JP5581251B2 - 無段変速機の変速制御装置及びその変速制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機におけるプーリ比の制御に関する。

プライマリプーリとセカンダリプーリとに駆動ベルトを掛け回し、プライマリプーリ及びセカンダリプーリの各プーリ幅を変化させることで変速動作を行う無段変速機が知られている。プーリ比は、両プーリの回転速度に基づいて演算される実プーリ比と、変速マップによって規定される目標プーリ比との偏差に応じて設定されるフィードバック量に基づいてフィードバック制御される。

駆動ベルトには、ベルト張力により伸びが生じる。駆動ベルトが伸びると達成可能な実プーリ比が変化する。変速マップ上の最Ｌｏｗ線及び最Ｈｉｇｈ線は一定の変速線であるので、目標プーリ比が最Ｌｏｗ状態又は最Ｈｉｇｈ状態でベルトの伸びが生じると、目標プーリ比に対して実プーリ比が変動し、これを解消するためフィードバック量が蓄積される。

フィードバック量が蓄積されると、変速指令が出力された場合に、一旦蓄積されたフィードバック量が解消されるまで実プーリ比が変化しなくなるので、変速動作に遅れが生じる可能性がある。

例えば、プーリ比が最も小さい最Ｈｉｇｈの状態では、ベルトに伸びが生じてＬｏｗ側へと変動した実プーリ比を目標プーリ比に近付けるため、Ｈｉｇｈ側へ向けたフィードバック量が蓄積される。このような状態で、運転状態の変化によってダウンシフト指令が出力されると、一旦Ｈｉｇｈ側へ向けて蓄積されたフィードバック量が解消され、さらにＬｏｗ側へ向けたフィードバック量が設定されるまでは、実プーリ比が変化しないので、ダウンシフト動作が遅延する。

そこで、特許文献１には、目標プーリ比の上限値（最Ｈｉｇｈ変速線）及び下限値（最Ｌｏｗ変速線）を入力トルクに応じて変化させることで、実プーリ比と目標プーリ比との偏差を低下させてフィードバック量の蓄積を抑制することが記載されている。

特開２００６−１８９０７９公報

しかし、上記従来の技術では、最Ｈｉｇｈ状態と最Ｌｏｗ状態との間である中間の変速領域については考慮されていないため、全変速領域においてフィードバック量の蓄積を抑制して適切な変速制御を行うことはできない。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、全変速領域においてフィードバック量の蓄積を抑制して変速動作の遅延を防止することを目的とする。

本発明のある態様によれば、入力側のプライマリプーリと、出力側のセカンダリプーリと、各プーリに掛け回される帯状の駆動力伝達部材とを有し、各プーリと駆動力伝達部材との接触半径を変化させることでプーリ比が変化する無段変速機の変速制御装置であって、車両の運転状態に基づいて目標プーリ比を演算する目標プーリ比演算手段と、プライマリプーリへの入力トルクと目標プーリ比とに基づいて、駆動力伝達部材の伸びによって変化するプーリ比の変化量を推定するプーリ比変化量推定手段と、目標プーリ比にプーリ比変化量を加算することで、駆動力伝達部材の伸びが生じた場合のプーリ比である伸び後プーリ比を演算する伸び後プーリ比演算手段と、実プーリ比を伸び後プーリ比へと制御するプーリ比制御手段と、を備え、プーリ比変化量推定手段によって推定されるプーリ比変化量は、目標プーリ比が１より大きい場合、正の値として推定され、目標プーリ比が１より小さい場合、負の値として推定され、プライマリプーリへの入力トルクが大きいほど絶対値が大きくなるように推定される、ことを特徴とする無段変速機の変速制御装置が提供される。

