JP4565831B2 - 無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される無段変速機の変速制御装置に関する。

車両の動力伝達系に搭載される無段変速機（ＣＶＴ）には、ベルト式無段変速機やトロイダル式無段変速機などがあり、いずれの変速機においてもその変速比は走行状態に応じて自動的に制御される。たとえば、ベルト式無段変速機は、入力軸に設けられるプライマリプーリと、出力軸に設けられるセカンダリプーリと、これらのプーリに掛け渡される駆動ベルトとを備えており、駆動ベルト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ながら入力軸の回転を出力軸に伝達することができる。また、トロイダル式の無段変速機は、入力軸に設けられる入力ディスクと、出力軸に設けられる出力ディスクと、対面する入力ディスクと出力ディスクとに接触するパワーローラとを備えており、各ディスクに対するパワーローラの接触半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ることができる。

これらの無段変速機を制御するコントロールユニットは、シミュレーションや試験などに基づいて設定された変速特性マップを備えており、アクセル開度、車速、実変速比などの車両情報に基づいて変速特性マップを参照することにより、プライマリプーリや入力ディスクの目標回転数を設定する。次いで、目標回転数に収束させるために必要な変速比を設定するとともに、この変速比に対応した駆動信号を無段変速機に対して出力する。

一般的に、このような変速特性マップは、アクセルペダルの踏み込みによりアクセル開度が増大するときには、変速比をダウンシフトつまりロー側に変化させるように設定される一方、アクセルペダルの解放によりアクセル開度が減少するときには、変速比をアップシフトつまりオーバードライブ側に変化させるように設定されることが多い。しかしながら、コーナが連続する山岳路などを走行する際には、アクセルペダルの踏み込みと解放とが繰り返されるため、アクセルペダルの操作に応じて変速比を切り換えると、運転者に違和感を与えるとともに車両の動力性能を低下させてしまうおそれがある。たとえば、下りのコーナ進入時に、アクセルペダルを解放することによって変速機がアップシフトされた場合には、エンジンブレーキが十分に作動せず、運転者に違和感を与えるおそれがある。また、上りのコーナ進入時に、アクセルペダルを解放することによって変速機がアップシフトされた場合には、コーナを抜けた後の再加速時に車両の動力性能を十分に発揮させることができないおそれもある。

そこで、アクセルペダルの操作速度を所定のサンプリング期間で平均処理することによってアクセルペダルの操作頻度を算出し、この操作頻度に基づいて変速特性マップを変更するようにした無段変速機の変速制御装置が開発されている（たとえば、特許文献１参照）。この変速制御装置によれば、操作頻度が所定値を超えたときには、変速特性マップ内の目標回転数下限値を引き上げることにより、過度なアップシフトを防止することができ、運転者に与える違和感を抑制するとともに、車両の動力性能を向上させることができる。
特開平９−１６６２０６号公報（第３−４頁、図１）

しかしながら、１種類のサンプリング期間のみによってアクセルペダルの操作頻度を設定し、この操作頻度に応じて目標回転数の下限値を変更するか否かを判定する場合には、アクセル操作に対する応答性を向上させ、かつ下限値の変更タイミングを的確に判定することは困難となっていた。

つまり、アクセル操作に対する応答性を向上させるため、サンプリング期間を短く設定すると、短い期間にアクセルペダルを数回操作した場合には、下限値の変更が不要な走行状況であっても、アクセル操作に過敏に反応してしまい、下限値が引き上げられてしまうことになる。また、下限値が引き上げられるだけでなく、直ちに下限値は以前の状態に戻されてしまうため、制御ハンチングが生じて運転者に違和感を与えることになる。このように、応答性を向上させようとすると、逆に下限値を変更する際の確実性を損なうことになっていた。

一方、下限値を変更する際の確実性を向上させるため、サンプリング期間を長く設定すると、下限値を変更する際には長い期間に渡ってアクセル操作を続ける必要があり、アクセル操作に対する応答性を損なうことになっていた。このように、アクセル操作に対する応答性を損なうことなく、下限値を変更する際に必要な操作頻度の基準を的確に設定し、応答性と確実性とを高レベルで両立させることは大変困難であった。

本発明の目的は、アクセルペダルの操作状況を判定する際に、アクセル操作に対する応答性と確実性とを両立させることにある。

本発明の他の目的は、アクセルペダルの操作状況に応じて、適切な変速制御を実行することにある。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、動力伝達要素を介して入力側回転体の回転を無段階に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、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル操作検出手段と、前記アクセルペダルの操作速度を第１サンプリング期間で移動平均処理した第１操作頻度と、前記操作速度を前記第１サンプリング期間よりも長い第２サンプリング期間で移動平均処理した第２操作頻度とを算出する操作頻度算出手段と、前記第１操作頻度と所定の閾値とを比較するとともに前記第２操作頻度と所定の閾値とを比較して前記アクセルペダルの操作状況を判定し、この操作状況に応じて変速モードを切り換える切換判定手段とを有することを特徴とする。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、前記切換判定手段は、前記第１および第２操作頻度の一方または双方による判定要因に基づいて変速モードを切り換える際の操作状況を判定し、前記判定要因と異なる判定要因に基づいて変速モードの切り換えを解除する際の操作状況を判定することを特徴とする。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、前記切換判定手段は、前記第１操作頻度が所定の閾値を上回るとともに前記第２操作頻度が所定の閾値を上回るときに、変速モードを切り換えることを特徴とする。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、前記切換判定手段は、前記第２操作頻度が所定の閾値を下回るときに変速モードの切り換えを解除することを特徴とする。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、前記閾値は車速が高い程に小さく設定されることを特徴とする。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、前記操作頻度算出手段は、アクセルペダルを解放する際の前記操作速度に１以下の重み係数を乗じ、前記操作速度の絶対値を移動平均処理することにより、前記第１および第２操作頻度を算出することを特徴とする。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、前記重み係数は車速が高い程に大きく設定されることを特徴とする。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、前記切換判定手段は、車速が所定値を上回る状態のもとで変速モードを切り換えることを特徴とする。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、前記切換判定手段は、前記アクセルペダルの操作量が所定値を上回る状態のもとで変速モードを切り換えることを特徴とする。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、前記切換判定手段は、車速、第１操作頻度、第２操作頻度、横加速度、前後加速度、路面勾配、エンジントルク、車両駆動トルクのうち、少なくともいずれか１つに基づいて前記入力側回転体の回転数領域を規定し、この回転数領域内における走行状態のもとで変速モードを切り換えることを特徴とする。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、変速モードが切り換えられた状態のもとでは変速速度が通常変速モードに対して変更されることを特徴とする。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、変速モードが切り換えられた状態のもとでは前記入力側回転体の目標回転数が通常変速モードに対して変更されることを特徴とする。

