JP4009053B2 - ベルト式無段変速機のライン圧制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト式無段変速機（以下，ＣＶＴという）のプーリに作用するライン圧を制御して、ベルトに対するプーリの挟持力を調整するライン圧制御装置に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
近年広く実施されているＣＶＴは、ベルトにより連結されたプライマリプーリとセカンダリプーリにオイルポンプから作動油を供給して両プーリの有効径を調整し、車両の走行状態に応じた変速比をもってエンジンからの駆動力を駆動輪側に伝達するように構成されている。又、動力伝達に起因するベルトスリップを防止すべく、両プーリは常にオイルポンプからのライン圧を受けてベルトに対して挟持力を作用させている。スリップ防止の点ではライン圧を高く設定して強い挟持力をベルトに作用させるべきであるが、ライン圧の増加は、オイルポンプを駆動しているエンジンの駆動損失に繋がることから、両プーリ間の伝達トルク（換言すれば、ＣＶＴに入力されるトルク）に応じてライン圧を制御して挟持力を調整することが望ましい。
【０００３】
そこで、例えば特公平５−４８３８６号公報に記載のライン圧制御装置では、スロットル開度とエンジン回転速度とからエンジントルクを算出し、そのエンジントルク（ＣＶＴへの入力トルクと見なす）とＣＶＴの変速比とに基づいて目標ライン圧を設定している。この目標ライン圧には、演算の際の誤差やＣＶＴの機械的な誤差等を見込んでマージンが加算されているが、例えばアクセル急操作によりエンジントルクが急増したときには、ＣＶＴのライン圧を増加させる油圧制御が追従できずに、一時的にベルトスリップを引き起こしてしまう場合がある。
【０００４】
このような状況を想定して目標ライン圧のマージンを増加させると、通常時のオイルポンプによる駆動損失が過大になってしまうことから、例えば特開平４−５０４４０号公報に記載のライン圧制御装置では、ライン圧の制御が追従するまで過渡的にエンジントルクを抑制することにより、目標ライン圧のマージンを増加させることなくベルトスリップの防止を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
エンジントルクの抑制は点火時期のリタード等により行われるが、全ての運転状態で実施可能なわけではなく、例えば冷却水温が低いときには不安定な燃焼状態を引き起こし、又、高回転域では排気温の異常上昇により触媒の損傷を招くことから実施できない。よって、上記した公報記載のライン圧制御装置では、必要な場合に常にエンジントルクが抑制されるとは限らず、ベルトスリップを確実に防止できなかった。
【０００６】
本発明の目的は、ベルトスリップを確実に防止した上で、目標ライン圧のマージンの不当な増加によるオイルポンプの駆動損失を抑制し、もって燃費低減を達成することができるベルト式無段変速機のライン圧制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、エンジンに連結され、変速比を無段階に変更可能なベルト式無段変速機において、ベルトの挟持力を調整可能なライン圧に、余裕量を加味して目標値を設定する目標ライン圧設定手段と、ベルト式無段変速機の運転状態に応じてエンジンの出力を抑制可能なエンジン出力抑制手段と、エンジン出力抑制手段によるエンジン出力抑制可否を判定する判定手段と、判定手段の判定に応じて、エンジン出力抑制不可のとき余裕量を大きい値に切換える切換手段とを備えた。
【０００８】
従って、例えばアクセル急操作によるエンジントルクの立上がりに対してライン圧の増加が遅れたときには、エンジン出力抑制手段にてエンジン出力が抑制されてベルトスリップが防止され、又、エンジン出力抑制手段によりエンジン出力を抑制不可のときには、ライン圧の目標値を設定する際の余裕量が切換手段により大きい値に切換えられるため、ベルト挟持力の増大によりベルトスリップが防止される。そして、このようにトルク抑制不可のときにライン圧の目標値が増加補正され、それ以外のときには目標値が低減されることから、不当なマージンの増加によるオイルポンプの駆動損失が抑制される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化したベルト式無段変速機のライン圧制御装置の一実施形態を説明する。
