JP5212185B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載され、原動機からの動力を無段階に変速して車軸に伝達する動力伝達装置に関する。

従来、この種の動力伝達装置としては、無段変速機を搭載する車両において、スロットル開度と車速とに基づいて変速マップを用いて到達入力回転数（入力回転速度）を設定すると共に、選択レンジ（前進通常走行レンジＤや前進スポーツ走行レンジＳ）や車速，スロットル開度，エンジン回転速度，アクセルペダル操作速度などから時定数を決定し、決定した時定数をもって変速比が設定した到達変速比に到達するよう目標変速比を設定して変速機を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−９７３２７号公報

上述した無段変速機を搭載する車両では、無段変速機の入力軸に対して目標回転速度を設定して入力軸の回転速度が設定した目標回転速度に一致するよう制御する場合を考えると、例えば、駆動輪の空転によるスリップが発生するなど駆動輪の回転速度（無段変速機の出力軸の回転速度）が急変したときには、時定数（応答速度）の設定が低すぎると、目標とする変速比に対してアップシフトしてしまう。

本発明の動力伝達装置は、無段変速機を搭載する車両において、駆動輪の回転速度の急変に対してより適切に対処することを主目的とする。

本発明の動力伝達装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の動力伝達装置は、
車両に搭載され、原動機からの動力を入力し無段階に変速して車軸に出力する無段変速機を搭載する動力伝達装置であって、
前記無段変速機の入力軸の要求回転速度を設定し、該入力軸の現在回転速度の単位時間当たりの変化量が大きいほど速くなる傾向に応答速度を設定し、該設定した応答速度をもって前記入力軸の回転速度が前記設定した到達回転速度に近づくよう前記無段変速機を制御する制御手段
を備えることを要旨とする。

この本発明の動力伝達装置では、無段変速機の入力軸の現在回転速度の単位時間当たりの変化量が大きいほど速くなる傾向に応答速度を設定し、設定した応答速度をもって入力軸の回転速度が要求回転速度に近づくよう無段変速機を制御する。したがって、入力軸の回転速度が急変する場合たとえば車輪の空転によるスリップが発生した場合であっても、応答速度の制限により無段変速機の変速比が要求される変速比から大きく外れるのを抑制することができる。

こうした本発明の動力伝達装置において、前記制御手段は、前記入力軸の現在回転速度の単位時間当たりの変化量を通常時の変化量に上乗せした量ずつ前記入力軸の回転速度が前記要求回転速度に近づくよう制御する手段であるものとすることもできる。

また、本発明の動力伝達装置において、前記無段変速機の入力軸の回転速度である入力軸回転速度を検出する入力軸回転速度センサを備え、前記制御手段は、前記検出された入力軸回転速度を前記現在回転速度として用いて前記応答速度を設定する手段であるものとすることもできるし、前記無段変速機の出力軸の回転速度である出力軸回転速度を検出する出力軸回転速度センサを備え、前記制御手段は、前記検出された出力軸回転速度に前記無段変速機の変速比を乗じたものを前記現在回転速度として用いて前記応答速度を設定する手段であるものとすることもできる。

本発明の一実施例としての動力伝達装置が組み込まれた自動車１０の構成の概略を示す構成図である。 ＣＶＴＥＣＵ５９により実行される変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変速マップの一例を示す説明図である。 駆動輪７３ａ，７３ｂに空転によるスリップが発生したときの駆動輪速Ｖｆと従動輪速Ｖｒと目標回転速度Ｎｉ＊とスリップ判定と変速比γの時間変化の様子を示す説明図である。

次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての動力伝達装置が組み込まれた自動車１０の構成の概略を示す構成図である。自動車１０は、ガソリンや軽油などの炭化水素径の燃料の爆発燃焼により動力を出力するエンジン２２と、エンジン２２を運転制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続された周知の流体式のトルクコンバータ４０と、このトルクコンバータ４０にインプットシャフト５１が接続されると共にギヤ機構７０およびデファレンシャルギヤ７２を介して駆動輪７３ａ，７３ｂにアウトプットシャフト５２が接続されたベルト式の無段変速機としてのＣＶＴ５０と、ＣＶＴ５０を変速制御するＣＶＴ用電子制御ユニット（以下、ＣＶＴＥＣＵという）５９と、車両全体をコントロールするメイン電子制御ユニット（以下、メインＥＣＵという）８０とを備える。なお、実施例の動力伝達装置としては、ＣＶＴ５０と、ＣＶＴＥＣＵ５９が該当する。

エンジンＥＣＵ２４には、クランクシャフト２６に取り付けられた回転速度センサ２９からのエンジン回転速度Ｎｅなどエンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力され、エンジンＥＣＵ２４からは、スロットル開度を調節するスロットルモータへの駆動信号や燃料噴射弁への制御信号，点火プラグへの点火信号などが出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、メインＥＣＵ８０からの制御信号によってエンジン２２を制御し、エンジン２２の運転状態に関するデータをメインＥＣＵ８０に出力する。