また、本発明の別の態様によれば、入力側のプライマリプーリと、出力側のセカンダリプーリと、各プーリに掛け回される帯状の駆動力伝達部材とを有し、各プーリと駆動力伝達部材との接触半径を変化させることでプーリ比が変化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プーリ比を演算する手順と、プライマリプーリへの入力トルクと目標プーリ比とに基づいて、駆動力伝達部材の伸びによって変化するプーリ比の変化量を推定する手順と、目標プーリ比にプーリ比変化量を加算することで駆動力伝達部材の伸びが生じた場合のプーリ比である伸び後プーリ比を演算する手順と、実プーリ比を伸び後プーリ比へと制御する手順と、を備え、プーリ比の変化量を推定する手順によって推定されるプーリ比変化量は、目標プーリ比が１より大きい場合、正の値として推定され、目標プーリ比が１より小さい場合、負の値として推定され、プライマリプーリへの入力トルクが大きいほど絶対値が大きくなるように推定される、ことを特徴とする無段変速機の変速制御方法が提供される。

これらの態様によれば、駆動力伝達部材の伸びによって変化するプーリ比の変化量を推定し、推定されたプーリ比変化量を目標プーリ比に加算した伸び後プーリ比に基づいて変速制御が行われるので、全変速領域においてフィードバック量の蓄積を抑制することができ、変速動作の遅延を防止することができる。

本実施形態に係る無段変速機の変速制御装置の概略構成図である。 ベルトの伸びによるプーリ比の変化について説明するための図である。 ＣＶＴＣＵで行う制御の流れを示すフローチャートである。 ベルトの伸びによるプーリ比変化量を演算するためのマップである。 ベルトが伸びた場合のプライマリ径を演算するためのマップである。 本実施形態に係る無段変速機の変速制御装置の作用を説明する図である。 本実施形態に係る無段変速機の変速制御装置の作用を説明する図である。

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。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は本実施形態における無段変速機１０の変速制御装置を示す概略構成図である。無段変速機１０は、プライマリプーリ１１と、セカンダリプーリ１２と、ベルト１３と、ＣＶＴコントロールユニット２０（以下「ＣＶＴＣＵ」という）と、油圧コントロールユニット３０とを備え、ライン圧を元圧として変速動作を行う。

プライマリプーリ１１は、この無段変速機１０にエンジン１の回転を入力する入力軸側のプーリである。プライマリプーリ１１は、入力軸１１ｄと一体となって回転する固定円錐板１１ｂと、この固定円錐板１１ｂに対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、プライマリプーリシリンダ室１１ｃへ作用する油圧によって軸方向へ変位可能な可動円錐板１１ａとを備える。プライマリプーリ１１は、前後進切り替え機構３、ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータ２を介してエンジン１に連結され、そのエンジン１の回転を入力する。プライマリプーリ１１の回転速度は、プライマリプーリ回転速度センサ２６によって検出される。

ベルト１３は、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に巻き掛けられ、プライマリプーリ１１の回転をセカンダリプーリ１２に伝達する。ベルト１３は、リンクやピンによって多数のブロックを帯状に連結して構成されるチェーンベルトであり、以下の明細書中では単に「ベルト」と記載する。なお、チェーンベルトに限らず、帯状のリングによって多数のエレメントを連結したＶベルト等であってもよい。

セカンダリプーリ１２は、ベルト１３によって伝達された回転をディファレンシャル４に出力する。セカンダリプーリ１２は、出力軸１２ｄと一体となって回転する固定円錐板１２ｂと、この固定円錐板１２ｂに対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、セカンダリプーリシリンダ室１２ｃへ作用する油圧に応じて軸方向へ変位可能な可動円錐板１２ａとを備える。

セカンダリプーリ１２は、アイドラギア１４及びアイドラシャフトを介してディファレンシャル４を連結しており、このディファレンシャル４に回転を出力する。セカンダリプーリ１２の回転速度は、セカンダリプーリ回転速度センサ２７によって検出される。なお、このセカンダリプーリ１２の回転速度から車速を算出することができる。

