JPS6078149A - 無段変速機を用いた駆動システム装置 - 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〕 本発明は自動車に用いられ名無断変速機を有する動力伝
達系の制御システムに関するものである。

〔技術的背景〕

自動車の燃料経済性向上の要求により、エンジン、変速
機の設計、制御は、大きく進歩した。焦［段変速機（Ｃ
ＶＴ）は、この面で特に将来性がみこまれている。

一般に、車速、所要推進力が与えられれば、ある変速比
でエンジンの燃料経済性は最大となる。

さらに、車速が与えられれば、ある変速比で最大の加速
か得られる。したがって適当な変速比範囲を有するＣＶ
Ｔは、希望の変速比を与えることができるので燃費、排
気、性能の点から、自動車にとって魅力あるものである
。ＣＶＴの機械的高率はたかく、その変速比範囲は十分
広いので、回し車で、最高の経済性と最高の性能を同時
にイ１することさえ可能である。他の顕著な利点として
は、完全自動操作、ドライバーの要求に応した速やかな
応答、スムーズで無段階の変速、静かな走行等がに１ヂ
られる。

従来、多くの種類のＣＶＴが開発されており、たとえば
、流体変速機、神かり接触索引駆動装置、過回転クラッ
チ、電ダ７式変速機、すベリグテンチつき多段ギヤボッ
クス、■ベルト索引駆動装４等がある。これらの中で、
■ベル）［動索用駆動装置は、コンパクトになること、
軽量、設計が簡単であること等の理由で、小型、中型の
乗用車に適している様に考えられる。基本的には、この
種のＣＶＴは、駆動プーリと被駆動プーリと、それらを
連結するＶベル；・から成りたっており。

これらプーリの径を変えることにより、ＣＶＴの比を変
えることができる。最近はベルト設計が進歩したのでベ
ルトの耐久性、寿命が長くなってきた。ベルトに過度の
応力がかからないように、プーリの運動を適当に制御で
きれば、非常に長゛いベルト寿命が期待できる。

燃料経済性を最大にする目的で、エンジン−ＣＶＴ計の
制御法が多く考えだされた。これらは、各エンジン性能
の経験的解析と、ある希望出力では、燃料諸費を最小に
するエンジン回転速度とトルクの最適組み合わせがある
という認識に基づいている。これを第１図に示す。

第１図は、排％量的２．５リットルの４気筒乗用車用火
花点火エンジンの代表的な性能マツプである。このマツ
プは、エンジントルクＴｅとエンジン馬力ＢＨＰＪを、
エンジン回転速度Ｎｅの関数としてプロントしたもので
ある。図上部の一点破線は、スロットル全開時のエンジ
ンＩ・ルクでおる。実線で表わした曲線部は、燃料曲線
で、等ブレーキ馬力当り燃料消費量（Ｂ　Ｓ　Ｆ　Ｃ）
で、１　ｂ　、Ｍ／ＢＨＰ−ｈ　ｒｊＪｉ位で表わしで
ある。最小燃費は、０　、４　ｌ　ｂ／ＢＨＰ−ｈ　ｒ
ｃ７）点である。破線郡はエンジンの出力馬力をあられ
す。理想的な低燃費操作線は、太い実線、ｆ（Ｎｅ）で
示し、この曲線はエンジン回転速度の関数である。理想
的な低燃費操作線は、エンジン特性だけの関数で、車速
にかかわらない最適値である。他の理想操作線、たとえ
ば、理想的な低排気操作線も、この性能マツプ、Ｉ；に
表わすことができる。

従来の手動変速車では、前進速度比は通常４段あるいは
５段である。性能マツプ」二のエンジン操作点は、ドラ
イブシャフトの速度、指定馬力またはトルク、変速ギヤ
比によって決まる。通常の変速機では、ギヤ比はすくな
いから、エンジン回転速度を、かなりの１１１１間落さ
なければならない。したがって、エンジンは、高いＢＳ
ＦＣ値で、長詩間、操作しなければならない。これに対
して。

ＣＶＴは、その速度を連続可変（無段）にできるので、
エンジンをより広いスロットル、低いＢＳ　ＦＣ値で動
かすことができる。

エンジン−ＣＶＴ系の制御システムに要求される最も困
難な問題は、多分、エンジンを理想操作線に沿って操作
させることであろう。これは自動１Ｆの運転が、はとん
ど常に過渡状態にあるためである。路面荷重、必要トル
ク、馬力が一定な時は、はとんどない。過渡状態は通常
、ＣＶＴ比、エンジン回転速成、スロットルの変化によ
り対応する。従来の制御システムは、その性質上、定常
状態で理想操作線にもどるまでは、理想操作線からはず
れたエンジン操作工程となった。この様な王稈の例を第
１図のＸ−Ｙ−Ｚ破線で示す。その結果、エンジン操作
は理想操作線に近ずくが、決してその状態に保たれるこ
とはない。その様な従来システムを、第２図、第３図に
示す。

第２１図は、ピータ拳スタ・ンブ（Ｐｅｔｅｒ　５ｔｕ
ｂｂｓ）がブリティシュ拳し−ランド（Ｂｒｉｔｉｓｈ
　Ｌｅｙｌａｎｄ）のために考案したシステムの模式図
である。このシステムの詳細な説明は　５ｔｕｂｂｓの
発表したＡ　Ｓ　Ｍ　Ｅペーパ、Ｎ　ｏ　、　８Ｏ−Ｃ
２，／ＤＥＴ　−５９（Ａｕｇｕｓｔ　１９８０　）　
ＴｈｅＤｅｙｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆａ　Ｐｅｒｂｕｒ
ｙ　Ｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｆ
ｏｒ　ＭｏｔｅｒＣａｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　
にある。このシステムでは。

