JPS59226751A - 車両用無段変速機の速度比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジンの回転を無段階に変速して車輪に伝達
する車両用無段変速機の速度比制御装置に関し、無段変
速機の伝達効率を高く維持し、効率的に車両を走行させ
る技術に関するものである。

エンジンの回転を無段階に変速して車輪に伝達する車両
用無段変速機において、そのエンジンの回転速度を検出
する回転速度検出手段と、その車両の走行速度を検出す
る車速検出手段と、そのエンジンの目標回転速度を決定
する目標回転速度決定手段と、そのエンジンの実際の回
転速度がその目標回転速度と一致するように前記無段変
速機の速度比を調節する速度比調節手段と、を備えた速
度比制御装置が考えられている。斯る速度比制御装置を
用いれば、車両の走行状態に応じて最も燃料消費率の良
いエンジン回転数が選択される特徴があるが、第１図に
示されるように速度比変化速度が大きくなるほど無段変
速機の伝達効率が低下する特性があるため、特に一般の
定地走行中のように比較的小さな加減速が多く珪つ運転
者の要求出力に伴って目標回転数が頻繁且つ急激に変化
させられるような場合には、伝達効率が低い領域におい
て無段変速機が用いられるので、車両の燃料消費率が悪
化する不都合があった。これに対し、無段変速機の速度
比変化速度をエンジンの目標回転速度と実際の回転速度
との差に伴って増加させることにより、比較的小さなア
クセル加減速操作が多用されるいわゆる定地走行状態と
なるほど速゛　　変化変化速度を遅く　（小さく）シて
無段変速機の伝達効率を高めることが考えられる。しか
し、車両が高速走行状態となるに従って定地走行におけ
るエンジン回転速度が高くなり、それに伴って目標回転
速度も全体的に高くなる。このため、高速走行状態とな
るほど目標回転速度と実際の回転速度との差が大きくな
って、速度比変化速度が速く（大きく）なる傾向となり
、特に高速走行状態において無段変速機の伝達効率が未
だ十分に得られない欠点があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その目的とするところは、比較的小さな加減速が多い定
地走行において車速に拘らず伝達効率が高い領域で無段
変速機が用いられるようにし、車両の燃料消費率を改善
する車両用無段変速機の速度比制御装置を提供すること
にある。

斯る目的を達成するため、本発明の速度比制御装置は、 （１）前記エンジンの実際の回転速度と前記目標回転速
度との差に応じて増加する、速度比の基本変化速度を決
定する基本変化速度決定手段と、（２）前記速度比の基
本変化速度を前記車両の走行速度上昇に伴って減少する
ように予め定められた関係に従って補正し、前記速度比
調節手段に補正後の変化速度に従って前記速度比を変化
させる速度比変化速度制御手段と、 を含むことを特徴とする。

このようにすれば、第２図のクレーム対応図にも示され
るように、基本変化速度決定手段において、エンジンの
実際の回転速度と目標回転速度との差に応じて増加する
基本変化速度が決定されるとともに、速度比変化速度制
御手段において、その基本変化速度が車両の速度上昇に
伴って減少するように補正され、その補正後の変化速度
に従って無段変速機の速度比が変化させられる。それゆ
え、比較的小さなアクセル加減速が多い、いわゆる一般
的定地走行状態においてはエンジンの実際の回転速度と
目標回転速度との差が比較的小さいので基本変化速度が
比較的小さい値に設定されて、無段変速機における伝達
効率が高い領Ｊｌｉｌ（速度比変化速度が小さい領域）
が用いられ、車両の燃料消費率が改善される。しかも、
基本変化速度が車両の走行速度上昇に伴って減少させら
れるので、アクセル操作量に対する速度比変化速度が高
速走行となるほど大きくなる傾向が抑制されて、車両の
高速定地走行においても無段変速機の伝達効率が高い領
域が用いられるのである。なお、速度比とは無段変速機
の入力軸の回転数をＮｉ、出力軸の回転数をＮｏとする
と、Ｎｏ／Ｎｉである。

