JP2002317870A - 変速制御方法および変速制御装置 - Google Patents

変速制御方法および変速制御装置

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JP2002317870A JP2001121716A JP2001121716A JP2002317870A JP 2002317870 A JP2002317870 A JP 2002317870A JP 2001121716 A JP2001121716 A JP 2001121716A JP 2001121716 A JP2001121716 A JP 2001121716A JP 2002317870 A JP2002317870 A JP 2002317870A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な制御特性を維持しつつ、トラクション
ドライブ式無段変速機を用いた無段変速機構構の小型
化、低重量化および低コスト化を図ることができる変速
制御方法および変速比制御装置を提供する。 【解決手段】 トラクション無段変速機を有する無段変
速機構２０の出力回転数が所定回転数となるように、前
記無段変速機２１の変速比を制御するものであって、入
力回転数と出力回転数とに基づいて前記無段変速機２１
のパワーローラ２１ｃの傾転角Φを推定し、前記推定さ
れた傾転角Φと、前記パワーローラ２１ｃの傾転角Φを
調整する駆動装置への指令値とに基づいて同パワーロー
ラ２１ｃの位置を推定し、前記パワーローラ２１ｃの推
定位置により同パワーローラ２１ｃの位置指令に対する
フィードバック制御をなすものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、変速制御方法およ
び変速制御装置に関する。さらに詳しくは、航空機およ
び自動車などで利用されるトラクションドライブ式の無
段変速機の出力回転数をより安価な機構で高精度に制御
するための変速制御方法および変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、トラクションドライブ式の無
段変速機（以下、単にトラクション無段変速機というこ
ともある）の中で比較的大動力の伝達に利用されるもの
として、ドーナッツ形状の内面を摩擦面として利用する
トロイダル型無段変速機が用いられている。このトロイ
ダル型無段変速機は、入出力の２枚のディスクそれぞれ
の摩擦面と接触しつつ回転するパワーローラの傾転角を
調節することによって変速比を連続的に可変制御するも
のである。
【０００３】従来、このようなトロイダル型無段変速機
の変速制御の制御特性を高めるために、その出力回転数
のみを検出して傾転角を調節するのではなく、傾転角そ
のもの、もしくはこれと直接的に係わるパラメータを何
らかの方法で検出しローカルなフィードバック制御で傾
転角を調節する方式が一般的になされている。
【０００４】図９に、このような従来の変速制御の基本
概念を示す。
【０００５】いま、航空機エンジンの回転出力１０１を
トロイダル型無段変速機１０２を含む無段変速機構１０
３により変速して一定回転数の回転駆動力１０４に変換
し、この回転駆動力１０４を発電機１０５に入力して所
定周波数の交流電流を発電する発電システム１００を考
える。この発電システム１００は、トロイダル型無段変
速機１０２のパワーローラ１１０の傾転角を操作するア
クチュエータとして例えば油圧シリンダ１１１を用いて
おり、この油圧シリンダ１１１によりパワーローラ１１
０の回転軸の位置（以下、パワーローラ位置という）を
偏位させてパワーローラ１１０の傾転角を操作するもの
とされる。
【０００６】この発電システム１００において、回転駆
動力１０４の回転数を制御する制御システムは、回転駆
動力１０４の目標回転数１０６から回転駆動力１０４の
回転数検出値１０７を減算して回転数偏差１０８として
出力する回転数減算器１０９と、回転数減算器１０９か
らの回転数偏差１０８を値零とするようなパワーローラ
位置を指示するパワーローラ位置指令１１２を生成する
回転数制御器１１３と、パワーローラ位置の検出値１１
５がパワーローラ位置指令１１２と一致するようパワー
ローラ１１０の傾転角をフィードバック制御する傾転角
制御ループ１１４とから構成される。
【０００７】傾転角制御ループ１１４は、パワーローラ
位置の検出値１１５をパワーローラ位置指令１１２から
減算して位置偏差１１６として出力する位置減算器１１
