(57)【要約】【課題】出力軸系にクラッチを設けた無段変速機において、クラッチが断状態でかつアクセルペダルを踏み込んだ時にＶベルトの周速度を限界値以内に制限する。【解決手段】クラッチの非同期時で、かつアクセルペダルの踏み込み時に、実際の車速Ｖｙと実際の入力回転数Ｎｙとから目標変速比Ｒｙを求め、目標変速比の近傍値を目標値として変速制御を行う。車速と入力回転数とから求められる目標変速比Ｒｙを目標値として変速制御を行えば、変速比をロー側へ変速でき、従動プーリに巻きかけられたＶベルトの周速度の上昇が抑制され、速度限界を越えるのを防止できる。【選択図】                図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動プーリがエンジンと接続され、従動側プーリが出力軸と接続され、変速比を無段階に変更可能なベルト式変速装置と、上記従動側プーリと出力軸との間に設けられた動力断続用クラッチと、を備えた無段変速機の変速制御方法において、
上記クラッチが非同期状態であることを検出する工程と、
アクセルペダルの踏み込みを検出する工程と、
上記クラッチの非同期時で、かつアクセルペダルの踏み込み時に、実際の車速と実際の入力回転数とから目標変速比を求める工程と、
上記目標変速比の近傍値を目標値として上記変速装置を変速制御する工程と、を有することを特徴とする無段変速機の変速制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用のＶベルト式無段変速機の変速制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平４−２４４６６１号公報
【特許文献２】特開昭６３−１４９２３２号公報
一般に、無段変速機の変速制御方法は、スロットル開度（アクセル開度）と車速とから変速パターンに従って目標入力回転数を検索し、その回転数と現在の車速（出力軸回転数）とで決まる変速比を目標値として変速を行うのが通例である。変速パターンは、スロットル開度が大きいほど、同じ車速に対する入力回転数が大きくなるように設定され、また同じスロットル開度では入力回転数はほぼ一定で車速のみが変化するように設定されている。したがって、スロットル開度を一定として加速した場合には、入力回転数をほぼ一定に維持しながら、車速のみが増大していくことになる。
このような変速パターンを持つ無段変速機では、下り坂などで許容最高速度を越えても入力回転数はほぼ一定に保持されるため、Ｖベルトの周速度が速度限界を越えてしまい、Ｖベルトの耐久信頼性に問題が発生する。
【０００３】
このような問題を解消するため、特許文献１には、車両が許容最高速度に近い所定車速を越えると、上記所定車速以下の場合よりも、目標入力回転速度が小さくなるように設定された変速パターンで変速を行う方法が提案されている。
図６は特許文献１に示された変速パターン図である。
図６に示すように、スロットル開度ＴＨに応じて目標入力回転数が設定されており、スロットル開度を一定に保持すれば、入力回転数がほぼ一定を維持しながら、車速のみが増大していく。ところが、下り坂などで車速がＶ２を越えると、入力回転数がＮ１に急激に低下し、Ｖベルトの周速度も低下するため、Ｖベルトの速度限界Ｃｖを越えることが防止される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような変速制御方法を実施しても、Ｖベルトの周速度が速度限界を越えてしまう場合がある。
例えば特許文献２に示すように、駆動プーリと従動プーリとを有するベルト式変速装置よりも下流側に発進クラッチなどの動力断続用クラッチが設けられた車両用無段変速機が知られている。このような出力軸系にクラッチを設けた無段変速機の場合には、クラッチが断状態で、かつアクセルペダルを踏み込むと、Ｖベルトの周速度を制限することができなくなる。なぜなら、このような無段変速機では、クラッチ断時には従動プーリと出力軸とが連結されていないので、従動プーリの回転が自由になり、エンジン回転の上昇に伴ってＶベルトの周速度も上昇してしまうからである。特に、変速比がハイの場合、従動プーリに巻きかけられたＶベルトの周速度は速度限界を越えてしまう。
