JP2900282B2 - 無段変速機の制御装置 - Google Patents

無段変速機の制御装置

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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の変速等を電
子的に制御する制御装置に関し、詳しくは、変速用フィ
ードバック制御系の制御ゲインに関する。
〔従来の技術〕
この種の無段変速機においては、エンジンからの伝達
トルクに応じたセカンダリ油圧を設定するライン圧制御
系と、セカンダリ油圧に対し所定の変速比を得るに必要
なプライマリ油圧を設定する変速制御系とを有してい
る。ここで変速制御系では、エンジン運転状態、車両走
行状態に応じて最適な目標値が予め設定され、この目標
値と実際値の偏差に基づいてフィードバック制御の操作
量を算出する。また、かかる操作量を定めるに当たって
は、無段変速機の制御系に特有の特性、油圧駆動する場
合の特性、走行フィーリング等の種々の事情を考慮し
て、制御ゲインが調整されている。
そこで、従来この無段変速機の制御装置において、フ
ィードバックの制御ゲインを調整するものに関しては、
例えば、特開昭60−88264号公報がある。ここで、変速
比と変速アクチュエータの動作位置との関係が非線形で
あることを考慮し、変速用フィードバック制御の制御ゲ
インを変速アクチュエータの動作位置に応じて変化する
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、変速アク
チュエータの動作状態を対象にしているが、実際にはこ
のアクチュエータのみならず、バルブやオイルの特性、
油圧回路等の要素が複雑に作用している。このため、ア
クチュエータのような対象物の1つに対処しても、変速
制御の全体として充分に制御性、収束性を向上し得な
い。
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、変速用フィードバック制御系の全体
をマクロ的にとらえて、制御性、収束性を有効に向上す
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、本発明の無段変速機の制御
装置は、目標値と実際値との偏差に基づき操作量を定め
てフィードバック制御する変速制御系において、目標値
と実際値との偏差を算出する偏差算出手段と、目標値に
固定しうるための必要油圧比を各変速比で微分して偏差
比例分を定め、この偏差比例分と偏差により偏差ゲイン
を決定する偏差ゲイン決定手段と、少なくとも偏差ゲイ
ンに応じ実際値の制御量を調整演算して操作量を設定す
る操作量設定手段と、を備えるものである。
〔作用〕
上記構成に基づき、無段変速機のフィードバック変速
制御において、目標値と実際値の偏差の制御ゲインにお
ける偏差比例分が、目標値に固定しうるための必要油圧
比を各変速比で微分して設定されることで、変速比変化
の大きい低速段側では偏差比例分が小さい値になる。ま
た、変速比変化の小さい高速段側では偏差比例分が大き
い値になり、この偏差比例分で操作量が調整されて、前
変速域でハンチング等を生じることなく良好に収束する
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、本発明の無段変速機の制御装置の実
施例について述べると、符合1はエンジンであり、この
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5のプリマリ軸4,プライマリプーリ6に連結す
る。無段変速機5はプライマリプーリ6に対しセカンダ
リプーリ7が平行配置されており、両プーリ6,7間にベ
ルト8が掛けられて、ベルト8の巻付け径の比を変える
ことで無段変速することが可能になっている。そして、
セカンダリプーリ7から更にセカンダリ軸9,ギヤ10,デ
ィファレンシャル装置11,車軸12を介して車輪13側に伝
動構成されている。
また、無段変速機5の油圧制御系では、ライン圧制御
弁20が油路21を介してセカンダリシリンダ7aに連通し、
伝達トルクに応じたセカンダリ油圧Psを作用して、ベル
トスリップを生じないようなプーリ押付け力を付与す
る。上記油路21は、変速制御弁22,油路23を介してプラ
イマリシリンダ6aに連通し、セカンダリ油圧Psに対して
所定のプライマリ油圧Ppを作用し、このプライマリ油圧
Ppの押付け力でベルト8を両プーリ6,7の一方から他方
へ移行して、所定の変速比に制御するように構成され
る。
次に、変速用フィードバック制御系について述べる。
先ず、無段変速機5の入力側のプライマリプーリ回転
