ベルト式無段変速機の制御装置
【課題】車両の加速要求を満たすことができ、かつ、エンジンの燃料消費量を相対的に少なくすることの可能な、ベルト式無段変速機の制御装置を提供する。
【解決手段】ベルト式無段変速機の変速比を変更する要求があるか否かを判断する変速要求判断手段（ステップＳ１，Ｓ２）と、変速比を変更する要求がある場合に、変速比を変更するときのエンジンの燃料消費量を求める第１算出手段（ステップＳ３）と、変速比を変更する要求がある場合に、変速比を一定に保持するときのエンジンの燃料消費量を求める第２算出手段（ステップＳ４）と、第２算出手段（ステップＳ４）で求めた燃料消費量が第１算出手段（ステップＳ３）で求めた燃料消費量より少ない場合は、変速比を一定に保持する制御を続行する第１変速比制御手段（ステップＳ６）と、第１算出手段（ステップＳ３）で求めた燃料消費量が第２算出手段（ステップＳ４）で求めた燃料消費量より少ない場合は、変速比を変更する第２変速比制御手段（ステップＳ７）とを備えている。
【解決手段】ベルト式無段変速機の変速比を変更する要求があるか否かを判断する変速要求判断手段（ステップＳ１，Ｓ２）と、変速比を変更する要求がある場合に、変速比を変更するときのエンジンの燃料消費量を求める第１算出手段（ステップＳ３）と、変速比を変更する要求がある場合に、変速比を一定に保持するときのエンジンの燃料消費量を求める第２算出手段（ステップＳ４）と、第２算出手段（ステップＳ４）で求めた燃料消費量が第１算出手段（ステップＳ３）で求めた燃料消費量より少ない場合は、変速比を一定に保持する制御を続行する第１変速比制御手段（ステップＳ６）と、第１算出手段（ステップＳ３）で求めた燃料消費量が第２算出手段（ステップＳ４）で求めた燃料消費量より少ない場合は、変速比を変更する第２変速比制御手段（ステップＳ７）とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの動力がプーリに伝達される構成のベルト式無段変速機に関し、特に、変速比を制御する油圧室に圧油を閉じこめることの可能なベルト式無段変速機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のエンジンから車輪に至る動力伝達経路に無段変速機を設け、無段変速機の変速比を無段階に変速することにより、エンジンの効率を最適化することが知られている。この無段変速機としては、ベルト式無段変速機およびトロイダル式無段変速機が知られており、そのベルト式無段変速機の一例が下記の特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された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と、この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ている。また、プライマリプーリは可動シーブおよび固定シーブを有しており、可動シーブを固定シーブ側に押圧するプライマリ油圧室が設けられている。また、このプライマリ油圧室に圧油を供給する油路には、供給側制御弁が設けられている。さらに、プライマリ油圧室から圧油を排出する油路には、排出側制御弁が設けられている。一方、セカンダリプーリからベルトに与えられる挟圧力を制御するセカンダリ油圧室が設けられている。また、エンジンの動力により駆動されるオイルポンプが設けられており、このオイルポンプから吐出された圧油がプライマリ油圧室およびセカンダリ油圧室に供給される構成である。
【０００３】
そして、プライマリ油圧室に供給される圧油の流量が制御されて、プライマリプーリにおけるベルトの巻き掛け半径が調整されて、ベルト式無段変速機の変速比が制御される。また、セカンダリ油圧室の油圧が制御されて、セカンダリプーリからベルトに加えられる挟圧力が制御されて、ベルト式無段変速機のトルク容量が制御される。さらに、排出側制御弁を閉じると、プライマリ油圧室に圧油が閉じ込められて、変速比が一定に制御される。これにより、変速比を一定に維持する場合において、プライマリ油圧室に外部から圧油を供給しなくてもよいため、オイルポンプの動力損失の増加を抑制できるとされている。なお、車両用のベルト式無段変速機の制御装置は、特許文献２および特許文献３および特許文献４にも記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３００２７０号公報
【特許文献２】特開２００８−１０１７１６号公報
【特許文献３】特開２００８−１４３６２号公報
【特許文献４】特開２００１−３２４００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載された発明において、排出側制御弁を閉じてベルト式無段変速機の変速比を一定にする制御をおこなっているときに、車両の加速要求により変速比を変更する条件が成立したと仮定する。このとき、排出側制御弁を開放してベルト式無段変速機の変速比を変更する制御と並行して、加速要求を満たすためにエンジン出力を変更する制御がおこなわれる。また、エンジンからベルト式無段変速機に伝達されるトルクが増加するため、ベルト式無段変速機のトルク容量を高める必要があり、セカンダリ油圧室に圧油を供給するオイルポンプの負荷が高くなる。すると、ベルト式無段変速機の変速比を固定している場合よりも、変速比を変更する場合の方が、エンジンの燃料消費量が多くなる問題があった。
【０００６】
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、車両の加速要求を満たすことができ、かつ、エンジンの燃料消費量を相対的に少なくすることの可能な、ベルト式無段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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、燃料の燃焼によって動力を発生するエンジンと、このエンジンから出力された動力が伝達され、かつ、第１プーリおよび第２プーリにベルトが巻き掛けられ、かつ、前記第１プーリと前記第２プーリとの間の変速比を無段階に変更可能に構成されており、前記第１プーリにおける前記ベルトの巻き掛け半径を制御するために圧油の供給量が制御される第１油圧室と、前記第２プーリから前記ベルトに加える挟圧力を制御するために圧油が供給され、かつ、前記第１プーリと前記第２プーリとの間で伝達されるトルクを制御する第２油圧室と、前記エンジンの動力で駆動され、かつ、前記第１油圧室および前記第２油圧室に供給される圧油を吐出するオイルポンプと、前記第１油圧室に保持される圧油量を一定に維持することにより、前記変速比を一定に保持する流量制御装置とを有する、ベルト式無段変速機の制御装置において、前記第１油圧室に保持される圧油量を一定に維持して前記変速比を一定に保持する制御がおこなわれているときに、車両の加速要求が増加して前記変速比を変更する条件が成立したか否かを判断する変速要求判断手段と、この変速要求判断手段により、前記変速比を変更する条件が成立したと判断された場合に、前記加速要求に基づいて前記エンジンの出力を制御し、かつ、前記変速比を変更するときの前記エンジンの燃料消費量を推定する第１算出手段と、前記変速要求判断手段により、前記変速比を変更する条件が成立したと判断された場合に、前記加速要求に基づいて前記エンジン出力を制御し、かつ、前記変速比を一定に保持する制御を継続したときの前記エンジンの燃料消費量を推定する第２算出手段と、前記第２算出手段により推定される燃料消費量と、前記第１算出手段により推定される燃料消費量とを比較する比較手段と、前記第２算出手段により推定される燃料消費量の方が、前記第１算出手段により推定される燃料消費量よりも少ないと推定された場合は、前記第１油圧室に保持される圧油量を一定に維持して前記変速比を一定に保持する制御を続行する第１変速比制御手段と、前記第１算出手段により推定される燃料消費量の方が、前記第２算出手段により推定される燃料消費量よりも少ないと推定された場合は、前記変速比を変更する第２変速比制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、第１油圧室に保持される圧油量を一定に維持して（圧油を閉じ込めて）、ベルト式無段変速機の変速比を一定に保持する制御がおこなわれているときに、その変速比を変更する要求が発生した場合は、加速要求に基づいてエンジン出力を制御し、かつ、変速比を変更したときのエンジンの燃料消費量を推定する。また、加速要求に基づいてエンジン出力を制御し、かつ、変速比を一定に保持する制御を継続したときのエンジンの燃料消費量を推定する。そして、推定された燃料消費量同士を比較し、変速比を一定に保持する制御を継続した方が、変速比を変更するよりもエンジンの燃料消費量が少ないと推定された場合は、変速比を一定に保持する制御を続行する。これに対して、変速比を変更する方が、変速比を一定に保持するよりもエンジンの燃料消費量が少ないと推定された場合は、変速比を変更する。したがって、車両の加速要求に基づく駆動力を確保でき、かつ、エンジンの燃料消費量を相対的に少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
