JPS62137238A - 副変速機を備えた車両用無段変速機の制御方法 - 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】 技術分野 本発明は、副変速機を備えた車両用無段変速機の制御方
法の改良に関するものである。

従来技術 ２段以上の前進ギア段に切り換えられる副変速機を有す
る車両用無段変速機を備えた車両が知られている。この
ような車両においては、たとえばスロットル弁開度と車
速などの車両の運転状態を表す量に基づいて副変速機が
その前進ギア段のいずれかに自動的に切り換えられると
ともに、予め求められた関係からエンジンの要求出力量
に基づいて無段変速機の入力軸の目標回転速度を決定し
、その目標回転速度と実際の人力軸の回転速度とが一致
するように無段変速機の変速比が制御される。

そして、このような無段変速機の変速比制御に際して目
標回転速度を決定するための関係は、副変速機のギア段
あるいはシフト操作装置の操作位置に拘わらず、共通に
用いられていた。この関係は、副変速機のギア段に応じ
てミッション全体の変速比変化範囲が異なるので副変速
機のギア段毎に実用される範囲は異なるが、基本的に共
通のものである。

発明が解決すべき問題点 しかしながら、かかる従来の車両におけるシフト操作装
置の低速側シフト位置への操作、すなわちエンジンブレ
ーキ（Ｌ）レンジへのシフト操作に際しては、目標回転
速度が変化せず有効なエンジンブレーキや大きな駆動力
が得られ′ないという不都合があった。すなわち、目標
回転速度を決定するために用いる関係には低速側ギア段
に切り換えたときにエンジンの最大回転速度Ｎ。ｍ＋ａ
ｘを越えてはならないという制限があるため、低速側ギ
ア段に切り換えた後の実際の車速か最大回転速度Ｎｅｍ
ａｘに丁度到達する、低速側ギア段へ切り換える直前の
比較的低い切換最大車速を、少なくとも下回る状態とな
ることを待って、副変速機が低速側ギア段へ切り換えら
れるようにしなければならない。このため、副変速機に
おけるギアダウン直前のエンジン回転速度は、一定の回
転速度以下でなければならず、このような条件下では副
変速機の低速側ギア段への切換最大車速か低くなって車
両の走行性能が低下してしまうのである。

問題点を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その要旨とするところは、２段以上の前進ギア段に切り
換えられる副変速機を有する車両用無段変速機と、車両
の走行性を選択するためのシフト操作装置とを備え、車
両の運転状態に応じて該副変速機がその前進ギア段のい
ずれかに切り換えられる形式の車両において、予め求め
られた関係からエンジンの要求出力量に基づいて前記無
段変速機の入力軸の目標回転速度を決定し、該目標回転
速度と実際の入力軸の回転速度とが一致するように変速
比を制御する無段変速機の制御方法であって、（１）前
記シフト操作装置がエンジンブレーキレンジに操作され
た状態において予め用意した複数の関係から前記副変速
機の実際のギア段に対応した関係を選択する選択工程と
、（２）その選択工程により選択された関係から前記目
標回転速度を決定する目標回転速度決定工程とを、含む
ことにある。

作用 このようにすれば、選択工程においては、低速側シフト
位置にシフト操作された状態において複数の関係から副
変速機の実際のギア段に対応した関係が選択されるとと
もに、目標回転速度決定工程においては、選択工程によ
り選択された関係がら目標回転速度が決定される。すな
わち、シフト操作装置が低速側シフト位置へ操作された
とき、副変速機が高速側ギア段の状態にあると低速側ギ
ア段の場合と異なる関係からエンジンの要求出力量など
に基づいて目標回転速度が決定される。

