| 【発明の名称】 |
無段変速機の制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】杉浦 正典
【氏名】小崎 哲司
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| 【要約】 |
【課題】ベルトスリップや無段変速機の損傷を防止するための下限ガードは、プライマリプーリの押し付け力の下降を実現できないため過渡応答性が課題となっていた。また、２つのプーリに十分な押し付け力を付与することで下限ガードに掛からないようにすると、燃費を悪化させていた。
【解決手段】本発明は上述の相反する２つの課題を解決するために、プライマリプーリの油圧を低い押し付け力にて制御することで燃費を低減する。そして、過渡応答時のようにプライマリ油圧指示値が下限ガードを下回る場合に、その油圧指示値と下限ガード値との差に基づいてセカンダリプーリの油圧を増加させる。これにより常に所望の変速比を維持することができ変速応答性を損なわない制御を実現する。さらに、スライディングモードＰＩＤ制御器を用いることによって従来よりも適合工数の低減と目標変速比への追従性を向上させている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 １次プーリと２次プーリとをベルトにより連動させ、内燃機関の駆動力を所定の変速比で車輪に伝達する無段変速機において、前記１次プーリと前記２次プーリとの目標変速比を設定する目標変速比設定手段と、前記目標変速比となるように前記１次プーリを制御するための油圧指示値を設定し、該指示値となるように前記１次プーリに供給される油圧を制御する第１の制御手段と、前記目標変速比となるように前記２次プーリを制御するための油圧指示値を設定し、該指示値となるように前記２次プーリに供給される油圧を制御する第２の制御手段と、前記１次プーリの供給油圧および前記２次プーリの供給油圧のうち、供給油圧が低いほうの油圧指示値を所定の下限値でガードする下限ガード手段とを備え、前記供給油圧の低い方の前記油圧指令値が前記所定の下限値以下となるとき、前記下限値と前記供給油圧が低い方の油圧指示値とに基づいて他方の前記油圧指示値を大きい側に補正する補正手段を備えることを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項２】 前記１次プーリの供給油圧が前記２次プーリの供給油圧より低く、前記下限ガード手段は、前記１次プーリの油圧指示値を所定の下限値でガードし、前記補正手段は、前記１次プーリの油圧指示値と前記下限値とに基づいて前記２次プーリの油圧指示値を補正することを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の制御装置。
【請求項３】 請求項２に記載の無段変速機の制御装置において、前記１次プーリの供給油圧と前記２次プーリの供給油圧との供給油圧比を設定する供給油圧比設定手段を備え、前記補正手段は、前記１次プーリの油圧指示値と前記下限値との差分に基づいて前記補正値を前記２次プーリの油圧指示値に加えるものであり、前記補正値は、前記供給油圧比設定手段により設定される油圧比と、前記１次プーリの油圧指示値と前記下限値との差分とに基づいて算出されることを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項４】 請求項３に記載の無段階変速機の制御装置において、エンジントルクと無段階変速機が伝達できる最大のトルクとの入力トルク比を設定する入力トルク比設定手段と、前記供給油圧設定手段は、前記目標変速比と前記入力トルク比との関係から前記供給油圧比を求めるマップを備え、前記補正値は、前記マップにより求められる前記供給油圧比と、前記１次プーリの油圧指示値と前記下限値との差分と、に基づいて算出されることを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項５】 請求項４に記載の無段変速機の制御装置において、前記マップはあらかじめ決定された代表的な前記入力トルク比と前記目標変速比との関係から前記供給油圧を求めるマップであることを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項６】 請求項４に記載の無段変速機の制御装置において、前記供給油圧比は任意の係数から成ることを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項７】 請求項４に記載の無段階変速機の制御装置において、前記供給油圧比は、過去の供給油圧比を用いることを特徴とする無段階変速機の制御装置。
【請求項８】 請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の無段変速機の制御装置において、前記下限ガード値は前記ベルトがスリップすることを防止する値に設定されていることを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項９】 請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載の無段変速機の制御装置において、用い、前記下限ガード値を前記１次プーリ自身の回転運動によって発生する遠心油圧をに基づいて設定されることを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項１０】 