JP2015215029A - 駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送りねじ機構の噛み合い方向が切り替わることによる駆動力の急激な変化を抑制することができる駆動力制御装置を提供する。【解決手段】一対のプーリにベルトが巻き掛けられたベルト式無段変速機と、送りねじ機構と、一方のプーリにおける第１可動シーブがベルトから受ける軸線方向の荷重に対抗した弾性力をその第１可動シーブに作用させる弾性部材とを備えた駆動力制御装置において、第１可動シーブがベルトから受ける荷重と、その第１可動シーブが弾性部材から受ける弾性力との大小関係が反転することが推定された際に（ステップＳ６またはステップＳ１２）、ベルト式無段変速機から出力されるトルクが変化することを抑制するための、モータ位相制御または駆動力源出力制御が実行されるように構成されている（ステップＳ９）。【選択図】図１

Description

この発明は、送りねじ機構を介してアクチュエータから出力された動力が伝達されることにより変速比が変化させられるベルト式無段変速機を備えた駆動力制御装置に関するものである。

特許文献１には、一対のプーリと、それらプーリに巻き掛けられたベルトとを有するベルト式無段変速機を備えた動力伝達装置が記載されている。このベルト式無段変速機には、ハウジングなどの固定部に連結された雄ねじ部と、その雄ねじ部に螺合するとともにモータにより回転させられる雌ねじ部とを備えた送りねじ機構が連結されている。すなわち、雌ねじ部が回転して軸線方向に移動することにより、ベルト式無段変速機の変速比が変化させられるように構成されている。具体的には、ベルト式無段変速機の入力軸に連結されたプライマリープーリに送りねじ機構が連結されており、雌ねじ部が軸線方向に移動することにより、プライマリープーリの溝幅が変化させられるように、すなわちベルトの巻き掛け半径が変化させられるように構成されている。

このように構成されたベルト式無段変速機は、ベルトとプーリとの摩擦力によりトルクを伝達するように構成されているので、ベルトとプーリとの接触面に滑りが生じないように所定の挟圧力を作用させている。したがって、プーリには、ベルトを挟み付ける挟圧力の反力が作用する。そのため、ベルトからプーリが荷重を受け、その荷重が、送りねじ機構に伝達される。そのように送りねじ機構に作用する荷重を低減させるために、特許文献１に記載されたベルト式無段変速機は、プライマリープーリの溝幅が狭まる方向に弾性力を付与する圧縮コイルスプリングが設けられている。すなわち、送りねじ機構には、上記反力から圧縮コイルスプリングの弾性力を相殺した荷重が作用するように構成されている。

なお、動力伝達経路内に設けられたギヤには少なからずバックラッシュがあり、そのギヤに作用するトルクの向きが反転した際にバックラッシュが詰められることによりショックが生じる可能性がある。そのため、特許文献２には、上述したショックが生じることを抑制するために、牽引走行など駆動輪からエンジンにトルクが伝達されて走行している被駆動状態から、エンジンの出力トルクを駆動輪に伝達して走行している駆動状態に移行する際に、エンジンの出力トルクを抑制するように構成された制御装置が記載されている。

特許第２５５８５２２号公報 特開２００３−１１３７２４号公報

特許文献１に記載されたベルト式無段変速機のような構成では、プーリがベルトから受ける荷重とバネ力との差に応じて、雄ねじ部と雌ねじ部との噛み合い方向が決まる。そのため、プーリがベルトから受ける荷重とバネ力との大小関係が反転すると、噛み合い面が反転するので、バックラッシュが生じる方向が切り替わる。したがって、バックラッシュ量に応じて変速比が急激に変化する可能性がある。そのように変速比が変化すると、その変速比の変化に応じて駆動力が変化するので、ショックが生じる可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、送りねじ機構の噛み合い方向が切り替わることによる駆動力の急激な変化を抑制することができる駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、回転軸に一体化された固定シーブと、前記回転軸と一体に回転するとともに前記回転軸の軸線方向に沿って前記固定シーブに接近および離隔することができる可動シーブとをそれぞれ有する一対のプーリと、前記一対のプーリに巻き掛けられたベルトとを備え、駆動力源から伝達された動力を変速して出力するベルト式無段変速機と、固定部材に形成された第１ねじ部に螺合する第２ねじ部が形成され、かつモータからトルクが伝達されて回転することにより、前記一対のプーリのうちの一方のプーリにおける第１可動シーブと一体となって軸線方向に移動する円筒部材と、前記第１可動シーブが前記ベルトから受ける軸線方向の荷重に対抗した弾性力を該第１可動シーブに作用させる弾性部材とを備えた駆動力制御装置において、前記第１可動シーブが前記ベルトから受ける荷重と、該第１可動シーブが前記弾性部材から受ける弾性力との大小関係が反転することが推定された際に、前記モータの回転位相を制御して前記ベルト式無段変速機の変速比が変化することを抑制するモータ位相制御と、前記駆動力源から出力されるトルクを制御して前記ベルト式無段変速機から出力されるトルクが変化することを抑制する駆動力源出力制御との少なくともいずれか一方の制御が実行されるように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、ベルト式無段変速機における一方のプーリにおける第１可動シーブが、円筒部材と一体となって軸線方向に移動するように構成されており、その円筒部材に形成された第２ねじ部と、固定部材に形成された第１ねじ部とが螺合し、円筒部材が回転することによりその円筒部材が軸線方向に移動するように構成されている。また、その第１可動シーブには、ベルトから受ける軸線方向の荷重に対抗して弾性部材から弾性力が作用するように構成されている。そして、第１可動シーブがベルトから受ける荷重と、弾性部材から受ける弾性力との大小関係が反転することが推定された際に、円筒部材に動力を伝達するモータの回転位相を制御してベルト式無段変速機の変速比が変化することを抑制するモータ位相制御と、駆動力源から出力されるトルクを制御してベルト式無段変速機から出力されるトルクが変化することを抑制する駆動力源出力制御との少なくともいずれか一方の制御が実行されるように構成されている。そのため、第１可動シーブに作用する荷重の大小関係が反転することにより第１ねじ部と第２ねじ部との噛み合い方向が反転したとしても、ベルト式無段変速機から出力されるトルクが変化することを抑制することができるので、ショックが生じることを抑制することができる。

