JP7103024B2

JP7103024B2 - 自動変速機の制御装置

Info

Publication number: JP7103024B2
Application number: JP2018141854A
Authority: JP
Inventors: 賢治松尾; 敏上條; 京平鈴村; 真澤田; 倫生吉田; 弘輝武田; 隆瀬尾; 佳祐亀谷; 誠司弘嶋; 和宏榊田; 泰範武田; 洋平羽原; 敏雄鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2022-07-20
Anticipated expiration: 2038-07-27
Also published as: JP2019168108A

Description

本発明は、自動変速機の制御装置に関する。

特許文献１には、ベルト式の無段変速機による第１トルク伝達経路と、無段変速機と並列に設けられたギヤ機構による第２トルク伝達経路と、ギヤ機構と車両の駆動輪との間のトルク伝達経路を断接するシンクロ機構と、を有し、ギヤ走行モード時にはシンクロ機構を係合し、ベルト走行モード時にはシンクロ機構を解放することにより、第１トルク伝達経路と第２トルク伝達経路との間でトルク伝達経路を切り替える自動変速機の制御装置が開示されている。この自動変速機の制御装置においては、ギヤ走行モードからベルト走行モードへの切り換えで、車両の走行加速度が大きい場合に、より長い変速時間を選択することによって、入力軸回転数の差が減少し、出力軸のトルク変動の少ない、所謂変速ショックの少ない切り換えが可能であるとされている。

特開２０１７－１８７０８０号公報

ベルト走行モードからギヤ走行モードへの切り換えにおいては、変速応答性を高めるために、ベルト走行モード中に車速が所定値未満の場合にはシンクロ機構の係合を行っている。そのため、シンクロ機構の係合時には、イナーシャトルク変化によって駆動力が変化し、ドライバーの違和感となる。

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、シンクロ機構の係合時における駆動力変化を抑制し、ドライバーの違和感を低減させることができる自動変速機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、本発明に係る自動変速機の制御装置は、ベルト式の無段変速機と、前記無段変速機と並列に設けられたギヤ機構と、油圧供給手段からの油圧によって係合状態と解放状態とが切り替えられるシンクロ機構と、を備え、前記無段変速機を介して動力を伝達するベルト走行モードと、前記ギヤ機構を介して動力を伝達するギヤ走行モードと、を有し、前記ベルト走行モード時に車速が所定値未満の場合には前記シンクロ機構の係合を行う自動変速機の制御装置であって、前記ベルト走行モード時に、減速度に応じて前記所定値を設定し、前記減速度が大きくなるほど前記所定値を大きな値に設定するとともに、前記減速度が所定減速度以下の場合には、前記所定値を前記ギヤ機構におけるギヤの噛み合いノイズが周辺部品の共振点と合致しない値に設定することを特徴とするものである。

本発明に係る自動変速機の制御装置は、シンクロ機構の係合時における駆動力変化を抑制し、ドライバーの違和感を低減させることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る自動変速機の制御装置を備えた車両の概略構成を示したスケルトン図である。図２は、ベルト走行モード時におけるシンクロ係合制御でのシンクロ係合車速と加速度との関係を示した図である。図３は、ＥＣＵが実施するベルト走行モード時におけるシンクロ係合制御の一例を示したフローチャートである。図４は、ベルト走行モード時におけるシンクロ係合制御でのシンクロ機構の係合を開始する回転数と減速度との関係を示した図である。

以下に、本発明に係る自動変速機の制御装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態に係る駆動伝達装置１を備えた車両の概略構成を示したスケルトン図である。駆動伝達装置１は、内燃機関であるエンジン２からの動力を駆動輪７Ｌ，７Ｒに向けて伝達するものである。この駆動伝達装置１は、トルクコンバータ３、自動変速機１１０を構成する前後進切換装置４とベルト式の無段変速機５とギヤ機構６、出力軸８、及び、デファレンシャル装置９などを備えている。

駆動伝達装置１には、ギヤの噛み合いにより動力伝達を行う第１動力伝達経路と、無段変速機５により動力伝達を行う第２動力伝達経路とが並列に設けられている。具体的に、第１動力伝達経路では、エンジン２から出力されたトルクがトルクコンバータ３を経由してタービン軸３１に入力され、このトルクがタービン軸３１から前後進切換装置４及びギヤ機構６を経由して出力軸８に伝達される。一方、第２動力伝達経路では、タービン軸３１に入力されたトルクが無段変速機５を経由して出力軸８に伝達される。そして、車両の走行状態に応じて、動力伝達経路を第１動力伝達経路と第２動力伝達経路との間で切り替えるようになっている。

