JP2517940B2 - 車両用無段変速機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、直結クラッチ付の流体動力伝達手段、例え
ばフルードカップリング、又はトルクコンバータを介し
て、エンジンに連結された車両用無段変速機（以下CVT
と記す）の変速比制御技術に関する。

［従来の技術］ 従来、例えば特開昭59-144850号公報に開示されてい
る方法等で変速比制御の行なわれているCVTを搭載した
車両では、発進をスムーズにし、かつ走行時の動力損失
を低減させるために、直結クラッチ付フルードカップリ
ング、もしくは直結クラッチ付トルクコンバータを備え
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のエンジンとCVTとの間に直結クラ
ッチ付のフルードカップリングを介装した車両において
は、従来の変速比制御を単に適用したのでは、良好な燃
費特性が得られない場合があるという問題があった。

この問題の発生は、車両の燃費（単位燃料量当りの走
行距離）特性が第８図に示すように、直結クラッチのロ
ックアップ「オン」のときと、「オフ」のときとでは、
大きく異なることによる。即ち、上記直結クラッチがロ
ックアップ「オン」のときには、第９図のCVTとフルー
ドカップリングとの総合効率特性図に示すように、CVT
とフルードカップリングとを合せた効率が、CVTの変速
比が１のときに最高効率を示し、変速比が増減するにし
たがって、緩かに減少する。これにより、ロックアップ
「オン」時の車両の燃費は、エンジンの効率（燃料消費
率）の変化に大きく左右され、例えば第８図の定常時燃
費特性に示すように、エンジンのポンピングロスの小さ
い低エンジン回転数領域において、良好な値を示す。

一方、上記ロックアップ「オン」に比べて、ロックア
ップ「オフ」のときには、第10図のフルードカップリン
グの速度比一効率特性図に示すように、フルードカップ
リングの効率は、速度比が小さくなるにしたがってほぼ
比例して効率が低下する。これにより、車両の総合効率
は、第８図のロックアップ「オフ」時の効率特性線に示
すように、低エンジン回転時、すなわちCVTの変速比を
小さくするとともに負荷を大きくして走行するとき、フ
ルードカップリングのすべりが大きくなって、低下す
る。

本発明は、上記問題点を解決することにより、車両の
燃費を向上させる（車両を最適な燃料消費率で走行させ
る）ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するためになされた本発明の車両用無
段変速機の制御装置は、 直結クラッチ付きの流体動力伝達手段を介してエンジ
ンに結合された車両用無段変速機の目標入力側回転数と
該車両用無段変速機の実際の入力側回転数とが一致する
ように、上記車両用無段変速機の変速比を制御する装置
において、 最適燃料消費率に基づいて上記目標入力側回転数を求
める場合、 上記流体動力伝達手段の直結クラッチがオンの場合に
最適燃料消費率を達成する第１の目標入力側回転数と、
直結クラッチがオフの場合に最適燃料消費率を達成する
第２の目標入力側回転数を設定し、 上記流体動力伝達手段の直結クラッチがオンかオフか
を判断し、該判断結果に基づいて、上記第1,第２の目標
入力側回転数のいずれを目標入力側回転数とするかを変
更する手段を有するこを特徴とする。

最適な燃料消費率とは、運転性と燃費とを両立させた
もの、すなわち運転性の向上が加味された最小燃料消費
率のことである。

流体動力伝達手段とは、例えばフルードカップリング
をはじめとする流体接手、もしくはトルクコンバータが
用いられる。

直結クラッチとは、例えば流体動力伝達手段の入力側
と出力側を直結にするクラッチである。

車両用無段変速機の目標入力側回転数とは、CVTの入
力側の実際の回転数の制御目標となる回転数であって、
例えばエンジン回転数、流体動力伝達手段の入力側もし
くは出力側回転数、又はCVTの入力プーリの回転数の制
御目標になる回転数である。

［作用］ 本発明の車両用無段変速機の制御装置によれば、第１
図に例示するように、直結クラッチがオンであるかオフ
であるかを判断する（ステップSA）。そして、直結クラ
ッチオン時には、第１の目標入力側回転数を求め（ステ
ップSB）、直結クラッチオフ時には第２の目標入力側回
転数を求める（ステップSC）。そして、これら目標入力
側回転数と実際の入力側回転数とが一致するように変速
比を制御する（ステップSD）。

