JP4107207B2 - 無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両に搭載される無段変速機の変速比を制御する無段変速機の変速制御装置に関するものである。

従来、エンジンから車輪に至る動力伝達経路に無段変速機が搭載されている車両が知られている。無段変速機の入力部材と出力部材との間における変速比を制御する場合は、エンジンにおける燃料の消費状態が最適になるエンジン回転数を目標として、無段変速機の変速比をフィードバック制御することが可能である。このような無段変速をおこなえば燃費がよくなるとともに、変速比が連続的に切り替わるため、変速にともなうショックが少ない。しかしながら、無段変速機の変速制御が、変速マップに基づいて自動的におこなわれるため、運転者が変速比を自由に選ぶことができない。例えば、登坂時や加速時などに、燃費よりも駆動力を優先する変速比を選択したり、降坂時にエンジンブレーキ力を強める変速比を選択するといった制御を実行することはできない。そこで、無段変速機の変速比を、運転者が任意に変更することの可能な手動変速モードを有する無段変速機が知られている。

この手動変速モードでは、運転者の意図する変速比をできるだけ迅速に得るために、自動変速モードで実行するフィードバック制御とは異なる制御を実行する必要がある。例えば、比例動作のみでフィードバック制御をおこなう方法があり、その一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された車両は、エンジンの動力が無段変速機を経由して駆動輪に伝達される構成となっている。前記無段変速機は、入力側の部材の回転数と、出力側の部材の回転数との比率、すなわち変速比を無段階に変化させることのできる機構であり、その一例として、ベルト式無段変速機が挙げられている。

ベルト式無段変速機は、入力軸に取り付けられた駆動側プーリと、出力軸に取り付けられた従動側プーリと、駆動側プーリおよび従動側プーリに巻き掛けられたベルトとを有するベルト式無段変速機である。駆動側プーリは固定シーブおよび可動シーブを有しており、可動シーブを固定シーブに接近する方向に押圧する油圧アクチュエータが設けられている。この油圧アクチュエータには、入力軸の回転数を目標入力回転数に一致させるための変速比となるように、油圧が給排される。

例えば、自動変速モードが選択されている場合は、アクセル開度、車速などに基づいて、燃費が最小となるエンジン回転数となるように、目標入力回転数を算出するとともに、目標入力回転数に対して実入力回転数が一致するように、ベルト式無段変速機の変速比が制御される。これに対して、手動変速モードが選択されている場合は、シフト装置を手動操作することにより、ベルト式無段変速機の変速比を制御することも可能である。シフト装置として、第１速ないし第６速にそれぞれ対応して設けられたスイッチ、あるいは現在の変速比に対してアップシフトさせるスイッチ、およびダウンシフトさせるスイッチなどが記載されている。ところで、ベルト式無段変速機の変速比の実際の制御は、油圧アクチュエータに接続されたソレノイドバルブに対する信号のデューティ比を制御することにより実行される。特に、手動変速モードでは、ベルト式無段変速機の変速比をフィードバック制御する場合に、デューティ比を制御する係数（ゲイン）に比例ゲインのみを用いている。
特開２００１−３３０１２２号公報

ところで、上記の特許文献１に記載されている無段変速機の変速制御装置のように、自己平衡性を持つ制御対象（ベルト式無段変速機）に比例制御のみを用いると、目標入力回転数や外乱がステップ状に変化すると定常偏差が残る。その結果、目標入力回転数に対する実入力回転数の追従性および収束性が低下する可能性があった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、無段変速機の実変速比を目標変速比に近づける場合の追従性および収束性の低下を抑制することのできる無段変速機の変速制御装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、無段変速機の実変速比を目標変速比に近づけるフィードバック制御を実行する、無段変速機の変速制御装置において、前記目標変速比と前記実変速比との偏差の変化程度が所定範囲内であるか否かを判断する偏差判断手段と、前記偏差の変化程度が所定範囲外である場合は、比例動作を含み、かつ、積分動作を含まないフィードバック制御を選択し、前記偏差の変化程度が所定範囲内である場合は、比例動作および積分動作を含むフィードバック制御を選択する制御切換手段とを有することを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記偏差判断手段は、前記目標変速比を段階的に切り換えるステップ変速操作が実行された場合に、前記目標変速比と前記実変速比との偏差の変化程度が所定範囲内であるか否かを判断する手段を含むことを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１の構成に加えて、車両のエンジンから車輪に至る動力伝達経路に前記無段変速機が設けられており、この無段変速機の変速比を制御するにあたり第１のドライブポジションおよび第２のドライブポジションを選択的に切り換え可能であり、この第１のドライブポジションと第２のドライブポジションとでは、前記車両の惰力走行時にエンジンブレーキ力が生じる車速、あるいはエンジンブレーキ力の強さが異なるとともに、前記偏差判断手段は、前記第１のドライブポジションと第２のドライブポジションとの間で切り換えがおこなわれた場合に、前記目標変速比と前記実変速比との偏差の変化程度が所定範囲内であるか否かを判断する手段を含むことを特徴とするものである。

