JP3475670B2 - 無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

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、本願出願人も特開平３−８９０６６号公報
に開示されるようなトロイダル型無段変速機を提案して
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１６、１８と、こ
れら入出力コーンディスク１６、１８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２０、２０
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、後述するような変速制御装置を備える
ものである。

【０００４】パワーローラ２０、２０は入出力コーンデ
ィスク１６、１８間で狭持、押圧され、パワーローラ２
０は入出力コーンディスク１６、１８との間の油膜のせ
ん断によって、入出力コーンディスク１６、１８間での
動力伝達を行う。

【０００５】つまり、入力コーンディスク１６の回転
は、油膜のせん断によってパワーローラ２０へ伝達さ
れ、次いでパワーローラ２０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１８に動力が伝達され、逆
に出力コーンディスク１８から入力コーンディスク１６
への動力伝達もパワーローラ２０を介して、同様に行わ
れる。

【０００６】そして、変速比はパワーローラ２０が入力
コーンディスク１６及び出力コーンディスク１８と接触
する半径に応じて決定され、この変速比の変更は、パワ
ーローラ２０、２０をそれぞれ軸支するとともに軸方向
及び軸まわりに変位可能なトラニオン８６、８６を駆動
することで行われ、パワーローラ２０はトラニオン８６
の軸方向変位に応じてトラニオン８６の軸まわりに回転
する傾転運動によって上記入出力コーンディスク１６、
１８との接触半径を連続的に変更する。なお、トラニオ
ン８６は、偏心軸８２を介してパワーローラ２０を軸支
する。

【０００７】ここで、変速制御装置について説明する
と、図１２に示すように、トラニオン８６の下端部には
上下の油室１０８ｃ、１０８ｄへ供給された油圧に応動
するピストン１０８ａと、これら油室１０８ｃ、１０８
ｄへ油圧を供給する変速制御弁１２０と、後述するコン
トローラからの指令に応じて変速制御弁１２０のスリー
ブ１２６を駆動するステップモータ１２２と、トラニオ
ン８６のＹ軸方向（図中上下方向）及び軸まわりの変位
を変速制御弁１２０のスプール１２８へフィードバック
するプリセスカム１１６及びリンクカム１１８を主体に
構成される。

【０００８】ステップモータ１２２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１２０を構成するスリーブ
１２６、スプール１２８のうちスリーブ１２６を駆動し
て、スプール１２８に対し相対的に所定の中立位置から
変位させる。

【０００９】このスプール１２６の変位によって、両パ
ワーローラ２０、２０はピストン１０８ａに加わる油圧
に応じてＹ軸方向へ変位するが、このとき、各ピストン
１０８ａへの油圧は、対向するパワーローラ２０、２０
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２０が上昇すれば、図中右側のパワー
ローラ２０が下降する。

【００１０】そして、対向する両パワーローラ２０、２
０は、回転軸線Ｏ１が入出力コーンディスク１６、１８
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８６、８６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。

【００１１】このＹ軸方向のオフセット量に基づいて両
パワーローラ２０、２０は、入出力コーンディスク１
６、１８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８６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
６、１８に対するパワーローラ２０、２０の摩擦接触半
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。

【００１２】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２０
のＹ軸オフセット量および傾転角を、トラニオン８６、
プリセスカム１１６及びリンクカム１１８を介して変速
制御弁１２０のスプール１２８へフィードバックし、ス
プール１２８はスリーブ１２６に対し相対的に初期の中
立位置に復帰して油室１０８ｃ、１０８ｄへの作動油の
吸排が遮断されるため、トラニオン８６、８６は両パワ
ーローラ２０、２０の回転軸線Ｏ１が、入出力コーンデ
ィスク１６、１８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。

【００１３】このような無段変速機においては、トラニ
オン８６並びにパワーローラ２０のＹ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８６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。

【００１４】すなわち、トロイダル型無段変速機が伝達
するトルクが急激に増加した場合、パワーローラ２０は
入出力コーンディスク１６、１８との接触点においてＯ
３軸方向の力を受け、これをピストン１０８ａに加わる
油圧によって支持するものの、応力を受けたトラニオン
８６が弾性変形を起こすと、パワーローラ２０を支持し
きれず、パワーローラ２０はＯ３軸＝Ｙ軸方向へ移動す
るため、このＹ軸方向のオフセット量に応じて傾転運動
を起こし、目標変速比に対して実際の変速比が変化して
しまう。

【００１５】さらに、これを所定の目標変速比に制御す
べく、プリセスカム１１６及びリンクカム１１８による
フィードバック機構が働くものの、上記のようにトラニ
オン８６が変形した場合、パワーローラ２０の回転中心
（軸線Ｏ１）とプリセスカム１１６までの距離が変化す
るため、この差分だけ定常的に変速比がずれてしまうの
である。

【００１６】このような問題に対処するために、本願出
願人は、スロットル開度または吸気管負圧、あるいは車
速等の条件より算出されて、良好な動力性能、燃費性能
を達成しうる入力軸目標目標回転数に対応する目標変速
比に、実際の変速比が一致するようにトロイダル型無段
変速機のステップモータ１２２等のアクチュエータを駆
動する電子フィードバック制御系を、上記プリセスカム
１１６等から成るメカニカルフィードバック系に加えて
新たに付加するものを特願平７−７１４９５号として提
案した。

【００１７】この電子フィードバック制御系では、上記
のような伝達トルクの変化に伴う変速比の変化が極めて
迅速であるために、全体のフィードバックゲインを高め
に設定すると同時に、目標変速比が一定でなく車速等の
運転条件に応じて変化して、ランプ目標値に類似な変速
目標値となることから、ＰＩ（比例・積分）制御を適応
することが望ましい。

