JP3460547B2

JP3460547B2 - 無段変速機の変速制御装置

Info

Publication number: JP3460547B2
Application number: JP31204897A
Authority: JP
Inventors: 仁城所; 逸朗村本; 雅裕塚本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-11-13
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 2003-10-27
Anticipated expiration: 2017-11-13
Also published as: US6036617A; EP0916876A3; DE69816564T2; JPH11141670A; DE69816564D1; EP0916876A2; EP0916876B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無段変速機の変速
制御装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両に用いられる無段変速機としては、
Ｖベルト式やトロイダル型等の無段変速機が従来から知
られており、特開昭５８−５４２６２号公報、特開平３
−２８８０６２号公報に開示されるようなトロイダル型
無段変速機が知られている。

【０００３】これは、図１２、図１３に示すように、同
軸上に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１、２間で摩擦係合により動力の
受け渡しを行う一対のパワーローラ３、３からなる、い
わゆるシングルキャビティ型のトロイダル伝動ユニット
と、メカニカルフィードバック系に加えてＰＩ制御によ
る電子フィードバック系を備えた変速制御装置から構成
されるものである。

【０００４】このトロイダル型無段変速機１０は、パワ
ーローラ３、３は入出力コーンディスク１、２間で狭
持、押圧され、パワーローラ３は入出力コーンディスク
１、２との間の油膜のせん断によって、入出力コーンデ
ィスク１、２間での動力伝達を行う。

【０００５】入力コーンディスク１の回転は、油膜のせ
ん断力によってパワーローラ３へ伝達され、次いでパワ
ーローラ３の回転が上記油膜のせん断によって出力コー
ンディスク２に動力が伝達され、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、同様に行われる。

【０００６】上記油膜のせん断力は入出力コーンディス
ク１、２とパワーローラ３との間に生じる速度差及び油
膜に働く圧力、すなわち、入出力コーンディスク１、２
の間でパワーローラ３を押し付ける圧力によって発生す
る。

【０００７】このため、図１２に示すように、上記押し
付け力を付与する機構は、エンジン側に連結される入力
軸２０に配設されたカムディスク２２と入力コーンディ
スク１の背面との間に、カムディスク２２の径方向に回
転軸を備えたローディングカム２８を設けるとともに、
背面に所定の斜面を設けた入力コーンディスク１を相対
回転自在に入力軸２０で軸支し、さらにカムディスク２
２の対向面にも所定の斜面を備えた構成となっており、
カムディスク２２と入力コーンディスク１の間に回転位
相差が発生した場合、入力コーンディスク１の背面に形
成された斜面とカムディスク２２の斜面の間をローディ
ングカム２８が転動することによって、入力コーンディ
スク１が入力軸２０の軸方向（Ｏ₂軸方向）へ押し付け
られ、ベアリング３０を介して出力歯車２９とともに軸
支された出力コーンディスク２との間でパワーローラ３
を押し付け、入力軸２０に加わる伝達トルクに応じた押
し付け力を発生させるものである。なお、入力軸２０は
ベアリング３１を介してケーシング１９に軸支され、ま
た、出力歯車２９は図示しない出力軸を介して駆動輪と
連結される。また、無段変速機１０への入力トルクが微
小な場合は、上記ローディングカム２８が動作しないた
め、ベアリング３１側に入力軸２０を軸方向へ付勢する
皿バネ２１を設け、常時所定の押し付け力（プリロー
ド）を付与する。

【０００８】ここで、変速制御装置について説明する
と、図１３に示すように、トラニオン４１の下端部には
上下の油室６Ｈ、６Ｌへ供給された油圧に応動するピス
トン６ａを備えた油圧シリンダ６と、これら油室６Ｈ、
６Ｌへ油圧を供給する変速制御弁５と、変速コントロー
ラ６１からの指令に応じて変速制御弁５のスリーブ５ｂ
を駆動するステップモータ４と、トラニオン４１のＯ₃
軸方向（図１３の上下方向）及び軸まわりの変位を変速
制御弁５のスプール５ａへフィードバックするプリセス
カム７及びリンクカム８を主体にメカニカルフィードバ
ック系が構成される。

【０００９】ステップモータ４は、コントローラから目
標変速比に対応した変速指令値（ステップ数）を与えら
れて回転し、変速制御弁５を構成するスリーブ５ｂ、ス
プール５ａのうちスリーブ５ｂをラックアンドピニオン
機構によって往復駆動し、スプール５ａに対し相対的に
所定の中立位置から変位させる。

【００１０】変速制御弁５は、入力ポート５ｄを油圧源
６０に接続しており、一方の連絡ポート５ｅを油圧シリ
ンダ６、６の油室６Ｌに、他方の連絡ポート５ｆを油圧
シリンダ６、６の油室６Ｈにそれぞれ連通させる。そし
て、スプール５ａがリンクカム８を介してプリセスカム
７に連結される一方、スプール５ａの外周とバルブボデ
ィ５ｃの内周の間で軸方向へ摺動自在なスリーブ５ｂ
が、ラックアンドピニオンを介してステップモータ４に
駆動される。

【００１１】ステップモータ４に駆動されたスプール５
ａの変位によって、連絡ポート５ｅ、５ｆが開口し、一
方が油圧源６０に、他方がドレーンに連通することで、
両パワーローラ３、３はピストン６ａに加わる油圧に応
じてＯ₃軸方向へ変位するが、このとき、各ピストン６
ａへの油圧は、対向するパワーローラ３、３が相互逆向
きに変位するよう供給され、例えば、図中左側のパワー
ローラ３が上昇すれば、図中右側のパワーローラ３が下
降する。

【００１２】そして、対向するパワーローラ３、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と交差する図示のような中立位置から、トラニオン
４１、４１の相互に逆向きな変位に応じて同期的にオフ
セットされる。

