JP2004100905A

JP2004100905A - 無段変速機の制御装置

Info

Publication number: JP2004100905A
Application number: JP2002266615A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Ajimoto; 鯵本　恵介
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】車両の登降坂路走行時における走行性を向上することにある。
【解決手段】この無段変速機はプライマリプーリとセカンダリプーリとこれらに掛け渡されるベルトとを有し、それぞれのプーリ溝幅を変化させることにより変速比が無段階に制御される。車両が登降坂路を走行する際には、平坦路の走行時よりも変速比はダウンシフト側に制御すべく、車両の走行抵抗に基づいて勾配抵抗値を算出し、勾配抵抗値を平滑化した平滑勾配抵抗値に基づいて路面勾配値が算出される。この平滑勾配抵抗値は走行状態に応じて変化する加重値を用いて演算される。このようにして求められた路面勾配値により変速比が制御される。走行状態としては車速、スロットル開度、エンジン回転数および路面勾配がパラメータとして設定される。
【選択図】　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無段変速機の制御装置に関し、特に、登坂路もしくは降坂路走行時における無段変速機の制御に適用して有効なものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の動力伝達系に適用される無段変速機（ＣＶＴ）には、ベルト式無段変速機やトロイダル式無段変速機等があり、いずれの場合においてもその変速比は走行状態に応じて自動的に制御されるようになっている。
【０００３】
ベルト式無段変速機は、入力軸に設けられる入力側のプライマリプーリと、出力軸に設けられる出力側のセカンダリプーリと、これらのプーリに掛け渡されるベルトやチェーンなどの動力伝達要素とを有しており、それぞれのプーリの溝幅を変化させて動力伝達要素の巻き付け径を変化させることによって、変速比を無段階に変化させて入力軸の回転を出力軸に伝達するようになっている。
【０００４】
このようなベルト式無段変速機にあっては、スロットル開度と車速あるいはエンジン回転数などの運転状態を示すパラメータに基づいて変速比を自動的に制御するようにしている。つまり、パラメータに基づいて基本変速特性マップを参照して目標プライマリプーリ回転数を設定し、実プライマリプーリ回転数をこの目標プライマリプーリ回転数に収束させるようにそれぞれのプーリのプーリ溝幅を変化させて変速比を設定するようになっている。
【０００５】
基本変速特性マップは、車両が標準重量で平地平坦路を最適に走行できるように、予め実験などから求めて設定されている場合が多い。したがって、登坂路走行時に上記基本変速特性マップに基づいて変速比を設定した場合には、トルク不足が生じて運転者に違和感を与えてしまう。また、降坂路走行時には、最適なエンジンブレーキ力を得ることができず、同様に違和感を与えてしまう。
【０００６】
そこで、たとえば、特許文献１に示される無段変速機では、車両走行時に走行抵抗を算出し、平坦路走行時の走行抵抗に対する走行抵抗増加量を算出するようにしている。この走行抵抗増加量により車両が登坂路を走行しているか降坂路を走行しているかを判定するとともに、走行抵抗増加量に基づいて勾配を算出し、勾配に応じて変速特性をダウンシフト側に制御するようにしている。勾配を算出する際には、まず、走行抵抗増加量から登降坂路走行による勾配抵抗値を算出し、求められた勾配抵抗値に基づいて路面勾配値を算出するようにしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１８２６６５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、路面勾配値を算出する際の元になる勾配抵抗値には車両加速度要素が含まれているので、路面の平坦度合いや駆動系のガタによって実際の路面とは異なる微小な振動に起因する要素が路面勾配値に重畳されることがある。そこで、最終的な路面勾配値を算出する際には、路面勾配値の算出に影響を与えることになる不要な振動を低減するために、勾配抵抗値に対して加重平均処理を行って勾配抵抗値の平滑化を行っており、加重平均処理の演算は一定の加重値に基づいて行われている。
