JPH05141512A

JPH05141512A - 車両用自動変速機

Info

Publication number: JPH05141512A
Application number: JP30024291A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Ozaki; 直幸尾崎; Kazuhiko Sato; 一彦佐藤
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1991-11-15
Filing date: 1991-11-15
Publication date: 1993-06-08

Abstract

(57)【要約】【目的】自動変速機の変速比制御における、制御対
象、例えば駆動プーリ回転速度（回転数）のオーバシュ
ートを取り除く。【構成】無段変速機１の駆動プーリ２，従動プーリ３
のベルト溝幅は、マイクロコンピュータ２０からの操作
指令によって、アクチュエータ要素５，６，７，８，９
等を介し可変制御される。マイクロコンピュータ２０
は、ゲイン算出処理部２３を用いて、車速情報ｖ，推定
したエンジン出力トルクＴｏ，駆動プーリ回転速度Ｎｐ
から変速比制御ゲインＧを算出・変更する。この係数Ｇ
を用いて、下記式によりステップモータ５への操作指令
値Ｉを以下に示す式を用いて算出する。Ｎｔは目標駆動
プーリ回転速度である。【数６】Ｉ＝ｆ（Ｎｔ）＋Ｇ・Ｋ₁（Ｎｐ−Ｎｔ）＋Ｋ₂∫（Ｎｐ
−Ｎｔ）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジン動力を駆動車輪
に伝達する車両用自動変速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両用自動変速機として、ベ
ルト溝幅が可変な２軸の駆動プーリ（入力側プーリ）及
び従動プーリ（出力側プーリ）にＶ字形の無端ベルトを
掛け渡し、これらのベルト走行径がスロットル開度，車
速に応じて目標変速比（プーリ回転数比）となるようプ
ーリのベルト溝幅を可変制御するＶベルト式無段変速機
が知られている。

【０００３】ベルト溝幅の可変機構は、例えば特開昭５
８−２００８４２号、特開平２−１８０３６７号公報に
開示されるように、プーリ構成要素（可動プーリ半体，
固定プーリ半体）のうち可動プーリ半体にシリンダ室を
内蔵させて、油圧アクチュエータによりシリンダ室の油
量配分を変えたり、特開平２−１８０３６７号公報に開
示されるように、油圧に代えて電動機の力により、可動
プーリ半体を固定プーリ半体に対し相対位置を変化させ
て、溝幅を変えるものが提案されている。

【０００４】また、自動変速機の変速比制御方法につい
ては、例えば、インターナショナル・コングレス・オン
・トランスポーテーション・エレクトロニクス・プロシ
ーディングズ（１９８８年）［International Congress
on Transpotation Electronics Proceedings（１９８
８年）ｐｐ３３−４２］において論じられている。

【０００５】ここでは、目標変速比を実変速比、エンジ
ンのスロットル開度、車速より求め、次に、制御時の変
速比変化速度を

【０００６】

【数１】変速比変化速度＝係数１×（目標変速比−実変
速比）＋係数２×目標変速比変化速度…（１）で求め、この変速比変化速度に実変速比変化速度が一致
するように変速比制御を行っている。（１）式の係数１
は、エンジンのスロットル開速度によりファジィルール
で変更している。係数２は（目標変速比−実変速比）、
目標変速比変化速度によりファジィルールで変更してい
る。

【０００７】この変速比制御技術では、車速とエンジン
回転速度との関係曲線の入力、及び、変速比変化速度
の”速い”、”中間”、”遅い”のうちの一方の選択を
使用者が行って変速特性をこのみに合わせている。

【０００８】また、無段変速機の変速ゲインの変更につ
いては、特開昭54-30358で論じられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように種々の無
段変速機の変速比制御技術が提案されている。なお、変
速比は、駆動プーリ回転速度に車速を除することで求ま
るので、この駆動プーリ回転速度（回転数）を制御して
変速比制御を行っている。

【００１０】ところで、変速比制御を行う場合、エンジ
ン出力トルクが大きい運転領域では、制御遅れが生じて
オーバシュートが生じ易いといった点について、従来は
充分な配慮がなされておらず、駆動プーリ回転数が目標
とする回転数をオーバシュートするという問題があっ
た。

【００１１】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的はエンジン出力トルクの程度にかかわらず常に変速比
制御応答性を高めて、制御対象のオーバシュートを防止
しスムーズな変速比制御を実現し、ひいては駆動プーリ
回転速度の大きな変動に伴う車両室内の騒音やエネルギ
ーのむだ遣いを防止することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、次のような課題解決手段を提案する。

