JPWO2019049583A1 - 無段変速機の制御装置及び無段変速機の制御方法 - Google Patents

Abstract

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、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータ（２）、第１ギヤ列（３）、バリエータ（２０）と副変速機（３０）を合わせた変速機（４）、第２ギヤ列（５）、終減速装置（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。そして、エンジン（１）に対してトルクダウン要求中に、バリエータ（２０）でダウンシフトするときの変速速度は、非トルクダウン要求中にバリエータ（２０）でダウンシフトするときの変速速度よりも遅くする。

Description

本発明は、無段変速機の制御装置及び無段変速機の制御方法に関する。

特許文献１は、副変速機を直列に接続した無段変速機（以下、「バリエータ」という。）において、副変速機の変速段を変更する際、駆動源のトルクを規制値以下となるように制限するトルクダウンを行う技術を開示している。

ここで、目標タービン回転数は、アクセル踏み込み量の増加に伴って上昇するため、バリエータは目標タービン回転数を実現する変速比に向けてダウンシフトする。その際、駆動源からバリエータに入力されるトルクが、トルクダウンにより、バリエータのダウンシフトで生じるイナーシャトルクより小さくなると、加速度の低下が生じるという問題があった。本発明の目的は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、エンジンがトルクダウン中に、バリエータのダウンシフトを行う際、加速度の低下を抑制可能な無段変速機の制御装置を提供することにある。

特開２０１０−２０９９４６号公報

本発明では、エンジンに対してトルクダウン要求中に、バリエータでダウンシフトするときの変速速度は、非トルクダウン要求中にバリエータでダウンシフトするときの変速速度よりも遅くした。

よって、バリエータのダウンシフトで生じるイナーシャトルクを抑制でき、加速度の低下を抑制できる。

実施例１に係る無段変速機を搭載した車両の概略構成を示す図である。 実施例１に係る変速機コントローラの内部構成を示す図である。 実施例１に係る変速マップの一例を示す図である。 実施例１の変速速度設定処理を表す制御ブロック図である。 実施例１の変速速度制限値マップである。 実施例１の変速速度設定処理を表すタイムチャートである。

〔実施例１〕
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を意味し、「最Ｈｉｇｈ変速比」は当該変速機構の最小変速比を意味する。図１は本発明の実施例１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、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータ２、第１ギヤ列３、バリエータ２０、副変速機３０（以下、バリエータ２０と副変速機３０を合わせて、単に「変速機４」という。）、第２ギヤ列５、終減速装置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。

また、車両には、エンジン１を制御するエンジンコントローラ１ａ、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を制御する制御装置としての変速機コントローラ１２とが設けられている。

各構成について説明すると、変速機４は、バリエータ２０と、バリエータ２０に対して直列に設けられる副変速機３０とを備える。「直列に設けられる」とは同動力伝達経路においてバリエータ２０と副変速機３０が直列に設けられるという意味である。副変速機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。

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とを備えるベルト式無段変速機である。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ｖＲａｔｉｏが無段階に変化する。

副変速機３０は前進２段・後進１段の変速機構である。副変速機３０は、２つの遊星歯車のキャリアを連結したラビニョウ型遊星歯車機構３１と、ラビニョウ型遊星歯車機構３１を構成する複数の回転要素に接続され、それらの連係状態を変更する複数の摩擦締結要素（Ｌｏｗブレーキ３２、Ｈｉｇｈクラッチ３３、Ｒｅｖブレーキ３４）とを備える。各摩擦締結要素３２〜３４への供給油圧を調整し、各摩擦締結要素３２〜３４の締結・解放状態を変更すると、副変速機３０の変速段が変更される。例えば、Ｌｏｗブレーキ３２を締結し、Ｈｉｇｈクラッチ３３とＲｅｖブレーキ３４を解放すれば副変速機３０の変速段は１速となる。Ｈｉｇｈクラッチ３３を締結し、Ｌｏｗブレーキ３２とＲｅｖブレーキ３４を解放すれば副変速機３０の変速段は１速よりも変速比が小さな２速となる。また、Ｒｅｖブレーキ３４を締結し、Ｌｏｗブレーキ３２とＨｉｇｈクラッチ３３を解放すれば副変速機３０の変速段は後進となる。なお、以下の説明では、副変速機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。図２は、実施例１に係る変速機コントローラ１２の内部構成を示す図である。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、アクセルペダルの開度（以下、「アクセル開度ＡＰＯ」という。）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、車両の走行速度（以下、「車速ＶＳＰ」という。）を検出する車速センサ４３の出力信号、変速機４の油温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、この変速制御プログラムで用いる変速マップ（図３）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。

