JP3902379B2 - 変速機の制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両に搭載される変速機の制御方法に係り、特に無段変速機とこれに直列に接続されたサブギヤ変速機を有する変速機において信頼性の高いリバース制御をおこなうものに関する。
【0002】
【従来の技術】
このような変速機の一例として、定容量の斜板式油圧ポンプと可変容量の斜板式油圧モーターとの間を油圧閉回路で接続した静油圧式無段変速機(以下、HFTと略称する場合がある)を用いたものが公知であり、自動2輪車等の各種車両の変速機に適用されている。この静油圧式無段変速機の制御方法として、特許第2527119号には、クランク軸等のNe(回転数、以下同じ)に基づく実Neと、予め設定されている条件により定まる目標Neとを制御装置で比較判断し、また、可動斜板の傾斜角を調整することにより出力を制御することが示されている。また、特開平8−82354号には、無段変速機において、マニュアル式多段変速機と同様の段階的な変速比制御を行う方法が示されている(以下、これを有段変速制御という)。
【0003】
さらに特開平9−203160号には、有段変速制御を可能とした無段変速機の変速制御装置が示されている。この装置は、モード切り換えスイッチを設け、これを有段変速モードにすると有段変速制御が始まり、シフトレバーを移動せて予め多段階に予め設定されている目標変速比を選択することにより、あたかもマニュアル式有段変速機のように制御するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような変速装置におけるリバース走行においては、走行レンジ切換スイッチのサブミッションレバーをリバース位置であるRレンジへ切り換えると、サブミッションケース内のギヤポジション検出スイッチが連動して切り換わり車両のリバース走行状態を検出し、リバース走行のときは変速比を常時最LOW側へ固定するように制御している。
【0005】
ところで上記従来構造において、ギヤポジション検出スイッチが故障して、実際はリバース走行位置にあるにもかかわらず、D又はLレンジを示している状態でサブミッションレバーをRレンジへ切り換えた場合、リバース走行状態であることを判別できないので、自動変速モードであれば、エンジンの回転数上昇に伴って変速比がTOP側へ移行し、車速が必要以上に増速してしまうことが考えられる。また、有段変速モードの場合は、シフトスイッチの切り換えにより変速比が変化して車速が増速することが考えられる。本願発明はこのようなギヤポジション検出スイッチの故障にも有効に対応できるようにして信頼性の高いリバース制御を可能にすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため変速機の制御方法に係る第1の発明は、無段変速機とこれに直列に接続されたサブギヤ変速機を有し、前記サブギヤ変速機のシフターを機械的に駆動するチェンジレバーを有する変速機の制御方法において、前記サブギヤ変速機に設けられたギヤポジション検出スイッチと前記サブギヤ変速機のチェンジレバー側に設けたリバース位置検出スイッチとを備え、前記ギヤポジション検出スイッチと前記リバース位置検出スイッチの信号が両方ともリバース状態を検出したときにリバース走行状態と判定してリバース制御することを特徴とする。
【0007】
第2の発明は、無段変速機とこれに直列に接続されたサブギヤ変速機を有し、前記サブギヤ変速機のシフターを機械的に駆動するチェンジレバーを有する変速機の制御方法において、前記サブギヤ変速機に設けたギヤポジション検出スイッチと前記サブギヤ変速機のチェンジレバー側に設けたリバース位置検出スイッチとを備え、前記チェンジレバーの操作により前記サブギヤ変速機の変速をおこなうとともに、前記ギヤポジション検出スイッチと前記リバース位置検出スイッチの信号の2つのスイッチ信号のうちいずれか一方の信号のみリバース状態を検出したときには、所定のエンジン回転数を超えないようにエンジン回転数を制御することを特徴とする。
【0008】
【発明の効果】
第1の発明によれば、サブギヤ変速機側にギヤポジション検出スイッチを、サブミッションレバー側にリバース位置検出スイッチをそれぞれ設け、ギヤポジション検出スイッチとリバース位置検出スイッチの双方ともリバース走行状態を検出したときのみ、リバース走行状態と判定してリバース制御を行う。したがって、ギヤポジション検出スイッチ又はリバース位置検出スイッチのいずれか一方が故障してもリバース制御に入らず、リバース走行時の増速を防止できる。したがってギヤポジション検出スイッチの故障にも有効に対応できるようにして信頼性の高いリバース制御を可能にすることができる。
