JP4809460B2 - Vベルト式無段変速機搭載車のベルトスリップ時駆動力制御装置 - Google Patents

Vベルト式無段変速機搭載車のベルトスリップ時駆動力制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、Vベルト式無段変速機搭載車のベルトスリップ制御時における車両の駆動力変化を防止する、Vベルト式無段変速機搭載車のベルトスリップ時駆動力制御装置に関するものである。

Vベルト式無段変速機は、入力側のプライマリプーリおよび出力側のセカンダリプーリ間にVベルトを掛け渡して、エンジンやモータなどの動力源からの回転を伝動可能に構成する。
そして変速可能にするために、プライマリプーリおよびセカンダリプーリをそれぞれ、プーリV溝を形成する一方の固定シーブに対し他方の可動シーブが個々に軸線方向へストロークし得るようになす。

変速に当たっては、これらプーリのうち一方のプーリの可動シーブを、対応する固定シーブに対し接近または遠ざかる軸線方向へストローク制御し、他方のプーリの可動シーブを、対応する固定シーブに対し遠ざかる軸線方向または接近する軸線方向へストローク制御することで、両プーリ間のプーリ回転比を目標変速比相当値に向け無段階に変化させ、これにより変速を行わせる。

上記変速の制御に当たっては、例えば特許文献1に記載のごとく、車両運転状態(車速情報や、動力源負荷状態)から、この車両運転状態で要求されている変速機のトルク増幅比に対応したプーリ回転比を目標変速比(目標入力回転数)と定め、プーリ回転比がこの目標変速比(目標入力回転数)相当値となるよう無段変速を行わせる。

一方でVベルト式無段変速機としては従来、例えば特許文献2に記載のごとく、プライマリプーリおよびセカンダリプーリの一方に対するVベルトのスリップ率が適切なものとなるようベルトスリップ率を能動的に制御する、ベルトスリップ制御装置付きのVベルト式無段変速機が存在する。

特開昭62−273189号公報 特表2006−511765号公報

ところで、ベルトスリップ制御装置付きVベルト式無段変速機にあって、これを前記したように、プーリ回転比が目標変速比(目標入力回転数)相当値となるよう変速制御する場合、以下のような問題を生ずる。
つまりかかる変速制御は、プーリ回転比とトルク増幅比との関係が不変であって、プーリ回転比をトルク増幅比と同等の物理量と見なし得ることを前提として成り立つものである。

しかし、プーリに対するVベルトのスリップ率が適切なものとなるようベルトスリップ率を能動的に制御する場合、プーリ回転比は変速制御により目標変速比相当値にされるものの、ベルトスリップ分だけプーリ回転比とトルク増幅比との関係が変化(オフセット)してしまう。
この場合、同じ変速機入力トルクのもとで、プーリ回転比が目標変速比相当値となるよう変速制御した場合でも、プーリ回転比とトルク増幅比との関係の変化(オフセット)分だけ変速機出力トルク(車両の駆動力)が異なることとなり、ベルトスリップの制御により駆動力が変化してしまうという問題を生ずる。

ちなみに、Vベルトのベルトスリップが発生すると、プライマリプーリの回転数、つまりエンジン回転数が上昇し、このように運転者の意志にかかわりなくエンジン回転数が上昇すると、運転者に違和感を与えてしまう。
かかる違和感の発生を抑えるためVベルトのスリップ制御時は、スリップ制御しない場合に較べて、Vベルトのプライマリプーリ側ベルト巻き付き半径比を小さくして実際の変速比をハイ側へシフトする。
これにより変速機のトルク増幅比が小さくなることから、変速機出力トルク(車両の駆動力)が低下する。
かかるベルトスリップ制御時における変速機出力トルク(車両の駆動力)の低下は、車両走行性能の悪化を伴うだけでなく、運転者に違和感を与えるという運転フィーリング上の問題をも生ずる。

本発明は、プーリ回転比を目標変速比相当値となすのが変速制御の使命であるためプーリ回転比はベルトスリップ制御時も目標変速比相当値にされるものの、上記したベルトスリップ制御時の駆動力変化(低下)を回避して、この駆動力変化(低下)による車両走行性能の悪化や違和感を低減し得るようにしたVベルト式無段変速機搭載車のベルトスリップ時駆動力制御装置を提案することを目的とする。

この目的のため、本発明によるVベルト式無段変速機搭載車のベルトスリップ時駆動力制御装置は、これを以下のごとくに構成する。
先ず、本発明の前提となるVベルト式無段変速機搭載車を説明するに、これは、プーリ間にVベルトを掛け渡して動力源からの回転を伝動可能であり、該ベルトを掛け渡すためのプーリV溝を画成する対向シーブの一方を他方のシーブに対し相対的に軸線方向へストロークさせることにより、前記プーリ間のプーリ回転比を目標変速比相当値に向け無段階に変更可能であり、前記プーリに対するVベルトのスリップ状態を所定のスリップ状態に制御する型式のVベルト式無段変速機を搭載したものである。

本発明のベルトスリップ時駆動力制御装置は、かかるVベルト式無段変速機搭載車に対し、以下のようなベルトスリップ制御検知手段と、ベルト巻き付き半径比演算手段と、動力源出力トルク決定手段とを設けて構成する。
ベルトスリップ制御検知手段は、前記ベルトスリップ制御の実行中であるのを検知し、またベルト巻き付き半径比演算手段は、前記プーリに対するVベルトのベルト巻き付き半径比を演算するものである。

