JP3659092B2

JP3659092B2 - 無段変速機の変速制御装置

Info

Publication number: JP3659092B2
Application number: JP31468899A
Authority: JP
Inventors: 哲滝沢; 雅人古閑; 充渡辺; 正俊赤沼; 茂樹島中; 寛泰田中; 潤也高山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: JP2001132833A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに採用される無段変速機の変速制御装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両の無段変速機として採用される無段変速機の変速制御装置では、通常の走行に用いる通常走行モード（以下、Ｄレンジとする）に加えて、エンジン回転数を高めに維持してエンジンブレーキを効かせるスポーツモード（以下、Ｄｓレンジ）等、複数の運転モードを備えたものがあり、例えば、特開平９−３２８９９号公報などが知られている。
【０００３】
これは、通常走行モードとスポーツモード等の運転モードに応じて、変速速度を変更することで、加速感などの運転感覚を各運転モード毎に異なる味付けを設定している。
【０００４】
また、変速速度の決定に関しては、例えば、本願出願人が提案した、特願平１０−２７１１９２号などのように、運転状態に基づいてマップなどから決定される最終的な目標値である到達変速比に対して、一次遅れの時定数などによって目標変速比を滑らかに変化させるものがあり、この例では、各制御周期毎に得られる目標変速比と到達変速比の偏差の大きさに応じて時定数を設定している。
【０００５】
例えば、到達変速比と目標変速比の偏差が大きいときには、時定数を小さくして変速速度を増大する一方、上記偏差が小さいときには時定数を大きくして変速速度を減少している。
【０００６】
この時定数は、運転状態に応じて複数設定されて、例えば、マップなどに予め設定されるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記前者の従来に対して、後者の従来例のように到達変速比と目標変速比の偏差から時定数を決定すると、各運転モード毎に時定数を切り換える必要があるが、変速制御に必要とする時定数のマップも、運転モードの数に応じて増大することになり、予め設定するデータ量が膨大なものになってしまうのに加え、このマップを格納するコントローラの記憶手段の容量も大型化して、製造コストが増大するという問題がある。
【０００８】
一方、通常走行モードのＤレンジの時定数を、スポーツモードＤｓレンジと共用して、必要とする時定数の数を抑制することも考えられる。
【０００９】
この場合では、例えば、変速マップが図４に示すように、Ｄレンジでは、最Ｈｉ（最小変速比）線と最Ｌｏ（最大変速比）線の間で、アクセル踏み込み量ＡＰＳをパラメータとして目標入力軸回転数が変化するのに対し、スポーツモードのＤレンジでは、図中破線で示すように、Ｄレンジよりも入力軸回転数が大きい値を目標入力軸回転数の下限として、最Ｌｏ線との間で目標入力軸回転数を変化させている。
【００１０】
ここで、図中車速Ｖ１でアクセルペダルを解放状態（ＡＰＳ＝０／８）から全開位置（８／８）まで踏み込んだ場合、通常走行モードでは、図中Ａ点からＢ点へダウンシフトして、その目標入力軸回転数の変化量は図中αとなる。
【００１１】
一方、スポーツモードのＤｓレンジでは、最Ｈｉ線（目標入力軸回転数の最小値）が図中波線のように大きな値に規制されるため、図中Ｃ点からＢ点へのダウンシフトとなって、その目標入力軸回転数の変化量は図中βとなって、これら変化量の関係はα＞βとなる。
【００１２】
