WO2025142425A1

WO2025142425A1 - 無段変速機システム、無段変速機、無段変速機システムの制御方法

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Publication number: WO2025142425A1
Application number: PCT/JP2024/043372
Authority: WO
Inventors: 稔也南雲; 新二新中
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2023-12-25
Filing date: 2024-12-09
Publication date: 2025-07-03
Anticipated expiration: 2026-06-25
Also published as: JP2025101646A

Abstract

無段変速機システム１００は、転動体および転動体と接触する軌道輪を有し、入力軸２２の回転を変速して出力軸２５に出力する無段変速機２と、入力軸２２に回転を入力する駆動源と、駆動源を通じて入力軸２２の回転を制御する入力軸制御部１０と、無段変速機２の変速比を変更する変速比変更装置３１と、変速比変更装置３１を通じて変速比を制御する変速比制御部３０と、出力軸２５の回転情報を検出する出力軸情報検出部１６と、出力軸２５に関する出力指令信号と、出力軸情報検出部１６の検出結果Ｆ１とに基づいて、変速比制御部３０への変速比指令信号Ｐ１および入力軸制御部１０への回転指令信号Ｓ１を供給する指令信号供給部５０と、を備える。

Description

無段変速機システム、無段変速機、無段変速機システムの制御方法

　本開示は、無段変速機システム、無段変速機、および無段変速機システムの制御方法に関する。

　ＩＶＴ（Infinitely Variable Transmission）と呼ばれ、無限大の変速比が可能な無段変速機が知られている。本出願人は、特許文献１において、入力軌道輪と、遊星転動体と、出力軌道輪とを備える摩擦伝動装置の技術を開示した。この装置では、遊星転動体は、入力軌道輪の回転軸周りに配置され入力軌道輪に接触し、出力軌道輪は、遊星転動体と接触し出力軸と連結される。また、この装置は、遊星転動体に接触する複数の支持軌道輪を有しており、入力軌道輪に入力された回転を変速して出力軸から出力する。

国際公開第２０２１／１８２００１号

　本発明者は、無段変速機について以下の認識を得た。特許文献１に記載の無段変速機は、接触する部材間で回転伝達するトラクション機構を備えているため、入力軸角速度に変速比を乗算した結果に対して出力軸角速度が小さいという角速度の相対滑りが生じる。この角速度の相対滑りは、無段変速機の出力を高精度に制御する際のネックとなっていた。

　本開示は、このような課題に鑑みてなされたもので、無段変速機の出力を高精度に制御することが可能な無段変速機システムを提供することを目的の一つとする。

　上記課題を解決するために、本開示のある態様の無段変速機システムは、転動体および転動体と接触する軌道輪を有し、入力軸の回転を変速して出力軸に出力する無段変速機と、入力軸に回転を入力する駆動源と、駆動源を通じて入力軸の回転を制御する入力軸制御部と、無段変速機の変速比を変更する変速比変更装置と、変速比変更装置を通じて変速比を制御する変速比制御部と、出力軸の回転情報を検出する出力軸情報検出部と、出力軸に関する出力指令信号と、出力軸情報検出部の検出結果とに基づいて、変速比制御部への変速比指令信号および入力軸制御部への回転指令信号を供給する指令信号供給部と、を備える。

　本開示の別の態様は、無段変速機である。この無段変速機は、転動体および転動体と接触する軌道輪を有し、入力軸の回転を変速して出力軸に出力する無段変速機であって、出力軸の回転に関する出力指令信号と、出力軸の回転情報とに基づいて、本無段変速機の変速比および入力軸の回転が制御される。

　本開示のさらに別の態様は、無段変速機システムの制御方法である。この方法は、転動体および転動体と接触する軌道輪を有し、入力軸の回転を変速して出力軸に出力する無段変速機と、無段変速機の変速比を変更する変速比変更装置と、を備える無段変速機システムの制御方法について、出力軸の回転情報を検出することと、出力軸の回転に関する出力指令信号と、回転情報とに基づいて無段変速機の変速比および入力軸の回転を制御することと、を含む。

　なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本開示の構成要素や表現を方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本開示の態様として有効である。