【００１３】このＯ₃軸方向のオフセット量ｙに基づい
て両パワーローラ３、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（＝トラニオン４１の回転軸線）のまわりに回
動する傾転運動を行い、入出力コーンディスク１、２に
対するパワーローラ３、３の摩擦接触半径が連続的に変
化することで任意の傾転角度φへ無段階に変速を行うこ
とができる。

【００１４】上記パワーローラ３のＯ₃軸方向のオフセ
ット量ｙと傾転角度φの関係は、次式により近似的に与
えられることが知られている。

【００１５】

【数１】

【００１６】ただし、θ、η、Ｒ；変速機構の寸法に応
じて決まる定数Ｎｏ；出力コーンディスク２の回転数である。

【００１７】このような無段変速によってコントローラ
からの変速指令値が達成されるとき、パワーローラ３の
Ｏ₃軸方向オフセット量ｙ及び傾転角度φを、トラニオ
ン４１、プリセスカム７及びリンクカム８を介して変速
制御弁５のスプール５ａへフィードバックし、スプール
５ａはスリーブ５ｂに対し相対的に初期の中立位置に復
帰して油室６Ｈ、６Ｌへの作動油の吸排が遮断されるた
め、トラニオン４１、４１は両パワーローラ３、３の回
転軸線Ｏ₁が、入出力コーンディスク１、２の回転軸線
Ｏ₂と交差する中立位置へ戻ることで、上記変速指令値
の達成状態を維持するのである。

【００１８】トロイダル型の無段変速機１０において
は、トラニオン４１並びにパワーローラ３のＯ₃軸方向
変位が微小（例えば、数mm）であるがゆえに、伝達する
トルクによって、フィードバック機構を構成するトラニ
オン４１の一部が変形した場合、目標変速比に対して誤
差を生じてしまうという問題がある。

【００１９】すなわち、トラニオン４１の変形はプリセ
スカム７をＯ₃軸方向へ変位させることになり、メカニ
カルフィードバック系の経路長が変化するとともに、こ
の経路長の変化はリンクカム８を介して変速制御弁５の
スプール５ａに伝達され、変速制御弁５が中立位置（連
絡ポート５ｅ、５ｆが閉鎖される位置）へ戻って変速を
終了したときのパワーローラ３の傾転角φ（実変速比）
が、変速指令値に対応した目標傾転角（目標変速比）に
対して誤差を生じるトルクシフトが発生する。

【００２０】このトルクシフトを解消するため、図１４
に示すように、目標変速比と実変速比の偏差ｅに基づく
電子的フィードバック系を付加したものを、本願出願人
は特開平８−２９６７２２号公報として提案している。

【００２１】また、本願出願人は、比例積分制御（以
下、ＰＩ制御という）の遅れやメカニカルフィードバッ
ク系の変形を見越してフィードフォワード制御を行い、
変速比制御の精度と応答性を向上させるものとして、特
開平８−３２６８８７号公報として提案している。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、上記（１）式に示したように、トロイダル型
無段変速機の変速特性は、入出力コーンディスク１、２
の回転数及び傾転角度によって大きく変化することを考
慮して、電子的フィードバック系は、回転数及び回転数
と傾転角度からフィードバックゲインを変更するもので
あるが、変速機構及びメカニカルフィードバック系は油
圧によって作動するよう構成されるため、作動油の温度
変化やライン圧の変化によっても変速特性が変化するの
で、フィードバックゲインは、回転数、傾転角度、作動
油温度及びライン圧の４つの要素に基づいて決定する必
要があるが、これら４つの要素に対応したフィードバッ
クゲインを決定する場合には、ゲインマップとして予め
用意するテーブルの数が飛躍的に増大するという問題が
あり、例えば、各要素の最大値と最小値を１６分割して
ゲインマップを設定した場合では、テーブルの大きさは
１６×１６×１６×１６＝６５５３６となって、例え
ば、ゲイン値を表すのに１バイトの容量が必要とする
と、テーブルの容量だけで約６４Ｋバイトの容量が必要
となって、テーブルを格納するＲＯＭ等の図示しない記
憶手段の容量が増大して、製造コストが増大するという
問題がある。

【００２３】また、上記図１４に示した従来例では、傾
転角度φをフィードバックするメカニカルフィードバッ
ク量を相殺する電子フィードバックを設けることによ
り、入出力コーンディスクの回転数によるゲイン変換
を、単純な割り算にて実現したもので、上記作動油の状
態は加味されておらず、変速特性に応じた正確なフィー
ドバックゲインが得られていないという問題があった。

【００２４】さらに、フィードバックゲインのテーブル
の大きさを６４Ｋバイト以上に設定すると、１６ビット
以上のアドレスバスが必要となって、産業用に広く流通
している安価な８ビットマイクロコンピュータの採用が
困難になって、高価な１６ビットマイクロコンピュータ
等を採用すると、さらに製造コストを増大させてしまう
という問題があった。

【００２５】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、製造コストの増大を防ぎながらも、多数の
要素からフィードバックゲインを正確に決定して制御精
度を向上させることを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、アクチュ
エータに駆動される油圧制御機構を介して制御される変
速機構とを備えて変速比を連続的に変更する無段変速機
と、運転状態に応じて前記無段変速機の目標変速比を演
算するとともに、実際の変速比と目標変速比の偏差に基
づいて、実際の変速比が目標変速比に一致するように前
記アクチュエータを駆動するフィードバック制御手段と
を備えた無段変速機の変速制御装置において、前記フィ
ードバック制御手段は、前記油圧制御機構に加わる油圧
を検出する油圧検出手段と、同じく油温を検出する油温
検出手段と、出力軸側に連結された回転体の速度または
この回転体の速度に対応する物理量を検出する出力軸回
転数検出手段と、入力軸に連結された回転体の速度また
はこの回転体の速度に対応する物理量および前記出力軸
回転数検出手段が検出した出力軸に連結された回転体の
速度またはこの回転体の速度に対応する物理量から変速
比を検出する変速比検出手段と、これら検出した油圧、
油温、変速比及び出力側の回転体の回転数とからフィー
ドバックゲインを決定するフィードバックゲイン設定手
段とを備え、このフィードバックゲイン設定手段は、前
記油圧、油温、変速比及び出力側の回転体の回転数のう
ちの２つから、予め設定された２次元配列のテーブルよ
り第１変数を算出する第１変数演算手段と、前記油圧、
油温、変速比及び出力側の回転体の回転数のうち第１変
数で用いた値を除く２つから、予め設定された２次元配
列のテーブルより第２変数を算出する第２変数演算手段
とを備えて、これら第１変数及び第２変数と、予め設定
されて第１変数と第２変数を２次元配列させたテーブル
からフィードバックゲインを決定する。

