WO2013015029A1 - 無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

無段変速機の変速制御装置は、車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転状態に基づいて無段変速機の変速比を制御する制御手段と、運転者による加速要求を判定する加速要求判定手段と、加速要求に基づいて同じ車速のときにノーマルモードに対して無段変速機の入力回転数が高くなるような変速比とするリニアモードを設定するリニアモード設定手段と、車両の前後Ｇを検出する前後Ｇ検出手段と、リニアモードでの走行中に前後Ｇに基づいて加速要求が無いと判定した場合には、リニアモードを実施する条件下であってもリニアモードを解除するリニアモード解除手段を備える。

Description

無段変速機の変速制御装置

　本発明は、無段変速機の変速制御装置に関する。

　無段変速機の変速比制御として、原則は運転状態に応じて変速比を可変制御する制御モード（以下、「ノーマルモード」という。）で、運転者の加速要求が大きい場合には、同じ車速のときにノーマルモードに対して無段変速機の入力回転数が高くなるような変速比とする制御モード（以下、「リニアモード」という。）へ移行するものが知られている。すなわち、リニアモードは、ノーマルモードに対して変速比変化を抑制するモードである。

　例えばＪＰ２００２－３７２１４３Ａでは、アクセル開度が閾値を超えた場合には加速要求が大きいものと判定し、変速比変化を抑制するリニアモードに移行している。これにより、スロットル開度の増大によりエンジン回転数が上昇すると、駆動力も速やかに増大する。つまり、スロットル開度が増大してから加速感が得られるまでの時間遅れが短くなり、運転者に与える違和感を軽減できる。

　そして、リニアモードで走行中にアクセル開度が所定量低減したら、加速要求が小さくなったと判定して、リニアモードを解除してノーマルモードへ移行している。

　しかしながら、ＪＰ２００２－３７２１４３Ａの制御では、加速要求の大きさをアクセル開度に基づいて判定しているので、リニアモードでの走行中に運転者の加速要求の減少を検知できない場合が生じるおそれがある。例えば、発進加速後にそのまま定常走行へ移行しようとする場合のように、アクセル開度の変化量が小さく、その変化速度も低くなる場合に、加速要求の減少を検知できない。この場合、定常走行しているにもかかわらずリニアモードが解除されないので、内燃機関が高回転を維持したままとなり、運転者に違和感を与えることとなる。また、エンジン回転数が高いままでは、燃費性能の悪化も招来する。

　本発明の目的は、したがって、加速が終了して定常走行へ移行する際に、運転者に加速意図がなくなったことを確実に検知し、ノーマルモードへ移行し得る無段変速機の変速制御装置を提供することである。

　上記目的を達成するため、本発明は、車速とアクセル開度を含む車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転状態に基づいて無段変速機の変速比を制御する制御手段と、運転者による加速要求を判定する加速要求判定手段と、運転者の加速要求に基づいて、同じ車速のときにノーマルモードに対して無段変速機の入力回転数が高くなるような変速比とするリニアモードを設定するリニアモード設定手段とを備える。さらに、車両の前後Ｇを検出する前後Ｇ検出手段と、リニアモードでの走行中に前後Ｇに基づいて加速要求が無いと判定した場合には、リニアモードを実施する条件下であっても前記リニアモードを解除するリニアモード解除手段を備えることを特徴とする。

　この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以降の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。

図１は本発明による変速制御装置を搭載した車両の実施形態を示す概略構成図である。 図２は無段変速機コントローラが実行するノーマルモードからリニアモードへの移行のための制御ルーチンを示すフローチャートである。 図３は無段変速機コントローラが実行するリニアモードからノーマルモードへの移行のための制御ルーチンを示すフローチャートである。 図４は無段変速機コントローラがリニアモード中に実行する加速要求判定の制御ブロック図である。 図５は図３の制御ルーチンを実行した場合のタイムチャートである。 図６は本実施形態によりリニアモードが解除される領域を示す図である。

　図１は本発明による変速制御装置を備えた車両の概略構成を示したものである。内燃機関１の駆動力は、トルクコンバータおよび正逆切換機構２、無段変速機３、最終減速機および差動機構４を介して駆動輪５に伝達される。

　内燃機関１は、エンジンコントローラ６によって燃料噴射量制御、点火時期制御などが行われる。

　無段変速機３は、無段変速機コントローラ７によって変速比が無段階に制御される。

　制御装置８は、前記各コントローラ６、７と共にマイクロコンピュータおよびその周辺装置から構成され、総合的な車両の制御を行う。この制御装置８には、アクセル開度（アクセルペダル操作量）を検出するアクセルセンサ９、車両の走行速度を検出する車速センサ１０、駆動輪５の車輪速度を検出するための車輪速センサ１１、内燃機関１の回転速度を検出するエンジン回転センサ１２などが接続されている。無段変速機コントローラ７が本発明の制御手段に、アクセルセンサ９と車速センサ１０が本発明の運転状態検出手段に、それぞれ対応する。

