JP4357455B2 - 無段変速機の変速制御装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両に備えられた無段変速機の変速制御装置及び方法に関するものである。

車両用の無段変速機の一例であるベルト式無段変速機は、エンジン回転を入力されるプライマリプーリと、駆動輪に結合されたセカンダリプーリと、これらプーリ間に掛け渡したＶベルトとを主たる構成要素とし、プライマリプーリからＶベルトを経てセカンダリプーリへ動力を伝達している間に、プライマリプーリおよびセカンダリプーリのＶ溝幅を変更してこれら両プーリに対するＶベルトの巻き掛け円弧径を変化させることにより変速比を無段階に変更することができるようになっている。

図８は無段変速機の一般的な変速パターンを示すもので、スロットル開度ＴＶＯごとに目標とすべき、車速Ｖspに対するプライマリプーリの回転数Ｎpri（以下、目標回転数Ｎpritという）の関係を表す。ここで、スロットル開度ＴＶＯおよび車速Ｖspの組み合わせに対応したプライマリプーリ目標回転数Ｎpritの値は、無段変速機のハードウエア限界を考慮して定められた最もロー（以下、Ｌｏｗとも表記する）側の変速線（最Ｌｏｗ変速線）と最もハイ（以下、Ｈｉｇｈとも表記する）側の変速線（最Ｈｉｇｈ変速線）とをそれぞれ表す折れ線で囲まれた領域内の値を取り、プライマリプーリの実回転数Ｎprirがこの目標回転数Ｎpritになるよう無段変速機は変速制御される。その結果、目標回転数Ｎpritとセカンダリプーリの回転数Ｎsecとの比で表される、変速比（プーリ比ともいう）ｉｐの目標値（目標変速比）ｉｐｔは、ｉｐｔ＝Ｎprit／Ｎsecにより規定され、無段変速機はこの目標変速比ｉｐｔの値を取るよう変速制御される。

ところで、車両が路面摩擦係数μの低い積雪時の登坂路を発進する場合等において、図９に示すように、スロットル開度ＴＶＯを開く発進操作時点ｔ₁の直後に、駆動輪速Ｖｗが急上昇したにもかかわらず車体速Ｖｂがほとんど上昇しない現象（駆動輪のホイールスピン）を生ずる場合がある。この場合、一般的な変速制御では、図９に示すように、駆動輪速Ｖｗの急上昇に呼応して目標変速比ｉｐｔが急速にハイ側に設定され、実際の変速比ｉｐがこれに応じてアップシフトされることになる。しかしこの一方で、運転者は、ホイールスピンを感知した後（図９の時点ｔ₂）にアクセルペダルから足を放す足放しを行なうことになる。これによりスロットル開度ＴＶＯが全閉にされることから駆動輪速Ｖｗも急速に低下して車体速Ｖｂと共に０となり、時点ｔ₃において車両は停止する。

この場合、駆動輪速Ｖｗの急低下に応じて目標変速比ｉｐｔが急速にロー側に設定され、変速比ｉｐがこれに応じてダウンシフトされるが、車体速Ｖｂがそれ程上がっていないので車両停止までの時間は短く、変速機の変速比ｉｐがロー側に充分戻る前に車両が停止してしまうことになり、変速比ｉｐが停車時点ｔ₃でハイ側に固定されてしまう。
このようにハイ側に変速比ｉｐが固定された状態では、停車後の時点ｔ₄にアクセルペダルを踏み込んで（スロットル開度ＴＶＯを開いて）再発進操作を行なっても、ハイ側変速比になっているため駆動力不足で再発進が困難になる可能性がある。

なお、低μ路面でのホイールスピン対策としては、スノーモードを手動スイッチにより、若しくは自動的に選択可能とし、当該モードでは例えば図７のハッチングを付して示すロー側の領域での目標入力回転数Ｎpritを取るような変速動作、すなわち当該ロー側領域に属するロー側目標変速比ｉｐｔとなるような変速動作を、たとえ発進時といえども禁止して駆動力の低下によりホイールスピンが発生し難くする対策がある。しかしながら、このスノーモードによっても、一旦駆動輪がホイールスピンを生じた後では上述の課題については何ら解決されない。

そこで、特許文献１には、車両の発進操作後にホイールスピンが検出されたら、この時点で変速比が設定変速比よりもハイ側へ変化しないように規制する（この制御を変速比のハイ側変化規制制御という）ことにより、その後の発進時に、駆動力不足を招かないようにして発進性を確保できるようにした技術が提案されている。なお、この技術では、車両の駆動輪加速度が設定加速度（実現不能な大加速度域の下限値）以上になったらホイールスピンが発生したと判定する。また、上記の設定変速比は、路面の摩擦係数や勾配の状態で発進可能な駆動力が得られる限界変速比としている。さらに、この設定変速比は、時間経過に応じて最高変速比に向けて変化させていって変速比の規制を徐々に解除している。
特開平１１−９４０７１号公報

ところで、特許文献１の技術は、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）を搭載した車両を対象に創案されているが、この技術を、ＡＢＳを搭載していない車両に適用しようとすると、高速走行時にも、上記の変速比をロー側に保持する制御（以下、ハイ側変速禁止制御とも呼ぶ）が働いてしまう虞が考えられる。
つまり、ＡＢＳ非搭載車ではドライバの操作と路面状態によっては車輪がロックすることがあるので、ＡＢＳ非搭載車において、低μ路を比較的高速で走行中に（このときには、変速比は最Ｈｉｇｈ変速線付近にある）、例えば図１０に示すように、急ブレーキ操作をする（時点ｔ₀₁）と、その直後に車体速は殆ど変化しない高速走行状態でありながら駆動輪の車輪速が０になってしまう（時点ｔ₀₂）ことがある。この場合、駆動輪速Ｖｗの急低下に応じて目標変速比ｉｐｔが急速にロー側に設定され、変速比ｉｐがこれに応じてダウンシフトされることになる。しかしこの後、ドライバが車輪のロックを解除しようとブレーキを緩めるいわゆるリカバー操作を行なう（時点ｔ₀₃）と、車輪速が車体速に追いつこうとして急激に回転を増加させるため、ホイールスピンの発生を判定する状況（車両の駆動輪加速度が設定加速度以上）になり、意図しない状況下であるにもかかわらず、ハイ側変速禁止制御がはたらいてしまう。この結果、本来は、最Ｈｉｇｈ変速線付近にあるべき変速比が、設定変速比で制限されてしまい、入力側の回転が吹け上がり、エンジンや無段変速機に大きな負担がかかり、操縦フィーリングも悪化するため、好ましくない。

