无级变速器的控制装置以及控制方法
阅读说明：本技术 无级变速器的控制装置以及控制方法 (Control device and control method for continuously variable transmission ) 是由 远藤泰弘 棚部旭纮 山田隆宏 今地昇平 万年正行 于 2018-12-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种无级变速器的控制装置以及控制方法。无级变速器(2)包括带锁止离合器(30)的液力变矩器(3)、以及无级变速机构(5)。控制单元(10)具有可实施使变速比阶段性变化的类似有级升档控制的变速控制装置(10C)、控制锁止离合器(30)的卡合状态的锁止控制装置(10A)、以及向驱动源(1)提供扭矩降低指令的扭矩控制指令装置(10D)。在锁止离合器(30)的联接控制与类似有级升档控制同时实施的情况下,扭矩控制指令装置(10D)提供较大的扭矩减少量的扭矩降低指令。(The invention provides a control device and a control method for a continuously variable transmission. The continuously variable transmission (2) includes a torque converter (3) with a lockup clutch (30), and a continuously variable transmission mechanism (5). The control unit (10) has a shift control device (10C) that can perform a stepwise upshift-like control for changing the gear ratio, a lock-up control device (10A) that controls the engagement state of the lock-up clutch (30), and a torque control command device (10D) that provides a torque reduction command to the drive source (1). In the case where the engagement control of the lock-up clutch (30) is performed simultaneously with the similar stepped-up control, the torque control command means (10D) provides a torque-down command of a larger torque-reduction amount.)
技术领域
本发明涉及适合用于车辆中的无级变速器的控制装置以及控制方法。
背景技术
已知一种无级变速器，其在车辆上装配的发动机等动力源的输出侧，经由具有锁止离合器的液力变矩器而连结有无级变速机构。在上述无级变速器中，例如在专利文献1中已经公开一种技术，其通过模拟有级变速进行使变速比步进式变化的步进变速(类似有级变速)，产生类似有级变速机构那样的变速感。
在该专利文献1的技术中，在为了降低基于伴随该步进变速的动力源的惯性而产生的冲击、使动力源的扭矩变化的情况下，维持锁止离合器在步进变速开始时刻的卡合状态/释放状态，直至步进变速结束。由此，避免使锁止离合器的卡合控制/释放控制与为了降低基于伴随步进变速的动力源的惯性产生的冲击而使动力源的扭矩变化的控制为不兼容状态，抑制伴随无级变速器的步进变速而产生的冲击。
因此，例如为了提高燃油经济性，使锁止离合器联接(完全卡合)来降低锁止离合器的动力传递损失是有效的。但如专利文献1的技术那样，在步进变速开始时，当维持该开始时刻的锁止离合器的卡合状态/释放状态直至步进变速结束，则在锁止离合器为释放状态或滑动卡合状态的情况下会引起动力传递损失。
