JP7082693B2 - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、プーリ間の動力をベルトにより伝達する際の変速比を無段階に変更可能なベルト式無段変速機に関する。

従来、特許文献１には、ベルト式無段変速機の変速圧力制御において、プライマリプーリとセカンダリプーリの回転数に基づいてプーリ比を所定時間毎に算出し、プーリ比の移動平均値を算出する。そして、移動平均値と所定時間毎に算出されるプーリ比との差を算出し、算出された差が第１の所定値より大きいときは、定常的なベルト滑りが生じていると判定する技術が開示されている。

しかしながら、定常的なベルト滑りの検知に時間がかかると、ベルトやプーリの耐久性の低下を招くおそれがあり、また、検知した後にベルトの破損等を回避するために、走行性能を制限した変速制御（いわゆるリンプホーム走行）を実施すると、走行性能を十分に確保できないという問題があった。

特開２０１０－７８０２２号公報

本発明は、上記課題に着目してなされたもので、早期に定常的なベルト滑りを検知可能なベルト式無段変速機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のベルト式無段変速機では、プライマリプーリと、セカンダリプーリと、両プーリに巻回されたベルトとを備え、プーリ押し付け力が前記プライマリプーリに供給されるプライマリ圧及び前記セカンダリプーリに供給されるセカンダリ圧によって決まるベルト式無段変速機であって、
走行状態に基づいて設定された目標プーリ比と、前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリの回転数から算出された実プーリ比との乖離が所定値以上の状態が所定時間継続したときは、前記セカンダリ圧を上昇させ、該セカンダリ圧の上昇に伴って前記実プーリ比がハイ側にシフトしたときは、ベルト滑りが発生していると判断することとした。

よって、タイヤがロック傾向となったとしても、プライマリ圧の実測下限値が高く設定されるため、ベルト滑りを抑制できる。

実施形態１の無段変速機の概略構成を示す図である。 実施形態１の変速マップである。 実施形態１の定常スリップ判定処理を表すフローチャートである。 実施形態１で定常スリップが生じた場合におけるプーリ比と、プライマリ圧及びセカンダリ圧の関係を表すタイムチャートである。

〔実施形態１〕
図１は、実施形態１の無段変速機（以下、「ＣＶＴ」という。）１の概略構成を示す図である。プライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３が両者の溝が整列するよう配置され、これらプーリ２、３の溝にはベルト４が掛け渡されている。プライマリプーリ２と同軸にエンジン５が配置され、エンジン５とプライマリプーリ２の間には、エンジン５の側から順に、トルクコンバータ６、前後進切換え機構７が設けられている。

トルクコンバータ６は、エンジン５の出力軸に連結されるポンプインペラ６ａ、前後進切換え機構７の入力軸に連結されるタービンランナ６ｂ、ステータ６ｃ及びロックアップクラッチ６ｄを備える。

前後進切換え機構７は、ダブルピニオン遊星歯車組７ａを主たる構成要素とし、そのサンギヤはトルクコンバータ６のタービンランナ６ｂに結合され、キャリアはプライマリプーリ２に結合される。前後進切換え機構７は、さらに、ダブルピニオン遊星歯車組７ａのサンギヤ及びキャリア間を直結する発進クラッチ７ｂ、及びリングギヤを固定する後進ブレーキ７ｃを備える。そして、発進クラッチ７ｂの締結時には、エンジン５からトルクコンバータ６を経由した入力回転がそのままプライマリプーリ２に伝達され、後進ブレーキ７ｃの締結時には、エンジン５からトルクコンバータ６を経由した入力回転が逆転され、プライマリプーリ２へと伝達される。

