JP7360448B2 - 無段変速機および無段変速機の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機およびその制御方法に関し、特に無段変速機のベルトに備わるエレメントの脱落を抑制する技術に関する。

一対の可変プーリに対するベルトの接触径を変化させることにより変速比を無段階に調整可能な無段変速機として、動力を伝達する媒体ないしエレメントである複数の横方向部材を、リングまたは環状のバンドにより結束して構成されたベルトを備えるものが知られている。ＪＰ２０１７－５１６９６６Ａには、このような無段変速機に適用されるベルトとして、概略Ｕ字状に形成されたエレメントを備えるものが開示されている（段落００２５～００２７）。このエレメントは、ベース部分と、ベース部分の両端から同方向に延びる一対のピラー部分と、を有し、１つのリングに対し、ピラー部分の間の開口を通じて装着される。

エレメントを介して動力を伝達する無段変速機では、隣り合うエレメントの隙間（「エンドプレー」と呼ばれる）が拡大し、ベルトの全周にわたるエンドプレーの総量が増大する場合がある。このような状態では、エンドプレーが局所的に集中し、さらに、エレメントに横方向の力が加わることで、エレメントがリングから脱落することが懸念される。ＪＰ２０１７－５１６９６６Ａにおいては、エレメントのピラー部分にフックが設けられ、リングに対してこのフックによりエレメントを係止させているが、エレメントに横方向の力がかかり、エレメントがリングに対して横方向に移動することで、フックによる係止が解除されるためである。エンドプレーの拡大は、リングに伸びが生じることによるほか、エレメントが他のエレメントにより圧迫されたり、エレメント同士が擦れて摩耗したりすることにより発生する。

本発明は、以上の問題を考慮し、リングを受ける受容部がベルトの径方向に開口するエレメントの、リングからの脱落を抑制可能な無段変速機およびその制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、一形態において、車両に搭載される無段変速機であって、プライマリプーリと、セカンダリプーリと、プライマリプーリおよびセカンダリプーリに掛け渡されたベルトと、コントローラと、を備える無段変速機を提供する。本形態において、ベルトは、リングと、リングにより結束された複数のエレメントであって、ベルトの径方向に開口する受容部を夫々有し、この受容部にリングを受けるエレメントと、を有する。コントローラは、ベルトの周方向および径方向に垂直な方向を横方向として、エレメントの、リングに対する横方向の相対移動を検知するか、エレメントに対する横方向の力の作用があることを検知し、エレメントの相対移動を検知するか、エレメントに対する力の作用があることを検知した場合に、予め定められたエレメントの脱落対策制御を実行するように構成される。

本発明は、他の形態において、ベルトの径方向に開口する受容部にリングを受け、リングにより結束される複数のエレメントを有する無段変速機を制御する、無段変速機の制御方法を提供する。本形態では、ベルトの周方向および径方向に垂直な方向を横方向として、エレメントの、リングに対する横方向の相対移動を検知するか、エレメントに対する横方向の力の作用があることを検知し、エレメントの相対移動を検知するか、エレメントに対する力の作用があることを検知した場合に、予め定められたエレメントの脱落対策制御を実行する。

これらの形態によれば、リングに対するエレメントの相対移動を検知するか、そのような相対移動を生じさせる力（エレメントに対する横方向の力）の作用があることを検知した場合に、所定の脱落対策制御を実行することで、エレメントのリングからの脱落を抑制することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る無段変速機を備える車両の動力伝達系の構成を示す概略図である。 図２は、図１のII-II断面図である。 図３は、同上無段変速機に備わるベルトの構成を示す断面図である。 図４Ａは、同上ベルトの組立方法（エレメントの装着手順）を示す説明図である。 図４Ｂは、同上ベルトの組立方法（エレメントの装着手順）を示す説明図である。 図４Ｃは、同上ベルトの組立方法（エレメントの装着手順）を示す説明図である。 図５は、エンドプレーが集中した状態を模式的に示す説明図である。 図６は、本発明の一実施形態に係る脱落対策制御の基本的な流れを示すフローチャートである。 図７は、同上実施形態に係る脱落対策制御の変形例の流れを示すフローチャートである。 図８は、同上実施形態に係る脱落対策制御の他の変形例の流れを示すフローチャートである。 図９Ａは、レーザセンサを用いたエレメントの位置ずれ検出方法を示す説明図である。 図９Ｂは、レーザセンサを用いたエレメントの位置ずれ検出方法を示す説明図である。 図１０は、本発明の他の実施形態に係る車両の動力伝達系の構成を示す概略図である。 図１１は、本発明の更に別の実施形態に係る車両の動力伝達系の構成を示す概略図である。 図１２は、潤滑油の吹付けによるエレメントの脱落抑制方法を示す説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

（車両駆動系の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る無段変速機（ＣＶＴ）２を備える車両の動力伝達系（以下「駆動系」という）Ｐ１の全体構成を概略的に示している。

本実施形態に係る駆動系Ｐ１は、車両の駆動源として内燃エンジン（以下、単に「エンジン」という）１を備え、エンジン１と左右の駆動輪５、５とをつなぐ動力伝達経路上にＣＶＴ２を備える。エンジン１とＣＶＴ２とは、トルクコンバータを介して接続することが可能である。ＣＶＴ２は、エンジン１から入力した回転動力を所定の変速比で変換し、ディファレンシャルギア３を介して駆動輪５に出力する。

ＣＶＴ２は、変速要素として入力側にプライマリプーリ２１を備えるとともに、出力側にセカンダリプーリ２２を備える。ＣＶＴ２は、プライマリプーリ２１およびセカンダリプーリ２２に掛け渡された金属ベルト２３を備え、これらのプーリ２１、２２における金属ベルト２３の接触部半径の比を変化させることで、変速比を無段階に変更することが可能である。