発明の効果 このように、シフト操作装置が低速側シフト位置に操作
された状態では副変速機の実際のギア段に対応して目標
回転速度を決めるための関係が選択されることから、高
速側ギア段における関係において高回転領域における目
標回転速度を高速側シフト位置において部分的に低くす
ることができるので、副変速機が低速側ギア段へ切り換
えられる゛と、それまでの高速側ギア段よりも目標回転
速度を高く変化するようにできる。すなわち、高速側ギ
ア段での目標回転速度を高回転領域において部分的に低
くすることにより、低速側ギア段へ切り換える車速の上
限（切換最大車速）を引き上げることができるのである
。したがって、シフト操作装置が低速側シフト位置へ操
作されたときは副変速機の高速ギア段から低速ギア段へ
の切換えが比較的高車速において行われ得て有効なエン
ジンブレーキが得られるとともに、大きな駆動力が得ら
れて運転性が高められるのである。

前記選択工程は、好適には、前記副変速機が高速側ギア
段に切り換えられている場合には、低速側ギア段に切り
換えられている場合よりも前記目標回転速度を高回転領
域において部分的に低く決定する関係を選択する。

実施例 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２図において、車両のエンジン１０は、ロックアツプ
クラッチ付フルードカップリング１２を介して無段変速
機１４の入力軸１６に連結されている。、入力軸１６に
は、油圧シリンダ１８によって■溝幅すなわち伝動ベル
ト２０の掛り径が変更される可変プーリ２２が設けられ
ており、また出力軸２４には、油圧シリンダ２６によっ
てＶ溝幅が変更される可変プーリ２８が設けられている
。

したがって、入力軸１６に伝達された回転力は可変ブー
ＩＪ　２２および２８に巻き掛けられた伝動ベルト２０
を介して出力軸２４に伝達されるとともに、後段の副変
速ａ３０に伝達される。副変速機３０は、第１サンギア
３２、第２サンギア３４、リングギア３６などから成る
ラビニョオ型複合遊星歯車装置を含む。高速段用クラッ
チ３８、低速段用ブレーキ４０、後進用ブレーキ４２が
図示しない油圧アクチュエータによって択一的に作動さ
せられることにより、第３図に示すように、副変速機３
０の変速比Ｒｆが切り換えられ、あるいは正転、逆転が
切り換えられるようになっている。

ここで、第３図において、ρ１はＺ、、／Ｚ、、　　ρ
２はＺ　、ｚ／　Ｚ　、である。但し、Ｚｔｌは第１サ
ンギア３２の歯数、Ｚｔｌは第２サンギア３４の歯数、
Ｚ、。

はリングギア３６の歯数である。ベルト式無段変速機１
４の出力軸２４は副変速機３０の入力軸を構成し、また
副変速機３０内の遊星ギアを支持するキャリア４４は出
力軸を構成するので、副変速機３０の変速比はキャリア
４４の回転数で出力軸２４の回転数を除した値となる。

前記キャリア４４に伝達された回転力は中間歯車４６．
４８および終減速機５０を経て、一対の車両の駆動輪５
２にそれぞれ伝達されるようになっている。

可変プーリ２２および２８の近傍には、それら可変プー
リ２２および２８の回転速度に対応した周波数のパルス
信号ＳＰＩおよびＳＦ３をコントローラ５４へ出力する
ための入力軸回転センサ５８および出力軸回転センサ６
０が設けられている。

