V带无级变速器的车辆皮带打滑时驱动力控制装置和方法

专利名称：V带无级变速器的车辆皮带打滑时驱动力控制装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种在装配有V带无级变速器的车辆中出现皮带打滑的情况下的驱 动力的控制装置。
背景技术：
V带无级变速器配置成使得V带卷绕于输入侧上的主滑轮和输出侧上的副滑轮， 从而能够执行诸如发动机和马达的动力源的旋转的传递。为了使得变速可行，采用下面这种结构，S卩，主滑轮和副滑轮分别配置成使得作为 形成滑轮V形凹槽的锥形盘其中的一个的每个可动锥形盘能够朝向对应的另一固定锥形 盘沿着轴向方向形成冲程。在执行变速时，对这些滑轮中的一个滑轮的可动锥形盘沿靠近或离开对应的固定 锥形盘的轴向方向执行冲程控制，而对另一滑轮的可动锥形盘沿离开或靠近对应固定锥形 盘的轴向方向执行冲程控制，使得两个滑轮之间的滑轮旋转比朝向与目标速度比相对应的 值连续变化，由此进行变速。当控制变速时，如JP62-273189A所述，与车辆驱动状态(车速信息或动力源载荷 状态)中所需的变速器的扭矩放大比相对应的滑轮旋转比限定为车辆驱动状态的目标速 度比(目标输入转速)，从而执行连续变速，使得滑轮旋转比符合与目标速度比(目标输入 转速)相对应的值。另一方面，作为V带无级变速器，传统地存在一种具有皮带打滑控制装置的V带无 级变速器，该控制装置主动地控制皮带打滑率，使得V带相对于主滑轮和副滑轮其中的一 个的打滑率达到正确值，如JP2006-511765A所记载的那样。

发明内容
在装配有皮带打滑控制装置的V带无级变速器中，当执行变速控制使得滑轮旋转 比达到与目标速度比(目标输入转速)相对应的值时，如上所述，会发生如下所述的这种问题。也就是，假定滑轮旋转比与扭矩放大比之间的关系是固定的并且滑轮旋转比能够 被认为是与扭矩放大比相当的物理量，那么将建立这种变速控制。但是，当皮带打滑率受到主动地控制使得V带相对于滑轮的打滑率达到正确值 时，通过变速控制而将滑轮旋转比设定为与目标速度比相对应的值，但是滑轮旋转比与扭 矩放大比之间的关系发生变化(产生偏移)，变化量或偏移量与皮带打滑相对应。在这种情况下，即使执行变速控制使得滑轮旋转比在相同变速器输入扭矩下达到 与目标速度比相对应的值，那么变速器输出扭矩(车辆的驱动力)也会发生变化，变化量对 应于滑轮旋转比与扭矩放大比之间的关系的变化(偏差)，这将导致下述这一问题，即，驱 动力由于皮带打滑的控制而改变。当V带出现皮带打滑时，主滑轮的转速，即，发动机转速增加，发动机转速的这一增加并不是司机有意而为之，因此司机会有不舒服的感觉。为了抑制这种不舒服的感觉的产生，在V带进行打滑控制期间，V带的皮带接触半 径比要小于没有执行打滑控制的情况，使得实际速度比变为High (高)。由此，由于变速器的扭矩放大比变小，所以变速器输出扭矩(车辆的驱动力)降 低。在皮带打滑控制期间变速器输出扭矩(车辆的驱动力)的这种降低不仅会带来车 辆行驶性能的恶化，也会招致驾驶感觉方面的问题，诸如司机会产生不舒服的感觉。本发明的一个目的是避免在上述皮带打滑控制期间驱动力发生改变(降低)，从 而减少在装配有V带无级变速器的车辆出现皮带打滑的情况下由于驱动力控制中的驱动 力改变(降低)而产生的车辆行驶性能的恶化或者不舒服的感觉。根据本发明的一个方面，提供一种用于装配有V带无级变速器的车辆、在皮带打 滑的情况下的驱动力的控制装置，其中，动力源的旋转能够经由卷绕于滑轮的V带传递，所 述滑轮之间的滑轮旋转比能够通过冲程可动锥形盘而朝向与目标速度比相对应的值连续 地改变，所述可动锥形盘限定出滑轮V形凹槽，从而沿轴向方向相对于固定锥形盘卷绕V 带，所述V带相对于所述滑轮的打滑状态通过皮带打滑控制而控制为预定打滑状态。所述 控制装置包括皮带打滑控制检测装置，所述皮带打滑控制检测装置适于检测所述皮带打滑 控制正在执行操作；皮带接触半径比计算装置，所述皮带接触半径比计算装置适于计算所 述V带相对于所述滑轮的皮带接触半径比；以及动力源输出扭矩确定装置，所述动力源输 出扭矩确定装置适于响应所述皮带打滑控制检测装置和所述皮带接触半径比计算装置的 信号、在执行皮带打滑控制中、根据所述皮带接触半径比、确定目标动力源输出扭矩。根据本发明的另一方面，提供一种用于装配有V带无级变速器的车辆、在皮带打 滑的情况下的驱动力的控制方法，其中，动力源的旋转经由卷绕于滑轮的V带传递，所述滑 轮之间的滑轮旋转比通过冲程可动锥形盘而朝向与目标速度比相对应的值连续地改变，所 述可动锥形盘限定出滑轮V形凹槽，从而沿轴向方向相对于固定锥形盘卷绕V带，所述V带 相对于所述滑轮的打滑状态通过皮带打滑控制而控制为预定打滑状态。所述方法包括检 测所述皮带打滑控制正在执行操作；计算所述V带相对于所述滑轮的皮带接触半径比；以 及响应所述检测操作和所述计算操作的结果、在执行皮带打滑控制中、根据所述皮带接触 半径比、确定目标动力源输出扭矩。


