JP4699970B2 - 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関する。

ベルト式無段変速機において、燃費向上のためできるだけライン圧を低下させたいが、ライン圧がプライマリ圧やセカンダリ圧を下回ると、プライマリ圧やセカンダリ圧も低下して変速比が変化する。

そこで、ステップモータの指示値（目標変速比）と実変速比との偏差に基づいて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２００４−１００７３７公報

フィードバック制御において用いるライン圧補正量は、ステップモータの指示値と実変速比との偏差を、ステップモータの取り付けばらつきやトルクに依存するステップのずれ等を考慮した補正量によって補正した値に基づいて演算しているが、この補正量が実際の特性と合わない場合には、補正量が大きくなって実変速比の変化に対するライン圧補正が間に合わず、目標変速比に対して実変速比がハンチングすることがある。

これにより、特に定常走行時には目標変速比が一定であるにも関わらず、変速比の変動が生じて運転者に違和感を与えることがある。

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

本発明は、プライマリプーリとセカンダリプーリとにベルトを掛け回し、目標変速比に対応した位置に変速アクチュエータを駆動してプライマリプーリへの供給圧を制御することでプライマリプーリの可動シーブが変位して変速比が調整されるベルト式無段変速機のライン圧制御装置において、実変速比を検出する実変速比検出手段と、車両が定常走行中に、ライン圧を低下させながらライン圧がプライマリプーリへの供給圧を下回らないように、実変速比と目標変速比との偏差に基づいてライン圧をフィードバック制御するライン圧フィードバック制御手段と、ライン圧をフィードバック制御中に実変速比と目標変速比との偏差が所定値以上となったとき、ライン圧のフィードバック制御を中止してライン圧を増加補正するライン圧補正手段とを備える。

本発明によれば、車両が定常走行中に、ライン圧を低下させながらライン圧がプライマリプーリへの供給圧を下回らないようにフィードバック制御中に実変速比と目標変速比との偏差が所定値以上となったとき、ライン圧のフィードバック制御を中止してライン圧を増加補正するので、フィードバック制御によって変速比のハンチングが発生した場合にハンチングを防止することができる。よって、ライン圧フィードバック制御によって燃費向上を図りながら、ハンチングを防止して運転者に違和感を与えることを防止できる。

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（可動シーブ）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と、変速制御弁３２と、減圧弁３３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、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、また、セカンダリ圧の目標値を決定して、油圧センサ２９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。

また、プライマリ圧及びセカンダリ圧の元圧となるライン圧は、できるだけ低く保持することで油圧ポンプの負荷が低減され燃費が向上する。そのため、車両が定常運転状態においてはライン圧を徐々に低下させながらライン圧がプライマリ圧及びセカンダリ圧を下回らないように、実変速比と目標変速比との偏差に基づいてライン圧をフィードバック制御している（ライン圧フィードバック制御手段）。

ライン圧フィードバック制御は、実変速比と目標変速比との偏差に基づいて演算されるライン圧補正量に応じてライン圧を制御しており、ライン圧補正量が大きいほどライン圧が高くなる。なお、ライン圧フィードバック制御は従来から行われているものであり、詳細な説明については省略する。

ここで、ライン圧補正量は図３のブロック図に示すように演算される。すなわち、目標変速比に対応するステップモータ４０の指示値と実変速比との偏差を演算し、この偏差から偏差の補正量を減算する。このようにして得られた値をＰＩ制御器１００に入力し、ＰＩ制御器１００の出力値に上限リミッタ及び下限リミッタをかけてライン圧補正量が演算される。なお、偏差の補正量は、ステップモータ４０の取り付けばらつきやトルクに依存するステップのずれを考慮して決定される。

従来、ライン圧フィードバック制御を行うことで変速比のハンチングが発生していたが、本発明ではこのハンチングを防止するために以下のような制御を行う。

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であるか否かを判定する。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、ライン圧フィードバック制御中でなければ処理を終了する。なお、ライン圧フィードバック制御が、Ｄレンジであり、非アイドル時であり、変速速度が所定の範囲内であるという条件を満たしたとき実施されるように設定されている場合には、以下のステップＳ２〜Ｓ４を全て満たすときライン圧フィードバック制御中であることが判断されるので、本ステップは省略してもよい。

ステップＳ２では、シフト位置がＤレンジか否かを判定する。ＤレンジであればステップＳ３へ進み、Ｄレンジ以外であれば処理を終了する。

ステップＳ３では、非アイドル時であるか否かを判定する。非アイドル時であればステップＳ４へ進み、アイドル時であれば処理を終了する。非アイドル時であることはアクセルペダル２４が踏み込まれていることによって判定する。

ステップＳ４では、変速速度が所定の範囲内にあるか否かを判定する。所定の範囲内にあればステップＳ５へ進み、所定の範囲内になければ処理を終了する。所定の範囲とは変速速度が低くほぼ定常状態であると判断できる程度の値であり、予め実験などによって求めておく。

ステップＳ５では、変速比ハンチングを検知したか否かを判定する。変速比ハンチングを検知したならばステップＳ６へ進み、変速比ハンチングを未検知であれば処理を終了する。変速比ハンチングは、実変速比が目標変速比より小さい状態から目標変速比より大きい状態になって目標変速比との差が所定値より大きくなったとき、検知したと判断される。所定値はステップモータ４０の１ステップに対応する変速比の変化量に設定される。なお、ステップモータ４０の１ステップに対応する変速比の変化量はＨｉｇｈ側ほど小さいので、所定値は最Ｈｉｇｈにおける１ステップに対応する変速比の変化量に設定するのが好ましい。また、本実施形態では変速比ハンチングが１回発生すると変速比ハンチングを検知したと判定するが、変速比ハンチングが２回以上発生したとき検知したと判定してもよい。

