CN1945064A - 带式无级变速器的变速比控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带式无级变速器的变速比控制装置，其目的在于抑制在以固定变速比的模式行驶中驾驶员松开加速踏板时产生的发动机转速的变化。本发明的带式无级变速器的变速比控制装置，在根据实际变速比与目标变速比之差对变速比进行反馈控制时，在以保持目标变速比一定的变速比固定模式行驶中(S14)，向主动带轮的输入扭矩急剧变化时(S17)，通过前馈修正向所述主动带轮的供给压力，以抑制因输入扭矩的急剧变化而引起的主动带轮槽宽的变化(S17、S18)。

Description

带式无级变速器的变速比控制装置

技术领域

本发明涉及一种在带式无级变速器的变速比控制装置中，防止实际变速比相对于目标变速比的偏移的技术。

背景技术

众所周知，带式无级变速器将与驱动源连结的输入轴转速无级地变速后向输出轴传递。带式无级变速器由主动带轮、副带轮及套绕于各带轮上的皮带构成，通过油压来改变各带轮的槽宽，由此来改变皮带与带轮的接触半径，使变速比发生变化。关于变速比的控制，在专利文献1记载有为了使实际的变速比成为与运转状态对应的目标变速比而进行反馈控制的内容。

专利文献1：特开2000-02322公报

在此，无级变速器中具有可固定变速比的所谓有手动模式的结构，当设定为手动模式时，不管车速及运转速度等运动状态如何，都将变速比固定为一定的变速比。在以上述的手动模式行驶时，若驾驶员猛然松开加速踏板，发动机扭矩则急剧下降，由此，向主动带轮供给的油压即初级压力变得过大，因此，变速比向高侧偏移，发动机转速下降。

紧接着，当为了使向高侧偏移的变速比成为目标变速比而进行反馈控制时，在变速比返回低侧的同时，发动机转速上升。这样，在以往的技术中，由于松开加速踏板后发动机转速上升，故有可能给驾驶者带来不舒适感。

发明内容

本发明的目的在于，抑制在以固定变速比的模式行驶中驾驶员松开加速踏板时产生的发动机转速的变化。

本发明的带式无级变速器的变速比控制装置包括：目标变速比运算机构，该目标变速比运算机构根据所述车辆的运行状态计算目标变速比；反馈控制机构，该反馈控制机构根据实际变速比与所述目标变速比之差对变速比进行反馈控制；前馈控制机构，该前馈控制机构在以保持所述目标变速比一定的变速比固定模式行驶中，在所述主动带轮的输入扭矩急剧变化时，通过前馈修正向所述主动带轮供给的压力来抑制因所述输入扭矩的急剧变化引起的所述主动带轮槽宽的变化。

根据本发明，在以变速比固定模式行驶中驾驶员猛然松开加速踏板或猛然踏下时，由于通过前馈修正向主动带轮的供给压力，以抑制主动带轮的槽宽变化，故可以抑制向主动带轮的输入扭矩急剧变化时的变速比的变化，且可以通过反馈控制抑制变速比返回目标变速比时的发动机转速的变化。

附图说明

图1是表示本实施方式的带式无级变速器的变速比控制装置的概略构成图；

图2是油压控制单元及CVTCU的概念图；

图3是表示本实施方式的带式无级变速器的变速比控制装置的控制的流程图；

图4(a)～(d)是表示现有例的变速比控制的时间曲线图；

图5(a)～(e)是表示本实施方式的变速比控制的时间曲线图。

符号说明

1    发动机

2    变矩器

3    前进后退切换机构

4    差速齿轮

10   带式无级变速器

11   主动带轮

11a  可动圆锥板

11b  固定圆锥板

11c  主动带轮缸室

11d  输入轴

12   副带轮

12a  可动圆锥板

12b  固定圆锥板

12c  副带轮缸室

12d   输出轴

13    V型带

14    惰轮

20    CVT控制单元

21    发动机控制单元

23    断路开关

24    加速踏板行程量传感器

25    油温传感器

26    主动带轮转速传感器

27    副带轮转速传感器

28    油压传感器

29    油压传感器

30    油压控制元件

31    调压阀

32    变速控制阀

32a   滑阀

33    减压阀

34    油压泵

40    步进电机

50    伺服连杆

具体实施方式

下面，参照附图等对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1是表示本实施方式的带式无级变速器的主压力控制装置的概略构成图。带式无级变速器10具有主动带轮11、副带轮12、V型带13、CVT控制单元20(以下称“CVTCU”)及油压控制单元30。

