JP2004316830A

JP2004316830A - 無段変速機の変速制御装置

Info

Publication number: JP2004316830A
Application number: JP2003113712A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Makiyama; 明裕牧山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】走行状態に応じて十分な加速感を得ることができるとともに、運転者に不要な減速感を与えることがない無段変速機の変速制御装置を提供すること。
【解決手段】無段変速機の変速制御装置において、検出される走行負荷に応じて、アクセルペダルが踏み込まれてから駆動力を得るまでの加速不感帯を排除可能な機関回転数を算出する加速不感帯排除手段と、走行条件を判定する走行条件判定手段と、判定された走行条件に応じたエンジンブレーキによる減速度に相当する機関回転数を算出する急減速度排除手段と、算出された加速不感帯を排除可能な機関回転数、及び所望の減速度相当の機関回転数に基づいて、最低目標機関回転数を制限する最低目標機関回転数制限手段とを設けた。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機の変速制御装置に関し、特に走行抵抗に応じた変速比制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ベルト式やトロイダル式の無段変速機では、車速とスロットル開度とを変数とし、これらの変数から変速相関をマップ化した制御マップを用いて目標入力回転数を設定する。そして、現在の車速、即ち無段変速機の出力回転数で、この目標入力回転数が達成される変速比となるように変速比が制御される。
【０００３】
ここで、エンジン出力と走行抵抗とが等しいときに車両は定速走行し、エンジン出力が走行抵抗より小さいときには車両は減速走行することになる。この減速状態で運転者が加速を要求してアクセルを踏み込んだとしても、エンジンの回転数を増加させるためにだけエンジンの出力が消費される。よって、エンジンの回転数が所定の入力回転数を満足する回転数まで増加しきるまでは、アクセルペダルを踏み込んでも所望の駆動力が得られない。
【０００４】
そこで、上述の問題を解決する手段として、特許文献１による提案があった。特許文献１に記載の技術では、検出される走行負荷が大きいほど、その最低目標回転数を高くするよう制限する目標回転数制限手段を設け、所定の車両状態に応じて設定される目標回転数を最低目標回転数により制限することで、路面勾配にかかわらず、加速性能を確保することができるという効果が得られる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−７１５５６号公報（請求項１参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には、下記に示す問題があった。すなわち、目標機関回転数を制限することは、アクセルペダル全閉時のプーリ比をＬｏｗ側に設定することであり、エンジンのコースト時トルクがプーリ比により増大されることで、急勾配走行時はエンジンブレーキによる減速（以下、エンブレ力と記載する）感が増大し、直線路の登坂時に不意にアクセルを離したときなど、減速を意図しないときにはエンブレ力による減速感が嫌みになる場合があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、走行状態に応じて十分な加速感を得ることができるとともに、運転者に不要な減速感を与えることがない無段変速機の変速制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