プライマリプーリ２１およびセカンダリプーリ２２は、固定シーブ２１１、２２１と、固定シーブに対して同軸に、固定シーブの回転中心軸Ｃｐ、Ｃｓ（図２）に沿って軸方向に移動可能に設けられた可動シーブ２１２、２２２と、を備える。ＣＶＴ２の入力軸に対してプライマリプーリ２１の固定シーブ２１１が接続され、出力軸に対してセカンダリプーリ２２の固定シーブ２２１が接続されている。ＣＶＴ２の変速比は、プライマリプーリ２１およびセカンダリプーリ２２の可動シーブ２１２、２２２に作用する作動油の圧力を調整し、固定シーブ２１１、２２１と可動シーブ２１２、２２２との間に形成されるＶ溝の幅を変化させることで制御される。

本実施形態では、ＣＶＴ２の作動圧の発生源として、エンジン１または図示しない電動モータを動力源とするオイルポンプ６を備える。オイルポンプ６は、変速機オイルパンに貯蔵されている作動油を昇圧させ、これを元圧として、所定の圧力の作動油を、油圧制御回路７を介して可動シーブ２１２、２２２の油圧室に供給する。図１は、油圧制御回路７から油圧室への油圧供給経路を、矢印付きの点線により示している。

ＣＶＴ２から出力された回転動力は、所定の減速比に設定された最終ギア列または副変速機（いずれも図示せず）およびディファレンシャルギア３を介して駆動軸４に伝達され、駆動輪５を回転させる。

（制御システムの構成および基本動作）
エンジン１およびＣＶＴ２の動作は、エンジンコントローラ１０１、変速機コントローラ２０１により夫々制御される。エンジンコントローラ１０１および変速機コントローラ２０１は、いずれも電子制御ユニットとして構成され、中央演算装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭおよびＲＯＭ等の各種記憶装置、入出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータからなる。

エンジンコントローラ１０１は、エンジン１の運転状態を検出する運転状態センサの検出信号を入力し、運転状態をもとに所定の演算を実行し、エンジン１の燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期等を設定する。運転状態センサとして、運転者によるアクセルペダルの操作量（以下「アクセル開度」という）を検出するアクセルセンサ１１１、エンジン１の回転速度を検出する回転速度センサ１１２、エンジン冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ１１３等が設けられるほか、図示しないエアフローメータ、スロットルセンサ、燃料圧力センサおよび空燃比センサ等が設けられている。エンジンコントローラ１０１は、これらのセンサの検出信号を入力する。

変速機コントローラ２０１は、エンジンコントローラ１０１に対し、ＣＡＮ規格のバスを介して互いに通信可能に接続されている。さらに、ＣＶＴ２の制御に関連して、車両の走行速度を検出する車速センサ２０９、ＣＶＴ２の入力軸の回転速度を検出する入力側回転速度センサ２１０、ＣＶＴ２の出力軸の回転速度を検出する出力側回転速度センサ２１３、ＣＶＴ２の作動油の温度を検出する油温センサ２１４、シフトレバーの位置を検出するシフト位置センサ２１５等が設けられている。本実施形態では、以上に加え、加速度センサ２１６、操舵角センサ２１７、サスペンションストロークセンサ２１８、カメラセンサ２１９、レーザセンサ２２０およびカーナビゲーション装置２２３等が設けられている。変速機コントローラ２０１は、エンジンコントローラ１０１から、アクセル開度等、エンジン１の運転状態に関する情報を入力するほか、これらのセンサの検出信号を入力する。

加速度センサ２１６は、車体に対して横方向（つまり、水平であり、車両の直進方向に垂直な方向）に作用する加速度（以下「横方向加速度」という）を検出する。本実施形態では、金属ベルト２３の延伸方向、換言すれば、プライマリプーリ２１またはセカンダリプーリ２２の回転中心軸Ｃｐ、Ｃｓに垂直な水平方向が車両の直進方向と一致し、金属ベルト２３の周方向および径方向に垂直な方向が車両の横方向に一致する。よって、加速度センサ２１６により検出される横方向加速度は、金属ベルト２３またはその動力伝達媒体であるエレメントに対して横方向に作用する加速度ないし力（つまり、慣性力）の大きさを示す。

操舵角センサ２１７は、車両の操舵角を検出する。本実施形態では、ステアリングホイールの基準角位置に対する回転角（つまり、ステアリングホイールの切れ角）を検出する。

サスペンションストロークセンサ２１８は、車両の姿勢を検出する手段として設けられ、本実施形態では、前輪または後輪の左右両側のサスペンション装置に取り付けられた一対のストロークセンサにより構成される。本実施形態では、左右一対のストロークセンサからなるサスペンションストロークセンサ２１８の検出信号をもとに、車両に生じている横方向の揺れ（以下「横揺れ」という場合がある）を判定するが、サスペンションストロークセンサ２１８として、前輪および後輪双方の左右サスペンション装置にストロークセンサが夫々取り付けられてもよく、これにより、横揺れの判定に対する前後方向の揺れないし傾きの影響を排除することが可能となる。サスペンションストロークセンサ２１８は、ショックアブソーバに備わるピストンロッドの変位を検出する変位センサにより具現可能であり、サスペンションアームの角度を検出する角度センサによっても可能である。

カメラセンサ２１９は、車両が現在走行中の道路または路面の状態を検出する手段として設けられている。カメラセンサ２１９により撮影された画像または映像を解析することで、道路または路面の状態として、路面の凹凸の有無およびその大きさを判断することが可能である。

