つぎに、この発明を具体例に基づいて説明する。まず、この発明を適用できる車両の構成例を、図2に基づいて説明する。この図2には、ベルト式無段変速機1を搭載した車両Veが示されているとともに、車両Veの制御系統が示されている。ベルト式無段変速機1においては、駆動プーリ(プライマリプーリ)2と従動プーリ(セカンダリプーリ)3とが、それぞれの中心軸線を互いに平行にして予め定められた間隔を空けて配置されている。その駆動プーリ2は、無端状のベルト4を巻き掛けるいわゆるV溝の幅を変更できるようになっており、駆動プーリ2は、プライマリシャフト30と一体回転し、かつ、軸線方向には固定された固定プーリ片5と、プライマリシャフト30と一体回転し、かつ、軸線方向に動作可能に構成された可動プーリ片6とを有している。その可動プーリ片6の背面側に、可動プーリ片6を軸線方向に動作させるための油圧アクチュエータ7が設けられている。油圧アクチュエータ7は、可動プーリ片6に軸線方向の推力を与える油圧室31を有している。そして、これら固定プーリ片5と可動プーリ片6との対向面が、テーパ角の一定なテーパ面となっていて、これらのテーパ面によって前記V溝が形成されている。
前記従動プーリ3は、セカンダリシャフト32と一体回転し、かつ、軸線方向には固定された固定プーリ片8と、セカンダリシャフト32と一体回転し、かつ、軸線方向に動作可能な可動プーリ片9とを有している。そして、これら固定プーリ片8と可動プーリ片9との対向面が、テーパ角の一定なテーパ面となっていて、これらのテーパ面によってV溝が形成されている。さらに、可動プーリ片9の背面側に、可動プーリ片9を軸線方向に動作させるための油圧アクチュエータ10が設けられている。油圧アクチュエータ10は、可動プーリ片9に軸線方向の推力を与える油圧室33を有している。
つぎに、ベルト式無段変速機1における入力側の構成について説明すると、車両Veには動力源11が搭載されている。動力源11は駆動輪(前輪)36に伝達するトルクを出力する機能を備えた動力装置であり、動力源11としては、エンジンやモータ・ジェネレータなどを用いることが可能である。この実施例では、エンジンを用いた場合について説明する。ここで、エンジンとしては、内燃機関および外燃機関が挙げられるが、この実施例では、内燃機関、具体的には、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、LPGエンジンなどが用いられている場合について説明する。以下、動力源11に代えてエンジン11と記す。このエンジン11の出力側には、流体伝動装置50およびロックアップクラッチ51が並列に配置されている。この実施例では、流体伝動装置50としてトルクコンバータを用いる場合について説明する。流体伝動装置50は、エンジン11のクランクシャフト52に連結されたポンプインペラ53と、シャフト54に連結されたタービンランナ55とを有している。流体伝動装置50は、ポンプインペラ53とタービンランナ55との間で流体の運動エネルギにより動力伝達をおこなうものである。ロックアップクラッチ51が解放されている場合は、流体伝動装置50で伝達されるトルクを増幅することが可能である。
これに対して、ロックアップクラッチ51は、クランクシャフト52とシャフト54との間で、摩擦力により動力伝達をおこなうものである。そして、シャフト54とベルト式無段変速機1との間の動力伝達経路には、前後進切換装置56が設けられている。この前後進切換装置56の出力側にはプライマリシャフト30が連結されており、シャフト54の回転方向に対して、プライマリシャフト30の回転方向を正・逆に切り替えることが可能である。前後進切換装置56としては例えば、差動回転可能な3つの回転要素を有する遊星歯車機構と、遊星歯車機構の回転要素の回転を停止させるブレーキと、回転要素同士を選択的に連結するクラッチとを有する公知のものを用いることが可能である。これらのクラッチやブレーキは、油圧制御されるように構成されている。なお、ベルト式無段変速機1の出力側の構成について説明すると、セカンダリシャフト32が、デファレンシャル(図示せず)あるいはプロペラシャフト(図示せず)などを介して駆動輪36に連結されている。
上記のベルト4は、各プーリ2,3のV溝に挟み込まれる形状の多数の金属片を環状に配列し、それらの金属片をフープと称される環状の金属バンドによって結束して構成されている。したがって、ベルト4の全長はフープによって制限されるから、各プーリ2,3によってベルト4を挟み付けると、V溝の傾斜面(テーパ面)によってベルト4を半径方向で外側に押し出す向きの力が作用し、その結果、ベルト4に張力が加えられるとともに、ベルト4と各プーリ2,3との接触圧力が発生し、その接触圧力と摩擦係数とで決まる摩擦力によって、ベルト4と各プーリ2,3との間でトルクが伝達される。より具体的には、駆動プーリ2からベルト4にトルクが伝達されると、ベルト4を構成する金属片同士の間で圧縮力が生じ、その圧縮力が従動プーリ3に伝達されて、従動プーリ3を回転させるようなトルクが発生する。このようにベルト4を挟み付ける圧力が挟圧力であって、例えば、従動プーリ3側の油圧アクチュエータ10の油圧室33の油圧に応じて挟圧力が制御される。
