JPWO2013088881A1 - 無段変速機および無段変速機の制御方法 - Google Patents

Abstract

第１固定プーリと、第１可動プーリとを有する第１プーリと、第２固定プーリと第２可動プーリとを有する第２プーリと、第１プーリと第２プーリとの間に掛け回された動力伝達部材とを備える無段変速機であって、第１プーリの指示圧を算出する指示圧算出部と、第１可動プーリのストローク速度を算出するストローク速度算出部と、油室から油を排出する場合に指示圧に対して排出路の流路抵抗により増加する第１プーリ油室の油圧増加量を流路抵抗とストローク速度とに基づいて算出する油圧算出部とを備え、第１プーリ油室から油を排出する場合に目標変速比および入力トルクに基づく第１プーリ圧から油圧増加量を減算して第１プーリの指示圧を補正する補正部とを備える。

Description

本発明は無段変速機および無段変速機の制御方法に関するものである。

従来、可動プーリの移動速度を変更可能にした無段変速機がＪＰ２０００−８１１２４Ａに開示されている。

油室から油を排出して可動プーリを移動させる場合には、排出路の流路抵抗によって可動プーリの移動速度が大きくなるほどプーリ室の内圧が高くなる。

しかし、上記の無段変速機では、このような点は考慮されておらず、油室から油を排出して可動プーリを移動させる場合に排出路の流路抵抗によってプーリ室の内圧が高くなり、可動プーリの移動が妨げられる。そのため、目標変速比に対する実際の変速比の追従性が悪くなる、といった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、目標変速比に対する実際の変速比の追従性を良くすることを目的とする。

本発明のある態様に係る無段変速機は、第１固定プーリと、第１固定プーリと同軸上に配置され、第１プーリ油室への油の給排により軸方向に沿って移動することで第１固定プーリとの間に形成される溝幅を変更する第１可動プーリとを有する第１プーリと、第２固定プーリと、第２固定プーリと同軸上に配置され、軸方向に沿って移動することで第２固定プーリとの間に形成される溝幅を変更する第２可動プーリとを有する第２プーリと、第１プーリと第２プーリとの間に掛け回された動力伝達部材と、を備える無段変速機であって、第１プーリの指示圧を算出する指示圧算出手段と、第１可動プーリの軸方向に沿った移動速度であるストローク速度を算出するストローク速度算出手段と、第１プーリ油室から油を排出する場合に、排出路の流路抵抗により増加する第１プーリ油室の油圧増加量を、流路抵抗とストローク速度とに基づいて算出する油圧算出手段とを備え、指示圧算出手段は、第１プーリ油室から油を排出する場合に、目標変速比および入力トルクに基づいて算出した第１プーリ圧から油圧増加量を減算して第１プーリの指示圧を算出する。

本発明の別の態様に係る無段変速機の制御方法は、第１固定プーリと、第１固定プーリと同軸上に配置され、第１プーリ油室への油の給排により軸方向に沿って移動することで第１固定プーリとの間に形成される溝幅を変更する第１可動プーリとを有する第１プーリと、第２固定プーリと、第２固定プーリと同軸上に配置され、軸方向に沿って移動することで第２固定プーリとの間に形成される溝幅を変更する第２可動プーリとを有する第２プーリと、第１プーリと第２プーリとの間に掛け回された動力伝達部材と、を備える無段変速機を制御する無段変速機の制御方法であって、第１可動プーリの軸方向に沿った移動速度であるストローク速度を算出し、第１プーリ油室から油を排出する場合に、排出路の流路抵抗により増加する第１プーリ油室の油圧増加量を、流路抵抗とストローク速度とに基づいて算出し、第１プーリ油室から油を排出する場合に、目標変速比および駆動源からの入力トルクに基づいて算出した第１プーリ圧から油圧増加量を減算して第１プーリの指示圧を算出する。

