JP4905493B2

JP4905493B2 - 無段変速機の制御装置

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Publication number: JP4905493B2
Application number: JP2009092242A
Authority: JP
Inventors: 勇仁服部; 賢治松尾; 浩司谷口; 敦本多; 克己河野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2020-02-16
Also published as: JP2009150558A

Description

この発明は、変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機の制御装置に関し、特に手動操作によって変速比を設定可能な無段変速機の制御装置に関するものである。

例えば車両用の変速機として、ベルト式やトロイダル式の無段変速機が知られている。前者の無段変速機は、溝幅を変更できる入力プーリと出力プーリとにベルトを巻き掛け、これらのプーリの溝幅を互いに反対方向に変化させることにより、ベルトの巻き掛け半径を連続的に、すなわち無段階に変化させ、その結果、入力回転数と出力回転数との比率すなわち変速比を連続的に変化させるように構成されている。また後者のトロイダル式の無段変速機は、対向面をトロイダル面とした一対のディスクの間に、回転面を傾斜させることのできるパワーローラを挟み込み、パワーローラが傾動することによって、入力ディスクとパワーローラとの接触半径および出力ディスクとパワーローラとの接触半径が互いに反対方向に増減し、その結果、各ディスクの回転数の比率すなわち変速比が連続的に変化するように構成されている。

上記の無段変速機を、エンジンの出力側に連結した車両では、駆動力の要求量や車速などの走行状態に基づいて変速比を大小に変化させることにより、エンジン回転数を無段階に制御することができる。このような特性を有効に利用して、例えばエンジンを常時最適運転点で運転するように制御することが試みられている。

しかしながら、車両に要求される駆動状態は、燃費が優れることに限られず、加速性能や制動性能などが優れていること、運転者の意図を可及的に忠実に反映することなどもあり、その点では、単に燃費が優れるように変速比を制御するだけでは車両の制御としては不十分である。このような不都合を解消するために、シフトレバーなどを手動操作することにより、変速比を予め定めた値にステップ的に変化させ、変速比を運転者が適宜に選択できるように構成した無段変速機が開発されている。この種のいわゆる手動変速モードの可能な無段変速機では、手動操作によって選択した変速比が維持されるので、車速が増大してもアップシフトが生じないことにより駆動力が大きくなる反面、アクセルペダルを踏み込むなどの出力の増大操作をおこなっても、エンジン回転数が車速と変速比とによって決まる回転数に維持され、エンジン回転数（エンジン出力）が増大しないので、加速応答性が悪くなる不都合があった。

また、従来、変速比を手動操作によって選択することに替えて、無段変速機の入力回転数（すなわちエンジン回転数）の最小値を手動操作によって選択するように構成した装置が、特許文献１に記載されている。すなわちこの特許文献１に記載された装置は、シフトレバーのストロークに応じて最小入力回転数を設定し、エンジン回転数がその設定された最小値以上となる範囲で変速比を走行状態に応じて制御するように構成されている。より具体的には、上記の特許文献１に記載された装置は、設定最小回転数と出力プーリ回転数とから設定トルク比を算出する一方、アクセル開度に対して最良燃費となるように設定されたテーブル回転数を読み出し、その値と出力プーリ回転数とに基づいてテーブルトルク比を求め、これらのトルク比のうちの大きい方を目標トルク比とし、実際のトルク比がその目標トルク比となるように変速比を制御するように構成されている。したがってアクセルペダルが踏み込まれていないなど出力要求量が小さい場合には、テーブル回転数が小さい値であることによりテーブルトルク比が小さく、その結果、設定トルク比の方が大きくなるので、この設定トルク比を目標トルク比として変速比が制御され、シフトレバーによって選択した駆動トルクが得られる。

特開平６−８１９３９号公報

しかしながら上記の特許文献１に記載された装置では、最小回転数をシフトレバーのストロークに応じて設定しているので、車両の走行状態に応じた制御をおこなうことができない。例えば、比較的低車速の場合、その時点の入力回転数が小さいから、最小回転数が小さくても、走行状態の変化に伴って入力回転数が低下すると直ちに入力回転数の低下が規制され、手動による変速操作をおこなっている走行感覚を得ることができる。しかしながら、その最小回転数を高車速時にも維持すると、入力回転数（エンジン回転数）が高いから、アクセル開度などの走行状態が変化することに伴う入力回転数の低下幅あるいは相対的な変化幅が大きくなり、変速比の変化が規制されにくいので、手動によって変速操作をおこなっている走行感覚を得にくくなる可能性がある。

この発明は、上記の事情を背景としてなされたものであり、無段変速機の入力回転数の下限値を規定して手動変速的に変速制御をおこなうことが可能であって、かつ手動による変速操作をおこなっている走行感覚を得やすい制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、人為的操作に基づいて入力回転数の目標値を制約することの可能な無段変速機の制御装置において、前記無段変速機が搭載されている車両の要求駆動量および車速とに基づいて求められる基本目標入力回転数を低下させることが規制されている状態で変速比を低下させるアップシフト操作が行われた場合もしくは前記基本目標入力回転数を増大させることが規制されている状態で変速比を増大させるダウンシフト操作がおこなわれた場合に、前記入力回転数の目標値を、一時的に、前記アップシフト操作の場合には低下させ、ダウンシフト操作の場合には増大させ、かつその後、前記一時的な低下もしくは増大の前の制御値に復帰させる目標値変更手段を有することを特徴とする制御装置である。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記入力回転数の目標値の下限値を規制する手段を更に有し、かつ前記目標値変更手段が、前記入力回転数の目標値が機構上可能な上限値にある状態でアップシフト操作された場合に前記入力回転数の目標値を一時的に低下させ、もしくは前記入力回転数の目標値が機構上可能な下限値にある状態でダウンシフト操作された場合に前記入力回転数の目標値を一時的に増大させる手段を含むことを特徴とする制御装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記目標値変更手段によって前記入力回転数の目標値を一時的に低下もしくは増大させる際の前記目標値の変化割合に対してその目標値を復帰させる際の前記目標値の変化割合を小さくする手段を更に有していることを特徴とする制御装置である。

