図1は、本発明が適用される車両10の概略構成を説明する図であると共に、車両10における各種制御の為の制御系統の要部を説明する図である。図1において、車両10は、動力源として機能するエンジン12と、駆動輪14と、エンジン12と駆動輪14との間の動力伝達経路に設けられた動力伝達装置16を備えている。動力伝達装置16は、エンジン12に連結された流体式伝動装置としての公知のトルクコンバータ18、トルクコンバータ18に連結された入力軸20、入力軸20に連結されたベルト式の無段変速機22、無段変速機22に連結された中間軸24、中間軸24に連結されたクラッチ26、クラッチ26に連結された出力軸28、カウンタ軸30、出力軸28及びカウンタ軸30に各々相対回転不能に設けられて噛み合う一対のギヤを有するリダクションギヤ対32、カウンタ軸30に相対回転不能に設けられたファイナルギヤ34、ファイナルギヤ34に連結されたディファレンシャル装置36、ディファレンシャル装置36に連結された1対の車軸38等を備えている。このように構成された動力伝達装置16において、エンジン12の動力(特に区別しない場合にはトルクや力も同義)は、トルクコンバータ18、無段変速機22、クラッチ26、リダクションギヤ対32、ディファレンシャル装置36、及び車軸38等を順次介して1対の駆動輪14へ伝達される。
エンジン12は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。トルクコンバータ18は、エンジン12に連結された、トルクコンバータ18の入力側部材に相当するポンプ翼車18pと、入力軸20に連結された、トルクコンバータ18の出力側部材に相当するタービン翼車18tとを備えており、流体を介して動力伝達が行われる。動力伝達装置16は、ポンプ翼車18pに連結された機械式のオイルポンプ(不図示)を備えている。このオイルポンプは、エンジン12により回転駆動されることにより、無段変速機22を変速制御したり、クラッチ26を作動したり、動力伝達装置16の各部に潤滑油を供給したりする為の油圧を発生する(吐出する)。
無段変速機22は、入力軸20に連結された入力側部材である有効径が可変のプライマリプーリ40と、出力軸28と同軸心の中間軸24に連結された出力側部材である有効径が可変のセカンダリプーリ42と、それら各プーリ40,42の間に巻き掛けられた伝達要素としての伝動ベルト44とを備えており、各プーリ40,42と伝動ベルト44との間の摩擦力(挟圧力も同意;ベルト挟圧力ともいう)を介して動力伝達が行われ、エンジン12の動力を駆動輪14側へ伝達する。
プライマリプーリ40は、入力軸20に連結された固定シーブ40aと、固定シーブ40aに対して入力軸20の軸心回りの相対回転不能且つ軸心方向の移動可能に設けられた可動シーブ40bと、それら各シーブ40a,40bの間のV溝幅を変更する為に可動シーブ40bを移動させる為のプライマリプーリ40におけるプライマリ推力Win(=プライマリ圧Pin×受圧面積)を付与する油圧シリンダ40cとを備えている。又、セカンダリプーリ42は、中間軸24に連結された固定シーブ42aと、固定シーブ42aに対して中間軸24の軸心回りの相対回転不能且つ軸心方向の移動可能に設けられた可動シーブ42bと、それら各シーブ42a,42bの間のV溝幅を変更する為に可動シーブ42bを移動させる為のセカンダリプーリ42におけるセカンダリ推力Wout(=セカンダリ圧Pout×受圧面積)を付与する油圧シリンダ42cとを備えている。プライマリ圧Pinは、動力伝達装置16に備えられた油圧制御回路50によってプライマリプーリ40の油圧シリンダ40cへ供給される油圧であり、セカンダリ圧Poutは、油圧制御回路50によってセカンダリプーリ42の油圧シリンダ42cへ供給される油圧である。
無段変速機22では、プライマリ圧Pin及びセカンダリ圧Poutが電子制御装置70により駆動される油圧制御回路50によって各々調圧制御されることにより、プライマリ推力Win及びセカンダリ推力Woutが各々制御される。これにより、各プーリ40,42のV溝幅が変化して伝動ベルト44の掛かり径(有効径)が変更され、変速比γcvt(=入力軸回転速度Nin/中間軸回転速度Nsec)が変化させられると共に、伝動ベルト44が滑りを生じないように各プーリ40,42と伝動ベルト44との間の摩擦力(すなわち無段変速機22における伝動ベルト44のトルク容量であるベルトトルク容量Tcvt)が制御される。つまり、プライマリ圧Pin(プライマリ推力Winも同意)及びセカンダリ圧Pout(セカンダリ推力Woutも同意)が各々制御されることで、伝動ベルト44の滑り(以下、ベルト滑りという)が防止されつつ実変速比γcvtが目標変速比γtgtとされる。
