JP2012072801A

JP2012072801A - 車両用無段変速機の変速制御装置

Info

Publication number: JP2012072801A
Application number: JP2010216691A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Okabe; 裕行岡部
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2012-04-12

Abstract

【課題】ダウンシフトの変速応答性を向上させつつ、たとえハンチングが発生しても速やかに収束可能な車両用無段変速機の変速制御装置を提供する。
【解決手段】ダウンシフトの変速指令があった場合、実入力回転数が目標入力回転数より所定値以上オーバーシュートした後、実入力回転数が目標入力回転数より所定値以上アンダーシュートした時にハンチングと判定し、判定後アップシフト用のフィードバックゲインを判定前のフィードバックゲインより小さいハンチング用ゲインに切り替え、オーバーシュート量を抑制する。ハンチングが収束したと判定されると、ハンチング用ゲインを判定前のフィードバックゲインに戻す。ハンチングが発生した時だけアップシフトゲインを修正してオーバーシュートを抑制し、ハンチングが収束すれば元のアップシフトゲインに戻すため、ダウンシフトの変速応答性を犠牲にせずに速やかにハンチングが収束する。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両用無段変速機の変速制御装置、特にダウンシフト時の変速フィーリングを改善するための装置に関するものである。

従来、プライマリプーリとセカンダリプーリとの間にベルトを巻き掛け、プライマリプーリの油室への供給油量を変速制御弁で流量制御することによって、プーリ比（変速比）を制御すると共に、セカンダリプーリの油室への供給油圧を圧力制御弁で圧力制御することによって、ベルト挟圧を制御するベルト式無段変速機が知られている。

一般に、無段変速機の変速制御は、アクセル開度と車速とに基づき目標入力回転数を決定し、実入力回転数が目標入力回転数に一致するように変速比を制御するものである。ところが、図６に示すように、時刻ｔ１でアクセルペダルを急激に踏み込んだときのように急速なダウンシフト変速指令があった場合には、目標入力回転数Ｎｔもステップ状に上昇するので、その目標入力回転数Ｎｔに実入力回転数Ｎａを追従させようとプライマリプーリ油室の作動油を急激に排出することになる。そのため、図６に破線で示すように、実入力回転数Ｎａ１が目標入力回転数Ｎｔを上回る状態（オーバーシュート）と下回る状態（アンダーシュート）とを繰り返すハンチングが発生することがある。このようなハンチングを抑制するため、変速制御用のゲイン設定を低くすると、図６に一点鎖線で示すように実入力回転数Ｎａ２の目標入力回転数Ｎｔへの追従性が遅れ、変速応答性が悪化してしまう。

特許文献１には、上述のような変速ハンチングを抑制するための無段変速機の変速制御装置が開示されている。この変速制御装置では、運転者の急加速要求があったとき、目標入力回転数をステップ的に増大させた第１目標入力回転数となるように変速比をフィードバック制御した後、その第１目標入力回転数から最終目標入力回転数へと徐々に増大させる第２目標入力回転数となるように変速比をフィードバック制御している。そして、第２目標入力回転数と実回転数との偏差に基づいてフィードバックの比例ゲインを算出し、第２目標入力回転数へのフィードバック制御開始後のフィードバック制御量を比例ゲインに基づいて求めるものである。

ところが、この制御方法では、目標入力回転数を第１目標入力回転数へステップ的に上昇させた後、第２目標入力回転数を徐々に上昇させるため、変速応答性を犠牲にするという問題がある。変速応答性を高めるためには、第２目標入力回転数の勾配を大きくする必要があるが、これでは制御ばらつきや経時変化等によってオーバーシュートやハンチングが発生する懸念がある。

特許文献２では、目標入力回転数と実入力回転数との偏差に応じてフィードバック制御する際に、そのゲインを上記偏差に応じて可変とし、所定偏差以下では偏差の増大に応じてゲインを増大させ、所定変化以上ではゲインの増大率を制限する変速制御装置が開示されている。

特許文献２の場合も、特許文献１と同様に、最終的な目標入力回転数に到達するまで過渡的な目標入力回転数に設定されるが、過渡的な目標入力回転数の勾配によっては変速応答性が低下するし、制御バラツキなどの影響によってオーバーシュートやハンチングが発生する可能性がある。

