无级变速器的变速控制装置及变速控制方法与流程

本发明涉及装备在车辆上的无级变速器的变速控制装置及变速控制方法。

背景技术：

在装备于车辆的自动变速器中，具有有级变速器和无级变速器。无级变速器能够连续地控制变速即变速比的变更，因此特征是流畅的变速感。另一方面，有级变速器通过离合器的切换而有级地进行变速，因此特征是利落的变速感。

即使在无级变速器中，在发动机等驱动源的旋转为高速旋转侧的情况下，也期望得到有级变速器这样的利落的变速感。

对于这种期望，例如在专利文献1中提出有无级变速器的变速控制装置，在无级变速器中，除了使变速比无级地平稳变化的通常的变速模式以外，还具备正如有级变速器那样以使变速比有级地变化，发动机转速反复逐渐增大及急剧减小，同时使车速增大的方式控制变速比的变速模式(以下，称为模拟有级升档模式)。

在专利文献1的变速控制装置中，反复进行变速比的保持和升档，同时使车速增大。而且，从升档开始时刻起与升档协同实施转矩减少协调，该转矩减少协调使发动机转矩仅减少升档时产生的惯性转矩量。

然而，已判明即使在无级变速器中应用上述模拟有级升档模式，也不能够充分地得到有级变速器的利落的变速感。

这认为是在有级变速器中，从转矩阶段、惯性阶段和处理进行中的转矩阶段实施输出转矩的减少，该转矩减少通过赋予车辆前后方向加速度(车辆前后g)的暂时降低(消减)来赋予利落感，但在无级变速器中由于只从惯性阶段实施用于抵消惯性转矩的转矩减少协调控制，因此不能产生希望的车辆前后g的消减。

专利文献1:日本特开2015－34595公报

技术实现要素：

本发明是鉴于这种课题而设立的，其目的在于提供在无级变速器应用模拟有级升档模式而获得有级变速器这样的利落的变速感的无级变速器的变速控制装置。

(1)本发明的无级变速器的变速控制装置，该无级变速器装备在车辆上，使发动机的转速无级且连续地变速并输出，其中，所述无级变速器的变速控制装置具备：变速控制单元，其在所述无级变速器升档时，实施使变速比有级地变化的模拟有级升档控制；转矩控制指令单元，其与模拟有级升档控制连动，发出指令以减少所述发动机的转矩，所述转矩控制指令单元实施转矩减少指令，以在实际开始所述升档的时刻之前开始减少所述发动机的转矩。

(2)优选的是，根据从所述升档指令至实际开始所述升档的响应时间和从对所述发动机的转矩减少指令至实际开始减少所述发动机的转矩的响应时间，以在比实际开始所述升档的时刻靠前第一规定时间的时刻开始减少所述发动机的转矩的方式设定所述升档指令的开始定时及所述转矩减少指令的开始定时。

(3)优选的是，执行所述转矩减少指令时的转矩减少量是比所述升档时产生的惯性转矩量大的规定转矩减少量。

(4)优选的是，所述升档前的所述发动机的负荷要求越大，所述规定转矩减少量设定得越大。

(5)优选的是，所述发动机的转矩减少指令包括：第一指令，使指令转矩阶梯状地降低所述规定转矩减少量，且保持第二规定时间；第二指令，在进行了所述第一指令之后，使所述指令转矩阶梯状地增加微小的规定转矩增加量后使其递增，使所述发动机的转矩返回到与所述发动机的负荷要求对应的转矩。

根据本发明，实施模拟有级升档控制时，通过变速比的有级的升档获得接近于有级变速器的升档感的变速感。特别是与模拟有级升档控制连动，以在实际开始升档时刻之前以开始发动机的转矩的减少的方式进行发动机的转矩减少，因此产生与有级变速器的升档的转矩阶段的发动机的转矩低减而产生的车辆前后g的消减(降低)接近的车辆前后g的变化，能够赋予驾驶者接近于有级变速器的升档感的利落感。

