JPH0621641B2

JPH0621641B2 - 車両用無段変速機の制御装置

Info

Publication number: JPH0621641B2
Application number: JP60128861A
Authority: JP
Inventors: 崇重松
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-06-13
Filing date: 1985-06-13
Publication date: 1994-03-23
Anticipated expiration: 2009-03-23
Also published as: JPS61286659A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、車両用無段変速機の制御装置に関し、特に、
カーブの多い登坂路もしくは降坂路における運転性を改
善する技術に関するものである。

従来技術エンジンの回転を無段階に変速して駆動輪へ伝達する車
両用無段変速機が知られており、このような無段変速機
を搭載した車両は、走行に際してエンジンの燃費率の高
い運転条件を選択できるため、従来の有段変速機を搭載
した車両に比べて高い燃料消費効率が得られ、しかも、
無段階に速度比（出力軸回転速度／入力軸回転速度）が
変化させられるため、速度ショックが生じない利点があ
る。このような車両用無段変速機の速度比を制御するた
めの制御装置が従来より多く提案されており、その基本
となるものは、たとえば、アクセル操作量等、運転者の
加減速操作意志を表す量に基づいて最適燃費率を得るた
めに予め求められた関係から目標回転速度あるいは目標
速度比を決定しその目標回転速度あるいは目標速度比と
無段変速機の実際の入力軸回転速度あるいは速度比とが
一致するように制御するものである。このような無段変
速機の制御装置においては、一般に平坦路を中心に燃費
率と運転性とを考慮して実際の入力軸回転速度あるいは
速度比が目標値と一致するように所定の変化速度にて変
化させられる。

かかる従来の制御装置においては、無段変速機の変化速
度の設定も平坦路を中心にして設定されているため、山
間路等のカーブや坂の多い走行路では、車両の加速応答
性が悪く、十分な運転性が得られない場合があった。

これに対し、車両の降坂走行時にエンジンブレーキを作
用させる技術（特開昭５８−１９１３５９号）や車両の
登坂走行時に目標速度比を小さく修正する技術（特開昭
５８−１８０８６４号）等が提案されている。

発明が解決すべき問題点しかしながら、かかる従来の技術によっても、たとえば
山間路等のカーブが多くしかも上り坂や下り坂が多い道
路を走行中であって頻繁に加減速操作を繰り返さなけれ
ばならない場合では、目標速度比の修正よりも速度比を
変化させる速度比変化速度が問題となる。すなわち、カ
ーブを伴った登坂路を走行する場合では、第６図に示す
ように、登坂走行中にカーブにさしかかったとき（ｔ_１
時点）通常は運転者によってアクセルペダルが戻され
る。この場合、速度比は平坦路を前提として定められた
変化速度で比較的速く速度比の大きい方向へ変化させら
れるが、続いて登坂走行に戻った場合（ｔ_２時点）はか
なり大きな速度比となっているため、駆動力が不足し
て、運転者はアクセルペダルを大きく操作しなければな
らなくなる。また、ｔ_２時点以降、速度比を小さくする
方向の変化速度も平坦路を前提として設定される値では
遅すぎるため、ｔ_２時点乃至ｔ_４時点間はスロットル開
度を大きく保たねばならない。一方、第７図は、カーブ
を曲がった後の降坂走行時を示しており、ｔ_５時点にて
カーブを抜けるときアクセルペダルを戻しており、通常
運転者はカーブでの減速を補うため、加速操作する。こ
のとき、第６図の場合と同様の理由から、必要以上に速
度比が小さくなりすぎ、定常走行に入るｔ_６時点乃至ｔ
_８時点間はアクセルペダルを戻さねばならなくなる。し
たがって、従来の制御装置では、山間路等、カーブが多
くしかも上り坂、下り坂の多い走行路ではアクセルペダ
ル操作を頻繁に行わなければならず、運転性が悪化し、
しかも十分な燃料消費効率が得られなかったのである。

問題点を解決するための第１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、その第１発明の要旨とするところは、第１図のクレ
ーム対応図に示すように、エンジンの回転を無段階に変
速して駆動輪へ伝達する車両用無段変速機において、少
なくとも運転者の加減速操作意志を表す量に基づいて前
記無段変速機の速度比を調節する制御装置であって、
(1)前記車両の走行路面勾配を検出する路面勾配検出手
段と、(2)その路面勾配検出手段によって検出された走
行路面勾配が上り勾配であるときには、速度比が小さく
なる方向の変化速度を平坦路のそれよりも高く、速度比
が大きくなる方向の変化速度を平坦路のそれよりも低く
調節する速度比変化速度制御手段とを含むことにある。

