JP2005351358A - 車両の発進摩擦要素制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】副変速機の変速時の変速ショックを低減する車両の発進摩擦要素制御装置を提供すること。
【解決手段】エンジン１とトロイダル式無段変速機４０との間に前後進切換機構３０を配置し、トロイダル式無段変速機４０と前後進切換機構３０とに直列に配置され少なくとも低速段と高速段との間で切り換え可能な副変速機２０を設ける。トランスミッションコントローラ６２はこの副変速機２０が変速開始した後に、前後進切換機構３０の前進クラッチ３１をスリップ状態にするようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、副変速機を付加した無段変速機に接続した発進摩擦要素の伝達トルクを制御する車両の発進摩擦要素制御装置の技術分野に関する。

この種の技術としては、発進時に副変速機を低速段にし、その後の走行状態に応じて高速段にすることにより、発進時にはトルクコンバータを用いることなくクリープ走行機能やトルク増大機能を、また通常走行時には良好な伝動効率を得ようとするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３５３５３号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、副変速機の変速時に出力トルクの急増により変速ショックが生じてしまうという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、副変速機の変速時の変速ショックを低減する車両の発進摩擦要素制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明では、エンジンと無段変速機との間に発進摩擦要素を配置した車両の発進摩擦要素制御装置において、無段変速機と発進摩擦要素とに直列に配置され少なくとも低速段と高速段との間で切り換え可能な副変速機と、副変速機が変速開始した後に発進摩擦要素をスリップ状態にするように制御するスリップ制御手段と、を備えた。

本発明では、車両の発進摩擦要素制御装置にあっては、無段変速機に付加された副変速機が変速するにあたって、この変速時の変速ショックを低減できる。

以下、本発明の車両の発進摩擦要素制御装置を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。

まず、本実施例１の発進摩擦要素制御装置の構成を説明する。

図１は本実施例１の発進摩擦要素制御装置を備えたトロイダル式無段変速機搭載車の構成を示すシステム図である。

トロイダル式無段変速機搭載車は、エンジン１と、高速段と低速段との間で切り換え可能な副変速機２０と、発進クラッチを有する前後進切換機構３０と、入出力間で無段変速するトロイダル式無段変速機４０と、を備えている。

エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等からなり、このエンジン出力軸２が副変速機２０に連結されている。

副変速機２０は、複数のギヤ比間で切り換え可能な単純遊星歯車２３と、エンジン１からの動力を前後進切換機構３０へ高速段用ダンパ２７を介してほぼそのままの回転数で伝える高速段を選択するための高速段選択クラッチ２４と、エンジン１からの動力を減速した回転数で伝える低速段を選択するためのワンウェイクラッチ２５と、を備えている。

単純遊星歯車２３は、サンギヤ２３ｓと、このサンギヤ２３ｓの外周でこれと噛み合う複数のピニオン２３ｐと、ピニオン２３ｐに噛み合うリングギヤ２３ｒと、ピニオン２３ｐを回転自在に支持するキャリア２３ｃと、を備えている。サンギヤ２３ｓは、エンジン出力軸２と一体回転するハウジング２１に高速段用ダンパ２７及び低速段用ダンパ２８を介して連結され、リングギヤ２３ｒは、ワンウェイクラッチ２５を介して中空固定軸２６にそれぞれ連結されている。また、キャリア２３ｃは、高速段用ダンパ２７及び高速段選択クラッチ２４を介してハウジング２１に連結されるとともに、副変速機出力軸でもあるクラッチ入力軸２９にも連結されている。なお、ハウジング２１は、エンジン出力軸２に、これと一体のドライブプレート２２を介して接続される。

高速段選択クラッチ２４は、ハウジング２１側に連結されたドライブ側部分と、キャリア２３ｃ側に連結されたドリブン側部分との間に複数のプレートが介在されて構成される。この高速段選択クラッチ２４は、トランスミッションコントローラ６２により制御され、図示しないピストンにクラッチ油圧を作用させてプレートを押圧することにより、クラッチ入力軸２９をエンジン出力軸２と一体となって回転させる締結状態（高速段選択状態）と、ピストンに作用するクラッチ油圧を排出することによりワンウェイクラッチ２５を作用させて、エンジン１からの動力を減速してクラッチ入力軸２９に伝達する解放状態（低速段選択状態）と、に切り換え可能とされている。

なお高速段用ダンパ２７は、このダンパ特性を上記の高速段選択状態で要求される特性に設定し、低速段用ダンパ２８は、上記の低速段選択状態で要求される特性に設定されている。

