JP2001132834A

JP2001132834A - 無段変速機の変速制御装置

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Publication number: JP2001132834A
Application number: JP31469099A
Authority: JP
Inventors: Satoru Takizawa; 哲滝沢; Masahito Koga; 雅人古閑; Masatoshi Akanuma; 正俊赤沼; Mitsuru Watanabe; 充渡辺; Shigeki Shimanaka; 茂樹島中; Hiroyasu Tanaka; 寛泰田中; Junya Takayama; 潤也高山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2001-05-18
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: JP3659093B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アクセルペダルを踏み込んで加速する際の車
外騒音を抑制しながらも、運転者に違和感を与えること
のないように加速を行う。【解決手段】到達変速比と目標変速比の偏差を演算す
る変速比偏差演算手段を備え、車速が予め設定した高速
域にあり、変速比の偏差が予め設定した値を超え、か
つ、変速比の変化が大側となるダウンシフトのときに
は、変速速度を通常変速時よりも遅く設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両などに採用さ
れる無段変速機の変速制御装置の改良に関し、特に、キ
ックダウン加速や踏み増し加速などのダウンシフト時
に、車外の騒音を抑制するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の無段変速機では、キックダウン加
速やアクセルペダルを踏み込んで加速する際には、変速
比がＬｏ側（大側）へダウンシフトして入力軸回転数が
上昇して車外の騒音が増大するが、このダウンシフト時
の騒音を抑制するものとして、特開平１０−９３７９号
公報、特開平９−２４２８５４号公報、特許第２７４１
０３２号公報などが知られている。

【０００３】これらは、キックダウン加速時や踏み増し
加速時等の際に、入力軸回転数の上限値を規制したり変
速速度を遅くすることにより、車外の騒音が急増するの
を防いでいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、運転者が迅速な加速を要求してアクセルペダ
ルを踏み込んでいるのに対し、変速速度を遅くしたり、
目標入力軸回転数の上限を抑制するため、運転者の要求
に応じた加速を得ることができず、違和感を与える場合
があった。

【０００５】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、アクセルペダルを踏み込んで加速する際の
車外騒音を抑制しながらも、運転者に違和感を与えるこ
とのないように加速を行うことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、車両の運
転状態に応じて無段変速機の到達変速比を演算する到達
変速比演算手段と、車両の運転状態に応じて変速速度を
決定する変速速度決定手段と、この変速速度に基づいて
目標変速比を演算する手段と、この目標変速比に実際の
変速比が一致するように変速比を制御する変速制御手段
とを備えた無段変速機の変速制御装置において、前記変
速速度決定手段は、車速を検出する車速検出手段と、前
記到達変速比と目標変速比の偏差を演算する変速比偏差
演算手段を備え、車速が予め設定した高速域にあり、前
記変速比の偏差が予め設定した値を超え、かつ、変速比
の変化が大側のときには、変速速度を通常変速時よりも
遅く設定する。

【０００７】また、第２の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記変速速度決定手段は、時定数に応じて変速速
度を決定する時定数設定手段と、車速が予め設定した高
速域にあり、前記変速比の偏差が予め設定した値を超
え、かつ、変速比の変化が大側のときには、変速速度が
通常変速時よりも遅くなるように前記時定数を補正する
時定数補正手段とを有する。

【０００８】また、第３の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記時定数設定手段は、運転状態に応じて前記時
定数を変更する。

【０００９】

【発明の効果】したがって、第１の発明は、車速が高速
域にあるとき、変速比の偏差が所定値を超えて変速比が
大側となるダウンシフトを行うときには、変速速度が遅
く設定され、緩やかに目標変速比が変化し、エンジン回
転数が急激に上昇するのを防いで、車外騒音の抑制を図
ることができる一方、車速が低速域の場合では、変速比
の偏差に係わらず、運転者の意図に応じたダウンシフト
を行って加速することができ、高速域のダウンシフトで
は車外騒音の抑制を行いながらも、低車速域では、運転
者の意図に応じた加速を行うことが可能となって、前記
従来例に比して、運転者に与える違和感を低減できる。