７と、位置偏差１１６を値零とするような油圧シリンダ
１１１への給油流量を制御する制御弁（不図示である）
の弁開度を指示する弁開度指令１１８を生成する位置制
御器１１９とから構成される。
【０００８】すなわち、発電システム１００において
は、ローカルなフィードバック制御系である傾転角制御
ループ１１４によって、パワーローラ位置検出値１１５
に基づいてパワーローラ１１０の傾転角、つまり変速比
が制御されるものとされる。
【０００９】図１０に、このようなローカルなフィード
バック制御系を有する制御機構の一提案例を示す（特許
第２５６８６８４号公報参照）。
【００１０】この制御機構２００は、パワーローラ２０
１の傾転角変化量φgをプリセスカムを用いて機械的に
検出し、それによりパワーローラ位置を変位させて傾転
角をフィードバック制御するものとされる。すなわち、
制御機構２００は、パワーローラ位置を変位させるアク
チュエータとしての油圧シリンダ２０２と、油圧シリン
ダ２０２への給油流量を調節する制御弁機構２０３と、
傾転角変化量φgを機械的に検出しそれに応じて制御弁
機構２０３の弁開度を操作する傾転角変化量検出機構２
０４とから構成される。
【００１１】制御弁機構２０３は、変速モータ２０５の
回転により軸方向に変位するスリーブ２０６と、このス
リーブ２０６の内径部にはめ合わされるとともにスプリ
ング２０７により弁の開側に付勢されるスプール２０８
と、スプール２０８により開閉される油路ポート２０９
とから構成される。
【００１２】この制御機構２００においては、変速モー
タ２０５の回転位置により変速機構における目標変速比
を指示する変速指令が与えられ、傾転角変化量検出機構
２０４により機械的に検出される傾転角変化量φgに応
じて制御弁機構２０３の弁開度が操作される。これによ
り、油圧シリンダ２０２への給油流量が調節されてパワ
ーローラ位置指令が与えられる。この給油流量の変化に
応じて油圧シリンダ２０２のピストン２１３の位置２１
４が変位されパワーローラ位置が調節される。
【００１３】図１１に、他の提案例を示す（特開２００
０−２５７６８６号公報参照）。
【００１４】この制御機構３００は、パワーローラ３０
１の傾転角変化量φgを検出するための検出機構とし
て、差動変圧器ＬＶＤＴ（Ｌｉｎｅａｒ Ｖａｒｉａｂ
ｌｅＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅ
ｒ）（以下、ＬＤＶＴという）などの位置センサ３０２
を設けて、その検出結果によりパワーローラ３０１の傾
転角をフィードバック制御するようにしている。すなわ
ち位置センサ３０２は、例えばパワーローラ位置を操作
するアクチュエータとしての油圧シリンダ３０３のピス
トン３０４の位置を検出することによって、パワーロー
ラ位置を検出するものとされ、その検出値３０５が位置
制御器３０６に入力される。位置制御器３０６は、パワ
ーローラ位置検出値３０５および変速指令３０７に基づ
き制御弁機構３０８の弁開度を指示する弁開度指令３０
９を生成し、これによって油圧シリンダ３０３への給油
流量が調節されてパワーローラ位置指令が与えられる。
【００１５】このように、従来、トラクション無段変速
機における変速制御の制御特性を高めるために、パワー
ローラ位置を機械的・電気的に検出しその検出結果に基
づきパワーローラの傾転角すなわち、変速比をフィード
バック制御する方式が種々提案されている。
【００１６】しかしながら、前掲の特許第２５６８６８
４号公報のようにパワーローラの傾転角変化量を機械的
に検出する方法では、そのような検出機構の加工誤差、
組み立て誤差、および遊びやガタによる誤差の影響を要
求精度以内に抑える必要がある。ところが、高精度の変
速制御が要求される場合にはそのような検出機構の各部
品をさらに高精度なものに形成する必要があり、加工・
組み立てが非常に困難なものになるという問題がある。
【００１７】また、そのような機械的検出機構は高精度
の構成部品を多数組み合わせて構成されるため、機構の
大型化・大重量化が避け難く特に航空機に搭載するもの
としては不適格である上、コストも高くなるという問題
がある。さらに、機械的検出機構に関しては、構成部品
精度の経年劣化の影響が顕著であり、ガタの拡大やたわ
みの発生などを原因とする制御精度の低下が、全システ
ムの安定性や性能の劣化を招くという問題がある。
【００１８】一方、特開２０００−２５７６８６号公報
のように、ＬＶＤＴなどの高精度の位置センサを用いて
