JPS61109956A - 車両用無段変速機の変速比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は車両用無段変速機の変速比制御装置の改良に関
するものである。

従来技術 エンジンから駆動輪に至る動力伝達径路に、ニュートラ
ルを含む複数の切換状態を有する有段変速機とともに無
段変速機が介挿された車両において、その無段変速機の
変速比を制御する変速比制御装置が考えられている。た
とえば、特願昭５９−１９５６１３号に記載された装置
がそれである。

斯る変速比制御装置を備えた車両によれば、無段変速機
が有段変速機とともに動−力伝達径路に介挿されている
ため、無段変速機の変速比変化範囲が小さくされて、無
段変速機が小型となる特徴がある。

発明が解決すべき問題点 しかしながら、断る車両において有段変速機がニュート
ラル状態に切り換えられると、たとえば、車両停止時と
同様に無段変速機の変速比を最大とする制御が行われて
いた。それ故、車両の高速走行時において、シフトレバ
−の操作により有段変速機のニュートラル状態が選択さ
れた後前進レンジ、たとえはドライブレンジに切り換え
られることにより有段変速機が所定のギア段において連
結されると、比較的大きなエンジンブレーキが急に駆動
輪に作用するため、シフトショックが生じ、これにより
運転性が損なわれる場合があった。

問題点を解決するための手段 本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり
、その要旨とするところは、第１図のクレーム対応図に
示すように、（１）前記車両の走行速度を検出する車速
検出手段と、（２）前記有段変速機のニュートラル状態
を検出するニュートラル状態検出手段と、（３）前記有
段変速機のニュートラル状態においては前記車両の走行
速度が高くなるに伴って前記無段変速機の変速比を小さ
くする変速比調節手段とを、含むこと悼ある。

作用および発明の効果 このようにすれば、有段変速機のニュートラル状態にお
いては車両の走行速度が高（なるに伴って無段変速機の
速度比が小さくされるので、車両の走行中にシフトレバ
−の操作によりニュートラルレンジから前進（ドライブ
）レンジに切す換えられることにより有段変速機が所定
のギア段において連結されても、それに伴うシフトショ
ックが大幅に抑制されるとともに、それに起因する運転
性の低下が筋消されるのである。

実施例 以下、本発明の一実施例を示す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はロックアップ付
フルードカップリング１２を介して無段変速機１４の入
力側回転軸１６に連結されている。

入力側回転軸１６には、油圧シリンダ１８によって■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が設けられており、また出力側回転軸２４には
、油圧シリンダ２６によってＶｌＩＩ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、入力端回
転軸１６に伝達された回転力は可変プーリ２２および２
８に巻き掛けられた伝動ベルト２０を介して出力側回転
軸２４に伝達されているとともに、後段の有段変速機で
ある副変速機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等か
ら成るラビニョオ型複合遊星歯車装置を含み、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第２図に示すように変速比Ｒ
ｆ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、第３図においてρ１はＺ
、、／Ｚ、、　　ρ２はＺ　、、／　Ｚ　＊である。た
だし、Ｚ　Ｉ＋は第１サンギア３２の歯数、Ｚｓ□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の出力側回転輪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は出力軸を構成するの
で、副変速機３０の変速比はキャリア４４の回転数を出
力側回転軸２４の回転数で除した値となる。前記キャリ
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を経て一対の車両の駆動輪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、それ等可変プー
リ２２および２８の回転速度に対応した周波数のパルス
信号ＳＰＩおよびＳＰ２をコントローラ５４内の入カバ
ソファ５６へ出力する入力軸回転センサ５８および出力
軸回転センサ６０が設けられている。また、中間歯車４
８の近傍には、中間歯車の回転速度に対応した周波数の
パルス状車速信号ＳＶを入カバソファ５６に出力する車
速検出手段としての車速センサ６２が設けられている。