　本開示によれば、無段変速機の出力を高精度に制御することが可能な無段変速機システムを提供できる。

第１実施形態の無段変速機システムを示すブロック図である。図１の無段変速機の構成を示す縦断面図である。図２の無段変速機の角速度の相対滑りと出力軸トルクとの関係の一例を示す図である。図２の無段変速機の変速比と入力軸の角速度との関係の一例を模式的に示す図である。第２実施形態の無段変速機システムを示すブロック図である。第３実施形態の無段変速機システムを示すブロック図である。

　以下、本開示を好適な実施形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施形態および変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

　また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

［第１実施形態］
　図１－４を参照して、本開示の第１実施形態に係る無段変速機システム１００を説明する。図１は、無段変速機システム１００のブロック図である。図２は、無段変速機２の構成を示す縦断面図である。

　無段変速機システム１００は、システム外から提供されるトルク指令信号Ｃ１に基づいて被駆動装置２７を駆動する無段変速機２の出力回転を制御する。なお、トルク指令信号Ｃ１と、後述する角速度指令信号Ｊ１および角度位置指令信号Ｋ１を総括して出力指令信号ということがある。説明の便宜上、図２において、無段変速機２の軸方向を単に「軸方向」といい軸方向右側を入力側といい、その反対側を反入力側という。

　図１に示すように、無段変速機システム１００は、無段変速機２と、モータ１１と、入力軸制御部１０と、変速比変更装置３１と、変速比制御部３０と、指令信号供給部５０と、入力軸情報検出部１４と、出力軸情報検出部１６と、変速比入力検出部３５とを主に備える。本実施形態の無段変速機システム１００は、無段変速機２の出力トルクが与えられた目標値に近づくように制御する。

　図１、図５、図６に示す各機能ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのプロセッサ、ＣＰＵ、メモリをはじめとする素子や電子回路、機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。本実施形態の入力軸制御部１０、変速比制御部３０、指令信号供給部５０および後述する角速度制御部６０、角度位置制御部６２は、主にＣＰＵと、そのプログラムによって実現されている。

　駆動源は、入力軸２２に回転を入力可能なものであれば制限はなく、この例ではモータ１１に例示される。モータ１１は、無段変速機２の入力軸２２に回転を入力する。無段変速機２は、入力軸２２に入力された回転を変速して出力軸２５に出力する。無段変速機２は、転動体４１および転動体４１と接触する軌道輪を有するトラクション機構を含む変速機構２４を有する。本実施形態の転動体４１は、自転しながら公転する遊星転動体である。例えば、無段変速機２は、出力軸２５の回転により被駆動装置２７を駆動する。

　無段変速機２は、変速機構２４の変速比を変更するための動力を受け付ける変速比入力部２６を有する。この動力によって、変速比入力部２６の軸方向位置が変化し、これにより変速比が変化する。変速比変更装置３１は、変速比入力部２６に動力を出力して無段変速機２の変速比を変更する。変速比制御部３０は、変速比変更装置３１を通じて変速比を制御する。なお、本明細書でいう変速機構２４の変速比は、変速機構２４の構成部材の機械寸法から定義される理想変速比をいう。現実の変速比は、後述する角速度の相対滑りの影響を受けるため、理想変速比から若干のずれを生じる。

　入力軸情報検出部１４は、入力軸２２の回転に関する回転情報を検出し、その検出結果を入力側情報Ｆ２として出力する。入力軸２２の回転は、モータ１１の出力回転でもある。出力軸情報検出部１６は、出力軸２５の回転に関する回転情報を検出し、その検出結果を検出結果Ｆ１として出力する。出力軸２５の回転は、被駆動装置２７の入力回転でもある。回転情報としては、例えば、入力軸２２および出力軸２５の角速度、角度位置等が挙げられる。この例の検出結果Ｆ１は出力軸２５の角速度である。変速比入力検出部３５は、変速比変更装置３１が変速比入力部２６に出力する物理量を検出し、その検出結果を変速比情報Ｆ３として出力する。

　本実施形態の入力軸情報検出部１４、出力軸情報検出部１６、および変速比入力検出部３５は、回転軸の角度位置および角速度を検出可能なロータリーエンコーダである。これらの検出部は、互いに別種類のセンサで構成されてもよいし、同じ種類のセンサで構成されてもよい。

