれもＥＣＵ８が油圧制御回路２０を制御することにより行われる。

ベルト式無段変速機４の変速制御は、たとえば図３に示すように、運転者の出力要求量を表すアクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖをパラメータとして予め設定されたマップから入力側の目標回転数（目標回転速度）Ｎｉｎｔを算出し、実際の入力軸回転数Ｎｉｎが目標回転数Ｎｉｎｔと一致するように、それらの偏差に応じてベルト式無段変速機４の変速制御、すなわちプライマリプーリ４１の油圧アクチュエータ４１３に対する作動油の供給・排出によって変速圧Ｐｉｎが制御され、変速比γが連続的に変化する。

図３のマップは変速条件に相当するもので、車速Ｖが小さくアクセル開度Ａｃｃが大きい程、大きな変速比γになる目標回転数Ｎｉｎｔが設定されるようになっている。また、車速Ｖは出力軸回転数Ｎｏｕｔに対応するため、入力軸回転数Ｎｉｎの目標値である目標回転数Ｎｉｎｔは目標変速比に対応し、ベルト式無段変速機４の最小変速比γｍｉｎと最大変速比γｍａｘの範囲内で設定されている。

ベルト式無段変速機４のベルト挟圧力制御は、たとえば図４に示すように、伝達トルクに対応するアクセル開度Ａｃｃおよび変速比γをパラメータとし、ベルトすべりが生じないように予め設定された必要油圧（ベルト挟圧力に相当）のマップに従って、ベルト式無段変速機４のベルト挟圧力、すなわち、セカンダリプーリ４２の油圧アクチュエータ４２３の油圧を調圧制御する。

ロックアップクラッチ２４の係合・解放制御は、たとえば、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖをパラメータとして予め設定された切換マップに基づいて行われる。

ここで、本実施形態によるＥＣＵ８では、ベルト式無段変速機４のベルト４３の微小すべりに起因するこもり音の発生を抑制するように構成されている。具体的には、ＥＣＵ８は、こもり音が発生する運転領域であると判断された場合に、ベルト挟圧力を上昇させる挟圧力上昇制御を実行するように構成されている。また、ＥＣＵ８は、車両発進時の過渡状態であるときに、こもり音が発生しない運転領域であると判断するようになっている。

［こもり音抑制制御］
次に、図５を参照して、本実施形態の車両におけるこもり音抑制制御について説明する。なお、以下のフローは所定の時間間隔毎に繰り返し行われる。また、各ステップはＥＣＵ８により実行される。

まず、図５のステップＳ１において、ベルト式無段変速機４の入力軸４０の回転数Ｎｉｎが所定範囲内であるか否かが判断される。この所定範囲は、こもり音が発生し得る範囲であり、予め実験などによって算出された範囲である。そして、入力軸回転数Ｎｉｎが所定範囲内である場合には、ステップＳ２に移る。その一方、入力軸回転数Ｎｉｎが所定範囲内ではない場合には、こもり音が発生しない運転領域であることから、挟圧力上昇制御が実行されることなく、リターンに移る。

次に、ステップＳ２において、ベルト式無段変速機４の出力軸４４の回転数Ｎｏｕｔが所定範囲内であるか否かが判断される。この所定範囲は、こもり音が発生し得る範囲であり、予め実験などによって算出された範囲である。そして、出力軸回転数Ｎｏｕｔが所定範囲内である場合には、ステップＳ３に移る。その一方、出力軸回転数Ｎｏｕｔが所定範囲内ではない場合には、こもり音が発生しない運転領域であることから、挟圧力上昇制御が実行されることなく、リターンに移る。

次に、ステップＳ３において、ベルト式無段変速機４の変速比γが所定範囲内であるか否かが判断される。この所定範囲は、こもり音が発生し得る範囲であり、予め実験などによって算出された範囲である。そして、変速比γが所定範囲内である場合には、ステップＳ４に移る。その一方、変速比γが所定範囲内ではない場合には、こもり音が発生しない運転領域であることから、挟圧力上昇制御が実行されることなく、リターンに移る。

次に、ステップＳ４において、トルクコンバータ２の出力トルク（タービントルク）が所定範囲内であるか否かが判断される。この所定範囲は、こもり音が発生し得る範囲であり、予め実験などによって算出された範囲である。なお、タービントルクは、エンジントルクおよびトルクコンバータ２のトルク比に基づいて算出される。そして、タービントルクが所定範囲内である場合には、ステップＳ５に移る。その一方、タービントルクが所定範囲内ではない場合には、こもり音が発生しない運転領域であることから、挟圧力上昇制御が実行されることなく、リターンに移る。

次に、ステップＳ５において、車両発進時の過渡状態であるか否かが判断される。そして、車両発進時の過渡状態である場合には、こもり音が発生しない運転領域であることから、挟圧力上昇制御が実行されることなく（挟圧力上昇制御が禁止され）、リターンに移る。その一方、車両発進時の過渡状態ではない場合には、こもり音が発生する運転領域であることから、ステップＳ６に移る。

