JP3404973B2 - トロイダル型無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

トロイダル型無段変速機の変速制御装置

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JP3404973B2
JP3404973B2 JP07149595A JP7149595A JP3404973B2 JP 3404973 B2 JP3404973 B2 JP 3404973B2 JP 07149595 A JP07149595 A JP 07149595A JP 7149595 A JP7149595 A JP 7149595A JP 3404973 B2 JP3404973 B2 JP 3404973B2
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逸朗 村本
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/66—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings
    • F16H61/664—Friction gearings
    • F16H61/6648—Friction gearings controlling of shifting being influenced by a signal derived from the engine and the main coupling

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トロイダル型無段変速
機に関し、特にその変速制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】トロイダル型無段変速機は通常、例えば
特開平３−８９０６６号公報に記載の如くに構成する。
このトロイダル型無段変速機は図１７に示すように、同
軸配置した入出力コーンディスク１，２と、これら入出
力コーンディスク間で摩擦係合により動力の受渡しを行
うパワーローラ３とよりなるトロイダル伝動ユニット、
および後述の如き変速制御装置を具える。
【０００３】パワーローラ３は入出力コーンディスク
１，２間に挟圧され、パワーローラ３と、入出力コーン
ディスク１，２との間の油膜の剪断によって、パワーロ
ーラ３は入出力コーンディスク１，２間での動力伝達を
行う。つまり、入力コーンディスク１の回転は上記油膜
の剪断によってパワーローラ３に伝達され、次いでパワ
ーローラ３の回転が上記油膜の剪断によって出力コーン
ディスク２に伝達され、逆に出力コーンディスク２から
入力コーンディスク１への動力伝達もパワーローラ３を
介して同様になされる。
【０００４】ここで変速制御装置を説明するに、これは
ステップモータ４を有し、該ステップモータは、目標変
速比に対応した変速指令値（ステップ数）を与えられて
対応位置に回転し、変速制御弁５の内外弁体５ａ，５ｂ
のうち、外弁体５ｂを内弁体５ａに対し相対的に中立位
置から変位させる。これにより、両パワーローラ３を流
体圧でピストン６を介して図中上下方向へ、但し相互逆
向きに変位させる。これにより両パワーローラ３は、回
転軸線Ｏ1が入出力コーンディスク１，２の回転軸線Ｏ2
と交差する図示位置から対応方向にオフセットされ、
該オフセットによりパワーローラ３は入出力コーンディ
スク１，２からの分力で、自己の回転軸線Ｏ1 と直交す
る首振り軸線Ｏ3 の周りに傾転され、入出力コーンディ
スク１，２に対するパワーローラ３の摩擦接触円弧径が
連続的に変化することで無段変速を行うことができる。
【０００５】かかる無段変速により上記の変速指令値が
達成される時、パワーローラ３のオフセットおよび傾転
をプリセスカム７および変速リンク８を介してフィード
バックされる変速制御弁５の内弁体５ａは、外弁体５ｂ
に対し相対的に初期の中立位置に復帰し、同時に、両パ
ワーローラ３は、回転軸線Ｏ1 が入出力コーンディスク
１，２の回転軸線Ｏ2 と交差する図示位置に戻ること
で、上記変速指令値の達成状態を維持することができ
る。
【０００６】ここで、上記した変速機内の機械的な変速
制御系を模式図に表すと図１８のごとくになり、この図
には、上記の変速制御指令値を決定するコントローラの
機能ブロック線図を併記した。
【０００７】コントローラは、予めメモリしておいた変
速マップ、および目標変速比計算部を有する。そしてコ
ントローラは先ず、上記の変速マップを基にスロットル
開度ＴＶＯおよび車速ＶＳＰから、目標とすべき変速機
入力回転数Ｎi * を求め、次いで上記の目標変速比計算
部において、変速機目標入力回転数Ｎi * と変速機出力
回転数Ｎo とから目標変速比を演算し、この目標変速比
に対応した変速制御指令値（フィードフォワードステッ
プ数）をステップモータ４に与える。
【０００８】この時ステップモータ４は、変速制御指令
値（フィードフォワードステップ数）に応じた駆動によ
り、変速制御弁５の外弁体５ｂをＸSpだけ内弁体５ａに
対し相対的に中立位置から変位させる。これにより、変
速制御弁５およびピストン６で構成される油圧サ−ボは
前記したように、パワーローラ３をｙ（ｍｍ）だけオフ
セットさせ、このオフセットに伴いパワーローラ３はφ
（ｒａｄ．）だけ傾転する。この傾転φは、変速機出力
回転数Ｎo との関係で決まる変速機入力回転数Ｎi を目
標入力回転数Ｎi * に近づくよう変化させる。
【０００９】ところでプリセスカム７は前記したよう
に、パワーローラオフセット量ｙおよびパワーローラ傾
転角φを変速制御弁５の内弁体５ａにフィードバックし
て、これをＸ（ｍｍ）だけ、外弁体５ｂの上記変位に追
従するよう移動させ、変速制御弁５の内外弁体間相対変
位をｄｘ（ｍｍ）に減ずる。このｄｘは変速の進行につ
れて小さくなり、上記の変速指令値が達成される時、遂
には０になる。この時変速制御弁５の内弁体５ａおよび
外弁体５ｂは相対的に初期の中立位置に復帰し、変速指
令値の達成状態を維持することができる。
【００１０】ここで、プリセスカム７からのフィードバ
ック量Ｘは、プリセスカム７のカム形状で決まる傾転角
フィードバックゲインをａ、変速リンク８のレバー比で
決まるオフセット量フィードバックゲインをｂとする
と、Ｘ＝ａ・φ＋ｂ・ｙで表される。なお、パワーロー
ラ傾転角φを目標変速比に対応した値にすることが制御
の狙いであるから、基本的にプリセスカム７はパワーロ
ーラ傾転角φのみをフィードバックすればよいことにな
るが、ここでパワーローラオフセット量ｙをもフィード
バックする理由は、変速制御が振動的になるのを防止す
るダンピング効果を与えて、変速制御のハンチング現象
を回避するためである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のトロイダル型無段変速機の変速制御装置にあっては、
パワーローラ３を回転自在に支持した部材の変形を主た
る原因として、更にガタが加わって生じた、パワーロー
ラ３とパワーローラ支持部材との間におけるオフセット
方向相対変位が、図１８に示す外乱Δｙとなってプリセ
スカム７に付加され、このプリセスカムを経て変速制御
弁５にフィードバックされるオフセット量を、本来フィ
ードバックすべきパワーローラ３のオフセット量に対し
て狂わしてしまう。このため、前記の式Ｘ＝ａ・φ＋ｂ
・ｙで表される理論上のフィードバック量が、実際には
Ｘ＝ａ・φ＋ｂ（ｙ＋Δｙ）となってしまい、フィード
バック量のずれ分（ｂ・Δｙ）に起因して、変速制御弁
５が中立位置へ復帰した時に、つまり変速終了時に、パ
ワーローラ３が変速指令値に対応した傾転角になり得
ず、パワーローラ傾転角が目標変速比対応の傾転角から
ずれた所謂トルクシフトを生じて、変速精度の低下を免
れなかった。
【００１２】上記のトルクシフトを、定常走行からアク
セルペダルの最大踏み込みによりキックダウン走行へ移
行した場合におけるシミュレーション結果のタイムチャ
