JPH0554582B2 - - Google Patents

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、変速速度を制御対象として電子的に変速制御
する制御装置に関し、詳しくは、加速時の補正に
関する。

【従来の技術】

この種の無段変速機の変速制御に関しては、例
えば特開昭55−65755号公報に示す基本的なもの
があり、アクセル開度とエンジン回転数の信号の
バランスにより、変速比を制御対象として機械的
に変速制御することが示されている。ところでこ
の変速制御方式では、変速速度、即ち変速比の変
化速度が各変速比やプライマリ圧等により機構上
決定され、変速速度を直接制御できないため、過
渡時の応答性に限界があり、収束の際にオーバシ
ユートやハンチングを生じ易い。そこで近年、
種々の情報、要件を電気的に処理し、変速速度を
制御対象として無段変速機を電子的に変速制御す
ることが提案されている。 従来、上記無段変速機の変速速度制御に関して
は、例えば特開昭59−159456号公報の先行技術が
あり、変速制御として変速比変化方向切換弁装置
と変速比変速度制御弁装置を有する。そして変化
方向切換弁装置を給油または排油の一方に切換え
た状態で、変化速度制御弁装置において電磁弁に
よりスプール弁を所定のデユーテイ比で動作し
て、変速比の変化速度を制御することが示されて
いる。 また例えば特開昭59−217048号公報の先行技術
では、目標速度比e′を設定し、更に実際の速度比
ｅを算出し、両者の偏差に応じた変更量Δeより
フイードバツク制御することが示されている。 更に、加速補正に関しては、例えば特開昭59−
205053号公報の先行技術があり、速度比ｅの変更
量Δeを、スロツトル開度の大きさ、または変化
量に応じた増大関数に定めることが示されてい
る。

【発明が解決しようとする課題】

ところで上記第１の先行技術によれば、変速制
御に２種類の弁装置を用いるので、必然的に構造
が複雑になる。また第２の先行技術によれば、変
速速度を制御対象として電子的に変速制御できる
が、フイードバツク制御であるから、過渡時の応
答性に欠ける。また変速速度の目標値を設定し、
実際値を演算して制御する方法であるから、制御
系が非常に複雑になる。第３の先行技術では、加
速補正において変更量Δeをスロツトル開度との
関係で可変にすると言えども、上述の問題が残
る。 本発明は、このような点に鑑み、開ループの簡
単な制御により変速速度を制御対象にして電子的
に変速制御し、且つ加速時の応答性を向上できる
無段変速機の制御装置を提供することを目的とす
る。

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するため本発明は、変速速度制
御弁２３が給油位置と排油位置に切換え動作する
制御ポート２３ａ，２３ｂとスプリング２３ｃと
を有し、ライン圧油路２１から流量制限手段３２
ａを介して分岐する油路２６がソレノイド弁２８
に連通して制御ユニツト４０の電気信号に応じた
信号油圧を生成し、この信号油圧を油路３４によ
り変速速度制御弁２３の制御ポート２３ａに導入
して変速制御するように構成する。 また制御ユニツト４０はプライマリプーリ回転
数とセカンダリプーリ回転数により実変速比を算
出する手段４５と、スロツトル開度とセカンダリ
プーリ回転数により目標変速比を定める手段４６
と、エンジン負荷の変化により加速を判断して加
速状態に応じた係数を設定する手段４７と、目標
変速比と実変速比の偏差及び係数により目標とす
る変速速度を算出する手段４８と、目標とする変
速速度と実変速比の関係で操作量を定めてこの操
作量の電気信号を出力する手段４９とを備えるこ
とを特徴とする。

【作用】

上記構成による本発明では、無段変速機が基本
的には、制御ユニツト４０の電気信号によりソレ
ノイド弁２８で信号油圧に変換され、この信号油