レーザセンサ２２０は、金属ベルト２３のエレメントの、リングに対する位置ずれを検出する手段として設けられている。本実施形態では、エレメントの位置ずれとして、リングに対する横方向の相対移動を検出する。レーザセンサ２２０は、金属ベルト２３に対し、エレメントの位置ずれが生じる側に設けられ、本実施形態では、エレメントの装着方法に起因して、金属ベルト２３の両側に夫々設けられている。

カーナビゲーション装置２２３は、道路地図情報を有するとともに、ＧＰＳセンサを内蔵し、ＧＰＳセンサにより取得される車両の現在位置（例えば、緯度および経度により表示される絶対位置）を道路地図情報と照合することで、車両の道路地図上での位置を検出する。本実施形態において、カーナビゲーション装置２２３は、道路または路面の状態を検出する他の手段として、カメラセンサ２１９に代替するかまたはこれを補完する。

変速機コントローラ２０１は、変速に関する基本的な制御として、シフト位置センサ２１５からの信号に基づき運転者により選択されたシフトレンジを判定するとともに、アクセル開度および車速等に基づき、ＣＶＴ２の目標変速比を設定する。そして、変速機コントローラ２０１は、オイルポンプ６が生じさせる油圧を元圧として、プライマリプーリ２１およびセカンダリプーリ２２の可動シーブ２１２、２２２に対して目標変速比に応じた所定の油圧が作用するように、油圧制御回路７に制御信号を出力する。

（ＣＶＴ２の構成）
図２は、本実施形態に係るＣＶＴ２の構成を、図１に示すＩＩ－ＩＩ線断面により示している。

本実施形態において、ＣＶＴ２は、一対の可変プーリ、具体的には、プライマリプーリ２１およびセカンダリプーリ２２と、これら一対のプーリ２１、２２に掛け渡された金属ベルト２３と、を備える。図２は、断面で示す都合上、プライマリプーリ２１の可動シーブ２１２と、セカンダリプーリ２２の固定シーブ２２１と、金属ベルト２３と、を示している。ＣＶＴ２は、プッシュベルト式であり、金属ベルト２３は、動力伝達媒体である複数のエレメント２３１をその板厚方向に並べ、リング２３２（「フープ」または「バンド」と呼ばれる場合もある）により互いに結束することで構成される。

図３は、本実施形態に係るエレメント２３１の構成を、金属ベルト２３の周方向に垂直な断面により示している。

本実施形態において、金属ベルト２３のリング２３２は、複数のリング部材２３２ａ～２３２ｄを互いに積層して構成された１つのリング（「リングセット」と呼ばれる場合もある）であり、この１つのリングまたはリングセット２３２に複数のエレメント２３１が装着されて、金属ベルト２３が構成される。リング２３２が１つであることから、本実施形態に係る金属ベルト２３は、モノリング式の金属ベルトまたは単に「モノベルト」と呼ばれる場合がある。図３は、リング部材が４つ（２３２ａ～２３２ｄ）の場合を示すが、リング部材の数がこれに限定されるものでないことは、いうまでもない。

エレメント２３１は、概して、基部２３１ａと、基部２３１ａの延伸方向に垂直に、互いに同方向に延びる一対の側部２３１ｂ、２３１ｂと、から構成され、本実施形態では、全体として、概略Ｕ字状をなしている。基部２３１ａは、サドル部分とも呼ばれ、リング２３２を横断するだけの長さを有し、その両端に、プライマリプーリ２１およびセカンダリプーリ２２の各シーブ２１１、２１２、２２１、２２２に対する接触面が形成されている。基部２３１ａの延伸方向は、エレメント２３１の幅方向であり、金属ベルト２３の横方向Ｌに一致する。側部２３１ｂは、ピラー部分とも呼ばれ、リング２３２を挟む各側で基部２３１ａに接続し、その延伸方向は、エレメント２３１の高さ方向であり、金属ベルト２３の径方向Ｒに一致する。これら一対の側部２３１ｂ、２３１ｂの互いに向き合う内面と基部２３１ａの上面とにより、横方向Ｌに垂直な方向、つまり、金属ベルト２３の径方向Ｒに開口するエレメント２３１の受容部２３１ｒが形成される。本実施形態において、受容部２３１ｒが開口する方向は、金属ベルト２３の径方向Ｒに関して外向きである。エレメント２３１は、受容部２３１ｒにリング２３２を受ける状態で、金属ベルト２３の内周側からリング２３２に装着される。

エレメント２３１は、受容部２３１ｒを形成する左右夫々の側部２３１ｂに、その内面から内向きに突出するフックないし挟持片ｆを有し、リング２３２に装着された状態で、基部２３１ａとこれらのフックｆとの間にリング２３２が保持される。エレメント２３１は、左右両方の側部２３１ｂ、２３１ｂに一対の切欠きｎを有し、一対の切欠きｎは受容部２３１ｒの空間を部分的に横方向Ｌに拡張させる。切欠きｎは、フックｆに可撓性を持たせ、リング２３２を押さえ付ける力を付与するとともに、エレメント２３１の装着時にリング２３２の逃げとなる空間を形成するものである。

図４Ａ～４Ｃは、金属ベルト２３の組立方法、具体的には、エレメント２３１のリング２３２に対する装着手順を時系列に示している。図４Ａ～４Ｃは、図示の便宜上、リング２３２の姿勢を変えて手順を示すが、実際の装着時では、エレメント２３１の向きが変えられることは、いうまでもない。

初めに、エレメント２３１をリング２３２に対して傾けた状態として、リング２３２の内周側に配置し、エレメント２３１の受容部２３１ｒに、リング２３２の一方の側縁を挿入する。そして、エレメント２３１を、基部２３１ａをリング２３２に近付けるように移動させ、図４Ａに示すように、基部２３１ａと一方の側部２３１ｂに備わるフック（図４Ａに示す状態では、左側の側部２３１ｂに備わるフック）ｆとの間を通じて、リング２３２の側縁を切欠きｎに到達させる。