つぎに、この発明を図に示す具体例に基づいて説明する。図２は、この発明のベルト式無段変速機１００を有する車両１０１のパワートレーンを示す概念図、図３はベルト式無段変速機１００の構成を示す部分的な断面図、図４は、ベルト式無段変速機１００の構成および油圧回路を示す図である。図２において、車両１０１の駆動力源としてエンジン５が搭載されている。このエンジン５は燃料を燃焼させて、車輪に伝達する動力を発生する内燃機関であり、このエンジン５としては、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンまたはＬＰＧエンジンを用いることができる。このエンジン５は、電子スロットルバルブの開度を制御することにより、そのエンジントルクを制御可能である。
【００１０】
また、エンジン５から車輪に至る動力伝達経路には、伝動装置４およびベルト式無段変速機１００が設けられている。より具体的には、エンジン５とベルト式無段変速機１００との間に伝動装置４が配置されている。この伝動装置４は、流体伝動装置（図示せず）および前後進切換装置（図示せず）を有している。流体伝動装置は、流体の運動エネルギにより動力伝達をおこなう装置であり、ポンプインペラおよびタービンランナなどを有しており、エンジントルクがポンプインペラからタービンランナに伝達される構成である。また、前後進切換装置は、タービンランナの回転方向に対して、インプットシャフト（図示せず）の回転方向を正逆に切り替える装置である。この前後進切換装置は、遊星歯車機構および摩擦係合装置を用いて構成可能である。
【００１１】
前記ベルト式無段変速機１００は、図４に示すようにケーシング８内に配置されており、ベルト式無段変速機１００はプライマリシャフト１５およびセカンダリシャフト５０を有している。プライマリシャフト１５が前記インプットシャフトと動力伝達可能に接続されている。プライマリシャフト１５にはプライマリプーリ（駆動プーリ）１が設けられており、セカンダリシャフト５０にはセカンダリプーリ（従動プーリ）２が設けられている。プライマリシャフト１５は軸線を中心として回転可能に支持され、セカンダリシャフト５０は軸線を中心として回転可能に支持されている。プライマリシャフト１５の回転中心となる軸線と、セカンダリシャフト５０の回転中心となる軸線とは平行である。プライマリプーリ１は、プライマリシャフト１５の軸線に沿った方向には移動しない固定シーブ１ａと、その固定シーブ１ａに対して接近および離隔するようにプライマリシャフト１５に取り付けられた可動シーブ１ｂとを備えている。また、可動シープ１ｂを軸線に沿った方向に移動させるための油圧アクチュエータ１２が設けられている。この油圧アクチュエータ１２は、可動シーブ１ｂをピストンとした油圧シリンダタイプのものであり、油圧室１ｃに圧油が供給されて、その油圧により可動シーブ１ｂを固定シーブ１ａ側に向けて押圧する推力が発生する構成である。
【００１２】
一方、セカンダリプーリ２は、セカンダリシャフト５０の軸線に沿った方向には移動しない固定シーブ２ａと、その固定シーブ２ａに対して接近および離隔するようにセカンダリシャフト５０に取り付けられた可動シーブ２ｂとを備えている。また、可動シープ２ｂを軸線に沿った方向に移動させるための油圧アクチュエータ２１が設けられている。この油圧アクチュエータ２１は、可動シーブ２ｂをピストンとした油圧シリンダタイプのものであり、油圧室２ｃに圧油が供給されて、その油圧により可動シーブ２ｂを固定シーブ２ａ側に向けて押圧する推力が発生する構成である。
【００１３】
つぎに、ベルト式無段変速機１００の油圧室１ｃおよび油圧室２ｃの油圧を制御する油圧制御装置１０２の構成を、図４に基づいて説明する。まず、エンジン５の動力によって駆動されるオイルポンプ１８が設けられている。このオイルポンプ１８は、例えば、ポンプインペラと動力伝達可能に接続されており、オイルポンプ１８が駆動されると、オイルパン２７に溜められているオイルが吸入され、かつ、オイルポンプ１８からそのオイルが吐出される構成である。このオイルポンプ１８から、油路Ｒ１に吐出されたオイルの油圧（ライン圧ＰＬ）を制御するライン圧制御弁（プライマリレギュレータバルブ）１９が設けられている。ここで、ライン圧制御弁１９はソレノイドバルブにより構成されている。このソレノイドバルブは、オイルポンプ１８の出力油圧を、車速およびアクセル開度などで表わされる要求駆動力に応じたライン圧ＰＬとなるように調圧できるように構成されている。ソレノイドバルブは、電流のオンとオフとを繰り返すデューティ制御により油路Ｒ１の油圧を調圧する構成である。
【００１４】
また、油路Ｒ１の圧油の一部を、油圧室２ｃに供給する油路Ｒ２が設けられており、その油圧室２ｃの油圧を制御するセカンダリ圧制御装置（セカンダリレギュレータバルブ）２０が設けられている。このセカンダリ圧制御装置２０は、ソレノイド弁などを有しており、電流のオンとオフとを繰り返すデューティ制御により、油圧室２ｃの油圧を調圧できる構成である。
【００１５】
また、油路Ｒ１には、一定圧制御装置２２を介在させて油路Ｒ３が接続されている。この一定圧制御装置２２により、油路Ｒ３の油圧が一定に調圧される。さらに、この油路Ｒ３は、増速用電磁弁２３および減速用電磁弁２４に接続されている。増速用電磁弁２３および減速用電磁弁２４は、ベルト式無段変速機１の変速比を制御するためのバルブである。この増速用電磁弁２３は、ソレノイドバルブにより構成され、かつ、ポート（入力ポート）２３ａおよびポート（出力ポート）２３ｂを有しており、ポート２３ａが油路Ｒ３に接続されている。そして、増速用電磁弁２３が電通（オン）となった場合に、ポート２３ｂから出力される信号圧が高圧となり、増速用電磁弁２３が非通電（オフ）となった場合に、ポート２３ｂから出力される信号圧が低圧となる構成である。
【００１６】
一方、減速用電磁弁２４は、ソレノイドバルブにより構成され、かつ、ポート（入力ポート）２４ａおよびポート（出力ポート）２４ｂを有しており、ポート２４ａが油路Ｒ３に接続されている。そして、減速用電磁弁２４が電通（オン）となった場合に、ポート２４ｂから出力される信号圧が高圧となり、減速用電磁弁２４が非通電（オフ）となった場合に、ポート２４ｂから出力される信号圧が低圧となる構成である。
【００１７】
前記ベルト式無段変速機１００の変速比を制御するために、増速用流量制御弁２５および減速用流量制御弁２６が設けられている。増速用流量制御弁２５は、ポート２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄおよびスプール２５ｓを有している。ポート２５ａが出力ポート２３ｂに接続され、ポート２５ｃが油路Ｒ１に接続され、ポート２５ｂが、ポート２４ｂに接続され、ポート２５ｄが油路Ｒ４に接続されている。この増速用流量制御弁２５では、ポート２５ａに入力される信号圧が高圧になり、ポート２５ｂに入力される信号圧が低圧になると、スプール２５ｓが図４で上側に向けて動作し、ポート２５ｃとポート２５ｄとが連通される。つまり、油路Ｒ１の圧油を油路Ｒ４に供給することが可能である。これに対して、増速用流量制御弁２５では、ポート２５ａに入力される信号圧が低圧になり、かつ、ポート２５ｂに入力される信号圧が高圧になると、スプール２５ｓが図４で下側に向けて動作し、ポート２５ｄが遮断される。
【００１８】
前記減速用流量制御弁２６は、ポート２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄおよびスプール２６ｓを有している。ポート２６ａが出力ポート２４ｂに接続され、ポート２６ｃが油路Ｒ４に接続され、ポート２６ｄがオイルパン２７に接続され、ポート２６ｂが出力ポート２３ｂに接続されている。この減速用流量制御弁２６では、ポート２６ａに入力される信号圧が高圧になり、かつ、ポート２６ｂに入力される信号圧が低圧になると、スプール２６ｓが図４で上側に向けて動作し、ポート２６ｃとポート２６ｄとが連通される。つまり、油路Ｒ４の圧油がオイルパン２７に排出される。これに対して、減速用流量制御弁２６では、ポート２６ａに入力される信号圧が低圧になり、かつ、ポート２６ｂに入力される信号圧が高圧になると、スプール２６ｓが図４で下側に向けて動作し、ポート２６ｄが遮断される。
【００１９】
