JP4694998B2 - 車両用ベルト式無段変速機 - Google Patents
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Description
その油圧バランスが崩れた状態でアクセルが踏み込まれると、ベルトのクランプ力が足りない場合があり、ベルト滑りに至る恐れがある。
そこで、車両が坂道で停車した状態からブレーキをOFFにしたときに、車両がレンジの方向と逆方向に移動するとプライマリ圧(プライマリプーリに供給される油圧)が低下するという特徴を利用し、プライマリ圧の低下が検出された場合に、坂道においてレンジの進行方向と逆方向に車両が移動したものと判定し、プライマリ圧を上昇させてベルト滑りを防止する技術が特許文献1に記載されている。
この誤判定によりベルトが滑る恐れがないにもかかわらず不必要にプライマリ圧を増圧させることとなり、油量収支や燃費向上の面で好ましくない。
また、プライマリ圧にはばらつきがあるため、坂道を登り方向を向いて停車後、Dレンジの状態で後退したあとにアクセルを踏み込んで発進を行った場合であっても坂道判定ができず、アクセルの踏み込みタイミングによってはベルト滑りが発生することがあるといった問題があった。
またこの判断において油圧値を参照することがないので、油圧にばらつきがあったとしても、車両のいる位置が坂道であるかどうかを正確に判断することができる。
図1は、本発明をベルトCVTに適用した実施例の概略構成を示し、図2は油圧コントロールユニットおよびCVTコントロールユニットの概略構成を示す。
図1において、ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータ3、および前後進切り替え機構4を備えた変速機構部5より構成されるベルトCVT2がエンジン1に連結される。
変速機構部5は一対のプーリとして入力軸側のプライマリプーリ10、出力軸13に連結されたセカンダリプーリ11を備え、これら一対のプーリはVベルト12によって連結されている。なお、出力軸13はアイドラギア14を介してディファレンシャル6に連結される。
またCVTコントロールユニット20はエンジン1を制御するエンジンコントロールユニット(ECU)22に接続され、互いに情報交換を行っている。
入力トルク情報にはエンジン要求トルクと、実際にエンジンが発生しているトルクを推定したエンジン実トルクとが含まれる。
またエンジンコントロールユニット22には、エンジン1の回転数を検出するエンジン回転数センサ15が接続されている。
セカンダリプーリ11は、出力軸13と一体となって回転する固定円錐板11bと、固定円錐板11bとの対向位置に配置されてV字状のプーリ溝を形成するとともに、セカンダリプーリシリンダ室11cへ作用する油圧(以下、セカンダリ圧と呼ぶ)に応じて軸方向に変位可能な可動円錐板11aから構成される。
変速制御弁30はメカニカルフィードバック機構を構成するサーボリンク50に連結され、サーボリンク50の一端に連結されたステップモータ40によって駆動されるとともに、サーボリンク50の他端に連結したプライマリプーリ10の可動円錐板10aから溝幅、すなわち実変速比のフィードバックを受ける。
ライン圧は、プライマリ圧を制御する変速制御弁30と、セカンダリ圧を制御するソレノイド36を備えた減圧弁37にそれぞれ供給される。
なお、変速制御弁30は、スプール31の変位によってプライマリプーリシリンダ室10cへの油圧の給排を行って、ステップモータ40の駆動位置で指令された目標変速比となるようにプライマリ圧を調整し、実際に変速が終了するとサーボリンク50からの変位を受けてスプール31を閉弁する。
またCVTコントロールユニット20には、ブレーキが踏み込まれたかどうかを判断するためのブレーキスイッチ28が接続されている。
プーリ圧制御部64は、さらにプライマリ圧油圧センサ32からのプライマリ圧に基づいて、プライマリプーリのトルク容量(PLpriトルク容量)を算出し、トルクダウン制御のためのトルクリミット値をエンジンコントロールユニット22へ指示する。
プーリ圧制御部64は、坂道検出部65の坂道判定によって車両が坂道にいると判定された場合にはプライマリ圧を増加させ、坂道検出部65の坂道移動方向判定によってレンジ方向と同一方向に車両が移動していると判定された場合には即座にプライマリ圧の増圧制御を終了させる。