ートにより示すと、図９（ａ）の如くになる。つまり、
破線で示すパワーローラ目標傾転角φ* に対して実傾転
角φが実線で示すような経時変化となって、大きくずれ
てしまい、トルクシフトが大きな問題となっていた。
【００１３】上記のトルクシフトを解消する対策として
は、トルクシフトの主たる原因であるパワーローラ支持
部材の変形が、パワーローラ３を入出力コーンディスク
１，２間に挟圧する挟圧力に起因し、この挟圧力が変速
機入力トルクに対応して生ずるよう構成されていること
から、この変速機入力トルクと、フィードバックずれ量
（ｂ・Δｙ）との関係を予め測定しておき、この測定結
果にもとづき、ステップモータ４への変速制御指令値
（フィードフォワードステップ数）を決定するに当たっ
て、これを、上記のトルクシフトが解消されるようにす
ることを狙って補正することが考えられる。
【００１４】しかし実際には、パワーローラ３およびプ
リセスカム７間の相対的なオフセット方向の位置ずれΔ
ｙは、ガタの経時変化や、エンジンおよびトルクコンバ
ータの経時変化等により様々に変化し、上記の対策によ
って長期不変にトルクシフトを生じなくすることは不可
能に近い。
【００１５】上記のトルクシフトを解消する他の対策と
しては、パワーローラ目標傾転角φ* に対するパワーロ
ーラ実傾転角φの偏差に応じたＰＩ制御（Ｐは比例制
御、Ｉは積分制御）等のフィードバック制御により、パ
ワーローラ実傾転角φを目標傾転角φ* に収束させるよ
うにすることも考えられる。
【００１６】ところで、トルクシフトの原因であるパワ
ーローラ３およびプリセスカム７間の相対的なオフセッ
ト方向の位置ずれΔｙが相当に大きく、上記の収束を実
用的な応答レベルで達成するためには、上記フィードバ
ック制御の比例ゲインを相当に大きくする必要がある。
【００１７】これがため上記のフィードバック制御で
は、トロイダル型無段変速機の変速制御系が２次以上の
高次系であることもあって、制御系の安定性が損なわれ
ることを確かめた。つまり、図９（ａ）と同じ条件で行
ったシミュレーション結果を示す同図（ｂ）におけるパ
ワーローラ実傾転角φおよびパワーローラ目標傾転角φ
* の経時変化の比較から明らかなように、傾転角（変速
比）を変化させる過渡期において、実傾転角φが目標傾
転角φ* に対しハンチングし、当該フィードバック制御
のみでは十分でない。
【００１８】なお上記の対策としては、前記の式におい
てハンチングに対し有効なダンピングを効かせるための
項ｂ・ｙにおける係数ｂを、変速リンク８の変更により
大きくして上記のハンチングに関する問題をなくすこと
も考えられる。しかし図１８に示すように、トルクシフ
トの原因であるパワーローラ３およびプリセスカム７間
の相対的なオフセット方向の位置ずれΔｙも、係数ｂに
応じてフィードバック量を決定されることから、係数ｂ
を大きくする対策では、却ってトルクシフトの増大によ
り変速制御精度の低下を惹起する。
【００１９】従って本発明は、上記の考え方に基づくフ
ィードバック制御を付加するも、これに起因する上記ハ
ンチングの問題を解消するフィードバック系をも更に付
加し、もって係数ｂを上記の観点からフェールセーフ上
要求される最低限の小さなものにしておいても、安定し
た変速制御を実現可能なトロイダル型無段変速機の変速
制御装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】この目的のため第１発明
による変速制御装置は、同軸配置した入出力コーンディ
スクと、これら入出力コーンディスク間で摩擦係合によ
り動力の受渡しを行うパワーローラとよりなるトロイダ
ル伝動ユニットを具え、変速指令値に対応して前記パワ
ーローラを、自己の回転軸線が前記入出力コーンディス
クの回転軸線と交差する位置からオフセットさせ、該オ
フセットにより入出力コーンディスクからの分力でパワ
ーローラを、自己の回転軸線と直交する首振り軸線周り
に傾転させることにより無段変速を行わせると共に、該
無段変速により前記変速指令値が達成される時、前記パ
ワーローラを、前記オフセットがなくなる位置に復帰さ
せて、前記変速指令値の達成状態を維持するようにした
変速制御装置を有するトロイダル型無段変速機におい
て、前記変速指令値を演算する電子系に、前記パワーロ
ーラの傾転角に関した物理量を電子的にフィードバック
して該パワーローラ傾転角に関する物理量と目標値との
偏差に応じたフィードバック制御量を求める第１の電子
フィードバック系を付加すると共に、前記パワーローラ
傾転角の変化速度に関した物理量を電子的にフィードバ
ックして該パワーローラ傾転角変化速度に関する物理量
に応じたフィードバック制御量を求める第２の電子フィ
ードバック系を付加し、該第２の電子フィードバック系
は、トロイダル型無段変速機の変速制御系を数式で表し
たモデルに前記変速指令値を与えた時の該モデル内にお
けるパワーローラオフセット量から前記パワーローラの
オフセット量を推定するパワーローラオフセット量推定
手段を具え、この手段により推定したパワーローラオフ
セット量を前記パワーローラ傾転角の変化速度に関した
物理量として前記変速指令値演算電子系にフィードバッ
クするよう構成し、前記変速指令値演算電子系は、これ
ら第１および第２の電子フィードバック系からのフィー
ドバック制御量を用いて前記変速指令値を演算するよう
構成したことを特徴とするものである。
【００２１】第２発明によるトロイダル型無段変速機の
変速制御装置において、前記パワーローラオフセット量
推定手段は、前記モデルに前記変速指令値を与えた時の
該モデル内におけるパワーローラ傾転角と、実際のパワ
ーローラ傾転角との間の偏差に応じ、該偏差がなくなる
よう前記変速指令値を修正して前記モデルに与えるモデ
ル化誤差補正系を付加して具えたことを特徴とするもの
である。
【００２２】第３発明によるトロイダル型無段変速機の
変速制御装置は、前記モデルに前記変速指令値を与えた
時の該モデル内におけるパワーローラ傾転角と、実際の
パワーローラ傾転角との間の偏差に応じ、該偏差が大き
いほど前記変速指令値演算電子系の変速指令値制御ゲイ
ンを低下させるゲイン変更手段を付加して具えたことを
特徴とするものである。
【００２３】第４発明によるトロイダル型無段変速機の
変速制御装置は、前記モデルに前記変速指令値を与えた
時の該モデル内におけるパワーローラ傾転角と、実際の
パワーローラ傾転角との間の偏差に応じ、該偏差が大き
いほど前記モデルの諸元を変速制御が振動的になるのを
防止するよう変更するモデル諸元変更手段を付加して具
えたことを特徴とするものである。
【００２４】第５発明によるトロイダル型無段変速機の
変速制御装置は、前記モデルに前記変速指令値を与えた
時の該モデル内におけるパワーローラ傾転角と、実際の
パワーローラ傾転角との間の偏差に応じ、該偏差が大き
いほど前記変速指令値演算電子系で用いる変速マップ
を、変速が遅くなるよう変更する変速マップ変更手段を
付加して具えたことを特徴とするものである。
【００２５】
【作用】第１発明において、トロイダル伝動ユニットの
パワーローラは、同軸配置の入出力コーンディスク間で
摩擦係合により動力の受渡しを行う。ここで変速に際し
変速制御装置は、変速指令値に対応して上記パワーロー
ラを、回転軸線が上記入出力コーンディスクの回転軸線
と交差する位置からオフセットさせ、該オフセットによ
り入出力コーンディスクからの分力でパワーローラを、
自己の回転軸線と直交する首振り軸線周りに傾転させる
ことにより、無段変速を行なわせる。この無段変速によ
り前記変速指令値が達成される時、変速制御装置はパワ
ーローラを、上記オフセットがなくなる位置に復帰させ
て、変速指令値の達成状態を維持する。
【００２６】上記の変速中、第１の電子フィードバック
系は、前記の変速指令値を演算する電子系に、前記パワ
ーローラの傾転角に関した物理量を電子的にフィードバ
ックしてパワーローラ傾転角に関する物理量と目標値と
の偏差に応じたフィードバック制御量を求め、同時に第
２の電子フィードバック系は、前記パワーローラ傾転角