この車速センサ６２は運転席前面に設けられた速度計に
おいて専ら車速を表示するために設けられたものである
。また、エンジン１０の吸気配管に設けられたスロット
ル弁（図示せず）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を表わすスロットル信号Ｓθが人力バノファ５６
に供給される。また、図示しないシフトレバ−に設けら
れたニュートラル状態検出手段としてのニュートラルセ
ンサ６６からはシフトレバ−がニュートラル位置に操作
されたことを表わすニュートラル信号ＳＮが人カバソフ
ァ５６に供給される。このシフトレバ−は第３図に示す
各レンジへ操作されるように構成されており、ニュート
ラルレンジに操作されたときには図示しない油圧回路に
おいて高速段用クラッチ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、前進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を作動させる
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。

コントローラ５４内にはマイクロコンピュータ６８が設
けられている。マイクロコンピュータ６８はＣＰＵ、Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭ等を含み、ＲＯＭに予め記憶されたプログ
ラムに従ってＲＡ　Ｍの一時記憶機能を利用しつつ入カ
バソファ５６を介して供給される入力信号を処理して、
副変速［３０の高低速切換弁７２、シフト方向切換弁７
４、およびシフト速度切換弁７６へ出カバソファ７８を
介して駆動信号ＳＨＬ、ＳＤＩ、およびＳＤ２をそれぞ
れ出力する。

前記高低速切換弁７２は、前記シフトレバ−が前進レン
ジのうちドライブレンジあるいはローレンジに操作され
ているとき、高速段用クラッチ３８を作動させる油圧ア
クチュエータあるいは低速段用ブレーキ４０を作動させ
るための油圧アクチュエータに作動油を択一的に供給さ
せるためのものであって、駆動信号ＳＨＬに従って切換
作動させられる。また、シフトレバ−がドライブレンジ
にあるとき、マイクロコンピュータ６８は予め定められ
た変速パターンに従い、車速■が所定の値に到達すると
副変速機３０を低速段から高速段へ切り換え、逆に車速
■が所定の値を下回ると高速段から低速段へ切り換える
ように構成されている。

第４図は前記変速パターンの一例であって、シフトアッ
プ時は実線を境にして、シフトダウン時は破線を境にし
て、左側が低速段領域、右側が高速段領域である。

また、シフト方向切換弁７４は、前記油圧シリンダ１８
に作動油を供給する状態と油圧シリンダ１８から作動油
が排出される状態との間に切り換えられるものであって
、無段変速機１４のシフト方向（変速比変化方向）を切
り換える。たとえば、油圧シリンダ１８内に作動油が供
給されると、変速比（入力端回転軸回転速度Ｎｉｎ／出
力側回転軸回転速度Ｎｏｕｔ）が小さくなる方向に変化
させられ、逆に油圧シリンダ１８内の作動油の排出が許
容されると変速比が大きくなる方向に変化させられる。

また、シフト速度切換弁７６は、シフト方向切換弁７４
と直列に設けられて、油圧シリンダ１８内に供給される
作動油あるいは油圧シリンダ１８内から排出される作動
油の流通を許容する状態と抑制する状態とに択一的に切
り換えられるものである。これにより、無段変速ｍ１４
の変速比変化速度が・大きくされたり、あるいは所望の
変速比に維持されたりする。また、シフト速度切換弁７
６はデユーティ制御に従って変速比変化速度を連続的に
制御することができる。このようなデユーティ制御をす
る制御装置、前記シフト方向切換弁７４およびシフト速
度切換弁７６はたとえば特願昭５８−２５１６７７号に
記載されたものと同様に構成される。