請求項１乃至請求項９のいずれか一つに記載の無段変速機の制御装置において、前記下限ガード値は前記１次プーリに対する供給油圧もしくは前記２次プーリに対する供給油圧を調整するアクチュエータの機械的なばらつきの下限値を考慮して設定されていることを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０に記載の無段変速機の制御装置において、前記１次プーリ供給油圧と前記２次プーリ供給油圧とをフィードバック制御するフィードバック制御手段を備え、前記フィードバック制御手段は、前記フィードバック制御に用いられるフィードバックゲインを前記目標変速比と実際の変速比との偏差に応じて連続的に変更するスライディングモードＰＩＤ制御手段を備えることを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項１２】 請求項１乃至請求項１０に記載の無段変速機の制御装置において、車両の走行状態を検出する走行モード検出手段と、前記１次プーリ供給油圧と前記２次プーリ供給油圧とをフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備え、前記フィードバック制御手段は、前記フィードバック制御に用いられるフィードバックゲインを、前記走行モード検出手段によって検出された走行モードに基づいて設定する前記ゲインスケジューリングＰＩＤ制御手段を備えることを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項１３】 １次プーリと２次プーリとをベルトにより連動させ、内燃機関の駆動力を所定の変速比で車輪に伝達する無段変速機において、前記１次プーリと前記２次プーリとの目標変速比を設定する目標変速比設定手段と、前記目標変速比となるように前記１次プーリを制御するための目標操作量を設定し、該目標操作量となるように操作量を制御する第１の制御手段と、前記目標変速比となるように前記２次プーリを制御するための目標操作量を設定し、該目標操作量となるように操作量を制御する第２の制御手段と、前記１次プーリの目標操作量および前記２次プーリ目標操作量のうち、いずれか一方の目標操作量を所定の下限値でガードする下限ガード手段とを備え、前記いずれか一方の目標操作量が前記下限ガード手段によりガードされる下限値以下となるとき、前記下限ガード値と前記目標操作量とに基づいて他方の目標操作量を補正する補正手段を備えることを特徴とする無段変速機の制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車両用のベルト式無段変速機を電子的に制御する変速機用の制御装置に関する。
【０００２】
【従来技術】近年、燃費低減という観点より、車両用の変速機として無段変速機を採用する動向がある。無段変速機の一例としてはＶベルト式のものがある。これは、Ｖベルトとの接触プーリ幅が油圧に基づいて可変制御されるプライマリ側プーリとセカンダリ側プーリとの一対の可変プーリを備えている。このプーリのベルトへの押し付け力の駆動源として、エンジンあるいはその他の駆動源によって駆動される油圧ポンプより発生する油圧を用いているものがある。燃費を低減するという観点では、プーリのベルトへの押し付け力を必要最低限に制御する必要がある。
【０００３】このため、プライマリ側プーリあるいはセカンダリ側プーリにおいて、ベルトスリップが発生しない最低限の押し付け力を演算によって求めこの最低限の圧力で制御を行う制御方法がある。一方で、キックダウンあるいはシフトダウンのような過渡応答時には、プライマリ側とセカンダリ側の押し付け力の差を大きく確保する必要があるため、過渡応答時と判断するとあらかじめ決定しておいた押し付け力に増加させ変速応答性を確保する制御を行っている。
【０００４】一方で、目標とする変速比に追従するために、特開平９−２２９１７２号公報、特許第２９００２８２号公報、特開平１１−３７２７７号公報にあるように、目標値と実際値との偏差に応じて、変速フィードバック制御を行っている。
【０００５】ダウンシフト側の変速を行う際、一時的にセカンダリ側プーリの押し付け力を上昇させ、プライマリ側プーリの押し付け力を低減させる。この際、セカンダリ側プーリの押し付け力は、目標とする変速比に追従するように目標値と実際値との偏差に応じてフィードバック制御を行っている。このフィードバック制御の結果によってプライマリ側プーリの押し付け力は目標変速比に追従できるまで一時的に下降する。ただし、押し付け力下降側の制御はベルトスリップ等、無段変速機の耐久性を低下させる虞があるため、セカンダリ側プーリ、プライマリ側プーリの押し付け力ともに下限ガードを設けることがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この下限ガードがあると無段変速機の耐久性の低下は防止できるが、十分なプライマリ押し付け力の下降を実現することができないため、結果として変速応答性を確保しようとするあまり過渡応答時の判断の度に押し付け力を増加させることとなり、燃費の低下を招く。
【０００７】さらに、どの程度押し付け力を上昇すれば適当かを決定するため、すなわち、燃費低減の要求と変速応答性を両立させるためには、車両状態やセンサ信号よりドライバの要求する変速応答を推定するための複雑なロジックと多くの工数が必要となっていた。
【０００８】そこで、本発明は従来技術に比してセカンダリおよびプライマリ側プーリ押し付け力を低減することによって燃費を向上させ、かつこれに伴って発生する変速過渡応答性能の低減を最小限とする無段変速機の制御処置を提供することを目的とする。
【０００９】さらに、これらの相反する制御要求を多くの適合工数を必要とせずに両立させる無段変速機の制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、請求項１に記載の無段変速機の制御装置は、１次プーリの供給油圧および２次プーリの供給油圧のうち、供給油圧が低いほうの油圧指示値を所定の下限値でガードする下限ガード手段と、供給油圧の低い方の油圧指令値が前記所定の下限値以下となるとき、該下限値と供給油圧が低い方の油圧指示値とに基づいて他方の前記油圧指示値を大きい側に補正する補正手段を備える。
