JP5895494B2 - Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置 - Google Patents

Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置 Download PDF

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Description

本発明は、Vベルト式無段変速機、特に、ベルトがプーリV溝底壁の歯に適宜係合可能な、所謂ロックアップ式チェーンベルトを具えたVベルト式無段変速機に関するもので、該Vベルト式無段変速機におけるベルトの係脱許可判定を行うための装置に係わる。
Vベルト式無段変速機は、入力側のプライマリプーリおよび出力側のセカンダリプーリ間にVベルトを掛け渡して、エンジンやモータなどの動力源からの回転を伝達可能に構成する。
この伝動中に変速を行い得るようにするため、プライマリプーリおよびセカンダリプーリをそれぞれ、プーリV溝を形成する一方の固定シーブに対し他方の可動シーブが個々に軸線方向へストロークし得るように構成する。
変速に当たっては、これらプーリのうち一方のプーリの可動シーブを、対応する固定シーブに対し接近または遠ざかる軸線方向へストローク制御し、他方のプーリの可動シーブを、対応する固定シーブに対し遠ざかる軸線方向または接近する軸線方向へストローク制御することで、両プーリ間のプーリ回転比を目標変速比相当値に向け無段階に変化させ、これにより無段変速を行わせる。
しかしVベルト式無段変速機においては、Vベルトと、プーリ(対向シーブ)との間のスリップを避けられず、その分伝動効率が悪い。
そこで特許文献1に記載されているような、ロックアップ式チェーンベルトをVベルトとして用いることにより、伝動効率を高めたVベルト式無段変速機が提案されている。
この提案技術になるVベルト式無段変速機は、プーリV溝の底面を画成するプーリの中心ボス部外周面に歯を突設し、無終端チェーンベルトの内周に歯溝を形成し、この歯溝がプーリV溝底面の歯と噛み合って係合する伝動比である間、プーリおよび無終端チェーンベルト間のスリップを防止して無段変速機構の伝動効率を高めるものである。
他方で特許文献1には、プーリV溝底面に設ける歯を固定歯とせず、バネ手段で径方向外方へ附勢して径方向進退可能に設けた可動歯となす技術も提案されている。
かくして、この可動歯が無終端チェーンベルトの内周歯溝に噛み合い損なったとき、無終端チェーンベルトの内周により径方向内方へ後退され得ることとなり、
プーリV溝底面の歯が無終端チェーンベルトと干渉したときも、この無終端チェーンベルトを損傷させることのがなくて、耐久性を向上させることができる。
特開2010−014269号公報
ところで、上記のようなロックアップ式チェーンベルトを用いたVベルト式無段変速機、特に或るプーリ回転比(変速比)でベルトが可動歯と噛み合って係合するようになしたVベルト式無段変速機においては、
その変速制御を終始一般的なVベルト式無段変速機と同様に、その実変速比が、アクセル開度および車速から求めた目標変速比に追従するよう行うだけだと、以下のような問題を生ずる。
つまり、ベルトが可動歯と係合し始める変速比近辺の運転状態(アクセル開度および車速)である間、ベルトが可動歯に係合したり、可動歯を押し込みつつこれを乗り越えて当該可動歯から外脱する状態変化を繰り返す、所謂ラチェット状態となる。
このベルトと歯との間におけるラチェット状態は、一時的にフリクションの増大を招き、燃費が悪化するという問題を生ずるだけでなく、Vベルト式無段変速機のベルト伝動部が耐久性を低下されるという問題をも生ずる。
本発明は、動力源およびVベルト式無段変速機を含むパワートレーンの運転操作や、この操作を行う人からの指令に基づき、ベルトを歯に係合させる変速比またはベルトを歯から外脱させる変速比を安定的に希望していると判定するに至った時にはじめて、ベルトの係合(ベルトが歯に係合する変速比への変速)を許可したり、ベルトの外脱(ベルトが歯から外脱する変速比への変速)を許可するようにしたVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置を提供し、これにより上記の問題をことごとく解消することを目的とするものである。
この目的のため、本発明によるVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置は、これを以下のごとくに構成する。
先ず、本発明の前提となるVベルト式無段変速機を説明するに、これは、
プーリ間にVベルトを掛け渡して動力源からの回転を無段変速下に伝達可能であり、少なくとも一のプーリに対するベルト巻き掛け半径が小さくなる特定プーリ回転比領域で、Vベルトが、該一のプーリのV溝底壁に設けた歯に係合し、上記ベルト巻き掛け半径が大きくなる他のプーリ回転比領域で、Vベルトが上記の歯から外脱するようにしたものである。
本発明は、かかるVベルト式無段変速機に対し、以下のようなベルト係脱許可手段を設けた構成に特徴づけられる。
このベルト係脱許可手段は、上記動力源およびVベルト式無段変速機を含むパワートレーンの運転操作、および/または、該運転操作を行う人からの指令に基づき、上記Vベルトの係合、外脱を安定的に希望しているか否かを判定し、該Vベルトの係合、外脱が安定的に希望されていると判定するとき、該Vベルトの係合、外脱を許可するものである。
かかる本発明によるVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置によれば、パワートレーンの運転操作、および/または、該運転操作を行う人からの指令に基づき、上記の歯に対するVベルトの係合、外脱を安定的に希望しているか否かを判定し、その判定結果に応じ、該Vベルトの係合、外脱が安定的に希望されていると判定するに至った時はじめて、該Vベルトの係合、外脱を許可するため、
Vベルトが歯と係合し始める変速比近辺での変速比変化を繰り返す運転状態では、Vベルトの係合、外脱が安定的に希望されていないと判定して、現在のVベルト外脱状態、ベルト係合状態を維持すべく、Vベルトの係合、外脱を許可しないこととなる。