　なお、以下の説明においては無段変速機３として可変プーリ機構によるベルト式ＣＶＴを想定し、変速比をプーリ比という語で表す場合がある。プーリ比または変速比は減速比と同義であり、すなわちその値は入力プーリ回転数／出力プーリ回転数を表している。

　図２は、無段変速機コントローラ７が実行する変速制御のうち、ノーマルモードからリニアモードへの移行をするか否かを決定する制御ルーチンを表している。図３は、無段変速機コントローラ７が実行する変速制御のうち、リニアモードからノーマルモードへ移行するか否かを決定する制御ルーチンを表している。いずれの制御ルーチンも、例えば１０ミリ秒程度の短い周期で繰り返し実行される。

　図２の制御ルーチンは、ノーマルモードからリニアモードへの移行の要否を判定する制御ルーチンの一例を示している。なお、本制御ルーチンの内容は公知である。

　ステップＳ１００で、無段変速機コントローラ７はアクセルセンサ９で検出したアクセル開度が、加速判定の閾値として予め設定したアクセル開度基準値より大きいか否かを判定する。アクセル開度がアクセル開度基準値より大きい場合はステップＳ１１０の処理を実行し、小さい場合はステップＳ１３０でノーマルモードの継続を決定して今回の処理を終了する。

　ステップＳ１１０で、無段変速機コントローラ７はアクセルセンサ９の検出値に基づいて算出したアクセル開速度が、加速判定の閾値として予め設定した開速度基準値より大きいか否かを判定する。アクセル開速度が開速度基準値より大きい場合は、ステップＳ１２０の処理を実行し、小さい場合はステップＳ１３０でノーマルモードの継続を決定して今回の処理を終了する。

　ステップＳ１２０で、無段変速機コントローラ７はリニアモードへの移行を決定する。

　ノーマルモード、リニアモードのいずれの場合も、それぞれのモード用に無段変速機３の入力回転数と車速の関係をアクセル開度毎に設定した変速特性マップにしたがって変速比を設定する。ただし、リニアモードの場合はノーマルモードに比べて、変速比の変化が抑制された変速特性となっている。つまり、同アクセル開度かつ同車速で比較すると、リニアモードの方がノーマルモードより無段変速機３の入力回転数が高くなる。

　図２の制御ルーチンでリニアモードに移行したら、リニアモード用の変速特性マップにしたがって変速比を制御しつつ、図３の制御ルーチンによりリニアモードを解除するか否かの判定を行う。

　ステップＳ２００で、無段変速機コントローラ７は、アクセル開度が閾値としてのアクセル開度基準値より大きいか否かを判定する。アクセル開度がアクセル開度基準より大きい場合はステップＳ２１０の処理を実行し、小さい場合は、ステップＳ２５０でノーマルモードへの移行を決定して本制御ルーチンを終了する。アクセル開度基準値は、公知の変速制御装置においてリニアモードの解除を決定する際の閾値と同様の比較的小さい開度、例えば１／８程度に設定する。

　ステップＳ２１０で、無段変速機コントローラ７は、アクセルセンサ９の検出値に基づいて算出したアクセル閉速度が、予め設定した第１閉速度基準値より小さいか否かを判定する。第１閉速度基準値は、公知の変速制御装置においてリニアモードの解除を決定する際の閾値と同様の比較的速い速度、例えば１００ｄｅｇ／ｓｅｃ程度に設定する。アクセル閉速度が第１閉速度基準値より小さい場合はステップＳ２２０の処理を実行し、大きい場合はステップＳ２５０でノーマルモードへの移行を決定して本制御ルーチンを終了する。

　上述したステップＳ２００及びステップＳ２１０は、リニアモードの解除を決定するルーチンとしては公知である。

　ステップＳ２２０で、無段変速機コントローラ７は、以下に説明する加速要求判定を実行する。

　図４は、無段変速機コントローラ７がリニアモード中に実行する加速要求判定の演算内容を示すブロック図である。本ブロック図は演算内容を模式的に示したもので、物理的な構成を意味するものではない。

　判定器２０で、アクセル閉速度が第２閉速度基準値より大きいか否かを判定し、大きい場合は判定器２４にその結果を入力する。第２閉速度基準値は、運転者が意図的にアクセルペダルを戻したか否かだけを検知するためのものなので、誤判定を回避し得る範囲でできるだけ小さな値を設定する。例えば２０ｄｅｇ／ｓｅｃ程度に設定する。