以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明する。

第３図において、エンジン１０にはクラッチ１２を介し
てベルト式無段変速機１４が連結されており、エンジン
１０の回転がベルト式無段変速機１４によりて無段階に
変速された後、図示しない車輪に伝達されるようになっ
ている。ベルト式無段変速機１４は、クラッチ１２に連
結された入力軸１６と、入力軸１６に取り付けられた有
効径が可変の可変プーリ１８と、出力軸２０と、出力軸
２０に取り付けられた有効径が可変な可変プーリ２２と
、可変プーリ１８および２２間に掛は渡された伝導ベル
ト２４と、可変プーリ１８および２２の■溝幅を変更し
て有効径を変化させる油圧シリンダ２６および２８とを
備えている。可変プーリ１８および２２は、それぞれ入
力軸１６および出力軸２０に固定された固定回転体３０
および３２と、入力軸１６および出力軸２０に軸方向の
移動可能且つ軸まわりに回転不能にそれぞれ取り付けら
れた可動回転体３４および３６とから成り、それら可動
回転体３４および３６が油圧シリンダ２６および２８内
に供給された油圧を受Ｌ）るごとによって軸方向に駆動
されることにより、伝導ヘルド２４の掛り径（有効径）
が連続的に変化させられるようになっている。そして、
油圧シリンダ２８には常時ライン油圧が供給されるとと
もに油圧シリンダ２６内の作動油量（作動油圧）が速度
比制御弁３８によって調節されることにより、無段変速
ｔａｌ／ｌの速度比ｅが変化させられるようになってい
る。なお、可動回転体３４の受圧面積は可動回転体３６
よりも大きく設定されている。また、入力軸１６および
出力軸２ｏにおいて、可動回転体３４および３６は固定
回転体３ｏおよび３２に対する軸線方向の配置が互いに
逆とされ、伝導ベルト２４のねじれが防止されている。

ライン油圧はオイルタンク４ｏがらポンプ４２によって
圧送された作動油が圧力調整弁４４によって調整される
ことにより得られ、油路４６を介して速度制御弁３８お
よび油圧シリンダ２８に供給されている。圧力調整弁４
４は後述の調圧信号ＳＰによって駆動されるリニアソレ
ノイドと、そのリニアソレノイドによって駆動される弁
子とを備え、ポンプ４２から圧送される作動油のオイル
タンク４０への逃がし量を調圧信号ＳＰに従って変化さ
せることにより、ライン油圧を調整する。

速度比制御弁３８は後述の速度比信号ＳＳによって駆動
されるリニアソレノイドとそのリニアソレノイドによっ
て駆動される弁子とを備え、油圧シリンダ２６に連通す
る油路４８と前記油路４６とを連通させてその流通面積
を変化させることにより油圧シリンダ２６への作動油量
または作動油圧の供給を調節する一方、油路４８とオイ
ルタンク４０への戻り油路５０とを連通させてその流通
面積を変化させることにより油圧シリンダ２６内の作動
油排出量または作動油圧を調節する。すなわち、速度比
制御弁３８によって油路４８と油路４６および５０との
連通が略遮断されて油圧シリンダ２６内の作動油量（作
動油圧）が一定とされた状態においては速度比が固定と
される一方、油路４８と油路４６とが連通させられた状
態においては油路４６内の作動油量が増加させられて可
変プーリ１８の有効径が大きくされるとともに可変ブー
　Ｕ　２２の有効径が小さくされ、速度比が増加させら
れる。反対に、油路４８と油路５ｏとが連通させられる
ことによって速度比が減少させられるのである。