つぎに、油圧室１ｃと油路Ｒ４との間に設けられた油路および機構の構成を、図３および図４に基づいて説明する。可動シーブ１ｂには、油圧室１ｃに接続された油路１３が形成されており、プライマリシャフト１５には軸線に沿った方向に孔７０が形成され、その孔７０に円筒部材７１が取り付けられている。この円筒部材７１には油路７が形成されている。この油路７が油路１３と接続されている。一方、ケーシング８の開口部を塞ぐエンドカバー９が固定されており、そのエンドカバー９には油路５１が形成されている。この油路５１は油路Ｒ４と接続されている。前記プライマリシャフト１５の孔７０内に、チェックバルブ６が設けられている。このチェックバルブ６は、孔７０内に動作可能に配置されたピストン１４と、このピストン１４に爪５２を介在させて接続された弁体６ａと、ピストン１４を所定方向に押圧する力を発生させる油圧室１６と、ピストン１６を油圧室１６の力とは逆向きに押す力を発生するリターンスプリング５３と、孔７０に挿入された円筒部材７１と、この円筒部材７１の軸線に沿った方向の端部に形成された弁座７ａとを有している。また、ピストン１４には油路５４が形成されており、油路７と油路５１とを接続および遮断可能である。前記油圧室１６の油圧により、ピストン１４が押されて弁体６ａが弁座７ａに押し付けられる向きの力が生じる構成である。これに対して、リターンスプリング５３の弾性力により、弁体６ａを弁座７ａから離す向きの力が生じる構成である。
【００２０】
前記油圧室１６は、油路１７を経由して油路Ｒ３に接続されており、その油圧室１６の油圧を制御する圧力制御弁２８が設けられている。そして、油圧室１６の油圧が上昇すると、ピストン１４に加えられる力が上昇し、油圧室１６の油圧が低下すると、ピストン１４に加えられる力が低下する。このピストン１４および弁体６ａは一体的に動作する構成であり、油圧室１６の油圧が上昇して、図４でピストン１４が左側に向けて動作し、弁体６ａが弁座７ａに押し付けられると、チェックバルブ６が閉じられる。つまり、油路７と油路Ｒ４とが遮断され、油圧室１ｃに圧油が閉じ込められる。これに対して、油圧室１６の油圧が低下すると、油圧室１ｃの油圧およびリターンスプリング５４の力で弁体６ａが押され、図４でピストン１４が左側に向けて動作し、弁体６ａが弁座７ａから離れる。このようにして、チェックバルブ６が開放されると、油路７と油路Ｒ４とが接続されるため、油圧室１ｃに圧油を供給すること、または油圧室１ｃから圧油を排出することが可能である。上記のチェックバルブ６は、プライマリシャフト１５に設けられており、圧油の供給および排出経路としては、増速用流量制御弁２５および減速用流量制御弁２６から、油圧室１ｃまでの長さよりも、チェックバルブ６から油圧室１ｃまでの長さの方が短い。
【００２１】
つぎに車両１０１を制御する制御系統を、図２に基づいて説明する。車両１０１には電子制御装置１０３が設けられており、その電子制御装置１０３には、エンジン回転数、車速、加速要求（アクセルペダルの操作状態）、制動要求（ブレーキペダルの操作状態）、ベルト式無段変速機１００の入力回転数および出力回転数、シフトポジションなどを検出するセンサおよびスイッチの信号が入力される。この電子制御装置１０３では、入力される信号、および予め記憶されているデータおよびマップなどに基づいて、エンジン５の出力を制御する信号、伝動装置４を制御する信号、ベルト式無段変速機１００の変速比およびトルク容量を制御する信号が出力される。
【００２２】
上記の車両１０１では、エンジントルクが伝動装置４およびベルト式無段変速機１００を経由して車輪に伝達され、駆動力が発生する。車両１０１の制御について説明すると、まず、車速およびアクセルペダルの操作状態（アクセル開度）に基づいて、車両１０１の要求駆動力が求められ、その要求駆動力に基づいて、エンジン５で負担するべき要求パワーが求められる。この要求パワーに基づいて、エンジン出力を制御するにあたり、エンジン出力を最適燃費線に沿ったものとなるように、目標エンジン回転数および目標エンジントルクを定めたマップが電子制御装置１０３に記憶されている。そして、ベルト式無段変速機１の変速比を制御することにより、実エンジン回転数を目標エンジン回転数に近づける制御がおこなわれる。これと並行して、電子スロットルバルブの開度を制御することにより、実エンジントルクを目標エンジントルクに近づける制御がおこなわれる。
【００２３】
このベルト式無段変速機１の変速比の制御例を説明する。まず、アクセルペダル踏み込み量が減少して、ベルト式無段変速機１の変速比を小さくする条件が成立した場合について説明する。この場合は、前記増速用電磁弁２３および減速用電磁弁２４から出力される信号圧を制御することにより、増速用流量制御弁２５のポート２５ｃとポート２５ｄとが連通され、かつ、減速用流量制御弁２６のポート２６ｄが遮断される。この制御により、オイルポンプ１８から吐出された圧油が、油路Ｒ１を経由して油路Ｒ４に供給される。また、油圧室１６の油圧が低下されて弁体６ａが弁座７ａから離れ、チェックバルブ６が開放される。このようにして、チェックバルブ６が開放されると、油路Ｒ４の圧油が油路５１および油路７および油路１３を経由して油圧室１ｃに供給され、油圧室１ｃの油圧により可動シーブ１ｂを固定シーブ１ａに向けて押圧する推力が増加する。このため、プライマリプーリ１におけるベルト３の巻き掛け半径が大きくなる変速、つまり、アップシフトがおこなわれる。
【００２４】
これに対して、アクセルペダル踏み込み量が増加して、ベルト式無段変速機１の変速比を大きくする条件が成立した場合について説明する。この場合は、前記増速用電磁弁２３および減速用電磁弁２４から出力される信号圧を制御することにより、増速用流量制御弁２５のポート２５ｄが遮断され、かつ、減速用流量制御弁２６のポート２６ｄとポート２６ｃとが連通される。また、アップシフトの場合と同様に、チェックバルブ６が解放される。すると、ベルト３の張力により、可動シーブ１ｂを固定シーブ１ａから離す向きの推力が発生し、油圧室１ｃの油圧が上昇する。このため、油圧室１ｃの圧油が、油路１３および油路７および油路Ｒ４および減速用流量制御弁２６を経由してオイルパン２７に排出される。その結果、プライマリプーリ１におけるベルト３の巻き掛け半径が小さくなる変速、つまりダウンシフトがおこなわれる。
【００２５】
つぎに、アクセルペダルの踏み込み量が一定に維持されており、ベルト式無段変速機１の変速比を一定に保持する条件が成立した場合を説明する。この場合は、前記油圧室１６の油圧を上昇させてチェックバルブ６を閉じると、油圧室１ｃの圧油が油路Ｒ４へは排出されなくなり、かつ、油路１ｃに圧油が供給されることもない。このようにして、油圧室１ｃの圧油量が一定に保持されると、プライマリプーリ１におけるベルト３の巻き掛け半径が一定に維持されて、ベルト式無段変速機１００の変速比が一定に維持される。なお、ベルト式無段変速機１の変速比を一定に保持するにあたり、チェックバルブ６を開放させ、かつ、ポート２５ｄおよびポート２６ｃを閉じることにより、油圧室１ｃの圧油量を一定にすることも可能であるが、チェックバルブ６の方が、増速用流量制御弁２５および減速用流量制御弁２６よりも油圧室１ｃに近いため、チェックバルブ６を閉じた方が圧油の漏れ量が少なくなり、変速比の制御精度が高いという利点がある。なお、上記のようなベルト式無段変速機１００の変速比の制御、およびエンジントルクの制御と並行して、ベルト式無段変速機１００のトルク容量が制御される。これは、油圧室２ｃの油圧を制御することによりおこなわれ、エンジントルクが相対的に高くなるほど、またはベルト式無段変速機１００の変速比が相対的に大きくなるほど、油圧室２ｃの油圧が上昇される。これにより、ベルト３の張力が増加してトルク容量が増加する。
【００２６】
上記のようなベルト式無段変速機１００の変速比の制御は基本的なものであるが、アクセルペダルの踏み込み量の変化が一時的なものである場合には、基本的な制御とは異なる制御を実行可能であり、その制御例を図１のフローチャートに基づいて説明する。まず、微小変速要求があるか否かが判断される（ステップＳ１）。例えば、アクセルペダルの踏み込み量が一時的に所定量増加した場合は、ステップＳ１で肯定的に判断される。
【００２７】
このステップＳ１で否定的に判断された場合は図１のルーチンを終了し、ステップＳ１で肯定的に判断された場合は、閉じ込み制御の実行中であるか否かが判断される（ステップＳ２）。このステップＳ２は、「チェックバルブ６を閉じて油圧室１ｃに圧油を閉じこめ、ベルト式無段変速機１００の変速比を固定する制御」を実行中であるか否かを判断している。このステップＳ２で否定的に判断された場合は、図１のルーチンを終了し、ステップＳ２で肯定的に判断された場合は、現在おこなっている閉じ込み制御を継続するか、または、現在おこなっている閉じ込み制御を解除して、ベルト式無段変速機１００でダウンシフト制御をおこなうかを決定する前に、ステップＳ３およびステップＳ４の処理をおこなう。
【００２８】
