JP5398611B2 - ベルト式無段変速機の流入空気量推定装置及びこの装置を用いた制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベルト式無段変速機において、そのプライマリ油室への流入空気量を推定する装置に関するものである。

従来、プライマリプーリとセカンダリプーリとの間にベルトを巻き掛け、両プーリに設けられた油室の供給油量／油圧を制御することにより、変速制御とベルト挟圧制御とを行うベルト式無段変速機が知られている。この無段変速機を制御する場合、プライマリ油室への作動油量をレシオコントロール弁（流量制御弁）で制御することによって、プーリ比を制御すると共に、セカンダリ油室への供給油圧を挟圧コントロール弁（圧力制御弁）で制御することによって、ベルト挟圧を制御している。レシオコントロール弁には、アップシフト用ソレノイド弁とダウンシフト用ソレノイド弁から信号圧が対向して作用されており、それら信号圧の大小関係によりプライマリ油室への油量を制御している。一方、挟圧コントロール弁には、リニアソレノイド弁から信号圧が入力され、この信号圧に比例してセカンダリ油室の油圧を制御している。

一般に、減速状態から車両停止に至る場合、車両停止までの間にプーリ比を最大変速比（最Ｌｏｗ）状態まで戻す必要があるため、プライマリ油室から作動油を排出する。しかし、車両停止直前の車速ではプーリ比の検出精度が悪化し、プーリ比が最Ｌｏｗ状態に戻ったかどうかを検出できないので、最Ｌｏｗ状態を確実にするため、最Ｌｏｗ状態の到達予想後もプライマリ油室から作動油を排出し続けている。プーリ比が最Ｌｏｗに到達するまでは、プライマリ油室の作動油はダウンシフト用ソレノイド弁で制御されたレシオコントロール弁を介して排出されるが、最Ｌｏｗに到達するとプライマリプーリの可動シーブはストッパに当接するため、プライマリ油室の容積変化がなくなる。しかし、プライマリ油室はオイルパンの油面より高い位置にあるため、その水頭差によって作動油がレシオコントロール弁を介して継続して排出され、代わって排出された作動油の体積相当分の空気がシール部を介してプライマリ油室内に流入してしまう。

このように空気（空気は圧縮性流体である）がプライマリ油室に流入すると、再発進時にプライマリプーリへ作動油を供給する際に油圧の立ち上がりが遅れ、ベルト滑りや発進のもたつき感が発生する可能性があった。

そこで、従来では、最Ｌｏｗ状態での停車時にプライマリ油室の必要以上の作動油排出を防止するため、プライマリ油室への作動油の供給を、流量制御から圧力制御（いわゆる閉じ込み制御）へ切り替えるものが知られている。しかし、閉じ込み制御は車両停止後に行う制御であり、プライマリ油室への空気の流入は減速中にも発生するので、閉じ込み制御時間が短い場合や閉じ込み制御を実施しない場合には、ベルト滑りや発進のもたつき感を防止できない。

上述の問題は、エンジンにより駆動されるオイルポンプのみを有する無段変速機を搭載したアイドルストップ車において、さらに顕著になる。すなわち、車両停止時にプライマリ油室に空気が入った状態でアイドルストップを実施すると、アイドルストップ中はオイルポンプも停止するので、閉じ込み制御を実施してもプライマリ油室に油圧は供給されない。そのため、閉じ込み制御は車両停止からアイドルストップ開始までの短時間だけ実施され、しかも閉じ込み制御におけるプライマリ油室への供給油路には小径なオリフィスが設定されているので、プライマリ油室へ流入した空気が短時間で抜けない。そのため、アイドルストップ復帰（エンジン再始動）時にプライマリ油室に空気が残ったままとなり、プライマリ油圧の昇圧に遅れが生じ、過渡的にベルト滑りが発生したり、発進性能が低下したりする。

図１１は、アイドルストップ車において、車両が減速状態から停車し、アイドルストップ判定の後、エンジンが自動停止した時の従来制御の一例である。車速、レシオ（プーリ比）、エンジン回転数、変速制御用ソレノイド弁ＤＳ１，ＤＳ２の作動、プライマリ油圧の各時間変化を示している。ＤＳ１はアップシフト用ソレノイド弁であり、ＤＳ２はダウンシフト用ソレノイド弁である。プライマリ油圧において、実線は空気が流入しないとき、破線は空気が流入したときの油圧変化である。

ｔ１は、車両が所定車速以下に減速され、プーリ比が最Ｌｏｗに到達した時点である。やがて車両が停止し、時刻ｔ２でソレノイド弁ＤＳ１、ＤＳ２が共にＯＦＦされ、閉じ込み制御が開始される。続いて、時刻ｔ３でアイドルストップ実施判定、つまり所定のエンジン停止条件を満足したことを判定する。その後、時刻ｔ４でエンジンが停止され、時刻ｔ５で所定のエンジン復帰条件を満足すれば、エンジンが再始動される。最Ｌｏｗに到達した時点（ｔ１）でプライマリプーリの可動シーブがストッパに当接するので、プライマリ油室に空気が流入し始める可能性がある。特に、低速運転を継続した場合のように、最Ｌｏｗ到達から閉じ込み制御開始までの期間（ｔ１〜ｔ２）が長い場合、プライマリ油室１３に空気が流入する時間が長くなるので、プライマリ油室への流入空気量が増大する。空気が流入していない場合には、実線で示すように、閉じ込み制御の開始と共にプライマリ油圧は速やかに昇圧するが、空気が流入していると、破線のように昇圧が遅れる。しかも、供給油路にはオリフィスが設定されているため、作動油の充填には至らず、流入した空気が残留したままとなることがある。やがて、時刻ｔ４でエンジンが停止すると、オイルポンプも停止するため、作動油の充填が中止される。時刻ｔ５でアイドルストップ復帰によってエンジンが再始動された時、プライマリ油室に空気が残ったままとなり、プライマリ油圧の昇圧に遅れが生じるため、ベルト滑りの可能性がある。さらに、アイドルストップ復帰時に駆動力の伝達が遅れるので、再始動時の発進性能が低下してしまう。

