JP3726377B2 - ベルト式無段変速機の変速制御装置 - Google Patents
ベルト式無段変速機の変速制御装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト式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】
車両に搭載される無段変速機としては、Ｖベルト式のものが従来から知られており、例えば、本願出願人が提案した特願平８−１０５４６７号等がある。
【０００３】
これは、無段変速機のＶベルトとの接触プーリ幅が、油圧に基づいて可変制御される入力側と出力側の一対の可変プーリを備え、入力プーリの可動円錐板を駆動するピストン室へ供給する油圧を変化させることにより、連続的に変速比を変更するものであり、この油圧を調整する変速制御弁は図４に示すように、ライン圧とドレーンの連通量を制御するスプール弁等で構成される。
【０００４】
図４において、変速制御弁２は、ハウジング内周に軸方向へ変位可能なスプール５を収装しており、スプール５は図中左側からスプリング９に付勢される一方、図中右端をソレノイド４に付勢されており、スプリング９に抗してソレノイド４の推力が増大することにより、スプール５は図中左側へ向けて、図４（Ａ）の最小推力（変位）の位置から図４（Ｅ）の最大推力（変位）の位置まで変位する。
【０００５】
この変速制御弁２のハウジングには、ライン圧回路と連通するライン圧ポート２ａと、入力プーリピストン室と連通するピストン圧ポート２ｂと、ドレーンポート２ｃが、それぞれスプール５に面した所定の位置に開口する。そして、スプール５には図中左側からランド５ａ、５ｂ、５ｃそれぞれ所定の間隔で形成される。
【０００６】
この変速制御弁２は、スプリング９に対抗したソレノイド４の推力に応じてスプール５を変位させることで、ピストン圧ポート２ｂへ作動油の給排を行って無段変速機の変速比を調整しており、この変速制御弁２の特性は、図５に示すようになる。
【０００７】
いま、ソレノイド４が非動作状態のときには、スプール５はスプリング９に付勢されて図４（Ａ）の位置にあり、図５では区間Ｃ1の最小推力位置となる。この位置では、ランド５ａ、５ｂがそれぞれドレーンポート２ｃ、ライン圧ポート２ａを遮断して、入力プーリピストン室内の圧油が封止されるため所定の変速比が保持される。
【０００８】
そして、ソレノイド４の伸長駆動が開始されると、図４（Ａ）からスプール５は図中左側へ変位して、図４（Ｂ）のようにランド５ａ、５ｂ間の油路を介してピストン圧ポート２ｂとドレーンポート２ｃが連通し、入力プーリピストン室の圧油が排出されてダウンシフトとなる。スプール５の変位に応じて、ピストン圧ポート２ｂとドレーンポート２ｃの連通量（ポートの開口面積）は変化し、図５では区間Ｂ1に入ってスプール５の変位に応じて連通量が増大し、図５に示した連通量最大の位置である点Ｄmaxからさらにスプール５が変位して図５の信号使用範囲区間Ａに入ると、連通量は次第に減少して、図４（Ｃ）に示す中立位置（中央）となる。中立位置では、ランド５ｂがピストン圧ポート２ｂを封止するため、上記最小推力位置と同様に所定の変速比が保持される。
【０００９】
さらに、ソレノイド４がスプール５を図中左側へ駆動すると、ランド５ｂ、５ｃ間の油路を介してライン圧ポート２ａとピストン圧ポート２ｂが連通し、入力プーリピストン室へ圧油が供給されて図４（Ｄ）に示すアップシフトとなる。すなわち、スプール５の図中左側への変位に応じて、ライン圧ポート２ａとピストン圧ポート２ｂの連通量は、図５の区間Ａではスプール５の変位に応じて連通量が増大し、図５に示した連通量最大の位置である点Ｕmaxからさらにスプール５が変位して図６の区間Ｂ2に入ると、連通量はスプール５の変位に応じて次第に減少する。そして、さらに図５の区間Ｃ2に入ると、再びライン圧ポート２ａとドレーンポート２ｃはランド５ｂ、５ｃによって遮断され、ソレノイド４の推力が最大になると図４（Ｅ）に示す最大推力位置（最大動作状態）となる。この最大推力位置では、ピストン圧ポート２ｂへ作動油の給排が行われず、上記最小推力位置と同様に所定の変速比が保持される。
【００１０】
なお、図５において、コントロールユニットが出力する信号のうち、スプール５が中立位置となるソレノイド４への信号値を中立値Ｃとし、この中立値では入力プーリピストン室に作動油が封止されて変速しない。
【００１１】
上記のような変速制御弁２によって、車両の運転状態に応じた目標変速比を決定するコントロールユニットは、ソレノイド４等のアクチュエータに操作量を送出して、実際の変速比を目標変速比に一致させるのである。
【００１２】
そして、コントロールユニットは、図５の信号出力範囲のうち、下限Ｄmaxから上限Ｕmaxの間の区間Ａ（信号使用範囲）で信号の出力を行って、ソレノイド４が非動作状態（最小推力時）又は最大動作状態（最大推力時）のときに、入力プーリのピストン圧ポート２ｂを封止して作動油の給排を禁止することで、コントロールユニットやソレノイド４などに故障が発生したときに、急激な変速動作が発生するのを防いでフェイルセーフを確保しながら、制御ゲインが負（発散）となる領域の使用を避けて安定したフィードバック制御を行うものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、変速制御弁２を構成するハウジングの各ポート、スプール５の各ランドの寸法公差により、コントロールユニットからの信号出力値と入力プーリピストン室への連通量にもばらつきが生じ、上記信号出力値と連通量の関係にずれが生じてしまう。
【００１４】
