JPH0774670B2 - 無段変速機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）技術分野 本発明は、無段変速機の制御装置に関するものである。

（ロ）従来技術 従来の無段変速機の制御装置としては、特開昭57−1613
46号公報に示されるもの、また、一般的なプロセス制御
装置としては、特開昭51−14583号公報及び特開昭54−1
12465号公報に示されるものがある。

すなわち、特開昭57−161346号公報に示されるものは、
例えばスロットル開度と車速とに対応させて目標変速比
をあらかじめ設定しておき、この目標変速比と検出され
た実際の変速比との偏差をなくすように変速モータに変
速指令信号を与えるようにしたものである。

また、特開昭51−14583号公報に示されるものは、プロ
セスより検出器を介して与えられるプロセス変数と目標
値との偏差と設定値とを比較し、偏差が設定値よりも小
さいときはPI動作を、偏差が設定値よりも大きいときは
Ｐ動作を行うようにしたものである。すなわち、偏差が
設定値よりも大きいときは、Ｐ動作の比例ゲインを大き
くして、大きな訂正動作を行わせ、偏差を小さくするも
のである。

また、特開昭54−112465号公報に示されるものは、目標
値と制御量との偏差がゼロになるような操作量を制御演
算部で算出するプロセスの自動制御であって、目標値が
変更された場合、新しい目標値と制御量とから、プロセ
スを新しい目標値に制定させる操作量を決定してプロセ
スの制御を行い、制御量と目標値とを比較して、偏差量
がある値以下になると、目標値と制御量とに基づき、プ
ロセスに加わる外乱に対してプロセスを制御すべく操作
量を決定して、プロセスの制御を行うものである。

しかし、このように目標変速比（特開昭51−14583号公
報及び特開昭54−112465号公報では目標値）と実変速比
（特開昭51−14583号公報ではプロセス変数、特開昭54
−112465号公報では制御量）との偏差を小さくする制御
では、目標変速比が所定の値に固定されている場合には
問題はないが、車両のように運転条件がひんぱんに変動
し目標変速比が常に変化しているような場合には、目標
変速比の変化に対する実際の変速動作の追従が遅れ、常
にある程度の偏差を生じた状態で運転が続行されること
になる。従って、エンジンが目標の運転線に沿って運転
されないこととなり、燃料消費量が増大し又排気ガスの
処理に関しても好ましくないという問題点があった。

変速応答性を改善する一方法として本出願人は特願昭57
−227374号「無段変速機の制御方法」（昭和57年12月28
日出願）において、目標変速比と実変速比との偏差に、
偏差の微分値を加算した信号に応じて変速モータを駆動
する方法を開示した。しかし、この方法においても、偏
差の微分値を加算することにより変速応答性の一定程度
の改善は得られるものの、目標変速比の変動が激しい場
合には目標変速比どおりの運転条件を達成することはで
きなかった。

（ハ）発明の目的 本発明は、目標変速比がひんぱんに変動する場合であっ
てもこれに実変速比を追従させることができる無段変速
機の制御装置を得ることを目的としている。

（ニ）発明の構成 本発明は、目標変速比の微分値が所定値以上の場合に
は、目標変速比と実変速比との偏差の積分値を変速指令
信号に対して加算することにより修正変速指令信号と
し、この修正変速指令信号によって変速アクチュエータ
を制御することにより上記問題点を解消する。すなわ
ち、本発明による無段変速機の制御装置は、検出した実
際の車両の運転状態から目標変速比信号を決定する目標
変速比決定手段と、目標変速比信号の微分値を算出する
微分手段と、実際の変速比に対応する実変速比信号を検
出する実変速比検出手段と、目標変速比信号と実変速比
信号との偏差を算出する偏差演算手段と、目標変速比信
号の微分値の絶対値が所定値以上の場合は目標変速比信
号と実変速比信号との偏差の積分値を修正値として設定
し、所定値以下の場合は修正値を０に清算する修正値演
算手段と、目標変速比信号と実変速比信号との偏差をな
くす変速指令信号を演算する変速指令信号演算手段と、
変速指令信号に修正値を加算して修正変速指令信号と
し、これを変速アクチュエータに出力する修正変速指令
信号演算手段とを有している。