图1是根据本发明的第一实施例的装配有V带无级变速器的车辆的动力系的系统 图，该V带无级变速器设置有皮带打滑情况下驱动力的控制装置，与控制系统共同地示出。图2是图1所示的V带无级变速器的V带卷绕动力传递部分的详细前视图，其中， 最高速度比已被选定。图3是示出图1所示的变速控制系统的详细内容的示意性系统图。图4是示出使得滑轮V槽宽度可变的可动锥形盘的冲程位置与V带的皮带接触半 径之间的关系的解释性示意图。图5是由图1和3中的变速器控制器和发动机控制器执行的V带无级变速器的皮 带打滑控制的各个函数的方框图。
图6是由图1和3所示的发动机控制器执行的目标发动机扭矩计算处理的各个函 数的方框图。图7是由图1和3所示的变速器控制器执行的步进马达位置计算处理的各个函数 的方框图。图8是示出图1中的发动机要求扭矩、油门踏板开度和转速之间的关系的发动机 性能示意图。图9是示出图1所示的V带无级变速器的变速模式的变速示意图。图10是关于与图6类似的目标发动机扭矩计算处理的各个函数的方框图，示出本 发明的第二实施例。图11是示出图1中的动力系要求驱动力、油门踏板开度和车速之间的关系的特性 图。图12A至12E是根据本发明的第一实施例和第二实施例的在皮带打滑情况下的驱 动力的控制装置的操作时间图。图13是V带卷绕动力传递部分的放大剖面侧视图，示出可动锥形盘位置的另一实 例。
具体实施例方式
下面将参照

本发明的实施例。〈第一实施例的构造〉图1示意性地示出根据本发明第一实施例的装配有V带无级变速器1的车辆的动 力系，该V带无级变速器设置有皮带打滑情况下的驱动力的控制装置，连同其控制系统。V带无级变速器1设置有主滑轮2和副滑轮3，主滑轮2和副滑轮3设置成使得两 个滑轮的滑轮V凹槽在垂直于滑轮轴线的平面内对齐，并且将连续的V带4围绕滑轮2和 3的V凹槽卷绕。作为动力源的发动机5设置成与主滑轮2共轴，闭锁扭矩转换器6和前进/后退 转换机构7从发动机5的那侧起按顺序设置在发动机5与主滑轮2之间。前进/后退转换机构7包括双小齿轮行星齿轮机构7a作为主构成元件，其输入元 件构造成经由扭矩转换器6将机构7a的中心齿轮连接至发动机5，同时其输出元件构造成 将机构7a的承载件连接至主滑轮2。前进/后退转换机构7还设置有前进离合器7b和后退制动器7c，该前进离合器 7b直接地将双小齿轮行星齿轮机构7a的支承件和中心齿轮彼此连接，该后退制动器固定 一环形齿轮。因此，当前进/后退转换机构7释放前进离合器7b和后退制动器7c时，该机构变 成空档状态，其中经由扭矩转换器6的发动机5的输入旋转未被传递至主滑轮2，当前进/ 后退转换机构7在这一状态下执行前进离合器7b的接合时，其可经由扭矩转换器6将输入 旋转从发动机5传递至主滑轮2，如其本来作用一样作为前进旋转，当前进/后退转换机构 7执行后退制动器7c的接合时，其可经由扭矩转换器6将输入旋转从发动机5传递至主滑 轮2，作为后退减速下的后退旋转。传递至主滑轮2的旋转经由V带4传递至副滑轮3，副滑轮3的旋转然后经由连接至副滑轮3的输出轴8、最终减速齿轮系9和差动齿轮单元10到达左和右驱动轮(未示 出)从而供车辆行驶使用。为了在上述动力传递期间使得主滑轮2与副滑轮3之间的旋转传动比(速度比) 可变，形成主滑轮2和副滑轮3的V形凹槽的相对锥形盘的其中一个形成为固定的锥形盘 2a和3a，而其他锥形盘2b和3b形成为可沿轴向方向移动的可动锥形盘。这些可动锥形盘2b和3b通过将主滑轮压力Ppri和副滑轮压力Psec分别供给至 主滑轮腔2c和副滑轮腔3c而被分别朝向固定锥形盘2a和3a推动，这些压力产生自如下 文详细说明所控制的并且作为初始压力的管线压力。由此，上述动力传递通过在相对锥形盘2a和2b之间以及相对锥形盘3a与3b之 间以夹持的方式夹置V带4而在主滑轮2与副滑轮3之间变得可行。执行动力传递的V带4通过使用如图2所示的连续带(未示出)以带形连接许多 V形元件4a而构成，如图1所示，V形元件4a以夹持的方式夹置在相对锥形盘2a与2b和 相对的锥形盘3a和3b之间，如图1所示，使得在主滑轮2与副滑轮3之间执行动力传递。图2示出最高速度比选定状态，其中V带4相对于主滑轮2的接触半径已经形成 为最大，V带4相对于副滑轮3的接触半径已经形成为最小。