JP2009180354A - 無段変速機の変速制御方法 - Google Patents

無段変速機の変速制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】運転手の加減速操作に対するエンジン回転数の変化の応答性を向上可能な無段変速機の変速制御方法を提供する。
【解決手段】油圧式の無段変速機16では、スポーツ走行モードが選択されているとき(ステップS1:スポーツ走行モード)、車速V[km/時]とスロットル弁60の開度θ[度]から目標エンジン回転数T_NE[rpm]を算出する(ステップS4)。さらに、車速Vと目標エンジン回転数T_NEから、モータ斜板46の目標角度T_A[度]を算出する(ステップS5)。モータ斜板46の実際の角度Aと目標角度T_Aの差に応じてモータ斜板46を移動させる。
【選択図】図3

Description

本発明は、無段変速機の変速制御方法に関する。より詳細には、本発明は、運転手の加減速操作に伴う変速の応答性を向上させる無段変速機の変速制御方法に関する。
自動二輪車等の車両に用いる無段変速機として油圧式無段変速機が知られている(例えば、特許文献1〜3参照)。この油圧式無断変速機は、実際のエンジン回転数[rpm]と目標エンジン回転数との差に応じて変速比を変更する目標エンジン回転数制御を基本的に用いている。すなわち、実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数よりも低い場合、実際のエンジン回転数を上げるために変速比を下げる。実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数よりも高い場合、実際のエンジン回転数を下げるために変速比を上げる。
特公平08−006797号公報 特開2006−200727号公報 特開2007−016967号公報
上記のような目標エンジン回転数制御では、実際のエンジン回転数と目標エンジン回転数とに差が生じた時点で変速比を変更する。このため、運転手の加減速操作に応じて変化するスロットル弁の開度の変化と、エンジン回転数の変化との間にはタイムラグが生じてしまうおそれがある。すなわち、スロットル弁の開度は、スロットルグリップやアクセルペダルの操作量に応じて直接的に変化することが通常であるが、上述の通り、目標エンジン回転数制御では、実際のエンジン回転数と目標エンジン回転数との間に差が生じていることを確認しながら変速比を変更して実際のエンジン回転数を変化させていくため、スロットル弁の開度変化に対してエンジン回転数の変化が遅れてしまう。
このような現象は、油圧式無段変速機に限らず、摩擦式無段変速機(ベルト式無段変速機、トロイダル無段変速機等)、電力式無段変速機等のその他の無段変速機でも同様である。
本発明は、上記課題を考慮してなされたものであり、運転手の加減速操作に対するエンジン回転数の変化の応答性を向上可能な無段変速機の変速制御方法を提供することを目的とする。
本発明に係る無段変速機の変速制御方法は、以下の特徴を有する。
第1の特徴:複数の変速制御モードを備える無段変速機の変速制御方法であって、第1変速制御モードでは、車速及びスロットル開度から算出した目標エンジン回転数が、実際のエンジン回転数よりも大きいとき、実際の変速比を下げ、前記目標エンジン回転数が前記実際のエンジン回転数よりも小さいとき、前記実際の変速比を上げ、第2変速制御モードでは、前記車速及び前記スロットル開度から算出した前記目標エンジン回転数と前記車速とに基づいて目標変速比を算出し、算出した前記目標変速比に向かって前記実際の変速比を変化させることを特徴とする。
本発明によれば、目標エンジン回転数から目標変速比を算出し、この目標変速比に向かって実際の変速比を変化させる。これにより、実際のエンジン回転数と目標エンジン回転数との差が生じることを待たずに実際の変速比を目標変速比に向かって変化させることができる。従って、運転手の加減速操作に対するエンジン回転数の変化の応答性を向上可能である。