【００１０】また、第２ないし第３の発明は、時定数に
応じて変速速度を決定するようにしたため、運転状態に
応じた時定数により目標変速比を滑らかに変化させるこ
とができ、高速域のダウシフトでは、時定数を補正する
ことで容易に変速速度の変更を行うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１２】図１は、シングルキャビティのトロイダル
型無段変速機へ本発明を適用した場合の一例を示してお
り、トロイダル型無段変速機１０にはロックアップクラ
ッチＬ／Ｕを備えたトルクコンバータ１１を介してエン
ジン１が連結され、変速制御コントローラ２の指令値Ａ
ＳＴＰに応動するアクチュエータとしてのステップモー
タ３が、図示しない変速制御弁等の油圧制御装置を介し
て変速比を連続的に制御するものである。

【００１３】変速制御コントローラ２は、運転者のアク
セルペダル（図示せず）操作に応じたアクセル踏み込み
量ＡＰＳをアクセル開度センサ５から、運転者のシフト
操作に応じた運転モードＭＯＤＥをセレクトスイッチ９
から、エンジン回転数Ｎｅをクランク角センサ８からそ
れぞれ読み込むとともに、トロイダル型無段変速機１０
の入力軸回転センサ６が検出した入力軸回転数Ｎｔと、
出力軸回転センサ７が検出した出力軸回転数Ｎｏ及び車
速センサ７が検出した車速ＶＳＰをそれぞれ読み込ん
で、運転状態に応じた到達変速比ＤＲａｔｉｏを、目標
変速比Ｒａｔｉｏ０との偏差に応じた時定数によって滑
らかに変化させるものである。

【００１４】さらに、変速制御コントローラ２は、通常
の走行に用いる自動変速モードであるＤレンジに加え
て、運転者のシフト操作に応じた変速段を任意に変更可
能なマニュアルモードを備えており、自動変速モードで
は運転状態に応じた変速比となるように制御する一方、
マニュアルモードでは、運転者が設定した変速段となる
ように変速比を制御する。

【００１５】このため、変速制御コントローラ２は、シ
フトレバー１８に応動するセレクトスイッチ９から、運
転者が設定した運転モードＭＯＤＥを読み込んで、運転
モードＭＯＤＥが図中「Ｄ」レンジまたは「Ｒ」レンジ
にある場合は、自動変速モードと判定して、アクセル開
度センサ５が検出したアクセルペダル操作量ＡＰＳと、
車速センサ７が検出した車速ＶＳＰに基づいて、所定の
変速比、例えば、図５の変速マップに従って無段変速機
１０の変速比を変更する。

【００１６】一方、シフトレバー１８が、図１の
「＋」、「−」で示したマニュアルスイッチ３０側へ操
作されている場合、変速制御コントローラ２はマニュア
ルモードと判定して、シフトレバー１８がマニュアルス
イッチ３０の「＋」へ操作されるとアップシフトを指令
する一方、同じく「−」へ操作されるとダウンシフトを
指令して、予め設定した変速段に順次設定する。この場
合のシフト操作は、いわゆるシーケンシャルシフトと呼
ばれており、例えば、１速から３速へアップシフトする
場合、シフトレバー１８を２回「＋」側へ操作して、一
旦２速へシフトした後に、３速へシフトされることにな
る。

【００１７】変速制御コントローラ２は、マイクロコン
ピュータを主体に構成されており、自動変速モードのＤ
レンジでは、車速ＶＳＰとアクセル踏み込み量ＡＰＳに
基づいて、最終的な目標値である到達変速比ＤＲａｔｉ
ｏを求める。

【００１８】次に、運転モードＭＯＤＥと運転状態に応
じた時定数ＴｇＴＭ１、ＴｇＴＭ２を求めてから、これ
ら時定数ＴｇＴＭ１、２を一次遅れの時定数として、所
定の制御周期毎の目標値である目標変速比Ｒａｔｉｏ０
を演算する。