附图说明

图1是表示应用本发明一实施方式的无级变速器的变速控制装置的发动机车辆的驱动系及控制系的整体系统图；

图2是示例本发明一实施方式的模拟有级升档控制及发动机转矩减少控制的内容的时间图；

图3是说明本发明一实施方式的模拟有级升档控制及发动机转矩减少控制的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，以下所示的实施方式只不过是示例，没有将以下实施方式中未明示的各种变形或技术的应用排除。以下的实施方式的各结构在不脱离这些宗旨的范围内可实施各种变形，同时能够根据需要取舍选择，或者可适当组合。

[1.整体系统结构]

图1是表示本实施方式的车辆的驱动系和控制系的结构图。

如图1所示，车辆的驱动系具备发动机(内燃机)1、液力变矩器2、前进后退切换机构3、带式无级变速机构(自动变速机构)4、最终减速机构5、驱动轮6、6。此外，通过在变速器箱内收纳液力变矩器2、前进后退切换机构3、带式无级变速机构(以下，也称为变速机构)4、最终减速机构5，构成带式无级变速器(以下，也称为cvt)100。

发动机1中装备通过节气门开闭动作及燃料切断动作等进行输出转矩控制的输出转矩控制促动器10。由此，发动机1除了对应于驾驶员进行的加速器操作的输出转矩的控制以外，还可进行对应于其它的发动机控制信号的输出转矩的控制。

液力变矩器2是具有转矩增大功能的起步元件，具有不需要转矩增大功能时，可直接连结发动机输出轴(＝液力变矩器输入轴)11和液力变矩器输出轴21的锁止离合器20。该液力变矩器2以经由转换器壳体22与发动机输出轴11连结的泵叶轮23、与液力变矩器输出轴21连结的涡轮24、经由单向超越离合器25设置于箱内的定子26作为结构元件。

前进后退切换机构3是将向带式无级变速机构4的输入旋转方向切换为前进行驶时的正转方向和后退行驶时的反转方向的机构。该前进后退切换机构3具有双小齿轮式行星齿轮30、多个离合器片构成的前进离合器(前进侧摩擦卡合元件)31、多个制动器片构成的后退制动器(后退侧摩擦卡合元件)32。

前进离合器31在d档(驱动档)及ds档位(驱动运动档)等前进行驶档的选择时，通过前进离合器压pfc而卡合。后退制动器32在后退行驶档位即r档位的选择时，通过后退制动器压prb而卡合。此外，前进离合器31及后退制动器32在n档(空档，非行驶档)的选择时，通过将前进离合器压pfc和后退制动器压prb泄压而都释放。

带式无级变速机构4具有通过带接触直径的变化，使变速器输入转速和变速器输出转速之比即变速比(即变速器输入转速/变速器输出转速)无级地变化的无级变速功能，具有初级带轮42、次级带轮43、带44。初级带轮42由固定带轮42a及滑移带轮42b构成，滑移带轮42b通过导入初级压室45的初级压ppri向轴向移动。次级带轮43由固定带轮43a及滑移带轮43b构成，滑移带轮43b通过导入次级压室46的次级压psec向轴向移动。

初级带轮42的固定带轮42a及滑移带轮42b的各相对面即滑轮面、及次级带轮43的固定带轮43a及滑移带轮43b的各相对面即滑轮面都形成v形截面形状，带44两侧的侧面与这些各滑轮面接触。根据滑移带轮42b、43b的移动，通过变更带44向初级带轮42及次级带轮43的卷绕半径，变更变速比。

最终减速机构5是使来自带式无级变速机构4的变速器输出轴41的变速器输出旋转减速的齿轮机构，在变速器输出轴41和惰轮轴50和左右驱动轴51、51之间具有保持减速功能的第一齿轮52、第二齿轮53、第三齿轮54及第四齿轮55。具有差动功能的差动齿轮56一体装备在最终减速机构5上。

在车辆的控制系中，特别是cvt100的控制系如图1所示，具备油压控制单元7、cvt电子控制单元(变速控制装置，以下称为cvtecu)8。另外，装备有与该cvtecu8进行信息交换的发动机电子控制单元(以下，称为发动机ecu)9。此外，各电子控制单元(ecu：electroniccontrolunit)8、9具备输入输出装置、内装多个控制程序的存储装置(rom、ram等)、中央处理装置(cpu)、定时计数器等而构成。

