JP5055414B2 - 無段変速機 - Google Patents

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Description

本発明は、バリエータと副変速機構とを備える無段変速機におけるマニュアルモードの変速制御に関する。
無段変速機構(バリエータ)と、複数の前進ギヤ段に選択的に切り換えられる副変速機構とを有する変速機が知られている。このような変速機では、通常の無段変速機と比較して、副変速機構により変速領域を拡大することができるので、エンジンの効率を向上させて燃費を向上させることができる。
このような変速機において、副変速機構の変速を伴う変速を行う場合は、副変速機構の変速が開始されたときに、バリエータを副変速機構の変速方向と逆側に変速させる。これにより変速前後での変速機全体の変速比が変化せず、エンジンの回転速度の変化が抑制されるので、変速ショックを抑制することができる(特許文献1参照)。
また、無段変速機において、運転者のシフト操作により変速比を選択可能に制御するいわゆるマニュアル−モードを備えた変速機が知られている(特許文献2参照)。
特開平5−79554号公報 特開2002−243031号公報
従来の無段変速機において、マニュアルモードを実現する場合は、運転者の変速意図を素早く達成するために、通常の走行レンジにおける変速開始から変速終了までの間の変速応答性に比べて、素早い変速応答性が求められる。
一方で、副変速機構の変速を伴う変速では、副変速機構の変速のために油圧制御の準備が必要となり、変速指示があってから副変速機構の変速が実行されるまでの変速応答性がバリエータと異なる。そのため、バリエータのみの変速と副変速機構の変速とで変速応答性に差異が生じ、運転者は違和感を感じてしまうという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、バリエータと副変速機構を備える無段変速機において、マニュアルモードにおける変速が運転者に違和感を与えることがない無段変速機を提供することを目的とする。
本発明の一実施態様によると、車両に搭載され、エンジンの回転速度を変速する無段変速機であって、変速比を無段階に変更することができる無段変速機構(以下、「バリエータ」という)と、バリエータに対して直列に備えられ、複数の変速段を備える副変速機構と、車両の運転状態に基づいて目標変速比を設定し、バリエータの変速比及び副変速機構の変速段の少なくとも一方を変更して、バリエータ及び副変速機構の全体の変速比であるスルー変速比を目標変速比に追従させる変速制御部と、を備え、変速制御部は、予め複数の変速段が設定され、運転者からの変速指示に基づいて変速段のいずれか一つを目標変速比として設定するマニュアルモードを備え、マニュアルモードが選択されているときに、運転者からの変速指示に対応する変速比が、副変速機が高速側の第2変速段でかつバリエータの変速比が最Lowである第1の変速比と、副変速機が低速側の第1変速段でかつ前記バリエータの変速比が最Highである第2の変速比との間である場合に、バリエータの変速比のみを変更してスルー変速比を目標変速比へと到達させた後に、スルー変速比が変化しないようにバリエータの変速比を副変速機構の変速比の変化に対応して変化させながら副変速機構の変速を行うことを特徴とする。
本発明によると、副変速機構付き無段変速機のマニュアルモードであって、副変速機構が高速モードでバリエータが最Lowの線と副変速機構が低速モードでバリエータが最Highの線とで挟まれる領域(B領域)の変速点で変速を行う場合には、まずバリエータにより到達スルー変速比を達成し、次に、バリエータの変速終了後に副変速機構の変速を行うことで、次の変速指示があったときにも、既に副変速機構の変速は完了しているので、運転者から指示された変速段への変速が、低速モードのみでとりうる領域(A領域)及び高速モードのみでとりうる領域(C領域)に移行したときであっても、バリエータのみの変速によって変速応答性が速い変速を行うことがで、運転者への違和感を抑制することができる。
本実施形態の無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。 本発明の実施形態の変速機コントローラの構成の一例を示す説明図である。 本発明の実施形態の変速マップの一例を示す説明図である。 本発明の実施形態のマニュアルモード変速マップの一例の説明図である。 本発明の実施形態の変速機コントローラの制御のフローチャートである。 本発明の実施形態のマニュアルモード時におけるアップシフトの協調変速のタイムチャートである。 本発明の実施形態のマニュアルモード時におけるダウンシフトの協調変速のタイムチャートである。 本発明の実施形態のマニュアルモード時におけるダウンシフトの協調変速のタイムチャートである。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、ある変速機構の「変速比」は、当該変速機構の入力回転速度を当該変速機構の出力回転速度で割って得られる値である。また、「最Low変速比」は当該変速機構の最大変速比を意味し、「最High変速比」は当該変速機構の最小変速比を意味する。
図1は本実施形態に係る無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。この車両は動力源としてエンジン1を備える。エンジン1の出力回転は、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータ2、第1ギヤ列3、無段変速機(以下、単に「変速機4」という。)、第2ギヤ列5、終減速装置6を介して駆動輪7へと伝達される。第2ギヤ列5には駐車時に変速機4の出力軸を機械的に回転不能にロックするパーキング機構8が設けられている。
また、車両には、エンジン1の動力の一部を利用して駆動されるオイルポンプ10と、オイルポンプ10からの油圧を調圧して変速機4の各部位に供給する油圧制御回路11と、油圧制御回路11を制御する変速機コントローラ12とが設けられている。
各構成について説明すると、変速機4は、無段変速機構(以下、「バリエータ20」という。)と、バリエータ20に対して直列に設けられる副変速機構30とを備える。「直列に設けられる」とは同動力伝達経路においてバリエータ20と副変速機構30が直列に設けられるという意味である。副変速機構30は、この例のようにバリエータ20の出力軸に直接接続されていてもよいし、その他の変速ないし動力伝達機構(例えば、ギヤ列)を介して接続されていてもよい。