（ホ）実施例 以下、本発明の実施例を添付図面の第１〜７図に基づい
て説明する。

（第１実施例） 第１図に、無段変速機の動力伝達機構を示す。この無段
変速機は前進用クラッチ４又は後退用クラッチ24を締結
することにより、入力軸２の回転を駆動プーリ６、Ｖベ
ルト50、従動プーリ51等を介して出力軸76及び78に伝達
することができる。この無段変速機は、入力軸２、前進
用クラッチ４、駆動プーリ６、駆動軸８、オイルポンプ
10、駆動ギア12、被動ギア14、回転とい16、油だまり1
8、ピトー管20、副軸22、後退用クラッチ24、ギア26、2
8、30、32及び34、ピストン室36及び38、固定円すい板4
0、駆動プーリシリンダ室42、可動円すい板44、回転と
い46、油だまり47、ピトー管48、Ｖベルト50、従動プー
リ51、従動軸52、固定円すい板54、従動プーリシリンダ
室56、スプリング57、可動円すい板58、ギア60、リング
ギア62、デフケース64、ピニオンギア66及び68、差動装
置70、サイドギア72及び74、及び出力軸76及び78、から
構成されているが、これらについての詳細な説明は省略
する。なお、説明を省略した部分の構成については、本
出願人の出願に係る特願昭57−184627号「油圧式自動ク
ラッチの制御装置」（昭和57年10月22日出願）に記載さ
れている。

第２図に、無段変速機の制御装置を示す。この無段変速
機の制御装置は、第２図に示すように、オイルポンプ1
0、ライン圧調圧弁102、マニアル弁104、変速制御弁10
6、クラッチ完全締結制御弁108、変速モータ（ステップ
モータ）110、変速操作機構112、スロットル弁114、ス
ターティング弁116、スタート調整弁118、最大変速比保
持弁120、リバースインヒビター弁122、潤滑弁124、タ
ンク130、電子制御装置300等を有しており、これらは互
いに図示のように連結されており、また前進用クラッチ
４のピストン室36、後退用クラッチ24のピストン室38、
駆動プーリシリンダ室42、従動プーリシリンダ室56、及
びピトー管20及び48とも接続されている。変速アクチュ
エータを構成するステップモータ110の作動を制御する
ことにより変速比を連続的に制御することができるが、
これらについては詳細な説明を省略する。なお、説明を
省略した部分の構成については前述の特願昭57−184627
号に記載されている。

次に、変速モータ（ステップモータ）110及びフォース
モータ224の作動を制御する変速制御装置300について説
明する。

変速制御装置300には、第３図に示すように、エンジン
回転速度センサー301、車速センサー302、エンジン負荷
センサーであるスロットル開度センサー（又は吸気管負
圧センサー）303、シフトポジションスイッチ304、変速
基準スイッチ298、エンジン冷却水温センサー306及びブ
レーキセンサー307からの電気信号が入力される。エン
ジン回転速度センサー301はエンジンのイグニッション
点火パルスからエンジン回転速度を検出し、また車速セ
ンサー302は無段変速機の出力軸の回転から車速を検出
する。スロットル開度センサー（又は吸気管負圧センサ
ー）303はエンジンのスロットル開度を電圧信号として
検出する（吸気管負圧センサーの場合は吸気管負圧を電
圧信号として検出する）。シフトポジションスイッチ30
4は、マニアルバルブ104がＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｌのどの位
置にあるかを検出する。変速基準スイッチ298は、変速
操作機構112のロッド182が変速比の最も大きい位置にき
たときにオンとなるスイッチである。エンジン冷却水温
センサー306は、エンジン冷却水の温度が一定値以下の
ときに信号を発生する。ブレーキセンサー307は、車両
のブレーキが使用されているかどうかを検出する。エン
ジン回転速度センサー301及び車速センサー302からの信
号はそれぞれ波形整形器308及び309を通して入力インタ
ーフェース311に送られ、またスロットル開度センサー
（又は吸気管負圧センサー）303からの電圧信号はAD変
換機310によってデジタル信号に変換されて入力インタ
ーフェース311に送られる。変速制御装置300は、入力イ
ンターフェース311、CPU（中央処理装置）313、基準パ
ルス発生器312、ROM（リードオンリメモリ）314、RAM
（ランダムアクセスメモリ）315、及び出力インターフ
ェース316を有しており、これらはアドレスバス319及び
データバス320によって連絡されている。基準パルス発
生器312は、CPU313を作動させる基準パルスを発生させ
る。ROM314には、ステップモータ110及びフォースモー
タ224を制御するためのプログラム、及び制御に必要な
データを格納してある。RAM315には、各センサー及びス
イッチからの情報、制御に必要なパラメータ等を一時的
に格納する。変速制御装置300からの出力信号は、それ
ぞれ増幅器317及び電流制御器318を介してステップモー
タ110及びフォースモータ224に出力される。