【００１３】一つは、エンジン動力を駆動車輪に伝達す
る自動変速機で、Ｖベルト式無段変速機と、その駆動プ
ーリ（入力側プーリ），従動プーリ（出力側プーリ）の
ベルト走行径が目標変速比となるようプーリのベルト溝
幅を可変制御する変速比制御装置とを備えた車両用自動
変速機において、エンジンの出力トルクＴｏ，前記駆動
プーリの回転速度（回転数）Ｎｐ，車速ｖに関する情報
を検出或いは推定する各手段と、これらの情報を基に前
記変速比制御装置の変速比制御ゲインＧを算出・変更す
る手段とを設けた。（これを第１の課題解決手段とす
る）。

【００１４】もう一つは、上記同様にエンジンの出力ト
ルクＴｏ，前記駆動プーリの回転速度（回転数）Ｎｐ及
び車速ｖに関する情報を検出或いは推定する各手段と、
これらの情報を基にファジィロジックを用いて前記変速
比制御装置の変速比制御ゲインＧを算出・変更する手段
とを設けた（これを第２の課題解決手段とする）。

【００１５】

【作用】第１の課題解決手段の作用…エンジンの出力ト
ルクＴｏ，駆動プーリの回転速度（回転数）Ｎｐ，車速
ｖに関する情報は、変速比制御装置の変速比制御ゲイン
Ｇを変更する場合、その算出に用いる関係式の要素とな
り得る（詳細は実施例に述べてあるので、ここでの説明
を省略する）。また、変速比制御ゲインＧは、オーバシ
ュートの出やすい、変速比が大きくかつエンジン出力ト
ルクが大きな所で変速比制御ゲインＧを大きくすること
で、変速比をすばやく変更し目標変速比に至らせる。そ
のため、制御対象（例えば目標駆動プーリ回転速度）の
変速比制御遅れ及びこれに伴う実変速比やエンジン回転
数のオーバシュートが防止できる。

【００１６】第２の課題解決手段の作用…この場合に
は、ファジィロジックにより、全変速比の領域の変速比
制御ゲインＧの変更をより一層スムーズに行う。特に、
加速運転時に駆動プーリ回転のオーバシュートが生じて
もファジィロジックを用いない場合に較べてその引き戻
しをスムーズに行い、加速ショックを小さくする。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づき説明する。

【００１８】図１は本発明の第１実施例に係る自動変速
機の構成を示す説明図である。

【００１９】図１において、１は油圧駆動型のベルト式
無段変速機で、２軸配置の入力側プーリ（駆動プーリ）
２及び出力側プーリ（従動プーリ）３、それらのプーリ
２，３のＶ字形溝（ベルト溝）に掛け渡されたＶ字形の
無端ベルト（金属ベルト）４、ステップモータ５、変速
制御弁（油量制御弁）６、リンク７の作動器８、圧力調
整弁９、油ポンプ１０、リザーバ１１、油配管１４Ａ〜
１４Ｅ等で構成される。

【００２０】駆動プーリ２は駆動軸１２を介してその前
段の流体クラッチ（図示せず）と接続され、エンジンを
動力源として駆動する。駆動プーリ要素のうち２Ａが軸
方向に移動可能な可動プーリ半体、２Ｂが固定プーリ半
体で、可動プーリ半体２Ａの中にシリンダ室が形成して
ある。一方、従動プーリ３は従動軸１３を介して後段の
差動歯車機構（図示せず）と接続され、３Ａがその可動
プーリ半体、３Ｂが固定プーリ半体で、可動プーリ半体
３Ａの中にシリンダ室が形成してある。

【００２１】ステップモータ５は、後述する変速比制御
装置２０の指令信号により駆動し、この回転変位がリン
ク作動器８により直線の動きに変換される。この作動器
８の動きはリンク７を介して弁棒６Ａに伝達され、変速
制御弁６が制御される。リンク７は一端７Ａが作動器８
の出力側に、他端７Ｂが駆動プーリ２側の可動プーリ半
体２Ａに取付けられ、その中間に変速制御弁６の弁棒６
Ａの一端が連結される。

【００２２】変速制御弁６は、例えばスプール形の弁に
より構成され、ステップモータ５に連動する弁棒６Ａを
介してスプールが位置制御され、スプールはＰ，Ｒ，
Ｎ，Ｄ及びＬレンジの５つのシフトポジションを有して
いる。このうち、Ｄ（ドライブ）時には、変速比制御に
対応して可動プーリ半体２Ａ，３Ａの中のシリンダ室へ
の油の供給，リザーバ１１への油戻しの切り換え制御を
行う。