エンジン１０の吸気配管にはアクセルペダル５２に連結
されたスロットル弁５４が取り付けられており、スロッ
トル弁５４に取り付けられた要求負荷量検出手段として
のスロットルセンサ５６によってスロットル弁５４の開
度θに対応した電圧テするスロットル信号ＴＨがＡ　／
　Ｄ　：］７バータ５８を経てＩ１０ポート５９に供給
される。また、入力軸１６及び出力軸２０にはそれらの
回転を検出する回転速度検出手段としての回転センサ６
゜および車速検出手段としての回転センサ６２がそれぞ
れ取り付けられており、回転センサ６ｏはエンジン１０
の回転に対応したパルス状の回転信号ＳＲをＩ／Ｆ回路
６４に供給する一方、回転センサ６２は車速に対応した
パルス状の回転信号ｓｃをＩ／Ｆ回路６４に供給する。

Ｉ／Ｆ回路６４はそれら回転信号ＳＥおよびＳＣの単位
時間当りのパルス数を表す信号に変換してＩ１０ボート
５９に供給する。Ｉ１０ポート５９はデータバスライン
を介してＣＰＵ６６、ＲＡＭ６８．ＲＯＭ７０に接続さ
れており、ＣＰＵ６６はＲＯＭ７０に予め記憶されたプ
ログラムに従ってＲＡＭ６Ｂの一時記憶機能を利用しつ
つ、Ｉ１０ポート５９に供給される信号を処理し、速度
比およびその変化速度を指令する速度比信号をＤ／Ａコ
ンバータ７２および駆動回路７４を介して速度比制御弁
３８に供給する一方、ライン油圧の圧力を指令する調圧
信号５Ｐ−ｔ”Ｄ／Ａコンバータ７２および駆動回路７
４を介して圧力調整弁４４に供給する。駆動回路７４は
、いわゆる電力増幅器であって、Ｄ／Ａコンバータ７２
からそれぞれ出力される速度比信号ＳＳおよび調圧信号
ＳＰを所定のゲインにて電力増幅して、速度比制御弁３
８および圧力調整弁４４のリニアソレノイドに制御電圧
を供給するのである。

０ 第４図は本実施例の制御ブロック線図である。

ブロック７６では予め求められた関係からスロットル弁
開度θ、および車速■に対応した出力軸２０の回転速度
Ｎｏに基づいてエンジンＩＯの目標回転速度（入力軸１
６の目標回転速度）Ｎｉ−が算出される。その目標回転
速度Ｎｉ′はスロットル弁開度θに対応する要求馬力が
最小燃費で得られるように定められた値である。偏差器
７８においては目標回転速度Ｎｉ’と実際の回転速度Ｎ
ｉとの偏差Ｅ−（Ｎ　ｉ　’　−Ｎ　ｉ）が算出される
。ブロック８０においてはその偏差Ｅに基づいて速度ｋ
Ｌ、ｅの基本変化速度＆。が算出される一方、予め定め
られた関係に従って車両の速度に対応した出力軸２０の
回転速度ＮＯに基づいて補正係数ｋが算出され、その補
正係数に従って上記基本変化速度＆。が補正されること
によって変化速度＆が決定される。そして、上記偏差Ｅ
を零とするための速度比ｅおよび決定された変化速度＆
を表す信号がフィードバックゲイン８２および駆動回路
７４を介して速度比制御弁３８へ送られる。この結果、
１ 速度比制御弁３８によって無段変速機１４の入力側の油
圧シリンダ２６内の作動油量（作動油圧）すなわち速度
比ｅが変化速度みにて変化させられ、実、際の回転速度
Ｎｉが目標回転速度Ｎｉ′に一致するように変化させら
れる。一方、ブロック８４においては、回転速度Ｎｊ、
および車速に対応した出力軸２０の回転速度Ｎｏに基づ
いて、最適のライン油圧Ｐが算出され、そのライン油圧
Ｐを表す信号が駆動回路７４を介して圧力調整弁４４に
供給される。この結果、ライン油圧Ｐは漬り等によって
伝導ベルト２４によるトルク伝達の損失が発生しない範
囲で最小の圧力に維持され、過大なライン油圧による動
力損失および伝導ベルト２４の耐久性低下が防止されて
いる。

