JP3752924B2

JP3752924B2 - 無段変速機の変速ショック軽減装置

Info

Publication number: JP3752924B2
Application number: JP29561799A
Authority: JP
Inventors: 正俊赤沼; 充渡辺; 雅人古閑; 哲滝沢; 茂樹島中; 寛康田中; 潤也高山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2019-10-18
Also published as: JP2001115867A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機の変速ショックをエンジン出力の加減により軽減するようにした装置の改良提案に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｖベルト式無段変速機や、トロイダル型無段変速機に代表される無段変速機は、例えばエンジン要求負荷および車速から目標変速比を求め、実変速比がこの目標変速比になるよう変速制御する。
従って、例えば運転者がアクセルペダルを踏み込んでエンジン要求負荷を増すような加速時は、目標変速比が大きくなる（低速側の変速比になる）よう変更され、無段変速機は当該大きくされた目標変速比へダウンシフト（踏み込みダウンシフト）され、
逆に運転者がアクセルペダルを戻してエンジン要求負荷を低下させるような低負荷運転移行時は、目標変速比が小さくなる（高速側の変速比になる）よう変更され、無段変速機は当該小さくされた目標変速比へアップシフト（足放しアップシフト）される。
【０００３】
このような変速は、変速比が変わることに伴う変速機入力側回転数の変化でイナーシャトルクを生じさせ、変速機入力側回転数を上昇させる踏み込みダウンシフト時は、当該変速に伴う負のイナーシャトルクでトルクの引き込み感を伴った変速ショックや、変速応答遅れ感が生じ、また、変速機入力側回転数を低下させる足放しアップシフト時は、逆に正のイナーシャトルクでトルクの突き出し感を伴った変速ショックが生ずる。
【０００４】
これらの変速ショックを緩和するために従来、例えば特開平１１−２０５１２号公報に記載のごとき対策が提案されている。
これに記載された技術は、無段変速機の入出力回転数の比である実変速比を求め、次いで当該実変速比の時間変化割合から変速に伴う上記イナーシャトルクを求めて変速ショック軽減用のエンジン出力制御に資するというものである。
【０００５】
しかし、無段変速機の実変速比を求め、その時間変化割合から変速に伴うイナーシャトルクを求めるというのでは、実変速比を求めるのに変速機入出力回転数の算出やら、両者の比を算出しなければならないことを主たる理由として比較的長い時間を要することから、実変速比の時間変化割合を求めるのにもかなりの時間が必要であることもあって、俊敏を要する変速ショック対策が遅れ気味になるという懸念がある。
この意味合いにおいて、無段変速機の実変速比に代え、変速制御で上記のごとくに使用する目標変速比を上記イナーシャトルクの算出に用いるのが良好である。
【０００６】
本発明は、この着想にもとづき目標変速比の時間変化割合から変速に伴うイナーシャトルクを求めて変速ショック軽減用のエンジン出力制御に資するようにした無段変速機の変速ショック軽減装置を前提とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかして、このような型式の変速ショック軽減装置にもなお、以下に説明するような問題があることを確かめた。
無段変速機は伝動中でないと変速することができず、従って無段変速機が高車速側変速比にされた状態での走行中に急停車するなどして、無段変速機が停車時本来の最低速変速比に戻らないうちに車輪が回転を停止されると、無段変速機は高車速側変速比にされた状態のままになる。
【０００８】
この変速状態で次にアクセルペダルの踏み込みにより発進すると、無段変速機は変速可能となるが、先ずは停車時の高車速側変速比にされた状態から発進時本来の最低速変速比に向けてダウンシフトされる。
