JPH09503280A - 連続可変変速機を含む車両動力伝達経路を制御する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 エンジン、連続可変速比変速機、および最終駆動装置を備えているトルク制御された車両動力伝達経路を調整する方法において、エンジン回転数を上昇させる運転者の要求を、応答を連続する３段階で始めるようにプログラムし、その各段階で、エンジン回転数と最終駆動装置の速度との相関を違える。本発明はそのように制御される動力伝達経路を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 連続可変変速機を含む車両動力伝達経路を制御する方法 本発明は、入力がエンジンまたは他の原動機に接続されるとともに、回転出力 が最終駆動装置といわれる、連続可変速比変速機、またはＣＶＴを含む車両動力 伝達経路に関する。本発明は一般にボート、航空機、軌道式のまたは他の車両に 適用することができるが、特に、本発明は最終駆動装置が一つまたは複数の駆動 車輪に接続されている自動車用動力伝達経路に適用される。また本発明は、他の 形式のＣＶＴ、たとえば、ベルト駆動の、Ｋopp、またはＢeier式のものを含み 、変速比可変要素を直接に機械的に制御して瞬間変速比を決定する車両動力伝達 経路にも適用できるが、本発明は特にローラーにこのような直接制御が加えられ ないトロイダルレース転がり牽引形式のＣＶＴに適用される。ローラの角度を設 定するのではなく、伝達する変速比は、ローラが受けるトルクとローラが取付け られているキャリッジに加えられる操作力との間の釣り合いによって決定される 。このようなトロイダルレース転がりＣＶＴを現在当業界では「トルク制御」式 と称しており、最近の例はたとえば特許ＧＢ−Ｂ−２２２７２８７およびＧＢ− Ｂ−０３５６１０２に記されている。 このような動力伝達経路をエンジンが常に効率を最適にするように構成された 電子「マップ」に従って運転するように制御することも当業界で現在よく理解さ れている。付図の図１はｙ軸がエンジンのトルクＴを、ｘ軸がエンジン回転数Ｎ を表し、双曲線１が一定動力の線を示す典型的グラフである。座標２および３は それぞれアイドリングおよび最大エンジン回転数を示す。関数４はエンジンがそ の動作回転数の全範囲にわたり可能な最大トルクを表す。関数５は好適な且つ所 定の「制御線」を表し、それに合わせてエンジンは、動力要求のもとで、動作す るようにプログラムされ、選択された判定基準に従って最大性能を達成する。そ の判定基準をたとえば最適排気特性、または最小ノックとすることができる。複 雑な制御システムを用いて、運転者が選択できる代わりの制御線に合わせて動作 するようエンジンをプログラムすることができる。典型的には、図１に示すよう に、関数５は消費燃料の単位あたり最大動力を達成するように選択される。関数 ８は要求がなくなり、エンジンがオーバーランしているときのＴとＮとの典型的 相関を示している。 図２のグラフはエンジンが図１に示すように制御され且つ、車両の駆動車輪が 最終駆動装置である自動車動力伝達経路におけるエンジン回転数Ｎ（ｙ軸）と車 両速度Ｖ（ｘ軸）との典型的相関を示している。線９および１０は図１の座標２ および３に対応し、傾斜線形関数１１（これは原点０を通過している）は典型的 固定変速比変速機の第１の歯車比に対応し、したがって動力伝達経路が実際に動 作するのに望ましいと判定されているＮおよびＶの有効最小値を規定している。 座標１２はＶの最大安全値を示している。動力伝達経路が動作することができる 有効「領域」は従って線９、１１、１０、および１２で囲まれている。 車両が２本の線が点１３で交差することによって示した車両速度Ｖ₁およびエ ンジン回転数Ｎ₁で定常状態で走行していると仮定する。今度は他の変数が不変 である間に、運転者は更に大きい路面速度を要求したいと仮定する。運転者はア クセルペダルを踏むことによりそれを行い、一層大きいエンジン回転数、たとえ ばＮ₂を要求する。エンジンを図１に示す制御線５に従って操作するようにプロ グラムされている既知の動力伝達経路の典型的応答はエンジン回転数Ｎ₂および 車両速度Ｖ₂（点１４）の最終定常状態に２段階で到達することであった。