JP3386464B2 - 無段変速機の速度伝達比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は駆動エンジンと、パワー制御装置とを有する
車両の無段変速機の速度伝達比を制御する装置に関す
る。前記パワー制御装置にはアクセル・ペダルを介して
駆動エンジンの目標回転速度値が送られる。目標回転速
度値は測定された実際回転速度値と比較される。本装置
は更に、無段変速機の速度伝達比を変更するための制御
装置を備えている。この制御装置には、駆動エンジンの
目標回転速度値と実際回転速度値との差から生ずる速度
制御装置の制御信号が送られる。

通常は、上述した無段変速機は、双方の間に掛け渡さ
れた緊張手段を設けた円錐プーリを有している。通常は
油圧式に作用する制御装置を介して軸方向の接触圧が円
錐プーリに加えられる、無段変速機を搭載した車両の走
行速度はアクセルーもしくは双方ペダルによって制御さ
れる。この制御機構によって、パワー制御装置（キャブ
レータ、もしくはインジェクション・ポンプのレバー）
だけではなく、無段変速機の速度伝達の制御も行われ
る。それによって駆動エンジン用の目標回転速度値が送
られる。

公知の動作では、ドライバが上記制御機構を制御する
ことにより、所望の出力を設定し、そこから、場合によ
っては最適化基準を参考にして、所望のエンジン速度nM
−Sollが得られる。最適化基準は、例えば最小燃費と、
エンジン出力表のスロットル弁位置の実際の線との交点
とすることができる。そこで生来のプーリ伝達比iv−So
llが所望のエンジン速度nM−Sollと、実際の走行速度vF
からの結果値として生ずる。

制御機構の位置を急激に変更する場合、駆動エンジン
の所望の固定した目標回転速度値nM−Sollの制御は、エ
ンジン出力表のスロットル弁位置の対応する（新たな）
線に沿って行われる。ドイツ特許DE−Ｂ−3636463号
は、制御速度を制限するための方法を提案している。こ
のような制限は基本的に快適さのために行われるもので
あり、瞬時の飛躍や、車両の不意の加速の減速を避ける
ものである。更に、制御機構の制御位置と、走行状態の
印象とが直接関連するようにされる。（主観的な走行感
の改良）。

平均的な走行方法、すなわち最大限快適な走行状態に
おける無段変速機の利点には、加速状態が均一ではない
特殊な状況に反応するという欠点が付きまとう。主観的
な走行感（ドライバビリティ）は以下の状態によって客
観的に明らかにすることができる。スロットル弁位置を
飛躍的に変更すると、駆動エンジンの目標回転速度値は
急上昇する。エンジン速度のこのような著しい上昇とは
対照的に、走行速度はとりあえず所定の期間は一定に保
たれる。そのことから先ず、変速機制御が終了した後で
加速度が飛躍的に高まるという欠点が生ずる。ドライバ
はこのような状態を予測しておらず、従って不快感を抱
く。多くの場合、更に厄介なことに、ドライバがアクセ
ル・ペダルを介して必要な出力を伝達しても、エンジン
速度は著しく上昇するにも関わらず、車両の加速は行わ
れない。ドライバは更に高い必要出力を伝達すること
で、このような状況を乗り越えようとする。その結果、
スロットル弁がオーバドライブ状態になる。このような
オーバドライブ状態への反応が生ずると、車両は急加速
してしまう。

本発明の目標は、特に主観的な走行感（ドライバビリ
ティ）を改善すること、すなわち、特に必要なパワーを
遅延なく再制御すること、換言すればスロットル弁のオ
ーバドライブ状態を回避することができる、無段変速機
の速度伝達比を制御する装置を製造することにある。走
行状態と制御機構の制御位置とが直接関連し、従って主
観的な走行感が制御機構の制御位置と直結している必要
がある。

上記の目的は本発明に基づいて、一定の目標回転速度
値が運転出力表から導出され、目標値フィルタの信号入
力に送られることによって達成される。この導出はパワ
ー制御装置の位置及び、走行速度の駆動エンジンの目標
回転速度値にとの相関を含む運転出力表から行われる。
目標値フィルタの出力には、過渡応答に応じて変化する
可変の目標回転速度値が生成される。最後に、速度制御
装置には、可変の目標回転速度値と駆動エンジンの実際
の目標回転速度値から得られる制御偏差値が送られる。

