JPH03189457A - 無段変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用のベルト式無段変速機において電子的
に変速制御およびライン圧制御８する制御装置に関し、
詳しくは、プーリ位置の変化速度を制御対象として変速
制御する方式に関する。

〔従来の技術〕

一般にこの種の無段変速機では、セカンダリシリンダに
トルク伝達可能なライン圧を作用し、プライマリシリン
ダに変速制御弁により所定の油量を低給してプライマリ
圧が生じ、変速比を可変に制御する構成になっている。

そこで、かかる変速の電子制御においては、電気信号で
変速制御弁を動作して流ｍ制御し、これによりプライマ
リシリンダの油量を可変とする。この場合に、プライマ
リシリンダによる変速が変速制御弁の流量で制御される
点に着目し、制御対象にどのようなパラメータを用いる
ことが最適であるか、工夫されている。

そこで従来、上記無段変速機の変速制御の電子化に関し
ては、例えば特開昭６２−２２１９３０号公報の先行技
術がある。ここで、プライマリシリンダ油量を変速比の
関数で定め、油量を時間微分した流量を変速速度、変速
比の関数で定める。

また、変速制御弁により制御される流量を電気的操作量
のデユーティ比と変速比とで定め、これと上述のプライ
マリシリンダ側流量との関係で、操作量を変速速度と変
速比とにより決定する。一方これにより制御量を変速速
度として、１１標変速比と実変速比との偏差等により変
速速度を算出することが示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記先行技術のものにあっては、プライマリ
シリンダの流量を変速速度と変速比との関数で定めてい
るが、実際の展開式では変速比の項が変化すれば流量に
おけるその変化率になる。

従って、変速の変化が小さくて小刻みに変速する場合は
変速比の項を無視できても、変化量が大きい場合は影響
が大きくなり、このため操作量のデユーティ比に変換す
る場合に、この件に関して補正または修正する必要があ
る。

ここで無段変速機の変速比は、プライマリシリンダの油
量、プライマリ圧、プーリ位置等の種々要素で定めるこ
とができ、変速比が一定の場合はプライマリ圧とセカン
ダリ圧との圧力比でｌｌｉ純に制御し得る。このため、
“変速°という要素にこだわること無く制御文・１汝を
選択し、操作量を正確かつ容易に設定することが望まれ
る。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、変速の電子制御においてプーリ位置と
その変化速度とを用いて変速制御弁による流量制御を容
易かつ確実に行うことが可能な無段変速機の制御装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の制御装置は、変速制
御弁を電気的操作量で少なくとも流量を制御して変速動
作を行う変速制御系において、少なくとも目標プーリ位
置と実プーリ位置との偏差。

および［１標プーリ位置の変化速度とによりプーリ位置
変化速度を制御する手段を備えるものである。

〔作　　　用〕

上記構成に基づき、変速制御弁により制御される流量と
１対１の関係のプーリ位置変化速度を制御対象として制
御されることになる。そして各運転、走行条件により目
標プーリ位置が設定されるのに伴い、これと実プーリ位
置との偏差および位相進み要素の［１標プーリ位置変化
速度とによりプーリ位置変化速度が算出され、これと実
プーリ位置とで修正すること無く操作量が設定される。

この操作量は変速制御弁に出力して動作し、プライマリ
シリンダの流量を制御することで、実プーリ位置が常に
目標プーリ位置に迅速に追従して収束するように変速制
御するようになる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図において、本発明が適用される無段変速機を含む
伝動系の概略について説明すると、エンジンｌがクラッ
チ２９前後進切換装置３を介して無段変速機４のプライ
マリ軸５に連結する。無段変速機４はプライマリ軸５に
対してセカンダリ軸６が平行配置され、プライマリ軸５
にはプライマリプーリ７が、セカンダリ軸６にはセカン
ダリプーリ８が設けられ、プライマリプーリ７、セカン
ダリプーリ８には可動側にプライマリシリンダ９゜セカ
ンダリシリンダ１０が装備されると共に、駆動ベルト１
１が巻付けられている。ここで、プライマリシリンダ９
の方が受圧面積を大きく設定され、そのプライマリ圧に
より駆動ベルトｉｔのプライマリプーリ７、セカンダリ
プーリ８に対する巻付は径の比率を変えて無段変速する
ようになっている。