特許文献１には、所定車速以下の低車速状態のときに閉じ込み制御を実施する無段変速機において、時間経過により油圧回路のバルブの隙間からオイルが滲み出ることにより変速比が変化するのを抑制するため、ソレノイド弁のデューティ比の設定による中間圧力制御と閉じ込み制御とを繰り返し実行するものが開示されている。

特許文献２には、閉じ込み制御を実行中にＣＶＴから抜け出る作動油の総油抜け量を計算し、クラッチが接続され、エンジン回転数が参照回転数以上になると、機械式オイルポンプから計算した総油抜け量に基づく作動油をＣＶＴに補充する制御方法が開示されている。

特許文献１では、所定車速以下の低車速状態のときに、流量制御弁のスプールのクリアランスからの油漏れを抑制するため、変速比が最大変速比から変化するのを抑制することだけに着目しており、プライマリ油室に空気が流入する点について全く考慮していない。また、プライマリ油室の油圧を所定車速に至った時の圧力とドレーン状態の圧力との中間圧力となるように制御しても、流入空気量を減少させることができるとは限らない。

特許文献２では閉じ込み制御中における作動油の抜けを問題にしているが、閉じ込み制御中、プライマリ油室は圧力制御されるので、空気が流入する恐れはない。特許文献２では、プライマリプーリの可動シーブがストッパに当接した後（最Ｌｏｗ後）における空気流入について、全く考慮されていない。

特開２００８−３０９２７１号公報 特開２００６−１８３８３０号公報

本発明の目的は、プライマリ油室への流入空気量を推定でき、ベルト滑り防止などの対策を容易に決定できるベルト式無段変速機の流入空気量推定装置及びこの装置を用いた制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、ベルトが巻きかけられたプライマリプーリとセカンダリプーリとを有し、前記両プーリにはそれぞれ可動シーブを作動させる油室が設けられ、前記プライマリプーリの油室への作動油量をアップシフト用ソレノイド弁とダウンシフト用ソレノイド弁とから信号圧が対向して入力された流量制御弁で制御することによってプーリ比を制御し、前記セカンダリプーリの油室への供給油圧を挟圧コントロール弁で制御することによってベルト挟圧を制御するものであり、最大プーリ比状態において前記プライマリプーリの可動シーブがストッパに当たって停止するように構成されたベルト式無段変速機において、前記無段変速機のプーリ比を判定する手段と、前記ダウンシフト用ソレノイド弁へのデューティ比信号と前記プライマリプーリの油室への単位時間当たりの流入空気量との相関関係を、予め記憶する手段と、前記ダウンシフト用ソレノイド弁に指令されたデューティ比信号を検出する手段と、前記プーリ比判定手段が最大プーリ比に到達したと判定した場合に、前記相関関係から前記ダウンシフト用ソレノイド弁への指令デューティ比信号に対応した単位時間当たりの流入空気量を求め、この流入空気量を用いて最大プーリ比到達時からの前記プライマリプーリの油室への積算流入空気量を計算する手段と、を備えたことを特徴とするベルト式無段変速機の流入空気量推定装置を提供する。

最Ｌｏｗ（最大プーリ比）に到達すると、プライマリプーリの可動シーブはストッパに当接し、プライマリ油室内の作動油は水頭差によって流量制御弁（レシオコントロール弁）を介して継続して排出され、その排出体積相当分の空気がシール部を介してプライマリ油室内に流入する。しかし、プライマリ油室へ流入した空気量を直接的に把握する手段がないため、再発進時のプライマリ油室への作動油の充填が遅れ、ベルト滑りや発進性能の低下を招く欠点がある。

そこで、本発明者らは種々実験を行い、プライマリ油室へ流入した空気量を推定する方法について検討を重ねた結果、最Ｌｏｗ到達後において、プライマリ油室への供給油量を制御する流量制御弁を作動させるためのダウンシフト用ソレノイド弁への入力信号（デューティ信号）と、プライマリ油室への単位時間当たりの流入空気量との間に、相関関係があることを発見した。

常閉型のダウンシフト用ソレノイド弁を使用した場合、低車速での減速状態では、最Ｌｏｗ状態を保持するために比較的高いデューティ比信号が入力されるが、あるデューティ比を越えると、プライマリ油室への単位時間当たりの流入空気量が急に上昇する。前述のようにデューティ比信号と単位時間当たりの流入空気量との相関関係が分かれば、ダウンシフト用ソレノイド弁に対する指令デューティ比信号から、その指令デューティ比信号における単位時間当たりの流入空気量が分かり、最Ｌｏｗ到達時刻から流入空気量を時間積分することでプライマリ油室への積算流入空気量を計算できる。このようにして積算流入空気量を推定できれば、次に採るべきベルト滑りや発進性能低下に対する対策を容易に決定できる。

従来の無段変速機では、車両が減速状態から停止した場合に、最Ｌｏｗ状態を保持するために閉じ込み制御を実施している。閉じ込み制御とは、プライマリ油室への作動油供給を、それまでの流量制御から圧力制御へ切り替える制御のことである。閉じ込み制御を実施するために圧力制御弁（レシオチェック弁）を設け、プライマリ油室への供給油路を流量制御弁から圧力制御弁へと切り替えている。この圧力制御弁は、例えば一端側にセカンダリ油圧を入力し、他端側にプライマリ油圧を入力し、それらの油圧バランスによってプライマリ油圧を制御し、プーリ比を保持するものである。閉じ込み制御の開始タイミングを、前述の流入空気量推定装置で計算された積算流入空気量が基準値に達した時にすれば、従来のような車両停止後に閉じ込み制御を開始するよりも早期に開始でき、プライマリ油室の空気溜まりを早期に解消できる。この基準値としては、例えば再発進時におけるベルト滑りが発生しないような空気量又は発進の遅れが所定時間未満であるような空気量を基準にして決定すればよい。

