JP5669594B2

JP5669594B2 - 無段変速機を備えた車両の制御装置

Info

Publication number: JP5669594B2
Application number: JP2011012739A
Authority: JP
Inventors: 勝政今井
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2031-01-25
Also published as: JP2012154385A

Description

本発明は、ベルト式無段変速機を備えた車両の制御装置、特に通常走行モード（例えばＤレンジ）のほかに、通常走行モードよりも目標入力回転数が高い高速回転モード（例えばＳ，Ｂレンジなど）を有する無段変速機を搭載した車両の制御装置に関するものである。

従来より、エンジン駆動力をロックアップクラッチを有するトルクコンバータを介してベルト式無段変速機の入力軸へ伝達し、無段変速機の出力軸を車軸に連結した車両が知られている。無段変速機は、少なくともアクセル開度と車速とにより目標入力回転数が設定され、その目標入力回転数に近づくように変速制御される。このような無段変速機の中に、Ｄレンジのような通常走行モードと、当該通常走行モードよりも目標入力回転数が高く設定されたＳ、Ｂレンジのような高速回転モードとを備え、手動操作により通常走行モードと高速回転モードとの間で切替可能としたものがある。Ｓレンジとは、例えば上り坂や下り坂を走行する時に用いられ、エンジンブレーキを作動させる走行モードである。Ｂレンジとは、例えば急な上り坂や下り坂を走行する時に用いられ、強いエンジンブレーキが必要なときの走行モードである。

図４（Ａ）は無段変速機の変速線図であり、図４（Ｂ）はこれに対応したロックアップＯＦＦ線図である。変速線図とは、周知のように、アクセル開度と車速とにより目標入力回転数を設定した線図であり、Ｌｏｗ（最大変速比）とＨｉｇｈ（最小変速比）との間でアクセル開度に応じて複数の入力回転数（タービン回転数）が設定されている。図４（Ａ）には、アクセル開度が１００％、５０％、０％の場合における通常走行モードの３本の入力回転数特性が記載されている。通常走行モード（Ｄ）の最低目標入力回転数（アクセル開度０％の時の特性）に比べて、高速回転モード（Ｓ，Ｂ）の最低目標入力回転数（アクセル開度０％の時の特性）が高く設定されている。

一方、ロックアップＯＦＦ線図とは、トルクコンバータ内に装備されたロックアップクラッチをＯＮ→ＯＦＦするときの車速／アクセル開度を設定した線図である。変速線図に示すように、通常走行モード（Ｄ）と高速回転モード（Ｓ，Ｂ）の最低目標入力回転数が異なるため、高速回転モード（Ｓ，Ｂ）におけるロックアップＯＦＦ車速は、通常走行モード（Ｄ）におけるロックアップＯＦＦ車速よりも高車速側に設定されている。その理由は、無段変速機の場合、コーストダウン（アクセルＯＦＦでの減速）時には減速感が増大するので、高速回転モードでは通常走行モードに比べて高車速側でロックアップクラッチをＯＦＦすることで、減速感が過大になるのを防止するためである。

ところで、アクセル開度全閉状態での減速中に、運転者が通常走行モードから高速回転モード（例えばＤ→Ｓ，Ｂ）へ切り替えることがある。その切り替えを、通常走行モード（Ｄ）のロックアップＯＦＦ車速より高く、高速回転モード（Ｓ，Ｂ）のロックアップＯＦＦ車速より低い領域（例えばＶ_DSで示す）で実施すると、無段変速機の変速制御（回転数上昇、減速度増加）とロックアップＯＦＦとが同時に開始される。しかし、ロックアップクラッチの作動遅れにより、減速度の大きなところでロックアップがＯＦＦし、ショックが発生することがある。

図５は、このような状況を示すタイムチャートである。時刻ｔ１でアクセル全閉とし、減速を開始する。車速が通常走行モードのロックアップＯＦＦ車速より高く、高速回転モードのロックアップＯＦＦ車速より低い車速Ｖ_DSとなった時刻ｔ２でシフトレバーをＤ→Ｓへ切り替えると、ロックアップＯＦＦ信号が出力され、無段変速機の変速制御とロックアップＯＦＦとが同時に開始される。ロックアップＯＦＦのためには、その解放側油室に作動油を供給する必要があるが、エンジン回転数が低回転状態であるため、作動油の供給が遅れ、ロックアップＯＦＦが遅れぎみになる。一方、無段変速機は、Ｄレンジの目標入力回転数からＳレンジの目標入力回転数に向かって入力回転数を上昇（Ｌｏｗ側へ変速）させるので、エンジンブレーキの作用によって減速度が急激に増大する。やがて、時刻ｔ３でロックアップが実際にＯＦＦされると、その瞬間にエンジンブレーキによる減速から解放されるので、ショックが発生する。