【００１８】すなわち、ランプ目標値に追従するために
は、比例制御だけでは不十分で、積分制御を導入する必
要があり、一例を示すと、図１４のように、比例制御だ
けを行うコントローラでは、図１５のように、目標値１
に対して出力値２の偏差が解消されないが、図１６のよ
うに、比例制御に加えて積分制御を追加したコントロー
ラでは、図１７に示すように、目標値１と出力値２の偏
差を解消することができるのである。

【００１９】また、外乱等が加わった場合でも、図１４
のコントローラのように、積分制御を行わない無い場合
では、外乱に対して出力値２は図１８に示すように偏差
を解消できないのに対し、図１６のように積分制御を導
入したコントローラでは、図１９に示すように、外乱が
入力された後にも偏差を解消することができ、上記メカ
ニカルフィードバック系の変形により、変速比の偏差を
生じるという特性を持つトロイダル型無段変速機に、Ｐ
Ｉ制御を導入する事は有効なものである。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のように、積分制御を導入した場合、ステップモー
タ１２２等のアクチュエータが飽和した場合（ステップ
モータの場合、応答速度限界による脱調現象等）、大き
く制御性能が低下するという問題がある。

【００２１】すなわち、トロイダル型無段変速機の変速
比制御にＰＩ制御を適用し、アクチュエータとして上記
のようなステップモータ１２２を採用した場合、ステッ
プモータ１２２の動作速度限界（応答速度限界）により
飽和し、図２０に示すように、以下の現象が起こるので
ある。

【００２２】外乱や目標変速比（図中目標エンジン回転
数）の変化等により、目標値とトロイダル型無段変速機
の実際の変速比（図中実エンジン回転数）との間に偏差
を生じた場合、まず、比例制御出力Ｐが発生し、それに
続きその積分値である積分制御出力Ｉが、図２０に示す
ａ部のように変化するが、ステップモータの駆動速度に
は限界があるため、図２０に示すとおり、この限界を超
えると目標ステップ数と実ステップ数は一致せず、その
結果、変速比の偏差は解消されないため、比例制御出力
Ｐも無くならず、また積分制御出力値の積分蓄積値も増
加する。

【００２３】その後、トロイダル型無段変速機の実変速
比が目標変速比に一致し、比例制御出力は無くなるが、
積分制御出力Ｉはステップモータの駆動速度限界のた
め、図２０のｂ部に示すように、不必要な積分の蓄積が
行われ、積分制御出力Ｉが不正に大きな値となり、図中
ｃ部のように、トロイダル型無段変速機の変速比は反対
方向にオーバーシュートする。

【００２４】上記の現象は、一般にワインドアップ現象
などとして知られるが、車両に適用する変速機の変速比
制御においては、このような変速比のオーバーシュート
は著しく運転性を損ねる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、ワインドアップ現象を抑制して変速制御を
確実に行うことが可能な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。

【００２６】

【００２７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、変速比を
連続的に変更する変速機構を備えた無段変速機と、前記
変速機構を駆動するアクチュエータと、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
際の変速比がこの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変速制御手段を備えた無段変速機
の変速制御装置において、前記変速制御手段は、目標変
速比と実変速比の差の積分値及び比例値を演算する比例
積分手段と、前記積分値を所定の上限値及び下限値に規
制するリミット手段とを備え、 前記リミット手段は、積
分値が所定の上限値を超えるときには上限値を所定の第
１の微小値ΔＬだけ増加する一方、積分値が所定の下限
値を超えるときにはこの下限値を所定の第１微小値ΔＬ
だけ減少させるリミット値学習補正手段を備える。

【００２８】また第２の発明は、前記第１の発明におい
て、前記リミット値学習補正手段は、積分値が所定の上
限値以下の場合には上限値を所定の第２の微小値Δεだ
け減少する一方、積分値が所定の下限値以上のときには
この下限値を所定の第２微小値Δεだけ増加させるとと
もに、前記第１微小値ΔＬは第２微小値Δεよりも大き
く設定される。

【００２９】また第３の発明は、前記第１の発明におい
て、前記リミット手段は、無段変速機の運転状態に応じ
て前記上限値または前記下限値を補正するリミット値補
正手段を備える。

【００３０】また第４の発明は、変速比を連続的に変更
する変速機構を備えた無段変速機と、前記変速機構を駆
動するアクチュエータと、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、実際の変速比が
この目標変速比に一致するように前記アクチュエータを
駆動する変速制御手段を備えた無段変速機の変速制御装
置において、前記変速制御手段は、目標変速比と実変速
比の差の積分値及び比例値を演算する比例積分手段と、
この積分値及び比例値に基づいてアクチュエータの目標
位置を演算する指令値演算手段と、この目標位置の微分
値または所定時間前に出力された目標位置と現在の目標
位置との差からアクチュエータの目標駆動速度を演算す
る目標駆動速度演算手段と、この目標駆動速度が所定の
上限値より大きいか、または所定の下限値未満の場合
に、目標駆動速度を所定の上限値または下限値に規制す
る駆動速度規制手段と、目標駆動速度が前記速度規制手
段で規制されたときに、前記比例積分手段の積分値の演
算を停止する積分停止手段とを備える。

【００３１】また第５の発明は、前記第４の発明におい
て、前記駆動速度規制手段の上限値及び下限値は、前記
変速機構の駆動抵抗と、アクチュエータの駆動力がほぼ
等しくなる速度よりも小さく設定される。

【００３２】また第６の発明は、前記第４の発明におい
て、前記駆動速度規制手段は、無段変速機の運転状態に
応じて前記上限値または前記下限値を補正する駆動速度
補正手段を備える。