、検出される走行負荷に応じて、アクセルペダルが踏み込まれてから駆動力を得るまでの加速不感帯を排除可能な機関回転数を算出する加速不感帯排除手段と、走行条件を判定する走行条件判定手段と、判定された走行条件に応じたエンジンブレーキによる減速度に相当する機関回転数を算出する急減速度排除手段と、算出された加速不感帯を排除可能な機関回転数、及び所望の減速度相当の機関回転数に基づいて、最低目標機関回転数を制限する最低目標機関回転数制限手段とを設けたことで、上記課題を解決するに至った。
【０００９】
【発明の効果】
本発明では、加速不感帯を排除しつつ、走行条件に応じた減速度を得ることが可能となり、レスポンスの良い運転性と、嫌みとなるエンブレ力の排除の両立を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
まず、構成を説明する。
図１はベルト式無段変速機３（以下ＣＶＴと記載する）を備えた自動変速機の制御系を表す図である。
【００１１】
１はトルクコンバータ、２はロックアップクラッチ、３はＣＶＴ、４はプライマリ回転数センサ、５はセカンダリ回転数センサ、６は油圧コントロールバルブユニット、８はエンジンにより駆動されるオイルポンプ、９はＣＶＴコントロールユニット、１０はスロットル開度センサ、１１はエンジン回転数センサ、４０は運転者により操作されるアクセルペダル開度センサ、４１はナビゲーションシステムである。
【００１２】
エンジン出力軸には回転伝達機構としてトルクコンバータ１が連結されるとともに、エンジンとＣＶＴ３を直結するロックアップクラッチ２が備えられている。トルクコンバータ１の出力側は前後進切換機構２０のリングギア２１と連結されている。前後進切換機構２０は、エンジン出力軸１２と連結したリングギア２１，ピニオンキャリア２２，変速機入力軸１３と連結したサンギア２３からなる遊星歯車機構から構成されている。ピニオンキャリア２２には、変速機ケースにピニオンキャリア２２を固定する後進ブレーキ２４と、変速機入力軸１３とピニオンキャリア２２を一体に連結する前進クラッチ２５が設けられている。
【００１３】
変速機入力軸１３の端部にはＣＶＴ３のプライマリプーリ３０ａが設けられている。ＣＶＴ３は、上記プライマリプーリ３０ａとセカンダリプーリ３０ｂと、プライマリプーリ３０ａの回転力をセカンダリプーリ３０ｂに伝達するベルト３４等からなっている。プライマリプーリ３０ａは、変速機入力軸１３と一体に回転する固定円錐板３１と、固定円錐板３１に対向配置されてＶ字状プーリ溝を形成すると共にプライマリプーリシリンダ室３３に作用する油圧によって変速機入力軸１３の軸方向に移動可能である可動円錐板３２からなっている。
【００１４】
セカンダリプーリ３０ｂは、従動軸３８上に設けられている。セカンダリプーリ３０ｂは、従動軸３８と一体に回転する固定円錐板３５と、固定円錐板３５に対向配置されてＶ字状プーリ溝を形成すると共にセカンダリプーリシリンダ室３７に作用する油圧によって従動軸３８の軸方向に移動可能である可動円錐板３６とからなっている。
【００１５】
従動軸３８には図示しない駆動ギアが固着されており、この駆動ギアはアイドラ軸に設けられたピニオン、ファイナルギア、差動装置を介して図外の車輪に至るドライブシャフトを駆動する。
【００１６】
上記のようなＣＶＴ３にエンジン出力軸１２から入力された回転力は、トルクコンバータ１および前後進切換機構２０を介してＣＶＴ１３に伝達される。変速機入力軸１３の回転力はプライマリプーリ３０ａ，ベルト３４，セカンダリプーリ３０ｂ，従動軸３８，駆動ギア，アイドラギア，アイドラ軸，ピニオン，およびファイナルギアを介して差動装置に伝達される。
【００１７】