バリエータ20は、プライマリプーリ21と、セカンダリプーリ22と、プーリ21、22の間に掛け回されるVベルト23とを備えるベルト式無段変速機構である。プーリ21、22は、それぞれ固定円錐板と、この固定円錐板に対してシーブ面を対向させた状態で配置され固定円錐板との間にV溝を形成する可動円錐板と、この可動円錐板の背面に設けられて可動円錐板を軸方向に変位させる油圧シリンダ23a、23bとを備える。油圧シリンダ23a、23bに供給される油圧を調整すると、V溝の幅が変化してVベルト23と各プーリ21、22との接触半径が変化し、バリエータ20の変速比vRatioが無段階に変化する。
副変速機構30は前進2段・後進1段の変速機構である。副変速機構30は、2つの遊星歯車のキャリアを連結したラビニョウ型遊星歯車機構31と、ラビニョウ型遊星歯車機構31を構成する複数の回転要素に接続され、それらの連係状態を変更する複数の摩擦締結要素(Lowブレーキ32、Highクラッチ33、Revブレーキ34)とを備える。各摩擦締結要素32〜34への供給油圧を調整し、各摩擦締結要素32〜34の締結・解放状態を変更すると、副変速機構30の変速段が変更される。例えば、Lowブレーキ32を締結し、Highクラッチ33とRevブレーキ34を解放すれば副変速機構30の変速段は1速となる。Highクラッチ33を締結し、Lowブレーキ32とRevブレーキ34を解放すれば副変速機構30の変速段は1速よりも変速比が小さな2速となる。また、Revブレーキ34を締結し、Lowブレーキ32とHighクラッチ33を解放すれば副変速機構30の変速段は後進となる。なお、以下の説明では、副変速機構30の変速段が1速であるとき「変速機4が低速モードである」と表現し、2速であるとき「変速機4が高速モードである」と表現する。
変速機コントローラ12は、図2に示すように、CPU121と、RAM・ROMからなる記憶装置122と、入力インターフェース123と、出力インターフェース124と、これらを相互に接続するバス125とから構成される。
入力インターフェース123には、アクセルペダルの開度(以下、「アクセル開度APO」という。)を検出するアクセル開度センサ41の出力信号、変速機4の入力回転速度(=プライマリプーリ21の回転速度、以下、「プライマリ回転速度Npri」という。)を検出する回転速度センサ42の出力信号、車両の走行速度(以下、「車速VSP」という。)を検出する車速センサ43の出力信号、変速機4の油温を検出する油温センサ44の出力信号、セレクトレバー45の位置を検出するインヒビタスイッチ46の出力信号、ブレーキペダルが踏み込まれていることを検出するブレーキスイッチ47の出力信号などが入力される。また、ステアリング52に備えられたパドル51の操作状態を検出するパドルスイッチ50の信号出力が入力される。
記憶装置122には、変速機4の変速制御プログラム、この変速制御プログラムで用いる変速マップ(図3)が格納されている。CPU121は、記憶装置122に格納されている変速制御プログラムを読み出して実行し、入力インターフェース123を介して入力される各種信号に対して各種演算処理を施して変速制御信号を生成し、生成した変速制御信号を出力インターフェース124を介して油圧制御回路11に出力する。CPU121が演算処理で使用する各種値、その演算結果は記憶装置122に適宜格納される。
油圧制御回路11は複数の流路、複数の油圧制御弁で構成される。油圧制御回路11は、変速機コントローラ12からの変速制御信号に基づき、複数の油圧制御弁を制御して油圧の供給経路を切り換えるとともにオイルポンプ10で発生した油圧から必要な油圧を調製し、これを変速機4の各部位に供給する。これにより、バリエータ20の変速比vRatio、副変速機構30の変速段が変更され、変速機4の変速が行われる。
図3は、本実施形態の変速機コントローラ12の記憶装置122に格納される変速マップの一例を示している。
この変速マップ上では変速機4の動作点が車速VSPとプライマリ回転速度Npriとに基づき決定される。変速機4の動作点と変速マップ左下隅の零点を結ぶ線の傾きが変速機4の変速比(バリエータ20の変速比vRatioに副変速機構30の変速比subRatioを掛けて得られる全体の変速比、以下、「スルー変速比Ratio」という。)を表している。この変速マップには、従来のベルト式無段変速機の変速マップと同様に、アクセル開度APO毎に変速線が設定されており、変速機4の変速はアクセル開度APOに応じて選択される変速線に従って行われる。なお、図3には簡単のため、全負荷線(アクセル開度APO=8/8のときの変速線)、パーシャル線(アクセル開度APO=4/8のときの変速線)、コースト線(アクセル開度APO=0のときの変速線)のみが示されている。
変速機4が低速モードのときは、変速機4はバリエータ20の変速比vRatioを最大にして得られる低速モード最Low線とバリエータ20の変速比vRatioを最小にして得られる低速モード最High線の間で変速することができる。このとき、変速機4の動作点はA領域とB領域内を移動する。一方、変速機4が高速モードのときは、変速機4はバリエータ20の変速比vRatioを最大にして得られる高速モード最Low線とバリエータ20の変速比vRatioを最小にして得られる高速モード最High線の間で変速することができる。このとき、変速機4の動作点はB領域とC領域内を移動する。
副変速機構30の各変速段の変速比は、低速モード最High線に対応する変速比(低速モード最High変速比)が高速モード最Low線に対応する変速比(高速モード最Low変速比)よりも小さくなるように設定される。これにより、低速モードでとりうる変速機4のスルー変速比Ratioの範囲である低速モードレシオ範囲と高速モードでとりうる変速機4のスルー変速比Ratioの範囲である高速モードレシオ範囲とが部分的に重複し、変速機4の動作点が高速モード最Low線(第1の変速比)と低速モード最High線(第2の変速比)で挟まれるB領域にあるときは、変速機4は低速モード、高速モードのいずれのモードも選択可能になっている。
