JP2006336789A - ベルト式無段変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の加速意図を的確に検知し、それに応じて変速油圧を最適な値として変速機の制御を行うことのできる、ベルト式無段変速機の制御装置を提供する。
【解決手段】本発明によるベルト式無段変速機の制御装置によれば、運転者の加速意図を的確に検知し、この加速意図に応じて変速機を変速制御するための変速油圧を最適化できることから、加速意図がある場合には動力源から高いトルクが変速機に入力されてもＶベルトとプーリとの間に滑りが発生しない油圧（プーリがＶベルトを挟圧する力）が得られる一方、加速意図が無い場合には、油圧を低下させてプーリがＶベルトを挟圧する力をベルトとプーリとの間にスリップが生じない程度に小さくして、燃費の低下を防ぐことが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベルト式無段変速機を搭載した車両において、運転者が車両を加速しようとする意図（加速意図）を検知して、それに応じてベルト式無段変速機を変速制御するための変速油圧を制御する、ベルト式無段変速機の制御装置に関するものである。

ベルト式無段変速機は一般的に、一対の相互に整列位置したプーリ間にＶベルトを掛け渡して構成し、Ｖベルトを介して両プーリ間での動力伝達を可能にする。かかる動力伝達中の変速に際しては、一方のプーリ（通常は出力側プーリ）に変速油圧をそのまま作用させてこれに対応する力でＶベルトを挟圧し、この変速油圧を元圧として変速制御弁が作り出した変速比指令対応の変速制御圧を他方のプーリ（通常は入力側プーリ）に作用させてこれに対応する力でＶベルトを挟圧し、これら両プーリによるＶベルト挟圧力の差により上記の変速比指令を実現するものである。

ベルト式無段変速機においては、一定の車速で走行している時や、低速走行時、あるいは停車時のように運転者に車両を加速する意図が無い場合には、変速油圧を低下させて、プーリがＶベルトを挟圧する力をベルトとプーリとの間にスリップが生じない程度に小さくして、燃費の低下を防ぐことが望まれる。

しかしながら、従来のベルト式無段変速機搭載車両には、運転者の加速意図を検知する手段が設けられていないため、一定の車速で走行している時や、エンジンから入力されるトルクが小さい低車速走行時においても、エンジンから入力されるトルクが大きくなる急加速走行時に備えて、変速油圧を、Ｖベルトとプーリとの間に滑りが発生しない理論的な最小の油圧値に対して任意の余剰の油圧値を常に加算した値としていた。

この場合、運転者に急加速の意図が無くても、常に加速時の入力トルクを考慮した油圧をプーリに供給しているため、ベルトとプーリとの間に生じる摩擦損失が大きくなり、またプーリに供給する油圧を高くするため、オイルポンプから吐出される油の圧力自体を高くしなければならないため、オイルポンプの駆動負荷が高くなることから、エンジンの負荷も高くなって燃費の低下をも招くという問題点があった。

こうした問題点に対して、例えば特許文献1に記載されている制御が提案されている。この制御においては、車両の急加速の頻度が小さいと判定した時には、プーリに供給する油圧を急加速の頻度が大きいと判定した時よりも小さくしている。

しかし、この特許文献1に記載の制御でも、運転者の加速意図を的確に検知することは困難であり、上述した問題点を解決するための方策としては必ずしも十分なものではなかった。
特開2003-214533号公報

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑み、運転者の加速意図を的確に検知し、それに応じて変速油圧を最適な値として変速機の制御を行うことのできる、ベルト式無段変速機の制御装置を提供することを目的とするものである。

この目的のため、第一発明によるベルト式無段変速機の制御装置は、
変速油圧を基に変速比指令値に応じた変速比に変速制御されるベルト式無段変速機において、
運転者の加速意図を検知する加速意図検知手段を設け、
該加速意図検知手段により運転者の加速意図を検知したときに、前記変速油圧を前記加速意図に応じた最適な値とするよう制御することを特徴とするものである。