したがって請求項１の発明によれば、基本目標入力回転数を低下させることもしくは増大させることが規制されている場合、車速や要求駆動量が変化してもその規制を超えて基本目標入力回転数が変化させられないので、車速や要求駆動量の変化を要因としては変化が生じないが、手動でアップシフト操作もしくはダウンシフト操作をおこなった場合に、上記の規制に拘わらず、一時的に目標入力回転数が変化する。そのため、手動による変速操作を、入力回転数の変化に伴う振動や音などの変化として体感することができる。

したがって請求項２の発明によれば、入力回転数の目標値の下限値が規制され、また入力回転数が機構上可能な上限値に設定されることがあり、その状態でアップシフト操作された場合、要求駆動量や出力回転数もしくはこれに関連する車速などの走行状態から求まる入力回転数の目標値がその上限値を超えていれば、アップシフト操作で入力回転数が上限値以下に低下しないことになるが、上記の手段を設けていることにより、前記目標値を低下させることが可能になる。また、同様に目標値が機構上の下限値に固定されている場合にダウンシフトされた場合であって、上記の手段を設けてあることにより、入力回転数を一時的に増大させることが可能になる。また、請求項１の発明と同様に、手動変速操作に応答して変速が生じたことを体感することができる。

したがって請求項３の発明によれば、入力回転数の目標値を一時的に変化させた場合、その後の復帰を徐々におこなうことになり、そのため、手動での変速操作を体感できるうえに、その後のショックや振動を防止することができる。

手動変速モードで使用される目標入力回転数を決定するための制御マップの一例を示す図である。この発明で対象とする無段変速機を有する駆動系統および制御系統の一例を模式的に示すブロック図である。その無段変速機の変速比およびエンジントルクの制御手順を説明するためのブロック図である。自動変速モードで使用される目標入力回転数を決定するための制御マップの一例を示す図である。この発明の制御装置で実行される目標入力回転数の設定制御の一例を説明するためのフローチャートである。この発明の制御装置で使用される目標入力回転数を決定するための制御マップの他の例を示す図である。図６のマップを所定の車速におけるアクセル開度に対する目標入力回転数のマップに書き換えた図である。図６に手動変速モードでの所定のレンジでの下限回転数を付加したマップを示す図である。図８のマップを所定の車速におけるアクセル開度に対する目標入力回転数のマップに書き換えた図である。手動変速モードでのアップシフト時に目標入力回転数を一時的に変化させる制御例を説明するためのフローチャートである。図１０の制御を実行した場合の目標入力回転数およびその下限回転数の変化を示すタイムチャートである。目標入力回転数の変化割合を規制する制御例を説明するためのフローチャートである。図１２の制御を実行した場合の目標入力回転数の変化を示すタイムチャートである。

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ずこの発明が対象とする車両の動力伝達系統の一例を説明すると、図２において、動力源１が変速機構２に連結され、その変速機構２の出力軸３がディファレンシャル４を介して左右の駆動輪５に連結されている。ここで、動力源１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関あるいはモータなどの電動機、さらにはこれら内燃機関と電動機とを組み合わせた装置など、車両に使用可能な種々の動力源を含む。以下の説明では、動力源１として、燃料をシリンダの内部に直接噴射し、その噴射量およびタイミングを制御することにより均質燃焼や成層燃焼の可能ないわゆる直噴ガソリンエンジンを採用した例を説明する。

このエンジン１は電気的に制御できるように構成されており、その制御のためのマイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）６が設けられている。この制御装置６は、少なくともエンジン１の出力を制御するように構成されており、その制御のためのデータとして出力軸回転数（エンジン回転数）ＮEとアクセル開度θなどの要求駆動量とが入力されている。

この要求駆動量は、要は、エンジン１の出力の増大・減少のための信号であり、運転者が操作するアクセルペダルなどの加減速操作装置７の操作量信号やその操作量を電気的に処理して得た信号を採用することができ、またそれ以外に、電子スロットルバルブを備えたエンジン１の場合には、その電子スロットルバルブの開度制御信号や、車速を設定車速に維持するためのクルーズコントロールシステム（図示せず）などからの要求駆動量信号を含む。

また、変速機構２は、流体伝動機構８と、歯車変速機構９と、無段変速機（ＣＶＴ）１０とから構成されている。その流体伝動機構８は、要は、オイルなどの流体を介して入力側の部材と出力側の部材との間でトルクを伝達するように構成された装置であって、一例として、一般の車両に採用されているトルクコンバータを挙げることができる。また、この流体伝動機構８は、直結クラッチ１１を備えている。すなわち直結クラッチ１１は、入力側の部材と出力側の部材とを摩擦板などの機械的手段で直接連結するように構成されたクラッチであって、緩衝をおこなうためのコイルスプリングなどの弾性体からなるダンパー１２を備えている。