ここで、最適燃料消費率と変速比との関係は、従来技
術の問題点として指摘した通り、直結クラッチがオンか
オフかで異なる傾向を有するが、上述の通り、直結クラ
ッチがオンかオフかで別個の第１の目標入力側回転数と
第２の目標入力側回転数を備えることとし、これらを直
結クラッチのオン／オフ状態に応じて変更するので、本
発明では、直結クラッチオン時にはオン時の最適燃料消
費率と変速比との関係に合致した目標入力側回転数で制
御でき、直結クラッチオフ時にもオフ時の最適燃料消費
率と変速比との関係に合致した目標入力側回転数で制御
でき、常に、最適な燃料消費率を達成することができ
る。

こうしたCVTの変速比制御は、目標入力側回転数と実
際の入力側回転数とが一致するように行ってもよく、あ
るいは例えば目標入力側回転数に代えて目標変速比を求
め、該目標変速比と実際のCVTの変速比とが一致するよ
うに行ってもよい。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第２図において、車両のエンジン10は、直結クラッチ
11のフルードカップリング12を介して無段変速機14の入
力軸16に連結されている。入力軸16には、油圧シリンダ
18によってＶ溝幅すなわち伝導ベルト20の掛り径が変更
される可変プーリ22が設けられている。出力軸24には、
油圧シリンダ26によってＶ溝幅が変更される可変プーリ
28が設けられている。したがって、入力軸26に伝達され
た回転力は可変プーリ22および28に巻き掛けられた伝導
ベルト20を介して出力軸24に伝達されるとともに、後段
の副変速機30に伝達される。副変速機30は、第１サンギ
ア32,第２サンギア34,リングギア36などから成るラビニ
ョウ型複合遊星歯車装置を備え、高速段用クラッチ38,
低速段用ブレーキ40,後進用ブレーキ42が図示しない油
圧アクチュエータによって択一的に作動させられること
により、次表１に示すように、副変速機30の変速比Rfが
切り換えられ、あるいは正転、逆転が切り換えられるよ
うになっている。

ここで表１において、ρ１はZs1/Zr,ρ２はZs2/Zrであ
る。但し、Zs1は第１サンギア32の歯数、Zs2は第２サン
ギア34の歯数、Zrはリングギア36の歯数である。ベルト
式無段変速機14の出力軸24は副変速機30の入力軸を構成
し、また副変速機30内の遊星ギアを支持するキャリア44
は出力軸を構成するので、副変速機30の変速比はキャリ
ア44の回転数で出力軸24の回転数を除した値となる。上
記キャリア44に伝達された回転力は、中間歯車46,48お
よび終減速機50を経て、車両の一対の駆動輪52にそれぞ
れ伝達されるようになっている。

可変プーリ22および28の近傍には、それら可変プーリ
22および28の回転数に対応した周波数のパルス信号SP1
およびSP2をコントローラ54へ出力するための入力軸回
転数センサ58および出力軸回転数センサ60が設けられて
いる。中間歯車48の近傍には、中間歯車48の回転数に対
応した周波数のパルス信号SVをコントローラ54へ出力す
るための車速センサ61が設けられている。エンジン10の
吸気配管に設けられたスロットル弁62は、アクセルペダ
ル63の操作により開閉され、該スロットル弁62には、ス
ロットルセンサ64が設けられており、そのスロットルセ
ンサ64からはスロットル弁開度θを表すスロットル信号
Ｓθがコントローラ54に供給される。エンジン10の点火
回路には、エンジン回転数センサ65が設けられており、
そのエンジン回転数センサ65からはエンジン回転数Neを
表す回転数信号SNEがコントローラ54に供給される。

本実施例においてはシフト切換装置としてシフトレバ
ー66が用いられており、そのシフトレバー66の操作位置
を検出する操作位置センサ68からは、シフトレバー66の
シフト操作位置Pshを表す信号SPがコントローラ54に供
給される。このシフトレバー66は油圧回路70内のマニュ
アルバルブと機械的に関連されられており、ニュートラ
ルレンジに操作されたときには、高速段用クラッチ38,
低速段用ブレーキ40,後進用ブレーキ42をそれぞれ作動
させるための油圧アクチュエータのいずれにも油圧が供
給されることを阻止するが、後進レンジに操作されたと
きには、後進用ブレーキ42を作動させる油圧アクチュエ
ータのみに作動油を供給させる。また、シフトレバー66
が前進レンジのうちの通常走行（D:ドライブ）レンジに
操作された場合には、高速段用クラッチ38を作動させる
油圧アクチュエータのみに作動油が供給されることを許
容し、高速側ギア段が維持されるようにする。また、シ
フトレバー66が前進レンジのうちの自動変速レンジ（Ｓ
レンジ）またはエンジンブレーキレンジ（Ｌレンジ）に
操作された場合には、高速段用クラッチ38および低速段
用ブレーキ40を作動させるそれぞれの油圧アクチュエー
タのいずれかに作動油が供給されることを許容する。そ
れらの油圧アクチュエータには、油圧回路70に設けられ
たシフト用電磁弁72の作動に応答して作動するシフトバ
ルブから、択一的に油圧が供給されるようになってい
る。