プライマリプーリ２の回転はベルト４を介してセカンダリプーリ３に伝達され、セカンダリプーリ３の回転は、出力軸８、歯車組９及びディファレンシャルギヤ装置１０を経て図示しない駆動輪へと伝達される。上記の動力伝達中にプライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３間のプーリ比（変速比）を変更可能にするために、プライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３の溝を形成する円錐板のうち一方を固定円錐板２ａ、３ａとし、他方の円錐板２ｂ、３ｂを軸線方向へ変位可能な可動円錐板としている。これら可動円錐板２ｂ、３ｂは、ライン圧を元圧として作り出したプライマリ圧Ｐｐｒｉ及びセカンダリ圧Ｐｓｅｃをプライマリプーリ室２ｃ及びセカンダリプーリ室３ｃに供給することにより固定円錐板２ａ、３ａに向けて付勢され、これによりベルト４を円錐板に摩擦係合させてプライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３間での動力伝達が行われる。

変速は、プライマリ圧Ｐｐｒｉ及びセカンダリ圧Ｐｓｅｃ間の差圧により両プーリ２、３の溝の幅を変化させ、プーリ２、３に対するベルト４の巻き掛け円弧径を連続的に変化させることによって行われる。プライマリ圧Ｐｐｒｉ及びセカンダリ圧Ｐｓｅｃは、前進走行レンジの選択時に締結する発進クラッチ７ｂ及び後進走行レンジの選択時に締結する後進ブレーキ７ｃへの供給油圧と共に変速制御油圧回路１１によって制御される。変速制御油圧回路１１は変速機コントローラ１２からの信号に応答して制御を行う。

変速機コントローラ１２には、ＣＶＴ１のプライマリプーリ２のプライマリ回転数Ｎｐｒｉを検出するプライマリ回転数センサ１３からの信号と、ＣＶＴ１のセカンダリプーリ３のセカンダリ回転数Ｎｓｅｃ（尚、Ｎｓｅｃに終減速比やタイヤ径といった諸元を用いて車速ＶＳＰを算出可能）を検出するセカンダリ回転数センサ１４からの信号と、プライマリ圧Ｐｐｒｉを検出するプライマリ圧センサ１５ｐからの信号と、セカンダリ圧Ｐｓｅｃを検出するセカンダリ圧センサ１５ｓからの信号と、アクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ１６からの信号と、セレクトレバー位置を検出するインヒビタスイッチ１７からの選択レンジ信号と、ブレーキペダルの踏み込みの有無を検出するブレーキスイッチ１８からの信号と、エンジン５を制御するエンジンコントローラ１９からのエンジン５の運転状態（エンジン回転速度Ｎｅ、エンジントルク、燃料噴時間、冷却水温ＴＭＰｅ等）に関する信号とが入力される。

変速機コントローラ１２は、図２に示す変速マップを参照し、走行状態に応じて目標入力回転速度ｔＮｉｎを設定し、プライマリ回転数Ｎｐｒｉが目標入力回転速度ｔＮｉｎに追従するように制御する。尚、目標入力回転速度ｔＮｉｎを設定することは、目標プーリ比を設定することと同義である。プーリ比は、セカンダリ回転数Ｎｓｅｃをプライマリ回転数Ｎｐｒｉで除した値であり、セカンダリ回転数Ｎｓｅｃは、車速ＶＳＰによって一義的に決定される値だからである。また、プーリ比を制御する際には、エンジントルク及びトルクコンバータトルク比によって決まるＣＶＴ１の入力トルクを伝達するのに必要なプーリ押し付け力が得られるように、目標プライマリ圧Ｐｐｒｉ＊及び目標セカンダリ圧Ｐｓｅｃ＊を設定し、実プライマリ圧Ｐｐｒｉ及び実セカンダリ圧Ｐｓｅｃが目標圧に追従するようにフィードバック制御する。また、異常を表す所定条件が成立したときは、運転者に異常を報知可能なランプ２０に対して点灯指令を出力する。

図３は、実施形態１の定常スリップ判定処理を表すフローチャートである。
ステップＳ１では、定常スリップ判定処理を開始するための前提条件が成立しているか否かを判断し、前提条件が成立していると判断したときはステップＳ２に進み、それ以外は前提条件が成立するまで本ステップを繰り返す。ここで、前提条件とは、例えば、車両に他の異常が発生しておらず、各種運転条件が成立していることを表す。