その流体伝動機構８の入力部材がエンジン１の出力部材に連結され、また流体伝動機構８の出力部材が歯車変速機構９の入力部材に連結されている。この歯車変速機構９は、複数の歯車を有し、それらの歯車によって形成されるトルクの伝達経路を変更することにより、入力部材と出力部材との回転数の比率すなわち変速比を適宜に変更し、また出力部材を入力部材に対して反対方向に回転させるように構成されている。この歯車変速機構９として、例えば、シングルピニオン型遊星歯車機構やダブルピニオン型遊星歯車機構もしくはラビニョ型遊星歯車機構を用いた機構、あるいは常時噛み合っている複数対のギヤ対を同期連結機構（シンクロナイザー）によって選択的に出力部材や入力部材に連結するように構成された機構などを採用することができる。

なお、この歯車変速機構９は、次ぎに説明する無段変速機１０で設定できる変速比の幅が小さいこと、および無段変速機１０ではその出力側の部材を入力側の部材に対して反対方向に回転させるいわゆる後進機能がないことを補うために設けられている。したがって無段変速機１０で設定可能な変速比が、車両に対する要求を満たす場合には、歯車変速機構９として後進機能のみを備えた機構を採用してもよい。

図２に示してある無段変速機１０は、その入力側の部材の回転数と出力側の部材の回転数との比率すなわち変速比を無段階に（連続的に）変化させることのできる機構であり、前述したベルト式無段変速機やトロイダル式無段変速機などを採用することができる。

上記の変速機構２における直結クラッチ１１の係合・解放ならびに滑りを伴う半係合の各状態の制御および歯車変速機構９での変速比の制御ならびに無段変速機１０での変速比の制御は、基本的には、車両の走行状態に基づいて制御されるようになっている。その制御のためにマイクロコンピュータを主体として構成された電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）１３が設けられている。

この電子制御装置１３は、前述したエンジン用の電子制御装置６とデータ通信可能に連結される一方、制御のためにデータとして車速αや変速機構２の出力回転数Ｎoなどのデータが入力されている。また、変速機構２を停止状態（パーキング）、後進状態（リバース）、中立状態（ニュートラル）、車両の走行状態に応じて変速比を自動的に設定する自動前進状態（ドライブ：Ｄ）すなわち自動変速モード、変速状態を手動操作で設定する手動状態（マニュアル：Ｍ）すなわち手動変速モードの各状態を選択するシフト装置１４が設けられており、このシフト装置１４が電子制御装置１３に電気的に連結されている。また、シフト装置１４によって手動状態を選択した場合には、複数の変速状態すなわちレンジを設定することができるように構成されており、そのレンジを選択するレンジ選択機構１５が設けられている。このレンジ選択機構１５はオン・オフスイッチやポテンショメータなどによって構成することができ、段階的に設定されているレンジあるいは連続的に設定されているレンジを手動操作に基づいて選択するようになっている。なお、このレンジ選択機構１５は、シフト装置１４に付設されていてもよく、あるいはシフト装置１４とは別に、ステアリングホイールや適宜のスティックあるいはインストルメントパネルなどに設けられていてもよい。

上記の車両では、アクセル開度などの要求駆動量に基づいて上記のエンジン１および無段変速機１０の両方を制御するように構成されている。その制御例を図３にブロック図で示してある。この制御は例えば前記シフト装置１４によって自動変速モードを選択した場合に実行される制御であり、先ず第１のステップＳ１において要求駆動量の一例であるアクセル開度θと車速αとに基づいて目標駆動力Ｆが求められる。なお、車速αは、これと一対一の関係にある他の適宜の回転部材の回転数、例えば変速機構２の出力軸回転数Ｎoで代用してもよい。

これらのアクセル開度θと車速αとに基づく目標駆動力Ｆの決定は、予め用意したマップに基づいておこなう。具体的には、アクセル開度θをパラメータとして車速αと駆動力Ｆとの関係をマップとして予め定めておく。その場合、対象とする車両の特性を反映するように駆動力Ｆを定める。

つぎに第２のステップＳ２で、目標駆動力Ｆと現在の車速αとに基づいて目標出力Ｐが求められる。すなわち目標出力Ｐは、目標駆動力Ｆと車速αとの積として演算される。第３のステップＳ３では、その目標出力Ｐに基づいてエンジン１の目標回転数あるいは無段変速機１０の入力回転数の目標値（目標入力回転数）ＮINTが求められる。定常走行状態では、エンジン１の燃費が良好になる最適運転ラインに即して制御されるから、目標出力Ｐに達した時点での運転状態は最適運転ライン上の運転状態となる。すなわち目標出力Ｐに達した時点では、エンジン１は、最良燃費曲線に基づく状態に制御されるから、目標入力回転数ＮINTは、最良燃費曲線に基づいて出力と回転数とを定めた目標エンジン回転数テーブル（線図）を利用して求められる。そして、この目標入力回転数ＮINTと検出された実際の入力回転数もしくはエンジン回転数とに基づいて無段変速機１０による変速比が制御される。