本発明の無段変速機の変速制御装置は、アクセルペダルの操作量、車速、エンジン回転数、第１操作頻度、第２操作頻度、横加速度、前後加速度、路面勾配、エンジントルク、車両駆動トルクのうち、少なくともいずれか１つに基づいて、前記変速速度または前記目標回転数の変更量が設定されることを特徴とする。

本発明によれば、運転者によるアクセルペダルの操作状況を、第１サンプリング期間で算出された第１操作頻度と、第１サンプリング期間よりも長い第２サンプリング期間で算出された第２操作頻度とを用いて判定するようにしたので、アクセルペダルの操作状況を判定する際に、アクセル操作に対する応答性と確実性とを両立させることができ、変速モードの切換タイミングや解除タイミングを様々な車両特性に合わせて適切に設定することができる。

また、変速モードが切り換えられた場合には、変速速度や目標回転数を変更するようにしたので、アクセル操作に対して入力側回転体の回転変動を緩やかにすることができる。これにより、運転者に与える違和感の抑制や、運転操作の軽減を達成することができる。

さらに、アクセル操作に対する入力側回転体の回転変動を緩やかにすることにより、アクセルペダルの解放に伴う過度のアップシフトを回避することができる。これにより、エンジンブレーキの作動を確保することができるとともに、再加速時には車両の動力性能を十分に発揮させることができる。

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は車両に搭載される無段変速機１０を示すスケルトン図である。図１に示すように、この無段変速機１０はベルト式無段変速機であり、エンジン１１に駆動されるプライマリ軸１２と、これに平行となるセカンダリ軸１３とを有している。プライマリ軸１２とセカンダリ軸１３との間には変速機構が設けられており、プライマリ軸１２の回転は変速されてセカンダリ軸１３に伝達される。そして、セカンダリ軸１３の回転は、減速機構１４やディファレンシャル機構１５を介して左右の駆動輪１６，１７に伝達される。

プライマリ軸１２には入力側回転体であるプライマリプーリ２０が設けられており、このプライマリプーリ２０はプライマリ軸１２に一体となった固定プーリ２０ａと、これに対向してプライマリ軸１２に軸方向に摺動自在となって装着される可動プーリ２０ｂとを有している。また、セカンダリ軸１３には出力側回転体であるセカンダリプーリ２１が設けられており、このセカンダリプーリ２１はセカンダリ軸１３に一体となった固定プーリ２１ａと、これに対向してセカンダリ軸１３に軸方向に摺動自在となって装着される可動プーリ２１ｂとを有している。

プライマリプーリ２０とセカンダリプーリ２１との間には動力伝達要素である駆動ベルト２２が掛け渡されており、プライマリプーリ２０とセカンダリプーリ２１との溝幅を変化させ、駆動ベルト２２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１２の回転が無段階に変速されてセカンダリ軸１３に伝達される。駆動ベルト２２のプライマリプーリ２０に対する巻き付け径をＲｐとし、セカンダリプーリ２１に対する巻き付け径をＲｓとすると、変速比はＲｓ／Ｒｐとなる。

プライマリプーリ２０の溝幅を変化させるために、プライマリ軸１２にはプランジャ２３が固定され、可動プーリ２０ｂにはプランジャ２３の外周面に摺動自在に接触するプライマリシリンダ２４が固定されており、プランジャ２３とプライマリシリンダ２４とによって作動油室２５が区画されている。一方、セカンダリプーリ２１の溝幅を変化させるために、セカンダリ軸１３にはプランジャ２６が固定され、可動プーリ２１ｂにはプランジャ２６の外周面に摺動自在に接触するセカンダリシリンダ２７が固定され、プランジャとセカンダリシリンダ２７とによって作動油室２８が区画されている。それぞれのプーリ２０，２１の溝幅は、プライマリ側の作動油室２５に導入されるプライマリ圧Ｐｐと、セカンダリ側の作動油室２８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。

また、プライマリプーリ２０にエンジン動力を伝達するため、クランク軸１１ａとプライマリ軸１２との間にはトルクコンバータ３０と前後進切換機構３１とが設けられている。トルクコンバータ３０はクランク軸１１ａに連結されるポンプシェル３０ａとこれに対面するタービンランナ３０ｂとを備えており、タービンランナ３０ｂにはトルクコンバータ軸３２が連結されている。また、トルクコンバータ３０内には、走行状況に応じてクランク軸１１ａとトルクコンバータ軸３２とを締結するためのロックアップクラッチ３３が組み込まれている。