第二発明によるベルト式無段変速機の制御装置は、前記第一発明において、
前記加速意図検知手段が、車速、エンジンスロットル開度、車両の発進および停止の回数を検知することを特徴とするものである。

第三発明によるベルト式無段変速機の制御装置は、前記第一発明または第二発明において、
車両外部の情報を当該車両外部からの通信によって入力する外部通信手段をさらに設け、
前記外部通信手段から入力した情報に応じて、前記加速意図検知手段が運転者の加速意図を検知する時間を変更することを特徴とするものである。

第一発明においては、運転者の加速意図を検知する手段を設け、この手段により運転者の加速意図を検知した場合には、変速機を変速制御するための変速油圧を、その加速意図に応じて最適化するた最適な値とするよう制御することとしている。

すなわち、運転者の加速意図を的確に検知することができることから、加速意図がある場合には動力源から高いトルクが変速機に入力されてもＶベルトとプーリとの間に滑りが発生しない油圧（プーリがＶベルトを挟圧する力）が得られる一方、加速意図が無い場合には、油圧を低下させてプーリがＶベルトを挟圧する力をベルトとプーリとの間にスリップが生じない程度に小さくして、燃費の低下を防ぐことが可能となる。

第二発明においては、運転者の加速意図を、車速、エンジンスロットル開度および車両の発進および停止の回数から検知することとしている。

従来の制御においても、車速およびエンジンスロットル開度から運転者の加速意図を検知しているが、この第二発明では、これらに加えて車両の発進および停止の回数を情報として入力することにより、加速意図を検知することとしている。それによって、渋滞発生時のように急加速ができない状況を的確に知ることができるようになり、より的確に運転者の加速意図を検知することができ、第一発明の効果を高めることが可能となる。

また第三発明においては、外部からの情報を入力するための外部通信手段（いわゆるカーナビゲーションシステム等）をさらに設け、入力された情報を運転者の加速意図の検知に資すると共に、この外部通信手段から入力した情報に応じて運転者の加速意図を検知する時間（サンプリング時間）を変更することとしている。

車両外部からの情報が無い場合には、運転者の加速意図を車両内部で得られる情報、すなわち上記した車速等のみから検知することとなるため、検知する精度を高くするために検知時間（サンプリング時間）を長く設定する必要がある。これに対して外部通信手段から渋滞情報等を入力することができれば、運転者の加速意図を検知するための情報の信頼性が高くなるので、サンプリング時間を変更（短く）しても、より的確に加速意図を検知することができる。また、サンプリング時間が短くなることにより、運転者の加速意図に応じた油圧制御の最適化を行うまでの時間を短縮することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

図1は、本発明に係るベルト式無段変速機の制御装置を具える車両の駆動系および制御系の構成を示すシステム図であり、駆動系をエンジン1とＶベルト式無段変速機2とで構成する。

エンジン1はガソリンエンジン等の内燃機関であるが、そのスロットルバルブ3を運転者が操作するアクセルペダル4とは機械的に連結させず、これから切り離してスロットルアクチュエータ5によりスロットルバルブ3の開度を電子制御するようにしている。

スロットルアクチュエータ5は、エンジンコントローラ6からの後述する目標スロットル開度TVOoに応動することでスロットルバルブ3の開度TVOを当該目標スロットル開度TVOoに一致させ、エンジン1の出力を、基本的にはアクセルペダル4踏み込み量APOに応じた値となるように制御する。

Ｖベルト式無段変速機2は周知の周知の一般的なものとし、トルクコンバータ7を介してエンジン1の出力軸に駆動結合された入力側のプライマリプーリ8と、これに整列配置した出力側のセカンダリプーリ9と、これら両プーリ間に掛け渡したＶベルト10とを具える。そして、セカンダリプーリ9にディファレンシャルギヤ装置を含むファイナルドライブギヤ組11を介して左右駆動車輪12（図1では一方のみを示す）を駆動結合し、エンジン1からの動力をＶベルト式無段変速機2およびファイナルドライブギヤ組11を経て左右駆動輪12に伝達することで車両を走行させ得るものとする。