【００３３】

【発明の効果】したがって、第１の発明は、比例積分制
御の積分値は所定の上限値及び下限値に規制されるた
め、これら上限及び下限値をアクチュエータの応答速度
限界に応じて設定することにより、前記従来例のような
応答速度限界に起因する積分手段の不要な積分の蓄積が
抑制されてアクチュエータが飽和するワインドアップ現
象を抑制して、変速比のオーバーシュートを防ぐことが
可能となって、変速制御を円滑かつ確実に行って、無段
変速機を備えた車両の運転性を向上させることができる
のである。

【００３４】そして、上限及び下限値の変更幅ΔＬが微
小であることより、アクチュエータの動作速度限界等に
よって積分手段の出力値が上限値及び下限値に達した場
合には、積分値に対するリミット手段が有効に働いて、
積分手段の不要な積分による変速比のオーバーシュート
を抑制するとともに、無段変速機の特性が経時劣化等に
よって、積分手段の出力値が定常的に上限値及び下限値
に達した場合においても、積分手段にリミットを設定し
たことによる悪影響を排除でき、変速制御の信頼性を向
上させることができるのである。

【００３５】また第２の発明は、上限及び下限値を拡大
する第１の微小値ΔＬを、上限値及び下限値を縮小する
第２の微小値Δεよりも大きく設定して、上限及び下限
値の学習補正を行うため、無段変速機の個体差や計時変
化などに関わらず常時安定した変速制御を行うことが可
能となる。

【００３６】また第３の発明は、無段変速機の運転状
態、例えば、作動油の温度や油圧に応じて積分値の上限
値または前記下限値を補正するため、より幅広い運転条
件に対して最適な上限及び下限値を設定することが可能
となって、前記従来例のようなワインドアップ現象によ
る変速比のオーバーシュートを確実に防ぐとともに、上
限及び下限値を厳しく設定しすぎることによる変速制御
性能の悪化を防いで、円滑な変速動作を行うことができ
る。

【００３７】また第４の発明は、アクチュエータの駆動
速度限界以上の目標駆動速度が発生した場合には、積分
を停止することができ、前記従来例のような積分器の不
要な積分によるワインドアップ現象を避けて安定した変
速制御を行うことができ、さらに、アクチュエータの特
性に応じた駆動速度を所定の上限値または下限値に規制
することで、安定した変速制御を行うとともに、制御の
簡素化を図ることができる。

【００３８】また第５の発明は、積分動作を停止した場
合に設定される上限値及び下限値は、変速機構の駆動抵
抗と、アクチュエータの駆動力がほぼ等しくなる速度よ
りも小さく設定されるため、アクチュエータの駆動力よ
り抵抗が大きいために脱調現象等が発生するのを防いで
円滑な変速制御を行うことができる。

【００３９】また第６の発明は、無段変速機の運転状
態、例えば、作動油の温度や油圧に応じて積分動作を停
止した場合に設定される上限値及び下限値を補正するた
め、より幅広い運転条件に対して最適な上限又は下限値
を設定することが可能となって、前記従来例のようなワ
インドアップ現象による変速比のオーバーシュートを確
実に防ぐとともに、上限又は下限値を厳しく設定しすぎ
ることによる変速制御性能の悪化を防いで、円滑な変速
動作を行うことができる。

【００４０】

【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。

【００４１】図１は無段変速機１０として、前記従来例
と同様のシングルキャビティ形式のトロイダル型を採用
するとともに、無段変速機１０の変速制御装置に本発明
を適用した一例を示す。

【００４２】変速制御装置は、スロットル開度ＴＶＯ、
車速ＶＳＰ等の車両の運転状態に応じて目標変速比を演
算する目標変速比演算部１０３と、ＰＩ制御部１０６
と、ステップモータ１２２を駆動するステップモータ駆
動回路１０４と、無段変速機１０の実際の変速比を検出
する変速比検知部１０５から構成される。

【００４３】まず、無段変速機１０は、前記従来例の図
１２、図１３と同様に構成されて、同一のものに同一の
図番を付す。

【００４４】変速機ケース３４の内部には入力コーンデ
ィスク１６及び出力コーンディスク１８の間で狭持、押
圧される一対のパワーローラ２０、２０が偏心軸８２を
介してトラニオン８６、８６に軸支される。

【００４５】これらパワーローラ２０はトラニオン８６
によって、回転軸線Ｏ１まわりに回転自在に支持される
とともに、入出力コーンディスク１６、１８の回転軸線
Ｏ２と直交可能に支持される。

【００４６】図１２において、対向するトラニオン８
６、８６は、上下端部側をラジアルベアリング９６、９
８を介してタイロッド１００、１０６で連結されおり、
パワーローラ２０の回転軸線Ｏ１と直交する傾転軸線Ｏ
３まわりに回転可能、かつ、油圧シリンダ１０８のピス
トン１０８ａに駆動されて傾転軸線Ｏ３方向＝Ｙ軸方向
へ変位可能に支持され、対向するトラニオン８６、８６
のＹ軸変位は相互に逆方向となる。

【００４７】そして、一方のトラニオン８６には、ピス
トン１０８ａを挿通した下端にプリセスカム１１６を固
設し、プリセスカム１１６の下面に形成された所定の傾
斜面には、揺動自在なリンクカム１１８の一端が摺接す
る一方、リンクカム１１８の他端は変速制御弁１２０の
スリーブ１２６へ連結されて、トラニオン８６のＹ軸方
向及びＹ軸まわりの変位をフィードバックする。

