JPWO2014050453A1 - 無段変速機及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

変速機コントローラは、アクセルペダルの開度及び開速度、並びに、エンジンのトルク変化率に基づき副変速機構をダウンシフトさせるか否かを判定し、副変速機構をダウンシフトさせると判定された場合に副変速機構をダウンシフトさせる。

Description

本発明は、副変速機構を備えた無段変速機の制御に関する。

ＪＰ２０１０−２３０１１７Ａには、副変速機構を備えた無段変速機において、大きな駆動力が要求されている状況（アクセル開度が所定開度以上、かつ、アクセル開度の変化速度が所定速度以上）でのみ副変速機構のダウンシフトを許可する技術が開示されている。

当該技術によれば、副変速機構の変速頻度が下がるので、変速ショックが繰り返し発生することによる運転性の低下や副変速機構の摩擦締結要素の耐久性の低下を抑えることができる。

しかしながら、上記技術では、アクセル開度が上記所定開度よりも大きくなるまでアクセルペダルを上記所定速度未満で踏み込んだ後に、アクセルペダルを上記所定速度よりも高い速度で踏み込むと、副変速機構をダウンシフトさせた時に変速ショックが発生する可能性があった。

これは、アクセル開度が上記所定開度よりも大きい領域ではエンジントルクが最大値に近づくので、アクセルペダルをさらに踏み込んでもエンジントルクの変化が小さい又は殆どない場合があり、この場合に、副変速機構のダウンシフトを開始すると、エンジンの回転速度を変速後の回転速度まで引き上げる際にエンジンのイナーシャによってトルクが減少する現象が発生し、いわゆる引きショック（駆動力が抜けたような減速方向のショック）が発生するからである。

本発明の目的は、副変速機構を備えた無段変速機において、副変速機構をダウンシフトさせる際の引きショックを抑えることである。

本発明のある態様によれば、変速比を無段階に変更することのできるバリエータと有段の副変速機構とを備え、動力源の出力回転を変速して出力する無段変速機であって、前記動力源の出力調整装置であるアクセルペダルの開度及び開速度、並びに、前記動力源のトルク変化率に基づき前記副変速機構をダウンシフトさせるか否かを判定するダウンシフト判定部と、前記副変速機構をダウンシフトさせると判定された場合に前記副変速機構をダウンシフトさせる変速部と、を備えた無段変速機、及び、これに対応する制御方法が提供される。

動力源のトルク変化率が小さいと副変速機構をダウンシフトさせる場合に動力源のイナーシャによってトルクが減少する現象が発生する。したがって、上記態様のように、動力源のトルク変化率も考慮に入れて副変速機構をダウンシフトさせるか否かを判定するようにすれば、引きショックが発生する状況では副変速機構をダウンシフトさせないようにすることができ、引きショックの発生を抑えることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。 図２は、変速機コントローラの内部構成を示した図である。 図３は、変速マップである。 図４は、２−１変速許可領域を判定するためのマップである。 図５は、２−１変速許可変化速度を設定するためのマップである。 図６は、変速機コントローラによって実行される変速制御プログラムの内容を示したフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、ある変速機構の「変速比」は、当該変速機構の入力回転速度を当該変速機構の出力回転速度で割って得られる値である。また、「最Ｌｏｗ変速比」は当該変速機構の最大変速比、「最Ｈｉｇｈ変速比」は当該変速機構の最小変速比である。

図１は本発明の実施形態に係る無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。この車両は動力源としてエンジン１を備える。エンジン１の出力回転は、トルクコンバータ２、第１ギヤ列３、変速機４、第２ギヤ列５、差動装置６を介して駆動輪７へと伝達される。第２ギヤ列５には駐車時に変速機４の出力軸を機械的に回転不能にロックするパーキング機構８が設けられている。

トルクコンバータ２は、ロックアップクラッチ２ａを備える。ロックアップクラッチ２ａが締結されると、トルクコンバータ２における滑りがなくなり、トルクコンバータ２の伝達効率が向上する。