<变速操作>在执行变速时，可通过使用副滑轮压力Psec与主滑轮压力Ppri之间的压力差改 变两个滑轮2和3的V形凹槽宽度而实现目标速度比，所述副滑轮压力Psec使用如后文所 述的控制为初始压力的管线压力而与目标速度比相符地生成，所述主滑轮压力Ppri通过 使用管线压力如其本身那样来连续地改变V带4相对于这些滑轮2和3的接触半径而获得。通过变速控制液压线路11控制住滑轮压力Ppri和副滑轮压力Psec，连同将在前 进行驶范围内进行接合的前进离合器7b的接合液压以及将在后退行驶范围内进行接合的 后退制动器7c的接合液压。变速控制液压线路11配置成响应于变速器控制器12的信号执行控制。因此，变速器控制器12输入有来自于用于检测主滑轮转速Npri的主滑轮旋转传 感器13的信号，来自于用于检测副滑轮转速Nsec的副滑轮旋转传感器14的信号，来自于 用于检测副滑轮压力Psec的副滑轮压力传感器15的信号，来自于用于检测主滑轮压力 Ppri的主滑轮压力传感器16的信号，来自于用于检测油门踏板下压量APO的油门踏板开度 传感器(ΑΡ0传感器)17的信号，来自于抑制器开关18的选定范围信号，关于用于执行发动 机5控制的发动机控制器19的变速器输入扭矩的信号(发动机转速、燃料喷射周期等)，用 于检测副滑轮可动锥形盘3b的冲程Lsec的可动锥形盘位置传感器20的信号，以及用于检 测发动机转速Ne的发动机旋转传感器24的信号。该可动锥形盘位置传感器20是用于以磁性的方式检测可动锥形盘3b的冲程的磁 性非接触式传感器。当可动锥形盘3b的锥形面倾斜角度表示为θ时，可在由可动锥形盘位置传感器 20检测到的可动锥形盘冲程位置Lsec与V带4的副滑轮接触半径Rsec之间建立关系式 Rsec = Lsec/tan θ，如图4所示，使得V带4的副滑轮接触半径Rsec能够使用该关系式根 据可动锥形盘冲程位置Lsec计算出来。当V带4的副滑轮接触半径Rsec得以确定时，主滑轮2的接触半径Rpri得以无歧义地确定。两个半径(Rsec/Rpri)之间的比是皮带接触半径比i。在本实施例中，皮带接触半径比i根据由可动锥形盘位置传感器20检测到的可动 锥形盘冲程位置Lsec以上述方式获得。V带4相对于主滑轮2和副滑轮3的皮带打滑率SLip表示滑轮旋转比λ与皮带 接触半径比i( = Rsec/Ppri) (二者之间的差或比)之间的偏差状态，该滑轮旋转比λ是 主滑轮转速Npri与副滑轮转速Nsec的比，并且这里根据下述等式获得。SLip = {(λ- )/ } Χ100%变速控制液压线路11和变速器控制器12如图3所示配置，首先将在下文说明变 速控制液压线路11。变速控制液压线路11设置有由发动机5驱动的油泵21，预定管线压力&是使用 从油泵21供给至油通道22的液压油、由压力调节器阀23进行压力调节的。油通路22中的管线压力Pl供给至主滑轮腔2c，其本身作为主滑轮压力Ppri，而 管线压力&经由变速控制阀25进行压力调节之后供给至副滑轮腔3c作为副滑轮压力。压力调节器阀23根据电磁线圈23a的驱动负荷来控制管线压力Pl等于或大于与 变速器输入扭矩相对应的压力。变速控制阀25采用空档位置25a、压力增加位置25b和压力减小位置25c，其中， 为了执行这些阀位置之间的切换，变速控制阀25连接至变速杆26的中间部分，用作变速致 动器的步进马达27连接至变速杆26的一端，而副滑轮的可动锥形盘3b连接至其另一端。步进马达27设定为操作位置，该操作位置从参考位置提前一些步数Step，与目标 速度比相对应，通过步进马达27的操作，变速杆26以与可动锥形盘3b的连接位置为支点 摆动，使得变速控制阀25从空档位置25a移动至压力增加位置25b或者压力减小位置25c。副滑轮压力Psec被保持在变速控制阀25的空档位置25a，在变速控制阀25的压 力增加位置25b处，副滑轮压力Psec使用作为初始压力的管线压力Pl增加压力，副滑轮压 力Psec在变速控制阀25的压力减小位置25c处通过排放口而减小压力。当副滑轮压力Psec与主滑轮压力Ppri之间的压差根据副滑轮压力Psec的上述 压力增加或压力降低而改变时，V带无级变速器1在副滑轮压力Psec增加时朝向低速度比 降速，而在副滑轮压力Psec降低时，V带无级变速器1朝向高速度比加速，使得V带无级变 速器1能够朝向目标速度比变速。所述变速的进程经由副滑轮3的可动锥形盘3b而反馈回变速杆26的对应端部， 变速杆26以与步进马达27的连接位置为支点沿着将变速控制阀25从压力增加位置25b 或者压力降低位置25c返回至空档位置25a的方向摆动。