JP2007528963A - 無段変速機アセンブリおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

バリエータ比率の変化にしたがって移動可能な、１対のレース間で駆動力を伝達するローラと、ローラに付勢力を加える油圧アクチュエータと、アクチュエータに加えられる圧力を制御し、それで付勢力を制御するように油圧ラインを介してアクチュエータに接続される少なくとも１つの弁と、要求される付勢力を求め、それにしたがって弁を設定する電子制御器とを備える無段変速機アセンブリ（「バリエータ」）であって、弁設定がさらに油圧ライン内の流量に依存することを特徴とする、無段変速機アセンブリが開示される。

Description

本発明は、無段変速機アセンブリ（「バリエータ（ｖａｒｉａｔｏｒ）」）およびその制御方法に関する。

自動車変速機に使用されるバリエータは広く知られている。本発明は特に、ときには「トルク制御される」と呼ばれる型式のバリエータに適用可能である。それらが動作する原理は、例えば、Ｔｏｒｏｔｒａｋの（米国特許第５３９５２９２号明細書およびその相当品の欧州特許第４４４０８６号明細書を含めた）以前の特許から知られているが、以下のように簡潔に総括することができる。より従来型の「比率制御される」バリエータが（結合された電子制御器によって決められた）選択されたバリエータの駆動比率に対応する制御入力を受け取り、自動的に選択された比率を供給するように調整することができるように構成されているのに対して、トルク制御されるバリエータは、そうではなくバリエータ入力／出力における選択されたトルクに対応する制御入力を受け取る。前述のＴｏｒｏｔｒａｋの特許に開示されるトロイダルレース（ｔｏｒｏｉｄａｌ ｒａｃｅ）の、回転牽引型式（ｒｏｌｌｉｎｇ−ｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｙｐｅ）のバリエータの具体的な例を見ると、バリエータの制御入力は、バリエータの入力および出力トルクの合計である「リアクショントルク（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｏｒｑｕｅ）」を直接決める。実際のバリエータ比率はバリエータへの制御入力によって直接に決められない。そうではなく、それは、バリエータの入力および出力軸によってエンジンおよび車両にそれぞれ加えられるトルクから結果として生じるエンジンおよび車両の加速／減速からの結果となる。

この型式のバリエータへの制御入力は、従来は２つの油圧間の差の形態をとる。この２つの圧力は、ピストン両面に作用することによって、（通常ローラの形態の）バリエータの構成部品上に調整可能な力を作り出し、それがリアクショントルクを作り出す働きをする。１対の油圧弁がこの２つの油圧を制御するために使用される。それに結合された電子制御器では、バリエータ・リアクショントルクへの要求量が２つの圧力への要求量に、そして２つの制御弁に移される制御信号に変換される。したがって、この電子制御器は、バリエータ・リアクショントルクを直接制御している。

バリエータ比率が一定で、油圧弁とバリエータピストンの間で流体の流れが全く起こらない間は、バリエータピストンに作用する油圧は、それぞれの油圧弁からの出力油圧に等しい。しかしながら、バリエータ比率が変化するとき、弁をピストンに接続する油圧内での流れが結果として生じ、流れの方向に沿った管路内の圧力降下が必然的に生じることを発明者等は認識してきた。したがって、バリエータピストンに加えられる圧力は、油圧弁からの出力圧力と同じではない。この結果は、リアクショントルクの要求されたトルクからの偏差となる。

油圧は通常、バリエータ自体の好ましからざる振動挙動を低減するために、流体流に応答して圧力降下を作り出すための何らかの形態の油圧ダンパを組み込んでいるので、この問題はさらに悪化する。このダンパは、この圧力降下に寄与する。流体の通過流も弁が要求された圧力を作り出すのを妨げる場合がある。

本発明の第１の態様によれば、バリエータ比率の変化にしたがって移動可能な、１対のレース間で駆動力を伝達するローラと、ローラに付勢力を加える油圧アクチュエータと、アクチュエータに加えられる圧力を制御し、それで付勢力を制御するように油圧ラインを介してアクチュエータに接続される少なくとも１つの弁と、要求される付勢力を求め、それにしたがって弁を設定する電子制御器とを備える無段変速機アセンブリ（「バリエータ」）であって、弁設定がさらに油圧ライン内の流量に依存することを特徴とする、無段変速機アセンブリが存在する。

油圧内の流量に依存して弁を設定することによって、そのような流れに起因する圧力変化を補償することができる。
特に好ましい実施形態では、制御電子器が、油圧ラインの流量を求め、アクチュエータと弁の間の結果として起きる圧力変化を求め、かつこの圧力変化を補償するように弁の設定を調整する働きをする。

この方法で、電子制御器は、バリエータ比率変化が起きている間でも望ましい付勢力を供給することが可能になる。したがって、トルク制御バリエータの場合は、所望のリアクショントルクを確実に供給することが可能である。

好ましい実施形態では、電子制御器が、流量から前記圧力変化、および油圧ラインの１つまたは複数の構成部品の特性を計算する。
この構成部品の特性は、電子制御器の参照表に記録することができる。別法として、数学モデルをこの関係に使用することができる。通常この表またはモデルは、構成部品を通る流れに応答して構成部品によって作り出される圧力降下を提供する。勿論、この圧力降下の方向は、流体流の方向によって変わる。その効果は、バリエータピストンでの圧力を増加させ、または低下させることである可能性がある。許容値も流体粘度および／または温度に伴う圧力降下の変動に対して作ることができる。

トロイダルレース、回転牽引型式のトルク制御バリエータでは、弁をアクチュエータに接続する油圧ラインの流量は、バリエータ比率の変化の速度およびバリエータ比率の関数であり、これらの量から計算することができる。しかしながら、これらの量は電子機器によって直接制御することはできず、それゆえにそれ自体計算しまたは測定しなければならないことに注目されたい。測定されるバリエータ比率に圧力の補償の基礎を置くことは、油圧からの好ましからざる振動のフィードバックおよび／または減衰の減少に起因してバリエータを不安定にする可能性がある。