パワーローラ位置を検出する構成においても、位置セン
サを設けることによる機構の大型化および重量の増大は
避けられず、特に航空機の発電システムなどに利用する
場合は設置に困難をきたすことがあるとともに、そのよ
うな高精度の位置センサは高価でありコスト増大が避け
られないという問題がある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、良好な制御特性
を維持しつつ、トラクション無段変速機を用いた無段変
速機構構の小型化、低重量化および低コスト化を図るこ
とができる変速制御方法および変速比制御装置を提供す
ることを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の変速制御方法の
第１形態は、トラクション無段変速機を有する無段変速
機構の変速比を制御する変速制御方法であって、入力回
転数と出力回転数とに基づいて前記無段変速機のパワー
ローラの傾転角を推定し、前記推定された傾転角と、前
記パワーローラの傾転角を調整する駆動装置への指令値
とに基づいて同パワーローラの位置を推定し、前記パワ
ーローラの推定位置によりフィードバック制御をなすこ
とを特徴とする。
【００２１】また、本発明の変速制御方法の第２形態
は、トラクション無段変速機を有する無段変速機構の出
力回転数が所定回転数となるように、前記無段変速機の
変速比を制御する変速制御方法であって、入力回転数と
出力回転数とに基づいて前記無段変速機のパワーローラ
の傾転角を推定し、前記推定された傾転角と、前記パワ
ーローラの傾転角を調整する駆動装置への指令値とに基
づいて同パワーローラの位置を推定し、前記パワーロー
ラの推定位置によりフィードバック制御をなすことを特
徴とする。
【００２２】本発明の変速制御方法においては、パワー
ローラの位置の推定が、傾転角と駆動装置モデルとを用
いて構成されたオブザーバによりなされるのが好まし
い。その場合、オブザーバが最小次元オブザーバとして
構成されれば、調整パラメータ数が減少し、調整が容易
になる。
【００２３】一方、本発明の変速制御装置は、トラクシ
ョン式無段変速機を有する無段変速機構の出力回転数が
所定回転数となるように、前記無段変速機の変速比を制
御する変速制御装置であって、入力回転数と出力回転数
とに基づいて前記無段変速機のパワーローラの傾転角を
推定する傾転角推定手段と、前記推定された傾転角と、
前記パワーローラの傾転角を調整する駆動装置への指令
値とに基づいて同パワーローラの位置を推定するパワー
ローラ位置推定手段とを備え、前記パワーローラの推定
位置によりフィードバック制御をなすように構成されて
なることを特徴とする。
【００２４】本発明の変速制御装置においては、パワー
ローラ位置推定手段が、傾転角と駆動装置モデルとを用
いて構成されたオブザーバとされてなるのが好ましい。
その場合、オブザーバが最小次元オブザーバとして構成
されれば、調整パラメータ数が減少し、調整が容易にな
る。
【００２５】ここで、駆動装置は例えば油圧シリンダと
される。
【００２６】
【作用】本発明は前記の如く構成されているので、位置
センサなどの検出機構を特別に設けることなく、各回転
数センサの検出値のみを用いてパワーローラ位置を精確
に推定しパワーローラの傾転角をフィードバック制御す
ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。
【００２８】図１に、本発明の一実施形態に係る変速制
御方法を用いた変速制御装置が適用される発電システム
の概略構成を示し、この発電システムＡは、例えば航空
機のメインエンジンの回転出力を利用して所定周波数の
交流電流を発電するための発電システムとされる。
【００２９】発電システムＡは、具体的には、発電機１
０と、エンジンＥからの回転出力を所定回転数に変速し
て発電機１０に出力する無断変速機構２０と、無断変速
機構２０の入力回転数、つまりエンジンＥの出力回転数
（以下、エンジン回転数という）Ｎ1を検出するエンジ
ン回転数センサ３０と、無断変速機構２０の出力回転
数、つまり発電機１０に入力される回転駆動力の回転数
（以下、発電機駆動回転数という）Ｎ2を検出する発電
機駆動回転数センサ４０と、エンジン回転数センサ３０
および発電機駆動回転数センサ４０の出力信号に基づ
き、発電機駆動回転数Ｎ2が一定回転数となるよう無断
変速機構２０の変速比を制御する変速制御器５０とを主
要構成要素として備えてなる。
【００３０】発電機１０は、航空機の照明、空調および