另一方面，例如在加速期间，在使锁止离合器从滑动卡合状态进行联接时，当动力源的扭矩增大，则锁止离合器表层的耐久性下降。
因此，在使锁止离合器联接时，虽然考虑了使动力源的扭矩减小，但在加速过程中使动力源的扭矩减小时，会使驾驶员感到不舒适。
本发明是鉴于上述问题而提出的，目的在于提供一种无级变速器的控制装置，该无级变速器在驱动源经由带锁止离合器的液力变矩器而连结有无级变速机构，在通过类似有级变速控制使变速比升档的过程中，实施抑制降低锁止离合器的耐久性的控制，以不会使驾驶员感到不舒适，并且能够快速联接锁止离合器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2006-118675号公报
发明内容
(1)本发明的无级变速器的控制装置为对在驱动源经由带锁止离合器的液力变矩器而连结有无级变速机构的无级变速器进行控制的无级变速器的控制装置，具有：变速控制装置，其控制所述无级变速机构的变速比，在升档时能够实施使变速比阶段性变化的类似有级升档控制；锁止控制装置，其控制所述锁止离合器的卡合状态；扭矩控制指令装置，其在利用所述锁止控制装置进行的使所述锁止离合器移向完全卡合状态的联接控制与利用所述变速控制装置进行的所述类似有级升档控制同时实施的情况下，与所述控制联动，实施使所述驱动源的扭矩减小的联接联动扭矩降低指令。
(2)所述扭矩控制指令装置优选在所述类似有级升档控制时，根据因升档产生的惯性变化量，实施所述驱动源的惯性变化对应扭矩降低指令，使所述联接联动扭矩降低指令的扭矩减小量比所述惯性变化对应扭矩降低指令的扭矩减小量大。
(3)所述锁止控制装置优选以所述锁止离合器的输入输出转速差在规定转速差以内为条件，开始所述联接控制，并在所述联接控制中，以规定的标准增加率实施使卡合压上升的斜坡控制，以利用所述锁止控制装置进行的所述联接控制与利用所述变速控制装置进行的所述类似有级升档控制同时实施为控制条件，当所述控制条件成立时，以比所述标准增加率大的急增用增加率实施所述斜坡控制。
(4)所述锁止控制装置优选根据联接控制开始时的所述类似有级升档控制的进行状况以及所述输入输出转速差，设定急增用增加率，以使所述联接控制在所述类似有级升档控制完成之前完成。
(5)所述锁止控制装置优选在所述类似有级升档控制完成、而所述联接控制未完成的情况下，从所述急增用增加率恢复为所述标准增加率，继续进行所述联接控制。
(6)所述锁止控制装置优选根据所述锁止离合器的输出旋转增加，判定所述类似有级升档控制完成，并根据所述输入输出转速差为规定的微小转速差以上，判定所述联接控制未完成。
根据本发明，因为在使锁止离合器移向完全卡合的联接控制与类似有级升档控制同时实施的情况下，实施使驱动源的扭矩减小的指令即联接联动扭矩降低指令，所以不会由于驱动源扭矩的减少而对锁止离合器施加有多余的负载，能够使联接控制快速完成。另外，因为在类似有级升档控制中使驱动源的扭矩减小，所以很难使驾驶员感到因扭矩减小而产生的不舒适。
另外，在使锁止离合器移向完全卡合状态的联接控制中，以该联接控制与类似有级升档控制同时实施为控制条件，当该控制条件成立时，以比标准增加率大的急增用增加率实施斜坡控制，由此，能够使联接控制更快地完成，在类似有级升档控制中使联接控制容易完成。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的无级变速器及其控制装置的结构图。
图2是说明利用本发明的一个实施方式的无级变速器的控制装置进行的控制的流程图。
图3是说明利用本发明的一个实施方式的无级变速器的控制装置进行的控制的时序图。
具体实施方式
下面，参照附图，针对本发明的实施方式进行说明。
需要说明的是，如下所示的实施方式原则上只是例示，不意味着排除在如下的实施方式中未明示的各种变形及技术应用。如下的实施方式的各结构在不脱离其主旨的范围内可以进行各种变形来实施，并且能够根据需要进行取舍及适当组合。