【００１１】本構成よれば、下限ガード手段により供給油圧が低いほうの油圧指示値をガードするので、供給油圧を必要最低限の油圧で制御できる。また、過渡応答時において下限値を下回るような油圧指示値であっても下限ガードによりベルトスリップや無段変速機の破損が生じない制御が可能である。さらに、下限ガード値と前記油圧指示値に基づいた補償手段により油圧指示値の大きい側に補正することにより目標変速比への応答性を損なうことなく、燃費を低減することができる。
【００１２】請求項２記載の無段変速機の制御装置は、１次プーリの供給油圧が２次プーリの供給油圧より低いものにおいて、下限ガード手段により１次プーリの油圧指示値を所定の下限値でガードし、補正手段により１次プーリの油圧指示値と前記下限値とに基づいて２次プーリの油圧指示値を補正する構成を備える。
【００１３】本構成によれば、１次プーリと前記２次プーリを必要最低限の油圧で制御できるので燃費が改善される。また、前記１次プーリの油圧指示値が下限ガード値を下回る場合でも下限ガード手段によりベルトスリップや無段変速機を損傷することがない。さらに前記下限ガード値と前記１次プーリの油圧指示値に基づいた補正手段を備えることにより目標変速比への応答性も改善される。
【００１４】請求項３記載の無段変速機の制御装置は、１次プーリの供給油圧と２次プーリの供給油圧との供給油圧比を設定する供給油圧比設定手段を備え、補正手段により１次プーリの油圧指示値と前記下限値との差分に基づいて前記補正値を２次プーリの油圧指示値に加える構成を備える。
【００１５】本構成によれば、前記補正値が、前記供給油圧比設定手段により設定される油圧比と、前記１次プーリの油圧指示値と前記下限値との差分とに基づいて算出されるので、２次プーリに必要最低限の補償値を加えることができるとともに、目標変速比を変更することなく過渡応答時などの変速に優れた追従性を実現することができる。
【００１６】請求項４記載の無段変速機の制御装置は、エンジントルクと無段変速機が伝達できる最大のトルクとの入力トルク比を設定する入力トルク比設定手段と、前記供給油圧設定手段は、前記目標変速比と前記入力トルク比との関係から前記供給油圧比を求めるマップを備え、このマップにより求められる前記供給油圧比と、前記１次プーリの油圧指示値と前記下限値との差分と、に基づいて前記補正値を算出する構成を備える。
【００１７】本構成によれば、目標変速比と入力トルク比との関係からマップにより求められた前記供給油圧比と、前記１次プーリの油圧指示値と前記下限値との差分と、に基づいて補正値を算出するため、より精度良く必要最低限の補償値を算出することができる。
【００１８】請求項５記載の無段変速機の制御装置は、請求項４記載の無段変速機の制御装置において、前記マップとして、あらかじめ決定された代表的な前記入力トルク比と前記目標変速比との関係から前記供給油圧を求めるマップを備える。
【００１９】これにより、前記油圧比を求める演算を容易にできることにより制御装置の演算負荷を低減することができる。また、マップを代表的な入力トルクに対して設定するため、複数の入力トルクに対する値を適合により求める必要がないため、適合工数を低減することができる。
【００２０】請求項６記載の無段変速機の制御装置では、請求項４記載の無段変速機の制御装置において、供給油圧比は任意の係数とすることにより、より容易な演算により前記油圧比を求めることができるため、複雑な演算を必要とせず、制御装置の演算負荷を低減することができる。また、適合工数の低減とこれによるコストの削減を実現することができる。
【００２１】請求項７記載の無段変速機の制御装置では、請求項４記載の無段変速機の制御装置において、供給油圧比に、過去の供給油圧比を用いることにより供給油圧比を求めるための複雑な演算が不要となり、制御装置の演算負荷を低減することができる。また、適合工数の低減とこれによるコストの削減を実現することができる。
【００２２】請求項８記載の無段変速機の制御装置では、請求項１乃至請求項７に記載の無段変速機の制御装置において、下限ガード値を前記ベルトがスリップすることを防止する値に設定することにより、ベルトのスリップによる無段変速機の耐久性の低下を抑制することができる。
【００２３】ところで、無段変速機のプーリはそれ自身の回転運動により遠心油圧を発生する。この遠心油圧が発生するとプーリに供給する油圧を遠心油圧より下げることができない。このため、プーリへの供給油圧指示値が遠心油圧以下になっても供給油圧を下げることができず、制御応答性を損なう虞がある。
【００２４】そこで、請求項９記載の無段変速機の制御装置では、請求項１乃至請求項８に記載の無段変速機の制御装置において、下限ガード値を１次プーリ自信の回転運動によって発生する遠心油圧に基づいて設定する構成を備えることにより、目標変速比への応答性を損なうことを防止することができる。
【００２５】請求項１０記載の無段変速機の制御装置では、請求項１乃至請求項９に記載の無段変速機の制御装置において、前記下限ガード値を前記１次プーリに対する供給油圧もしくは前記２次プーリに対する供給油圧を調整するアクチュエータの機械的なばらつきの下限値を考慮して設定する。
【００２６】これにより、ベルトスリップによる無段変速機の耐久性低下を抑制することができる。
【００２７】請求項１１記載の無段変速機の制御装置では、請求項１乃至請求項１０に記載の無段変速機の制御装置において、１次プーリ供給油圧と２次プーリ供給油圧とをフィードバック制御するフィードバック制御手段を備え、フィードバック制御手段により、フィードバック制御に用いられるフィードバックゲインを目標変速比と実際の変速比との偏差に応じて連続的に変更する構成を備える。
【００２８】本構成によれば、あらゆる偏差に応じて最適なフィードバックゲインを設定することができるので目標変速比への応答性を向上でき、また、安定性を向上することができる。
