JP4602207B2 - 車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置 - Google Patents

車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、作動油の油圧を用いて、両プーリの変位方向位置を調整することにより変速比を調整する車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置に関する。
ベルト式無段変速機はプライマリプーリ(駆動側プーリ)とセカンダリプーリ(従動側プーリ)と両プーリに巻装されたベルト(Vベルト)とを備えて構成され、各プーリは、回転軸となるシャフト(プライマリシャフト又はセカンダリシャフト)に一体に形成された固定シーブ(プーリ)とシャフトの軸方向に移動可能に備えられている可動シーブ(スライドプーリ)とが対向配置された構造となっていて、固定シーブと可動シーブとによって形成されるV字状の溝にベルトが圧接して動力伝達を行うようになっている。
各プーリの可動シーブは、背面(後面)に形成された油圧室内の油圧を調整することにより、固定シーブに対して離接するように軸方向に移動するようになっている。そして、この可動シーブの移動(ストローク変位)によってV字状溝の溝幅が増減し、プーリの有効な回転半径が調整されて、駆動側プーリから従動側プーリへの動力伝達比が無段階に変化するようになっている。
例えば、変速比を小さくする(即ち、ハイ側にする)場合には、駆動側プーリの油圧室の油圧を上昇させて可動シーブを押し込み、V字状溝の溝幅を減少させることによって駆動側プーリの有効回転半径を大きくする。このとき、当然ながらベルトの長さは変わらないので、駆動側プーリの回転半径が大きくなるとそれに伴って従動側プーリの回転半径は小さくなる。これによって変速比を小さくすることができる。
従来、このような車両用の無段変速機において、変速比を最大(最ロー)もしくは最小(最ハイ)に変速しようとする場合には後述するような課題がある。
図5は変速比を最ハイにするときの駆動側プーリ及び従動側プーリの油圧の経時変化及び変速比の経時変化の一例を示すグラフである。
図5に示すように、変速比を最小(最ハイ)にしようとする場合において、まず、変速動作が開始されると駆動側プーリの油圧室に作動油圧が供給され駆動側プーリの油圧が急上昇する(T1時点)。そして、油圧室の油圧が所定圧まで高まると作動油圧によって駆動側プーリの可動シーが押し込まれ、駆動側プーリのストローク変位を開始する(T2時点)。そして可動シーの変位に伴って駆動側プーリの溝幅が減少して駆動側プーリの有効回転半径が大きくなり、変速比が徐々にハイ側に無段階で変化する。
このとき、駆動側プーリの油圧室には可動シーが変動した分だけ作動油が供給されるが、同時に油圧室の容積が可動シーが変位した分だけ増加することになるので、駆動側プーリの油圧上昇はT2時点以降は穏やかになる。
そして、変速比が減少して最ハイに達すると、駆動側プーリの可動シーは機械的な移動の限界によって急激に停止される。このとき、可動シーの変位は急激に止まるが、作動油の油圧室への流入は慣性力によって、急には止まることができないため、可動シーの急停止に追従する事が出来ず、可動シーが停止して油圧室の容積の増加がなくなっても暫くの間作動油が油圧室に流入することになり、駆動側プーリにおいて油圧の急増が発生し、圧力のオーバーシュートが生じてしまう。
反対に、従動側プーリでは、可動シーは機械的な移動の限界から急停止するが、作動油の油圧室からの流出は慣性力によって急には止まらず、この結果、従動側プーリにおいて一時的に急激な圧力低下が発生して、圧力のアンダーシュートが生じてしまう。
このように油圧が一時的に急変する現象(サージ圧という)は、変速比を最ローに変化させる場合にも同様に起こる。変速比を最ローにする場合には従動側プーリの油圧室に高油圧が供給されて従動側プーリの可動シーを押し込むことによって変速比を変化させるが、変速比が最ロー達すると、従動側プーリの可動シーが急激に停止するが、作動油の従動側プーリの油圧室への流入はこれに追できず、従動側プーリに過剰なサージ圧によるオーバーシュートが生じ、駆動側プーリでは、可動シーの急停止に作動油の流出が追従できず、駆動側プーリではサージ圧によるアンダーシュートが生じてしまう。
このように駆動側プーリまたは従動側プーリにおいて、過剰なサージ圧が生じると、このサージ圧による衝撃及び負荷は各プーリに圧接するベルトにかかり、ベルトの寿命の低下や、ベルトの損傷等の原因となる可能性があった。また、駆動側プーリまたは従動側プーリにおいて油圧のアンダーシュートが生じると、油圧によるベルトの把持力が低下してプーリが空回りするベルトすべり等が生じる可能性がある。
従来、油圧を用いる装置において、このようなサージ圧を抑制する方法としては、特許文献1に油圧を調節するサーボ弁の開度をフィードバック制御(PID制御)する技術において、制御ゲインを補正することでサージ圧を抑制する技術が開示されている。
特開平5-131295公報
しかしながら、上述の特許文献1の方法ではサーボ弁の開度をPID制御するので、油圧の上昇が要求されてから、実際に油圧が上昇するまでの応答性遅れが大きくなる。
このため、ベルト式無段変速機の駆動側プーリ及び従動側プーリの油圧室に特許文献1の技術を適用した場合には、上述のサージ圧によるオーバーシュート及びアンダーシュートは抑制できるが、変速比を変更する要求が出されてから、実際に変速比が変更されるまでの応答遅れが大きく、変速フィードバック制御との干渉もあり、適切な変速制御を行うことができなくなるという新たな課題が生じてしまう。
