JPWO2013145971A1 - 油圧制御回路及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

油圧で動作する油圧デバイスに供給される油圧を指示圧に基づき調整するソレノイドバルブであって、指示圧が不感帯閾値よりも低圧側の不感帯領域に入ると指示圧の変化に対する実圧の変化の応答性が悪化するソレノイドバルブを備えた油圧制御回路において、指示圧が不感帯領域に設定されており、かつ、変速比が変動しない程度、且つ、不感帯領域内で指示圧が増大した場合には、指示圧を不感帯閾値よりも高いチャージ圧までステップ的に上げ、その後、指示圧の下限を不感帯閾値に設定し、一定期間、不感帯領域の使用を禁止する。

Description

本発明は、油圧制御回路に関し、特に、不感帯領域を有するソレノイドバルブを備えた油圧制御回路に関する。

油圧ピストン、アクチュエータ、クラッチ、ブレーキ等の油圧で動作する油圧デバイスに供給される油圧を指示圧に調整するために、ソレノイドバルブが用いられている。ソレノイドバルブは、指示圧に対応する電流を流すことにより、オイルポンプ等から供給される元圧を調整して、指示圧に等しい油圧を油圧デバイスに供給する。

しかしながら、ソレノイドバルブの中には、指示圧を下げても実圧が下がりにくくなる不感帯領域を低圧側に有するものがある。かかる領域でソレノイドバルブを制御すると、油圧で動作するデバイスに供給される油圧の変化が遅れるので、制御応答性の悪化の原因となる。

そこで、ＪＰ２００９−１４１３８Ａは、指示圧を変化させた時の実圧の変化をみることで、ソレノイドバルブの不感帯領域を特定し、不感帯領域を使用しないようにしている。

近年、燃費に対する要求の高まりから、油圧デバイスに供給される油圧を下げ、オイルポンプの負荷を下げることが要求されている。

指示圧を上記不感帯領域に設定すれば、油圧デバイスに供給される油圧を下げることができる。しかしながら、上記の通り、不感帯領域では制御応答性が悪化するという問題があり、特に、制御応答性が要求される油圧デバイスでは指示圧を上記不感帯領域に設定するのが難しかった。

本発明の目的は、ソレノイドバルブを不感帯領域で使用することで油圧デバイスに供給する油圧を下げつつ、油圧デバイスへの油圧を上げる必要が生じた場合の応答性を確保することである。

本発明のある態様によれば、油圧で動作する油圧デバイスに供給される油圧を指示圧に基づき調整するソレノイドバルブであって、前記指示圧が不感帯閾値よりも低圧側の不感帯領域に入ると前記指示圧の変化に対する実圧の変化の応答性が悪化するソレノイドバルブと、前記ソレノイドバルブに前記指示圧を指示するコントローラと、を備えた油圧制御回路であって、前記コントローラは、前記指示圧が前記不感帯領域に設定されており、かつ、前記指示圧が変速比が変動しない程度、且つ、不感帯領域内で増大した場合には、前記指示圧を前記不感帯閾値よりも高いチャージ圧までステップ的に上げ、その後、前記指示圧の下限を前記不感帯閾値に設定し、一定期間、前記不感帯領域の使用を禁止する、油圧制御回路が提供される。

本発明の別の態様によれば、油圧で動作する油圧デバイスに供給される油圧を指示圧に基づき調整するソレノイドバルブであって、前記指示圧が不感帯閾値よりも低圧側の不感帯領域に入ると前記指示圧の変化に対する実圧の変化の応答性が悪化するソレノイドバルブを備えた油圧制御回路の制御方法であって、前記指示圧が前記不感帯領域に設定されており、かつ、前記指示圧が変速比が変動しない程度、且つ、不感帯領域内で増大した場合には、前記指示圧を前記不感帯閾値よりも高いチャージ圧までステップ的に上げ、その後、前記指示圧の下限を前記不感帯閾値に設定し、一定期間、前記不感帯領域の使用を禁止する、制御方法が提供される。

