JP5200860B2 - 無段変速機の変速制御装置および無段変速機の変速制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機の変速制御装置および無段変速機の変速制御方法の技術分野に関する。

特許文献１には、アクセルペダル全閉での惰性走行時（コースト走行時）、ベルト式無段変速機の目標入力回転数であるコースト回転数を高めに設定することで、急減速によりアイドル回転数までエンジン回転数を降下させる際、エンジン回転数が燃料復帰すべき回転数を下回ってエンジンストールが発生するのを防止する技術が開示されている。
特開２００６−１１２３０２号公報（第０００７段落参照）

しかしながら、上記従来技術にあっては、コースト回転数が高いため、エンジンブレーキトルクが大きくなり、ロックアップクラッチを解除するロックアップ解除車速が高くなる。このとき、車両に作用するブレーキ量が小さいと、ロックアップクラッチ解除状態となってから車両が停止するまでの時間が長くなるため、燃費の悪化を招く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、燃費の向上とエンジンストールの防止との両立を図ることができる無段変速機の変速制御装置および無段変速機の変速制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の無段変速機の変速制御装置では、車両に作用する制動力が大きいほど、アクセル開度がゼロのときの目標入力回転数である目標コースト回転数を高くし、制動力が所定の閾値以下のときの目標コースト回転数を、アクセル開度がゼロを超えるときの目標入力回転数の最小値よりも低く設定することを特徴とする。

本発明では、ブレーキ量が小さい場合はコースト回転数が低くなり、ロックアップ解除車速を低くできるため、燃費の向上を図ることができる。一方、ブレーキ量が大きい場合はコースト回転数が高くなるため、エンジンストールを回避できる。
この結果、燃費の向上とエンジンストールの防止との両立を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の無段変速機の制御系を示す図である。
実施例１の無段変速機の変速制御装置は、トルクコンバータ１と、ロックアップクラッチ２と、ベルト式無段変速機（以下、CVT）３と、プライマリ回転数センサ４と、セカンダリ回転数センサ５と、油圧コントロールバルブユニット６と、エンジンにより駆動されるオイルポンプ８と、CVTコントロールユニット９と、アクセル開度センサ１０と、エンジン回転数センサ１１と、ブレーキペダルストロークセンサ（制動力検出手段）４１と、を備える。

エンジン出力軸には回転伝達機構としてトルクコンバータ１が連結されるとともに、エンジンとCVT３を直結するロックアップクラッチ２が備えられている。トルクコンバータ１の出力側は前後進切換機構２０のリングギア２１と連結されている。前後進切換機構２０は、エンジン出力軸１２と連結したリングギア２１，ピニオンキャリア２２，変速機入力軸１３と連結したサンギア２３からなる遊星歯車機構から構成されている。ピニオンキャリア２２には、変速機ケースにピニオンキャリア２２を固定する後進ブレーキ２４と、変速機入力軸１３とピニオンキャリア２２を一体に連結する前進クラッチ２５が設けられている。

変速機入力軸１３の端部にはCVT３のプライマリプーリ３０ａが設けられている。CVT３は、上記プライマリプーリ３０ａとセカンダリプーリ３０ｂと、プライマリプーリ３０ａの回転力をセカンダリプーリ３０ｂに伝達するベルト３４等からなっている。プライマリプーリ３０ａは、変速機入力軸１３と一体に回転する固定円錐板３１と、固定円錐板３１に対向配置されてＶ字状プーリ溝を形成すると共にプライマリプーリシリンダ室３３に作用する油圧によって変速機入力軸１３の軸方向に移動可能である可動円錐板３２からなっている。

セカンダリプーリ３０ｂは、従動軸３８上に設けられている。セカンダリプーリ３０ｂは、従動軸３８と一体に回転する固定円錐板３５と、固定円錐板３５に対向配置されてＶ字状プーリ溝を形成すると共にセカンダリプーリシリンダ室３７に作用する油圧によって従動軸３８の軸方向に移動可能である可動円錐板３６とからなっている。

従動軸３８には図示しない駆動ギアが固着されており、この駆動ギアはアイドラ軸に設けられたピニオン、ファイナルギア、差動装置を介して図外の車輪に至るドライブシャフトを駆動する。

上記のようなCVT３にエンジン出力軸１２から入力された回転力は、トルクコンバータ１および前後進切換機構２０を介してCVT１３に伝達される。変速機入力軸１３の回転力は、プライマリプーリ３０ａ→ベルト３４→セカンダリプーリ３０ｂ→従動軸３８→駆動ギア→アイドラギア→アイドラ軸→ピニオン→ファイナルギア→差動装置の順に伝達される。