作用および第１発明の効果このようにすれば、走行路面が上り勾配であるときに
は、速度比が小さくなる方向の変化速度が平坦路のそれ
よりも高く、速度比が大きくなる方向の変化速度が平坦
路のそれよりも低くされるので、登坂走行中にカーブに
さしかかってアクセルペダルを戻したときにも速度比が
それほど大きくならず、その後の再踏み込み登坂走行に
おいて充分な駆動力が得られると共に、適正な速度比に
到達するまでの時間が短縮されてアクセルペダル操作が
緩和され、車両の運転性および燃料消費効率が好適に改
善されるのである。

問題点を解決するための第２の手段前記問題点を解決するための第２発明の要旨とするとこ
ろは、前記第１発明と同様な制御装置であって、(1)前
記車両の走行路面勾配を検出する路面勾配検出手段と、
(2)その路面勾配検出手段によって検出された走行路面
勾配が下り勾配であるときには、速度比が小さくなる方
向の変化速度を平坦路のそれよりも低く、速度比が大き
くなる方向の変化速度を平坦路のそれよりも高く調節す
る速度比変化速度制御手段とを含むことにある。

作用およびその第２発明の効果このようにすれば、走行路面が下り勾配であるときに
は、速度比が小さくなる方向の変化速度が平坦路のそれ
よりも低く、速度比が大きくなる方向の変化速度が平坦
路のそれよりも高くされるので、降坂走行中にカーブを
抜けるときの減速を補うためにアクセルペダルを踏み込
んだ時にも速度比がそれほど小さくならず、その後の降
坂走行において適正な速度比に到達するまでの時間が短
縮されてアクセルペダル操作が緩和され、カーブが連続
する場合にも頻繁なアクセル操作が不要となると共に、
車両の運転性および燃料消費効率が好適に改善されるの
である。

なお、上記速度比変化速度の制御側は、走行路面が平坦
であるときの速度比変化速度に走行路面勾配の正負に応
じて一定の補正値を加算もしくは減算することにより決
定されてもよいし、路面勾配の大きさに伴って変化速度
が連続的に変化させられてもよい。

また、前記速度比変化速度制御手段は、好適には、前記
路面勾配検出手段によって検出された路面勾配と、スロ
ットル弁開度やアクセルペダル操作量等の前記運転者の
加減速操作意志を表す量、その量の変化速度、車速、前
記無段変速機の速度比、速度比変化量、のうちの少なく
とも一つに基づいて速度比変化速度を制御する。

また、前記路面勾配検出手段は、車両の走行路面勾配の
一定時間内の平均値を求め、その平均値を路面勾配とし
て決定する。その走行路面勾配は、傾斜計を用いて検出
されてもよいが、予め求められた関係から車両のエンジ
ンの出力トルクおよび車両の加速度に基づいて算出され
てもよい。また、そのエンジンの出力トルクは予め求め
られた関係からそのエンジンの回転数変化速度と無段変
速機の入力側の回転数変化速度とに基づいて算出されて
もよい。

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、エンジン１０には磁粉式電磁クラッ
チ、遠心クラッチ等のクラッチ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によって無段階に変速された
後、図示しない差動減速機等を経て駆動輪に伝達される
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、その入力軸１６に取
り付けられた有効径が可変な可変プーリ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間に掛け渡
された伝動ベルト２４と、可変プーリ１８および２２の
Ｖ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２
０に軸方向の移動可能かつ軸まわりに回転不能にそれぞ
れ取り付けられて固定回転体３０および３２との間にＶ
溝をそれぞれ形成する可動回転体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内のスペースに作用させられる油圧によ
って、軸方向に駆動させられることにより、伝動ベルト
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（油圧）が速度比制御弁３８によって調節される
ことにより、可動回転体３４および３６に作用させられ
る力のバランスが変更されて、無段変速機の入力軸１６
および出力軸２０の速度比が変化させられるようになっ
ている。