これに対して、いずれか一方のプーリにおいてベルト4を挟み付ける圧力が相対的に増大し、あるいは低下すると、ベルト4の張力に抗してベルト4が当該一方のプーリで半径方向で外側に押し出され、あるいは反対に半径方向で内側に入り込み、同時に他方のプーリではベルト4が半径方向で内側に入り込み、あるいは半径方向で外側に押し出される。このような巻き掛け半径の変更が変速の実行であり、例えば、駆動プーリ2側の油圧アクチュエータ7の油圧室31に供給される圧油の流量を制御することにより、変速比が制御される。
上記のベルト式無段変速機1における変速は、駆動プーリ2の溝幅を変化させて、ベルト4の各プーリ2,3に対する巻き掛け半径を変更することにより実行するように構成されている。そのための油圧制御回路34について説明すると、駆動プーリ2側の油圧アクチュエータ7の油圧室31には、油路35を介在させて、アップシフト制御弁12およびダウンシフト制御弁13が並列に接続されている。
そのアップシフト制御弁12は、駆動プーリ2側の油圧アクチュエータ7の油圧室31に対する圧油の供給を制御するバルブであって、ソレノイドバルブ14から出力される信号圧によって動作するように構成されている。具体的に説明すると、アップシフト制御弁12は、装置の全体の元圧であるライン圧PL、もしくは、ライン圧PLの補正圧が供給される入力ポート15と、前記油路35に接続され、かつ、入力ポート15に選択的に連通される出力ポート16と、デューティ比に応じた信号圧がソレノイドバルブ14から加えられることにより、図示しない弁体を動作させる信号圧ポート17とを備えている。なお、符号18はスプリングであって、信号圧に対抗する方向の弾性力を、弁体に対して付与するように配置されている。したがって、ソレノイドバルブ14におけるデューティ比に応じて、油圧アクチュエータ7の油圧室31に圧油が供給されるようになっている。
また、ダウンシフト制御弁13は、油圧アクチュエータ7の油圧室31から圧油を排出する制御を実行するためのバルブであって、ソレノイドバルブ19から出力される信号圧によって動作するように構成されている。具体的に説明すると、ダウンシフト制御弁13は、油路35に接続された入力ポート20と、その入力ポート20に選択的に連通されるドレインポート21と、デューティ比に応じた信号圧がソレノイドバルブ19から加えられることにより、図示しない弁体を動作させる信号圧ポート22とを備えている。なお、符号23はスプリングであって、信号圧に対抗する方向の弾性力を弁体に対して付与するように配置されている。したがって、ソレノイドバルブ19におけるデューティ比に応じて、油圧アクチュエータ7の油圧室31から圧油が排出されるようになっている。なお、油圧制御回路34は、油圧室33の油圧を制御する油路(図示せず)およびソレノイドバルブ(図示せず)などを有しているとともに、ロックアップクラッチ51の係合・解放を制御するソレノイドバルブ(図示せず)などを有している。
そして、ベルト式無段変速機1およびロックアップクラッチ51および前後進切換装置56を制御する機能を有する電子制御装置(ECU)24が設けられている。この電子制御装置24は、マイクロコンピュータを主体として構成されたものであって、電子制御装置24には、アクセル開度、車速、ベルト式無段変速機1の入力回転数および出力回転数、エンジン回転数などの信号が入力される。そして、電子制御装置24においては、アクセル開度や車速、エンジン回転数などの入力データと、予め記憶しているデータなどとに基づいて演算をおこなって変速を判断するとともに、その変速判断に基づいて、ソレノイドバルブ14,19の通電状態を制御するためのデューティ比などを演算し、そのデューティ比に応じた制御信号を出力するように構成されている。また、この電子制御装置24は、油圧室33の油圧を制御するソレノイドバルブなどを制御することにより、前記従動プーリ3がベルト4を挟み付けてベルト式無段変速機1における伝達トルク容量を設定する挟圧力を制御するように構成されている。
したがって、上記のベルト式無段変速機1は、アクセル開度や車速などの車両の走行状態に基づいて目標変速比あるいは目標入力回転数(エンジン11もしくは駆動プーリ2の目標回転数)が設定され、実変速比や実入力回転数がその目標値に一致するように、電子制御装置24が制御信号をいずれかのソレノイドバルブ14,19に出力するように構成されている。そして、いずれかのソレノイドバルブ14,19が、入力されたデューティ比に応じた信号圧を出力することにより、アップシフト制御弁12から駆動プーリ2側の油圧アクチュエータ7に圧油が供給されてアップシフトが実行される。アップシフトとは、ベルト式無段変速機1の変速比を小さくするように制御することである。これに対して、油圧アクチュエータ7からダウンシフト制御弁13を介して圧油が排出させられてダウンシフトが実行される。ダウンシフトとは、ベルト式無段変速機1の変速比を大きくするように制御することである。なお、アップシフト制御弁12およびダウンシフト制御弁13を制御することにより、ベルト式無段変速機1の変速比を略一定に制御することも可能である。