なお、ＡＢＳ搭載車では車輪がロックすることは基本的にない上、特許文献１では、ＡＢＳが作動している際には上記の変速比をロー側に保持する制御を非作動にしているので、上述のような不具合が発生する虞はない。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、車両の発進操作後にホイールスピンが生じてもその後の発進性能を確保する変速比のハイ側への変位規制制御をＡＢＳ非搭載車に適用しながら、意図しない状況下で変速比のハイ側への変化を規制する制御が作動しないようにした、無段変速機の変速制御装置及び方法を提供することを目的とする。

上記目標を達成するため、本発明の無段変速機の変速制御装置（請求項１）は、ＡＢＳを搭載しない車両に装備された無段変速機の変速制御装置であって、前記車両の走行時に駆動輪加速度を取得する駆動輪加速度取得手段と、前記無段変速機の変速比を検出する変速比検出手段と、前記駆動輪加速度取得手段により取得された駆動輪加速度が予め設定された設定加速度以上になったと判定されると、前記無段変速機の変速比が予め設定された第１変速比未満となるハイ側変速比へ移行する変速動作を禁止する禁止手段とを備え、前記禁止手段は、前記駆動輪加速度が前記設定加速度以上になったと判定された場合であっても、該判定時に前記変速比検出手段により検出された変速比が予め設定された、前記第１変速比よりもハイ側の変速比である第２変速比よりもハイ側であると、前記変速動作の禁止を実施しないように構成されている
ことを特徴としている。

前記第２変速比は、１．０であることが好ましい（請求項２）。
また、前記無段変速機は、プライマリプーリ及びセカンダリプーリと、前記両プーリに巻回されたベルトと、前記両プーリの幅を変更するステップモータと、を備えたベルト式無段変速機であって、前記変速比検出手段は、前記の駆動輪加速度が予め設定された設定加速度以上になった時点の前記ステップモータのステップ位置に基づいて前記変速比の検出を行なうことが好ましい（請求項３）。

また、前記設定加速度は、前記車両が実現可能な最大加速度よりも若干大きな値であることが好ましい（請求項４）。
さらに、前記第１変速比は、前記車両が発進可能な駆動力が得られる限界変速比であることが好ましい（請求項５）。
本発明の無段変速機の変速制御方法（請求項６）は、ＡＢＳを搭載しない車両に装備された無段変速機の変速制御方法であって、前記車両の走行時に、駆動輪加速度を取得するとともに、前記無段変速機の変速比を検出する第１ステップと、前記第１ステップで取得した駆動輪加速度が予め設定された設定加速度以上になったと判定されると、前記無段変速機の変速比が予め設定された第１変速比未満となるハイ側変速比へ移行する変速動作を禁止する第２ステップとをそなえ、前記第２ステップでは、前記駆動輪加速度が前記設定加速度以上になったと判定された場合であっても、該判定時に前記第１ステップで検出された変速比が予め設定された、前記第１変速比よりもハイ側の変速比である第２変速比よりもハイ側であると、前記変速動作の禁止を実施しないことを特徴としている。

前記第２変速比は、１．０よりもハイ側であることが好ましい（請求項７）。
また、前記無段変速機は、プライマリプーリ及びセカンダリプーリと、前記両プーリに巻回されたベルトと、前記両プーリの幅を変更するステップモータと、を備えたベルト式無段変速機であって、前記変速比を、前記の駆動輪加速度が予め設定された設定加速度以上になった時点の前記ステップモータのステップ位置に基づいて検出することが好ましい（請求項８）。

また、前記設定加速度は、前記車両が実現可能な最大加速度よりも若干大きな値であることが好ましい（請求項９）。
さらに、前記第１変速比は、前記車両が発進可能な駆動力が得られる限界変速比であることが好ましい（請求項１０）。

本発明の無段変速機の変速制御装置（請求項１）又は無段変速機の変速制御方法（請求項７）によれば、車両の走行中に、駆動輪加速度が予め設定された設定加速度以上になったことが判定されると、無段変速機の変速比が予め設定された第１変速比未満となるハイ側変速比へ移行する変速動作を禁止するが、駆動輪加速度が設定加速度以上になったと判定された場合であっても、該判定時に前記第１ステップで検出された変速比が予め設定された、前記第１変速比よりもハイ側の変速比である第２変速比よりもハイ側であると、前記変速動作の禁止を実施しない。

したがって、例えば路面μの低い登坂路を発進した場合の発進直後の低車速時にホイールスピンが発生した場合には、駆動輪加速度が設定加速度以上になり、しかも、発進直後の低車速時には変速比はロー側にあるため、変速比が第２変速比よりもハイ側の条件には該当しないので、無段変速機の変速比が第１変速比未満となるハイ側変速比へ移行する変速動作が禁止される。これにより、前記ホイールスピンの発生後に、車両を停止させた場合に、変速比はロー側に保持され、発進時に必要な駆動力を確保可能になる。

