JPS6170266A - Cvt制御方式 - Google Patents

Cvt制御方式

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JPS6170266A
JPS6170266A JP59190667A JP19066784A JPS6170266A JP S6170266 A JPS6170266 A JP S6170266A JP 59190667 A JP59190667 A JP 59190667A JP 19066784 A JP19066784 A JP 19066784A JP S6170266 A JPS6170266 A JP S6170266A
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control
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  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
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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】 〔技術分野〕 本発明は自動車に用いられる無段変速機を有する動力伝
d系のCVT制御方式に関するものである。
〔従来の技術〕
自動車の燃料経済性向上の要求により、エンジン、変′
a機の設計、制御は、大きく進歩した。無段変速機(C
VT)は、この面で特に将来性がみこまれている。
−・般に、車速、所要推進力が与えられれば、ある変速
比でエンジンの燃料経済性は最大となる。
さらに、車速か与えられれば、ある変速比で最大の加速
が得られる。したがって適当な変速比範囲を有するCV
Tは、希望の変速比を与えることができるので燃費、排
気、性能の点から、自動車にとって魅力あるものである
。CVTの機械的効率はたかく、その変速比範囲は十分
広いので、同じ車で、最高の経済性と最高の性能を同時
に得ることさえ可能である。他の顕著な利点としては、
完全自動操作、ドライバーの要求に応した速やかな応答
、スムーズで無段階の変速、静かな走行等が上げられる
従来、多くの種類のCVTが開発されており。
たとえば、流体変速機、幀がり接触索引駆動装置、過回
転クラッチ、TL気式変速機、すベリクラッチつき多段
ギヤボックス、■ベルト索引駆動’A 7′1.等があ
る。これらの中で、■ベルト駆動索引堅動装置は、コン
パクトになること、軽重、設計か簡蛍であること等の理
由で、小型、中型の乗用車に適している様に考えられる
。基本的には、この種のCVTは、駆動プーリと被駆動
プーリと、それらを連結するVベルトかう成りたってお
り、これらプーリの径を変えることにより、CVTの比
を変えることができる。@近はベルト設計が進歩したの
でベルトの耐久性、寿命が長くなってきた。ベルトに過
度の応力がかからないように、プーリの運動を適当に制
御できれば、非常に長いベルト寿命が期待できる。
燃料経済性を最大にする目的で、エンジン−CVT系の
制御法が多く考えだされた。これらは、各エンジン性能
の経験的解析と、ある希望出力では、燃料諸費を最小に
するエンジン回転速度とトルクの最適組み合わせがある
という認識に基づいている。これを第215Uに示す。
第2図は、排気量的2.5リツトルの4%筒乗用班用火
花点火エンジンの代表的な性能マツプである。このマツ
プは、エンジントルクTeとエンジン馬力BHPJを、
エンジン回転速度Neの関数としてプロットしたもので
ある0図上部の一点破線は、スロットル全開時のエンジ
ントルクである。実線で表わした曲線群は、燃料曲線で
、等ブレーキ馬力尚り燃料消費量(B S FC)で、
1b、M/BHP−hr単位で表わしである。最小燃費
は、0.41b/BHP−hrの点である。破線群はエ
ンジンの出力馬力をあられす、理想的な低燃費操作線は
、太い実線、f (Ne)で示し、この曲線はエンジン
回転速度の関数である。理想的な低燃費操作線は、エン
ジン特性だけの関数で、車速にかかわらない最適値であ
る。他の理想操作線、たとえば、理想的な低排気操作線
も、この性能マツプ上に表わすことができる。
従来の手動変速車では、m1進速度比は通常4段あるい
は5段である。性能マー2プ上のエンジン操作点は、ド
ライブシャフトの速度、指定馬力またはトルク、変速ギ
ヤ比によって決まる0通常の変速機では、ギヤ比はすく
ないから、エンジン回転速度を、かなりの時間落さなけ
ればならない。したがって、エンジンは、高いBSFC
値で、長時間、操作しなければならない、これに対して
、CVTは、その速度をi!!続可変(無段)にできる
ので、エンジンをより広いスロットル、低いBSFC値
で動かすことができる。
エンジン−CVT系の制御システムに要求される最も困
難な問題は、多分、エンジンを理想操作線に沿って操作
させることであろう、これは自動車の運転が、はとんど
常に過渡状!ぷにあるためである。路面荷重、必要トル
ク、馬力が一定な時は、はとんどない、過渡状態は通常
、CVT比、エンジン回転速度、スロットルの変化によ
り対応する。従来の制御システムは、その性質−ヒ、定
常状態で理想操作線にもどるまでは、理想操作線からは
ずれたエンジン操作工程となった。この様な工程の例を
第1図のX−Y−Z破線で示す、その結果、エンジン操
作は理想操作線に近づくが、決してその状態に保たれる
ことはない。その様な従来システムを、第3図、:Fr
J4図に示す。
第3図は、ビータ拳スター、ブ(Pet6r 5tub
bs)がブリティシュ・レーテツド(British 
Leツ1δnd)のために考案したシステムの模式図で
ある。このシステムの詳細な説明は、5tubbsの発
表したASMEペーパ、N o 、 80−02/DE
T −59(August  1980)  TheD
avelopsentofa Perbur7 Tra
ction Translllission for 
MotorCar Applications  にあ
る、このシステムでは、燃費を殻小にするエンジン操作
特性を記憶している計算機コントローラに、エンジン回
転速度(Ne)、 スO−t トル(ET) (’)位
、7t (0)、CVT比(e)の信号がすべて供給さ
れる。コントローラは、これらの変数の関数として、エ
ンジン制御信号(N c)を出し、スロ・、トル位置(
0)を調整し、比率信号(E c)を出し、CVTの比
