JPWO2016059842A1 - 無段変速機の挟圧制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
12 出力軸
13 ドライブプーリ(入力軸要素)
14 ドリブンプーリ(出力軸要素)
15 金属ベルト(動力伝達要素)
{A} 滑り状態行列
E エンジン(駆動源)
i 変速比
m 振幅比
U 電子制御ユニット(挟圧制御手段)
φp.DN 位相遅れ
ζc < ̄>/ζDN< ̄> トラクション比
実機におけるベルト式無段変速機はエンジンにより駆動される。このとき、入力トルクはエンジンの筒内圧変動に起因したトルク変動を有することになる。そのため、プーリ/金属ベルト間の滑りを動的に考える必要がある。タイミングベルト伝動の動的解析を行う際、ベルト長手方向の剛性をばね要素として扱い、金属ベルトの縦振動を解析することで、プーリの回転角変動を計算できることが報告されている。金属ベルトはゴムベルトやチェーンとは異なり、主に金属エレメント間の圧縮力によって動力伝達を行うことが知られている。そこで、図5に示すような金属ベルトの圧縮剛性を1次元ばね要素で代表させた簡易モデルを考える。
金属ベルトを用いた動力伝達ではマクロスリップには至らないまでも摩擦伝動限界に近づくにつれ微小滑りが徐々に増加する。そのため金属ベルトを用いた動力伝達では、クーロン摩擦に代表される形態のように滑りという現象の有無をもって摩擦伝動限界が明確には定まらない。したがって、摩擦伝動限界を予測するためにはこれを明確に定義する必要があるが、そのためには摩擦伝動限界を定量的に扱うための滑りに対する状態定義が必要になる。
θp.DN=θb.DN
2.ドリブンプーリ/金属ベルト間の滑りが支配的なとき:
θp.DR=θb.DR
以下では燃費に対する影響が大きいODレシオ(変速比i<1)の場合に重点を置き、ドリブンプーリ/金属ベルト間の滑りが支配的である場合を考える。
ドリブンプーリの回転数が測定可能であることを考慮すれば、未知数はxb.DN,ωDN,ζDN< ̄>の三つであり、式(10)を解くことによりωDN,ζDN< ̄>を求めることができる。
以上、滑り状態行列を{A}の支配パラメータ(ωDN,ζDN< ̄>)を(m,φp.DN)で置換することで、滑り状態行列{A(m,φp.DN)}を推定する手法を説明したが、この手法の確からしさを検証するために実機試験を行い、前記手法から求められたパラメータと試験により測定されたパラメータとを比較した。 図7は試験装置を示すものである。A/Cモータで与えられた動力はドライブプーリに入力され、金属ベルトを介してドリブンプーリに伝達される。ドライブプーリにはエンジンを模擬したトルク外乱を入力した。ダイナモメータは、ドリブンプーリに負荷トルクを与える。ドライブプーリおよびドリブンプーリのピストン室には油圧が供給され軸方向推力を発生させる。この油圧とプーリの回転により生じる遠心油圧とを加えてプーリ推力を算出した。プーリ推力Qと式(2)の金属ベルト押し付け荷重Nとの間には以下の関係がある。
式(13)でφp.DN=π/2とするとm>0であるから、
まず、すべり状態行列{A(m,φp.DN)}を推定するにあたり本実施の形態の手法の有効性を確認した。図8にωDN,ζDN< ̄>の測定結果とそのときの回転変動を用いて本手法により推定した推定値とを示す。図8より、測定値と推定値とは良好な一致を示し、提案手法の有効性が確認できた。
振幅比mおよび位相遅れφp.DNを用いて滑り状態行列{A(m,φp.DN)}を推定するためには、式(10)の周期解{x<^>}が少なくとも実用される摩擦伝動領域において安定である必要がある。振動モード間の相互移動に対する安定性は、特性指数または特性乗数を求めることにより判別することができる。式(6)の周期解{x<^>}に対する微小変分ηを考え、変分方程式を次式で与える。