次いで、図４Ｂに示すように、エレメント２３１を、基部２３１ａとフックｆとの間に位置するリング２３２の部分を中心として回転させ（図４Ｂに示す状態では、時計回りとは反対に回転させ）、エレメント２３１のリング２３２に対する傾斜を解消させる。この状態で、エレメント２３１は、基部２３１ａがリング２３２に平行となる。

エレメント２３１の基部２３１ａをリング２３２に平行な状態とした後、図４Ｃに示すように、エレメント２３１を、リング２３２に対し、リング２３２の側縁を切欠きｎから出す方向に相対的に移動させ（図４Ｃに示す状態では、エレメント２３１を左側に移動させ）、リング２３２を基部２３１ａの中心に配置させる。これにより、１つのエレメント２３１の装着が完了する。

このような手順を金属ベルト２３の全周にわたる全てのエレメント２３１に対して繰り返すことで、金属ベルト２３が完成する。リング２３２の張力により、さらに、エレメント２３１の前面に設けられた凸部ｐ（図３）と隣り合うエレメント２３１の背面に設けられた凹部との係合により、前後のエレメント２３１が互いに結束される。

ここで、エレメント２３１を動力伝達媒体とするＣＶＴ２では、隣り合うエレメント２３１の隙間であるエンドプレーが拡大し、金属ベルト２３の全周にわたるエンドプレーの総量が増大する場合がある。具体的には、エレメント２３１を束ねるリング２３２に弾性的または塑性的な変形による伸びが生じた場合や、エレメント２３１が他のエレメント２３１により圧迫されて押し潰されたり、エレメント２３１同士が擦れて摩耗したりする場合である。

このような状態でエンドプレーが局所的に集中し、さらに、エレメント２３１に対し、金属ベルト２３の周方向および径方向に垂直な方向（つまり、横方向）の力が加わると、エレメント２３１がリング２３２に対して横方向に移動する。よって、図４Ａ～４Ｃを参照して先に説明した手順とは逆の手順により、エレメント２３１がリング２３２から脱落する懸念がある。

図２は、エンドプレーが集中した状態（エンドプレーＥＰ）を示し、図５は、理解を容易にするため、エンドプレーＥＰが集中した金属ベルト２３の部分を、拡大視により模式的に示している。

本実施形態では、エレメント２３１、具体的には、エレメント２３１の受容部２３１ｒの開口する方向が、金属ベルト２３の径方向Ｒに関して外向きであるため、金属ベルト２３のうち、エレメント２３１の受容部２３１ｒが鉛直方向に関して下側に向く部分、換言すれば、プライマリプーリ２１の回転中心軸Ｃｐと、セカンダリプーリ２２の回転中心軸Ｃｓと、を結ぶ直線Ｘよりも下側にある部分では、仮にエンドプレーＥＰが発生したとしてもエレメント２３１の脱落は抑制される。これに対し、受容部２３１ｒが上側に向く部分では、脱落の可能性がある。

さらに、金属ベルト２３の上側部分のうち、金属ベルト２３に対してプーリ２１、２２から加わる力により図２に示す範囲ＡおよびＢでエンドプレーＥＰが発生する傾向がある。その際、範囲Ａ、Ｂは、プーリ２１、２２が回転する方向に応じて、エレメント２３１がプーリ２１、２２の間に挟まる方向に進む場合、換言すれば、金属ベルト２３がプーリ２１、２２の間の空間に進入する方向に進む場合と、金属ベルト２３がプーリ２１、２２の間の空間から脱出する方向に進む場合と、で区別される。進入方向に進む場合（図２に示す例では、範囲Ｂ）は、エンドプレーＥＰが生じてもエレメント２３１がプーリ２１、２２に挟まれることになるため、脱落は抑制される。他方で、脱出方向に進む場合（範囲Ａ）は、プーリ２１、２２による支えがなくなるため、エンドプレーＥＰが生じるとエレメント２３１が脱落する可能性があり、対策の必要がある。

本実施形態では、エレメント２３１に、リング２３２に対する横方向の位置ずれないし相対移動が生じていたり、エレメント２３１に対してそのような位置ずれを生じさせる力の作用があったりする場合に、エレメント２３１のリング２３２からの脱落を抑制するための所定の制御（以下「脱落抑制制御」という）を実行する。脱落抑制制御は、エンドプレーの拡大または集中が生じる条件での車両またはＣＶＴ２の運転を回避したり、エレメント２３１の位置ずれをより直接的な方法で抑制したりする制御として具現され、本実施形態では、エンジン１のトルクを通常制御による運転時よりも低減させ、プライマリプーリ２１に入力されるトルクを低減させることによる。脱落抑制制御は、「脱落対策制御」に対応する制御である。

図６は、本実施形態に係る脱落抑制制御の基本的な流れをフローチャートにより示している。

本実施形態において、脱落抑制制御は、変速機コントローラ２０１により実行され、変速機コントローラ２０１は、図６に示す制御ルーチンを所定の周期で実行するようにプログラムされている。脱落抑制制御を実行するのは、変速機コントローラ２０１に限らず、エンジンコントローラ１０１であってもよいし、これら以外の他のコントローラであってもよい。

Ｓ１０１では、車両の運転状態を読み込む。本実施形態では、脱落抑制制御に関する運転状態として、操舵角Ａｓｔｒおよび車速ＶＳＰを読み込む。

Ｓ１０２では、操舵角Ａｓｔｒおよび車速ＶＳＰをもとに、車両の横方向加速度ＡＣＣｌを算出する。横方向加速度ＡＣＣｌの計算は、操舵角Ａｓｔｒから車両の旋回半径φｔｒｎを算出し、旋回半径φｔｒｎおよび車速ＶＳＰを、次式（１）に代入することによる。先に述べたように、ＣＶＴ２の配置により、横方向加速度ＡＣＣｌは、金属ベルト２３およびエレメント２３１に対して横方向に作用する加速度であり、エレメント２３１に対して同方向に作用する力の大きさを規定する。
ＶＳＰ／φｔｒｎ＝ＡＣＣｌ …（１）

