JP5077683B2

JP5077683B2 - 車両の駆動制御装置

Info

Publication number: JP5077683B2
Application number: JP2008077937A
Authority: JP
Inventors: フックスロバート
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2028-03-25
Also published as: JP2009228865A

Description

本発明は、ＣＶＴを有する車両の駆動制御装置に関する。

摩擦伝動式の無段変速機（ＣＶＴ）としては、ベルト式、トロイダル式がある。摩擦伝動式のＣＶＴのバリエータは、通常、一対の外部回転体と、これらの外部回転体間に挟持された中間伝動部材という３つの要素で構成されている。
ベルト式では、外部回転体は円錐型シーブであり、中間伝動部材はベルトである。また、トロイダル式では、外部回転体は一対のディスクであり、中間伝動部材はローラである。

トロイダル式のＣＶＴは、両ディスクとローラとの接触点を結んだ線が、ローラの傾動中心を通過しないハーフトロイダル式と、両ディスクとローラとの接触点を結んだ線が、ローラの傾動中心を通過するフルトロイダル式とに大別される。
フルトロイダル式のＣＶＴとして、特許文献１のＣＶＴが提案されている。
ＷＯ２００７／０４０１６４号（国際公開パンフレット）

特許文献１には、いわゆるＮＭＰ（non minimum phase ：アクセルを踏み込んだときに、これに応答する車輪の回転速度に、応答初期においてアンダーシュートが発生する現象）を抑制するために、駆動制御の過渡的な動作中において、エンジンから駆動輪へのパワーフローを正フロー（エンジントルクがＣＶＴ負荷トルクよりも大きい状態）に維持することが提案されている。

しかしながら、これは、エンジントルクの動特性が、油圧機構によるＣＶＴのピストン差圧の動特性よりも速い場合のみに当てはまる。
通例、油圧機構の動特性は、ハードウェアによりチューニングされるが精度が良くない。したがって、エンジントルクの動特性がピストン差圧の動特性よりも常に速いとは限らない。

本発明の目的は、ピストン差圧の動特性を容易に調整することが可能な車両の駆動制御装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は、入力部材と、出力部材と、入力部材および出力部材の間に油圧機構による所定のピストン差圧で付勢された中間伝動部材とを含み、変速比を無段階で変更することのできるトルク制御型の無段変速機（以下では、ＣＶＴともいう）と、ＣＶＴの動作を制御する電子制御ユニット（以下では、ＥＣＵという）とを備え、ＥＣＵは、目標ＣＶＴ入力トルクおよび実際の変速比に基づいてピストン差圧を制御するピストン差圧制御部と、ピストン差圧制御部の出力する要求ピストン差圧を入力しピストン差圧の動特性がエンジントルクの動特性よりも遅くなるようにピストン差圧の動特性を調整する動特性調整部とを含み、上記動特性調整部は、ピストン差圧をフィードバック制御する機能を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、ピストン差圧の動特性をエンジントルクの動特性に適合する理想的な動特性に調整することができる。しかも、ピストン差圧の動特性をソフトウェアで容易にチューニングすることができる。
具体的には、上記動特性調整部は、ピストン差圧の動特性がエンジントルクの動特性よりも遅くなるように、ピストン差圧の動特性を調整する機能を有しているので、駆動制御の過渡的な動作中において、エンジンから駆動輪へのパワーフローを正フローに維持することが可能となる。これにより、いわゆるＮＭＰ（アクセル踏み込み時の車輪回転速度のアンダーシュート）の発生を抑制することができる。

また、上記動特性調整部は、ピストン差圧をフィードバック制御する機能を有するので、ピストン差圧に対するチューニング能力を向上することができる。

本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施の形態の車両の駆動制御装置が適用されたドライブトレーン１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、ドライブトレーン１は、エンジン２の出力軸３にトルクコンバータ４を介して連結されたフルトロイダル型無段変速機からなるＣＶＴ５（以下、ＣＶＴ５という）を備えている。ＣＶＴ５は、ＣＶＴ入力軸６とＣＶＴ出力軸７とを備えている。

ＣＶＴ出力軸７は、ギヤ列８、デファレンシャル装置９および駆動軸１０を介して、駆動輪１１に連結されている。ギヤ列８は、ＣＶＴ出力軸７と一体回転するギヤ８ａと、このギヤ８ａに噛み合い、デファレンシャル装置９のケースと一体回転するギヤ８ｂとを含んでいる。
ＣＶＴ出力軸７は中空状に形成され、このＣＶＴ出力軸７内にＣＶＴ入力軸６が挿通されている。ＣＶＴ入力軸６には、一対の入力部材としての入力ディスク１３，１４が一体回転可能に設けられている。これらの入力ディスク１３，１４は、背中合わせに配置され、それぞれ、トロイダルレースを形成している。