上記油圧回路70は、出力軸24に設けられた油圧シリン
ダ26に無段変速機14の実際の変速比およびエンジン10の
出力トルクに対応して調圧されたライン油圧を供給し、
伝導ベルト20の張力を必要かつ充分に制御する。また、
油圧回路70は、入力軸16に設けられた油圧シリンダ18に
関して、シフト方向切換弁74の作動に応答して、作動油
を供給しあるいは排出するとともに、シフト速度切換弁
76の作動に応答して油圧シリンダ18への作動油流入速度
あるいは油圧シリンダ18からの作動油排出速度を変化さ
せ、またロックアップ切換弁77の作動に応答して直結ク
ラッチ11への作動油の方向を切り換える。なお、油圧ポ
ンプ78はエンジン10などによって駆動されることによ
り、オイルタンク80内の作動油を油圧回路70に圧送する
ものであって油圧回路70の油圧源として機能する。

上記コントローラ54は、入出力インターフェース82,
中央処理部84,および記憶部86等を備え、記憶部86に予
め記憶されたプログラムおよびデータに従って、入出力
インターフェース82を介して入力された種々の入力信号
を処理し、該処理結果にもとづいて、シフト用電磁弁72
の作動を制御することにより、副変速機30のギア段を自
動シフトさせ、シフト方向切換弁74およびシフト速度切
換弁76の作動を制御することにより、無段変速機14の変
速比を最適値に変化させ、ロックアップ切換弁77の作動
を制御することにより、直結クラッチ11をロックアップ
「オン」もしくはロックアップ「オフ」にする。

次に、第３図のフローチャートにより所定時間（ここ
では8msec）毎に実行される本実施例の変速比制御ルー
チンを説明する。

第３図は、車両のトランスミッション全体の変速比を
制御するための制御ルーチンを示すものであって、先ず
ステップ100が実行されることにより車速Ｖ、スロット
ル開度θ、入力軸16の回転数Nin、出力軸24の回転数Nou
t、エンジン回転数Ne、シフトレバー66の操作位置Pshが
信号SV,Sθ,,SP1,SP2,SNE,およびSPに基づいて読み込ま
れる。次いで、ステップ110では、シフトレバー66の実
際の操作位置が通常走行レンジかあるいは自動変速レン
ジであるかが判断される。通常走行レンジであると判断
された場合には、ステップ120が実行されて、予め記憶
部86に記憶された第４図に示す通常走行レンジにおける
変速比制御ルーチンが実行され、無段変速機14の変速比
γが最適に制御される。

一方、上記ステップ110において、シフトレバー66が
自動変速レンジに制御されていたと判断された場合に
は、ステップ130が実行されることにより、副変速機30
のシフト制御が実行される。すなわち、記憶部86に予め
記憶されたシフトパターンから、車速Ｖおよびスロット
ル開度θに基づいて副変速機30のギア段が決定され、決
定されたギア段が実現されるようにシフト用電磁弁72に
駆動信号を出力する。シフトパターンはたとえば第５図
に示すものであり、データマップなどの形態で記憶され
ている。図において、U12は、車両の走行性能を考慮し
て用意されたものであって、低速側ギア段（第１速）か
ら高速側ギア段（第２速）へのアップシフトの判断に用
いるアップシフト線であり、図中D21は、適当なヒステ
リシスを形成するように、またキックダウンによる加速
性能を考慮して用意されたものであって、高速側ギア段
から低速側ギア段へのダウンシフトの判断に用いるダウ
ンシフト線である。

次いで、ステップ140では、副変速機30の実際のギア
段が高速側ギア段であるかまたは低速側ギア段であるか
が判断される。高速側ギア段であると判断された場合に
は、ステップ150が実行されて、たとえば第４図に示す
通常走行レンジにおける変速比制御ルーチン（ステップ
120）に代えて、詳細を図示しない高速ギア段における
変速比制御ルーチンが起動され、無段変速機14の変速比
制御が実行される。

