(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の実施形態について
図1を用いて説明する。
図1は、本実施形態の車両を示す概略図である。車両は、エンジン5と、トルクコンバータ6と、前後進切替機構7と、無段変速機1と、コントローラ12と、オイルポンプ20とを備える。
【0015】
無段変速機1はプライマリプーリ2と、セカンダリプーリ3と、ベルト4とを備える。プライマリプーリ2とセカンダリプーリ3とは両者のV溝が整列するよう配置される。ベルト4は、プライマリプーリ2のV溝とセカンダリプーリ3のV溝との間に掛け渡される。
【0016】
プライマリプーリ2は、固定円錐板2aと、可動円錐板2bとを備え、固定円錐板2aと可動円錐板2bとによってV溝が形成される。
【0017】
セカンダリプーリ3は、固定円錐板3aと、可動円錐板3bとを備え、固定円錐板3aと可動円錐板3bとによってV溝が形成される。
【0018】
可動円錐板2bは、ライン圧を元圧として作り出したプライマリプーリ圧がプライマリプーリ室2cに給排されることで、軸線方向に移動する。可動円錐板3bは、ライン圧を元圧として作り出したセカンダリプーリ圧がセカンダリプーリ室3cに給排されることで、軸線方向に移動する。このようにしてプライマリプーリ2のV溝の幅およびセカンダリプーリ3のV溝の幅が変化し、変速比が変更され、ベルト4が円錐板に摩擦係合し、プライマリプーリ2とセカンダリプーリ3との間で動力伝達を行う。
【0019】
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の回転はその後、出力軸8、歯車組9およびディファレンシャルギヤ装置10を経て駆動輪17に伝達される。
【0020】
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との間にエンジン5側から順次トルクコンバータ6および前後進切替機構7を設ける。
【0021】
トルクコンバータ6は、ロックアップクラッチ6aを備える。トルクコンバータ6は、ロックアップクラッチ6aが完全に締結されたロックアップ状態と、ロックアップクラッチ6aが完全に解放されたコンバータ状態と、ロックアップクラッチ6aが半締結されたスリップ状態とに切り替えられる。
【0022】
前後進切替機構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、そのサンギヤをトルクコンバータ6を介してエンジン5に結合し、キャリアをプライマリプーリ2に結合する。前後進切替機構7は更に、ダブルピニオン遊星歯車組7aのサンギヤおよびキャリア間を直結する前進クラッチ7b、およびリングギヤを固定する後進ブレーキ7cを備える。前後進切替機構7は前進クラッチ7bの締結時にエンジン5からトルクコンバータ6を経由した入力回転をそのままプライマリプーリ2に伝達し、後進ブレーキ7cの締結時にエンジン5からトルクコンバータ6を経由した入力回転を逆転減速してプライマリプーリ2へ伝達する。
【0023】
前後進切替機構7の前進クラッチ7b、および後進ブレーキ7cが解放されると、エンジン5と無段変速機1との間の回転の伝達は完全に遮断される。
【0024】
オイルポンプ20は、エンジン5の回転の一部が伝達されて駆動し、変速制御油圧回路11にライン圧となる油を供給する。
【0025】
変速制御油圧回路11は、調圧弁などを備え、コントローラ12からの信号に応答してプライマリプーリ圧およびセカンダリプーリ圧を調圧する。変速制御油圧回路11は、前進走行レンジの選択時に締結する前進クラッチ7b、および後進走行レンジの選択時に締結する後進ブレーキ7cの締結油圧をコントローラ12からの信号に応答して調圧する。
【0026】
コントローラ12は、プライマリプーリ回転速度を検出するプライマリプーリ回転速度センサ13からの信号と、セカンダリプーリ回転速度を検出するセカンダリプーリ回転速度センサ14からの信号と、アクセルペダル踏み込み量を検出するアクセル開度センサ16からの信号と、プライマリプーリ圧を検出するプライマリプーリ圧センサ18からの信号、ブレーキ液圧を検出するブレーキ液圧センサ19からの信号、減速度を算出するGセンサ21からの信号などが入力される。コントローラ12は、これらの信号に基づいて無段変速機1、エンジン5を制御する信号を出力する。例えば、アクセル踏み込み量と車速とに基づき目標プライマリプーリ回転速度、すなわち目標変速比が設定され、目標変速比となるよう無段変速機1が制御される。例えば、アクセル踏み込み量がゼロである場合、目標変速比は最High、またはコースト線に対応した目標変速比に設定される。