なお、坂道の傾斜によって車両がレンジ方向と同じ方向に移動していた場合でもアクセルの踏み込みが検出されて坂道移動方向判定によってレンジ方向と同じ方向に車両が移動していることが検出された場合に、プライマリ圧の増加制御を即座に終了させるものとしたので、不必要にプライマリ圧を増圧させることを防止することができる。
また坂道移動方向判定によって、車両がレンジ方向とは逆の移動を行っていると判定された場合には、所定条件成立後にプライマリ圧の増圧制御を終了する。
図3に、坂道判定処理の流れを示し、図4に、セカンダリプーリ回転センサ27より出力されたパルス信号の変化率とプライマリ圧の増圧制御の開始および終了タイミングを示す。
ステップ100において、車両が停止中であるかどうかを判断する。
具体的には、ブレーキスイッチ28からの信号にもとづいてブレーキが踏まれており(ブレーキスイッチON)、かつ、セカンダリプーリ回転センサ27からのパルス信号より車速が0である場合に、車両が停止していると判断する。
車両が停止していると判断された場合にはステップ101へ進み、そうでない場合は本処理を繰り返す。
DレンジまたはRレンジである場合には、ステップ102へ進み、他のレンジである場合には本処理を続ける。
ステップ102において、ブレーキスイッチ28からの信号より、ブレーキが解除されたかどうかを判断する。
ブレーキが解除(ブレーキスイッチOFF)された場合にはステップ103へ進み、ブレーキが踏まれている(ブレーキスイッチON)場合には本処理を続ける。
ステップ104において、セカンダリプーリ回転センサ27より出力されたパルス信号にもとづいて車速が検出できたかどうかを判断する。
なお車速の算出方法としては、セカンダリプーリ回転センサ27より出力されたパルス信号数を所定時間計数することにより1パルスあたりの平均周期を算出し、該算出した平均周期にフィルタリング処理などを加えることによって車速を算出するなど、既知の方法を用いることができる。
車速が検出できた場合(図4における時刻t2)には判定時間Δt1の計測を終了してステップ105へ進み、検出できなかった場合にはステップ103へ戻り、判定時間Δt1の計測を車速が検出されるまで続ける。
ここで、車両の自重によって坂道の下り方向に車両が引っ張られて車両が移動する場合、車両重量が重い場合には、車両重量が軽い場合と比較してフリクションの影響が小さくなる。
したがって車重が重い場合には軽い場合と比較して早く車速が検出されるので、判定時間Δt1に車重補正係数K(msec)を加えることによって車重の違いによる車速が検出されるまでの時間の差を補正する。
この推定車重の算出処理は坂道検出部65内の推定車重算出部66によって算出され、車両が平坦路を走行している状態、車両が定常走行を行っている状態、ロックアップクラッチが締結された状態の3つの条件が成立したときに算出処理が開始される。
車両が平坦路を走行しているかどうかや、車両が定常走行を行っているかどうかは、ECU22より出力されたエンジンの運転状態等より把握することができ、ロックアップクラッチが締結しているかどうかは、CVTコントロールユニット20がトルクコンバータ3に対してロックアップクラッチの締結指示を出力しているかどうかによって把握することができる。
また推定車重算出部66は、セカンダリプーリ回転センサ27より出力されたパルス信号より算出される車両の速度と、図6に示す走行抵抗マップとを用いて規定走行抵抗を算出する。
この規定走行抵抗は、車両が規定重量である場合における車速と走行抵抗との関係を表すものであり、該関係を表した走行抵抗マップはあらかじめ作成されて推定車重算出部66に格納されている。
車両が規定車重である場合には、推定駆動力と規定走行抵抗とが同じとなり、車両が規定車重よりも軽い場合には推定駆動力が、規定走行抵抗よりも大きくなる。
算出された増減率に車両の規定重量を乗じることによって、推定車重を算出する。
ここで、車両が平坦路上で停車した状態からブレーキをOFFした場合には、アクセルを踏み込まなくとも変速機のクリープ現象によって低速度で車両が移動し、ブレーキをOFFしてから所定時間経過後に車速が検出される。
したがって坂道判定基準値Y(t)は、クリープ現象によって車速が検出されるまでの時間に所定の余裕値を増減した値が設定され、この坂道判定基準値Y(t)よりも短い時間で車速が検出された場合には、車両は坂道の傾斜によって移動した、すなわち車両は坂道にいるものと判断することができる。
