JPH0320160A - 車両用自動変速機の制御装置 - 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、ベルト式の無段変速機構を用いた車両用の自
動変速機に係り、特に、あまり出力が大きくないエンジ
ンを備えた自動車に好適な自動変速機の制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

ガソリンエンジンなどの内燃機関を原動機とした自動車
などの車両では、その走行状態に応じて駆動輪に伝達さ
れるトルクを制御することができるように、エンジンか
らの駆動力伝達系に変速機構を設ける必要がある。

そして、この変速機構としては、従来から、変速比の異
なる複数の歯車伝達機構の切り換えによる方式のものと
、ハイドロリツク・トルクコンバータなどの無段変速方
式によるものとが広く用いられているが、近年は、後者
の方式による、いわゆる自動変速装置が重用される趨勢
にある。

しか、して、さらに近年に到り、無段変速機構として純
機械的に動作する、いわゆるベルト式無段変速機構を用
いた自動変速装置が、比較的少出カのエンジンを備えた
自動車用などに実用化されるにようになり、その例を特
開昭６３−５７９５３号公報などに見ることが出来る。

そして、この従来例では、その変速比制御のためのアク
チュエータとして、それまで主として使用されていた油
圧方式のものに代えて直流電動機を用い、これによりマ
イコン（マイクロ・コンピュータ）による木目細かな制
御の適用を可能にし、且つ、小型、軽量化、それにロー
コスト化などが得られるようにしている． 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術は、ベルト式無段変速機構のプーリ溝幅制
御用のアクチュエータとして直流電動機を用いることに
よるメリットが充分に期待できる反面、直流電動機によ
る駆動力伝達系での、機械的な故障などによる駆動力（
トルク）ロックの発生について配慮がされておらず、直
流電動機やその制御回路の保護が不充分で、信頼性の面
で問題があった． つまり、上記した駆動力ロックが発生すると、ベルト式
無段変速機構の変速動作が不可能になり、変速比制御が
停止してしまうので、そのときに与えられている変速指
令値に対応した実変速比がいつまでも達成されなくなる
ため、直流電動機に流れる電流が増加されて行き、この
結果，直流電動機と、その制御回路に過熱などによる悪
影響が現われ，従って、信頼性の低下などの問題が生じ
るのである。

本発明の目的は、上記した駆動力ロックの発生に際して
も直流電動機が過電流状態になる虞れが無く、常に充分
な信頼性が確保でき、変速比制御用のアクチュエータと
して直流電動機を用いたことによるメリットが充分に活
用できるようにした車両用自動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、本発明は、ベルト式無段変速
機構により与えられている実変速値で定まる所定の変速
指令値範囲が設定されるようにし、変速比制御用の直流
電動機に対する変速指令値と上記した実変速値との偏差
値が所定時間以上にわたって変化しなくなったときには
、上記変速許容範囲を逐次狭めて行くようにしたもので
ある．〔作用〕 ベルト式無段変速機構の変速比制御のための駆動力伝達
系に上記した駆動力ロックが発生したときには、所定の
変速指令値を直流電動機に与えたとしても、それに対応
した実変速比は得られなくなるが、このときには上記し
た偏差値の変化が停止し、この結果、変速許容範囲を逐
次狭めて行く制御が働くため、最終的には上記変速指令
値と実変速比との一致が与えられたことになり、直流電
動機の電流はゼロを含む所定値に収斂制御されるので、
直流電動機や制御回路を過電流から確実に保護すること
が出来る。

