JP4214100B2

JP4214100B2 - 無段自動変速機の変速制御装置

Info

Publication number: JP4214100B2
Application number: JP2004274001A
Authority: JP
Inventors: 拓郎河住; 辰夫落合; 淳文小林
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2004-09-21
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2024-09-21
Also published as: JP2006090365A

Description

本発明は、無段自動変速機の変速制御装置、特に無段変速機の変速制御に際して用いる変速時定数の好適な決定技術に関するものである。

従来より、自動車等の車両に搭載される自動変速機として無段階で変速を行なう無段自動変速機が開発されている。また、このような無段自動変速機としては、例えば溝幅を変更可能に構成された一対のプーリ間に無端ベルトを掛け渡したベルト式変速装置、いわゆるＣＶＴ（＝Continuously Variable Transmission）が広く知られている。
このような無段変速機においては、車速やエンジンスロットル開度などの車両運転状態に応じて求めた到達変速比（最終的な目標変速比）へ一気に変速させると、変速ショックが大きくなるなど変速フィーリングの悪化が生じるため、当該変速フィーリングの悪化が生じない程度の速度で変速が進行するよう、到達変速比ｉ^*と所定の変速時定数Ｔとに基づいて過渡的な時々刻々の目標変速比ＲＴＯを求め、無段変速機をこの目標変速比ＲＴＯとなるよう変速制御するのが一般的である。

以下、具体的に説明すると、一般的な無段変速機では、車速及びスロットル開度から変速機のプライマリプーリの回転数（到達入力回転数）Ｎｉ^* を求め、その後、上記の到達入力回転数Ｎｉ^*を変速機の出力回転数Ｎｏで割ることにより到達変速比ｉ^*を求める。
そして、到達変速比ｉ^*が設定されると、上述したように目標変速比ＲＴＯが設定される。すなわち、この場合には、最初に所定の時定数と到達変速比ｉ^*とから目標変速比ＲＴＯを設定する。そして、上記到達変速比ｉ^*と上記目標変速比ＲＴＯとの偏差ｅｉｐに応じて基本時定数Ｔｃを求め、この基本時定数Ｔｃと車速に応じて設定される車速係数Ｋ２との積を時定数Ｔとして設定し、この時定数Ｔと到達変速比ｉ^*とから新たな目標変速比ＲＴＯを設定する。

そして、このような制御を繰り返し実行することにより、目標変速比ＲＴＯが逐次更新されていき、最終的に目標変速比ＲＴＯと到達変速比ｉ^*との偏差がなくなると、一連の変速制御が終了する。なお、このような変速制御については、例えば特許文献１に開示されている。
特許第３４２７７３４号公報

しかしながら、従来の技術では、同じ回転変化量を伴うダウンシフトでは高車速域になるほど加速感が得られなくなるという課題がある。
つまり、基本時定数Ｔｃを図６に示すようなマップから求めるようにした場合、同じ回転変化量を伴う変速では低車速域ほどダウンシフト量（変速比の変化量）が大きく、高車速域になるほどダウンシフト量が小さくなるため、同じ回転変化量を伴うダウンシフトでは、高車速域のほうが変速制御開始時の偏差ｅｉｐ（＝ｉ^*−ＲＴＯ）が小さくなる。

ここで、基本時定数Ｔｃを一定にした場合、目標変速比ＲＴＯの変化特性が滑らかになるので、偏差ｅｉｐが微小になると基本時定数Ｔｃを一定値とすることにより変速終了時の目標変速比ＲＴＯの特性を滑らかにしてショックの発生を防止している。
しかしながら、上述のように、高車速域のほうが早く偏差ｅｉｐが微小となるため、基本時定数Ｔｃも早い段階で一定となる。そして、このように基本時定数Ｔｃが早い段階で一定値となると、目標変速比ＲＴＯの変化特性も早い段階で滑らかなものとなる。この場合、具体的には、図７（ａ），（ｂ）に示すように、変速時の目標変速比ＲＴＯの到達変速比ｉ^*への追従性が鈍化するとともに、目標変速比ＲＴＯが到達変速比ｉ^*に近づいた際の変化率（折れ方）も滑らかになる。