一定の目標回転速度値nM−Sollを三次元出力表によっ
て設定することにより、先ずアクセル・ペダルとの直接
的な関連性が改善される。三次元出力表により、特別な
走行状態（特に牽引、推進力動作）を考慮することがで
きる。制御機構の制御位置に応じた駆動エンジンの目標
回転速度値nM−Sollの特性曲線を直線化することは、市
街地走行で走行速度が低い場合に有利である。更に、低
速のカーブ走行又は走行速度が極めて低い場合（市街地
走行）に、ゼロ負荷で逆切換えすることが可能である。
目標値フィルタは動的な状態に作用する。適当な過度応
答によって、制御状態の特定の特性を達成することがで
きる。時間定数（フィルタ時間）は特定の走行状態に応
じて動的に変更できる。このことは特に、減速運転、加
速運転及びキック・ダウン時の走行状態に当てはまる。

特定の運転状態を考慮するため、一定の目標回転速度
値が飛躍的に変化した場合、過渡応答を意図的に相関さ
せることによって、可変の目標回転速度値の曲線を変更
することが有利である。

目標値フィルタの過渡状態を、特定の運転状態に応じ
て時間定数が変化する第一種の遅延素子によって変化さ
せることが有利である。

無段変速機の制御状態の特性を同調させるためには、
更に、直列に接続された２つの第１種遅延素子からなる
目標値フィルタを構成することが有利である。そこで目
標値フィルタの時間定数と、過渡応答の曲線は第１時間
定数と同調係数との積から得られる。更に、特別な運転
状態では、時間定数（立上がり時間）を２つの運転数値
の関数として適応するように作用させることができる。
運転数値とは、動的（可変の）目標回転速度値nM−Soll
−dynと、駆動エンジンの目標回転速度値と動的目標回
転速度値との差としての制御用偏差値デルタ−nMのこと
である。特に減速運転では、別の運転数値は走行速度で
あることが有利である。これは実際の走行状態を表し、
加速運転では速度伝達比の変更と良好に同調できる。例
えば、高速度では多くの場合、車両の空気抵抗で既に充
分に遅延するのでオーバドライブ位置への制御は好結果
をもたらすが、一方、別の速度範囲では回転数レベルの
変更は悪影響を及ぼす。特定の運転状態を考慮すると、
一般にフィルタ時間を２つの運転数値の関数として表
し、三次元出力表を利用して結合することが有利であ
る。

減速運転の特定の運転状態では、時間定数を出力表メ
モリから導出することが有利である。このメモリは、駆
動エンジンの可変の目標回転速度値と、一定の目標回転
速度値と、駆動エンジンの可変の目標回転速度値との差
（制御偏差）との相関を含む出力表を含んでいる。

これに対して加速運転の特定の運転状態では、時間定
数を、可変の目標回転速度値nM−Soll−dynと、走行速
度vFとの相関を含む出力表を有する出力表メモリから導
出することが有利である。

キックダウンの特定の運転状態では、時間定数を特性
曲線メモリから導出することが有利である。このメモリ
は駆動エンジンの実際回転数nMの関数である特性曲線を
含んでいる。

特定の運転状態に応じて左右されるそれぞれの時間定
数を選択するために、機械的切換装置を備えることが有
利である。この機械的切換装置は特別の運転状態で、出
力表メモリもしくは特性曲線メモリを目標値フィルタと
結合する役割を果たす。

本発明の種々の特徴とそれによって得られる利点を、
実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。

図において： 第１図は、無段変速機の速度伝達比を制御するための
装置の回路構成図である。

第２図は、動的な状態を変更できる目標値フィルタの
回路構成図である。

第３図は、可能な制御状態の種々の特性曲線のグラフ
である。

第４図は、特定の運転状態に応じて種種の制御時間を
設定するための機能素子の回路構成図である。

第５図は、構造可変の回転速度制御装置の回路構成図
である。

図１には無段変速機の速度伝達比を制御する装置のブ
ロック図を示している。無段変速機自体は、エンジン及
び車両と共に、図示はされていないが円錐プーリ式変速
機からなっている。この円錐プーリ式変速機は油圧式に
作動する制御装置を介して、その速度伝達比ivを変更す
るために無段式に制御される。駆動エンジン、無段変速
機、及び車両用の代わりに、制御装置の動作区間に対応
する機能ブロック１が示されている。