【０００９】
この加重平均処理は所定の時間毎に行うようにしており、ある走行状態で平滑具合を決定したとしても、その平滑後の勾配抵抗値は時間の経過とともに他の走行状態では成立しなくなる場合がある。そこで、余裕を見込んで加重値を大きく設定すると路面勾配値自体の応答速度が低下し、加重値を小さく設定すると車体に加わる微小振動の影響が強くなってしまい、運転者は違和感を持つおそれがある。
【００１０】
本発明の目的は車両の登降坂路走行時における走行性を向上することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速機の制御装置は、エンジンにより駆動される入力側回転体の回転を動力伝達要素を介して無段階に変化させて出力側回転体に伝達する無段変速機の制御装置であって、車両の速度を検出する車速検出手段と、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサと、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、車両の走行抵抗に基づいて勾配抵抗値を算出する勾配抵抗値演算手段と、車両の走行状態に応じて変化する加重値と前記勾配抵抗値とにより勾配抵抗値を平滑化した平滑勾配抵抗値を演算する平滑勾配抵抗値演算手段と、前記平滑勾配抵抗値に基づいて路面勾配値を算出する路面勾配値演算手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の無段変速機の制御装置は、前記加重値を路面の勾配と車速とに応じて変化させることを特徴とし、前記加重値をスロットル開度と車速とに応じて変化させることを特徴とし、前記加重値をスロットル開度とエンジン回転数とに応じて変化させることを特徴とし、前記加重値を車速に応じて変化させることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、車両が登降坂路を走行する際ときに変速比を制御する際に、走行抵抗増加量から勾配抵抗値を算出し、勾配抵抗値を加重平均して求められた平滑勾配抵抗値から路面勾配を算出し、路面勾配に応じて変速特性を平坦路の走行時よりもダウンシフト側に変化させており、平滑勾配抵抗値を算出する際における加重値を車両の走行状態に応じて変化させるようにしている。これにより、車両に加わる微小振動などの影響を排除しつつ、変速制御の応答性を向上させることができる。加重値を変化させる走行条件としては、車速、路面の勾配、スロットル開度およびエンジン回転数が使用される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は無段変速機の一例としてのベルト式無段変速機の駆動系を示す概略図であり、この無段変速機はエンジン１のクランク軸２の回転がトルクコンバータ３と前後進切換装置４を介して伝達される駆動側のプライマリ軸５と、これと平行となった被駆動側のセカンダリ軸６とを有している。
【００１５】
プライマリ軸５には入力側回転体としてのプライマリプーリ７が設けられており、このプライマリプーリ７はプライマリ軸５に一体となった固定プーリ７ａと、これに対向してプライマリ軸５にボールスプラインなどにより軸方向に摺動自在に装着される可動プーリ７ｂとを有し、プーリのコーン面間隔つまりプーリ溝幅が可変となっている。セカンダリ軸６には出力側回転体としてのセカンダリプーリ８が設けられており、このセカンダリプーリ８はセカンダリ軸６に一体となった固定プーリ８ａと、これに対向してセカンダリ軸６に可動プーリ７ｂと同様にして軸方向に摺動自在に装着される可動プーリ８ｂとを有し、プーリ溝幅が可変となっている。
【００１６】
プライマリプーリ７とセカンダリプーリ８との間には動力伝達要素としてのベルト９が掛け渡されており、両方のプーリ７，８の溝幅を変化させてそれぞれのプーリに対するベルト９の巻き付け径の比率を変化させることにより、プライマリ軸５の回転がセカンダリ軸６に無段階に変速されて伝達されることになる。駆動ベルト９のプライマリプーリ７に対する巻き付け径をＲｐとし、セカンダリプーリ８に対する巻き付け径をＲｓとすると、変速比つまりプーリ比ｉはｉ＝Ｒｓ／Ｒｐとなる。