【００２７】また、第２の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記第１変数演算手段は、前記油圧と油温を２次
元配列させたテーブルから前記第１変数を算出し、前記
第２変数演算手段は、前記出力軸側の回転数と変速比に
対応する物理量を２次元配列させたテーブルから前記第
２変数を算出して、これら第１変数及び第２変数と、予
め設定されて第１変数と第２変数を２次元配列させたテ
ーブルからフィードバックゲインを決定する。

【００２８】

【００２９】また、第３の発明は、アクチュエータに駆
動される油圧制御機構を介して制御される変速機構とを
備えて変速比を連続的に変更する無段変速機と、運転状
態に応じて前記無段変速機の目標変速比を演算するとと
もに、実際の変速比と目標変速比の偏差に基づいて、実
際の変速比が目標変速比に一致するように前記アクチュ
エータを駆動するフィードバック制御手段とを備えた無
段変速機の変速制御装置において、前記フィードバック
制御手段は、前記油圧制御機構に加わる油圧を検出する
油圧検出手段と、同じく油温を検出する油温検出手段
と、出力軸側に連結された回転体の速度またはこの回転
体の速度に対応する物理量を検出する出力軸回転数検出
手段と、入力軸に連結された回転体の速度またはこの回
転体の速度に対応する物理量および前記出力軸回転数検
出手段が検出した出力軸に連結された回転体の速度また
はこの回転体の速度に対応する物理量から変速比を検出
する変速比検出手段と、これら検出した油圧、油温、変
速比及び出力側の回転体の回転数とからフィードバック
ゲインを決定するフィードバックゲイン設定手段とを備
え、このフィードバックゲイン設定手段は、前記油圧、
油温、変速比及び出力側の回転体の回転数のうちの２つ
から、予め設定された２次元配列のテーブルより第１変
数を算出する第１変数演算手段と、前記油圧、油温、変
速比及び出力側の回転体の回転数のうち第１変数で用い
た値を除く２つから、予め設定された２次元配列のテー
ブルより第２変数を算出する第２変数演算手段とを備え
て、これら第１変数及び第２変数と、予め設定されて第
１変数と第２変数を２次元配列させたテーブルから求め
た値を線形補間によってフィードバックゲインとして決
定する。

【００３０】また、第４の発明は、前記第３の発明にお
いて、前記第１変数演算手段は、前記油圧と油温を２次
元配列させたテーブルから前記第１変数を算出し、前記
第２変数演算手段は、前記出力軸側の回転数と変速比に
対応する物理量を２次元配列させたテーブルから前記第
２変数を算出して、これら第１変数及び第２変数と、予
め設定されて第１変数と第２変数を２次元配列させたテ
ーブルから求めた値を線形補間によってフィードバック
ゲインとして決定する。また、第５の発明は、前記第３
または第４の発明において、前記フィードバック制御手
段は、メカニカルフィードバック手段と、比例積分制御
によるＰＩ制御手段とから構成され、前記フィードバッ
クゲイン設定手段は、前記メカニカルフィードバック手
段による比例分ゲインをａとし、前記第１変数をｇ、第
２変数をｆとした場合、所定の正の実数λ₁、λ₂、λ₃
に対して、積分ゲインをλ₁λ₂λ₃／ｇｆとし、比例ゲ
インを（λ₁λ₂＋λ₂λ₃＋λ₃λ₁）／ｇｆまたは（λ₁
λ₂＋λ₂λ₃＋λ₃λ₁）／ｇｆ−ａとして各フィードバ
ックゲインを決定する。また、第６の発明は、前記第１
ないし第５の発明のいずれか一つにおいて、前記無段変
速機が、入出力コーンディスクに狭持されるパワーロー
ラを備えたトロイダル型で構成され、前記変速比検出手
段は、パワーローラの傾転角を検出する。

【００３１】

【発明の効果】したがって、第１または第２の発明は、
油圧制御機構を備えた無段変速機の変速制御を、電子的
フィードバックによって行う場合、無段変速機の運転状
態、すなわち、出力軸側に連結された回転体の速度と、
入力軸側の回転体の速度に対応する変速比に加えて、油
圧制御機構に加わる作動油の油圧と油温を加味してフィ
ードバックゲインを決定することで、作動油の状態変化
に応じた変速特性の変動を確実に吸収して変速制御の精
度を向上させることができ、例えば、寒冷地などで油温
が極めて低い場合では作動油の粘性が増大して油圧ポン
プの吸入効率が低下するため油圧が低下するが、フィー
ドバックゲインには油温及び油圧が加味されているた
め、温度変化や油圧の変化が変速特性に影響を及ぼすの
を防いで、常時正確なフィードバック制御を行うことが
できる。そして、フィードバックゲインの決定は、油圧
と油温から求めた第１変数と、出力軸側の回転数と変速
比に対応する物理量に基づく第２変数によって各ゲイン
の決定を行うようにしたため、例えば、第１及び第２変
数を２次元配列から求め、これら第１及び第２変数によ
って２次元配列に設定されたフィードバックゲインを求
める場合、使用する配列をすべて２次元配列とすること
で、制御手段に記憶させておくテーブルなどの容量を飛
躍的に低減でき、したがって、低価格のマイクロコンピ
ュータを採用することが可能となって製造コストを大幅
に低減しながらも制御精度の向上を図ることができるの
である。