　指令信号供給部５０は、上位の手段から与えられる出力軸２５のトルクに関するトルク指令信号Ｃ１と、出力軸情報検出部１６の検出結果Ｆ１とに基づいて、回転指令信号Ｓ１および変速比指令信号Ｐ１を生成する。指令信号供給部５０は、生成された回転指令信号Ｓ１を入力軸制御部１０に供給し、生成された変速比指令信号Ｐ１を変速比制御部３０に供給する。上位手段は、トルク指令信号Ｃ１を生成可能な要素であれば、限定はなく、例えば、上位の制御要素であってもよい。上位手段は、無段変速機システム１００のシステム内に設けられてもよい。出力軸２５のトルクに関するトルク指令信号Ｃ１は、出力軸２５のトルクの目標値であり、検出結果Ｆ１は帰還値であってもよい。

　入力軸制御部１０は、入力軸２２の角速度を制御する角速度制御部であり、回転指令信号Ｓ１に基づいてモータ駆動電力Ｓ３をモータ１１に提供する。モータ１１は、モータ駆動電力Ｓ３に基づいて回転し、その回転を入力軸２２に入力する。つまり、入力軸制御部１０は、モータ１１を通じて入力軸２２の角速度を制御する。

　実施形態の入力軸制御部１０は、モータ制御部１３と、モータ駆動部１２とを有する。モータ制御部１３は、入力側情報Ｆ２から計算して得た入力軸２２の角速度を回転指令信号Ｓ１と比較し、その結果に基づいて生成したモータ制御信号Ｓ２をモータ駆動部１２に与える。一例として、モータ制御部１３はＰＩ制御器であってもよい。モータ駆動部１２は、モータ制御信号Ｓ２に基づいてモータ１１にモータ駆動電力Ｓ３を供給する。一例として、モータ駆動部１２は、３相インバータであってもよい。

　変速比制御部３０は、変速比指令信号Ｐ１に基づいて装置駆動電力Ｐ３を変速比変更装置３１に提供する。変速比変更装置３１は、装置駆動電力Ｐ３に基づいて変速比入力部２６の軸方向位置を変化させ、これにより無段変速機２の変速比を変更する。つまり、変速比制御部３０は、変速比変更装置３１を通じて無段変速機２の変速比を制御する。

　実施形態の変速比制御部３０は、装置制御部３３と、装置駆動部３２とを有する。装置制御部３３は、変速比情報Ｆ３から計算して得た変速比入力部２６の軸方向位置を変速比指令信号Ｐ１と比較し、その結果に基づいて生成した装置制御信号Ｐ２を装置駆動部３２に与える。装置駆動部３２は、装置制御信号Ｐ２に基づいて変速比変更装置３１に装置駆動電力Ｐ３を供給する。一例として、装置駆動部３２は、３相インバータであってもよい。

　変速比変更装置３１は、無段変速機２の変速比を変更できれば、その具体的な種類は特に限定されない。変速比変更装置３１としては、例えば、リニアアクチュエータやロータリーアクチュエータを採用できる。実施形態の変速比変更装置３１は、ロータリーアクチュエータに回転運動を直線運動に変換する運動変換機構を組み合わせた装置であり、無段変速機２の軸方向に沿った動力を無段変速機２の変速比入力部２６に入力する。変速比変更装置３１は、ロータリーアクチュエータとしてサーボモータ、ステッピングモータ、超音波モータ等の公知の原理に基づく装置を使用できる。変速比変更装置３１は、運動変換機構としてボールねじ、ラック＆ピニオン、カム等の公知の原理に基づく機構を使用できる。ロータリーアクチュエータと運動変換機構とは、ギヤ、チェーン、ベルト等の公知の伝達機構を介して接続されてもよい。

　本実施形態のモータ１１は、電気エネルギーを用いてモータ軸（不図示）を回転させる電動モータである。モータ１１は、ステータ（不図示）およびロータ（不図示）が協働して発生させたトルクによりモータ軸を回転させたうえで、その回転をモータ軸から無段変速機２に出力する。モータ１１の種類に限定はなく、この例ではサーボモータである。モータ１１は、例えば、サーボモータ以外のＤＣモータやＡＣモータであってもよい。

