(57)【要約】【課題】路面入力に対応した無段変速機構の挟圧力を、クラッチのトルク伝達状態に基づいて設定することのできる変速機の制御装置を提供する。【解決手段】無段変速機構とトルクの伝達状態を制御可能なクラッチとが直列に連結され、そのクラッチのトルク伝達状態に応じて前記無段変速機構の伝達トルク容量を制御する変速機の制御装置であって、前記伝達トルク容量が、前記無段変速機構の入力側から入力されるトルクに基づいて定まる正入力トルク分と出力側から入力されるトルクに基づく路面入力分とを含み、前記伝達トルク容量のうちその路面入力分を前記クラッチのトルク伝達状態に基づいて補正する補正手段（ステップＳ２，Ｓ５，Ｓ６）を備えている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無段変速機構とトルクの伝達状態を制御可能なクラッチとが直列に連結され、そのクラッチのトルク伝達状態に応じて前記無段変速機構の伝達トルク容量を制御する変速機の制御装置において、
前記伝達トルク容量が、前記無段変速機構の入力側から入力されるトルクに基づいて定まる正入力トルク分と出力側から入力されるトルクに基づく路面入力分とを含み、前記伝達トルク容量のうちその路面入力分を前記クラッチのトルク伝達状態に基づいて補正する補正手段を備えていることを特徴とする変速機の制御装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記クラッチにより伝達されるトルクが大きいほど、前記路面入力分の伝達トルク容量を増大させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の変速機の制御装置。
【請求項３】
前記クラッチのトルク伝達状態が、そのクラッチの実滑り量であることを特徴とする請求項１または２に記載の変速機の制御装置。
【請求項４】
無段変速機構とトルクの伝達状態を制御可能なクラッチとが直列に連結され、その無段変速機構の伝達トルク容量が所定の安全率に基づいて設定される変速機の制御装置において、
前記安全率を前記クラッチのトルク伝達状態に基づいて補正する補正手段を備えていることを特徴とする変速機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クラッチと無段変速機構とを含む変速機の制御装置に関し、特にクラッチの係合状態などのクラッチによるトルクの伝達状態に基づいて無段変速機構の挟圧力などによる伝達トルク容量を制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来知られているベルト式無段変速機構やトラクション式（トロイダル型）無段変速機構は、摩擦力やトラクションオイルのせん断力を利用してトルクを伝達するように構成されている。したがってトルク伝達部位における垂直荷重に応じて伝達トルク容量が増減する。その垂直荷重は、ベルト式無段変速機構では、ベルトを巻き掛けてあるプーリでのベルト挟圧力であり、トラクション式無段変速機構では、入力ディスクと出力ディスクとがパワーローラを挟み付ける荷重あるいは挟圧力である。
【０００３】
上記の挟圧力を大きくして伝達トルク容量を増大させれば、無段変速機構に作用するトルクが増減しても、ベルトやパワーローラなどの滑りを回避することができる。その半面、挟圧力を高くするために消費する動力が大きくなって燃費が悪化し、また装置の耐久性が低下するなどの不都合がある。すなわち、挟圧力は入力されるトルクに応じた圧力であることが好ましく、そのため、例えば特開昭６０−１９１８２２号公報（特公平６−４７３５０号公報）（特許文献１）に記載された発明では、車両の運転状態に基づいてスリップ式クラッチの動作状態を制御し、そのスリップ式クラッチの制御信号に応じてベルト式無段変速機構におけるベルト押圧力（ベルト挟圧力）を制御するように構成されている。
【０００４】
また、トルクコンバータがコンバータ領域にある場合にはライン圧を増大してベルト滑りを防止するように構成した装置が、特許第２６５３２４９号公報（特許文献２）に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−１９１８２２号公報（第３頁）