を変える。スロットル(ET)は、巾の7クセルペタル
から信号(α)により直接制御されるので、エンジン制
御信号がトライへの指小するスロットル位置とちがえば
、スロットル位置は指示された力またはトルクによって
決まる関数となる、第4図はアイシン精機のために宮尾
が考案したシステムの模式図である。その詳細な説明は
米国特許No、4,091,690にある。この場合も
、スタップス(S t u b b s)のシステム同
様、エンジンスロットル(ET)は、アクセルペダルか
らの信号(α)と直結しているために、指令馬力または
トルクの関数となる。計算機は[11足されたスロット
ル位置(θ)とエンジントルク(Te)、エンジン回転
速度(Ne)の関数として変速比信号(E c)を出し
、CVT比(R)を変える。また、当然、出力トルク(
T o)もCVT比に影響を与える。なお、符号Reは
路面負荷等の走行抵抗を示す。
これらの場合、他のほとんどで全てのエンジン−CVT
制御システム同様、スロットル位置はアクセルペダルに
よって直接コントロールされるが、ペタル位置および他
のパラメータの直接の関数である0通常、エンジンと変
速機の制御は、たがいに直接関係している。この様な制
御により、過渡時にエンジンを理想操作線から変化して
操作できるが、理想操作線からずれると、エンジン操作
は最適値より悪くなる(たとえば、燃費が増える、排気
が多くなる)、定常状態になって有効な制御が回復する
まで、この状i島がつづく、すでに述べた様に、はとん
どの自動車の操作は、定常状態というよりも、過渡的な
性質であるので、はとんど全てのエンジン操作は、理想
操作線からはずれる・ したがって、排気補正(emi
ssions calib−rations )は、エ
ンジン性能マツプの大部分で行う必要がある。また、は
とんどの従来の制御システムは、エンジンが異なると、
特別設計の制御システムが必要となる。さらに、はとん
どの従来の制御システムは、エンジン条件の変化に対し
て、補償(compensate)ができない、その結
果、車の操縦性は、エンジン温度、調整状態、使用期間
、高度によって代わり、したがって車の特性を精密に再
生することは、従来のCVT制御ではほとんど不可能で
ある。
しかしながら特開昭59−34057号によれば、エン
ジンと変速機の制御を全く独立して行うことにより、エ
ンジン操作を理想操作線に沿って行うことが容易にでき
ることが開示された。すなワチ、エンジンのスロットル
の位置と7クセルペタルの位置とは全く独立したものに
なる。スロットル位置、したがって、エンジン出力トル
クは、出に、鳳ンジン回転速度だけの関数となる。その
関数形は、望みの関係にすることができる。たとえば、
燃費を少くするための理想操作線、排気を少くするため
の理想操作線、燃費を少くし、同時に排気も少くする複
合理想操作線などである。アクセルペダルにより指令さ
れるトルク、馬力、その他の希望性能パラメータが、C
VT比を制御し、エンジン回転速度は、エンジンに加わ
る負荷により決められる。この負荷は、路面負荷(荷屯
)とCVT比の関数である。したがって、スロットル位
置はエンジンにかかるどんな負荷に対しても、その理想
的な関数に従って正確に調整される。
本発明者は、この制御方式を基本として常にエンジン操
作を理想操作線に沿うようにエンジン−CVT制御を行
うと共に、クラッチ係合時に最低燃費に対応させてスロ
ットル開度を滑らかに変化させる制御方式を特願昭58
−182543号に開示した。
〔発明が解決しようとする問題点〕
大水制御方式ではCVT比を制御するにあたってアクセ
ルペダルにより指令されるトルク、馬力、その他の希望
性能パラメータを入力信号として用い、特にCVTの被
駆動側の圧力サーボの制御がアクセル位置/駆動軸速度
(α/Nd5)の関数となっている0本発明者が特願昭
58−182543号に開示したものも同様である。こ
の制御方式によればアクセル位置が大きく、駆!FtI
軸速度が遅いときは被駆動側の圧力サーボに出力される
圧力P2が高くなり、被駆動側のプーリ径が大神変速比
(R=Ne/Nd5)が犬となって発進時の加速が得ら
れる。また、アクセル位置が小さく、駆動軸速度が速い
ときは、被駆動側の圧力サーボに出力される圧力P2が
低くなり、被駆動側のプーリ径が小→変速比(R)が小
となって、定常走行に移行する。従ってこの制御方式は
運転状態に則した制御であるということができる。
しかしながら、この制御方式は、運転者が走行中7クセ
ルペタルを離して減速する場合、次のような問題が生じ
る。そなわち、運転者が走行中7クセルペタルを離すや
いなや被駆動側の圧力サーボに出力される圧力P2が零
となり、被駆動側のプーリ径が小となってベルトがハイ
側に移行する。この状態でクラッチをOFFにする速度
債域近くまで速度が落ちるとエンジン負荷が過大となっ
てノー2キングを起し、遂にはエンストに至る。更に再
発進をしようとしたとき、ベルトがハイ側に位置してい
るので、エンジン負荷が過大となり、発進が困難となる
また、運転者が走行中7クセルベタルを離すときは、エ
ンジンブレーキを求めるときが多く、このような場合、
前述の制御方式だと、エンジンブレーキがききにくいと
いう問題もある。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり
、その目的は走行中アクセル開度が零近辺になっても変
速がハイ側に移行しないCVT制御方式を提供すること
にある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のCVT制御方式は運転条件検出信号にもとづい
て無段変速機の駆動手段に基準変速比信号、特に被駆動
側の駆動手段にアクセル開度の関数となる信号を出力す
る基準駆動回路と、走行中におけるアクセル信号と変速
比(cvT)6号とから減速を判断する減速判断手段と
、減速判断手段からの信号と、車速信号(例えば駆動軸
速度信号)とを受けて、a;準駆動回路の出力信号を車
速から求められる変速比に修正する減速制御手段を備え
ている。
〔作用〕
基本制御方式はスロットル開度θをエンジン回転速度N
eの関数として制御し、無段変速機(CVT)の駆動手
段のうち駆動側の駆動手段すなわち駆動側圧力サーボコ
ントローラをCVT比RおよびトルクToの関数として
制御し、そして被駆動側の駆動手段、すなわち被駆動側
圧力サーボコ7)ローラをアクセル位置αと駆動軸速度
Ndsの比の間数として制御している。
本発明者が先願として特願昭58−182543号に開
示した制御方式すなわち上記基本制御方式に付加された