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、変速要求に対して応答性良く変速動作を実施できるようにしながら、変速比を最大または最小にする際に発生する油圧のオーバーシュート及びアンダーシュートを防止できるようにした、車両用無段変速機の油圧制御装置を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、請求項1に係る本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置は、駆動側プーリと従動側プーリとをベルトで連結し、作動油の油圧を用いて前記両プーリの変位方向位置(ストローク位置)を調整することにより前記ベルトの回転半径を変化させ、変速比を調整する車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置であって、前記油圧に応じて前記駆動側プーリ及び前記従動側プーリの前記回転半径を変化させる油圧式アクチュエータと、車両情報を検出する車両情報検出手段と、前記車両情報検出手段により検出された車両情報に基づいて、前記駆動側プーリ及び前記従動側プーリに対する油圧指令値を演算し、この演算値に基づいた制御指令値により前記油圧式アクチュエータを制御するコントロールユニットと、を備え、前記車両情報検出手段には、前記の駆動側プーリ及び従動側プーリのうち一方のプーリの実変位量(ストローク変化量)を取得する実変位量取得手段が含まれ、前記コントロールユニットは、変速限界(最ロー又は最ハイ)への変速時(変速比の変更時)に、前記車両情報検出手段により検出された車両情報に基づいて、前記の駆動側プーリ及び従動側プーリの一方のプーリの目標変位量(目標ストローク)を設定する目標変位量設定手段と、上記変速時に、前記実変位量取得手段で取得された前記一方のプーリの実変位量から得られる前記一方のプーリの油室への作動油の入出量と、前記作動油の体積弾性率とから、変速終了付近で生じる油圧の急変量(サージ圧)を推定する油圧急変量推定手段(サージ圧推定手段)と、上記変速時に、前記目標変位量設定手段により設定された目標変位量と、前記実変位量取得手段により取得された実変位量とから、前記実変位量が前記目標変位量に対して予め設定された所定割合αまで達した時点で、前記油圧指令値に対して前記油圧急変量推定手段により推定された油圧急変量分(サージ圧分)を補正する補正手段とをそなえていることを特徴としている。
また、請求項2に係る本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置は、請求項1のものにおいて前記作動油の温度を検出する油温センサを備え、前記油圧急変量推定手段では、予め設定された前記作動油の温度と前記作動油の前記体積弾性率との対応関係に基づいて、前記油温センサで検出された前記作動油の温度に対応した前記作動油の前記体積弾性率を求めて、該体積弾性率に基づき前記油圧急変量を推定することを特徴としている。
また、請求項3に係る本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置は、請求項1または2のものにおいて、前記所定割合αは、80%〜90%の範囲で設定されることを特徴としている。
また、請求項4に係る本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置は、請求項3のものにおいて、前記実変位量取得手段は、前記駆動側プーリの回転数を検出する第1回転数検出手段と、前記従動側プーリの回転数を検出する第2回転数検出手段と、前記第1及び第2回転数検出手段により検出された両回転数から実変速比を演算する実変速比演算手段と、前記変速比演算手段により演算された実変速比から前記実変位量を演算する実変位量演算手段とから構成され、前記所定割合αは、80%〜85%の範囲で設定されることを特徴としている。
また、請求項5に係る本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置は、請求項3のものにおいて、前記実変位量取得手段は、前記実変位量を直接検出する実変位量検出手段であって、前記所定割合αは、85%〜90%の範囲で設定されることを特徴としている。
また、請求項6に係る本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置は、請求項1〜5のいずれか1項のものにおいて、前記駆動側プーリに供給する油圧を制御する駆動側ソレノイドと、前記従動側プーリに供給する油圧を制御する従動側ソレノイドと、を備え、前記コントロールユニットは、前記補正手段によって補正された油圧指令値を電流に変換して前記駆動側ソレノイド及び前記従動側ソレノイドに油圧指令値指示電流を送り、前記駆動側ソレノイド及び前記従動側ソレノイドを制御することを特徴としている。
また、請求項7に係る本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置は、請求項1〜6のいずれか1項のものにおいて、前記油圧急変量推定手段は、変速比を最大変速比にする変速時には、前記変位量検出手段で検出された前記一方のプーリの変位量から得られる前記従動側プーリの油室への作動油の入出量と、前記作動油の体積弾性率とから、変速終了付近で従動側プーリにおいて生じる油圧急増量(サージ圧)を推定し、変速比を最小変速比にする変速時には、前記変位量検出手段で検出された前記一方のプーリの変位量から得られる前記駆動側プーリの油室への作動油の入出量と、前記作動油の体積弾性率とから、変速終了付近で駆動側プーリにおいて生じる油圧急増量(サージ圧)を推定するとともに、前記補正手段は、前記油圧指令値に対して前記油圧急変量推定手段により推定された油圧急増量分を減算補正するように構成されたことを特徴としている。
また、請求項8に係る本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置は、請求項1〜7のいずれか1項のものにおいて、前記油圧急変量推定手段は、変速比を最大変速比にする変速時には、前記変位量検出手段で検出された前記一方のプーリの変位量から得られる前記駆動側プーリの油室への作動油の入出量と、前記作動油の体積弾性率とから、変速終了付近で駆動側プーリにおいて生じる油圧急減量を推定し、変速比を最小変速比にする変速時には、前記変位量検出手段で検出された前記一方のプーリの変位量から得られる前記従動側プーリの油室への作動油の入出量と、前記作動油の体積弾性率とから、変速終了付近で従動側プーリにおいて生じる油圧急減量を推定するとともに、前記補正手段は、前記油圧指令値に対して前記油圧急変量推定手段により推定された油圧急減量分を加算補正するように構成されたことを特徴としている。
また、請求項9に係る本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置は、請求項1〜8のいずれか1項のものにおいて、前記油圧急変量推定手段による前記油圧急変量の推定及び前記補正手段による前記減算補正及び加算補正は、前記実変位量が前記目標変位量に対して予め設定された所定割合α0まで達した時点から前記実変位量が前記目標変位量に達した時点までの間だけ、所定の周期で行われることを特徴としている。