そして動力源出力トルク決定手段は、ベルトスリップ制御検知手段によりベルトスリップ制御の実行中が検知される間、ベルト巻き付き半径比演算手段で求めたベルト巻き付き半径比に応じ動力源の出力トルクを決定する。

かかる本発明のベルトスリップ時駆動力制御装置によれば、ベルトスリップ制御中は動力源の出力トルクを、ベルトスリップ状態に応じて変化するベルト巻き付き半径比に応じ決定する。
このため、ベルトスリップ制御時にベルトスリップに起因したベルト巻き付き半径比の変化(トルク増幅比の変化)で動力源出力トルクが変化するのを防止するよう動力源出力トルクを決定し得ることとなる。
よって、上記ベルトスリップ制御時における動力源駆動力変化を回避することができ、この駆動力変化による車両走行性能の悪化や、違和感に関する問題を解消することができる。

本発明の第1実施例になるベルトスリップ時駆動力制御装置を具えたVベルト式無段変速機搭載車のパワートレーンを、その制御系と共に示すシステム図である。 図1におけるVベルト式無段変速機のVベルト巻き掛け伝動部を、最ハイ変速比選択状態で示す詳細正面図である。 図1における変速制御システムの詳細を示す概略系統図である。 ベルトプーリのV溝幅を可変にする可動シーブのストローク位置と、Vベルトのプーリ巻き付き半径との関係を示す説明図である。 図1,3における変速機コントローラおよびエンジンコントローラが実行する、Vベルト式無段変速機のベルトスリップ制御に係わる機能別ブロック線図である。 図1,3におけるエンジンコントローラが実行する目標エンジントルク算出処理の機能別ブロック線図である。 図1,3における変速機コントローラが実行するステップモータ位置算出処理の機能別ブロック線図である。 図1におけるエンジンの回転数と、アクセル開度と、トルクとの関係を示したエンジン性能線図である。 図1におけるVベルト式無段変速機の変速パターンを示す変速線図である。 本発明の第2実施例を示す、図6と同様な目標エンジントルク算出処理に係わる機能別ブロック線図である。 図1におけるパワートレーンの車速と、アクセル開度と、要求駆動力との関係を示した特性線図である。 本発明の第1実施例および第2実施例になるベルトスリップ時駆動力制御装置の動作タイムチャートである。 可動シーブ位置センサの他の例を示す、Vベルト巻き掛け伝動部の拡大縦断側面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す第1実施例および第2実施例に基づき詳細に説明する。
<第1実施例の構成>
図1は、本発明の第1実施例になるベルトスリップ時駆動力制御装置を具えたVベルト式無段変速機搭載車のパワートレーンを、その制御系と共に略示するもので、1は、Vベルト式無段変速機を示す。
このVベルト式無段変速機1はプライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3を、両者のプーリV溝が軸直角面内に整列するよう配して具え、これらプーリ2,3のV溝に無終端Vベルト4を掛け渡して概ね構成する。

プライマリプーリ2に同軸に動力源としてのエンジン5を配置し、このエンジン5およびプライマリプーリ2間に、エンジン5の側から順にロックアップトルクコンバータ6および前後進切り換え機構7を介在させる。

前後進切り換え機構7は、ダブルピニオン遊星歯車組7aを主たる構成要素とし、そのサンギヤをトルクコンバータ6を介しエンジン5に結合して入力要素となし、キャリアをプライマリプーリ2に結合して出力要素となす。
前後進切り換え機構7は更に、ダブルピニオン遊星歯車組7aのサンギヤおよびキャリア間を直結する前進クラッチ7b、およびリングギヤを固定する後進ブレーキ7cをそれぞれ具える。

かくて前後進切り換え機構7は、前進クラッチ7bおよび後進ブレーキ7cを共に解放するとき、エンジン5からトルクコンバータ6を経由した入力回転をプライマリプーリ2に伝達しない中立状態となり、この状態で、
前進クラッチ7bを締結する時、エンジン5からトルクコンバータ6を経由した入力回転をそのまま前進回転としてプライマリプーリ2に伝達し、
後進ブレーキ7cを締結する時、エンジン5からトルクコンバータ6を経由した入力回転を逆転減速下に後進回転としてプライマリプーリ2へ伝達することができる。

プライマリプーリ2への回転はVベルト4を介してセカンダリプーリ3に伝達され、セカンダリプーリ3の回転はその後、セカンダリプーリ3に結合した出力軸8、終減速歯車組9およびディファレンシャルギヤ装置10を経て図示せざる左右駆動車輪に至り、車両の走行に供される。
上記の動力伝達中にプライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3間における回転伝動比(変速比)を変更可能にするために、プライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3のV溝を形成する対向シーブのうち一方を固定シーブ2a,3aとし、他方のシーブ2b,3bを軸線方向へ変位可能な可動シーブとする。

これら可動シーブ2b,3bはそれぞれ、詳しくは後述のごとくに制御されるライン圧を元圧とするプライマリプーリ圧Ppriおよびセカンダリプーリ圧Psecをそれぞれプライマリプーリ室2cおよびセカンダリプーリ室3cへ供給することにより、固定シーブ2a,3aに向け附勢する。
これによりVベルト4を対向シーブ2a,2b間および3a,3b間に挟圧して、プライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3間での前記動力伝達を可能にする。