特許文献１には、ロックアップ制御圧と変速制御圧とが油圧源を共有する自動変速機（無段変速機を含む）において、急ブレーキ時にロックアップ解放制御の実施と共に変速制御を禁止してエンジンストールを防止するものが開示されている。また、特許文献２には、ロックアップクラッチを有するトルクコンバータと無段変速機とを備えた車両において、ロックアップの接続と変速開始の一方が実行されてから、所定時間が経過するまでの間、他方の実行を禁止するものが開示されている。

特許文献１は、ロックアップ解放制御と変速制御の制御時期が重なる場合の制御を対象としているが、急ブレーキ時のエンジンストール防止を目的としており、ブレーキを操作せずにシフトレバーをＤ→Ｓへ切り替えた場合のロックアップ解放ショックは防止しえない。特許文献２では、ロックアップの接続と変速開始のタイミングの重複を避けるものであり、シフトレバーをＤ→Ｓへ切り替えた場合のロックアップ解放ショックを防止するものではない。

特開平８−８６３５３号公報特開平８−１７８０５５号公報

本発明の目的は、通常走行モードのロックアップＯＦＦ車速より高く高速回転モードのロックアップＯＦＦ車速より低い領域で通常走行モードから高速回転モードへ切り替えた場合に、ショックの発生を防止又は抑制できる車両の制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、エンジン駆動力がロックアップクラッチを有するトルクコンバータを介してベルト式無段変速機へ伝達される車両であって、少なくともアクセル開度と車速とにより前記無段変速機の目標入力回転数が設定され、前記無段変速機は、通常走行モードと当該通常走行モードよりも目標入力回転数が高く設定された高速回転モードとを備え、手動操作により通常走行モードと高速回転モードとの間で切替可能とした車両において、前記高速回転モードにおける前記ロックアップクラッチを解除する車速が、前記通常走行モードにおける前記ロックアップクラッチを解除する車速よりも高車速側に設定されており、アクセル開度を全閉として減速しながら、前記通常走行モードにおける前記ロックアップクラッチを解除する車速以上でかつ前記高速回転モードにおける前記ロックアップクラッチを解除する車速以下の領域で走行中に、前記通常走行モードから前記高速回転モードへ切り替えられた場合に、前記ロックアップクラッチの解除を検出した後で前記無段変速機の変速制御を開始する制御手段を備えた、ことを特徴とする車両の制御装置を提供する。

通常走行モードにおけるロックアップＯＦＦ車速（ロックアップクラッチを解除する車速）以上でかつ高速回転モードにおけるロックアップＯＦＦ車速以下の領域で走行中に、シフトレバーを通常走行モードから高速回転モードに切り替えると、無段変速機の変速制御（Ｌｏｗ側への変速）により減速度が大きな時にロックアップがＯＦＦされ、ショックが発生することがある。そこで、本発明では、ロックアップクラッチが実際にＯＦＦしたことを検出した後で無段変速機の変速制御を開始するよう制御している。つまり、ロックアップＯＦＦを検出するまでは無段変速機の変速制御を開始しない。ロックアップＯＦＦの検出方法としては、例えばロックアップクラッチの入力回転数（エンジン回転数）と出力回転数（無段変速機の入力回転数）との差回転が所定値以上となったか否かによって検出できる。このように、ロックアップＯＦＦを検出した後で無段変速機の変速制御を開始するので、トルクコンバータの緩衝作用によりエンジンブレーキによる減速度の増加を抑制でき、ロックアップＯＦＦショックも発生しない。

なお、本発明とは逆に、通常走行モードにおけるロックアップＯＦＦ車速以上でかつ高速回転モードにおけるロックアップＯＦＦ車速以下の領域で走行中に、シフトレバーを高速回転モードから通常走行モードに切り替えた場合には、無段変速機はＨｉｇｈ側へ変速されると共に、ロックアップはＯＮされる。その場合には、Ｈｉｇｈ側への変速のために減速ショックがなく、しかもロックアップクラッチの締結制御を緩やかに実施すれば、ショックは低減され、問題とならない。