また、中間歯車４８の近傍には、中間歯車４８の回転速
度に対応した周波数のパルス信号ＳＶをコントローラ５
４へ出力するための車速センサ６２が設けられている。

また、エンジン１０の図示しない吸気配管に設けられた
スロットル弁には、スロットルセンサ６４が設けられて
おり、そのスロットルセンサ６４からはスロットル弁開
度θを表すスロットル信号Ｓθがコントローラ５４に供
給される。更に、本実施例においてはシフト切換装置と
′してシフトレバ−６６が用いられており、そのシフト
レバ−６６の操作位置を検出する操作位置センサ６８か
らは、シフトレバ−６６のシフト操作位置Ｐ□を表す信
号ｓｐがコントローラ５４に供給される。このシフトレ
バ−６６は油圧回路７０内のマニアルバルブと機械的に
関連させられており、ニュートラルレンジに操作された
ときには、高速段用クラッチ３８、低速段用ブレーキ４
０、後進用ブレーキ４２をそれぞれ作動させるための油
圧アクチュエータのいずれにも油圧が供給されることを
阻止するが、後進レンジに操作されたときには、後進用
ブレーキ４２を作動させる油圧アクチュエータのみに作
動油を供給させる。また、シフトレバ−６６が前進レン
ジのうちの通常走行（Ｄ＝ニドライブレンジに操作され
た場合には、高速段用クラッチ３８を作動させる油圧ア
クチュエータのみに作動油が供給されることを許容し、
高速側ギア段が維持されるようにする。また、シフトレ
バ−６６が前進レンジのうちの自動変速レンジ（Ｓレン
ジ）またはエンジンブレーキレンジ（Ｌレンジ）に操作
された場合には、高速段用クラッチ３８および低速段用
ブレーキ４０を作動させるそれぞれの油圧アクチュエー
タのいずれかに作動油が供給されることを許容する。そ
れらの油圧アクチュエータには、油圧回路７０に設けら
れたシフト用電磁弁７２の作動に応答して作動するシフ
トバルブから、択一的に油圧が供給されるようになって
いる。

上記油圧回路７０は、また、出力軸２４に設けられた油
圧シリンダ２６に無段変速機１４の実際の変速比および
エンジンｌＯの出力トルクに対応して調圧されたライン
油圧を供給し、伝動ベルト２０の張力を必要かつ充分に
制御する。また、油圧回路７０は、入力軸１６に設けら
れた油圧シリンダ１８に関して、シフト方向切換弁７４
の作動に応答して、作動油を供給しあるいは排出し、ま
た、シフト速度切換弁７６の作動に応答して油圧シリン
ダ１８への作動油流入速度あるいは油圧シリンダ１８か
らの作動油排出速度を変化させる。

なお、油圧ポンプ７８はエンジン１０などによって駆動
されることにより、オイルタンク８０内の作動油を油圧
回路７０に圧送するものであって油圧回路７０の油圧源
として機能する。

前記コントローラ５４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含
む所謂マイクロコンピュータであって、ＲＡＭの記憶機
能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従
って入力信号を処理し、副変速機３０のギア段を自動シ
フトさせるためにシフト用電磁弁７２の作動を制御する
一方、無段変速機１４の変速比を最適値に変化させるた
めにシフト方向切換弁７４およびシフト速度切換弁７６
の作動を制御する。

以下、本実施例の作動の要部を第１図のフローチャート
に従って説明する。

第１図は、車両のトランスミッション全体の変速比を制
御するための制御ルーチンを示すものであって、先ずス
テップＳ１が実行されることにより車速Ｖ、スロットル
弁開度θ、入力軸１６の回転速度Ｎｔｎ、出力軸２４の
回転速度Ｎ。ｕＬ　％シフトレバ−６６の操作位置Ｐ０
が信号ｓｐｔ、ｓｐ２、Ｓθ、ＳＶ、およびＳＰに基づ
いて読み込まれる。次いで、ステップＳ２が実行される
ことにより、シフトレバ−６６の実際の操作位置が通常
走行レンジ、自動変速レンジ、エンジンブレーキレンジ
のいずれであるかが判断される。通常走行レンジ、すな
わちＤレンジであると判断された場合には、ステップＳ
３が実行されて、予めＲＯＭに記憶された複数のデータ
マツプから通常走行レンジ用データマツプが選択される
。このときは前述のようにシフトレバ−６６と連動する
マニュアルバルブにより専ら高速段用クラッチ３８を作
動させる油圧アクチュエータのみに作動油が供給される
ことを許容し、高速側ギア段が維持される。

上記通常走行レンジ用データマツプは通常走行時に適し
た目標回転速度Ｎ　ｉ　ｎ　　を決定するためのもので
あり、たとえば第４図に示す関係を表すものである。こ
の関係は、エンジン１０の燃焼効率および運転性が最適
に得られるように予め求められたものであり、スロット
ル弁開度θおよび車速Ｖに基づいて最適な目標回転速度
Ｎ、−が決定される。そしてステップＳ５が実行される
ことにより、ステップＳ４において決定された目標回転
速度Ｎ、−と入力軸１６の実際の回転速度Ｎｉ、、とが
一致するように無段変速機１４の変速比を変更するため
にシフト方向切換弁７４およびシフト速度切換弁７６を
作動させる。

