JP2665955B2 - 無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用のベルト式無段変速機において変速
比や回転数による変速速度を制御対象とする変速制御装
置に関し、詳しくは、高速域での加速時のフィーリング
向上に関する。

〔従来の技術〕

この種の無段変速機においては、過渡状態の追従性と
共に、オーバシュートやハンチング等を生じないように
収束性も良好に行うように変速制御することが考えられ
ている。このため、例えば目標変速比の目標値と実変速
比の実際値との偏差，補正要素等により操作量を変速速
度で求めて変速速度制御することが提案されている。そ
して種々の特別な走行条件，エンジンまたは駆動系等の
状態により、目標値や操作量を更に補正して加速時のフ
ィーリングを向上する傾向にある。

ここで加速時には、第５図（ａ）のようなアクセス踏
込みに伴い目標変速比isが一旦ダウンシフトし、その後
車速の増大等により徐々にアップシフトするように変化
し、実変速比ｉがこれに追従するように変速速度を定め
て制御される。このとき第５図（ｃ）のような加速度Ｇ
を生じ、この加速度Ｇの発生状態が加速フィーリングに
大きく影響する。即ち、加速時にドライバは加速度Ｇの
上限の最大加速度Gm,この最大加速度Gmに達する時間Ｔ
を体感して、アクセル踏込みスピードが代表する加速要
求と合致するかどうかを判断する。最大加速度Gmが大き
く、時間Ｔが短かい場合には、応答性がよく加速を強く
体感するのであり、低速時にドライバの加速要求が大き
い場合には、かかる加速状態にすることがフィーリング
向上になる。一方、最大加速度Gm,時間Ｔを逆の関係に
するとスムーズ性がよくなり、エンジン回転数の上昇も
抑えられて心地よい加速を体感することになり、高速時
はかかる加速状態にすることがフィーリングを向上す
る。

また高速時では、実変速比ｉが同じでもプライマリプ
ーリ回転数Npとセカンダリプーリ回転数Ns（車速）は大
きく、同じ変速速度di/dtに対してΔNpは大きくなる。
従って、ΔNpと共にエンジン回転数Neの吹き上がりが大
きいことから、ドライバは不必要な滑り感を感じてしま
う。このことから、高速域での加速時には上述のスムー
ズ性を発揮し、滑り感を減じるように変速速度を補正す
ることが望まれる。

そこで従来、上記無段変速機の変速制御において、キ
ックダウン加速に関しては、例えば特開昭59−208253号
公報の先行技術がある。ここで、低速または低負荷状態
からの加速の場合は、変速速度を初期において緩やかに
変化し、その後所定時間経過するとステップ状に増大す
ることが示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記先行技術のものは、加速初期にダウン
シフト側への変速速度を減じると、駆動力が小さくて加
速性を損う。従って、キックダウンのような迅速な加速
をドライバが要求している場合は、むしろ先行技術と逆
の技術思想を用いて補正することが望まれる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、高速域での加速時にスムーズ性
重視で加速して、加速フィーリングを改善することが可
能な無段変速機の変速制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の変速制御装置は、
変速比の目標値と実際値，目標値の変化速度の少なくと
も複数以上を用いて変速速度を算出し制御する変速制御
系において、上記変速速度をドライバの加速要求を示す
スロットル開度変化速度に対し減少関数で、車速に対し
ても減少関数で補正するものである。

〔作用〕

上記構成に基づき、加速時のダウンシフトが変速速度
を用いて変速制御され、車速が高い程、スロットル開度
変化速度が大きい程、変速速度は小さく補正されること
で、車速と共にエンジン回転数が上昇するようなスムー
ズな加速性能になり、不必要な滑り感を生じないフィー
リングを得るようになる。

〔実 施 例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、電磁クラッチにベルト式無段変速機
を組合わせた駆動系の全体構成について説明する。エン
ジン１は、電磁粉式等の電磁クラッチ2,前後進切換装置
３を介して無段変速機４に連結し、無段変速機４から１
組のリダクションギヤ5,出力軸6,ディファレンシャルギ
ヤ７および車軸８を介して駆動輪９に伝動構成される。