本発明の特に好ましい実施形態によれば、流量を計算するのに、電子制御器がエンジン回転数およびエンジン加速度の予測値を考慮する。
勿論エンジン回転数はバリエータ入力速度に関連し、それゆえにバリエータ比率に関連する。エンジン回転数に関連するフィードバック問題は、直接測定した値ではなく、その予想される値を使用することによって回避することができる。

油圧ラインは流れに応答して圧力変化を作り出し、それによってバリエータローラの振動を減衰させる働きをする少なくとも１つの構成部品を組み込むことが好ましく、かつ予想されるエンジン回転数およびエンジン加速度に基づく弁設定に対する補償によって、弁および構成部品の一緒になった効果は、前記予想されるエンジン加速度に対応する位置からのローラ位置の偏差を減衰させることである。問題の構成部品は、油圧ダンパであることが好ましい。しかしながら、流体流に対して収縮する断面をもたらす任意の構成部品が、この目的を果たすことができる。

別の好ましい実施形態では、前記電子制御器が流量を計算するのに、車両速度および車両加速度を考慮する。
車両の速度／加速度から、バリエータの出力速度およびその変化の速度を求めることができる。しかしながらこの場合も、低周波数の車両／駆動力の振動がそれによって不安定さにつながるようにフィードバックされる可能性があるので、測定された車両速度が流量の計算に使用される場合は、潜在的な問題が存在する。

本発明の特に好ましい実施形態では、流量を計算するのに使用される車両加速度の値を求めるのに、電子制御器が車両の駆動力に加えられる正味の力を考慮する。
車両を駆動するために加えられる正味の力は、高域フィルタの掛けられた第１の車両加速度を得るために使用され、車両速度または加速度の測定値が低域フィルタの掛けられた第２の車両加速度信号を得るために使用され、第１および第２の信号が次いで、流量を計算するのに使用される改善された車両加速度信号をもたらすように一緒に加算される。

もし車両の測定値が低周波数の振動および信号ノイズにもさらされていると仮定すれば、油圧内の流れを計算するために使用される車両速度（または同等にバリエータ出力速度）の使用可能な値を得るという問題も存在する。

さらに別の好ましい実施形態では、測定された車両速度は低域フィルタに掛けられ、前記フィルタを掛けることによって生じる時間遅れを補償するために、前記フィルタの掛けられた信号にオフセット値が加算される。

第２の、より一般的な問題が本発明者等によって取り組まれてきた。これは、車両加速値を求めることである。（例えば、車両サスペンションおよび駆動系に起因する）低周波数振動を取り除くためにフィルタの掛けられた、しかし真の車両加速値に対し受け入れがたいほど遅れない車両加速度信号が、上記で説明した圧力補償、および他の理由の両方のために必要とされる。

本発明の第２の態様によれば、車両を駆動するために加えられる正味の力を求めるステップと、それから車両の加速度の推定値を計算し、かつ第１の信号をもたらすために高域フィルタを掛けるステップと、車両加速度を測定し、第２の信号をもたらすために測定された車両加速度を低域フィルタに掛けるステップと、車両加速度を示す出力信号をもたらすために、第１および第２の信号を加算するステップとを含む、自動車の加速度を求める方法が存在する。

車両加速度は、多分ある形態の加速度計を使用して測定することができる。しかしながら、この「測定された」値は、車両速度を測定し、時間に対して微分することによって得ることが好ましい。

正味駆動力から車両加速度を計算することは、他にも作業はあるが、推定された車両抵抗を減算すること、および推定された車両重量で割り算するステップを含む。
より高性能な手法は、道路傾斜、車両重量の変動、ブレーキ力等に対する許容値を含むことである。適用可能な車両重量および傾斜のモデルを組み込むことが好ましい。

本発明の第３の態様によれば、生の測定信号をもたらす量を測定するステップと、フィルタの掛けられた信号をもたらすように信号をフィルタに掛けるステップと、物理的量を示す出力信号をもたらすようにこのフィルタの掛けられた信号にオフセット値を加えるステップとを含む、物理的な量を示す信号を得る方法が存在し、このオフセット値はフィルタの掛けられた信号を時間に対して微分し、定数を掛け算することによって得られる。

例示の目的のみで、添付の図面を参照して本発明の特定の実施形態を次いで説明する。

図１に示すバリエータ構造はそれ自体知られている。図面は「完全トロイダル（ｆｕｌｌ ｔｏｒｏｉｄａｌ）」型式のバリエータ１０を示す。ここでは、２つの入力ディスク１２、１４がそれと共に回転するように駆動軸１６に取り付けられ、中央出力ディスク２６上に形成される対応する部分のトロイダル表面２２、２４に対面するそれぞれの部分のトロイダル表面１８、２０を有し、その結果、２つのトロイダル凹部がディスクの間に画成される。この出力ディスクは、軸１６と独立に回転できるようにジャーナル支承されている。軸１６および入力ディスク１２、１４を介して入力される、エンジンまたは他の主要な原動機からの駆動力は、トロイダル凹部に配設された一組のローラを介して出力ディスク２６に伝達される。別法として、駆動力はディスク２６からディスク１２、１４へ反対方向に伝達することができる。単一の代表的なローラ２８が示されているが、通常は３個のそのようなローラが各凹部に設けられている。油圧端部負荷装置１５によって入力ディスク１２、１４の両端間に加えられる端部負荷は、駆動力の伝達を可能にするローラとディスクの間の圧力を供給する。駆動力は、出力ディスクから、以下で説明するように遊星歯車ミキサーを通常含む、変速機の後続の部品へ伝達される。各ローラは、ローラ／キャリッジの組合せに調整可能な並進力を加えることができる油圧アクチュエータ３２にそれ自体連結される、それぞれのキャリッジ３０にジャーナル支承される。並進動作が可能であることはもとより、このローラ／キャリッジの組合せは、この分野の技術者によく知られているように、ローラの「傾き角」を変更し、ローラとディスクの間の接触部を移動させ、それによってバリエータ変速比率の変化を可能にするように、アクチュエータ３２のピストン３１の軸周りを回転することができる。