これらの態様によれば、ソレノイドバルブを不感帯領域で使用することで油圧デバイスに供給する油圧が下げられる。そして、不感帯領域において指示圧が増大した場合には、チャージ圧までの指示圧の上昇及びその後の不感帯閾値による指示圧の制限によって、実圧が不感帯閾値以上まで高められ、一定期間、不感帯閾値以上に維持されるので、油圧デバイスへの油圧を上げる必要が生じた場合の応答性を確保することができる。

本発明の実施形態及び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、無段変速機の概略構成図である。 図２は、無段変速機の油圧制御系を示した図である。 図３は、ソレノイドバルブの特性図である。 図４は、ＣＶＴコントロールユニットが行う不感帯領域抜け制御を説明するためのフローチャートである。 図５は、不感帯領域抜け制御が行われる様子を示したタイムチャートである。

図１は無段変速機の概略構成を示し、図２は無段変速機の油圧制御系を示している。

図１において、無段変速機５はロックアップクラッチを備えたトルクコンバータ２及び前後進切り替え機構４を介してエンジン１に連結される。無段変速機５は、入力軸側のプライマリプーリ１０と、出力軸１３に連結されたセカンダリプーリ１１とを備える。プライマリプーリ１０及びセカンダリプーリ１１は、ベルト１２によって連結されている。出力軸１３はアイドラギア１４及びアイドラシャフトを介してディファレンシャル６に連結される。

無段変速機５の変速比及びベルト１２の接触摩擦力は、ＣＶＴコントロールユニット２０からの指令に応じて動作する油圧コントロールユニット１００によって制御される。ＣＶＴコントロールユニット２０は、エンジン１を制御するエンジンコントロールユニット２１からの入力トルク情報及び後述するセンサ等からの出力に基づいて目標とする変速比及び接触摩擦力を決定し、油圧コントロールユニット１００に指令を出す。

プライマリプーリ１０は、入力軸と一体となって回転する固定円錐板１０ｂと、固定円錐板１０ｂに対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、プライマリプーリシリンダ室１０ｃに供給される油圧（プライマリ圧）によって軸方向へ変位可能な可動円錐板１０ａとを備える。

セカンダリプーリ１１は、出力軸１３と一体となって回転する固定円錐板１１ｂと、固定円錐板１１ｂに対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、セカンダリプーリシリンダ室１１ｃに供給される油圧（セカンダリ圧）に応じて軸方向へ変位可能な可動円錐板１１ａとを備える。

エンジン１から入力されたトルクは、トルクコンバータ２及び前後進切り替え機構４を介して無段変速機５へ入力され、プライマリプーリ１０からベルト１２を介してセカンダリプーリ１１へと伝達される。プライマリプーリ１０の可動円錐板１０ａ及びセカンダリプーリ１１の可動円錐板１１ａを軸方向へ変位させて、ベルト１２との接触半径を変更することにより、プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ１１との変速比を連続的に変更することができる。

図２に示すように、油圧コントロールユニット１００は、ライン圧を調整するレギュレータバルブ６０と、プライマリ圧を調整するソレノイドバルブ３０と、セカンダリ圧を調整するソレノイドバルブ６１とを備える。

レギュレータバルブ６０は、オイルポンプ８０から供給される油圧を元圧として、ＣＶＴコントロールユニット２０からの指令（例えば、デューティ信号など）に応じて運転状態に応じた所定のライン圧ＰＬを調整する。ライン圧ＰＬは、プライマリ圧を調整するソレノイドバルブ３０と、セカンダリ圧を調整するソレノイドバルブ６１にそれぞれ供給される。

プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ１１のプーリ比は、ＣＶＴコントロールユニット２０からの指示圧に応じて駆動されるソレノイドバルブ３０、６１によって制御される。すなわち、ソレノイドバルブ３０で調整されたプライマリ圧がプライマリプーリ１０へ、ソレノイドバルブ６１で調整されたセカンダリ圧がセカンダリプーリ１１へそれぞれ供給され、これによって、プライマリプーリ１０及びセカンダリプーリ１１の溝幅が変更され、プーリ比が変更される。プーリ比はプライマリプーリ１０の回転速度とセカンダリプーリの回転速度との比で算出される値であり、変速比はこのプーリ比にアイドラギア１４のギア比を考慮した値である。

図３は、ソレノイドバルブ３０、６１の特性を示している。ソレノイドバルブ３０、６１は、指示圧を減少させると実圧も小さくなるが、ある値を境に指示圧を減少させても実圧があまり変化しなくなる特性を有する。ソレノイドバルブ３０、６１の応答性が悪くなり始める値は不感帯閾値と呼ばれ、不感帯閾値よりも低圧側の不感帯領域では、ソレノイドバルブ３０、６１の制御応答が悪化する。

しかしながら、本実施形態では、後述するように、所定の運転条件でこの領域も使用することでオイルポンプ８０の負荷を減らし、無段変速機５が搭載される車両の燃費をさらに向上させる。

ＣＶＴコントロールユニット２０は、図１に示すように、プライマリプーリ速度センサ２６からの無段変速機５のプライマリプーリ１０の回転速度と、セカンダリプーリ速度センサ２７からのセカンダリプーリ１１の回転速度（または車速）と、インヒビタースイッチ２３からのシフト位置と、アクセル開度センサ２４からのアクセル開度（アクセルペダルの操作量）と、油温センサ２５からの無段変速機５の油温とを読み込み、また、図２に示すように、プライマリ圧センサ３１からのプライマリ圧と、セカンダリ圧センサ３２からのセカンダリ圧と、ライン圧センサ３３からのライン圧とを読み込み、変速比及びベルト１２の接触摩擦力を制御する。

ＣＶＴコントロールユニット２０は、プライマリプーリ１０の回転速度、セカンダリプーリ１１の回転速度（車速）、及びドライバーの運転意図、例えばアクセル開度、ブレーキペダルの操作の有無、走行レンジ、変速機のマニュアルモードの変速スイッチの切り換え等に応じて、目標変速比及び目標変速速度を決定し、目標変速速度で実変速比を目標変速比へ向けて制御する変速制御部２０１と、入力トルク、変速比、変速速度、ブレーキペダルの操作状態、アクセル開度、シフトレンジ等に応じて、プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ１１の推力を制御するプーリ圧制御部２０２と、を備える。

プーリ圧制御部２０２は、入力トルク情報、プライマリプーリ回転速度とセカンダリプーリ回転速度に基づくプーリ比、さらにブレーキの操作状態、アクセル開度、シフトレンジからライン圧の指示圧を決定し、指示圧とライン圧センサ３３で検出される実圧との偏差に基づきライン圧が指示圧に一致するようにレギュレータバルブ６０をフィードバック制御する。また、プーリ圧制御部２０２は、プライマリ圧、セカンダリ圧の指示圧を決定して、指示圧とプライマリ圧センサ３１、セカンダリ圧センサ３２で検出される実圧との偏差に基づきプライマリ圧、セカンダリ圧がそれぞれ指示圧に一致するようにソレノイドバルブ３０、６１をフィードバック制御する。

無段変速機５が搭載される車両の燃費を向上させるためには、ライン圧を下げ、オイルポンプ８０の負荷を下げることが重要である。特に、無段変速機５への入力トルクが比較的小さく、かつ、変速比が最ハイ（最小変速比）にあるときは、トルク伝達のためのベルト挟持力を低く抑えることができるので、ライン圧を下げることが可能である。