無段変速機22では、例えばプライマリ圧Pinが高められると、プライマリプーリ40のV溝幅が狭くされて変速比γcvtが小さくされるすなわち無段変速機22がアップシフトされる。又、プライマリ圧Pinが低められると、プライマリプーリ40のV溝幅が広くされて変速比γcvtが大きくされるすなわち無段変速機22がダウンシフトされる。従って、プライマリプーリ40のV溝幅が最小とされるところで、無段変速機22の変速比γcvtとして最小変速比γmin(最高車速側の変速比、最Hi)が形成される。又、プライマリプーリ40のV溝幅が最大とされるところで、無段変速機22の変速比γcvtとして最大変速比γmax(最低車速側の変速比、最Low)が形成される。尚、プライマリ圧Pinとセカンダリ圧Poutとによりベルト滑りが防止されつつ、プライマリ推力Winとセカンダリ推力Woutとの相互関係にて目標変速比γtgtが実現されるものであり、一方のプーリ油圧(推力も同意)のみで目標の変速が実現されるものではない。
クラッチ26は、無段変速機22よりも駆動輪14(ここでは出力軸28も同意)側に設けられている(すなわち無段変速機22と駆動輪14との間の動力伝達経路に設けられている)。クラッチ26は、セカンダリプーリ42(中間軸24)と出力軸28との間を選択的に断接する断接装置に相当するものである。クラッチ26は、入力側部材26aと出力側部材26bと油圧シリンダ26cとを備えており、油圧シリンダ26cによって入力側部材26aと出力側部材26bとが摩擦係合させられる油圧式の摩擦係合装置である。この油圧シリンダ26cへは、油圧制御回路50によってクラッチ油圧Pclが供給される。クラッチ26では、クラッチ油圧Pclが電子制御装置70により駆動される油圧制御回路50によって調圧制御されることにより、トルク容量Tclが制御され、係合(スリップを含む)と解放との間で作動状態が制御される。
リダクションギヤ対32は、相互に噛み合う一対のギヤとして、出力軸28に相対回転不能に設けられたドライブギヤ32aと、カウンタ軸30に相対回転不能に設けられたドリブンギヤ32bとを備えて構成されている。ファイナルギヤ34は、ドリブンギヤ32bよりも小径のギヤであり、ディファレンシャル装置36が有するデフリングギヤ36aと噛み合うことでディファレンシャル装置36と連結される。ファイナルギヤ34とデフリングギヤ36aとで、ファイナルギヤ対が構成される。
車両10は、更に、エンジン12、無段変速機22、及びクラッチ26などの制御に関連する車両10の制御装置を含む電子制御装置70を備えている。よって、図1は、電子制御装置70の入出力系統を示す図であり、又、電子制御装置70による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。電子制御装置70は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両10の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置70は、エンジン12の出力制御、無段変速機22の変速制御やベルトトルク容量制御、クラッチ26のトルク容量制御等を実行する。電子制御装置70は、必要に応じてエンジン制御用、油圧制御用等に分けて構成される。
電子制御装置70には、車両10に備えられた各種センサ(例えばエンジン回転速度センサ52、入力回転速度センサ54、中間回転速度センサ56、出力回転速度センサ58、アクセル開度センサ60、スロットル弁開度センサ62、ブレーキスイッチ64など)により検出された検出信号に基づく各種実際値(例えばエンジン12の回転速度であるエンジン回転速度Ne、プライマリプーリ40の回転速度である入力軸回転速度Nin、セカンダリプーリ42の回転速度である中間軸回転速度Nsec、車速Vに対応する出力軸回転速度Nout、アクセル開度θacc、スロットル弁開度θth、ホイールブレーキを作動させる為の運転者による制動操作(例えばブレーキペダル操作)が為されたブレーキ操作状態(ブレーキオン)を示す信号であるブレーキオンBonなど)が、それぞれ供給される。又、電子制御装置70からは、車両10に設けられた各装置(例えばスロットルアクチュエータや燃料噴射装置等のエンジン制御装置、油圧制御回路50など)に各種指令信号(例えばエンジン12の出力制御の為のエンジン出力制御指令信号Se、無段変速機22の変速比γcvtやベルトトルク容量Tcvtに関する油圧制御の為の油圧制御指令信号Scvt、クラッチ26のトルク容量Tclを制御する為の油圧制御指令信号Sclなど)が、それぞれ出力される。