この動力伝達を司るVベルト4は、図1に示すようなV型エレメント4aを多数個、図2に示すごとく無終端バンド(図示せず)により繋ぎ止めてベルト状に構成し、V型エレメント4aを図1に示すごとく対向シーブ2a,2b間および3a,3b間に挟圧されて、プライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3間での動力伝達を行う。
ちなみに図2は、プライマリプーリ2に対するVベルト4の巻き付き半径が最大にされ、セカンダリプーリ3に対するVベルト4の巻き付き半径が最小にされた、最ハイ変速比選択状態を示す。

<変速作用>
変速に際しては、後述のごとくに制御するライン圧を元圧とし、目標変速比に対応させて発生させたセカンダリプーリ圧Psecと、ライン圧をそのまま使用するプライマリプーリ圧Ppriとの間における差圧により両プーリ2,3のV溝幅を変更して、これらプーリ2,3に対するVベルト4の巻き付き半径を連続的に変化させることで目標変速比を実現することができる。

プライマリプーリ圧Ppriおよびセカンダリプーリ圧Psecの出力は、前進走行レンジ選択時に締結すべき前進クラッチ7bおよび後進走行レンジ選択時に締結すべき後進ブレーキ7cの締結油圧の出力と共に、変速制御油圧回路11によりこれらを制御する。
この変速制御油圧回路11は変速機コントローラ12からの信号に応答して当該制御を行うものとする。

このため変速機コントローラ12には、プライマリプーリ回転数Npriを検出するプライマリプーリ回転センサ13からの信号と、セカンダリプーリ回転数Nsecを検出するセカンダリプーリ回転センサ14からの信号と、セカンダリプーリ圧Psecを検出するセカンダリプーリ圧センサ15からの信号と、プライマリプーリ圧Ppriを検出するプライマリプーリ圧センサ16からの信号と、アクセルペダル踏み込み量APOを検出するアクセル開度センサ17からの信号と、インヒビタスイッチ18からの選択レンジ信号と、エンジン5の制御を司るエンジンコントローラ19からの変速機入力トルクに関した信号(エンジン回転数や燃料噴時間など)と、セカンダリプーリ可動シーブ3bのストロークLsecを検出する可動シーブ位置センサ20からの信号と、
エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ24からの信号とを入力する。
なお可動シーブ位置センサ20は、可動シーブ3bのストロークを磁気的に検出する磁気式非接触型センサとする。

ちなみに、可動シーブ位置センサ20で検出した可動シーブストローク位置LsecとVベルト4のセカンダリプーリ巻き付き半径Rsecとの間には図4に示すごとく、可動シーブ3bの円錐面傾斜角をθとすると、Rsec=Lsec/tanθの関係式が成立し、この関係式を用いて可動シーブストローク位置LsecからVベルト4のセカンダリプーリ巻き付き半径Rsecは演算可能である。

Vベルト4のセカンダリプーリ巻き付き半径Rsecが決まると、プライマリプーリ3のベルト巻き付き半径Rpriも一義的に決まり、両者間の比(Rsec/Rpri)がプーリ巻き付き半径比iである。
本実施例においては、可動シーブ位置センサ20で検出した可動シーブストローク位置Lsecを基に上記のようにしてプーリ巻き付き半径比iを求める、図示せざるプーリ巻き付き半径比演算手段を設ける。

プライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3に対するVベルト4のベルトスリップ率SLipは、セカンダリプーリ回転数Nsecに対するプライマリプーリ回転数Npriの比であるプーリ回転比λ(=Npri/Nsec)と、プーリ巻き付き半径比i(=Rsec/Rpri)との乖離状態(両者間の差や比)であり、ここでは次式の演算により求める。
SLip={(λ−i)/i}×100%

変速制御油圧回路11および変速機コントローラ12は図3に示すごときもので、先ず変速制御油圧回路11について以下に説明する。
この変速制御油圧回路11は、エンジン駆動されるオイルポンプ21を具え、これから油路22への作動油を媒体として、これをプレッシャレギュレータ弁23により所定のライン圧Pに調圧する。
油路22のライン圧Pは、一方でそのままプライマリプーリ圧Ppriとしてプライマリプーリ室2cに供給し、他方で変速制御弁25により調圧された後セカンダリプーリ圧Psecとしてセカンダリプーリ室3cに供給する。
なおプレッシャレギュレータ弁23は、ソレノイド23aへの駆動デューティーによりライン圧Pを、変速機入力トルクに対応した圧力以上となるよう制御するものとする。

変速制御弁25は、中立位置25aと、増圧位置25bと、減圧位置25cとを有し、これら弁位置を切り換えるために変速制御弁25を変速リンク26の中程に連結し、該変速リンク26の一端に、変速アクチュエータとしてのステップモータ27を、また他端にセカンダリプーリの可動シーブ3bを連結する。
ステップモータ27は、基準位置から目標変速比に対応したステップ数Stepだけ進んだ操作位置にされ、かかるステップモータ27の操作により変速リンク26が可動シーブ3bとの連結部を支点にして揺動することにより、変速制御弁25を中立位置25aから増圧位置25bまたは減圧位置25cとなす。

変速制御弁25の中立位置25aでは、セカンダリプーリ圧Psecが保圧され、変速制御弁25の増圧位置25bでは、セカンダリプーリ圧Psecがライン圧Pを元圧として増圧され、変速制御弁25の減圧位置25cでは、セカンダリプーリ圧Psecがドレンにより減圧される。
セカンダリプーリ圧Psecの上記増減圧により、これと、プライマリプーリ圧Ppriとの差圧が変化すると、セカンダリプーリ圧Psecの増圧時はVベルト式無段変速機1がロー側変速比へダウンシフトされ、セカンダリプーリ圧Psecの減圧時はVベルト式無段変速機1がハイ側変速比へアップシフトされ、これらによりVベルト式無段変速機1を目標変速比に向けての変速させることができる。