前後進切換機構３１は、ダブルピニオン式の遊星歯車列３４、前進用クラッチ３５および後退用ブレーキ３６を備えており、前進用クラッチ３５と後退用ブレーキ３６とを作動させることで前後進切換機構３１内の動力伝達経路を切り換えることができる。前進用クラッチ３５および後退用ブレーキ３６を共に解放すると、トルクコンバータ軸３２とプライマリ軸１２とは切り離され、前後進切換機構３１はプライマリ軸１２に動力を伝達しないニュートラル状態に切り換えられる。また、後退用ブレーキ３６を解放した状態のもとで前進用クラッチ３５を締結すると、トルクコンバータ軸３２の回転がそのままプライマリプーリ２０に伝達される。さらに、前進用クラッチ３５を解放した状態のもとで後退用ブレーキ３６を締結すると、トルクコンバータ軸３２の回転が逆転されてプライマリプーリ２０に伝達される。

図２は無段変速機１０の油圧制御系および電子制御系を示す概略図である。図２に示すように、プライマリプーリ２０やセカンダリプーリ２１に作動油を供給するため、無段変速機１０にはエンジン１１に駆動されるオイルポンプ４０が設けられている。オイルポンプ４０の吐出口に接続されるセカンダリ圧路４２は、セカンダリプーリ２１の作動油室２８に接続されるとともにセカンダリ圧調整弁４３の調圧ポート４３ａに接続されている。このセカンダリ圧調整弁４３によって調圧されるライン圧つまりセカンダリ圧Ｐｓは、駆動ベルト２２に対してトルク伝達に必要な張力を与える圧力に調整される。

また、セカンダリ圧路４２はプライマリ圧調整弁４４の入力ポート４４ａに接続されており、プライマリ圧調整弁４４の出力ポート４４ｂから延びるプライマリ圧路４５はプライマリプーリ２０の作動油室２５に接続されている。プライマリ圧調整弁４４によって、セカンダリ圧Ｐｓは目標変速比などに応じたプライマリ圧Ｐｐに調圧され、プライマリ圧Ｐｐによりプライマリプーリ２０の溝幅が設定される。

ここで、プライマリ圧Ｐｐはセカンダリ圧Ｐｓを減圧した圧力であるが、作動油室２５の受圧面積は作動油室２８に比べて大きく設定されるため、プライマリ圧Ｐｐの供給制御によってプライマリプーリ２０の溝幅を変化させるとともに、駆動ベルト２２を介してセカンダリプーリ２１の溝幅を変化させることができる。セカンダリ圧調整弁４３とプライマリ圧調整弁４４はそれぞれ電磁弁であり、ＣＶＴ制御ユニット４１からソレノイドコイル４３ｂ，４４ｃ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とは調圧される。

プライマリプーリ２０やセカンダリプーリ２１を制御するＣＶＴ制御ユニット４１は、図示しないマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を備えており、このＣＰＵにはバスラインを介してＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｏポートが接続される。ＲＯＭは制御プログラム、変速特性マップ、エンジントルクマップなどを格納しており、ＲＡＭはＣＰＵで演算処理したデータを一時的に格納するようになっている。また、Ｉ／Ｏポートを介してＣＰＵには各種センサから車両の走行状態を示す検出信号が入力される。

ＣＶＴ制御ユニット４１に検出信号を入力する各種センサとしては、プライマリプーリ２０の回転数を検出するプライマリ回転数センサ５０、セカンダリプーリ２１の回転数を検出するセカンダリ回転数センサ５１、アクセルペダルの操作量つまりアクセル開度ＡＰを検出するアクセル操作検出手段としてのアクセルペダルセンサ５２（以下、アクセルセンサという）、車速を検出する車速センサ５３、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ５４、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ５５、車幅方向に作用する横加速度を検出する横Ｇセンサ５６、車両の前後方向に作用する前後加速度を検出する前後Ｇセンサ５７などがある。

図３はプライマリプーリ２０の目標回転数Ｎｐと車速Ｖとの関係を示す変速特性線図である。図３に示すように、たとえば、車両を停止状態から加速させるため、アクセルペダルを全開まで踏み込んだ場合には、目標回転数Ｎｐは変速比が最大となる特性線ＬＯＷに沿ってＡ点に達する。次いで、変速比をオーバードライブ側に変化させるとともに目標回転数Ｎｐを若干上昇させながらＢ点に達し、変速比を更にオーバードライブ側に変化させるとともに目標回転数Ｎｐを低下させながらＣ点に達する。この状態からアクセルペダルを解放した場合には、変速比が最小となる特性線ＯＤに沿ってＤ点まで減速した後に、Ｄ点からＥ点にかけて変速比をロー側に変化させながら更に減速する。そして、変速比をロー側に維持した状態で車両が停止することになる。

なお、図３に示す複数本の破線は、それぞれ所定のアクセル開度ＡＰに対応した車速Ｖと目標回転数Ｎｐとの関係を示す特性線であり、複数本の細線は、それぞれ所定の変速比に対応した車速Ｖと目標回転数Ｎｐとの関係を示す特性線である。実際の走行においては、ＣＶＴ制御ユニット４１が、車速Ｖやアクセル開度ＡＰなどに基づいて、Ａ点からＥ点で示される太線の範囲内で適切な目標回転数Ｎｐを設定するとともに、この目標回転数Ｎｐに応じた変速比を得るためプライマリ圧調整弁４４に対してプライマリ圧Ｐｐに対応した駆動電流を供給する。これにより、車両は変速比を無段階に変化させながら、低速走行から高速走行まで滑らかに走行することが可能となる。

さらに、ＣＶＴ制御ユニット４１は、走行状況に応じて２つの変速モードを適宜選択しながら無段変速機１０の変速比を制御する。ＣＶＴ制御ユニット４１は、通常走行時に適用される通常変速モードと、アクセルペダルが頻繁に操作されたときに切り換えられるアクセル操作モードとを備えており、ＣＶＴ制御ユニット４１には、これら２つの変速モードにそれぞれ対応する制御プログラムなどが格納されている。

