JP5993391B2 - 変速機及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される変速機の制御に関する。

ベルト無段変速機等のＣＶＴは、変速比を無段階に変速させることができる変速機であるが、使用する変速比を予め幾つか設定しておき、ＣＶＴが搭載された車両の車速が上昇するにつれてＣＶＴの目標変速比をＬｏｗ側に設定された変速比からＨｉｇｈ側に設定された変速比に順に変更すようにすれば、従来のステップＡＴに近い変速（以下、ＡＴライク変速という。）を実現することができる（特許文献１）。

このようなＡＴライク変速によれば、エンジン等の動力源の回転速度の上昇と車速の上昇が連動するので、運転者の感覚に合致させることができる。また、発進時、加速時にはＣＶＴの入力回転速度が上限に達するまでＬｏｗ側の変速比が維持されるので、車両の駆動力を確保し、発進性能、加速性能を向上させることができる。

特開平５−３３２４２６号公報

ＡＴライク変速において従来のステップＡＴと同程度の変速速度でアップシフトしようとすると、ＣＶＴの実変速比が目標変速比を越えてＨｉｇｈ側まで変化するアンダーシュートが発生する。図８に示す参考例では、時刻ｔ３１に目標変速比が１速変速比（ステップＡＴの１速に対応する変速比、以下同じ）から２速変速比に変更され、時刻ｔ３２以降、アンダーシュートが発生している。

これは、アップシフト時は、ＣＶＴのプライマリ回転速度が下がることによりイナーシャトルクが発生し、このイナーシャトルクによってエンジン等の動力源の回転速度を下げることになるところ、変速速度が速いとイナーシャの変化も急になるので動力源の回転速度が大幅に下がり、これを受けてＣＶＴのプライマリ回転速度が目標変速比に対応する回転速度からさらに下がるからである。

アンダーシュートが発生すると、実変速比を目標変速比まで戻すために実変速比をＬｏｗ側に変化させる、すなわちダウンシフトが行われるが（図８の時刻ｔ３３以降）、ダウンシフトを行うと動力源の吹け上がりとバンプフィール（減速Ｇ）が起こり、運転者に違和感を与える原因となる。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、ＡＴライク変速時にアンダーシュートが発生した場合の動力源の吹け上がりとバンプフィールを抑制することを目的とする。

本発明のある態様によれば、車両に搭載され、動力源の出力回転を変速して駆動輪に出力するバリエータと、車速が増大するにつれて目標変速比を前回値よりもＨｉｇｈ側に離れた値に変更し、実変速比が前記目標変速比となるように前記バリエータを制御するアップシフト制御手段と、を備え、前記アップシフト制御手段は、前記実変速比が前記目標変速比を越えてＨｉｇｈ側に変化するアンダーシュートが発生した場合は、前記目標変速比を、前記実変速比の変化方向がＨｉｇｈ側からＬｏｗ側に転じた時点の前記実変速比に更新する、ことを特徴とする変速機が提供される。

また、本発明の別の態様によれば、これに対応する変速機の制御方法が提供される。

これらの態様によれば、アンダーシュートが発生しても、実変速比を当初の目標変速比に近づけるためのダウンシフトが行われないので、ダウンシフトに起因する動力源の吹け上がりとバンプフィール（減速Ｇ）を抑え、これらが運転者に与える違和感を抑えることができる。

本発明の実施形態に係る変速機を搭載した車両の概略構成図である。 アップシフト制御の内容を示したフローチャートである。 ＡＴライク変速が行われる様子を示した図である。 アンダーシュート発生時の目標変速比更新・補正制御の内容を示したフローチャートである。 補正量を演算するためのテーブルである。 本実施形態の作用効果を説明するためのタイムチャートである。 本実施形態の作用効果を説明するためのタイムチャートである。 アンダーシュート発生時の様子を示したタイムチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、「変速比」は、変速機の入力回転速度を変速機の出力回転速度で割って得られる値である。

図１は本発明の実施形態に係るバリエータ２０を搭載した車両の概略構成を示している。この車両は動力源としてエンジン１を備える。エンジン１の出力回転は、トルクコンバータ２、第１ギヤ列３、変速機４、第２ギヤ列５、差動装置６を介して駆動輪７へと伝達される。第２ギヤ列５には駐車時に変速機４の出力軸を機械的に回転不能にロックするパーキング機構８が設けられている。

エンジン１は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関であり、エンジンコントローラ５０によって回転速度及びトルクが制御される。

