JPH07111221B2 - 車両用無段変速機の変速制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ．発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、車両用無段変速機における変速比の制御方法
に関する。

（従来の技術） 無段変速機を搭載した車両において、変速比を制御して
走行制御する方法としては、エンジンのスロットル開度
に対応して目標エンジン回転数を設定し、エンジン回転
数をこの目標エンジン回転数に一致させるように制御す
る方法が知られている（例えば、特願昭61−49202号
（特公平７−49824号公報参照））。

（発明が解決しようとする問題） このようにエンジン回転が目標エンジン回転数に一致す
るように制御する場合、変速比ができるかぎり最小変速
比側（TOP側）になるように制御して、燃費の向上を計
り、且つ同一車速に対してはエンジン回転数が低くなる
ようにして静粛な走行を可能にしている。

ところが、アクセルペダルを踏んで加速するときに、エ
ンジン回転上昇を得るためには、車速の逆数（1/V）に
対応した変速比変化速度が必要なため（この点の詳細に
関しては後述する）、低車速での加速時には、高車速で
の加速時に比べて、エンジン回転の上昇が遅れ気味とな
り、ノッキングが生じやすくなり、パワー追従不足感が
生じるという問題があった。

本発明はこのような問題に鑑み、低車速での加速時にエ
ンジン回転を素早く上昇させることができるような変速
制御方法を提供することを目的とする。

ロ．発明の構成 （問題を解決するための手段） この目的達成の手段として、本発明の変速制御方法で
は、エンジン回転が所定回転以下となる低エンジン回転
領域において、車速に対応して最小変速比（変速可能範
囲内における最もTOP側の変速比）より大きな（LOW側
の）下限変速比を設け、この低エンジン回転領域におい
ては最大変速比（最もLOW側の変速比）から下限変速比
までの間での変速制御のみを許容するようにしている。

（作用） 上記の制御方法を用いると、低エンジン回転領域、すな
わち、低車速領域においては、変速比は下限変速比より
小さくならず、且つこの下限変速比は最小変速比より大
きく設定されている。このため、比較的大きな変速比変
化速度が必要で加速時のエンジン回転の上昇が遅れ気味
となりやすい低エンジン回転領域、すなわち、低車速領
域での加速時において、エンジン回転を迅速に上昇させ
ることが可能となる。

（実施例） 以下、図面に基づいて、本発明の好ましい実施例につい
て説明する。

第１図は本発明の方法により変速制御される無段変速機
の油圧回路を示し、無段変速機Ｔは、入力軸１を介して
エンジンＥにより駆動される定吐出量型油圧ポンプＰ
と、車輪Ｗを駆動する出力軸２を有する可変容量型油圧
モータＭとを有している。これら油圧ポンプＰおよび油
圧モータＭは、ポンプＰの吐出口およびモータＭの吸入
口を連通させる第１油路LaとポンプＰの吸入口およびモ
ータＭの吐出口を連通させる第２油路Lbとの２本の油路
により油圧閉回路を構成して連結されている。

また、エンジンＥにより駆動されるチャージポンプ10の
吐出口がチェックバルブ11を有するチャージ油路Lhおよ
び一対のチェックバルブ3,3を有する第３油路Lcを介し
て閉回路に接続されており、チャージポンプ10によりオ
イルサンプ15から汲み上げられチャージ圧リリーフバル
ブ12により調圧された作動油がチェックバルブ3,3の作
用により上記２本の油路La,Lbのうちの低圧側の油路に
供給される。さらに、高圧および低圧リリーフバルブ6,
7を有してオイルサンプ15に繋がる第５および第６油路L
e,Lfが接続されたシャトルバルブ４を有する第４油路Ld
が上記閉回路に接続されている。このシャトルバルブ４
は、２ポート３位置切換弁であり、第１および第２油路
La,Lbの油圧差に応じて作動し、第１および第２油路La,
Lbのうち高圧側の油路を第５油路Leに連通させるととも
に低圧側の油路を第６油路Lfに連通させる。これにより
高圧側の油路のリリーフ油圧は高圧リリーフバルブ６に
より調圧され、低圧側の油路のリリーフ油圧は低圧リリ
ーフバルブ７により調圧される。