圧が変速速度制御弁２３の制御ポート２３ａに導
入して給油と排油の２位置に繰返し動作する。そ
して電気信号の操作量により変速スピードを変化
しながらプライマリ圧が増減して電子的に変速制
御される。 制御ユニツト４０では、運転、走行状態に応じ
て目標変速比が設定され、この目標変速比と実変
速比の偏差及び係数により目標とする変速速度が
算出され、変速速度の正負によりシフトアツプま
たはシフトダウンが判別される。そしてシフトア
ツプとシフトダウンでそれぞれ目標とする変速速
度と実変速比により操作量が設定され、この操作
量の電気信号が出力して開ループ制御される。 そこで電気信号の操作量によりシフトダウンま
たはシフトアツプし、このとき目標変速比に対し
て実変速比が、両者の偏差の変速速度に応じた傾
きで変速スピードを変化しながら迅速に追従し、
且つ滑らかに収束される。こうして変速全域で変
速速度を制御対象として応答良く無段階に変速制
御される。 また係数が加速状態に応じて設定されること
で、急加速時には目標とする変速速度が一層大き
い値になつて、速い変速スピードで迅速にシフト
ダウンされる。

【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１図において、本発明が適用される無段変速
機と、油圧制御系の概略について説明する。先
ず、駆動系について説明すると、エンジン１がク
ラツチ２，前後進切換装置３を介して無段変速機
４の主軸５に連結される。 無段変速機４は、主軸５に対して副軸６が平行
配置され、主軸５にプライマリプーリ７が設けら
れ、副軸６にセカンダリプーリ８が設けられ、両
プーリ７，８に駆動ベルト１１が巻付けられる。
両プーリ７，８は、固定側と油圧シリンダ９，１
０を備えて軸方向移動可能に設けられる可動側と
によりプーリ間隔可変に構成され、セカンダリシ
リンダ１０に対してプライマリシリンダ９の方が
受圧面積が大きく形成される。そしてセカンダリ
シリンダ１０のライン圧により適正にベルトクラ
ンプし、プライマリシリンダ９のプライマリ圧に
より駆動ベルト１１のプーリ７，８に対する巻付
け径の比を変えて無段変速するように構成され
る。 また副軸６は、１組のリダクシヨンギヤ１２を
介して出力軸１３に連結される。そして出力軸１
３がフアイナルギヤ１４、デイフアレンシヤルギ
ヤ１５を介して駆動輪１６に伝動構成されてい
る。 次に、無段変速機４の油圧制御系について説明
する。先ず、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及び変速速度制御弁２３に連
通され、変速速度制御弁２３が油路２４を介して
プライマリシリンダ９に連通される。 ライン圧油路２１は更に流量制限するオリフイ
ス３２ａを介し油路２６に連通して、ライン圧の
一部が取出される。油路２６はレギユレータ弁２
５を有して一定なレギユレータ圧PRが発生され、
このレギユレータ圧PRの油路２６がオリフイス
３２ｂを介してライン圧制御用ソレノイド弁２７
に連通される。また油路２６はオリフイス３２ｃ
を有する油路３５に連通され、オリフイス３２ｄ
を介して変速速度制御用ソレノイド弁２８に連通
される。 ソレノイド弁２７は、制御ユニツト４０からの
デユーテイ信号のオンの場合に排油する構成であ
り、このソレノイド弁２７により生じたパルス状
のデユーテイ圧Pdをアキユムレータ３０により
平滑化して油路３３によりライン圧制御弁２２に
供給する。ソレノイド弁２８も同様の構成であ
り、このソレノイド弁２８により生じたパルス状
のデユーテイ圧Pdを油路３４によりそのまま変
速速度制御弁２３に供給する。 ライン圧制御弁２２は、初期設定するスプリン
グと油路３３のデユーテイ圧Pdの関数によりラ
イン圧PLを制御するように構成される。 変速速度制御弁２３は、一方の制御ポート２３
ｂに油路３５の一定なレギユレータ圧PRが作用
し、他方の制御ポート２３ａにスプリング２３ｃ
が付勢され、且つ油路３４のデユーテイ圧Pdが