前後進切換機構３０は、回転方向やギヤ比が切り換え可能な単純遊星歯車３３と、前進時に締結し本発明の発進摩擦要素を構成する前進クラッチ３１と、後退時に締結し同じく本発明の発進摩擦要素としての後退ブレーキ３２と、を備えている。

単純遊星歯車３３は、クラッチ出力軸３４と一体のCVT入力軸４５と同心上で回転するサンギヤ３３ｓと、このサンギヤ３３ｓの外周でこれと噛み合う複数のピニオン３３ｐと、ピニオン３３ｐに噛み合うリングギヤ３３ｒと、ピニオン３３ｐを回転自在に支持するキャリア３３ｃと、を備えている。サンギヤ３３ｓは前進クラッチ３１のドリブン側部分およびクラッチ出力軸３４に、またキャリア３３ｃは後退ブレーキ３２の被固定側部分に、またリングギヤ３３ｒは前進クラッチ３１のドライブ側部分にそれぞれ連結されている。

前進クラッチ３１は、クラッチ入力軸２９に連結されたドライブ側部分とクラッチ出力軸３４に連結されたドリブン側部分との間に複数のプレートが介在されて、図示しないピストンにクラッチ油圧を作用させることによりプレートを押圧して入出力間で動力伝達可能となる締結状態と、ピストンに作用するクラッチ油圧を排出することにより出力側部分に動力を伝達不能となる解放状態と、に切り換え可能に構成される。

後退ブレーキ３２は、変速機ケース３５の内側固定部分とキャリア３３ｃに連結された被固定側部分との間に複数のプレートが介在され、図示しないピストンにブレーキ油圧を作用させることによりプレートを押圧して被固定側部分に一体のキャリア３３ｃを回転不能に固定する締結状態と、ピストンに作用するブレーキ油圧を排出することにより被固定側部分およびキャリア３３ｃを回転可能にする解放状態と、に切り換え可能に構成される。

トロイダル式無段変速機４０は、本発明の変速機構を構成し、この入出力軸間の変速比を無段で変更するものであり、２組のトロイダル式無段変速機構４１ａ、４１ｂとを有する。これらのトロイダル式無段変速機構４１ａ、４１ｂは、クラッチ出力軸３４と一体のCVT入力軸４５に連結された一対の入力ディスク４２ａ、４２ｂと、これら間にCVT入力軸４５と同軸配置したCVT出力軸４６に連結された一対の出力ディスク４３ａ、４３ｂと、これらの入出力ディスク間に配置されて傾きが変えられることにより変速可能に動力を伝達する複数のパワーローラ４４ａ、４４ｂを備えている。CVT出力軸４６の両出力ディスク４３ａ、４３ｂ間には、出力ギヤ４７が設けられ、これと噛み合う第１トランスファギヤ４９、これと一体の伝達軸４８に設けられた第２トランスファギヤ５０、これに噛み合う第３トランスファギヤ５１を介して、第３トランスファギヤ５１と一体でかつCVT入力軸４５と同心の変速機出力軸５２にトロイダル式無段変速機構４１ａ、４１ｂで変速した動力を伝達可能としてある。

変速機出力軸５２は、図示しないファイナルドライブ等を介して図示しない駆動輪に連結される。

また、トロイダル式無段変速機搭載車は、エンジン１を制御するエンジンコントローラ６１と、副変速機２０、前後進切換機構３０、トロイダル式無段変速機構４１ａ、４１ｂへの油の給排を行う油圧コントロールユニット６３を制御するトランスミッションコントローラ６２と、これらのコントローラ６１、６２に接続されたセンサ類と、を備えている。

センサ類としては、エンジンコントローラ６１にはエンジン出力軸の回転速度を検出するエンジン回転数センサ６４と、図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサが接続される。また、トランスミッションコントローラ６２には、車両速度を検出する車速センサ６５、クラッチ入力軸２９の回転数を検出するクラッチ入力軸回転数センサ６６、および副変速機２０の油温を検出する油温センサ６７が接続される。なお、エンジンコントローラ６１からトランスミッションコントローラ６２へはエンジン回転数情報及びアクセル開度センサ情報が入力される。

次に、作用を説明する。
［車両停止時］

エンジン１が停止しているときは、オイルポンプ（図示せず）が駆動されないので油圧を発生しないため、高速段選択クラッチ２４、前進クラッチ３１、後退ブレーキ３２ともに解放状態にあり、かつトロイダル式無段変速機構４１ａ、４１ｂも動力伝達不能な状態となっている。