【００３２】

【００３３】

【００３４】また、第３または第４の発明は、油圧と油
温に基づく前記第１変数と、出力軸側の回転数と変速比
に対応する物理量に基づく第２変数と、予め設定したゲ
インとの関係より線形補間によってフィードバックゲイ
ンを決定するため、制御手段に記憶させておくテーブル
などの容量をさらに低減可能となり、製造コストの低減
をさらに推進できる。

【００３５】また、第５の発明は、メカニカルフィード
バック手段と、比例積分制御による電子フィードバック
を行う場合、第１変数をｇ、第２変数をｆとした場合、
電子的フィードバックでメカニカルフィードバックの相
殺を行う場合には、積分ゲインをλ₁λ₂λ₃／ｇｆ、比
例ゲインを（λ₁λ₂＋λ₂λ₃＋λ₃λ₁）／ｇｆとして直
接算出でき、または、電子的フィードバックでメカニカ
ルフィードバックの相殺を行わない場合には（λ₁λ₂＋
λ₂λ₃＋λ₃λ₁）／ｇｆ−ａ（ａ＝メカニカルフィード
バック手段による比例分ゲイン）として直接演算するこ
とで、制御手段に必要な記憶容量のさらに低減して、製
造コストの低減を図りながら、運転性に悪影響を及ぼす
フィードバック系のハンチングを抑制することができ
る。また、第６の発明は、無段変速機をトロイダル型で
構成した場合、パワーローラの傾転角度、すなわち、実
際の変速比に基づいてフィードバックゲインを決定する
ことで、目標変速比または目標傾転角度を決定するプロ
セスと、フィードバックゲインを決定するプロセスを明
確に分離でき、フィードバックゲイン決定のための処理
を簡易に構成できる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。

【００３７】図１はトロイダル型無段変速機１０とし
て、前記従来例と同様のシングルキャビティ型式のトロ
イダル型を採用するとともに、無段変速機１０の変速制
御コントローラ６１に本発明を適用した一例を示す。

【００３８】無段変速機１０は、入力軸２０側にロック
アップ機構Ｌ／Ｕを備えたトルクコンバータ１２を介し
てエンジン１１に連結される一方、出力軸側（出力コー
ンディスク２側）を図示しない駆動輪に連結しており、
トロイダル型の無段変速機１０の変速機構及びメカニカ
ルフィードバック機構は前記従来例に示した図１２、図
１３と同様に構成され、変速制御コントローラ６１の指
令に応じてステップモータ４（アクチュエータ）が変速
制御弁５を駆動することで変速が行われるもので、前記
従来例と同一のものに同一の図番を付して重複説明を省
略する。

【００３９】変速制御コントローラ６１は、マイクロコ
ンピュータを主体に構成されており、スロットル開度セ
ンサ６２が検出したスロットル開度ＴＶＯ、無段変速機
１０の出力軸側に配設された車速センサ６３からの車速
ＶＳＰ及び入力軸回転センサ６４が検出した無段変速機
１０の入力軸２０の回転数Ｎｉに基づいて車両の運転状
態に応じた目標変速比を演算するとともに、油温センサ
６５が検出した無段変速機１０の油温Ｔempと、油圧セ
ンサが検出した無段変速機１０のライン圧ＰＬに基づい
て、ＰＩＤ制御（比例、積分、微分制御）の各ゲインｃ
₀、ｃ₁、ｃ₂を求め、無段変速機１０の実際の変速比が
目標変速比と一致するような変速指令値Ｕ（すなわち、
ステップ数ＳＴＰ）を演算し、ステップモータ４へ指令
する。なお、車速センサ６３は無段変速機１０の出力軸
回転数Ｎｏに所定の定数を乗じたものを車速ＶＳＰとし
て出力するものである。

【００４０】この変速制御コントローラ６１の変速制御
の概要は、図２に示すように、実際の変速比、すなわ
ち、パワーローラ３の傾転角を求める傾転角算出部７１
と、スロットル開度ＴＶＯと車速ＶＳＰに応じて目標変
速比を演算する目標傾転角算出部（図示せず）と、パワ
ーローラ３のオフセット量ｙを演算するｙ変位推定部７
２と、ゲイン算出部７３、積分器７４、ステップ変換部
７５を主体に構成されて、各種ゲインの乗算と、各種信
号の加減算を行っている。

【００４１】まず、傾転角算出部７１は、車速ＶＳＰ
（∝出力軸回転数Ｎｏ）と入力軸回転数Ｎｉの比をと
り、車速ＶＳＰと出力コーンディスク２の関係を定める
所定の定数を乗じることで、実際の変速比、すなわち、
パワーローラ３の実際の傾転角度φを求める。

【００４２】図示しない目標傾転角算出部は、スロット
ル開度ＴＶＯと車速ＶＳＰから、予め設定したマップ
（図示せず）に基づいて目標傾転角度、すなわち、目標
変速比を演算する。

【００４３】ｙ変位推定部７２は、本願出願人が提案し
た特願平７−７１４９５号と同様にして、パワーローラ
３のオフセット量ｙを推定する。なお、このオフセット
量ｙは、パワーローラ３の傾転角度φの微分値から求め
ても良い。

【００４４】ゲイン算出部７３では、ＰＩＤ制御の各ゲ
イン、すなわち、積分ゲインｃ₀、比例ゲインｃ₁、微分
ゲインｃ₂を次式によって決定する。

【００４５】

【数２】

【００４６】すなわち、トロイダル型無段変速機１０の
特性を、図３のように表現した場合、伝達関数は次式の
ように表される。

【００４７】

【数３】

【００４８】したがって、上記（３）式は線形システム
として近似し、これが、次の（４）式で表される特性を
持つように、上記積分ゲインｃ₀、比例ゲインｃ₁、微分
ゲインｃ₂を決定した結果が上記（２）式である。

