JP6732446B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、変速機を搭載した車両に関する。

エンジンを駆動源とする車両では、エンジンの出力が無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）や有段式の自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）などの変速機を介して駆動輪に伝達される。

エンジンと変速機との組合せでは、通常、エンジンから出力される最大トルクに対応した変速機が採用される。しかしながら、エンジンから最大トルクが出力される状態は一時的（限定的）であるので、エンジンの最大トルクにかかわらず、小型の変速機を車両に搭載することにより、車両の軽量化および燃費向上を図る方が望ましい場合も考えられる。

特開２０１５−１９４１６９号公報

本発明の目的は、エンジンの最大トルクに対応していない小型の変速機を実用上支障なく搭載した、車両を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る変速機の車両は、エンジンと、エンジンが出力するエンジントルクがトルクコンバータを介して入力される変速機と、トルクコンバータの状態に応じて許容エンジントルクを設定する許容エンジントルク設定手段と、エンジントルクが前記許容エンジントルク設定手段により設定される許容エンジントルクを超える場合、前記エンジントルクを当該許容エンジントルク以下に制限する指令を出力する制限指令出力手段とを含み、変速機は、トルクコンバータのロックアップクラッチが係合された状態でエンジンから最大トルクが出力された場合にトルクコンバータを介して変速機に入力されるトルクが変速機への入力が許容される最大トルクであるトランスミッション許容トルクを超える設計の変速機であって、許容エンジントルク設定手段は、トルクコンバータのロックアップクラッチが係合された状態では、許容エンジントルクを前記エンジンの最大トルク以下の一定値に設定し、ロックアップクラッチが解放された状態では、トランスミッション許容トルクをトルクコンバータの速度比から求まるトルクコンバータのトルク比で除した除算値を許容エンジントルクに設定する。

この構成によれば、トルクコンバータの状態に応じて、許容エンジントルクが設定される。エンジントルクが許容エンジントルクを超える場合、エンジントルクを許容エンジントルク以下に制限する指令が出力される。この指令に応答して、エンジントルクが許容エンジントルク以下に制限されることにより、トルクコンバータから変速機に入力されるトルクを抑制することができる。そのため、エンジンの最大トルクに対応していない小型の変速機であっても、変速機に過大なトルクが入力されることを抑制でき、変速機を保護することができる。また、エンジンから最大トルクが出力される状態は一時的であるので、エンジントルクが許容エンジントルク以下に制限される状態も一時的であり、走行トルクに不足が生じることもほとんどない。よって、エンジンの最大トルクに対応していない小型の変速機、つまりトルクコンバータのロックアップクラッチが係合された状態でエンジンから最大トルクが出力された場合にトルクコンバータを介して変速機に入力されるトルクが変速機への入力が許容される最大トルクであるトランスミッション許容トルクを超える設計の変速機を支障なく使用することができる。

本発明によれば、エンジンの最大トルクに対応していない小型の変速機を実用上支障なく車両に搭載することが可能になる。小型の変速機を車両に搭載することにより、車両の軽量化および燃費向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載された車両の要部の構成を示す図である。 トルク制限処理の流れを示すフローチャートである。 速度比と許容エンジントルクとの関係の一例を示す図である。 速度比とトルク比との関係の一例を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の要部構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載された車両１の要部の構成を示す図である。

車両１は、エンジン２を駆動源とする自動車である。エンジン２の出力は、トルクコンバータ３および無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）４を介して、車両１の駆動輪（たとえば、左右の前輪）に伝達される。

エンジン２には、エンジン２の燃焼室への吸気量を調整するための電子スロットルバルブ、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）および燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグなどが設けられている。また、エンジン２には、その始動のためのスタータが付随して設けられている。

トルクコンバータ３は、ポンプインペラ、タービンランナおよびロックアップクラッチを備えている。ポンプインペラには、エンジン２の出力軸（Ｅ／Ｇ出力軸）が連結されている。タービンランナには、無段変速機４のインプット軸が連結されている。ロックアップクラッチは、ポンプインペラとタービンランナとを直結／分離するために設けられている。ロックアップクラッチが係合されると、ポンプインペラとタービンランナとが直結され、ロックアップクラッチが解放されると、ポンプインペラとタービンランナとが分離される。

無段変速機４には、インプット軸と、アウトプット軸と、トルクコンバータ３からインプット軸に入力される動力を無段階に変速してアウトプット軸に出力するベルト変速機構と、アウトプット軸の動力を左右の駆動輪に伝達するためのデファレンシャルギヤとが内蔵されている。ベルト変速機構には、プライマリプーリ、セカンダリプーリおよびプライマリプーリとセカンダリプーリとに巻き掛けられたベルトが含まれる。

