JP4404834B2 - ベルト式無段変速機のライン圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明はベルト式無段変速機のライン圧制御装置において、ライン圧の過剰な低下による変速比のハンチングを防止する技術に関する。

駆動源に連結される入力軸の回転速度を無段階に変速して出力軸へと伝達するベルト式無段変速機が知られている。ベルト式無段変速機は、プライマリプーリとセカンダリプーリと各プーリに巻きかけられるベルトとによって構成され、各プーリの幅を変えることでベルトとプーリとの接触半径を変え変速比を変化させる。プーリの幅を変えるのに必要な油圧は、オイルポンプから供給される油圧をソレノイドなどによってライン圧として調圧し、このライン圧をさらにスプールなどによって調圧して供給される。

また、ライン圧は低く設定した方が燃費が向上する一方、プライマリプーリに必要な油圧（プライマリ圧）及びセカンダリプーリに必要な油圧（セカンダリ圧）より低くなると変速比が変化する。

そこで、実ライン圧が目標ライン圧となるようにフィードバック制御することで、ライン圧を低下させながらプライマリ圧やセカンダリ圧より高く保持する技術が特許文献１に記載されている。
特開２００１−９９２８０公報

ここで、ソレノイドの電流値はライン圧ソレノイドの電流値とライン圧指令値との関係を示すテーブルを検索することで目標ライン圧に対応する値を演算する。また、ソレノイドには個体バラツキが生じるので多数のテーブルの中から最適なテーブルを選択して目標ライン圧を制御する。

ここで、図３はソレノイド電流とライン圧指令値との関係を示したテーブルであり、ソレノイド電流が大きいほどライン圧指令値が小さくなるように設定されている。実線はライン圧指令値を示し、点線は実際のライン圧を示している。

図３に示すようにテーブルによっては実際の特性と異なり所定のライン圧以下においてソレノイドの電流値の変化に対してライン圧指令値がほとんど変化しない領域が存在する。すなわち、ソレノイド電流を上昇させてライン圧を低下させているとき、ソレノイド電流がＩ１でライン圧指令値がＰＬ１の状態からライン圧をＰＬ２に低下させるとき、テーブルに従って検索するとソレノイド電流はＩ２となる。しかし、実際のライン圧はソレノイド電流がＩ２のときＰＬ３となるので、ソレノイド電流をＩ２まで上昇させると実ライン圧がＰＬ３まで低下してしまうことになる。実ライン圧が目標値より下がると今度はフィードバック制御によってライン圧を上昇させようとするので変速比のハンチングが発生する可能性がある。

近年燃費に対する要求が強くなったことによりライン圧をできるだけ低下させることが要求されている。このような要求を満たすためにライン圧を制御すると、目標ライン圧が上記所定のライン圧以下に設定されることがあり、上記ハンチングの問題が生じるに至った。

本発明は、ライン圧フィードバック制御中における実ライン圧の急低下による変速比のハンチングを防止することを目的とする。

本発明のベルト式無段変速機のライン圧制御装置は、ソレノイドを有し、ソレノイドに供給されるソレノイド電流に応じて弁の開度を変化させることで、油圧ポンプから供給される油圧をライン圧として調圧する第１調圧弁と、ライン圧に基づいてプライマリプーリに供給する油圧を調圧する第２調圧弁と、ライン圧に基づいてセカンダリプーリに供給する油圧を調圧する第３調圧弁と、プライマリプーリ及びセカンダリプーリに供給する油圧のうち、いずれか大きい方の圧力以上であるライン圧の目標値を演算する目標ライン圧演算手段と、目標ライン圧を実現するのに必要なソレノイド電流を、ソレノイド電流とライン圧との関係を示すテーブルに従って演算するソレノイド電流演算手段と、ライン圧を目標ライン圧と等しくなるようにフィードバック制御するライン圧制御手段と、テーブルは、ソレノイド電流が大きいほどライン圧が小さくなるよう設定されるとともに、ライン圧の減少割合が小さくなる変曲点を有しており、目標ライン圧が、変曲点におけるライン圧である第１の低圧より低くなって目標ライン圧とライン圧との乖離が生じることを判定する乖離判定手段と、フィードバック制御を実行中に、目標ライン圧とライン圧との乖離が生じると判定されたとき、判定された時点におけるライン圧を下限値とし、目標ライン圧が下限値を下回らないように目標ライン圧を制限するライン圧制限手段とを備える。

