(57)【要約】【課題】登坂路走行時に違和感なく走行できる無段変速機の制御装置を提供すること。【解決手段】実際の車両の走行状態から路面の勾配を推定し、路面の勾配が登坂判定値以上であって、かつ実入力回転数が路面の勾配に応じて設定された最低目標入力回転数以下であるとき、最低目標入力回転数を下限値とせずに通常の変速制御を実施する。一方、路面の勾配が登坂判定値以上であって、かつ実入力回転数が最低目標入力回転数を超えたとき、最低目標入力回転数を下限値として変速制御を実施する。実入力回転数が最低目標入力回転数を超えるまで登坂制御を延期するため、運転者の予期しない入力回転数の上昇を回避できる。【選択図】      図５
2010121696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速比を無段階で可変とした無段変速機を搭載した車両において、
路面の勾配に応じて無段変速機の最低目標入力回転数を設定する手段と、
実際の車両の走行状態から路面の勾配を推定する手段と、
前記推定された路面の勾配が登坂判定値以上であるかどうかを判定する手段と、
無段変速機の実入力回転数と前記最低目標入力回転数とを比較する手段と、
前記推定された路面の勾配が登坂判定値以上であって、かつ前記実入力回転数が前記最低目標入力回転数以下であるとき、前記最低目標入力回転数を下限値とせずに変速制御を実施し、前記推定された路面の勾配が登坂判定値以上であって、かつ前記実入力回転数が前記最低目標入力回転数を超えたとき、前記最低目標入力回転数を下限値として変速制御を実施する手段と、を備えたことを特徴とする無段変速機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無段変速機の制御装置、特に登坂路走行時における変速制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無段変速機の変速制御装置として、特許文献１に示されるように、路面勾配を検出し、検出される路面勾配が大きいほど最低目標入力回転数を高くするよう制限し、その最低目標入力回転数によって制限された下限値以上になるように無段変速機の変速制御を実施するものが提案されている。路面勾配は実際の車両の走行状態から推定したものであり、例えば無段変速機の出力トルク、タービントルク、実変速比、車両重量、車両加速度などから勾配を推定することができる。このように登坂路では、目標入力回転数を高く維持し、不要なアップシフトを禁止することで、駆動力を確保できるようにしている。
【０００３】
また、特許文献２には、現在位置の道路勾配と進行方向前方の道路勾配を算出し、算出された道路勾配から駆動力特性の切り換えが必要と判断されたときに、駆動力特性の切り換えをアクセル操作タイミングにあわせて行うようにした車両駆動力制御装置が提案されている。駆動力特性の切り換え方法の例として、無段変速機を使用した場合、その変速特性を道路勾配によって切り換えている。
【０００４】
図６は特許文献１の方法を用いて変速制御を実施した場合の路面勾配、アクセル開度、入力回転数の時間変化を示す。時刻ｔ１で登坂路判定（推定された路面勾配が所定値以上と判定）された場合、最低目標入力回転数が路面勾配に応じてＮp1からＮp2へ上昇すると同時に、最低目標入力回転数Ｎp2を下限値とした変速制御（登坂制御）を開始する。そのとき、実入力回転数が変更された最低目標入力回転数Ｎp2より低くなるので、アクセル開度が一定のままでも実入力回転数が最低目標入力回転数Ｎp2まで持ち上げられる。これは運転者にとって、アクセル踏み込み量を変更していないにもかかわらず、タービン回転の吹き上がり感が生じ、違和感がある。
【０００５】
一方、特許文献２の場合には、アクセルペダルの踏み込みに応じて駆動力特性が変更されるので、違和感は生じないが、実際のタービン回転数が登坂路の最低タービン回転数を上回っている場合でも、アクセルペダルの踏み込みまで駆動力特性が切り換えられないため、登坂制御の開始が遅れ、走行性能の悪化が懸念される。また、アクセルペダルの踏み込みを検出するしきい値をどのレベルに設定するかによって、駆動力特性の切り換わりの違和感が生じる可能性もある。さらに、道路勾配を実際の車両の走行状態から求めるのではなく、地図情報とＧＰＳから得られる現在位置とから得ているので、地図情報に誤りがあれば、道路勾配の算出にも誤りが発生し、制御そのものの精度が問題になる。