その結果、当該運転状態においてVベルトが歯に係合したり、歯から外脱する状態変化を繰り返すラチェット状態になることがなく、
このラチェット状態による一時的なフリクションの増大を回避することができ、これに伴う燃費の悪化に関した前記の問題を生ずることがないほか、ラチェット状態によりVベルト式無段変速機のベルト伝動部がその耐久性を低下されるという前記の問題も回避することができる。
本発明の一実施例になるベルト係脱許可判定装置を具えたVベルト式無段変速機搭載車のパワートレーンを、その制御系と共に略示するシステム図である。 図1におけるVベルト式無段変速機のVベルト巻き掛け伝動部を、最ハイ変速比選択状態で示す概略側面図である。 図1,2に示したVベルト式無段変速機のセカンダリプーリ側における巻き掛け伝動部のスリップ防止機構を示す詳細図である。 図1における変速制御システムの詳細を示す概略系統図である。 図1〜3におけるVベルト式無段変速機の変速線マップに基づく目標変速比の演算要領を示す機能別ブロック線図である。 Vベルト式無段変速機の目標変速比を演算するに際して用いる変速線マップを示す変速線図である。 図1における変速機コントローラが実行するベルト係脱許可判定の制御プログラムを示すフローチャートである。 図1〜3におけるVベルト式無段変速機のベルト係脱時における遷移状態を説明するための説明図である。 図7によるベルト係脱許可判定の動作タイムチャートである。 図7によるベルト係脱許可判定に際して用いるベルト係合判定用設定変速比の設定領域を示す領域線図である。 図7によるベルト係脱許可判定に際して用いるベルト外脱判定用設定変速比の設定領域を示す領域線図である。
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
<実施例の構成>
図1は、本発明の一実施例になるベルト係脱許可判定装置を具えたVベルト式無段変速機搭載車のパワートレーンを、その制御系と共に略示するもので、1は、Vベルト式無段変速機を示す。
このVベルト式無段変速機1はプライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3を、両者のプーリV溝が軸直角面内に整列するよう配して具え、これらプーリ2,3のV溝に無終端Vベルト4を掛け渡して概ね構成する。
プライマリプーリ2に同軸に動力源としてのエンジン5を配置し、このエンジン5およびプライマリプーリ2間に、エンジン5の側から順にロックアップトルクコンバータ6および前後進切り換え機構7を介在させる。
前後進切り換え機構7は、ダブルピニオン遊星歯車組7aを主たる構成要素とし、そのサンギヤをトルクコンバータ6を介しエンジン5に結合して入力要素となし、キャリアをプライマリプーリ2に結合して出力要素となす。
前後進切り換え機構7は更に、ダブルピニオン遊星歯車組7aのサンギヤおよびキャリア間を直結する前進クラッチ7b、およびリングギヤを固定する後進ブレーキ7cをそれぞれ具える。
かくて前後進切り換え機構7は、前進クラッチ7bおよび後進ブレーキ7cを共に解放するとき、エンジン5からトルクコンバータ6を経由した入力回転をプライマリプーリ2に伝達しない中立状態となる。
この状態から、前進クラッチ7bを締結する時、エンジン5からトルクコンバータ6を経由した入力回転をそのまま前進回転としてプライマリプーリ2に伝達することができ、
後進ブレーキ7cを締結する時、エンジン5からトルクコンバータ6を経由した入力回転を逆転減速下に後進回転としてプライマリプーリ2へ伝達することができる。
プライマリプーリ2への回転はVベルト4を介してセカンダリプーリ3に伝達され、セカンダリプーリ3の回転はその後、セカンダリプーリ3に結合した出力軸8、終減速歯車組9およびディファレンシャルギヤ装置10を経て図示せざる左右駆動車輪に至り、車両の走行に供される。
上記の動力伝達中にプライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3間におけるプーリ回転比(変速比)を変更可能にするために、プライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3のV溝を形成する対向シーブのうち一方を固定シーブ2a,3aとし、他方のシーブ2b,3bを軸線方向へ変位可能な可動シーブとする。
これら可動シーブ2b,3bはそれぞれ、詳しくは後述のごとくに制御されるライン圧を元圧とするプライマリプーリ圧Ppriおよびセカンダリプーリ圧Psecをそれぞれ、プライマリプーリ室2cおよびセカンダリプーリ室3cへ供給することにより、固定シーブ2a,3aに向け附勢する。
これによりVベルト4を対向シーブ2a,2b間および3a,3b間に挟圧して、プライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3間での前記動力伝達を可能にする。
この動力伝達を司るVベルト4は、図2,3に示すような無終端チェーンリンク構造とし、多数のリンク板11を順次、その両端におけるリンクピン挿通孔11a内のリンクピン12で数珠繋ぎに連結して連続円環状に構成する。
そして各リンクピン12の両端面は、プライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3のプーリV溝側壁を提供する対向シーブ2a,2bおよび3a,3bの内側面と面接触するよう傾斜させる。
かくて無終端チェーンリンク構造のVベルト4は、プーリ巻き付き領域においてリンクピン12を、プライマリプーリ2の対向シーブ2a,2b間およびセカンダリプーリ3の対向シーブ3a,3b間に挟圧され、プライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3間での前記した動力伝達を行うことができる。
プライマリプーリ2の可動シーブ2bを固定シーブ2aに対し接近させてプーリV溝幅を狭くすると同時に、セカンダリプーリ3の可動シーブ3bを固定シーブ3aから遠ざけてプーリV溝幅を広くするにつれ、