エンジン１が稼動しているときは、オイルポンプが駆動されて圧油を油圧コントロールユニット６３へ供給している。油圧コントロールユニット６３は、図示しないセレクトレバーがＰ（パーク）位置やＮ（ニュートラル）位置といった非走行位置にあるときは、前進クラッチ３１および後退ブレーキ３２へ圧油を供給せず、これらを解放状態に保ち続ける。したがって、エンジン出力軸２の駆動力はCVT入力軸４５には伝わらず、トロイダル式無段変速機構４１ａ、４１ｂが回転されることはない。この結果、駆動輪には駆動力が作用しない。
［車両発進時］

エンジン１が稼動状態にあって、セレクトレバーがＤ（ドライブ）位置やＲ（リバース）といったの走行位置に移動させられたときは、トランスミッションコントローラ６２が、油圧コントロールユニット６３内の図示しないバルブを切り換えて、高速段選択クラッチ２４を解放し低速段選択の状態にし、また前進クラッチ３１又は後退ブレーキ３２のうちセレクト位置に対応する発進摩擦要素へ圧油を供給し始めるように制御する。このとき、発進摩擦要素へ供給される油圧の大きさは、当初、設定時間経過するまでは完全締結圧より低い油圧とされ、発進摩擦要素をスリップ状態とする。これにより、発進摩擦要素が高圧で急激に締結されることにより生じる締結ショックを回避しながら、エンジンから出力された動力の一部を熱に変え、残りの動力をトルク増大してクラッチ出力軸３４に出力する。
［前進走行及び後退走行］

車両が発進した後、設定時間が経過すると、トランスミッションコントローラ６２が油圧コントロールユニット６３のバルブを制御して発進摩擦要素への供給油圧をクラッチ入出力回転数差に応じて高めていき、最終的に発進摩擦要素でのクラッチ締結トルクがエンジントルク以上となるように発進摩擦要素をスリップなしの完全締結状態にする。

またトランスミッションコントローラ６２が、エンジンコントローラ６１や車速センサ６５からのアクセル開度情報や車速情報等に応じて油圧コントロールユニット６３のバルブを制御して高速段選択クラッチ２４を解放又は締結をして、低速段選択状態又は高速段選択状態にする。

この状態での前進走行又は後退走行では、トロイダル式無段変速機４０は、車速センサ６５やエンジン回転数センサ６４からの車速情報やアクセル開度情報等に応じてパワーローラ４４ａ、４４ｂの傾きを変えることでその変速比を変更して入出力間の変速を行い、この変速した駆動力を駆動輪へ伝える。

なお、エンジン１の稼動中は、この動力が高速段用ダンパ２７や低速段用ダンパ２８によりその振動を減衰されてクラッチ入力軸２９に伝えられる。

図２はトランスミッションコントローラ６２で実行される、副変速機２０における低速段選択から高速段選択への変速時の制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説目する。

ステップＳ１では、副変速機２０が高速段選択クラッチ２４の締結を開始し、低速段選択から高速段選択へ変速中であるかどうかを判断し、YESの場合は変速ショックを低減する処理を開始するためにステップＳ２へ移行し、NOの場合は変速ショックを低減する処理を行わずに、高速段選択クラッチ２４の締結が開始されるまで待機する。

ステップＳ２では、エンジン回転数センサ６４及び油温センサ６７からエンジン回転数情報と油温情報を取得し、それらの情報を元に変速開始からイナーシャフェーズに入るまでの所定時間をたとえば図３に示すマップから読み取り、読み取った所定時間が経過するまで変速ショック低減の処理を待機してステップＳ３へ移行する。なお、図３は、エンジン回転数と発進摩擦要素の制御開始時間（所定時間）との関係を示し、変速開始からイナーシャフェーズに入るまでの時間となる発進摩擦要素の制御開始時間はエンジンの回転数が大きいほど長くなるように、また油温が高いほど短くなるように推定される。

ステップＳ３では、前進クラッチ３１又は後退ブレーキ３２といった発進摩擦要素の完全締結に必要な締結圧の大きさを記憶し、ステップＳ４へ移行する。

ステップＳ４では、エンジン回転数情報、クラッチ入力軸回転数情報、高速段選択クラッチの締結デューティ比情報、油温情報を取得し、ステップＳ５へ移行する。なお、高速段選択クラッチの締結デューティ比は高速段選択クラッチ２４の締結圧の変化量により推定される。