Ｓ１０３では、横方向加速度ＡＣＣｌが所定値ＡＣＣｔｈｒ以上であるか否かを判定する。横方向加速度ＡＣＣｌが所定値ＡＣＣｔｈｒ以上である場合は、Ｓ１０４へ進み、所定値ＡＣＣｔｈｒ未満である場合は、Ｓ１０５へ進む。

Ｓ１０４では、エレメント２３１に対し、エンドプレーが拡大し、集中しているとしたならばリング２３２に対する横方向の位置ずれを生じさせる力の作用があるとして、脱落抑制制御を実行する（このような状況を、以下「エレメントに対する横方向の力の作用がある」と略して表す場合がある）。本実施形態では、エンドプレーが拡大し、金属ベルト２３の全周にわたるエンドプレーの総量が増大する傾向にある条件でのＣＶＴ２の運転を回避すべく、ＣＶＴ２の運転状態を変更する。具体的には、エンジン１のトルクを通常制御による運転時よりも低減させることで、プライマリプーリ２１に入力されるトルクを低減させる。

Ｓ１０５では、脱落抑制制御を行わず、通常制御を維持する。

本実施形態では、変速機コントローラ２０１によりＣＶＴ２の「コントローラ」が構成される。

（作用効果の説明）
本実施形態に係るＣＶＴ２およびこれを備える駆動系Ｐ１は、以上のように構成され、以下、本実施形態により得られる効果について述べる。

第１に、金属ベルト２３のエレメント２３１に対し、リング２３２に対する横方向の位置ずれを生じさせる力（エレメント２３１に対する横方向の力）の作用があることを検知した場合に、脱落抑制制御を実行することで、エレメント２３１のリング２３２からの脱落を抑制することが可能となる。

ここで、脱落抑制制御として、通常制御による運転時よりもエンジン１のトルクを低減させることで、比較的簡単な方法でエンドプレーの拡大を抑制し、エレメント２３１の脱落を抑制することができる。エンドプレーに拡大がなければ、例えエンドプレーが集中するような条件にあったとしてもエレメント２３１が脱落するほどの隙間は生じないからである。

第２に、脱落抑制制御として、エンジン１のトルクを低減させることで、プライマリプーリ２１に入力されるトルクを低減させ、これにより、エレメント２３１の圧迫による潰れを抑制することを可能として、エンドプレーの拡大を効果的に抑制することができる。

第３に、脱落抑制制御に関する運転状態として、操舵角Ａｓｔｒおよび車速ＶＳＰを検出することで、車両に既に備わるセンサを用いてエレメント２３１に対する横方向の力の作用があることを判定し、脱落抑制制御を実行することができる。

本実施形態では、操舵角Ａｓｔｒを検出し、これに基づく計算により、横方向加速度ＡＣＣｌを検出した。しかし、横方向加速度ＡＣＣｌの検出は、これに限定されるものではなく、加速度センサ２１６の出力値によることも可能である。これにより、横方向加速度ＡＣＣｌをより直接的に検出し、演算負荷の軽減を図ることができる。

さらに、本実施形態では、操舵角Ａｓｔｒから車両の旋回半径φｔｒｎを算出し、旋回半径φｔｒｎと車速ＶＳＰとから、横方向加速度ＡＣＣｌを算出したが、車両の旋回半径φｔｒｎに代えて道路の曲率半径を採用し、曲率半径と車速ＶＳＰとから、旋回半径φｔｒｎによる場合と同様にして横方向加速度ＡＣＣｌを算出してもよい。これにより、エレメント２３１に対する横方向の力の作用があることを予測し、脱落抑制制御をより適切な時期に実行することが可能となる。例えば、車両が大きな曲率半径の道路に進入する前に、エンジン１のトルクを低減させ、エンドプレーの拡大を予め抑制しておくことができる。道路の曲率半径は、道路地図情報に付随するナビゲーション情報として、カーナビゲーション装置２２３から取得することが可能である。

以上の説明では、横方向加速度ＡＣＣｌをもとに、エレメント２３１に対する横方向の力の作用があるか否かを判定した。しかし、この判定は、横方向加速度ＡＣＣｌによるばかりでなく、車体の横揺れの有無およびその大きさを判定することにより行うことも可能である。

図７は、この場合の例として、本実施形態に係る脱落抑制制御の変形例の流れをフローチャートにより示している。

Ｓ２０１では、脱落抑制制御に関する車両の運転状態として、前輪または後輪に備わるサスペンション装置のストローク量ＳＴＲｒ、ＳＴＲｌを読み込む。具体的には、右前輪および左前輪のサスペンションストローク量か、右後輪および左後輪のサスペンションストローク量か、を検出する。サスペンションストローク量ＳＴＲｒ、ＳＴＲｌの検出は、サスペンションストロークセンサ２１８による。既に述べたように、前輪および後輪双方の左右サスペンションストローク量ＳＴＲｆｒ、ＳＴＲｆｌ、ＳＴＲｒｒ、ＳＴＲｒｌを検出してもよい。