〔実施例〕

以下、本発明による車両用自動変速機の制御装置につい
て、図示の自動車に適用した実施刷により詳細に説明す
る。

第５図は本発明の一実施例が適用された自動車のエンジ
ン駆動系を示したもので、図において、エンジンｌが発
生したトルク（回転力）は電磁クラッチ２からリダクシ
ョンギア部３、ベルト式無段変速機構（以下、単に変速
機構という）４、それにディファレンシャルギア部６を
介して駆動輪７に伝達され、車両を走行可能にする． 電磁クラッチ２は、いわゆるパウダー式電磁クラッチで
、内部に磁性粉を有し、電磁コイル２ａに電流を通じる
ことにより磁性粉の固体化をもたらし、所定のトルク伝
達が得られるように構成されている、周知のものである
． リダクションギア部３は、エンジンｌからのトルク伝達
系に所定の減速比を与えると共に、自動車後進時に回転
方向を切り換える働きをする．変速機構４は、それぞれ
溝幅の変化が可能な駆動側プーり４０と非駆動側プーり
４１，それに、これらのブーり間に掛け渡されたＶ字ベ
ルト４２とからなる周知のもので、直流電動機４ａから
減速ギア４ｂを介して回動されることにより、軸方向に
移動して駆動側プーり４０の溝幅を変化させ、変速比を
所定の範囲内で無段階に制御することができるようにな
っているものである。

従って、この直流電動機４ａが変速比制御用のアクチュ
エータであり、この実施例では、永久磁石界磁型直流電
動機で構成されている。

１０は制御部で、マイコンを含み、各種センサ、すなわ
ち、ディファレンシャルギア部６の回転数を検出する電
磁ビックアップセンサｌ６、変速機構４の入力軸回転数
を検出する電磁ビックアップセンサ１７、エンジンｌの
回転数を検出する電磁ビックアップセンサｌ８、スロッ
トルバルブの開度を検出するスロットルセンサ１９、エ
ンジン冷却水温度を検出する水温センサ２０、それに変
速機構４のブーり溝幅検出用の位置センサ２１などから
の信号や、自動変速機制御用のセレクタスイッチ１４、
アクセルペダルに取付けられたアクセルスイッチ１５ａ
、ブレーキペダルに取付けられたブレーキスイッチ１５
ｂからの信号を取り込み、電磁クラッチ２や変速機構４
の変速比を制御する直流電動機４ａに制御信号を出力し
、所定の変速制御を実行するように構成されている。

第６図は制御部１０の詳細を示したもので、ＭＰＵ（マ
イクロ・プロセッシング・ユニット）ｌ１，ＲＯＭ（リ
ード・オンリ・メモリ）１２、それにＩ／Ｏ（入出力イ
ンターフェース）１３などからなるマイコンを主要部と
するもので、パーキングＰ、リバースＲ、ニュートラル
Ｎ、ドライブＤなどの各シフト位置を表わすセレクタス
イッチ１４からの信号と、アクセルスイッチ１５ａから
のアクセルペダルが戻されたことを表わすアクセルオフ
信号と、ブレーキスイッチ１５ｂからのブレーキペダル
が踏み込まれたことを表わすブレーキ信号はそれぞれＩ
／０１３に入力されたあと、ＭＰＵＩ　ｌに取り込まれ
る． また、各電磁ビックアップセンサｌ６、１７、ｌ８から
はパルス信号が入力され、、このＩ／０１３に内蔵され
た演算部により処理され、それぞれのパルス信号の周期
から、対応する各部分での回転数が算出され、ＭＰＵＩ
Ｉに入力される。

同様に、スロットルバルプの開度を検出するスロットル
センサｌ９、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ
２０、それに変速機構４のプーリ溝幅検出用の位置セン
サ２１などからの信号も、このＩ／０１３に入力される
が、これらのセンサからの信号はアナログ量の信号であ
るため、これも内蔵されているアナログ・デイジタル変
換器によりディジタル化されてからＭＰＵＩＩに取り込
まれるようになっている。なお、このＩ／０１３にはデ
ータなどの一時記憶を行うＲＡＭなども含まれており、
ＬＳＩ化されているものであるＭＰＵＩＩはＲＯＭ１２
に予め書き込まれている所定のプログラムによる処理を
実行し、各種センサからのデータにより、そのときどき
でのエンジンの運転状態や自動車の走行状態、それに運
転者の操作などに応じて最適と考えられている所定の状
態に、電磁クラッチ２のトルク伝達量や変速機構４の変
速比を制御するため、電磁コイル２ａの電流値と直流電
動機４ａの電流値を表わすデータをＩ／０１３内のＲＡ
Ｍに書き込む。