一方、駆動輪加速度が予め設定された設定加速度以上になっても、その時に検出された変速比が予め設定された第２変速比よりもハイ側である場合には、前記の変速動作禁止の処理を行なわないので、変速比をハイ側に調整可能となる。
ＡＢＳ非搭載車において、低μ路を比較的高速で走行中（変速比は最Ｈｉｇｈ変速線付近にある）に急ブレーキ操作をしたことにより、車体速は殆ど変化しないのに車輪速が０になってしまうことがあり、この後、ドライバが車輪ロックを解除しようとブレーキを緩めると、その結果ホイールスピン状況を招く。この時に、ハイ側の変速比で走行していたことを考慮せずに変速比のハイ側への変速動作の禁止（即ち、変速比をロー側に保持するハイ側変速禁止制御）を実施してしまうと、本来は、ハイ側にあるべき変速比が、ロー側に保持されてしまい、入力側の回転が吹け上がり、エンジンや無段変速機に大きな負担がかかり、操縦フィーリングも悪化してしまうが、上述のようにこの時に変速比を考慮して、変速動作禁止（変速比のハイ側への変化規制）の処理を行なわないので、かかる不具合を回避することができる。
また、第２変速比は比較的ハイ側に、第１変速比は比較的ロー側に、それぞれ設定されることになり、前記の急ブレーキ操作を行なった際の変速比が比較的ハイ側であることを確実に判定でき、一方、前記の変速動作を禁止する制御によって、変速比を確実にロー側に保持することができる。

本発明の無段変速機の変速制御装置（請求項２）又は無段変速機の変速制御方法（請求項８）によれば、第２変速比は比較的ハイ側に設定されることになり、前記の急ブレーキ操作を行なった際の変速比が比較的ハイ側であることを確実に判定することができる。

本発明の無段変速機の変速制御装置（請求項３）又は無段変速機の変速制御方法（請求項８）によれば、駆動輪加速度が予め設定された設定加速度以上になった時点のステップモータのステップ位置に基づいて変速比の検出を行なうので、車輪ロック状態であっても変速比を精度よく推定することができる。つまり、無段変速機の実変速比は、目標変速比に追従するように変化し、ステップモータも目標変速比に追従するように変化する。この実変速比は、プライマリプーリ回転数Ｎｐｐとセカンダリプーリ回転数Ｎｓｐとの比（Ｎｐｐ／Ｎｓｐ）として算出することができるが、車輪ロック状態では、駆動輪速が０、即ち、セカンダリプーリ回転数Ｎｓｐが０になってしまうので、比（Ｎｐｐ／Ｎｓｐ）の算出値はリミット処理により即座に最Ｌｏｗとされる。このときには、目標変速比も即座に最Ｌｏｗに設定されることになる。しかし、このようにセカンダリプーリ回転数Ｎｓｐが０になった場合であっても、無段変速機の実変速比自体は応答遅れがあるため即座に最Ｌｏｗにはならない。ステップモータのステップ位置は、このような実変速比の応答遅れと同様か或いはそれ以上の応答遅れをもって変位していくため、上述のように車輪ロックの後に車輪の回転速度が急増することでホイールスピン状況が判定された時点でも、ステップモータのステップ位置から車輪ロック直前の変速比を精度よく検出できるのである。

本発明の無段変速機の変速制御装置（請求項４）又は無段変速機の変速制御方法（請求項９）によれば、駆動輪加速度から判断するホイールスピンの予測を一層正確に行なうことができ、変速比のハイ側への変化の規制を必要な時にのみ実施することができ、不要時に係る規制を行なった場合の弊害、例えば燃費の悪化や、高エンジン回転数域の使用による騒音に関した弊害を回避することができる。

本発明の無段変速機の変速制御装置（請求項５）又は無段変速機の変速制御方法（請求項１０）によれば、走行している路面の摩擦係数および路面勾配の状況に応じて、変速比のハイ側への変化の規制を必要最小限としながら再発進を確実に行なえるようにすることができ、この変速制限が必要以上に行なわれる弊害、例えば燃費の悪化や、高エンジン回転数域の使用による騒音に関する弊害を回避することができる。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施形態にかかる無段変速機の変速制御装置を備えた車両のパワートレーンを、その電子制御系と共に示す概略構成図であり、図１に示すように、このパワートレーンはエンジン１と無段変速機２とをそなえて構成される。エンジン１は、運転者によるアクセルペダル操作に基づいてスロットルバルブ３の開度調整による吸入空気量や噴射燃料を調整されて運転される周知のものである。また、この無段変速機を装備した車両には、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）は搭載されていない。

無段変速機２は周知のＶベルト式無段変速機であり、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、このプライマリプーリ７と同一軸方向位置に整列配置されたセカンダリプーリ８と、これら両プーリ７，８間に掛け渡したＶベルト９とを備える。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、これらにより図示しない駆動輪を回転するもようになっている。

無段変速機２の変速（変速比の切り替え）のために、プライマリプーリ７及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（シーブ）のうち、一方の可動フランジ７ａ，８ａを他方の固定フランジ７ｂ，８ｂに対して相対的に接近させてＶ溝幅を狭めたり、或いは離隔させてＶ溝幅を広げたりするように制御される。
図２は、この可動フランジ７ａ，８ａの位置を調整する機構を示す概略構成図であり、図２に示すように、プライマリプーリ７の可動フランジ７ａを駆動するシリンダ室１６が、変速リンク１５を介してステップモータ１４ａに駆動される変速制御弁１２のプライマリポート１２Ｐと連通している。変速リンク１５は、基端をステップモータ１４ａに連結する一方、他端はプライマリプーリ７の可動フランジ７ａと軸方向で係合し、この両端の途中を変速制御弁１２のスプール１２ａに連結している。

そして、ステップモータ１４ａは、コントローラ（ＣＶＴコントロールユニット）１３（図１参照）からの目標変速比に応じて変速リンク１５を駆動する一方、変速リンク１５の他端は可動フランジ７ａの位置、すなわち、実変速比に応じて変位するため、スプール１３ａは実変速比ｉｐと目標変速比ｉｐｔとの差に応じて駆動され、変速リンク１５を主体にフィードバック制御が行なわれるように構成される。