主动带轮11是将发动机1的旋转向带式无级变速器10输入的输入轴侧的带轮。主动带轮11具有固定圆锥板11b和可动圆锥板11a，其中，固定圆锥板11b与输入轴11d一体旋转，可动圆锥板11a与固定圆锥板11b相向配置并形成V形的带轮槽，同时，通过作用于主动带轮缸室11c的油压可以向轴向变位。主动带轮11经由前进后退切换机构3和具有锁止离合器的变矩器2而与发动机1相连接，输入发动机1的旋转。主动带轮11的转速由主动带轮转速传感器26检测出。

V型带13套绕于主动带轮11及副带轮12上，将主动带轮11的旋转向副带轮12传递。

副带轮12将通过V型带13传递的旋转向差速器4输出。副带轮12具有固定圆锥板12b和可动圆锥板12a，其中，固定圆锥板12b与输出轴12d一体旋转，可动圆锥板12a与固定圆锥板12b相向配置并形成V形的带轮槽，同时，根据作用于副带轮缸室12c的油压可以向轴向变位。另外，副带轮缸室12c的受压面积设定为与主动带轮缸室11c的受压面积大致相等。

副带轮12经由惰轮14及惰轮轴与差速器4相连接，向该差速器4输出旋转。副带轮12的转速通过副带轮转速传感器27检测。另外，可由该副带轮12的转速算出车速。

CVTCU20根据来自断路开关23、加速踏板行程量传感器24、油温传感器25、主动带轮转速传感器26、副带轮转速传感器27等的信号或来自发动机控制单元21的输入扭矩信息，确定变速比(用主动带轮11的有效半径除副带轮12的有效半径所得的值)及接触摩擦力，向油压控制单元30发送指令，控制带式无级变速器10。

油压控制单元30根据来自CVTCU20的指令对应动作。油压控制单元30控制相对主动带轮11和副带轮12的供油压力，使可动圆锥板11a和可动圆锥板12a在旋转轴向上移动。

若可动圆锥板11a和可动圆锥板12a移动，则带轮槽宽就发生变化。这样，V型带13就在主动带轮11及副带轮12上移动。由此，V型带13相对于主动带轮11及副带轮12的接触半径发生变化，从而控制变速比及V型带13的接触摩擦力。

发动机1的旋转经由变矩器2、前进后退切换机构3向带式无级变速器10输入，从主动带轮11经由V型带13、副带轮12向差速器4传递。

当加速踏板被踏下或在手动模式下进行变档时，使主动带轮11的可动圆锥板11a及副带轮12的可动圆锥板12a在轴向变位，通过改变与V型带13的接触半径，使变速比连续地变化。

图2是油压控制单元及CVTCU的示意图。

油压控制单元30具有调压阀31、变速控制阀32及减压阀33，控制从油泵34供给的油压并向主动带轮11及副带轮12供给。

调压阀31具有电磁线圈，根据来自CVTCU20的指令(例如负荷信号等)，对应运行状态，将从油泵34加压供给的油的压力调压成规定的主压力。

变速控制阀32控制主动带轮缸室11c的油压(以下称“初级压力”)使其达到所期望的目标压。变速控制阀32与构成机械式反馈机构的伺服连杆50相连接，通过与伺服连杆50一端连接的步进电机40驱动，同时，接受从与伺服连杆50另一端连接的主动带轮11的可动圆锥板11a传来的槽宽即实际变速比的反馈。变速控制阀32通过滑阀32a的变位向主动带轮缸室11c吸入或排出油压，调节初级压力，以达到由步进电机40的驱动位置指令的目标变速比，当实际上变速结束时，接受来自伺服连杆50的变位，使滑阀32a保持闭阀位置。在此，由变速控制阀32及伺服连杆50构成了反馈控制机构。

减压阀33具有电磁线圈，是将向副带轮油缸室12c供给的压力(以下称“次级压”)控制为所期望的目标压的控制阀。

从油泵34供给并由调压阀31调压的主压力被分别向变速控制阀32及减压阀33供给。

主动带轮11及副带轮12的变速比由根据来自CVTCU20的变速指令信号驱动的步进电机40来控制，根据与步进电机40对应动作的伺服连杆50的变位，驱动变速控制阀32的滑阀32a，调节向变速控制阀32供给的主压力，将初级压力向主动带轮11供给，可变控制槽宽并设定为所规定的变速比。