ここで、変速比がHighの状態で車両が停止した場合、変速比がHighとなった分、変速比がLowの場合と比較して車両の駆動力(たとえばアイドル時のクリープ力)は小さくなってしまう。したがって、車両が坂道で後退した場合には、変速比がHighの状態で停車していた場合の方が変速比がLowの状態で停車していた場合と比較して、車速パルスが最初に検出されるまでの時間が短くなる。
また、変速比がLow側に対してHigh側ではプライマリ圧の供給量は多いため、ベルト滑りに対しては有利となる。
したがって、変速比がHigh側では坂道判定基準値を小さな値に設定する。
このように、ブレーキがOFFとなった後、車速が検出された時点で車両がいる位置が坂道であるかどうかを即座に判定することができる。
プーリ圧制御部64はこの判定結果を受けて、図4の時刻t2以降においてプライマリ圧を増圧させることにより、アクセルが踏み込まれた場合でもベルト滑りを防止することができる。
一方、ステップ108において、車両のいる位置は平坦路であると判定し、処理を終了する。
なお、図4の時刻t2において坂道判定により車両が坂道にいるものと判定され、時刻t2以降後述の時刻t3まで、車両は坂道の傾斜によって移動して、パルス信号変化率が増大している(車両の速度が増加している)ものとする。
図8に、坂道移動方向判定および判定結果にもとづく処理の流れを示す。
ステップ200において坂道検出部65は、坂道判定によって車両が坂道にいるものと判定され、プライマリ圧の増圧制御が行われているかどうかを判断する。
増圧制御中である場合にはステップ201へ進み、そうでない場合には本処理を繰り返す。
ステップ201において、インヒビタースイッチ23から入力されたレンジ信号が、DレンジまたはRレンジであるかどうかを判断する。
DレンジまたはRレンジである場合には、ステップ202へ進み、他のレンジである場合には本処理を続ける。
アクセルが踏み込まれた(アクセルON)場合にはステップ203へ進み、踏み込まれていない場合には本処理を続ける。
ステップ203において、セカンダリプーリ回転センサ27より出力されたパルス信号にもとづいて、アクセルが踏み込まれたとき(図4における時刻t3)の車速X1(t)を算出する。
カウントダウンタイマTは、Δt2(たとえば1秒)が設定される。
ステップ205においてカウントダウンタイマTが0となったかどうかが判定され、カウントダウンタイマTが0となった場合にステップ206へ進み、0でない場合には、0となるまでステップ205の判断処理を繰り返す。
ステップ207において、ステップ203で算出した車速X1(t)から、ステップ206で算出した車速X2(t)への車速変化率ΔXを算出する。
この判断によって、アクセルが踏み込まれるまでの移動方向と、アクセルが踏み込まれた後の進行方向とが同一であるかどうかを判別することができる。
この場合には、坂道の傾斜によって車両が移動することによって図4の時刻t2以降増加方向に変化していたパルス信号変化率は、アクセルが踏み込まれた時刻t3から0方向に一旦向かい、その後再度増加方向に変化する。
またこのことは、平坦路に停車していた車両が、クリープ現象等によってレンジ方向に進行し、その後アクセルが踏み込まれた場合にも発生する。
これらの場合には図4の時刻t3以降パルス信号の変化率は時刻t2から時刻t3までのパルス信号の変化率よりも大きな傾きで増大する。
また坂道方向判定閾値Zは、アクセルが踏み込まれるまでの移動方向と、アクセルが踏み込まれた後の進行方向とが同一であるかどうかを判断するための閾値となる0に所定の余裕を持たせた値が設定される。(なお図4では、坂道方向判定閾値Zは0として示してある)
一方ステップ208の判断において、車速変化率ΔXが坂道方向判定閾値Z未満である場合(図4の時刻t3以降において車速を破線で示す場合)には、アクセルが踏み込まれるまでの移動方向とアクセルが踏み込まれた後の進行方向とが異なるものとして判断結果をプーリ圧制御部64へ出力し、ステップ209へ進む。
車速が解除基準値以上となるまで本処理を続け、車速が解除基準値以上となった場合にステップ210へ進む。
なおここでは、時刻t3以降減少を続けていたパルス信号の変化率(車速)は、時刻t5において0となり、時刻t5以降は増加方向に変化する。
