JP2818808B2 - 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、車両用ベルト式無段変速機において電子的
に変速制御およびライン圧制御する制御装置に関し、詳
しくは、クルーズコントロール（定速走行制御）時の変
速制御に関する。

〔従来の技術〕

一般にこの種の無段変速機は、基本的にプライマリプ
ーリ回転数，スロットル開度および車速による変速パタ
ーンに基づいて変速制御される。このため、クルーズコ
ントロールとの組合わせにおいて、クルーズコントロー
ル時にスロットル開度がセット車速と実車速との比較に
応じて変化すると、無段変速機でも車速とスロットル開
度の変化に応じ変速比をアップまたはダウンするように
制御される。こうして、クルーズコントロール時にスロ
ットル開度と共に変速比が一緒に変化すると、これら両
者による駆動力の変動も大きくなって、定速走行の安定
性を損う。このため、無段変速機とクルーズコントロー
ルとを組合わせた制御系では、相互に干渉しないように
制御する必要がある。

そこで従来、上記無段変速機とクルーズコントロール
との組合わせ制御に関しては、例えば特開昭64−56238
号公報の先行技術がある。ここで、クルーズコントロー
ル時にセット車速に応じた目標プライマリプーリ回転数
を設定して変速制御し、目標プライマリプーリ回転数を
修正しながらセット車速と実車速とが一致するようにす
る。そしてこの場合に、プライマリプーリ回転数の目標
値に対するずれが大きい際には、スロットル開度を変化
して修正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にあっては、無段変速
機の変速制御でダウンシフトする際の駆動力アップ，ア
ップシフトする際の駆動力ダウンの特性を最大限利用
し、スロットル制御は補助的に用いるようになってお
り、駆動力変化が滑らかで、燃費も向上する。しかし、
路面の変化が比較的大きく、駆動力を大きくかつ応答良
く変化して定速走行する必要があることを考慮すると、
スロットル制御をベースにする方が良い。そしてこのス
ロットル制御をベースとした場合は、無段変速機の変速
比は固定化して駆動力に影響しないように制御すること
が望まれる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、クルーズコントロールとの組合せ制
御系において、クルーズコントロール時の変速制御を最
適化することが可能な無段変速機の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、本発明の制御装置は、変速
制御にクルーズコントロールを組合わせた制御系におい
て、車速またはセカンダリプーリ回転数の要素でのみク
ルーズコントロール用プライマリプーリ回転数を定める
手段と、クルーズコントロール作動信号によりクルーズ
コントロール用プライマリプーリ回転数の信号を出力し
て変速制御するように切換える手段とを備えるものであ
る。

〔作用〕

上記構成に基づき、無段変速機にクルーズコントロー
ルを組合わせた制御系では、通常の目標プライマリプー
リ回転数とクルーズコントロール用プライマリ回転数と
のマップが設けられ、通常はスロットル開度，車速，変
速比による目標プライマリプーリ回転数のマップを用
い、目標変速比を算出して変速制御される。そしてクル
ーズコントロール時は、クルーズコントロール用プライ
マリプーリ回転数のマップに切換えられ、このためクル
ーズコントロール作動のスロットル開度変化とは無関係
に、車速またはセカンダリプーリ回転数の要素でのみプ
ライマリプーリ回転数が設定され、変速比が一定に変速
制御されて、クルーズコントロールのスロットル制御に
無段変速機の変速による影響を与えなくなる。

〔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２図において、本発明が適用される無段変速機を含
む伝動系の概略について説明すると、エンジン１がクラ
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
マリ軸５に連結する。無段変速機４はプライマリ軸５に
対してセカンダリ軸６が平行配置され、プライマリ軸５
にはプライマリプーリ７が、セカンダリ軸６にはセカン
ダリプーリ８が設けられ、プライマリプーリ7,セカンダ
リプーリ８には可動側にプライマリシリンダ9,セカンダ
リシリンダ10が装備されると共に、駆動ベルト11が巻付
けられている。ここで、プライマリシリンダ９の方が受
圧面積を大きく設定され、そのプライマリ圧により駆動
ベルト11のプライマリプーリ7,セカンダリプーリ８に対
する巻付け径の比率を変えて無段変速するようになって
いる。