プライマリ油室への空気入りを抑制又は解消する手法として、上述のような閉じ込み制御の開始の早期化の他に、種々の方法を用いることができる。例えば、減速度や路面勾配により空気量の基準値を変更し、流入空気量が基準値に達したと判定した場合に、閉じ込み制御を開始したり、アップシフト用ソレノイド弁を一時的にＯＮ（又は高いデューティ比）して、プライマリ油室に作動油を急速充填し、流入した空気を強制的に排出させるようにすることも可能である。

さらにアイドルストップ車においては、基準量以上の空気が流入したと判定した場合に、エンジン再始動時にエンジントルクの抑制制御あるいは発進クラッチの締結制御を遅延させることも可能である。最悪の場合、他のアイドルストップ条件を満足しても、アイドルストップを禁止することも可能である。つまり、アイドルストップ禁止条件として、プライマリ油室への積算空気量が基準値以上であるかどうかを加えてもよい。

以上のように、本発明によれば、無段変速機のプーリ比が最大プーリ比状態であると判定された場合に、予め求めたダウンシフト用ソレノイド弁へのデューティ比信号とプライマリ油室への単位時間当たりの流入空気量との相関関係に基づいて、ダウンシフト用ソレノイド弁への指令デューティ比信号に対応した単位時間当たりの流入空気量を求め、この流入空気量からプライマリ油室への積算流入空気量を計算するようにしたので、プライマリ油室に入った空気量を正確に把握できる。そのため、空気量に応じてベルト滑りや発進性能の低下を抑制するための適切な対策を採ることができる。

本発明に係る車両の構成を示すスケルトン図である。 プライマリプーリ及びセカンダリプーリの詳細断面図である。 図１に示す無段変速機の油圧制御装置の油圧回路図である。 図３の要部の油圧回路図である。 ソレノイド圧Ｐsls に対する、ライン圧Ｐ_L 、クラッチモジュレータ圧Ｐcm、クラッチ制御圧、及びセカンダリ圧の各特性を示す図である。 本発明にかかるダウンシフト用ソレノイド弁のデューティ比とプライマリ油室への流入空気量との相関関係を示す図である。 図６に示す相関関係を用いて計算した、デューティ比と積算空気量との時間変化を示す図である。 本発明に係るアイドルストップ時における車速、プーリ比、エンジン回転数、ソレノイド弁、プライマリ油圧の各時間変化を示す図である。 本発明に係る無段変速機の制御方法の一例のフローチャート図である。 本発明に係る無段変速機の制御方法の他の例のフローチャート図である。 従来のアイドルストップ時における車速、プーリ比、エンジン回転数、ソレノイド弁、プライマリ油圧の各時間変化を示す図である。

図１は本発明に係るベルト式無段変速機を搭載した車両の構成の一例を示す。エンジン１の出力軸１ａは、無段変速機２を介してドライブシャフト（出力軸）３２に接続されている。無段変速機２には、トルクコンバータ３、変速装置４、油圧制御装置７及びエンジン１により駆動されるオイルポンプ６などが設けられている。

無段変速機２は、トルクコンバータ３のタービン軸５の回転を正逆切り替えてプライマリ軸１０に伝達する前後進切替装置８、プライマリプーリ１１、セカンダリプーリ２１及び両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト１５を有する変速装置４、セカンダリ軸２０の動力をドライブシャフト３２に伝達するデファレンシャル装置３０などで構成されている。タービン軸５とプライマリ軸１０とは同一軸線上に配置され、セカンダリ軸２０とドライブシャフト３２とがタービン軸５に対して平行でかつ非同軸に配置されている。したがって、この無段変速機２は全体として３軸構成とされている。Ｖベルト１５は、連続した張力帯とこの張力帯に支持された多数のブロックとで構成された公知の金属ベルトに限るものではなく、チェーンベルトなどの他のベルトを用いてもよい。

前後進切替装置８は、遊星歯車機構８０と逆転ブレーキＢ１と直結クラッチＣ１とで構成されている。逆転ブレーキＢ１と直結クラッチＣ１は、それぞれ湿式多板式のブレーキ及びクラッチである。遊星歯車機構８０のサンギヤ８１が入力部材であるタービン軸５に連結され、リングギヤ８２が出力部材であるプライマリ軸１０に連結されている。遊星歯車機構８０はシングルピニオン方式であり、逆転ブレーキＢ１はピニオンギヤ８３を支えるキャリア８４とトランスミッションケースとの間に設けられ、直結クラッチＣ１はキャリア８４とサンギヤ８１との間に設けられている。直結クラッチＣ１を解放して逆転ブレーキＢ１を締結すると、タービン軸５の回転が逆転され、かつ減速されてプライマリ軸１０へ伝えられ、セカンダリ軸２０を経てドライブシャフト３２がエンジン回転方向と同方向に回転するため、前進走行状態となる。逆に、逆転ブレーキＢ１を解放して直結クラッチＣ１を締結すると、キャリア８４とサンギヤ８１とが一体に回転するので、タービン軸５とプライマリ軸１０とが直結され、セカンダリ軸２０を経てドライブシャフト３２がエンジン回転方向と逆方向に回転するため、後進走行状態となる。

図２は変速装置４の具体的構造を示す。プライマリプーリ１１は、プライマリ軸１０上に一体に形成された固定シーブ１１ａと、プライマリ軸１０上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ１１ｂとを備えている。可動シーブ１１ｂの背後には、プライマリ軸１０に固定されたシリンダ１２が設けられ、可動シーブ１１ｂとシリンダ１２との間に油室１３が形成されている。油室１３には、変速機ケース４０に設けられた油路４１からプライマリ軸１０の軸心穴１０ａを介して作動油が供給される。この作動油を後述するレシオコントロール弁７６，７７で流量制御することにより、変速制御が実施される。油路４１と軸心穴１０ａとの接続部にはシール４２が設けられている。また、シリンダ１２の内周面と摺接する可動シーブ１１ｂの外周面には、シール４３が設けられている。