上記のベルト式無段変速機1の変速制御では、フィードバック制御およびフィードフォワード制御を組み合わせて実行可能である。つまり、2自由度の制御を実行できる。まず、フィードフォワード制御は、油圧室31におけるオイルの供給量・排出量と、入力回転数や変速比との対応関係をモデルベースに基づいてデータ化しておき、そのモデルベース化されたオイル量と、変速比もしくは入力回転数との関係に基づいて、目標入力回転数および目標変速比に応じて、油圧室31におけるオイルの供給・排出量を制御することである。これに対して、フィードバック制御は、目標入力回転数や目標変速比などの目標値と、実際の入力回転数や変速比などの実際値との偏差を求め、その偏差を小さく(少なく)するように、油圧室31のオイル量を制御することである。このフィードフォワード制御およびフィードバック制御に用いる制御量は、目標とする変速を達成するための制御信号であって、具体的には前記いずれかのソレノイドバルブ14,19に出力するデューティ比(%)に対応する制御量である。例えば、ダウンシフトの場合は正の値の制御量が設定され、アップシフトの場合は負の値の制御量が設定される。ダウンシフトの場合またはアップシフトのいずれにおいても、目標する変速要求量が大きいほど、絶対値の大きい制御量が設定される。なお、目標変速要求量が零の場合、つまり、変速比を略一定に制御する要求がある場合は、制御量が「零」に設定される。
図3は、その変速制御の基本的な内容を説明するためのフローチャートであって、先ず、基本目標入力回転数NINC、およびフィードフォワード(FF)制御で用いる目標入力回転数NINTSTAが算出される(ステップS100)。この基本目標入力回転数NINCは、エンジン11とベルト式無段変速機1とを協調制御する際に、アクセル開度と車速とに基づいて算出することが可能である。より具体的には、アクセル開度とその時点の車速とに基づいて要求駆動力(目標駆動力)が求められる。これは、例えば予め用意したマップから求められる。その要求駆動力と車速とからエンジン11の要求出力(目標出力)が算出され、その要求出力を最小の燃費で出力するエンジン回転数が、マップを使用して求められる。こうして求められたエンジン回転数に対応するベルト式無段変速機1の入力回転数が、基本目標入力回転数NINCである。この基本目標入力回転数NINCを1次なまし処理することにより、目標入力回転数NINTSTAが求められる。この目標入力回転数NINTSTAは、次式により算出可能である。
NINTSTA(i)=NINTSTA(i−1)+K1×{NINC(i)− NINTSTA(i−1)}+K2 ・・・(1)
この実施例で説明する全ての数式において、「(i)」は、制御ルーチンの実行周期における(i)番目の周期、つまり「今回」を意味し、「(i−1)」は前回を意味する。また、上記の式(1)において、「K1」はなまし定数であり、「K2」はフィードバック係数である。なお、エンジン11の目標出力と、目標入力回転数NINTSTAとに基づいて、基本目標エンジントルクETRQBSEが求められ、この基本目標エンジントルクを達成するようにエンジン11のスロットル開度が制御される。
このステップS100についで、フィードバック(FB)制御で用いる目標入力回転数NINTを算出する(ステップS101)。ここで、目標入力回転数NINTとして、前述の目標入力回転数NINTSTAまたは、目標入力回転数NINTSTAに対する制御の応答遅れ(むだ時間)を考慮した目標入力回転数NINTNFFのいずれかが選択される。ここで、目標入力回転数NINTNFFは、例えば、次式により算出される。
NINTNFF(i)=NINTNFF(i−1)+{NINTSTA(i−K3)−
NINTNFF(i−1)}×K4 ・・・(2)
上記の式(2)において、「K3」は、むだ時間に相当する係数もしくは補正値であり、「K4」は、なまし量を決定する時定数もしくは補正値である。つまり、この目標入力回転数NINTNFFは、油圧制御回路34の構成や油圧アクチュエータ7の構成において、圧油の供給・排出作用、油圧室31を構成するピストンの動作などで不可避的に生じる制御の応答遅れを考慮した目標入力回転数である。言い換えれば、目標入力回転数NINTSTAに対して、システムの構成上で実現可能な値として、目標入力回転数NINTNFFが設定される。