機能ブロック２は、速度伝達比を制御する装置の一定
の動作点を示している。機能ブロック２には、車両のド
ライバが適宜の制御機構を介して伝達する所望のパワー
を表す入力変数が入力される。この制御機構は通常は、
駆動エンジンのスロットル弁の制御位置を変更するアク
セル・ペダルである。本実施例の場合は、入力変数はア
ルファーDKで示した実際のスロットル弁位置である。

機能ブロック２には更に、入力変数として実際の走行
速度vFも入力される。

機能ブロック２は基準入力数値、すなわち駆動エンジ
ンの一定の目標回転速度値を計算する役割を果たす。そ
のためにメモリが備えられ、このメモリに運転出力表が
入力される。この運転出力表は、制御機構（走行、アク
セル・ペダル、もしくはスロットル弁又は制御レバー
等）の位置及び走行速度vFの、駆動エンジンの目標回転
速度値nM−Sollとの相関を含んでいる。この三次元運転
出力表から、スロットル弁を介して伝達された所望パワ
ーに応じて、駆動エンジンの一定の目標回転速度値が導
出される。機能ブロック２の出力には、この一定の目標
回転速度値が表される。駆動エンジンの一定の目標回転
速度値は目標値フィルタ３の信号入力に送られる。この
目標値フィルタ３により、可変の目標回転速度値nM−So
ll−dynの曲線は、一定の目標回転速度値nM−Sollが飛
躍的に変化した場合に、過渡応答を意図的に相関させる
ことによって変更できる。その場合、本実施例の場合の
ように、複数の過渡応答から、選択された一つの特定の
運転状態を最大に考慮することができれば極めて有利で
ある。

上記に従って、目標値フィルタ３の出力には過渡応答
に応じて変化する、可変の目標回転速度値nM−Soll−dy
nが表される。この値は減算器４に送られる。この減算
器４には、可変の目標回転速度値nM−Soll−dynが目標
値フィルタ３の出力信号として入力され、且つ、駆動エ
ンジンの実際回転速度値nMが入力される。可変の目標回
転速度値と、駆動エンジンの実際回転速度値との減算結
果は制御偏差値xDであり、この値は回転速度制御装置５
に送られる。回転速度制御装置５は好ましくは構造可変
制御装置として構成され、機械的切り換えは制御偏差値
xDに応じて行われる。この点については後に詳述する。

回転速度制御装置５は駆動エンジンの動的な目標回転
速度値と、実際の回転速度値との差に基づいて制御信号
ｕを発する。この制御信号によって、動作区間の一部で
あり、それ自体は図示していない制御装置が作動させら
れる。

これまでの説明から、速度伝達比を制御する装置には
下記の２つの重要な利点があることが明らかである。

すなわち、主観的な走行感（ドライバビリティ）を考
慮した静的、動的な制御状態と、経済的な配慮に基づく
制御が行われる。その結果が、動的な目標回転速度値nM
−Soll−dynである。

回転速度制御装置５はサーボ機能を有しており、あら
ゆる運転状態で駆動エンジンの現在回転速度値nMをでき
るだけ迅速、かつ安定に、動的な目標回転速度値nM−So
ll−dynと適応させる必要がある。

それぞれの種類の車両での制御技術上の制御は一度し
か行われるべきではないので、上記のように区別されて
いることは、車両、及び乗客に特有の制御を行う際に有
利である。

目標値フィルタ３には、異なる立上がり時間t1を設定
する役割を果たす機能ブロック６が並列に接続されてい
る。好ましくは、立上がり時間t1は目標値フィルタ３に
場合によっては可変数として送られる。機能ブロック６
の入力には、動的な目標回転速度値nM−Soll−dynと、
現在回転速度値nMと、走行速度vFと、静的目標回転速度
値nM−Sollとが送られる。