作用する。そしてデユーテイ圧Pdのオン、オフ
によりライン圧油路２１を油路２４に接続する給
油位置と、油路２４をドレン油路２９に接続する
排油位置とに繰返して切換え動作するように構成
される。そして例えばデユーテイ比を増大してデ
ユーテイ圧Pdの零時間を長くすると、給油量＞
排油量の関係になつてシフトアツプする。逆にデ
ユーテイ比を減少してデユーテイ圧Pdの一定圧
時間を長くすると、給油量＜排油量の関係になつ
てシフトダウンするように設定される。 ここで変速速度制御の制御原理について説明す
る。 先ず、プライマリシリンダ９の必要油量Ｖは、
変速比ｉとの関係で機械的に構成上決まるもの
で、 Ｖ＝f1(i) となり、流量Ｑは油量Ｖを時間で微分したもので
あるから、 Ｑ＝dv／dt＝｛df1(i)／di｝・（di／dt） となり、流量Ｑと変速速度di／dtは、変速比ｉを
パラメータとして対応している。従つて、次式に
なる。 di／dt＝f2（Ｑ，ｉ） またプライマリ圧Pp、ライン圧PL、流量係数
ｃ、動力加速度ｇ、油比重量γ、弁の給油ポート
開口面積Si、排油ポート開口面積SDとすると、
給油流量Qi、排油流量QDは、 QD＝ｃ・SD［2g Pp）／γ］^1／2 ＝ａ・SD（Pp）^1／2 Qi＝ａ・Si（PL−Pp）^1／2 ［ａ＝ｃ（2g／γ）^1／2］ で表わせる。 そこでデユーテイ比をＤとすると、デユーテイ
作動信号１サイクルの平均流量Ｑ（給油を正とす
る）は、 Ｑ＝ａ｛Ｄ・Si（PL−Pp）^1／2−（１−Ｄ） ×SD（Pp）^1／2｝ となり、ａ，Si，SDを定数とすると、次式にな
る。 Ｑ＝f3（Ｄ，PL，Pp） ここでライン圧PLは変速比ｉ、エンジントル
クＴにより制御される。プライマリ圧Ppは変速
比ｉとライン圧PLで決まるものであるから、Ｔ
を一定と仮定すると、 Ｑ＝f4（Ｄ，ｉ） となり、次式が成立する。 di／dt＝f5（Ｄ，ｉ） このため、Ｄについて解くと、 Ｄ＝f6（di／dt，ｉ） となる。以上により変速速度di／dtは、デユーテ
イ比Ｄと対応することがわかる。そしてデユーテ
イ比Ｄは、変速速度di／dtと変速比ｉで決まるこ
とになる。 一方、変速速度di／dtは、定常での目標変速比
isと実際の変速比ｉとの偏差に基づくものである
から、次式が成立する。 di／dt＝ｋ（is−ｉ） 以上により目標変速比isと実際の変速比ｉとの
偏差により変速速度di／dtが算出され、この変速
速度di／dtに応じたデユーテイ比Ｄが設定され
る。またシフトアツプの場合は、is＜ｉで変速速
度di／dtの値が負になり、シフトダウンの場合
は、is＞ｉで変速速度di／dtの値が正になる。 従つて、変速速度di／dtが負の場合は、デユー
テイ比Ｄを大きくし、デユーテイ比Ｄの大きい方
向でdi／dtに応じた値を設定する。変速速度di／
dtが正の場合は、逆にデユーテイ比Ｄを小さく
し、デユーテイ比Ｄの小さい方向でdi／dtに応じ
た値を設定する。これにより電気信号のデユーテ
イ比Ｄの値によりシフトアツプまたはシフトダウ
ンし、且つdi／dtに応じて変速速度を制御するこ
とが可能となる。 更に、第４図に示すスロツトル開度とエンジン
回転数の関係において、Ａ点の変速比ｉで定常走
行している場合にスロツトル開度が変化して、目
標変速比isがＢ点に移つたとすると、エンジン出
力トルクがΔTeだけ変化する。このためΔTeと
（is−ｉ）は比例して、（is−ｉ）はトルク変化に
対応する。 従つて、上記式の係数ｋは、車体のトルクの使
用割合を関数とする係数、即ちドライバの加速意
志を表わすものと考えることができ、エンジン負
荷の変化により可変にすることで、定常のみなら
ず加速時の変速速度di／dtを決めることも可能と
なる。 そこで第２図の電気制御系では、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、プライマリプーリ回転数Npを検出する