防氷装置などの各種電気機器で用いられる電力を供給す
るため、一定回転数（例えば、２４０００ｒｐｍ）で駆
動されて規定の周波数（例えば、４００Ｈｚ）の交流電
流を発電するものとされる。なお、発電機１０の構成
は、公知の発電機と同様のものとされているので、その
詳細な説明は省略する。
【００３１】無段変速機構２０は、図２に示すように、
トラクションドライブ式のトロイダル型無段変速機（以
下、トラクション無段変速機という）２１と遊星歯車機
構２２とを含み、エンジン回転数Ｎ1が所定範囲内（例
えば、４５００〜９２００ｒｐｍ）にあるときに、エン
ジン回転数Ｎ1を前記一定回転数に変速して発電機１０
に出力するものとされる。また、無段変速機構２０は、
その入力軸２３から入力される回転駆動力を全てトラク
ション無段変速機２１を介して発電機１０に伝達するの
ではなく、遊星歯車機構２２との間で動力を分流して伝
達するパワースプリット方式の変速機構とされる。
【００３２】具体的には、無段変速機構２０の入力軸２
３にはギヤ２３ａが設けられる一方、トラクション無段
変速機２１にはこのギヤ２３ａと噛合するギヤ２５ａが
設けられ、これによりトラクション無段変速機２１の入
力軸２５が無段変速機構２０の入力軸２３に接続される
とともに、アイドラ２４、つまり動力分流軸２４の一端
にも前記ギヤ２３ａと噛合するギヤ２４ａが設けられる
とともに、その他端にもギヤ２４ｂが設けられていて、
このギヤ２４ｂがリングギヤ２２ｂと噛合し、それによ
り遊星歯車変速機構２２に無段変速機構２０の入力軸２
３が接続されている。これにより、無段変速機構２０の
入力軸２３からの回転駆動力がトラクション無段変速機
２１および遊星歯車変速機構２２に分流可能とされる。
【００３３】次に、トラクション無段変速機２１の構成
について説明する。
【００３４】トラクション無段変速機２１は、いわゆる
ハーフトロイダル型とされ、その入力軸２５と連動して
回転する入力ディスク２１ａと、トラクション無段変速
機２１の出力軸２６と連動して回転する出力ディスク２
１ｂと、入力ディスク２１ａおよび出力ディスク２１ｂ
の間に介在する複数のパワーローラ２１ｃと、パワーロ
ーラ２１ｃの押付力を発生するための軸力発生機構２１
ｄなどで構成される。
【００３５】図３に示すように、入力ディスク２１ａお
よび出力ディスク２１ｂそれぞれは摩擦面２１ｅ、２１
ｆを有し、これら摩擦面２１ｅ、２１ｆは、各ディスク
２１ａ、２１ｂをその回転軸Ｉを含む平面で切断したと
きにその断面形状が回転軸Ｉを中心に対称に配される各
１／４の円弧となるように形成されている。
【００３６】各パワーローラ２１ｃは、スラスト軸受け
２１ｇと、公知のトラニオン（不図示である）と呼ばれ
る支持部材によって、ローラ軸２１ｈ回りの回転を許容
し、かつローラ軸２１ｈおよびディスク回転軸Ｉを含む
平面内で傾転自在に支持されている。
【００３７】入力ディスク２１ａ、出力ディスク２１ｂ
およびパワーローラ２１ｃという３つの転動体は高圧で
押付けられて、その接触部に生じる高粘度潤滑油膜の剪
断抵抗によって動力が伝達される。また、その変速方法
は、パワーローラ２１ｃの傾転角Φ、すなわちパワーロ
ーラ２１ｃと入力ディスク２１ｂの接点Ｑと摩擦面２１
ｅの断面円弧に対する中心Ｏとを結ぶ線分ＯＱが点Ｏを
通りディスク回転軸Ｉに垂直な直線Ｒとなす角を変化さ
せることによって、変速比を所定範囲内、例えば０．５
〜２．０の範囲内で任意に変化させるものである。
【００３８】ここで、この傾転角Φの変化は次のように
してなされる。
【００３９】図４に示すように、後出の駆動装置、例え
ばアクチュエータ８０によりローラ回転軸２１ｈを距離
ｘオフセットさせると、パワーローラ側速度ｕpとディ
スク側速度ｕdとの間に方向のずれが生じ、下記式
（１）で表されるサイドスリップ速度ｖsが生じること
になる。
【００４０】 ｖs＝ｕd−ｕp （１）
【００４１】これにより、サイドスリップ速度ｖsが値
零になるようにパワーローラ２１ｃの傾転角Φが変化す
る。したがって、アクチュエータ（油圧シリンダ）８０
のピストンロッド８１の進出量を適宜調節することによ
り、傾転角Φを所望角度とすることができ、それにより
所望の変速となし得る。すなわち、パワーローラ２１ｃ
の回転軸２１ｈの偏位量（以下、パワーローラ位置とい
う）を操作することによって傾転角Φを所望角度に調節
して所望の変速制御がなし得る。
【００４２】ただし、傾転角Φがあまり大きくなりすぎ
ると、過大スピンが生じて良好な動力伝達特性が得られ