さらに、第１および第２油路La,Lb間には、両油路を短
絡する第７油路Lgが設けられており、この第７油路Lgに
は、図示しない開閉制御装置によって、この油路の開度
を制御する可変絞り弁からなるクラッチ弁５が配設され
ている。このため、クラッチ弁５の絞り量を制御するこ
とにより油圧ポンプＰから油圧モータＭへの駆動力伝達
を制御するクラッチ制御を行わせることができる。

上記油圧モータＭの容量制御を行って無段変速機Ｔの変
速比の制御を行わせるアクチュエータが、リンク機構40
により連結された第１および第２変速用サーボバルブ3
0,50である。なお、この油圧モータＭは斜板アキシャル
ピストンモータであり、変速用サーボバルブ30,50によ
り斜板角の制御を行うことにより、その容量制御がなさ
れる。

変速用サーボバルブ30,50の作動はコントローラ100から
の信号を受けてデューテイ比制御されるソレノイドバル
ブ151,152により制御される。このコントローラ100に
は、車速Ｖ、エンジン回転数Ne、スロットル開度θth、
油圧モータＭの斜板傾斜角θtr、運転者により操作され
るアクセルペダルの開度θaccを示す各信号が入力され
ており、これらの信号に基づいて所望の走行が得られる
ように上記各ソレノイドバルブの制御を行う信号が出力
される。

以下に、上記各サーボバルブ30,50の構造およびその作
動を第２図を併用して説明する。

このサーボバルブは、無段変速機Ｔの閉回路からシャト
ルバルブ４を介して第５油路Leに導かれた高圧作動油
を、第５油路Leから分岐した高圧ライン120を介して導
入し、この高圧の作動油の油圧力を用いて油圧モータＭ
の斜板角を制御する第１変速用サーボバルブ30と、連結
リンク機構45を介して該第１変速用サーボバルブ30に連
結され、このバルブ30の作動制御を行う第２変速用サー
ボバルブ50とからなる。

第１変速用サーボバルブ30は、高圧ライン120が接続さ
れる接続口31aを有したハウジング31と、このハウジン
グ31内に図中左右に滑動自在に嵌挿されたピストン部材
32と、このピストン部材32内にこれと同芯に且つ左右に
滑動自在に嵌挿されたスプール部材34とを有してなる。
ピストン部材32は、右端部に形成されたピストン部32a
と、ピストン部32aに同芯で且つこれから左方に延びた
円筒状のロッド部32bとからなり、ピストン部32aはハウ
ジング31内に形成されたシリンダ孔31cに嵌挿されてこ
のシリンダ孔31c内を２分割して左右のシリンダ室35,36
を形成せしめ、ロッド部32bはシリンダ孔31cより径が小
さく且つこれと同芯のロッド孔31dに嵌挿される。な
お、右シリンダ室36は、プラグ部材33aおよびカバー33b
により塞がれるとともに、スプール部材34がこれらを貫
通して配設されている。

上記ピストン部32aにより仕切られて形成された左シリ
ンダ室35には、油路31bを介して接続口31aに接続された
高圧ライン120が繋がっており、ピストン部材32は左シ
リンダ室35に導入された高圧ライン120からの油圧によ
り図中右方向への押力を受ける。

スプール部材34の先端部には、スプール孔32dに密接に
嵌合し得るようにランド部34aが形成され、また、該ラ
ンド部34aの右方には対角方向の２面が、所定軸線方向
寸法にわたって削り落とされ、凹部34bを形成してい
る。そして、この凹部34bの右方には止め輪37が嵌挿さ
れ、ピストン部材32の内周面に嵌着された止め輪38に当
接することにより抜け止めがなされている。

ピストン部材32には、スプール部材34の右方向移動に応
じて右シリンダ室36をスプール孔32dを介して図示され
ないオイルサンプに開放し得る排出路32eと、スプール
部材34の左方向移動に応じて凹部34bを介して右シリン
ダ室36を左シリンダ室35に連通し得る連絡路32cが穿設
されている。

