| 【発明の名称】 |
巻き掛け伝動装置の制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】山崎 正己
【氏名】高森 誠二
【氏名】萱嶋 浩一
【氏名】横井 英夫
【氏名】服部 勇仁
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| 【要約】 |
【課題】無段変速機におけるベルトのスリップ状態の判定精度を向上する。
【解決手段】駆動力源の出力側に設けられたプライマリプーリおよびセカンダリプーリと、こプライマリプーリおよびセカンダリプーリに巻き掛けられたベルトとを有し、ベルトのスリップ状態を判定することのできる無段変速機の制御装置において、ベルトの振動状態に基づいて、ベルトのスリップ状態を判定するスリップ判定手段（ステップＳ２，Ｓ３）を備えている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 駆動側回転部材および従動側回転部材と、この駆動側回転部材および従動側回転部材に巻き掛けられた巻き掛け伝動部材とを有し、この巻き掛け伝動部材のスリップ状態を判定することのできる巻き掛け伝動装置の制御装置において、前記巻き掛け伝動部材の振動状態に基づいて、この巻き掛け伝動部材のスリップ状態を判定するスリップ判定手段を備えていることを特徴とする巻き掛け伝動装置の制御装置。
【請求項２】 トルクの伝達経路に設けられた駆動側回転部材および従動側回転部材と、この駆動側回転部材および従動側回転部材に巻き掛けられた巻き掛け伝動部材とを有し、前記駆動側回転部材または前記従動側回転部材の少なくとも一方に対する前記巻き掛け伝動部材の巻き掛け径を制御することにより、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との間における変速比を制御することができるとともに、前記巻き掛け伝動部材のスリップ状態を判定することのできる巻き掛け伝動装置の制御装置において、前記巻き掛け伝動部材の振動状態に基づいて、この巻き掛け伝動部材のスリップ状態を判定するスリップ判定手段を備えていることを特徴とする巻き掛け伝動装置の制御装置。
【請求項３】 前記スリップ判定手段により判定される前記巻き掛け伝動部材のスリップ状態に基づいて、前記駆動側回転部材から出力されるトルクと、前記駆動側回転部材および前記従動側回転部材と前記巻き掛け伝動部材との接触面圧との相対関係を制御する相対関係制御手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の巻き掛け伝動装置の制御装置。
【請求項４】 前記相対関係制御手段は、前記巻き掛け伝動部材のスリップの度合いが大きいほど、前記駆動側回転部材および前記従動側回転部材と前記巻き掛け伝動部材との接触面圧を高める機能を備えていることを特徴とする請求項３に記載の巻き掛け伝動装置の制御装置。
【請求項５】 前記スリップ判定手段は、加速度センサにより前記巻き掛け伝動部材の振動状態を判定する機能を備えていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の巻き掛け伝動装置の制御装置。
【請求項６】 前記スリップ判定手段は、音圧センサにより前記巻き掛け伝動部材の振動状態を判定する機能を備えていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の巻き掛け伝動装置の制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、駆動側回転部材および従動側回転部材に巻き掛け伝動部材が巻き掛けられており、巻き掛け伝動部材のスリップ状態を判定することのできる巻き掛け伝動装置の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、車両の走行状態に応じた最適の条件でエンジンを運転することを目的として、エンジンの出力側に変速機が設けられている。この変速機には、変速比を連続的に制御することのできる無段変速機と、変速比を段階的に制御することのできる有段変速機とがある。このような、無段変速機の一例として、ベルト式の無段変速機が挙げられる。このベルト式無段変速機は、プライマリプーリおよびセカンダリプーリを有しており、プライマリプーリの溝およびセカンダリプーリの溝にベルトが巻き掛けられている。また、プライマリプーリおよびセカンダリプーリは、共に溝幅を変更することができるように構成されている。
【０００３】そして、プライマリプーリの溝幅を制御することにより、ベルトの巻き掛け径が変化してその変速比が変更される。また、セカンダリプーリの溝幅を制御することにより、ベルトに対するセカンダリプーリの挟圧力が変化する。その結果、ベルトの張力が変化して、プライマリプーリおよびセカンダリプーリとベルトとの接触面圧を、無段変速機に入力されるトルクに応じた状態に制御することができる。さらに、プライマリプーリおよびセカンダリプーリの溝幅を制御するための油圧制御装置の元圧を、オイルポンプにより発生するように構成されており、このオイルポンプが、エンジンに駆動されるように構成されている。
【０００４】上記構成の無段変速機においては、前記接触面圧と無段変速機に入力されるトルクとの対応関係が適正でない場合は、ベルトのスリップまたは接触面圧の過剰（伝達するべきトルクに対して、接触面圧が必要以上に高いこと）が生じる可能性がある。ベルトのスリップが生じた場合は、ベルトおよびプライマリプーリならびにセカンダリプーリの摩耗が促進されて、その耐久性が低下するとともに、動力伝達効率が低下する問題があった。また、接触面圧の過剰が発生した場合は、ベルトとプライマリプーリおよびセカンダリプーリとの接触面の摩耗が促進されるとともに、ベルトに必要以上の張力が与えられてその耐久性が低下する問題があり、さらに、エンジンの動力がオイルポンプの駆動により浪費されて、燃費が低下する可能性もあった。
