JP6629143B2 - 変速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両が搭載する無段変速機の動作を制御する変速制御装置に関する。

無段変速機（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ：ＣＶＴ）は、変速ギアを用いることなく無段階で変速比を変更することができる変速機である。ＣＶＴの１構成例として、２つのプーリ（滑車）にベルトを通し、プーリの径を変化させることにより連続的に変速比を変化させるものがある。

下記特許文献１は、このようなベルト式ＣＶＴの１構成例を開示している。同文献においては、モータ４０がストローク機構（ボールねじ機構）１４を回転させることによってプライマリプーリ１１をストローク機構１４の軸方向に移動させる。これによりプライマリプーリ１１とＶベルト１５が接触する部分、すなわちプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）が変化するので、プライマリプーリ１１の径を連続的に変化させることができる。

特開２００４−１１６５３６号公報

上記特許文献１のようにモータを用いて変速比を制御する無段変速機においては、目標変速比と実変速比との間の差分が小さくなると、モータはフィードバック制御によって動力を伝達する方向を正転方向と逆転方向との間で切り替えながら、両者の間の差分が所定範囲内に収まるように微調整を繰り返す。このとき、プーリ径を変化させるための回転推進機構もモータの正転と逆転の切り替えにともなって正転と逆転を小刻みに繰り返すことになる。

回転推進機構は、例えば歯車が互いに噛み合うことによって動力を伝えるように構成されている。回転推進機構が正転と逆転を小刻みに繰り返すと、歯車が噛み合っている部分において歯面が衝突し合い、騒音や歯面損傷につながるおそれがある。歯車以外の構造を用いる回転推進機構においても、同様の課題が発生する可能性がある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、無段変速機が備える回転推進機構から発生する騒音や回転推進機構の損傷を抑制することができる変速制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る変速制御装置は、実変速比と目標変速比との間の差分が所定範囲内に収まる状態が継続する条件が成立した場合は、モータに対して供給する駆動電流を、前記条件が成立していない場合よりも小さくする。

本発明に係る変速制御装置によれば、実変速比と目標変速比との間の差分が小さいときはモータの駆動を抑制することにより、回転推進機構の歯面衝突などに起因する騒音や損傷を抑制することができる。

ＴＣＵ１００と変速機２００の構成図である。 ＴＣＵ１００の動作を説明するフローチャートである。 車両の各部の動作を説明するタイムチャートである。

図１は、本発明に係る変速制御装置（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＴＣＵ）１００と変速機２００の構成図である。ＴＣＵ１００は、変速機２００の動作を制御する車載制御装置である。ＴＣＵ１００は、後述するモータ２３０を駆動制御する制御部１１０を備える。

エンジン２１０が発生させる動力は、トルクコンバータ２２０を介して回転軸に対して伝達される。トルクコンバータ２２０は、例えば変速機２００を搭載する車両の発進や急加速などにおいてトルクを増幅させる装置である。回転軸に対して伝達された動力は、プライマリプーリ２５１、ベルト２６０、セカンダリプーリ２５２を介して車輪側に伝達される。前後進切替機構２７０は、前後進を切り替える装置である。

回転推進機構２４１と２４２は、例えばボールねじなどのように、回転することによって軸方向（図面の左右方向）に移動する構造を備える機構である。モータ２３０は、回転推進機構２４１に対して回転力を与える。これにより回転推進機構２４１が回転し、プライマリプーリ２５１を軸方向に移動させる。プライマリプーリ２５１が軸方向に移動すると、プライマリプーリ２５１とベルト２６０が接触する部分、すなわちプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）が変化する。これにより、プライマリプーリ２５１の径が変化したのと同等の効果を発揮するので、変速比を変化させることができる。

エンジン２１０が発生させる動力は、車輪に対して伝達される過程において、変速比に応じて減少される。すなわち、変速比が高いときはエンジン２１０が発生させる動力が大きく減少して車輪に伝わり、変速比が小さいときはエンジン２１０が発生させる動力があまり損なわれずに車輪に伝わる。以下の説明において変速比について言及するときは、これを前提とする。

ＴＣＵ１００は一般に、変速機２００の実変速比が目標変速比に近づくように、モータ２３０を制御する。両者の間の差分が小さくなると、実変速比を目標変速比の近傍に維持するため、例えばフィードバック制御によりモータ２３０を正転方向と逆転方向との間で切り替えながら微調整する。このとき、回転推進機構２４１もモータ２３０の回転切替にともなって正転と逆転を小刻みに繰り返すことになるので、歯面が頻繁に接触して騒音や損傷を生じる可能性がある。