またセカンダリ軸６は、１組のリダクションギヤ12を
介して出力軸13に連結し、出力軸13は、ファイナルギヤ
14,ディファレンシャル装置15を介して駆動輪16に伝動
構成されている。

次いで、無段変速機４の油圧制御系について説明する
と、エンジン１により駆動されるオイルポンプ20を有
し、オイルポンプ20の吐出側のライン圧油路21が、セカ
ンダリシリンダ10,ライン圧制御弁22,変速制御弁23に連
通し、変速制御弁23から油路24を介してプライマリシリ
ンダ９に連通する。ライン圧油路21は、更にオリフィス
32を介してソレノイド弁27,28および変速制御弁23の一
方に連通し、ライン圧が各ソレノイド弁27,28の元圧に
なっている。各ソレノイド弁27,28は、制御ユニット40
からのデューティ信号により例えばオンして排圧し、オ
フしてライン圧と等しい油圧を出力するものであり、こ
のようなパルス状の制御圧を生成する。そしてソレノイ
ド弁27からの制御圧は、油路25によりライン圧制御弁22
に作用する。これに対しソレノイド弁28からのパルス状
の制御圧は、油路26により変速制御弁23の他方に作用す
る。なお、図中符号29はプライマリプーリ７に係止して
変速比に応じ機械的にライン圧制御するセンサシュー、
30はオイルパンである。

ライン圧制御弁22は、ソレノイド弁27からの制御圧に
より、変速比i,エンジントルクＴに基づいてライン圧Ｐ
Lの制御を行う。

変速制御弁23は、元圧のライン圧とソレノイド弁28か
らのパルス状の制御圧との関係により、油路21,24を接
続する給油位置と、油路24をドレンする排油位置とに動
作する。そしてデューティ比により、２位置の動作状態
を変えてプライマリシリンダ９への給油または排油の流
量Ｑを制御し、変速制御するようになっている。

第１図において、制御ユニット40の電子制御系につい
て述べる。

先ず、変速制御系について説明すると、プライマリプ
ーリ7,セカンダリプーリ8,エンジン１のプライマリプー
リ回転数センサ41,セカンダリプーリ回転数センサ42,エ
ンジン回転数センサ43およびスロットル開度センサ44を
有する。そして制御ユニット40においてプライマリプー
リ回転数センサ41,セカンダリプーリ回転数センサ42か
らの回転数信号Np,Nsは実変速比算出部45に入力し、ｉ
＝Np/Nsにより実変速比ｉを求める。この実変速比ｉと
スロットル開度センサ44のスロットル開度θの信号は目
標プライマリプーリ回転数検索部46に入力し、ｉ−θの
関係で目標プライマリプーリ回転数ＮPDを定める。

ここで、スロットル開度が小の領域Ａでは、変速の滑
らかさを重視してプライマリプーリ回転数Npが一定の特
性になっている。一方、スロットル開度が中，大の領域
Ｂでは、過渡時の追従性を重視して同一スロットル開度
でシフトアップ方向に対しプライマリプーリ回転数Npを
増大するような特性になっており、かかるマップを検索
することで目標プライマリプーリ回転数ＮPDが選択され
る。

目標プライマリプーリ回転数検索部46の目標プライマ
リプーリ回転数ＮPDとセカンダリプーリ回転数センサ42
のセカンダリプーリ回転数Nsの信号は目標変速比算出部
47に入力し、ここで目標変速比isがis＝ＮPD/Nsにより
算出される。こうして、セカンダリプーリ回転数Ns,プ
ライマリプーリ回転数Np,スロットル開度θ，実変速比
ｉの各要素で種々の運転と走行条件に応じて設定される
無段変速機の変速パターンをベースとして、これに基づ
いて目標値の目標プライマリプーリ回転数ＮPD，目標変
速値isが求められる。