由此，当实现目标速度比时，变速控制阀25返回至空档位置25a，使得V带无级变 速器1能够通过保持第二滑轮压力Psec而保持为目标速度比。压力调节器阀23的电磁线圈驱动负荷和步进马达27的变速命令(步数Step)以 及控制是否将接合液压供给至如图1所示的前进离合器7b和后退制动器7c都由变速器控 制器12确定。在压力调节器阀23的负荷控制中，变速器控制器12根据变速器输入扭矩Ti确定 压力调节器阀23的电磁线圈23a的驱动负荷，使得所述管线压力Pl符合允许变速器输入扭 矩Ti进行传递所需的目标主滑轮压力(主滑轮2和副滑轮3的目标V带夹持力)，所述变速器输入扭矩Ti是基于发动机控制器19 (参见图1)的输入扭矩相关信息(发动机转速、 燃料喷射周期等)而获得的。当控制是否将接合液压供给至如图1所示的前进离合器7b和后退制动器7c时， 变速器控制器12按照下述方式响应于抑制器开关18的选定范围信号来执行该控制。当V带无级变速器1处于非行驶档，诸如P(停车)档或N(空档)档时，接合液压 不被供给至前进离合器7b和后退制动器7c，V带无级变速器1被带入空档状态，在空档状 态下，不通过啮合前进离合器7b和后退制动器7c而执行动力传递。当V带无级变速器1处于诸如D (驱动)档的前进行驶档时，仅将接合液压供给至 前进离合器7b，使得V带无级变速器1通过前进离合器7b的接合而被带入前进旋转传递状 态。当V带无级变速器1处于诸如R (后退)档的后退行驶档时，接合液压仅供给至后 退制动器7c，使得V带无级变速器通过后退制动器7c的接合而被带入后退旋转传递状态。当确定对步进马达27发出的变速命令(步数Step)时，变速器控制器12以变速图 为基础根据车速VSP和油门踏板开度APO获得目标速度比，所述车速由副滑轮转速Nsec获 得，并且变速器控制器确定与目标速度比相对应的步数Step作为变速命令，如后文所述。如图3所示的步进马达27根据变速操作响应于变速命令执行V带无级变速器1 的变速，使得滑轮旋转比λ与目标速度比一致。<皮带打滑控制>有必要在V带无级变速器1的动力传递期间(动力行驶期间)经由发动机转速控 制和副滑轮压力(Psec)控制执行皮带打滑控制，使得V带4相对于主滑轮2和副滑轮3的 皮带打滑率SLip从V带4的持久性、动力传递效率等视点达到优化目标皮带打滑率。通过与变速器控制器12的通信根据由图1所示的发动机控制器19获得的信息执 行前项的发动机转速控制，而通过与发动机控制器19的通信根据由图1所示的变速器控制 器12和变速控制液压线路11获得的信息执行后项的副滑轮压力(Psec)控制，这些控制简 要地参照图5进行总体地说明。在方框41，由皮带接触半径比i和副滑轮转速Nsec获得使得皮带打滑率SLip符 合目标皮带打滑率所需的皮带打滑控制的目标发动机转速。在方框47，根据由可动锥形盘 位置传感器20检测到的可动锥形盘冲程位置Lsec计算皮带接触半径比i。在方框42，根据PI控制以反馈的方式计算使得发动机转速Ne符合用于皮带打滑 控制的目标发动机转速所需的皮带打滑控制的目标发动机扭矩。也就是，在方框42，对通过将方框41的皮带打滑控制的目标发动机转速与所述发 动机转速Ne之间的发动机转速偏差乘以常数Kl而得到的扭矩量、和通过对由将相同的发 动机转速偏差乘以常数K2获得的值进行积分而获得的扭矩量进行加和(PI控制)，两个扭 矩量的加和值限定为用于皮带打滑控制的目标发动机扭矩。在方框43，通过将方框42的用于皮带打滑控制的目标发动机扭矩加入驾驶员所 要求的要求发动机扭矩Te*而获得最终目标发动机扭矩tTe。 在方框44，执行扭矩控制，使得发动机扭矩Te达到目标发动机目标发动机扭矩 tTe。在发动机扭矩控制中，发动机5根据电子控制节流阀(未示出)的开度控制、点火正 时控制和/或燃料喷射量控制而进行控制，使得发动机扭矩Te达到目标发动机扭矩tTe。