一方、第４のステップＳ４では、エンジン１を制御するために、上記の目標出力Ｐと現在のエンジン回転数ＮEとに基づいて目標エンジントルクＴoが求められる。これは、例えば目標出力Ｐを現在のエンジン回転数ＮEで割り算することにより実行される。なお、エンジン回転数ＮEに替えてエンジン１の出力軸の角速度を採用することもできる。そして、このようにして求められた目標エンジントルクＴoとなるようにエンジン１が制御される。具体的には、前述した電子制御装置６によって燃料噴射量あるいは電子スロットルバルブの開度が制御される。

この発明に係る上述した構成の制御装置では、シフト装置１４によって手動変速モードを選択することができる。この手動変速モードが選択された場合には、手動変速モードでの各レンジに応じて、目標入力回転数ＮINTもしくは目標エンジン回転数ＮETの下限値（最小回転数）を規制するように構成されている。図４は、車速αに対する目標入力回転数ＮINT（目標エンジン回転数ＮET）を、要求駆動量であるアクセル開度θをパラメータとして示す図であり、γmaxの線は無段変速機１０の機構上決まる最大変速比に基づく回転数を示し、またγminの線は無段変速機１０の機構上決まる最小変速比に基づく回転数を示している。さらに、アクセル開度θが“０”で目標入力回転数ＮINTが一定値となっているのは、エンジン１がアイドリング状態であることを示している。

自動変速モードでは、この図４に示すマップに基づいて目標入力回転数ＮINTが決定され、実際の入力回転数がその目標入力回転数ＮINTとなるように無段変速機１０の変速比が制御される。したがって例えば図４におけるＡ点（θ＝１０％）で示される運転状態からアクセルペダルが踏み込まれてＢ点で示される運転状態（θ＝２０％）に変化すると、それに応じて目標入力回転数ＮINTが大きくなり、実際の入力回転数がその目標入力回転数ＮINTとなるように変速比が増大させられる。変速比の増大およびエンジン出力の増大によって車速αが次第に増大し、それに合わせて目標入力回転数ＮINTが、アクセル開度θ＝２０％の線に沿って増大させられ、駆動力と走行抵抗とがバランスするＣ点で示される運転状態となる。

また反対に要求駆動量が低下する場合について説明すると、上記のＣ点で示される走行状態からアクセルペダルが完全に戻され、アクセル開度θが０％に低下した場合、その時点の車速αでの機構上定まる下限回転数が目標入力回転数とされる。これは図４でＤ点で示される。なお、その下限回転数は、エンジン１のアイドリング回転数に基づいて定まる回転数あるいは無段変速機１０で設定可能な最小変速比（最も高速側の変速比）によって規定される回転数である。

これに対して手動変速モードでは、上述した機構上定まる下限回転数より高い回転数に、目標入力回転数ＮINTの下限値が設定される。その例を図１に示してある。この図１は、手動変速モードで採用されるマップを示しており、ここに示す例では、上記の図４に示す自動変速モードにおけるマップに、各レンジ毎の最小回転数を設定し、目標入力回転数ＮINTの下限値を制約するようになっている。

具体的に説明すると、上述した無段変速機１０は、Ｒ1からＲ5までの５つのレンジを選択できるように構成されている。これらのレンジのうちＲ1レンジが最も低速側のレンジであり、これに対してＲ5レンジが最も高速側のレンジである。したがってＲ5レンジでは、上述したアイドリング回転数で決まる最小回転数および無段変速機１０の機構上決まる最も小さい変速比（γmin）に応じた回転数を、目標入力回転数ＮINTの最小回転数となるようにマップが設定されている。そして、図１に示すように、Ｒ4レンジ、Ｒ3レンジ、Ｒ2レンジ、Ｒ1レンジの順に、目標入力回転数の最小値が次第に大きくなるようにマップが設定されている。なお、各レンジＲ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5における最小回転数は、車速ごとに最適となる回転数に設定されている。そしてまた、目標入力回転数の最小値は車速αに応じて変化する値として設定されている。言い換えれば、各レンジでの目標入力回転数の最小値は車速αが増大するに従って大きくなるようになっている。手動変速機に近い変速感覚とするためである。

このような自動変速モードで採用される制御マップに、目標入力回転数ＮINTの下限値をレンジ毎に設定した手動変速モード用のマップに基づく目標入力回転数ＮINTの制御、すなわち手動変速モードでの無段変速機１０の制御について次に説明する。図５はその制御例を説明するためのフローチャートであり、先ずステップＳ１１において基本目標入力回転数ＮINBが算出される。これは、前述した図３に示すステップＳ１ないしステップＳ３の過程を経て求められ、結局は、上記の図４の制御マップに基づいて算出される。次に、手動変速モードが選択されているか否かが判断される（ステップＳ１２）。この判断は、前述したシフト装置１４からの出力信号およびレンジ選択機構１５からの出力信号に基づいて判断することができる。

このステップＳ１２で肯定的に判断された場合には、その時点で選択されている目標入力回転数の下限値（下限ガード値）ＮINTLが算出される（ステップＳ１３）。すなわち図１の制御マップにおいて、その時点の車速αの線と各レンジの下限値を示すＲ5ないしＲ1の線との交点として示される値が、目標入力回転数の下限ガード値ＮINTLとされる。

