JP4122556B2 - パワートレインの制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機を備えたパワートレインの制御装置、特に、複数の動力伝達経路を有し、該動力伝達経路を無段変速機の最終変速比に応じて切り換えるように構成されたパワートレインの制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路上に配設されて、エンジン側からの入力回転と駆動輪側への出力回転との間の変速比を無段階に変化させるように構成された無段変速機をパワートレインに搭載した自動車が実用化されている。この種の無段変速機としては、従来よりベルト式のものが知られているが、特開平３−２２３５５５号公報や特開平６−１０１７５４号公報に開示されているように、エンジン側からの回転が入力される入力ディスクと、駆動輪側への回転が出力される出力ディスクとを同軸上に配置すると共に、これらのディスク間に、両ディスク間の動力伝達を行うローラーを圧接状態で介設し、このローラーを傾転させることによって該ローラと各ディスクとの接触位置を半径方向に変化させ、これにより、両ディスク間の動力伝達の変速比を無段階に変化させるように構成されたトロイダル式無段変速機もまた知られている。
【０００３】
上記公報にはさらにクラッチやトルクコンバータ等を用いずに車両の発進を可能とするギヤードニュートラル発進方式が開示されている。この発進方式は、無段変速機構と遊星歯車機構とを組み合わせて用いると共に、エンジン側からの回転が無段変速機構を介して遊星歯車機構に入力されるルートと、無段変速機構を介さずに直接遊星歯車機構に入力されるルートとの二つのルートを有する動力伝達経路を採用して、この状態で上記無段変速機構の変速比を制御することにより、遊星歯車機構から駆動輪側への出力回転がゼロとなるギヤードニュートラル状態を実現させると共に、このギヤードニュートラル状態から無段変速機構の変速比を増減させることにより、遊星歯車機構からの出力回転を前進方向又は後退方向に回転させるものである。
【０００４】
ところで、このようなギヤードニュートラル発進方式においては、エンジンの駆動トルクを遊星歯車機構をも経由させて駆動輪に伝達する経路が採用されるので、上記遊星歯車機構の減速率等によって、駆動輪側への出力回転の高速化に不利となり、エンジンが過回転となる等の不具合が発生する。また、特にトロイダル式無段変速機の場合、動力伝達経路が一つのみであると、無段変速機全体としての変速比（最終変速比）と、トロイダル式無段変速機構としての変速比（トロイダル変速比）との相関関係により、ローラの傾転角範囲が大きくなって、該ローラのディスクに対する傾きが過大となり、動力伝達効率が低下する等の不具合が生じる。
【０００５】
そこで、このような不具合に対処する等のため、ギヤードニュートラル状態を実現させるためにエンジンの駆動トルクを遊星歯車機構をも経由させて駆動輪に伝達する上記のような経路をローモードの動力伝達経路とし、この他に、エンジンの駆動トルクを遊星歯車機構を経由させずに無段変速機構のみを経由させて駆動輪に伝達するハイモードの動力伝達経路を別に設けて、これらのローモードとハイモードとの動力伝達経路を選択的に切り換えて用いることが通常行なわれており、このような動力伝達経路の切換動作の一例をトロイダル式無段変速機を例にして具体的に説明すると一般に次のようになる。
【０００６】
すなわち、図９に示すように、例えばローラを下限傾転角θｍｉｎと上限傾転角θｍａｘとの間でディスクに対して過剰に傾くことのないように限定的に傾転させ、該ローラの傾転角θが大きくなるに従ってトロイダル変速比Ｈも大きくなるようにすると共に、ローラの傾転角θが下限傾転角θｍｉｎのときにトロイダル変速比Ｈが最小値Ｈｍｉｎとなり、上限傾転角θｍａｘのときに最大値Ｈｍａｘとなるように構成する。
【０００７】
そして、ローモードの動力伝達経路にあっては、ローラの傾転角θが大きくなってトロイダル変速比Ｈが大きくなる（減速する）に従って無段変速機全体としての最終変速比Ｇが小さくなる（増速する）ようにし、後退方向から最終変速比Ｇが無限大のギヤードニュートラル状態ＧＮを経たのち前進方向においてローラの傾転角θが上限傾転角θｍａｘでトロイダル変速比Ｈが最大値Ｈｍａｘのときに最終変速比Ｇがローモードにおいて達成可能な最小値ＧＬとなる一方、ハイモードの動力伝達経路にあっては、ローラの傾転角θが大きくなってトロイダル変速比Ｈが大きくなる（減速する）に従って最終変速比Ｇが大きくなる（減速する）ようにし、ローラの傾転角θが上限傾転角θｍａｘでトロイダル変速比Ｈが最大値Ｈｍａｘのときに最終変速比Ｇがハイモードにおいて達成可能な最大値ＧＨとなるように構成する。
【０００８】
このとき、ローモードにおいて達成可能な最終変速比Ｇの最小値ＧＬは、ハイモードにおいて達成可能な最終変速比Ｇの最大値ＧＨよりも増速側に設定され、したがってまたハイモードにおいて達成可能な最終変速比Ｇの最大値ＧＨは、ローモードにおいて達成可能な最終変速比Ｇの最小値ＧＬよりも減速側に設定されて、これにより、各経路で達成可能な最終変速比Ｇが上記両限界値ＧＬ，ＧＨの間の範囲で重複すると共に、両モードの特性ラインが、最終変速比Ｇがこれらの両限界値ＧＬ，ＧＨの中間値ＧＰ、ローラの傾転角θがθＰ、及びトロイダル変速比ＨがＨＰであるポイントＰで交差するように設けられる。したがって、ローモードとハイモードとの間の動力伝達経路の切換えをこのポイントＰで行なうようにすることで、最終変速比Ｇを連続して円滑に変化させることができ、モードないし動力伝達経路の切換えによるショックの発生を低減することが可能となる。
【０００９】