ステップＳ２では、定常スリップ第１条件が成立したか否かを判断し、第１条件が成立しているときにはステップＳ３へ進み、それ以外はステップＳ１に戻る。ここで、定常スリップ第１条件とは、プーリ比が所定プーリ比以上であって、目標プーリ比に対して実プーリ比がＨｉｇｈ側ずれた状態が所定時間継続しており、かつ、プライマリ圧Ｐｐｒｉ及びセカンダリ圧Ｐｓｅｃが目標圧に追従していることである。所定プーリ比とは、プーリ比がＬｏｗ側ではなく、Ｈｉｇｈ側であることを表すプーリ比であり、例えば０．４以上である。所定プーリ比を設定した理由については後述する。また、実プーリ比がＨｉｇｈ側にずれるとは、目標プーリ比と実プーリ比とがセンサ等の検出誤差を考慮した上で確実にずれが生じていることを表す値以上乖離している状態であり、目標圧に追従とは、センサ等の検出誤差を考慮して各プーリ圧と目標圧との差が所定圧未満であることを表す。

図４は、実施形態１で定常スリップが生じた場合におけるプーリ比と、プライマリ圧及びセカンダリ圧の関係を表すタイムチャートである。第１条件の領域において、実プーリ比が目標プーリ比よりもＨｉｇｈ側にずれており、それが所定時間継続している状態である。セカンダリプーリ３とベルト４との間でスリップが生じる原因としては、セカンダリ圧Ｐｓｅｃが不足している場合、もしくは、接触面における摩擦係数（以下、μと記載する。）が低下している場合が考えられる。上記第１条件が成立した場合、予定通りにセカンダリ圧Ｐｓｅｃが出力されていても、プーリ比がＨｉｇｈ側にずれているため、接触面におけるμが低下している疑いがある。

仮に、この状態を放置しておくと、セカンダリプーリ３とベルト４との接触面が削れてしまい、段差等が形成されることでベルト４の破損を招く、あるいは、ベルト４の径方向位置が軸心側にオフセットすることでセカンダリプーリ３の軸部とベルト４とが接触し、ベルト４の破損を招くおそれがある。ただし、定常スリップが生じておらず、他の要因によってプーリ比の乖離が生じている可能性があり、この段階で即座に定常スリップが発生していると確定することはできない。そこで、実施形態１では、ステップＳ３に示す第２条件を設定することとした。尚、第１条件で所定プーリ比以上と設定したのは、所定プーリ比よりもＬｏｗ側であれば、セカンダリプーリ３の軸部と接触するおそれがないためであり、所定プーリ比よりもＨｉｇｈ側において定常スリップを監視することとした。

ステップＳ３では、定常スリップ第２条件が成立したか否かを判断し、第２条件が成立しているときにはステップＳ４に進み、それ以外はステップＳ１に戻る。ここで、定常スリップ第２条件とは、セカンダリ圧Ｐｓｅｃを予め設定された所定圧だけ上昇させたときに、実プーリ比がＨｉｇｈ側にシフトすることである。仮に、定常スリップが発生していない場合、図４のタイムチャートの第２条件に示すようにセカンダリ圧Ｐｓｅｃのみ上昇させた場合を検討する。本来はプライマリ圧Ｐｐｒｉとセカンダリ圧Ｐｓｅｃとの間でバランス推力比が保たれた状態であり、セカンダリ圧Ｐｓｅｃのみ上昇すると、バランス推力比が崩れてＬｏｗ側にシフトする。しかしながら、定常スリップが発生している場合、μが低下し、セカンダリ圧Ｐｓｅｃの上昇によって摩擦力が確保されて定常スリップが抑制されるため、セカンダリ回転数Ｎｓｅｃが上昇し、実プーリ比がＨｉｇｈ側にシフトする。この場合は、定常スリップが発生している状態と確定できる。

