JP6326498B2 - 無段変速機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機の制御装置に関する。

路面状態を正確に判定し、実際の路面状態に適したベルト式無段変速機の狭圧力を油圧制御するものとして、特許文献１に記載の技術がある。具体的には、駆動輪の回転数の検出値にバンドパスフィルタ処理を施し、その処理によって得られた値を時間総積分し、その時間総積分値に基づいて路面状態を判定する。路面状態が非良路と判定された場合には、良路と判定された場合よりも挟圧力を高くする。

しかしながら、路面状態を正確に判定するために検出値をバンドパスフィルタ処理し、時間総積分を行うため、判定に時間がかかり、非良路を判定できても挟圧力を高くする制御が間に合わず、ベルト滑りを生じるおそれがあった。例えば、路面摩擦係数（以下、μと記載する。）が斑な路面では、低μ部分で駆動輪がスリップした直後に、高μ部分でグリップし、無段変速機側に入力されるトルクが増大する。このような路面で非良路の判定に時間がかかると、油圧の応答遅れもあって狭圧力を高くする制御が間に合わず、ベルトとプーリとの間で滑りが生じるという問題がある。

特開２００３−２６９５９１号公報

本発明は、路面状況によらずベルト滑りを抑制可能な無段変速機の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の無段変速機の制御装置は、
駆動輪の回転速度を検出する第１の回転速度センサと、
従動輪の回転速度を検出する第２の回転速度センサと、
前記第１の回転速度センサの検出値と前記第２の回転センサの検出値から前記駆動輪と前記従動輪との車輪速差を検出する車輪速差検出部と、
前記車輪速差が第１の所定値以上になった場合、第１の所定値未満である場合に比べて、無段変速機のベルトをプーリによって挟み込むときの狭圧力を高くする狭圧力上昇部と、
を備える。

本発明では、駆動輪と従動輪との回転速度の車輪速差に基づいて悪路判定を行うため、駆動輪がスリップしたときに即座に挟圧力を高めることができる。よって、スリップ後の駆動輪のグリップ力増大に伴うベルト滑りを防止できる。

実施例の無段変速機の制御装置の構成を表すシステム図である。 実施例の悪路制御処理を表すフローチャートである。 実施例の車速振動成分抽出処理を行う制御ブロック図である。 実施例の悪路制御処理を表すタイムチャートである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本明細書において、「良路」とは、アスファルト、コンクリート等で舗装された舗装路を指し、「悪路」とは、砂利道、栗石路等の未舗装路全般を指す。悪路の中でも、特に、大きな石、木材、縁石等の障害物や路面陥没部位が進行方向上に存在し、路面の凹凸が激しく、駆動輪から変速機に突発トルクが入力される路面を含む。「突発トルク」とは、車両が障害物に乗り上げる際や、障害物を乗り越えた後に空転する駆動輪が再び接地する際等に駆動輪から変速機に一時的に入力される突発的な大トルクを指す。

図１は実施例の無段変速機の制御装置の構成を表すシステム図である。ベルト式無段変速機（以下、「ＣＶＴ」という。）１は、トルク伝達部材であるプライマリプーリ２およびセカンダリプーリ３が両者のＶ溝が整列するよう配設され、これらプーリ２，３のＶ溝にはベルト４が掛け渡されている。プライマリプーリ２と同軸にエンジン５が配置され、エンジン５とプライマリプーリ２の間には、エンジン５の側から順に、ロックアップクラッチ６ｃを備えたトルクコンバータ６、前後進切換え機構７が設けられている。

前後進切換え機構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、そのサンギヤはトルクコンバータ６を介してエンジン５に結合され、キャリアはプライマリプーリ２に結合される。前後進切換え機構７は、さらに、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を備える。そして、前進クラッチ７ｂの締結時には、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がそのままプライマリプーリ２に伝達され、後進ブレーキ７ｃの締結時には、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が逆転され、プライマリプーリ２へと伝達される。