またセカンダリ軸６は、１組のりダクションギャ１２を
介して出力ｔ＊１３に連結し、出力軸１３は、ファイナ
ルギヤ１４．ディファレンシャルギヤ１５を介して駆動
輪１６に伝動構成されている。

次いで、無段変速機４の油圧制御系について説明すると
、エンジン１により駆動されるオイルポンプ２０を有し
、オイルポンプ２０の吐出側のライン圧油路２１が、セ
カンダリシリンダ１０．ライン圧制御弁２２．変速制御
井２３に連通し、変速制御弁２３から油路２４を介して
プライマリシリンダ９に連通ずる。ライン圧油路２１は
、更にオリフィス３２を介してソレノイド弁２７．２８
および変速制御弁２３の一方に連通し、ライン圧が各ソ
レノイド弁２７．２８の元圧になっている。各ソレノイ
ド弁２７．２８は、制御ユニット４０からのデユーティ
信号により例えばオンして排圧し、オフしてライン圧と
等しい油圧を出力するものであり、このようなパルス状
の制御圧を生成する。そしてソレノイド弁２７からの制
御圧は、油路２５によりう、イン圧制御弁２２に作用す
る。

これに対しツレノーイド弁２８からのパルス状の制御圧
は、油路２６により変速制御弁２３の他方に作用する。

なお、図中符号２９はプライマリプーリ７に係＋Ｌ　Ｌ
で変速比に応じ機械的にライン圧制御するセンサシュー
、３０はオイルパンである。

ライン圧制御弁２２は、ソレノイド弁２７からの制御圧
により、変速比１．エンジントルクＴに基づいてライン
圧ＰＩ、の制御を行う。

変速制御弁２３は、元圧のライン圧とソレノイド弁２８
からのパルス状の制御圧との関係により、油路２１．２
４を接続する給油位置と、油路２４をドレンする排油位
置とに動作する。

そしてデユーティ比により、２位置の動作状態を変えて
プライマリシリンダ９への給油または排油の流量Ｑを制
御し、変速制御するようになっている。

即ち、プライマリシリンダ９の必要油量ｖは、プーリ位
置ｅとの関係で機械的に構成上決まるもので、 Ｖ　−ｒ　（ｏ） となり、流ＩｊＩＱは油ｊｌｖを時間で微分したもので
あるから、 Ｑ　＝ｄｖ／ｄＬ　−ｄ「（ｅ）／ｄｔとなり、流ｌｌ
Ｑとプーリ位置変化速度ｄθ／ｄｉとは完全に１対１で
対応する。

また、プライマリシリンダ内圧Ｐｐ、ライン圧ＰＩ、、
流量係数Ｃ１重力加速度ｇ、油比重量γ。

弁の給油ボート開口面積Ｓ１．排油ボート開口面積ＳＤ
とすると、給油流量Ｑｌ、排油流ｊｉｔＱＤは、ＱＤ　
−ｃ−３Ｄ［（２ｇ　−Ｐｐ）／　７］　”２−ａ−３
Ｏ（Ｐｐ）” Ｑｌ　−ａ　・３１（ＰＬ　−Ｐｐ）１′２ここで、ａ
−ｃ（２ｇ／γ）　Ｉ’２で表わせる。

そこで、操作量のデユーティ比（オン／オフ比）をＤと
すると、１サイクルの平均流量Ｑ（給油を正とする）は
、 Ｑ−ａ　　（Ｄ−３ｔ（Ｐｌ、−Ｐｐ）”２−　（１−
Ｄ）Ｘ　５Ｄ（Ｐｐ）’　２１ となり、ａ、Ｓｌ、ＳＤを定数とすると、次式になる。

Ｑ−４（Ｄ、Ｉ’Ｌ、Ｐｐ） ここでライン圧ＰＬは、プーリ位置０．エンジントルク
Ｔにより制御され、そしてプライマリシリンダ内圧Ｐｐ
は、プーリ位置０とライン圧ＰＬとで決まるものである
。いま、エンジントルクＴを一定と仮定すると、 Ｑ−ｒ（Ｄ、ｅ） となり、次式が成立する。