数センサ30,その出力側のセカンダリプーリ回転数セン
サ31,アクセル開度センサ32,ライン圧センサ33,伝達ト
ルク余裕率設定手段34を有し、これらのセンサ信号が制
御ユニット40に入力して処理される。伝達トルク余裕率
設定手段34は無段変速機入力トルクTinと、そのときの
ライン圧により得られる伝達トルクTmaxとの比により、
伝達トルク余裕率aを、a=Tin/Tmaxにより算出するも
のである。
制御ユニット40はセンサ30,31のプライマリプーリ回
転数Np,セカンダリプーリ回転数Nsが入力する実変速比
算出部41を有し、実変速比iをNpとNsとの比により算出
する。この実変速比iとライン圧Ps,伝達トルク余裕率
aは、プライマリ油圧設定部42に入力して、必要油圧比
ep(Pp/Ps),伝達トルク余裕率a及びライン圧Psの関
係から必要プライマリ油圧Pptを算出する。
また、セカンダリプーリ回転数Nsとセンサ32のアクセ
ル開度θが入力する目標プライマリプーリ回転数検索部
43を有し、Ns,θの関係から最適な目標プライマリプー
リ回転数Npdを定める。目標プライマリプーリ回転数Npd
とプライマリプーリ回転数Npは偏差算出部44に入力し
て、偏差ΔNを、ΔN=Npd−Npにより算出する。
次に、上記プライマリプーリ回転数の偏差ΔNに基づ
いてフィードバック制御する際の、制御ゲインを設定す
る制御系について述べる。先ず、偏差ΔNが入力する偏
差積分算出部45を有し、偏差積分Kiを、Ki=∫ΔNdtに
より算出し、同様に偏差微分算出部46を有し、偏差微分
Kdを、Kd=dΔN/dtにより算出する。また、偏差ΔN,実
変速比i,伝達トルク余裕率aが入力する偏差ゲイン決定
部47を有し、偏差ゲイン決定部47は第1図(a)に示さ
れるように、実変速比iと伝達トルク余裕率aより必要
油圧比epを算出する必要油圧比算出手段47aと、必要油
圧比epより偏差比例分Kpを算出する偏差比例分算出手段
47bと、偏差比例分Kpと偏差ΔNより偏差ゲインGを決
定する偏差ゲイン決定部47cよりなり、偏差ゲインGを
偏差ΔNと偏差比例分Kpにより、 G=f(ΔN,Kp) のように決定する。
ここで、目標変速比に固定するための必要油圧比ep
は、変速比iと伝達トルク余裕率aに対して第2図のよ
うになっている。この図から、変速比iが大きい低速段
(Low)側では、必要油圧比epの変化に対して変速比i
の変化が大きい。一方、高速段(OD)側では、逆に必要
油圧比epの変化に対して変速比iの変化が小さいことが
分かる。このことから、偏差比例分Kpの感度(制御ゲイ
ン)は、低速段側で小さく、高速段側で多きくなるよう
に、変速比iとの関係で変化する必要がある。このため
には、偏差比例分感度として、或る伝達トルク余裕率a
での各変速比iに対する必要油圧比epの微分値をとれば
良い。そこで、偏差比例分算出手段47bは偏差比例分Kp
を以下のように決定する。
Kp=dep/di これより偏差ゲイン決定手段47cは偏差ゲインGを決
定する。
そして、これらの偏差積分Ki,偏差微分Kd,偏差ゲイン
Gは、操作量設定部48に入力して、実変速比iに応じた
必要プライマリ油圧Pptに対しKi,Kd,Gを乗算して、操作
量Dを定める。この操作量Dが、駆動部49を介し変速制
御弁22に出力するように構成されている。
次いで、この実施例の作用について述べる。
先ず、エンジン1の動力がクラッチ2、前後進切換装
置3を介し無段変速機5のプライマリプーリ6に入力す
る。このとき、ライン圧制御弁20により伝達トルクに応
じたセカンダリ油圧Psがセカンダリシリンダ7aに供給さ
れており、変速制御弁22により所定のプライマリ油圧Pp
がプライマリシリンダ6aに導かれ、ベルト8を所定の位
置に移行する。そこで、エンジン動力はこれらのプライ
マリ、セカンダリのプーリ6,7及びベルト8により変速
してセカンダリ軸9に出力し、更にこの変速動力が車輪
13側に伝達することで走行するようになる。
ところで、この走行時にはエンジン運転,走行の状態
に応じてプライマリプーリ回転数Np,セカンダリプーリ
回転数Ns,アクセル開度θ,ライン圧Ps等の信号が制御
ユニット40に入力する。そして、実変速比i,目標プライ
マリプーリ回転数Npd及びプライマリプーリ回転数の偏
差ΔNが設定される。そこで、変速比iが一定の定常走
行時には、ΔN=0であるから、プライマリ油圧設定部
42において必要油圧比epを用い、i,Psに応じて算出され
た必要プライマリ油圧Pptで操作量Dが設定され、この
変速信号が変速制御弁22に出力して一定の変速比に保持
される。
一方、過渡時に所定の偏差ΔNを生じると、この偏差