第2の特徴:前記無段変速機は、変速比を変えるための変速用可動部材を備え、前記第2変速制御モードでは、前記目標エンジン回転数及び前記車速の関数として前記目標変速比を算出し、算出した前記目標変速比に対応させて前記変速用可動部材の目標位置を算出し、算出した前記目標位置に向かって前記変速用可動部材の実際の位置を変化させることを特徴とする。
第3の特徴:前記無段変速機を斜板油圧式無段変速機とし、前記変速用可動部材をモータ斜板又はこのモータ斜板の角度を制御する変速アクチュエータの可動部材とすることを特徴とする。
第4の特徴:本発明に係る無断変速機の変速制御方法は、車速及びスロットル開度から算出した目標エンジン回転数と前記車速とに基づいて目標変速比を算出し、算出した前記目標変速比に向かって実際の変速比を変化させることを特徴とする。
本発明によれば、目標エンジン回転数から目標変速比を算出し、この目標変速比に向かって実際の変速比を変化させる。これにより、実際のエンジン回転数と目標エンジン回転数との差が生じることを待たずに実際の変速比を目標変速比に向かって変化させることができる。従って、運転手の加減速操作に対するエンジン回転数の変化の応答性を向上可能である。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図1には、本発明の一実施形態に係る変速制御方法を実行可能な無段変速機を搭載した、自動二輪車等の車両10の概略的なブロック図が示されている。車両10では、エンジン12で発生されたトルクが、遠心クラッチ14、無段変速機16及びND選択機構18を介して後輪20に伝達される。
図2は、遠心クラッチ14、無段変速機16及びND選択機構18の一部省略縦断面図を示すものであり、特許文献2の図9を利用している。
遠心クラッチ14は、無段変速機16の高圧油路22と低圧油路24を断続させるクラッチバルブ26と、エンジン回転数NE[rpm]に応じてクラッチバルブ26を作動させる遠心ガバナ28とを備える。遠心クラッチ14としては、例えば、特許文献2に記載されているものを用いることができる。
無段変速機16は、いわゆる斜板油圧式無段変速機である。無段変速機16では、油圧ポンプ30にエンジン12のトルクが入力され、油圧ポンプ30において、入力軸32、ポンプ斜板34、ポンプ側プランジャ36等を用いてこのトルクが作動油38の油圧に変換される。作動油38は、油圧閉回路40における環状の高圧油路22を介して油圧モータ42に伝達される。そして、油圧モータ42において、モータ側プランジャ44、モータ斜板46、出力軸48等を用いて作動油38の油圧がトルクに再変換されて出力される。
ここで、変速アクチュエータ50を用いて油圧モータ42のモータ斜板46の角度A[度]を調整することにより、伝達されるトルクの大きさが変化する。すなわち、モータ斜板46の角度調整により、油圧ポンプ30の入力トルクと油圧モータ42の出力トルクとの比(以下、「変速比R」とも称する。)を調整可能である。油圧ポンプ30から油圧モータ42に伝達された作動油38は、油圧閉回路40における環状の低圧油路24を介して油圧ポンプ30に戻されて再利用される。
無段変速機16の変速比Rは、変速アクチュエータ50を介して車両10のECU(electrical control unit)52(図1)により制御される。ECU52は、エンジン回転数センサ54が検出したエンジン回転数NE[rpm]と、スロットル開度センサ56が検出した、スロットルグリップ58の操作に応じたスロットル弁60の開度(スロットル開度θ[度])と、車速センサ62が検出した車速V[km/時]とに応じて制御信号Stを生成し、この制御信号Stに基づいて変速アクチュエータ50を動作させる。これにより、モータ斜板46の角度A(実質的に変速比Rに対応する。)を制御する。モータ斜板46の角度Aは、変速アクチュエータ50に設けられた位置センサ64から通知される変速アクチュエータ50の可動部66(図2)の位置情報Ipに応じてECU52で算出される。或いは、モータ斜板46に角度センサを設け、この角度センサにより検出されたモータ斜板46の角度Aを直接用いることもできる。なお、ECU52には、記憶部53が接続されている。