ステップＳ５では、ステップＳ４で取得した各情報を元に、発進摩擦要素締結圧を制御し、ステップＳ６へ移行する。ここでの発進摩擦要素締結圧は、高速段選択クラッチ締結時のイナーシャフェーズにおける変速ショックのエネルギーを発進摩擦要素をスリップさせて熱に変換できる締結圧であり、高速段クラッチ締結デューティ比変化量が大きいほど、発進摩擦要素締結圧を低くしてスリップ量を大きく、また油温が高いほどデューティ比変化量が大きくなるように制御する。

ステップＳ６では、エンジン回転数とクラッチ入力軸回転数の差が、設定値N以下であるか否かを判断する。YESの場合はイナーシャフェーズの終了、又は終了間近であるので、ステップＳ７へ移行し発進摩擦要素締結圧をステップＳ３で記憶した値に戻し、再度高速段選択クラッチ２４の締結が開始するまで待機する。NOの場合はイナーシャフェーズの段階であるので、ステップＳ４へ移行し、処理を繰り返す。

図４は変速機出力軸５２へ伝達されるトルク、エンジン回転数、クラッチ入力軸回転数、高速段選択クラッチ２４の変速状況、及び発進摩擦要素締結圧の関係を、従来技術によるものと本実施例によるものとを比較して示すタイムチャートであり、以下にそれぞれについて説明する。なお、同図において、上半部は従来技術による発進摩擦要素制御のタイムチャートを、また下半部は本実施例による発進摩擦要素制御のタイムチャートをそれぞれ示している。また、同図中、変速機出力軸トルク、エンジン回転数、クラッチ入力軸回転数、高速段選択クラッチ変速状況、及び発進摩擦要素締結圧の大きさは実際の大きさではなく、それらの変化の傾向を模式的に示すものである。

従来技術での発進摩擦要素制御では、高速段選択クラッチ２４が変速する場合でも、発進摩擦要素締結圧を減少させないので、高速段選択クラッチ２４を低速段選択状態から高速段選択状態に切り換えるための変速を開始してある時間が経過してイナーシャフェーズに入ると、駆動側の回転部分の回転数が低下させられる結果、駆動側イナーシャによる回転エネルギーが被駆動側へ放出されることにより変速機出力軸５２側で出力トルクが急増し変速ショックを生じる。

これに対し、本実施例１の発進摩擦要素制御では、変速機出力軸５２側で出力トルクが急増するイナーシャフェーズ時、すなわち変速開始から所定時間経過時に、発進摩擦要素の締結圧を減少させスリップ状態にするので、駆動側イナーシャの回転エネルギーの一部を熱エネルギーとして放出する。したがって、出力軸トルクの急増が抑制しされ変速ショックが緩和されることになる。

次に本実施例１の車両の発進摩擦要素制御装置の効果を説明する。

（１）高速段選択クラッチ２４が低速段選択状態から高速段選択状態へ変速開始しイナーシャルフェーズに入ると、発進摩擦要素をスリップさせるようにしたので、発進摩擦要素の上流側となる駆動側回転部分の回転エネルギーの一部を熱エネルギーとして放出する。したがって、変速機出力軸５２の出力トルクの急増を抑制し変速ショックを緩和することができる。

（２）高速段選択クラッチ２４が低速段選択状態から高速段選択状態へ変速開始しイナーシャルフェーズに入る時間をエンジン回転数と油温により推定するようにしたので、エンジン回転数と油温に応じて適当な時間から発進摩擦要素をスリップさせることができる。したがって、イナーシャフェーズにおける変速軸出力軸側のトルクの急増見込まれる分だけ発進摩擦要素のスリップにより熱エネルギーに変換して放出するので、イナーシャフェーズにおける変速ショックを緩和すると共に効率のよい動力伝達をも確保できる。

（３）イナーシャフェーズにおける変速機出力軸５２側の出力トルクの増加量は、高速段選択クラッチ２４が低速段選択状態から高速段選択状態へ変速していく変化量、つまり高速段選択クラッチ２４の締結デューティ比の変化量に関係するようにしたので、高速段選択クラッチ２４の締結デューティ比に応じて、発進摩擦要素の締結圧を制御する。また油温が低いと油圧回路の応答性が良くなく、発進摩擦要素の締結圧は制御値と実際値とに差がでるので、油温に応じて締結圧を制御するようにした。したがって、イナーシャフェーズにおける駆動側回転部分の回転エネルギーの一部を発進摩擦要素のスリップにより熱エネルギーとして放出するので、イナーシャフェーズでの変速ショックを緩和すると共に効率のよい動力伝達をも確保できる。