ここで、変速制御弁23により流量制御してプライマリ
シリンダ９の油量を変化させて変速制御する場合の、制
御対象について考察する。即ち、プライマリシリンダ９
の油量ｖをプーリ位置ｅの関数とすると、流量Ｑは、 Ｑ＝dv/dt＝df（ｅ）/dt となる。ここでプライマリシリンダ９の形状は一定で、
油量ｖとプーリ位置ｅとは比例関係であるから、流量Ｑ
は完全にプーリ位置変化速度de/dtと１対１で対応する
ことになる。また、操作量のデューティ比Ｄを変速制御
弁23に出力した場合に制御される流量Ｑは、デューティ
比D,ライン圧ＰL，プライマリ圧Ppの関数になり、ここ
でエンジントルクＴを一定とすると、ライン圧ＰL，プ
ライマリ圧Ppは実変速比ｉに相当するプーリ位置ｅの関
数になり、Ｑ＝ｆ（D,e）が成立する。従って、de/dt＝
ｆ（D,e）になり、 Ｄ＝ｆ（de/dt,e） が成立する。このことからデューティ比Ｄは、プーリ位
置変化速度de/dt,実プーリ位置ｅにより全く修正するこ
と無く定め得ることがわかる。

一方、プーリ位置変化速度de/dtは、目標プーリ位置e
sと実プーリ位置ｅとの偏差で表わせる。また、無段変
速機の駆動系の一次遅れによる収束性を改善するため、
位相進み要素として目標プーリ位置変化速度des/dtを予
め加味すると、プーリ位置変化速度de/dtは以下のよう
に定められる。

de/dt＝K₁（es−ｅ）＋K₂・des/dt （K₁,K₂は定数） 以上により、実変速比i,目標変速比isを実プーリ位置
e,目標プーリ位置esに置き換え、プーリ位置変化速度de
/dtを上式から算出してデューティ比Ｄを定めればよい
ことになる。

そこで実変速比ｉは実プーリ位置変換部49に、目標変
速比isは目標プーリ位置変換部48に入力し、第３図
（ａ）のマップにより低速段では実プーリ位置e,目標プ
ーリ位置esが小さい値であり、高速段ではそれらが大き
い値に変換される。目標プーリ位置esの信号は目標プー
リ位置変化速度算出部50に入力し、一定時間Δｔ毎の目
標プーリ位置esの変化量Δesにより目標プーリ位置変化
速度des/dtを算出する。そして上述の実プーリ位置e,目
標プーリ位置es,目標プーリ位置変化速度des/dtおよび
係数設定部51の係数K₁,K₂はプーリ位置変化速度算出部5
2に入力し、 de/dt＝K₁（es−ｅ）＋K₂・des/dt によりプーリ位置変化速度de/dtが算出される。このプ
ーリ位置変化速度算出部52と実プーリ位置変換部49の信
号は、更にデューティ比検索部53に入力する。

ここで、既に述べたように、Ｄ＝ｆ（de/dt,e）の関
係によりプーリ位置変化速度de/dt,実プーリ位置ｅに基
づくデューティ比Ｄのテーブルが設定されており、この
テーブルからデューティ比Ｄを検索する。このテーブル
では、各プーリ位置ｅ毎の所定のデューティ比Ｄを境に
してプーリ位置変化速度de/dtの値が正のアップシフト
方向ではＤ＝100％側で、プーリ位置変化速度de/dtの正
の値が大きくなるのに応じ100％に近い値になる。一
方、逆にプーリ位置変化速度de/dtの値が負のダウンシ
フト方向ではＤ＝０％側で、プーリ位置変化速度de/dt
の負の値が大きくなるのに応じ０％に近い値に設定され
ている。そして上記デューティ比検索部53からのデュー
ティ比Ｄの信号が、駆動部54を介してソレノイド弁28に
入力するようになっている。

続いて、ライン圧制御系について説明すると、スロッ
トル開度センサ44の信号θ，エンジン回転数センサ43の
信号Neがエンジントルク算出部55に入力して、θ−Neの
トルク特性のテーブルからエンジントルクＴを求める。
一方、プーリ位置変換部49からの実プーリ位置ｅに基づ
き必要ライン圧設定部56において、単位トルク当りの必
要ライン圧ＰLuを第３図（ｂ）のマップにより求める。
これと上記エンジントルク算出部55のエンジントルクＴ
が目標ライン圧算出部58に入力して、ＰL＝ＰLu・Ｔに
より目標ライン圧ＰLを算出する。

