JP2668902B2 - 車両用無段変速機の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両に搭載された無段変速機の変速比を制
御する技術に関する。 ［従来の技術］ 従来、運転者の居眠り状態を脳波（α波），脈搏等か
ら検出し、あるいは車両の蛇行運転の頻度等から検出し
て、「休め」等の警報を発する技術が開示されている
（実開昭56−73638号公報参照）。 又、車両に搭載された無段変速機の変速制御は、たと
えば運転者の操作状態としてアクセルペダルの踏み込み
速度を検出し、この踏み込み速度の程度によって変速比
の変化速度を変化させることにより、車両の加速感を向
上させることを行なっている。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来の技術のように、運転者の生理作
用又は車両の走行状態にもとづいて、居眠り状態を検出
し、「コーヒーカップの絵文字」等を表示、あるいは音
響を発することにより、居眠り状態の運転者に警報を行
なうのみでは運転者の疲労時に、運転者の疲労の蓄積を
防止したり、不意の加速感を感じることを防止できなか
った。 これは、下記に示すように運転者の疲労による運転感
覚の変化を従来の技術では考慮していなかったためであ
る。すなわち、たとえば長時間走行にて疲労が溜ってい
る場合には、運転者のアクセルペダルの踏み込みによ
り、無段変速機の変速比が通常時と同様に変化したとし
ても、運転者は要求する以上に車両が加速したと感じ
て、この車両の挙動の変化をコントロールするために、
疲労を助長することがあった。 本発明は、上記問題点を解決することにより、車両の
運転感および安全性を向上することを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するための手段として、本発明の車両
用無段変速機の制御方法は、第１図に例示するように、
車両に搭載された無段変速機の変速比を少なくとも該車
両の運転者の操作状態にもとづいて制御する方法におい
て、上記運転者の操作状態にもとづく変速制御は（ステ
ップSB,SC）、上記運転者の疲労状態を検出したとき
（ステップSA）、通常時の変速制御時に比べて、変速比
の変化速度を遅くすること（ステップSB）を特徴とす
る。 車両に搭載された無段変速機とは、たとえばベルトあ
るいはベアリング等を用いて、たとえばコンピュータ等
からの指令により、変速比を無段階に制御する変速機で
ある。 運転者の疲労状態の検出は、たとえば蛇行運転の状
態、アクセルペダルの踏み込み頻度と踏み込み速度の大
小とから求める車両の操作状態、脳波，脈搏等の生理現
象の状態等にもとづいて行なう。 通常時の変速制御とは、たとえば定常走行時の燃費を
良好に保持し、しかも加速時には加速性が良好になるよ
うに、たとえば少なくともアクセル踏込量にもとづいて
変速機の変速比を制御するものである。 変速比の変化速度を遅くするとは、たとえば油圧式無
段変速機の変速比の変化速度を制御する弁、たとえば流
量制御弁あるいは油圧制御弁を変比の変速化速度が遅く
なるものに切り換えて行なってもよく、あるいはたとえ
ばアクセル踏込量から目標変速比を得るための変速パタ
ーンをアクセル踏込量が変化しても変速比が通常時より
少なめに変化するものに切り換えることにより行なって
もよい。 ［作用］ 本発明の車両用無段変速機の制御方法は、車両の運転
者の疲労状態を検出していない場合には（ステップS
A）、通常時の少なくとも運転者の操作状態にもとづい
て変速制御を行ない（ステップSC）、一方疲労状態を検
出したときには（ステップSA）、通常時より変速比の変
化速度を遅くした操作状態にもとづく変速制御を行なう
（ステップSB）。 なお、変速比の変化速度を遅くする方法として、たと
えば無段変速機に連結されたクラッチの係合量（あるい
はクラッチの速度比）を制御して（クラッチのすべりを
多くして）行なってもよく、あるいはエンジン出力を制
御して（出力を減少して）行なってもよい。 ［実施例］ 以下、本発明の一実施例を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、直結クラッチ
11付の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Ｖ溝幅すなわち伝導ベルト20の掛り径が変
更される可変プーリ22が設けられている。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プーリ22および28に巻き掛けられた
伝導ベルト20を介して出力軸24に伝達されるとともに、
後段の副変速機30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
ビニョウ型複合遊星歯車装置を備え、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、次表１に示すように、副変速機30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。 ここで表１において、ρ１はZs1/Zr,ρ２はZs2/Zrで