【００１９】このとき、車速ＶＳＰが、予め設定した所
定値ＶＳＰＮＭＩＮを超える高速域で、アクセルペダル
を踏み込んで加速を行う踏み増し変速や、キックダウン
変速などのダウンシフトが行われ、このダウンシフトに
よる変速比の偏差が所定値ＥｉｐＮＭＩＤを超えている
ときにのみ、時定数の補正を行って車外騒音を抑制す
る。

【００２０】そして、この目標変速比Ｒａｔｉｏ０と実
変速比ＲＡＴＩＯの偏差に基づいて、ＰＩＤ制御等のフ
ィードバック制御によってステップモータ３の制御量Ａ
ＳＴＰを演算するとともに指令して、変速制御を行うも
のである。

【００２１】上記変速制御を、図２、図３のフローチャ
ートに示し、以下に詳述する。なお、これらのフローチ
ャートは、所定時間毎、例えば１０msec毎に、それぞれ
実行されるもので、図２は変速制御のメインルーチン
を、図３は時定数演算のサブルーチンを示す。

【００２２】まず、図２のステップＳ１では、アクセル
踏み込み量ＡＰＳ、エンジン回転数Ｎｅ、入力軸回転数
Ｎｔ、出力軸回転数Ｎｏ、車速ＶＳＰ及び運転モードＭ
ＯＤＥを上記各センサの出力を読み込む。

【００２３】次に、ステップＳ２では、車速ＶＳＰとア
クセル踏み込み量ＡＰＳ及び運転モードＭＯＤＥに基づ
いて、図５に示す変速マップから、エンジン回転数Ｎｅ
の目標値である目標入力軸回転数ＤｓｒＲＥＶを求め
る。

【００２４】ステップＳ３では、入力軸回転数Ｎｔと出
力軸回転数Ｎｏの比を実変速比ＲＡＴＩＯとして求め、
ステップＳ４では、目標入力軸回転数ＤｓｒＲＥＶを出
力軸回転数Ｎｏで除して到達変速比ＤＲａｔｉｏを求め
る。

【００２５】そして、ステップＳ５では、後述する図３
のフローチャートのように、運転モードＭＯＤＥと運転
状態に基づいて、運転状態に応じた時定数ＴｇＴＭ１、
ＴｇＴＭ２を演算する。

【００２６】ステップＳ６では、このステップＳ５で求
めた時定数ＴｇＴＭ１と、上記ステップＳ４で求めた到
達変速比ＤＲａｔｉｏから中間変速比ＬｆｓｔＲＴＯ
を、次式により演算する。

【００２７】

【数１】ただし、上記ＬｆｓｔＲＴＯ_-1は、中間変速比の前回値
である。

【００２８】さらに、この中間変速比ＬｆｓｔＲＴＯと
上記ステップＳ５で求めた時定数ＴｇＴＭ２から、一次
遅れの目標変速比Ｒａｔｉｏ０を、次式により演算す
る。

【００２９】

【数２】ただし、Ｒａｔｉｏ０_-1は、目標変速比の前回値であ
る。

【００３０】こうして目標変速比Ｒａｔｉｏ０を求めた
後には、ステップＳ７で、実変速比ＲＡＴＩＯと目標変
速比Ｒａｔｉｏ０の偏差に応じたフィードバック制御量
ＦＢｒｔｏを求めて、ステップＳ８では、フィードバッ
ク制御量ＦＢｒｔｏと目標変速比Ｒａｔｉｏ０の和から
指令変速比ＤｓｒＲＴＯを演算する。

【００３１】そして、ステップＳ９では、予め設定した
マップから、指令変速比ＤｓｒＲＴＯに応じたステップ
モータ３の制御量ＡＳＴＰを演算して、ステップＳ１０
で、ステップモータ３を駆動して変速比の制御を行う。