燃費を最小にするエンジン操作特性を記憶している工１
“算機コントローラに、エンジンｉｏ１　転速ＩＮ（Ｎ
ｅ）、スロットル（ＥＴ）の位置、（０）、ＣＶＴ比（
ｅ）の信号かすべて供給される。コノトローラは、これ
らの変数の関数として、エンジン制御信号（Ｎ　ｃ）を
出し、スロッｉル位置（０）を調整し、比率信号（Ｅｃ
）を出し、ＣＶＴＯ比を変える。スロットル（Ｅ　Ｔ）
は、車のアクセルペダルから信号（α）により直接制御
されるので、エンジン制御信号がドライへの指示するス
ロットル位置とちがえば、スロットル位置は指示された
力またはトルクによって決まる関数となる。第３図はア
イシン精機のために常圧が考案したシステムの模式図で
ある。その詳細な説明は米国特許Ｎｏ、４，０９１，６
９０にある。この場合も、スタップス（Ｓ　ｔ　ｕ　ｂ
　ｂ　ｓ）のシステム同様、エンジンスロットル（ＥＴ
）は、アクセルペダルからの信号（α）と直結している
ために、指令馬力またはトルクの関数となる。計算機は
、測定されたスロットル位置（（＋）とエンジントルク
（Ｔ　ｅ　）　、　ｘ　ｙ　−）；　７１！７Ｊ転速度
（Ｎｅ）の関数として変速比信号（Ｅ　ｃ）を出し、Ｃ
ＶＴ比（ｅ）を変える。また、当然、出力トルク（Ｔｏ
）もＣＶＴ比に影響を与える。なお、符号Ｒ１は路面負
荷等の走行抵抗を示す。

これらの場合、他のほとんどで全てのエンジン−ＣＶＴ
制御システム同様、スロットル位置はアクセルペダルに
よって直接コントロールξれるが、ペタル位置および他
のパラメータの直接の関他である。通常、エンジンと変
速機の制御は、たがいに直接関係して（・る。この様な
制御により、過渡時にエンジンを理想操作線から変化し
て操作できるが、理想操作線からずれると、エンジン操
作は最適値より悪くなる（たとえば、燃費が増える、排
気が多くなる）。定常状態になって有効な制御が回復す
るまで、この状態がつづく。すでに述べた様に、はとん
どの自動車の操作は、定常状態というよりも、過渡的な
性質であるので、はとんど全てのエンジン操作は、理想
操作線からはずレル。シタカッチ、排気補正（ｅｍｉｓ
ｓｉｏｎｓ　ｃａｌｉｂ−ｒａｔｉｏｎｓ　）は、エン
ジン性能マツプの大部分で行なう必要がある。また、は
とんどの従来の制御システムは、エンジンが異なると、
特別設計の１１Ｊ制御システムが必要となる。さらに、
はとんどの従来の制御システムは、エンジン条件の変化
に対して、補償（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ）ができない。

その結果、軍の操縦性は、エンジン温度、調整状態、使
用期間、高度によって代わり、したがって車の特性をｔ
、！ｉ密に再生することは、従来のＣＶＴ制御ではほと
んど不可能である。

〔発明の目的〕

本発明の［目的は、常にエンジン操作を理想操作線に沿
うようにエンジン−ＣＶＴ制御を行なうと共に、クラッ
チ係合時に最低燃費に対応させてスロットル位置を滑ら
かに変化させることにより、変速時の運転性を安定化す
ることである。

本発明の他のＩ−４的は、エンジン湿度、使用期間、調
整状態（ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｔｕｎｅ　）　、高度、そ
の他の状態の変化にかかわらず、ドライ八に、常に同じ
操作性を与える制御機構を与えることである。

本発明の他の目的は、ＣＶＴと組み合わされるエン・シ
ンの種類に関係なく、同し自動車特性が選られる様な制
御をすることである。

本発明の他の目的は、ＣＶＴ車に、はとんど全ての点で
、従来の変速機を持った車と同じ様に機能させる）；ノ
）御機構を提供することである。

本発明の他の目的は、排気のためのエンジ〉′補正を大
幅に簡単化することである。

〔発明の構成および作用〕

そのために本発明の無段変速機を用いた駆動システム装
置は、エンジンと無段変速機の間に介装される発進クラ
ッチと、発進のさいにクラ・・・チの断続を制御する発
進クラッチ制御手段と、発進クラッチの係合完了時を判
別する判断回路と、クラッチ係合信号を検出したとき最
低燃費になるように吸気スロットル開度を設定する手段
と、エンジンの運転条件を検出する手段と、この運転条
件検出記号にもとづいて前記無段変速機の駆動手段に基
準変速比信号を出力する基準駆動回路と、エンジン四転
速瓜を検出する手段と、この検出エンジン回転速度が前
記運転条件検出信号に基づく目標エンジン回転速度と異
なるとき前記基準変速１ヒを修正する修正駆動回路と、
前記クラッチ係合信号を検出したとき基準駆動回路に選
択切換する選択手段とを備える。

このような構成によれば、まず車両の発進のさいに発′
進クラ・ソチ制御手段の働きで発進クラ、アチを断にす
る。

このクラッチ係合終ｒ時に、検出エンジン回転速度Ｎｅ
−スロットル位置θの関係を比較し、この比較ｆｆｉが
第４図に示すエンジン回転速度Ｎｅ−スロットル位置０
のグラフの最低燃費ラインからズしたイ１ｒｉであれば
、スロットル開度設定手段６５（第１１図参照）がその
時点のアクセル開度αに比例したスロ・ノトル位置に設
定する。

そして、第４図のように、スロットル位置θが一定のと
きにエンジン回転速度Ｎｅ’が最低燃費ライン上の１４
標工ンジン回転速度Ｎｅよりも大きな値であれば（Ａ点
）、それまでの基準１動回路から修ＩＦ駆動回路に切換
えて、無段変速機の基準変速比を変速機負荷の大きな修
ｊＥ変速比に移行させ、これによりエンジン回転数Ｎｅ
を最低燃費ラインドに低下させる（０点）。

こうして、クラッチ係合直後にクラッチのすべりが生じ
ているあいだは、スロットル開度を一定に保持した状態
で無段変速比を修正することにより、エンジンの燃費特
性を最低燃費ライン１ご調整する。

次にクラッチの保合が完了し、クラッチが完全に噛み合
った状態になると、スロットル開度設定手段６５（第１
１図参照）の働きで最低１燃費になるようにエンジン回
転速度Ｎｅに対応したスロットル位置０に設定する。

このようにして、発進時のクラッチが係合に切り換わっ
てから係合完了に至るまでの連転過渡状態においては、
スロットル位置と独立してＣＶＴ比を調節するようにし
たので、発進ブランチの断続切り代わり詩であっても、
最低燃費ラインに運転状態を保持しつつ安定して車両走
行が可能となる。