その場合に、この切換ポイントＰにおけるローラの傾転角θＰ、トロイダル変速比ＨＰ及び最終変速比ＧＰは機械的に一定であるが、切換ポイントＰにおける車速ＶＰはエンジン回転数によって変化する。そして、一般に、車速は、このようにエンジン回転数と最終変速比との両パラメータの影響を受け、例えばエンジン回転数が一定であるとすると、車速は最終変速比の変化をそのまま反映するものとなって、図９に示すように、前進方向において最終変速比Ｇが小さくされるに従って車速Ｖが大きくなるように変更されることになる。
【００１０】
ここで、このような車速の変更動作をより具体的に説明するとおよそ次のようになる。すなわち、一般に、この種の無段変速機においては、例えば図１０に示すように、車速Ｖ、エンジン回転数Ｎ、エンジンのスロットルバルブの開度（スロットル開度）Ｔ、最終変速比Ｇ等の各パラメータの相関関係を表わす特性マップが予め設定されており、このマップに、運転者によるアクセルペダルの踏込量（アクセル開度）や、その変化率（アクセル開度変化率）、あるいは現在の車速等の車両の走行状態に基づいて決定した目標車速をあてはめることにより、該目標車速が実現される制御パラメータＮ，Ｇ等を求め、エンジン回転数や最終変速比がその目標値となるようにエンジンあるいは無段変速機を制御するのである。
【００１１】
例えばいま、ハイモードにおいて、最終変速比ＧがＧＳ、スロットル開度ＴがＴＳにそれぞれ制御されていて、エンジン回転数ＮがＮｃ、現車速がＶＳである符号ａの状態にあるときに、その現車速ＶＳよりも低い目標車速Ｖｏが決定されたとすると、この目標車速Ｖｏは、前述のようにエンジン回転数Ｎもしくは最終変速比Ｇのいずれか又は両方を制御することにより実現することができる。そして、例えば現エンジン回転数Ｎｃが燃費性能に優れた回転数であり、この現回転数Ｎｃにエンジン回転数Ｎを維持しようとする場合（エコノミーモード）を例にとると、該エンジン回転数Ｎをその一定値Ｎｃに固定したまま、最終変速比Ｇのみを現変速比ＧＳからＧｏまで大きくして符号ｂの状態に移行させることにより、上記目標車速Ｖｏを実現させることができる。なお、このとき、エンジン回転数ＮをＮｃに一定に保持するためにスロットル開度ＴがＴｏに制御される。そして、この場合は、車速変更後の上記状態ｂも依然としてハイモード側にあるから、モードないし動力伝達経路の切換えは起こらない。
【００１２】
これに対し、例えば、符号ｃで示すように、同じエコノミーモードでも、目標車速がさらに低い値Ｖｏ’に決定され、その結果、この目標車速Ｖｏ’を実現するための目標最終変速比がさらに減速方向のＧｏ’と求められて、車速変更後の状態ｃがローモード側に移動したときや、あるいは、図１０に符号ｄで示すように、上記目標車速Ｖｏを実現する際にエンジン回転数Ｎを増大させる制御（パワーモード）が伴って行なわれる結果、上記目標車速Ｖｏを実現するための目標最終変速比が該エンジン回転数Ｎの増加分を打ち消すようにさらに減速方向のＧｏ’と求められて、車速変更後の状態ｄがローモード側に移動したとき等には、ハイモードからローモードへの動力伝達経路の切換えが起こることになる。
【００１３】
すなわち、モードないし動力伝達経路の切換えは、目標車速がどのような値に決定されるかではなく、エンジン回転数との関係において上記目標車速を実現するための目標最終変速比が結果的にどのような値に求められるかによって起こったり起こらなかったりすることになる。そして、その切換えは、従来より、上記設例でいえば、最終変速比Ｇを車速変更前のＧＳから上記目標変速比Ｇｏ’に変化させる途中で、該最終変速比Ｇが切換ポイント変速比ＧＰを横切る時点において行なわれるのが通例である。これにより、前述したように、最終変速比Ｇが連続して円滑に変化することになり、モードないし経路の切換えに伴うショックが抑制される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、目標車速ないし目標最終変速比は上記のように運転者による走行状態の変化によって所定の制御サイクルで次々に決定され、例えば車速Ｖないし最終変速比Ｇが該切換ポイントＰ付近にある状態において、運転者の頻繁な正逆のアクセル操作等により、目標車速ないし目標最終変速比が上記切換ポイントＰを挟んで交互に他方のモード側に設定されるようなことが起こり得る。
【００１５】
その場合に、上記のように最終変速比Ｇが切換ポイント変速比ＧＰないし切換ポイントＰを横切る度にモードの切換えを行なっていたのでは、該モード切換えのハンチングが生じることになり、ローモードとハイモードとの間の切換えが頻繁に起こって、動力伝達経路を切り換えるクラッチ等の摩擦要素の締結解放動作が繰り返し起こり、変速比の制御ないし車速の制御が良好に収束しなくなる等の不具合が発生する。
【００１６】
本発明は、無段変速機の最終変速比に応じて複数の動力伝達経路を選択的に切り換えるように構成されたパワートレインにおける上記不具合に対処するもので、上記最終変速比が頻繁に経路切換ポイントを横切るような状態であっても、該経路ないしモードの切換えのハンチングを有効に回避することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では次のような手段を用いる。
【００１８】
まず、本願の特許請求の範囲の請求項１に記載の発明（以下「第１発明」という。）は、エンジン側からの入力回転と駆動輪側への出力回転との間の変速比が無段階に変化するように構成された無段変速機を有するパワートレインの制御装置であって、上記エンジンと駆動輪との間に複数の動力伝達経路が設けられ、各経路で達成可能な上記無段変速機の変速比が所定の範囲で重複していると共に、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいて上記無段変速機の目標変速比を設定する目標変速比設定手段と、上記経路を上記無段変速機の変速比に応じて選択的に切り換える伝達経路切換手段とが備えられ、該切換手段が、上記設定手段で設定された目標変速比が現経路で達成可能である限りは、該目標変速比が上記重複範囲にあっても動力伝達経路の切換えを行なわず、上記目標変速比が上記重複範囲を逸脱して現経路で達成可能でないときにのみ、該目標変速比が達成可能な動力伝達経路への切換えを行ない、且つ、その切換えを、現経路で達成可能でない上記目標変速比が設定されてから所定の待機時間が経過したのちに行なうように構成されていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明（以下「第２発明」という。）は、上記第１発明において、待機時間が経過するまでは、無段変速機の変速比は、現経路で達成可能な変速比のうち目標変速比に最も近い変速比に保持されることを特徴とする。