トルクコンバータ２は、ロックアップクラッチ２ａを備える。ロックアップクラッチ２ａが締結されると、トルクコンバータ２における滑りがなくなり、トルクコンバータ２の伝達効率を向上させることができる。

また、車両には、エンジン１の動力の一部を利用して駆動されるオイルポンプ１０と、オイルポンプ１０からの油圧を調整して変速機４の各部位に供給する油圧制御回路１１と、油圧制御回路１１を制御する変速機コントローラ１２とが設けられている。

変速機４は、バリエータ２０と、バリエータ２０に対して直列に設けられる副変速機構３０とを備えた変速機である。「直列に設けられる」とはエンジン１から駆動輪７に至るまでの動力伝達経路においてバリエータ２０と副変速機構３０とが直列に設けられるという意味である。

バリエータ２０は、プライマリプーリ２１と、セカンダリプーリ２２と、プーリ２１、２２の間に掛け回されるベルト２３とを備える。プーリ２１、２２は、それぞれ固定円錐板と、この固定円錐板に対してシーブ面を対向させた状態で配置され固定円錐板との間にＶ溝を形成する可動円錐板と、この可動円錐板の背面に設けられて可動円錐板を軸方向に変位させる油圧シリンダとを備える。

プーリ２１、２２に供給される油圧（プライマリ圧及びセカンダリ圧）を調整すると、プーリ２１、２２がベルト２３を挟持する力が変化してバリエータ２０のトルク容量（伝達可能な最大トルク）が変化し、また、Ｖ溝の幅が変化してベルト２３と各プーリ２１、２２との接触半径が変化し、バリエータ２０の変速比が無段階に変化する。

副変速機構３０は前進２段・後進１段の変速機である。副変速機構３０は、２つの遊星歯車のキャリアを連結したラビニョウ型遊星歯車機構３１と、ラビニョウ型遊星歯車機構３１を構成する複数の回転要素に接続され、それらの連係状態を変更する複数の摩擦要素（Ｌｏｗブレーキ３２、Ｈｉｇｈクラッチ３３、Ｒｅｖブレーキ３４）とを備える。摩擦要素３２〜３４への供給油圧を調整し、摩擦要素３２〜３４の締結状態を変更することによって、副変速機構３０の変速段が変更される。

変速機コントローラ１２は、ＣＰＵと、ＲＡＭ・ＲＯＭからなる記憶装置と、入力インターフェースと、出力インターフェースと、これらを相互に接続するバスとから構成される。

変速機コントローラ１２には、入力インターフェースを介して、アクセルペダルの操作量を表すアクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ４１の出力信号、プライマリプーリ２１の回転速度（プライマリ回転速度）を検出する回転速度センサ４２の出力信号、車速ＶＳＰを検出する車速センサ４３の出力信号、セカンダリ圧を検出する油圧センサ４４の出力信号、セレクトレバーの位置を検出するインヒビタスイッチ４５の出力信号、セカンダリプーリ２２の回転速度（セカンダリ回転速度）を検出する回転速度センサ４６の出力信号などが入力される。

変速機コントローラ１２の記憶装置には、変速機４の変速制御プログラム、この変速制御プログラムで用いる変速マップが格納されている。変速機コントローラ１２は、記憶装置に格納されている変速制御プログラムを読み出して実行し、入力インターフェースを介して入力される各種信号に対して各種演算処理を施して変速機４の各部位に供給する油圧の指示値を設定し、設定した指示値を出力インターフェースを介して油圧制御回路１１に出力する。変速機コントローラ１２が演算処理で使用する各種値、その演算結果は記憶装置に適宜格納される。

油圧制御回路１１は複数の流路、複数の油圧制御弁で構成される。油圧制御回路１１は、変速機コントローラ１２からの指示値に基づき、複数の油圧制御弁を制御して油圧の供給経路を切り換えるとともにオイルポンプ１０で発生した油圧を元圧として指示値に応じた油圧を生成し、これを変速機４の各部位に供給する。これにより、バリエータ２０の変速、副変速機構３０の変速段の変更、各摩擦要素３２〜３４の容量制御、ロックアップクラッチ２ａの締結・解放が行われる。

バリエータ２０は、上記の通り、変速比を無段階に変更することができる変速機構であるが、本実施形態においては、変速機コントローラ１２は、従来のステップＡＴの変速段（例えば、１速〜５速）に対応する変速比を使用する変速比として予め設定しておき、所定のアップシフト条件が成立したら目標変速比をその時点の目標変速比よりもＨｉｇｈ側（小側）に離れた変速比に順次変更することで、従来のステップＡＴに近い変速（ＡＴライク変速）を実現させる。

