JP4329383B2

JP4329383B2 - 変速比変更の進行制御を伴う車輌用変速装置

Info

Publication number: JP4329383B2
Application number: JP2003105015A
Authority: JP
Inventors: 良雄伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: JP2004308830A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌用変速装置に係り、特に無段変速機構を用いた車輌用変速装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
駆動軸の回転数に対する被動軸の回転数を無段階に連続して変えることができる無段変速機構がベルト式無段変速機やトロイダル式無段変速機として知られており、車輌用変速装置として用いられている。またかかる無段変速機構を用いて車輌用変速装置を構成する場合、無段変速機構をその変速比が自動変速手段により車輌の運行状況に応じて自動的に設定される自動変速モードと、その変速比が手動変速手段により運転者の意図するところに応じて手動的に設定される手動変速モードとの間に随時切り換えて作動させることが行われている。
【０００３】
図３はそのような公知の車輌用変速装置を含む車輌駆動系の基本構成を示す概略図である。図に於いて、１０はエンジンであり、直結クラッチ１２を備えたトルクコンバータ１４、歯車変速機構１６、無段変速機構（ＣＶＴ）１８、プロペラ軸２０、差動歯車２２、一対の車軸２４を経て一対の駆動輪２６を駆動するようになっている。エンジン１０、トルクコンバータの直結クラッチ１２、歯車変速機構１６、無段変速機構１８の作動はマイクロコンピュータを備えた電子制御装置（ＥＣＵ）２８により制御されるようになっている。電子制御装置２８には、図には示されていないアクセルペダルおよびブレーキペダルよりそれぞれの踏み込みに関する信号、同じく図には示されていない加速度センサより車輌の前後加速度に関する信号、車速センサ３０より車速に関する信号、シフトレバーの如き操作端を備えた変速操作装置３２より運転者による変速指令信号、更に車輌がカーナビを備えていればそれから得られるカーナビ情報、特に道路の湾曲や勾配、等、その他の電子制御装置の作動に有用な情報を与える信号が供給されている。
【０００４】
変速操作装置３２は、一例として、図示の如くＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｍ、＋、−の各シフト位置を備えたＪ字型の溝と、これに沿って各シフト位置の間に手にて移動されるシフトレバー（図示せず）とを備えている。Ｐ、Ｒ、Ｎはそれぞれパーキング、リバース、ニュートラルのシフト位置である。シフトレバーがＤ位置にあるとき、無段変速機構１８は電子制御装置２８の制御判断に従って所定の変速比を達成する状態に制御され、またシフトレバーがＭ位置にあるとき、無段変速機構１８は運転者によるシフトレバーの操作に従って所定の変速比を達成する状態に制御される。手動変速に於いては、運転者がシフトレバーを手にて＋側に操作するか−側に操作するかにより、無段変速機構はアップシフトされるかダウンシフトされるようになっている。
【０００５】
かかる自動変速モードや手動変速モードに関する制御態様やその間の切換え制御について、如何にそれをより好適に行うかについて、下記の特許文献に記載されている如く従来より種々の提案がなされている。特許文献１には、アップシフトまたはダウンシフトを行うに当って、アップシフトスイッチまたはダウンシフトスイッチを繰り返し押さなくても、アップシフト操作またはダウンシフト操作の操作時間に対応させてアップシフトまたはダウンシフトの変速が行われるようにすることが記載されている。特許文献２には、同様にアップシフトスイッチが押されている間はアップシフトが行われ、ダウンシフトスイッチが押されている間はダウンシフトが行われる変速装置が記載されている。特許文献３には、有段変速モード時には、フィードバック制御よりも大きい制御量のフィードフォワード制御を一時的に実行した後、フィードバック制御を行うことが記載されている。特許文献４には、シフトレバーがＭレンジに設定されたとき、設定位置に応じた変速比信号を出力することが記載されている。特許文献５には、その図１３に三角形の影線にて示されている如く、マニュアル操作用ガイドの移動位置に応じて大きさが変化する変速比が設定されることが記載されている。特許文献６には、マニュアルスイッチ８がシフトレバー５の位置に応じた信号を出力するようにすることが記載されている。
