JP2006292077A - ベルト式無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 実際の油圧応答性等にバラツキがあったとしても、オーバーシュート等を招くことなく安定した変速制御を達成可能なベルト式無段変速機の変速制御装置を提供すること。
【解決手段】 車両の走行状態に基づいて設定された第１目標変速比に基づいて第１油圧制御量を設定する第１制御手段と、実変速比から前記第１目標変速比へ変化する際に、所定の伝達特性に基づいて設定された第２目標変速比に基づいて第２油圧制御量を設定する第２制御手段と、前記第１油圧制御量と前記第２油圧制御量に基づいてプライマリプーリ油圧及び／又はセカンダリプーリ油圧を制御し、無段階に変速比を制御する変速比制御手段と、を備えたベルト式無段変速機の変速制御装置において、プライマリプーリ油圧及び／又はセカンダリプーリ油圧を検出する油圧検出手段と、検出された油圧に基づいて前記第２目標変速比を補正する第１補正手段と、を設けた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、プライマリプーリの溝幅とセカンダリプーリの溝幅を油圧制御することで、両プーリに掛け渡したベルトの接触半径を変更し、無段階に変速比を変更可能なベルト式無段変速機の変速制御装置に関する。

従来、ベルト式無段変速機のプライマリプーリ油圧とセカンダリプーリ油圧を制御する技術として特許文献１に記載の技術が知られている。この公報には、プライマリプーリ油圧を制御する際、油圧比制御系と流量制御系とを有し、油圧比制御系および流量制御系の必要な圧力を加減算して目標プライマリ圧を定め、この目標プライマリ圧に応じた変速制御を実行することで、安定した変速制御を達成している。
特許第２８１３６７１号公報

しかしながら、実際に変速比の維持や変化を達成するのは、プライマリプーリ油圧とセカンダリプーリ油圧であるため、例え油圧比制御系や流量制御系から目標値を設定したとしても、実際の油圧応答性が確保されている補償はない。例えば、実油圧と目標値との偏差が大きい場合には、PID制御等を行ったとしても、油圧のオーバーシュート等を招くことになり、必ずしも安定した変速制御を達成することは困難であった。そもそも、PID制御器等の制御ゲインは、搭載される車両の車両諸元やベルト式無段変速機の諸元等を顧慮して設定されるが、経時変化や製品バラツキ等を考慮すると、必ずしも最適なゲインが設定されるとは限らない。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、実際の油圧応答性等にバラツキがあったとしても、オーバーシュート等を招くことなく安定した変速制御を達成可能なベルト式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。

上記目的を達成するため、本発明では、車両の走行状態に基づいて設定された第１目標変速比に基づいて第１油圧制御量を設定する第１制御手段と、実変速比から前記第１目標変速比へ変化する際に、所定の伝達特性に基づいて設定された第２目標変速比に基づいて第２油圧制御量を設定する第２制御手段と、前記第１油圧制御量と前記第２油圧制御量に基づいてプライマリプーリ油圧及び／又はセカンダリプーリ油圧を制御し、無段階に変速比を制御する変速比制御手段と、を備えたベルト式無段変速機の変速制御装置において、プライマリプーリ油圧及び／又はセカンダリプーリ油圧を検出する油圧検出手段と、検出された油圧に基づいて前記第２目標変速比を補正する第１補正手段と、を設けた。

よって、第２目標変速比が実油圧に基づいて補正されるため、継続して実変速比と第２目標変速比の偏差が発生することがなく、オーバーシュート等を防止することが可能となり、安定した変速制御を達成することができる。

以下、本発明の自動変速機の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

図１は実施例１におけるベルト式無段変速機の制御系を表す概略システム図である。ベルト式無段変速機は、プライマリプーリ１とセカンダリプーリ２と、プライマリプーリ１の回転力をセカンダリプーリ２に伝達するベルト３等から構成されている。プライマリプーリ１は、駆動軸１ａと一体に回転する固定円錐板１ｂと、固定円錐板１ｂに対向配置されてＶ字状プーリ溝を形成する可動円錐板１ｃから構成されている。可動円錐板１ｃのプーリ溝と対向する背面にはプライマリプーリシリンダ室１ｄが設けられ、このプライマリプーリシリンダ室１ｄに作用する油圧によって駆動軸１ａの軸方向に移動可能に構成されている。

セカンダリプーリ２は、従動軸２ａ上に設けられている。セカンダリプーリ２は、従動軸２ａと一体に回転する固定円錐板２ｂと、固定円錐板２ｂに対向配置されてＶ字状プーリ溝を形成する可動円錐板２ｃから構成されている。可動円錐板２ｃのプーリ溝と対向する背面にはセカンダリプーリシリンダ室２ｄが設けられ、このセカンダリプーリシリンダ室２ｄに作用する油圧によって従動軸２ａの軸方向に移動可能に構成されている。