図示のバリエータは、トルク制御型式のものである。油圧アクチュエータ３２は、制御された力をローラ／キャリッジアセンブリに加え、この力は（１）入力ディスク１２によってローラに加えられる力と（２）出力ディスク２６によってローラに加えられる力の合計によって、釣り合ってバランスする。この３つの力は、ローラをバリエータ軸周りの円周通路に沿って推進させる傾向のあるトルクを作り出すものとして同じようにうまく見なすことができる。したがって、バリエータの入力ディスクおよび出力ディスクに働くトルクの合計は、アセンブリ３２によって加えられるトルクと等しく、結果的にピストン３１の両側の差圧に比例すると言うことができる。この量〜入力と出力トルクの合計〜がリアクショントルクと呼ばれる。ピストン３１の両側に加えられる圧力を制御することによって、リアクショントルクそれ自体を直接的に制御することができる。

バリエータによってもたらされる駆動比率は、その結果として直接的には制御されない。そうではなく、バリエータの入力と出力の速度の変化は、バリエータによって作り出される入力と出力を、入力と出力に連結される慣性へ加えることから結果として生じるのである。入力側では、バリエータによって作り出されるトルクがエンジンによって作り出されるトルクに加算され、エンジンの加速度を決める。バリエータの出力トルクは勿論、被駆動輪に加えられ、車両を加速する働きをする。バリエータの入力および出力速度に変化が起きると、ローラは自動的に移動し、必要なバリエータ比率をもたらす位置に歳差運動する。

したがって、図示のバリエータへの主要な制御入力は、ピストン３１の両側に通じる線Ｓ１、Ｓ２の差圧の形態をとる。図２は、バリエータを制御する油圧回路を示す。この図面では、バリエータローラ２８、２８’・・・およびそれらに結合されたピストン３１、３１’・・・は、高度に簡略化された形式で示されている。それらが油圧ラインＳ１、Ｓ２から供給されていることが分かる。高圧供給部４８が、逆止弁５２を介して蓄圧器５４に接続され、結果としての出力が安定した高圧になるように、必要なときポンプ出力を迂回させる供給圧制御弁５６にも接続されたポンプ５０を備えて、設けられている。この出力が、油圧ラインＳ１、Ｓ２に加えられる圧力をそれぞれ制御する１対の圧力制御弁Ｖ１、Ｖ２に導かれる。各弁は、そのラインＶ１、Ｖ２を高圧源４８に接続する状態と、そのラインをこの図面では変速機油溜め５８によって概略的に示される圧力吸い込み部（ｓｉｎｋ）に接続する別の状態とを有する。この弁状態は、（１）変速機電子制御器、ＥＣからの圧力要求量信号によって制御される電磁弁、（２）弁出力から取られるパイロット信号、に起因する弁スプールに働く２つの対抗する力によって変わる。結果としてこの弁は、絶えずそれ自体の出力圧力をＥＣからの圧力要求量と比較し、出力圧力を圧力要求量に一致するように制御する。したがって、ＥＣが弁出力での圧力Ｐ_Ｖ１およびＰ_Ｖ２を直接制御する。

弁Ｖ１、Ｖ２およびピストン３１の間がゼロ流量の状態の下では、ピストン３１に作用する圧力Ｐ_ＣＹＬ１およびＰ_ＣＹＬ２は、弁出力圧力Ｐ_Ｖ１およびＰ_Ｖ２と一致する。（思い出すであろうが、バリエータ・リアクショントルクを決める）バリエータピストンの両側の差圧は、ＥＣからの圧力要求量の差に対応する。

しかしながら、バリエータ比率の変化はピストン３１の移動に伴って起き、ピストンによって移動させられる流体は、油圧回路を通り流れる。図２に示すように、ピストン３１が左から右に移動すると仮定する。ある容積の流体が回路のＳ１側のピストンによって引き込まれ、同じ容積がピストンによってＳ２側内に追い出される。この流体移動は、図で流れＱ_Ｖとして示される、バリエータを通る流れと考えることができる。図示の例では６個のピストン３１があり、その結果としてＱ_Ｖ÷６の流量が各ピストンを「貫通する」。この流量Ｑ_Ｖは、弁Ｖ１を介して高圧源４８からピストン３１のＳ１側に供給され、弁Ｖ２を介して圧力吸い込み部に排液される。

どんな油圧回路にも流体の流れに対して抵抗、およびその結果として流れの方法に沿った圧力降下がある。実際図示の回路では、それらの目的が、流体流に応じて流れの方向に沿った圧力降下を作り出し、それによってバリエータピストン３１およびローラ２８の振動挙動を減衰させることである、ダンパが組み込まれている。主ダンパ６０、６２が、流れラインＳ１、Ｓ２に、ピストン３１と弁Ｖ１、Ｖ２の間に設けられており、互いにそろってピストンの振動を減衰させる働きをする。個々のピストン３１、３１’、３１’’・・・につながる枝ライン内のローラダンパー６４、６６、６４’、６６’、６４’’、６６’’・・・は、ピストンが互いに位相を外れて振動する、どんな傾向も減衰させる働きをする。これらのダンパは、他の形態もとることはできるが、ライン内の単純なオリフィスとして形成することができる。

ピストンの右方向への移動の場合には、流体が流れる間の回路の圧力降下の効果は、圧力Ｐ_ＣＹＬ１がＰ_Ｖ１より低く、Ｐ_ＣＹＬ２がＰ_Ｖ２より高いことである（これらの不均衡は、移動が左への場合は逆になる）。ピストン３１の両側の差圧ΔＰ_ＣＹＬは、回路内の全ての絞りの両側の圧力降下の合計だけ、２つの弁Ｖ_１、Ｖ_２に要求される差圧より低くなる。