【００２３】この油制御及びリンク機構７の協働によ
り、駆動プーリ２，従動プーリ３の各可動プーリ半体２
Ａ，３Ａをもう一方の固定プーリ半体２Ｂ，３Ｂに対し
軸方向（溝幅方向）に相対的に変位させることで、駆動
プーリ２及び従動プーリ３のベルト溝幅を自動調整す
る。この溝幅調整によって、プーリ２，３のベルト走行
径の比ひいては変速比（プーリ回転数比）が変わる。な
お、この変速メカニズムは、特開昭５９−４７５５３号
公報に開示されているものと同種のものである。無段変
速機１において駆動トルクは、駆動プーリ２、ベルト
４、従動プーリ３の順に伝達され、更には自動車の駆動
車輪に伝達される。

【００２４】変速比制御装置２０はマイクロコンピュー
タで構成され、駆動プーリ回転速度センサ１５，スロッ
トル開度センサ１６，従動プーリ回転速度センサ１７の
情報を入力する。マイクロコンピュータ２０は、ステッ
プモータ５へ出力するための操作指令算出処理部２１、
目標駆動プーリ回転速度算出処理部２２、ゲイン算出処
理部２３を有する。ゲイン処理部２３が本発明の要素と
なる変速比制御ゲインＧの算出・変更手段を構成する。

【００２５】ここで、マイクロコンピュータ２０の動作
を中心に処理内容について述べる。

【００２６】マイクロコンピュータ２０内では、目標駆
動プーリ回転速度算出処理部２２でスロットル開度セン
サ１６からスロットル開度情報θを、駆動プーリ回転速
度センサ１７から車速情報ｖを読み込み、これらの情報
を基に目標駆動プーリ回転速度Ｎｔを算出し、アクチュ
エータの操作指令算出処理部２１へ与える。この目標駆
動プーリ回転速度（目標駆動プーリ回転数）Ｎｔは、目
標変速比を定める目安となる。

【００２７】この目標駆動プーリ回転速度Ｎｔの算出の
ために、図２に示す目標駆動プーリ回転速度、車速、ス
ロットル開度の関係曲線（目標駆動プーリ回転速度導出
曲線）のデータをマイクロコンピュータ２０に前もって
記憶しておき、これらのデータを用いて線形補間により
任意の車速とスロットル開度における目標駆動プーリ回
転速度Ｎｔを求めている。

【００２８】アクチュエータの操作指令処理部２１で
は、上記目標駆動プーリ回転速度Ｎｔ、センサ１５から
の駆動プーリ回転速度Ｎｐ、ゲイン算出処理部２３から
のゲイン情報Ｇとから、以下の式によりステップモータ
５への操作指令Ｉを算出する。

【００２９】

【数２】Ｉ＝ｆ（Ｎｔ）＋Ｇ・Ｋ₁（Ｎｐ−Ｎｔ）＋Ｋ₂・∫（Ｎｐ−Ｎｔ）…（２）ここでＫ₁は比例ゲイン定数、Ｋ₂は積分ゲイン定数であ
る。

【００３０】ステップモータ５のフィードフォワード成
分ｆ（Ｎｔ）は、図３に示す目標変速比とｆ（Ｎｔ）の
関係曲線（ステップモータのフィードフォワード操作量
導出曲線）のデータをマイクロコンピュータ２０に前も
って記憶しておき、このデータを用いて線形補間により
任意の目標駆動プーリ回転速度Ｎｔから求める。目標変
速比は目標駆動プーリ回転速度Ｎｔを車速ｖで除したも
のである。

【００３１】（２）式の右辺第２項のＧは、本発明によ
り新たに設定した変数（変速比制御ゲイン）であり、
（２）式のように、少なくともフィードバック成分の比
例成分に積の形で導入する。

【００３２】ここで、変速比制御ゲインＧを算出する方
法を、図４に示したゲイン算出アルゴリズムを用いて説
明する。

【００３３】先ず、ステップＳ１でスロットル開度情報
θとエンジン回転速度からエンジン出力トルクＴｏを推
定する。定常のエンジン出力トルクはスロットル開度と
エンジン回転速度により一意に決まるので、図５に示す
スロットル開度θとエンジン回転速度とエンジン出力ト
ルクＴｏの関係曲線（エンジン出力トルク導出曲線）の
データを前もって記憶しておき、このデータを用いて実
際に検出されるスロットル開度情報θからエンジン出力
トルク（Ｔｏ）を推定する。