最初 は「キックダウン」により、すなわちエンジン回転数を点１５でＮ₂まで非常に 急速に上げる。次に第２に「アップシフト」−すなわち、一定エンジン回転数で の変速比の変更−により点１５から１４に動かす。効率的ではあるが、このよう な変更は運転者、特に多数の固定変速比を備えた典型的手動および自動の変速機 の応答に慣れている運転者を狼狽させる可能性がある。このような既知の変速機 では、運転者はどんな単一変速比においても、エンジンおよび路面速度の上昇は 共に行なわれることを知っている。エンジンの音は車両速度、およびその速度の 変化の割合に対する再確認のガイドである。しかし、図２の車両の性能が点１３ と１４との間を移動すると、運転者へのメッセージがあまり明瞭でなくなる。点 １３と１４との間でエンジンの音は鋭く上昇するが、車両速度Ｖは変化しない。 点１５と１４との間では車両速度は変わるが、エンジンの音が一定であることは エンジン回 転数が変わらないことを示す。１３から１４への移り変りの期間中は、加速度お よびエンジンの音が伝統的運転者が良く知っている仕方で相互に関連することは 決してない。 本発明はエンジンとＣＶＴとの相互制御を、エンジンはなおも図１の線５の ような最適効率制御線に従って動作することができるが、ペダルの踏み込みに続 く加速（および逆に、踏み込みの緩和に続く減速）の少なくとも一部の期間中エ ンジンの音および加速度は伝統的手動および自動装置に慣れている運転者に一層 親密な仕方で相関しているように、修正することを目的としている。本発明は請 求の範囲により規定されており、その内容をこの明細書の開示内に含まれるもの として読むべきである。特に本発明は付図の下記の更に他の図を参照して例を用 いて説明するような方法および装置を含んでいる。付図において、 図３は全般的に図１と同じであるが、本発明により動作させる二つの方法を示 している。 図４はエンジン回転数Ｎをアクセルペダル位置Ｐと関連付ける更に他のグラフ である。 図２には伝統的固定変速比の自動車変速機の典型的第１前進ギアの変速比（た とえば、エンジン回転１０００ｒｐｍあたり５ｍｐｈの車両速度）を示す線１１ がある。車両のゼロ速度はこのような固定変速比のすべてにおいてエンジンの０ ｒｐｍに相互関連しているから、線１１は原点を通過する。線１１は図３で線１ ６のように繰り返される。線１６は、典型的固定変速比の第２のギアと、典型的 同期変速比の双方（たとえば、１０ｍｐｈ／１０００ｒｐｍ）を示す。上記同期 変速比とは、トロイダルレース転がりまたは他の形式の２レジームＣＶＴにおけ る第１のレジームと第２のレジームとの間の変速比である。図３には更に固定変 速比の変速機の第３、第４、および第５の前進ギアの典型的固定変速比−たとえ ば、１０００ｒｐｍあたり２０、３０、および４０ｍｐｈ−を示す更に他の線１ ７−１９がある。 本発明による動力伝達経路に適合する車両が点２０で示すような定常状態で走 行していると仮定する。すなわち、車両速度はＶ₁（図２の１３および１５での ように）であり、エンジンは線９で示すようにその許容最小回転数（たとえば１ ５００ｒｐｍ）で作動している。運転者は今度はアクセルペダルを、動力伝達経 路がＮ₂（図２の点１５および１４のような）に対応するエンジン回転数を要求 していると解釈するようにプログラムされる程度に、踏み込む。本発明の動作の 一方法によれば、動力伝達経路は運転者の要求に３段階で次のように応答する。 第１は、所定の、エンジンが実質的加速期間の始めに動作すべき最低回転数とし て制御システムに組み込まれている値（請求の範囲では「係合回転数」という） までのエンジン回転数の急速上昇（「キックダウン」）。１５００ｒｐｍのアイ ドリング回転数と、たとえば５０００ｒｐｍの最大回転数との間で作動すること ができる、図２および図３に示したような典型的エンジンでは、この回転数をた とえば２５００ｒｐｍとすることができる。図３では、「係合回転数」は図２と 同じ回転数Ｎ₁であり、線６により表してあり、それ故応答の３段階の第１の段 階の終わりに点１３に到達している。 点１３および原点０を通って引かれている関数２２は、応答の第２段階に従う ために、制御システムにより、動力伝達経路のＣＶＴおよびエンジンに対する理 想的な同等の固定変速比として予め選定されている。この期間中に動力伝達経路 は線６の点１３からエンジン回転数Ｎ₂に達する点２３まで移動する。