以下、ＣＶＴ制御ユニット４１による変速モードの切り換え手順について説明する。図４はＣＶＴ制御ユニット４１の変速制御系を示すブロック図である。図４に示すように、ＣＶＴ制御ユニット４１内の目標回転数設定部６０には、車速センサ５３から車速Ｖが入力されるとともに、アクセルセンサ５２からアクセル開度ＡＰが入力される。入力された車速Ｖとアクセル開度ＡＰとに基づいて、目標回転数設定部６０は変速特性マップを参照することにより、プライマリプーリ２０の目標回転数Ｎｐを設定する。

一方、アクセルセンサ５２からのアクセル開度ＡＰは、目標回転数設定部６０だけでなく、ＣＶＴ制御ユニット４１内の操作頻度算出手段つまり操作頻度算出部６１にも入力される。そして、操作頻度算出部６１は、以下に示す手順に従って、アクセルペダルの第１操作頻度Ａｆ１と第２操作頻度Ａｆ２とを算出する。まず、操作頻度算出部６１は、以下の式（１）に従ってフィルタ後のアクセル開度ＡＰＦを算出する。ここで、ＡＰＦ_(t-1)は所定時間（たとえば、１０００ms）前に算出されたアクセル開度である。
ＡＰＦ＝（ＡＰ＋ＡＰＦ_(t-1) ）／２・・・・・（１）

また、操作頻度算出部６１は開度変化量（操作速度）ＤＡＰを、以下の式（２）に従って算出する。この開度変化量ＤＡＰは、所定時間毎の変化量であるため、アクセルペダルの操作速度を示すことになる。なお、アクセル開度ＡＰＦを微分処理することにより、操作速度を算出するようにしても良い。
ＤＡＰ＝ＡＰＦ−ＡＰＦ_(t-1)・・・・・（２）

さらに、操作頻度算出部６１は、操作速度ＤＡＰの絶対値ＤＡＰａを、以下の式（３），（４）に従って算出する。アクセルペダルを踏み込むことにより、操作速度ＤＡＰが正側に現れる場合には、そのままの値が維持される一方、踏み込んだアクセルペダルを解放することにより、操作速度ＤＡＰが負側に現れる場合には、１以下の重み係数Ｋが乗算されるとともに絶対値ＤＡＰａが算出される。なお、重み係数Ｋは車速Ｖが高い程に大きく設定されている。
ＤＡＰａ＝ＤＡＰ （ＤＡＰ≧０のとき）・・・・・（３）
ＤＡＰａ＝｜ＤＡＰ×Ｋ｜ （ＤＡＰ＜０のとき）・・・・・（４）

続いて、操作頻度算出部６１は、アクセルペダルの操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２を、以下の式（５）〜（７）に従って算出する。まず、式（５）に示すように、絶対値ＤＡＰａの平均値Ｍａ１が算出される。この平均値Ｍａ１は、第１サンプリング期間（５００ms）に渡って抽出された絶対値ＤＡＰａの移動平均値であり、１００ms毎にサンプリング期間をずらしながら算出される。そして、式（６）に示すように、平均値Ｍａ１と前回算出された操作頻度Ａｆ１_n-1とを平均処理することにより、アクセルペダルの操作頻度Ａｆ１が算出される。また、アクセルペダルの操作頻度Ａｆ２を算出する際には、式（７）に示すように、第２サンプリング期間（１０００ms）に渡って抽出された絶対値ＤＡＰａの移動平均値Ｍａ２が、１００ms毎にサンプリング期間をずらしながら算出される。そして、式（８）に示すように、平均値Ｍａ２と前回算出された操作頻度Ａｆ２_n-1とを平均処理することにより、アクセルペダルの操作頻度Ａｆ２が算出される。
Ｍａ１＝（ＤＡＰａ＋ＤＡＰａ_n-1＋・・・・＋ＤＡＰａ_n-19）／２０・・・・・（５）
Ａｆ１＝（Ｍａ１＋Ａｆ１_n-1）／２・・・・・（６）
Ｍａ２＝（ＤＡＰａ＋ＤＡＰａ_n-1＋・・・・＋ＤＡＰａ_n-19）／２０・・・・・（７）
Ａｆ２＝（Ｍａ２＋Ａｆ２_n-1）／２・・・・・（８）

次いで、前述した操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２の算出手順を図５に従って説明する。図５はアクセルペダルの操作状況から算出される各種数値を示す線図である。図５において、（Ａ）はアクセル開度ＡＰＦを示し、（Ｂ）は操作速度ＤＡＰを示し、（Ｃ）は重み係数Ｋを乗算した操作速度ＤＡＰを示している。また、（Ｄ）は操作速度ＤＡＰの絶対値ＤＡＰａを示し、（Ｅ）は操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２を示している。なお、（Ａ）〜（Ｅ）の時間軸は同一の経過時間を示している。

まず、図５（Ａ）に示すように、運転者によりアクセルペダルの操作が行われたときには、アクセルセンサ５２からの検出信号に基づいて、アクセル開度ＡＰＦが算出される。続いて、図５（Ｂ）に示すように、操作速度ＤＡＰが算出され、図５（Ｃ）に示すように、負側の操作速度ＤＡＰに重み係数Ｋが乗算される。そして、図５（Ｄ）に示すように、操作速度ＤＡＰの絶対値ＤＡＰａが算出され、図５（Ｅ）に示すように、絶対値ＤＡＰａに基づいてアクセルペダルの操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２が算出される。