当該変速の進行は、セカンダリプーリ3の可動シーブ3bを介して変速リンク26の対応端にフィードバックされ、変速リンク26がステップモータ27との連結部を支点にして、変速制御弁25を増圧位置25bまたは減圧位置25cから中立位置25aに戻す方向へ揺動する。
これにより、目標変速比が達成される時に変速制御弁25が中立位置25aに戻され、セカンダリプーリ圧Psecの保圧によりVベルト式無段変速機1を目標変速比に保つことができる。

プレッシャレギュレータ弁23のソレノイド駆動デューティー、およびステップモータ27への変速指令(ステップ数Step)は、図1に示す前進クラッチ7bおよび後進ブレーキ7cへ締結油圧を供給するか否かの制御と共に、変速機コントローラ12によりこれらを決定する。

プレッシャレギュレータ弁23のデューティー制御に際して変速機コントローラ12は、エンジンコントローラ19(図1参照)からの入力トルク関連情報(エンジン回転数や燃料噴射時間など)を基に求めた変速機入力トルクTiから、この変速機入力トルクTiを伝達可能となるのに必要な目標プライマリプーリ圧(プライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3の目標Vベルト挟圧力)にライン圧Pが一致するよう、プレッシャレギュレータ弁23のソレノイド23aの駆動デューティーを決定する。

図1に示す前進クラッチ7bおよび後進ブレーキ7cへ締結油圧を供給するか否かの制御に際して変速機コントローラ12は、インヒビタスイッチ18からの選択レンジ信号に応じて当該制御を以下のごとくに行う。
Vベルト式無段変速機1がP(駐車)レンジやN(停車)レンジのような非走行レンジにされていれば、前進クラッチ7bおよび後進ブレーキ7cへ締結油圧を供給せず、これら前進クラッチ7bおよび後進ブレーキ7cの解放によりVベルト式無段変速機1を動力伝達が行われない中立状態にする。

Vベルト式無段変速機1がDレンジのような前進走行レンジにされていれば、前進クラッチ7bのみに締結油圧を供給して、その締結によりVベルト式無段変速機1を前進回転伝動状態となるようにする。
Vベルト式無段変速機1がRレンジのような後進走行レンジにされていれば、後進ブレーキ7cのみに締結油圧を供給して、その締結によりVベルト式無段変速機1を後進回転伝動状態となるようにする。

ステップモータ27への変速指令(ステップ数Step)を決定するに際して変速機コントローラ12は後で詳述するごとく、セカンダリプーリ回転数Nsecから求めた車速VSPと、アクセル開度APOとから、変速マップをもとに目標変速比を求め、これに対応するステップ数Stepを変速指令となす。
図3のステップモータ27は、この変速指令(ステップ数Step)に応動して前記の変速作用により、Vベルト式無段変速機1をそのプーリ回転比λが目標変速比に一致するよう変速させる。

<ベルトスリップ制御>
Vベルト式無段変速機1の伝動中(力行中)は、プライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3に対するVベルト4のベルトスリップ率SLipが、Vベルト4の耐久性および伝動効率などの観点から最適な目標ベルトスリップ率となるよう、エンジン回転数制御およびセカンダリプーリ圧(Psec)制御を介してベルトスリップ制御を行う必要がある。
前者のエンジン回転数制御は、図1のエンジンコントローラ19が変速機コントローラ12との通信により確保した情報を基にこれを実行し、後者のセカンダリプーリ圧(Psec)制御は、同図の変速機コントローラ12および変速制御油圧回路11がエンジンコントローラ19との通信により確保した情報を基にこれを実行するが、これらを一纏めにして図5に基づき以下に概略説明する。

ブロック41では、ベルト巻き付き半径比iおよびセカンダリプーリ回転数Nsecから、ベルトスリップ率SLipを目標ベルトスリップ率となすのに必要なベルトスリップ制御用目標エンジン回転数を求める。

ブロック42では、このベルトスリップ制御用目標エンジン回転数にエンジン回転数Neを一致させるのに必要なベルトスリップ制御用目標エンジントルクをPI制御によりフィードバック演算する。
つまりブロック42では、ブロック41からのベルトスリップ制御用目標エンジン回転数およびエンジン回転数Neの間におけるエンジン回転偏差に定数K1を掛けて得られるトルク量と、同じエンジン回転偏差に定数K2を掛けた値を積分して得られるトルク量とを合算し(PI制御)、両者の和値をベルトスリップ制御用目標エンジントルクと定める。

ブロック43では、運転者が要求している要求エンジントルクTe*に、ブロック42からのベルトスリップ制御用目標エンジントルクを加算して、最終的な目標エンジントルクtTeを求める。
ブロック44では、エンジントルクTeが上記の目標値tTeとなるようトルク制御する。このエンジントルク制御に当たっては、エンジン5を電子制御スロットル弁(図示せず)の開度制御や、点火時期制御や、燃料噴射量制御により、エンジントルクTeが目標値tTeとなるよう制御する。

ブロック45では、上記のエンジントルク制御時に、Vベルト4がそのスリップ率SLipを目標ベルトスリップ率となすようなスリップを生ずるのに必要なセカンダリプーリ圧Psecの油圧安全率を求める。
このため、先ず最終的な目標エンジントルクtTeと、運転者による要求エンジントルクTe*とのトルク偏差、つまりブロック42からのベルトスリップ制御用目標エンジントルクと同じ値を求める。