目標値フィルタ３（図２の構成図と比較されたい）
は、好ましくは直列に接続された２つのT1−素子７及び
８から構成されている。従って目標値フィルタ３は全部
でT2の時間定数状態を有している。第１のT1−素子７は
機能ブロック６から送られた時間定数t1を有しており、
一方、第2T1−素子８は時間定数t2を有している。制御
素子９を介して同調することが可能になるので、時間定
数t2は、時間定数t1と同調係数ｋとを乗算した値の対応
する。双方の時間定数（フィルタ時間）t2/t1＝ｋ＝一
定の関係から、過渡応答を得ることができる。同調が可
能であるので、車両に応じて適用させることが容易にな
る。同時に、前述したように、特定の運転状態に応じて
時間定数、好ましくはT1−素子７の時間定数を自動設定
することができる。

図３に示したグラフを参照すると、双方の時間定数
（フィルタ時間）t2/t1＝ｋの関係が、過渡応答の曲線
に影響する態様が示されている。同調係数ｋの選択に応
じて、過渡応答は純粋なT1−状態を示し、これはT2−状
態の方向に多かれ少なかれ変更できる。

機能ブロック６は図４に示した回路構成図から構成さ
れている。例えば減速、加速及びキック・ダウンのよう
な特定の運転状態用には、補足的に機械的切換装置10が
備えられている。従ってそれぞれの運転状態に相当する
時間定数t1は可変である。切り換えは該当する車両特有
のパラメタに応じて自動的に行われ、このパラメタによ
って特定の運転状態を明確に知ることができる。

減速運転では、機械的切換装置10は図示した状態にあ
り、位置Ａに接続されている。時間定数t1は２つの運転
数値の関数として適応するように作用する。結合はメモ
リ11内に入力されている三次元出力表によって行われ
る。従って、時間定数t1は動的目標回転速度値nM−Soll
−dynと、制御偏差値デルタ−nMとの関数である。この
制御偏差値は駆動エンジンの目標回転速度値と動的目標
回転速度値との差を表す。制御偏差値は制御機構（アク
セル・ペダル、制御レバー又はその類似物）の動力学の
基準である。デルタ−nMの処理によって、時間単位あた
りのスロットル弁の制御位置の変化が少ないと、無段変
速機の速度伝達比が全く変化せず、又は極めて遅延して
変化し、一方、時間単位あたりの変化量が大きいと、そ
れに対応した制御装置の迅速な反応がなされる傾向があ
る。

車両が加速運転状態にある場合は、機械的切換装置10
はＢで示した位置にある。時間定数t1（立上がり時間）
は、この場合も２つの運転数値の関数として適応するよ
うに作用する。結合はこの場合も、メモリ12内に入力さ
れている三次元運転出力表によって行われる。この出力
表は動的目標回転速度値nM−Soll−dynと、実際の走行
速度vFの数値の大きさを考慮する。実際の走行速度は現
在の走行状態を表す。従って時間定数t1はnM−Soll−dy
nとvFの値との関数である。

メモリ12内に入力された運転出力表は走行速度vFを含
んでいるので、加速運転での速度伝達比の変更との良好
な同調が保証される。例えば、高速度では多くの場合、
オーバドライブ位置への制御は好結果をもたらす。この
ことは、空気抵抗により既に充分に遅延している速度の
場合に当てはまる。一方、別の場合には、回転速度レベ
ルを変更しないほうが好ましい場合もある。

機械的切換装置10が接続位置Ｃにある場合は、キック
・ダウン機能が選択さている。安定性と快適さの限度を
考慮して、できるだけ迅速に最大エンジン出力の方向に
制御される。この場合、時間定数t1（フィルタ時間）
は、特性曲線t1がエンジン回転速度nMの関数として入力
されているメモリ13から導出される。

回転速度制御装置５は構造可変制御装置として構成さ
れており、その回路構成図は図５に示されている。

回転速度制御装置は次の部品から構成されている。す
なわち、機械的切換装置14、PID−状態を有する制御装
置15、及びそれによって最小、もしくは最大の制御値が
出力される特性曲線素子16である。