Ｖベルト式無段変速機2の変速動作は、プライマリプーリ8およびセカンダリプーリ9のそれぞれのＶ溝を形成するフランジのうち、一方の可動フランジを他方の固定フランジに対して相対的に接近させてＶ溝幅を狭めたり、逆に離間させてＶ溝幅を拡げることにより、両プーリ8，9に対するＶベルト10の巻き掛け円弧径を変更させて行うようにし、両プーリ8，9の可動フランジのストローク位置を、変速制御油圧回路13からのプライマリプーリ圧Ppriおよびセカンダリプーリ圧Psecにより決定する。

変速制御油圧回路13は、エンジン駆動されるオイルポンプ14からの作動油を媒体として、変速機コントローラ15からの目標変速油圧Poに一致した変速油圧を作り出し、これをそのまま上記のセカンダリプーリ圧Psecとしてセカンダリプーリ9に供給する。変速制御油圧回路13は更に、図示しない変速制御弁を変速機コントローラ15からの変速比指令に応動させることにより、目標値Poにされた変速油圧を元圧として当該変速比指令に対応したプライマリプーリ圧Ppriを作り出し、これをプライマリプーリ8に供給する。Ｖベルト式無段変速機2は、これらセカンダリプーリ圧Psecおよびプライマリプーリ圧PpriによるＶベルト10の挟圧力の差により変速を生じ、上記の変速比指令を達成することができる。

なお変速機コントローラ15からの目標変速油圧Poに関する信号はオイルポンプ14にも供給され、オイルポンプ14からプーリ8，9に供給される流量が目標変速油圧Poに対応した必要最小限のものとなるような流量制御を行ってポンプ負荷を低減するのにも使われる。

エンジンコントローラ6が前記の目標スロットル開度TVOoを求めたり、変速機コントローラ15が上記の目標変速油圧Poを求めるに当たっては、両コントローラ6，15間での通信により情報（エンジントルク等）を受け渡ししながら、また外部通信装置（例えばカーナビゲーション装置）16からの外部情報（渋滞情報、気象情報等）を貰いながら、これら目標スロットル開度TVOoおよび目標変速油圧Poを求めるものとする。

また、エンジンコントローラ6にはその他に、変速比演算部17で求めた変速機2の変速比（入出力回転数比）iに係わる情報と、アクセルペダル4の踏み込み量APOを検出するアクセルペダル踏み込み量センサ18からの信号と、車速VSPを検出する車速センサ19からの信号とを力する。また車速センサ19からの信号は変速機コントローラ15および外部通信装置16にも入力する。

さらにスロットル開度TVOを検出するスロットル開度センサ20からの信号がエンジンコントローラ6および変速機コントローラ15にそれぞれ入力され、また図示しないブレーキペダルに設けられた、ブレーキペダルが踏み込まれる度にオンとなるブレーキスイッチ21からの信号が変速機コントローラ15に入力される。

なお、図示の制御系においては、アクセルペダル踏み込み量センサ18、車速センサ19、ブレーキスイッチ21、エンジンコントローラ6および変速機コントローラ15が、運転者による加速意図を検知する加速意図検知手段として機能する。

図2は、本発明に係る制御装置による制御プログラムのフローチャートである。以下、このフローチャートに従って制御手順を説明する。なお、この制御プログラムはエンジン始動中、または車速が0km/h以上の場合に実行されるものとする。

まずステップS101で外部通信装置16から外部情報が得られた場合、この外部情報を入力する。外部情報としては、例えばここで示す制御においては渋滞情報とするが、この他、気象情報等を入力することも可能である。

続くステップS102では、運転者による加速意図を検知するためのサンプリング時間を設定する。このサンプリング時間は、前述したステップS101で得られた外部情報に応じて設定することが可能であるが、制御を開始した直後等で外部通信装置から渋滞情報が得られない場合には、サンプリング時間を予め設定した値α1とする。