ｄａ／ｄＬ　−「（Ｄ、　ｅ） このため、式展開すると、 Ｄ−ｆ’（ｄｅ／ｄｔ　、　ａ） となり、以上によりデユーティ比りは、プーリ位置変化
速度ｄｏ／ｄｔとプーリ位置０との関係で決まることに
なる。

一方、プーリ位置変化速度ｄａ／ｄｉは、定常の目標プ
ーリ位置ａＳと実際のプーリ位置ｅとの偏差に基づくも
のであるから、次式が成立する。

ｄｅ／ｄｔ　−Ｋ　（ａｓ−ａ）　　　　　（Ｋは定数
）このことから、各プーリ位置Ｃにおいて上式からプー
リ位置変化速度ｄｅ／ｄｔを決めてやれば、それに基づ
いてデユーティ比りが求まり、このデユーティ比りで変
速制御弁２３を動作すれば、低速段と高速段の変速全域
で変速制御を行うことが可能となる。

ところで、上記変速制御は外乱の要素を全く含まない基
本的なフィードバック制御系であり、これにより実際に
無段変速機をデユーティ比りの操作量で制御する場合は
、無段変速機の制御系の要因により一次遅れになって収
束性が悪い。そこで、−次遅れの制御系の位相進み要素
として目標プーリ位置変化速度ｄｅｓ／ｄｔを算出し、
これを予め加味する。このことがらプーリ位置変化速度
ｄｅ／ｄＬは、次式のように定めことができる。

ｄｏ／ｄｔ　−に、　　（ａｓ−ｅ）＋に２・ｄｅｓ／
ｄｔ（Ｋｌ、に２は係数） こうして、目標プーリ位置変化速度ｄｅｓ／ｄＬを加味
することで、位相進み要素が付加されて収束性が改善さ
れる。ここで、目標プーリ位置変化速度ｄｅｓ／ｄＬは
車両の成る走行状態における目標プーリ位置の変化状態
であるから、一定時間Δを毎に目標プーリ位置変化量Δ
ｅｓを求め、Δｅｓ／Δｔにより算出する。

係数に、はプーリ位置変化速度に直接関係するもので、
ドライバの加速意志に対応して所定の固定値、またはア
クセル開度変化との関係で可変にすることができる。係
数に２は例えば無段変速機の遅れ成分に関係するもので
、油圧制御系のオイルの粘性等を考慮して固定値または
可変にすることができる。

そこで第１図の電子制御系では、上述の原理に基づいて
構成されており、以下に説明する。

先ず、変速制御系について説明すると、プライマリプー
リ７、セカンダリプーリ８．エンジン■のブライマリプ
ーリ回転数センサ４１．セカンダリプーリ回転数センサ
４２．エンジン回転数センサ４３およびスロットル開度
センサ４４を有する。そして制御ユニット４０において
ブライマリプーリ回転数センサ４１．セカンダリプーリ
回転数センサ４２からの回転信号Ｎｐ、Ｎｓは実プーリ
位置算出部４５に人力し、６−Ｎｐ／Ｎｓにより実変速
比ｌに相当するプライマリプーリ７の実プーリ位置Ｃを
求める。

この実プーリ位置０とスロットル開度センサ４４のスロ
ットル開度θの信号は目標プライマリプーリ回転数検索
部４６に人力し、０−θの関係で１１標プライマリプー
リ回転数ＮＰＤを定める。

ここで、スロットル開度が小の領域Ａでは、変速の滑ら
かさを重視してブライマリプーリ回転数Ｎｐが一定の特
性になっている。一方、スロットル開度が中、大の領域
Ｂでは、過渡時の追従性を重視して同一スロットル開度
で実プーリ位置０が減少するシフトアップ方向に対しプ
ライマリプーリ回転数Ｎｐを増大するような特性になっ
ており、かかるマツプを検索することで目標ブライマリ
プーリ回転数ＮＰＤが選択される。