なくなる。そのため、傾転角Φは一定の範囲に制限さ
れ、またこの傾転角Φを一定の範囲に制限するため、図
示はされていないが、メカニカルストッパーが設けられ
ている。
【００４３】ここで、図３に示すように、パワーローラ
２１ｃと入力ディスク２１ａとが接触する位置をディス
ク回転軸から測った距離を入力側接触半径Ｒiとし、パ
ワーローラ２１ｃと出力ディスク２１ｂとが接触する位
置をディスク回転軸から測った距離を出力側接触半径Ｒ
oとし、入力軸および入力ディスク２１ａの回転数をＮi
とし、出力軸および出力ディスク２１ｂの回転数をＮo
とすると、変速比ＲCV T＝Ｎo／Ｎi＝Ｒi／Ｒoという関
係が成立する。そこで、各パワーローラ２１ｃの傾転角
Φを制御することによって、各接触半径Ｒi、Ｒoが連続
的に変化するため、変速比Ｎo／Ｎiを連続的に変化させ
ることが可能になる。
【００４４】すなわち、入力ディスク２１ａとパワーロ
ーラ２１ｃの接点までの軸心からの距離Ｒiと出力ディ
スク２１ｂとパワーローラ２１ｃの接点までの軸心から
の距離Ｒoとの比（Ｒi／Ｒo）で変速比は決まる。した
がって、パワーローラ２１ｃの傾転角Φを変化させるこ
とによって、変速比を無段階に変えることが可能とな
る。
【００４５】次に、遊星歯車変速機構２２の構成につい
て説明する。
【００４６】遊星歯車変速機構２２は、前述したよう
に、無段階変速機構２０の入力軸２３にアイドラ（動力
分流軸）２４を介して接続されるリングギヤ２２ｂと、
トラクション無段変速機２１の出力軸２６に固定あるい
は一体化して形成されているサンギヤ２２ａと、リング
ギヤ２２ｂとサンギヤ２２ａとの間に嵌めこまれる複数
の遊星歯車機構２２ｃと、これら遊星歯車機構２２ｃの
サンギヤ２２ａ軸回りの回転に応じて回転するキャリア
２２ｄとから構成されている。
【００４７】すなわち、遊星歯車変速機構２２は、各遊
星歯車機構２２ｃが自由に回転できる状態でキャリア２
２ｄに固定されている他、リングギヤ２２ｂおよびサン
ギヤ２２ａがそれぞれ回転可能とされた２自由度を有す
るとともにアイドラ２４、つまり動力分流軸２４を有す
る構成とされている。これによって、トラクション無段
変速機２１と動力分流軸２４との間で、発電機１０を駆
動する回転駆動力を分流して伝達することが可能とな
る。
【００４８】また、サンギヤ２２ａの回転速度を入力軸
２３の回転速度、つまりエンジン回転数Ｎ1の変化に応
じてトラクション無段変速機２１により変化させること
によって、キャリア２２ｄの回転速度を一定（例えば６
２５５ｒｐｍ）に保つことが可能となる。このキャリア
２２ｄの回転出力は、アイドラ２７でさらに増速され、
発電機１０を例えば２４０００ｒｐｍ一定で駆動する。
【００４９】このように、発電機１０に入力される回転
駆動力を、トラクション無段変速機２１を介して全て伝
達するのではなく、トラクション無段変速機２１と動力
分流軸２４とに分流させて伝達しているので、トラクシ
ョン無段変速機２１の寿命を伸ばすことができるととも
に、トラクション無段変速機２１を小型化してトラクシ
ョン無段変速機２１自体の重量を軽減できる。また、一
般的に無段階変速機構により伝達可能な動力の上限は比
較的低いが、動力分流軸２４との間で動力を分流させる
ことによって、無段変速機構２０における伝達可能な動
力の上限を引き上げることが容易となるとともに、ギヤ
部すなわち遊星歯車変速機構１２の効率が９９％以上で
あるので、定速駆動機構全体の動力伝達効率を９５％程
度に向上できる。
【００５０】次に、エンジン回転数センサ３０および発
電機駆動回転数センサ４０の構成について説明する。
【００５１】エンジン回転数センサ３０および発電機駆
動回転数センサ４０は、例えばパルスジェネレータとカ
ウンタ（ともに不図示である）との組み合わせからな
り、パルスジェネレータが所定時間内に発生するパルス
数をカウンタにより計測することによってエンジン回転
数Ｎ1および発電機駆動回転数Ｎ2を検出し、その検出値
を表す信号を出力するものとされる。
【００５２】変速比制御機構５０は、図５に示すよう
に、パワーローラ位置指令生成ブロック６０とパワーロ
ーラ位置制御ブロック７０とから構成される。
【００５３】パワーローラ位置指令生成ブロック６０
は、発電機駆動回転数Ｎ2の目標値である発電機駆動回
転数指令ｙから発電機駆動回転数Ｎ2の検出値を減算し
て、その偏差信号である回転数偏差ｅを出力する回転数
減算器６１と、回転数偏差ｅを値零とするようなパワー
ローラ位置を指示するためのパワーローラ位置指令ｘPR