ここで、変速時の加速感（Ｇのインフォメーション）は、上記の目標変速比ＲＴＯの変化率に大きく影響している。すなわち、目標変速比ＲＴＯの変化率を小さくした場合（折れ方を滑らかにした場合：図８の線ａ参照）と、目標変速比ＲＴＯの変化率を大きくした場合（折れ方を鋭角にした場合：図８の線ｂ参照）との変速時の加速度を比較すると、図９に示すように、目標変速比ＲＴＯの折れ方が鋭い方が明らかに加速度が大きい。このように、高車速域のダウンシフトでは、目標変速比ＲＴＯの折れ方が滑らかになることに起因して加速感が損なわれ、応答性が低下してしまう。

そこで、高車速域でのダウンシフトの応答性を改善するべく基本時定数Ｔｃを変更することも考えられるが、このように基本時定数Ｔｃを変更した場合には低車速域でのダウンシフト時に応答性が鋭くなりすぎてショックが生じるという課題がある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、低車速域でのダウンシフト時の応答性に影響を与えることなく高車速域でのダウンシフト時の応答性を改善するようにした、無段自動変速機の変速制御装置を提供することを目的とする。

本発明の無段自動変速機の変速制御装置は、車両の運転状態に応じて求めた到達変速比に対して過渡的な目標変速比を逐次求め、この目標変速比に向けて変速制御を実行するようにした無段自動変速機の変速制御装置であって、該到達変速比と前回求めた目標変速比との偏差に基づき基本時定数を設定する基本時定数設定手段と、該無段自動変速機のダウンシフト時に該車両の速度に応じて該基本時定数の下限値を設定する下限値設定手段と、該基本時定数設定手段で設定された基本時定数と該下限値設定手段で設定された下限値とを比較して大きいほうの値をあらためて基本時定数として出力する比較手段と、該比較手段から出力された基本時定数と該到達変速比とに基づき今回の目標変速比を設定する目標変速比設定手段とをそなえることを特徴としている（請求項１）。

なお、好ましくは、該下限値設定手段は、該車両のアクセル踏み込みによるダウンシフト時にのみ該下限値を設定する（請求項２）。
また、該下限値設定手段は、高車速域では該基本時定数の下限値を小さく設定し、低車速域では該基本時定数の下限値を大きく設定する（請求項３）。

本発明の無段自動変速機の変速制御装置によれば、ダウンシフト時に車速に応じて基本時定数の下限値を設定するという簡素な構成で、高車速域でのダウンシフト時の応答性を大幅に改善することができ、ドライバビリティの向上を図ることができる。また、低車速域でのダウンシフト時の応答性になんら影響を与えないので、低車速域でのダウンシフト時にショックが生じるようなこともないという利点があるほか、制御ロジックを追加するだけでよいのでコストや重量の増加を招くこともない。また、アクセル開放時には下限値が設定されないので、加速が必要とされない場合の制御内容を簡素化することができるという利点がある。

以下、本発明の一実施形態に係る無段自動変速機の変速制御装置について図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明が適用される車両のパワートレーンを示す模式図、図２は本発明の一実施形態に係る無段自動変速機の変速制御装置の要部構成を示す模式的なブロック図、図３〜図５はいずれもその作用について説明するための図である。
図１に示すように、パワートレーンはエンジン１と無段自動変速機（以下、単に無段変速機という）２とで構成されている。また、エンジン１には、ドライバによるアクセルペダル操作に基づいて開度が決定されるスロットルバルブ３が付設されている。

無段変速機２は周知のＶベルト式無段変速機であって、トルクコンバータ６を介してエンジン１の出力軸に結合されたプライマリプーリ７と、これに並列に配設されたセカンダリプーリ８と、これら両プーリ７，８のＶ字溝に掛け渡されたＶベルト９とを備えている。また、セカンダリプーリ８はファイナルドライブギヤ１０を介してディファレンシャルギヤ１１に接続されており、このディファレンシャルギヤ１１に図示しない車輪が接続されている。

また、無段変速機２のプライマリプーリ７及びセカンダリプーリ８はそれぞれ可動フランジと固定フランジとを備えて構成され、このうち可動フランジを固定フランジに対して相対的に移動させてＶ溝幅を狭めたり広めたりすることで変速比が変更されるようになっている。また、両可動フランジは、油圧アクチュエータ１２から供給される油圧に応じて位置が変更されるようになっている。具体的には、後述するコントローラ１３により自動変速機２の目標変速比ＲＴＯが設定されると、この目標変速比ＲＴＯの指令信号に応じて油圧アクチュエータ１２が作動して、油圧源からプライマリプーリ７に油圧（プライマリプーリ圧）Ｐｐｒｉが供給されるとともにセカンダリプーリ８に油圧（セカンダリプーリ圧）Ｐｓｅｃが供給されるようになっている。そして、これらの油圧の大きさに応じて各プーリ７，８のＶ溝幅が変更されるようになっている。