次に、この変速制御装置300によって行なわれるステッ
プモータ110の具体的な制御の内容について説明する。
なお、変速制御装置300はフォースモータ224の制御も行
なうが、これは本発明と直接的な関連を有しないので説
明を省略する。説明を省略した部分は前述の特願昭57−
184627号に記載してあるものと同様である。

第４図に制御フローチャートを示す。まず、ステップ90
2において運転状態を示す各種信号の読み込みを行な
う。すなわち、エンジン回転速度センサー301からのエ
ンジン回転速度信号Ｎ、車速センサー302からの車速信
号Ｖ及びスロットルメ開度センサー303からのスロット
ル開度信号THの読み込みを行なう。次いで、シフトレバ
ーがＤレンジにあるかＬレンジにあるかの判別を行ない
（ステップ904）、Ｄレンジにある場合にはステップ906
に進んでＤレンジ目標変速比信号を検索し、またＬレン
ジにある場合にはステップ908に進んでＬレンジ目標変
速比信号を検索する。Ｄレンジ又はＬレンジの目標変速
比信号を検索した後、ステップ910に進み、現在のルー
チンにおける目標変速比信号と前回ルーチンにおける目
標変速比信号との差△ｉを算出する。この第４図に示す
制御ルーチンは所定の短い時間間隔で繰り返し行なわれ
るため、△ｉは目標変速比信号の変化率、すなわち目標
変速比を時間で微分したものを示すこととなる。次い
で、ステップ912において実変速比i_Rを検出し、ステッ
プ914に進んで目標変速比i_Dと実変速比i_Rとの偏差ｅを
演算する。次いで、前述のステップ910で計算した△ｉ
が所定の小さい値ｃ以下であるかどうかを判断し（ステ
ップ916）、△ｉ＞ｃの場合は偏差ｅの値を積分し、積
分値Ｅを求める（ステップ918）。△ｉ≦ｃの場合はス
テップ920に進んでＥの値を０に清算する。次いで、ス
テップ922において変速指令信号の演算を行なう。この
ステップ922において演算される変速指令信号は、目標
変速比i_Dと実変速比i_Rとの偏差ｅをなくすようにステッ
プモータ110を作動させる信号である。次いで、ステッ
プ924において上記変速指令信号に前述の積分値Ｅ又は
積分値Ｅに比例した値を加算して修正変速指令信号と
し、この修正変速指令信号を変速アクチュエータである
ステップモータ110に出力する（ステップ926）。

上記制御をブロック図として示すと第５図に示すように
なる。目標変速比決定手段950には、車両の運転状態を
示す各種の信号952（車速信号、エンジン回転速度信
号、スロットル開度信号等）が入力され、目標変速比決
定手段950はこの入力信号に基づいて目標変速比信号954
を出力する。この目標変速比信号954は微分手段956及び
偏差演算手段958に入力される。微分手段956において
は、目標変速比信号954の微分値を算出する。こうして
得られた微分値信号960は、修正値演算手段962に入力さ
れる。一方、偏差演算手段958には、目標変速比信号954
に加えて実変速比検出手段964からの実変速比信号966も
入力されている。偏差演算手段958は、目標比信号954と
実変速比信号966との偏差を算出し、偏差信号968を修正
値演算手段962及び変速指令信号演算手段970に出力す
る。変速指令信号演算手段970では偏差をなくす変速指
令信号972が演算される。一方、修正値演算手段962では
入力される微分値信号960及び偏差信号968に基づいて修
正値の演算が行なわれる。すなわち、微分値信号960が
所定値よりも大きい場合には偏差信号968を積分した値
又は積分値に比例した値を修正値とし、また微分値信号
960が所定値よりも小さい場合には修正値を０とする。
なお、このようにして微分値信号960が小さい場合に修
正値を清算することにより、実変速比のオーバシュート
を防止することができる。こうして修正値演算手段962
において算出された修正値信号974は修正変速指令信号
演算手段976に入力される。修正変速指令信号演算手段9
76では変速指令信号972に対して修正値信号974を加算し
て、修正変速指令信号978を変速アクチュエータ110に出
力する。こうすることによって、無段変速機980の変速
比が所定の変速比となるように制御される。無段変速機
980の実際の変速比は、実変速比検出手段964によって検
出される。