このステップＳ３では、ベルト式無段変速機１００でダウンシフトを行うことを想定して、その場合におけるエンジン５の燃料消費量FUELＮ を算出（推定）する。また、ステップＳ４では、閉じ込み制御を継続する場合におけるエンジン５の燃料消費量FUELＰ を算出（推定）する。ここで、ステップＳ３の処理およびステップＳ４の処理を同時におこなってもよいし、いずれか一方の処理を先におこない、他方の処理を後におこなってもよい。このステップＳ３およびステップＳ４の具体的な処理については後述する。
【００２９】
このステップＳ３およびステップＳ４の処理の後に、燃料消費量FUELＰ と燃料消費量FUELＮ とを比較し、燃料消費量FUELＰ が燃料消費量FUELＮ 未満であるか否かが判断される（ステップＳ５）。このステップＳ５で肯定的に判断された場合は、現在おこなっている閉じ込み制御を継続し（ステップＳ６）、図１のルーチンを終了する。これに対して、ステップＳ５で否定的に判断された場合は、現在おこなっている閉じ込み制御を解除してベルト式無段変速機１でダウンシフト制御をおこない（ステップＳ７）、図１のルーチンを終了する。
【００３０】
ここで、前記ステップＳ３およびステップＳ４の処理、およびその処理の技術的意味を説明する。まず、ベルト式無段変速機１００で閉じ込み制御をおこなっている場合におけるエンジン回転数をＮＥ１とし、エンジントルクをＴＥ１とする。ここで、加速要求に基づいて、ベルト式無段変速機１００でダウンシフトをおこなう場合のエンジン回転数は、ＮＥ１＋ＮＥ２となり、エンジントルクはＴＥ１＋ＴＥ２となる。ここで、ＮＥ２は、ダウンシフトによるエンジン回転数の上昇分であり、ＴＥ２は、加速要求を満たすためのエンジントルクの増加分である。一方、閉じ込み制御を継続する場合のエンジン回転数は、ＮＥ１であり、エンジントルクはＴＥ１＋ＴＥ３となる。閉じ込み制御を継続する場合、変速比が固定されたままでありエンジン回転数が変化せず、加速要求を満たすためにエンジントルクがＴＥ３分増加される。
【００３１】
また、加速要求が発生したときに、閉じ込み制御を継続した場合と、ベルト式無段変速機１００でダウンシフトをおこなう場合とで、エンジンのパワーを等パワーにするためには、
（ＮＥ１＋ＮＥ２）×（ＴＥ１＋ＴＥ２）＝ＮＥ１×（ＴＥ１＋ＴＥ３）
が成立する必要がある。この関係から、エンジントルクの増加分であるＴＥ３は、
ＴＥ３＝（ＮＥ１＋ＮＥ２）×（ＴＥ１＋ＴＥ２）／ＮＥ１−ＴＥ１
で求めることができる。
【００３２】
一方、エンジントルクの増加時に生じるイナーシャトルクは、例えば、次式により求めることができる。
イナーシャトルク＝Ｉ×ＮＥ２
ここで、Ｉは、エンジン５および流体伝動装置およびプライマリシャフトの慣性モーメントの合計であり、ＮＥ２は、単位時間あたり（微小変速の実行による）のエンジン回転数の上昇分である。
【００３３】
さらに、オイルポンプ１８はエンジン５の動力で駆動されているため、この実施例では、ベルト式無段変速機１の変速比の制御により生じる燃料消費量を算出するにあたり、オイルポンプ１８の駆動負荷をも考慮する。まず、油圧室１ｃの油圧で決まるオイルポンプ１８の駆動損失トルクをTop_pin とし、油圧室２ｃの油圧で決まるオイルポンプ１８の駆動損失をTop_pdとすると、閉じ込み制御を継続する場合に増加する駆動損失トルクは、
Top_pin −Top_pd
で求められる。そして、最終的に閉じ込み制御を継続する場合に必要なエンジントルクは、
ＴＥ３−Ｉ×ＮＥ２（Top_pin −Top_pd）
で求められる。ここで、エンジントルクの増加分ＴＥ３からイナーシャトルクを除算している理由は、イナーシャトルク分は、燃料を必要としないからである。
【００３４】
上記したデータの算出結果から、
燃料消費量FUELＮ ＝ｆ（ＮＥ１＋ＮＥ２、ＴＥ１＋ＴＥ２）
を求め、
燃料消費量FUELＰ ＝ｆ（ＮＥ１、ＴＥ３−Ｉ×ＮＥ２（Top_pin −Top_pd））
を求めることができる。このようにして求めた燃料消費量FUELＮ と燃料消費量FUELＰ とを、ステップＳ５で比較している。
【００３５】
つぎに、図１のフローチャートに対応するタイムチャートの一例を、図５に基づいて説明する。時刻ｔ１以前においては、閉じ込み制御がおこなわれており、変速比が一定である。前記のステップＳ５で肯定的に判断された場合は、時刻ｔ１以降も破線で示すように閉じ込み制御が継続される。これに対して、ステップＳ５で否定的に判断された場合は、時刻ｔ１で閉じ込み制御が解除され、かつ、実線で示すようにダウンシフト制御がおこなわれている。その後、変速比を小さくするアップシフト制御がおこなわれ、時刻ｔ２以降は閉じ込み制御がおこなわれている。
【００３６】
上記のように、この実施例では、閉じ込み制御を実行中に、アクセルペダルの踏み込み量が一時的に増加して再度元に戻された場合は、エンジントルクを増加して閉じ込み制御を継続すること、またはベルト式無段変速機１の変速比を変更しかつ、元に戻すことのうち、エンジン５における燃料消費量が少ない方を選択する。したがって、加速要求を満たし、かつ、エンジン５の燃費が向上する。また、閉じ込み制御を継続すれば、ベルト式無段変速機１００の変速比が頻繁に切り替わること（ビジーシフト）を回避でき、加速フィーリングが向上する。
【００３７】
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と、ステップＳ１およびステップＳ２が、この発明の変速要求判断手段に相当し、ステップＳ３が、この発明の第１算出手段に相当し、ステップＳ４が、この発明の第２算出手段に相当し、ステップＳ５が、この発明の比較手段に相当し、ステップＳ６が、この発明の第１変速比制御手段に相当し、ステップＳ７が、この発明の第２変速比制御手段に相当する。
【００３８】
また、実施例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、エンジン５が、この発明のエンジンに相当し、プライマリプーリ１が、この発明の第１プーリに相当し、セカンダリプーリ２が、この発明の第２プーリに相当し、ベルト３が、この発明のベルトに相当し、ベルト式無段変速機１００が、この発明のベルト式無段変速機に相当し、油圧室１ｃが、この発明の第１油圧室に相当し、油圧室２ｃが、この発明の第２油圧室に相当し、オイルポンプ１８がこの発明のオイルポンプに相当し、チェックバルブ６および電子制御装置１０３が、この発明の流量制御装置に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明のベルト式無段変速機の制御装置の一例を示すフローチャートである。
【図２】この発明のベルト式無段変速機を有する車両の模式図である。
【図３】図２に示されたベルト式無段変速機のプライマリプーリの構成を示す断面図である。
【図４】図２に示されたベルト式無段変速機のプライマリプーリおよび油圧回路の構成を示す模式図である。
【図５】図１のフローチャートに対応するタイムチャートの一例である。
【符号の説明】
【００４０】
５…エンジン、１…プライマリプーリ、２…セカンダリプーリ、３…ベルト、１００…ベルト式無段変速機、１ｃ…油圧室、２ｃ…油圧室、１８…オイルポンプ、６…チェックバルブ、１０３…電子制御装置。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの動力がプーリに伝達される構成のベルト式無段変速機に関し、特に、変速比を制御する油圧室に圧油を閉じこめることの可能なベルト式無段変速機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のエンジンから車輪に至る動力伝達経路に無段変速機を設け、無段変速機の変速比を無段階に変速することにより、エンジンの効率を最適化することが知られている。この無段変速機としては、ベルト式無段変速機およびトロイダル式無段変速機が知られており、そのベルト式無段変速機の一例が下記の特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された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と、この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ている。また、プライマリプーリは可動シーブおよび固定シーブを有しており、可動シーブを固定シーブ側に押圧するプライマリ油圧室が設けられている。また、このプライマリ油圧室に圧油を供給する油路には、供給側制御弁が設けられている。さらに、プライマリ油圧室から圧油を排出する油路には、排出側制御弁が設けられている。一方、セカンダリプーリからベルトに与えられる挟圧力を制御するセカンダリ油圧室が設けられている。また、エンジンの動力により駆動されるオイルポンプが設けられており、このオイルポンプから吐出された圧油がプライマリ油圧室およびセカンダリ油圧室に供給される構成である。
【０００３】