以上のように、本発明によれば、通常走行モードにおけるロックアップＯＦＦ車速以上でかつ高速回転モードにおけるロックアップＯＦＦ車速以下の領域で走行中に、シフトレバーを通常走行モードから高速回転モードに切り替えた場合に、ロックアップを解除した後で無段変速機の変速制御を開始するので、エンジンブレーキによる減速度増加を抑制でき、モード切替時のショックを防止又は抑制できる。

本発明に係る車両の概略構成を示すスケルトン図である。コーストダウン中にＤレンジからＳレンジへシフトした場合の本発明におけるロックアップＯＦＦ信号、回転数及び加速度のタイムチャート図である。本発明に係るロックアップクラッチ制御及び変速制御のフローチャート図である。ロックアップ線図及び変速線図である。コーストダウン中にＤレンジからＳレンジへシフトした場合の従来におけるロックアップＯＦＦ信号、回転数及び加速度のタイムチャート図である。

図１は本発明に係る無段変速機を搭載した車両の構成の一例を示す。エンジン１の出力軸１ａは、ロックアップクラッチ３ａを有するトルクコンバータ３を介して無段変速機２に接続され、無段変速機２は車輪を駆動するドライブシャフト３２に接続されている。無段変速機２には、ベルト式の無段変速装置４、油圧制御装置７及びエンジン１により駆動されるオイルポンプ６などが設けられている。

無段変速機２は、トルクコンバータ３のタービン軸５の回転を正逆切り替えてプライマリ軸１０に伝達する前後進切替装置８、プライマリプーリ１１、セカンダリプーリ２１及び両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト１５を有する変速装置４、セカンダリ軸２０の動力をドライブシャフト３２に伝達するデファレンシャル装置３０などで構成されている。Ｖベルト１５は、連続した張力帯とこの張力帯に支持された多数のブロックとで構成された公知の金属ベルトであってもよいし、チェーンベルトなどの他のベルトを用いてもよい。

前後進切替装置８は、遊星歯車機構８０と逆転ブレーキＢ１と直結クラッチＣ１とで構成されている。逆転ブレーキＢ１と直結クラッチＣ１は、それぞれ湿式多板式のブレーキ及びクラッチである。遊星歯車機構８０のサンギヤ８１が入力部材であるタービン軸５に連結され、リングギヤ８２が出力部材であるプライマリ軸１０に連結されている。遊星歯車機構８０はシングルピニオン方式であり、逆転ブレーキＢ１はピニオンギヤ８３を支えるキャリア８４とトランスミッションケースとの間に設けられ、直結クラッチＣ１はキャリア８４とサンギヤ８１との間に設けられている。直結クラッチＣ１を解放して逆転ブレーキＢ１を締結すると、タービン軸５の回転が逆転され、かつ減速されてプライマリ軸１０へ伝えられ、セカンダリ軸２０を経てドライブシャフト３２がエンジン回転方向と同方向に回転するため、前進走行状態となる。逆に、逆転ブレーキＢ１を解放して直結クラッチＣ１を締結すると、キャリア８４とサンギヤ８１とが一体に回転するので、タービン軸５とプライマリ軸１０とが直結され、セカンダリ軸２０を経てドライブシャフト３２がエンジン回転方向と逆方向に回転するため、後進走行状態となる。

変速装置４のプライマリプーリ１１は、プライマリ軸１０に固定された固定シーブ１１ａと、プライマリ軸１０上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ１１ｂとを備えている。可動シーブ１１ｂの背後には、プライマリ軸１０に固定されたシリンダ１２が設けられ、可動シーブ１１ｂとシリンダ１２との間にプライマリ油室１３が形成されている。プライマリ油室１３へ供給される作動油を流量制御することにより、変速制御が実施される。

セカンダリプーリ２１は、セカンダリ軸２０に固定された固定シーブ２１ａと、セカンダリ軸２０上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ２１ｂとを備えている。可動シーブ２１ｂの背後には、セカンダリ軸２０に固定されたピストン２２が設けられ、可動シーブ２１ｂとピストン２２との間にセカンダリ油室２３が形成されている。セカンダリ油室２３への供給油圧（セカンダリ圧）を圧力制御することにより、トルク伝達に必要なベルト挟圧力が与えられる。なお、セカンダリ油室２３には初期挟圧力を与えるバイアススプリング２４が配置されている。