【０００５】これらの問題に対処するための方法としては、ベルトのスリップ状態を判定し、その判定結果に応じてベルトと、プライマリプーリおよびセカンダリプーリとの接触面圧を制御することが挙げられる。このように、無段変速機のベルトのスリップ状態を判定し、かつ、スリップを防止する制御をおこなうことのできる無段変速機の制御装置の一例が、特開平４−５４３６３号公報に記載されている。この公報の制御装置においては、エンジンの出力側に無段変速機（巻き掛け伝動装置）が搭載されており、この無段変速機は、プライマリプーリ（駆動側回転部材）およびセカンダリプーリ（従動側回転部材）と、各プーリに巻き掛けられた駆動ベルト（巻き掛け伝動部材）とを有している。各プーリはシーブの動作により、その溝幅を変更することができる。また、シーブの動作は油圧シリンダにより制御され、この油圧シリンダに作用するライン圧を制御することにより、駆動ベルトの巻き付け径を変えて無段変速することができる。
【０００６】そして、エンジンのトルクが無段変速機のプライマリプーリに伝達されると、このトルクが駆動ベルトを経由してセカンダリプーリに伝達される。この動作中に、駆動ベルトの目標ベルト速度と実ベルト速度とに基づいて、駆動ベルトのスリップ変化が算出される。ここで、駆動ベルトのスリップが発生した場合は、各プーリの油圧シリンダに作用するライン圧を補正することにより、駆動ベルトの張力、言い換えれば、セカンダリプーリおよびプライマリプーリとの接触面圧が制御される。このようにして、駆動ベルトのスリップが防止されて、駆動ベルトの耐久性が向上し、かつ、応答性が向上するものとされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、ベルトのスリップ状態を判定し、その判定結果に基づいてベルトの張力を制御する場合は、まず、ベルトのスリップ状態を的確に判定する必要性がある。上記公報においては、目標ベルト速度と実ベルト速度とに基づいて駆動ベルトのスリップ変化量を判定しているが、目標ベルト速度と実ベルト速度との対応関係は、駆動ベルトのスリップ変化以外の条件により変化する可能性がある。
【０００８】例えば、実ベルト速度は計測手段から直接的に得られるが、目標ベルト速度は、目標変速比に基づき目標ベルト巻き掛け径を推定した上で算定される。この場合、算定した目標ベルト巻き掛け径と実ベルト巻き掛け径とが必ずしも一致せずに、ずれ（誤差）が生じる。このような、目標ベルト巻き掛け径と実ベルト巻き掛け径とのずれが生じる要因としては、プライマリプーリとセカンダリプーリとの軸間距離の精度誤差、各プーリのベルト保持面の角度誤差、駆動ベルトの周長誤差、プライマリプーリおよびセカンダリプーリを支持するケーシングと、駆動ベルトとの、温度変化にともなう線膨張率の違い、プライマリプーリおよびセカンダリプーリのベルト保持面の摩耗、駆動ベルトの経時変化にともなう摩耗、駆動ベルトの伸び、ベルトの巻き掛け径やベルトの周長に関わる算定エラー、目標ベルト速度に対する実行制御油圧のばらつき、変速過渡応答のずれによるばらつきなどが挙げられる。
【０００９】上記のような各種の事項が単独もしくは重複して発生した場合は、駆動ベルトのスリップ量の変化に関わりなく、目標ベルト速度と実ベルト速度との対応関係が変化する可能性がある。その結果、駆動ベルトのスリップ状態の判定精度が低下する可能性があった。
【００１０】この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、巻き掛け伝動部材のスリップ状態の判定精度を向上することのできる巻き掛け伝動装置の制御装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【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、駆動側回転部材および従動側回転部材と、この駆動側回転部材および従動側回転部材に巻き掛けられた巻き掛け伝動部材とを有し、この巻き掛け伝動部材のスリップ状態を判定することのできる巻き掛け伝動装置の制御装置において、前記巻き掛け伝動部材の振動状態に基づいて、この巻き掛け伝動部材のスリップ状態を判定するスリップ判定手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】請求項１の発明によれば、実際に巻き掛け伝動部材がスリップした場合に発生する巻き掛け伝動部材の振動状態に基づいて、巻き掛け伝動部材のスリップ状態が判定される。したがって、巻き掛け伝動部材のスリップ状態に必ずしも影響を及ぼさない条件は、スリップの状態を判定する条件には含まれ難くなり、スリップ状態の判定精度を向上することができる。
【００１３】請求項２の発明は、トルクの伝達経路に設けられた駆動側回転部材および従動側回転部材と、この駆動側回転部材および従動側回転部材に巻き掛けられた巻き掛け伝動部材とを有し、前記駆動側回転部材または前記従動側回転部材の少なくとも一方に対する前記巻き掛け伝動部材の巻き掛け径を制御することにより、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との間における変速比を制御することができるとともに、前記巻き掛け伝動部材のスリップ状態を判定することのできる巻き掛け伝動装置の制御装置において、前記巻き掛け伝動部材の振動状態に基づいて、この巻き掛け伝動部材のスリップ状態を判定するスリップ判定手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１４】請求項２の発明によれば、実際に巻き掛け伝動部材がスリップした場合に発生する巻き掛け伝動部材の振動状態に基づいて、巻き掛け伝動部材のスリップ状態が判定される。このため、巻き掛け伝動部材のスリップ状態に必ずしも影響を及ぼさない条件は、スリップの状態を判定する条件には含まれ難くなり、スリップ状態の判定精度を向上することができる。したがって、巻き掛け伝動装置の動力伝達状態を正確に把握することができる。
【００１５】請求項３の発明は、請求項２の構成に加えて、前記スリップ判定手段により判定される前記巻き掛け伝動部材のスリップ状態に基づいて、前記駆動側回転部材から出力されるトルクと、前記駆動側回転部材および前記従動側回転部材と前記巻き掛け伝動部材との接触面圧との相対関係を制御する相対関係制御手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１６】請求項３の発明によれば、請求項２の発明と同様の作用が生じるほか、巻き掛け伝動部材と駆動側回転部材および従動側回転部材との接触面圧を、伝達するべきトルクに応じた状態に適合させるように制御することができる。