これら態様によると、油室から油を排出する場合に油室の油圧増加量を減少したプーリ指示圧とすることで、目標変速比に対する実変速比の追従性を良くすることができる。

本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

図１は本実施形態のＶベルト式無段変速機の概略構成図である。 図２は本実施形態のプライマリプーリ圧の算出方法を説明するフローチャートである。 図３は本実施形態のプライマリプーリ圧の指示圧を補正する補正制御を説明するフローチャートである。

本発明の実施形態の構成について図１を用いて説明する。図１は本実施形態のＶベルト式無段変速機の概略構成図である。なお、以下の説明において、「変速比」は、Ｖベルト式無段変速機（以下、無段変速機と言う。）の入力回転速度を出力回転速度で割って得られる値である。そのため、変速比が小さいほど無段変速機はＨｉｇｈ側となっている。

無段変速機１は、プライマリプーリ２と、セカンダリプーリ３と、ベルト４と、油圧コントロールユニット５と、コントロールユニット６とを備える。

プライマリプーリ２は、入力軸１５と一体となって回転する固定円錐板２ａと、固定円錐板２ａに対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成する可動円錐板２ｂとを備える。可動円錐板２ｂは、プライマリプーリシリンダ室２ｃにプライマリプーリ圧が給排されることで軸方向に沿って変位する。プライマリプーリ２は、トルクコンバータ（図示せず）、入力軸１５などを介してエンジン（図示せず）などの駆動源で発生した回転が伝達される。

セカンダリプーリ３は、出力軸１６と一体となって回転する固定円錐板３ａと、固定円錐板３ａに対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成する可動円錐板３ｂとを備える。可動円錐板３ｂは、セカンダリプーリシリンダ室３ｃにセカンダリプーリ圧が給排されることで軸方向に沿って変位する。セカンダリプーリ３は、ベルト４によってプライマリプーリ２から回転が伝達される。セカンダリプーリ３に伝達された回転は、出力軸１６、ディファレンシャル（図示せず）などを介して駆動輪（図示せず）に伝達される。

ベルト４は、プライマリプーリ２とセカンダリプーリ３との間に掛け回され、プライマリプーリ２の回転をセカンダリプーリ３に伝達する。

油圧コントロールユニット５は、レギュレータバルブ７と、減圧弁８とを備える。

レギュレータバルブ７は、油圧ポンプ９から吐出された油圧を調圧するソレノイド１０を備える。レギュレータバルブ７は、コントロールユニット６からの指令（例えば、デューティ信号など）に応じてソレノイド１０を動作させることで、油圧ポンプ９から吐出された油の圧力を運転状態に応じた所定のライン圧に調圧する。ライン圧は、セカンダリプーリ圧としてセカンダリプーリシリンダ室３ｃに給排される。

減圧弁８は、ライン圧を調圧するソレノイド１１を備える。減圧弁８は、コントロールユニット６からの指令（例えば、デューティ信号など）に応じてソレノイド１１を動作させることで、ライン圧を運転状態に応じた所定のプライマリプーリ圧に調圧する。プライマリプーリ圧は、プライマリプーリシリンダ室２ｃに給排される。プライマリプーリシリンダ室２ｃから油圧を排出する場合には、プライマリプーリシリンダ室２ｃと減圧弁８のドレン８ａとが連通し、排出路が形成される。減圧弁８とプライマリプーリシリンダ室２ｃとの間にはオリフィス１２が形成されており、オリフィス１２では油の流れに対して流路抵抗が生じる。

コントロールユニット６は、プライマリプーリ回転速度センサ２０からの信号、セカンダリプーリ回転速度センサ２１からの信号などに基づいてソレノイド１０、１１を制御する信号を出力し、プライマリプーリ圧、およびセカンダリプーリ圧を制御する。これによって、無段変速機１の実変速比が目標変速比に追従して変更される。

次にプライマリプーリ圧の算出方法について図２のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１００では、コントロールユニット６は、アクセルペダル開度、エンジントルク（入力トルク）などの信号に基づいて目標変速比を算出する。

ステップＳ１０１では、コントロールユニット６は、プライマリプーリ回転速度センサ２０からの信号に基づいてプライマリプーリ回転速度Ｎｐを算出し、セカンダリプーリ回転速度センサ２１からの信号に基づいてセカンダリプーリ回転速度Ｎｓを算出する。