電子制御装置70は、車両10における各種制御の為の制御機能を実現する為に、動力源制御手段としてのエンジン制御手段すなわち動力源制御部としてのエンジン制御部72、無段変速機制御手段すなわち無段変速機制御部74、及びクラッチ制御手段すなわちクラッチ制御部76を備えている。
エンジン制御部72は、アクセル開度θaccに応じた駆動力(駆動トルク)を得る為の目標エンジントルクTetgtを設定し、その目標エンジントルクTetgtが得られるように、スロットル信号や噴射信号や点火時期信号などのエンジン出力制御指令信号Seをそれぞれスロットルアクチュエータや燃料噴射装置や点火装置へ出力する。
無段変速機制御部74は、無段変速機22のベルト滑りが発生しないようにしつつ無段変速機22の目標変速比γtgtを達成するように、無段変速機22の変速比γ及びベルトトルク容量Tcvtを制御する。具体的には、無段変速機制御部74は、予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された(すなわち予め定められた)関係(例えば変速マップ、ベルト挟圧力マップ(ベルトトルク容量マップ))にアクセル開度θacc及び車速Vを適用することで、無段変速機22のベルト滑りが発生しないようにしつつエンジン12の動作点が所定の最適ライン(例えばエンジン最適燃費線)上となる無段変速機22の目標変速比γtgtを達成する為のプライマリ圧Pin及びセカンダリ圧Poutの各油圧指令(油圧制御指令信号Scvt)を決定し、それら各油圧指令を油圧制御回路50へ出力する。
クラッチ制御部76は、車両10の走行状態に応じてクラッチ26のトルク容量Tclを制御する。具体的には、クラッチ制御部76は、通常走行時には、無段変速機22を介して伝達されるトルクが駆動輪14へ損失なく伝達されるように、クラッチ26のトルク容量Tclを無段変速機22におけるベルトトルク容量Tcvtよりも大きい値に制御する為のクラッチ油圧Pclの油圧指令(油圧制御指令信号Scl)を決定し、その油圧指令を油圧制御回路50へ出力する。尚、無段変速機22のベルトトルク容量Tcvtは、予め定められた関係を用いてプライマリ圧Pin及びセカンダリ圧Poutに基づいて無段変速機制御部74によって算出される。又、クラッチ26のトルク容量Tclは、クラッチ油圧Pclに基づいてクラッチ制御部76によって算出される。
ここで、駆動輪14のスリップ(タイヤスリップ)中に、運転者による急制動(急ブレーキ)や路面の摩擦係数μ(路面μ)の変化等によって、駆動輪14の回転速度が急激に低下すると、その回転速度変化に起因するイナーシャトルクが駆動輪14から入力され、このイナーシャトルクが無段変速機22へ伝達されるとそのイナーシャトルクによって無段変速機22においてベルト滑りが発生する可能性がある。これに対して、電子制御装置70は、タイヤスリップ中には、運転者による急制動や路面μの変化に備えて、予めクラッチ26のトルク容量Tclを無段変速機22におけるベルトトルク容量Tcvtよりも小さい値に制御する。これによって、駆動輪14から過大なトルクが入力されたときにはクラッチ26を滑らせることで(すなわちクラッチ26をトルクリミッターとして作動させることで)ベルト滑りを抑制する。
ところで、タイヤスリップ中にクラッチ26のトルク容量Tclを無段変速機22におけるベルトトルク容量Tcvtよりも小さい値に制御する場合、タイヤスリップ中にエンジン回転速度Neが高い状態(すなわち係合中のクラッチ26の回転速度が高い状態)から急制動等によって駆動輪14の回転速度が急激に低下すると、クラッチ26の出力側部材26bの回転速度に相当する出力軸回転速度Noutが急激に低下させられる為、クラッチ26がトルクリミッターとして作動したときの、クラッチ26の入力側部材26aの回転速度に相当する中間軸回転速度Nsecと出力軸回転速度Noutとの差であるクラッチ26における差回転速度ΔNcl(=Nsec−Nout)が大きくなり易く、クラッチ26における摩擦材の耐久性が低下する可能性がある。一方で、クラッチ26(摩擦材)の発熱に対する耐久性を上げるように設計すると、摩擦材の枚数増や板厚増などコスト増につながり、又、クラッチ26のトルク容量Tclの制御性悪化にもつながるおそれがある。これに対して、電子制御装置70は、タイヤスリップ中には、エンジン回転速度Neを所定値以下に制御する。これによって、クラッチ26がトルクリミッターとして作動したときに差回転速度ΔNclが大きくなり難くなり、クラッチ26の発熱が抑制されて摩擦材の耐久性低下が抑制される。