Ｓ２０２では、サスペンションストローク量ＳＴＲｒ、ＳＴＲｌをもとに、横揺れ表示値Ｉｒｌｌを算出する。横揺れ表示値Ｉｒｌｌは、車体に生じている横方向の揺れの大きさを示す指標であり、これが大きいほど、横揺れが大きいことを示す。本実施形態では、右側のサスペンションストローク量ＳＴＲｒの単位時間当たりの変化量（以下「サスペンションストローク変化量」という）ΔＳＴＲｒと、左側のサスペンションストローク変化量ΔＳＴＲｌと、の差（＝ΔＳＴＲｒ－ΔＳＴＲｌ）を算出し、このストローク変化量偏差Ｄｓｔｒを横揺れ表示値Ｉｒｌｌに設定する。

Ｓ２０３では、横揺れ表示値Ｉｒｌｌが所定値Ｉｔｈｒ以上であるか否かを判定する。横揺れ表示値Ｉｒｌｌが所定値Ｉｔｈｒ以上である場合は、Ｓ２０４へ進み、所定値Ｉｔｈｒ未満である場合は、Ｓ２０５へ進む。

Ｓ２０４では、横揺れが大きく、エレメント２３１に対し、リング２３２に対する横方向の位置ずれを生じさせる力の作用があるとして、脱落抑制制御を実行する。先に述べたのと同様に、エンジン１のトルクを通常制御による運転時よりも低減させることで、プライマリプーリ２１に入力されるトルクを低減させ、エンドプレーの拡大を抑制する。

Ｓ２０５では、脱落抑制制御を行わず、通常制御を維持する。

このように、車体に生じている横揺れの大きさを判定し、横揺れが大きく、エレメント２３１に対して横方向の位置ずれを生じさせる力の作用がある場合に、脱落抑制制御（例えば、エンジン１のトルクを低減させること）を実行することで、現在走行中の道路または路面の状態に起因した力の作用の有無を判定し、例えば、路面の凹凸により力の作用がある場合に、エレメント２３１のリング２３２からの脱落を抑制することが可能となる。

そして、横揺れの大きさを示す横揺れ表示値Ｉｒｌｌの算出に、サスペンションストローク量ＳＴＲｒ、ＳＴＲｌを採用したことで、車体に生じている横揺れをより確実に検出し、エレメント２３１の脱落を抑制することができる。

道路または路面の状態は、カメラセンサ２１９により撮影された画像または映像を解析することによっても判定することが可能である。これにより、横揺れを生じさせる道路または路面を実際に走行する前に、エレメント２３１に対する横方向の力の作用があることを予測し、脱落抑制制御をより適切な時期に実行することができる。

さらに、道路または路面の状態は、カメラセンサ２１９によるばかりでなく、カーナビゲーション装置２２３から得られるナビゲーション情報によっても判断することが可能である。例えば、車両の進行方向に工事中の道路があったり、路面の凹凸または起伏が続く道路があったりする場合に、エレメント２３１に対する横方向の力の作用があることを予測するのである。

以上の説明では、エレメント２３１に対し、リング２３２に対する横方向の位置ずれを生じさせる力の作用があることを、横方向加速度ＡＣＣｌまたは横揺れ表示値Ｉｒｌｌをもとに判定し、エレメント２３１に対してそのような力の作用がある場合に、脱落抑制制御を実行することとした。しかし、脱落抑制制御を実行するか否かの判定は、エレメント２３１に対する力の作用の有無を判定することに限らず、エレメント２３１に、リング２３２に対する横方向の位置ずれが生じているか否かを判定することによっても可能である。エレメント２３１にそのような位置ずれが現に生じている場合に、脱落抑制制御を実行するのである。

図８は、この場合の例として、本実施形態に係る脱落対策制御の他の変形例の流れをフローチャートにより示している。

Ｓ３０１では、レーザセンサ２２０の信号を入力する。レーザセンサ２２０は、エレメント２３１の位置ずれを検出する手段として設けられており、エレメント２３１の位置ずれを検出可能な他の手段により代替することも勿論可能である。

Ｓ３０２では、エレメント２３１に、リング２３２に対する横方向の位置ずれが生じているか否かを判定する。エレメント２３１に位置ずれが生じている場合は、Ｓ３０３へ進み、生じていない場合は、Ｓ３０４へ進む。

図９Ａ、９Ｂは、レーザセンサ２２０の配置およびレーザセンサ２２０によりエレメント２３１の位置ずれを検出する動作を示している。図９Ａは、エレメント２３１に位置ずれが生じる前の状態を、図９Ｂは、位置ずれが生じた後の状態を夫々示している。

本実施形態では、金属ベルト２３の両側にレーザセンサ２２０ａ、２２０ｂが配置されており、レーザセンサ２２０ａ、２２０ｂは、発光部２２０ａ１、２２０ｂ１と受光部２２０ａ２、２２０ｂ２とからなる。エレメント２３１に規定値以上の位置ずれが生じた場合は、発光部２２０ａ１、２２０ｂ１により放射されたレーザがエレメント２３１により遮られ、位置ずれの発生が検出される。

Ｓ３０３では、脱落抑制制御として、エンジン１のトルクを通常制御による運転時よりも低減させる。

Ｓ３０４では、脱落抑制制御を行わず、通常制御を維持する。

このように、エレメント２３１に位置ずれが生じているか否かを判定し、位置ずれが現に生じている場合に、脱落抑制制御を実行することで、脱落抑制制御の不要な実行を回避し、車両の運転性に及ぼす影響（例えば、加速応答性の低下）を軽減することが可能となる。