以上のように構成された制御装置の作動を説明する。

第５図において、ステップＳ１が実行されると、スロッ
トルセンサ６４、人力軸回転センサ５８、出力軸回転セ
ンサ６０、車速センサ６２からの出力信号Ｓθ、ＳＰＩ
、ＳＰ２．ＳＶに従ってスロットル弁開度θ、入力側回
転軸１６　（エンジン１Ｏ）の回転速度Ｎｉｎ、出力側
回転軸２４の回転速度Ｎｏｕｔ　、車速■等が読み込ま
れる。次いで、ステップＳ２乃至Ｓ４が実行され、シフ
トレバ−の操作位置がニュートラルレンジであるか、後
進レンジであるかがそれぞれ判断される。シフトレバ−
の位置がニュートラルレンジである場合には、ステップ
Ｓ５においてニュートラル時の目標回転速度Ｎ、ＴＩが
決定される。すなわち、コンピュータ６８には第６図の
上段に示す車速■とニュートラル時の目標回転速度Ｎ、
ＩＴとの関係が予め記憶されており、その関係から実際
の車速■に基づいてニュートラル時の目標回転速度Ｎ、
″が決定される。第６図の上段に示す関係において直線
Ａは副変速機３０の低速段に対応するものであり、直線
Ｂは高速段に対応するものである。第４図の変速パター
ンに示すように、低速段から高速段へ切り換わる位置と
高速段から低速段へ切り換わる位置とが異なるので、第
６図の示す関係においてもそれに対応してヒステリシス
が設けられている。

一方、シフトレバ−がドライブレンジであると判断され
た場合にはステップＳ６の目標回転速度決定ルーチンが
実行される。すなわち、第７図に示すように、ステップ
ＳＭＩにおいて副変速機３０が高速段であるか否かが判
断される。高速段である場合には、ステップＳＭ２が実
行されて入力側回転輪１６の目標回転速度Ｎ０がスロッ
トル開度θおよび出力側回転軸２４の回転速度Ｎｏｕｔ
に基づいて決定される。この目標回転速度Ｎ、は最小燃
費率曲線に略沿ってエンジン１０が作動するように、Ｎ
ｏｕｔをパラメータとするＮ、とθとの予め求められた
関係（データマツプ）から決定される。なお、目標回転
速度Ｎｏ、はスロットル開度θのみあるいはそれと車速
Ｖとに基づいて決定されても良いし、スロットル開度θ
の替わりにエンジン１０に対する要求負荷量、たとえば
アクセルペダルの操作量やエンジン１０の吸気管内の負
圧が用いられても良い。しかし、ステップＳＭＩにおい
て高速段ではないと判断された場合には、他の予め求め
られた関係からスロットル開度θおよび出力側回転軸２
４０回転速度Ｎｏｕｔに基づいて目標回転速度Ｎ、。が
決定される。この目標回転速度ＮＤＤは前記目標回転速
度Ｎ８よりも常に大である。

他方、前記シフトレバ−が後進レンジであると判断され
た場合には、ステップＳ７の後進レンジ制御が実行され
、後進レンジでないと判断された場合には、ステップＳ
８のローレンジ制御が実行される。後進レンジ制御Ｓ７
およびローレンジ制御Ｓ８はそれぞれ予め求められた関
係から少なくとも、スロットル開度θに基づいて車両の
後進あるいは車両の低速段走行に適した目標回転速度が
決定される。このローレンジ制御において定められる目
標回転速度は前記目標回転速度ＮＤＤと同様である。そ
して、その目標回転速度と実際の入力側回転軸１６の回
転速度Ｎｉｎとが一致するように、後述のステップＳ９
以下と同様のステップが実行される。

第５図に戻って、ステップＳ９においては目標回転速度
ＮＩ、　　（またはＮｏｏ、　Ｎｏ　”）と実際の回転
速度Ｎｉｎとの偏差Ｅが求められ、続くステップ８１０
以下においてその偏差Ｅが小さくなるように変速比が制
御される。すなわち、ステップｓ１０において偏差Ｅが
正であるか負であるかが判断される。偏差Ｅが負である
と判断された場合には、入力側回転軸１６の実際の回転
速度Ｎ夏ｎが高過ぎることを意味し、シフトアップされ
る必要があるので、ステップＳｌｌが実行されてシフト
方向切換弁７４がシフトアンプ状態に切り換えられる。