プライマリプーリ２の回転はベルト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、出力軸８、歯車組９およびディファレンシャルギヤ装置１０を経て図示しない駆動輪へと伝達される。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間の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溝を形成する円錐板のうち一方を固定円錐板２ａ，３ａとし、他方の円錐板２ｂ，３ｂを軸線方向へ変位可能な可動円錐板としている。
これら可動円錐板２ｂ，３ｂは、ライン圧を元圧として作り出したプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉおよびセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃをプライマリプーリ室２ｃおよびセカンダリプーリ室３ｃに供給することにより固定円錐板２ａ，３ａに向けて付勢され、これによりベルト４を円錐板に摩擦係合させてプライマリプーリ２およびセカンダリプーリ３間での動力伝達を行う。変速に際しては、目標変速比に対応させて発生させたプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉおよびセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃ間の差圧により両プーリ２，３のＶ溝の幅を変化させ、プーリ２，３に対するベルト４の巻き掛け円弧径を連続的に変化させることで目標変速比を実現する。

プライマリプーリ圧Ｐｐｒｉおよびセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃは、前進走行レンジの選択時に締結する前進クラッチ７ｂ、および後進走行レンジの選択時に締結する後進ブレーキ７ｃの締結油圧と共に、変速制御油圧回路１１によって制御される。変速制御油圧回路１１は変速機コントローラ１２からの信号に応答して制御を行う。
変速機コントローラ１２には、プライマリプーリ２の回転速度Ｎｐｒｉを検出するプライマリプーリ回転センサ１３（第３の回転速度センサに相当）からの信号と、セカンダリプーリ３の回転速度Ｎｓｅｃを検出するセカンダリプーリ回転センサ１４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１５からの信号と、アクセルペダルの操作量ＡＰＯを検出するアクセル操作量センサ１６からの信号と、セレクトレバー位置を検出するインヒビタスイッチ１７からの選択レンジ信号と、ＣＶＴ１の作動油温ＴＭＰを検出する油温センサ１８からの信号と、エンジン５を制御するエンジンコントローラ１９からの入力トルクＴｐに関連する信号（エンジン回転速度や燃料噴射時間）と、各輪の車輪速度を検出する車輪速センサ２１（駆動輪である前輪の車輪速センサを２１Ｆ，従動輪である後輪の車輪速センサを２１Ｒと記載する。）からの信号と、が入力される。

変速機コントローラ１２は、駆動輪である前輪の車輪速センサ２１Ｆの信号と、従動輪である後輪の車輪速センサ２１Ｒの信号とから、前後の車輪速差を算出し、車輪速差の大きさから悪路走行を判定する。そして、悪路走行と判定された場合は、変速機コントローラ１２は、悪路検知時制御処理を実行する。悪路検知時制御処理とは、ロックアップクラッチ６ｃを解除すると共に、セカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃ（以下、挟圧力とも記載する。）を悪路制御用圧力Ｐ１まで高くする指令を変速制御油圧回路１１に出力してプーリ２，３のトルク容量を高め、さらに、ＣＶＴ１への入力トルクがプーリのトルク容量よりも小さくなるよう、エンジン５の出力トルクを下げる指令（燃料噴射量減指令、吸入空気量減指令等）をエンジンコントローラ１９に出力するものである。このように、車輪速センサ信号に基づいて悪路判定を行うため、駆動輪がスリップしたときに即座に挟圧力を高めることができ、スリップ後の駆動輪のグリップ力増大に伴うベルト滑りを防止できる。これにより、突発トルクの入力があってもベルト４が滑らないだけの狭圧力をセカンダリプーリ３に与え、そのトルク容量を増大させるとともに、ＣＶＴ１への入力トルクを下げることができ、ＣＶＴ１を突発トルクから有効に保護することができる。

