JP5458539B2 - 無段変速機の変速制御装置および変速制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の駆動源からの入力回転を変速して駆動輪に出力するとともに変速比を連続的に変化させる車両用無段変速機の前記変速比を制御する変速制御装置および変速制御方法に関するものである。

従来、例えば車両用のベルト式無段変速機の変速制御装置として、アクセルペダル踏み込み量に基づくスロットル開度と車速とに応じて定められる基本目標エンジン回転速度に規制を施して規制後目標エンジン回転速度を得て、この規制後目標エンジン回転速度に実際のエンジン回転速度が一致するように変速比を制御するものが知られている。そしてこの変速制御装置では、基本目標エンジン回転速度の単位時間当たりの変化量（変化率）を、無段変速機の実際の変速比を勘案して設定した規制値によって規制することにより、ショックや変速遅れの発生を抑制しつつ運転者の運転操作および車両の走行状態を反映した変速制御を実現するようにしている（特許文献１参照）。
特開平８−３２６８５８号公報

しかしながら上述のような従来技術の無段変速機の変速制御装置では、スロットル開度と車速とに応じたものとなる実際の変速比に応じた規制値で基本目標エンジン回転速度の変化率を規制して規制後目標エンジン回転速度を制御しているのみであるため、同一変速比となるスロットル開度と車速との組み合わせにおいては個々の値が相違していても規制値が等しくなってしまう。これは目標値に対する偏差の概念を用いずに回転速度の変化率を設定しているためであり、これでは運転者の加速意図や目標値への近づき方によらず回転速度変化率ひいては変速速度の指示が一律となってしまい、結果として、運転操作や走行状態に臨機応変に対処する変速速度指示を設定しづらくなっている。

従って従来技術では、例えば図４（ａ），（ｂ）に示す如く同じ変速比変化を要求される場面において、図４（ａ）のアクセルをゆっくり踏み込んだ時のようにアクセル開度ＡＰＯが徐々に増加してスロットル開度も穏やかに増加する場合と、図４（ｂ）のアクセルペダルを急に踏み込んだ時のようにアクセル開度ＡＰＯがステップ的に増加してスロットル開度も急激に増加する場合とで、基本目標エンジン回転速度に対応する規制後目標入力回転速度の変化量d(Inprev)/dtが同じになってしまい、アクセルペダルの踏み方の差によるショックとレスポンス感の差を作り込むことができないという問題があった。

そこでこの問題を検討した本願発明者は、車両用無段変速機によるショックの発生に寄与するイナーシャトルクＴはＴ＝−Ｉ×d(Inprev)/dtで求まり、ここで、Ｉは入力プーリ等の入力回転部材のイナーシャ、d(Inprev)/dtは規制後目標入力回転速度の変化率であるから、ショックを制御によって防止するにはその規制後目標入力回転速度の変化率を小さくするように規制すれば良く、またアクセルペダルの急踏み込み時のレスポンス性能を高く維持するには、アクセルペダルの急踏み込み時に急激に上昇する基本目標入力回転速度とその急上昇の直前の規制後目標入力回転速度との偏差が大きいほど現在の規制後目標入力回転速度の変化率を大きくすれば良いという点に想到した。

この発明は上述の点に鑑みて従来技術の課題を有利に解決することを目的とするものであり、この発明の車両用無段変速機の変速制御装置は、車両のアクセルペダル踏み込み量に基づくスロットル開度と車速とから設定される基本目標入力回転速度の回転速度変化率に規制を施して得た規制後目標入力回転速度に基づき変速比を制御するものであって、変速速度制御手段が、前記基本目標入力回転速度と直前の前記規制後目標入力回転速度との偏差を求め、前記偏差が大きいほど回転速度変化率が大きくなるように前記規制を変化させ、前記直前の規制後目標入力回転速度に前記変化させた規制を施して現在の前記規制後目標入力回転速度を求め、変速比制御手段が、前記現在の規制後目標入力回転速度に基づき前記変速比を制御することを特徴とするものである。