上記のような動力伝達の際に、プライマリプーリ３０ａの可動円錐板３２およびセカンダリプーリ３０ｂの可動円錐板３６を軸方向に移動させてベルト３４との接触位置半径を変えることにより、プライマリプーリ３０ａとセカンダリプーリ３０ｂとの間の回転比つまり変速比を変えることができる。このようなＶ字状のプーリ溝の幅を変化させる制御は、CVTコントロールユニット９を介してプライマリプーリシリンダ室３３またはセカンダリプーリシリンダ室３７への油圧制御により行われる。

CVTコントロールユニット９には、アクセル開度センサ１０からのアクセル開度APO、エンジン回転数センサ１１からのエンジン回転数Ne、プライマリ回転数センサ４からのプライマリ回転数Npri、セカンダリ回転数センサ５からのセカンダリ回転数Nsec、プーリクランプ圧センサ１４からのプーリクランプ圧、ブレーキペダルストロークセンサ４１からのブレーキペダルストロークBPSが入力される。CVTコントロールユニット９は、入力された各信号に基づいて制御信号を演算し、油圧コントロールバルブユニット６へ制御信号を出力する。

油圧コントロールバルブユニット６には、アクセル開度、エンジン回転数、変速比、入力軸回転数、プライマリ油圧等が入力され、プライマリプーリシリンダ室３３とセカンダリプーリシリンダ室３７へ制御圧を供給することで変速制御を行う。

図２は、CVTコントロールユニット９の制御ブロック図であり、CVTコントロールユニット９は、目標入力回転数算出部（目標入力回転数算出手段）９ａと、変速制御部（変速制御手段）９ｂと、コースト回転数変更部（コースト回転数変更手段）９ｃと、を備える。
目標入力回転数算出部９ａは、アクセル開度APOと車速VSPとに応じて目標入力回転数Nt^*を算出する。車速VSPは、セカンダリ回転数センサ５からのセカンダリ回転数Nsecから換算する。

変速制御部９ｂは、目標入力回転数算出部９ａにより算出された目標入力回転数Nt^*が得られるように、CVT３の変速比を制御する。
コースト回転数変更部９ｃは、ブレーキペダルストロークセンサ４１により検出された制動力の大きさに応じて、アクセル開度がゼロのときの目標入力回転数である目標コースト回転数Nc^*を変化させる。

コースト回転数変更部９ｃは、ブレーキペダルストロークセンサ４１により検出されたブレーキペダルストロークから車両に作用する制動力の大きさを推定し、推定した制動力の大きさに応じて、アクセル開度APOがゼロのときの目標入力回転数である目標コースト回転数Nc^*を設定し、目標入力回転数算出部９ａに出力する。
目標入力回転数算出部９ａは、コースト回転数変更部９ｃから目標コースト回転数Nc^*が出力された場合、目標コースト回転数Nc^*を目標入力回転数Nt^*とする。

［変速制御処理］
図３は、CVTコントロールユニット３０で実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この制御処理は、所定の演算周期で繰り返し実行される。

ステップS1では、アクセル開度APO、セカンダリ回転数Nsec、ブレーキペダルストロークBPSを入力し、ステップS2へ移行する。セカンダリ回転数Nsecは目標入力回転数算出部９ａに入力し、ブレーキペダルストロークBPSはコースト回転数変更部９ｃに入力する。アクセル開度APOは、目標入力回転数算出部９ａおよびコースト回転数変更部９ｃに入力する。

ステップS2では、コースト回転数変更部９ｃにおいて、アクセル開度APOがゼロであるか否かを判定する。YESの場合にはステップS3へ移行し、NOの場合にはステップS4へ移行する。

ステップS3では、目標入力回転数算出部９ａにおいて、アクセル開度APO、セカンダリ回転数Nsecから算出した車速VSPに基づいて目標入力回転数Nt^*を算出し、ステップS6へ移行する。目標入力回転数Nt^*は、図４に示す変速マップを参照して求める。

図４の変速マップは、横軸に車速VSP、縦軸に目標入力回転数Nt^*をとり、アクセル開度APO毎に目標入力回転数Nt^*が決まるように設定している。よって、アクセル開度APOが一定で車速VSPが増加すると、エンジン回転数はあまり変化せず、車速VSPが変化する。また、ドライバがアクセルを踏み込むと、その踏み込み量に応じてエンジン回転数が上昇する。

ステップS4では、コースト回転数変更部９ｃにおいて、ブレーキペダルストロークBPSから推定されるブレーキ量に応じて目標コースト回転数Nc^*を算出し、ステップS5へ移行する。目標コースト回転数Nc^*は、図５に示す目標コースト回転数マップを参照して求める。

図５の目標コースト回転数マップは、ブレーキ量がゼロから閾値までは目標コースト回転数Nc^*を一定とし、閾値を超えると、ブレーキ量が大きくなるほど目標コースト回転数Nc^*が高くなるように設定している。