発進制御方式は、発進時にスロットル開度θをアクセル
位i1(踏込量)αの関数として制御し、駆動側の圧力
サーボコントローラをアクセル位Zαの関数として制御
するものであり、エンジン回転@NeがNe=f (θ
)で求められる理想操作線にのった時点で基本制御方式
に移行する方式である。
本発明はCVTの被駆動側の駆動手段がアクセル位置α
の関数として制御されるCVT制御方式に用いられるも
のであり、特に上記基本制御方式および基本制御方式に
付加された発進制御方式にも用いられる。
上記基本制御方式または発進制御方式で発進され、スロ
ットル開度0がエンジン回転速度NeのrA数として制
御され、駆動側圧力サーボコントローラがCVT比R、
トルクToの関数として制御され、被駆動側圧力サーボ
コントローラがアクセル位置αと駆動軸速度Ndsの比
並びにエンジン回転速度Neの関数として制御された時
点において、運転者が7クセルペタルを離したとき、減
速判断手段はアクセル位置αが所定値αよりも小、CV
T比Rが所定値Rmaxよりも小である信号を受けた時
点で両コントローラに入力される信号を基準信号として
減速制御手段に変速(CVT)比の修正を開始させる。
減速制御手段は車速に換算できる駆動軸速度から最適C
VT比を決定し、このCVT比に近づくよう基準信号に
修正信号を加えて両コントローラに出力する。修正信号
は時間tを基僧とする信号であってもよいし、その他の
変数を基準とするものでもよい、出力信号が両コントロ
ーラに入力されると、無段変速機を構成する駆動側プー
リ径が大となり、被駆動側プーリ径が小となって減速さ
れ、アクセル位置αが所定値α0よりも高くなるまで減
速制御手段で決定される最適CVT比に保持される。こ
こで車速がクラッチをOFFにする速度領域内に達した
ときはクラッチが断にされ、無段変速機は再発進可能な
CVT比、歯車式変速機で云えば第1速に相当するCV
T比Rmaxで待機する。
アクセルペダルが踏まれて、アクセル位置αか所装置α
0を越えたときはこの制御方式による制御が解除され2
両コントローラは基本制御方式によって制御される。
また、運転者が下り坂でアクセルペダルを離したときは
、この制御方式でCVT比が大となる方向に移行するの
でエンジンブレーキの作用をする。
〔実施例〕
以下、本発明を図示実施例にもとづいて詳述する。
第56図は基本構成の各部の機能的関係を示したもので
ある。エンジン10は、発進クラッチ40(第1図参照
)によって、CVT14と結合し動力を伝達する。燃料
は吸気通路に介装される燃料供給装置12によりエンジ
ン10に提供される。この提供装置は、吸気スロットル
と気化器、または燃料噴射系などの燃料噴射機とから成
る。
出力軸16は、エンジンとCVTから力とトルクを供給
される。CVTの比は、CVT比コントローラ17によ
ってセットする。コントローラは、トルクセンサ19で
測定した出力Toと、7クセルベタル18で指令する指
令(または希望)馬力またはトルクαの関数として、比
変化率信号kRを発生する。エンジン−CVTシステム
性能を表わす他のパラメータもCVTコントローラ17
に用いられ、同様に、CVT比の変化を出す。
たとえば、希望出力馬力またはトルクと実測出力トルク
を用いる代りに、車の加速度、出力軸加速系、その他の
パラメータの指令値、測定値を用いることもできる。こ
の具体例では、CVT比は指令馬力またはトルクと実測
出力トルクとの関数で表現され、エンジン操作とは完全
に独立している。一方、エンジン制御は、エンジン制御
回路100により行われる。エンジン制御回路は、エン
ジン回転速度測定値Neに従って燃料供給装置を調節す
る。この関数は、低燃費用理想エンジン操作線になるよ
うに設定する。
第1図は、全体の制御系を、さらに詳しく示したもので
ある。第1図に示したCVTは、可変径プーリ、■ベル
ト駆動型で、出力軸16に結合された被駆動ブー920
と、エンジンlOと結合した駆動プーリ30とから成る
。ベルト15は、プーリ20と30を結合し、駆動力を
伝える。
プーリ20、プーリ30は加圧液体により油圧駆動され
駆動径を変える。プーリ20は軸に固定された部分22
と、軸上可動の部分24を有する。
可動部分24の後にある圧力室26内の加圧液は、固定
部分22と可動部分24を一定の距離に保ったり(すな
わち、プーリ20の駆動径を一定に保つ)、軸上可動部
分24を固定部分に近づけたり、遠ざけたりして、駆動
径を変えるのに必要な軸方向の力を出す、同様に、プー
リ30は、軸固定部分32と圧力室36内の液圧の作用
を受ける可動部分34を有する。ベルト15を適当な張
力に保つ圧力室26.36内の圧力は、以下に述べる制
御システムによって適当な値に保たれる。
スロットル(燃料供給袋J)12の位置は、エンジン制
御回路100から信号を受けるスロットルサーボ13に
より制御される。過渡的運転時(下に述べる)には、燃
料供給は、燃料絞り弁llにより減らされるか、燃料停
止ト装ご9により燃料供給が止められる。燃料の低減、
停市機能は。
種々のモードで動く0例えばソレノイド弁などでも行う
ことができる。エンジン制御回路lOOは、アクセルペ
ダルからの人力(α)、エンジン回転速度(Ne)、 
自動(AUT)または手動(MAN)モードでの操作を
可能にするオーバライドスイッチ(A/M)からの入力
、エンジンが始動した時、車の停止を確保する始動/中
立・スイッチ(S/N)からの入力に応答する。
被駆動プーリ20に作用する液圧(油圧)は。
基本制御方式では被駆動プーリ圧発生器200から供給
される。この発生器200は、通常被駆動側圧力サーボ
コントローラ250と液圧分配回路500を通って作用
する。同様に、駆動プーリ30に作用する液圧は、駆動
側プーリ圧発生器300により供給される。この発生器
300に基づく油圧は、通常被駆動側サーボコントロー
ラ350と液圧分配回路500を通って作用する。被駆
動側プーリ圧発生器200は、エンジン回転速度Ne、
アクセル位置α、駆動軸速度Ncls(これは、駆動軸
16についているセンサで図られる) 、CVT比Rの
入力に応答する。CVT比Rは、CVT比回路600に
より発生するが、これは、エンジン回転速度Neを駆動
輪速JfjNdsで割った比(商、率)である。
走行中において7クセルペタルを離したときの制御は減
速判断回路700と減速制御回路750によって行われ
る。まず減速制御回路700で所定の条件を満たしてい
るかどうか判断し、満たしているときはその時の両発生
器200.300の液圧を規準液圧として減速制御回路
で所定の関数に従って増減し、両コントローラ250.