電子制御装置70は、上述したタイヤスリップ中の制御機能を実現する為に、更に、車両状態判定手段すなわち車両状態判定部78を備えている。
車両状態判定部78は、クラッチ26が係合されて走行している通常走行時に、例えば出力軸回転速度Noutの単位時間当たりの変化量がタイヤスリップ中と判定する為の予め定められた規定値を超えているか否かに基づいて、駆動輪14にスリップが発生しているか否か(すなわちタイヤスリップ中であるか否か)を判定する。尚、出力軸回転速度Noutに替えて、エンジン回転速度Ne、入力軸回転速度Nin、又は中間軸回転速度Nsecを用いて判定することも可能である。
クラッチ制御部76は、車両状態判定部78によりタイヤスリップ中であると判定された場合には、クラッチ26のトルク容量Tclを無段変速機22のベルトトルク容量Tcvtよりも小さい予め定められた所定容量Aまで低下させる。又、無段変速機制御部74は、車両状態判定部78によりタイヤスリップ中であると判定された場合には、クラッチ制御部76によるクラッチ26のトルク容量Tclを低下させる制御に併せて、無段変速機22のベルトトルク容量Tcvtをクラッチ26のトルク容量Tclよりも大きい予め定められた所定容量B(>所定容量A)まで増加させる。このように、クラッチ制御部76は、タイヤスリップ中は、クラッチ26のトルク容量Tclを無段変速機22におけるベルトトルク容量Tcvt(所定容量B)よりも小さい値(所定容量A)に制御する。このように制御されることで、クラッチ26のトルク容量Tclが無段変速機22のベルトトルク容量Tcvtよりも小さくなることから、駆動輪14からイナーシャトルクが入力されても、クラッチ26が滑ることで無段変速機22のベルト滑りが抑制され、伝動ベルト44が保護される。
エンジン制御部72は、車両状態判定部78によりタイヤスリップ中であると判定された場合には、エンジン回転速度Neを所定値以下に制御する。この所定値は、例えばタイヤスリップ中に最大ブレーキ制動力や最大路面μ変化を想定した場合に、クラッチ26がトルクリミッターとして作動してもクラッチ26(摩擦材)の発熱に対する耐久性低下が生じ難いエンジン回転速度Neとして予め定められた、トルクリミッター作動時に摩擦材の発熱量が許容できるエンジン回転速度Neの上限値である。
具体的には、タイヤスリップ中の無段変速機22の変速比γcvt、及びエンジン回転速度Ne(及び/又は入力軸回転速度Nin(=タービン回転速度))が決まると、その後の急制動や路面μ変化によりクラッチ26がトルクリミッターとして作動した場合の発熱量が設計的に又は実験的に算出することができる。この発熱量がある規定値以上の場合、クラッチ26の摩擦材の耐久性が低下するおそれがある。この発熱量がある規定値を超えない最大のエンジン回転速度Neが所定値として無段変速機22の変速比γcvtに応じて予め定められている。このように、この所定値は、事前の摩擦材の耐久評価、及びクラッチ26がトルクリミッターとして作動したときの回転変動シミュレーションにより予め設計されている。エンジン制御部72は、車両状態判定部78によりタイヤスリップ中であると判定された場合には、例えば無段変速機22の変速比γcvtに応じた所定値が予め定められた関係(マップ)にタイヤスリップ中の無段変速機22の変速比γcvtを適用することで、タイヤスリップ中に発熱耐久性上制限すべきエンジン回転速度Neの上限値としての所定値を算出する。そして、エンジン制御部72は、エンジン回転速度Neをその所定値以下に制御する。例えば、エンジン制御部72は、エンジン回転速度Neがその所定値を超えないようにエンジントルクTeを制限する。尚、エンジン回転速度Neに替えて入力軸回転速度Ninを用いて上記制御を実行しても良い。
図2は、電子制御装置70の制御作動の要部すなわちタイヤスリップ中にクラッチ26のトルク容量Tclをベルトトルク容量Tcvtよりも小さい値に制御する場合にクラッチ26における摩擦材の耐久性低下を抑制する為の制御作動を説明するフローチャートであり、繰り返し実行される。図3は、図2のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートの一例である。