特開２００１−３３０１３０公報特開平５−２８０６２８号公報

本発明の目的は、ダウンシフトの変速応答性を向上させつつ、たとえハンチングが発生しても速やかに収束させることができる車両用無段変速機の変速制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、少なくともアクセル開度と車速とに基づいて目標入力回転数を決定し、実入力回転数が目標入力回転数に一致するように変速比を制御する車両用無段変速機において、ダウンシフトの変速指令があった場合に、実入力回転数が目標入力回転数より所定値以上オーバーシュートした後、実入力回転数が目標入力回転数より所定値以上アンダーシュートした時にハンチングと判定するハンチング判定手段と、前記ハンチング判定後、アップシフト用のフィードバックゲインをハンチング判定前のフィードバックゲインより小さいハンチング用ゲインに切り替え、実入力回転数の目標入力回転数に対するオーバーシュート量を抑制するゲイン切替手段と、前記ハンチングが収束したと判定された場合に、前記ハンチング用ゲインをハンチング判定前のフィードバックゲインに戻す解除手段と、を備えた車両用無段変速機の変速制御装置を提供する。

無段変速機においては、一般にハンチングの発生率は非常に低く、車両によっては全く発生しない場合もある。このような稀にしか発生しないハンチングを防ぐために、従来のようなフィードバックゲインを目標入力回転数と実入力回転数との偏差に応じて変更したり、目標入力回転数を段階的に変化させるといった制御を行うことは、過剰な対策であって、かえって変速応答性を犠牲にするという問題がある。そこで、本発明は、ハンチングが発生した時だけアップシフトゲインを修正してオーバーシュートを抑制し、ハンチングが収束すれば元のアップシフトゲインに戻すことで、ダウンシフトの変速応答性を犠牲にせずに速やかにハンチングを解消することを特徴としている。

本発明では、ダウンシフトの変速指令があった場合に、まず実入力回転数が目標入力回転数より所定値以上オーバーシュートした後、実入力回転数が目標入力回転数より所定値以上アンダーシュートしたかどうかを判定し、オーバーシュートとアンダーシュートの両方が発生した場合にハンチングと判定する。ハンチング判定後、アップシフト用のフィードバックゲインをハンチング判定前のフィードバックゲインより小さいハンチング用ゲインに切り替える。これによって、ハンチング判定後に実入力回転数が目標入力回転数を上回るオーバーシュートが発生しても、アップシフトゲインが小さい分だけオーバーシュート量を抑制でき、ハンチングを収束させることができる。ハンチングが収束したと判定された場合には、ハンチング用ゲインをハンチング判定前のフィードバックゲインに戻すことで、それ以後のダウンシフト時には通常のフィードバックゲインを用いて変速することができる。

このようにアップシフトゲインのみ小さくすることで、ダウンシフト追従性は高いまま、アップシフト応答を抑えるので、変速ハンチングを収束させることができる。ハンチング収束の判定条件としては、例えばアンダーシュート量が所定量以下のまま所定時間が経過した場合や、次の急変速指示があった場合、制御開始から所定時間経過した場合などがある。

無段変速機の変速制御を実施する油圧制御装置としては種々の形式のものが知られている。このうち、プライマリプーリの油室へ作動油を給排する変速制御弁と、指示デューティ比に応じてプライマリプーリの油室へ作動油を供給する方向に変速制御弁を制御するための信号圧を発生するダウンシフト用デューティソレノイド弁と、指示デューティ比に応じてプライマリプーリの油室の作動油を排出する方向に変速制御弁を制御するための信号圧を発生するアップシフト用デューティソレノイド弁と、を用いたものがある。この油圧制御装置の場合、２個のソレノイド弁によってアップシフト／ダウンシフトを制御するため、制御ばらつきの影響を受けやすく、ハンチングが発生しやすい。本発明は、このような油圧制御装置に適用した場合に効果的である。特に、ダウンシフト用デューティソレノイド弁の制御ゲインを変更せず、アップシフト用デューティソレノイド弁の制御ゲインをハンチング発生時のみ切り替えればよいので、制御が簡単になる。なお、変速制御弁は単一の弁である必要はなく、例えばプライマリプーリの油室へ作動油を供給するアップシフト用変速制御弁と、プライマリプーリの油室の作動油を排出するダウンシフト用変速制御弁とを個別に設け、これら変速制御弁にそれぞれデューティソレノイド弁から信号圧を入力してもよい。