　無段変速機２の概略動作を説明する。無段変速機２は、入力軸２２と、変速機構２４と、変速比変更機構２３とを備える。入力軸２２には、モータ１１から変速対象の回転が入力される。変速機構２４は、入力軸２２に入力された回転を変速したうえで出力軸２５に伝達する。無段変速機２は、変速機構２４で変速された回転を出力軸２５から被駆動装置２７に出力する。変速比変更機構２３は、変速機構２４の変速比を変更する。

　以下、モータ１１の回転は、モータ１１において回転している物体の回転をいい、この例ではモータ１１の出力軸の回転をいう。また、被駆動装置２７の回転は、被駆動装置２７において回転している物体の回転をいう。

　本実施形態の無段変速機２の具体的な構成を説明する。無段変速機２は、変速比変更装置３１によって、変速比変更機構２３を用いて実際の変速比である実変速比を無段階または連続的に変更可能である。ここでの変速比は、入力軸２２の角速度である入力角速度に対する出力軸２５の角速度である出力角速度の比を意味する。この比は、出力角速度を入力角速度で除算することにより得られる。実施形態の無段変速機２は、変速比無限大無段変速機であり、実変速比の可変範囲にゼロを含むように構成される。変速比無限大無段変速機は、「Infinitely Variable Transmission」と称されることがあり、略語として「ＩＶＴ」が使用されることがある。実変速比がゼロとは実変速比が１／∞である場合である。ここでは、このような無段変速機２の一例を説明するが、その具体例は特に限定されない。

　入力軸２２は、モータ１１から回転が入力される入力部材２２１と、入力部材２２１に連結されるシャフト２２２と、シャフト２２２に固定されるスリーブ２２３と、を備える。入力軸２２は、モータ１１から変速機構２４に回転を伝達できれば、その具体的な構造は特に限定されない。ここでの入力軸２２は、複数部材により構成される例を示すが、単数部材により構成されてもよいし、その部材数も特に限定されない。

　変速機構２４は、入力軸２２に一体回転可能に設けられる入力軌道輪４０と、入力軸２２に回転可能に支持される第１支持軌道輪４２と、無段変速機２のケーシング４４内に軸方向に移動可能に設けられる第２支持軌道輪４６と、出力軸２５に一体回転可能に設けられる出力軌道輪４８と、複数の転動体４１とを備える。軌道輪４０、４２、４６、４８を総称するときは単に軌道輪という。複数の転動体４１は、各軌道輪４０、４２、４６、４８を転動する。複数の転動体４１は、押付力付与機構（不図示）により第２支持軌道輪４６から付与される押付力により出力軌道輪４８に押し付けられる。

　入力軌道輪４０が回転すると、転動体４１が自転軸ＬＢ周りに自転しながら入力軸２２の公転軸である回転軸線ＬＡ周りに公転する。転動体４１が公転すると、それに追従して出力軌道輪４８が回転軸線ＬＡ周りに回転する。このとき、理想的には、出力軌道輪４８は、入力軸２２の入力角速度に変速比を乗じた出力角速度で回転する。この変速比は、回転軸線ＬＡに対する自転軸ＬＢの傾斜角度に応じて定まり、変速比変更機構２３により変更される。

　出力軸２５は、出力軌道輪４８と、出力軌道輪４８と一体回転するように連結され被駆動装置２７に回転を出力する出力部材２５１と、を備える。出力軸２５は、変速機構２４から被駆動装置２７に回転を伝達できれば、その具体的な構造は特に限定されない。ここでの出力軸２５は、複数部材により構成される例を示すが、単数部材により構成されてもよいし、その部材数も特に限定されない。

　本実施形態の変速比変更機構２３は、入力軌道輪４０の姿勢を変更することで変速比を変更可能である。変速比変更機構２３は、変速比変更装置３１から出力される動力により軸方向移動可能なシャフト状の変速比入力部２６と、変速比入力部２６と一体的に軸方向移動可能なリング部材２３２と、を備える。リング部材２３２は、軸受２３３を介して入力軸２２を回転自在に支持しており、止め輪等により入力軸２２と一体的に軸方向移動可能である。変速比変更機構２３の具体例は特に限定されず、無段変速機２に採用される同様の各種機構を採用してもよい。