【特許文献２】
特許第２６５３２４９号公報（特許請求の範囲）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の公報に記載された発明における運転状態としてスロットル弁開度とエンジン回転数とが挙げられており、その検出信号に基づいてクラッチのスリップ量を制御している。したがって上記の公報に記載された従来の発明では、エンジンの出力、言い換えれば、無段変速機構に対する入力に基づいてそのベルト挟圧力を制御している。
【０００７】
しかしながら、車両が走行している状態では、エンジンからクラッチおよび無段変速機構を介して駆動輪に到る動力の伝達系統は、その全体が一体となって回転するように連結されているから、無段変速機構に作用するトルクは、エンジン側から入力されるトルクに限らないのであり、路面の状態に応じて回転速度が変化させられる駆動輪側からも無段変速機構に対してトルクが入力される場合がある。上記の公報に記載された従来の装置は、この出力側から入力されるトルクを考慮した制御をおこなうようには構成されていないので、挟圧力が必ずしも走行状態に適したものとはならずに過不足が生じることがあり、その結果、滑りが生じたり、動力の伝達効率が低下したりする可能性がある。
【０００８】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、いわゆる路面入力にも対応して無段変速機構の伝達トルク容量を適正に設定することのできる変速機の制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、無段変速機構とトルクの伝達状態を制御可能なクラッチとが直列に連結され、そのクラッチのトルク伝達状態に応じて前記無段変速機構の伝達トルク容量を制御する変速機の制御装置において、前記伝達トルク容量が、前記無段変速機構の入力側から入力されるトルクに基づいて定まる正入力トルク分と出力側から入力されるトルクに基づく路面入力分とを含み、前記伝達トルク容量のうちその路面入力分を前記クラッチのトルク伝達状態に基づいて補正する補正手段を備えていることを特徴とする制御装置である。
【００１０】
その補正手段は、請求項２に記載してあるように、前記クラッチにより伝達されるトルクが大きいほど、前記路面入力分の伝達トルク容量を増大させるように構成することができる。
【００１１】
また、前記クラッチのトルク伝達状態は、請求項３に記載してあるように、そのクラッチの実滑り量とすることができる。
【００１２】
したがって請求項１ないし３の各発明では、無段変速機構の伝達トルク容量が正入力トルク分と路面入力分との合算値として、挟圧力などによって設定され、その路面入力分が、クラッチの実滑り量などのトルク伝達状態に基づいて補正される。一例として、実滑り量が小さいなどの伝達されるトルクが相対的に大きいほど、路面入力分の伝達トルク容量が増大させられる。そのため、無段変速機構の挟圧力などによる伝達トルク容量が、路面の状態あるいは路面入力に応じた量に設定され、適正化される。
【００１３】
また、請求項４の発明は、無段変速機構とトルクの伝達状態を制御可能なクラッチとが直列に連結され、その無段変速機構の伝達トルク容量が所定の安全率に基づいて設定される変速機の制御装置において、前記安全率を前記クラッチのトルク伝達状態に基づいて補正する補正手段を備えていることを特徴とする制御装置である。
【００１４】
したがって請求項４の発明では、無段変速機構の伝達トルク容量が所定の安全率を見込んで設定され、その安全率がクラッチでのトルクの伝達状態に基づいて補正される。一例として、クラッチで伝達されるトルクが低下させられている場合には、安全率が減少させられる。そのため、路面状態の変化に起因して無段変速機構に対してその出力側からの入力が生じても、クラッチでの滑りが生じやすくなっていて無段変速機構に作用するトルクが制限されるので、無段変速機構の滑りを回避でき、また同時に挟圧力などによる伝達トルク容量が可及的に低圧に設定される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とする無段変速機構を含む車両の変速機およびその制御系統について説明すると、図３は、ベルト式無段変速機構１を含む変速機を模式的に示しており、その無段変速機構１は、前後進切換機構２およびロックアップクラッチ３付きの流体伝動機構４を介して動力源５に連結されている。