従動軸２ａ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。

プライマリプーリ１の可動円錐板１ｃ及びセカンダリプーリ２の可動円錐板２ｃを軸方向に移動させてベルト３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１とセカンダリプーリ２との間の回転比つまり変速比ipを変更する。このようなＶ字状のプーリ溝の幅（ストローク位置xs）を変化させる制御は、ＣＶＴコントローラ１０を介してプライマリプーリシリンダ室１ｄまたはセカンダリプーリシリンダ室２ｄへの油圧制御により行われる。

ＣＶＴコントローラ１０には、スロットル開度センサ１１からのスロットル開度TVO、プライマリプーリ圧力センサ１２からのプライマリプーリ圧力、セカンダリプーリ圧力センサ１３からのセカンダリプーリ圧力、プライマリプーリ回転数センサ１４からのプライマリ回転数、セカンダリプーリ回転数センサ１５からのセカンダリ回転数等が入力される。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８へ制御信号を出力する。

油圧コントロールバルブユニット８には、プレッシャレギュレータバルブ５と、プライマリレギュレータバルブ６と、セカンダリレギュレータバルブ７を有する。プレッシャレギュレータバルブ５は、オイルポンプ４の吐出圧をライン圧として調圧する。プライマリレギュレータバルブ６は、ライン圧を制御信号に基づいてプライマリプーリ油圧に調圧する。セカンダリレギュレータバルブ７は、ライン圧を制御信号に基づいてセカンダリプーリ油圧に調圧する。

図２はCVTコントローラ１０の制御構成を表すブロック図である。以下、各構成部について説明する。実施例１のベルト式無段変速機の変速制御装置にあっては、第1制御手段と、第２制御手段と、第１補正手段と、第２補正手段と、第３補正手段と、指令値演算手段から構成されている。

第１制御手段は、第１目標変速比計算部102，変速比偏差演算部103，変速時定数TM算出部104，目標変速速度算出部105，ストローク率算出部106，目標ストローク速度算出部107，及び差推力算出部108から構成されている。尚、差推力算出部108内には、後述する補正ゲインkに基づいて差推力マップを補正する第３補正手段が含まれる。

第２制御手段は、変速比演算部111，バランス推力比算出部112，ストローク位置算出部114，第２目標変速比算出部120，目標ストローク位置算出部121，加算部122，ストローク位置偏差算出部123，PI制御部124から構成されている。尚、加算部122内には、後述する積分部119の出力に基づいて第２目標変速比ip**を補正する第１補正手段が含まれる。

第１補正手段は、プライマリプーリ推力計算部109，セカンダリプーリ推力計算部110，予測差推力算出部113，補正ゲイン演算部116，予測ストローク速度算出部117，ストローク速度偏差演算部118，積分部119から構成されている。尚、予測ストローク速度算出部117内には、実ストローク速度に基づいて予測ストローク速度を補正する第２補正手段が含まれる。以下、各構成部について詳述する。

〔第1制御手段について〕
車速算出部101では、セカンダリプーリ回転数センサ１５から入力されたセカンダリ回転数に基づいて車速を算出する。
第１目標変速比ip*計算部102では、スロットル開度センサ１１からのスロットル開度と車速算出部101からの車速に基づいて第１目標変速比ip*を計算する。
変速比偏差演算部103では、第１目標変速比ip*と実変速比ipとの偏差である第１変速比偏差Δipを演算する。
変速時定数TM算出部104では、図４に示す変速時定数マップから変速時定数TMを算出する。

目標変速速度算出部105では、第１変速比偏差Δipと変速時定数TMに基づいて下記式により目標変速速度dip*/dtを算出する。
dip*/dt＝Δip/(1＋TM×s) s：ラプラス演算子
尚、変速時定数TM算出部104及び目標変速速度算出部105は他の演算等から適宜設定してもよい。
ストローク率（dxs/dip）算出部106では、実変速比ipにおいて、変速比の変化に対する可動円錐板１ｃの軸方向へのストローク位置の変化率dxs/dipを、図３に示すストローク率マップから算出する。尚、実施例１では可動円錐板１ｃのストローク位置の変化率としたが、可動円錐板２ｃのストローク位置の変化率を見ても良いし、両方のストローク位置を見てもよく特に限定しない。