次に、上記のトルク偏差(tTe−Te*)に定数K3を掛けて得られる比例制御分の安全率補正量と、同じトルク偏差(tTe−Te*)に定数K4を掛けた値を積分して得られる積分制御分の安全率補正量とを合算し(PI制御)、両者の和値を、Vベルト4のスリップ率SLipを目標ベルトスリップ率となすのに必要なセカンダリプーリ圧Psecの油圧安全率補正量と定める。
その後、変速機入力トルクTiに応じこれを確実に伝達可能な値に定めたセカンダリプーリ圧Psecの基準安全率から、上記の油圧安全率補正量を差し引いて、ベルトスリップ率SLipを目標ベルトスリップ率となすのに必要なセカンダリプーリ圧Psecの油圧安全率を求める。

ブロック46では、ベルトスリップ率SLipを目標ベルトスリップ率となすのに必要なセカンダリプーリ圧Psecの指令値Psec*を求める。
つまり、先ず変速機入力トルクTiおよび変速比(ベルト巻き付き半径比)iから予定のマップを基に、今の変速比iのもとで変速機入力トルクTiを確実に伝達可能なセカンダリプーリ圧Psecの基準油圧を検索する。
次に、このセカンダリプーリ圧Psecの基準油圧に、ブロック45からの油圧安全率を掛けて、ベルトスリップ率SLipを目標ベルトスリップ率となすのに必要なセカンダリプーリ圧Psecの指令値Psec*を求め、これを変速機コントローラ12および変速制御油圧回路11によるVベルト式無段変速機1の前記した制御に資する。

図5につき上記したエンジン回転数(エンジントルク)制御およびセカンダリプーリ圧(Psec)制御により、Vベルト式無段変速機1の伝動中(力行中)、プライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3に対するVベルト4のベルトスリップ率SLipが、Vベルト4の耐久性および伝動効率などの観点から最適な目標ベルトスリップ率となるようにするスリップ制御を行う。

<ベルトスリップ時駆動力制御>
ところで、前記したようにプーリ回転比λが目標変速比(目標入力回転数)相当値となるよう変速制御するVベルト式無段変速機にあって、上記能動的なベルトスリップ制御を行うと、以下のような問題を生ずる。

つまり上記の変速制御中、プーリ回転比λとトルク増幅比との関係が不変であれば、プーリ回転比λをトルク増幅比と同等の物理量と見なし得て、変速制御が狙い通りのものとなる。
しかし、ベルトスリップ率SLipが適切なものとなるようスリップ制御を行う場合、プーリ回転比λは変速制御により目標変速比相当値にされるものの、ベルトスリップ分だけプーリ回転比λとトルク増幅比との関係が変化(オフセット)してしまう。
この場合、同じ変速機入力トルクのもとで、プーリ回転比が目標変速比相当値となるよう変速制御した場合でも、プーリ回転比λとトルク増幅比との関係の変化(オフセット)分だけ変速機出力トルク(車両の駆動力)が異なることとなり、ベルトスリップの制御により駆動力が変化するという問題を生ずる。

図12に示すごとく、瞬時t1にベルトスリップ制御を開始させた結果、エンジン回転数Ne(プライマリプーリ回転数Npri)がベルトスリップのため一点鎖線のようにセカンダリプーリ回転数Nsecよりも上昇するような場合につき以下に付言する。
プーリ回転比λは前記の変速制御により目標変速比相当値にされるが、ベルトスリップ分だけプーリ回転比λとトルク増幅比との関係が変化(オフセット)する。

この場合、ベルトスリップ制御開始時t1以後も変速機入力トルクTiを破線図示のように同じに保つと、プーリ回転比λが目標変速比相当値となるよう変速制御しても、プーリ回転比λとトルク増幅比との関係の変化(オフセット)分だけベルト巻き付き半径比i(トルク増幅比)がベルトスリップ制御開始時t1以後、図示のごとくに小さくなる。
かかるベルト巻き付き半径比i(トルク増幅比)の低下は、変速機出力トルク(車両の駆動力)Toをベルトスリップ制御開始時t1以後、図12に破線で示すごとくに小さくすることになる。
かかるベルトスリップ制御時における変速機出力トルク(車両の駆動力)Toの低下は、車両走行性能の悪化を伴うだけでなく、運転者に違和感を与えるという運転フィーリング上の問題をも生ずる。

また運転者が何らのアクセルペダル操作も行っていないのに、ベルトスリップ制御開始瞬時t1にエンジン回転数Ne(プライマリプーリ回転数Npri)が一点鎖線のごとく上昇すると、この回転上昇が運転者にとって大きな違和感になり、運転フィーリングの更なる悪化をもたらすという問題を生ずる。

本実施例は、これら問題のうち、変速機出力トルク(車両の駆動力)Toの低下に関する前者の問題を図6のようなエンジントルク制御を介した駆動力制御により解消し、エンジン回転数Ne(プライマリプーリ回転数Npri)の上昇に関する後者の問題を図7のようなステップモータ制御を介した変速制御により解消するようになしたものである。

