JP3949345B2 - 無段変速機の制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、変速比を無段階に変速する自動変速モードと、予め決定された有段階の変速比に手動変速する有段変速モードとを有する無段変速機の制御方法に係り、特にスムーズな有段変速を可能にする方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
特開平9−203460号には、有段変速モードによる制御を可能とした無段変速機の変速制御方法が示されている。この方法はモード切り換えスイッチにより有段変速モードに切り換え、さらにシフトレバーを移動させてシフトスイッチからシフトアップ又はシフトダウン信号を出力させると、予め多段階に設定されている目標変速比を選択してシフトアップ又はシフトダウンし、あたかもマニュアル式有段変速機のように有段階変速制御するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例のような有段変速モードにおける変速制御においては変速形式が変速比の位置制御となるため、車速やエンジンの回転数は変速スピードすなわち目標変速比間の移行速度に対して無関係である。このため減速度すなわち減速G(減速の加速度)等で把握される減速の程度を調整できず、走行状況によってはシフトダウン時に過大な減速Gが発生し、変速ショックを感じることがある。そこで本願発明はこのような変速ショックを生じないスムーズな有段変速制御を可能にすることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本願発明に係る無段変速機の制御方法は、変速比を無段階に変速する自動変速モードと、予め決定された有段階の変速比に手動変速する有段変速モードを有する無段変速機の制御方法において、
前記有段変速モードでシフトダウン操作するとき、最初のシフトダウン指令により変速比を変更中に、所定時間内で減速度を監視し、減速度が予定された大きさを超えたことが検出されたとき変速比の変更を微少時間中断し、所定時間内に減速度が予定された大きさを超えないときは監視を終了し、
前記変速比の変更を微少時間中断したときは、変速比の変更再開後、次のシフトダウン指令まで、減速度の監視を継続し、減速度が予定された大きさを超えたことが検出されたとき変速比の変更を微少時間中断するとともに、
次のシフトダウン指令が出されると、前記最初のシフトダウン指令による所定時間内における減速度の監視から繰り返すことを特徴とする。
【0005】
【発明の効果】
有段変速モード時においてシフトダウンしたとき、変速比を変更中に減速度が所定値を超えるとこれを検出した制御装置が一時的に変速比の変更を中断する。これにより変速スピードを遅くして減速度を所定値よりも小さくできるので、変速ショックを感じないスムーズな変速を可能にする。その後、減速度が所定値以内になったことが検出されると中断していた変速比の変更を再開する。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて一実施例を説明する。図1は本実施例の制御システム図、図2は本実施例が適用される静油圧式無段変速機における可動斜板の傾斜角度制御機構部分を示す図、図3は傾斜角度制御の流れ図、図4はRC(ライディングコンディション)の決定方法を示す図、図5は変速マップ、図6は有段変速制御の流れ図、図7は各種モードを示す図、図8は変速ショック低減制御におけるフローチャートである。
【0007】
まず、図1において、静油圧式無段変速機の制御の概略を説明する。静油圧式無段変速機1は定容量油圧ポンプ2と可変容量油圧モータ3を駆動軸4上に一体化し、定容量油圧ポンプ2と可変容量油圧モータ3の間を油圧閉回路で接続したものである。エンジン5のクランク軸6に設けられた駆動ギヤ7で定容量油圧ポンプ2の被動ギヤ8を回転させることにより発生する油圧で可変容量油圧モータを変速回転させ、駆動軸4へ変速して出力するようになっており、このとき、可変容量油圧モータ3に内蔵された可動斜板(後述)の傾斜角度を傾斜角度制御機構10にて変化させることにより、変速比を任意に変更できるようになっている。
【0008】
傾斜角度制御機構10は制御モータ11の出力を減速ギヤ12へ伝達し、ボールネジ13とスライダ14を介して可変容量油圧モータ3に内蔵された可動斜板の傾斜角度を変化させるようになっている。静油圧式無段変速機1の変速出力は駆動軸4の出力ギヤ4aから2次減速機15へ伝達され、2次減速機15の変速出力は変速出力軸16上の出力ギヤ17から最終出力軸18上の最終出力ギヤ19へ伝達される。