車両１には、ＣＰＵおよびメモリなどを含む構成の複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が備えられている。複数のＥＣＵには、エンジンＥＣＵ１１およびＣＶＴＥＣＵ１２が含まれる。各ＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。

エンジンＥＣＵ１１には、アクセルセンサ２１、エンジン回転数センサ２２およびスロットル開度センサ２３などが接続されている。

アクセルセンサ２１は、運転者により操作されるアクセルペダル（図示せず）の操作量に応じた検出信号を出力する。エンジンＥＣＵ１１は、アクセルセンサ２１から入力される信号に基づいて、アクセルペダルの最大操作量に対する操作量の割合、つまりアクセルペダルが踏み込まれていないときを０％とし、アクセルペダルが最大に踏み込まれたときを１００％とする百分率であるアクセル開度を演算する。

エンジン回転数センサ２２は、エンジン２の回転（クランクシャフトの回転）に同期したパルス信号を検出信号として出力する。エンジンＥＣＵ１１は、エンジン回転数センサ２２から入力されるパルス信号の周波数をエンジン２の回転数（エンジン回転数）に換算する。

スロットル開度センサ２３は、電子スロットルバルブの開度（スロットル開度）に応じた検出信号を出力する。

エンジンＥＣＵ１１は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、エンジン２の始動、停止および出力調整などのため、エンジン２に設けられた電子スロットルバルブ、インジェクタおよび点火プラグなどを制御する。

ＣＶＴＥＣＵ１２には、タービン回転数センサ２４などが接続されている。

タービン回転数センサ２４は、トルクコンバータ３のタービンランナの回転に同期したパルス信号を検出信号として出力する。ＣＶＴＥＣＵ１２は、タービン回転数センサ２４から入力されるパルス信号の周波数をタービンランナの回転数であるタービン回転数に換算する。タービン回転数は、無段変速機４のインプット軸に入力される入力回転数と同じである。

ＣＶＴＥＣＵ１２は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、無段変速機４の変速比の変更などのため、無段変速機４の各部に油圧を供給するための油圧回路に含まれる各種のバルブなどを制御する。

＜トルク制限処理＞
図２は、トルク制限処理の流れを示すフローチャートである。図３は、速度比と許容エンジントルクとの関係の一例を示す図である。図４は、速度比とトルク比との関係の一例を示す図である。

エンジン２の作動中、ＣＶＴＥＣＵ１２により、図２に示されるトルク制限処理が一定周期で実行される。

トルク制限処理では、許容エンジントルクＴｍａｘが設定される（ステップＳ１）。

許容エンジントルクＴｍａｘの設定のため、タービン回転数センサ２４の検出信号からタービン回転数が取得される。また、エンジンＥＣＵ１１からエンジン回転数が取得される。そして、トルクコンバータ３の状態が判別される。トルクコンバータ３の状態には、ロックアップクラッチが係合された状態と、ロックアップクラッチが解放された状態とがある。また、ロックアップクラッチが解放された状態では、速度比がトルクコンバータ３の状態として判別される。速度比は、タービン回転数をエンジン回転数で除した除算値である。

ＣＶＴＥＣＵ１２の不揮発性メモリ（ＲＯＭ、フラッシュメモリまたはＥＥＰＲＯＭなど）には、図３に示される速度比と許容エンジントルクＴｍａｘとの関係がマップの形態で記憶されている。トルクコンバータ３の状態が判別されると、速度比と許容エンジントルクＴｍａｘとの関係が参照されて、その関係からトルクコンバータ３の状態に応じた許容エンジントルクＴｍａｘが設定される。ロックアップクラッチが係合された状態で参照される関係（ＬＵＯＮ）は、速度比にかかわらず、エンジン最大トルク（エンジン２が出力可能な最大トルク）以下の一定値が許容エンジントルクＴｍａｘに設定されるように作成されている。ロックアップクラッチが解放された状態で参照される関係（ＬＵＯＦＦ）は、速度比に対して、トランスミッション許容トルク（無段変速機４への入力が許容される最大トルク）を速度比から定まるトルク比で除した除算値が許容エンジントルクＴｍａｘに設定されるように作成されている。速度比とトルク比との関係は、トルクコンバータ３の性能によって決まり、図４に一例が示されている。なお、車両１の前進時の減速比と後進時の減速比とが異なる場合、たとえば、後進時には、ロックアップクラッチが解放された状態で参照される関係（ＬＵＯＦＦ）に基づいて減速比が加味された許容エンジントルクＴｍａｘが設定されてもよい。

許容エンジントルクＴｍａｘの設定後、図２に示されるように、エンジン２から出力されているエンジントルクが許容エンジントルクＴｍａｘを超えているか否かが判断される（ステップＳ２）。エンジントルクは、たとえば、エンジンＥＣＵ１１によりアクセル開度およびエンジン回転数から推定され、エンジンＥＣＵ１１からＣＶＴＥＣＵ１２に送信される。