【００４９】

【数４】

【００５０】ただし、所定の定数λ₁、λ₂、λ₃は、上
記伝達関数の極を表す係数であり、これら定数は、正の
実数でなければならない。

【００５１】すなわち、定数λ₁、λ₂、λ₃の何れかが
負であれば、系は不安定となって目標傾転角度へ制御す
ることは不可能となり、また、定数λ₁、λ₂、λ₃の何
れかが虚数であれば、フィードバック特性が振動的とな
って、運転性に悪影響をもたらすハンチングを生じるこ
とになる。

【００５２】変速制御コントローラ６１を図２のように
構成した場合のゲイン、すなわち上記（２）式の算出過
程を以下に説明する。

【００５３】変速制御コントローラ６１を図２のように
構成した場合、図４に示すように、メカニカルフィード
バック系のプリセスカムの作用を指令値Ｕに加算するカ
ム相殺フィードバック７０を設けることにより、上記
（３）式に示した伝達関数の特性は、次の（５）式に示
す特性と等価になる。

【００５４】

【数５】

【００５５】なお、上記カム相殺フィードバック７０
は、図１４に示した前記従来例と同様に、傾転角度φを
フィードバックするメカニカルフィードバック量を相殺
するものである。

【００５６】これに、図２に示したように、目標傾転角
度と傾転角度算出部７１で算出された実傾転角度との偏
差ｅ、及び積分器７４で算出される偏差ｅの積分値にそ
れぞれ比例ゲインｃ₁と積分ゲインｃ₀を乗じた後に加算
したものから、ｙ変位推定部７２で求めたオフセット量
ｙの値にゲインｃ₂を乗じたものを減算する。そして、
この値に、上記カム相殺フィードバック部７０からの値
を加算すると、目標傾転角度から実傾転角度までの伝達
関数は、次の（６）式で表現されることは、制御理論で
広く知られているものである。

【００５７】

【数６】

【００５８】この式（６）が上記（４）式と一致するた
めには、上記（２）式に示すように、各ゲインｃ₀、
ｃ₁、ｃ₂を決定しなければならない。なお、カム相殺フ
ィードバック７０を用いない場合には、上記（２）式に
代わって、次の（７）式を用い、メカニカルフィードバ
ックを相殺する効果を比例ゲインｃ₁に持たせることで
等価となる。

【００５９】

【数７】

【００６０】ここで、図３に示したように、トロイダル
型無段変速機１０は線形システムとしたが、実際には定
数としたｇ及びｆが、様々な要因によって変化する非線
形システムであるが、非線形システムであっても、特定
の動作条件において線形近似した制御系を、条件の変化
に応じて切り換えることで良好な制御を行うことができ
ることは、制御論において、ゲインスケジュール法とし
て広く知られたところである。

【００６１】すなわち、それぞれの動作条件において
ｇ、ｆを求めておき、上記（２）式ないし（７）式によ
って、各ゲインｃ₀、ｃ₁、ｃ₂をそれぞれの条件毎に予
め計算しておき、動作条件の変化に応じて予め求めてお
いた各ゲインｃ₀、ｃ₁、ｃ₂を切り換えるのである。

【００６２】上記（２）式以降で用いられるｇは、変速
制御弁５のバルブ開口量ｘ（スリーブ５ｂとスプール５
ａの隙間量）からパワーローラ３のオフセット量ｙまで
のゲインであるから、油圧システム（変速機構及びメカ
ニカルフィードバック系）に影響を与える条件に応じて
変化する。

【００６３】また、上記（２）式以降で用いられるｆ
は、上記（１）式に対して、トロイダル型無段変速機１
０の構造から決定される定数（θ、η、Ｒ）と、傾転角
度φ及び出力コーンディスク回転数Ｎｏを代入して得ら
れる値である。

【００６４】したがって、図２のゲイン算出部７３に
は、油圧システムに影響を与える油温センサ６５が検出
した油温Ｔempと、油圧センサ６６が検出したライン圧
ＰＬと、傾転角度算出部７１が求めた実傾転角度φに対
応する実変速比Ｒatioと、出力コーンディスク２の回転
数Ｎｏと等価である車速センサ６３が検出した車速ＶＳ
Ｐの各信号が入力され、各ゲイン毎に予め実験などによ
って設定された４次元配列を、これら各信号に基づいて
参照することで、ゲインｃ₀、ｃ₁、ｃ₂を決定するので
ある。

【００６５】これら各ゲインのテーブルを、ｃ₀_Tabl
e、ｃ₁_Table、ｃ₂_Tableとすると、ｃ₀＝ｃ₀_Table（VSP,Ratio,Temp,PL）ｃ₁＝ｃ₁_Table（VSP,Ratio,Temp,PL）ｃ₂＝ｃ₂_Table（VSP,Ratio,Temp,PL）のように、３つの４次元配列を参照することで、動作状
態（すなわち、運転状態）に応じた各ゲインを求めるこ
とができる。

【００６６】こうして、ゲイン算出部７３で求めた各ゲ
インｃ₀、ｃ₁、ｃ₂を乗じた、偏差ｅ、偏差ｅの積分値
及びオフセット量ｙは、図２に示すように、加算または
減算されてからステップ変換部７５へ入力され、ステッ
プ変換部７５では、目標傾転角度と実傾転角度の偏差ｅ
を解消する変速制御弁５のバルブ変位量（開口量）を求
めるとともに、このバルブ変位量に対応するステップ数
ＳＴＰをステップモータ４へ指令する。

【００６７】

【００６８】次に、変速制御コントローラ６１のゲイン
算出部７３で行われる上記変速制御について、図５のフ
ローチャートを参照しながら以下に詳述する。この処理
は所定時間毎に実行され、例えば、１０msec毎に実行さ
れるものである。

【００６９】まず、ステップＳ１では、車速センサ６３
から読み込んだ車速ＶＳＰを整数化処理して格納し、ス
テップＳ２では入力軸回転センサ６４から読み込んだ入
力コーンディスク１の回転数Ｎｉを整数化処理して格納
する。ステップＳ３では油温センサ６５から読み込んだ
油温Ｔempを整数化処理して格納し、ステップＳ４では
油圧センサ６６から読み込んだライン圧ＰＬを整数化処
理して格納する。