需要说明的是，关于各转速，也记为旋转数(单位时间的旋转数)。
〔车辆的驱动系统的结构〕
首先，说明装配有本实施方式的车辆用无级变速器及其控制装置的车辆的驱动系统。
如图1所示，车辆的驱动系统具有：驱动源即发动机(内燃机)1、使发动机1的输出旋转变速的车辆用无级变速器(也简称为无级变速器)2、以及将无级变速器2的输出旋转向驱动轮9、9传递的动力传递部7。在动力传递部7装配有差动装置8。
无级变速器2作为具有与发动机1的输出轴1a连结的液力变矩器3、与液力变矩器3的输出轴3a连结的前进后退切换机构4、以及与前进后退切换机构4的输出轴4a连结的带式无级变速机构(变速器)5的无级变速器(CVT)而构成。在液力变矩器3配设有油泵6。
液力变矩器3具有：与发动机1的输出轴1a连结且与油泵6驱动连结的泵叶轮31、与前进后退切换机构4的输入侧连结的涡轮机转轮32、以及可一体地连结上述泵叶轮31和涡轮机转轮32的锁止离合器30。
前进后退切换机构4由未图示的行星齿轮机构与多个摩擦卡合主要部件41构成，根据摩擦卡合主要部件41的联接状态来切换前进与后退。
变速器5具有：与前进后退切换机构4的输出侧连结的主皮带轮51、与驱动轮9驱动连结的副皮带轮52、以及在主皮带轮51与副皮带轮52之间卷绕且进行动力传递的皮带53。
〔无级变速器的控制装置〕
为了控制无级变速器2而具有控制单元(控制装置)10。
该控制单元10读取：来自通过驾驶员的操作来选择档位的变速杆11的档位信号(下面，将档位信号分别记为P档、R档、N档、D档)、来自加速器开度传感器12的加速器开度信号(加速器开度)AP、来自检测主皮带轮51的旋转数的主皮带轮旋转数传感器13的主旋转数信号Npri、来自检测副皮带轮52的旋转数的副皮带轮旋转数传感器14的副旋转数信号Nsec、以及来自检测发动机1的旋转数的发动机旋转数传感器15的发动机旋转数信号Ne。需要说明的是，主旋转数信号Npri因为在D档的情况下，由于摩擦卡合主要部件41内的前进离合器的联接而与涡轮旋转数一致，所以，在下面也称为涡轮旋转数Nt。
控制单元10作为功能主要部件而具有控制锁止离合器30的卡合状态的锁止控制部(锁止控制装置)10A、控制变速器5的变速控制部(变速控制装置)10C、对发动机1发出关于扭矩的控制指令的扭矩控制指令部(扭矩控制指令装置)10D、以及控制前进后退切换机构4的前进后退控制部(未图示)。另外，控制单元10也具有基于副旋转数Nsec算出车速VSP的功能。此外，在控制单元10设定并存储有根据行驶状态能够实现最佳燃油经济性状态的变速图。
锁止控制部10A在车辆的行驶过程中，当关于车辆行驶状态的规定的锁止条件成立时，卡合锁止离合器30。虽然该卡合具有完全卡合(也称为联接或锁止)与滑动卡合，但本发明的控制涉及锁止离合器30的完全卡合，在联接锁止离合器30的联接控制中，通过使锁止离合器30的卡合压(在此为液压)斜坡状地(逐渐)增强直至联接的斜坡控制，能够避免联接冲击。锁止控制部10A具有设定该斜坡控制的增加率(卡合压的增加率)的增加率设定部10b。
变速控制部10C根据加速器开度AP与车速VSP，基于上述变速图设定变速器5的目标变速比(相当于后面叙述的正常变速比)。然后，基于目标变速比，通过前馈控制对各皮带轮的液压进行控制，并且根据主旋转数信号与副旋转数信号，检测实际变速比，对各皮带轮的液压进行反馈控制，以使设定的目标变速比与实际变速比一致。
在利用变速控制部10C进行的关于升档的变速模式中，除了通过加速而进行的自动升档、及通过抬脚或者松脚而进行的升档这样普通的升档模式外，还设有类似有级升档模式。上述变速模式根据发动机1的负载及发动机转速(下面也称为发动机旋转数)Ne、加速器开度AP及加速器开度变化率ΔAP、以及车速VSP等进行选择。
类似有级升档模式为模拟有级变速而使变速比步进式变化的步进变速(类似有级变速)模式，在变速杆11的附近具有选择该类似有级变速模式的开关11S。类似有级升档模式在利用开关11S选择该模式、对加速器踏板进行踩踏操作而使车辆加速的情况下，切换为变速比平滑变化的自动升档并进行实施。
