JPH08338515A - 無段自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無段変速機の動特性を考慮し、任意の変速比
について目標とする変速応答が得られるように変速比指
令値を演算する。 【解決手段】 無段変速機１と、その制御油圧を変速比
指令値に基づいて制御する変速制御弁２と、車両の運転
状態と無段変速機の実変速比を検出する検出手段３とを
備えるとともに、検出された運転状態から目標変速比を
設定する目標変速比設定部４と、変速比毎に無段変速機
の動特性に関わる定数を設定する動特性推定部５と、上
記実変速比と目標変速比と変速比毎の定数とに基づき、
変速制御弁２の開度を指令する変速比指令値を出力して
無段変速機１の変速比を制御する変速指令部６とを有す
る制御手段７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は無段変速機を備えた自動
変速機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの出力をトルクコンバータある
いはフルードカップリング等の流体式伝動装置と、その
出力を無段階に変速する無段変速機を介して車両等の駆
動軸に伝動させるようにした無段自動変速機が知られて
いる。

【０００３】この種の自動変速機に一般的に適用される
無段変速機は、Ｖベルトとの接触プーリ幅が油圧に基づ
いて可変制御される駆動側と従動側の一対の可変プーリ
を備えており、各プーリのプーリ幅を油圧により相反的
に制御することにより変速比を変化させるようにしてい
る。その変速比は、例えば車速、エンジン回転速度、負
荷等の運転条件に応じて予め定めた所定のパターンにし
たがって変化するように、前記運転条件を検出しながら
各プーリへの変速制御弁の開度を加減することにより制
御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
油圧可変プーリによる無段変速機を備えた自動変速機
は、車両の加速性能や燃費さらには快適性の向上等を目
的として、想定される運転条件に応じた適切な変速応答
特性が発揮されるように制御系が設計されている（特開
平３−１２１３５８号、同５９−２１７０４７号公報等
参照）。

【０００５】しかしながら、従来の無段自動変速機で
は、制御系が目標値として適切な変速比指令値を出力し
たとしても、無段変速機が必ずしも設計通りの変速応答
を示さず、したがって所期の制御効果が得られないとい
う問題が生じる。

【０００６】これは、本出願人の知見によれば、各可変
プーリに付与される油圧力と変速比との関係が必ずしも
比例関係ではないことに加えて、ある変速比から異なる
変速比へと変速を行うときの変速比の動特性が、プーリ
に付加している油圧力つまり変速比によって作動油流量
が異なってくることから一様ではないことに原因してい
る。また、故障時等の変速動作を可能とするためにアッ
プシフト（増速）方向とダウンシフト（減速）方向とで
異なる特性を有する変速制御弁を適用した場合にも、変
速比の増減する方向によっても変速応答が異なることと
なり、目標とする変速制御特性からのずれを生じる結果
になる。

【０００７】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、確実に所期の変速応答が発揮される無段自
動変速機の制御装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、図１５に
示したように、Ｖベルトとの接触プーリ幅が油圧に基づ
いて可変制御される駆動側と従動側の一対の可変プーリ
を有する無段変速機１と、前記油圧を変速比指令値に基
づいて制御する変速制御弁２と、車両の運転状態と無段
変速機の実変速比を検出する検出手段３とを備えるとと
もに、検出された運転状態から目標変速比を設定する目
標変速比設定部４と、変速比毎に無段変速機の動特性に
関わる定数を設定する動特性推定部５と、上記実変速比
と目標変速比と変速比毎の定数とに基づき、変速比指令
値を出力して無段変速機１の変速比を制御する変速指令
部６とを有する制御手段７を設けるものとした。

【０００９】第２の発明は、上記第１の発明において、
その動特性推定部５に、検出変速比の変化に基づいて変
速方向を判定する手段を備え、この変速方向に応じて変
速比毎の定数を設定するものとした。

【００１０】第３の発明は、上記第１の発明において、
その動特性推定部５に、変速制御弁の増減圧状態に基づ
いて変速方向を判定する手段を備え、この変速方向に応
じて変速比毎の定数を設定するものとした。

【００１１】第４の発明は、上記第１、第２の発明の制
御手段を、変速比指令値と実変速比とが比例関係となる
ように変速比指令値を変換する変換手段を備えたものと
した。

【００１２】第５の発明は、上記第４の発明の変換手段
を、次の関係式(a)〜(c)から得られる駆動側プーリ間隔
の移動量D_sと変速比ipとの関係に基づき、変速比指令値
と変速比ipとの比例関係が成立するように、当該変速比
指令値の変換量を決定するものとした。

【００１３】 r_i＝｛D_s/2tan(β)｝＋r_io … (a) r_o＝［2r_i-πD_c+{(2r_i-πD_c)²-4(r_i ²+D_cr_i+D_c(2D_c-L_B))}^1/2］/2 … (b) ip＝r_o/r_i … (c) ただし、r_i :駆動側プーリのベルト接触部の半径 r_io:駆動側プーリの最小半径 r_o :従動側プーリのベルト接触部の半径 D_c :駆動側プーリと従動側プーリとの軸間距離 L_B :ベルトの周長 β :プーリのシーブ角。

【００１４】第６の発明は、上記第３の発明において、
その変速制御弁を、変速比指令値に基づいて該変速制御
弁を駆動する駆動手段に、該駆動手段の変位と無段変速
機の駆動側プーリ変位との偏差を補償するリンクを介し
て連結する一方、変速制御弁の増減圧状態は、前記駆動
手段への指令値から推定した変速制御弁変位と、実変速
比から推定した駆動側プーリ変位との偏差に基づいて演
算するように構成するものとした。