　変速比変更装置３１から軸方向の動力が変速比入力部２６に入力されると、リング部材２３２とともに入力軌道輪４０及び第１支持軌道輪４２を含む入力軸２２が一体的に軸方向に移動する。第２支持軌道輪４６及び出力軌道輪４８に対して入力軌道輪４０及び第１支持軌道輪４２が軸方向に移動することで、転動体４１の自転軸ＬＢの回転軸線ＬＡに対する傾斜角度が変更され、その傾斜角度に応じた変速比に変更される。この変速比は、自転軸ＬＢが回転軸線ＬＡと平行となるときにゼロとなり、回転軸線ＬＡに対する自転軸ＬＢの傾斜角度が大きくなるほど連続的に大きくなる。つまり、実変速比を無段階または連続的に変更可能であり、その可変範囲にゼロを含むように構成される。

　本出願人は、特開２０２１－１８１８１２号公報、特開２０２２－１３５０８６号公報等によって、変速比無限大無段変速機の一例を開示しており、これらによって無段変速機の技術は当業者に理解されるところである。

　次に図３を参照して、無段変速機２の出力軸トルクＴ１と、入力軸２２および出力軸２５の角速度の相対滑りＲ１との関係を説明する。以下、出力軸トルクＴ１を「トルクＴ１」と、角速度の相対滑りＲ１を「滑りＲ１」ということがある。図３は、無段変速機２の滑りＲ１とトルクＴ１との関係の一例を示す図である。この図では、横軸に滑りＲ１を示し、縦軸にトルクＴ１を示す。出力軸２５の角速度が２（ｒａｄ／ｓ）である場合を示す。この図において、トルクＴ１がゼロおよびプラスの領域は力行状態を示し、マイナスの領域は回生状態を示す。ｑ１、ｑ２、ｑ３、ｑ４、ｑ５、ｑ６、ｑ７は、変速比に対応する滑りＲ１とトルクＴ１の関係を示している。

　無段変速機２は、互いに接触する転動体４１および軌道輪を有するトラクション機構であるため、入力軸２２と出力軸２５との間でトルクＴ１に応じた滑りＲ１が生じる。滑りＲ１は、式１により定義できる。
　滑りＲ１＝［１－出力軸角速度／（変速比×入力軸角速度）］・・・（式１）
　図３では、滑りＲ１を百分率で示している。図３に示すように、滑りＲ１がゼロの場合にトルクＴ１が略ゼロで、滑りＲ１の増加に応じてトルクＴ１が略非線形に増加する。なお、これらの関係は、トルクＴ１が増加することにより滑りＲ１が増加する関係と捉えることもできるし、滑りＲ１が増加することによりトルクＴ１が増加する関係と捉えることもできる。

　また、図３に示すように、滑りＲ１とトルクＴ１の関係は変速比によって大幅に変化する。このように、滑りＲ１とトルクＴ１の関係は非線形であり、変速比によって変化するため、滑りＲ１とトルクＴ１の関係を考慮せずに、目標に基づいて無段変速機２の出力を制御すると、制御精度を向上させることが困難である。なお、無段変速機２の出力は、出力軸２５のトルク、出力軸２５の角速度、出力軸２５の角度位置である。

　上記を踏まえ、本実施形態では、一例として、指令信号供給部５０は、無段変速機２のトルクＴ１と滑りＲ１との関係データＤ１を用いて回転指令信号Ｓ１および変速比指令信号Ｐ１を生成する。このために、無段変速機システム１００は、関係データＤ１を記憶する関係データ記憶部５２を備える。本実施形態では、関係データ記憶部５２は、指令信号供給部５０内に設けられているが、指令信号供給部５０外に設けられてもよい。関係データＤ１は、無段変速機２についてトルクＴ１と滑りＲ１との関係を実測またはシミュレーションすることにより、予め取得できる。

　変速比指令信号Ｐ１と回転指令信号Ｓ１とは、同時に生成することもできる。一例として、本実施形態の指令信号供給部５０は、関係データＤ１を用いて変速比指令信号Ｐ１および回転指令信号Ｓ１のいずれか一方の指令信号を生成し、生成された一方の指令信号から他方の指令信号を生成する。この場合、生成アルゴリズムが簡素化され、小規模なデバイスで構成できる。本実施形態では、関係データＤ１を用いて変速比指令信号Ｐ１を生成し、回転指令信号Ｓ１は、生成された変速比指令信号Ｐ１から生成する。