そして、プライマリ油圧室に供給される圧油の流量が制御されて、プライマリプーリにおけるベルトの巻き掛け半径が調整されて、ベルト式無段変速機の変速比が制御される。また、セカンダリ油圧室の油圧が制御されて、セカンダリプーリからベルトに加えられる挟圧力が制御されて、ベルト式無段変速機のトルク容量が制御される。さらに、排出側制御弁を閉じると、プライマリ油圧室に圧油が閉じ込められて、変速比が一定に制御される。これにより、変速比を一定に維持する場合において、プライマリ油圧室に外部から圧油を供給しなくてもよいため、オイルポンプの動力損失の増加を抑制できるとされている。なお、車両用のベルト式無段変速機の制御装置は、特許文献２および特許文献３および特許文献４にも記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３００２７０号公報
【特許文献２】特開２００８−１０１７１６号公報
【特許文献３】特開２００８−１４３６２号公報
【特許文献４】特開２００１−３２４００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載された発明において、排出側制御弁を閉じてベルト式無段変速機の変速比を一定にする制御をおこなっているときに、車両の加速要求により変速比を変更する条件が成立したと仮定する。このとき、排出側制御弁を開放してベルト式無段変速機の変速比を変更する制御と並行して、加速要求を満たすためにエンジン出力を変更する制御がおこなわれる。また、エンジンからベルト式無段変速機に伝達されるトルクが増加するため、ベルト式無段変速機のトルク容量を高める必要があり、セカンダリ油圧室に圧油を供給するオイルポンプの負荷が高くなる。すると、ベルト式無段変速機の変速比を固定している場合よりも、変速比を変更する場合の方が、エンジンの燃料消費量が多くなる問題があった。
【０００６】
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、車両の加速要求を満たすことができ、かつ、エンジンの燃料消費量を相対的に少なくすることの可能な、ベルト式無段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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、燃料の燃焼によって動力を発生するエンジンと、このエンジンから出力された動力が伝達され、かつ、第１プーリおよび第２プーリにベルトが巻き掛けられ、かつ、前記第１プーリと前記第２プーリとの間の変速比を無段階に変更可能に構成されており、前記第１プーリにおける前記ベルトの巻き掛け半径を制御するために圧油の供給量が制御される第１油圧室と、前記第２プーリから前記ベルトに加える挟圧力を制御するために圧油が供給され、かつ、前記第１プーリと前記第２プーリとの間で伝達されるトルクを制御する第２油圧室と、前記エンジンの動力で駆動され、かつ、前記第１油圧室および前記第２油圧室に供給される圧油を吐出するオイルポンプと、前記第１油圧室に保持される圧油量を一定に維持することにより、前記変速比を一定に保持する流量制御装置とを有する、ベルト式無段変速機の制御装置において、前記第１油圧室に保持される圧油量を一定に維持して前記変速比を一定に保持する制御がおこなわれているときに、車両の加速要求が増加して前記変速比を変更する条件が成立したか否かを判断する変速要求判断手段と、この変速要求判断手段により、前記変速比を変更する条件が成立したと判断された場合に、前記加速要求に基づいて前記エンジンの出力を制御し、かつ、前記変速比を変更するときの前記エンジンの燃料消費量を推定する第１算出手段と、前記変速要求判断手段により、前記変速比を変更する条件が成立したと判断された場合に、前記加速要求に基づいて前記エンジン出力を制御し、かつ、前記変速比を一定に保持する制御を継続したときの前記エンジンの燃料消費量を推定する第２算出手段と、前記第２算出手段により推定される燃料消費量と、前記第１算出手段により推定される燃料消費量とを比較する比較手段と、前記第２算出手段により推定される燃料消費量の方が、前記第１算出手段により推定される燃料消費量よりも少ないと推定された場合は、前記第１油圧室に保持される圧油量を一定に維持して前記変速比を一定に保持する制御を続行する第１変速比制御手段と、前記第１算出手段により推定される燃料消費量の方が、前記第２算出手段により推定される燃料消費量よりも少ないと推定された場合は、前記変速比を変更する第２変速比制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、第１油圧室に保持される圧油量を一定に維持して（圧油を閉じ込めて）、ベルト式無段変速機の変速比を一定に保持する制御がおこなわれているときに、その変速比を変更する要求が発生した場合は、加速要求に基づいてエンジン出力を制御し、かつ、変速比を変更したときのエンジンの燃料消費量を推定する。また、加速要求に基づいてエンジン出力を制御し、かつ、変速比を一定に保持する制御を継続したときのエンジンの燃料消費量を推定する。そして、推定された燃料消費量同士を比較し、変速比を一定に保持する制御を継続した方が、変速比を変更するよりもエンジンの燃料消費量が少ないと推定された場合は、変速比を一定に保持する制御を続行する。これに対して、変速比を変更する方が、変速比を一定に保持するよりもエンジンの燃料消費量が少ないと推定された場合は、変速比を変更する。したがって、車両の加速要求に基づく駆動力を確保でき、かつ、エンジンの燃料消費量を相対的に少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
つぎに、この発明を図に示す具体例に基づいて説明する。図２は、この発明のベルト式無段変速機１００を有する車両１０１のパワートレーンを示す概念図、図３はベルト式無段変速機１００の構成を示す部分的な断面図、図４は、ベルト式無段変速機１００の構成および油圧回路を示す図である。図２において、車両１０１の駆動力源としてエンジン５が搭載されている。このエンジン５は燃料を燃焼させて、車輪に伝達する動力を発生する内燃機関であり、このエンジン５としては、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンまたはＬＰＧエンジンを用いることができる。このエンジン５は、電子スロットルバルブの開度を制御することにより、そのエンジントルクを制御可能である。
【００１０】
また、エンジン５から車輪に至る動力伝達経路には、伝動装置４およびベルト式無段変速機１００が設けられている。より具体的には、エンジン５とベルト式無段変速機１００との間に伝動装置４が配置されている。この伝動装置４は、流体伝動装置（図示せず）および前後進切換装置（図示せず）を有している。流体伝動装置は、流体の運動エネルギにより動力伝達をおこなう装置であり、ポンプインペラおよびタービンランナなどを有しており、エンジントルクがポンプインペラからタービンランナに伝達される構成である。また、前後進切換装置は、タービンランナの回転方向に対して、インプットシャフト（図示せず）の回転方向を正逆に切り替える装置である。この前後進切換装置は、遊星歯車機構および摩擦係合装置を用いて構成可能である。
【００１１】
前記ベルト式無段変速機１００は、図４に示すようにケーシング８内に配置されており、ベルト式無段変速機１００はプライマリシャフト１５およびセカンダリシャフト５０を有している。プライマリシャフト１５が前記インプットシャフトと動力伝達可能に接続されている。プライマリシャフト１５にはプライマリプーリ（駆動プーリ）１が設けられており、セカンダリシャフト５０にはセカンダリプーリ（従動プーリ）２が設けられている。プライマリシャフト１５は軸線を中心として回転可能に支持され、セカンダリシャフト５０は軸線を中心として回転可能に支持されている。プライマリシャフト１５の回転中心となる軸線と、セカンダリシャフト５０の回転中心となる軸線とは平行である。プライマリプーリ１は、プライマリシャフト１５の軸線に沿った方向には移動しない固定シーブ１ａと、その固定シーブ１ａに対して接近および離隔するようにプライマリシャフト１５に取り付けられた可動シーブ１ｂとを備えている。また、可動シープ１ｂを軸線に沿った方向に移動させるための油圧アクチュエータ１２が設けられている。この油圧アクチュエータ１２は、可動シーブ１ｂをピストンとした油圧シリンダタイプのものであり、油圧室１ｃに圧油が供給されて、その油圧により可動シーブ１ｂを固定シーブ１ａ側に向けて押圧する推力が発生する構成である。
【００１２】
一方、セカンダリプーリ２は、セカンダリシャフト５０の軸線に沿った方向には移動しない固定シーブ２ａと、その固定シーブ２ａに対して接近および離隔するようにセカンダリシャフト５０に取り付けられた可動シーブ２ｂとを備えている。また、可動シープ２ｂを軸線に沿った方向に移動させるための油圧アクチュエータ２１が設けられている。この油圧アクチュエータ２１は、可動シーブ２ｂをピストンとした油圧シリンダタイプのものであり、油圧室２ｃに圧油が供給されて、その油圧により可動シーブ２ｂを固定シーブ２ａ側に向けて押圧する推力が発生する構成である。
