JP3678122B2 - 変速比無限大無段変速機のトルク制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに採用される変速比無限大無段変速機の制御装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から車両の変速機として、ベルト式やトロイダル型の無段変速機が知られており、このような無段変速機の変速領域をさらに拡大するために、無段変速機に一定変速機と遊星歯車機構を組み合わせて変速比を無限大まで制御可能とする変速比無限大無段変速機が知られており、例えば、特開平１０−２６７１１７号公報などがある。
【０００３】
これは、エンジンに連結される変速比無限大無段変速機のユニット入力軸に変速比を連続的に変更可能なハーフトロイダル型の無段変速機と、一定変速機（減速機）を並列的に連結するとともに、これらの出力軸を遊星歯車機構で選択的に結合したもので、無段変速機の出力軸を遊星歯車機構のサンギアに、一定変速機の出力軸は動力循環モード（ローモード）クラッチを介して遊星歯車機構のキャリアに連結される。
【０００４】
サンギアと連結した無段変速機出力軸は、直結モード（ハイモード）クラッチを介して変速比無限大無段変速機の出力軸であるユニット出力軸に結合される一方、遊星歯車機構のリングギアもユニット出力軸に結合される。
【０００５】
このような変速比無限大無段変速機では、動力循環モードクラッチを締結する一方、直結モードクラッチを解放することにより、無段変速機と一定変速機の変速比の差に応じて、ユニット変速比（以下ＩＶＴ比ｉｉでユニット入力軸回転数／ユニット出力軸回転数）を負の値から正の値まで無限大（＝ギアードニュートラルポイントＧＮＰ）を含んで連続的に変速制御を行う動力循環モードと、動力循環モードクラッチを解放する一方、直結モードクラッチを締結して無段変速機の変速比（以下ＣＶＴ比ｉｃ）に応じて変速制御を行う直結モードを選択的に使用することができる。
【０００６】
そして、ギアードニュートラルポイントＧＮＰでは、動力循環モードクラッチを締結した状態で、ＣＶＴ比ｉｃを変化させることで前進あるいは後退側へ発進することができる。
【０００７】
また、上記従来例では、ギアードニュートラルポイント近傍での発進加速時に、セレクトレバーなどの操作による切り換えショックを低減することを目的として、非走行レンジから走行レンジに切り替わったときから所定時間が経過するまでの間は、所定時間が経過した後に比べて駆動トルクが小さくなるようにトロイダル型の無段変速機構を制御するように構成されたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、ギアードニュートラルポイントでは変速比が無限大に大きくなっているため、無段変速機構の入力軸から出力軸へのトルク増幅率は非常に大きな値となる。そして、動力循環モードでは、無段変速機構の入出力軸が遊星歯車機構と一定変速機構を介して連結されているため、ギアードニュートラルポイント近傍で大きく増幅された出力軸トルクは入力軸にも大きな値となって影響する。
【０００９】
そのため、仮にギアードニュートラルポイント近傍で無段変速機構に連結されたエンジンが大きな出力トルクを発生すると、無段変速機構の各部に非常に大きなトルクが加わることになる。上記従来例では、車両の駆動トルクが大きな値になるような場合には、無段変速機構を制御して、これを回避しようとしている構成だが、エンジンの出力トルクの応答性は一般的に無段変速機構の変速応答性よりも急峻に起こるため、無段変速機構機に入力されるエンジントルクが余りにも大きい場合には無段変速機構の耐久性が低下したり、ディスクが変形して所望の変速比が得られなくなるという可能性もある、という問題点があった。
【００１０】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、変速比無限大無段変速機において、ギアードニュートラルポイント近傍などで過大なトルクが無段変速機構へ作用するのを防止することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、運転状態に応じて変速比無限大無段変速機の総変速比を制御する変速制御手段と、前記変速比無限大無段変速機に連結されたエンジンと、運転状態に基づいて目標エンジントルクを演算するとともに、この目標エンジントルクとなるようにエンジンを制御するエンジン制御手段とを備えた変速比無限大無段変速機のトルク制御装置において、
前記総変速比に応じて変速比無限大無段変速機へ入力可能な入力限界トルクを演算する入力限界トルク演算手段を備えて、前記エンジン制御手段は、この入力限界トルクを超えないように前記目標エンジントルクを規制し、前記入力限界トルク演算手段は、前記総変速比がギアードニュートラルポイントを境に前進側と後退側のそれぞれにおいて予め設定された総変速比の範囲内のときには、総変速比の大きさに応じて入力限界トルクを変更し、前記入力限界トルク演算手段に設定された総変速比の範囲は、前進側の総変速比と後退側の総変速比では、その絶対値が異なる。
【００１２】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記入力限界トルク演算手段は、前記変速比無限大無段変速機の総変速比が無限大のときに、入力限界トルクを最小値とする一方、総変速比が小さくなるにつれて、入力限界トルクを大きな値となるように演算する。
【００１５】
また、第３の発明は、前記第１の発明において、前記入力限界トルク演算手段は、車速とエンジン回転数の大きさに応じて、入力限界トルクを演算する。
【００１６】
また、第４の発明は、前記第１の発明において、前記エンジン制御手段は、運転状態に基づいて求めた目標エンジントルクと、変速比無限大無段変速機へ入力可能な入力限界トルクのうち、小さい方を最終的な目標エンジントルクとして選択する手段を備える。
【００１７】
【発明の効果】
したがって、第１の発明は、変速比無限大無段変速機に入力可能な入力限界トルクの大きさを、総変速比の大きさに応じて演算し、実際のエンジン出力トルクが入力限界トルクよりも小さくなるようにエンジントルクを制限するようにしたため、どのような総変速比で走行していても、常に総変速比に応じた入力限界トルク以下のエンジントルクが変速比無限大無段変速機に入力されることになり、無段変速機構の耐久性が向上し、信頼性を確保できるのである。
そして、総変速比がギアードニュートラルポイントから前進側と後退側のそれぞれの範囲内のときは、総変速比の変化に応じて入力限界トルクが変更されるため、無段変速機構にとって最も入力限界トルクが厳しいギアードニュートラルポイント近傍付近では、確実に入力トルクが制限されて無段変速機構を保護するとともに、発進により総変速比の絶対値が減少すれば、無段変速機構の耐久性を損ねない範囲で加速性能を最大限に出力することが出来る。
さらに、総変速比の変化に応じて入力限界トルクを変更する範囲は、前進側と後退側で異なるように設定したため、後退時と前進時とでは、入力軸回転数と出力軸回転数の絶対値が同じでも、無段変速機構の変速位置の違いのために無段変速機構への入力トルク限界が少し異なることを考慮したものである。これにより、ギアードニュートラルポイントから前進または後退に関係無く、耐久性を損ねない範囲での最大出力を出力することが出来る。
【００１８】
また、第２の発明は、総変速比がギアードニュートラルポイントのときに、入力限界トルクが最小の値となり、総変速比が小さくなるにつれて、入力限界トルクが大きな値となるように設定したので、特に無段変速機構の各部にとって最も大きなトルクが入力されるギアードニュートラルポイント近傍では、エンジントルクが他の総変速比領域よりも小さく制限され、さらに発進などでギアードニュートラルポイントから総変速比の絶対値が減少すれば、総変速比の減少に応じてより大きなエンジントルクを変速機の耐久性を損ねない範囲で与えることが可能となり、ギアードニュートラルポイントからの発進加速性能を最大限に引き出せる事が出来る。
【００２１】
また、第３の発明は、車速とエンジン回転数との大きさに応じて、入力限界トルクを演算するので、総変速比が分からない場合であっても、エンジンの制御装置単体で変速比無限大無段変速機の入力限界トルク内に制御可能となり、信号異常時などに関係無く無段変速機の保護が可能になる。
【００２２】
また、第４の発明は、運転状態に基づいて求めた目標エンジントルクと、変速比無限大無段変速機へ入力可能な入力限界トルクのうち、小さい方を最終的な目標エンジントルクとするため、エンジントルクは必ず変速比無限大無段変速機の入力限界トルク以内となって、無段変速機構を確実に保護することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１に２組のトロイダル変速部を備えたダブルキャビティのトロイダル型無段変速機構を、変速比無限大無段変速機へ適用した一例を示す。
【００２５】
図１に示すように、マスダンパ５１を介してエンジン５０のクランクシャフトに連結される変速比無限大無段変速機のユニット入力軸１ａには、変速比を連続的に変更可能なトロイダル型無段変速機構２と、ギア３ａ、カウンタギア３ｄ及びギア３ｂから構成された一定変速機構３（減速機）を並列的に配設するとともに、これらの出力軸４、３ｃをユニット出力軸６側に配設し、これら出力軸４、３ｃを遊星歯車機構５で連結したもので、トロイダル型の無段変速機構２の無段変速機出力軸４は、遊星歯車機構５のサンギア５ａに、一定変速機構３の出力軸３ｃは動力循環モードクラッチ９を介して遊星歯車機構５のキャリア５ｂに連結される。