前記ステップＳ２において、シフトレバ−６６が自動変
速レンジに操作されたと判断された場合には、ステップ
Ｓ６が実行されることにより、副変速機３０のシフト制
御が実行される。すなわち、ＲＯＭに予め記憶されたシ
フトパターンから、車速Ｖおよびスロットル弁開度θに
基づいて副変速機３０のギア段が決定され、そのギア段
が実現されるようにシフト用電磁弁７２に駆動信号を出
力する。シフトパターンはたとえば第５図に示すもので
あり、データマツプなどの形態で記憶されている。図に
おいて、Ｄは、車両の走行性能を考慮して用意されたも
のであって、低速側ギア段（第１速）から高速側ギア段
（第２速）へのシフトアップの判断に用いるシフトアッ
プ線であり、図中Ｅは、適当なヒステリシスを形成する
ように、またキックダウンによる加速性能を考慮して用
意されたものであって、高速側ギア段から低速側ギア段
へのシフトダウンの判断に用いるシフトダウン線である
。

次いで、ステップＳ７が実行されることにより、副変速
機３０の実際のギア段が高速側ギア段であるかまたは低
速側ギア段であるかが判断される。

高速側ギア段であると判断された場合には、ステップＳ
８が実行されて、たとえば第６図の関係を表す高速側ギ
ア段用第１データマツプが選択される。しかし、ステッ
プＳ７において副変速機３０のギア段が低速側ギア段で
あると判断された場合には、ステップＳ９が実行されて
、たとえば第７図の関係を表す低速側ギア段用第１デー
タマツプが選択される。このようにしてシフト操作位置
および副変速機３０のギア段に適した関係が選択される
と、前記ステップＳ４が実行されることにより、高速側
ギア段用第１データマツプあるいは低速側ギア段用第１
データマツプに基づいて高速側ギア段あるいは低速側ギ
ア段に適した目標回転速度トＪ、ばか決定される。そし
てステップＳ５が実行されることにより、目標回転速度
Ｎ、２と入力軸１６の実際の回転速度Ｎ　ｉ　ｎとが一
致するように無段変速機１４の変速比が変更される。

上記高速側ギア段用第１データマツプの関係は、第６図
に示すように、その高回転領域において目標回転速度Ｎ
、−が部分的に低くなるように設定変更されており、副
変速機３０の高速側ギア段から低速側ギア段への切換え
が比較的高車速において実行され得るようになっている
。図において２点鎖線は上記設定変更前の関係を示して
いる。

前記ステップＳ２において、シフトレバ−６６がエンジ
ンブレーキレンジ、すなわちＬレンジに操作されたと判
断された場合には、ステップｓ１０が実行されることに
より、副変速機３０のシフト制御が実行される。すなわ
ち、ＲＯＭに予め記憶されたシフトパターンから、車速
■およびスロットル弁開度θに基づいて副変速機３０の
ギア段が決定され、そのギア段が実現されるようにシフ
ト用電磁弁７２に駆動信号を出力する。この場合のシフ
トパターン（変速線）は第８図の破線Ｆに示すもののみ
であり、データマツプなどの形態で記憶されている。し
たがって、このエンジンブレーキレンジでは、高速側ギ
ア段から低速側ギア段への切換えが制御されるが、一旦
低速ギア段へ切り換えられると低速ギア段から高速ギア
段への切り換えは行われないようになっている。

