WO2016125379A1

WO2016125379A1 - 自動変速機の制御装置

Info

Publication number: WO2016125379A1
Application number: PCT/JP2015/083974
Authority: WO
Inventors: 大悟岸; 佐藤　勝則
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2016-08-11
Also published as: US10436312B2; CN107110343A; CN107110343B; JPWO2016125379A1; JP6327369B2; US20180128367A1

Abstract

　本発明は、エンジン（１）からの動力を変速して駆動輪（５）に伝達するベルト式無段変速機（４）の変速比を油圧制御するにあたり、アクセルペダルがオフ状態で、かつ、エンジン回転数が所定値以下のときは、変速速度を所定値以下に制限することとした自動変速機の制御装置に関する。本発明は、これにより、アクセルオフ状態での変速時に、運転者に違和感を与えることを回避可能となる。

Description

自動変速機の制御装置

　本発明は、自動変速機の制御装置に関する。

　自動変速機の制御装置として、例えば特許文献１に記載のようなものが知られている。この公報には、アクセルオフ時の目標エンジン回転数をエンジン負荷により切り替え、スロットル開度が大きいときは目標エンジン回転数を高回転とし、スロットル開度が小さいときは目標エンジン回転数を低回転に設定することで、過度のエンジンブレーキ力の発生を抑制している。

特許第３８７０６７６号公報

　しかしながら、例えばベルト式無段変速機に上記制御を適用すると、アクセルオフ状態で目標エンジン回転数を変更する際、ベルト式無段変速機の変速を行うことになる。そうすると、変速速度が速い場合には油圧の振動に起因した車両振動が発生するという問題があった。

　本発明は上記課題に着目し、アクセルオフ状態での変速時に、運転者に違和感を与えることを回避可能な自動変速機の制御装置を提供することを目的とする。

　この目的のため、本発明では、エンジンからの動力を変速して駆動輪に伝達するベルト式無段変速機の変速比を油圧制御するにあたり、アクセルペダルがオフ状態で、かつ、エンジン回転数が所定値以下のときは、変速速度を所定値以下に制限することとした。

　よって、変速時にベルト式無段変速機の油圧振動を抑制することができ、運転者に違和感を与えることを回避できる。

実施例１の車両の駆動系およびその全体制御システムを示す概略系統図である。実施例１の変速マップである。実施例１の変速速度制限処理を表すフローチャートである。実施例１の変速速度制限処理を表すタイムチャートである。実施例１の変速速度制限処理を実行中にアクセルペダルが踏まれた場合を表すタイムチャートである。実施例１の変速速度制限処理を実行中に目標プライマリ回転数が第1コースト線A1ベースから第2コースト線B1ベースへと切り替えられた場合のタイムチャートである。変速速度制限処理の有無と油圧振動との関係を表すタイムチャートである。

1　　エンジン
4　　無段変速機
5　　駆動輪
6　　プライマリプーリ
7　　セカンダリプーリ
8　　ベルト
22　　エンジンコントローラ
24　　変速機コントローラ
25　　コントロールバルブユニット
27　　アクセルペダル開度センサ
32　　車速センサ
CVT　　バリエータ（ベルト式無段変速機構）
L/U　　ロックアップクラッチ
T/C　　トルクコンバータ

　〔実施例１〕
　図１は、実施例１の自動変速機の制御装置を備えた車両の駆動系およびその全体制御システムを示す概略系統図である。エンジン1は、Vベルト式の無段変速機4を介して駆動輪5に適宜切り離し可能に駆動結合する。

　無段変速機4のバリエータCVTは、プライマリプーリ6と、セカンダリプーリ7と、これらプーリ6,7間に掛け渡したVベルト8（無端可撓部材）とからなるVベルト式無段変速機構である。尚、Vベルト8は複数のエレメントを無端ベルトによって束ねる構成を採用したが、チェーン方式等であってもよく特に限定しない。プライマリプーリ6はトルクコンバータT/Cを介してエンジン1のクランクシャフトに結合し、セカンダリプーリ7はディファレンシャルギヤを介して駆動輪5に結合する。エンジン1からの動力はロックアップクラッチL/Uを備えたトルクコンバータT/Cを経てプライマリプーリ6へ入力され、その後Vベルト8、セカンダリプーリ7を順次経て駆動輪5に伝達し、走行する。

　エンジン動力伝達中、プライマリプーリ6のプーリＶ溝幅を小さくしつつ、セカンダリプーリ7のプーリＶ溝幅を大きくすることで、Vベルト8とプライマリプーリ6との巻き掛け円弧径を大きくすると同時にセカンダリプーリ7との巻き掛け円弧径を小さくする。これにより、バリエータCVTはHigh側プーリ比（High側変速比）へのアップシフトを行う。