しかしながら、上記従来例においては、コントロールユニットは信号出力可能範囲のうち、予め設定した上限Ｕmaxと下限Ｄmaxの間の信号使用範囲Ａで制御を行っていたため、コントロールユニットの信号出力値に対する入力プーリピストン室への連通量が、上記のような公差によって、図５に示す正常時の実線ａから、図中破線ｂに「ずれ」た場合、信号使用範囲の上限Ｕmaxと下限Ｄmaxが、ライン圧側及びドレーン側との連通量がそれぞれ最大となる点Ｕ1、Ｄ1と一致せず、変速速度が低下したり変速制御が不安定になるという問題があり、例えば、図５において、コントロールユニットからの信号出力値がＵmaxとなって、最大のアップシフトが要求された場合、実際の連通量は破線ｂ上のＵ1’となって、ライン圧側の連通量が最大にならず、変速速度は所定の設計値よりも低下してしまい、また、信号出力値がＤmaxとなって、最大のダウンシフトが要求された場合、実際の連通量は破線ｂ上のＤ1’となって、ドレーン側の連通量が最大値を超えて、制御ゲインが負の領域に入り、変速要求が大きいほど変速速度が低下し、あるいは変速が行えない場合があった。
【００１５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、変速制御弁の誤差を吸収して、フェイルセーフを確保するとともに、変速制御の制御ゲインが負（発散）の領域に入るのを防いで、常時安定した変速制御を行うことを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図６に示すように、ベルトの接触プーリ幅が油圧に基づいて可変制御される入力プーリ及び出力プーリと、前記入力プーリと出力プーリにそれぞれ形成されてプーリ幅を変更するピストン室と、前記出力プーリのピストン室へ所定のライン圧を供給するライン圧供給手段と、前記入力プーリのピストン室への作動油を、ライン圧ポートまたはドレーンポートの一方との連通量に応じて給排する変速制御弁と、この変速制御弁を駆動するアクチュエータと、車両の運転状態に応じて演算した操作量に基づいて前記アクチュエータを駆動する変速制御手段と、前記変速制御弁に形成されて、前記アクチュエータが非動作状態または最大動作状態のときに前記入力プーリピストン室への作動油の給排を禁止する変速禁止手段と、前記操作量が、中立値を中央として連通量が最大となる所定の上限値及び下限値を超えないように規制する規制手段を備えたベルト式無段変速機の変速制御装置において、前記変速制御手段の定常状態を検出する定常状態検出手段と、定常状態検出手段が前記定常状態を検出したときに前記中立値を学習補正する学習補正手段と、この中立値の学習補正値に応じて前記上限値及び下限値を補正する制御範囲補正手段とを備える。
【００１７】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記制御範囲補正手段は、補正された中立値に所定値を加算したものを上限値として演算する一方、補正された中立値に所定値を減算したものを下限値として演算する。
【００１８】
また、第３の発明は、前記第１の発明において、前記変速制御手段は、ＰＩＤ制御手段を備えるとともに、前記学習補正手段は、前記ＰＩＤ制御手段の偏差の積分値に基づいて学習補正を行う。
【００１９】
また、第４の発明は、前記第３の発明において、前記定常状態検出手段は、ＰＩＤ制御手段が演算した目標変速比と実変速比が共に所定の定常状態のときに、前記定常状態を検出する。
【００２０】
【発明の効果】
したがって、第１の発明は、アクチュエータの操作量は、所定の中立値を中央とした上限値、下限値以内に規制されるため、例えば、目標変速比と実変速比の偏差が所定値を超えて増大しても、制御ゲインが負（発散）となる領域の使用を避けるとともに、変速制御手段等の故障時には急激な変速動作を防止してベルト式無段変速機を備えた車両のフェイルセーフを確保しながら常時安定した変速制御を行って、変速制御手段が定常状態にあるときには、中立値が学習補正されるとともに、この中立値の学習補正値に応じて前記上限値及び下限値が補正されるため、制御特性のずれによる変速速度の低下、あるいは制御ゲインが負（発散）となって円滑な変速が不能になるのを抑制でき、変速制御弁やアクチュエータの寸法のばらつきを吸収して常時円滑な変速制御を行うことが可能となり、経年変化や個体差を吸収して、無段変速機を備えた変速制御装置の耐久性及び信頼性を向上させるとともに、製品の個体差を解消して安定した品質を確保することが可能となるのである。
【００２１】
また、第２の発明は、学習補正された中立値に所定値を加減することで上限値及び下限値を補正することで、常時一定の制御範囲を維持し、制御ゲインが負（発散）となって円滑な変速が不能になるのを抑制できる。
【００２２】
また、第３の発明は、定常状態のときには、ＰＩＤ制御手段の偏差の積分値に基づいて学習補正を行うことにより、中立値の学習補正を円滑に行うことができる。
【００２３】
また、第４の発明は、ＰＩＤ制御手段の目標変速比と実変速比が共に定常状態にあれば中立値の学習補正を行うようにしたため、中立値の補正を正確に行って適正な制御範囲を維持することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１はＶベルト式の無段変速機の変速制御装置の概略構成図を示し、無段変速機１７は、可変プーリとして図示しないエンジンに接続された入力プーリ１６と、駆動軸に連結された出力プーリ２６を備え、これら可変プーリはＶベルト２４によって連結されている。
【００２６】
入力プーリ１６は、図示しないエンジンに結合された軸と一体となって回転する固定円錐板２２と、固定円錐板２２と対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、変速制御弁２から入力プーリピストン室２０へ作用する油圧に応じて軸方向へ変位可能な可動円錐板１８から構成される。
【００２７】
一方、出力プーリ２６は車軸に連結された軸と一体となって回転する固定円錐板３０と、この固定円錐板３０と対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、出力プーリピストン室３２へ作用する油圧コントロールユニット３からのライン圧に応じて軸方向へ変位可能な可動円錐板３４から構成される。