ＣＶＴ５０は、溝幅が変更可能でインプットシャフト５１に接続されたプライマリープーリー５３と、同じく溝幅が変更可能で駆動軸としてのアウトプットシャフト５２に接続されたセカンダリープーリー５４と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝に架けられたベルト５５と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更する第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７とを備え、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更することによりインプットシャフト５１の動力を無段階に変速してアウトプットシャフト５２に出力する。ここで、第１および第２アクチュエータ５６，５７は、図示しないが、デューティソレノイドの駆動によりプライマリープーリー５３やセカンダリープーリー５４に作用させる油圧を調圧することにより各プーリー５３，５４の溝幅を調節する油圧駆動のアクチュエータとして構成されている。

ＣＶＴＥＣＵ５９には、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されている。このＣＶＴＥＣＵ５９にはインプットシャフト５１に取り付けられた回転速度センサ６１からのインプット回転速度Ｎｉやアウトプットシャフト５２に取り付けられた回転速度センサ６２からのアウトプット回転速度Ｎｏｕｔなどが入力され、ＣＶＴＥＣＵ５９からは、第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７への駆動信号などが出力されている。また、ＣＶＴＥＣＵ５９は、メインＥＣＵ８０からの制御信号によってＣＶＴ５０の変速比（ギヤ比）を制御し、インプット回転速度Ｎｉ，アウトプット回転速度ＮｏｕｔなどＣＶＴ５０の運転状態に関するデータをメインＥＣＵ８０に出力する。

メインＥＣＵ８０には、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されている。このメインＥＣＵ８０には、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰやアクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込みを検出するブレーキスイッチ８６からのブレーキスイッチ信号ＢＳＷ，駆動輪７３ａ，７３ｂにそれぞれ取り付けられた車輪速センサ８８ａ，８８ｂからの車輪速Ｖｆｒ，Ｖｆｌ，従動輪７４ａ，７４ｂにそれぞれ取り付けられた車輪速センサ８９ａ，８９ｂからの車輪速Ｖｒｒ，Ｖｒｌなどが入力されている。メインＥＣＵ８０は、エンジンＥＣＵ２４やＣＶＴＥＣＵ５９と通信可能に接続されており、エンジンＥＣＵ２４やＣＶＴＥＣＵ５９と各種制御信号やデータのやりとりを行なう。

次に、こうして構成された実施例の自動車１０の動作、特に駆動輪７３ａ，７３ｂに空転によるスリップが発生したときの動作について説明する。図２は、ＣＶＴＥＣＵ５９により実行される変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃや数十ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

変速制御ルーチンが実行されると、ＣＶＴＥＣＵ５９のＣＰＵは、まず、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ，車輪速Ｖｆｒ，Ｖｆｌ，Ｖｒｒ，Ｖｒｌ，回転速度センサ６１，６２からのインプット回転速度Ｎｉおよびアウトプット回転速度Ｎｏなどの制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ，車輪速Ｖｆｒ，Ｖｆｌ，Ｖｒｒ，Ｖｒｌは、それぞれアクセルペダルポジションセンサ８４や車速センサ８７，車輪速センサ８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂにより検出されたものをメインＥＣＵ８０から通信により入力するものとした。データが入力されると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて図３に例示する変速マップを用いてインプットシャフト５１に要求される要求回転速度Ｎ＊を設定する（ステップＳ１１０）。

そして、入力された車輪速Ｖｆｒ，Ｖｆｌ，Ｖｒｒ，Ｖｒｌに基づいて駆動輪７３ａ，７３ｂに空転によるスリップが発生しているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。この判定は、例えば、駆動輪７３ａ，７３ｂの車輪速Ｖｆｒ，Ｖｆｌの平均値Ｖｆ（駆動輪速）をとると共に従動輪７４ａ，７４ｂの車輪速Ｖｒｒ，Ｖｒｌの平均値Ｖｒ（従動輪速）をとって各平均値Ｖｆ，Ｖｒの偏差（Ｖｆ−Ｖｒ）を計算し計算した偏差と閾値とを比較することにより行なうことができる。