また、この発明の車両用無段変速機の変速制御方法は、車両のアクセルペダル踏み込み量に基づくスロットル開度と車速とから設定される基本目標入力回転速度の回転速度変化率に規制を施して得た規制後目標入力回転速度に基づき変速比を制御する方法において、前記基本目標入力回転速度と直前の前記規制後目標入力回転速度との偏差を求め、前記偏差が大きいほど回転速度変化率が大きくなるように前記規制を変化させ、前記直前の規制後目標入力回転速度に前記変化させた規制を施して現在の前記規制後目標入力回転速度を求め、前記現在の規制後目標入力回転速度に基づき前記変速比を制御することを特徴とするものである。

この発明の車両用無段変速機の変速制御装置および制御方法にあっては、例えばアクセルペダルの穏やかな踏み込みによって基本目標入力回転速度と直前の規制後目標入力回転速度との偏差が小さく維持される場合は、直前の規制後目標入力回転速度に回転速度変化率が小さくなるよう変化させた規制を施して現在の規制後目標入力回転速度を求め、その現在の規制後目標入力回転速度に基づき変速比を穏やかに変化させ、また例えばアクセルペダルの急な踏み込みによって基本目標入力回転速度と直前の規制後目標入力回転速度との偏差が大きくなった場合は、直前の規制後目標入力回転速度に回転速度変化率が大きくなるよう変化させた規制を施して現在の規制後目標入力回転速度を求め、その現在の規制後目標入力回転速度に基づき変速比を急速に変化させる。

従って、この発明の車両用無段変速機の変速制御装置および制御方法によれば、アクセルペダルの穏やかな踏み込みの際にはショックの発生を有効に防止でき、またアクセルペダルの急な踏み込みの際にはショックの発生を防止しつつレスポンス性能を高く維持できるので、アクセルペダルの踏み方の差によるショックとレスポンス感の差を作り込むことができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。ここに図１は、本発明の車両用無段変速機の変速制御装置の一実施例を搭載した自動車のシステム構成を示す説明図、図２は、上記実施例の変速制御装置の構成を機能的に示すブロック線図、図３（ａ），（ｂ）は、アクセルペダルをゆっくり踏みおよび急踏みした際の上記実施例の変速制御装置を用いた自動車の各因子の時間変化をそれぞれ示すグラフ、そして図４（ａ），（ｂ）は、アクセルペダルをゆっくり踏みおよび急踏みした際の従来技術にかかる変速制御装置を用いた自動車の各因子の時間変化をそれぞれ示すグラフである。

図１に示すように、この実施例の変速制御装置を適用した車両としての自動車１は、駆動源としてのエンジン２、並びに入力プーリ（図示せず）と出力プーリ（図示せず）とに巻掛けられたベルト（図示せず）の回転半径を相対的に増減させて変速比を連続的に変化させるベルト式無段変速機３を有し、そのエンジン２とベルト式無段変速機３の入力回転部材としての入力プーリとはロックアップクラッチ付きトルクコンバータ４により連結されている。そしてエンジン２からトルクコンバータ４を介して入力プーリへと入力されたエンジン回転は出力プーリから図示しないディファレンシャルギアを介して自動車１の駆動輪としてのタイヤ５へと出力され、タイヤ５を駆動する。

ここで、エンジン２の動作はスロットルバルブ（図示せず）を介してエンジン制御ユニット６により制御されており、このエンジン制御ユニット６は、上記スロットルバルブの開度であるスロットル開度TVOを、基本的には、図示しないセンサで検出される自動車１のアクセルペダルの操作量であるアクセル開度APOに対応させて変化させる。また車両用無段変速機としてのベルト式無段変速機３は、変速制御装置としての変速機制御装置７により制御されており、この変速機制御装置７は、例えば、エンジン制御ユニット６から入力されるエンジントルクおよびエンジン回転速度のほか、それぞれ図示しないセンサで検出されるアクセル開度APO、自動車１の車速VSP、ベルト式無段変速機３の入力プーリ回転速度Inprev等の情報に基づき以下のように変速制御を行っている。