次いで、ステップＳｌｌが実行されることにより、副変
速機３０の実際のギア段が高速側ギア段であるかまたは
低速側ギア段であるかが判断される。高速側ギア段であ
ると判断された場合には、ステップＳ１２が実行されて
、たとえば第８図の関係を表す高速側ギア段用第２デー
タマツプが選択される。しかし、ステップＳｕｌにおい
て副変速機３０のギア段が低速側ギア段であると判断さ
れた場合には、ステップＳ１３が実行されて、たとえば
第９図の関係を表す低速側ギア段用第２データマツプが
選択される。このようにしてシフト操作位置および副変
速機３０のギア段に適した関係が選択されると、前記ス
テップＳ４が実行されることにより、高速側ギア段用第
２データマツプあるいは低速側ギア段用第２データマツ
プに基づいて高速側ギアあるいは低速側ギア段に適した
目標回転速度Ｎ　ｉ　ｎ′が決定される。そしてステッ
プＳ５が実行されることにより、目標回転速度Ｎ、、。

１と入力軸１６の実際の回転速度Ｎ　ｉ　ｎとが一致す
るように無段変速機１４の変速比が制御される。

上記高速側ギア段用第２データマツプおよび低速側ギア
段用第２データマツプの関係は、第８図および第９図に
示すように、前記高速側ギア段用第１データマツプおよ
び低速側ギア段用第１データマツプに比較して全体とし
て目標回転速度Ｎ　ｉ　ｎ８が高く決定されるように設
定されており、シフトレバ−６６がエンジンブレーキレ
ンジに操作されたときには自動変速レンジに操作されて
いる場合に比較してエンジンブレーキ作用あるいは駆動
力が得られるようになっている。また、高速側ギア段用
第２データマツプに示す関係と低速側ギア段用第２デー
タマツプの関係とは、副変速機３０のギア段の切換えに
起因してトランスミッション全体の変速比の変化範囲が
ずれるため実用される範囲が異なるものの基本的には互
いに共通のものであるが、高速側ギア段用第２データマ
ツプに示す関係においては、その高回転領域において目
標回転速度Ｎ　ｉ　ｎ　　が部分的に低く決定されるよ
うに変更されている。

車両の走行状態においては上記一連のステップが繰り返
し実行されるのであるが、シフトレバ−６６が自動変速
レンジあるいは通常走行レンジに操作され且つ副変速機
３０が高速側ギア段であるときにシフトレバ−６６がエ
ンジンブレーキレンジに選択操作されると、第８図に示
す関係が選択されるとともに、車両１０は高速側ギア段
にてしばらく走行する。この状態では、第８図に示す関
係に基づいて目標回転速度Ｎ　ｌ　ｎ　”が決定され、
この目標回転速度Ｎ　ｉｎ　　と入力軸１６の実際の回
転速度Ｎ、。とが一致するように無段変速機１４の変速
比が制御されつつ車両が走行するが、たとえばスロット
ル弁開度θがθ、で走行しかつ車速か低下するとき第８
図の破線に示す変速線Ｆを横切ったときに副変速機３０
が低速側ギア段へ切り換えられ、以後この低速側ギア段
に維持される。

ここで、変速線Ｆとスロットル弁開度θが１００％であ
る場合の線との交点ａが低速側ギア段への切換最大車速
Ｖ。に対応する。この切換最大車速Ｖ。は副変速機３０
が低速側ギア段へ切り換えられたときにエンジン１０の
回転速度がそれに許容される最大回転速度Ｎ。ｌ＋ｌａ
Ｘを超えないようにする必要があることから、低速側ギ
ア段への切り換え直前のエンジン回転速度はｎ　１　　
（＝Ｎ　（１＠　＠　Ｘ／γ：但し、高速側ギア段にお
ける変速比を１、低速側ギア段における変速比をγとす
る）以下に制限される。本実施例では、第８図に示すよ
うに、高速側ギア段用第２データマツプに示す関係では
、その高回転領域において目標回転速度Ｎ、−が低く決
定されるように設定変更されているので、上記切換最大
車速ｖ０が可及的に高められている。

