JP2587035B2 - 無段変速機付車輛の加速制御システム及び方法 - Google Patents
無段変速機付車輛の加速制御システム及び方法Info
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- JP2587035B2 JP2587035B2 JP60022705A JP2270585A JP2587035B2 JP 2587035 B2 JP2587035 B2 JP 2587035B2 JP 60022705 A JP60022705 A JP 60022705A JP 2270585 A JP2270585 A JP 2270585A JP 2587035 B2 JP2587035 B2 JP 2587035B2
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
- F16H61/66—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings
- F16H61/662—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings with endless flexible members
- F16H61/66254—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings with endless flexible members controlling of shifting being influenced by a signal derived from the engine and the main coupling
- F16H61/66259—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings with endless flexible members controlling of shifting being influenced by a signal derived from the engine and the main coupling using electrical or electronical sensing or control means
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- Control Of Transmission Device (AREA)
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- Auxiliary Drives, Propulsion Controls, And Safety Devices (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は無段階変速機を有する車両推進システムとり
わけこのような推進システム用の制御システムと制御方
法に関する。
わけこのような推進システム用の制御システムと制御方
法に関する。
自動車の燃料節減に対する要求が高まるにつれてエン
ジンと変速機の設計と制御方法は著しく向上してきた。
これに関連して無段変速機（CVT）が特に有望であるこ
とが立証されている。所定の任意の車両速度にて、また
必要な任意の推進力にとつて、特定の変速比が所与のエ
ンジンにとつて最大の燃料節減をもたらすことが認めら
れよう。さらに、所定の任意の車両速度にとつて、特定
の変速比は該エンジンの最大の加速をもたらす。適切な
変速比範囲を有するCVTは所望の任意の変速比を提供可
能であるので、CVTは経済性、排気の少なさおよび性能
の観点から自動車にとつて明らかに魅力的である。CVT
の機械効率が高く、その変速比範囲が十分広いなら、同
一の自動車で最高の経済性と最高の性能とをいずれも達
成することさえ可能である。多くの利点のなかには、完
全自動操作、ドライバの要求に対する円滑で無段階式の
迅速な応答および走行騒音の小ささ等がある。
ジンと変速機の設計と制御方法は著しく向上してきた。
これに関連して無段変速機（CVT）が特に有望であるこ
とが立証されている。所定の任意の車両速度にて、また
必要な任意の推進力にとつて、特定の変速比が所与のエ
ンジンにとつて最大の燃料節減をもたらすことが認めら
れよう。さらに、所定の任意の車両速度にとつて、特定
の変速比は該エンジンの最大の加速をもたらす。適切な
変速比範囲を有するCVTは所望の任意の変速比を提供可
能であるので、CVTは経済性、排気の少なさおよび性能
の観点から自動車にとつて明らかに魅力的である。CVT
の機械効率が高く、その変速比範囲が十分広いなら、同
一の自動車で最高の経済性と最高の性能とをいずれも達
成することさえ可能である。多くの利点のなかには、完
全自動操作、ドライバの要求に対する円滑で無段階式の
迅速な応答および走行騒音の小ささ等がある。
従来多くの異なる構造のCVTが開発されている。その
中には例えば静水変速機、ころがり接触けん引駆動、フ
リーホイールクラツチ設計、電気式駆動、すべりクラツ
チ付多速度歯車部、およびＶベルトけん引駆動が含まれ
ている。これらの中でＶベルトけん引駆動は、設計がコ
ンパクトで軽く簡単であるので小型から中型の乗用車に
は適しているように思われる。この種類のCVTは基本的
に駆動シーブと従動シーブとを接続するＶベルトより成
っており、シーブの直径はCVTの変速比を変化するため
可変である。最近のベルト設計の進歩によりベルトの耐
久性と寿命が高まつている。シーブの運動が適切に制御
されてベルトに不要な応力をかけないようにすれば、ベ
ルトの寿命は極めて長くなる。
中には例えば静水変速機、ころがり接触けん引駆動、フ
リーホイールクラツチ設計、電気式駆動、すべりクラツ
チ付多速度歯車部、およびＶベルトけん引駆動が含まれ
ている。これらの中でＶベルトけん引駆動は、設計がコ
ンパクトで軽く簡単であるので小型から中型の乗用車に
は適しているように思われる。この種類のCVTは基本的
に駆動シーブと従動シーブとを接続するＶベルトより成
っており、シーブの直径はCVTの変速比を変化するため
可変である。最近のベルト設計の進歩によりベルトの耐
久性と寿命が高まつている。シーブの運動が適切に制御
されてベルトに不要な応力をかけないようにすれば、ベ