ここで、２つの運転モードで同一の時定数に基づいて、上記したような到達変速比と目標変速比の偏差に応じて変速速度を制御すると、Ｄレンジでは、目標入力軸回転数の変化量αが大きいため、図６の実線に示すように、変速初期の変速速度が大きくなって、運転者の期待に応じた加速を得ることができるが、これに対して、Ｄｓレンジでは、目標入力軸回転数の変化量βが小さいため、図６の破線に示すように、変速速度はＤレンジに比して低下してしまい、変速初期から緩やかに変速することになって、アクセルペダルを全開位置まで踏み込んだにも係わらず、運転操作に応じた加速を得ることができず、違和感を与える場合があった。
【００１３】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、同一の運転操作を行ったときには、運転モードに係わらず、同様の運転感覚を得ながらも、変速制御に用いる時定数の数を抑制することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、車両の運転状態に応じて無段変速機の到達変速比を演算する到達変速比演算手段と、通常の走行に応じた第１の変速モードと、アクセルペダルが解放状態のときの前記到達変速比の下限値を車速に応じて規制してエンジンブレーキ力を増大させる第２変速モードとを備えるとともに、これら変速モードを選択する変速モード選択手段と、車両の運転状態に応じて時定数を演算する時定数演算手段と、この時定数に基づいて目標変速比を演算する手段と、
この目標変速比に実際の変速比が一致するように変速比を制御する変速制御手段とを備えた無段変速機の変速制御装置において、
前記時定数演算手段は、前記到達変速比と目標変速比または実際の変速比の偏差に応じて時定数を演算するとともに、前記変速モード選択手段が、第２の変速モードを選択中は、変速速度が速くなるように前記時定数を補正する時定数補正手段を設ける。
【００１５】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記時定数補正手段は、第１変速モードでの到達変速比の変化量と、第２変速モードでの到達変速比の変化量の比に応じて、変速速度が速くなるように前記時定数を補正したものを第２変速モードでの時定数とする。
【００１６】
また、第３の発明は、前記第１の発明において、前記時定数補正手段は、第１変速モードでの時定数を、予め設定した比率に応じて低減したものを第２変速モードの時定数とする。
【００１７】
【発明の効果】
したがって、第１の発明は、通常走行用の第１変速モードに加えて、到達変速比の下限値を車速に応じて規制して、エンジンブレーキ力を増大させる第２変速モードを設けて、これら第１及び第２の変速モードを選択可能にし、変速を行う際の目標変速比は予め設定した時定数によって演算される。この時定数は、到達変速比と目標変速比または実変速比の偏差に基づいて算出されるが、第２変速モードでは、変速速度が速くなるように第１変速モードの時定数を補正することで求めることができるため、各運転モード毎にそれぞれ時定数マップなどを設ける必要がなくなって製造コストの低減を図るとともに、到達変速比の下限値が規制されているため、第１変速モードに比して、変速幅が小さくなる第２変速モードにおいても、アクセルペダルの踏み込み量等の運転操作に応じて、変速速度を早くすることが可能となって、運転モードに係わらず、同一の運転操作に対して、同様の変速速度を与えることが可能となって、違和感のない運転感覚を得ることができる。
【００１８】
また、第２の発明は、運転操作の変化に応じて到達変速比が変化し、例えば、ある車速では、第１変速モードの到達変速比の変化量と、第２変速モードでの到達変速比の変化量を求めることができ、これら２つの変化量の比に応じて、第１変速モードの変速速度がはやくなるように補正した時定数を、第２変速モードでの時定数とすることで、各運転モード毎にそれぞれ時定数マップなどを設ける必要がなくなって製造コストの低減を図るとともに、到達変速比の下限値が規制されているため、第１変速モードに比して、変速幅が小さくなる第２変速モードにおいても、アクセルペダルの踏み込み量等の運転操作に応じて、変速速度を早くすることが可能となって、運転モードに係わらず、同一の運転操作に対して、同様の変速速度を与えることが可能となって、違和感のない運転感覚を得ることができる。
【００１９】