ステップＳ４では、定常スリップ第２条件の成立が複数回検知されたか否かを判断し、複数回検知された場合は定常スリップを確定してステップＳ５に進み、それ以外はステップＳ１に戻って繰り返しフローを実施する。
ステップＳ５では、ランプ２０に点灯指令を出力して運転者に異常を報知する。

ステップＳ６では、定常スリップが確定したときのプーリ比よりＨｉｇｈ側のプーリ比の使用規制を実施する。具体的には、図４の規制領域に示すように、プーリ比を定常スリップが確定した時のプーリ比よりもＬｏｗ側に設定する。すなわち、定常スリップが確定した時のプーリ比は、μが低下しているため、継続して使用することで、ベルト式無段変速機に生じる問題が増大するおそれがある。しかしながら、μが低下しているプーリ比領域よりもＬｏｗ側のプーリ比は通常通り使用可能である。よって、実施形態１のように使用規制をかけることで、全てのプーリ比領域において走行性能に制限をかけるリンプホーム走行に比べて走行性能を確保できる。

以上説明したように、実施形態１にあっては下記に列挙する作用効果が得られる。
（１）プライマリプーリ２と、セカンダリプーリ３と、両プーリ２，３に巻回されたベルト４とを備え、プーリ押し付け力がプライマリプーリ２に供給されるプライマリ圧及びセカンダリプーリ３に供給されるセカンダリ圧によって決まるベルト式無段変速機であって、走行状態に基づいて設定された目標プーリ比と、プライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３の回転数から算出された実プーリ比との乖離が所定値以上の状態が所定時間継続したときは、セカンダリ圧Ｐｓｅｃを上昇させ、該セカンダリ圧Ｐｓｅｃの上昇に伴って実プーリ比がハイ側にシフトしたときは、定常スリップ（ベルト滑り）が発生していると判断する。
よって、定常スリップ以外の要因で目標プーリ比と実プーリ比とが乖離している状態を排除することができ、時間をかけて乖離している状態を判断する必要がなく、より早期に定常スリップを検知できる。

（２）定常スリップが発生していると判断したときは、該定常スリップが発生したプーリ比よりもＨｉｇｈ側のプーリ比の使用を禁止する。言い換えると、定常スリップが発生したプーリ比よりもＬｏｗ側のプーリ比領域の使用を継続できる。よって、定常スリップの継続に伴うベルト式無段変速機の損傷を回避しつつ、定常スリップが発生したプーリ比よりもＬｏｗ側のプーリ比領域での走行性能を向上できる。

（３）定常スリップの発生の判断は、所定プーリ比よりＨｉｇｈ側でのみ実施する。よって、Ｈｉｇｈ側での継続的なスリップを防止することで、スリップしたベルト４がセカンダリプーリ３の軸部に接触することによるベルト破損を回避できる。

Claims (3)

1. プライマリプーリと、セカンダリプーリと、前記両プーリに巻回されたベルトとを備え、プーリ押し付け力が前記プライマリプーリに供給されるプライマリ圧及び前記セカンダリプーリに供給されるセカンダリ圧によって決まるベルト式無段変速機であって、
   走行状態に基づいて設定された目標プーリ比と、前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリの回転数から算出された実プーリ比との乖離が所定値以上の状態が所定時間継続したときは、前記セカンダリ圧を上昇させ、該セカンダリ圧の上昇に伴って前記実プーリ比がハイ側にシフトしたときは、ベルト滑りが発生していると判断する、ベルト式無段変速機。
2. 請求項１に記載のベルト式無段変速機において、
   前記ベルト滑りが発生していると判断したときは、該ベルト滑りが発生したプーリ比の使用を禁止する、ベルト式無段変速機。
3. 請求項１または２に記載のベルト式無段変速機において、
   前記ベルト滑りの発生の判断は、所定プーリ比よりハイ側のみで実施する、ベルト式無段変速機。

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