セカンダリプーリ２１は、セカンダリ軸２０上に一体に形成された固定シーブ２１ａと、セカンダリ軸２０上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ２１ｂとを備えている。可動シーブ２１ｂの背後には、セカンダリ軸２０に固定されたピストン２２が設けられ、可動シーブ２１ｂとピストン２２との間に油室２３が形成されている。この油室２３への供給油圧（セカンダリ圧）を制御することにより、トルク伝達に必要なベルト挟圧力が与えられる。なお、油室２３には初期挟圧力を与えるバイアススプリング２４が配置されている。セカンダリプーリ２１の油室２３の近傍の供給油路中には、セカンダリ圧を検出する油圧センサ１０８（図３参照）が設けられている。

セカンダリ軸２０の一方の端部はエンジン側に向かって延び、この端部に出力ギヤ２７が固定されている。出力ギヤ２７はデファレンシャル装置３０のリングギヤ３１に噛み合っており、デファレンシャル装置３０から左右に延びるドライブシャフト３２に動力が伝達され、車輪が駆動される。

無段変速機２は電子制御装置１００（図１参照）によって制御される。電子制御装置１００には、エンジン回転数センサ１０１、セカンダリプーリ回転数センサ１０２、スロットル開度（又はアクセル開度）センサ１０３、シフトポジションセンサ１０４、プライマリプーリ回転数センサ１０５、ブレーキ信号センサ１０６、ＣＶＴの作動油温センサ１０７、及びセカンダリ圧を検出する油圧センサ１０８からそれぞれ検出信号が入力されている。入力信号として、その他の信号を入力してもよいことは勿論である。プライマリプーリ回転数センサ１０５及び車速センサ１０２の検出信号により、プーリ比を検出できる。セカンダリプーリ回転数は車速と対応するので、センサ１０２は車速センサを兼ねている。電子制御装置１００は、図示しないエンジン制御用ＥＣＵと連携しており、エンジン制御用ＥＣＵからアイドルストップ実施判定信号が入力される。アイドルストップ実施判定条件（エンジン停止条件）としては、車速０、アクセルオフ、ブレーキオンなどがあり、エンジンの再始動条件（復帰条件）としては、ブレーキオフ、アクセルオンなどがある。

電子制御装置１００は、油圧制御装置７に内蔵されたソレノイド弁を制御している。油圧制御装置７は、オイルポンプ６、プライマリプーリ１１の油室１３、セカンダリプーリ２１の油室２３、逆転ブレーキＢ１、直結クラッチＣ１とそれぞれ接続されている。電子制御装置１００は、車速とスロットル開度とに応じて予め設定された変速マップに従って目標プライマリ回転数を決定し、油圧制御装置７内のソレノイド弁を制御することによって、無段変速機２のプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ２１の油室１３，２３の油量／油圧を調整し、プライマリ回転数を目標値へと制御すると共に、ベルト挟圧力をベルト滑りを発生させない目標値へと制御している。また、油圧制御装置７は逆転ブレーキＢ１及び直結クラッチＣ１への供給油圧を制御する機能も有している。

図３は油圧制御装置７の一例の油圧回路図であり、図４はその要部の油圧回路図である。図３において、７１はレギュレータ弁、７２はクラッチモジュレータ弁、７３はソレノイドモジュレータ弁、７４はガレージシフト弁、７５はマニュアル弁、７６はアップシフト用レシオコントロール弁、７７はダウンシフト用レシオコントロール弁、７８はレシオチェック弁、７９は挟圧コントロール弁である。また、ＳＬＳはライン圧の調圧制御、逆転ブレーキＢ１及び直結クラッチＣ１の過渡制御、及びセカンダリプーリ２１の油室２３の圧力制御を行うための、ソレノイド圧Ｐsls を出力するリニアソレノイド弁であり、ＤＳ１はアップシフト用信号圧Ｐds1 を発生するアップシフト用ソレノイド弁であり、ＤＳ２はダウンシフト用信号圧Ｐds2 を発生するダウンシフト用ソレノイド弁である。ソレノイド弁ＤＳ１，ＤＳ２は、変速制御だけでなく、閉じ込み制御を実施する機能も有する。本実施形態では、リニアソレノイド弁ＳＬＳは常開型のリニアソレノイド弁、ソレノイド弁ＤＳ１，ＤＳ２は共に常閉型のソレノイド弁を使用している。

ソレノイド弁ＤＳ１，ＤＳ２は、走行状態に応じて次のように制御される。

表１において、○は作動状態、×は非作動状態を示す。なお、○及び×はＯＮ状態又はＯＦＦ状態だけでなく、デューティ制御状態を含む。両方のソレノイド弁を同時にＯＦＦする閉じ込み制御は、車両停止状態で最大プーリ比を保持し、再発進時のベルト滑り防止のために実施される。一方、両方のソレノイド弁をＯＮする閉じ込み制御は、ガレージシフト時に実施される。

図３では、プライマリプーリ１１、セカンダリプーリ２１、逆転ブレーキＢ１及び直結クラッチＣ１に関する油圧回路だけを示してあるが、トルクコンバータ３に内蔵されたロックアップクラッチ３ａ等の油圧回路については、本発明と直接関係がないので省略する。

レギュレータ弁７１は、オイルポンプ６の吐出圧を所定のライン圧Ｐ_L に調圧する弁であり、信号ポート７１ａに入力されるソレノイド圧Ｐsls に応じてライン圧Ｐ_L を調圧している。

クラッチモジュレータ弁７２は、直結クラッチＣ１および逆転ブレーキＢ１への供給圧（Ｐ_C1，Ｐ_B1）の元圧となるクラッチモジュレータ圧Ｐcmを出力する弁である。入力ポート７２ａにはライン圧Ｐ_L が入力され、出力ポート７２ｂからクラッチモジュレータ圧Ｐcmが出力される。また、第１信号ポート７２ｃには出力圧がスプリング荷重と対向するようにフィードバックされている。そのため、クラッチモジュレータ圧Ｐcmは、スプリング荷重に相当する一定圧に調圧される。

ソレノイドモジュレータ弁７３は、クラッチモジュレータ圧Ｐcmを調圧して、スプリング荷重に相当する一定のソレノイドモジュレータ圧Ｐsmを発生する弁である。このソレノイドモジュレータ圧Ｐsmは、アップシフト用ソレノイド弁ＤＳ１及びダウンシフト用ソレノイド弁ＤＳ２の元圧となると共に、挟圧コントロール弁７９にも供給されている。