【特許文献１】特開平７−７１５５６号公報
【特許文献２】特開平１１−３７２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、登坂路走行時に違和感なく走行できる無段変速機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、変速比を無段階で可変とした無段変速機を搭載した車両において、路面の勾配に応じて無段変速機の最低目標入力回転数を設定する手段と、実際の車両の走行状態から路面の勾配を推定する手段と、前記推定された路面の勾配が登坂判定値以上であるかどうかを判定する手段と、無段変速機の実入力回転数と前記最低目標入力回転数とを比較する手段と、前記推定された路面の勾配が登坂判定値以上であって、かつ前記実入力回転数が前記最低目標入力回転数以下であるとき、前記最低目標入力回転数を下限値とせずに変速制御を実施し、前記推定された路面の勾配が登坂判定値以上であって、かつ前記実入力回転数が前記最低目標入力回転数を超えたとき、前記最低目標入力回転数を下限値として変速制御を実施する手段と、を備えたことを特徴とする無段変速機の制御装置を提供する。
【０００８】
まず、路面の勾配に応じて無段変速機の最低目標入力回転数を設定する。無段変速機の場合、一般に、その変速特性は車速と入力回転数（例えばプライマリプーリ回転数）とに基づきアクセル開度をパラメータとして設定されているが、さらに路面勾配をパラメータとした最低目標入力回転数を追加的に設定すればよい。次に、路面の勾配を推定する。推定方法は、従来と同様に、実際の車両の走行状態から推定すればよい。推定された路面勾配を所定の登坂判定値以上であるかどうかを判定する。登坂判定値は１個に限るものではなく、例えば７％、１２％のように複数個設けてもよい。推定された路面の勾配が登坂判定値以上である場合、無段変速機の実入力回転数と最低目標入力回転数とを比較し、実入力回転数が最低目標入力回転数以下である時には、通常どおりの変速制御を実施する。つまり、最低目標入力回転数を下限値とした変速制御（登坂制御）を実施しない。一方、推定された路面の勾配が登坂判定値以上であって、かつ実入力回転数が１回でも最低目標入力回転数を超えると、登坂制御を開始する。このように、入力回転数を最低目標入力回転数以上に維持するように無段変速機の変速制御を行うことで、不要なアップシフトを禁止し、登坂路での駆動力を確保することができる。
【０００９】
本発明では、従来のように登坂路を判定（路面勾配が登坂判定値以上）した時、即座に登坂制御を開始するのではなく、実入力回転数が最低目標入力回転数を超えるまで、登坂制御の開始（最低目標入力回転数の変更）を延期している。そのため、運転者の予期しない状態で入力回転数が上昇するという事態を回避でき、違和感を解消できる。実入力回転数が最低目標入力回転数を超える状況としては、アクセルペダルを踏み込んだ場合のほかに、アクセル操作を行わずに負荷が変化する場合（エアコンや登坂勾配が変化したとき等）もある。このような場合でも、本発明では登坂制御を開始でき、走行性能が悪化する懸念がない。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば、運転者の意志に関係なく入力回転数が上昇することがなくなり、違和感なく登坂路の駆動力を確保できる。また、実際の入力回転数が最低目標入力回転数を超えてはじめて登坂制御を開始するため、アクセル操作を行わずに負荷が変化する場合にも対応でき、走行性能を良好に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、実施例を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明にかかる無段変速機を搭載した車両システムの一例を示す。エンジンＡの出力軸１は、トルクコンバータ２を介して無段変速機Ｂに連結されている。無段変速機Ｂは、タービン軸３、タービン軸３の回転を正逆切り替えてプライマリ軸（入力軸）１０に伝達する前後進切替装置４、プライマリプーリ１１とセカンダリプーリ２１と両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト１５とからなる無段変速装置９、セカンダリ軸２０、セカンダリ軸２０の動力をドライブシャフト３２に伝達するデファレンシャル装置３０などで構成されている。タービン軸３とプライマリ軸１０とは同一軸線上に配置され、セカンダリ軸２０とデファレンシャル装置３０のドライブシャフト３２とがタービン軸３に対して平行でかつ非同軸に配置されている。したがって、この無段変速機Ｂは全体として３軸構成とされている。ここで用いられるＶベルト１５は、例えば一対の無端状張力帯とこれら張力帯に支持された多数のブロックとで構成された公知の金属ベルトである。