【００１５】第７の発明は、上記第３の発明において、
その制御手段を、目標変速比と実変速比と変速比毎の動
特性に関わる定数とに基づいて無段変速機の動特性補償
出力を演算する動特性補償出力演算部と、無段変速機の
動特性に関わる定数に基づいて後述する外乱補償出力部
のローパスフィルタのカットオフ周波数を演算する外乱
補償定数演算部と、前記カットオフ周波数に基づきカッ
トオフ周波数が設定されるローパスフィルタに変速比指
令値を入力して第１の外乱補償出力を演算する第１の外
乱補償出力演算部と、前記第１の外乱補償出力演算部の
ローパスフィルタと同様の特性を有するローパスフィル
タに、前記動特性に関わる定数を用いたローパスフィル
タの逆系を掛け合わせたフィルタを構成し、実変速比を
入力として第２の外乱補償出力を演算する第２の外乱補
償出力演算部と、前記第２の外乱補償出力から第１の外
乱補償出力を差し引いて外乱補償出力を演算する外乱補
償出力部とを備え、変速指令部は前記動特性補償出力か
ら外乱補償出力を差し引いて駆動手段への指令値を演算
するように構成する一方、前記駆動手段への指令値から
第１の駆動手段変位を推定する第１の変位推定部と、前
記外乱補償出力から駆動手段変位の補正量を演算する変
位補正量演算部と、前記第１の駆動手段変位と変位補正
量とから第２の駆動手段変位を推定する第２の変位推定
部と、駆動側プーリ変位と前記第２の駆動手段変位との
偏差に基づいて変速制御弁の増減圧状態を推定する増減
圧状態推定部とを備えるものとした。

【００１６】第８の発明は、上記第７の発明において、
その変位補正量演算部を、外乱補償出力からローパスフ
ィルタを用いて外乱補償出力の定常値を演算する外乱補
償出力定常値演算部を備え、この外乱補償出力定常値か
ら駆動手段の変位補正量を演算するように構成するもの
とした。

【００１７】

【作用】第１の発明においては、無段変速機の変速比毎
に定まる動特性（ゲインまたは時定数）に応じた定数が
設定され、この制御定数を用いて変速比指令値が演算さ
れるので、任意の変速比からの変速時に予め目標とした
通りの変速応答で無段自動変速機の変速比を制御するこ
とが可能となる。

【００１８】第２の発明では、上記第１の発明の定数が
変速比毎にその変速方向に応じて定められるので、変速
方向によって無段変速機の動特性が異なるような場合に
もこれに対応して適切な変速制御を行わせることができ
る。

【００１９】第３の発明では、変速方向が変速制御弁の
増減状態によって判定されるので、より精度の高い変速
制御が可能である。

【００２０】第４の発明では、変速比指令値と実変速比
が比例関係となるように変速制御弁に付与する変速比指
令値を変換するので、変速制御弁がそのストローク位置
や作動方向によって流量特性が異なるような構造のもの
であったり、あるいは制御系の作動に対して変速比が非
線形的に変化するような特性の変速機であったりして
も、適切な変速制御を行わせることができる。

【００２１】第５の発明では、この第３の発明において
無段変速機の可変プーリを変速制御弁を介して油圧制御
する場合に、可変プーリの移動量に対する変速比の変化
が比例関係に補償されるのでより適切な制御が可能とな
る。

【００２２】第６の発明では、変速制御弁の変位が、そ
の駆動手段の変位と駆動側プーリの変位との偏差によっ
て補正されるように互いにリンクを介して機械的に連結
された構成において、変速制御弁の増減圧状態が前記駆
動手段への指令値から推定した変速制御弁変位と、実変
速比から推定した駆動側プーリ変位との偏差に基づいて
演算されるので、変速制御弁の増減圧状態を正確に検出
して動特性に関する定数を適切に設定することができ
る。

【００２３】さらに第７および第８の発明では、変速制
御弁を駆動するステップモータ等の駆動手段に生じる誤
差や外乱の影響が排除されるので、こうした外乱に原因
する制御精度の悪化を回避してより信頼性と精度に優れ
た変速制御が可能となる。

【００２４】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき説明す
る。

【００２５】図１に本発明が適用可能な無段自動変速機
の縦断面構造を示す。これを説明すると、エンジン出力
軸１０には流体式伝動装置としてのトルクコンバータ１
２が連結されている。流体式伝動装置としては、トルク
コンバータ１２に代えてフルードカップリングあるいは
電磁クラッチ等が用いられる場合もある。

【００２６】トルクコンバータ１２はロックアップクラ
ッチ１１を備えており、コンバータ室１２ｃおよびロッ
クアップ油室１２ｄの油圧を相反的に制御することによ
り、入力側のポンプインペラ１２ａと出力側のタービン
ランナ１２ｂとを機械的に連結しまたは切り離し可能と
している。

【００２７】トルクコンバータ１２の出力側は回転軸１
３と連結され、回転軸１３は前後進切換機構１５と連結
されている。前後進切換機構１５は、遊星歯車機構１
９、前進用クラッチ４０、後退用ブレーキ５０等から構
成されている。遊星歯車機構１９の出力側は回転軸１３
の外側に同軸的に嵌装された駆動軸１４に連結されてい
る。駆動軸１４には無段変速機１７の駆動側プーリ１６
が設けられている。

【００２８】無段変速機１７は、上記駆動側プーリ１６
と従動側プーリ２６と、駆動側プーリ１６の回転力を従
動側プーリ２６に伝達するＶベルト２４などからなって
いる。

【００２９】駆動側プーリ１６は、駆動軸１４と一体に
回転する固定円錐板１８と、固定円錐板１８に対向配置
されてＶ字状プーリ溝を形成すると共に駆動側プーリシ
リンダ室２０に作用する油圧によって駆動軸１４の軸方
向に移動可能である可動円錐板２２からなっている。駆
動側プーリシリンダ室２０は、この場合室２０ａおよび
室２０ｂの２室からなっており、後述する従動側プーリ
シリンダ室３２よりも大きな受圧面積を有している。