各請求項において、「偏差の変化程度」には、偏差の変化量、偏差の変化割合、偏差の変化率などが含まれる。また、「変速比」には、変速比自体の他に、変速比と等価のパラメータである入力回転数も含まれる。

請求項１の発明によれば、比例動作を含むフィードバック制御と、比例動作および積分動作を含むフィードバック制御とを、目標変速比や外乱の変化に応じて使い分けることが可能であり、制御系が安定する。具体的には、偏差が所定範囲外である場合は、比例動作を含み、かつ、積分動作を含まないフィードバック制御が選択されて、偏差の積分項が変速比の制御則に含まれなくなるため、制御系が一層安定する。したがって、目標変速比に対する実変速比の追従性および収束性が向上する。

請求項２の発明によれば、請求項１に係る発明と同様の効果が生じる他に、目標変速比を段階的に切り換えるステップ変速操作が実行された場合に、目標変速比と実変速比との偏差の変化程度が所定範囲内であるか否かを判断する。
請求項３の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、第１のドライブポジションと第２のドライブポジションとの間で切り換えがおこなわれた場合に、目標変速比と実変速比との偏差の変化程度が所定範囲内であるか否かを判断する。

つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。まず、この発明を適用できる車両のパワートレーン、およびその車両の制御系統を、図２に示す。図２に示す車両Ｖｅにおいては、エンジン１と車輪２との間の動力伝達経路に、流体伝動装置３、ロックアップクラッチ４、前後進切り換え機構５、ベルト式無段変速機６などが設けられている。エンジン１としては、内燃機関、具体的には、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることができる。

また、流体伝動装置３およびロックアップクラッチ４は、エンジン１と前後進切り換え機構５との間の動力伝達経路に設けられており、流体伝動装置３とロックアップクラッチ４とは相互に並列に配置されている。流体伝動装置３は、流体の運動エネルギにより動力を伝達する装置であり、ロックアップクラッチ４は、摩擦力により動力を伝達する装置である。前後進切り換え機構５は、入力部材に対する出力部材の回転方向を、選択的に切り換える装置である。

ベルト式無段変速機６は、前後進切り換え機構５と車輪２との間の動力伝達経路に設けられている。ベルト式無段変速機６は、相互に平行に配置されたプライマリシャフト７およびセカンダリシャフト８を有している。このプライマリシャフト７にはプライマリプーリ９が設けられており、セカンダリシャフト８にはセカンダリプーリ１０が設けられている。プライマリプーリ９は、プライマリシャフト７に固定された固定シーブ１１と、プライマリシャフト７の軸線方向に移動できるように構成された可動シーブ１２とを有している。そして、固定シーブ１１と可動シーブ１２との間に溝Ｍ１が形成されている。

また、この可動シーブ１２をプライマリシャフト７の軸線方向に動作させることにより、可動シーブ１２と固定シーブ１１とを接近・離隔させる油圧サーボ機構１３が設けられている。この油圧サーボ機構１３は、油圧室１９と、油圧室１９の油圧に応じてプライマリシャフト７の軸線方向に動作し、かつ、可動シーブ１２に接続されたピストン（図示せず）とを備えている。

一方、セカンダリプーリ１０は、セカンダリシャフト８に固定された固定シーブ１４と、セカンダリシャフト８の軸線方向に移動できるように構成された可動シーブ１５とを有している。そして、固定シーブ１４と可動シーブ１５との間にはＶ字形状の溝Ｍ２が形成されている。