上記のような動力伝達の際に、プライマリプーリ３０ａの可動円錐板３２およびセカンダリプーリ３０ｂの可動円錐板３６を軸方向に移動させてベルト３４との接触位置半径を変えることにより、プライマリプーリ３０ａとセカンダリプーリ３０ｂとの間の回転比つまり変速比を変えることができる。このようなＶ字状のプーリ溝の幅を変化させる制御は、ＣＶＴコントロールユニット９を介してプライマリプーリシリンダ室３３またはセカンダリプーリシリンダ室３７への油圧制御により行われる。
【００１８】
ＣＶＴコントロールユニット９には、スロットル開度センサ１０からのスロットル開度ＴＶＯ、エンジン回転数センサ１１からのエンジン回転数Ｎｅ、プライマリ回転数センサ４からのプライマリ回転数Ｎｐｒｉ、セカンダリ回転数センサ５からのセカンダリ回転数Ｎｓｅｃ、プーリクランプ圧センサ１４からのプーリクランプ圧、アクセルペダル開度センサ４０からのアクセルペダル開度ＡＰＯ、ナビゲーションシステム４１からの道路情報（高速道路ｏｒ一般道、カーブ情報等）が入力される。この入力信号を元に制御信号を演算し、油圧コントロールバルブユニット６へ制御信号を出力する。
【００１９】
油圧コントロールバルブユニット６へは、スロットル開度、エンジン回転数、変速比、入力軸回転数、プライマリ油圧等が入力され、プライマリプーリシリンダ室３３とセカンダリプーリシリンダ室３７へ制御圧を供給することで変速制御を行う。
【００２０】
〔変速制御作動〕
図２はＣＶＴコントロールユニット３０により行われる変速制御処理作動の流れを表すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。
ステップ１０１では、アクセルペダル開度ＡＰＯ、車速ＶＳＰを読み込む。
ステップ１０２では、制限されたアクセルペダル開度ＡＰＯ＿ＬＭを演算する。尚、制限されたアクセルペダル開度ＡＰＯ＿ＬＭの演算処理内容については、後述する。
ステップ１０３では、車速ＶＳＰ及び制限されたアクセルペダル開度ＡＰＯ＿ＬＭに基づいて目標入力回転数Ｎｔ^＊（特許請求の範囲に記載の最低目標機関回転数に相当）をマップより算出する。
ステップ１０４では、入力回転数Ｎｔが目標入力回転数Ｎｔ^＊と一致するように変速比制御を実行する。
【００２１】
〔制限されたアクセルペダル開度ＡＰＯ＿ＬＭ演算処理〕
図３及び図４は、図２のフローチャートのステップ１０２において演算される制限されたアクセルペダル開度ＡＰＯ＿ＬＭ演算処理内容を表すフローチャートである。
【００２２】
（加速不感帯相当のアクセルペダル開度算出）
まず、図５に示す加速不感帯相当のアクセルペダル開度算出について説明する。尚、ここでの演算処理は、特許請求の範囲に記載の加速不感帯排除手段に相当する。
ステップ２０１では、エンジンの出力トルクやプーリ比、車両諸元等から駆動力Ｆ＿ｄを算出する。
【００２３】
ステップ２０２では、転がり抵抗係数、空気抵抗係数を合わせたものを車速に応じてマッピングした走行抵抗マップから走行抵抗Ｆ＿ｒｌを算出する。
【００２４】
ステップ２０３では、車両加速度を読み込み、予めメモリしておいた車両重量との積にて加速抵抗Ｆ＿ａｃｃを算出する。
【００２５】
ステップ２０４では、ステップ２０１〜２０３において算出された現在の走行状態における駆動力Ｆ＿ｄ，走行抵抗Ｆ＿ｒｌ，加速抵抗Ｆ＿ａｃｃから、下式に基づいて勾配抵抗Ｆ＿ｇｒｄを算出する。
Ｆ＿ｇｒｄ＝Ｆ＿ｄ−Ｆ＿ｒｌ−Ｆ＿ａｃｃ
【００２６】
ステップ２０５では、加速不感帯相当の力Ｆ＿ｆｋを下式より算出する。
Ｆ＿ｆｋ＝Ｆ＿ｒｌ＋Ｆ＿ｇｒｄ
すなわち、アクセルＯＦＦからＯＮに移行した場合に、定常走行もしくは加速状態に移行するまでの加速不感帯相当の力は走行抵抗Ｆ＿ｒｌと勾配抵抗Ｆ＿ｇｒｄを合わせたものとなる。
【００２７】
ステップ２０６では、加速不感帯Ｆ＿ｆｋをアクセルペダル開度相当に変換するために、アクセルペダル開度毎に車速に対する駆動力をマッピングしたデータを用い、加速不感帯相当のアクセルペダル開度ＡＰＯ＿Ｆを算出する。