【0009】
第2の発明によれば、ギヤポジション検出スイッチ又はリバース位置検出スイッチのいずれか一方のみがリバース走行状態を検出した場合、エンジンの回転数を所定値を超えないように制御するので、例えばサブミッションレバーをリバース位置にシフトしてリバース位置検出スイッチがリバース走行状態を検出し、同時にギヤポジション検出スイッチが故障して前進側の変速比を示しているときでも、リバース走行時に増速しないようにできる。したがってやはり信頼性の高いリバース制御が可能になる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて一実施例を説明する。図1は本実施例の制御システム図、図2は本実施例が適用される静油圧式無段変速機における可動斜板の傾斜角度制御機構部分を示す図、図3は無断変速制御の流れ図、図4はRC(ライディングコンディション)の決定方法を示す図、図5は変速マップ、図6は有段変速制御の流れ図、図7は各種モードを示す図、図8は二重リバース検出制御におけるフローチャートである。
【0011】
まず、図1において、静油圧式無段変速機の制御の概略を説明する。静油圧式無段変速機1は定容量油圧ポンプ2と可変容量油圧モータ3を駆動軸4上に一体化し、定容量油圧ポンプ2と可変容量油圧モータ3の間を油圧閉回路で接続したものである。エンジン5のクランク軸6に設けられた駆動ギヤ7で定容量油圧ポンプ2の被動ギヤ8を回転させることにより発生する油圧で可変容量油圧モータを変速回転させ、駆動軸4へ変速して出力するようになっており、このとき、可変容量油圧モータ3に内蔵された可動斜板(後述)の傾斜角度を傾斜角度制御機構10にて変化させることにより、変速比を任意に変更できるようになっている。
【0012】
傾斜角度制御機構10は制御モータ11の出力を減速ギヤ12へ伝達し、ボールネジ13とスライダ14を介して可変容量油圧モータ3に内蔵された可動斜板の傾斜角度を変化させるようになっている。静油圧式無段変速機1の変速出力は駆動軸4の出力ギヤ4aから2次減速機であるサブギヤ変速機15へ伝達され、サブギヤ変速機15の変速出力は変速出力軸16上の出力ギヤ17から最終出力軸18上の最終出力ギヤ19へ伝達される。
【0013】
サブギヤ変速機15は走行レンジ切換スイッチ20bに設けられているサブミッションレバー20を手動操作してシフター21を駆動することにより切り替えが行われ、前進側L又はD、後進R、並びに中立Nの各シフトポジションの設定切り換えを行うようになっている。Lレンジは低速走行用、Dレンジは通常走行用、Nは中立、Rはリバースである。RへシフトするとLOWレシオに固定される。
【0014】
このうち前進側はL、D各シフトポジションについて、ハンドルに設けられているモードマップスイッチ29により後述する各種走行モードの切り替えができる。この走行モードには大別して自動変速モードと有段変速モードがあり、有段変速モードを選択するとハンドルへ設けられているシフトスイッチ28によりマニュアル操作でシフトアップ及びシフトダウンできる。
【0015】
図7は予め用意されている走行モードを説明するものであり、サブミッションレバー20によりLレンジを選択すると、モードマップスイッチ29をD1又はD2へ切り換えることにより、Lレンジ専用の無段変速モードであるLレンジ用オートモードになる。またESPに切り換えると、Lレンジ専用のマニュアルモードであるLレンジ用ESPモードになり、前進側5速のマニュアル変速が可能である。
【0016】
Dレンジの場合は、モードマップスイッチ29をD1に切り換えるとスポーツモードとなり、通常走行に適したものになる。モードマップスイッチ29をD2に切り換えるとユーティリティモードになり、牽引又はクルーズ走行に適したモードになる。ESPに切り換えると通常走行用のマニュアルモードになり、前進側5速のマニュアル変速が可能である。
【0017】
これら無段及び有段変における実際の変速は傾斜角度制御によって行われる。この傾斜角度制御は、制御装置22により各種センサ類からの信号に基づいて傾斜角度制御機構10の制御モータ11を駆動制御することにより行われる。また制御装置22は、計器盤Mへはそのインジケータへの表示信号を出力するとともに、車載バッテリより電源を供給されている。
【0018】