以上のように、本発明によれば、ダウンシフト時にハンチングが発生した場合に、アップシフトゲインのみを一時的に小さくしたので、ダウンシフト追従性は高いまま、変速ハンチングを速やかに収束させることができる。ハンチングが発生しない状況では、変速追従性のよい変速ができるので、変速フィーリングを損なうことがない。

本発明に係る無段変速機を搭載した車両の構成を示すスケルトン図である。本発明に係る無段変速機の変速制御を実施するための油圧回路図である。無段変速機の変速線図の一例である。本発明におけるダウンシフト時の入力回転数の時間変化図である。本発明における変速制御方法の一例のフローチャート図である。従来におけるダウンシフト時の入力回転数の時間変化図である。

図１は本発明に係る無段変速機を搭載した車両の構成の一例を示す。エンジン１の出力軸１ａは、無段変速機２を介してドライブシャフト（出力軸）３２に接続されている。無段変速機２には、トルクコンバータ３、変速装置４、油圧制御装置７及びエンジン１により駆動されるオイルポンプ６などが設けられている。

無段変速機２は、トルクコンバータ３のタービン軸５の回転を正逆切り替えてプライマリ軸１０に伝達する前後進切替装置８、プライマリプーリ１１、セカンダリプーリ２１及び両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト１５を有する変速装置４、セカンダリ軸２０の動力をドライブシャフト３２に伝達するデファレンシャル装置３０などで構成されている。タービン軸５とプライマリ軸１０とは同一軸線上に配置され、セカンダリ軸２０とドライブシャフト３２とがタービン軸５に対して平行でかつ非同軸に配置されている。したがって、この無段変速機２は全体として３軸構成とされている。ここで用いられるＶベルト１５は、公知の圧縮駆動タイプの金属ベルトである。

前後進切替装置８は、遊星歯車機構８０と逆転ブレーキＢ１と直結クラッチＣ１とで構成されている。逆転ブレーキＢ１と直結クラッチＣ１は、それぞれ湿式多板式のブレーキ及びクラッチである。遊星歯車機構８０のサンギヤ８１が入力部材であるタービン軸５に連結され、リングギヤ８２が出力部材であるプライマリ軸１０に連結されている。遊星歯車機構８０はシングルピニオン方式であり、逆転ブレーキＢ１はピニオンギヤ８３を支えるキャリア８４とトランスミッションケースとの間に設けられ、直結クラッチＣ１はキャリア８４とサンギヤ８１との間に設けられている。直結クラッチＣ１を解放して逆転ブレーキＢ１を締結すると、タービン軸５の回転が逆転され、かつ減速されてプライマリ軸１０へ伝えられ、セカンダリ軸２０を経てドライブシャフト３２がエンジン回転方向と同方向に回転するため、前進走行状態となる。逆に、逆転ブレーキＢ１を解放して直結クラッチＣ１を締結すると、キャリア８４とサンギヤ８１とが一体に回転するので、タービン軸５とプライマリ軸１０とが直結され、セカンダリ軸２０を経てドライブシャフト３２がエンジン回転方向と逆方向に回転するため、後進走行状態となる。

プライマリプーリ１１は、プライマリ軸１０上に一体に形成された固定シーブ１１ａと、プライマリ軸１０上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ１１ｂとを備えている。可動シーブ１１ｂの背後には、プライマリ軸１０に固定されたシリンダ１２が設けられ、可動シーブ１１ｂとシリンダ１２との間に油室１３が形成されている。油室１３に供給される作動油を、後述するレシオコントロール弁７６，７７で流量制御することにより、変速制御が実施される。

セカンダリプーリ２１は、セカンダリ軸２０上に一体に形成された固定シーブ２１ａと、セカンダリ軸２０上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ２１ｂとを備えている。可動シーブ２１ｂの背後には、セカンダリ軸２０に固定されたピストン２２が設けられ、可動シーブ２１ｂとピストン２２との間に油室２３が形成されている。この油室２３への供給油圧（セカンダリ圧）を制御することにより、トルク伝達に必要なベルト挟圧力が与えられる。なお、油室２３には初期挟圧力を与えるバイアススプリング２４が配置されている。