したがって、請求項1記載の本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置によれば、油圧急変量推定手段が、一方のプーリの変位量から得られるプーリの油室への作動油の入出量と、作動油の体積弾性率とから、変速終了付近で生じるサージ圧を推定し、一方のプーリ実変位量が目標変位量に対して予め設定された所定割合まで達した時点で、推定されたサージ圧分を油圧指令値に対して補正するので、変速の応答性を良好に確保しながら、変速終了付近で発生するサージ圧を抑制することができるので、油圧のオーバーシュートによるベルトへのダメージを抑制することができる。
また、請求項2記載の本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置によれば、請求項1の効果に加え、油温センサで検出された作動油の温度に対応した作動油の体積弾性率を求め、この体積弾性率に基づいて油圧急変量を推定するので、油圧急変量推定手段がサージ圧を推定する際に精度よくサージ圧を推定することができる。
また、請求項3記載の本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置によれば、請求項1または2の効果に加え、実変位量が目標変位量に十分に近く、且つ、油圧式アクチュエーターの油圧が補正された油圧指令値となるまでの応答時間も十分に確保できるので油圧指令値を補正しても、変速動作に遅れが生じたり、目標変速比に到達できなくなることを防止でき、変速終了付近において生じるサージ圧による油圧のオーバーシュートを十分に抑制することができる。
また、請求項4記載の本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置によれば、実変位量を駆動側プーリの回転数と従動側プーリの回転数とから算出した実変速比に基づいて算出するための応答時間も十分に確保されるので、確実に請求項3の効果を得ることができる。
また、請求項5記載の本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置によれば、実変位量を実変位量検出手段によって直接検出するので、実変位量が目標変位量に十分に近くすることによって、確実に請求項3の効果を得ることができる。
また、請求項6記載の本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置によれば、請求項1〜5の効果に加え、補正手段によって補正された油圧指令値を電流に変換して指示電流を送り、駆動側ソレノイド及び従動側ソレノイドを制御するので、確実に駆動側プーリ及び従動側プーリに供給する油圧を補正された油圧指令値とすることができる。
また、請求項7記載の本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置によれば、請求項1〜6の効果に加え、変速比を最大変速比にする変速時に、従動側プーリにおいて生じる過大なサージ圧による油圧のオーバーシュートを抑制でき、変速比を最小変速比にする変速時に、駆動側プーリにおいて生じる過大なサージ圧による油圧のオーバーシュートを抑制することができる。
また、請求項8記載の本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置によれば、請求項1〜7の効果に加え、変速比を最大変速比にする変速時に、駆動側プーリにおいて生じる油圧急減による油圧のアンダーシュートを抑制でき、変速比を最小変速比にする変速時に、従動側プーリにおいて生じる油圧急減による油圧のアンダーシュートを抑制できるので、ベルトの把持力の低下によるベルトすべりを防止して安定した変速制御を行うことができる。
また、請求項9記載の本発明の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置によれば、請求項1〜8の効果に加え、補正手段による減算補正及び加算補正が変速制御時にのみ行われるので、通常時において、不必要な油圧の補正を行うことを防止することができる。
[第1実施形態]
以下、図1〜図3を図面を参照しながら、本発明の第1実施形態について説明する。
図1〜図3は本発明の一実施形態に係る車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置を説明するためのものであって、図1は、ベルト式無段変速機の油圧制御装置を搭載した車両(自動車)のシステム構成図、図2はコントロールユニット(CVTコントロールユニット)における制御システムの構成図、図3はコントロールユニットにおける制御を示すフローチャートである。
(変速機のシステム構成)
図1に示すように、エンジン10の動力はトルクコンバータ20及び前後進クラッチ30を介してCVT(ベルト式無段変速機)300に伝達される。CVT300は駆動側のプライマリプーリ310及び従動側のセカンダリプーリ320からなり、両者の間に介在されたベルトにより動力伝達を行う。
CVT300は駆動側及び従動側双方のプーリにかかる油圧を独立して制御することで変速を行うCVTであり、プライマリプーリ(駆動側プーリ)310及びセカンダリプーリ(従動側プーリ)320はそれぞれプライマリスライドプーリ(可動シー)311及びセカンダリスライドプーリ321を備えている。このプライマリスライドプーリ311及びセカンダリスライドプーリ321を油圧によりスライドさせることで、プライマリ及びセカンダリプーリにおけるベルト回転半径を独立に変化させて変速比の変更を行う。
この変速動作のためにCVT300には、オイルポンプ40、プライマリ調圧弁71、セカンダリ調圧弁72、プライマリソレノイド108、セカンダリソレノイド109、CVTコントロールユニット100が備えられている。
オイルポンプ40は、第1調圧弁51を介してプライマリ調圧弁71及びセカンダリ調圧弁72に油を供給し、第2調圧弁52を介してプライマリソレノイド108及びセカンダリソレノイド109に油を供給する油圧源である。また、プライマリソレノイド108及びセカンダリソレノイド109はCVTコントロールユニット100により制御されるソレノイドバルブであり、それぞれプライマリ調圧弁71及びセカンダリ調圧弁72と接続して信号圧を送ることで制御を行う。
オイルポンプ40により発生した油圧は第1調圧弁51によりライン圧に調整され、プライマリ調圧弁71及びセカンダリ調圧弁72に供給される。また、第2調圧弁52によりパイロット圧とされてプライマリソレノイド108及びセカンダリソレノイド109に供給される。CVTコントロールユニット100はプライマリソレノイド108及びセカンダリソレノイド109を制御し、供給されたパイロット圧を所望の信号圧に調整してプライマリ調圧弁71及びセカンダリ調圧弁72に供給する。