今までのことを要約すると、バリエータ比率の変化は流体流を生じさせる。流れは流れの方向に沿った圧力降下を生じさせ、それゆえにＥＣによって設定され、弁Ｖ_１、Ｖ_２を介して作用する差圧と異なるピストンの差圧を引き起こす。ピストンの差圧はバリエータ・リアクショントルクに比例するので、この結果は、補償が行わなければ、リアクショントルクの誤差になる。

この問題は、本発明によって、弁Ｖ_１、Ｖ_２を制御する圧力要求量に対し適切な補償を加えることによって解決される。例示の目的で、図２の回路の瞬間的な流量Ｑ_Ｖが圧力降下
Ｐ_Ｖ１−Ｐ_ＣＹＬＩ＝Ｐ_ＬＯＳＳ
になると仮定する。同時に、Ｐ_ＣＹＬ２に増大が起きる。Ｐ_ＣＹＬＩの損失がＰ_ＣＹＬ２の増加に等しいと仮定すると（この簡略化は必要ないが）、その結果、
ΔＰ_ＣＹＬ＝ΔＰ_ＲＥＱ−２Ｐ_ＬＯＳＳ
ここで、ΔＰ_ＲＥＱはＥＣによって要求される、弁Ｖ_１、Ｖ_２からの出力される圧力の差である。補償するために、ΔＰ_ＲＥＱはΔＰ^１ _ＲＥＱに補正することができ、ここで、
ΔＰ^１ _ＲＥＱ＝ΔＰ_ＲＥＱ＋２Ｐ_ＬＯＳＳ
である。この補償は、Ｖ_１の圧力要求量を増加させることによって、Ｖ_２の要求量を減少させることによって、あるいは両方の組合せによって達成することができる。したがって、Ｐ_ＬＯＳＳを適切に求めることができる場合は、必要な補償の計算は簡単である。Ｐ_ＬＯＳＳは原理上、バリエータピストンの移動速度、およびその結果の油圧内の流量Ｑ_Ｖが、バリエータ比率およびバリエータ比率の変化の速度の関数であるので求めることができる。この関係は、バリエータ自体の構造および幾何学的形状によって変わる。Ｑ_Ｖから、油圧回路および油圧油の特性を考慮して、圧力変化Ｐ_ＬＯＳＳを計算することが可能である。

図３に設けられた時刻歴は、どのようにＰ_ＬＯＳＳがバリエータ比率、および実際は車両速度およびエンジン回転数に関連するかを示すために役立つ。それは、車両が時間ｔ_０における静止スタートから加速するときの変化を示す。図３（ｂ）は、この場合は所望の車両加速度は時間ｔ_１まで一定であり、したがって、この時間にわたる車両速度Ｖ_Ｓは直線である。所望のエンジン回転数Ｅ_Ｓは図３（ａ）で一定であることが分かる。所望のエンジン回転数はより一般的にはこの時間にわたり変化するので、この例は、この点においてやや簡略化されている。図３（ｃ）は、バリエータ比率Ｒ_Ｖの必要な形態を示す。勿論、エンジン回転数が一定のままである間に、車両は加速しているので、変速機は全体として時間ｔ_０とｔ_１の間に低い比率からより高い比率に移動しなければならない。実際図示の例では、変速機は時間ｔ_０まで非常に低い比率、この分野で「ギアードニュートラル（ｇｅａｒｅｄ ｎｅｕｔｒａｌ）」と呼ばれる状態にある。図３（ｃ）を参照すると、全体としての変速機からの比率の所望の直線的な増加をもたらすために、バリエータ自体の比率は最初に時間ｔ_ｒｃに至るまで直線的に減少し、次いで直線的に増加する。これは、問題の変速機が、バリエータがそれを介してエンジンおよび／または被駆動輪に連結される中間伝導装置が設けられた、２つのモード（ｒｅｇｉｍｅ）で動作可能なよく知られた型式のものだからである。低速モードでは、バリエータ比率の減少は、全体としての変速機の比率の増大を引き起こす。高速モードでは、バリエータ比率の増大は、全体的な変速機比率を増大させる。ｔ_ｒｃで、低から高へのモード変化が起こる。したがって、ギアードニュートラルからずっと変速機の最大の比率までの移動は、図３（ｃ）に示すように、バリエータをその全体比率範囲にわたって一掃させ、次いで再び元に返させる。図３（ｄ）は、バリエータ比率Ｒ_Ｖの形態から得ることができる対応する流量Ｑ_Ｖの簡略化した図である。図３（ｅ）は、結果として生じる圧力低下を示し、油圧および流体の特性を考慮に入れて、Ｑ_Ｖの形態から求めることができる。

流れに起因する圧力損失に対する補償が、バリエータ比率の変化の速度に対して測定された値に基づく場合は、その結果、バリエータの安定性が危うくなる潜在的可能性がある。油圧ダンパによって作り出される圧力降下は、バリエータの振動を防止するのに望ましい。油圧ダンパのこの効果が悪影響を受ける可能性があり、実際、油圧制御が十分な高いバンド幅を有するものである場合は、このダンパ効果は全く無効にされる可能性がある。さらに、バリエータ比率の変化の測定された速度に基づく補償の効果は、駆動系内の振動を増幅し、そのような振動に起因するバリエータ比率の好ましからざる変化は、比率変化を減衰させるのではなく、それを増幅させる傾向になる油圧の代償的な変化を引き起こす可能性がある。

この潜在的な問題を克服するために本実施形態が行うことは、本質的に圧力補償を、
バリエータ比率の測定された変化ではなく予測される変化〜フィードバックではなくフィードフォワード技術に基づくことである。この結果は、バリエータ振動の減衰が維持されることである。既存のシステムでは、減衰のこの効果はバリエータ比率変化にある抵抗をもたらすことである。すなわち、減衰は比率変化を阻む傾向にある。検討下の実施形態では、圧力補償と油圧ダンパ６０、６２の組み合わされた効果は、そうではなく予測された軌道の、すなわち、時間にわたるバリエータ比率の予測される形態の周りのバリエータ比率の振動を減衰させる傾向になる。どのようにしてこれが達成されるかを以下に説明する。