【００４８】図示しないオイルポンプから油圧の供給を
受ける変速制御弁１２０は、軸方向へ相対変位可能なス
リーブ１２６とスプール１２８を収装するとともに、こ
れらスリーブ１２６、スプール１２８の相対位置に応じ
て油圧シリンダ１０８の上下の油室１０８ｃ、１０８ｄ
へ作動油の吸排を行う。なお、変速制御弁１２０と対向
するトラニオン８６、８６をそれぞれ駆動する油圧シリ
ンダ１０８、１０８は、上記したように、トラニオン８
６、８６の変位方向が相互に逆向きとなるよう接続され
る。

【００４９】そして、リンクカム１１８を介してプリセ
スカム１１６と連結されたスプール１２８は、パワーロ
ーラの２０の傾転角度とＯ３軸方向変位量に応じてスプ
ール位置が決定される。一方、スリーブ１２６の位置は
ステップモータ１２２により決定される。

【００５０】上記構成のうち、トラニオン８６、リンク
カム１１８、プリセスカム１１６、変速制御弁１２０、
スプール１２８、スリーブ１２６、油圧シリンダ１０８
がメカニカルフィードバック機構を構成する。

【００５１】ここで、トロイダル型の無段変速機１０の
作用を述べる。

【００５２】入力軸１４より入力コーンディスク１６に
伝達された動力は、パワーローラ２０の回転を介して出
力コーンディスク１８に伝達され、その後、出力用歯車
２２に伝達される。

【００５３】このとき、入力コーンディスク１６とパワ
ーローラ２０の接点の軸線Ｏ２からの半径と、出力コー
ンディスク１８とパワーローラ２０の接点の軸線Ｏ２か
らの半径の比が変速比となり、この変速比は、パワーロ
ーラ２０の傾転軸線Ｏ３まわりの傾転角度により一意に
決定される。

【００５４】次にメカニカルフィードバック機構の作用
について述べる。

【００５５】トロイダル型の無段変速機１０が所定の変
速比で固定されている場合、スリーブ１２６とスプール
１２８の相対位置関係は所定の基準状態にあり、トラニ
オン８６と油圧ピストン１０８ａに働く力は釣り合った
状態となっている。

【００５６】次に、無段変速機１０の変速比を変える場
合は、ステップモータ１２２に指令を与え、スリーブ１
２６を目標変速比に対応した位置へ移動させると、スリ
ープ１２６とスプール１２８との相対位置関係が上記基
準状態からズレるため、変速制御弁１２０の油路が開
き、油圧室１０８ｃおよび油圧室１０８ｄに働く油圧力
が変化し、油圧ピストン１０８ａにはトラニオン８６を
軸方向へ駆動する推力が発生する。

【００５７】この推力によりトラニオン８６は、図１２
において、図示のような中立位置からＯ３軸方向に変位
して、パワーローラ２０は入力コーンディスク１６およ
び出力コーンディスク１８から傾転力を受け、傾転軸線
Ｏ３のまわりで傾転運動を開始する。

【００５８】パワーローラ２０の傾転角度は、入力コー
ンディスク１６とパワーローラ２０ならびにパワーロー
ラ２０と出力コーンディスク１８の接触位置を決定し、
従って変速比が決定される。

【００５９】プリセスカム１１６は、パワーローラ２０
の傾転角度をスプール１２８の軸方向変位に変換し、ス
リーブ１２６とスプール１２８が油路を閉じる相対位置
関係となったとき、油圧ピストン１０８に働く力は再び
上記釣り合い関係に戻る。

【００６０】すなわち、スリーブ１２６の所定の傾転角
度で釣り合う位置に設定することにより、パワーローラ
２０の傾転角度を制御することが可能であり、傾転角度
により一意的に決定される変速比を制御できるのであ
る。

【００６１】この変速制御を行う変速制御装置は、図１
に示すように、目標変速比計算部１０３は、スロットル
開度ＴＶＯ、車速ＶＳＰ等の車両の運転状態より動力性
能、燃費性能上適切である目標エンジン回転数を算出
し、この目標エンジン回転数と車速ＶＳＰならびにファ
イナルギア比、タイヤ直径等の車両に応じた値より目標
変速比、すなわち、パワーローラ２０の目標傾転角を算
出する。

【００６２】そして、ＰＩ制御部１０６は、目標変速比
と変速比検知部１０５が検出した無段変速機１０の変速
比との差と、及び目標変速比と無段変速機１０の変速比
の差を積分した値に所定のゲインを乗じた値とを加算し
たものを出力する。

【００６３】ＰＩ制御部１０６を構成する積分器は、上
限を上記外乱抑制性能とランプ追従性能を満足すべく決
定された値であるα１、下限を同じく上記条件を満足す
る値であるα２とした範囲内で働くものであり、ＰＩ制
御部１０６は、例えば図２に示すように構成される。

【００６４】図２において、オペアンプＯｐ１は抵抗Ｒ
１、Ｒｌ’、Ｒ２、Ｒ２’とともに、減算回路Ｄａを形
成し、入力１と入力２の差を出力する。

【００６５】オペアンプＯｐ２は、抵抗Ｒ６とコンデン
サＣ１より積分回路を構成するとともに、可変抵抗Ｒ７
によって予め設定された電圧α１以上の電圧になった場
合、ダイオードＤ１から可変抵抗Ｒ７へ電流が流れ、積
分回路の出力が一定の電圧未満となるよう上限値を規制
する。

【００６６】同じく積分回路の出力が抵抗Ｒ８によって
予め設定された電圧α２以下になれば、ダイオードＤ２
が可変抵抗Ｒ８から積分回路へ電流を流し、積分回路の
出力が一定値以下にならないように下限値を規制する。