プ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Nsを検出するセカンダリプーリ回
転数センサ４２、エンジン回転数Neを検出する
エンジン回転数センサ４３及びスロツトル開度θ
を検出するスロツトル開度センサ４４を有する。
これらセンサ信号は制御ユニツト４０に入力す
る。 制御ユニツト４０において、変速速度制御系に
ついて説明する。プライマリプーリ回転数Npと
セカンダリプーリ回転数Nsが入力する実変速比
算出手段４５を有し、実変速比ｉを、ｉ＝Np／
Nsにより算出する。またセカンダリプーリ回転
数Nsとスロツトル開度θは目標変速比検索手段
４６に入力し、第３図ａの変速パターンに基づく
同図ｂのNs−θのテーブルにより目標変速比is
を検索する。 一方、スロツトル開度θは加速検出手段５１に
入力して、dθ／dtによりスロツトル開度変化を算
出する。このスロツトル開度変化dθ／dtは係数設
定手段４７に入力し、係数ｋをスロツトル開度変
化dθ／dtの増大関数として設定する。 そして実変速比ｉ、定常での目標変速比is及び
係数ｋは、変速速度算出手段４８に入力して、目
標とする変速速度di／dtを、 di／dt＝ｋ（is−ｉ） により算出する。また変速速度di／dtの符号が正
の場合はシフトダウン、負の場合はシフトアツプ
に定める。 目標とする変速速度di／dtと実変速比ｉは更に
デユーテイ比検索手段４９に入力して、第３図ｃ
のdi／dt−ｉのテーブルから操作量としてのデユ
ーテイ比Ｄを検索する。 テーブルにおいて、変速速度di／dtが正の場合
は、di／dtが大きいほどデユーテイ比Ｄの値が小
さく設定され、変速速度di／dtが負の場合は、
di／dtの絶対値が大きいほどデユーテイ比Ｄの値
が大きく設定される。またdi／dtが負の場合は、
実変速比ｉが大きいほどデユーテイ比Ｄの値が小
さく設定され、di／dtが正の場合は、実変速比ｉ
が大きいほどデユーテイ比Ｄの値が大きく設定さ
れている。こうしてdi／dt、ｉ及びＤの三次元テ
ーブルによりデユーテイ比Ｄが検索される。 そしてデユーテイ比検索手段４９で検索したデ
ユーテイ比Ｄの電気信号が、駆動手段５０を介し
てソレノイド弁２８に出力する。 続いて、ライン圧制御系について説明する。先
ず、エンジン回転数Ne、スロツトル開度θ及び
実変速比ｉが目標ライン圧算出手段５２に入力
し、エンジン回転数Neとスロツトル開度θによ
るエンジントルクＴと実変速比ｉにより目標ライ
ン圧PLtを算出する。目標ライン圧PLtはデユー
テイ比設定手段５３に入力し、目標ライン圧PLt
が大きいほどデユーテイ比Ｄの大きい値に設定す
る。そしてデユーテイ比Ｄの電気信号が駆動手段
５４を介してソレノイド弁２７に出力する。 次に、この実施例の作用について説明する。 先ず、エンジン１の運転によりオイルポンプ２
１が駆動し、油路２１のライン圧PLはセカンダ
リシリンダ１０にのみ供給されて、変速比最大の
低速段になる。このときライン圧PLのオイルが
オリフイス３２ａにより流量制限して油路２６に
取出され、レギユレータ弁２５により調圧してレ
ギユレータ圧PRを生じ、このレギユレータ圧PR
がソレノイド弁２７，２８等に導かれて、電子的
にライン圧及び変速制御することが可能になる。 またプライマリプーリ回転数Np，セカンダリ
プーリ回転数Ns，スロツトル開度θ及びエンジ
ン回転数Neの信号が制御ユニツト４０に入力す
る。そしてライン圧制御系では、プライマリプー
リ回転数Npとセカンダリプーリ回転数Nsにより
算出される実変速比ｉ，エンジン回転数Neとス
ロツトル開度θによるエンジントルクＴにより目
標ライン圧PLt算出され、この目標ライン圧PLt
に応じたデユーテイ比Ｄが設定される。 そこで発進や加速時にエンジントルクＴが大き
くなると、目標ライン圧PLtが大きく算出され、
大きいデユーテイ比Ｄの信号がソレノイド弁２７
に出力する。このためソレノイド弁２７の排油量