また、この可動シーブ１５をセカンダリシャフト８の軸線方向に動作させることにより、可動シーブ１５と固定シーブ１４とを接近・離隔させる油圧サーボ機構１６が設けられている。この油圧サーボ機構１６は、油圧室１００と、油圧室１００の油圧によりセカンダリシャフト８の軸線方向に動作し、かつ、可動シーブ１５に接続されたピストン（図示せず）とを備えている。上記構成のプライマリプーリ９およびセカンダリプーリ１０に、無端状のベルト１７が巻き掛けられている。

一方、ベルト式無段変速機６の油圧サーボ機構１３，１６およびロックアップクラッチ４、および前後進切り換え機構５を制御する機能を有する油圧制御装置１８が設けられている。さらに、エンジン１、ロックアップクラッチ４、前後進切り換え機構５、ベルト式無段変速機６、油圧制御装置１８を制御するコントローラとしての電子制御装置５２が設けられており、この電子制御装置５２は、演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）ならびに入出力インターフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。

この電子制御装置５２には、シフトポジション選択装置５０の操作状態、変速モード選択装置５１の操作状態、変速比選択装置５３の操作状態、エンジン回転数、加速要求（例えばアクセルペダルの操作状態）、制動要求（例えば、ブレーキペダルの操作状態）、スロットルバルブの開度、プライマリシャフト７の回転数、セカンダリシャフト８の回転数などの検知信号が入力される。シフトポジション選択装置５０を車両の乗員が操作することにより、パーキングポジション、リバースポジション、ニュートラルポジション、第１のドライブポジションおよび第２のドライブポジションなどを選択的に切換可能である。

また、変速モード選択装置５１を車両の乗員が操作することにより、自動変速モードとマニュアル変速モードとを切換可能である。自動変速モードとは、電子制御装置５２に入力される信号、例えば、車速、加速要求などの信号と、電子制御装置５２に記憶されているデータ（変速マップ）とに基づいて、ベルト式無段変速機６の変速比を制御するモードである。マニュアル変速モードとは、変速比選択装置５３の操作状態に基づいて、ベルト式無段変速機６の変速比を変更することの可能なモードである。この実施例では、変速比選択装置５３は、ダウンシフトボタン５３Ａおよびアップシフトボタン５３Ｂを有している。

一方、電子制御装置５２からは、エンジン１を制御する信号、ベルト式無段変速機６を制御する信号、前後進切り換え機構５を制御する信号、ロックアップクラッチ４を制御する信号、油圧制御装置１８を制御する信号などが出力される。油圧制御装置１８は、油圧回路（図示せず）およびリニアソレノイドバルブ（図示せず）などを有しており、リニアソレノイドバルブの通電電流に応じて、油圧室１９のオイル量、油圧室１００の油圧が制御される。

つぎに、図１に示す車両Ｖｅにおける動力伝達作用を説明する。第１のドライブポジションまたは第２のドライブポジションまたはリバースポジションが選択された場合において、エンジン１の動力は、流体伝動装置３またはロックアップクラッチ４、および前後進切り換え機構５を経由して、ベルト式無段変速機６のプライマリシャフト７に伝達される。プライマリシャフト７のトルクは、プライマリプーリ９、ベルト１７、セカンダリプーリ１０を介してセカンダリシャフト８に伝達される。そして、セカンダリシャフト８のトルクが車輪２に伝達されて駆動力が発生する。ニュートラルポジションまたはパーキングポジションが選択された場合は、エンジントルクは車輪２に伝達されない。

図１に示す車両Ｖｅの制御系統の機能を説明する。電子制御装置５２には各種のデータが記憶されており、電子制御装置５２に入力される信号、および記憶されているデータに基づいて、エンジン１、ベルト式無段変速機６、前後進切り換え機構５、ロックアップクラッチ４、油圧制御装置１８などが制御される。初めに、ベルト式無段変速機６の変速制御について説明する。まず、油圧サーボ機構１３の油圧室１９のオイル量に基づいて、プライマリプーリ９の可動シーブ１２を軸線方向に動作させる推力が調整される。また、油圧サーボ機構１６の油圧室１００の油圧により、セカンダリプーリ１０の可動シーブ１５を軸線方向に動作させる推力（挟圧力）が調整される。そして、可動シーブ１２の軸線方向の動作に応じて溝Ｍ１の幅が変化し、可動シーブ１５の軸線方向の動作に応じて溝Ｍ２の幅が変化する。