加速応答 のこの第２の段階中、動力伝達経路はそれ故恰も固定変速比であるかのように応 答するようにプログラムされているので、運転者は動力伝達経路が関数２２によ り表されている固定変速比を備えている場合に丁度感ずるように車両の加速度を 「感ずる」。点２３で要求したエンジン回転数に到達すると、応答の第３段階が 始まる。この期間中はエンジン回転数はＮ₂のままであり、したがってエンジン の音は変わらない。エンジンにより車両に加えられる力が車両の運動に抵抗する 力と整合する最終値まで（たとえば、図２の点２４、値Ｖ₂まで）の車両速度の 更なる上昇がＣＶＴ内部の変速比変更により達成される。 図３に示したおよびこれまで述べた本発明の実施例のあり得る欠点はその図に 示した完全な加速（点２０と２４との間）に対して「固定変速比」の第２段階、 点１３と２３との間、が関数２２の比較的緩い傾斜のため、過度に長引くことが あるということである。一方、車両速度の加速がグラフの左側の「第１の変速比 」線１１と一致する「固定変速比」の第２段階２７、２８により、速度Ｖ₃（点 ２６） からＶ₄（点２９）まで要求されたとすれば、その段階は変速比の線が急勾配の ため比較的短くなる。図３にも示してある本発明の代わりの実施例では、このよ うな欠点は、動力伝達経路を、運転者の加速要求に対する応答の第２の「固定変 速比」段階中、車両速度およびエンジン回転数が共に所定の固定変速比線−この 場合線１６は２レジーム・トロイダルレース転がりＣＶＴの同期変速比、または 典型的固定変速比変速装置の第２の前進ギアの変速比を表している−に平行な割 合で上昇するようにプログラムすることにより回避される。次に、破線で示すよ うに、点２０での速度Ｖ₁から点２４での速度Ｖ₂への車両の加速は点１３および ２３の代わりに点１３および３１により行なわれるので、応答の第２段階は前よ り短いが、第３段階は長い。逆にＶ₃からＶ₄までの加速については第２および第 ３段階は２７−２８および２８−２９の代わりに今度は２７−３２および３２− ２９であり、したがって第２段階は前より長く、第３段階は短い。 実際、本発明による動力伝達経路の、加速の要求に対する３段階応答はおそら くは図２を参照して説明した既知の２段階応答よりほんのわずかに遅いであろう 。しかし全時間の可能な小さい増加はＣＶＴ動力伝達経路でこれまで習慣的では なかった方法によりその要求に対する応答を検知することができる運転者により 相殺される。図３に関連して、「係合回転数（速度）」、「限界回転数（速度） 」、および各種概念的比率のようなパラメータをすべて便宜上直線関数として示 してきたが、それは本発明の範囲内であり、明らかに、非直線関数を置き換える ことができるプログラム式動力伝達経路制御の能力の範囲内である。特に、「係 合回転数（速度）」の値を車両速度の全範囲にわたり容易に変えることができる 。 図４は、アクセルペダル踏み込みＰ（ｘ軸）に関連して、図３を参照してすで に説明したように、本発明の動作を解明している。前のとおり、ｙ軸は要求され たエンジン回転数Ｎを表している。図４の左側が示しているように、本発明によ る典型的動力伝達経路を運転者の加速要求に対する３段階応答がペダルを少なく とも３０％踏み込むまで始まらないようにプログラムすることができる。その後 アイドリング回転数９と最大エンジン回転数１０との間のどんな値の「限界回転 数」をも要求することができる。図２および図３で、Ｎ₂はこのような「限界回 転数」を示す一つの例である。図４が示すように、「エンジン回転数」値はたと え ば動力伝達経路の動作範囲の大きな部分にわたりそれが保持する範囲または値− たとえば、２５００ｒｐｍの値、図３の線６−に定常的に上昇する（傾斜線３６ ）ことができる。しかし、図４の右側に示すように、動力伝達経路をエンジン回 転数をはるかに高い値３７に上昇させるように制御することができるので、応答 の第２の「固定変速比」段階はアクセルペダルを、たとえば緊急事態に応答して 、ほとんど完全に踏み込めばはるかに高いエンジン回転数で始まる。図４でグラ フのハッチした部分３８は応答の第２の段階が生ずることができる「領域」を示 し、ハッチした部分３９はエンジン回転数が急速に上るが、車両速度の実質的変 化が無い期間中である第１の「キックダウン」段階が生ずる区域を示している。 