尚、エンジンは、燃料流れがスロットル弁の位置で変る
従来の気化器型火花点火エンジンでも、燃料噴射型火花
点火エンジンでも、ディーゼルエンジンでも、カスター
ビンでもよい。

〔実施の態様〕

エンジンと接続された無段変速機を備え、該エンジンの
回転が変速機の変速比に対して所定の関数として変化す
るように設定し、かつ、該エンジンへ可変量の燃料を供
給する燃料供給装置を有し、希望のシステム性能を指令
する指令装置もこよってこれらエンジンおよび無段変速
機を１ｌｊＪ御する。そして、エンジンおよび無段変速
機の実際の性能を測定し、これらの各実測システム性能
と−し記指令装置により指令される希望システム性能と
の関数として変速機の変速比を制御する。さらに、ｔ１
１１定したエンジン回転速度との関連でエンン′ン供給
燃料を燃料関数として予め決定し、この所定の燃料関数
のみに従って燃料供給装置を制？ｆｌし、に記指令装置
によって指令される」コツ希望システム性能が低下する
時、上記燃料提供装置への燃料流れを減少さ姪る。

〔実施例〕

以下、本発明を図示実施例にもとづいて詳述する。

第５図は木発１！１１の一実施例の各部の機能的関係を
示したものである。エンジン１０は、発進クラ７チ４０
（第６図参照）ニＪニッチ、ＣＶＴ　ｌ　４と結合し動
力を伝達する。燃料は吸気通路に介装される燃料供給装
置１２によりエンジンｌ　Ｏニ提供される。この提供装
置は、吸気スロットルと気１ヒ器、または燃料噴射系な
どの燃料噴射機とから成る。出力軸１６は、エンジンと
ＣＶＴから力とトルクを提供する。ＣＶＴの比は、ＣＶ
Ｔ比コントローラ１７によってセットする。コントロー
ラは、トルクセンサ１９で測定した出力ＴＯと、アクセ
ル開度ル１８で指令する指令（または希望）馬力または
トルクαの関数として、比変化率信号ｋ　Ｒヲｌ　／４
＝、する。エンジン−ＣＶＴシステム性能を表わす他の
パラメータもＣＶＴコントローラ１７に用いられ、同様
に、ＣＶＴ比の変化を出す。たとえば、希望出力馬力ま
たはトルクと実測出力トルクを用いる代りに、車の加速
度、出力ｉ１１＋加速系、その他のパラメータの指令値
、Ｍｉｌｌ定偵を用いることもできる。この具体例では
、ＣＶ　１’比は指令馬力またはトルクと実測出力トル
クとの関俄で表現され、エンジン操作とは完全に独立し
ている。一方、エンジン制御は、エンジン制御回路ｌＯ
Ｏにより行われる。エンジンミノｊ御回路は、エンジン
回転速度１ｓｌｌＩ定値Ｎｅに従って燃料供給装置を調
節する。この関数は、低燃費用理想エンジン操作線、に
なるように設定する。

第６図は、全体の制御系を、さらに詳しく示したもので
ある。第６図に示したＣＶＴは、可変径プーリ、■ベル
トｍ動型で、出力軸１６に結合された被駆動プーリ２０
と、エンジンｌＯと結合した駆動プーリ３０とから成る
。ベル）１５は、プーリ２０と３０を結合し、駆動力を
伝える。

プーリ２０、プーリ３０は加圧液体により油圧駆動され
駆動径を変える。プーリ２０は軸に固定された部分２２
と、輔」−可動の部分２４を有する。

可動部分２４の後にある圧力室Ｆ２６内の加圧液は、固
定部分２２と可動部分２４を一定の距離に保ったり（す
なわち、プーリ２０の駆動径を一定に保つ）　、　１１
１＋　−１：　＋１動部分２４を固定部分に近ずけたり
、遠ざけたりして、駆動径を変えるのに必要な軸方向の
力を出す。同様に、プーリ３ｏは、軸固定部分３２と圧
力室３６内の液圧の作用を受ける可動部分３４を有する
。ベルト】５を適当な張力に保つ圧力室２６．３６内の
圧力は、以下に述べる制御システムによって適当な値に
保たれる。

スロットル（燃料供給装置）１２の位置は、エンジン制
御回路ｌＯＯから信号を受けるスロットルサーボ１３に
より制御される。過渡的運転時（下に述べる）には、燃
料供給は、燃料絞り弁１１により減らされるか、燃料停
止装置９により燃料供給が止められる。燃料の低減、停
止機能は、種々のモードで動く。例えばソレノイド弁な
とでも行うことができる。エンジン７１ノ制御回路１゜
Ｏは、アクセルペダルからの入力（α）、エンジン回転
速度（Ｎｅ）、自動（Ａ　Ｕ　Ｔ）または手動（ＭＡＮ
）モードでの操作を可能にするオーバライドスイッチ（
Ａ／Ｍ）からの入力、エンン７が指導した時、車の停止
を確保する始動／中立・スイッチ（Ｓ／Ｎ）からの入力
に応答する。

被駆動ブー９２０に作用する液圧（油圧）は、被駆動プ
ーリ圧発生器２００から供給される。この発生器は、被
駆動側圧力サーボコントローラ２５０と液圧分配回路５
００を通って作用する。

同様に、駆動プーリ３０に作用する液圧は、駆動側ブー
り圧発生器３００により供給される。この発生器３００
に基づく油１（二は、駆動側サーボコントローラ３５０
と液圧分配回路５００を通って作用する。被駆動側プー
リ圧発生器２００は、エンジン回転速度Ｎｅ、アクセル
位置α、駆動軸速度Ｎｄｓにれは、駆動軸１６について
いるセン、すで図られる）、ＣＶ、Ｔ比Ｒの人力に応答
する。