【特許文献１】
特開平７−３０１３２１
【特許文献２】
特開平６−２５７６６５
【特許文献３】
特開２００１−２０８１８５
【特許文献４】
特公平５−８３７８３
【特許文献５】
特開平９−１３７８５３
【特許文献６】
特開平１０−２３１９２６
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来、車輌の運行状況に基づいて無段変速機構に設定すべき最適変速比を算出する電子制御手段と、無段変速機構に設定すべき変速比を手動にて指令する手動変速指令手段とを備えた車輌用変速装置に於いては、図３にその一般的構成例を示した如く、電子制御手段の制御判断に基づいて変速段を切り換える自動変速モードと手動変速指令に基づいて変速段を切り換える手動変速モードとが完全に区別されており、手動変速モードに於いては、電子制御手段による変速制御判断は一切関与しないようになっている。しかし、電子制御手段により判断される最適変速比は車輌の運転状況に基づく客観的なものであり、運転者の変速意図を忠実に実現すべき手動変速モードに於いても、何らかの形で生かされることが望ましいと考えられる。
【０００７】
本発明は、上記の点に着目し、運転者の変速意図に車輌の運転状況に基づく変速判断を加味することにより変速特性に於いて更に改良された車輌用変速装置を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、無段変速機構と、車輌の運行状況に基づいて前記無段変速機構に設定すべき最適変速比を算出する電子制御手段と、前記無段変速機構に設定すべき変速比を手動にて指令する手動変速指令手段と、前記電子制御手段により算出された前記最適変速比を勘案しつつ前記手動変速指令手段からの手動変速指令に基づいて前記無段変速機構の変速比を設定する変速比設定手段とを有し、前記変速比設定手段は、前記手動変速指令手段による変速比変更の指令が前記無段変速機構の変速比を前記最適変速比より遠ざけるものであるときには、該変速比を該最適変速比に近づけるものであるときに比して、変速比変更の進行度合を低くすることを特徴とする車輌用変速装置を提案するものである。
【０００９】
上記の如き車輌用変速装置は、前記手動変速指令手段による変速比変更の指令が前記無段変速機構の変速比を前記最適変速比より遠ざける変速比増大指令であるとき注意報を発する手段を有していてよい。
【００１０】
また、上記の如き車輌用変速装置に於いて、前記電子制御手段は更に車輌の運行状況に基づいて前記無段変速機構についてのタイヤスリップ限界変速比を算出し、前記変速比設定手段は、前記手動変速指令手段による変速比変更の指令が前記無段変速機構の変速比を前記タイヤスリップ限界変速比に所定の偏差以内で近づける変速比増大指令であるとき、変速比増大の進行を停止するようになっていてよい。この場合、変速比増大の進行を停止したとき警報を発する手段が設けられてよい。
【００１１】
上記の如き変速比変更進行度合の低減は無段変速機構の変速比が無段に変化する速度を小さくすることであってよく、またこれと同時に或はこれに代えて、変速比設定手段が無段変速機構の変速比を変更するとき該変速比をステップ状に変化させるようになっているときには、該ステップ状変化のステップ幅を小さくすることであってよい。或はまた、変速比設定手段が無段変速機構の変速比を変更するとき該変速比を手動変速指令の指令値に対する偏差に基づいてフィードバック制御するようになっているときには、上記の如き変速比変更進行度合の低減はフィードバック制御のフィードバック係数を小さくすることであってよい。
【００１２】
【発明の作用及び効果】
上記の如く、車輌用変速装置が、無段変速機構と、車輌の運行状況に基づいて記無段変速機構に設定すべき最適変速比を算出する電子制御手段と、無段変速機構に設定すべき変速比を手動にて指令する手動変速指令手段と、電子制御手段により算出された最適変速比を勘案しつつ手動変速指令手段からの手動変速指令に基づいて無段変速機構の変速比を設定する変速比設定手段とを有し、変速比設定手段は、手動変速指令手段による変速比変更の指令が無段変速機構の変速比を最適変速比より遠ざけるものであるときには、該変速比を該最適変速比に近づけるものであるときに比して、変速比変更の進行度合を低くするようになっていれば、手動変速による変速は運転者の変速意図に従うものであっても、車輌の運転状況に基づく判断からは最適変速比より遠ざかる変速の場合にはその進行を遅らせ、その間にできるだけ運転者の翻意や車輌運転状況の変化を待つ、という態様にて手動変速に電子制御手段による客観的制御判断を反映させ、車輌の総合的運転性能を向上させることができる。