図２は実施例の悪路制御処理を表すフローチャートである。
ステップＳ１では、悪路検知を行い、悪路の場合は悪路検知フラグをＯＮとすると共に、ステップＳ２に進み、それ以外の良路の場合は本制御フローを終了する。ここで、悪路検知は、車輪速センサ２１Ｆにより検出された駆動輪の回転速度と、車輪速センサ２１Ｒにより検出された従動輪の回転速度との差である車輪速差が、入り判定閾値（第１の所定値に相当）以上か否かに基づいて判断する。車輪速差が入り判定閾値以上の場合は悪路と判定して悪路検知フラグをＯＮとし、入り判定閾値未満の場合は良路と判定して悪路検知フラグはＯＦＦとする。

ステップＳ２では、悪路検知時制御を実施する。具体的には、ロックアップクラッチ６ｃを解除すると共に、セカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃを悪路制御用圧力Ｐ１まで高くする。
ステップＳ３では、車輪速差が解除判定閾値（第２の所定値に相当）以下か否かを判定し、解除判定閾値以下の場合はステップＳ５に進み、解除判定閾値より大きいときはステップＳ４に進む。解除判定閾値は、入り判定閾値よりも小さな値に設定される。
尚、図示せぬ他のルーチンによって車輪速センサ２１の異常（例えば出力値の異常や断線など）の有無が常時監視されており、車輪速センサ２１の異常時は、解除判定閾値以下であると判定してステップＳ５に進む。車輪速センサ２１の異常時に悪路検知時制御の解除ができなくなることを回避するためである。悪路検知時制御の継続は燃費の悪化を招くからである。

ステップＳ４では、解除判定タイマをリセットし、ステップＳ２に戻って悪路検知時制御を継続する。ここで、解除判定タイマとは、車輪速差が解除判定閾値以下となったときにカウントアップを行うタイマである。車輪速差が解除判定閾値以下の状態が所定時間継続しているときに解除を許可することで、判定に伴うハンチングを抑制する。

ステップＳ５では、従動輪の車輪速センサ２１Ｒから車速振動成分を抽出し、車速振動が所定振動値（第３の所定値に相当）以下か否かを判定し、車速振動が所定振動値以下の場合はステップＳ６に進み、それ以外の場合はステップＳ４に戻って解除判定タイマをリセットする。

ここで、車速振動成分の抽出について説明する。図３は実施例の車速振動成分抽出処理を行う制御ブロック図である。車速換算部１０１では、車輪速センサ２１Ｒから入力される車輪速センサパルス周期から車速に換算する。コントローラの演算周期は決まっているため、演算周期内に入力されるパルス数から車速に換算できる。次に、ハイパスフィルタ１０２では、換算された車速信号のうち、高周波数側の信号のみを抽出して出力する。良路を走行しているときの車速変動は、車両のイナーシャの影響によって低周波数でしか変動しない。よって、高周波数側の信号は振動成分と考えられる。次に、ローパスフィルタ１０３では、高周波数側の車速信号の平滑化を行う。車輪は、車輪のイナーシャの影響によって実際に振動できる周波数領域は限られている。そこで、ローパスフィルタ１０３によりノイズを除去し、実際に車輪で生じている振動を抽出し、振動成分を抽出する。

実施例の悪路制御処理では、悪路検知の応答性を向上するために車輪速差を用いて悪路判定を行っている。よって、仮に車輪速差のみを用いて悪路検知時制御を終了する判断を行うと、実際には悪路であっても一時的な車輪速差の収束で悪路検知時制御を終了してしまう恐れがある。この場合、再度の悪路判定が即座に行われたとしても、挟圧力を高めるには油圧制御の応答性の問題があり、ベルト滑りが発生する前に挟圧力を高められないおそれがある。これに対し、上記実施例では、悪路検知時制御の終了判断を、車輪速差に加えて、車速の振動成分を考慮して行うため、不用意に悪路検知時制御が終了することを回避できる。