トルクコンバータ３は、エンジン２のクランク軸に連結されたポンプ翼車３２、及び、タービン軸３１を介して前後進切換装置４に連結されたタービン翼車３３を備えている。また、ポンプ翼車３２及びタービン翼車３３の間にはロックアップクラッチ３４が設けられている。

前後進切換装置４は、前進用クラッチＣ１、後進用ブレーキＢ１、ダブルピニオン型の遊星歯車装置４１を備えている。遊星歯車装置４１のキャリヤ４２がタービン軸３１及び無段変速機５の入力軸５１に一体的に連結され、リングギヤ４３が後進用ブレーキＢ１を介してハウジング１１に選択的に連結され、サンギヤ４４が小径ギヤ６１に連結されている。また、サンギヤ４４とキャリヤ４２とは、前進用クラッチＣ１を介して選択的に連結される。

ギヤ機構６は、小径ギヤ６１と、この小径ギヤ６１に噛み合い且つ第１カウンタ軸６２に相対回転不能に設けられた大径ギヤ６３とを備えている。第１カウンタ軸６２と同じ回転軸心まわりには、アイドラギヤ６４が第１カウンタ軸６２に対して相対回転可能に設けられている。また、第１カウンタ軸６２とアイドラギヤ６４との間には、これらを選択的に断接するシンクロ機構Ｓ１が設けられている。このシンクロ機構Ｓ１は、第１カウンタ軸６２に形成されている第１ギヤ６５と、アイドラギヤ６４に形成されている第２ギヤ６６と、これら第１ギヤ６５及び第２ギヤ６６と噛合可能なスプライン歯が形成されたスリーブ６７とを備えている。スリーブ６７がこれら第１ギヤ６５及び第２ギヤ６６と噛み合うことで、第１カウンタ軸６２とアイドラギヤ６４とが接続される。なお、シンクロ機構Ｓ１は、エンジン２からの動力によって駆動する油圧供給手段である機械式オイルポンプ７０からの油圧によって、スリーブ６７が第１ギヤ６５及び第２ギヤ６６と噛み合った係合状態と、スリーブ６７が第１ギヤ６５と第２ギヤ６６との少なくとも一方と噛み合っていない解放状態とに切り替え可能となっている。また、機械式オイルポンプ７０からシンクロ機構Ｓ１に供給される油圧の大きさは、油圧制御装置２０によって制御される。

アイドラギヤ６４は、そのアイドラギヤ６４よりも大径の入力ギヤ６８と噛み合わされている。この入力ギヤ６８は、無段変速機５のセカンダリプーリ５３の回転軸心と共通の回転軸心上に配置されている出力軸８に対して相対回転不能に設けられている。出力軸８は、前記回転軸心まわりに回転可能に配置されており、入力ギヤ６８及び出力ギヤ８１が相対回転不能に設けられている。前進用クラッチＣ１及びシンクロ機構Ｓ１が共に係合され、且つ、後述するベルト走行用クラッチＣ２が解放されることで、エンジン２のトルクが、タービン軸３１、前後進切換装置４及びギヤ機構６を経由して出力軸８に伝達される第１動力伝達経路が形成される。

無段変速機５は、タービン軸３１に連結された入力軸５１と出力軸８との間の動力伝達経路上に設けられ、入力軸５１に設けられた入力側部材であるプライマリプーリ５２と、出力側部材であるセカンダリプーリ５３と、プライマリプーリ５２とセカンダリプーリ５３との間に巻き掛けられた伝動ベルト５４とを備えており、プライマリプーリ５２及びセカンダリプーリ５３と伝動ベルト５４との間の摩擦力を介して動力伝達が行われる。