の変化速度に関した物理量を電子的にフィードバックし
てパワーローラ傾転角変化速度に関する物理量に応じた
フィードバック制御量を求める。そして上記変速指令値
演算電子系は、これら第１および第２の電子フィードバ
ック系からのフィードバック制御量を用いて前記の変速
指令値を演算する。上記第１の電子フィードバック系か
らの、パワーローラ傾転角に関した物理量と目標値との
偏差に応じたフィードバック制御量は前記トルクシフト
の回避に寄与し、また当該トルクシフト防止効果が十分
なものとなるようフィードバックゲインを大きくして
も、これに伴って生じようとする変速制御のハンチング
が、第２の電子フィードバック系からの、パワーローラ
傾転角速度に関する物理量に応じたフィードバック制御
量で抑制することができ、トルクシフトの確実な防止
と、ハンチングの抑制とを両立させることができる。
【００２７】ところで第１発明においては特に、パワー
ローラオフセット量推定手段が上記パワーローラのオフ
セット量を推定し、前記第２の電子フィードバック系が
この手段により推定したパワーローラオフセット量を上
記パワーローラ傾転角の変化速度に関した物理量として
前記変速指令値演算電子系にフィードバックするため、
以下の作用効果が奏し得られる。つまり、パワーローラ
傾転角の変化速度そのものをフィードバックする場合、
これを推定するのに微分が必要になってノイズ混入の可
能性が高くなるが、パワーローラ傾転角の変化速度に関
与するパワーローラのオフセット量をパワーローラ傾転
角の変化速度としてフィードバックする第1発明の構成
によれば、このパワーローラオフセット量を推定する際
に微分の必要がない分ノイズの混入を防げて精度上大い
に有利である。
【００２８】第１発明によれば更に加えて、パワーロー
ラオフセット量推定手段がパワーローラオフセット量を
推定するに際し、トロイダル型無段変速機の変速制御系
を数式で表したモデルに前記変速指令値を与えた時の該
モデル内におけるパワーローラオフセット量をパワーロ
ーラオフセット量推定値とするため、つまり、モデルを
用いてパワーローラオフセット量を推定するため、ハー
ドウエアに余分な構成を付加する必要がなくて構成を簡
単にし得ると共に、パワーローラオフセットの推定を正
確に行うことができる。
【００２９】第２発明では、前記パワーローラオフセッ
ト量推定手段におけるモデル化誤差補正系が、前記モデ
ルに前記変速指令値を与えた時の該モデル内におけるパ
ワーローラ傾転角と、実際のパワーローラ傾転角との間
の偏差に応じ、該偏差がなくなるよう前記変速指令値を
修正して前記モデルに与える。よって、実際の変速制御
系に対するモデルの誤差を常時なくして、該モデルを用
いて行うパワーローラオフセット量の推定を、上記第１
０発明よりもさらに正確なものにすることができる。
【００３０】第３発明においては、ゲイン変更手段が、
前記モデルに前記変速指令値を与えた時の該モデル内に
おけるパワーローラ傾転角と、実際のパワーローラ傾転
角との間の偏差に応じ、該偏差が大きいほど前記変速指
令値演算電子系の変速指令値制御ゲインを低下させる。
よって、モデル内におけるパワーローラ傾転角と、実際
のパワーローラ傾転角との間の偏差、つまりモデル化誤
差が大きい時、これに伴って変速制御が振動的になるの
を、変速指令値制御ゲインの上記低下により抑制するこ
とができ、モデル化誤差に伴う制御不安定に対するフェ
ールセーフ対策を実現し得る。
【００３１】第４発明においては、モデル諸元変更手段
が、前記モデルに前記変速指令値を与えた時の該モデル
内におけるパワーローラ傾転角と、実際のパワーローラ
傾転角との間の偏差に応じ、該偏差が大きいほど前記モ
デルの諸元を変速制御が振動的になるのを防止するよう
変更する。よってこの場合も、モデル内におけるパワー
ローラ傾転角と、実際のパワーローラ傾転角との間の偏
差、つまりモデル化誤差が大きい時、これに伴って変速
制御が振動的になるのを、モデル諸元の上記変更により
抑制することができ、モデル化誤差に伴う制御不安定に
対するフェールセーフ対策を実現し得る。
【００３２】第５発明においては、変速マップ変更手段
が、前記モデルに前記変速指令値を与えた時の該モデル
内におけるパワーローラ傾転角と、実際のパワーローラ
傾転角との間の偏差に応じ、該偏差が大きいほど前記変
速指令値演算電子系で用いる変速マップを、変速が遅く
なるよう変更する。よってこの場合も、モデル内におけ
るパワーローラ傾転角と、実際のパワーローラ傾転角と
の間の偏差、つまりモデル化誤差が大きい時、これに伴
って変速制御が振動的になるのを、変速マップの上記変
更により抑制することができ、モデル化誤差に伴う制御
不安定に対するフェールセーフ対策を実現し得る。
【００３３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１および図２は、本発明一実施の態様にな
る変速制御装置を具えたトロイダル型無段変速機を例示
し、図１は同トロイダル型無段変速機の縦断側面図、図
２は同じくその縦断正面図である。なお便宜上、これら
図中、図１７におけると同様の部分は同一符号を付して
示した。
【００３４】先ず、トロイダル伝動ユニットを説明する
に、これは図示せざるエンジンからの回転を伝達される
入力軸２０を具え、この入力軸は図１に明示するよう
に、エンジンから遠い端部を変速機ケース２１内に軸受
２２を介して回転自在に支持し、中央部を変速機ケース
２１の中間壁２３内に軸受２４および中空出力軸２５を
介して回転自在に支持する。入力軸２０上には入出力コ
ーンディスク１，２をそれぞれ回転自在に支持し、これ
らコーンディスクを、トロイド曲面１ａ，２ａが相互に
対向するよう配置する。そして入出力コーンディスク
１，２の対向するトロイド曲面間には、入力軸２０を挟
んでその両側に配置した一対のパワーローラ３を介在さ
せ、これらパワーローラを入出力コーンディスク１，２
間に挟圧するために、以下の構成を採用する。
【００３５】即ち、入力軸２０の軸受け端部にローディ
ングナット２６を螺合し、該ローディングナットにより
抜け止めして入力軸２０上に回転係合させたカムディス
ク２７と、入力コーンディスク１のトロイド曲面１ａか
ら遠い端面との間にローディングカム２８を介在させ、
このローディングカムを介して入力軸２０からカムディ
スク２７への回転が入力コーンディスク１に伝達される
ようになす。ここで、入力コーンディスク１の回転はパ
ワーローラ３の回転を介して出力コーンディスク２に伝
わり、この伝動中ローディングカム２８は伝達トルクに
比例したスラストを発生して、パワーローラ３を入出力
コーンディスク１，２間に挟圧し、上記の動力伝達を可
能ならしめる。
【００３６】出力コーンディスク２は出力軸２５に楔着
し、この軸上に出力歯車２９を一体回転するよう嵌着す
る。出力軸２５は更に、ラジアル兼スラスト軸受３０を
介して変速機ケース２１の端蓋３１内に回転自在に支持
し、この端蓋３１内には別にラジアル兼スラスト軸受３
２を介して入力軸２０を回転自在に支持する。ここで、
ラジアル兼スラスト軸受３０，３２はスペーサ３３を介
して相互に接近し得ないよう突き合わせ、また相互に遠
去かる方向へも相対変位不能になるよう、対応する出力
歯車２９および入力軸２０に対し軸線方向に衝接させ
る。かくて、ローディングカム２８によって入出力コー
ンディスク１，２間に作用するスラストは、スペーサ３
３を挟むような内力となり、変速機ケース２１に作用す
ることがない。
【００３７】各パワーローラ３は図２にも示すように、
トラニオン４１に回転自在に支持し、該トラニオンは各
々、上端を球面継手４２によりアッパリンク４３の両端
に回転自在および揺動自在に、また下端を球面継手４４
によりロアリンク４５の両端に回転自在および揺動自在
に連結する。そして、アッパリンク４３およびロアリン
ク４５は中央を球面継手４６，４７により変速機ケース
２１に上下方向揺動可能に支持し、両トラニオン４１を
相互逆向きに同期して上下動させ得るようにする。
【００３８】かように両トラニオン４１を相互逆向きに
