JP2000515228A - 無段変速機の変速比を予設定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 無段変速機（５）の変速比を予設定する本発明に基づく方法において、動的走行範囲が発生される。実際加速度（ａ＿ａｋｔ）、最小加速度（ａ＿ｍｉｎ）および最大加速度（ａ＿ｍａｘ）が計算される。更に加速ないし減速に対する運転手の要望（ａ＿ｆｗｕ）が求められ、予設定加速度（ａ＿ｖｏｒｇ）が与えられる。無段変速機（５）の調整中におけるエンジン回転数に合わされる無段変速機の単位時間当たりの変速比の変化が計算される。

Description

【発明の詳細な説明】 無段変速機の変速比を予設定する方法 本発明は、運転手・車両系から導き出され少なくとも一つの出力信号の形に処 理される入力信号を検出するための手段を利用し、その出力信号によって運転計 画の枠内で変速比の予設定および又は駆動エンジンの回転数の予設定および又は 車両加速度の予設定などが引き出されるような自動変速機、特に無段変速機の変 速比を予設定する方法に関する。 無段変速機に対する運転計画の要件面において、良好な走行性能（ドライバビ リティ）、良好な燃費性能および実際に是認できる応用費用に重点が置かれてい る。運転計画を実行に移す際、必要資金は僅かでなければならない。運転計画は 種々の運転状態（運転手、車両および環境）に自動的に合わせねばならない。こ のシステムは実際上における通常の偏差に鈍く反応し、即ちある頑丈性を有して いなければならない。 ドイツ特許出願公開第４３１２４１５号明細書における方式の場合、特性曲線 が互いに切換性能図の形に結合され、この切換性能図において一つの限界曲線は 最適燃費性能の特性曲線に相当し、別の限界曲線は最適動力性能の特性曲線に相 当している。これらの限界曲線間にある運転点はいわゆる動的特性曲線上に存在 し、この動的特性曲線の位置は動力要求の変化速度の大きさに左右される。 ヨーロッパ特許出願公開第０６５７６６８号明細書に、二つの速度依存動力限 界曲線が、特性曲線としてＰ-ｖ線図に記載されている。それらの特性曲線には 最小基準数および最大基準数が付属されている。実際のエンジン動力が決定され 、両限界曲線と比較される。この比較によって実際の基準数が求められ、フィル タがかけられる。フィルタがかけられた基準数を参照して、二次元特性曲線ない し 三次元特性領域が駆動ユニット（エンジン）を制御するために求められる。 この公知の方法は運転計画の部分的な局面（アスペクト）において実際の基準 数が単純な補間法によって見い出せるので有利である。適当なフィルタによる時 間的挙動の制御は大きな経費を当てにしてはならない。この公知の方法の場合、 要求面のそれに劣らず重要な別の部分的局面をどのように考慮するかについては 未解決のままである。 ドイツ特許出願公開第４４４５３２５号明細書における無段変速機を制御する ための装置において、展開時間を減少するために、変速機の入力トルクを計算す るためにエンジントルクを推定することが提案されている。計算された変速機入 力トルクをエンジン負荷を表示するパラメータに基づく目標駆動軸トルクと比較 することによって、目標変速比が決定される。目標駆動軸トルク・性能図から目 標変速比が推察され、これは無段変速機の実際変速比と比較される。その差から 、実際変速比を目標変速比に合わせるために操作量が導き出される。この方式も 実際の運転モードを考慮するために複数の性能図を前提とする。 ドイツ特許出願公開第４２２３９６７号明細書における装置の場合、変速機・ 従動トルクは予め定められた所定の運転計画の枠内で調整される。