ここで、エレメント２３１の位置ずれの検出にレーザセンサ２２０を用いることで、エレメント２３１の位置ずれを比較的簡易な方法により、確実に検出することができる。

（他の実施形態の説明）
図１０は、本発明の他の実施形態に係る車両の駆動系Ｐ２の全体構成を概略的に示している。

本実施形態では、車両の駆動源として、第１駆動源であるエンジン１に加え、第２駆動源である電動モータ８１を備える。電動モータ８１は、発電機としても、発動機としても動作可能なモータジェネレータであり、駆動輪５、５に対し、ＣＶＴ２を介さずに動力を伝達可能に配設されている。ここで、「ＣＶＴ２を介さずに」とは、ＣＶＴ２による変速を介さない、という意味であり、エンジン１と駆動輪５、５とをつなぐ動力伝達経路上で、ＣＶＴ２と駆動輪５、５との間に配置される場合に限らず、セカンダリプーリ２２の出力軸に接続されることで、実質的にＣＶＴ２よりも下流側の動力伝達経路上にある場合を包含する。図１０は、後者の例を示す。

本実施形態に係る脱落抑制制御は、エレメント２３１に、リング２３２に対する横方向の位置ずれが生じていたり、エレメント２３１に対してそのような位置ずれを生じさせる力の作用があったりする場合に、電動モータ８１のトルクを増大させる制御として具現される。

このように、電動モータ８１のトルクを増大させることで、車両の要求加速度の達成に必要なトルクのうち、エンジン１に分担させるトルク、換言すれば、プライマリプーリ２１に入力されるトルクを減少させ、エンドプレーの拡大を抑制することができる。

図１１は、本発明の更に別の実施形態に係る車両の駆動系Ｐ３の全体構成を概略的に示している。

本実施形態に係る駆動系Ｐ３は、第２駆動源である電動モータ８２が、エンジン１からの動力の伝達を受ける第１駆動輪５１、５１ではなく、これとは異なる第２駆動輪５２、５２に対して動力を伝達可能に設けられている点で、先の実施形態に係る駆動系Ｐ２とは相違する。ここで、電動モータ８２は、駆動系Ｐ２の電動モータ８１と同様に、駆動輪（つまり、第１駆動輪）５１、５１に対し、ＣＶＴ２を介さずに動力を伝達可能な状態にある。

本実施形態に係る脱落抑制制御も、先の実施形態と同様である。具体的には、電動モータ８２のトルクを増大させ、要求駆動トルクに対してエンジントルクが占める割合ないし配分を減少させ、プライマリプーリ２１に入力されるトルクの減少を通じて、エンドプレーの拡大を抑制することが可能である。

脱落抑制制御は、エンジン１のトルクを低減させること、換言すれば、プライマリプーリ２１に対する入力トルクを低減させることに限らず、プーリ推力を生じさせるＣＶＴ２の作動油の圧力を、通常制御による運転時よりも増大させることであってもよい。

これにより、リング２３２の張力を増大させ、ベルト２３により伝達させるトルクのうち、エレメント２３１に分担させるトルクを減少させ、エレメント２３１の潰れを抑制し、エンドプレーの拡大を抑制することができる。張力の増大により、リング２３２の伸びが促進されるものの、エンドプレーの拡大に対する影響がより顕著に現れるエレメントの潰れを抑制することで、エンジントルクの低減によることなく、エンドプレーの拡大を抑制することが可能である。

さらに、脱落抑制制御は、ＣＶＴ２の運転状態の変更によるばかりでなく、金属ベルト２３のうち、エンドプレーの集中が生じる部分（図２に点線で示す範囲Ａにある部分）に向けてＣＶＴ２の潤滑油を吹き付けることによっても具現可能である。

図１２は、潤滑油の吹付けによる場合の脱落抑制制御を模式的に示している。

金属ベルト２３に向けてＣＶＴ２の潤滑油を噴射可能に、複数のオイルインジェクタＩＮＪ１～ＩＮＪ３が配置されている。本実施形態では、３つのオイルインジェクタＩＮＪ１～ＩＮＪ３が設けられ、オイルインジェクタＩＮＪ１、ＩＮＪ２は、エレメント２３１に対し、その位置ずれが生じる方向とは逆方向に潤滑油を吹き付ける位置に、オイルインジェクタＩＮＪ３は、受容部２３１ｒが開口する方向とは逆方向に潤滑油を吹き付ける位置に、夫々設けられている。エレメント２３１に対してオイルインジェクタＩＮＪ１、ＩＮＪ２により側方から吹き付けられる潤滑油の圧力により、エレメント２３１の位置ずれ自体を抑制し、オイルインジェクタＩＮＪ３により下方から吹き付けられる潤滑油の圧力により、エレメント２３１を支持し、リング２３２からの脱落を抑制することができる。

ここで、オイルインジェクタＩＮＪ１～ＩＮＪ３のいずれかにより潤滑油が既に供給されている場合は、脱落抑制制御は、そのオイルインジェクタによる供給量を増大させることであってもよい。

以上の説明では、エレメント２３１に対し、リング２３２に対する横方向の位置ずれを生じさせる力の作用がある場合に、常に脱落抑制制御を実行することとしたが、これに限らず、金属ベルト２３のエンドプレーが拡大するか、集中する条件として予め定められた条件にあるか否かを判定し、そのような条件にある場合にのみ、脱落抑制制御を実行するようにしてもよい。これにより、脱落抑制制御の不要な実行を回避し、エンジントルクの低減等、脱落抑制制御が車両の運転性に及ぼす影響を軽減することが可能となる。

エンドプレーが拡大する条件にあるか否かは、エンジン１のトルクから判定することができ、エンドプレーが集中する条件にあるか否かは、車両の走行条件から判定することができる。エンドプレーが集中する条件として、勾配路を走行している車両の走行条件が、アクセル開度および車速に対して予め定められたエンドプレー発生領域にあることを例示することができる。エンドプレー発生領域は、金属ベルト２３に加わる力のつり合いに関する運動方程式を解き、対象とするエレメント２３１（具体的には、図２に示す範囲Ａにあるエレメント）に対し、エンドプレーＥＰを生じさせるほどの力が隣り合うエレメント２３１同士の間を開く方向に加わるか否かを判断することで、設定することが可能である。