【００１３】
前後進切替装置４は、遊星歯車機構４０と前進用ブレーキ５０と後進用クラッチ６０とで構成され、遊星歯車機構４０のサンギヤ４１が入力部材であるタービン軸３に連結され、リングギヤ４２が出力部材であるプライマリ軸１０に連結されている。遊星歯車機構４０はシングルピニオン方式であり、前進用ブレーキ５０はピニオンギヤ４３を支えるキャリア４４とトランスミッションケース５との間に設けられ、後進用クラッチ６０はキャリア４４とサンギヤ４１との間に設けられている。後進用クラッチ６０を解放して前進用ブレーキ５０を締結すると、タービン軸３の回転が逆転され、かつ減速されてプライマリ軸１０へ伝えられる。そして、無段変速装置９を経てドライブシャフト３２がエンジン回転方向と同方向に回転するため、前進走行状態となる。逆に、前進用ブレーキ５０を解放して後進用クラッチ６０を締結すると、遊星歯車機構４０のキャリア４４とサンギヤ４１とが一体に回転するので、タービン軸３とプライマリ軸１０とが直結される。そして、無段変速装置９を経てドライブシャフト３２がエンジン回転方向と逆方向に回転するため、後進走行状態となる。
【００１４】
無段変速装置９のプライマリプーリ１１は、プライマリ軸１０上に一体に形成された固定シーブ１１ａと、プライマリ軸１０上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ１１ｂとを備えている。可動シーブ１１ｂの背後には、プライマリ軸１０に固定されたシリンダ１２が設けられ、可動シーブ１１ｂとシリンダ１２との間に油圧室１３が形成され、この油圧室１３への油圧を制御することにより、変速制御が実施される。
【００１５】
セカンダリプーリ２１は、セカンダリ軸２０上に一体に形成された固定シーブ２１ａと、セカンダリ軸２０上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ２１ｂとを備えている。可動シーブ２１ｂの背後には、セカンダリ軸２０に固定されたピストン２２が設けられ、可動シーブ２１ｂとピストン２２との間に油圧室２３が形成され、この油圧室２３の油圧を制御することにより、トルク伝達に必要なベルト推力が与えられる。なお、油圧室２３には初期推力を与えるバイアススプリングを配置してもよい。
【００１６】
セカンダリ軸２０の他端部はエンジン側に向かって延び、この端部に出力ギヤ２７が固定されている。出力ギヤ２７はデファレンシャル装置３０のリングギヤ３１に噛み合っており、デファレンシャル装置３０から左右に延びるドライブシャフト３２に動力が伝達され、車輪が駆動される。
【００１７】
図２は無段変速機Ｂの制御回路を示す。ＣＶＴコントローラ１００には、アクセル開度センサ１０１、車速センサ１０２、プライマリ回転数センサ１０３、エンジン回転数センサ１０４、その他のセンサ１０５からそれぞれ信号が入力されている。アクセル開度センサ１０１はアクセルペダルの踏み込み量を検出するセンサであり、車速センサ１０２はセカンダリ軸２０又はデファレンシャル装置３０のリングギヤ３１の回転数を検出するセンサであり、プライマリ回転数センサ１０３はプライマリ軸（入力軸）１０の回転数を検出するセンサであり、エンジン回転数センサ１０４はエンジン出力軸１の回転数を検出するセンサである。その他のセンサ１０５としては、例えばＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄなどのレンジ切換レバーの位置を検出するセンサ、エアコンスイッチ、ブレーキセンサ、油温センサなどであってもよい。ＣＶＴコントローラ１００は、前述のような複数のセンサからの信号に基づき、油圧制御用ソレノイドバルブ１０６〜１０８を制御している。これらソレノイドバルブは、例えばライン圧制御用、プライマリプーリ油圧制御用、セカンダリプーリ油圧制御用、トルクコンバータ油圧制御用、前進用ブレーキ油圧制御用、後進用クラッチ油圧制御用等として用いることができる。なお、ソレノイドバルブの個数は３個に限らないことは勿論である。