【0027】
コントローラ12は、CPU、ROM、RAMなどによって構成されており、ROMに格納されたプログラムをCPUによって読み出すことによって、各機能が発揮される。
【0028】
コントローラ12は、燃料消費量を抑制し、燃費を向上するために、以下に説明するコーストニュートラル制御を行う。
【0029】
コーストニュートラル制御は、アクセルペダルが運転者によって踏み込まれていないコースト走行中にブレーキペダルが踏み込まれた場合に前後進切替機構7の前進クラッチ7b、および後進ブレーキ7cを解放し、エンジン5と駆動輪17との間における動力の伝達状態を非伝達状態にしてエンジン回転速度を所定回転速度とする制御である。これにより、エンジン5の負荷を低減し、エンジン5が所定回転速度を維持するために必要な燃料を低減し、エンジン5での燃料消費量を抑制する。本実施形態では、所定回転速度はアイドル回転速度であるが、エンジン5で消費される燃料を低減し、再加速時に素早く要求されるトルクを発生させることができる回転速度であればよい。
【0030】
コーストニュートラル制御を実行するにあたって、コントローラ12は、まず、例えば以下に示すコーストニュートラル条件a、bを判断する。
【0031】
a:アクセルペダルから足が離されている(アクセル踏み込み量=0)。
【0032】
b:ブレーキペダルが踏み込まれている(ブレーキ液圧が所定値以上)。
【0033】
これらのコーストニュートラル条件を全て満たす場合に、コントローラ12はコーストニュートラル制御を実行する。
【0034】
コーストニュートラル制御中に上記コーストニュートラル条件のいずれかが満たされなくなると、コントローラ12はコーストニュートラル制御を終了し、前進クラッチ7b、または後進ブレーキ7cを締結し、エンジン5への燃料噴射量を多くする。これにより、エンジン回転速度はアイドル回転速度よりも高くなる。
【0035】
次に、本実施形態のコーストニュートラル制御について
図2のフローチャートを用いて説明する。
【0036】
ステップS100では、コントローラ12は、コーストニュートラル制御を実行するかどうか判定する。具体的には、上記した条件を満たすかどうか判定する。そして、コントローラ12は、上記した条件を全て満たす場合にはステップS101へ進み、上記した条件のいずれかを満たさない場合にはステップS107へ進む。
【0037】
ステップS101では、コントローラ12は、コーストニュートラル制御を実行する。
【0038】
ステップS102では、コントローラ12は、車両が停車するかどうか予測する。車両が停車するかどうかの予測は、車両の減速度、道路情報などに基づいて行われる。コントローラ12は、車両の減速度をGセンサ21からの信号に基づいて算出し、減速度が所定減速度よりも大きい場合に車両が停車すると予測する。また、コントローラ12は、ナビゲーションシステムなどによって得られる道路情報に基づいて、前方の信号が赤となっている場合、前方の道路がT字路、前方の道路に一時停止標識がある場合に車両が停車すると予測する。前方の信号の判断は、車載カメラや、ITS(Intelligent Transport Systems)情報に基づいて行われてもよい。コントローラ12は、車両が停車すると予測する場合にはステップS103へ進み、車両が停車しないと予測する場合にはステップS104へ進む。
【0039】
ステップS103では、コントローラ12は、変速比を最Lowに変更する。これにより、車両が停車した際に無段変速機1の変速比が最Lowとなっており、次回の発進時にLow戻しを行うことなく車両を発進させることができる。Low戻しとは、停車した車両の無段変速機1の変速比が最Lowとなっていない場合に、次回の発進時に変速比を最Lowに変更する制御である。
【0040】
