JP5624419B2 - 無段変速機用油圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機のベルトに作用させる目標挟圧と、ベルトに作用している実挟圧との対応を学習する学習制御を実施可能な無段変速機用油圧制御装置に関する。

従来、無段変速機を備えた車両には、下記特許文献１に開示されている変速機の油圧制御装置等の制御装置が搭載されている。特許文献１の油圧制御装置は、車両が停車中であって変速動作に影響がない条件下において低圧、中圧、及び高圧の油圧を発生させることにより、油圧スイッチの応答の有無に応じて作動圧の補正量を学習する学習制御を実施することができる。

特許第３７３８６６５号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている油圧制御装置では、学習制御を実施するために、あえて油圧を低圧、中圧、及び高圧に調整する必要があり、その分だけ燃費の悪化を招くことになる。また、学習制御の際に油圧を低圧、中圧、及び高圧に調整するための油圧制御を行わねばならず、その分だけ装置構成や制御プログラムが複雑になり、製造コストが高くつくという問題もある。更に、油圧を高圧に調整した場合は、オイルポンプの負荷が大きくなるため、エンジンの回転数を増大させるアイドルアップ運転を行わなければエンスト（engine stall）を起こすおそれがある。また、アイドルアップ運転を行うことにより学習に適した作動状態を形成することとすると、学習を実施可能なタイミングが少なくなってしまうという問題もある。

そこで、本発明は、学習制御の際に特別な油圧の調整を必要とせず、燃費の悪化を招くことなく学習制御を実施可能であって、シンプルな装置構成や制御プログラムにより構成可能な無段変速機用油圧制御装置の提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明の無段変速機用油圧制御装置は、エンジンと、前記エンジンによって駆動されるオイルポンプと、前記オイルポンプの作動に伴って供給される油圧によりベルトに対して挟圧を作用させることが可能なベルト式無段変速機と、前記エンジンの動力を駆動輪に伝達するベルト式無段変速装置と、を備え、停車中にエンジン負荷が増大したときに、エンジン負荷の増大に応じて前記エンジンの回転数を増大させるアイドルアップ運転を実施可能な車両に用いられるものである。本発明の無段変速機用油圧制御装置は、前記ベルトに作用させる挟圧として設定された目標挟圧に基づいて前記ベルトに作用させる挟圧を調整可能なものであり、前記アイドルアップ運転に伴って前記エンジンの回転数が所定の閾値以上である期間が所定時間以上に亘って継続することを条件として、前記ベルトに作用させる目標挟圧を設定し、前記目標挟圧と前記ベルトに作用している実挟圧との対応関係を学習する学習制御を実施することが可能であり、停車中に補機の作動や前記エンジンの暖機運転等に伴って前記エンジン負荷が増大したときに、該エンジン負荷の増大に応じて前記エンジンの回転数を増大させるアイドルアップ運転時に前記学習制御を実施する。

本発明の無段変速機用油圧制御装置は、停車中に補機の作動や前記エンジンの暖機運転等に伴って前記エンジン負荷が増大したときに、該エンジン負荷の増大に応じて前記エンジンの回転数を増大させるアイドルアップ運転によりエンジン回転数が所定の閾値以上に到達した状態において、ベルト式無段変速装置のベルトに作用する挟圧を所定圧力以上の高圧域まで昇圧させた状態となることを条件として学習制御を実施するものであり、中圧域や高圧域における学習制御のためにエンジン回転数をあえて上昇させる必要がない。従って、本発明の無段変速機用油圧制御装置によれば、学習制御に伴う燃費の悪化を抑制することが可能となる。また、本発明の無段変速機用油圧制御装置は、例えばエアコンディショナやラジエータファン等の使用に伴う負荷の増大をまかなうべく実施されるアイドルアップ運転を利用するものであり、装置構成や制御プログラムがシンプルなもので済むため、その分だけ製造コストも抑制することが可能である。

また、本発明の無段変速機用油圧制御装置によれば、中圧域や高圧域における学習制御の結果を反映した状態でベルトに作用する挟圧を調整できる。従って、本発明の無段変速機用油圧制御装置によれば、ベルトに作用する挟圧が過剰になることやオイルポンプの負荷が増大することを防止でき、燃費の改善に資することが可能となる。

本発明の無段変速機用油圧制御装置では、アイドルアップ運転を行うタイミングを利用して中圧域や高圧域における学習が行われるため、学習に伴ってエンストが発生するのを確実に防止できる。また、油圧が上昇した状態をあえて形成する必要がないため、学習を実施可能な機会を確保しやすい。