プライマリプーリ５２は、入力軸５１に固定された固定シーブ５２ａと、入力軸５１に対して軸まわりの相対回転が不能且つ軸方向の移動が可能に設けられた可動シーブ５２ｂと、それらの間のＶ溝幅を変更するために可動シーブ５２ｂを移動させる推力を発生させるプライマリ側油圧アクチュエータ５２ｃとを備えている。また、セカンダリプーリ５３は、固定シーブ５３ａと、この固定シーブ５３ａに対して軸まわりの相対回転が不能且つ軸方向の移動が可能に設けられた可動シーブ５３ｂと、それらの間のＶ溝幅を変更するために可動シーブ５３ｂを移動させる推力を発生させるセカンダリ側油圧アクチュエータ５３ｃとを備えて構成されている。そして、プライマリプーリ５２及びセカンダリプーリ５３のＶ溝幅が変化して伝動ベルト５４の掛かり径（有効径）が変更されることにより変速比が連続的に変更可能となっている。

また、無段変速機５と出力軸８との間には、これらの間を選択的に断接するベルト走行用クラッチＣ２が設けられている。そして、ベルト走行用クラッチＣ２が係合され、且つ、前進用クラッチＣ１が解放されることによって、エンジン２のトルクが、入力軸５１及び無段変速機５を経由して出力軸８に伝達される第２動力伝達経路が形成される。

出力ギヤ８１は、第２カウンタ軸９１に固定されている大径ギヤ９２と噛み合わされている。第２カウンタ軸９１には、デファレンシャル装置９のデフリングギヤ９３と噛み合う小径ギヤ９４が設けられている。

第１動力伝達経路によってトルクが伝達されるギヤ走行モード時においては、前進用クラッチＣ１及びシンクロ機構Ｓ１が係合される一方、ベルト走行用クラッチＣ２及び後進用ブレーキＢ１が解放される。また、第２動力伝達経路によってトルクが伝達されるベルト走行モード時においては、ベルト走行用クラッチＣ２が係合される一方、前進用クラッチＣ１、後進用ブレーキＢ１及びシンクロ機構Ｓ１が解放される。なお、ギヤ機構６の変速比は、無段変速機５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。

また、車両に設けられた制御装置であるＥＣＵ１００は、演算処理を行うＣＰＵや、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭなどを備えており、例えば、走行レンジに応じて自動変速機１１０や油圧制御装置２０などの制御を実施する。

ここで、実施形態に係る自動変速機１１０においては、ベルト走行モードからギヤ走行モードへの切り換えにおいて、変速応答性を高めるために、ベルト走行モード中は車速が所定値（シンクロ係合車速）未満の場合にシンクロ機構Ｓ１の係合を行っている。そして、図２に示すように、ベルト走行モード時には、加速度に応じてシンクロ機構Ｓ１を係合する車速の所定値（シンクロ係合車速）が可変となっている。なお、図２においては、実線で示したグラフに対して、車速が低い側がシンクロ機構Ｓ１の係合状態（図２中のＯＮ）であり、車速が高い側がシンクロ機構Ｓ１の解放状態（図２中のＯＦＦ）である。また、図２中の破線のグラフは、加速度によらず前記所定値（シンクロ係合車速）が一定の場合を示している。そして、本実施形態においては、ベルト走行時に、加速度に応じてシンクロ係合油圧を可変にして、短時間でシンクロ機構Ｓ１の係合が完了するようにしている。

図３は、ＥＣＵ１００が実施するベルト走行モード時におけるシンクロ係合制御の一例を示したフローチャートである。

まず、ＥＣＵ１００は、加速度補正したシンクロ係合車速（ｓｐｄ１）の演算を行う（ステップＳ１）。なお、この際、ＥＣＵ１００は、加速度補正したシンクロ係合車速（ｓｐｄ１）に対して、シンクロ解放車速を設定する。次に、ＥＣＵ１００は、現在の車速が加速度補正したシンクロ係合車速（ｓｐｄ１）以上かを判断する（ステップＳ２）。現在の車速が加速度補正したシンクロ係合車速（ｓｐｄ１）以上であると判断した場合（ステップＳ２でＮｏ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１の処理に戻る。一方、現在の車速が加速度補正したシンクロ係合車速（ｓｐｄ１）未満であると判断した場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、ＥＣＵ１００は、加速度に応じたシンクロ係合油圧（シンクロ係合推力）を算出する（ステップＳ３）。そして、ＥＣＵ１００は、油圧制御装置２０を制御して、算出したシンクロ係合油圧となるように機械式オイルポンプ７０からシンクロ機構Ｓ１に油圧を供給し、シンクロ機構Ｓ１を係合させて（ステップＳ４）、一連の制御を終了する。