【００１７】
セカンダリ軸６の回転は減速歯車およびディファレンシャル装置１０を有する歯車列を介して駆動輪１１ａ，１１ｂに伝達されるようになっており、前輪駆動の場合には駆動輪１１ａ，１１ｂは前輪となる。
【００１８】
プライマリプーリ７の溝幅を変化させるために、プライマリ軸５にはプランジャ１２が固定され、このプランジャ１２の外周面に摺動自在に接触するプライマリシリンダ１３が可動プーリ７ｂに固定されており、プランジャ１２とプライマリシリンダ１３とにより駆動油室１４が形成されている。一方、セカンダリプーリ８の溝幅を変化させるために、セカンダリ軸６にはプランジャ１５が固定され、このプランジャ１５の外周面に摺動自在に接触するセカンダリシリンダ１６が可動プーリ８ｂに固定されており、プランジャ１５とセカンダリシリンダ１６とにより駆動油室１７が形成されている。それぞれの溝幅は、プライマリ側の駆動油室１４に導入されるプライマリ圧Ｐｐと、セカンダリ側の駆動油室１７に導入されるセカンダリ圧Ｐｓとを調整することにより設定される。
【００１９】
トルクコンバータ３はクランク軸２に連結されたポンプ側シェル１８と、トルクコンバータ出力軸１９に連結されたタービンランナー２０とを有し、トルクコンバータ出力軸１９にはポンプ側シェル１８に固定されたフロントカバー２１に係合するロックアップクラッチ２２が取り付けられている。ロックアップクラッチ２２の一方側にはアプライ室２２ａが形成され、他方側にはリリース室２２ｂが形成されている。
【００２０】
アプライ室２２ａとリリース室２２ｂには調圧された作動油が供給され、リリース室２２ｂの作動油の圧力を低下させるとアプライ室２２ａに供給される油圧によってロックアップクラッチ２２はフロントカバー２１に係合してロックアップ状態つまりクラッチ係合状態となる。一方、リリース室２２ｂに供給される油圧を高めてリリース室２２ｂからアプライ室２２ａを介して作動油をトルクコンバータ３内で循環させることによりロックアップクラッチ２２が開放されてトルクコンバータ３は作動状態になる。そして、リリース室２２ｂに供給する油圧を調圧することにより、ロックアップクラッチ２２はフロントカバー２１に対してスリップ状態つまり半クラッチ状態となる。
【００２１】
図２は無段変速機の変速制御装置を示す概略図であり、駆動油室１４，１７にはエンジンあるいは電動モータにより駆動されるオイルポンプ２３によってオイルパン内の作動油が供給されるようになっている。オイルポンプ２３の吐出口に接続されるセカンダリ圧路２４は、駆動油室１７に連通されるとともにセカンダリ圧調整弁２５のセカンダリ圧ポートに連通されている。このセカンダリ圧調整弁２５によって駆動油室１７に供給されるセカンダリ圧Ｐｓは、ベルト９に必要な伝達容量に見合った圧力に調整される。
【００２２】
セカンダリ圧路２４はプライマリ圧調整弁２６のセカンダリ圧ポートに連通油路２７を介して接続されており、プライマリ圧調整弁２６のプライマリ圧ポートはプライマリ圧路２８を介してプライマリ側の駆動油室１４に連通されている。このプライマリ圧調整弁２６によってプライマリ圧Ｐｐは、目標変速比、車速などに応じた値に調整され、プライマリプーリ７の溝幅が変化して変速比が制御される。セカンダリ圧調整弁２５およびプライマリ圧調整弁２６は、それぞれ比例ソレノイド弁であり、変速機制御ユニット３０からそれぞれのソレノイドコイル２５ａ，２６ａに供給される電流値を制御することによってセカンダリ圧Ｐｓとプライマリ圧Ｐｐが調整される。一方、リリース室２２ｂの圧力を調整してロックアップクラッチ２２を係合状態、開放状態およびスリップ状態に設定するための比例ソレノイド弁２９のソレノイドコイル２９ａに変速機制御ユニット３０から制御信号が送られるようになっている。
【００２３】
変速機制御ユニット３０にはプライマリプーリ７の回転数を検出するプライマリプーリ回転数センサ３１，セカンダリプーリ８の回転数を検出するセカンダリプーリ回転数センサ３２からの検出信号が入力される。さらに、エンジン回転数センサ３３，スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ３４，車両の走行速度を検出する車速センサ３５，ブレーキペダルの踏み込みを検出するブレーキスイッチ３６，運転者によるセレクトレバーの操作により選択されたレンジを検出するレンジ検出センサ３７，その他の各種センサ３８からの検出信号が変速機制御ユニット３０に入力される。