無終端Vベルト4は、プライマリプーリ2に対する巻き掛け径を増大されると共に、セカンダリプーリ3に対する巻き掛け径を小さくされ、無段変速機1は図1に示す最ロー変速比選択状態から、図2,3に示す最ハイ変速比選択状態に向け無段変速下にアップシフト可能である。
逆に、プライマリプーリ2の可動シーブ2bを固定シーブ2aから遠ざけてプーリV溝幅を広くすると同時に、セカンダリプーリ3の可動シーブ3bを固定シーブ3aに対し接近させてプーリV溝幅を狭くするにつれ、
無終端Vベルト4は、プライマリプーリ2に対する巻き掛け径を小さくされると共に、セカンダリプーリ3に対する巻き掛け径を増大され、無段変速機1は図2,3に示す最ハイ変速比選択状態から図1に示す最ロー変速比選択状態に向け無段変速下にダウンシフト可能である。
上記した図2,3の最ハイ変速比選択状態でセカンダリプーリ3に対するVベルト4のスリップを抑制して無段変速機1の伝動効率を向上させるため、図2,3に明示するごとく、セカンダリプーリ3の中心ボス部13に、その外周面(セカンダリプーリV溝底壁)から突出するよう複数個の可動歯14を円周方向等間隔に配して設ける。
これら可動歯14は、セカンダリプーリ中心ボス部13の外周面に嵌着した円筒状の可動歯ホルダー15に対し制限範囲内で径方向進退可能に嵌合し、バネ手段16により、図2,3に示すごとく可動歯ホルダー15から径方向外方へ突出した進出限界位置に弾支する。
Vベルト4の内周縁を画成する各リンク板11の内側縁には、セカンダリプーリ3に対する巻き掛け領域において、可動歯14の突出先端が図3のごとく噛み合うための可動歯噛合溝11bを設け、
可動歯14と可動歯噛合溝11bとの噛み合いにより、最ハイ変速比選択状態でセカンダリプーリ3に対するVベルト4のスリップを抑制し、無段変速機1の伝動効率を向上させ得るようになす。
しかして可動歯14は、可動歯噛合溝11bと整列せずこれとの噛み合いが不能である場合、バネ手段16に抗してリンク板11の内側縁により可動歯ホルダー15内に押し込まれた後退位置となり得て、可動歯14がVベルト4との干渉によりこれを損傷させるようなことはない。
<変速制御システム>
Vベルト式無段変速機1の変速制御に際しては、後述のごとくに制御するライン圧を元圧とし、目標変速比に対応して発生させたセカンダリプーリ圧Psecと、ライン圧をそのまま使用するプライマリプーリ圧Ppriとの間における差圧により両プーリ2,3のV溝幅を変更して、これらプーリ2,3に対するVベルト4の巻き付き半径を連続的に変化させることで目標変速比を実現することができる。
プライマリプーリ圧Ppriおよびセカンダリプーリ圧Psecの出力は、前進走行レンジ選択時に締結すべき前進クラッチ7bおよび後進走行レンジ選択時に締結すべき後進ブレーキ7cの締結油圧の出力と共に、変速制御油圧回路21によりこれらを制御する。
この変速制御油圧回路21は変速機コントローラ22からの信号に応答して当該制御を行うものとする。
このため変速機コントローラ22には、プライマリプーリ回転数Npriを検出するプライマリプーリ回転センサ23からの信号と、セカンダリプーリ回転数Nsecを検出するセカンダリプーリ回転センサ24からの信号と、セカンダリプーリ圧Psecを検出するセカンダリプーリ圧センサ25からの信号と、プライマリプーリ圧Ppriを検出するプライマリプーリ圧センサ26からの信号と、アクセルペダル踏み込み量(アクセル開度)APOを検出するアクセル開度センサ27からの信号と、インヒビタスイッチ28からの選択レンジ信号と、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ29からの信号と、エンジン5の制御を司るエンジンコントローラ30からの変速機入力トルクに関した信号(エンジン回転数や燃料噴時間など)とを入力する。
変速制御油圧回路21および変速機コントローラ22は図4に示すごときもので、先ず変速制御油圧回路21について以下に説明する。
この変速制御油圧回路21は、エンジン駆動されるオイルポンプ31を具え、これから油路32への作動油を媒体として、これをプレッシャレギュレータ弁33により所定のライン圧Pに調圧する。
油路32のライン圧Pは、一方でそのままプライマリプーリ圧Ppriとしてプライマリプーリ室2cに供給し、他方で変速制御弁35により調圧された後セカンダリプーリ圧Psecとしてセカンダリプーリ室3cに供給する。
なおプレッシャレギュレータ弁33は、ソレノイド33aへの駆動デューティーによりライン圧Pを、エンジンコントローラ30からの変速機入力トルク情報に対応した圧力以上になるよう制御するものとする。
変速制御弁35は、中立位置35aと、増圧位置35bと、減圧位置35cとを有し、これら弁位置を切り換えるために変速制御弁35を変速リンク36の中程に連結し、該変速リンク36の一端に、変速アクチュエータとしてのステップモータ37を、また他端にセカンダリプーリの可動シーブ3bを連結する。
ステップモータ37は、基準位置から目標変速比に対応したステップ数Stepだけ進んだ操作位置にされ、かかるステップモータ37の操作により変速リンク36が可動シーブ3bとの連結部を支点にして揺動することにより、変速制御弁35を中立位置35aから増圧位置35bまたは減圧位置35cとなす。
変速制御弁35の中立位置35aでは、セカンダリプーリ圧Psecが保圧され、変速制御弁35の増圧位置35bでは、セカンダリプーリ圧Psecがライン圧Pを元圧として増圧され、変速制御弁35の減圧位置25cでは、セカンダリプーリ圧Psecがドレンにより減圧される。
セカンダリプーリ圧Psecの上記増減圧により、これと、プライマリプーリ圧Ppriとの差圧が変化すると、セカンダリプーリ圧Psecの増圧時はVベルト式無段変速機1がロー側変速比へダウンシフトされ、セカンダリプーリ圧Psecの減圧時はVベルト式無段変速機1がハイ側変速比へアップシフトされ、これらによりVベルト式無段変速機1を目標変速比に向けての変速させることができる。