先ず、図6のエンジントルク制御(駆動力制御)を説明する。
要求エンジントルク演算部51では、図8に例示する予め求めておいたエンジン5の性能マップを基に、エンジン回転数Neおよびアクセル開度APO(エンジン要求負荷)から、運転者が要求している要求エンジントルクTe*を求める。
本実施例では、上記の問題解決を実現するために、この要求エンジントルクTe*をそのまま目標エンジントルクtTeとしてエンジン制御に用いるのではなく、要求エンジントルクTe*と、プーリ回転比λおよびベルト巻き付き半径比iとから、以下のようにして目標エンジントルクtTeを演算する。

つまり、除算器52においてプーリ回転比λをベルト巻き付き半径比iで除算することにより除算値(λ/i)を求める。
ところで、プーリ回転比λは上記のベルトスリップ制御中も前記した変速制御により図12に示すごとく目標変速比に保たれるのに対し、ベルト巻き付き半径比iは前記した理由から図12に示すようにベルトスリップ分だけ低下する。

しかし、ベルトスリップ非制御中はベルト巻き付き半径比iが上記の低下を生ずることがなくて、プーリ回転比λと同じであるため、除算値(λ/i)は1である。
そして、ベルトスリップ制御中はベルト巻き付き半径比iが上記の低下を生じて、プーリ回転比λよりも小さくなるため、除算値(λ/i)は1よりも大きな値となる。
従って、除算値(λ/i)=1はベルトスリップ非制御中を示し、除算値(λ/i)>1はベルトスリップ制御中を示し、除算値(λ/i)を演算する除算器52は、本発明におけるベルトスリップ制御検知手段を構成する。

ちなみに、ベルト巻き付き半径比iの低下程度がベルトスリップ率SLipの大きさに対応することから、除算値(λ/i)は、ベルトスリップ率SLipが大きいほど大きくなり、除算値(λ/i)はベルトスリップ率SLipの大きさをも表す。

乗算器53においては、演算部51で求めた要求エンジントルクTe*に上記の除算値(λ/i)を掛けて目標エンジントルクtTeを求め、これを、エンジンコントローラ19によるエンジン5の出力制御に資する。
ところで上記したように、ベルトスリップ率SLipが大きいほど除算値(λ/i)が1よりも大きな値になることから、図12のベルトスリップ制御開始時t1以後は目標エンジントルクtTeが、ベルトスリップ率SLipの大きさに応じた値まで増大される。
従って乗算器53は、除算器52からの演算結果(λ/i)が1よりも大きくなるベルトスリップ制御実行中、この演算結果(λ/i)を要求エンジントルクTe*に乗じて目標エンジントルクtTeを決定することから、つまり目標エンジントルクtTeをベルト巻き付き半径比iに応じて決定することから、本発明における動力源出力トルク決定手段に相当する。

よって、Vベルト式無段変速機1への入力トルクTiが、図12のベルトスリップ制御開始時t1以後、実線で示すごとくに増大されることとなり、そのトルク増大量がベルトスリップ率SLipの大きさに対応する。
かかる変速機入力トルクTiの増大は、ベルトスリップ制御中ベルトスリップに起因して生ずる変速機出力トルク(駆動力)Toの破線で示す低下を補償することができ、駆動トルクToを図12に実線で示すようにベルトスリップ制御中も不変に保つことができる。
以上によりベルトスリップ制御時における駆動力Toの低下を回避することができ、この駆動力低下による車両走行性能の悪化や運転フィーリングの悪化に関した前記の問題を解消することができる。

<ベルトスリップ時変速制御>
次に、図12の瞬時t1以降におけるベルトスリップ制御中エンジン回転数Ne(プライマリプーリ回転数Npri)が一点鎖線のごとく上昇するのを防止するために行う、図7に示すステップモータ制御を介した変速制御を説明する。
従って図7のステップモータ制御部は、本発明における変速制御手段に相当する。

目標エンジン回転数演算部54では、図9に例示する変速マップを基にアクセル開度APOおよび車速VSPから、現在の運転状態で運転者要求しているVベルト式無段変速機1のトルク増幅比を達成するための目標エンジン回転数Ne*を求める。
乗算器55では、車速VSPに出力回転演算定数K5を掛けてVベルト式無段変速機1の出力回転数(セカンダリプーリ回転数)Nsecを求める。

除算器56では、上記の目標エンジン回転数Ne*を上記の変速機出力回転数Nsecで除算することにより、目標変速比を演算する。
変速指令演算部57では、除算器56で求めた目標変速比を実現するのに必要な、ステップモータ27への変速指令{基準ステップ数Step(0)}を演算する。
この演算に当たっては、基準ステップ数Step(0)と、これをステップモータ27へ指令した時に得られ変速比との関係を予め実験などによりマップ化しておき、このマップを基に目標変速比から基準ステップ数Step(0)を求める。

本実施例では、上記の目的を達成するために、この基準ステップ数Step(0)をそのままステップモータ27に指令せず、基準ステップ数Step(0)を以下のように補正して、ステップモータ27への指令ステップ数Stepとなす。
変速比選択部58においては、プーリ回転比λ、力行中(ベルトスリップ制御中)を示す信号、およびベルト巻き付き半径比iを入力され、以下のようにベルトスリップ時エンジン回転上昇防止用変速比を演算する。

変速比選択部58は、力行中(ベルトスリップ制御中)を示す信号が存在するか否かをチェックする。
力行中(ベルトスリップ制御中)を示す信号が存在しなければ、プーリ回転比λが実変速比を良く表し、プーリ回転比λと目標変速比との偏差に応じて、プーリ回転比λが目標変速比に追従するようなフィードバック制御によりステップモータ27への指令ステップ数Stepを決定すればよい。