ガレージシフト弁７４は、シフトレバーをＮ→Ｄ又はＮ→Ｒへ切り替えた時（ガレージシフト時）に、直結クラッチＣ１及び逆転ブレーキＢ１への供給圧を過渡制御できるように油路を切り替えるための切替弁である。図３の中心線より右側が過渡状態、左側が保持状態である。スプリング７４ａによって一方向に付勢されたスプール７４ｂを備えており、スプリング荷重と同方向にアップシフト用信号圧Ｐds1 とダウンシフト用信号圧Ｐds2 とが入力される信号ポート７４ｃ，７４ｄが形成されている。カウンタポート７４ｈには、スプリング荷重と対向方向にソレノイドモジュレータ圧Ｐsmが入力されている。ガレージシフト時にはソレノイド弁ＤＳ１，ＤＳ２は共にＯＮとなるので、信号ポート７４ｃ，７４ｄに入力される信号圧Ｐds1 ，Ｐds2 も共にＯＮになり、スプール７４ｂはスプリング７４ａに抗して下方へ移動し、右側の過渡状態になる。ポート７４ｅに入力されたソレノイド圧（過渡圧）Ｐsls は出力ポート７４ｆから出力され、マニュアル弁７５を介して直結クラッチＣ１又は逆転ブレーキＢ１へ供給される。そのため、ソレノイド圧Ｐsls によって直結クラッチＣ１又は逆転ブレーキＢ１の係合ショックを回避しつつ緩やかに係合を開始することができる。信号圧Ｐds1 ，Ｐds2 の少なくとも一方がＯＦＦになると、左側の保持状態になり、ポート７４ｇに入力されたクラッチモジュレータ圧（保持圧）Ｐcmが出力ポート７４ｆから出力され、マニュアル弁７５を介して直結クラッチＣ１又は逆転ブレーキＢ１へ供給される。そのため、リニアソレノイド弁ＳＬＳの作動如何にかかわらず直結クラッチＣ１又は逆転ブレーキＢ１の締結状態を保持できる。

マニュアル弁７５はシフトレバーと機械的に連結された手動操作弁であり、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｓ、Ｂの各レンジに切り換えられ、ガレージシフト弁７４から供給される油圧を直結クラッチＣ１又は逆転ブレーキＢ１に選択的に導くものである。入力ポート７５ａにはガレージシフト弁７４から油圧が供給され、出力ポート７５ｂは直結クラッチＣ１と接続され、出力ポート７５ｃ，７５ｄは共に逆転ブレーキＢ１に接続されている。マニュアル弁７５は、Ｒレンジでは直結クラッチＣ１に油圧を供給するとともに逆転ブレーキＢ１の油圧をドレーンし、Ｄ、Ｓ、Ｂレンジでは逆転ブレーキＢ１に油圧を供給するとともに直結クラッチＣ１の油圧をドレーンする。非走行レンジであるＰ、Ｎレンジでは直結クラッチＣ１及び逆転ブレーキＢ１の油圧を共にドレーンする。

アップシフト用レシオコントロール弁７６及びダウンシフト用レシオコントロール弁７７は、アップシフト用信号圧Ｐds1 とダウンシフト用信号圧Ｐds2 との相対関係によってバルブ開口面積を変化させ、プライマリプーリ１１の油室１３への作動油量を調整する流量制御弁である。すなわち、図４に示すように、アップシフト用レシオコントロール弁７６はスプリング７６ａによって一方向に付勢されたスプール７６ｂを備えており、スプリング７６ａが収容された一端側の信号ポート７６ｃに信号圧Ｐds2 が入力されている。スプリング荷重と対向する他端側の信号ポート７６ｄに信号圧Ｐds1 が入力されている。中間部の入力ポート７６ｅにはライン圧Ｐ_L が供給されており、出力ポート７６ｆはプライマリプーリ１１の油室１３と接続されている。入力ポート７６ｅとドレーンポート７６ｇとの間には、後述するレシオチェック弁７８のポート７８ｈと接続されたポート７６ｈが形成され、出力ポート７６ｆと信号ポート７６ｄとの間には、ダウンシフト用レシオコントロール弁７７のポート７７ｆ及びレシオチェック弁７８のポート７８ｄと接続されたポート７６ｉが形成されている。

ダウンシフト用レシオコントロール弁７７は、スプリング７７ａによって一方向に付勢されたスプール７７ｂを備えており、スプリング７７ａが収容された一端側の信号ポート７７ｃに信号圧Ｐds1 が入力されている。スプリング荷重と対向する他端側の信号ポート７７ｄに信号圧Ｐds2 が入力されている。中間部には、ドレーンポート７７ｅと、アップシフト用レシオコントロール弁７６のポート７６ｉと接続されたポート７７ｆと、レシオチェック弁７８のポート７８ｆと接続されたポート７７ｇとが順に形成されている。

レシオチェック弁７８は、閉じ込み制御の際に、プライマリプーリ１１の油室１３の油圧を流量制御から圧力制御に切り替えて、プライマリ圧をセカンダリ圧との比率に応じた所定圧に保持するための圧力制御弁である。レシオチェック弁７８は、スプリング７８ａによって一方向に付勢されたスプール７８ｂを備えており、スプリング７８ａが収容された一端側の信号ポート７８ｃにセカンダリプーリ油室２３の油圧が入力されている。スプリング荷重と対向する他端側の信号ポート７８ｄには、プライマリ油室１３の油圧がアップシフト用レシオコントロール弁７６のポート７６ｆ，７６ｉを介して入力されている。なお、セカンダリ圧が入力される信号ポート７８ｃの受圧面積に比べて、プライマリ圧が入力される信号ポート７８ｄの受圧面積の方がα倍だけ大きい。入力ポート７８ｅにはライン圧Ｐ_L が供給されており、出力ポート７８ｆはダウンシフト用レシオコントロール弁７７のポート７７ｇと接続されている。さらに、出力ポート７８ｆとドレーンポート７８ｇとの間には、アップシフト用レシオコントロール弁７６のポート７６ｈと接続されたポート７８ｈが形成されている。