【００３０】従動側プーリ２６は、従動軸２８上に設け
られている。従動側プーリ２６は、従動軸２８と一体に
回転する固定円錐板３０と、固定円錐板３０に対向配置
されてＶ字状プーリ溝を形成すると共に従動側プーリシ
リンダ室３２に作用する油圧によって従動軸２８の軸方
向に移動可能である可動円錐板３４とからなっている。

【００３１】従動軸２８には駆動ギヤ４６が固着されて
おり、この駆動ギヤ４６はアイドラ軸５２上のアイドラ
ギヤ４８とかみ合っている。アイドラ軸５２に設けられ
たピニオンギア５４はファイナルギア４４とかみ合って
いる。ファイナルギア４４は差動装置５６を介して図示
しない車輪に至るプロペラシャフトまたはドライブシャ
フトを駆動する。

【００３２】上記のような無段自動変速機にエンジン出
力軸１０から入力された回転力は、トルクコンバータ１
２および回転軸１３を介して前後進切換機構１５に伝達
され、前進用クラッチ４０が締結されると共に後退用ブ
レーキ５０が解放されている場合には一体回転状態とな
っている遊星歯車機構１９を介して回転軸１３の回転力
が同じ回転方向のまま無段変速機１７の駆動軸１４に伝
達され、一方前進用クラッチ４０が解放されると共に後
退用ブレーキ５０が締結されている場合には遊星歯車機
構１９の作用により回転軸１３の回転力は回転方向が逆
になった状態で駆動軸１４に伝達される。

【００３３】駆動軸１４の回転力は駆動側プーリ１６、
Ｖベルト２４、従動側プーリ２６、従動軸２８、駆動ギ
ア４６、アイドラギア４８、アイドラ軸５２、ピニオン
ギア５４、およびファイナルギア４４を介して差動装置
５６に伝達される。前進用クラッチ４０および後退用ブ
レーキ５０の両方が解放されている場合には動力伝達機
構は中立状態となる。

【００３４】上記のような動力伝達の際に、駆動側プー
リ１６の可動円錐板２２および従動側プーリ２６の可動
円錐板３４を軸方向に移動させてＶベルト２４との接触
位置半径を変えることにより、駆動側プーリ１６と従動
側プーリ２６とのあいだの回転比つまり変速比（減速
比）を変えることができる。例えば、駆動側プーリ１６
のＶ字状プーリ溝の幅を拡大すると共に従動側プーリ２
６のＶ字状プーリ溝の幅を縮小すれば、駆動側プーリ１
６側のＶベルト２４の接触位置半径は小さくなり、従動
側プーリ２６側のＶベルト２４のＶベルトの接触位置半
径は大きくなるので、大きな変速比が得られることにな
る。可動円錐板２２および３４を逆方向に移動させれば
上記とは逆に変速比は小さくなる。

【００３５】このような駆動側プーリ１６と従動側プー
リ２６のＶ字状プーリ溝の幅を変化させる制御は、次に
述べる制御系統を介しての駆動側プーリシリンダ室２０
（２０ａ，２０ｂ）または従動側プーリシリンダ室３２
への油圧制御により行われる。

【００３６】図２に、本願発明の制御手段の機能を含め
て上記した無段自動変速機の基本的な変速比制御を行う
機能を有する制御系統の概略を示す。なお、図２におい
て図１と対応する機構部分には同一の符号を付して示し
てある。

【００３７】以下、この制御系統について説明すると、
図において１０１はマイクロコンピュータ等からなる電
子制御部、１０２は各種油圧制御弁等からなる油圧制御
部を示しており、この制御系統では上記無段自動変速機
の制御手段は主としてこれら電子制御部１０１および油
圧制御部１０２によって構成されている。

【００３８】電子制御部１０１は、制御演算処理を行う
中央演算部１０１Ａ、中央演算部１０１Ａにエンジンお
よび車両からの各種の運転状態信号を処理可能な形式に
変換して供給する入力部１０１Ｂ、および中央演算部１
０１Ａからの制御信号に基づいて油圧制御等のための各
種信号を出力する出力部１０１Ｃからなる。

【００３９】入力部１０１Ｂには、エンジン１００の燃
料噴射量や点火時期を電子制御するためのコントロール
モジュール１０３によって利用される水温信号Ｓ１、ス
ロットル開度信号Ｓ２、エンジン回転信号Ｓ３、ＡＢＳ
（アンチロックブレーキシステム）制御装置１０４から
のＡＢＳ作動信号Ｓ４、車両の制動装置作動時に発せら
れる制動信号Ｓ５、セレクタレバー１０５の操作位置を
示す信号としてインヒビタスイッチから発せられるセレ
クタ位置信号Ｓ６、駆動側プーリ１６の回転速度信号Ｓ
７（タービン回転速度信号）、従動側プーリ２６の回転
速度信号Ｓ８（車速信号）などが入力し、これらの信号
を必要に応じて中央演算部１０１Ａに供給する。

【００４０】中央演算部１０１Ａは、変速制御部１０
６、ライン圧制御部１０７、ロックアップ制御部１０８
からなり、それぞれ上記各種信号中から必要な所定の信
号を用いて制御信号を演算し、出力部１０１Ｃを構成す
るステップモータ駆動回路１０９、ライン圧ソレノイド
駆動回路１１０、ロックアップソレノイド駆動回路１１
１を駆動することにより、無段変速機１７の変速比、ラ
イン圧、ロックアップクラッチ１１を制御する。