【００７０】ここで、各整数化処理は、例えば、車速Ｖ
ＳＰの最小値を０、最大値を２５５とし、ゲインｃ₀を
求める配列ｃ₀_Tableの大きさが、０から１５までの添
え字をとるものとすれば、ＶＳＰ＝入力値×１６／（１
＋２５５−０）の小数部を切り捨てる処理を行って、入
力値の最大値と最小値が配列の添え字の最大値と最小値
となるように数値を調整する処理である。

【００７１】そして、ステップＳ５では、上記入力軸の
回転数Ｎｉと車速ＶＳＰから次式によって実変速比Ｒat
ioを求める。

【００７２】Ｒatio＝Ｎｉ／ＶＳＰ×Ｃｇなお、Ｃｇは車速ＶＳＰを出力コーンディスク２の回転
数Ｎｏ（出力軸回転数）へ変換するための定数である。

【００７３】こうして求めた、各入力値に基づいて、ス
テップＳ６では、３つのゲインｃ₀、ｃ₁、ｃ₂を、各４
次元配列ｃ₀_Table、ｃ₁_Table、ｃ₂_Tableより求める
のである。

【００７４】したがって、目標変速比と実変速比または
傾転角度に加えて、油温Ｔemp及びライン圧ＰＬに応じ
たフィードバックゲインを求めてフィードバック制御を
行うようにしたため、例えば、寒冷地などで油温Ｔemp
が極めて低い場合では作動油の粘性が増大して油圧ポン
プの吸入効率が低下するためライン圧ＰＬが低下する
が、フィードバックゲインには油温Ｔemp及びライン圧
ＰＬが加味されているため、温度変化や油圧源６０から
のライン圧ＰＬの変化が変速特性に影響を及ぼすのを防
いで、常時正確なフィードバック制御を行うことがで
き、また、目標変速比または目標傾転角度を決定するプ
ロセス（目標傾転角演算部）と、フィードバックゲイン
を決定するプロセスを明確に分離することが可能となっ
て、変速制御システムの構造を明快にすることができ、
開発を容易に行うことが可能となる。

【００７５】図６は第２の実施形態を示すフローチャー
トで、前記第１実施形態のゲイン算出部７３で行われる
制御のうち、ステップＳ６で行われる配列の演算を、ス
テップＳ１０、Ｓ１１の２つに分けて行うようにしたも
ので、ステップＳ１〜Ｓ５は、前記第１実施形態と同様
である。

【００７６】前記第１実施形態と同じく、油温Ｔempと
ライン圧ＰＬは、図３に示すｇに関する値であり、ま
た、傾転角度φと車速ＶＳＰは図３のｆに関係する値で
あり、両者は独立であるから、ステップＳ１０で、油温
Ｔempとライン圧ＰＬから、予め設定した２次元の配列
ｇ_Tableにより値ｇｉを求め、同様に傾転角度φと車速
ＶＳＰから予め設定した２次元の配列ｆ_Tableによって
値ｆｉを求める。これら変数ｆｉ、ｇｉは、ゲイン配列
ｃ₀_Table、ｃ₁_Table、ｃ₂_Tableの添え字となる整数
であり、上記図３に示したトロイダル型無段変速機１０
の線形モデルと必ずしも関わりのある値でなくても良
い。

【００７７】そして、ステップＳ１１では、上記変数ｇ
ｉとｆｉから、図７に示すように、各ゲインに応じた次
のような２次元配列に基づいて、各ゲインｃ₀、ｃ₁、ｃ
₂を求めるのである。

【００７８】ｃ₀＝ｃ₀_Table（ｆｉ、ｇｉ）ｃ₁＝ｃ₁_Table（ｆｉ、ｇｉ）ｃ₂＝ｃ₂_Table（ｆｉ、ｇｉ）したがって、図７に示すように、ゲイン配列ｃ₀_Table
〜ｃ₂_Tableを参照するための、参照配列ｇ_Table、ｆ_
Tableを設けたため、すべての配列を２次元とすること
ができ、４次元配列のような大きな配列を用いる必要が
なくなって、ＲＯＭ等の図示しない記憶手段の容量が増
大するのを抑制して、製造コストの増大を防ぐことが可
能となるとともに、演算処理を簡素にすることで従来の
８ビットマイクロコンピュータを採用して装置の全体的
な製造コストの増大を抑制できるのである。

【００７９】そして、フィードバックゲインを求める際
に、油温Ｔempとライン圧ＰＬから値ｇｉを、傾転角度
φ（または変速比）と車速ＶＳＰから値ｆｉを求めるよ
うにしたため、フィードバックゲインを決定するプロセ
スを、作動油に関するプロセスと、走行状態に関するプ
ロセスに分離することができ、フィードバックゲインの
決定プロセスを明快にすることができ、実験等による配
列の決定を容易にして、開発作業の短縮を図ることがで
きるのである。

【００８０】ここで、上記ステップＳ１０で求めた値ｆ
ｉ及びｇｉは、各ゲインｃ₀、ｃ₁、ｃ₂を決定する配列
の場所を表す整数であるが、図３に示すトロイダル型無
段変速機の特性モデルに関連する物理量であっても良
い。

【００８１】図８、図９は第３の実施形態を示すフロー
チャートで、前記第２実施形態のゲイン算出部７３で行
われる制御のうち、ステップＳ１０、Ｓ１１で行われる
配列の演算に補間処理を付加したもので、ステップＳ１
〜Ｓ５は、前記第２実施形態と同様である。

【００８２】そして、ステップＳ２０では、実変速比Ｒ
atioと車速ＶＳＰから予め設定した２次元配列ｆ_Table
によって変数ｆの値を求め、同様に、油温Ｔempとライ
ン圧ＰＬから、予め設定した２次元配列ｇ_Tableにより
変数ｇの値を求める。これら変数ｆ、ｇの値は必ずしも
整数ではない。