【００２９】請求項１２記載の無段変速機の制御装置では、請求項１乃至請求項１０に記載の無段変速機の制御装置において、車両の走行状態を検出する走行モード検出手段と、１次プーリ供給油圧と２次プーリ供給油圧とフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備え、フィードバック制御手段は、フィードバック制御に用いられるフィードバックゲインを、走行モード検出手段によって検出された走行モードに基づいて設定する。
【００３０】これにより走行モードに応じて最適なフィードバックゲインを設定することができ、目標変速比への応答性を向上することができ、また、安定性を向上することができる。
【００３１】
【発明実施の形態】＜第１実施例＞次に、本発明の実施形態の第１実施例を説明する。
【００３２】図１は本実施例に用いられる無段変速装置である。符号２０はエンジンであり、このエンジン２０は、トルクコンバータ２１と前後進切替機構２２とを介して無段変速機２３のプライマリプーリ１に連結される。無段変速機２３はプライマリプーリ１とセカンダリプーリ２とベルト３とから構成される。無段変速機２３は、プライマリプーリ１に対しセカンダリプーリ２が平行に配設されており、このプライマリプーリ１とセカンダリプーリ２とにはベルト３が掛けらている。そして、このベルト３の巻き付け径の比を変えることで無段階に変速比を変更することが可能になっている。また、この巻き付け径はプライマリプーリ１とセカンダリプーリ２とに供給する油圧を調整することにより制御される。例えば、プライマリプーリ１への供給油圧を低くし、セカンダリプーリ２への供給油圧を高くすると、プライマリプーリ１の巻き付け径は小さくなり、セカンダリプーリ２の巻き付け径は大きくなり、結果として変速比を大きくすることができる。そして、セカンダリプーリ２から更にギア２４、デファレンシャル装置２５、車軸２６を介して車輪２７に駆動力が伝達される。
【００３３】また、無段変速機２３の油圧制御系において、セカンダリプーリ側圧力制御弁５は油路２９を介してセカンダリシリンダ２ａに油圧を供給する。また、セカンダリプーリ制御弁５は、伝達トルクに応じた油圧をセカンダリ油圧としてセカンダリプーリ２に供給し、セカンダリプーリ２に伝達トルクに応じた押しつける力を付与する。
【００３４】プライマリプーリ側圧力制御弁４は油路３０からのセカンダリ油圧を利用し油路２８を介してプライマリシリンダ１ａに油圧を供給する。また、プライマリプーリ側圧力制御弁４は、伝達トルクに応じた油圧をプライマリ油圧としてプライマリプーリ１に供給し、プライマリプーリ１に伝達トルクに応じた押しつける力を付与する。
【００３５】この際、プライマリプーリ側圧力制御弁４はセカンダリ油圧を利用してプライマリ油圧を供給しているため、セカンダリ油圧を超える油圧を供給することはできない。しかし、プライマリシリンダ１ａに加わる油圧の受圧面積を小さく設計することでプライマリプーリ１に大きな押し付け力を加えることを可能にしている。
【００３６】プライマリプーリ１とセカンダリプーリ２を所望の変速比に制御するために、従来技術においては、プライマリプーリ側圧力制御弁４が供給する油圧に対して下限ガードを設けることでベルト３のスリップを防止している。しかし、燃費を考慮してプライマリプーリ１に加える油圧をベルト３がスリップしないぎりぎりの油圧で制御すると、実際値と目標値との偏差が大きい過渡応答時に常にプライマリ油圧が下限ガードを下回ってしまい、応答性を確保することが困難であった。
【００３７】逆に、過渡応答時の応答性を確保しようとすれば、セカンダリプーリ側圧力制御弁５にあらかじめ高い油圧を加え、プライマリプーリ１に供給される油圧が下限ガードを下回らないようにしなくてはならない。供給油圧を全体的に上げるためにはオイルポンプの駆動力を高めることとなる。また、オイルポンプの駆動力を高めるためには、何らかの形でエンジンにかかる負荷を大きくする必要があり、これが燃費を低下させる原因となる。
【００３８】本実施例では、セカンダリプーリ２の油圧を必要最低限の油圧指示値に設定し、その後、目標変速比に基づいてプライマリプーリ１の油圧指示値を設定することから燃費の向上を実現させている。さらに、プライマリプーリ１への油圧指示値に対して下限ガードを設定し、過渡応答時などのときにプライマリプーリ１側の目標油圧がこの下限ガード値を下回るときに、プライマリプーリ１の油圧指示値と下限ガード値に基づいた補償値をセカンダリプーリ２に補償するようにしている。これにより、燃費の悪化を抑制しつつ、目標変速比への応答性を向上させることが可能な無段変速機用のフィードバック制御を実現している。
【００３９】次に、本実施例の特徴である無段変速機のフィードバック制御について述べる。
【００４０】フィードバック制御系は、図１に示される制御ユニット３５によってプライマリプーリ側圧力制御弁４とセカンダリプーリ側圧力制御弁５との制御を行っている。これにより、プライマリプーリ１側のベルト３の巻き付け径とセカンダリプーリ２側のベルト３の巻き付け径との比を制御し、変速比を目標変速比に制御している。
【００４１】制御ユニット３５は、エンジントルク推定処理手段７と、目標変速比設定手段６と、第２の制御手段としてのセカンダリプーリ必要油圧算出処理手段８と、セカンダリ圧計測手段９と、実変速比検出手段１４とから得られるパラメータに基づいて油圧指示値を設定し、圧力→電流変換処理手段１２、１９によりこの油圧指示値を所望の油圧を加えることのできる電流値に変換し、圧力制御弁４、５に与える。