尚、車輪速センサ２１の異常時には、プライマリプーリ回転センサ１３により検出されたセンサパルス周期に基づいて振動成分を検出する。このとき、変速比が変化したとしても、その変化の周波数は極めて低いため、ローパスフィルタにより影響を排除できる。そして、プライマリプーリ２の振動が所定振動値（第４の所定値に相当）以下か否かを判定し、振動が所定振動値以下の場合はステップＳ６に進み、それ以外の場合はステップＳ４に戻って解除判定タイマをリセットする。すなわち、車輪速センサ２１に異常が生じ、路面の状態にかかわらず検出される車輪速差が大きくなると、悪路検知時制御によって挟圧力が大きくなる。そうすると、挟圧力を通常状態の低挟圧力に戻すことができず、燃費悪化を招くおそれがある。そこで、車輪速センサ２１の異常時には、車輪速差を解除判定に用いず、プライマリプーリ回転センサ１３の振動成分のみを解除判定に用いるため、路面状態が良路となった場合に挟圧力を通常状態の低挟圧力に戻すことができ、燃費の悪化を抑制できる。

ステップＳ６では、解除判定タイマをカウントアップする。
ステップＳ７では、解除判定タイマのカウント値が所定タイマ値以上か以下か否かを判定し、所定タイマ値以上の場合はステップＳ８に進み、それ以外の場合はステップＳ２に戻って悪路検知時制御を継続する。
ステップＳ８では、悪路検知フラグをＯＦＦするとともに、悪路検知時制御を解除する。

図４は上記実施例の悪路制御処理を表すタイムチャートである。尚、最初の走行状態は、略一定速度で走行しており、悪路検知フラグはＯＦＦであり、解除判定タイマは所定タイマ値までカウントされている状態である。
時刻ｔ１において、車両が悪路に入り、車輪速差が解除判定閾値を越えると、解除判定タイマがリセットされる。
時刻ｔ２において、車輪速差が入り判定閾値以上となると、悪路検知フラグがＯＦＦからＯＮにセットされ、悪路検知時制御が実施される。これにより、車輪速差は収束方向に向かう。このように、車輪速差に基づいて悪路検知が行われるため、素早い悪路検知が可能となり、ベルト滑りを抑制できる。

時刻ｔ３において、車輪速差が解除判定閾値を下回り、かつ、振動成分が所定振動値以下であるため、解除判定タイマのカウントアップが開始される。
時刻ｔ４において、車輪速差が再度解除判定閾値を上回ると、解除判定タイマのカウントアップはリセットされるため、悪路検知フラグはＯＮのまま維持され、悪路検知時制御が継続される。このように、解除判定タイマを用いて悪路検知フラグをセットするため、悪路検知制御の作動・非作動に伴う挟圧力の変動を抑制できる。
時刻ｔ５において、悪路から良路へと移行し、振動成分が所定振動値以下となり、かつ、車輪速差も解除判定閾値を下回っているため、解除判定タイマのカウントアップが開始される。そして、時刻ｔ６において、解除判定タイマのカウント値が所定タイマ値までカウントされると、悪路検知フラグがＯＮからＯＦＦに設定され、悪路検知時制御が終了する。このように、悪路検知制御の解除時には、車輪速差だけでなく、振動成分の低下を併せて判断することで、より安定的に解除判定を達成できる。

