JP3397033B2 - 無段自動変速機の変速制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、無段変速機を備
えた自動変速機の変速制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の自動変速機として、ベル
トとこのベルトとの接触幅が可変制御される入力プーリ
と出力プーリとからなる無段変速機を備え、運転状態に
応じて前記プーリ幅を変化させることにより入出力プー
リ間の変速比を連続可変的に設定できるようにしたもの
がある。

【０００３】変速比は、エンジン負荷と車速またはエン
ジン回転速度等の運転状態に応じて制御回路により目標
値として設定され、この目標変速比に追従して実変速比
が変化するように無段変速機の変速機構が制御されるよ
うになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
自動変速機にあっては、下り勾配においてアクセルを戻
したまま惰性で走行する状態（これをコースト状態とい
う）では、変速比は例えば車速に応じた最小変速比（最
Ｈｉ位置）に固定されるようになっている。

【０００５】このため、下り勾配が急であると運転者が
望む以上に車両が加速してしまったり、逆に勾配が緩く
なると運転者が望むよりも減速してしまったりするの
で、この運転者の期待する車速からのずれをアクセルや
ブレーキ操作により補ってやる必要があった。（従来の
この種の無段変速機の制御装置としては、例えば特開昭
６２−１１３９５６号公報を参照。） この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、アクセルやブレーキ操作を行わなくとも勾配の
強さに応じて運転者が期待する車速が得られるように、
コースト時変速比を学習制御するようにした変速制御装
置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、図４に示した
ように、車両の運転状態に応じて無段変速機の変速比を
制御する自動変速比設定手段を備えた自動変速機におい
て、下り勾配を検出する勾配検出手段と、勾配毎に記憶
したコースト時の目標変速比を前記変速比設定手段に付
与する目標変速比記憶手段と、車両の加速・制動要求を
検出する加減速検出手段と、下り勾配検出時に、当該勾
配ごとに加速または制動操作が行われたことを記憶する
加減速要求記憶手段と、下り勾配検出時に、当該勾配に
おける前記記憶手段からの加減速要求の記憶に基づき、
加速要求の経歴があった場合には前記コースト時目標変
速比を所定量増大方向に、制動要求の経歴があった場合
には同じく所定量減少方向に補正する目標変速比補正手
段とを備える。

【０００７】上記目標変速比補正手段は、目標変速比の
補正量を加減速要求の強さに応じて、加減速要求が大で
あるほど大きな補正量を付与するように設定することが
できる。

【０００８】また、上記勾配検出手段は、次式(a)に基
づいて勾配θを算出するように構成することができる。

【０００９】 θ = sin^-1{(Te・i・if・η /r - ρ・Cd・S・V² - μ・W - W・α)/W} … (a) ただし、Te:エンジン回転・スロットル開度から算出さ
れるエンジントルク i :無段変速機の変速比 if:車両の終減速比 η :機械効率 r :車輪の有効半径 ρ :空気密度 Cd:空気抵抗係数 S :車両の前面面積 V :車速 μ :転がり・摩擦抵抗係数 W :車体質量 α :車両の加速度 である。

【００１０】

【作用】上記構成に基づき、下り勾配にて運転者がアク
セルまたはブレーキ操作により加速または制動要求をし
て車両の速度調節を行うたびに、この調節結果に対応し
てコースト変速比は、加速要求があったときには小さく
なる方向に、制動要求があったときには大きくなる方向
にそれぞれ所定量だけ補正され、当該下り勾配における
新たなコースト時変速比として設定される。したがっ
て、以後同程度の下り勾配を走行する場合には、当初か
らほぼ運転者の望む車速となるので、アクセルやブレー
キを操作して車速を加減する機会が減少する。

【００１１】加速または制動の要求が大であるほどコー
スト変速比の補正量を大とした場合には、運転者が期待
する下り勾配での走行特性をより速やかに実現すること
ができる。

【００１２】式(a)を用いた場合には、勾配を直接検出
する手段を設けるまでもなく、エンジン特性や車両に関
する既知量から勾配の検出および推定が行なえる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につき
説明する。

【００１４】図１に本発明が適用可能な無段自動変速機
の縦断面構造を示す。これを説明すると、エンジン出力
軸１０には流体式伝動装置としてのトルクコンバータ１
２が連結されている。流体式伝動装置としては、トルク
コンバータ１２に代えてフルードカップリングあるいは
電磁クラッチ等が用いられる場合もある。