この発明に係る駆動力制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 変速時に送りねじ機構の噛み合い方向が変化することに起因して、ベルト式無段変速機から出力されるトルクが変化することを抑制するためのモータ位相制御を実行した際におけるモータの回転位相、エンジンの出力トルク、可動シーブの位置、変速比、ベルト式無段変速機の出力トルクのそれぞれの変化を示すタイムチャートである。 変速時に送りねじ機構の噛み合い方向が変化することに起因して、ベルト式無段変速機から出力されるトルクが変化することを抑制するためのエンジン出力制御を実行した際におけるモータの回転位相、エンジンの出力トルク、可動シーブの位置、変速比、ベルト式無段変速機の出力トルクのそれぞれの変化を示すタイムチャートである。 エンジンの出力トルクを変化させている間に送りねじ機構の噛み合い方向が変化することに起因して、ベルト式無段変速機から出力されるトルクが変化することを抑制するためのモータ位相制御を実行した際におけるモータの回転位相、エンジンの出力トルク、可動シーブの位置、変速比、ベルト式無段変速機の出力トルクのそれぞれの変化を示すタイムチャートである。 エンジンの出力トルクを変化させている間に送りねじ機構の噛み合い方向が変化することに起因して、ベルト式無段変速機から出力されるトルクが変化することを抑制するためのエンジン出力制御を実行した際におけるモータの位相、エンジンの出力トルク、可動シーブの位置、変速比、ベルト式無段変速機の出力トルクのそれぞれの変化を示すタイムチャートである。 この発明におけるベルト式無段変速機と、円筒部材と、弾性部材とを備えた動力伝達装置の一例を説明するための断面図である。

この発明におけるベルト式無段変速機と、円筒部材と、弾性部材とを備えた駆動力制御装置の一例を図６に示す断面図を参照して説明する。図６に示す駆動力制御装置は、車両の駆動力源であるエンジン１から出力されたトルクを変化させてドライブシャフト２に伝達するように構成されている。具体的には、図示しないトルクコンバータや前後進切替機構などの伝達機構を介してエンジン１から伝達されたトルクを、ベルト式無段変速機３により変化させ、そのベルト式無段変速機３から出力されたトルクが、図示しないデファレンシャルギヤなどのギヤトレーン部を介してドライブシャフト２に伝達されるように構成されている。

ここで、図６に示すベルト式無段変速機３の構成について説明する。図６に示すベルト式無段変速機３は、エンジン１からトルクが伝達される入力軸４と、その入力軸４に連結されたプリマリープーリ５と、入力軸４と平行に配置された出力軸６と、その出力軸６に連結されたセカンダリープーリ７と、各プーリ５，７に巻き掛けられた無端状のベルト８とにより構成されている。

上記プライマリープーリ５は、入力軸４に一体化された円錐状の第１固定シーブ９と、入力軸４と一体に回転するとともに、入力軸４の軸線方向に移動するように入力軸４にスプラインなどにより連結された円錐状の第１可動シーブ１０とを備えており、第１可動シーブ１０が第１固定シーブ９に接近または離隔することにより、各シーブ９，１０により形成された断面Ｖ字状の溝の幅を変化させるように構成されている。具体的には、第１可動シーブ１０の背面に、後述する変速制御機構１１が付設されている。