この状態より、スプール部材34を右動させると、ランド
部34aが連絡路32cを閉塞するとともに、排出路32eを開
放する。従って、油路31bを介して流入する高圧ライン1
20からの圧油は、左シリンダ室35のみに作用し、ピスト
ン部材32をスプール部材34に追従するように右動させ
る。

次に、スプール部材34を左動させると、凹部34bが上記
とは逆に連絡路32cを右シリンダ室36に連通させ、ラン
ド部34aが排出路32eを閉塞する。従って、高圧油は左右
両シリンダ室35,36ともに作用することになるが、受圧
面積の差により、ピストン部材32をスプール部材34に追
従するように左動させる。

また、スプール部材32を途中で停止させると、左右両シ
リンダ室35,36の圧力バランスにより、ピストン部材32
は油圧フローティング状態となって、その位置に停止す
る。

このように、スプール部材34を左右に移動させることに
より、ピストン部材32を高圧ライン120からの高圧作動
油の油圧力を利用してスプール部材34に追従させて移動
させることができ、これによりリンク39を介してピスト
ン部材32に連結された油圧モータＭの斜板Mtをその回動
軸Msを中心に回動させてその容量を可変制御することが
できる。

スプール部材34はリンク機構45を介して第２変速用サー
ボバルブ50に連結されている。このリンク機構45は、軸
47cを中心に回動自在なほぼ直角な２本のアーム47aおよ
び47bを有した第１リンク部材47と、この第１リンク部
材47のアーム47bの先端部にピン結合された第２リンク
部材48とからなり、アーム47aの上端部が第１変速用サ
ーボバルブ30のスプール部材34の右端部にピン結合され
るとともに、第２リンク部材48の下端部は上記第２変速
用サーボバルブ50のスプール部材54にピン結合されてい
る。このため、第２変速用サーボバルブ50のスプール部
材54が上下動すると、第１変速用サーボバルブ30のスプ
ール部材34が左右に移動される。

第２変速用サーボバルブ50は、２本の油圧ライン102,10
4が接続されるポート51a,51bを有したハウジング51と、
このハウジング51内に図中上下に滑動自在に嵌挿された
スプール部材54とからなり、スプール部材54は、ピスト
ン部54aと、このピストン部54aの下方にこれと同芯に延
びたロッド部54bとからなる。ピストン部54aは、ハウジ
ング51に上下に延びて形成されたシリンダ孔51c内に嵌
挿されて、カバー55により囲まれたシリンダ室内を上お
よび下シリンダ室52,53に分割する。ロッド部54bは、シ
リンダ孔51cと同芯で下方に延びたロッド孔51dに嵌挿さ
れる。

なお、ロッド部54bにはテーパ面を有する凹部54eが形成
されており、この凹部54e内にトップ位置判定スイッチ5
8のスプール58aが突出しており、スプール部材54の上動
に伴いテーパ面に沿ってスプール58aが押し上げられる
ことにより油圧モータＭの変速比が最小になったか否か
を検出することができるようになっている。

また、上記ピストン部54aにより２分割されて形成され
た上および下シリンダ室52および53にはそれぞれ、油圧
ライン102および104がポート51a,51bを介して連通して
おり、両油圧ライン102,104を介して供給される作動油
の油圧および両シリンダ室52,53内においてピストン部5
4aが油圧を受ける受圧面積とにより定まるピストン部54
aへの油圧力の大小に応じて、スプール部材54が上下動
される。このスプール部材54の上下動はリンク機構45を
介して第１変速用サーボバルブ30のスプール部材34に伝
えられて、これを左右動させる。すなわち、油圧ライン
102,104を介して供給される油圧を制御することにより
第１変速用サーボバルブ30のスプール部材34の動きを制
御し、ひいてはピストン部材32を動かして油圧モータＭ
の斜板角を制御してこのモータＭの容量制御を行って、
変速比を制御することができるのである。具体的には、
第２変速用サーボバルブ50のスプール部材54を上動させ
ることにより、第１変速用サーボバルブ30のピストン部
材32を右動させて斜板角を小さくし、油圧モータＭの容
量を小さくして変速比を小さくさせることができる。