図２は、変速機コントローラ１２によるアップシフト制御の内容を示したフローチャートである。

アップシフト制御においては、変速機コントローラ１２は、アップシフト条件が成立しているか判断し（Ｓ１１）、アップシフト条件が成立したと判断した場合にはバリエータ２０の目標変速比をその時点の目標変速比よりもＨｉｇｈ側に離れた変速比に変更し、バリエータ２０の実変速比が目標変速比になるようバリエータ２０を制御する（Ｓ１２）。なお、ＡＴライク変速によるバリエータ２０のアップシフト中は、副変速機構３０の変速を禁止する。

アップシフト条件は、例えば、実プライマリ回転速度がアクセル開度ＡＰＯ等に応じて設定されるアップシフト回転速度を超えた場合や、運転者がセレクトレバー等でアップシフト操作をした場合に成立したと判断される。

図３は、ＡＴライク変速が行われる様子を示しており、この例では、実プライマリ回転速度がアップシフト回転速度に到達すると目標変速比がＨｉｇｈ側の変速比に順次変更（アップシフト）されている。

ＡＴライク変速によれば、従来のステップＡＴ同様に、エンジン１の回転速度の上昇と車速の上昇とが連動するので、運転者の感覚に合致させることができる。また、発進時、加速時には実プライマリ回転速度がアップシフト回転速度に達するまでＬｏｗ側の変速比が維持されるので、車両の駆動力を確保し、発進性能、加速性能を向上させることができる。

しかしながら、ＡＴライク変速において従来のステップＡＴと同程度の変速速度でアップシフトしようとすると、バリエータ２０の実変速比が目標変速比を越えてＨｉｇｈ側まで変化するアンダーシュートが発生する（図８参照）。そして、アンダーシュート発生時に実変速比を目標変速比に近づけるためのダウンシフトが行われると、エンジン１の吹け上がりとバンプフィール（減速Ｇ）が起こり、運転者に違和感を与える原因となるので好ましくない。

そこで、変速機コントローラ１２は、図４に示す目標変速比更新・補正制御を行い、アンダーシュートが発生した後のエンジン１の吹け上がりとバンプフィール（減速Ｇ）が抑制されるようにする。

これによると、まず、Ｓ２１では、変速機コントローラ１２は、目標変速比更新・補正制御の制御条件が成立しているか判断する。目標変速比更新・補正制御の制御条件は、例えば、ＡＴライク変速によるアップシフト実行から所定時間内で、かつ、アクセル開度ＡＰＯの時間変化率が所定値未満（アクセル開度が略一定）の場合に成立したと判断される。目標変速比更新・補正制御の制御条件が成立していると判断された場合は処理がＳ２２に進み、成立していない場合は処理が終了する。

Ｓ２２では、変速機コントローラ１２は、アンダーシュート量を演算する。アンダーシュート量は、実セカンダリ回転速度に目標変速比を掛けて得られる目標プライマリ回転速度から実プライマリ回転速度を減じることで演算することができる。

Ｓ２３では、変速機コントローラ１２は、実プライマリ回転速度の時間変化率を演算する。

Ｓ２４では、変速機コントローラ１２は、実変速比の変化方向がＨｉｇｈ側からＬｏｗ側に転じたか判断する。この判断は、実プライマリ回転速度の時間変化率が所定の微小値よりも小さくなったかに基づき判定することができる。実変速比の変化方向がＨｉｇｈ側からＬｏｗ側に転じたと判断された場合は処理がＳ２５に進む。

Ｓ２５では、変速機コントローラ１２は、Ｓ２２で演算したアンダーシュート量が第１閾値よりも大きいか判断する。アンダーシュート量が第１閾値よりも大きい場合は処理がＳ２６に進む。アンダーシュート量が第１閾値よりも小さい場合は、目標変速比更新・補正制御を行う必要性が低いので、処理を終了する。

Ｓ２６では、変速機コントローラ１２は、実変速比の変化方向がＨｉｇｈ側からＬｏｗ側に転じた時点の実変速比、すなわち、アンダーシュートによって実変速比が目標変速比よりもＨｉｇｈ側に変化し、最もＨｉｇｈ側に変化した時点の実変速比を更新目標変速比に設定する。

Ｓ２７では、変速機コントローラ１２は、目標変速比をＳ２６で設定した更新目標変速比に更新する。

Ｓ２８では、変速機コントローラ１２は、Ｓ２２で演算したアンダーシュート量が第１閾値よりも大きい第２閾値よりも大きいか判断する。アンダーシュート量が第２閾値よりも小さい場合は、目標変速比がＳ２７で設定された値に維持されるが、第２閾値よりも大きい場合は処理がＳ２９以降に進み、目標変速比がＳ２７で設定された値からさらにＬｏｗ側に補正された値に設定される。