【００２６】
無段変速機出力軸４は、ユニット出力軸６と同軸的かつ、相対回転自在に支持され、ギア４ａを介して無段変速機構２の出力ギア２４と連結されており、無段変速機出力軸４の一端を遊星歯車機構５のサンギア５ａに結合し、他端を直結モードクラッチ１０を介してユニット出力軸６に連結されている。
【００２７】
ギア３ｂと結合した一定変速機構３の出力軸３ｃも、ユニット出力軸６と同軸的かつ、相対回転自在に支持され、動力循環モードクラッチ９を介して遊星歯車機構５のキャリア５ｂに連結されており、遊星歯車機構５のリングギア５ｃは、変速比無限大無段変速機の出力軸であるユニット出力軸６に結合される。
【００２８】
ユニット出力軸６の図中右側には、変速機出力ギア７が設けられ、この変速機出力ギア７は、カウンタギア１３を介してディファレンシャルギア８のファイナルギア１２と歯合し、ディファレンシャルギア８に結合した駆動軸１１には、所定の総減速比で駆動力が伝達される。
【００２９】
この変速比無限大無段変速機では、動力循環モードクラッチ９を解放する一方、直結モードクラッチ１０を締結してトロイダル型の無段変速機構２の変速比（以下、ＣＶＴ比ｉｃ）に応じて駆動力を伝達する直結モードと、動力循環モードクラッチ９を締結する一方、直結モードクラッチ１０を解放することにより、トロイダル型無段変速機構２と一定変速機構３のＣＶＴ比ｉｃの差に応じて、変速比無限大無段変速機全体のユニット変速比（ユニット入力軸１ａとユニット出力軸６の比で、以下ＩＶＴ比ｉｉとする）を負の値（後進）から正の値（前進）まで無限大（停止状態＝ギアードニュートラルポイントＧＮＰ）を含んでほぼ連続的に制御を行う動力循環モードとを選択的に使用することができる。
【００３０】
トロイダル型無段変速機構２は、図１に示すように、ＣＶＴシャフト１ｂ（入力軸）上に同軸的に配置した２組の入力ディスク２１と１つの出力ディスク２２で、パワーローラ２０、２０をそれぞれ挟持、押圧するダブルキャビティのハーフトロイダル型で構成され、エンジン５０側に第１トロイダル変速部２Ａが、この反対の一定変速機構３側に第２トロイダル変速部２Ｂが配置される。
【００３１】
なお、出力ディスク２２は、前記従来例と同様に、軸方向の両側にトロイド状の溝で構成されたキャビティ２２Ａ、２２Ｂを一体的に形成するとともに、外周に出力ギア２４を結合したもので、内周はＣＶＴシャフト１ｂを挿通されるとともに、相対回転自在かつ軸方向へ変位可能に軸支される。そして、第２トロイダル変速部２Ｂ側のカムローラ装置２３によって、ユニット入力軸１ａからのトルクに応じた挟持圧力が付与される。
【００３２】
図２は、図１に示した変速比無限大無段変速機とエンジン５０のコントロールユニット８０を示しており、コントロールユニット８０には、ユニット入力軸１ａの回転数Ｎｉ（＝エンジン回転数Ｎｅ）を検出する入力軸回転センサ８１、無段変速機出力軸４の回転数Ｎｃｏを検出するＣＶＴ出力軸回転センサ８２、車速ＶＳＰを検出する車速センサ８３、ユニット出力軸６の回転数Ｎｏを検出する出力軸回転センサ８４、アクセルペダルの操作量ＡＰＯを検出するアクセル操作量センサ８５、シフトレバーのセレクト位置ＰＯＳを検出するインヒビタスイッチ８７、アクセルペダルの解放状態を検出するアイドルスイッチ８８が接続され、これら各センサの検出値に基づいて、目標とするＩＶＴ比を求め、この目標ＩＶＴ比となるようにステップモータ３６を駆動して無段変速機構２のＣＶＴ比を制御するとともに、アクチュエータ９１またはアクチュエータ９２を駆動して動力循環モードクラッチ９と直結モードクラッチ１０の締結状態を制御する。
【００３３】
また、コントロールユニット８０は、運転状態に応じてスロットルアクチュエータ９３を駆動するとともに、燃料噴射量や点火時期等を決定してエンジン５０のトルクを制御する。
【００３４】
次に、図３、図４は、コントロールユニット８０で行われる制御の一例を示すブロック図で、まず、変速機制御部（図中下側）の目標入力回転演算部１２２は、変速比無限大無段変速機の目標ＩＶＴ比を決めるため、ユニット入力軸１の目標入力回転数を予め設定したマップ等に基づいて演算するもので、上記検出したアクセルペダル操作量ＡＰＯと車速ＶＳＰ及びシフトレバーのセレクト位置ＰＯＳに応じた進行方向からマップに基づいて演算する。
【００３５】
目標入力回転演算部１２２で演算されて目標入力回転数は、目標ＩＶＴ速度比演算部１２３で、目標入力回転数と、現在のユニット出力軸回転数Ｎｏとの比（目標ＩＶＴ速度比）を演算する。なお、ＩＶＴ速度比はＩＶＴ比ｉｉの逆数１／ｉｉである。
【００３６】
目標ＣＶＴ比演算部１２４では、上記目標速度比演算部１２３で求めた目標ＩＶＴ速度比を実現するために、無段変速機構２の目標ＣＶＴ比を予め設定したマップより演算する。このマップは、例えば、目標ＩＶＴ速度比に応じたＣＶＴ比で構成される。
【００３７】
そして、ＣＶＴ変速制御部１３１では、この目標ＣＶＴ比をステップ数に変換してからステップモータ３６を駆動し、フィードバック制御などによって変速比制御を行う。
【００３８】
次に、実ＩＶＴ速度比演算部１２１では、現在のユニット入力軸回転数Ｎｉと、ユニット出力軸回転数Ｎｏの比から実際の総変速比＝実ＩＶＴ比を演算し、この逆数を実ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯとして求める。
【００３９】
クラッチ切り換え判定部１２５では、この実ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯと目標ＩＶＴ速度比（ユニット出力軸回転数／目標入力回転数）を比較して、動力循環モードクラッチ９と直結モードクラッチ１０の切り換えの要否を判断しており、切り換えが必要な時には、クラッチ制御部１３２で、上記ソレノイド９１、９２の駆動状態を変更することで、両クラッチの締結状態を制御する。
【００４０】
一方、エンジントルク制御部（図中上部）では、まず、目標駆動力演算部１２６は、アクセルペダル操作量ＡＰＯと車速ＶＳＰに応じて、予め設定したマップより目標駆動力を演算して求める。
【００４１】
次に、目標エンジントルク演算部１２８では、ＩＶＴ比ｉｉに応じて決まるトランスミッションのトルク増幅率で目標駆動力を除算することにより、エンジン５０の目標エンジントルクを演算する。
【００４２】
ここで、変速比無限大無段変速機のトルク増幅率は実ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯ（ＩＶＴ比ｉｉの逆数１／ｉｉ）に応じてトルク伝達率演算部１２７で演算されたものである。
【００４３】
次に、エンジントルク補正部１２９では、目標エンジントルク演算部１２８で求めた目標エンジントルクに対して、実ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じたトルクの補正を後述するように行って、無段変速機構２に過大なトルクが加わるのを防止するものである。
【００４４】
そして、エンジン制御部１３０では、エンジントルク補正部１２９で補正された目標エンジントルクとなるように、燃料噴射量や点火時期を決定するとともに、スロットルアクチュエータ９３を駆動する。
【００４５】
次に、無段変速機構２へ過大なトルクが加わるのを防止するためのエンジントルク補正部１２９について、図４を参照しながら説明する。
【００４６】
エンジントルク補正部１２９は、実ＩＶＴ速度比演算部１２１で求めた実ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じて、変速比無限大無段変速機の入力トルク限界値を設定する入力トルク限界値演算部１２９１と、目標エンジントルク演算部１２８からの目標エンジントルクと、入力トルク限界値のうちの小さい方を選択するエンジントルク制限部１２９２から構成される。
【００４７】
入力トルク限界値演算部１２９１は、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じてエンジン５０の目標エンジントルクを、変速比無限大無段変速機の入力トルク限界値以下に設定するものである。
【００４８】
この入力トルク限界値演算部１２９１は、例えば、図示のように、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じた入力トルク限界値のテーブルとして予め与えられている構成を示しているが、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じた関数として与えても同等の効果が得られる。
【００４９】
このテーブルにおいて、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯが０の場合（ギアードニュートラルポイントＧＮＰでＩＶＴ比ｉｉ＝無限大）では、入力トルク限界値（＝エンジンの出力トルク）が他のＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに比べて最も小さな値ＬＴＲＱ＿Ｇに設定される。