変速機コントローラ12は、この変速マップを参照して、車速VSP及びアクセル開度APO(車両の運転状態)に対応するスルー変速比Ratioを到達スルー変速比DRatioとして設定する。この到達スルー変速比DRatioは、当該運転状態でスルー変速比Ratioが最終的に到達すべき目標値である。そして、変速機コントローラ12は、スルー変速比Ratioを所望の応答特性で到達スルー変速比DRatioに追従させるための過渡的な目標値である目標スルー変速比tRatioを設定し、スルー変速比Ratioが目標スルー変速比tRatioに一致するようにバリエータ20及び副変速機構30を制御する。
また、変速マップ上には副変速機構30の変速を行うモード切換変速線(副変速機構30の1−2変速線)が低速モード最High線上に重なるように設定されている。モード切換変速線に対応するスルー変速比(以下、「モード切換変速比mRatio」という。)は低速モード最High変速比に等しい。
そして、変速機4の動作点がモード切換変速線を横切った場合、すなわち、変速機4のスルー変速比Ratioがモード切換変速比mRatioを跨いで変化した場合は、変速機コントローラ12はモード切換変速制御を行う。このモード切換変速制御では、変速機コントローラ12は、副変速機構30の変速を行うとともに、バリエータ20の変速比vRatioを副変速機構30の変速比subRatioが変化する方向と逆の方向に変化させる協調変速を行う。
協調変速では、変速機4のスルー変速比Ratioがモード切換変速比mRatioよりも大きい状態から小さい状態になったときは、変速機コントローラ12は、副変速機構30の変速段を1速から2速に変更(以下、「1−2変速」という。)するとともに、バリエータ20の変速比vRatioを変速比大側に変化させる。逆に、変速機4のスルー変速比Ratioがモード切換変速比mRatioよりも小さい状態から大きい状態になったときは、変速機コントローラ12は、副変速機構30の変速段を2速から1速に変更(以下、「2−1変速」という。)するとともに、バリエータ20の変速比vRatioを変速比小側に変化させる。
モード切換変速時、協調変速を行うのは、変速機4のスルー変速比Ratioの段差により生じる入力回転の変化に伴う運転者の違和感を抑えるためである。また、モード切換変速をバリエータ20の変速比vRatioが最High変速比のときに行うのは、この状態では副変速機構30に入力されるトルクがそのときにバリエータ20に入力されるトルクのもとでは最小になっており、この状態で副変速機構30を変速すれば副変速機構30の変速ショックを緩和することができるからである。
また、この変速マップに従えば、車両が停車する際、バリエータ20の変速比vRatioは最Low変速比となり、また、副変速機構30の変速段は1速となる。
次にマニュアルモード変速について説明する。
本実施形態の変速機4は、運転者の意図によって変速機4を所定の変速比に固定することができるモード(マニュアルモード)を備える。
変速機コントローラ12は、変速比が所定の変速比に固定された複数の変速線を備える変速マップ(マニュアルモード変速マップ)をあらかじめ備えている。そして、運転者から変速指示があった場合に、指示された変速線に変速比を固定するように制御する。
図4は、本実施形態のマニュアルモード変速マップの一例の説明図である。
図4に示すマニュアルモード変速マップは、低速モードの最Low線にほぼ沿うように設定されたM1速線と、高速モードの最High線にほぼ沿うように設定されたM7速線と、M1速線とM7速線との間に設定されたM2速線〜M6速線と、の合計7速からなる変速線が設定されている。
運転者は、マニュアルモードへの移行を希望する場合は、セレクトレバー45やパドル51等を操作して、マニュアルモードへの移行を指示する。これを受けて変速機コントローラ12は、変速マップを図3の通常の変速マップから図4のマニュアルモードの変速マップへと変更する。これにより、マニュアルモードに移行する。
マニュアルモードに移行したとき、変速機コントローラ12は、まず、マニュアルモード変速マップのうち、現在の変速点に最も近いマニュアルモード変速線に変速点を変更する。または、マニュアルモードに移行したとき、現在の変速点を固定しておき、運転者から変速の指示があったときに、変速線に沿って変速させてもよい。
マニュアルモードに移行後、運転者がセレクトレバー45またはパドル51を操作して所望の変速段(M1〜M7)を指示した場合は、変速機コントローラ12は、指示された変速段に変速比が固定されるように、図4に示すマニュアルモード変速マップの所定の変速線上に変速点を移動させる。これにより、マニュアルモード変速が実現される。
このマニュアルモードの変速線のうち、M1速線及びM2速線は、副変速機構30が低速モードの時にのみ変速可能であり、M6速線及びM7速線は、副変速機構30が高速モードのときにのみ変速可能である。また、M3速線、M4速線及びM5速線は、副変速機構30が、Lowモード及びHighモードのいずれの状態であっても変速可能である。
したがって、マニュアル変速モードでは、M1速及びM2速は、副変速機がLowモードのときのみ変速が可能である。また、M6速及びM7速は、副変速機がHighモードのときのみ変速が可能である。従って、変速機コントローラ12は、M1速とM2速との間の変速、及び、M6速とM7速との間の変速には、バリエータ20の変速比を変速させて行う。
また、M3速、M4速及びM5速は、副変速機構30がLowモード又はHighモードのいずれであっても実現可能となる。ただし、副変速機構30がHighモードのときにM3速からM2速に変速する場合、または、副変速機構30がLowモードのときにM5速からM6速に変速する場合には、変速機コントローラ12は、副変速機構30を変速制御する必要がある。
なお、図4に示すように、副変速機構30がLowモード及びHighモードのいずれも変速可能な領域(B領域)に、副変速機構30をLowモードからHighモードへとアップシフトさせる1−2UP線が設定されている。同様に、副変速機構30をHighモードからLowモードへとダウンシフトさせる2−1DOWN線が設定されている。
変速機コントローラ12は、マニュアルモードでない通常の変速マップでは、プライマリ回転速度Npriと車速VSPとを取得し、変速点が1−2UP線よりも高車速、低回転速度側に移行した場合に、副変速機構30をLowモードからHighモードへとアップシフトさせる。また、変速機コントローラ12は、変速点が2−1DOWN線よりも低車速、高回転速度側に移行した場合に、副変速機構30をHighモードからLowモードへとダウンシフトさせる。