【００１３】
つぎに、ベルト式無段変速機１００の油圧室１ｃおよび油圧室２ｃの油圧を制御する油圧制御装置１０２の構成を、図４に基づいて説明する。まず、エンジン５の動力によって駆動されるオイルポンプ１８が設けられている。このオイルポンプ１８は、例えば、ポンプインペラと動力伝達可能に接続されており、オイルポンプ１８が駆動されると、オイルパン２７に溜められているオイルが吸入され、かつ、オイルポンプ１８からそのオイルが吐出される構成である。このオイルポンプ１８から、油路Ｒ１に吐出されたオイルの油圧（ライン圧ＰＬ）を制御するライン圧制御弁（プライマリレギュレータバルブ）１９が設けられている。ここで、ライン圧制御弁１９はソレノイドバルブにより構成されている。このソレノイドバルブは、オイルポンプ１８の出力油圧を、車速およびアクセル開度などで表わされる要求駆動力に応じたライン圧ＰＬとなるように調圧できるように構成されている。ソレノイドバルブは、電流のオンとオフとを繰り返すデューティ制御により油路Ｒ１の油圧を調圧する構成である。
【００１４】
また、油路Ｒ１の圧油の一部を、油圧室２ｃに供給する油路Ｒ２が設けられており、その油圧室２ｃの油圧を制御するセカンダリ圧制御装置（セカンダリレギュレータバルブ）２０が設けられている。このセカンダリ圧制御装置２０は、ソレノイド弁などを有しており、電流のオンとオフとを繰り返すデューティ制御により、油圧室２ｃの油圧を調圧できる構成である。
【００１５】
また、油路Ｒ１には、一定圧制御装置２２を介在させて油路Ｒ３が接続されている。この一定圧制御装置２２により、油路Ｒ３の油圧が一定に調圧される。さらに、この油路Ｒ３は、増速用電磁弁２３および減速用電磁弁２４に接続されている。増速用電磁弁２３および減速用電磁弁２４は、ベルト式無段変速機１の変速比を制御するためのバルブである。この増速用電磁弁２３は、ソレノイドバルブにより構成され、かつ、ポート（入力ポート）２３ａおよびポート（出力ポート）２３ｂを有しており、ポート２３ａが油路Ｒ３に接続されている。そして、増速用電磁弁２３が電通（オン）となった場合に、ポート２３ｂから出力される信号圧が高圧となり、増速用電磁弁２３が非通電（オフ）となった場合に、ポート２３ｂから出力される信号圧が低圧となる構成である。
【００１６】
一方、減速用電磁弁２４は、ソレノイドバルブにより構成され、かつ、ポート（入力ポート）２４ａおよびポート（出力ポート）２４ｂを有しており、ポート２４ａが油路Ｒ３に接続されている。そして、減速用電磁弁２４が電通（オン）となった場合に、ポート２４ｂから出力される信号圧が高圧となり、減速用電磁弁２４が非通電（オフ）となった場合に、ポート２４ｂから出力される信号圧が低圧となる構成である。
【００１７】
前記ベルト式無段変速機１００の変速比を制御するために、増速用流量制御弁２５および減速用流量制御弁２６が設けられている。増速用流量制御弁２５は、ポート２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄおよびスプール２５ｓを有している。ポート２５ａが出力ポート２３ｂに接続され、ポート２５ｃが油路Ｒ１に接続され、ポート２５ｂが、ポート２４ｂに接続され、ポート２５ｄが油路Ｒ４に接続されている。この増速用流量制御弁２５では、ポート２５ａに入力される信号圧が高圧になり、ポート２５ｂに入力される信号圧が低圧になると、スプール２５ｓが図４で上側に向けて動作し、ポート２５ｃとポート２５ｄとが連通される。つまり、油路Ｒ１の圧油を油路Ｒ４に供給することが可能である。これに対して、増速用流量制御弁２５では、ポート２５ａに入力される信号圧が低圧になり、かつ、ポート２５ｂに入力される信号圧が高圧になると、スプール２５ｓが図４で下側に向けて動作し、ポート２５ｄが遮断される。
【００１８】
前記減速用流量制御弁２６は、ポート２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄおよびスプール２６ｓを有している。ポート２６ａが出力ポート２４ｂに接続され、ポート２６ｃが油路Ｒ４に接続され、ポート２６ｄがオイルパン２７に接続され、ポート２６ｂが出力ポート２３ｂに接続されている。この減速用流量制御弁２６では、ポート２６ａに入力される信号圧が高圧になり、かつ、ポート２６ｂに入力される信号圧が低圧になると、スプール２６ｓが図４で上側に向けて動作し、ポート２６ｃとポート２６ｄとが連通される。つまり、油路Ｒ４の圧油がオイルパン２７に排出される。これに対して、減速用流量制御弁２６では、ポート２６ａに入力される信号圧が低圧になり、かつ、ポート２６ｂに入力される信号圧が高圧になると、スプール２６ｓが図４で下側に向けて動作し、ポート２６ｄが遮断される。
【００１９】
つぎに、油圧室１ｃと油路Ｒ４との間に設けられた油路および機構の構成を、図３および図４に基づいて説明する。可動シーブ１ｂには、油圧室１ｃに接続された油路１３が形成されており、プライマリシャフト１５には軸線に沿った方向に孔７０が形成され、その孔７０に円筒部材７１が取り付けられている。この円筒部材７１には油路７が形成されている。この油路７が油路１３と接続されている。一方、ケーシング８の開口部を塞ぐエンドカバー９が固定されており、そのエンドカバー９には油路５１が形成されている。この油路５１は油路Ｒ４と接続されている。前記プライマリシャフト１５の孔７０内に、チェックバルブ６が設けられている。このチェックバルブ６は、孔７０内に動作可能に配置されたピストン１４と、このピストン１４に爪５２を介在させて接続された弁体６ａと、ピストン１４を所定方向に押圧する力を発生させる油圧室１６と、ピストン１６を油圧室１６の力とは逆向きに押す力を発生するリターンスプリング５３と、孔７０に挿入された円筒部材７１と、この円筒部材７１の軸線に沿った方向の端部に形成された弁座７ａとを有している。また、ピストン１４には油路５４が形成されており、油路７と油路５１とを接続および遮断可能である。前記油圧室１６の油圧により、ピストン１４が押されて弁体６ａが弁座７ａに押し付けられる向きの力が生じる構成である。これに対して、リターンスプリング５３の弾性力により、弁体６ａを弁座７ａから離す向きの力が生じる構成である。
【００２０】
前記油圧室１６は、油路１７を経由して油路Ｒ３に接続されており、その油圧室１６の油圧を制御する圧力制御弁２８が設けられている。そして、油圧室１６の油圧が上昇すると、ピストン１４に加えられる力が上昇し、油圧室１６の油圧が低下すると、ピストン１４に加えられる力が低下する。このピストン１４および弁体６ａは一体的に動作する構成であり、油圧室１６の油圧が上昇して、図４でピストン１４が左側に向けて動作し、弁体６ａが弁座７ａに押し付けられると、チェックバルブ６が閉じられる。つまり、油路７と油路Ｒ４とが遮断され、油圧室１ｃに圧油が閉じ込められる。これに対して、油圧室１６の油圧が低下すると、油圧室１ｃの油圧およびリターンスプリング５４の力で弁体６ａが押され、図４でピストン１４が左側に向けて動作し、弁体６ａが弁座７ａから離れる。このようにして、チェックバルブ６が開放されると、油路７と油路Ｒ４とが接続されるため、油圧室１ｃに圧油を供給すること、または油圧室１ｃから圧油を排出することが可能である。上記のチェックバルブ６は、プライマリシャフト１５に設けられており、圧油の供給および排出経路としては、増速用流量制御弁２５および減速用流量制御弁２６から、油圧室１ｃまでの長さよりも、チェックバルブ６から油圧室１ｃまでの長さの方が短い。
【００２１】
つぎに車両１０１を制御する制御系統を、図２に基づいて説明する。車両１０１には電子制御装置１０３が設けられており、その電子制御装置１０３には、エンジン回転数、車速、加速要求（アクセルペダルの操作状態）、制動要求（ブレーキペダルの操作状態）、ベルト式無段変速機１００の入力回転数および出力回転数、シフトポジションなどを検出するセンサおよびスイッチの信号が入力される。この電子制御装置１０３では、入力される信号、および予め記憶されているデータおよびマップなどに基づいて、エンジン５の出力を制御する信号、伝動装置４を制御する信号、ベルト式無段変速機１００の変速比およびトルク容量を制御する信号が出力される。
【００２２】