扭矩控制指令部10D在实施类似有级升档时，向控制发动机的发动机控制单元1C输出指令信号，以使从发动机1输出的扭矩减小。使该扭矩减小的控制(扭矩降低控制)设有：在与锁止离合器30的联接控制同时实施类似有级升档控制的情况下与其联动而进行的第一扭矩降低控制、以及在未进行锁止离合器30的联接控制、但实施了类似有级升档控制的情况下进行的第二扭矩降低控制。扭矩控制指令部10D根据各条件，发出指令第一扭矩降低控制的第一扭矩降低指令或指令第二扭矩降低控制的第二扭矩降低指令。
〔锁止控制、类似有级升档控制、扭矩降低控制〕
下面，针对上述锁止控制(联接控制)、类似有级升档控制、扭矩降低控制更详细地进行说明。
〔锁止控制〕
虽然在车辆起步时及急加速时等不联接锁止离合器30，而是利用液力变矩器3进行动力传递，但尽可能地联接锁止离合器30可以抑制动力传递损失，提高燃油经济性。
因此，在锁止控制部10A中，当关于车辆行驶状态的规定的锁止条件成立时，使锁止离合器30为联接状态。
在联接锁止离合器30时，虽然如上所述利用使卡合压逐渐升高的斜坡控制，但当从锁止离合器30的输入输出转速差较大的状态开始斜坡控制时，难以避免联接冲击，或者在联接之前需要时间，使锁止离合器30表层的磨损发展。因此，在锁止条件中包括在开始该斜坡控制时锁止离合器30的输入输出转速差在规定转速差以内。需要说明的是，虽然规定转速差可以为恒定值，但也可以根据发动机1的输出扭矩进行变更。
在锁止控制部10A中，在利用斜坡控制的情况下，由增加率设定部10b设定卡合压的增加率。在增加率设定部10b中，选择性地设定正常(类似有级升档时以外的其它情况下)使用的正常增加率、以及实施类似有级升档时使用的比正常增加率大的急增用增加率。正常增加率是针对每个加速器开度设定的固定值，而急增用增加率不是固定值，根据联接控制开始时的类似有级升档控制的进行状况以及输入输出转速差来设定急增用增加率，以使联接控制在类似有级升档控制完成之前完成。
在实施类似有级升档时，使用比正常增加率大的急增用增加率是为了在类似有级升档完成之前的期间完成联接控制。因此，在类似有级升档开始时由正常增加率切换为急增用增加率的情况下，急增用增加率为此时的锁止离合器30的输入输出转速差越大、则越大的值。但是，因为当增加率过大时，锁止离合器30的联接冲击增大，所以该急增用增加率设有上限。
需要说明的是，锁止控制部10A在类似有级升档控制完成、而锁止离合器30的联接控制未完成的情况下，从急增用增加率恢复为正常增加率，继续进行联接控制。此时，在锁止控制部10A中，根据锁止离合器30的输出旋转增加，判定类似有级升档控制完成，并根据锁止离合器30的输入输出转速差为规定的微小转速差以上，判定锁止离合器30的联接控制未完成。
〔类似有级升档控制〕
在类似有级升档控制中，根据车速VSP与发动机1的负载，使变速比如有级变速器那样阶段性地向高速侧变化，控制使发动机1的旋转数Ne反复增加及快速减小，并增大车速。
在该类似有级升档模式中，基于由加速器开度传感器12检测出的加速器开度AP及加速器开度变化率ΔAP的状态等，反复进行变速比的保持与比较快速的阶段性升档并使车速增大。在此提及的变速比的保持，不表示完全地保持恒定的变速比，而是表示如有级变速器那样，控制变速比，使车速的上升和发动机旋转数的上升与驾驶员的感受一致。
也就是说，当利用车速VSP与加速器开度AP、根据由变速图确定的驾驶点控制变速比时，虽然变速比平滑地升档，但在类似有级升档模式中，通过使某一期间为变速比不会大幅变化的状态(不会使变速比大幅变化)，并在之后使变速比大幅变化来进行升档，从而使变速比阶段性地变化。在此，变速比不会大幅变化(或者维持)期间，是从选择了类似有级升档模式的时刻或升档结束时刻至实际主旋转数达到规定的升档开始旋转数(升档开始转速)的时刻。
〔扭矩降低控制〕