次のステップS103では、前記のサンプリング時間α1内に、車両の発進・停止回数SG、車速変化量ΔVおよびスロットル開度変化量ΔTVOを演算する。ここで、車両の発進・停止回数SGは、例えば車速センサ19やブレーキスイッチ21から入力された信号に基づいて求めることとする。

その後ステップS104では運転者による加速意図の有無を判断する。具体的には、車両の発進・停止回数SGを予め設定した値SGbと、車速変化量ΔVを予め設定した値ΔVbと、スロットル開度変化量ΔTVOを予め設定した値ΔTVObと、それぞれ比較する。

ここで、
SG ＜SGb
ΔV ＜ΔVb
ΔTVO＜ΔTVOb
の三条件が満たされている場合には、運転者による加速意図が無いものと判断し、ステップS105へ進み、上記三条件が満たされていなければ、運転者による加速意図があるものと判断し、ステップS101へ戻る。

ステップS105では運転者による加速意図が無いものと判断したことから、変速機2を作動させるための目標変速油圧Poを低下させる。つまり、目標変速油圧Poを通常の制御におけるPoの値よりも低い値に設定する。

ステップS106では、スロットル開度TVOを予め定めた値TVObと比較し、TVOの値がTVObよりも小さければ運転者による加速意図は生じていないものと判断してステップS107へ進み、TVOの値がTVOb以上であれば、運転者による加速意図が生じたものと判断してステップS109へ進む。ステップS107では、目標変速油圧Poを先のステップS105で設定した値とする制御を継続する。

さらにステップS108では、再度スロットル開度TVOを予め定めた値TVObと比較し、TVOの値がTVObよりも大きければ運転者による加速意図が生じたものと判断してステップS109へ進み、TVOの値がTVOb以下であれば、運転者による加速意図は生じていないものと判断してステップS107へ戻る。

そしてステップS109で目標変速油圧Poを通常の制御におけるPoの値に戻し、その後制御を終了する。

図3は、上述した制御により油圧制御を行う一例を示すタイムチャートである。次に、図3を参照して上述した制御を具体的に説明する。ここで、図3の横軸は制御開始からの経過時間を示し、縦軸は、車速V、スロットル開度TVO、目標変速油圧Poおよびベルトとプーリとの間での損失についてはそれぞれの値を示し、外部情報、サンプリング時間、発進・停止回数SG、車速変化量ΔV、スロットル開度変化量ΔTVOおよび加速意図無し判定については、それぞれについて判定した結果を示すフラグの値を示すものである。

まず、制御開始直後で外部通信装置16から外部情報が入力されていない場合（外部情報フラグが0）では、運転者による加速意図を検知するためのサンプリング時間を、予め設定したα1とする（(1)および図2のステップS102参照）。このサンプリング時間α1中に入力した車速V、スロットル開度TVO等から、発進・停止回数SG、車速変化量ΔV、スロットル開度変化量ΔTVOを求め、これらを予め設定した値と比較する（図2のステップS103〜S104）。

図3に示す例では、サンプリング時間α1中に車速の変化量ΔVの判定結果を示すフラグとスロットル開度の変化量ΔTVOの判定結果を示すフラグが同時に立ち上がり、その後発進・停止回数SGの判定結果を示すフラグが立ち上がっている（(2)〜(5)参照）。これら各フラグの立ち上がりは、それぞれ上記した三条件それぞれが満たされていることを示している。すなわち、ここでは運転者による加速意図が無いものと判断し、その結果、加速意図無し判定フラグが立ち上がる（(6)参照）。

この判定結果に基づき、目標変速油圧Poを通常時のPoの値よりも低下させる（図2のステップS105）。具体的には、加速意図無し判定フラグが立ち上がっている間、目標変速油圧Poを、破線で示す通常時の値よりも低下させることとする（(7)参照）。