そこで、ＣＶＴコントロールユニット２０は、以下の条件：
・無段変速機５の変速比が最ハイ
・無段変速機５への入力回転速度が所定の低回転速度以下
・車速が所定の高車速以上
が全て成立した場合（例えば、車両がコースト走行状態にある場合）は、ライン圧を下げるようにする。

しかしながら、ライン圧を下げたことでプライマリ圧が下がると、最ハイを維持するのに必要な差推力を確保するために、元々低いセカンダリ圧をさらに下げる必要があり、ソレノイドバルブ６１の指示圧が図３に示した不感帯領域に入る可能性がある。指示圧が不感帯領域に入ると、ダウンシフト要求があった場合に、セカンダリ圧を上げるのに時間を要し、要求される変速応答を実現するのが難しくなる。

そこで、ＣＶＴコントロールユニット２０は、以下に説明する不感帯領域抜け制御を行い、不感帯領域抜け制御後、ダウンシフト要求があればセカンダリ圧を上げて無段変速機５を速やかにダウンシフトできるようにし、要求される変速応答を実現する。

図４は、ＣＶＴコントロールユニット２０が行う不感帯領域抜け制御の内容を示したフローチャートである。また、図５は、不感帯領域抜け制御が行われる様子を示したタイムチャートである。これらを参照しながら不感帯領域抜け制御について説明する。

まず、Ｓ１１では、ＣＶＴコントロールユニット２０は、ソレノイドバルブ６１の指示圧が不感帯閾値以下か判断する。肯定的な判断がなされた場合は処理がＳ１２に進み、否定的な判断がなされた場合は処理が終了する。図５では時刻ｔ１以降において、肯定的な判断がなされている。

Ｓ１２では、ＣＶＴコントロールユニット２０は、ソレノイドバルブ６１の指示圧が運転状況やトルク変動によって、ダウンシフト指示とはならない油圧上昇値であって、不感帯領域内で前回値から所定値以上上昇したか（単位時間あたりの変化量が所定値以上か）を判断する。肯定的な判断がなされた場合は処理がＳ１３に進み、否定的な判断がなされた場合は処理が終了する。図５では、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間のソレノイドバルブ６１の指示圧の変化量がΔＰであり、時刻ｔ３において変化量ΔＰが所定値以上であると判断されている。

Ｓ１３では、不感帯での油圧上昇からダウンシフトの発生を予測し、実際にダウンシフトが発生した場合に速やかに油圧を追従させるために、ＣＶＴコントロールユニット２０は、不感帯領域の使用を禁止し、指示圧の下限を不感帯閾値に設定する。図５では時刻ｔ３が対応する。

Ｓ１４では、ＣＶＴコントロールユニット２０は、タイマＴをスタートさせる。タイマＴは不感帯領域の使用が禁止されている時間等を計測するために用いられる。

Ｓ１５では、ソレノイドバルブ６１のフィードバック制御を中止する。これは、後述するプリチャージとフィードバック制御とが干渉するのを防止するためである。図５では、時刻ｔ３で、ソレノイドバルブ６１の指示圧がチャージ圧まで上げられるとともに、指示圧のフィードバック制御が中止されている。

また、Ｓ１５では、ＣＶＴコントロールユニット２０は、不感帯閾値に制限された後のソレノイドバルブ６１の指示圧を補正し、不感帯閾値よりも高いチャージ圧までステップ的に上昇させる（プリチャージ）。これにより、セカンダリ圧を不感帯閾値以上まで速やかに高めることができる。

Ｓ１６では、ＣＶＴコントロールユニット２０は、タイマＴがＴ１になったか判断する。タイマＴがＴ１になっている場合は処理がＳ１７に進み、指示圧のプリチャージを終了する。タイマＴがＴ１になっていない場合は処理がＳ１５に戻り、指示圧のプリチャージを継続する。Ｔ１は実セカンダリ圧が不感帯から不感帯閾値まで確実に高められるように設定されており、Ｔ１は、Ｓ１３で不感帯領域の使用が禁止される直前の指示圧とセカンダリ圧との差が大きいほど大きな値に設定される。図５では、時刻ｔ４まで、指示圧のプリチャージが行われている。指示圧のプリチャージを所定期間継続させることによって、実セカンダリ圧を不感帯閾値以上まで確実に高めることができる。