上記のようにして、溝Ｍ１の幅が調整されると、プライマリプーリ９におけるベルト１７の巻き掛け半径と、セカンダリプーリ１０におけるベルト１７の巻き掛け半径との比が変化する。その結果、プライマリシャフト７およびプライマリプーリ９と、セカンダリシャフト８およびセカンダリプーリ１０との間の回転速度の比、すなわち変速比が変化する。具体的には、油圧室１９のオイル量が増加して溝Ｍ１の幅が狭められると、プライマリプーリ９におけるベルト１７の巻き掛け半径が大きくなり、ベルト式無段変速機６の変速比が小さくなるように変速する。このように、変速比が小さくなるような変速がアップシフトである。これに対して、油圧室１９のオイル量が減少して溝Ｍ１の幅が広げられると、プライマリプーリ９におけるベルト１７の巻き掛け半径が小さくなり、ベルト式無段変速機６の変速比が大きくなるように変速する。このように、変速比が大きくなるような変速がダウンシフトである。ダウンシフトまたはアップシフトのいずれにおいても、ベルト式無段変速機６の実変速比および目標変速比を、連続的に、言い換えれば、無段階に制御することが可能である。

一方、セカンダリプーリ１０において、溝Ｍ２の幅が調整されると、ベルト１７に加えられる挟圧力およびベルト１７の張力が変化し、かつ、プライマリシャフト７とセカンダリシャフト８との間で伝達されるトルクの容量が制御される。具体的には、油圧サーボ機構１６の油圧室１００の油圧が高められて、ベルト１７に加えられる挟圧力が増加すると、ベルト１７のトルク容量が増加する。これに対して、油圧サーボ機構１６の油圧室１００の油圧が低下し、ベルト１７に加えられる挟圧力が減少すると、ベルト１７のトルク容量が低下する。

上記のようなベルト式無段変速機６の制御と、電子制御装置５２に入力される信号などとの対応関係を説明する。まず、第１のドライブポジションまたは第２のドライブポジションが選択され、かつ、自動変速モードが選択された場合は、車速、加速要求を示す信号、および電子制御装置５２に記憶されている変速マップに基づいて、ベルト式無段変速機６の目標変速比が算出され、ベルト式無段変速機６の実変速比を、目標変速比に近づけるフィードバック制御が実行される。なお、車速は、セカンダリシャフト８の回転数に基づいて算出される。この自動変速モードが選択された場合は、エンジン１の運転状態が最適燃費線に沿ったものとなるように、ベルト式無段変速機６の変速比が制御される。この最適燃費線は、エンジン出力、すなわちトルクおよび回転数をパラメータとして設定されている。

前記第１のドライブポジションおよび第２のドライブポジションは、共に、車両Ｖｅを前進させる向きのトルクを車輪２に伝達することが可能となるように、前後進切り換え機構５を制御するポジションである。この第１のドライブポジションと第２のドライブポジションとでは、ベルト式無段変速機６で選択可能な変速比が異なる。具体的には、車速が同じであっても、この第１のドライブポジションと第２のドライブポジションとでは選択可能な変速比が異なる。その結果、この第１のドライブポジションと第２のドライブポジションとでは、惰力走行時にエンジンブレーキ力が生じる車速、あるいはエンジンブレーキ力の強さなどが異なる。したがって、第１のドライブポジションと第２のドライブポジションとで切り換えがおこなわれた場合は、車速およびアクセル開度が同じであっても、変速比の切り換えがおこなわれる可能性がある。

つぎに、マニュアル変速モードが選択された場合について説明する。このマニュアル変速モードが選択された場合は、ステップ変速操作および連続変速操作を選択可能である。ステップ変速操作とは、ダウンシフトボタン５１Ａまたはアップシフトボタン５１Ｂを、所定時間以下の短時間の間、押す操作を意味する。連続変速操作とは、ダウンシフトボタン５１Ａまたはアップシフトボタン５１Ｂを、所定時間を越える長時間の間、押す操作を意味する。このように、マニュアル変速モードが選択された場合は、変速比選択装置５３を操作することにより、ベルト式無段変速機６の目標変速比が選択される。

