JP6834822B2 - 車両用動力伝達装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用動力伝達装置の制御装置に関する。

特許文献１には、入力軸と出力軸との間の動力伝達経路に、変速比を連続的に変化させるベルト式の無段変速機と、無段変速機の最大変速比よりも大きな変速比を有するギヤ機構とが、並列に設けられた車両用動力伝達装置が開示されている。この車両用動力伝達装置においては、入力軸から入力されたトルクを無段変速機を介して出力軸に伝達する無段変速モードであるベルトモードと、入力軸から入力されたトルクをギヤ機構を介して出力軸に伝達するギヤモードとを、無段変速機とギヤ機構とにそれぞれ対応させて設けられた各前進用クラッチの係合及び解放によって、選択的に切り替え可能となっている。

この車両用動力伝達装置においては、車両の発進時に、ギヤモードにすることによって、ベルトモードよりも大きな駆動力を発生させて車両を発進させることができ、車両の発進性を高めることができる。また、ベルトモードによって車両が走行しているときに、アクセルペダルを戻して車両が停止に向けて減速した場合には、無段変速機の変速比が最大変速比に戻ったら、ベルトモードからギヤモードに切り替えるコーストダウン制御を行う。これにより、無段変速機とギヤ機構との変速比を近い値にして、ベルトモードからギヤモードへの切り替え時に生じ得る変速ショックを低減することができる。

また、特許文献２には、入力軸から入力されたトルクをギヤ機構を介して出力軸に伝達する車両用動力伝達装置が開示されている。この車両用動力伝達装置は、シフトレンジがＤレンジであり、アクセル操作が行われておらず、且つ、車速が所定速度以下である、停車直前の減速走行中において、前進用クラッチを半係合する停車前ニュートラル制御が実施可能となっている。このようなニュートラル制御が実施されることによって、エンジンにかかる負荷を軽減し、燃費の改善を図ることができる。

特開２０１５−２３２３８０号公報 特開２００８−２８６２８１号公報

特許文献１に記載されたような車両用動力伝達装置を備え、前記コーストダウン制御を実施する車両に対して、特許文献２に開示されたような停車前ニュートラル制御を適用した場合には、一旦ギヤモード用の前進クラッチを完全に係合した係合状態にしてコーストダウン制御を完了した後に、ギヤモード用の前進用クラッチを半係合状態にする停車前ニュートラル制御を実施することになる。そのため、係合状態を介さない場合よりも、前記車両の減速度変化が大きくなったり、燃費が悪化したりするといった問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両の減速度変化が大きくなったり、燃費が悪化したりするのを抑制できる車両用動力伝達装置の制御装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両用動力伝達装置の制御装置は、入力軸と出力軸との間の動力伝達経路に、変速比を連続的に変化させる無段変速機と、前記無段変速機の最大変速比よりも大きな変速比を有するギヤ機構とが、並列に設けられ、前記入力軸から入力されたトルクを前記無段変速機を介して前記出力軸に伝達する無段変速モードと、前記入力軸から入力されたトルクを前記ギヤ機構を介して前記出力軸に伝達するギヤモードとを、前記無段変速機と前記ギヤ機構とにそれぞれ対応させて設けられた各前進用クラッチの係合及び解放の組み合わせによって、選択的に切り替え可能な車両用動力伝達装置の制御装置であって、前記無段変速モードによって走行している前記制御装置が搭載された車両の減速中に、前記無段変速機が所定変速比になったら前記ギヤモードに切り替えるコーストダウン制御と、停車前における減速中に前記ギヤモードの前記前進用クラッチを半係合する停車前ニュートラル制御と、が実施可能であり、前記停車前ニュートラル制御を実施する判断をした後に、前記コーストダウン制御を実施している場合には、前記ギヤモードの前記前進用クラッチを半係合状態で前記コーストダウン制御を完了し、前記コーストダウン制御の完了後に前記停車前ニュートラル制御を実施することを特徴とするものである。