　無段変速機システム１００は、無段変速機２が被駆動装置２７に正の運動エネルギを与える力行状態と、無段変速機２が被駆動装置２７に負の運動エネルギを与える回生状態とがある。なお、正負いずれの運動エネルギも与えない状態は力行状態に含まれる。本実施形態では、指令信号供給部５０は、力行状態に対応する力行モードと、回生状態に対応する回生モードとで生成アルゴリズムを切り替えている。

　具体的には、指令信号供給部５０は、変速比指令信号Ｐ１および回転指令信号Ｓ１を生成する生成モードとして、力行モードと回生モードとを有し、モード判別部５４のモード判別結果に基づいて、力行モードと回生モードのいずれかによって変速比指令信号Ｐ１および回転指令信号Ｓ１を生成する。この場合、それぞれのモードに適した生成アルゴリズムを用いることにより制御精度を向上できる。生成アルゴリズムは、例えば、伝達関数であってもよい。

　力行状態と回生状態とで、滑りＲ１の値の極性が変化する。例えば、力行状態では滑りＲ１の値が正の極性となり、回生状態では負の極性となるので、入力軸２２の角速度と出力軸２５の角速度と変速比入力部２６による変速比から計算される滑りＲ１の値の極性に応じてモード判別できる。

　実施形態では、モード判別部５４は、出力軸情報検出部１６の検出結果である検出結果Ｆ１および入力軸情報検出部１４の検出結果である入力側情報Ｆ２に基づいて力行モードと回生モードの判別を行う。特に、モード判別部５４は、入力軸２２の角速度と出力軸２５の角速度との関係から回生状態であるか否かを判断し、回生状態であれば回生モードと判別し、回生状態でなければ力行モードと判別する。

　指令信号供給部５０における変速比指令信号Ｐ１の生成方法を説明する。指令信号供給部５０では、モータ１１および無段変速機２のトルク発生モデル５５を用いた計算によって変速比指令信号Ｐ１を生成する。トルク発生モデル５５は、変速比、入力軸２２の角速度、および出力軸２５の角速度の３個のパラメータを入力として、出力軸２５のトルクを出力とするモデルであり、関係データＤ１が組み込まれている。トルク発生モデル５５は、モータ１１および無段変速機２についてトルクＴ１、変速比、入力軸２２の角速度、および出力軸２５の角速度の関係を実測またはシミュレーションすることにより、予め取得できる。指令信号供給部５０は、力行モード用と、回生モード用の２つのトルク発生モデル５５を有し、これらをモード判別結果に基づいて切り替えて使用する。

　入力軸２２の角速度は、入力側情報Ｆ２から算出でき、出力軸２５の角速度は、検出結果Ｆ１から算出できる。

　指令信号供給部５０における回転指令信号Ｓ１の生成方法を説明する。回転指令信号Ｓ１は、生成された変速比指令信号Ｐ１と入力軸２２の角速度を計算モデルに代入することによって生成できる。この計算モデルは、変速比指令信号Ｐ１と入力軸２２の角速度の関係を実測またはシミュレーションすることにより、予め取得できる。

　検討によると、変速比と入力軸２２の角速度の関係は、互いに異なる複数の特性を有する。図４は、変速比と入力軸２２の角速度との関係の一例を模式的に示す図である。この図では、横軸に変速比を示し、縦軸に角速度を示している。図４に示すように、変速比と入力軸２２の角速度の関係は、ｇ１に示す直線的な特性と、ｇ２に示す凸曲線的な特性と、ｇ３に示す凹曲線的な特性など多様な特性が考えられる。このため、変速比と入力軸２２の角速度の関係を予め特定し、回転指令信号Ｓ１を生成する計算モデルに組み込むことができる。なお、変速比と入力軸２２の角速度の関係は、指令信号供給部５０の伝達関数を補正する補正情報と捉えることができる。