ステップ変速操作が実行された場合は、ベルト式無段変速機６の目標変速比として、電子制御装置５２に予め設定された複数の変速段、例えば、第１速ないし第７速の各変速段のいずれかに対応する変速比を選択することが可能である。この第１速ないし第７速の各変速段は、異なる変速比を段階的に区分する用語である。ベルト式無段変速機６の実変速比を、ステップ変速操作により選択された目標変速比に近づけるフィードバック制御を実行するモードを、ステップ変速モードと呼ぶ。

ここで、第１速に対応する変速比は、第２速に対応する変速比よりも大きく、第２速に対応する変速比は、第３速に対応する変速比よりも大きく、第３速に対応する変速比は、第４速に対応する変速比よりも大きく、第４速に対応する変速比は、第５速に対応する変速比よりも大きく、第５速に対応する変速比は、第６速に対応する変速比よりも大きく、第６速に対応する変速比は、第７速に対応する変速比よりも大きい。

このように、ステップ変速操作が実行された場合は、ベルト式無段変速機６の目標変速比として、各変速段のいずれかに対応する変速比が選択され、ステップ変速モードが実行される。つまり、変速比が段階的、言い換えれば不連続に切り換えられる有段式（多段式）自動変速機と同様な変速比を、運転者が意図的に選択することが可能である。ここで、ステップ変速操作に基づく変速制御においては、予め設定されている変速段に対応する変速比（基準変速比）同士の間に相当する変速比（中間変速比）に、ベルト式無段変速機６の変速比が固定されることはない。

これに対して、連続変速操作が実行された場合は、ベルト式無段変速機６の目標変速比として、第１速ないし第７速の各変速段に対応する変速比を選択することが可能であることに加えて、第１速ないし第７速の各変速段に対応する変速比同士の間に相当する変速比を、目標変速比として選択することが可能である。なお、自動変速モードまたはマニュアル変速モードのいずれにおいても、ベルト式無段変速機６の実変速比は、車速、プライマリシャフト７の回転数（入力回転数）、セカンダリシャフト８の回転数などから判断される。また、ベルト式無段変速機６の実変速比を目標変速比に近づけるフィードバック制御をおこなう場合において、制御量、目標値、外乱などの具体例を挙げると、実変速比が「制御量」に相当し、目標変速比が「目標値」に相当し、リニアソレノイドバルブへの通電電流が「操作量」に相当する。また、車両Ｖｅが悪路を走行し、かつ、車両Ｖｅが振動して実入力回転数が変動すること、車両Ｖｅが低摩擦係数路を走行して車輪２がスリップし、実入力回転数が変動すること、油圧回路におけるオイルの粘度が温度変化により変動することが「外乱」に相当する。

つぎに、ベルト式無段変速機６の実変速比を目標変速比に近づける場合に実行されるフィードバック制御の具体例を、図１のフローチャートに基づいて説明する。フィードバック制御のプログラムが開始されると、ベルト式無段変速機６の変速比をステップ的に変更する条件が成立したか否かが判断される（ステップＳ１）。ここで、「ベルト式無段変速機６の変速比をステップ的に変更する」とは、「前回選択された目標変速比と、今回選択された目標変速比との差が所定値以上であること」を意味する。

このステップＳ１で肯定判断される場合としては、以下の場合が挙げられる。
（第１の場合）マニュアル変速モードが選択され、かつ、ステップ変速操作が実行された場合。
（第２の場合）自動変速モードが選択され、かつ、第１のドライブポジションと第２のドライブポジションとの間で、相互に切り換えられた場合。
（第３の場合）自動変速モードが選択され、かつ、加速要求が急激に増加した場合。

このステップＳ１で否定的に判断された場合は、図１の制御プログラムを終了する。これに対して、ステップＳ１で肯定的に判断された場合は、フィードバック制御に必要な制御偏差が算出される（ステップＳ２）。このステップＳ２の処理では、次式が用いられる。
ＮＩＮＴＤ＝ＮＩＮＴ−ＮＩＮ
ここで、ＮＩＮＴＤは制御偏差、ＮＩＮＴは目標入力回転数、ＮＩＮは実入力回転数である。