油压控制单元7是产生导入到初级压室45的初级压ppri、导入到次级压室46的次级压psec、向前进离合器31的前进离合器压pfc、向后退制动器32的后退制动器压prb的控制单元。该油压控制单元7具备油泵70和油压控制电路71。油压控制电路71具有管路压电磁线圈72、初级压电磁线圈73、次级压电磁线圈74、前进离合器压电磁线圈75、后退制动器压电磁线圈76。

管路压电磁线圈72根据从cvtecu8输出的管路压指示，将从油泵70加压输送的工作油调整为所指示的管路压pl。

初级压电磁线圈73根据从cvtecu8输出的初级压指示，将管路压pl减压调整为指示为初始压的初级压ppri。

次级压电磁线圈74根据从cvtecu8输出的次级压指示，将管路压pl减压调整为指示为初始压的次级压psec。

前进离合器压电磁线圈75根据从cvtecu8输出的前进离合器压指示，将管路压pl减压调整为指示为初始压的前进离合器压pfc。

后退制动器压电磁线圈76根据从cvtecu8输出的后退制动器压指示，将管路压pl减压调整为指示为初始压的后退制动器压prb。

cvtecu8上连接有初级旋转传感器80、次级旋转传感器81、次级压传感器82、油温传感器83、档位开关84、制动器开关85、加速器开度传感器86、初级压传感器87、管路压传感器89等各种传感器，向cvtecu8输入由这些传感器检测到的传感器信息及开关信息。

初级旋转传感器80检测初级带轮42的转速(实际初级转速npri_r)。次级旋转传感器81检测次级带轮43的转速(实际次级转速)。

另外，从发动机ecu9向cvtecu8输入发动机转矩及发动机转速ne的信息，cvtecu8相对于发动机ecu9输出转矩要求。

另外，车辆上设有用于切换(选择)行驶模式的变速杆(选档杆)101。档位开关84检测由该变速杆101选择的档位位置(d档、n档、r档等)，输出与档位位置对应的档位位置信号。

作为cvtecu8的具体控制对象，列举有：向管路压电磁线圈72输出得到与节气门开度等对应的目标管路压的指示的管路压控制、向初级压电磁线圈73及次级压电磁线圈74输出根据车速及节气门开度等得到目标变速比的指示的变速油压控制、向前进离合器压电磁线圈75及后退制动器压电磁线圈76输出控制前进离合器31及后退制动器32的卡合/释放的指示的前进后退切换控制等。在本实施方式中，对变速控制进行说明，特别是对模拟有级升档控制进行详述。

[2.控制的概要]

[2－1.变速控制]

变速控制是指，例如基于由加速器开度传感器86检测出的加速器开度ap或加速器开度变化率δap、制动器开关85的接通断开等，选择适当的变速模式，根据变速模式使cvt100的变速比变化的控制。

在此，设有自动升档、抬脚升档、离脚升档，踏入升档，急踏升档，制动器升档及模拟有级升档七个变速模式。这些变速模式根据发动机1的负荷或发动机转速(以下也称为发动机转速)ne、加速器开度ap或加速器开度变化率δap、制动器开关28的接通断开、车速等进行选择。其中，模拟有级升档以外的六个变速模式由于是现有公知的，因此省略其说明。

[2－2.模拟有级升档控制]

模拟有级升档控制是指，正如有级变速器那样使变速比有级地变化，反复进行发动机1的转速ne逐渐增大及急剧减小，同时车速增大的控制。以下，将实施模拟有级升档控制的变速模式称为模拟有级升档模式。

在模拟有级升档模式中，基于由加速器开度传感器86检测的加速器开度ap或加速器开度变化率δap、制动器开关85的接通断开等，反复进行变速比的保持和较急的有级升档，同时增大车速。此外，在此所说的变速比的保持不是指完全保持一定的变速比的意思，而是如有级变速器那样车速的上升和发动机转速的上升与驾驶员的感觉一致而控制变速比。