【００１８】
ＣＶＴコントローラ１００には、図３に示すような変速特性マップや変速制御プログラムが予め設定されている。変速特性マップは、周知のように縦軸に目標入力回転数（目標プライマリ回転数）、横軸に車速をとり、アクセル開度（又はスロットル開度）をパラメータとして設定したものである。図３では、アクセル開度０％，２５％，５０％，１００％の４つの特性が示されている。また、アクセル開度の他に、路面勾配をパラメータとした最低目標入力回転数も設定されている。ここでは、路面勾配として７％と１２％の２つの特性が示されており、これら最低目標入力回転数は車速に応じて変化するように設定するのが望ましい。路面勾配をパラメータとした最低目標入力回転数特性は２つに限らず３つ以上設定してもよいし、その間の領域を補間計算で求めてもよい。なお、路面勾配をパラメータとする最低目標入力回転数は、一定車速（ここでは２０ｋｍ／ｈ）以上でのみ適用される。ＣＶＴコントローラ１００は、走行時における車速及びアクセル開度から目標入力回転数（目標プライマリ回転数）を求め、実入力回転数がその目標入力回転数になるように変速比を制御することができる。特に、登坂路判定がされ、かつ所定の条件を満足した場合には、図３に示す路面勾配に応じた最低目標入力回転数を下限値として変速制御（登坂制御）を実施する。
【００１９】
例えば、図３の点Ｋ０で示すように、車速６０ｋｍ／ｈ、アクセル開度２５％で走行しているとき、路面勾配が７％になると目標入力回転数の下限値が点Ｋ１まで上昇し、路面勾配が１２％になると目標入力回転数の下限値が点Ｋ２まで上昇する。つまり、アクセル開度を増大させたときと同様な変速比（低速比）へ移行することになる。このように入力回転数を高く維持することで、不要なアップシフトを禁止し、登坂路での駆動力を確保することができる。
【００２０】
ＣＶＴコントローラ１００は、変速制御のほか、車両の実際の走行状態から路面の勾配を推定する機能も有している。勾配（ｍ／ｓ2 ）は次式のように、理論駆動力（Ｎ）を車体重量（ｋｇ）で割算した値から、走行抵抗分（ｍ／ｓ2 ）と実加速度（ｍ／ｓ2 ）とを差し引くことで計算できる。
勾配＝理論駆動力／車重−走行抵抗分−実加速度
理論駆動力は、エンジントルク×ギヤ比×効率／タイヤ径で求められる。走行抵抗分は、車種で固定値であるから、マップ値で求めることができる。実加速度は、車速の微分値で求めることができる。なお、勾配の推定方法は前記方法に限るものではなく、他の公知の方法で求めてもよい。
【００２１】
図４は、本発明に係る登坂制御の一例のフローチャート図である。まず最初に、路面の勾配を計算し（ステップＳ１）、続いて登坂路判定（ステップＳ２）を行う。この判定は、ステップＳ１で計算された路面勾配が登坂路判定値（例えば勾配７％相当）以上かどうかで判定できる。登坂路でないと判定された場合には、通常の変速制御を実施する（ステップＳ３）。すなわち、その時の車速及びアクセル開度から目標入力回転数（目標プライマリ回転数）を求め、実入力回転数がその目標入力回転数になるように変速比を制御する。登坂路判定Ｓ２において、登坂路であると判定された場合には、次に実入力回転数と路面勾配及び車速から求められる最低目標入力回転数とを比較する（ステップＳ４）。もし、実入力回転数＜最低目標入力回転数であれば、登坂制御を開始せずに、通常の変速制御（ステップＳ３）を続行する。一方、実入力回転数≧最低目標入力回転数であれば、登坂制御を開始する（ステップＳ５）。つまり、路面勾配及び車速から決定される最低目標入力回転数を下限値として変速制御を実施し、実入力回転数を最低目標入力回転数以上に維持する。
【００２２】
図４において、登坂制御（Ｓ５）に一旦入った後でステップＳ４（実入力回転数と最低目標入力回転数との比較）を実施することがあるが、実入力回転数は最低目標入力回転数以上に維持されているので、登坂判定（Ｓ２）で登坂路でないと判定されない限り、登坂制御（Ｓ５）は解除されない。
【００２３】