目標ストローク速度算出部107では、ストローク率dxs/dipと、目標変速速度dip*/dtから下記式に基づいて目標ストローク速度dxs*/dtを算出する。
dxs*/dt＝(dxs/dip)×(dip*/dt)
差推力(FT)算出部108では、目標ストローク速度dxs*/dtに基づいて図５に示す差推力マップから差推力FT'を算出する。また、第３補正手段として、後述する補正ゲインkを乗算して差推力FT'を補正し、差推力FTを算出する。

〔第１補正手段について〕
プライマリプーリ推力計算部109では、プライマリプーリ圧力センサ１２から入力されたプライマリプーリ圧力（実油圧）に基づいて、プライマリプーリ推力Fpriを計算する。
セカンダリプーリ推力計算部110では、セカンダリプーリ圧力センサ１３から入力されたセカンダリプーリ圧力（実油圧）に基づいて、セカンダリプーリ推力Fsecを計算する。

予測差推力算出部113では、プライマリプーリ推力Fpriと、セカンダリプーリ推力Fsecと、バランス推力比αから、予測差推力FT*を下記式より算出する。
FT*＝Fsec×α−Fpri
尚、推力とは各プーリを軸方向に押しつける力であり、バランス推力比αについてはバランス推力比算出部112において詳述する。
ストローク速度算出部115では、ストローク位置算出部114により算出されたストローク位置xsを時間微分し、ストローク速度dxs/dtを算出する。

補正ゲイン演算部116では、ストローク速度dxs/dtに後述する予測ストローク速度dxsc/dtの逆数を乗算し、補正ゲインk（＝dxs/dxsc）を算出する。この補正ゲインkは、予測ストローク速度dxsc/dtに対する実際のストローク速度dxs/dtの割合を表す。
予測ストローク速度算出部117では、予測差推力算出部113により算出された予測差推力FT*に基づいて、図８に示す予測ストローク速度マップから予測ストローク速度dxs*/dtを算出する。また第２補正手段として、補正ゲイン演算部116により算出された補正ゲインkの逆数を乗算し、補正された予測ストローク速度dxsc/dtを算出する。尚、この予測ストローク速度dxsc／dtは、予測差推力FT*を積分した値に相当する。

ストローク速度偏差演算部118では、目標ストローク速度dxs*/dtと予測ストローク速度dxsc/dtとのストローク速度偏差Δdxs/dtを演算する。
積分部119では、ストローク速度偏差Δdxs/dtを積分し、補正ストローク量Δxsを演算する。この補正ストローク量Δxsが第１補正手段により補正された値に相当する。

〔第２制御手段について〕
変速比演算部111では、プライマリプーリ回転数センサ１４から入力されたプライマリプーリ回転数と、セカンダリプーリ回転数センサ１５から入力されたセカンダリプーリ回転数に基づいて実変速比ipを演算する。
バランス推力比算出部112では、実変速比ipに基づいて図７に示すバランス推力比マップから、プライマリプーリ１とセカンダリプーリ２が釣り合う推力の比を算出する。具体的には、プライマリプーリバランス推力をFpri(balance)とし、セカンダリプーリバランス推力をFsec(balance)としたとき、バランス推力比αは、Fpri(balrance)/Fsec(balance)により表される。実施例１では、ある変速比において変速比を維持可能な各プーリの推力を基礎推力F（α）と定義する。

ストローク位置算出部114では、実変速比ipに基づいて図９に示すストローク位置マップから、実変速比ipにおけるストローク位置xsを算出する。
第２目標変速比算出部120では、第１目標変速比ip*と時定数TMから第２目標変速比ip**を算出する。この第２目標変速比ip**は、第１目標変速比ip*に対して一時遅れ等の関係により設定され、滑らかに変速させるための変速比である。具体的には図６に示すように、第１目標変速比ip*がステップ入力されると、第２目標変速比ip**は滑らかに追従するように設定される。

目標ストローク位置算出部121では、第２目標変速比ip**に基づいて図９に示すストローク位置マップから目標ストローク位置xs**を算出する。
加算部122では、補正ストローク量Δxsを目標ストローク位置xs**に加算し、第３目標ストローク位置xs***（すなわち、第３目標変速比ip***に相当）を算出する。
ストローク位置偏差算出部123では、実ストローク位置xsと第３目標ストローク位置xs***とのストローク偏差Δxsを算出する。
PI制御部124では、ストローク偏差Δxsの比例成分及び積分成分から成る必要推力成分FT(stroke)を演算する。