ステップS104では、コントローラ12は、車両の走行抵抗を算出する。走行抵抗は、路面勾配、牽引の有無、乗員数、積載重量などに基づいて算出される。走行抵抗が大きくなると、エンジン5にかかる負荷が大きくなり、車両を走行させるためにエンジン5で発生させるトルクが大きくなる。
【0041】
ステップS105では、コントローラ12は、走行抵抗に基づいて
図3に示すマップから変速比を算出する。
図3は走行抵抗と変速比との関係を示すマップである。算出される変速比は、アクセルペダルの踏み込みがなくなっている場合に設定される変速比よりもLow側の変速比である。具体的には、算出される変速比は、最HighよりもLow側の変速比であり、走行抵抗が大きくなるほどLow側となる。アクセルペダルの踏み込みがなくなると、通常、変速比は最Highに設定されるが、本実施形態では変速比を最Highとはせずに、最HighよりもLow側の変速比とし、走行抵抗が大きくなるにつれて変速比をよりLow側に設定する。
【0042】
ステップS106では、コントローラ12は、算出した変速比を実現するための変速指令を出力し、無段変速機1の変速比を変更する。なお、変速指令はパルス的に出力され、エンジン回転速度がアイドル回転速度となる前に変速比の変更が終了するようにする。これにより、変速比が走行抵抗に応じて最HighよりもLow側となり、運転者がアクセルペダルを踏み込み、再加速する場合に、変速比がLow側となっているので駆動力が不足することを抑制することができる。
【0043】
ステップS100においてコーストニュートラル制御を実行しないと判定されると、ステップS107では、現在、コーストニュートラル制御中であればコーストニュートラル制御を終了する。コーストニュートラル制御を終了すると、オイルポンプ20によって発生する油圧を前進クラッチ7b、または後進ブレーキ7cに供給し、前進クラッチ7b、または後進ブレーキ7cを締結する。
【0044】
次に本実施形態を
図4、
図5に示すタイムチャートを用いて説明する。
図4は車両が停車しないと予測される場合のタイムチャートであり、
図5は車両が停車すると予測される場合のタイムチャートである。まず、車両が停車しないと予測される場合について
図4を用いて説明する。
【0045】
時間t0において、アクセルペダルの踏み込みがなくなると、エンジン5への燃料噴射量が少なくなり、エンジン回転速度が低下する。また、無段変速機1の変速比はHigh側へ変更される。
【0046】
その後、ブレーキペダルが踏み込まれ、時間t1においてコーストニュートラル条件が全て満たされると、コーストニュートラル制御が開始される。これにより、前進クラッチ7bが解放され、エンジン5への燃料噴射量がさらに少なくなり、エンジン回転速度はアイドル回転となる。また、走行抵抗に応じて変速比がLow側に変更される。変速比を変更するための変速指令は、パルス的に出力され、エンジン回転速度がアイドル回転速度となる前に変速比の変更が終了する。
【0047】
変速比の変更は、オイルポンプ20によって発生する油圧を用いて実行される。オイルポンプ20はエンジン5で発生する回転の一部を用いて油を吐出するため、エンジン回転速度が低くなると、オイルポンプ20から吐出される油の流量が少なくなり、オイルポンプ20によって発生する油圧も低くなる。
【0048】
そのため、本実施形態を用いずに、エンジン回転速度がアイドル回転速度となった後に変速比を変更すると、
図4において破線で示すように変速比を変更するためにエンジン5に噴射される燃料を一時的に増加させる必要がある。
【0049】
本実施形態では、エンジン回転速度がアイドル回転速度となる前に変速比の変更が終了するように変速指令をパルス的に出力する。これにより、変速比を変更するためだけにエンジン5に噴射される燃料を一時的に増加させる必要がなく、燃費を向上することができる。
【0050】
時間t2において、ブレーキペダルの踏み込みがなくなり、アクセルペダルが踏み込まれると、コーストニュートラル制御を終了する。そして、前進クラッチ7bを締結し、エンジン5への燃料噴射量を増加し、車両を加速させる。
【0051】