上記の車両１０１では、エンジントルクが伝動装置４およびベルト式無段変速機１００を経由して車輪に伝達され、駆動力が発生する。車両１０１の制御について説明すると、まず、車速およびアクセルペダルの操作状態（アクセル開度）に基づいて、車両１０１の要求駆動力が求められ、その要求駆動力に基づいて、エンジン５で負担するべき要求パワーが求められる。この要求パワーに基づいて、エンジン出力を制御するにあたり、エンジン出力を最適燃費線に沿ったものとなるように、目標エンジン回転数および目標エンジントルクを定めたマップが電子制御装置１０３に記憶されている。そして、ベルト式無段変速機１の変速比を制御することにより、実エンジン回転数を目標エンジン回転数に近づける制御がおこなわれる。これと並行して、電子スロットルバルブの開度を制御することにより、実エンジントルクを目標エンジントルクに近づける制御がおこなわれる。
【００２３】
このベルト式無段変速機１の変速比の制御例を説明する。まず、アクセルペダル踏み込み量が減少して、ベルト式無段変速機１の変速比を小さくする条件が成立した場合について説明する。この場合は、前記増速用電磁弁２３および減速用電磁弁２４から出力される信号圧を制御することにより、増速用流量制御弁２５のポート２５ｃとポート２５ｄとが連通され、かつ、減速用流量制御弁２６のポート２６ｄが遮断される。この制御により、オイルポンプ１８から吐出された圧油が、油路Ｒ１を経由して油路Ｒ４に供給される。また、油圧室１６の油圧が低下されて弁体６ａが弁座７ａから離れ、チェックバルブ６が開放される。このようにして、チェックバルブ６が開放されると、油路Ｒ４の圧油が油路５１および油路７および油路１３を経由して油圧室１ｃに供給され、油圧室１ｃの油圧により可動シーブ１ｂを固定シーブ１ａに向けて押圧する推力が増加する。このため、プライマリプーリ１におけるベルト３の巻き掛け半径が大きくなる変速、つまり、アップシフトがおこなわれる。
【００２４】
これに対して、アクセルペダル踏み込み量が増加して、ベルト式無段変速機１の変速比を大きくする条件が成立した場合について説明する。この場合は、前記増速用電磁弁２３および減速用電磁弁２４から出力される信号圧を制御することにより、増速用流量制御弁２５のポート２５ｄが遮断され、かつ、減速用流量制御弁２６のポート２６ｄとポート２６ｃとが連通される。また、アップシフトの場合と同様に、チェックバルブ６が解放される。すると、ベルト３の張力により、可動シーブ１ｂを固定シーブ１ａから離す向きの推力が発生し、油圧室１ｃの油圧が上昇する。このため、油圧室１ｃの圧油が、油路１３および油路７および油路Ｒ４および減速用流量制御弁２６を経由してオイルパン２７に排出される。その結果、プライマリプーリ１におけるベルト３の巻き掛け半径が小さくなる変速、つまりダウンシフトがおこなわれる。
【００２５】
つぎに、アクセルペダルの踏み込み量が一定に維持されており、ベルト式無段変速機１の変速比を一定に保持する条件が成立した場合を説明する。この場合は、前記油圧室１６の油圧を上昇させてチェックバルブ６を閉じると、油圧室１ｃの圧油が油路Ｒ４へは排出されなくなり、かつ、油路１ｃに圧油が供給されることもない。このようにして、油圧室１ｃの圧油量が一定に保持されると、プライマリプーリ１におけるベルト３の巻き掛け半径が一定に維持されて、ベルト式無段変速機１００の変速比が一定に維持される。なお、ベルト式無段変速機１の変速比を一定に保持するにあたり、チェックバルブ６を開放させ、かつ、ポート２５ｄおよびポート２６ｃを閉じることにより、油圧室１ｃの圧油量を一定にすることも可能であるが、チェックバルブ６の方が、増速用流量制御弁２５および減速用流量制御弁２６よりも油圧室１ｃに近いため、チェックバルブ６を閉じた方が圧油の漏れ量が少なくなり、変速比の制御精度が高いという利点がある。なお、上記のようなベルト式無段変速機１００の変速比の制御、およびエンジントルクの制御と並行して、ベルト式無段変速機１００のトルク容量が制御される。これは、油圧室２ｃの油圧を制御することによりおこなわれ、エンジントルクが相対的に高くなるほど、またはベルト式無段変速機１００の変速比が相対的に大きくなるほど、油圧室２ｃの油圧が上昇される。これにより、ベルト３の張力が増加してトルク容量が増加する。
【００２６】
上記のようなベルト式無段変速機１００の変速比の制御は基本的なものであるが、アクセルペダルの踏み込み量の変化が一時的なものである場合には、基本的な制御とは異なる制御を実行可能であり、その制御例を図１のフローチャートに基づいて説明する。まず、微小変速要求があるか否かが判断される（ステップＳ１）。例えば、アクセルペダルの踏み込み量が一時的に所定量増加した場合は、ステップＳ１で肯定的に判断される。
【００２７】
このステップＳ１で否定的に判断された場合は図１のルーチンを終了し、ステップＳ１で肯定的に判断された場合は、閉じ込み制御の実行中であるか否かが判断される（ステップＳ２）。このステップＳ２は、「チェックバルブ６を閉じて油圧室１ｃに圧油を閉じこめ、ベルト式無段変速機１００の変速比を固定する制御」を実行中であるか否かを判断している。このステップＳ２で否定的に判断された場合は、図１のルーチンを終了し、ステップＳ２で肯定的に判断された場合は、現在おこなっている閉じ込み制御を継続するか、または、現在おこなっている閉じ込み制御を解除して、ベルト式無段変速機１００でダウンシフト制御をおこなうかを決定する前に、ステップＳ３およびステップＳ４の処理をおこなう。
【００２８】
このステップＳ３では、ベルト式無段変速機１００でダウンシフトを行うことを想定して、その場合におけるエンジン５の燃料消費量FUELＮ を算出（推定）する。また、ステップＳ４では、閉じ込み制御を継続する場合におけるエンジン５の燃料消費量FUELＰ を算出（推定）する。ここで、ステップＳ３の処理およびステップＳ４の処理を同時におこなってもよいし、いずれか一方の処理を先におこない、他方の処理を後におこなってもよい。このステップＳ３およびステップＳ４の具体的な処理については後述する。
【００２９】
このステップＳ３およびステップＳ４の処理の後に、燃料消費量FUELＰ と燃料消費量FUELＮ とを比較し、燃料消費量FUELＰ が燃料消費量FUELＮ 未満であるか否かが判断される（ステップＳ５）。このステップＳ５で肯定的に判断された場合は、現在おこなっている閉じ込み制御を継続し（ステップＳ６）、図１のルーチンを終了する。これに対して、ステップＳ５で否定的に判断された場合は、現在おこなっている閉じ込み制御を解除してベルト式無段変速機１でダウンシフト制御をおこない（ステップＳ７）、図１のルーチンを終了する。
【００３０】
ここで、前記ステップＳ３およびステップＳ４の処理、およびその処理の技術的意味を説明する。まず、ベルト式無段変速機１００で閉じ込み制御をおこなっている場合におけるエンジン回転数をＮＥ１とし、エンジントルクをＴＥ１とする。ここで、加速要求に基づいて、ベルト式無段変速機１００でダウンシフトをおこなう場合のエンジン回転数は、ＮＥ１＋ＮＥ２となり、エンジントルクはＴＥ１＋ＴＥ２となる。ここで、ＮＥ２は、ダウンシフトによるエンジン回転数の上昇分であり、ＴＥ２は、加速要求を満たすためのエンジントルクの増加分である。一方、閉じ込み制御を継続する場合のエンジン回転数は、ＮＥ１であり、エンジントルクはＴＥ１＋ＴＥ３となる。閉じ込み制御を継続する場合、変速比が固定されたままでありエンジン回転数が変化せず、加速要求を満たすためにエンジントルクがＴＥ３分増加される。
【００３１】
また、加速要求が発生したときに、閉じ込み制御を継続した場合と、ベルト式無段変速機１００でダウンシフトをおこなう場合とで、エンジンのパワーを等パワーにするためには、
（ＮＥ１＋ＮＥ２）×（ＴＥ１＋ＴＥ２）＝ＮＥ１×（ＴＥ１＋ＴＥ３）
が成立する必要がある。この関係から、エンジントルクの増加分であるＴＥ３は、
ＴＥ３＝（ＮＥ１＋ＮＥ２）×（ＴＥ１＋ＴＥ２）／ＮＥ１−ＴＥ１
で求めることができる。
【００３２】
一方、エンジントルクの増加時に生じるイナーシャトルクは、例えば、次式により求めることができる。
イナーシャトルク＝Ｉ×ＮＥ２
ここで、Ｉは、エンジン５および流体伝動装置およびプライマリシャフトの慣性モーメントの合計であり、ＮＥ２は、単位時間あたり（微小変速の実行による）のエンジン回転数の上昇分である。
【００３３】
さらに、オイルポンプ１８はエンジン５の動力で駆動されているため、この実施例では、ベルト式無段変速機１の変速比の制御により生じる燃料消費量を算出するにあたり、オイルポンプ１８の駆動負荷をも考慮する。まず、油圧室１ｃの油圧で決まるオイルポンプ１８の駆動損失トルクをTop_pin とし、油圧室２ｃの油圧で決まるオイルポンプ１８の駆動損失をTop_pdとすると、閉じ込み制御を継続する場合に増加する駆動損失トルクは、
Top_pin −Top_pd
で求められる。そして、最終的に閉じ込み制御を継続する場合に必要なエンジントルクは、
ＴＥ３−Ｉ×ＮＥ２（Top_pin −Top_pd）
で求められる。ここで、エンジントルクの増加分ＴＥ３からイナーシャトルクを除算している理由は、イナーシャトルク分は、燃料を必要としないからである。
【００３４】
上記したデータの算出結果から、
燃料消費量FUELＮ ＝ｆ（ＮＥ１＋ＮＥ２、ＴＥ１＋ＴＥ２）