エンジントルクは、次のようにして推定される。すなわち、エンジンＥＣＵ１１の不揮発性メモリには、エンジン回転数、スロットル開度およびエンジントルクの関係がマップの形態でトルクマップとして記憶されている。エンジンＥＣＵ１１では、エンジン回転数センサ２２から入力されるパルス信号の周波数がエンジン回転数に換算される。また、スロットル開度センサ２３の検出信号からスロットル開度が取得される。そして、トルクマップからエンジン回転数およびスロットル開度に応じたエンジントルクが読み出される。

エンジントルクが許容エンジントルクＴｍａｘを超えている場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、ＣＶＴＥＣＵ１２からエンジンＥＣＵ１１に、エンジントルクを許容エンジントルク以下に制限するトルク制限指令が出力される。そして、トルク制限処理が終了される。エンジンＥＣＵ１１にトルク制限指令が入力されると、エンジンＥＣＵ１１により、エンジン２の電子スロットルバルブの開度が低減されて、エンジントルクが許容エンジントルク以下に制限される。これにより、トルクコンバータから変速機に入力されるトルクがトランスミッション許容トルク以下に抑制される。

エンジントルクが許容エンジントルクＴｍａｘ以下である場合（ステップＳ３のＮＯ）、トルク制限指令が出力されずに、トルク制限処理が終了される。

＜作用効果＞
以上のように、トルクコンバータ３の状態に応じて、許容エンジントルクが設定される。エンジントルクが許容エンジントルクを超える場合、ＣＶＴＥＣＵ１２からエンジンＥＣＵ１１に、エンジントルクを許容エンジントルク以下に制限するトルク制限指令が出力される。トルク制限指令に応答して、エンジンＥＣＵ１１により、エンジントルクが許容エンジントルク以下に制限される。これにより、トルクコンバータ３から無段変速機４に入力されるトルクをトランスミッション許容トルク以下に抑制することができる。

そのため、無段変速機４がエンジン２の最大トルクに対応していない小型のものであっても、無段変速機４にトランスミッション許容トルクを超える過大なトルクが入力されることを抑制でき、無段変速機４を保護することができる。また、エンジン２から最大トルクが出力される状態は一時的であるので、エンジントルクが許容エンジントルク以下に制限される状態も一時的であり、走行トルクに不足が生じることもほとんどない。よって、エンジン２の最大トルクに対応していない小型の無段変速機４であっても支障なく使用することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

前述の各センサは、本発明に関連するセンサを例示したものに過ぎず、エンジンＥＣＵ１１およびＣＶＴＥＣＵ１２には、その他のセンサが接続されていてもよい。

エンジンＥＣＵ１１およびＣＶＴＥＣＵ１２の機能の一部または全部は、１つのＥＣＵに集約されていてもよい。

また、無段変速機４を取り上げたが、本発明は、有段式の自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）に用いることができる。また、動力分割式無段変速機に本発明に係る制御装置を用いることもできる。動力分割式無段変速機は、変速比の変更により動力を無段階に変速するベルト式の無段変速機構と、動力を一定の変速比で変速する一定変速機構とを備え、駆動源の動力を２系統に分割して伝達可能な変速機である。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

３ トルクコンバータ
４ 無段変速機（変速機）
１２ ＣＶＴＥＣＵ（制御装置、許容エンジントルク設定手段、制限指令出力手段）

Claims (1)

1. エンジンと、
   前記エンジンが出力するエンジントルクがトルクコンバータを介して入力される変速機と、
   前記トルクコンバータの状態に応じて許容エンジントルクを設定する許容エンジントルク設定手段と、
   前記エンジントルクが前記許容エンジントルク設定手段により設定される許容エンジントルクを超える場合、前記エンジントルクを当該許容エンジントルク以下に制限する指令を出力する制限指令出力手段とを含み、
   前記変速機は、前記トルクコンバータのロックアップクラッチが係合された状態で前記エンジンから最大トルクが出力された場合に前記トルクコンバータを介して前記変速機に入力されるトルクが前記変速機への入力が許容される最大トルクであるトランスミッション許容トルクを超える設計の変速機であって、
   前記許容エンジントルク設定手段は、
   前記トルクコンバータの前記ロックアップクラッチが係合された状態では、前記許容エンジントルクを前記エンジンの最大トルク以下の一定値に設定し、
   前記ロックアップクラッチが解放された状態では、前記トランスミッション許容トルクを前記トルクコンバータの速度比から求まる前記トルクコンバータのトルク比で除した除算値を前記許容エンジントルクに設定する、車両。

Images