すなわち、変速機制御装置７は、基本目標入力回転速度としての基本目標入力プーリ回転速度に実際の入力回転速度としての入力プーリ回転速度が一致するように変速比の制御を行い、その変速制御は、図２に示すように変速機制御装置７に設けられた、基本目標入力プーリ回転速度の単位時間当たりの変化量つまり回転速度変化率を規制する変速速度制御手段としての変速速度制御部８と、車速VSPから求めたベルト式無段変速機３の実際の出力回転速度Outrevと上記規制後の目標入力プーリ回転速度変化率d(Inprev)/dtとを用いて変速比Ratio0を求めてベルト式無段変速機３に出力する変速比制御手段としての変速比制御部９とにより、この発明の車両用無段変速機の変速制御方法の一実施例として、以下のように行われている。

変速速度制御部８は、アクセル開度APOに基づいて定められるスロットル開度TVOと車速VSPとに基づき変速線を定めた通常の変速用マップ（図示せず）から、先に読み込んだ現在の車速VSPとアクセル開度APOとに応じて求めた基本目標入力プーリ回転速度DsrREVの値と後述する規制後目標入力プーリ回転速度Inprevの直前値との偏差erevを減算器Ｓ１で求め、その偏差erevから、偏差erevが所定値以下では偏差erevの増大に応じて回転速度変化率drevが増大し、偏差erevが所定値を超えたら回転速度変化率drevが一定になるようにあらかじめ定めた特性線図１０に基づき回転速度変化率drevを求めて、その回転速度変化率drevに乗算器Ｓ２で既知の補正係数K0，K2，Ksを乗算し、規制後目標入力プーリ回転速度変化率d(Inprev)/dtを求める。

ここで、補正係数K0は、シフト操作状態に応じてマップ１１に定め、例えば燃費重視のエコノミーモードから駆動力重視のパワーモードへシフトレバーが切り換え操作される場合は大きな値に、また逆にパワーモードからエコノミーモードへシフトレバーが切り換え操作される場合は小さな値に設定している。また補正係数K2は、例えば所定速度以下では車速が速いほど大きな値になり所定速度を超えたら一定値となるように特性線図１２に定めている。そして補正係数Ksは、スロットル開度センサ（図示せず）からの現在のスロットル開度TVOSENとエンジン回転速度EngREVとに応じてマップ１３に定め、例えばスロットル開度TVOSENが大きいほど、またエンジン回転速度EngREVが速いほど大きな値に設定している。これらの補正係数を乗算することにより、乗算器Ｓ２から出力される規制後目標入力プーリ回転速度変化率d(Inprev)/dtは、基本的に高駆動力が求められる場合ほど大きくされる。

変速比制御部９は、乗算器Ｓ２から出力される規制後目標d(Inprev)/dtの上限値をさらに、上限値規制手段としての上限値リミッタ１４により規制する。この規制は、目標d(Inprev)/dtの基となる回転速度変化率drev自体にも特性線図１０の特性により上限を設定されているものの、その回転速度変化率drevと補正係数K0，K2，Ksとを乗算した結果にも上限を設定することで、目標Inprevの現在値と直前値との差が過大になるのを抑えて、大きなショックの発生を防止するためである。

次いで変速比制御部９は、乗算部Ｓ３で、上限値リミッタ１４で上限値を規制した規制後目標入力プーリ回転速度変化率d(Inprev)/dtと、タイマ１５から出力されるサンプリング時間との積を演算することにより差分、つまりサンプリング時間分の規制後目標入力プーリ回転速度変化量を算出し、この規制後目標入力プーリ回転速度変化量と、後述の加算器Ｓ４の出力から保持（遅延）器（１／ｚ）Ｓ５を経てフィードバックされた規制後目標入力プーリ回転速度Inprevの上記直前値とを加算器Ｓ４に入力する。