また、車両には、エンジン１の動力の一部を利用して駆動されるオイルポンプ１０と、オイルポンプ１０からの油圧を調圧して変速機４の各部位に供給する油圧制御回路１１と、油圧制御回路１１を制御する変速機コントローラ１２とが設けられている。

変速機４は、バリエータ２０と、バリエータ２０に直列に設けられる副変速機構３０とを備えた無段変速機である。「直列に設けられる」とはエンジン１から駆動輪７に至るまでの動力伝達経路においてバリエータ２０と副変速機構３０とが直列に設けられるという意味である。副変速機構３０は、この例のようにバリエータ２０の出力軸に直接接続されていてもよいし、その他の変速ないし動力伝達機構（例えば、ギヤ列）を介して接続されていてもよい。あるいは、副変速機構３０はバリエータ２０の前段（入力軸側）に接続されていてもよい。

バリエータ２０は、プライマリプーリ２１と、セカンダリプーリ２２と、プーリ２１、２２の間に掛け回されるＶベルト２３とを備えた無段変速機構である。プーリ２１、２２は、それぞれ固定円錐板と、この固定円錐板に対してシーブ面を対向させた状態で配置され固定円錐板との間にＶ溝を形成する可動円錐板と、この可動円錐板の背面に設けられて可動円錐板を軸方向に変位させる油圧シリンダ２３ａ、２３ｂとを備える。油圧シリンダ２３ａ、２３ｂに供給される油圧を調整すると、Ｖ溝の幅が変化してＶベルト２３と各プーリ２１、２２との接触半径が変化し、バリエータ２０の変速比が無段階に変化する。

副変速機構３０は、前進２段・後進１段の変速機構であり、前進用変速段として、１速と、１速よりも変速比の小さな２速を有する。以下の説明では、副変速機構３０の変速段が１速であるとき「変速機４が低速モードである」と表現し、２速であるとき「変速機４が高速モードである」と表現する。

変速機コントローラ１２は、図２に示すように、ＣＰＵ１２１と、ＲＡＭ・ＲＯＭからなる記憶装置１２２と、入力インターフェース１２３と、出力インターフェース１２４と、これらを相互に接続するバス１２５とから構成される。

入力インターフェース１２３には、アクセルペダルの操作量を表すアクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ４１の出力信号、変速機４の入力回転速度（＝プライマリプーリ２１の回転速度、以下、「プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ」という。）を検出する回転速度センサ４２の出力信号、車速ＶＳＰを検出する車速センサ４３の出力信号、変速機４の油温ＴＭＰを検出する油温センサ４４の出力信号、セレクトレバーの位置を検出するインヒビタスイッチ４５の出力信号、エンジン１の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ４６の出力信号などが入力される。

記憶装置１２２には、変速機４の変速制御プログラム（図６）、この変速制御プログラムで用いる各種マップ（図３〜図５）が格納されている。ＣＰＵ１２１は、記憶装置１２２に格納されている変速制御プログラムを読み出して実行し、入力インターフェース１２３を介して入力される各種信号に対して各種演算処理を施して変速制御信号を生成し、生成した変速制御信号を出力インターフェース１２４を介して油圧制御回路１１に出力する。ＣＰＵ１２１が演算処理で使用する各種値、その演算結果は記憶装置１２２に適宜格納される。

油圧制御回路１１は複数の流路、複数の油圧制御弁で構成される。油圧制御回路１１は、変速機コントローラ１２からの変速制御信号に基づき、複数の油圧制御弁を制御して油圧の供給経路を切り換えるとともにオイルポンプ１０で発生した油圧から必要な油圧を調整し、これを変速機４の各部位に供給する。これにより、バリエータ２０の変速、副変速機構３０の変速段の変更、ロックアップクラッチ２ａの締結・解放が行われる。