また、車両10のメータパネル(図示せず)に設けられた走行モード切替スイッチ68により、走行モードが切り替えられる。すなわち、走行モード切替スイッチ68の位置に応じて、通常走行モード又はスポーツ走行モードを選択可能である。スポーツ走行モードは、通常走行モードよりもスポーティな走行を実現するモードであり、本実施形態では、スロットルグリップ58の操作に対する出力トルクの応答性が高まるように設計されている。走行モード切替スイッチ68は、通常走行モード又はスポーツ走行モードのいずれが選択されているかを示す選択走行モード通知信号DSをECU52に送信し、ECU52は、この選択走行モード通知信号DSを用いて、無段変速機16で用いる変速制御を切り替える。変速制御の切替えの詳細については後述する。
ND選択機構18は、無段変速機16の出力軸48(図2)から伝達されたトルクを後輪20(駆動輪)に伝達するものである。ND選択機構18では、トルクを後輪20に伝達するドライブモードDと、トルクを後輪20に伝達しないニュートラルモードNとを切替え可能である。ND選択機構18は、ミッションケース70内の後部一側に形成されたリダクション室72内に配設される。NE選択機構18は、ミッションケース70に回動自在に且つ油圧モータ42の出力軸48と平行に支持される中間軸74と、同じくミッションケース70に回動自在に且つ中間軸74と平行に支持される駆動軸76と、前記出力軸48の、リダクション室72に突入した端部にスプライン結合される1次駆動ギヤ78と、中間軸74に回転自在に支えられて1次駆動ギヤ78に噛合する1次従動ギヤ80と、この1次従動ギヤ80の一側に隣接して中間軸74に摺動可能にスプライン嵌合されるドグクラッチ部材82(図2では、ドグクラッチ部材82がニュートラルモードNの位置にあり、左方に移動されるとドライブモードDの位置になる。)と、1次従動ギヤ80の他側に隣接して中間軸74に結合される2次駆動ギヤ84と、駆動軸76にスプライン結合され、2次駆動ギヤ84から減速駆動される2次従動ギヤ86とを備え、駆動軸76の、ミッションケース70外に突出した外端部に後輪20が、駆動軸76と共に回転するように取り付けられる。
本実施形態における各構成要素は以上のように構成されるものであり、次に、無段変速機16における変速制御の切替えについて説明する。
図3には、ECU52において、選択されている走行モード(通常走行モード/スポーツ走行モード)に応じた方法で無段変速機16の変速比Rを制御するフローチャートが示されている。ステップS1において、ECU52は、走行モードとして通常走行モード又はスポーツ走行モードのいずれが選択されているかを判定する。すなわち、走行モード切替スイッチ68からの選択走行モード通知信号DSを確認することにより、現在選択されている走行モードを確認する。
ステップS1において通常走行モードが選択されている場合(S1:通常走行モード)、ステップS2において、ECU52は、車速センサ62が検出した車速Vと、スロットル開度センサ56が検出したスロットル開度θとに応じて目標エンジン回転数T_NE[rpm]を算出する。車速V及びスロットル開度θから目標エンジン回転数T_NEを算出する方法としては、例えば、特許文献3の図9に記載されている特性マップを用いる方法を用いることができる。
続くステップS3において、ECU52は、エンジン回転数センサ54が検出した実際のエンジン回転数NEと、ステップS2で算出した目標エンジン回転数T_NEとの差に応じてモータ斜板46を制御する。より具体的には、ステップS31において、実際のエンジン回転数NEと目標エンジン回転数T_NEが等しいかどうかを確認する。両者が等しい場合(S31:Yes)、ステップS32においてモータ斜板46の角度Aを変化させずに、現在の変速比Rを維持する。ステップS31において、実際のエンジン回転数NEと目標エンジン回転数T_NEが異なる場合(S31:No)、ステップS33において、実際のエンジン回転数NEが目標エンジン回転数T_NEよりも大きいかどうかを判定する。