具体的には、変速機コントローラ１２は、Ｓ２９で、目標変速比の補正が必要であることを示す補正フラグをＯＮにし、Ｓ３０で、図５に示すマップを参照して、補正量を演算する。補正量は車速ＶＳＰ、アクセル開度ＡＰＯの基づき演算され、車速ＶＳＰが低いほど、また、アクセル開度ＡＰＯが大きいほど大きな値が設定される。そして、変速機コントローラ１２は、Ｓ２６で設定された更新目標変速比にＳ３０で演算された補正量を加算して、補正後の目標変速比を演算する（Ｓ３１）。

これは、アンダーシュート量が第２閾値よりも大きい場合は、実変速比が目標変速比よりも大幅にＨｉｇｈ側になっており、十分な加速性能を得るためには実変速比をＬｏｗ側に近づけるのが好ましく、車速ＶＳＰが低いほど、また、アクセル開度ＡＰＯが大きいほど運転者の加速要求が大きく、変速比をよりＬｏｗ側にするのが好ましいことに対応させたものである。

また、アンダーシュート量が第２閾値よりも大きい場合に目標変速比がＳ２７で更新された値に維持されたままだと、次のアップシフトでの実変速比と目標変速比との差が小さくなり、実プライマリ回転速度がアップシフト回転速度に到達して次のアップシフトを行っても短時間のうちに実プライマリ回転速度がアップシフト回転速度に再度到達し、さらなるアップシフトが行われて運転者に違和感（シフトビジー感）を与える原因となるからである。

一方、Ｓ２４で、実変速比の変化方向がＨｉｇｈ側からＬｏｗ側に転じたと判断されなかった場合は処理がＳ３２に進む。

Ｓ３２では、変速機コントローラ１２は、目標変速比更新・補正制御の終了判定を行う。具体的には、アップシフト条件が成立した場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、又は、アクセル開度ＡＰＯの時間変化率が所定値を超えてアクセルペダルが踏み増しされたと判断された場合に、変速機コントローラ１２は目標変速比更新・補正制御を終了すると判定し、補正フラグをＯＦＦにして処理を終了する（Ｓ３４）。

そうでない場合は処理がＳ３３に進み、変速機コントローラ１２は補正フラグがＯＮか判断する。そして、補正フラグがＯＮの場合は処理がＳ３０に進み、目標変速比の補正がさらに行われ、前回実行時から車速ＶＳＰが増大している場合には、図５に示すマップによってより大きな補正量が設定され、目標変速比がさらにＬｏｗ側に補正される。

これに対し、補正フラグがＯＦＦの場合は、そのまま処理が終了し、目標変速比はＳ２７で設定された値に維持される。

続いて、上記目標変速比更新・補正制御を行うことによる作用効果について説明する。

図６は、１速変速比（ステップＡＴの１速に対応する変速比）で加速中に、実プライマリ回転速度がアップシフト回転速度に到達し、アップシフトが実行される時の様子を示している。

時刻ｔ１１で、実プライマリ回転速度がアップシフト回転速度に到達すると、バリエータ２０の目標変速比が１速変速比から１速変速比よりもＨｉｇｈ側の２速変速比に変更され、バリエータ２０のアップシフトが行われる。

実プライマリ回転速度は、実セカンダリ回転速度に目標変速比を掛けて得られる目標プライマリ回転速度に向けて変化するが、時刻ｔ１２で目標プライマリ回転速度に達した後もイナーシャの影響で実プライマリ回転速度は下がり続け、実変速比が目標変速比を越えてＨｉｇｈ側になるアンダーシュートが発生する。

しかしながら、時刻ｔ１３で、実変速比の変化方向がＨｉｇｈ側からＬｏｗ側に転じると、目標変速比がその時点の実変速比（更新目標変速比）に更新され、アンダーシュート量が第２閾値よりも小さければ、時刻ｔ１３以降も目標変速比はその値に維持される。

したがって、上記目標変速比更新・補正制御によれば、アンダーシュートが発生しても、実変速比を当初の目標変速比（この例では２速変速比）に近づけるためのダウンシフトは行われないので、ダウンシフトに起因するエンジン１の吹け上がりとバンプフィール（減速Ｇ）を抑え、これらが運転者に与える違和感を抑えることができる（請求項１、４に対応する効果）。