図３は記憶装置１２２に格納される変速マップを示している。変速機コントローラ１２は、この変速マップを参照しながら、車両の運転状態（この実施形態では車速ＶＳＰ、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ、アクセル開度ＡＰＯ）に応じて、バリエータ２０、副変速機構３０、及び、ロックアップクラッチ２ａを制御する。

この変速マップでは、変速機４の動作点が車速ＶＳＰとプライマリ回転速度Ｎｐｒｉとにより定義される。変速機４の動作点と変速マップ左下隅の零点とを結ぶ線の傾きが変速機４の変速比（バリエータ２０の変速比に副変速機構３０の変速比を掛けて得られる全体の変速比、以下、「スルー変速比」という。）に対応する。変速マップには、従来のベルト式無段変速機の変速マップと同様に、アクセル開度ＡＰＯ毎に変速線が設定されており、変速機４の変速はアクセル開度ＡＰＯに応じて選択される変速線に従って行われる。

変速機４が低速モードのときは、変速機４はバリエータ２０の変速比を最Ｌｏｗ変速比にして得られる低速モード最Ｌｏｗ線とバリエータ２０の変速比を最Ｈｉｇｈ変速比にして得られる低速モード最Ｈｉｇｈ線の間（図中Ａ、Ｂ領域）で変速することができる。一方、変速機４が高速モードのときは、変速機４はバリエータ２０の変速比を最Ｌｏｗ変速比にして得られる高速モード最Ｌｏｗ線とバリエータ２０の変速比を最Ｈｉｇｈ変速比にして得られる高速モード最Ｈｉｇｈ線の間（図中Ｂ、Ｃ領域）で変速することができる。

また、この変速マップ上には副変速機構３０の１速から２速へのアップシフトを判定する１−２変速線が低速モード最Ｈｉｇｈ線上に重なるように設定されている。変速機４の目標とする動作点が１−２変速線をＢ領域側からＣ領域側に横切った場合は、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０を１速から２速にアップシフトさせる。

副変速機構３０の２速から１速へのダウンシフトは、大きな駆動力が要求されている状況でのみ行われる。これにより、副変速機構３０の変速頻度を下げ、変速ショックが繰り返し発生することによる運転性の低下や副変速機構３０の摩擦要素の耐久性の低下を抑える。

具体的には、変速機コントローラ１２は、変速マップに図４に示すように２−１変速許可領域を設定し、変速機４の目標とする動作点が２−１変速許可領域にあり、かつ、アクセル開度ＡＰＯの変化速度が図５に示すマップを検索して得られる２−１変速許可変化速度よりも高い場合に、大きな駆動力が要求されているとして、変速機コントローラ１２は副変速機構３０を２速から１速にダウンシフトさせる。

ただし、変速機４の目標とする動作点が２−１変速許可領域にあり、かつ、アクセル開度ＡＰＯの変化速度が２−１変速許可変化速度よりも高い場合であっても、エンジン１のトルク変化率が小さい場合は、変速機コントローラ１２は副変速機構３０のダウンシフトを行わないようにする。これは、副変速機構３０を２速から１速にダウンシフトさせた時にエンジン１のイナーシャによって、いわゆる引きショックが発生するのを防止するためである。

図６は変速機コントローラ１２の記憶装置１２２に格納される変速制御プログラムの内容を示している。これを参照しながら、変速機コントローラ１２が実行する変速制御の内容について説明する。

Ｓ１１では、変速機コントローラ１２は、図３に示した変速マップから、現在の車速ＶＳＰ及びアクセル開度ＡＰＯに対応する動作点（変速機４の目標とする動作点）を検索し、これに対応するプライマリ回転速度を到達プライマリ回転速度ＤｓｒＲＥＶとして設定する。到達プライマリ回転速度ＤｓｒＲＥＶは、現在の車速ＶＳＰ及びアクセル開度ＡＰＯにおいて達成すべきプライマリ回転速度であり、プライマリ回転速度の目標値である。