ステップS5では、目標入力回転数算出部９ａにおいて、コースト回転数変更部９ｃから入力した目標コースト回転数Nc^*を目標入力回転数Nt^*に設定し、ステップS6へ移行する。

ステップS6では、変速制御部９ｂにおいて、入力回転数Ntが目標入力回転数Nt^*と一致するように変速比制御を実行し、リターンへ移行する。

次に、作用を説明する。
［コースト回転数変更作用］
一般に、ベルト式やトロイダル式の無段変速機では、車速とアクセル開度とを変数とし、これらの変数から変速相関をマップ化した制御マップを用いて目標入力回転数（目標入力回転速度）を設定する。そして、現在の車速、すなわち無段変速機の出力回転数で、この目標入力回転数が達成される変速比となるように変速比が制御される。

上記特許文献１には、アクセルペダル全閉での惰性走行時（コースト走行時）、無段変速機の目標入力回転数であるコースト回転数を高めに設定することで、急減速によりアイドル回転数までエンジン回転数を降下させる際、エンジン回転数が燃料復帰すべき回転数を下回ってエンジンストールが発生するのを防止する技術が開示されている。

すなわち、コースト走行時、燃費向上の目的からエンジンへの燃料供給を停止する燃料カットを実施しているため、コースト回転数が低いと、ブレーキを踏んで減速を開始したとき、アイドル回転数までの降下時間が短時間（例えば、50ms程度）となる。

このように短時間でアイドル回転数まで降下する場合には、エンジン回転降下速度を実際に検出し、検出したエンジン回転降下速度に基づいて燃料復帰回転数を補正する場合、補正演算中にエンジン回転数が燃料復帰すべき回転数を下回ってエンジンストールしてしまう可能性がある。

そこで、特許文献１では、上記エンジンストールを防止するためにコースト回転数を高めに設定しているが、コースト回転数が高いため、エンジンブレーキトルクが大きくなり、ロックアップクラッチを解除するロックアップ解除車速が高くなる。このとき、車両に作用するブレーキ量が小さいと、ロックアップクラッチ解除状態となってから車両が停止するまでの時間が長くなるため、燃費の悪化を招く。

これに対し、実施例１の変速制御装置では、ブレーキ量が大きいほど、目標コースト回転数Nc^*を高くしている。このため、図６に示すように、目標コースト回転数Nc^*は、ブレーキ量が小さいときは低くなり、ブレーキ量が大きいときは大きくなる。

よって、図７のように、コースト状態から小さなブレーキ量で停車する場合は、コースト回転数を低くでき、ロックアップ解除車速が低くなるため、ロックアップクラッチを解除しての走行時間を短くでき、燃費の向上を図ることができる。

一方、ブレーキ量が大きい場合には、図８に示すように、コースト回転数を高く設定できるため、ブレーキを踏んで減速を開始してからエンジン回転数がアイドル回転数まで降下する時間が長くなり、エンジンストールを回避できる。なお、ブレーキ量が大きい場合には、減速開始から車両が停止するまでの時間が短いため、ロックアップ解除車速が高くなったとしても、ロックアップクラッチ解除状態での走行時間は短時間であり、燃費に悪影響を及ぼすことはない。

また、実施例１では、ブレーキ量がある閾値以下の場合、目標コースト回転数Nc^*を一定とする。すなわち、ブレーキ量が閾値以下である場合には、CVT３の変速比を一定に維持するため、変速により消費されるエネルギー消費を削減し、最大の燃費向上効果を得ることができる。

さらに、実施例１では、制動力が閾値以下のときの目標コースト回転数Nc^*を、アクセル開度APOがゼロを超えるときの目標入力回転数Nt^*の最小値よりも低く設定している。ここで、コースト回転数を高めに設定した場合、アクセル開度がゼロを超えるときの目標入力回転数が、アクセル開度がゼロのときの目標入力回転数（コースト回転数）よりも小さくなる。すなわち、コースト状態からアクセルを踏み込んだとき、エンジン回転数が低下するため、ドライバに違和感を与える。

これに対し、実施例１では、コースト状態からアクセルを踏み込んだとき、目標入力回転数Nt^*は上昇するため、エンジン回転数が低下するのを防止でき、ドライバに与える違和感を防止できる。

次に、効果を説明する。
実施例１の無段変速機の変速制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。

(1) アクセル開度APOと車速VSPとに応じてCVT３の目標入力回転数Nt^*を算出する目標入力回転数算出部９ａと、目標入力回転数算出部９ａにより算出された目標入力回転数Nt^*が得られるように、CVT３の変速比を制御する変速制御部９ｂと、車両に作用する制動力を検出するブレーキペダルストロークセンサ４１と、ブレーキペダルストロークセンサ４１により検出された制動力が大きいほど、アクセル開度APOがゼロのときの目標入力回転数Nt^*である目標コースト回転数Nc^*を高くするコースト回転数変更部９ｃと、を備えた。これにより、燃費の向上とエンジンストールの防止との両立を図ることができる。