ステップＳ１０２では、コントロールユニット６は、プライマリプーリ回転速度Ｎｐおよびセカンダリプーリ回転速度Ｎｓに基づいて変速比ｉｐ、および変速比変化量ｉｐ’を算出する。変速比変化量ｉｐ’は、単位時間当たりの変速比の変化量であり、前回の制御におけるステップＳ１０１で算出されたプライマリプーリ回転速度Ｎｐおよびセカンダリプーリ回転速度Ｎｓなどを用いて算出される。

ステップＳ１０３では、コントロールユニット６は、式（１）に基づいてプライマリプーリ２の可動円錐板２ｂのストローク速度ｘ_pを算出する。

ｆはプライマリプーリ２のシーブ角である。Ｒ_pはプライマリプーリ２とベルト４との接触半径であり、式（２）に基づいて算出される。Ｃはプライマリプーリ２とセカンダリプーリ３との軸間距離である。

ａ、ｂ、ｃは式（３）に示す値である。

Ｌはベルト４の長さである。

ステップＳ１０４では、コントロールユニット６は、式（４）に示すプライマリプーリシリンダ室２ｃにおける油の流量変化量Ｑ_pと、式（５）に示す減圧弁８のドレン８ａから排出される油の流量Ｑ_vとから、式（６）に示すプライマリプーリシリンダ室２ｃから油を排出する場合のオリフィス１２前後の圧力差（Ｐ₁−Ｐ₂）を算出する。流量変化量Ｑ_pと流量Ｑ_vとは等しい。

Ａ_pはプライマリプーリ２の可動円錐板２ｂの受圧面積である。ｃは流量係数である。Ａ_orfはオリフィス１２の絞り面積である。ｒは油の密度である。Ｐ₁はオリフィス１２よりもプライマリプーリ２側の圧力である。Ｐ₂はオリフィス１２よりもドレン８ａ側の圧力であり、プライマリプーリ圧の指示圧である。

オリフィス１２前後の圧力差（Ｐ₁−Ｐ₂）は、オリフィス１２の流路抵抗、プライマリプーリ２の可動円錐板２ｂのストローク速度ｘ_pに応じたプライマリプーリシリンダ室２ｃの内圧の増加量となる。プライマリプーリシリンダ室２ｃの内圧の増加量は、ストローク速度ｘ_pが大きくなるにつれて大きくなる。そこで、ステップＳ１０５において、コントロールユニット６は、アクセルペダル開度、エンジントルク等に基づいて算出したプライマリプーリ圧（第１プーリ圧）からプライマリプーリシリンダ室２ｃの内圧の増加量を減算し、プライマリプーリ圧の指示圧を算出する。

算出されたプライマリプーリ圧の指示圧に従って減圧弁８が制御されることで、素早くプライマリプーリ圧が低下し、目標変速比に対する実変速比の追従性を良くすることができる。

次に図２を用いて説明したプライマリプーリ圧の指示圧を補正する補正制御について図３のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ２００では、コントロールユニット６は、プライマリプーリ回転速度センサ２０からの信号に基づいてプライマリプーリ回転速度Ｎｐを算出し、セカンダリプーリ回転速度センサ２１からの信号に基づいてセカンダリプーリ回転速度Ｎｓを算出する。

ステップＳ２０１では、コントロールユニット６は、プライマリプーリ回転速度Ｎｐとセカンダリプーリ回転速度Ｎｓとに基づいて変速比ｉｐ、変速比変化量ｉｐ’を算出する。算出方法はステップＳ１０１と同じである。

ステップＳ２０２では、コントロールユニット６は、ダウンシフト中であるかどうか判定する。コントロールユニット６は、ダウンシフト中である場合にはステップＳ２０３へ進み、ダウンシフト中ではない場合にはステップＳ２１４へ進む。

