JP4358495B2 - 無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

無段変速機の変速制御装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両加速時の加速フィーリングを向上し得る無段変速機の変速制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車などの車両に用いられる無段変速機としては、ベルト式やトロイダル式がある。ベルト式無段変速機は、入力軸に設けられる入力側のプライマリプーリと、出力軸に設けられる出力側のセカンダリプーリと、これらのプーリに掛け渡されるベルトやチェーンなどの動力伝達要素とを有し、それぞれのプーリの溝幅を変化させて動力伝達要素の巻き付け径を変化させることによって、変速比を無段階に変化させて入力軸の回転を出力軸に伝達することができる。
【0003】
このような無段変速機にあっては、スロットル開度と車速あるいはエンジン回転数などの運転状態を示すパラメータに基づいて変速比を自動的に制御している。つまり、これらパラメータに基づいて演算するか、またはパラメータに対応する運転変速特性マップを参照することにより目標プライマリプーリ回転数を設定し、この目標プライマリプーリ回転数に実プライマリプーリ回転数が収束するように変速比を設定するようにしている。
【0004】
このようなベルト式無段変速機においては、アクセルペダルが運転者により踏み込まれて加速が要求されたとき、特に、スロットル開度が中間開度程度以上となるまでアクセルペダルが踏み込まれたときには、急加速制御つまりキックダウン制御を行っている。
【0005】
このような急加速制御方法としては、従来、アクセルペダルの踏み込み量に対応するエンジン回転数上昇率で上限回転数までプライマリプーリ回転数を上昇させ、その後は変速比を減少させて車速を連続的に増加させる方法がある。しかしこの方法では、一気にプライマリプーリの回転数を上限回転数まで上昇させるのでエンジンの最大駆動力を加速に利用することができる半面、上限回転数まで上昇した後には車速の増加に比してエンジン回転数が増加しないので、エンジン回転数の増加に伴って車速を増加させたいという運転者の加速フィーリングを満足させることができない。また、プライマリプーリの回転数が上限値に達すると変速速度が急激に変化するため、変速ハンチングが生じやすい。
【0006】
他の急加速制御方法としては、踏み込み直後のプライマリプーリの回転増加量を制限して上限回転数まで上昇させることなく、所定の回転数まで増加した後には緩やかに目標の上限回転数にプライマリプーリ回転数を追従させる方法がある(たとえば、特許文献1参照)。
【0007】
【特許文献1】
特開平8−145133号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
この方法にあっては、エンジン回転数の増加に伴って車速が増加するので、加速フィーリングは運転者の期待に近くなるが、特に低車速での加速性が不足することになる。つまり、アクセルペダルの踏み込み直後のプライマリプーリの回転増加量を制限し、緩やかにエンジン回転数を上昇させると、スロットル開度に対応した上限回転数にまでエンジン回転数を高めることにより得られるエンジン駆動力を十分に利用することなく、車速を増加させることになるので、特に低車速での加速性が不足することになる。
【0009】
本発明の目的は、車両加速時の加速フィーリングを向上することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速機の変速制御装置は、エンジンにより駆動される入力側回転体の回転を動力伝達要素を介して無段階に変速比を変化させて出力側回転体に伝達する無段変速機の変速制御装置であって、加速時に車速を前記入力側回転体の回転数上昇に伴って増加するように変速比一定で制御する加速変速比制御手段と、前記加速変速比制御手段により上昇された前記入力側回転体の回転数が所定の上限回転数に到達したときに前記入力側回転体の回転数をアクセル開度が大きいほど小さな値に設定された回転数低下量分だけ低下させてアップシフトする回転数低下制御手段とを有し、加速時には、前記加速変速比制御手段による加速変速比制御と前記回転数低下制御手段による回転数を低下させる回転数低下制御とを繰り返して車両を加速することを特徴とする。
【0011】