350に作用する。
発進クラッチ40は、エンジン10とCVTI4を結合
する。車が1トまっている時は、クラッチ40は結合し
ていないが、低速では、部分的につながり、序々に、完
全につながっている。完全結合は、以下に述べる様に、
予め決めた操作点で起きる1発進クラッチ40は1発進
クラッチ制御回路400により制御される。この回路4
00は、発進クラッチ円圧力サーボコントローラ450
と液圧分配回路500を通して、アクセルペダルα、エ
ンジン回転速度Ne、自動/手動スイッチに応答する。
第8図、第9図、@10図は、第1図に示した各部の機
能的関連を、もっと詳細に示した模式図である。第8図
は主として、エンジン制御回路100を示したものであ
る。制御回路100の中心的要素は関数発生器102で
、これは、望ましいエンジン操作特性を示す関数を発生
する。この実施例では、θを、低燃費理想エンジン操作
線として選んだ、θは、望ましいエンジン出力トルクに
比例したスロットル角度(位!’)を表わす、第2図は
、この間数f (Ne)をグラフで示したものである0
発生器102により作られた関数値は、増幅器104を
通って、スロットルサーボ13に直接入る。自動制御系
が働かない場合、モードスイッチ106により、マニュ
アルモードに切り変えることができる。マニュアルモー
ドの場合、アクセル位置αは、増幅器104を通って、
スロットルサーボ13に直接入力される。始動/中立(
S/N)も、モードスイッチ106により作動する。
燃料停[ヒコンパレータ108は、急激な加速または、
制御系に異常があった場合に起りがちなエンジンの過回
転を制御するためのものである。コンパレータ108は
、エンジン回転速度Neを最高許容エンジン回転速度、
たとえば、6000rpmと比較する。もし、Neが6
000 r pmより大きい場合は、燃料停止装置9が
働いて、エンジン10への燃料供給を止める。燃料停止
装置9は、ソレノイド締切弁などである。
他のエンジン回転速度制御は、アクセルペダルを離した
時、車の速度が上るという車固有の傾向を押えるための
ものである。減速時に起るこの現象は、車の完成と、比
較的絞りのきいていないエンジン(relativei
y unthrottled engine)の慣性と
が、オーへ−ドライブに変りつつある変速比の変速器を
介して結合することにより生ずる。
この望ましからぬ傾向は、アクセルペダルを急に完全に
離した時にひどくなる。この異常な挙動は、7クセルペ
タル上の圧力を抜いた時、エンジンへの燃料流量を下げ
ることにより防げる。燃料流量の現象は、ペタル位置の
現象速度(−a)に比例する。また、アクセルペタル位
置αが全行程の3.6%以下に落ちた時に、燃′J4流
吊をさらに下げることによって防げる。この制御を行う
には、パルス巾モジュレータ110で、燃料現象バルブ
11を制御する。モジュレータ110の仕事サイクル、
(duty c7cle)  (すなわち、燃料現象バ
ルブが開いている時のパルスサイクルのパーセント)は
、ペタル位置αの減少速度<−Q>に逆比例する。−α
は、αがゼロより小さい場合にのみ、微分器112から
導出される。さらに、ベタル位置αが、3.6%以下に
落ちた場合、燃料減少二ンバレータ114は、モジュレ
ータ110の仕事サイクルをゼロ、または、ゼロ近傍ま
で減少させる。
:jjJ9図は、発進クラッチ制御回路400に関する
ものである。車が停止している時、エンジンをフィトリ
ングさせるために、何らかの結合装置をエンジンlOと
CVT14との間に設けなければならない、液体カップ
リングも使えようが、これに特有の機械的損失があるの
で、燃料経済性を大きくしようという目的に反する。ロ
ックアツプクラッチを有するトルクコンバータの方がま
だよいが、機械式クラッチがよい、そして、油圧駆動の
ものがこの目的には適している。ここでの目標は、従来
の自動車の様に、車が静止している時は、クラッチを完
全に切り、徐々にクラッチを入れて車を動かし、車速が
上るにつれて、さらに、クラッチをかませることである
。このために、変速比Rの測定値(これは、CVT比回
路600により、エンジン回転速度Neと駆動軸速度N
dsの比として計算される)を、コンパレータ402に
入力する。CVT比Rが4.7を越えると、コンパレー
タ402はスイッチ404を閉じ、増幅器406からの
信号を増幅器104を通じてスロットルサーボ13に伝
える。この信号は、α−Ne’に等しい。Ne′は関数
発生器408により生成した関数で、K (Ne−kl
ooorpm)に等しい、こうして、アクセルペダル1
8は、α−Ne’によって定義される方式で、スロット
ル12と直接結合する。定数には、クラッチが完全につ
ながっていない場合、エンジン回転速度が250Orp
mを越えない様に選ぶ、このアクセルペダルとスロット
ルの直接結合により。
車を静止状態から動かすに要する入力をシステムに与え
る。
コンパレータ402は、また、スイッチ410を閉じ、
ベタル位置αを、直接発進クラッチ用圧力す−ポコント
ローラ450に伝える。したがって、クラッチ40のか
かり具合は、CVT比Rが4.7になるまでは、ペタル
位置に比例する。この期間、上述の関係から、エンジン
回転速度が上るにつれ、スロットル12に対するアクセ
ルペタル直接制御の程度は低減する。
ところで、車両の発進時には、P/IJl1図において
、スイッチ50が図示状態から接点aとつながり、アク
セル開度に比例したスロットル開度0(=f(0))に
なるように7クチユエータ51(13)がスロットルの
位置をコントロールする。
なお、第11図において、54と55は、駆動ブー93
0と被駆動プーリ20のアクチュエータ(駆動半没)5
3.56にそれぞれ作動信号を出す基準駆動回路として
の駆動側プーリ制御回路と被駆動プーリ制御回路である
また60は、クラッチ(40)の係合完了時を判別する
判断回路61からの係合完了信号が入力(ただし、RO
は4.7の最大Rを示す)し、かつエンジン回転速度N
eがスロットル開度θに対応した最低燃費回転速度と一
致したとき、エンジン回転速度に対応した最低燃費スロ
ー/ )ル制御を行うようにスイッチ50を切り換える