実際のエンジン回転数NEが目標エンジン回転数T_NEよりも大きい場合(S33:Yes)、ステップS34において、ECU52は、変速アクチュエータ50を介してモータ斜板46の角度AをTOP側(図2中、より垂直になる方向)に変化させ、変速比Rを上げる。実際のエンジン回転数NEが目標エンジン回転数T_NEよりも小さい場合(S33:No)、ステップS35において、ECU52は、変速アクチュエータ50を介してモータ斜板46の角度AをLOW側(図2中、より水平になる方向)に変化させ、変速比Rを下げる。
ステップS1に戻り、スポーツ走行モードが選択されている場合(S1:スポーツ走行モード)、ステップS4において、ECU52は、目標エンジン回転数T_NEを算出する。目標エンジン回転数T_NEの算出方法は、ステップS2と同様である。
続くステップS5において、ECU52は、ステップS4で算出した目標エンジン回転数T_NEと、車速センサ62が検出した車速Vとに応じて、モータ斜板46の目標角度T_A[度]を算出する。目標角度T_Aの算出方法については後述する。
続くステップS6において、ECU52は、位置センサ64から通知された変速アクチュエータ50の可動部66の位置情報Ipに基づき算出したモータ斜板46の角度Aと、ステップS5で算出した目標角度T_Aとの差に応じてモータ斜板46を制御する。
より具体的には、ステップS61において、実際の角度Aと目標角度T_Aが等しいかどうかを確認し、両者が等しい場合(S61:Yes)、ステップS62においてモータ斜板46の角度Aを維持する。ステップS61において、実際の角度Aと目標角度T_Aが異なる場合(S61:No)、ステップS63において、実際の角度Aが目標角度T_Aよりも大きいかどうかを判定する。実際の角度Aが目標角度T_Aよりも大きい場合(S63:Yes)、ステップS64において、ECU52は、変速アクチュエータ50を介してモータ斜板46の角度Aを減少{TOP側(図2中、より垂直になる方向)に変化}させ、変速比Rを上げる(シフトアップ)。実際の角度Aが目標角度T_Aより小さい場合(S63:No)、ステップS65において、ECU52は、変速アクチュエータ50を介してモータ斜板46の角度Aを増加{LOW側(図2中、より水平になる方向)に変化}させ、変速比Rを下げる(シフトダウン)。
図4には、図3のステップS5のサブルーチンとして、モータ斜板46の目標角度T_Aを算出するフローチャートが示されている。目標角度T_Aの算出は、ECU52によりなされる。ステップS51において、ECU52は、無段変速機16の目標変速比T_Rを算出する。本実施形態において、目標変速比T_Rは、下記の式(1)を用いて算出される。
T_R=(T_NE/V)×Ro×0.06 ・・・(1)
上記式(1)において、T_NEは、図3のステップS4で算出された目標エンジン回転数である。Vは、車速センサ62で検出された車速である。Roは、無段変速機16以外の変速手段の減速比である。0.06は、単位を合わせるための係数である。すなわち、目標エンジン回転数T_NE[rpm](単位の分母が「分」)と車速V[km/時](単位の分母が「時間」)の単位を合わせるために、目標エンジン回転数T_NEを60倍する。さらに、後述する式(2)の周長C[m]をキロメートル単位に変換するために1/1000倍する。60倍に1/1000倍を掛けた結果、係数「0.06」を用いている。
減速比Roは、一次減速比R1(エンジン12のクランク軸88(図2)と駆動ギヤ90との減速比)、最終減速比Rf(2次駆動ギヤ84と2次従動ギヤ86との減速比)等、無段変速機16以外の変速手段の減速比をそれぞれ掛け合わせたものにより、後輪20の周長C[m]を割ったものである。すなわち、減速比Roは、下記の式(2)により求められる。
Ro=C/(R1×R2×・・・×Rf) ・・・(2)
ステップS52において、ECU52は、モータ斜板46の可動範囲等を考慮しないで仮に算出したモータ斜板46の角度Aの目標値である仮目標角度T_At[度]を算出する。具体的には、下記の式(3)を用いて仮目標角度T_Atが算出される。