ライン油圧はオイルタンク４０からポンプ４２によって
圧送された作動油がライン油圧調圧弁４４によって調圧
されることによって得られ、ライン油路４６を介して速
度比制御弁３８および油圧シリンダ２８に供給されてい
る。ライン油圧調圧弁４４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への逃がし弁を調
圧信号ＳＰに従って変化させることにより、ライン油圧
を調圧する。速度比制御弁３８は、流入側流量制御サー
ボ弁３８Ａおよび流出側流量制御サーボ弁３８Ｂから構
成され、それらサーボ弁３８Ａおよび３８Ｂは後述の速
度比信号ＳＳ１およびＳＳ２によってそれぞれ駆動され
るリニアソレノイドとそのリニアソレノイドによってそ
れぞれ駆動される弁子とをそれぞれ備えている。流入側
流量制御サーボ弁３８Ａは、油圧シリンダ２６に連通す
る油路４８とライン油路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
量を調節する。一方、流出側流量制御サーボ弁３８Ｂは
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内の作動油排出量を調節する。すなわち、流入
側流量制御サーボ弁３８Ａおよび流出側流量制御サーボ
弁３８Ｂによって油路４８とライン油路４６および油路
５０との連通がそれぞれ遮断されて油圧シリンダ２６内
の作動油量が一定とされた状態においては速度比が固定
される一方、流入側流量制御サーボ弁３８Ａによって油
路４８とライン油路４６とが連通させられた状態におい
ては、油圧シリンダ２６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
変プーリ２２の有効径が小さくされ、前記速度比信号Ｓ
Ｓ１の大きさに応じた変化速度で速度比が増加させられ
る。反対に、流出側流量制御サーボ弁３８Ｂによって油
路４８と戻り油路５０とが連通させられると、速度比信
号ＳＳ２の大きさに応じた変化速度で速度比が減少させ
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の操作
と連動して開閉させられるスロットル弁５４が取り付け
られており、そのスロットル弁５４に取り付けられたス
ロットルセンサ５６によってスロットル弁５４の開度θ
_ＴＨに対応した電圧であるスロットル信号ＴＨがマイク
ロコンピュータ５８に供給される。また、車両には、走
行路面勾配を検出するための傾斜計６０が設けられてお
り、走行路面勾配θを表す傾斜信号ＳＫがマイクロコン
ピュータ５８に供給される。そして、入力軸１６および
出力軸２０には、それらの回転速度を検出するための回
転センサ６２および６４がそれぞれ設けられており、回
転センサ６２および６４からは入力軸１６および出力軸
２０の回転に対応したパルス状の回転信号ＳＩおよびＳ
Ｏがマイクロコンピュータ５８にそれぞれ供給されるよ
うになっている。

マイクロコンピュータ５８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯ
Ｍ、Ａ／Ｄコンバータおよびインターフェース等を備
え、ＣＰＵはＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従っ
てＲＡＭの記憶機能を利用しつつ供給される入力信号を
処理し、実際の速度比を目標の速度比と一致させるため
の速度比信号ＳＳ１およびＳＳ２を流量制御サーボ弁３
８Ａおよび３８Ｂへ出力するとともに、ライン油圧の圧
力を示す調圧信号ＳＰをライン油圧調圧弁４４へ出力す
る。この速度比信号ＳＳ１およびＳＳ２は速度比変化方
向および速度比変化速度をそれぞれ表す電圧信号であ
り、実際の速度比の目標の速度比と一致したときに０と
なる。また、ライン油圧調圧弁４４に供給される調圧信
号ＳＰは、予め求められた関係からエンジン１０の出力
トルクＴｅおよび実際の速度比ｅに基づいて決定され、
ライン油圧が伝動ベルト２４と可変プーリ１８、２２と
の間ですべりが生じない範囲で必要かつ十分に制御さ
れ、動力損失が可及的に小さくされるようになってい
る。