本発明に係る車両用動力伝達装置の制御装置は、ギヤモードの前進用クラッチを半係合状態でコーストダウン制御を完了し、停車前ニュートラル制御を実施する。そのため、前記前進用クラッチの無駄な係合状態が無く、車両の減速度変化が大きくなったり、燃費が悪化したりするのを抑制することができるという効果を奏する。

図１は、本実施の形態に係る車両用動力伝達装置の概略構成を示すスケルトン図である。 図２は、制御装置が実施するコーストダウン制御及び停車前ニュートラル制御の一例を示すフローチャートである。 図３は、半係合コーストダウン制御及び停車前ニュートラル制御のタイミングチャートである。

以下に、本発明の車両用動力伝達装置の制御装置が適用された車両用動力伝達装置の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施の形態に係る車両用動力伝達装置１の概略構成を示すスケルトン図である。本実施の形態に係る車両用動力伝達装置１は、第１軸線ＡＸ１〜第５軸線ＡＸ５までの互いに平行な軸線を有している。第１軸線ＡＸ１は、不図示のエンジンに設けられたクランクシャフトと同軸になっている。この第１軸線ＡＸ１上には、エンジンのクランクシャフトに連結される車両用動力伝達装置１の入力軸３、トルクコンバータ４、プライマリシャフト７、前後進切換え装置としてのプラネタリギヤＤＰ、前進ギヤモード用クラッチＣ１、後進用ブレーキＢ１、無段変速機１０のプライマリプーリ１１が配置されている。

第２軸線ＡＸ２上には、減速ギヤ機構２０が配置されている。第３軸線ＡＸ３上には、無段変速機１０のセカンダリプーリ１３、ベルトモード用クラッチＣ２、出力ギヤ部３０が配置されている。第４軸線ＡＸ４上には、カウンタシャフト部４０が配置されている。第５軸線ＡＸ５上には、ディファレンシャル装置５０、左右ドライブシャフト５２Ｌ，５２Ｒが配置されている。

入力軸３は、トルクコンバータ４のポンプインペラ４ａに接続されている。トルクコンバータ４は、ポンプインペラ４ａ、ポンプインペラ４ａに対向配置され、プライマリシャフト７に接続されたタービンランナ４ｂ、ポンプインペラ４ａとタービンランナ４ｂとの間に配置され、ミッションケース６に支持された不図示のワンウェイクラッチに接続されているステータ４ｃ、及び、入力軸３及びプライマリシャフト７と係合することによって入力軸３とプライマリシャフト７とを直結状態にするロックアップクラッチ５を有しており、内部にオイルが満たされている。

プライマリシャフト７は、プラネタリギヤＤＰの内周側を通って無段変速機１０のプライマリプーリ１１に接続されているとともに、プラネタリギヤＤＰのキャリヤＣＲに接続されている。プラネタリギヤＤＰは、サンギヤＳ、リングギヤＲ、サンギヤＳに噛合するピニオンＰ１及びリングギヤＲに噛合するピニオンＰ２をそれぞれ回転自在に支持するキャリヤＣＲを有している、所謂ダブルピニオンプラネタリギヤで構成されている。このうちのリングギヤＲは、後進用ブレーキＢ１によりミッションケース６に対して回転を係止自在となるように構成されている。また、サンギヤＳは中空軸８に直接的に連結され、キャリヤＣＲは前進ギヤモード用クラッチＣ１を介して中空軸８に接続されている。中空軸８は正逆回転出力ギヤ９に連結されている。また、正逆回転出力ギヤ９は、減速ギヤ機構２０の入力ギヤ２１に噛合している。

減速ギヤ機構２０は、第２軸線ＡＸ２上に中心軸２２を有しており、中心軸２２の一方側には、大径な入力ギヤ２１と小径なドライブギヤ２３とが一体的に固定されて連結されている。また、中心軸２２の他方側の外周側には、中空軸２６が相対回転自在に支持されており、中空軸２６には、ドライブギヤ２３と同径のドリブンギヤ２５と、それよりも僅かに大径な出力ギヤ２７とが一体的に固定されて連結されている。