図１の全体構成図に示すように、車両に搭載されたエンジン１には変速機としてＣＶＴ４が組み合わされている。エンジン１のクランクシャフト１ａはＣＶＴ４のトルクコンバータ５、及び前後進切換用のクラッチ６（詳細な説明は省略する）を介してプライマリプーリ７に接続されている。プライマリプーリ７は無端状ベルト８によりセカンダリプーリ９と連結され、セカンダリプーリ９は２次減速機構１０及びデファレンシャルギア１１を介して駆動輪１２に接続されている。ＣＶＴ４のオイルポンプ１４は図示しない伝達機構を介してエンジン１のクランクシャフト１ａにて回転駆動され、その作動油は油圧制御装置１３によりライン圧として調整された後、油圧制御回路１３の切換に応じて前記プライマリプーリ７及びセカンダリプーリ９の油圧アクチュエータ７ａ，９ａに供給される。
【００１０】
油圧制御装置１３からの作動油の供給状態に応じて油圧アクチュエータ７ａ，９ａにより両プーリ７，９の有効径が変更され、その変速比に応じてエンジン１の駆動力が減速されて駆動輪１２側に伝達される。又、上記のように油圧制御回路１３にて調整されたライン圧を受けて、両プーリ７，９は常にベルト８に対して挟持力を作用させてスリップを防止している。
【００１１】
一方、車室内には図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）２１が設置されており、このＥＣＵ２１によりエンジン１及びＣＶＴ４の総合的な制御が行われる。ＥＣＵ２１の入力側には、エンジン１のスロットルバルブの開度ＴＰＳを検出するスロットルセンサ２２、エンジン１の回転速度Ｎeを検出するエンジン回転速度センサ２３、プライマリプーリ７の回転速度Ｎpを検出するプライマリ回転速度センサ２４、セカンダリプーリ９の回転速度Ｎsを検出するセカンダリ回転速度センサ２５、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ２６、及び各種センサ類が接続され、それらの検出情報が入力されるようになっている。
【００１２】
又、ＥＣＵ２１の出力側には、エンジン１の図示しない点火用のイグナイタや燃料噴射弁等が接続されると共に、ＣＶＴ４の油圧制御装置１３が接続されている。
そして、ＥＣＵ２１はこれらのセンサやスイッチ類からの情報に基づいて、エンジン１の点火時期制御や燃料噴射制御を行うと共に、ＣＶＴ４の変速比制御及びライン圧制御を実行する。
【００１３】
ＣＶＴ４の変速比制御に関しては、セカンダリ回転速度Ｎsから算出した車速Ｖとスロットル開度ＴＰＳとに基づいて目標変速比を設定し、実変速比Ｒ（プライマリ回転速度Ｎp／セカンダリ回転速度Ｎs）がこの目標変速比となるように油圧制御装置３２を制御する。
又、ライン圧制御に関しては、図２の設定手順に従って目標ライン圧Ｐlineを設定し、その目標ライン圧Ｐlineに基づき、実ライン圧が目標ライン圧Ｐlineとなるように油圧制御装置１３を制御する。
【００１４】
以下、この目標ライン圧Ｐlineの設定手順を図２に基づいて詳述すると、まず、エンジン１の仕様等から設定されたマップＡに従って、スロットル開度ＴＰＳとエンジン回転速度ＮeとからマップエンジントルクＴeを算出する。次いで、エンジントルクＴeからエンジン１で駆動される補機類（例えば、エアコンのコンプレッサ等）の駆動損失を減算して、実際にＣＶＴ４に入力されるトルクＴcvtを求め、その入力トルクＴcvtと実変速比Ｒとから基本ライン圧ＰBを算出する。この基本ライン圧ＰBの算出処理は、ＣＶＴ４の仕様等から設定されたマップＢに従って行われるが、ここでは、演算の際の誤差やＣＶＴ４の機械的な誤差等を見込んだマージンを加味することなく、ベルトスリップを防止可能な正味の油圧を基本ライン圧ＰBとして設定する。
【００１５】
その後、得られた基本ライン圧ＰBに対して、マージンとして余裕量ΔＰL又は余裕量ΔＰHを加算して目標ライン圧Ｐlineを算出する（目標ライン圧設定手段）。一方の余裕量ΔＰLは、上記した演算の際の誤差やＣＶＴ４の機械的な誤差等に相当する値であり、他方の余裕量ΔＰHは、後述のようにエンジン１のトルク変化にライン圧制御が追従できなかった場合のベルトスリップを防止するために、上記余裕量ΔＰLに所定値を加算した値であり、当然ながら両者の関係はΔＰH＞ΔＰLとなる。何れの余裕量ΔＰL，ΔＰHを適用するかは、エンジン１側の制御で設定されるトルク抑制不可フラグＦに応じて決定する。即ち、トルク抑制不可フラグＦがクリアされているときには小側の余裕量ΔＰLを適用し、トルク抑制不可フラグＦがセットされているときには大側の余裕量ΔＰHを適用する（切換手段）。そして、補正後の目標ライン圧Ｐlineに基づいてＣＶＴ４の実ライン圧を油圧制御装置３２に制御させる。