ルトの寿命は極めて長くなる。
燃料を最大限節約する企みにおいてエンジンCVTシス
テム用にこれまで多くの制御計画が工夫されてきた。こ
れらの制御計画は個々のエンジン性能の経済的な分析に
基づくものであり、所望の任意の出力について、最適な
エンジン速度とトルクの組合わせが実現すると燃料消費
を最小限に抑えることができる。
テム用にこれまで多くの制御計画が工夫されてきた。こ
れらの制御計画は個々のエンジン性能の経済的な分析に
基づくものであり、所望の任意の出力について、最適な
エンジン速度とトルクの組合わせが実現すると燃料消費
を最小限に抑えることができる。
これについては第１図に示すとうりである。
第１図は約2.5リツターの排気量を有する乗用車用４
シリング火花点火式エンジンの代表的な性能図である。
この図はエンジン速度NEの関数としてのエンジントルク
TEと正味馬力BHPの線図である。図の頭部近くの長点−
点線はフルスロツトルでのエンジントルクの曲線であ
る。実際で示す一連の線は燃料消費曲線であり、一定の
制動比燃料消費（BSFC）をlb.M/BHP−時にて示してい
る。最小の燃料消費は馬力時あたり0.4と示してあるポ
イントにあたる。一連の長点（ダツシユ）線はエンジン
の動力出力を示す。低い燃料消費にとつての理想的な動
作線は極めて太い実線ｆ（NE）で示してあり、この曲線
はエンジン速度の関数である。低い燃料消費にとつての
理想的な動作線は純粋なエンジン特性の関数であり、自
動車の走行速度にかかわらず最適である。性能図には他
の理想的な動作線、例えば低排出にとつての最適な動作
線が示されている。
シリング火花点火式エンジンの代表的な性能図である。
この図はエンジン速度NEの関数としてのエンジントルク
TEと正味馬力BHPの線図である。図の頭部近くの長点−
点線はフルスロツトルでのエンジントルクの曲線であ
る。実際で示す一連の線は燃料消費曲線であり、一定の
制動比燃料消費（BSFC）をlb.M/BHP−時にて示してい
る。最小の燃料消費は馬力時あたり0.4と示してあるポ
イントにあたる。一連の長点（ダツシユ）線はエンジン
の動力出力を示す。低い燃料消費にとつての理想的な動
作線は極めて太い実線ｆ（NE）で示してあり、この曲線
はエンジン速度の関数である。低い燃料消費にとつての
理想的な動作線は純粋なエンジン特性の関数であり、自
動車の走行速度にかかわらず最適である。性能図には他
の理想的な動作線、例えば低排出にとつての最適な動作
線が示されている。
従来型の手動シフト歯車部を有する自動車では、通常
わずか４段または５段の前進変速比しか得られない。性
能図におけるエンジンの動作ポイントは駆動軸速度、指
令された動力またはトルクおよび歯車変速比によつて定
められる。代表的な変速機ではわずかな段の変速比しか
得られないので、エンジンは多くの時間弁調整しなけば
ならない。従つてエンジンはたいていは高いBSFC値にて
動作しなければならない。これに対してCVTは継続的に
無段式に変速比を変えることができるので、エンジンは
より広い絞り弁調整、およびより低いBSFC値にて走行で
きる。
わずか４段または５段の前進変速比しか得られない。性
能図におけるエンジンの動作ポイントは駆動軸速度、指
令された動力またはトルクおよび歯車変速比によつて定
められる。代表的な変速機ではわずかな段の変速比しか
得られないので、エンジンは多くの時間弁調整しなけば
ならない。従つてエンジンはたいていは高いBSFC値にて
動作しなければならない。これに対してCVTは継続的に
無段式に変速比を変えることができるので、エンジンは
より広い絞り弁調整、およびより低いBSFC値にて走行で
きる。
エンジンCVTシステムにとつて、制御システムに要求
される最も困難な任務はおそらくエンジン動作を理想的
な動作線に沿って維持することである。それは自動車の
運転の性質がほぼ継続して過渡的なものであり、路面負
荷および指令されたトルクまたは動力が一定である時が
ほどんどないことによるものである。通常このような過
渡状態はCVT比、エンジン速度および弁絞り調整を変化
させることによつて処理される。従来型の制御システム
はその性質上、定常状態にて理想的な動作線に戻るまえ
に、エンジン動作のその線からの逸脱を許容してしま
う。このような逸脱の例は第１図の長点線Ｘ−Ｙ−Ｚに
て示してある。その結果、エンジン動作は理想的な動作
線に接近はしても、そこに維持されることはほとんどな
い。
される最も困難な任務はおそらくエンジン動作を理想的
な動作線に沿って維持することである。それは自動車の
運転の性質がほぼ継続して過渡的なものであり、路面負
荷および指令されたトルクまたは動力が一定である時が
ほどんどないことによるものである。通常このような過
渡状態はCVT比、エンジン速度および弁絞り調整を変化
させることによつて処理される。従来型の制御システム
はその性質上、定常状態にて理想的な動作線に戻るまえ
に、エンジン動作のその線からの逸脱を許容してしま
う。このような逸脱の例は第１図の長点線Ｘ−Ｙ−Ｚに
て示してある。その結果、エンジン動作は理想的な動作
線に接近はしても、そこに維持されることはほとんどな
い。
従来型のエンジン−CVT制御システムのほとんど全て
においては、絞り調整の位置は自動車のアクセルペダル
により直接制御されるか、または、他のパラメタと共に
ペダル位置の直接的な関数である。エンジンと変速比制
御は通常相互に直接関連している。このような構造の制
御ではエンジン動作が過渡中に理想的な動作線から逸脱
してしまう。理想的な動作線からの逸脱により、定常状
態で制御システムにより有効な制御が復帰するまえに、
最適なエンジン動作の不備（例えば燃料消費の増大、排
出量の増大）が生ずる。しかし先に指摘したように、自
動車の運転状態のほとんどが定常状態ではなく過渡状態
にあるので、エンジン動作のほぼ全体は理想的な動作線
から逸れざるを得ない。従つて排出量の調整はエンジン
性能図のほとんどの部分にて行なわれなければならな
い。さらに従来型のほどんどの制御システムは特定のエ
ンジンに特別に設計されなければならない。このため異
なる馬力の自動車に多くの特別設計の制御システムが必
要となる。さらに、従来型の制御システムのほとんどは
変化するエンジン状態に対して補正することができない
ので、エンジン温度、調整状態、老化状態と共に変化す
る運転状態に適応できない。従来の自動車の特性が重複