【００１５】トルクコンバータ１２はロックアップクラ
ッチ１１を備えており、コンバータ室１２ｃおよびロッ
クアップ油室１２ｄの油圧を相反的に制御することによ
り、入力側のポンプインペラ１２ａと出力側のタービン
ランナ１２ｂとを機械的に連結しまたは切り離し可能と
している。

【００１６】トルクコンバータ１２の出力側は回転軸１
３と連結され、回転軸１３は前後進切換機構１５と連結
されている。前後進切換機構１５は、遊星歯車機構１
９、前進用クラッチ４０、後退用ブレーキ５０等から構
成されている。遊星歯車機構１９の出力側は回転軸１３
の外側に同軸的に嵌装された駆動軸１４に連結されてい
る。駆動軸１４には無段変速機１７の駆動プーリ１６が
設けられている。

【００１７】無段変速機１７は、上記駆動プーリ１６と
従動プーリ２６と、駆動プーリ１６の回転力を従動プー
リ２６に伝達するＶベルト２４などからなっている。

【００１８】駆動プーリ１６は、駆動軸１４と一体に回
転する固定円錐板１８と、固定円錐板１８に対向配置さ
れてＶ字状プーリ溝を形成すると共に駆動プーリシリン
ダ室２０に作用する油圧によって駆動軸１４の軸方向に
移動可能である可動円錐板２２からなっている。駆動プ
ーリシリンダ室２０は、この場合室２０ａおよび室２０
ｂの２室からなっており、後述する従動プーリシリンダ
室３２よりも大きな受圧面積を有している。

【００１９】従動プーリ２６は、従動軸２８上に設けら
れている。従動プーリ２６は、従動軸２８と一体に回転
する固定円錐板３０と、固定円錐板３０に対向配置され
てＶ字状プーリ溝を形成すると共に従動プーリシリンダ
室３２に作用する油圧によって従動軸２８の軸方向に移
動可能である可動円錐板３４とからなっている。

【００２０】従動軸２８には駆動ギヤ４６が固着されて
おり、この駆動ギヤ４６はアイドラ軸５２上のアイドラ
ギヤ４８とかみ合っている。アイドラ軸５２に設けられ
たピニオンギア５４はファイナルギア４４とかみ合って
いる。ファイナルギア４４は差動装置５６を介して図示
しない車輪に至るプロペラシャフトまたはドライブシャ
フトを駆動する。

【００２１】上記のような無段自動変速機にエンジン出
力軸１０から入力された回転力は、トルクコンバータ１
２および回転軸１３を介して前後進切換機構１５に伝達
され、前進用クラッチ４０が締結されると共に後退用ブ
レーキ５０が解放されている場合には一体回転状態とな
っている遊星歯車機構１９を介して回転軸１３の回転力
が同じ回転方向のまま無段変速機１７の駆動軸１４に伝
達され、一方前進用クラッチ４０が解放されると共に後
退用ブレーキ５０が締結されている場合には遊星歯車機
構１９の作用により回転軸１３の回転力は回転方向が逆
になった状態で駆動軸１４に伝達される。

【００２２】駆動軸１４の回転力は駆動プーリ１６、Ｖ
ベルト２４、従動プーリ２６、従動軸２８、駆動ギア４
６、アイドラギア４８、アイドラ軸５２、ピニオンギア
５４、およびファイナルギア４４を介して差動装置５６
に伝達される。前進用クラッチ４０および後退用ブレー
キ５０の両方が解放されている場合には動力伝達機構は
中立状態となる。

【００２３】上記のような動力伝達の際に、駆動プーリ
１６の可動円錐板２２および従動プーリ２６の可動円錐
板３４を軸方向に移動させてＶベルト２４との接触位置
半径を変えることにより、駆動プーリ１６と従動プーリ
２６とのあいだの回転比つまり変速比（減速比）を変え
ることができる。例えば、駆動プーリ１６のＶ字状プー
リ溝の幅を拡大すると共に従動プーリ２６のＶ字状プー
リ溝の幅を縮小すれば、駆動プーリ１６側のＶベルト２
４の接触位置半径は小さくなり、従動プーリ２６側のＶ
ベルト２４のＶベルトの接触位置半径は大きくなるの
で、大きな変速比が得られることになる。可動円錐板２
２および３４を逆方向に移動させれば上記とは逆に変速
比は小さくなる。

【００２４】このような駆動プーリ１６と従動プーリ２
６のＶ字状プーリ溝の幅を変化させる制御は、次に述べ
る制御系統を介しての駆動プーリシリンダ室２０（２０
ａ，２０ｂ）または従動プーリシリンダ室３２への油圧
制御により行われる。