【００１７】請求項４の発明は、請求項３の構成に加えて、前記相対関係制御手段は、前記巻き掛け伝動部材のスリップの度合いが大きいほど、前記駆動側回転部材および前記従動側回転部材と前記巻き掛け伝動部材との接触面圧を高める機能を備えていることを特徴とするものである。
【００１８】請求項４の発明によれば、請求項３の発明と同様の作用が生じるほか、巻き掛け伝動部材のスリップを確実に抑制することができる。
【００１９】請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれかの構成に加えて、前記スリップ判定手段は、加速度センサにより前記巻き掛け伝動部材の振動状態を判定する機能を備えていることを特徴とするものである。
【００２０】請求項５の発明によれば、加速度センサにより、巻き掛け伝動部材の弦振動が判定され、請求項２〜４のいずれかの発明と同様の作用が生じる。
【００２１】請求項６の発明は、請求項２〜４のいずれかの構成に加えて、前記スリップ判定手段は、音圧センサにより前記巻き掛け伝動部材の振動状態を判定する機能を備えていることを特徴とするものである。
【００２２】請求項６の発明によれば、音圧センサにより、巻き掛け伝動部材の弦振動が判定され、請求項２〜４のいずれかの発明と同様の作用が生じる。
【００２３】この発明において、巻き掛け伝動部材のスリップ状態としては、スリップの有無、スリップの度合い、スリップの強度、スリップ量、スリップ率、スリップ割合などが例示される。
【００２４】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図２は、この発明を適用したＦＦ車（フロントエンジンフロントドライブ；エンジン前置き前輪駆動車）のスケルトン図である。図２において、１は車両の駆動力源としてのエンジンであり、このエンジン１としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどが用いられる。そして、エンジン１のクランクシャフト２が車両の幅方向に配置されている。なお、以下の説明は、エンジン１としてガソリンエンジンを用いた場合に対応している。
【００２５】また前記エンジン１の出力側には、トランスアクスル３が設けられている。このトランスアクスル３は内部中空のケーシング４を有し、ケーシング４の内部には、トルクコンバータ５と前後進切り換え機構６と無段変速機（ＣＶＴ）７と最終減速機（言い換えれば差動装置）８とが設けられている。まず、トルクコンバータ５の構成について説明する。ケーシング４の内部には、クランクシャフト２と同一の軸線（図示せず）を中心として回転可能なインプットシャフト９が設けられており、インプットシャフト９におけるエンジン１側の端部にはタービンランナ１０が取り付けられている。
【００２６】一方、クランクシャフト２の後端にはドライブプレート１１を介してフロントカバー１２が連結されており、フロントカバー１２にはポンプインペラ１３が接続されている。このタービンランナ１０とポンプインペラ１３とは対向して配置され、タービンランナ１０およびポンプインペラ１３の内側にはステータ１４が設けられている。また、インプットシャフト９におけるフロントカバー１２側の端部には、ダンパ機構１６を介してロックアップクラッチ１５が設けられている。上記のように構成されたフロントカバー１２およびポンプインペラ１３などにより形成されたケーシング（図示せず）内に、作動流体としてのオイルが供給されている。
【００２７】上記構成により、エンジン１の動力（トルク）がクランクシャフト２からフロントカバー１２に伝達される。この時、ロックアップクラッチ１５が解放されている場合は、ポンプインペラ１３のトルクが流体によりタービンランナ１０に伝達され、ついでインプットシャフト９に伝達される。なお、ポンプインペラ１３からタービンランナ１０に伝達されるトルクを、ステータ１４により増幅することもできる。一方、ロックアップクラッチ１５が係合されている場合は、フロントカバー１２のトルクが機械的にインプットシャフト９に伝達される。
【００２８】前記ケーシング４の内部におけるトルクコンバータ５と前後進切り換え機構６との間には、オイルポンプ１７が設けられている。このオイルポンプ１７のロータ（図示せず）と、ポンプインペラ１３とが円筒形状のハブ１９により接続されている。また、オイルポンプ１７のボデー（図示せず）はケーシング４側に固定されている。この構成により、エンジン１の動力がポンプインペラ１３を介してロータに伝達され、オイルポンプ１７を駆動することができる。
【００２９】前記前後進切り換え機構６は、インプットシャフト９と無段変速機７との間の動力伝達経路に設けられている。前後進切り換え機構６はダブルピニオン形式の遊星歯車機構３２を有している。この遊星歯車機構３２は、インプットシャフト９の無段変速機７側の端部に設けられたサンギヤ３３と、このサンギヤ３３の外周側に、サンギヤ３３と同心状に配置されたリングギヤ３４と、サンギヤ３３に噛み合わされたピニオンギヤ３５と、このピニオンギヤ３５およびリングギヤ３４に噛み合わされたピニオンギヤ３６と、ピニオンギヤ３５およびピニオンギヤ３６を、サンギヤ３３の周囲を一体的に公転可能な状態で保持したキャリヤ３７とを有している。そして、このキャリヤ３７と駆動側シャフト２１とが連結されている。また、キャリヤ３７とインプットシャフト９との間の動力伝達経路を接続・遮断するクラッチＣＲが設けられている。さらに、ケーシング４側には、リングギヤ３４の回転・固定を制御するブレーキＢＲが設けられている。
【００３０】前記無段変速機７は、インプットシャフト９と同心状に配置された駆動側シャフト２１と、駆動側シャフト２１と相互に平行に配置された従動側シャフトとしてのカウンタシャフト２２とを有している。一方、ケーシング４の内壁４６には軸受４７が取り付けられており、ケーシング４の外壁４８には軸受４９が取り付けられている。そして、軸受４７，４９により駆動側シャフト２１が回転可能に保持されている。さらに、ケーシング４の内壁４６には軸受５０，５１が取り付けられており、ケーシング４の外壁４８には軸受５２，５３が取り付けられている。そして、軸受５０，〜５３によりカウンタシャフト２２が回転可能に保持されている。