１１標プライマリプ一リ回転数検索部４６の１１標プラ
イマリプ一リ回転数ＮＰＤとセカンダリプーリ回転数セ
ンサ４２のセカンダリプーリ回転数Ｎｓの信号は１標プ
ーリ位置算出部４７に人力し、ここで■標プーリ位置Ｑ
Ｓが、ｅｓ−ＮＰＤ／Ｎｓにより算出される。ｒｌｔｌ
［プーリ位置ｅＳの信号は［１標プーリ位置変化速度算
出部４８に人力し、一定時間Δを毎の■標プーリ位置ａ
Ｓの変化１ΔａＳにより目標プーリ位置変化速度ｄｅｓ
／ｄｔを算出する。そして上述の実プーリ位置ｏ、目標
プーリ位置ｅｓ、目標プーリ位置変化速度ｄｃｓ／ｄｔ
および係数設定部４９の係数に１゜Ｋ２はプーリ位置変
化速度算出部５０に人力し、ｄｅ／ｄｔ　−に、　　（
Ｏ８−（１）十に２　　・ｄｓｅ／ｄｉによりプーリ位
置変化速度ｄｅ／ｄｔが算出される。

このプーリ位置変化速度算出部５０と実プーリ位置算出
部４５の信号は、更にデユーティ比検索部５１に人力す
る。

ここで、既に述べたように、Ｄ　＝　ｒ　（ｄａ／ｄ　
Ｌ　、　ｏ）の関係によりプーリ位置変化速度ｄｅ／ｄ
ｔ　、実プーリ位置０に基づくデユーティ比りのテーブ
ルが設定されており、このテーブルからデユーティ比り
を検索する。このテーブルでは、各プーリ位置０毎の所
定のデユーティ比り。を境にしてプーリ位置変化速度ｄ
ｅ／ｄ　ｔの値が負のアップシフト方向ではＤ−１００
％側で、プーリ位置変化速度ｄｅ／ｄｔの負の値が小さ
くなるのに応じ１００％に近い値になる。一方、逆にプ
ーリ位置変化速度ｄｅ／ｄｔの値が正のダウンシフト方
向ではＤ−０％側で、プーリ位置変化速度ｄｅ／ｄｔの
正の値が大きくなるのに応じ０％に近い値に設定されて
いる。そして上記デユーティ比検索部５１からのデユー
ティ比りの信号が、駆動部５２を介してソレノイド弁２
８に人力するようになっている。

続いて、ライン圧制御系について説明すると、スロット
ル開度センサ４４の信号θ、エンジン回転数センサ４３
の信号ＮＯがエンジントルク算出部５３に人力して、θ
−Ｎｏのトルク特性のテーブルからエンジントルクＴを
求める。一方、プーリ位置変換部４５からの実プーリ位
置ｅに基づき必要ライ・ン圧設定部５４において、単位
トルク当りの必要ライン圧ＰＬｕを求め、これと上記エ
ンジントルク算出部５３のエンジントルクＴが目標ライ
ン圧算出部５５に入力して、ＰＩ、−ＰＬｕ−Ｔにより
１」標ライン圧ＰＬを算出する。

目標ライン圧算出部５５の出力ＰＬは、デユーティ比検
索部５６に人力して目標ライン圧ＰＬに相当するデユー
ティ比りを設定する。そしてこのデユーティ比りの信号
が、駆動部５７を介してソレノイド弁２７に入力するよ
うになっている。

次いで、このように構成された無段変速機の制御装置の
作用について説明する。

先ず、エンジンｌからのアクセルの踏込みに応じた動力
が、クラッチ２５前後進切換装置３を介して無段変速機
４のプライマリプーリ７に人力し、駆動ベル＋−１１，
セカンダリプーリ８により変速した動力が出力し、これ
が駆動輪Ｉ６側に伝達することで走行する。

そして」二足走行中において、実プーリ位置０の値が大
きい低速段においてエンジントルクＴが大きいほど１−
１標ライン圧が大きく設定され、これに相当するデユー
ティ信号がソレノイド弁２７に入力して制御圧を生成し
、この制御圧でライン圧制御弁２２を動作することで、
ライン圧油路２１のライン圧Ｐ［、を高くする。そして
プーリ位置０の値が小さくなり、エンジントルクＴも小
さくなるに従い同様に作用することで、ライン圧ＰＬは
低下するように制御されるのであり、こうして常に駆動
ベルトＵでの伝達トルクに相当するプーリ押付力を作用
する。