実施形態に係るＥＣＵ１００は、加速度に応じて前記所定値またはシンクロ係合油圧を可変とすることによって、加速度に応じた適切なシンクロ係合制御を行うことができるため、シンクロ機構Ｓ１の係合時における駆動力変化を抑制でき、ドライバーの違和感を低減させることができる。

図４は、ベルト走行モード時におけるシンクロ係合制御でのシンクロ機構Ｓ１の係合を開始する回転数Ｎｅと減速度Ｇとの関係を示した図である。なお、図４の縦軸は回転数Ｎｅであり、図４の横軸は減速度Ｇである。図４において、「回転数」とは、例えば、不図示の回転数検知センサによって検知した入力ギヤ６８の回転数や、不図示のエンジン回転数検知センサによって検知したエンジン回転数などであり、いずれの回転数であっても対応する車速が同じになるようにしている。そのため、図４の縦軸は回転数Ｎｅに替えて車速であってもよい。この際、車速は、例えば、不図示の車速センサによって検知したり、各種ギヤの回転数やエンジン回転数などに基づいて演算により求めたり、公知の方法を適用すればよい。また、図４において、実線のグラフは本発明例を示しており、点線のグラフは従来例を示している。

従来例においては、図４に示す点線のグラフのように、シンクロ機構Ｓ１を係合する回転数Ｎｅを減速度Ｇに応じて決定する。ただし、回転数が小さ過ぎる場合にシンクロ機構Ｓ１の係合を開始すると、アイドラギヤ６４と入力ギヤ６８との噛み合いノイズが発生するおそれがある。また、その噛み合いノイズが、自動変速機１１０を構成するケースやマウントなどの周辺部品の共振点と合致した場合にノイズが悪化する。そのため、実施形態に係る自動変速機１１０においては、減速度Ｇと、回転数Ｎｅまたは車速とを検知して、前記噛み合いノイズの発生を抑制できる最適なタイミングにてシンクロ機構Ｓ１の係合が行われるように、ＥＣＵ１００がシンクロ係合制御を実施可能となっている。具体的には、本発明例の図４に示す実線のグラフのように、現在の減速度Ｇが所定減速度Ｇ１以下の場合には、所定回転数Ｎｅ１（所定車速）のときにシンクロ機構Ｓ１の係合を開始する。これにより、アイドラギヤ６４と入力ギヤ６８との噛み合いノイズの発生を抑制することができる。また、前記周辺部品の共振点を避けて、シンクロ機構Ｓ１を係合するため、前記噛み合いノイズが前記周辺部品の共振点と合致してノイズが悪化するのを抑制することができ、静粛性を担保することが可能となる。

また、急減速時は高速でシンクロ機構Ｓ１の係合を開始するため、ダウンシフト再加速性を担保することが可能となる。一方、ブレーキ全閉等の緩減速時はより低速でシンクロ機構Ｓ１の係合を開始するため、燃費向上が可能となる。

１駆動伝達装置
２エンジン
３トルクコンバータ
４前後進切換装置
５無段変速機
６ギヤ機構
７Ｌ，７Ｒ駆動輪
８出力軸
９デファレンシャル装置
１００ＥＣＵ
１１０自動変速機
Ｓ１シンクロ機構

Claims

ベルト式の無段変速機と、
前記無段変速機と並列に設けられたギヤ機構と、
油圧供給手段からの油圧によって係合状態と解放状態とが切り替えられるシンクロ機構と、を備え、
前記無段変速機を介して動力を伝達するベルト走行モードと、前記ギヤ機構を介して動力を伝達するギヤ走行モードと、を有し、
前記ベルト走行モード時に車速が所定値未満の場合には前記シンクロ機構の係合を行う自動変速機の制御装置であって、
前記ベルト走行モード時に、減速度に応じて前記所定値を設定し、前記減速度が大きくなるほど前記所定値を大きな値に設定するとともに、前記減速度が所定減速度以下の場合には、前記所定値を前記ギヤ機構におけるギヤの噛み合いノイズが周辺部品の共振点と合致しない値に設定することを特徴とする自動変速機の制御装置。