図７も図６と同様に１速変速比（ステップＡＴの１速に対応する変速比）で加速中に、実プライマリ回転速度がアップシフト回転速度に到達し、アップシフトが実行される時の様子を示しているが、アンダーシュート量が第２閾値よりも大きくなる場合を示している。

時刻ｔ２１で、バリエータ２０のアップシフトが行われ、時刻ｔ２２でアンダーシュートが発生している。

時刻ｔ２３で、実変速比の変化方向がＨｉｇｈ側からＬｏｗ側に転じると、目標変速比がその時点の実変速比（更新目標変速比）に更新され、目標変速比は、その後、車速ＶＳＰが増大するにつれてＬｏｗ側に補正される。

アンダーシュート量が第２閾値よりも大きい場合に、実変速比の変化方向がＨｉｇｈ側からＬｏｗ側に転じた時点の実変速比に目標変速比を維持すると、実変速比がＨｉｇｈ側に留まることになるので、十分な加速性能を得ることができない。また、次のアップシフトとさらに次のアップシフトとの間隔が短くなるという問題が生じうる。

しかしながら、このように目標変速比を車速ＶＳＰが増大するにつれてＬｏｗ側に補正するようにすれば、これらの問題を防止することができる（請求項２、３に対応する効果）。

また、目標変速比がＬｏｗ側に補正されたとしても、実変速比を当初の目標変速比まで戻す場合のダウンシフトと比較すればダウンシフトは緩やかであり、ダウンシフトに起因するエンジン１の吹け上がりとバンプフィール（減速Ｇ）は十分に抑えることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、アンダーシュート量が第２閾値よりも小さい場合は目標変速比を実変速比の変化方向がＨｉｇｈ側からＬｏｗ側に転じた時点の実変速比に維持するようにし、第２閾値よりも大きい場合はこの値を車速が増大するにつれてＬｏｗ側に補正するようにしているが、簡略化して、アンダーシュート量に関係なくいずれか一方の処理を行うようにしてもよい。

また、上記目標変速比更新・補正制御は、アップシフト前後の目標変速比変化量が大きくアンダーシュート量が大きくなる１速変速比から２速変速比にアップシフトする場合に限定して実行するようにしてもよい。

また、上記実施形態は、バリエータ２０の出力側に副変速機構３０が配置されているが、副変速機構３０は必須ではない。

また、上記実施形態は、バリエータ２０はベルト無段変速機であるが、ＡＴライク変速でアップシフトを行った場合にアンダーシュートが発生する無段変速機であればよく、バリエータ２０はベルト無段変速機に限定されない。

１ エンジン（動力源）
４ 変速機
１２ 変速機コントローラ（アップシフト制御手段）
２０ バリエータ

Claims (4)

1. 車両に搭載され、動力源の出力回転を変速して駆動輪に出力するバリエータと、
   車速が増大するにつれて目標変速比を前回値よりもＨｉｇｈ側に離れた値に変更し、実変速比が前記目標変速比となるように前記バリエータを制御するアップシフト制御手段と、
   を備え、
   前記アップシフト制御手段は、前記実変速比が前記目標変速比を越えてＨｉｇｈ側に変化するアンダーシュートが発生した場合は、前記目標変速比を、前記実変速比の変化方向がＨｉｇｈ側からＬｏｗ側に転じた時点の前記実変速比に更新する、
   ことを特徴とする変速機。
2. 請求項１に記載の変速機であって、
   前記アップシフト制御手段は、車速が増大するにつれ、更新後の前記目標変速比をＬｏｗ側に補正する、
   ことを特徴とする変速機。
3. 請求項２に記載の変速機であって、
   前記アップシフト制御手段は、前記実変速比の変化方向がＨｉｇｈ側からＬｏｗ側に転じた時点の前記実変速比と前記目標変速比との偏差が所定値よりも大きい場合に、車速が増大するにつれ、更新後の前記目標変速比をＬｏｗ側に補正する、
   ことを特徴とする変速機。
4. 車両に搭載され、動力源の出力回転を変速して駆動輪に出力するバリエータを備えた変速機の制御方法であって、
   車速が増大するにつれて目標変速比を前回値よりもＨｉｇｈ側に離れた値に変更し、実変速比が前記目標変速比となるように前記バリエータを制御し、
   前記実変速比が前記目標変速比を越えてＨｉｇｈ側に変化するアンダーシュートが発生した場合は、前記目標変速比を、前記実変速比の変化方向がＨｉｇｈ側からＬｏｗ側に転じた時点の前記実変速比に更新する、
   ことを特徴とする変速機の制御方法。

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