既に述べたように、各加速要求について、応答の第３段階はエンジン回転数が「 限界回転数」に達したとき始まる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年８月１４日 【補正内容】 補正請求の範囲 １． エンジンまたは他の原動機、連続可変速変速機（ＣＶＴ）、および最終 駆動装置を備えている車両動力伝達経路を制御する方法であって、エンジン回転 数の動作範囲にわたりエンジンがその回転数の各値をエンジントルクの特定の値 と関連付ける性能「マップ」に動作を拘束されており、エンジン回転数を上昇さ せる運転者要求に対する応答を、 段階１ 最初のエンジン回転数が最終駆動装置の速度を実質的に上昇させずに 所定の値（「係合回転数」）まで急速に上昇する、 段階２ エンジン回転数および最終駆動装置速度が共に上昇し続け、エンジン 回転数が運転者の要求に相応した値（「限界回転数」）に達するまで所定の関数 により関連づけられている、 段階３ 最終駆動装置の速度の以後の変化中限界回転数が維持されている、 のように連続する３段階で始めるようにプログラムされている方法において、Ｃ ＶＴの変速比範囲は二つのレジーム間で同期変化するレジームを設けることによ り拡張されており、応答の段階２の所定の関数を同期変化が生じているとき存在 する変速比の傾斜に対応する値の傾斜を備えている直線または非直線として図的 に表現することができることを特徴とする方法。 ２． 所定関数を、最初の回転数および限界回転数の値にかかわらず、車両速 度に対するエンジン回転数のグラフ上で実質的に一定傾斜の線として表すことが できる請求項１に記載の方法。 ３． 係合回転数は被駆動要求に関連しており、要求が高くなれば更に高い値 の係合回転数をトリガーする請求項１に記載の方法。 ４． 上記請求項のいずれかに従う方法により制御される車両動力伝達経路。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ１６Ｈ 59:44 63:06

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． エンジンまたは他の原動機、連続可変速変速機（ＣＶＴ）、および最終 駆動装置を備えている車両動力伝達経路を制御する方法であって、エンジン回転 数の動作範囲にわたりエンジンがその回転数の各値をエンジントルクの特定の値 と関連付ける性能「マップ」に動作を拘束されているものにおいて、エンジン回 転数を上昇させる運転者要求が応答を次のような連続する三つの段階で始まるよ うにプログラムされていることを特徴とする方法。 段階１ 最初のエンジン回転数が最終駆動装置の速度を実質的に上昇させずに 所定の値（「係合回転数」）まで急速に上昇する。 段階２ エンジン回転数および最終駆動装置速度が共に上昇し続け、エンジン 回転数が運転者の要求に相応した値（「限界回転数」）に達するまで所定の関数 により関連づけられている。 段階３ 最終駆動装置の速度の以後の変化中、限界回転数が維持されている。 ２． 最初のエンジン回転数および限界回転数のすべての値に対して、所定の 関数をエンジン回転数および車両速度を互いに対してプロットするグラフの原点 を通過する実質上線形の関数により表すことができる請求項１に記載の方法。 ３． 所定関数を、最初の回転数および限界回転数の値にかかわらず、車両速 度に対するエンジン回転数のグラフ上で実質的に一定傾斜の線として表すことが できる請求項１に記載の方法。 ４． 関数の傾斜は同等の固定変速比変速機の典型的中間歯車の関数のものに 実質上等しい請求項３に記載の方法。 ５． 中間歯車は第２の歯車に近似しており、たとえば、１０００ｒｐｍのエ ンジン回転数につき１０ｍｐｈの車両速度である請求項４に記載の方法。 ６． ＣＶＴの変速比範囲は体制間に同期変化のある二つの動作体制を設ける ことにより拡張されており、応答の段階(ii)の所定の関数は同期変化が生じてい るとき存在する変速比の傾斜に等しい傾斜を備えている車両動力伝達経路を制御 するための請求項３に記載の方法。 ７． 係合回転数は被駆動要求に関連しており、要求が高くなれば更に高い値 の係合回転数をトリガーする請求項１に記載の方法。 ８． 上記請求項のいずれかに従う方法により制御される車両動力伝達経路。