【００２８】
このような、入力プーリ１６と出力プーリ２６のＶ字状プーリ溝の幅を変化させる変速制御は、入力プーリピストン室２０への作動油の給排を調整する変速制御弁２によって行われる。
【００２９】
すなわち、ＣＶＴコントロールユニット１からの指令に応動するアクチュエータとしてのソレノイド４と、ソレノイド４に駆動される変速制御弁２等からなる油圧コントロールユニット３によって入力プーリピストン室２０に加わる油圧が制御され、この変速制御弁２及びソレノイド４は前記図４の従来例と同様に構成され、以下、同一のものに同一の図番を付して重複説明を省略する。
【００３０】
なお、変速禁止手段としては、ソレノイド４の非動作状態または最大動作状態のときに入力プーリピストン室２０を封止するランド５ａ、５ｂ、５ｃが変速制御弁２のスプール５に形成される。
【００３１】
また、油圧コントロールユニット３には、図示しないライン圧供給手段が配設され、出力プーリピストン室３２と変速制御弁２へ所定のライン圧を供給する。
【００３２】
マイクロコンピュータ等を主体に構成されたＣＶＴコントロールユニット１は、車両の運転状態に基づいて演算した目標変速比を、実変速比に一致させるように、目標変速比と実変速比の偏差に応じた操作量をソレノイド４へ指令する。
【００３３】
このようなＣＶＴコントロールユニット１で行われる変速制御の一例について、図２のフローチャートを参照しながら詳述する。
【００３４】
ステップＳ１では、無段変速機１７から入力回転数Ｎinと出力回転数Ｎout（＝車速ＶＳＰ）と、運転者の操作に応じたスロットル開度ＴＶＯ並びにインヒビタスイッチ８からの信号（変速モード等）を読み込むとともに、図示しないエンジンコントロールユニットからエンジン回転数Ｎｅを読み込んで、車両の運転状態に応じた目標変速比を演算する一方、無段変速機１７の実変速比を求める。
【００３５】
ステップＳ２以降では、これら実変速比と目標変速比の偏差に基づいてソレノイド４の操作量、すなわち、変速制御弁２のスプール５の目標位置をフィードバック制御などにより演算する。
【００３６】
この変速制御を例えば、ＰＩＤ（比例、積分、微分）制御により行う場合では、まず、ステップＳ２で、偏差に応じた比例分（Ｐ分）、積分分（Ｉ分）、微分分（Ｄ分）を次のように演算する。
【００３７】
偏差のＰ分＝実変速比−目標変速比
偏差のＩ分＝∫（実変速比−目標変速比）dt
偏差のＤ分＝d/dt（実変速比−目標変速比） ………（１）
次にステップＳ３では、車両の走行状態が定常状態であるか否を、上記（１）式で求めた偏差のＰ分＝０で、かつ、偏差のＩ分が所定時間、例えば、１秒間一定であるかより判定し、これらの条件を満たす場合には定常状態と判定してステップＳ４へ進んで中立値の学習補正を行う一方、そうでない場合にはステップＳ５へ進んで、ソレノイド４の操作量の演算を行う。
【００３８】
ステップＳ４で行われる中立値の学習補正は、上記ステップＳ２で求めた、偏差のＩ分と、中立値の前回値より次式によって行われる。
【００３９】
中立値＝中立値＋偏差のＩ分×ＫＩ ………（２）
ただし、ＫＩは積分ゲインである。
【００４０】
なお、上記（２）式の演算の後には、偏差のＩ分を０にセットしてから中立値の補正を終了する。
【００４１】
こうして、定常状態を検出したときには、図３に示すように、中立値Ｃが学習補正されて、変速制御弁２の流量特性が、図３の実線ａから破線ｂに変動した場合には新たな中立値Ｃ’が求められるのである。
【００４２】
こうして補正された中立値に基づいて、ステップＳ５では、次式によって、ソレノイド４の操作量が演算される。
【００４３】
ただし、ＫＰは比例ゲイン、ＫＤは微分ゲインである。
【００４４】
なお、中立値（図３のＣまたはＣ’）とは、前記したように、スプリング９に抗してスプール５を駆動するソレノイド４が、スプール５の全ストローク範囲（＝ソレノイド４の信号出力範囲）の略中央で、スプール５のランド５ｂがピストン圧ポート２ｂを遮断して所定の変速比を保持する信号値である。
【００４５】
上記（３）式より、ソレノイド４の操作量は、偏差のＩ分に応じて学習補正された中立値からの操作量として求められる。
【００４６】
次に、ステップＳ６では上記ステップＳ５で求めた操作量が、補正後の中立値Ｃ’に伴って変更された上限値Ｕmax’以内であるかを判定し、上限値Ｕmax’を超えている場合には、ステップＳ７へ進んで操作量を上限値Ｕmax’に規制する。なお、補正された中立値Ｃ’に応じて上限値Ｕmax’は次のように演算される。
【００４７】
上限値Ｕmax’＝中立値＋所定値
なお、この所定値は、新たな中立値Ｃ’から連通量が最大となるように設定された値である。
【００４８】
同様に、ステップＳ８では上記ステップＳ５で求めた操作量が、中立値Ｃの補正に伴って変更された下限値Ｄmax’以上であるかを判定し、下限値Ｄmax’よりも小さい場合には、ステップＳ９へ進んで操作量を下限値Ｄmax’に規制する。
【００４９】
下限値Ｄmax’＝中立値−所定値
ここで、上限値Ｕmax及び下限値Ｄmaxは、図３の変速制御弁２の特性図に示すように、ソレノイド４の中立位置からスプール５を駆動して、変速制御弁２のピストン圧ポート２ｂとライン圧ポート２ａの連通量が最大となる点Ｕmaxと、同じく変速制御弁２のピストン圧ポート２ｂとドレーンポート２ｃの連通量が最大となる点Ｄmaxに設定され、ＣＶＴコントロールユニット１からソレノイド４へ指令する操作量の範囲は、図３の区間Ａ（信号使用範囲）となるが、上記ステップＳ４の学習補正によって、図３に示す中立値ＣがＣ’に補正されると、上限値Ｕmax及び下限値Ｄmaxも変更しなければならず、上記ステップＳ６〜Ｓ９のように、補正された中立値Ｃ’に所定値を加算及び減算したものを新たな上限値Ｕmax’及び下限値Ｄmax’として設定し、ソレノイド４の操作量は常時一定の区間Ａとなる。