cを生成する回転数制御器６２とを備えてなるものとさ
れる。
【００５４】パワーローラ位置制御ブロック７０は、回
転数制御器６２からのパワーローラ位置指令ｘPRc、エ
ンジン回転数検出値Ｎ1および発電機駆動回転数検出値
Ｎ2に基づき制御入力信号としてのアクチュエータ作動
指令ｉを生成してアクチュエータ８０に出力するものと
される。
【００５５】ここで、アクチュエータ８０はそのピスト
ンロッド８１の位置を制御可能に構成された油圧シリン
ダとされる。この場合、ピストンロッド８１の位置は、
油圧シリンダ８０への給油流量を制御する制御弁８２の
弁開度を調節することによって操作される。この場合、
アクチュエータ作動指令ｉは、後で述べるようにして演
算されるパワーローラ位置推定値YｘPRとパワーローラ
位置指令ｘPRcとを一致させるよう制御弁８２の弁開度
を指示する弁開度指令とされる。
【００５６】次に、パワーローラ位置制御ブロック７０
の詳細構成を説明する。
【００５７】図６に示すように、パワーローラ位置制御
ブロック７０は、所定のパワーローラ位置推定処理によ
りパワーローラ位置を推定しその推定結果をパワーロー
ラ位置推定値YｘPRとして出力するオブザーバ７１と、
パワーローラ位置指令ｘPRcからパワーローラ位置推定
値YｘPRを減算しその減算結果を位置偏差ｅPとして出力
する位置減算器７２と、位置偏差ｅPを値零とするよう
な弁開度指令ｉを生成し出力する位置制御器７３と、所
定の傾転角推定処理によりパワーローラ２１ｃの傾転角
を推定しその推定結果を傾転角推定値YΦとして出力す
る傾転角演算部７４とから構成されてなる。ここで、Y
ｘPRはｘPRの予測推定値を示し、YΦはΦの予測推定値
を示す。
【００５８】次に、オブザーバ７１が実施するパワーロ
ーラ位置推定処理を説明する。
【００５９】回転角Φおよびパワーローラ位置ｘPRの制
御特性を下記式（２）、（３）の数式モデルでそれぞれ
表すものとする。
【００６０】 Φ＝（Ｋ2／ｓ（１＋Ｔ2ｓ））ｘPR （２）
【００６１】 ｘPR＝（Ｋ1／ｓ）ｉ （３）
【００６２】但し、式（２）、（３）において、Ｋ1，
Ｋ2はそれぞれ比例ゲインを表し、Ｔ 2は時定数を表す。
また、ｓはラプラス演算子を表す。
【００６３】式（２）、（３）からオブザーバ７１の設
計用モデルは下記式（４）のように表せることがわか
る。
【００６４】 ｘPR≒（Ｋ／ｓ2）ｉ （４）
【００６５】但し、Ｋ＝Ｋ1Ｋ2であり、Ｔ2≒０であ
る。
【００６６】ここで、状態空間表現された行列Ａ、Ｂを
下記式（５）、（６）、（７）のように分割する。
【００６７】 ｄｘ／ｄｔ＝Ａｘ＋Ｂｉ （５）
【００６８】 ｘPR＝Ｃｘ （６）
【００６９】
【数１】
【００７０】但し、式（５）、（６）で、ｘは状態変数
を表す。このとき、下記式（８）、（９）の関係が成り
立つ。
【００７１】
【数２】
【００７２】
【数３】
【００７３】したがって、Ａ11＝Ａ21＝Ａ22＝Ｂ1＝
０、Ａ12＝１、Ｂ2＝Ｋが成り立つ。
【００７４】ここで、設計パラメータＬを導入して、オ
ブザーバの極、すなわち下記式（１０）で表される予測
推定行列YＡの固有値が安定になるようにパラメータＬ
を調整する。
【００７５】 YＡ＝Ａ22−ＬＡ12 （１０）
【００７６】これにより、行列Ｌを用いて各行列YＢ、
Ｇ、YＣおよびYＤを下記式（１１）、（１２）、（１
３）、（１４）のように求めることが可能である。
【００７７】 YＢ＝−ＬＢ1＋Ｂ2 （１１）
【００７８】 Ｇ＝YＡＬ＋Ａ21−ＬＡ21 （１２）
【００７９】
【数４】
【００８０】
【数５】
【００８１】したがって、傾転角Φおよびパワーローラ
位置ｘPRのモデルからオブザーバ７１を下記式（１
５）、（１６）により示されるような最小次元オブザー
バとして設計することができる。
【００８２】 ｄω／ｄｔ＝YＡω＋YＢｉ＋ＧYΦ （１５）
【００８３】 YｘPR＝YＣω＋YＤYΦ （１６）
【００８４】ここで、ωは最小次元オブザーバの状態を
表す。
【００８５】次に、傾転角演算部７４が実施する傾転角
推定処理を説明する。
【００８６】無段変速機構２０の変速比ｅSにつき下記
式（１７）の関係がある。
【００８７】
【数６】
【００８８】但し、ｒ1〜ｒ14は、歯車の半径を示す。
【００８９】したがって、傾転角推定値YΦは下記式
（１８）により演算することが可能である。
【００９０】
【数７】
【００９１】但し、
【００９２】
【数８】
【００９３】
【００９４】このように、実施形態の変速制御装置は、
傾転角演算部７４がエンジン回転数Ｎ1および発電駆動