また、図示するように、車両にはスロットル開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ１６と、セカンダリプーリ８の回転数（即ち、変速機出力回転数）Ｎｏを検出する変速機出力回転センサ１８と、車速ＶＳＰを検出する車速センサ１９と、図示しないアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ２０とが設けられている。
また、車両には自動変速機の変速状態を制御するコントローラ１３が設けられており、コントローラ１３に上記各センサ１６，１８，１９，２０が電気的に接続されている。したがって、コントローラ１３には、スロットル開度ＴＶＯ，変速機出力回転数Ｎｏ，車速ＶＳＰ，アイドルオン信号が入力される。

次に、図２を用いて本発明の要部について説明すると、コントローラ１３には、最終的に目標とする到達変速比ｉ^*を求める変速比設定部（到達変速比設定手段）１３０と、前回の制御周期で算出された目標変速比ＲＴＯと変速比設定部１３０で設定された到達変速比ｉ^*との偏差ｅｉｐを算出する偏差算出部（偏差算出手段）１３１と、偏差算出部１３１で算出された偏差ｅｉｐに基づき基本時定数Ｔｃを設定する基本時定数設定部（基本時定数設定手段）１３２と、アクセル開度センサ２０からの情報に基づきアクセルの踏み込み時か否かを判定するアクセル踏み込み判定手段１３３と、車速ＶＳＰに応じて基本時定数Ｔｃの下限値Ｔ_LMTを設定するリミッタ１３４と、アクセル踏み込み時にのみリミッタ１３４で設定された下限値Ｔ_LMTを後述のコンパレータ１３５に出力するスイッチ１３９と、基本時定数設定手段１３２で設定された基本時定数とリミッタ１３４で設定された下限値とを比較して大きいほうの値をあらためて基本時定数として出力するコンパレータ（比較手段）１３５と、車速ＶＳＰに応じた係数Ｋ２を求める車速係数設定部（車速係数設定手段）１３６と、上記比較手段１３５から出力された基本時定数Ｔｃと上記車速係数設定部１３６で設定された車速係数Ｋ２とから時定数Ｔを設定する時定数設定部（時定数設定手段）１３７と、時定数Ｔと到達変速比ｉ^*とに基づき今回の目標変速比ＲＴＯを設定する目標変速比設定部（目標変速比設定手段）１３８とをそなえている。

このうち、変速比設定部１３０では、以下のようにして到達変速比ｉ^*が算出される。まず、車速センサ１９及びスロットル開度センサ１６で得られた車速ＶＳＰ及びスロットル開度ＴＶＯから、図３に示す変速マップに基づき現在の運転状態で最終的に目標とすべき定常的な到達入力（プライマリプーリ）回転数Ｎｉ^*を求める。そして、上記の到達入力回転数Ｎｉ^*を変速機出力回転数Ｎｏで除算することにより、到達入力回転数Ｎｉ^*を実現するための到達変速比ｉ^*が算出される。

このようにして到達変速比ｉ^*が算出されると、次に偏差算出部１３１において、前回の制御周期で算出された目標変速比ＲＴＯ_(n-1)と上記到達変速比ｉ^*との偏差ｅｉｐが算出される。そして、基本時定数設定部１３２により、図４に示すようなマップから偏差ｅｉｐに基づき基本時定数Ｔｃが設定される。
一方、リミッタ１３４では車速ＶＳＰに応じて基本時定数Ｔｃの下限値Ｔ_LMT（図４参照）が設定される。具体的には、図５に示すように、リミッタ１３４には車速ＶＳＰと下限値Ｔ_LMTとの関係が規定されたマップ（図５参照）が記憶されており、このマップに基づいて下限値Ｔ_LMTが設定されるようになっている。また、この下限値Ｔ_LMTは車速ＶＳＰが上昇するほど小さい値に設定されるようになっており、逆に車速が低下するほど大きい値に設定されるようになっている。