ポート51aから上シリンダ室52内に繋がる油圧ライン102
の油圧は、チャージポンプ10の吐出油をチャージ圧リリ
ーフバルブ12により調圧した作動油が油圧ライン101,10
2を介して導かれたものであり、ポート51bから下シリン
ダ室53に繋がる油圧ライン104の油圧は、油圧ライン102
から分岐したオリフィス103aを有する油圧ライン103の
油圧を、デューティ比制御される２個のソレノイドバル
ブ151,152により制御して得られる油圧である。ソレノ
イドバルブ151はオリフィス103aを有する油圧ライン103
から油圧ライン104への作動油の流通量をデューティ比
に応じて開閉制御するものであり、ソレノイドバルブ15
2は油圧ライン104から分岐する油圧ライン105とオリフ
ィス106aを介してドレン側に連通する油圧ライン106と
の間に配され、所定のデューティ比に応じて油圧ライン
104からドレン側への作動油の流出を行わせるものであ
る。

このため、油圧ライン102を介して上シリンダ室52には
チャージ圧リリーフバルブ12により調圧されたチャージ
圧が作用するのであるが、油圧ライン104からは上記２
個のソレノイドバルブ151,152の作動により、チャージ
圧よりも低い圧が下シリンダ室53に供給される。ここ
で、上シリンダ室52の受圧面積は下シリンダ室53の受圧
面積よりも小さいため、上下シリンダ室52,53内の油圧
によりスプール部材54が受ける力は、上シリンダ室52内
の油圧Puに対して、下シリンダ室53内の油圧がこれより
低い所定の値Pl（Pu＞Pl）のときに釣り合う。このた
め、ソレノイドバルブ151,152により、油圧ライン104か
ら下シリンダ室53に供給する油圧を上記所定の値Plより
大きくなるように制御すれば、スプール部材54を上動さ
せて油圧モータＭの斜板角を小さくして変速比を小さく
することができ、下シリンダ室53に供給する油圧をPlよ
り小さくなるように制御すれば、スプール部材54を下動
させて油圧モータＭの斜板角を大きくして変速比を大き
くすることができる。

上記両ソレノイドバルブ151,152はコントローラ100から
の信号により駆動制御されるものであり、このことから
分かるように、コントローラ100からの信号により、第
１および第２変速用サーボバルブ30,50の作動を制御
し、油圧モータＭの容量の制御、ひいては変速比の制御
がなされる。

このコントローラ100による変速比の制御について、第
３図のフローチャートに基づいて説明する。

この制御においては、まず、その時点の変速比ｉおよび
車速Ｖを読み込み、この車速Ｖに対する変速比ｉが、第
４図に示すように、低車速領域において最小変速比ライ
ン（図中TOPで示すライン）よりLOW側（図中上側）にな
るように設定された下限変速比ラインＡよりLOW側（上
側）か否かが判定される。変速比ｉが下限変速比ライン
ＡよりLOW側の場合には、通常の変速比演算制御がなさ
れ、一方、下限変速比ラインＡよりLOWでない場合（TOP
側）の場合には、変速比をそのときの車速Ｖでの下限変
速比ラインＡ上の変速比となるように制御する。すなわ
ち、変速比ｉが第４図における斜線部内にあるときに
は、そのときの車速Ｖでの下限変速比ラインＡ上の変速
比が設定される。

このような制御がなされると、この無段変速機を搭載し
た車両の走行特性は、第５図に示すようになる。すなわ
ち、従来の走行特性では、線P,Qで示す最大変速比から
最小変速比までの間での無段変速がなされるだけであっ
たのであるが、上記制御により、低車速領域において線
Ｒ（下限変速比ライン）で示す特性が付加され、変速比
はこの下限変速比ラインＲよりLOW側になるように制御
され、図中下限変速比ラインＲと最小変速比ラインＱと
で囲まれた斜線領域内に設定されることがなくなる。こ
のため、低車速領域においては変速比があまり小さく
（TOP側に）なることがなく、低車速走行状態でのアク
セルペダルの踏み込みによる加速を行った場合に、大き
な駆動トルクを得ることができ、パワー不足やエンジン
のノッキングが発生することがない。