以下、本実施例の作動を第５図のフローチャートに従っ
て説明する。

まず、ステップＳ１が実行され、スロットル弁５４の開
度θ、エンジン１０の実際の回転速度Ｎｉ、および車速
に対応した出力軸２０の回転速度Ｎｏが信号ＴＨ，ＳＰ
およびＳＣに従って読み込２ まれ、ＲＡＭ６８内に記憶される。そして、目標回転速
度決定手段としてのステップＳ２が実行され、予め定め
られた関係から、スロットル弁開度θおよび実際の走行
速度に対応した出力軸２０の回転速度ＮＯに基づいて目
標回転速度Ｎｉ′が算出されるとともに、実際の速度比
ｅ（Ｎｏ／Ｎｉ）が算出される。また、ステップＳ３が
実行され、目標回転速度Ｎｉ′と実際の回転速度Ｎｉと
の偏差Ｅが算出される。

そして、後述の速度比調整手段を形成するステップＳ５
ないしＳ１３の実行に先立って、速度比変化速度＆の制
御ルーチンＳ４が実行される。すなわち、第６図に示さ
れるように、まずステップＳＲＩが実行され、第７図に
示されるような予め求められた関係から偏差Ｅに対応し
た基本変化速度み０が算出される。つぎに、ステップＳ
Ｒ２が実行され、車速Ｖに対応した出力軸２０の回転速
度ＮＯに基づいて第８図に示された関係から補正係数ｋ
が求められる。そして、ステップＳＲ３が実行され、す
でに求められた基本変化速度＆。が３ 補正係数ｋによって補正され、変化速度＆が算出される
。たとえば、補正係数ｋが第８図に示されるような１よ
り低い数値である場合には次式（１）に従って変化速度
みが算出されるのである。

門＝ｋｘみｏ　　　　　　　　−−−−−−−＋１）ス
テップＳＲ３において変化速度みが決定されると、その
変化速度＆の大きさに対応して後述のステップＳ７およ
び３１０におけるΔｅの大きさが変更されて、速度比変
化速度が変化させられる。

すなわち、ステップＳＲ３において算出された変化速度
みが大きい場合にはΔｅが大きくされて制御サイクル毎
に更新される目標速度比ｅ′の変化量が大きくされるの
で、それに追従して制御される速度比ｅの変化速度＆が
大きくされるのである。

逆に、ステップＳＲ３において算出された変化速度みが
小さい場合には八〇が小さくされるので、制御サイクル
毎に更新される目標速度比みの変化幅が小さくされ、そ
れに追従して制御される速度比ｅの変化速度＆が小さく
されるのである。ここで、前記ステップＳＲＩがエンジ
ンの実際の回転４ 速度Ｎｊと目標回転速度Ｎｉ’の差Ｅに応じて増加する
基本変化速度ｉを決定する基本変化速度決定手段を形成
し、ステップＳＲ２およびＳＲ３が基本変化速度み。を
車両の速度上昇に伴って減少するように予め定められた
関係に従って補正し月つ後述の速度比調節手段に補正後
の変化速度＆に従って速度比ｅを変化させる速度比変化
速度制御手段を構成しているのである。

第５図に戻って、ステップＳ５において偏差Ｅが正、負
、零のいづれの状態であるかが判断され、零である場合
にはステップＳ６が実行されて目標速度比ｅ′の内容が
そのまま維持される。なお、初期状態における目標速度
比ｅ′は実際の速度比ｅとされている。ステップＳ５に
おいて偏差Ｅが正である場合にはステップＳ７が実行さ
れ、目標速度比ｅ′の内容に予め定められた一定の小さ
な値Δｅが加えられる。そして、ステップＳ８において
目標速度比ｅ′の内容が最大値ｅ　ｍａｘを超えたかど
うかが判断され、超えた場合にはステップＳ９が実行さ
れて目標速度比ｅ′の内容が最大値５ ｅ　ｍａｘに制限される。一方、ステップＳ５において
偏差Ｅが負である場合には、ステップ３１０が実行され
、目標速度ｅ′の内容から予め定められた小さな値Δｅ
が差し引かれる。そして、ステップＳｌｌにおいて目標
速度比ｅ′が最小値ｅ　ｍｉｎより小さいか否かが判断
され、小さい場合にはステップＳ１２が実行されて目標
速度比ｅ′の内容が最小値に制限される。