【００６７】こうして、オペアンプＯｐ２と可変抵抗Ｒ
７、Ｒ８を主体としてリミッタ付き積分回路ｉが構成さ
れる。

【００６８】さらに、積分回路ｉの出力側には、オペア
ンプＯＰ３および抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６によって
構成された減算回路Ｄｂが設けられ、上記入力１と入力
２との差、および上限又は下限を一定の値に制限された
積分値を加算し、これを出力する。ここでＤｂを減算回
路としたのは、本回路の積分回路の出力が負の値となる
ためである。

【００６９】なお、減算回路Ｄｂの抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ
５、Ｒ６を調整することにより、比例ゲイン、積分ゲイ
ンを任意に変更することができる。

【００７０】ステップモータ駆動回路１０４は、上記Ｐ
Ｉ制御部１０６からの出力に相当する回転角度へステッ
プモータ１２２が位置するように、出力に応じたステッ
プ数を出力し、ステップモータ１２２を駆動する。

【００７１】以上の構成により、ＰＩ制御部１０６の積
分回路iは、その積分出力に対し上限及び下限のリミッ
ト動作を行うものである。

【００７２】上記ＰＩ制御部１０６の制御概念図は、図
３に示すようになり、図３においては、積分器ｉの出力
が所定のリミッタ値αを越えた場合、積分器ｉの入力に
負の大きな入力が加えられ、積分器ｉの出力値を一定の
リミッタ値以内に制限することにより、上記リミット動
作を実現している。

【００７３】積分出力にリミット動作を設けることは、
積分器ｉの能力を一部抑制するものであるため、積分器
ｉの持つ効果、すなわち前記従来例で説明した、ランプ
目標値に対する追従特性及び外乱抑制特性に悪影響を及
ぼすものであるが、トロイダル型無段変速機に与えられ
る変速目標値は、車両の特性により予め決定されている
ものであり、また主要な外乱要因もトロイダル型無段変
速機のメカニカルフィードバック機構を構成する部材の
変形によるものであるため、実験などにより予め取得す
ることが可能であり、ランプ目標となる目標変速比に追
従し、かつメカニカルフィードバック機構による外乱を
抑制するに必要十分な値であるリミット値αを予め取得
して設定することが可能である。

【００７４】すなわち、目標値一定の状態において外乱
を抑制するためには、加えられる外乱と等価の積分制御
出力が必要であるから、トロイダル型無段変速機に加わ
る外乱により変化した変速比を補正可能な値βに対し、
積分ゲインがＩならば、 α≧β／Ｉ とすることが必要である。

【００７５】ここで補正量βは、上記のようにトロイダ
ル型無段変速機固有の要因によるものが主であるため、
実験等により得ることができ、また、トロイダル型無段
変速機が伝達するトルクによって変化するため、すべて
の伝達トルクに対し実験し、その上限値をβ１、下限値
をβ２として設定する。

【００７６】また、ランプ目標値に追従するためには、
所定の傾きを持つランプ目標値を与えられた場合の目標
値とトロイダル型無段変速機との差を補正する量γに対
し、α≧γ／Ｉ以上であることが必要である。

【００７７】ランプ目標値の傾きは、上記のとおり車両
特性により決定される既知の値であるため、予め上限値
をγ１、下限値をγ２として設定することができる。

【００７８】したがって、外乱を抑制しランプ目標に追
従するためには上限値としてα１≧（β１＋γ１）／
Ｉ、β２、γ２が負の値であるから、下限値としてα２
≦（β２＋γ２）／Ｉとすれば十分条件として成立する
が、β１、β２は伝達するトルクに依存し、伝達するト
ルクは変速比の変化、すなわち目標変速比の設定に依存
するため、β１が必要な場合にγ１を必要とするランプ
目標値となるとは限らず、実際の運転条件を勘案し、よ
りα１を小さく、α２を大きくすることは可能である。

【００７９】以上のように決定されたα１という値以
上、さらにα２という値以下では積分を行わない積分器
ｉを使用してＰＩ制御を行えば、前記従来例のようなア
クチュエータの飽和によるワインドアップ現象が起きた
場合においても、リミット値であるα１以上またはα２
以下には積分値が増加することが無いため、その影響を
最小限とすることが可能であり、積分器にリミッタを付
けなかった場合のシミュレーション結果を示す図２０に
対し、本実施形態のシミュレーション結果は示す図４の
ようになり、ステップモータ１２２の駆動速度限界に起
因する積分器の不要な積分の蓄積が抑制され、変速比の
オーバーシュートを防いで良好な変速比制御を行うこと
ができ、変速比制御を確実に行うことが可能となって、
無段変速機を備えた車両の運転性を向上させることがで
きるのである。

【００８０】図５は第２の実施形態を示し、前記第１実
施形態のＰＩ制御部１０６をＡ／Ｄ変換器およびＤ／Ａ
変換器を備えたマイクロコンピュータにより構成した場
合の制御の一例を示すフローチャートである。

【００８１】まず、ステップ１２０１において、目標変
速比を入力１として入力し、Ａ／Ｄ変換し、変数ＡＤ１
に収容する。

【００８２】ステップ１２０２では、変速比検知部１０
５が検出した無段変速機１０の変速比を入力２として入
力し、Ａ／Ｄ変換し、変数ＡＤ２に収容する。

【００８３】そして、ステップ１２０３では、上記ＡＤ
１とＡＤ２の差を変数Ａに収容してから、ステップ１２
０４で、変数Ａにステップ１２０１からステップ１２１
４までの処理に要する時間であるΔＴを乗じた値を、変
数Ｂに加算することで積分を実行し、変数Ｂに収容す
る。

【００８４】ステップ１２０５においては、積分値であ
る変数Ｂの値と予め設定した上限のリミットである変数
Ｌｉｍｉｔ１との値を比較し、変数Ｂの値がＬｉｍｉｔ
１より大きければステップ１２０６に進んで、変数Ｂの
値を変数Ｌｉｍｉｔ１として更新し、ステップ１２０８
では、Ｌｉｍｉｔ１に対して所定の微小量であるΔＬを
加算する。