【００４１】詳細には、変速制御部１０６は、スロット
ル開度に代表されるエンジン負荷や回転速度、車速等に
応じて予め定められたパターンに従って変速が行われる
ようにステップモータ駆動回路１０９に制御信号を出力
する。この制御信号に基づき、ステップモータ駆動回路
１０９は油圧制御部１０２の変速制御弁１１２に連結し
たステップモータ１１３を駆動する。

【００４２】すなわちステップモータ１１３はステップ
モータ駆動回路１０９からの信号に対応した変速比とな
るように変速制御弁１１２を駆動し、駆動側プーリシリ
ンダ室２０と従動側プーリシリンダ室３２（図１参照）
に供給するライン圧を相反的に増減させる。変速制御弁
１１２にはリンク１１４を介して駆動側プーリ１６の変
位つまり変速比がフィードバックされ、ステップモータ
１１３の位置に応じた目標とする変速比となったところ
で各プーリシリンダ室２０，３２への油圧分配が一定化
して当該目標変速比に安定するようになっている。

【００４３】一方、このようにして無段変速機１７の変
速比が制御されているとき、各プーリ１６，２６に供給
されるライン圧が過小であるとプーリ１６，１８とＶベ
ルト２４との間の摩擦力が不足してスリップが起こり、
その反対にライン圧が過大であると摩擦力が無用に大き
くなり、いずれの場合も車両の燃費や動力性能に悪影響
がおよぶ。そこで、運転状態に応じて過不足のない適切
な動力伝達が行えるように、ライン圧制御部１０７がラ
イン圧ソレノイド駆動回路１１０を介してライン圧を制
御するようにしている。

【００４４】すなわち、ライン圧ソレノイド駆動回路１
１０は、油圧制御部１０２のライン圧ソレノイド１１５
の位置を駆動回路１１０からの制御信号に応じて制御
し、これに応じてライン圧ソレノイド１１５は、図示し
ない油圧ポンプからの油圧力を、モディファイア（圧力
制御弁）１１６およびレギュレータ（定圧弁）１１７を
介して目標とする適切なライン圧に調整して変速制御弁
１１２ないし各プーリ１６，２６に供給させる。

【００４５】また、ロックアップ制御部１０８は、ロッ
クアップクラッチ１１を、例えば車速が所定値以上とな
ったときに接続し、車速が所定値以下となったときに解
放するように油圧制御を行う。

【００４６】すなわち、ロックアップ制御部１０８は、
車速に応じてロックアップソレノイド駆動回路１１１を
介して油圧制御部１０２のロックアップソレノイド１１
８を駆動し、これによりロックアップ制御弁１１９を切
換制御する。この場合、ロックアップ制御弁１１９は、
油圧ポンプからの油圧をロックアップクラッチ１１を接
続すべくアプライ圧としてトルクコンバータ１２のコン
バータ室１２ｃに供給する系統と、同じく解放すべくリ
リース圧としてロックアップ油室１２ｄに供給する系統
との２系等の相反的切換えを行うようになっている。つ
まり、ロックアップクラッチ１１を接続するときにはコ
ンバータ室１２ｃにアプライ圧を供給すると共にロック
アップ油室１２ｄを開放し、ロックアップクラッチ１１
を解放ときにはロックアップ油室１２ｄにリリース圧を
供給すると共にコンバータ室１２ｃを開放する。

【００４７】以上は本発明を適用可能な無段自動変速機
の一例を示したものであり、本発明ではこのような無段
自動変速機において、無段変速機に固有の動特性に対応
した所期の変速応答が得られるように変速比指令値を設
定することにある。

【００４８】図３はこのような制御を行うための変速制
御部１０６の第１の実施の形態としての構成例を機能ブ
ロック図として示したもので、これは主として上記第
１、第２、第４、第５の発明に対応するものである。図
において４１０は、スロットル開度信号Ｓ２、エンジン
回転信号Ｓ３など上述した各種の運転状態信号に基づい
て当該運転状態に対応する目標変速比i_pTを演算する目
標変速比演算部、４２０は前記目標変速比i_pTと実変速
比i_pRとの比較に基づいて最終的な指令値としてのステ
ップモータ駆動信号Ｓθを出力する変速指令部、４３０
は駆動側プーリ１６の回転速度信号Ｓ７と従動側プーリ
２６の回転速度信号Ｓ８とから無段変速機の実変速比i
_pRを演算する実変速比演算部である。変速指令部４２０
は、実変速比i_pRをフィードバックして目標変速比i_pTへ
と所定の特性で変速比が変化するように変速比指令値Ｓ
i_pを演算する変速比指令値演算部４４０に加えて、この
演算結果をステップモータ１１３の角度位置に変換して
駆動信号Ｓθとして出力するステップモータ角位置調整
部４５０を備えている。

【００４９】この変速制御部１０６における制御内容を
図４に示した流れ図に沿って説明すると、この制御で
は、所定の制御周期毎に変速制御を行うために待ち時間
を設定し、その経過を待ってまず無段変速機の入出力軸
回転数信号Ｓ７，Ｓ８に基づき、実変速比i_pRを演算す
ると共に、このi_pRとその前回までの演算値との比較に
基づいて変速比が増加または減少の何れの方向に変化し
つつあるかを示す変速方向値Sdを設定する。（ステップ
１０１〜１０３）次に、運転状態信号により目標変速比
i_pTを演算した後、無段変速機の機種毎に予め実験等に
より求めておいた変速比i_pおよび変速方向Sd毎の動特性
G_P(s)と、設計者が希望する変速応答G_T(s)とから変速比
毎の制御定数C₁(i_p)，C₂(i_p)を算出し、これらに基づい
て変速比指令値Ｓi_pを演算する。（ステップ１０４〜１
０６） ここで、上記G_P(s)，G_T(s)，C₁(i_p)，C₂(i_p)，Ｓi_pはそ
れぞれ次の式(1)〜(5)により表される。