【００５０】
さらに、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯが、図中、ＲＴ０２≦速度比≦ＲＴ０１の範囲にある時には、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じて入力トルク限界値も変化しているが、この範囲以外のＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯの場合には、入力トルク限界値は一定値（ＬＴＲＱ００）に設定されている。なお、ＲＴＯ１はＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯが前進側の所定値で、ＲＴＯ２はＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯが後退側の所定値である。
【００５１】
このため、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯの絶対値が非常に大きな場合（高速時、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯ＞ＲＴ０１）や後退している時（ＩＮＶＩＲＴＯ＜ＲＴ０２）は、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに関係無く、変速比無限大無段変速機の入力トルク限界値が一定値（ＬＴＲＱ００）に制限される。
【００５２】
さらに、図４において、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じて入力トルク限界値を変化させる範囲を決める所定値ＲＴＯ１とＲＴＯ２の関係は、
｜ＲＴＯｌ｜＜｜ＲＴ０２｜
のように設定されている。
【００５３】
これは、後退用のＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに対する入力トルク限界値（＝エンジンの出力可能最大トルクの値）と、前進用のＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに対する入力トルク限界値（＝エンジンの出力可能最大トルクの値）を異なる値として設定することで、後退時と前進時とでは、ユニット入力軸回転数Ｎｉとユニット出力軸回転数Ｎｏの絶対値が同じであっても、変速比無限大無段変速機に組み込まれた無段変速機構２のＣＶＴ比は異なるため、無段変速機構２の入力トルク限界値が少し異なることを考慮したもので、発進の際には、前進、後退に係わらず、無段変速機構２を過大な入力トルクから守りながらも、加速性を少しでも損ねないような目標エンジントルクを得ることができるのである。
【００５４】
そして、エンジントルク制限部１２９２は、補正されていない目標エンジントルクと、入力トルク限界値演算部１２９１で求めた入力トルク限界値のうちの小さい方を、補正後の目標エンジントルクとして選択するため、エンジン５０が出力可能な最大トルクは、変速比無限大無段変速機の入力トルク限界値を超えないように設定されるのである。
【００５５】
したがって、変速比無限大無段変速機への入力トルクの大きさを、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯの大きさに応じて演算し、実際のエンジントルクが入力トルク限界値よりも小さくなるようにエンジン５０の出力トルクを制限するようにしたため、どのようなＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯで走行していても、常にＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じた入力トルク限界値以下のエンジントルクが変速比無限大無段変速機のユニット入力軸１に入力されるので、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯ＝０、換言すればＩＶＴ比ｉｉ＝無限大となるギアードニュートラルポイントＧＮＰでは、入力トルク限界値が最小値ＬＴＲＱ＿Ｇに設定されるため、トルク増幅率の最も大きくなるギアードニュートラルポイントＧＮＰ近傍で、無段変速機構２を過大な入力トルクから確実に保護することができるのである。
【００５６】
また、ギアードニュートラルポイントＧＮＰの変速比無限大のときに、エンジン５０の出力可能最大トルクが最小の値ＬＴＲＱ＿Ｇとなり、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯの絶対値が大きくなるにつれて、エンジン５０の出力可能最大トルクが徐々に大きな値となるように設定したので、特に、無段変速機構２の各部にとって最も大きなトルクが入力されるギアードニュートラルポイントＧＮＰのときには、エンジントルクを他のＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯよりも小さく制限し、さらに加速操作に伴うギアードニュートラルポイントＧＮＰからの発進の際には、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯの変化に応じてより大きなエンジントルクを、無段変速機構２の耐久性を損ねない範囲で与えることが可能となり、ギアードニュートラルポイントＧＮＰからの発進加速性能を最大限に引き出す事が出来る。
【００５７】
さらに、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯがギアードニュートラルポイントＧＮＰを挟んだ所定の範囲内で、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯの変化に応じてエンジン５０の出力可能最大トルク（＝入力トルク限界値）が可変の値となるように演算する構成としたので、変速比無限大無段変速機に入力されるエンジン５０のトルクそのものが大きいと、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに関係無く無段変速機構２のトルク伝達部位の耐久性を低下させる危険性があるが、本発明のように、無段変速機構２にとって最も入力トルク限界が厳しいギアードニュートラルポイントＧＮＰ近傍付近と、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯの大きさに関係無く無段変速機構２にとって、厳しい入力トルク限界との双方に対して常に安全側に入力トルクが制限されるので、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに関係無く無段変速機構２の耐久性を損ねない範囲での加速性能を最大限に発揮することが出来る。
【００５８】
図５は第２の実施形態を示し、前記第１実施形態の図３、図４に示したエンジントルク補正部１２９とエンジン制御部１３０をまとめ、目標スロットル開度により図２に示したスロットルアクチュエータ９３を駆動し、エンジン５０の出力トルクを制御するようにしたものである。
【００５９】
まず、シリンダ吸気充填率目標値演算部１４３では、エンジン５０の目標出力トルクを実現するために必要なシリンダに吸入される空気の充填効率ＴＱＨ０を、上記図２に示した入力軸回転センサ８１からのエンジン回転数Ｎｅ（ユニット入力軸回転数Ｎｉ）と、上記図３に示した目標エンジントルク演算部１２８からの目標エンジントルクに基づいて、予め設定したマップから１００％分率で演算する。
【００６０】
一方、シリンダ吸気充填率限界値演算部１４２では、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じて決まる入力トルク限界値から、エンジン５０の出力限界トルク相当値のシリンダ吸入空気充填効率ＬＱＨ０を演算する。この演算は、エンジン回転数Ｎｅと、上記実ＩＶＴ速度比演算部１２１からのＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに基づいて、予め設定したマップより求める。
【００６１】
エンジントルク制限部１４４では、シリンダ吸気充填率限界値演算部１４２とシリンダ吸気充填率目標値演算部１４３で演算した、それぞれのシリンダ吸入空気充填効率ＬＱＨ０とＴＱＨ０のうち小さい方の値を選択する。
【００６２】
そして、目標スロットル開度演算部１４５では、エンジントルク制限部１４４で選択したシリンダ吸気充填率と、エンジン回転数Ｎｅに基づいて、予め設定されたマップから、エンジン回転数Ｎｅと限界出力トルク内に制限されたトルク相当の吸入空気量充填率目標値を実現するために必要なスロットルバルブ開度を演算して、上記図２に示したスロットルアクチュエータ９３を駆動する。
【００６３】
この場合も、シリンダ吸気充填率限界値演算部１４２において、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯが０となるギアードニュートラルポイントＧＮＰのときに、シリンダ吸気充填率限界値ＬＱＨ０が最小となるように設定することで、ギアードニュートラルポイントＧＮＰ近傍で、過大なトルクが変速比無限大無段変速機へ入力されるのを防止しながらも、発進に必要な駆動力の確保を行うことができる。