即，如果对应于根据车速和加速器开度由变速映像确定的驾驶点来控制变速比，则变速比平稳地升档，但在模拟有级升档模式中，在某期间形成使变速比没有较大变化的状态(没有给变速比带来大的变化)，之后通过使变速产生比较大变化进行升档，使变速比有级地变化。在此，没有使变速比产生较大变化(维持)的期间是从选择了模拟有级升档模式的时刻或升档结束时刻至实际初级转速npri_r达到规定的升档开始转速(也称为升档开始转速)nprith的时刻。

实施模拟有级升档控制的模拟有级升档模式在此全部满足以下的条件1～条件3的情况下选择。

条件1：加速器开度ap为规定的阈值ath以上(ap≥ath)；

条件2：加速器开度变化率δap为0以上且小于规定值b(0≤δap＜b)；

条件3：制动器开关断开。

即，模拟有级升档模式在仅将加速器踏板踏入规定的阈值ath以上(δath＜b的大小)的情况下被选择。此外，在不满足条件1而满足条件2及条件3的情况下，选择通常的自动升档，在不满足条件2而满足条件1及条件3的情况下，选择踏入升档或急踩升档等。换句话说，上述的条件1～条件3是或选择模拟有级升档模式或选择除此以外的变速模式的判定条件。

[3.控制结构]

如图1所示，作为实施上述控制的元件，在cvtecu8设置有变速控制部(变速控制单元)8a、转矩控制指令部(转矩控制指令单元)8b。在此，这些各控制部设为作为软件而被程序化的功能元件，但这些控制部也可以通过电路(硬件)实现，或者也可以将这些功能中的一部分作为硬件设置，将另一部分作为软件。

如上述，变速控制部8a是实施各变速模式下的控制的部分，特别是在上述条件下实施的模拟有级升档模式中，如上述，反复进行变速比的保持及有级的升档，同时使车速增大。

转矩控制指令部8b与模拟有级升档控制连动，以使发动机1的转矩减少的方式向发动机ecu9发出指令。该转矩控制指令部8b以在实际开始升档的时刻之前(在此，仅第一规定时间之前)开始减少发动机1的转矩的方式实施转矩减少指令。另外，执行转矩减少指令时的转矩减少量设为比升档时产生的惯性转矩量大的规定转矩减少量。另外，升档之前的加速器开度(发动机1的负荷要求)越大，则该规定转矩减少量设定得越大。

在实际开始升档的时刻之前，以发动机1的转矩开始减少的方式进行转矩控制是因为在模拟有级升档时使驾驶员感到利落感。在有级变速器中，由于在惯性阶段前的转矩阶段实施输出转矩的减少，产生车辆前后方向加速度(车辆前后g)的暂时降低(消减)，使驾驶员感到利落感。因此，以此为模型，在实际开始升档的时刻之前、即在惯性阶段前实施输出转矩的减少。

使驾驶员感觉到利落感的车辆前后g的消减依赖于在转矩减少的定时即比实际开始升档的时刻靠前多少的时刻减少发动机1的转矩，或转矩减少量的大小即使发动机1的转矩减少多少的转矩减少量。

认为要产生感觉到利落感的车辆前后g的消减，就要在转矩减少的定时和转矩减少量的大小的一方得到一定程度的效果，但为了感到所希望的利落感，有效的是关注两者，将这些值设定在适当值。

从这种观点来看，设定第一规定时间及规定转矩减少量，以能够实现使驾驶员感到利落感的车辆前后g的消减。第一规定时间及规定转矩减少量和车辆前后g的消减的关系能够利用试验求出。因此，例如通过试验能够求出适于感觉到希望的利落感的第一规定时间及规定转矩减少量。

在此，参照图2说明模拟有级升档控制和指示发动机1的转矩减少的发动机转矩减少控制的时间的关系。

图2是示例本实施方式的模拟有级升档控制及发动机转矩减少控制的内容的时间图，(a)表示目标初级转速npri_t及实际初级转速npri_r的时间变化，(b)表示到达带轮比rp_a，目标带轮比rp_t及实际带轮比rp_r的时间变化，(c)表示要求转矩to_d及实际转矩to_r的时间变化，(d)表示实际初级压ppri_r及实际次级压psec_r的时间变化，(e)表示车辆的前后加速度gv的时间变化。横轴从左向右表示时间的推移，(a)～(e)的时间轴一致。