この所定の運 転計画はパワー運転モードあるいは低燃費（エコノミー）運転モードを表してい る。燃費を測定することによって特に支持個所付きの性能図が求められる。変速 機変速比の目標値はエンジンの最低回転数および所望の従動トルクに関係してで きるだけ小さく選定される。 無段変速機は、特別な状態において一様でない加速挙動で反応する。主観的な 運転感覚（ドライバビリティ）は客観的に次の挙動で説明できる。即ちスロット ル弁開度の跳躍的変化（急激な変化）に駆動エンジンの目標回転数値が高い値に 跳躍する。このエンジン回転数の顕著な増大に比べて、車両加速度ははじめ或る 時間帯にわたって一定したままである。従って特に運転手がはじめ車両の加速を 感じないという欠点がある。この不利な状態において車両は瞬間的に減速し得る 。このために運転手はもっと高い動力需要を指令することによってこの状態を解 決しようとする。その結果、スロットル弁は過剰制御される。 本発明の課題は、例えば運転手要望、運転モードおよび走行状態のような優先 度の高い大きさに合わされる無段変速機の変速比の予設定方法を得ることにある 。 この課題は、請求の範囲第１項に記載の特徴事項を有する自動変速機の変速比 の予設定方法によって解決される。 本発明に基づく方法の有利な実施態様は請求の範囲第２項から第１０項に記載 されている。 本発明によって得られる利点は特に、無段変速機に対する運転計画における要 求面が特別に考慮されていることにある。運転点の予設定は、その限界が調整で きる走行範囲に制限される。理論的な加速度値はこの限界を考慮して計算される 。運転手要望を考慮して加速度が予め定められ、この加速度により調整速度およ び変速比を計算することができる。この場合、エンジン回転数の経過は、エンジ ン回転数と無段変速機の二次プーリーの回転数との関係が発生されるように制御 される。特に有利に変速比の変化中にエンジン回転数が制御されるので、（従動 ・プーリー回転数に全く関係なしに）エンジン回転数の望ましくない低下ないし 増加は防止される。必要な場合にはエンジン回転数の経過が予め定められる。更 に場合によっては最大調整速度を制限することが有利である。 本発明において重要な別の特徴並びにそれにより生ずる利点は、以下の図を参 照した実施例の説明から明らかとなる。 図１は車両における無段変速機の概略構成図、 図２は図１における無段変速機の変速比を調整するための制御回路のブロック 図である。 図１は無段変速機を概略的に示している。その駆動ユニット１特に内燃機関は 始動ユニット好適には流体トルクコンバータ２を駆動する。この流体トルクコン バータ２に遊星歯車装置の形をした逆転装置３が後置接続されている。この逆転 装置３によって走行方向が前進方向にあるいは後進方向に適当な切換要素（クラ ッチないしブレーキ）を介して切り換えられる。 出力軸４は無段変速機構（バリエータ）５を駆動する。この無段変速機構は、 それぞれ互いに対を成して配置された円錐ディスクで形成され、その両ディスク 間に巻き掛け伝動機構（ベルト）６を収容した一次プーリーＳ１および二次プー リーＳ２で構成されている。その一次シリンダ７および二次シリンダ８は圧油（ 加圧液）配管９、１０を介して圧油制御装置１１に接続されている。 従動軸１２は歯車装置１３、１４およびディファレンシャル１５を介してそれ 自体図示していない車両における駆動車輪１７のドライブシャフト１６を駆動す る。 無段変速機構５は電子式変速機制御装置１８によって制御される。この変速機 制御装置の課題は、予め定められた運転計画に応じて変速比を調整することにあ る。このために多数の運転パラメータを処理する必要がある。