また、ＣＶＴ出力軸７には、一対の入力ディスク１３，１４のトロイダルレースに、それぞれ、対向するトロイダルレースをそれぞれ形成した一対の出力部材としての出力ディスク１５，１６が、一体回転可能に設けられている。
入力ディスク１３と出力ディスク１５のトロイダルレース間には、両ディスク１３，１５間にトルクを伝達するためのローラ１７が配置され、同様に、入力ディスク１４と出力ディスク１６のトロイダルレース間には、両ディスク１４，１６間にトルクを伝達するためのローラ１８が配置されている。入力ディスク１３からローラ１７を介して出力ディスク１５にトルクが伝達されるとともに、入力ディスク１４からローラ１８を介して出力ディスク１６にトルクが伝達される。

入力ディスク１３，１４、出力ディスク１５，１６およびローラ１７，１８によって、ＣＶＴ５のバリエータ１２が構成されている。
各ローラ１７は、図２Ａに示すように、キャリッジ１９により支持されている。キャリッジ１９の軸線は、ローラ１７の回転軸線と直交する方向に延び、且つ所定のキャスタ角βをなしている。

両ディスク１３，１４；１５，１６には、エンドロード（端末負荷）用の油室２０の油圧によりエンドロードが付与されている。一方、ローラ１７は、キャリッジ１９を介して、油圧シリンダ２１の第１および第２の油室２２，２３間の差圧（ピストン差圧）による付勢力を受けて、両ディスク１３，１５に押し付けられている。また、ローラ１７は、各ディスク１３，１５から押圧反力Ｆｒを受けている。同様にして、ローラ１８は、両ディスク１４，１６に押し付けられている。

キャリッジ１９に支持されたローラ１７は、トルクを伝達することによりキャリッジ１９に生ずるリアクション力と、出力ディスク１５を駆動するのに必要なトルクとのアンバランスを解消するべく、キャリッジ１９の軸線回りにローラ１７の回転軸線１７ａが揺動角度を生ずるように傾斜させる。これにより、図２Ｂに示すように、ローラ１７の姿勢が変化し、入力ディスク１３に対する接触半径Ｒ_i（ＣＶＴ入力軸６の中心軸線６ａから接触点までの距離に相当）および出力ディスク１５に対する接触半径Ｒ_oが変化する。ローラ１８に関しても同様である。これにより、入力ディスク１３，１４および出力ディスク１５，１６間の速度比が連続的に変化するようになっている。

油圧シリンダ２１の第１および第２の油室２２，２３間を接続する油路２４に、シャトル弁２５が介装されている。第１および第２の油室２２，２３のうち、油圧が高いほうの油室から、シャトル弁２５および油路２６を介して、端末負荷用の油室２０に油圧が供給されるようになっている。
一方、油圧シリンダ２１の第１の油室２２には、第１の油圧ポンプ２７から油圧が、第１の流量制御弁２８によって制御されて供給されるようになっている。また、油圧シリンダ２１の第２の油室２３には、第２の油圧ポンプ２９からの油圧が、第２の流量制御弁３０によって制御されて供給されるようになっている。第１および第２の流量制御弁２８，３０に代えて、圧力制御弁を用いることもできる。

具体的には、第１の油圧ポンプ２７から、当該第１の油圧ポンプ２７と第１の流量制御弁２８とを結ぶ油路３１の途中の分岐点３１ａおよび油路３２を介して、第１の油室２２に油圧が供給される。
また、第２の油圧ポンプ２９から、当該第２の油圧ポンプ２９と第２の流量制御弁３０とを結ぶ油路３３の途中の分岐点３３ａおよび油路３４を介して、第２の油室２３に油圧が供給される。

また、油路３１において、第１の油圧ポンプ２７と分岐点３１ａとの間に設けられた分岐点３１ｂには、リリーフ弁３５が接続されている。また、油路３３において、第２の油圧ポンプ２９と分岐点３３ａとの間に設けられた分岐点３３ｂには、リリーフ弁３６が接続されている。
ＣＶＴ５およびエンジン２の動作を制御する制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit ：電磁制御ユニット）４０が設けられている。