【００１６】
一方、エンジン１の点火時期制御や燃料噴射制御に関しては通常と同様であり、詳細は説明しないが、エンジン１の運転状態に応じて設定された燃料噴射量や点火時期に基づいて実行される。加えて本実施形態では、上記したライン圧制御によるベルト８の挟持力が不足したときに、ベルトスリップを防止すべく点火時期のリタードによりエンジントルクを抑制する。
【００１７】
例えば運転者のアクセル急操作によりエンジントルクが急増したとき、その変化は上記のようにスロットル開度ＴＰＳから求めたエンジントルクＴeを介して目標ライン圧Ｐlineに反映されるものの、エンジントルクの立上がりに対して油圧制御装置１３によるライン圧の増加が遅れることから、過渡的にＣＶＴ４の伝達可能なトルクをエンジントルクが上回ってベルトスリップが引き起こされる。このような状況において、ＥＣＵ２１はライン圧の制御が追従するまで過渡的に点火時期をリタードさせ、エンジントルクを抑制してベルトスリップを防止する（エンジン出力抑制手段）。
【００１８】
この点火時期のリタードはエンジン１の運転状態によっては実行不能な場合があり、例えば、エンジン１の冷却水温が低いときには、点火リタードにより燃焼状態が不安定になることから実行できず、又、高回転域での運転時には、点火リタードにより排気温が異常上昇して触媒の損傷を引き起こす虞があることから実行できない。このようなトルク抑制不能な状況においてＥＣＵ２１はトルク抑制不可フラグＦをセットし（判定手段）、このフラグＦに呼応してＣＶＴ４側では、上記のように目標ライン圧Ｐlineの算出に適用される余裕量をΔＰLからΔＰH切換えて、目標ライン圧Ｐlineを増加補正する。
【００１９】
このトルク抑制不可フラグＦに応じた目標ライン圧Ｐlineの設定状況を図３のタイムチャートに基づいて説明する。
エンジン１が点火リタードを実行可能な運転状態にあるとき、トルク抑制不可フラグＦがクリアされていることから、ライン圧制御には、小側の余裕量ΔＰLから算出された低い値の目標ライン圧Ｐlineが適用される。そして、アクセル急操作によるエンジントルクの立上がりに対してライン圧の増加が遅れたときには、エンジン１側の点火リタードによりエンジントルクが抑制されることから、ＣＶＴ４のベルトスリップは未然に防止される。
【００２０】
又、低冷却水温時や高回転域での運転時のようにエンジン１が点火リタードを実行不能な運転状態にあるとき、トルク抑制不可フラグＦがセットされることから、ライン圧制御には、大側の余裕量ΔＰHから算出された高い値の目標ライン圧Ｐlineが適用される。この場合には、エンジン１側でのトルク抑制は実行できないが、ベルトスリップを想定して目標ライン圧Ｐlineに大きなマージンが見込まれてベルト挟持力が増大されているため、エンジントルクの立上がりに対してライン圧の増加が遅れたとしても、ＣＶＴ４にベルトスリップが発生する虞はない。
【００２１】
更に、エンジン１が点火リタードを実行可能な運転状態に復帰したときには、トルク抑制不可フラグＦのクリアに基づいて目標ライン圧Ｐlineは再び低い値に設定されて、上記のように必要に応じてエンジントルクの抑制が行われる。目標ライン圧Ｐlineの切換時には、ライン圧の発生源であるオイルポンプ１４の駆動損失が変動することから、それに伴うショックの発生を防止すべく、目標ライン圧Ｐlineの切換時にテーリング処理を実行している。
【００２２】
そして、このようにエンジン１側でトルク抑制が実行できない状況のときのみに目標ライン圧Ｐlineを増加補正し、それ以外の通常時には目標ライン圧Ｐlineを低減させていることから、オイルポンプ１４の駆動損失は必要最小限に抑制される。よって、本実施形態のベルト式無段変速機のライン圧制御装置によれば、ベルトスリップを確実に防止した上で、目標ライン圧Ｐlineのマージンの不当な増加によるオイルポンプ１４の駆動損失を抑制し、もって燃費低減を達成することができる。