本発明によれば、学習制御の際に特別な油圧の調整を必要とせず、燃費の悪化を招くことなく学習制御を実施可能であって、シンプルな装置構成や制御プログラムにより構成可能な無段変速機用油圧制御装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る無段変速機用油圧制御装置を搭載した車両において採用されているトランスミッションシステムを示すスケルトン図である。 無段変速機用油圧制御装置により実施される学習制御に係るフローチャートである。 無段変速機用油圧制御装置により高圧域における学習制御を実施する際のタイミングチャートである。

続いて、本発明の一実施形態に係る無段変速機用油圧制御装置ＣＰ（以下、単に「油圧制御装置ＣＰ」とも称す。）、及びこれを搭載した車両Ａについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明においては、本発明の特徴的構成である油圧制御装置ＣＰの説明に先立って、車両Ａの構成について概略を説明する。

本実施形態の車両Ａは、図１に示すようにトランスミッションシステムＴ、エンジンＥ、エンジン制御装置ＣＥ、油圧制御装置ＣＰ等を備えている。トランスミッションシステムＴは、ＦＦ横置き式の自動車用変速機であり、エンジン出力軸１によりトルクコンバータ２を介して駆動される入力軸３、入力軸３の回転を正逆切り替えて駆動軸１０に伝達する前後進切替装置４、駆動プーリ１１と従動プーリ２１と両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト１５とからなる無段変速装置７、従動軸２０の動力を出力軸３２に伝達するデファレンシャル装置３０などによって構成されている。入力軸３と駆動軸１０とは同一軸線上に配置され、従動軸２０とデファレンシャル装置３０の出力軸３２とが入力軸３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、このトランスミッションシステムＴは、全体として３軸構成とされている。

本実施形態において採用されているＶベルト１５は、一対の無端状張力帯と、これら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である。

トランスミッションシステムＴを構成する各部品は、変速機ケース５の中に収容されている。トルクコンバータ２と前後進切替装置４との間には、オイルポンプ６が配置されている。このオイルポンプ６は、図１では示さないが、変速機ケース５に固定されたオイルポンプボデーと、オイルポンプボデーに対して固定されたオイルポンプカバーと、オイルポンプボデーとオイルポンプカバーとの間に収容されたポンプギヤとで構成されている。そして、ポンプギヤはトルクコンバータ２のポンプインペラ２ａにより駆動される。なお、トルクコンバータ２のタービンランナ２ｂは入力軸３に連結され、ステータ２ｃはワンウエイクラッチ２ｄを介して変速機ケース５により支持されている。

オイルポンプ６は、エンジンＥから入力される動力により作動するものである。従って、オイルポンプ６の動作は、エンジンＥと連動する。すなわち、エンジンＥの作動中はオイルポンプ６も作動するが、エンジンＥが停止するとオイルポンプ６も停止する。また、オイルポンプ６を作動させることにより、後に詳述する前後進切替装置４やＣＶＴ７などの各油圧作動装置に向けてオイルを圧送し、ライン圧（油圧）を作用させることができる。従って、エンジンＥの停止中は、前後進切替装置４やＣＶＴ７に対して油圧を作用させることができない。

前後進切替装置４は、遊星歯車機構４０と、逆転ブレーキ５０と、直結クラッチ５１とで構成されている。遊星歯車機構４０は、いわゆるシングルピニオン方式のものであり、サンギヤ４１が入力回転部材である入力軸３に連結され、リングギヤ４２が出力回転部材である駆動軸１０に連結された構成とされている。逆転ブレーキ５０は、本発明における発進クラッチに相当するものであり、ピニオンギヤ４３を支えるキャリア４４と変速機ケース５との間に設けられている。また、直結クラッチ５１は、キャリア４４とサンギヤ４１との間に設けられている。直結クラッチ５１を解放して逆転ブレーキ５０を締結すると、入力軸３の回転が逆転され、かつ減速されて駆動軸１０へ伝えられる。逆に、逆転ブレーキ５０を解放して直結クラッチ５１を締結すると、遊星歯車機構４０のキャリア４４とサンギヤ４１とが一体に回転するので、入力軸３と駆動軸１０とが直結される。

無段変速装置７の駆動プーリ１１は、固定シーブ１１ａと、可動シーブ１１ｂと、油圧サーボ１２とを備えている。固定シーブ１１ａは、駆動軸（プーリ軸）１０の軸上に一体的に形成されている。可動シーブ１１ｂは、駆動軸１０上にローラスプライン部を介して軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持されている。油圧サーボ１２は、可動シーブ１１ｂの背後に設けられている。可動シーブ１１ｂの外周部には、背面側へ延びるピストン部が一体に形成され(図示せず)、このピストン部の外周部が駆動軸１０に固定されたシリンダ（図示せず）の内周部に摺接している。可動シーブ１１ｂとシリンダとの間に油圧サーボ１２の作動油室１２ａが形成され、この作動油室１２ａへの油圧を制御することにより、変速制御が実施される。