さらに、エンドプレーが集中する条件にあるか否かの判定によるばかりでなく、エンドプレーの集中を検出可能なエンドプレーセンサを設置し、エンドプレーの集中が現に生じている場合に、脱落抑制制御を実行することも可能である。エンドプレーセンサに適用可能なセンサとして、レーザセンサ等の光学的センサのほか、渦電流センサを例示することができる。エンドプレーセンサをエンドプレーが集中する箇所（例えば、図２に点線で示す範囲Ａの部分）に設置し、その信号波形から、エンドプレーの集中を検出する。

以上に加え、エレメント２３１がリング２３２に装着された状態で受容部２３１ｒが開口する方向は、金属ベルト２３の外周側（つまり、径方向外側）であってもよいし、内周側（径方向内側）であってもよい。受容部２３１ｒが金属ベルト２３の径方向内側に開口する場合は、潤滑油の吹付けによりエレメント２３１の脱落を抑制する場合に、オイルインジェクタＩＮＪ３により潤滑油を吹き付ける方向が図１２に示す方向とは逆である。

さらに、金属ベルト２３について規定される「横方向」は、車両の直進方向、つまり、前後方向に垂直な方向に限らず、車両の直進方向であってもよい。この場合は、金属ベルト２３の延伸方向が車両の直進方向と垂直な関係にあり、プーリ２１、２２の回転中心軸Ｃｐ、Ｃｓに平行な方向が車両の直進方向に一致する。

以上の説明では、第１駆動源と、ＣＶＴ２を介さずに駆動輪５、５に動力を伝達可能に配設された第２駆動源と、を設け、第１駆動源としてエンジン１を、第２駆動源として電動モータ８１、８２を採用した。しかし、第１駆動源は、内燃エンジンばかりでなく、電動モータ（例えば、モータジェネレータ）によっても、内燃エンジンと電動モータとの組合せによっても構成可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において、様々な変更および修正を成し得ることはいうまでもない。

本願は日本国特許庁に２０１９年４月２日に出願された特願２０１９－７０６０６号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (13)

1. 車両に搭載される無段変速機であって、
   プライマリプーリと、
   セカンダリプーリと、
   前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリに掛け渡されたベルトであって、
   リングと、
   前記リングにより結束された複数のエレメントであって、前記ベルトの径方向に開口する受容部を夫々有し、前記受容部に前記リングを受けるエレメントと、
   を有するベルトと、
   コントローラと、を含んで構成され、
   前記コントローラは、
   前記ベルトの周方向および径方向に垂直な方向を横方向として、前記エレメントの、前記リングに対する前記横方向の相対移動を検知するか、前記エレメントに対する前記横方向の力の作用があることを検知し、
   前記エレメントの相対移動を検知するか、前記エレメントに対する前記力の作用があることを検知した場合に、予め定められた前記エレメントの脱落対策制御を実行する、
   ように構成される、無段変速機。
2. 前記コントローラは、加速度センサにより検出された加速度をもとに、前記力の作用があることを検知する、
   請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記コントローラは、操舵角センサにより検出された操舵角をもとに、前記力の作用があることを検知する、
   請求項１に記載の無段変速機。
4. 前記コントローラは、ナビゲーション情報をもとに、前記力の作用があることを検知する、
   請求項１に記載の無段変速機。
5. 前記コントローラは、走行中の道路または路面の状態を判断し、前記道路または路面の状態から、前記力の作用があることを検知する、
   請求項１に記載の無段変速機。
6. 前記コントローラは、カメラセンサからの信号をもとに、前記道路または路面の状態を判断する、
   請求項５に記載の無段変速機。
7. 前記コントローラは、レーザセンサからの信号をもとに、前記エレメントの相対移動を検知する、
   請求項１に記載の無段変速機。
8. 前記コントローラは、前記脱落対策制御として、前記プライマリプーリに入力されるトルクを低減させる、
   請求項１～７のいずれか一項に記載の無段変速機。
9. 前記車両の駆動源として、
   第１駆動源と、
   前記無段変速機を介さずに駆動輪に動力を伝達可能に配設された、前記第１駆動源とは異なる第２駆動源と、
   を備える前記車両に搭載される、請求項１～７のいずれか一項に記載の無段変速機であって、
   前記コントローラは、前記脱落対策制御として、前記第１駆動源のトルクを減少させるとともに前記第２駆動源のトルクを増大させる、
   無段変速機。
10. 前記コントローラは、前記脱落対策制御として、プーリ推力を生じさせる前記無段変速機の作動油の圧力を増大させる、
    請求項１～７のいずれか一項に記載の無段変速機。
11. 前記コントローラは、前記脱落対策制御として、前記エレメントに対し、前記エレメントの位置ずれが生じる方向とは逆方向に前記無段変速機の潤滑油を吹き付ける、
    請求項１～７のいずれか一項に記載の無段変速機。
12. 前記コントローラは、前記脱落対策制御として、前記エレメントに対し、前記エレメントの前記受容部が開口する方向とは逆方向に前記無段変速機の潤滑油を吹き付ける、
    請求項１～７のいずれか一項に記載の無段変速機。
13. ベルトの径方向に開口する受容部にリングを受け、前記リングにより結束される複数のエレメントを有する無段変速機を制御する、無段変速機の制御方法であって、
    前記ベルトの周方向および径方向に垂直な方向を横方向として、前記エレメントの、前記リングに対する前記横方向の相対移動を検知するか、前記エレメントに対する前記横方向の力の作用があることを検知し、
    前記エレメントの相対移動を検知するか、前記エレメントに対する前記力の作用があることを検知した場合に、予め定められた前記エレメントの脱落対策制御を実行する、
    無段変速機の制御方法。

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