JP5742770B2 - 無段変速機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、変速比を連続的に変更可能な無段変速機の制御装置に関し、特に、変速比を段階的に変更する制御が可能な制御装置に関する。

下記特許文献１には、変速比を段階的に設定することが可能な無段変速機が開示されている。この無段変速機では、手動により段階的に設定された変速比が選択されるが、変速機の入力側の回転速度が上限値に達すると、隣接する変速段の所定の回転速度に自動的に切り換える制御が行われる。したがって、変速比を手動操作しなくても、入力側回転速度が上限値に達するとシフトアップされる。

特開２００５−１１３９４６号公報

無段変速機においては、入力側の回転速度が下限目標値以上となるよう変速比の制御が行われる。また、多段の自動変速機のように段差のある、有段のシフトアップがなされるように変速制御を行うステップアップシフト制御を行う場合には、次のような問題がある。

ステップアップシフト制御においては、入力側回転速度の目標値がステップアップ判定値に達すると、変速比を不連続に変化させて、有段のシフトアップがなされるように制御される。この有段のシフトアップ後の入力側回転速度の目標値が、前記の下限目標値より低い場合、下限目標値が優先され、入力軸回転速度は下限目標値に制御される。この場合、ステップアップ判定値と下限目標値の差が小さくなり、シフトアップが頻繁に行われるようになる。また、この頻繁なシフトアップを防止するために、シフトアップを禁止すると、入力側回転速度が高くなってしまう。

本発明は、ステップアップシフト制御において、頻繁なシフトアップを防止しつつ、シフトアップも実行されるようにすることを目的とする。

本発明の無段変速機の制御装置は、無段変速機の入力側回転速度がそのとき設定されている下限目標値以上となるよう変速比を制御する。また、当該制御装置は、入力側回転速度の目標値がステップアップ判定値に達すると、変速比を不連続に変化させて、有段のシフトアップがなされるように変速を行うステップアップシフト制御を実行する。下限目標値は、車両の状況に基づき、通常の下限目標値より高い補正下限目標値に変更される場合がある。前記補正下限目標値に変更されたときのステップアップシフト制御時には、前記有段のシフトアップ後の入力側回転速度の目標値が前記補正下限目標値より低い場合、当該有段のシフトアップを実行せず、前記ステップアップ判定値を、少なくとも前記有段のシフトアップ後の前記目標値と前記補正下限目標値との差分、高い入力側回転速度に変更し、入力側回転速度の目標値が変更されたステップアップ判定値に達すると前記有段のシフトアップの変速制御を行う。

下限目標値が変更されても、変更前のステップアップ判定値と下限目標値の差が、ステップアップ判定値を変更しなかった場合に比べて大きくなり、頻繁なシフトアップが防止され、またシフトアップも実行される。

無段変速機の概略構成を示す図である。 ステップアップシフト制御の説明図である。 ステップアップシフト制御のフローを示すチャートである。

以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、無段変速機の一例としてのベルト式無段変速機１０の概略構成を示す図である。ベルト式無段変速機１０は、二つの入力プーリ１２および出力プーリ１４に可撓性無端部材としてのベルト１６を掛け渡して構成される。また、以下においては、無段変速機１０を車両の変速機として使用した場合を想定して説明する。

入力プーリ１２は、入力軸１８に固定された固定シーブ２０と、入力軸１８の軸線方向に沿って入力軸１８上を移動可能な移動シーブ２２を有する。固定シーブ２０および移動シーブ２２は、入力軸１８の軸線と同軸で互いに対向する円錐面を各々有し、この円錐面によりＶ字溝が形成されている。ベルト１６は、Ｖ字溝を形成する円錐面により挟持されている。移動シーブ２２は、その背面に配置される液圧駆動機構２４により入力軸１８に沿って駆動されて移動する。この移動シーブ２２の移動により、固定シーブ２０と移動シーブ２２の各々の円錐面の間隔が変化する。この円錐面の間隔の変化によってベルト１６の入力プーリ１２に対する巻き掛かり半径が変更される。

出力プーリ１４は、出力軸２６に固定された固定シーブ２８と、出力軸２６の軸線方向に沿って出力軸２６上を移動可能な移動シーブ３０を有する。固定シーブ２８および移動シーブ３０は、出力軸２６の軸線と同軸で互いに対向する円錐面を各々有し、この円錐面によりＶ字溝が形成されている。ベルト１６は、Ｖ字溝を形成する円錐面により挟持されている。移動シーブ３０は、その背面に配置される液圧駆動機構３２により出力軸２６に沿って駆動されて移動する。この移動シーブ３０の移動により、固定シーブ２８と移動シーブ３０の各々の円錐面の間隔が変化する。この円錐面の間隔の変化によってベルト１６の出力プーリ１４に対する巻き掛かり半径が変更される。