選択手段としての選択回路である。121択回路60に
クラ−。
チ係合信号が人力しかつエンジン回転ii!If信号が
最低燃費ライン上の回転速度に一致していれば、選択回
路60はスイッチ62を本来の駆動側プーリ制御回路5
4(300)にν」り換える。
63は、クラッチ(40)の係合完了前でエンジン回転
速度が最低燃費エンジン回転速度< 1’J hエンジ
ン回転速度)と一致しない場合に、スインチロ4を図の
状態にして、駆動側プーリ制御回路52を作動させ、駆
動側のアクチュエータ53を介してCVT比を修正する
選択切換手段である。
発進クラッチ(40)が係合中にあり、最低燃費ライン
にあてはめてみて(第5図参照)、そのときのアクセル
開度に相当する最低燃費エンジン回転速度Ne’よりも
検出エンジン回転速度Neの方が高ければ、そのまま修
正駆動回路としての駆動側プーリ制御回路52で7クチ
ユエータ53を作動させて駆動側プーリ30の径を小さ
く1−1これによりCVTの負荷を大にしてエンジン回
転速度Neが最低燃費ライン上にのるまで低下させる、
制御回路52は、アクセル位置αの関数として出力する
のでエンジン回転速度Neはいずれライン上にのること
になる。
CVT比Rが4.7以下になると、第9図において、ス
イッチ404,410は開き、コンパレータ411はス
イッチ412を閉じ、最大圧力tクラッチ用圧力サーボ
コントローラ450に伝える。最大圧力により、クラ−
、チは完全にかみ合う、この点を越えて、車が加速する
と、車は完全に自動制御される。即ち、エンジン回転速
度Neが最低燃費ライン上にのって発進クラッチ(40
)が完全に噛み合うと、こんどは第11図でスイッチ5
0t−接点すに切り換え、そのときのエンジン回転速度
Neに対応した最低燃費になるように、スロットル開度
θ(=f (Ne))を7クチユエータ51によりコン
トロールする。
もし、始動/中立スイッチ(S/N)がない場合、始動
時に7クセルペタル18を下げると、クラッチ40が入
り、車が前方に傾く、(前によろよろと動き出す)、し
たがって、始動/中立スイッチ(S/N)はαのクラッ
チ40に対する影響をなくし、安全な始動をさせる。
i10図は被駆動プーリ20のためのブーり圧力発生器
200と、駆動プーリ30のためのプーリ圧力発生器3
00に関するものである。圧力発生器200は、エンジ
ンが最大運転速度5500rpm(Nmax)を越えそ
うになると、エンジンへの負荷を増加させる様にCVT
比を変える回路を含んでいる。また、エンジン回転速度
が、フィトリング速度1000 r p m (N m
 i n )以下になろうとすると、エンジンへの負荷
を減らす様にCVT比を変えるための回路を持っている
。これは、総和増幅器(Summiing ampli
fications)230.232と、クリッピング
回路234゜236によって達成できる。総和増幅器2
32とクリッピング回路236は、エンジンの負荷を増
すために、被駆動プーリ20への圧力を低減する様に働
く、増幅器232は負の入力ターミナルに加えられたN
eと、正の入力ターミナルに加えられたNmaxを受け
とり、総和出力信号Nmax−Neを出す、この総和出
力は、第1O図に示す様な特性を持った非線形デバイス
であるクリッピング回路236にかけられる。このデバ
イスは、たとえば、逆バイアスダイオードで、入力信号
の負の行程に対しては、負の線形出力を出し、正の行程
に対しては、ゼロ出力を出す。
したがって、もしNeがNmaxを越えたら°、回路2
36に加えられた入力信号は負になり、これにより、負
の出力信号がでる。この負の出力信号は総和増幅器21
0に入れられ、その総和出力信号の値を、Nmaxより
Neが多い量に比例して減少させる。その結果、被駆動
プーリ20への圧力も、これに比例して減る。一方、N
eがNmaXより小さい場合は、クリッピング回路23
6にかかる入力信号は正となり増幅器210には、ゼロ
出力信号がかかる。この様な出力信号は増幅器210の
総和出力信号に何の影響も及ばないので、被駆動サーボ
コントローラ250にかかる信号には、何の変化も生じ
ない。
総和増幅器230とクリッピング回路234は、被駆動
プーリへの圧力を増加させ、エンジンの負荷を減少させ
る。Ltf1幅器230は、その負の入力端子にかかっ
たNeと、正の入力端子Nm1nにかかったNm1nを
受は入れ、総和信りNm1n−Neを生ずる。この総和
出力は回路236に似たクリッピング回路234に入れ
られる。しかし1回路234は、非線形の伝達特性を持
っており、人力信号の正行程に対しては、正の線形出力
を出し、負の行程に対しては、ゼロ出力を出す0回路2
34は、たとえば順方向(フォワード)バイアスダイオ
ードなどある。もしNeがNm1nより下ると、クリッ
ピング回路234にかかる入力信号は正となり、正の出
力信号となる。
この正の出力信号は、総和増幅器210に入力され、そ
の総和出力信号を(Nmin−Ne)の量に比例して減
少させる。その結果、被駆動プーリ20への圧力は、そ
れに比例して増加する。一方、NeがNmi nより大
きい場合は、回路234によりゼロ出力信号が発生し、
サーボコントローラ250に入力される総和信号には影
響を与元ない、被駆動側プーリ圧力発生器200も、車
速に応じて、アクセルペダル18の感度を従来の車の間
隔によく合うように調整する回路を含んでいる。これは
、エンジンとCVTに固有の操作特性があるために必要
となる。すなわち、車速が大きいと、エンジンにより生
ずるトルクは比較的大きく一定である。(第2図参照)
、従来の車では、エンジンから取り出せる、わずかの残
余トルクは、後輪ヘハイギャで一定の非常に小さな減速
比で伝えられる。したがって、車の加速は、高速では、
アクセルペダルの動きにかなり鈍感である。しかし、C
VTを載せた車では、高速でもアクセルペダルを踏み込
めば、減速比が上り、従来の車より大きなトルク増大と
なる。したがって。
7クセルベタルの位置αだけで、高速でCVTを制御し
ようとすると、車の応答性は、アクセルペダルの動きに
極端に敏感となる。したがって、アクセルペダルの感度
は高速では下げなければならない。
ペタルの感度は、二つのコンパレータ212.214に