　変速比指令信号Ｐ１および回転指令信号Ｓ１を生成するための別の方法として、学習モデルを用いる方法を採用できる。この学習モデルは、モータ１１および無段変速機２について収集された出力軸２５のトルク、変速比、入力軸２２の角速度、および出力軸２５の角速度の実測値をデータセットとして、このデータセットをもとに機械学習により、予め生成できる。学習モデルは、例えば、サポートベクターマシン、ディープラーニングを含むニューラルネットワーク、ランダムフォレスト等、公知の機械学習手法を用いて生成可能であり、指令信号供給部５０内の記憶部（不図示）に格納される。学習モデルを用いることで、高精度な制御を実現可能な制御システムを柔軟に構成できる。

　以上のように構成された本実施形態の無段変速機システム１００は、トルク指令信号Ｃ１を目標値として、無段変速機２の出力軸２５のトルクが目標値に近づくように、モータ１１および変速比変更装置３１を制御し、出力軸２５の回転により被駆動装置２７を駆動する。

　以上のように構成された無段変速機システム１００の特徴を説明する。無段変速機システム１００は、転動体４１および転動体４１と接触する軌道輪を有し、入力軸２２の回転を変速して出力軸２５に出力する無段変速機２と、入力軸２２に回転を入力するモータ１１と、モータ１１を通じて入力軸２２の角速度を制御する入力軸制御部１０と、無段変速機２の変速比を変更する変速比変更装置３１と、変速比変更装置３１を通じて変速比を制御する変速比制御部３０と、出力軸２５の回転情報を検出する出力軸情報検出部１６と、出力軸２５のトルクに関するトルク指令信号Ｃ１と、出力軸情報検出部１６の検出結果である検出結果Ｆ１に基づいて、変速比制御部３０への変速比指令信号Ｐ１および入力軸制御部１０への回転指令信号Ｓ１を供給する指令信号供給部５０と、を備える。

　この構成によれば、出力軸２５のトルクに関するトルク指令信号Ｃ１に基づいて、無段変速機２の出力軸２５のトルクを制御できるため、無段変速機２の出力軸２５のトルクを高精度に制御することが可能になる。

　以上が、第１実施形態の説明である。

［第２実施形態］
　図５を参照して、本開示の第２実施形態に係る無段変速機システム１００を説明する。図５は、本実施形態の無段変速機システム１００のブロック図である。本実施形態の無段変速機システム１００は、第１実施形態に対して、出力軸情報検出部１６で検出された出力軸２５の角速度および出力軸２５の角速度に関する角速度指令信号Ｊ１に基づいて、トルク指令信号Ｃ１を指令信号供給部５０に与える角速度制御部６０を備える点で相違し、他の構成は同様である。よって、相違点を重点的に説明する。

　本実施形態の無段変速機システム１００は、システム外から提供される角速度指令信号Ｊ１に基づいて被駆動装置２７を駆動する無段変速機２の出力回転を制御する。角速度制御部６０は、出力軸情報検出部１６で検出された出力軸２５の検出結果Ｆ１から出力軸２５の角速度を計算し、その計算結果を角速度指令信号Ｊ１と比較し、その比較結果に基づいて出力軸２５のトルク指令信号Ｃ１を生成して出力する。

　例えば、角速度指令信号Ｊ１は、上位の手段から与えられる。この上位手段は、角速度指令信号Ｊ１を生成可能な要素であれば限定はなく、例えば、上位の制御要素であってもよい。上位手段は、無段変速機システム１００のシステム内に設けられてもよい。角速度指令信号Ｊ１は、出力軸２５の角速度の目標値であり、検出結果Ｆ１は帰還値であってもよい。

　以上のように構成された本実施形態の無段変速機システム１００は、角速度指令信号Ｊ１を目標値として、無段変速機２の出力軸２５の角速度が目標値に近づくように、モータ１１および変速比変更装置３１を制御し、出力軸２５の回転により被駆動装置２７を駆動する。このため、無段変速機２の出力軸２５の角速度を高精度に制御することが可能になる。

　本実施形態の無段変速機システム１００は、矛盾しない範囲で、第１実施形態と同様の作用と効果を奏する。
　以上が、第２実施形態の説明である。

［第３実施形態］
　図６を参照して、本開示の第３実施形態に係る無段変速機システム１００を説明する。図６は、本実施形態の無段変速機システム１００のブロック図である。本実施形態の無段変速機システム１００は、第１実施形態に対して、出力軸情報検出部１６で検出された出力軸２５の角度および出力軸２５の角度位置に関する角度位置指令信号Ｋ１に基づいて、トルク指令信号Ｃ１を指令信号供給部５０に与える角度位置制御部６２を備える点で相違し他の構成は同様である。よって、相違点を重点的に説明する。