【００１６】
その動力源５は、内燃機関、あるいは内燃機関と電動機、もしくは電動機などによって構成され、要は、走行のための動力を発生する駆動部材である。なお、以下の説明では、動力源５をエンジン５と記す。
【００１７】
また、流体伝動機構４は、例えば従来のトルクコンバータと同様の構成であって、エンジン５によって回転させられるポンプインペラーとこれに対向させて配置したタービンランナーと、これらの間に配置したステータとを有し、ポンプインペラーで発生させたフルードの螺旋流をタービンランナーに供給することよりタービンランナーを回転させ、トルクを伝達するように構成されている。
【００１８】
このような流体を介したトルクの伝達では、ポンプインペラーとタービンランナーとの間に不可避的な滑りが生じ、これが動力伝達効率の低下要因となるので、ポンプインペラーなどの入力側の部材とタービンランナーなどの出力側の部材とを直接連結するロックアップクラッチ３が設けられている。なお、このロックアップクラッチ３は、この発明におけるクラッチに相当し、油圧によって制御するように構成され、完全係合状態および完全解放状態、ならびにこれらの中間の状態であるスリップ状態に制御され、さらにそのスリップ回転数を適宜に制御できるようになっている。
【００１９】
前後進切換機構２は、エンジン５の回転方向が一方向に限られていることに伴って採用されている機構であって、入力されたトルクをそのまま出力し、また反転して出力するように構成されている。図３に示す例では、前後進切換機構２としてダブルピニオン型の遊星歯車機構が採用されている。すなわち、サンギヤ６と同心円上にリングギヤ７が配置され、これらのサンギヤ６とリングギヤ７との間に、サンギヤ６に噛合したピニオンギヤ８とそのピニオンギヤ８およびリングギヤ７に噛合した他のピニオンギヤ９とが配置され、これらのピニオンギヤ８，９がキャリヤ１０によって自転かつ公転自在に保持されている。そして、二つの回転要素（具体的にはサンギヤ６とキャリヤ１０と）を一体的に連結する前進用クラッチ１１が設けられ、またリングギヤ７を選択的に固定することにより、出力されるトルクの方向を反転する後進用ブレーキ１２が設けられている。
【００２０】
無段変速機構１は、従来知られているベルト式無段変速機と同じ構成であって、互いに平行に配置された入力部材としての駆動プーリ１３と出力部材としての従動プーリ１４とのそれぞれが、固定シーブと、油圧式のアクチュエータ１５，１６によって軸線方向に前後動させられる可動シーブとによって構成されている。したがって各プーリ１３，１４の溝幅が、可動シーブを軸線方向に移動させることにより変化し、それに伴って各プーリ１３，１４に巻掛けたベルト１７の巻掛け半径（プーリ１３，１４の有効径）が連続的に変化し、変速比が無段階に変化するようになっている。そして、上記の駆動プーリ１３が前後進切換機構２における出力要素であるキャリヤ１０に連結されている。
【００２１】
なお、従動プーリ１４における油圧アクチュエータ１６には、無段変速機構１に入力されるトルクに応じた油圧（ライン圧もしくはその補正圧）が、図示しない油圧ポンプおよび油圧制御装置を介して供給されている。したがって、従動プーリ１４における各シーブがベルト１７を挟み付けることにより、ベルト１７に張力が付与され、各プーリ１３，１４とベルト１７との挟圧力（接触圧力）が確保されるようになっている。
【００２２】
無段変速機構１の伝達トルク容量はこのベルト挟圧力に応じた容量となる。この挟圧力を設定する油圧、すなわち油圧アクチュエータ１６における油圧を検出する油圧センサー２３が設けられている。これに対して駆動プーリ１３における油圧アクチュエータ１５には、設定するべき変速比に応じた圧油が供給され、目標とする変速比に応じた溝幅（有効径）に設定するようになっている。
【００２３】
上記の従動プーリ１４が、ギヤ対１８を介してディファレンシャル１９に連結され、このディファレンシャル１９から駆動輪２０にトルクを出力するようになっている。