二つの液圧駆動機構２４，３２には、液圧ポンプ３４から作動液が供給され、この液圧により移動シーブ２２，３０が駆動される。作動液の供給は、制御部３６により開閉または開度が制御される制御バルブ３８，４０によって制御される。制御部３６は、アクセル操作量、ブレーキ操作量、車速、道路の勾配等の車両の走行状態を示すパラメータに基づき、液圧駆動機構２４，３２を制御して、無段変速機１０の変速比の制御を行う。アクセル操作量は、アクセルペダル等の操作子の操作量を検出するアクセルセンサ４２により検出するようにできる。ブレーキ操作量も同様に、ブレーキペダル等の操作子の操作量を検出するブレーキセンサ４４により検出するようにできる。また、車速は、車速センサ４６、具体的には、車輪または車輪と一定の関係をもって回転する部材の回転速度を検出するセンサにより、勾配は、車体の前後方向の傾きを検出する勾配センサ４８により検出することができる。

二つの移動シーブ２２，３０は、ベルト１６がたるまず、ベルト１６に適切な張力が掛かるように同期して制御される。入力プーリ１２の二つのシーブ２０，２２を接近させ、Ｖ字溝の幅を狭めると、ベルト１６の巻き掛かり半径は大きくなる。このとき、出力プーリ１４の二つのシーブ２８，３０のＶ字の幅は広げられ、出力側ではベルト１６の巻き掛かり半径が小さくなる。この状態が変速比が大きい状態である。逆に、入力プーリのＶ字溝の幅を広げ、出力プーリのＶ字溝の幅を狭めると、変速比が小さい状態となる。ベルト１６の巻き掛かり半径は連続的に変化させることができるので、変速比を連続的に変化させることができる。

無段変速機は、変速比を連続的に変化させることで、滑らかな加減速が実現できる。しかし、従来の多段の自動変速機を搭載した車両を運転していた者が、無段変速機搭載の車両に乗り換えると、段差のない加速感に違和感を受ける場合がある。そこで、この実施形態の無段変速機は、多段の自動変速機のように、変速比の変化に段差を設けた制御であるステップアップシフト制御を可能としている。運転者は、例えば、変速機の制御モードを選択するためのシフトモードスイッチ５０によりステップアップシフト制御を選択することができる。このモードスイッチ５０による選択に応じて制御部３６が液圧駆動機構２４，３２を駆動してステップアップシフト制御の処理を行う。

図２は、無段変速機１０の変速比の制御、特にステップアップシフト制御の説明図である。横軸は、無段変速機１０が搭載される車両の速度Ｖを表す。車速Ｖは、無段変速機１０の出力軸２６の回転速度と一定の速度比を有し、よって横軸は出力軸２６の回転速度とみることができる。縦軸は、無段変速機１０の入力軸１８の回転速度の目標値Ｎin（以下入力軸目標値と記す。）を表す。

無段変速機１０の変速比が採り得る範囲は、下限値γmin 、上限値γmax である。入力プーリ１２に対するベルト１６の巻き掛かり半径が最大となったときが変速比の下限値γmin であり、最小となったときが上限値γmax である。実際の制御においては、変速比が、その下限値γmin に対し余裕がとれるように、入力軸目標値Ｎinの下限値である下限目標値Ｎt が設定されている。

図２中、太い実線はステップアップシフト制御時の変速比の変化の様子を表す。ステップアップシフト制御においては、入力軸回転速度の目標値Ｎin（以下、入力軸目標値Ｎinと記す。）が、ステップアップ判定値Ｎsuに達すると、変速比を不連続に変化させることによってシフトアップ制御を行う。これにより、多段の自動変速機のような段差のあるシフトアップを伴う加速感が得られる。この段差のある有段のシフトアップを以降、「ステップアップ変速」と記す。入力軸目標値Ｎinがステップアップ判定値Ｎsuに達すると、入力軸目標値が所定値低下するようにステップアップ後の入力軸目標値Ｎins （以下、ステップアップ後目標値Ｎins と記す。）が設定され、この値を目標として変速比の制御が実行される。ステップアップ変速が実行された後、車速Ｖの増加と共に、再び入力軸の回転速度が上昇し、ステップアップ判定値Ｎsuに達すると再度ステップアップ変速が実行される。この結果、ステップアップシフト制御においては、入力軸目標値Ｎinが、ステップアップ判定値Ｎsuを上限とし、ステップアップ後目標値Ｎins を繋いだ下限値Ｎsb を下限とする比較的狭い範囲内になるように制御される。繰り返し、ステップアップ変速が実行されることで、多段の自動変速機の感覚に近い加速感が得られる。車速Ｖの増加に伴って連続的に入力軸目標値Ｎinが増加している区間において、変速比を固定することが可能である。この場合には、まさしく多段の自動変速機の加速を模することになる。一方、変速比を固定せずに、連続的に変化させるようにすることもできる。この場合、変速比は、連続的な変化と、不連続の変化を繰り返すことになるが、段差のある加速感が得られ、多段の自動変速機に近い加速感が得られる。