Figure 2009180354
上記式(3)において、Atopは、モータ斜板46が取り得る最小角度であり、Alowは、モータ斜板46が取り得る最大角度である。OFFtopは、モータ斜板46がTOP位置にあるかどうか(変速比RがTOPになっているかどうか)を判定する際に用いるオフセット量であり、OFFlowは、モータ斜板46がLOW位置にあるかどうか(変速比RがLOWになっているかどうか)を判定する際に用いるオフセット量である。Ptop、Plowは、無段変速機16の目標変速比T_Rからモータ斜板46の目標角度T_Aを算出するための係数であり、変速アクチュエータ50に入力される電圧と、目標変速比T_Rとの関係を示す。例えば、モータ斜板46をTOP位置に移動又は保持するために、ECU52から変速アクチュエータ50に入力される電圧と、この電圧に伴って変速アクチュエータ50が駆動することで決定されるモータ斜板46の角度Aとの関係は1.00であり、モータ斜板46をLOW位置に移動又は保持するために、ECU52から変速アクチュエータ50に入力される電圧と、この電圧に伴って変速アクチュエータ50が駆動することで決定されるモータ斜板46の角度Aとの関係は3.00である。
ステップS53において、ECU52は、仮目標角度T_Atが、最小角度Atopとオフセット量OFFtopの差以上であるかどうかを判定する。仮目標角度T_Atが、最小角度Atopとオフセット量OFFtopの差以上である場合(S53:Yes)、ステップS54において、ECU52は、最小角度Atopとオフセット量OFFtopの差を目標角度T_Aとして設定する。仮目標角度T_Atが、最小角度Atopとオフセット量OFFtopの差未満である場合(S53:No)、ステップS55に進む。
ステップS55において、ECU52は、仮目標角度T_Atが、最大角度Alowとオフセット量OFFlowの和以下であるかどうかを判定する。仮目標角度T_Atが、最大角度Alowとオフセット量OFFlowの和より大きい場合(S55:No)、ステップS56において、ECU52は、仮目標角度T_Atを目標角度T_Aとして設定する。仮目標角度T_Atが、最大角度Alowとオフセット量OFFlowの和以下である場合(S55:Yes)、ステップS57において、ECU52は、最大角度Alowとオフセット量OFFlowの和を目標角度T_Aとして設定する。
以上のように、上記実施形態では、目標エンジン回転数T_NEから、目標変速比T_Rに対応するモータ斜板46の目標角度T_Aを算出し、この目標角度T_Aに向かって実際の角度Aを変化させる。これにより、実際のエンジン回転数NEと目標エンジン回転数T_NEとの差が生じることを待たずに実際の角度A(実際の変速比R)を目標角度T_A(目標変速比T_R)に向かって変化させることができる。従って、運転手の加減速操作に対するエンジン回転数NEの変化の応答性を向上可能である。
なお、上記実施形態では、無段変速機として油圧式の無段変速機16を用いたが、これに限られず、摩擦式無段変速機(ベルト式無段変速機、トロイダル無段変速機等)、電力式無段変速機等、その他の無段変速機にも適用可能である。
上記実施形態では、走行モード切替スイッチ68を用いて走行モードの切替えを行ったが、その他の方法を用いて走行モードを切り替えてもよい。例えば、オートマチックトランスミッション車のセレクトレバーの位置により走行モードを切り替えることもできる。
図3及び図4で示したフローチャートは、本発明を実施するための一例に過ぎず、例えば、各ステップの順番は適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、通常走行モードかスポーツ走行モードかを判定した後に(図3のステップS1)、別々のステップ(同ステップS2、S4)において、スロットル開度θと車速Vに基づいて目標エンジン回転数T_NEを算出したが、スロットル開度θと車速Vに基づいて目標エンジン回転数T_NEを算出した後に、通常走行モードかスポーツ走行モードかを判定してもよい。