【００２５】図２に、本願発明の制御手段の機能を含め
て上記した無段自動変速機の基本的な変速比制御を行う
機能を有する制御系統の概略を示す。なお、図２におい
て図１と対応する機構部分には同一の符号を付して示し
てある。

【００２６】以下、この制御系統について本発明に関連
する部分を中心に説明する。図４において１０１はマイ
クロコンピュータ等からなる電子制御部、１０２は各種
油圧制御弁等からなる油圧制御部を示しており、この制
御系統では上記無段自動変速機の制御手段は主としてこ
れら電子制御部１０１および油圧制御部１０２によって
構成されている。

【００２７】電子制御部１０１は、制御演算処理を行う
中央演算部１０１Ａ、中央演算部１０１Ａにエンジンお
よび車両からの各種の運転状態信号を処理可能な形式に
変換して供給する入力部１０１Ｂ、および中央演算部１
０１Ａからの制御信号に基づいて油圧制御等のための各
種信号を出力する出力部１０１Ｃからなる。

【００２８】入力部１０１Ｂには、エンジン１００の燃
料噴射量や点火時期を電子制御するためのコントロール
モジュール１０３によって利用される水温信号Ｓ１、ス
ロットル開度信号Ｓ２、エンジン回転信号Ｓ３、ＡＢＳ
（アンチロックブレーキシステム）制御装置１０４から
のＡＢＳ作動信号Ｓ４、車両の制動装置作動時に発せら
れる制動信号Ｓ５、セレクタレバー１０５の操作位置を
示す信号としてインヒビタスイッチから発せられるセレ
クタ位置信号Ｓ６、駆動プーリ１６の回転速度信号Ｓ
７、従動プーリ２６の回転速度信号Ｓ８などが入力し、
これらの信号を必要に応じて中央演算部１０１Ａに供給
する。

【００２９】中央演算部１０１Ａは、変速制御部１０
６、ライン圧制御部１０７、ロックアップ制御部１０８
からなり、それぞれ上記各種信号中から必要な所定の信
号を用いて制御信号を演算し、出力部１０１Ｃを構成す
るステップモータ駆動回路１０９、ライン圧ソレノイド
駆動回路１１０、ロックアップソレノイド駆動回路１１
１を駆動することにより、無段変速機１７の変速比、ラ
イン圧、ロックアップクラッチ１１を制御する。

【００３０】詳細には、変速制御部１０６は、スロット
ル開度に代表されるエンジン負荷や回転速度、車速等に
応じて予め定められたパターンに従って変速が行われる
ようにステップモータ駆動回路１０９に制御信号を出力
する。この制御信号に基づき、ステップモータ駆動回路
１０９は油圧制御部１０２の変速制御弁１１２に連結し
たステップモータ１１３を駆動する。

【００３１】すなわちステップモータ１１３はステップ
モータ駆動回路１０９からの信号に対応した変速比とな
るように変速制御弁１１２を駆動し、駆動プーリシリン
ダ室２０と従動プーリシリンダ室３２（図１参照）に供
給するライン圧を相反的に増減させる。変速制御弁１１
２にはリンク１１４を介して駆動プーリ１６の変位つま
り変速比がフィードバックされ、ステップモータ１１３
の位置に応じた目標とする変速比となったところで各プ
ーリシリンダ室２０，３２への油圧分配が一定化して当
該目標変速比に安定するようになっている。

【００３２】一方、このようにして無段変速機１７の変
速比が制御されているとき、各プーリ１６，２６に供給
されるライン圧が過小であるとプーリ１６，１８とＶベ
ルト２４との間の摩擦力が不足してスリップが起こり、
その反対にライン圧が過大であると摩擦力が無用に大き
くなり、いずれの場合も車両の燃費や動力性能に悪影響
がおよぶ。そこで、変速比や負荷等に応じて過不足のな
い適切な動力伝達が行えるように、ライン圧制御部１０
７がライン圧ソレノイド駆動回路１１０を介してライン
圧を制御するようにしている。

【００３３】すなわち、ライン圧ソレノイド駆動回路１
１０は、油圧制御部１０２のライン圧ソレノイド１１５
の位置を駆動回路１１０からの制御パルス信号に応じて
デューティ比制御し、これに応じてライン圧ソレノイド
１１５は、図示しない油圧ポンプからの油圧力を、モデ
ィファイア（圧力制御弁）１１６およびレギュレータ
（定圧弁）１１７を介して目標とする適切なライン圧に
調整して変速制御弁１１２ないし各プーリ１６，２６に
供給させる。