【００４２】エンジントルク推定処理手段７はエンジンの回転数とスロットル開度からエンジン２０のトルクを推定する処理を行い、目標変速比設定処理手段６は車速もしくはセカンダリプーリの回転数とスロットル開度とから目標変速比を設定する処理を行う。セカンダリプーリ必要油圧算出処理手段８はセカンダリプーリ２に必要な油圧指示値を設定する処理を行ない、セカンダリ圧検出手段９はセカンダリプーリ２の油圧を計測する。実変速比検出手段１４はセカンダリプーリ２の回転数とプライマリプーリ１の回転数との比によって実変速比を検出する。また、圧力→電流変換処理手段１２、１４は図示しないアクチュエータを駆動するために油圧指示値を電流値に変換する素子である。
【００４３】上記の手段によって設定されるパラメータに基づいて制御ユニット３５はプライマリプーリ１とセカンダリプーリ２との油圧を制御する。
【００４４】セカンダリ必要油圧算出処理手段８は、エンジントルク推定処理手段７と実変速比検出処理手段１４とからセカンダリプーリ２に必要な油圧指示値を算出する。第１の制御手段としての変速比→油圧変換処理手段１５は、セカンダリ必要油圧算出処理手段８で算出したセカンダリプーリ２の油圧指示値と、目標変速比設定処理手段６で算出した目標変速比とからプライマリプーリ１に必要な油圧指示値を設定する。
【００４５】スケジューリングモードＰＩＤ制御手段１０は、目標変速比設定処理手段６から得られる目標変速比と実変速比検出手段４から得られる実変速比との偏差を小さくするために油圧指示値をフィードバック制御する。下限ガード手段としてのプライマリ下限ガード処理手段１７は、プライマリプーリ１に加える油圧の下限値を設定するとともに、プライマリプーリ１の油圧指示値に対してガード処理を行う。
【００４６】プライマリ油圧切り捨て処理手段１８は、変速比→油圧変換処理手段１５で得たプライマリプーリ１の油圧指示値とプライマリ下限ガード処理手段１７で得た下限ガード値とを比較しプライマリプーリ１の油圧指示値が下限ガード値を下回った場合に、油圧指示値と下限ガード値との差を算出する処理を行う。補償手段としてのセカンダリ油圧補償処理手段１１は、セカンダリ必要油圧算出処理手段８で得たセカンダリプーリ２の油圧指示値と、プライマリ油圧切り捨て処理手段１８で算出した値とに基づいてセカンダリプーリ２に必要な油圧補償値を算出する。
【００４７】ＰＩＤ処理手段１６は、セカンダリ圧計測手段９で得たセカンダリ圧のセンサ値と、セカンダリ油圧補償処理手段１１から得られるセカンダリプーリ２の油圧補償値とから偏差を求め、偏差に対しフィードバック制御を行い圧力→電流変換処理１２に入力する。同様に、プライマリ下限ガード処理手段１７にて、得られたプライマリプーリ１の油圧指示値を圧力→電流変換処理手段１９に入力する。
【００４８】上記制御のフローを図２のフローチャートを用いて説明する。
【００４９】ステップＳ１では、エンジントルク推定処理手段７によりエンジントルク推定値が推定され、目標変速比設定処理手段６に基づいて目標変速比が設定される。また、実変速比検出処理手段１４においてプライマリプーリ１の回転数とセカンダリプーリ２の回転数の比から実変速比を演算する。
【００５０】ステップＳ２では、ステップＳ１で得たエンジントルク推定値および目標変速比よりベルトスリップが生じず、無段変速機２３の耐久性を低下させないために必要な油圧、すなわちセカンダリプーリ２の油圧指示値をセカンダリ必要油圧算出処理手段８にて算出する。
【００５１】ステップＳ３では、変速比→油圧変換処理手段１５においてステップＳ２で算出されたセカンダリプーリ２の油圧指示値とステップＳ１で求められた目標変速比およびエンジントルク推定値から、目標変速比を実現するために必要なプライマリプーリ１の油圧指示値を算出する。
【００５２】ステップＳ４では、実変速比を目標変速比に追従させるために上述の目標変速比と実変速比との偏差を演算し、この偏差に応じたフィードバック制御をスライディングモードＰＩＤ処理手段１０にて行う。本実施例ではフィードバック制御としてスライディングモードＰＩＤ制御を用いている。このサブルーチンの詳細を図３に示す。
【００５３】図３のステップＳ７は上述のステップＳ３と同一で、セカンダリプーリ２の油圧指示値と目標変速比、エンジントルク推定値よりプライマリプーリ１の油圧フィードフォワード値を算出する。次にステップＳ８において目標変速比と実変速比の偏差を求める。この偏差を補正するための補正量は次の関係で表される。
【００５４】補正量＝比例補正量＋非線型比例補正量＋非線型積分補正量＋微分補正量そして、目標変速比と実変速比の偏差が０となるように上述のそれぞれの補正量を求める。スライディングモードＰＩＤ制御手段として、ステップＳ９ａでは比例補正量演算を行い、ステップＳ９ｂでは目標変速比とスロットル開度とから非線形比例補正量に対する境界層幅を演算し、ステップ９ｃにて非線形比例補正量を演算する。
【００５５】ここで境界層幅とは、図１９に示すように、偏差ｅに基づいて設定されるゲインＰｐｐが飽和するまでの偏差ｅの幅のことをいう。この境界層幅が大きいとき（境界層幅Ｂ）は、偏差ｅに対するゲインの変化が小さくなり、境界層幅が小さいとき（境界層幅Ａ）は、偏差ｅに対するゲインの変化が大きくなる。
【００５６】ステップＳ１０ａではステップＳ９ｂと同様に非線形積分補正量に対する境界層幅を目標変速比とスロットル開度とから演算し、ステップＳ１０ｂでは非線形積分補正量演算を行う。ステップＳ１１では微分補正量演算を行う。そして、ステップＳ１２にて、上記で求めたプライマリプーリ１の油圧フィードフォワード値にフィードバック補正値を加え、プライマリプーリ１の油圧指示値を算出し、このルーチンを終了する。
【００５７】なお、スライディングモード制御の特徴として、目標変速比と実変速比との偏差が小さいときはそれに応じたゲインを設定し、安定した制御性を発揮し、また、過渡応答時のように変速比の偏差が大きくなるときは、この偏差量に応じてゲインを設定するので大きい偏差に対しては目標変速比に素早く追従できるという効果を持つ。さらに上記の特徴は、後述するゲインスケジューリングＰＩＤ制御に比べると走行モードの判定などが不要になるため適合工数を減らすことができ、また、同時にコストの削減にもつながる。