上記実施形態では、変速制御モードとして、通常走行モードとスポーツ走行モードを切り替えて用いたが、スポーツ走行モードのみを用いること(上記実施形態におけるスポーツ走行モードを通常走行モードとして用いること)もできる。
上記実施形態では、変速制御モードとして通常走行モード及びスポーツ走行モードを用いたが、その他の変速制御モードが設けられていてもよい。例えば、車室内をより静粛にするラグジュアリ走行モード、雪道の走行に適したスノーモード等の変速制御モードを用いることもできる。
上記実施形態では、目標変速比T_Rを求め、この目標変速比T_Rに対応させて目標角度T_Aを算出し、実際の角度Aと目標角度T_Aを比較したが、このような処理に限られない。例えば、目標変速比T_Rを求めると共に、実際の角度Aから実際の変速比Rを算出し、実際の変速比Rと目標変速比T_Rを対比することもできる。
上記実施形態では、モータ斜板46の実際の角度Aと目標角度T_Aを比較したが、変速アクチュエータ50の可動部66の実際の位置と目標位置を比較することも可能である。
本発明は、上述した構成に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
本発明の一実施形態に係る変速制御方法を実行可能な油圧式無段変速機を搭載した車両のブロック図である。 上記油圧式無段変速機及びその周辺の一部省略断面図である。 上記実施形態において、通常走行モード及びスポーツ走行モードに区分して、無段変速機の変速制御を実行するフローチャートである。 車速と目標エンジン回転数からモータ斜板の目標角度を算出するフローチャートである。
符号の説明
16…無段変速機
46…モータ斜板(変速用可動部材) 50…変速アクチュエータ
66…変速アクチュエータの可動部(変速用可動部材)
A…モータ斜板の角度 NE…エンジン回転数
R…変速比 T_A…モータ斜板の目標角度
T_NE…目標エンジン回転数 T_R…目標変速比
V…車速 θ…スロットル開度

Claims (4)

  1. 複数の変速制御モードを備える無段変速機の変速制御方法であって、
    第1変速制御モードでは、
    車速及びスロットル開度から算出した目標エンジン回転数が、実際のエンジン回転数よりも大きいとき、実際の変速比を下げ、
    前記目標エンジン回転数が前記実際のエンジン回転数よりも小さいとき、前記実際の変速比を上げ、
    第2変速制御モードでは、
    前記車速及び前記スロットル開度から算出した前記目標エンジン回転数と前記車速とに基づいて目標変速比を算出し、
    算出した前記目標変速比に向かって前記実際の変速比を変化させる
    ことを特徴とする無断変速機の変速制御方法。
  2. 請求項1記載の無段変速機の変速制御方法において、
    前記無段変速機は、変速比を変えるための変速用可動部材を備え、
    前記第2変速制御モードでは、
    前記目標エンジン回転数及び前記車速の関数として前記目標変速比を算出し、
    算出した前記目標変速比に対応させて前記変速用可動部材の目標位置を算出し、
    算出した前記目標位置に向かって前記変速用可動部材の実際の位置を変化させる
    ことを特徴とする無断変速機の変速制御方法。
  3. 請求項2記載の無段変速機の変速制御方法において、
    前記無段変速機は、斜板油圧式無段変速機であり、
    前記変速用可動部材は、モータ斜板又はこのモータ斜板の角度を制御する変速アクチュエータの可動部材である
    ことを特徴とする無段変速機の変速制御方法。
  4. 車速及びスロットル開度から算出した目標エンジン回転数と前記車速とに基づいて目標変速比を算出し、
    算出した前記目標変速比に向かって実際の変速比を変化させる
    ことを特徴とする無断変速機の変速制御方法。
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