操作頻度Ａｆ１は、第１サンプリング期間（５００ms）に渡って抽出された絶対値ＤＡＰａを移動平均処理したものであるのに対し、操作頻度Ａｆ２は、第１サンプリング期間よりも長い第２サンプリング期間（１０００ms）に渡って抽出された絶対値ＤＡＰａを移動平均処理したものであるため、図５（Ｅ）に示すように、操作頻度Ａｆ２は操作頻度Ａｆ１よりも変動量が少ない状態で算出される。

このように算出された操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２は、図４に示すように、ＣＶＴ制御ユニット４１内の切換判定手段である切換判定部６２に入力される。切換判定部６２は、操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２に基づいて、アクセルペダルの操作状況を判定するとともに、この操作状況から変速モードをアクセル操作モードに切り換えるか否かを判定する。また、切換判定部６２には、操作頻度Ａｆ１と比較される閾値Ｈ１と、操作頻度Ａｆ２と比較される閾値Ｈ２とが格納されている。これらの閾値Ｈ１，Ｈ２は、シミュレーションや試験などにより予め設定されたものであり、車速Ｖが高い程に小さく設定されている。

まず、切換判定部６２により比較を実行するための開始条件が判定される。この開始条件としては、アクセル開度ＡＰＦが所定値以上であること、車速Ｖが所定値以上であること、アクセルセンサ５２が正常に作動していること、そしてプライマリプーリ２０の回転数が図３に示す規定領域ＡＮｐ内であることなどが判定される。なお、アクセル開度ＡＰＦと比較される所定値や、車速Ｖと比較される所定値は、シミュレーションや試験などにより予め設定されている。また、プライマリプーリ２０の回転数領域つまり図３に示す規定領域ＡＮｐは、車速Ｖ、操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２、横加速度、前後加速度、路面勾配、エンジントルク、車両駆動トルクなどの走行情報に応じて規定される領域である。

これらの各条件を満たすことにより、操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２と閾値Ｈ１，Ｈ２との比較が開始され、アクセルペダルの操作状況が判定されることになる。図６は操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２と閾値Ｈ１，Ｈ２とを比較した状態を示す説明図である。図６に示すように、操作頻度Ａｆ１が閾値Ｈ１を上回るとともに、操作頻度Ａｆ２が閾値Ｈ２を上回ることにより、変速モードの切り換えが必要なアクセルペダルの操作状況であると判定された場合には、変速モードが通常変速モードからアクセル操作モードに切り換えられる。そして、操作頻度Ａｆ２が閾値Ｈ２を下回ることにより、若しくはアクセルセンサ５２から故障信号が入力されることにより、変速モードの切り換えが不要な操作状況であると判定された場合には、アクセル操作モードが解除され通常変速モードに切り換えられる。

なお、アクセル操作モードに切り換える際の判定要因として、操作頻度Ａｆ１と操作頻度Ａｆ２とを用いるようにしているが、操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２の双方を用いることなく、操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２のいずれか一方を用いることにより、切り換えに必要なアクセルペダルの操作状況を判定するようにしても良い。また、アクセル操作モードを解除する際の判定要因として、操作頻度Ａｆ２のみを用いるようにしているが、操作頻度Ａｆ１のみ若しくは操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２の双方を用いることにより、解除に必要なアクセルペダルの操作状況を判定するようにしても良い。

このように、運転者によるアクセルペダルの操作状況を、第１サンプリング期間（５００ms）で算出された操作頻度Ａｆ１と、第２サンプリング期間（１０００ms）で算出された操作頻度Ａｆ２とを用いて判定するようにしたので、アクセルペダルの操作状況を判定する際に、アクセル操作に対する応答性と確実性とを両立させることができ、アクセル操作モードの切換タイミングや解除タイミングを様々な車両特性に合わせて適切に設定することができる。

つまり、長さの異なるサンプリング期間によって操作頻度を算出するようにしたので、同一のアクセル開度ＡＰであっても、それぞれに立ち上がり特性と落ち込み特性とが異なる２種類の操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２を得ることができる。たとえば、アクセル操作モードを設定する際にはアクセル操作に対する応答性が要求される一方、アクセル操作モードを解除する際にはアクセル操作に対する確実性が要求される車両にあっては、それぞれの判定要因として操作頻度Ａｆ１と操作頻度Ａｆ２とを使い分けることにより、相反する応答性と確実性とを両立させることができる。このように、変速モードを切り換える際の判定要因と、この切り換えを解除する際の判定要因とを、操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２を用いて異なる判定要因に設定することにより、アクセル操作に対する応答性と確実性とを両立させることができ、変速モードの切換タイミングや解除タイミングを的確に設定することが可能となる。

図示する場合には、操作頻度Ａｆ１が閾値Ｈ１を上回った場合であっても、操作頻度Ａｆ２が閾値Ｈ２を上回るまでは、通常変速モードが維持されるため、不用意にアクセル操作モードが設定されてしまうことはなく、アクセル操作モードに切り換える際の確実性を高めることができる。また、操作頻度Ａｆ２だけが閾値Ｈ２を上回った場合であっても、操作頻度Ａｆ１が閾値Ｈ１を上回るまでは、通常変速モードが維持されるため、直近の操作頻度を考慮してアクセル操作モードに切り換えることができ、アクセル操作に対する応答性を向上させることもできる。さらに、アクセル操作モードの解除を判定する際に、操作頻度Ａｆ２が閾値Ｈ２を下回ることを条件としたので、アクセル操作モードの不要な操作状況を確実に判定してから、アクセル操作モードを解除することができる。つまり、アクセル操作モードの継続性を高めることができる。

また、アクセルペダルを解放する際に検出される操作速度ＤＡＰに、１以下の重み係数Ｋを乗算するようにしたので、操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２をより適切に算出することができる。一般的に、アクセルペダルを踏み込むよりも解放する際の操作速度が速いため、そのまま判定に使用するとアクセル解放側の比重が増してしまうことになるが、アクセル解放側に重み係数Ｋを乗算することにより、踏み込み操作と解放操作とを適切に判定することができる。