本実施形態では、圧力補償は、（１）エンジン回転数／加速度および（２）車両速度／加速度から得られるバリエータ比率およびバリエータ比率の変化の速度の値に基づく。エンジン加速度は、バリエータ入力速度の変化の速度に比例する。車両加速度は、（比例定数は変速機モードによって変わるけれども）少なくとも被駆動輪が道路上に牽引力を維持する間は、バリエータ出力速度の変化の速度に比例する。したがって、選択された数量によって、バリエータ比率とバリエータ比率の変化の速度の両方を求めることができる。

時間にわたるエンジン回転数の形態は、ＥＣによって制御される。どのようにこれが達成されるかの詳細な説明のためには、Ｔｏｒｏｔｒａｋの英国特許出願第０３０７０３８．０．号明細書を参照されたい。しかしながら、簡潔に言えば、ＥＣが（アクセルペダルを介して連通される）運転者の要求、車両速度などに基づいて所望の車輪のトルクを求める。所望の車輪トルクから所望のエンジン出力が求められ、これに基づきＥＣが所望のエンジン回転数およびエンジントルクを設定する。この所望のエンジン回転数およびトルクは、知られたエンジン特性および運転者の要求に合致するように要求された出力に基づいて、例えば、高い燃料効率を達成するために設定することができる。所望のエンジン回転数を達成するために、エンジン内での燃焼により作り出されるトルクを変速機によってエンジンに加えられる負荷トルクに動的にバランスさせることが必要である。何故なら、エンジンの（かつ変速機の連結された部品の）慣性に作用し、それらの加速を引き起こすのは、これら２つのトルクの合計だからである。このバランスは、エンジン制御器に加えられるトルク要求量および必要な場合バリエータ・リアクショントルクの調整によって制御される。ＥＣが行うことは、エンジン回転数の目標形態を求め、リアクショントルクの要求量およびエンジントルクの要求量の適切な設定を求めることである。エンジン回転数の目標形態からの偏差を制御するために、実際のエンジン回転数がそれに引き続いて、エンジンのモデルおよびそれらの制御入力に対する変速機の応答から計算される予測されたエンジン回転数に対して比較される。エンジントルク要求量（および必要な場合リアクショントルクも）が、実際と予測回転数の間の偏差を減少させるように修正される。これは、実際のエンジン回転数に対する修正がエンジン回転数の予測された値に基づいているので、それ自体「フィードフォワード」技術である。本目的の重要な点は、ＥＣがエンジン回転数、およびその結果としてエンジン加速度の予測を作り出すことである。

次に圧力補償に使用するための車両加速度値を求めることに移るが、これはエンジン回転数に関連する問題とは異なる問題を提起することを最初に理解されたい。エンジン回転数がＥＣの制御下にある要因（エンジントルク、およびリアクショントルク）によって決まるのに対して、車両加速度はシステムによって直接制御されない外部要因〜傾斜、車両重量、抵抗、等〜によって変わる。車両加速度（および速度）を正確に求めることは、バリエータ比率およびバリエータ比率の変化の速度を求める重要な部分である。値は勿論測定（例えば、車輪の回転数の測定）によって求めることができるが、残念なことに車両は（その懸架装置などに起因して）、かつ、駆動系は（その整合性（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）に起因して）、自動車では２Ｈｚなどの低い、より大きな車両ではさらにより低い周波数で共振を示す動特性を有する。フィルタで除去しない場合は、この振動は、測定される車両速度、したがって、バリエータ比率の計算値に望ましくない低い周波数振動を発生させる場合がある。この振動は、弁Ｖ_１、Ｖ_２への要求量に加えられる圧力補償に反映される可能性がある。このような形で、この振動はバリエータ・リアクショントルク、したがって車両加速度に影響し、正のフィードバックを損なう潜在的可能性がある。これは、バリエータ圧力要求量の誤差が被駆動輪でのトルクに大きな誤差を生じさせる潜在的可能性がある、ギアードニュートラルに近い非常に低い変速比で特別な問題となるであろう。

単純な低域フィルタを車両速度測定に適用することができるが、低周波数のノイズを考えるとこのフィルタは必然的に長い時定数を有し、したがって、実際と測定され／フィルタされた車両速度値の間に許容できない遅れが導入される。

次に図４および５を参照して説明するフィルタは、これらの問題を克服することができる。それは測定される車両速度値と予測される車両速度値の組合せに依存する。この方策を図４に示す。それは車両速度のフィルタの掛けられた値（ＳｐｄＶｅｈＦｉｌｔ）と車両加速度のフィルタの掛けられた値（ＡｃｃＶｅｈＦｉｌｔ）の両方を発生させるが、後者の計算値がまず最初に考慮される。

図４では、ボックス１００の入力であるＴｒｑＷｈｌＥｓｔは、車両の被駆動車輪に加えられる駆動トルクの推定される、フィルタの掛けられていない値を示し、通常はこのトルクを１２で車両被駆動車輪の回転半径で割り算することから得られる値が、車両を加速するためにパワートレインによって加えられる力に対する値（ＦｏｒｃｅＤｒｉｖｅ）を与える。ブレーキによって加えられる追加の力を可能にするために、ブレーキ圧力が測定され、次いでブレーキ力（図１のＦｏｒｃｅＢｒａｋｉｎｇ）がブレーキの圧力／力特性に基づいて計算される。ブレーキ圧力とブレーキ力の関係は本質的に直線であり、したがってこれは簡単な計算である。図１に１４で表示される機能は、ＦｏｒｃｅＢｒａｋｉｎｇおよびＦｏｒｃｅＤｒｉｖｅ、ならびに車両移動方向（前進／後退）および車両駆動制御の位置の表示を受け取り、これらに基づいてブレーキ力の補正された値ＦｏｒｃｅＢｒａｋｉｎｇＣｏｒｒを出力する。これを１８でＦｏｒｃｅＤｒｉｖｅに加えることによって、車両を加速するためにエンジンおよびブレーキによって加えられている正味の駆動力を示すフィルタの掛けられていない信号ＦｏｒｃｅＶｅｈＥｓｔＲａｗが求められる。