当該変速の進行は、セカンダリプーリ3の可動シーブ3bを介して変速リンク36の対応端にフィードバックされ、変速リンク36がステップモータ37との連結部を支点にして、変速制御弁35を増圧位置35bまたは減圧位置35cから中立位置35aに戻す方向へ揺動する。
これにより、目標変速比が達成される時に変速制御弁35が中立位置35aに戻され、セカンダリプーリ圧Psecの保圧によりVベルト式無段変速機1を目標変速比に保つことができる。
プレッシャレギュレータ弁33のソレノイド駆動デューティー、およびステップモータ37への変速指令(ステップ数Step)は、図1に示す前進クラッチ7bおよび後進ブレーキ7cへ締結油圧を供給するか否かの制御と共に、変速機コントローラ22によりこれらを決定する。
プレッシャレギュレータ弁33のデューティー制御に際して変速機コントローラ32は、エンジンコントローラ30(図1参照)からの入力トルク関連情報(エンジン回転数や燃料噴射時間など)を基に求めた変速機入力トルクから、この変速機入力トルクを伝達可能となるのに必要な目標プライマリプーリ圧(プライマリプーリ2およびセカンダリプーリ3の目標Vベルト挟圧力)にライン圧Pが一致するよう、プレッシャレギュレータ弁33(ソレノイド33a)の駆動デューティーを決定する。
図1に示す前進クラッチ7bおよび後進ブレーキ7cへ締結油圧を供給するか否かの制御に際して変速機コントローラ32は、インヒビタスイッチ28からの選択レンジ信号に応じて当該制御を以下のごとくに行う。
Vベルト式無段変速機1がP(駐車)レンジやN(停車)レンジのような非走行レンジにされていれば、前進クラッチ7bおよび後進ブレーキ7cへ締結油圧を供給せず、これら前進クラッチ7bおよび後進ブレーキ7cの解放によりVベルト式無段変速機1を動力伝達が行われない中立状態にする。
Vベルト式無段変速機1がDレンジのような前進走行レンジにされていれば、前進クラッチ7bのみに締結油圧を供給して、その締結によりVベルト式無段変速機1を前進回転伝動状態となるようにする。
Vベルト式無段変速機1がRレンジのような後進走行レンジにされていれば、後進ブレーキ7cのみに締結油圧を供給して、その締結によりVベルト式無段変速機1を後進回転伝動状態となるようにする。
ステップモータ37への変速指令(ステップ数Step)を決定するに際して変速機コントローラ22は、先ず図5に示すブロック線図に沿った演算により目標変速比Dipを以下のように求める。
図5の目標プライマリプーリ回転数演算部41では、センサ24,27でそれぞれ検出したセカンダリプーリ回転数Nsec(車速VSPに相当)およびアクセル開度APOから、図6に例示する変速線マップを基に、現在の運転状態に最適な目標プライマリプーリ回転数DNpriを検索する。
図5の目標変速比演算部42では、上記演算部41からの目標プライマリプーリ回転数DNpriをセカンダリプーリ回転数Nsecで除算して、目標プライマリプーリ回転数DNpriを実現するための目標変速比Dip(=DNpri/Nsec)を求める。
変速機コントローラ22は、この目標変速比Dipを実現するのに必要なステップモータ37の駆動ステップ数Stepを求め、これを変速指令として図4のごとくステップモータ37に供給する。
図4のステップモータ37は、この変速指令(ステップ数Step)に応動して前記の変速作用により、Vベルト式無段変速機1をそのプーリ回転比が目標変速比Dipに一致するよう変速させる。
<ベルト係脱許可判定>
本実施例においては、図2,3に示す最ハイ変速比選択状態で、Vベルト4の内周に設けた溝11bがセカンダリプーリ3の可動歯14に噛み合って係合し、セカンダリプーリ3に対するVベルト4のスリップが抑制されることで、無段変速機1の伝動効率を向上させることができる。
ところで、上記した図6の変速マップに基づく変速制御に任せたままセカンダリプーリ3(可動歯14)とVベルト4(可動歯噛合溝11b)との間の係合、係合解除(外脱)を行わせると、Vベルト4が可動歯14と係合し始める最ハイ変速比近辺の運転状態(アクセル開度APOおよびセカンダリプーリ回転数Nsec)である間、Vベルト4が可動歯14に係合したり、可動歯14を径方向内方へ押し込みつつこれを乗り越えて可動歯14から外脱する状態変化を繰り返すラチェット状態となる。
かかるVベルト4と可動歯14との間におけるラチェット状態は、一時的にフリクションの増大を招き、燃費が悪化するという問題を生ずるだけでなく、Vベルト式無段変速機1のベルト伝動部が耐久性を低下されるという問題をも生ずる。
そこで本実施例においては、これらの問題を生ずることのないよう図1の変速機コントローラ2が、Vベルト4および可動歯14間の係脱を、図7の制御プログラムに基づき以下のように許可するか否かを判定するよう構成する。
なお、Vベルト4および可動歯14間の係脱は、図8の状態遷移図に示すように行われるものとする。
図8におけるUN LU状態(アンロックアップ状態)は、Vベルト4が可動歯14に触れることのない状態(ロー側変速比選択状態)であり、
LU状態(ロックアップ状態)は、Vベルト4が可動歯14と完全に噛み合った係合状態(最ハイ変速比選択状態)であり、
LU IN状態(ロックアップ・イン状態)は、Vベルト4が可動歯14にラチェットしながら係合を進行している移行状態(UN LU状態から LU状態への過渡状態)であり、
LU OUT状態(ロックアップ・アウト状態)は、Vベルト4が可動歯14からラチェットしながら外脱を進行している移行状態(LU状態から UN LU状態への過渡状態)である。
図7のベルト係脱許可判定プログラムは、UN LU状態からLU IN状態を経てLU状態への移行(ベルトの係合)を許可するか否かを、また逆にLU状態からLU OUT状態を経てUN LU状態への移行(ベルトの外脱)を許可するか否かを判定するものである。
ステップS11においては、現在のベルト係脱状態Xが図8における何れの状態であるのかを読み込む。
ベルト係脱状態Xは、プライマリプーリ回転数Npriとセカンダリプーリ回転数Nsecとの比(変速比)ip(=Npri/Nsec)を、前記したVベルト4および可動歯14間のラチェットが開始されるラチェット開始変速比と比較した結果から知ることができる。