ところで、発進時故に運転者がアクセルペダルを比較的大きく踏み込んでいることから、上記のダウンシフトが通常通りの（ハードウエアで決まる）変速応答で実行されると車軸トルクの急増で運転者の予想以上の急発進となる可能性があり、無段変速機の変速を司るアクチュエータの応答を上記の急発進が回避される変速応答となるよう制限するのが良い。
【０００９】
かかるハイ発進制御の一形態を図４にもとづき説明するに、無段変速機が高車速側変速比にされた停車状態から瞬時ｔ₁ に、車速ＶＳＰを上昇させるべく発進操作があると、目標変速比ｉ^* は実線で示すようにステップ状に与えられ、先ず一旦、最低速変速比の手前側に設定された中間変速比にされ、所定時間後の瞬時ｔ₂ に最低速変速比にされる。
ここで中間変速比は、高車速側変速比から通常通りの（ハードウエアで決まる）変速応答でダウンシフトされても上記した問題となるような急発進を生ずることのない変速比とし、予め実験などにより定めておくことができる。
【００１０】
従って、高車速側変速比から中間変速比までの変速に際しては破線で示す実変速比ｉの経時変化から明らかなように、変速アクチュエータの応答を制限せず、ハードウエアで決まる通常の変速応答で変速を進行させる。
中間変速比までの変速は、かように変速アクチュエータの応答を制限せず通常通りに変速させても前記した問題となるような急発進を生ずることがなく、またかように変速アクチュエータの応答を制限しないことで最低速変速比への変速遅れを小さくすることができる。
【００１１】
ところで瞬時ｔ₂ 以後の中間変速比から最低速変速比へのダウンシフトに際しては、破線で示す実変速比ｉの経時変化から明らかなごとく、前記した問題となる急発進を生ずることのないよう変速アクチュエータの応答を制限して、ハードウエアで決まる通常の変速応答よりもゆっくりと変速を進行させ、これにより前記急発進の問題を解消する。
【００１２】
ところで瞬時ｔ₂ 以後におけるように変速アクチュエータの応答を制限する場合、必然的に実変速比ｉと目標変速比ｉ^* との乖離が大きくなり、本発明が基礎前提とする型式の変速ショック軽減装置、つまり目標変速比ｉ^* の時間変化割合から変速に伴うイナーシャトルクを求めて変速ショック軽減用のエンジン出力制御に資する無段変速機の変速ショック軽減装置では、目標変速比ｉ^* が実変速比ｉから大きく外れて変速機の実情を反映していないことによって、求めたイナーシャトルクが実際と異なる結果、変速ショック軽減対策を行わない場合よりも変速品質が却って悪化するという問題を生ずる。
【００１３】
請求項１に記載の第１発明は、かかる問題を生じないようにすることを目的とする。
【００１４】
請求項２に記載の第２発明は、上記の問題解決を簡単に実現することを目的とする。
【００１５】
請求項３に記載の第３発明は、上記の問題解決を確実に実現することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
これらの目的のため、先ず第１発明による無段変速機の変速ショック軽減装置は、
エンジンと組み合わせて用いる無段変速機の変速に伴うイナーシャトルクを、該無段変速機の変速制御に用いる目標変速比の時間変化割合から算出し、該イナーシャトルクによる変速ショックが軽減されるようエンジン出力を加減するようにした無段変速機の変速ショック軽減装置において、
変速機の実変速比と前記目標変速比との間における偏差が設定値以上である時をもって前記アクチュエータの応答が制限され、
無段変速機の変速を司るアクチュエータの応答を制限している間は、前記エンジン出力の加減を禁止するよう構成したことを特徴とするものである。
【００１７】
第２発明による無段変速機の変速ショック軽減装置は、第１発明において、
前記アクチュエータの応答制限を行う信号を検知して前記エンジン出力の加減を禁止するよう構成したことを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の効果】
第１発明においては、無段変速機の変速に伴うイナーシャトルクを、無段変速機の変速制御に用いる目標変速比の時間変化割合から算出し、該イナーシャトルクによる変速ショックが軽減されるようエンジン出力を加減するが、