より制御される。車速が、しさいイ直より低い、すなわ
ち、駆動軸速度Ndsが1173rpm以下である時は
、スイッチ216は閉じており、α信号を直接増幅器2
10に伝える。これはトルク制御である。駆動軸速度N
dsが1173rpmを越えると、スイッチ216は開
き、スイッチ218は閉じ、ペタル位置信号α/Nd5
(デバイダ220により与えられる)が、増幅器210
に伝えられる。これは動力VHJI (powerco
r+trol )である、この様にして、高速でのベタ
ル18の動きの効果はおさえられ、従来の車のベタルの
応答性に非常に近くなる。
第12図は、ブーり圧力発生器200の一変形で、ここ
では、アクセルの感度はCVT比Rの関数として制御さ
れる。CVT比Rが3以上になると、コンパレータ21
2′は、スイッチ216゛を閉じ、アクセルペダルの位
置信号αを直接増幅器210に伝える。CVT比Rが3
以下の場合、コンパレータ214′は、スイッチ218
′を閉じ、鈍くした信号(dulled signal
 )をデバイダ220′からJ1141i器210に入
れる。
上述した変速比制御は、比率Rの制御である。
すなわち、アクセルペダル18によって指令される被駆
動プーリ20にかかる液圧の増加分(または、減少分)
が大きいほど、ブーりの径の変化は速くなる。したがっ
て、たとえば、アクセルペダル18を速くふみこめば、
CVT比Rは速く変化し、加速は速くなる。勿論、これ
は従来の車の特性と非常に近い。
基本制御では、進んだCVT制御をするには、単にCV
T比だけでなく、CVTの比の4Rを制御する方がよい
という認識がある。この制御は、次の型持性式に基づい
て説明できる。
Nd5= (−RleNe)/(Ieq)+(RTe−
Tri−Tioss)/(Ieq)I eq=I cd
s+R21e R=変速機の変速比の変化率 R=変速機の変速比 Ie=エンジン慣性 Ne=エンジン回転速度 Tr l=駆動軸にかかる路面荷重(負荷)トルクで、
タイヤ、最終ドライブ(final driマe)のア
クスル(axle)の損失を含む Tloss=伝達損失 IcdS=駆動軸にかかる車の慣性 Nd5=駆動軸で測った車の加速度 型の加速度々dsは、これらの度数たとえば、Te、R
,Hの1つまたは2つ以上制御をすることにより変えら
れることは明らかである。 ・競に、従来の車では、変
速比Rとエンジン出力トルクTeを変えて、必要な変速
をし、車を制御している。しかし、Rの制御では、エン
ジントルクと速度を理想操作線に沿って、常に保つこと
は困難である。
これは、Rを変える毎に、エンジンの負荷が変り、した
がって、エンジン出力トルクと車の加速度に影響を与え
るためである。
エンジントルクと速度を同時に変え、エンジン操作を理
想線まで戻そうとするには、非常に複雑な制御システム
が要る。制御は、これらのシステムではいくつかの変数
に依存するからである。たとえば、これらのシステムで
は、エンジン操作を理想線に戻すには、必要な目標スロ
ットル位置とCVT比Rを計算するという複雑な仕事を
しなければならない、また、比の変化率Rの計算をして
、比を目標値まで変化させる速さにより、好ましからざ
る車の動きが起らない様にしなければならない、たとえ
ば、Rが大きすぎると、車の加速が起る前に、車が減速
してしまうということが起る。この現象は、上の性能式
で、Rが負になるためである。
しかしながらこの課題は、他の変数をエンジン性能が悪
くなる様に変えないで、Rを検知し制御できる。これは
、エンジントルクと速度が理想エンジン操作線に、しっ
かり沿うように、エンジン制御と変速機の制御を分配す
ることにより達成できる。
つまり、第11図のように、スロットルθ(エンジン制
御)については、所定のクラッチ状態および所定のエン
ジン回転状態の範囲を越えると切り換わる選択回路60
により、逍定し、CVT比(変速機制御)については、
検出エンジン回転速度が目標回転数からズレるときに切
り換わる選択切換手段63により、油圧制御する。
尚、Rを制御する結果、他の関連変数に悪影響は起きな
い、特に、Rだけを変えても、これに従ってRは変るが
、エンジン操作は理想操作線からずれない、エンジン回
転速度とトルクは、燃El関数f (Ne)だけによっ
て決まるからである。
その結果、車の加速度Ndsと出力トルクToは、他の
変数ではなく、比の変化率Rだけによって制御される。
この基本制御によれば、変速比の変化率(R)は、次の
関係によって近似できる。
kR=、α−To(定速時、トルク制御)kR=a/k
  Nd5−To (高速時、馬力制御) 木実施例のVベルト駆動では、アクセルベタル位置αと
出力トルクTOの比較が、ベルト、プーリ部品では、自
然に起き、変速mAで変速比が変化する。他の種類のC
VTでは、この関係を生じせしめるには、別の制御要素
が必要となる。しかし、前にも述へた様に、システムの
性能を表わす他ノパラメータを使って、Hの率で変速比
を変えることができよう、ここで、Rは、希望性能パラ
メータと実際に測った性能パラメータの差に比例するも
のとする。
1乙の制御機構を図示したのが、第13図である。第1
3図は、エンジン回転速度Neを車速、あるいは、駆動
軸速度Ndsの関数としてプロットしたものである。最
小、最大CVT比を原点から出る直線で示しである。フ
ィトリング(Nmin=100orpm)は、下方の水
平な線で最大許容エンジン回転速度(Nmax = 5
50 Orpm )は、上方の水平な線で示した。最大
車速は、右端の垂直線で示した。
第13図のグラフは、いくつかの操作領域に分けられて
いる。”A”はエンジン−CVTシステムの通常操作領
域を示す、領域” A ”は最大CVT比の線、最大エ
ンジン回転速度の線、最大車速の線、最小CVT比の線
、アイドリング速度の線によって区切られている。”A
”i域での操作中、クラッチ40は完全に結合しており
、スロットル位置は燃料13JII数f(Ne)により
、エンジン回転速度だけの関数である。駆動@速度1’
l 73 rpmを示す垂直破線の左側の操作は、トル
ク制御で有り、この線の右側の操作は、パワー(馬力)
制御である。(上の二式と第10図、第12図に示した