制御装置22に入力される傾斜角度制御機構10のための信号としては、図1に示すように、エンジン5の吸気側に設けられるスロットルセンサ23からのスロットル開度、クランク軸6に近接して設けられた回転センサ24からのNe、最終出力ギヤ19に近接して設けられたスピードセンサ25からの車速、可変容量油圧モータ3に設けられた角度センサ26からの斜板角度、シフター21のシフトドラム21aと一体に設けられてシフト位置を検出するシフトセンサ27からのシフトポジションの各信号、さらに、ハンドルに設けられるシフトスイッチ28及びモードマップスイッチ29からの信号がある。また、レンジ切換スイッチ20bのサブミッションレバー20の下部に設けられたリバーススイッチ20aの信号も入力される。
【0019】
次に、図2により傾斜角度制御機構10について説明する。傾斜角度制御機構10の制御モータ11は定容量油圧ポンプ2のハウジング30に支持され、その出力ギヤ31はトルクリミッタ32の入力ギヤ33を介してギヤ34からボールネジ駆動ギヤ35へ伝達される。ボールネジ駆動ギヤ35はボールネジ13と一体回転し、ボールネジ13が正転又は逆転することにより、ナットが形成されているスライダ14が軸上を軸方向いずれか側へ移動する。ボールネジ13は油圧モータ3のハウジング36に両端を支持されている。
【0020】
スライダ14には可変容量油圧モータ3のハウジング36から外方へ突出するアーム37の一端が回動自在に取付けられ、アーム37の他端はハウジング36内に支持されている斜板ホルダ38と一体化している。斜板ホルダ38はハウジング36に形成された凹曲面部39上へ転動自在に支持されているため、アーム37が回動すると一体に凹曲面部39上を回動して角度を変化させる。
【0021】
可動斜板40はベアリング41,42を介して斜板ホルダ38の内側へ回転自在に保持され、斜板ホルダ38の角度が変化することにより、可動斜板40の回転面が駆動軸4の軸線となす角度である傾斜角度を変化させる。なお。図示の状態は90°であり、変速レシオが1.0であるTOP状態を示す。
【0022】
この可動斜板40には、可変容量油圧モータ3の油圧プランジャー43が押し当てられる。油圧プランジャー43はドラム状の回転体44の円周方向へ複数設けられ、定容量油圧ポンプ2側の油圧で可動斜板40側へ突出して押し当てられ、可動斜板40の傾斜角度に応じて回転体44へ回転力を与える。回転体44は外周部で駆動軸4とスプライン結合45をしており、回転体44の回転により駆動軸4を回転駆動するようになっている。
【0023】
次に、制御装置22における無段変速時の変速制御について図3により説明する。まず、スロットルセンサ23より送られるスロットル信号からRC(ライディングコンディション)を作成する。RCとはスロットル信号の値に対して増加・減少する値であり、基本的に、
・スロットルを開ける→RC増加
・スロットルを閉じる→RC減少
の関係があり、これを図4に示す。図中のTHはスロットル開度(%)、縦軸はスロットル開度及びRC(各%)、横軸は時間である。また、これとは別にスピードセンサ25から送られる車速信号より車速を計算する。
【0024】
続いて、これらRCと車速に基づき、予め内蔵している変速マップを参照して目標Neを決定する。変速マップの一例を図5に示し、予め数種類のものを用意してある。例えば、Lレンジモード専用、スポーツモード専用、ユーティリティモード専用等各種のモードを内蔵するものであり、これらは、モードマップスイッチ29により選択できる。
【0025】
さらに、回転センサ24より送られたNe信号により実Neを計算し、この実Neと先の目標Neを比較して制御モータ11の正逆いずれかの回転方向とDUTY(デューティ)を決定する。具体的には可動斜板の方向にて次のように決定する。
・実Ne>目標Ne→可動斜板をTOP側へ動かす
・実Ne<目標Ne→可動斜板をLOW側へ動かす
【0026】
また、デューティは下式により決定する。
DUTY=K1×|実Ne−目標Ne| (K1は係数)
ここで、デューティとは、制御モータ11に流す電流の割合を示し、制御モータ11のスピードコントロールに用いる。DUTYが100%で制御モータ11は最大スピード、0%で停止となる。
【0027】
その後、このモーター回転方向とDUTY並びに角度センサ26からの角度信号に基づいて計算された可動斜板の角度に基づいて制御モータ11を制御する。具体的には、モーター回転方向とDUTYにより制御モータ11を駆動し、可動斜板の角度よりLOWとTOPの各レシオを測定してTOPレシオからはずれたとき、制御モータ11を止める。
【0028】