ステップS12においては、ベルト係脱状態XがUN LU状態か否かをチェックし、ステップS13においては、ベルト係脱状態XがLU状態か否かをチェックする。
なおステップS12およびステップS13において、ベルト係脱状態XがUN LU状態およびLU状態の何れでもないと判定するとき、ベルト係脱状態Xは過渡状態(LU IN状態またはLU OUT状態)である。
ステップS12でベルト係脱状態XがUN LU状態であると判定する場合、ステップS14において、前記した目標変速比Dip(図5参照)の履歴を読み込み、
次のステップS15において、この読み込み履歴データを基に目標変速比Dipが最ハイ変速比付近で安定していたか否かをチェックする。
なお、ここで言う「最ハイ変速比付近で安定していた」とは例えば、目標変速比Dipが所定時間ΔT1に亘って継続的に、最ハイ変速比付近の係合判定用設定変速比Lip未満(Lipよりもハイ側変速比)であった状態を指すものとする。
ステップS15で目標変速比Dipが最ハイ変速比付近で安定していた(Dip<Lipの状態が所定時間ΔT1に亘って続いた)と判定する場合は、
運転者がVベルト4を可動歯14に係合させる変速比を安定的に希望していて、暫くはVベルト4を可動歯14から外脱させる変速比へのダウンシフトを希望することはないことから、
ステップS16において、Vベルト4がLU IN状態を経てLU状態となる変速を許可する。
従ってステップS16は、本発明におけるベルト係脱許可手段に相当する。
しかし、ステップS15で目標変速比DipがDip<Lipにならなかったり、Dip<Lipになっても一時的で、この状態が所定時間ΔT1に亘って継続しなかったと判定する場合は、
運転者がVベルト4を可動歯14に係合させる変速比を安定的に希望しておらず、Vベルト4を可動歯14に係合させても、近々Vベルト4を可動歯14から再外脱させる変速比へのダウンシフトを希望する可能性があることから、
Vベルト4が可動歯14に係合してLU状態になる変速を許可することなく、制御をステップS17に進め、このステップS17において、目標変速比Dipの下限値としてUN LU時下限変速比Dip_Limを設定し、このように下限設定した目標変速比Dipを変速制御に資する。
このUN LU時下限変速比Dip_Limは例えば、Vベルト4が可動歯14に触れることのない範囲内で最も小さなハイ側変速比とする。
ステップS17での目標変速比Dipの下限設定により、LU状態への移行が許可されないUN LU状態では、変速制御に用いる目標変速比Dipが下限変速比Dip_Limよりも小さなハイ側変速比になることがなく、これに基づく変速制御の結果である実変速比は、Vベルト4を可動歯14に接触させることのない変速比となり、Vベルト4が可動歯14に対しラチェット状態になるのを防止することができる。
従ってステップS17は、本発明における変速比下限設定手段に相当する。
図7のステップS13でベルト係脱状態XがLU状態であると判定する場合、ステップS18において、前記した目標変速比Dip(図5参照)の履歴を読み込み、
次のステップS19において、この読み込み履歴データを基に目標変速比Dipが最ハイ変速比付近に安定しなくなったか否かをチェックする。
なお、ここで言う「最ハイ変速比付近に安定しなくなった」とは例えば、目標変速比Dipが所定時間ΔT2に亘って継続的に、最ハイ変速比付近の外脱判定用設定変速比Lip´以上(Lip´を含むこれよりロー側の変速比)であった状態を指すものとする。
ステップS19で目標変速比Dipが最ハイ変速比付近に安定しなくなった(Dip≧Lip´の状態が所定時間ΔT2に亘って続いた)と判定する場合は、
運転者がVベルト4を可動歯14に係合させる変速比を安定的に希望しておらず、暫くはVベルト4を可動歯14に係合させる変速比へのアップシフトを希望することがないことから、
ステップS20において、Vベルト4がLU OUT状態を経てUN LU状態となる変速を許可する。
従ってステップS20は、本発明におけるベルト係脱許可手段に相当する。
しかし、ステップS19で目標変速比DipがDip≧Lip´にならなかったと判定したり、Dip≧Lip´になっても一時的で、この状態が所定時間ΔT2に亘って継続しなかったと判定する場合は、
運転者がVベルト4を可動歯14から外脱させる変速比を安定的に希望しておらず、Vベルト4を可動歯14から外脱させても、近々Vベルト4を可動歯14に再係合させる変速比へのアップシフトを希望する可能性があることから、
Vベルト4が可動歯14から外脱してUN LU状態になる変速を許可することなく、制御をステップS21に進め、このステップS21において、目標変速比Dipを所定のベルト係合保証変速比Dip_LUに上書きして変速制御に資する。
このベルト係合保証変速比Dip_LU は例えば、Vベルト4が可動歯14に対しラチェットすることなく完全に噛み合って係合する最ハイ変速比、またはその近傍における変速比とする。
ステップS21での目標変速比Dipのベルト係合保証変速比Dip_LUへの上書きによって、UN LU状態への移行が許可されないLU状態では、目標変速比Dipがベルト係合保証変速比Dip_LUに置換されて変速制御に供されることから、Vベルト4が可動歯14に対しラチェット状態になることなく、完全に噛み合った係合状態にしておくことができる。
従ってステップS21は、本発明におけるベルト係合保証変速比設定手段に相当する。
ステップS12およびステップS13において、ベルト係脱状態XがUN LU状態およびLU状態の何れでもないと判定する場合は(ベルト係脱状態XがLU IN状態またはLU OUT状態であると判定する場合は)、
ステップS14〜ステップS16によるベルト係合の許可判定結果、または、ステップS18〜ステップS20によるベルト外脱の許可判定結果に呼応した、LU状態への過渡状態(LU IN状態)またはUN LU状態への過渡状態(LU OUT状態)であって、図7のベルト係脱許可判定が不要であるから、制御をそのまま終了する。
<実施例の作用・効果>
上記した実施例の作用・効果を、図9に示す動作タイムチャートにより以下に説明する。