【００５０】
そして、ステップＳ１０では、求めた操作量を信号出力値としてソレノイド４へ指令するのである。
【００５１】
こうして、上記ステップＳ１〜Ｓ１０の処理を所定時間毎などに実行することで、定常状態が検出されたときには、偏差のＩ分に応じて中立値が学習補正される。
【００５２】
そして、この中立値に基づいてソレノイド４の操作量が演算され、かつ、この操作量は補正された中立値に応じて上限値、下限値を規制されるため、前記従来例のように、変速速度が低下したり、制御ゲインが負（発散）となって円滑な変速が不能になるのを抑制でき、ソレノイド４は変速比の偏差に応じて常時図３の信号出力範囲Ａ内で常時スプール５を駆動して、変速制御弁２やソレノイド４の寸法のばらつきを吸収して常時円滑なすることが可能となるのである。
【００５３】
いま、図３に示すように、ＣＶＴコントロールユニット１からの信号出力値と、変速制御弁２からの入力プーリピストン室２０への連通量の関係が所定の設計値にある場合は、図中実線ａのように設定されており、ＣＶＴコントロールユニット１からの信号出力値は、所定の下限値Ｄmaxから上限値Ｕmaxで示される図中Ａの信号使用範囲となり、中立値は図中点Ｃとなる。
【００５４】
ここで、前記従来例のように、変速制御弁２を構成するハウジングの各ポートや、スプール５の各ランドの寸法公差により、ＣＶＴコントロールユニット１からの信号出力値と入力プーリピストン室２０への連通量の関係にもばらつきが生じて図中破線ｂの特性になって中立点は図中Ｃ’へ移動してしまうが、上記ステップＳ３で定常状態が検出されたときには、ステップＳ４において、偏差のＩ分に応じて中立値Ｃが学習補正されて、上記のようなずれに応じた中立点Ｃ’に補正される。
【００５５】
そして、この中立点Ｃ’の移動に伴って、下限値Ｄmax及び上限値Ｕmaxもそれぞれ下限値Ｄmax’及び上限値Ｕmax’に補正されるため、ＣＶＴコントロールユニット１から出力される信号出力値の範囲Ａは、中立点Ｃ’の移動に伴ってシフトするため、上記設計値の制御特性ａと同様に変速制御を行うことが可能となり、メカニカルなずれ等を吸収して、常時設計値に基づく制御特性を保持することが可能となって、ベルト式無段変速機１７の経年変化や変速制御弁２や油圧コントロールバルブ３の個体差を吸収して、無段変速機の耐久性及び信頼性を向上させるとともに、製品の個体差を解消して安定した品質を確保することが可能となるのである。
【００５６】
また、前記従来例と同様にして、常時図３に示す信号使用範囲Ａ内で常時スプール５を駆動するため、ソレノイド４が非動作状態（最小推力時）又は最大動作状態（最大推力時）のときに、入力プーリのピストン圧ポート２ｂを封止して作動油の給排を禁止することで、コントロールユニットやソレノイド４などに故障が発生したときに、急激な変速動作が発生するのを防いでフェイルセーフを確保するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すベルト式無段変速機の変速制御装置の概略構成図。
【図２】同じく本発明のＣＶＴコントロールユニットで行われる変速制御の一例を示すフローチャート。
【図３】同じく本発明のＣＶＴコントロールユニットからソレノイドへの操作量（スプールの位置）と、ピストン室とライン圧ポート又はドレーンポートの連通量の関係を示すグラフ。
【図４】変速制御弁を示す概略図で、（Ａ）はソレノイドの推力が最小のときのスプールの位置を示し、（Ｂ）は無段変速機がダウンシフト状態のスプールの位置を、（Ｃ）は同じくスプールの中立位置を、（Ｄ）は同じくアップシフト状態のスプールの位置を、（Ｅ）はソレノイドの推力が最大のときのスプールの位置をそれぞれ示す。
【図５】従来例を示し、ＣＶＴコントロールユニットからソレノイドへの操作量と変速制御弁の連通量の関係を示すグラフ。
【図６】第１ないし第４の発明のいずれかひとつに対応するクレーム対応図。
【符号の説明】
１ ＣＶＴコントロールユニット
２ 変速制御弁
２ａ ライン圧ポート
２ｂ ピストン圧ポート
２ｃ ドレーンポート
３ 油圧コントロールバルブ
４ ソレノイド
５ スプール
５ａ，５ｂ，５ｃ ランド
６ 入力回転数センサ
７ 出力回転数センサ
９ スプリング
１６ 入力プーリ
１７ 無段変速機
２２ 固定円錐板
２０ 入力プーリピストン室
１８ 可動円錐板
２４ Ｖベルト
２６ 出力プーリ
３０ 固定円錐板
３２ 出力プーリピストン室
３４ 可動円錐板
１００ 変速制御手段
１０１ 入力プーリ
１０２ 出力プーリ
１０３、１０４ ピストン室
１０５ ライン圧供給手段
１０６ 変速制御弁
１０７ アクチュエータ
１００ 変速制御手段
１０８ 変速禁止手段
１１０ 規制手段
１１１ 定常状態検出手段
１１２ 学習補正手段
１１３ 制御範囲補正手段
１１４ ＰＩＤ制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト式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】
車両に搭載される無段変速機としては、Ｖベルト式のものが従来から知られており、例えば、本願出願人が提案した特願平８−１０５４６７号等がある。
【０００３】
これは、無段変速機のＶベルトとの接触プーリ幅が、油圧に基づいて可変制御される入力側と出力側の一対の可変プーリを備え、入力プーリの可動円錐板を駆動するピストン室へ供給する油圧を変化させることにより、連続的に変速比を変更するものであり、この油圧を調整する変速制御弁は図４に示すように、ライン圧とドレーンの連通量を制御するスプール弁等で構成される。
【０００４】