この信号ＦｏｒｃｅＶｅｈＥｓｔＲａｗは、図２により詳しく示され、以下に説明するように、ＦｏｒｃｅＶｅｈＥｓｔＲａｗの力の値をフィルタに掛けるために、一連の低域の、１次の、デジタルに実行されるフィルタ２２、ならびに車両速度値をフィルタに掛けるための別の一連の同一のフィルタ２４を備える多次数（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｒｄｅｒ）フィルタ２０に渡される。２２などの１つのフィルタの出力はその隣２２’の入力になど直列に供給され、その結果、それらは一緒になって、フィルタに入力される共通のパラメータである、比較的急峻な周波数を切除し、かつ時定数ＴＣを有する高次数低域フィルタを形成する。

フィルタ２０からの出力は、車両に働く力の低域フィルタが掛けられた、推定値ＦｏｒｃｅＶｅｈＥｓｔＦｉｌｔ（図１）である。２６で、これがフィルタの掛けられていない値ＦｏｒｃｅＶｅｈＥｓｔＲａｗから引かれ、事実上高域フィルタが掛けられたバージョンＦｏｒｃｅＶｅｈＥｓｔＨＰＦｉｌｔをもたらす。次いでこれは、車両の適用モデル１１８に入力される。このモデルは、車両加速度の、高域フィルタの掛けられた推定値ＡｃｃＶｅｈＥｓｔＨＰＦｉｌｔを出力する働きをする。最も簡単なあり得るモデルは、駆動力ＦｏｒｃｅＶｅｈＥｓｔＦｉｌｔを車両重量で単に割り算することであろう。

正確性をより高めるためには、車両重量、路面の傾斜、抵抗および潜在的には他の要因を考慮に入れることが必要である。重量と傾斜は勿論変数であり、かつ直接測定できない。したがって、車両の応答に基づいてこれらの変数を補正する、より高性能なモデルが採用される。

ＡｃｃＶｅｈＥｓｔＨＰＦｉｌｔは、車両重量およびそれに加えられる力に基づいて得られてきた。車両加速度の値を得るための別の方法は、車両速度を測定し、次いで時間に対して微分することである。図４に、それ自体がかなり多量のノイズを内蔵する信号である、測定された車両速度がＳｐｄＶｅｈとして示され、多次数フィルタ１１０、具体的には一連のフィルタ１１４に入力される。低域フィルタの掛けられた信号の結果は、車両加速度の低域フィルタが掛けられた推定ＡｃｃＶｅｈＥｓｔＨＰＲａｗを生成させためにデジタル微分器１２０へ渡される。１２２で、試験で立証されてきたように、車両加速度の真の値に非常に近い近似値である信号ＡｃｃＶｅｈＦｉｌｔを生成させるために、高域フィルタを掛けられた信号ＡｃｃＶｅｈＥｓｔＨＰＦｉｌｔが低域フィルタが掛けられた信号ＡｃｃＶｅｈＦｉｌｔＲａｗに加算される。駆動系振動に起因する低周波数ノイズは、測定された車両速度に低域フィルタを掛けることによって取り除かれている。低域フィルタによって導入される時間遅れは、変速機／ブレーキ力に基づいた加速度の高域フィルタの掛けられた推定値を加えることによって補正されている。

次いでどのように車両の使用可能な値が得られるを説明するために、測定された車両速度の微分によって得られた車両加速度の低域フィルタの掛けられた値は、多次数通過フィルタ１１０の時定数ＴＣも受ける掛け算器１２４に導かれることに注目されたい。ＡｃｃＶｅｈＦｉｌｔＲａｗにＴＣを掛けることによって、フィルタ１１０からの時間遅れに起因して導入された車両速度の、実際とフィルタの掛けられた値の間の差の推定値である、オフセット値ＳｐｄＶｅｈＦｉｌｔＯｆｓｔが得られる。１２６でこのオフセット値を低域フィルタの掛けられた測定車両速度信号、ＳｐｄＶｅｈＦｉｌｔＢａｓｅに加算することによって、改善された、フィルタの掛けられた車両速度信号ＳｐｄＶｅｈＦｉｌｔが得られる。

図６は、オフセット値ＳｐｄＶｅｈＦｉｌｔＯｆｓｔの重要性を明らかにするためのものである。線Ｖ_Ａは実際の車両速度を示し、この例では一定の車両加速度に応じて直線である。実際の速度Ｖ_Ａと測定された、フィルタの掛けられた信号Ｖ_ＦＩＬＴの間に、時定数ＴＣによって決まる時間遅れがある。その結果として、任意に選択された点での時間ｔ_０で、フィルタの掛けられた信号２０２のＳｐｄＶｅｈＦｉｌｔＢａｓｅは、実際の速度Ｓｐｄと異なる。この相違は、図示の例では、フィルタの掛けられた信号２０２の傾斜に時間遅れＴＣを掛け算したものに等しい。したがって、この方法で計算されたオフセット値ＳｐｄＶｅｈＦｉｌｔＯｆｓｔを加えることによって、真の値Ｓｐｄに等しい値ＳｐｄＶｅｈＦｉｌｔが求められる。この例ではこのオフセット値は、ただ単に車両加速度が一定であるので正確に正しい。加速度が変化する場合はしたがって、ＳｐｄＶｅｈＦｉｌｔとＳｐｄの間にはいくらかの不一致があるであろうが、この方法は加工されない、フィルタの掛けられた値に大きな改善をもたらす。