ＣＶＴ比Ｒは、ＣＶＴ比回路６００により発生するが、
これは、エンジン回転速度Ｎｅを駆動軸速ＩｇＮｄｓで
割った比（商、率）である。

発進クラッチ４０は、エンジン１０とＣＶＴ１４を々３
合する。車が止っている時は、クラッチ４０は結合して
いないが、低速では、部分的につながり、徐々に、完全
につながっている。完全結合は、以下に述べる様に、予
め快めた操作点で起きる。発進クラッチ４０は、発進ク
ラッチ制御回路４００により制御される。この回路４０
０は、発進クラッチ用圧力サーボコントローラ４５０と
液圧分配回路５００を通して、アクセルペダルα、エン
ジン回転速度Ｎｅ、自動／手動スイッチに応答する。

第８図、第９図、第１０図は、第６図に示した各部の機
能的関連を、もっと詳細に示した模式図である。第８図
は主として、エンジン制御回路１００を示したものであ
る。制御回路１００の中心的要素は関数発生器１０２で
、これは、望ましいエンジン操作特性を示す関数を発生
する。この実施例では、θを、低燃費用理想エンジン操
作線として選んだ。０は、望ましいエンジン出力トルク
に比例したスロットル角度（位置）を表わす。

ｉ１図は、この関数ｆ　（Ｎｅ）をグラフで示したもの
である。発生器１０２により作られた関数（１ｆｊは、
環＋１１器１０４を通って、スロットルサーポ１３に直
接入る。自動制御系が働かない場合、モードスイッチ１
０６により、マニュアルモードに切り変えることができ
る。マニュアルモードの場合、アクセル位置αは、増巾
器１０４を通って、スロットルサーボ１３に直接入力さ
れる。始動／中立（Ｓ／Ｎ）も、モードスイッチ１０６
により作動する。

燃料停止コンパレータ１０ｇは、急激な加速または、制
御系に異常があった場合に起りがちなエンジンの過回転
を制御するためのものである。コンパレータ１０８は、
エンジン回転速度Ｎｅを最高許容エンジン回転速度、た
とえば、６０００ｒｐｍと比較する。もし、Ｎｅが６０
０Ｏｒ　ｐｍより大きい場合は、燃料停止装置９が働い
て、エンジン１０への燃料供給を止める。燃料停止装置
９は、ソレノイド締切弁などである。

他のエンジン回転速度制御は、アクセルペダルを離した
時、車の速度が上るという車固有の傾向を押えるための
ものである。減速時に起るこの現象は、車の完成と、比
較的絞りのきいていないエンジン（ｒｅｌａｔｉｖｅｌ
ｙ　ｕｎｔｈｒｏｔｔｌｅｄ　ｅｎｇｉｎｅ　）の信性
とが、オーバドライアブに変りつつある変速比の変速機
を介して結合することにより生ずる。

この望ましからぬ傾向は、アクセルペダルを急に完全に
離した時にひどくなる。この異常な挙動は、アクセルペ
ダル上の圧力を抜いた時、エンジンへの燃料流量を下げ
ることにより防げる。燃料流量の現象は、ペダル位置の
現象速度（−α）に比例する。、また、アクセルペダル
位置αが全工程の３．６％以下に下ちた時に、燃料流量
をさらに下げることによって防げる。この制御を行うに
は、パルスＩＩＪモジュレータ１１０で、燃料減少バル
ブ１１を制御する。モジュレータ１１０の仕事サイクル
、（ｄｕｔｙ　ｃｙｃｌｅ）　（すなわち、燃料減少バ
ルブが開いている時のパルスサイクルのパルスサイクル
のパーセント）は、ペダル位置αの減少速度（−α）に
逆比例する。−αは、αがゼロより小さい場合にのみ、
微分器１１２がら導出される。さらに、ペダル位置αが
、３．６％以下に落ちた場合、燃料減少コンパレータ１
１４は、モジュレータ１１０の仕偶サイクルをゼロ、ま
たは、ゼロ近傍まで減少させる。

第９図は、発進クラッチ制御回路４００に関するもので
ある。車が停止にしている時、エンジンをアイドリング
さゼるために、何らかの結合装置をエンジン１０とＣＶ
Ｔ１４の間に設けなければならない。液体カップリング
も使えようが、これに特有の機械的損失があるので、こ
れは燃料経済性を大きくしようという目的に反する。口
・ンクア・ンブクラッチを有するトルクコンバータの方
がまだよいが、機械式クラッチがよい。そして、油圧駆
動のものがこの［−１的には適している。ここでの目標
は　従来の自動車の様に、車が静止している時は、クラ
ッチを完全に切り、徐々にクラッチを入れて車を動かし
、車速か上るにつれて、さらに、クラッチをかませるこ
とである。このために、変速比Ｈの測定値（これは、Ｃ
’Ｖ　Ｔ　Ｌｔ回路６００により、エンジン回転速度Ｎ
ｅと駆動軸速度Ｎｄｓの比として計算される）を、コン
パレータ４０２に入力する。ｃ　ｖ　Ｔ　ｉｔ　Ｒが４
．７を越えると、コンパレータ４０２はスイＣツチ４０
４を閉じ、増幅器４０６からのイｄＶ′ｆを増幅器１０
４を通じてスロットルサーボ１３に伝える。この信号は
、α−Ｎｅ’に等しい。Ｎｅ’は関数発生器４０８によ
り生成した関数で、Ｋ　（Ｎｅ−ｋｌｏｏｏｒｐｍ）に
等しい。こうして、アクセルペダル１８は、α−Ｎｅ’
によって定義される方式で、スロットル１２と直接結合
する。定数には、クラッチが完全につながっていない場
合、エンジン回転速度が２５０Ｏｒｐｍを越えない様に
選ぶ。このアクセルペダルとスロットルの直接結合によ
り、車を静止状態から動かすに要する入力をシステムに
与える。

コンパレータ４０２は、また、スイッ−Ｆ−４１０を閉
じ、ペダル位置αを、直接発進クラッチ様圧力す−ポコ
ントローラ４５０に伝える。したがって、クラッチ４０
のかかり具合は、ＣｖＴＪ、ｔＲが４．７になるまでは
、ペダル位置に比例する。この期間、上述の関係から、
エンジン回転速度が］二るにつれ、スロットル１２に対
するアクセルペダルの直接制御の程度は低減する。

ところで、車両の発進直後には、第１１図において、ス
イッチ５０が図示状態から接点ａとつながり、アクセル
開度に比例したスロットル開度θ（＝ｆ（α））になる
ようにアクチュエータ５１がスロットルの位置をコント
ロールする。