以上説明したように、上記実施例にあっては下記に列挙する作用効果が得られる。

（１）駆動輪の回転速度を検出する車輪速センサ２１Ｆ（第１の回転速度センサ）と、
従動輪の回転速度を検出する車輪速センサ２１Ｒ（第２の回転速度センサ）と、
車輪速センサ２１Ｆの検出値と車輪速センサ２１Ｒの検出値から駆動輪と従動輪との車輪速差を検出するステップＳ１（車輪速差検出部）と、
車輪速差が入り判定閾値（第１の所定値）以上になった場合、走行中の路面が悪路であると判定するステップＳ１（悪路判定部）と、
悪路と判定した場合、悪路と判定しない場合に比べて、無段変速機のベルトを油圧制御されたプーリによって挟み込むときの狭圧力を高くするステップＳ２（狭圧力上昇部）と、
車輪速センサ２１Ｒ（第１の回転速度センサと第２の回転速度センサの少なくとも一方）の検出値に基づいて車速の振動を検出するステップＳ５（振動検出部）と、
検出された車輪速差が解除判定閾値（第２の所定値）以下であって、かつ、検出された振動が所定振動値（第３の所定値）以下である場合に、ステップＳ２（狭圧力上昇部）により高くした狭圧力を低下させるステップＳ８（上昇解除部）と、
を備えた。

すなわち、駆動輪と従動輪との車輪速差に基づいて悪路判定を行うため、駆動輪がスリップしたときに即座に挟圧力を高めることができる。よって、スリップ後の駆動輪のグリップ力増大に伴うベルト滑りを防止できる。
また、車輪速差と車速の振動とがそれぞれ所定値以下となってから、高めた挟圧力を低下させるため、悪路を脱したことを正確に判定することができ、急激に入力トルクが増大するような悪路を走行している状態にもかかわらず挟圧力を低下させることを回避でき、ベルト滑りを防止できる。
更に、車輪速差と車速の振動が収束すれば挟圧力が良路に応じた挟圧力に低下するため、良路に戻っても無駄に挟圧力が高い状態で走行する時間を短縮でき、燃費の悪化を抑制できる。

（２）エンジン５（動力源）側に接続されたプライマリプーリ２の回転速度を検出するプライマリプーリ回転センサ１３（第３の回転速度センサ）と、車輪速センサ２１Ｆまたは車輪速センサ２１Ｒの少なくとも一方の異常を検出するセンサ異常検出部と、を有し、ステップＳ５（振動検出部）は、プライマリプーリ回転センサ１３の検出値からプライマリプーリ２の回転速度の振動を検出し、車輪速センサ２１の異常を検出した場合、ステップＳ８は、検出された車輪速差を用いずに、プライマリプーリ回転センサ１３から検出された振動が所定振動値（第４の所定値）以下である場合に、ステップＳ２により高くした狭圧力を低下させる。
よって、車輪速センサ２１の異常時には、車輪速差を解除判定に用いず、プライマリプーリ回転センサ１３の振動成分のみを解除判定に用いるため、路面状態が良路となった場合に挟圧力を通常状態の低挟圧力に戻すことができ、燃費の悪化を抑制できる。

以上、本発明を一実施例に基づいて説明したが、上記構成に限らず本発明を適用できる。
上記実施例では、前輪駆動車両に適用した例を示したが、本発明は、４輪駆動車に適用することもできる。この場合、全てが駆動輪であるため、十分な車輪速差が生じないおそれがある。そこで、ステップＳ１の悪路判定において、
（ａ）各輪の加速度を算出し、加速度がスリップにより上昇したと考えられる加速度上昇側入り判定閾値（第５の所定値）より大きい状態が所定時間継続した場合
（ｂ）各輪の加速度を算出し、加速度が障害物により低下したと考えられる加速度下降側入り判定閾値（第６の所定値）より小さい状態が所定時間継続した場合
の二つの条件をＯＲ条件として導入すればよい。加速度下降側入り判定閾値は、加速度上昇側入り判定閾値よりも小さな値である。この場合、前後輪の車輪速差が入り判定閾値以上となった場合も含めた３つの条件のうち、いずれかが成立すれば悪路と判定することで、効果的に悪路検知を行える。
尚、４輪駆動車で上記条件により悪路判定した後、悪路検知制御を解除するにあたっては、車輪速差と車速振動の条件によって悪路検知制御を解除すればよい。これにより、良路に復帰した場合や、悪路であると誤判定した場合に素早く挟圧力を低下できるため、燃費の悪化を抑制できる。