図４において、変速制御弁２は、ハウジング内周に軸方向へ変位可能なスプール５を収装しており、スプール５は図中左側からスプリング９に付勢される一方、図中右端をソレノイド４に付勢されており、スプリング９に抗してソレノイド４の推力が増大することにより、スプール５は図中左側へ向けて、図４（Ａ）の最小推力（変位）の位置から図４（Ｅ）の最大推力（変位）の位置まで変位する。
【０００５】
この変速制御弁２のハウジングには、ライン圧回路と連通するライン圧ポート２ａと、入力プーリピストン室と連通するピストン圧ポート２ｂと、ドレーンポート２ｃが、それぞれスプール５に面した所定の位置に開口する。そして、スプール５には図中左側からランド５ａ、５ｂ、５ｃそれぞれ所定の間隔で形成される。
【０００６】
この変速制御弁２は、スプリング９に対抗したソレノイド４の推力に応じてスプール５を変位させることで、ピストン圧ポート２ｂへ作動油の給排を行って無段変速機の変速比を調整しており、この変速制御弁２の特性は、図５に示すようになる。
【０００７】
いま、ソレノイド４が非動作状態のときには、スプール５はスプリング９に付勢されて図４（Ａ）の位置にあり、図５では区間Ｃ1の最小推力位置となる。この位置では、ランド５ａ、５ｂがそれぞれドレーンポート２ｃ、ライン圧ポート２ａを遮断して、入力プーリピストン室内の圧油が封止されるため所定の変速比が保持される。
【０００８】
そして、ソレノイド４の伸長駆動が開始されると、図４（Ａ）からスプール５は図中左側へ変位して、図４（Ｂ）のようにランド５ａ、５ｂ間の油路を介してピストン圧ポート２ｂとドレーンポート２ｃが連通し、入力プーリピストン室の圧油が排出されてダウンシフトとなる。スプール５の変位に応じて、ピストン圧ポート２ｂとドレーンポート２ｃの連通量（ポートの開口面積）は変化し、図５では区間Ｂ1に入ってスプール５の変位に応じて連通量が増大し、図５に示した連通量最大の位置である点Ｄmaxからさらにスプール５が変位して図５の信号使用範囲区間Ａに入ると、連通量は次第に減少して、図４（Ｃ）に示す中立位置（中央）となる。中立位置では、ランド５ｂがピストン圧ポート２ｂを封止するため、上記最小推力位置と同様に所定の変速比が保持される。
【０００９】
さらに、ソレノイド４がスプール５を図中左側へ駆動すると、ランド５ｂ、５ｃ間の油路を介してライン圧ポート２ａとピストン圧ポート２ｂが連通し、入力プーリピストン室へ圧油が供給されて図４（Ｄ）に示すアップシフトとなる。すなわち、スプール５の図中左側への変位に応じて、ライン圧ポート２ａとピストン圧ポート２ｂの連通量は、図５の区間Ａではスプール５の変位に応じて連通量が増大し、図５に示した連通量最大の位置である点Ｕmaxからさらにスプール５が変位して図６の区間Ｂ2に入ると、連通量はスプール５の変位に応じて次第に減少する。そして、さらに図５の区間Ｃ2に入ると、再びライン圧ポート２ａとドレーンポート２ｃはランド５ｂ、５ｃによって遮断され、ソレノイド４の推力が最大になると図４（Ｅ）に示す最大推力位置（最大動作状態）となる。この最大推力位置では、ピストン圧ポート２ｂへ作動油の給排が行われず、上記最小推力位置と同様に所定の変速比が保持される。
【００１０】
なお、図５において、コントロールユニットが出力する信号のうち、スプール５が中立位置となるソレノイド４への信号値を中立値Ｃとし、この中立値では入力プーリピストン室に作動油が封止されて変速しない。
【００１１】
上記のような変速制御弁２によって、車両の運転状態に応じた目標変速比を決定するコントロールユニットは、ソレノイド４等のアクチュエータに操作量を送出して、実際の変速比を目標変速比に一致させるのである。
【００１２】
そして、コントロールユニットは、図５の信号出力範囲のうち、下限Ｄmaxから上限Ｕmaxの間の区間Ａ（信号使用範囲）で信号の出力を行って、ソレノイド４が非動作状態（最小推力時）又は最大動作状態（最大推力時）のときに、入力プーリのピストン圧ポート２ｂを封止して作動油の給排を禁止することで、コントロールユニットやソレノイド４などに故障が発生したときに、急激な変速動作が発生するのを防いでフェイルセーフを確保しながら、制御ゲインが負（発散）となる領域の使用を避けて安定したフィードバック制御を行うものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、変速制御弁２を構成するハウジングの各ポート、スプール５の各ランドの寸法公差により、コントロールユニットからの信号出力値と入力プーリピストン室への連通量にもばらつきが生じ、上記信号出力値と連通量の関係にずれが生じてしまう。
【００１４】
しかしながら、上記従来例においては、コントロールユニットは信号出力可能範囲のうち、予め設定した上限Ｕmaxと下限Ｄmaxの間の信号使用範囲Ａで制御を行っていたため、コントロールユニットの信号出力値に対する入力プーリピストン室への連通量が、上記のような公差によって、図５に示す正常時の実線ａから、図中破線ｂに「ずれ」た場合、信号使用範囲の上限Ｕmaxと下限Ｄmaxが、ライン圧側及びドレーン側との連通量がそれぞれ最大となる点Ｕ1、Ｄ1と一致せず、変速速度が低下したり変速制御が不安定になるという問題があり、例えば、図５において、コントロールユニットからの信号出力値がＵmaxとなって、最大のアップシフトが要求された場合、実際の連通量は破線ｂ上のＵ1’となって、ライン圧側の連通量が最大にならず、変速速度は所定の設計値よりも低下してしまい、また、信号出力値がＤmaxとなって、最大のダウンシフトが要求された場合、実際の連通量は破線ｂ上のＤ1’となって、ドレーン側の連通量が最大値を超えて、制御ゲインが負の領域に入り、変速要求が大きいほど変速速度が低下し、あるいは変速が行えない場合があった。