このとき、発進クラッチ（４０）は保合中にあり、最低
燃費ラインにあてはめてみて（第４図参照）、そのとき
のアクセル開度に相当する最低燃費エンジン回転速度Ｎ
ｅよりも検出エンジン回転速度Ｎｅ’の°法が高ければ
、修正駆動回路としての駆動側プーリ制御回路５２によ
りアクチュエータ５３を介して駆動側プーリ３０の径を
小さ・くし、これによりＣＶＴの負荷を大にしてエンジ
ン回転速度Ｎｅが最低燃費ライン上にのるまで低下させ
る。

ＣＶＴ比Ｒが４．７以下になると、第９図において、ス
イッチ４０４，４１０は開き、コンパレーク４１１はス
イッチ４１２を閉じ、最大圧力をクラッチ円圧力サーポ
コントローラ４５０に伝える。最大圧力により、クラッ
チは完全にかみ合う。この点を越えて、車が加速すると
、車は完全に自動制御される。即ち、エンジン回転速度
Ｎｅが最低燃費ライン上にのって発進クラッチ（４０）
が完全に噛み合うと、こんどは第ｔｉ図でスイッチ５０
を接点すに切り換え、そのときのエンジン回転速度Ｎｅ
に対応した最低一燃費になるように、スロットル開度θ
（＝ｆ（Ｎｅ））をアクチュエータ５１によりコントロ
ールする。

もし、始動／中立スイッチ（Ｓ／Ｎ）がない場合、始動
時にアクセルペダル１８を下げると、クラッチ４０が入
り、車が前方に傾く。（前によろよろと動き出す）。し
たがって、始動／中立スイッチ（Ｓ／Ｎ）はαのクラッ
チ４０に対する影響をなくし、安全な始動をさせる。

なお、第１１図において、５４と５５は、駆動プーリ３
０と被駆動プーリ２０のアクチュエータ（駆動手段）５
３．５６にそれぞれ作動信号を出す基準堅勤回路として
の駆動側ブーり制御回路と被駆動プーリ制御回路である
。

また６０は、クラッチ（４０）の係合完了時を判別する
判断回路６１からの係合完了信号が入力（ただし、Ｒｏ
は＝４．７の最大Ｒを示す）し、かつエンジン回転速度
Ｎｅがスロットル開度０に対応した最低燃費回転速度と
一致したとき、エンジン回転速度に対応した最低燃費ス
ロットル制御を行うようにスイッチ５０を切り換える選
択手段としての選択回路である。選択回路６０にクラッ
チ係合信号が入力しかつエンジン回転速度信号が最低燃
費ライン上の回転速度に一致していれば、選択回路６０
はスイッチ６２を本来の駆動側プーリ制御回路５４に切
り換える。

６３は、クラッチ（４０）の係合完了前でエンジン回転
速度が最低燃費エンジン回転速度（目標エンジン回転速
度）と一致しない場合に、スイッチ６４を図の状態にし
て、駆動側プーリ制御回路５２を作動させ、駆動側のア
クチュエータ５３を介してＣＶＴ比を修正する選択切換
手段である。

この場合、ＣＶＴ比の修正は駆動プーリ３０径を変える
ことにより行ない、被駆動プーリ２０径は不変にしてい
る。

第１０図は被駆動プーリ２０のためのプーリ圧力発生器
２００と、駆動ブー９３０のためのプーリ圧力発生器３
００に関するものである。圧力発生器２００は、エンジ
ンが最大運転速度５５００ｒ　ｐｍ　（Ｎｍａｘ）を越
えそうになると、エンジンへの負荷を増加させる様に変
速比を変える回路を含んでいる。また、エンジン回転速
度が、アイドリング速度１０００ｒｐｍ１０００ｒｐ以
下になろうとすると、エンジンへの負荷を減らす様に変
速比を変えるための回路を持っている。これは、総和増
幅器（Ｓｕｍｍｉｉｎｇ　ａｍｐｌｉｆｉｏｎｓ）　２
３０．２３２と、クリッピング回路２３４．２３６によ
って達成できる。総和増幅器２３２とクリッピング回路
２３６は、エンジンの負荷を増すために、被駆動プーリ
２０への圧力を低減する様に働く。増幅器２３２は負の
入力ターミナルに加えられたＮｅと、正の入力ターミナ
ルに加えられたＮｍａｘを受けとり、総和出力信号Ｎｍ
ａｘ−Ｎｅを出す。この総和出力は、第９図に示す様な
特性を持った非線形デバイスであるクリッピング回路２
３６にかけられる。このデバイスは、たとえば、逆バイ
アスダイオードで、入力信号の負の行程に対しては、負
の線形出力を出し、正の行程に対しては　ゼロ出力を出
す。

したがって、もしＮｅがＮｍａｘを越えたら、回路２３
６に加えられた入力信号は負になり、これにより、負の
出力信号がでる。この負の出力信号は総和増幅器２１０
に入れられ、その総和出力信号の値を、ＮｍａｘよりＮ
ｅが多い量に比例して減少させる。その結果、非駆動プ
ーリ２０への圧力も、これに比例して減る。一方、Ｎｅ
がＮｍａＸより小さい場合は、クリッピング回路２３６
にかかる入力ＩＫ倍信号正となり増幅器２１０には、ゼ
ロ出力信号がかかる。この様な出力信号は増幅器２１０
の総和出力信号に何の影響も及ばないので、非駆動サー
ボコントローラ２５０にかかる信号には、何の変化も生
じない。

総和増幅器２３０とクリッピング回路２３４は、被駆動
プーリへの圧力を増加させ、エンジンの負荷を減少させ
る。増幅器２３０は、その負の入力端子にかかったＮｅ
と、正の入力端子Ｎｍ１ｎにかかったＮｍ１ｎを受け入
れ、総和信号Ｎｍｔｎ−Ｎｅを生ずる。この総和出力は
回路２３６に似たクリ・ソピング回路２３４に込れられ
る。しかし、回路２３４は、非線形の伝達特性を持って
おり、入力信号の止行程に対しては、正の線形出力を出
し、負の行程に対しては、ゼロ出力を出す。回路２３４
は、たとえば型方向（フォワード゛）バイアスダイオー
ドなどある。もしＮｅがＮｍ１ｎより下ると、クリッピ
ング回路２３４にかかる入力信号は正となり、正の出力
信号となる。