電磁粉式クラッチ２は、エンジンクランク軸10にドラ
イブメンバ2aを、入力軸11にクラッチコイル2cを具備し
たドリブンメンバ2bを有する。そしてクラッチコイル2c
に流れるクラッチ電流により両メンバ2a,2b間のギャッ
プに電磁粉を鎖状に結合して集積し、これによる結合力
でクラッチ接断およびクラッチトルクを可変制御する。

前後進切換装置３は、入力軸11と変速機主軸12との間
にギヤとハブやスリーブにより同期噛合式に構成されて
おり、少なくとも入力軸11を主軸12に直結する前進位置
と、入力軸11の回転を逆転して主軸12に伝達する後退位
置とを有する。

無段変速機４は、主軸12とそれに平行配置された副軸
13とを有し、主軸12には油圧シリンダ14aを備えたプー
リ間隔可変のプライマリプーリ14が、副軸13には同様に
油圧シリンダ15aを備えたセカンダプーリ15が設けられ
る。また、両プーリ14,15には駆動ベルト16が巻付けら
れ、両シリンダ14a,15aは油圧制御回路17に回路構成さ
れる。そして両シリンダ14a,15aには伝達トルクに応じ
たライン圧を供給してプーリ押付力を付与し、プライマ
リ圧により駆動ベルト16のプーリ14,15に対する巻付け
径の比率を変えて無段階に変速制御するように構成され
ている。

次いで、電磁粉式クラッチ２と無段変速機４の電子制
御系について説明する。エンジン１のエンジン回転数セ
ンサ19,無段変速機４のプライマリプーリ回転数センサ2
1,セカンダリプーリ回転数センサ22,エアコンやチョー
クの作動状況を検出するセンサ23,24を有する。また、
操作系のシフトレバー25は、前後進切換装置３に機械的
に結合しており、リバース（Ｒ），ドライブ（Ｄ），ス
ポーティドライブ（Ds）の各レンジを検出するシフト位
置センサ26を有する。更に、アクセルペダル27にはアク
セル踏込み状態を検出するアクセルスイッチ28を有し、
スロットル弁側にスロットル開度センサ29を有する。

そして上記スイッチおよびセンサの種々の信号は、電
子制御ユニット20に入力し、マイコン等を使用してソフ
ト的に処理される。そして電子制御ユニット20から出力
するクラッチ制御信号が電磁クラッチ２に、変速制御信
号およびライン圧制御信号が無段変速機４の油圧制御回
路17に入力して、各制御動作を行うようになっている。

第２図において、制御ユニット20の電磁クラッチ制御
系と無段変速制御系について説明する。

先ず、電磁クラッチ制御系においては、エンジン回転
数Neとシフト位置センサ26のR,D,Ds以外のパーキング
（Ｐ），ニュートラル（Ｎ）レンジの信号が入力する逆
励磁モード判定部32を有し、例えばNe＜300rpmの場合、
またはP,Nレンジの場合に逆励磁モードと判定し、出力
判定部33により通常とは逆向きの微少電流を流す。そし
て電磁クラッチ２の残留磁気を除いて完全に解放する。
また、この逆励磁モード判定部32の判定出力信号，アク
セルスイッチ28の踏込み信号およびセカンダリプーリ回
転数センサ22の回転数（以下車速Ｖとする）信号が入力
する通電モード判定部34を有し、発進等の走行状態を判
別し、この判別信号が、発進モード電流設定部35,ドラ
ッグモード電流設定部36,直結モード電流設定部37に入
力する。