〔指令値演算手段について〕
推力演算部125では、差推力FT、必要推力成分FT(stroke)、バランス推力比α、及びエンジン等の駆動源から入力される入力トルクTに基づいて、プライマリ推力Fpri,セカンダリ推力Fsecを演算する。
プライマリプーリ油圧変換部126では、プライマリ推力Fpriを受圧面積等に基づいてプライマリプーリ油圧に変換し、プライマリプーリ油圧指示値に変換する。
セカンダリプーリ油圧変換部127では、セカンダリ推力Fsecを受圧面積等に基づいてセカンダリプーリ油圧に変換し、セカンダリプーリ油圧指示値に変換する。

〔変速制御処理について〕
図１０は実施例１の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。
ステップ２０１では、第１目標変速比ip*を計算する。
ステップ２０２では、第１目標変速比ip*と時定数TMから第２目標変速比ip**を演算し、この第２目標変速比ip**に対応する目標ストローク位置xs**を演算する（第２目標変速比算出部120，目標ストローク位置算出部121参照）。

ステップ２０３では、バランス推力比算出部112の算出結果αに基づいて基礎推力F(α)を計算する。
ステップ２０４では、差推力算出部108により差推力FTを計算する。

ステップ２０５では、油圧フィードバック制御により補正ゲインkを演算し、この補正ゲインkにより差推力算出部108の差推力マップを修正する。
ステップ２０６では、油圧フィードバックにより第３目標変速比ip***に対応する第３目標ストローク位置xs***を演算する（加算部122参照）。
ステップ２０７では、実ストローク位置xsと第３目標ストローク位置xs***の偏差に基づいてPI制御によりフィードバック量を演算する（PI制御部124参照）。
ステップ２０８では、基礎推力F(α)，差推力FT，及び必要推力成分FT(stroke)から最終的に必要な推力を演算する。
ステップ２０９では、ステップ２０８において演算された各プーリ推力指示値から、各プーリ油圧指示値を演算する。
ステップ２１０では、ステップ２０９において演算された各プーリ油圧指示値を出力し、ステップ２０１〜ステップ２１０を繰り返し実行する。

〔変速制御作用〕
次に、変速時の制御作用について説明する。
まず、第１制御手段において、スロットル開度と車速に基づく第１目標変速比ip*が計算されると、第１目標変速比ip*と実変速比ipとの偏差に基づく目標変速速度dip/dtが算出され、この目標変速速度dip/dtに基づく差推力が算出される（差推力算出部108参照）。

一方、第２制御手段では、現在の実変速比ipに対応するバランス推力比αが演算されると共に、第１目標変速比ip*のステップ入力に対して一時遅れ等が設定された第２目標変速比ip**との偏差が算出され、この偏差量に応じた差推力が算出される（PI制御部124参照）。

ここで、上記したように、第１制御手段と第２制御手段によってのみ変速制御を行った場合を図１１に示すタイムチャートに基づいて説明する。運転者の意図に応じて第１目標変速比ip*が設定され、この目標値を達成するように各プーリ推力が演算され、実際の変速が行われることとなる。このとき、目標値は運転者の意図に応じて設定される一方、実際の変速は各プーリ油圧の発生によって初めて発生するため、プーリ油圧が十分に得られていない場合には、なかなか実変速比ipが目標値に到達できず、その偏差に基づく値がPI制御器124の積分成分内に蓄積されることとなる。積分成分が蓄積されると、実変速比ipが目標値に到達した段階であっても、更に制御量を増やすように作用するため、第１目標変速比ip*からオーバーシュートしてしまい、安定した変速制御が困難であった。

そこで、実施例１では、実油圧に基づく第１補正手段を設け、これにより変速制御のオーバーシュートを防止することとした。第１補正手段では、実プーリ油圧を検出し、このプーリ油圧に基づく予測差推力及び予測ストローク速度を算出する。各プーリのストローク速度は、プーリ油圧が発生した後に発生する現象であるため、精度良く予測することが可能となる。この予測ストローク速度dxsc／dtと目標ストローク速度dxs*／dtとの偏差に基づいて第２目標変速比ip**を補正し、第３目標変速比ip***を設定する。すなわち、実際の油圧の発生状況に基づいて、第２目標変速比ip**を補正することで、実変速比ipと目標変速比（第３目標変速比ip***）との偏差が大きくなることを防止できる。よって、積分成分が蓄積されることがなく、オーバーシュート等を抑制し安定した変速制御を達成できる。図１２は実施例１の変速制御を行った場合のタイムチャートである。図１２に示すように、オーバーシュートを抑制して目標変速比に対する高い追従性を確保できることが分かる。