時刻t5以降、パルス信号の変化率より求まる車速が解除基準値以上となったときに、ステップ210へ進む。
ステップ210においてプーリ圧制御部64はプライマリ圧の増圧制御を終了する。
これにより、アクセルが踏み込まれるまでの移動方向と、アクセルが踏み込まれた後の進行方向とが同一である場合、すなわちプライマリ圧の低下の恐れがない場合(図4の時刻t3以降、車速を実線で示す場合)には、車両の移動方向が判定される(図4における時刻t4)と即座にプライマリ圧の増圧処理が終了することとなる。
したがって、車両が坂道にいるために油圧バランスが崩れてプライマリ圧の低下が発生するような場合であっても、即座にプライマリ圧を増圧してベルト滑りを防止することができる。(以上、請求項1に対応する効果)
さらに車両重量は乗員の人数等によって変動があるため、車両が定常走行を行っているなど所定条件が成立したときに、エンジンの実トルク情報や変速比とより算出した車両の推定駆動力と、車両が規定重量である場合における車速と走行抵抗との関係を表す規定走行抵抗とを用いて車両の重量を推定し、該推定された車両重量を用いて坂道判定を行うことにより、車両の重量に変動があったとしても坂道判定の精度をより一層向上させることができる。(請求項4、7に対応する効果)
アクセルが踏み込まれるまでの移動方向とレンジの方向とが同じであり、プライマリ圧の低下の恐れがないものと判定された場合には、即座にプライマリ圧の増圧制御を終了することにより、油量収支や燃費を向上させることができる。(以上、請求項2に対応する効果)
この場合にはプライマリ圧が増加するため変速比がLOW側となるように制御されることとなるが、もともと車両の発進時には変速比が最LOWとなっていることが好ましいため、アクセルが踏み込まれて坂道移動方向判定がされるまでの間にプライマリ圧の増圧制御によってプーリ比がLOW側に制御されることは、特段問題とならない。このことよりもプライマリ圧の低下の恐れがある場合(車両が坂道にいる場合)をすばやく検出しプライマリ圧の増圧制御を行ってベルト滑りを防止することにより、自動変速機の信頼性をより向上させることができる。
2 ベルトCVT(ベルト式無段変速機)
3 トルクコンバータ
4 前後進切り替え機構
5 変速機構部
6 ディファレンシャル
10 プライマリプーリ
10a 可動円錐板
10b 固定円錐板
10c プライマリプーリシリンダ室
11 セカンダリプーリ
11a 可動円錐板
11b 固定円錐板
11c セカンダリプーリシリンダ室
12 Vベルト
13 出力軸
14 アイドラギア
15 エンジン回転数センサ
20 CVTコントロールユニット
22 エンジンコントロールユニット
23 インヒビタースイッチ
24 スロットル開度センサ
25 温度センサ
26 プライマリプーリ回転センサ
27 セカンダリプーリ回転センサ
28 ブレーキスイッチ
30 変速制御弁
32 プライマリ圧油圧センサ
33 セカンダリ圧油圧センサ
34、36 ソレノイド
35 調圧弁
37 減圧弁
38 油圧ポンプ
60 油圧コントロールユニット
62 変速制御部
64 プーリ圧制御部
65 坂道検出部
66 推定車重算出部
Claims (7)
- エンジン側に連結されたプライマリプーリと、出力軸側に連結されたセカンダリプーリとからなるプーリ間にベルトを掛け渡し、前記プライマリプーリに作用するプライマリ圧と前記セカンダリプーリに作用するセカンダリ圧とを、それぞれプライマリ圧制御手段とセカンダリ圧制御手段とによって増減させることによって前記プーリ間の回転比を変化させるとともに、車両が停止状態から移動したときに車両の位置が坂道であるかどうかを判定する坂道判定手段を備え、該坂道判定手段によって車両の位置が坂道であると判定された場合に、前記プライマリ圧制御手段は前記プライマリ圧を増圧させる車両用ベルト式無段変速機において、
前記プーリまたは前記プーリにつながる回転要素のうちいずれかの回転をパルス信号として検出する回転パルス検出手段と、
該回転パルス検出手段によって検出されたパルス信号にもとづいて車両の速度を検出する車速検出手段と、
ブレーキのON、OFFを検出するブレーキ検出手段と、
該ブレーキ検出手段によってブレーキのOFFが検出されてから前記車速検出手段によって車速が検出されるまでの時間を判定時間として計測する判定時間計測手段とを備え、