【００２４】
上記の無段変速機構１およびエンジン５を搭載した車両の動作状態（走行状態）を検出するために各種のセンサーが設けられている。すなわち、無段変速機構１に対する入力回転数（前記タービンランナーの回転数）を検出して信号を出力するタービン回転数センサー２１、駆動プーリ１３の回転数を検出して信号を出力する入力回転数センサー２２、駆動輪２０の回転数を検出して信号を出力する車輪速センサー２４が設けられている。また、特には図示しないが、アクセルペダルの踏み込み量を検出して信号を出力するアクセル開度センサー、スロットルバルブの開度を検出して信号を出力するスロットル開度センサー、ブレーキペダルが踏み込まれた場合に信号を出力するブレーキセンサーなどが設けられている。
【００２５】
上記の前進用クラッチ１１および後進用ブレーキ１２の係合・解放の制御、および前記ベルト１７の挟圧力の制御、ならびに変速比の制御、さらにはロックアップクラッチ３の制御をおこなうために、変速機用電子制御装置（ＣＶＴ−ＥＣＵ）２５が設けられている。この電子制御装置２５は、一例としてマイクロコンピュータを主体として構成され、入力されたデータおよび予め記憶しているデータに基づいて所定のプログラムに従って演算をおこない、前進や後進あるいはニュートラルなどの各種の状態、および要求される挟圧力の設定、ならびに変速比の設定、ロックアップクラッチ３の係合・解放ならびにスリップ回転数などの制御を実行するように構成されている。
【００２６】
ここで、変速機用電子制御装置２５に入力されているデータ（信号）の例を示すと、無段変速機構１の入力回転数Ｎｉｎの信号、無段変速機構１の出力回転数Ｎｏ　の信号などが入力されている。また、エンジン５を制御するエンジン用電子制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）２６からは、エンジン回転数Ｎｅ　の信号、エンジン（Ｅ／Ｇ）負荷（トルク）の信号、スロットル開度信号、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量であるアクセル開度信号などが入力されている。
【００２７】
さらに、上記の車両は、車輪のロックを回避するためのアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）を備えている。そのアンチロックブレーキシステムを構成する電子制御装置（ＡＢＳ−ＥＣＵ）２７から変速機用電子制御装置２５に、駆動輪（タイヤ）２０の滑り判定信号などが入力されている。
【００２８】
無段変速機構１によれば、入力回転数であるエンジン回転数を無段階に（言い換えれば、連続的に）制御できるので、これを搭載した車両の燃費を向上できる。例えば、アクセル開度などによって表される要求駆動量と車速とに基づいて目標駆動力が求められ、その目標駆動力を得るために必要な目標出力が目標駆動力と車速とに基づいて求められ、その目標出力を最適燃費で得るためのエンジン回転数が予め用意したマップに基づいて求められ、そして、そのエンジン回転数となるように変速比が制御される。
【００２９】
そのような燃費向上の利点を損なわないために、無段変速機構１における動力の伝達効率が良好な状態に制御される。具体的には、無段変速機構１のトルク容量すなわちベルト挟圧力が、エンジントルクに基づいて決まる目標トルクを伝達でき、かつベルト１７の滑りが生じない範囲で可及的に低いベルト挟圧力に制御される。
【００３０】
しかしながら、車両が走行している際にエンジン５が出力するトルクや駆動輪２０から入力されるトルク（路面入力）あるいは変速比などは、走行路面の勾配や凹凸、加減速操作などに基づいて多様に変化する。そのような変化に対応して挟圧力を設定すれば、挟圧力を不必要に高くする事態が回避される。そこでこの発明に係る制御装置は、無段変速機構１に対して直列に連結されているクラッチ（すなわちロックアップクラッチ３）のトルクの伝達状態に応じて、無段変速機構１の伝達トルク容量に対応する挟圧力を以下のように制御する。
【００３１】