【００１５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、変速制御弁の誤差を吸収して、フェイルセーフを確保するとともに、変速制御の制御ゲインが負（発散）の領域に入るのを防いで、常時安定した変速制御を行うことを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図６に示すように、ベルトの接触プーリ幅が油圧に基づいて可変制御される入力プーリ及び出力プーリと、前記入力プーリと出力プーリにそれぞれ形成されてプーリ幅を変更するピストン室と、前記出力プーリのピストン室へ所定のライン圧を供給するライン圧供給手段と、前記入力プーリのピストン室への作動油を、ライン圧ポートまたはドレーンポートの一方との連通量に応じて給排する変速制御弁と、この変速制御弁を駆動するアクチュエータと、車両の運転状態に応じて演算した操作量に基づいて前記アクチュエータを駆動する変速制御手段と、前記変速制御弁に形成されて、前記アクチュエータが非動作状態または最大動作状態のときに前記入力プーリピストン室への作動油の給排を禁止する変速禁止手段と、前記操作量が、中立値を中央として連通量が最大となる所定の上限値及び下限値を超えないように規制する規制手段を備えたベルト式無段変速機の変速制御装置において、前記変速制御手段の定常状態を検出する定常状態検出手段と、定常状態検出手段が前記定常状態を検出したときに前記中立値を学習補正する学習補正手段と、この中立値の学習補正値に応じて前記上限値及び下限値を補正する制御範囲補正手段とを備える。
【００１７】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記制御範囲補正手段は、補正された中立値に所定値を加算したものを上限値として演算する一方、補正された中立値に所定値を減算したものを下限値として演算する。
【００１８】
また、第３の発明は、前記第１の発明において、前記変速制御手段は、ＰＩＤ制御手段を備えるとともに、前記学習補正手段は、前記ＰＩＤ制御手段の偏差の積分値に基づいて学習補正を行う。
【００１９】
また、第４の発明は、前記第３の発明において、前記定常状態検出手段は、ＰＩＤ制御手段が演算した目標変速比と実変速比が共に所定の定常状態のときに、前記定常状態を検出する。
【００２０】
【発明の効果】
したがって、第１の発明は、アクチュエータの操作量は、所定の中立値を中央とした上限値、下限値以内に規制されるため、例えば、目標変速比と実変速比の偏差が所定値を超えて増大しても、制御ゲインが負（発散）となる領域の使用を避けるとともに、変速制御手段等の故障時には急激な変速動作を防止してベルト式無段変速機を備えた車両のフェイルセーフを確保しながら常時安定した変速制御を行って、変速制御手段が定常状態にあるときには、中立値が学習補正されるとともに、この中立値の学習補正値に応じて前記上限値及び下限値が補正されるため、制御特性のずれによる変速速度の低下、あるいは制御ゲインが負（発散）となって円滑な変速が不能になるのを抑制でき、変速制御弁やアクチュエータの寸法のばらつきを吸収して常時円滑な変速制御を行うことが可能となり、経年変化や個体差を吸収して、無段変速機を備えた変速制御装置の耐久性及び信頼性を向上させるとともに、製品の個体差を解消して安定した品質を確保することが可能となるのである。
【００２１】
また、第２の発明は、学習補正された中立値に所定値を加減することで上限値及び下限値を補正することで、常時一定の制御範囲を維持し、制御ゲインが負（発散）となって円滑な変速が不能になるのを抑制できる。
【００２２】
また、第３の発明は、定常状態のときには、ＰＩＤ制御手段の偏差の積分値に基づいて学習補正を行うことにより、中立値の学習補正を円滑に行うことができる。
【００２３】
また、第４の発明は、ＰＩＤ制御手段の目標変速比と実変速比が共に定常状態にあれば中立値の学習補正を行うようにしたため、中立値の補正を正確に行って適正な制御範囲を維持することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１はＶベルト式の無段変速機の変速制御装置の概略構成図を示し、無段変速機１７は、可変プーリとして図示しないエンジンに接続された入力プーリ１６と、駆動軸に連結された出力プーリ２６を備え、これら可変プーリはＶベルト２４によって連結されている。
【００２６】
入力プーリ１６は、図示しないエンジンに結合された軸と一体となって回転する固定円錐板２２と、固定円錐板２２と対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、変速制御弁２から入力プーリピストン室２０へ作用する油圧に応じて軸方向へ変位可能な可動円錐板１８から構成される。
【００２７】
一方、出力プーリ２６は車軸に連結された軸と一体となって回転する固定円錐板３０と、この固定円錐板３０と対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、出力プーリピストン室３２へ作用する油圧コントロールユニット３からのライン圧に応じて軸方向へ変位可能な可動円錐板３４から構成される。
【００２８】
このような、入力プーリ１６と出力プーリ２６のＶ字状プーリ溝の幅を変化させる変速制御は、入力プーリピストン室２０への作動油の給排を調整する変速制御弁２によって行われる。
【００２９】
すなわち、ＣＶＴコントロールユニット１からの指令に応動するアクチュエータとしてのソレノイド４と、ソレノイド４に駆動される変速制御弁２等からなる油圧コントロールユニット３によって入力プーリピストン室２０に加わる油圧が制御され、この変速制御弁２及びソレノイド４は前記図４の従来例と同様に構成され、以下、同一のものに同一の図番を付して重複説明を省略する。
【００３０】
なお、変速禁止手段としては、ソレノイド４の非動作状態または最大動作状態のときに入力プーリピストン室２０を封止するランド５ａ、５ｂ、５ｃが変速制御弁２のスプール５に形成される。
【００３１】
また、油圧コントロールユニット３には、図示しないライン圧供給手段が配設され、出力プーリピストン室３２と変速制御弁２へ所定のライン圧を供給する。