このようにして算出されたその時点のレンジでの目標入力回転数の下限ガード値ＮINTLとステップＳ１１で算出された基本目標入力回転数ＮINBとが比較される（ステップＳ１４）。このステップＳ１４において、基本入力回転数ＮINBが上記の下限ガード値ＮINTL以上であることが判断された場合、すなわちステップＳ１４で肯定的に判断された場合、その基本目標入力回転数ＮINBが無段変速機１０の入力回転数（もしくはエンジン回転数）の目標値ＮINTとして採用される（ステップＳ１５）。これに対して基本入力回転数ＮINBが上記の下限ガード値ＮINTL未満であることが判断された場合、すなわちステップＳ１４で否定的に判断された場合、その下限ガード値ＮINTLが無段変速機１０の入力回転数（もしくはエンジン回転数）の目標値ＮINTとして採用される（ステップＳ１６）。

なお、ステップＳ１２で否定的に判断された場合には、自動変速モードが選択されていることになり、また上記の基本目標入力回転数ＮINBが自動変速モードでのマップに基づいて算出されたものであるから、ステップＳ１５に進んで基本目標入力回転数ＮINBが無段変速機１０の入力回転数（もしくはエンジン回転数）の目標値ＮINTとして採用される。

上記の手動変速モードでの制御を図１を参照して説明すると、アクセル開度θが１０％であるＡ点の運転状態の場合、基本目標入力回転数ＮINBがＲ3レンジの下限ガード値を示す線より上側でかつＲ2レンジの下限ガード値を示す線より下側に位置する。したがってその場合、Ｒ3レンジが選択されていれば、Ｒ3レンジにおけるその時点の車速での下限ガード値ＮINTL3が基本目標入力回転数ＮINBより小さい値であるから、基本目標入力回転数ＮINBが目標入力回転数ＮINTとして採用され、実際の入力回転数がその目標入力回転数ＮINTとなるように無段変速機１０の変速比が制御される。これに対してＲ2レンジが選択されていれば、Ｒ2レンジにおけるその時点の車速での下限ガード値ＮINTL2が基本目標入力回転数ＮINBより大きい値であるから、Ｒ2レンジでの下限ガード値ＮINTL2が目標入力回転数ＮINTとして採用され、実際の入力回転数がその目標入力回転数ＮINTとなるように無段変速機１０の変速比が制御される。

したがって手動変速モードでは、入力回転数の目標値の下限値が、選択されたレンジに応じて規制され、アクセル開度θで代表される要求駆動量などに基づいて求められる基本目標入力回転数がその下限値より大きい場合には、基本目標入力回転数が、無段変速機１０の目標入力回転数として採用される。そしてその目標入力回転数ＮINTは、アクセル開度θが増大してそれに基づいて定まる基本目標入力回転数ＮINBが下限ガード値を上回るまで維持される。そのため、手動変速モードでは、基本目標入力回転数ＮINBが下限ガード値ＮINTLより低回転数の状態では、アクセルペダルを踏み込んでも、すなわち要求駆動量が増大しても、目標入力回転数が増大せずに変速比が一定に維持される。すなわちエンジン回転数が増大させられない。すなわち、変速比が一定に維持されて回転部材の回転変動が生じないので、回転部材の慣性力が負のトルクとして作用することがなく、その結果、加速応答性が向上する。さらに、アクセル開度θの増大に伴って目標入力回転数ＮINTを増大させてエンジン回転数を高くするので、エンジン出力がアクセルペダルの踏み込みに応じて直ちに増大する。そのため、このような場合においても加速応答性が良好になる。

また、要求駆動量が最大の場合、すなわちアクセル開度θが１００％の場合、基本目標入力回転数が下限ガード値を越えているので、アクセル開度θが１００％での目標入力回転数が自動的に設定され、手動操作によるレンジや変速比の切り換えが不要であるから、ドライバビリティが向上する。

また発進時に設定してあるレンジが高車速側のレンジであっても、アクセルペダルを踏み込むなどの要求駆動量の増大操作をおこなえば、それに応じた目標入力回転数が設定されるので、発進加速に必要な駆動力を得ることができる。

また、手動変速モードで上述したように目標入力回転数を設定する制御をおこなうと、要求駆動量の増大に伴って目標入力回転数が増大するので、低車速状態でアクセルペダルを大きく踏み込んだ場合、エンジン回転数が増大する。そのため、前述したロックアップクラッチ１１を係合させていたとしても、そのロックアップクラッチ１１やダンパー１２に特に大きな捩りトルクが作用しない。言い換えれば、要求駆動量が増大した場合にロックアップクラッチ１１を係合したままにしてもその耐久性の低下などの可能性が殆どないので、ロックアップクラッチ１１を係合状態に維持でき、ロックアップクラッチ１１の係合・解放に伴うトルク変化やショックを回避できる。

そして、上述した手動変速モードでの制御は、自動変速モードで使用する制御マップに下限ガード値を設定しただけのマップを使用して実行できる。そのため、予め記憶しておくデータ量が少なくてよく、電子制御装置１３の全体としての容量やＲＯＭなどの記憶装置の容量を小さくすることが可能になる。

ところで上述した図５に示す制御例では、アクセルペダルを踏み込むことによって目標入力回転数ＮINTが大きくなりやすく、特に高速側のレンジではその傾向が強く、手動変速モードであっても、手動変速機で得られる加速感を得ることは困難である。以下に説明する制御例では、手動変速機で得られ加速感に、より近い加速感を得ることができる。