なお、変速制御弁１２には、プライマリポート１２Ｐに加えて、作動油ポンプ１７を含むライン圧供給回路と連通したライン圧ポート１２Ｌと作動油タンク１８に連通したタンクポート１２Ｔとが所定の位置に形成されて、スプール１２ａに形成されたランド１２ｂの位置に応じてプライマリポート１２Ｐへの作動油の給排が制御されるようになっている。そして、ステップモータ１４ａ及び変速リンク１５と、変速制御弁１２等の作動油供給系とから、可動フランジ７ａ，８ａを駆動するアクチュエータ１４が構成される。

このような、変速リンク１５によるプライマリプーリ７の変速制御は、図３に示すように、ステップモータ１４ａの駆動量の増大に応じて変速比が最Ｌｏｗから最Ｈｉｇｈまで連続的に変化するもので、ステップモータ１４ａの最大駆動量Ｘmaxで変速比は最Ｈｉｇｈとなる一方、最小駆動量Ｘｍｉｎから原点（駆動量＝０）の間で変速比は最Ｌｏｗとなるように設定されている。

また、変速制御弁１２は、プライマリポート１２Ｐがランド１２ｂで封止される中立位置を境に、プライマリポート１２Ｐがライン圧ポート１２Ｌと連通する第１領域と、プライマリポート１２Ｐがタンクポート１２Ｔと連通する第２領域との間で駆動され、ステップモータ１４ａの駆動量が最小駆動量Ｘｍｉｎを超えると第１領域でプライマリポート１２Ｐがライン圧ポート１２Ｌと連通して、変速比が変更され、目標変速比であるステップモータ１４ａの駆動量と、実変速比であるプライマリプーリ７の可動円錐板７ａの変位とが一致した位置で、変速制御弁１２は中立位置となる。

そして、車両の停車時には、変速比を最Ｌｏ位置へ確実に設定するため、ステップモータ１４ａの駆動量が最小駆動量Ｘmin未満の、プライマリポート１２Ｐとタンクポート１２Ｔが連通する区間ＶＴとなるように初期化を行なって、発進時には必ず最Ｌｏｗ変速比から車両の駆動を行なうようにするものであり、停車時のステップモータ１４ａの駆動量は、図３に示す０からＸminの間の初期位置ＸＬｏに設定される。

また、車両の停車時には、変速比を最Ｌｏｗ位置へ確実に設定するため、ステップモータ１４ａの駆動量が最小駆動量Ｘmin未満の、プライマリポート１２Ｐとタンクポート１２Ｔが連通する第２領域となるように初期化を行なって、発進時には最Ｌｏｗ変速比から車両の駆動を行なうようにする。したがって、停車時のステップモータ１４ａの駆動量は、０からＸminの間の初期位置に設定される。

このように、ステップモータ１４ａを通じて変速制御弁１２を調整することで、両可動フランジ７ａ，８ａを、目標変速比ｉｐｔに応動するプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉ及びセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃに応じた位置に変位させることで、無段変速機２の実変速比ｉｐが目標変速比ｉｐｔに一致するよう無段変速させるようになっている。
ところで、目標変速比ｉｐｔは、コントローラ１３により演算して求められる。このため、コントローラ１３には、エンジン１のスロットル開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ２０からの信号と、変速機出力回転数であるセカンダリプーリ８の回転数Ｎsecを検出するセカンダリプーリ回転センサ２１からの信号と、車速Ｖspを検出する車速センサ２２からの信号と、無段変速機２の現在選択中のレンジを検出するインヒビタスイッチ２３からの信号と、駆動輪の周速である駆動輪速Ｖｗを検出する駆動輪速センサ２４からの信号とがそれぞれ入力されるようになっている。

コントローラ１３は、これらの入力情報に基づいて無段変速機２の変速制御を実行する。コントローラ１３は、通常時には、図４に示す最Ｌａｗ変速線と最Ｈｉｇｈ変速線との範囲内に、アクセル開度に応じて設定された目標変速比設定マップ（図示略）に基づいて目標変速比ｉｐを設定して、無段変速機２の変速制御を行なうが、特定の条件下では、最Ｌａｗ変速線と最Ｈｉｇｈ変速との範囲内のうち、設定変速比（第１変速比）ｉｐ１よりもハイ側への変速比の制御を禁止する（以下、この制御をハイ側変速禁止制御とも呼ぶ）ようになっている。

本制御では、ハイ側変速禁止制御をする手法自体は、前述の特許文献１のものと同様であるが、この制御を実施する条件が異なっている。
つまり、コントローラ１３には、駆動輪速センサ２４の検出情報から車両の走行時における駆動輪加速度αを算出する機能（駆動輪加速度取得手段）１３Ａと、車両の車輪がロックした際に無段変速機２の変速比ｉｐを検出する機能（変速比検出手段）１３Ｂと、駆動輪加速度取得手段１３Ａにより取得された駆動輪加速度α及び変速比検出手段１３Ｂにより検出された変速比ｉｐｅに基づいて、無段変速機２の変速比が予め設定された第１変速比未満となるハイ側変速比へ移行する変速動作を禁止する制御（ハイ側変速禁止制御）を実施する機能（禁止手段）１３Ｃとが備えられている。

禁止手段１３Ｃでは、駆動輪加速度取得手段１３Ａにより取得された駆動輪加速度αが予め設定された設定加速度αspin以上になる判定されると、基本的にはハイ側変速禁止制御を行なうが、その判定時に、変速比検出手段１３Ｂにより検出された変速比ｉｐｅが予め設定された第２変速比ｉｐ２よりもハイ側である場合には、このハイ側変速禁止制御を実施しないように構成されている。

換言すれば、禁止手段１３Ｃによるハイ側変速禁止制御を行なう条件は、駆動輪加速度取得手段１３Ａにより取得された駆動輪加速度αが予め設定された設定加速度αspin以上になると共に、その時に変速比検出手段１３Ｂにより検出された変速比ｉｐｅが予め設定された第２変速比ｉｐ２よりもロー側であることとされている。
駆動輪加速度取得手段１３Ａでは、駆動輪速センサ２４により検出された駆動輪速Ｖｗを時間微分して駆動輪加速度αを算出する。また、設定加速度αspinは、駆動輪タイヤが路面をグリップしている場合において車両が実現可能な最大加速度よりも若干大きな値、換言すれば、車両が実現不能な大加速度域の下限値に定め、駆動輪がホイールスピンするか否かを判定するためのスピン判定加速度値とする。従って、駆動輪加速度αが設定加速度αspin以上であるということは、スピンの可能性があることを意味する。