同期して上下動させることにより変速を行う変速制御装
置を、図２に基づき次に説明する。各トラニオン４１に
は、これらを個々に上下方向へストロークさせるための
ピストン６を設け、両ピストン６の両側にそれぞれ上方
室５１，５２および下方室５３，５４を画成する。そし
て両ピストン６を相互逆向きにストローク制御するため
に、変速制御弁５を設置する。ここで、変速制御弁５は
スプール型の内弁体５ａとスリーブ型の外弁体５ｂとを
相互に摺動自在に嵌合して具え、外弁体５ｂを弁外筐５
ｃに摺動自在に嵌合して構成する。
【００３９】上記の変速制御弁５は、入力ポート５ｄを
圧力源５５に接続し、一方の連絡ポート５ｅをピストン
室５１，５４に、また他方の連絡ポート５ｆをピストン
室５２，５３にそれぞれ接続する。そして内弁体５ａ
を、一方のトラニオン４１の下端に固着したプリセスカ
ム７のカム面に、ベルクランク型の変速レバー８を介し
て共働させ、外弁体５ｂをステップモータ４にラックア
ンドピニオン型式で駆動係合させる。
【００４０】変速制御弁５の操作指令は、変速指令値Ｕ
に応動するステップモータ４がラックアンドピニオンを
介し外弁体５ｂにストロークとして与えることとする。
この操作指令で変速制御弁５の外弁体５ｂが内弁体５ａ
に対し相対的に中立位置から例えば図２の位置に変位さ
れる時、圧力源５５からの流体圧が室５２，５３に供給
される一方、他の室５１，５４がドレンされ、また変速
制御弁５の外弁体５ｂが内弁体５ａに対し相対的に中立
位置から逆方向に変位される時、圧力源５５からの流体
圧が室５１，５４に供給される一方、他の室５２，５３
がドレンされ、両トラニオン４１が流体圧でピストン６
を介して図中、対応した上下方向へ相互逆向きに変位さ
れるものとする。これにより両パワーローラ３は、回転
軸線Ｏ1 が入出力コーンディスク１，２の回転軸線Ｏ2
と交差する図示位置からオフセット（オフセット量ｙ）
されることになり、該オフセットによりパワーローラ３
は入出力コーンディスク１，２からの首振り分力で、自
己の回転軸線Ｏ1 と直交する首振り軸線Ｏ3 の周りに傾
転（傾転角φ）されて無段変速を行うことができる。
【００４１】かかる変速中、一方のトラニオン４１の下
端に結合したプリセスカム７は、変速リンク８を介し
て、トラニオン４１およびパワーローラ３の上述した上
下動（オフセット量ｙ）および傾転角φを変速制御弁５
の内弁体５ａに機械的にフィードバックされる。そして
上記の無段変速によりステップモータ４への変速指令値
Ｕが達成される時、上記のプリセスカム７を介した機械
的フィードバックが変速制御弁５の内弁体５ａをして、
外弁体５ｂに対し相対的に初期の中立位置に復帰させ、
同時に、両パワーローラ３は、回転軸線Ｏ1 が入出力コ
ーンディスク１，２の回転軸線Ｏ2 と交差する図示位置
に戻ることで、上記変速指令値の達成状態を維持するこ
とができる。
【００４２】なお、パワーローラ傾転角φを目標変速比
に対応した値にすることが制御の狙いであるから、基本
的にプリセスカム７はパワーローラ傾転角φのみをフィ
ードバックすればよいことになるが、ここでパワーロー
ラオフセット量ｙをもフィードバックする理由は、変速
制御が振動的になるのを防止するダンピング効果を与え
て、変速制御のハンチング現象を回避するためである。
【００４３】ステップモータ４への変速指令値Ｕは、変
速指令値演算系を成すコントローラ６１によりこれを決
定し、これがためコントローラ６１には、エンジンスロ
ットル開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ６２
からの信号、車速ＶＳＰを検出する車速センサ６３から
の信号、および変速機入力回転数Ｎi （エンジン回転数
Ｎe でもよい）を検出する入力回転センサ６４からの信
号をそれぞれ入力する。コントローラ６１は、これら入
力情報をもとに以下の演算によりステップモータ４への
変速指令値Ｕを決定するものとする。
【００４４】本例では特に、プリセスカム７が上記の目
的からパワーローラ傾転角φのみならずパワーローラオ
フセット量ｙをもフィードバックするが故に、前記した
ごとくに生ずるトルクシフトの問題が解消されるようコ
ントローラ６１を図３に示すごとくに構成する。但し、
図３における傾転角速度演算部６１ｄを含む系は、本発
明において必須の、パワーローラ傾転角の変化速度に関
した物理量を電子的にフィードバックするための第２の
電子フィードバック系であるが、この系を実際は、図３
におけるようにパワーローラ傾転角φからその変化速度
(d/dt)φを求めてこれそのものをフィードバックする構
成とするのではなく、図８、図１０、図１２、図１４ま
たは図１６につき後述するごとく変速制御系の数学モデ
ルを用いて、パワーローラ傾転角の変化速度を表すパワ
ーローラオフセット量を推定してフィードバックする構
成となす。しかして図３について説明する間は判りやす
さを保つ便宜上、傾転角速度演算部６１ｄがパワーロー
ラ傾転角φを１階微分してその変化速度(d/dt)φを求
め、このパワーローラ傾転角速度(d/dt)φそのものをフ
ィードバックすることとして説明を進めることとする。
【００４５】なおこの図３には、上記変速機内における
プリセスカム７を介した機械的フィードバック変速制御
系をも併記したが、この機械的フィードバック変速制御
系は、図１８につき前述したと同じもので、同じ模式図
によって表現し得るため、対応するもの同士同一符号に
より示した。ここで、オフセット量ｙに係わる係数ｂ
（変速リンク８で決まる）は前記の理由から、フェール
セーフ上要求される最低限の小さなものにとどめること
とする。
【００４６】コントローラ６１は、予めメモリしておい
た変速マップ６１ａと、目標傾転角演算部６１ｂと、第
１の電子フィードバック系を構成するＰＩ制御部６１ｃ
と、第２の電子フィードバック系の一部を成し、パワー
ローラ傾転角速度推定手段を構成する傾転角速度演算部
６１ｄとを有する。そしてコントローラ６１は先ず、上
記の変速マップ６１ａを基にスロットル開度ＴＶＯおよ
び車速ＶＳＰから、目標とすべき変速機入力回転数Ｎi
* を求め、次いで目標傾転角演算部６１ｂにおいて、変
速機目標入力回転数Ｎi * と変速機出力回転数Ｎo とか
らパワーローラ目標傾転角φ* を演算する。
【００４７】コントローラ６１は先ず、当該パワーロー
ラ目標傾転角φ* に対応したステップモータ４のフィー
ドフォワードステップ数ＳFFをフィードフォワード系６
１ｅに出力する。またコントローラ６１はＰＩ制御部６
１ｃにおいて、フィードバック系６１ｆからの実際のパ
ワーローラ傾転角φと、上記パワーローラ目標傾転角φ
* との偏差に応じたフィードバックステップ数ＳFBを求
める。ここでＰＩ制御部６１ｃにおけるフィードバック
制御の比例ゲインは、前記した通りトルクシフトの原因
である外乱Δｙが大きいのに呼応して大きく設定し、パ
ワーローラ傾転角φを良好な応答で目標傾転角φ* に収
束させるようにする。
【００４８】しかし、かようにフィードバック制御の比
例ゲインを大きくする場合、前記したように制御系の安
定性が損なわれて、過渡期において変速制御のハンチン
グを生ずることから、これを回避するためにコントロー
ラ６１は、傾転角速度演算部６１ｄにおいてパワーロー
ラ傾転角φの時間変化割合（ｄ／ｄｔ）φを求め、これ
にゲインＫを乗算してダンピングステップ数ＳDp＝Ｋ・
（ｄ／ｄｔ）φを求め、第２の電子フィードバック系６
１ｇに出力することとする。
【００４９】コントローラ６１は、フィードフォワード
ステップ数ＳFF、フィードバックステップ数ＳFB、およ
びダンピングステップ数ＳDpの総和を、変速指令値（ス
テップ数）Ｕとしてステップモータ４に与える。この時
ステップモータ４は、変速制御指令値Ｕに応じた段歩駆
動により、変速制御弁５の外弁体５ｂをＸSpだけ内弁体
５ａに対し相対的に中立位置から変位させる。これによ
り、変速制御弁５およびピストン６で構成される油圧サ
−ボは、パワーローラ３をｙだけオフセットさせ、この
オフセットに伴いパワーローラ３はφだけ傾転する。こ