したがって、本実施例によれば、副変速機３０の高速側
ギア段における走行状態でシフトレバ−６６がエンジン
ブレーキレンジへ切り換えられたとき、高速側ギア段か
ら低速側ギア段への切換えが比較的高車速において行わ
れ得て、有効なエンジンブレーキが得られるとともに、
大きな駆動力が得られて運転性が大幅に高められるので
ある。

因に、第１０図は低速側ギア段用第２データマツプと同
様の関係を高速側ギア段用第２データマツプルに適用し
た従来のものであって、このような関係を用いると低速
側ギア段への切り換え直前のエンジン回転速度ｎ、に対
応した切換最大車速Ｖ、が前記切換最大車速ｖ０に比較
して大幅に小さくなるのである。

以上、本発明の一実施例について説明したが、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、副変速機３０が前
進２段のギア段に選択的に切り換えられる形式のもので
あったが、前進３段以上のギア段を備えたものであって
も良い。

また、前述のステップＳ５においては、入力軸回転速度
Ｎ　ｉ　ｎが目標回転速度Ｎ　ｉ　ｎ　”と一致するよ
うに制御されているが、エンジン回転速度が目標回転速
度Ｎ　ｉ　ｎ′と一致するように制御されても良い。

また、無段変速［１４は伝動ベルト２０が可変プーリ２
２および２８に巻き掛けられた形式のベルト式無段変速
機であったが、その他の形式の無段変速機であっても良
い。

また、前述の実施例においては、車両を専ら高速側ギア
段で走行させるための通常走行レンジ、および車両の走
行条件に従って切り換えられる高速側ギア段と低速側ギ
ア段が設けられているが、それらの一方が省略された形
式の車両であっても差支えないのである。

更に、前述の実施例においてはエンジンの要求出力を表
す量としてスロットル弁開度θが用いられていたが、そ
れに替えてアクセル操作量、燃料噴射量あるいは燃料噴
射時間が用いられても良い。

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図は本発明が適用された装置の一連の作動を説明す
るフローチャートである。第２図は本発明が適用された
装置の一例を示す図である。第３図は第２図の副変速機
における切換え状態を示す図である。第５図は第１図の
フローチャートにおいて、副変速機の自動シフトに用い
られる変速パターンを示す図である。第４図、第６図、
第７図、第８図、および第９図は第１図のフローチャー
トにおいて、目標回転速度を決定するために用いられる
関係をそれぞれ示す図である。第１０図は目標回転速度
を決定するために用いられた従来の関係を示す図であっ
て、第８図に対応する図である。 １４：無段変速機 ３０：副変速機 Ｎ　Ｚ　ＩＩ　”　：目標回転速度 θ：スロットル弁開度（要求出力量） 出願人　　トヨタ自動車株式会社 第３図 °　　　　　　車遠■ 第４図 第６図 第７図 ＯＶＯ早速Ｖ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２段以上の前進ギア段に切り換えられる副変速機
   を有する車両用無段変速機と、車両の走行性を選択する
   ためのシフト操作装置とを備え、車両の運転状態に基づ
   いて前記副変速機がその前進ギア段のいずれかに切り換
   えられる形式の車両において、予め求められた関係から
   エンジンの要求出力量に基づいて前記無段変速機の入力
   軸の目標回転速度を決定し、該目標回転速度と実際の入
   力軸の回転速度とが一致するように変速比を制御する無
   段変速機の制御方法であって、 前記シフト操作装置がエンジンブレーキレンジに操作さ
   れた状態において予め用意した複数の関係から前記副変
   速機の実際のギア段に対応した関係を選択する選択工程
   と、 該選択工程により選択された関係から前記目標回転速度
   を決定する目標回転速度決定工程とを含むことを特徴と
   する副変速機を備えた車両用無段変速機の制御方法。
2. （２）前記選択工程は、前記副変速機が高速側ギア段に
   切り換えられている場合には、低速側ギア段に切り換え
   られている場合よりも前記目標回転速度が高速回転領域
   において部分的に低く決定されている関係を選択するも
   のである特許請求の範囲第１項に記載の副変速機を備え
   た車両用無段変速機の制御方法。