指示圧が不感帯閾値以上に制限されると、不感帯領域での油圧上昇が検知され、ダウンシフトの発生を予測し、セカンダリ圧が不感帯閾値以上に維持された場合において、ダウンシフト要求があっても直ちにセカンダリ圧を上げることができ、変速要求に応えることができる。

Ｓ１８では、ＣＶＴコントロールユニット２０は、タイマＴがＴ２になったか判断する。タイマＴがＴ２になっている場合は処理がＳ１９に進み、フィードバック制御を再開する。タイマＴがＴ２になっていない場合は処理がＳ１８で待機する。図５では時刻ｔ５まで指示圧のフィードバック制御が中止される。
Ｔ２は直前のプリチャージによって実セカンダリ圧の揺れが収まる時間で設定されており、実験結果によって設定されている。

Ｓ２０では、ＣＶＴコントロールユニット２０は、タイマＴがＴ３になったか判断する。タイマＴがＴ３になっている場合は処理がＳ２１に進み、不感帯領域の使用を許可する。タイマＴがＴ３になっていない場合は処理がＳ２０で待機する。
Ｔ３は運転性によって設定される時間であり、不感帯領域の使用禁止と許可が繰り返されることで発生する制御ハンチングを抑制するための時間である。

不感帯領域の使用が許可されるまでの間は、指示圧が不感帯領域以上に制限されてセカンダリ圧が不感帯閾値以上に維持されるので、ダウンシフト要求があった場合の変速応答性が確保される。図５では、時刻ｔ６まで指示圧が不感帯閾値以上に保たれ、ダウンシフト要求があった場合の応答性が確保される。

Ｓ２１では、ＣＶＴコントロールユニット２０は、無段変速機５の変速比が最ハイになっている等の不感帯領域の使用を許可する条件が成立していることを前提として、ソレノイドバルブ６１の指示圧を再び不感帯領域まで下げる。

指示圧の低下速度には制限が設けられており、指示圧は所定のランプ勾配で下げられる。これは、指示圧を急激に下げると、セカンダリ圧がアンダーシュートして下がりすぎ、ベルト滑りが発生する可能性があるからある。図５では、時刻６以降が対応する。

続いて上記制御を行うことによる作用効果について説明する。

上記実施形態では、ソレノイドバルブ６１の指示圧が不感帯領域に設定されており、かつ、ソレノイドバルブ６１の指示圧が不感帯領域内で増大した場合には、指示圧がチャージ圧までステップ的に上げられる。そして、その後、指示圧の下限が不感帯閾値に制限され、一定期間、不感帯領域の使用が禁止される。

これにより、不感帯領域使用中にダウンシフトの発生を予測し、セカンダリ圧を不感帯閾値まで高め、実際にダウンシフト要求を受けてセカンダリ圧を高める必要が生じたとしても、セカンダリ圧を速やかに高め、要求される変速応答を確保することができる。

不感帯閾値の使用が禁止されるのは一定期間だけであり、その間にダウンシフト要求がなければソレノイドバルブ６１の指示圧は再び不感帯領域に下げられるので、上記応答性の確保と燃費向上という二つの要求を両立させることができる。

また、不感帯領域の使用は、無段変速機５の変速比が最ハイであり、無段変速機５への入力回転速度が所定の低回転以下であり、かつ、無段変速機５が搭載される車両の車速が所定の高車速以上である場合に許可されるようにした。

かかる状況では必要とされるベルト１２の挟持力が比較的小さいので、ベルト１２を滑らせることなく指示圧を不感帯閾値未満まで下げることができ、また、これによる応答性悪化は、上記不感帯領域抜け制御によって回避することができる。