発進モード電流設定部35は、通常の発進またはエアコ
ン，チョーク使用の発進の場合において、エンジン回転
数Ne等との関係で発進特性を各別に設定する。そしてス
ロットル開度θ，車速V,R,D,Dsの各走行レンジにより発
進特性を補正して、クラッチ電流を設定する。ドラッグ
モード電流設定部36は、R,D,Dsの各レンジにおいて低車
速でアクセル開放の場合に微少のドラッグ電流を定め、
電磁クラッチ２にドラッグトルクを生じてベルト，駆動
系のガタ詰めを行い、発進をスムーズに行う。またこの
モードでは、Ｄレンジのクラッチ解放後の車両停止直前
までは零電流に定め、楕行性を確保する。直結モード電
流設定部37は、R,D,Dsの各レンジにおいて車速Ｖとスロ
ットル開度θの関係により直結電流を定め、電磁クラッ
チ２を完全係合し、かつ係合状態での節電を行う。これ
らの電流設定部35,36,37の出力信号は、出力判定部33に
入力し、その指示に従ってクラッチ電流を定める。

次いで、無段変速制御の変速速度制御系について述べ
ると、プライマリプーリ回転数センサ21,セカンダリプ
ーリ回転数センサ22のプライマリプーリ回転数Npとセカ
ンダリプーリ回転数Nsは実変速比算出部40に入力し、実
変速比ｉ＝Np/Nsにより実変速比ｉを算出する。この実
変速比ｉとスロットル開度センサ29のスロットル開度θ
およびシフト位置センサ26のシフト位置R,D,Dsは目標プ
ライマリプーリ回転数検索部41に入力し、R,D,Dsの各レ
ンジ毎に変速パターンに基づくｉ−θのマップを用いて
目標プライマリプーリ回転数ＮPDを検索する。目標プラ
イマリプーリ回転数ＮPDとセカンダリプーリ回転数Nsは
目標変速比算出部42に入力し、目標変速比isがis＝ＮPD
/Nsにより算出される。そしてこの目標変速比isは目標
変速比変化速度算出部43に入力し、一定時間の目標変速
比isの変化量により目標変化比変化速度dis/dtを算出す
る。そして、これらの実変速比i,目標変速比is,目標変
速比変化速度dis/dtと、係数設定部44,60の係数K₁,K₂は
変速速度算出部45に入力し、変速速度di/dtを以下によ
り算出する。

di/dt＝K₁（is−ｉ）＋K₂・dis/dt 上記式において、is−ｉは目標と実際の変速比偏差の
制御量、dis/dtは制御系の遅れ補正要素である。

上記変速速度di/dt,実変速比ｉはデューティ比検索部
46に入力する。ここで、操作量のデューティ比Ｄが、Ｄ
＝ｆ（di/dt,i）の関係で設定されることから、アップ
シフトとダウンシフトにおいてデューティ比Ｄがdi/dt
−ｉのマップを用いて検索される。そしてこの操作量の
デューティ比Ｄの値は、駆動部47を介して油圧制御回路
17の変速速度制御用ソレノイド弁48に出力する。

続いて、無段変速制御のライン圧制御系について述べ
る。エンジン回転数センサ19,スロットル開度センサ29
のエンジン回転数Neとスロットル開度θが入力するエン
ジントルク検索部50を有し、θ−Neのトルク特性マップ
からエンジントルクＴを求める。このエンジントルクＴ
と実変速比算出部40の実変速比ｉの信号は、目標ライン
圧設定部51に入力し、エンジントルクに応じた必要ライ
ン圧と実変速比ｉの積で目標ライン圧ＰLdを定める。一
方、エンジン回転数によりポンプ吐出圧が変化するのに
伴いライン圧最大値が変動することから、この変動状態
を検出するためエンジン回転数Neと実変速比ｉが入力す
る最大ライン圧検索部52を有し、Ne−ｉのマップにより
最大ライン圧ＰLmaxを求める。目標ライン圧ＰLdと最大
ライン圧ＰLmaxは減圧値算出部53に入力し、最大ライン
圧ＰLmaxに対する目標ライン圧ＰLdの割合でライン圧Ｐ
LRを算出するのであり、これがデューティ比検索部54に
入力してライン圧ＰLRに応じたデューティ比Ｄを定め
る。そして、このデューティ信号が駆動部55を介してラ
イン圧制御用ソレノイド弁56に出力するように構成され
ている。