ＣＶＴＣＵ２０は、インヒビタスイッチ２３、アクセルペダルストローク量センサ２４、油温センサ２５、プライマリプーリ回転速度センサ２６、セカンダリプーリ回転速度センサ２７等からの信号や、エンジンコントロールユニット２１からの入力トルク情報に基づいて、予め記憶されている変速線を参照してプーリ比（セカンダリプーリ１２の有効半径をプライマリプーリ１１の有効半径で除した値）や接触摩擦力を決定し、油圧コントロールユニット３０に指令を送信して、無段変速機１０を制御する。

油圧コントロールユニット３０は、ＣＶＴＣＵ２０からの指令に基づいて応動する。油圧コントロールユニット３０は、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に対して油圧を供給し、可動円錐板１１ａ及び可動円錐板１２ａを回転軸方向に往復移動させる。

可動円錐板１１ａ及び可動円錐板１２ａが移動するとプーリ溝幅が変化する。すると、ベルト１３が、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２上で移動する。これによって、ベルト１３のプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に対する接触半径が変わり、プーリ比及びベルト１３の接触摩擦力がコントロールされる。

エンジン１の回転が、トルクコンバータ２、前後進切り替え機構３を介して無段変速機１０へ入力され、プライマリプーリ１１からベルト１３、セカンダリプーリ１２を介してディファレンシャル４へ伝達される。

アクセルペダルが踏み込まれたり、マニュアルモードでシフトチェンジされると、プライマリプーリ１１の可動円錐板１１ａ及びセカンダリプーリ１２の可動円錐板１２ａを軸方向へ変位させて、ベルト１３との接触半径を変更することにより、プーリ比を連続的に変化させる。

プーリ比は、車速とプライマリ回転速度との関係を示す変速線がスロットル開度毎に複数用意された変速マップに基づいて、車速とスロットル開度とに応じたプライマリ回転速度が検索されることで設定される。

次に、ベルト１３の伸びによるプーリ比の変化について図２を参照しながら説明する。

ベルト１３には、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２の間におけるベルト張力によって伸びが生じる。ベルト１３が伸びるとベルト１３と各プーリ１１、１２との接触半径が大きくなるので、プーリ比が変化する。プーリ比が１の場合には、各プーリ１１、１２の溝幅が一様に変化するのでプーリ比は変化しないが、プーリ比が１より大きい又は小さい場合には、プーリ比がＬｏｗ側へと変化する。

図２（ａ）に示すように、車速及びアクセルペダル操作量によって規定される運転状態が点Ａの状態にある場合、ベルト１３が伸びると実プーリ比がＬｏｗ側へと変化して点Ｂの状態となる。これにより、実プーリ比と目標プーリ比との偏差が大きくなるので、偏差を解消するためフィードバック量が増大する。フィードバック量が蓄積されると、次回変速指令が出力された場合に蓄積された分のフィードバック量を解消するまで変速動作が停滞するので、変速動作が遅延する可能性がある。

また、図２（ｂ）に示すように、ベルト１３の伸びによるプーリ比の変化量分だけ目標プーリ比をＬｏｗ側へと変更しておくで、目標プーリ比との偏差を小さくしフィードバック量の蓄積を抑制することも考えられるが、プーリ比をＬｏｗ側へとシフトすることで所望の車速を維持するためにはプライマリプーリ１１の回転速度が上昇するので、エンジン回転速度を上昇させる必要がある。エンジン回転速度の上昇により運転性及び燃費が悪化する可能性がある。

そこで、本実施形態では以下のような制御を行っている。図３は、ＣＶＴＣＵ２０で行う制御の流れを示すフローチャートである。図３に示す制御は微少時間（例えば１０ｍｓ）ごとに繰り返し行われる。