セカンダリ軸２０の一方の端部はエンジン側に向かって延び、この端部に出力ギヤ２７が固定されている。出力ギヤ２７はデファレンシャル装置３０のリングギヤ３１に噛み合っており、デファレンシャル装置３０から左右に延びるドライブシャフト３２に動力が伝達され、車輪が駆動される。

無段変速機２は電子制御装置１００（図１参照）によって制御される。電子制御装置１００には、エンジン回転数センサ１０１、車速（又はセカンダリプーリ回転数）センサ１０２、スロットル開度（又はアクセル開度）センサ１０３、シフトポジションセンサ１０４、プライマリプーリ回転数センサ１０５、ブレーキ信号センサ１０６、ＣＶＴの作動油温センサ１０７、及びセカンダリ圧を検出する油圧センサ１０８からそれぞれ検出信号が入力されている。入力信号として、その他の信号を入力してもよいことは勿論である。プライマリプーリ回転数センサ１０５及び車速センサ１０２の検出信号により、プーリ比を検出できる。

電子制御装置１００は、油圧制御装置７に内蔵された複数のソレノイド弁を制御することで、ライン圧制御、プライマリプーリ１１の油室１３の流量制御（変速制御）、セカンダリプーリ２１の油室２３の油圧制御（ベルト挟圧制御）、逆転ブレーキＢ１及び直結クラッチＣ１の油圧制御などを実施する。電子制御装置１００には図２に示すような変速マップが設定されており、車速とアクセル開度とに応じて目標入力回転数を決定し、油圧制御装置７内のソレノイド弁を制御することによって、プライマリプーリ１１の油室１３への供給油量を制御し、実入力回転数を目標入力回転数に近づくようにフィードバック制御している。また、エンジントルクと変速比とからベルト伝達トルクを求め、ベルト滑りを発生させない最低限のベルト挟圧力となるように、セカンダリプーリ２１の油室２３への供給油圧（セカンダリ圧）を目標値へとフィードバック制御している。この際、油圧センサ１０８で実際のセカンダリ圧が検出される。

図３は油圧制御装置７における変速制御のための油圧回路の一例を示す。ＤＳ１，ＤＳ２はいずれも常閉型のデューティソレノイド弁である。両ソレノイド弁ＤＳ１，ＤＳ２には一定圧であるソレノイドモジュレータ圧が常時供給され、電子制御装置１００から入力される指示デューティ比に応じた信号圧Ｐds1、Ｐds2 を発生する。この実施例では、ソレノイド弁ＤＳ１はアップシフト用、ソレノイド弁ＤＳ２はダウンシフト用である。

ソレノイド弁ＤＳ１，ＤＳ２の発生する信号圧Ｐds1 、Ｐds2 は、変速制御弁であるアップシフト用レシオコントロール弁７６及びダウンシフト用レシオコントロール弁７７にそれぞれ供給されている。アップシフト用レシオコントロール弁７７の入力ポートにはライン圧Ｐ_Lが供給され、出力ポートがプライマリプーリ１１の油室１３と接続されている。一方、ダウンシフト用レシオコントロール弁７６の入力ポートはプライマリプーリ１１の油室１３と接続され、出力ポートはドレーンに接続されている。

アップシフト用ソレノイド弁ＤＳ１の信号圧Ｐds1 は両方のレシオコントロール弁７６、７７の一方側に供給され、プライマリプーリ１１の油室１３に作動油を供給する方向にレシオコントロール弁７６、７７を制御している。一方、ダウンシフト用ソレノイド弁ＤＳ２の信号圧Ｐds2は両方のレシオコントロール弁７６、７７に対して信号圧Ｐds1 と対向方向に供給され、プライマリプーリ１１の油室１３の作動油を排出する方向にレシオコントロール弁７６、７７を制御している。

