JP6897374B2

JP6897374B2 - 車両用動力伝達装置の制御装置

Info

Publication number: JP6897374B2
Application number: JP2017134046A
Authority: JP
Inventors: 諭加藤; 井上　大輔; 大輔井上; 綾部　篤志; 篤志綾部; 進守友; 俊成鈴木; 正和尾渡; 典弘塚本; 祐樹村上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2021-06-30
Anticipated expiration: 2037-07-07
Also published as: JP2019015364A

Description

本発明は、車両用動力伝達装置の制御装置に関する。

特許文献１には、入力軸と出力軸との間の動力伝達経路に、変速比を連続的に変化させるベルト式の無段変速機と、無段変速機の最大変速比よりも大きな変速比を有するギヤ機構とが、並列に設けられた車両用動力伝達装置が開示されている。この車両用動力伝達装置においては、入力軸から入力されたトルクを無段変速機を介して出力軸に伝達する無段変速モードであるベルトモードと、入力軸から入力されたトルクをギヤ機構を介して出力軸に伝達するギヤモードとを、無段変速機とギヤ機構とにそれぞれ対応させて設けられた各前進用クラッチの係合及び解放によって、選択的に切り替え可能となっている。

前記車両用動力伝達装置においては、車両の発進時にギヤモードに設定することによって、ベルトモード設定時よりも大きな駆動力を発生させて車両を発進させることができ、車両の発進性を高めることができる。また、ベルトモードで車両が走行しているときに、アクセルペダルを戻して車両が停止に向けて減速した場合には、無段変速機の変速比が最大変速比に戻ったら、ベルトモードからギヤモードに切り替える変速制御を行う。これにより、無段変速機とギヤ機構との変速比を近い値にして、ベルトモードからギヤモードへの切り替え時に生じ得る変速ショックを低減することができる。

国際公開第２０１３／１７６２０８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された車両用動力伝達装置においては、ベルトモードによって車両が走行しているときに、急減速するなどして、無段変速機の変速比が最大変速比に戻らずに車両が停止してしまう場合がある。この場合、ベルトモードからギヤモードに切り替える変速制御が行われずにベルトモードのまま車両が停止することになり、車両の再発進性が損なわれるおそれがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、無段変速モードからギヤモードへの切り替え時に生じ得る変速ショックを低減し、且つ、車両の再発進性が損なわれるのを抑制できる車両用動力伝達装置の制御装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両用動力伝達装置の制御装置は、入力軸と出力軸との間の動力伝達経路に、変速比を連続的に変化させる無段変速機と、前記無段変速機の最大変速比よりも大きな変速比を有するギヤ機構とが、並列に設けられ、前記入力軸から入力されたトルクを前記無段変速機を介して前記出力軸に伝達する無段変速モードと、前記入力軸から入力されたトルクを前記ギヤ機構を介して前記出力軸に伝達するギヤモードとを、前記無段変速機と前記ギヤ機構とにそれぞれ対応させて設けられた各前進用クラッチの係合及び解放の組み合わせによって、選択的に切り替え可能な車両用動力伝達装置の制御装置であって、前記無段変速モードによって走行している前記制御装置が搭載された車両の減速中に、車両停止時の前記無段変速機の変速比が所定変速比未満になるか否かを判断し、車両停止時の前記無段変速機の変速比が所定変速比未満になると判断して、且つ、各前進用クラッチが解放された場合または前記車両が停止した場合に、前記無段変速モードから前記ギヤモードに切り替える変速制御を行うことを特徴とするものである。

本発明に係る車両用動力伝達装置の制御装置は、車両停止時の無段変速機の変速比が所定変速比未満であると判断され、且つ、各前進用クラッチが解放された場合、あるいは、車両が停止した場合に、無段変速モードからギヤモードに切り替えるため、無段変速モードからギヤモードへの切り替え時に生じ得る変速ショックを低減し、且つ、車両の再発進性が損なわれるのを抑制できるという効果を奏する。