その結果、ベルトとプーリとの間で生じる損失も、破線で示す従来の制御の場合よりも低くなることがわかる（(8)参照）。

また、目標変速油圧Poを通常時よりも低い値としている間、スロットル開度TVOを予め定めた値TVObと比較する（図2のステップS106）。ここでは、スロットル開度TVOはTVObよりも低い値となっているため、加速意図無し判定時間中は、目標変速油圧Poを通常時よりも低い値とする制御を継続する（図2のステップS107）。その後、スロットル開度TVOがTVObよりも高くなったら制御を終了し（(9)および(10)参照）、通常の油圧制御に戻す（図2のステップS108〜S109および(11)）。

次に、外部通信装置16から渋滞情報が入力されると、外部情報フラグが立ち上がり（(12)参照）、これに応じてサンプリング時間としてα2が設定される（(13)参照）。なお、ここではα1＞α2としている。

このサンプリング時間α2中に入力した車速V、スロットル開度TVO等から、発進・停止回数SG、車速変化量ΔV、スロットル開度変化量ΔTVOを求め、これらを予め設定した値と比較する（図2のステップS103〜S104）。

ここでは、
SG ＝０
ΔV ＜ΔVb
ΔTVO＜ΔTVOb
となり（(14)，(15)参照）、発進・停止回数SGが0回であるが、外部通信装置16から渋滞情報が得られていることから、ΔVとΔTVOの判定のみで運転者による加速意図が無いものと判断している（(16)参照）。

この判定結果に基づき、加速意図無し判断時間中は、目標変速油圧Poを通常時のPoの値よりも低下させる（(17)参照）。それによって、ベルトとプーリとの間で生じる損失も、破線で示す従来の制御の場合よりも低下することとなる（(18)参照）。

以上説明したように、本発明による自動変速機搭載車両の制御装置によれば、運転者の加速意図を的確に検知し、この加速意図に応じて変速機を変速制御するための変速油圧を最適化できることから、加速意図がある場合には動力源から高いトルクが変速機に入力されてもＶベルトとプーリとの間に滑りが発生しない油圧（プーリがＶベルトを挟圧する力）が得られる一方、加速意図が無い場合には、油圧を低下させてプーリがＶベルトを挟圧する力をベルトとプーリとの間にスリップが生じない程度に小さくして、燃費の低下を防ぐことが可能となる。

本発明に係る自動変速機搭載車両の制御装置を具えるＶベルト式無段変速機搭載車の駆動系および制御系の構成を示すシステム図である。 本発明に係る制御装置による制御のフローチャートである。 本発明に係る制御装置による制御を示すタイムチャートである。

符号の説明

1 エンジン
2 Ｖベルト式無段変速機
3 スロットルバルブ
4 アクセルペダル
5 スロットルアクチュエータ
6 エンジンコントローラ
7 トルクコンバータ
8 プライマリプーリ
9 セカンダリプーリ
10 Ｖベルト
11 ファイナルドライブギヤ組
12 駆動車輪
13 変速制御油圧回路
14 オイルポンプ
15 変速機コントローラ
16 外部通信装置
17 変速比演算部
18 アクセルペダル踏み込み量センサ
19 車速センサ
20 スロットル開度センサ
21 ブレーキスイッチ

Claims (3)

1. 変速油圧を基に変速比指令値に応じた変速比に変速制御されるベルト式無段変速機において、
   運転者の加速意図を検知する加速意図検知手段を設け、
   該加速意図検知手段により運転者の加速意図を検知したときに、前記変速油圧を前記加速意図に応じた最適な値とするよう制御することを特徴とする、ベルト式無段変速機の制御装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記加速意図検知手段が、車速、エンジンスロットル開度、車両の発進および停止の回数を検知することを特徴とする、ベルト式無段変速機の制御装置。
3. 請求項１または２記載の装置において、
   車両外部の情報を当該車両外部からの通信によって入力する外部通信手段をさらに設け、
   前記外部通信手段から入力した情報に応じて、前記加速意図検知手段が運転者の加速意図を検知する時間を変更することを特徴とする、ベルト式無段変速機の制御装置。

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