【００２０】
そして、請求項３に記載の発明（以下「第３発明」という。）は、上記第１発明において、待機時間が経過したのちは、無段変速機の変速比は、伝達経路切換手段により切換えが行なわれる経路間で同一の達成可能な変速比まで変化され、上記切換手段は、無段変速機の変速比が該同一変速比となったときに動力伝達経路の切換えを行なうように構成されていると共に、上記変速比が上記同一変速比まで変化されることによる車速の変化が抑制されるようにエンジン回転数が制御されることを特徴とする。
【００２１】
一方、請求項４に記載の発明（以下「第４発明」という。）は、上記第１発明において、走行状態検出手段の検出結果に基づいて運転者の加速要求の有無を判定する加速要求判定手段が設けられ、該判定手段により運転者の加速要求があると判定されたときは、判定されないときに比べて、待機時間は短くされることを特徴とする。
【００２２】
さらに、請求項５に記載の発明（以下「第５発明」という。）は、上記第１発明において、冷間時は、温間時に比べて、待機時間は長くされることを特徴とする。
【００２３】
上記手段を用いることにより、本願の各発明によれば次のような作用が得られる。
【００２４】
まず、第１発明によれば、無段変速機を有するパワートレインにおいて、前述のローモード及びハイモードの動力伝達経路のように、エンジンと駆動輪との間に複数の動力伝達経路が設けられ、その場合に、前述のローモードにおける最小変速比ＧＬとハイモードにおける最大変速比ＧＨとの間の範囲のように、各経路で達成可能な上記無段変速機の変速比が所定の範囲で重複している。したがって、この重複範囲内には、前述の切換ポイントＰにおける変速比ＧＰのように、これらの経路間で同一となる変速比が存在し、無段変速機の変速比がこの同一変速比となった時点で動力伝達経路を切り換えることにより、ショックのない滑らかなモードないし経路の切換えが可能となる。
【００２５】
そして、これらの経路が無段変速機の変速比に応じて伝達経路切換手段により選択的に切り換えられると共に、アクセル開度やアクセル開度変化率あるいは車速等の車両の走行状態が走行状態検出手段によって検出され、その検出結果に基づいて上記無段変速機の目標変速比が目標変速比設定手段により設定される。したがって、上記の複数の動力伝達経路の切換えが、車両の走行状態に基づき設定された無段変速機の目標変速比に応じて行なわれることになる。
【００２６】
そして、その場合に、まず、上記無段変速機の目標変速比が現経路で達成可能である限りは、該目標変速比が上記重複範囲にあっても動力伝達経路の切換えが行なわれず、該目標変速比が上記重複範囲を逸脱して現経路で達成可能でなくなったときにのみ、現経路から、その目標変速比を達成することが可能な別の動力伝達経路への切換えが行なわれるようになっている。
【００２７】
すなわち、前述のローモードにあっては、上記重複範囲内（ＧＬ，ＧＨ間）において、切換ポイント変速比ＧＰを越えてハイモード側に設けられた、該変速比ＧＰと最小変速比ＧＬとの間の領域を利用して、また前述のハイモードにあっては、同じく上記重複範囲内（ＧＬ，ＧＨ間）において、切換ポイント変速比ＧＰを越えてローモード側に設けられた、該変速比ＧＰと最大変速比ＧＨとの間の領域を利用して、それぞれ上記切換ポイント変速比ＧＰを越える他方のモード側の変速比Ｇを達成することが可能であるから、これらの領域を利用することにより、無段変速機の目標変速比が現経路で達成可能である限りは、現変速比からその目標変速比に向けて変速比を変化させる途中の全ての変速比もまた同様に現経路で達成可能であり、したがって現経路ないし現モードを維持することができ、これにより、目標変速比に向けて変速比を変化させる途中で、該変速比が上記切換ポイント変速比ＧＰを通過しても、その度毎に経路が切り換えられるというようなことが回避され、よってモードないし経路切換えのハンチングが抑制されることになる。
【００２８】
そして、さらに、目標変速比が上記重複範囲を逸脱して現経路で達成できなくなり、動力伝達経路の切換えが行なわれる場合においても、例えば、その現経路で達成できない目標変速比が設定された時点で直ちに上記経路の切換えが行なわれたりするのではなく、該目標変速比が設定されてから所定の待機時間が経過してから上記経路の切換えが行なわれるようになっている。
【００２９】
したがって、上記待機時間中に次の目標変速比が設定され、その次の目標変速比が、運転者による走行状態の変化によって、再び現経路で達成可能な変速比に設定された場合には、そのまま現経路を維持することができ、結果的に、動力伝達経路の切換えを全く行なわなくて済むことになる。一方、上記のように、かかる待機時間を設けず、現経路で達成できない目標変速比が設定された時点で直ちに経路を切り換えるようなことをしたときには、次の目標変速比が、再び前の経路で達成可能な変速比に設定された場合に、再度動力伝達経路の切換えを行なうことになる。したがって、この第１発明によれば、モードないし動力伝達経路の切換え回数ないし頻度が確実に低減され、該切換えのハンチングが効果的に抑制されることになる。
【００３０】
そして、第２発明によれば、特に、上記待機時間が経過するまでは、無段変速機の変速比が、現経路で達成可能な変速比のうちの、現経路で達成できない上記の目標変速比に最も近い変速比に保持されるから、たとえ、この待機時間中は目標変速比が達成されず、したがって目標車速が実現されないことになっても、該目標車速との偏差をなるべく小さくすることができると共に、該偏差を打ち消すようにエンジン回転数を増減制御する際においても、その制御量、つまりエンジン回転数の増減量をなるべく小さくすることができることになって有利となる。