ステップＳ６（ライン圧補正手段）では、ライン圧フィードバック制御を中止して、ライン圧補正量を増加補正する。ライン圧補正量の増加補正は、図３に示すようなライン圧補正量の演算に用いる下限リミッタを、ステップＳ５において変速比ハンチングを検知したと判定されたときのライン圧補正量に所定量だけ加算した値まで増加させることで行われる。所定量は、変速比ハンチングを収束させることができるような値であり、予め実験などによって求めておく。

このとき、下限リミッタをステップ的に増加させるとライン圧が急激に上昇して変速比が変化する可能性があるので、所定の増加率で増加させる。また、下限リミッタを増加させたままで所定時間保持し、所定時間経過後下限リミッタを所定の減少率で緩やかに減少させる。

ここで、上述のステップモータ４０を用いた無段変速機では、ライン圧フィードバック制御は変速比が所定値以下（Ｈｉｇｈ側）の領域で行われる。Ｌｏｗ側の領域ではプライマリ圧よりセカンダリ圧が高いので、ライン圧フィードバック制御によってライン圧が低下するとセカンダリ圧が不足してベルトスリップを生じるおそれがあるからである。したがって、本実施形態における制御は、変速比がＨｉｇｈ側にある場合の定常走行時、例えば車速が８０ｋｍ／ｈ以上の定速走行時に実施することが好ましい。特にこの場合は、わずかな変速比のハンチングが運転者にとって大きな違和感を及ぼすため、本実施形態における制御が特に有効である。

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フィードバック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ライン圧フィードバック制御を示すタイムチャートである。

初めに図５を参照しながら従来例について説明する。従来のライン圧フィードバック制御では図３に示す偏差の補正量が実際の特性と合わない場合に、実変速比の変化に対するライン圧補正が間に合わず目標変速比に対して実変速比がハンチングしていた。

次に図６を参照しながら本実施形態の作用について説明する。実変速比が目標変速比より小さい状態から目標変速比より大きい状態になって目標変速比との差が所定値となった時刻ｔ１において、ライン圧補正量に所定量だけ加算した値まで下限リミッタを所定の上昇率で上昇させる。これにより、ハンチングは徐々に抑制され実変速比が目標変速比に収束していく。

この状態で下限リミッタを所定時間保持した後、時刻ｔ２において下限リミッタを所定の低下率で低下させる。

以上のように本実施形態では、ライン圧をフィードバック制御中に変速比ハンチングが検知されたとき、ライン圧のフィードバック制御を中止して下限リミッタを増加させてライン圧補正量を増加補正するので、ハンチングの発生を防止することができる。よって、ライン圧フィードバック制御によって燃費向上を図りながら、ハンチングを防止して運転者に違和感を与えることを防止できる。

また、下限リミッタを増加させたままで所定時間保持するので、より確実にハンチングの発生を防止することができる。

さらに、下限リミッタを所定の増加率で増加させるので、ライン圧補正量が急激に上昇して変速比が変化することを防止することができる。

さらに、ライン圧補正量増加補正は、変速比が所定値以下の領域、すなわちプライマリ圧がセカンダリ圧より高いときに行われるので、ハンチングの発生が特に運転者に違和感を与える領域において、より確実にハンチングを防止して運転者に違和感を与えることを防止できる。

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。 ライン圧補正量を演算する方法を示すブロック図である。 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フィードバック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フィードバック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
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（可動シーブ）
１２ セカンダリプーリ
１２ａ 可動円錐板
１３ Ｖベルト
２０ ＣＶＴコントロールユニット
３０ 油圧コントロールユニット
３４ 油圧ポンプ
４０ ステップモータ（変速アクチュエータ）
５０ サーボリンク

Claims (4)

1. プライマリプーリとセカンダリプーリとにベルトを掛け回し、目標変速比に対応した位置に変速アクチュエータを駆動して前記プライマリプーリへの供給圧を制御することで前記プライマリプーリの可動シーブが変位して変速比が調整されるベルト式無段変速機のライン圧制御装置において、
   実変速比を検出する実変速比検出手段と、
   車両が定常走行中に、ライン圧を低下させながらライン圧が前記プライマリプーリへの供給圧を下回らないように、実変速比と目標変速比との偏差に基づいてライン圧をフィードバック制御するライン圧フィードバック制御手段と、
   ライン圧をフィードバック制御中に実変速比と目標変速比との偏差が所定値以上となったとき、前記ライン圧のフィードバック制御を中止してライン圧を増加補正するライン圧補正手段と、
   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. 前記ライン圧補正手段は、ライン圧を増加補正した状態で所定時間保持す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. 前記ライン圧補正手段は、増加率を制限してライン圧を増加補正することを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト式無段変速機のライン圧制御装置。
4. 前記ライン圧補正手段は、目標変速比が所定変速比以下であって、ライン圧をフィードバック制御中に実変速比と目標変速比との偏差が所定値以上となったとき、前記ライン圧のフィードバック制御を中止してライン圧を増加補正することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のベルト式無段変速機のライン圧制御装置。