アクセルベタル感度回路を見よ)。粛域“B″は始動制
御の領域である。すなわち、半クラッチで、低車速の時
のエンジン−CVT系の操作を示す。この操作(400
)の制御は第9図に示した。
残りの三つの領域、“C““D””E”での操作は、上
述の制御システムにより有効に抑IFされる。すなわち
、” c ”領域での操作は、最小CVT比という物理
的限界と、エンジン制御回路1OO(第8図)の燃料減
少パルプ11、パルス巾モジュレータ110、デイファ
レンシエータ112、燃#4減少コンパレータ114か
ら成る燃料減小回路により抑止される。D”はオー/ζ
スピード制御の領域で、エンジン制御回路100(第8
図)の燃料停止F装置9と燃料停止ヒコンノくレータ1
08、それに、プーリ圧力発生器200 (第10図)
の増幅器232とクリッピング回路236により制御さ
れる。領域”E”はエンジンアイドリング制御領域で、
プーリ圧力発生器200(第10図)の増幅器230と
クリッピング回路234により制御される。
第13図には、平坦路で一定の車速を保つに必要なエン
ジン回転速度を示す負荷線(load 1ine)すな
わち走行抵抗も示されている。°°負負荷には路面負荷
、最終駆動損失などを含み、エンジン−CVT系のかか
る実際の負荷を表わす、この基本制御機構が、理想操作
線に沿ってエンジン操作を保つために、燃料関数だけに
したがって機能させるためには、CVT比の範囲は、通
常遭遇するどんな負荷に対しても一定車速を保つに要す
る全ての比を含むことが望ましい、すなわち、最小CV
T比は、平坦路で一定の車速を保つに必要な比より小さ
く、最大CVT比は遭遇するII)能性のある酔も急な
坂を、一定速度で上るに必要な比より大きいことが望ま
しい、この関係は第13図のグラフで、”A″領域最小
CVT比の線の一ヒの負荷線の物理的位置により示され
る。他の全ての負荷線は最大CVTの線より下になけれ
ばならない。
これを満たす望ましいCVT比の範囲は、約11:1で
、それは、たとえば、最大CVT比は22:1(li2
絆変速比を含む全軍比)、醋小CVT比は2:1である
。この様に広い範囲の比を持った変速機は1981年8
月5日に出願した、米国特許出願、NO,290,29
3に明らかにされている。勿論、これより比の範囲の小
さいCVTも使用可能だが、広い範囲のものほど、自由
度は大きくなるであろう。
第7図を参考にして、CVT比の変速機構を圧力室26
.36内の加圧液体により生ずる軸方向の力から説明し
よう、第7図の下方の曲線は、被駆動プーリ20の可動
部分24にかかる定常状態の軸力を、CVT比の関数と
してプロットしたものである。同様に、上方の曲線は駆
動プーリ30の可動部分34の内部への動きに抵抗する
定常状態の軸力を、CVT比の関数としてプロットした
ものである。以下に述べる様に、CVT比を1.0から
、約1.7に上げる様な信号が出されたとすると、圧力
室z6内の液圧は増加し、軸力を、約175kgから、
約270kgにまで上げる。可動部分24は、しかし、
慣性のために、直ぐには動かない、したがって、プーリ
20で起きる過渡状態を表わす曲線は、A点からB点は
、1.0の一定比で動き、それから、平行点Cまで動く
ものと定義される。したがって、駆動プーリ30の圧力
室36内の圧力増加により、プーリ30の11f動部分
34への軸力は約315kg(D点)から、約380k
g (平行点E)まで増加する。この様に軸力が増加し
ても、プーリ20の径が大きくなるためベルト15の張
力が増し、ブー930の二つに部分32.34をはなし
、プーリ30の駆動径は小さくなる。駆動プーリ30は
、したがって、被駆動プーリ20に生ずるどんな変化に
も、整然と追従する。
プーリ圧力発生器300は、変速比Rと測定出力トルク
Toの関数として、駆動プーリ30に適当な圧力を発生
する。この関数は、適度の応力をかけずにベルト15に
適当な張力を与え、スムーズに比を変えることが分った
。この目的のために適した関数の例は次の様なものであ
る。
P d r=Kl + (K2 /R+に3 ) T。
Pdrは駆動プーリ30の圧力室36内の油液圧であり
、K1.に2.に3は適当に選んだ定数である。
上述した制御機構は、エンジン操作を理想低燃費操作線
に沿ってエンジン操作を保つという目的を簡単に、また
有効に実現する。変速機の制御には、出力トルクとアク
セルペダルの位置の検知が必要だが、エンジン制御には
エンジン回転速度の検知だけでよい。
しかしながら上述の制御機構でも走行中に起るあらゆる
事態に対処するためには付加的な制御方式がまだ必要で
あり、走行中、運転者が急にアクセルベタルを離したと
きは前述したエンジンの制御をペタル位置の減少速度(
−α)で行えるとしてもCVTの制御は充分でない、こ
れは被駆動側プーリ圧発生器200がデバイダ220に
より与えられるペタル位近信号α/Ndsの関数として
被駆動側圧力サーボコントローラ250に出力されるた
めであり、アクセル位置αが急に零になると、被駆動プ
ーリ20の径が小となり、CVT比RがRminになる
点にある。この問題は基本制御方式に走行中のアクセル
位置αに関係してCVTを制御するCVT制御方式を付
加することにより解決される。第1図に示す如(CVT
制御方式では、円発生器200.300の液圧が、減速
判断回路700の指令を受けて作動する減速制御回路7
50を通って両コントローラ250.350および液圧
分配回路500に作用する。減速判断回路700はアク
セル位置αが所定値α0よりも小、CVT比Rが所定値
Rmaxよりも小である入力信号に応答して円発生器2
00.300の液圧をホールドし、この液圧を規準液圧
として、減速制御回路750に液圧の修正を行わせる。
減速制御回路750は駆動軸速度Ndsから求められる
CVT比Rを決定し、実測のRが決定されたRに近づく
ように液圧を修正し、両コントローラ250.350に
出力する。
このCVT制御方式の詳細を第14図に示す。
減速判断回路700はアンド回路701.2つのラッチ
回路702.703および2つのスイッチ704.70
5で構成される。減速制御回路750は駆動軸速度Nd
、sから最適CVT比Rを定めるマツプ751、比較器