判定の結果、駆動輪７３ａ，７３ｂにスリップが生じていないと判定されたときには、許容されるインプットシャフト５１の回転速度の単位時間当たり（本ルーチンの実行時間間隔）の変化量としての許容回転変化量ΔＮｉ＊に設定値Ｎｓｅｔを設定する（ステップＳ１４０）。ここで、設定値Ｎｓｅｔは、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖなどの各パラメータから最適な応答速度が得られるよう各パラメータと設定値Ｎｓｅｔとの関係を予め定めたマップを用いて設定するものとした。そして、要求回転速度Ｎ＊と現在のインプット回転速度Ｎｉとの偏差（Ｎ＊−Ｎｉ）が設定した許容回転変化量ΔＮｉ＊とこの許容回転変化量ΔＮｉにマイナスの符号を付したもの（−ΔＮｉ＊）とにより定まる範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１７０）。偏差（Ｎ＊−Ｎｉ）が値ΔＮｉ＊と値−ΔＮｉ＊とにより定まる範囲内にあるときには要求回転速度Ｎ＊をそのまま目標回転速度Ｎｉ＊として設定し（ステップＳ１８０）、目標回転速度Ｎｉ＊でＣＶＴ５０を制御して（ステップＳ２１０）、本ルーチンを終了する。ＣＶＴ５０の制御は、具体的には、現在のインプット回転速度Ｎｉと目標回転速度Ｎｉ＊との偏差を打ち消す方向に目標デューティＤｓを設定すると共に目標デューティＤｓをもって第１および第２アクチュエータ５６，５７（デューティソレノイド）を駆動するフィードバック制御により行なわれる。偏差（Ｎ＊−Ｎｉ）が値−ΔＮｉ＊よりも小さいときには、入力した現在のインプット回転速度Ｎｉに値−ΔＮｉ＊を加えたものを目標回転速度Ｎｉ＊に設定し（ステップＳ１９０）、偏差（Ｎｉ＊−Ｎｉ）が値ΔＮｉ＊よりも大きいときには、入力した現在のインプット回転速度Ｎｉに値ΔＮｉ＊を加えたものを目標回転速度Ｎｉ＊に設定し（ステップＳ２００）、設定した目標回転速度Ｎｉ＊でＣＶＴ５０を制御して（ステップＳ２１０）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１３０で駆動輪７３ａ，７３ｂにスリップが発生したと判定されると、入力した今回のインプット回転速度Ｎｉと前回このルーチンで入力したインプット回転速度（前回Ｎｉ）との偏差ΔＮｉ（Ｎｉ−前回Ｎｉ）を計算し（ステップＳ１５０）、計算した偏差ΔＮｉに上述した設定値Ｎｓｅｔを加えたものを許容回転変化量ΔＮｉ＊に設定して（ステップＳ１６０）、ステップＳ１７０以降の処理を行なう。いま、駆動輪７３ａ，７３ｂがスリップが発生しているときを考えているから、アウトプット回転速度Ｎｏは急上昇している。一方、実施例では、要求回転速度Ｎｉ＊とインプット回転速度Ｎｉとの偏差（Ｎ＊−Ｎｉ）が許容回転変化量ΔＮｉ＊の範囲内となるよう目標回転速度Ｎｉ＊を設定してＣＶＴ５０を制御しており、アウトプット回転速度Ｎｏに通常時を超える急変が生じたときにはアウトプット回転速度Ｎｏが急上昇するがインプット回転速度Ｎｉは比較的緩やかに上昇し、ＣＶＴ５０がアップシフトしてしまう。実施例では、こうしたスリップ時のアップシフトを回避するために通常時には設定値Ｎｓｅｔを許容回転変化量ΔＮｉ＊に設定するがスリップ発生時には回転変化量ΔＮｉに設定値Ｎｓｅｔを加えたものを許容回転変化量ΔＮｉ＊に設定しているのである。

図４は、駆動輪７３ａ，７３ｂに空転によるスリップが発生したときの駆動輪速Ｖｆと従動輪速Ｖｒと目標回転速度Ｎｉ＊とスリップ判定と変速比γの時間変化の様子を示す説明図である。なお、図４（ａ）はスリップ発生時に設定値Ｎｓｅｔの許容回転変化量ΔＮｉ＊でＣＶＴ５０を制御する比較例の時間変化の様子を示し、図４（ｂ）はスリップ発生時にインプットシャフト５１の回転変化量ΔＮｉに設定値Ｎｓｅｔを加えた許容回転変化量ΔＮｉ＊でＣＶＴ５０を制御する実施例の時間変化の様子を示す。図示するように、実施例では、駆動輪速Ｖｆが従動輪速Ｖｒとに乖離が生じてスリップの発生と判定されたときには、比較例に比して大きな許容回転変化量ΔＮｉ＊が設定され、目標回転速度Ｎｉ＊としては、駆動輪速Ｖｆ（アウトプット回転速度Ｎｏ）の急上昇に追従するから、変速比γの低下が緩やかになる即ちアップシフトへの移行が抑制されることがわかる。

