JP4161657B2 - 動力伝達機構の滑り検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、入力側部材と出力側部材との間でトルクを伝達する動力伝達機構において、これら入力側部材と出力側部材との相対的な滑りを検出するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の動力伝達機構として、摩擦力やオイルのせん断力などを利用してトルクを伝達する摩擦クラッチや無段変速機が知られており、これらの動力伝達機構では、噛み合いに依らないでトルクを伝達するから、その伝達トルク（もしくはトルク容量）を超えてトルクが作用することにより、過剰な滑りが生じることがある。そのような過剰な滑りが生じると、動力の伝達効率が低下したり、あるいは耐久性が損なわれたりし、特に無段変速機では、ベルトなどの伝動部材やトルク伝達面の摩耗などが大きくなる場合が考えられる。
【０００３】
従来、ベルト式無段変速機における滑りに起因する状態を検出するように構成された装置が、特開昭６２−２０５９号によって提案されている。この公報に記載された発明は、無段変速機の故障を診断する装置であって、主プーリと従プーリとの回転数をセンサによって検出するとともに、変速比を算出し、その変速比の値もしくは変速比の変化速度の値が通常生じない極端な値になった場合に、故障と判断するように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−２０５９号公報（特許請求の範囲）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
無段変速機によれば、変速比を連続的に変化させることできるので、その入力側に接続されているエンジンの回転数を走行状態に応じて変化させることができる。そのため、通常は、エンジン回転数を燃費が良好になる回転数に設定するように変速比が制御されており、したがって変速比は比較的頻繁に変化している。このような通常の走行状態での変速比の変化は、例えばアクセル開度の変化量など要求駆動量の変化によって生じ、その変化量は要求駆動量に応じたものとなるので、このような通常の走行状態での変速比の変化と、滑りなどの故障に起因する変化比の変化とを確実に識別するためには、故障判定のための判断基準値（変速比に基づく故障判定のしきい値）を大きい値に設定する必要がある。
【０００６】
その結果、上述した従来の装置では、故障に起因する滑りが軽度である場合や滑りに伴う回転数の変化が緩慢な場合には、変速比の変化が判断基準値以下となり、故障を検出することができない。すなわち、従来の装置では、過剰な滑りが生じるまでは滑りを検出することができず、無段変速機の摩耗が進行してしまうなどの可能性があった。
【０００７】
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、無段変速機などの動力伝達機構での滑りを迅速かつ正確に検出することのできる装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、相関係数に基づいて滑りを検出し、かつその相関係数に基づく滑りの判断を変速時と非変速時とで異ならせたことを特徴とするものである。より具体的には、請求項１の発明は、相互にトルク伝達する入力側部材と出力側部材とが、許容値以上のトルクが作用した場合に相対滑りを生じる動力伝達機構の滑り検出装置において、入力側回転速度と出力側回転速度とから求まる相関係数と、車速と変速の種類と変速速度とのいずれか少なくとも一つとに基づいて、前記入力側部材と出力側部材との間における滑りを判定する滑り判定手段を備えていることを特徴とする滑り検出装置である。
【０００９】
したがって請求項１の発明では、入力側回転速度と出力側回転速度とによる相関係数と、車速や変速の種類あるいは変速速度とに基づいて滑りが判定される。言い換えれば、相関係数のみによらずに、車速や変速の種類あるいは変速速度を加味して滑りが判定されるので、滑りが要因とならずに相関係数が変化することがあっても、そのような状態と滑りとを峻別して滑りが正確に判定される。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１における前記滑り判定手段が、車速と変速の種類と変速速度とのいずれか少なくとも一つに基づいて判定基準値を設定し、かつその判定基準値を変速速度が大きいほど小さい値に設定する判定基準値設定手段を備えるとともに、その判定基準値と前記相関係数とを比較して前記相関係数が前記判定基準値を下回る場合に前記滑りが生じていることを判定するように構成されていることを特徴とする滑り検出装置である。
【００１１】
したがって請求項２の発明では、相関係数に基づいて滑りを判定する基準値が、車速と変速の種類と変速速度とのいずれか少なくとも一つに基づいて設定され、その判定基準値と相関係数との比較結果に基づいて滑りが判定される。そのため、車速や変速の種類あるいは変速速度に起因して相関係数が変化する場合であっても、滑りの誤判定が回避され、滑りが正確に判定される。
【００１２】