【００３１】前記駆動側シャフト２１にはプライマリプーリ２３が設けられており、カウンタシャフト２２側にはセカンダリプーリ２４が設けられている。プライマリプーリ２３およびセカンダリプーリ２４はいずれも主として金属材料により構成されている。プライマリプーリ２３は、駆動側シャフト２１に固定された固定シーブ２５と、駆動側シャフト２１の軸線方向に移動できるように構成された可動シーブ２６とを有している。そして、固定シーブ２５と可動シーブ２６との対向面には、相互の組合せによりＶ字形状の溝Ｍ１を構成する方向に傾斜した保持面５４，５５が形成されている。
【００３２】また、この可動シーブ２６を駆動側シャフト２１の軸線方向に動作させることにより、可動シーブ２６と固定シーブ２５とを接近・離隔させる油圧アクチュエータ２７が設けられている。この油圧アクチュエータ２７は、油圧室（図示せず）と、油圧室の油圧に応じて駆動側シャフト２１の軸線方向に動作し、かつ、可動シーブ２６に接続されたピストン（図示せず）とを備えている。
【００３３】一方、セカンダリプーリ２４は、カウンタシャフト２２に固定された固定シーブ２８と、カウンタシャフト２２の軸線方向に移動できるように構成された可動シーブ２９とを有している。そして、固定シーブ２８と可動シーブ２９との対向面には、相互の組合せによりＶ字形状の溝Ｍ２を構成する方向に傾斜した保持面５６，５７が形成されている。
【００３４】また、この可動シーブ２９をカウンタシャフト２２の軸線方向に動作させることにより、可動シーブ２９と固定シーブ２８とを接近・離隔させる油圧アクチュエータ３０が設けられている。この油圧アクチュエータ３０は、油圧室（図示せず）と、油圧室の油圧によりカウンタシャフト２２の軸線方向に動作し、かつ、可動シーブ２９に接続されたピストン（図示せず）とを備えている。
【００３５】上記構成のプライマリプーリ２３の溝Ｍ１およびセカンダリプーリ２４溝Ｍ２に対して、ベルト３１が巻き掛けられている。図３はベルト３１の構成を示す拡大図であり、ベルト３１は、リング形状に構成された２つのフープ５８と、２つのフープ５８に取り付けられ、かつ、フープ５８の円周方向に配置された多数のブロック５９とを有する。フープ５８は金属製の薄板を複数枚重ねて構成されている。また、多数のブロック５９は金属製の薄板（駒）により構成され、相互に接触した状態でフープ５８により保持されている。
【００３６】前記ブロック５９には、保持面５４，〜５７側に向けて突出した２つの肩部５９Ａが形成されている。各肩部５９Ａの両端には、保持面５４，〜５７に接触する接触面６１が形成されている。また、各肩部５９Ａの外周側には、保持面５４，〜５７側に開口する溝６０がそれぞれ形成され、各溝６０にフープ５８がそれぞれ挟み込まれている。
【００３７】さらに各肩部５９Ａにおける溝６０に臨む縁部の形状は、ベルト３１の外周側に向けて突出する方向に湾曲している。さらに、フープ５８における肩部５９Ａと接触する面、つまり内周面５８Ａの形状が、肩部５９Ａに対応して円弧形状に湾曲されている。この肩部５９Ａの縁部とフープ５８の内周面５８Ａとが、フープ５８が溝６０から脱落する方向に移動することを防止する機能、いわゆるセンタリング機能を有している。なお、前記各フープ５８を構成する金属板同士の間（各層間）には、潤滑油が供給されている。
【００３８】前記無段変速機７と最終減速機８との間の動力伝達経路には、カウンタシャフト２２と相互に平行なインターミディエイトシャフト３９が設けられている。インターミディエイトシャフト３９にはカウンタドリブンギヤ４０とファイナルドライブギヤ４１とが形成されている。前記カウンタシャフト２２にはカウンタドライブギヤ４２が形成され、カウンタドライブギヤ４２とカウンタドリブンギヤ４０とが噛み合わされている。
【００３９】一方、前記最終減速機８はリングギヤ４３を有し、ファイナルドライブギヤ４１とリングギヤ４３とが噛み合わされている。また、リングギヤ４３はデフケース（図示せず）の外周に形成され、このデフケースの内部には複数のピニオンギヤ（図示せず）が取り付けられている。このピニオンギヤには２つのサイドギヤ（図示せず）が噛み合わされている。２つのサイドギヤには別個にフロントドライブシャフト４４が接続され、各フロントドライブシャフト４４には、駆動輪（前輪）４５が接続されている。
【００４０】さらに、前記ケーシング４の外壁４８の外面、例えば軸受４９に隣接する箇所には、加速度センサ６２が取り付けられている。この加速度センサ６２としては、動電型ピックアップ、可変抵抗型ピックアップ、圧電型ピックアップなどが例示される。この加速度センサ６２は、ベルト３１の弦振動に起因する駆動側シャフト２１の振動、具体的には駆動側シャフト２１の半径方向の振動（加速度）を検出するためのものである。
【００４１】ここで、加速度センサ６２を駆動側シャフト２１側に設けた理由は、プライマリプーリ２３のトルクがベルト３１に伝達されるように構成されているため、ベルト３１のすべり（スリップ）はプライマリプーリ２３側で生じやすいからである。また、図４に示すように、ケーシング４の内部、例えば、ベルト３１の外周面と対向する位置には、音圧センサ６３が設けられている。この音圧センサ６３は、ベルト３１の弦振動に起因する音圧の変化を検出するためのものである。
【００４２】図５は、図２に示す車両の制御系統を示すブロック（図示せず）である。まず、ロックアップクラッチ１２の係合・解放、および無段変速機７を制御する油圧制御装置６４は、オイルパンからオイルを汲み上げるオイルポンプ６５と、エンジン１の電子スロットルバルブ（後述）の開度に応じて油圧回路全体の元圧を制御するライン圧制御バルブ６６と、ライン圧制御バルブ６６により調圧されたライン圧が入力されるロックアップクラッチコントロールバルブ６７と、前後進切り換え機構６の係合・解放を制御する前後進クラッチコントロールバルブ６８と、アクチュエータ２７，３０の油圧室に作用する油圧を制御するレシオコントロールバルブ６９と、これらの各バルブの出力油圧を制御する各種のリニアソレノイドバルブ７０とを有する。
【００４３】そして、油圧制御装置６４と電子制御装置（ＥＣＵ）１０４とが相互に信号通信可能に接続されているとともに、シフトレバー１１４が油圧制御装置６４に対して機械的に接続されている。この電子制御装置１０４は、演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）ならびに入出力インターフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。