の傾転φは、変速機出力回転数Ｎo との関係で決まる変
速機入力回転数Ｎiを目標入力回転数Ｎi * に近づくよ
う変化させ、所定の変速を行わせることができる。
【００５０】この変速中プリセスカム７は前記したよう
に、パワーローラオフセット量ｙおよびパワーローラ傾
転角φを変速制御弁５の内弁体５ａにフィードバックし
て、これをＸだけ、外弁体５ｂの上記変位に追従するよ
う移動させ、変速制御弁５の内外弁体間相対変位をｄｘ
に減ずる。このｄｘは変速の進行につれて小さくなり、
上記の変速指令値が達成される時、遂には０になる。こ
の時変速制御弁５の内弁体５ａおよび外弁体５ｂは相対
的に初期の中立位置に復帰し、変速指令値Ｕの達成状態
を維持することができる。
【００５１】ところで、プリセスカム７および変速リン
ク８を含む機械的フィードバック系が、パワーローラ傾
転角φだけでなくパワーローラオフセット量ｙをもフィ
ードバックすることから、パワーローラ３およびプリセ
スカム７間のオフセット方向相対ずれ量Δｙに伴う前記
トルクシフトの問題を生じようとするが、変速指令値Ｕ
を決定するに当たって、パワーローラ傾転角φを電子的
に系６１ｆを経てフィードバックし、これと目標傾転角
φ* との偏差に応じたＰＩ制御により当該決定を行うこ
とから、上記のずれ量Δｙがフィードバックされること
がなくなり、上記トルクシフトの問題を解消することが
できる。
【００５２】なお、この問題解決を十分な応答性をもっ
て実現するには、ずれ量Δｙが相当に大きいことから、
上記ＰＩ制御の比例ゲインを前記したように大きくする
を要するが、この場合、図９（ｂ）につき前述したよう
に変速過渡期において制御がハンチングを生じて不安定
になる。そこで本例においては、上記したフィードバッ
ク対象のパワーローラ傾転角φを１階微分した傾転角速
度（ｄ／ｄｔ）φを傾転角速度演算部６１ｄで求め、こ
れに応じたフィードバックをかけて、ダンピングステッ
プ数ＳDp＝Ｋ・（ｄ／ｄｔ）φだけ変速指令値Ｕを補正
し、これにより、図９（ａ），（ｂ）と同じ条件で行っ
たシミュレーション結果を示す図９（ｃ）によって示さ
れるように、変速過渡期において制御がハンチングを生
じるという問題をもなくし得るようにする。
【００５３】以上の作用説明から明らかなように本例で
は、第１の電子フィードバック系６１ｆと、第２の電子
フィードバック系６１ｇとで、トルクシフトを生ずるこ
となく、そして十分な応答性および安定性をもって、パ
ワーローラ傾転角φを目標値φ* に一致させることが可
能となり、プリセスカム７および変速リンク８を含む機
械的なフィードバック系が不要であるが、この機械的な
フィードバック系は、電子フィードバック系が故障等で
機能しなくなった時のフェールセーフ用に残しておくこ
ととする。但し、この機械的なフィードバック系は、ト
ルクシフトの原因であるずれ量Δｙをフィードバックす
ることから、先に既に説明したが、このΔｙに係わる係
数ｂが上記のフェールセーフ上要求される最小限の小さ
なものとなるよう変速リンク８を構成すること勿論であ
る。
【００５４】なお、上述の例では第１の電子フィードバ
ック系６１ｆにパワーローラ傾転角φそのものをフィー
ドバックすることとしたが、パワーローラ傾転角φを表
す物理量であれば、その他の情報でも良い。ここで、そ
の他の情報としては、傾転角φで変速比ｉが決まること
から、入出力コーンディスク１，２の回転数比から変速
比ｉを求め、これを系６１ｆにフィードバックしたり、
また変速中は車速、つまり出力コーンディスク２の回転
数が変化しないと見做せることから、変速機入力回転数
を検出して系６１ｆにフィードバックすることが考えら
れ、これらによっても前記の作用効果を達成し得ること
はいうまでもない。
【００５５】コントローラ６１は、これをマイクロコン
ピュータで構成する場合、図４乃至図７に示す制御プロ
グラムを実行して、前記したと同様の作用を果たし得
る。図４は、制御の全体を示すメインルーチンで、ステ
ップ１００において、図５のサブルーチンにより前記フ
ィードフォワードステップ数ＳFFを演算し、ステップ１
１０において、図６のサブルーチンにより前記フィード
バックステップ数ＳFBを演算し、ステップ１２０におい
て、図７のサブルーチンにより前記ダンピングステップ
数ＳDPを演算する。
【００５６】図５においてフィードフォワードステップ
数ＳFFを演算するに当たっては、ステップ２００，２１
０でスロットル開度ＴＶＯおよび車速ＶＳＰをそれぞれ
読み込む。次いでステップ２２０において、スロットル
開度ＴＶＯおよび車速ＶＳＰから前記の変速マップ６１
ａ（図３参照）をもとに、変速機の目標入力回転数Ｎi
*を求め、ステップ２３０において、車速ＶＳＰからフ
ァイナルドライブギヤ比を考慮して変速機出力回転数Ｎ
o を演算する。ステップ２４０では、変速機目標入力回
転数Ｎi * および変速機出力回転数Ｎo から判る目標変
速比Ｎi * ／Ｎo から、これに対応したパワーローラ目
標傾転角φ* を算出し、ステップ２５０において、パワ
ーローラ目標傾転角φ* を達成するためのステップモー
タ４のフィードフォワードステップ数ＳFFを算出する。
【００５７】図６においてフィードバックステップ数Ｓ
FBを演算するに当たっては、ステップ３００，３１０で
スロットル開度ＴＶＯおよび車速ＶＳＰをそれぞれ読み
込む。次いでステップ３２０において、スロットル開度
ＴＶＯおよび車速ＶＳＰから、予め設定されているゲイ
ンマップをもとに、前記ＰＩ制御６１ｃ（図３参照）に
おけるＰ（比例）ゲインＫp およびＩ（積分）ゲインＫ
I を検索して決定する。次のステップ３３０において
は、図５のステップ２４０で求めたパワーローラ目標傾
転角φ* を読み込み、更にステップ３４０において、実
際のパワーローラ傾転角φを読み込む。ここでパワーロ
ーラ傾転角φの読み込みに当たっては、変速機入力回転
数Ｎiと、車速ＶＳＰから判る変速機出力回転数Ｎo と
から、実変速比ｉを求め、この実変速比ｉからパワーロ
ーラ傾転角φを割り出すことができる。次いでステップ
３５０において、実際のパワーローラ傾転角φと、パワ
ーローラ目標傾転角φ* との間における偏差Δφを求
め、ステップ３６０でこの偏差Δφと、その積分値にそ
れぞれ、比例ゲインＫp および積分ゲインＫI を乗じて
得られた値を合計することによりフィードバックステッ
プ数ＳFBを演算する。
【００５８】図７においてダンピングステップ数ＳDPを
演算するに当たっては、ステップ４００，４１０におい
て変速機入力回転数Ｎi および変速機出力回転数Ｎo を
読み込み、ステップ４２０で、これらを基に実変速比ｉ
＝Ｎi ／Ｎo を算出する。次いでステップ４３０におい
て、実変速比ｉからパワーローラ傾転角φを割り出して
求め、ステップ４４０において、パワーローラ傾転角φ
の時間変化割合（傾転角速度）（ｄ／ｄｔ）φを計算す
る。パワーローラ傾転角速度（ｄ／ｄｔ）φの計算に当
たっては、図７の１演算サイクル中におけるパワーロー
ラ傾転角φの変化量を求め、これをパワーローラ傾転角
速度（ｄ／ｄｔ）φとすることが考えられる。ここで、
パワーローラ傾転角φの上記差分値が大きめに出るのを
考慮してローパスフィルタを掛けることも考えられる。
次にステップ４５０で、ダンピングステップ数ＳDPをＳ
DP＝Ｋ・（ｄ／ｄｔ）φにより演算する。
【００５９】図４のステップ１３０では、以上のように
して求めたフィードフォワードステップ数ＳFF、フィー
ドバックステップ数ＳFB、およびダンピングステップ数
ＳDPを合計して、変速指令値Ｕ＝ＳFF＋ＳFB＋ＳDPを求
め、これをステップ１４０においてステップモータ４へ
の出力することにより、前記の変速を行わせる。
【００６０】図３における傾転角速度演算部６１ｄを含
む第２の電子フィードバック系は、前記したごとく発明
を理解しやすくするために便宜上、傾転角速度演算部６
１ｄがパワーローラ傾転角φを１階微分してその変化速
度(d/dt)φを求め、このパワーローラ傾転角速度(d/dt)
φそのものをフィードバックすることとして説明した