一方で、マニュアルモードにおいては、各変速線間の変速は、バリエータ20の変速のみでの達成できる場合と、副変速機構30の変速を行う必要がある場合とが存在する。副変速機構30の変速は、バリエータ20のみの変速と比較して変速の応答性が遅く、変速ショックも大きい。そのため、各変速線の間の変速は、バリエータ20のみでの変速で行われることが望ましい。一方、副変速機構30の変速が必要となる変速では、前述したような協調変速を行うと、バリエータ20のみ変速と比較して変速の応答性に差異が生じ、運転者に違和感を与えることになる。
そこで本実施形態では、以降に説明するように、マニュアルモード時の変速において、副変速機構30の応答性の遅れによる運転者に違和感を与えることを抑えるよう制御する。
マニュアルモードが選択された状態において、副変速機構がLowモードにある状態でかつM4速が選択されている場合に、運転者の指示によりM5速にアップシフトが行われたとき(図4中の矢印(1))は、変速機コントローラ12は、今後、副変速機構30の変速が必要となるM6速に移行する可能性が高いと判断して、M4速からM5速に変速が行われた時点で、副変速機構30のアップシフトを実行する。
また、マニュアルモードが選択された状態において、副変速機構がHighモードにある状態でかつM4速が選択されている場合に、運転者の指示によりM3速にダウンシフトが行われたとき(図4中の矢印(2))は、変速機コントローラ12は、今後、副変速機構30の変速が必要となるM2速に移行する可能性が高いと判断して、M4速からM3速に変速が行われた時点で、副変速機構30のダウンシフトを実行する。
すなわち、マニュアルモード時において、現在の変速段に対して、運転者によって指示された変速(アップシフト又はダウンシフト)の変速段のさらに一つ先の変速段が、副変速機構30の変速を必ず伴う変速である場合に、変速機コントローラ12は、運転者の変速指示があったときに、副変速機構30の変速を実行する。
このときの変速は、変速の応答性を高めるために、まず、バリエータ20を変速させてスルー変速比Ratioを目標スルー変速比tRatioへと追従させて、指示された変速段への変速を完了した後に、バリエータ20と副変速機構30とでスルー変速比Ratioが変化しないように協調変速を行う。
このような変速を行うことによって、変速機の作動点が、高速モード最Low線(第1の変速比)と低速モード最High線(第2の変速比)で挟まれるB領域である場合は、運転者の指示に基づいた変速はバリエータ20の変速によって変速応答性が速い変速を行い、次に副変速機構30の変速が予測される状況に先立って、予め副変速機構30を変速させておくことができる。そのため、次の運転者の変速指示がA領域やC領域の変速比であったとしても、既に副変速機構30の変速は完了しているので、バリエータ20のみの変速によって変速応答性が速い変速を行うことができる。
また、本実施形態では、マニュアルモードにおいて、次のような状況においても、副変速機構30の変速を制御する。
マニュアルモードが選択された状態において、副変速機構30がHighモードである状態でかつコーストダウン状態では、変速機コントローラ12は、運転者からの変速指示がない場合に限り、車両が停車するまで副変速機構30の変速を行わない(図4の矢印(3))。なお、コーストダウンとは、アクセル開度APOが所定値以下で減速する運転状態であり、図4におけるコースト線に沿って車速が徐々に低下している運転状態を示す。
通常の変速マップでは、コーストダウン中に2−1DOWN線を跨ぐため、変速機コントローラ12は、副変速機構30をHighモードからLowモードへとダウンシフトさせる。
一方で、マニュアルモード時では、コーストダウン中に副変速機構30を変速させると、変速ショックが発生する。すなわち、運転者の変速意図によらない変速が発生することによる変速ショックによって運転者に違和感を抱かせることになる。
これを防ぐために、コーストダウン状態では、変速機コントローラ12は、副変速機構30のダウンシフトを禁止する。車両はコースト線に沿って減速し、さらに、高速モード最Low線に沿って減速して停車する。変速機コントローラ12は、車両が停車した後に、副変速機構30をHighモードからLowモードへとダウンシフトする。
またさらに、コーストダウン状態では、前述のように副変速機構のダウンシフトを禁止するが、この状態の時に、運転者による加速意図を検出した場合は、変速機コントローラ12は、副変速機構30をLowモードへとダウンシフトさせる(図4の矢印(4))。
具体的には、コーストダウン中に運転者によってアクセルペダルが操作され、アクセル開度APOが所定開度以上となったことを検出したときに、運転者による加速意図があると判定し、その後、さらにダウンシフトが指示される可能性を考慮して、副変速機構30を低速側での加速に適したLowモードへと変速するように制御を行う。
変速機コントローラ12は、副変速機構30がHighモードである状態でかつコーストダウン状態において、運転者による加速意図を検出した場合は、副変速機構30をHighモードからLowモードへとダウンシフトさせる。
次に、マニュアルモードにおける変速機コントローラ12の動作を説明する。
図5は、本実施形態の変速機コントローラ12の制御のフローチャートである。なお、本フローチャートの処理は変速機コントローラ12において所定間隔(例えば10ms)で実行される。
変速機コントローラ12は、マニュアルモードが選択されたことを判定すると、本フローチャートの処理を開始する(S101)。
次に、変速機コントローラ12は、運転者からの指示、または車両の状態に基づいて、アップシフトを実行するか否かを判定する(S102)。アップシフトを実行すると判定した場合はステップS103に移行する。アップシフトを実行しないと判定した場合はステップS106に移行する。
ステップS103では、変速機コントローラ12は、副変速機構30の変速を伴うアップシフトであるか否かを判定する。この判定は、前述したように、副変速機構30がLowモードである状態において、現在の変速段に対して、運転者によって指示されたアップシフト変速の変速段のさらに一つ先の変速段が、副変速機構30の変速を必ず伴う変速であるか否かを判定する。