本発明によれば、燃費向上のためにライン圧をフィードバック制御中、ライン圧が、テーブルの変曲点におけるライン圧である第１の低圧付近まで低下したときライン圧の下限値を設定して下限値を下回らないように制御するので、ライン圧が急激に低下することによる変速比のハンチングの発生を抑制することができる。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は本実施形態におけるベルト式無段変速機のライン圧制御装置を示す概略構成図である。ベルト式無段変速機（無段変速手段）１０は、プライマリプーリ１１と、セカンダリプーリ１２と、Ｖベルト１３と、ＣＶＴコントロールユニット２０（以下「ＣＶＴＣＵ」という）と、油圧コントロールユニット３０とを備え、ライン圧を元圧として変速動作を行う。

プライマリプーリ１１は、このベルト式無段変速機１０にエンジン１の回転を入力する入力軸側のプーリである。プライマリプーリ１１は、入力軸１１ｄと一体となって回転する固定円錐板１１ｂと、この固定円錐板１１ｂに対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、プライマリプーリシリンダ室１１ｃへ作用する油圧によって軸方向へ変位可能な可動円錐板１１ａとを備える。プライマリプーリ１１は、前後進切り替え機構３、ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータ２を介してエンジン１に連結され、そのエンジン１の回転を入力する。プライマリプーリ１１の回転速度は、プライマリプーリ回転速度センサ２６によって検出される。

Ｖベルト１３は、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に巻き掛けられ、プライマリプーリ１１の回転をセカンダリプーリ１２に伝達する。

セカンダリプーリ１２は、Ｖベルト１３によって伝達された回転をディファレンシャル４に出力する。セカンダリプーリ１２は、出力軸１２ｄと一体となって回転する固定円錐板１２ｂと、この固定円錐板１２ｂに対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、セカンダリプーリシリンダ室１２ｃへ作用する油圧に応じて軸方向へ変位可能な可動円錐板１２ａとを備える。なお、セカンダリプーリシリンダ室１２ｃの受圧面積は、プライマリプーリシリンダ室１１ｃの受圧面積と略等しく設定されている。

セカンダリプーリ１２は、アイドラギア１４及びアイドラシャフトを介してディファレンシャル４を連結しており、このディファレンシャル４に回転を出力する。セカンダリプーリ１２の回転速度は、セカンダリプーリ回転速度センサ２７によって検出される。なお、このセカンダリプーリ１２の回転速度から車速を算出することができる。

ＣＶＴＣＵ２０は、インヒビタスイッチ２３、アクセルペダルストローク量センサ２４、油温センサ２５、プライマリプーリ回転速度センサ２６、セカンダリプーリ回転速度センサ２７等からの信号や、エンジンコントロールユニット２１からの入力トルク情報に基づいて、変速比（セカンダリプーリ１２の有効半径をプライマリプーリ１１の有効半径で除した値）や接触摩擦力を決定し、油圧コントロールユニット３０に指令を送信して、ベルト式無段変速機１０を制御する。

油圧コントロールユニット３０は、ＣＶＴＣＵ２０からの指令に基づいて応動する。油圧コントロールユニット３０は、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に対して油圧を供給し、可動円錐板１１ａ及び可動円錐板１２ａを回転軸方向に往復移動させる。

可動円錐板１１ａ及び可動円錐板１２ａが移動するとプーリ溝幅が変化する。すると、Ｖベルト１３が、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２上で移動する。これによって、Ｖベルト１３のプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に対する接触半径が変わり、変速比及びＶベルト１３の接触摩擦力がコントロールされる。

エンジン１の回転が、トルクコンバータ２、前後進切り替え機構３を介してベルト式無段変速機１０へ入力され、プライマリプーリ１１からＶベルト１３、セカンダリプーリ１２を介してディファレンシャル４へ伝達される。