【0009】
2次減速機15は走行レンジ切換スイッチ20bに設けられているサブミッションレバー20を手動操作してシフター21を駆動することにより切り替えが行われ、前進側L又はD、後進R、並びに中立Nの各シフトポジションの設定切り換えを行うようになっている。Lレンジは低速走行用、Dレンジは通常走行用、Nは中立、Rはリバースである。RへシフトするとLOWレシオに固定される。
【0010】
このうち前進側はL、D各シフトポジションについて、ハンドルに設けられているモードマップスイッチ29により後述する各種走行モードの切り替えができる。この走行モードには大別して自動変速モードと有段変速モードがあり、有段変速モードを選択するとハンドルへ設けられているシフトスイッチ28によりマニュアル操作でシフトアップ及びシフトダウンできる。
【0011】
図7は予め用意されている走行モードを説明するものであり、サブミッションレバー20によりLレンジを選択すると、モードマップスイッチ29をD1又はD2へ切り換えることにより、Lレンジ専用の無段変速モードであるLレンジ用オートモードになる。またESPに切り換えると、Lレンジ専用のマニュアルモードであるLレンジ用ESPモードになり、前進側5速のマニュアル変速が可能である。
【0012】
Dレンジの場合は、モードマップスイッチ29をD1に切り換えるとスポーツモードとなり、通常走行に適したものになる。モードマップスイッチ29をD2に切り換えるとユーティリティモードになり、牽引又はクルーズ走行に適したモードになる。ESPに切り換えると通常走行用のマニュアルモードになり、前進側5速のマニュアル変速が可能である。
【0013】
これら無段及び有段変における実際の変速は前記傾斜角度制御によって行われる。この傾斜角度制御は、制御装置22により各種センサ類からの信号に基づいて傾斜角度制御機構10の制御モータ11を駆動制御することにより行われる。また制御装置22は、計器盤Mへはそのインジケータへの表示信号を出力するとともに、車載バッテリより電源を供給されている。
【0014】
制御装置22に入力される傾斜角度制御機構10のための信号としては、図1に示すように、エンジン5の吸気側に設けられるスロットルセンサ23からのスロットル開度、クランク軸6に近接して設けられた回転センサ24からのNe、最終出力ギヤ19に近接して設けられたスピードセンサ25からの車速、可変容量油圧モータ3に設けられた角度センサ26からの斜板角度、シフター21のシフトドラム21aと一体に設けられてシフト位置を検出するシフトセンサ27からのシフトポジションの各信号、さらに、ハンドルに設けられるシフトスイッチ28及びモードマップスイッチ29からの信号がある。また、レンジ切換スイッチ20bのサブミッションレバー20の下部に設けられたリバーススイッチ20aの信号も入力される。
【0015】
次に、図2により傾斜角度制御機構10について説明する。傾斜角度制御機構10の制御モータ11は定容量油圧ポンプ2のハウジング30に支持され、その出力ギヤ31はトルクリミッタ32の入力ギヤ33を介してギヤ34からボールネジ駆動ギヤ35へ伝達される。ボールネジ駆動ギヤ35はボールネジ13と一体回転し、ボールネジ13が正転又は逆転することにより、ナットが形成されているスライダ14が軸上を軸方向いずれか側へ移動する。ボールネジ13は油圧モータ3のハウジング36に両端を支持されている。
【0016】
スライダ14には可変容量油圧モータ3のハウジング36から外方へ突出するアーム37の一端が回動自在に取付けられ、アーム37の他端はハウジング36内に支持されている斜板ホルダ38と一体化している。斜板ホルダ38はハウジング36に形成された凹曲面部39上へ転動自在に支持されているため、アーム37が回動すると一体に凹曲面部39上を回動して角度を変化させる。
【0017】
可動斜板40はベアリング41,42を介して斜板ホルダ38の内側へ回転自在に保持され、斜板ホルダ38の角度が変化することにより、可動斜板40の回転面が駆動軸4の軸線となす角度である傾斜角度を変化させる。なお。図示の状態は90°であり、変速レシオが1.0であるTOP状態を示す。
【0018】
この可動斜板40には、可変容量油圧モータ3の油圧プランジャー43が押し当てられる。油圧プランジャー43はドラム状の回転体44の円周方向へ複数設けられ、定容量油圧ポンプ2側の油圧で可動斜板40側へ突出して押し当てられ、可動斜板40の傾斜角度に応じて回転体44へ回転力を与える。回転体44は外周部で駆動軸4とスプライン結合45をしており、回転体44の回転により駆動軸4を回転駆動するようになっている。
【0019】