以下、本実施例の作動を第３図のフローチャートに従っ
て説明する。第３図に示すルーチンには、制御周期に沿
って定められた一定時間毎の割込みにより実行されるも
のであって、先ずステップＳＷ１が実行されることによ
り、車両の走行状態を表す量、たとえばスロットル弁開
度θ_ＴＨおよび車速ｖがスロットル信号ＴＨおよび回転
信号ＳＯに従って読み込まれる。次いでＳＷ２が実行さ
れることにより、予め求められた関係から、上記スロッ
トル弁開度θ_ＴＨおよび車速ｖに基づいてベルト式無段
変速機１４の目標入力軸軸回転速度Ｎ^Ｏ _ｉｎが求められ
る。このステップＳＷ２において用いられる関係は、車
両の高い燃料消費効率および運転性が得られるように予
め求められたものべあり、データマップあるいは関数の
形態でマイクロコンピュータ５８内のＲＯＭに予め記憶
されている。ステップＳＷ３においては、車両が現実に
走行している路面勾配αが傾斜信号ＳＫによって読み込
まれるとともに、ステップＳＷ４およびＳＷ５において
は、車速ｖおよび路面勾配αに基づいてシフトダウン係
数Ｋ^Ｄおよびシフトアップ係数Ｋ^Ｕがそれぞれ決定され
る。このステップＳＷ４およびＳＷ５においては路面勾
配αが上り勾配すなわち登坂を示す値（正）であると
き、シフトダウン係数Ｋ^Ｄを通常の平坦路の値よりも大
きく、シフトアップ係数Ｋ^Ｕを小さくする。また、路面
勾配αが下り勾配、すなわち降坂を示す値（負）である
ときには、シフトダウン係数Ｋ^Ｄを通常の平坦路の値よ
りも小さく、シフトアップ係数Ｋ^Ｕを大きくする。この
ような計算は予め定められた一定の補正値△Ｋを通常の
平坦路の値に加算もしくは減算することにより、算出さ
れる。ここで、上記シフトダウン係数Ｋ^Ｄ、シフトアッ
プ係数Ｋ^Ｕは、車速ｖが大きくなるほど前記変化量を大
きく、低速時には小さくされてもよい。たとえば、前記
補正値△Ｋが、第４図に示す関係に従って変更されるの
である。また、その他の状態量、たとえば現在の速度比
ｅもしくはその変化速度ｅ、入力軸１６の回転速度Ｎ
_ｉｎ、アクセルペダル操作量もしくはその変化速度、ス
ロットル弁開度θ_ＴＨ、スロットル弁開度変化速度
_ＴＨ、車速ｖまたはその加速度、ハンドル切り角等に
よって上記補正値△Ｋが修正されてもよい。

ステップＳＷ６においては、入力軸１６すなわち入力側
可変プーリ１８の実際の回転速度Ｎ_ｉｎが読み込まれ、
ステップＳＷ７において、実際の回転速度Ｎ_ｉｎが前記
目標回転速度Ｎ^Ｏ _ｉｎよりも大きいかが判断される。Ｓ
Ｗ７の判断が肯定された場合にはステップＳＷ８が実行
されて、流入側流量制御サーボ弁３８Ａの制御値Ｖ_Ａが
次式(1)に従って算出される。

Ｖ_Ａ＝Ｋ^Ｕ｜Ｎ_ｉｎ−Ｎ^Ｏ _ｉｎ｜……(1) そしてステップＳＷ９が実行されて、流出側流量制御サ
ーボ弁３８Ｂの制御値Ｖ_Ｂが０とされる。しかし、ステ
ップＳＷ７の判断が否定された場合には、ステップＳＷ
１０が実行されて流出側流量制御サーボ弁の制御値Ｖ_Ｂ
が次式(2)に従って算出されＶ_Ｂ＝Ｋ^Ｄ｜Ｎ_ｉｎ−Ｎ^Ｏ _ｉｎ｜……(2) るとともに、流入側流量制御サーボ弁３８Ａの制御値Ｖ
_Ａが０とされる。そして、このようにして決定された制
御値Ｖ_ＡおよびＶ_Ｂは、図示しないメインルーチンの所
定のステップにおいて速度比信号ＳＳ１およびＳＳ２と
して速度比制御弁３８に出力される。

以上のステップが繰り返し実行されることにより、路面
勾配によって速度比変化速度が最適に調整され、初期の
目的であるカーブの多い登坂あるいは降坂路でのアクセ
ルペダル操作で軽減されて運転性および燃料経済性が高
められるのである。すなわち、登坂路では、第６図のＢ
に示すように速度比が大きくなる方向の速度比変化速度
が小さくされる一方、速度比が小さくなる方向の速度比
変化速度が大きくされるので、アクセルペダル操作が緩
和されると同時に、速度比の変化量が抑制される。この
結果、登坂路においてカーブが連続する場合に、頻繁な
アクセル操作が解消されると同時に車両の運転性および
燃料経済性が高められるのである。また、降坂時におい
ては、速度比が小さくなる方向の変化速度が小さくさ
れ、速度比が大きくなる方向の変化速度が大きくされる
ので、第７図のＢに示すようにアクセル操作が緩和され
るとともに、速度比変化量も抑制される。この結果、降
坂路においてカーブが連続する場合にも、頻繁なアクセ
ル操作が解消されるとともに車両の運転性および燃料経
済性が高められるのである。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説
明において前述の実施例と共通する部分には共通の符号
を付して説明を省略する。