上記のステップＳ２についで、制御偏差の変化量が算出される（ステップＳ３）。制御偏差の変化量は、次式により求められる。
ＮＩＮＴＤＤ＝ＮＩＮＴＤ（ｉ−１）−ＮＩＮＴＤ（ｉ）
ここで、ＮＩＮＴＤＤは制御偏差の変化量、ＮＩＮＴＤ（ｉ−１）は、前回のルーチンで算出された制御偏差、ＮＩＮＴＤ（ｉ）は今回のルーチンで算出された制御偏差である。

このステップＳ３についで、制御偏差量から積分項（Ｉ項）が算出される。すなわち、積分動作に必要な積分時間が求められる（ステップＳ４）。ここで、積分項のゲインは一定値としてもよいし、制御偏差に基づいて決定してもよい。このステップＳ４についで、前記制御偏差量と積分時間とに基づいて、比例項（Ｐ項）が算出される（ステップＳ５）。このステップＳ５についで、
ＬＯ≦ＮＩＮＴＤＤ≦ＨＩ
であるか否かが判断される（ステップＳ６）。
ここで、ＬＯは制御偏差の変化量の下限値、ＨＩは制御偏差の変化量の上限値である。

このステップＳ６で肯定的に判断された場合は、比例動作および積分動作を含むＰＩ制御のフラグをオンし（ステップＳ７）、そのＰＩ制御を用いたフィードバック制御を実行し（ステップＳ８）、図１の制御プログラムを終了する。これに対して、ステップＳ６で否定的に判断された場合は、ＰＩ制御が現在実行されているか否かが判断される（ステップＳ９）。ステップＳ９で否定的に判断された場合は、ＰＩ制御フラグをオフする（ステップＳ１０）とともに、前述した積分項をクリアするか、または積分項の加算を中止する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１についで、積分動作を含まず、かつ、比例動作を含むＰ制御を用いてフィードバック制御を実行し（ステップＳ１２）、図１の制御プログラムを終了する。

一方、前記ステップＳ９で肯定的に判断された場合は、
ＮＩＮＴＤＤ≦ＬＯ ＨＩＳ
であるか否かが判断される（ステップＳ１３）。ここで、ＬＯ ＨＩＳは制御偏差の変化量の下限値に対応するヒステリシスであり、
ＬＯ＞ＬＯ ＨＩＳ
という関係にある。このステップＳ１３で否定的に判断された場合は、
ＮＩＮＴＤＤ≧ＨＩ ＨＩＳ
であるか否かが判断される（ステップＳ１４）。ここで、ＨＩ ＨＩＳは制御偏差の変化量の上限値に対応するヒステリシスであり、
ＨＩ＜ＨＩ ＨＩＳ
という関係にある。

上記ステップＳ１４で否定的に判断された場合は、ステップＳ８に進む。これに対して、ステップＳ１３またはステップＳ１４で肯定的に判断された場合は、ステップＳ１０に進む。

上記の図１の制御例に対応するタイムチャートの一例を、図３に基づいて説明する。図３のタイムチャートは、マニュアル変速モードが選択され、かつ、ステップ変速操作（ダウンシフト）が実行される場合を示す。この図３においては、プライマリシャフト７の回転数（インプット軸回転数）として、目標入力回転数および実入力回転数が示されている。さらに、制御偏差、制御偏差の変化量、ＰＩ制御フラグなどの状態が示されている。まず、時刻ｔ１以前においては、マニュアル変速モードは選択されていない。また、目標入力回転数と実入力回転数とが一致しているため、制御偏差および制御偏差の変化量は零となっている。さらに、ＰＩ制御フラグはオフされている。

そして、時刻ｔ１でシフトチェンジが実行されて、マニュアル変速モードが選択されると、実線で示す目標入力回転数が上昇するが、実入力回転数は時刻ｔ１以前の値となっている。このため、制御偏差が正側に増加するとともに、制御偏差の変化量が負側に増加している。そして、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、制御偏差の変化量が零に近づくように推移している。また、時刻ｔ２になる前に、実入力回転数が上昇し、かつ、制御偏差の変化量は正側に推移している。この、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、制御偏差の変化量は、制御偏差の変化量の下限値未満であり、Ｐ制御が実行される。この時刻ｔ１から時刻ｔ２の間における状況および制御が、ステップＳ６，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２のルーチンに対応している。