さらに、車速Ｖが高い程に重み係数Ｋを大きく設定するようにしたので、操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２をより適切に算出することができる。つまり、運転者は高速走行になる程、アクセルペダルを解放側に操作することが少なくなるため、高速走行時に運転者が行う解放操作は重要な意味を持つことになる。従って、高速走行時においては、アクセル解放側の比重を高めることにより、アクセルペダルの操作判定をより適切に行うことができる。

さらに、車速Ｖが高い程に閾値Ｈ１，Ｈ２を小さく設定するようにしたので、アクセルペダルの操作状況をより適切に判定することができる。つまり、高速走行になる程、アクセルペダルの操作速度ＤＡＰは低下する傾向にあるため、算出される操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２も減少することになる。従って、高速走行時においては、閾値Ｈ１，Ｈ２を小さく設定することにより、アクセルペダルの操作判定をより適切に行うことができる。

以下、アクセル操作モードに切り換えられた場合の変速制御について説明する。図４に示すように、切換判定部６２においてアクセル操作モードへの切り換えが決定されると、切換判定部６２から変速速度設定部６３に判定信号が入力され、変速速度設定部６３は変速速度の補正制御を開始する。変速速度設定部６３は、通常変速モード用の変速速度Ｖａに対する変更量つまり補正量ΔＶａを設定し、この補正量ΔＶａに基づいてアクセル操作モード用の変速速度Ｖａ'を算出する。この変速速度Ｖａ'は変速速度Ｖａよりも低速となっており、変速速度Ｖａ'を算出する際の補正量ΔＶａは、アクセル開度ＡＰ、車速Ｖ、エンジン回転数、操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２、横加速度、前後加速度、路面勾配、エンジントルク、車両駆動トルクなどの走行情報に基づいて設定される。なお、路面勾配は、車速、スロットル開度、エンジン回転数などから求められる走行負荷に基づいて算出され、エンジントルクはスロットル開度やエンジン回転数などからエンジントルクマップを参照して算出され、車両駆動トルクは車速、エンジン回転数、エンジントルクなどに基づいて算出される。

このように設定された変速速度Ｖａ'は、目標回転数設定部６０からの目標回転数Ｎｐとともに、ＣＶＴ制御ユニット４１内の電流制御部６４に入力される。そして、電流制御部６４から変速比を制御するプライマリ圧調整弁４４に、目標回転数Ｎｐおよび変速速度Ｖａ'に対応した駆動電流が供給され、目標回転数Ｎｐに収束するように無段変速機１０の変速比が制御される。

図７は、運転者によるアクセル操作と、このアクセル操作によるプライマリプーリ２０の回転変動との相関を示す線図である。（Ａ）は運転者の操作によるアクセル開度ＡＰの変動を示し、（Ｂ）はプライマリプーリ２０の回転変動を示している。なお、（Ａ）および（Ｂ）に示す時間軸は同一の経過時間を示している。

図７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、運転者によりアクセルペダルの操作が頻繁に行われる状況下においては、操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２に基づいてアクセルペダルの操作状況が判定され、変速モードが通常変速モードからアクセル操作モードに切り換えられる。そして、アクセル操作モードにおいては、遅い変速速度Ｖａ'が設定されるため、頻繁なアクセル操作に対してプライマリプーリ２０の回転変動を緩やかにすることができる。これにより、プライマリプーリ２０の回転変動を抑制することができ、運転者に与える違和感の抑制や、運転操作の軽減を達成することができる。

たとえば、コーナが連続する山岳路を走行する際など、アクセルペダルの操作が頻繁に行われる場合には、アクセル操作モードに切り換えることにより、プライマリプーリ２０の回転が緩やかに変動するため、アクセルペダルの解放に伴う過度のアップシフトが回避されることになる。このため、エンジンブレーキの作動を確保することができるとともに、再加速時には車両の動力性能を十分に発揮させることができる。

また、アクセル開度ＡＰＦや車速Ｖが所定値を上回る状態のもとで、アクセル操作モードに切り換えるようにするため、運転者に違和感を与えることがない。

さらに、アクセル操作モードに切り換える際の規定領域ＡＮｐを、車速Ｖ、操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２、横加速度、前後加速度、路面勾配、エンジントルク、車両駆動トルクなどの走行情報に応じて規定するようにしたので、車両の走行状態に応じて適切にアクセル操作モードに切り換えることができる。

さらに、アクセル操作モードに切り換えられた場合には、変速速度の低下補正を行うことにより、プライマリプーリ２０の急激な回転数低下を抑制するようにしたので、回転数低下を抑制するために目標回転数Ｎｐの下限値を上昇させる必要はない。これにより、車両の走行状態を維持するアクセル開度ＡＰ以下の場合には、時間の経過に応じてプライマリプーリ２０の回転数を最低回転まで落とすことができ、運転者に与える違和感を抑制することができる。

図８は変速制御装置による変速制御の手順を示すフローチャートである。以下、これまで説明した変速制御の手順を図８のフローチャートに従って説明する。図８に示すように、ステップＳ１では操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２が算出され、続くステップＳ２では、車速Ｖが所定値を上回っているか否か、アクセル開度ＡＰＦが所定値を上回っているか否か、アクセルセンサ５２が正常に作動しているか否か、そしてプライマリプーリ２０の回転数が規定領域ＡＮｐ内であるか否かが判定される。ステップＳ２において、全ての開始条件を満たしていると判定された場合には、ステップＳ３に進み、操作頻度Ａｆ１が閾値Ｈ１を上回るとともに、操作頻度Ａｆ２が閾値Ｈ２を上回るか否かが判定される。