【００３２】
マイクロコンピュータ等を主体に構成されたＣＶＴコントロールユニット１は、車両の運転状態に基づいて演算した目標変速比を、実変速比に一致させるように、目標変速比と実変速比の偏差に応じた操作量をソレノイド４へ指令する。
【００３３】
このようなＣＶＴコントロールユニット１で行われる変速制御の一例について、図２のフローチャートを参照しながら詳述する。
【００３４】
ステップＳ１では、無段変速機１７から入力回転数Ｎinと出力回転数Ｎout（＝車速ＶＳＰ）と、運転者の操作に応じたスロットル開度ＴＶＯ並びにインヒビタスイッチ８からの信号（変速モード等）を読み込むとともに、図示しないエンジンコントロールユニットからエンジン回転数Ｎｅを読み込んで、車両の運転状態に応じた目標変速比を演算する一方、無段変速機１７の実変速比を求める。
【００３５】
ステップＳ２以降では、これら実変速比と目標変速比の偏差に基づいてソレノイド４の操作量、すなわち、変速制御弁２のスプール５の目標位置をフィードバック制御などにより演算する。
【００３６】
この変速制御を例えば、ＰＩＤ（比例、積分、微分）制御により行う場合では、まず、ステップＳ２で、偏差に応じた比例分（Ｐ分）、積分分（Ｉ分）、微分分（Ｄ分）を次のように演算する。
【００３７】
偏差のＰ分＝実変速比−目標変速比
偏差のＩ分＝∫（実変速比−目標変速比）dt
偏差のＤ分＝d/dt（実変速比−目標変速比） ………（１）
次にステップＳ３では、車両の走行状態が定常状態であるか否を、上記（１）式で求めた偏差のＰ分＝０で、かつ、偏差のＩ分が所定時間、例えば、１秒間一定であるかより判定し、これらの条件を満たす場合には定常状態と判定してステップＳ４へ進んで中立値の学習補正を行う一方、そうでない場合にはステップＳ５へ進んで、ソレノイド４の操作量の演算を行う。
【００３８】
ステップＳ４で行われる中立値の学習補正は、上記ステップＳ２で求めた、偏差のＩ分と、中立値の前回値より次式によって行われる。
【００３９】
中立値＝中立値＋偏差のＩ分×ＫＩ ………（２）
ただし、ＫＩは積分ゲインである。
【００４０】
なお、上記（２）式の演算の後には、偏差のＩ分を０にセットしてから中立値の補正を終了する。
【００４１】
こうして、定常状態を検出したときには、図３に示すように、中立値Ｃが学習補正されて、変速制御弁２の流量特性が、図３の実線ａから破線ｂに変動した場合には新たな中立値Ｃ’が求められるのである。
【００４２】
こうして補正された中立値に基づいて、ステップＳ５では、次式によって、ソレノイド４の操作量が演算される。
【００４３】
【００４４】
なお、中立値（図３のＣまたはＣ’）とは、前記したように、スプリング９に抗してスプール５を駆動するソレノイド４が、スプール５の全ストローク範囲（＝ソレノイド４の信号出力範囲）の略中央で、スプール５のランド５ｂがピストン圧ポート２ｂを遮断して所定の変速比を保持する信号値である。
【００４５】
上記（３）式より、ソレノイド４の操作量は、偏差のＩ分に応じて学習補正された中立値からの操作量として求められる。
【００４６】
次に、ステップＳ６では上記ステップＳ５で求めた操作量が、補正後の中立値Ｃ’に伴って変更された上限値Ｕmax’以内であるかを判定し、上限値Ｕmax’を超えている場合には、ステップＳ７へ進んで操作量を上限値Ｕmax’に規制する。なお、補正された中立値Ｃ’に応じて上限値Ｕmax’は次のように演算される。
【００４７】
上限値Ｕmax’＝中立値＋所定値
なお、この所定値は、新たな中立値Ｃ’から連通量が最大となるように設定された値である。
【００４８】
同様に、ステップＳ８では上記ステップＳ５で求めた操作量が、中立値Ｃの補正に伴って変更された下限値Ｄmax’以上であるかを判定し、下限値Ｄmax’よりも小さい場合には、ステップＳ９へ進んで操作量を下限値Ｄmax’に規制する。
【００４９】
下限値Ｄmax’＝中立値−所定値
ここで、上限値Ｕmax及び下限値Ｄmaxは、図３の変速制御弁２の特性図に示すように、ソレノイド４の中立位置からスプール５を駆動して、変速制御弁２のピストン圧ポート２ｂとライン圧ポート２ａの連通量が最大となる点Ｕmaxと、同じく変速制御弁２のピストン圧ポート２ｂとドレーンポート２ｃの連通量が最大となる点Ｄmaxに設定され、ＣＶＴコントロールユニット１からソレノイド４へ指令する操作量の範囲は、図３の区間Ａ（信号使用範囲）となるが、上記ステップＳ４の学習補正によって、図３に示す中立値ＣがＣ’に補正されると、上限値Ｕmax及び下限値Ｄmaxも変更しなければならず、上記ステップＳ６〜Ｓ９のように、補正された中立値Ｃ’に所定値を加算及び減算したものを新たな上限値Ｕmax’及び下限値Ｄmax’として設定し、ソレノイド４の操作量は常時一定の区間Ａとなる。
【００５０】
そして、ステップＳ１０では、求めた操作量を信号出力値としてソレノイド４へ指令するのである。
【００５１】
こうして、上記ステップＳ１〜Ｓ１０の処理を所定時間毎などに実行することで、定常状態が検出されたときには、偏差のＩ分に応じて中立値が学習補正される。
【００５２】
そして、この中立値に基づいてソレノイド４の操作量が演算され、かつ、この操作量は補正された中立値に応じて上限値、下限値を規制されるため、前記従来例のように、変速速度が低下したり、制御ゲインが負（発散）となって円滑な変速が不能になるのを抑制でき、ソレノイド４は変速比の偏差に応じて常時図３の信号出力範囲Ａ内で常時スプール５を駆動して、変速制御弁２やソレノイド４の寸法のばらつきを吸収して常時円滑なすることが可能となるのである。
【００５３】
いま、図３に示すように、ＣＶＴコントロールユニット１からの信号出力値と、変速制御弁２からの入力プーリピストン室２０への連通量の関係が所定の設計値にある場合は、図中実線ａのように設定されており、ＣＶＴコントロールユニット１からの信号出力値は、所定の下限値Ｄmaxから上限値Ｕmaxで示される図中Ａの信号使用範囲となり、中立値は図中点Ｃとなる。