さらに、請求項３の発明は、相互にトルク伝達する入力側部材と出力側部材とが、許容値以上のトルクが作用した場合に相対滑りを生じる動力伝達機構における滑りを、入力側の回転速度と出力側の回転速度とから求まる相関係数に基づいて判定する動力伝達機構の滑り検出装置であって、変速速度が予め定めた所定値より大きい場合には、前記相関係数に基づく滑りの判定をおこなわないように制御する滑り判定禁止手段を備えていることを特徴とする滑り検出装置である。
【００１３】
したがって請求項３の発明では、変速速度が所定値より大きい場合には、相関係数に基づく滑りの判定が禁止される。そのため、変速速度が大きいことによって相関係数が変化しても、これを滑りと誤判定することが回避される。
【００１４】
そして、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおける前記変速速度が、目標変速速度であることを特徴とする滑り検出装置である。
【００１５】
したがって請求項４の発明では、無段変速機で実行するべき変速についての目標変速速度が大きい場合には、その変速速度を加味した相関係数に基づく滑りの判定が実行される。
【００１６】
【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車両の駆動系統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１を変速機として含む駆動系統を模式的に示しており、その無段変速機１は、前後進切換機構２を介して動力源３に連結されている。
【００１７】
その動力源３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３をエンジン３と記す。また、前後進切換機構２は、エンジン３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。
【００１８】
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４と同心円上にリングギヤ５が配置され、これらのサンギヤ４とリングギヤ５との間に、サンギヤ４に噛合したピニオンギヤ６とそのピニオンギヤ６およびリングギヤ５に噛合した他のピニオンギヤ７とが配置され、これらのピニオンギヤ６，７がキャリヤ８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４とキャリヤ８と）を一体的に連結する前進用クラッチ９が設けられ、またリングギヤ５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１０が設けられている。
【００１９】
無段変速機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駆動プーリ１１と従動プーリ１２とのそれぞれが、固定シーブと、油圧式のアクチュエータ１３，１４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１１，１２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１１，１２に巻掛けたベルト１５の巻掛け半径（プーリ１１，１２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１１が前後進切換機構２における出力要素であるキャリヤ８に連結されている。
【００２０】
なお、従動プーリ１２における油圧アクチュエータ１４には、無段変速機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１２における各シーブがベルト１５を挟み付けることにより、ベルト１５に張力が付与され、各プーリ１１，１２とベルト１５との挟圧力（接触圧力）が確保されるようになっている。これに対して駆動プーリ１１における油圧アクチュエータ１３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。
【００２１】
上記の従動プーリ１２が、ギヤ対１６を介してディファレンシャル１７に連結され、このディファレンシャル１７から駆動輪１８にトルクを出力するようになっている。
【００２２】
上記の無段変速機１およびエンジン３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、エンジン３の回転数を検出して信号を出力するエンジン回転数センサー１９、駆動プーリ１１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２０、従動プーリ１２の回転数を検出して信号を出力する出力回転数センサー２１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。
【００２３】
上記の前進用クラッチ９および後進用ブレーキ１０の係合・解放の制御、および前記ベルト１５の挟圧力の制御、ならびに変速比の制御をおこなうために、変速機用電子制御装置（ＣＶＴ−ＥＣＵ）２２が設けられている。この電子制御装置２２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などの制御を実行するように構成されている。
【００２４】