変速比検出手段１３Ｂでは、ステップモータ１４ａのステップ位置Ｐｓｍに基づいて変速比ｉｐｅを検出する。この変速比ｉｐｅを検出するのは、駆動輪加速度αが設定加速度αspin以上と判定された場合、即ち、駆動輪がホイールスピンしている可能性がある場合である。そして、変速比ｉｐｅを検出する目的は、この時に推定されるホイールスピンが、発進時（即ち、低速走行時）の規制対象のものか、低μ路を高速走行している時にブレーキ操作により車輪ロックが発生しその後のブレーキ開放で車輪速が急増するホイールスピン状態になった規制対象外のものかを、区別するためである。

低μ路高速走行時における車輪ロック後のブレーキ開放でホイールスピン状態になった場合には、ブレーキ操作量，演算で得られる変速比（算出変速比ｉｐｃ），実変速比ｉｐ，ステップモータ位置Ｐｓｍ，駆動輪速度Ｖｗ，車体速Ｖｂ及びセカンダリプーリ回転数Ｎｓｐは、図５に示すように変化する。つまり、ブレーキ操作（時点ｔ₀₁）により車輪がロックする（時点ｔ₀₂）と、車輪ロック時点でセカンダリプーリ回転数Ｎｓｐが０になってしまうので、プライマリプーリ回転数Ｎｐｐとセカンダリプーリ回転数Ｎｓｐとの比として得られる変速比（算出実変速比ｉｐｃ＝Ｎｐｐ／Ｎｓｐ）は、リミット処理により即座に最Ｌｏｗとされる。このとき、目標変速比ｉｐｔも即座に最Ｌｏｗとされてしまう。そして、その後のブレーキ開放のリカバー操作（時点ｔ₀₃）により、駆動輪速Ｖｗが０から急速に速度を回復し、この過程で駆動輪加速度αが予め設定された設定加速度αspin以上になり、同時に、セカンダリプーリ回転数Ｎｓｐも急増する。しかし、実際の変速比ｉｐ自体は応答遅れがあるため即座に最Ｌｏｗにはならずに、車輪ロック後のブレーキ開放によりでホイールスピン状態になったと判定される時点であっても、Ｌｏｗ側より寧ろＨｉｇｈ側にある。

このような状況下で、算出実変速比ｉｐｃ＝Ｎｐｐ／Ｎｓｐでは、車輪ロック後のブレーキ開放によりでホイールスピン状態になったか否か、つまり、規制対象外のホイールスピン状態であるか否かを判別できないが、ステップモータ１４ａは実変速比の応答遅れと同様か或いはそれ以上の応答遅れがあるため、ステップ位置Ｐｓｍは、図５に破線で示すような実変速比と同様に、車輪ロック直後からその後のブレーキ開放後に至る間、車輪ロック前の高速走行時（特に、略定速の高速走行）に応じたハイ側変速比対応の状態を略維持して推移する。したがって、実変速比の閾値である第２変速比ｉｐ２及びこの第２変速比ｉｐ２に対応したステップモータ１４ａのステップ位置（モータ位置閾値）ｐｓｍ２を適切な値に設定すれば、ステップモータ１４ａ位置ｐｓｍから、低μ路高速走行時の車輪ロックに起因するホイールスピンであるかを推定することができるのである。

そこで、ここでは、第２変速比ｉｐ２を１．０に設定し、モータ位置閾値ｐｓｍ２をこの第２変速比ｉｐ２の１．０に対応した位置に設定し、ステップモータ１４ａのステップ位置ｐｓｍがモータ位置閾値ｐｓｍ２よりもハイ側の領域（図４に示す高速走行タイヤロック判定領域）にあれば、低μ路高速走行時の車輪ロック後のホイールスピン（規制対象外のホイールスピン）と判定するようになっている。また、図４に示すように、第２変速比ｉｐ２は第１変速比ｉｐ１よりもハイ側（変速比小の側）としている。

本発明の一実施形態にかかる無段変速機の変速制御装置は上述のように構成されているので、図６に示すように、無段変速機２の変速制御を実行する。
先ずステップＳ１０において、変速機の選択レンジが前進走行レンジ（ここでは、代表的な前進走行レンジであるＤレンジを示す）であるか否かを判断し、Ｄレンジ以外であれば、本発明が狙いとする無段変速機２の変速制御が不要であるから、ステップＳ９０に進んで当該Ｄレンジ以外用の通常の変速制御を行なって、図１に示すアクチュエータ１４に対する目標変速比ｉｐｔを決定する。

ＤレンジであればステップＳ２０において、駆動輪速Ｖｗから求めた駆動輪加速度αが設定加速度αspin以上であるか否かを判定する。
ステップＳ２０でα＜αspinと判定する時は、つまり駆動輪がホイールスピンを生ずる可能性のない場合は、本発明が狙いとする無段変速機２の変速制御が不要であるから、ステップＳ９０においてＤレンジ用の通常の変速制御を以下のように行なう。つまり、先ず車速Ｖspおよびスロットル開度ＴＶＯから、予め設定された図示しない変速マップに基づいて、現在の運転状態で最終的に目標とすべきプライマリプーリ回転数Ｎｐｒｉの目標値（目標回転数）Ｎpritを、最もロー側の変速線（最Ｌｏｗ変速線）と最もハイ側の変速線（最Ｈｉｇｈ変速線）とで囲まれた領域内より検索により求める。