ドライブギヤ２３とドリブンギヤ２５との外周側には、内周面に歯面が形成されたスリーブ２４が、油圧により駆動される不図示のスポークによって軸線方向に移動可能に配設されている。そして、スリーブ２４は、軸線方向に沿って、ドライブギヤ２３だけに噛合する位置と、ドライブギヤ２３及びドリブンギヤ２５に跨って両方に噛合する位置とに移動することができる。これにより、スリーブ２４によってドライブギヤ２３とドリブンギヤ２５とは、切離し状態または駆動連結状態に切り替えられる。また、出力ギヤ２７は、後述する出力ギヤ部３０の入力ギヤ３１と噛合している。

また、減速ギヤ機構２０の変速比は、後述するベルト式の無段変速機１０の最大変速比γ_ｍａｘよりも大きい変速比に設定されている。

無段変速機１０は、プライマリシャフト７に接続されたプライマリプーリ１１と、セカンダリシャフト１６に接続されたセカンダリプーリ１３と、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１３に巻き掛けられた無端状の伝動ベルト１５とを備えている。プライマリプーリ１１は、それぞれが対向する円錐台状に形成された壁面を有する、プライマリシャフト７に対して軸線方向移動不能に固定された固定シーブ１１ａと、プライマリシャフト７に対して軸線方向移動可能に支持された可動シーブ１１ｂとによって構成されており、固定シーブ１１ａ及び可動シーブ１１ｂの前記壁面によって形成された溝部で伝動ベルト１５を挟持している。同様に、セカンダリプーリ１３は、それぞれが対向する円錐台状に形成された壁面を有する、セカンダリシャフト１６に対して軸線方向移動不能に固定された固定シーブ１３ａと、セカンダリシャフト１６に対して軸線方向移動可能に支持された可動シーブ１３ｂとで構成されており、固定シーブ１３ａ及び可動シーブ１３ｂの前記壁面によって形成された溝部で伝動ベルト１５を挟持している。なお、プライマリプーリ１１の固定シーブ１１ａと、セカンダリプーリ１３の固定シーブ１３ａとは、伝動ベルト１５に対して軸線方向反対側となるように配置されている。

また、無段変速機１０は、プライマリプーリ１１の可動シーブ１１ｂの背面側に配置された油圧サーボ１２と、セカンダリプーリ１３の可動シーブ１３ｂの背面側に配置された油圧サーボ１４とを備えている。そして、これら油圧サーボ１２，１４は、作動油圧が供給されることによって、負荷トルクに対応するベルト挟圧力を発生させるとともに、無段変速機１０の変速比γを変更または固定するための挟圧力を発生させる。

セカンダリプーリ１３の可動シーブ１３ｂは、ベルトモード用クラッチＣ２を介して、セカンダリシャフト１６の外周側に相対回転自在に支持された出力ギヤ部３０の出力軸３２に接続されている。出力ギヤ部３０は、入力ギヤ３１と、一端側に入力ギヤ３１が固定された出力軸３２と、出力軸３２の他端側に固定されたカウンタギヤ３３とによって構成されており、カウンタギヤ３３はカウンタシャフト部４０のドライブギヤ４１と噛合している。

カウンタシャフト部４０は、ドライブギヤ４１と、一端側にドライブギヤ４１が固定されたカウンタシャフト４２と、カウンタシャフト４２の他端側に固定されたドリブンギヤ４３とによって構成されている。ドリブンギヤ４３はディファレンシャル装置５０のデフリングギヤ５１と噛合している。

ディファレンシャル装置５０は、デフリングギヤ５１の回転をそれぞれ左右ドライブシャフト５２Ｌ，５２Ｒにそれらの差回転を吸収しつつ伝達するように構成されており、左右ドライブシャフト５２Ｌ，５２Ｒは、それぞれ不図示の車輪に連結されている。

また、本実施の形態に係る車両用動力伝達装置１は、車両用動力伝達装置１に係る各種制御を実施する制御装置７０を備えている。この制御装置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、前記各種制御を実施する。