一方、これに応じてＩ／０１３は、このデータを所定の
デューテイ比のパルス信号に変換し、それぞれの駆動部
２２、２３に出力し、これによりいわゆる通流率制御に
よる電磁クラッチ２と直流電動機４ａの電流制御を行な
う． クラッチ駆動部２２は、上記したパルス信号に応じたパ
ルス電流を電磁コイル２ａに供給し、伝達トルクを制御
すると共に、このときの電磁コイル２ａに流れる電流を
検出して、それをＩ／０１３に戻し、これにより電流の
フィードバック制御を可能にし、クラッチ電流の制御や
、異常電流の監視などが得られるようにしている。

直流電動機４を制御するモータ駆動部２３は第７図に示
すように、４個のパワーＦＥＴ４１，４２、４３、４４
と、これらのＦＥＴを制御するゲート回路４５、さらに
は電流検出用の抵抗素子４６などで構成されており、Ｉ
／０１３から供給される信号１３Ａ、１３Ｂ％　１３Ｃ
％　１３Ｄによリオン・オフ制御され、直流電動機４ａ
の正転、逆転、それに通流率の制御が行われる。

これらの信号１３Ａ，１３Ｂ．１３Ｇ，１３Ｄは、それ
ぞれ信号１３Ａと１３Ｂ、それに１３Ｇと１３Ｄが対に
なって出力され、例えば直流電動機４ａを正転方向に回
転制御するときには、信号１３Ａと１３Ｂが出力され、
逆転方向に回転制御するときには信号１３Ｇと１３Ｄが
出力されるようになっている。つまり、信号１３Ａと１
３Ｂが出力されたときには、ＦＥＴ４１，４４がオン・
オフ制御されるので直流電動機４ａには，図の上側から
下側に電流が流れて正転し、反対に信号１３Ｃと１３Ｄ
が出力されたときには、ＦＥＴ４２、４３がオン・オフ
制御されるので、今度は直流電動機４ａには下側から上
側に電流が流れ、逆転することになるのである． このときの信号の波形は第８図のようになり、上側のパ
ワーＰＥＴ，つまり正転時ではＦＥＴ４ｌ、逆転時には
ＦＥＴ４２がそれぞれパルス幅変調信号により通流率制
御され、直流電動機４ａのトルクが制御されることにな
る。すなわち、信号１３Ａと１３Ｂ，それに１３Ｇと１
３Ｄの、それぞれ対をなす信号の双方が、いずれもロー
レベルになったときに直流電動機４ａに電流が流れ、こ
の電流の値は第８図に示すように、信号１３Ａ、１３Ｇ
のパルスデューティ、つまり、これらの信号のパルスが
ローレベルになっている時間とパルス周期との比、すな
わち通流率で定まることになる。

そして、このときの直流電動機４ａに流れる電流は抵抗
素子４６により電圧に変換されてＩ／０１３に取り込ま
れ、これにより電流フィードバック制御が掛けられ、過
電流などの異常が生じないようにしている。

なお、上記したように、直流電動機４ａに流れる電流は
、パルス信号１３Ａまたは１３Ｇがローレベルになって
いる時間の平均値となるが、直流電動機４ａに流れる電
流の時定数は、上記したパルスの周期よりも大となって
いるため、実際には信号１３ａ，１３Ｃがハイレベルに
なっていてバワーＦＥＴ４　１、または４２がオフされ
ている期間にも電流を流す必要があるが、このときの電
流は、各パワーＦＥＴに内蔵されているフリーホイール
ダイオードを通して流れるようになっている。