プライマリ調圧弁71及びセカンダリ調圧弁72は、供給された信号圧に基づいてライン圧を調圧し、それぞれプライマリスライドプーリ311及びセカンダリスライドプーリ321に油圧を供給してスライドさせる。以上示されるように、CVTコントロールユニット100によってプライマリソレノイド108及びセカンダリソレノイド109を制御することで、CVT300の変速を達成する。
(変速制御系の機能構成)
次に、図2を参照して、CVTコントロールユニット100の機能構成について説明する。
図2に示すように、CVTコントロールユニット100には、エンジン回転数センサ151、スロットル開度センサ152、車速センサ153、プライマリ回転センサ154、セカンダリ回転センサ155及び油温センサ156からそれぞれ車両情報が入力されるようになっており、エンジン回転数センサ151及びスロットル開度センサ152からはそれぞれエンジン回転数Ne,スロットル開度θが入力され、車速センサ153、プライマリ回転センサ154及びセカンダリ回転センサ155からはそれぞれ、車両の走行速度V、プライマリプーリ310の回転数Npri及びセカンダリプーリ320の回転数Nsecが入力される。そして、油温センサ156からは、プライマリプーリ310及びセカンダリプーリ320に供給される作動油の温度Tが入力されるようになっている。
CVTコントロールユニット100内の油圧制御回路は、目標変速比演算部201、実変速比演算部202、目標ストローク変位演算部203、実ストローク変位変換部204、目標ストローク割合演算部205、ストローク変演算部206、プーリ油圧室移動油量演算部207、推定サージ圧演算部208、ストローク割合比較部209、サージ圧補正演算部210、油圧・電流変換部211、タイマ212、入力トルク演算部213及び油圧指令値演算部214によって構成されている。
入力トルク演算部213では、エンジン回転数Ne,スロットル開度θ及びプライマリプーリ310の回転数Npriに基づいて、CVT300に入力される入力トルクTinを算出するようになっている。
目標変速比演算部201は、エンジン負荷としてのスロットル開度、車両の走行速度(車速)及びプライマリプーリの回転数Npriに基づいて車両の走行に最適な目標変速比iptを設定するようになっている。
実変速比演算部202は、プライマリプーリの回転数Npriとセカンダリプーリの回転数Nsecとから、その時点における実際の変速比ipを算出する。実変速ipは、ip=Npri/Nsecから求められる。
そして、油圧指令値演算部214は、目標変速比ipt、実変速比ip及び入力トルクTinから、プライマリプーリ310及びセカンダリプーリ320に供給する油圧指令値Ppri,Psecを算出するようになっている。そして、ここで算出された油圧指令値Ppri,Psecは、油圧・電流変換部211で電流値に変換され、それぞれプライマリソレノイド108及びセカンダリソレノイド109に供給されるようになっている。
目標ストローク変位演算部(目標変位量設定手段)203は、目標変速比演算部において算出された目標変速比iptに対応するプライマリプーリ310またはセカンダリプーリ320のストローク位置(目標ストローク変位)Xtpri,Xtsecを算出するようになっている。
実ストローク変位変換部(実変位量取得手段)204は、変速開始時点におけるストローク位置から、現時点における位置までのストロークの変位(実ストローク変位)Xpri,Xsecを実変速比ipから算出するようになっている。
なお、プライマリプーリ310及びセカンダリプーリ320のストローク位置は、実変速比ip、各プーリの最大有効回転半径及びV字溝の鉛直に対する角度から演算して求めることができ、ここでは、このようにしてストローク位置を算出しているが、ストロークセンサを用いて実際にプーリストロークを測定するようにしてもよい。
また、プライマリプーリ310のストロークとセカンダリプーリ320のストロークとは常に対応するため、ストローク変位の検出は、プライマリプーリ310あるいはセカンダリプーリ320の両方について検出する必要はなく、どちらか一方のみのストローク変位を検出するようにすればよい。
目標ストローク割合演算部205は、実ストローク変位Xpri,Xsecの目標ストローク変位Xtpri,Xtsecに対する割合αを演算する。タイマ212は、変速開始時からの時間tを計測するようになっている。
そして、ストローク変動量演算部206は、タイマ212からの計測時間tと実ストローク変位Xとからストロークの時間変化量(ストローク変動量)ΔXpri,ΔXsecを算出する(ΔX=X/t)。
プーリ油圧室移動油量演算部207は、ストローク変動量ΔXpri,ΔXsecとプライマリプーリ310またはセカンダリプーリ320の油圧室内におけるスライドプーリ311,321の面積Aから実際の各プーリに流入または流出する作動油の量(移動油量)Qpri,Qsecを算出する(Q=ΔX×A)。
推定サージ圧演算部(油圧急変量推定手段)208は、プライマリプーリ310またはセカンダリプーリ320に供給する作動油の油温Tと実ストローク変位Xと移動油量Qpri,Qsecとから、変速が完了した際に生じるサージ圧(油圧急変量)ΔPpri,ΔPsecを推定演算する。この演算の詳細については後述する。
ストローク割合比較部209には、予め、ストローク割合αに対する所定値αが設定されており、ストローク割合演算部205で算出されたストローク割合αと所定値αとの大小関係が比較され、α≧αであるときには、推定サージ圧演算部208から入力されたサージ圧推定値ΔPpri,ΔPsecをサージ圧補正演算部210に入力し、α<αであるときには、サージ圧推定値ΔPpri,ΔPsecの入力は行わない。
なお、予め設定される所定値αの値が高すぎると、ソレノイド及び調圧弁等の機械的な応答遅れから実際に各プーリにかかる油圧が補正された油圧指令値に達する前にスライドプーリが急停止してしまい、十分なサージ圧抑制効果が得られない。また、所定値αの値が低すぎるとスライドプーリが急停止する前に各プーリの油圧指令値が補正された油圧指令値になってしまい、変速動作に遅れが生じたり、目標変速比に到達できなくなる可能性がある。このため、所定値αはそれらを考慮して80〜85%の範囲で設定するのが好ましい。