例如，将加速器踏板缓缓踏入操作而使加速器开度增加时，在上述的条件2、条件3成立的条件下，加速器开度ap为规定的阈值ath以上，成为条件1也成立的状态时，选择模拟有级升档模式。而且，实际初级转速npri_r增加而达到规定的升档开始转速nprith前，将变速比大致保持一定，实际初级转速npri_r增加，如果达到规定的升档开始转速nprith，则实施升档控制。

该情况下，如图2(b)所示，设定与升档后的变速比对应的到达带轮比(到达变速比)rp_a，但由于在cvt100的响应速度存在界限，因此考虑该cvt100的响应速度界限而对每个控制周期设定与该到达带轮比rp_a接近的目标带轮比(目标变速比)rp_t，控制cvt100的带轮比(变速比)rp。在升档时(变速时)，车速的变化小，认为大致一定，因此，如图2(b)所示，能够提供到达带轮比(到达变速比)rp_a。

此外，在图2(b)中，使到达带轮比rp_a的设定定时与实际初级转速npri_r达到升档开始转速nprith的升档控制的开始定时ta一致，但到达带轮比rp_a的设定也可以是升档控制的开始定时之前。

另外，cvt100的带轮比(变速比)rp的控制如图2(d)所示，通过根据目标带轮比rp_t设定初级指示压ppri_d，根据该初级指示压ppri_d控制初级压ppri来进行，实际的初级压(实际初级压)ppri_r响应于初级指示压ppri_d的指示，实际带轮比(实际变速比)rp_r发生变化，却产生cvt100的响应延迟引起的时间差。

另一方面，对于发动机1的转矩，也存在响应延迟，如图2(c)所示，指示发动机1的转矩减少后，实际上到发动机1的转矩减少前产生时间差。因此，为了在实际开始升档的时刻之前以实际开始减少发动机1的转矩的方式实施转矩减少指令，需要考虑cvt100的变速的响应延迟和发动机1的转矩的响应延迟。此外，这些响应延迟能够事先通过试验等，针对每种状况掌握。

为了实现这种发动机1的转矩减少的开始和升档的开始的时间关系，在实际初级转速npri_r增加而达到升档开始转速nprith的时刻ta开始发动机1的转矩减少指令。对于该指令开始，具有与其状况对应的发动机1的响应延迟量的时间差而实际开始减少发动机1的转矩，故而能够推定实际开始减少发动机转矩的时刻tc。

对此，在自实际开始发动机转矩的减少的时刻tc的规定时间后的时刻tt实际开始升档即可，在与其状况对应的cvt100的响应延迟量前的时刻tb开始cvt100的升档的指令、即开始用于升档的目标带轮比(目标变速比)rp_t的变更即可。此外，图2所示的这些时刻ta、tb、tc、tt及后述的时刻td、te、tf的各定时为一例，根据发动机1及cvt100的状态而改变。

这样，在实际初级转速npri_r达到升档开始转速nprith的时刻ta，通过运算能够导出实际开始发动机转矩的减少的时刻tc和实际开始升档的时刻tt、开始cvt100的升档的指令的时刻tb，在实际开始升档的时刻靠前第一规定时间的时刻，能够开始减少发动机1的转矩。

特别是在本实施方式中，发动机的转矩减少指令如图2(c)所示，具有使指令转矩阶梯状地降低上述规定转矩减少量且保持第二规定时间的第一指令(时刻ta～时刻td)、之后使指令转矩阶梯状地增加微小的规定转矩增加量后递增且使发动机1的转矩返回到与加速器开度对应的转矩的第二指令(时刻td～时刻tf)。

根据第一指令，阶梯状地一下子降低比升档时产生的惯性转矩量大的规定转矩减少量且保持第二规定时间是因为通过赋予大的转矩减少量而促进发动机1侧的转矩减少的响应，并且如图2(e)所示，通过发动机1的转矩减少给车辆的前后加速度gv带来希望的变化(即，在升档的惯性阶段前产生车辆前后加速度gv的希望的消减)。因此，将阶梯状地一下子降低的减少转矩也称为消减转矩。

根据第二指令，使指令转矩阶梯状地增加微小的规定转矩增加量后递增是因为在时刻td车辆前后加速后gv降低后，形成车辆前后加速后gv上升的局面，强调所谓“前后加速后gv的消减”，给驾驶员带来更利落的变速的印象。