【００２８】
（各運転傾向におけるエンブレ上限Ｇ相当のアクセルペダル開度演算処理）
次に、図６に示す各運転傾向における各運転傾向におけるエンブレ上限Ｇ相当のアクセルペダル開度演算処理について説明する。尚、ここでの演算処理は、特許請求の範囲に記載の急減速度排除手段に相当する。
（コンフォート判定）
ステップ２０７では、アクセルペダル開度ＡＰＯからコンフォート状態を表すコンフォート指数を演算する。ここで、コンフォート指数の演算について説明する。図７はコンフォート指数演算処理を表す図、図８は処理過程を表す概略図である。
【００２９】
▲１▼において、アクセルペダル開度ＡＰＯを読み込み、今回の制御周期におけるアクセルペダル開度ＡＰＯ（ｎ）と前回の制御周期におけるアクセルペダル開度ＡＰＯ（ｎ−１）との偏差を算出する。▲２▼において、制御周期の時間Δｔで割った値をΔＡＰＯ（すなわち、アクセルペダル操作速度）として算出する。▲３▼において、このΔＡＰＯの絶対値をとり速度成分の正側の値として抽出する。この値にローパスフィルタをかけ、低周波成分を抽出する。▲４▼において、抽出された低周波成分を操作速度基準値で除算し、基準値からのずれを表すアクセルペダル操作傾向を表すコンフォート指数を求める。
【００３０】
コンフォート指数が小さければ、操作速度基準値からのずれが小さく、大きなアクセルペダル操作が頻繁に行われていないため、コンフォート傾向が強いと判断することができる。一方、コンフォート指数が大きければ、操作速度基準値からのずれが大きく、大きなアクセルペダル操作が頻繁に行われているため、コンフォート傾向が弱いと判断することができるものである（請求項２に対応）。
【００３１】
ステップ２０８では、コンフォート指数が所定値以下かどうかを判断し、所定値以下のときはコンフォートフラグを１にセットし、それ以外はコンフォートフラグを０にセットする。
ステップ２０９では、コンフォートフラグが１かどうかを判断し、１のときはステップ２１０へ進み、それ以外はステップ２１８へ進む。
ステップ２１０では、図６の２１０に示すコンフォート走行用マップからコンフォート時の上限エンブレ力Ｆ＿ＬＭ＿ＣＯＮＦを算出する。
【００３２】
（直線度判定）
ステップ２１１では、ナビゲーションシステムからカーブ情報を読み込み、単位時間当たりのカーブ判定の支配時間に対応するカーブ指数を演算する。
ステップ２１２では、カーブ指数が所定値以下かどうかを判断し所定値以下のときは直線フラグを１にセットし、それ以外は直線フラグを０にセットする。
ステップ２１３では、直線フラグが１かどうかを判断し、１のときはステップ２１４へ進み、それ以外はステップ２１８へ進む。
ステップ２１４では、図６の２１４に示す直線傾向用マップから直線傾向時の上限エンブレ力Ｆ＿ＬＭ＿ＣＵＲＶＥを算出する（請求項３に対応）。
【００３３】
（高速道路判定）
ステップ２１５では、ナビゲーションシステムから高速道路状態を読み込み、高速道路走行時のときは高速道路フラグを１にセットし、一般道走行時のときは高速道路フラグを０にセットする。
ステップ２１６では、高速道路フラグが１かどうかを判断し、１のときはステップ２１７へ進み、それ以外はステップ２１８へ進む。
ステップ２１７では、図６の２１７に示す高速走行用マップから高速走行用の上限エンブレ力Ｆ＿ＬＭ＿ＨＷＹを算出する（請求項４に対応）。
【００３４】
ステップ２１８では、図６の２１８に示す通常走行時における標準用マップから通常走行時の上限エンブレ力Ｆ＿ＬＭ＿ＮＯＲを算出する。
【００３５】
ステップ２１９では、算出された各上限エンブレ力（Ｆ＿ＬＭ＿ＣＯＮＦ，Ｆ＿ＬＭ＿ＣＵＲＶＥ，Ｆ＿ＬＭ＿ＨＷＹ及びＦ＿ＬＭ＿ＮＯＲ）を比較し、最も小さい上限エンブレ力を選択する。
【００３６】