が、本実施の形態においては実際上この第２の電子フィ
ードバック系は、図８における変速制御装置のモデル６
１ｈを用いて、パワーローラ傾転角速度(d/dt)φを表す
パワーローラオフセット量を推定し、その推定値ｙm を
フィードバックするものである。なお図８中、図３にお
けると同様の部分を同一符号により示し、また同じ記号
は全て同じ意味合いを持つものとする。
【００６１】ここで、パワーローラオフセット量ｙがパ
ワーローラ傾転角速度（ｄ／ｄｔ）φを表すものであっ
て、パワーローラ傾転角速度（ｄ／ｄｔ）φの代りにパ
ワーローラオフセット量の上記推定値ｙm を系６１ｇに
フィードバック可能であることを以下に証明する。トロ
イダル型無段変速機において、パワーローラオフセット
量ｙと、パワーローラ傾転角φとの間には、次式により
表される所定の関係が成立することが知られている。 （ｄ／ｄｔ）φ＝ｆ×ｙ …（１） 但し、 ｆ＝〔cos(θ- φ)(1+η-cosφ) 〕Ω0 / 〔1+η-cos(2θ- φ) 〕…（２） ここで、Ω0 は出力コーンディスク２の回転数、η，θ
はトロイダル型無段変速機の設計段階で決まる構造に関
する定数であり、上式からパワーローラオフセット量ｙ
がパワーローラ傾転角速度（ｄ／ｄｔ）φの関数であっ
て、上記パワーローラオフセット量の推定値ｙm をパワ
ーローラ傾転角速度（ｄ／ｄｔ）φの代りに系６１ｇへ
フィードバックしても、前記した例におけると同様の作
用効果を達成し得ることが証明された。
【００６２】図８においてはこの観点から、図３の傾転
角速度演算部６１ｄに代わるパワーローラオフセット量
推定手段としてのモデル６１ｈを設ける。このモデル６
１ｈは、プリセスカム７を含むトロイダル型無段変速機
内の機械的フィードバック変速制御系を数式で表したモ
デルとする。従って変速制御系モデル６１ｈは、パワー
ローラモデル３ｍと、油圧サーボモデル５ｍ，６ｍと、
プリセスカムモデル７ｍとよりなる図示のごとき模式図
で表すことができ、ゲインＫSMに応じた変速指令値Ｕを
与えた時、油圧サーボモデル５ｍ，６ｍはパワーローラ
モデル３ｍをオフセットさせ、オフセット量推定値ｙm
によりパワーローラモデル３ｍの傾転（φm ）が生起さ
れる。パワーローラモデル３ｍのオフセット量推定値ｙ
m および傾転角推定値φm はプリセスカムモデル７ｍを
経てフィードバックされ、オフセット量推定値ｙm のフ
ィードバックによるダンピング効果のもと、傾転角推定
値φm を変速指令値Ｕに対応したものにする。
【００６３】ここで、上記の変速制御系モデル６１ｈが
実際の機械的フィードバック変速制御系と完全に一致し
ており、モデル化誤差のないものであれば、傾転角推定
値φm は実傾転角φと同じになる。従って、傾転角推定
値φm と実傾転角φとの間の偏差はモデル化誤差を表
し、このモデル化誤差に係数Ｋerr を乗じた値だけモデ
ル６１ｈへの入力を補正して、モデル化誤差をなくすた
めのモデル化誤差補正系６１ｉをモデル６１ｈに付加す
る。
【００６４】本例では、上記の変速制御系モデル６１ｈ
内におけるオフセット量推定値ｙmにゲインＫを乗じて
ダンピングステップ数ＳDPを演算し、これを系６１ｇに
フィードバックする。ところで、パワーローラオフセッ
ト量ｙ（オフセット量推定値ｙm ）がパワーローラ傾転
角速度（ｄ／ｄｔ）φの関数であって、オフセット量推
定値ｙm を図３におけるパワーローラ傾転角速度（ｄ／
ｄｔ）φの代りに系６１ｇへフィードバックする図８の
構成によっても、前記した作用効果を達成することがで
きる。なお、図３のようにパワーローラ傾転角速度（ｄ
／ｄｔ）φをフィードバックする場合、微分演算が必要
であることから、演算結果にノイズが混入し易いが、図
８のようにオフセット量推定値ｙm をフィードバックす
る場合、ノイズの混入が少なく、この点で大いに有利で
ある。
【００６５】なお系６１ｇにフィードバックすべき、パ
ワーローラ傾転角速度（ｄ／ｄｔ）φを表す物理量は、
上記パワーローラオフセット量推定値ｙm に限られず、
パワーローラ傾転角速度（ｄ／ｄｔ）φを表す物理量で
あればその他のものでも良い。ここで、パワーローラ傾
転角速度（ｄ／ｄｔ）φを表すその他の物理量として
は、短い変速期間中は車速（変速機出力回転数）を一定
と見做すことができるから、変速機入出力回転数比から
求めた変速比の変化速度や、変速機入力回転数の変化速
度が考えられ、更に変速比を一定に保って走行する場合
は、変速機出力回転数の変化速度が考えられる。
【００６６】上記その他の物理量を用いる場合、図示し
なかったが、変速比の変化速度を推定する変速比変化速
度推定手段や、変速機入力回転数の変化速度を演算する
入力回転数変化速度演算手段や、変速機出力回転数の変
化速度を演算する出力回転数変化速度演算を設け、これ
ら手段からの信号に応じたフィードバックを系６１ｇに
掛ければ良い。
【００６７】図１０、図１２、および図１４はそれぞ
れ、フィードバック変速制御系モデル６１ｈが何らかの
理由でモデル化誤差を生じた時においても、変速制御不
能になったり、変速制御がでたらめになることのないよ
うにする、フェールセーフ対策例を示す。
【００６８】パワーローラ３を制御する油圧回路は、変
速制御弁５の開度を入力とし、パワーローラオフセット
量ｙを出力とした場合、入出力の関係を純積分に近似で
きる特性を持った構造にすることができる。この条件下
においては、前記の関数ｆが定数であるならば、制御論
において状態推定オブザーバとして知られる以下の関係
式によりパワーローラオフセット量推定値ｙm を計算す
ることができる。 （ｄφm ／ｄｔ）＝ａ11×φm ＋ａ12×y m + ｋ1 ×φ …（３） （ｄｙm ／ｄｔ）＝ａ21×φm ＋ａ22×y m + ｋ2 ×φ＋ｃ×Ｕ…（４）
【００６９】従って、フィードバック変速制御系モデル
６１ｈは、図１０、図１２、および図１４にそれぞれ示
す行列式により表すことができる。ここでａ11，ａ12，
ａ21，ａ22，ｋ1 ，ｋ2 ，ｃはそれぞれ、プリセスカム
７を含む機械的なフィードバック系のフィードバックゲ
インや、前記の関数ｆや、設計値である状態推定オブザ
ーバの極により計算される所定の値である。Ｕは変速比
制御機構が出力する信号、つまり本例ではステップモー
タ４に与えるステップ数であるが、これらと、変速制御
弁５のストローク位置とを結び付ける換算係数として前
記ｃが与えられる。
【００７０】前記のように、プリセスカム７を含む機械
的なフィードバック系による傾転角フィードバックゲイ
ンをａとし、オフセット量ｙのフィードバックゲインを
ｂとし、設計値である状態推定オブザーバ極をωとする
と、 ａ11＝−ｋ1 ａ12＝ｆ ａ21＝−（ｋ2 ＋ａ） ａ22＝−ｂ ｋ1 ＝２×ω−ｂ ｋ2 ＝（ω2 −ｋ1 ×ｂ）／ｆ−ａ と与えられる。
【００７１】なお、制御すべきトロイダル型無段変速機
が上記と異なる構造を持つ場合であっても、上記（１）
式，（２）式、および与えるべき入力とパワーローラオ
フセット量ｙの関係式を実験により求めることにより、
同様にパワーローラオフセット量ｙを推定することが可
能である。
【００７２】図１０の実施例においては、オブザーバの
推定傾転角φm と実傾転角φとの差で表されるモデル化
誤差をゲイン変更手段６１j に入力する。前記したよう
な、パワーローラオフセット量ｙとパワーローラ傾転角
φとの関係を表す関数ｆが定数であればオブザーバーは
収束することが保証される。しかし実際には関数であ
り、またトロイダル型無段変速機の運転状況、外部から
の力学的干渉等により構造が変化し、予め設定された関
数ｆとは異なる関数関係になることも考えられる。この
ような場合、オブザーバの推定値ｙm ，φm が正しい値
となる保証はなく、上記のモデル化誤差を生ずる。
【００７３】本例においては、オブザーバの傾転角の推
定値φm と実傾転角φとの差が所定値以上であれば、オ
ブザーバが正しく機能していないとして、ゲイン変更手
段６１j により、ＰＩ制御部６１C のフィードバックゲ
インである比例ゲインＫp および積分ゲインＫI をとも