制御装置７０には、車両用動力伝達装置１の各部に設けられた各種センサ等により検出された信号が供給されるようになっている。例えば、エンジン回転数センサ７１により検出されたエンジン回転数Ｎｅを表す信号、入力軸回転数センサ７２により検出されたプライマリシャフト７の回転数である入力軸回転数を表す信号、出力軸回転数センサ７３により検出された出力軸３２の回転数である出力軸回転数を表す信号、アクセル開度センサ７４により検出されたドライバーの加速要求量としての不図示のアクセルペダルの操作量であるアクセル開度を表す信号、及び、ブレーキ踏力センサ７５により検出されたドライバーが不図示のブレーキペダルを踏んだときのブレーキ踏力を表す信号などが、それぞれ供給される。そして、制御装置７０は、例えば、出力軸回転数と入力軸回転数とに基づいて、無段変速機１０の変速比γ（＝入力軸回転数／出力軸回転数）を算出する。また、トルクコンバータ４のタービン回転数Ｎｔは、前記入力軸回転数と同じになるため、制御装置７０は、タービン回転数Ｎｔとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、トルクコンバータ４の速度比（＝タービン回転数Ｎｔ／エンジン回転数Ｎｅ）を算出する。

制御装置７０は、前進ギヤモード用クラッチＣ１、後進用ブレーキＢ１及びベルトモード用クラッチＣ２の係合及び解放を、ＲＯＭに記憶されたプログラムを用いて演算した指令値に基づき、不図示の油圧機構により不図示のソレノイドを油圧制御することによって行う。また、制御装置７０は、無段変速機１０の変速比γを制御するとともに、その変速比γに応じて好適な伝動ベルト１５の挟圧力を実現し得るように、油圧サーボ１２，１４に供給する油圧を制御する。

制御装置７０は、入力軸３から入力されたトルクを無段変速機１０を介して出力軸３２に伝達する無段変速モードであるベルトモードと、入力軸３から入力されたトルクを減速ギヤ機構２０を介して出力軸３２に伝達する前進ギヤモード及び後進ギヤモードとを、選択的に切り替える変速制御が実施可能となっている。また、制御装置７０は、変速段を停止段（Ｐレンジ、Ｎレンジ）から前進段（Ｄレンジ）または後進段（Ｒレンジ）に切り替える操作であるガレージ操作が行われてから、シフトレンジの位置情報（接点信号）を基にして、前進ギヤモード用クラッチＣ１または後進用ブレーキＢ１が係合されるまでの制御であるガレージ制御が実施可能となっている。

次に、車両用動力伝達装置１の動作について説明する。車両用動力伝達装置１を搭載した車両が、図示しないシフト装置によって前進段（Ｄレンジ）が選択されて前進方向に発進する際、あるいは、所定車速未満で前進走行する際には、後進用ブレーキＢ１及びベルトモード用クラッチＣ２が解放された状態で、スリーブ２４がドライブギヤ２３及びドリブンギヤ２５に跨って噛合するように切り替えられ、かつ前進ギヤモード用クラッチＣ１が係合されて、前進ギヤモードとなる。

また、前進ギヤモードによって走行中に所定車速以上となった際には、無段変速機１０の変速比γを最大変速比γ_ｍａｘもしくはそれに近い変速比に設定した状態で、スリーブ２４のドリブンギヤ２５との噛合が解除され、前進ギヤモード用クラッチＣ１が解放されるとともに、ベルトモード用クラッチＣ２が係合されてベルトモードに切り替わる。

また、ベルトモードで車両が走行しているときに、車両が停止に向けて減速した場合には、無段変速機１０の変速比γが最大変速比γ_ｍａｘに戻ったら、ベルトモードから前進ギヤモードに切り替えるコーストダウン制御が実施される。これにより、無段変速機１０と減速ギヤ機構２０との変速比を近い値にして、ベルトモードからギヤモードへの切り替え時に生じ得る変速ショックを低減することができる。また、制御装置７０は、ダウンシフト実施の判断を、例えば、入力軸回転数センサ７２や出力軸回転数センサ７３などの各回転数センサを用いて検出した、車速や無段変速機１０の変速比γなどに基づいて行う。