サージ圧補正演算部210では、油圧指令値演算部214から入力された油圧指令値Ppri,Psecからサージ圧推定値ΔPpri,ΔPsecを減算するようになっており、ここで、本来の油圧指令値Ppri,Psecから推定されたサージ圧分を補正して、プライマリソレノイド108及びセカンダリソレノイド109に補正された油圧指令値を送出するようになっている。
この補正は、目標変速比iptが最ハイである場合には、プライマリプーリ310のサージ圧推定値ΔPpriをプライマリ油圧指令値Ppriから減算し、反対に、目標変速比が最ローである場合には、セカンダリプーリ320のサージ圧推定値ΔPsecをセカンダリ油圧指令値Psecから減算するようになっている。
このようにすることで、変速終了時に各スライドプーリ311,321が変速終了時に機械的に停止されても、作動油が供給(流入)される側のプーリでは油圧指令値からサージ圧の推定値分が減算補正されているので、過大なサージ圧による油圧のオーバーシュートの発生を抑制することができる。
(サージ圧推定)
次に、変速比を最ハイに変速する場合を例に、推定サージ圧演算部208におけるサージ圧の推定演算について説明する。
推定サージ圧演算部208では目標変速比iptが最ハイである場合には、変速終了付近でプライマリプーリ310において発生するサージ圧の推定値を演算する。そして目標変速比iptが最ローである場合には変速終了付近でセカンダリプーリ320において発生するサージ圧の推定値を演算する。
ここでは目標変速比iptは最ハイなので推定サージ圧演算部208は、実ストローク変位変換部204、油温センサ156、プーリ油圧室移動油量演算部207からそれぞれ入力されたプライマリプーリ310の実ストローク変位Xpri、油の温度T、プライマリプーリ310においての作動油の移動油量Qpriに基づいてプライマリプーリ310において発生するサージ圧の推定値ΔPpriを算出する。
図4は、プライマリプーリ310の油圧室の構造を簡略化して示す図である。
図4に示すようにプライマリプーリ310の油圧室はプライマリスライドプーリ311,シリンダ部312及び油圧回路部313から構成される。
ここで、変速動作時において油圧回路部313からシリンダ部312に流入する作動油量をQinとし、シリンダ部312においてプライマリスライドプーリ311を押し込むことによって容積が広がった部分に流出する作動油量をQoutとする。
ここでシリンダ部の容積をV、油圧をPとし、作動油の体積弾性率をKとする。体積弾性率Kは、K=−V・dp/dvと定義され、作動油の温度に応じてdvの値が異なる定数である。
シリンダ部312における油圧の上昇率(微小時間における油圧の増加量)dpは、シリンダ部312における作動油の変化量に体積弾性率を考慮すると
dp=(K/V)・(Qin−Qout) ・・・(A)
と表すことができる。
上式(A)の両辺を積分すると変速時においてシリンダ部312に作動油が流入することによって生じる圧力ΔPpriは
ΔPpri=(K/V)・∫(Qin−Qout)dt ・・・(B)
で表される。
ここで、変速終了付近となり、プライマリスライドプーリ311が急激に停止すると、プライマリスライドプーリ311が変位しないので、シリンダ部312から流出する作動油量Qoutは0となり、プライマリスライドプーリ311が停止した後シリンダ部312に作動油が流入する時間(即ちサージ圧が起こる時間)をtとすると、プライマリスライドプーリ311停止後に流入する作動油によって生じるシリンダ部312の圧力(即ちサージ圧)は、
ΔPpri=(K/V)・Qpri・t ・・・(C)
で表すことができ、推定サージ圧演算部208では、上式(C)を演算することによってサージ圧の推定値を算出するようになっている。
作動油の体積弾性率Kは予め、油温T応じた体積弾性率の実験値がマッピングされている。また、tは実験によって求められた値で予め設定される。
(変速時の制御フロー)
次に、図3を参照して本実施形態におけるCVTコントロールユニットにおける制御フローについて説明する。
CVTコントロールユニット100では、以下のステップにおける制御が所定周期毎に繰り返し行われる。まず、ステップS10では、エンジン回転数センサ151、スロットル開度センサ152、車速センサ153、プライマリ回転センサ154、セカンダリ回転センサ155及び油温センサ156の各センサから入力される検出値を読み込む。
そして、ステップS20では、目標変速比演算部201において、車速センサ153から入力された車速と、プライマリプーリ回転センサ154から入力されたプライマリプーリの回転数Npriとに基づいて、目標変速比iptを算出する。
また、目標変速比iptが算出されると、目標ストローク変位演算部203において、目標変速比を達成するために必要なプライマリプーリ310の目標ストローク変位Xtpriを算出する。
ステップS30では、算出した目標変速比iptが最ハイ(最小)であるのか最ロー(最大)であるのか判断される。目標変速比iptが最ハイあるいは最ローでない場合には、プライマリスライドプーリ311あるいはセカンダリスライドプーリ321が変速終了時に機械的に停止させられることがないため、過大なサージ圧は発生しないため、以下のステップにおける、油圧指令値の補正量の算出は行わず、フローを抜ける。目標変速比iptが最ハイあるいは最ローであるときには、過大なサージ圧の発生が予想されるので、ステップS40に進む。
ステップS40では目標変速比iptが最ローであるか否かが判断される。以下のステップにおいて、目標変速比iptが最ローであるときはセカンダリプーリ320に対する油圧指令値Psecの補正を行い、目標変速比iptが最ハイであるときにはプライマリプーリ310に対する油圧指令値Ppriの補正を行う。
これは、目標変速比iptが最ローである場合には、油圧の供給によってセカンダリプーリ320のストロークを変位させて変速動作が行われるのでサージ圧による油圧のオーバーシュートはセカンダリプーリ320で発生し、目標変速比iptが最ハイである場合には、反対にプライマリプーリ310に作動油を供給してストローク変位させて変速動作が行われるので、サージ圧による油圧のオーバーシュートはプライマリプーリ310において発生するからである。
ステップS40において、目標変速比iptが最ローである場合にはステップS50に進み、ステップS50では、実ストローク変位変換部204において、セカンダリプーリ320のストローク位置(実ストローク変位)Xsecが算出される。
ステップS60では、ステップS50で算出した実ストローク変位Xsecの、ステップS20で算出した目標ストローク変位Xtsecに対する割合α(α=Xsec/Xtsec)を算出する。