ステップアップシフト制御において、ステップアップ判定値Ｎsuは、図２に示すように、車速Ｖの増加と共に増加するようにしてよく、また車速Ｖの変化に応じて変化するようにしてもよい。また、車速Ｖに対して変化しない一定値としてもよい。

前記の入力軸回転速度の下限目標値Ｎt は、車両の状況に応じて変更される場合がある。例えば、登坂走行時において、図２中、Ｎtaのように、基準となる下限目標値Ｎt に対し、より高い回転速度となるよう補正される。この補正された下限目標値を補正下限目標値Ｎtaと記す。下限目標値を高めに補正することにより、変速比が高めに維持され、駆動力が確保される。登坂中、上記の下限目標値が補正されなかった場合、シフトアップが行われると、低めの変速比が選択される可能性がある。すると、駆動力が不足し、これを補うために運転者はアクセルペダルを踏み、これによってシフトダウンが実行される。シフトダウンにより駆動力が得られたところでアクセルペダルを戻すと、シフトアップされて、再び駆動力不足となる。つまり、登坂走行時において、低い変速比を許容すると、頻繁に変速動作が発生する、いわゆるビジーシフトとなり、良好な走行感が阻害される。このようなビジーシフトの発生を抑えるために、シフトアップした際の駆動力が確保されるように、つまり変速比を高めに維持することが好ましい。このために、登坂走行時においては、下限目標値Ｎt を高めに補正した補正下限目標値Ｎtaを採用することができる。また、急制動を掛けたときにも、変速比を高めに維持することが好ましい。エンジンブレーキをより強く効かせることができ、また次に加速に移るときに、改めてシフトダウンする必要性が低減される。さらに、コーストダウン（緩減速）時にも、変速比を高めに維持するようにできる。コーストダウンからの再加速の際にシフトダウンの必要性が低減される。登坂走行時、急制動時、コーストダウン時等の車両の走行状況ごとに補正下限目標値Ｎtaの値を別個に設定してもよい。

補正下限目標値Ｎtaに基づき制御されている場合、ステップアップ後目標値Ｎins が、この補正下限目標値Ｎtaより低くなることがある。このような状況においては、ビジーシフト等が発生することが想定される。図２の例では、補正下限目標値Ｎtaと下限値Ｎsbの交点Ｃより高車速の領域で、この状況が生じている。この車速領域において、入力軸目標値Ｎinが上限値Ｎsuに達すると（図２中、点Ａで示す）、ステップアップ変速することになるが、ステップアップ後目標値Ｎins は、補正下限目標値Ｎtaにより制限される。具体的には、ステップアップ後目標値Ｎins は、補正下限目標値Ｎta上の点に設定される。つまり、図２に示すように、点Ａに達した後の目標値は、補正下限目標値Ｎtaの曲線上の点Ｂとなる。しかし、このように制御すると、点Ａと点Ｂの距離が短くなる。更に次のステップアップの時には、ステップアップ判定値Ｎsuと補正下限目標値Ｎtaの距離はより縮まる。このため、ステップアップの頻度が高くなり、搭乗者に違和感を与えることが考えられる。このステップアップの頻度が高くなること避けるために、ステップアップ後目標値Ｎins が補正下限目標値Ｎtaより低くなる場合にステップアップ変速を禁止すると、図中太い破線のように入力軸目標値Ｎinが高くなり、騒音が高まることが考えられる。

したがって、ステップアップ変速の頻度を高めずに、ステップアップシフト制御を継続することが望まれる。

この実施形態の制御部３６においては、ステップアップ後目標値Ｎins が補正下限目標値Ｎtaより低くなる場合、ステップアップ判定値Ｎsuをより高い回転速度に変更する。具体的には、入力軸目標値Ｎinがステップアップ判定値Ｎsuに達したとき（点Ａ）、ステップアップは行わずに、この車速における補正下限目標値Ｎtaとステップアップ後目標値Ｎins の差分αを上限値Ｎsuに加算する。加算値は、少なくとも差分αであればよく、これよりも大きくてもよい。そして、入力軸目標値Ｎinが変更されたステップアップ判定値（Ｎsu＋α）に達すると（点Ａ’）、ステップアップ変速が実行される。ステップアップ後目標値Ｎins は、補正下限目標値Ｎtaに制限された値（点Ｂ’）に制御される。これにより、Ａ’Ｂ’をＡＢより広くとることができ、頻繁なステップアップが抑制される。