例えば図６において、車速がＶ２より低いＶｘで、スロットル開度ＴＨ＝４／４の場合、目標入力回転数はＮｘであり、目標変速比はＲｘである。このとき、エンジンのリミッタ回転数がＮｙであったとすると、Ｖベルトの周速度は速度限界Ｃｖを遙に越えてしまう。
なお、クラッチ断状態では、Ｖベルトに殆ど負荷が掛からない。無負荷時のＶベルトの速度限界Ｃｖ’は負荷時の速度限界Ｃｖより高くなるが、それでもＶベルトの周速度が速度限界Ｃｖ’を越える可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、出力軸系にクラッチを設けた無段変速機において、クラッチが断状態でかつアクセルペダルを踏み込んだ時にＶベルトの周速度を限界値以内に制限することができる変速制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、駆動プーリがエンジンと接続され、従動側プーリが出力軸と接続され、変速比を無段階に変更可能なベルト式変速装置と、上記従動側プーリと出力軸との間に設けられた動力断続用クラッチと、を備えた無段変速機の変速制御方法において、上記クラッチが非同期状態であることを検出する工程と、アクセルペダルの踏み込みを検出する工程と、上記クラッチの非同期時で、かつアクセルペダルの踏み込み時に、実際の車速と実際の入力回転数とから目標変速比を求める工程と、上記目標変速比の近傍値を目標値として上記変速装置を変速制御する工程と、を有することを特徴とする無段変速機の変速制御方法。
を提供する。
【０００７】
出力軸系にクラッチを設けた無段変速機では、クラッチが非同期状態（クラッチの入力回転数と出力回転数とが相違している状態）で、かつアクセルペダルを踏み込むと、従動プーリと出力軸とが連結されていないので、エンジン回転数（入力回転数）が急上昇する。特に、変速比がハイ側にある場合には、従動プーリに巻きかけられたＶベルトの周速度が限界値を越えてしまう可能性がある。
そこで、本発明では、クラッチが非同期状態で、かつアクセルペダルを踏み込んだ場合には、車速（出力軸回転数）と入力回転数（エンジン回転数）とから目標変速比を求め、この目標値の近傍値を目標値として変速制御を実行する。出力軸と従動側プーリとが連結されていないので、車速は従動側プーリの回転速度に対応していないが、車速は急激に変化しないので、車速と入力回転数とを用いて変速制御を行えば、変速比をできるだけロー側へ制御でき、Ｖベルトの周速度が速度限界を越えるのを防止できる。
また、クラッチが非同期状態から同期状態へ変化した場合にも、変速比が予め車速と入力回転数とに対応した変速比近傍に維持されているので、クラッチ再係合時の急激なエンジンブレーキ現象やエンジンの過回転を回避することができる。
【０００８】
クラッチが接状態（同期状態）にある場合には、従前と同様にアクセル開度と車速とから目標入力回転数または目標変速比を求め、この目標値に向かって変速制御を実施すればよいが、その目標値は、その時の車速に対応したベルト周速限界から求められる入力回転数または変速比を越えないように設定するのがよい。
さらに、クラッチが非同期状態で、かつアクセルペダルを踏み込んでいない状態では、Ｖベルトの周速度は速度限界を越える恐れがないので、クラッチ同期時と同様の制御を行ってもよいし、クラッチ非同期でかつアクセルペダルを踏み込んだ状態と同様の制御を行ってもよい。さらに、両制御のうち、いずれか大きい方の入力回転数または変速比を目標値としてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、実施例を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１，図２は本発明にかかる無段変速機の一例を示す。