【００６４】
図６は第３の実施形態を示し、前記第１実施形態の図３、図４に示したエンジントルク補正部１２９とエンジン制御部１３０をまとめて、目標スロットル開度により、図２に示したスロットルアクチュエータ９３を駆動し、エンジン５０の出力トルクを制御するようにしたものである。
【００６５】
まず、無段変速機入力限界トルク演算部１５１では、上記実ＩＶＴ速度比演算部１２１からのＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに基づいて、予め設定したマップより、入力限界トルクＬＴＥを演算する。
【００６６】
この無段変速機入力限界トルク演算部１５１では、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯが０となるギアードニュートラルポイントＧＮＰのときに、入力限界トルクＬＴＥが最小となるように設定されている。
【００６７】
次に、エンジントルク制限部１５２では、上記図３の目標エンジントルク演算部１２８からの目標エンジントルクＴＴＥと、上記無段変速機入力限界トルク演算部１５１からの入力限界トルクＬＴＥのうち、小さい方を目標とするエンジントルクとして選択する。
【００６８】
そして、目標スロットル開度演算部１５３では、エンジントルク制限部１５２で選択したトルクと、エンジン回転数Ｎｅに基づいて、予め設定されたマップから、エンジン回転数Ｎｅと入力限界トルクＬＴＥ内に制限されたトルクを実現するために必要なスロットルバルブ開度を演算して、上記図２に示したスロットルアクチュエータ９３を駆動する。
【００６９】
この場合も、無段変速機入力限界トルク演算部１５１において、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯが０となるギアードニュートラルポイントＧＮＰのときに、入力限界トルクＬＴＥが最小となるように設定しているため、ギアードニュートラルポイントＧＮＰ近傍で、過大なトルクが変速比無限大無段変速機へ入力されるのを防止しながらも、発進に必要な駆動力の確保を行うことができる。
【００７０】
図７は第４の実施形態を示し、前記第１実施形態の図３、図４に示したエンジントルク補正部１２９とエンジン制御部１３０をまとめて、燃料カットによりエンジン５０の出力トルクを制限するようにしたものである。
【００７１】
まず、目標エンジントルク推定演算部１６１では、スロットルバルブ開度ＴＶＯ（またはアクセルペダル操作量ＡＰＯ）とエンジン回転数Ｎｅから、予め設定したマップよりエンジン５０のトルクＣＴＥを推定演算する。
【００７２】
一方、無段変速機入力限界トルク演算部１６２では、エンジン回転数Ｎｅと車速ＶＳＰの関係から、予め設定したマップより入力限界トルクＬＴＥを演算する。エンジン回転数Ｎｅと車速ＶＳＰの関係は、変速比無限大無段変速機のユニット入力軸回転数Ｎｉと、ユニット出力軸回転数Ｎｏの関係であるから、これらの関係はＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯと等価となり、例えば、車速ＶＳＰ＝０km/h、エンジン回転数Ｎｅ＝アイドルのときに、入力限界トルクＬＴＥが最小となるようなマップとしておけばよい。
【００７３】
次に、トルク偏差演算部１６３では、目標エンジントルク推定演算部１６１で求めたエンジントルクＣＴＥが、無段変速機入力限界トルク演算部１６２で求めた入力限界トルクＬＴＥに対してどのくらい大きな値になっているかを、その差（ＣＴＥ−ＬＴＥ）を演算する。
【００７４】
次に、燃料カット気筒数演算部１６４では、トルク偏差演算部１６３で求めた、エンジントルクの差（ＣＴＥ−ＬＴＥ）に応じて燃料カットする気筒数を、予め設定したマップから演算する。
【００７５】
エンジントルク制御部１６５では、燃料カット気筒数演算部１６４で求めた、気筒数だけ燃料カットを行って、入力限界トルクＬＴＥを超えないようにエンジントルクを規制する。
【００７６】
したがって、無段変速機入力限界トルク演算部１６２で求めた、入力限界トルクＬＴＥより実際に出力されると推定されたエンジントルクＣＴＥが大きければ大きいほど燃料カットする気筒数を増やし、エンジントルクを規制することで、無段変速機構２へ過大なトルクが入力されるのを防ぐことができる。
【００７７】
また、車速ＶＳＰとエンジン回転数Ｎｅの大きさに応じて、入力限界トルクＬＬＴＥを演算するので、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯやＩＶＴ比ｉｉが分からない場合であっても、エンジン５０の制御装置単体で変速比無限大無段変速機の入力限界トルク内に制御可能となり、信号異常時などに関係無く変速比無限大無段変速機の保護が可能になる。
【００７８】
図８は第５の実施形態を示し、前記第１実施形態の図３、図４に示したエンジントルク補正部１２９とエンジン制御部１３０をまとめて、燃料カットによりエンジン５０の出力トルクを制限するようにしたもので、前記第４実施形態の燃料カット気筒数を、複数気筒への燃料噴射をグループで噴射するようなエンジンに適用する場合の一例である。
【００７９】
目標エンジントルク推定演算部１６１では、上記第４実施形態と同様に、スロットルバルブ開度ＴＶＯ（またはアクセルペダル操作量ＡＰＯ）とエンジン回転数Ｎｅから、予め設定したマップよりエンジン５０のトルクＣＴＥを推定演算する。
【００８０】
一方、無段変速機入力限界トルク演算部１６２では、上記第４実施形態と同様に、エンジン回転数Ｎｅと車速ＶＳＰの関係から、予め設定したマップより入力限界トルクＬＴＥを演算する。エンジン回転数Ｎｅと車速ＶＳＰの関係は、変速比無限大無段変速機のユニット入力軸回転数Ｎｉと、ユニット出力軸回転数Ｎｏの関係であるから、これらの関係はＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯと等価となり、例えば、車速ＶＳＰ＝０km/h、エンジン回転数Ｎｅ＝アイドルのときに、入力限界トルクＬＴＥが最小となるようなマップとしておけばよい。
【００８１】
次に、トルク偏差判定部１７１では、目標エンジントルク推定演算部１６１で求めたエンジントルクＣＴＥが、無段変速機入力限界トルク演算部１６２で求めた入力限界トルクＬＴＥよりも大きいか否かを判定する。
【００８２】
燃料カット気筒数演算部１７２では、トルク偏差判定部１７１の判定結果が、エンジントルクＣＴＥが入力限界トルクＬＴＥよりも大きい場合には、全気筒数の半数を燃料カットするように指令する一方、そうでない場合には、燃料カット気筒数を０とする。
【００８３】
エンジントルク制御部１６５では、燃料カット気筒数演算部１７２で求めた気筒数だけ燃料カットを行って、入力限界トルクＬＴＥを超えないようにエンジントルクを規制する。
【００８４】
したがって、無段変速機入力限界トルク演算部１６２で求めた、入力限界トルクＬＴＥより実際に出力されると推定されたエンジントルクＣＴＥが大きければ全体の半数の気筒数が燃料カットされて、エンジントルクを制限し、無段変速機構２へ過大なトルクが入力されるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示し、トロイダル型無段変速機を用いた変速比無限大無段変速機の概略構成図。
【図２】同じくコントロールユニットの概略構成図。
【図３】コントロールユニットでおこなれる制御の一例を示すブロック図。
【図４】エンジントルク補正部で行われる制御の一例を示すブロック図。
【図５】第２の実施形態を示し、エンジントルク補正部及びエンジン制御部で行われる制御の一例を示すブロック図。
【図６】第３の実施形態を示し、エンジントルク補正部及びエンジン制御部で行われる制御の一例を示すブロック図。
【図７】第４の実施形態を示し、エンジントルク補正部及びエンジン制御部で行われる制御の一例を示すブロック図。
【図８】第５の実施形態を示し、エンジントルク補正部及びエンジン制御部で行われる制御の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
２ 無段変速機構
３ 一定変速機構
５ 遊星歯車機構
３６ ステップモータ
８０ コントロールユニット
８１ 入力軸回転数センサ
８２ ＣＶＴ出力軸回転数センサ
８３ 車速センサ
８４ 出力軸回転センサ
８５ アクセルペダル操作量センサ
８７ インヒビタスイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに採用される変速比無限大無段変速機の制御装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から車両の変速機として、ベルト式やトロイダル型の無段変速機が知られており、このような無段変速機の変速領域をさらに拡大するために、無段変速機に一定変速機と遊星歯車機構を組み合わせて変速比を無限大まで制御可能とする変速比無限大無段変速機が知られており、例えば、特開平１０−２６７１１７号公報などがある。
【０００３】
これは、エンジンに連結される変速比無限大無段変速機のユニット入力軸に変速比を連続的に変更可能なハーフトロイダル型の無段変速機と、一定変速機（減速機）を並列的に連結するとともに、これらの出力軸を遊星歯車機構で選択的に結合したもので、無段変速機の出力軸を遊星歯車機構のサンギアに、一定変速機の出力軸は動力循環モード（ローモード）クラッチを介して遊星歯車機構のキャリアに連結される。