を求め、
燃料消費量FUELＰ ＝ｆ（ＮＥ１、ＴＥ３−Ｉ×ＮＥ２（Top_pin −Top_pd））
を求めることができる。このようにして求めた燃料消費量FUELＮ と燃料消費量FUELＰ とを、ステップＳ５で比較している。
【００３５】
つぎに、図１のフローチャートに対応するタイムチャートの一例を、図５に基づいて説明する。時刻ｔ１以前においては、閉じ込み制御がおこなわれており、変速比が一定である。前記のステップＳ５で肯定的に判断された場合は、時刻ｔ１以降も破線で示すように閉じ込み制御が継続される。これに対して、ステップＳ５で否定的に判断された場合は、時刻ｔ１で閉じ込み制御が解除され、かつ、実線で示すようにダウンシフト制御がおこなわれている。その後、変速比を小さくするアップシフト制御がおこなわれ、時刻ｔ２以降は閉じ込み制御がおこなわれている。
【００３６】
上記のように、この実施例では、閉じ込み制御を実行中に、アクセルペダルの踏み込み量が一時的に増加して再度元に戻された場合は、エンジントルクを増加して閉じ込み制御を継続すること、またはベルト式無段変速機１の変速比を変更しかつ、元に戻すことのうち、エンジン５における燃料消費量が少ない方を選択する。したがって、加速要求を満たし、かつ、エンジン５の燃費が向上する。また、閉じ込み制御を継続すれば、ベルト式無段変速機１００の変速比が頻繁に切り替わること（ビジーシフト）を回避でき、加速フィーリングが向上する。
【００３７】
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と、ステップＳ１およびステップＳ２が、この発明の変速要求判断手段に相当し、ステップＳ３が、この発明の第１算出手段に相当し、ステップＳ４が、この発明の第２算出手段に相当し、ステップＳ５が、この発明の比較手段に相当し、ステップＳ６が、この発明の第１変速比制御手段に相当し、ステップＳ７が、この発明の第２変速比制御手段に相当する。
【００３８】
また、実施例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、エンジン５が、この発明のエンジンに相当し、プライマリプーリ１が、この発明の第１プーリに相当し、セカンダリプーリ２が、この発明の第２プーリに相当し、ベルト３が、この発明のベルトに相当し、ベルト式無段変速機１００が、この発明のベルト式無段変速機に相当し、油圧室１ｃが、この発明の第１油圧室に相当し、油圧室２ｃが、この発明の第２油圧室に相当し、オイルポンプ１８がこの発明のオイルポンプに相当し、チェックバルブ６および電子制御装置１０３が、この発明の流量制御装置に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明のベルト式無段変速機の制御装置の一例を示すフローチャートである。
【図２】この発明のベルト式無段変速機を有する車両の模式図である。
【図３】図２に示されたベルト式無段変速機のプライマリプーリの構成を示す断面図である。
【図４】図２に示されたベルト式無段変速機のプライマリプーリおよび油圧回路の構成を示す模式図である。
【図５】図１のフローチャートに対応するタイムチャートの一例である。
【符号の説明】
【００４０】
５…エンジン、１…プライマリプーリ、２…セカンダリプーリ、３…ベルト、１００…ベルト式無段変速機、１ｃ…油圧室、２ｃ…油圧室、１８…オイルポンプ、６…チェックバルブ、１０３…電子制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の燃焼によって動力を発生するエンジンと、このエンジンから出力された動力が伝達され、かつ、第１プーリおよび第２プーリにベルトが巻き掛けられ、かつ、前記第１プーリと前記第２プーリとの間の変速比を無段階に変更可能に構成されており、前記第１プーリにおける前記ベルトの巻き掛け半径を制御するために圧油の供給量が制御される第１油圧室と、前記第２プーリから前記ベルトに加える挟圧力を制御するために圧油が供給され、かつ、前記第１プーリと前記第２プーリとの間で伝達されるトルクを制御する第２油圧室と、前記エンジンの動力で駆動され、かつ、前記第１油圧室および前記第２油圧室に供給される圧油を吐出するオイルポンプと、前記第１油圧室に保持される圧油量を一定に維持することにより、前記変速比を一定に保持する流量制御装置とを有する、ベルト式無段変速機の制御装置において、
前記第１油圧室に保持される圧油量を一定に維持して前記変速比を一定に保持する制御がおこなわれているときに、車両の加速要求が増加して前記変速比を変更する条件が成立したか否かを判断する変速要求判断手段と、
この変速要求判断手段により、前記変速比を変更する条件が成立したと判断された場合に、前記加速要求に基づいて前記エンジンの出力を制御し、かつ、前記変速比を変更するときの前記エンジンの燃料消費量を推定する第１算出手段と、
前記変速要求判断手段により、前記変速比を変更する条件が成立したと判断された場合に、前記加速要求に基づいて前記エンジン出力を制御し、かつ、前記変速比を一定に保持する制御を継続したときの前記エンジンの燃料消費量を推定する第２算出手段と、
前記第２算出手段により推定される燃料消費量と、前記第１算出手段により推定される燃料消費量とを比較する比較手段と、
前記第２算出手段により推定される燃料消費量の方が、前記第１算出手段により推定される燃料消費量よりも少ないと推定された場合は、前記第１油圧室に保持される圧油量を一定に維持して前記変速比を一定に保持する制御を続行する第１変速比制御手段と、
前記第１算出手段により推定される燃料消費量の方が、前記第２算出手段により推定される燃料消費量よりも少ないと推定された場合は、前記変速比を変更する第２変速比制御手段と
を備えていることを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。
【請求項１】
燃料の燃焼によって動力を発生するエンジンと、このエンジンから出力された動力が伝達され、かつ、第１プーリおよび第２プーリにベルトが巻き掛けられ、かつ、前記第１プーリと前記第２プーリとの間の変速比を無段階に変更可能に構成されており、前記第１プーリにおける前記ベルトの巻き掛け半径を制御するために圧油の供給量が制御される第１油圧室と、前記第２プーリから前記ベルトに加える挟圧力を制御するために圧油が供給され、かつ、前記第１プーリと前記第２プーリとの間で伝達されるトルクを制御する第２油圧室と、前記エンジンの動力で駆動され、かつ、前記第１油圧室および前記第２油圧室に供給される圧油を吐出するオイルポンプと、前記第１油圧室に保持される圧油量を一定に維持することにより、前記変速比を一定に保持する流量制御装置とを有する、ベルト式無段変速機の制御装置において、
前記第１油圧室に保持される圧油量を一定に維持して前記変速比を一定に保持する制御がおこなわれているときに、車両の加速要求が増加して前記変速比を変更する条件が成立したか否かを判断する変速要求判断手段と、
この変速要求判断手段により、前記変速比を変更する条件が成立したと判断された場合に、前記加速要求に基づいて前記エンジンの出力を制御し、かつ、前記変速比を変更するときの前記エンジンの燃料消費量を推定する第１算出手段と、
前記変速要求判断手段により、前記変速比を変更する条件が成立したと判断された場合に、前記加速要求に基づいて前記エンジン出力を制御し、かつ、前記変速比を一定に保持する制御を継続したときの前記エンジンの燃料消費量を推定する第２算出手段と、
前記第２算出手段により推定される燃料消費量と、前記第１算出手段により推定される燃料消費量とを比較する比較手段と、
前記第２算出手段により推定される燃料消費量の方が、前記第１算出手段により推定される燃料消費量よりも少ないと推定された場合は、前記第１油圧室に保持される圧油量を一定に維持して前記変速比を一定に保持する制御を続行する第１変速比制御手段と、
前記第１算出手段により推定される燃料消費量の方が、前記第２算出手段により推定される燃料消費量よりも少ないと推定された場合は、前記変速比を変更する第２変速比制御手段と
を備えていることを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−９１０１８（Ｐ２０１０−９１０１８Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６２２２４（Ｐ２００８−２６２２２４）
【出願日】平成２０年１０月８日（２００８．１０．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月８日（２００８．１０．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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