図9は、運転者がアクセル開度APOを図示のごとくに変化させ、その結果、車速VSPおよびプライマリプーリ回転数Npriが図示のごとくに時系列変化した時における変速マップ上の目標変速比Dip、およびこれに基づく変速制御結果である実変速比ipの変化状況をそれぞれ破線および実線で示す。
瞬時t1に目標変速比Dipが係合判定用設定変速比Lip未満(Lipよりもハイ側変速比)となり、この状態が所定時間ΔT1に亘って継続する瞬時t2に、目標変速比Dipが最ハイ変速比付近で安定していたと判定する(ステップS15)。
この判定瞬時t2に至ったら、運転者がVベルト4を可動歯14に係合させる変速比を安定的に希望していて、暫くはVベルト4を可動歯14から外脱させる変速比へのダウンシフトを希望することがないため、Vベルト4がLU IN状態を経てLU状態となる変速(Vベルト4の係合)を許可する(ステップS16)。
このベルト係合許可判定瞬時t2よりも前においては、ステップS17で目標変速比Dipの下限値としてUN LU時下限変速比Dip_Limを設定しているため、これに基づく変速制御の結果である実変速比ipが下限変速比Dip_Limよりも小さなハイ側変速比になることがなく、Vベルト4が可動歯14に触れてラチェット状態になるのを防止することができる。
ベルト係合許可判定瞬時t2に至ったら、ステップS16でVベルト4がLU IN状態を経てLU状態となる変速(Vベルト4の係合)を許可するため、実変速比ipが所定の時間変化勾配や所定の変化態様でLU状態相当の変速比(本実施例ではステップS21につき前述したベルト係合保証変速比Dip_LU)に向け低下するようアップシフトされることとなる(LU IN状態)。
なお、この間における実変速比ipの時間変化勾配や変化態様は任意に設定することができ、本発明の要旨に関係がないから、その説明をここでは省略した。
また図9において、実変速比ipのLU状態相当変速比(ベルト係合保証変速比Dip_LU)が最ハイ変速比相当のものであるにもかかわらず、目標変速比Dipの最ハイ変速比よりもΔipだけハイ側変速比である理由は、
LU状態を持たないVベルト式無段変速機の最ハイ変速比は、Vベルトがプライマリプーリおよびセカンダリプーリの双方に対しスリップすることを念頭においた最ハイ変速比であるのに対し、
本実施例のようにLU状態を持つVベルト式無段変速機の場合、最ハイ変速比においてVベルトがセカンダリプーリに対しLU状態となってスリップしないことから、セカンダリプーリの回転数Nsecがその分高くなり、プライマリプーリの回転数Npriを当該セカンダリ回転数Nsecで除算して求める最ハイ変速比が、LU状態を持たないVベルト式無段変速機の最ハイ変速比よりも小さく(ハイ側に)なるためである。
実変速比ipが上記のアップシフトによりベルト係合保証変速比Dip_LUとなる瞬時t3以後は、ステップS21で目標変速比Dipを所定のベルト係合保証変速比Dip_LUに上書きして変速制御に用いることから、これに基づく変速制御によりVベルトと可動歯との噛み合い状態が維持され、実変速比ipは当該ベルト係合保証変速比Dip_LU付近に保持される。
なお、LU状態となった結果の変速比はベルト係合保証変速比Dip_LUとまったく同じになるとは限らず、プーリストッパ位置などのバラツキにより、例えばDip_LU直前の少しロー側にとどまるようなことがあることを付言する。
ステップS19で目標変速比Dipが最ハイ変速比付近に安定しなくなった(Dip≧Lip´の状態が所定時間ΔT2に亘って続いた)と判定する瞬時t4以後は、ステップS20において、Vベルト4がLU OUT状態を経てUN LU状態となる変速を許可するため、
実変速比ipが所定の時間変化勾配や所定の変化態様で目標変速比Dipに向け増大するようダウンシフトされることとなる(LU OUT状態)。
なお、この間における実変速比ipの時間変化勾配や変化態様は任意に設定することができ、本発明の要旨に関係ないからその説明をここでは省略した。
なお、ステップS19で目標変速比DipがDip≧Lip´にならなかったと判定したり、Dip≧Lip´になっても一時的で、この状態が所定時間ΔT2に亘って継続しなかったと判定する場合は、
ステップS21で目標変速比Dipをベルト係合保証変速比Dip_LUに上書きして変速制御に資するため、この変速制御により得られる実変速比ipは、図9の瞬時t3〜t4間におけるごとくベルト係合保証変速比Dip_LUに維持されることとなり、LU状態なのにVベルト4が可動歯14に対しラチェット状態になる弊害を回避することができる。
以上の作用説明から明らかなように、本実施例のベルト係脱許可判定によれば、
エンジン5およびVベルト式無段変速機1からなるパワートレーンの運転操作(図示例では運転操作の結果である目標変速比Dip)に基づき、可動歯14に対するVベルト4の係合、外脱を安定的に希望しているか否かを判定し(ステップS15およびステップS19)、その判定結果に応じ、Vベルト4の係合、外脱が安定的に希望されていると判定するに至った時はじめて、Vベルト4の係合、外脱を許可するため(ステップS16およびステップS20)、
Vベルト4が可動歯14と係合し始める変速比近辺での変速比変化を繰り返す運転状態では、Vベルト4の係合、外脱が安定的に希望されていないと判定して、現在のVベルト外脱状態(UN LU状態)、ベルト係合状態(LU状態)を維持すべく、Vベルト4の係合、外脱を許可しないこととなる(ステップS16およびステップS21)。
そのため、運転者の一時的な心変わりや、アクセルペダルの踏み込み量変化や、誤操作などにより、Vベルト4が可動歯14と係合し始める変速比近辺での変速比変化を繰り返す運転状態では、Vベルト4が可動歯14に係合したり、可動歯14から外脱する状態変化を繰り返すラチェット状態になることがなく、
このラチェット状態による一時的なフリクションの増大を回避することができ、これに伴う燃費の悪化に関した問題を生ずることがないほか、ラチェット状態によりVベルト式無段変速機1のベルト伝動部がその耐久性を低下されるという問題も回避することができる。
.