していることも従来型のCVT制御方式の問題点である。
においては、絞り調整の位置は自動車のアクセルペダル
により直接制御されるか、または、他のパラメタと共に
ペダル位置の直接的な関数である。エンジンと変速比制
御は通常相互に直接関連している。このような構造の制
御ではエンジン動作が過渡中に理想的な動作線から逸脱
してしまう。理想的な動作線からの逸脱により、定常状
態で制御システムにより有効な制御が復帰するまえに、
最適なエンジン動作の不備（例えば燃料消費の増大、排
出量の増大）が生ずる。しかし先に指摘したように、自
動車の運転状態のほとんどが定常状態ではなく過渡状態
にあるので、エンジン動作のほぼ全体は理想的な動作線
から逸れざるを得ない。従つて排出量の調整はエンジン
性能図のほとんどの部分にて行なわれなければならな
い。さらに従来型のほどんどの制御システムは特定のエ
ンジンに特別に設計されなければならない。このため異
なる馬力の自動車に多くの特別設計の制御システムが必
要となる。さらに、従来型の制御システムのほとんどは
変化するエンジン状態に対して補正することができない
ので、エンジン温度、調整状態、老化状態と共に変化す
る運転状態に適応できない。従来の自動車の特性が重複
していることも従来型のCVT制御方式の問題点である。
参照文献として本明細書にも組込まれている、1982年
５月21日出願の譲渡済みの関連US出願番号第380,922号
は、従来型のエンジンCVT制御システムの上述の問題点
の優れた解決策を開陳している。簡略に述べると、この
制御方式は完全に独立したエンジンと変速機制御を含ん
でいる。すなわち、エンジン絞り調整の位置はアクセル
ペダルの位置とは完全に独立している。絞り調整の位置
およびひいてはエンジン出力トルクは単にエンジン速度
だけの関数であり、この関数は所望の任意の関係、例え
ば低い燃料消費のための理想的な動作線、低排出量のた
めの理想的な動作線または低い燃料消費および低排出量
の双方のための折衷した理想的な動作線のための関数で
あることができる。アクセルペダルにより指定されるト
ルク、動力その他の所望の性能パラメタはCVT比を制御
し、エンジン速度は、路面負荷およびCVT比の関数であ
るエンジン負荷によつて定められる。従つて、絞り調節
位置はエンジンにかけられる任意の負荷にとつての理想
的な関数に従つて精密に調整される。
５月21日出願の譲渡済みの関連US出願番号第380,922号
は、従来型のエンジンCVT制御システムの上述の問題点
の優れた解決策を開陳している。簡略に述べると、この
制御方式は完全に独立したエンジンと変速機制御を含ん
でいる。すなわち、エンジン絞り調整の位置はアクセル
ペダルの位置とは完全に独立している。絞り調整の位置
およびひいてはエンジン出力トルクは単にエンジン速度
だけの関数であり、この関数は所望の任意の関係、例え
ば低い燃料消費のための理想的な動作線、低排出量のた
めの理想的な動作線または低い燃料消費および低排出量
の双方のための折衷した理想的な動作線のための関数で
あることができる。アクセルペダルにより指定されるト
ルク、動力その他の所望の性能パラメタはCVT比を制御
し、エンジン速度は、路面負荷およびCVT比の関数であ
るエンジン負荷によつて定められる。従つて、絞り調節
位置はエンジンにかけられる任意の負荷にとつての理想
的な関数に従つて精密に調整される。
制御システムを適切に設計することにより、エンジン
および自動車の種々の性状、例えばエンジン超過速度お
よび過小速度状態を防止することが可能であり、静止状
態からの過渡的な始動を調整可能であり、かつ自動車は
従来型の自動変速機を有する自動車と同様の性能をほと
んど全ての面で達成可能に製造することが可能である。
および自動車の種々の性状、例えばエンジン超過速度お
よび過小速度状態を防止することが可能であり、静止状
態からの過渡的な始動を調整可能であり、かつ自動車は
従来型の自動変速機を有する自動車と同様の性能をほと
んど全ての面で達成可能に製造することが可能である。
従来のエンジン特性により、かかる制御方式により支
配される自動車の駆動性と制御状態は最適とはいかない
ことが従来は明らかになつている。すなわち、アクセル
ペダルの入力に応答した特定のエンジン速度での自動車
の「感触」は従来の自動変速機を装備した自動車の感触
に十分近づくものではないということである。特に、ア
クセルペダルの運動が特定のエンジン速度にてドライバ
により円滑かつ細心に調整されないと、自動車は動揺す
るとがあり、またエンジンは加速時に急激に速度を上
げ、急加速することがある。
配される自動車の駆動性と制御状態は最適とはいかない
ことが従来は明らかになつている。すなわち、アクセル
ペダルの入力に応答した特定のエンジン速度での自動車
の「感触」は従来の自動変速機を装備した自動車の感触
に十分近づくものではないということである。特に、ア
クセルペダルの運動が特定のエンジン速度にてドライバ
により円滑かつ細心に調整されないと、自動車は動揺す
るとがあり、またエンジンは加速時に急激に速度を上
げ、急加速することがある。
このような問題点は、エンジン動作がそれに沿つてま
たは接近して行なわれることが望ましいエンジントルク
速度特性ないしトルク速度曲線が比較的急であることに
帰因する。この問題は元来、低エンジン速度にて比較的
急なトルク速度特性を有する多くの通常の火花点火内燃
エンジンの場合に多く発生しがちである。この例は第１
図の理想動作線ｆ（NE）で示してある。図示した例で
は、エンジン動作の大部分が1600rpm以下の速度で行な
われ、特に市街地走行の場合は路面速度制限に合わせて
低速となる。この「臨界」エンジン速度範囲では、エン
ジン速度のわずかな偏差もエンジントルクの大きな変化
をもたらし、このことは自動車の走行はアクセルペダル
の入力に極めて敏感に反応することを意味する。この感
度は、エンジントルクは自動車の駆動軸に到達する前に
倍化されるので変速比が高いほど（例えば静止からの始
動時）高くなる。
たは接近して行なわれることが望ましいエンジントルク
速度特性ないしトルク速度曲線が比較的急であることに
帰因する。この問題は元来、低エンジン速度にて比較的
急なトルク速度特性を有する多くの通常の火花点火内燃
エンジンの場合に多く発生しがちである。この例は第１
図の理想動作線ｆ（NE）で示してある。図示した例で
は、エンジン動作の大部分が1600rpm以下の速度で行な