そして、時刻ｔ２で制御偏差の変化量が、制御偏差の変化量の下限値に到達すると、ＰＩ制御フラグがオンされ、ＰＩ制御が実行される。時刻ｔ２以降は制御偏差が零に近づくように推移し、かつ、略一定になり、制御偏差の変化量も略一定となっている。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、制御偏差の変化量は、制御偏差の変化量の上限値以下、かつ、制御偏差の変化量の下限値以上の範囲（この範囲を「ＰＩ制御フラグのオン領域」と呼ぶ）内にあり、ＰＩ制御が継続して実行される。この時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間の状況および制御が、ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ８のルーチンに対応する。なお、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間、破線で示す実施例の実入力回転数は、実線で示す目標入力回転数に近づくように推移している。そして、時刻ｔ３でマニュアル変速モードから自動変速モードに切り換えられて、ＰＩ制御フラグがオフされ、実入力回転数が目標入力回転数に一致することとなっている。

ここで、ＰＩ制御が実行されている時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間に、制御偏差の変化量が、ＰＩ制御のフラグオン領域内から、ＰＩ制御フラグのオン領域外に推移した場合を説明する。この場合、制御偏差の変化量が、下限値のヒステリシスを越えており、かつ、上限値のヒステリシス未満であれば、ＰＩ制御が継続される。このような制御偏差の変化量の推移、および制御偏差の変化量の推移に対応する制御が、ステップＳ６，Ｓ９，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ８のルーチンに対応する。

これに対して、制御偏差の変化量が、下限値のヒステリシス以下に推移した場合、または、上限値のヒステリシス以上に推移した場合は、ＰＩ制御フラグがオフされる。このような制御偏差の変化量の推移、および制御偏差の変化量の推移に対応する制御が、ステップＳ６，Ｓ９，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２のルーチンに対応する。

以上のように、この実施例においては、ベルト式無段変速機６の変速比をステップ的に変更する条件が成立すると、制御偏差の変化量が小さい場合、つまり、フィードバック制御を実行するための制御系が安定していると考えられる場合は、ＰＩ制御を実行している。このため、Ｐ制御を実行した場合に生じる定常偏差を、Ｉ制御により除去することが可能である。したがって、目標変速比に対する実変速比、言い換えれば、目標入力回転数に対する実変速比の追従性および収束性を向上させることが可能である。例えば、実入力回転数を目標入力回転数に近づける場合におけるオーバーシュートして、実入力回転数が目標入力回転数を境界として繰り返し増減される現象、いわゆるハンチング現象を引き起こす可能性が無くなる。さらに、Ｉ項が急激に増加して変速比が急激に変化することを防止できる。ちなみに、図３において、時刻ｔ２以降もＰ制御を継続した場合（比較例）における実入力回転数が、一点鎖線で示されている。このように、実施例の制御を実行した場合の実入力回転数と目標入力回転数との偏差は、比較例の制御における実入力回転数と目標入力回転数との偏差よりも小さい。

なお、上記実施例では、油圧室１９のオイル量に基づいて、ベルト式無段変速機６の変速比が制御される場合について説明しているが、油圧室１９の油圧に基づいて、ベルト式無段変速機６の変速比を制御することも可能である。また、油圧室１００の油圧またはオイル量に基づいて、ベルト式無段変速機６の変速比を制御することも可能である。この場合、油圧室１９のオイル量または油圧に基づいて、ベルト式無段変速機６のトルク容量を制御することが可能である。このような構成のベルト式無段変速機６においても、図１の制御例を実行可能である。さらに、この実施例においては、ベルト式無段変速機６の変速比をフィードバック制御するにあたり、「回転数」を用いているが、回転数と等価のパラメータである「回転速度」を用いることも可能である。