この正の出力信号は、総和増幅器２１０に入力され、そ
の総和出力信号を（Ｎｍｉｎ−Ｎｅ）の年に比例して減
少させる。その結果、被駆動プーリ２０への圧力は、そ
れに比例して増加する。一方、ＮｅがＮ　ｍ　ｉ　ｎよ
り大きい場合は、回路２３４によりゼロ出力信号が発生
し、サーボコントローラ２５０に入力される総和信号に
は影響を与えない。被駆動側プーリ圧力発生器２００も
、車速に応じて、アクセルペダル１８の感度を従来の車
の間隔によく合うように調整する回路を含んでいる。こ
れは、エンジンとＣＶＴに固有の操作特性があるために
必要となる。すなわち、車速が大きいと、エンジンによ
り生ずるトルクは比較的大きイ一定である。（第１図参
照）。従来の車では、エンジンから取り出せる、わずか
の残余トルクは、後輪ヘハイギャで一定の非常に小さな
減速比で伝えられる。したがって、車の加速は、高速で
は、アクセルペダルの動きにかなり鈍感である。しかし
、ＣＶＴを載せた車では、高速でもアクセルペダルを踏
み込めば、減速比がとり、従来の沖より大きなトルク増
大となる。したがって、アクセルペダルの位置αだけで
、高速でＣＶＴを制御しようとすると、車の応答性は、
アクセルペダルの動きに極端に敏感となる。したがって
、アクセルペダルの感度は高速では下げなければならな
い。

ペダルの感度は、二つのコンパレータ２１２．２１４に
より制御される。車速が、しきい値より低い、すなわち
、駆動軸速度Ｎｄｓが１１７３ｒｐｍ以下である時は、
スイッチ２１６は閉じており、α信号を直接増幅器２１
０に伝える。これはトルク制御である。駆動軸速度Ｎｄ
ｓが１１７３ｒｐｍを越えると、スイッチ２１６は開き
、スイッチ２１８は閉じ、ペダル位置信号α／　Ｎ　ｄ
　ｓ（デフへイタ２２０により与えられる）が、増幅器
２１０に伝えられる。これは動力制御（ｐｏｗｅｒｃｏ
ｎｔｒｏｌ　）である。この様にして、高速でのペダル
１８の動きの効果はおさえられ、従来の車のペダルの応
答性に非常に近くなる。

第２図は、プーリ圧力発生“器２００の一変形で、ここ
では、アクセルの感度はＣＶＴ比Ｈの関数として制御さ
れる。ＣＶＴ比Ｒが３以」−になると、コンパレータ２
１２′は、スイッチ２１６′を閉ｑ、アクセルペダルの
位置信号αを直接増幅器２１０に伝える。ＣＶＴ比Ｒが
３以下の場合、コンパレータ２１４′は、スイッチ２１
８′を閉し、鈍くした信号（ｄｕｌｌｅｄ　ｓｉｇｎａ
ｌ　）をデ／ヘイダ２２０′から増幅器２１０に入れる
。

上述した変速比制御は、比率Ｒの制御である。

すなわち、アクセルペダル１８によって指令される比駆
動プーリ２０にかかる液圧の増加分（または、減少分）
が大きいほど、プーリの径の変イヒは速くなる。したが
って、たとえば、アクセルペダル１８を速くふみこめば
、ＣＶＴ比Ｒは速く変化１７、加速は速くなる。勿論、
これは従来の車の特性と非常に近い。

本発明では、進んだＣＶＴ制御をするには、単にＣＶＴ
比だけでなく、ＣＶＴの比の率Ｒを制御する法がよいと
いう認識がある。この制御は、次の車特性式に基づいて
説明できる。

Ｎｄ５＝　（−ＲｌｅＮｅ）／（Ｉｅｑ）＋　’（ＲＴ
ｅ−Ｔｒｉ−Ｔｉｏｓｓ）／（Ｉｅｑ）Ｉｅｑ＝Ｉｃｄ
ｓ＋Ｒ２Ｉｅ Ｒ＝変速機の変速比の変化率 Ｒ＝変速機の変速比 Ｉｅ＝エンジン慣性 Ｎｅ＝エンジン回転速度 Ｔｒｌ＝駆動軸にかかる路面荷重（負荷）トルクで、タ
イヤ、最終ドライブ（ｆｉｎａｌ　ｄｒｉｖｅ　）　０
’）アクスル（ａｘｌｅ）の損失を含む Ｔｌｏｓｓ−伝達損失 Ｉｃｄｓ＝駆動軸にかかる車の慣性 Ｎｄ５−駆動軸で測った車の加速度車の加速度車の加速
度Ｎｄｓは、これらの度数たとえば、Ｔｅ、Ｒ，Ｈの１
つまたは２つ以北制御をすることにより変えられること
は明らかである。一般に、従来の車では、変速比Ｒとエ
ンジン出力トルクＴｅを変えて、必要な変速をし、車を
制御している。しかし、Ｈの制御では、エンジントルク
と速度を理想操作線に沿って、常に保つことは困難であ
る。

これは、Ｒを変える毎に、エンジンの負荷が変り、した
がっ又、エンジン出力トルクと車の加速度に彰響を与え
るためである。

エンジンＩ・ルクと速度を同時に変え、エンジン操作を
理想線まで戻そうとするには、非常に複雑な制御システ
ムが要る。制御は、これらのシステムではいくつかの変
数に依存するからである。たとえば、これらのシステム
では、エンジン操作を理想線に戻すには、必要な目標ス
ロットル位置とＣＶＴ比Ｒを計算するという複雑な仕事
をしなければならない。また、比の変化率Ｈの計算をし
て、比を目櫟値まで変化させる速さにより、好ましから
ざる車の動きが起らない様にしなけれはならない。たと
えば、Ｒが大きすぎると、車の加速が起る前に、車が減
速してしまうということが起る。この現象は、上の性能
式で、Ｒが負になるためである。

しかし、本発明では、他の変数をエンジン性能が悪くな
る様に変えないで、Ｒを検知し制御できる。これは、エ
ンジントルクと速度が理想エンジン操作線に、しっかり
沿うように、エンジン制御と変速機の制御を分配するこ
とにより達成できる。

