JP4863250B2 - 無段変速機制御装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機制御装置および方法に関し、特に、スロットル開度変化量に応じて変速特性を変えて滑らかな加速性能（ドライバビリティ）を得るのに好適な無段変速機制御装置および方法に関する。

特開平７−２３９０１６号公報には、車両の走行状態に応じて変速パターンを切り替える構成において、渋滞道路や住宅街における走行等、特定の走行状態の車両が、この特定の走行状態から脱したときに、その前後の変速段に変化がない場合は特定の走行状態から脱したとの判断を遅延させるようにした変速制御装置が開示されている。この制御によれば、不用意なアクセル操作やノイズ等による走行状態判定パラメータの頻繁な変化を回避して変速ショックの抑制を図ることができる。

また、内燃機関（以下、「エンジン」という）に連結されたベルト式無段変速機において、駆動プーリの可動側をモータによってエンジンの出力軸方向に摺動させてプーリレシオを制御する制御装置が知られている（特開平６−１２３３５１号公報）。この制御装置では、スロットル開度と車速とに基づいてマップ検索して目標レシオを決定し、この目標レシオが得られるようにモータを駆動する。さらに、目標レシオと実際のプーリレシオとの差が大きいほどモータのデューティ比を大きくし、かつアクセルのオン・オフ状態に応じてデューティを制御している。この制御により、運転状況に応じた変速要求に合わせた滑らかな変速機の動作が期待されている。
特開平７−２３９０１６号公報 特開平６−１２３３５１号公報

特許文献２の無段変速機制御装置では、スロットル開度と車速とに基づくマップ検索で目標エンジン回転数を得て、この目標エンジン回転数に到達するようにプーリレシオつまり変速比を制御する。この場合、目標エンジン回転数はスロットル開度によって一義的に定まっている。したがって、例えば、通常走行に適した変速特性のもとでスロットル弁を急開操作した場合に、適当なキックダウン量とならないことがある。そのために、走行状態が滑らかに変化せず、ドライバビリティが低下するおそれがある。

本発明の目的は、スロットル弁の開閉速度にかかわらず、適正な変速比の変化量を得ることができる無段変速機制御装置および方法を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明は、車両に搭載された無段変速装置の目標エンジン回転数をスロットル開度および車速に応じて決定する無段変速機制御方法において、前記スロットル開度が大きいほど目標エンジン回転数を大きくするとともに、所定時間毎の前記スロットル開度変化量が、車速に応じたしきい値より大きい場合は、前記目標エンジン回転数を決定するスロットル開度に第１の値を加算し、所定時間毎の前記スロットル開度変化量が、前記しきい値より小さい場合は前記目標エンジン回転数を決定するスロットル開度に前記第１の値より大きい第２の値を加算する点に特徴がある。

上記特徴を有する本発明によれば、所定時間毎のスロットル開度変化量が車速に応じて予め設定されているしきい値より大きいか否かに応じて、目標エンジン回転数を決定するために用いられるスロットル開度を補正する。すなわち、スロットル開度変化量がしきい値より大きい場合、目標エンジン回転数決定用のスロットル開度に小さい値を加算する。一方、スロットル開度変化量がしきい値より小さい場合は、目標エンジン回転数決定用のスロットル開度に大きい値を加算する。このように、スロットル急開時は通常のスロットル操作時より目標エンジン回転数を決定するスロットル開度を小さくする。したがって、スロットル急開時にも目標エンジン回転数が急に大きくなることが回避されるので、キックダウン量が大きくなりすぎない。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図２は本発明の一実施形態に係る無段変速機制御装置のシステム構成図である。無段変速機１は、例えば、スクータの駆動源であるエンジン（図示しない）のクランク軸つまり出力軸２に連結される。駆動プーリ３は固定プーリ片３１と出力軸２に対してその軸方向に摺動自在に設けられる可動プーリ片３２とからなる。可動プーリ片３２のハブの外周にはベアリング４を介してスライダ５が支持される。スライダ５の外周には歯車５１が形成され、この歯車５１は、４個の歯車６１，６２，６３，６４からなる減速機６の最終段歯車６４と噛み合い、減速機６の第１段目歯車６１は、モータ７の出力歯車７１と噛み合う。スライダ５の内周に形成された雌ねじはケース８に固定された筒体９の外周に形成された雄ねじと螺合している。

モータ７の回転によりスライダ５が回動せられると、スライダ５の雌ねじは筒体９の雄ねじの周りに回動し、ねじの軸方向への送り作用により出力軸２の軸方向にスライダ５が移動される。このスライダ５の移動により、駆動プーリ３の固定プーリ片３１と可動プーリ片３２との間隔が変化する。