【００３１】
さらに、第３発明によれば、特に、上記待機時間が経過したのちは、無段変速機の変速比が、前述の切換ポイントＰにおける変速比ＧＰのように、相互に切り換えられる経路間で同一となる変速比まで変化され、そして、無段変速機の変速比が、この同一変速比となったときに動力伝達経路が切り換えられるから、前述したようにショックのない滑らかなモードないし経路の切換えが可能となると共に、その場合の該変速比の上記同一変速比までの変化に伴って発生する車速の変化が抑制されるようにエンジン回転数が制御されるから、例えば、目標車速が現車速よりも高い値に決定されたにも拘らず車速変更制御の途中で車速が減少したり、逆に目標車速が現車速よりも低い値に決定されたにも拘らず車速変更制御の途中で車速が増加したりするようなことが回避され、運転者に対して違和感を与えるようなことがなくなる。
【００３２】
一方、第４発明によれば、特に、車両の走行状態の検出結果に基づいて運転者の加速要求の有無が判定され、その結果、例えばアクセル開度やアクセル開度変化率が所定値以上大きい等の理由により運転者の加速要求があると判定されたときには、判定されないときに比べて、上記待機時間が短くされるから、待機時間中における目標車速が実現されない期間が短縮され、これにより、目標車速が早期に実現されて、加速要求に適正に対応することが可能となる。
【００３３】
さらに、第５発明によれば、特に、例えば作動油温もしくはエンジン水温が低いときやエンジン始動後の時間が短い冷間時には、温間時に比べて、上記待機時間が長くされるから、作動油の粘性が高くなる冷間時におけるローラの傾転角変更動作、つまり変速比の制御動作や、クラッチの切換動作等に応答遅れが生じることに適正に対応することが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、無段変速機としてトロイダル式無段変速機を備えたパワートレインについての実施の形態を図面に基づいて説明することにより、本発明をさらに詳しく説述する。
【００３５】
図１は、本実施の形態におけるトロイダル式無段変速機の機械的構成を示す骨子図、また、図２はシステム構成図であって、この無段変速機１０は、エンジン１の出力軸２にトーショナルダンパ３を介して連結されたインプットシャフト１１と、該シャフト１１の外側に遊嵌合された中空のプライマリシャフト１２と、これらのシャフト１１，１２に平行に配置されたセカンダリシャフト１３とを有し、これらのシャフト１１〜１３が、いずれも当該車両の横方向に延びるように配置されている。
【００３６】
また、この無段変速機１０における上記インプットシャフト１１およびプライマリシャフト１２の軸線上には、トロイダル式の第１、第２変速機構２０，３０と、ローディングカム４０とが配設されていると共に、セカンダリシャフト１３の軸線上には、遊星歯車機構５０と、ローモードクラッチ６０およびハイモードクラッチ７０とが配設されている。そして、インプットシャフト１１およびプライマリシャフト１２の軸線と、セカンダリシャフト１３の軸線との間に、ローモードギヤ列８０と、ハイモードギヤ列９０とが介設されている。
【００３７】
上記第１、第２変速機構２０，３０はほぼ同一の構成であり、いずれも、対向面がトロイダル面とされた入力ディスク２１，３１と出力ディスク２２，３２とを有し、これらの対向面間に、両ディスク２１，２２間および３１，３２間でそれぞれ動力を伝達するローラー２３，３３が２つづつ介設されている。
【００３８】
そして、エンジン１から遠い方に配置された第１変速機構２０は、入力ディスク２１が反エンジン側に、出力ディスク２２がエンジン側に配置され、また、エンジン１に近い方に配置された第２変速機構３０は、入力ディスク３１がエンジン側に、出力ディスク３２が反エンジン側に配置されており、かつ、両変速機構２０，３０の入力ディスク２１，３１はプライマリシャフト１２の両端部にそれぞれ結合され、また、出力ディスク２２，３２は一体化されて、該プライマリシャフト１２の中間部に回転自在に支持されている。
【００３９】
また、インプットシャフト１１の反エンジン側の端部には上記ローモードギヤ列８０を構成する第１ギヤ８１が結合されていると共に、該第１ギヤ８１と上記第１変速機構２０の入力ディスク２１との間にローディングカム４０が介設されており、さらに、第１、第２変速機構２０，３０の一体化された出力ディスク２２，３２（以下「一体化出力ディスク３４」という）の外周に、上記ハイモードギヤ列９０を構成する第１ギヤ９１が設けられている。
【００４０】
一方、セカンダリシャフト１３の反エンジン側の端部には、上記ローモードギヤ列８０を構成する第２ギヤ８２が回転自在に支持されて、アイドルギヤ８３を介して上記第１ギヤ８１に連結されていると共に、該セカンダリシャフト１３の中間部には上記遊星歯車機構５０が配設されている。そして、該遊星歯車機構５０のピニオンキャリヤ５１と上記ローモードギヤ列８０の第２ギヤ８２との間に、これらを連結しもしくは切断するローモードクラッチ６０が介設されている。
【００４１】
また、遊星歯車機構５０のエンジン側には、上記第１、第２変速機構２０，３０の一体化出力ディスク３４の外周に設けられたハイモードギヤ列９０の第１ギヤ９１に噛み合う第２ギヤ９２が回転自在に支持され、該第２ギヤ９２と遊星歯車機構５０のサンギヤ５２とが連結されていると共に、該遊星歯車機構５０のインターナルギヤ５３がセカンダリシャフト１３に結合されており、また、該遊星歯車機構５０のエンジン側に、上記ハイモードギヤ列９０の第２ギヤ９２とセカンダリシャフト１３とを連結しもしくは切断するハイモードクラッチ７０が介設されている。
【００４２】