一方、セカンダリープーリ７は、出力軸６に一体化された円錐状の第２固定シーブ１２と、出力軸６と一体に回転するとともに、出力軸６の軸線方向に移動するように出力軸６にスプラインなどにより連結された円錐状の第２可動シーブ１３とを備えており、第２可動シーブ１３を第２固定シーブ１２側に押圧してベルト８を挟み付ける挟圧力を付与するように、第２可動シーブ１３の背面には、推力発生機構１４が付設されている。図６に示す推力発生機構１４は、トルクカム機構１５と弾性部材１６とにより構成されている。このトルクカム機構１５は、第２可動シーブ１３に伝達されたトルクに応じて、その第２可動シーブ１３を第２固定シーブ１２側に押圧するように構成されている。具体的には、第２可動シーブ１３の背面から軸線方向に突出したボス部１７が形成されており、そのボス部１７の端面に円周方向に湾曲したカム面が形成されている。また、そのカム面に対向した他のカム面を有する円筒状の出力部材１８が、出力軸６と相対回転可能に設けられている。したがって、第２可動シーブ１３にトルクが伝達されて各カム面が接触することにより、第２可動シーブ１３から出力部材１８にトルクを伝達するとともに、その伝達するトルクに応じた推力が、第２可動シーブ１３に作用する。そして、図６に示す例では、ボス部１７の外側に円筒状の弾性部材１６が設けられ、常時、第２可動シーブ１３を第２固定シーブ１２側に押圧するように構成されている。なお、出力部材１８には、出力ギヤ１９が一体に回転するように連結されており、その出力ギヤ１９を介してドライブシャフト２にトルクが伝達される。

つぎに、上述したベルト式無段変速機３における変速比を変更するための構成について説明する。図６に示す例では、上述したようにプライマリープーリ５における第１可動シーブ１０の背面に変速制御機構１１が付設されている。この変速制御機構１１は、モータ２０の回転数または回転角（以下、モータの回転位相と記す。）に応じて第１可動シーブ１０の軸線方向の位置を変化させるものである。図６に示す変速制御機構１１は、第１可動シーブ１０と一体となって軸線方向に移動するとともに、第１可動シーブ１０と相対回転することができるように、ラジアル軸受２１を介して円筒部材２２が設けられている。具体的には、第１可動シーブ１０の背面から軸線方向に突出したボス部２３が形成され、そのボス部２３の外周面にラジアル軸受２１のインナーレースが嵌合させられ、かつ円筒部材２２における第１可動シーブ１０側の端部の内周面にラジアル軸受２１のアウターレースが嵌合させられている。したがって、第１可動シーブ１０と円筒部材２２とは相対回転するとともに、第１可動シーブ１０と円筒部材２２とラジアル軸受２１とが一体となって軸線方向に移動する。

また、図示しないハウジングなどに連結された円筒状の固定部材２４が、入力軸４の一方側の端部に相対回転可能に嵌合させられ、その固定部材２４に雄ねじ部２５が形成されている。さらに、上述した円筒部材２２における他方側の端部には、上記雄ねじ部２５に螺合する雌ねじ部２６が形成されており、円筒部材２２が回転することにより、その円筒部材２２が軸線方向に移動するように構成されている。すなわち、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６とが送りねじ機構を構成している。なお、固定部材２４は、ラジアル軸受２７を介して入力軸４に連結されている。

上述したように円筒部材２２は、回転させられることにより軸線方向に移動するものであり、その円筒部材２２を回転させるためのモータ２０が連結されている。具体的には、円筒部材２２の外周面には、外歯歯車２８が一体に形成されており、その外歯歯車２８にモータ２０からトルクが伝達されるように構成されている。より具体的には、モータ２０の出力軸２９には第１出力ギヤ３０が連結されており、その第１出力ギヤ３０に噛み合いかつ第１出力ギヤ３０よりも大径の第１ドリブンギヤ３１が、出力軸２９と平行に配置された第１中間軸３２に連結されている。また、第１中間軸３２には、第２出力ギヤ３３が連結され、その第２出力ギヤ３３に噛み合いかつ第２出力ギヤ３３よりも大径の第２ドリブンギヤ３４が、第１中間軸３２と平行に配置された第２中間軸３５に連結されている。さらに、その第２中間軸３５には、第３出力ギヤ３６が連結され、その第３出力ギヤ３６に噛み合いかつ第３出力ギヤ３６よりも大径の第３ドリブンギヤ３７が、第２中間軸３５と平行に配置された第３中間軸３８に連結されている。そして、その第３中間軸３８には、軸線方向に所定の長さを有し、かつ上記外歯歯車２８に噛み合う第４出力ギヤ３９が連結されている。したがって、図６に示す例では、モータ２０から出力された動力が減速されて円筒部材２２に伝達される。このようにモータ２０から出力された動力を減速させて円筒部材２２に伝達するように構成することにより、モータ２０の回転数と円筒部材２２の回転数との比が大きくなる。そのため、円筒部材２２の回転角などを微調整することができる。なお、このモータ２０は、回転位相を制御することができるものであって、そのモータ２０の回転位相を検出するためのレゾルバ４０が設けられている。