ある。但し、Zs1は第１サンギア32の歯数、Zs2は第２サ
ンギア34の歯数、Zrはリングギア36の歯数である。ベル
ト式無段変速機14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。上
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、車両の一対の駆動輪52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の回転数に対応した周波数のパルス信号SP1
およびSP2をコントローラ54へ出力するための入力軸回
転数センサ58および出力軸回転数センサ60が設けられて
いる。中間歯車48の近傍には、中間歯車48の回転数に対
応した周波数のパルス信号SVをコントローラ54へ出力す
るための車速センサ61が設けられている。エンジン10の
吸気配管に設けられたスロットル弁62は、アクセルペダ
ルの操作により開閉され、該スロットル弁62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Ｓ
θがコントローラ54に供給される。エンジン10の点火回
路には、エンジン回転数センサ65が設けられており、そ
のエンジン回転数センサ65からはエンジン回転数Neを表
す回転数信号SNEがコントローラ54に供給される。 本実施例においてはシフト切換装置としてシフトレバ
ー66が用いられており、そのシフトレバー66の操作位置
を検出する操作位置センサ68からは、シフトレバー66の
シフト操作位置Pshを表す信号SPがコントローラ54に供
給される。このシフトレバー66は油圧回路70内のマニュ
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40,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、シフトレバー66
が前進レンジのうちの通常走行（D: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
フトレバー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を作動され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、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10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、
伝導ベルト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するとともに、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
あるいは油シリンダ18からの作動油排出速度を変化さ
せ、またロックアップ切換弁77の作動に応答して直結ク
ラッチ11への作動油の方向を切り換える。 上記シフト方向切換弁74,シフト速度切換弁76,ロック
アップ切換弁77の作動は、コントローラ54によって制御
され、シフト方向切換弁74は無段変速機14の変速機を大
きくしあるいは小さくする制御を行ない、シフト速度切
換弁76は変速比の変化速度の制御を行ない、ロックアッ
プ切換弁77は直結クラッチ11の係合量（伝達トルク）を
制御する。 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。 車両の図示しないステアリングコラムには、フォトイ
ンタラプタ等からなる操舵角センサ81が設けられてお
り、操舵角θｄを表す舵角信号SDがコントローラ54に供
給される。 上記コントローラ54は、入出力インタフェース82,中
央処理触84,および記憶部86等を備え、記憶部86に予め
記憶されたプログラムおよびデータに従って、入出力イ
ンタフェース82を介して入力された種々の入力信号を処
理し、該処理結果に基づいて、シフト用電磁弁72の作動
を制御することにより、副変速機30のギア段を自動シフ
トさせ、シフト方向切換弁74およびシフト速度切換弁76
の作動を制御することにより、無段変速機14の変速比を
最適値に変化させ、ロックアップ切換弁77の作動を制御
することにより、直結クラッチ11をロックアップ「オ
ン」もしくはロックアップ「オフ」にする。 次に、第３図のフローチャートにより所定時間（ここ
では8m sec）毎に実行される本実施例の変速比制御ルー
チンを説明する。 第３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
車速Ｖ、スロットル開度θ、入力軸16の回転数Nin、出
力軸24の回転数Nout、エンジン回転数Ne、シフトレバー
66の操作位置Psh、操舵角θｄを信号SV,Sθ,SP1,SP2,SN