【００５８】ところで、過渡応答時のようなフィードバック補正量によっては、プライマリプーリ１の油圧指示値が非常に小さい値になったり、負の値になることも有り得る。
【００５９】このような場合、プライマリプーリ１に加わる油圧が低くなり、ベルト３がスリップしてしまうため所望の変速比を実現できない。そこで、ベルト３のスリップしてしまう油圧を下限ガード値として設定し、プライマリプーリ１の油圧指示値が下限ガード値を下回った場合にプライマリプーリ１の油圧指示値を下限ガード値に設定する。
【００６０】ところが、プライマリプーリ１の油圧を下限ガード値に設定するとセカンダリプーリ２とプライマリプーリ１との油圧比が変わってしまい所望の変速比に制御することができなくなる。そこで、図２のステップＳ５では、下限ガード手段と補償手段により所望の変速比を得るため、セカンダリプーリ２の油圧指示値に必要な油圧補償分を算出する。
【００６１】以下、図４のフローチャートを用いてステップＳ５の詳細を説明する。
【００６２】ステップＳ１４ではプライマリ下限ガード処理手段１７において、目標変速比とエンジントルク推定値、もしくは実変速比とセカンダリプーリ２の油圧指示値とに応じたマップによりプライマリプーリ１がスリップしない油圧に下限ガード値を設定する。下限ガード値の設定に関しては詳細を後述する。
【００６３】ステップＳ１５では、先に求めた下限ガード値とプライマリプーリ１の油圧指示値とを比較したときに、プライマリプーリ１の油圧指示値が下限ガード値を下回った場合、ステップＳ１６に移行する。
【００６４】プライマリプーリ１の油圧指示値が下限ガード値に設定されることにより所望の変速比を維持できなくなる問題が生じる。そこで、実変速比を目標変速比に制御するために補正手段により、ステップＳ１６からステップＳ１９の処理を行ないセカンダリプーリ２の油圧指示値を補正する。
【００６５】ステップＳ１６では、まず、下限ガード値とプライマリプーリ１の油圧指示値との差を求める。以下、下限ガード値とプライマリプーリ１の油圧指示値との差をプライマリガード切り捨て油圧と称する。
【００６６】次に、ステップＳ１７ではエンジントルク推定値と、ステップＳ１６で用いたプライマリガード切り捨て油圧とにより入力トルク比を求める。入力トルク比とは、エンジントルク推定値／最大伝達トルクで求まる値であり、最大伝達トルクはエンジントルク推定値に応じて無段階変速機が伝達できる最大のトルクである。
【００６７】そして、ステップＳ１８では油圧比を算出する。図６は横軸を目標絵変速比、縦軸を油圧比とした時の目標変速比に対する入力トルク比ごとのプライマリプーリ１とセカンダリプーリ２との油圧比を示したものである。本実施例ではこれをマップとしてあらかじめ備えており、入力トルク比と目標変速比が定まれば、油圧比を一意に求めることができる。ここで油圧比を決定した後ステップＳ１９に移行する。
【００６８】ステップＳ１９では、セカンダリ油圧補償手段１１においてプライマリ油圧切り捨て油圧を油圧比で除算することにより、所望の油圧比を得るために必要なセカンダリプーリ２の油圧補償値を算出する。以下、セカンダリプーリ２に必要な油圧補償値をセカンダリ油圧補償値と称する。このようにステップＳ１６からステップＳ１９において得られるセカンダリ油圧補償値は、プライマリガード切り捨て油圧に対して変速比の比例関係から求められている。
【００６９】ところが、同一の油圧比においても機械的誤差によりプライマリプーリ１の油圧とセカンダリプーリ２の油圧にばらつきを生じることがある。即ち、同一油圧比であってもプライマリガード値が異なることがある。これにより、同一油圧比でも変速が行われない可能性があり、以上の事由を考慮に入れてステップＳ２０では、安全に変速が行われるために所定の油圧を乗ずる演算を行っている。以下、上記を安全率の演算と称する。次に、ステップＳ２１に移行しプライマリプーリ１の油圧指示値に下限ガード処理を施し図４のフローを終了する。
【００７０】ところで、ステップＳ１５にて下限ガード値がプライマリプーリ１の油圧指示値より小さいときは、ステップＳ２２に示すようにセカンダリプーリ２の油圧補償値を０とする。セカンダリプーリ２の油圧補償値の演算が終了したら、ステップＳ２１に移行しプライマリプーリ１の油圧指示値の下限ガード処理を行い図４のフローを終了し図２のステップＳ６に移行する。
【００７１】最後に、図２のステップＳ６において、上記の制御フローより得られたセカンダリプーリ２の最終的な油圧指示値およびプライマリプーリ１の最終的な油圧指示値を、アクチュエータを作動させるのに必要な電流値に変換し、各プーリに加える油圧を制御し、このフローを終了する。
【００７２】図４のフローチャートに示されるステップＳ１４において、プライマリプーリ１の油圧指示値に下限ガード値を設定する下限ガード処理手段について、図７を用いて詳細を説明する。
【００７３】図７は、ステップＳ１４ａにて得られる目標変速比およびエンジントルク推定値より、ステップＳ１４ｂにてベルトスリップを防止あるいは無段変速機の破損を防止するようなプライマリプーリ１側の圧力下限マップにより、下限ガード値を求めている。
【００７４】この圧力下限マップは、無段変速機の機械的特性により決定され、図１０に示すような特性を有する。つまり、プライマリ圧下限ガード値は、目標変速比が大きいほど大きな値となり、また、エンジントルクが大きいほど大きな値となる。さらに、無段変速機の機械的特性には固体差あるいは計測誤差等のばらつきが含まれるため、ステップＳ１４ｃにてこのばらつきを見込んで安全に変速が行われるように安全率を乗ずる。
【００７５】図５のタイムチャートを用いて実際の動作の一例を示す。図５は、例えば、ドライバーの意志などによるシフトダウンを行ったときの本制御装置の動作を示す。シフトダウンと同時に目標変速比はＬｏ方向へ変化する。このとき、実変速比と目標変速比との間に偏差が生じ、この偏差に応じてプライマリプーリ１の油圧指示値にフィードバック補正が行われる。