上述したように変速制御機構１１を構成することにより、モータ２０の回転位相に応じて円筒部材２２が軸線方向に移動する。また、円筒部材２２は、上述したように第１可動シーブ１０と一体に軸線方向に移動するので、円筒部材２２が軸線方向に移動することによりベルト８の巻き掛け半径が変化する。したがって、図６に示す変速制御機構１１は、モータ２０の回転位相を制御することにより、ベルト式無段変速機３の変速比を制御することができるように構成されている。

一方、ベルト式無段変速機３は、プーリ５，７とベルト８との摩擦力によりトルクを伝達するものであるので、上述したようにセカンダリープーリ７には、推力発生機構１４が設けられている。そのため、セカンダリープーリ７によりベルト８を挟み付ける挟圧力を発生させると、ベルト８には張力が生じる。したがって、プライマリープーリ５における各シーブ９，１０にベルト８から荷重が作用する。また、上記のように各シーブ９，１０は、円錐状に形成されているので、ベルト８から各シーブ９，１０に荷重が作用すると、第１可動シーブ１０が第１固定シーブ９から離隔するように軸線方向の荷重が作用する。そのように第１可動シーブ１０が第１固定シーブ９から離隔する荷重を受けると、上記雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との歯面に作用する荷重が大きくなるので、円筒部材２２を回転させる際の摺動摩擦抵抗が大きくなり、または雄ねじ部２５や雌ねじ部２６の耐久性が低下する可能性がある。

そのため、図６に示す例では、第１可動シーブ１０がベルト８から受ける軸線方向の荷重に対抗した弾性力を、その第１可動シーブ１０に作用させるように弾性部材４１が設けられている。具体的には、ボス部２３の端部またはラジアル軸受２１におけるインナーレースを押圧するようにコイルスプリング４１が設けられている。したがって、ベルト８から第１可動シーブ１０が受ける荷重を相殺させるようにコイルスプリング４１の弾性力が作用するので、雄ねじ部２５や雌ねじ部２６に過剰の荷重が作用することを抑制することができる。なお、このコイルスプリング４１は、上記のようにベルト８から第１可動シーブ１０が受ける荷重を相殺させるものであるので、その弾性力は、第１可動シーブ１０がベルト８から受ける荷重の平均値とほぼ同一に形成されることが好ましい。

上述したように第１可動シーブ１０に弾性力を作用させるように構成した場合には、変速比や伝達トルクに応じて第１可動シーブ１０がベルト８から受ける荷重が変化するとともに、変速比に応じて弾性部材４１の弾性力が変化する。そのため、第１可動シーブ１０がベルト８から受ける荷重と弾性力との大小関係が、変速比や伝達トルクに応じて反転する場合がある。一方、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６とは、不可避的なガタ（バックラッシュ）があるので、上記のように第１可動シーブ１０に作用する荷重の大小関係が反転すると、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が変化する。すなわち、雌ねじ部２６が、軸線方向にバックラッシュ分移動する。そのため、円筒部材２２が軸線方向に移動することにより第１可動シーブ１０が軸線方向に移動するので、変速比が変化する可能性があり、そのように変速比が変化すると、ベルト式無段変速機３から出力されるトルクが変化してしまう可能性がある。

この発明に係る駆動力制御装置は、上記のように雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が変化することにより、ベルト式無段変速機３から出力されるトルクが変化することを抑制するように構成されている。図１は、その制御の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図１に示す制御フローは、所定時間毎に繰り返し実行される。図１に示す例では、まず、車速Ｖと、入力軸４に伝達されるトルク（以下、入力トルクＴinと記す。）と、入力軸４の回転数Ｎinと、出力軸６の回転数Ｎout と、図示しないアクセルペダルの開度（以下、アクセル開度θと記す。）とを導出する（ステップＳ１）。上記各パラメータは、従来知られている方法と同様に導出することができ、具体的には、車速センサにより車速Ｖを検出し、それぞれの回転軸４，６に設けられたセンサにより入力軸４および出力軸６の回転数Ｎin、Ｎout を検出し、エンジン１のスロットル開度などに応じて入力トルクＴinを算出し、アクセルペダルに設けられたセンサによりアクセル開度θを検出することができる。