752、出力回路753および反転回路754で構成さ
れる。
アンド回路701はアクセル位置αとCVT比Rを入力
し、所定の条件を満足すると、2つのラッチ回路702
,703と出力回路753に命令を出す、所定の条件は
アクセル位置αが3.6%以下、CVT比が4.7%以
下のときであり、そのときの命令は2つのラッチ回路7
02゜703に対してはHOLDであり、出力回路75
3に対してはRESETである。
所定の条件でアクセル位置αを3.6%以下としたのは
、この値がエンジンの燃料波11を下げるしきい値にあ
たり、実ICVT比を4.7以下としたのは、この値が
クラッチ40断のしきい値にあたるからである。またア
ンド回路701は所定の条件を満たすと、2つのスイッ
チ704,705をランチ回路702.703側に閉じ
る。
ランチ回路702は駆動側ブーり圧発生器300の出力
を入力とし、この値を保持し、出力回路753の出力を
反転回路754で反転した値と加算し、スイッチ705
を介して駆動側圧力サーボコントローラ300に出力す
る。ラッチ回路703は被駆動側プーリ圧発生器200
の出力を入力とし、この値を保持し、出力回路753の
出力と加算し、スイッチ704を介して被駆動側圧力サ
ーボコントローラ250に出力する。
比較器752は実測のCVT比Rと駆動軸速度Ndsか
ら決定される最適CVT比Rを入力し、1JcVT比R
の方が大きいとき出力回路に5TART信号を出し小さ
いときは5TOP信号を出す、出力回路753は時間り
で変化するランプ関数が用いられアンド回路701のR
ESET命令により掃引され、時間りに比例した出力を
出す。
このCVT制御方式が作動し、第15図に示す最適ライ
ンを下回った実測CVT比Rが入力されると、比較器7
52より出力回路753に5TART命令が出され、出
力がラッチ回路702,703の出力と加算されてそれ
ぞれのコントローラ250.350に出力される。実測
値と最適ラインとの差がなくなると、比較器752より
5TOP命令が出され、そのときの値が保持される。更
にα<3.6 、R<RmaXのうちいずれかの要件を
満たさなくなると、2つのラッチ回路702.703に
RESET命令が出され、両コントローラ250.35
0は円発生器200,300で制御される。
上述の実施例で述べたパラメータ値は、本発明の範囲を
制限するためのものではない、これらのパラメータは、
エンジン、変速器、車の設計、それに要求性能、挙動に
よって変わろう、また、上述の実施例では、電子制御シ
ステムを図示したが、同じ様に機能する制御システムな
ら、どんな種類のものであっても使える。多くの機械的
部品を有する制御システムが、多分、最も信頼性が高く
、最も低コストのものとなろう。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、走行中に7クセ
ルペタルが離されても、所定の条件を満たすときは減速
制御性回路でCVT比が高くされ6(7)テエンジンが
ノッキングを起すことなくスムーズにクラッチ断に移行
することができる。
また本発明によればエンジンブレーキとしての期待をも
つこともできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に関係する制御システムとCVTプーリ
、ベルト駆動、車の発進クラッチとの関係を示す模式図
、第2図は排気量的2.5リツトルの代表的な乗用車用
4気筒エンジンの性能マツプ、第3図は従来のエンジン
−CVT制御システムを示すブロック図、第4図は他の
従来のエンジン−CVT制御システムを示すプローツク
図、第5図は最低燃費ライン特性図、第6図は、本発明
を適用するエンジン−CVT制御系の各部の機渣的関係
を示した模式図、第7図はCVTの駆動プーリ、被駆動
ブーりにかかる力を変速比の関数として示した線図、第
8図はエンジンの制御を司る制御回路図、第9図はクラ
ッチの制御を司る制御回路図、第10図はプーリ圧力発
生器に関する回路図、第11図は本発明を含む全体のブ
ロック図、第12図はTi41O図に示した駆動プーリ
用圧力発生器の変形図、第13図は本発明に関係するエ
ンジン−CVT系の操作図2第14図は本発明の要部の
詳細を示した回路図、第15図はCVT比の最適ライン
を示したグラフである。 出願人   アイシン#を機株式会社 代理人   弁理士 加藤朝 道 :、i> 3 t、〈1 第6図 第5図 エンジン回車大公艶fi(Ne) 手続補正書(方式) 昭和60年2月7日 特許Fi:長官 志賀 学 殿 121件の表示 昭和59年特許願第190667号 (昭和59年9月13日出願) 2 発明の名称  CVT制御方式 3 補正をする者 事件との関係  特許出願人 氏名   (001)アイシン精機株式会社代表者 中
井 令夫 5 補正命令の日付 昭和60年1月9日 (発送日:昭和60年1月29日) 6 補正の対象  明m書の発明の詳細な説明の欄明細
書の発明の詳細な説明の欄を次のように補正する。 明細書第6頁6〜8行、rThe Developme
nt ofa Perbur2  Tractian 
Transmission for MotorCar
 ApplicationsJを「自動車用パー/くリ
トラクション変速機の開発 (The Develop
a+ent of aPerbur7  Tracti
on Transmission for  Moto
rCar Applications)Jに訂正する。 1人 」ニノ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 運転条件検出信号にもとづいて無段変速機の駆動手段に
    基準変速(CVT)比信号、特に被駆動側の駆動手段に
    アクセル開度となる信号を出力する基準駆動回路と、走
    行中におけるアクセル信号と変速比信号とから減速を判
    断する減速判断手段と、減速判断手段からの信号と車速
    信号とを受けて、基準駆動回路の出力信号を車速から求
    められる変速比に修正する減速制御手段とから成るCV
    T制御方式。
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