　逆にプライマリプーリ6のプーリＶ溝幅を大きくしつつ、セカンダリプーリ7のプーリＶ溝幅を小さくすることで、Vベルト8とプライマリプーリ6との巻き掛け円弧径を小さくすると同時にセカンダリプーリ7との巻き掛け円弧径を大きくする。これにより、バリエータCVTはLow側プーリ比（Low側変速比）へのダウンシフトを行う。

　バリエータCVTは、プライマリプーリ6の回転数であるプライマリ回転数Npriを検出するプライマリ回転数センサと、セカンダリプーリ7の回転数であるセカンダリ回転数Nsecを検出するセカンダリ回転数センサとを有し、これら両回転数センサにより検出された回転数に基づいて実変速比を算出し、この実変速比が目標変速比となるように各プーリの油圧制御等が行われる。

　エンジンコントローラ22は、アクセルペダル踏み込み量（アクセルペダル開度）APOを検出するアクセルペダル開度センサ27からの信号が入力され、エンジン1を出力制御する。変速機コントローラ24は、アクセルペダル開度センサ27からの信号、車速センサ32からの信号、レンジ位置信号33からの信号及びエンジンコントローラ22からのトルク信号に基づいて、バリエータCVTの変速制御を行う。バリエータCVTやロックアップクラッチL/Uの制御は、エンジン駆動される機械式オイルポンプO/Pから供給される油圧に基づいて制御される。

　コントロールバルブユニット25は、変速機コントローラ24からの指令に応動し、機械式オイルポンプO/Pからのオイルを車両要求駆動力対応のライン圧PLに調圧する。また、変速機コントローラ24からのロックアップ指令に応動し、ライン圧PLを適宜トルクコンバータT/Cに供給し、ロックアップクラッチL/Uの締結状態を制御することで、所要に応じて入出力要素間が直結されたロックアップ状態にする。また、変速機コントローラ24からのCVT変速比指令に応動してライン圧PLをプライマリプーリ圧に調圧し、これをプライマリプーリ6へ供給することにより、プライマリプーリ6のV溝幅と、セカンダリプーリ7のV溝幅とを、CVT変速比が変速機コントローラ24からの指令に一致するよう制御して変速機コントローラ24からのCVT変速比指令を実現する。また、変速機コントローラ24からのクランプ力指令に応じてライン圧PLをセカンダリプーリ圧に調圧し、これをセカンダリプーリ7に供給することにより、セカンダリプーリ7がVベルト8をスリップしないよう挟圧する。

　次に変速制御処理について説明する。図２は実施例１の変速マップである。実施例１の車両は、所定車速以上の走行時には、ロックアップクラッチL/Uを締結し、エンジン1の回転数を直接プライマリプーリ6に伝達して走行する。よって、以下の説明で用いるプライマリプーリ6のプライマリ回転数Npriと、エンジン回転数Neとは実質的に同じ回転数で回転しているものとして説明する。

　変速機コントローラ24は、図２に示す予め設定された変速マップを参照しながら、車両の運転状態（実施例１では車速VSP、プライマリ回転数Npri、アクセルペダル開度APO）に応じて、無段変速機4を制御する。この変速マップでは、従来のベルト式無段変速機の変速マップと同様に、アクセルペダル開度APO毎に変速線が設定されており、無段変速機４の変速はアクセルペダル開度APOに応じて選択される変速線に従って行われる。尚、目標変速比が決定されると、現在の車速VSPに基づいて目標エンジン回転数が設定され、エンジン回転数が目標エンジン回転数となるように変速比が制御される。

　ここで、変速マップ中において、アクセルペダル開度APOが０のいわゆるコースト走行状態では、目標プライマリ回転数Npri*が低めに設定された第1コースト線A1と、第1コースト線A1よりも若干高めの目標プライマリ回転数Npri*が設定された第2コースト線B1とが設定されている。変速機コントローラ24内には、走行状態に基づいて強めのエンジンブレーキ力が要求されているかを判断するエンジンブレーキ力判断部を有する。例えば、マニュアルモード等、エンジンブレーキ力の発生を意図したモードか、通常の燃費を優先するモードか、といった判定をする。そして、エンジンブレーキ力が必要と判断したときは、アクセルオフ時目標回転数補正制御を作動させ、第2コースト線B1に基づいて目標プライマリ回転数Npri*を算出する。