【００３２】次に、上記ステップＳ５で行われる、時定
数ＴｇＴＭ１、ＴｇＴＭ２の演算について、図３のフロ
ーチャートを参照しながら説明する。

【００３３】まず、ステップＳ１１では、セレクトスイ
ッチ９が検出した運転モードＭＯＤＥを読み込んでか
ら、ステップＳ１２で、アクセルペダル操作量ＡＰＳに
応じて予め設定された基本時定数ｔｇｔｍ１及びｔｇｔ
ｍ２を演算する。

【００３４】ステップＳ１３では、上記ステップＳ４で
求めた到達変速比ＤＲａｔｉｏと、前回の目標変速比Ｒ
ａｔｉｏ０_-1の差の絶対値に応じて、変速比偏差の絶対
値ＡｂｓＥｉｐ（以下、単に変速比偏差という）を求め
る。

【００３５】次に、ステップＳ１４では、変速比偏差の
大きさと変速方向から、変速の種別を検出する。変速種
別は、アクセルペダルを踏み込んで加速するものを踏み
増しダウンシフト、アクセルペダルを全開位置まで踏み
込んで加速するものをキックダウン、また、アクセルペ
ダルを解放してアップシフトする場合を足離しアップシ
フトというように、変速の種類を判定する。

【００３６】なお、変速方向は、ＤＲａｔｉｏ−Ｒａｔ
ｉｏ０_-1が正であればダウンシフト（変速比が大側に変
化）であり、負であればアップシフト（変速比が小側に
変化）となる。

【００３７】そして、ステップＳ１５では、運転モード
ＭＯＤＥがＤレンジであるか否かを判定し、Ｄレンジで
あればステップＳ１６へ進む一方、Ｄレンジ以外の場合
には、ステップＳ２１の処理へ進んで、通常の変速制御
または変速比の保持を行う。

【００３８】ステップＳ１６では、マニュアルモードと
なっているか否かを判定し、マニュアルモードでない自
動変速モードであれば、ステップＳ１７へ進む一方、マ
ニュアルモードであれば、通常変速時と同一の時定数で
変速を行うので、ステップＳ２１へ進む。

【００３９】Ｄレンジかつ自動変速モードと判定された
ステップＳ１７では、上記ステップＳ１４で検出した変
速の種別が、踏み増しダウンシフトまたはキックダウン
変速であるかを判定し、これらダウンシフトであればス
テップＳ１８へ進む一方、そうでない場合には、ステッ
プＳ２１へ進む。

【００４０】次に、ステップＳ１８では、現在の車速Ｖ
ＳＰが、予め設定した所定値ＶＳＰＮＭＩＮを超える高
速走行中であるか否かを判定し、車速ＶＳＰが高速域に
あればステップＳ１９へ進む一方、そうでない場合には
ステップＳ２１へ進む。

【００４１】高速走行中に踏み増しダウンシフトを行う
ステップＳ１９では、上記ステップＳ１３で求めた変速
比偏差ＡｂｓＥｉｐが、予め設定した偏差ＥｉｐＮＭＩ
Ｄ以上であるかを判定し、変速比偏差ＡｂｓＥｉｐが所
定値を以上となって大きい場合には、ステップＳ２０へ
進んで、時定数を補正してダウンシフト時の車外騒音を
抑制するため、時定数を演算するための係数Ｋｓを、予
め設定した値ＫＳＮＯＩＳ２に設定してから、ステップ
Ｓ２３の時定数演算へ進む。

【００４２】なお、係数ＫＳＮＯＩＳ２は、時定数を通
常変速時よりも大きく設定して、変速速度が遅くなるよ
うに予め設定されたものである。

【００４３】一方、自動変速モードの高速走行中で踏み
増しダウンシフトが行われても、変速比偏差ＡｂｓＥｉ
ｐが所定値ＥｉｐＮＭＩＤ未満となる場合では、通常の
変速制御を行うため、ステップＳ２１へ進む。