ステップＳ２０３では、コントロールユニット６は、式（１）に基づいてプライマリプーリ２の可動円錐板２ｂのストローク速度ｘ_pを算出する。

ステップＳ２０４では、コントロールユニット６は、算出したストローク速度ｘ_pが第１所定値以上であるかどうか判定する。コントロールユニット６は、ストローク速度ｘ_pが第１所定値以上である場合にはステップＳ２０５へ進み、ストローク速度ｘ_pが第１所定値よりも小さい場合にはステップＳ２０７へ進む。第１所定値は、予め設定された値であり、ベルト４とプライマリプーリ２との間でベルト滑りが発生していない場合に取り得る値であり、例えばベルト滑りが発生しない限界値である。

プライマリプーリ２とベルト４との間でベルト滑りが発生すると、プライマリプーリ回転速度Ｎｐが大きくなり、変速比ｉｐが大きくなる。式（１）に基づいてストローク速度ｘ_pを算出しているので、ベルト滑りが発生するとプライマリプーリ２の可動円錐板２ｂが移動していないにもかかわらずストローク速度ｘ_pが大きく、またはプライマリプーリ２の可動円錐板２ｂの実際の移動量に対してストローク速度ｘ_pが大きくなる。

ステップＳ２０５では、コントロールユニット６は、第１タイマの値を更新する。コントロールユニット６は、現在の第１タイマの値に１を加算する。第１タイマの値は初期値としてゼロに設定されており、リセットされるとゼロに戻る。

ステップＳ２０６では、コントロールユニット６は、第１タイマの値と第１所定時間とを比較する。コントロールユニット６は、第１タイマの値が第１所定時間となる、つまりストローク速度ｘ_pが第１所定値以上となる状態が第１所定時間継続したかどうか判定する。コントロールユニット６は、第１タイマの値が第１所定時間となった場合にはステップＳ２０８へ進み、第１タイマの値が第１所定時間となっていない場合にはステップＳ２００へ戻り上記制御を繰り返す。

ステップＳ２０７では、コントロールユニット６は、変速比ｉｐが最Ｈｉｇｈ以上であり、かつ最Ｌｏｗ以下であるかどうか判定する。コントロールユニット６は、変速比ｉｐが最Ｈｉｇｈ以上であり、かつ最Ｌｏｗ以下である場合には変速比ｉｐが通常取り得る範囲、つまりベルト滑りが発生していないと判定し、ステップ２１４へ進み、変速比ｉｐが最Ｈｉｇｈよりも小さい、または最Ｌｏｗよりも大きい場合には変速比ｉｐが通常取り得る範囲ではなく、ベルト滑りが発生していると判定し、ステップＳ２０８へ進む。

ベルト滑りが発生すると、コントロールユニット６は、式（６）に示すオリフィス１２前後の圧力差（Ｐ₁−Ｐ₂）が大きくなったと誤検知するおそれがある。誤検知されるとプライマリプーリ圧の指示圧が低くなる。これにより、プライマリプーリ２によるベルト４の挟持力が小さくなり、さらなるベルト滑りが発生する。そこで、ステップＳ２０８では、コントロールユニット６は、プライマリプーリ圧を補正する補正制御を実行する。具体的には、プライマリプーリ圧の指示圧にプライマリプーリシリンダ室２ｃの内圧の増加量を加算する。

ステップＳ２０９では、コントロールユニット６は、式（１）に基づいてプライマリプーリ２の可動円錐板２ｂのストローク速度ｘ_pを算出する。

ステップＳ２１０では、コントロールユニット６は、ステップＳ２０９によって算出したストローク速度ｘ_pが第２所定値よりも小さいかどうか判定する。コントロールユニット６は、ストローク速度ｘ_pが第２所定値よりも小さい場合にはステップＳ２１１へ進み、ストローク速度ｘ_pが第２所定値以上である場合にはステップＳ２１４へ進む。第２所定値は、ベルト滑りが収束すると判定可能な値であり、第１所定値よりも小さく、予め設定されている。