上記のように目標変速比を修正することにより、変速応
答性が改善される。すなわち、目標変速比信号が変化し
ている場合には、その微分値は比較的大きい値になり、
偏差の積分値に応じた修正が変速指令信号に加えられる
こととなり、変速速度が増大され、特に一定加減速時に
実変速比が目標変速比に正確に追従する。なお、目標変
速比がほとんど変化していない場合には微分値がほぼ０
となるため、積分値に応じた修正を中止するので実変速
比にオーバーシュートを生じることなく、修正変速指令
信号は変速指令信号とほぼ一致する。

本発明の効果を第６及び７図を参照して説明する。第６
及び７図は横軸に時間を取り、縦軸にそれぞれ車速、ス
ロットル開度、変速比、及びエンジン回転速度を示した
ものである。第６図が従来の制御特性を示し、第７図が
発明による制御特性を示す。図中で破線が実変速比及び
実エンジン回転速度を示し、実線が目標変速比及び目標
エンジン回転速度を示す。これから明らかなように、第
６図に示す従来の制御では、目標変速比が変化している
場合に、実変速比の目標変速比に対する追従の遅れがあ
り、ある程度の偏差を生じる。一方、本発明による場合
は、第７図に示すように、目標変速比が変化している場
合に目標変速比と実変速比とほとんど一致している。こ
のため、実エンジン回転速度は目標エンジン回転速度と
ほぼ一致し、所望どおりの運転状態で運転させることが
できる。また、目標変速比がほとんど変化しなくなると
積分値に応じた修正を中止するので、第７図に破線で示
す実変速比は、目標変速比が一定になった直後に、仮想
線ａで示したようなオーバーシュートを起こすことな
く、直ちに目標変速比に一致する。

（ヘ）発明の効果 以上説明してきたように、本発明によると、与えられた
変速指令信号に応じて変速比を連続的に制御可能な変速
アクチュエータを有する無段変速機の制御装置におい
て、検出した実際の車両の運転状態から目標変速比信号
を決定する目標変速比決定手段と、目標変速比信号の微
分値を算出する微分手段と、実際の変速比に対応する実
変速比信号を検出する実変速比検出手段と、目標変速比
信号と実変速比信号との偏差を算出する偏差演算手段
と、目標変速比信号の微分値の絶対値が所定値以上の場
合は目標変速比信号と実変速比信号との偏差の積分値を
修正値として設定し、所定値以下の場合は修正値を０に
清算する修正値演算手段と、目標変速比信号と実変速比
信号との偏差をなくす変速指令信号を演算する変速指令
信号演算手段と、変速指令信号に修正値を加算して修正
変速指令信号とし、これを変速アクチュエータに出力す
る修正変速指令信号演算手段とを有するので、目標変速
比がひんぱんに変化する運転状態においても実変速比を
これに正確に追従させることができ、エンジンを所望ど
おりの運転状態に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＶベルト式無段変速機の断面図、第２図は制御
装置全体を示す図、第３図は制御装置を示すブロック
図、第４図は制御フローチャートを示す図、第５図は本
発明の構成を示すブロック図（クレーム対応図）、第６
図は従来の制御装置による変速時の各信号の変化特性を
示す図、第７図は本発明の制御装置による変速時の各信
号の変化特性を示す図である。 110……ステップモータ（変速アクチュエータ）、950…
…目標変速比決定手段、956……微分手段、958……偏差
演算手段、962……修正値演算手段、964……実変速比検
出手段、970……変速指令信号演算手段、976……修正変
速指令信号演算手段、980……無段変速機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】与えられた変速指令信号に応じて変速比を
   連続的に制御可能な変速アクチュエータを有する無段変
   速機の制御装置において、 検出した実際の車両の運転状態から目標変速比信号を決
   定する目標変速比決定手段と、目標変速比信号の微分値
   を算出する微分手段と、実際の変速比に対応する実変速
   比信号を検出する実変速比検出手段と、目標変速比信号
   と実変速比信号との偏差を算出する偏差演算手段と、目
   標変速比信号の微分値の絶対値が所定値以上の場合は目
   標変速比信号と実変速比信号との偏差の積分値を修正値
   として設定し、目標変速比信号の微分値の絶対値が所定
   値以下の場合は修正値を０に清算する修正値演算手段
   と、目標変速比信号と実変速比信号との偏差をなくす変
   速指令信号を演算する変速指令信号演算手段と、変速指
   令信号に修正値を加算して修正変速指令信号とし、これ
   を変速アクチュエータに出力する修正変速指令信号演算
   手段とを有することを特徴とする無段変速機の制御装
   置。