ステップＳ２において、全ての開始条件を満たしていないと判定された場合や、
ステップＳ３において、操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２の少なくとも一方が、それぞれに対応する閾値Ｈ１，Ｈ２を下回ると判定された場合には、続くステップＳ４において通常変速モードの維持が決定され、続くステップＳ５において変速速度Ｖａの維持が決定される。そして、ステップＳ６に進み、変速速度Ｖａに基づき変速制御が実行される。

一方、ステップＳ３において、操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２が、それぞれに対応する閾値Ｈ１，Ｈ２を上回ると判定された場合には、ステップＳ７に進み、通常変速モードからアクセル操作モードに切り換えられ、続くステップＳ８において、変速速度Ｖａよりも遅い変速速度Ｖａ'が設定される。そして、ステップＳ９において変速速度Ｖａ'に基づき変速制御が実行された後に、ステップＳ１０において再び操作頻度Ａｆ２が算出される。続くステップＳ１１では、操作頻度Ａｆ２が閾値Ｈ２を下回るか否か、そしてアクセルセンサ５２が故障しているか否かが判定される。

ステップＳ１１において、アクセルセンサ５２が故障している場合や、操作頻度Ａｆ２が閾値Ｈ２を下回ると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、アクセル操作モードの切り換えが解除され通常変速モードに復帰する。一方、アクセルセンサ５２が正常に作動しており、かつ操作頻度Ａｆ２が閾値Ｈ２を上回ると判定された場合には、ステップＳ８に進み、アクセル操作モードによる変速制御が継続されることになる。

次いで、アクセル操作モードによる他の変速制御について説明する。前述したように、アクセル操作モード時には変速速度Ｖａを補正することにより、プライマリプーリ２０の回転変動を抑制しているが、アクセル操作モード時の変速制御としては、変速速度Ｖａの補正に限られることはなく、プライマリプーリ２０の目標回転数Ｎｐを補正するようにしても良い。図９は変速制御において目標回転数Ｎｐを補正する際の手順を示すフローチャートであり、図１０は目標回転数Ｎｐの補正例を示す説明図である。なお、図９において、図８のフローチャートに示す手順と同一の手順については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図９に示すように、アクセルペダルの操作状況を判定することにより、ステップＳ４において、通常変速モードが維持された場合には、ステップＳ５ａに進み、アクセル開度ＡＰや車速Ｖに基づきプライマリプーリ２０の目標回転数Ｎｐが設定される。そして、続くステップＳ６ａにおいて、目標回転数Ｎｐに基づく変速制御が実行される。一方、操作状況の判定により、ステップＳ７において、通常変速モードからアクセル操作モードに切り換えられた場合には、続くステップＳ８ａにおいて、目標回転数Ｎｐに変更量つまり補正量ΔＮｐを加味した目標回転数Ｎｐ'が算出される。そして、ステップＳ９ａにおいて目標回転数Ｎｐ'に基づいて変速制御が実行される。ここで、ステップＳ８ａにおいて目標回転数Ｎｐに加味される補正量ΔＮｐは、アクセル開度ＡＰ、車速Ｖ、エンジン回転数、操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２、横加速度、前後加速度、路面勾配、エンジントルク、車両駆動トルクなどの車両情報に基づいて設定される補正量であり、目標回転数Ｎｐの変動を抑制するように設定される。

たとえば、図１０に示すように、走行状態ａから状態ｂ相当までアクセルペダルが踏み込まれた場合には、状態ｂよりも低回転側の状態ｂ'に目標回転数Ｎｐ'が設定されるように補正量ΔＮｐが算出される。つまり、アクセルペダルが踏み込まれた場合には、補正量ΔＮｐは負の値に設定されることになる。一方、走行状態ａから状態ｃ相当までアクセルペダルが解放された場合には、状態ｃよりも高回転側の状態ｃ'に目標回転数Ｎｐ'が設定されるように補正量ΔＮｐが設定される。つまり、アクセルペダルが解放された場合には、補正量ΔＮｐは正の値に設定されることになる。

このように、変速速度Ｖａを補正する場合だけでなく、目標回転数Ｎｐを補正する場合であっても、変速速度Ｖａを補正した場合の効果と同様の効果を得ることができる。つまり、アクセルペダルの頻繁な操作に影響されることなく、プライマリプーリ２０の回転変動を抑制することができ、運転者に与える違和感の抑制や、運転操作の軽減を達成することができる。特に、コーナが連続する山岳路を走行する場合には、プライマリプーリ２０の回転変動を抑制して回転数を維持することができるため、エンジンブレーキの作動を確保することができ、再加速時には車両の動力性能を十分に発揮させることができる。

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ことはいうまでもない。たとえば、アクセルセンサ５２からの検出信号に基づいてアクセル開度ＡＰを算出するようにしているが、アクセルセンサ５２に限られることはなく、他のアクセル操作検出手段つまりスロットル開度センサ５４からの検出信号に基づいてアクセル開度ＡＰを算出するようにしても良い。

また、アクセル操作モードに切り換えられた場合には、変速速度Ｖａまたは目標回転数Ｎｐを補正することによって、新たな変速速度Ｖａ'または目標回転数Ｎｐ'に変更しているが、予め設定された複数の変速速度Ｖａ'や目標回転数Ｎｐ'を格納しておくことにより、変速速度Ｖａ'や目標回転数Ｎｐ'を走行状況に応じて選択するようにしても良い。

また、アクセル開度ＡＰをフィルタ処理したアクセル開度ＡＰＦに基づいて、各種制御を実行するようにしているが、フィルタ処理を施すことなく、アクセル開度ＡＰに基づいて各種制御を実行するようにしても良い。