の積分Ki,微分Kdの値が算出される。また、偏差ゲイン
決定部47で偏差ΔNと比例分Kpによる偏差ゲインGが設
定され、これらを加味して必要プライマリ油圧Pptの操
作量Dが増減される。このため、プライマリ油圧Ppが上
昇してアップシフトし、またはプライマリ油圧Ppが低下
してダウンシフトする。
このとき、低速段側の変速比変化の大きい領域では、
偏差比例分Kpが必要油圧比特性の微分により小さい値に
なるため、比較的ゆっくりと目標プライマリプーリ回転
数Npdに追従するように変速することになり、ハンチン
グ等を生じることなく収束する。また、高速段側の変速
比変化の小さい領域では、偏差比例分Kpが順次大きい値
になるため、比較的迅速に目標プライマリプーリ回転数
Npdに追従して、変速遅れ等を生じることなく収束す
る。
第3図において、本発明の他の実施例について述べ
る。(a)は目標値として変速比を用いるものであり、
アクセル開度θとセカンダリプーリ回転数Nsが目標変速
比検索部43Aに入力して、目標変速比idを検索する。そ
して、実と目標の変速比i,idが偏差算出部44Aに入力し
て、変速比偏差Δiを算出するようになっている。
(b)は変速比とプーリ位置が比例することから、目
標値にプーリ位置を用いるものである。そこで、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が実プ
ーリ位置算出部41Bに入力して実プーリ位置eを算出
し、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が目標プーリ位置算出部43Bに入力して目標
プーリ位置edを算出する。そして、実と目標のプーリ位
置e,edが偏差算出部44Bに入力して、プーリ位置偏差Δ
eを算出するようになっている。
以上、本発明の実施例について説明したが、これのみ
に限定されない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、無段変速機の
制御装置で目標値と実際値との偏差に基づきフィードバ
ックして変速制御し、この場合の制御ゲインを調整する
方式において、各変速比のプライマリとセカンダリの油
圧比の変化状態に応じて制御ゲインを変化させるので、
全ての変速域でハンチング等を生じることなく良好に収
束した変速を行うことができる。
目標変速比に固定するための必要油圧比の特性を用
い、各変速比でこの特性を微分してゲインの値を決定す
るものであるから、ゲイン自体を微細且つ正確に決定で
きて制御性、収束性が向上し、制御も容易化する。ま
た、いかなる目標値の場合にも、同様に適応できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る無段変速機の駆動系,油
圧制御系,電子制御系の構成図、 第1図(a)は偏差ゲイン決定部の構成を示すブロック
図、 第2図は変速比,伝達トルク余裕率と必要油圧比との関
係を示す図、 第3図(a),(b)は本発明の他の実施例の電子制御
系の要部を示すブロック図である。 5……無段変速機、22……変速制御弁、40……制御ユニ
ット、41……実変速比算出部、42……目標プライマリプ
ーリ回転数検索部、44……偏差算出部、47……偏差ゲイ
ン決定部、48……操作量設定部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/40 - 63/48

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】目標値と実際値との偏差に基づき操作量を
    定めてフィードバック制御する変速制御系において、 目標値と実際値との偏差を算出する偏差算出手段と、 目標値に固定しうるための必要油圧比を各変速比で微分
    して偏差比例分を定め、この偏差比例分と偏差により偏
    差ゲインを決定する偏差ゲイン決定手段と、 少なくとも偏差ゲインに応じ実際値の制御量を調整演算
    して操作量を設定する操作量設定手段と、 を備えることを特徴とする無段変速機の制御装置。
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JP4649907B2 (ja) * 2004-08-05 2011-03-16 株式会社豊田中央研究所 無段変速機の制御装置
JP5253786B2 (ja) * 2007-03-20 2013-07-31 ヤマハ発動機株式会社 変速装置、それを備えたパワーユニット、車両、変速装置の制御装置および変速装置の制御方法

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