そして、上記セカンダリシャフト１３のエンジン側の端部に、第１、第２ギヤ４ａ，４ｂとアイドルギヤ４ｃとでなる出力ギヤ列４を介してディファレンシャル装置５が連結されており、このディファレンシャル装置５から左右に延びる駆動軸６ａ，６ｂを介して左右の駆動輪７，８に動力を伝達するようになっている。
【００４３】
そして、上記ローラ２３，３３の傾転角を変化させることにより、該ローラ２３，３３と、入力、出力両ディスク２１，３１，３４との接触位置が半径方向に変化し、その結果、入力ディスク２１，３１の回転が無段階に変速されて一体化出力ディスク３４に伝達される。
【００４４】
その場合に、上記ローラ２３，３３は、ディスク２１，３１，３４の回転軸心に直交する方向に移動可能に備えられたトラニオン１４…１４に支持され、該トラニオン１４…１４の同方向における移動量を制御することにより、ローラ２３，３３の傾転角制御、すなわち変速比制御が行なわれる。
【００４５】
また、特に、図２に示すように、ローラ２３，３３の傾転角θは、該ローラ２３，３３が水平で、入力、出力両ディスク２１，３１，３４との接触位置が半径方向において同じとき、すなわちトロイダル変速比が１のときにゼロとされ、この状態から、図示したように、出力ディスク３４との接触位置が入力ディスク２１，３１との接触位置に比べて半径方向において大きくなる方向、すなわちトロイダル変速比が大きくなる方向の傾きが正の方向（＋θ）、逆に出力ディスク３４との接触位置が入力ディスク２１，３１との接触位置に比べて半径方向において小さくなる方向、すなわちトロイダル変速比が小さくなる方向の傾きが負の方向（−θ）とされている。
【００４６】
そして、この自動車には、パワートレインを構成する上記エンジン１及び無段変速機１０を統合制御するコントロールユニット１００が備えられ、このコントロールユニット１００に、アクセルペダル１５の踏込量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１６からの信号、無段変速機１０に入力されるエンジン回転数を検出するエンジン回転センサ１７からの信号、ディファレンシャル装置５に出力される回転数を検出する車速センサ１０１からの信号、作動油の温度を検出する油温センサ１０４からの信号、エンジン水温を検出する水温センサ１０５からの信号等が入力され、これらの信号に基づいて、エンジン１の燃焼室に通じる吸気通路１８の上流側に設けられ、該燃焼室に吸入される吸入空気量をコントロールするスロットルバルブ１９の開度（スロットル開度）の制御と、同じく吸気通路１８の下流側に設けられ、燃焼室に燃料を供給する燃料噴射弁１０２…１０２の燃料噴射量の制御と、燃焼室に設置された点火プラグ１０３…１０３の点火時期の制御と、無段変速機１０のトロイダル変速機構２０，３０における上記ローラ２３，３３を支持するトラニオン１４…１４のディスク２１，３１，３４に対する移動量の制御を介しての変速比の制御と、上記ローモードクラッチ６０及びハイモードクラッチ７０の締結解放動作の制御とが行なわれる。
【００４７】
ここで、以上のような構成の無段変速機１０の機械的な動作について説明すると、まず、当該車両の停車中においては、ローモードクラッチ６０が締結され、かつ、ハイモードクラッチ７０が解放された状態、すなわちローモードの状態にあって、エンジン１からの回転は、インプットシャフト１１の反エンジン側の端部から第１ギヤ８１、アイドルギヤ８３および第２ギヤ８２でなるローモードギヤ列８０を介してセカンダリシャフト１３側に伝達されると共に、さらに上記ローモードクラッチ６０を介して遊星歯車機構５０のピニオンキャリヤ５１に入力される。
【００４８】
また、上記インプットシャフト１１に入力されたエンジン１からの回転は、上記ローモードギヤ列８０の第１ギヤ８１から、これに隣接するローディングカム４０を介して第１変速機構２０の入力ディスク２１に入力され、ローラー２３，２３を介して一体化出力ディスク３４に伝達されると同時に、上記入力ディスク２１からプライマリシャフト１２を介して、該シャフト１２のエンジン側の端部に配置された第２変速機構３０の入力ディスク３１にも入力され、上記第１変速機構２０と同様に、ローラー３３，３３を介して一体化出力ディスク３４に伝達される。
【００４９】
そして、この第１、第２変速機構２０，３０の一体化出力ディスク３４の回転は、該ディスク３４の外周に設けられた第１ギヤ９１とセカンダリシャフト１３上の第２ギヤ９２とでなるハイモードギヤ列９０を介して上記遊星歯車機構５０のサンギヤ５２に伝達される。
【００５０】
したがって、この遊星歯車機構５０には、ピニオンキャリヤ５１とサンギヤ５２とに回転が入力されることになるが、このとき、その回転速度の比が上記第１、第２変速機構２０，３０の変速比制御によって所定の比に設定されることにより、該遊星歯車機構５０のインターナルギヤ５３の回転、すなわちセカンダリシャフト１３から出力ギヤ列４を介してデファレンシャル装置５に入力される回転がゼロ、つまり車速がゼロとされ、当該変速機１０がギヤードニュートラルの状態となる。
【００５１】
そして、この状態から上記第１、第２変速機構２０，３０の変速比を変化させて、ピニオンキャリヤ５１への入力回転速度とサンギヤ５２への入力回転速度との比を変化させれば、変速機１０の全体としての変速比、つまり最終変速比が大きな状態、すなわちローモードの状態で、インターナルギヤ５３ないしセカンダリシャフト１３が前進方向または後退方向に回転し、当該車両が発進することになる。
【００５２】
次に、上記コントロールユニット１００が行なう目標車速を実現するための車速変更制御、並びに該制御で実行される変速比制御に伴うローモードとハイモードとの切換制御の具体的動作の一例を図３及び図４にフローチャートで示す制御プログラムに従って説明する。なお、この実施形態においては、できるだけエンジン回転数を燃費性能に優れた回転数に維持し、目標車速をエンジン回転数の制御ではなく専ら変速比の制御によって実現するエコノミーモードで車速変更制御が行なわれるようになっている。