一方、エンジン回転数によりポンプ吐出圧が変化する
とライン圧の最大値も変動することから、エンジン回転
数Ne,実プーリ位置ｅが入力する最大ライン圧検索部57
を有する。そして第３図（ｃ）のマップにより、各プー
リ位置ｅでのエンジン回転数Neに対する最大ライン圧Ｐ
Lmを検索する。そしてこれらのライン圧ＰL最大ライン
圧ＰLmはデューティ比検索部59に入力し、最大ライン圧
ＰLmに対するライン圧ＰLの割合を求める。更に、ライ
ン圧ＰLに相当するデューティ比Ｄを検索する。そして
このデューティ比Ｄの信号が、駆動部60を介してソレノ
イド弁27に入力するようになっている。

上記構成において、クルーズコントロールとの組合わ
せ制御系について述べる。

先ず、車速に応じたセカンダリプーリ回転数Nsが入力
するクルーズコントロール用プライマリプーリ回転数検
索部61を有する。ここで、各セット車速に応じたセカン
ダリプーリ回転数Nsに対して、クルーズコントロール用
プライマリプーリ回転数Npcが第３図（ｄ）のように増
大関数で設定され、このマップを検索してクルーズコン
トロール用プライマリプーリ回転数Npcを定める。ま
た、目標プライマリプーリ回転数検索部46,クルーズコ
ントロール用プライマリプーリ回転数検索部61は切換部
62に接続され、クルーズコントロール制御ユニット63か
らのクルーズコントロール作動信号の有無により目標プ
ライマリプーリ回転数検索部46,クルーズコントロール
用プライマリプーリ回転数検索部61の一方または他方に
切換えるように構成される。

次いで、このように構成された無段変速機の制御装置
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、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７に入力し、駆動ベルト11,セカ
ンダリプーリ８により変速した動力が出力し、これが駆
動輪16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、低速段でエンジントルク
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27に入力して制
御圧を生成し、この制御圧でライン圧制御弁22を動作す
ることで、ライン圧油路21のライン圧ＰLを高くする。
そして高速段に移行し、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11
での伝達トルクに相当するプーリ押付力を作用する。

上記ライン圧ＰLは、常にセカンダリシリンダ10に供
給されており、変速制御弁23によりプライマリシリンダ
９に給排油することで、変速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41,セカンダリ
プーリ回転数センサ42およびスロットル開度センサ44か
らの信号Np,Ns,θが読込まれ、制御ユニット40の実変速
比算出部45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46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47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。そしてこれらの実変速比ｉは実プーリ位置ｅ
に、目標変速比isは目標プーリ位置esにそれぞれ変換さ
れ、目標プーリ位置esに関しては目標プーリ位置変化速
度des/dtが算出される。またプーリ位置変化速度算出部
52で、目標プーリ位置esと実プーリ位置ｅとの偏差，目
標プーリ位置変化速度des/dt,各係数K₁,K₂を用いてプー
リ位置変化速度de/dtが算出され、更に、プーリ位置変
化速度de/dt,実プーリ位置ｅのマップによりデューティ
比Ｄが検索される。

上記デューティ信号はソレノイド弁28に入力してパル
ス状の制御圧を生成し、この制御圧と元圧のライン圧と
が変速制御弁23に対向して作用し、給油と排油の２位置
で繰返し動作する。

そこで、is＜ｉにより目標プーリ位置es,実プーリ位
置ｅに関してはes＞ｅの関係になり、プーリ位置変化速
度de/dtが正で（es−ｅ）に応じた値になると、例えば
Ｄ＞50％のデューティ信号が出力する。このため変速制
御弁23では、低い制御圧により給油位置での時間が長く
なってプライマリシリンダ９に給油され、プライマリ圧
の増大によりベルト11をプライマリプーリ７側に移行し
てアップシフトする。一方、is＞ｉによりes＜ｅの関係
になり、プーリ位置変化速度de/dtが負で（es−ｅ）に
応じた値になると、Ｄ＜50％のデューティ信号が出力す
る。このため変速制御弁23では、逆に排油位置での時間
が長くなってプライマリシリンダ９を排油し、プライマ
リ圧の低下によりベルト11がセカンダリプーリ８側に移
行してダウンシフトする。こうして第４図の変速パター
ンの最大変速比i_Lと最小変速比i_Hの変速全域において、
目標変速比isに対し実変速比ｉが常に追従して収束する
ようにアップシフトまたはダウンシフトし、無段階に変
速することになる。