さらに、ＣＶＴ制御ユニット４１は、走行状況に応じて２つの変速モードを適宜選択しながら無段変速機１０の変速比を制御しているが、変速モードとしては通常変速モードとアクセル操作モードとに限られることはなく、更に多くの変速モードを使い分けるようにしても良い。

さらに、第１サンプリング期間は５００msに限られることはなく、走行状況や変速特性などに応じて適宜変更しても良い。同様に、第２サンプリング期間も１０００msに限られることはなく、適宜変更しても良いことはいうまでもない。

さらに、２種類の操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２に限られることはなく、異なるサンプリング期間で算出される操作頻度を用いることにより、３種類以上の操作頻度によってアクセルペダルの操作状況を判定するようにしても良い。

さらに、操作頻度Ａｆ１，Ａｆ２と比較される閾値Ｈ１，Ｈ２は、それぞれ異なる値に設定されているが、同一の値に設定するようにしても良い。

なお、本発明の変速制御装置を適用する無段変速機としては、図示するベルト式無段変速機１０に限られることはなく、トロイダル式無段変速機であっても良いことはいうまでもない。

車両に搭載される無段変速機を示すスケルトン図である。 無段変速機の油圧制御系および電子制御系を示す概略図である。 目標回転数と車速との関係を示す変速特性線図である。 ＣＶＴ制御ユニットの変速制御系を示すブロック図である。 アクセルペダルの操作状況から算出される各種数値を示す線図である。 操作頻度と閾値とを比較した状態を示す説明図である。 運転者によるアクセル操作と、このアクセル操作によるプライマリプーリの回転変動との関係を示す線図である。 変速制御の手順を示すフローチャートである。 変速制御の手順を示すフローチャートである。 目標回転数の補正例を示す説明図である。

符号の説明

１０ 無段変速機
２０ プライマリプーリ（入力側回転体）
２１ セカンダリプーリ（出力側回転体）
２２ 駆動ベルト（動力伝達要素）
４１ ＣＶＴ制御ユニット
５２ アクセルペダルセンサ（アクセル操作検出手段）
６１ 操作頻度算出部（操作頻度算出手段）
６２ 切換判定部（切換判定手段）
Ａｆ１ 第１操作頻度（判定要因）
Ａｆ２ 第２操作頻度（判定要因）
ＡＰ，ＡＰＦ アクセル開度（操作量）
ＡＮｐ 規定領域（回転数領域）
ＤＡＰ 操作速度
ＤＡＰａ 絶対値
Ｈ１，Ｈ２ 閾値
Ｋ 重み係数
Ｎｐ，Ｎｐ' 目標回転数
ΔＮｐ 補正量（変更量）
Ｖａ，Ｖａ' 変速速度
ΔＶａ 補正量（変更量）
Ｖ 車速

Claims (13)

1. 動力伝達要素を介して入力側回転体の回転を無段階に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、
   アクセルペダルの操作量を検出するアクセル操作検出手段と、
   前記アクセルペダルの操作速度を第１サンプリング期間で移動平均処理した第１操作頻度と、前記操作速度を前記第１サンプリング期間よりも長い第２サンプリング期間で移動平均処理した第２操作頻度とを算出する操作頻度算出手段と、
   前記第１操作頻度と所定の閾値とを比較するとともに前記第２操作頻度と所定の閾値とを比較して前記アクセルペダルの操作状況を判定し、この操作状況に応じて変速モードを切り換える切換判定手段とを有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、前記切換判定手段は、前記第１および第２操作頻度の一方または双方による判定要因に基づいて変速モードを切り換える際の操作状況を判定し、前記判定要因と異なる判定要因に基づいて変速モードの切り換えを解除する際の操作状況を判定す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または２記載の無段変速機の変速制御装置において、前記切換判定手段は、前記第１操作頻度が所定の閾値を上回るとともに前記第２操作頻度が所定の閾値を上回るときに、変速モードを切り換え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１〜３のいずれか１項に記載の無段変速機の変速制御装置において、前記切換判定手段は、前記第２操作頻度が所定の閾値を下回るときに変速モードの切り換えを解除することを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
5. 請求項３または４記載の無段変速機の変速制御装置において、前記閾値は車速が高い程に小さく設定されることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の無段変速機の変速制御装置において、前記操作頻度算出手段は、アクセルペダルを解放する際の前記操作速度に１以下の重み係数を乗じ、前記操作速度の絶対値を移動平均処理することにより、前記第１および第２操作頻度を算出することを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
7. 請求項６記載の無段変速機の変速制御装置において、前記重み係数は車速が高い程に大きく設定されることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の無段変速機の変速制御装置において、前記切換判定手段は、車速が所定値を上回る状態のもとで変速モードを切り換えることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の無段変速機の変速制御装置において、前記切換判定手段は、前記アクセルペダルの操作量が所定値を上回る状態のもとで変速モードを切り換えることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の無段変速機の変速制御装置において、前記切換判定手段は、車速、第１操作頻度、第２操作頻度、横加速度、前後加速度、路面勾配、エンジントルク、車両駆動トルクのうち、少なくともいずれか１つに基づいて前記入力側回転体の回転数領域を規定し、この回転数領域内における走行状態のもとで変速モードを切り換えることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の無段変速機の変速制御装置において、変速モードが切り換えられた状態のもとでは変速速度が通常変速モードに対して変更されることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の無段変速機の変速制御装置において、変速モードが切り換えられた状態のもとでは前記入力側回転体の目標回転数が通常変速モードに対して変更されることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
13. 請求項１１または１２記載の無段変速機の変速制御装置において、アクセルペダルの操作量、車速、エンジン回転数、第１操作頻度、第２操作頻度、横加速度、前後加速度、路面勾配、エンジントルク、車両駆動トルクのうち、少なくともいずれか１つに基づいて、前記変速速度または前記目標回転数の変更量が設定され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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