次いで、上記の目標回転数Ｎpritを変速機出力回転数であるセカンダリプーリ回転数Ｎsecで除算することにより、目標回転数Ｎpritを実現するための変速比ｉｐの目標値（目標変速比）ｉｐｔを演算し、実変速比ｉｐがこの目標変速比ｉｐｔになるようにアクチュエータ１４を制御する。
一方、ステップＳ２０でα≧αspinと判定された時は、駆動輪がホイールスピンを生ずる可能性のある場合であり、このときには、ステップＳ３０に進んで、ステップモータ１４ａのステップ位置ｐｓｍがモータ位置閾値ｐｓｍ２よりもハイ領域にあるか否かを判定する。ここで、ステップ位置ｐｓｍがハイ領域にあれば、低μ路高速走行時の車輪ロック後のホイールスピンであり、規制対象外と判定して、ステップＳ９０に進んでＤレンジ用の通常の変速制御を上述のように行なう。

このように、ステップＳ３０では、ホイールスピン前の車輪ロックに至る直前の変速比がハイ側であったか否かを、ステップモータ１４ａの応答遅れを利用して判定するので、判定の困難な状況下でも確実に判定することができ、低μ路高速走行時の車輪ロック後のホイールスピンに対して、変速比のハイ側への変化を禁止する制御を作動させないようにすることができる。

一方、ステップ位置ｐｓｍがハイ領域になければ、規制対象のホイールスピンであり、本発明が狙いとする無段変速機２の変速制御を以下のように行なう。
即ち、先ずステップ４０で、当該ホイールスピン発生時の再発進不能を防止するために行なう変速（アップシフト）制限のための設定変速比として、例えば図４に示すような変速比ｉｐ１ｓを第１変速比ｉｐ１の初期値に設定する。次いでステップ５０において、目標変速比ｉｐｔが第１変速比ｉｐ１以上の範囲内で変化する変速（低車速側変速比）のみを許可し、目標変速比ｉｐｔが第１変速比ｉｐ１未満となるような高車速側変速比への変速を禁止する。

従って、ステップ４０で第１変速比ｉｐ１が図４に例示するように第１変速比の初期値ｉｐ１ｓに設定された直後の場合、図４における第１変速比ｉｐ１の線よりもハイ側（最Ｈｉｇｈ変速線側）の領域が、ホイールスピン発生時の再発進不能を防止するための変速禁止領域になり、このときには、第１変速比ｉｐ１の線よりもロー側の領域（ホイールスピン後変速可変領域）のみが変速可変領域となる。なお、第１変速比初期値ｉｐ１ｓは、走行している路面について想定される路面摩擦係数および路面勾配の基で発進可能な駆動力が得られる限界変速比とするのが良く、車両ごとに任意に定め得るものである。また、第１変速比ｉｐ１は可変であり、制御が続行している走行時には、次第にハイ側に低下される。

次のステップＳ６０において、再び選択レンジがＤレンジか否かをチェックし、Ｄレンジ以外なら勿論制御をステップＳ９０に進めて、対応レンジ用の通常の変速制御を行なわせる。依然としてＤレンジなら、ステップＳ７０において、駆動輪速Ｖｗが停車判定車速Ｖｌｏｗ以下になったか否かにより、停車に到ったか否かを判定する。
停車前なら、ステップｓ８０で前記の設定した第１変速比ｉｐ１が復帰判定変速比ｉｐｒ（ここでは、最Ｈｉｇｈ変速線に対応した最ハイ変速比）以下か否かを判定し、最Ｈｉｇｈ変速線に戻るまでは、ステップｓ１１０で駆動輪加速度αがスピン判定加速度αspin以上でない（駆動輪がスピンしない）と判定していることを条件に、ステップｓ１１０で第１変速比ｉｐ１をΔｉｐずつ、つまり所定の時間変化勾配で最Ｈｉｇｈ変速線に向け低下復帰させ、これをステップ５０で用いるアップシフト制限値とする。

従って、第１変速比ｉｐ１は、当初の図４に示す線から最Ｈｉｇｈ変速線へと所定の時間変化勾配で低下復帰することとなり、第１変速比ｉｐ１の変速線と最Ｈｉｇｈ変速線との間に挟まれた変速禁止領域を漸減させ、何時までもアップシフトの制限が行なわれるのを防止することができると共に、この低下復帰が所定の時間変化勾配でなされることから、この時に変速比が急変する違和感も解消することができる。

そして、ステップ８０で、第１変速比ｉｐ１が復帰判定変速比（最ハイ変速比）ｉｐｒに戻ったと判定したら、ステップｓ９０に進み、通常の変速制御に復帰する。
ただし、ステップＳ７０で停車中と判定する間はステップＳ１１０をスキップして制御をステップＳ５０に戻すことにより、第１変速比ｉｐ１の上記低下復帰を中止して、第１変速比ｉｐ１を停車に到った時点の値に保持する。

なお、ステップＳ８０で第１変速比ｉｐ１が未だ最Ｈｉｇｈ変速線に戻っていないと判定する間に、ステップＳ１００で駆動輪加速度αがスピン判定加速度αspin以上になった（新たなホイールスピンが発生する）と判定した場合には、制御をステップＳ４０に戻して第１変速比ｉｐ１を図４に示す初期値にリセットする。
したがって、本変速制御装置及び方法によれば、ホイールスピンの発生後に車両を停止させた場合には、変速比はロー側に保持され、発進時に必要な駆動力を確保可能になる。

ここで、図９に対応した図７のタイムチャートを参照して説明すると、時点ｔ₁で発進後、時点ｔspinで駆動輪加速度αがスピン判定加速度αspin以上となる（ステップＳ２０）と、第１変速比ｉｐ１は図４の初期値ｉｐ１ｓに設定され（ステップＳ４０）、第１変速比ｉｐ１はその後、駆動輪速Ｖｗが停車判定車速Ｗｌｏｗを超える（ステップＳ７０）発進判定時点ｔ_s1までの間、初期値ｉｐ１ｓに保持され、その後、駆動輪速Ｖｗが停車判定車速Ｗｌｏｗ以下となる（ステップＳ７０）停車判定時点ｔ_s2までの間、第１変速比ｉｐ１は所定の時間変化勾配Δｉｐで低下される（ステップＳ１００）。その後は、駆動輪速Ｖｗが再び停車判定車速Ｗｌｏｗを超える（ステップＳ７０）再発進判定時点ｔ_s3までの間、第１変速比ｉｐ１は停車判定時点ｔ_s2の値に保持され、再発進判定時点ｔ_s3以後、第１変速比ｉｐ１は所定の時間変化勾配Δｉｐで低下され（ステップＳ１１０）、最終的に最Ｈｉｇｈ変速線に復帰することになる。