Ｓ１２では、変速機コントローラ１２は、到達プライマリ回転速度ＤｓｒＲＥＶを車速ＶＳＰ、第２ギヤ列５の減速比ｆＲａｔｉｏで割って、到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏを演算する。到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏは、現在の車速ＶＳＰ及びアクセル開度ＡＰＯで達成すべきスルー変速比であり、スルー変速比の目標値である。

Ｓ１３では、変速機コントローラ１２は、到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏと実スルー変速比Ｒａｔｉｏとを比較し、変速が行われるか判定する。２つの値が相違し、変速が行われると判定された場合は処理がＳ１４に進み、変速が行われないと判定された場合は処理がＳ２０に進む。

Ｓ１４では、変速機コントローラ１２は、到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏと実スルー変速比Ｒａｔｉｏとの大小関係に基づき、次に行われる変速がアップシフトかダウンシフトかを判定する。

次に行われる変速がアップシフトであると判定された場合は、変速機コントローラ１２は、図示しない処理によってアップシフト制御を行う。アップシフト制御では、変速機コントローラ１２は、到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏが実現されるようバリエータ２０を変速させ、変速機４の目標とする動作点が１−２変速線を横切った場合は副変速機構３０を１速から２速にアップシフトさせる。

次に行われる変速がダウンシフトであると判定された場合は処理がＳ１５に進む。

Ｓ１５では、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速段が２速で、かつ、変速機４の目標とする動作点が図４に示す２−１変速許可領域にあるかを判定する。２−１変速許可領域は、アクセル開度ＡＰＯが大きく大きな駆動力が要求されており、かつ、当該領域のスルー変速比を実現するには副減速機構３０の変速段を１速にする必要のある領域である。肯定的な判定がなされた場合は処理がＳ１６に進み、否定的な判定がなされた場合は処理がＳ１９に進む。

Ｓ１６では、変速機コントローラ１２は、図５のマップを検索してアクセル開度ＡＰＯ及び車速ＶＳＰに対応する２−１変速許可変化速度を設定し、これよりもアクセル開度ＡＰＯの変化速度が高いか判定する。２−１変速許可変化速度は大きな駆動力が要求されている状況か判定するためのしきい値である。肯定的な判定がなされた場合は処理がＳ１７に進み、否定的な判定がなされた場合は処理がＳ１９に進む。

Ｓ１７では、変速機コントローラ１２は、エンジン１のトルク変化率が２−１変速許可変化率（所定の低変化率）よりも大きいか判定する。エンジン１の変化率は所定のエンジントルクマップからアクセル開度ＡＰＯ及びエンジン回転速度Ｎｅに対応する値を検索し、その変化率を演算することによって取得することができる。２−１変速許可変化率は、副変速機構３０を２速から１速にダウンシフトさせる場合にイナーシャによってトルクが減少する現象を発生しないトルク変化率の下限値、すなわち、引きショックが発生しないトルク変化率の下限値に設定される。肯定的な判定がなされた場合は処理がＳ１８に進み、否定的な判定がなされた場合は処理がＳ１９に進む。

Ｓ１８では、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０を２速から１速にダウンシフトさせる。また、変速機コントローラ１２は、到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏが実現されるようにバリエータ２０を変速させる。

Ｓ１５〜Ｓ１７で否定的な判定がなされて進むＳ１９では、変速機コントローラ１２は、変速機４の実スルー変速比Ｒａｔｉｏが到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏに近づくようにバリエータ２０のみを変速させる。副変速機構３０の変速段が２速であるためにバリエータ２０の変速のみでは到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏを達成できない場合は、バリエータ２０を最Ｌｏｗ変速比まで変速させる。

処理がＳ２０に進む場合は変速が不要な場合であるので、変速機コントローラ１２は、バリエータ２０及び副変速機構３０をともに変速させない。

したがって、上記変速制御によれば、変速機４の目標とする動作点が２−１変速許可領域にあり、アクセル開度ＡＰＯの変化速度が２−１変速許可変化速度よりも高い場合は、通常であれば副変速機構３０のダウンシフトが行われるが（Ｓ１８）、エンジン１のトルク変化率が２−１変速許可変化率よりも小さい場合は副変速機構３０のダウンシフトが行われず、バリエータ２０の変速のみが行われる（Ｓ１９）。