【００５３】
まず、ステップＳ０で、前回の制御で使用された各種の検出信号や後述する待機時間α等の変数などを全て初期化する。そして、ステップＳ１で改めて今回の制御用に各種の信号を読み込んだのち、ステップＳ２で、車速、アクセル開度つまりアクセルペダル１５の踏込量、及びアクセル開度変化率から目標車速Ｖｏを決定する。その場合に、目標車速Ｖｏは、運転者の加速要求に応じて決定され、例えばアクセル開度やアクセル開度変化率が大きいときほど運転者の加速要求が大きいと考えられるから目標車速Ｖｏは大きな値に定められる。また、高車速時における加速要求は、追い越し等の一時的なものと考えられるから、目標車速Ｖｏは、低車速時における加速要求に比べて相対的に小さな値に定められる。なお、目標車速Ｖｏの決定動作は、より具体的には、現在の車速に加算すべき車速の偏差量を求めるものである。
【００５４】
次いで、ステップＳ３で、エンジン回転数から切換ポイントＰにおける車速ＶＰを決定する。すなわち、切換ポイントＰにおける最終変速比ＧＰが機械的に決まっているから、前述の図１０に示すマップに基づいて、エンジン回転数Ｎを現在のエンジン回転数に維持した場合における切換ポイント車速ＶＰが決定するのである。
【００５５】
次いで、ステップＳ４で、上記ステップＳ２で決定した目標車速Ｖｏから、その目標車速Ｖｏを実現する最終変速比Ｇ、トロイダル変速比Ｈ、及びローラ２３，３３の傾転角（以下単に「傾転角」という。）θ、つまり目標最終変速比Ｇｏ、目標トロイダル変速比Ｈｏ、及び目標傾転角θｏ等を求める。すなわち、前述の図１０に示すマップに基づいて、目標車速Ｖｏとエンジン回転数とから目標最終変速比Ｇｏが決定し、さらに、最終変速比Ｇ、トロイダル変速比Ｈ、及び傾転角θの関係が機械的に決まっているから、前述の図９に示すマップに基づいて、目標最終変速比Ｇｏと現モードとから、目標トロイダル変速比Ｈｏないし目標傾転角θｏが決定するのである。
【００５６】
なお、この実施の形態では、無段変速機としてトロイダル式無段変速機を用いているので、傾転角まで求められるが、例えばベルト式無段変速機等を含んで一般には、無段変速機全体としての最終変速比ないし無段変速機構としての変速比までが求められることになる。
【００５７】
次いで、ステップＳ５で、所定の待機時間αがゼロより大きいか否かを判定する。そして、ＮＯのとき、つまり待機時間αが設定されていないときには、ステップＳ６に進んで、アクセル開度や油温あるいは車速等に基づいて該待機時間αを設定し、ＹＥＳのとき、つまりすでに待機時間αが設定されているときには、ステップＳ７に進んで、該待機時間αを１だけ減算してから、いずれもステップＳ８に進む。
【００５８】
その場合に、上記ステップＳ６において、待機時間αは、例えば図５及び図６に示すように、アクセル開度やアクセル開度変化率が大きいときほど、つまり運転者の加速要求が大きいときほど小さな値に求められ、また、作動油温やエンジン水温が低いときほど、あるいはエンジン始動後の経過時間が短いときほど、つまり冷間時ほど大きな値に求められる。さらには、待機時間αを、高車速時ほど小さな値としてもよい。これらによって得られる作用については後述する。
【００５９】
次いで、ステップＳ８で、現在の傾転角θから目標傾転角θｏへは切換ポイントＰを通過するか否かを判定する。つまり、目標車速Ｖｏを実現する車速変更制御ないし変速比制御において、例えば現傾転角θが図７に符号アで示すような状態にあるとき（最終変速比ＧＳ、トロイダル変速比ＨＳ）に、目標傾転角θｏが符号イで示すように切換ポイントＰの手前にあるのか（最終変速比Ｇ１、トロイダル変速比Ｈ１）、もしくは符号オで示すように切換ポイントＰにあるのか（最終変速比ＧＰ、トロイダル変速比ＨＰ）、又は符号ウで示すように切換ポイントＰの向こう側にあるのか（最終変速比Ｇ２、トロイダル変速比Ｈ２）を判定するのである。
【００６０】
なお、図７はモードがローモードの場合を例示するが、モードがハイモードの場合でも事情は同じであることはいうまでもない。また、上記判定を、傾転角θに代えて、より直接的に、トロイダル変速比Ｈ又は最終変速比Ｇを用いて行なってもよい。
【００６１】
そして、ＹＥＳのとき、つまり目標傾転角θｏが上記状態ウやさらに符号キもしくはエのように切換ポイントＰの向こう側にあるときは、さらにステップＳ９で、目標傾転角θｏが上限傾転角θｍａｘを越えて大きいか否かを判定する。換言すれば、目標車速Ｖｏを実現するための目標最終変速比Ｇｏが現モードで達成可能であるか否かを判定するのである。
【００６２】
そして、ＹＥＳのとき、つまり目標車速Ｖｏが現モードでは達成できないときは、ステップＳ１０に進む一方で、上記ステップＳ８又はステップＳ９のいずれかでＮＯのとき、つまり目標車速Ｖｏが重複範囲（最終変速比がＧＬとＧＨとの間の範囲）を含んで現モードで達成できるときは、ステップＳ１６〜Ｓ１８に進み、該ステップＳ１６〜Ｓ１８で現傾転角θをモードの切換えなしに目標傾転角θｏまで変化させて終了となる。
【００６３】
つまり、上記図７において、車速変更前の状態アから目標イまで移行させる場合は、切換ポイントＰの手前側であるから、現モード（ローモード）を維持することが可能で、したがってモードの切換えが行なわれない。また、目標が符号オ、ウ、キ、エのような状態であっても、ローモードとハイモードとのいずれのモードでも達成可能な変速比の範囲、すなわち重複範囲（最終変速比がＧＬとＧＨとの間の範囲）を利用して、モードの切換えを行なうことなく、上記各目標の状態オ、ウ、キ、エを実現することができる。これに対し、例えば、状態ウと同じ最終変速比Ｇ２を達成しようとして、他のモード（ハイモード）における符号サの状態を採用すると、車速変更前の状態アから該目標サまでの変速制御の途中で、切換ポイントＰにおいてモードの切換えを行なう必要が生じ、モードないし動力伝達経路の切換えの回数ないし頻度がアップしてハンチングの起こる虞が生じることになる。