上記ステップ140において副変速機30のギア段が低速
側ギア段であると判断された場合には、ステップ160が
実行されて、たとえば第４図に詳細を示す通常走行レン
ジにおける変速比制御ルーチン（ステップ120）に代え
て、詳細を図示しない低速ギア段における変速比制御ル
ーチンが起動され、無段変速機14の変速比制御が実行さ
れる。

次に、第４図の通常走行レンジにおける変速比制御ル
ーチンを説明する。該第４図の制御ルーチンでは、まず
ステップ200により、直結クラッチ11がロックアップ
「オン」状態であるか否か、すなわち図示しない直結ク
ラッチの制御ルーチンにより、車速Ｖとスロットル開度
θにもとづいて、ロックアップ「オン」条件が満足され
たと判断された場合に、ロックアップ切換弁77がロック
アップ「オン」側に制御されたか否かが判断される。直
結クラッチ11がロックアップ「オフ」状態であると判断
されたときには、ステップ210により、ロックアップ
「オフ」後の経過時間Toffを積算して、次のステップ22
0の該Toffの判断に移行する。該ステップ220により、実
際にロックアップ「オフ」されていると判断されたと
き、すなわち経過時間Toffが油圧回路のディレイを考慮
した所定値β以上（Toff≧所定値β）であると判断され
た時には、ステップ230に処理を移行する。ステップ230
では、予め記憶部86にメモリされている第６図に示す通
常走行レンジ用のロックアップ「オフ」時の目標回転数
データマップ、すなわち車速およびスロットル開度θか
ら直結クラッチ11が「オフ」で、かつシフトレバー66が
通常走行レンジの場合における最適の目標回転数Nin^*を
与えるデータマップ（ここでは、発進時の加速性と定常
走行時の最小燃料消費率とを両立して達成するデータマ
ップであって、定常走行時の目標回転数Nin^*をロックア
ップ「オン」時に比べ、例えば1.3〜1.9倍したデータマ
ップ）が選択される。

次いで、ステップ240により上記選択されたデータマッ
プにもとづき、車速Ｖおよびスロットル開度θにしたが
って、目標回転数Nin^*がマップ補間により算出される。
該目標回転数Nin^*の算出に続いて、ステップ250によ
り、該Nin^*が入力軸16の回転数Nin以上であるか否かが
判断される。Nin^*≧Ninであれば、入力軸16の回転数Nin
を高くする場合であると判断して、ステップ260が実行
されて、シフト方向切換弁14およびシフト速度切換弁76
を制御することにより無段変速機14の変速比γを大きく
する制御（ダウンシフト制御）が実行される。一方、目
標回転数Nin^*が入力軸16の回転数Ninより小さい場合に
は、ステップ270により、無段変速機14の変速比γを小
さくする制御（アップシフト制御）が実行される。

以上、ステップ200ないし270が実行されることによ
り、直結クラッチ11が「オフ」で、かつ、シフトレバー
16が通常走行レンジの場合における無段変速機14の変速
比を最適にする制御が行なわれる。

一方、コントローラ54がロックアップ「オン」指令を
出力した時には、ステップ200の判断は「YES」、すなわ
ち直結クラッチ11がロックアップ「オン」状態であると
判断され、続くステップ290により、ロックアップ「オ
ン」後の経過時間Tonを積算して、次のステップ300の該
Tonの判断に移行する。該ステップ300により経過時間To
nが所定値α未満（Ton＜所定値α）であると判断された
時、すなわちロックアップ「オン」が指示されても作動
に要する油圧系の遅れ等により実際にロックアップ「オ
ン」されていないと判断された時には、ステップ230に
処理を移行する。以後、前記直結クラッチ11のロックア
ップ「オフ」時と同様に、ステップ230ないし270が実行
され、ロックアップ「オフ」時の最適な目標回転数Nin^*
の算出および変速比γの制御等が行なわれる。

直結クラッチ11のロックアップ「オン」の経過時間To
nが所定値α以上になったと判断されたとき（ステップ3
00）、すなわち直結クラッチ11の係合が完了したと判断
されたときには、ステップ310に処理を移行する。ステ
ップ310では、予め記憶部86にメモリされている第７図
に示す通常走行レンジ用のロックアップ「オン」時の目
標回転数データマップ、すなわち車速およびスロットル
開度θから直結クラッチが「オン」で、かつシフトレバ
ー66が通常走行レンジの場合における最適の目標回転数
Nin^*を与えるデータマップ（ここでは、発進時の加速性
と定常走行時の最小燃料消費率とを両立して達成するデ
ータマップ）が選択される。次いで、前記ロックアップ
「オフ」時と同様にステップ240ないしステップ270が実
行され、目標回転数Nin^*の算出および変速比γの制御が
行なわれる。