機械的切り換えは、エンジン回転速度と、動的目標回
転速度値（絶対値）との差に相当する制御偏差値xDの絶
対値に応じて行われる。種々の考慮は制御素子17によっ
て行われる。制御偏差値xDは比較素子18に送られ、この
比較素子にはキック・ダウン機能用の入力も送られる。
所定の限界値を超えると、機械的切換装置14が起動し、
この状態は点線で示されている。

これまで説明してきた速度伝達比制御装置は、基本的
にあらゆる機械的無段変速機に適している。制御装置は
電気−油圧式、又は電気−機械式に構成できる。無段変
速機とは、特にチェーン変速変速機又は液圧式変速機で
ある。このような無段変速機は特に乗用者及びトラック
に採用されている。

上記のように、一定の目標回転速度値が運転出力表か
ら導出され、目標値フィルタの信号入力に送られること
によって、走行状態と制御機械の制御位置とが直接関連
し、従って主観的な走行感が制御機構の制御位置と直結
した、無段変速機の速度伝達比を制御する装置が達成さ
れる。

符号の説明 １ 機能ブロック ２ 機能ブロック ３ 目標値フィルタ ４ 減算器 ５ 回転速度制御装置 ６ 機能ブロック ７ T1−素子 ８ T1−素子 ９ 制御素子 10 機械的切換装置 11 メモリ 12 メモリ 13 メモリ 14 機械的切換装置 15 制御装置 16 特性曲線素子 17 制御素子 18 比較素子

フロントページの続き (72)発明者 ヴェルテ アントン ドイツ連邦共和国 デ ー 88048 フ リートリッヒシャフェン フィンケンヴ ェーク 77 (56)参考文献 特開 平２−150556（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−44346（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−144157（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−144161（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 61/02 F16H 59:42

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動エンジンの一定の目標回転速度値（nM
   −soll）が、前記駆動エンジンの出力を制御するパワー
   制御装置の位置（α−DK）及び走行速度と、前記駆動エ
   ンジンの目標回転速度（nM−soll）との相関を含む運転
   出力表から導出され、特定の運転状態に応じて時間定数
   （t1）を変更可能な遅延素子を含んだ目標値フィルタ
   （３）の信号入力部の送られ、該フィルタの出力に前記
   駆動エンジンの過渡状態に応じて変化する可変の目標回
   転速度値（nM−soll−dyn）が生成され、速度制御装置
   （５）に前記可変の目標回転速度値と前記実際回転速度
   値とから得られる制御用の偏差値（xD）が出力され、こ
   の偏差値に応じて無段変速機の速度伝達比を制御するた
   めの制御信号が前記速度制御装置から出力されるように
   なった、車両の無段変速機の速度伝達比を制御する装置
   であって、 減速運転状態では、前記時間定数（t1）が、前記可変の
   目標回転速度値（nM−soll−dyn）、及び、前記駆動エ
   ンジンの前記一定の目標回転速度値（nM−soll）と前記
   可変の目標回転速度値（nM−soll−dyn）との差（Δ−n
   M−soll）の相関を含む出力表メモリ（11）から導出さ
   れ、 加速運転状態では、前記時間定数（t1）が、前記可変の
   目標回転速度値（nM−soll）と走行速度（vF）との相関
   を含む出力表メモリ（12）から導出され、 キックダウン状態では、前記時間定数（t1）が、前記駆
   動エンジンの実際回転数（nM）の関数である特性曲線を
   有する特性曲線メモリ（13）から導出される、 ようになったことを特徴とする装置。
2. 【請求項２】前記目標フィルタ（３）が、直列に接続さ
   れた２個の第１種遅延素子（7,8）からなり、その時間
   定数と過渡応答曲線が、第１時間定数（t1）と同調係数
   （ｋ）との積から得られることを特徴とする請求項１に
   記載の装置。
3. 【請求項３】特定の運転状態に応じて左右される時間定
   数（t1）を設定するために、前記出力表メモリもしくは
   特性曲線メモリ（11,12,13）を前記目標値フィルタ
   （３）と結合する機械的切換装置（10）を備えたことを
   特徴とする請求項１または２に記載の装置。