CVTCU20读取来自断路开关23的范围信号、来自加速踏板行程量传感器24的加速踏板行程量、来自油温传感受器25的带式无级变速器10的油温、来自主动带轮速度传感器26的信号、来自副带轮速度传感器27的信号、来自油压传感器28的信号以及来自油压传感器29的信号等，对变速比及V型带13的接触摩擦力进行可变控制。另外，油压传感器28是检测施加在主动带轮缸室11c上的初级压力的传感器。油压传感器29是检测施加在副带轮缸室12c上的次级压力的传感器。

CVTCU20根据车速及节气门开度等来决定目标变速比，驱动步进电机40，将目前的变速比向目标变速比控制，进而，根据输入扭矩信息、变速比、油温来确定主压力的目标值，通过驱动调压阀31的电磁线圈来进行主压力控制，另外，还决定次级压力的目标值，根据油压传感器28的检测值和目标值来驱动减压阀33的电磁线圈，通过反馈控制来控制次级压力。

下面，参照图3的流程图对由CVTCU20进行的控制进行说明。另外，这些控制间隔极短的时间(例如10ms)反复进行。

在步骤S11(目标变速比运算机构)中计算目标变速比。目标变速比是根据车速、发动机转速及加速踏板行程量等进行计算的。车速及发动机转速可分别由主动带轮11的转速及副带轮12的转速求得。另外，当变速器10的工作模式设定为变速比固定模式时，目标变速比是一恒定值。在此，所谓变速比固定模式，是指不随车速、发动机转速等运转状态的变化而变化，将变速比固定为恒定的模式，例如低速模式、手动模式等。

在步骤S12中，根据目标变速比计算实现目标变速比的步进电机驱动位置的指令值。

在步骤S13中，判断变速器10的动作模式是否为变速比固定模式。若为变速比固定模式，则向步骤S14前进，若不是变速比固定模式，则向步骤S18前进。

在步骤S14中，判断目标变速比是否大于1。若大于1则向步骤S15前进，若小于1则向步骤S18前进。

在步骤S15中，读取节气门开度Tvo及80ms前的节气门开度Tvo80。

在步骤S16中，判断节气门开度Tvo是否比规定值Tvo1小、且80ms前的节气门开度是否比规定值Tvo2大。当判断条件成立时，向步骤S17前进，不成立时就向步骤S18前进。在本步骤中，判断为节气门开度在80ms期间，由比规定值Tvo2大的状态变为比规定值Tvo1小的状态，由此，可判断为驾驶员猛然地松开了加速踏板。规定值Tvo2是比规定值Tvo1大的值，规定值Tvo1、规定值Tvo2都由预先实验等求得，以能够判断驾驶员猛然松开加速踏板。

在步骤S17中(前馈控制机构)，在步进电机驱动位置的指令值上加上规定的修正量，将步进电机的驱动位置向低侧修正。加法运算后的修正量以规定的减少率返回零。

这里所规定的修正量设定为以下程度的值：能够防止由于驾驶员猛然松开加速踏板而使得主动带轮输入扭矩下降，主动带轮的槽宽增大、即实际变速比由目标变速比大幅下降，该值通过预先实验等求得。所规定的减少率如下设定，在由规定的修正量抑制变速比的下降后，能够使实际的变速比渐渐地向目标变速比接近，该值通过预先实验等求得。

在步骤S18中，根据步进电机驱动位置的指令值及目标变速比来控制步进电机40的驱动位置及向减压阀33供给的电磁线圈电流，由此来控制变速比。

下面，利用图4、5对本实施方式的作用进行说明。图4是表示现有例的变速比控制的时间曲线图，(a)表示节气门开度；(b)表示发动机扭矩；(c)表示变速比；(d)表示发动机转速。图5是表示本实施方式的带式无级变速器的变速比控制装置的作用的时间曲线图，(a)表示节气门开度；(b)表示发动机扭矩；(c)表示变速比；(d)表示发动机转速；(e)表示变速比修正量。另外，图4、5都表示将变速器10的动作模式设定为手动模式行驶时，由驾驶员踏下加速踏板使节气门开度增大后的状态发生的变化。

首先，参照图4就现有例进行说明。由于节气门开度增大，从而发动机转速同车速一同上升。

在时刻t1，驾驶员将加速踏板猛然松开时，节气门开度急剧减小，发动机扭矩急剧下降。由于发动机扭矩下降即向主动带轮的输入扭矩下降，为了使变速比保持恒定，就需要使初级压力下降。但是，由于变速控制阀32相对于初级压力的指令值滞后动作，所以实际的初级压力也相对于指令值滞后下降。由此，实际的变速比向高侧偏移，发动机转速随着变速比的变化而下降。