われ、特に市街地走行の場合は路面速度制限に合わせて
低速となる。この「臨界」エンジン速度範囲では、エン
ジン速度のわずかな偏差もエンジントルクの大きな変化
をもたらし、このことは自動車の走行はアクセルペダル
の入力に極めて敏感に反応することを意味する。この感
度は、エンジントルクは自動車の駆動軸に到達する前に
倍化されるので変速比が高いほど（例えば静止からの始
動時）高くなる。
従つて本発明の目的は急なトルク−速度特性により規
定される、臨界速度範囲でエンジンが動作する際の自動
車のアクセルペダルの入力に対する過敏さを緩和する制
御方式を提供することにより比較的急なトルク−速度特
性を有するエンジンを装備するCVT車両の駆動性および
制御に関する上述の問題点を克服することである。
定される、臨界速度範囲でエンジンが動作する際の自動
車のアクセルペダルの入力に対する過敏さを緩和する制
御方式を提供することにより比較的急なトルク−速度特
性を有するエンジンを装備するCVT車両の駆動性および
制御に関する上述の問題点を克服することである。
本発明は別の目的はアクセルペダルにより指令された
際、自動車の推進システムがなおかつ最大の動力とトル
クとを供給可能な制御方式を提供することである。
際、自動車の推進システムがなおかつ最大の動力とトル
クとを供給可能な制御方式を提供することである。
本発明は別の目的はエンジンがなおかつ所望のトルク
−速度曲線にできるだけ近く動作可能である制御方式を
提供することである。
−速度曲線にできるだけ近く動作可能である制御方式を
提供することである。
本発明のこれらの目的および他の目的は、変速機に作
動的に連結され、変速比を制御する入力を変速機に供給
する指令装置を含む、上記の種類の自動車推進システム
の動作を制御するシステムを提供することにより達成さ
れる。制御システムは指令装置と変速機とに作動的に連
結され減衰前の指令装置の出力に基づいた減衰量て臨界
速度範囲内で指令装置の出力を減衰することによつて指
令装置の感度を減じ、かつ推進システムの応答度を促進
する減衰装置を具備している。対応する制御方法も提唱
される。
動的に連結され、変速比を制御する入力を変速機に供給
する指令装置を含む、上記の種類の自動車推進システム
の動作を制御するシステムを提供することにより達成さ
れる。制御システムは指令装置と変速機とに作動的に連
結され減衰前の指令装置の出力に基づいた減衰量て臨界
速度範囲内で指令装置の出力を減衰することによつて指
令装置の感度を減じ、かつ推進システムの応答度を促進
する減衰装置を具備している。対応する制御方法も提唱
される。
推進システムが指令を受けた時最大の動力トルクを供
給できるように、指令装置の出力の減衰は、指令装置の
出力が最大に近づくにつれて減小し、ほどんど零に接近
する。放物関数だけが適切な減衰特定を規定する唯一の
関数である。
給できるように、指令装置の出力の減衰は、指令装置の
出力が最大に近づくにつれて減小し、ほどんど零に接近
する。放物関数だけが適切な減衰特定を規定する唯一の
関数である。
便宜上、本発明は特定の制御方式により制御される自
動車用火花点火式内燃エンジンCVT推進システムの例を
もとに説明する。しかし、本発明の原理は任意の設計の
内燃エンジンおよび他の制御方法を含む（ただし、これ
に限定されず）任意の種類のCVT自動車推進システムに
も等しく応用できることが理解されよう。「絞り調整」
（スロツトル）という用語が使用される場合、この用語
は、燃料の流れが絞り弁バタフライ位置により変化する
従来型の気化火花点火エンジン、燃料噴射式火花点火、
またはデイーゼルエンジンその他の燃料のエンジンへの
供給を制御する任意の機構を含蓄するものとして理解さ
れる。
動車用火花点火式内燃エンジンCVT推進システムの例を
もとに説明する。しかし、本発明の原理は任意の設計の
内燃エンジンおよび他の制御方法を含む（ただし、これ
に限定されず）任意の種類のCVT自動車推進システムに
も等しく応用できることが理解されよう。「絞り調整」
（スロツトル）という用語が使用される場合、この用語
は、燃料の流れが絞り弁バタフライ位置により変化する
従来型の気化火花点火エンジン、燃料噴射式火花点火、
またはデイーゼルエンジンその他の燃料のエンジンへの
供給を制御する任意の機構を含蓄するものとして理解さ
れる。
次に添附図面を参照しつつ本発明の一実施例を詳細に
説明する。
説明する。
第２図はUSP出願番号第380,922号にもとずくエンジン
CVT制御方式の構成部品の相関関係を示している。エン
ジン10はクラツチまたは液体クラツチ（図示せず）を介
して無段変速機（CVT）14と駆動的に連結されている。
燃料は燃料供給装置12によりエンジン10に供給され、こ
の装置12は絞り調整弁でも従来型気化器の燃料噴射でも
燃料噴射システムその他でもよい。CVT14は公知の無段
変速機の多くの種類のうちの１種でよい。CVTの変速比
はCVT変速比制御器17により設定され、この制御器はト
ルク検知器19により測定された出力トルクToおよびアク
セルペダル18により指令された指令動力またはトルクα
の関数として変速比の変化率信号KRを発生する。エンジ
ンCVTシステム性能を示す他のパラメタも、同様にCVT変
速比を変化させるために制御器17により利用されること
ができる。例えば、所望の出力動力またはトルクおよび
測定された実際の出力トルクを利用せずに、指令されか
つ測定された自動車の加速、出力軸の加速またはその他
のパラメタを利用することが可能である。しかし本実施
例におていは、CVT変速比は、指令された動力またはト
ルクおよび測定された出力トルクの厳密な関数であり、
エンジンの動作とは完全に独立している。他方、測定さ
れたエンジン速度NEに従つて燃料供給装置12を調整する
エンジン制御装置100によつてエンジンは制御される。
この関係は低い燃料消費にとつての理想的エンジン動作
線、低排出量にとつての理想的動作線、両者の折衷、ま
たはその他の所望のエンジン動作特性であることが望ま
しい。
CVT制御方式の構成部品の相関関係を示している。エン
ジン10はクラツチまたは液体クラツチ（図示せず）を介
して無段変速機（CVT）14と駆動的に連結されている。
燃料は燃料供給装置12によりエンジン10に供給され、こ
の装置12は絞り調整弁でも従来型気化器の燃料噴射でも
燃料噴射システムその他でもよい。CVT14は公知の無段