に図１１に示すように低下させ、これにより、オブザー
バが正しくない推定値ｙm を出力する場合において前記
の変速制御が振動的な制御になるのを防止する。
【００７４】また図１２の例においては、オブザーバの
傾転角推定値φm と実傾転角φとの偏差をモデル諸元変
更手段としてのパラメータ変更部６１k で監視し、これ
が所定の値以上であれば、トロイダル型無段変速機の特
性が変化したとし、変化した特性においてオブザーバが
正しく収束するように、オブザーバを構成する諸元を変
更可能な構成にする。
【００７５】つまり、パラメータ計算部６１k は偏差φ
−φm に応じて図１３に示す関数関係に基づき、（２）
式によって与えられる関数ｆの値を変化させ、パラメー
タａ11, ａ12, ａ21, ａ22, ｋ1 ，ｋ2 ，ｃを計算し、
これをモデル６１h に供給する。ここで図１３における
ｆ0 は設計値、あるいは実験により求めた理想値であ
る。
【００７６】なおパラメータ計算部６１k はトロイダル
型無段変速機内の作動油温および圧力、スロットル開度
などの情報、φおよびφm の時系列的変化などの情報を
利用する構成にすることもできる。
【００７７】本例でも、オブザーバが正しくない推定値
を出力している場合、これをすみやかに正しい値に収束
するようにすることができ、不適性な推定値ｙm に基づ
く変速制御で制御が振動的になるのを防止する。
【００７８】図１４の例では、偏差φ−φm を変速マッ
プ制御手段６１n に入力し、この手段は入力された偏差
が大きい時、目標傾転角演算部６１b およびＰＩ制御部
６１c で決定されるフィードフォワードステップ数ＳFF
を、図１５に示すように変速が生じにくくなるよう修正
するものとする。これによりφとφm の差（モデル化誤
差）が大きいときは変速比が現在の変速比から目標変速
比へ向けゆっくり変化するようになり、本例でも、モデ
ル化誤差により制御が振動的になるのを防止することが
できる。
【００７９】図１６は本発明の更に他の例を示す。オブ
ザーバが正しくない推定値を出力している場合、トロイ
ダル型無段変速機に外部から力学的干渉が加えられた等
が考えられ、この場合、早急に所定の処置を行うことが
要求される。そのため本例では、オブザーバが所定の推
定値を出力していない時に大きな偏差（φ−φm ）を警
報装置６１p に送り、警報を発生するようにし、合わせ
て、この時のオブザーバ計算結果φ，φm ，ｙ，ｙm を
記憶手段６１g に記憶し、以後の修理等に役立てる構成
とする。
【００８０】
【発明の効果】かくして第１発明によるトロイダル型無
段変速機の変速制御装置は、請求項１に記載のごとく、
トロイダル型無段変速機の変速中、変速指令値を演算す
る電子系にパワーローラの傾転角および傾転角速度に関
した物理量をそれぞれ電子的にフィードバックして、パ
ワーローラ傾転角に関した物理量と目標値との偏差に応
じたフィードバック制御量およびパワーローラ傾転角速
度に関する物理量に応じたフィードバック制御量を求
め、上記変速指令値演算電子系がこれらフィードバック
制御量を用いて変速指令値を演算する構成であるから、
パワーローラ傾転角に関した物理量と目標値との偏差に
応じた前者のフィードバック制御量でトルクシフトを防
止することができ、またこのトルクシフト防止効果が十
分なものとなるようフィードバックゲインを大きくして
も、これに伴って生じようとする変速制御のハンチング
をパワーローラ傾転角速度に関する物理量に応じた後者
のフィードバック制御量で抑制することができ、トルク
シフトの確実な防止と、ハンチングの抑制とを両立させ
ることができる。
【００８１】ところで第１発明においては特に、パワー
ローラのオフセット量を推定し、第２の電子フィードバ
ック系がこの推定したパワーローラオフセット量を上記
パワーローラ傾転角の変化速度に関した物理量として変
速指令値演算電子系にフィードバックするため、以下の
作用効果を奏し得る。つまり、パワーローラ傾転角の変
化速度そのものをフィードバックする場合、これを推定
するのに微分が必要になってノイズ混入の可能性が高く
なるが、パワーローラ傾転角の変化速度に関与するパワ
ーローラのオフセット量をパワーローラ傾転角の変化速
度としてフィードバックする第1発明の構成によれば、
このパワーローラオフセット量を推定する際に微分の必
要がない分ノイズの混入を防げて精度上大いに有利であ
る。
【００８２】第１発明によれば更に加えて、パワーロー
ラオフセット量を推定するに際し、トロイダル型無段変
速機の変速制御系を数式で表したモデルに変速指令値を
与えた時の該モデル内におけるパワーローラオフセット
量をパワーローラオフセット量推定値とするため、つま
り、モデルを用いてパワーローラオフセット量を推定す
るため、ハードウエアに余分な構成を付加する必要がな
くて構成を簡単にし得ると共に、パワーローラオフセッ
トの推定を正確に行うことができる。
【００８３】第２発明によるトロイダル型無段変速機の
変速制御装置は、請求項２に記載のごとく、前記モデル
に前記変速指令値を与えた時の該モデル内におけるパワ
ーローラ傾転角と、実際のパワーローラ傾転角との間の
偏差に応じ、該偏差がなくなるよう前記変速指令値を修
正して前記モデルに与える構成にしたから、実際の変速
制御系に対するモデルの誤差を常時なくして、該モデル
を用いて行うパワーローラオフセット量の推定を、上記
第１発明よりもさらに正確なものにすることができる。
【００８４】第３発明によるトロイダル型無段変速機の
変速制御装置は、請求項３に記載のごとく、上記モデル
に前記変速指令値を与えた時の該モデル内におけるパワ
ーローラ傾転角と、実際のパワーローラ傾転角との間の
偏差に応じ、該偏差が大きいほど前記変速指令値演算電
子系の変速指令値制御ゲインを低下させる構成にしたか
ら、モデル内におけるパワーローラ傾転角と、実際のパ
ワーローラ傾転角との間の偏差、つまりモデル化誤差が
大きい時、これに伴って変速制御が振動的になるのを、
変速指令値制御ゲインの上記低下により抑制することが
でき、モデル化誤差に伴う制御不安定に対するフェール
セーフ対策を実現し得る。
【００８５】第４発明によるトロイダル型無段変速機の
変速制御装置は、請求項４に記載のごとく、上記モデル
に前記変速指令値を与えた時の該モデル内におけるパワ
ーローラ傾転角と、実際のパワーローラ傾転角との間の
偏差に応じ、該偏差が大きいほど前記モデルの諸元を変
速制御が振動的になるのを防止するよう変更する構成に
したから、この場合も、モデル内におけるパワーローラ
傾転角と、実際のパワーローラ傾転角との間の偏差、つ
まりモデル化誤差が大きい時、これに伴って変速制御が
振動的になるのを、モデル諸元の上記変更により抑制す
ることができ、モデル化誤差に伴う制御不安定に対する
フェールセーフ対策を実現し得る。
【００８６】第５発明によるトロイダル型無段変速機の
変速制御装置は、請求項５に記載のごとく、上記モデル
に前記変速指令値を与えた時の該モデル内におけるパワ
ーローラ傾転角と、実際のパワーローラ傾転角との間の
偏差に応じ、該偏差が大きいほど前記変速指令値演算電
子系で用いる変速マップを、変速が遅くなるよう変更す
る構成にしたから、この場合も、モデル内におけるパワ
ーローラ傾転角と、実際のパワーローラ傾転角との間の
偏差、つまりモデル化誤差が大きい時、これに伴って変
速制御が振動的になるのを、変速マップの上記変更によ
り抑制することができ、モデル化誤差に伴う制御不安定
に対するフェールセーフ対策を実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明装置により変速制御すべきトロイダル
型無段変速機を例示する縦断側面図である。
【図２】 同トロイダル型無段変速機を、その変速制御
システムと共に示す縦断正面図である。
【図３】 同トロイダル型無段変速機用に構成した本発
明変速制御装置の一実施例を示す変速制御系の模式図で
ある。
【図４】 同変速制御系をマイクロコンピュータを用い
て構成した場合において、該マイクロコンピュータが実