閉じ込み制御時には、両方のソレノイド弁ＤＳ１，ＤＳ２がＯＦＦ又はＯＮされるため、アップシフト用レシオコントロール弁７６は図４の右側位置、ダウンシフト用レシオコントロール弁７７は図４の左側位置となる。セカンダリ圧による荷重とスプリング荷重との和が、プライマリ圧による荷重のα倍に比べて相対的に大きい時には、レシオチェック弁７８は図４の左側位置にあり、レシオチェック弁７８の入力ポート７８ｅに供給されたライン圧Ｐ_L は、出力ポート７８ｆからダウンシフト用レシオコントロール弁７７のポート７７ｇ，７７ｆ、アップシフト用レシオコントロール弁７６のポート７６ｉ，７６ｆを介してプライマリ油室１３へ供給される。逆に、プライマリ圧による荷重のα倍が、セカンダリ圧による荷重とスプリング荷重との和に比べて相対的に大きい時には、レシオチェック弁７８は図４の右側位置に切り替わる。そのため、プライマリ圧は、出力ポート７８ｆ、ポート７８ｈから、アップシフト用レシオコントロール弁７６のポート７６ｈ，７６ｇを介してドレーンされる。実際には、レシオチェック弁７８のスプール７８ｂは、出力ポート７８ｆと入力ポート７８ｅとを接続する位置と、出力ポート７８ｆとポート７８ｈとを接続する位置との中間位置でバランスされる。このようにレシオチェック弁７８は、プライマリ圧とセカンダリ圧との比率が所定の関係となるようにプライマリ圧を制御し、所定の変速比に保持することができる。なお、レシオチェック弁７８とプライマリ油室１３とを結ぶ供給油路は、アップシフト用レシオコントロール弁７６及びダウンシフト用レシオコントロール弁７７を経由しており、ポート７８ｆと７７ｇ間の油路に小径なオリフィス９０が設定されている。これらオリフィス９０の作用により、閉じ込み制御への切替時に急変速するのを防止している。

挟圧コントロール弁７９は、セカンダリプーリ２１の作動油室２３の油圧（セカンダリ圧）を制御するための弁である。スプリング７９ｆによって一方向に付勢されたスプール７９ｇを備え、スプリング荷重と対向する一端側の信号ポート７９ａにソレノイドモジュレータ弁７３から一定圧Ｐsmが供給されている。入力ポート７９ｂにはライン圧Ｐ_L が供給されており、出力ポート７９ｃはセカンダリプーリ２１の作動油室２３と接続され、セカンダリ圧はポート７９ｄにフィードバックされている。スプリング７９ｆが収容された他端側の信号ポート７９ｅにはソレノイド圧Ｐsls が供給される。ポート７９ｈはドレーンポートである。そのため、信号ポート７９ｅに入力されたソレノイド圧Ｐsls を所定の増幅度で増幅した油圧を、セカンダリ圧としてセカンダリプーリ２１の作動油室２３に供給することができる。作動油室２３の油圧（セカンダリ圧）は油圧センサ１０８によって検出され、検出された油圧に基づいてベルト挟圧力又はベルト伝達トルクを求めることができる。

図５はソレノイド圧Ｐsls に対する、ライン圧Ｐ_L 、クラッチモジュレータ圧Ｐcm、クラッチ制御圧、及びセカンダリ圧の各特性を示す。ライン圧Ｐ_L はソレノイド圧Ｐsls にほぼ比例した油圧に調圧される。クラッチモジュレータ圧Ｐcmは、ソレノイド圧Ｐsls が所定値に達するまではライン圧Ｐ_L と同圧であり、所定値を超えると一定圧に制限される。また、逆転ブレーキＢ１又は直結クラッチＣ１には過渡状態においてソレノイド圧Ｐsls が直接供給されるので、クラッチ制御圧はソレノイド圧Ｐsls そのものとなる。セカンダリ圧はソレノイド圧Ｐsls に比例し、ライン圧Ｐ_L より僅かに低い油圧に調圧される。図５に示したように、クラッチ制御圧とセカンダリ圧は共にソレノイド圧Ｐsls によって制御されるが、常にセカンダリ圧がクラッチ制御圧を上回るように設定されている。

図６は、最Ｌｏｗ状態（可動シーブ１１ｂがストッパ１２ａに当接した状態）において、ダウンシフト用ソレノイド弁ＤＳ２に入力されるデューティ比と、プライマリ油室１３への単位時間当たりの流入空気量との相関関係を示したマップデータである。ここで、流入空気量は、デューティ比を変化させた時のプライマリ油室１３からの作動油の単位時間当たり排出量を測定し、この排出量から推定したものである。このマップデータは、個々の無段変速機において実験的に求め、電子制御装置１００のメモリに予め記憶されている。図６では、デューティ比がｄ１以下では流入空気量は０であり、ｄ１以上になると、流入空気量は比例的に増大し、デューティ比がｄ２以上では流入空気量は最大値となる。なお、図６はデューティ比と流入空気量との相関関係の一例を示したに過ぎず、ソレノイド弁ＤＳ２やレシオコントロール弁７６、７７によっては図６と異なる相関関係になることは明らかである。

図６では、ダウンシフト用ソレノイド弁ＤＳ２のデューティ比と単位時間当たりの流入空気量との１つの特性だけを示したが、例えば油温をパラメータとして複数の特性を設定してもよい。すなわち、低温時には作動油の粘性が高く、デューティ比に対する流入空気の流入量が低下する傾向があるため、低温時にはデューティ比信号に対する流入空気量を低く設定してもよい。また、低温時にデューティ比と流入空気量との相関関係を維持できなくなる場合には、暖機時のみ図６の特性を利用するようにしてもよい。

図７は、デューティ比の変化と積算空気量との関係を示したデータである。積算空気量は、デューティ比に対応する単位時間当たりの流入空気量を図６から求め、それを時間積分することで、簡単に計算することができる。図示するように、ダウンシフト用ソレノイド弁ＤＳ２に入力されるデューティ比をｄ１から段階的に上昇させたとき、プライマリ油室１３に入る積算空気量は二次関数的に上昇することがわかる。図７はデューティ比及び積算空気量の時間変化の一例に過ぎず、油圧回路の構成やデューティ比によって図７とは異なる変化になる場合があることは明らかである。