無段変速機１の受動プーリ１０は受動軸１１に支持される。受動プーリ１０は可動プーリ片１０１と固定プーリ片１０２とからなり、いずれも受動軸１１に対して回動自在である。さらに可動プーリ片１０１は受動軸１１に対して軸方向に摺動自在でもあり、コイルばね１０３によって固定プーリ片１０２寄りに付勢されている。受動軸１１には、遠心クラッチ１２が設けられ、このクラッチ１２を介して可動プーリ片１０１は受動軸１１に結合される。受動軸１１は歯車１３を含む減速機を介してスクータの駆動軸に結合される。駆動プーリ３および受動プーリ１０には、Ｖベルト１４が掛けられる。

駆動プーリ３の可動プーリ片３２のリセット位置を検出する位置センサ１５が可動プーリ片３２の外周に近接して設けられる。また、受動プーリ１０の回転数を検出する受動プーリ回転数センサ１６が受動プーリ１０と共に回転する磁性体（図示しない）に対向して配置される。

無段変速機１の制御装置として、モータ７を駆動する変速機制御ＥＣＵ１７が設けられる。変速機制御ＥＣＵ１７はマイクロコンピュータを含み、バッテリ１８から電源の供給を受ける。

スクータには、走行モードを選択するためのモードスイッチ１９が設けられる。走行モードに応じて、変速特性がマニュアルモードおよび複数のオートモードから選択される。チェンジスイッチ２０は変速段を上げる方向または下げる方向に切り替えるチェンジ信号ＣＨを出力する。チェンジスイッチ２０はマニュアルモードで有効となり、チェンジ信号ＣＨに従って変速段が選択される。マニュアルモードでは、変速段毎に所定のプーリレシオを設定するようにモータ７が駆動される。プーリレシオは駆動プーリ３の回転数Ｎ０に対する受動プーリ１０の回転数Ｎ１（Ｎ１／Ｎ０）とする。スロットルセンサ２１は、図示しないエンジンのスロットル弁開度を検出して開度情報ＴＨを出力する。エンジン回転数センサ２２はエンジンの出力軸に連結される図示しない発電機（ＡＣＧ）の回転子に設けられるリラクタを検出してＡＣＧの回転数つまりエンジン回転数Ｎｅを出力する。

走行モードについて述べる。走行モードは複数設定されており、走行モード毎に別個の変速特性が対応する。本実施形態では、マニュアルモード、並びに二つのオートモードとしてスポーツ走行モードと低燃費走行モードを設定している。

図１０に低燃費走行モードの変速特性の一例を示し、図１１にスポーツモードの変速特性の一例を示す。

マニュアルモードでは複数の変速比が設定されている。そして、この複数の変速比のいずれかをチェンジスイッチ２０で指示し、変速比をこれに固定して走行できるように設定されている。

スポーツ走行モードでは通常走行モードと比べて高めのエンジン回転数で力強い走りを可能にしており、低燃費走行モードではスポーツ走行モードとは逆に通常走行モードと比べて低いエンジン回転数での走りを実現するように設定している。

図１は、変速機制御装置（ＥＣＵ１７）の要部機能を示すブロック図である。目標エンジン回転数算出部２３は、スロットル開度ＴＨと車速Ｖとに基づいて目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔを算出する。例えば、目標エンジン回転数算出部２３は、スロットル開度ＴＨと車速Ｖとの関数値として目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔを出力するマップで構成できる。このマップは走行モード毎に設けられる。車速Ｖは受動プーリ回転数センサ１６で検出される受動プーリ１０の回転数で代表させることができる。

図９は、目標エンジン回転数Neｔｇｔを得るためのマップの一例を示す図である。このマップは、受動プーリ回転数（車速Ｖ)とスロットル開度ＴＨと目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔの三次元マップである。このマップを使用して、ｘ軸方向の値（車速Ｖ）とｙ軸方向の値（スロットル開度ＴＨ）との交点におけるｚ方向の値が目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔを示す値として読み出される。図９に示した例では、車速Ｖがある程度大きくなった時に車速Ｖの増大に伴う目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔの増大の程度が大きくなっている。つまり、スロットル開度ＴＨが小さい側では車速ＶがＶ１になったときから目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔの増大量が大きくなっている。また、スロットル開度ＴＨが大きい側では車速ＶがＶ２になったときから（Ｖ２＜Ｖ１）目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔの増大量が大きくなっている。

結果的に、この例では、全体的には、スロットル開度ＴＨが大きい側で目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔが大きくなるようにマップが設定されている。

モータ制御値決定部２４は変速特性決定手段であり、目標エンジン回転数算出部２３で算出された目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔとエンジン回転数センサ２２で得られる実エンジン回転数Ｎｅとの差に基づいて、モータ７の回転方向およびモータ７のデューティつまり速度を決定する。目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔが実エンジン回転数Ｎｅより高ければ、プーリレシオを大きくするために固定プーリ片３１と可動プーリ片３２との間隔を大きくする方向にモータ７を駆動する。モータ７はモータ制御値決定部２４から出力された制御値つまりモータ７の回転方向および目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔに従って駆動され、プーリレシオが変更される。