次に、制御装置22における無段変速時の変速制御について図3により説明する。まず、スロットルセンサ23より送られるスロットル信号からRC(ライディングコンディション)を作成する。RCとはスロットル信号の値に対して増加・減少する値であり、基本的に、
・スロットルを開ける→RC増加
・スロットルを閉じる→RC減少
の関係があり、これを図4に示す。図中のTHはスロットル開度(%)、縦軸はスロットル開度及びRC(各%)、横軸は時間である。また、これとは別にパルサーで構成されているスピードセンサ26から送られてくる単位時間あたりのパルス数の変化割合により車速を計算する。
【0020】
続いて、これらRCと車速に基づき、予め内蔵している変速マップを参照して目標Neを決定する。変速マップの一例を図5に示し、予め数種類のものを用意してある。例えば、Lレンジモード専用、スポーツモード専用、ユーティリティモード専用等各種のモードを内蔵するものであり、これらは、モードマップスイッチ29により選択できる。
【0021】
さらに、回転センサ24より送られたNe信号により実Neを計算し、この実Neと先の目標Neを比較して制御モータ11の正逆いずれかの回転方向とDUTY(デューティ)を決定する。具体的には可動斜板の方向にて次のように決定する。
・実Ne>目標Ne→可動斜板をTOP側へ動かす
・実Ne<目標Ne→可動斜板をLOW側へ動かす
【0022】
また、デューティは下式により決定する。
DUTY=K1×|実Ne−目標Ne| (K1は係数)
ここで、デューティとは、制御モータ11に流す電流の割合を示し、制御モータ11のスピードコントロールに用いる。DUTYが100%で制御モータ11は最大スピード、0%で停止となる。
【0023】
その後、このモーター回転方向とDUTY並びに角度センサ26からの角度信号に基づいて計算された可動斜板の角度に基づいて制御モータ11を制御する。具体的には、モーター回転方向とDUTYにより制御モータ11を駆動し、可動斜板の角度よりLOWとTOPの各レシオを測定してTOPレシオからはずれたとき、制御モータ11を止める。
【0024】
本実施例においては有段変速モードによる有段変速制御が可能である。有段変速制御とは、無段変速機においてあたかもマニュアル式多段変速機のように変速比を手動で切り換えることのできる変速制御を意味する。このような有段変速制御は、これまで説明した場合と同様に制御装置22の制御により可動斜板40の傾斜角度を制御して行うが、その際、段階的に行うように制御内容を変化させるだけで足りる。
【0025】
このような有段変速モードと自動変速モードの切り換えはモードマップスイッチ29で行い、有段変速モード時の有段変速操作はシフトスイッチ28を押すことにより行える。シフトスイッチ28には、シフトアップボタンとシフトダウンボタンを備え、そのいずれかを押す毎に一段づつシフトアップ又はシフトダウンするようになっている。
【0026】
図6はこの有段変速制御における制御装置22の制御手順を示し、まず、角度センサ26からの斜板角度信号により傾斜角度を計算する。シフトスイッチ28からのシフト信号によりシフトアップ又はシフトダウンを内容とするシフト命令を決定する。この決定はシフトスイッチ28のシフトアップボタンが押されればシフトアップ命令とし、シフトダウンボタンが押されればシフトダウン命令とする。
【0027】
次に、上記傾斜角度とシフト命令に基づき、メーター表示の決定及び目標斜板角度を決定する。メーター表示は、傾斜角度により、マニュアル変速機におけるシフト段数に比定するギア段数を決定し、メーターMのインジケータへの表示信号を決定し、これをメータMへ出力してメータM上に決定したギア段数を表示させる。
【0028】
目標斜板角度の決定は、シフト命令の入力があった場合において、現在のギア表示信号に対して、次の条件ににより定められる。
(1)シフトアップ命令→1段シフトアップ
(2)シフトダウン命令→1段シフトダウン
【0029】
続いて、上記により決定された目標斜板角度と傾斜角度とを比較して、制御モータ11の正逆回転方向とDUTYを以下により決定する。
(1)傾斜角度>目標斜板角度→可動斜板40をLOW側へ動かす
(2)傾斜角度<目標斜板角度→可動斜板40をTOP側へ動かす
なお、DUTYは次の式により決定する。
DUTY=K2×|傾斜角度ー目標斜板角度| (K2は係数)
【0030】
その後、このモーター回転方向とDUTYに基づき、制御モータ11を駆動制御して可動斜板40を所定角度に傾ける。これにより、静油圧式無段変速機1はマニュアル式多段変速機の有段変速に比定した有段変速を行うことができる。
【0031】