また、副変速機３０でアップシフトを行う際、副変速機３０への入力トルクを抑制するトルクダウン要求値をエンジンコントローラ１ａに出力する。トルクダウン要求値とは、アクセルペダルの踏み込み量に応じて設定されるエンジントルクの上限値を表す値であり、副変速機３０のイナーシャフェーズの進行を促すために実施される。また、トルクダウン要求中は、トルクダウン要求中フラグがＯＮとなり、非トルクダウン要求中は、トルクダウン要求中フラグがＯＦＦとなる。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製し、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の変速比ｖＲａｔｉｏ、副変速機３０の変速段が変更され、変速機４の変速が行われる。

図３は変速機コントローラ１２の記憶装置１２２に格納される変速マップの一例を示している。この変速マップ上では変速機４の動作点が車速ＶＳＰとプライマリ回転速度Ｎｐｒｉとに基づき決定される。変速機４の動作点と変速マップ左下隅の零点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ｖＲａｔｉｏに副変速機３０の変速比ｓｕｂＲａｔｉｏを掛けて得られる全体の変速比、以下、「スルー変速比Ｒａｔｉｏ」という。）を表している。この変速マップには、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。なお、図３には簡単のため、全負荷線（アクセル開度ＡＰＯ＝８／８のときの変速線）、パーシャル線（アクセル開度ＡＰＯ＝４／８のときの変速線）、コースト線（アクセル開度ＡＰＯ＝０のときの変速線）のみが示されている。

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ｖＲａｔｉｏを最大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ｖＲａｔｉｏを最小にして得られる低速モード最Ｈｉｇｈ線の間で変速することができる。このとき、変速機４の動作点はＡ領域とＢ領域内を移動する。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ｖＲａｔｉｏを最大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ｖＲａｔｉｏを最小にして得られる高速モード最Ｈｉｇｈ線の間で変速することができる。このとき、変速機４の動作点はＢ領域とＣ領域内を移動する。

副変速機３０の各変速段の変速比は、低速モード最Ｈｉｇｈ線に対応する変速比（低速モード最Ｈｉｇｈ変速比）が高速モード最Ｌｏｗ線に対応する変速比（高速モード最Ｌｏｗ変速比）よりも小さくなるように設定される。これにより、低速モードでとりうる変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏの範囲である低速モードレシオ範囲と高速モードでとりうる変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏの範囲である高速モードレシオ範囲とが部分的に重複し、変速機４の動作点が高速モード最Ｌｏｗ線と低速モード最Ｈｉｇｈ線で挟まれるＢ領域にあるときは、変速機４は低速モード、高速モードのいずれのモードも選択可能になっている。

変速機コントローラ１２は、この変速マップを参照して、車速ＶＳＰ及びアクセル開度ＡＰＯ（車両の運転状態）に対応するスルー変速比Ｒａｔｉｏを到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏとして設定する。この到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏは、当該運転状態でスルー変速比Ｒａｔｉｏが最終的に到達すべき目標値である。そして、変速機コントローラ１２は、スルー変速比Ｒａｔｉｏを所望の応答特性で到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏに追従させるための過渡的な目標値である目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏを設定し、スルー変速比Ｒａｔｉｏが目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏに一致するようにバリエータ２０及び副変速機３０を制御する。

そして、変速機４の動作点がＢ領域からＡ領域へ移動した場合には、変速機コントローラ１２は副変速機３０のダウンシフト制御とバリエータ２０のアップシフト制御を、あるいは、変速機４の動作点がＢ領域からＣ領域へ移動した場合には、変速機コントローラ１２は副変速機３０のアップシフト制御とバリエータ２０のダウンシフト制御を開始する。すなわち、変速機コントローラ１２は、副変速機３０の変速を行うとともに、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを副変速機３０の変速比ｓｕｂＲａｔｉｏが変化する方向と逆の方向に変化させる協調変速制御を行う。