次に、この実施例の動作について説明する。

第５図と第６図に戻り、マイコンを含む制御部１０は、
変速比制御のために、第１図、第２図、それに第３図に
示す処理を、所定の周期ごとに繰返し実行する。

まず、第１図は変速比制御に必要な直流電動機４ａの制
御処理を示したもので、この処理に入ると、まずステッ
プ１０１で実変速比ｉと目標変速比ｉａとの偏差をとり
，この偏差が所定の定数Ｉｋ以下であるか否かを調べ、
結果がＹｅｓ、つまり実変速比ｉと目標変速比ｉａとの
偏差が所定値以下であると判断されたときはステップ１
０６の処理に進み、直流電動機４ａを停止したままにし
て処理を終了する。

しかして、ステップ１０１で結果がＮＯとなったときに
は、次にステップ１０２に進み、今度は実変速比ｉと目
標変速比ｉａとを比較し、その判定結果により、以下の
選択を行う。

ｉ）ｉａ　　：ステップ１０３のＨＩＧＨ方向制御 ｉ＝ｉａ　　：ステップ１０４のモータ停止制御 ｉ（ｉａ　　：ステップ１０５のＬＯＷ方向制御 二二で、ＨＩＧＨ方向制御とは実変速比ｉをＴ○Ｐ方向
に制御することであり，ＬＯＷ方向制御とは、反対に実
変速比ｉをＬＯＷ方向に制御することである。

まず、判定結果が（ｉ＞ｉａ　）と判断され、ステップ
１０３に進んだときには、第２図に示す処理を実行する
。

ステップ１１０では、まず実変速比ｉを調べ、それが変
化したか否かを判断する．そして結果がＹｅｓ、つまり
実変速比ｉに変化があれば、直流電動機４ａによる変速
機構の変速駆動系に異常なしと判断し、ステップ１１３
以降の通常のＨＩＧＨ方向制御に移行する． しかして、ステップ１１０でＮｏ、すなわち、実変速比
土に変化なしと判定されたときには、続いてステップ１
１１で所定の設定時間ｔａが経過するのを待ち、この間
に変化が検出されたら、同じくステップ１１３以降の処
理に進むのであるが、時間ｔａがそのまま経過したとき
には、このときの実変速比ｉをデータエ，として所定の
レジスタに書き込み、ここで初めてステップ１．　１　
３に進むのである。

このデータエ，は、上記した目標変速比ｉａの制限値と
なるデータなので、ステップ１１３での通流率は、この
ときの動作条件が、 目標変速比ｉａ＝データＩｍ＝実変速比ｉとなっている
ため、０％にされてしまうことになる。つまり、このと
きには、このデーターＩｎにより、変速機構４の変速許
容範囲が制限されてしまうことになる． ステップ１１４では、このようにして設定された通流率
が，そしてステップ１１５ではＨＩＧＨ方向の信号がそ
れぞれＩ／０１３に設定され、ここで、この処理を終了
する．そして、この結果、二のときには第７図、第８図
に示す信号１３Ａ、１３Ｂが出力されることになる。な
お、ここでは、直流電動機４ａの正転方向が変速比のＨ
ＩＧＨ方向に対応するように設定されているものとして
いる． 次に、判定結果が（ｉ＜ｉａ）と判断され、ステップ１
０５に進んだときには、第３図に示す処理を実行する。

まず、ステップ１２０で実変速比ｉの変化を監視し、変
化が検出されればロックなどの異常は無いものと判定し
、ステップ１２３以降の通常のＬＯＷ方向制御に移行す
る。

しかして、ステップ１２０で実変速比ｉに変化無しと判
定されたときには、ステップ１２１で所定の設定時間ｔ
ａの経過を待ち、その間に変化が検出されたときには、
同じくステップ１２３以降の処理に移行するが、時間ｔ
ａが経過してしまったときにはステップ１２２で、現在
の実変速比ｉをデータエ，として書き込んでからステッ
プｌ２３に進むのである。