ステップＳ１においてＣＶＴＣＵ２０は、車速及びスロットル開度を読み込む。

ステップＳ２においてＣＶＴＣＵ２０は、目標回転速度を演算する。目標回転速度は、車速とプライマリプーリ１１の回転速度との関係を示す変速線がスロットル開度毎に複数用意された変速マップに基づいて、車速とスロットル開度とに応じたプライマリ回転速度が検索されることで設定される。

ステップＳ３においてＣＶＴＣＵ２０は、目標プーリ比を演算する。目標プーリ比は、目標回転速度からセカンダリプーリ１２の回転速度を除算することで演算される。

ステップＳ４においてＣＶＴＣＵ２０は、ベルトの伸びの要因となる入力トルクを読み込む。

ステップＳ５においてＣＶＴＣＵ２０は、プーリ比変化量を推定する。プーリ比変化量は、ベルト１３の伸びによるプーリ比の変化量であり、図４のマップを参照して演算される。図４は、プーリ比、入力トルク、及びプーリ比変化量の関係を示すマップである。プーリ比変化量は、目標プーリ比が１の場合を境にして、１より大きい場合正の値となり、１より小さい場合負の値となる。また、プーリ比変化量は入力トルクが大きいほど絶対値が大きくなるように演算される。入力トルクに加えてプーリ推力（油圧）、プーリ回転速度、油温等に応じて演算してもよい。

ステップＳ６においてＣＶＴＣＵ２０は、ベルト伸び後プーリ比を演算する。ベルト伸び後プーリ比は、ベルト１３が伸びた場合の目標プーリ比であり、ステップＳ３において演算された目標プーリ比に、ステップＳ５において演算されたプーリ比変化量を加算することで演算される。例えば、目標プーリ比が１．５、プーリ比変化量が０．０１である場合には、補正後目標プーリ比は１．５＋０．０１＝１．５１となり、目標プーリ比が０．５、プーリ比変化量が−０．０１である場合には、補正後目標プーリ比は０．５＋（−０．０１）＝０．４９となる。

ステップＳ７においてＣＶＴＣＵ２０は、ベルト伸び後プライマリ径を推定する。ベルト伸び後プライマリ径は、ベルト１３が伸びた場合のプライマリプーリ１１に対するベルト１３の接触径であり、図５のマップを参照して演算される。図５は、目標プーリ比、入力トルク、及び伸び後プライマリ径の関係を示すマップである。伸び後プライマリ径は、目標プーリ比が小さい（Ｈｉｇｈ側である）ほど、また入力トルクが大きいほど大きくなるように演算される。入力トルクに加えてプーリ推力（油圧）、プーリ回転速度、油温等に応じて演算してもよい。

ここで、ベルト１３が伸びると、各プーリ１１、１２の回転速度比から演算されるプーリ比と、各プーリ１１、１２に対するベルト１３の接触半径比から演算されるプーリ比との間に誤差が生じる。本ステップでは当該誤差を解消するためベルト１３の伸び後プライマリ径を演算している。

ステップＳ８においてＣＶＴＣＵ２０は、ベルト伸び後セカンダリ径を演算する。ベルト伸び後セカンダリ径は、ベルト１３が伸びた場合のセカンダリプーリ１２に対するベルト１３の接触径であり、ステップＳ７において演算されたベルト伸び後プライマリ径にベルト伸び後プーリ比を積算することで演算される。

ステップＳ９においてＣＶＴＣＵ２０は、ベルト伸び後セカンダリ回転速度を演算する。ベルト伸び後セカンダリ回転速度は、ベルト１３が伸びた場合のセカンダリプーリ１２の回転速度であり、ベルト伸び後セカンダリ径からベルト１３の伸びがない状態におけるセカンダリ径を除算し、さらにセカンダリ回転速度を乗算することで演算される。

ステップＳ１０においてＣＶＴＣＵ２０は、ベルト伸び後プライマリ回転速度を演算する。ベルト伸び後プライマリ回転速度は、ベルト１３が伸びた場合のプライマリプーリ１１の回転速度であり、ベルト伸び後セカンダリ回転速度にベルト伸び後プーリ比を乗算することで演算される。