ステップS70では、ストローク変動量演算部206において、セカンダリプーリ320の時間当たりのストローク変化量ΔXsecが算出される。
ステップS80では、ステップS60において算出した実ストローク変位の目標ストローク変位に対する割合αと予め設定された所定値αとが比較され、α>αであれば、まだ、変速終了まで時間があり、油圧指令値Psecを減算補正すると変速動作に遅れが生じてしまうので一旦フローを抜け、再び各センサの検出値を読み込む。
また、α≦αであれば、セカンダリプーリの油圧指令値Psecから以下のステップで算出するサージ圧推定値ΔPsecを減算補正しても、変速動作が滞ることなく完了できると判断してステップS90に進み、ステップS90では、プーリ油圧室移動油量演算部207において、セカンダリプーリ320に流入する移動油量Qsecが演算される。
ステップS100では、ステップS90で演算した移動油量Qsecと油温Tに応じて定まる作動油の体積弾性率Kとに基づいて、変速終了付近で生じるサージ圧の推定値ΔPsecの演算が行われる。
そして、ステップS110においては、目標変速比ipt、実変速比ip及びCVT300への入力トルクTinに基づいて設定された油圧指令値Psecから、ステップS100で算出したサージ圧推定値(油圧補正値)ΔPsecを減算補正し、補正された油圧指令値をセカンダリソレノイド109に送出して、セカンダリプーリに供給する油圧を制御する。
ステップS120においては、変速動作が終了したか否かが判断される。すなわち、実変速比が目標変速比に達したかどうかが判断され、実変速比ipが目標変速比iptに達し、変速動作が終了したと判断されると、ステップS110におけるサージ圧推定値ΔPsecの減算補正は中止される(ステップS130)。また、ステップS120において、変速動作がまだ終了していないと判断されると、一旦フローを抜け、変速動作が終了するまでサージ圧推定値の算出及び油圧指令値からの減算補正が行われる。
ステップS40において、目標変速比iptが最ローへの変速ではない(即ち最ハイへの変速である)と判断された場合には、プライマリプーリ310において変速終了付近で過大なサージ圧による油圧のオーバーシュートが発生するのでステップS140に進む。
ステップS140では、実ストローク変位変換部204において、プライマリプーリ310のストローク位置(実ストローク変位)Xpriが算出される。
ステップS150では、ステップS40で算出した実ストローク変位Xpriの、ステップS20で算出した目標ストローク変位Xtpriに対する割合α(α=Xpri/Xtpri)を算出する。
ステップS160では、ストローク変動量演算部206において、プライマリプーリ310の時間当たりのストローク変化量ΔXpriが算出される。
ステップS170では、ステップS150において算出した実ストローク変位の目標ストローク変位に対する割合αと予め設定された所定値αとが比較され、α>αであれば、まだ、変速終了まで時間があり、油圧指令値Psecを減算補正すると変速動作に遅れが生じてしまうので一旦フローを抜け、再び各センサの検出値を読み込む。
また、α≦αであれば、プライマリプーリの油圧指令値Ppriから以下のステップで算出するサージ圧推定値ΔPpriを減算補正しても、変速動作が滞ることなく完了できると判断してステップS180に進み、ステップS180では、プーリ油圧室移動油量演算部207において、プライマリプーリ310に流入する移動油量Qpriが演算される。
ステップS190では、ステップS180で演算した移動油量Qpriと油温Tに応じて定まる作動油の体積弾性率Kとに基づいて、変速終了付近で生じるサージ圧の推定値ΔPpriの演算が行われる。
そして、ステップS200においては、目標変速比ipt、実変速比ip及びCVT300への入力トルクTinに基づいて設定された油圧指令値Ppriから、ステップS190で算出したサージ圧推定値(油圧補正値)ΔPpriを減算補正し、補正された油圧指令値をプライマリソレノイド108に送出し、プライマリプーリに供給する油圧を制御する。
ステップS210においては、変速動作が終了したか否かが判断される。すなわち、実変速比が目標変速比に達したかどうかが判断され、実変速比が目標変速比に達し、変速動作が終了したと判断されると、ステップS200におけるサージ圧の推定値の減算補正は中止される(ステップS220)。また、ステップS210において、変速動作がまだ終了していないと判断されると、ステップS180に戻り、変速動作が終了するまでサージ圧推定値の算出及び油圧指令値からの減算補正が行われる。
本発明の第1実施形態にかかる車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置は上述のように構成されているので、変速比を最大(最ロー)あるいは最小(最ハイ)に変速する際には、作動油が供給される側のプーリでは油圧指令値が減算補正されているので、過大なサージ圧の発生を抑制でき、サージ圧による油圧のオーバーシュートを防止することができる。 これによって、過大なサージ圧によるベルトへのダメージを低減でき、ベルトの寿命を向上させることができる。
[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態では、推定サージ圧演算部208及びサージ圧補正演算部210の構成のみが第1実施形態のものと異なり、その他の構成については第1実施形態のものと同様であるため、第1実施形態のものと同符号を用い、第1実施形態ものと異なっている部分のみを説明する。
(制御構成)
第1実施形態では、変速動作時に作動油が流入する側のプーリについてのサージ圧(即ち、油圧の急増量)を推定演算して、油圧指令値から減算補正する構成となっているが、本実施形態では、変速動作時に常に両方のプーリにおいて、サージ圧(油圧急変量)の推定値を演算するようになっている。
即ち、本実施形態において推定サージ圧演算部208は、プライマリプーリ310またはセカンダリプーリ320に供給する作動油の油温Tと実ストローク変位Xと移動油量Qpri,Qsecとから、変速が完了した際に生じるサージ圧ΔPpri,ΔPsecを推定演算する。この演算方法についても第1実施形態のものと同様である。
サージ圧補正演算部210は、目標変速比iptが最ハイ及び最ローのどちら一方である場合にはどちらであるかに関わらず、油圧指令値演算部214から入力された両プーリの油圧指令値Ppri,Psecからサージ圧推定値ΔPpri,ΔPsecをそれぞれ補正するようになっている。そして、本来の油圧指令値Ppri,Psecから推定されたサージ圧分を補正して、プライマリソレノイド108及びセカンダリソレノイド109に補正された油圧指令値を送出するようになっている。