が多くなつて低いデユーテイ圧Pdに変換され、
このデユーテイ圧Pdがライン圧制御弁２２に導
入して、ライン圧PLは高く制御される。 更に、車速の上昇により変速制御が開始して実
変速比ｉが小さくなり、エンジントルクＴも小さ
くなると、デユーテイ比Ｄが小さくなる。このた
めソレノイド弁２７では排油量の減少でデユーテ
イ圧Pdが高くなり、ライン圧制御弁２２におい
てライン圧PLは順次低く制御される。 こうしてライン圧PLは、実変速比ｉが小さい
ほど低く、エンジントルクＴが大きいほど高く連
続的に電子制御される。このライン圧PLが常に
セカンダリシリンダ１０に導入して作用すること
により、常にベルトスリツプを生じない必要最小
限のプーリ押付け力が付与される。 一方、変速速度制御系では、スロツトル開度θ
とセカンダリプーリ回転数Nsにより目標変速比
isが設定される。そして目標変速比isと実変速比
ｉの偏差と係数ｋにより目標とする変速速度di／
dtが算出され、目標とする変速速度di／dtと実変
速比ｉとの関係でデユーテイ比Ｄが設定される。
デユーテイ比Ｄの電気信号はソレノイド弁２８に
出力してデユーテイ圧Pdに変換され、このデユ
ーテイ圧Pdが変速速度制御弁２３の制御ポート
２３ａに導入して、デユーテイ圧Pdのオン、オ
フにより給油と排油の２位置に繰返し動作する。 ここで車速の低下やアクセル踏込みによりis＞
ｉになると、デユーテイ比Ｄが小さい方向に設定
される。このため変速速度制御弁２３は排油位置
での動作時間の方が長くなり、プライマリシリン
ダ９は給油以上に排油され、プライマリ圧Ppが
低下してシフトダウンする。 このとき目標変速比isと実変速比ｉの偏差によ
り算出される変速速度di／dtに応じたデユーテイ
比Ｄが順次設定され、デユーテイ比Ｄにより排油
量が可変される。このため大きい値に設定される
目標変速比isに対して大きい実変速比ｉが、変速
速度di／dtに応じた傾きで追従する。即ち、初期
の偏差が大きい場合は大きい傾きの速い変速スピ
ードで実変速比ｉが迅速に追従し、偏差が順次小
さくなるほど傾きが小さくなり、変速スピードが
遅くなつてオーバシユートを生じないように滑ら
かに収束する。 逆に車速の上昇やアクセル開放によりis＜ｉに
なると、デユーテイ比Ｄが大きい方向に設定され
る。このため変速速度制御弁２３は給油位置での
動作時間の方が長くなり、プライマリシリンダ９
は排油以上に給油され、プライマリ圧Ppが増大
してシフトアツプする。この場合は小さい値に設
定される目標変速比isに対して大きい実変速比ｉ
が、上述と同様に変速スピードを変化して迅速に
追従し滑らかに収束する。 またシフトアツプとシフトダウンのいずれも、
実変速比ｉに応じたデユーテイ比Ｄにより高速段
ほど多く給排油して、常にプライマリシリンダ９
が実変速比ｉに見合つた油量になる。 こうして運転、走行状態に応じて目標とする変
速速度di／dtが算出され、この変速速度di／dtと
実変速比ｉによるデユーテイ比Ｄの電気信号が出
力して閉ループ制御される。そしてデユーテイ信
号により変速速度di／dtを制御対象として可変し
ながら変速全域でシフトアツプまたはシフトダウ
ンして電子的に変速制御される。 一方、アクセル踏込みの加速時には、加速検出
手段５１でスロツトル開度変化dθ／dtにより加速
状態が検出され、スロツトル開度変化dθ／dtに応
じて係数ｋが設定される。そこで急加速時には、
係数ｋが大きい値になつて変速速度di／dtの値も
正の大きい値になる。そこで上述のシフトダウン
では、目標変速比isに実変速比ｉが追従する際の
変速スピードが一層速くなり、第３図ａの破線の
ように迅速にシフトダウンする。 以上、本発明の一実施例について説明したが、
加速の検出方法としては、アクセルペダル踏込み
量、吸入負圧、吸入空気量等を用いることもでき
る。また実施例の作用をマイコンでソフト的にも
処理し得るのは勿論である。