アクセルペダルが踏み込まれたり、マニュアルモードでシフトチェンジされると、プライマリプーリ１１の可動円錐板１１ａ及びセカンダリプーリ１２の可動円錐板１２ａを軸方向へ変位させて、Ｖベルト１３との接触半径を変更することにより、変速比を連続的に変化させる。

図２は油圧コントロールユニット及びＣＶＴＣＵの概念図である。

油圧コントロールユニット３０は、レギュレータバルブ３１（第１調圧弁）と、変速制御弁３２（第２調圧弁）と、減圧弁３３（第３調圧弁）とを備え、油圧ポンプ３４から供給される油圧を制御してプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に供給する。

レギュレータバルブ３１は、ソレノイドを有し、油圧ポンプ３４から圧送された油の圧力を、ＣＶＴＣＵ２０からの指令（例えば、デューティ信号など）に応じて運転状態に応じて所定のライン圧に調圧する調圧弁である。

変速制御弁３２は、プライマリプーリシリンダ室１１ｃの油圧（以下「プライマリ圧」という）を所望の目標圧となるよう制御する制御弁である。変速制御弁３２は、メカニカルフィードバック機構を構成するサーボリンク５０に連結され、サーボリンク５０の一端に連結されたステップモータ４０によって駆動されるとともに、サーボリンク５０の他端に連結したプライマリプーリ１１の可動円錐板１１ａから溝幅、つまり実変速比のフィードバックを受ける。変速制御弁３２は、スプール３２ａの変位によってプライマリプーリシリンダ室１１ｃへの油圧の吸排を行って、ステップモータ４０の駆動位置で指令された目標変速比となるようにプライマリ圧を調整し、実際に変速が終了するとサーボリンク５０からの変位を受けてスプール３２ａを閉弁位置に保持する。

減圧弁３３は、ソレノイドを備え、セカンダリプーリシリンダ室１２ｃへの供給圧（以下「セカンダリ圧」という）を所望の目標圧に制御する制御弁である。

油圧ポンプ３４から供給され、レギュレータバルブ３１によって調圧されたライン圧は、変速制御弁３２と、減圧弁３３にそれぞれ供給される。

プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２の変速比は、ＣＶＴＣＵ２０からの変速指令信号に応じて駆動されるステップモータ４０によって制御され、ステップモータ４０に応動するサーボリンク５０の変位に応じて変速制御弁３２のスプール３２ａが駆動され、変速制御弁３２に供給されたライン圧が調整されてプライマリ圧をプライマリプーリ１１へ供給し、溝幅が可変制御されて所定の変速比に設定される。

ＣＶＴＣＵ２０は、インヒビタスイッチ２３からのレンジ信号、アクセルペダルストローク量センサ２４からのアクセルペダルストローク量、油温センサ２５からのベルト式無段変速機１０の油温や、プライマリプーリ速度センサ２６、セカンダリプーリ速度センサ２７、油圧センサ２８、２９からの信号等を読み込んで変速比やＶベルト１３の接触摩擦力を可変制御する。なお、油圧センサ２８は、プライマリプーリのシリンダ室１１ｃにかかるプライマリ圧を検出するセンサである。油圧センサ２９は、セカンダリプーリのシリンダ室１２ｃにかかるセカンダリ圧を検出するセンサである。

ＣＶＴＣＵ２０は、車速やスロットル開度等に応じて目標の変速比を決定し、ステップモータ４０を駆動して現在の変速比を目標の変速比へ向けて制御する。さらに、入力トルク情報、変速比、油温に基づいてプライマリプーリ及びセカンダリプーリに供給する油圧のうち、いずれか大きい方の圧力以上となるようにライン圧の目標値を演算し（目標ライン圧演算手段）、レギュレータバルブ３１のソレノイドを駆動することでライン圧を目標値に一致させるようにフィードバック制御し（ライン圧制御手段）、また、セカンダリ圧の目標値を決定して、油圧センサ２８の検出値と目標値とに応じて減圧弁３３のソレノイドを駆動して、フィードバック制御によりセカンダリ圧を制御する。