一方、車両用動力伝達装置１を搭載した車両が、図示しないシフト装置によって後進段（Ｒレンジ）が選択されて後進方向に発進する際、あるいは所定車速未満で後進走行する際には、前進ギヤモード用クラッチＣ１及びベルトモード用クラッチＣ２が解放された状態で、スリーブ２４がドライブギヤ２３及びドリブンギヤ２５に跨って噛合するように切り替えられ、かつ後進用ブレーキＢ１が係止されて、後進ギヤモードとなる。

図２は、制御装置７０が実施するコーストダウン制御及び停車前ニュートラル制御の一例を示すフローチャートである。図３は、半係合コーストダウン制御及び停車前ニュートラル制御のタイミングチャートである。

まず、制御装置７０は、ベルトモードによって走行している車両が停止に向けて減速した場合に、コーストダウン制御を開始する（ステップＳ１）。そして、制御装置７０は、コーストダウン制御開始時に、コーストダウン制御の終了後、続けて、停車前ニュートラル制御を実施するか判断する（ステップＳ２）。停車前ニュートラル制御を実施すると制御装置７０が判断した場合には（ステップＳ２でＹｅｓ）、前進ギヤモード用クラッチＣ１が半係合状態でベルトモードから前進ギヤモードへのダウンシフトを終了する半係合コーストダウン制御を実施する（ステップＳ３）。このような半係合コーストダウン制御の実施判断は、停車前ニュートラル制御の実施判断後にコーストダウン制御の開始判断を制御装置７０が行うときであってもよい。制御装置７０は、半係合コーストダウン制御が実施され、ベルトモードから前進ギヤモードへのダウンシフトが終了したと判断したら（ステップＳ４でＹｅｓ）、前進ギヤモード用クラッチＣ１を半係合状態のままコーストダウン制御を完了する（ステップＳ５）。

そして、制御装置７０は、コーストダウン制御が完了した後、続けて、停車前ニュートラル制御を開始する（ステップＳ６）。停車前ニュートラル制御の開始時における前進ギヤモード用クラッチＣ１のクラッチ係合圧は、図３に示すように、コーストダウン制御の完了時における前記クラッチ係合圧を引き継いで用い、停車前ニュートラル制御中は前進ギヤモード用クラッチＣ１の半係合状態を維持する。制御装置７０が、このような停車前ニュートラル制御を実施することにより、エンジンにかかる負荷を軽減して燃費改善を図ることができる。さらには、半係合コーストダウン制御から停車前ニュートラル制御に切り替わる際、前進ギヤモード用クラッチＣ１を解放状態から係合状態を介さずに半係合状態とすることによって、無駄な係合状態をなくすことができ、車両の減速度変化を低減させることができる。

次に、制御装置７０は、図３に示すように、前記クラッチ係合圧におけるトルクコンバータ４の速度比と目標速度比とが乖離しているか判断する（ステップＳ７）。トルクコンバータ４の速度比と目標速度比とが乖離していれば（ステップＳ７でＹｅｓ）、前記クラッチ係合圧の学習を実施して（ステップＳ８）、一連の制御を終了する。このように学習した前記クラッチ係合圧の学習値は、次回の半係合コーストダウン制御にて、前進ギヤモード用クラッチＣ１を半係合状態にする際のクラッチ係合圧に反映される。一方、トルクコンバータ４の速度比と目標速度比とが乖離していなければ（ステップＳ７でＮｏ）、そのまま一連の制御を終了する。

ステップＳ４にて、ベルトモードから前進ギヤモードへのダウンシフトが終了していないと制御装置７０が判断したら（ステップＳ４でＮｏ）、半係合コーストダウン制御の終了及び停車前ニュートラル制御の取り消しを行うか判断する（ステップＳ９）。そして、停車前ニュートラル制御の実施条件を満たしており、半係合コーストダウン制御の終了及び停車前ニュートラル制御の取り消しを行わないと制御装置７０が判断したら（ステップＳ９でＮｏ）、再度、ステップＳ３の処理に戻る。