次に入力軸目標値Ｎinが変更されたステップアップ判定値（Ｎsu＋α）に達すると、この時点での補正下限目標値Ｎtaと下限値Ｎsbの差分α’が算出され、上限値が再度変更される（Ｎsu＋α＋α’）。または、入力軸目標値Ｎinが変更前のステップアップ判定値Ｎsuに達すると、この時点での補正下限目標値Ｎtaとステップアップ後目標値Ｎins の差分βが算出され、ステップアップ判定値が変更される（Ｎsu＋β）ようにしてもよい。

図３は、ステップアップシフト制御の流れを示すチャートである。入力軸の制御目標値Ｎinが、ステップアップシフト制御のステップアップ判定値Ｎsu、すなわちステップアップ変速を行うか否かを判定する閾値に達した場合、この時点でステップアップ変速したと仮定したときの入力軸目標値Ｎin、つまりステップアップ後目標値Ｎins が下限目標値Ｎt ，Ｎtaより低いか判断する（Ｓ１００）。ステップアップシフトの下限値Ｎsbは、通常の下限目標値Ｎt より高く設定されているので、実際に対象となる下限目標値は、補正下限目標値Ｎtaである。ステップＳ１００で否定されると、Ｓ１０４に移行する。

ステップＳ１００で肯定された場合、ステップＳ１０２に移行し、ステップアップ判定値Ｎsuの補正を行い、新たな値に更新する（Ｎsu＝Ｎsu＋α）。このαは、ステップＳ１００で比較された、ステップアップ変速後の入力軸目標値Ｎins と補正下限目標値Ｎtaの差分、またはこの差分より大きい値である。

そして、ステップアップを実行するかの判定を実施する（Ｓ１０４）。具体的には、まずステップアップ許可タイマーが、所定の時間経過を示しているかが判定される（Ｓ１０６）。ステップアップ許可タイマーは、前回のステップアップ変速からの経過時間を計時し、所定時間が経過する前は、次のステップアップ変速を禁止するためのタイマーである。所定時間が経過していると、ステップＳ１０８に移行する。ステップＳ１０８では、現在変速動作中、つまり変速動作の過渡状態であるかが判定される。過渡状態でなければステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１１０では、入力軸目標値Ｎinが、ステップアップ判定値Ｎsuに達しているかが判定される。ステップＳ１０２を迂回してステップアップ判定値Ｎsuが補正されていなければ元のステップアップ判定値Ｎsuと比較され、ステップＳ１０２を通っていれば、補正されたステップアップ判定値Ｎsu（＝Ｎsu＋α）と比較される。入力軸目標値Ｎinがステップアップ判定値Ｎsu以上であれば、ステップＳ１１２に移行し、ステップアップが実行される。ステップＳ１１０において否定の判断がされれば、ステップＳ１０４に戻る。

本実施形態は、ベルト式無段変速機１０を例に挙げて説明したが、ベルト以外の可撓性無端部材、例えばチェーンを採用した無段変速機に適用することも可能である。この無段変速機は、無段変速機１０のベルト１６をチェーンに置き換えたものである。また、トロイダル式と呼ばれる無段変速機にも適用することができる。

１０ ベルト式無段変速機、１２ 入力プーリ、１４ 出力プーリ、１６ ベルト、１８ 入力軸、２６ 出力軸、３６ 制御部、Ｎin 入力軸回転速度の目標値（入力軸目標値）、Ｎins ステップアップ変速後の入力軸回転速度の目標値（ステップアップ後目標値）、Ｎsu ステップアップ判定値、Ｎt 入力軸目標値の下限値（下限目標値）、Ｎta 補正下限目標値。

Claims (1)

1. 変速比を連続的に変更可能な無段変速機の制御装置であって、
   当該制御装置は、当該無段変速機の入力側回転速度がそのとき設定されている下限目標値以上となるよう変速比を制御し、
   また、当該制御装置は、入力側回転速度の目標値がステップアップ判定値に達すると、変速比を不連続に変化させて、有段のシフトアップがなされるように変速を行うステップアップシフト制御を実行可能であり、
   車両の状況に基づき、下限目標値を、通常の下限目標値より高い補正下限目標値に変更し、
   前記有段のシフトアップ後の入力側回転速度の目標値が前記補正下限目標値より低い場合、当該有段のシフトアップを実行せず、前記ステップアップ判定値を、少なくとも前記有段のシフトアップ後の前記目標値と前記補正下限目標値との差分、高い入力側回転速度に変更し、入力側回転速度の目標値が変更されたステップアップ判定値に達すると前記有段のシフトアップの変速制御を行う、
   無段変速機の制御装置。

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