ところで、上記変速制御による走行時に、図示しない
クルーズコントロール用メインスイッチがオンしてその
時の車速がセットされると、クルーズコントロール制御
ユニット63がクルーズコントロール作動状態になってク
ルーズコントロールが開始する。すると、このクルーズ
コントロール作動信号が無段変速機制御ユニット40の切
換部62に入力して、クルーズコントロール用プライマリ
プーリ回転数検索部61の方に切換えることで、セット車
速に対応した所定のセカンダリプーリ回転数Nsに相当す
るクルーズコントロール用プライマリプーリ回転数Npc
が検索される。そして、このクルーズコントロール用プ
ライマリプーリ回転数Npcが目標変速比算出部47に入力
して目標変速比iscが算出され、更に、目標変速比iscが
プーリ位置変化速度escに変換される。こうしてこれ以
降は、（ｉ−θ）による目標プライマリプーリ回転数Ｎ
PDから切離されて、セカンダリプーリ回転数Nsのみによ
るクルーズコントロール用プライマリプーリ回転数Npc
でスロットル開度θの変化とは無関係に変速制御され
る。

即ち、所定のセット車速から車速が低下すると、これ
に伴いクルーズコントロール制御系でスロットル開度が
増大制御されるが、このとき車速と共にセカンダリプー
リ回転数Nsが低下することで第３図（ｄ）のマップでク
ルーズコントロール用プライマリプーリ回転数Npcも減
じ、目標変速比iscは略一定に保持される。次いで、車
速が上昇すると、クルーズコントロール制御系でスロッ
トル開度が減少制御されるが、このとき上記マップでセ
カンダリプーリ回転数Nsと共にクルーズコントロール用
プライマリプーリ回転数Npcも増して、目標変速比iseが
略一定に保持される。こうしてクルーズコントロール時
は、第４図の変速パターンで変速比が一定に保持され、
スロットル制御のみに応じて駆動力と車速とが変化し、
この車速が一定化するように制御される。

以上、本発明の実施例について述べたが、クルーズコ
ントロール用プライマリプーリ回転数は車速に応じて定
めても良い。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、 クルーズコントロールと組合わせた無段変速機の制御
において、クルーズコントロール時には無段変速機の変
速制御がスロットル開度変化とは関係無く、変速比を一
定化するように制御されるので、クルーズコントロール
作動に対する影響，駆動力変動が抑制され、定速走行性
を向上することができる。

さらに、車速またはセカンダリプーリ回転数のみによ
るクルーズコントロール用プライマリプーリ回転数のマ
ップを定め、クルーズコントロール時にこのマップ制御
に切換える方式であるから、制御が容易化し、クルーズ
コントロール時の変速比を最適化し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無段変速機の制御装置の実施例を示す
ブロック図、 第２図は本発明が適用される無段変速機の駆動系，油圧
制御系を示す図、 第３図（ａ）ないし（ｄ）は各種マップを示す図、 第４図は変速パターンとクルーズコントロール時の変速
制御の状態を示す図である。 ４……無段変速機、23……変速制御弁、28……ソレノイ
ド弁、40……制御ユニット、46……目標プライマリプー
リ回転数検索部、47……目標変速比算出部、61……クル
ーズコントロール用プライマリプーリ回転数検索部、62
……切換部、63……クルーズコントロール制御ユニット

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】変速制御にクルーズコントロールを組合わ
   せた制御系において、 車速またはセカンダリプーリ回転数の要素でのみクルー
   ズコントロール用プライマリプーリ回転数を定める手段
   と、 クルーズコントロール作動信号によりクルーズコントロ
   ール用プライマリプーリ回転数の信号を出力して変速制
   御するように切換える手段とを備えることを特徴とする
   無段変速機の制御装置。