例えばセンサ１９ が入力変数即ち実際のスロットル弁開度（α＿ＤＫ）を検出する。センサ２０に よって実際エンジン回転数ｎ＿Ｍｏｔが検出される。センサ２１は車両の運転手 が所望出力を指令する制御機構（アクセルペダル）２２の位置を検出する。セン サ２３は手動（マニュアル）操作を報知する。 ここで挙げた運転パラメータ（入力変数）は完全ではない。例えばこれには圧 油温度が加えられる。これは温度センサ２４によって検出される。所定の走行状 態に対して別のパラメータが処理されねばならない。カーブ走行を認識するため に、横加速度および又は車輪回転数差を利用することが有意義である。これはセ ンサ２５によって行われる。 回転数センサ２６によって一次プーリーの回転数ｎ＿Ｓ１が監視される。セン サ２７は二次プーリーの回転数ｎ＿Ｓ２を検出する。入力変量は電子式変速機制 御装置１８によって種々の目的の出力変数（システム状態を表示するための情報 、操作部に対する制御信号など）の形に処理される。その幾つかの出力変量は、 電磁弁を作動するために圧油制御装置１１にその入力変数として作用する。 次に車両の駆動系に対する制御信号の流れを表している図２を参照して、無段 変速機を調整するために採用される運転計画を説明する。 第１の機能ブロック３０において、下限特性曲線ＵＧと上限特性曲線ＯＧとに よって境界づけられている走行範囲が発生される。それらの特性曲線ＵＧ、ＯＧ は変速比ｉＶないし一次プーリーの回転数ｎ＿Ｓ１ないし加速度ａと車速ｖＦと の値の組合せによって発生される。上述したパラメータの代わりに等価的な大き さが採用される。可能な運転点がこの走行範囲によって予設定される（予め定め られる）。実際の予設定運転点Ｂ＿ａｋｔは所定の走行範囲内にある。その垂直 方向における位置ないし変化は本質的に運転計画によって決定され、また水平方 向変位の大きさは車速ｖＦから出される。概略的に図示された走行範囲は好適に は調整できる。これは実際の運転限界を表す特性曲線ＵＧ、ＯＧを移動すること によって変化される。動的走行範囲において運転点を予設定するための有利な方 法は本件出願人が１９９６年１月１２日出願のドイツ特許出願第１９６００９１ ５．４号明細書に説明されている。従って上述の点についてはそこに記載の説明 を補足的に参照されたい。 本発明に基づく運転計画の以下の説明は、無段変速機の変速比の変更に次のこ とが関係していることを前提としている。 ａ） 変速機出力軸ないし駆動車輪におけるトルクバランス。 ｂ） 実際運転点Ｂ＿ａｋｔから出発しての加速度の考慮ないし計算、詳しくは 実際運転点Ｂ＿ａｋｔにおいて、動的走行範囲の下限特性曲線ＵＧおよび上限特 性曲線ＯＧに関係させた実際エンジントルクＭ＿ｍｏｔ並びに実際走行抵抗トル クから出発しての実際加速度ａ＿ａｋｔ、最小加速度ａ＿ｍｉｎおよび最大加速 度ａ＿ｍａｘ。 ｃ） 運転手要望の考慮即ち特に加速要望ないし減速要望の考慮。 ｄ） 調整中においてエンジン回転数の予め定められた限界値に合わされる調整 勾配で、および場合によっては単位時間当たりの最大調整速度ｉＶ＿ｐｋｔを制 限しての変速比ｉＶの調整。 ｅ） エンジンガス（Ｅ-Ｇａｓ）の調整およびトルクコンバータのロックアッ プクラッチの調整。 加速： 車輪１７におけるトルクバランスを介して、可能な最小加速度ａ＿ｍｉｎない し最大加速度ａ＿ｍａｘが計算される。追加的に実際加速度ａ＿ａｋｔが測定な いし評価される。この加速度の値の発生は機能ブロック３１において行われる。 加速度は二次プーリーＳ２について単位時間当たりの二次プーリーの角速度の 変化（ｄω＿Ｓ２／ｄｔ）として表される。従ってこの値は次式で表される。 (dω_S2/dt)min=(a_0/iv_min)M_mot-(a_1/iv_min)ω²_S1_min +a_2-(1/iv_min)(ω_S1/iv_min)(div/dt)-M_γ-a_4 M_Brems (dω_S2/dt)max=(a_0/iv_max)M_mot-(a_1/iv_max)ω²_S1_max +a_2-(1/iv_max)(ω_S1/iv_max)(div/dt)-M_γ-a_4 M_Brems (dω_S2/dt)akt=(a_0/iv)M_mot-(a_1/iv)ω²_S1 +a_2-(1/iv)(ω_S1/iv)(div/dt)-M_γ-a_4 M_Brems 項Ｍ＿γは上り坂を走行する際におけるトルクを表し、項Ｍ＿Ｂｒｅｍｓは制 動トルクを表している。Ｍ＿γないしＭ＿Ｂｒｅｍｓは推定値として求めること ができ、従って項ｄω＿Ｓ２／ｄｔは正確な値ではなく、傾向値である。なおこ の式は係合状態にあるトルクコンバータにしか当てはまらない。 加速度値ａ＿ＯＧ、ａ＿ＵＧおよびａ＿ａｋｔは換算段において規格化された 値に特に百分率値に換算される。 なお、（応用を容易にするために）車両は定常運転で走行しているものと仮定 する。運転点は（新しい）実際運転点Ｂ＿ａｋｔに移動されねばならない。この Ｂ＿ａｋｔは実際走行抵抗・特性曲線Ｆ＿ｗｉｄ＿ａｋｔとエンジントルク・特 性曲線Ｍ＿Ｍｏｔ＿ａｋｔとの交点にある。旧運転点（Ｂ＿ａｋｔ）から新運転 点に移動するために、実際の運転状態に合わされた加速度が必要である。下限特 性曲線ＵＧに関連して加速度ａ＿ｍｉｎが生ずる。上限特性曲線ＯＧに関して最 大値ａ＿ｍａｘが生ずる。運転手予設定（Fahrervorgabe）は加速が望まれる場 合に限界値内で変換される。運転手要望から導き出されるこの加速度値（運転手 要望による加速度）はａ＿ｆｗｕで表す。 実際の加速度から出発しての運転計画の課題は、運転手によって望まれる加速 度に対する差を補償することにある。 換算段３２において実際の加速度が限界特性曲線ＵＧ、ＯＧ内で設定され、従 ってａ ｍｉｎおよびａ ｍａｘに関連して設定される。換算段３２の出力端に 規格化された加速度予設定ａ＿ｖｏｒｇ（％）に相当する信号が発生される。こ の信号と規格化された運転手要望に相当する値との差が（減算器３３において） 形成され、これが機能ブロック３４に与えられる。 運転手要望ｆｗｕ（％）に相当する加速度ないし減速度もこの機能ブロック３ ４に入力される。この大きさは機能ブロック３５において求められる。この機能 ブロック３５に加速度ないし減速度を表す入力変数が入力される。特にこの入力 変数は実際のスロットル弁開度α＿ＤＫ、単位時間当たりのスロットル弁開度の 変化、スロットル弁勾配α＿ＤＫｉ、ブレーキ信号、キックダウン信号ＫＤ並び に場合によっては別の信号である。これらの信号に、好適には従動回転数の変化 （出力軸１２の回転数ないし車輪回転数）が加えられる。この信号はｎ＿ａｂ＿ ｐｋｔで表す。 機能ブロック３４で加算によって目標加速度ａ＿ｓｏｌｌを生ずる増分が形成 される。この増分はｉｎｃ＿ａ＿ｓｏｌｌで表し、機能ブロック３４の出力変数 として加算器３６に導かれる。その和は既に上述した予設定加速度ａ＿ｖｏｒｇ を形成する。ａ＿ＯＧが標準予設定（エコノミー）加速度として選定され、これ は運転手ないし環境により加えられる加速度変化に対するベースである。 予設定加速度ａ＿ｖｏｒｇが機能ブロック３７に入力され、ここで少なくとも 一つの操作部が選定される。この機能ブロック３７はいわゆる「知的作業」を行 い、予設定加速度ａ＿ｖｏｒｇを変速機に対する予設定および又はエンジンガス （Ｅ-Ｇａｓ）に対する予設定および又はトルクコンバータのロックアップクラ ッチ（ＷＫ）に対する予設定および又はＡＢＳ装置に対する予設定に分配する。 