　これにより、プライマリ回転数Npriを高めにすることができ、エンジンブレーキ力を確保する。一方、エンジンブレーキ力が不要と判断したときは、アクセルオフ時目標回転数補正制御を終了し、第1コースト線A1に基づいて目標プライマリ回転数Npri*を算出する。これにより、プライマリ回転数Npriを低めにすることができ、不要なエンジンブレーキ力の発生を回避する。

　〔変速速度制限処理〕
　無段変速機4の変速比を制御する際、車速VSPとアクセルペダル開度APOに基づいて目標プライマリ回転数Npri*を設定し、目標プライマリ回転数Npri*を達成可能な変速比となるようにプライマリプーリ6及びセカンダリプーリ7のプーリ圧を制御する。また、目標プライマリ回転数Npri*は、アクセルペダル開度APOが大きいほど高く設定されている。よって、目標プライマリ回転数Npri*を小さくするときは、変速比をハイ側に変速させてエンジン回転数Neを低下させる。これにより、エンジン回転数Neを低めに設定できるため、過剰なエンジンブレーキの発生を抑制し、運転者に与える違和感を回避している。

　図７（ａ）は目標プライマリ回転数Npri*を低下させたときの各油圧の状態を表すタイムチャートである。目標プライマリ回転数Npri*を変速速度に制限を与えることなく低い回転数に変更すると、バリエータCVTの変速速度が速くなる。ハイ側への変速速度を確保するには、セカンダリプーリ7に一気にプーリ油圧を供給しなければならない。ここで、バリエータCVTには機械式オイルポンプO/Pから油圧が供給されており、エンジン回転数Neの低下に伴ってポンプ吐出流量は低下する。また、アクセルペダルがOFFであるため、ライン圧も低めに設定されている。そうすると、オイルポンプ吐出圧に振動が生じ、この振動に起因して各プーリ圧も振動すると共に、ロックアップクラッチL/Uのロックアップ圧も振動し、駆動輪に前後加速度振動が生じることで運転者に違和感を与えるおそれがあった。

　そこで、実施例１では、アクセルペダルがOFF時に目標プライマリ回転数Npri*を低下させる際、変速速度を制限することで、セカンダリプーリ7で消費されるセカンダリプーリ圧の変化を抑制し、ポンプ吐出圧の振動を抑制することで、振動に伴う違和感を回避することとした。

　図３は実施例１の変速速度制限処理を表すフローチャートである。ここで、通常の変速比制御に基づいて算出される目標プライマリ回転数をNpri*con、変速速度制限時目標プライマリ回転数をNpri*lim、本制御フローで最終的に決定された目標プライマリ回転数をNpri*と記載する。尚、通常の変速比制御により算出される通常の目標プライマリ回転数Npri*conには、アクセルオフ時目標回転数補正制御により補正された値も含むものとする。

　ステップS1では、目標プライマリ回転数Npri*が所定値Npri1以下か否かを判定し、所定値Npri1以下のときはステップS2に進み、所定値Npri1よりも大きいときはステップS16に進んで変速速度制限フラグFlimを０にセットし、ステップS17に進んでNpri*＝Npri*conに設定する。尚、所定値Npri1よりも高回転のときに変速速度を制限すると、いつまでも過剰なエンジンブレーキ力が生じるおそれがあるからである。言い換えると、所定値Npri1以下で変速速度を制限しても、過剰なエンジンブレーキ力の発生に伴う違和感を運転者に与えることはない。
　ステップS2では、アクセルペダルがON（踏み込んでいる）か否かを判断し、アクセルペダルがOFFのときはステップS3へ進み、ONのときはステップS7に進む。

　ステップS3では、変速速度を制限した変速速度制限時目標プライマリ回転数Npri*limを演算する。この演算では、例えば通常の目標プライマリ回転数Npri*conにローパスフィルタ等のフィルタリング処理を行うことで変速速度を制限してもよいし、予め設定した所定変速速度以下となるようにリミッタ処理を行うことで変速速度を制限してもよく、特に限定しない。
　ステップS4では、変速速度制限時目標プライマリ回転数Npri*limがNpri*con以上か否かを判断し、Npri*con以上のときはステップS5に進んで変速速度制限フラグFlimを１にセットする。一方、Npri*con未満のときはステップS16に進み、変速速度制限フラグFlimを０にセットし、ステップS17に進んでNpri*=Npri*conに設定する。
　ステップS6では、Npri*=Npri*limに設定し、変速速度を制限しつつ変速制御を行う。これにより、変速に伴う油圧振動を抑制できる。