　判定器２１で、前後ＧがＧ基準値より小さいか否かを判定し、小さい場合は判定器２４にその結果を入力する。Ｇ基準値は、以下のように設定する。例えば、アクセル開度が一定でも、速度上昇に伴って加速度は低下するが、この加速度の低下は内燃機関１の出力が低いほど、また車両重量が重いほど低車速から顕著に発生する。走行環境が平坦路から登坂路に変わった場合も同様である。一方、内燃機関１の出力が高くなるほど、また車両重量が軽いほど車速上昇や路面勾配が加速度に与える影響は小さくなる。そこで、Ｇ基準値は内燃機関１や車体の仕様等に応じて適宜設定することとする。

　前後Ｇは、車輪速及び無段変速機３の出力軸回転数から算出する。無段変速機３の出力軸回転数は、図示しない出力軸回転数センサで検出する。

Ｇセンサを用いれば前後Ｇを直接検出することもできるが、Ｇセンサの検出値には路面勾配の影響が含まれてしまう。このため、例えば平坦路から登坂路に変わった場合等には、運転者に加速意図があっても前後ＧがＧ基準値より小さくなることも生じ得る。そこで、走行環境の変化の影響を排除するために、駆動輪５の車輪速度又は無段変速機３の出力軸回転数に基づいて算出する。

　減算器２２で、所定時間前から現在までの最大アクセル開度から、現在のアクセル開度を減算し、その結果を判定器２３に入力する。リニアモードに移行してから現在までの最大アクセル開度を用いてもよいが、より新しい状態に基づく判定を行うために、所定時間前からの値を用いる。所定時間は、例えば５秒程度とする。現在のアクセル開度を直近の値ではなく、所定時間内での最大値と比較することで、加速意図の有無をより正確に検知することができる。

　判定器２３で、減算器２２の演算結果が予め設定した閾値より大きいか否かを判定し、大きい場合は判定器２４にその結果を入力する。閾値は、運転者が無意識のうちに行うアクセル操作や、加速意図はありながらも速度調節のためにわずかにアクセルペダルを戻す場合等を排除し得る値を設定する。

　判定器２４は、判定器２０～２３のすべての判定結果が入力された場合に、加速要求無し、と判定する。図３のフローチャートに戻る。

　ステップＳ２３０で、無段変速機コントローラ７は、ステップＳ２２０の判定結果に基づいて加速要求が有るか否かを判定する。加速要求が有る場合はステップＳ２４０でリニアモードの継続を決定して今回の処理を終了する。一方、加速要求が無い場合はステップＳ２５０でノーマルモードへの移行を決定して本制御ルーチンを終了する。

　図５は、本制御ルーチンを実行した場合のタイムチャートである。

　タイミングｔ１でリニアモードに移行した後、タイミングｔ２でアクセル開度が減少し始めている。タイミングｔ２後かつタイミングｔ３より前にアクセル閉速度か第２閉速度基準値より大きくなるタイミングは何度かあるが、いずれもタイミングにおいても、アクセル開度が条件を満たしていないためリニアモードが継続している。タイミングｔ３で前後Ｇが前後Ｇ基準値より小さくなるが、ここでもアクセル開度が条件を満たしていないためリニアモードが継続している。タイミングｔ４でアクセル開度、アクセル閉速度、及び前後Ｇの３つの条件が揃って、ノーマルモードへ移行している。そして、ノーマルモードへ移行することで無段変速機３の入力回転数が低下している。

　上記のように、車両の前後Ｇを、リニアモードを解除してノーマルモードへの移行を決定するための判定値として用いるので、車両の加速度変化に応じた判定を行うことができる。そして、上記判定値としてアクセル閉速度も併用することで、登坂路進入時のように加速意図があっても前後Ｇが低下する場合の誤判定を回避することができる。さらに、リニアモード中の最大アクセル開度からの戻し量も上記判定値として併用することで、例えば運転者が無意識に行うアクセル操作のように、戻し量が閾値を超えないようなわずかな大きさの場合にリニアモードが解除されることを回避できる。

　図６は、図３の制御ルーチンによってリニアモードが解除される領域を示す図である。縦軸はアクセル開度、横軸はアクセル閉速度である。領域ＬＲ１及び領域ＬＲ２が、アクセル開度基準値を１／８、第１閉速度基準値を１００ｄｅｇ／ｓｅｃ、第２閉速度基準値を２０ｄｅｇ／ｓｅｃとした場合に、リニアモードが解除される領域である。なお、各基準値はあくまでも一例である。