由于变速比被反馈控制为目标变速比，故实际变速比上升，在时刻t2返回至目标变速比。伴随与此，发动机转速也上升，尽管松开了加速踏板，但是还是给驾驶员带来了发动机转速上升这样的不适感。

下面，参照图5对本实施方式的带式无级变速器的变速比控制装置的作用进行说明。由于节气门开度的增大，使得发动机转速与车速一同上升。

在时刻t1，当驾驶员猛然松开加速踏板，节气门开度急剧减小，发动机扭矩急剧下降。此时，由于节气门开度从比规定值Tvo2大的值下降至比规定值Tvo1小的值，故通过前馈对变速比加上规定的修正量。然后，使变速比的修正量以所规定的减少率缓缓地下降。由此，可以抑制实际变速比的下降，且可以抑制反馈控制带来的发动机转速的上升。

如上所述，在本实施方式中，在变速比固定模式下行驶时，当驾驶员猛然松开加速踏板时，通过前馈在变速比指令值上加上规定的修正值，将变速比指令值向低侧修正，所以可以抑制向主动带轮11的输入扭矩下降时变速比的下降，通过反馈控制可以抑制使变速比返回目标变速比时的发动机转速的上升。

另外，向主动带轮11的输入扭矩下降即发动机扭矩的下降，是通过节气门开度的减小来判断的，因此，可以更早地判断变速比的下降，进而可以更可靠地抑制发动机转速的变化。

另外，将变速比指令值向低侧修正时，判断为变速比大于1，故在变速比为1以下的较高侧、即使将加速踏板猛然松开也可以在发动机扭矩的变化也小的情况下不进行控制。因而，通过对变速比加入多余的修正量，可以防止发动机转速变为无意图的转速。

显然，本发明并不受以上说明的实施方式限制，在其技术性的思想范围内，可以进行各种变形、变更，该变形、变更均属本发明的范畴。

例如，在本实施方式中，对驾驶员猛然松开加速踏板的情况进行了说明的，但即使是猛然踏下加速踏板的情况本发明也是可以适用的。在这种情况下，图3中步骤S16的判断条件是：节气门开度Tvo比规定值Tvo2大，且80ms前的节气门开度Tvo80比规定值Tvo1小，这可判断为：节气门开度在80ms期间成为从比规定值Tvo1小的状态变为比规定值Tvo2大的状态。进而，图3中步骤S17的变速比的修正量与本实施方式的修正量正负号相反。

另外，在本实施方式中，根据节气门开度Tvo及80ms前的节气门开度Tvo80判断控制的开始，但并非局限于80ms前。

另外，在步骤S17中，作为用于修正步进电机驱动位置的指令值的判断条件，也可以增加从目标变速比减去实际变速比所得的值是否大于规定值的条件。由此，可以更精确地判断实际变速比偏离目标变速比而持续下降，因此，可以更可靠地判断由于驾驶员松开加速踏板而产生的实际变速比的下降。因此，可以更可靠地抑制向主动带轮11的输入扭矩下降后引起的发动机转速的上升。

Claims (3)

1、一种带式无级变速器的变速比控制装置，该变速比控制装置如下构成，即在与车辆驱动系统的输入侧连接的主动带轮和与输出侧连接的副带轮上套绕皮带，控制从油压泵供给的油压，使所述主动带轮及所述副带轮的槽宽发生变化，变速比随所述槽宽的变化而变化，其特征在于，包括：

目标变速比运算机构，该目标变速比运算机构根据所述车辆的运行状态计算目标变速比；

反馈控制机构，该反馈控制机构根据实际变速比与所述目标变速比之差对变速比进行反馈控制；

前馈控制机构，该前馈控制机构在以保持所述目标变速比一定的变速比固定模式行驶中，在所述主动带轮的输入扭矩急剧变化时，通过前馈修正向所述主动带轮供给的压力来抑制因所述输入扭矩的急剧变化引起的所述主动带轮槽宽的变化。

2、如权利要求1所述的带式无级变速器的变速比控制装置，其特征在于，还具有产生所述主动带轮的输入扭矩的发动机，所述主动带轮的输入扭矩的急剧变化根据所述发动机节气门开度的急剧变化进行判断。

3、如权利要求1或2所述的带式无级变速器的变速比控制装置，其特征在于，所述前馈控制机构在以保持所述目标变速比一定的变速比固定模式行驶中，在所述目标变速比大于1时，在所述主动带轮的输入扭矩急剧变化时，修正所述主动带轮的供给压力，以抑制因所述输入扭矩的急剧变化引起的所述主动带轮槽宽的变化。

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