図2において、先ず、車両状態判定部78の機能に対応するステップ(以下、ステップを省略する)S10において、タイヤスリップ中であるか否かが判定される。このS10の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このS10の判断が肯定される場合はクラッチ制御部76の機能に対応するS20において、クラッチ26のトルク容量Tclがベルトトルク容量Tcvtよりも小さい値に制御される。次いで、エンジン制御部72の機能に対応するS30において、エンジン回転速度Neが所定値以下に制御(制限)される。例えばエンジン回転速度Neが所定値を超えないようにエンジントルクTeが制限される。ここでは、エンジン回転速度Neに替えて入力軸回転速度Ninを用いてこのS30が実行されても良い。
図3において、t1時点にてタイヤスリップが判定されると、実線で示すクラッチ26のトルク容量Tclが予め定められた所定容量Aに引き下げられる。これと併行して、破線で示す無段変速機22のベルトトルク容量Tcvtが、クラッチ26のトルク容量Tclよりも大きい予め定められた所定容量Bに引き上げられる。又、t1時点にてタイヤスリップが判定されると、エンジン回転速度Neがその所定値を超えないようにエンジントルクTeが制限される。その為、t2時点において、エンジン回転速度Neが所定値を超えようとしたので、t2時点以降において、スロットル弁開度θthが低くされてエンジントルクTeが制限されている。t3時点において運転者によってフットブレーキペダルが踏み込まれることで、駆動輪14の回転速度変化に伴うイナーシャトルクが駆動輪14から入力される。t1時点から、クラッチ26のトルク容量Tclがベルトトルク容量Tcvtよりも小さくなるように制御されているので、t3時点においてイナーシャトルクが入力されても、クラッチ26がトルクリミッターとして作動させられる。これにより、無段変速機22へ伝達されるトルクが抑制されてベルト滑りが抑制される。加えて、t1時点から、エンジン回転速度Neが所定値を超えないように制限されているので、トルクリミッター作動時のクラッチ26の差回転速度ΔNclが大きくなり難くされる。これにより、クラッチ26の摩擦材の発熱量が抑制されてその摩擦材が適切に保護される。
上述のように、本実施例によれば、タイヤスリップ中は、クラッチ26のトルク容量Tclが無段変速機22におけるベルトトルク容量Tcvtよりも小さい値に制御されるので、駆動輪14から過大なトルクが入力されても、クラッチ26に滑りが生じることで、無段変速機22のベルト滑りが抑制される。加えて、タイヤスリップ中は、エンジン回転速度Neが所定値以下に制御されるので、急制動等によって駆動輪14の回転速度が低下させられてクラッチ26の出力側部材26bの回転速度が低下させられても、クラッチ26の入力側部材26aが高回転となることが制限されていることによってクラッチ26における差回転速度ΔNclが大きくなり難くされる。よって、タイヤスリップ中にクラッチ26のトルク容量Tclをベルトトルク容量Tcvtよりも小さい値に制御する場合に、クラッチ26における摩擦材の耐久性低下を抑制することができる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例では、車両10は、エンジン12と、無段変速機22と、無段変速機22と駆動輪14との間に設けられたクラッチ26とを備えていたが、この態様に限らない。例えば、車両10は、更に、無段変速機22と並列にギヤ機構を備え、エンジン12と駆動輪14との間の動力伝達経路が、無段変速機22又はギヤ機構に選択的に切り替えられるものであっても構わない。このとき、無段変速機22と駆動輪14との間に設けられるクラッチ26を、動力伝達経路を切り替える為の切替用クラッチとして機能させることもできる。又、トルクコンバータ18と無段変速機22との間に、車両10の進行方向を切り替える前後進切替装置が設けられていても構わない。
また、前述の実施例では、動力源としてエンジン12を例示したが、これに限らない。例えば、前記動力源は、電動機等の他の原動機を単独で或いはエンジン12と組み合わせて採用することもできる。又、エンジン12の動力は、トルクコンバータ18を介して入力軸20へ伝達されたが、これに限らない。例えば、トルクコンバータ18に替えて、トルク増幅作用のない流体継手(フルードカップリング)などの他の流体式伝動装置が用いられても良い。或いは、この流体式伝動装置は必ずしも設けられなくても良い。又、無段変速機22の伝達要素として、伝動ベルト44を例示したが、これに限らない。例えば、伝達要素は、伝動チェーンであっても良い。この場合、無段変速機はチェーン式の無段変速機となるが、広義には、ベルト式の無段変速機の概念にチェーン式の無段変速機を含んでも良い。
尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。