さらに、ステップS101において、目標入力回転数NINTSTAまたは目標入力回転数NINTNFFのいずれかを選択する場合の判断は、フィードフォワード制御が禁止されているか否かによりおこなわれる。具体的には、フィードフォワード制御が禁止されている場合は、目標入力回転数NINTSTAが選択され、フィードフォワード制御が許可されている場合は、目標入力回転数NINTNFFが選択される。なお、フィードフォワード制御が禁止される条件としては、車両が低摩擦係数路を走行して駆動輪36がスリップする場合などが挙げられる。
上記のステップS101についで、実出力回転数NOUTのなまし補正回転数(遅れ補正なまし値)NOUTHOが算出される(ステップS102)。実出力回転数NOUTは、適宜のセンサによって検出されており、これをフィルタ処理することによりなまし補正回転数NOUTHOが求められる。なお、このなまし処理(フィルタ処理)は、検出信号に含まれるノイズ(外乱成分)を除去するための処理であるが、そのノイズの要因や程度は必ずしも一律ではないので、なまし係数(フィルタ処理の係数)はノイズあるいは外乱の要因や程度に応じて変更することが好ましい。ついで、そのなまし補正回転数NOUTHOを利用して目標変速比RATIOTが算出される(ステップS103)。すなわち、変速比は駆動プーリ2の回転数と従動プーリ3の回転数との比であるから、目標変速比RATIOTが、上述した目標入力回転数NINTと実出力回転数NOUTのなまし補正回転数NOUTHOとの比として算出される。
図2に示すベルト式無段変速機1は、各プーリ2,3に対するベルト4の巻き掛け半径に応じて変速比が設定されるから、目標変速比RATIOTを達成するための可動プーリ片6の位置WDXが算出される(ステップS104)。ここで、位置WDXとは軸線方向における位置を意味する。すなわち変速比と可動プーリ片6の位置WDXとは、プーリの形状に基づいて幾何学的に定まるので、目標変速比RATIOTと可動プーリ片6の位置WDXとの関係を予めマップとして用意しておき、そのマップと目標変速比RATIOTとから可動プーリ片6の位置WDXが求められる。
前述した目標入力回転数NINTは、最終的に到達するべき回転数として設定されるのではなく、時々刻々の目標値として設定されるから、それに基づく前記目標変速比RATIOTも時々刻々変化する値として算出される。したがって可動プーリ片6の位置WDXは時間毎の位置として求められる。したがって次のステップS105では、予め定められた時間内におけるの可動プーリ片6の移動量DXTが算出される。これは、可動プーリ片6の位置WDXの移動平均として求めることができる。次に、目標変速比RATIOTの変化量を達成するための上記の時間内で可動プーリ片6の移動量DXTを実現するのに要する駆動プーリ2の油圧アクチュエータ7に対する圧油の流量値QINが算出される(ステップS106)。要は、その油圧アクチュエータ7におけるピストン(図示せず)の受圧面積と可動プーリ片6の移動量DXTとの積である。
駆動プーリ2側の油圧アクチュエータ7の油圧室31に対する圧油の給排の制御は、図2に示すソレノイドバルブ14,19をデューティ制御することによって行われるが、そのデューティ比に応じた圧油の流量は、その流入口と流出口との差圧に関係するので、先ず、その差圧(駆動プーリ2におけるオイルの流入出差圧)SAATUが算出される(ステップS107)。これは、モデルに基づく制御で得られたデータを用いればよい。そして、この差圧SAATUと前記流量値QINとの関係を示すマップに基づいて、フィードフォワード制御での制御量(FF項)DQSCFFTが算出される(ステップS108)。
なお、軸線方向における駆動プーリ2の目標位置と、実際の位置との偏差を解消するためのフィードバック制御も併せて実行されるので、その偏差とフィードバックゲインとに基づくいわゆるフィードバック制御量(FB項)DQSCFBが算出される(ステップS109)。そして、これらの算出された制御量DQSCFFTおよび制御量DQSCFBに基づいて、変速出力制御量、具体的には前記ソレノイドバルブ14,19のデューティ比に対応する制御量が算出される(ステップS110)。このように、ベルト式無段変速機1の変速比を制御する場合、実質的には各種の目標入力回転数を設定し、その目標入力回転数に基づいて実入力回転数を制御することで、結果的に変速比が制御されていることになる。
つぎに、ベルト式無段変速機1の制御例を、図1のフローチャートに基づいて説明する。この図1のフローチャートは、フィードフォワード制御およびフィードバック制御が共に実行される場合において、フィードフォワード制御用の制御量を設定する一例である。また、この図1のフローチャートには変速にともなうエンジントルクの補正制御が含まれている。まず、ステップS1では、フィードフォワード制御用の目標入力回転数NINTSTAが算出される。この目標入力回転数NINTSTAの算出方法は、ステップS100の場合と同じである。このステップS1についで、フィードバック制御用の目標入力回転数NINTNFFが算出される(ステップS2)。この目標入力回転数NINTNFFの算出方法は、ステップS101の場合と同じである。