ここで、ＣＶＴＣＵ２０がソレノイドを駆動するためのソレノイド電流を制御することでライン圧を制御する方法について図３を参照しながら説明する。図３はソレノイド電流とライン圧指令値との関係を示したテーブルであり、ソレノイド電流が大きいほどライン圧指令値が小さくなるように設定されている。このテーブルを参照することで所望のライン圧に対応するソレノイド電流を検索し（ソレノイド電流演算手段）、検索された電流値となるようにソレノイド電流を制御する。

また、このようなテーブルは多数用意されており、その中から無段変速機のソレノイドの個体バラツキを考慮して選択された一つのテーブルをライン圧の指令値演算に適用する。このときテーブルによっては図３に示すように変曲点Ａを有するものがあり、この変曲点Ａより電流値が高い領域ではソレノイド電流の変化に対してライン圧指令値がほとんど変化しない。しかし、この領域でも実ライン圧は図３の点線で示すようにソレノイド電流の増大に伴って低下する。これにより以下のような問題が生じる。

ソレノイド電流を上昇させてライン圧を低下させているとき、ソレノイド電流がＩ１でライン圧指令値がＰＬ１の状態からライン圧をＰＬ２に低下させるとき、テーブルに従って検索するとソレノイド電流はＩ２となる。しかし、実際のライン圧はソレノイド電流がＩ２のときＰＬ３となるので、ソレノイド電流をＩ２まで上昇させると実ライン圧がＰＬ３まで低下してしまうことになる。これにより、変速比が目標と異なるものとなりハンチングが発生する。

そこで、ＣＶＴＣＵ２０はライン圧指令値に下限値を設定することで実ライン圧の下がりすぎによる変速比のハンチングを防止するように制御する。

以下、ＣＶＴＣＵ２０で行う制御について図４のフローチャートを参照しながら説明する。なお、これらの制御は微少時間（例えば１０ｍｓ）ごとに繰り返し行われる。

ステップＳ１では、ライン圧フィードバック制御中か否かを判定する。ライン圧フィードバック制御中であればステップＳ２へ進み、制御中でなければ処理を終了する。ライン圧フィードバック制御は一定速度で走行中であって変速比が比較的ハイ側に設定されているとき、燃費を向上させるためにライン圧をプライマリ圧付近まで低下させるように行う制御であり、制御の詳細については省略する。本発明は、燃費向上のためにライン圧フィードバック制御によってライン圧を低下させているときに、ライン圧が急激に低下して変速比のハンチングが生じることを抑制しようとするものであり、例えばＶベルト１３の保護のためにライン圧を最小限に制御しているときなどはライン圧フィードバック制御を実行中でないので本制御を行わない。

ステップＳ２では、車速がゼロより大きいか否かを判定する。ゼロより大きければステップＳ３へ進み、ゼロであれば処理を終了する。車速がゼロ、すなわち停車中はライン圧が低下しても変速比の変化によるハンチングが生じることはないので本制御を終了する。

ステップＳ３では、ライン圧指令値を読み込む。

ステップＳ４では、ライン圧指令値が所定値Ｐ１（第２の低圧）より小さいか否かを判定する。所定値Ｐ１より小さければステップＳ５へ進み、所定値Ｐ１以上であればステップＳ８へ進む。所定値Ｐ１は、ライン圧がテーブルの変曲点まで低下すること、すなわちソレノイド電流の変化に対してライン圧指令値がほとんど変化しない領域まで低下することを事前に判断するための値であり、予め実験などによって求めておく。

ステップＳ５（減少率制限手段）では、ライン圧指令値の減少率を制限する。ライン圧指令値の減少率は、ライン圧指令値が急低下したときライン圧指令値がテーブルの変曲点を飛び越えないように制御できる程度の値に制限され、この値は予め実験などによって求めておく。

ステップＳ６（乖離判定手段）では、ライン圧が所定値Ｐ２（第１の低圧）より小さいか否かを判定する。所定値Ｐ２より小さければステップＳ７へ進み、所定値Ｐ２以上であればステップＳ８へ進む。所定値Ｐ２は、ライン圧がテーブルの変曲点まで低下したことを判断するための値であり所定値Ｐ１より小さい値に設定される。なお、テーブルは多数用意されており選択されるテーブルによって変曲点の有無及び位置が異なる。よって、所定値Ｐ２はどのテーブルが選択されても変速比のハンチングが生じないように予め実験などによって求めておく。