本発明の無段変速機の変速制御装置は、前記回転数低下量を車速、路面勾配の少なくともいずれかに基づいて変化させることを特徴とする。また、車速が高くなるに伴って前記回転数低下量を小さくすることを特徴とする。
【0012】
本発明の無段変速機の変速制御装置は、路面勾配が大きくなるに伴って前記回転数低下量を小さくすることを特徴とする。
【0013】
本発明にあっては、車両の加速時には車速が入力側回転体の回転数の増加に対応して増加するので、エンジンの回転上昇感と車速上昇感が一致するようになって良好な加速フィーリングが得られることになる。また低車速であっても十分な駆動力を得ることができ、短い時間で所望の速度まで加速できるようになる。
【0014】
本発明にあっては、回転数低下量を車速により変化させると、駆動力変化を適度にすることができ、高車速での駆動力低下を抑えつつ、加速フィーリングを向上させることができる。また、回転数低下量をアクセル開度により変化させると、駆動力変化を適切にすることができ、アクセル開度が大きく駆動力要求が大きい場合には、駆動力低下を抑えつつ、加速フィーリングを向上させることができる。さらに、回転数低下量を路面勾配値により変化させと、駆動力変化を適切にすることができ、路面勾配が大きく余裕駆動力が少ない領域では、回転数低下による駆動力低下を抑えつつ、加速フィーリングを向上させることができる。
【0015】
本発明にあっては、エンジン回転数を所定量下げる際に、過渡制御を実行することにより、加速フィーリングを向上させることができる。
【0016】
【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いて詳細に説明する。図1は無段変速機の一例としてのベルト式無段変速機を備えた車両の駆動系を示す概略図であり、この無段変速機1はエンジン2により駆動されるクランク軸3の回転がトルクコンバータなどからなる発進装置4と前後進切換装置5を介して伝達される駆動側のプライマリ軸6と、これと平行となった被駆動側のセカンダリ軸7とを有している。
【0017】
プライマリ軸6には入力側回転体としてのプライマリプーリ8が設けられており、このプライマリプーリ8はプライマリ軸6に一体となった固定プーリ8aと、これに対向してプライマリ軸6にボールスプラインなどにより軸方向に摺動自在に装着される可動プーリ8bとを有し、プーリのコーン面間隔つまりプーリ溝幅が可変となっている。セカンダリ軸7には出力側回転体としてのセカンダリプーリ9が設けられており、このセカンダリプーリ9はセカンダリ軸7に一体となった固定プーリ9aと、これに対向してセカンダリ軸7に可動プーリ8bと同様にして軸方向に摺動自在に装着される可動プーリ9bとを有し、プーリ溝幅が可変となっている。
【0018】
プライマリプーリ8とセカンダリプーリ9との間には動力伝達要素としてのベルト10が掛け渡されており、両方のプーリ8,9の溝幅を変化させてそれぞれのプーリに対するベルト10の巻き付け径の比率を変化させることにより、プライマリ軸6の回転がセカンダリ軸7に無段階に変速されて伝達されることになる。ベルト10のプライマリプーリ8に対する巻き付け径をRpとし、セカンダリプーリ9に対する巻き付け径をRsとすると、変速比つまりプーリ比iはi=Rs/Rpとなる。セカンダリ軸7の回転は減速歯車およびディファレンシャル装置12を有する歯車列を介して駆動輪13に伝達されるようになっており、前輪駆動の場合には駆動輪13は前輪となる。
【0019】
プライマリプーリ8の溝幅を変化させるために、プライマリ軸6にはプライマリシリンダ14が設けられ、この中には油圧室15が形成されている。一方、セカンダリプーリ8の溝幅を変化させるために、セカンダリ軸7にはセカンダリシリンダ16が設けられ、この中には油圧室17が形成されている。それぞれの溝幅は、プライマリ側の油圧室15に導入されるプライマリ圧Ppと、セカンダリ側の油圧室17に導入されるセカンダリ圧Psとを調整することにより設定される。
【0020】
図2は無段変速機1を作動制御するための制御装置を示す概略図である。図2に示すように、それぞれの油圧室15,17には、エンジンあるいは電動モータにより駆動されるオイルポンプ18からの作動油が供給されるようになっており、オイルポンプ18の吐出口に接続されたセカンダリ圧路19は、油圧室17に連通されるとともにセカンダリ圧調整弁20のセカンダリ圧ポートに連通されている。このセカンダリ圧調整弁20によって油圧室17に供給されるセカンダリ圧Psは、ベルト10に対してトルク伝達に必要な締結力を付与する圧力に調整される。
【0021】