そして変速比制御部９は、加算器Ｓ４でサンプリング時間分の規制後目標入力プーリ回転速度変化量と規制後目標入力プーリ回転速度Inprevの直前値とを加算して求めた規制後目標入力プーリ回転速度Inprevの現在値を保持（遅延）器（１／ｚ）Ｓ５に入力するとともに除算器Ｓ６にも入力し、その除算器Ｓ６に別途入力したベルト式無段変速機３の実際の出力回転速度Outrevで上記規制後目標入力プーリ回転速度Inprevの現在値を除算して変速比Ratio0を求め、その変速比Ratio0をベルト式無段変速機３に出力する。

上述の様にしてこの実施例の変速機制御装置７によりアクセルペダル踏み込み時の変速制御がされた場合の各因子の時間変化は、図３（ａ），（ｂ）に示すようになり、図３（ａ）はゆっくり踏み時、図３（ｂ）は急踏み時をそれぞれ示す。ここで、同じくアクセルペダル踏み込み時の変速制御を行う従来技術を示す図４（ａ），（ｂ）と対比して説明すると、この実施例においては前述した通り入力プーリ回転速度偏差を用い、図３（ａ）中Ａ部に示すようにアクセルペダルのゆっくり踏み込み中はその偏差が小さく生じ続け、踏み込みが終わった後は偏差が徐々に小さくなるので、同図中Ｂ部に示すように踏み込み中は基本目標入力プーリ速度単位時間当たり変化量（変化率）が、従来の上限値よりも低くされ、そのまま規制後目標入力プーリ速度変化率として出力され、これにより、アクセル開度APOのゆっくりした増加にほぼ一致して基本目標入力プーリ回転速度がゆっくり増加するのに伴い規制後目標入力プーリ回転速度もゆっくりと増加し、基本目標入力プーリ回転速度のゆっくりした増加に一致させて設定した目標変速比がゆっくり増加するのに対し、上記変速比Ratio0による実変速比もゆっくり増加してショックの発生を防止する。

また、従来技術においても、前述した通り踏み込み時の変速比に応じたエンジン回転速度単位時間当たり変化量（変化率）を上限値に用い、図４（ａ）中Ｂ部に示すようにアクセルペダルのゆっくり踏み込み中は目標入力プーリ速度変化率からその上限値を超える高さ分が削られたものが規制後目標入力プーリ速度変化率として出力され、これにより、アクセル開度APOのゆっくりした増加にほぼ一致して基本目標入力プーリ回転速度がゆっくり増加するのに伴い規制後目標入力プーリ回転速度もゆっくりと増加し、基本目標入力プーリ回転速度のゆっくりした増加に一致させて設定した目標変速比がゆっくり増加するのに対し、実変速比もゆっくり増加してショックの発生を防止する。

この一方、この実施例の変速機制御装置７においては、図３（ｂ）中Ｃ部に示すようにアクセルペダルの急な踏み込み中はその偏差が大きく立ち上がり、踏み込みが終わった後は偏差が次第に小さくなるので、そのＣ部に示すように踏み込み中は基本目標入力プーリ速度単位時間当たり変化量（変化率）が、アクセルペダル急踏み時にショックの過大な発生を防止しつつ迅速なアクセルレスポンスをもたらす上限値を超え、その上限値を超えた高さ分が上記偏差に基づいて定められた回転速度変化率drevの上限値によって削られたものが規制後目標入力プーリ速度変化率として出力され、これにより、アクセル開度APOの急激な増加にほぼ一致して基本目標入力プーリ回転速度が急激に増加するのに伴い規制後目標入力プーリ回転速度も急速に増加し、基本目標入力プーリ回転速度の急激な増加に一致させて設定した目標変速比が急激に増加するのに対し、上記変速比Ratio0による実変速比も速やかに増加して、ショックの発生を防止しつつレスポンス性能を高く維持することができる。