登坂制御は、例えば以下のようにして実施できる。まず、車速とアクセル開度とから目標入力回転数を求め、路面勾配から最低目標入力回転数を求める。次に、目標入力回転数と最低目標入力回転数とを比較し、目標入力回転数≧最低目標入力回転数であれば、通常の変速制御と同様に目標入力回転数を目標値として変速制御を実施し、目標入力回転数＜最低目標入力回転数であれば、最低目標入力回転数を目標値として変速制御を実施すればよい。
【００２４】
図５は、本発明に係る登坂制御の一例のタイムチャート図である。登坂路を走行している途中において、時刻ｔ１で路面勾配が登坂路判定値以上（登坂路判定）になると、見かけ上、最低目標入力回転数を路面勾配から求められた最低目標入力回転数まで上昇させるが、その最低目標入力回転数を下限値とする変速制御（登坂制御）を即座には開始しない。まず実入力回転数と路面勾配から求められる最低目標入力回転数とを比較する。もし、実入力回転数＜最低目標入力回転数であれば、登坂制御を開始せずに、通常の変速制御を続行する。そのため、アクセルペダルを踏み込んでいないのに不意に入力回転数が上昇することがなくなり、違和感を回避できる。一方、時刻ｔ２で実入力回転数≧最低目標入力回転数になると、実入力回転数が十分に高くなったと判断し、目標入力回転数が最低目標入力回転数を下回らないように登坂制御を開始する。
【００２５】
図５では、実入力回転数≧最低目標入力回転数になる理由として、アクセル開度を増大させた場合を例にしているが、実入力回転数≧最低目標入力回転数になる状況としては、例えば、エアコンや登坂勾配の変化があった場合のように、アクセルペダルを踏み込まないで負荷が変化する場合がある。本発明では、アクセル開度の増大によって登坂制御を開始するのではなく、実入力回転数が最低目標入力回転数を超えることで登坂制御を開始するため、あらゆる状況に対応できると共に、運転者に違和感を与えない。
【００２６】
本発明に係る無段変速機とは、Ｖベルト式無段変速機に限るものではなく、トロイダル型無段変速機のような他の方式の無段変速機にも適用できる。また、前記実施例では、入力回転数としてプライマリ軸の回転数を用いたが、トルクコンバータの出力回転数であるタービン回転数を用いることもできる。また、無段変速機の入力側にトルクコンバータを設けたが、本発明はトルクコンバータを有しない無段変速機にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る車両の駆動系のスケルトン図である。
【図２】無段変速機の制御回路系の構成図である。
【図３】無段変速機の変速特性図である。
【図４】本発明に係る登坂制御の一例のフローチャート図である。
【図５】本発明に係る登坂制御の一例のタイムチャート図である。
【図６】従来の登坂制御のタイムチャート図である。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ            エンジン
Ｂ            無段変速機
１            エンジン出力軸
２            トルクコンバータ
３            タービン軸
４            前後進切替装置
９            無段変速装置
１０          プライマリ軸（入力軸）
１１          プライマリプーリ
１５          Ｖベルト
２０          セカンダリ軸
２１          セカンダリプーリ
３０          デファレンシャル装置
３２          ドライブシャフト
４０          遊星歯車機構
５０          前進用ブレーキ
６０          後進用クラッチ
１００        ＣＶＴコントローラ
１０１        アクセル開度センサ
１０２        車速センサ
１０３        プライマリ回転数センサ
１０４        エンジン回転数センサ
１０５        その他のセンサ
１０６〜１０８  ソレノイドバルブ
【図１】
2010121696.tif 000003
【図２】
2010121696.tif 000004
【図３】
2010121696.tif 000005
【図４】
2010121696.tif 000006
【図５】
2010121696.tif 000007
【図６】
2010121696.tif 000008