また、制御装置７０が、ステップＳ２にて、停車前ニュートラル制御を実施しないと判断した場合（ステップＳ２でＮｏ）や、ステップＳ９にて、停車前ニュートラル制御の実施条件を満たさなくなり、半係合コーストダウン制御の終了及び停車前ニュートラル制御の取り消しを行うと判断した場合（ステップＳ９でＹｅｓ）には、半係合コーストダウン制御を終了するとともに、停車前ニュートラル制御の実施を取り消す。そして、制御装置７０は、前進ギヤモード用クラッチＣ１を係合状態でベルトモードから前進ギヤモードへのダウンシフトを終了する完全係合コーストダウン制御を実施する（ステップＳ１０）。前進ギヤモード用クラッチＣ１が半係合状態のままアクセルがＯＮされたときに、前進ギヤモード用クラッチＣ１を急係合すると係合ショックの発生につながる。一方、係合ショックを抑えようとして、前進ギヤモード用クラッチＣ１をゆっくり係合すると、アクセルＯＮに対する駆動力発生の応答が遅れる。そのため、完全係合コーストダウン制御を実施することにより、再加速操作時の係合ショックの抑制、及び、アクセルＯＮに対する駆動力発生の応答性を確保することができる。

次に、制御装置７０は、前進ギヤモード用クラッチＣ１が係合状態になって、ベルトモードから前進ギヤモードへのダウンシフトが終了したかを判定する（ステップＳ１１）。ベルトモードから前進ギヤモードへのダウンシフトが終了していないと制御装置７０が判定したら（ステップＳ１１でＮｏ）、再度、ステップＳ１０の処理に戻る。一方、ベルトモードから前進ギヤモードへのダウンシフトが終了したと制御装置７０が判定したら（ステップＳ１１でＹｅｓ）、コーストダウン制御を完了し（ステップＳ１２）、一連の制御を終了する。

１ 車両用動力伝達装置
３ 入力軸
１０ 無段変速機
２０ 減速ギヤ機構
３２ 出力軸
７０ 制御装置
Ｂ１ 後進用ブレーキ
Ｃ１ 前進ギヤモード用クラッチ
Ｃ２ ベルトモード用クラッチ

Claims (1)

1. 入力軸と出力軸との間の動力伝達経路に、トルクコンバータが設けられるとともに、変速比を連続的に変化させる無段変速機と、前記無段変速機の最大変速比よりも大きな変速比を有するギヤ機構とが、並列に設けられ、
   前記入力軸から入力されたトルクを前記無段変速機を介して前記出力軸に伝達する無段変速モードと、前記入力軸から入力されたトルクを前記ギヤ機構を介して前記出力軸に伝達するギヤモードとを、前記無段変速機と前記ギヤ機構とにそれぞれ対応させて設けられた各前進用クラッチの係合及び解放の組み合わせによって、選択的に切り替え可能な車両用動力伝達装置の制御装置であって、
   前記無段変速モードによって走行している前記制御装置が搭載された車両の減速中に、前記無段変速機が所定変速比になったら前記ギヤモードに切り替えるコーストダウン制御と、
   停車前における減速中に前記ギヤモードの前記前進用クラッチを半係合する停車前ニュートラル制御と、が実施可能であり、
   前記停車前ニュートラル制御を実施する判断をした後に、前記コーストダウン制御を実施している場合には、前記ギヤモードの前記前進用クラッチを半係合状態で前記コーストダウン制御を完了し、前記コーストダウン制御の完了後に前記停車前ニュートラル制御を開始し、
   前記停車前ニュートラル制御の開始時における前記ギヤモードの前記前進用クラッチのクラッチ係合圧は、前記コーストダウン制御の完了時における前記クラッチ係合圧を引き継いで用い、前記停車前ニュートラル制御中に前記ギヤモードの前記前進用クラッチの半係合状態を維持し、
   前記ギヤモードの前記前進用クラッチを半係合状態に維持しているときに、前記トルクコンバータの速度比が目標速度比から乖離している場合には、前記クラッチ係合圧の学習を実施することを特徴とする車両用動力伝達装置の制御装置。

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