変速機の多くの種類のうちの１種でよい。CVTの変速比
はCVT変速比制御器17により設定され、この制御器はト
ルク検知器19により測定された出力トルクToおよびアク
セルペダル18により指令された指令動力またはトルクα
の関数として変速比の変化率信号KRを発生する。エンジ
ンCVTシステム性能を示す他のパラメタも、同様にCVT変
速比を変化させるために制御器17により利用されること
ができる。例えば、所望の出力動力またはトルクおよび
測定された実際の出力トルクを利用せずに、指令されか
つ測定された自動車の加速、出力軸の加速またはその他
のパラメタを利用することが可能である。しかし本実施
例におていは、CVT変速比は、指令された動力またはト
ルクおよび測定された出力トルクの厳密な関数であり、
エンジンの動作とは完全に独立している。他方、測定さ
れたエンジン速度NEに従つて燃料供給装置12を調整する
エンジン制御装置100によつてエンジンは制御される。
この関係は低い燃料消費にとつての理想的エンジン動作
線、低排出量にとつての理想的動作線、両者の折衷、ま
たはその他の所望のエンジン動作特性であることが望ま
しい。
第３図は制御システム全体をより詳細に示す概略図で
ある。第３図に示す特定の種類のCVTは出力軸16に接続
さた従動シーブ20とエンジン10に連結された駆動シーブ
30とを有する可変直径プーリ、Ｖベルトけん引駆動型で
ある。ベルト15は両者間に動力を伝達するためシーブ20
と30とを連結している。シーブ20と30は駆動直径を変化
させるため圧縮液による油圧起動式である。シーブ20は
軸固定された部分22と軸移動可能な部分24とを有してい
る。可動部背後の液体室26内の圧縮液は部分22と24を相
互に固定間隔に保つために必要な（すなわちシーブ20の
駆動直径を一定に保持するのに必要な）また部分24を部
分22から離したり近づけたりして駆動直径を変化させる
のに必要な軸力を供給する。同様にシーブ30は軸固定さ
れた部分32と、液体室36内の液圧の作用下にある可動部
34を有している。ベルト15を適切な張力に保つ液体室26
と36内の適切な圧力は後述する制御システムによつて維
持される。
ある。第３図に示す特定の種類のCVTは出力軸16に接続
さた従動シーブ20とエンジン10に連結された駆動シーブ
30とを有する可変直径プーリ、Ｖベルトけん引駆動型で
ある。ベルト15は両者間に動力を伝達するためシーブ20
と30とを連結している。シーブ20と30は駆動直径を変化
させるため圧縮液による油圧起動式である。シーブ20は
軸固定された部分22と軸移動可能な部分24とを有してい
る。可動部背後の液体室26内の圧縮液は部分22と24を相
互に固定間隔に保つために必要な（すなわちシーブ20の
駆動直径を一定に保持するのに必要な）また部分24を部
分22から離したり近づけたりして駆動直径を変化させる
のに必要な軸力を供給する。同様にシーブ30は軸固定さ
れた部分32と、液体室36内の液圧の作用下にある可動部
34を有している。ベルト15を適切な張力に保つ液体室26
と36内の適切な圧力は後述する制御システムによつて維
持される。
絞り調整弁（燃料供給装置）12の位置はエンジン制御
回路10から信号を受けるスロツトルサーボ13により制御
される。特定の過渡的な動作中、燃料供給は燃料減小弁
11により減小させることができ、あるいは燃料供給は燃
料停止機構９により完全に停止させることができる。燃
料減小および停止機能は例えば可変モードで動作可能な
単一のソレノイド弁により実施できる。エンジン制御回
路100はアクセルペダルからの入力（α）、エンジン速
度（NE）、自動ないし手動モードでの動作が可能な手動
オーバライドスイツチからの入力、およびエンジンが始
動した時自動車を停止状態に留める始動／ニユートラル
スイツチ（S/N）からの入力に応答する。
回路10から信号を受けるスロツトルサーボ13により制御
される。特定の過渡的な動作中、燃料供給は燃料減小弁
11により減小させることができ、あるいは燃料供給は燃
料停止機構９により完全に停止させることができる。燃
料減小および停止機能は例えば可変モードで動作可能な
単一のソレノイド弁により実施できる。エンジン制御回
路100はアクセルペダルからの入力（α）、エンジン速
度（NE）、自動ないし手動モードでの動作が可能な手動
オーバライドスイツチからの入力、およびエンジンが始
動した時自動車を停止状態に留める始動／ニユートラル
スイツチ（S/N）からの入力に応答する。
従動シーブを起動するための液圧は、圧力サーボ制御
器250および液体分配回路50を介して動作するシーブ圧
力発生器200により供給される。同様にして、サーボ制
御器350と液体分配回路500を介して動作するシーブ圧力
発生器300により駆動シーブ30を起動する液圧が供給さ
れる。圧力発生器200はエンジン速度NE、アクセル位置
の入力α、駆動軸16に連結された検知器により測定され
た駆動軸速度NDSおよび変速比Ｒに応答する。変速比Ｒ
はCVT比回路600により発生され、駆動軸速度NDSで割つ
たエンジン速度NEの商である。
器250および液体分配回路50を介して動作するシーブ圧
力発生器200により供給される。同様にして、サーボ制
御器350と液体分配回路500を介して動作するシーブ圧力
発生器300により駆動シーブ30を起動する液圧が供給さ
れる。圧力発生器200はエンジン速度NE、アクセル位置
の入力α、駆動軸16に連結された検知器により測定され
た駆動軸速度NDSおよび変速比Ｒに応答する。変速比Ｒ
はCVT比回路600により発生され、駆動軸速度NDSで割つ
たエンジン速度NEの商である。
エンジン10とCVT14とを連結する始動クラツチ40が具
備されている。クラツチ40は自動車が静止中は嵌脱して
おり、緩速での運転中は部分的に嵌合し、走行の所定の
ポイントでは漸次完全嵌合に近づく。始動クラツチ40は
制御回路400により制御され、この回路はアクセルペダ
ル位置α、エンジン速度NEおよび自動／手動スイツチ
に、サーボ制御器450および液体分配回路500を介して応
答する。
備されている。クラツチ40は自動車が静止中は嵌脱して
おり、緩速での運転中は部分的に嵌合し、走行の所定の
ポイントでは漸次完全嵌合に近づく。始動クラツチ40は
制御回路400により制御され、この回路はアクセルペダ