ステップＳ２１１では、コントロールユニット６は、第２タイマの値を更新する。コントロールユニット６は、現在の第２タイマの値に１を加算する。第２タイマの値は初期値としてゼロに設定されており、リセットされるとゼロに戻る。

ステップＳ２１２では、コントロールユニット６は、第２タイマの値と第２所定時間とを比較する。コントロールユニット６は、第２タイマの値が第２所定時間となった場合にはステップＳ２１３へ進み、第２タイマの値が第２所定時間となっていない場合にはステップＳ２０８へ戻り上記制御を繰り返す。第２所定時間は、ストローク速度ｘ_pが第２所定値よりも小さい状態が継続することにより、ベルト滑りが収束したと判定する時間であり、予め設定されている。

ステップＳ２１３では、コントロールユニット６は、補正制御を終了する。

ステップＳ２１４では、コントロールユニット６は、第１タイマおよび第２タイマをリセットする。

本発明の実施形態の効果について説明する。

ダウンシフト中にプライマリプーリ２の可動円錐板２ｂのストローク速度ｘ_pと、オリフィス１２の流路抵抗とに基づいて、プライマリプーリシリンダ室２ｃの内圧の増加量を算出し、アクセルペダル開度、エンジントルク等によって算出されるプライマリプーリ圧から増加量を減算した値をプライマリプーリ２の指示圧とする。これによって、ダウンシフト中にプライマリプーリシリンダ室２ｃの油圧上昇を抑制することができ、目標変速比に対する実変速比の追従性をよくすることができ、変速を速やかに実行することができる。

ベルト滑りが発生すると、プライマリプーリ圧の減少量が大きくなり、プライマリプーリ２によるベルト４の挟持力が低下し、さらなるベルト滑りが発生するおそれがある。

そこで、ベルト４とプライマリプーリ２との間でベルト滑りが発生する場合には、プライマリプーリ２の指示圧にプライマリプーリシリンダ室２ｃの内圧の増加量を加算する補正制御を実行する。これにより、ベルト滑りが発生した場合でも、プライマリプーリ圧の指示圧が低くなることを抑制し、さらなるベルト滑りが発生することを抑制することができる。

変速比が通常取り得る変速比ではない場合、つまり変速比が最Ｈｉｇｈよりも小さい、または変速比が最Ｌｏｗよりも大きい場合にベルト滑りが発生すると判定し、プライマリプーリ圧の補正制御を実行する。これにより、さらなるベルト滑りの発生を抑制することができる。

ベルト滑りが発生していない場合に取り得る第１所定値よりもストローク速度ｘ_pが大きい場合にベルト滑りが発生すると判定し、補正制御を実行する。これにより、さらなるベルト滑りの発生を抑制することができる。

ベルト滑りが収束した場合には、補正制御を終了することで、実変速比を目標変速比まで素早く変更し、変速を速やかに実行することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上記実施形態では、ダウンシフト中におけるプライマリプーリ圧の算出方法について説明したが、これに限られることはなく、油圧を排出してプーリが移動する場合に用いることができる。

動力伝達部材としてベルト４を用いたＶベルト４式無段変速機について説明したが、動力伝達部材はベルト４ではなく、チェーンなどであってもよい。

排出路の流路抵抗は、オリフィス１２による流路抵抗の他に排出路と油との摩擦抵抗などを考慮してもよい。

本願は２０１１年１２月１３日に日本国特許庁に出願された特願２０１１−２７１９８２に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

ステップＳ２０７では、コントロールユニット６は、変速比ｉｐが最Ｈｉｇｈ以上であり、かつ最Ｌｏｗ以下であるかどうか判定する。コントロールユニット６は、変速比ｉｐが最Ｈｉｇｈ以上であり、かつ最Ｌｏｗ以下である場合には変速比ｉｐが通常取り得る範囲、つまりベルト滑りが発生していないと判定し、ステップＳ２１４へ進み、変速比ｉｐが最Ｈｉｇｈよりも小さい、または最Ｌｏｗよりも大きい場合には変速比ｉｐが通常取り得る範囲ではなく、ベルト滑りが発生していると判定し、ステップＳ２０８へ進む。