このステップS2についで、変化勾配DNINTSTAが算出される(ステップS3)。目標入力回転数NINTSTAに基づいて第1の目標変速要求量を求めるとともに、第1の目標変速要求量の経時変化を特性線で表した場合に、その特性線の勾配(傾き)が、変化勾配DNINTSTAである。上記のステップS3についで、変化勾配DNINTNFFが算出される(ステップS4)。目標入力回転数NINTNFFに基づいて第2の目標変速要求量を求めるとともに、第2の目標変速要求量の経時変化を特性線で表した場合に、その特性線の勾配(傾き)が、変化勾配DNINTNFFである。このステップS4についで、目標入力回転数NINTSTAの変化勾配DNINTSTAに対応する第1の目標変速要求量の符号と、目標入力回転数NINTNFFの変化勾配DNINTNFFに対応する第2の目標変速要求量の符号とが同じであるか否かが判断される(ステップS5)。前述したように、符号とは、変速制御の種類、すなわち、ダウシフトとアップシフトとを、制御信号で区別するためのものであり、例えば、ダウンシフトを符号「正(+)」で表し、アップシフトを符号「負(−)」で表すことができる。このステップS5で肯定的に判断された場合は、フィードフォワード制御用の変化勾配DNINTMAXが求められる(ステップS6)。変化勾配DNINTMAXとは、目標入力回転数の変化速度であり、第3の目標変速要求量を示す特性線の勾配(傾き)で表される。
この変化勾配DNINTMAXは、例えば次式(3)により求められる。
DNINTMAX=MAX(DNINTSTA、K×DNINTNFF)・・・(3)
上記の式(3)において、右辺は、「変化勾配DNINTSTA」または、「定数K×変化勾配DNINTNFF」のうち、いずれか勾配が大きい方、言い換えれば、目標変速要求量の絶対値が大きい方を選択することを意味する。上記のステップS6についで、フィードフォワード制御用の制御量DQSCFFTが算出される(ステップS7)。このステップS7の処理は、図3のステップS108の処理と同じである。このステップS7についで、変化勾配DNINTMAXを用いて、アップシフトまたはダウンシフトにともない動力伝達系で発生するイナーシャトルクの予測値TQRINTが算出される(ステップS8)。
イナーシャトルクの予測値TQRINTは、例えば次式により求められる。
TQRINT=(IE×DLTNET×TRQHI)+(IT+INN+(MBLT×R IN2))×DLTNINTSTA ・・・(4)
この式(4)において、「IE」は、エンジン11のクランクシャフト52およびポンプインペラ53などの動力伝達系のイナーシャ(慣性質量)に対応する係数であり、DLTNETは、目標エンジン回転数の変化率である。
目標エンジン回転数の変化率DLTNETは、以下のようにして求められる。
DLTNET=DLTNINTSTA/e
e=NIN/NE
ここで、「e」は、エンジン回転数とベルト式無段変速機1の入力回転数との速度比であり、「NIN」は、ベルト式無段変速機1の実入力回転数であり、「NE」は実エンジン回転数である。また、式(4)において、「TRQHI」はトルク比であり、このトルク比は、シャフト54におけるトルクを、クランクシャフト52おけるトルクで除した値である。また、式(4)において、「IT」は、タービンランナ55およびシャフト54などの動力伝達系のイナーシャに対応する係数であり、「MBLTは」、ベルト4の質量であり、「INN」は、駆動側プーリ2およびプライマリシャフト30などの動力伝達系のイナーシャに対応する係数であり、「RIN」は、駆動プーリ2におけるベルト4の巻き掛かり半径である。
上記のステップS8についで、イナーシャトルクの予測値TQRINTを用いてエンジントルクの補正をおこない(ステップS9)、この制御ルーチンを終了する。このステップS9では、前述した基本目標エンジントルクETRQBSEと、イナーシャトルクの予測値TQRINTとに基づいてエンジントルクが補正される。例えば、ダウンシフトの場合は、エンジン11からベルト式無段変速機1に伝達されるトルクを増加することを目的として、基本目標エンジントルクETRQBSEと、イナーシャトルクの予測値TQRINTとを加算して、補正後の目標エンジントルクETTQCVTを算出することが可能である。一方、前記ステップS5で否定的に判断された場合は、変化勾配DNINTMAXとして、変化勾配DNINTSTAを選択し(ステップS10)、ステップS7に進む。なお、ステップS6およびステップS10で選択される変化勾配DNINTMAXは、図3のステップS103で目標変速比を算出する処理にも適用される。