【００４４】この電子制御装置１０４に対しては、エンジン回転数センサ１０５の信号、アクセル開度センサ１０６の信号、スロットル開度センサ１０７の信号、ブレーキスイッチ１０８の信号、シフトレバー１１４の操作状態を検出するシフトポジションセンサ１０９の信号、プライマリプーリ２３の回転数を検出する入力回転数センサ１１０の信号、セカンダリプーリ２４の回転数を検出する出力回転数センサ１１１の信号、加速度センサ６２の信号、音圧センサ６３の信号などが入力されている。
【００４５】前記シフトポジションセンサ１０９の信号に基づいて、駆動ポジション（例えばＤ（ドライブ）ポジション、Ｒ（リバース）ポジションなど）または非駆動ポジション（例えばＮ（ニュートラル）ポジション、Ｐ（パーキング）ポジションなどのいずれが選択されているかが判断される。さらに、駆動ポジションのうち、前進ポジション（例えばＤポジション）または後進ポジション（Ｒポジション）のいずれが選択されているかが判断される。また、入力回転数センサ１１０の信号、出力回転数センサ１１１の信号に基づいて、車速および無段変速機７の変速比を演算することができる。
【００４６】また電子制御装置１０４に対しては、エンジン１の電子スロットルバルブ１１５、燃料噴射制御装置１１２、点火時期制御装置１１３が信号通信可能に接続されている。電子スロットルバルブ１１５は、アクセルペダルの操作に基づいてその開度を制御することができるほか、電子スロットルバルブ１１５は、アクセルペダルの操作以外の条件に基づいて、その開度を電気的に制御することができる機能を有している。そして、電子制御装置１０４に入力される各種の信号や、電子制御装置１０４に記憶されているデータに基づいて、電子制御装置１０４から、燃料噴射制御装置１１２、点火時期制御装置１１３、油圧制御装置６４、電子スロットルバルブ１１５に対して制御信号が出力される。
【００４７】そして、電子制御装置１０４には、各種の信号に基づいてエンジン１およびロックアップクラッチ１５ならびに無段変速機７を制御するために各種のデータが予め記憶されている。例えば、アクセル開度および車速などのような走行状態に基づいて、無段変速機７の変速比を制御することにより、エンジン１の最適な運転状態を選択するためのデータが、電子制御装置１０４に記憶されている。また、電子制御装置１０４には、アクセル開度および車速をパラメータとするロックアップクラッチ制御マップが記憶されており、このロックアップクラッチ制御マップに基づいてロックアップクラッチ１５が係合・解放・スリップの各状態に制御される。
【００４８】ここで、実施形態の構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、プライマリプーリ２３がこの発明の駆動側回転部材に相当し、セカンダリプーリ２４がこの発明の従動側回転部材に相当し、ベルト３１がこの発明の巻き掛け伝動部材に相当し、無段変速機７がこの発明の巻き掛け伝動装置に相当する。
【００４９】上記構成を有する車両の制御内容の一例を、図１のフローチャートに基づいて説明する。イグニッションキー（図示せず）の操作によりシステムが起動されると、電子制御装置１０４に入力される信号の処理がおこなわれ（ステップＳ１）、かつ、その処理結果に応じた制御がおこなわれる。例えば、シフトレバー１１４の操作に基づいて前後進切り換え機構６が制御される。
【００５０】まず、前進ポジションが選択された場合はクラッチＣＲが係合され、かつ、ブレーキＢＲが解放されて、インプットシャフト９と駆動側シャフト２１とが直結状態になる。この状態においては、エンジン１のトルクが、トルクコンバータ５を経由してインプットシャフト９に伝達されると、インプットシャフト９およびキャリヤ３７ならびに駆動側シャフト２１が一体回転する。駆動側シャフト２１のトルクは、プライマリプーリ２３およびベルト３１ならびにセカンダリプーリ２４を介してカウンタシャフト２２に伝達されるとともに、このトルクはインターミディエイトシャフト３９を介して最終減速機８に伝達された後、さらにこのトルクが車輪４５に伝達されて車両が前進する。
【００５１】これに対して、後進ポジションが選択された場合はクラッチＣＲが解放され、かつ、ブレーキＢＲが係合されて、リングギヤ３４が固定される。すると、インプットシャフト９の回転にともなってピニオンギヤ３５，３６が共に自転しつつ公転し、キャリヤ３７がインプットシャフト９の回転方向とは逆の方向に回転する。その結果、駆動側シャフト２１およびカウンタシャフト２２ならびにインターミディエイトシャフト３９が前進ポジションの場合とは逆方向に回転し、車両が後退する。
【００５２】また、車速およびアクセル開度などの条件から判断される車両の加速要求、および電子制御装置１０４に記憶されているデータ（例えば、エンジン回転数およびスロットル開度をパラメータとする最適燃費曲線）などに基づいて、エンジン１の運転状態が最適状態になるように、無段変速機７の変速比が制御される。具体的には、油圧アクチュエータ２７の油圧室の油圧を制御することにより、プライマリプーリ２３の溝Ｍ１の幅が調整される。その結果、プライマリプーリ２３におけるベルト３１の巻き掛け半径が変化し、無段変速機７の入力回転数と出力回転数との比、すなわち変速比が無段階（連続的）に制御される。
【００５３】さらに、油圧アクチュエータ３０の油圧室の油圧を制御することにより、セカンダリプーリ２４の溝Ｍ２の幅が変化する。つまり、ベルト３１に対するセカンダリプーリ２４の挟圧力が制御される。この挟圧力によりベルト３１の張力が制御され、プライマリプーリ２３およびセカンダリプーリ２４とベルト３１との接触面圧が制御される。したがって、セカンダリプーリ２４の挟圧力は、無段変速機７に入力されるトルク、および無段変速機７の変速比などに基づいて制御される。無段変速機７に入力されるトルクは、エンジン回転数、スロットル開度、トルクコンバータ５のトルク比などに基づいて判断される。上記のような、溝Ｍ１，Ｍ２の幅の制御に際しては、リニアソレノイドバルブ７０の電流値が制御されてその出力油圧が変化することにより、油圧アクチュエータ２７，３０の油圧室の油圧が制御される。