【００５０】 G_P(s) = K_p(i_p)・exp(-Ls)/{T_P(i_p)s + 1} … (1) G_T(s) = exp(-Ls)/(T_Ts + 1) … (2) C₁(i_p) = T_P(i_p)/{T_P(i_p) - T_T} … (3) C₂(i_p) = {T_T/T_P(i_p)} - 1 … (4) Ｓi_p = C₂(i_p) × {C₁(i_p) × i_pT(t) - i_pR(t)} … (5) ただし、K_P(i_p):無段変速機のゲイン T_P(i_p):変速比および変速方向毎に決まる無段変速機の
時定数 （図５参照） T_T :設計目標に対応する時定数 L :無駄時間 s :微分演算子 t :時間(制御演算周期の現在時点) i_pT(t):時間tにおける目標変速比 i_pR(t):時間tにおける実変速比 である。

【００５１】このようにして演算した変速比指令値Ｓi_p
は無段変速機の変速比と変速方向毎の動特性を反映して
おり、すなわち任意の変速比および変速方向について当
初の目標通りの変速応答を代表している。ただし、一般
にステップモータ１１３の角位置と無段変速機の変速比
とは正比例関係に無いことから、この場合ステップモー
タ角位置つまりその駆動信号Ｓθを前記比例関係が成立
するように変速比指令値Ｓi_pに対応した値に変換して出
力するようにしている。（ステップ１０７〜１０９）次
の式(6)~(8)はこの変換のための関係式を示しており、
この場合、ステップモータ角に対応する駆動側プーリ間
隔の移動量D_sと変速比ipとの関係に基づき、変速比指令
値と変速比ipとの比例関係が成立するように当該変速比
指令値の変換量を決定するものとしている。

【００５２】 r_i＝｛D_s/2tan(β)｝+ r_io … (6) r_o＝［2r_i-πD_c+{(2r_i-πD_c)²-4(r_i ²+D_cr_i+D_c(2D_c-L_B))}^1/2］/2 … (7) ip＝r_o/r_i … (8) ただし、r_i :駆動側プーリのベルト接触部の半径 r_io:駆動側プーリの最小半径 r_o :従動側プーリのベルト接触部の半径 D_c :駆動側プーリと従動側プーリとの軸間距離 L_B :ベルトの周長 β :プーリのシーブ角 である。

【００５３】ところで、無段変速機の仕様諸元は既知で
あるから、制御の都度この変換式に基づいて変換量を演
算するのではなく、予め演算しておいた結果を図６に例
示したようにマップ化したものや、あるいは実測結果に
基づいて得た変換量をマップ化したものを読み出すよう
に構成してもよい。図７は、このようにマップの読み出
しにより変換量を決定するようにした場合の制御概念を
ブロック図として示したものである。また、上記変換量
は可変プーリを備えた無段変速機のプーリ位置と変速比
との関係を規定することを目的として設定されるもので
あるが、例えば変速制御弁がそのストローク位置や作動
方向によって流量特性が異なってくるようなものである
場合には、その特性変化に伴う変速制御弁位置と変速比
との間に生じる非線形関係を補償するために同様の変換
を行うようにするとよい。

【００５４】図８は、上記実施例の内容において目標と
する変速応答を、 G_T(s) = exp(-0.09s)/(0.3s + 1) として制御系を設計してシミュレーションを行った結果
を示したもので、図示したように目標通りの変速応答が
得られることがわかる。

【００５５】なお、変速比指令値Ｓi_pを演算する手法は
上述したものに限られるものではなく、例えば次の式
(9)のような演算式によって求めるようにしてもよい。
図９は前記演算式に対応する制御概念のブロック図であ
る。

【００５６】 Ｓi_p(t) = C₂(i_p)×[C₁(i_p)×{i_pT(t)-i_pR(t)}-G_cs(s)×Ｓi_p(t)] … (9) ただし、G_cs(s)={1/T_P(i_p)s+1}-{exp(-Ls)/T_P(i_p)s+1}
であり、右辺のＳi_p(t)は指令値の前回値である。

【００５７】また、次の式(10)で表されるようなフィー
ドフォワード補償器により所望の変速応答を実現するこ
ともできる。図１０はこの場合の制御概念を示すブロッ
ク図である。

【００５８】 Ｓi_p(t) = {T_P(i_p)s + 1}i_pT(t)/(T_Ts + 1) … (10) なお、ＰＩＤ制御等においても、各制御定数を上記と同
様な手法にて算出することにより所望の変速応答を得る
ことが可能である。

【００５９】次に本発明の第２の実施の形態につき説明
する。これは主として上記第３、第６〜第８の発明に対
応する内容を有するものであり、すなわち無段変速機の
動特性を代表する制御定数を変速方向ごとに決定するに
当たり、変速制御弁の増減圧状態に基づいて変速状態を
判定するようにした点に特徴がある。

【００６０】第１の実施の形態では、目標変速比の微小
な変化に伴う変速比のハンチングを防止するためにヒス
テリシスを与えることが望ましいのであるが、その場合
には変速比の緩やかな増減に対して応答遅れを生じる可
能性がある。これに対して、この第２の実施の形態によ
れば変速制御弁の増減圧状態から動特性を推定するの
で、変速状態をより確実に判定して的確な変速応答を実
現することが可能である。