【００７６】しかしながら、フィードバック補正を施したプライマリプーリ１の油圧指示値が目標変速比に対して大きな偏差を伴う場合、プライマリプーリ１の油圧指示値は、下限ガード値を下回る。ここで、プライマリプーリ１の下限ガード値よりプライマリプーリ１の油圧指示値を減算することによってプライマリ切り捨て油圧を求める。プライマリ切り捨て油圧を算出後に無段変速機の耐久性が低下しないようにプライマリプーリ１の油圧指示値は下限ガード処理を施す。
【００７７】次にプライマリ切り捨て油圧に基づいて、目標変速比および入力トルク比を用いて、目標変速比を実現するためのプライマリプーリ１とセカンダリプーリ２との油圧比よりセカンダリプーリ２の油圧の必要上昇分すなわちセカンダリ油圧補償値を算出し、算出されたセカンダリ油圧補償値でセカンダリ油圧指示値を補償する。
【００７８】以上示したように、第１の実施例によれば、無段階変速機の制御装置で目標値と実際値との偏差に基づきフィードバック制御する方法において、通常は必要最低限のプーリに対する油圧にて燃費を最小限とし、過渡時等でフィードバック補正後の油圧指示値が、下限ガードを下回る場合、ガード処理による切り捨て分に基づいて他方のプーリの油圧増加量を演算することによって、変速応答性を一時的に確保することができる。変速が終了し、下限ガードを下回らなくなれば、必要最小限の押し付け力に復帰するため、必要最小限の燃費と変速応答性を両立することが可能となる。
【００７９】さらに、この下限ガードにベルトスリップや無段変速機の耐久性が低下するのを防止するような下限値マップを設定することで、制御性を損なうことなく上記の制御を行うことができる。
【００８０】＜第２実施例＞第２実施例においては、第１実施例の図７の下限ガード演算処理の代わりに、図８に示す処理を実行する。
【００８１】図８の処理においては、無段変速機２３のプライマリプーリ１およびセカンダリプーリ２内の遠心油圧により、実現できる圧力の下限が存在するため、これを油圧指示値の下限ガードとする。遠心油圧とは、プライマリプーリ１の回転によってプーリ内の油圧に押し付け力を供給しなくてもプライマリプーリ１の回転数に応じた油圧がかかることにより発生する油圧である。
【００８２】ステップＳ１４ｅで図９に示すようなプライマリプーリ１の油圧下限値マップを検索することで下限ガード値を求める。この図において、高回転域になるにつれて遠心油圧が上昇している。例えば、第１実施例に示した下限ガード処理と比較すると、第１実施例で用いた下限ガード値はエンジントルク値や目標変速比に応じて上昇している。従って、この遠心油圧を下限ガード値とすることで、ベルトスリップや無段変速機２３の損傷を防ぎ、かつ、変速応答性に優れた制御を実現することが可能となる。そして、ステップＳ１４ｃで第１の実施例の図７と同様の理由により安全率を乗ずる。
【００８３】上述のようにプーリに発生する遠心油圧に基づいて下限値を設定することでベルトスリップや無段変速機２３の耐久性が低下するのを防ぎ、変速応答性に優れた安全な制御を行なうことが可能になる。
【００８４】＜第３実施例＞第３実施例は、第１実施例の図７のステップＳ１４における下限ガード処理に代わり、図１５のフローチャートに示す処理を実行するものである。
【００８５】図１５のフローチャートは、プライマリプーリ１とセカンダリプーリ２とに加える油圧を圧力制御弁４、５の調圧範囲において油圧指示値を下限ガード処理するものである。圧力制御弁４，５のソレノイドに電流を流すとき、図１７に示すように、高圧側と低圧側とにおいて、実際の圧力は理想の圧力特性に対してずれを生じる。ここでは、このずれにより圧力制御弁４、５が実際に制御可能な圧力範囲のことを調圧範囲と称している。本実施例では、電流を流さない状態で加わる油圧を下限値としている。
【００８６】ステップＳ１４ｇでは、圧力制御弁４、５の調整範囲において下限値を設定し、ステップＳ１４ｃで実施の形態１の図７と同様の理由により安全率を乗ずる。
【００８７】上述のように下限値を設定することでベルトスリップや無段変速機２３の耐久性が低下するのを防ぎ、安全な制御を行うことを可能としている。
【００８８】＜第４実施例＞第４実施例においては、第１実施例の図２のステップＳ５におけるセカンダリプーリ２の油圧指示値に必要な油圧補償分を算出する制御の代りに、図１１に示す処理を実行している。
【００８９】図１１は第１実施例に対して、図４のステップＳ１７の処理が不要となる。すなわち、油圧比を求めるための複雑な演算が不要となる。複雑な演算を省略するため、第４実施例では、油圧比として過去の油圧比、本実施例では前回の油圧比を用いてセカンダリプーリ２に必要な油圧補償分を求めている。尚、前回の油圧比を用いることにより過去の油圧比を記憶しておくメモリを最小限にすることができる。
【００９０】図１３のタイムチャートを用いて本実施例を説明する。図１３は、車両が停止状態Ａから発進Ｂにて発進し、定常走行Ｃにて定常走行に移り、そこから、キックダウンＤにてキックダウンし、目標変速比Ｅに至る一連の変速比の変化を表した図である。
【００９１】この図１３の定常走行Ｃ以降において、発進を除いた通常走行時での変速比は、発進時の変速比に比して大きく変わることがないため油圧比も大きく変化しない。このような理由から発進時以外の通常走行時において、セカンダリプーリ２に必要な油圧補償値を求めるために前回の油圧比を用いることができ、第１の形態のセカンダリプーリ２に対する油圧補償と同様の効果を得ることができる。さらに、複雑なロジックを必要としないめ、適合工数の低減やコストの削減を実現することができる。
【００９２】＜第５実施例＞第５実施例は、第１実施例の図４のステップＳ１７からステップＳ１９におけるセカンダリプーリ２の油圧指示値に必要な油圧補償分を算出する処理の代りに図１８に示すフローチャートを実行するものである。