回転数Ｎ2に基づき傾転角推定値YΦを演算し、オブザー
バ７１が傾転角推定値YΦおよび制御入力信号としての
弁開度指令ｉに基づきパワーローラ位置を推定するの
で、後述の実施例で示すように、制御精度を維持しつつ
位置センサなどの位置検出機構を省略して変速制御装置
を構成することが可能となる。
【００９５】したがって、例えば航空機に搭載されるよ
うな発電システムの無段変速機構およびその変速制御装
置において、部品点数を大幅に削減することも可能であ
り、システムを小型化・軽重量化することができるとと
もに、装置の保守を容易とすることも可能である。さら
には、コストを大幅に抑制することも可能となる。
【００９６】また、オブザーバの設計・調整は非常に容
易である上、オブザーバの特徴としてのノイズ除去効果
も期待できるので、外乱がある場合にも制御性の顕著な
低下を招くことがないシステムを構築することも可能と
なる。
【００９７】
【実施例】図７および図８に、実施形態のオブザーバ７
１を用いた変速制御系と位置センサを設けた変速制御系
の特性を対比して示す。
【００９８】図７は、オブザーバ７１のパワーローラ位
置推定値YｘPRを用いて無段変速機構２０の変速制御を
行う制御系において入力回転数を４５００ｒｐｍから４
８００ｒｐｍにステップ状に変化させたときの応答を示
す。同図（ａ）は無段変速機構２０の入力回転数、つま
りエンジン回転数Ｎ1の変化の様子を示し（横軸は時間
（秒）を示す）、同図（ｂ）はそれに対する無段変速機
構２０の出力回転数、つまり発電機駆動回転数Ｎ2の変
化の様子を示す。また、同図（ｃ）は別途検出された実
際のパワーローラ位置の変化を示す。
【００９９】図８は、位置センサによるパワーローラ位
置検出値を用いて無段変速機構２０の変速制御を行う制
御系において入力回転数を４５００ｒｐｍから４８００
ｒｐｍにステップ状に変化させたときの応答を示す。同
図（ａ）は無段変速機構２０の入力回転数、つまりエン
ジン回転数Ｎ1の変化の様子を示し（横軸は時間（秒）
を示す）、同図（ｂ）はそれに対する無段変速機構２０
の出力回転数、つまり発電機駆動回転数Ｎ2の変化の様
子を示す。また、同図（ｃ）は検出されたパワーローラ
位置の変化を示す。
【０１００】図７と図８とを比較すれば明らかなよう
に、オブザーバを用いることによって位置センサを用い
た場合とほぼ同等の性能を発揮できることが分かる。
【０１０１】以上、本発明を実施形態および実施例に基
づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態および
実施例に限定されるものではなく、種々改変が可能であ
る。例えば、実施形態においては、オブザーバ７１を最
小次元オブザーバとして構成したが、全次元オブザー
バ、あるいは非線形なオブザーバ（特願２０００−０７
５５６６）として構成することも可能である。
【０１０２】また、無段変速機はハーフトロイダル型に
限らず、オブザーバの導入により制御特性の向上が可能
な全ての無段変速機について適用可能であることはいう
までもない。
【０１０３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
無段変速機構の入力回転数および出力回転数を用いてパ
ワーローラの傾転角を推定し、さらにこの推定された傾
転角とこのパワーローラを駆動する駆動装置の指令値と
によりパワーローラの位置を推定し、この推定値に基づ
いてパワーローラの傾転角をフィードバック制御するの
で、パワーローラ位置を検出するための高精度の位置セ
ンサを省略した場合にも同程度の精度で変速比制御を実
施することが可能となるという優れた効果を奏する。こ
れにより、無段変速機構およびその変速制御装置からな
るシステムを小型化・軽量化でき、さらには低コスト化
できるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る変速制御装置を含む
発電システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】同発電システムの無段変速機構の概略構成を示
す模式図である。
【図３】トラクション無段変速機の詳細を示す模式図で
ある。
【図４】トラクション無段変速機の変速原理を説明する
ための模式図である。
【図５】変速制御器の概略構成を示すブロック図であ
る。
【図６】パワーローラ位置制御ブロックの概略構成を示
すブロック図である。
【図７】実施例におけるオブザーバを用いたときの応答