そこで本発明においては、実変速比を目標変速比との間の差分が小さくなった状態が継続する所定の条件が成立したときは、モータ２３０の駆動を通常時（その条件が成立していないとき）よりも小さくすることとした。例えばモータ２３０に対して供給する駆動電流を０（または通常時よりも小さい値）とする。これにより、少なくとも上記のようにモータ２３０の回転変化にともなって回転推進機構２４１の歯面が頻繁に接触することを抑制できる。

また、モータ２３０を停止させているとき、ベルト２６０から生じる反力が回転推進機構２４１に対して継続的に伝達されるので、一定方向の反力が継続的に伝達される限りにおいては、回転推進機構２４１が正転と逆転を繰り返すことはない。したがってその観点においても、歯面接触による騒音や損傷を抑制することができる。

回転推進機構２４２は回転推進機構２４１と連動して動作するので、回転推進機構２４２についても同様の効果を発揮することができる。

図２は、ＴＣＵ１００の動作を説明するフローチャートである。以下図２の各ステップについて説明する。

（図２：ステップＳ１０１）
制御部１１０は、変速機２００を搭載する車両の車速が０（すなわち車両が停止している）であるか否かを判定する。車速が０である場合はステップＳ１０７へ進み、それ以外であればステップＳ１０２へ進む。車速が０であるか否かは、例えば車輪に取り付けられた回転数センサなどを介して取得することができる。

（図２：ステップＳ１０１：補足）
車両が停止するとき、変速機２００は高速走行状態（変速比が小さい状態）から低速走行状態（変速比が大きい状態）へ次第に移行し、最終的に変速比が最大またはこれに近い状態で停止すると考えられる。そうすると、次回車両を発進させるときは変速機２００が 低速走行状態から開始することになるので、モータ２３０によって回転推進機構２４１を回転させる必要はない。したがって本ステップが成立する場合は、後述のステップＳ１０７においてモータ２３０の動作量を通常時よりも減少させる（例えば駆動電流を０にする）こととした。

（図２：ステップＳ１０２）
制御部１１０は、変速機２００の実変速比が、変速機２００によって制御可能な最小値である（高速走行状態）か否かを判定する。変速比が最小値である場合はステップＳ１０３へ進み、それ以外であればステップＳ１０４へ進む。

（図２：ステップＳ１０２：補足）
本ステップにおける最小値とは、理論的な最小値ではなく、変速機２００が実際に制御可能な変速比範囲における最小値である。ＴＣＵ１００が把握することができる実変速比の値はセンサなどの検出ずれによって微小変動するので、多少のずれは許容することとする。例えばＴＣＵ１００が把握した実変速比が最小値から所定範囲内にある場合は、最小変速比として取り扱うこととする。したがってここでいう最小値は、最大値と最小値との間の中間値（平均値）よりも小さい値である。

（図２：ステップＳ１０３）
制御部１１０は、車両のブレーキが操作されていないか否かを判定する。ブレーキが操作されていない場合はステップＳ１０７へ進み、それ以外であればステップＳ１０８へ進む。ブレーキが操作されているか否かは、例えばブレーキ開度センサから検出値を取得することにより判定できる。アクセルについても同様である。

（図２：ステップＳ１０２〜Ｓ１０３：補足）
実変速比が最小であるとき、車両は高速走行状態にある。この状態においてブレーキが操作されていないのであれば、車両は高速走行状態で安定していると考えられる。かかる場合には目標変速比と実変速比がほぼ一致しており変速比を変更する必要はないので、モータ２３０の動作量を通常時よりも減少させることとした。

（図２：ステップＳ１０４）
制御部１１０は、変速機２００の実変速比が、変速機２００によって制御可能な最大値である（低速走行状態）か否かを判定する。変速比が最大値である場合はステップＳ１０５へ進み、それ以外であればステップＳ１０８へ進む。

（図２：ステップＳ１０４：補足）
本ステップにおける最大値とは、理論的な最大値ではなく、変速機２００が実際に制御可能な変速比範囲における最大値である。ステップＳ１０２と同様に多少のずれは許容する。したがってここでいう最大値は、最大値と最小値との間の中間値（平均値）よりも大きい値である。

（図２：ステップＳ１０５）
制御部１１０は、車両のブレーキが操作されているか否かを判定する。ブレーキが操作されている場合はステップＳ１０７へ進み、それ以外であればステップＳ１０６へ進む。

（図２：ステップＳ１０４〜Ｓ１０５：補足）
実変速比が最大であるとき、車両は低速走行状態にある。この状態においてブレーキが操作された場合、車両は停止状態に向かっていると考えられるので、変速比がここから高速走行側に変化することはないと想定される。かかる場合には目標変速比と実変速比がほぼ一致しておりモータ２３０を動作させる必要性は小さいので、モータ２３０の動作量を通常時よりも減少させることにした。