すなわち、油圧シリンダ１８内に作動油が供給され、可
変プーリ１Ｂの有効径が拡大される。一方、ステップ３
１０において偏差Ｅが正であると判断された場合には、
入力側回転軸Ｉ６の実際の回転速１ｉＮｉｎが低過ぎる
ことを意味し、シフトダウンする必要があるので、ステ
ップＳＬ２が実行されて、シフト方向切換弁７４がシフ
トダウン状態とされる。このため、油圧シリンダ１８内
の作動油の排出が許容されて可変プーリ１８の有効径が
縮小される。

ステップＳｌｌの実行によってシフトアンプ状態とされ
た後には、ステップＳ１３およびＳＬ５が実行されて、
偏差ＩＥＩが予め定められた一定値Ａ、よりも大きいか
あるいはＡ４よりも小さいか否かが判断される。偏差Ｉ
ＥＩがＡ、よりも大きい場合、あるいはＡ４よりも小さ
い場合には、ステップＳ１４または３１６が実行されて
シフト速度切換弁７６がシフト速度最大状態あるいはシ
フト速度最小状態とされる。すなわち、油圧シリンダ１
８への供給流量が最大または最小状態とされるのである
。しかし、偏差ＩＥＩがＡ、とＡ。

との間にある場合には、ステップ５２１が実行されてデ
ユーティ比Ｄ（％）が次式（１）に従って決定される。

Ｄ＝　Ｃ（１／Ｂ）　　ｌ　Ｅ　ｌ　＋ｃ）　　・１／
１００・・・（１） 但し、Ｂ、Ｃは常数であって、例えばＢ＝１００、Ｃ＝
０．３程度に設定される。

ステップＳ２１において、デユーティ比りが決定された
後はステップＳ２３においてデユーティ比りに従いシフ
ト速度切換弁７６が往復駆動され、変速比変化速度（シ
フト速度）が偏差の大きさに従って連続的に調節される
。

ステップＳ１２においてダウンシフト状態とされた後に
おいても、同様にステップ５１７およびＳ１９が実行さ
れて偏差の絶対値ＩＥＩが予め定められた一定値Ａ２よ
りも大きいかあるいはＡ３よりも小さいかが判断され、
Ａ２よ゛りも大きい場合およびＡ３よりも小さい場合は
ステップＳ１８およびＳ２０が実行されてシフト速度が
最大状態および最小状態とされる。しかし、偏差ＩＥＩ
がＡ２とＡ３との間にある場合には、ステップＳ２２に
おいてデユーティ比りが決定される。この場合のデユー
ティ比Ｄ（％）は（２）弐において決定される。ここで
、 Ｄ＝　（１−（（１／Ｂ）ｌ　Ｂ　＋１　＋Ｃ］・１／
１．００・・・・（２） 特願昭５．９−１４０１０号に記載された制御装置と同
様に、前記一定値はＡｔ　　＞Ａ、ａ　、　　Ａｚ　＞
Ａ３、Ａ：＋　＞Ａａであり、また、シフト速度切換弁
７６の流通を許容する状態と抑制する状態とはシフト方
向切換弁７４のシフトアンプ状態、シフトダウン状態へ
の切換に伴って反転させられるようになっている。

そして、ステップＳ２４のダイアグノーシスが実行され
、入力軸回転センサ５８、出力軸回転センサ６０等の異
常あるいは無段変速［１４の異常の部分が診断される。

通常の車両走行中においては、シフトレバ−がドライブ
レンジに操作されているので、上記ステップ８６以下が
繰り返し実行される。このような状態においては、目標
回転速度Ｎ。は車両が高速段にて連続して走行するよう
に定められるので、好適な燃料経済性が得られる。車両
の走行状態において、たとえば操作レバーがニュートラ
ルレンジに操作された場合には、第３図に示すように副
変速ｎ３０がニュートラル状態に切り換えられ、エンジ
ン１０が無負荷状態となる。このような状態においては
、前記ステップＳ５以下が実行されることにより変速比
が制御される。すなわち、ステップＳ５においては、第
６図に基づいてニュートラル時の目標回転速度Ｎ、ＩＴ
が決定されるので、結果的には無段変速機１４の変速比
は第６図の下段に示すように、車速に応じて減少方向に
制御される。このため、シフトレバ−が走行中にニュー
トラルレンジからドライブレンジへ操作されても、副変
速機３０の所定のギア段における連結に伴うシフトショ
ックが大幅に緩和され、運転性が好適に維持される。第
６図の関係はこのように定められているのである。した
がって、本実施例によれば、ステップＳ５．およびステ
ップＳ９乃至Ｓ２３がニュートラル時の変速比調節手段
を構成しているのである。