【００８３】次に、ステップＳ２１で変数ｉを０にリセ
ットしてから、ステップＳ２２、２３で、値が小さい順
に収容されている配列ｆ_Tableindex(i)から、ステップ
Ｓ２０で求めた変数ｆよりも大きく、かつ、ｆに最も近
いｉ番目の値を求め、ステップＳ２４ではこのｉ番目の
値を、ｆ１＝ｆ_Tableindex(i) として、変数ｆ１へ代入する。

【００８４】ステップＳ２５〜Ｓ２６では、上記ステッ
プＳ２１〜Ｓ２３と同様にして、ステップＳ２５で変数
ｉを０にリセットしてから、ステップＳ２６、２７で、
値が小さい順に収容されている配列ｇ_Tableindex(i)か
ら、ステップＳ２０で求めた変数ｇよりも大きく、か
つ、ｇに最も近いｉ番目の値と、ｇよりも小さいｉ−１
番目の値を求め、ステップＳ２８で、ｇ１＝ｇ_Tableindex(i-1) ｇ２＝ｇ_Tableindex(i) として、変数ｇ１、ｇ２へ代入する。ただし、ｇ１＜ｇ
２である。

【００８５】そして、ステップＳ２９では、図９にも示
すように、前記第２実施形態と同じく、ゲインｃ₀を求
める２次元配列ｃ₀_Table（ｇ、ｆ）より、ｃ₀_１＝ｃ₀_Table（ｇ１、ｆ１）ｃ₀_２＝ｃ₀_Table（ｇ２、ｆ１）を求め、ｃ₀＝｛ｃ₀_１×（ｇ−ｇ１）＋ｃ₀_２×（ｇ２−
ｇ）｝／（ｇ２−ｇ１）として、線形補間を施したゲインｃ₀を求めるのであ
る。

【００８６】したがって、ゲインｃ₀は、変数ｇ、ｇ
１、ｇ２によって線形補間を施して、最終的な値を求め
るようにしたため、２次元配列をｃ₀_Table（ｇ、ｆ）
を小さくしながらも、フィードバックゲインｃ₀、ｃ₁、
ｃ₂の精度を確保でき、変速制御コントローラ６１を構
成するＲＯＭ等の図示しない記憶手段の容量をさらに低
減でき、製造コストの削減を推進できるのである。

【００８７】なお、上記ステップＳ２１からＳ２９で
は、ゲインｃ₀についてのみ説明したが、図示はしない
が、ゲインｃ₁、ｃ₂も２次元配列ｃ₁_Table（ｇ、
ｆ）、ｃ₂_Table（ｇ、ｆ）より線形補間を施して求め
るものである。

【００８８】また、変数ｇ、ｆの関係を逆にして、２次
元配列をｃ₀_Table（ｆ、ｇ）とし、変数ｆ、ｆ１、ｆ
２によって線形補間を施しても同様である。

【００８９】さらに、図１０に示すように、ｃ₀_Table
（ｇ、ｆ）を、有限要素法などで用いられる三角形を表
す方程式によって上記と同様の線形補間を行ってもよ
い。

【００９０】なお、上記実施形態において、ゲインの演
算にはゲイン配列を用いたが、変速制御コントローラ６
１に処理速度の高いマイクロコンピュータを採用すると
ともに、変数ｆ、ｇが図３に示したパラメータを意味す
る場合、上記（２）式または（７）式を用いて直接算出
してもよく、この場合、図２のようにカム相殺フィード
バック７０を用いる場合には、上記（２）式を用いる一
方、カム相殺フィードバックを使用しない場合には、メ
カニカルフィードバックを相殺する効果を比例ゲインｃ
₁に持たせるため上記（７）式を用いれば、フィードバ
ックゲインの算出がより簡易になるとともに、運転性に
重要な影響を及ぼすフィードバック系のハンチングを抑
制することが可能となる。

【００９１】また、目標傾転角度から実傾転角度までの
伝達関数を上記（６）式に代わって、次の（８）式のよ
うな特性とする場合、変速制御コントローラ６１の構成
は、図１１に示すように、実傾転角度φに直接比例ゲイ
ンｃ₁を乗じた値を積分値から減算するような構成とす
ればよく、上記と同様の作用、効果を得ることができ
る。

【００９２】

【数８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す無段変速機の変速制
御装置の概念図。

【図２】同じく変速制御コントローラのブロック図であ
る。

【図３】トロイダル型無段変速機の特性モデルである。

【図４】同じくカム相殺フィードバックの一例を示すモ
デルである。

【図５】ゲイン算出部で行われる制御の一例を示すフロ
ーチャートである。

【図６】第２の実施形態を示し、ゲイン算出部で行われ
る制御の一例を示すフローチャートである。

【図７】同じく、入力と、参照配列、ゲイン配列及び出
力ゲインの関係を示す概念図である。

【図８】第３の実施形態を示し、ゲイン算出部で行われ
る制御の一例を示すフローチャートの前半部である。

【図９】同じく、フローチャートの後半部である。

【図１０】他の実施形態を示し、ゲイン配列と参照値
ｇ、ｆの関係を示す概念図である。ゲイン算出部で行わ
れる制御の一例を示すフローチャートの前半部である。

【図１１】他の実施形態を示し、変速制御装置の一例を
示す概念図。

【図１２】トロイダル型無段変速機及び変速制御弁の横
断面図。

【図１３】同じく、トロイダル型無段変速機の縦断面
図。

【図１４】同じく、従来の変速制御装置の一例を示す概
念図。

【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５ａスプール５ｂスリーブ６油圧シリンダ７プリセスカム８リンクカム１０無段変速機２０入力軸４１トラニオン６１変速制御コントローラ６２スロットル開度センサ６３車速センサ６４入力軸回転センサ６５油温センサ６６油圧センサ７０カム相殺フィードバック部７１傾転角算出部７２ｙ変位推定部７３ゲイン算出部７４積分器７５ステップ変換部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−242741（ＪＰ，Ａ) 特開平７−151218（ＪＰ，Ａ) 特開平３−134365（ＪＰ，Ａ) 特開平７−259940（ＪＰ，Ａ) (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