図６はその制御に使用するマップを示している。この制御マップは、前述した図４の制御マップと同様に、アクセル開度θをパラメータとして、車速αに応じて目標入力回転数ＮINTを定めたものである。この図６に示すマップにおいては、アクセル開度θが所定値以下の範囲すなわち０％〜６０％までの範囲で、目標入力回転数ＮINTを機構上可能な（機構上規制される）最低回転数に固定し、アクセル開度θがそれ以上に大きくなった場合には、アクセル開度θに応じて目標入力回転数ＮINTを増大させるようになっている。

そのアクセル開度θと目標入力回転数ＮINTとの関係を所定の車速αについて書き直せば、図７のとおりである。すなわちアクセル開度θが６０％以下の範囲では、目標入力回転数ＮINTが下限値に固定され、それ以上のアクセル開度θでは、アクセル開度θに応じて目標入力回転数ＮINTが増大させられる。

この図６に示す制御マップは、自動変速モードおよび手動変速モードでの基本目標入力回転数ＮINBを算出する場合に使用される。したがってこの図６の制御マップによれば、アクセルペダルを大きく踏み込まない限り、すなわちアクセル開度が６０％以下では、目標入力回転数が下限値に固定され、エンジン回転数が増大しない。そのため、その範囲では、アクセルペダルを踏み込んだ場合、エンジン１に対する燃料供給量が増大するものの回転数が増加しないので、エンジントルクが大きくなり、車両の加速力が増大する。特に回転数の変化が特には生じないので、慣性力で抵抗力となって生じることがなく、この点でも加速応答性が良好になる。

上記の図６に示す制御マップを使用した無段変速機１０の制御は、自動変速モードが選択されている場合にも実行してもよいが、手動変速モードが選択されている場合に限って実行することとしてよい。また、手動変速モードにおいて複数のレンジを選択できるように構成されている場合には、レンジ毎に目標入力回転数の下限ガード値を設ければよい。その一例をＲ3レンジについて示せば図８のとおりであり、アクセル開度θが７５％の線と８８％の線との間に、Ｒ3レンジでの目標入力回転数の下限ガード値が、車速αの増大に伴って大きくなるように設定されている。その目標入力回転数の下限ガード値とアクセル開度θとの関係を所定の車速αについて示せば、図９のとおりであり、アクセル開度θが７５％と８８％との間の所定の値に達するまでは、比較的高い一定回転数に固定されている。

したがってＲ3レンジを選択している場合には、アクセルペダルを大きく踏み込むなどのことにより要求駆動量が所定値以上に増大するまで、無段変速機１０の入力回転数すなわちエンジン回転数が図８もしくは図９に示す下限値に維持され、それに伴ってエンジントルクが大きくなる。その結果、アクセルペダルを踏み込むことにより大きい加速力を得ることができるうえに、その際に回転変動を生じさせないので、慣性力が抵抗力とならず、加速応答性が良好になる。また、減速時や降坂路走行時には、車両の有する走行慣性力によって回転させられエンジン１の回転数が高くなるので、エンジンブレーキ力を大きくすることができる。

このように、回転慣性力が抵抗力として作用することが回避されることによりアクセルペダルの操作に対して車両の駆動トルクが敏感に変化し、アクセル操作に対する応答性が良好になるから、手動変速モードを選択した場合には、加速感あるいはドライバビリティを手動変速機によるものと近似させることができる。

ところで上述した無段変速機１０の制御装置によれば、目標入力回転数の下限値がエンジン１のアイドル回転数や無段変速機１０の機構上の制約で所定の値に限定され、また上限値が最大アクセル開度θ（＝１００％）によって制限される。したがって車両の走行状態から演算される目標入力回転数がこれらの下限値もしくは上限値を超える状態にある場合に手動で変速操作をおこなっても、目標入力回転数は下限値もしくは上限値に固定される。そのような場合、手動での変速操作に起因する車両の挙動の変化がないので、搭乗者が違和感を持つ可能性がある。また、アクセル開度θの増大に応じて目標入力回転数が大きくなるのに対して、レンジを高速側に切り換えるアップシフト操作をおこなうと目標入力回転数の下限ガード値が低下するので、要求駆動力の増大操作とアップシフト操作とを同時におこなうと、目標入力回転数が変化しない場合があり、このような場合にも違和感を持つ可能性がある。そのような違和感を未然に回避するには、以下に述べるように制御することが好ましい。

図１０はアップシフトの例であり、手動変速モードが選択されているか否かが先ず判断される（ステップＳ２１）。自動変速モードが選択されていることによりこのステップＳ２１で否定的に判断された場合には、特に制御をおこなうことなくこのルーチンから抜ける。これに対して手動変速モードが選択されていることによりステップＳ２１で肯定的に判断された場合には、基本目標入力回転数ＮINBが算出される（ステップＳ２２）。これは、前述した図５におけるステップＳ１１と同様にして実行される。さらに、選択されているレンジに応じた目標回転数の下限回転数ＮINTLが算出される（ステップＳ２３）。これは、前述した図５に示すステップＳ１３と同様にして実行される。