在方框45，在上述发动机扭矩控制期间，获得V带4所需的副滑轮压力Psec的液 压安全因数，使得这种打滑的打滑率Slip符合目标皮带打滑率。因此，首先获得最终目标发动机扭矩tTe与驾驶员所要求的要求发动机扭矩Te* 之间的扭矩偏差，即，与方框42的皮带打滑控制的目标发动机扭矩相同的值。接下来，对与通过将上述扭矩偏差(tTe-lV)乘以常数K3获得的比例控制相对应 的安全因数校正量、和与通过对将相同扭矩偏差(tTe-lV)乘以常数K4获得的值进行积分 而获得的积分控制相对应的安全因数校正量进行加和(PI控制)，将这两个安全因数校正 量的加和值限定为使得V带4的打滑率SLip符合目标皮带打滑率所需的副滑轮压力Psec 的液压安全因数校正量。之后，通过从根据变速器输入扭矩Ti限定的副滑轮压力Psec的参考安全因数减 去上述液压安全因数校正量获得使得皮带打滑率SLip符合目标皮带打滑率所需的副滑轮 压力Psec的液压安全因数，使得变速器输入扭矩Ti能够被可靠地传递。在方框46，获得使得皮带打滑率SLip符合目标皮带打滑率所需的副滑轮压力 Psec的命令值Psec*。也就是，由变速器输入扭矩Ti和速度比根据计划图首先获得能够在当前速度比 (皮带接触半径比)i下可靠地传递变速器输入扭矩Ti的副滑轮压力Psec的参考液压。接下来，使得皮带打滑率SLip符合目标皮带打滑率所需的副滑轮压力Psec的命 令值Psec*通过将副滑轮压力Psec的参考液压乘以方框45的液压安全因数而获得，命令 值Psec*用于由变速器控制器12和变速控制液压线路11执行的V带无级变速器1的上述 控制。在图5，执行打滑控制，使得从V带4的持久性、动力传递效率的观点看，通过上述 发动机转速(发动机扭矩)控制和副滑轮压力(Psec)控制、在V带无级变速器1的动力传 递期间(动力行驶期间)、V带4相对于主滑轮2和副滑轮3的皮带打滑率SLip达到优化 目标皮带打滑率。<皮带打滑情况下的驱动力的控制>现在，如上所述，在执行变速控制使得滑轮旋转比λ达到与目标速度比(目标输 入转速)相对应的值的V带无级变速器中，当主动地执行如上所述的皮带打滑控制时，产生 下述问题。也就是，如果滑轮旋转比λ和扭矩放大率之间的关系在上述变速控制期间是固 定的，那么滑轮旋转比λ可被认为是与扭矩放大率相当的物理量，使得变速控制实现其目 的。但是，当执行打滑控制使得皮带打滑率SLip变得正确时，将通过变速控制而使得 滑轮旋转比λ变为与目标速度比相对应的值，但是滑轮旋转比λ与扭矩放大率之间的关 系改变(偏离)一与皮带打滑相对应的量。在这种情况下，即使执行变速控制使得在相同的变速器输入扭矩下滑轮旋转比符 合与目标速度比相对应的值，变速器输出扭矩(车辆的驱动力)也会改变一与滑轮旋转比 λ和扭矩放大率之间的关系的变化(偏差)相对应的量，这将造成驱动力受到皮带打滑控 制进行改变的问题。如图12Α至12Ε所示，下面将说明由于在时间tl开始皮带打滑控制，所以发动机转速Ne (主滑轮转速Npri)由于皮带打滑而上升为高于副滑轮转速Nsec的情况，如图12A 中的点划线所示。虽然滑轮旋转比λ通过上述变速控制而与对应于目标速度比的值一致，但是滑 轮旋转比λ与扭矩放大率之间的关系会改变(偏差)一与皮带打滑相对应的量。在这种情况下，当即使皮带打滑控制开始时间tl之后变速器输入扭矩Ti被保持 为如图12D中的虚线所示的相同值时，即使执行变速控制使得滑轮旋转比λ达到与目标速 度比相对应的值，皮带接触半径比(扭矩放大率)i在皮带打滑控制开始时间tl之后变小 一与滑轮旋转比λ和扭矩放大率之间的关系的变化(偏差)相对应的量，如图12C所示。这种dui皮带接触半径比(扭矩放大率)i的降低将在皮带打滑控制开始时间tl 之后减小变速器输出扭矩(车辆驱动力)To，如图12Ε中的虚线所示。这种在皮带打滑控制期间减小变速器输出扭矩(车辆的驱动力)To不仅会伴随有 车辆行驶性能下降，而且会产生诸如不舒服的驾驶感觉的问题。当发动机转速Ne (主滑轮转速Npri)在皮带打滑控制开始时间tl上升时，类似于 图12A所示的点划线，即使驾驶员没有执行任何油门踏板操作，这种问题也会产生，S卩，转 速的增加使得驾驶员感到不舒服，这会导致驾驶感觉进一步恶化。本实施例经由图6所示的发动机扭矩控制通过这种驱动力控制、解决关于降低变 速器输出扭矩(车辆的驱动力)To的这些问题的前项问题，并且经由图7所示的步进马达 控制通过这种变速控制、解决关于增加发动机转速Ne (主滑轮转速Npri)的后项的问题。将首先说明图6所示的发动机扭矩控制(驱动力控制)。所要求的发动机扭矩计算单元51以图8所例举并且预先获得的发动机5的性能 图表为基础根据发动机转速Ne和油门踏板开度APO (发动机要求载荷)获得驾驶员要求的 要求发动机扭矩Te*。在本实施例中，为了实现上述问题的解决方案，并不使用要求发动机扭矩Te*如其 本身作用那样作为目标发动机扭矩tTe而用于发动机控制，但是采用下述方式根据要求发 动机扭矩Te*、滑轮旋转比λ和皮带接触半径比i计算目标发动机扭矩tTe。也就是，除法器52将滑轮旋转比λ除以皮带接触半径比i从而获得除得值(入/ i).