【００５４】
ここで、前記従来例のように、変速制御弁２を構成するハウジングの各ポートや、スプール５の各ランドの寸法公差により、ＣＶＴコントロールユニット１からの信号出力値と入力プーリピストン室２０への連通量の関係にもばらつきが生じて図中破線ｂの特性になって中立点は図中Ｃ’へ移動してしまうが、上記ステップＳ３で定常状態が検出されたときには、ステップＳ４において、偏差のＩ分に応じて中立値Ｃが学習補正されて、上記のようなずれに応じた中立点Ｃ’に補正される。
【００５５】
そして、この中立点Ｃ’の移動に伴って、下限値Ｄmax及び上限値Ｕmaxもそれぞれ下限値Ｄmax’及び上限値Ｕmax’に補正されるため、ＣＶＴコントロールユニット１から出力される信号出力値の範囲Ａは、中立点Ｃ’の移動に伴ってシフトするため、上記設計値の制御特性ａと同様に変速制御を行うことが可能となり、メカニカルなずれ等を吸収して、常時設計値に基づく制御特性を保持することが可能となって、ベルト式無段変速機１７の経年変化や変速制御弁２や油圧コントロールバルブ３の個体差を吸収して、無段変速機の耐久性及び信頼性を向上させるとともに、製品の個体差を解消して安定した品質を確保することが可能となるのである。
【００５６】
また、前記従来例と同様にして、常時図３に示す信号使用範囲Ａ内で常時スプール５を駆動するため、ソレノイド４が非動作状態（最小推力時）又は最大動作状態（最大推力時）のときに、入力プーリのピストン圧ポート２ｂを封止して作動油の給排を禁止することで、コントロールユニットやソレノイド４などに故障が発生したときに、急激な変速動作が発生するのを防いでフェイルセーフを確保するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すベルト式無段変速機の変速制御装置の概略構成図。
【図２】同じく本発明のＣＶＴコントロールユニットで行われる変速制御の一例を示すフローチャート。
【図３】同じく本発明のＣＶＴコントロールユニットからソレノイドへの操作量（スプールの位置）と、ピストン室とライン圧ポート又はドレーンポートの連通量の関係を示すグラフ。
【図４】変速制御弁を示す概略図で、（Ａ）はソレノイドの推力が最小のときのスプールの位置を示し、（Ｂ）は無段変速機がダウンシフト状態のスプールの位置を、（Ｃ）は同じくスプールの中立位置を、（Ｄ）は同じくアップシフト状態のスプールの位置を、（Ｅ）はソレノイドの推力が最大のときのスプールの位置をそれぞれ示す。
【図５】従来例を示し、ＣＶＴコントロールユニットからソレノイドへの操作量と変速制御弁の連通量の関係を示すグラフ。
【図６】第１ないし第４の発明のいずれかひとつに対応するクレーム対応図。
【符号の説明】
１ ＣＶＴコントロールユニット
２ 変速制御弁
２ａ ライン圧ポート
２ｂ ピストン圧ポート
２ｃ ドレーンポート
３ 油圧コントロールバルブ
４ ソレノイド
５ スプール
５ａ，５ｂ，５ｃ ランド
６ 入力回転数センサ
７ 出力回転数センサ
９ スプリング
１６ 入力プーリ
１７ 無段変速機
２２ 固定円錐板
２０ 入力プーリピストン室
１８ 可動円錐板
２４ Ｖベルト
２６ 出力プーリ
３０ 固定円錐板
３２ 出力プーリピストン室
３４ 可動円錐板
１００ 変速制御手段
１０１ 入力プーリ
１０２ 出力プーリ
１０３、１０４ ピストン室
１０５ ライン圧供給手段
１０６ 変速制御弁
１０７ アクチュエータ
１００ 変速制御手段
１０８ 変速禁止手段
１１０ 規制手段
１１１ 定常状態検出手段
１１２ 学習補正手段
１１３ 制御範囲補正手段
１１４ ＰＩＤ制御手段
Claims (4)
- ベルトの接触プーリ幅が油圧に基づいて可変制御される入力プーリ及び出力プーリと、
前記入力プーリと出力プーリにそれぞれ形成されてプーリ幅を変更するピストン室と、
前記出力プーリのピストン室へ所定のライン圧を供給するライン圧供給手段と、
前記入力プーリのピストン室への作動油を、ライン圧ポートまたはドレーンポートの一方との連通量に応じて給排する変速制御弁と、
この変速制御弁を駆動するアクチュエータと、
車両の運転状態に応じて演算した操作量に基づいて前記アクチュエータを駆動する変速制御手段と、
前記変速制御弁に形成されて、前記アクチュエータが非動作状態または最大動作状態のときに前記入力プーリピストン室への作動油の給排を禁止する変速禁止手段と、
前記操作量が、中立値を中央として連通量が最大となる所定の上限値及び下限値を超えないように規制する規制手段を備えたベルト式無段変速機の変速制御装置において、
前記変速制御手段の定常状態を検出する定常状態検出手段と、
定常状態検出手段が前記定常状態を検出したときに前記中立値を学習補正する学習補正手段と、
この中立値の学習補正値に応じて前記上限値及び下限値を補正する制御範囲補正手段とを備えたことを特徴とするベルト式無段変速機の変速制御装置。 - 前記制御範囲補正手段は、補正された中立値に所定値を加算したものを上限値として演算する一方、補正された中立値に所定値を減算したものを下限値として演算することを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機の変速制御装置。
- 前記変速制御手段は、ＰＩＤ制御手段を備えるとともに、前記学習補正手段は、前記ＰＩＤ制御手段の偏差の積分値に基づいて学習補正を行うことを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機の変速制御装置。
- 前記定常状態検出手段は、ＰＩＤ制御手段が演算した目標変速比と実変速比が共に所定の定常状態のときに、前記定常状態を検出することを特徴とする請求項３に記載のベルト式無段変速機の変速制御装置。
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