つぎに、図1および図3のフローチャートに対応するタイムチャートの一例を、図4に基づいて説明する。図4においては、基本目標入力回転数NINCが実線で示され、目標入力回転数NINTSTAが破線で示され、実施例の実入力回転数NINが一点鎖線で示され、比較例の実入力回転数NINが二点鎖線で示されている。なお、前述したフィードバック制御用の目標入力回転数NINTNFFは、実施例の実入力回転数NINと略一致している。この図4は、ダウンシフト要求が生じて各入力回転数が上昇する場合を示している。すなわち、時刻t1以前においては、アクセル開度が略一定となっており、かつ、各入力回転数が略一致し、かつ、略一定となっている。具体的には、基本目標入力回転数NINCと目標入力回転数NINTSTAとが一致しているため、フィードフォワード制御用の第1の目標変速要求量は「零」に設定されており、フィードフォワード制御用のFF項も「零」に設定されている。また、目標入力回転数NINTNFFと実入力回転数NINとが一致しているため、フィードバック制御用の第2の目標変速要求量は「零」に設定されているとともに、フィードバック制御用のFB項も「零」に設定されている。
なお、図4のタイムチャートにおいては、目標入力回転数NINTSTAに対応する第1の目標変速要求量が特性線(破線)A1で示され、目標入力回転数NINTNFFに対応する第2の目標変速要求量が特性線(一点鎖線)B1で示され、第1の目標変速要求量および第2の目標変速要求量から求められる最終的なFF項用の第3の目標変速要求量が特性線(実線)C1で示されている。さらに、図4のタイムチャートにおいて、FF項およびFB項は制御量を示しており、ダウンシフトが正(+)の値で示され、アップシフトが負(−)の値で示されている。また、FF項およびFB項において、制御量の零は、変速比を維持することを意味する。
そして、時刻t1でアクセル開度がステップ的に増加して、ダウンシフト要求が生じると、基本目標入力回転数NINCがステップ的に急上昇する。時刻t1以降、アクセル開度が略一定になると、基本目標入力回転数NINCも略一定になる。これに対して、目標入力回転数NINTSTAは、時刻t1からある勾配で上昇し、時刻t3以降は、目標入力回転数NINTSTAが基本目標入力回転数NINCと一致している。時刻t1から時刻t3までの間は、目標入力回転数NINTSTAは基本目標入力回転数NINCよりも低回転数である。また、ダウンシフト要求の発生後における目標入力回転数NINTSTAの上昇勾配は、基本目標入力回転数NINCの上昇勾配よりも緩やかである。
これに対して、一点鎖線で示す実入力回転数NINは時刻t1以降も略一定に推移しており、時刻t1からある時間(むだ時間)が経過した時刻t2から、実施例の実入力回転数NINが上昇を開始し、時刻t4で、実施例の実入力回転数NINと基本目標入力回転数NINCとが一致している。このように、時刻t4で、実施例の実入力回転数NINと基本目標入力回転数NINCとが一致する理由は後述する。また、時刻t1から時刻t4の間、実施例の実入力回転数NINは、目標入力回転数NINTSTAおよび基本目標入力回転数NINCよりも低回転数となっている。
一方、前記時刻t1以前においては、第1の目標変速要求量および第2の目標変速要求量が共に零であるため、第3の目標変速要求量も零に設定されている。そして、時刻t1で第1の目標変速要求量A1がステップ的に正の値で増加する。その後、基本目標入力回転数NINCと目標入力回転数NINTASTAとの偏差の減少に応じて、第1の目標変速要求量A1が正側で低下する。これに対して、第2の目標変速要求量B1は、時刻t1以降も零に設定されている。つまり、時刻t1から時刻t2の間は、第1の目標変速要求量A1の変化勾配DNINTSTAの方が、第2の目標変速要求量B1の変化勾配DNINTNFFよりも急であり、この時刻t1から時刻t2の間は、第3の目標変速要求量C1に相当する変化勾配DNINTMAXとして、第1の目標変速要求量A1の変化勾配DNINTSTAが選択される。そして、時刻t2において、第2の目標変速要求量B1がステップ的に正の値で上昇する。この時刻t2において、第2の目標変速要求量B1の絶対値は、第1の目標変速要求量A1の絶対値よりも大きい。この時刻t2以降は、第1の目標変速要求量A1および第2の目標変速要求量B1が、共に正の値で減少しているとともに、第1の目標変速要求量A1の変化勾配DNINTSTAよりも第2の目標変速要求量B1の変化勾配DNINTNFFの方が急勾配であり、この時刻t2以降は、第3の目標変速要求量C1の変化勾配DNINTMAXとして、第2の目標変速要求量B1の変化勾配DNINTNFFと、第1の目標変速要求量A1の変化勾配DNINTSTAとの間の値が選択される。すなわち、選択される値は、前述した(3)式で示されるように、第2の目標変速要求量B1の変化勾配DNINTNFFに定数Kを掛けた値と第1の目標変速要求量A1の変化勾配DNINTSTAの値とのうちの大きい方であるから、ここに示す例では、定数Kに応じて、第2の目標変速要求量B1の変化勾配DNINTNFFと、第1の目標変速要求量A1の変化勾配DNINTSTAとの間の値が選択される。