セカンダリ圧路19はプライマリ圧調整弁22のセカンダリ圧ポートに連通油路23を介して接続され、このプライマリ圧調整弁22のプライマリ圧ポートはプライマリ圧路24を介してプライマリ側の油圧室15に連通されている。このプライマリ圧調整弁22によってプライマリ圧Ppは、目標変速比、車速などに応じた値に調整され、プライマリプーリ8の溝幅が変化して変速比が制御される。セカンダリ圧調整弁20およびプライマリ圧調整弁22は、それぞれ比例ソレノイド弁であり、CVT制御ユニット25からそれぞれのソレノイドコイル20a,22aに供給される電流値を制御することによってセカンダリ圧Psとプライマリ圧Ppが調整される。
【0022】
このCVT制御ユニット25にはプライマリプーリ8の回転数を検出するプライマリプーリ回転数センサ26と、セカンダリプーリ9の回転数を検出するセカンダリプーリ回転数センサ27からの信号が入力される。さらにCVT制御ユニット25には、スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサ30が接続されている。このアクセル開度は、スロットル弁の開度を直接検出するようにしても良く、アクセルペダルの開度をセンサで読み取り、このアクセル開度に応じてスロットル開度を演算するようにしても良い。
【0023】
CVT制御ユニット25にはエンジン制御ユニット32が接続されており、このエンジン制御ユニット32にはクランク角センサ33からの信号や他の各種センサ34からの信号が送られるようになっている。クランク角センサ33からの信号に基づいて演算されたエンジン回転数データや他の各種センサ34からの信号に基づいて演算される各種演算データは、CVT制御ユニット25に入力され、このCVT制御ユニット25からそれぞれのソレノイドコイル20a,22aに送られる制御信号によってそれぞれの油圧室15,17に供給される油圧が調整される。CVT制御ユニット25およびエンジン制御ユニット32は、それぞれ制御信号を演算処理するマイクロプロセッサCPUと、制御プログラム、演算式、およびマップデータなどが格納されるROMと、一時的にデータを格納するRAMとを有しており、加速判定手段、加速変速比設定手段およびアップシフト量設定手段を構成している。
【0024】
図3は、図1および図2に示す無段変速機におけるプライマリプーリ7の目標回転数Npと車速Vとの関係を示す変速制御特性線図であり、たとえば、アクセルペダルを全開として加速したときには、プライマリプーリ7の目標回転数Npは変速比が最大変速比であるローRLのままA点まで達し、その後は、変速比が最小変速比であるオーバードライブRO側に変速されるとともに若干回転を上昇させながら車速Vを増加させて最高速点Bに達する。この状態からアクセルペダルを戻したり、ブレーキングを行った場合には変速比がオーバードライブ側ROに固定されたままC,Dを経て減速し、さらに最低変速ラインに沿って変速比がオーバードライブからロー側に変速されてE点に達し、ブレーキングによってローのまま車両が停止する。実際の走行では、車両の走行状態に応じて、ロー側の変速比RLとオーバードライブ側の変速比ROとの間であって、符号AからEで示される範囲内で自由に変速比が設定される。
【0025】
図3において、点AE間のローRLと点CD間のオーバードライブROとの間の複数の細い実線は、それぞれ変速比が一定の場合の目標回転数と車速との関係を示す特性線図である。また、点AB間の最高変速ラインと、点DE間の最低変速ラインとの間に破線で示される複数の変速ラインは、通常変速モードに対応する変速特性線図であり、それぞれ所定のスロットル開度に対応した車速Vとプライマリプーリ7の目標回転数Npとの関係を示す。この通常変速モードに対応するマップデータは、CVT制御ユニット25内のROMなどのメモリーに格納されている。したがって、通常変速モードでは、たとえば図3において点TH1で示すスロットル開度となるように運転者によりアクセルペダルが踏み込まれたときには、これを通る変速ラインにより示される変速特性となって変速比が制御される。
【0026】
本発明にあっては、たとえば、図3において状態点Fで示す車速とスロットル開度TH1の状態で車両が走行しているときに、運転者がスロットル開度TH2に対応する位置までアクセルペダルを大きく踏み込んだ場合には、車両の加速が要求されていると判定する。この判定がなされると、プライマリプーリ8の目標回転数Npが状態点Fから状態点Jの間に示すように回転数上昇量U1だけ上昇し、変速比がロー側となるように変速操作が行われる。
【0027】