この実施例の無段変速機はＦＦ横置き式の自動車用変速機であり、大略、エンジン出力軸１によりトーショナルダンパ２を介して駆動される入力軸３、駆動プーリ１１を支持する駆動軸１０、従動プーリ２１を支持する従動軸２０、駆動プーリ１１と従動プーリ２１に巻き掛けられたＶベルト１５、第１減速軸３０、第２減速軸３１、車輪と連結された出力軸３２、変速用モータ４０、テンション装置５０などで構成されている。駆動プーリ１１と従動プーリ２１とＶベルト１５とで本発明におけるベルト式変速装置が構成される。
この実施例で用いられるＶベルト１５は、一対の無端状張力帯と、これら張力帯に長さ方向に係止された多数のブロックとで構成された公知の乾式複合ベルトである。
【００１０】
駆動プーリ１１は、駆動軸１０上に固定された固定シーブ１１ａと、駆動軸１０上に軸方向移動自在に支持された可動シーブ１１ｂと、可動シーブ１１ｂの背後に設けられたストローク機構１２とを備えている。この実施例のストローク機構１２は、変速用モータ４０による回転入力によって可動シーブ１１ｂを軸方向に移動させるボールネジ機構であり、可動シーブ１１ｂに軸受１２ａを介して相対回転自在に支持された雌ねじ部材１２ｂと、ハウジングに固定された雄ねじ部材１２ｃとを備え、雌ねじ部材１２ｂの外周部には変速ギヤ１３が固定されている。
【００１１】
従動プーリ２１は、従動軸２０上に固定された固定シーブ２１ａと、従動軸２０上に軸方向移動自在に支持された可動シーブ２１ｂと、可動シーブ２１ｂの背後に設けられたストローク機構２２とを備えている。このストローク機構２２も駆動プーリ１１のストローク機構１２と同様の構成を有するボールネジ機構であり、可動シーブ２１ｂに軸受２２ａを介して相対回転自在に支持された雌ねじ部材２２ｂと、ハウジングに固定された雄ねじ部材２２ｃとを備え、雌ねじ部材２２ｂの外周部には変速ギヤ２３が固定されている。
【００１２】
従動軸２０の従動プーリ２１よりエンジン側の部位には、前後進切替機構２４が設けられ、その両側には前進用ギヤ２５と後進用ギヤ２６とが回転自在に支持されている。前後進切替機構２４を図１の左側へシフトすると前進（Ｄ）位置になり、右側へシフトすると後進（Ｒ）位置となる。従動軸２０のエンジン側の軸端部には発進クラッチ２７が設けられ、発進クラッチ２７は前後進切替機構２４のハブ２４ａを従動軸２０に対して断接する。前進用ギヤ２５は第１減速軸３０のギヤ３０ａに噛み合い、第１減速軸３０のギヤ３０ｂは第２減速軸３１のギヤ３１ａに噛み合い、さらに第２減速軸３１のギヤ３１ｂは差動装置３３のリングギヤ３３ａに噛み合っている。また、後進用ギヤ２６はアイドラギヤ２８を介して第１減速軸３０のギヤ３０ｂに噛み合っている。そして、差動装置３３を介して車輪に連結された出力軸３２を駆動している。
【００１３】
変速用モータ４０の出力ギヤ４１は第１変速軸４５の一端に設けられた減速ギヤ４５ａに噛み合っている。第１変速軸４５の他端部に設けられたギヤ４５ｂは従動プーリ２１の可動シーブ２１ｂの移動ストローク分の長さを有する平歯車であり、従動プーリ２１に設けられた変速ギヤ２３と噛み合っている。第１変速軸４５のギヤ４５ｂを回転させると、変速ギヤ２３が追随回転することでボールネジ機構２２の作用により、可動シーブ２１ｂを軸方向へ移動させることができる。従動プーリ２１の変速ギヤ２３は、第２変速軸４６の第１アイドラギヤ４６ａとも噛み合い、さらに第２変速軸４６の第２アイドラギヤ４６ｂは駆動プーリ１１の変速ギヤ１３と噛み合っている。これらアイドラギヤ４６ａ，４６ｂも、第１変速軸４５のギヤ４５ｂと同様に、可動シーブ１１ｂ，２１ｂの移動ストローク分の長さを有する平歯車で構成されている。変速用モータ４０の回転力は、第１変速軸４５，従動プーリ２１の変速ギヤ２３，第２変速軸４６を介して駆動プーリ１１の変速ギヤ１３へと伝達される。そのため、駆動プーリ１１の可動シーブ１１ａと従動プーリ２１の可動シーブ２１ａは互いに同期し、かつ互いにプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）を逆方向に変化させながら軸方向へ移動することができる。