つまり、第１１図のように、スロットルθ（エンジン制
御）については、所定のクラッチ状態および所定のエン
ジン回転状態の範囲を越えると切り換わる選択回路６０
により、選定し、ＣＶＴ比（変速機制御）については、
検出エンジン回転速度が目標回転数からズレるときに切
り換わる選択切換手段６３により、油圧制御する。

尚、Ｒを制御する結果、他の関連変数に悪影響は起きな
い。特に、Ｒだけを変えても、これに従ってＲは変るが
、エンジン操作は理想操作線からずれない。エンジン回
転速度とトルクは、燃料関数ｆ　（Ｎｅ）だけによって
決まるからである。

その結果、車の加速度Ｎｄｓと出力トルクＴｏは、他の
変数ではなく、比の変化率ｉだけによって制御される。

本発明によれば、変速比の変化率（Ｒ）は、次の関係に
よって近似できる。

ｋＲ−α−Ｔｏ定速時、トルク制御） ｋＲ−α／に’　Ｎｄ５−Ｔ　ｏ　（高速時、馬方制御
） 本発明の実施例のＶベルト駆動では、アクセルペダル位
置αと出力トルクＴｏの比較が、ベルト、プーリ部品で
は、自然に起き、変速率Ｒで変速比が変化する。他の種
類のＣＶＴでは、この関係を生じせしめるには、別の制
御要素が必要となる。しかし、前にも述べた様に、シス
テムの性能を表わす他のパラメータを使って、Ｈの率で
変速比を変えることができよう。ここで、Ｒは、希望性
能パラメータと実際に測った性能パラメータの差に比例
するものとする。

本発明の上述の制御機構を図示したのが、第１３図であ
る。第１３図は、エンジン回転速度Ｎｅを車速、あるい
は、駆動軸速度Ｎｄｓの関数としてプロットしたもので
ある。最小、最大ＣＶＴ比を原点から出る直線で示しで
ある。アイドリング（Ｎｍｉｎ　＝　１００　Ｏｒｐｍ
　）は、下方の水平な線で最大許容エンジン回転速度（
Ｎｍａｘ＝５５ＱＯτｐｍ　）は、上方の水平な線で示
した。最大車速は、右端の垂直線で示した。

第１３図のグラフは、いくつかの操作領域に分けられて
いる。Ａ”′はエンジン−ＣＶＴシステムの通常操作領
域を示す。領域“Ａ　”は最大ＣＶＴ比の線、最大エン
ジン回転速度の線、最大車速の線、最小ＣＶＴ比の線、
アイドリング速度の線によって区切られている。“Ａパ
領域での操作中、クラッチ４０は完全に結合しており、
スロットル位置は燃料関数ｆ（Ｎｅ）により、エンジン
回転速度だけの関数である。駆動軸速度１１７３ｒｐｍ
を示す垂直破線の左側の操作は、トルク制御で有り、こ
の線の右側の操作は、パワー（馬力）制御である。（上
の二式と第１ｏ図、第１２図に示したアクセルペダル感
度回路を見よ）。領域“Ｂ′°は始動制御の領域である
。すなわち、半クラッチで、低車速の時のエンジン−Ｃ
ＶＴ系の操作を示す。この操作（４００）の制御は第９
図に示した。

残りの三つの領域、”　Ｃ”　”　Ｄ　”　’“Ｅ′″
での操作は、上述の制御システムにより有効に抑止され
る。すなわち、”　ｃ　”領域での操作は、最小ＣＶＴ
比という物理的限界と、エンジン制御回路１００（第８
図）の燃料減少パルプ１１、パルスｌＪモジュＬ／−１
１１０、デイファレンシェーク１１２、燃料減少コンパ
レータ１１４から成る燃料減少回路により抑止される。

”　Ｄ　”はオーバスピード制御の領域で、エンジン制
御回路１００（１８図）の燃料停止装置９と燃料停止コ
ンパレータ１０８、それに、プーリ圧力発生器２００（
第１０図）の増幅器２３２とクリッピング回路２３６に
より制御されるや領域“′Ｅパはエンシナイドリング制
御領域で、プーリ圧力発生器２００（第１Ｏ図）の増幅
器２３０とクリッピング回路２３４により制御される。

第１３図には、平坦路で一定の車速を保つに必要なエン
ジン回転速度を示す負荷線（１ｏａｄ　Ｉ　１ｎａ）す
なわち走行抵抗も示されている。°′負荷゛。

には路面負荷、最終駆動損失などを含み、エンジン−Ｃ
ＶＴ系のかかる実際の負荷を表わす。木溌明の制御機構
が、理想操作線に沿ってエンジン操作を保つために、燃
料関数だけにしたがって機能ネせるためには、ＣＶＴ比
の範囲は、通常遭遇するどんな負荷に対しても一定車速
を保つに要する全ての比を含むことが望ましい。すなわ
ち、最小ＣＶＴ比は、平坦路で一定の車速を保つに必要
な比より小さく、最大ＣＶＴ比は遭遇する可能性のある
最も急な坂を、一定速度で上るに必要な比より大きいこ
とが望ましい。この関係は第１３図のグラフで、“Ａ″
領域最小ＣＶＴ比の線の上の負荷線の物理的位置により
示される。他の全ての負荷線は最大ＣＶＴの線より下に
なければならない。これを満たす望ましいＣＶＴ比の範
囲は、約１１：ｌで、それは、たとえば、最大ＣＶＴ比
は２２：１（最終変速比を含む全軍比）、最小ＣＶＴ比
は２：１である。この様に広い範囲の比を持った変速機
は１９８１年８月５日、に出願した、米国特許出願、Ｎ
ｏ、２９０．２９３に明らかにされている。勿論、これ
より比の範囲の小さいＣＶＴも使用可能だが、広い範囲
のものほど、自由度は大きくなるであろう。