本実施例においては有段変速モードによる有段変速制御が可能である。有段変速制御とは、無段変速機においてあたかもマニュアル式多段変速機のように変速比を手動で切り換えることのできる変速制御を意味する。このような有段変速制御は、これまで説明した場合と同様に制御装置22の制御により可動斜板40の傾斜角度を制御して行うが、その際、段階的に行うように制御内容を変化させるだけで足りる。
【0029】
このような有段変速モードと自動変速モードの切り換えはモードマップスイッチ29で行い、有段変速モード時の有段変速操作はシフトスイッチ28を押すことにより行える。シフトスイッチ28には、シフトアップボタンとシフトダウンボタンを備え、そのいずれかを押す毎に一段づつシフトアップ又はシフトダウンするようになっている。
【0030】
図6はこの有段変速制御における制御装置22の制御手順を示し、まず、角度センサ26からの斜板角度信号により傾斜角度を計算する。シフトスイッチ28からのシフト信号によりシフトアップ又はシフトダウンを内容とするシフト命令を決定する。この決定はシフトスイッチ28のシフトアップボタンが押されればシフトアップ命令とし、シフトダウンボタンが押されればシフトダウン命令とする。
【0031】
次に、上記傾斜角度とシフト命令に基づき、メーター表示の決定及び目標斜板角度を決定する。メーター表示は、傾斜角度により、マニュアル変速機におけるシフト段数に比定するギア段数を決定し、メーターMのインジケータへの表示信号を決定し、これをメータMへ出力してメータM上に決定したギア段数を表示させる。
【0032】
目標斜板角度の決定は、シフト命令の入力があった場合において、現在のギア表示信号に対して、次の条件ににより定められる。
(1)シフトアップ命令→1段シフトアップ
(2)シフトダウン命令→1段シフトダウン
【0033】
続いて、上記により決定された目標斜板角度と傾斜角度とを比較して、制御モータ11の正逆回転方向とDUTYを以下により決定する。
(1)傾斜角度>目標斜板角度→可動斜板40をLOW側へ動かす
(2)傾斜角度<目標斜板角度→可動斜板40をTOP側へ動かす
なお、DUTYは次の式により決定する。
DUTY=K2×|傾斜角度ー目標斜板角度| (K2は係数)
【0034】
その後、このモーター回転方向とDUTYに基づき、制御モータ11を駆動制御して可動斜板40を所定角度に傾ける。これにより、静油圧式無段変速機1はマニュアル式多段変速機の有段変速に比定した有段変速を行うことができる。
【0035】
また、本実施例では、二重リバース走行検出手段を備えている。すなわち、サブミッションレバー20をRレンジにしたとき、サブギヤ変速機15側のシフター21を構成するシフトドラム21aと連動するよう設けられているシフトセンサ27をポジションセンサとして構成されたギヤポジション検出スイッチとし、走行レンジ切換スイッチ20bサブミッションレバー20下部に設けられてサブミッションレバー20をRレンジにしたときのみONになるリバーススイッチ20aをリバース位置検出スイッチとしてある。
【0036】
そこで、シフトセンサ27とリバーススイッチ20aの双方にそれぞれリバース走行状態を二重に検出させ、双方の検出結果がリバース走行のときにのみ制御装置22がリバース走行状態と判断してリバース制御を行う。また、いずれか一方のみしかリバース走行状態を検出しない場合は、異常と判断して、エンジンの点火を止めて回転数が一定値を超えないように制御する。双方がリバース走行状態を検出しない場合は、通常の変速制御を行う。
【0037】
図8は、このリバース制御におけるフローチャートであり、制御がスタートするとまずシフトセンサ27がリバース走行のRレンジを示しているか否かを判別し(S・1)、Rレンジであることを検出している場合はリバーススイッチ20aがONか否かを判別する(S・2)。リバーススイッチ20aがONであればシフトセンサ27とリバーススイッチ20aの双方が二重にリバース走行状態を検出したことになるので、制御装置22はリバース走行状態と判断して可変容量油圧モータ3を最LOW側へ固定するよう可変斜板40の角度を制御し(S・3)、その後スタートへ戻る。
【0038】
(S・1)においてRレンジを検出しないとき、すなわちリバース走行状態以外を検出したときは、リバーススイッチ20aがONか否かを判別し(S・4)、ONであれば、異常と判断してエンジンの回転数Neが所定の閾値を超えたか否か判別する(S・5)。なお、(S・2)においてリバーススイッチ20aがOFFと判別された時も(S・5)の判別を行う。