また、第３の発明は、第２変速モードで用いる時定数が、第１変速モードでの時定数を、予め設定した比率に応じて低減したものとすることで、各運転モード毎にそれぞれ時定数マップなどを設ける必要がなくなって製造コストの低減を図るとともに、小さな時定数により変速速度を早くすることが可能となって、運転モードに係わらず、同一の運転操作に対して、同様の変速速度を与えることが可能となって、違和感のない運転感覚を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、シングルキャビティのトロイダル型無段変速機へ本発明を適用した場合の一例を示しており、トロイダル型無段変速機１０にはロックアップクラッチＬ／Ｕを備えたトルクコンバータ１１を介してエンジン１が連結され、変速制御コントローラ２の指令値ＡＳＴＰに応動するアクチュエータとしてのステップモータ３が、図示しない変速制御弁等の油圧制御装置を介して変速比を連続的に制御するものである。
【００２２】
変速制御コントローラ２は、運転者のアクセルペダル（図示せず）操作に応じたアクセル踏み込み量ＡＰＳをアクセル開度センサ５から、運転者のシフト操作に応じた運転モードＭＯＤＥをセレクトスイッチ９から、エンジン回転数Ｎｅをクランク角センサ８からそれぞれ読み込むとともに、トロイダル型無段変速機１０の入力軸回転センサ６が検出した入力軸回転数Ｎｔと、出力軸回転センサ７が検出した出力軸回転数Ｎｏ及び車速センサ７が検出した車速ＶＳＰをそれぞれ読み込んで、運転状態に応じた到達変速比ＤＲａｔｉｏを、目標変速比Ｒａｔｉｏ０との偏差に応じた時定数によって滑らかに変化させるものである。
【００２３】
さらに、変速制御コントローラ２は、図４に示すように、通常の走行に用いる通常走行モードであるＤレンジと、入力軸回転数Ｎｔを高めに保ってエンジンブレーキを利かせるスポーツモードであるＤｓレンジを備えており、セレクトスイッチ９が検出した運転モードＭＯＤＥに基づいて、運転状態に応じた変速比に制御する。
【００２４】
変速制御コントローラ２は、マイクロコンピュータを主体に構成されており、車速ＶＳＰとアクセル踏み込み量ＡＰＳに基づいて、最終的な目標値である到達変速比ＤＲａｔｉｏを求める。
【００２５】
次に、予め設定した通常走行モード（Ｄレンジ）の時定数を用いて、運転モードＭＯＤＥに応じた時定数ＴｇＴＭ１、ＴｇＴＭ２を求めてから、これら時定数ＴｇＴＭ１、２を一次遅れの時定数として、所定の制御周期毎の目標値である目標変速比Ｒａｔｉｏ０を演算する。
【００２６】
そして、この目標変速比Ｒａｔｉｏ０と実変速比ＲＡＴＩＯの偏差に基づいて、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御によってステップモータ３の制御量ＡＳＴＰを演算するとともに指令して、変速制御を行うものである。
【００２７】
上記変速制御を、図２、図３のフローチャートに示し、以下に詳述する。なお、これらのフローチャートは、所定時間毎、例えば１０msec毎に、それぞれ実行されるものである。
【００２８】
まず、図２のステップＳ１では、アクセル踏み込み量ＡＰＳ、エンジン回転数Ｎｅ、入力軸回転数Ｎｔ、出力軸回転数Ｎｏ、車速ＶＳＰ及び運転モードＭＯＤＥを上記各センサの出力を読み込む。
【００２９】
次に、ステップＳ２では、車速ＶＳＰとアクセル踏み込み量ＡＰＳ及び運転モードＭＯＤＥに基づいて、図４に示す変速マップから、エンジン回転数Ｎｅの目標値である目標入力軸回転数ＤｓｒＲＥＶを求める。
【００３０】
ステップＳ３では、入力軸回転数Ｎｔと出力軸回転数Ｎｏの比を実変速比ＲＡＴＩＯとして求め、ステップＳ４では、目標入力軸回転数ＤｓｒＲＥＶを出力軸回転数Ｎｏで除して到達変速比ＤＲａｔｉｏを求める。
【００３１】
そして、ステップＳ５では、後述する図３のように、ＤレンジまたはＤｓレンジの運転モードＭＯＤＥに基づいて、通常走行モードのＤレンジに適用する時定数から運転状態に応じた時定数ＴｇＴＭ１、ＴｇＴＭ２を演算する。
【００３２】
ステップＳ６では、このステップＳ５で求めた時定数ＴｇＴＭ１と、上記ステップＳ４で求めた到達変速比ＤＲａｔｉｏから中間変速比ＬｆｓｔＲＴＯを、次式により演算する。
【００３３】
【数１】