図１は、実施の形態に係る車両用動力伝達装置の概略構成を示すスケルトン図である。図２は、ベルトモードで走行している車両が停止に向けて減速した場合に制御装置が実行する変速制御の一例を示すフローチャートである。

以下に、本発明の車両用動力伝達装置の制御装置が適用された車両用動力伝達装置の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施の形態に係る車両用動力伝達装置１の概略構成を示すスケルトン図である。本実施の形態に係る車両用動力伝達装置１は、第１軸線ＡＸ１〜第５軸線ＡＸ５までの互いに平行な軸線を有している。第１軸線ＡＸ１は、不図示のエンジンに設けられたクランクシャフトと同軸になっている。この第１軸線ＡＸ１上には、エンジンのクランクシャフトに連結される車両用動力伝達装置１の入力軸３、トルクコンバータ４、プライマリシャフト７、前後進切換え装置としてのプラネタリギヤＤＰ、前進ギヤモード用クラッチＣ１、後進用ブレーキＢ１、無段変速機１０のプライマリプーリ１１が配置されている。

第２軸線ＡＸ２上には、減速ギヤ機構２０が配置されている。第３軸線ＡＸ３上には、無段変速機１０のセカンダリプーリ１３、ベルトモード用クラッチＣ２、出力ギヤ部３０が配置されている。第４軸線ＡＸ４上には、カウンタシャフト部４０が配置されている。第５軸線ＡＸ５上には、ディファレンシャル装置５０、左右ドライブシャフト５２Ｌ，５２Ｒが配置されている。

入力軸３は、トルクコンバータ４のポンプインペラ４ａに接続されている。トルクコンバータ４は、ポンプインペラ４ａ、ポンプインペラ４ａに対向配置され、プライマリシャフト７に接続されたタービンランナ４ｂ、ポンプインペラ４ａとタービンランナ４ｂとの間に配置され、ミッションケース６に支持された不図示のワンウェイクラッチに接続されているステータ４ｃ、及び、入力軸３及びプライマリシャフト７と係合することによって入力軸３とプライマリシャフト７とを直結状態にするロックアップクラッチ５を有しており、内部にオイルが満たされている。

プライマリシャフト７は、プラネタリギヤＤＰの内周側を通って無段変速機１０のプライマリプーリ１１に接続されているとともに、プラネタリギヤＤＰのキャリヤＣＲに接続されている。プラネタリギヤＤＰは、サンギヤＳ、リングギヤＲ、サンギヤＳに噛合するピニオンＰ１及びリングギヤＲに噛合するピニオンＰ２をそれぞれ回転自在に支持するキャリヤＣＲを有している、所謂ダブルピニオンプラネタリギヤで構成されている。このうちのリングギヤＲは、後進用ブレーキＢ１によりミッションケース６に対して回転を係止自在となるように構成されている。また、サンギヤＳは中空軸８に直接的に連結され、キャリヤＣＲは前進ギヤモード用クラッチＣ１を介して中空軸８に接続されている。中空軸８は正逆回転出力ギヤ９に連結されている。また、正逆回転出力ギヤ９は、減速ギヤ機構２０の入力ギヤ２１に噛合している。

減速ギヤ機構２０は、第２軸線ＡＸ２上に中心軸２２を有しており、中心軸２２の一方側には、大径な入力ギヤ２１と小径なドライブギヤ２３とが一体的に固定されて連結されている。また、中心軸２２の他方側の外周側には、中空軸２６が相対回転自在に支持されており、中空軸２６には、ドライブギヤ２３と同径のドリブンギヤ２５と、それよりも僅かに大径な出力ギヤ２７とが一体的に固定されて連結されている。

ドライブギヤ２３とドリブンギヤ２５との外周側には、内周面に歯面が形成されたスリーブ２４が、油圧により駆動される不図示のスポークによって軸線方向に移動可能に配設されている。そして、スリーブ２４は、軸線方向に沿って、ドライブギヤ２３だけに噛合する位置と、ドライブギヤ２３及びドリブンギヤ２５に跨って両方に噛合する位置とに移動することができる。これにより、スリーブ２４によってドライブギヤ２３とドリブンギヤ２５とは、切離し状態または駆動連結状態に切り替えられる。また、出力ギヤ２７は、後述する出力ギヤ部３０の入力ギヤ３１と噛合している。