【００３４】ステップＳ２では、実変速比ｉｔを算出す
るが、これは駆動プーリ回転速度Ｎｐを車速情報ｖで除
して算出する。

【００３５】ステップ３では、係数Ｇを上記エンジン出
力トルクＴｏと実変速比ｉｔから以下の式を用いて算出
する。

【００３６】

【数３】Ｇ＝（Ｔｏ・ｉｔ）／Ｋ₃…（３）ここでＫ₃はエンジンの性能によって決定する定数であ
る。

【００３７】以上は、スロットル開度情報θよりエンジ
ントルク出力Ｔｏを推定し、変速比制御ゲインＧを変え
る方法であるが、スロットル開度の代わりにエンジン吸
入空気量を使用した他の実施例（第２実施例）を以下で
説明する。図６の実施例に示す符号のうち図１の第１実
施例と同一符号は同一或いは共通する要素を示す。

【００３８】本実施例と第１実施例との異なる点は、ゲ
イン算出処理部２３がスロットル開度情報θに代わりエ
ンジン吸入空気量センサ３０からの情報Ｑを入力し、こ
の情報Ｑよりエンジントルク出力Ｔｏを推定する。図４
でいえばステップＳ１の内容が一部変わることになる。
このエンジン吸入空気量Ｑとエンジン出力トルクＴｏと
エンジン回転速度の関係曲線（図７のエンジン出力トル
ク導出曲線）に関するデータは、前もって、マイクロコ
ンピュータ２０に記憶されている。図４のステップＳ
２，Ｓ３は第１実施例同様に実行される。

【００３９】以上の第１，第２実施例によれば、変速比
が大きく、且つエンジン出力トルクが大きいときには、
変速比制御ゲインＧを上げるので、変速比をすばやく変
更でき、制御応答を向上させることで、実変速比やエン
ジン回転数のオーバシュートを有効に防止できる。

【００４０】次に図８により本発明の第３実施例を説明
する。

【００４１】第３実施例は、無段変速機１及び変速比制
御装置２０は、第１，第２実施例とほゞ同様のものを用
い、異なる点はゲイン算出処理部にファジィロジックを
用いて係数Ｇを算出する機能を与えた点にあり、図４の
ゲイン算出アルゴリズムのステップでいえばステップ３
の内容を変更したことにある。

【００４２】以下、そのファジィロジックを適用する部
分について説明する。

【００４３】ここで、（ファジィルール１）｛実変速比ｉｔが小で、かつ、スロットル開度θが小｝
ならば、変速制御ゲインＧを小さくする。

【００４４】（ファジィルール２）｛実変速比ｉｔが大で、かつ、スロットル開度θが大｝
ならば、変速比制御ゲインＧを大きくする。

【００４５】の２つのルールにもとづき、Ｇを次式によ
り算出する。

【００４６】

【数４】Ｇ＝（ｙ１・Ｇ１・Ｓ１＋ｙ２・Ｇ２・Ｓ２）
／（ｙ１・Ｓ１＋ｙ２・Ｓ２）…（４）上記（４）式中のＧ１、Ｇ２、Ｓ１、Ｓ２はファジィル
ール１と２の、Ｇを小さくする、Ｇを大きくする、
の２つのメンバシップ関数Ｐ１、Ｐ２の重心と面積であ
り、ｙ１、ｙ２はファジィルール１と２の適合度であ
る。これはファジィルール１と２の・実変速比ｉｔが小・実変速比ｉｔが大・スロットル開度θが小・スロットル開度θが大の各メンバシップ関数ＩＳ、ＩＬ、ＳＳ、ＳＬの実変速
比がｉｔで、スロットル開度がθにおける適合度をｘ
１、ｘ２で表すとき、

【００４７】

【数５】ｙ１＝ｍｉｎ（ｘ１，ｘ２）ｙ２＝ｍｉｎ（ｘ３，ｘ４） …（５）で求められる。メンバシップ関数に対する適合度とは、
メンバシップ関数を横座標の変数に対する縦座標値（０
〜１）の適合度（確度）を、対応させるマッピング関数
と考えた時の横座標値に対応する縦座標値のことであ
る。図８は各々のメンバシップ関数を示す。

【００４８】図９は本実施例と従来の無段変速機の変速
比制御効果の比較説明図で、同図に示すように、横軸に
スロットルを零から全開に開いていった時の車速を、縦
軸にその時のエンジン回転数（駆動プーリ回転速度）の
変動波形を示したものである。本発明を用いたほうが、
目標駆動プーリ回転数換言すればエンジン回転数のオー
バシュートが小さくなることがわかる。この結果エンジ
ン回転数が適切な値に抑えられる。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、変速比が大きく、か
つ、エンジン出力トルクが大きいときに変速比制御ゲイ
ンを上げるので、油圧系の応答性に起因する駆動プーリ
回転のオーバシュートを従来制御より抑えることができ
る。この結果エンジン回転数の上がり過ぎを防止でき、
燃費向上とエンジン騒音の減少となる。