無段変速機の変速を司るアクチュエータ無段変速機の変速を司るアクチュエータの応答を制限している間は、前記エンジン出力の加減を禁止する。
かように変速アクチュエータの応答を制限する場合、上記の如くイナーシャトルクの算出に用いる目標変速比が実変速比から大きくかけ離れ、求めたイナーシャトルクが変速時に実際に発生するイナーシャトルクと一致しないことから、変速ショック軽減用のエンジン出力加減量が不適切なものとなって変速ショック軽減対策を行わない場合よりも変速品質が却って悪化するという問題を生ずるが、第１発明においてはこのような場合上記の通り、エンジン出力の加減による変速ショック軽減対策を行わないことから当該問題の発生をなくすことができる。
【００２０】
特に第１発明においては、変速機の実変速比と前記目標変速比との間における偏差が設定値以上である時をもって上記アクチュエータの応答を制限し、当該アクチュエータの応答が制限されている間は上記エンジン出力の加減による変速ショック対策を禁止するから、この禁止が本当に必要な時にのみ行われて、上記の問題解決を確実に実現することができると共に、変速ショック対策の禁止が不必要になされて本来の変速ショック軽減効果が得られなくなる弊害を解消することがきる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態になる変速ショック軽減装置を具えた車両のパワートレーンと、その制御系を示し、該パワートレーンをエンジン１と無段変速機２とで構成する。
エンジン１は、運転者が操作するアクセルペダル３にリンク連結せず、これから切り離されて、ステップモータ４により開度を電子制御されるようにしたスロットルバルブ５を具え、
ステップモータ４を目標スロットル開度（ＴＶＯ^* ）指令に対応した回転位置にすることでスロットルバルブ５を目標スロットル開度ＴＶＯ^* にして、エンジン１の出力を制御し得るようなものとする。
【００２３】
無段変速機２は周知のＶベルト式無段変速機とし、トルクコンバータ６を介してエンジン１の出力軸に駆動結合されたプライマリプーリ７と、これに整列配置したセカンダリプーリ８と、これら両プーリ間に掛け渡したＶベルト９とを具える。
そして、セカンダリプーリ８にファイナルドライブギヤ組１０を介してディファレンシャルギヤ装置１１を駆動結合し、これらにより図示せざる車輪を回転駆動するものとする。
【００２４】
無段変速機２の変速のために、プライマリプーリ７およびセカンダリプーリ８のそれぞれのＶ溝を形成するフランジのうち、一方の可動フランジを他方の固定フランジに対して相対的に接近してＶ溝幅を狭めたり、離反してＶ溝幅を広め得るようにし、
両可動フランジを、目標変速比（ｉ^* ）指令に応動するステップモータ等の変速アクチュエータ１２で操作される変速制御弁１５からのプライマリプーリ圧Ｐ_pri およびセカンダリプーリ圧Ｐ_sec に応じた位置に変位させることで、無段変速機２のプライマリプーリ回転数Ｎ_pri とセカンダリプーリ回転数Ｎ_sec との比で表される実変速比ｉ（＝Ｎ_pri ／Ｎ_sec ）が目標変速比ｉ^* に一致するよう無段変速させ得るものとする。
【００２５】
目標スロットル開度ＴＶＯ^* および目標変速比ｉ^* はそれぞれ、コントローラ１３により演算して求めることとし、これがためコントローラ１３には、アクセルペダル３の踏み込み位置（アクセル開度）ＡＰＳを検出するアクセル開度センサ１４からの信号と、スロットル開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ１６からの信号と、プライマリプーリ７の回転数（プライマリ回転数）Ｎ_pri を検出するプライマリプーリ回転センサ１７からの信号と、セカンダリプーリ８の回転数（セカンダリ回転数）Ｎ_sec を検出するセカンダリプーリ回転センサ１８からの信号と、車速ＶＳＰを検出する車速センサ１９からの信号と、エンジン回転数Ｎ_E を検出するエンジン回転センサ２０からの信号とを入力する。
【００２６】