この補正は、目標変速比iptが最ハイである場合には、プライマリプーリ310のサージ圧推定値ΔPpriをプライマリ油圧指令値Ppriから減算し、セカンダリプーリ320のサージ圧推定値(この場合油圧急減量の推定値となる)ΔPsecをセカンダリ油圧指令値Psecに加算するようになっている。反対に、目標変速比が最ローである場合には、プライマリプーリ310のサージ圧推定値(この場合油圧急減量の推定値となる)ΔPpriをプライマリ油圧指令値Ppriに加算し、セカンダリプーリ320のサージ圧推定値ΔPsecをセカンダリ油圧指令値Psecから減算するようになっている。
このようにすることで、変速終了時に各スライドプーリ311,321が変速終了時に機械的に停止されても、作動油が供給される側のプーリでは油圧指令値が減算補正されているので、過大なサージ圧の発生を抑制できるようになっている。また、作動油が流出する側のプーリでは、油圧指令値が加算補正されているので、各スライドプーリ311,321が変速終了時に機械的に停止されても、油圧が急激に低下するのを抑制できるようになっている。
なお、本実施形態においては、サージ圧の補正を常にプライマリプーリ310及びセカンダリプーリ320の両方において同時に行うので、サージ圧補正演算部210における油圧指令値の減算補正量または加算補正量は推定サージ圧演算部208において算出したサージ圧推定値ΔPpri,ΔPsecにそれぞれ、適当な補正係数を乗算して、油圧指令値の補正量をやや少なめに設定してもよい。
(作用効果)
本発明の第2実施形態にかかる車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置は上述のように構成されているので、変速比を最大(最ロー)あるいは最小(最ハイ)に変速する際には、作動油が供給される側のプーリでは油圧指令値が減算補正されているので、過大なサージ圧の発生を抑制できる。また、作動油が流出する側のプーリでは、油圧指令値が加算補正されているので、各スライドプーリ311,321が変速終了時に機械的に停止されても、油圧が急激に低下するのを抑制できる。
これによって、過大なサージ圧によるベルトへのダメージを低減してベルトの寿命を向上されることができるとともに、ベルトすべりの発生を防止することができる。
[その他]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態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して実施することができる。
例えば、上述の実施形態においてプライマリプーリあるいはセカンダリプーリのストローク変位Xpri,Xsecを実変速比ipに基づいて算出したが実ストローク変位Xpri,Xsecの検出方法はこれに限らずストロークセンサによって直接検知するようにしてもよい。
また、上述の実施形態においてストローク割合比較部209において設定される所定値αは80〜85%としたが、所定値αの値についてもこれに限定するものではなく、ストロークの検出方法に応じた適切な範囲を設定すべきものである。
所定値αは、油圧指令値を減算補正しても、十分に変速を完了できる値を設定するが、これは、実ストローク変位の検出等を含むサージ圧推定値の算出にかかる時間や、プライマリ調圧弁あるいはセカンダリ調圧弁が供給油圧を減算補正された油圧指令値にするまでの機械的な応答遅れ等を考慮して決定される。
例えば、実ストローク変位Xpri,Xsecの検出をストロークセンサによって行う場合には、実変速比から算出するよりも、実ストローク変位Xpri,Xsecの検出応答性が高くなることが考えられる。この場合には所定値αの値を例えば85〜90%に設定しておけば、車両情報に基づいて設定した油圧指令値から、算出したサージ圧推定値を減算補正しても滞ることなく変速を完了することができ、変速終了付近で生じるサージ圧を抑制することができる。
本発明の一実施形態に係る車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置を搭載した車両(自動車)のシステム構成図である。 本発明の一実施形態に係るコントロールユニット(CVTコントロールユニット)における制御システムの構成図である。 本発明の一実施形態に係るコントロールユニットコントロールユニットにおける制御を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るプライマリプーリ(駆動側プーリ)の油室の構成を簡略的に示す図である。 従来のベルト式無段変速機において、変速時に変速比を最小(最ハイ)にする際の駆動側プーリ及び従動側プーリの油圧及び実変速比の経時変化の一例を示すグラフである。
符号の説明
10 エンジン
20 トルクコンバータ
30 前後進クラッチ
40 オイルポンプ
51 第1調圧弁
52 第2調圧弁
71 プライマリ調圧弁
72 セカンダリ調圧弁
100 CVTコントロールユニット(コントロールユニット)
108 プライマリソレノイド
109 セカンダリソレノイド
151 エンジン回転数センサ(車両情報検出手段)
152 スロットル開度センサ(車両情報検出手段)
153 車速センサ(車両情報検出手段)
154 プライマリ回転数センサ(車両情報検出手段)
155 セカンダリ回転数センサ(車両情報検出手段)
156 油温センサ(車両情報検出手段)
201 目標変速比演算部
202 実変速比演算部
203 目標ストローク変位演算部(目標変位量設定手段)
204 実ストローク変位変換部(実変位量取得手段)
205 ストローク割合演算部
206 ストローク変動量演算部
207 プーリ油圧室移動油量演算部
208 推定サージ圧演算部(油圧急変量推定手段)
209 ストローク割合比較部
210 サージ圧補正演算部(補正手段)
211 油圧・電圧変換部
212 タイマ
213 入力トルク演算部
214 油圧指令値演算部
300 CVT(ベルト式無段変速機)
310 プライマリプーリ(駆動側プーリ)
311 プライマリスライドプーリ
312 シリンダ部
313 油圧回路部
320 セカンダリプーリ(従動側プーリ)
321 セカンダリスライドプーリ

Claims (9)