【００５０】また、変速比制御ゲインの変更にファジィ
ロジックを用いた場合には、変速比制御ゲインがきめ細
かく設定できるので、ファジィロジックを用いない場合
に比べ、駆動プーリ回転のオーバシュートが生じてもそ
の引き戻しが滑らかに行われ、加速ショックが小さくで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示す説明図。

【図２】スロットル開度に対応の車速、目標駆動プーリ
回転速度の導出曲線を示す説明図。

【図３】ステップモータのフィードフォワード操作量導
出曲線図。

【図４】上記実施例に用いる変速比制御ゲインの算出ア
ルゴリズムを示すフローチャート。

【図５】スロットル開度からエンジン出力トルクを導出
する曲線図。

【図６】本発明の第２の実施例に用いる変速比制御装置
（マイクロコンピュータ）の入出力情報の関係を示した
説明図。

【図７】エンジン吸入空気量からエンジン出力トルクを
導出する曲線図

【図８】本発明第３の実施例に用いる変速比制御ゲイン
算出のファジィロジックに用いるメンバシップ関数を示
す説明図。

【図９】第３実施例と従来例との効果の比較説明図。

【符号の説明】

１…無段変速機、２…駆動プーリ、２Ａ，３Ａ…可動プ
ーリ半体、２Ｂ，３Ｂ…固定プーリ半体、４…ベルト、
５，６，７，８，９，１０，１１…油圧アクチュエータ
構成要素（ステップモータ，変速制御弁，作動器，圧力
調整弁，ポンプ，リザーバ）、１５…駆動プーリ回転速
度センサ、１６…スロットル開度センサ、１７…従動プ
ーリ回転速度センサ、２０…マイクロコンピュータ、２
１…アクチュエータへの操作指令算出処理部、２２…目
標駆動プーリ回転速度算出処理部、２３…変速比制御ゲ
イン算出処理部、３０…エンジン吸入空気量センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ１６Ｈ 59:44 8207−3Ｊ (72)発明者佐藤一彦茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地３日立オートモテイブエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン動力を駆動車輪に伝達する自動
変速機で、Ｖベルト式無段変速機と、その駆動プーリ
（入力側プーリ），従動プーリ（出力側プーリ）のベル
ト走行径が目標変速比となるようプーリのベルト溝幅を
可変制御する変速比制御装置とを備えた車両用自動変速
機において、エンジンの出力トルクＴｏ，前記駆動プーリの回転速度
（回転数）Ｎｐ，車速ｖに関する情報を検出或いは推定
する各手段と、これらの情報を基に前記変速比制御装置
の変速比制御ゲインＧを算出・変更する手段とを備えた
ことを特徴とする車両用自動変速機。
【請求項２】請求項１において、前記変速比制御ゲイ
ンＧは、駆動プーリ回転速度Ｎｐを車速ｖで除して実変
速比ｉｔを求め、この実変速比ｉｔ及びエンジン出力ト
ルクＴｏから、Ｇ＝（Ｔｏ・ｉｔ）／Ｋ（ここでＫは
定数）の関係式を用いて算出するよう設定したことを特
徴とする車両用自動変速機。
【請求項３】エンジン動力を駆動車輪に伝達する自動
変速機で、Ｖベルト式無段変速機と、その駆動プーリ
（入力側プーリ），従動プーリ（出力側プーリ）のベル
ト走行径が目標変速比となるようプーリのベルト溝幅を
可変制御する変速比制御装置とを備えた車両用自動変速
機において、エンジンの出力トルクＴｏ，前記駆動プーリの回転速度
（回転数）Ｎｐ及び車速ｖに関する情報を検出或いは推
定する各手段と、これらの情報を基にファジィロジック
を用いて前記変速比制御装置の変速比制御ゲインＧを算
出・変更する手段とを備えたことを特徴とする車両用自
動変速機。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１項
において、前記エンジン出力トルク検出（推定）手段
は、エンジンのスロットル弁開度θに対応した関数とし
てエンジン出力トルクＴｏを算出することを特徴とする
車両用自動変速機。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれか１項
において、前記エンジン出力トルク検出（推定）手段
は、エンジンの吸入空気量Ｑに対応した関数としてエン
ジン出力トルクを算出することを特徴とする車両用自動
変速機。