ここで、本発明の変速制御装置の作動を、図４を参照して説明する。図４はダウンシフト時における無段変速機の入力回転数（プライマリプーリの回転数）の時間変化を示したものであり、特にハンチングが発生した場合の例である。時刻ｔ１でアクセルペダルが急激に踏み込まれると、そのアクセル開度に応じた目標入力回転数Ｎｔが決定され、目標入力回転数がステップ的に上昇する。そのため、実入力回転数Ｎａが目標入力回転数Ｎｔに近づくように、走行条件に応じて設定されたフィードバックゲインを用いて変速が実施される。

変速当初は実入力回転数Ｎａが目標入力回転数Ｎｔより低いので、ダウンシフト用ソレノイド弁ＤＳ２が駆動され、アップシフト用レシオコントロール弁７７の入力ポートと出力ポートとの間を閉じると共に、ダウンシフト用レシオコントロール弁７６の入力ポートと出力ポートとの間を開き、プライマリプーリ１１の油室１３から作動油をドレーンさせる。これにより、プライマリプーリ１１のベルト巻き掛け径が小さくなり、ダウンシフトされる。その時のプライマリプーリ１１の実回転数をプライマリプーリ回転数センサ１０５で検出し、目標入力回転数と実入力回転数との偏差とダウンシフト用のフィードバックゲインとを用いてダウンシフト用ソレノイド弁ＤＳ２への指示デューティ比が決定される。つまり、実入力回転数Ｎａが目標入力回転数Ｎｔに近づくようにダウンシフトされる。

目標入力回転数に対して、実入力回転数が下回っている状態から上回る状態（オーバーシュート）に変化した時点（ｔ２）でタイマがカウントを開始する。時刻ｔ２で、実入力回転数と目標入力回転数とが逆転するので、アップシフト用ソレノイド弁ＤＳ１が駆動され、アップシフト用レシオコントロール弁７７の入力ポートと出力ポートとの間を開くと共に、ダウンシフト用レシオコントロール弁７６の入力ポートと出力ポートとの間を閉じ、プライマリプーリ１１の油室１３へ作動油を供給する。そして、目標入力回転数と実入力回転数との偏差とアップシフト用のフィードバックゲインとを用いてアップシフト用ソレノイド弁ＤＳ１への指示デューティ比を決定し、実入力回転数Ｎａが目標入力回転数Ｎｔに近づくようにアップシフトする。

やがて、時刻ｔ３で最大オーバーシュート回転Ｖｏに達した後、実入力回転数Ｎａは目標入力回転数Ｎｔに向かって低下し、時刻ｔ４で実入力回転数が目標入力回転数を下回る状態（アンダーシュート）に変化する。そのため、上述のｔ１〜ｔ２と同じく、目標入力回転数と実入力回転数との偏差とダウンシフト用のフィードバックゲインとを用いてダウンシフト用ソレノイド弁ＤＳ２への指示デューティ比を決定し、実入力回転数Ｎａが目標入力回転数Ｎｔに近づくようにダウンシフトする。

時刻ｔ５で最大アンダーシュート回転Ｖｕに達した後、実入力回転数Ｎａは目標入力回転数Ｎｔに向かって上昇し、時刻ｔ６で実入力回転数が目標入力回転数を上回る状態（オーバーシュート）に変化する。そこで、カウント開始時ｔ２から時刻ｔ６までの時間Δｔが所定時間内であって、かつ最大オーバーシュート回転Ｖｏと最大アンダーシュート回転Ｖｕとが共に所定値以上であると判定された時、「変速ハンチング」と判定する。すなわち、
Ｔ１＜Δｔ≦Ｔ２（Ｔ１，Ｔ２：所定時間）
Ｖｏ≧Ａ，｜Ｖｕ｜≧Ｂ（Ａ，Ｂ：所定値）
Ｔ１は例えばカウント開始ｔ２から最大オーバーシュート回転Ｖｏに達する（ｔ３）までの時間であり、Ｔ２は例えばハンチングの１周期分の時間に基づいて決定され、例えば０．５〜１ｓｅｃ程度である。所定値Ａ，Ｂは同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