ここで、車両発進時の過渡状態であるか否かは、トルクコンバータ２におけるポンプインペラ２１とタービンライナ２２との差回転（エンジン回転数Ｎｅとタービン回転数Ｎｔとの差）に基づいて判断される。具体的には、トルクコンバータ２の差回転が所定値以下の場合に、車両発進時の過渡状態ではないと判断され、トルクコンバータ２の差回転が所定値を超過している場合に、車両発進時の過渡状態であると判断される。

なお、車両発進時の過渡状態であるか否かを、入力軸回転数Ｎｉｎの単位時間あたりの変化量（変化度合い）に基づいて判断してもよい。具体的には、入力軸回転数Ｎｉｎの変化量が所定値以下の場合に、車両発進時の過渡状態ではないと判断され、入力軸回転数Ｎｉｎの変化量が所定値を超過している場合に、車両発進時の過渡状態であると判断される。

また、車両発進時の過渡状態であるか否かを、実際の入力軸回転数Ｎｉｎと目標回転数Ｎｉｎｔとの偏差の絶対値に基づいて判断してもよい。具体的には、入力軸回転数Ｎｉｎと目標回転数Ｎｉｎｔとの偏差の絶対値が所定値以下の場合に、車両発進時の過渡状態ではないと判断され、入力軸回転数Ｎｉｎと目標回転数Ｎｉｎｔとの偏差の絶対値が所定値を超過している場合に、車両発進時の過渡状態であると判断される。

そして、ステップＳ６では、こもり音が発生する運転領域であると判断されたことから、ベルト４３の微小すべりに起因するこもり音の発生を抑制するために、ベルト挟圧力を上昇させる挟圧力上昇制御が実行される。この挟圧力上昇制御では、図４のマップから算出されたベルト挟圧力を高い側に補正するようになっている。すなわち、挟圧力上昇制御は、基準値である図４のマップ値からベルト挟圧力を上昇させてベルト４３の微小すべりを抑制するためのものである。なお、その補正量はマップに基づいて算出されてもよい。その後、リターンに移る。

−効果−
本実施形態では、上記のように、こもり音が発生する運転領域である場合にベルト挟圧力を上昇させることによって、こもり音の発生を抑制することができる。また、車両発進時の過渡状態であるときに、こもり音が発生しない運転領域であると適切に判断することができるので、ベルト挟圧力が不必要に上昇されるのを抑制することができる。したがって、こもり音の発生を抑制しながら、ベルトの耐久性が悪化するのを抑制することができる。つまり、本実施形態では、車両発進時の過渡状態であるときに、エンジン回転数Ｎｅが吹き上がっても、こもり音が問題とならないことから、車両発進時の過渡状態であるときに、こもり音が発生しない運転領域であると判断している。このため、たとえば、平坦路の走行時に、アクセル開度が低開度〜中開度であり、かつ、エンジン回転数が高回転である場合に、こもり音を発生する車両において、発進時の過渡状態のときにエンジン回転数が吹き上がっても、こもり音が発生しない運転領域であると適切に判断することができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、本実施形態では、車両がＦＦである例を示したが、これに限らず、車両が、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）や、４輪駆動であってもよい。

また、本実施形態のステップＳ４では、タービントルクが所定範囲内であるか否かを判断する例を示したが、これに限らず、ベルト式無段変速機の入力トルクが所定範囲内であるか否かを判断するようにしてもよい。

また、本実施形態では、こもり音が発生する運転領域であると判断する条件としてステップＳ１〜Ｓ５を示したが、これに限らず、こもり音が発生する運転領域であると判断する条件としてその他の条件（たとえば、ＣＶＴ油温が所定範囲内であること）が含まれていてもよい。また、ステップＳ１〜Ｓ４のいずれかが省略されるようにしてもよい。すなわち、本実施形態のフローチャートは、一例であってその手順に限定されるものではない。

また、本実施形態において、ＥＣＵ８が複数のＥＣＵにより構成されていてもよい。

本発明は、車両に搭載されるベルト式無段変速機に適用されるベルト式無段変速機の制御装置に利用可能である。

４ ベルト式無段変速機
８ ＥＣＵ（ベルト式無段変速機の制御装置）

Claims (1)

1. 車両に搭載されるベルト式無段変速機に適用されるベルト式無段変速機の制御装置であって、
   前記ベルト式無段変速機のベルトの微小すべりに起因してこもり音が発生する運転領域であると判断された場合に、ベルト挟圧力を上昇させる挟圧力上昇制御を実行するように構成されており、
   前記車両が発進する際の過渡状態であるときに、こもり音が発生しない運転領域であると判断し、前記挟圧力上昇制御を実行しないように構成されてい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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