ここで、変速機用電子制御装置２２に入力されているデータ（信号）の例を示すと、無段変速機１の入力回転数Ｎinの信号、無段変速機１の出力回転数Ｎo の信号が、それぞれに対応するセンサ（図示せず）から入力されている。また、エンジン３を制御するエンジン用電子制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）２３からは、エンジン回転数Ｎe 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。
【００２５】
無段変速機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。
【００２６】
上記の無段変速機１を対象としたこの発明の装置は、無段変速機１での滑りを検出するとともに、その検出結果に応じた制御を実行するように構成されている。図１はその制御例を示しており、この図１にフローチャートで示すルーチンは、所定の短い時間毎に繰り返し実行される。
【００２７】
図１において、先ず、無段変速機１の入力回転数Ｎinと出力回転数Ｎout とが読み取られる（ステップＳ１）。また、その計測された回転数Ｎin，Ｎout を使用して相関係数Ｋが算出される（ステップＳ２）。なお、これらの入出力回転数Ｎin，Ｎout は、前記入力回転数センサー２０および出力回転数センサー２１によって検出された回転数である。また、相関係数Ｋは、無段変速機１についての入力回転数と出力回転数との関係を示す係数であって、一般式で示せば、式１のとおりであり、その詳細は例えば特願２００１−３０２１８１号の願書に添付されている明細書に記載されている。
【式１】

【００２８】
ついで、ステップＳ３では、無段変速機１に急変速の要求があるか否かが判断される。この判断は、設定すべき変速比が現在時点の変速比と大きく離れていることに基づいて判断することができ、例えば、アクセルペダルが最大限に踏み込まれたキックダウンや、マニュアル操作によるダウンシフトなどの場合に急変速の要求のあったことが判断される。換言すれば、ステップＳ３では、変速の種類を判別している。
【００２９】
このステップＳ３で肯定的に判断された場合、急変速用のしきい値が設定される（ステップＳ４）。このしきい値は、前述した相関係数Ｋに基づいて無段変速機１での滑りを判定するためのしきい値であり、一例として車速毎の変速速度に応じて予め定めた値である。
【００３０】
すなわち、上記の式１を、ｎ＝３でかつ入力回転数Ｎinおよび変速速度Δγが一定として書き直すと、下記の式２となる。
【式２】

ここで、γは入力回転数Ｎin(i) と出力回転数Ｎout(i)との比（Ｎin(i)／Ｎout(i) ）であり、ｔは１ルーチンの演算時間である。したがって、相関係数Ｋは、Δγ／γの関数で表され、変速速度Δγが大きいほど、また変速比γが小さいほど、相関係数が小さくなる。
【００３１】
相関係数のこのような変化に対応するために、無段変速機１での滑りを判定するしきい値を、時々刻々のΔγ／γの値により設定してもよいが、演算時間が短い場合には、変速速度Δγのバラツキが大きくなる可能性があるため、目標とする変速速度（車速のマップ値）に基づいて算出した変速速度Δγと変速比γとから相関係数のしきい値を設定する。こうすることにより、相関係数の変動に対応した判定が可能になって滑りの検出精度が向上する。
【００３２】
しかしながら、キックダウンやマニュアルダウンなどの急な変速が要求される場合には、駆動プーリ１１の目標回転数がステップ的に上昇して変速速度Δγが大きくなるため、急変速用に設定した他のしきい値を使用する。これは、例えば図２に示すマップ値として予め用意することができ、上記のステップＳ４でその急変速用マップに基づいてしきい値を設定する。
【００３３】
一方、上記のステップＳ３で否定的に判断された場合には、通常変速用のしきい値が設定される（ステップＳ５）。そのしきい値は、変速速度および変速比あるいは車速に応じて、マップとして予め用意したものであってよい。
【００３４】
滑り判定のためのしきい値を上記のようにステップＳ４あるいはステップＳ５で設定した後、前記ステップＳ２で算出した相関係数Ｋが、しきい値より小さいか否かが判断される（ステップＳ６）。相関係数Ｋは、上記の式１から知られるように、無段変速機１に滑りが生じて入力回転数と出力回転数とのいずれか一方が変化すると小さい値に変化する。したがって相関係数Ｋがしきい値より小さいことによりステップＳ６で肯定的に判断されると、ベルト滑りの生じたことの判断が成立する（ステップＳ７）。その場合、ベルト挟圧力の増大や無段変速機１に対する入力トルクの低下制御などのベルト滑りに対応した制御が実行される。これに対してステップＳ６で否定的に判断された場合には、ベルト滑りの生じていないことの判断が成立する（ステップＳ８）。
【００３５】
したがって上記の図１に示す制御を実行するこの発明の滑り検出装置によれば、無段変速機１の入力回転速度と出力回転速度とに基づいて定まる相関係数が、変速速度や変速比あるいは変速の種類によって変化することを考慮し、相関係数に基づく滑り判定のしきい値を、変速速度や変速比あるいは変速の種類もしくは車速に基づいて設定するから、滑りの判定精度が向上し、例えば変速時での滑りの誤判定を回避もしくは抑制することができる。
【００３６】