前述の実施例においては、路面勾配が傾斜計６０を用い
て検出されていたが、傾斜計６０に代えて計算により路
面勾配αを求めるステップＳＴ１およびＳＴ２の前述の
ステップＳＷ３に代えて設けてもよい。すなわち、第５
図のステップＳＴ１においては、次式(3)からエンジン
１０の回転数変化速度_ｅおよび入力軸１６の回転数変
化速度_ｉｎに基づいてエンジン１０の実際の出力トル
クＴを求め、ステップＳＴ２においては、次式(4)から
エンジン１０の実際の出力トルクＴおよび車両加速度β
に基づいて路面勾配αが算出される。

Ｔ＝Ｔｅ−Ｉｅ・ｅ−Ｉｃｖｔ・_ｉｎ……(3) 但しＩｅ：エンジン慣性ｅ：エンジン回転数変化速度Ｉｃｖｔ：ベルト式無段変速機１４の入力側回転体の
慣性 _ｉｎ：可変プーリ回転数変化速度但し γ：駆動輪の半径Ｔ：検出トルク η：ミッション伝達効率 γ_Ｇ：差動減速機のギヤ比ｅ：速度比 μγ：ころがり抵抗係数Ｗ：車体重量 μ_ａ：風損係数Ａ：車両前面投影面積ｖ：車速 α路面勾配 β：車両加速度ｇ：重力加速度このように、本実施例は前述の実施例と同様の効果が得
られるのに加えて、傾斜計６０が不要となる利点があ
る。

以上、本発明の一実施例を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目標入力軸回転速度Ｎ
^Ｏ _ｉｎが決定され、実際の入力軸回転速度Ｎ_ｉｎがそれ
と一致するように速度比が制御されているが、目標入力
軸回転速度Ｎ^Ｏ _ｉｎはベルト式無段変速機１４の速度比
が最適値（目標値）となるように求められるものである
から、目標入力軸回転速度Ｎ^Ｏ _ｉｎに替えて、目標エン
ジン回転速度または目標速度比を決定し、それと実際の
エンジン回転速度または速度比が一致するように制御す
るものであってもよい。

また、前述の実施例において、目標入力軸回転速度Ｎ^Ｏ
_ｉｎを決定するに際して、スロットル弁開度が用いられ
ているが、アクセルペダル操作量や吸気管負圧等運転者
の加減速操作意志を表す他の量が用いられてもよい。

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図は本発明のクレーム対応図である。第２図は本発
明の一実施例の構成を説明する説明図である。第３図は
第２図の装置の作動を説明するフローチャートである。
第４図は第３図のフローチャートにおいて用いられる関
係を示す図である。第５図は本発明の他の実施例におけ
るフローチャートの要部を示す図である。第６図および
第７図は第１図の実施例の作動を従来の場合と対比して
説明する図であって、第６図は登坂時、第７図は降坂時
を示している。１０：エンジン１４：ベルト式無段変速機（無段変速機）６０：傾斜計（路面勾配検出手段）ステップＳＴ１：（路面勾配検出手段）ＳＴ２：（路面勾配検出手段）ステップＳＷ４：（速度比変化速度制御手段）ＳＷ５：（速度比変化速度制御手段）ＳＷ７：（速度比変化速度制御手段）ＳＷ８：（速度比変化速度制御手段）ＳＷ１０：（速度比変化速度制御手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの回転を無段階に変速して駆動輪
へ伝達する車両用無段変速機において、少なくとも運転
者の加減速操作意志を表す量に基づいて前記無段変速機
の速度比を調節する制御装置であって、前記車両の走行路面勾配を検出する路面勾配検出手段
と、該路面勾配検出手段によって検出された走行路面勾配が
上り勾配であるときには、速度比が小さくなる方向の変
化速度を平坦路のそれよりも高く、速度比が大きくなる
方向の変化速度を平坦路のそれよりも低く調節する速度
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制御装置。
【請求項２】エンジンの回転を無段階に変速して駆動輪
へ伝達する車両用無段変速機において、少なくとも運転
者の加減速操作意志を表す量に基づいて前記無段変速機
の速度比を調節する制御装置であって、前記車両の走行路面勾配を検出する路面勾配検出手段
と、該路面勾配検出手段によって検出された走行路面勾配が
下り勾配であるときには、速度比が小さくなる方向の変
化速度を平坦路のそれよりも低く、速度比が大きくなる
方向の変化速度を平坦路のそれよりも高く調節する速度
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制御装置。