【００８５】一方ステップ１２０５の条件が成立しない
場合は、ステップ１２０７に進んで、変数Ｌｉｍｉｔ１
から所定の微小量であるΔεを減算する。

【００８６】このΔεはステップ１２０５の条件が成立
する頻度が少ないことより、ΔＬに対してさらに小さな
値として設定され、積分値ＢがＬＩｍｉｔ値に達する頻
度の低下に応じて上限値Ｌｉｍｉｔ１または後述の下限
値Ｌｉｍｉｔ２の範囲を縮小するものである。

【００８７】そして、ステップ１２０９からステップ１
２１２では、上記ステップ１２０５からステップ１２０
８で行った上限処理と同様に、予め設定した下限のリミ
ットである変数Ｌｉｍｉｔ２と積分値である変数Ｂを比
較して下限処理を実行する。

【００８８】ステップ１２１３においては、上記ステッ
プ１２０３で求めた変数Ａに所定の比例ゲインＰを乗じ
るとともに、上記ステップ１２０４で求めた変数Ｂには
所定の積分ゲインＩを乗じてこれらを加算して、変数Ｏ
ＵＴに収容する。

【００８９】次に、ステップ１２１４では、この変数Ｏ
ＵＴの値をＤ／Ａ変換してステップモータ１２２へ出力
してから、再び上記ステップ１２０１に戻る。

【００９０】以上の処理により、前記第１実施形態と同
様に、上下限値Ｌｉｍｉｔ１、２の変更幅ΔＬが微小で
あることより、アクチュエータ、すなわちステップモー
タ１２２の動作速度限界等によって積分器の出力が上限
値又は下限値Ｌｉｍｉｔ１、２に達した場合には、積分
に対するリミッタが有効に働き、積分器の不要な積分に
よる変速比のオーバーシュートを抑制するのに加えて、
積分値である変数Ｂが定常的に上限値Ｌｉｍｉｔ１また
は下限値Ｌｉｍｉｔ２に達した場合には、上下限値Ｌｉ
ｍｉｔ１、２がこれに対応して変化し、トロイダル型の
無段変速機１０の特性が経時劣化等によって変化した場
合においても積分器にリミッタを設定したことによる悪
影響を排除でき、変速制御の信頼性を向上させることが
できるのである。

【００９１】図６、図７は、第３の実施形態を示し、前
記第２実施形態のステップ１２０７をステップ１４０１
〜ステップ１４０４へ、同じくステップ１２１１をステ
ップ１４１０〜ステップ１４１３へ処理を変更したもの
で、その他の処理は前記第２実施形態と同様である。

【００９２】上記ステップ１２０５において、積分値Ｂ
が変数Ｌｉｍｉｔ１以下と判定された場合には、ステッ
プ１４０１で変数ｃｏｕｎｔ１に１を加算する。

【００９３】そして、ステップ１４０２において変数ｃ
ｏｕｎｔ１が所定値１以上であることが判定されると、
ステップ１４０３において変数Ｌｉｍｉｔ１からΔεを
減算した後、ステップ１４０４でｃｏｕｎｔ１をリセッ
トすることで、Δεの値を前記第２実施形態に比して大
きくすることが可能となって、上記実施形態と同様の効
果を得ながら、有効桁数を減少させて、演算の簡素化を
図ることができるのである。

【００９４】なお、ステップ１４１０以降も上記ステッ
プ１４０１〜１４０４と同様にして、変数ｃｏｕｎｔ２
が所定値２以上となってから変数Ｌｉｍｉｔ２へΔεの
加算処理を行う。

【００９５】図８は第４の実施形態を示し、前記第２、
第３実施形態と同じく、マイクロコンピュータで構成さ
れたＰＩ制御部１０６による制御の一例を示すフローチ
ャートである。

【００９６】まず、ステップ１３０１において、目標変
速比を入力１として入力するとともに、Ａ／Ｄ変換して
変数ＡＤ１に収容する。

【００９７】ステップ１３０２では、変速比検知部１０
５によって得られたトロイダル型無段変速機ｌ０の変速
比を入力２として入力し、Ａ／Ｄ変換して変数ＡＤ２に
収容する。

【００９８】そして、ステップ１３０３では、上記ＡＤ
１とＡＤ２の差を変数Ａに収容して、ステップ１３０４
においてこの変数Ａに、ステップ１３０１からステップ
１３１３までの処理に要する時間である△Ｔを乗じてか
ら、変数Ｂに加算することで積分を行って、変数Ｂに積
分値を収容する。

【００９９】次に、ステップ１３０５では、上記変数Ａ
に所定の比例ゲインＰを乗じたものと、上記積分値であ
る変数Ｂに所定の積分ゲインＩを乗じたものとを加算し
て、これを変数ＯＵＴとして収容する。

【０１００】ステップ１３０６では、変数ＯＵＴの前回
値０ＵＴ＿ＬＳＡＴと現在のＯＵＴとの差が、所定の定
数であるＬｉｍｉｔ１より大きいことが判断されたなら
ば、ステップ１３０７に進んで、上記ステップ１３０４
で求めた変数Ｂから変数Ａと△Ｔとの積を減算して、ス
テップ１３０４にて行った積分を取り消す。

【０１０１】この定数Ｌｉｍｉｔ１は、前記従来例の図
１２に示したように、油圧制御を行うスリーブ１２６を
所定の方向に駆動するのに必要な力と、ステップモータ
１２２の駆動トルクが等しくなる速度よりやや少ない速
度に対応するように決定し、ステップモータ１２２が駆
動トルクより抵抗が大きいために脱調現象を発生するの
を防止する。