【０００４】
サンギアと連結した無段変速機出力軸は、直結モード（ハイモード）クラッチを介して変速比無限大無段変速機の出力軸であるユニット出力軸に結合される一方、遊星歯車機構のリングギアもユニット出力軸に結合される。
【０００５】
このような変速比無限大無段変速機では、動力循環モードクラッチを締結する一方、直結モードクラッチを解放することにより、無段変速機と一定変速機の変速比の差に応じて、ユニット変速比（以下ＩＶＴ比ｉｉでユニット入力軸回転数／ユニット出力軸回転数）を負の値から正の値まで無限大（＝ギアードニュートラルポイントＧＮＰ）を含んで連続的に変速制御を行う動力循環モードと、動力循環モードクラッチを解放する一方、直結モードクラッチを締結して無段変速機の変速比（以下ＣＶＴ比ｉｃ）に応じて変速制御を行う直結モードを選択的に使用することができる。
【０００６】
そして、ギアードニュートラルポイントＧＮＰでは、動力循環モードクラッチを締結した状態で、ＣＶＴ比ｉｃを変化させることで前進あるいは後退側へ発進することができる。
【０００７】
また、上記従来例では、ギアードニュートラルポイント近傍での発進加速時に、セレクトレバーなどの操作による切り換えショックを低減することを目的として、非走行レンジから走行レンジに切り替わったときから所定時間が経過するまでの間は、所定時間が経過した後に比べて駆動トルクが小さくなるようにトロイダル型の無段変速機構を制御するように構成されたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、ギアードニュートラルポイントでは変速比が無限大に大きくなっているため、無段変速機構の入力軸から出力軸へのトルク増幅率は非常に大きな値となる。そして、動力循環モードでは、無段変速機構の入出力軸が遊星歯車機構と一定変速機構を介して連結されているため、ギアードニュートラルポイント近傍で大きく増幅された出力軸トルクは入力軸にも大きな値となって影響する。
【０００９】
そのため、仮にギアードニュートラルポイント近傍で無段変速機構に連結されたエンジンが大きな出力トルクを発生すると、無段変速機構の各部に非常に大きなトルクが加わることになる。上記従来例では、車両の駆動トルクが大きな値になるような場合には、無段変速機構を制御して、これを回避しようとしている構成だが、エンジンの出力トルクの応答性は一般的に無段変速機構の変速応答性よりも急峻に起こるため、無段変速機構機に入力されるエンジントルクが余りにも大きい場合には無段変速機構の耐久性が低下したり、ディスクが変形して所望の変速比が得られなくなるという可能性もある、という問題点があった。
【００１０】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、変速比無限大無段変速機において、ギアードニュートラルポイント近傍などで過大なトルクが無段変速機構へ作用するのを防止することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、運転状態に応じて変速比無限大無段変速機の総変速比を制御する変速制御手段と、前記変速比無限大無段変速機に連結されたエンジンと、運転状態に基づいて目標エンジントルクを演算するとともに、この目標エンジントルクとなるようにエンジンを制御するエンジン制御手段とを備えた変速比無限大無段変速機のトルク制御装置において、
前記総変速比に応じて変速比無限大無段変速機へ入力可能な入力限界トルクを演算する入力限界トルク演算手段を備えて、前記エンジン制御手段は、この入力限界トルクを超えないように前記目標エンジントルクを規制し、前記入力限界トルク演算手段は、前記総変速比がギアードニュートラルポイントを境に前進側と後退側のそれぞれにおいて予め設定された総変速比の範囲内のときには、総変速比の大きさに応じて入力限界トルクを変更し、前記入力限界トルク演算手段に設定された総変速比の範囲は、前進側の総変速比と後退側の総変速比では、その絶対値が異なる。
【００１２】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記入力限界トルク演算手段は、前記変速比無限大無段変速機の総変速比が無限大のときに、入力限界トルクを最小値とする一方、総変速比が小さくなるにつれて、入力限界トルクを大きな値となるように演算する。
【００１５】
また、第３の発明は、前記第１の発明において、前記入力限界トルク演算手段は、車速とエンジン回転数の大きさに応じて、入力限界トルクを演算する。
【００１６】
また、第４の発明は、前記第１の発明において、前記エンジン制御手段は、運転状態に基づいて求めた目標エンジントルクと、変速比無限大無段変速機へ入力可能な入力限界トルクのうち、小さい方を最終的な目標エンジントルクとして選択する手段を備える。
【００１７】
【発明の効果】
したがって、第１の発明は、変速比無限大無段変速機に入力可能な入力限界トルクの大きさを、総変速比の大きさに応じて演算し、実際のエンジン出力トルクが入力限界トルクよりも小さくなるようにエンジントルクを制限するようにしたため、どのような総変速比で走行していても、常に総変速比に応じた入力限界トルク以下のエンジントルクが変速比無限大無段変速機に入力されることになり、無段変速機構の耐久性が向上し、信頼性を確保できるのである。
そして、総変速比がギアードニュートラルポイントから前進側と後退側のそれぞれの範囲内のときは、総変速比の変化に応じて入力限界トルクが変更されるため、無段変速機構にとって最も入力限界トルクが厳しいギアードニュートラルポイント近傍付近では、確実に入力トルクが制限されて無段変速機構を保護するとともに、発進により総変速比の絶対値が減少すれば、無段変速機構の耐久性を損ねない範囲で加速性能を最大限に出力することが出来る。
さらに、総変速比の変化に応じて入力限界トルクを変更する範囲は、前進側と後退側で異なるように設定したため、後退時と前進時とでは、入力軸回転数と出力軸回転数の絶対値が同じでも、無段変速機構の変速位置の違いのために無段変速機構への入力トルク限界が少し異なることを考慮したものである。これにより、ギアードニュートラルポイントから前進または後退に関係無く、耐久性を損ねない範囲での最大出力を出力することが出来る。
【００１８】
また、第２の発明は、総変速比がギアードニュートラルポイントのときに、入力限界トルクが最小の値となり、総変速比が小さくなるにつれて、入力限界トルクが大きな値となるように設定したので、特に無段変速機構の各部にとって最も大きなトルクが入力されるギアードニュートラルポイント近傍では、エンジントルクが他の総変速比領域よりも小さく制限され、さらに発進などでギアードニュートラルポイントから総変速比の絶対値が減少すれば、総変速比の減少に応じてより大きなエンジントルクを変速機の耐久性を損ねない範囲で与えることが可能となり、ギアードニュートラルポイントからの発進加速性能を最大限に引き出せる事が出来る。
【００２１】
また、第３の発明は、車速とエンジン回転数との大きさに応じて、入力限界トルクを演算するので、総変速比が分からない場合であっても、エンジンの制御装置単体で変速比無限大無段変速機の入力限界トルク内に制御可能となり、信号異常時などに関係無く無段変速機の保護が可能になる。
【００２２】
また、第４の発明は、運転状態に基づいて求めた目標エンジントルクと、変速比無限大無段変速機へ入力可能な入力限界トルクのうち、小さい方を最終的な目標エンジントルクとするため、エンジントルクは必ず変速比無限大無段変速機の入力限界トルク以内となって、無段変速機構を確実に保護することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１に２組のトロイダル変速部を備えたダブルキャビティのトロイダル型無段変速機構を、変速比無限大無段変速機へ適用した一例を示す。
【００２５】
図１に示すように、マスダンパ５１を介してエンジン５０のクランクシャフトに連結される変速比無限大無段変速機のユニット入力軸１ａには、変速比を連続的に変更可能なトロイダル型無段変速機構２と、ギア３ａ、カウンタギア３ｄ及びギア３ｂから構成された一定変速機構３（減速機）を並列的に配設するとともに、これらの出力軸４、３ｃをユニット出力軸６側に配設し、これら出力軸４、３ｃを遊星歯車機構５で連結したもので、トロイダル型の無段変速機構２の無段変速機出力軸４は、遊星歯車機構５のサンギア５ａに、一定変速機構３の出力軸３ｃは動力循環モードクラッチ９を介して遊星歯車機構５のキャリア５ｂに連結される。
【００２６】
無段変速機出力軸４は、ユニット出力軸６と同軸的かつ、相対回転自在に支持され、ギア４ａを介して無段変速機構２の出力ギア２４と連結されており、無段変速機出力軸４の一端を遊星歯車機構５のサンギア５ａに結合し、他端を直結モードクラッチ１０を介してユニット出力軸６に連結されている。
【００２７】
ギア３ｂと結合した一定変速機構３の出力軸３ｃも、ユニット出力軸６と同軸的かつ、相対回転自在に支持され、動力循環モードクラッチ９を介して遊星歯車機構５のキャリア５ｂに連結されており、遊星歯車機構５のリングギア５ｃは、変速比無限大無段変速機の出力軸であるユニット出力軸６に結合される。
【００２８】