図１はその制御例を示しており、先ず、ロックアップクラッチ３のトルク伝達状態として、前記流体伝動機構４がトルクコンバータ状態（Ｔ／Ｃ状態）となっているか否かが判断される（ステップＳ１）。ここで、トルクコンバータ状態と、前記ロックアップクラッチ３が完全に解放状態となっていて、ロックアップクラッチ３によるトルクの伝達が生じていない状態である。したがって、前記流体伝動機構４がコンバータレンジにあるか、カップリングレンジにあるかは問わない。
【００３２】
このステップＳ１で肯定的に判断された場合には、トルクコンバータ状態での挟圧力、すなわちロックアップクラッチ３を完全に解放させた状態での挟圧力が設定される（ステップＳ２）。
【００３３】
無段変速機構１でのベルト挟圧力を設定する油圧Ｐｄは、▲１▼式もしくは▲２▼式で求められる。
Ｐｄ＝Ｐｔｈ・ＳＦ−Ｐｃｆ−Ｐｓｐ＋Ｐｅｒ　　…▲１▼
Ｐｄ＝Ｐｔｈ−Ｐｃｆ−Ｐｓｐ＋Ｐｅｒ＋Ｐｒｄ　　…▲２▼
Ｐｔｈ＝正入力トルク・ｃｏｓα／（２・μ・Ｒｉｎ・ピストン面積）
【００３４】
ここで、Ｐｔｈは理論油圧、ＳＦは予め定めてある安全率、Ｐｃｆは遠心油圧、Ｐｓｐはリターンスプリング相当圧、Ｐｅｒは誤差対応油圧、Ｐｒｄは路面入力対応油圧、αは各プーリ１３，１４でのベルト１７の侠角、Ｒｉｎは駆動プーリ１３におけるベルト１７の掛かり径（巻掛け半径）である。
【００３５】
前記ロックアップクラッチ３が完全に解放している状態では、エンジン５と無段変速機構１との連結状態がいわゆる弱い状態となっていて、駆動輪２０側の回転変化が生じても、流体伝動機構４で滑りが生じるためにエンジン５の回転変化が生じにくく、したがって出力側の回転変化に対してエンジン５による慣性トルクが作用しにくくなっている。そこで、ステップＳ２では、上記の▲１▼式における安全率ＳＦを小さくして挟圧力を相対的に低くする。あるいは▲２▼式で示すように、エンジン５側から入力されるトルクに対応する正入力トルク分と出力側から入力される路面入力分とのうち、後者の路面入力対応油圧Ｐｒｄを小さくして、挟圧力を相対的に低く設定する。
【００３６】
なおここで、挟圧力のうち路面入力に対応する分とロックアップクラッチ３の係合状態（トルクの伝達状態）との関係の一例を示せば、図２のとおりである。ここに示す路面入力対応分の挟圧力は、実験などによって予め定められたものであり、完全係合状態（ロックアップ状態：Ｌ／Ｕ状態）に近いほど、大きい値に設定されている。
【００３７】
一方、ステップＳ１で否定的に判断された場合には、ロックアップクラッチ３がスリップ状態になっているか否かが判断される（ステップＳ３）。ここで、スリップ状態とは、トルクを全く伝達しない完全解放状態および入力側の部材と出力側の部材との相対回転数のない完全係合状態以外の状態である。したがって目標スリップ回転数を設定してスリップ制御をおこなうように構成されたロックアップクラッチ３にあっては、そのスリップ制御状態と、各状態の間での変更制御をおこなっている場合の過渡状態とが、スリップ状態に含まれる。これに対して、ジャダーの発生などのためにスリップ制御が禁止されているなど、スリップ制御をおこなわないようになっているロックアップクラッチ３にあっては、完全係合状態と完全解放状態との間の過渡状態が、スリップ状態に相当する。
【００３８】
ロックアップクラッチ３がスリップ状態であることによりステップＳ３で肯定的に判断された場合には、ロックアップクラッチ３における実スリップ量が計算される（ステップＳ４）。この実スリップ量は、エンジン回転数（入力回転数）と前記タービン回転数センサー２１で検出されるタービン回転数（出力回転数）との差として求めることができる。
【００３９】
ついで、実スリップ量に依存した挟圧力が設定される（ステップＳ５）。即ち図２に示すように、スリップ量が大きいほど、挟圧力のうちの路面入力分が小さく設定されているので、正入力トルク分に加えられる値が小さいことにより、全体としてのベルト挟圧力が小さい値に設定される。なお、上記の▲１▼式に基づいて挟圧力の制御をおこなう場合には、安全率ＳＦを小さい値にすることにより、ベルト挟圧力を所定圧力に設定する。
【００４０】
また、前記ステップＳ３で否定的に判断された場合には、ロックアップクラッチ３が完全係合状態（ロアップ状態：Ｌ／Ｕ状態）での挟圧力が設定される（ステップＳ６）。すなわちステップＳ３で否定的に判断されれば、ロックアップクラッチ３は完全解放状態ではなく、かつスリップ状態でもないので、完全に係合していることになり、したがってその状態に対応してベルト挟圧力が設定される。