また、アクセル踏み込み判定手段１３３では、アクセル開度センサ２０でえられたアクセル開度θ_ACCに基づきアクセル開度変化量Δθ_ACCを算出し、アクセル開度変化量Δθ_ACCが正であればアクセル踏み込み時であると判定するとともに、アクセル開度変化量Δθ_ACCが負であればアクセル開放時であると判定するようになっている。
そして、アクセル踏み込み時と判定されると、スイッチ１３９がオフからオンに切り替えられることにより、リミッタ１３４で設定された下限値Ｔ_LMTがコンパレータ１３５に出力されるようになっている。なお、本実施形態においては、上記アクセル踏み込み判定手段１３３，リミッタ１３４及びスイッチ１３９により下限値設定手段が構成されている。

また、コンパレータ１３５では基本時定数設定手段１３２で設定された基本時定数Ｔｃとリミッタ１３４で設定された下限値Ｔ_LMTとを比較して大きいほうの値を選択し、選択された値をあらためて基本時定数Ｔｃと設定して出力する。なお、アクセル開放時にはスイッチ１３９がオフとなるので、この場合には下限値Ｔ_LMTが入力されず、したがって、この場合にはコンパレータ１３５では基本時定数設定手段１３２で設定された基本時定数Ｔｃがそのまま選択されるとともに出力される。また、スイッチ１３９をリミッタ１３４の前に配置して、アクセル開放時には最初から下限値を設定しないように構成してもよい。

また、車速係数設定部１３６では車速ＶＳＰに応じた車速係数Ｋ２が設定されるようになっている。ここで、図示はしないが、車速係数設定部１３６には車速ＶＳＰと車速係数Ｋ２との関係を規定したマップが設けられており、このマップから車速係数Ｋ２が設定されるようになっている。
そして、基本時定数Ｔｃと車速係数Ｋ２とが設定されると、時定数設定部１３７ではこれらの値Ｔｃ，Ｋ２から変速制御のための時定数Ｔを設定する。具体的には、本実施形態では時定数Ｔ＝Ｔｃ×Ｋ２として時定数を設定する。

なお、基本時定数Ｔｃは主に目標変速比ＲＴＯの全体の形状（シェイプ）、特に目標変速比ＲＴＯが到達変速比ｉ^*に近づいたときの目標変速比ＲＴＯの変化率（折れ方）に大きな影響を与えるパラメータであって、車速係数Ｋ２は目標変速比ＲＴＯの傾きに大きな影響を与えるパラメータである。
以上のようにして時定数Ｔが設定されると、目標変速比設定部１３８において時定数Ｔと偏差算出部１３１で算出された偏差ｅｉｐとに基づいて目標変速比ＲＴＯが設定される。なお、この目標変速比設定部１３８においても時定数Ｔと偏差ｅｉｐとから目標変速比ＲＴＯを求めるマップが記憶されており、このマップから目標変速比ＲＴＯが設定されるようになっている。また、時定数Ｔが大きいほど目標変速比ＲＴＯが到達変速比ｉ^*に近い値に設定されるようになっている。

また、目標変速比ＲＴＯが設定されると、この目標変速比ＲＴＯに応じた信号が油圧アクチュエータ１２へ出力されて、無段変速機２の実変速比が目標変速比ＲＴＯに一致するよう無段変速制御が実行される。なお、このような目標変速比ＲＴＯは、所定の制御周期ごとに逐次算出されて更新されるようになっており、今回の制御周期で算出された目標変速比ＲＴＯは、次の制御周期での目標変速比ＲＴＯの算出のために偏差算出部１３１にフィードバックされる。なお、以下では必要に応じて、任意の制御周期において偏差算出部１３１にフィードバックされて用いられる目標変速比をＲＴＯ_(n-1)と記し、目標変速比設定部１３８で設定される目標変速比をＲＴＯ_(n)と記す。