以上の結果より、滑り状態が摩擦伝動限界内にあるための条件は、滑り状態行列{A}が少なくとも1つの虚根を持つことである。式(10)の線形近似を考えると、滑り状態行列{A}が虚根を持つための条件は、
図11にトラクション比と滑り速度の関係を、図12にトラクション比と動力伝達効率の関係を示す。図11よりトラクション比ζc < ̄>/ζDN< ̄>が1となるときにプーリ/金属ベルト間の滑り速度が急峻に増加していることが確認できた。また図12よりトラクション比ζc < ̄>/ζDN< ̄>が1となるときに動力伝達効率が概ね最大となっていることが確認できた。
1.滑り状態行列{A}の全ての固有値が実根となったとき、プーリ/金属ベルト間の滑り速度は急峻に増加する。
2.滑り状態行列{A}の固有値の内、1つでも絶対値が1以上の根が存在すれば、滑り状態はマクロスリップ状態にあり動力伝達は不能で系は発散する。
Claims (4)
- 駆動源(E)の駆動力が入力される入力軸(11)と、
前記入力軸(11)に設けられた入力軸要素(13)と、
前記駆動源(E)の駆動力が変速されて出力される出力軸(12)と、
前記出力軸(12)に設けられた出力軸要素(14)と、
前記入出力軸要素(13,14)にそれぞれ接触して接触部分の摩擦により前記入力軸(11)から前記出力軸(12)に駆動力を伝達する動力伝達要素(15)と、
前記入出力軸要素(13,14)のうちの何れか一方の軸要素(13,14)の挟圧を制御する挟圧制御手段(U)とを備える無段変速機の挟圧制御装置であって、
前記挟圧制御手段(U)は、前記入力軸(11)の回転数の変動成分および前記出力軸(12)の回転数の変動成分の振幅比(m)と、前記入力軸(11)の回転数の変動成分および前記出力軸(12)の回転数の変動成分の位相差を指標化した位相遅れ(φp.DN)と、前記入力軸(11)および前記出力軸(12)間の変速比(i)とから滑り状態行列({A})を算出し、前記滑り状態行列({A})から算出される固有値の配列に基づいて前記入力軸要素(13)、前記出力軸要素(14)および前記動力伝達要素(15)間の動力伝達状態を推定するとともに、前記動力伝達状態に基づいて挟圧を制御することを特徴とする無段変速機の挟圧制御装置。 - 前記挟圧制御手段(U)は、前記滑り状態行列({A})の固有値の虚数部を0に漸近させるように挟圧を低下させ、前記固有値内に絶対値が1を超えるものが一つでも存在する場合には挟圧を増加させることを特徴とする、請求項1に記載の無段変速機の挟圧制御装置。
- 駆動源(E)の駆動力が入力される入力軸(11)と、
前記入力軸(11)に設けられた入力軸要素(13)と、
前記駆動源(E)の駆動力が変速されて出力される出力軸(12)と、
前記出力軸(12)に設けられた出力軸要素(14)と、
前記入出力軸要素(13,14)にそれぞれ接触して接触部分の摩擦により前記入力軸(11)から前記出力軸(12)に駆動力を伝達する動力伝達要素(15)と、
前記入出力軸要素(13,14)のうちの何れか一方の軸要素(13,14)の挟圧を制御する挟圧制御手段(U)とを備える無段変速機の挟圧制御装置であって、
前記挟圧制御手段(U)は、前記入力軸(11)の回転数の変動成分および前記出力軸(12)の回転数の変動成分の振幅比(m)と、前記入力軸(11)の回転数の変動成分および前記出力軸(12)の回転数の変動成分の位相差を指標化した位相遅れ(φp.DN)と、前記入力軸(11)および前記出力軸(13)間の変速比(i)とからトラクション比(ζc < ̄>/ζDN< ̄>)を算出し、前記トラクション比(ζc < ̄>/ζDN< ̄>)が目標トラクション比に一致するように挟圧を制御することを特徴とする無段変速機の挟圧制御装置。 - 前記目標トラクション比は1未満であることを特徴とする、請求項3に記載の無段変速機の挟圧制御装置。
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