ユニット出力軸６の図中右側には、変速機出力ギア７が設けられ、この変速機出力ギア７は、カウンタギア１３を介してディファレンシャルギア８のファイナルギア１２と歯合し、ディファレンシャルギア８に結合した駆動軸１１には、所定の総減速比で駆動力が伝達される。
【００２９】
この変速比無限大無段変速機では、動力循環モードクラッチ９を解放する一方、直結モードクラッチ１０を締結してトロイダル型の無段変速機構２の変速比（以下、ＣＶＴ比ｉｃ）に応じて駆動力を伝達する直結モードと、動力循環モードクラッチ９を締結する一方、直結モードクラッチ１０を解放することにより、トロイダル型無段変速機構２と一定変速機構３のＣＶＴ比ｉｃの差に応じて、変速比無限大無段変速機全体のユニット変速比（ユニット入力軸１ａとユニット出力軸６の比で、以下ＩＶＴ比ｉｉとする）を負の値（後進）から正の値（前進）まで無限大（停止状態＝ギアードニュートラルポイントＧＮＰ）を含んでほぼ連続的に制御を行う動力循環モードとを選択的に使用することができる。
【００３０】
トロイダル型無段変速機構２は、図１に示すように、ＣＶＴシャフト１ｂ（入力軸）上に同軸的に配置した２組の入力ディスク２１と１つの出力ディスク２２で、パワーローラ２０、２０をそれぞれ挟持、押圧するダブルキャビティのハーフトロイダル型で構成され、エンジン５０側に第１トロイダル変速部２Ａが、この反対の一定変速機構３側に第２トロイダル変速部２Ｂが配置される。
【００３１】
なお、出力ディスク２２は、前記従来例と同様に、軸方向の両側にトロイド状の溝で構成されたキャビティ２２Ａ、２２Ｂを一体的に形成するとともに、外周に出力ギア２４を結合したもので、内周はＣＶＴシャフト１ｂを挿通されるとともに、相対回転自在かつ軸方向へ変位可能に軸支される。そして、第２トロイダル変速部２Ｂ側のカムローラ装置２３によって、ユニット入力軸１ａからのトルクに応じた挟持圧力が付与される。
【００３２】
図２は、図１に示した変速比無限大無段変速機とエンジン５０のコントロールユニット８０を示しており、コントロールユニット８０には、ユニット入力軸１ａの回転数Ｎｉ（＝エンジン回転数Ｎｅ）を検出する入力軸回転センサ８１、無段変速機出力軸４の回転数Ｎｃｏを検出するＣＶＴ出力軸回転センサ８２、車速ＶＳＰを検出する車速センサ８３、ユニット出力軸６の回転数Ｎｏを検出する出力軸回転センサ８４、アクセルペダルの操作量ＡＰＯを検出するアクセル操作量センサ８５、シフトレバーのセレクト位置ＰＯＳを検出するインヒビタスイッチ８７、アクセルペダルの解放状態を検出するアイドルスイッチ８８が接続され、これら各センサの検出値に基づいて、目標とするＩＶＴ比を求め、この目標ＩＶＴ比となるようにステップモータ３６を駆動して無段変速機構２のＣＶＴ比を制御するとともに、アクチュエータ９１またはアクチュエータ９２を駆動して動力循環モードクラッチ９と直結モードクラッチ１０の締結状態を制御する。
【００３３】
また、コントロールユニット８０は、運転状態に応じてスロットルアクチュエータ９３を駆動するとともに、燃料噴射量や点火時期等を決定してエンジン５０のトルクを制御する。
【００３４】
次に、図３、図４は、コントロールユニット８０で行われる制御の一例を示すブロック図で、まず、変速機制御部（図中下側）の目標入力回転演算部１２２は、変速比無限大無段変速機の目標ＩＶＴ比を決めるため、ユニット入力軸１の目標入力回転数を予め設定したマップ等に基づいて演算するもので、上記検出したアクセルペダル操作量ＡＰＯと車速ＶＳＰ及びシフトレバーのセレクト位置ＰＯＳに応じた進行方向からマップに基づいて演算する。
【００３５】
目標入力回転演算部１２２で演算されて目標入力回転数は、目標ＩＶＴ速度比演算部１２３で、目標入力回転数と、現在のユニット出力軸回転数Ｎｏとの比（目標ＩＶＴ速度比）を演算する。なお、ＩＶＴ速度比はＩＶＴ比ｉｉの逆数１／ｉｉである。
【００３６】
目標ＣＶＴ比演算部１２４では、上記目標速度比演算部１２３で求めた目標ＩＶＴ速度比を実現するために、無段変速機構２の目標ＣＶＴ比を予め設定したマップより演算する。このマップは、例えば、目標ＩＶＴ速度比に応じたＣＶＴ比で構成される。
【００３７】
そして、ＣＶＴ変速制御部１３１では、この目標ＣＶＴ比をステップ数に変換してからステップモータ３６を駆動し、フィードバック制御などによって変速比制御を行う。
【００３８】
次に、実ＩＶＴ速度比演算部１２１では、現在のユニット入力軸回転数Ｎｉと、ユニット出力軸回転数Ｎｏの比から実際の総変速比＝実ＩＶＴ比を演算し、この逆数を実ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯとして求める。
【００３９】
クラッチ切り換え判定部１２５では、この実ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯと目標ＩＶＴ速度比（ユニット出力軸回転数／目標入力回転数）を比較して、動力循環モードクラッチ９と直結モードクラッチ１０の切り換えの要否を判断しており、切り換えが必要な時には、クラッチ制御部１３２で、上記ソレノイド９１、９２の駆動状態を変更することで、両クラッチの締結状態を制御する。
【００４０】
一方、エンジントルク制御部（図中上部）では、まず、目標駆動力演算部１２６は、アクセルペダル操作量ＡＰＯと車速ＶＳＰに応じて、予め設定したマップより目標駆動力を演算して求める。
【００４１】
次に、目標エンジントルク演算部１２８では、ＩＶＴ比ｉｉに応じて決まるトランスミッションのトルク増幅率で目標駆動力を除算することにより、エンジン５０の目標エンジントルクを演算する。
【００４２】
ここで、変速比無限大無段変速機のトルク増幅率は実ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯ（ＩＶＴ比ｉｉの逆数１／ｉｉ）に応じてトルク伝達率演算部１２７で演算されたものである。
【００４３】
次に、エンジントルク補正部１２９では、目標エンジントルク演算部１２８で求めた目標エンジントルクに対して、実ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じたトルクの補正を後述するように行って、無段変速機構２に過大なトルクが加わるのを防止するものである。
【００４４】
そして、エンジン制御部１３０では、エンジントルク補正部１２９で補正された目標エンジントルクとなるように、燃料噴射量や点火時期を決定するとともに、スロットルアクチュエータ９３を駆動する。
【００４５】
次に、無段変速機構２へ過大なトルクが加わるのを防止するためのエンジントルク補正部１２９について、図４を参照しながら説明する。
【００４６】
エンジントルク補正部１２９は、実ＩＶＴ速度比演算部１２１で求めた実ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じて、変速比無限大無段変速機の入力トルク限界値を設定する入力トルク限界値演算部１２９１と、目標エンジントルク演算部１２８からの目標エンジントルクと、入力トルク限界値のうちの小さい方を選択するエンジントルク制限部１２９２から構成される。
【００４７】
入力トルク限界値演算部１２９１は、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じてエンジン５０の目標エンジントルクを、変速比無限大無段変速機の入力トルク限界値以下に設定するものである。
【００４８】
この入力トルク限界値演算部１２９１は、例えば、図示のように、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じた入力トルク限界値のテーブルとして予め与えられている構成を示しているが、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じた関数として与えても同等の効果が得られる。
【００４９】
このテーブルにおいて、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯが０の場合（ギアードニュートラルポイントＧＮＰでＩＶＴ比ｉｉ＝無限大）では、入力トルク限界値（＝エンジンの出力トルク）が他のＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに比べて最も小さな値ＬＴＲＱ＿Ｇに設定される。
【００５０】
さらに、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯが、図中、ＲＴ０２≦速度比≦ＲＴ０１の範囲にある時には、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じて入力トルク限界値も変化しているが、この範囲以外のＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯの場合には、入力トルク限界値は一定値（ＬＴＲＱ００）に設定されている。なお、ＲＴＯ１はＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯが前進側の所定値で、ＲＴＯ２はＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯが後退側の所定値である。
【００５１】