このデータＩＩは、上記した目標変速比ｉａの制限値と
なるデータなので、ステップ１２３での通流率は、この
ときの動作条件が、 目標変速比ｊａｗデータＩ，＝実変速比ｉとなっている
ため、Ｏ％にされてしまうことになる。つまり、このと
きには、このデータＩ１により、変速機構４の変速許容
範囲が制限されてしまうことになる。

ステップ１２４では、このようにして設定された通流率
が、そしてステップ１２５ではＨＩＧＨ方向の信号がそ
れぞれＩ／０１３に設定され、ここで、この処理を終了
する。そして、この結果、このときには第７図、第８図
に示す信号１３Ｇ、１３Ｄが出力され、直流電動機４ａ
は逆転制御されることになる． なお、ステップ１０４に進んだ場合は、既に説明したス
テップ１０６の処理と同じく、直流電動機４ａを停止さ
せてから処理を終了させるだけである。

次に、以上の第１図乃至第３図のフローチャートに従っ
た処理が実行されることにより得られる変速時での動作
について、第４図により説明する。

この第４図は、縦軸に変速比をとり、横軸に時間をとっ
て示したもので、自動車が時刻１０で発進したあとの実
変速比ｉの変化を特性５０で表わしたものである。

そして、データＬの初期値は、５６で表わすように、最
大変速比ＬＯＷにあり、他方、データ■，の初期値は、
同じく５４で表わすように、最小変速比ＴＯＰにある。

いま、時刻ｔｏで自動車が発進したとすると、停止時及
び１０ｋｍ程度までの低速走行時には、目標変速比ｉａ
＝データＬ に保たれ、この結果、実変速比ｉ＋，＋ＬＯＷに制御さ
れているが、やがて車速の増加など所定の条件が満足さ
れるにつれて目標変速比ｉａがＨＩＧＨ方向に設定換え
されてゆき、これに伴い、実変速比ｉもＴＯＰ側に、つ
まり小さい方に移行して行しかして、次に、実変速比ｉ
が点５ｌにまで変化したとに、直流電動機又はそれによ
る変速駆動系に異常が発生し、ロック状態になってしま
ったとする。

そうすると、この時点以降、実変速比ｉの変化が停止す
るから、ここでステップ１１０（第２図）での結果がＮ
ｏになり、このあと所定の設定時間ｔｄ（５３）が経過
するまでは、それまでの省流率による電流を直流電動機
に供給しながら実変速比を監視し（ステップｌ１１）、
設定時間ｔｄが経過するまで変化が現われなかったとき
にはステップ１１２が実行されるので、データｈは、こ
のときの実変速比に等しく設定換えされ、その初期値５
４から所定値５５に移される。