ただし、ＬｆｓｔＲＴＯ_-1は、中間変速比の前回値である。
【００３４】
さらに、この中間変速比ＬｆｓｔＲＴＯと上記ステップＳ５で求めた時定数ＴｇＴＭ２から、一次遅れの目標変速比Ｒａｔｉｏ０を、次式により演算する。
【００３５】
【数２】

ただし、Ｒａｔｉｏ０_-1は、目標変速比の前回値である。
【００３６】
こうして目標変速比Ｒａｔｉｏ０を求めた後には、ステップＳ７で、実変速比ＲＡＴＩＯと目標変速比Ｒａｔｉｏ０の偏差に応じたフィードバック制御量ＦＢｒｔｏを求めて、ステップＳ８では、フィードバック制御量ＦＢｒｔｏと目標変速比Ｒａｔｉｏ０の和から指令変速比ＤｓｒＲＴＯを演算する。
【００３７】
そして、ステップＳ９では、予め設定したマップから、指令変速比ＤｓｒＲＴＯに応じたステップモータ３の制御量ＡＳＴＰを演算して、ステップＳ１０で、ステップモータ３を駆動して変速比の制御を行う。
【００３８】
次に、上記ステップＳ５で行われる、時定数ＴｇＴＭ１、ＴｇＴＭ２の演算について、図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００３９】
まず、ステップＳ１１では、セレクトスイッチ９が検出した運転モードＭＯＤＥを読み込んでから、ステップＳ１２で、到達変速比ＤＲａｔｉｏと前回の目標変速比Ｒａｔｉｏ０_-1の偏差に応じて、通常走行モード（Ｄレンジ）の時定数マップｆａから中間変速比ＬｆｓｔＲＴＯを求めるための時定数ＴｇＴＭ１を、
【００４０】
【数３】

として演算する。
【００４１】
ステップＳ１３では、到達変速比ＤＲａｔｉｏと前回の目標変速比Ｒａｔｉｏ０_-1の偏差に応じて、通常走行モード（Ｄレンジ）の時定数マップｆｂから目標変速比Ｒａｔｉｏ０を求めるための時定数ＴｇＴＭ２を、
【００４２】
【数４】

として演算する。
【００４３】
すなわち、ステップＳ１２、Ｓ１３では、変速比の変化量または変速比幅（ＤＲａｔｉｏ−Ｒａｔｉｏ０_-1）に応じて、時定数が求められ、これらの時定数は、例えば、変速比の変化量または変速比幅が大きいときには、変速速度が大きくなるように設定される一方、変速比の変化量または変速比幅が小さいときには、変速速度も小さくなるように設定される。
【００４４】
そして、ステップＳ１４では、現在の運転モードＭＯＤＥが、スポーツモード（Ｄｓレンジ）であるか否かを判定して、スポーツモードであれば、ステップＳ１５へ進んで、上記ステップＳ１２、１３で求めた時定数ＴｇＴＭ１、ＴｇＴＭ２を、所定の比率で減少する。例えば、スポーツモードの時定数を、通常走行モードの１／２する場合では、
【００４５】
【数５】