を示すグラフ図であり、同（ａ）は入力回転数の変化を
示し、同（ｂ）は出力回転数の変化を示し、同（ｃ）は
パワーローラ位置の変化を示す。
【図８】実施例における位置センサを用いたときの応答
を示すグラフ図であり、同（ａ）は入力回転数の変化を
示し、同（ｂ）は出力回転数の変化を示し、同（ｃ）は
パワーローラ位置の変化を示す。
【図９】トラクション無段変速機における変速制御の基
本概念を説明するための模式図である。
【図１０】従来提案の変速制御の一例を示す模式図であ
る。
【図１１】従来提案の変速制御の他の例を示す模式図で
ある。
【符号の説明】
１０ 発電機 ２０ 無段変速機構 ２１ トラクション無段変速機 ２１ｃ パワーローラ ３０ エンジン回転数センサ ４０ 発電機駆動回転数センサ ５０ 変速制御器 ７１ オブザーバ ７４ 傾転角演算部
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ１６Ｈ 63:06 (72)発明者 中島 健一 明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式会 社明石工場内 (72)発明者 五井 龍彦 明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式会 社明石工場内 (72)発明者 川上 浩司 明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式会 社明石工場内 Ｆターム(参考） 3J051 AA03 BD02 BE09 CA05 CB07 DA03 EB03 ED01 FA10 3J552 MA09 NA09 NB01 PA67 QB01 SA46 TA01 TA10 VA24W VA24Y VA32W VA36W VA36Y

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 トラクション無段変速機を有する無段変
    速機構の変速比を制御する変速制御方法であって、 入力回転数と出力回転数とに基づいて前記無段変速機の
    パワーローラの傾転角を推定し、 前記推定された傾転角と、前記パワーローラの傾転角を
    調整する駆動装置への指令値とに基づいて同パワーロー
    ラの位置を推定し、 前記パワーローラの推定位置によりフィードバック制御
    をなすことを特徴とする変速制御方法。
  2. 【請求項２】 トラクション無段変速機を有する無段変
    速機構の出力回転数が所定回転数となるように、前記無
    段変速機の変速比を制御する変速制御方法であって、 入力回転数と出力回転数とに基づいて前記無段変速機の
    パワーローラの傾転角を推定し、 前記推定された傾転角と、前記パワーローラの傾転角を
    調整する駆動装置への指令値とに基づいて同パワーロー
    ラの位置を推定し、 前記パワーローラの推定位置によりフィードバック制御
    をなすことを特徴とする変速制御方法。
  3. 【請求項３】 パワーローラの位置の推定が、傾転角と
    駆動装置モデルとを用いて構成されたオブザーバにより
    なされることを特徴とする請求項１または２記載の変速
    制御方法。
  4. 【請求項４】 駆動装置が油圧シリンダとされてなるこ
    とを特徴とする請求項３記載の変速制御方法。
  5. 【請求項５】 トラクション無段変速機を有する無段変
    速機構の出力回転数が所定回転数となるように、前記無
    段変速機の変速比を制御する変速制御装置であって、 入力回転数と出力回転数とに基づいて前記無段変速機の
    パワーローラの傾転角を推定する傾転角推定手段と、前
    記推定された傾転角と、前記パワーローラの傾転角を調
    整する駆動装置への指令値とに基づいて同パワーローラ
    の位置を推定するパワーローラ位置推定手段とを備え、 前記パワーローラの推定位置によりフィードバック制御
    をなすように構成されてなることを特徴とする変速制御
    装置。
  6. 【請求項６】 パワーローラ位置推定手段が、傾転角と
    駆動装置モデルとを用いて構成されたオブザーバとされ
    てなることを特徴とする請求項５記載の変速制御装置。
  7. 【請求項７】 駆動装置が油圧シリンダとされてなるこ
    とを特徴とする請求項６記載の変速制御装置。
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