そして、本発明の無段自動変速機の変速制御装置では、上述のようにアクセル踏み込み時に、そのときの車速ＶＳＰに応じて基本時定数Ｔｃの下限値Ｔ_LMTを設定しているので、高車速域でのダウンシフト時における加速感を大幅に向上させることができる。
すなわち、一般に変速機において、同じ回転変化量を伴う変速では、高車速域になるほどダウンシフト量（変速比の変化量）が小さくなるため、高車速域のほうが偏差算出部１３１で算出される偏差ｅｉｐ（＝ｉ^*−ＲＴＯ）が小さくなる。ここで、偏差ｅｉｐが微小となると、基本時定数Ｔｃを一定値とし、変速終了時の目標変速比ＲＴＯの特性を滑らかにするのが好ましいが、高車速域のほうが早く偏差ｅｉｐが微小となるため、基本時定数Ｔｃも早い段階で一定となってしまう。基本時定数Ｔｃが一定値となると、目標変速比ＲＴＯの変化特性が滑らかなものとなるが、この場合は加速感が損なわれてしまいドライバビリティが低下する
これに対して、本実施形態に係る無段自動変速機の制御装置では、アクセル踏み込みによるダウンシフト時には車速に応じて基本時定数Ｔｃの下限値Ｔ_LMTを設定するので、高車速時に早期に基本時定数Ｔｃが一定となしまうような事態が回避され、これにより加速感不足が解消されて、ドライバビリティを向上させることができる利点がある。

また、本装置では、基本時定数Ｔｃを変更するのではなく、基本時定数Ｔｃの下限値を設定するように構成されているので、低車速域でのダウンシフト時の応答性に影響を与えることもない。また、制御ロジックを追加するだけでよいのでコストや重量の増加を招くこともない。
さらには、下限値Ｔ_LMTを車速ＶＳＰに応じて最適な値に設定することができる利点があるほか、アクセル開放時には下限値Ｔ_LMTが設定されないので、加速が必要とされない場合の制御内容を簡素化することができるという利点がある。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本実施形態は無段自動変速機としてＶベルト式の無段変速機を適用した場合について説明したが、本発明はこのようなＶベルト式の無段変速機に限定されず、他の種々の無段変速機に適用可能である。

本発明の一実施形態にかかる無段自動変速機の変速制御装置が適用される車両のパワートレーンを示す模式図である。本発明の一実施形態にかかる無段自動変速機の変速制御装置の要部構成を示す模式的なブロック図である。本発明の一実施形態にかかる無段自動変速機の変速制御装置の作用について説明するための図である。本発明の一実施形態にかかる無段自動変速機の変速制御装置の作用について説明するための図である。本発明の一実施形態にかかる無段自動変速機の変速制御装置の作用について説明するための図である。無段自動変速機の基本時定数を設定するマップの一例を示す図である。（ａ）は低車速時における無段変速機の目標変速比の変化特性の一例を示す図、（ｂ）は高車速時における無段変速機の目標変速比の変化特性の一例を示す図である。無段変速機の目標変速比の変化特性の例を示す図である。無段変速機の目標変速比の変化特性と加速度との関係を示す図である。

符号の説明

１エンジン
２無段自動変速機（無段変速機）
３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
１１ディファレンシャルギヤ
１２油圧アクチュエータ
１３コントローラ
１３０変速比設定部（到達変速比設定手段）
１３１偏差算出部（偏差算出手段）
１３２基本時定数設定部（基本時定数設定手段）
１３３アクセル踏み込み判定手段
１３４リミッタ
１３５コンパレータ（比較手段）
１３６車速係数設定部（車速係数設定手段）
１３７時定数設定部（時定数設定手段）
１３８目標変速比設定部（目標変速比設定手段）
１３９スイッチ
１６スロットル開度センサ
１８変速機出力回転センサ
１９車速センサ
２０アクセル開度センサ

Claims

車両の運転状態に応じて求めた到達変速比に対して過渡的な目標変速比を逐次求め、この目標変速比に向けて変速制御を実行するようにした無段自動変速機の変速制御装置であって、
該到達変速比と前回求めた目標変速比との偏差に基づき基本時定数を設定する基本時定数設定手段と、
該無段自動変速機のダウンシフト時に該車両の速度に応じて該基本時定数の下限値を設定する下限値設定手段と、
該基本時定数設定手段で設定された基本時定数と該下限値設定手段で設定された下限値とを比較して大きいほうの値をあらためて基本時定数として出力する比較手段と、
該比較手段から出力された基本時定数と該到達変速比とに基づき今回の目標変速比を設定する目標変速比設定手段とをそなえる
ことを特徴とする、無段自動変速機の変速制御装置
該下限値設定手段は、該車両のアクセル踏み込みによるダウンシフト時にのみ該下限値を設定する
ことを特徴とする、請求項１記載の無段自動変速機の変速制御装置。
該下限値設定手段は、高車速域では該基本時定数の下限値を小さく設定し、低車速域では該基本時定数の下限値を大きく設定する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の無段自動変速機の変速制御装置。