従動プーリ２１は、固定シーブ２１ａと、可動シーブ２１ｂと、油圧サーボ２２とを備えている。固定シーブ２１ａは、従動軸（プーリ軸）２０上に一体的に形成されている。可動シーブ２１ｂは、従動軸２０上にローラスプライン部（図示せず）を介して軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持されている。油圧サーボ２２は、可動シーブ２１ｂの背後に設けられている。可動シーブ２１ｂの外周部には、背面側へ延びるシリンダ部（図示せず）が一体に形成され、シリンダ部の内周部に従動軸２０に固定されたピストン（図示せず）が摺接している。可動シーブ２１ｂとピストンとの間に油圧サーボ２２の作動油室２２ａが形成され、この作動油室２２ａの油圧を制御することによりＶベルト１５に作用する挟圧が調整され、トルク伝達に必要なベルト推力が与えられる。なお、作動油室２２ａには初期推力を与えるスプリング２４が配置されている。Ｖベルト１５に作用する挟圧の大きさは、図示しない油圧回路において作動油室２２ａに至る経路に設けられた圧力センサ７０から発信された検知信号ｓｐに基づき、後に詳述する油圧制御装置ＣＰにおいて検知することができる。

従動軸２０の一端部は、エンジンＥ側に向かって延びており、この一端部に出力ギヤ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から左右に延びる出力軸３２に動力が伝達され、車輪が駆動される。

エンジンＥは、内燃機関によって構成されるものであり、開度（出力）を調節し得る電子制御式のスロットルＳを備えている。エンジンＥは、出力軸１を介して上述したトランスミッションシステムＴに接続されており、動力をトルクコンバータ２やオイルポンプ６に対して入力可能とされている。エンジンＥは、上述したＣＶＴ７と連携作動するように動作制御されている。

車両Ａは、上述したトランスミッションシステムＴやエンジンＥの他に、エンジンＥの動力により動作する補機６０を備えている。補機６０は、エンジンＥの動力を受けて作動するものである。補機６０には、オルタネータ６２や、オルタネータ６２から電力供給を受けて作動可能なエアコンディショナ６４、ラジエータファン６６等が含まれる。

エンジン制御装置ＣＥは、車両Ａの動作状況に応じてエンジンＥの回転数等を制御するための制御装置である。エンジン制御装置ＣＥは、車両Ａの停車中に補機６０の作動やエンジンＥの暖機運転等のためにエンジンＥの負荷が増大したときに、負荷増大に応じてエンジンＥの回転数を増大させるアイドルアップ運転を実施することができる。また、エンジン制御装置ＣＥは、アイドルアップ運転を実施する際に、アイドルアップ運転の実施信号Ｉを後に詳述する油圧制御装置に向けて発信する。

油圧制御装置ＣＰは、ＣＶＴ７においてＶベルト１５に実際に作用する挟圧（以下、「実挟圧Ｐｒ」とも称す。）が所望の減速比を得る上で適切な圧力となるようにオイルポンプ６やエンジンＥの出力を調整するためのものである。ここで、油圧制御装置ＣＰは、Ｖベルト１５に作用する挟圧を調整するために目標挟圧Ｐｔを設定し、この設定値に応じてエンジンＥやオイルポンプ６の出力制御を行うが、実挟圧Ｐｒが目標挟圧Ｐｔと乖離している場合には、必要とされる挟圧がＶベルト１５に作用せず、所望の減速比が得られない等の支障が生じる可能性がある。また、実挟圧Ｐｒが目標挟圧Ｐｔよりも大きいと挟圧過剰になり、オイルポンプ６の負荷が増大し、その結果燃費が悪化してしまう。

そこで、油圧制御装置ＣＰは、目標挟圧Ｐｔと実挟圧Ｐｒとの相関関係を把握するための学習制御を高圧域、中圧域、及び低圧域の３領域に分けて実施し、この結果に基づいてＶベルト１５に作用する挟圧の制御を行っている。低圧域についての学習制御は、車両ＡのシフトレンジがＰレンジであり停車している際に、所定の学習条件下において実施される。中圧域及び高圧域における学習制御は、図２に示すフローチャートや図３に示すタイミングチャートに則って実施される。以下、中圧域及び高圧域における学習制御について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