ついでアップシフトが判断される（ステップＳ２４）。これは、シフト装置１４もしくはレンジ選択機構１５から出力される信号に基づいて判断される。レンジを高速側に切り換えるアップシフト操作がおこなわれたことによってステップＳ２４で肯定的に判断されると、目標入力回転数ＮINTとして前記基本目標入力回転数ＮINBから所定値ΔＮを減算した値が設定される（ステップＳ２５）。その値が前記下限回転数ＮINTLと比較され（ステップＳ２６）、下限回転数ＮINTL以上であることによりステップＳ２６で肯定的に判断された場合には、そのままリターンする。すなわち前記基本目標入力回転数ＮINBから所定値ΔＮを減算した値が目標入力回転数ＮINTとして採用される。これとは反対に前記下限回転数ＮINTLの方が大きいことによりステップＳ２６で否定的に判断された場合には、その下限回転数ＮINTLが目標入力回転数ＮINTとして採用される（ステップＳ２７）。

また一方、アップシフト判断が成立していないことによりステップＳ２４で否定的に判断された場合には、目標入力回転数ＮINTを基本目標入力回転数ＮINBに徐々に一致させる制御が実行される（ステップＳ２８）。これは、例えば
ＮINT(i)＝ＮINT(i-1)＋Ｋ×（ＮINTB(i)−ＮINT(i-1))
の演算によって目標入力回転数ＮINT(i)を順次変化させることにより実行される。なお、ＮINT(i)は今回の目標入力回転数、ＮINT(i-1)は演算をおこなう直前の目標入力回転数、Ｋは予め定めた係数、ＮINTB(i)はその時点の基本目標入力回転数である。このようにして実行される目標入力回転数の変化の割合は、一例として通常の自動変速機での第２速に相当する車速に対する変化割合である。

目標入力回転数が下限回転数以上の状態でアップシフト操作されて上記の図１０に示す制御が実行された場合のタイムチャートを図１１に示してある。すなわち目標入力回転数が下限回転数ＮINTLより大きい基本目標入力回転数に設定されている状態でアップシフト判断が成立すると、これと同時に目標入力回転数ＮINTが、基本目標入力回転数ＮINBから所定値ΔＮを減じた値に変更される。また、下限回転数ＮINTLがアップシフト操作で選択されたレンジに応じた値に低下させられる。

したがってアップシフト操作すると同時に目標入力回転数ＮINTが低下し、それに伴ってエンジン回転数が低下するから、エンジン音が変化し、またエンジン回転数の変化に伴って振動が変化し、さらには慣性力が生じるので、車両の振動などの挙動の変化が体感される。すなわち、アップシフトを体感できるので、違和感を未然に回避することができる。また、アクセルペダルを最大限踏み込んでいるＷＯＴ時においても、アップシフト後の基本目標入力回転数ＮINBがその直前とは変わらなくても目標入力回転数ＮINTが所定値ΔＮだけ低下させられ、その結果、変速を体感することができる。

このようにして目標入力回転数ＮINTをアップシフト側に変化させた後に基本目標入力回転数ＮINBに復帰させる場合、上記の式に基づいて徐々に目標入力回転数ＮINTが変化させられる。それに伴ってエンジン回転数が次第に高回転側（ダウンシフト側）に変化するが、その変化の割合がアップシフト側への変化に対して緩やかであるから、アップシフト後の急激なダウンシフトとなることがなく、違和感が生じることがない。

なお、上記の図１０および図１１に示す例は、アップシフト操作された場合の例であるが、ダウンシフト操作されたことが検出された場合には、目標入力回転数を一時的に上昇させ、その後に徐々に基本目標入力回転数に低下させればよい。

ここで上記の具体例とこの発明の関係を説明すると、図１０に示すステップＳ２５ないしステップＳ２８の機能的手段が、請求項１ないし３の発明における目標値変更手段に相当する。

上述したように、図２に示す無段変速機１０を備えた車両では、手動でレンジを変更することに伴う目標入力回転数の変化と、アクセル開度θを変更することによる目標入力回転数の変化とが生じる。したがってこれら二つの要因による目標入力回転数の変化が重畳した場合には、その時点の入力回転数と基本目標入力回転数との偏差が大きくなり、その基本目標入力回転数に向けて無段変速機１０を制御したのでは、急激な変速が生じて過剰な加速や減速によるショックが生じる可能性がある。そのような状況はアクセルペダルを急激に操作した場合も同様に生じる。図１２に示す制御例は、そのような過剰な加減速を防止するように構成した例である。

すなわちこの図１２に示す制御例は、手動変速モードが選択されている状態では、目標入力回転数の変化にガードを掛けるように構成した例であり、したがって先ず、手動変速モードが選択されているか否かが判断される（ステップＳ３１）。このステップＳ３１で否定的に判断された場合には特に制御をおこなうことなくこのルーチンを抜ける。また、手動変速モードが選択されていることによりステップＳ３１で肯定的に判断された場合には、基本目標入力回転数ＮINBが算出される（ステップＳ３２）。これは、図５におけるステップＳ１１と同様にして実行される。

この基本目標入力回転数ＮINB(i)と直前の目標入力回転数ＮINT(i-1)との偏差ΔＮINTが求められる（ステップＳ３３）。その偏差ΔＮINTがダウンシフト用ガード値ΔＧSDより大きいか否かが判断される（ステップＳ３４）。このステップＳ３４で肯定的に判断された場合には、その時点の目標入力回転数と次に設定する目標入力回転数との偏差としてそのダウンシフト用ガード値ΔＧSDが採用される（ステップＳ３５）。したがって目標入力回転数がこのダウンシフト用ガード値ΔＧSDだけ増大させられる。以降、同様にして、ダウンシフト用ガード値ΔＧSDを限度として目標入力回転数が目標値まで順次増大させられる。すなわち、手動操作によるダウンシフトの場合、目標入力回転数の変化割合の上限がこのガード値ΔＧSDに制限され、入力回転数（エンジン回転数）が相対的にゆっくり上昇させられる。