【００９３】第１実施例と比較すると、図４のステップＳ１７、Ｓ１８の処理が不要となる。すなわち、油圧比を求めるための複雑な演算が不要となる。この複雑な演算を省略するために第５の実施例では、油圧比に０．５〜０．７の範囲内で代表的な係数を設定し、油圧比としてこの代表的な係数を用いることで、セカンダリプーリに必要な油圧補償分を求めている。変速の際には、この係数が小さいほどセカンダリプーリ２に補償する油圧補償値が大きくなるため、０．５〜０．７の範囲内で設定される係数は使用頻度の高い変速比において安全に変速が行われる値である。
【００９４】以下、図１８にしたがって本実施例を説明する。
【００９５】ステップＳ１６においてプライマリ油圧切り捨て分が算出された後、ステップＳ１９ａにおいて、プライマリ油圧切り捨て分を０．５〜０．７の範囲内であらかじめ定められた係数で除算することによりセカンダリ圧補償値を演算する。その後、ステップＳ２０に進み、安全率が演算される。
【００９６】これにより第１実施例に示したステップＳ１７のような複雑な演算を不要となる。これにより、適合工数の低減やコストの削減を実現する。
【００９７】＜第６実施例＞第６実施例を、図１４を用いて説明する。
【００９８】第６実施例は、第１実施例の図１の変速フィードバック制御器の代りにゲインスケジューリングＰＩＤ制御を用いている。
【００９９】ゲインスケジューリングＰＩＤ制御はスライディングモードＰＩＤ処理手段１０を図示しないゲインスケジューリングＰＩＤ処理手段に変更することにより、実現する。ここでゲインスケジューリングＰＩＤ制御処理を実行するためには、制御ゲインを決定するための車両走行モード判定手段が必要となる。ゲインスケジューリングＰＩＤ制御は、車両走行モードに応じて最適なゲインを設定できる。例えば、比較的変速比の変化の少ない定常走行時は低ゲイン、素早い変速比応答が必要なキックダウンあるいはシフトダウンのような過渡走行時は高ゲインにてフィードバック補正量を切り替えることによって、滑らかな制御と応答性を両立することが可能となる。
【０１００】＜第７実施例＞第７実施例を、図１６を用いて説明する。
【０１０１】第７の実施例は、第１実施例のスケジューリングモードＰＩＤ処理１０の代わりにＰＩＤ制御処理手段（図示せず）を用いている。ＰＩＤ制御処理のフローチャートを図１６に示す。ステップＳ７にて、セカンダリプーリ２の油圧指示値と目標変速比、エンジントルク推定値よりプライマリプーリ１のフィードフォワード値を算出する。ステップＳ８において目標変速比と実変速比との偏差を求める。そして、この偏差が０となるように、ステップＳ９、ステップＳ１０、ステップＳ１１に示すようにＰＩＤフィードバック補正を行う。ステップＳ１２にて、上記で求めたフィードフォワード値にフィードバック補正値を加え、プライマリプーリ１の油圧指示値を算出する。
【０１０２】上記のようなＰＩＤ制御によってもフィードバック制御を行うことが可能である。
【０１０３】＜第８実施例＞第８実施例は、第１実施例、第２実施例、第３実施例で用いたそれぞれの下限ガード値の設定を組み合わせて設定するものである。
【０１０４】即ち、ある運転状態において、図９の車速あるいはプライマリ回転数から求まる下限ガード値と、図１０の目標変速比から求まる下限ガード値と、図１７の調圧範囲の下限値と、を比較してもっとも大きな下限ガード値を示すものを本実施例の下限ガード値とする。
【０１０５】これにより、様々な運転状態に適した下限ガード処理を実行することができ、セカンダリプーリ２の油圧補償値がより正確に設定されるため、フィードバック制御の応答性を向上することが可能となる。
【０１０６】なお、上記実施例においては、プライマリプーリに供給される油圧がセカンダリプーリに供給される油圧より低くなるように設定されているが、例えば、プライマリプーリに供給される油圧がセカンダリプーリに供給される油圧より高くなるように設定されているものにおいても本発明を適用することができる。
【０１０７】具体的には、セカンダリプーリの油圧を制御する際に設定される油圧指示値に対して下限ガードを設定すると共に、セカンダリプーリの油圧指示値が下限ガードを下回った時には、下限ガード値と油圧指示値との差分に基づいてプライマリプーリ側の油圧指示値を補償するようにすれば良い。例えば、下限ガード値と油圧指示値との差分を油圧比で乗算した値を補償値として算出し、プライマリ側の油圧指示値にこの補償値を加算することにより、補償するようにすれば良い。
【０１０８】これにより、プライマリプーリに供給される油圧がセカンダリプーリに供給される油圧より高くなるように設定されているものにおいても本発明と同様の効果を奏することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
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| 【出願日】 |
平成１２年２月２日（２０００．２．２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９６９９８
【弁理士】
【氏名又は名称】碓氷 裕彦 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１７３７７０（Ｐ２００１−１７３７７０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年６月２６日（２００１．６．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２５１５２（Ｐ２０００−２５１５２） |
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