Claims (5)

1. 駆動輪の回転速度を検出する第１の回転速度センサと、
   従動輪の回転速度を検出する第２の回転速度センサと、
   前記第１の回転速度センサの検出値と前記第２の回転速度センサの検出値から前記駆動輪と前記従動輪との車輪速差を検出する車輪速差検出部と、
   前記車輪速差が第１の所定値以上になった場合、第１の所定値未満である場合に比べて、無段変速機のベルトをプーリによって挟み込むときの狭圧力を高くする狭圧力上昇部と、
   前記第１の回転速度センサと前記第２の回転速度センサの少なくとも一方の検出値に基づいて車速の振動を検出する振動検出部と、
   前記検出された車輪速差が第２の所定値以下であって、かつ、検出された振動が第３の所定値以下である場合に、前記狭圧力上昇部により高くした狭圧力を低下させる上昇解除部と、
   を備えた無段変速機の制御装置。
2. 前記車輪速差が前記第１の所定値以上になった場合、走行中の路面が悪路であると判定する悪路判定部を備えた、請求項１に記載の無段変速機の制御装置。
3. 請求項１に記載の無段変速機の制御装置において、
   動力源側に接続されたプライマリプーリの回転速度を検出する第３の回転速度センサと、
   前記第１の回転速度センサまたは前記第２の回転速度センサの少なくとも一方の異常を検出するセンサ異常検出部と、
   を有し、
   前記振動検出部は、前記第３の回転速度センサの検出値からプライマリプーリの回転速度の振動を検出し、
   前記第１または第２の回転速度センサの異常を検出した場合、前記上昇解除部は、検出された車輪速差を用いずに、前記第３の回転速度センサから検出された振動が第４の所定値以下である場合に、前記狭圧力上昇部により高くした狭圧力を低下させる、無段変速機の制御装置。
4. 前輪側駆動輪の回転速度を検出する第１の回転速度センサと、
   後輪側駆動輪の回転速度を検出する第２の回転速度センサと、
   前記第１または第２の回転速度センサの検出値から駆動輪の加速度を検出する加速度検出部と、
   前記第１の回転速度センサの検出値と前記第２の回転速度センサの検出値から前記前輪側駆動輪と前記後輪側駆動輪との車輪速差を検出する車輪速差検出部と、
   前記車輪速差が第１の所定値以上になった場合、または、前記駆動輪の加速度が第５の所定値以上、または、前記駆動輪の加速度が前記第５の所定値よりも小さな第６の所定値以下のいずれかの場合、いずれにも該当しない場合に比べて、無段変速機のベルトをプーリによって挟み込むときの狭圧力を高くする狭圧力上昇部と、
   前記第１の回転速度センサと前記第２の回転速度センサの少なくとも一方の検出値に基づいて車速の振動を検出する振動検出部と、
   前記検出された車輪速差が第２の所定値以下であって、かつ、検出された振動が第３の所定値以下である場合に、前記狭圧力上昇部により高くした狭圧力を低下させる上昇解除部と、
   を備えた無段変速機の制御装置。
5. 請求項４に記載の無段変速機の制御装置において、
   動力源側に接続されたプライマリプーリの回転速度を検出する第３の回転速度センサと、
   前記第１の回転速度センサまたは前記第２の回転速度センサの少なくとも一方の異常を検出するセンサ異常検出部と、
   を有し、
   前記振動検出部は、前記第３の回転速度センサの検出値からプライマリプーリの回転速度の振動を検出し、
   前記第１または第２の回転速度センサの異常を検出した場合、前記上昇解除部は、検出された車輪速差を用いずに、前記第３の回転速度センサから検出された振動が第４の所定値以下である場合に、前記狭圧力上昇部により高くした狭圧力を低下させる、無段変速機の制御装置。

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