【００６４】
一方、目標車速Ｖｏが現モードでは達成できず、ステップＳ１０に進んだときは、該ステップＳ１０で傾転角を上限傾転角θｍａｘに保持する。つまり、上記図７に符号カで示すように、現モード（ローモード）では達成できない目標最終変速比ＧｏがＧ３（目標トロイダル変速比ＨｏがＨ３）であるとすると、符号エの状態に保持するのである。これにより、符号エの状態における最終変速比ＧがＧＬであり、この変速比ＧＬは、現モードで達成可能な変速比のうちで最も上記目標カにおける最終変速比Ｇ３に近い値であるから、目標車速Ｖｏとの偏差をできるだけ小さくすることができると共に、該車速の偏差を打ち消すためにエンジン回転数を増減制御する場合においても、エンジン回転数の変化量をできるだけ小さくすることができて、エコノミーモードの制御にとって有利となる。
【００６５】
次いで、ステップＳ１１で、上記待機時間αがゼロ以下になったか否かを判定し、ＹＥＳのとき、つまり待機時間αが経過したときは、ステップＳ１２〜Ｓ１４で、傾転角を切換ポイント傾転角θＰまで戻す。つまり、上記図７において、符号エの状態からオの状態まで移行させるのである。
【００６６】
そして、ステップＳ１５で、ローモードクラッチ６０とハイモードクラッチ７０とを掛け替えてモードないし動力伝達経路の切換えを行なったのち、さらに上記ステップＳ１６〜Ｓ１８で、傾転角を目標傾転角θｏまで変化させて終了する。これにより、上記図７において、符号オの状態から目標カまで移行することになり、ここにおいて目標車速Ｖｏが最終的に実現することになる。
【００６７】
一方、上記ステップＳ１１で、ＮＯのとき、つまり待機時間αがまだ経過していないときは、最初のステップＳ１まで戻り、改めて目標車速Ｖｏ、目標最終変速比Ｇｏ、目標トロイダル変速比Ｈｏ、及び目標傾転角θｏ等を決定し、また待機時間αを減算し、そして上記目標値が現モードで達成可能か否かの判定を行ない、その結果に応じた制御を行なうことになる。
【００６８】
したがって、最初にステップＳ６で設定された待機時間αが経過するまでに、次の目標が、上記図７に符号キやクで示すように、現モード（ローモード）で達成可能なものとして設定されたときには、エの状態から再びそれらの状態キ、クに移行されて、結果的に、モードの切換えは行なわれないことになる。
【００６９】
これに対して、上記待機時間αが経過したのちにおいても、次の目標が、現モードで達成できないものとして設定されたときに限り、上記ステップＳ１２以下に進んで、その途中のステップＳ１５でモードないし経路の切換えが行なわれることになる。
【００７０】
その結果、ローとハイとの間のモードないし経路の切換えの回数ないし頻度が確実に減少し、ハンチングの生じる虞が効果的に低減されることになる。
【００７１】
そして、その場合に、上記待機時間αが、運転者の加速要求が大きいときほど小さな値に求められるから、待機時間中における目標車速が実現されない期間が短縮され、これにより、目標車速が早期に実現されて、加速要求に適正に対応することが可能となる。
【００７２】
また、上記待機時間αが、冷間時ほど大きな値に求められるから、作動油の粘性が高くなる冷間時におけるローラ２３，３３の傾転角変更動作、つまり変速比の制御動作や、クラッチ６０，７０の切換動作等に応答遅れが生じることに適正に対応することが可能となる。
【００７３】
さらには、上記待機時間αを、高車速時ほど小さな値としたときには、次のような作用が得られる。すなわち、高車速時は、次に設定される目標車速が、その高い値の現車速よりも低い値に設定される可能性が大きく、したがって、結果的にモードの切換えを行なわなくても済む方向に進む確率が大きくなる。よって、待機時間αをそれほど長くとらなくても、現経路で次に設定される目標車速を実現できる可能性が高いから、早めに待機状態を解除して、その次の目標車速への変速応答性を向上させるようにした方が合理的な制御となる。
【００７４】
ところで、以上説明したように、上記待機時間αが経過したのちも、目標最終変速比Ｇｏとして、現経路で達成できない変速比が設定された場合は、結果的に、経路の切換えが行なわれることになるが、その間、最終変速比Ｇは目標値Ｇｏに至っておらず、各経路で達成可能な限界値ＧＬ、ＧＨに保持されたのち、切換ポイントＰまで戻され、然る後に、切換え後の経路にて、最終的に、目標最終変速比Ｇｏへ変更される。したがって、この間、エンジン回転数を変更させる制御が行なわれていないと、車速が最終変速比Ｇのみによって決まるから、すでに述べたように、運転者のアクセル操作にマッチした車速がなかなか得られず、却って、最終変速比Ｇが限界値ＧＬ、ＧＨから切換ポイントＰまで戻される期間中は、増速すべきときに減速し、減速すべきときに増速するというような現象が生じて、運転者にとって違和感となる。
【００７５】
そこで、上記コントロールユニット１００は、かかる不具合を解消するためのエンジン回転数の制御をエコノミーモードの効果を損なわない範囲内で、最小限、限定的に行なうようになっている。次に、該エンジン制御を上記図７及び図８のタイムチャートを参照して説明する。
【００７６】
すなわち、この場合、上記図７において、符号アの状態から、順に、符号エ、オ、カの状態へと移行することになり、図８に示すように、アクセル開度Ａは時間ｔ１において、ＡＳからＡＥまで増大する。そして、このアクセル開度ＡＥ等に応じて上記カの状態が最終目標として決定されることになる。
【００７７】
トロイダル変速比Ｈは、当初のＨＳから切換ポイント変速比ＨＰを越えて時間ｔ２から最大値Ｈｍａｘに保持され、時間ｔ３で待機時間αが経過したのちに、時間ｔ４において切換ポイント変速比ＨＰに戻され、そして時間ｔ５において目標値Ｈ３へと変化する。
【００７８】
そして、それに伴い、最終変速比Ｇは、当初のＧＳから切換ポイント変速比ＧＰを越えて時間ｔ２から限界値ＧＬに保持され、時間ｔ３で待機時間αが経過したのちに、時間ｔ４において切換ポイント変速比ＧＰに戻され、そして時間ｔ５において目標値Ｇ３へと変化する。