また、減速ギヤ機構２０の変速比は、後述するベルト式の無段変速機１０の最大変速比γ_ｍａｘよりも大きい変速比に設定されている。

無段変速機１０は、プライマリシャフト７に接続されたプライマリプーリ１１と、セカンダリシャフト１６に接続されたセカンダリプーリ１３と、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１３に巻き掛けられた無端状の伝動ベルト１５とを備えている。プライマリプーリ１１は、それぞれが対向する円錐台状に形成された壁面を有する、プライマリシャフト７に対して軸線方向移動不能に固定された固定シーブ１１ａと、プライマリシャフト７に対して軸線方向移動可能に支持された可動シーブ１１ｂとによって構成されており、固定シーブ１１ａ及び可動シーブ１１ｂの前記壁面によって形成された溝部で伝動ベルト１５を挟持している。同様に、セカンダリプーリ１３は、それぞれが対向する円錐台状に形成された壁面を有する、セカンダリシャフト１６に対して軸線方向移動不能に固定された固定シーブ１３ａと、セカンダリシャフト１６に対して軸線方向移動可能に支持された可動シーブ１３ｂとで構成されており、固定シーブ１３ａ及び可動シーブ１３ｂの前記壁面によって形成された溝部で伝動ベルト１５を挟持している。なお、プライマリプーリ１１の固定シーブ１１ａと、セカンダリプーリ１３の固定シーブ１３ａとは、伝動ベルト１５に対して軸線方向反対側となるように配置されている。

また、無段変速機１０は、プライマリプーリ１１の可動シーブ１１ｂの背面側に配置された油圧サーボ１２と、セカンダリプーリ１３の可動シーブ１３ｂの背面側に配置された油圧サーボ１４とを備えている。そして、これら油圧サーボ１２，１４は、作動油圧が供給されることによって、負荷トルクに対応するベルト挟圧力を発生させるとともに、無段変速機１０の変速比γを変更または固定するための挟圧力を発生させる。

セカンダリプーリ１３の可動シーブ１３ｂは、ベルトモード用クラッチＣ２を介して、セカンダリシャフト１６の外周側に相対回転自在に支持された出力ギヤ部３０の出力軸３２に接続されている。出力ギヤ部３０は、入力ギヤ３１と、一端側に入力ギヤ３１が固定された出力軸３２と、出力軸３２の他端側に固定されたカウンタギヤ３３とによって構成されており、カウンタギヤ３３はカウンタシャフト部４０のドライブギヤ４１と噛合している。

カウンタシャフト部４０は、ドライブギヤ４１と、一端側にドライブギヤ４１が固定されたカウンタシャフト４２と、カウンタシャフト４２の他端側に固定されたドリブンギヤ４３とによって構成されている。ドリブンギヤ４３はディファレンシャル装置５０のデフリングギヤ５１と噛合している。

ディファレンシャル装置５０は、デフリングギヤ５１の回転をそれぞれ左右ドライブシャフト５２Ｌ，５２Ｒにそれらの差回転を吸収しつつ伝達するように構成されており、左右ドライブシャフト５２Ｌ，５２Ｒは、それぞれ不図示の車輪に連結されている。

また、本実施の形態に係る車両用動力伝達装置１は、車両用動力伝達装置１に係る各種制御を実行する制御装置７０を備えている。この制御装置７０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、前記各種制御を実行する。