なお、ステップS15における「係合判定用設定変速比Lip」について前記では、最ハイ変速比付近の変速比とのみ説明したが、この「係合判定用設定変速比Lip」は、図10に示すA,B,Cの3領域における変速比に設定することができる。
A領域は、Vベルト4が可動歯14に確実に噛み合って係合する変速比領域であり、「係合判定用設定変速比Lip」をこの領域内の変速比に設定する場合、
Vベルト4が可動歯14に係合する最ハイ変速比への移行タイミングを遅らせて、駆動力低下を防止することができ、動力性能を重視したベルト係脱許可判定とすることができる。
B領域は、Vベルト4が可動歯14に対しラチェットする変速比、つまりVベルト4の係合が開始され、進行している間における変速比であり、「係合判定用設定変速比Lip」をこの領域内の変速比に設定する場合、
Vベルト4が可動歯14に係合した後、Vベルト4を再び可動歯14から外脱させて行う加速時の外脱応答遅れを少なくすることができ、加速応答のパフォーマンスを向上させることができ、加速応答を重視したベルト係脱許可判定とすることができる。
C領域は、Vベルト4が可動歯14に触れない変速比、つまりVベルト4が可動歯14から外脱している変速比であり、「係合判定用設定変速比Lip」をこの領域内の変速比に設定する場合、
Vベルト4が可動歯14に係合する最ハイ変速比への移行タイミングを早めて、セカンダリプーリ3に対するVベルト4のスリップ防止効果を高めることができ、燃費性能を重視したベルト係脱許可判定とすることができる。
.
また、ステップS19における「外脱判定用設定変速比Lip´」についても前記では、最ハイ変速比付近の変速比とのみ説明したが、この「外脱判定用設定変速比Lip´」は、図11に示すD,E,Fの3領域における変速比に設定することができる。
D領域は、Vベルト4が可動歯14に対しラチェットする変速比、つまりVベルト4の外脱が開始され、進行している間における変速比であり、「外脱判定用設定変速比Lip´」をこの領域内の変速比に設定する場合、
Vベルト4が可動歯14から外脱してロー側変速比へ移行するタイミングを早めることとなり、駆動力低下を防止することができ、動力性能を重視したベルト係脱許可判定とすることができる。
E領域は、Vベルト4が可動歯14に丁度触れなくなる変速比、つまりVベルト4が可動歯14から丁度外脱した時における変速比であり、「外脱判定用設定変速比Lip´」をこの領域内の変速比に設定する場合、
Vベルト4が可動歯14から外脱してロー側変速比へ移行するタイミングを遅くすることとなり、Vベルト4が可動歯14に係合している時間を長くして、セカンダリプーリ3に対するVベルト4のスリップ防止効果を高め、燃費性能を重視したベルト係脱許可判定とすることができる。
F領域は、Vベルト4が可動歯14に丁度触れなくなる変速比よりも更にベルト外脱方向の変速比であり、「外脱判定用設定変速比Lip´」をこの領域内の変速比に設定する場合、
Vベルト4が可動歯14から外脱してロー側変速比へ移行するタイミングを更に遅らせることとなり、Vベルト4が可動歯14に係合している時間を更に長くして、更に燃費性能を重視したベルト係脱許可判定とすることができる。
<その他の実施例>
なお上記実施例では、図7のステップS15およびステップS19でのベルト係脱許可判定に際し、図5,9につき前述したようにして得られる変速マップ上の目標変速比Dipを用いたが、この代わりに、実変速比ip(=Npri/Nsec)を用いてもよい。
また上記実施例では、エンジン5およびVベルト式無段変速機1からなるパワートレーンの運転操作(その結果である目標変速比Dip)に基づき、可動歯14に対するVベルト4の係合、外脱を安定的に希望しているか否かを判定して(ステップS15およびステップS19)、Vベルト4の係脱許可を発するようにしたが(ステップS16およびステップS20)、
Vベルト式無段変速機1がマニュアル(M)レンジを具える場合において、当該Mレンジで最高速段をベルト係脱指令手段として利用し、運転者がMレンジで最高速段を手動選択したとき、Vベルト4の外脱から係合への移行を許可し、最高速段から低速段への手動変速指令時に、Vベルト4の係合から外脱への移行を許可するようにしてもよい。
更に、Vベルト4の外脱から係合への移行を許可したり、係合から外脱への移行を許可するための専用のボタンなどのベルト係脱指令手段を追加し、運転者がこのベルト係脱指令手段を手動操作するとき、Vベルト4の係脱を許可するようにしてもよいのは勿論である。
また上記実施例では、最ハイ側変速比でVベルト4が可動歯14に係合するようにしたVベルト式無段変速機につき説明したが、
最ロー側変速比でVベルト4が可動歯14に係合する場合においても本発明の着想は同様に適用可能であり、この適用によっても同様な作用効果を達成することができる。
1 Vベルト式無段変速機
2 プライマリプーリ
3 セカンダリプーリ
4 Vベルト
5 エンジン(動力源)
6 ロックアップトルクコンバータ
7 前後進切り換え機構
8 出力軸
9 終減速歯車組
10 ディファレンシャルギヤ装置
11 リンク板
12 リンクピン
13 セカンダリプーリ中心ボス部
14 可動歯
15 可動歯ホルダー
21 変速制御油圧回路
22 変速機コントローラ
23 プライマリプーリ回転センサ
24 セカンダリプーリ回転センサ
25 セカンダリプーリ圧センサ
26 プライマリプーリ圧センサ
27 アクセル開度センサ
28 インヒビタスイッチ
29 エンジン回転センサ
30 エンジンコントローラ
31 オイルポンプ
33 プレッシャレギュレータ弁
35 変速制御弁
36 変速リンク
37 ステップモータ(変速アクチュエータ)

Claims (16)

  1. プーリ間にVベルトを掛け渡して動力源からの回転を無段変速下に伝達可能であり、少なくとも一のプーリに対するベルト巻き掛け半径が小さくなる特定プーリ回転比領域で、Vベルトが、該一のプーリのV溝底壁に設けた歯に係合し、前記ベルト巻き掛け半径が大きくなる他のプーリ回転比領域で、Vベルトが前記歯から外脱するようにしたVベルト式無段変速機において、
    前記動力源およびVベルト式無段変速機を含むパワートレーンの運転操作、および/または、該運転操作を行う人からの指令に基づき、前記Vベルトの係合、外脱を安定的に希望しているか否かを判定し、該Vベルトの係合、外脱が安定的に希望されていると判定するとき、該Vベルトの係合、外脱を許可するベルト係脱許可手段を具備してなることを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置。
  2. 請求項1に記載された、Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置において、
    前記ベルト係脱許可手段は、前記パワートレーンの運転操作として、該運転操作の結果であるVベルト式無段変速機の目標変速比および/または実変速比を用いるものであることを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置。
  3. 請求項2に記載された、Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置において、