上記ライン圧Ｐ１．は、常にセカンダリシリンダＩＯに
供給されており、変速制御弁２３によりプライマリシリ
ンダ９に給排油することで、変速制御されるのであり、
これを以下に説明する。

先ず、ブライマリプーリ回転数センサ４１．セカンダリ
プーリ回転数センサ４２およびスロットル開度センサ４
４からの信号Ｎｐ、Ｎｓ、　　θが読込まれ、制御ユニ
ット４０で実プーリ位置θを求める。また、実プーリ位
置０．スロットル開度θにより−１３［１標ブライマリ
プーリ回転数ＮＰＤがマツプにより検索され、この［１
標プラ・イマリブーリ回転数ＮＰＤに対応したＬ１標プ
ーリ位置Ｏ８，目標プーリ位置変化速度ｄｓｏ／ｄ　Ｌ
が算出される。そして目標プーリ位置Ｏ８と実プーリ位
置Ｏ８との偏差、目標プーリ位置変化速度ｄｏｓ／ｄｔ
、各係数に＋、に２を用いてプーリ位置変化速度ｄｅ／
ｄｉが算出され、プーリ位置変化速度ｄｏ／ｄｔ　、実
プーリ位置ｅのマツプによりデユーティ比りが検索され
る。

ここで、流ｌｌＱとプーリ位置変化速度ｄａ／ｄ　ｔと
が１対１で対応することから、プーリ位置変化速度ｄａ
／ｄｔに関してはその値のみで操作量のデユーティ比り
が設定される。そしてかかるデユーティ信号がソレノイ
ド弁２８に入力してパルス状の制御圧が生じ、この制御
圧と元圧のライン圧とが変速制御弁２３に対向して作用
し、給油と排油の２位置で繰返し動作する。

そこで、第３図に示す変速パターンで、プーリ位ｆｔｅ
が最大のｅｌ、８になり、機構上最大変速比１、の低速
では、ＣＳ≧ｅ１１．によりプーリ位置変化速度ｄａ／
ｄ　ｔの杭がＩＦになり、デユーティ比りが例えば５０
％より小さい値になる。このため変速制御弁２３では、
高い制御圧により排油位置での動作時間が長くなり、プ
ライマリシリンダ９は排油状態になっている。次いで、
変速開始点Ｐ以降においてＱＳ＜　（３ｍｍヨの関係に
なると、プーリ位置変化速度ｄｅ／ｄｔの値が負になり
、デユーティ比りが５０％より大きい値になることで、
変速制御弁２３では低い制御圧により給油位置での動作
時間が長くなり、プライマリシリンダ９に給油する。そ
こで、プライマリシリンダ９の油量と共にプライマリ圧
が漸次増大し、ベルト１１がプライマリプーリ７側で巻
付は径が大きくなるように移行してアップシフトするこ
とになる。そしてプーリ位置ｅが最小の０ｓｌｅになり
機構上の最小変速比１１１の高速段に達すると、プーリ
位置変化速度ｄｅ／ｄＬの値が負で若干の給油状態を保
ち、プーリ位置０が最小のｅｓ＋＋＋に保持される。

一方、最小変速比ｉ１１の変速開始点Ｑ以降においてｅ
ｓ＞　ｅｅａ＋ｎの関係になると、プーリ位置変化速度
ｄｅ／ｄｔの値が正になり、デユーティ比りが５０％よ
り小さい値になることで、変速制御弁ｚ３によりプライ
マリシリンダ９が漸次排油される。