【0039】
(S・5)において回転数がNeが所定の閾値を超えていた場合はエンジンの点火をカットしてエンジン回転数を所定の閾値以下に制御し(S・6)、その後スタートへ戻る。(S・5)において回転数Neが所定の閾値を超えていなければ、リバーススイッチ20aとシフトセンサ27の双方がリバース走行状態を検出しないので制御装置22は通常の変速制御を行い(S・7)、その後スタートへ戻る。この閾値は増速が生じない範囲で任意に設定される。
【0040】
このようにすると二重リバース走行検出手段が存在するので、シフター21に連動するシフトセンサ27が前進状態のD又はLの状態で固着した状態で故障した場合において、サブミッションレバー20をRレンジにすると、リバーススイッチ20aがリバース走行状態を示すONになっても、シフトセンサ27が非リバース走行状態を示すので制御装置22は双方の検出信号より異常を判断できる。
【0041】
一方、本実施例のような二重リバース走行検出手段を欠く場合には、前記故障状態でリバース走行しようとすれば、自動変速制御モードであれば変速レシオがTOP側へ移行し、有段変速モードであればマニュアル操作によるシフトアップ信号の入力で変速レシオがTOP側へ移行し、いずれも車速が増すことになる。
【0042】
このため、本実施例によれば、シフトセンサ27の故障を確実に検出でき、しかもこの場合にはエンジンの点火を一時的に止めて所定の回転数を超えないように制御することができるので、このような故障時の対応を容易にできる、変速モードがどのようになっているかにかかわらず、車速の増進を確実に阻止できるようになる。また、リバーススイッチ20aとシフトセンサ27の双方がリバース走行状態を二重に検出した時のみ変速比を通常のリバース走行を可能にするので、信頼性の高いリバース制御ができる。
【0043】
なお、本願発明は、静油圧式無段変速機システムだけでなく、CTVシステムや電子制御ベルコン等の位置検出精度向上にも応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】静油圧式無段変速機全体の制御システム図
【図2】傾斜角度制御機構を示す図
【図3】本実施例における無断変速制御の流れ図
【図4】RCの決定方法を示す図
【図5】変速マップを示す図
【図6】有段変速モードにおける制御の流れ図
【図7】走行モードを説明する図
【図8】二重リバース走行検出手段のフローチャート
【符号の説明】
1:静油圧式無段変速機、2:定容量油圧ポンプ、3:可変容量油圧モータ、4:駆動軸、15:サブギヤ変速機、20:サブミッションレバー、20a:リバーススイッチ(リバース位置検出スイッチ)、22:制御装置、23:スロットルセンサ、24:回転センサ、25:スピードセンサ、26:角度センサ、27:シフトセンサ(ギヤポジション検出スイッチ)、28:シフトスイッチ、29:モードマップスイッチ
Claims (3)
- 無段変速機とこれに直列に接続されたサブギヤ変速機を有し、前記サブギヤ変速機のシフターを機械的に駆動するチェンジレバーを有する変速機の制御方法において、前記サブギヤ変速機に設けられたギヤポジション検出スイッチと前記サブギヤ変速機のチェンジレバー側に設けたリバース位置検出スイッチとを備え、前記ギヤポジション検出スイッチと前記リバース位置検出スイッチの信号が両方ともリバース状態を検出したときにリバース走行状態と判定してリバース制御することを特徴とする変速機の制御方法。
- 無段変速機とこれに直列に接続されたサブギヤ変速機を有し、前記サブギヤ変速機のシフターを機械的に駆動するチェンジレバーを有する変速機の制御方法において、前記サブギヤ変速機に設けたギヤポジション検出スイッチと前記サブギヤ変速機のチェンジレバー側に設けたリバース位置検出スイッチとを備え、前記チェンジレバーの操作により前記サブギヤ変速機の変速をおこなうとともに、前記ギヤポジション検出スイッチと前記リバース位置検出スイッチの信号の2つのスイッチ信号のうちいずれか一方の信号のみリバース状態を検出したときには、所定のエンジン回転数を超えないようにエンジン回転数を制御することを特徴とする変速機の制御方法。
- 初めに前記ギヤポジション検出スイッチの信号がリバース状態を検出し、次に前記リバース位置検出スイッチの信号がリバース状態を検出したときにリバース走行状態と判定してリバース制御することを特徴とする請求項1に記載された変速機の御御方法。
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