発進操作時点ｔ₁の直後に、駆動輪速Ｖｗが急上昇したにもかかわらず車体速Ｖｂがほとんど上昇しない駆動輪のホイールスピンを生ずると、従来の変速制御では駆動輪速Ｖｂの急上昇に呼応して、図７に二点鎖線で示す曲線βのように変速比ｉｐは急速にハイ側にアップシフトさせ、この際運転者は、ホイールスピンを感知して時点ｔ₂に示すようにアクセルペダルから足を放す足放しを行なうが、これによりスロットル開度ＴＶＯが全閉にされることから駆動輪速Ｖｗも急速に低下して車体速Ｖｂと共に０となり、時点ｔ₃において車両は停止する。この際、車体速Ｖｂがそれ程上がっていないので、変速機の変速比ｉｐがロー側に充分戻る前に車両が停止することになり、変速比ｉｐがδで示すように停車時点ｔ₃ではハイ側変速比に固定されてしまい、停車後の時点ｔ₄でアクセルペダルを踏み込んで（スロットル開度ＴＶＯを開いて）再発進操作を行なっても、ハイ側変速比故に駆動力不足で再発進が困難になることがある。

これに対して、本実施形態においては、ステップＳ５０で目標変速比ｉｐｔが第１変速比ｉｐ１以上の範囲内で変化する変速（低車速側変速比）のみを許可し、標変速比ｉｐｔが第１変速比ｉｐ１未満となるような高車速側変速比への変速を禁止するので、変速比ｉｐは、図７に実線で示すように、第１変速比ｉｐ１未満の高車速側変速比になることがなく、アップシフトの制限がなされる。したがって、足放し後に車両が直ちに停止して変速比ｉｐがこの時の変速比γに固定されたとしても、この固定された変速比は従来の変速制御におけるδよりもロー側の発進可能な変速比であり、停車後の再発進操作がなされた時にこのロー側変速比γからの再発進となり、発進駆動力を確保しながら再発進することができ、駆動力不足による再発進不能が防止され、図７に示すように、再発進操作時点ｔ₄以後における車体速Ｖｂは円滑に上昇することになる。

また、本実施形態においては、スピン判定加速度αspinを車両ごとの実現不能な大加速度域の下限値としているので、駆動輪加速度α≧αspinから判断するホイールスピンの予測（ステップＳ２０）を正確に行なえ、上記アップシフトの制限を、本当に再発進防止作用が必要な時にのみ行なうことができる。このため、例えば燃費の悪化や、高エンジン回転数域の使用による騒音の発生といった不具合を回避することができる。

さらに、本実施形態においては、アップシフトの制限変速比である第１変速比ｉｐ１の初期値ｉｐ１ｓを車両が走行している路面に対して推定される路面摩擦係数および路面勾配の基で発進可能な駆動力が得られる限界変速比としたので、車両が走行している路面上で再発進が確実に可能となり、上記アップシフトの制限を、本当に再発進防止作用が必要な時にのみ行なうことができる。この点からも、燃費の悪化や、高エンジン回転数域の使用による騒音の発生といった不具合を回避することができる。

また、第１変速比ｉｐ１を図７の時点ｔ_s1〜ｔ_s2の間、および時点ｔ_s3以後に示すように、所定の時間変化勾配Δｉｐで最ハイ変速比に向け低下復帰させて、アップシフトの制限を漸次緩和するようにしているので、アップシフトの制限が何時までも継続される不都合を回避することができると共に、アップシフトの制限を解除する時にこれが徐々に行われることとなり、変速比が急変する違和感を解消することができる。

さらに、車速Ｖｂが停車判定車速Ｖｌｏｗ以下の停車判定中（ステップＳ７０）は、図７の時点ｔ_s2〜ｔ_s3の間に示すように第１変速比ｉｐ１の低下復帰を禁止して、停車判定開始時ｔ_s2の値を保持するので、上記のごとくアップシフトの制限を徐々に解除する場合においても、停車後の再発進時に発進不能なハイ側変速比まで戻ってしまうことがなくなり、これが原因で再発進不能になるのを防止することができる。

加えて図７には示さないが、第１変速比ｉｐ１が最ハイ変速比への復帰を完了する前に（ステップＳ８０）、駆動輪加速度αが再びスピン判定加速度αspin以上になった場合（ステップＳ１００）、第１変速比ｉｐ１を低下開始前の初期値ｉｐ１ｓにリセットするので、アップシフトの制限を徐々に解除している過程で駆動輪が再度ホイールスピンした時にも、再発進の不能を防止するという作用効果を確実に達成することができる。