そこで、上記制御系において高速加速時の補正手段に
ついて述べる。

先ず、上述の変速速度算出部45で算出される変速速度
di/dtの式において変速速度di/dtを決定する要素は（is
−ｉ）と係数K₁であり、（is−ｉ）の値は加速時の目標
変速比isと実変速比ｉとにより必然的に決まる。従っ
て、高速加速時にドライバの加速要求に対しフィーリン
グが向上するように変速速度di/dtを補正するには、係
数K₁をそれに合うように設定すればよく、このことから
係数K₁を高速加速時のドライバの加速要求に対する修正
係数と称することができる。

ここで、加速要求の直接の要素はドライバによるアク
セル踏込み加減，即ちスロットル開度変化速度であ
り、スロットル開度変化速度が大きくて変速速度が迅
速化される場合は修正係数K₁を小さく設定すればよい。
また、車速が大きい程滑り感を生じ易いため、高速時に
修正係数K₁を小さく設定すればよい。

そこで、スロットル開度θが入力するスロットル開度
変速速度算出部61を有してスロットル開度変化速度を
算出し、このスロットル開度変化速度と車速を示すセ
カンダリプーリ回転数Nsとが修正係数設定部60に入力し
て修正係数K₁を定めるようになっている。即ち、修正係
数K₁は、上述のドライバの加速要求に対する修正に基づ
き第３図に示すように、スロットル開度変化速度に対
しては減少関数で設定され、車速に対しても減少関数で
設定されるものである。

次いで、このように構成された無段変速機の変速制御
装置の作用について説明する。

先ず、エンジン１からのアクセルの踏込みに応じた動
力が、電磁クラッチ2,前後進切換装置３を介して無段変
速機４のプライマリプーリ14に入力し、駆動ベルト16,
セカンダリプーリ15により変速した動力が出力し、これ
が駆動輪９側に伝達することで走行する。

そして上記走行中において、実変速比ｉの値が大きい
低速段においてエンジントルクＴが大きいほど目標ライ
ン圧が大きく設定され、これに相当するデューティ信号
がソレノイド弁56に入力して制御圧を生成し、その平均
化した圧力でライン圧制御することで、ライン圧ＰLを
高くする。そして高速段に移行するにつれて実変速比ｉ
が小さくなり、エンジントルクＴも小さくなるに従い同
様に作用することで、ライン圧ＰLは低下するように制
御されるのであり、こうして常に駆動ベルト16での伝達
トルクに相当するプーリ押付け力を作用する。

上記ライン圧ＰLは、常にセカンダリシリンダ15aに供
給されており、ソレノイド弁48の制御圧による図示しな
い変速速度制御弁によりプライマリシリンダ14aに給排
油することで、変速速度制御されるのであり、これを以
下に説明する。

先ず、プライマリプーリ回転数センサ21,セカンダリ
プーリ回転数センサ22およびスロットル開度センサ29か
らの信号Np,Ns,θが読込まれ、制御ユニット20の実変速
比算出部40で実変速比ｉを求める。また、目標プライマ
リプーリ回転数検索部41では実変速比i,スロットル開度
θにより一旦目標プライマリプーリ回転数ＮPDがマップ
により検索され、目標変速比算出部42でこの目標プライ
マリプーリ回転数ＮPDに対応した目標変速比isが算出さ
れる。

これらの実変速比i,目標変速比is,係数K₁および目標
変速比変化速度算出部43の変化速度dis/dt,係数K₂を用
いて変速速度算出部45で変速速度di/dtを求める。そし
て、デューティ比検索部46で変速速度di/dtと実変速比
ｉに基づいてデューティ比Ｄが検索される。

上記デューティ信号は、ソレノイド弁48に入力してパ
ルス状の制御圧を生成し、これにより変速速度制御弁を
給油と排油の２位置で繰返し動作する。ここで例えばデ
ューティ比が小さくなると、オフ時間により図示しない
変速速度制御弁は排油位置での動作時間が長くなってプ
ライマリシリンダ14aから排油するようになり、こうし
てダウンシフトする。一方、デューティ比が大きくなる
と、逆にオン時間により給油位置での動作時間が長くな
ってプライマリシリンダ14aは給油され、これによりア
ップシフトする。そしてこの場合の変速速度di/dtはデ
ューティ比の変化に対応していることから、変速速度di
/dtが小さい場合は、デューティ比の変化が小さくプラ
イマリシリンダ14aの流量変化が少ないことで変速スピ
ードが遅くなる。一方、変速速度di/dtが大きくなるに
従ってデューティ比の変化によりプライマリシリンダ14
aの流量変化が増して、変速スピードが速くなる。