このため、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯの絶対値が非常に大きな場合（高速時、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯ＞ＲＴ０１）や後退している時（ＩＮＶＩＲＴＯ＜ＲＴ０２）は、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに関係無く、変速比無限大無段変速機の入力トルク限界値が一定値（ＬＴＲＱ００）に制限される。
【００５２】
さらに、図４において、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じて入力トルク限界値を変化させる範囲を決める所定値ＲＴＯ１とＲＴＯ２の関係は、
｜ＲＴＯｌ｜＜｜ＲＴ０２｜
のように設定されている。
【００５３】
これは、後退用のＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに対する入力トルク限界値（＝エンジンの出力可能最大トルクの値）と、前進用のＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに対する入力トルク限界値（＝エンジンの出力可能最大トルクの値）を異なる値として設定することで、後退時と前進時とでは、ユニット入力軸回転数Ｎｉとユニット出力軸回転数Ｎｏの絶対値が同じであっても、変速比無限大無段変速機に組み込まれた無段変速機構２のＣＶＴ比は異なるため、無段変速機構２の入力トルク限界値が少し異なることを考慮したもので、発進の際には、前進、後退に係わらず、無段変速機構２を過大な入力トルクから守りながらも、加速性を少しでも損ねないような目標エンジントルクを得ることができるのである。
【００５４】
そして、エンジントルク制限部１２９２は、補正されていない目標エンジントルクと、入力トルク限界値演算部１２９１で求めた入力トルク限界値のうちの小さい方を、補正後の目標エンジントルクとして選択するため、エンジン５０が出力可能な最大トルクは、変速比無限大無段変速機の入力トルク限界値を超えないように設定されるのである。
【００５５】
したがって、変速比無限大無段変速機への入力トルクの大きさを、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯの大きさに応じて演算し、実際のエンジントルクが入力トルク限界値よりも小さくなるようにエンジン５０の出力トルクを制限するようにしたため、どのようなＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯで走行していても、常にＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じた入力トルク限界値以下のエンジントルクが変速比無限大無段変速機のユニット入力軸１に入力されるので、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯ＝０、換言すればＩＶＴ比ｉｉ＝無限大となるギアードニュートラルポイントＧＮＰでは、入力トルク限界値が最小値ＬＴＲＱ＿Ｇに設定されるため、トルク増幅率の最も大きくなるギアードニュートラルポイントＧＮＰ近傍で、無段変速機構２を過大な入力トルクから確実に保護することができるのである。
【００５６】
また、ギアードニュートラルポイントＧＮＰの変速比無限大のときに、エンジン５０の出力可能最大トルクが最小の値ＬＴＲＱ＿Ｇとなり、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯの絶対値が大きくなるにつれて、エンジン５０の出力可能最大トルクが徐々に大きな値となるように設定したので、特に、無段変速機構２の各部にとって最も大きなトルクが入力されるギアードニュートラルポイントＧＮＰのときには、エンジントルクを他のＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯよりも小さく制限し、さらに加速操作に伴うギアードニュートラルポイントＧＮＰからの発進の際には、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯの変化に応じてより大きなエンジントルクを、無段変速機構２の耐久性を損ねない範囲で与えることが可能となり、ギアードニュートラルポイントＧＮＰからの発進加速性能を最大限に引き出す事が出来る。
【００５７】
さらに、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯがギアードニュートラルポイントＧＮＰを挟んだ所定の範囲内で、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯの変化に応じてエンジン５０の出力可能最大トルク（＝入力トルク限界値）が可変の値となるように演算する構成としたので、変速比無限大無段変速機に入力されるエンジン５０のトルクそのものが大きいと、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに関係無く無段変速機構２のトルク伝達部位の耐久性を低下させる危険性があるが、本発明のように、無段変速機構２にとって最も入力トルク限界が厳しいギアードニュートラルポイントＧＮＰ近傍付近と、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯの大きさに関係無く無段変速機構２にとって、厳しい入力トルク限界との双方に対して常に安全側に入力トルクが制限されるので、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに関係無く無段変速機構２の耐久性を損ねない範囲での加速性能を最大限に発揮することが出来る。
【００５８】
図５は第２の実施形態を示し、前記第１実施形態の図３、図４に示したエンジントルク補正部１２９とエンジン制御部１３０をまとめ、目標スロットル開度により図２に示したスロットルアクチュエータ９３を駆動し、エンジン５０の出力トルクを制御するようにしたものである。
【００５９】
まず、シリンダ吸気充填率目標値演算部１４３では、エンジン５０の目標出力トルクを実現するために必要なシリンダに吸入される空気の充填効率ＴＱＨ０を、上記図２に示した入力軸回転センサ８１からのエンジン回転数Ｎｅ（ユニット入力軸回転数Ｎｉ）と、上記図３に示した目標エンジントルク演算部１２８からの目標エンジントルクに基づいて、予め設定したマップから１００％分率で演算する。
【００６０】
一方、シリンダ吸気充填率限界値演算部１４２では、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに応じて決まる入力トルク限界値から、エンジン５０の出力限界トルク相当値のシリンダ吸入空気充填効率ＬＱＨ０を演算する。この演算は、エンジン回転数Ｎｅと、上記実ＩＶＴ速度比演算部１２１からのＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに基づいて、予め設定したマップより求める。
【００６１】
エンジントルク制限部１４４では、シリンダ吸気充填率限界値演算部１４２とシリンダ吸気充填率目標値演算部１４３で演算した、それぞれのシリンダ吸入空気充填効率ＬＱＨ０とＴＱＨ０のうち小さい方の値を選択する。
【００６２】
そして、目標スロットル開度演算部１４５では、エンジントルク制限部１４４で選択したシリンダ吸気充填率と、エンジン回転数Ｎｅに基づいて、予め設定されたマップから、エンジン回転数Ｎｅと限界出力トルク内に制限されたトルク相当の吸入空気量充填率目標値を実現するために必要なスロットルバルブ開度を演算して、上記図２に示したスロットルアクチュエータ９３を駆動する。
【００６３】
この場合も、シリンダ吸気充填率限界値演算部１４２において、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯが０となるギアードニュートラルポイントＧＮＰのときに、シリンダ吸気充填率限界値ＬＱＨ０が最小となるように設定することで、ギアードニュートラルポイントＧＮＰ近傍で、過大なトルクが変速比無限大無段変速機へ入力されるのを防止しながらも、発進に必要な駆動力の確保を行うことができる。
【００６４】
図６は第３の実施形態を示し、前記第１実施形態の図３、図４に示したエンジントルク補正部１２９とエンジン制御部１３０をまとめて、目標スロットル開度により、図２に示したスロットルアクチュエータ９３を駆動し、エンジン５０の出力トルクを制御するようにしたものである。
【００６５】
まず、無段変速機入力限界トルク演算部１５１では、上記実ＩＶＴ速度比演算部１２１からのＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯに基づいて、予め設定したマップより、入力限界トルクＬＴＥを演算する。
【００６６】
この無段変速機入力限界トルク演算部１５１では、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯが０となるギアードニュートラルポイントＧＮＰのときに、入力限界トルクＬＴＥが最小となるように設定されている。
【００６７】