　ステップS7では、変速速度制限フラグFlimが１か否かを判断し、１のときは、変速速度制限処理が実行されていると判断してステップS8に進み、０のときはステップS16，S17に進んで通常の変速制御を実行する。尚、ステップS7は、アクセルペダルが踏まれた状態で移行するステップである。
　ステップS8では、現在の目標プライマリ回転数Npri*を記憶し、目標プライマリ回転数記憶値Npri*memとして設定する。
　ステップS9では、目標プライマリ回転数記憶値Npri*memがNpri*con以上か否かを判断し、Npri*con以上のときはステップS10に進み、Npri*con未満のときはステップS16，S17に進んで通常の変速制御を実行する。
　ステップS10では、アクセルペダルが踏まれた状態が所定時間T1継続したか否かを判断し、所定時間T1が経過していなければ、ステップS15に進んで目標プライマリ回転数Npri*を目標プライマリ回転数記憶値Npri*memに設定する。言い換えると、変速速度制限処理を実行中にアクセルペダルが踏まれた場合は、所定時間T1だけ変速比を維持させる。

　すなわち、コースト走行中であってエンジン回転数Neがアイドリング回転数より高い場合には、エンジン1への燃料噴射を停止し、燃費の改善を図っている。しかし、アクセルペダルが踏み込まれると、エンジン1の燃料噴射が再開され、エンジン1側からトルクが出力される。この状態でバリエータCVTが同時に変速を行うと、エンジン1の燃料噴射再開に伴うショックが増大するおそれがある。そこで、エンジン1の燃料噴射が再開される場面では、変速比を維持することでショックを回避する。

　ステップS12では、Npri*memからNpri*conへ移行するときの移行時目標プライマリ回転数Npri*crを演算すると共に、Npri*crがNpri*con以上か否かを判断し、Npri*con以上のときはステップS13に進み、Npri*con未満のときはステップS16、S17に進んで通常の変速制御に移行する。

　ステップS13では、目標プライマリ回転数Npri*をNpri*crから所定回転数N1だけ減算した値に設定（Npri*＝Npri*cr－N1）する。また、Npri*を設定後、次回のNpri*crを今回のNpri*（＝Npri*cr－N1）に置換する。

　次に、上記フローチャートに基づく作用について説明する。図４は実施例１の変速速度制限処理を表すタイムチャートである。本タイムチャートの初期状態は、アクセルペダルがOFFで、アクセルオフ時目標回転数補正制御によって目標プライマリ回転数Npri*が第2コースト線B1に基づく高めの回転数に設定された状態とする。
　時刻ｔ１において、アクセルオフ時目標回転補正制御が終了すると、Npri*を第1コースト線A1に基づく低めの回転数に移行させる。このとき、Npri*は所定値Npri1よりも高い回転数であり、特に変速速度に制限は無く、エンジンブレーキ力が作用し続けるといった違和感を与えることは無い。
　時刻ｔ２において、Npri*が所定値Npri1以下となると、変速速度制限フラグFlimが１にセットされ、変速速度の制限が行われる。そして、時刻ｔ３において、Npri*が第1コースト線A1に基づく目標プライマリ回転数Npri*と一致すると、変速速度制限フラグFlimが０にセットされ、通常の変速制御を移行する。

　図７は、変速速度制限処理の有無と油圧振動との関係を表すタイムチャートである。図７（ａ）のように、Npri*が変更された際、特に変速速度を制限しない場合は、オイルポンプ吐出圧が振動し、これに伴い各プーリ油圧及びロックアップクラッチL/Uのロックアップ圧も振動するため、運転者に違和感を与えてしまう。これに対し、図７（ｂ）のように、Npri*が変更された際、変速速度を制限することで、各油圧の振動を抑制することができ、特にロックアップクラッチL/Uのロックアップ圧の振動を排除できる。これにより、運転者に違和感を与えることなく目標プライマリ回転数Npri*を変更できる。

　図５は実施例１の変速速度制限処理を実行中にアクセルペダルが踏まれた場合を表すタイムチャートである。時刻ｔ１、ｔ２までは図４と同じであるため、時刻ｔ２よりも後のみ説明する。
　時刻ｔ２１において、アクセルペダルが踏み込まれると、その時点での目標プライマリ回転数Npri*が維持され、目標プライマリ回転数記憶値Npri*memが所定時間T1の間、維持される。この間に、エンジン1の燃料噴射が再開されるものの、変速比が維持されているため、燃料噴射再開に伴うショック等を十分に抑制できる。
　時刻ｔ２２において、所定時間T1が経過すると、維持された目標プライマリ回転数記憶値Npri*memから通常の目標プライマリ回転数Npri*conに所定回転数N1ずつ近づいていき、通常の変速制御へと移行する。