行すべき変速指令値決定プログラムのメインルーチンを
示すフローチャートである。
【図５】 同変速指令値決定プログラムにおけるフィー
ドフォワードステップ数決定プログラムを示すフローチ
ャートである。
【図６】 同変速指令値決定プログラムにおけるフィー
ドバックステップ数決定プログラムを示すフローチャー
トである。
【図７】 同変速指令値決定プログラムにおけるダンピ
ングステップ数決定プログラムを示すフローチャートで
ある。
【図８】 図３では説明を判りやすくするため便宜上概
念的に示した第２の電子フィードバック系を具体的に示
した、図３におけると同様な模式図である。
【図９】 トロイダル型無段変速機の変速制御装置によ
るシミュレーション結果を示し、（ａ）は、従来式トロ
イダル型無段変速機の変速制御装置によるシミュレーシ
ョン結果を示す動作タイムチャート、（ｂ）は、トロイ
ダル型無段変速機の変速制御装置にパワーローラ傾転角
のみを電子的にフィードバックした場合のシミュレーシ
ョン結果を示す動作タイムチャート、（ｃ）は、トロイ
ダル型無段変速機の変速制御装置にパワーローラ傾転角
を電子的にフィードバックすると共に、パワーローラ傾
転角速度をも電子的にフィードバックするようにした図
３の系によるシミュレーション結果を示す動作タイムチ
ャートである。
【図１０】 本発明による変速制御装置の更に他の例を
示す、図８におけると同様な模式図である。
【図１１】 同例における変速制御装置において行うフ
ィードバックゲインの変更例を示すフィードバックゲイ
ン変更特性図である。
【図１２】 本発明による変速制御装置の更に別の例を
示す、図１０におけると同様な模式図である。
【図１３】 同例における変速制御装置において行うモ
デル諸元の変更例を示すモデルパラメータ変更特性図で
ある。
【図１４】 本発明による変速制御装置の更に他の例を
示す、図１０におけると同様な模式図である。
【図１５】 同例の変速制御装置が行う変速動作例を示
す動作タイムチャートである。
【図１６】 本発明による変速制御装置の更に他の例を
示す、図１０におけると同様な模式図である。
【図１７】 従来のトロイダル型無段変速機を示す縦断
正面図である。
【図１８】 同トロイダル型無段変速機の変速制御系を
示す模式図である。
【符号の説明】
１ 入力コーンディスク ２ 出力コーンディスク ３ パワーローラ ４ ステップモータ ５ 変速制御弁 ６ ピストン ７ プリセスカム ８ 変速リンク 20 入力軸 28 ローディングカム 41 トラニオン 61 コントローラ（変速指令値演算電子系） 61a 変速マップ 61b 目標傾転角演算部 61C ＰＩ制御部 61d 傾転角速度演算部 61e フィードフォワード系 61f 第１の電子フィードバック系 61g 第２の電子フィードバック系 61h 変速制御系モデル（パワーローラオフセット量推
定手段） 61i モデル化誤差補正系 61j ゲイン変更手段 61k パラメータ計算部（モデル諸元変更手段） 61n 変速マップ変更手段 61p 警報装置 61q 記憶装置 62 スロットル開度センサ 63 車速センサ 64 入力回転センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/40 - 63/48 F16H 15/38 G05D 3/00 - 3/20

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 同軸配置した入出力コーンディスクと、
    これら入出力コーンディスク間で摩擦係合により動力の
    受渡しを行うパワーローラとよりなるトロイダル伝動ユ
    ニットを具え、 変速指令値に対応して前記パワーローラを、自己の回転
    軸線が前記入出力コーンディスクの回転軸線と交差する
    位置からオフセットさせ、該オフセットにより入出力コ
    ーンディスクからの分力でパワーローラを、自己の回転
    軸線と直交する首振り軸線周りに傾転させることにより
    無段変速を行わせると共に、該無段変速により前記変速
    指令値が達成される時、前記パワーローラを、前記オフ
    セットがなくなる位置に復帰させて、前記変速指令値の
    達成状態を維持するようにした変速制御装置を有するト
    ロイダル型無段変速機において、 前記変速指令値を演算する電子系に、前記パワーローラ
    の傾転角に関した物理量を電子的にフィードバックして
    該パワーローラ傾転角に関する物理量と目標値との偏差
    に応じたフィードバック制御量を求める第１の電子フィ
    ードバック系を付加すると共に、前記パワーローラ傾転
    角の変化速度に関した物理量を電子的にフィードバック
    して該パワーローラ傾転角変化速度に関する物理量に応
    じたフィードバック制御量を求める第２の電子フィード
    バック系を付加し、該第２の電子フィードバック系は、トロイダル型無段変
    速機の変速制御系を数式で表したモデルに前記変速指令
    値を与えた時の該モデル内におけるパワーローラオフセ
    ット量から前記パワーローラのオフセット量を推定する
    パワーローラオフセット量推定手段を具え、この手段に
    より推定したパワーローラオフセット量を前記パワーロ
    ーラ傾転角の変化速度に関した物理量として前記変速指
    令値演算電子系にフィードバックするよう構成し、 前記変速指令値演算電子系は、これら第１および第２の
    電子フィードバック系からのフィードバック制御量を用
    いて前記変速指令値を演算するよう構成したことを特徴
    とするトロイダル型無段変速機の変速制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記パワーローラオ
    フセット量推定手段は、 前記モデルに前記変速指令値を
    与えた時の該モデル内におけるパワーローラ傾転角と、
    実際のパワーローラ傾転角との間の偏差に応じ、該偏差
    がなくなるよう前記変速指令値を修正して前記モデルに
    与えるモデル化誤差補正系を付加したものであることを
    特徴とするトロイダル型無段変速機の変速制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記モデル
    に前記変速指令値を与えた時の該モデル内におけるパワ
    ーローラ傾転角と、実際のパワーローラ傾転角との間の
    偏差に応じ、該偏差が大きいほど前記変速指令値演算電
    子系の変速指令値制御ゲインを低下させるゲイン変更手
    段を付加したことを特徴とするトロイダル型無段変速機
    の変速制御装置。
  4. 【請求項４】 請求項１または２において、前記モデル
    に前記変速指令値を与えた時の該モデル内におけるパワ
    ーローラ傾転角と、実際のパワーローラ傾転角との間の
    偏差に応じ、該偏差が大きいほど前記モデルの諸元を変
    速制御が振動的になるのを防止するよう変更するモデル
    諸元変更手段を付加したことを特徴とするトロイダル型
    無段変速機の変速制御装置。
  5. 【請求項５】 請求項１または２において、前記モデル
    に前記変速指令値を与えた時の該モデル内におけるパワ
    ーローラ傾転角と、実際のパワーローラ傾転角との間の
    偏差に応じ、該偏差が大きいほど前記変速指令値演算電
    子系で用いる変速マップを、変速が遅くなるよう変更す
    る変速マップ変更手段を付加したことを特徴とするトロ
    イダル型無段変速機の変速制御装置。
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CN108279693A (zh) * 2017-12-29 2018-07-13 北京航天飞腾装备技术有限责任公司 一种空对地制导武器倒挂翻滚控制方法
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