ステップ２２０では、図６の２２０に示すアクセルペダル開度毎に車速に対する駆動力をマッピングしたマップから、ステップ２１９において選択された上限エンブレ力に相当するアクセルペダル開度ＡＰＯ＿ＬＭ＿ＳＣを算出する。
【００３７】
ステップ２２１では、加速不感帯相当のアクセルペダル開度ＡＰＯ＿Ｆが上限エンブレ力に相当するアクセルペダル開度ＡＰＯ＿ＬＭ＿ＳＣよりも大きいかどうかを判定し、大きいときはステップ２２２へ進み、制限されたアクセルペダル開度ＡＰＯ＿ＬＭとして上限エンブレ力に相当するアクセルペダル開度ＡＰＯ＿ＬＭ＿ＳＣをセットする。それ以外はステップ２２３へ進み、制限されたアクセルペダル開度ＡＰＯ＿ＬＭとして加速不感帯相当のアクセルペダル開度ＡＰＯ＿Ｆをセットする。ここでセットされたアクセルペダル開度が加速不感帯を防止と、嫌みとなるエンブレ力の防止との両立を図る制限量を表している。
【００３８】
ステップ２２４では、アクセルペダル開度ＡＰＯが制限されたアクセルペダル開度ＡＰＯ＿ＬＭよりも大きいかどうかを判断し大きいときはステップ２２５へ進み制御に用いるアクセルペダル開度をＡＰＯにセットし、それ以外はステップ２２６へ進み制御に用いるアクセルペダル開度をＡＰＯ＿ＬＭにセットする。
【００３９】
以上説明したように、実施の形態１における無段変速機の変速制御装置にあっては、検出される走行負荷に応じて、アクセルペダルが踏み込まれてから駆動力を得るまでの加速不感帯を排除可能な機関回転数に相当するアクセルペダル開度ＡＰＯ＿Ｆを算出する。そして、アクセルペダル開度ＡＰＯから走行条件を判定し、走行条件に応じたエンジンブレーキによる減速度を得られる機関回転数に相とするアクセルペダル開度ＡＰＯ＿ＬＭ＿ＳＣを算出する。この算出された加速不感帯を排除可能なＡＰＯ＿Ｆ、及び所望の減速度相当のＡＰＯ＿ＬＭ＿ＳＣのうち、小さい方のＡＰＯに基づいて目標機関回転数を算出するため、加速不感帯を排除しつつ、走行条件に応じた減速度を得ることが可能となり、レスポンスの良い運転性と、嫌みとなるエンブレ力の排除の両立を図ることができる（請求項１に対応）。
【００４０】
また、アクセルペダル操作速度ΔＡＰＯを検出し、ローパスフィルタにより処理することでアクセルペダル操作傾向を演算することとした。よって、運転者の意図に合った加速不感帯の排除とエンブレ力の設定を最適化することができる（請求項２に対応）。
【００４１】
また、ナビゲーションシステムから、現在の車両位置でマップマッチングしているポイントの道路属性（一般道ｏｒ高速道路）を読み込むことで、車両の運転傾向を検知することができる。例えば、一般道では中車速以下での発進・停止を繰り返す傾向が強いと判断でき、また、高速道路では高車速での定常走行を行う傾向が強いと判断できる。これらの運転状態に適した加速不感帯の排除とエンブレ力の設定を最適化することができる（請求項３に対応）。
【００４２】
また、ナビゲーションシステムから、車両走行中の道路のカーブ情報を読み込むことで、カーブ情報に基づいて現在の走行状態が直線傾向か屈曲傾向かを判定することができる。例えば、屈曲傾向が強いときには減速・加速を繰り返す傾向が強いと判断でき、また、直線傾向では減速・加速を繰り返す傾向が弱いと判断できる。これらの運転状態に適した加速不感帯の排除とエンブレ力の設定を最適化することができる（請求項４に対応）。
【００４３】
尚、本実施の形態１では、無段変速機としてベルト式無段変速機を用いた例を示したが、例えばトロイダル型無段変速機を備えた車両に適用しても、同様の作用効果を得ることができる。特に、トロイダル型無段変速機では、変速速度がベルト式に比べて非常に早いため、より、リアルタイムに運転者の意図に応じた変速制御を達成することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１におけるベルト型無段変速機の変速制御系を表すシステム図である。