制御装置７０には、車両用動力伝達装置１の各部に設けられた各種センサ等により検出された信号が供給されるようになっている。例えば、エンジン回転数センサ７１により検出されたエンジンの回転数（エンジン回転速度）を表す信号、入力軸回転数センサ７２により検出された無段変速機１０のプライマリシャフト７の回転数である入力軸回転数を表す信号、出力軸回転数センサ７３により検出された出力軸３２の回転数である出力軸回転数を表す信号、アクセル開度センサ７４により検出されたドライバーの加速要求量としての不図示のアクセルペダルの操作量であるアクセル開度を表す信号、及び、ブレーキ踏力センサ７５により検出されたドライバーが不図示のブレーキペダルを踏んだときのブレーキ踏力を表す信号などが、それぞれ供給される。そして、制御装置７０は、例えば、出力軸回転数と入力軸回転数とに基づいて、無段変速機１０の変速比γ（＝入力軸回転数／出力軸回転数）を算出する。なお、制御装置７０が、無段変速機１０のシーブ位置に基づいて変速比γを検出してもよい。

制御装置７０は、前進ギヤモード用クラッチＣ１、後進用ブレーキＢ１及びベルトモード用クラッチＣ２の係合及び解放を、ＲＯＭに記憶されたプログラムを用いて演算した指令値に基づき、不図示の油圧機構により不図示のソレノイドを油圧制御することによって行う。また、制御装置７０は、無段変速機１０の変速比γを制御するとともに、その変速比γに応じて好適な伝動ベルト１５の挟圧力を実現し得るように、油圧サーボ１２，１４に供給する油圧を制御する。

制御装置７０は、入力軸３から入力されたトルクを無段変速機１０を介して出力軸３２に伝達する無段変速モードであるベルトモードと、入力軸３から入力されたトルクを減速ギヤ機構２０を介して出力軸３２に伝達する前進ギヤモード及び後進ギヤモードとを、選択的に切り替える変速制御が実行可能となっている。また、制御装置７０は、変速段を停止段（Ｐレンジ、Ｎレンジ）から前進段（Ｄレンジ）または後進段（Ｒレンジ）に切り替える操作であるガレージ操作が行われてから、シフトレンジの位置情報（接点信号）を基にして、前進ギヤモード用クラッチＣ１または後進用ブレーキＢ１が係合されるまでの制御であるガレージ制御が実行可能となっている。

次に、車両用動力伝達装置１の動作について説明する。車両用動力伝達装置１を搭載した車両が、図示しないシフト装置によって前進段（Ｄレンジ）が選択されて前進方向に発進する際、あるいは、所定車速未満で前進走行する際には、後進用ブレーキＢ１及びベルトモード用クラッチＣ２が解放された状態で、スリーブ２４がドライブギヤ２３及びドリブンギヤ２５に跨って噛合するように切り替えられ、かつ前進ギヤモード用クラッチＣ１が係合されて、前進ギヤモードとなる。

また、前進ギヤモードによって走行中に所定車速以上となった際には、無段変速機１０の変速比γを最大変速比もしくはそれに近い変速比に設定した状態で、スリーブ２４のドリブンギヤ２５との噛合が解除され、前進ギヤモード用クラッチＣ１が解放されるとともに、ベルトモード用クラッチＣ２が係合されてベルトモードに切り替わる。

また、ベルトモードで車両が走行しているときに、車両が停止に向けて減速した場合には、無段変速機１０の変速比γが最大変速比γ_ｍａｘに戻ったら、ベルトモードから前進ギヤモードに切り替えるコーストダウン制御が実施される。これにより、無段変速機１０と減速ギヤ機構２０との変速比を近い値にして、ベルトモードからギヤモードへの切り替え時に生じ得る変速ショックを低減することができる。また、制御装置７０は、ダウンシフト実施の判断を、例えば、入力軸回転数センサ７２や出力軸回転数センサ７３などの各回転数センサを用いて検出した、車速や無段変速機１０の変速比γなどに基づいて行う。

一方、車両用動力伝達装置１を搭載した車両が、図示しないシフト装置によって後進段（Ｒレンジ）が選択されて後進方向に発進する際、あるいは所定車速未満で後進走行する際には、前進ギヤモード用クラッチＣ１及びベルトモード用クラッチＣ２が解放された状態で、スリーブ２４がドライブギヤ２３及びドリブンギヤ２５に跨って噛合するように切り替えられ、かつ後進用ブレーキＢ１が係止されて、後進ギヤモードとなる。