【００１４】
この無段変速機には、図２に示すように、Ｖベルト１５にトルク伝達に必要なベルト張力を与える機構、すなわちテンション装置５０が設けられている。
上記のようにプーリ１１，２１のプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）は変速用モータ４０によって可変されるが、それだけでは伝達トルクによってＶベルト１５とプーリ１１，２１との間に滑りが発生してしまう。そこで、Ｖベルト１５に滑りを生じさせないベルト張力を与えるため、テンション装置５０が設けられている。テンション装置５０はテンションローラ５１を備え、このテンションローラ５１はリンク５２を介してテンションアーム５３によって揺動可能に支持されている。
【００１５】
テンションアーム５３の回動軸５３ａは駆動プーリ１１の半径方向外側に設けられ、引張スプリング５４によってＶベルト１５方向に付勢されている。そのため、テンションローラ５１は所定の荷重でＶベルト１５の緩み側を内側に向かって押し付けている。このように外側から内側に向かってＶベルト１５を押圧することで、所定のベルト張力を得るとともに、プーリ１１，２１に対するＶベルト１５の巻き付け長さを長くし、伝達効率を高めている。
なお、テンションローラ５１はＶベルト１５を外側から内側に向かって押圧するものに限らず、内側から外側に向かって押圧してもよい。
また、テンションローラ５１をリンク５２を介してアーム５３に取り付けたが、テンションローラ５１をアーム５３に直接回転自在に取り付けてもよい。
上記実施例のテンション装置５０は引張スプリング５４を用いたものであるが、特開２００１−３３００９７号公報のように、引張スプリングの他にアシストモータを備えたものであってもよいし、特開２００２−２１３５４９号公報のように、引張スプリングと圧縮スプリングとを併用したものであってもよい。さらに、アシストモータに代えて油圧シリンダなどのアクチュエータを用いてもよい。
【００１６】
図３は発進クラッチ２７および変速用モータ４０を制御するための制御装置６０を示す。
制御装置６０には、エンジン回転数（入力軸３の回転数）、車速（出力軸３２の回転数）、アクセル開度、従動軸２０の回転数、シフトポジション信号などが入力される。制御装置６０には変速マップなどが設定され、上記入力信号に応じて目標変速比などを算出し、変速用モータ４０を制御して変速制御を実施する。
発進クラッチ２７はクラッチ制御用アクチュエータ６１によって断接制御およびすべり制御される。アクチュエータ６１は、公知のリニアソレノイド弁やデューティソレノイド弁、あるいはデューティソレノイド弁と油圧制御弁との組み合わせなどで構成されており、電気信号に応じてクラッチ油圧を調整し、発進クラッチ２７の伝達トルクを制御する。制御装置６０には発進クラッチ２７の制御マップも設定されており、上記入力信号に応じて発進クラッチ２７を制御している。
【００１７】
発進クラッチ２７は、発進時にはすべり制御が実施され、円滑な発進を実現している。また、走行中は通常は係合状態に維持されるが、走行中であってもシフトレバーをＮレンジへシフトした時には遮断される。特に、発進クラッチ２７は従動プーリ２１より下流側に設けられているので、急減速時にベルト式変速装置が再発進可能なＬｏｗ位置へ戻りきらない場合でも、発進クラッチ２７を遮断することにより、駆動プーリ１１および従動プーリ２１をエンジンによって空転させることができるので、Ｌｏｗ位置へ簡単に戻すことができる。また、発進クラッチ２７は前後進切替時にも遮断される。
【００１８】