【０１０２】次に、ステップ１３０８では、前回値ＯＵ
Ｔ＿ＬＡＳＴにＬｉｍｉｔ１を加算した値を変数ＯＵＴ
に収容してから、ステップ１３１２に進んで変数ＯＵＴ
の値をＤ／Ａ変換し出力し、ステップモータ１２２に対
し過剰な速度を要求する指令値を与えないようにするこ
とで、ステップモータ１２２が駆動速度の過大な増大に
よって脱調現象を引き起こすことを防止することができ
る。

【０１０３】一方、上記ステップ１３０６の判定でＮＯ
となった場合にはステップ１３０９へ進み、変数ＯＵＴ
と前回値ＯＵＴ＿ＬＡＳＴとの差が、同じく負の定数Ｌ
ｉｍｉｔ２より小さいか否かを判定する。

【０１０４】この差が負の定数Ｌｉｍｉｔ２より小さい
ときには、ステップ１３１０に進んで上記ステップ１３
０７と同様に、ステップ１３０４で行った積分を取り消
す。

【０１０５】そして、ステップ１３１１で、前回値ＯＵ
Ｔ＿ＬＡＳＴの値にＬｉｍｉｔ２を加算した値をＯＵＴ
へ収容して、ステップ１３１２に進んでステップモータ
１２２の駆動を行う。

【０１０６】ここで、上記定数Ｌｉｍｉｔ２はＬｉｍｉ
ｔ１とは逆方向にスリーブ１２６を駆動する抵抗と、ス
テップモータ１２２の駆動トルクにより決定され、負の
値を持つ。

【０１０７】以上の処理により、アクチュエータ、すな
わちステップモータ１２２の動作速度限界以上の出力要
求が発生した場合、積分を停止することが可能となり、
前記従来例のような積分器の不要な積分によるワインド
アップ現象を避けて安定した変速制御を行うことがで
き、さらに、ステップモータ１２２の固有の値である脱
調現象を起こさない速度と、ステップ１３０１からステ
ップ１３０９までの処理に必要な時間より設定された定
数Ｌｉｍｉｔ１、Ｌｉｍｉｔ２を設定するたけで、無段
変速機１０の特性を実験値により得れば、これにより積
分値の上下限値を設定する必要は無く、制御内容の簡素
化を図ることができる。

【０１０８】図９、図１０、図１１は第５の実施形態を
示し、図９に示すように無段変速機１０の油温を検出す
るＣＶＴ作動油温度センサ６００と、同じく無段変速機
１０の油圧を検出するオイルポンプ圧力センサ６０１か
らの信号を、マイクロコンピュータで構成されたＰＩ制
御部１０６に入力３、４として加え、図１０に示すフロ
ーチャートによって制御を行うものである。

【０１０９】このフローチャートは前記第４実施形態の
Ｌｉｍｉｔ１、２を変数とし、読み込んだ油温と油圧よ
り、図１１のように、予め設定されたマップ等からこれ
らＬｉｍｉｔ１、２を設定するようにしたもので、その
他は前記第４実施形態と同様である。

【０１１０】スリーブ１２６を駆動するのに必要な力
は、トロイダル型無段変速機１０を作動させている作動
油の温度並びに圧力に依存するため、この両値をＣＶＴ
作動油温度センサ６００及びオイルポンプ圧力センサ６
０１により検出して、この信号をステップ１７０２によ
り変数ＡＤ３およびＡＤ４に収容する。

【０１１１】そして、ステップ１７０３では、予め実験
により設定した油温及び圧力毎のスリーブ１２６の駆動
抵抗と、ステップモータ１２２の駆動トルクから算出さ
れる脱調現象を起こさない最大の駆動速度を記載したＴ
ａｂｌｅ１、Ｔａｂｌｅ２を用いて、上記変数ＡＤ３、
ＡＤ４の値に応じたＬｉｍｉｔ１、Ｌｉｍｉｔ２を演算
する。

【０１１２】 Ｌｉｍｉｔ１＝Ｔａｂｌｅ１（ＡＤ３、ＡＤ４） Ｌｉｍｉｔ２＝Ｔａｂｌｅ２（ＡＤ３、ＡＤ４） ここで、 Ｔａｂｌｅ１、２は、図１１に示すように、
油温が１００度以上となる高温時にはＬｉｍｉｔ値が減
少するように設定されるが、これは、油温の高い場合で
は、入出力コーンディスク１６、１８とパワーローラ２
０、２０間の動力伝達力の最大値が低下することによ
り、速度の高い変速動作を行わせることが不適切である
ことを、本願出願人の実験により判明したためである。

【０１１３】したがって、本実施形態では、トロイダル
型の無段変速機１０が動作している温度（油温）、並び
に作動油の油圧に応じてＬｉｍｉｔ値が変化するため、
より幅広い運転条件に対して最適なＬｉｍｉｔ値を設定
することが可能となって、前記従来例のようなワインド
アップ現象による変速比のオーバーシュートを確実に防
ぐとともに、Ｌｉｍｉｔ１を厳しく設定しすぎることに
よる変速制御性能の悪化を防いで、円滑な変速動作を行
うことができる。

【０１１４】なお、上記ＣＶＴ動作油温度センサ６００
は、エンジン水温センサ等、ＣＶＴ油温と相関がある他
のセンサによって代替することが可能である。

【０１１５】なお、上記実施形態において、無段変速機
１０をトロイダル型で構成した場合について述べたが、
図示はしないが、Ｖベルト式の無段変速機のへの変速制
御装置においても適用可能である。