在本实施方式中，根据第二指令使指令转矩递增时，在相对于升档后的要求转矩接近于规定内的时刻tf阶梯状地增加，返回到升档后的要求转矩。这是因为只要指令转矩一定程度地接近要求转矩，即使阶梯状地增加也不产生转矩冲击。

此外，保持减少了第一指令的规定转矩减少量的状态的规定时间(从时刻ta至时刻td的时间)可以是一定的，也可以是可变的。可变的情况与规定转矩减少量同样，升档前的加速器开度越大，越长地设定规定时间。

另外，阶梯状地增加的规定转矩增加量及其后递增的增加率可以是一定的，但也可以是可变的。可变的情况与规定转矩减少量同样，升档前的加速器开度越大，规定转矩增加量和增加率都设定得较大。

另外，阶梯状地增加而返回到升档后的要求转矩时，阶梯状地增加的量可以是一定的，也可以是可变的。可变的情况下，规定转矩减少量和加速器开度越大，越大地设定阶梯状地增加的量。

另外，也取决于第一指令的规定转矩减少量及规定时间、第二指令的规定转矩增加量及其后递增的增加率及其后阶梯状地增加的量，但在实施第二指令期间的时刻te，变速比的升档实质上结束。

[4.作用及效果]

本发明一实施方式的无级变速器的变速控制装置如上述构成，因此通过cvtecu8，如例如图3的流程图所示，能够实施模拟有级升档控制及发动机转矩减少控制。此外，该流程图在规定的运算周期内反复实施。

如图3所示，判定是否为模拟有级升档模式(步骤s10)。即，判定上述条件1、条件2、条件3是否都成立。只要不是模拟有级升档模式，则返回，如果是模拟有级升档模式，则判定实际初级转速npri_r是否达到升档开始转速nprith(步骤s20)。

只要实际初级转速npri_r未达到升档开始转速nprith，则返回，只要实际初级转速npri_r达到升档开始转速nprith，则设定到达带轮比rp_a(步骤s30)，并且实施发动机1的转矩减少控制(转矩减少指令)(步骤s40)。开始指令转矩减少控制时，通过未图示的转矩减少控制程序，如上述地依次执行第一控制及第二控制。

而且，判定是否为开始目标带轮比(目标变速比)rp_t的变更的定时，即是否为升档指令的开始定时(步骤s50)。如上述，以达到升档开始转速nprith的时刻ta为基准，导出开始cvt100的升档的指令的时刻tb，判定开始定时。

至目标带轮比rp_t的变更开始定时(升档指令的开始定时)为止，保持变速比，只要成为目标带轮比rp_t的变更开始定时(升档指令的开始定时)，则变更目标带轮比rp_t，并且变更带轮比(变速比)rp而进行升档。

这样，通过实施利用模拟有级升档控制反复进行变速比的保持及较急剧的有级升档，同时使车速增大的模拟有级升档控制，进行类似于有级变速器的升档的有级变速比的变更时，与其连动而进行在实际开始升档前使发动机1的转矩减少的转矩控制指令，因此，在升档的惯性阶段前产生车辆前后加速度gv的消减，能够实施如有级变速器具有利落感的升档。

特别是设定转矩减少的开始定时和转矩减少量，以产生感到希望的利落感的车辆前后g的消减，能够实现更接近于有级变速器的利落感的升档。

另外，发动机1的转矩减少指令首先使发动机1的转矩阶梯状地降低规定转矩减少量，且保持第二规定时间(第一指令)、之后阶梯状地增加微小的规定转矩增加量后递增并返回到与发动机1的负荷要求对应的转矩(第二指令)，因此从这点来看，能够实现接近于有级变速器的利落感的升档。

[5.其它]

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内，可进行各种变形。

例如，在上述实施方式中，在模拟有级升档模式中为了在实际开始升档之前使发动机1的转矩减少，比实际初级转速npri_r达到规定的升档开始转速nprith的时刻稍延迟，从变速比的保持切换为升档，但也可以假定该延迟，将升档开始转速nprith减少微少量进行修正而用于判定。