E,SP,SDに基づいて読み込む（ステップ100）。次いで、
シフトレバー66の実際の操作位置が通常走行レンジかあ
るいは自動変速レンジであるかを判断する（ステップ11
0）。通常走行レンジであると判断された場合には、予
め記憶部86に記憶された第４図に示す通常走行レンジに
おける変速比制御ルーチンを実行し、無段変速機14の変
速比γを最適に制御する（ステップ120）。 一方、シフトレバー66が自動変速レンジに制御されて
いたと判断された場合には（ステップ110）、副変速機3
0のシフト制御を実行する（ステップ130）。すなわち、
記憶部86に予め記憶されたシフトパターンから、車速Ｖ
およびスロットル開度θに基づいて副変速機30のギア段
を決定し、決定された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、データマップなどの形
態で記憶されている。図において、U12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）へのアップシフ
トの判断に用いるアップシフト線であり、図中D21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ダウンシフトの判断
に用いるダウンシフト線である。 次いで、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を判断する（ステッ
プ140）。高速側ギア段であると判断された場合には、
たとえば第４図に示す通常走行レンジにおける変速比制
御ルーチン（ステップ120）に代えて、詳細を図示しな
い高速ギア段における変速比制御ルーチンを起動し、無
段変速機14の変速比制御を実行する（ステップ150）。 上記ステップ140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、たとえば第４図
に詳細を示す通常走行レンジにおける変速比制御ルーチ
ン（ステップ120）に代えて、詳細を図示しない低速ギ
ア段における変速比制御ルーチンを起動し、無段変速機
14の変速比制御を実行する（ステップ160）。 次に、第４図の通常走行レンジにおける変速比制御ル
ーチンを説明する。該第４図の制御ルーチンでは、まず
操舵角θｄの変化状態にもとづいて、運転者の疲労状態
による蛇行運転の判断を行なう（ステップ210）。この
蛇行運転の判断は、ステアリングホイルを直進に対して
微小角切った状態が所定時間以上継続し、しかもこれが
所定回数以上繰り返された場合に、蛇行運転であるとの
判断を行なうものである。蛇行運転の判断により、現在
蛇行運転状態でないとされた場合には、予め記憶部86の
ROM内に記憶されている第６図に実線で示す通常時通常
走行レンジ用の目標回転数Nin^＊データマップを記憶部8
6のRAM内のワークエリアにセットする（ステップ22
0）。一方、現在蛇行運転状態であるとされた場合に
は、予め記憶部86のROM内に記憶されている第６図に２
点鎖線で示すような通常時に比べて同一スロットル開度
θｉで低めの目標回転数Nin^＊を与える疲労時通常走行
レンジ用の目標回転数Nin^＊データマップを記憶部86のR
AM内のワークエリアにセットする（ステップ230）。 上記目標回転数データマップをワークエリアにセット
した後は、次に目標回転数Nin^＊の計算をワークエリア
に記憶されている目標回転数Nin^＊データマップを参照
し、第３図のステップ100にて読み込んだ車速Vi.（ｉ＝
０〜max）とスロットル開度θとに基づいて行なう（ス
テップ240）。目標回転数Nin^＊を算出した後は、実際に
無段変速機14の変速比を変更する制御を行なう（ステッ
プ250ないし270）。すなわち、まず目標回転数Nin^＊が
入力軸16の回転数Nin以下であるか否かを判断する（ス
テップ250）。次いでNin^＊＞Ninであれば、入力軸16の
回転数Ninを高くする場合であると判断して、シフト方
向切換弁14およびシフト速度切換弁76を制御することに
より無段変速機74の変速比γを大きくする制御（ダウン
シフト制御）を実行する（ステップ260）。一方、目標
回転数Nin^＊が入力軸16の回転数Ninより小さい場合に
は、無段変速機14の変速比γを小さくする制御（アップ
シフト制御）を実行する（ステップ270）。上記ステッ
プ210ないし270を実行することにより、シフトレバー16
が通常走行レンジの場合における無段変速機14の変速比
は、車両が蛇行運転でない場合には、第６図に実線で示
す通常時通常走行レンジ用の目標回転数Nin^＊データマ
ップにもとづいて決定され、実際に制御される。一方、
蛇行運転であるとされた場合には、第６図に２点鎖線で
示すNin^＊データマップにもとづいて決定され、実際に
制御される。 したがって、運転者の疲労による蛇行運転時には、無
段変速機14の実際の変速比は、第６図に２点鎖線で示す
ように、現在の車速Ｖとスロットル開度θとから求めら
れた通常時より、低めの目標回転数Nin^＊（たとえばス
ロットル開度θが100％のときで20〜50％低めのNin^＊）