【００６１】図１１はこの実施の形態による変速制御部
１０６の機能をブロック図にて示したもので、基本的に
目標変速比演算部４１０、変速指令部４２０、実変速比
演算部４３０からなる点においては図３に示したものと
同様である。ただし、変速指令部４２０が、動特性補償
出力演算部４４０、外乱補償出力部（第１の外乱補償出
力演算部４５１と第２の外乱補償出力演算部４５２とか
らなる）４５０、変速制御弁開口方向演算部４６０、増
減圧状態判定部４７０、制御対象特性演算部４８０、動
特性補償定数演算部４９０、外乱補償定数演算部５０
０、変速比指令値変換部５１０、ステップモータ角位置
調整部５２０から構成されている点で異なる。これらに
よる制御動作の詳細は以下のとおりである。

【００６２】この制御系による演算処理の前提となる基
準モデルとして、まず無段変速機の動特性G_P(s)が次の
式(11)で表される。

【００６３】 G_P(s) = K_p(i_p)・exp(-Ls)/{T_P(i_p,P_d)s + 1} … (11) 式(1)と異なるのは、無段変速機の時定数T_P(i_p,P_d)であ
り、変速比のみならず変速制御弁の増減圧状態（変速制
御弁１１２の変速指令スプール変位）毎に変化する定数
として設定されている点である。

【００６４】実変速比演算部４３０は、車速信号とター
ビン回転速度信号から実変速比i_pRを演算する。ここで
上記時定数T_P(i_p,P_d)を決定するにあたり、変速制御弁
開口方向演算部４６０および増減圧状態判定部４７０に
て、変速制御弁の増減圧状態を判定する。増減圧状態は
変速制御弁の開口方向（増圧側、減圧側）によって決ま
るので、変速制御弁変位から判定できる。変速制御弁変
位は、変速制御弁の変速指令スプール変位および駆動側
プーリ変位から、次に示す式に基づき算出する。すなわ
ち、まず駆動側プーリ変位X_ppは実変速比i_pRから式(1
2),(13)を用いて作成したマップあるいは実験データを
用いて作成したマップ（図１２参照）から求める。なお
式中の記号の意味は式(6),(7)と同一である。

【００６５】 X_pp = (r_i - r_io)2tan(β) … (12) r_i = ［πD_c(1+i_pR)+{πD_c(1+i_pR)²-8(i_pR-1)²D_c(2D_c-L_B)}^1/2］/2(i_pR-1)² … (13) 次に、変速指令スプール変位X_SCは、その駆動手段であ
るステップモータの角位置指令値Ｓθと角位置θが一致
している場合、次の式(14)に基づき算出することができ
る。

【００６６】 X_SC = Ｓθ・D_S … (14) ただし、 D_S:ステップモータの１ステップあたりの変速指令スプ
ール変位量である。

【００６７】ステップモータは、組み立て上のバラツキ
や機械的なガタに原因して、あるいはステップモータ部
の制御をフィードフォワード制御とした場合には、角位
置指令値Ｓθと実角位置θとの間にズレが生じる可能性
がある（このズレを「脱調」という）。したがって、脱
調によって生じる変位分を考慮して変速指令スプール変
位を算出するのがより望ましい。そこで、脱調による変
速指令スプール変位を後述する外乱補償出力から推定
し、次式(15)から求めた値に補正を施すことにより、変
速指令スプール変位を算出するように図る。脱調による
変速指令スプール変位は定常的に生じる外乱と考えるこ
とができるので、この変位分X_errは、外乱補償出力Ｓi
_pDに例えば式(16)に示すようなローパスフィルタをかけ
ることにより算出した外乱出力定常値Ｓi_pDTから、上述
した駆動側プーリ変位の算出と同様にして、例えば図１
２と同様のマップから求めることができる。

【００６８】Ｓi_pDT = Ｓi_pD/(T_Ls + 1) … (15) X_err = f(Ｓi_pDT) … (16) ただし、 f():変速比を変速指令スプール変位に変換する関数であ
る。

【００６９】また、脱調分を考慮した変速指令スプール
変位X_sccは、次式(17)に基づき算出する。

【００７０】X_scc = X_sc + X_err … (17) 変速制御弁変位X_stおよび増減圧状態は、駆動側プーリ
変位X_pp，および変速指令スプール変位X_sccから、次式
(18)に基づき算出することができる。

【００７１】X_st = (X_scc - X_pp)/i_L … (18) ただし、 i_L:リンク１１４（図２参照）のレバー比である。

【００７２】また、ここで、 X_st ≧ 0 であれば減圧状態 X_st ＜ 0 であれば増圧状態 とみなすことができる。

【００７３】そして、増減圧状態および実変速比から、
予めパラメータ同定実験に基づき作成しておいた時定数
マップ（図５参照）を用いて時定数T_pを求める。

【００７４】動特性補償出力演算部４４０においては、
設計者が希望する動特性G_T(s)が次式(19)で与えられる
と、以後の式(20)〜(23)に基づき、動特性補償器出力Ｓ
i_pAを算出する。

【００７５】G_T(s) = exp(-Le)/(T_Ts + 1) … (19) ただし、 T_T：設計者が希望する応答の時定数である。

【００７６】 Ｓi_pAF(t) = {T_FB(i_p,P_d)s + 1}Ｓ_ipT(t)/(T_Ts + 1) … (20) ただし、 Ｓi_pAF(t):動特性補償器フィードフォワード部出力 T_FB :動特性補償器フィードバック部が目標とする
応答の時定数 Ｓi_pT :目標変速比である。

【００７７】C₁ = T_p/T_FB … (21) C₂ = T_p/T_FB - 1 … (22) Ｓi_pA = C₁Ｓ_ipAF - C₂i_pR … (23) 外乱補償出力部４５０は、式(11)で記述される無段変速
機の動特性を基準モデルとして、この基準モデルが量産
バラツキ（パラメータ変動）やステップモータの脱調等
の外乱により乱されるのを除去するように設計される。
この場合、外乱補償出力部４５０は、変速比指令値Ｓi
_pc、実変速比i_pRより、次式(24)から外乱補償出力Ｓi_pD
を算出する。