以上のようにして、目標速度比ｅ′が決定されると、ス
テップＳ１３が実行されて目標速度比ｅ′ｔと実際の速
度比ｅとの偏差が算出されるとともに、その偏差に定数
Ｋが乗算されることによって制御量（制御電圧・フィー
ドバックゲイン）Ｆが算出され、その制御量Ｆに対応し
た流量（油圧）で油圧シリンダ２６内の作動油量が変化
させられて実際の速度比ｅが目標速度比ｅ′に追従させ
られる。すなわち、目標速度比ｅ′と実際の速度比との
差が零である場合には制御量Ｆが零であるので速度比制
御弁３８の作動位置が略中立状態とされ、油圧シリンダ
２６内の作動油量が一定に維持６ されて速度比ｅが変化されないが、たとえば目標速度比
ｅ″が実際の速度比ｅよりも大きい場合には油圧シリン
ダ２６内の作動油が増加させられて速度比ｅが大きくさ
れる一方、目標速度比ｅ′が実際の速度比よりも小さい
場合には油圧シリンダ２６内の作動油量が減少させられ
て速度比ｅが小さくされる。したがって、目標回転速度
Ｎｉ′と実際の速度比ｅが調節されるのであり、上記ス
テップＳ５乃至３１３が速度比調節手段を形成している
のである。

つぎに、ステップＳ１４が実行され、ステップＳｌにお
いて読み込まれた回転速度ＮｉおよびＮＯとに基づいて
、ライン油圧を調節するための制御量（制御電圧）Ｐが
予め求められた関数式ｆ　（Ｎｉ、Ｎｏ）に従って算出
される。その制御量Ｐは伝導ベルト２４の滑りが生じな
い範囲で必要且つ十分なライン油圧が得られるように定
められるのである。そして、制御量Ｐに対応した調圧信
号ＳＰが圧力調整弁４４に供給されるので、圧力調整弁
４４はライン油圧を最適な値に調整する。

７ このように、本実施例によれば車両の一般走行、特に定
地走行において目標回転速度Ｎｉ’と実際の回転速度Ｎ
ｉとの偏差Ｅが小さくなるほど基本変化速度み。が小さ
くされるので、比較的小さいアクセル加減速が頻繁に行
われる定地走行において速度比変化速度みが基本的に小
さくされ、無段変速機の伝達効率が高く維持されるので
ある。しかも、斯る定地走行において高車速となった場
合においても、高車速となるほど基本変化速度＆。

が小さい値に補正されるので、高車速となるほどアクセ
ル操作量に対する速度比変化速度が大きくなることに起
因する無段変速機１４の伝達効率の低下が好適に抑制さ
れる。したがって、全体として高い燃料消費率が得られ
るのである。

つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、前述の
実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省
略する。

第６図に示される速度比変化速度制御ルーチンにおいて
、ステップＳＲ３は第９図に示されるステップに置き換
えられても良い。すなわち、ステ８ ツブＳＳ４において目標回転速度Ｎｉ′と実際の回転速
度Ｎｉとの偏差Ｅが正か否がが判断され、正である場合
、換言すれば加速状態である場合にはステップＳＳ５が
実行されて基本変化速度み。