次に、エンジントルク制限部１５２では、上記図３の目標エンジントルク演算部１２８からの目標エンジントルクＴＴＥと、上記無段変速機入力限界トルク演算部１５１からの入力限界トルクＬＴＥのうち、小さい方を目標とするエンジントルクとして選択する。
【００６８】
そして、目標スロットル開度演算部１５３では、エンジントルク制限部１５２で選択したトルクと、エンジン回転数Ｎｅに基づいて、予め設定されたマップから、エンジン回転数Ｎｅと入力限界トルクＬＴＥ内に制限されたトルクを実現するために必要なスロットルバルブ開度を演算して、上記図２に示したスロットルアクチュエータ９３を駆動する。
【００６９】
この場合も、無段変速機入力限界トルク演算部１５１において、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯが０となるギアードニュートラルポイントＧＮＰのときに、入力限界トルクＬＴＥが最小となるように設定しているため、ギアードニュートラルポイントＧＮＰ近傍で、過大なトルクが変速比無限大無段変速機へ入力されるのを防止しながらも、発進に必要な駆動力の確保を行うことができる。
【００７０】
図７は第４の実施形態を示し、前記第１実施形態の図３、図４に示したエンジントルク補正部１２９とエンジン制御部１３０をまとめて、燃料カットによりエンジン５０の出力トルクを制限するようにしたものである。
【００７１】
まず、目標エンジントルク推定演算部１６１では、スロットルバルブ開度ＴＶＯ（またはアクセルペダル操作量ＡＰＯ）とエンジン回転数Ｎｅから、予め設定したマップよりエンジン５０のトルクＣＴＥを推定演算する。
【００７２】
一方、無段変速機入力限界トルク演算部１６２では、エンジン回転数Ｎｅと車速ＶＳＰの関係から、予め設定したマップより入力限界トルクＬＴＥを演算する。エンジン回転数Ｎｅと車速ＶＳＰの関係は、変速比無限大無段変速機のユニット入力軸回転数Ｎｉと、ユニット出力軸回転数Ｎｏの関係であるから、これらの関係はＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯと等価となり、例えば、車速ＶＳＰ＝０km/h、エンジン回転数Ｎｅ＝アイドルのときに、入力限界トルクＬＴＥが最小となるようなマップとしておけばよい。
【００７３】
次に、トルク偏差演算部１６３では、目標エンジントルク推定演算部１６１で求めたエンジントルクＣＴＥが、無段変速機入力限界トルク演算部１６２で求めた入力限界トルクＬＴＥに対してどのくらい大きな値になっているかを、その差（ＣＴＥ−ＬＴＥ）を演算する。
【００７４】
次に、燃料カット気筒数演算部１６４では、トルク偏差演算部１６３で求めた、エンジントルクの差（ＣＴＥ−ＬＴＥ）に応じて燃料カットする気筒数を、予め設定したマップから演算する。
【００７５】
エンジントルク制御部１６５では、燃料カット気筒数演算部１６４で求めた、気筒数だけ燃料カットを行って、入力限界トルクＬＴＥを超えないようにエンジントルクを規制する。
【００７６】
したがって、無段変速機入力限界トルク演算部１６２で求めた、入力限界トルクＬＴＥより実際に出力されると推定されたエンジントルクＣＴＥが大きければ大きいほど燃料カットする気筒数を増やし、エンジントルクを規制することで、無段変速機構２へ過大なトルクが入力されるのを防ぐことができる。
【００７７】
また、車速ＶＳＰとエンジン回転数Ｎｅの大きさに応じて、入力限界トルクＬＬＴＥを演算するので、ＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯやＩＶＴ比ｉｉが分からない場合であっても、エンジン５０の制御装置単体で変速比無限大無段変速機の入力限界トルク内に制御可能となり、信号異常時などに関係無く変速比無限大無段変速機の保護が可能になる。
【００７８】
図８は第５の実施形態を示し、前記第１実施形態の図３、図４に示したエンジントルク補正部１２９とエンジン制御部１３０をまとめて、燃料カットによりエンジン５０の出力トルクを制限するようにしたもので、前記第４実施形態の燃料カット気筒数を、複数気筒への燃料噴射をグループで噴射するようなエンジンに適用する場合の一例である。
【００７９】
目標エンジントルク推定演算部１６１では、上記第４実施形態と同様に、スロットルバルブ開度ＴＶＯ（またはアクセルペダル操作量ＡＰＯ）とエンジン回転数Ｎｅから、予め設定したマップよりエンジン５０のトルクＣＴＥを推定演算する。
【００８０】
一方、無段変速機入力限界トルク演算部１６２では、上記第４実施形態と同様に、エンジン回転数Ｎｅと車速ＶＳＰの関係から、予め設定したマップより入力限界トルクＬＴＥを演算する。エンジン回転数Ｎｅと車速ＶＳＰの関係は、変速比無限大無段変速機のユニット入力軸回転数Ｎｉと、ユニット出力軸回転数Ｎｏの関係であるから、これらの関係はＩＶＴ速度比ＩＮＶＩＲＴＯと等価となり、例えば、車速ＶＳＰ＝０km/h、エンジン回転数Ｎｅ＝アイドルのときに、入力限界トルクＬＴＥが最小となるようなマップとしておけばよい。
【００８１】
次に、トルク偏差判定部１７１では、目標エンジントルク推定演算部１６１で求めたエンジントルクＣＴＥが、無段変速機入力限界トルク演算部１６２で求めた入力限界トルクＬＴＥよりも大きいか否かを判定する。
【００８２】
燃料カット気筒数演算部１７２では、トルク偏差判定部１７１の判定結果が、エンジントルクＣＴＥが入力限界トルクＬＴＥよりも大きい場合には、全気筒数の半数を燃料カットするように指令する一方、そうでない場合には、燃料カット気筒数を０とする。
【００８３】
エンジントルク制御部１６５では、燃料カット気筒数演算部１７２で求めた気筒数だけ燃料カットを行って、入力限界トルクＬＴＥを超えないようにエンジントルクを規制する。
【００８４】
したがって、無段変速機入力限界トルク演算部１６２で求めた、入力限界トルクＬＴＥより実際に出力されると推定されたエンジントルクＣＴＥが大きければ全体の半数の気筒数が燃料カットされて、エンジントルクを制限し、無段変速機構２へ過大なトルクが入力されるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示し、トロイダル型無段変速機を用いた変速比無限大無段変速機の概略構成図。
【図２】同じくコントロールユニットの概略構成図。
【図３】コントロールユニットでおこなれる制御の一例を示すブロック図。
【図４】エンジントルク補正部で行われる制御の一例を示すブロック図。
【図５】第２の実施形態を示し、エンジントルク補正部及びエンジン制御部で行われる制御の一例を示すブロック図。
【図６】第３の実施形態を示し、エンジントルク補正部及びエンジン制御部で行われる制御の一例を示すブロック図。
【図７】第４の実施形態を示し、エンジントルク補正部及びエンジン制御部で行われる制御の一例を示すブロック図。
【図８】第５の実施形態を示し、エンジントルク補正部及びエンジン制御部で行われる制御の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
２ 無段変速機構
３ 一定変速機構
５ 遊星歯車機構
３６ ステップモータ
８０ コントロールユニット
８１ 入力軸回転数センサ
８２ ＣＶＴ出力軸回転数センサ
８３ 車速センサ
８４ 出力軸回転センサ
８５ アクセルペダル操作量センサ
８７ インヒビタスイッチ
Claims (4)
- 運転状態に応じて変速比無限大無段変速機の総変速比を制御する変速制御手段と、
前記変速比無限大無段変速機に連結されたエンジンと、
運転状態に基づいて目標エンジントルクを演算するとともに、この目標エンジントルクとなるようにエンジンを制御するエンジン制御手段とを備えた変速比無限大無段変速機のトルク制御装置において、
前記総変速比に応じて変速比無限大無段変速機へ入力可能な入力限界トルクを演算する入力限界トルク演算手段を備えて、
前記エンジン制御手段は、この入力限界トルクを超えないように前記目標エンジントルクを規制し、
前記入力限界トルク演算手段は、前記総変速比がギアードニュートラルポイントを境に前進側と後退側のそれぞれにおいて予め設定された総変速比の範囲内のときには、総変速比の大きさに応じて入力限界トルクを変更し、
前記入力限界トルク演算手段に設定された総変速比の範囲は、前進側の総変速比と後退側の総変速比では、その絶対値が異なることを特徴とする変速比無限大無段変速機のトルク制御装置。 - 前記入力限界トルク演算手段は、前記変速比無限大無段変速機の総変速比が無限大のときに、入力限界トルクを最小値とする一方、総変速比が小さくなるにつれて、入力限界トルクを大きな値となるように演算することを特徴とする請求項１に記載の変速比無限大無段変速機のトルク制御装置。
- 前記入力限界トルク演算手段は、車速とエンジン回転数の大きさに応じて、入力限界トルクを演算することを特徴とする請求項１に記載の変速比無限大無段変速機のトルク制御装置。
- 前記エンジン制御手段は、運転状態に基づいて求めた目標エンジントルクと、変速比無限大無段変速機へ入力可能な入力限界トルクのうち、小さい方を最終的な目標エンジントルクとして選択する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の変速比無限大無段変速機のトルク制御装置。
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