図２は、ベルトモードで走行している車両が停止に向けて減速した場合に制御装置７０が実行する変速制御の一例を示すフローチャートである。

まず、制御装置７０は、ベルトモードによって走行している車両が停止に向けて減速した場合（ステップＳ１）、減速開始から車両停止前までの領域で、変速比γ_ｓ≧所定変速比γ_１の関係を満たすか判断する（ステップＳ２）。そして、制御装置７０は、変速比γ_ｓ≧所定変速比γ_１の関係を満たすと判断したら（ステップＳ２でＹｅｓ）、コーストダウン制御を実行して（ステップＳ３）、前進ギヤモードで停車させる。その後、制御装置７０は、車両が再発進する際に前進ギヤモードによって発進させて（ステップＳ４）、一連の制御を終了する。

一方、制御装置７０は、変速比γ_ｓ≧所定変速比γ_１の関係を満たさないと判断したら（ステップＳ２でＮｏ）、ベルトモードから前進ギヤモードへのダウンシフトを禁止して、ベルトモードで停車させるようにする（ステップＳ５）。すなわち、ベルトモードによって走行している車両が急減速したときなど、無段変速機１０の車両停止時の変速比γ_ｓを所定変速比γ_１以上の大きさに戻しきれずに車両が停止しそうなときには、制御装置７０からコーストダウン制御を実行するための各種信号を出力せず、ダウンシフトを禁止して、ベルトモードのまま停車させる。

次に、制御装置７０は、Ｄ−Ｎレンジ操作またはＤ−Ｎ−Ｒレンジ操作がなされたかを判断する（ステップＳ６）。そして、制御装置７０は、Ｄ−Ｎレンジ操作またはＤ−Ｎ−Ｒレンジ操作がなされたと判断したら（ステップＳ６でＹｅｓ）、Ｄ−Ｎレンジ操作時のベルトモード用クラッチ解放制御を実行する（ステップＳ７）。その際、制御装置７０は、変速比γ_ｓ＞所定変速比γ_２の関係を満たすか判断し、変速比γ_ｓ＞所定変速比γ_２の関係を満たすと判断したら（ステップＳ８でＹｅｓ）、ダウンシフト禁止を解除して（ステップＳ９）、Ｎ−Ｄレンジ操作時の前進ギヤモード用クラッチ係合制御を実行する（ステップＳ１０）。その後、制御装置７０は、車両が再発進する際に前進ギヤモードによって発進させて（ステップＳ４）、一連の制御を終了する。

このように、Ｄ−Ｎレンジ操作またはＤ−Ｎ−Ｒレンジ操作があったときには、変速比γ_ｓ＞所定変速比γ_２の関係を満たす場合に、ダウンシフト禁止を解除することによって、次のＮ−Ｄレンジ操作時には、前進ギヤモード用クラッチＣ１を係合して前進ギヤモードに切り替え、車両発進時の駆動力を確保することができ、車両の再発進性を高めることができる。さらに、Ｄ−Ｎレンジ操作時またはＤ−Ｎ−Ｒレンジ操作時のベルトモード用クラッチ解放制御は、ベルトモード用クラッチＣ２を解放するのみの制御のため、車両停止時の変速比γ_ｓによる制御への影響が少なく、また、ドライバーに違和感を与えることなく、ダウンシフト禁止を解除することができる。

なお、前進ギヤモード用クラッチＣ１及びベルトモード用クラッチＣ２が解放された場合とは、車両停止前後に拘わらない。また、前進ギヤモード用クラッチＣ１及びベルトモード用クラッチＣ２の解放は、ガレージ操作によって制御装置７０が判断する。また、車両停止時の変速比γ_ｓは、減速開始から車両停止前までの領域における変速比γ_ｆに基づいて推測してもよいし、車両停止時におけるシーブ位置に基づいて直接測定してもよい。