【００２４】
変速機制御ユニット３０は、それぞれのセンサなどからの信号に基づいてソレノイドコイル２５ａ，２６ａ，２９ａに対する制御信号を演算するマイクロプロセッサＣＰＵと、テーブル、マップおよび演算式などの制御用のデータと制御用のプログラムとを格納するＲＯＭと、一時的にデータを格納するＲＡＭと、入出力ポートなどを備えている。
【００２５】
この無段変速機の変速比は、エンジン回転数、スロットル開度および車速などの運転状態を示すパラメータに基づいて目標変速比ｉｓを算出し、実際のプーリ比ｉを目標変速比ｉｓに収束させるようにそれぞれの比例ソレノイド弁２５，２６に対して制御信号を送ることにより制御される。車両が登坂路や降坂路を走行する際には、車両の走行抵抗が変化することになるので、その走行抵抗増加量ΔＲｄを演算するとともに走行抵抗増加量ΔＲｄを勾配抵抗値Ｒとして実際の路面勾配値Ｔを演算している。勾配抵抗値Ｒには車両の加速度要素が含まれており、路面の平坦度や駆動系のガタなどによって実際の路面とは異なる微小な振動が勾配抵抗値Ｒには重畳されているので、勾配抵抗値Ｒに基づいて路面勾配値Ｔを演算する際には、勾配抵抗値Ｒを加重平均処理して平滑化を行って路面勾配値Ｔを演算している。なお、勾配抵抗値Ｒと路面勾配値Ｔとは共に走行路面の勾配を示す値である。
【００２６】
図３は走行抵抗増加量ΔＲｄに基づいて路面勾配値Ｔを演算するための手順を示すフローチャートである。走行抵抗増加量ΔＲｄは、エンジン回転数センサ３３からのエンジン回転数信号、スロットル開度センサ３４からのスロットル開度信号、車速センサ３５からの車速信号、ブレーキスイッチ３６からのブレーキ作動信号などに基づいて演算され、まず、ステップＳ１では走行抵抗増加量ΔＲｄから勾配抵抗値Ｒを演算する。次いで、ステップＳ２では勾配抵抗値Ｒの平滑化処理を行って平滑後の勾配抵抗値Ｒａｖを以下の式により演算する。
【００２７】
平滑後の勾配抵抗値　Ｒａｖ＝［Ｒ_０（ω−１）＋Ｒ_１］／ω
ただし、Ｒ_０は前回求めた平滑後の勾配抵抗値であり、Ｒ_１は新たに求めた勾配抵抗値であり、ωは加重値である。このようにして求められた平滑後の勾配抵抗値　Ｒａｖに基づいてステップＳ３では路面勾配値Ｔを演算する。本発明にあっては、平滑後の勾配抵抗値Ｒａｖを求めるための加重値ωを一定値とすることなく、走行状態に応じて変化させるようにしている。
【００２８】
図４は路面の勾配％および車速Ｖと加重値ωとの関係の一例を示すグラフであり、図示するように、概略的には勾配が０である平坦路の走行時に対して登坂路の勾配が大きくなるに従い、そして降坂路の勾配が大きくなるに従ってそれぞれ加重値ωが大きくなり、車速が大きくなるに従って加重値ωが大きくなっている。
【００２９】
図５は車速Ｖおよびスロットル開度ＴＨと加重値ωとの関係の一例を示すグラフであり、図示するように、概略的には車速Ｖが大きくなるに従って加重値ωが大きくなり、スロットル開度ＴＨが大きくなるに従って加重値ωが大きくなっている。
【００３０】
図６はスロットル開度ＴＨおよびエンジン回転数Ｎｅと加重値ωとの関係を示すグラフであり、図示するように、概略的にはスロットル開度ＴＨが大きくなるに従って加重値ωが大きくなり、エンジン回転数Ｎｅが大きくなるに従って加重値ωが大きくなっている。
【００３１】
図７は車速Ｖと加重値ωとの関係の一例を示すグラフであり、図示するように、概略的には車速Ｖが大きくなるに従って加重値ωが大きくなっている。図４〜図７に示されるそれぞれのグラフに対応したマップデータはＲＯＭに格納されることになる。加重値ωを設定する条件としては、図４〜図７に示したそれぞれのマップデータのうちいずれかを使用するようにしても良く、複数あるいは全てのマップデータを使用するようにして走行状態や運転者の選択指令操作に応じていずれかのマップデータを読み込んで加重値ωを設定するようにしても良い。走行状態に応じた加重値ωの制御データとしては、マップデータやテーブルデータあるいは演算式としてメモリに格納するようにしても良い。
【００３２】