次いで、状態点Jから状態点Kで示すように加速変速比が設定され、図3に示すように、プライマリプーリ8の目標回転数Npの上昇に伴って車速が増加するように変速比が一定に設定される。プライマリプーリ8の目標回転数Npがスロットル開度TH2に対応する上限回転数に達したと判断されたら、状態点Kから状態点Lまでに示すように所定の回転数低下量D1だけプライマリプーリ8の目標回転数Npを低下させる。このように、回転数低下制御が実行されると、変速比をオーバードライブ側に減少させるようなシフトアップ操作が実行される。アップシフトする際には、エンジン回転数を所定量下げるので、エンジンや変速機のイナーシャトルク分を通常のエンジントルクから低減することができ、アップシフト時の瞬間的な駆動力増加を防ぐことができる。これにより、加速フィーリングを向上させることができる。
【0028】
状態点JからKまでの加速変速比制御が行われた後、状態点KからLまでの回転数低下制御が行われた状態のもとで、アクセルペダルがスロットル開度TH2に対応する踏み込み量となっているときには、状態点LからMまで加速変速比制御が実行された後に、状態点MからNまで所定の回転数低下量D2だけ低下させる回転数低下制御が実行される。さらに、アクセルペダルがスロットル開度TH2に踏み込まれたままであれば、状態点NからQまで同様の制御が実行される。このような急加速制御を行うと、図3の状態点Jから状態点Qの間で示すように、プライマリプーリ8の目標回転数Npの上昇つまりエンジン回転数の上昇に伴って車速が増加することから、常にエンジン回転数上昇感と車速上昇感が一致するようになって良好な加速フィーリングが得られることになる。
【0029】
図3において二点鎖線Sは状態点Jから緩やかに目標の上限回転数までプライマリプーリ8の目標回転数つまりエンジン回転数を上昇させたときの変速特性を示す図である。符号Sで示すような急加速制御を行った場合には、エンジン回転数が低い状態で急加速が行われるため、エンジンの持つ駆動力を十分に発揮させた急加速を行うことができないが、本発明のように加速変速比制御と回転数低下制御とを繰り返すことにより、特に、低車速のもとでは、エンジンの持つ駆動力を十分に加速に利用して急加速制御を行うことができる。これにより、短時間で所望の車速まで加速することができる。
【0030】
図3に示すように、回転数低下制御が行われる際の回転数低下量は、車速が高くなるに伴って小さくなるように設定されている。つまり、回転数低下量D2は回転数低下量D1よりも小さい値に設定されており、回転数低下量D3は回転数低下量D2よりも小さい値に設定されている。これにより、車速が高く余裕駆動力が小さい領域では回転数低下量を小さくすることができる。回転数低下制御が行われる際の回転数低下量は、アクセル開度つまりアクセルペダルの踏み込み量が大きくなるに伴って小さく設定されている。これにより、運転者の加速要求度が高い程、回転数低下量を小さくしてより迅速に加速することができる。このアクセル開度に応じた回転低下量の算出は、アクセル開度に応じてスロットル弁の開度が設定されるので、スロットル開度センサからの信号に基づいて行うようにしても良い。
【0031】
さらに、回転数低下量は路面勾配が大きくなるに伴って小さくなるように設定されているので、余裕駆動力が小さい程回転数低下量を小さくすることができる。この路面勾配は車速とエンジン回転数とスロットル開度などをパラメータとして演算することができる。
【0032】
上述したように、それぞれの回転数低下量は、車速、アクセル開度および路面勾配に応じて変化させるようにしているが、車速とアクセル開度と路面勾配のいずれか1つあるいは2つをパラメータとして回転数低下量を変化させるようにしても良く、回転数低下量を一定値としても良い。
【0033】
図3に示す場合には、状態点Jから状態点Kまで、状態点Lから状態点Mまで、状態点Nから状態点Dまでおよび状態点Pから状態点Qまでのようにプライマリプーリ8の目標回転数Npと車速Vを同時に上昇させる加速変速比制御に際しては、変速比を一定としているが、変速比を一定とすることなく、ダウンシフト側あるいはアップシフト側に変速制御するようにしても良い。
【0034】
回転数を低下させる回転数低下制御から加速変速比制御に移行させる際には、図3において符号Tで示すように、徐々に移行させるように、通常とは異なるアップシフト変速マップあるいは時定数フィルタなどを用いて過渡制御を実行することができる。これにより、加速時の加速フィーリングを向上させることができる。
【0035】