【００５４】図６は、無段変速機７の変速比γと、無段変速機７に対する入力トルクＴinとに基づいて、セカンダリプーリ２４の挟圧力Ｐｄを設定するためのマップである。ここでは、便宜上、入力トルクとして「高」、「中」、「低」の３つの特性線が例示されている。「高」の特性の入力トルクは、例えば、車両が急激な登坂路を走行する際に、アクセル開度が高開度となった状態に相当する。また、「低」の特性の入力トルクは、例えば、車両が平坦路を走行する際に、アクセル開度が低開度となった状態に相当する。なお、「中」の特性の入力トルクは、アクセル開度が「高」と「低」の間の開度になった状態に相当する。
【００５５】これら、３つの入力トルクは、いずれもその変速比が大きくなることにともない、入力トルクが増加する特性を有している。そして、無段変速機７に対する入力トルクが増加することにともない、セカンダリプーリ２４の挟圧力を増加する制御がおこなわれる。より具体的には、変速比が同じであるとすれば、「高」の入力トルクに対応する挟圧力の方が、「中」の入力トルクに対応する挟圧力よりも高く設定され、かつ、「中」の入力トルクに対応する挟圧力の方が、「低」の入力トルクに対応する挟圧力よりも高く設定される。
【００５６】上記ステップＳ１についで、ベルト３１のすべり状態を判定する基準となるベルト３１の弦振動が検出される（ステップＳ２）。この弦振動は前記加速度センサ６２の信号または音圧センサ６３の信号の少なくとも一方に基づいて判断される。すなわち、ベルト３１はプライマリプーリ２３およびセカンダリプーリ２４に巻き掛けられているために、プライマリプーリ２３およびセカンダリプーリ２４との接触面圧が、無段変速機７に入力されるトルク以下である場合には、図７に示すように、プライマリプーリ２３またはセカンダリプーリ２４とベルト３１との接触面間にすべり（スリップ）が発生するとともに、ベルト３１とプライマリプーリ２３およびセカンダリプーリ２４とが接触していない領域（弦長Ｌの領域）において、ベルト３１の弦振動ａが生じる。
【００５７】この弦振動が加振源となり、その振動が駆動側シャフト２１および軸受４９を介してケーシング４に伝達される。このケーシング４の振動が加速度センサ６２により検出されている。また、音圧センサ６３はベルト３１の弦振動による音圧の変化を検出している。したがって、ベルト３１の弦振動の状態に基づいて、ベルト３１のすべり状態を判定することができる。なお、弦長Ｌは、プライマリプーリ２３の回転中心と、セカンダリプーリ２４の回転中心との距離に等しい。
【００５８】そして、ステップＳ２の検出結果に基づいてベルト３１のすべりが生じているか否かが判断される（ステップＳ３）。このステップＳ３においては、例えば、図６のマップで求められた挟圧力に対応して、リニアソレノイドバルブ７０の電流値の制御信号を出力してから、所定時間が経過するまでの間に、加速度センサ６２または音圧センサ６３の少なくとも一方の信号により判断される振動のピーク値と、電子制御装置１０４に記憶されているすべり判定基準値（ベルト３１のすべりのないセンサ信号の平均値から算出したしきい値）とを比較して、ベルト３１のすべりの有無が判断される。
【００５９】図８は、センサの信号から判断される振動出力レベルＦ１［ｄＢ］、ベルト３１の振動周波数［Ｈｚ］との関係を示す線図である。この図８は、各センサの出力信号をバンドパスフィルタを介して特定の低周波数帯域の振動成分を抽出したものである。この図８において、実際の振動出力レベルＦ１が、しきい値Ｆ０を越えた場合に、ベルト３１にすべりが生じているものと判断される。言い換えれば、図９に示すように、振動出力レベルＦ１が、しきい値（つまり、すべり判定基準値）Ｆ０を超えた超過振動分の有無に基づいて、ベルト３１にすべりのない駆動力伝達正常状態と、ベルト３１の微すべり状態とが識別される。なお、ベルト３１の振動周波数は、振動周波数＝弦振動（ベルト３１自身の剛性ファクターｋ×弦長Ｌ×ベルト３１の張力Ｆｔ）
により求められる。
【００６０】また、このステップＳ３においては、ベルト３１のすべり度合い（または、すべり強度、すべり量、すべり割合）も判定される。この判定方法としては、加速度センサ６２または音圧センサ６３の少なくとも一方の信号により判断される振動出力レベルＦ１が、すべり判定基準値Ｆ０をどの程度越えたか、または、すべり判定基準値Ｆ０を超えた回数を計数することなどが例示される。
【００６１】さらに、ステップＳ３においては、ベルト３１のスリップ率とすべり判定基準値Ｆ０とを比較して、ベルト３１のすべりを判定することもできる。図１０は、無段変速機７に対する入力トルクＴinと、スリップ率との関係を示すスリップ率曲線図である。図１０によれば、セカンダリプーリ２４の挟圧力を一定とし、かつ、変速比を一定とした状態においては、無段変速機７に対する入力トルクを零から増加させていくと、入力トルクが増加することにともないスリップ率が上昇する傾向が表れている。ここで、入力トルクが所定値Ｔ１以下の領域にある状態では、スリップ率が所定値Ｇ１以下のマイクロスリップ領域（正常伝達域）にある。そして、入力トルクが所定値Ｔ１を越えると、スリップ率が所定値Ｇ１を越えて微すべり域に移行している。さらに入力トルクが増加すると、スリップ率が急激に上昇してすべり領域（異常域）に移行している。したがって、スリップ率が所定値Ｇ１を越えた場合は、ベルト３１にすべりが生じているものと判断することもできる。
【００６２】上記ステップＳ３で肯定的に判断された場合は、ベルト３１のすべりを鎮静化（低下もしくは抑制）させるための補正係数または補正量が算出される（ステップＳ４）。ベルト３１のすべりを鎮静化させるための制御としては、ベルト３１の張力を補正するフィードバック制御と、エンジントルクを低下させるフィードバック制御とが例示される。ここで、補正係数または補正量の算出方法について説明する。例えば、図１１に示すマップに基づいて、ステップＳ３で求められたすべり度合い（またはすべり強度、すべり量、すべり割合）から、補正係数または補正量を求めることができる。その後、ベルト３１の張力制御またはエンジン出力制御を実行し（ステップＳ５）、リターンされる。