ル位置α、エンジン速度NEおよび自動／手動スイツチ
に、サーボ制御器450および液体分配回路500を介して応
答する。
第４図を参照しつつ、液体室26および36内の圧縮液に
より発生される軸力に関連してCVT比変更の機構を説明
する。第６図の下の方の曲線はCVT比の関数としての従
動シーブ20の可動部24上の定常状態軸力の曲線である。
同様に上の曲線はCVT比の関数としての可動部34の内方
向運動に抗しようとする定常状態軸力の曲線である。後
述するように、例えばCVT比を1.0から約1.7に増大する
べく信号が発生されると、液体室26内の液圧は増大して
軸力を約175kgから究極的には約270kgまで上昇させる。
しかし可動部24はシステムの慣性により瞬間的には動か
ない。従つて、シーブ20で生じている過渡的な変化を表
わす曲線は1.0の一定の比率にてポイントＡからポイン
トＢへの移動により表わされ、次にポイントＣへと移動
し、そこで平衡が得られる。同様にして駆動シーブ30の
液体室36内の圧力の増大はシーブ30の可動部34の軸力を
約315kg（ポイントＤ）から約380kg（平衡ポイントＥ）
へと増大させる。軸力のこのような増大にもかかわら
ず、シーブ20の直径の伸張によりベルト15の張力が増大
するのでシーブ30の２つの部分32、34は引離され、それ
故シーブ30はより小さい駆動直径を有する。従つて駆動
シーブ30は従動シーブ20に生ずるいずれの変化をも制御
された態様にて追従する。
より発生される軸力に関連してCVT比変更の機構を説明
する。第６図の下の方の曲線はCVT比の関数としての従
動シーブ20の可動部24上の定常状態軸力の曲線である。
同様に上の曲線はCVT比の関数としての可動部34の内方
向運動に抗しようとする定常状態軸力の曲線である。後
述するように、例えばCVT比を1.0から約1.7に増大する
べく信号が発生されると、液体室26内の液圧は増大して
軸力を約175kgから究極的には約270kgまで上昇させる。
しかし可動部24はシステムの慣性により瞬間的には動か
ない。従つて、シーブ20で生じている過渡的な変化を表
わす曲線は1.0の一定の比率にてポイントＡからポイン
トＢへの移動により表わされ、次にポイントＣへと移動
し、そこで平衡が得られる。同様にして駆動シーブ30の
液体室36内の圧力の増大はシーブ30の可動部34の軸力を
約315kg（ポイントＤ）から約380kg（平衡ポイントＥ）
へと増大させる。軸力のこのような増大にもかかわら
ず、シーブ20の直径の伸張によりベルト15の張力が増大
するのでシーブ30の２つの部分32、34は引離され、それ
故シーブ30はより小さい駆動直径を有する。従つて駆動
シーブ30は従動シーブ20に生ずるいずれの変化をも制御
された態様にて追従する。
シーブ圧力発生器300は変速比Ｒと測定された出力ト
ルクToの関数としての駆動シーブ30に適する圧力を発生
する。この関数は不要な応力なしにベルト15を十分に引
張り、変速比の円滑な変化をもたらすことが明らかにな
つている。この目的に適した関数の１例は次の通りであ
る： ここでPDRは駆動シーブ30の室36内の液圧、またK1、K
2、K3は適宜に選択された定数である。
ルクToの関数としての駆動シーブ30に適する圧力を発生
する。この関数は不要な応力なしにベルト15を十分に引
張り、変速比の円滑な変化をもたらすことが明らかにな
つている。この目的に適した関数の１例は次の通りであ
る： ここでPDRは駆動シーブ30の室36内の液圧、またK1、K
2、K3は適宜に選択された定数である。
上述の制御方式は極めて簡単かつ効率よく、例えば最
小限の燃料消費の理想的動作線に沿つてエンジン動作を
維持するという主目的を達成する。変速機制御は出力ト
ルクおよびアクセルペダル位置検知を必要とし、一方エ
ンジン制御はエンジン速度検知だけを必要とする。上述
した実施例で示した特定のパラメタ値は単なる一例であ
るにすぎず、これらのパラメタはエンジン、変速機およ
び車両の設計に従つて変化し、また所望の性状および性
能に応じて変化することは自明である。
小限の燃料消費の理想的動作線に沿つてエンジン動作を
維持するという主目的を達成する。変速機制御は出力ト
ルクおよびアクセルペダル位置検知を必要とし、一方エ
ンジン制御はエンジン速度検知だけを必要とする。上述
した実施例で示した特定のパラメタ値は単なる一例であ
るにすぎず、これらのパラメタはエンジン、変速機およ
び車両の設計に従つて変化し、また所望の性状および性
能に応じて変化することは自明である。
第５図は本発明にもとずく減衰変速比制御方式を示し
ており、減衰はアクセルペダル出力αと変速比Ｒの関数
であることが明らかにしている。第６図と関連して後述
するように、アクセルペダル出力の減衰は、本発明にも
とずく減衰制御方式がない場合に得られるであろう値以
下にCVTへの入力を有効に減小せしめることを含んでい
る。任意の所定のアクセルペダル位置および変速比につ
いて減衰器50は第６図にグラフで示してある減衰関数f1
に従つて出力電圧Ｖを発生する。電油コンバータ60が電
圧Ｖと比例する油圧PNDを発生する。油圧PDNはCVTの従
動シーブ20に供給されてCVTの制御を行なう。この制御
方式が第２図に示すエンジンCVT制御システムに適用さ
れた場合、変速比Ｒは従動シーブ圧PDNと検知された出
力トルクToの関数として変化し、減衰回路50は変速比制
御器17に包含される。変速比Ｒの変化率は積分器70にて
変速比信号Ｒに変換され、減衰器50に帰還せしめられ
る。
ており、減衰はアクセルペダル出力αと変速比Ｒの関数
であることが明らかにしている。第６図と関連して後述
するように、アクセルペダル出力の減衰は、本発明にも
とずく減衰制御方式がない場合に得られるであろう値以
下にCVTへの入力を有効に減小せしめることを含んでい
る。任意の所定のアクセルペダル位置および変速比につ
いて減衰器50は第６図にグラフで示してある減衰関数f1
に従つて出力電圧Ｖを発生する。電油コンバータ60が電
圧Ｖと比例する油圧PNDを発生する。油圧PDNはCVTの従
動シーブ20に供給されてCVTの制御を行なう。この制御
方式が第２図に示すエンジンCVT制御システムに適用さ
れた場合、変速比Ｒは従動シーブ圧PDNと検知された出
力トルクToの関数として変化し、減衰回路50は変速比制
御器17に包含される。変速比Ｒの変化率は積分器70にて