さらに、スロットルが急開したときに適当なキックダウン量となるようにするため、スロットルが急開したときと通常の加速時とでスロットル開度を補正する。スロットルセンサ２１の出力は加算部２５で加算補正される。例えばＦＩＦＯで構成できるメモリ２６，２７には、それぞれ所定の割り込みサイクル毎にスロットル開度ＴＨが読み込まれ、前回値および今回値として記憶される。

スロットル開度変化量判定部２８では、スロットル開度ＴＨの前回値ＴＨ−１と今回値ＴＨ０との差ΔＴＨが所定のΔＴＨ判定値つまりしきい値と比較される。ΔＴＨ判定値はΔＴＨ判定値記憶部２９に車速Ｖの関数としてマップとして設定される。図３にΔＴＨ判定値と車速Ｖの関連を設定したマップの一例を示す。

スロットル開度の変化ΔＴＨがΔＴＨ判定値より大きいか小さいかによってスロットル開度加算値が選択される。スロットル開度変化ΔＴＨがΔＴＨ判定値より大きい場合のスロットル開度加算値（急開時加算値）のマップが格納された第１加算値記憶部３０と、スロットル開度変化ΔＴＨがΔＴＨ判定値より小さい場合のスロットル開度加算値（通常時加算値）のマップが格納された第２加算値記憶部３１が設けられる。図４に第１加算値記憶部３０のマップの一例を示し、図５に第２加算値記憶部３１のマップの一例を示す。車速Ｖに応じて第１加算値記憶部３０および第２加算値記憶部３１からそれぞれ出力された加算値は加算部２５に入力される。

図６は、スロットル開度補正処理のフローチャートである。ステップＳ１では受動プーリ回転数センサ１６の出力を車速Ｖとして読み込む。ステップＳ２では、車速に応じたΔＴＨ判定値を、例えば図３に示したマップから読み出す。ステップＳ３では、スロットル開度今回値ＴＨ０からスロットル開度前回値ＴＨ−１を減算してスロットル開度変化量ΔＴＨを算出する。ステップＳ４では、スロットル開度変化量ΔＴＨがΔＴＨ判定値以上か否かを判断する。

ステップＳ４が肯定ならば、ステップＳ５に進んでスロットル急開時の変速マップ検索用スロットル開度加算値つまり急開時加算値を第１加算値記憶部３０から読み出し、検索用加算値としてセットする。ステップＳ４が否定ならば、ステップＳ６に進んで通常加速時の変速マップ検索用スロットル開度加算値つまり通常時加算値）を第２加算値記憶部３１から読み出し、検索用加算値としてセットする。ステップＳ７では、スロットル開度ＴＨとしてスロットル開度今回値ＴＨ０に検索用加算値を加算した値をセットする。このスロットル開度ＴＨを使用して目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔが検索され、この目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔが得られるように変速機１のモータ７が駆動され、キックダウンされる。

図４および図５から理解できるように、急開時加算値は通常時加算値と比較して小さい。したがって、スロットル急開時の検索用のスロットル開度ＴＨは、スロットル開度今回値ＴＨ０が同じであった場合、通常加速時のスロットル開度ＴＨより小さい値として目標エンジン回転数算出部２３で認識される。

その結果、スロットル急開時にも、目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔは現在値から大きく変化しないこととなり、急激なキックダウンが抑止される。

図７は、目標エンジン回転数検索に使用されるスロットル開度ＴＨをスロットル開度変化量ΔＴＨによって切り替えない従来の装置によるスロットル開度ＴＨの変化と、スロットル開度ＴＨの変化に伴う目標エンジン回転数検索用値の変化とを示す図である。この図のように、スロットル開度ＴＨと目標エンジン回転数検索用値とは実質的に同じである。したがって、スロットル急開時は目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔも急激に変化し、キックダウンもドライバビリティの見地から適正状態より大きくなる。

図８は、目標エンジン回転数検索に使用されるスロットル開度ＴＨをスロットル開度変化量ΔＴＨによって切り替える本実施形態の装置によるスロットル開度ＴＨの変化と、スロットル開度ＴＨの変化に伴う目標エンジン回転数検索用値の変化とを示す図である。この図のように、スロットル開度ＴＨが大きく変化しても、目標エンジン回転数検索用値はその立ち上がりよりも緩やかに立ち上がる。したがって、スロットル急開時であっても、目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔは緩やかに変化し、キックダウンはドライバビリティの見地から適正になる。