本実施形態を用いずに、コーストニュートラル制御中に変速比を最Highに維持すると、運転者によってアクセルペダルが踏み込まれて再加速する場合には、変速比を最HighからLow側に変更しなければならないので、変速比がLow側に変更されるまでの間、駆動力が不足し、車両の再加速性が低下する。また、再加速する場合に、前進クラッチ7bを締結するための油圧と、変速させるための油圧とが必要になるが、コーストニュートラル制御の終了直後は、オイルポンプ20によって供給できる油圧が低いので、十分な油圧を供給することができず、前進クラッチ7bの締結、または変速が遅くなり、車両の再加速性が低下する。
【0052】
本実施形態では、無段変速機1の変速比が、アクセル踏み込み量と車速とに基づき設定される目標変速比に対して、コーストニュートラル制御中の走行抵抗に応じてLow側に変更されているので、再加速時に車両の駆動力が不足することを抑制し、運転者によるアクセルペダルの踏み込みに応じて車両を加速させることができる。また、変速比がLow側に変更されているので、再加速する場合には、オイルポンプ20によって前進クラッチ7bに油圧を供給すればよく、車両の再加速性の低下を抑制することができる。
【0053】
次に車両が停車すると予測される場合について
図5を用いて説明する。
【0054】
時間t0において、アクセルペダルの踏み込みがなくなると、エンジン5への燃料噴射量が少なくなり、エンジン回転速度が低下する。また、無段変速機1の変速比はHigh側へ変更される。
【0055】
その後、ブレーキペダルが踏み込まれ、時間t1においてコーストニュートラル条件が全て満たされると、コーストニュートラル制御が開始される。ここでは車両が停車すると予測されるので、変速比が最Lowに変更される。なお、変速比を最Lowに変更する場合であっても、変速比はプライマリ回転速度が上限回転速度を超えないように変更される。上限回転速度は、無段変速機1に使用される部品が劣化しない回転速度である。
図5では、変速比が、プライマリ回転速度が上限回転速度を超えないように変更された後に、最Lowに変更される場合を示している。車両が停車すると予測される場合には、変速比を最Lowに変更することで、次回の発進時に変速比が確実に最Lowとなった状態から発進することができる。
【0056】
次に本実施形態の効果について説明する。
【0057】
コーストニュートラル制御中に無段変速機1の変速比を、アクセルペダルが踏み込まれていない場合に設定される変速比、例えば最HighよりもLow側に変更する。そのため、再加速要求があった場合には、オイルポンプ20によって前進クラッチ7b、または後進ブレーキ7cにのみ油圧を供給すればよい。従って、オイルポンプ20によって供給できる油圧が低いコースト走行中からの再加速であっても、前進クラッチ7b、または後進ブレーキ7cを素早く締結し、車両の再加速性の低下を抑制することができる。このように本実施形態では、コースト走行中の燃費向上を図りつつ、アクセルペダルが踏み込まれた時の再加速性の低下を抑制することができる(請求項1に対応する効果)。
【0058】
コーストニュートラル制御中はエンジン回転速度がアイドル回転速度となっているので、再加速時にオイルポンプ20が供給できる油圧も低く、アクセルペダルが踏み込まれた後に変速比をLow側に変更すると、変速速度が遅く、変速比をLow側に変更する時間が長くなり、車両の加速性が低下する。本実施形態では、コーストニュートラル制御中に変速比をLow側に変更することで、再加速の要求があった後に変速比をLow側に変更することなく、再加速することができ、車両の再加速性の低下を抑制することができる(請求項1に対応する効果)。
【0059】
コーストニュートラル制御中に車両が停車することが予測される場合には、車両が停車しないと予測される場合の変速比よりもLow側に変速比を変更することで、車両が停車し、再発進する場合に駆動力が不足することを抑制することができる。特に、変速比を最Lowに変更することで再発進時に駆動力が不足することを抑制し、さらに再発進時にLow戻しを行う必要がなく、素早く発進させることができる(請求項3に対応する効果)。
【0060】
車両の停車予測を車両の減速度、道路情報に基づいて行うことで、車両の停車予測を正確に行うことができる(請求項4に対応する効果)。
【0061】
車両の走行抵抗が大きいほどコーストニュートラル制御中に変更する変速比をLow側にすることで、アクセルペダルが踏み込まれた再加速時に駆動力が不足することを抑制し、車両の再加速性の低下を抑制することができる(請求項5に対応する効果)。
【0062】