しかも、ＡＢＳ非搭載車では、低μ路を比較的高速で走行中（変速比は最Ｈｉｇｈ変速線付近にある）に急ブレーキ操作をしたことにより駆動輪がロックしまうことがあり、この後、ドライバが車輪ロックを解除しようとブレーキを緩めるリカバー操作を行なうと、走行中にもかかわらず、発進時のホイールスピンと同様の状況を招くが、この時には、ハイ側の変速比で走行していたことを考慮して、変速動作禁止（変速比のハイ側への変化規制）の処理を行なわないので、ハイ側にあるべき変速比が、ロー側に保持されてしまう不具合が回避され、入力側の回転が吹け上がり、エンジンや無段変速機に大きな負担がかかり、操縦フィーリングも悪化してしまうといった不具合も回避される。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる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形して実施することができる。
例えば、上記実施形態では、ホイールスピン状態が判定された時のステップモータ１４ａの位置ｐｓｍに基づいて、低μ路を高速走行している時にブレーキ操作により車輪ロックが発生しその後のブレーキ開放で車輪速が急増するホイールスピン状態（規制対象外のホイールスピン）になったことを判定しているが、直近の所定時間ｔ１内の実変速比ｉｐ又は車速Ｖspを記憶しておき、ホイールスピン状態になったと判定したら、直近の所定時間ｔ１内に、一定期間ｔ２（ｔ２＜ｔ１）以上、実変速比ｉｐが所定変速比（第２変速比ｉｐ２と同等かこれよりもハイ側の値）よりもハイ側を維持していたこと、或は、車速Ｖspが所定車速Ｖsp１（高速域の値）よりも高速を維持していたこと、を条件に、この条件が成立したら、規制対象外のホイールスピンであると判定してもよい。

また、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、本発明はこれに限定されるものではなく、上述のように、ステップモータを用いずに変速比を検出する手法を用いるなどして、トロイダル型無段変速機など他の型式の無段変速機にも適用することができる。

本発明の一実施形態にかかる無段変速機の変速制御装置を備えた車両のパワートレーンを、その電子制御系と共に示す概略構成図である。 本発明の一実施形態にかかる無段変速機の変速制御装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態にかかる無段変速機のフィードバック機構の概念図である。 本発明の一実施形態にかかる無段変速機の変速制御に用いる変速領域を示す線図である。 本発明の一実施形態にかかる無段変速機の変速制御による高速走行中車輪ロック後ホイールスピン時の動作を示すタイムチャートである。 本発明の一実施形態にかかる無段変速機の変速制御の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態にかかる無段変速機の変速制御によるホイールスピン対策時の動作を示すタイムチャートである。 従来技術にかかる無段変速機の変速制御に用いる変速領域を示す線図である。 従来技術にかかる無段変速機の変速制御によるホイールスピン対策時の動作を示すタイムチャートである。 従来技術の課題を説明する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 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
９ Ｖベルト
１２ 変速制御弁
１３ コントローラ
１３Ａ 駆動輪加速度取得手段
１３Ｂ 変速比検出手段
１３Ｃ 禁止手段
１４ アクチュエータ
１４ａ ステップモータ
１５ 変速リンク
２０ スロットル開度センサ
２１ セカンダリプーリ回転センサ
２２ 車速センサ
２３ インヒビタスイッチ

Claims (10)

1. ＡＢＳを搭載しない車両に装備された無段変速機の変速制御装置であって、
   前記車両の走行時に駆動輪加速度を取得する駆動輪加速度取得手段と、
   前記無段変速機の変速比を検出する変速比検出手段と、
   前記駆動輪加速度取得手段により取得された駆動輪加速度が予め設定された設定加速度以上になったと判定されると、前記無段変速機の変速比が予め設定された第１変速比未満となるハイ側変速比へ移行する変速動作を禁止する禁止手段とを備え、
   前記禁止手段は、前記駆動輪加速度が前記設定加速度以上になったと判定された場合であっても、該判定時に前記変速比検出手段により検出された変速比が予め設定された、前記第１変速比よりもハイ側の変速比である第２変速比よりもハイ側であると、前記変速動作の禁止を実施しないように構成されている
   ことを特徴とする、車両用無段変速機の変速制御装置。
2. 前記第２変速比は、１．０であることを特徴とする、請求項１記載の車両用無段変速機の変速制御装置。
3. 前記無段変速機は、プライマリプーリ及びセカンダリプーリと、前記両プーリに巻回されたベルトと、前記両プーリの幅を変更するステップモータと、を備えたベルト式無段変速機であって、
   前記変速比検出手段は、前記の駆動輪加速度が予め設定された設定加速度以上になった時点の前記ステップモータのステップ位置に基づいて前記変速比の検出を行なうことを特徴とする、請求項１又は２記載の車両用無段変速機の変速制御装置。
4. 前記設定加速度は、前記車両が実現可能な最大加速度よりも若干大きな値であることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用無段変速機の変速制御装置。
5. 前記第１変速比は、前記車両が発進可能な駆動力が得られる限界変速比であることを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用無段変速機の変速制御装置。
6. ＡＢＳを搭載しない車両に装備された無段変速機の変速制御方法であって、
   前記車両の走行時に、駆動輪加速度を取得するとともに、前記無段変速機の変速比を検出する第１ステップと、
   前記第１ステップで取得した駆動輪加速度が予め設定された設定加速度以上になったと判定されると、前記無段変速機の変速比が予め設定された第１変速比未満となるハイ側変速比へ移行する変速動作を禁止する第２ステップとをそなえ、
   前記第２ステップでは、前記駆動輪加速度が前記設定加速度以上になったと判定された場合であっても、該判定時に前記第１ステップで検出された変速比が予め設定された、前記第１変速比よりもハイ側の変速比である第２変速比よりもハイ側であると、前記変速動作の禁止を実施しないことを特徴とする、車両用無段変速機の変速制御方法。
7. 前記第２変速比は、１．０であることを特徴とする、請求項６記載の車両用無段変速機の変速制御方法。
8. 前記無段変速機は、プライマリプーリ及びセカンダリプーリと、前記両プーリに巻回されたベルトと、前記両プーリの幅を変更するステップモータと、を備えたベルト式無段変速機であって、
   前記変速比を、前記の駆動輪加速度が予め設定された設定加速度以上になった時点の前記ステップモータのステップ位置に基づいて検出することを特徴とする、請求項６又は７記載の車両用無段変速機の変速制御方法。
9. 前記設定加速度は、前記車両が実現可能な最大加速度よりも若干大きな値であることを特徴とする、請求項６〜８の何れか１項に記載の車両用無段変速機の変速制御方法。
10. 前記第１変速比は、前記車両が発進可能な駆動力が得られる限界変速比であることを特徴とする、請求項６〜９の何れか１項に記載の車両用無段変速機の変速制御方法。

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