现在，即使在上述皮带打滑控制期间，如图12B所示通过上述变速控制将滑轮旋 转比λ保持在目标速度比，但是为了上述原因，皮带接触半径比i降低与皮带打滑相对应 的量，如图12C所示。但是，当没有执行皮带打滑控制时，上述降低操作不产生在皮带接触半径比i中， 皮带接触半径比i等于滑轮旋转比λ，使得除得值(λ/i)为1。在皮带打滑控制期间，上述降低操作出现在皮带接触半径比i中，皮带接触半径 比i变得小于滑轮旋转比λ，使得除得值(λ/i)成为大于1的值。因此，除得值(λ/i) = 1说明皮带打滑控制没有执行，而除得值(λ/i) >1说明皮 带打滑控制正在执行。因为降低皮带接触半径比i的程度对应于皮带打滑率SLip的大小，所以根据皮带 打滑率SLip的增加，除得值(λ/i)变得更大，其也示出皮带打滑率SLip的大小。乘法器53将获得于计算单元51的要求发动机扭矩Te*乘以上述除得值(λ/i)，从而获得目标发动机扭矩tTe，使得目标发动机扭矩tTe用于由发动机控制器19执行的发 动机5的输出控制。现在，如上所述，由于根据皮带打滑率SLip的增加，除得值(λ/i)达到大于1的 值，所以目标发动机扭矩tTe在图12A至12E所示的皮带打滑控制开始时间tl之后增加至 与皮带打滑率SLip的大小相对应的值。由此，输入V带无级变速器1的变速器输入扭矩Ti在图12A至12E中所示的皮带 打滑控制开始时间tl之后增加，如图12C的实线所示，使得扭矩增加量对应于皮带打滑率 SLip的大小。变速器输入扭矩Ti的增加能够补偿虚线所示的并且在皮带打滑控制期间由于皮 带打滑而产生的变速器输出扭矩(车辆的驱动力)To的降低，使得变速器输出扭矩To能够 即使在如图12E中实线所示的皮带打滑控制期间也可保持不变。从上文可知，在皮带打滑控制期间的变速器输出扭矩To的降低能够被避免，并且 能够解决上述问题，即，由于驱动力降低造成的车辆行驶性能的恶化以及驱动感觉的恶化。<皮带打滑情况下进行变速控制>接下来，将说明经由图7所示的步进马达控制执行的变速控制，用于防止发动机 转速Ne (主滑轮转速Npri)在图12A所示的时间tl之后在皮带打滑控制期间如点划线所 示进行上升。目标发动机转速计算单元54以图9中所举例的变速图为基础根据油门踏板开度 APO和车速VSP获得目标发动机转速Ne*，从而实现当前驱动状态下驾驶员要求的V带无级 变速器1的扭矩放大率。乘法器55将车速VSP乘以输出转速计算常数K5从而获得V带无级变速器1的输 出转速(副滑轮转速)Nsec。除法器56将上述目标发动机转速Ne*除以上述变速器输出转速Nsec从而计算目 标速度比。变速命令计算单元57计算发送至步进马达27的变速命令(参考步数Step(O))， 其用于实现除法器56所获得的目标速度比。为此计算，当参考步数Step(O)被发送命令至步进马达27时所获得的速度比与参 考步数Step(O)之间的关系根据实验等被初步地映射，基于所述映射图根据目标速度比获 得参考步数St印(0)。在本实施例中，为了实现上述目的，采用下述方式校正参考步数Step (0)从而准 备发送至步进马达27的命令步数Step，而不将参考步数Step (0)如其本身那样传送至步进 马达27。速度比选择单元58输入有滑轮旋转比λ，表示动力行驶正在执行的信号(皮带打 滑控制正在进行)，以及皮带接触半径比从而以下述方式计算速度比，以防止发动机转速在 皮带打滑情况下上升。速度比选择单元58检查是否存在表示动力行驶正在执行的信号(皮带打滑控制 正在执行)。如果表示动力行驶正在执行(皮带打滑控制正在执行)的信号没有存在，那么滑 轮旋转比λ良好地表示实际速度比，使得提供至步进马达27的命令步数Step能够根据这种反馈控制而确定，采用这种反馈控制，滑轮旋转比λ响应于滑轮旋转比λ与目标速度比 之间的偏差而跟随目标速度比。现在，如果表示正在执行动力行驶(皮带打滑控制正在执行)的信号不存在，那么 速度比选择单元58将滑轮旋转比λ如其本身那样输入至减法器59的负输入端作为速度 比，从而防止发动机转速在皮带打滑期间上升。此时，减法器59将负输入端的滑轮旋转比λ从正输入端的目标速度比减去，从而 产生两个比值之间的偏差，作为速度比校正量。乘法器60将速度比校正量乘以马达步进数转换因数Κ6从而获得使得滑轮旋转比 λ遵循目标速度比所需的马达步数校正量Δ St印。减法器61执行校正从而以马达步数校正量AStep降低在变速命令计算单元57 处获得的参考步数Step (0)，从而将通过校正获得的值确定为提供给步进马达27的命令步 数 Step0因此，在除了执行动力行驶之外的期间内(皮带打滑控制正在执行)，步进马达27 响应于根据反馈控制确定的命令步数Step，其对应于滑轮旋转比λ与目标速度比之间的 偏差，从而使得滑轮旋转比λ遵循目标速度比。