以上、本発明の車両の発進摩擦要素制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加は許容される。

たとえば、発進摩擦要素要素のスリップ制御は変速開始語の所定時間を経てから開始するようにしたが、変速直後にも若干スリップさせ所定時間経過後はさらに大きくスリップさせるようにしてもよい。

また、副変速機が高速段から低速段に変速するときであって、アクセルペダルを踏み込んだ変速時にあっても発進摩擦要素をスリップするように制御してもよく、この場合、発進摩擦要素のスリップによりエンジン１に作用する負荷を減少させてエンジン駆動側回転部分の回転数の上昇を促進させることで被駆動側の回転部分の引き込みによる変速ショックを低減させることが可能となる。

実施例１では、発進摩擦制御装置をトロイダル式無段変速機搭載車の前進クラッチと後退ブレーキの締結制御に適用する例を示したが、有段自動変速機搭載車やベルト式無段変速機搭載車や自動ＭＴ搭載車やハイブリッド車や電気自動車等、要するに発進時に締結し駆動源からの入力トルクを伝達するクラッチやブレーキといった摩擦要素を有する様々な車両に適用することができる。

実施例１に係る、発進摩擦要素制御装置を備えたトロイダル式無段変速機を示すシステム図である。 実施例１に係る、発進摩擦要素制御装置にて実行される発進摩擦要素制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１に係る、エンジン回転数と油温から決定する発進摩擦要素制御開始時間のマップである。 従来技術の発進摩擦要素制御、及び実施例１に係る発進クラッチ制御のタイムチャートある。

符号の説明

１ エンジン
２０ 副変速機
２３ 単純遊星歯車
２４ 高速段選択クラッチ
２５ ワンウェイクラッチ
２７ 高速段用ダンパ
２８ 低速段用ダンパ
３０ 前後進切換機構
３１ 前進クラッチ
３２ 後退ブレーキ
３３ 単純遊星歯車
４０ トロイダル式無段変速機
４１ａ、４１ｂ トロイダル式無段変速機構
４２ａ、４２ｂ 入力ディスク
４３ａ、４３ｂ 出力ディスク
４４ａ、４４ｂ パワーローラ
４５ CVT入力軸
４６ CVT出力軸
４９ 第１トランスファギヤ
５０ 第２トランスファギヤ
５１ 第３トランスファギヤ
６１ エンジンコントローラ
６２ トランスミッションコントローラ
６３ 油圧コントロールユニット

Claims (7)

1. エンジンと無段変速機との間に発進摩擦要素を配置した車両の発進摩擦要素制御装置において、
   前記無段変速機と前記発進摩擦要素とに直列に配置され少なくとも低速段と高速段との間で切り換え可能な副変速機と、
   前記副変速機が変速開始した後に、前記発進摩擦要素をスリップ状態にするように制御するスリップ制御手段と、
   を有することを特徴とする車両の発進摩擦制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の発進摩擦制御装置において、
   前記スリップ制御手段は、前記副変速機が変速開始した後、所定時間経過したとき前記発進摩擦要素をスリップ状態にすることを特徴とする車両の発進摩擦制御装置。
3. 請求項２に記載の車両の発進摩擦要素制御装置において、
   前記スリップ制御手段は、エンジン回転数が大きいほど、前記所定時間を長くすることを特徴とする車両の発進摩擦制御装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の車両の発進摩擦要素制御装置において、
   前記スリップ制御手段は、油温が高いほど、前記所定時間を短くすることを特徴とする車両の発進摩擦制御装置。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の車両の発進摩擦要素制御装置において、
   前記スリップ制御手段は、前記副変速機の変速中の変速比変化率が大きいほど、前記発進摩擦要素のスリップ量を大きくすることを特徴とする車両の発進摩擦要素制御装置。
6. 請求項５に記載の車両の発進摩擦要素制御装置において、
   前記スリップ制御手段は、油温が高いほど、前記発進摩擦要素のスリップ量を大きくすることを特徴とする車両の発進摩擦要素制御。
7. 請求項５に記載の車両の発進摩擦要素制御装置において、
   前記スリップ制御手段は、前記副変速機を高速段と低速段との間で切り換える摩擦要素の締結圧変化量が大きいほど、前記変速比変化率が大きいと推定することを特徴とする車両の発進摩擦要素制御装置。
   

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