そこで、力行中(ベルトスリップ制御中)を示す信号が存在しなければ変速比選択部58は、プーリ回転比λをそのままベルトスリップ時エンジン回転上昇防止用変速比として、減算器59のマイナス入力とする。
このとき減算器59は、プラス入力への目標変速比から、マイナス入力へのプーリ回転比λを差し引いて、両者間の偏差を変速比補正量とする。
乗算器60では、この変速比補正量にモータステップ数換算係数K6を乗じて、プーリ回転比λを目標変速比に追従させるのに必要なモータステップ数補正量ΔStepを求める。

減算器61では、変速指令演算部57で求めた基準ステップ数Step(0)を、モータステップ数補正量ΔStepだけ低下させるよう補正して、ステップモータ27への指令ステップ数Stepと定める。
かくして力行中(ベルトスリップ制御中)でなければ、プーリ回転比λと目標変速比との偏差に応じたフィードバック制御により決定した指令ステップ数Stepにステップモータ27が応動し、プーリ回転比λを目標変速比に追従させることができる。

しかし、かようにプーリ回転比λを目標変速比に追従させる変速をベルトスリップ制御中も継続させたのでは、アクセルペダルの踏み込みを行っていないのにエンジン回転数Ne(プライマリプーリ回転数Npri)がベルトスリップのため図12に一点鎖線で示すように上昇し、これが違和感となる。
変速比選択部58は、力行中(ベルトスリップ制御中)を示す信号が存在している間、以下のようにしてこの違和感をなくすことができる。

つまり変速比選択部58は、力行中(ベルトスリップ制御中)である場合、プーリ回転比λに代えてベルト巻き付き半径比iを減算器59のマイナス入力とする。
このとき減算器59は、目標変速比からプーリ回転比λを差し引いて、両者間の偏差を変速比補正量とする。
乗算器60では、この変速比補正量にモータステップ数換算係数K6を乗じて、プーリ回転比λを目標変速比に追従させるのに必要なモータステップ数補正量ΔStepを求める。
減算器61では、基準ステップ数Step(0)を、モータステップ数補正量ΔStepだけ低下させるよう補正して、ステップモータ27への指令ステップ数Stepと定める。

ところでベルト巻き付き半径比iが、図12につき前述したようにベルトスリップ制御時にそのスリップ分だけ小さくされるものであることから、減算器59からの変速比補正量は、ベルトスリップ分に応じたエンジン回転数Neの図12に一点鎖線で示す回転上昇を解消するための変速比補正量を意味する。
そして減算器61で、この変速比補正量に対応するモータステップ数補正量ΔStepだけ基準ステップ数Step(0)を低下させるということは、プーリ回転比λが目標変速比に向かうように行う変速を、ベルトスリップが大きいほどベルト巻き付き半径比iが小さくなるよう(ハイ側の比となるよう)実行させることにほかならない。

よって、力行中(ベルトスリップ制御中)はVベルト式無段変速機1が、ベルトスリップ非制御中よりも、ベルトスリップによるエンジン回転上昇を防止する変速比分だけハイ側変速比にされることとなり、ベルトスリップに起因した図12に一点鎖線で示すエンジン回転数Neの上昇を回避することができる。
従って、運転者がアクセルペダルの踏み込みを行っていないのにエンジン回転数Neが上昇する事態が発生しないこととなり、これに伴う違和感を防止することができる。

<第2実施例>
図10は、本発明の第2実施例になるベルトスリップ時駆動力制御装置の目標エンジントルク演算処理部を示し、本実施例ではこれを、図6に示した第1実施例の目標エンジントルク演算処理部の代わりに用い、それ以外は前記した第1実施例と同様な構成となす。
図10の要求駆動力演算部62では、図11に例示する駆動力マップを基にアクセル開度APOおよび車速VSPから、現在の運転状態で運転者が要求している車両の要求駆動力F*を求める。
従って要求駆動力演算部62は、本発明における要求駆動力演算手段に相当する。

除算器63で、上記の要求駆動力F*をベルト巻き付き半径比iで除算し、乗除器64で、除算器63の除算値にタイヤ動半径Rtを乗ずると共に、その乗算値をファイナルギヤ比Gfで除算することにより、上記の要求駆動力F*を実現するのに必要な目標エンジントルクtTeを求め、これを、エンジンコントローラ19によるエンジン5の出力制御に資する。
従って除算器63および乗除器64は、ベルト巻き付き半径比iがベルトスリップ分だけハイ側へ小さくなるベルトスリップ制御実行中、このベルト巻き付き半径比iに応じて目標エンジントルクtTeを決定することとなり、本発明におけるベルトスリップ制御検知手段および動力源出力トルク決定手段に相当する。

ところで本実施例においても、目標エンジントルクtTeの演算に際しベルト巻き付き半径比iを用いるため、またこの際、要求駆動力F*をベルト巻き付き半径比iで除算して目標エンジントルクtTeを求めるため、ベルト巻き付き半径比iはベルトスリップ制御時に図12のごとくベルトスリップ分だけ低下するとき、目標エンジントルクtTeをベルトスリップに応じて増大させるよう作用する。

よって、Vベルト式無段変速機1への入力トルクTiが、図12のベルトスリップ制御開始時t1以後、実線で示すごとくに増大されることとなり、そのトルク増大量がベルトスリップ率SLipの大きさに対応する。
かかる変速機入力トルクTiの増大は、ベルトスリップ制御中ベルトスリップに起因して生ずる変速機出力トルク(駆動力)Toの破線で示す低下を補償することができ、駆動トルクToを図12に実線で示すようにベルトスリップ制御中も不変に保つことができる。
以上によりベルトスリップ制御時における駆動力Toの低下を回避することができ、この駆動力低下による車両走行性能の悪化や運転フィーリングの悪化に関した前記の問題を解消することができる。