【００６３】図１２は、ステップＳ５の具体的な制御内容の一例を示す図であり、ここでは、所定の変速比γ１で入力トルク（高）に制御され、かつ、挟圧力が所定圧Ｐｄ１に制御されている状態において、ステップＳ３で肯定的に判断された場合を説明する。この場合は、挟圧力Ｐｄ１を挟圧力Ｐｄ２に上昇させるフィードバック制御、または、入力トルク（高）を破線のようにトルクダウンさせるフィードバック制御がおこなわれる。
【００６４】すなわち、ベルト３１の挟圧力制御に際しては、油圧制御装置６４に対して制御信号が出力されるとともに、リニアソレノイドバルブ７０の駆動電流値（デューティ比）を制御することにより、セカンダリプーリ２４の油圧室の油圧が上昇し、ベルト３１に対するセカンダリプーリ２４の挟圧力が増加される。このようにして、ベルト３１の張力が高められると、ベルト３１とプライマリプーリ２３およびセカンダリプーリ２４との接触面圧が強められ、ベルト３１のすべりが抑制される。
【００６５】一方、エンジン出力制御に際しては、電子スロットルバルブ１１５の開度を低下させる制御（吸入空気量制御）、燃料噴射制御装置１２２による燃料噴射量を減少させる制御、点火時期制御装置１１３による点火時期を遅角させる制御などのうちの少なくとも一つがおこなわれ、エンジントルクがダウンされる。このような制御により、無段変速機７に入力されるトルクと、ベルト３１とプライマリプーリ２３およびセカンダリプーリ２４との接触面圧との対応関係が変化し、ベルト３１のすべりが抑制される。
【００６６】上記ステップＳ３，〜Ｓ５における入力トルクと挟圧力との関係が、図１３に示されている。図１３には、入力トルクと挟持力との関係に基づいて、ベルト３１にすべりのない正常伝達領域とすべり領域とが示されている。また、正常伝達領域とすべり領域との間には、微すべり領域が示されている。まず、入力トルクＴ２と挟持力Ｐｄ３との交点Ａ１が微すべり領域にある際に、入力トルクを変化することなく、挟圧力をＰｄ３からＰｄ４に上昇させる制御により、入力トルクＴ２と挟圧力Ｐｄ４との交点Ａ２が、正常伝達領域に移行する。また、挟圧力を変更することなく、入力トルクをＴ２からＴ１に低下させる制御により、入力トルクＴ１と挟圧力Ｐｄ３との交点Ａ３が、正常伝達領域に移行する。
【００６７】一方、前記ステップＳ３で否定的に判断された場合は、ベルト３１に対するセカンダリプーリ２４の挟圧力を低下させる制御、または入力トルクをアップさせる制御をおこない（ステップＳ６）、リターンされる。この挟圧力の低下制御としては、例えば図１３に示す入力トルクと挟圧力との交点が、すべり限界（正常伝達領域において、微すべり領域に可及的に近い位置）に移行するように、挟圧力を低下させる制御が挙げられる。
【００６８】また、所定の入力トルクで実際にベルト３１のすべりが発生した挟圧力を記憶しておくとともに、この挟圧力の低下制御をおこなう場合に、記憶されている挟圧力よりも若干高い挟圧力まで、挟圧力を低下させる制御（いわゆる学習制御）をおこなうこともできる。この学習制御においては、例えば、図１３に示すように、入力トルクと挟圧力との交点Ａ４が正常伝達領域に設定されるように、挟圧力Ｐｄ５を設定することができる。この挟圧力Ｐｄ５は、図６のマップから求められる挟圧力の基準値よりも高めである。
【００６９】ここで、図１に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明する。すなわち、ステップＳ２，Ｓ３がこの発明のスリップ判定手段に相当し、ステップＳ４，〜Ｓ６がこの発明の相対関係制御手段に相当する。
【００７０】図１４は、この実施形態のシステムにおける信号処理の流れを階層的に示す図である。すなわち、入力トルク算出手段においては、電子制御装置１０４に入力される信号および予め設定されているデータに基づいて、無段変速機７に入力されるトルクが算出される。また、目標挟圧力設定手段においては、入力トルク算出手段により算出された値に基づいて、目標挟圧力が設定される。
【００７１】さらに、目標挟圧力が得られるように、挟圧力調整弁であるリニアソレノイドバルブの駆動電流値を設定する。そして、この駆動電流値によりリニアソレノイドバルブが制御され、ベルトに対する挟圧力が制御される。ところで、ベルト挟圧力が制御された場合は、加速度センサまたは音圧センサなどの振動検出センサの信号から、ベルト弦振動判定手段によりベルトの弦振動の状態が判定される。その判定結果から、弦振動レベル算出手段がベルトの弦振動のレベルを算出し、その弦振動のレベルに応じて、挟圧力補正係数設定手段が、セカンダリプーリの挟圧力の補正係数または補正量を算出する。そして、補正係数または補正量に基づいて、入力トルクおよび変速比により求められる挟圧力が補正される。
【００７２】以上のように、この実施形態によれば、ベルト３１が実際にスリップした場合に生じるベルト３１の弦振動に基づいて、ベルト３１のスリップ状態が判定されている。ここで、加速度センサ６２が最もベルト３１のすべりの生じやすいプライマリプーリ２３側に設けられているために、ベルト３１の弦振動を確実に検出することができる。このため、ベルト３１のスリップ状態に必ずしも影響を及ぼさない条件は、スリップの状態を判定する基準には含まれ難くなり、スリップ状態の判定精度を向上することができるとともに、プライマリプーリ２３とセカンダリプーリ２４との間におけるトルク（動力）伝達状態を正確に把握することができる。
【００７３】そして、このようにして判定されたベルト３１のスリップ状態に基づいて、ベルト３１の張力が制御され、ベルト３１とプライマリプーリ２３およびセカンダリプーリ２４との接触面圧を、無段変速機７に入力されるトルクに応じた状態に制御することができる。
【００７４】例えば、ベルト３１にすべりが生じていた場合は、ベルト３１の張力を強めることにより、そのすべりが抑制される。ここで、ベルト３１のスリップの度合いが大きいほど、ベルト３１の張力を高める制御がおこなわれるために、そのすべりを確実に抑制することができる。したがって、ベルト３１およびプライマリプーリ２３ならびにセカンダリプーリ２４の摩耗が抑制されて、その耐久性が向上する。
【００７５】また、ベルト３１にすべりが生じていない場合は、ベルト３１の張力を弱めることにより、ベルト３１とプライマリプーリ２３およびセカンダリプーリ２４との接触面圧を、ベルト３１にすべりが生じない程度、もしくは許容される微小なすべりが生じる程度まで低下される。したがって、ベルト３１とプライマリプーリ２３およびセカンダリプーリ２４との接触面の摩耗が抑制されるほか、ベルト３１の耐久性および寿命が向上する。