但是，如果即使在皮带打滑控制期间使得滑轮旋转比λ跟随目标速度比的变速 已经采用这种方式而继续进行，那么虽然存在油门踏板没有被压下的情况，发动机转速 Ne (主滑轮转速Npri)也会由于皮带打滑而上升，如图12Α中的点划线所示，因此使得驾驶 员具有不舒适的感觉。速度比选择单元58能够在表示动力行驶正在执行(皮带打滑控制正在执行)的 信号存在期间采用下述方式消散这种不舒服的感觉。也就是，在动力行驶期间(在皮带打滑控制期间)速度比选择单元58将皮带接触 半径比i输入减法器59的负输入端，取代滑轮旋转比入。在这种情况下，减法器59将皮带接触半径比i从目标速度比减去从而确定两个比 值之间的偏差，作为速度比校正量。乘法器60将速度比校正量乘以马达步进数转换因数K6从而获得使得滑轮旋转比 λ跟进目标速度比所需的马达步数校正量Δ St印。减法器61执行校正从而以马达步数校正量Δ St印降低参考步数St印(0)，从而将 由所述校正获得的值确定为提供至步进马达27的命令步进数Step。现在，如上文在图12C中所述，由于在皮带打滑控制期间，皮带接触半径比i减小 一打滑量，所以来自于减法器59的速度比校正量意味着用于取消对应于如图12A中的点划 线所示的皮带打滑量的发动机转速Ne的转速增加的速度比校正量。参考步数Step(O)以与速度比校正量对应的马达步数校正量Δ St印在减法器61 处降低这一事实意味着执行用于将滑轮旋转比λ朝向目标速度比引导的变速，使得皮带 接触半径比i根据皮带打滑的增加而变得更小(比值朝向High(高)变化)。因此，在动力行驶期间(在皮带打滑控制期间)相比于未进行皮带打滑控制期间， V带无级变速器1的速度比以与用于防止发动机转速由于皮带打滑而上升的速度比相对应 的量而更接近High速度比，从而能够避免由于图12A中的点划线所示的皮带打滑造成的发 动机转速Ne的增加。
因此，不会出现即使驾驶员没有执行油门踏板的下压而发动机转速Ne也上升的 情况，从而能够防止由于这种情况产生的不舒服的感觉。〈第二实施例〉图10示出根据本发明的第二实施例的皮带打滑的情况下的驱动力控制装置的目 标发动机扭矩计算处理单元，其中，在这一实施例中使用目标发动机扭矩计算处理单元来 代替图6所示的第一实施例的目标发动机扭矩计算处理单元，第二实施例的其他结构类似 于第一实施例。图10所示的要求驱动力计算单元62以图11举例示出的驱动力图表根据油门踏 板开度APO和车速VSP获得当前驱动状态下驾驶员要求的车辆的要求驱动力F*。除法器63将上述所要求的驱动力F*除以皮带接触半径比i，乘法和除法单元64 将除法器63所获得的除得值乘以动态车胎半径Rt并且将乘得的值除以最终的变速比Gf， 从而获得实现上述请求的驱动力F*所需的目标发动机扭矩tTe，并且将该目标发动机扭矩 tTe用于由发动机控制器19执行的发动机5的输出控制，该最终变速比Gf是最终减速齿轮 传动系9与差动齿轮单元10的总变速比。现在，即使在该实施例中，由于皮带接触半径比i用于计算目标发动机扭矩tTe， 并且由于目标发动机扭矩tTe是在这种情况下通过将所要求的驱动力F*除以皮带接触半 径比i而获得的，所以当皮带接触半径比i在皮带打滑控制期间以一如图12C所示的皮带 打滑相对应的量降低时，其用于响应于皮带打滑而增加目标发动机扭矩tTe。由此，输入V带无级变速器1的变速器输入扭矩Ti在如图12D中的实线所示的皮 带打滑控制开始时间tl之后增加，该扭矩增加量对应于皮带打滑率SLip的大小。这种变速器输入扭矩Ti的增加能够补偿皮带打滑控制期间由于皮带打滑而产生 的并且如图12E中的虚线所示的变速器输出扭矩(车辆的驱动力)To的降低，使得变速器 输出扭矩To能够即使在图12Ε中实线所示的皮带打滑控制期间也保持不变。从上文可知，能够避免皮带打滑控制期间变速器输出扭矩To的降低，使得能够解 决上述由于驱动力降低导致的关于车辆行驶性能恶化或者驱动感觉恶化的问题。〈另一实施例〉在上述实施例中，以磁性方式检测可动锥形盘3b的冲程的磁性非接触式传感器 用于如图1所示的可动锥形盘位置传感器20，但是可代替地使用如下所述的部件。也就是，如图13所示，将应变计32设置在弹簧3 1和变速器壳体之间，该弹簧用 于弹性地将副滑轮3的可动锥形盘3b附近的变速杆26 (也参见图3)的端部支撑于负滑轮 3上的可动锥形盘3b，该弹簧设置于变速器壳体上，并且用作可动锥形盘位置传感器。在这种情况下，由于弹簧31的弹性力处于与副滑轮3的可动锥形盘3b的冲程位 置成比例的关系，并且应变计32的输出响应于弹簧31的弹性力而确定，所以可使用应变计 32的输出(检测值)作为可动锥形盘3b的冲程位置信号。本申请要求基于2009年6月10日提交至日本专利局的日本专利申请 No. 2009-138913的优先权，其完整内容引用结合于本说明书。虽然已经参照本发明的特定实施例说明了本发明，但是本发明并不局限于上述实 施例。本领域技术人员在上述内容的教导下能够得到如上所述的实施例的改进和变化实 例。本发明的范围参照随后的权利要求进行限定。