前記坂道判定手段は、
あらかじめ設定された坂道判定基準値と、前記判定時間とを比較して車両の位置が坂道であるかどうかを判定し、
前記プライマリ圧制御手段は、
前記坂道判定手段によって車両の位置が坂道であると判定された場合に、前記プライマリ圧を増圧させることを特徴とする車両用ベルト式無段変速機。 - エンジン側に連結されたプライマリプーリと、出力軸側に連結されたセカンダリプーリとからなるプーリ間にベルトを掛け渡し、前記プライマリプーリに作用するプライマリ圧と前記セカンダリプーリに作用するセカンダリ圧とを、それぞれプライマリ圧制御手段とセカンダリ圧制御手段とによって増減させることによって前記プーリ間の回転比を変化させるとともに、車両が停止状態から移動したときに車両の位置が坂道であるかどうかを判定する坂道判定手段を備え、該坂道判定手段によって車両の位置が坂道であると判定された場合に、前記プライマリ圧制御手段は前記プライマリ圧を増圧させる車両用ベルト式無段変速機において、
前記プーリまたは前記プーリにつながる回転要素のうちいずれかの回転をパルス信号として検出する回転パルス検出手段と、
該回転パルス検出手段によって検出されたパルス信号にもとづいて車両の速度を検出する車速検出手段と、
ブレーキのON、OFFを検出するブレーキ検出手段と、
該ブレーキ検出手段によってブレーキのOFFが検出されてから前記車速検出手段によって車速が検出されるまでの時間を判定時間として計測する判定時間計測手段と、
アクセルのON、OFFを検出するアクセル検出手段と、
該アクセル検出手段によってアクセルのONが検出されてからの車速の変化率を算出する車速変化率算出手段と、
該車速変化率算出手段によって算出された車速変化率にもとづいて、アクセルONが検出される前の車両の移動方向と、アクセルONが検出された後の車両の進行方向とが同一であるかどうかを判断する坂道移動方向判定手段とを備え、
前記坂道判定手段は、
あらかじめ設定された坂道判定基準値と、前記判定時間とを比較して車両の位置が坂道であるかどうかを判定し、
前記プライマリ圧制御手段は、
前記プライマリ圧の増圧制御を開始した後に、前記坂道移動方向判定手段によって、前記アクセルONが検出される前の車両の移動方向と、アクセルONが検出された後の車両の進行方向とが同一であると判断された場合に即座に前記プライマリ圧の増圧を終了することを特徴とする車両用ベルト式無段変速機。 - 車両の重量を検出する車重検出手段と、
前記車重検出手段によって検出された車両の重量に応じて、前記判定時間計測手段によって計測された判定時間の補正を行う判定時間補正手段を備え、
前記坂道判定手段は、前記補正後の判定時間と、前記坂道判定基準値とを比較して車両の位置が坂道であるかどうかを判定することを特徴とする請求項1または2に記載の車両用ベルト式無段変速機。 - 前記車重検出手段は、エンジントルク、変速比および車速にもとづいて車両の重量を推定することを特徴とする請求項3に記載の車両用ベルト式無段変速機。
- 車両の移動と連動して回転する回転要素の回転をパルス信号として検出する回転パルス検出手段と、
前記回転パルス検出手段によって検出されたパルス信号にもとづいて車両の速度を検出する車速検出手段と、
ブレーキのON、OFFを検出するブレーキ検出手段と、
該ブレーキ検出手段によってブレーキのOFFが検出されてから前記車速検出手段によって車速が検出されるまでの時間を判定時間として計測する判定時間計測手段と、
あらかじめ設定された坂道判定基準値と、前記判定時間とを比較して、車両の位置が坂道であるかどうかを判定する坂道判定手段とを備えることを特徴とする車両用坂道判定装置。 - 車両の重量を検出する車重検出手段と、
前記車重検出手段によって検出された車両の重量に応じて、前記判定時間計測手段によって計測された判定時間の補正を行う判定時間補正手段を備え、
前記坂道判定手段は、前記補正後の判定時間と、前記坂道判定基準値とを比較して車両の位置が坂道であるかどうかを判定することを特徴とする請求項5に記載の車両用坂道判定装置。 - 前記車重検出手段は、エンジントルク、変速比および車速にもとづいて車両の重量を推定することを特徴とする請求項6に記載の車両用坂道判定装置。
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