協調変速制御では、変速機４の動作点がＢ領域からＣ領域へ移動した場合には、変速機コントローラ１２は、副変速機３０の変速段を１速から２速に変更（以下、「１−２変速」という。）するとともに、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを変速比大側に変化させる。逆に、変速機４の動作点がＢ領域からＡ領域へ移動した場合には、変速機コントローラ１２は、副変速機３０の変速段を２速から１速に変更（以下、「２−１変速」という。）するとともに、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを変速比小側に変化させる。協調変速制御を行うのは、変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏの段差により生じる入力回転の変化に伴う運転者の違和感を抑えるためである。

（トルクダウン要求中の変速速度設定処理）
副変速機３０を１速から２速に変更するときは、Ｌｏｗブレーキ３２を解放し、Ｈｉｇｈクラッチ３３を締結するいわゆる架け替え制御が実施される。具体的には、Ｌｏｗブレーキ３２の締結容量を、完全締結容量から、現在のエンジントルクを伝達可能なギリギリの容量まで低下させる。そして、Ｈｉｇｈクラッチ３３の締結容量を徐々に上昇させつつ、Ｌｏｗブレーキ３２の締結容量を徐々に低下させる。これにより、変速比を１速から２速へと徐々に変更するイナーシャフェーズを行う。このとき、イナーシャフェーズにおいて、エンジン回転数を引き下げる必要があるが、エンジン１から入力されるトルクが大きすぎると、変速を進行させることが難しい。また、Ｌｏｗブレーキ３２の締結容量をギリギリに低下させた際、エンジン回転数が吹き上がるおそれもある。そこで、エンジンコントローラ１ａにトルクダウン要求値を出力し、イナーシャフェーズを促す。

図３の変速マップに示すように、例えばＢ領域のＰ点で示す動作点で走行している状態から、車速ＶＳＰの上昇に伴って動作点がＣ領域に移行し、副変速機３０の変速段を１速から２速へアップシフトする要求が出力されると共に、トルクダウン要求値が出力される。このトルクダウン要求値は、エンジン１から出力するトルクの上限値として要求される。次に、トルクダウン要求中であって、イナーシャフェーズが開始する前に、運転者のチェンジマインドによって、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合、動作点がＢ領域のＱ点に移行し、１速から２速へのアップシフトをキャンセルする１→２キャンセル線を跨ぐと、副変速機３０でのアップシフトがキャンセルされると共に、バリエータ２０のダウンシフトが開始される。

このとき、トルクダウン要求中にバリエータ２０のダウンシフトを行うには、バリエータ２０よりもエンジン側の回転数（以下、入力側回転数と記載する。）を上昇させる必要がある。ここで、バリエータ２０の変速速度を通常制御において設定される変速速度とすると、入力側回転数の急激な上昇に伴うイナーシャトルク（以下、単にイナーシャトルクと記載する。）の増大によって、トルクダウン要求値をイナーシャトルクが上回る場合がある。そうすると、駆動輪７に出力されるトルクが減少し、加速度の急激な低下、すなわち引きショックを生じる場合があった（図６の前後Ｇにおける比較例参照）。そこで、実施例１では、トルクダウン要求中にバリエータ２０のダウンシフトを行う場合には、通常制御時の変速速度よりも遅い変速速度に設定し、イナーシャトルクの増大を抑制することとした。

図４は、実施例１の変速速度設定処理を表す制御ブロック図である。変速速度制限値演算部１０１では、図５に示す制限値マップから、トルクダウン要求値に基づいて変速速度制限値を演算する。図５は、実施例１の変速速度制限値マップである。トルクダウン要求値が小さいときは、イナーシャトルクがトルクダウン要求値を上回りやすいため、変速速度を小さく制限する。一方、トルクダウン要求値が大きいほど、変速速度が高くなるように制限する。これにより、入力トルクに応じた変速速度を実現できる。

変速速度制限値設定部１０２では、トルクダウン要求中フラグがＯＮのときは、変速速度制限値演算部１０１で演算された変速速度制限値を出力し、トルクダウン要求中フラグがＯＦＦのときは、実質的に制限のかからない大きな値である所定値Ｔαを出力する。変速速度設定部１０３では、通常制御時に設定される通常変速速度と変速速度制限値設定部１０２で設定された値とを比較し、小さい方を変速速度として出力する。よって、トルクダウン要求中フラグがＯＮのときは、通常変速速度よりも小さな変速速度制限値が出力される。一方、トルクダウン要求中フラグがＯＦＦのときは、所定値Ｔαは通常変速速度よりも大きな値であるため、通常変速速度が出力される。