が前述のステップＳＲ３と同様に小さい値に補正される
が、偏差Ｅが負である場合、すなわち減速状態である場
合には基本変化速度み。が補正されないでそのままの値
で用いられるようにする。このようにすれば、加速時に
おいては無段変速機１４の伝達効率を考慮した制御が成
されるとともに、減速時においては実際の回転速度Ｎｉ
が迅速に目標回転速度Ｎｉ′に一致させられて一層高い
燃料消費率が得られる利点がある。

また、上記ステップＳＳ４は第１０図に示されるステッ
プＳＳ４’と置き換えられても良い。すなわち、ステッ
プＳＳ４′においては偏差Ｅが予め定められた一定の値
Ａよりも大きいか否かが判断され、大きい場合には前記
ステップＳＳ５が実行されるが、大きくない場合にはス
テップＳＳ６が実行される。このようにすれば、予め定
められ９ た一定の値Ａ以下の偏差Ｅ（回転数差）では、基本変化
速度＆。が小さく補正されたものが用いられて、無段変
速機１４の伝達効率が維持される一方、予め定められた
一定の値Ａ以下の偏差Ｅでは補正されない基本変化速度
＆。が用いられるので、アクセル操作量が大きい場合に
は速やかに目標回転速度Ｎｉ’に対して実際の回転速度
ｅＮｉが一致させられ、加速性能（ドライバビリティ）
が向上させられる。したがって、車両の熱量経済性が維
持されつつ好適な運転性が得られる利点がある。

以上、本発明の一実施例を示す図面に基づいて説明した
が、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例においてはベルト式無段変速機
１４に基づいて説明されているが、その他の形式の無段
変速機であっても良いのである。

また、前述の実施例において、エンジン１０の要求負荷
を検出するためにスロットル弁５４の開度θが用いられ
ているが、アクセルペダル５２の操作量、エンジン１０
の吸気管負圧、エンジン１０ ０の吸気管の吸入空気量等であっても良いのである。要
するに、エンジン１０の要求負荷量を表す量であれば良
い。

また、前述のステップＳＲ３においては、基本変化速度
み。が補正係数にの乗算によって補正されているが、補
正係数を車速とともに大きくするようにし、その補正係
数で除算または引算することによって補正が為されても
良いのである。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は無段変速機の伝達効率特性を示す図面である。 第２図は本発明のクレーム対応図である。 第３図は本発明の一実施例が適用された車両用無段変速
機の構成図である。第４図は第３図の実施例の制御ブロ
ック線図である。第５図および第６図は第３図の実施例
の作動を説明するフローチャートである。第７図および
第８図は第３図実施例の作動を説明する特性図である。 第９図および第１ １０図は本発明の他の実施例を説明するフローチャート
の一部を示す図である。 １０：エンジン １４：　（ベルト式）無段変速機 ６０：回転センサ（回転速度検出手段）６２：回転セン
サ（車速検出手段） ステップＳ２：　（目標回転速度決定手段）ステップＳ
５ないしＳ１３：　（速度比調節手段）ステップＳＲＩ
：基本変化速度決定手段ステップＳＲ２ないしＳＲ３：
速度比変化速度制御手段 出願人　トヨタ自動車株式会社 ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンの回転を無段階に変速して車輪に伝達する車両
   用無段変速機において、該エンジンの回転速度を検出す
   る回転速度検出手段と、該車両の走行速度を検出する車
   速検出手段と、該エンジンの目標回転速度を決定する目
   標回転速度決定手段と、該エンジンの実際の回転速度が
   該目標回転速度と一致するように前記無段変速機の速度
   比を調節する速度比調節手段とを備えた速度比制御装置
   であって、 前記エンジンの実際の回転速度と前記目標回転速度との
   差に応じて増加する、速度比の基本変化速度を決定する
   基本変化速度決定手段と、前記速度比の基本変化速度を
   前記車両の走行速度上昇に伴って減少するように予め定
   められた関係に従って補正し、前記速度比調節手段に、
   補正後の変化速度に従って前記速度比を変化させる速度
   比変化速度制御手段と、 を含むことを特徴とする車両用無段変速機の速度比制御
   装置。