そのステップＳ１で導出されたパラメータに基づいて、目標入力トルクＴin target' と、目標変速比γtarget' と、目標変速比に変化させるためのモータ２０の目標回転位相φtarget' と、現在の変速比γとを算出する（ステップＳ２）。具体的には、従来知られているトルクデマンド制御などの変速制御と同様に、アクセル開度θと車速Ｖとから要求パワーを算出し、その要求パワーと予め定められた最適燃費線とから、目標入力トルクＴin target' と目標エンジン回転数とを算出する。そして、目標エンジン回転数と車速Ｖとから目標変速比γtarget' を算出する。上述したように図６に示す例では、モータ２０の回転位相φに応じて変速比が変化する。すなわち、モータ２０の回転位相φの変化量と、変速比γの変化量とは比例する。したがって、目標変速比γtarget' に基づいてモータ２０の目標回転位相φtarget' を算出することができる。また、現在の変速比γは、ステップＳ１で導出された入力軸４の回転数Ｎinと出力軸６の回転数Ｎout との比から算出することができる。

ついで、現在設定している変速比γの状態での第１可動シーブ１０がベルト８から受ける荷重Ｗp(n)と、弾性部材４１から受ける弾性力Ｆs(n)とを算出する（ステップＳ３）。具体的には、ステップＳ１で導出した入力トルクＴinと、ステップＳ２で算出される現在の変速比γとから、セカンダリープーリ７に伝達されるトルクを求め、その値に基づいてトルクカム機構１５により生じる推力を算出する。さらに、セカンダリープーリ７における第２可動シーブ１３を押圧する弾性部材１６の弾性力は、第２可動シーブ１３の位置に比例するので、現在の変速比γから弾性力を求める。上記トルクカム機構１５により生じる推力と弾性力とからベルト８の挟圧力が定まるので、プライマリープーリ５における第１可動シーブ１０がベルト８から受ける荷重Ｗp(n)は、上記挟圧力に基づいて算出することができる。なお、上記のようにセカンダリープーリ７により発生させる推力を算出してから、プライマリープーリ５における第１可動シーブ１０がベルト８から受ける荷重Ｗp(n)を算出せずに、変速比γと伝達トルクとに基づいたマップを予め用意して、第１可動シーブ１０がベルト８から受ける荷重を導出してもよい。また、プライマリープーリ５を押圧する弾性部材４１の弾性力も、第１可動シーブ１０の位置に比例して変化するので、現在の変速比γから弾性力Ｆs(n)を求めることができる。

そして、ステップＳ３で算出された荷重Ｗp(n)と弾性力Ｆs(n)とのそれぞれの変化率dＷp/dt、dＦs/dtを求める（ステップＳ４）。具体的には、前回実行された制御フローにおけるステップＳ３で求められた荷重Ｗp(n-1)および弾性力Ｆs(n-1)と、今回実行された制御フローにおけるステップＳ３で求められた荷重Ｗp(n)および弾性力Ｆs(n)との差に基づいて、荷重と弾性力との変化率dＷp/dt、dＦs/dtを求める。なお、ノイズなどの外乱などを除去するためになまし制御を行って、荷重と弾性力との変化率dＷp/dt、dＦs/dtを求めてもよい。

上記ステップＳ４で算出された荷重と弾性力の変化率dＷp/dt、dＦs/dtとから、次回実行される制御フローにおけるステップＳ３で算出されることが想定される荷重Ｗp(n+1)と弾性力Ｆs(n+1)とを算出する（ステップＳ５）。このステップＳ５は、ステップＳ３により算出された荷重Ｗp(n)と弾性力Ｆs(n)とに、ステップＳ４で算出された変化率dＷp/dt、dＦs/dtを積算して算出することができる。

ついで、ステップＳ３で算出された荷重Ｗp(n)が、ステップＳ３で算出された弾性力Ｆs(n)よりも大きく、かつステップＳ５で算出された荷重Ｗp(n+1)が、ステップＳ５で算出された弾性力Ｆs(n+1)よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ６）。このステップＳ６は、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が反転するか否かを判断するためのものであり、ステップＳ６で肯定的に判断される場合には、図６における円筒部材４１が相対的に左側に寄った状態から右側に寄った状態に変化し始める。

ステップＳ６で肯定的に判断された場合には、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が変化することに起因してベルト式無段変速機３から出力されるトルクが変化することを抑制するために、モータ２０の回転位相φを制御する。具体的には、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が変化する際に、円筒部材４１が移動する軸線方向の向きに対向して雄ねじ部２５が相対的に雌ねじ部２６に接近するようにモータ２０を回転させる。すなわち、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が変化することに起因して変速比γが急激に変化することを抑制するようにモータ２０の回転位相φを制御する。また、上記のように噛み合い方向が変化して変速比γが変化したとしても、変速比γの変化に応じてベルト式無段変速機３から出力トルクＴout が変化する割合に応じて、ベルト式無段変速機３に入力されるトルクＴinを変化させることにより、実際にベルト式無段変速機３から出力されるトルクＴout が急激に変化することを抑制することができる。したがって、上記のようにモータ２０の回転位相φを制御する他に、エンジン１の出力トルクを制御することもできる。なお、以下の説明では、ベルト式無段変速機３から出力されるトルクＴout が変化することを抑制するために、モータ２０の回転位相φを制御することをモータ位相制御と記し、エンジン１の出力トルクを制御することをエンジン出力制御と記す。