変速比信号Ｒに変換され、減衰器50に帰還せしめられ
る。
第６図は最小の変速比RMINから最大変速比RMAXの範囲
におよぶ各変速比に関する減衰関数f1を示している。図
示した例では減衰関数の性質は放物線状であり、以下の
公式により求められる。
におよぶ各変速比に関する減衰関数f1を示している。図
示した例では減衰関数の性質は放物線状であり、以下の
公式により求められる。
Ｖ＝減衰器50の出力電圧 Ｒ＝変速比 α＝アクセルペダル出力（％） K1＝適宜に選択された定数 第６図の点−長点線は電圧Ｖとアクセルペダル位置α
の間の減衰されない関係を示している。変速比にかかわ
りなく、アクセルペダル位置αが最大であるとき、最大
電圧がコンバータ60に印加される。このように、アクセ
ルペダル位置αが100％に接近すると、アクセルペダル
出力の減衰は零に近づく。このことにより、必要な場合
は、本減衰システムが存在しないと同様のフル動力とト
ルクが自動車推進システムに保証される。
の間の減衰されない関係を示している。変速比にかかわ
りなく、アクセルペダル位置αが最大であるとき、最大
電圧がコンバータ60に印加される。このように、アクセ
ルペダル位置αが100％に接近すると、アクセルペダル
出力の減衰は零に近づく。このことにより、必要な場合
は、本減衰システムが存在しないと同様のフル動力とト
ルクが自動車推進システムに保証される。
第７図は指令された動力またはトルクの増大に応答し
て変速比がいかに変化するかをグラフで示している。シ
ステムの初動作ポイントＡは変速比曲線RAに沿つて最初
のアクセルペダル位置αＡと初期電圧VAにより定められ
る。最終動作ポイントＢは変速比曲線RBに沿つて最終ア
クセルペダル位置αＢと最終電圧VBにより定められる。
CVT内のベルトとシーブの慣性により軌道Ｔの最初の部
分は変速比曲線RAに対して多少とも接線であり、軌道Ｔ
は最終アクセルペダル位置αＢに相応して定常状態電圧
VB以上に上昇する。変速比が変化しはじめると、軌道は
下降して、従動シーブ圧PDNが初期に高められた値以下
に降下すると（システムの慣性による）場合により最終
ポイントＢで終端する。このような性来の圧力降下は変
速比の増大およびひいては負荷の減小によりエンジンの
超過速度の傾向を抑止する。また、変速比の動きに応じ
て減衰量を可変としているので、急激にアクセルを踏み
込んだときでも徐々に変速比が変化され、車輌の動揺を
低減することができる。
て変速比がいかに変化するかをグラフで示している。シ
ステムの初動作ポイントＡは変速比曲線RAに沿つて最初
のアクセルペダル位置αＡと初期電圧VAにより定められ
る。最終動作ポイントＢは変速比曲線RBに沿つて最終ア
クセルペダル位置αＢと最終電圧VBにより定められる。
CVT内のベルトとシーブの慣性により軌道Ｔの最初の部
分は変速比曲線RAに対して多少とも接線であり、軌道Ｔ
は最終アクセルペダル位置αＢに相応して定常状態電圧
VB以上に上昇する。変速比が変化しはじめると、軌道は
下降して、従動シーブ圧PDNが初期に高められた値以下
に降下すると（システムの慣性による）場合により最終
ポイントＢで終端する。このような性来の圧力降下は変
速比の増大およびひいては負荷の減小によりエンジンの
超過速度の傾向を抑止する。また、変速比の動きに応じ
て減衰量を可変としているので、急激にアクセルを踏み
込んだときでも徐々に変速比が変化され、車輌の動揺を
低減することができる。
上述の制御方式は前記目的を達成可能であることが了
解されよう。車両推進システムの応答度は著しく円滑化
されるので、自動車の動揺は避けられ、アクセルペダル
の「感触」も修正されて、従来の自動変速機を装備した
自動車と同様のものである。留意すべき点は、本制御方
式は任意のCVT搭載の車両推進システムに応用可能であ
り、その際エンジンはトルク−速度特性が急になるいか
なるエンジン速度範囲でも、エンジン動作がそれに沿つ
て、または近づいて動作することが望ましい比較的急な
トルク−速度特性を有している。この「臨界速度範囲」
は例えば第１図と関連して前述したような低速範囲でも
よく、またはターボチヤージまたはスーパーチヤージエ
ンジンの場合のようにエンジンの動作スペクトルの大部
分におよぶより包括的な速度範囲でもよい。「臨界速度
範囲」は一般にエンジン速度のわずかな変化がエンジン
トルクの大幅な変化をもたらして、アクセルペダル入力
への過敏さにより自動車の駆動性と制御特性に悪影響を
及ぼすにいたる範囲として定義される。
解されよう。車両推進システムの応答度は著しく円滑化
されるので、自動車の動揺は避けられ、アクセルペダル
の「感触」も修正されて、従来の自動変速機を装備した
自動車と同様のものである。留意すべき点は、本制御方
式は任意のCVT搭載の車両推進システムに応用可能であ
り、その際エンジンはトルク−速度特性が急になるいか
なるエンジン速度範囲でも、エンジン動作がそれに沿つ
て、または近づいて動作することが望ましい比較的急な
トルク−速度特性を有している。この「臨界速度範囲」
は例えば第１図と関連して前述したような低速範囲でも
よく、またはターボチヤージまたはスーパーチヤージエ
ンジンの場合のようにエンジンの動作スペクトルの大部
分におよぶより包括的な速度範囲でもよい。「臨界速度
範囲」は一般にエンジン速度のわずかな変化がエンジン
トルクの大幅な変化をもたらして、アクセルペダル入力
への過敏さにより自動車の駆動性と制御特性に悪影響を
及ぼすにいたる範囲として定義される。
第１図は約2.5リツトルの排気量を有する代表的な４気
簡乗用車の性能図、 第２図はエンジンCVT制御方式の構成部品の相関関係を
示す概略図、 第３図は第２図の制御方式の制御システム全体を示し、
かつCVTシーブおよびベルト駆動および始動クラツチと
制御システムの関係を示す概略図、 第４図は変速比の関数として第２図および第３図のCVT
の駆動および従動シーブに供給される力を示すグラフ、 第５図は本発明にもとずく減衰変速比制御方式の概略
図、 第６図は種々の変速比についての減衰関数f1の線図、 第７図はアクセルペダル位置が変化した時の減衰関数に
もとずく変速比を示す線図、 図中符号 エンジン……10、燃料減小弁……11、燃料供給装置……
12、スロツトルサーボ……13、CVT……14、出力軸……1
6、変速比制御器……17、アクセルペダル……18、トル
ク検知器……19、シーブ……20、30、液体室……26、始