このように、本実施例によれば、車両のシフトレバ−が
ニュートラルレンジへ切り換えられ、かつそのニュート
ラルレンジからドライブレンジへ再び切り換えられても
、無段変速機１４の変速比は車速Ｖの増大に伴って減少
するように制御されているので、副変速機３０の所定の
ギア段における連結に伴うシフトショックが大幅に解消
されるのである。

以上、本発明の一実施例を示す図面に基ついて説明した
が、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例において、無段変速機１４の変
速比が目標回転速度Ｎ。くまたはＮ　、Ｄ。

Ｎ、”）と実際の回転速度Ｎｉｎとが一致するように制
御されているが、制御目標がスロットル開度θ、車速Ｖ
によって求められた目標速度比であったり−あるいは目
標駆動力であったりしても良いのである。要するに、制
御目標に拘わらず副変速機がニュートラルレンジに切り
換えられたとき、無段変速機の変速比が車速とともに減
少するように制御され、副変速機３０が再びドライブレ
ンジに戻されたとき、シフトショックが生じないように
されていれば良いのである。

また、前述の実施例における副変速機３０は第３図に示
すように前進２段構成の有段変速機であるが、３段以上
の変速機あるいは前進１段のみの変速機であっても良い
。前進１段のみの変速機である場合には、ニュートラル
時の目標回転速度Ｎ、パが第８図の上段に示すように制
御され、このときの変速比は第８図の下段に示すように
結果的に制御されることになる。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図である。第２図は本発
明の一実施例の構成を示す説明図である。 第３図は第２図の副変速機における切換状態を示す図で
ある。第４図は第２図の実施例に用いられる変速パター
ン図の一例を示す図である。第５図および第７図は第２
図の実施例の作動を説明するフローチャートである。第
６図は第２図の実施例においてニュートラル時の目標回
転速度を決定するために用いる関係と、その目標回転速
度に制御された場合に結果的に制御される変速比とを車
速を表わす共通の軸上に示す図である。第８図は本発明
の他の実施例における第６図に相当する図である。 １０：エンジン　　　　　　１４：無段変速機３０：副
変速機（有段変速機） ６２：車速センサ（車速検出手段） ６６：ニュートラルセンサにュートラル状態検出手段） ステップＳ５．ステップＳ９乃至Ｓ２３：変速比調節手
段 出願人　　トヨタ自動車株式会社 第１図 第３０ 第４図 車速■ 第６図 車速■ 第８図 車速■

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンから駆動輪に至る動力伝達径路に、ニュ
   ートラルを含む複数の切換状態を有する有段変速機とと
   もに無段変速機が介挿された車両において、該無段変速
   機の変速比を制御する変速比制御装置であって、 前記車両の走行速度を検出する車速検出手段と、前記有
   段変速機のニュートラル状態を検出するニュートラル状
   態検出手段と、 前記有段変速機のニュートラル状態においては前記車両
   の走行速度が高くなるに伴って前記無段変速機の変速比
   を小さくする変速比調節手段とを含むことを特徴とする
   車両用無段変速機の変速比制御装置。
2. （２）前記速度比調節手段は、前記有段変速機のニュー
   トラル状態においては、車両の変速領域を示す変速パタ
   ーン図において現在の車両の走行状態が属する変速段に
   対応した変速比を定め、その変速比を車速の増大に伴っ
   て連続的に小さくするものである特許請求の範囲第１項
   に記載の車両用無段変速機の変速比制御装置。