尚、実際の油圧から予測ストロークdxsc／dtを算出する場合には、図８に示す予測ストローク速度マップから算出することとなる。このとき、このマップ自体が製品バラツキや油温などの使用条件や経年変化等によってずれる虞がある。そこで、補正ゲイン演算部116において、予測ストローク速度dxsc／dtに対する実ストローク速度dxs／dtの割合を演算し、予測ストローク速度マップを補正するよう構成した（第２補正手段）。尚、この補正ゲインkにより図５に示す差推力マップをも補正する（第３補正手段）ことで、更に制御精度の向上を図ることができる。

以下、実施例１の作用効果について列挙する。
(1)第１制御手段と、第２制御手段により変速比を制御するベルト式無段変速機の変速制御装置において、プライマリプーリ油圧とセカンダリプーリ油圧を検出し、検出された油圧に基づいて第２目標変速比ip**を補正する第１補正手段を設けた。よって、第２目標変速比ip**を実油圧に基づいて補正することで、積分成分の蓄積を回避することが可能となり、変速制御中のオーバーシュート等を防止し、安定した変速制御を達成することができる。

(2)実油圧に基づいて予測する予測ストローク速度と、目標ストローク速度との偏差に基づいて第２目標変速比を補正することとした。よって、実際に発生したストローク速度よりも制御上、早い位相での値に基づいて補正することが可能となり、精度良く補正することができる。

(3)第２補正手段により、実ストローク速度に基づいて予測ストローク速度を補正することとした。よって、実際のストローク速度の状況に合わせてストローク速度を予測することが可能となり、制御精度の向上を図ることができる。

(4)第３補正手段により、実ストローク速度と予測ストローク速度に基づいて目標ストローク速度を補正することとした。よって、実際にのストローク速度の状況に合わせて目標ストローク速度（もしくは差推力FT'）を補正することが可能となり、制御精度の向上を図ることができる。

実施の形態におけるベルト式無段変速機の構成を示す概略図である。 実施例１における変速制御の構成を表すブロック図である。 実施例１におけるストローク率マップである。 実施例１における変速時定数マップである。 実施例１における差推力マップである。 実施例１における第１目標変速比と第２目標変速比との関係を表すタイムチャートである。 実施例１におけるバランス推力比マップである。 実施例１における予測ストローク速度マップである。 実施例１におけるストローク位置マップである。 実施例１における変速制御を表すフローチャートである。 第１制御手段と第２制御手段のみを用いた変速時のタイムチャートである。 実施例１の変速制御を用いた変速時のタイムチャートである。

符号の説明

１ プライマリプーリ
２ セカンダリプーリ
３ ベルト
６ プライマリレギュレータバルブ
７ セカンダリレギュレータバルブ
１０ CVTコントローラ

Claims (4)

1. 車両の走行状態に基づいて設定された第１目標変速比に基づいて第１油圧制御量を設定する第１制御手段と、
   実変速比から前記第１目標変速比へ変化する際に、所定の伝達特性に基づいて設定された第２目標変速比に基づいて第２油圧制御量を設定する第２制御手段と、
   前記第１油圧制御量と前記第２油圧制御量に基づいてプライマリプーリ油圧及び／又はセカンダリプーリ油圧を制御し、無段階に変速比を制御する変速比制御手段と、
   を備えたベルト式無段変速機の変速制御装置において、
   プライマリプーリ油圧及び／又はセカンダリプーリ油圧を検出する油圧検出手段と、
   検出された油圧に基づいて前記第２目標変速比を補正する第１補正手段と、
   を設けたことを特徴とするベルト式無段変速機の変速制御装置。
2. 請求項１に記載のベルト式無段変速機の変速制御装置において、
   前記第１制御手段を、前記プライマリプーリ及び／又はセカンダリプーリの目標ストローク速度に基づいて第１油圧制御量を設定する手段とし、
   前記油圧検出手段により検出された油圧に基づいて予測ストローク速度を演算する予測ストローク速度演算手段を設け、
   前記第１補正手段は、前記目標ストローク速度と前記予測ストローク速度との偏差に基づいて前記第２目標変速比を補正することを特徴とするベルト式無段変速機の変速制御装置。
3. 請求項２に記載のベルト式無段変速機の変速制御装置において、
   前記プライマリプーリ及び／又はセカンダリプーリの実ストローク速度を検出する実ストローク速度検出手段と、
   前記実ストローク速度に基づいて前記予測ストローク速度を補正する第２補正手段と、
   を設けたことを特徴とするベルト式無段変速機の変速制御装置。
4. 請求項３に記載のベルト式無段変速機の変速制御装置において、
   前記実ストローク速度と前記予測ストローク速度に基づいて前記第１制御手段の前記目標ストローク速度を補正する第３補正手段を設けたことを特徴とするベルト式無段変速機の変速制御装置。
   

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