以上説明した実施例の動力伝達装置によれば、駆動輪７３ａ，７３ｂに空転によるスリップが発生したときには、インプットシャフト５１の回転変化量ΔＮｉに設定値Ｎｓｅｔを加えたものを許容回転変化量ΔＮｉ＊に設定し、要求回転速度Ｎｉ＊とインプット回転速度Ｎｉとの偏差（Ｎ＊−Ｎｉ）が許容回転変化量ΔＮｉ＊の範囲内となるよう目標回転速度Ｎｉ＊を設定してＣＶＴ５０を制御するから、スリップの発生により駆動輪７３ａ，７３ｂの回転速度（アウトプット回転速度Ｎｏ）が急上昇しても、インプット回転速度Ｎｉを追従させることができ、アップシフトへの移行を抑制することができる。

実施例の動力伝達装置では、回転速度センサ６１により検出されたインプット回転速度Ｎｉから回転変化量ΔＮｉを計算して許容回転変化量ΔＮｉ＊を設定するものとしたが、回転速度センサ６２からのアウトプット回転速度ＮｏとＣＶＴ５０の変速比γ（例えば、スリップ発生時のインプット回転速度Ｎｉをアウトプット回転速度Ｎｏで割った回転速度比）からインプット回転速度Ｎｉを計算し計算したインプット回転速度Ｎｉから回転変化量ΔＮｉを計算して許容回転変化量ΔＮｉ＊を設定するものとしてもよい。

実施例の動力伝達装置では、許容されるインプットシャフト５１の回転速度の単位時間当たりの変化量としての許容回転変化量ΔＮｉ＊を用いて要求回転速度Ｎ＊を制限して目標回転速度Ｎｉ＊を設定するものとしたが、他の如何なるなまし処理を用いて要求回転速度Ｎ＊を制限して目標回転速度Ｎｉ＊を設定するものとしてもよい。このとき、駆動輪７３ａ，７３ｂにスリップが発生したときには、インプットシャフト５１の回転変化量ΔＮｉが大きいほど小さくなるよう時定数を定めるものとすればよい。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「原動機」に相当し、ＣＶＴ５０が「無段変速機」に相当し、ＣＶＴＥＣＵ５９が「制御手段」に相当する。ここで、「原動機」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど、如何なるタイプの内燃機関であっても構わないし、内燃機関以外の電動機など、動力を出力可能なものであれば如何なるタイプの原動機であっても構わない。「無段変速機」としては、ベルト式のＣＶＴに限定されるものではなく、トロイダル式のＣＶＴなど、原動機からの動力を入力し無段階に変速して車軸に出力できるものであれば如何なるタイプの無段変速機としても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車産業に利用可能である。

１０ 自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２９ 回転速度センサ、４０ トルクコンバータ、５０ ＣＶＴ ５１ インプットシャフト、５２ アウトプットシャフト、５３ プライマリープーリー、５４ セカンダリープーリー、５５ ベルト、５６ 第１アクチュエータ、５７ 第２アクチュエータ、５９ ＣＶＴ用電子制御ユニット（ＣＶＴＥＣＵ）、６１，６２ 回転速度センサ、７０ ギヤ機構、７２ デファレンシャルギヤ、７３ａ，７３ｂ 駆動輪、７４ａ，７４ｂ 従動輪、８０ メイン電子制御ユニット（メインＥＣＵ）、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキスイッチ、８７ 車速センサ、８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂ 車輪速センサ。

Claims (5)

1. 車両に搭載され、原動機からの動力を入力し無段階に変速して車軸に出力する無段変速機を搭載する動力伝達装置であって、
   前記無段変速機の入力軸の要求回転速度と応答速度とを設定し、該設定した応答速度をもって前記入力軸の回転速度が前記設定した要求回転速度に近づくよう前記無段変速機を制御する制御手段
   を備え、
   前記制御手段は、駆動輪に空転によるスリップが発生したときに、前記入力軸の現在回転速度の単位時間当たりの変化量が大きいほど速くなる傾向に前記応答速度を設定する
   ことを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記制御手段は、前記入力軸の現在回転速度の単位時間当たりの変化量を通常時の変化量に上乗せした量ずつ前記入力軸の回転速度が前記要求回転速度に近づくよう制御する手段である請求項１記載の動力伝達装置。
3. 請求項１または２記載の動力伝達装置であって、
   前記無段変速機の入力軸の回転速度である入力軸回転速度を検出する入力軸回転速度センサを備え、
   前記制御手段は、前記検出された入力軸回転速度を前記現在回転速度として用いて前記応答速度を設定する手段である
   動力伝達装置。
4. 請求項１または２記載の動力伝達装置であって、
   前記無段変速機の出力軸の回転速度である出力軸回転速度を検出する出力軸回転速度センサを備え、
   前記制御手段は、前記検出された出力軸回転速度に前記無段変速機の変速比を乗じたものを前記現在回転速度として用いて前記応答速度を設定する手段である
   動力伝達装置。
5. 前記制御手段は、駆動輪に空転によるスリップが発生していないときには、前記応答速度を所定値に設定することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項に記載の動力伝達装置。

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