上記のような制御を行った場合の発進走行特性を第５図
に基づいて説明する。車両を発進させるため、アクセル
ペダルを踏み込んでスロットル開度を大きくしエンジン
回転を上げると、メインクラッチが接続された後、エン
ジン回転数をスロットル開度に応じた目標回転数に一致
させながら車速を増大させるような制御がなされ、例え
ば、イ（メインクラッチの接続）→ロ（変速比最大での
エンジン回転上昇に伴う車速の上昇）→ハ（エンジン回
転一定のまま変速比を大きくして増速）→ニ（下限変速
比ラインＲに沿った増速）ホ，ヘ（変速比最小でのエン
ジン回転上昇に伴う車速の上昇）の順に車速が変化する
ような制御がなされる。なお、ここに示すイからヘに至
る変化はアクセルペダルの踏み込み量が小さい場合のも
のであり、この踏み込み量が大きくなると、このグラフ
において、ト→チ→リ→ヘで示すように高エンジン回転
で変速がなされ、変速比が最小（TOP）になるのが高車
速領域においてであり、下限変速比ラインＲに沿った増
速制御はなされない。

以上のような変速制御を行わせる場合での、変速比演算
制御について説明する。この制御は、変速比変化速度
を演算して行われるもので、変速比ｉ（＝入力回転数／
出力回転数）は、エンジン回転数をＮ、車速をＶとした
ときには、第（１）式で表される。

第（１）式でＣ′は定数である。また第（１）式を時間
ｔで微分して変速比変化速度を求めると、第（２）式
のようになる。

第（２）式でエンジン回転数の変化速度をエンジン回
転数の目標変化速度_０、加速度を予測加速度_０と
し、Ｃ＝1/Cとすると、 となる。すなわち、変速比変化速度は、予測加速度
_０に対応する成分_ａ（＝−Ｃ×N/V²×_０）と、エン
ジン回転数の目標変化速度_０に対応する成分_Ｎ（＝
Ｃ×1/V×_０）との和で与えられることになる。予測
加速度_０は、次の第（４）式〜第（７）式から得られ
る。

すなわち、エンジンＥ単体の出力P_eは、路面抵抗をＲ
μ、空気抵抗をRa、エンジンＥの余裕馬力をPaとしたと
きに Pe＝Ｒ＋Ra＋Pa …（４） で表される。この第（４）式から余裕馬力Paは Pa＝Pe−（Ｒμ＋Ra） …（５） となる。また余裕馬力Paは、車両総重量をＷ、エンジン
回転総重量をΔＷとしたときに、第（６）式でも表され
る。

この第（６）式および前記第（５）式から である。

したがって、予測加速度_０は、エンジンＥの余裕馬力
Paから演算可能であり、余裕馬力Paは第（５）式から求
められる。一方、エンジン回転数の目標変化速度
_０は、運転者の加、減速の意志を示す指標たとえば目標
エンジン回転数N₀および実際のエンジン回転数Ｎの差Δ
Ｎを演算し、走行フィーリングおよび燃料消費の観点か
ら前記差ΔＮに応じた目標変化速度_０を予め定めたテ
ーブルを準備しておくことにより得られる。このため、
このようにして演算された基本変速速度が得られるよ
うにソレノイドバルブ151,152の駆動制御を行うことに
より変速比の演算制御がなされる。

上記基本変速速度のうちの、エンジン回転数の目標変
化速度_０に対応する成分_Ｎは、車速の逆数（1/V）
に比例しており、このことから分かるように、アクセル
ペダルの踏み込みによる加速を行うときに、同一エンジ
ン回転の上昇を得るには、低車速時の方が高車速時より
大きな変速比変化速度が必要とされ、低車速時にエンジ
ン回転上昇が遅れ気味となりやすい。このため、上述の
ように制御して低車速領域においては、変速比をあまり
小さくしないようにすれば、低車速時の加速でのエンジ
ン回転の上昇遅れをなくすことが可能となる。