ここで、ベルトモードで停車した後、Ｄ−Ｎレンジ操作またはＤ−Ｎ−Ｒレンジ操作が行われて、ベルトモード用クラッチ解放制御を制御装置７０が実行する際の条件として、車両停止時の変速比γ_ｓの大きさを考慮しない場合には、車両停止時の変速比γ_ｓがどんなに小さくても、ベルトモード用クラッチＣ２を解放し、Ｎ−Ｄレンジ操作が行われて車両が再発進するときには、前進ギヤモードをとることになる。このため、車両停止時の変速比γ_ｓが小さ過ぎると、前進ギヤモードによって車両が再発進した後、車速が所定速度以上になって前進ギヤモードからベルトモードに切り替え可能と判断されるアップシフト判断時までに、無段変速機１０の変速比γを最大変速比γ_ｍａｘまで戻すことができず、アップシフトが遅れるおそれがある。

そのため、ベルトモード用クラッチ解放制御を制御装置７０が実行する際の条件に、変速比γ_ｓ＞所定変速比γ_２の関係を含めることにより、再発進後のアップシフトの遅れを抑制することができる。これにより、発進性能よりも、発進後のアップシフトまでに無段変速機１０の変速比γを最大変速比γ_ｍａｘまで戻す要件を優先させることができ、アップシフトが待たされることを回避することができる。

一方、制御装置７０が、ステップＳ６において、Ｄ−Ｎレンジ操作またはＤ−Ｎ−Ｒレンジ操作がなされていないと判断した場合（ステップＳ６でＮｏ）や、ステップＳ８において、変速比γ_ｓ＞所定変速比γ_２の関係を満たさないと判断した場合（ステップＳ８でＮｏ）には、Ｎ−Ｄレンジ操作時のベルトモード用クラッチ係合制御を実行し（ステップＳ１１）、車両が再発進する際にベルトモードによって発進させて（ステップＳ１２）、一連の制御を終了する。

また、ドライバーに違和感を与えず、かつ、安定したダウンシフト制御を行えるときには、ダウンシフト禁止を解除するようにしてもよい。具体的には、ベルトモードで完全に停車したとき、且つ、ドライバーのブレーキ踏力が所定値以上のときに、制御装置７０はダウンシフト禁止を解除して、車両停止時におけるベルトモードから前進ギヤモードへのダウンシフトを実行する。

ここで、車両停止時にベルトモードから前進ギヤモードへダウンシフトした際、ドライバーのブレーキ踏力が充分でない場合には、ベルトモードと前進ギヤモードとの駆動力の違いにより、ベルトモードでは停止していた車両が、前進ギヤモードに切り替えられたことによって発進するおそれがある。そのため、ダウンシフト禁止の解除の条件に、車両が完全停止したことだけではなく、ドライバーのブレーキ踏力が所定値以上であることを追加することによって、ドライバーが意図しない車両の発進を抑制することができる。

１車両用動力伝達装置
３入力軸
１０無段変速機
２０減速ギヤ機構
３２出力軸
７０制御装置
Ｂ１後進用ブレーキ
Ｃ１前進ギヤモード用クラッチ
Ｃ２ベルトモード用クラッチ

Claims

入力軸と出力軸との間の動力伝達経路に、変速比を連続的に変化させる無段変速機と、前記無段変速機の最大変速比よりも大きな変速比を有するギヤ機構とが、並列に設けられ、
前記入力軸から入力されたトルクを前記無段変速機を介して前記出力軸に伝達する無段変速モードと、前記入力軸から入力されたトルクを前記ギヤ機構を介して前記出力軸に伝達するギヤモードとを、前記無段変速機と前記ギヤ機構とにそれぞれ対応させて設けられた各前進用クラッチの係合及び解放の組み合わせによって、選択的に切り替え可能な車両用動力伝達装置の制御装置であって、
前記無段変速モードによって走行している前記制御装置が搭載された車両の減速中に、車両停止時の前記無段変速機の変速比が所定変速比未満になるか否かを判断し、車両停止時の前記無段変速機の変速比が所定変速比未満になると判断して、且つ、各前進用クラッチが解放された場合または前記車両が停止した場合に、前記無段変速モードから前記ギヤモードに切り替える変速制御を行うことを特徴とする車両用動力伝達装置の制御装置。