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Ｓ３ないしステップＳ６の機能的手段が、この発明の滑り判定手段に相当し、特にステップＳ４およびステップＳ５の機能的手段が、請求項２の発明における判定基準値設定手段に相当する。
【００３７】
なお、この発明は上述した具体例に限定されない。すなわち、前述した相関係数は、変速速度が大きいほど小さくなるから、変速時に非変速時に使用している判定しきい値を使用すると、滑りが生じていないにも関わらず、滑りの判定が成立することがある。また、通常の変速時に使用している判定しきい値を、急変速時の判定しきい値として使用すると、同様の誤判定が生じることがある。そこで上記の具体例では、急変速用しきい値として、通常変速用のしきい値より小さいしきい値（言い換えれば、滑り判定が成立しにくいしきい値）を設定することとしている。これは、通常走行あるいは通常の変速速度の下での相関係数に基づく滑りの判定を禁止する制御に置き換えることができる。そのような構成とすれば、急変速時にベルト滑りを検出できないが、滑りの誤判定を回避できる。なお、変速時間が短いので、実用上の支障は少ない。
【００３８】
また、この発明で対象とする動力伝達機構は、図３に示すベルト式無段変速機に限定されないのであって、トラクション式無段変速機の滑りを検出する装置にも適用することができ、さらには摩擦式のクラッチやブレーキなどの伝動機構の滑りを検出する装置にも適用することができる。
【００３９】
【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、相関係数のみによらずに、車速や変速の種類あるいは変速速度を加味して滑りを判定するので、滑りが要因とならずに相関係数が変化することがあっても、そのような状態と滑りとを峻別して滑りを正確かつ迅速に判定することができ、換言すれば、滑りの誤判定を防止もしくは抑制することができる。
【００４０】
また、請求項２の発明によれば、相関係数に基づいて滑りを判定する基準値が、車速と変速の種類と変速速度とのいずれか少なくとも一つに基づいて設定され、その判定基準値と相関係数との比較結果に基づいて滑りが判定されるため、車速や変速の種類あるいは変速速度に起因して相関係数が変化する場合であっても、滑りの誤判定を回避でき、滑りの検出精度を向上させることができ、また相関係数に基づいて滑りを検出するので、迅速に滑りを検出することができる。
【００４１】
さらに、請求項３の発明によれば、変速速度が所定値より大きい場合には、相関係数に基づく滑りの判定をおこなわないので、変速時における滑りの誤検出する回避もしくは抑制することができる。
【００４２】
そして、請求項４の発明によれば、無段変速機で実行するべき変速についての目標変速速度が大きい場合には、その変速速度を加味した相関係数に基づく滑りの判定をおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の滑り検出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である。
【図２】 滑り判定しきい値を変速比と車速とをパラメータとして定めたマップの一例を示す概念図である。
【図３】 この発明で対象とする無断変速機を含む駆動装置を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１…無段変速機、 １１…駆動プーリー、 １２…従動プーリー、 １５…ベルト、 １８…駆動輪、 ２２…変速機用電子制御装置（ＣＶＴ−ＥＣＵ）。

Claims (4)

1. 相互にトルク伝達する入力側部材と出力側部材とが、許容値以上のトルクが作用した場合に相対滑りを生じる動力伝達機構の滑り検出装置において、
   入力側回転速度と出力側回転速度とから求まる相関係数と、車速と変速の種類と変速速度とのいずれか少なくとも一つとに基づいて、前記入力側部材と出力側部材との間における滑りを判定する滑り判定手段を備えていることを特徴とする動力伝達機構の滑り検出装置。
2. 前記滑り判定手段は、車速と変速の種類と変速速度とのいずれか少なくとも一つに基づいて判定基準値を設定し、かつその判定基準値を変速速度が大きいほど小さい値に設定する判定基準値設定手段を備えるとともに、その判定基準値と前記相関係数とを比較して前記相関係数が前記判定基準値を下回る場合に前記滑りが生じていることを判定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構の滑り検出装置。
3. 相互にトルク伝達する入力側部材と出力側部材とが、許容値以上のトルクが作用した場合に相対滑りを生じる動力伝達機構における滑りを、入力側の回転速度と出力側の回転速度とから求まる相関係数に基づいて判定する動力伝達機構の滑り検出装置であって、
   変速速度が予め定めた所定値より大きい場合には、前記相関係数に基づく滑りの判定をおこなわないように制御する滑り判定禁止手段を備えていることを特徴とする動力伝動機構の滑り検出装置。
4. 前記変速速度が、目標変速速度であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の動力伝達機構の滑り検出装置。

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