【００４４】通常の時定数で変速制御を行うステップＳ
２１では、変速比偏差ＡｂｓＥｉｐが予め設定した微少
値ＥｉｐＮＭＩＮ未満であるか否かを判定し、微小値Ｅ
ｉｐＮＭＩＮ以上であれば、通常の変速制御を行うた
め、時定数を求める係数Ｋｓに、通常の値であるＫＳＮ
ＯＩＳ１を設定する。なお、通常変速用の係数ＫＳＮＯ
ＩＳ１と、車外騒音抑制用の係数ＫＳＮＯＩＳ２との関
係は、ＫＳＮＯＩＳ２＞ＫＳＮＯＩＳ１に設定される。

【００４５】一方、変速比偏差ＡｂｓＥｉｐが、予め設
定した微少値ＥｉｐＮＭＩＮ未満である場合には、変速
比を保持するため、そのまま処理を終了する。なお、変
速比偏差ＡｂｓＥｉｐを判定する上記所定値ＥｉｐＮＭ
ＩＤとＥｉｐＮＭＩＮの関係は、ＥｉｐＮＭＩＮ＜＜ＥｉｐＮＭＩＤである。

【００４６】こうして、変速比偏差ＡｂｓＥｉｐが、予
め設定した微少値ＥｉｐＮＭＩＮ以上となって変速を行
う場合では、ステップＳ２０またはＳ２２で、時定数を
求める係数Ｋｓを、車外騒音抑制用のＫＳＮＯＩＳ２ま
たは通常の変速制御用のＫＳＮＯＩＳ１のいずれか一方
に設定されて、ステップＳ２３で変速速度を決定する時
定数ＴｇＴＭ１、ＴｇＴＭ２の演算を次のように行う。

【００４７】

【数３】なお、Ｋ０、Ｋ２は、予め設定された定数である。

【００４８】したがって、Ｄレンジかつ自動変速モード
で、高速走行中に偏差ＡｂｓＥｉｐが所定値ＥｉｐＮＭ
ＩＤ以上の踏み増しダウンシフトやキックダウン変速を
行うと、時定数ＴｇＴＭ１が通常変速時よりも大きく設
定されて、変速速度が遅くなり、図４の実線で示すよう
に、緩やかに目標変速比Ｒａｔｉｏ０が変化し、目標入
力軸回転数ＤｓｒＲＥＶが急激に上昇するのを防いで、
車外騒音の抑制を図ることができる。

【００４９】一方、Ｄレンジであっても、低車速時やマ
ニュアルモードの場合では、変速比偏差ＡｂｓＥｉｐが
大きくても、通常の変速速度（ＫＳＮＯＩＳ１に応じた
時定数）で、図４の破線に示すように、迅速に目標入力
軸回転数ＤｓｒＲＥＶを上昇させて目標変速比をＬｏ側
に変化させ、運転者の意図に応じた加速を行うことがで
きる。

【００５０】ここで、図５の変速マップに示すように、
例えば、図中Ｖ２等の高速域ではアクセル操作量ＡＰＳ
が０のときでも、目標入力軸回転数ＤｓｒＲＥＶは高
く、さらにアクセル操作量ＡＰＳが全開（＝８／８）に
近づくにつれて、目標入力軸回転数ＤｓｒＲＥＶも上限
値となるため、車外の騒音が容易に増大してしまう。ま
た、このＶ２でアクセルペダルの解放状態からキックダ
ウン変速を行うと、変速比偏差ＡｂｓＥｉｐが大きく、
かつ、高車速であるが故に目標入力軸回転数の上昇分も
図中αとなって、エンジン回転数Ｎｅの変動が非常に大
きくなる。

【００５１】一方、図中Ｖ１等の低車速時では、アクセ
ルペダルの解放状態からキックダウン変速を行うと、変
速比偏差ＡｂｓＥｉｐは大きいが、車速ＶＳＰが低いた
め、目標入力軸回転数ＤｓｒＲＥＶは上記高速域に比し
て十分小さく、また、目標入力軸回転数ＤｓｒＲＥＶの
上昇分βも、上記高速域の上昇分αに比して小さい。