として、小さな値とする。
【００４６】
一方、ステップＳ１４の判定で、運転モードＭＯＤＥが通常走行モードであれば、上記ステップＳ１２、Ｓ１３で求めた時定数ＴｇＴＭ１、ＴｇＴＭ２を用いるため、そのまま処理を終了する。
【００４７】
こうして、通常走行モードでは、予め設定した時定数マップに基づいて、到達変速比ＤＲａｔｉｏと目標変速比Ｒａｔｉｏ０の偏差から、中間変速比用と目標変速比用の一組の時定数ＴｇＴＭ１、ＴｇＴＭ２を、それぞれ算出して変速制御を行う一方、スポーツモードでは、通常走行モード用として求めた時定数に所定の比率を乗じて減少したものを、中間変速比及び目標変速比を求める時定数となる。
【００４８】
したがって、図４に示したように、アクセルペダルを解放状態から全開位置まで踏み込んだ場合には、図５に示すように、通常走行モードでは、目標入力軸回転数ＤｓｒＲＥＶの変化は図４のαとなり、前記従来例の図６と同様に、アクセルペダル踏み込み量の大きな変化に応じて、到達変速比ＤＲａｔｉｏと目標変速比Ｒａｔｉｏ０の偏差も大きくなるため、大きな変速速度でダウンシフトが行われる。
【００４９】
一方、スポーツモードでは、到達変速比ＤＲａｔｉｏの変化は図４のβで前記従来例と同様であるが、中間変速比及び目標変速比を求める時定数ＴｇＴＭ１、ＴｇＴＭ２は、上記ステップＳ１５で、通常走行モードの時定数の１／２として小さな値に設定されるため、図５の破線で示したように、アクセルペダル踏み込み量の大きな変化に応じて、大きな変速速度でダウンシフトを行うことが可能となって、運転者に違和感を与えることなく、運転操作に応じた変速を行うことが可能となるとともに、予め設定する時定数のマップは、通常走行用のものだけでよいため、前記従来例のように、各運転モードごとにマップを持つ必要がなくなり、マップの設定に要する労力と記憶容量を大幅に低減して、製造コストの低下を図ることができるのである。
【００５０】
このように、通常走行モードのＤレンジに加えて、到達変速比ＤＲａｔｉｏの下限値であるＨｉ側（小側）を、車速ＶＳＰに応じて通常変速モードよりもＬｏ側（大側）に規制するスポーツモードＤｓレンジを設けて、複数の変速モードを選択可能にした場合では、到達変速比ＤＲａｔｉｏと目標変速比Ｒａｔｉｏ０の偏差から時定数を算出する際に、通常走行モードで用いる時定数の値を、所定の比率で減じたものをスポーツモード用の時定数として用いることにより、時定数のマップを削減しながら、運転者の意図に応じた変速速度を得ることが可能となって、無段変速機を搭載した車両の運転性の向上と製造コストの低減を図ることが可能となるのである。
【００５１】
なお、上記実施形態では、運転状態に応じた時定数ＴｇＴＭ１、ＴｇＴＭ２の演算を、到達変速比ＤＲａｔｉｏと目標変速比Ｒａｔｉｏ０の偏差に基づいて行ったが、到達変速比ＤＲａｔｉｏと実変速比ＲＡＴＩＯの偏差に基づいて演算しても良い。
【００５２】
また、上記実施形態のステップＳ１５では、所定の比率でスポーツモードの時定数を小さくしたが、図４に示したように、通常走行モードでの到達変速比の変化量αと、スポーツモードでの到達変速比の変化量βの比（β／α）に応じて、通常走行モードで用いる時定数を低減し、これをスポーツモードの時定数としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示し、無段変速機の変速制御装置の概略構成図。
【図２】変速制御の一例を示すフローチャートで、変速制御のメインルーチンを示す。
【図３】同じく、時定数演算のメインルーチンを示す。
【図４】車速とアクセル踏み込み量に応じた目標入力軸回転数を示すマップである。
【図５】作用を示す説明図で、アクセルペダルを解放状態から前回位置まで踏み込んだときの目標入力軸回転数と時間の関係を示し、図中実線が通常走行モードを、図中破線がスポーツモードを示す。
【図６】従来例の作用を示す説明図で、アクセルペダルを解放状態から前回位置まで踏み込んだときの目標入力軸回転数と時間の関係を示し、図中実線が通常走行モードを、図中破線がスポーツモードを示す。
【符号の説明】
２変速制御コントローラ
３ステップモータ
５アクセル開度センサ
６入力軸回転センサ
７出力軸回転センサ
８クランク角センサ
９セレクトスイッチ
１０無段変速機

Claims

車両の運転状態に応じて無段変速機の到達変速比を演算する到達変速比演算手段と、
通常の走行に応じた第１の変速モードと、アクセルペダルが解放状態のときの前記到達変速比の下限値を車速に応じて規制してエンジンブレーキ力を増大させる第２変速モードとを備えるとともに、これら変速モードを選択する変速モード選択手段と、
車両の運転状態に応じて時定数を演算する時定数演算手段と、
この時定数に基づいて目標変速比を演算する手段と、
この目標変速比に実際の変速比が一致するように変速比を制御する変速制御手段とを備えた無段変速機の変速制御装置において、
前記時定数演算手段は、前記到達変速比と目標変速比または実際の変速比の偏差に応じて時定数を演算するとともに、前記変速モード選択手段が、第２の変速モードを選択中は、変速速度が速くなるように前記時定数を補正する時定数補正手段を設けたことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
前記時定数補正手段は、第１変速モードでの到達変速比の変化量と、第２変速モードでの到達変速比の変化量の比に応じて、変速速度が速くなるように前記時定数を補正したものを第２変速モードでの時定数とすることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の変速制御装置。
前記時定数補正手段は、第１変速モードでの時定数を予め設定した比率に応じて低減したものを第２変速モードの時定数とすることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の変速制御装置。