これに対し従来技術においては、前述した通り踏み込み時の変速比に応じたエンジン回転速度単位時間当たり変化量（変化率）を上限値に用い、図４（ｂ）中Ｃ部に示すようにアクセルペダルの急な踏み込み中も、目標入力プーリ速度変化率から、図示のアクセルペダル急踏み時にショックの過大な発生を防止しつつ迅速なアクセルレスポンスをもたらす上限値でなくその踏み込み時の変速比に応じた図４（ａ）の低い上限値を超える高さ分が削られたものが規制後目標入力プーリ速度変化率として出力され、これにより、アクセル開度APOの急激な増加にほぼ一致して基本目標入力プーリ回転速度が急激に増加するのに対し規制後目標入力プーリ回転速度はゆっくりと増加し、基本目標入力プーリ回転速度の急激な増加に一致させて設定した目標変速比が急激に増加するのに対し、実変速比はゆっくり増加するので、運転者のレスポンス要求に応えられない。従って図４（ｂ）中下部に矢印で示すように、規制後目標入力プーリ回転速度の上昇速度を速めて、実変速比の変化速度を速めることが望ましい。

上述のようにこの実施例の変速機制御装置７およびその変速制御方法によれば、アクセルペダルの穏やかな踏み込みの際にはショックの発生を有効に防止でき、またアクセルペダルの急な踏み込みの際、ショックの発生を防止しつつレスポンス性能を高く維持できるので、アクセルペダルの踏み方の差によるショックとレスポンス感の差を作り込むことができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更することができ、例えば、上記実施例では回転速度変化率drevに既知の補正係数K0，K2，Ksを乗算したが、これらの補正係数の一つ以上を省略しても良く、あるいはこれらに代えて、または加えてさらに別の補正係数を乗算しても良い。そして上記実施例では駆動源をエンジン単独としたが、駆動源をエンジンと電動モータとの組み合わせ、あるいは電動モータ単独としても良い。

かくしてこの発明の車両用無段変速機の変速制御装置および制御方法によれば、アクセルペダルの穏やかな踏み込みの際にはショックの発生を有効に防止でき、またアクセルペダルの急な踏み込みの際、ショックの発生を防止しつつレスポンス性能を高く維持できるので、アクセルペダルの踏み方の差によるショックとレスポンス感の差を作り込むことができる。

なお、この発明の車両用無段変速機の変速制御装置においては、前記回転速度変化率は例えば特性線図１０に示すように、前記偏差が所定以上の場合は一定にされても良く、このようにすれば、アクセルペダルの急な踏み込みの際、ショックの発生を確実に防止しつつレスポンス性能を高く維持することができる。

また、この発明の車両用無段変速機の変速制御装置においては、前記回転速度変化率は、例えば補正係数K0の如き補正係数を用いて、高駆動力が求められるシフト操作状態の場合ほど大きくなるよう補正されても良く、このようにすれば、アクセルペダルの急な踏み込みの際のレスポンス性能をより高く維持することができる。

さらに、この発明の車両用無段変速機の変速制御装置においては、前記回転速度変化率は、例えば補正係数K2の如き補正係数を用いて、車速が速いほど大きくなるよう補正されても良く、このようにすれば、アクセルペダルの急な踏み込みの際のレスポンス性能をより高く維持することができる。

さらに、この発明の車両用無段変速機の変速制御装置においては、前記回転速度変化率は、例えば補正係数Ksの如き補正係数を用いて、入力回転および／またはスロットル開度が大きいほど大きくなるよう補正されても良く、このようにすれば、アクセルペダルの急な踏み込みの際のレスポンス性能をより高く維持することができる。

さらに、この発明の車両用無段変速機の変速制御装置においては、前記補正後の前記回転速度変化率の上限値を規制する上限値規制手段を具えていても良く、このようにすれば補正後目標入力回転速度の変化率が過大になるのを抑えて大きなショックの発生を防止することができる。