【００５２】このため、低車速域では、運転者の意図に
応じてダウンシフトを行っても、車外騒音の増大は、高
速域に比して小さくなり、高速時のダウンシフトで、変
速比偏差ＡｂｓＥｉｐが大きいときのみ、時定数を変更
して変速速度を遅くすることで、車外騒音の抑制を行い
ながら、低車速域では、運転者の意図に応じた加速を行
うことが可能となって、前記従来例に比して、運転者に
与える違和感を低減できるのである。

【００５３】また、Ｄレンジであっても、マニュアルモ
ードの場合では、予め設定した変速段（変速比の所定
値）へ迅速に移行する必要があるため、上記車外騒音抑
制制御は行わず、運転者のシフト操作に応じて変速を行
うことができる。

【００５４】なお、上記実施形態では、運転状態に応じ
た時定数ＴｇＴＭ１、ＴｇＴＭ２の演算を、到達変速比
ＤＲａｔｉｏと目標変速比Ｒａｔｉｏ０の偏差に基づい
て行ったが、到達変速比ＤＲａｔｉｏと実変速比ＲＡＴ
ＩＯの偏差に基づいて演算しても良い。

【００５５】また、上記実施形態では、無段変速機１０
として、トロイダル型を示したが、Ｖベルト式などで構
成しても良い。

【００５６】また、上記実施形態では、時定数を演算す
る係数Ｋ０、Ｋ２を定数としたが、運転状態に応じて変
化させても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示し、無段変速機の変速
制御装置の概略構成図。

【図２】変速制御の一例を示すフローチャートで、変速
制御のメインルーチンを示す。

【図３】同じく、時定数演算のメインルーチンを示す。

【図４】作用を示す説明図で、アクセルペダルを解放状
態から全開位置まで踏み込んだときの目標入力軸回転数
と時間の関係を示し、図中実線が高速域を、図中破線が
低速域を示す。

【図５】車速とアクセル踏み込み量に応じた目標入力軸
回転数を示すマップである。

【符号の説明】

２変速制御コントローラ３ステップモータ５アクセル開度センサ６入力軸回転センサ７出力軸回転センサ８クランク角センサ９セレクトスイッチ１０無段変速機

フロントページの続き (72)発明者赤沼正俊神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者渡辺充神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者島中茂樹神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者田中寛泰神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者高山潤也神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3J052 AA04 CA22 FB31 GC03 GC43 GC44 GC46 GC72 HA13 KA01 KA09 LA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の運転状態に応じて無段変速機の到達
変速比を演算する到達変速比演算手段と、車両の運転状態に応じて変速速度を決定する変速速度決
定手段と、この変速速度に基づいて目標変速比を演算する手段と、この目標変速比に実際の変速比が一致するように変速比
を制御する変速制御手段とを備えた無段変速機の変速制
御装置において、前記変速速度決定手段は、車速を検出する車速検出手段と、前記到達変速比と目標変速比の偏差を演算する変速比偏
差演算手段を備え、車速が予め設定した高速域にあり、前記変速比の偏差が
予め設定した値を超え、かつ、変速比の変化が大側のと
きには、変速速度を通常変速時よりも遅く設定すること
を特徴とする無段変速機の変速制御装置。
【請求項２】前記変速速度決定手段は、時定数に応じて
変速速度を決定する時定数設定手段と、車速が予め設定
した高速域にあり、前記変速比の偏差が予め設定した値
を超え、かつ、変速比の変化が大側のときには、変速速
度が通常変速時よりも遅くなるように前記時定数を補正
する時定数補正手段とを有することを特徴とする請求項
１に記載の無段変速機の変速制御装置。
【請求項３】前記時定数設定手段は、運転状態に応じて
前記時定数を変更することを特徴とする請求項１に記載
の無段変速機の変速制御装置。