コントローラ１３はこれら入力情報を基に基本的には、無段変速機２に対し図４につき前述したハイ発進制御を含む通常通りの変速制御を行い、エンジン１に対しては周知の通りのスロットル開度制御および本発明が狙いとする変速ショック軽減用のスロットル開度加減制御（エンジン出力加減制御）を行う。
先ず通常の変速制御を説明するに、アクセル開度ＡＰＳ、スロットル開度ＴＶＯ、プライマリ回転数Ｎ_pri 、セカンダリ回転数Ｎ_sec 、車速ＶＳＰをそれぞれ読み込み、次いでプライマリ回転数Ｎ_pri とセカンダリ回転数Ｎ_sec との比である実変速比ｉをｉ＝Ｎ_pri ／Ｎ_sec の演算により求める。
更に、アクセル開度ＡＰＳおよび車速ＶＳＰから、予め設定しておいた変速マップをもとに目標プライマリ回転数を検索し、この目標プライマリ回転数をセカンダリ回転数Ｎ_sec で除算することにより、目標プライマリ回転数に対応した目標変速比ｉ^* を算出する。
そして当該目標変速比ｉ^* を変速アクチュエータ１２に出力することにより実変速比ｉが目標変速比ｉ^* に向かって変化するよう変速制御する。
【００２７】
ところで、図４につき前述したハイ発進時などのように変速アクチュエータの動作応答を制限する必要がある場合、コントローラ１３は目標変速比ｉ^* を上記は別に図４につき前述したごとくに決定すると共に、変速アクチュエータ１２の動作をハードウエアの応答に任せず、これを対応する信号により制限することで所期の目的を達し得るものとする。
【００２８】
なおスロットル開度（ＴＶＯ）制御は、基本的に目標スロットル開度ＴＶＯ^*をアクセルペダル開度ＡＰＳおよびエンジン回転数Ｎ_E に応じて決めるが、本発明が目的とする変速ショック軽減作用のために図２および図３に示す制御プログラムを実行して目標スロットル開度ＴＶＯ^* （エンジン１の出力）を加減するものとする。
先ず図２のステップ３１においては、上記したと同様にして目標変速比ｉ^* を決定し、これを一方で無段変速機２の変速制御に資するほか、他方では以下のごとくに変速ショック軽減用のエンジン出力加減制御に供する。
【００２９】
次のステップ３２では、目標変速比の前回値ｉ^* （ＯＬＤ）をフィルタ処理した後の目標変速比ｉ^* （ＦＩＬ）を求め、次のステップ３３においては、今回の目標変速比ｉ^* とフィルタ処理後の目標変速比ｉ^* （ＦＩＬ）との差分に重み付け係数を掛けて目標変速比変化量Δｉ^* （目標変速比ｉ^* の時間変化割合）を算出する。
そしてステップ３４において、目標変速比の変化量Δｉ^* から変速に伴うイナーシャトルクＴ_INを周知の方法で算出し、更にステップ３５で、例えば図４の瞬時ｔ₂ 以後におけるような変速アクチュエータ１２の動作応答の制限が行われているか否かをチェックする。
ここで当該制限が行われているか否かの判定に際しては、これを行うための内部信号の存否により直接的に判定したり、目標変速比ｉ^* と実変速比ｉとの間における偏差が設定値以上であるか否かにより判定することができる。
【００３０】
ステップ３５で変速アクチュエータ１２の動作応答の制限が行われていないと判定する場合、ステップ３６においてイナーシャトルクＴ_INを、ステップ３４で求めたままの値とし、ステップ３５で変速アクチュエータ１２の動作応答の制限が行われていると判定する場合、ステップ３７においてイナーシャトルクＴ_INを、ステップ３４で求めた値と関係なく０にセットする。
【００３１】
図３のステップ４１においては、クセルペダル開度ＡＰＳおよびエンジン回転数Ｎ_E をもとに目標エンジントルクＴ_E ^* を求め、次のステップ４２では、図２のステップ３６または３７において定めたイナーシャトルクＴ_INを上下限リミッターに通してイナーシャトルクＴ_INが上下限値を超えた値になることのないようにする。
そして次のステップ４３では、目標エンジントルクＴ_E ^* にイナーシャトルクＴ_INを加算し、更にステップ４４で、両者の和値に対応するエンジン出力トルクが発生するような目標スロットル開度ＴＶＯ^* を求め、これを図１のステップモータ４に指令する。
【００３２】