【００４１】
すなわち、ロックアップクラッチ３が完全に係合していれば、エンジン５と駆動輪２０とが、いわゆる強い状態で連結されていて、これらがほぼ一体となって回転する。そのため、駆動輪２０の回転速度が路面の状態の変化に起因して変化すると、それに対応してエンジン５の回転速度が変化しようとするので、エンジン５の慣性モーメントが大きいことによって、大きい慣性トルクが生じることになる。
【００４２】
したがって、この状態では、路面入力に伴って無段変速機構１に作用するトルクが大きくなることが予想されるので、挟圧力のうち、路面入力分を大きくして、ベルト挟圧力を全体として高くする。具体的には、図２に示すＬ／Ｕ状態の路面入力対応分を、正入力トルク分に加えた挟圧力が設定され、その結果、ベルト挟圧力が相対的に高くなる。あるいはこれに替えて、前述した安全率ＳＦが相対的に大きい値に設定されて、ベルト挟圧力が相対的に高くなる。
【００４３】
上述したように、ロックアップクラッチ３のトルク伝達状態が、滑りのないいわゆる強い伝達状態（剛の伝達状態）に近いほど、エンジン５と駆動輪２０とが強く連結された状態となり、路面の変化に起因する駆動輪２０への入力に伴って無段変速機構１に作用するトルクが大きくなる。上記の図１に示す制御をおこなうこの発明に係る制御装置では、そのような路面入力に起因するトルクに合わせてベルト挟圧力を設定することになるので、ベルト挟圧力が路面の状態を含めた走行状態に適したものとなり、その結果、ベルト滑りを有効に回避することができると同時に、ベルト挟圧力が過大になって燃費が低下するなどの事態を回避することができる。また、無段変速機構１の耐久性の低下を防止することができる。
【００４４】
ここで、上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、図１に示すステップＳ２，Ｓ５，Ｓ６の機能的手段が、この発明の補正手段に相当する。
【００４５】
なお、この発明は上記の具体例に限定されないのであって、無段変速機構はベルト式のもの以外にトラクション式無段変速機構であってもよく、またその無段変速機構に対して直列に連結されるクラッチは、上記のロックアップクラッチ以外に、発進時にスリップ状態を経て完全に係合させられるいわゆる発進クラッチであってもよく、要は、トルクの伝達状態を変更できるクラッチであればよい。また、上記の具体例ではスリップ量を実測値から求めることとしたが、これに替えて、所定のパラメータからスリップ量を推定してもよく、あるいはスリップ制御指令値を用いてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし４の発明によれば、無段変速機構の挟圧力などによる伝達トルク容量が、路面の状態あるいは路面入力に応じた量に設定されて適正化されるので、挟圧力が不足することになる無段変速機構での滑りや挟圧力が過大になることによる動力伝達効率の低下などを有効に防止もしくは抑制でき、ひいてはその変速機を搭載した車両の燃費やその変速機の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の制御装置による制御の一例を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図２】クラッチのトルク伝達状態と路面入力に対応する挟圧力の一例を模式的に示す線図である。
【図３】この発明に係る動力伝達装置を搭載した車両の駆動系統および制御系統を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１…無段変速機構、　５…エンジン（動力源）、　１３…駆動プーリ、　１４…従動プーリ、　１５，１６…アクチュエータ、　１７…ベルト、　２０…駆動輪、　２５…変速機用電子制御装置（ＣＶＴ−ＥＣＵ）。
【図１】
2004100919.tif 000003
【図２】
2004100919.tif 000004
【図３】
2004100919.tif 000005