上記ロックアップ「オン」の状態からロックアップ
「オフ」に指令が変更されたことをステップ200により
判断したときには、ステップ210に処理を移行し、ロッ
クアップ「オフ」の経過時間Toffを積算して、次の経過
時間Toffの判断に移行する。直結クラッチ11のロックア
ップ「オフ」の経過時間Toffが所定値β未満であると判
断されたとき（ステップ220）、すなわち、油圧系の作
動遅れにより実際にロックアップ「オン」されていない
と判断されたときには、ステップ310に処理を移行す
る。以後、前記直結クラッチ11のロックアップ「オン」
時と同様に、ステップ310,240ないし270が実行され、ロ
ックアップ「オン」時の最適な目標回転数Nin^*の算出お
よび変速比γの制御等が行なわれる。

上記ロックアップ「オフ」の経過時間Toffがステップ
220により所定値β以上であると判断されたときには、
前述したステップ230〜270のロックアップ「オフ」時の
変速制御が行なわれる。

以上第４図の通常走行レンジにおける変速比制御ルー
チンを一例にあげて説明したように、本実施例により、
直結クラッチ11のロックアップ「オフ」時およびロック
アップ「オン」時に、それぞれ最適の目標回転数データ
マップを選択して変速比γを制御することから、ロック
アップ「オン」時には、エンジンのポンピングロスの小
さい領域で車両を走行させ、一方ロックアップ「オフ」
時には、フルードカップリング12を高効率、すなわちフ
ルードカップリング12の変速比が値１に近い状態で車両
を走行させることにより、車両を運転性の加味された最
小燃料消費率で走行させることができる。

そのうえ、本実施例により、フルードカップリングの
すべりが徒らに大きくならないので、作動油の発熱が少
なくなり、これによりフルード、およびフルードカップ
リングの耐久性が向上し、しかもオイルクーラ等の容量
を小さくすることができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではな
く、要旨を変更しない範囲で例えば目標回転数Nin^*に代
えて目標エンジン回転数Ne^*を算出し、該Ne^*と実際のエ
ンジン回転数Neとが一致するようにCVTの変速比を制御
してもよく、フルードカップリングの速度比が所定以上
になるように変速比を補正する制御、すなわちフルード
カップリングの速度比が所定以下になったとき、CVTの
変速比を大きくする制御と併用してもよく、もしくは目
標回転数Nin^*に代えて目標変速比γ^*を算出し、該γ^*と
実際のCVTのγとが一致するように制御してもよい。

［発明の効果］ 本発明の車両用無段変速機の制御装置によれば、直結
クラッチがオンの場合にもオフの場合にも、それぞれの
場合の傾向に合致して最適燃料消費率を達成する変速比
制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両用無段変速機の制御方法の基本的
構成を例示するフローチャート、第２図は本発明の一実
施例の適用されるシステムの構成図、第３図は実施例の
変速比制御ルーチンのフローチャート、第４図は実施例
の通常走行レンジにおける変速比制御ルーチンのフロー
チャート、第５図は実施例の副変速機の変速特性を示す
グラフ、第６図および第７図は実施例の無段変速機の変
速特性を示すグラフ、第８図は従来例の燃費特性を示す
グラフ、第９図は従来例の無段変速機の変速比に対する
効率特性を示すグラフ、第10図は従来例のフルードカッ
プリングの速度比に対する効率特性を示すグラフであ
る。 10……エンジン 11……直結クラッチ 12……フルードカップリング 14……無段変速機 54……コントローラ 65……エンジン回転数センサ 70……油圧回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直結クラッチ付きの流体動力伝達手段を介
   してエンジンに結合された車両用無段変速機の目標入力
   側回転数と該車両用無段変速機の実際の入力側回転数と
   が一致するように、上記車両用無段変速機の変速比を制
   御する装置において、 最適燃料消費率に基づいて上記目標入力側回転数を求め
   る場合、 上記流体動力伝達手段の直結クラッチがオンの場合に最
   適燃料消費率を達成する第１の目標入力側回転数と、直
   結クラッチがオフの場合に最適燃料消費率を達成する第
   ２の目標入力側回転数を設定し、 上記流体動力伝達手段の直結クラッチがオンかオフかを
   判断し、該判断結果に基づいて、上記第1,第２の目標入
   力側回転数のいずれを目標入力側回転数とするかを変更
   する手段を有すること を特徴とする車両用無段変速機の制御装置。