【００７９】
その場合に、時間ｔ２からｔ５までの間は、これらの変速比Ｈ、Ｇが目標値Ｈ３、Ｇ３に至っておらず、したがって、エンジン回転数Ｎが当初の回転数ＮＳのまま固定されていると、例えば、図８に鎖線で示すように、時間ｔ２からｔ３の間は増加せず、時間ｔ３からｔ４の間は減少し、そして、モード切換後の時間ｔ４からｔ５の間で急増するようになって、滑らかな車速変更が実現しない。
【００８０】
これに対処するため、上記のような車速の変化を打ち消すように、エンジン回転数Ｎは、時間ｔ２からｔ３の間で増加され、時間ｔ３からｔ４の間でさらに大きい増加率で増加され、そして、モード切換後の時間ｔ４からｔ５の間で当初の回転数ＮＳに戻される。これにより、最終変速比Ｇによる車速の変化がエンジン回転数Ｎによる車速の変化によって修正され、結果として滑らかな車速Ｖが当初のＶＳから目標車速Ｖｏまでリニアに円滑に変更されることになる。
【００８１】
なお、以上においては、目標車速が現車速よりも高い値に決定され、モードがローからハイに切り換わる場合で説明したが、これに限らず、例えば、目標車速が現車速よりも低い値に決定される等して、モードがハイからローに切り換わる場合にも、本発明は適用可能であることはいうまでもない。
【００８２】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明によれば、エンジンと駆動輪との間に複数の動力伝達経路が設けられ、その場合に、これらの経路が、各経路で達成可能な無段変速機の変速比が所定の範囲で重複するように設けられているから、該重複範囲を利用することにより、該経路ないしモードの切換えの回数ないし頻度を減少することができて、その切換えのハンチングが抑制されることになる。
【００８３】
さらに、目標変速比が上記重複範囲を逸脱して現経路で達成できなくなり、動力伝達経路の切換えを行なう場合においても、所定の待機時間が経過してから該経路の切換えを行なうので、上記待機時間中に次の目標変速比が再び現経路で達成可能な変速比に設定された場合には、そのまま現経路を維持することができ、結果的に、動力伝達経路の切換えを全く行なわなくて済むことになり、これにより、経路ないしモードの切換えの回数ないし頻度をより一層確実に減少することができて、その切換えのハンチングがより一層効果的に抑制されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るパワートレインのトロイダル式無段変速機の機械的構成を示す骨子図である。
【図２】 同システム構成図である。
【図３】 車速変更制御及びモード切換制御の具体的動作を示すフローチャート図である。
【図４】 同じくフローチャート図である。
【図５】 同制御に用いられる特性図である。
【図６】 同じく特性図である。
【図７】 同制御で得られる作用の説明図である。
【図８】 同制御における各パラメータの経時変化を示すタイムチャート図である。
【図９】 上記トロイダル式無段変速機における各パラメータの関係を表わす特性図である。
【図１０】 同じく別の特性図である。
【符号の説明】
１ エンジン
１０ トロイダル式無段変速機
１６ アクセル開度センサ
１７ エンジン回転数センサ
２０，３０ 無段変速機構
２１，３１ 入力ディスク
２２，３２ 出力ディスク
２３，３３ ローラー
５０ 遊星歯車機構
６０ ローモードクラッチ
７０ ハイモードクラッチ
１００ コントロールユニット

Claims (5)

1. エンジン側からの入力回転と駆動輪側への出力回転との間の変速比が無段階に変化するように構成された無段変速機を有するパワートレインの制御装置であって、上記エンジンと駆動輪との間に複数の動力伝達経路が設けられ、各経路で達成可能な上記無段変速機の変速比が所定の範囲で重複していると共に、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいて上記無段変速機の目標変速比を設定する目標変速比設定手段と、上記経路を上記無段変速機の変速比に応じて選択的に切り換える伝達経路切換手段とが備えられ、該切換手段が、上記設定手段で設定された目標変速比が現経路で達成可能である限りは、該目標変速比が上記重複範囲にあっても動力伝達経路の切換えを行なわず、上記目標変速比が上記重複範囲を逸脱して現経路で達成可能でないときにのみ、該目標変速比が達成可能な動力伝達経路への切換えを行ない、且つ、その切換えを、現経路で達成可能でない上記目標変速比が設定されてから所定の待機時間が経過したのちに行なうように構成されていることを特徴とするパワートレインの制御装置。
2. 待機時間が経過するまでは、無段変速機の変速比は、現経路で達成可能な変速比のうち目標変速比に最も近い変速比に保持されることを特徴とする請求項１に記載のパワートレインの制御装置。
3. 待機時間が経過したのちは、無段変速機の変速比は、伝達経路切換手段により切換えが行なわれる経路間で同一の達成可能な変速比まで変化され、上記切換手段は、無段変速機の変速比が該同一変速比となったときに動力伝達経路の切換えを行なうように構成されていると共に、上記変速比が上記同一変速比まで変化されることによる車速の変化が抑制されるようにエンジン回転数が制御されることを特徴とする請求項１に記載のパワートレインの制御装置。
4. 走行状態検出手段の検出結果に基づいて運転者の加速要求の有無を判定する加速要求判定手段が設けられ、該判定手段により運転者の加速要求があると判定されたときは、判定されないときに比べて、待機時間は短くされることを特徴とする請求項１に記載のパワートレインの制御装置。
5. 冷間時は、温間時に比べて、待機時間は長くされることを特徴とする請求項１に記載のパワートレインの制御装置。

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