【００１３】
この場合、手動変速指令手段による変速比変更の指令が無段変速機構の変速比を最適変速比より遠ざける変速比増大指令であるとき注意報を発する手段が設けられていれば、運転者は無段変速機構の変速比を最適変速比よりますます大きい変速比に変速しようとしていることについて注意を促されるので、手動変速による変速比が過大とされ、燃費の悪い運転に陥ることを免れる。
【００１４】
更に、電子制御手段が車輌の運行状況に基づいて無段変速機構についてのタイヤスリップ限界変速比を算出し、変速比設定手段は、手動変速指令手段による変速比変更の指令が無段変速機構の変速比をタイヤスリップ限界変速比に所定の偏差以内で近づける変速比増大指令であるとき、変速比増大の進行を停止するようになっていれば、手動による不適切な変速比増大制御によりタイヤスリップを起こす危険が回避される。また、このとき警報を発する手段が設けられていれば、運転者には直ちにそのことが知らされる。
【００１５】
変速比変更進行度合の低減が無段変速機構の変速比を無段に変化させる速度を小さくすることにより行われば、変速比変更の進行度合を滑らかに且つ連続的に低減させることができる。或はまた、変速比設定手段が無段変速機構の変速比を変更するとき該変速比をステップ状に変化させるようになっており、変速比変更進行度合の低減がステップ状変化のステップ幅を小さくすることにより行われるようになっていれば、上記の如き変速比変更進行度合制御をステップ状変化に於けるステップ幅制御として実行することができる。更にまた、変速比設定手段が無段変速機構の変速比を変更するとき該変速比を手動変速指令の指令値に対する偏差に基づいてフィードバック制御するようになっており、変速比変更進行度合の低減は前記フィードバック制御のフィードバック係数を小さくすることにより行われば、上記の如き変速比変更進行度合制御を手動変速指令に対する感度の制御として実行することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による車輌用変速装置の一つの実施の形態をその作動態様の形にて示すフローチャートである。かかるフローチャートによる制御は、車輌の始動に当ってイグニションスイッチ（図示せず）が閉じられると同時に開始され、車輌の運転中常時十数ないし数十ミリセカンドの周期にて繰り返されるようになっていてよい。
【００１７】
制御が開始されると、ステップ１に於いて、シフトレバー位置、アクセルペダルおよびブレーキペダルの踏み込み量、車速、車体加速度、道路の湾曲や勾配に関するカーナビ情報等の、変速段の制御計算に必要なデータの読み込みが行われ、それらのデータに基づいてその時の車輌の運転状況に対する最適変速比γoptmおよびタイヤスリップ限界変速比γtslimが算出される。
【００１８】
次いで制御はステップ２へ進み、変速モードが手動変速モードであるか否かが判断される。答がイエスとなれば制御はステップ３へ進む。答がノーであれば、この回の制御はこれにて終了する。
【００１９】
ステップ３に於いては、ダウンシフト操作中であるか否かが判断される。答がイエスであれば、制御はステップ４へ進む。
【００２０】
ステップ４に於いては、現在の変速比γがステップ１にて算出された最適変速比γoptmより小さいか否かが判断される。ここで答がイエスであれば、ダウンシフト操作による変速比の増大は変速比を最適変速比へ向かわせるものである。答がイエスあれば、制御はステップ５へ進む。
【００２１】
ステップ５に於いては、変速比をステップ状に変化させる（この場合、増大させる）として、そのステップ幅Ｎstepがある所定値Ｎstep１とされ、また変速比を変更する速度Ｎditがある所定値Ｎdit１とされる。Ｎstep１およびＮdit１は、後述のステップ７に於いて設定されるＮstep２およびＮdit２に比してこれらよりそれぞれ大きい値である。変速比変更のステップ幅および速度がそれぞれＮstep１およびＮdit１とされることにより、この瞬間から十数ないし数十ミリセカンドのフロー繰り返し周期が経過して次回のフローを通る制御が行われ、ＮstepおよびＮditが再度Ｎstep１およびＮdit１に設定されるかまたは他の値に変更されるまで、Ｎstep１およびＮdit１による変速比の変更（この場合ダウンシフト）が続けられる。尚、この実施の形態では、ステップ幅Ｎstepと変速比変更速度Ｎditの両方が制御されているが、これらのいずれか一方のみが制御される実施の形態も可能である。