ＥＣＵ４０には、アクセル操作量θを検出するアクセル操作量センサ４１と、車両の走行速度である車速Ｖを検出する車速センサ４２と、エンジン２の回転速度ω_eを検出するエンジン回転速度センサ４３、ＣＶＴ入力軸６の回転速度ω_iを検出するＣＶＴ入力軸回転速度センサ４４と、ＣＶＴ出力軸７の回転速度ω_oを検出するＣＶＴ出力軸回転速度センサ４５と、油圧シリンダ２１の第１の油室２２の油圧を検出する第１の圧力センサ４６と、油圧シリンダ２１の第２の油圧２３の油圧を検出する第２の圧力センサ４７と、これらのセンサ４１〜４７からの信号がＥＣＵ４０に入力されるようになっている。

ＥＣＵ４０は、ローラ１７，１８のトルク伝達力を制御するために、第１の流量制御弁２８および第２の流量制御弁３０にそれぞれ指令信号Ｄ１，Ｄ２を出力する。また、ＥＣＵ４０は、エンジン出力を制御するために、エンジン２への燃料の供給量を調整する燃料供給量調整機構４８に指令信号Ｄ３を出力する。指令信号Ｄ３は、燃料供給量調整機構４８としての例えばスロットルバルブ開度調整用の電磁弁のソレノドに対する電圧指令信号である。

また、ＥＣＵ４０では、ＣＶＴ入力軸回転速度センサ４４によって検出されたＣＶＴ入力軸６の回転速度ω_i、およびＣＶＴ出力軸回転速度センサ４５によって検出されたＣＶＴ出力軸７の回転速度ω_oを入力し、これらに基づいて、変速比ｒ_CVT（ｒ_CVT＝ω_o／ω_i）を演算する。
また、ＥＣＵ４０では、第１の圧力センサ４６により検出された第１の油室２２の油圧および第２の圧力センサ４７により検出された第２の油室２３の油圧を入力し、これらに基づいて、ＣＶＴ５のバリエータ１２の実際のピストン差圧ｐを演算する。

図３は制御概念を示すブロック図である。図３を参照して、ＥＣＵ４０の主たる要素として、運転者要求変換部５１と、主制御部４０ａとが備えられ、この主制御部４０ａは、ピストン差圧制御部５２と、エンジントルク制御部５３と、ピストン差圧の動特性をソフト的に調整する動特性調整部としてのチューナ部５４を含んでいる。
運転者要求変換部５１では、アクセル操作量センサ４１により検出されたアクセル操作量θおよび車速センサ４２により検出された車速Ｖを入力し、これらに基づいて、エンジン２に最大効率を与えるための目標エンジン回転速度ω_e,Tを演算し、また、目標ＣＶＴ入力トルクＴ_CVT,Tを演算する。

ピストン差圧制御部５２は、目標ＣＶＴ入力トルクＴ_CVT,Tおよび実際の変速比ｒ_CVTを入力し、これら目標ＣＶＴ入力トルクＴ_CVT,Tおよび実際の変速比ｒ_CVTを用い、下記の式（１）に基づいて、要求ピストン差圧ｐ_Dを演算する。
ｐ_D＝Ｋ_P・Ｔ_CVT,T／Ｒ_i（ｒ_CVT） …（１）
ここで、Ｋ_pは幾何学的定数である。また、Ｒ_i（ｒ_CVT）は、変速比ｒ_CVTから求められる、入力ディスク１３，１４に対するローラ１７，１８の接触半径である。

チューナ部５４では、ピストン差圧制御部５２から出力された要求ピストン差圧ｐ_D、実際の変速比ｒ_CVTおよび実際のピストン差圧ｐに基づいて、動特性を調整された補正要求ピストン差圧ｐ_D,Aを出力する。その補正要求ピストン差圧ｐ_D,Aに基づいて、第１の流量制御弁２８および第２の流量制御弁３０にそれぞれ指令信号Ｄ１，Ｄ２が出力され、その結果、目標ＣＶＴ入力トルクＴ_CVT,Tに基づいてピストン差圧が制御されることになる。

具体的には、チューナ部５４は、変速比補償部５５と、油圧制御部５６とを備えている。変速比補償部５５は、ピストン差圧制御部５２から出力された要求ピストン差圧ｐ_Dおよび実際の変速比ｒ_CVTを入力し、これら要求ピストン差圧ｐ_Dおよび実際の変速比ｒ_CVTに基づき、下記式（２）を用いて、Ｐ_D,Cを演算する。演算されたＰ_D,Cは、油圧制御部５６に出力される。