一方、前記偏差ΔＮINTがダウンシフト用ガード値ΔＧSD以下であることによりステップＳ３４で否定判断された場合には、その偏差ΔＮINTがアップシフト用ガード値ΔＧSUより小さいか否かが判断される（ステップＳ３６）。このステップＳ３６で肯定的に判断された場合には、その時点の目標入力回転数と次に設定する目標入力回転数との偏差としてそのアップシフト用ガード値ΔＧSUが採用される（ステップＳ３７）。したがって目標入力回転数がこのアップシフト用ガード値ΔＧSUだけ低下させられる。以降、同様にして、アップシフト用ガード値ΔＧSUを限度として目標入力回転数が目標値まで順次低下させられる。すなわち、手動操作によるアップシフトの場合、目標入力回転数の変化割合の上限がこのガード値ΔＧSUに制限され、入力回転数（エンジン回転数）が相対的にゆっくり低下させられる。

なお、ステップＳ３６で否定的に判断された場合は、基本目標入力回転数ＮINB(i)と直前の目標入力回転数ＮINT(i-1)との偏差ΔＮINTが各ガード値の間にあって許容できる程度のものであることになり、したがってこの場合は、直ちに基本目標入力回転数ＮINBに向けて入力回転数（エンジン回転数）が変化するように無段変速機１０が制御される。

この図１２に示す制御をおこなった場合のタイムチャートを図１３に示してある。すなわちｔ1時点にアクセルペダルが踏み込まれてアクセル開度θが増大し、その直後のｔ2時点に手動によるレンジの切り換え（ダウンシフト操作もしくはアップシフト操作）がおこなわれ、その結果、基本目標入力回転数ＮINBがそれぞれの操作量に応じて求められる。その基本目標入力回転数ＮINBとその直前に設定されている目標回転数との偏差が、前記の各ガード値ＧSD，ＧSUを越えている場合には、次に設定する目標入力回転数ＮINTはそれらのガード値ＧSD，ＧSUに基づいて定まる値に規制される。したがって目標入力回転数ＮINTは、図１３に太い実線もしくは太い一点鎖線で示すように変化する。なお、これらのガード値ＧSD，ＧSUは、固定値であってもよいが、要求駆動量の変化割合（例えばアクセルペダルの踏み込み速度）に応じて大きくなる値としてもよい。

したがって上記の制御によれば、手動変速モードでアクセルペダルを踏み込み、あるいはアクセルペダルを戻した場合、目標入力回転数（エンジン回転数）が上記のガード値ＧSD，ＧSUを越えて変化することがなく、そのため、駆動力の変化が緩やかになる。特に、ガード値ＧSD，ＧSUをアクセル開度θの変化速度に応じたものとすれば、ゆっくり加減速操作することにより、駆動力の変化がそれに応じてゆっくり生じる。その結果、車両の駆動力が運転者の意図以上に急変することが防止され、車両のコントロール性が良好になり、また乗り心地の悪化などが回避される。さらに、上記の図１２に示す制御例では、目標入力回転数の変化量（変速量）を規制するから、目標入力回転数の変化量を直接設定し、その値に向けて制御するのと比較して、制御ミスや制御量の誤差の増大などが生じる可能性が少なく、容易かつ安定した制御をおこなうことができる。

なお、上記の各具体例では、自動変速モードと手動変速モードとを選択することができる無段変速機において手動変速モードが選択されている場合の制御として説明したが、この発明は上記の具体例に限定されないのであって、自動変速モードを備えていない無段変速機の変速制御装置にも適用することができる。

１…エンジン、２…変速機構、６…電子制御装置、７…加減速操作装置、１０…無段変速機、１３…電子制御装置、１４…シフト装置、１５…レンジ選択機構。

Claims

人為的操作に基づいて入力回転数の目標値を制約することの可能な無段変速機の制御装置において、
前記無段変速機が搭載されている車両の要求駆動量および車速とに基づいて求められる基本目標入力回転数を低下させることが規制されている状態で変速比を低下させるアップシフト操作が行われた場合もしくは前記基本目標入力回転数を増大させることが規制されている状態で変速比を増大させるダウンシフト操作がおこなわれた場合に、前記入力回転数の目標値を、一時的に、前記アップシフト操作の場合には低下させ、ダウンシフト操作の場合には増大させ、かつその後、前記一時的な低下もしくは増大の前の制御値に復帰させる目標値変更手段を有することを特徴とする無段変速機の制御装置。
前記入力回転数の目標値の下限値を規制する手段を更に有し、かつ前記目標値変更手段が、前記入力回転数の目標値が機構上可能な上限値にある状態でアップシフト操作された場合に前記入力回転数の目標値を一時的に低下させ、もしくは前記入力回転数の目標値が機構上可能な下限値にある状態でダウンシフト操作された場合に前記入力回転数の目標値を一時的に増大させる手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の制御装置。
前記目標値変更手段によって前記入力回転数の目標値を一時的に低下もしくは増大させる際の前記目標値の変化割合に対してその目標値を復帰させる際の前記目標値の変化割合を小さくする手段を更に有していることを特徴とする請求項１または２に記載の無段変速機の制御装置。