【００２２】
ステップ４の答がノーであるときには、制御はステップ６へ進む。ステップ４の答がノーであるとは、現在の変速比γが最適変速比γoptmに等しいかまたはそれより既に大きい状態で、尚かつ増大方向へ変更されようとしており、即ち、変速比は最適変速比より遠ざかる方向へ変更されようとしていることを意味する。この場合、まずこのステップ６にて、現在の変速比γがステップ１にて計算されたタイヤスリップ限界変速比γtslimよりある所定の偏差αだけ小さい値より小さいか否か、即ち、タイヤスリップ限界変速比γtslimに偏差α以内まで近づいてはいないか否かが判断される。答がイエスであれば、まだそこまでは近づいていないので、制御はステップ７へ進み、変速比ステップ状変更（この場合、増大）のステップ幅Ｎstepをステップ５に於けるＮstep１よりは小さい所定のＮstep２とし、また変速比変更速度Ｎditをステップ５に於けるＮdit１よりは小さい所定のＮdit２とすることが行われ、同時に手動による変速が変速比を最適値変速比より遠ざかる方向に向かっていることを運転者に対し注意する適当な表示灯等による注意報が発信される。Ｎstep１とＮstep２の大きさの対比およびＮdit１とＮdit２の大きさの対比は、各実機に於いて最適の対比となるように定められればよい。
【００２３】
一方、ステップ６の答がノーであるときには、現在の変速比γはタイヤスリップ限界変速比γtslimにα以内で近づいているので、このときには制御はステップ８へ進み、ＮstepおよびＮditのいずれをも０とし、即ち、変速比の変更を中止し、そのことを運転者に知らせる適当な警報が発せられる。
【００２４】
ステップ３の答がノーであるときには、制御はステップ９へ進み、アップシフト操作中であるか否かが判断される。答がノーであれば、手動変速モードにあってもダウンシフトもアップシフトも行われていない状態であり、このときは勿論本発明による制御はこれ以上なにも行われない。答がイエスであれば、制御はステップ１０へ進み、現在の変速比γがステップ１にて算出された最適変速比γoptmより大きいか否かが判断される。答がイエスであるということは、アップシフト操作による変速比の変更が最適変速比へ向かうものであることを意味する。このときには、制御はステップ１１へ進む。
【００２５】
ステップ１１に於いては、ステップ状変速比変更のステップ幅Ｎstepおよび変速比変更速度Ｎditがそれぞれ所定値Ｎstep３およびＮdit３とされる。これ対し、ステップ１０の答がノーであることは、アップシフト操作が変速比を最適変速比より遠ざける方向になされていることを意味するので、このときには制御はステップ１２へ進み、ＮstepおよびＮditがそれぞれＮstep３およびＮdit３より小さい所定のＮstep４およびＮdit４とされる。Ｎstep３とＮstep４の大きさの対比およびＮdit３とＮdit４の大きさの対比もまた、各実機に於いて最適の対比となるように定められればよい。尚、制御がステップ１２に至ったことは、アップシフト操作が変速比を最適変速比より遠ざける方向になされていることを意味するが、変速比を最適変速比より下げることは、特に運転者に警告すべきほどのことではないので、この実施の形態では注意報また警報を発するようにはなっていない。
【００２６】
図２は、図１について上に説明した本発明による車輌用変速装置の変速比制御作動が手動変速指令に対するフィードバック制御として行われる場合の実施の形態を示す同様のフローチャートである。図２のフローチャートに於ける制御の流れは図１のフローチャートに於けるそれと同じであるので、図１の各ステップに対応する図２の各ステップには、その対応を明瞭にするため図１に於ける各ステップ番号を１００番台に変更したステップ番号を付し、重複する説明は明細書の記載の冗長化を避けるため省略する。
【００２７】
この実施の形態の於いては、ダウンシフト手動変速が最適変速比へ向かいつつあるとき変速の進行度を定めるステップ１０５では、手動変速指令に対する実変速のフィードバック制御に於ける比例係数Ｋｐ、積分係数Ｋｉ、微分係数Ｋｄがそれぞれに対する所定値Ｋｐ１、Ｋｉ１、Ｋｄ１に設定されるようになっているのに対し、ダウンシフト手動変速が最適変速比より遠ざかりつつあるとき変速の進行度を定めるステップ１０７では、フィードバック制御の比例係数Ｋｐ、積分係数Ｋｉ、微分係数ＫｄがそれぞれＫｐ１、Ｋｉ１、Ｋｄ１より小さいＫｐ２、Ｋｉ２、Ｋｄ２に設定されるようになっている。また、変速比γがタイヤスリップ限界変速比γtslimにα以内で近づいたステップ１０８に於いては、Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄがそれぞれ０とされるようになっている。