にもとづいて、増変速側に制御される。なお、第３図の
高速ギア段における変速比制御（ステップ150）および
低速ギア段における変速比制御（ステップ160）でも、
同様に蛇行運転を判断し、疲労時には実際の変速比を増
速の変速パターンにもとづいて制御するものである。以
上説明したように、本実施例により、運転者の疲労状態
にともなう車両の蛇行運転が行なわれているとき、無段
変速機14は、アクセルペダルの踏込状態としてのスロッ
トル開度θが急速に、あるいは大きく変化しても、急速
に減速比側（ダウンシフト側）に変速されなくなって、
これによる急加速が防止される。この結果、運転者の疲
労時には、通常時に比べてなめらかな走行性能および走
行感が得られることから、運転者が不意の挙動変化を感
じなくなって、運転者の疲労が軽減するという極めて優
れた効果を奏する。 次に、第２実施例を説明する。本実施例は第１実施例
の第４図のルーチンのステップ210ないし230で行なった
ように、疲労時には、疲労時用の目標回転数Nin^＊マッ
プをセットすることに代えて、ステップ260,270のダウ
ンシフト処理又はアップシフト処理におけるダウンシフ
ト速度又はアップシフト速度を直接制御するものであ
る。 第７図に示すダウンシフト処理ルーチンが起動される
と、第１実施例と同様に蛇行運転か否かを判断し（ステ
ップ300）、蛇行運転でなければ、予め記憶部86のROM内
に記憶されている図示しない通常変化速度マップをワー
クエリアにセットする（ステップ310）。このマップは
第８図に実線で示すような経時特性で、実際の変速比γ
が、時点t0にてスロットル開度θ１からθ２に変化した
とき入力軸16の回転数NinがNin1からNin2に移行するよ
うなシフト速度切換弁76の開弁状態を与えるものであ
る。 一方、現在蛇行運転状態であれば、同様に第８図に２
点鎖線で示すような、通常時に比べて変速比γの変化速
度が遅い（例えば50〜100％遅くなる）経時特性を当え
る疲労時変化速度マップをワークエリアにセットする
（ステップ320）。 上記マップをセットした後は、次にシフト方向切換弁
74をダウンシフト側に切り換え（ステップ330）、次い
でシフト速度切換弁76の開弁状態を上記ワークエリアに
セットされたマップにもとづき、スロットル開度θおよ
び経時時間ｔ等にしたがって、制御する（ステップ34
0）。 なお、アップシフト時もダウンシフト時と同様に蛇行
状態にもとづいて制御する。 したがって、運転者の疲労による蛇行運転時には、ア
クセル踏込速度にもとく変速比の変化速度が通常時に比
べて遅くなる。 以上本第２実施例により第１実施例と同様に、疲労時
の運転者の疲労の蓄積が軽減され、しかも安全性が向上
することに加え、たとえば無段変速機14の変速比をコン
ピュータ等の電子制御回路を用いないで制御する形式に
も適用できるという極めて優れた効果を奏する。なお、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば
変速比の変化速度を変更する方法として、変速機のフル
ードカップリングもしくはトルクコンバータの直結クラ
ッチの係合状態を制御してもよく、又疲労状態を検出す
る方法として、脳波，脈搏等の生理的現象を検出して判
断する方法を用いてもよい。又、有段式変速機であって
も、あたかも無段変速機と同様に変速比を制御する形式
であれば、本発明を適用して制御してもよい。 ［発明の効果］ 本発明の車両用無段変速機の制御方法は、運転者の疲
労状態を検出したとき、変速比の変化速度を通常時に比
べて遅くすることにより、疲労状態に陥った運転者の疲
労を助長するような、たとえば不意の急加速による車両
の挙動の変化を与えることがなくなる。 この結果、運転者の疲労の軽減作用により、車両の運
転上の安全性が向上し、しかも運転感が向上するという
極めて優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の基本的構成を例示するフローチャー
ト、第２図は本発明の一実施例が適用されるシステムの
構成図、第３図は実施例の変速比制御ルーチンのフロー
チャート、第４図はその通常走行レンジにおける変速比
制御ルーチンのフローチャート、第５図は実施例の副変
速機の変速特性を示すグラフ、第６図は実施例の無段変
速機の変速特性を示すグラフ、第７図は第２実施例のダ
ウンシフト処理ルーチンのフローチャート、第８図はそ
の入力軸回転数の変化特性を示すグラフである。 10……エンジン、14……無段変速機、30……副変速機、
54……コントローラ、81……操舵角センサ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．車両に搭載された無段変速機の変速比を少なくとも
   該車両の運転者の操作状態にもとづいて制御する方法に
   おいて、 上記運転者の操作状態にもとづく変速制御は、 上記運転者の疲労状態を検出したとき、 通常時の変速制御時に比べて、変速比の変化速度を遅く
   すること を特徴とする車両用無段変速機の制御方法。