上記のモータ位相制御またはエンジン出力制御を実行する際に、変更されるモータ２０の回転位相φの変化量Δφまたはエンジン１の出力トルクＴの変化量ΔＴを算出する（ステップＳ７）。このステップＳ７で算出される回転位相φまたは出力トルクＴのそれぞれの変化量Δφ、ΔＴは、雄ネジ部２５と雌ネジ部２６とのガタ量に基づいて算出することができ、そのガタ量は、設計上定められている値であってもよく、個体毎のガタ量のばらつきを考慮して、学習制御により学習されたガタ量に基づいたものであってもよい。

ついで、モータ位相制御またはエンジン出力制御を実行する時間ｔ１を算出する（ステップＳ８）。このステップＳ８は、上記のモータ位相制御やエンジン出力制御を実行しない場合に、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が切り替わるまでにかかる時間と同一にする。雄ねじ部２５と雌ねじ部２６とのガタの詰まる方向が切り替わるまでにかかる時間は、第１可動シーブ１０を軸線方向に押圧する荷重、すなわち、第１可動シーブ１０がベルト８から受ける荷重Ｗp(n)と弾性力Ｆs(n)との差に基づいて算出することができる。なお、第１可動シーブ１０がベルト８から受ける荷重Ｗp(n)は、上述したようにセカンダリープーリ７がベルト８を挟み付ける挟圧力に基づいて算出することができ、第１可動シーブ１０が弾性部材４１から受ける弾性力Ｆs(n)は、変速比γに基づいて算出することができる。したがって、第１可動シーブ１０を軸線方向に押圧する荷重と、第１可動シーブ１０と一体に軸線方向に移動する部材の合計の質量とから加速度を求めることができ、その加速度を積分することにより、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６とのガタ分、第１可動シーブ１０と一体に移動する部材の移動時間を算出することができる。なお、その際には、第１可動シーブ１０と一体に軸線方向に移動する部材の慣性質量や慣性モーメントあるいは摩擦力などを考慮することが好ましい。また、変速時であれば、その変速速度に応じて第１可動シーブ１０が軸線方向に移動している速度を算出することができ、その速度が初速となる。さらに、ベルト式無段変速機３は、各プーリ５，７に挟み込まれるベルト８が、徐々に大きい径または小さい径で巻き付くことにより、変速が行われる。そのため、変速速度は、入力軸４の回転数Ｎinに応じて増減する。具体的には、入力軸４の回転数Ｎinにほぼ比例して変速速度が増加する。なお、上述したようにモータ位相制御やエンジン出力制御を実行する時間を算出してもよいが、第１可動シーブ１０に作用する荷重や変速速度などに基づいたマップを予め用意し、そのマップに応じて時間ｔ１を導出してもよい。

ステップＳ８でモータ位相制御やエンジン出力制御を実行する時間を算出した後に、その時間ｔ１とステップＳ７で算出されたガタ量とに応じて、一回のルーチン毎におけるモータ２０の回転位相φの変化量Δφやエンジン１の出力トルクＴの変化量ΔＴを算出し、その算出された変化量Δφ、ΔＴをモータ位相制御やエンジン出力制御が実行されていない場合におけるモータ２０の回転位相φやエンジン１の出力トルクＴの目標値φtarget'、Ｔin target'に加算する（ステップＳ９）。上述したように変速比γが変化することや伝達トルクが変化することにより雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が変化するので、通常、モータ位相制御やエンジン出力制御は、変速時やエンジン１の出力トルクＴを変化させている際に実行される。そのため、ステップＳ９では、モータ位相制御やエンジン出力制御が行われていない場合におけるモータ２０の回転位相φやエンジン１の出力トルクＴの目標値を補正するものである。このステップＳ９におけるいわゆる補正量は、ステップＳ７で算出された変化量Δφ、ΔＴを、ステップＳ８で算出された時間ｔ１で除算することにより求めることができる。また、上述したように第１可動シーブ１０には、常時、荷重が作用しているので、第１可動シーブ１０の移動速度は、時間に比例して変化する。そのため、ステップＳ７で算出された時間ｔ１の経過にほぼ比例して、モータ位相制御におけるモータ２０の回転位相φの変化量Δφや、エンジン出力制御におけるエンジン１の出力トルクＴの変化量ΔＴを増大させてもよい。