次に、本発明にかかる無段変速機の制御方法について、図８のタイムチャートを参照しながら説明する。図８は、車両が減速状態から停車し、アイドルストップ判定の後、エンジンが自動停止した時の制御の一例であり、車速、プーリ比、エンジン回転数、ソレノイド弁ＤＳ１，ＤＳ２の作動、プライマリ油圧の各時間変化を示している。プライマリ油圧において、実線は本発明の油圧変化、破線は従来（図１０参照）の油圧変化である。

図８において、ｔ１はプーリ比が最Ｌｏｗに到達した時点、ｔ２’は閉じ込み制御の開始時、ｔ３はアイドルストップ実施判定時、ｔ４はエンジン停止時、ｔ５はエンジン再始動時であり、閉じ込み制御の開始時（ｔ２’）以外は図１０と同様である。減速状態から車両停止に至る場合、車両停止までに無段変速機のプーリ比を最Ｌｏｗ状態まで戻す必要があるため、ソレノイド弁ＤＳ１をＯＦＦ、ソレノイド弁ＤＳ２をＯＮ（例えばデューティ比ｄ１以上）させる。そのため、プライマリ油室１３の作動油はレシオコントロール弁７６，７７のポート７６ｆ、７６ｉ、７７ｆ、７７ｅを介して排出され、最Ｌｏｗ状態到達後も作動油の排出は継続される。最Ｌｏｗに到達すると、プライマリプーリ１１の可動シーブ１１ｂはストッパ１２ａに当接するため、プライマリ油室１３の容積変化がなくなり、それ以後は排出された作動油の体積相当分の空気がプライマリ油室１３内に流入する。具体的には、最Ｌｏｗに戻った後も、作動油が軸心穴１０ａとオイルパンとの油面差（ヘッドＨ）によってレシオコントロール弁７６，７７を介して排出されるため、シール４２が配置された変速機ケース４０の油路４１とプライマリ軸１０の軸心穴１０ａとの接続部、あるいはシール４３が配置されたシリンダ１２の内周面と可動シーブ１１ｂの外周面との隙間から空気が流入する（図２参照）。

本発明では、時刻ｔ１でプーリ比が最Ｌｏｗに到達したと判定された場合、ソレノイド弁ＤＳ２への指令デューティ比を検出し、その指令デューティ比に対する流入空気量を図６から読み出し、最Ｌｏｗ到達時（ｔ１）からの積算空気量を計算する。この積算空気量が基準値を越えたとき（ｔ２’）、閉じ込み制御を開始する。この基準値は、例えばエンジンの再始動時にベルト滑りが発生しないような空気量を基準として決定され、例えば１０ｃｍ³ 程度に設定される。閉じ込み制御の開始時（ｔ２’）は、従来における閉じ込み制御の開始（ｔ２，図１０参照）に比べて早い。そのため、空気の流入時間が短くなり、プライマリ油室１３への空気の流入量を抑制できる。

閉じ込み制御では、ソレノイド弁ＤＳ１、ＤＳ２が共にＯＦＦされ、プライマリ油室１３にはレシオチェック弁７８から油圧が供給される。しかし、供給油路中に設定されたオリフィス９０（図４参照）のために作動油の充填が遅れる。本実施例では、積算空気量が基準値を越えたときに閉じ込み制御を開始するので、従来に比べて閉じ込み制御期間（ｔ２’〜ｔ４）を長くすることができ、エンジン停止までの間にプライマリ油室１３の空気溜まりを確実に解消できる。なお、図８から明らかなように、閉じ込み制御におけるプライマリ油圧の上昇勾配は、従来例（図１０）における上昇勾配より大きい。その理由は、プライマリ油室１３に入った空気量が少ない状態から閉じ込み制御を開始するので、作動油の充填が早く、速やかに昇圧するからである。

時刻ｔ５でエンジン再始動を行った時、プライマリ油室１３の空気が既に排出されているので、プライマリ油室１３の油圧が速やかに立ち上がり、ベルト挟圧の昇圧遅れをなくし、よってベルト滑りの発生を防止することができる。また、アイドルストップ復帰時に速やかにエンジン駆動力を伝達可能となるので、再始動時の発進性能が向上する。

図９は、本発明に係る無段変速機の制御方法の一例を示す。まず、ベルトＬｏｗ戻り判定を実施する（ステップＳ１）。このＬｏｗ戻り判定は、車速が所定車速Ｖ１より低く、プーリ比が最Ｌｏｗに近い所定値Ｒ１より大きく、かつソレノイド弁ＤＳ２のデューティ比が所定デューティ比ｄ１より大きい状態が所定時間継続したかどうかで判定する。Ｌｏｗ戻り判定が否定された場合には、次に車速がＶ１より低速のＶ２より低いかどうかを判定し（ステップＳ２）、車速＜Ｖ２でかつ最Ｌｏｗに戻っていない場合は、Ｌｏｗ戻しをあきらめ、閉じ込み制御を実施し（ステップＳ３）、続いてアイドルストップ（ＩＤＳ）を作動させる（ステップＳ４）。

次にソレノイド弁ＤＳ２のデューティ比に対応した流入空気量（Ｑ）を推定し（ステップＳ５）、ついで流入空気量Ｑから積算空気量を計算し、この積算空気量を基準値Ｑ１と比較する（ステップＳ６）。基準値Ｑ１としては、例えば１０ｃｍ³ 程度とすることができる。積算空気量≦Ｑ１の場合には、プライマリ油室の空気量が許容量以下であるので、変速制御を継続する（ステップＳ７）。変速制御とは、プーリ比をＬｏｗ側へ制御するためのソレノイド弁ＤＳ２のデューティ制御のことである。車両が完全に停止したかどうかを判定し（ステップＳ８）、完全停止した場合にはアイドルストップ（ＩＤＳ）を作動させる（ステップＳ９）。一方、積算空気量＞Ｑ１の場合には、プライマリ油室に許容できない空気量が入ったと考えられるので、閉じ込み制御を即座に実施し（ステップＳ１０）、次いで車両が完全に停止したかどうかを判定し（ステップＳ１１）、完全停止した場合にはアイドルストップ（ＩＤＳ）を作動させる（ステップＳ１２）。閉じ込み制御の開始を早めているため、アイドルストップ時において既にプライマリ油室には殆ど空気が残留しておらず、次にエンジンを再始動した時の昇圧応答遅れを防止できる。