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アクチュエータに駆動される油圧制御機構
を介して制御される変速機構とを備えて変速比を連続的
に変更する無段変速機と、運転状態に応じて前記無段変速機の目標変速比を演算す
るとともに、実際の変速比と目標変速比の偏差に基づい
て、実際の変速比が目標変速比に一致するように前記ア
クチュエータを駆動するフィードバック制御手段とを備
えた無段変速機の変速制御装置において、前記フィードバック制御手段は、前記油圧制御機構に加わる油圧を検出する油圧検出手段
と、同じく油温を検出する油温検出手段と、出力軸側に連結された回転体の速度またはこの回転体の
速度に対応する物理量を検出する出力軸回転数検出手段
と、入力軸に連結された回転体の速度またはこの回転体の速
度に対応する物理量および前記出力軸回転数検出手段が
検出した出力軸に連結された回転体の速度またはこの回
転体の速度に対応する物理量から変速比を検出する変速
比検出手段と、これら検出した油圧、油温、変速比及び出力側の回転体
の回転数とからフィードバックゲインを決定するフィー
ドバックゲイン設定手段とを備え、このフィードバックゲイン設定手段は、前記油圧、油温、変速比及び出力側の回転体の回転数の
うちの２つから、予め設定された２次元配列のテーブル
より第１変数を算出する第１変数演算手段と、前記油圧、油温、変速比及び出力側の回転体の回転数の
うち第１変数で用いた値を除く２つから、予め設定され
た２次元配列のテーブルより第２変数を算出する第２変
数演算手段とを備えて、これら第１変数及び第２変数
と、予め設定されて第１変数と第２変数を２次元配列さ
せたテーブルからフィードバックゲインを決定すること
を特徴とする無段変速機の変速制御装置。
【請求項２】前記第１変数演算手段は、前記油圧と油温
を２次元配列させたテーブルから前記第１変数を算出
し、前記第２変数演算手段は、前記出力軸側の回転数と変速
比に対応する物理量を２次元配列させたテーブルから前
記第２変数を算出して、これら第１変数及び第２変数
と、予め設定されて第１変数と第２変数を２次元配列さ
せたテーブルからフィードバックゲインを決定すること
を特徴とする請求項１に記載の無段変速機の変速制御装
置。
【請求項３】アクチュエータに駆動される油圧制御機構
を介して制御される変速機構とを備えて変速比を連続的
に変更する無段変速機と、運転状態に応じて前記無段変速機の目標変速比を演算す
るとともに、実際の変速比と目標変速比の偏差に基づい
て、実際の変速比が目標変速比に一致するように前記ア
クチュエータを駆動するフィードバック制御手段とを備
えた無段変速機の変速制御装置において、前記フィードバック制御手段は、前記油圧制御機構に加わる油圧を検出する油圧検出手段
と、同じく油温を検出する油温検出手段と、出力軸側に連結された回転体の速度またはこの回転体の
速度に対応する物理量を検出する出力軸回転数検出手段
と、入力軸に連結された回転体の速度またはこの回転体の速
度に対応する物理量および前記出力軸回転数検出手段が
検出した出力軸に連結された回転体の速度またはこの回
転体の速度に対応する物理量から変速比を検出する変速
比検出手段と、これら検出した油圧、油温、変速比及び出力側の回転体
の回転数とからフィードバックゲインを決定するフィー
ドバックゲイン設定手段とを備え、このフィードバックゲイン設定手段は、前記油圧、油温、変速比及び出力側の回転体の回転数の
うちの２つから、予め設定された２次元配列のテーブル
より第１変数を算出する第１変数演算手段と、前記油圧、油温、変速比及び出力側の回転体の回転数の
うち第１変数で用いた値を除く２つから、予め設定され
た２次元配列のテーブルより第２変数を算出する第２変
数演算手段とを備えて、これら第１変数及び第２変数
と、予め設定されて第１変数と第２変数を２次元配列さ
せたテーブルから求めた値を線形補間によってフィード
バックゲインとして決定することを特徴とする無段変速
機の変速制御装置。
【請求項４】前記第１変数演算手段は、前記油圧と油温
を２次元配列させたテーブルから前記第１変数を算出
し、前記第２変数演算手段は、前記出力軸側の回転数と変速
比に対応する物理量を２次元配列させたテーブルから前
記第２変数を算出して、これら第１変数及び第２変数
と、予め設定されて第１変数と第２変数を２次元配列さ
せたテーブルから求めた値を線形補間によってフィード
バックゲインとして決定することを特徴とする請求項３
に記載の無段変速機の変速制御装置。
【請求項５】前記フィードバック制御手段は、メカニカ
ルフィードバック手段と、比例積分制御によるＰＩ制御
手段とから構成され、前記フィードバックゲイン設定手段は、前記メカニカル
フィードバック手段による比例分ゲインをａとし、前記
第１変数をｇ、第２変数をｆとした場合、所定の正の実数λ ₁ 、λ ₂ 、λ ₃ に対して、積分ゲインを
λ ₁ λ ₂ λ ₃ ／ｇｆとし、比例ゲインを（λ ₁ λ ₂ ＋λ ₂ λ ₃
＋λ ₃ λ ₁ ）／ｇｆまたは（λ ₁ λ ₂ ＋λ ₂ λ ₃ ＋λ ₃ λ ₁ ）／
ｇｆ−ａとして各フィードバックゲインを決定すること
を特徴とする請求項３または請求項４に記載の無段変速
機の変速制御装置。
【請求項６】前記無段変速機が、入出力コーンディスク
に狭持されるパワーローラを備えたトロイダル型で構成
され、前記変速比検出手段は、パワーローラの傾転角を検出す
ることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか
一つに記載の無段変速機の変速制御装置。