本実施例の有段変速モードにおいてはさらに変速ショック低減制御が可能である。変速ショック低減制御とは、モードマップスイッチ29を前記ESPに切り換えることによりL又はDレンジにおける有段変速モードを選択して、シフトスイッチ28によりシフトダウンするとき、変速ショックを感じないようにすることをいう。
【0032】
具体的には、有段変速モードにおいて、シフトスイッチ28からシフトダウン信号が入力されると制御装置22はタイマーをスタートさせ、そのカウント中にスピードセンサ25から送られてくる単位時間あたりのパルス数の変化割合により計算した減速Gが所定の閾値を超えたとき、目標変速比に向かって変速中である制御モータ11への通電を微少時間停止して減速度を小さくすることにより減速Gを減少させて変速ショックを低減させる。この閾値は変速ショックを感じないような範囲で体感的に定めることができる。
【0033】
またその後、減速Gが閾値以下になると再び制御モータ11へ通電を開始し、中断していた変速比の変更を続行する。なお、タイマーのカウント中に一度でも減速Gが閾値を超えると、それ以後新たなシフトダウン命令が発生するまで減速Gを監視し、再び閾値を超えると制御モータ11への通電を微少時間停止するようになっている。
【0034】
図8はこの変速ショック低減制御を行う制御装置22のフローチャートであり、制御スタート後、新たなシフトダウン命令の有無をチェックし(S・1)、NOならばスタートへ戻り、YESならばタイマーのカウントをスタートさせる(S・2)。続いて、タイマーのカウント中か否かを判断し(S・3)、タイムオーバーならばスタートへ戻り、カウント中であれば減速Gが閾値を超えたか否かを判断する(S・4)。
【0035】
減速Gが閾値を超えていなければ(S・3)へ戻り、超えていれば制御モータ11への通電を微少時間停止する(S・5)。この微少時間通電停止後、制御モータ11への通電を再開するとともに、新たなシフトダウン命令の有無をチェックし(S・6)、新たな命令があれれば(S・2)へ戻って再びタイマーカウントをスタートさせる。新たな命令がなければ減速Gが閾値を超えたか否か判断し(S・7)、NOならば(S・6)へ戻って反復し、YESならば再び微少時間制御モータ11への通電を停止して(S・8)、その後(S・6)から反復する。
【0036】
これにより、減速Gの大きさに応じて断続的に通電停止することにより制御モータ11による変速スピードを調整するので、スムーズなシフトダウンが可能になる。なお、減速Gはスピードセンサ25からの車速から計算されるので変速スピードを車速に関連づけることができる。
【0037】
なお、本願発明は、静油圧式無段変速機システムだけでなく、CTVシステムや電子制御ベルコン等の無段変速機にも応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】静油圧式無段変速機全体の制御システム図
【図2】傾斜角度制御機構を示す図
【図3】自動変速モードにおける変速制御の流れ図
【図4】RCの決定方法を示す図
【図5】変速マップを示す図
【図6】有段変速モードにおける変速制御の流れ図
【図7】走行モードを説明する図
【図8】変速ショック低減制御のフローチャート
【符号の説明】
1:静油圧式無段変速機、2:定容量油圧ポンプ、3:可変容量油圧モータ、4:駆動軸、22:制御装置、23:スロットルセンサ、24:回転センサ、25:スピードセンサ、26:角度センサ、27:シフトセンサ、28:シフトスイッチ、29:モードマップスイッチ
Claims (2)
- 変速比を無段階に変速する自動変速モードと、予め決定された有段階の変速比に手動変速する有段変速モードを有する無段変速機の制御方法において、
前記有段変速モードでシフトダウン操作するとき、最初のシフトダウン指令により変速比を変更中に、所定時間内で減速度を監視し、減速度が予定された大きさを超えたことが検出されたとき変速比の変更を微少時間中断し、所定時間内に減速度が予定された大きさを超えないときは監視を終了し、
前記変速比の変更を微少時間中断したときは、変速比の変更再開後、次のシフトダウン指令まで、減速度の監視を継続し、減速度が予定された大きさを超えたことが検出されたとき変速比の変更を微少時間中断するとともに、
次のシフトダウン指令が出されると、前記最初のシフトダウン指令による所定時間内における減速度の監視から繰り返すことを特徴とする無段変速機の制御方法。 - シフトダウン時の変速スピードを車速に関連づけたことを特徴とする請求項1に記載した無段変速機の制御方法。
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