時刻ｔ６で「変速ハンチング」と判定した場合には、ｔ６以後に行うアップシフトにおいて、アップシフト用のフィードバックゲインを変速ハンチング専用のフィードバックゲインに修正する。具体的には、アップシフトゲインを小さくする。その結果、アップシフトゲインを小さくしない場合であれば図４の破線で示すように大きくオーバーシュートするような状況であっても、アップシフトゲインを小さくすることで、図４の実線で示すようにオーバーシュートを抑制でき、ハンチングを収束させることができる。

なお、ハンチングが収束したと判断された場合には、「変速ハンチング」判定を解除し、アップシフトゲインを変速ハンチング判定前の値に戻す。具体的には、アンダーシュート量が所定量以下のまま所定時間以上経過した場合、次の急変側指示があった場合、ハンチング判定開始から所定時間以上経過した場合などがある。

次に、本発明にかかる変速制御方法の一例を図５に従って説明する。まず最初に、アクセル開度や車速に基づいて目標入力回転数を決定する（ステップＳ１）。次に、オーバーシュートを検出したか否かを判定し（ステップＳ２）、続いてアンダーシュートを検出したか否かを判定する（ステップＳ３）。オーバーシュートの検出及びアンダーシュートの検出は、それぞれ最大オーバーシュート量Ｖｏ及び最大アンダーシュート量Ｖｕが所定値以上であるかどうかで判定する。ステップＳ２、Ｓ３の判定において、いずれか一方でも否定された場合には、通常のフィードバックゲインを用いて変速する（ステップＳ４）。次に、ハンチング判定を実施する（ステップＳ５）。この判定は、カウント開始時ｔ２から時刻ｔ６までの時間Δｔが所定時間内であって、かつ最大オーバーシュート回転Ｖｏと最大アンダーシュート回転Ｖｕとが共に所定値以上であると判定された時、「変速ハンチング」と判定する。もし、変速ハンチングと判定されない場合には、通常のフィードバックゲインを用いて変速し（ステップＳ４）、変速ハンチングと判定された場合には、アップシフトゲインをハンチング用ゲインに切り替えて変速する（ステップＳ６）。次に、ハンチングが収束したか否かを判定する（ステップＳ７）。収束していない場合には、ステップＳ６を繰り返し、収束している場合には、アップシフトゲインをハンチング判定前（通常）のアップシフトゲインに戻して変速を実施する（ステップＳ８）。

前記実施例では、変速制御弁としてアップシフト用レシオコントロール弁７６とダウンシフト用レシオコントロール弁７７の２個の変速制御弁を用いたが、１個の流量制御弁で構成することもできる。また、アップシフト用及びダウンシフト用のデューティソレノイド弁ＤＳ１，ＤＳ２の信号圧を、２個の変速制御弁７６，７７の両端にそれぞれ入力したが、特許文献１に示されるように、アップシフト用デューティソレノイド弁ＤＳ１の信号圧をアップシフト用変速制御弁７６に入力し、ダウンシフト用デューティソレノイド弁ＤＳ２の信号圧をダウンシフト用変速制御弁７７に入力することもできる。

１エンジン
２無段変速機
７油圧制御装置
１１プライマリプーリ
１３プライマリ油室
２１セカンダリプーリ
２３セカンダリ油室
７６アップシフト用レシオコントロール弁（変速制御弁）
７７ダウンシフト用レシオコントロール弁（変速制御弁）
１００電子制御装置
ＤＳ１アップシフト用デューティソレノイド弁
ＤＳ２ダウンシフト用デューティソレノイド弁

Claims

少なくともアクセル開度と車速とに基づいて目標入力回転数を決定し、実入力回転数が目標入力回転数に一致するように変速比を制御する車両用無段変速機において、
ダウンシフトの変速指令があった場合に、実入力回転数が目標入力回転数より所定値以上オーバーシュートした後、実入力回転数が目標入力回転数より所定値以上アンダーシュートした時にハンチングと判定するハンチング判定手段と、
前記ハンチング判定後、アップシフト用のフィードバックゲインをハンチング判定前のフィードバックゲインより小さいハンチング用ゲインに切り替え、実入力回転数の目標入力回転数に対するオーバーシュート量を抑制するゲイン切替手段と、
前記ハンチングが収束したと判定された場合に、前記ハンチング用ゲインをハンチング判定前のフィードバックゲインに戻す解除手段と、を備えた車両用無段変速機の変速制御装置。