以上においては、無段変速機の変速比を検出して、この
変速比が下限変速比ラインよりLOW側になるように制御
する例を示したが、第５図の斜線領域を示す線Ｒは、車
速に対するエンジン回転数により定義することができ、
上記の制御を目標エンジン回転数を制御要素として制御
することにより行うこともできる。

この場合の制御方法を第６図のフローチャートに基づい
て説明する。この制御においては、まず、その時点のエ
ンジン回転数Neおよび車速Ｖを読み込み、この車速Ｖに
対するエンジン回転数Neが、第７図に示すように設定さ
れた下限エンジン回転数ラインＢより高いか否かが判定
される。下限エンジン回転数ラインＢより高い場合に
は、通常の変速比演算制御がなされ、一方、下限エンジ
ン回転数ラインＢより低い場合には、変速比をそのとき
の車速Ｖでの下限エンジン回転数ラインＢとなるように
制御する。ここで、下限エンジン回転数ラインＢは第５
図における線Ｒと同じに設定されており、このため、走
行制御は、第５図に示したような制御となる。

以上説明した２つの実施例から分かるように、本発明の
制御は加速時において低車速領域でのエンジン回転の上
昇遅れを防止することを目的とする制御であり、このこ
とから分かるようにエンジン回転は最低回転（アイドル
回転）より高い範囲にあるときでの制御である。第５図
においては、エンジン回転が零からアイドル回転の領
域、すなわち、実際には使用されない領域も含めて示さ
れているが、エンジン回転がアイドル回転より低くなる
領域での変速制御は実際には行われない。

なお、エンジン回転がアイドル回転となる領域は、アク
セルペダルの踏み込みが無いときのエンジン回転領域で
あり、小さなアクセルペダルの踏み込みの場合の変速制
御ライン（線ハ）より低回転側領域である。

以上の実施例においては、油圧ポンプと油圧モータとか
らなる無段変速機を用いる場合を示したが、本発明の制
御方法はこのような無段変速機だけでなく、他の形式の
無段変速機に用いても良いのは無論である。さらに、変
速比の制御装置としても、本例のように電気的なコント
ローラによりソレノイドバルブを制御してサーボバルブ
を作動させる電気−油圧式の装置のみならず、スロット
ル開度に対応した油圧力を発生させて、この油圧力によ
りサーボバルブを作動させるような装置を用いても良
い。

ハ．発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、低エンジン回転
領域、すなわち、低車速領域においては、変速比は下限
変速比より小さくなならないように設定されているた
め、比較的大きな変速比変化速度が必要で加速時のエン
ジン回転の上昇が遅れ気味となりやすい低エンジン回転
領域、すなわち、低車速領域での加速において、エンジ
ン回転を迅速に上昇させることが可能となり、このとき
でのエンジンのノッキングの発生やパワー追従不足感の
発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により変速制御される無段変速機
の油圧回路図、 第２図は第１および第２変速用サーボバルブの断面図、 第３図および第６図は上記変速制御の内容を示すフロー
チャート、 第４図は変速比と車速との関係を示すグラフ、 第５図は上記変速制御される無段変速機を搭載した車両
の走行特性を示すグラフ、 第７図はエンジン回転数と車速の関係を示すグラフであ
る。 ４……シャトルバルブ、５……クラッチ弁 10……チャージポンプ 30,50……変速用サーボバルブ 100……コントローラ、Ｅ……エンジン Ｐ……油圧ポンプ、Ｍ……油圧モータ Ｔ……無段変速機、Ｗ……車輪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹嶋 晃治 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−219554（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸に接続されたエンジンの回転数を無
   段階に変速して出力軸に伝達可能な無段変速機構を備
   え、この出力軸に接続された車輪にこのように変速され
   た前記エンジンの回転を伝達してこの車輪を駆動し、車
   両の走行を行わせる車両用無段変速機において、 エンジン回転が所定回転以下となる低エンジン回転領域
   における前記無段変速機構の変速範囲内において、車速
   に対応してこの変速範囲内での最小変速比より大きな下
   限変速比を設け、 前記低エンジン回転領域においては前記変速範囲内にお
   ける最大変速比から前記下限変速比までの間での変速制
   御のみを許容するようにしたことを特徴とする車両用無
   段変速機の変速制御方法。