【００７６】具体的には、フープ５８に生じる円周方向の引っ張り応力と、ブロック５９の肩部５８Ａに生じる曲げ応力とが軽減されて、ベルト３１の耐久性および寿命が向上する。また、フープ５８を構成する金属板の各層間に供給された潤滑油が、フープ５８の各層間に維持され易くなり、フープ５８の各層同士の平面方向のすべりが促進されてセンタリング機能が維持され、ベルト３１の耐久性および寿命が向上する。
【００７７】さらに、プライマリプーリ２３およびセカンダリプーリ２４対して、必要以上の荷重が作用することが抑制される。したがって、軸受４７，４９，５１，５３の摺動部位に生じる摩擦力が軽減されるとともに、ベルト３１とプライマリプーリ２３およびセカンダリプーリ２４との接触面圧の過大な上昇が抑制されて、無段変速機７の動力伝達効率を向上することができ、燃費が向上する。また、駆動側シャフト２１およびカウンタシャフト２２に作用する曲げ荷重が抑制もしくは緩和され、駆動側シャフト２１およびカウンタシャフト２２のたわみが抑制されて、その耐久性が向上する。
【００７８】さらに、駆動側シャフト２１およびカウンタシャフト２２のたわみが抑制されることにより、駆動側シャフト２１の回転軸線（図示せず）と、プライマリプーリ２３の幅方向の中心線（図示せず）とのなす角度、カウンタシャフト２２の回転軸線（図示せず）と、セカンダリプーリ２４の幅方向の中心線（図示せず）とのなす角度の変化が抑制される。言い換えれば、各回転軸線に対する保持面５４，５５または保持面５６，５７の傾きの変動が抑制される。このため、保持面５４，〜５７と接触面６１との接触角の変動が抑制され、保持面５４，〜５７および接触面６１の摩耗が抑制されて、ベルト３１およびプライマリプーリ２３ならびにセカンダリプーリ２４の耐久性が向上する。
【００７９】さらに、保持面５４，〜５７に対するベルト３１の食い込み（食い付き）現象が緩和され、溝Ｍ１，Ｍ２の幅を変更する場合に、保持面５４，〜５７からのベルト３１の離脱性が向上する。言い換えれば、ベルト３１を保持面５４，〜５７から引き剥がす際に、フープ５８に必要以上に引っ張り応力が生じることが抑制され、ベルト３１の耐久性が向上する。
【００８０】さらに、ベルト３１に対するセカンダリプーリ２４の挟圧力を制御する油圧室の油圧を、可及的に低くすることができる。このため、無段変速機７の油圧回路の元圧を、前記油圧室の油圧低下分に対応して低位に設定すれば済む。したがって、オイルポンプ１７の駆動によるエンジン１の動力損失が抑制され、燃費を向上することができる。
【００８１】この実施形態において、巻き掛け伝動部材としては、ベルトの他にチェーンが例示される。また、エンジンに代えて電動機を搭載した車両においても、上記制御を適用することができる。この場合は、ベルトにすべりが生じていた際に、ベルトに対する挟圧力を上昇させる制御をおこなうほか、電動機のトルクを低下させる制御をおこなうことによっても、ベルトのすべりを抑制することができる。また、駆動力源としてエンジンおよび電動機を搭載し、その出力側に無段変速機が搭載された車両に対しても、上記制御を適用することができる。この場合は、ベルトにすべりが生じていた際に、エンジントルクを低下させる制御、または電動機のトルクを低下させる制御の少なくとも一方をおこなうことによっても、ベルトのすべりを抑制することができる。
【００８２】
【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によれば、実際に巻き掛け伝動部材がスリップした場合に発生する巻き掛け伝動部材の振動状態に基づいて、巻き掛け伝動部材のスリップ状態が判定される。したがって、巻き掛け伝動部材のスリップ状態に必ずしも影響を及ぼさない条件は、スリップの状態を判定する基準には含まれ難くなり、巻き掛け伝動部材のスリップ状態の判定精度を向上することができる。
【００８３】請求項２の発明によれば、実際に巻き掛け伝動部材がスリップした場合に発生する巻き掛け伝動部材の振動状態に基づいて、巻き掛け伝動部材のスリップ状態が判定される。このため、巻き掛け伝動部材のスリップ状態に必ずしも影響を及ぼさない条件は、スリップの状態を判定する基準には含まれ難くなり、巻き掛け伝動部材のスリップ状態の判定精度を向上することができる。したがって、無段式変速機の動力伝達状態を正確に把握することができる。
【００８４】請求項３の発明によれば、請求項２の発明と同様の効果を得られるほか、巻き掛け伝動部材と各回転部材との接触面圧を、伝達するべきトルクに応じた状態に制御することができる。したがって、ベルトのすべりもしくは接触面圧の過剰が抑制され、ベルトや回転部材の耐久性が向上するとともに、動力の伝達効率が向上する。
【００８５】請求項４の発明によれば、請求項３の発明と同様の効果を得られるほか、ベルトのすべりを確実に抑制することができ、ベルトの耐久性および動力の伝達効率を一層向上することができる。
【００８６】請求項５の発明によれば、加速度センサにより、巻き掛け伝動部材の弦振動が判定されるほか、請求項２〜４の発明と同様の効果を得られる。
【００８７】請求項６の発明によれば、音圧センサにより、巻き掛け伝動部材の弦振動が判定されるほか、請求項２〜４の発明と同様の効果を得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月１３日（１９９９．１０．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３９９８
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 丈夫
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１０８０８２（Ｐ２００１−１０８０８２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２０日（２００１．４．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２９１５１７ |
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