ステップＳ７（ライン圧制限手段）では、ライン圧の下限値を設定する。下限値はライン圧の低下を制限する閾値であり、下限値が設定されるとライン圧は下限値を下回ることはできない。下限値は例えば本ステップ実行時のライン圧に設定される。

ステップＳ８では、ライン圧が所定値Ｐ３（第３の低圧）より大きいか否かを判定する。所定値Ｐ３より大きければステップＳ９へ進み、所定値Ｐ３以下であれば処理を終了する。所定値Ｐ３は、ライン圧がテーブルの変曲点まで低下する可能性が低くなったことを判断する値であり、ヒステリシス特性をもたせて所定値Ｐ１より大きい値に設定される。

ステップＳ９（制限解除手段）では、ライン圧の下限値を解除する。

次に図５、６を用いて本実施形態の作用について説明する。図５は従来例におけるライン圧制御を示すタイムチャートであり、図６は本実施形態におけるベルト式無段変速機のライン圧制御装置の作用を説明したタイムチャートであり、ソレノイド電流、ライン圧及び変速比を示している。

初めに図５を参照しながら従来例について説明する。スロットル開度がほぼ一定の定常走行中であってライン圧フィードバック制御中、燃費を向上させるためにライン圧を低下させるようにソレノイド電流を上昇させる。

時刻ｔ１において、ライン圧フィードバック制御によってライン圧を低下させているときに、ライン圧がテーブルの変曲点まで低下し、ソレノイド電流がＩ１まで上昇する。さらにライン圧を低下させようとするとソレノイド電流がＩ２まで急上昇してライン圧が急激に低下する。

時刻ｔ２において、ライン圧がプライマリ圧付近まで低下するとプライマリ圧も低下するので変速比のハンチングが発生する。

次に図６を参照しながら本実施形態について説明する。スロットル開度がほぼ一定の定常走行中であってライン圧フィードバック制御中、燃費を向上させるためにライン圧を低下させるようにソレノイド電流を上昇させる。

時刻ｔ１において、ライン圧フィードバック制御によってライン圧を低下させているときに、ライン圧が所定値Ｐ１を下回るのでライン圧の減少率を所定の減少率に制限する。これにより、ライン圧は緩やかに低下していく。

時刻ｔ２において、ライン圧が所定値Ｐ２を下回るのでライン圧の下限値をこの時点のライン圧に設定する。これにより、ライン圧は下限値より低下することはなくプライマリ圧よりも高い圧力を保持できるので、変速比のハンチングの発生が抑制される。

その後、ソレノイド電流の低下に伴ってライン圧は上昇し、時刻ｔ３においてライン圧が所定値Ｐ３を上回るのでライン圧の下限値を解除する。

以上のように本実施形態では、燃費向上のためにライン圧をフィードバック制御によって低下させているときに、ライン圧が所定値Ｐ２まで低下するとライン圧の下限値を設定して下限値を下回らないように制御するので、ライン圧が急激に低下することによる変速比のハンチングの発生を抑制することができる。

また、ライン圧が所定値Ｐ１を下回るとライン圧の減少率を制限するので、ライン圧が急低下してテーブルの変曲点以下の領域に飛び込むことを防止できる。よって、ライン圧が急激に低下してプライマリ圧まで低下することによる変速比のハンチングの発生をより確実に抑制することができる。

さらに、ライン圧が所定値Ｐ３を上回るとライン圧の下限値を解除するので、ライン圧が急低下してテーブルの変曲点以下の領域に入る可能性が低い状態において制御負荷を低減することができる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

本実施形態ではライン圧が所定値Ｐ２まで低下したときライン圧の下限値を設定してライン圧が下限値を下回らないように制御しているが、ソレノイド電流とライン圧指令値との関係を示したテーブルの変曲点をライン圧の下限値に設定してもよい。この場合、選択されたテーブルごとに変曲点の位置が異なるので下限値をより精度良く設定することができ、さらに燃費を向上させることができる。