動クラツチ……40、液体分配回路……50、エンジン制御
回路……100、圧力発生器……200、圧力サーボ制御器…
…250、始動クラツチ制御回路……400、CVT比回路……6
00
簡乗用車の性能図、 第２図はエンジンCVT制御方式の構成部品の相関関係を
示す概略図、 第３図は第２図の制御方式の制御システム全体を示し、
かつCVTシーブおよびベルト駆動および始動クラツチと
制御システムの関係を示す概略図、 第４図は変速比の関数として第２図および第３図のCVT
の駆動および従動シーブに供給される力を示すグラフ、 第５図は本発明にもとずく減衰変速比制御方式の概略
図、 第６図は種々の変速比についての減衰関数f1の線図、 第７図はアクセルペダル位置が変化した時の減衰関数に
もとずく変速比を示す線図、 図中符号 エンジン……10、燃料減小弁……11、燃料供給装置……
12、スロツトルサーボ……13、CVT……14、出力軸……1
6、変速比制御器……17、アクセルペダル……18、トル
ク検知器……19、シーブ……20、30、液体室……26、始
動クラツチ……40、液体分配回路……50、エンジン制御
回路……100、圧力発生器……200、圧力サーボ制御器…
…250、始動クラツチ制御回路……400、CVT比回路……6
00
Claims (2)
- 【請求項１】臨界速度範囲により規定される比較的急な
トルク速度特性を有するエンジンと、前記エンジンと連
結されそこから有効な動力を送出する無段変速機と、変
速比を制御するための入力を変速機に供給することによ
り所望の推進性能を指令する指令装置とを含み、車輌推
進システムの動作を制御するシステムにおいて、前記指
令装置および前記変速機と作動的に連結され減衰前の指
令装置の出力に基づいた減衰量で前記臨界速度範囲内で
前記指令装置の出力を減衰することによって前記指令装
置の感度を減じかつ前記車輌推進システムの応答度を促
進するための減衰装置を具備されている制御システムで
あって、 前記変速機への入力である前記指令装置の減衰された出
力は、 Ｖ＝前記変速機への入力 Ｒ＝変速比 α＝減衰前の指令装置の出力 K1＝定数 の方程式により得られることを特徴する制御システム。 - 【請求項２】臨界速度範囲により規定される比較的急な
トルク速度特性を有するエンジンと、前記エンジンと連
結されそこから有効な動力を送出する無段変速機と、所
望の車輌推進システムの性能と指令する指令装置とを含
み、前記指令装置からの入力を供給することにより前記
変速比を制御して前記車輌推進システムの動作を制御す
る方法において、前記臨界速度範囲内で前記指令装置の
出力を減衰前の前記指令装置の出力に基づいた減衰量で
減衰して前記指令装置の感度を減じかつ前記車輌推進シ
ステムの応答度を促進する改善された制御方法であっ
て、 前記変速機への入力である前記指令装置の減衰された出
力は、 Ｖ＝前記変速機への入力 Ｒ＝変速比 α＝減衰前の指令装置の出力 K1＝定数 の方程式により得られることを特徴とする制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/595,481 US4612827A (en) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | Accelerator control for a vehicular propulsion system having a continuously variable ratio transmission |
| US595481 | 1984-03-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60255535A JPS60255535A (ja) | 1985-12-17 |
| JP2587035B2 true JP2587035B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=24383413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60022705A Expired - Lifetime JP2587035B2 (ja) | 1984-03-30 | 1985-02-06 | 無段変速機付車輛の加速制御システム及び方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4612827A (ja) |
| JP (1) | JP2587035B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US9738020B2 (en) | 2014-08-04 | 2017-08-22 | Nissei Plastic Industrial Co., Ltd. | Mold clamping mechanism |
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| JPS6277241A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-09 | Fuji Heavy Ind Ltd | 無段変速機の制御装置 |
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1984
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1985
- 1985-02-06 JP JP60022705A patent/JP2587035B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9738020B2 (en) | 2014-08-04 | 2017-08-22 | Nissei Plastic Industrial Co., Ltd. | Mold clamping mechanism |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60255535A (ja) | 1985-12-17 |
| US4612827A (en) | 1986-09-23 |
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