<その他の実施例>
なお上記実施例では、可動シーブ位置センサ20として、図1に示すごとく可動シーブ3bのストロークを磁気的に検出する磁気式非接触型センサを用いたが、この代わりに以下のようなものを用いることができる。
つまり図13に示すごとく、セカンダリプーリ側可動シーブ3bに近い変速レバー26(図3も参照)の端部をセカンダリプーリ側可動シーブ3bに弾支するためのバネ31と、このバネを着座させる変速機ケースとの間に歪みゲージ32を設け、これを可動シーブ位置センサとして用いることができる。

この場合、バネ31のバネ力がセカンダリプーリ側可動シーブ3b のストローク位置に対し比例関係にあり、歪みゲージ32がバネ31のバネ反力に応動して出力を決定されることから、歪みゲージ32の出力(検出値)を可動シーブ3b のストローク位置信号として用いることができる。

1 Vベルト式無段変速機
2 プライマリプーリ
2a 固定シーブ
2b 可動シーブ
2c プライマリプーリ圧室
3 セカンダリプーリ
3a 固定シーブ
3b 可動シーブ
3c セカンダリプーリ圧室
4 Vベルト
5 エンジン(動力源)
6 ロックアップトルクコンバータ
7 前後進切り換え機構
8 出力軸
9 終減速歯車組
10 ディファレンシャルギヤ装置
11 変速制御油圧回路
12 変速機コントローラ
13 プライマリプーリ回転センサ
14 セカンダリプーリ回転センサ
15 セカンダリプーリ圧センサ
16 プライマリプーリ圧センサ
17 アクセル開度センサ
18 インヒビタスイッチ
19 エンジンコントローラ
20 可動シーブ位置センサ
21 オイルポンプ
23 プレッシャレギュレータ弁
24 エンジン回転センサ
25 変速制御弁
26 変速リンク
27 ステップモータ(変速アクチュエータ)
31 バネ
32 歪みゲージ(可動シーブ位置センサ)
51 要求エンジントルク演算部
52,56,63 除算器
53,55,60 乗算器
54 目標エンジン回転数演算部
57 変速指令演算部
58 変速比選択部
59,61 減算器
62 要求駆動力演算部(要求駆動力演算手段)
64 乗除器

Claims (5)

  1. プーリ間にVベルトを掛け渡して動力源からの回転を伝動可能であり、該ベルトを掛け渡すためのプーリV溝を画成する対向シーブの一方を他方のシーブに対し相対的に軸線方向へストロークさせることにより、前記プーリ間のプーリ回転比を目標変速比相当値に向け無段階に変更可能であり、前記プーリに対するVベルトのスリップ状態を所定のスリップ状態に制御するようにしたVベルト式無段変速機を搭載する車両において、
    前記ベルトスリップ制御の実行中であるのを検知するベルトスリップ制御検知手段と、
    前記プーリに対するVベルトのベルト巻き付き半径比を演算するベルト巻き付き半径比演算手段と、
    これら手段からの信号に応答し、ベルトスリップ制御実行中は、ベルト巻き付き半径比に応じ前記動力源の出力トルクを決定する動力源出力トルク決定手段とを具備してなることを特徴とするVベルト式無段変速機搭載車のベルトスリップ時駆動力制御装置。
  2. 請求項1に記載のVベルト式無段変速機搭載車のベルトスリップ時駆動力制御装置において、
    前記可動シーブのストローク位置を検出する可動シーブ位置センサを設け、
    前記ベルト巻き付き半径比演算手段は、該センサで検出した可動シーブストローク位置から前記ベルト巻き付き半径比を演算するものであることを特徴とするVベルト式無段変速機搭載車のベルトスリップ時駆動力制御装置。
  3. 請求項1または2に記載のVベルト式無段変速機搭載車のベルトスリップ時駆動力制御装置において、
    前記ベルトスリップ制御検知手段は、前記プーリ回転比をベルト巻き付き半径比で除算して得られた除算値から前記ベルトスリップ制御中を検知するものであり、
    前記動力源出力トルク決定手段は、動力源要求負荷および動力源回転数から求まる要求動力源出力トルクに前記除算値を乗じて目標動力源出力トルクとするものであることを特徴とするVベルト式無段変速機搭載車のベルトスリップ時駆動力制御装置。
  4. 請求項1または2に記載のVベルト式無段変速機搭載車のベルトスリップ時駆動力制御装置において、
    前記動力源出力トルク決定手段は、動力源要求負荷および変速機出力回転数から車両の要求駆動力を演算する要求駆動力演算手段を具え、該手段で求めた要求駆動力と車両伝動系の減速比とから前記目標動力源出力トルクを演算するものであることを特徴とするVベルト式無段変速機搭載車のベルトスリップ時駆動力制御装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のVベルト式無段変速機搭載車のベルトスリップ時駆動力制御装置において、
    前記プーリ回転比が目標変速比相当値に向かうように行う前記Vベルト式無段変速機の変速を、前記プーリに対するVベルトのスリップ状態が大スリップ率であるほど、前記ベルト巻き付き半径比が小さくなるように実行させる変速制御手段を設けたことを特徴とするVベルト式無段変速機搭載車のベルトスリップ時駆動力制御装置。
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