車両速度および加速度、ならびにエンジン回転数および加速度に対する値を有することによって、バリエータ比率ＲＶおよびバリエータ比率の変化の速度

を求めることができる。車両速度／エンジン回転数とバリエータ比率の間の関係は、被駆動車輪の直径に依存し、かつバリエータと結合された中間の歯車装置によって変わる。純粋に例示の目的で、この計算に関する原理を図示するために、図７は、遊星歯車ミキサーＭＩＸならびにバリエータＶＡＲを有する知られた型式の車両駆動系の概略図を提供する。歯車比Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４をそれぞれ有する、別の歯車装置が２１２、２１３、および２１４に示されている。ミキサーの３軸での回転速度は、ω_１、ω_２およびω_３で指定されている。軸２１６はエンジンにつながり、エンジン回転数ＳｐｄＥｎｇで回転する。軸２１８は車両被駆動輪２１９につながる。エンジンは２２１に示されている。クラッチ２２０は、駆動力が遊星歯車ミキサーから取られる低速モードに係合するために閉じられる。低速モードクラッチを開き、高速モードクラッチ２２２を閉じると高速モードに係合し、ミキサーは実質的に迂回され、固定比率の歯車列がバリエータ出力を車輪に連結する。次に、ω_０およびω_ｉがバリエータの入力および出力回転数である場合は、次いで定義

によって、かつ、高速モードでは、
ω_０＝ＳｐｄＶｅｈＦｉｌｔ／Ｒ_４／Ｒ_ＦＤ／被駆動輪円周、となり、
ここで、Ｒ_ＦＤは、変速機出力と被駆動輪との間の最終的な駆動比であり、かつ、
ω_ｉ＝ＳｐｄＥｎｇ×Ｒ_２
したがって、Ｒ_Ｖを求めることができる。同様に、
ω_０＝Ｒ_Ｖω_ｉそして部品毎に微分して、

したがって、

そして、

ここでＡｃｃＥｎｇＥｓｔは電子制御のエンジン管理方策から得られる期待されるエンジン回転数の加速度であり、

（式内の訳は、「ＡｃｃＶｅｈＦｉｌｔ／Ｒ_４／Ｒ_ＦＤ／被駆動輪円周」）であるので、

に対して１つの値を得ることができ、したがって、（１）の右手側の全ての数量は与えられた値であることができる。低速モードでの

の計算は、もう少し複雑である。Ｒ_１３を遊星歯車ミキサーでのω_１とω_３の間の比率であるとする。このミキサーは、

のように構成されているので、したがって、
ω_３＝Ｒ_１３ω_１＋（１−Ｒ_１３）ω_２、
かつ、

（２）より、

（１）に代入すると、

そして、この場合も

および

（式内の訳は、「ＡｃｃＶｅｈＦｉｌｔ／Ｒ_４／Ｒ_ＦＤ／被駆動輪円周」）
であることを考慮すれば、この値を求めることができる。
図８は、バリエータ比率およびその変化の速度に基づいて、どのようにして弁Ｖ_１、Ｖ_２の圧力要求量が制御されるかを示す。ここで、（バリエータ入力および出力回転数を測定し、フィルタを掛けらことによって得られる）バリエータ比率Ｒ_Ｖの測定値が変数ＲａｔＶａｒによって示され、推定されたバリエータ比率の変化の速度が変数ＡｃｃＲａｔＶａｒＥｓｔである。これらの数量は、上記の式から求めることができる。これらの量から、結果としてバリエータシリンダを通る流れＦｌｏｗＶａｒが２３０で計算される。この計算はバリエータの幾何学的形状に基づく。図１に示すバリエータに対して、

を示すことができ、
ここで、ｘ＝ピストン位置
Ｒ_Ｔ＝バリエータディスクによって画成される円環面の中央線の半径
α＝ローラ傾き角
β＝図１に印をつけられた、バリエータ車輪角度
であり、かつ、

ここで

かつ、Ｒ_Ｒ＝バリエータローラ半径であるので、

は、比率Ｒ_Ｖおよびその一次微分値から求めることができる。
したがって

バリエータピストンの移動速度は、バリエータ比率の測定値およびその一次時間微分値から求めることができ、ピストン面積が分かれば、バリエータを「横切る」流量を求めることができる。

２３２で、バリエータピストンの両側の、結果として起こる圧力変化ΔＰＳ２_ｅｓｔおよびΔＰＳ１_ｅｓｔが計算される。図９は、どのようにしてこの計算が行われるかを示す。回路の構成部品の流れに対する抵抗が圧力降下〜すなわち、おのおのがそこを通る流れの関数として作り出す圧力変化を引き起こす、これらの構成部品の特性を示す参照表が使用される。この特性は実験によって確定することができる。主ダンパ６０、６２およびローラダンパー６４、６６は、（勿論、圧力降下の方向は流れの方向によって変わるが）流れの方向に関わらず同一の大きさの圧力降下を作り出すと仮定する。これらの特性はそれぞれ参照表２５０、２５２に記憶される。弁Ｖ_１、Ｖ_２に対しても許容値が作られるが、これらは前方および後方流れに対し異なる特性を有しているので、２つの別の参照表２５４、２５６が弁を示すために使用される。

ＦｌｏｗＶａｒの絶対値が全ての参照表に入力され、回路の各構成部品が寄与する、結果として起きる圧力降下に対する値が出力される。ローラダンパーの両端の圧力降下は、ピストンの全てが結合されたダンパを有していないことを考慮して、２５８で定数が掛け算される。回路の流入および流出側の圧力変化の合計は、それぞれ２６０および２６２で計算され、ＦｌｏｗＶａｒの符号（ｓｉｇｎ）を考慮に入れて、クロスオーバー論理回路２６３が、これらが出力ΔＰＳ２_ｅｓｔおよびΔＰＳ１_ｅｓｔを発生させるように、確実にＳ１およびＳ２ラインに正しく寄与させる。