そして、時刻t3において、基本入力回転数NINCと目標入力回転数NINTSTAとが一致すると、時刻t3以降は第1の目標変速要求量A1が零に設定される。これに対して、時刻t3以降、目標入力回転数NINTNFFと基本目標入力回転数NINCとの偏差に応じて、第2の目標変速要求量B1は正の値で低下する。その後、時刻t4において、目標入力回転数NINTNFFと基本目標入力回転数NINCとが一致すると、第2の目標変速要求量B1が零に設定される。この時刻t4以降は、第1の目標変速要求量A1および第2の目標変速要求量B1が零に設定されるため、時刻t4以降は、第3の目標変速要求量C1の変化勾配DNINTMAXとして、第1の目標変速要求量A1の変化勾配DNINTSTAが選択される。
つぎに、フィードフォワード制御用のFF項について説明する。このFF項は、第3の目標変速要求量C1に対応して設定される制御量であり、時刻t1以前におけるFF項は零に設定される。そして、FF項は時刻t1でステップ的に正側に増加され、時刻t1以降も、第3の目標変速要求量C1の変化勾配DNINTMAXと同じように、FF項も低下する。そして、FF項は時刻t2でステップ的に増加し、時刻t2以降は、変化勾配DNINTMAXと同様にして、FF項も正側で低下する。その後、時刻t4以降、FF項は零に設定される。さらに、実施例のFB項について説明すると、この実施例では、目標入力回転数NINTSTAと基本目標入力回転数NINCとが一致した時刻t3以降も、第3の目標変速要求量C1が正側の値に設定されるため、一点鎖線で示す実入力回転数NINが基本目標入力回転数NINCに近づけられる。したがって、時刻t1から時刻t3の間は勿論のこと、時刻t3以降も、目標入力回転数NINTNFFと実入力回転数NINとが一致し、FB項が零に設定される。
つぎに、比較例の制御について説明する。この比較例の制御とは、FF項を、常時、目標入力回転数NINTSTAに基づいて算出する制御例である。時刻t2までの間は、実施例と同様に目標入力回転数NINTSTAに基づいてFF項が算出される。そして、比較例では、時刻t2以降も目標入力回転数NINTSTAに基づいてFF項が算出されるため、時刻t2以降における比較例のFF項は破線で示すように、目標入力回転数NINTSTAと同様の傾向で設定される。つまり、比較例のFF項は、第1の目標変速要求A1に対応させて正側で低下するとともに、時刻t3で比較例のFF項が零になり、フィードフォワード制御が不実行となり、時刻t3以降はフィードバック制御のみが実行される。このため、時刻t3以降、比較例における実入力回転数NINは、二点鎖線で示すように、目標入力回転数NINTNFFよりも低回転数となり、したがって、比較例におけるFB項は破線で示すように正側で増加し、時刻t4以降も、実入力回転数NINは基本目標入力回転数NINCに一致していない。このように、時刻t3以降、比較例の制御における基本目標入力回転数NINCと実入力回転数NINとの偏差は、実施例の制御における基本目標入力回転数NINCと実入力回転数NINとの偏差よりも大きい。
このように、実施例の制御においては、ダウンシフト要求が発生すると、目標入力回転数NINTSTAが基本入力回転数NINCと一致した後も、FF項が正側の値に設定されるため、基本目標入力回転数NINCに対する実入力回転数NINの収束性を向上させることが可能である。また、時刻t2で実入力回転数NINが実際に上昇してダウンシフトが開始される際に、時刻t1時点から開始される処理、つまり、図1のステップS6,S7,S8,S9の処理で目標入力回転数の変化勾配から求められた目標エンジントルクに基づいて、エンジントルクを補正する(増加する)ことにより、「ダウンシフトにより生じるイナーシャトルクで、ベルト式無段変速機1のセカンダリシャフト32から出力されるトルクが低下すること」を抑制できる。したがって、ダウンシフトにともなう駆動力の過不足を抑制でき、ショックとして体感されることを回避できる。また、目標変速要求量の変化勾配に基づいてイナーシャトルクを推定し、そのイナーシャトルクに基づいてエンジントルクを補正するため、一層確実にショックを軽減できる。
なお、従動プーリ3の油圧室33に供給・排出されるオイル量を制御することにより、ベルト式無段変速機1の変速比を制御することが可能に構成されているとともに、油圧室31の油圧を制御するソレノイドバルブなどを制御することにより、前記駆動プーリ2がベルト4を挟み付けてベルト式無段変速機1における伝達トルク容量を設定する挟圧力を制御するように構成されている車両についても、図1および図3の実施例を適用可能である。この場合は、アップシフト制御弁12およびダウンシフト制御弁13およびソレノイドバルブ14,19と同様の構成を、油圧室33に対応させて設け、油圧室31の圧油を供給・排出する場合と同様の制御および原理により、油圧室33における圧油の供給・排出をおこなえばよい。そして、油圧室33の圧油量を制御するソレノイドバルブ(図示せず)のデューティ比を、図3の制御によりフィードバック制御およびフィードフォワード制御することが可能であるとともに、図1の制御例を実行することも可能である。