本実施形態におけるベルト式無段変速機のライン圧制御装置を示す概略構成図である。 油圧コントロールユニット及びＣＶＴＣＵの概念図である。 ソレノイド電流とライン圧との関係を示すテーブルである。 本実施形態におけるベルト式無段変速機のライン圧制御装置の制御を示すフローチャートである。 従来例におけるライン圧制御を示すタイムチャートである。 本実施形態におけるライン圧制御を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ トルクコンバータ
３ 前後進切替機構
４ ディファレンシャル
１０ ベルト式無段変速機
１１ プライマリプーリ
１１ａ 可動円錐板
１１ｂ 固定円錐板
１１ｃ プライマリプーリシリンダ室
１１ｄ 入力軸
１２ セカンダリプーリ
１２ａ 可動円錐板
１２ｂ 固定円錐板
１２ｃ セカンダリプーリシリンダ室
１２ｄ 出力軸
１３ Ｖベルト
１４ アイドラギア
２０ ＣＶＴコントロールユニット
２１ エンジンコントロールユニット
２３ インヒビタスイッチ
２４ アクセルペダルストローク量センサ
２５ 油温センサ
２６ プライマリプーリ回転速度センサ
２７ セカンダリプーリ回転速度センサ
２８ 油圧センサ
２９ 油圧センサ
３０ 油圧コントロールユニット
３１ レギュレータバルブ
３２ 変速制御弁
３２ａ スプール
３３ 減圧弁
３４ 油圧ポンプ
４０ ステップモータ
５０ サーボリンク

Claims (3)

1. 車両の駆動系の入力側に接続されるプライマリプーリと出力側に接続されるセカンダリプーリとにベルトを掛け回し、油圧ポンプから供給される油圧に応じて前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリの溝幅を変化させ、前記溝幅に応じて変速比が変化するように構成される無段変速手段と、
   ソレノイドを有し、前記ソレノイドに供給されるソレノイド電流に応じて弁の開度を変化させることで、油圧ポンプから供給される油圧をライン圧として調圧する第１調圧弁と、
   前記ライン圧に基づいて前記プライマリプーリに供給する油圧を調圧する第２調圧弁と、
   前記ライン圧に基づいて前記セカンダリプーリに供給する油圧を調圧する第３調圧弁と、
   前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリに供給する油圧のうち、いずれか大きい方の圧力以上である前記ライン圧の目標値を演算する目標ライン圧演算手段と、
   前記目標ライン圧を実現するのに必要な前記ソレノイド電流を、ソレノイド電流とライン圧との関係を示すテーブルに従って演算するソレノイド電流演算手段と、
   前記ライン圧を前記目標ライン圧と等しくなるようにフィードバック制御するライン圧制御手段と、
   を備えるベルト式無段変速機のライン圧制御装置において、
   前記テーブルは、ソレノイド電流が大きいほどライン圧が小さくなるよう設定されるとともに、ライン圧の減少割合が小さくなる変曲点を有しており、
   前記目標ライン圧が、前記変曲点におけるライン圧である第１の低圧より低くなって前記目標ライン圧と前記ライン圧との乖離が生じることを判定する乖離判定手段と、
   前記ライン圧制御手段を実行中に、前記目標ライン圧と前記ライン圧との乖離が生じると判定されたとき、前記判定された時点における前記ライン圧を下限値とし、前記目標ライン圧が前記下限値を下回らないように前記目標ライン圧を制限するライン圧制限手段と、
   を備えることを特徴とするベルト式無段変速機のライン圧制御装置。
2. 前記目標ライン圧が前記第１の低圧より高い第２の低圧を下回ったとき、前記目標ライン圧の減少率を小さくする減少率低減手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機のライン圧制御装置。
3. 前記ライン圧制限手段が前記目標ライン圧を制限しているときに、前記目標ライン圧が前記第１の低圧より高い第３の低圧を上回ると前記目標ライン圧の制限を解除する制限解除手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のベルト式無段変速機のライン圧制御装置。

Images