副変速機構30の変速を伴う変速であると判定した場合は、ステップS104に移行して、変速機コントローラ12は、バリエータ20及び副変速機構30によるアップシフトの協調変速を実行する。なお、このアップシフトの協調変速の詳細は図6で後述する。
副変速機構30の変速を伴わない変速であると判定した場合は、ステップS105に移行して、変速機コントローラ12は、バリエータ20による変速を実行する。より具体的には、変速機コントローラ12が、到達スルー変速比DRatioに基づいて設定した目標スルー変速比tRatioにスルー変速比Ratioが追従するように、バリエータ20を変速させる。
これらステップS104及びS105の処理の後、本フローチャートによる処理を一旦終了する。
ステップS102においてアップシフトを実行しないと判定した場合は、ステップS106に移行し、変速機コントローラ12は、運転者からの指示、または車両の状態に基づいて、ダウンシフトを実行するか否かを判定する(S106)。ダウンシフトを実行すると判定した場合はステップS107に移行する。
なお、ステップS106においてダウンシフトを実行しないと判定した場合は、アップシフトもダウンシフトも実行しない、すなわち変速が実行されない状態であるので、変速処理を行うことなく本フローチャートの処理を終了する。
ステップS107では、変速機コントローラ12は、ステップS106で判定されたダウンシフトが運転者からの指示による変速であるか否かを判定する。運転者からの操作であるか否かは、運転者によるセレクトレバー45又はパドル51による操作によってなされたものであるか否かを変速機コントローラ12が判定する。
運転者からの指示による変速であると判定した場合は、ステップS108に移行する。運転者からの指示によらないダウンシフトである場合は、ステップS111に移行する。なお、運転者からの指示によらないダウンシフトとは、車両の運転状態が、コースト線に沿って減速し、コースト線上でマニュアルモードの変速線を跨ぐような運転状態である。
ステップS108では、変速機コントローラ12は、副変速機構30の変速を伴うダウンシフトであるか否かを判定する。この判定は、前述したように、副変速機構30がHighモードである状態において、現在の変速段に対して、運転者によって指示されたダウンシフト変速の変速段のさらに一つ先の変速段が、副変速機構30の変速を必ず伴う変速であるか否かを判定する。
副変速機構30の変速を伴う変速であると判定した場合は、ステップS109に移行して、変速機コントローラ12は、バリエータ20及び副変速機構30によるダウンシフトの協調変速を実行する。なお、このダウンシフトの協調変速の詳細は図7で後述する。
副変速機構30の変速を伴わない変速であると判定した場合は、ステップS110に移行して、変速機コントローラ12は、バリエータ20による変速を実行する。より具体的には、変速機コントローラ12が、到達スルー変速比DRatioに基づいて設定した目標スルー変速比tRatioにスルー変速比Ratioが追従するように、バリエータ20を変速させる。
これらステップS109及びS110の処理の後、本フローチャートによる処理を一旦終了する。
ステップS107において、運転者からの変速指示によらないダウンシフトを判定した場合は、ステップS111において、副変速機構30の変速を伴うダウンシフトであるか否かを判定する。
前述したように、マニュアルモードにおいて、副変速機構30がHighモードである場合で、かつ、コーストダウン状態では、副変速機構のダウンシフトを行わない(図4の矢印(3))。一方、このようなコーストダウン中に、運転者によってアクセルペダルが踏み込まれる等の加速意図があったと判定した場合は、変速機コントローラ12は、副変速機構30の変速を伴うダウンシフトを実行する(図4の矢印(4))。
副変速機構30の変速を伴うダウンシフトであると判定した場合は、ステップS112に移行し、バリエータ20及び副変速機構30によるダウンシフトの協調変速を実行する。なお、このダウンシフトの協調変速の詳細は図8で後述する。
ステップS111において、副変速機構30の変速を伴うダウンシフトでないと判定した場合は、ステップS113に移行して、車両が停車しているか否かを判定する。車両が停車していると判定した場合は、ステップS114に移行して、停車時変速制御を実行する。
具体的には、副変速機構30がHighモードのまま停車している場合は、変速機コントローラ12は、車両が停車中に副変速機構をLowモードへと変速させる。また、必要な場合は、バリエータ20を最Lowへと変速させる。
ステップS113において、車両が停車していないと判定した場合は、ステップS115に移行して、バリエータ20による変速を実行する。より具体的には、変速機コントローラ12が、到達スルー変速比DRatioに基づいて設定した目標スルー変速比tRatioにスルー変速比Ratioが追従するようにバリエータ20を変速させる。
以上のような処理によって、変速機コントローラ12によるマニュアルモード時の変速制御が行われる。
図6は、本実施形態のマニュアルモード時におけるバリエータ20及び副変速機構30によるアップシフトの協調変速のタイムチャートである。
マニュアルモードにおいて、現在の変速段に対して、運転者によって指示されたアップシフトの変速段のさらに一つ先の変速段が、副変速機構30の変速を必ず伴う変速である場合は(図4の矢印(1))、変速機コントローラ12は、運転者の変速指示があったときに、副変速機構30の変速を実行する。
このときの変速は、変速の応答性を高めるために、まず、バリエータ20を変速させる。変速機コントローラ12は、指示された変速段に対応する到達スルー変速比DRatioに基づいて設定された目標スルー変速比tRatioにスルー変速比Ratioが追従するようにバリエータ20を変速させて、指示された変速段への変速を完了する。その後、バリエータ20と副変速機構30とでスルー変速比Ratioが変化しないように協調変速を行う。
まず、運転者からの変速の指示があったときは(タイミングt0)、変速機コントローラ12は、運転者からの指示に基づいて、マニュアルモード変速マップでの変速段に対応する到達スルー変速比DRatioから目標スルー変速比tRatioを決定する。そして、この目標スルー変速比tRatioにスルー変速比Ratioが追従するように、バリエータ20の変速比を変化させる。
このとき、変速機コントローラ12は、バリエータ20の変速を開始すると同時に、副変速機構30の変速の準備を実行する。