中圧域及び高圧域における学習制御を実施する場合は、図２に示すように、先ずステップ１においてアイドルアップ運転の実施要求があるか否かが確認される。ここで、図３に示すように、車両Ａが停車中、すなわち車両ＡのシフトレンジがＰレンジであることを示す信号ｘｐがオン状態であって、エンジン制御装置ＣＥから油圧制御装置ＣＰに向けてアイドルアップ運転の実施信号Ｉが発信されている場合には、制御フローがステップ２に進められる。一方、車両Ａが走行中である場合や、停車中であってもアイドルアップ運転の実施信号Ｉが発信されていない場合は、学習制御が中止される。

制御フローがステップ２に進むと、中圧域及び高圧域における学習制御の実施条件が成立しているか否かが確認される。ここで、本実施形態では、下記（１）及び（２）の条件が学習制御の実施条件（学習実施条件）として規定されている。
（１）エンジンＥの回転数Ｎが所定の閾回転数ＮＥ以上であること。
（２）（１）の状態が所定時間ｔ以上継続していること。

ステップ２において、上記（１）及び（２）の双方の学習実施条件を満足しているか否かが確認される。ここで、エンジンＥの回転数Ｎが閾回転数ＮＥ以下である場合や、回転数Ｎが閾回転数ＮＥ以上に到達した後、所定時間ｔが経過するまでに閾回転数ＮＥ未満に低下した場合は、エンジンＥの回転数Ｎが安定しておらず、中圧域及び高圧域における学習制御を行うためにふさわしくない状態であると想定される。そこで、この場合は、学習制御が中止される。

一方、ステップ２においてエンジンＥの回転数Ｎが所定の閾回転数ＮＥ以上であり、更にこの状態が所定時間ｔ以上継続していることが確認された場合は、制御フローがステップ３に進められ、学習制御実施フラグがオン状態とされる（図３参照）。その後、制御フローがステップ４に進められ、中圧域及び高圧域における目標挟圧Ｐｔと実挟圧Ｐｒとの相関関係についての学習が開始される。

具体的には、制御フローがステップ４に進むと、Ｖベルト１５の目標挟圧Ｐｔが設定される。ここで、高圧域における目標挟圧Ｐｔと実挟圧Ｐｒとの相関関係についての学習を行う場合は、高圧域内における所定の圧力が目標挟圧Ｐｔ（以下、特に「高圧域目標挟圧Ｐｔ１」とも称す。）として設定される。同様に、中圧域における学習を行う場合は、中圧域内における所定の圧力が目標挟圧Ｐｔ（以下、特に「中圧域目標挟圧Ｐｔ２」とも称す。）として設定される。

油圧制御装置ＣＰは、目標挟圧Ｐｔが設定されると、これに従ってＶベルト１５に作用する挟圧の調整を行う。その後、予め規定されている期間に亘って目標挟圧Ｐｔが高圧域目標挟圧Ｐｔ１あるいは中圧域目標挟圧Ｐｔ２に維持され、圧力センサ７０から受信した検知信号ｓｐに基づいて検知された実挟圧Ｐｒと、高圧域目標挟圧Ｐｔ１あるいは中圧域目標挟圧Ｐｔ２との差異が確認される。油圧制御装置ＣＰは、この差異に基づいて高圧域における実挟圧Ｐｒと目標挟圧Ｐｔとの対応関係を学習する。

ステップ４において学習が開始されると、制御フローがステップ５に進み、上述した（１）に係る学習実施条件が引き続き成立しているか否かが確認される。ここで、エンジンＥの回転数Ｎが所定の閾回転数ＮＥ未満に低下している場合は、中圧域や高圧域における目標挟圧Ｐｔと実挟圧Ｐｒとの相関関係について学習するにはエンジンＥの回転数が低いものと想定される。そこで、ステップ５において上述した学習実施条件（１）が不成立となっている場合には、学習制御が中止される。一方、学習実施条件（１）が成立している場合には、制御フローがステップ６に進められる。

ステップ６においては、目標挟圧Ｐｔと実挟圧Ｐｒとの相関関係についての学習を完了するための条件（学習完了条件）が整っているか否かが確認される。本実施形態では、学習完了条件として、上述したステップ４において学習を開始してから所定時間（以下、「学習時間Ｔ」とも称す。）が経過することを学習完了条件としている（図３参照）。従って、ステップ６において、学習開始から学習時間Ｔが経過するまでの間は、制御フローがステップ５に戻され、引き続き学習が継続される。一方、ステップ６において学習時間Ｔの経過が確認された場合は、制御フローがステップ７に進められる。