コーストニュートラル制御中にエンジン回転速度がアイドル回転速度となる前に変速比の変更を終了させる。変速比を変更するにはエンジン5で発生する回転によって作動するオイルポンプ20から油圧を供給する必要がある。しかし、エンジン回転速度がアイドル回転速度となっている場合には、変速比を変更するために必要な油圧をオイルポンプ20から供給できないおそれがある。この場合、変速比を変更するためだけにエンジン5への燃料噴射量を多くしなければならない。本実施形態では、エンジン回転速度がアイドル回転速度より高い回転速度から低下してアイドル回転速度となる前に変速比の変更を終了させるので、変速比を変更するためだけにエンジン5への燃料噴射量を多くすることを防ぎ、燃費を向上することができる(請求項7に対応する効果)。
【0063】
なお、コーストニュートラル制御中にエンジン回転速度がアイドル回転速度となる前に変速比の変更を開始することで、コーストニュートラル制御中にエンジン回転速度がアイドル回転速度となる前に変速比の変更が終了しない場合であっても、変速比を変更するためだけにエンジン5へ噴射される燃料を少なくすることができ、燃費を向上することができる(請求項6に対応する効果)。
【0064】
コーストニュートラル制御中の変速指令をパルス的に指示することで、変速比の変更を素早く行うことができ、エンジン回転速度がアイドル回転速度となる前に変速比の変更を終了することができる。
【0065】
上記実施形態では、無段変速機1を用いて説明したが、これに限られることはなく、有段変速機、デュアルクラッチ式の変速機などに適用し、走行抵抗に応じて変速段をLow側に変更してもよい。
【0066】
上記実施形態では、コーストニュートラル制御中であって、車両が停車すると予測される場合には変速比を最Lowとしたが、これに限られることはなく、車両が停車しないと予測される場合よりも変速比がLow側に変更され、次回の発進性を損なわなければよい。
【0067】
なお、変速線図に従って変速比を変更する場合には、コーストニュートラル制御中にアクセルペダルの踏み込みがなくなる場合にコースト線に従って設定される変速比よりもLow側の変速比に変速比を変更すればよい。これによってもアクセルペダルが踏み込まれた再加速時に、駆動力が不足することを抑制することができる(請求項2に対応する効果)。コースト線とは、アクセルペダルの踏み込みが完全になくなった状態において、変速機への入力回転速度を設定する変速線である。
【0068】
走行抵抗に基づいて変速比を設定する方法として、例えば、走行抵抗を3つの領域(小、中、大)に分け、変速比を走行抵抗が小領域の場合にはエンジン負荷が2/8に相当する変速線に対応する変速比、走行抵抗が中領域の場合にはエンジン負荷が4/8に相当する変速線に対応する変速比、走行抵抗が大領域の場合にはエンジン負荷が8/8に相当する変速線に対応する変速比に変更してもよい。
【0069】
上記実施形態のニュートラル制御を所定時間の間隔で繰り返し行い、走行抵抗が変わった場合には、変わった走行抵抗に応じて変速比を変更してもよい。
【0070】
上記実施形態では、トルクコンバータ6と無段変速機1との間に設けた前後進切替機構7の前進クラッチ7b、および後進ブレーキ7cを解放したが、これに限られることはなく、無段変速機1と駆動輪17との間にクラッチ機構を設け、クラッチ機構を解放してもよい。
【0071】
コーストニュートラル条件として、車速が所定車速よりも低くなる条件を含んでも良い。
【0072】
上記実施形態では、車両の減速度をGセンサ21からの信号に基づいて算出したが、車速の微分値に基づいて算出してもよい。
【0073】
上記実施形態では、ステップS105において走行抵抗に基づいて変速比を算出したが、これに加えて標高に基づいて変速比を算出し、標高が高いほど変速比をLow側の変速比としてもよい。標高が高いほど、酸素濃度が低くなりエンジン出力が低下するが、変速比をLow側にすることで駆動力の低下を抑制することができる。
【0074】
上記実施形態では、エンジン5を駆動源として用いたが、これに限られることはなく、例えば電動モータを駆動源、またはエンジンおよび電動モータを駆動源としてもよい。
【0075】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。