    前記ベルト係脱許可手段は、前記目標変速比および/または実変速比が、前記特定プーリ回転比領域の変速比を含む、該特定プーリ回転比領域近辺に設定した係合判定用設定変速比未満の変速比に安定してとどまっているとき、前記Vベルトの外脱から係合への移行を許可するものであることを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置。
  4. 請求項3に記載された、Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置において、
    前記ベルト係脱許可手段は、前記目標変速比および/または実変速比が前記係合判定用設定変速比未満の変速比である状態が所定時間継続したとき、前記Vベルトの外脱から係合への移行を許可するものであることを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置。
  5. 請求項3または4に記載された、Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置において、
    前記ベルト係脱許可手段が前記Vベルトの外脱から係合への移行を許可するまでの間、前記目標変速比を、前記Vベルトの係合が行われることのないよう下限設定する変速比下限設定手段を設けたことを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置。
  6. 請求項3〜5のいずれか1項に記載された、Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置において、
    前記係合判定用設定変速比は、前記Vベルトが完全に係合する変速比であることを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置。
  7. 請求項3〜5のいずれか1項に記載された、Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置において、
    前記係合判定用設定変速比は、前記Vベルトの係合が開始され、進行している間における変速比であることを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置。
  8. 請求項3〜5のいずれか1項に記載された、Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置において、
    前記係合判定用設定変速比は、前記Vベルトが外脱されている変速比であることを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置。
  9. 請求項2〜8のいずれか1項に記載された、Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置において、
    前記ベルト係脱許可手段は、前記目標変速比および/または実変速比が、前記特定プーリ回転比領域の変速比を含む、該特定プーリ回転比領域近辺に設定した外脱判定用設定変速比以上の変速比に安定してとどまっているとき、前記Vベルトの係合から外脱への移行を許可するものであることを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置。
  10. 請求項9に記載された、Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置において、
    前記ベルト係脱許可手段は、前記目標変速比および/または実変速比が前記外脱判定用設定変速比以上の変速比である状態が所定時間継続したとき、前記Vベルトの係合から外脱への移行を許可するものであることを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置。
  11. 請求項9または10に記載された、Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置において、
    前記ベルト係脱許可手段が前記Vベルトの係合から外脱への移行を許可するまでの間、前記目標変速比を、前記Vベルトの係合が保たれるような変速比に設定するベルト係合保証変速比設定手段を設けたことを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置。
  12. 請求項9〜11のいずれか1項に記載された、Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置において、
    前記外脱判定用設定変速比は、前記Vベルトの外脱が開始され、進行している間における変速比であることを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置。
  13. 請求項9〜11のいずれか1項に記載された、Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置において、
    前記外脱判定用設定変速比は、前記Vベルトが丁度外脱したときの変速比近辺の変速比であって、該Vベルトを係合させることのない変速比であることを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置。
  14. 請求項9〜11のいずれか1項に記載された、Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置において、
    前記外脱判定用設定変速比は、前記Vベルトが丁度外脱したときの変速比近辺の変速比よりも更にベルト外脱方向の変速比であることを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置。
  15. 請求項1〜14のいずれか1項に記載された、Vベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置において、
    前記ベルト係脱許可手段は、前記運転操作を行う人からの指令として、Vベルト式無段変速機に設定したベルト係脱指令手段からの手動指令を用い、該手動指令がベルト係合指令であるとき、前記Vベルトの外脱から係合への移行を許可し、該手動指令がベルト外脱指令であるとき、前記Vベルトの係合から外脱への移行を許可するものであることを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定装置。
  16. プーリ間にVベルトを掛け渡して動力源からの回転を無段変速下に伝達可能であり、少なくとも一のプーリに対するベルト巻き掛け半径が小さくなる特定プーリ回転比領域で、Vベルトが、該一のプーリのV溝底壁に設けた歯に係合し、前記ベルト巻き掛け半径が大きくなる他のプーリ回転比領域で、Vベルトが前記歯から外脱するようにしたVベルト式無段変速機におけるVベルトの係脱を許可判定するに際し、
    前記動力源およびVベルト式無段変速機を含むパワートレーンの運転操作、および/または、該運転操作を行う人からの指令を読み込み、
    これら運転操作および/または指令から、前記Vベルトの係合、外脱が安定的に希望されているのを判定し、
    この判定がなされたとき、前記Vベルトの係合、外脱を許可することを特徴とするVベルト式無段変速機のベルト係脱許可判定方法。
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