上記制御装置は、次のような制御則で変速用モータ４０を制御している。
（１）クラッチ同期時
アクセル開度と車速とから目標入力回転数Ｎｉｎを求め、この目標入力回転数を目標値として変速制御を行う。但し、目標入力回転数Ｎｉｎがベルト周速限界Ｃｖと車速とから求められる限界入力回転数Ｎｃｖを越えないように上限制限する。そのため、Ｖベルトの周速度がベルト周速限界を越えることがなく、Ｖベルトの耐久信頼性を低下させることがない。
なお、目標値として入力回転数に代えて変速比を用いてもよい。
（２）クラッチ非同期時でかつアクセルＯＮ時
実車速と実入力回転数（＝実エンジン回転数）とから目標変速比Ｒｙを求め、この目標変速比Ｒｙの近傍値となるように変速制御を実施する。
目標変速比Ｒｙの近傍値としては、例えば実車速に所定値α（０以上）を加算し、この車速と実入力回転数とから求めてもよい。このように正の値αを加算しているのは、クラッチ２７の再係合時の急激なエンジンブレーキの発生や、エンジンの過回転（オーバーレブ）を防止するためである。
クラッチの非同期時には、従動プーリと出力軸との間が連結されていないので、アクセルペダルを踏み込むにつれてエンジン回転数（入力回転数）が急上昇し、リミッタ回転付近まで上昇する。変速比がハイ状態であると、従動プーリに巻きかけられたＶベルトの周速度は非常に高くなり、無負荷時の速度限界Ｃｖ’を越える可能性がある。そこで、車速と入力回転数とから求められる目標変速比Ｒｙを目標値として変速制御を行えば、変速比をロー側へ変速でき、従動プーリに巻きかけられたＶベルトの周速度の上昇が抑制される。
（３）クラッチ非同期時でかつアクセルＯＦＦ時
この時には、エンジン回転数が低く、Ｖベルトの周速度は速度限界を越える恐れがないので、クラッチ同期時と同様の制御を行ってもよいし、クラッチ非同期でかつアクセルＯＮ時と同様の制御を行ってもよい。さらに、両制御のうち、いずれか大きい方の変速比を目標値としてもよい。
【００１９】
図４は本発明にかかる無段変速機の変速パターンを示す。
図において、ＲＨＩは最小変速比（ハイ）、ＲＬＯは最大変速比（ロー）、Ｃｖは負荷時のベルト周速限界、Ｃｖ’は無負荷時のベルト周速限界、Ｎｙはエンジンのリミッタ回転数である。
例えばＡ点、つまりクラッチ同期状態で、スロットル開度２／４、ハイの状態で走行している時には、アクセル開度と車速とから目標入力回転数Ｎｉｎを求め、この目標入力回転数Ｎｉｎを目標値として変速制御を行う。Ａ点における車速とベルト周速限界Ｃｖとから限界入力回転数Ｎｃｖを求めると、Ｎｉｎ＜Ｎｃｖであるから、Ｖベルト周速度がベルト周速限界を越えておらず、Ｎｉｎを目標値として変速制御を行っても問題がない。
Ａ点で走行中にクラッチ２７が何らかの原因で遮断されると、エンジン回転数がリミッタ回転数Ｎｙ付近まで急上昇するので、Ｂ点まで移行してしまう。Ｂ点は、ベルト周速が無負荷時のベルト周速限界Ｃｖ’をも超えており、Ｖベルトの耐久信頼性を低下させてしまう。
そこで、本発明ではクラッチが非同期状態でかつアクセルＯＮの時には、実車速Ｖｙと実入力回転数Ｎｙとから求められる目標変速比Ｒｙを目標値として変速制御を実施する。つまり、Ｃ点を目標として変速制御を実施する。そのため、ベルト周速を無負荷時のベルト周速限界Ｃｖ’より低く抑えることができ、Ｖベルトの耐久性低下を防止できる。
なお、図４では、エンジンのリミッタ回転数Ｎｙを一定としたが、クラッチ非同期時にはクラッチ同期時に比べてリミッタ回転数Ｎｙを低く設定してもよい。その場合には、ベルト周速をさらに低く抑えることができる。
【００２０】
図５は本発明にかかる変速制御の具体的流れを示す。
制御がスタートすると、まずクラッチが同期状態かどうかを判定する（ステップＳ１）。この判定は、クラッチ２７の入力回転数（従動軸回転数）と出力回転数（出力軸回転数）とを比較することによって判定できる。