動力伝達部材としてベルト４を用いたＶベルト式無段変速機について説明したが、動力伝達部材はベルト４ではなく、チェーンなどであってもよい。

Claims (6)

1. 第１固定プーリと、前記第１固定プーリと同軸上に配置され、第１プーリ油室への油の給排により軸方向に沿って移動することで前記第１固定プーリとの間に形成される溝幅を変更する第１可動プーリとを有する第１プーリと、
   第２固定プーリと、前記第２固定プーリと同軸上に配置され、軸方向に沿って移動することで前記第２固定プーリとの間に形成される溝幅を変更する第２可動プーリとを有する第２プーリと、
   前記第１プーリと前記第２プーリとの間に掛け回された動力伝達部材と、を備える無段変速機であって、
   前記第１プーリの指示圧を算出する指示圧算出手段と、
   前記第１可動プーリの軸方向に沿った移動速度であるストローク速度を算出するストローク速度算出手段と、
   前記第１プーリ油室から前記油を排出する場合に、排出路の流路抵抗により増加する前記第１プーリ油室の油圧増加量を、前記流路抵抗と前記ストローク速度とに基づいて算出する油圧算出手段とを備え、
   前記指示圧算出手段は、前記第１プーリ油室から前記油を排出する場合に、目標変速比および入力トルクに基づいて算出した第１プーリ圧から前記油圧増加量を減算して前記第１プーリの指示圧を算出する無段変速機。
2. 請求項１に記載の無段変速機であって、
   前記第１プーリの第１回転速度を検出する第１回転速度検出手段と、
   前記第２プーリの第２回転速度を検出する第２回転速度検出手段と、
   前記第１回転速度と前記第２回転速度とに基づいて変速比を算出する変速比算出手段と、
   前記動力伝達部材と前記第１プーリとの間で前記動力伝達部材の滑りが発生するかどうか判定する滑り判定手段と、
   前記動力伝達部材の滑りが発生する場合に、前記第１プーリの指示圧に前記油圧増加量を加算する補正制御を実行する補正手段とを備え、
   前記ストローク速度算出手段は、前記変速比に基づいて前記ストローク速度を算出する無段変速機。
3. 請求項２に記載の無段変速機であって、
   前記補正手段は、前記変速比が最Ｈｉｇｈより小さい場合、または前記変速比が最Ｌｏｗより大きい場合に前記補正制御を実行する無段変速機。
4. 請求項２または３に記載の無段変速機であって、
   前記補正手段は、前記ストローク速度が前記動力伝達部材の滑り不発生時の速度よりも大きい場合に前記補正制御を実行する無段変速機。
5. 請求項２から４のいずれか一つに記載の無段変速機であって、
   前記補正手段は、前記補正制御を実行した後に、前記動力伝達部材の滑りが収束したと判定された場合には、前記補正制御を終了する無段変速機。
6. 第１固定プーリと、前記第１固定プーリと同軸上に配置され、第１プーリ油室への油の給排により軸方向に沿って移動することで前記第１固定プーリとの間に形成される溝幅を変更する第１可動プーリとを有する第１プーリと、
   第２固定プーリと、前記第２固定プーリと同軸上に配置され、軸方向に沿って移動することで前記第２固定プーリとの間に形成される溝幅を変更する第２可動プーリとを有する第２プーリと、
   前記第１プーリと前記第２プーリとの間に掛け回された動力伝達部材と、を備える無段変速機を制御する無段変速機の制御方法であって、
   前記第１可動プーリの軸方向に沿った移動速度であるストローク速度を算出し、
   前記第１プーリ油室から前記油を排出する場合に、排出路の流路抵抗により増加する前記第１プーリ油室の油圧増加量を、前記流路抵抗と前記ストローク速度とに基づいて算出し、
   前記第１プーリ油室から前記油を排出する場合に、目標変速比および駆動源からの入力トルクに基づいて算出した第１プーリ圧から前記油圧増加量を減算して前記第１プーリの指示圧を算出する無段変速機の制御方法。

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