【００７８】 Ｓi_pD = {T_H(i_p,P_d)s+1}i_pR(t)/{T_p(i_p,P_d)s+1} - exp(-Ls)Si_pc(t)/{T_H(i_p,P_d)s+1} … (24) ただし、T_Hは外乱補償出力演算部のローパスフィルタの
カットオフ周波数であり、無段変速機の動特性と制御系
の安定性（例えばゲイン余裕１２dB以上、位相余裕４５
度以上）が満足されるように算出される。

【００７９】動特性補償出力Ｓi_pA、外乱補償出力Ｓi_pD
に基づき、変速比指令値Ｓi_pcは次式(25)から算出され
る。

【００８０】Ｓi_pc = Ｓi_pA - Ｓi_pD … (25) このようにして得られた変速比指令値Ｓi_pcを用いるこ
とにより、パラメータ変動や外乱の影響を受けにくい、
設計者が希望する変速応答が精度よく得られるようにな
る。ただし、変速比に対するステップモータの角位置は
正比例関係にはないので、既述した式(6)，(7)の関係な
いしは図６のようなマップを用いて、変速比指令値変換
部５１０において、変速比指令値Ｓi_pcに対応したステ
ップモータ角位置指令値Ｓθとなるように変換が行われ
る。

【００８１】図１３と図１４は上記各実施の形態による
効果を示したもので、キックダウン加速により変速比が
急速にダウンシフト方向（変速制御弁の減圧方向）に変
化し、その後加速が終了して変速比が緩やかにアップシ
フト方向（同じく増圧方向）に変化する運転状態での変
速応答をシミュレートしたものである。図１３は第１の
実施の形態による変速応答を示しており、全体としてお
おむね目標通りの変速応答を示しているが、ダウンシフ
トからアップシフトに転じて変速比が緩やかに増大し始
める領域およびそれ以後の応答にやや遅れを生じてい
る。これに対して図１４は第２の実施の形態による変速
応答を示しており、アップシフトに転じてからも目標に
対して忠実に変速比が変化していることが分かる。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したとおり、第１の発明によれ
ば、無段変速機の変速比毎に定まる動特性に対応する定
数を用いて変速比指令値を演算するようにしたので、変
速時の応答特性を常に目標通りに制御して自動変速機の
制御をより適切かつ正確に行うことができる。

【００８３】第２の発明では、上記第１の発明の無段変
速機の動特性に関わる定数を変速比毎にその変速方向に
応じても定めるものとしたので、ダウンシフトかアップ
シフトかの変速方向によって無段変速機の動特性が異な
るような場合にもこれに対応して適切な変速制御を行わ
せることができる。

【００８４】第３の発明では、同じく無段変速機の動特
性に関わる定数を変速制御弁の増減状態に応じて判定す
るようにしたので、目標とする変速応答に対してより精
度の高い変速制御を行わせることができる。

【００８５】第４の発明または第５の発明によれば、変
速比指令値と実変速比が比例関係となるように変速比指
令値を変換するようにしたので、変速比指令値を当該指
令値に対して比例関係で変速比が変化するものとして演
算でき、したがって制御系の構成を一般化して構成の簡
略化を図りつつ無段変速機の変速比を適切に制御するこ
とができる。

【００８６】第６の発明によれば、変速制御弁の変位
が、その駆動手段の変位と駆動側プーリの変位との偏差
によって補正されるように互いにリンクを介して機械的
に連結された構成において、変速制御弁の増減圧状態を
前記駆動手段への指令値から推定した変速制御弁変位
と、実変速比から推定した駆動側プーリ変位との偏差に
基づいて演算することにより、無段変速機の変速方向を
示す変速制御弁の増減圧状態を判定するようにしたの
で、変速比が緩やかに変化するような運転状態において
もこれを確実に変速制御に反映させて精度の高い変速応
答性を発揮させることができる。

【００８７】第７の発明または第８の発明によれば、無
段変速機の動特性に関わる定数に対して外乱補償を施す
ことにより、変速制御弁を駆動するステップモータ等の
駆動手段に生じる誤差や外乱の影響を排除するようにし
たので、こうした外乱に原因する制御精度の悪化をも回
避してさらに信頼性と精度に優れた変速応答特性が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の無段変速機の縦断
面図。