また、チャージ圧のチャージ時間を、指示圧が増大する直前の指示圧と不感帯閾値との差が大きいほど長く設定するようにした。チャージ圧をこのように設定することで必要最低限のチャージ圧でセカンダリ圧を不感帯閾値以上まで速やかに上げることができ、プリチャージが燃費に与える影響を抑えることができる。

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に限定する趣旨ではない。

例えば、ここではセカンダリプーリ１１に供給されるセカンダリ圧を調整するソレノイドバルブ６１に適用した場合について説明したが、油圧で動作する油圧デバイス（油圧ピストン、アクチュエータ、クラッチ、ブレーキ等）に供給される油圧を指示圧に基づき調整するソレノイドバルブであって、不感帯領域を使用するものに対して、本発明は広く適用することができる。

本願は日本国特許庁に２０１２年３月２８日に出願された特願２０１２−７４９６６号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。

Claims (6)

1. 油圧で動作する油圧デバイスに供給される油圧を指示圧に基づき調整するソレノイドバルブであって、前記指示圧が不感帯閾値よりも低圧側の不感帯領域に入ると前記指示圧の変化に対する実圧の変化の応答性が悪化するソレノイドバルブと、
   前記ソレノイドバルブに前記指示圧を指示するコントローラと、
   を備えた油圧制御回路であって、
   前記コントローラは、前記指示圧が前記不感帯領域に設定されており、かつ、前記指示圧が変速比が変動しない程度、且つ、前記不感帯領域内で増大した場合には、前記指示圧を前記不感帯閾値よりも高いチャージ圧までステップ的に上げ、その後、前記指示圧の下限を前記不感帯閾値に設定し、一定期間、前記不感帯領域の使用を禁止する、
   油圧制御回路。
2. 請求項１に記載の油圧制御回路であって、
   前記ソレノイドバルブは、無段変速機のセカンダリプーリに供給する油圧を調整するソレノイドバルブであり、
   前記コントローラは、無段変速機の変速比が最ハイであり、前記無段変速機への入力回転速度が所定の低回転以下であり、かつ、前記無段変速機が搭載される車両の車速が所定の高車速以上である場合に、前記不感帯領域の使用を許可する、
   油圧制御回路。
3. 請求項１又は２に記載の油圧制御回路であって、
   前記コントローラは、前記チャージ圧のチャージ時間を、前記指示圧が増大する直前の前記指示圧と前記不感帯閾値との差が大きいほど長く設定する、
   油圧制御回路。
4. 油圧で動作する油圧デバイスに供給される油圧を指示圧に基づき調整するソレノイドバルブであって、前記指示圧が不感帯閾値よりも低圧側の不感帯領域に入ると前記指示圧の変化に対する実圧の変化の応答性が悪化するソレノイドバルブを備えた油圧制御回路の制御方法であって、
   前記指示圧が前記不感帯領域に設定されており、かつ、前記指示圧が変速比が変動しない程度、且つ、前記不感帯領域内で増大した場合には、前記指示圧を前記不感帯閾値よりも高いチャージ圧までステップ的に上げ、
   その後、前記指示圧の下限を前記不感帯閾値に設定し、一定期間、前記不感帯領域の使用を禁止する、
   制御方法。
5. 請求項４に記載の制御方法であって、
   前記ソレノイドバルブは、無段変速機のセカンダリプーリに供給する油圧を調整するソレノイドバルブであり、
   無段変速機の変速比が最ハイであり、前記無段変速機への入力回転速度が所定の低回転以下であり、かつ、前記無段変速機が搭載される車両の車速が所定の高車速以上である場合に、前記不感帯領域の使用を許可する、
   制御方法。
6. 請求項４又は５に記載の制御方法であって、
   前記チャージ圧のチャージ時間を、前記指示圧が増大する直前の前記指示圧と前記不感帯閾値との差が大きいほど長く設定する、
   制御方法。

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