さらに、図4のタイムチャートでは、目標変速要求量およびFF項およびFB項において、ダウンシフトに対応する制御量を「正」で表し、アップシフトに対応する制御量を「負」で表し、変速比の維持に対応する制御量を「零」で表しているが、これらは、変速比の制御特性に対応させて制御量の性質を明確化(区別化)するために便宜的に用いているものである。したがって、ソレノイドバルブ14,19が、ノーマルクローズ形式のソレノイドバルブであるか、またはノーマルオープン形式のソレノイドバルブであるかにより、「正」と「負」とを逆に表してもよい。さらに、変速の方向(アップシフトかダウンシフトか)に対応して信号を区別するために、「正」および「負」に代えて、「正」および「逆」を用いることも可能である。すなわち、これらの信号の種類は、アップシフトに対応する信号か、ダウンシフトに対応する信号かを判断(識別)、言い換えれば、変速の方向がいずれであるかを判断(識別)可能であれば、他の記号を用いることも可能である。
さらに、動力源としてモータ・ジェネレータが設けられている車両において、図1,図3の制御を実行することも可能である。この場合は、図1のステップS1および図3のステップS100において、モータ・ジェネレータを制御する場合における電力の消費状態などの条件に基づいて、ベルト式無段変速機1の基本目標入力回転数NINCを求めることも可能である。また、前述したエンジン系のイナーシャに代えて、モータ・ジェネレータのイナーシャが求められる。また、基本目標エンジントルクおよび目標エンジントルクに代えて、モータ・ジェネレータの基本目標トルクおよび目標トルクが求められる。また、流体伝動装置としては、トルクコンバータに代えて、トルク増幅機能を備えていないフルードカップリングを用いることも可能である。
この実施例において、動力源としては、エンジンまたはモータ・ジェネレータのいずれを用いてもよい。エンジンは、燃料の燃焼による熱エネルギを運動エネルギに変換する装置であり、モータ・ジェネレータは、電気エネルギを運動エネルギに変換する装置である。すなわち、エンジンとモータ・ジェネレータとでは、動力の発生原理が異なる。動力源としてモータ・ジェネレータを用いる場合、モータ・ジェネレータの運転効率は、モータ・ジェネレータに対する電力の供給状態などにより判断可能であり、その運転効率に基づいて、図3のステップS101で、モータ・ジェネレータの基本目標入力回転数が求められる。
また、動力源として、エンジンおよびモータ・ジェネレータの両方を有するハイブリッド車においても、この実施例を適用可能である。この場合は、エンジンおよびモータ・ジェネレータの総合的な運転効率が、図3のステップS100で求められる。なお、この実施例は、引っ張り力により動力伝達をおこなう構造のチェーン式のベルトを有するベルト式無段変速機にも適用可能である。さらに、この実施例は、前後進切換装置を、ベルト式無段変速機と駆動輪との間の動力伝達経路に配置した構成のドライブトレーンを有する車両にも適用可能である。さらにまた、流体伝動装置50およびロックアップクラッチ51に代えて、ベルト式無段変速機と駆動輪との間の動力伝達経路に、クラッチを配置した車両にも、この実施例を用いることが可能である。この場合、クラッチは摩擦式クラッチまたは電磁式クラッチなどを用いることが可能である。さらにまた、駆動輪が前輪である構成のパワートレーンを有する車両について説明したが、駆動輪が後輪である構成のパワートレーンにも、この実施例を適用可能である。
ここで、図1のフローチャートに示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップS1が、この発明における第1の算出手段および第2の算出手段に相当し、ステップS2が、この発明における第3の算出手段に相当し、ステップS5,S6,S7,S8,S9が、この発明におけるトルク補正手段に相当する。また、図3のステップS101が、この発明における目標入力回転数選択手段に相当する。さらに、基本目標入力回転数NINCが、この発明における第1の目標入力回転数に相当し、目標入力回転数NINTSTAが、この発明における第2の目標入力回転数に相当し、目標入力回転数NINTNFFが、この発明における第3の入力回転数に相当する。また、動力源11、具体的には、エンジンおよびモータ・ジェネレータが、この発明における原動機に相当し、駆動側プーリ2が、この発明における入力側プーリに相当し、従動側プーリ3が、この発明における出力側プーリに相当し、油圧室31,33が、この発明における油圧室に相当し、ソレノイドバルブ14,19およびアップシフト制御弁12およびダウンシフト制御弁13が、この発明におけるアクチュエータに相当する。
1…ベルト式無段変速機、 2…駆動プーリ、 3…従動プーリ、 4…ベルト、 11…エンジンおよびモータ・ジェネレータ(動力源)、 12…アップシフト制御弁、 13…ダウンシフト制御弁、 14,19…ソレノイドバルブ、 31,33…油圧室。