かかるスロットル開度制御によれば要するに、無段変速機２の変速制御に用いる目標変速比ｉ^* の時間変化割合Δｉ^* （ステップ３３）から変速に伴うイナーシャトルクＴ_IN（ステップ３４）を求め、更に、目標エンジントルクＴ_E ^* （ステップ４１）をイナーシャトルクＴ_IN分だけ補正して（ステップ４３）、補正後の目標エンジントルク（Ｔ_E ^* ＋Ｔ_IN）が発生するような目標スロットル開度ＴＶＯ^* にスロットル開度ＴＶＯがなるよう電子制御スロットルバルブ５を開度制御する。
【００３３】
従って、変速時のイナーシャトルクＴ_INに起因した変速ショックをスロットル開度ＴＶＯ（エンジン出力）の加減により軽減することができ、しかも、無段変速機の実変速比ｉに代え、変速制御に使用している目標変速比ｉ^* を上記イナーシャトルクＴ_INの算出に用いるから、俊敏を要する変速ショック対策を要求通りに遅滞なく行わせることができる。
ところで、図４の瞬時ｔ₂ 以後におけるように変速アクチュエータ１２の応答を制限している間は、イナーシャトルクＴ_INの算出に用いる目標変速比ｉ^* が実変速比ｉと大きくかけ離れることから、算出したイナーシャトルクＴ_INが実際のイナーシャトルクと食いちがい、上記の変速ショック対策が狙い通りに有効なものでなくなるばかりか、逆に変速ショック対策を行わない場合よりも却って変速品質が悪化してしまうことになる。
【００３４】
しかるに本実施の形態においては、ステップ３５で変速アクチュエータ１２の応答を制限していると判定する場合、ステップ３７でイナーシャトルクＴ_INを、ステップ３４における算出値に関係なく０にするから、ステップ４３で求める目標エンジントルクＴ_E ^* とイナーシャトルクＴ_INとの和値が目標エンジントルクＴ_E ^* 単体と同じ値になり、実質上変速ショック軽減用のエンジン出力加減制御を禁止する。
従って、変速ショック対策用のエンジン出力加減制御を行うと、これを行わない場合よりも却って変速品質が悪化してしまうような、変速アクチュエータ１２の応答が制限されている間に当該変速ショック対策が強行される弊害を回避することができる。
【００３５】
なお上記した実施の形態においては、無段変速機がＶベルト式無段変速機である場合について説明したが、トロイダル型無段変速機など他の型式の無段変速機である場合についても本発明の着想は同様にして適用し得ること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態になる変速ショック軽減装置を具えた無段変速機搭載車のパワートレーンを、その総合制御システムと共に示す概略説明図である。
【図２】同実施の形態においてコントローラが実行するイナーシャトルク算出プログラムを示すフローチャートである。
【図３】同実施の形態においてコントローラが実行する変速ショック軽減用エンジン出力加減制御プログラムを示すフローチャートである。
【図４】無段変速機が高車速側変速比にされた状態から発進する場合における変速制御の一実施形態を示す動作タイムチャートである。
【符号の説明】
１エンジン
２無段変速機
３アクセルペダル
４ステップモータ
５電子制御スロットルバルブ
６トルクコンバータ
７プライマリプーリ
８セカンダリプーリ
９Ｖベルト
10 ファイナルドライブギヤ組
11 ディファレンシャルギヤ装置
12 変速アクチュエータ
13 コントローラ
14 アクセル開度センサ
15 変速制御弁
16 スロットル開度センサ
17 プライマリプーリ回転センサ
18 セカンダリプーリ回転センサ
19 車速センサ
20 エンジン回転センサ

Claims

エンジンと組み合わせて用いる無段変速機の変速に伴うイナーシャトルクを、該無段変速機の変速制御に用いる目標変速比の時間変化割合から算出し、該イナーシャトルクによる変速ショックが軽減されるようエンジン出力を加減するようにした無段変速機の変速ショック軽減装置において、
変速機の実変速比と前記目標変速比との間における偏差が設定値以上である時をもって前記アクチュエータの応答が制限され、
無段変速機の変速を司るアクチュエータの応答を制限している間は、前記エンジン出力の加減を禁止するよう構成したことを特徴とする無段変速機の変速ショック軽減装置。