本発明の車両用無段変速機の変速制御装置の一実施例を搭載した自動車のシステム構成を示す説明図である。 上記実施例の変速制御装置の構成を機能的に示すブロック線図である。 （ａ），（ｂ）は、アクセルペダルをゆっくり踏みおよび急踏みした際の上記実施例の変速制御装置を用いた自動車の各因子の時間変化をそれぞれ示すグラフである。 （ａ），（ｂ）は、アクセルペダルをゆっくり踏みおよび急踏みした際の従来技術にかかる変速制御装置を用いた自動車の各因子の時間変化をそれぞれ示すグラフである。

符号の説明

１ 自動車
２ エンジン
３ ベルト式無段変速機
４ トルクコンバータ
５ タイヤ
６ 制御ユニット
７ 変速機制御装置
８ 変速速度制御部
９ 変速比制御部
１０ 特性線図
１１ マップ
１２ 特性線図
１３ マップ
１４ 上限値リミッタ
１５ タイマ
Ｓ１ 減算器
Ｓ２ 乗算器
Ｓ３ 乗算器
Ｓ４ 加算器
Ｓ５ 保持器
Ｓ６ 除算器

Claims (6)

1. 車両の駆動源からの入力回転を変速して出力回転として駆動輪に出力するとともに変速比を連続的に変化させる車両用無段変速機の前記変速比を、前記車両のアクセルペダル踏み込み量に基づくスロットル開度と車速とから設定される基本目標入力回転速度の回転速度変化率に規制を施して得た規制後目標入力回転速度に基づき制御する変速制御装置において、
   前記基本目標入力回転速度と直前の前記規制後目標入力回転速度との偏差を求め、前記偏差が大きいほど大きくなるように設定した回転速度変化率で前記直前の規制後目標入力回転速度を変化させて現在の前記規制後目標入力回転速度を得る変速速度制御手段と、
   前記現在の規制後目標入力回転速度に基づき前記変速比を制御する変速比制御手段と、
   を設け、
   前記変速速度制御手段は、前記設定した回転速度変化率を高駆動力が求められる場合ほど大きくなるよう補正し、前記補正後の回転速度変化率で前記直前の規制後目標入力回転速度を変化させて現在の前記規制後目標入力回転速度を得、
   前記補正後の回転速度変化率の上限値を規制する上限値規制手段を具える
   ことを特徴とする、車両用無段変速機の変速制御装置。
2. 前記変速速度制御手段は、前記補正前の回転速度変化率を、前記偏差が所定以上の場合は一定に設定する、請求項１に記載の車両用無段変速機の変速制御装置。
3. 前記変速速度制御手段は、前記設定した回転速度変化率を、高駆動力が求められるシフト操作状態の場合ほど大きくなるよう補正する、請求項１または請求項２に記載の車両用無段変速機の変速制御装置。
4. 前記変速速度制御手段は、前記設定した回転速度変化率を、車速が速いほど大きくなるよう補正する、請求項１から３までの何れか１項記載の車両用無段変速機の変速制御装置。
5. 前記変速速度制御手段は、前記設定した回転速度変化率を、入力回転および／またはスロットル開度が大きいほど大きくなるよう補正する、請求項１から４までの何れか１項記載の車両用無段変速機の変速制御装置。
6. 車両の駆動源からの入力回転を変速して駆動輪に出力するとともに変速比を連続的に変化させる車両用無段変速機の前記変速比を、前記車両のアクセルペダル踏み込み量に基づくスロットル開度と車速とから設定される基本目標入力回転速度の回転速度変化率に規制を施して得た規制後目標入力回転速度に基づき制御する変速制御方法において、
   前記基本目標入力回転速度と直前の前記規制後目標入力回転速度との偏差を求め、前記偏差が大きいほど大きくなるように回転速度変化率を設定し、
   前記設定した回転速度変化率を高駆動力が求められる場合ほど大きくなるよう補正し、
   前記補正後の回転速度変化率で前記直前の規制後目標入力回転速度を変化させて現在の前記規制後目標入力回転速度を求め、
   前記現在の規制後目標入力回転速度に基づき前記変速比を制御し、
   前記補正後の回転速度変化率の上限値を規制することを特徴とする、車両用無段変速機の変速制御方法。

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