【００３４】また、ロックアップ制御部１０８は、ロッ
クアップクラッチ１１を、例えば車速が所定値以上とな
ったときに接続し、車速が所定値以下となったときに解
放するように油圧制御を行う。

【００３５】すなわち、ロックアップ制御部１０８は、
車速に応じてロックアップソレノイド駆動回路１１１を
介して油圧制御部１０２のロックアップソレノイド１１
８を駆動し、これによりロックアップ制御弁１１９を切
換制御する。この場合、ロックアップ制御弁１１９は、
油圧ポンプからの油圧をロックアップクラッチ１１を接
続すべくアプライ圧としてトルクコンバータ１２のコン
バータ室１２ｃに供給する系統と、同じく解放すべくリ
リース圧としてロックアップ油室１２ｄに供給する系統
との２系等の相反的切換えを行うようになっている。つ
まり、ロックアップクラッチ１１を接続するときにはコ
ンバータ室１２ｃにアプライ圧を供給すると共にロック
アップ油室１２ｄを開放し、ロックアップクラッチ１１
を解放ときにはロックアップ油室１２ｄにリリース圧を
供給すると共にコンバータ室１２ｃを開放する。

【００３６】以上は本発明を適用可能な無段自動変速機
の一例を示したものであり、本発明ではこのような無段
自動変速機において、下り勾配におけるコースト変速比
を運転者が期待する車速となるように学習制御する点を
要旨とするものである。

【００３７】この制御につき、上記無段自動変速機の構
成に対応させながら図３に示した流れ図に沿って説明す
ると、まず上述したエンジン回転信号Ｓ３、スロットル
開度信号Ｓ２からエンジン回転速度Ｎｅ、スロットル開
度ＴＶＯを算出すると共に、駆動プーリ回転速度信号Ｓ
７と従動プーリ回転速度信号Ｓ８とから実変速比ｉｐ
を、信号Ｓ８からの車速Ｖの変化に基づいて車両の加速
度をそれぞれ算出する。次に、これらの検出または算出
結果から、次式(1)〜(4)により下り勾配およびその強さ
を算出する（ステップ３０１〜３０２）。

【００３８】 F = Te・i・if・η /r … (1) D = ρ・Cd・S・V² + μ・W + Wsinθ … (2) F - D = W・α … (3) よって、 θ = sin^-1{(Te・i・if・η /r - ρ・Cd・S・V² - μ・W - W・α)/W} … (4) ただし、F :正味駆動力 Te:エンジン回転・スロットル開度から算出されるエン
ジントルク i :無段変速機の変速比 if:車両の終減速比 η :機械効率 r :車輪の有効半径 D :走行抵抗 ρ :空気密度 Cd:空気抵抗係数 S :車両の前面面積 V :車速 μ :転がり・摩擦抵抗係数 W :車体質量 α :車両の加速度 である。

【００３９】このような演算の結果として下り勾配であ
ることが検出された場合には、次にその勾配において過
去に走行した経歴の有無を判定し、走行歴のない勾配で
ある場合にはこの勾配を走行中に運転者により加速また
は制動操作が行われたか否かを検出し、加速または制動
操作が行われた場合にはその事実を記憶する（ステップ
３０３，３０８）。

【００４０】検出した勾配が過去に走行したことのある
勾配である場合には、この勾配において過去に制動操作
または加速操作が行われたか否か、その経歴を判定し、
制動操作の経歴がある場合には記憶されているコースト
変速比を１段階Ｌｏｗ側に、加速操作の経歴がある場合
には同じく１段階Ｈｉ側に修正する（ステップ３０４〜
３０７）。次に、この勾配において再び制動または加速
操作が行われたか否かを記憶する（ステップ３０８）。

【００４１】このような制御の繰り返しにより、ある下
り勾配にて運転者がしたブレーキ操作またはアクセル操
作等の加減速要求は以後のコースト変速比に反映され、
すなわち過去にブレーキ操作が行われた場合には当該下
り勾配でのコースト変速比がＬｏｗ側に補正されること
によってコースト車速が制限され、かつて運転者が望ん
だ車速に近い車速での走行状態となる。また、同じく過
去に下り勾配でのコースト走行時にアクセル操作が行わ
れた場合にはコースト変速比がよりＨｉ側に補正される
ことによって以前よりもコースト車速が早くなり、当該
勾配にて運転者が期待した速度に近づくことになる。し
たがって、運転者が下り勾配のたびにアクセルやブレー
キを操作して車速を調節する機会がそれだけ減少し、運
転操作がより快適なものとなる。