また、回転数を低下させてアップシフトする際に、通常とは異なる変速速度を持たせることによりメリハリのある走行感を得ることができる。たとえば、通常よりゆっくりとなるように制御した場合は、エンジンのクランク回転が時間をかけて減速されることになるためイナーシャトルク増加による車両加速感が生じるのを抑えることができ、逆に、アップシフトする際の変速速度を通常より早くなるよう制御した場合、エンジンのクランク回転がすばやく減速されることになるためイナーシャトルクが増加して瞬間的に車両加速感が生じてしまうが、この対策としてイナーシャトルクの増加予想分だけあらかじめエンジントルクから削減するよう制御することで車両加速感の発生を抑えることができる。
【0036】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図1に示す無段変速機はベルト式であるが、入力側回転体としての入力側ディスクと出力側回転体としての出力側ディスクとの間にパワーローラを動力伝達要素として配置したトロイダル式無段変速機の制御に本発明を適用してもよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、車両加速時にはエンジンの回転上昇感と車速上昇感が一致し良好な加速フィーリングが得られることになる。加速変速比制御に引き続いて回転数低下制御を行うので、エンジン回転数を高めてエンジンの持つ駆動力を十分に利用して車両を加速することができ、低車速であっても十分な駆動力を得ることができ、迅速に車両を加速でき、加速フィーリングを向上することができる。
【0038】
本発明によれば、回転数低下量を車速により変化させると、高車速での駆動力低下を抑えつつ、加速フィーリングを向上させることができる。また、回転数低下量をアクセル開度により変化させと、アクセル開度が大きく駆動力要求が大きい場合には、駆動力低下を抑えつつ、加速フィーリングを向上させることができる。さらに、回転数低下量を路面勾配値により変化させと、路面勾配が大きく余裕駆動力が少ない領域では、回転数低下による駆動力低下を抑えつつ、加速フィーリングを向上させることができる。
【0039】
本発明によれば、エンジン回転数を所定量下げる際に、過渡制御を実行することにより、加速フィーリングを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】無段変速機の一例としてのベルト式無段変速機を備えた車両の駆動系を示す概略図である。
【図2】無段変速機を作動制御するための制御装置を示す概略図である。
【図3】本発明の変速制御の一例を示す変速制御特性線図である。
【符号の説明】
1 無段変速機
8 プライマリプーリ
9 セカンダリプーリ
10 ベルト
25 CVT制御ユニット
32 エンジン制御ユニット

Claims (4)

  1. エンジンにより駆動される入力側回転体の回転を動力伝達要素を介して無段階に変速比を変化させて出力側回転体に伝達する無段変速機の変速制御装置であって、
    加速時に車速を前記入力側回転体の回転数上昇に伴って増加するように変速比一定で制御する加速変速比制御手段と、
    前記加速変速比制御手段により上昇された前記入力側回転体の回転数が所定の上限回転数に到達したときに前記入力側回転体の回転数をアクセル開度が大きいほど小さな値に設定された回転数低下量分だけ低下させてアップシフトする回転数低下制御手段とを有し、
    加速時には、前記加速変速比制御手段による加速変速比制御と前記回転数低下制御手段による回転数を低下させる回転数低下制御とを繰り返して車両を加速することを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
  2. 請求項1記載の無段変速機の変速制御装置において、前記回転数低下量を車速、路面勾配の少なくともいずれかに基づいて変化させることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
  3. 請求項1記載の無段変速機の変速制御装置において、車速が高くなるに伴って前記回転数低下量を小さくすることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
  4. 請求項1記載の無段変速機の変速制御装置において、路面勾配が大きくなるに伴って前記回転数低下量を小さくすることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
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