ステップＳ１１においてＣＶＴＣＵ２０は、ベルト伸び後車速を演算する。ベルト伸び後車速はベルト１３が伸びた場合の車速であり、ベルト伸び後プライマリ回転速度、ベルト伸び後プーリ比、及びセカンダリプーリ１２から車両の駆動輪までの間に介装される各ギア１４の減速比に基づいて演算される。

ステップＳ１２においてＣＶＴＣＵ２０は、ベルト伸び前後の車速変化率を演算する。ベルト伸び前後の車速変化率は、ステップＳ１において読み込まれた車速からベルト伸び後車速を除算することで演算される。

ステップＳ１３においてＣＶＴＣＵ２０は、補正後目標プーリ比を演算する。補正後目標プーリ比は、ベルト伸び後プーリ比からベルト伸び前後の車速変化率を除算することで演算される。

ステップＳ１４において、ＣＶＴＣＵ２０は、補正後目標プーリ比に基づいて実プーリ比が補正後目標プーリ比となるように、プライマリプーリ圧及びセカンダリプーリ圧を設定して変速制御を行う。

次に、本実施形態の作用について図６及び図７を参照しながら説明する。

図６は、本実施形態の制御による目標プーリ比の変化を示す図である。車速及びスロットル開度によって演算される目標プーリ比を示す変速線（実線）上の運転状態である点Ａは、ベルト１３の伸びを考慮するとベルト伸び後プーリ比を示す変速線（点線）上の点Ｂになると推定される。車速を点Ａの状態と同一の車速に維持するためにはプライマリ回転速度を上昇させて点Ｃの状態まで移行させる必要がある。しかし、点Ｃに移行するとプライマリ回転速度が上昇してエンジン１の回転速度が上昇してしまう。

そこで、本実施形態では、点Ａから点Ｂへの車速の変化率に応じてベルト伸び後プーリ比を補正して補正後目標プーリ比を設定する。これにより、運転状態は補正後目標プーリ比を示す変速線（一点鎖線）上で点Ａと同一の車速を維持する点Ｄの状態へと移行する。

これをタイムチャートで示すと図７に示すようになる。図７は、運転者がアクセルペダルを徐々に踏み増し、その後アクセルペダルを戻す状況を示している。スロットル開度の変化に応じて目標プーリ比が変化し車速が変化していく。実線で示される目標プーリ比は、ベルト１３の伸びによって点線で示されるベルト伸び後プーリ比になると推定されるが、車速の変化率に応じて補正され、一点鎖線で示される補正後目標プーリ比となる。

同様に、プライマリ回転速度は、所望の車速を維持させるとベルト１３の伸びによって点線で示されるベルト伸び後プライマリ回転速度となってしまうところ、プーリ比が補正されることで補正後プライマリ回転速度となる。

これにより、プーリ比の変化にかかわらず、所望の車速を維持しながら入力回転速度（プライマリ回転速度）の上昇を抑制することができる。

以上のように本実施形態では、ベルト１３の伸びによって変化するプーリ比の変化量を推定し、推定されたプーリ比変化量を目標プーリ比に加算した伸び後プーリ比に基づいて変速制御が行われるので、ベルト１３の伸びによって実プーリ比と目標プーリ比とが大きく乖離することによるフィードバック量の蓄積を全変速領域において抑制することができ、変速動作の遅延を防止することができる（請求項１、４に対応）。

また、プーリ比変化量は、目標プーリ比が１の場合を境にして、１より大きい場合正の値として推定され、１より小さい場合負の値として推定されるので、ベルト１３の伸びによるプーリ比の変化方向を適切に推定することができ、ベルト１３の伸びによって発生するフィードバック量の蓄積をより確実に抑制することができる（請求項２に対応）。