【００４２】なお、上述した制動操作または加速操作の
経歴に基づいて一度に補正するコースト変速比の補正量
は、一定量とは限られず、例えば制動操作または加速操
作の程度に応じて、その程度が大であるほど補正量も大
となるように可変設定するものとしてもより。これによ
り、例えば下り勾配が緩やかである場合には加速要求も
大となると考えられるので、Ｈｉ側への変速比補正量を
大としておくことにより、次に同程度の緩やかな下り勾
配を走行するときには、運転者がかつて希望した車速に
より近づけることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
変速機のコースト変速比を、下り勾配走行時に運転者が
加速操作をした場合には小さくなる方向に、制動操作を
した場合には大きくなる方向にそれぞれ修正することに
より、下り勾配ごとに運転者の期待に近い車速が得られ
るようにしたので、コースト状態での加速・減速操作の
機会を減少して運転操作上の快適性を向上することがで
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の適用可能な無段自動変速機の実施例
の縦断面図。

【図２】 上記無段自動変速機の制御系統の概略図。

【図３】 本発明に対応する実施形態の制御内容を示す
流れ図。

【図４】 本発明の構成図。

【符号の説明】

１０ エンジン出力軸 １１ ロックアップクラッチ １２ トルクコンバータ １２ａ ポンプインペラ １２ｂ タービンランナ １２ｃ コンバータ室 １２ｄ ロックアップ油室 １３ 回転軸 １４ 駆動軸 １５ 前後進切換機構 １６ 駆動プーリ １７ 無段変速機 １８ 固定円錐板 １９ 遊星歯車機構 ２０ 駆動プーリシリンダ室 ２０ｃ スプリング ２２ 可動円錐板 ２４ Ｖベルト ２６ 従動プーリ ２８ 従動軸 ３０ 固定円錐板 ３２ 従動プーリシリンダ室 ３２ｃ スプリング ３４ 可動円錐板 ４０ 前進用クラッチ ４４ ファイナルギア ４６ 駆動ギア ４８ アイドラギア ５０ 後退用ブレーキ ５２ アイドラ軸 ５４ ピニオンギア ５６ 差動装置 １０１ 電子制御部 １０１Ａ 中央演算部 １０１Ｂ 入力部 １０１Ｃ 出力部 １０２ 油圧制御部 １０３ エンジンコントロールモジュール １０４ ＡＢＳ制御装置 １０５ セレクタレバー １０６ 変速制御部 １０７ ライン圧制御部 １０８ ロックアップ制御部 １０９ ステップモータ駆動回路 １１０ ライン圧ソレノイド駆動回路 １１１ ロックアップソレノイド駆動回路 １１２ 変速制御弁 １１３ ステップモータ １１４ リンク １１５ ライン圧ソレノイド １１６ モディファイア １１７ レギュレータ １１８ ロックアップソレノイド １１９ ロックアップ制御弁

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の運転状態に応じて無段変速機の変
   速比を制御する変速比制御手段を備えた自動変速機にお
   いて、 下り勾配を検出する勾配検出手段と、 勾配毎に記憶したコースト時の目標変速比を前記変速比
   制御手段に付与する目標変速比記憶手段と、 車両の加速・制動要求を検出する加減速検出手段と、 下り勾配検出時に、当該勾配ごとに加速または制動操作
   が行われたことを検出して記憶する加減速要求記憶手段
   と、 下り勾配検出時に、当該勾配における前記記憶手段から
   の加減速要求の記憶に基づき、加速要求の経歴があった
   場合には前記コースト時目標変速比を所定量増大方向
   に、制動要求の経歴があった場合には同じく所定量減少
   方向に補正する目標変速比補正手段と、 を備えることを特徴とする無段自動変速変速機の変速制
   御装置。
2. 【請求項２】 目標変速比補正手段は、目標変速比の補
   正量を加減速要求の強さに応じて、加減速要求が大であ
   るほど大きな補正量を付与するように設定されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の無段自動変速機の変速
   制御装置。
3. 【請求項３】 勾配検出手段は、次式に基づいて勾配θ
   を算出するように構成されることを特徴とする請求項１
   または請求項２の何れかに記載の無段自動変速機の変速
   制御装置。 θ = sin^-1{(Te・i・if・η /r - ρ・Cd・S・V² - μ・W - W・
   α)/W} ただし、Te:エンジン回転・スロットル開度から算出さ
   れるエンジントルク i :無段変速機の変速比 if:車両の終減速比 η :機械効率 r :車輪の有効半径 ρ :空気密度 Cd:空気抵抗係数 S :車両の前面面積 V :車速 μ :転がり・摩擦抵抗係数 W :車体質量 α :車両の加速度 である。