【図２】同じく制御系統の概略構成図。

【図３】図２の変速制御部の構成を示すブロック図。

【図４】第１の実施の形態の動作内容を示す流れ図。

【図５】無段変速機の変速比と時定数との関係を変速方
向毎に示した特性線図。

【図６】ステップモータ角位置と変速比との関係を示し
た特性線図。

【図７】変速比指令値の演算手法を概念的に示すブロッ
ク図。

【図８】第１の実施の形態による変速応答のシミュレー
ション結果を示す特性線図。

【図９】変速比指令値の他の演算手法を概念的に示すブ
ロック図。

【図１０】変速比指令値のさらに他の演算手法を概念的
に示すブロック図。

【図１１】本発明の第２の実施の形態の変速制御部の構
成を示すブロック図。

【図１２】駆動側プーリ変位と実変速比の関係を示した
特性線図。

【図１３】第１の実施の形態による変速応答のシミュレ
ーション結果を示す特性線図。

【図１４】第２の実施の形態による変速応答のシミュレ
ーション結果を示す特性線図。

【図１５】本発明の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１ 無段変速機 ２ 変速制御弁 ３ 運転状態検出手段 ４ 目標変速比設定部 ５ 動特性推定部 ６ 変速指令部 ７ 制御手段 １０ エンジン出力軸 １２ トルクコンバータ １３ 回転軸 １４ 駆動軸 １６ 駆動側プーリ ２４ Ｖベルト ２６ 従動側プーリ ２８ 従動軸 １０１ 電子制御部 １０１Ａ 中央演算部 １０１Ｂ 入力部 １０１Ｃ 出力部 １０２ 油圧制御部 １０５ セレクタレバー １０６ 変速制御部 １０７ ライン圧制御部 １０８ ロックアップ制御部 １０９ ステップモータ駆動回路 １１０ ライン圧ソレノイド駆動回路 １１１ ロックアップソレノイド駆動回路 １１２ 変速制御弁 １１３ ステップモータ １１４ リンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｈ 63:06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｖベルトとの接触プーリ幅が油圧に基づ
   いて可変制御される駆動側と従動側の一対の可変プーリ
   を有する無段変速機と、前記油圧を変速比指令値に基づ
   いて制御する変速制御弁と、車両の運転状態と無段変速
   機の実変速比を検出する検出手段とを備えるとともに、 検出された運転状態から目標変速比を設定する目標変速
   比設定部と、変速比毎に無段変速機の動特性に関わる定
   数を設定する動特性推定部と、上記実変速比と目標変速
   比と変速比毎の定数とに基づき、変速比指令値を出力し
   て無段変速機の変速比を制御する変速指令部とを有する
   制御手段を設けたことを特徴とする無段自動変速機の制
   御装置。
2. 【請求項２】 動特性推定部は、検出変速比の変化に基
   づいて変速方向を判定する手段を備え、この変速方向に
   応じて変速比毎の定数を設定することを特徴とする請求
   項１に記載の無段自動変速機の制御装置。
3. 【請求項３】 動特性推定部は、変速制御弁の増減圧状
   態に基づいて変速方向を判定する手段を備え、この変速
   方向に応じて変速比毎の定数を設定することを特徴とす
   る請求項１に記載の無段自動変速機の制御装置。
4. 【請求項４】 制御手段は、変速比指令値と実変速比が
   比例関係となるように変速比指令値を変換する変換手段
   を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れ
   かに記載の無段自動変速機の制御装置。
5. 【請求項５】 変換手段は、次の関係式(a)〜(c)から得
   られる駆動側プーリ間隔の移動量D_sと変速比ipとの関係
   に基づき、変速比指令値と変速比ipとの比例関係が成立
   するように、当該変速比指令値の変換量を決定するもの
   としたことを特徴とする請求項４に記載の無段自動変速
   機の制御装置。 r_i＝｛D_s/2tan(β)｝＋r_io … (a) r_o＝［2r_i-πD_c+{(2r_i-πD_c)²-4(r_i ²+D_cr_i+D_c(2D_c-L_B))}^1/2］/2 … (b) ip＝r_o/r_i … (c) ただし、r_i :駆動側プーリのベルト接触部の半径 r_io:駆動側プーリの最小半径 r_o :従動側プーリのベルト接触部の半径 D_c :駆動側プーリと従動側プーリとの軸間距離 L_B :ベルトの周長 β :プーリのシーブ角 である。
6. 【請求項６】 変速制御弁は、変速比指令値に基づいて
   該変速制御弁を駆動する駆動手段に、該駆動手段の変位
   と無段変速機の駆動側プーリ変位との偏差を補償するリ
   ンクを介して連結される一方、変速制御弁の増減圧状態
   は、前記駆動手段への指令値から推定した変速制御弁変
   位と、実変速比から推定した駆動側プーリ変位との偏差
   に基づいて演算するように構成されていることを特徴と
   する請求項３に記載の無段自動変速機の制御装置。
7. 【請求項７】 制御手段は、目標変速比と実変速比と変
   速比毎の動特性に関わる定数とに基づいて無段変速機の
   動特性補償出力を演算する動特性補償出力演算部と、 無段変速機の動特性に関わる定数に基づいて後述する外
   乱補償出力部のローパスフィルタのカットオフ周波数を
   演算する外乱補償定数演算部と、 前記カットオフ周波数に基づきカットオフ周波数が設定
   されるローパスフィルタに変速比指令値を入力して第１
   の外乱補償出力を演算する第１の外乱補償出力演算部
   と、 前記第１の外乱補償出力演算部のローパスフィルタと同
   様の特性を有するローパスフィルタに、前記動特性に関
   わる定数を用いたローパスフィルタの逆系を掛け合わせ
   たフィルタを構成し、実変速比を入力として第２の外乱
   補償出力を演算する第２の外乱補償出力演算部と、 前記第２の外乱補償出力から第１の外乱補償出力を差し
   引いて外乱補償出力を演算する外乱補償出力部とを備
   え、 変速指令部は前記動特性補償出力から外乱補償出力を差
   し引いて駆動手段への指令値を演算するように構成され
   る一方、 前記駆動手段への指令値から第１の駆動手段変位を推定
   する第１の変位推定部と、 前記外乱補償出力から駆動手段変位の補正量を演算する
   変位補正量演算部と、 前記第１の駆動手段変位と変位補正量とから第２の駆動
   手段変位を推定する第２の変位推定部と、 駆動側プーリ変位と前記第２の駆動手段変位との偏差に
   基づいて変速制御弁の増減圧状態を推定する増減圧状態
   推定部とを備えることを特徴とする請求項３に記載の無
   段自動変速機の制御装置。
8. 【請求項８】変位補正量演算部は、外乱補償出力からロ
   ーパスフィルタを用いて外乱補償出力の定常値を演算す
   る外乱補償出力定常値演算部を備え、この外乱補償出力
   定常値から駆動手段の変位補正量を演算するように構成
   されていることを特徴とする請求項７に記載の無段自動
   変速機の制御装置。