さらに、図２においては、無段変速機としてベルト式無段変速機６が示されているが、他の無段変速機、例えば、トロイダル式無段変速機を有する車両に、図１の制御例を適用することも可能である。このトロイダル式無段変速機は、トロイダル面を有する入力ディスクおよび出力ディスクと、各ディスクに対して接触するパワーローラとを有する変速機である。入力ディスクは入力回転部材に連結され、出力ディスクは出力回転部材に連結される。各ディスクとパワーローラとの接触面には潤滑油が存在する。そして、パワーローラを、各ディスクの軸線に直交する平面内で直線状に移動させて、パワーローラと各ディスクとの接触半径を調整することにより、入力回転部材と出力回転部材との間の変速比が制御される。また、各ディスクとパワーローラとの接触面圧を調整することにより、入力回転部材と出力回転部材との間で伝達されるトルクの容量が制御される。さらに、無段変速機の変速比を制御するアクチュエータは、油圧式のアクチュエータ、空気圧式のアクチュエータ、電磁式のアクチュエータなどのうち、いずれが用いられている構成でも、請求項に係る発明を実施可能である。

ここで、図１に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６が、この発明の偏差判断手段に相当し、ステップＳ７ないしステップＳ１４が、この発明の制御切換手段に相当する。また、ステップＳ６，Ｓ７を経由してステップＳ８に進む場合、または、ステップＳ９からステップＳ１３，Ｓ１４を経由してステップＳ８に進む場合が、この発明の「偏差の変化程度が所定範囲内である場合」に相当する。さらに、ステップＳ６，Ｓ９を経由してステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２に進む場合が、この発明の「偏差の変化程度が所定範囲外である場合」に相当する。つまり、この実施例において、所定範囲は、制御偏差の変化量の上限値および下限値、ヒステリシスなどに基づいて決定される。また、制御偏差の変化量が、この発明の「偏差の変化程度」に相当する。また、ベルト式無段変速機およびトロイダル式無段変速機が、この発明の無段変速機に相当する。この実施例においては、目標変速比および実変速比に代えて、目標入力回転数および実入力回転数を用いている。

さらに、特許請求の範囲の各請求項に記載されている「偏差判断手段」を、「偏差判断器」または「偏差判断用コントローラ」と読み替え、「制御切換手段」を、「制御切換器」または「制御切換用コントローラ」と読み替えることも可能である。この場合、電子制御装置５２が、偏差判断器、偏差判断用コントローラ、制御切換器、制御切換用コントローラに相当する。さらにまた、特許請求の範囲の各請求項に記載されている「偏差判断手段」を、「偏差判断ステップ」と読み替え、「無段変速機の制御装置」を、「無段変速機の制御方法」と読み替えることも可能である。

この発明の制御例を示すフローチャートである。 この発明の制御装置を適用可能な車両のパワートレーンおよび制御系統を示す概念図である。 図１の制御例に対応するタイムチャートである。

符号の説明

１…エンジン、 ２…車輪、 ６…ベルト式無段変速機、 ５２…電子制御装置。

Claims (3)

1. 無段変速機の実変速比を目標変速比に近づけるフィードバック制御を実行する、無段変速機の変速制御装置において、
   前記目標変速比と前記実変速比との偏差の変化程度が所定範囲内であるか否かを判断する偏差判断手段と、
   前記偏差の変化程度が所定範囲外である場合は、比例動作を含み、かつ、積分動作を含まないフィードバック制御を選択し、前記偏差の変化程度が所定範囲内である場合は、比例動作および積分動作を含むフィードバック制御を選択する制御切換手段と
   を有することを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
2. 前記偏差判断手段は、前記目標変速比を段階的に切り換えるステップ変速操作が実行された場合に、前記目標変速比と前記実変速比との偏差の変化程度が所定範囲内であるか否かを判断する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の変速制御装置。
3. 車両のエンジンから車輪に至る動力伝達経路に前記無段変速機が設けられており、この無段変速機の変速比を制御するにあたり第１のドライブポジションおよび第２のドライブポジションを選択的に切り換え可能であり、この第１のドライブポジションと第２のドライブポジションとでは、前記車両の惰力走行時にエンジンブレーキ力が生じる車速、あるいはエンジンブレーキ力の強さが異なるとともに、
   前記偏差判断手段は、前記第１のドライブポジションと第２のドライブポジションとの間で切り換えがおこなわれた場合に、前記目標変速比と前記実変速比との偏差の変化程度が所定範囲内であるか否かを判断する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の変速制御装置。

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