在扭矩降低控制中设有第一扭矩降低控制与第二扭矩降低控制，都在实施类似有级升档时进行。因为第一扭矩降低控制在与锁止离合器30的联接控制同时实施类似有级升档控制的情况下进行，所以也称为锁止联动扭矩降低控制。因为第二扭矩降低控制主要为了抵消伴随着升档的输入侧的惯性变化而进行，所以也称为惯性变化对应扭矩降低控制。扭矩降低的方法具有节气门开度减小、燃料喷射量减少、点火正时延迟等，但可以利用任何方法。
在第一扭矩降低控制中，以比第二扭矩降低控制的扭矩降低量大的扭矩降低量进行发动机的扭矩降低。这是因为在第一扭矩降低控制中，除了抵消伴随着升档的输入侧的惯性变化以外，还以在类似有级升档完成之前使锁止离合器30的联接快速完成为目的。
另外，上述第一扭矩降低控制、第二扭矩降低控制以预先设定的各自的减小程度周期性地实施扭矩降低，当扭矩只降低各自的规定量时，以预先设定的各自的增加程度使扭矩周期性地增加，恢复至原来的扭矩，从而结束扭矩降低控制。另外，实施上述扭矩降低控制，以在类似有级升档控制完成之前，完成扭矩降低控制。
如上所述，在利用斜坡控制进行锁止离合器30的联接控制时，当与之同时进行类似有级升档时，使用比正常增加率大的急增用增加率进行斜坡控制。当使用急增用增加率来进行斜坡控制时，施加于锁止离合器30的卡合负载增大。因此，此时，通过第一扭矩降低控制来增加扭矩降低量，由此，使发动机扭矩更降低，从而减轻锁止离合器30的负载。
〔作用及效果〕
本发明的一个实施方式的无级变速器的控制装置如上所述构成，所以，例如如图2的流程图所示实施控制。需要说明的是，图2中的F是控制标识，其在锁止离合器30的联接控制过程中为1，除此以外为0。另外，图2的流程图以规定的控制周期来实施。另外，该流程图根据来自开关11S的信号，在类似有级升档模式成立时执行。
如图2所示，首先，判定锁止离合器30是否已联接(步骤S10)。当判定锁止离合器30已联接时，将标识F设置为0(步骤S40)，进入步骤S50。
另一方面，当判定锁止离合器30未联接时，判定锁止离合器30的联接控制条件是否已成立(步骤S20)。当判定联接控制条件已成立时，将标识F设置为1(步骤S30)，进入步骤S50。另外，当判定联接控制条件未成立时，将标识F设置为0(步骤S40)，进入步骤S50。
在步骤S50中，根据车辆的行驶状态〔车速VSP与发动机1的负载(例如加速器开度AP)〕判定实施类似有级升档的状态(下面称为类似有级升档条件)是否已成立。当判定类似有级升档条件已成立时，判定标识F是否为1(步骤S60)。
在判定标识F为1时，实施扭矩降低量较大的第一扭矩降低控制(步骤S70)。此外，根据类似有级升档控制的进行状况与输入输出转速差的减小状况，设定急增用增加率(步骤S80)，利用该急增用增加率，使锁止离合器30的卡合压上升，实施使锁止离合器30联接的锁止控制(联接控制)(步骤S90)。然后，实施类似有级升档控制(步骤S100)。此外，判定锁止控制是否已完成(步骤S150)，在已完成的情况下，将标识F设置为0(步骤S160)。
这样，实施扭矩降低量较大的第一扭矩降低控制，并且利用急增用增加率使卡合压上升，来使锁止离合器30联接，由此，能够抑制锁止离合器30的卡合负载的增大，并在类似有级升档控制完成之前，快速完成锁止离合器30的联接。在类似有级升档过程中，即使实施扭矩降低量较大的第一扭矩降低控制，另外，即使立即联接锁止离合器30，也很难使驾驶员感到不舒适，所以不会有损驾驶感受，能够快速联接锁止离合器30。
当在步骤S60中判定标识F不是1时，实施扭矩降低量较小的第二扭矩降低控制(步骤S110)。
当在步骤S50中判定类似有级升档条件未成立时，判定标识F是否为1(步骤S120)。
当判定标识F为1时，设定正常增加率(步骤S130)，利用该正常增加率，使锁止离合器30的卡合压上升，实施使锁止离合器30联接的锁止控制(联接控制)(步骤S140)。此外，在判定锁止控制是否完成(步骤S150)、且已完成的情况下，将标识F重置为0(步骤S160)。
当在步骤S120中判定标识F不是1时，不实施扭矩降低控制、锁止控制、以及类似有级升档控制的任一控制。