【００２３】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、エンジン１とＣＶＴ４とを共通のＥＣＵ２１により制御し、トルク抑制不可フラグＦの設定状況に基づいて目標ライン圧Ｐlineを切換えたが、エンジン１側とＣＶＴ４側とをそれぞれ独立したＥＣＵで制御するようにし、エンジン１側のＥＣＵからのトルク抑制の可否の情報に基づいて、ＣＶＴ４側のＥＣＵで目標ライン圧Ｐlineを切換えるようにしてもよい。
【００２４】
又、上記実施形態では、目標ライン圧Ｐlineの切換に伴うショックを防止するためにテーリング処理を実行したが、テーリング分だけ目標ライン圧Ｐlineの切換完了タイミングが遅延することから、それほど大きなショックを発生しないときにはテーリング処理を実行することなく、目標ライン圧Ｐlineをステップ状に切換えてもよい。更に、エンジン１側の制御において、トルク抑制するか否かの制御状態の切換に対してトルク抑制不可フラグＦの切換タイミングは自由に設定できることから、例えばトルク抑制可能からトルク制御不可に制御状態を切換える際には、それに先行してトルク抑制不可フラグＦをセットし、テーリングにより目標ライン圧Ｐlineの増加が完了した時点で、エンジン１側の制御をトルク抑制不可の制御状態に切換えるようにしてもよい。
【００２５】
更に、上記実施形態では、目標ライン圧Ｐlineを設定する際にエンジン１側のトルク抑制の可否に応じてマージンとして２種の余裕量ΔＰL，ΔＰHを使い分けたが、他の要素を考慮してもよい。例えば、ＣＶＴ４のトルクコンバータ５のストールトルク比には、ばらつきがあることから、ロックアップクラッチの非直結時にライン圧を変動させる要因となる。よって、ロックアップクラッチの作動状態に応じてマージンとして新たに２種の余裕量を設定し、トルクコンバータの影響を受けない直結時には、目標ライン圧Ｐlineの算出に小側の余裕量を適用し、影響を受ける非直結時には、目標ライン圧Ｐlineの算出に大側の余裕量を適用するようにしてもよい。
【００２６】
一方、上記実施形態では、エンジン１のトルクを抑制する手段として点火時期リタードを用いたが、それ以外の手段を適用してもよく、例えばモータによりスロットルバルブを開閉駆動する形式のエンジンでは、スロットル開度を閉側に制御することでエンジントルクを抑制してもよいし、又、燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内噴射型エンジンでは、空燃比をリーン側に制御することでトルクを抑制してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のベルト式無段変速機のライン圧制御装置によれば、ベルトスリップを防止するためのトルク抑制が不可のときに、ライン圧の目標値を増加補正させることでベルトスリップを防止し、それ以外のときにはライン圧の目標値を低減させることから、不当なマージンの増加によるオイルポンプの駆動損失を抑制でき、その結果、ベルトスリップを確実に防止した上で、燃費低減を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のベルト式無段変速機のライン圧制御装置を示す全体構成図である。
【図２】目標ライン圧の設定手順を示す説明図である。
【図３】トルク抑制不可フラグに応じた目標ライン圧の設定状況を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
８ ベルト
２１ ＥＣＵ（目標ライン圧設定手段、エンジン出力抑制手段、判定手段、切換手段）

Claims (1)

1. エンジンに連結され、変速比を無段階に変更可能なベルト式無段変速機において、
   上記ベルトの挟持力を調整可能なライン圧に、余裕量を加味して目標値を設定する目標ライン圧設定手段と、
   上記ベルト式無段変速機の運転状態に応じてエンジンの出力を抑制可能なエンジン出力抑制手段と、
   上記エンジン出力抑制手段によるエンジン出力抑制可否を判定する判定手段と、
   上記判定手段の判定に応じて、上記エンジン出力抑制不可のとき上記余裕量を大きい値に切換える切換手段と
   を備えたことを特徴とするベルト式無段変速機のライン圧制御装置。

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