図９では、プライマリ油室１３への流入空気量に応じて閉じ込み制御の開始を早める方法について説明したが、流入空気量に応じてアイドルストップ実施判定を変更してもよい。例えば、図１０に示すように積算空気量が基準値Ｑ１を越えたと判定したとき、変速制御を継続し（ステップＳ１３）、車両が完全に停止したことを判定した後も（ステップＳ１４）、アイドルストップ（ＩＤＳ）を禁止する（ステップＳ１５）。つまり、他のアイドルストップ条件を全て満足した場合であっても、アイドルストップを実施しない。この場合には、閉じ込み制御を実施しなくてもよいし、従来（図１０）と同様に車両停止後に開始してもよい。

さらに、図１０のＩＤＳ作動の禁止に代えて、ＩＤＳを作動させると共に、エンジン再始動時のベルト入力トルクを制限してもよい。具体的には、油圧応答遅れ分、ベルト滑り防止のため、再始動時のエンジントルクを制限したり、クラッチ係合トルクを制限することによって、ベルト入力トルクを制限してもよい。

本発明では、プライマリ油室１３への流入空気量を推定できるので、上述のような閉じ込み制御の開始早期化、アイドルストップ禁止、ベルト入力トルクの制限などのような、ベルト滑り及び発進性能低下を抑制するための対策を速やかに決定することが可能になる。本発明では、制御ソフトウエアを変更するだけで、既存の装置（油圧回路を含む）を用いて積算空気量を推定できるので、コスト上昇を招かず、安価に実現できる。

前記説明では、アイドルストップ車を対象として説明したが、非アイドルストップ車においても、最大プーリ比状態で減速走行する場合にプライマリ油室への空気入りが発生するので、本発明を同様に適用できる。

前記実施例では、レシオコントロール弁としてアップシフト用とダウンシフト用の２個のレシオコントロール弁７６、７７を設け、両方のコントロール弁に対してアップシフト用ソレノイド弁ＤＳ１とダウンシフト用ソレノイド弁ＤＳ２とからそれぞれ信号圧を対向して入力することで、プライマリ油室１３の作動油を流量制御したが、レシオコントロール弁を単一の流量制御弁で構成し、その両端にアップシフト用ソレノイド弁ＤＳ１とダウンシフト用ソレノイド弁ＤＳ２の信号圧を対向して入力することで、プライマリ油室１３の作動油を流量制御してもよい。また、レシオチェック弁７８の出力圧をレシオコントロール弁７６、７７を介してプライマリ油室１３へ供給するようにしたが、これに限るものではなく、別の油路を介して供給してもよい。この場合には、この別の油路中に急変速を防止するためのオリフィスを設定するのがよい。

１ エンジン
２ 無段変速機
４ 変速装置
６ オイルポンプ
７ 油圧制御装置
１１ プライマリプーリ
１３ プライマリ油室
２１ セカンダリプーリ
２３ セカンダリ油室
７６ アップシフト用レシオコントロール弁（流量制御弁）
７７ ダウンシフト用レシオコントロール弁（流量制御弁）
７８ レシオチェック弁（圧力制御弁）
７９ 挟圧コントロール弁
９０ オリフィス
１００ 電子制御装置
１０１ エンジン回転数センサ
１０２ セカンダリプーリ回転数センサ
１０３ スロットル開度センサ
１０４ シフト位置センサ
１０５ プライマリプーリ回転数センサ
１０８ 油圧センサ
ＳＬＳ リニアソレノイド弁
ＤＳ１ アップシフト用ソレノイド弁
ＤＳ２ ダウンシフト用ソレノイド弁

Claims (2)

1. ベルトが巻きかけられたプライマリプーリとセカンダリプーリとを有し、
   前記両プーリにはそれぞれ可動シーブを作動させる油室が設けられ、
   前記プライマリプーリの油室への作動油量を、アップシフト用ソレノイド弁とダウンシフト用ソレノイド弁とから信号圧が対向して入力された流量制御弁で制御することによって、プーリ比を制御し、前記セカンダリプーリの油室への供給油圧を挟圧コントロール弁で制御することによって、ベルト挟圧を制御するものであり、
   最大プーリ比状態において前記プライマリプーリの可動シーブがストッパに当たって停止するように構成されたベルト式無段変速機において、
   前記無段変速機のプーリ比を判定する手段と、
   前記ダウンシフト用ソレノイド弁へのデューティ比信号と前記プライマリプーリの油室への単位時間当たりの流入空気量との相関関係を、予め記憶する手段と、
   前記ダウンシフト用ソレノイド弁に指令されたデューティ比信号を検出する手段と、
   前記プーリ比判定手段が最大プーリ比に到達したと判定した場合に、前記相関関係から前記ダウンシフト用ソレノイド弁への指令デューティ比信号に対応した単位時間当たりの流入空気量を求め、この流入空気量を用いて最大プーリ比到達時からの前記プライマリプーリの油室への積算流入空気量を計算する手段と、
   を備えたことを特徴とするベルト式無段変速機の流入空気量推定装置。
2. 請求項１に記載の流入空気量推定装置と、
   前記流量制御弁に代わって、前記プライマリプーリの油室への供給油圧を制御してプーリ比を保持する圧力制御弁と、
   前記計算された積算流入空気量を所定の基準値と比較し、前記積算流入空気量が前記基準値を越えたとき、前記流量制御弁から前記圧力制御弁へと前記プライマリプーリの油室への供給油路を切り替える切り替え手段と、を備えたことを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。

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