【図２】実施の形態１におけるベルト式無段変速機の変速制御を表すフローチャートである。
【図３】実施の形態１における制限されたアクセルペダル開度演算処理を表すフローチャートである。
【図４】実施の形態１における制限されたアクセルペダル開度演算処理を表すフローチャートである。
【図５】実施の形態１における加速不感帯相当のアクセル開度算出処理を表すブロック図である。
【図６】実施の形態１における走行条件に応じた上限エンブレ力相当のアクセル開度算出処理を表すブロック図である。
【図７】実施の形態１におけるコンフォート指数演算処理を表すブロック図である。
【図８】実施の形態１におけるコンフォート指数演算処理の処理内容を表す概略説明図である。
【符号の説明】
１トルクコンバータ
２ロックアップクラッチ
３ベルト式無段変速機
４プライマリ回転数センサ
５セカンダリ回転数センサ
６油圧コントロールバルブユニット
７油圧センサ
８オイルポンプ
９コントロールユニット
１０スロットル開度センサ
１１エンジン回転数センサ
１２エンジン出力軸
１３変速機入力軸
１４クランプ圧センサ
３１固定円錐板
３２可動円錐板
３３プライマリプーリシリンダ室
３４ベルト
３５固定円錐板
３６可動円錐板
３７セカンダリプーリシリンダ室
３８従動軸
４０アクセルペダル開度センサ
４１ナビゲーションシステム

Claims

外部からの指令により操作される変速比アクチュエータと、
前記変速比アクチュエータの操作量に応じて無段階に変速比が制御される無段変速機と、
走行負荷を検出する走行負荷検出手段と、
検出される走行負荷に応じて、アクセルペダルが踏み込まれてから駆動力を得るまでの加速不感帯を排除可能な機関回転数を算出する加速不感帯排除手段と、
走行条件を判定する走行条件判定手段と、
判定された走行条件に応じたエンジンブレーキによる減速度に相当する機関回転数を算出する急減速度排除手段と、
算出された加速不感帯を排除可能な機関回転数、及び所望の減速度相当の機関回転数に基づいて、最低目標機関回転数を制限する最低目標機関回転数制限手段と、
最低目標機関回転数の制限を受けつつ設定された目標機関回転数が得られる制御指令を前記変速比アクチュエータに出力する変速比制御手段と、
を備えたことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
請求項１に記載の無段変速機構の変速制御装置において、
アクセルペダル操作速度を検出するアクセルペダル操作速度検出手段を設け、
前記走行条件判定手段を、アクセルペダル操作速度をローパスフィルタにより処理することで操作傾向を演算し、演算された操作傾向が小さいときはコンフォート指向の走行条件と判定する手段としたことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
請求項１または２に記載の無段変速機の変速制御装置において、
道路情報を出力可能なナビゲーションシステムを設け、
前記走行条件判定手段を、現在の車両位置でマップマッチングしているポイントの道路属性として、一般道か、高速道路かを前記ナビゲーションシステムから読み込み、読み込まれた道路属性に基づいて走行条件を判定する手段としたことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
請求項３に記載の無段変速機の変速制御装置において、
前記走行条件判定手段を、車両走行中の道路のカーブ情報を前記ナビゲーションシステムから読み込み、読み込まれたカーブ情報に基づいて現在の走行状態が直線傾向か屈曲傾向かを判定する手段としたことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。