こうして、低速段と高速段の変速全域において、変速
速度を変えながらダウンシフトまたはアップシフトして
無段階に変速することになる。

次いで、加速時の変速制御の作用について述べると、
アクセル踏込み時に第４図に示すように目標変速比isが
低速段側に設定され、実変速比ｉがこれに追従するよう
にダウンシフトする。このとき、スロットル開度θに基
づきスロットル開度変化速度算出部61でスロットル開度
変化速度が算出され、このスロットル開度変化速度
と車速とが修正係数設定部60に入力して修正係数K₁を定
める。

そこで、スロットル開度変化速度が大きくても車速
が比較的低く、同一変速比でもプライマリプーリ回転数
Np,エンジン回転数Neが低くて滑り感を生じ難い条件で
は、第３図のマップにより修正係数K₁が比較的大きく設
定されるため、変速速度di/dtも比較的大きくなる。こ
のため、ダウンシフト時に実変速比ｉは第４図の破線の
ように比較的応答よく目標変速比isに追従制御し、車速
に対しエンジン回転数が少し吹き上がる程度の加速性能
になる。こうして、ドライバによるスロットル開度変化
速度の大きい加速要求に対しスムーズな加速に修正さ
れる。また、上述の場合で車速が更に高くて滑り感を生
じ易い条件になると、修正係数K₁が充分小さく設定され
て変速速度di/dtの値も小さくなる。このため、実変速
比ｉは第４図の実線のようにゆっくり追従制御され、エ
ンジン回転数が車速と略同一に上昇するように抑えた加
速性能になる。そこで、スムーズ加速に加えて不必要な
滑り感を生じないように修正されることになる。

以上、本発明の一実施例について述べたが、修正係数
K₁以外の要素で変速速度di/dtを補正してもよい。ま
た、修正係数K₁をスロットル開度変化速度の係数と、車
速の係数に分け、両者を加算または乗算してもよい。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、 無段変速機の変速制御において、ドライバの加速要求
を示すスロットル開度変化速度と車速に対し共に減少関
数で変速速度を補正するので、高速域での加速時にスム
ーズな加速性能になり、更に不必要な滑り感が防止され
てフィーリングが向上する。

さらに、変速速度を決定する目標変速比と実変速比と
の偏差の項の係数を修正係数として補正するので、容易
かつ効果的に変速速度を補正し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無段変速機の変速制御装置の実施例を
示す全体構成図、 第２図は電子制御系のブロック図、 第３図は加速要求に対する修正係数のマップを示す図、 第４図は高速域で変速速度が異なる場合の加速状態を示
す図、 第５図は加速時のフィーリングを説明する図である。 ４……無段変速機、20……電子制御ユニット、40……実
変速比算出部、42……目標変速比算出部、43……目標変
速比変化速度算出部、45……変速速度算出部、46……デ
ューティ比検索部、60……修正係数設定部、61……スロ
ットル開度変化速度算出部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】変速比の目標値と実際値，目標値の変化速
   度の少なくとも複数以上を用いて変速速度を算出し制御
   する変速制御系において、 上記変速速度をドライバの加速要求を示すスロットル開
   度変化速度に対し減少関数で、車速に対しても減少関数
   で補正することを特徴とする無段変速機の変速制御装
   置。
2. 【請求項２】上記変速速度を少なくとも目標変速比と実
   変速比との偏差に係数を乗算して算出し、 上記係数をスロットル開度変化速度に対し減少関数で、
   車速に対し減少関数で補正することを特徴とする請求項
   （１）記載の無段変速機の変速制御装置。