【発明の効果】 以上に説明したように本発明によると、無段変
速機で電子的に変速制御する制御装置において、
制御ユニツトは目標変速比と実変速比の偏差に基
づいて目標とする変速速度を算出し、この目標と
する変速速度と実変速比により電気信号の操作量
を設定して開ループ制御する構成であるから、変
速速度を直接制御対象として、迅速に追従し滑ら
かに収束するように変速制御できる。このため過
渡時の応答性が向上し、オーバシユートが少なく
なる。また制御も非常に簡単になる。 電気信号による信号油圧を変速速度制御弁の制
御ポートに導入して給油と排油の２位置に繰返し
て動作する構成であるから、電気信号の操作量に
より変速スピードを変化しながらプライマリ圧を
増減して、適確に変速速度を制御できる。 目標とする変速速度を算出する際の係数を加速
状態に応じて設定するので、加速時のシフトダウ
ンが迅速になつて、加速性能が向上する。係数は
スロツトル開度変化の増大関数により設定するの
で、係数を適切に設定でき、制御が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無段変速機と制御装置の油圧
制御系の実施例を示す構成図、第２図は本発明の
無段変速機の制御装置の電気制御系の実施例を示
ブロツク図、第３図ａは変速パターンを、ｂは目
標変速比のテーブルを、ｃはデユーテイ比のテー
ブルを示す図、第４図は変速比変化とトルク変化
の関係を示す図である。 ４……無段変速機、５……主軸、１１……駆動
ベルト、６……副軸、７……プライマリプーリ、
８……セカンダリプーリ、９……プライマリシリ
ンダ、１０……セカンダリシリンダ、２１，２６
……油路、２２……ライン圧制御弁、２３……変
速速度制御弁、２３ａ，２３ｂ……制御ポート、
２３ｃ……スプリング、３２ａ……オリフイス、
２８……ソレノイド弁、４０……制御ユニツト、
４５……実変速比算出手段、４６……目標変速比
検索手段、４７……係数設定手段、４８……変速
速度算出手段、４９……デユーテイ比検索手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジン側の主軸にプーリ間隔可変のプライ
   マリプーリが設けられ、主軸に平行配置される車
   輪側の副軸にプーリ間隔可変のセカンダリプーリ
   が設けられ、両プーリの間に駆動ベルトが巻回さ
   れ、油圧源からの油路にライン圧を制御してその
   ライン圧をセカンダリプーリのシリンダに供給し
   てプーリ押付け力を付与するライン圧制御弁が設
   けられ、プライマリプーリのシリンダへの油路に
   ライン圧を給排油してプライマリ圧を変化する変
   速速度制御弁が設けられ、プライマリ圧により両
   プーリに対する駆動ベルトの巻付け径の比を変化
   して無段階に変速する無段変速機において、 上記変速速度制御弁２３は給油位置と排油位置
   に切換え動作する制御ポート２３ａ，２３ｂとス
   プリング２３ｃとを有し、ライン圧油路２１から
   流量制限手段３２ａを介して分岐する油路２６が
   ソレノイド弁２８に連通して制御ユニツト４０の
   電気信号に応じた信号油圧を生成し、この信号油
   圧を油路３４により変速速度制御弁２３の制御ポ
   ート２３ａに導入して変速制御するように構成す
   ると共に、 上記制御ユニツト４０はプライマリプーリ回転
   数とセカンダリプーリ回転数により実変速比を算
   出する手段４５と、スロツトル開度とセカンダリ
   プーリ回転数により目標変速比を定める手段４６
   と、エンジン負荷の変化により加速を判断して加
   速状態に応じた係数を設定する手段４７と、目標
   変速比と実変速比の偏差及び係数により目標とす
   る変速速度を算出する手段４８と、目標とする変
   速速度と実変速比の関係で操作量を定めてこの操
   作量の電気信号を出力する手段４９とを備えるこ
   とを特徴とする無段変速機の制御装置。