図６は、実施例１の変速速度設定処理を表すタイムチャートである。尚、最初の走行状態は、図３の変速マップ中のＢ領域に示すＰ点の動作点である。時刻ｔ１において、動作点がＢ領域からＣ領域に移行し、副変速機３０にアップシフト指令が出力されると共に、トルクダウン要求値がエンジンコントローラ１ａに出力される。よって、駆動輪７に出力されるトルクは、ドライバ要求トルクに比べて小さなトルクに制限される。時刻ｔ２において、副変速機３０のイナーシャフェーズが開始する前に、運転者がアクセルペダルを踏み込み、動作点がＣ領域からＢ領域に移行すると、副変速機３０でのアップシフトがキャンセルされる。そして、バリエータ２０のダウンシフトが開始される。このとき、変速速度に制限を掛けない比較例の場合、イナーシャトルクが一気に増大するため、駆動輪７に出力されるトルクが急減し、それに伴って前後加速度が変動しながら増大してしまう。これに対し、実施例１では、変速速度に制限がかかっているため、イナーシャトルクが急激に増大することがなく、駆動輪７に出力されるトルクが安定するため、引きショックを抑制できる。

以上説明したように、実施例１にあっては、以下の作用効果を奏する。
（１）エンジン１と駆動輪７との間に配置され、変速比を無段階に変化させることができるバリエータ２０の制御装置または制御方法であって、エンジン１に対してトルクダウン要求中に、バリエータ２０でダウンシフトするときの変速速度は、非トルクダウン要求中にバリエータ２０でダウンシフトするときの変速速度よりも遅い。
よって、エンジントルクがイナーシャトルクよりも小さくなる状況を回避することができ、加速度の低下を抑制できる。
（２）バリエータ２０に対して直列に設けられ、前進用変速段として１速と２速を有する副変速機３０を備えた。すなわち、アップシフトする際、トルクダウン要求が出力される。このとき、チェンジマインド等によってアップシフトを中止すると共にバリエータ２０がダウンシフトする場面が生じたとしても、加速度の低下を抑制できる。

以上、本発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に示した構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、上記実施例では、バリエータ２０としてベルト式無段変速機構を備えているが、バリエータ２０は、Ｖベルト２３の代わりにチェーンがプーリ２１、２２の間に掛け回される無段変速機構であってもよい。あるいは、バリエータ２０は、入力ディスクと出力ディスクの間に傾転可能なパワーローラを配置するトロイダル式無段変速機構であってもよい。

また、上記実施形態では、副変速機３０は前進用の変速段として１速と２速の２段を有する変速機構としたが、副変速機３０を前進用の変速段として３段以上の変速段を有する変速機構としても構わない。また、副変速機３０をラビニョウ型遊星歯車機構を用いて構成したが、このような構成に限定されない。例えば、副変速機３０は、通常の遊星歯車機構と摩擦締結要素を組み合わせて構成してもよいし、あるいは、ギヤ比の異なる複数の歯車列で構成される複数の動力伝達経路と、これら動力伝達経路を切り換える摩擦締結要素とによって構成してもよい。また、プーリ２１、２２の可動円錐板を軸方向に変位させるアクチュエータとして油圧シリンダ２３ａ、２３ｂを備えているが、アクチュエータは油圧で駆動されるものに限らず電気的に駆動されるものあってもよい。

Claims (3)

1. エンジンと駆動輪との間に配置され、変速比を無段階に変化させることができる無段変速機の制御装置であって、
   前記エンジンに対してトルクダウン要求中に、前記無段変速機でダウンシフトするときの変速速度は、非トルクダウン要求中に前記無段変速機でダウンシフトするときの変速速度よりも遅い無段変速機の制御装置。
2. 請求項１に記載の無段変速機の制御装置において、
   前記無段変速機に対して直列に設けられ、前進用変速段として第１変速段と該第１変速段よりも変速比の小さな第２変速段とを有する副変速機を備えた無段変速機の制御装置。
3. エンジンと駆動輪との間に配置され、変速比を無段階に変化させることができる無段変速機の制御方法であって、
   前記エンジンに対してトルクダウン要求中に、前記無段変速機でダウンシフトするときの変速速度は、非トルクダウン要求中に前記無段変速機でダウンシフトするときの変速速度よりも遅くする無段変速機の制御方法。

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