この無段変速機にあっては、走行状態に応じて加重値ωを変化させて前述した式によって平滑後の勾配抵抗値Ｒａｖを求め、その値に応じて路面勾配値Ｔが演算される。そして、求められた路面勾配値Ｔに基づいて目標駆動力Ｆｔｒｇｔが算出され、登坂路走行時あるいは降坂路走行時に運転手が違和感を持つことなくスムーズな走行が可能となる。
【００３３】
算出された目標駆動力Ｆｔｒｇｔと、現在の車速においてスロットル全開時またはスロットル全閉時に発生することが予測される達成駆動力Ｆ（ｔ）とが比較され、この比較により求められた偏差が所定範囲内に収束されるように変速比補正量Δｒが設定される。この変速比補正量Δｒを用いて基本変速特性マップに格納されている目標プライマリプーリ回転数ＮＰの基本変速特性全体をダウンシフト側に補正する。そして、補正された基本変速特性マップを参照して目標プライマリプーリ回転数ＮＰを設定し、登坂路走行時あるいは降坂路走行時の最終的な目標変速比ｉｓを設定する。このように設定される目標変速比ｉｓにプーリ比ｉが近づくように、プライマリプーリ７の駆動油室１４に供給されるプライマリ圧Ｐｐが制御されることになる。
【００３４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、前記実施の形態においてはベルト式無段変速機の変速制御装置として説明しているが、これに限らず、トロイダル式無段変速機など他の変速機に適用することもできる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、走行抵抗増加量から勾配抵抗値を算出し、勾配抵抗値を加重平均して求められた平滑勾配抵抗値から路面勾配を算出し、登降坂路の路面勾配に応じて変速特性を平坦路の走行時よりもダウンシフト側に変速比を制御する際に、平滑勾配抵抗値を算出するための加重値を車両の走行状態に応じて変化させるようにしたので、変速制御の応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】無段変速機の駆動系を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態である無段変速機の変速制御装置を示す概略図である。
【図３】走行抵抗増加量に基づいて路面勾配値を演算するための手順を示すフローチャートである。
【図４】路面の勾配および車速と加重値との関係の一例を示すグラフである。
【図５】車速およびスロットル開度と加重値との関係の一例を示すグラフである。
【図６】スロットル開度およびエンジン回転数と加重値との関係を示すグラフである。
【図７】車速と加重値との関係の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　　エンジン
７　　　プライマリプーリ（入力側回転体）
８　　　セカンダリプーリ（出力側回転体）
９　　　ベルト（動力伝達要素）
２２　　ロックアップクラッチ
３０　　変速機制御ユニット
Ｒ　　　勾配抵抗値
Ｔ　　　路面勾配値

Claims

エンジンにより駆動される入力側回転体の回転を動力伝達要素を介して無段階に変化させて出力側回転体に伝達する無段変速機の制御装置であって、
車両の速度を検出する車速検出手段と、
スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサと、
エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、
車両の走行抵抗に基づいて勾配抵抗値を算出する勾配抵抗値演算手段と、
車両の走行状態に応じて変化する加重値と前記勾配抵抗値とにより勾配抵抗値を平滑化した平滑勾配抵抗値を演算する平滑勾配抵抗値演算手段と、
前記平滑勾配抵抗値に基づいて路面勾配値を算出する路面勾配値演算手段とを有することを特徴とする無段変速機の制御装置。
請求項１記載の無段変速機の制御装置において、前記加重値を路面の勾配と車速とに応じて変化させることを特徴とする無段変速機の制御装置。
請求項１記載の無段変速機の制御装置において、前記加重値をスロットル開度と車速とに応じて変化させることを特徴とする無段変速機の制御装置。
請求項１記載の無段変速機の制御装置において、前記加重値をスロットル開度とエンジン回転数とに応じて変化させることを特徴とする無段変速機の制御装置。
請求項１記載の無段変速機の制御装置において、前記加重値を車速に応じて変化させることを特徴とする無段変速機の制御装置。