セカンダリ軸２０の一方の端部はエンジン側に向かって延び、この端部に出力ギヤ２７が固定されている。出力ギヤ２７はデファレンシャル装置３０のリングギヤ３１に噛み合っており、デファレンシャル装置３０から左右に延びるドライブシャフト３２に動力が伝達され、車輪が駆動される。

無段変速機２は電子制御装置１００によって制御される。電子制御装置１００には、エンジン回転数センサ１０１、セカンダリプーリ回転数センサ（車速センサ）１０２、アクセル開度（又はスロットル開度）センサ１０３、シフトレバー１０８の位置を検出するシフトポジションセンサ１０４、プライマリプーリ回転数センサ１０５、ブレーキ信号センサ１０６、ＣＶＴの作動油温センサ１０７等からそれぞれ検出信号が入力されている。上記センサ以外のセンサを追加してもよい。電子制御装置１００は、プライマリプーリ回転数センサ１０５及びセカンダリプーリ回転数センサ１０２の検出信号により、変速比を検出でき、エンジン回転数センサ１０１とプライマリプーリ回転数センサ１０５との検出信号の比較（差回転）によって、ロックアップクラッチ３ａの締結／解放状態を検出できる。なお、ロックアップクラッチ３ａの出力回転数（タービン回転数）とプライマリプーリ回転数との間には前後進切替装置８による減速比が作用するので、それを勘案して差回転を求めることは勿論である。

シフトレバー１０８は、例えばＰ（パーキング）、Ｒ（リバース）、Ｎ（ニュートラル）、Ｄ（ドライブ）、Ｓ（スポーツ）、Ｂ（ブレーキ）の各レンジ位置へ手動操作により切替可能である。Ｓレンジとは、例えば上り坂や下り坂を走行する時に用いられ、エンジンブレーキを作動させる走行モードである。Ｂレンジとは、例えば急な上り坂や急な下り坂を走行する時に用いられ、強いエンジンブレーキを作動させる走行モードである。Ｓ、ＢレンジはＤレンジよりも目標入力回転数が高く設定された高速回転モードの例であるが、Ｓ、Ｂレンジに限るものではなく、手動操作によりロックアップオフと共に目標入力回転数が上昇するモードであればよい。

電子制御装置１００は、油圧制御装置７に内蔵された複数のソレノイド弁を制御している。油圧制御装置７は、オイルポンプ６、プライマリ油室１３、セカンダリ油室２３、逆転ブレーキＢ１、直結クラッチＣ１と配管を介して接続されている。電子制御装置１００は、車速とアクセル開度とに応じて予め設定された変速線図（図４の（Ａ）参照）に従って目標プライマリ回転数（目標入力回転数）を決定し、油圧制御装置７内のソレノイド弁を制御することによって、プライマリ油室１３への供給油量を調整し、プライマリ回転数を目標値へと変速制御すると共に、別のソレノイド弁を制御することによって、セカンダリ油室２３の油圧をベルト滑りを発生させない値へと制御している。さらに、油圧制御装置７は、車速とアクセル開度とに応じて設定されたロックアップ線図（図４の（Ｂ）参照）に従ってロックアップクラッチ３ａを締結／解放制御する機能を有する。なお、油圧制御装置７は逆転ブレーキＢ１及び直結クラッチＣ１への供給油圧を制御する機能も有している。

次に、本発明にかかる車両の制御方法について、図２のタイムチャートを参照しながら説明する。図２は、アクセル開度を全閉として減速しながら（コーストダウン）、シフトレバーをＤ→Ｓとした場合のロックアップＯＦＦ信号、回転数、及び車両加速度の時間変化を示す。時刻ｔ１でアクセル全閉とし、減速を開始する。車速がＤレンジのロックアップＯＦＦ車速より高く、ＳレンジのロックアップＯＦＦ車速より低い車速Ｖ_DSとなった時刻ｔ２でシフトレバーをＤ→Ｓへ切り替えると、即座にロックアップＯＦＦ信号が発生する。従来であれば、無段変速機の変速制御とロックアップＯＦＦとが同時に開始されるが、本発明では、ロックアップクラッチ３ａが実際に解放されるまで、無段変速機の変速制御を開始しない。ロックアップクラッチ３ａが解除されたかどうかを判定するため、例えばロックアップクラッチ３ａの入出力回転数差（差回転）を検出し、その差回転が所定値Ｎｏを越えたかどうかで判定することができる。この所定値Ｎｏとは、所定の検出誤差を見込んで、ロックアップクラッチの解除状態における入力部材（ポンプインペラ）と出力部材（タービンランナ）との最小差回転を基準にして決定される。時刻ｔ４で差回転が所定値Ｎｏを越えると、ロックアップＯＦＦ状態であると判定し、時刻ｔ４より遅れた時刻ｔ５で変速制御を開始する。つまり、無段変速機はＤレンジの最低目標入力回転数からＳレンジの最低目標入力回転数に向かって回転数を上昇（Ｌｏｗ側へ変速）させ、エンジンブレーキによる減速度が増大する。しかし、その前にロックアップクラッチ３ａが解除されているので、トルクコンバータ３による緩衝作用により車両には急激な減速感が発生せず、持ち上げショックも発生しない。