図８に戻ると、この流量補償方策は多分、数値的な例を参照することによって最も良く説明される。それは、バリエータピストンで要求される圧力であるＰｒｅｓｓＳｅｒｖｏ１ＲｅｑおよびＰｒｅｓｓＳｅｒｖｏ２Ｒｅｑを受け取る。図面では円内に示されている番号が圧力に対応する。したがって、この例では、ＰｒｅｓｓＳｅｒｖｏ２Ｒｅｑは８（この単位は任意である）であり、ＰｒｅｓｓＳｅｒｖｏ１Ｒｅｑは１０である。バリエータのリアクショントルクを決める量であるバリエータピストンの両側の要求される差圧は、１０−８＝２である。２７０、２７２で、圧力変化ΔＰＳ１_ｅｓｔおよびΔＰＳ２_ｅｓｔがそれぞれ要求される圧力に加算され、圧力から減算される。しかしながら、この結果の圧力が供給可能な圧力の上または下にある可能性がある。これらは、使用可能な最大および最小油圧圧力を示すパラメータも受けるリミッター２６４、２６６に出力される。この場合は、Ｓ_２側リミッター２６４への５単位の圧力は、使用可能最低圧力の８単位以下である。したがって、そのリミッターは８の値を出力する。Ｓ_１側リミッターは、使用可能な範囲にあるため、受けた値と同じ値（１３）を出力する。２７１および２７３で、それぞれのリミッターへの入力がそれらの出力から引き算される。要求される圧力と使用可能な圧力の差であるこの結果が次いで、弁Ｖ_１、Ｖ_２に伝えるべき要求量ＰｒｅｓｓＳ１ＦｌｏｗＲｅｑおよびＰｒｅｓｓＳ２ＦｌｏｗＲｅｑを求めるため、２７４、２７６で回路のもう一方の圧力要求量に加算される。

トロイダルレース、回転牽引型式のバリエータのいくつかの主要構成部品の、高度に簡略化した部分的な断面図である。 バリエータ油圧制御回路の概略図である。 図３（ａ）は、時間にわたるある車両変数の変化のグラフである。図３（ｂ）は、時間にわたるある車両変数の変化のグラフである。図３（ｃ）は、時間にわたるある車両変数の変化のグラフである。図３（ｄ）は、時間にわたるある車両変数の変化のグラフである。図３（ｅ）は、時間にわたるある車両変数の変化のグラフである。 本発明の一実施形態で使用されるフィルタ理方式のブロック図である。 同じ方式で使用されるフィルタのブロック図である。 時間（横軸）に対する実際の、および測定された車両速度の値（縦軸）を示すグラフである。 それ自体は知られているが本発明の実施形態で使用することができる型式のマルチモード変速機の高度に簡略化された図である。 本発明による、バリエータ制御回路内の圧力を制御するための、全体方策のブロック図である。 バリエータ制御回路内の圧力降下を計算する方法を示すブロック図である。

Claims (14)

1. バリエータ比率の変化にしたがって移動可能な、１対のレース間で駆動力を伝達するローラと、前記ローラに付勢力を加える油圧アクチュエータと、前記アクチュエータに加えられる圧力を制御し、それで前記付勢力を制御するように油圧ラインを介して前記アクチュエータに接続される少なくとも１つの弁と、要求される前記付勢力を求め、それにしたがって前記弁を設定する電子制御器とを備える無段変速機アセンブリ（「バリエータ」）であって、前記弁設定がさらに前記油圧ライン内の流量に依存することを特徴とする、無段変速機アセンブリ。
2. 前記制御電子器が、前記油圧ラインの流量を求め、前記アクチュエータと前記弁の間の結果として起きる圧力変化を求め、かつ前記圧力変化を補償するように前記弁の設定を調整する働きをする、請求項１に記載の無段変速機アセンブリ。
3. 前記電子制御器が、流量から前記圧力変化、および油圧ラインの１つまたは複数の構成部品の特性を計算する、請求項２に記載の無段変速機アセンブリ。
4. 前記構成部品の特性が前記電子制御器内にモデル化されている、請求項３に記載の無段変速機アセンブリ。
5. 前記電子制御器が、バリエータ比率およびバリエータ比率の変化の速度から流量を求める、前記請求項のいずれかに記載の無段変速機アセンブリ。
6. 前記流量を求めるのに、前記電子制御器がエンジン回転数およびエンジン加速度の予測値を考慮する、請求項２から５のいずれかに記載の無段変速機アセンブリ。
7. 前記油圧ラインが、流量に応答して圧力変化を作り出し、それによってバリエータローラの振動を減衰させるように働く少なくとも１つの構成部品を組み込み、予想されるエンジン加速度に基づいた前記弁設定の補償によって、弁および構成部品の一緒になった効果が、前記予想されるエンジン加速度に対応する位置からのローラ位置の偏差を減衰させることである、請求項６に記載の無段変速機アセンブリ。
8. 前記流量を計算するのに、前記電子制御器が車両速度および車両加速度を考慮する、前記請求項のいずれかに記載の無段変速機アセンブリ。
9. 前記流量を計算するのに使用される車両加速度の前記値を求めるのに、前記電子制御器が前記車両の駆動力に加えられる正味の力を考慮する、請求項８に記載の無段変速機アセンブリ。
10. 前記車両の駆動力に加えられる正味の力が、高域フィルタの掛けられた第１の車両加速度を得るために使用され、車両速度および加速度の測定値が低域フィルタの掛けられた第２の車両加速度信号を得るために使用され、前記第１および第２の信号が次いで、前記流量を計算するのに使用される改善された車両加速度信号をもたらすように一緒に加算される、請求項９に記載の無段変速機アセンブリ。
11. 測定された車両速度信号が低域フィルタに掛けられ、前記フィルタを掛けることによって生じる時間遅れを補償するために、前記フィルタの掛けられた信号にオフセット値が加算される、請求項８から１０のいずれかに記載の無段変速機アセンブリ。
12. 前記オフセット値が、前記フィルタの掛けられた信号の微分値に時定数を掛け算することによって計算される、請求項１１に記載の無段変速機アセンブリ。
13. 前記弁が、高圧流体を受け、流体圧力を前記油圧ラインに加える減圧弁であり、前記流体圧力が前記弁設定に対応する、前記請求項のいずれかに記載の無段変速機アセンブリ。
14. おのおのが圧力を制御するためのそれぞれの弁を有する２つの油圧ラインを備え、前記油圧ラインが、前記付勢力が前記２つのラインからの圧力の差に依存するように、前記アクチュエータのピストンの両側につながる、前記請求項のいずれかに記載の無段変速機アセンブリ。

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