これはまた、機能ブロック３７に入力信号としてそれらの駆動系構成要素の実際 状態に対するフィードバック信号がかかる。従って希求された（angestrebte） 分配しか生じさせられない。 上述の予設定は他の機能ブロックにも与えられる。 機能ブロック３８において無段変速機の変速に対する予め定められた単位時間 内における調整速度がモデルベースで計算される。この大きさはｉＶ＿ｐｋｔで 表す。この目的は、加速ないし減速する際にエンジン回転数ｎ＿Ｍｏｔが二次プ ーリーの回転数ｎ＿Ｓ２の実際回転数に関係して制御されるように、変速に対す る単位時間当たりの調整速度を導き出すことにある。正の加速度要望の際、主観 的な運転印象（快適性）の所定のエンジン回転数経過しか許されない。エンジン 回転数は例えば、どんな場合でも運転手に対して正の加速感覚が感じられる形で 誘導される。 機能ブロック３９においてエンジンガス（Ｅ-Ｇａｓ）の調整量が計算される 。機能ブロック４０、４１においてトルクコンバータのロックアップクラッチ（ ＷＫ）およびＡＢＳ装置（アンチロックブレーキ装置）に対する調整量に対する 計算が行われる。 機能ブロック３８で発生された大きさｉＶ＿ｐｋｔは制限段４２に伝えられ、 この制限段４２において、機能ブロック４３で発生されｉＶ＿ｐｋｔ＿ｇｒｅｎ ｚで表す単位時間当たりの変速調整限界速度と比較される。この変速調整限界速 度は機能ブロック４３においてｎ＿Ｍｏｔ＿ｇｒｅｎｚ＿ｐｋｔで表すエンジン の予め定められた（限界）回転数勾配に関係してモデルベースで計算される。こ の（限界）回転数勾配は機能ブロック４４から供給される。 エンジンの限界回転数勾配を算入することにより、追加的な運転計画が得られ 、例えば僅かな動力で始動する際およびエコノミー運転モードの際の運転計画が 得られる。始動に必要な予備動力を準備するために、はじめにエンジン回転数を 高める必要がある。続いて全般的に低い位置にある（エコノミー）運転点に移行 する際、エンジン回転数の相応した負の勾配は運転手にとって受認できる大きさ に制限される。 （新たな）実際運転点Ｂ＿ａｋｔにおける変速比の新たな目標値ｉＶ＿ｓｏｌ ｌへの無段変速機の調整は、動的走行範囲の二つの限界値間における求められた 運転手要望に関係して、二次プーリーの回転数の経過および走行状態ないし実際 走行状態に向けられたエンジン回転数の経過を考慮に入れて、エンジンガス、ト ルクコンバータのロックアップクラッチの制御およびＡＢＳ装置ないし所望制動 を考慮に入れて行われる。 調整量Δ＿ｉＶは、無段階に調整できる変速機の調整を引き受ける制御回路 （機能ブロック４５）に与えられる。 符号の説明 １ 駆動ユニット ２ トルクコンバータ ３ 遊星歯車装置 ４ 出力軸 ５ 無段変速機 ６ 巻き掛け伝動機構（ベルト） ７ 一次シリンダ ８ 二次シリンダ ９、１０ 圧油配管 １１ 圧油制御装置 １２ 従動軸 １３、１４ 歯車装置 １５ ディファレンシャル １６ ドライブシャフト １７ 駆動車輪 １８ 変速機制御装置 １９ センサ ２０ センサ ２１ センサ ２２ 制御機構（アクセルペダル） ２３ センサ ２４ 温度センサ ２５ センサ ２６ 回転数センサ ２７ センサ ３０ 機能ブロック ３１ 機能ブロック ３２ 換算段 ３３ 減算器 ３４ 機能ブロック ３５ 機能ブロック ３６ 加算器 ３７ 機能ブロック ３８ 機能ブロック ３９ 機能ブロック ４０ 機能ブロック ４１ 機能ブロック ４２ 制限段 ４３ 機能ブロック ４４ 機能ブロック ４５ 機能ブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｈ 63:06 (72)発明者 ラルフ、ボルンドラン ドイツ連邦共和国ボドルツ、フルールシュ トラーセ、18 (72)発明者 ウド、ギリヒ ドイツ連邦共和国メッケンボイレン、ゼー シュトラーセ、104