　図６は実施例１の変速速度制限処理を実行中に目標プライマリ回転数が第2コースト線B1ベースから第1コースト線A1ベースへ切り替えられ、更に移行している途中で第2コースト線B1ベースへと切り替えられた場合のタイムチャートである。時刻ｔ１、ｔ２までは図４と同じであるため、時刻ｔ２よりも後のみ説明する。
　時刻ｔ３１において、アクセルオフ時目標回転補正制御が再度行われ、第1コースト線A1に基づく目標プライマリ回転数Npri*から第2コースト線B1に基づく目標プライマリ回転数Npri*に変更されると、通常の変速比制御に基づいて算出される目標プライマリ回転数Npri*conは、徐々に上昇を開始する。
　時刻ｔ３２において、現在の変速速度制限時目標プライマリ回転数Npri*limが通常の目標プライマリ回転数Npri*conを下回ると、目標プライマリ回転数Npri*は、Npri*limからNpri*conに切り換えられる。これにより、エンジンブレーキ要求等に基づいてエンジン回転数を上昇させる際、目標プライマリ回転数Npri*が所定値Npri1以下であっても変速速度の制限を掛けることなく上昇させることができ、応答性を確保できる。

　以上説明したように、実施例１にあっては下記に列挙する作用効果が得られる。
　（１）エンジン1からの動力を変速して駆動輪に伝達するバリエータCVT（ベルト式無段変速機）と、
　バリエータCVTの変速比を油圧制御する変速機コントローラ24（変速比制御手段）と、
　アクセルペダルがオフ状態で、かつ、目標プライマリ回転数Npri*（エンジン回転数）が所定値Npri1以下のときは、バリエータCVTの変速速度を所定値以下に制限するステップS3，S4，S5（変速速度制限手段）と、
　を備えた。
　よって、変速時にバリエータCVTの油圧振動を抑制することができ、運転者に違和感を与えることを回避できる。

　（２）ステップS4では、Npri*lim＜Npri*conのとき（変速速度を制限中にエンジン回転数が上昇する方向に変化するとき）は、Npri*をNpri*conに設定する（変速速度の制限を解除する）こととした。
　よって、例えばエンジンブレーキ要求等に基づいてエンジン回転数を上昇させる際、目標プライマリ回転数Npri*が所定値Npri1以下であっても変速速度の制限を掛けることなく上昇させることができ、応答性を確保できる。

　（３）ステップS2，S8では、変速速度を制限中にアクセルペダルが踏み込まれたときは、そのときの変速比であるNpri*memを所定時間T1維持する。
　よって、エンジン1の燃料噴射が再開されたとしても、変速比が維持されているため、燃料噴射再開に伴うショック等を十分に抑制できる。

　（他の実施例）
　実施例１では、エンジンを動力源として走行する車両に適用した例を示したが、駆動用モータ等を備えたハイブリッド車両に適用してもよい。また、実施例１では、バリエータCVTのみを備えた無段変速機を示したが、副変速機31を備えたベルト式無段変速機に適用してもよい。
　また、実施例１では変速速度制限処理を実行中に目標プライマリ回転数が第2コースト線B1ベースから第1コースト線A1ベースへ切り替えられ、更に移行している途中で第2コースト線B1ベースへと切り替えられた場合を例に説明してきたが、これに限らず他の変速要求、例えば再加速準備やコーナー中の回転保持機能等によりコースト回転数が高められた状態から変速要求の解除に伴ってアップシフトする際にも同様に適用可能である。

Claims

　エンジンからの動力を変速して駆動輪に伝達するベルト式無段変速機と、
　前記ベルト式無段変速機の変速比を油圧制御する変速比制御手段と、
　アクセルペダルがオフ状態で、かつ、エンジン回転数が所定値以下のときは、前記ベルト式無段変速機の変速速度を所定値以下に制限する変速速度制限手段と、
　を備えたことを特徴とする自動変速機の制御装置。
　請求項１に記載の自動変速機の制御装置において、
　前記変速速度制限手段は、変速速度を制限中にエンジン回転数が上昇する方向に変化するときは、前記変速速度の制限を解除することを特徴とする自動変速機の制御装置。
　請求項１または２に記載の自動変速機の制御装置において、
　前記変速速度制限手段は、変速速度を制限中にアクセルペダルが踏み込まれたときは、そのときの変速比を所定時間維持することを特徴とする自動変速機の制御装置。