具体的には、Highクラッチ33の締結及びLowブレーキ32の解放を準備する準備フェーズに移行する(タイミングt0)。
準備フェーズでは、変速機コントローラ12は、締結側のクラッチであるHighクラッチ33の油圧を一時的に高めて、油圧応答遅れを抑制するプリチャージを行った後に、トルク伝達開始油圧に設定して待機する。また、解放側のLowブレーキ32の油圧も所定油圧に設定して待機する。
次に、締結側のHighクラッチ33と解放側のLowブレーキ32とでトルクの架け替えを行うトルクフェーズに移行する(タイミングt1)。トルクフェーズでは、エンジン1から出力されたトルクを副変速機構30において、解放側のLowブレーキから、締結側のHighクラッチへと移行させるべく油圧を調節する。
なお、バリエータ20の変速応答性により、バリエータ20の変速はこのトルクフェーズ中に完了する。
次に、副変速機構30とバリエータ20とを変速するイナーシャフェーズに移行する(タイミングt2)。アップシフトにおけるイナーシャフェーズでは、変速機コントローラ12は、副変速機構30とバリエータ20とで、副変速機構30を1速から2速にアップシフトさせると同時に、バリエータ20の変速比を変速比大側に変速させる協調変速を行う。このとき、バリエータ20の変速比が変速比大側に変速した割合だけ副変速機構30への入力トルクが大きくなるので、変速機コントローラ12は、バリエータ20の変速に伴う副変速機構30への入力トルクの増加分に応じて、締結側のHighクラッチ33の油圧を昇圧する制御を行う。また、解放側のLowブレーキ32の油圧は、変速中のトルク変動に備えて完全にドレンとせず、Lowブレーキ32のトルク伝達容量が0となる油圧に維持する。
これにより、Lowブレーキ32が徐々に解放されるとともにHighクラッチ33が徐々に締結されて、副変速機構30が1速から2速へと徐々に変速する。
副変速機構30の変速が行われているとき、変速機コントローラ12は、バリエータ20の変速比を、副変速機構30の変速比の変化と逆方向となるように徐々に変速させる。
具体的には、変速機コントローラ12が、油圧シリンダ23a、23bに供給する油圧を調整して各プーリ21、22のV溝の幅を変化させて、バリエータ20の変速比vRatioを小側から大側へと無段階に変化させる。
これにより、スルー変速比Ratioの変化を抑制しながら、副変速機構30の変速比の変化とバリエータ20の変速比の変化とを互いに逆方向となるように変速させる協調変速が実行される。
副変速機構30において1速から2速への変速が完了した後、終了フェーズに移行する(タイミングt3)。
終了フェーズでは、変速機コントローラ12が、締結側のHighクラッチ33の油圧を所定油圧まで増圧してHighクラッチ33を完全に締結する。解放側のLowブレーキ32の油圧はドレンとして、Lowブレーキ32を完全に解放する。これにより副変速機構30の変速が完了する(タイミングt4)。
以上の処理により、バリエータ20及び副変速機構30でのアップシフトの協調変速が終了する。
図7は、本実施形態のマニュアルモード時におけるバリエータ20及び副変速機構30によるダウンシフトの協調変速のタイムチャートである。
マニュアルモードにおいて、現在の変速段に対して、運転者によって指示されたダウンシフトの変速段のさらに一つ先の変速段が、副変速機構30の変速を必ず伴う変速である場合は(図4の矢印(2))、変速機コントローラ12は、運転者の変速指示があったときに、副変速機構30の変速を実行する。
まず、運転者からの変速の指示があったときは(タイミングt0)、変速機コントローラ12は、運転者からの指示に基づいて、マニュアルモード変速マップでの変速段に対応する到達スルー変速比DRatioから目標スルー変速比tRatioを決定し、目標スルー変速比tRatioにスルー変速比Ratioが追従するように、バリエータ20の変速比を変化させる。
このとき、前述した図6のアップシフト協調変速と同様に、変速機コントローラ12は、運転者からの変速指示を受けてバリエータ20の変速を開始すると同時に、副変速機構30の変速の準備を開始する準備フェーズに移行する。準備フェーズでは、Lowブレーキ32の締結及びHighクラッチ33の解放を準備する。
次に、締結側のLowブレーキ32と解放側のHighクラッチ33とでトルクの架け替えを行うトルクフェーズに移行する(タイミングt1)。
バリエータ20によるスルー変速比Ratioの目標スルー変速比tRatioへの追従は、このトルクフェーズ中に完了する。
次に、副変速機構30とバリエータ20とを変速するイナーシャフェーズに移行する(タイミングt2)。ダウンシフトにおけるイナーシャフェーズでは、変速機コントローラ12は、副変速機構30とバリエータ20とで、副変速機構30を2速から1速にダウンシフトさせると同時に、バリエータ20の変速比を変速比小側に変速させる協調変速を行う。このとき、バリエータ20の変速比が変速比小側に変速した割合だけ副変速機構30への入力トルクが小さくなるので、変速機コントローラ12は、バリエータ20の変速に伴う副変速機構30への入力トルクの減少分に応じて、締結側のLowブレーキ32の油圧を減圧する制御を行う。また、解放側のHighクラッチ33の油圧は、変速中のトルク変動に備えて完全にドレンとせず、Highクラッチ33のトルク伝達容量が0となる油圧に維持する。
これにより、Highクラッチ33が徐々に解放されるとともにLowブレーキ32が徐々に締結されて、副変速機構30が2速から1速へと徐々に変速する。
副変速機構30の変速が行われているとき、変速機コントローラ12は、バリエータ20の変速比を、副変速機構30の変速比の変化と逆方向となるように徐々に変速させる。
これにより、スルー変速比Ratioの変化を抑制しながら、副変速機構30の変速比の変化とバリエータ20の変速比の変化とを互いに逆方向となるように変速させる協調変速が実行される。
副変速機構30において2速から1速への変速が完了した後、終了フェーズに移行する(タイミングt3)。
終了フェーズでは、変速機コントローラ12が、締結側のLowブレーキ32の油圧を所定油圧まで増圧してLowブレーキ32を完全に締結する。解放側のHighクラッチ33の油圧はドレンとして、Highクラッチ33を完全に解放する。これにより副変速機構30の変速が完了する(タイミングt4)。
以上の処理により、バリエータ20及び副変速機構30でのダウンシフトの協調変速が終了する。