【００２８】
また、同様に、アップシフト手動変速が最適変速比へ向かいつつあるとき変速の進行度を定めるステップ１１１では、手動変速指令に対する実変速のフィードバック制御に於ける比例係数Ｋｐ、積分係数Ｋｉ、微分係数Ｋｄはそれぞれに対する所定値Ｋｐ３、Ｋｉ３、Ｋｄ３に設定され、これに対しアップシフト手動変速が最適変速比より遠ざかりつつあるとき変速の進行度を定めるステップ１１２では、Ｋｐ、Ｋｉ、ＫｄがそれぞれＫｐ３、Ｋｉ３、Ｋｄ３より小さいＫｐ４、Ｋｉ４、Ｋｄ４に設定されるようになっている。Ｋｐ１、Ｋｉ１、Ｋｄ１の大きさに対するＫｐ２、Ｋｉ２、Ｋｄ２の大きさの対比、およびＫｐ３、Ｋｉ３、Ｋｄ３の大きさに対するＫｐ４、Ｋｉ４、Ｋｄ４の大きさの対比は、各実機に於いて最適の対比となるように定められればよい。
【００２９】
以上に於いては本発明いくつかの実施の形態について詳細に説明したが、かかる実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車輌用変速装置の一つの実施の形態をその作動態様の形にて示すフローチャート。
【図２】図１に示したフローチャートの一部を変更した本発明の他の一つの実施の形態を示すフローチャート。
【図３】本発明による改良の対象となる車輌用変速装置を含む車輌駆動系の公知の基本構成を示す概略図。
【符号の説明】
１０…エンジン、１２…直結クラッチ、１４…トルクコンバータ、１６…歯車変速機構、１８…無段変速機構（ＣＶＴ）、２０…プロペラ軸、２２…差動歯車、２４…車軸、２６…駆動輪、２８…電子制御装置（ＥＣＵ）、３０…車速センサ、３２…変速操作装置

Claims

無段変速機構と、車輌の運行状況に基づいて前記無段変速機構に設定すべき最適変速比を算出する電子制御手段と、前記無段変速機構に設定すべき変速比を手動にて指令する手動変速指令手段と、前記電子制御手段により算出された前記最適変速比を勘案しつつ前記手動変速指令手段からの手動変速指令に基づいて前記無段変速機構の変速比を設定する変速比設定手段とを有し、前記変速比設定手段は、前記手動変速指令手段による変速比変更の指令が前記無段変速機構の変速比を前記最適変速比より遠ざけるものであるときには、該変速比を該最適変速比に近づけるものであるときに比して、変速比変更の進行度合を低くすることを特徴とする車輌用変速装置。
前記手動変速指令手段による変速比変更の指令が前記無段変速機構の変速比を前記最適変速比より遠ざける変速比増大指令であるとき注意報を発する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の車輌用変速装置。
前記電子制御手段は更に車輌の運行状況に基づいて前記無段変速機構についてのタイヤスリップ限界変速比を算出し、前記変速比設定手段は、前記手動変速指令手段による変速比変更の指令が前記無段変速機構の変速比を前記タイヤスリップ限界変速比に所定の偏差以内で近づける変速比増大指令であるとき、変速比増大の進行を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の車輌用変速装置。
前記変速比増大進行停止時に警報を発する手段を有することを特徴とする請求項３に記載の車輌用変速装置。
前記変速比変更進行度合の低減は前記無段変速機構の変速比が無段に変化する速度を小さくすることであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車輌用変速装置。
前記変速比設定手段は前記無段変速機構の変速比を変更するとき該変速比をステップ状に変化させるようになっており、前記変速比変更進行度合の低減は前記ステップ状変化のステップ幅を小さくすることであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車輌用変速装置。
前記変速比設定手段は前記無段変速機構の変速比を変更するとき該変速比を前記手動変速指令の指令値に対する偏差に基づいてフィードバック制御するようになっており、前記変速比変更進行度合の低減は前記フィードバック制御のフィードバック係数を小さくすることであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車輌用変速装置。