【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
御装置のブロック図。

【図２】同じくＰＩ制御部のブロック図である。

【図３】同じく制御の概念図である。

【図４】変速時の各値と時間の関係を示すグラフで、目
標エンジン回転数、実エンジン回転数、積分制御出力、
比例制御出力、積分上限値、積分下限値、実ステップ数
及び目標ステップ数と時間の関係を示す。

【図５】第２の実施形態を示し、制御の一例を示すフロ
ーチャート。

【図６】第３の実施形態を示し、制御の一例を示すフロ
ーチャートの前半部。

【図７】同じく第３の実施形態を示し、制御の一例を示
すフローチャートの後半部。

【図８】第４の実施形態を示し、制御の一例を示すフロ
ーチャート。

【図９】第５の実施形態を示し、無段変速機の変速制御
装置のブロック図。

【図１０】同じく第５の実施形態を示し、制御の一例を
示すフローチャート。

【図１１】同じく第５の実施形態を示し、Ｌｉｍｉｔ値
を設定するマップで、油温、油圧とＬｉｍｉｔ値の関係
を示す。

【図１２】従来例を示し、トロイダル型無段変速機の横
断面図。

【図１３】同じく、縦断面図。

【図１４】比例制御による制御概念図。

【図１５】同じく、目標値及び出力値と時間の関係を示
すグラフ。

【図１６】従来の比例積分制御による制御概念図。

【図１７】同じく、目標値及び出力値と時間の関係を示
すグラフ。

【図１８】比例制御で外乱を与えた場合の目標値及び出
力値と時間の関係を示すグラフ。

【図１９】従来の比例積分制御で外乱を与えた場合の目
標値及び出力値と時間の関係を示すグラフ。

【図２０】同じく、従来の比例積分制御による、変速時
の各値と時間の関係を示すグラフで、目標エンジン回転
数、実エンジン回転数、積分制御出力、比例制御出力、
積分上限値、積分下限値、実ステップ数及び目標ステッ
プ数と時間の関係を示す。

【図２１】第１ないし第４の発明のいずれかひとつに対
応するクレーム対応図。

【図２２】第５ないし第７の発明のいずれかひとつに対
応するクレーム対応図。

【符号の説明】

１ 変速制御手段 ２ 変速機構 ３ アクチュエータ ４ 比例積分手段 ５ リミット手段 ６ 指令値演算手段 ７ 目標駆動速度演算手段 ８ 駆動速度規制手段 ９ 積分停止手段 １０ 無段変速機 １６ 入力コーンディスク １８ 出力コーンディスク ２０ パワーローラ ８２ 偏心軸 ８６ トラニオン １０３ 目標変速比演算部 １０６ ＰＩ制御部 １０４ ステップモータ駆動回路 １０５ 変速比検知部 １０８ａ ピストン １１６ プリセスカム １１８ リンクカム １２０ 変速制御弁 １２２ ステップモータ １２６ スリーブ １２８ スプール ６００ ＣＶＴ作動油温度センサ ６０１ オイルポンプ圧力センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−249464（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−213703（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−292562（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−191239（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−114260（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−89066（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−270772（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 59/00 - 63/48

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前記変速機構を駆動するアクチュエータ
   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、実際の変速比がこの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変速制御手段を備
   えた無段変速機の変速制御装置において、 前記変速制御手段は、 目標変速比と実変速比の差の積分値及び比例値を演算す
   る比例積分手段と、 前記積分値を所定の上限値及び下限値に規制するリミッ
   ト手段とを備え、 前記リミット手段は、積分値が所定の上限値を超えると
   きには上限値を所定の第１の微小値だけ増加する一方、
   積分値が所定の下限値を超えるときにはこの下限値を前
   記第１微小値だけ減少させるリミット値学習補正手段を
   備えた ことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
2. 【請求項２】前記リミット値学習補正手段は、積分値が
   所定の上限値以下の場合には上限値を所定の第２の微小
   値だけ減少する一方、積分値が所定の下限値以上のとき
   にはこの下限値を所定の第２微小値だけ増加させるとと
   もに、前記第１微小値は第２微小値よりも大きく設定さ
   れた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。
3. 【請求項３】前記リミット手段は、無段変速機の運転状
   態に応じて前記上限値または前記下限値を補正するリミ
   ット値補正手段を備えた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。
4. 【請求項４】変速比を連続的に変更する変速機構を備え
   た無段変速機と、 前記変速機構を駆動するアクチュエータと、 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、実際の変速比がこの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変速制御手段を備
   えた無段変速機の変速制御装置において、 前記変速制御手段は、 目標変速比と実変速比の差の積分値及び比例値を演算す
   る比例積分手段と、 この積分値及び比例値に基づいてアクチュエータの目標
   位置を演算する指令値演算手段と、 この目標位置の微分値または所定時間前に出力された目
   標位置と現在の目標位置との差からアクチュエータの目
   標駆動速度を演算する目標駆動速度演算手段と、 この目標駆動速度が所定の上限値より大きいか、または
   所定の下限値未満の場合に、目標駆動速度を所定の上限
   値または下限値に規制する駆動速度規制手段と、 目標駆動速度が前記速度規制手段で規制されたときに、
   前記比例積分手段の積分値の演算を停止する積分停止手
   段とを備えた ことを特徴とする無段変速機の変速制御装
   置。
5. 【請求項５】前記駆動速度規制手段の上限値及び下限値
   は、前記変速機構の駆動抵抗と、アクチュエータの駆動
   力がほぼ等しくなる速度よりも小さく設定されたことを
   特徴とする請求項４に記載の無段変速機の変速制御装
   置。
6. 【請求項６】前記駆動速度規制手段は、無段変速機の運
   転状態に応じて前記上限値または前記下限値を補正する
   駆動速度補正手段を備えたことを特徴とする請求項４に
   記載の無段変速機の変速制御装置。