ついで、ステップＳ８で算出された時間ｔ１から、一回のルーチンに要する時間（１）を減算した値を、ステップＳ８で求められた時間に置き換え（ステップＳ１０）、その値ｔ１が「０」でないか否かを判断する（ステップＳ１１）。すなわち、モータ２０の位相制御やエンジン出力制御が終了したか否かを判断する。したがって、未だステップＳ８で算出された時間が経過しておらず、ステップＳ１１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ９に戻る。すなわち、ステップＳ９でモータ２０の回転位相φの変化量Δφやエンジン１の出力トルクＴの変化量ΔＴを算出する際に用いられる、一回のルーチンに要する時間（１）は、ステップＳ９からステップＳ１１を繰り返すのに要する時間である。そして、ステップＳ８で算出された時間ｔ１が経過しており、ステップＳ１１で否定的に判断された場合には、図１に示す制御フローを一旦終了する。

一方、ステップＳ３で算出された荷重Ｗp(n)が、ステップＳ３で算出された弾性力Ｆs(n)よりも小さく、またはステップＳ５で算出された荷重Ｗp(n+1)が、ステップＳ５で算出された弾性力Ｆs(n+1)よりも大きいことにより、ステップＳ６で否定的に判断された場合には、ついで、ステップＳ３で算出された荷重Ｗp(n)が、ステップＳ３で算出された弾性力Ｆs(n)よりも小さく、かつステップＳ５で算出された荷重Ｗp(n+1)が、ステップＳ５で算出された弾性力Ｆs(n+1)よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１２）。このステップＳ１２は、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が反転するか否かを判断するためのものであり、ステップＳ１２で肯定的に判断される場合には、図６における円筒部材４１が相対的に右側に寄った状態から左側に寄った状態に変化し始める。したがって、ステップＳ１２で肯定的に判断された場合には、ステップＳ６で肯定的に判断された場合と同様に、ステップＳ７に移行してモータ位相制御やエンジン出力制御を実行する。

それとは反対にステップＳ１２で否定的に判断される場合には、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６とのガタの詰まる方向が変化することがないので、そのまま図１に示す制御フローを一旦終了する。

図２ないし図５には、モータ位相制御やエンジン出力制御を実行していない場合およびそれらの制御を実行した場合における、モータ２０の回転位相φ、エンジン１の出力トルクＴin、第１可動シーブ１０の位置、変速比γ、ベルト式無段変速機３の出力トルクＴout のそれぞれの変化を示している。また、各図では、ｔａ時点で雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が変化し始め、ｔｂ時点で雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が完全に切り替わる。図２には、エンジン１の出力トルクＴinを一定にした状態で変速した際に、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が変化することを抑制するようにモータ位相制御を行った例を示している。図２（ａ）には、モータ位相制御を実行していない場合におけるモータ２０の回転位相φ、エンジン１の出力トルクＴin、第１可動シーブ１０の位置、変速比γ、ベルト式無段変速機３の出力トルクＴout のそれぞれの変化を示している。上述したようにｔａ時点で雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が変化し始め、ｔｂ時点でその噛み合い方向が完全に切り替わるので、図２（ａ）に示す例では、ｔａ時点からｔｂ時点までの間の第１可動シーブ１０の位置の変化率が、ｔａ時点以前またはｔｂ時点以後よりも大きくなる。そのように第１可動シーブ１０の位置の変化率が、ｔａ時点からｔｂ時点までの間で大きくなることにより変速比γの変化率も同様にｔａ時点からｔｂ時点までの間で大きくなる。上述したようにエンジン１の出力トルクＴinは一定なので、変速比γの変化率が増大することに起因してベルト式無段変速機３の出力トルクＴout の変化率が大きくなる。

一方、モータ位相制御を実行した場合には、ｔａ時点からｔｂ時点までの間で、モータ２０の回転位相φの変化率が一時的に小さくなるように制御される。これは、ｔａ時点で、図１におけるステップＳ６またはステップＳ１３で肯定的に判断されて、モータ位相制御が実行されるためである。そして、ｔａ時点からｔｂ時点までの時間が、図１におけるステップＳ８で算出される時間ｔ１に相当する。図２（ｂ）に示すようにモータ２０の回転位相を制御することにより、第１可動シーブ１０の位置の変化率が、図２（ａ）に示すように変化することを抑制することができる。そのため、変速比γの変化率が、図２（ａ）に示すように変化することを抑制することができ、ベルト式無段変速機３から出力されるトルクＴout の変化率が大きくなることを抑制することができる。その結果、ショックが生じることを抑制することができる。

図３には、ベルト式無段変速機３から出力されるトルクＴout の変化率が変化することを抑制するためにエンジン出力制御を実行した例を示している。なお、図３（ａ）は、図２（ａ）と同一である。図３（ｂ）に示す例では、モータ位相制御を行っていないので、モータ２０の回転位相φは、一定の変化率で増大している。その結果、第１可動シーブ１０の位置および変速比γの変化率は、ｔａ時点からｔｂ時点までの間で大きくなる。一方、ｔａ時点からｔｂ時点までの間にエンジン出力制御が実行されてエンジン１の出力トルクＴinを徐々に低下させている。そのため、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が切り替わることに起因して変速比γの変化率が増大したとしても、ベルト式無段変速機３に入力されるトルクが低下させられていることにより、ベルト式無段変速機３から出力されるトルクＴout の変化率が増大することを抑制することができる。