需要说明的是，当类似有级升档在锁止控制完成之前完成时，因为类似有级升档条件不成立，所以从步骤S50进入步骤S120，利用正常增加率实施锁止控制(步骤S120～S140)。
接着，参照图3的时序图，说明利用本控制装置进行的控制的具体例。需要说明的是，该图3所示的例子是在车辆起步并加速的情况下的例子。需要说明的是，在图3中，实线表示应用了本控制的情况，虚线表示未应用本控制的比较例。另外，LU为锁止的缩略语，LU指示压为控制指令值，为替代锁止液压(卡合压)的值。
如图3所示，当在时刻t1踩踏加速器踏板时，发动机扭矩上升，在之后的时刻t2，发动机旋转上升，且与之对应，液力变矩器3的涡轮旋转上升，车辆起步。
当在时刻t3锁止条件成立时，锁止液压(卡合压)上升，使锁止液压(卡合压)以正常增加率增加。由此，锁止离合器30开始滑动卡合，锁止离合器30的离合器扭矩逐渐增加。
当在之后的时刻t4，车辆的行驶状态为执行类似有级升档控制的状态时，开始类似有级升档控制，变速比步进式减小。
在该时刻t4，与之同时开始第一扭矩降低控制。另外同时将锁止液压(卡合压)的增加率由正常增加率切换为比其大的急增用增加率。
由此，在时刻t4以后，如实线所示，在时刻t5锁止离合器30为完全卡合状态(联接状态)，在之后的时刻t6类似有级升档控制完成。
需要说明的是，如上所述，急增用增加率根据类似有级升档控制的进行状况与输入输出转速差的减小状况而变化。
另一方面，在时刻t4以后，如虚线所示，实施扭矩降低量较小的第二扭矩降低控制，在使锁止液压(卡合压)的增加率仍然为正常增加率的情况下，发动机旋转数的降低也需要时间，且锁止液压(卡合压)的增加也需要时间，在时刻t6，即使类似有级升档控制完成，锁止离合器30的完全卡合(联接)也未完成。
如上所述，根据本控制装置，在锁止离合器的联接控制与类似有级升档控制同时实施的情况下，实施扭矩降低量较大的第一扭矩降低指令，所以能够在类似有级升档控制完成之前完成锁止离合器的联接，不会使驾驶员感到不舒适，也不会有损驾驶感受，能够联接锁止离合器30。
特别是因为以锁止离合器的联接控制与类似有级升档控制同时实施为控制条件，当该控制条件成立时，以比标准增加率大的急增用增加率来实施斜坡控制，所以能够使联接控制更快地完成，并在类似有级升档控制中使联接控制容易完成。
锁止控制因为以锁止离合器30的输入输出转速差在规定转速差以内为条件进行实施，所以能够减轻施加于锁止离合器30的卡合上的负担。
另外，因为根据联接控制开始时的类似有级升档控制的进行状况与输入输出转速差的减小状况来设定急增用增加率，所以能够抑制锁止离合器30的卡合压的增加，并且在类似有级升档完成之前使锁止离合器30的联接完成。特别是当能够使类似有级升档的完成与锁止离合器30的联接完成同步地进行控制时，能够很难使驾驶员感到不舒适。
另外，在类似有级升档控制完成、而联接控制未完成的情况下，通过从急增用增加率恢复为标准增加率来继续进行联接控制，能够抑制锁止离合器30的联接冲击及卡合负担的增加。在该情况下，至少在下一次的类似有级升档控制(例如当本次为从1档向2档的类似有级升档控制时，则下一次为2档向3档的类似有级升档控制)中可以完成联接控制。
〔其它〕
上面，虽然说明了实施方式，但本发明可以在不脱离其主旨的范围内使上述实施方式适当变形来实施。
例如，在上述实施方式中，虽然作为驱动源而例示了发动机1，但例如也可以将电动马达(电动机)作为驱动源。
另外，在上述实施方式中，虽然针对锁止离合器的联接控制与类似有级升档控制同时实施的情况进行了说明，但所谓的同时，也可以是两个控制、即锁止离合器的联接控制与类似有级升档控制在各控制的从开始至结束不完全一致，例如，也可以是两个控制的一部分在时间上重合。
此外，在上述实施方式中，虽然急增用增加率根据联接控制开始时的类似有级升档控制的进行状况与输入输出转速差的减小状况进行设定，但急增用增加率只要比正常增加率大就具有效果，例如，也可以使急增用增加率为比针对每个加速器开度设定的正常增加率大的固定值。