(2) コースト回転数変更部９ｃは、制動力が所定の閾値以下である場合、目標コースト回転数Nc^*を一定に維持するため、最大の燃費向上効果を得ることができる。

(3) コースト回転数変更部９ｃは、制動力が閾値以下のときの目標コースト回転数Nc^*を、アクセル開度APOがゼロを超えるときの目標入力回転数Nt^*の最小値よりも低くする。これにより、コースト状態からアクセルを踏んだときのエンジン回転数の低下に伴う違和感を防止できる。

(4) アクセル開度APOと車速VSPとに応じてCVT３の目標入力回転数Nt^*を算出し、算出した目標入力回転数Nt^*が得られるようにCVT３の変速比を制御する無段変速機の変速制御方法において、車両に作用する制動力が大きいほど、アクセル開度APOがゼロのときの目標入力回転数Nt^*である目標コースト回転数Nc^*を高くする。これにより、燃費の向上とエンジンストールの防止との両立を図ることができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例により説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に示したものに限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない程度の設計変更等があっても本発明に含まれる。

実施例では、無段変速機としてベルト式無段変速機を用いた例を示したが、例えば、トロイダル型無段変速機を備えた車両に適用しても、同様の作用効果を得ることができる。
また、実施例では、車両に作用する制動力を検出する制動力検出手段として、ブレーキペダルストロークセンサを用いた例を示したが、マスタシリンダ圧センサやホイルシリンダ圧センサを用いてもよい。

実施例１の無段変速機の制御系を示す図である。 実施例１のCVTコントロールユニット９の制御ブロック図である。 実施例１のCVTコントロールユニット３０で実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の車速VSPとアクセル開度APOに応じた変速マップである。 実施例１のブレーキ量に応じた目標コースト回転数マップである。 実施例１のブレーキ量に応じた目標コースト回転数を示す変速マップである。 ブレーキ量が小さい場合の燃費向上作用を示すタイムチャートである。 ブレーキ量が大きい場合のエンスト防止作用を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ トルクコンバータ
２ ロックアップクラッチ
４ プライマリ回転数センサ
５ セカンダリ回転数センサ
６ 油圧コントロールバルブユニット
８ オイルポンプ
９ コントロールユニット
９ａ 目標入力回転数算出部（目標入力回転数算出手段）
９ｂ 変速制御部（変速制御手段）
９ｃ コースト回転数変更部（コースト回転数変更手段）
１０ アクセル開度センサ
１１ エンジン回転数センサ
１２ エンジン出力軸
１３ 変速機入力軸
１４ プーリクランプ圧センサ
２０ 前後進切換機構
２１ リングギア
２２ ピニオンキャリア
２３ サンギア
２４ 後進ブレーキ
２５ 前進クラッチ
３０ コントロールユニット
３０ａ プライマリプーリ
３０ｂ セカンダリプーリ
３１ 固定円錐板
３２ 可動円錐板
３３ プライマリプーリシリンダ室
３４ ベルト
３５ 固定円錐板
３６ 可動円錐板
３７ セカンダリプーリシリンダ室
３８ 従動軸
４１ ブレーキペダルストロークセンサ（制動力検出手段）

Claims (3)

1. アクセル開度と車速とに応じて無段変速機の目標入力回転数を算出する目標入力回転数算出手段と、
   前記目標入力回転数算出手段により算出された目標入力回転数が得られるように、前記無段変速機の変速比を制御する変速制御手段と、
   車両に作用する制動力を検出する制動力検出手段と、
   前記制動力検出手段により検出された制動力が大きいほど、アクセル開度がゼロのときの目標入力回転数である目標コースト回転数を高くするコースト回転数変更手段と、
   を備え、
   前記コースト回転数変更手段は、前記制動力が所定の閾値以下のときの前記目標コースト回転数を、前記アクセル開度がゼロを超えるときの目標入力回転数の最小値よりも低く設定することを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
2. 請求項１に記載の無段変速機の変速制御装置において、
   前記コースト回転数変更手段は、前記制動力が前記閾値以下である場合、前記目標コースト回転数を一定に維持することを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
3. アクセル開度と車速とに応じて無段変速機の目標入力回転数を算出し、算出した目標入力回転数が得られるように無段変速機の変速比を制御する無段変速機の変速制御方法において、
   車両に作用する制動力が大きいほど、アクセル開度がゼロのときの目標入力回転数である目標コースト回転数を高くし、
   前記制動力が所定の閾値以下のときの前記目標コースト回転数を、前記アクセル開度がゼロを超えるときの目標入力回転数の最小値よりも低く設定することを特徴とする無段変速機の変速制御方法。

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