図２および図３は、変速制御中に雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が変化する例を示しているが、上述したようにベルト式無段変速機３が伝達するトルクが変化した場合にも、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が変化する。その例を図４および図５に示している。図４には、変速比γを一定にした状態で、エンジン１の出力トルクＴinを増大させている例を示している。図４（ａ）には、モータ位相制御を実行していない場合におけるモータ２０の回転位相φ、エンジン１の出力トルクＴin、第１可動シーブ１０の位置、変速比γ、ベルト式無段変速機３の出力トルクＴout のそれぞれの変化を示している。上記のように変速比γを一定に保つために、図４（ａ）では、モータ２０の回転位相φが一定に保たれている。すなわち、モータ２０が回転させられていない。一方、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向がｔａ時点で切り替わり始めると、それに起因してモータ２０を回転させていないとしても、第１可動シーブ１０がガタ分移動するので、変速比γが変化する。その結果、変速比γの変化分、ベルト式無段変速機３から出力されるトルクＴout の変化量が変化するので、ショックが生じる可能性がある。

一方、図４（ｂ）に示すようにｔａ時点で、モータ位相制御を実行してモータ２０の回転位相φを増大させることにより、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が変化することに起因して第１可動シーブ１０が軸線方向に移動することを抑制することができ、変速比γが変化することを抑制することができる。その結果、ベルト式無段変速機３から出力されるトルクＴout の変化率が急激に変化することを抑制することができるので、ショックが生じることを抑制することができる。

図５には、ベルト式無段変速機３から出力されるトルクＴout の変化率が変化することを抑制するためにエンジン出力制御を実行した例を示している。なお、図５（ａ）は、図４（ａ）と同一である。図５（ｂ）に示す例では、モータ位相制御を行っていないので、モータ２０の回転位相φは、一定に保たれている。すなわち、モータ２０が回転させられていない。その結果、第１可動シーブ１０の位置および変速比γは、ｔａ時点からｔｂ時点までの間で小さくなるように変化している。一方、ｔａ時点からｔｂ時点までの間にエンジン出力制御が実行されてエンジン１の出力トルクＴinの変化率を一時的に増大させている。そのため、雄ねじ部２５と雌ねじ部２６との噛み合い方向が切り替わることに起因して変速比γが低下したとしても、ベルト式無段変速機３に入力されるトルクを増大させられていることにより、ベルト式無段変速機３から出力されるトルクＴout の変化率が低下することを抑制することができる。その結果、ショックが生じることを抑制することができる。

なお、上述した例では、モータ位相制御とエンジン出力制御との一方の制御を行うことにより、ベルト式無段変速機３から出力されるトルクＴout が変化することを抑制するように構成されているが、各制御を同時に実行するように構成されていてもよい。

１…エンジン、 ２…駆動輪、 ３…ベルト式無段変速機、 ４…入力軸、 ５…プライマリープーリ、 ６…出力軸、 ７…セカンダリープーリ、 ８…ベルト、 ９，１２…固定シーブ、 １０，１３…可動シーブ、 １６，４１…弾性部材、 １８…出力部材、 １９…出力ギヤ、 ２０…モータ、 ２２…円筒部材、 ２４…固定部材、 ２５…雄ネジ部、 ２６…雌ネジ部。

Claims (1)

1. 回転軸に一体化された固定シーブと、前記回転軸と一体に回転するとともに前記回転軸の軸線方向に沿って前記固定シーブに接近および離隔することができる可動シーブとをそれぞれ有する一対のプーリと、前記一対のプーリに巻き掛けられたベルトとを備え、駆動力源から伝達された動力を変速して出力するベルト式無段変速機と、固定部材に形成された第１ねじ部に螺合する第２ねじ部が形成され、かつモータからトルクが伝達されて回転することにより、前記一対のプーリのうちの一方のプーリにおける第１可動シーブと一体となって軸線方向に移動する円筒部材と、前記第１可動シーブが前記ベルトから受ける軸線方向の荷重に対抗した弾性力を該第１可動シーブに作用させる弾性部材とを備えた駆動力制御装置において、
   前記第１可動シーブが前記ベルトから受ける荷重と、該第１可動シーブが前記弾性部材から受ける弾性力との大小関係が反転することが推定された際に、前記モータの回転位相を制御して前記ベルト式無段変速機の変速比が変化することを抑制するモータ位相制御と、前記駆動力源から出力されるトルクを制御して前記ベルト式無段変速機から出力されるトルクが変化することを抑制する駆動力源出力制御との少なくともいずれか一方の制御が実行されるように構成されていることを特徴とする駆動力制御装置。

Images