このように、変速機コントローラ12が、ダウンシフト又はアップシフト時に図6及び図7に示すような制御を行うことによって、運転者から指示された変速段への変速応答性をバリエータ20の変速応答性によって変速することができる。また、予測される副変速機構30の変速を伴う変速に対して、予め副変速機構30の変速を完了させておくので、次回の変速指示に対しても、バリエータ20の変速応答性で変速することができる。なお、副変速機構30の変速時にトルクの変動(変速ショック)が発生するが、運転者の変速指示の結果として発生するものであり、運転者に違和感を与えることがない。
図8は、本実施形態のマニュアルモード時におけるバリエータ20及び副変速機構30によるダウンシフトの協調変速のタイムチャートである。
マニュアルモードが選択された状態において、副変速機構30がHighモードである状態、かつ、コーストダウン状態のときに、運転者による加速意図が検出されたときは、(図4の矢印(4))、変速機コントローラ12は、副変速機構30をLowモードへとダウンシフトする変速を実行する。
副変速機構30がHighモードである状態でかつコーストダウン状態のときに、運転者からの加速意図があった場合、より具体的には、アクセル開度APOが所定開度を超えたときは(タイミングt0)、変速機コントローラ12は、より低速側の変速段への変速が指示されることを予測して、予め副変速機構30を2速から1速へとダウンシフトさせる。
まず、変速機コントローラ12は、副変速機構30の変速の準備を実行する準備フェーズに移行する。準備フェーズでは、Lowブレーキ32の締結及びHighクラッチ33の解放を準備する。
次に、副変速機構30とバリエータ20とを変速するイナーシャフェーズに移行する(タイミングt1)。
なお、アクセル開度APOが所定開度以上の時に副変速機をダウン側にシフトする場合は、前述の図6及び図7の変速制御とは、エンジン−変速機−車軸の間のトルクの大小関係が逆となるので、まず副変速機構30の変速比を変化させるイナーシャフェーズに移行した後、各摩擦要素の締結状態を変更するトルクフェーズに移行する。
イナーシャフェーズでは、変速機コントローラ12は、締結側のLowブレーキ32の油圧を徐々に高めて、Lowブレーキ32を締結させる。このとき、解放側のHighクラッチ33の油圧は準備フェーズで決定した所定油圧に維持する。
次に、締結側のLowブレーキ32と解放側のHighクラッチ33とでトルクの架け替えを行うトルクフェーズに移行する(タイミングt2)。
これにより、Highクラッチ33が徐々に解放されるとともにLowブレーキ32が徐々に締結されて、副変速機構30が2速から1速へと徐々に変速する。
副変速機構30の変速が行われているとき、変速機コントローラ12は、バリエータ20の変速比を、副変速機構30の変速比の変化と逆方向となるように徐々に変速させる。
これにより、スルー変速比Ratioの変化を抑制しながら、副変速機構30の変速比の変化とバリエータ20の変速比の変化とを互いに逆方向となるように変速させる協調変速が実行される。
副変速機構30において2速から1速への変速が完了した後、終了フェーズに移行する(タイミングt3)。
終了フェーズでは、変速機コントローラ12が、締結側のLowブレーキ32の油圧を所定油圧まで増圧してLowブレーキ32を完全に締結する。解放側のHighクラッチ33の油圧はドレンとして、Highクラッチ33を完全に解放する。これにより副変速機構30の変速が完了する(タイミングt4)。
以上の処理により、バリエータ20及び副変速機構30でのダウンシフトの協調変速が終了する。
このように、変速機コントローラ12が、コーストダウン状態で加速意図があったときに図8に示すような制御を行うことによって、予測されるダウン側の変速線への変速指示に対して、予め副変速機構30の変速を完了させておくので、運転者による加速意図に則った変速状態とすることができる。
なお、副変速機構30の変速時にトルクの変動(変速ショック)が発生するが、運転者の加速意図の結果として発生するものであり、運転者に違和感を与えることがないばかりか、トルク変動の発生によって運転者に加速感を与えることができ、運転の趣向性を高めることができる。
以上のように、本発明の実施形態では、無段変速機構(バリエータ)20と複数の変速段を有する副変速機構30とからなり、変速領域を拡大できる無段変速機において、予め設定された複数の変速段を運転者の変速指示によって設定する、いわゆるマニュアルモード変速における変速応答性の差異による違和感を運転者に与えないようにすることができる。
より具体的には、運転者による変速指示が、副変速機構30の変速を伴うことが予想される状況において、まず、バリエータ20のみによって変速指示に対応するスルー変速比Ratioを実現した後、副変速機構30の変速を行う。このようにすることによって、運転者から指示された変速段への変速応答性をバリエータ20の変速応答性によって変速することができる。また、予測される副変速機構30の変速を伴う変速に対して、予め副変速機構30の変速を完了させておくので、次回の変速指示に対しても、バリエータ20の変速応答性で変速することができる。
このような制御により、バリエータ20の変速応答性と副変速機構30の変速応答性との差異による違和感を運転者に与えることを防止することができる。この効果は請求項1及び5に対応する。
また、マニュアルモードが選択されている状態で、副変速機構30がHighモードである状態でかつコーストダウン状態では、変速機コントローラ12は、運転者からの変速指示がない場合に限り、車両が停車するまで副変速機構30の変速を行わない。これにより、運転者の変速指示によらない変速ショックが発生することを防ぎ、運転者に違和感を与えることを防止する。
また、コーストダウン状態において、運転者による加速意図を検出した場合は、変速機コントローラ12は、副変速機構30をLowモードへとダウンシフトさせることによって、変速機を加速意図に応じた状態に準備することができるとともに、トルク変動を発生させて運転者への加速感を与えて趣向性を高めることができる。これらの効果は請求項2及び3に対応する。