このため、ベルト１１は再びセカンダリプーリ８側の巻
付は径が大きくなるように移行してダウンシフトし、プ
ーリ位置０が最大のＣ１，３の最大変速比ＩＬに戻る。

また、変速途中において目標プライマリプーリ回転数Ｎ
ＰＤが例えば急増して目標プーリ位置ｅｓの値も急増す
ると、プーリ位置変化速度ｄｅ／ｄＬの値は１１標プー
リ位［ａＳとプーリ位置０との偏差に応じ急激に正の大
きい値になる。するとデユーティＬｔＤは、プーリ位置
変化速度ｄａ／ｄ　Ｌの値に応じ０％側に減じ、変速制
御弁２３により排油流量が適正に制御され、プーリ位置
ｅは目標プーリ位置Ｏ８に追従して増大するのであり、
こうして急激にダウンシフトする。また、急激にアップ
シフトする場合も同様にプーリ位置変化速度ｄａ／ｄＬ
の値に応じたデユーティ比りで行われ、こうして最大変
速比ＩＩ、と最小変速比ＩＩ＋の全域で無段変速するこ
とになる。

次いで、第４図において１１標プ一リ位置ａＳに対する
プーリ位置０の追従状態について述べる。

先ず、例えばキックダウン操作されると、［１標プライ
マリプ一リ回転数ＮＰＤとセカンダリプーリ回転数Ｎｓ
との関係で１］標プーリ位置Ｏ８が実線のように直ちに
急増して設定され、これに伴い実プーリ位置ｅも主とし
てに、　　（ｅｓ−ｅ）の偏差により破線のようにト１
標プーリ位置Ｏ８に追従して増大し、ダウンシフトする
。そしてプーリ位置０が目標プーリ位置ａＳに近づくと
、既に目標プーリ位置ａＳは減少方向に変更して目標プ
ーリ位置変化速度ｄｃｓ／ｄＬの値が負になることで、
Ｋ２・ｄｓｅ／ｄＬの項によりプーリ位１ｔｅは、ピー
クが早目にきてオーバシュートすること無く滑らかに目
標プーリ位置θＳに追従して収束するのである。

以上、本発明の実施例について述べたが、プーリ位置は
ストロークセンサにより検出してもよい。

また、「１標プーリ位置はスロットル開度θ、セカンダ
リプーリ回転数Ｎｓのマツプで直接検索してもよい。プ
ーリ位置はセカンダリプーリの方を検出してもよい。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、無段変速機の
電子制御において、プライマリシリンダの油量をプーリ
位置の関数で定め、流量をプーリ位置変化速度と１対１
で対応してプーリ位置変化速度を制御対象として制御す
る方式であるから、操作量はプーリ位置変化速度等の値
のみで容易かつ正確に設定でき、制御が容易化し、変速
制御の精度も向上する。

さらに、プーリ位置変化速度は１１標プ一リ位置と実際
のプーリ位置との偏差で算出することで、いかなる変速
時にも実プーリ位置を追従するように変速制御でき、１
］漂プ一リ位置の変化速度を加味することで収束性が向
上する。

また、プーリ位置をベースすることでストロークセンサ
の信号と併用して変速状態を容易にチエツクでき、最大
、最小の固定プーリ位置では圧力比制御等に切換えて、
制御を容易化し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無段変速機の制御装置の実施例を示す
ブロック図、 第２図は本発明が適用される無段変速機の駆動系と油圧
制御系を示す図、 第３図は変速パターンを示す図、 第４図はキックダウン時の目標プーリ位置θＳに対する
プーリ位１ｔｏの追従状態を示す図である。 ４・・・無段変速機、９・・・プライマリシリンダ、２
３・・・変速制御弁、２８・・・ソレノイド弁、４０・
・・制御ユニット、４５・・・実プーリ位置算出部、４
７・・・目標プーリ位置算出部、４８・・・１１標プ一
リ位置変化速度算出部、５０・・・プーリ位置変化速度
算出部、５１・・・デユーティ比検索部 ３９０−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）変速制御弁を電気的操作量で少なくとも流量を制
   御して変速動作を行う変速制御系において、少なくとも
   目標プーリ位置と実プーリ位置との偏差、および目標プ
   ーリ位置の変化速度とによりプーリ位置変化速度を制御
   する手段を備えることを特徴とする無段変速機の制御装
   置。
2. （２）実プーリ位置は、変速比と同一に算出するか、ま
   たはストロークセンサで検出することを特徴とする請求
   項（１）記載の無段変速機の制御装置。