（図２：ステップＳ１０６）
制御部１１０は、車両のアクセルが操作されていないか否かを判定する。アクセルが操作されていない場合はステップＳ１０７へ進み、それ以外であればステップＳ１０８へ進む。本ステップに到達するときはブレーキが操作されていないので、その上でさらにアクセルが操作されていないのであれば、車両は惰性走行状態にあると考えられる。かかる場合は目標変速比と実変速比がほぼ一致しており変速比を変更する必要はないので、モータ２３０の動作量を通常時よりも減少させることとした。

（図２：ステップＳ１０６：補足）
アクセルとブレーキがともにＯＦＦであるときは一般に、車両が惰性走行状態であると考えられる。そこで変速比が最大／最小いずれでもない場合であっても、ブレーキとアクセルがともにＯＦＦであれば、ステップＳ１０６〜Ｓ１０７に至る過程と同様の処理を実施してもよい。

（図２：ステップＳ１０７）
制御部１１０は、モータ２３０の動作量を通常時よりも減少させる。具体的には、モータ２３０の駆動電流を通常時よりも減少させる（例えば０にする）。ここでいう通常時とは、本ステップに到達する前の各ステップにおける条件が成立していない場合である。必ずしも駆動電流を０にする必要はなく、少なくとも通常時よりも減少させることにより回転推進機構２４１の小刻みな回転切替が抑制されるので、相応の効果を発揮することができる。

（図２：ステップＳ１０８）
制御部１１０は、モータ２３０を通常制御する。通常制御とは、ステップＳ１０７で説明した通常時における制御のことである。

図３は、車両の各部の動作を説明するタイムチャートである。以下の期間はモータ２３０の駆動電流が少なくなるように制御されている。（ａ）車速が０である期間：ステップＳ１０１、（ｂ）変速比が最小かつブレーキがＯＦＦである期間：ステップＳ１０２〜Ｓ１０３、（ｃ）変速比が最大かつブレーキがＯＮである期間：ステップＳ１０４〜Ｓ１０５。

＜本発明のまとめ＞
本発明に係るＴＣＵ１００は、目標変速比と実変速比がほぼ一致する状態が継続する条件が成立している場合は、モータ２３０の駆動電流を通常時よりも小さくする。これにより、モータ２３０が目標変速比を維持するため回転切替を繰り返すことがなくなり、回転推進機構２４１が小刻みに回転切替することもなくなるので、回転推進機構２４１の歯面衝突によって生じる騒音や損傷を抑制することができる。

＜本発明の変形例について＞
モータ２３０を停止させているとき、ベルト２６０から生じる反力がモータ２３０に対して伝達される場合がある。このときモータ２３０を静止状態に維持したいのであれば、適当な静止手段を設けることもできる。例えばモータ２３０に電磁ブレーキなどを設けることが考えられる。その他適当な静止手段を用いてもよい。

変速機２００の変速比が最大である（低速走行状態）場合、運転者の操作に対する追従性はさほど厳密でなくともよいと考えられる。低速走行状態における車速変化はいずれにせよ僅かだからである。かかる場合は変速比を即座に変更する要求は小さいので、モータ２３０をある程度の期間は停止させておいても支障ない。そこで、変速比が最大から最小に向かって変化し始めた時点からある程度の期間は、モータ２３０の駆動電流を通常時よりも少なくすることもできる。

制御部１１０は、その機能を実装した回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成することもできるし、同等の機能を実装したソフトウェアをＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算装置が実行することによって構成することもできる。

１００：ＴＣＵ、１１０：制御部、２００：変速機、２１０：エンジン、２２０：トルクコンバータ、２３０：モータ、２４１〜２４２：回転推進機構、２５１：プライマリプーリ、２５２：セカンダリプーリ、２６０：ベルト、２７０：前後進切替機構。

Claims (1)

1. 車両が搭載する無段変速機の動作を制御する変速制御装置であって、
   前記無段変速機は、モータを用いて回転推進機構を駆動することによりプーリの外径を変化させて変速比を制御するように構成されており、
   前記変速制御装置は、前記モータを制御することにより前記無段変速機の実変速比を目標変速比に近づけるよう制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記実変速比と前記目標変速比との間の差分が所定範囲内に収まる状態が継続する条件が成立した場合は、前記モータに対して供給する駆動電流を、前記条件が成立していない場合よりも小さくし、
   前記無段変速機は、前記車両の動力源から供給される回転力を前記変速比にしたがって減少させた上で前記車両の車輪へ伝達するように構成されており、
   前記制御部は、前記変速比が前記無段変速機によって制御可能な最大値である状態で前記車両が走行しておりかつ前記車両のアクセルもブレーキも操作されていないか否かを、前記条件として判定し、その条件が成立した第１状態においては、成立していない第２状態よりも前記駆動電流を小さくする
   ことを特徴とする変速制御装置。

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