权利要求
一种用于装配有V带无级变速器(1)的车辆、在皮带打滑的情况下的驱动力的控制装置，其中，动力源(5)的旋转经由卷绕于滑轮(2、3)的V带(4)传递，所述滑轮(2、3)之间的滑轮旋转比通过冲程可动锥形盘(2b、3b)而朝向与目标速度比相对应的值连续地改变，所述可动锥形盘限定出滑轮V形凹槽，从而沿轴向方向相对于固定锥形盘(2a、3a)卷绕V带(4)，所述V带(4)相对于所述滑轮(2、3)的打滑状态通过皮带打滑控制而控制为预定打滑状态，包括皮带打滑控制检测装置，所述皮带打滑控制检测装置适于检测所述皮带打滑控制正在执行操作；皮带接触半径比计算装置，所述皮带接触半径比计算装置适于计算所述V带(4)相对于所述滑轮(2、3)的皮带接触半径比；以及动力源输出扭矩确定装置，所述动力源输出扭矩确定装置适于响应所述皮带打滑控制检测装置和所述皮带接触半径比计算装置的信号、在执行皮带打滑控制中、根据所述皮带接触半径比、确定目标动力源输出扭矩。
2.根据权利要求1所述的控制装置，还包括可动锥形盘位置传感器(20、32)，所述可动锥形盘位置传感器适于检测所述可动锥形 盘其中的一个的冲程位置，其中所述皮带接触半径比计算装置根据由所述可动锥形盘位置传感器(20、32)检测的冲 程位置而计算所述皮带接触半径比。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中所述皮带打滑控制检测装置根据通过将所述滑轮旋转比除以所述皮带接触半径比而 获得的除得值检测所述皮带打滑控制正在执行，以及所述动力源输出扭矩确定装置将根据动力源请求载荷和动力源转速获得的要求动力 源输出扭矩乘以所述除得值，从而计算所述目标动力源输出扭矩。
4.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中所述动力源输出扭矩确定装置还包括要求驱动力计算装置，所述要求驱动力计算装置 适于根据动力源要求载荷和变速器输出转速计算所述车辆的要求驱动力，以及所述动力源输出扭矩确定装置根据由所述要求驱动力计算装置获得的要求驱动力、车 辆的最终变速比和所述皮带接触半径比来计算所述目标动力源输出扭矩。
5.根据权利要求1或2所述的控制装置，还包括变速控制装置，所述变速控制装置适于执行所述V带无级变速器的变速，从而将所述 滑轮旋转比朝向与所述目标速度比相对应的值变化，使得所述皮带接触半径比根据所述V 带相对于所述滑轮的打滑率的增加而变小。
6.一种用于装配有V带无级变速器(1)的车辆、在皮带打滑的情况下的驱动力的控制 方法，其中，动力源(5)的旋转经由卷绕于滑轮(2、3)的V带(4)传递，所述滑轮(2、3)之间 的滑轮旋转比通过冲程可动锥形盘(2b、3b)而朝向与目标速度比相对应的值连续地改变， 所述可动锥形盘限定出滑轮V形凹槽，从而沿轴向方向相对于固定锥形盘(2a、3a)卷绕所 述V带(4)，所述V带(4)相对于所述滑轮(2、3)的打滑状态通过皮带打滑控制而控制为预 定打滑状态，包括检测所述皮带打滑控制正在执行操作；计算所述V带⑷相对于所述滑轮(2、3)的皮带接触半径比；以及 响应所述检测操作和所述计算操作的结果、在执行所述皮带打滑控制中、根据所述皮 带接触半径比、确定目标动力源输出扭矩。
全文摘要
本发明涉及一种在皮带打滑的情况下的驱动力的控制装置，包括皮带打滑控制检测装置，适于检测皮带打滑控制正在执行操作；皮带接触半径比计算装置，适于计算V带相对于滑轮的皮带接触半径比；以及动力源输出扭矩确定装置，适于响应皮带打滑控制检测装置和皮带接触半径比计算装置的信号、在执行皮带打滑控制中、根据皮带接触半径比、确定目标动力源输出扭矩。
文档编号F16H59/68GK101922548SQ20101020294
公开日2010年12月22日 申请日期2010年6月10日 优先权日2009年6月10日
发明者山中刚, 山中学, 岛中茂树 申请人:日产自动车株式会社;加特可株式会社