油圧制御部５６は、変速比補償部５５から入力したｐ_D,Cおよび実際のピストン差圧ｐに基づき、下記式（３）を用いて、補正要求ピストン差圧ｐ_D,Aを演算する。
ｐ_D,A＝ｐ_D,C＋Ｋ_P（ｐ_D,C−ｐ）＋Ｋ_I∫（ｐ_D,C−ｐ）ｄｒ …（３）
チューナ部５４は、ピストン差圧の動特性がエンジントルクの動特性よりも遅くなるように、ピストン差圧の動特性を調整する機能を有している。具体的には、チューナ部５４は、線形の制御器として、流量補償部とフィードバック補償部を備えている。

一方、エンジントルク制御部５３は、エンジン回転速度のフィードバックを用いてエンジントルクを制御する。具体的には、エンジントルク制御部５３は、エンジン回転速度制御部５７と、ＣＶＴトルク補償部５８とを備えている。
エンジン回転速度制御部５７は、目標エンジン回転速度ω_e,Tおよび実際のエンジン回転速度ω_eを入力し、目標エンジン回転速度ω_e,Tおよび実際のエンジン回転速度ω_eに基づいて、エンジン回転速度をフィードバック制御する。

ＣＶＴトルク補償部５８は、実際の変速比ｒ_CVT、実際のピストン差圧ｐ、およびエンジン回転速度制御部５７から入力される補正エンジン回転速度ω_e,ATが入力される。
ＣＶＴトルク補償部５８では、実際の変速比ｒ_CVT、実際のピストン差圧ｐおよび補正エンジン回転速度ω_e,ATを用い、下記の式（４）に基づいて、要求エンジントルクＴ_e,Dを演算する。Ｉ_eはエンジンイナーシャである。

Ｔ_e,D＝Ｉ_e・ω_e,AT−Ｔ_i（ｐ，ｒ_CVT） …（４）
ＣＶＴトルク補償部５８から出力される要求エンジントルクＴ_e,Dに基づいて、燃料供給量調整機構４８へ指令信号Ｄ３が出力され、エンジントルクが制御される。
本実施の形態によれば、ピストン差圧の動特性をエンジントルクの動特性に適合する理想的な動特性に調整することができる。しかも、ピストン差圧の動特性をソフトウェアで容易にチューニングすることができる。

すなわち、チューナ部５４部が、ピストン差圧の動特性がエンジントルクの動特性よりも遅くなるように、ピストン差圧の動特性を調整する機能を有しているので、駆動制御の過渡的な動作中において、エンジン２から駆動輪１１へのパワーフローを正フローに維持することが可能となる。これにより、いわゆるＮＭＰ（アクセル踏み込み時の車輪回転速度のアンダーシュート）の発生を抑制することができる。

しかも、動特性調整部としてのチューナ部５４としては、ピストン差圧をフィードバック制御する機能を有しているので、ピストン差圧に対するチューニング能力を向上することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。

本発明の一実施の形態の車両の駆動制御装置が適用された車両の概略構成を示す模式図である。ＣＶＴの要部の概略図である。ＣＶＴの要部の模式図である。制御の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…ドライブトレーン、２…エンジン、５…ＣＶＴ（トルク制御型の無段変速機）、６…ＣＶＴ入力軸、７…ＣＶＴ出力軸、１２…（フルトロイダル式の）バリエータ、１３，１４…入力ディスク（入力部材）、１５，１６…出力ディスク（出力部材）、１７，１８…ローラ（中間伝動部材）、１９…キャリッジ、２０…（エンドロード用の）油室、２１…（ローラ用）油圧シリンダ、２２…第１の油室、２３…第２の油室、２５…シャトル弁、２７…第１の油圧ポンプ、２８…第１の流量制御弁、２９…第２の油圧ポンプ、３０…第２の流量制御弁、４０…ＥＣＵ、５２…ピストン差圧制御部、５３…エンジントルク制御部、５４…チューナ部（動特性調整部）、５５…変速比補償部、５６…油圧制御部、ｐ…ピストン差圧、ｐ_D…要求ピストン差圧

Claims

入力部材と、出力部材と、入力部材および出力部材の間に油圧機構による所定のピストン差圧で付勢された中間伝動部材とを含み、変速比を無段階で変更することのできるトルク制御型の無段変速機（以下では、ＣＶＴともいう）と、
ＣＶＴの動作を制御する電子制御ユニット（以下では、ＥＣＵという）とを備え、
ＥＣＵは、目標ＣＶＴ入力トルクおよび実際の変速比に基づいてピストン差圧を制御するピストン差圧制御部と、ピストン差圧制御部の出力する要求ピストン差圧を入力しピストン差圧の動特性がエンジントルクの動特性よりも遅くなるようにピストン差圧の動特性を調整する動特性調整部とを含み、
上記動特性調整部は、ピストン差圧をフィードバック制御する機能を有することを特徴とする車両の駆動制御装置。