例えば、アクセルペダルがゆっくりと踏み込まれて変速機４の目標とする動作点が２−１変速許可領域に入り、アクセル開度ＡＰＯに対するエンジン１のトルクの変化が小さいところ（例えば、アクセル全開近傍）でアクセルペダルが急に踏まれた場合は、Ｓ１５、Ｓ１６で肯定的な判定がなされてもＳ１７で否定的な判定がなされるため、副変速機構３０のダウンシフトは行われない。

このように、トルク変化率が小さい場合に副変速機構３０のダウンシフトを制限するようにしたことにより、エンジン１のトルク変化率が小さいところで副変速機構３０をダウンシフトさせることによる引きショックの発生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ものに過ぎず、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。

また、２−１変速許可領域を低速モード最Ｌｏｗ線、高速モード最Ｌｏｗ線、全負荷線及びコースト線で囲まれた領域に設定しているが、これは一例であり、これと異なる２−１変速許可領域を設定することも可能である。

また、上記実施形態では、動力源がエンジン１であるが、動力源はエンジン１とモータを組み合わせたものであってもよい。

本願は日本国特許庁に２０１２年９月２７日に出願された特願２０１２−２１３９３９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。

本発明のある態様によれば、変速比を無段階に変更することのできるバリエータと有段の副変速機構とを備え、動力源の出力回転を変速して出力する無段変速機であって、前記動力源の出力調整装置であるアクセルペダルの開度及び開速度、並びに、前記動力源のトルク変化率に基づき前記副変速機構をダウンシフトさせるか否かを判定するダウンシフト判定部と、前記副変速機構をダウンシフトさせると判定された場合に前記副変速機構をダウンシフトさせる変速部と、を備え、前記ダウンシフト判定手段は、前記アクセルペダルの開度に応じて決まる前記変速機の目標とする動作点が前記副変速機構をダウンシフトさせる必要のある領域にあり、前記アクセルペダルの開速度が所定のダウンシフト許可変化速度よりも高く、かつ、前記動力源のトルク変化率が所定の低変化率よりも大きい場合は、前記副変速機構をダウンシフトさせると判定し、前記動力源のトルク変化率が前記所定の低変化率よりも小さい場合は、前記アクセルペダルの開度及び開速度の値に関係無く前記副変速機構をダウンシフトさせないと判定する、無段変速機、及び、これに対応する制御方法が提供される。

Claims (3)

1. 変速比を無段階に変更することのできるバリエータと有段の副変速機構とを備え、動力源の出力回転を変速して出力する無段変速機であって、
   前記動力源の出力調整装置であるアクセルペダルの開度及び開速度、並びに、前記動力源のトルク変化率に基づき前記副変速機構をダウンシフトさせるか否かを判定するダウンシフト判定手段と、
   前記副変速機構をダウンシフトさせると判定された場合に前記副変速機構をダウンシフトさせる変速手段と、
   を備えた無段変速機。
2. 請求項１に記載の無段変速機であって、
   前記ダウンシフト判定手段は、前記動力源のトルク変化率が所定の低変化率よりも小さい場合は、アクセルペダルの開度及び開速度の値に関係無く前記副変速機構をダウンシフトさせないと判定する、
   無段変速機。
3. 変速比を無段階に変更することのできるバリエータと有段の副変速機構とを備え、動力源の出力回転を変速して出力する無段変速機の制御方法であって、
   前記動力源の出力調整装置であるアクセルペダルの開度及び開速度、並びに、前記動力源のトルク変化率に基づき前記副変速機構をダウンシフトさせるか否かを判定し、
   前記副変速機構をダウンシフトさせると判定された場合に前記副変速機構をダウンシフトさせる、
   無段変速機の制御方法。

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