次に、減速状態に移行した場合には、実変速比５０はＬ
ＯＷ側に変化してゆくが、このとき、点５２に達したと
ころでロック状態が発生したとすると、ここでまた実変
速比の変化が停止するから、同じくステップ１２０から
１２１，１２２の処理が実行され（第３図）、こんどは
データＩ１がその初期値５６から、このときの実変速比
と同じ値５７に変更されることになる． 従って、この場合には、図から明らかなように、目標変
速比の設定範囲はレベル５５と５７の間に限定され、こ
の結果、実変速比５０の変化範囲も、同じくこの範囲内
、つまりロック状態が現われていない範囲内に限られる
ことになり、直流電動機４ａやその駆動回路に大きな電
流が流れたりすることがなくなる． ところで、上記の説明では、点５１でＴＯＰ側への変速
動作時にロックが発生したあと、反対のＬＯＷ側へは変
速動作が可能な場合について説明したが、直流電動機４
ａによる変速比駆動が点５１でロックなどにより停止し
た後、今度はＬＯＷ側への変速動作にもロックが発生し
たとすると、目標変速比を限定するＬＯＷ側のデータＬ
も、この点５１での実変速比に書き換えられることにな
るので、このときには，ＨＩＧＨ側、ＬＯＷ側の双方の
データがレベル５５に書き換えられるので、変速許容範
囲は実質的にゼロになり、ロックしたまま直流電動機に
電流が流れ続けてしまうという事態の発生は無くなり、
従って、この実施例によれば、直流電動機や、その駆動
回路の過熱などを確実に抑えることができる． また、上記実施例では、ロック状態になったとき、そこ
で直ちにＨＩＧＨ側とＬＯＷ側の双方について、目標変
速比の制限データを設定するのではなく、ＨＩＧＨ側へ
の変速時にロック状態になったら、このＨＩＧＨ側での
制限を与えるデータＩ２だけを書き換え、他方、ＬＯＷ
側でロックが発生したら、このときは、このＬＯＷ側で
の制限用のデータＬを書き換えるようにしているので、
とにかく、ロックの態様によっては、変速操作が可能な
余地を充分に残すことが出来、かつ、このように、反対
方向への変速操作の余地を残すことにより、場合によっ
ては、そのロック状態が解除される場合も考えられ、従
って、この実施例によれば、変速比の変更操作が不能に
なってしまう事態発生の確率を充分に低く抑えることが
出来、高い信頼性を得ることが出来る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ベルト式無段変速機構を用いた自動変
速機において、何らかの異常により、変速操作用の駆動
系にロックが発生しても、変速操作用のアクチュエータ
である直流電動機に電流が流れ続けたままになるという
事態の発生を確実に無くすことができるから，システム
の保護や信頼性の確保が充分に得られ、ベルト式無段変
速機構を用い、その変速操作用のアクチュエータとして
直流電動機を用いたことによる利点を充分に活かし，マ
イコン制御による豊富な制御内容をもった車両用の自動
変速機を容易に提供することができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車両用自動変速機の制御装置の一
実施例における変速処理動作を示すフローチャート、第
２図は変速比を高速側に制御するときの処理の詳細を示
すフローチャート、第３図は同じく低速側に制御すると
きの処理の詳細を説明するフローチャート、第４図は本
発明の一実施例による変速動作を説明するための特性図
、第５図は本発明の一実施例が適用された自動車のエン
ジン駆動系を示すブロック図、第６図は制御部の一実施
例を示すブロック図、第７図は駆動部の一実施例を示す
回路図、第８図は信号波形の説明図である。 １・・・・・・エンジン、２・・・・・・電磁クラッチ
、３・・・・・・リダクションギア部、４・・・・・・
ベルト式無段変速機構（変速機構）、４ａ・・・・・・
直流電動機、６・・・・・・ディファレンシャルギア部
、７・・・・・・駆動輪、４０・・・・・・駆動側プー
リ、４ｌ・・・・・・非駆動側プーリ、４２・・・・・
・Ｖ字ベルト。 第２図 ｔｏｔＮｔｏｅ：，処理．ステップ 箔４図 ３：りＴ７ラクンな“ア胛 第５図 ６：−ｆ′イ７アレ〉；ヤルＹアネｆ 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベルト式無段変速機構を用い、電動機を変速比制御
   用のアクチュエータとして使用した車両用自動変速機の
   制御装置において、上記電動機に与えられた変速指令値
   と上記ベルト式無段変速機構により与えられている実変
   速値との偏差値の変化を検出する偏差値変化検出手段と
   、上記実変速値に対応して所定の上限値と下限値の少な
   くとも一方で定まる変速許容範囲を設定する変速許容範
   囲算定手段とを設け、上記偏差値が変化しなくなってか
   ら所定時間が経過するごとに上記所定の変速許容範囲を
   逐次狭めて行くように構成したことを特徴とする車両用
   自動変速機の制御装置。 ２、請求項１の発明において、上記電動機が永久磁石界
   磁型直流電動機であり、そのトルクが電機子電流の通流
   率により制御されるように構成したことを特徴とする車
   両用自動変速機の制御装置。