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 運転手・車両系から導き出され少なくとも一つの出力信号の形に処理さ れる入力信号を検出するための手段を利用し、その出力信号によって、運転計画 の枠内で変速比の予設定および又は駆動エンジンの回転数の予設定および又は車 両加速度の予設定などが導き出されるような自動変速機、特に無段変速機の変速 比を予設定する方法において、 − 下限（ＵＦ）と上限（ＯＧ）を備えた走行範囲が発生され、 − 予設定運転点（Ｂ＿ａｋｔ）が変化した際に実際加速度（ａ＿ａｋｔ）、最 小加速度（ａ＿ｍｉｎ）および最大加速度（ａ＿ｍａｘ）が計算され、詳しくは − 実際運転点（Ｂ＿ａｋｔ）における実際エンジントルク（Ｍ＿ａｋｔ）から 出発して下限（ＵＦ）と上限（ＯＧ）を考慮に入れて計算され、 − 加速ないし減速に対する運転手の要望（ａ＿ｆｗｕ）が求められ、実際加速 度、最小加速度、最大加速度および運転手要望の値から加速度（ａ＿ｖｏｒｇ） が予め定められ、 − 変速比の変更中にエンジン回転数に合わされる無段変速機の単位時間当たり の変速比の変化（ｉＶ＿ｐｋｔ）が計算される、 ことを特徴とする無段変速機の変速比を予設定する方法。 ２． 無段変速機の変速比の変化中にエンジン回転数に対する上限値（ｎ＿Ｍ ｏｔ＿ｇｒｅｎｚ）が予め定められ、ここから、許容最大調整速度に到達した際 に限定される単位時間当たりの変速比の変化に対する限界値が計算されることを 特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 ３． 加速度（ａ＿ｖｏｒｇ）が伝達関数に応じて目標加速度（ａ＿ｓｏｌｌ ）に変換されることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。 ４．目標加速度（ａ＿ｓｏｌｌ）への転換が増分（ｉｎｃ＿ａ＿ｓｏｌｌ）で 行われることを特徴とする請求の範囲第３項記載の方法。 ５． 無段変速機の単位時間当たりの変速比の変化（ｉＶ＿ｐｋｔ）がモデル ベースで計算されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 ６． 単位時間当たりの変速比の変化に対する限界値（ｉＶ＿ｐｋｔ＿ｇｒｅ ｎｚ）の計算がモデルベースで行われることを特徴とする請求の範囲第２項記載 の方法。 ７． 運転手要望が、加速度ないし減速度を表す入力変数が入力される機能ブ ロック（３５）において求められることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方 法。 ８． 運転手要望（ａ＿ｆｗｎ）が最大理論加速度（ａ＿ｍａｘ）に関係して いる百分率で表されることを特徴とする請求の範囲第７項記載の方法。 ９． 無段変速機の変速比に対する調整速度が、加速ないし減速する際にエン ジン回転数（ｎ＿Ｍｏｔ）が二次プーリーの実際回転数（ｎ＿Ｓ２）に関係して 制御されるように、導き出されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法 。 １０． 始動過程に続いて低い位置にある運転点に移行する際に、エンジン回 転数（ｎ＿Ｍｏｔ）の負の勾配が、運転手に受諾される大きさに制限されること を特徴とする請求の範囲第９項記載の方法。