なお、副変速機構30を変速させる場合は、運転者からの変速指示があったときにバリエータ20の変速を開始すると同時に副変速機構30を準備フェーズに移行させる。副変速機構30は、準備フェーズ〜トルクフェーズを経て実際に変速機の変化が始まるイナーシャフェーズとなるまでに時間がかかるが、この間にバリエータ20の到達スルー変速比DRatioへの追従は完了している。そのため、副変速機構30が協調変速を開始させるまでの時間に無駄がなくなる。この効果は請求項4に対応する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、上記実施形態では、バリエータ20としてベルト式無段変速機構を備えているが、バリエータ20は、Vベルト23の代わりにチェーンがプーリ21、22の間に掛け回される無段変速機構であってもよい。あるいは、バリエータ20は、入力ディスクと出力ディスクの間に傾転可能なパワーローラを配置するトロイダル式無段変速機構であってもよい。
また、上記実施形態では、副変速機構30は前進用の変速段として1速と2速の2段を有する変速機構としたが、副変速機構30を前進用の変速段として3段以上の変速段を有する変速機構としても構わない。
また、副変速機構30をラビニョウ型遊星歯車機構を用いて構成したが、このような構成に限定されない。例えば、副変速機構30は、通常の遊星歯車機構と摩擦締結要素を組み合わせて構成してもよいし、あるいは、ギヤ比の異なる複数の歯車列で構成される複数の動力伝達経路と、これら動力伝達経路を切り換える摩擦締結要素とによって構成してもよい。
また、プーリ21、22の可動円錐板を軸方向に変位させるアクチュエータとして油圧シリンダ23a、23bを備えているが、アクチュエータは油圧で駆動されるものに限らず電気的に駆動されるものあってもよい。
1 エンジン
4 無段変速機
11 油圧制御回路
12 変速機コントローラ
20 バリエータ(無段変速機構)
21 プライマリプーリ
22 セカンダリプーリ
23 Vベルト
30 副変速機構
32 Lowブレーキ
33 Highクラッチ
41 アクセル開度センサ
42 回転速度センサ
43 車速センサ
44 油温センサ
45 セレクトレバー
46 インヒビタスイッチ
47 ブレーキスイッチ
50 パドルスイッチ

Claims (5)

  1. 車両に搭載され、動力源の出力回転を変速して伝達する無段変速機であって、
    変速比を無段階に変更することができるバリエータと、
    前記バリエータに対して直列に備えられ、低速側の第1変速段及び高速側の第2変速段を有する副変速機構と、
    前記車両の運転状態に基づいて目標変速比としての到達スルー変速比を設定し、前記バリエータの変速比及び前記副変速機構の変速段の少なくとも一方を変更して、前記バリエータ及び前記副変速機構の全体の変速比であるスルー変速比を所定の応答で到達スルー変速比に追従させる変速制御部と、
    を備え、
    前記変速制御部は、
    予め複数の変速段が設定され、運転者からの変速指示に基づいて前記複数の変速段のいずれか一つに対応する変速比を前記到達スルー変速比として設定するマニュアルモードが選択可能に構成され、
    前記マニュアルモードが選択されているときに、運転者からの変速指示に対応する変速比が、前記副変速機が高速側の第2変速段でかつ前記バリエータの変速比が最Lowである第1の変速比と、前記副変速機が低速側の第1変速段でかつ前記バリエータの変速比が最Highである第2の変速比との間である場合に、前記バリエータの変速比のみを変更してスルー変速比を到達スルー変速比へと到達させた後に、前記スルー変速比が変化しないように前記バリエータの変速比を前記副変速機構の変速比の変化に対応して変化させながら前記副変速機構の変速を行うことを特徴とする無段変速機。
  2. 前記変速制御部は、前記マニュアルモードが選択されているときに、運転者からの加速意図を検出した場合は、前記スルー変速比が前記到達スルー変速比へと追従するように、前記バリエータの変速比を前記副変速機構の変速比の変化に対応して変化させながら前記副変速機構の変速を行うことを特徴とする請求項1に記載の無段変速機。
  3. 前記変速制御部は、前記車両の減速時であり、前記マニュアルモードが選択され、低車速度であって、かつ、前記副変速機構の変速比が前記高速側の第2変速段である場合に、運転者からの加速意図を検出したときに、前記スルー変速比を前記到達スルー変速比へと追従するように、前記バリエータの変速比を前記副変速機構の変速比の変化に対応して変化させながら前記副変速機構を前記高速側の第2変速段から前記低速側の第1の変速段へと変速を行うことを特徴とする請求項2に記載の無段変速機。
  4. 前記変速制御部は、前記マニュアルモードが選択されているときに、運転者からの変速指示があった場合は、
    前記バリエータの変速を開始すると共に前記副変速機構を変速させる油圧機構の変速準備を開始し、
    前記バリエータの変速によって前記到達スルー変速比へと追従させた後に、前記副変速機構の変速比を変化させることを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の無段変速機。
  5. 変速比を無段階に変更することができるバリエータと、バリエータに対して直列に備えられる有段の副変速機構と、を備え、車両に搭載され、動力源の出力回転を変速して出力する無段変速機の変速制御方法であって、
    車両の運転状態に基づいて目標変速比としての到達スルー変速比を設定し、バリエータの変速比及び副変速機構の変速段の少なくとも一方を変更して、バリエータ及び副変速機構の全体の変速比であるスルー変速比を所定の応答で到達スルー変速比に追従させ、
    予め複数の変速段が設定され、運転者からの変速指示に基づいて前記複数の変速段のいずれか一つに対応する変速比を前記到達スルー変速比として設定するマニュアルモードが選択されているときに、運転者からの変速指示に対応する変速比が、前記副変速機が高速側の第2変速段でかつ前記バリエータの変速比が最Lowである第1の変速比と、前記副変速機が低速側の第1変速段でかつ前記バリエータの変速比が最Highである第2の変速比との間である場合に、バリエータの変速比のみを変更してスルー変速比を到達スルー変速比へと追従させ、
    その後に、前記スルー変速比が変化しないように前記バリエータの変速比を前記副変速機構の変速比の変化に対応して変化させながら前記副変速機構の変速を行うことを特徴とする無段変速機の変速制御方法。
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