第６図を参考にして、ＣＶＴ比の変速機構を圧力室２６
．３６内の加圧液体により生ずる軸方向の力から説明し
よう。第７図の下方の曲線は、比駆動プーリ２０の可動
部分２４にかかる定常状態の軸力を、ＣＶＴ比の関数と
してプロットシたものである。同様に、上方の曲線は駆
動プーリ３０の可動部分３４の内部への動きに抵抗する
定常状態の軸力な、ＣＶＴ比の関数としてプロットした
ものである。以下に述べる様に、ＣＶＴ比を１．０から
、約１．７に上げる様な信号が出されたとすると、圧力
室２６内の液圧は増加し、軸力を、約１７５ｋｇから、
約２７０ｋｇにまで上げる。可動部分２４は、しかし、
慣性のために、直ぐには動かない。したがって、プーリ
２０で起きる過渡状態を表わす曲線は、Ａ点からＢ点は
、１．０の一定比で動き、それから、平行点Ｃまで動く
ものと定義される。したがって、駆動プーリ３０の圧力
室３６内の圧力増加により、プーリ３０の可動部分３４
への軸力は約３１５ｋｇ（Ｄ点）から、約３８０ｋｇ　
（平行点Ｅ）まで増加する。この様に軸力が増加しても
、プーリ２ｏの径が大きくなるためベルト１５の張力が
増し、プーリ３０の二つに部分３２．３４をはなし、プ
ーリ３０の駆動径は小さくなる。駆動プーリ３０は、し
たがって、被駆動プーリ２０に生ずるどんな変化にも、
整然と追従する。

プーリ圧力発生器３００は、変速比Ｒと測定出力トルク
Ｔｏの関数として、駆動プーリ３０に適当な圧力を発生
する。この関数は、適度の応力をかけずにベルト１５に
適当な張力を与え、スムーズに比を変えることが分った
。この目的のために適した関数の例は次の様なものであ
る。

Ｐｄ　ｒ＝に１　＋　（Ｋ２　／Ｒ＋に３　）Ｔ。

Ｐｄｒは駆動プーリ３０の圧力室３６内の油液圧であり
“、Ｋ１．に２．に３は適当に選んだ定数である。

上述した制御機構は、エンジン操作を理想低燃費操作線
に沿ってエンジン操作を保つという目的を簡単に、また
有効に実現する。変速機の制御には、出力トルクとアク
セルペダルの位置の検知が必要だが、エンジン制御には
エンジン回転速度のの検知だけでよい。上述の実施例で
述べたパラメータ値は、本発明の範囲を制限するための
ものではない。これらのパラメータは、エンジン、変速
機、車の設計、それに、要求性能、挙動によって代わろ
う。また、上述の実施例では、電子制御システムを図示
したが、同じ様に機能する制御システムなら、どんな種
類のものであっても使える。多くの機械的部品を有する
制御システムが、多分、最も信頼性が高く、最も低コス
トのものとなろう。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、発進クラッチの
係合時にエンジン回転速度がスロットル開度との関係に
おいて最適燃費ラインから外れていれば、スロットル開
度と独立して無段変速機の変速比を修正するので、安定
した走行状態を確保できるとともに、クラッチ係合完了
後にエンジン回転速度が最低燃費ラインにのったあとは
、通常どおりエンジン回転速度に基づいて所定のスロッ
トル開度に設定することにより、燃費を低減しかつ滑ら
かな運転性能を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、排気量的２．５リツトルの代表的な乗用車用
４気筒エンジンの性能マツプ、第２図は、従来のエンジ
ン−ＣＶＴ制御システムを示すブロック図、第３図は他
の従来のエンジン−ＣｖＴ制御システムを示すブロック
図、第４図は最低燃費ライン特性図、第５図は、本発明
によるエンジン−ＣＶＴ制御系の各部の機能的関係を示
した模式図、第６図は本発明の制御システムとＣＶＴプ
ーリ、ベルト駆動、車の発進クラッチとの関係を示す模
式図、第７図は、ＣＶＴの駆動プーリ、比駆動プーリに
かかる力を、変速比の関数として示した線図、第８図〜
第１３図は、本発明による、エンジン−ＣＶＴ制御シス
テム全体の模式図で、第８図は主としてエンジン制御回
路を示し、第９図は主として、発進クラッチ制御回路を
示し、第１０図は、プーリ圧力発生器に関する回路を示
し、第１１図は、本発明の要部をあられすブロック図を
示し、第１２図は、第１０図に示した駆動プーリ用、圧
力発生器の変形回路を示し、第１３図は、本発明の制御
法による、エンジン−ＣＶＴ系の操作を図示したもので
ある。 ｉｏ、、、、、エンジン １２、、、、、、燃料供給装置 １３、、、、、スロットルサーボ １４、、、、、ＣＶＴ １５、、、、、ベルト １６．、、、、出力軸 １７、、、、、ＣＶＴ比コントローラ ｉａ、、、、、アクセルペダル ４０、、、、、発進クラッチ ５２、、、、、駆動側ブーり制御回路（修正駆動回路） ５３．５６．、アクチュエータ（駆動手段）５４、、、
、、駆動側プーリ制御回路（基準回路） ５５、、、、、被駆動側プーリ制御回路（基準駆動回路
） ６０、、、、、選択回路（選択手段） ６１、、、、、判断回路 ６３、、、、、選択切換手段 ６５、、、、、スロットル開度設定手段出願人　アイシ
ン精機株式会社 代理人　弁理士　加藤朝道 第２図 第５図 第４図 エンジ゛ン回転暇　（Ｎｅ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発進のさいにエンジンと無段変速機の間に介装される発
   進クラッチの断続を制御する発進フランチ制ｆｉｌ　手
   段と、発進クラッチの係合完了時を判別する判断回路と
   、フランチ係合信号を検出したとき最低燃費になるよう
   に吸気スロットル開度を設定する手段と、エンジンの運
   転条件を検出する手段と、この運転条ヂ１−検出信号に
   もとすいて前記無断変速機の駆動手段に基準変速比信号
   を出力する基準駆動回路と、エンジン回転速度を検出す
   る手段と、この検出エンジン回転速度が前記運転条件検
   出信号に基づく目標エンジン回転速度と異なるとき前記
   基壁変速比を修正する修正駆動回路と、＋ｉｉｉ記クラ
   ツクラッチ係合信号したとき基準駆動回路から修正駆動
   回路にＩ択切換する選択手段とをセ１１えた無段変速機
   を用いた駆動システム装置。