　領域ＬＲ１はステップＳ２００とステップＳ２１０の処理でリニアモードが解除される領域、すなわち公知技術でもリニアモードが解除される領域である。具体的には、アクセル開度が極低開度になった場合、またはアクセルペダルから足を離した場合のようにアクセル開度が急激に小さくなった場合に相当する領域である。

　領域ＬＲ２は、本制御ルーチンのステップＳ２２０、Ｓ２３０の処理によってリニアモードの解除が可能となった領域である。具体的には、運転者が加速走行から定常走行へ移行しようとして、アクセルペダルを低中開度まで比較的緩やかに戻した場合に相当する領域である。なお、領域ＬＲ２のアクセル開度上限値は、ロード－ロード線から定まる定常走行のためのアクセル開度よりわずかに大きなアクセル開度であり、具体的には前後Ｇ基準値との関係で定まる。

　このような領域では、リニアモードを継続するとエンジン回転数が高い状態に維持されて運転者に違和感を与えるばかりでなく、実用燃費の悪化を招くおそれもある。しかし、本制御ルーチンによれば、領域ＬＲ２でもリニアモードを解除できるので、これらの問題を解消することができる。

　以上説明した本実施形態の効果をまとめると、次のようになる。

　リニアモードでの走行中に前後Ｇに基づいて運転者の加速意図の有無を判定するので、定常走行への移行を確実に検知してリニアモードを解除することができる。その結果、図６の領域ＬＲ２のようにアクセル開度とアクセル閉速度だけに基づく判定ではリニアモードを解除できなかった領域でも、リニアモードを解除することが可能となる。

　また、リニアモードでの走行中の加速意図の有無を、前後Ｇの他にアクセル閉速度にも基づいて判定するので、平坦路から登坂路へ進入した場合のように加速意図がありながらも前後Ｇが低下する状況での誤判定を回避することができる。

　さらに、リニアモードでの走行中の加速意図の有無を、リニアモード中の最大開度からの戻し量にも基づいて判定するので、アクセルペダルの戻し量がわずかな場合にリニアモードが解除されてしまうことを回避できる。

　前後Ｇを車輪速度及び無段変速機の出力軸回転数に基づいて算出するので、登坂路走行時であっても加速意図が無くなったことを正確に検知することができる。

　リニアモード中の最大アクセル開度を、現在から所定時間前までの間の最大開度とするので、直近の状態に基づいて加速意図の有無を判定することができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　本願は２０１１年７月２８日に日本国特許庁に出願された特願２０１１－１６５６１８に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

1. 車速とアクセル開度を含む車両の運転状態を検出する運転状態検出手段（９，１０，１１，１２）と、
   前記運転状態に基づいて無段変速機（３）の変速比を制御する制御手段（７）と、
   　運転者による加速要求を判定する加速要求判定手段（７）と、
   　運転者の加速要求に基づいて、同じ車速のときにノーマルモードに対して無段変速機（３）の入力回転数が高くなるような変速比とするリニアモードを設定するリニアモード設定手段（７）と、
   　を備える無段変速機の変速制御装置において、
   　車両の前後Ｇを検出する前後Ｇ検出手段（１１）と、
   　前記リニアモードでの走行中に前記前後Ｇに基づいて加速要求が無いと判定した場合には、前記リニアモードを実施する条件下であっても前記リニアモードを解除するリニアモード解除手段（７）と、
   を備える無段変速機の変速制御装置。
2. 　請求項１に記載の無段変速機の変速制御装置において、
   　アクセルペダルの閉速度を検出するアクセルペダル閉速度検出手段（９）を備え、
   　前記加速要求判定手段（７）は、前記リニアモードでの走行中に、前記前後Ｇに加えてさらにアクセルペダルの閉速度に基づいて加速要求の有無を判定する無段変速機の変速制御装置。
3. 　請求項２に記載の無段変速機の変速制御装置において、
   　アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度検出手段（９）を備え、
   　前記加速要求判定手段（７）は、前記リニアモードでの走行中に、前記前後Ｇ及びアクセルペダルの閉速度に加えて、さらに前記リニアモードでの最大アクセル開度からのアクセル戻し量に基づいて加速要求の有無を判定する無段変速機の変速制御装置。
4. 　請求項１から３のいずれかに記載の無段変速機の変速制御装置において、
   　前記前後Ｇ検出手段（１１）は、車輪速度又は無段変速機（３）の出力軸回転数に基づいて前後Ｇを算出する無段変速機の変速制御装置。
5. 　請求項３または４に記載の無段変速機の変速制御装置において、
   　前記リニアモードでの最大開度を、現在から所定時間前までの間の最大開度とする無段変速機の変速制御装置。

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