本発明の一実施形態に係る変速機制御装置の要部機能を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る無段変速機制御装置のシステム構成図である。 ΔＴＨ判定値と車速Ｖの関連を設定したマップの一例を示す図である。 急開時加算値のマップの例を示す図である。 通常時加算値のマップの例を示す図である。 スロットル開度補正処理のフローチャートである。 スロットル開度変化量ΔＴＨに依存しない従来装置によるスロットル開度ＴＨの変化に伴う目標エンジン回転数検索用値を示す図である。 スロットル開度変化量ΔＴＨによって切り替える一実施形態の装置によるスロットル開度ＴＨの変化に伴う目標エンジン回転数検索用値を示す図である。 目標エンジン回転数Neｔｇｔを得るためのマップの一例を示す図である。 低燃費走行モードの変速特性の一例を示す図である。 スポーツ走行モードの変速特性の一例を示す図である。

符号の説明

１…無段変速機、 ２…クランク軸、 ３…駆動プーリ、 ７…モータ、 １４…Ｖベルト、 １７…変速機制御ＥＣＵ、 ２１…スロットルセンサ、 ２３…目標エンジン回転数算出部、 ２５…加算部、 ２８…スロットル開度変化量判定部

Claims (3)

1. 車両に搭載されたベルト式無段変速機（１）の制御装置において、
   スロットル開度（ＴＨ）を検出する手段（２１）と、
   前記車両の速度（Ｖ）を検出する手段（１６）と、
   エンジン回転数（Ｎｅ）を検出する手段（２２）と、
   変速比を変更させるアクチュエータ（７）と、
   スロットル開度（ＴＨ）と車速（Ｖ）との関数として、スロットル開度（ＴＨ）が大きいほど大きい目標エンジン回転数（Ｎｅｔｇｔ）を出力する目標値出力手段（２３）と、
   前記目標エンジン回転数（Ｎｅｔｇｔ）と実際のエンジン回転数（Ｎｅ）とに基づいて前記アクチュエータ（７）の駆動方向および駆動速度を決定する変速特性決定手段（２４）と、
   車速（Ｖ）に応じてスロットル開度変化量判定値を出力する手段（２９）と、
   所定の処理サイクル毎のスロットル開度変化量（ΔＴＨ）が前記スロットル開度変化量判定値より大きいかどうかを判定するスロットル開度変化量判定手段（２８）と、
   前記スロットル開度変化量（ΔＴＨ）が前記スロットル開度変化量判定値より大きい場合は、第１のスロットル開度変化量加算値を前記目標値出力手段（２３）に入力するスロットル開度（ＴＨ）に加算し、前記スロットル開度変化量（ΔＴＨ）が前記スロットル開度変化量判定値より小さい場合は、第１のスロットル開度変化量加算値より大きい第２のスロットル開度変化量加算値を前記目標値出力手段（２３）に入力するスロットル開度（ＴＨ）に加算する加算手段（２５）とを含み、
   前記目標値出力手段（２３）は、前記第１のスロットル開度変化量加算値が加算されたスロットル開度（ＴＨ）または前記第２のスロットル開度変化量加算値が加算されたスロットル開度（ＴＨ）のいずれか一方を用いて前記目標エンジン回転数（Ｎｅｔｇｔ）を出力することを特徴とする無段変速機制御装置。
2. 車両に搭載された無段変速装置（１）の目標エンジン回転数（Ｎｅｔｇｔ）をスロットル開度（ＴＨ）および車速（Ｖ）に応じて決定する無段変速機制御方法において、
   前記スロットル開度（ＴＨ）が大きいほど目標エンジン回転数（Ｎｅｔｇｔ）を大きくするとともに、
   所定時間毎の前記スロットル開度変化量（ΔＴＨ）が、車速に応じたしきい値より大きい場合は、前記目標エンジン回転数（Ｎｅｔｇｔ）を決定するスロットル開度（ＴＨ）に第１の値を加算し、所定時間毎の前記スロットル開度変化量（ΔＴＨ）が、前記しきい値より小さい場合は前記目標エンジン回転数（Ｎｅｔｇｔ）を決定するスロットル開度（ＴＨ）に前記第１の値より大きい第２の値を加算し、前記第１の値が加算されたスロットル開度（ＴＨ）または前記第２の値が加算されたスロットル開度（ＴＨ）のいずれか一方を用いて前記目標エンジン回転数（Ｎｅｔｇｔ）を出力することを特徴とする無段変速機制御方法。
3. 前記無段変速機（１）が、エンジンの出力軸（２）に連結される駆動プーリ（３）およびＶベルト（１４）によって駆動プーリ（３）に従動する受動プーリ（１０）を有し、
   前記アクチュエータ（７）が、前記駆動プーリ（３）および受動プーリ（１０）のプーリレシオを変化させる手段であることを特徴とする請求項１記載の無段変速機制御装置。

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