  1. 駆動側プーリと従動側プーリとをベルトで連結し、作動油の油圧を用いて前記両プーリの変位方向位置を調整することにより前記ベルトの回転半径を変化させ、変速比を調整する車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置であって、
    前記油圧に応じて前記駆動側プーリ及び前記従動側プーリの前記回転半径を変化させる油圧式アクチュエータと、
    車両情報を検出する車両情報検出手段と、
    前記車両情報検出手段により検出された車両情報に基づいて、前記駆動側プーリ及び前記従動側プーリに対する油圧指令値を演算し、この演算値に基づいた制御指令値により前記油圧式アクチュエータを制御するコントロールユニットと、を備え、
    前記車両情報検出手段には、前記の駆動側プーリ及び従動側プーリのうち一方のプーリの実変位量を取得する実変位量取得手段が含まれ、
    前記コントロールユニットは、
    最ロー又は最ハイへの変速限界への変速時に、前記車両情報検出手段により検出された車両情報に基づいて、前記の駆動側プーリ及び従動側プーリの一方のプーリの目標変位量を設定する目標変位量設定手段と、
    上記変速時に、前記実変位量取得手段で取得された前記一方のプーリの実変位量から得られる前記一方のプーリの油室への作動油の入出量と、前記作動油の体積弾性率とから、変速終了付近で生じる油圧の急変量を推定する油圧急変量推定手段と、
    上記変速時に、前記目標変位量設定手段により設定された目標変位量と、前記実変位量取得手段により取得された実変位量とから、前記実変位量が前記目標変位量に対して予め設定された所定割合αまで達した時点で、前記油圧指令値に対して前記油圧急変量推定手段により推定された油圧急変量分を補正する補正手段とをそなえている
    ことを特徴とする、車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置。
  2. 前記作動油の温度を検出する油温センサを備え、
    前記油圧急変量推定手段では、予め設定された前記作動油の温度と前記作動油の前記体積弾性率との対応関係に基づいて、前記油温センサで検出された前記作動油の温度に対応した前記作動油の前記体積弾性率を求めて、該体積弾性率に基づき前記油圧急変量を推定する
    ことを特徴とする、請求項1記載の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置。
  3. 前記所定割合αは、80%〜90%の範囲で設定される
    ことを特徴とする、請求項1または2記載の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置。
  4. 前記実変位量取得手段は、前記駆動側プーリの回転数を検出する第1回転数検出手段と、前記従動側プーリの回転数を検出する第2回転数検出手段と、前記第1及び第2回転数検出手段により検出された両回転数から実変速比を演算する実変速比演算手段と、前記変速比演算手段により演算された実変速比から前記実変位量を演算する実変位量演算手段とから構成され、
    前記所定割合αは、80%〜85%の範囲で設定される
    ことを特徴とする、請求項3記載の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置。
  5. 前記実変位量取得手段は、前記実変位量を直接検出する実変位量検出手段であって、
    前記所定割合αは、85%〜90%の範囲で設定される
    ことを特徴とする、請求項3記載の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置。
  6. 前記駆動側プーリに供給する油圧を制御する駆動側ソレノイドと、
    前記従動側プーリに供給する油圧を制御する従動側ソレノイドと、を備え、
    前記コントロールユニットは、前記補正手段によって補正された油圧指令値を電流に変換して前記駆動側ソレノイド及び前記従動側ソレノイドに油圧指令値指示電流を送り、前記駆動側ソレノイド及び前記従動側ソレノイドを制御する
    ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置。
  7. 前記油圧急変量推定手段は、
    変速比を最大変速比にする変速時には、前記変位量検出手段で検出された前記一方のプーリの変位量から得られる前記従動側プーリの油室への作動油の入出量と、前記作動油の体積弾性率とから、変速終了付近で従動側プーリにおいて生じる油圧急増量を推定し、
    変速比を最小変速比にする変速時には、前記変位量検出手段で検出された前記一方のプーリの変位量から得られる前記駆動側プーリの油室への作動油の入出量と、前記作動油の体積弾性率とから、変速終了付近で駆動側プーリにおいて生じる油圧急増量を推定するとともに、
    前記補正手段は、前記油圧指令値に対して前記油圧急変量推定手段により推定された油圧急増量分を減算補正するように構成された
    ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置。
  8. 前記油圧急変量推定手段は、
    変速比を最大変速比にする変速時には、前記変位量検出手段で検出された前記一方のプーリの変位量から得られる前記駆動側プーリの油室への作動油の入出量と、前記作動油の体積弾性率とから、変速終了付近で駆動側プーリにおいて生じる油圧急減量を推定し、
    変速比を最小変速比にする変速時には、前記変位量検出手段で検出された前記一方のプーリの変位量から得られる前記従動側プーリの油室への作動油の入出量と、前記作動油の体積弾性率とから、変速終了付近で従動側プーリにおいて生じる油圧急減量を推定するとともに、
    前記補正手段は、前記油圧指令値に対して前記油圧急変量推定手段により推定された油圧急減量分を加算補正するように構成された
    ことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置。
  9. 前記油圧急変量推定手段による前記油圧急変量の推定及び前記補正手段による前記減算補正及び加算補正は、前記実変位量が前記目標変位量に対して予め設定された所定割合αまで達した時点から前記実変位量が前記目標変位量に達した時点までの間だけ、所定の周期で行われる
    ことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置。
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