図３は、本発明に係る制御方法の一例を示すフローチャート図である。まず、シフトレバーがＤレンジからＳ（Ｂ）レンジへシフトされたかどうかを判定する（ステップＳ１）。Ｄ→Ｓ（Ｂ）シフトされた場合には、現車速をＤレンジのロックアップＯＦＦ車速と比較し（ステップＳ２）、車速がＤレンジのロックアップＯＦＦ車速より低い場合には、ロックアップＯＦＦすると同時に無段変速機の変速制御を開始する（ステップＳ３）。この場合は、車速が十分に低いため、たとえロックアップＯＦＦが変速制御より遅れても、車両停止までにＬｏｗ状態に戻すことが優先されると共に、ショックを殆ど無視できるからである。車速がＤレンジのロックアップＯＦＦ車速以上の場合には、続いて車速をＳ（Ｂ）レンジのロックアップＯＦＦ車速と比較する（ステップＳ４）。車速がＳ（Ｂ）レンジのロックアップＯＦＦ車速より高いときには、ロックアップクラッチを解除する必要がないので、無段変速機の変速制御を開始する（ステップ７）。車速がＳ（Ｂ）レンジのロックアップＯＦＦ車速以下であるときには、まずロックアップＯＦＦ指令を出力し（ステップＳ５）、ロックアップクラッチの差回転を所定値Ｎｏと比較する（ステップＳ６）。差回転が所定値Ｎｏ以下の時には、ロックアップＯＦＦ指令を繰り返す。差回転が所定値Ｎｏより大きくなると、ロックアップクラッチが実際に解除されたと判定し、無段変速機の変速制御を開始する（ステップ７）。

前記実施例では、ロックアップクラッチ３ａの解除を、差回転が所定値Ｎｏを越えたかどうかで判定したが、ロックアップクラッチ３ａの入出力回転数比によって検出してもよい。さらに、ロックアップＯＦＦ信号の出力から所定時間を経過すれば、ロックアップクラッチが解除されていると見なすことができるので、ロックアップＯＦＦ信号の発生から所定時間後に変速制御を開始してもよい。

１エンジン
２無段変速機
３トルクコンバータ
３ａロックアップクラッチ
７油圧制御装置
１１プライマリプーリ
１３プライマリ油室
２１セカンダリプーリ
２３セカンダリ油室
１００電子制御装置
１０４シフトポジションセンサ
１０８シフトレバー

Claims

エンジン駆動力がロックアップクラッチを有するトルクコンバータを介してベルト式無段変速機へ伝達される車両であって、
少なくともアクセル開度と車速とにより前記無段変速機の目標入力回転数が設定され、
前記無段変速機は、通常走行モードと当該通常走行モードよりも目標入力回転数が高く設定された高速回転モードとを備え、手動操作により通常走行モードと高速回転モードとの間で切替可能とした車両において、
前記高速回転モードにおける前記ロックアップクラッチを解除する車速が、前記通常走行モードにおける前記ロックアップクラッチを解除する車速よりも高車速側に設定されており、
アクセル開度を全閉として減速しながら、前記通常走行モードにおける前記ロックアップクラッチを解除する車速以上でかつ前記高速回転モードにおける前記ロックアップクラッチを解除する車速以下の領域で走行中に、前記通常走行モードから前記高速回転モードへ切り替えられた場合に、前記ロックアップクラッチの解除を検出した後で前記無段変速機の変速制御を開始する制御手段を備えた、ことを特徴とする車両の制御装置。