さらに、目標プーリ比、入力トルク、プーリ推力（油圧）、及びプライマリプーリ１１の回転速度に基づいてベルト１３の伸び前後の車速変化率が演算され、車速変化率の分だけベルト伸び後プーリ比を補正するので、補正後目標プーリ比に基づいて変速制御を行うことで、ベルト１３に伸びが生じてもプライマリ回転速度の上昇を抑制しながら所望の車速を維持することができる。これにより、エンジン回転速度の上昇による運転性及び燃費の悪化、並びに車速の変化による運転性の悪化を防止することができる（請求項３に対応）。

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。

１１ プライマリプーリ
１２ セカンダリプーリ
１３ チェーンベルト（駆動力伝達部材）
Ｓ３ 目標プーリ比演算手段
Ｓ５ プーリ比変化量推定手段
Ｓ６ 伸び後プーリ比演算手段
Ｓ１１ 車速変化率演算手段
Ｓ１３ 補正後目標プーリ比演算手段
Ｓ１４ プーリ比制御手段

Claims (3)

1. 入力側のプライマリプーリと、出力側のセカンダリプーリと、各プーリに掛け回される帯状の駆動力伝達部材とを有し、各プーリと前記駆動力伝達部材との接触半径を変化させることでプーリ比が変化する無段変速機の変速制御装置であって、
   車両の運転状態に基づいて目標プーリ比を演算する目標プーリ比演算手段と、
   前記プライマリプーリへの入力トルクと前記目標プーリ比とに基づいて、前記駆動力伝達部材の伸びによって変化するプーリ比の変化量を推定するプーリ比変化量推定手段と、
   前記目標プーリ比に前記プーリ比変化量を加算することで、前記駆動力伝達部材の伸びが生じた場合のプーリ比である伸び後プーリ比を演算する伸び後プーリ比演算手段と、
   実プーリ比を前記伸び後プーリ比へと制御するプーリ比制御手段と、
   を備え、
   前記プーリ比変化量推定手段によって推定される前記プーリ比変化量は、前記目標プーリ比が１より大きい場合、正の値として推定され、前記目標プーリ比が１より小さい場合、負の値として推定され、前記プライマリプーリへの入力トルクが大きいほど絶対値が大きくなるように推定される、
   ことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
2. 請求項１に記載の無段変速機の変速制御装置であって、
   前記伸び後プーリ比に基づいて前記駆動力伝達部材の伸びが生じた場合の車速の変化率を演算する車速変化率演算手段と、
   前記伸び後プーリ比から前記車速の変化率を除算することで補正後目標プーリ比を演算する補正後目標プーリ比演算手段と、
   を備え、
   前記プーリ比制御手段は、実プーリ比を前記補正後目標プーリ比へと制御する、
   ことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
3. 入力側のプライマリプーリと、出力側のセカンダリプーリと、各プーリに掛け回される帯状の駆動力伝達部材とを有し、各プーリと前記駆動力伝達部材との接触半径を変化させることでプーリ比が変化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プーリ比を演算する手順と、
   前記プライマリプーリへの入力トルクと前記目標プーリ比とに基づいて、前記駆動力伝達部材の伸びによって変化するプーリ比の変化量を推定する手順と、
   前記目標プーリ比に前記プーリ比変化量を加算することで前記駆動力伝達部材の伸びが生じた場合のプーリ比である伸び後プーリ比を演算する手順と、
   実プーリ比を前記伸び後プーリ比へと制御する手順と、
   を備え、
   前記プーリ比の変化量を推定する手順によって推定される前記プーリ比変化量は、前記目標プーリ比が１より大きい場合、正の値として推定され、前記目標プーリ比が１より小さい場合、負の値として推定され、前記プライマリプーリへの入力トルクが大きいほど絶対値が大きくなるように推定される、
   ことを特徴とする無段変速機の変速制御方法。

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