クラッチ同期時には、アクセル開度と車速とから目標入力回転数Ｎｉｎを求め（ステップＳ２）、この目標入力回転数Ｎｉｎと、現車速とベルト周速限界Ｃｖとから求められる限界入力回転数Ｎｃｖとを比較する（ステップＳ３）。Ｎｉｎ≦Ｎｃｖであれば、ベルト周速限界を超えていないので、次のステップへ移行し、Ｎｉｎ＞Ｎｃｖであれば、ベルト周速限界を超えているので、目標入力回転数Ｎｉｎを限界入力回転数Ｎｃｖで制限する（ステップＳ４）。そして、目標入力回転数Ｎｉｎを目標値として変速制御を実施する（ステップＳ５）。
一方、クラッチ非同期時には、アクセルＯＮかどうかを判定する（ステップＳ６）。アクセルＯＮ時には、続いて車速と入力回転数とから目標変速比Ｒｙを算出し（ステップＳ７）、目標変速比Ｒｙを目標値として変速制御を実施する（ステップＳ８）。
クラッチ非同期時でかつアクセルＯＦＦ時には、ステップＳ２と同様にアクセル開度と車速とから目標入力回転数Ｎｉｎを求め（ステップＳ９）、この目標入力回転数Ｎｉｎを目標値として変速制御を実施する（ステップＳ１０）。この場合には、ベルト周速が限界値を超える恐れがないので、限界入力回転数Ｎｃｖとの比較を行う必要がない。
【００２１】
本発明にかかる変速制御方法は上記実施例に限定されるものではない。
クラッチ同期時における制御として、目標入力回転数Ｎｉｎを現車速とベルト周速限界Ｃｖとから求められる限界入力回転数Ｎｃｖで上限制限したが、特許文献１と同様に、所定車速を越えた場合には、所定車速以下の場合よりも目標入力回転速度が小さくなるような変速パターンにそって変速制御を行ってもよい。しかし、この場合には異なる複数の変速パターンを設定しなければならないので、設定が複雑になるとともに、不連続な目標値となるため、変速途中で違和感が発生する可能性がある。これに対し、実施例のようにベルト周速限界Ｃｖから求められる限界入力回転数Ｎｃｖで上限制限すれば、複数の変速パターンを設定する必要がなく、温度等により周速限界Ｃｖを変更することが容易であり、かつ連続的な目標値であるため、違和感を解消できる。さらに、Ｖベルトの周速限界ぎりぎりの範囲まで使うことができるという利点がある。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、クラッチが非同期状態で、かつアクセルペダルを踏み込んだ場合には、車速と入力回転数とから目標変速比を求め、この目標値の近傍値を目標値として変速制御を実行するので、Ｖベルトの周速度が急激に上昇することがなく、速度限界を越えるのを防止できる。また、クラッチが非同期状態から同期状態へ変化した場合にも、変速比が予め車速と入力回転数とに対応した変速比近傍に維持されているので、クラッチ再係合時の急激なエンジンブレーキ現象やエンジンの過回転を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる無段変速機の一例のスケルトン図である。
【図２】図１に示す無段変速機に用いられるテンション装置の概略図である。
【図３】制御装置の入力系と出力系との概略を示す図である。
【図４】本発明にかかる変速制御を示す変速線図である。
【図５】本発明にかかる変速制御の一例を示すフローチャート図である。
【図６】従来の変速制御を示す変速線図である。
【符号の説明】
１            エンジン出力軸
３      入力軸
１１    駆動側プーリ
２１    従動側プーリ
２７    発進クラッチ
３２    出力軸
４０    変速用モータ
６０    制御装置
６１    クラッチ制御用アクチュエータ
【図１】
2005048815.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005048815.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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