ステップ７においては、上述したステップ４〜ステップ６の期間において実施された実挟圧Ｐｒと目標挟圧Ｐｔとの対応関係についての学習結果が油圧制御装置ＣＰに反映され、学習値が油圧制御装置ＣＰが備えるメモリ（図示せず）に格納される。これにより、図２に示す一連のフローによる学習制御が完了する。

本実施形態の油圧制御装置ＣＰは、アイドルアップ運転によりエンジンＥの回転数Ｎが閾回転数ＮＥ以上に到達した状態において、ＣＶＴ７のＶベルト１５に作用する挟圧を所定圧力以上まで昇圧させることにより中圧域及び高圧域における学習制御を実施するものであるため、高圧域における学習制御のためにエンジンＥの回転数Ｎをあえて上昇させる必要がない。従って、油圧制御装置Ｃによれば、学習制御に伴う燃費の悪化を抑制することができる。また、油圧制御装置ＣＰによれば、学習制御により得られた中圧域及び高圧域における学習結果を反映し、Ｖベルト１５の挟圧を制御することができるため、Ｖベルト１５に作用する挟圧が過剰になること、及びオイルポンプ６の負荷が増大することを防止でき、車両Ａの燃費をより一層改善することが可能となる。

また、上述したようにして学習制御を行えば、アイドルアップ運転を行うタイミングを利用して中圧域及び高圧域における学習が行われるため、エンストを確実に防止できる。また、上述したような方法により学習制御を行えば、わざわざ油圧が上昇した状態とする必要がなく、学習を実施可能な機会を確保しやすい。

また、油圧制御装置ＣＰは、補機６０の作動やエンジンＥの暖機運転等に伴うエンジンＥの負荷増大をまかなうべくアイドルアップ運転を実施する機会を利用して学習制御を実施するものであり、中圧域及び高圧域における学習制御を行うためにエンジンＥの回転数をあえて上昇させるための動作制御を必要としない。従って、油圧制御装置ＣＰは、装置構成や制御プログラムがシンプルであり、その分だけ製造コストが低い。

本実施形態では、上記（１）及び（２）の学習実施条件を満足した場合に学習制御を実施する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、（１）及び（２）に加えて、更に他の学習実施条件を設定してもよい。

また、本実施形態では、学習開始から所定の学習時間Ｔが経過することを学習完了条件とした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の学習停止条件に置き換えてもよく、更に多数の学習停止条件を設定してもよい。また、本実施形態では、ステップ５においてエンジンＥの回転数Ｎが閾回転数ＮＥを下回った際に学習を中止し、学習結果を反映しないものであったが、学習を中止した時点までの学習結果を反映することとしてもよい。言い換えれば、図２のフローにおけるステップ５を省略すると共に、エンジンＥの回転数Ｎが閾回転数ＮＥを下回る状態になること、すなわち（１）の学習実施条件を満足しない状態になること、を学習完了条件としてもよい。

本実施形態では、中圧域及び高圧域についての学習制御を図２に示すフローチャートに則って実施する例を示したが、中圧域については別の方法により学習制御を行うようにする等してもよい。

７ ベルト式無段変速装置（ＣＶＴ）
６０ 補機
Ｅ エンジン
Ｎ 回転数
ＣＰ 無段変速機用油圧制御装置（油圧制御装置）
ＮＥ 閾回転数

Claims (1)

1. エンジンと、
   前記エンジンによって駆動されるオイルポンプと、
   前記オイルポンプの作動に伴って供給される油圧によりベルトに対して挟圧を作用させることが可能なベルト式無段変速機と、
   前記エンジンの動力を駆動輪に伝達するベルト式無段変速装置と、を備え、
   停車中にエンジン負荷が増大したときに、エンジン負荷の増大に応じて前記エンジンの回転数を増大させるアイドルアップ運転を実施可能な車両に用いられ、前記ベルトに作用させる挟圧として設定された目標挟圧に基づいて前記ベルトに作用させる挟圧を調整可能な無段変速機用油圧制御装置であって、
   前記アイドルアップ運転に伴って前記エンジンの回転数が所定の閾値以上である期間が所定時間以上に亘って継続することを条件として、前記ベルトに作用させる目標挟圧を設定し、前記目標挟圧と前記ベルトに作用している実挟圧との対応関係を学習する学習制御を実施可能であり、
   停車中に補機の作動や前記エンジンの暖機運転等に伴って前記エンジン負荷が増大したときに、該エンジン負荷の増大に応じて前記エンジンの回転数を増大させるアイドルアップ運転時に前記学習制御を実施することを特徴とする無段変速機用油圧制御装置。

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