　本実施形態の無段変速機システム１００は、システム外から提供される角度位置指令信号Ｋ１に基づいて被駆動装置２７を駆動する無段変速機２の出力回転を制御する。

　本実施形態の無段変速機システム１００は、システム外から提供される角度位置指令信号Ｋ１に基づいて被駆動装置２７を駆動する無段変速機２の出力回転を制御する。角度位置制御部６２は、出力軸情報検出部１６で検出された出力軸２５の検出結果Ｆ１から出力軸２５を計算し、その計算結果を角度位置指令信号Ｋ１と比較し、その比較結果に基づいて出力軸２５のトルク指令信号Ｃ１を生成して出力する。

　例えば、角度位置指令信号Ｋ１は、上位の手段から与えられる。この上位手段は、角度位置指令信号Ｋ１を生成可能な要素であれば、限定はなく、例えば、上位の制御要素であってもよい。上位手段は、無段変速機システム１００のシステム内に設けられてもよいし、システム外に設けられてもよい。角度位置指令信号Ｋ１は、出力軸２５の角度位置の目標値であり、検出結果Ｆ１は帰還値であってもよい。

　以上のように構成された本実施形態の無段変速機システム１００は、角度位置指令信号Ｋ１を目標値として、無段変速機２の出力軸２５の角度位置が目標値に近づくように、モータ１１および変速比変更装置３１を制御し、出力軸２５の回転により被駆動装置２７を駆動する。このため、無段変速機２の出力軸２５の角度位置を高精度に制御することが可能になる。

　本実施形態の無段変速機システム１００は、矛盾しない範囲で、第１実施形態と同様の作用と効果を奏する。
　以上が、第３実施形態の説明である。

　以上、実施形態をもとに説明した。これらの実施形態は例示であり、いろいろな変形および変更が可能なこと、またそうした変形例および変更も本開示の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。

（変形例）
　以下、変形例を説明する。変形例の図面および説明では、実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。実施形態と重複する説明を適宜省略し、実施形態と相違する構成について重点的に説明する。

　上述の説明では、入力軸２２の角速度を直接的に制御する例を示したが、入力軸トルクや入力軸角度を制御することによって、入力軸２２の角速度を間接的に制御するようにしてもよい。

　上述の説明では、入力軸２２の角速度と出力軸２５の角速度と変速比入力部２６による変速比から計算される滑りＲ１の値に応じてモード判別する例を示したが本開示はこれに限定されない。例えば、出力軸の角速度と、トルク指令信号Ｃ１との積の値によって力行モードと回生モードの判別をしてもよい。出力軸の角速度と、トルク指令信号Ｃ１との積の値が、ゼロまたは正の極性であれば力行モード、負の極性であれば回生モードとしてもよい。

　また、入力軸の角速度と、出力軸の角速度と、トルク指令信号Ｃ１をパラメータに含む計算モデルによって力行モードと回生モードの判別をしてもよい。この計算モデルは、無段変速機の特性を実測またはシミュレーションすることで予め取得できる。

　上述の説明では、モータ軸と無段変速機の入力軸とは、直接接続される例を示したが本開示はこれに限定されない。例えば、モータ軸と無段変速機の入力軸とは、ギヤ、チェーン、ベルトといった公知の様々な伝達機構を介して接続されてもよい。

　上述の説明では、変速比入力検出部３５がロータリーエンコーダである例を示したが本開示はこれに限定されない。例えば、変速比入力検出部３５はリニアエンコーダであってもよい。

　上述の説明では、無段変速機システム１００の各制御部がフィードバック制御する例を示したが本開示はこれに限定されない。例えば、無段変速機システム１００の制御部のいずれかはフィードフォワード制御するものであってもよい。また、無段変速機システム１００はオブザーバによる状態推定部を備えてもよい。

　上述の説明では、モード判別部５４が指令信号供給部５０内に設けられる例を示したが、モード判別部は、指令信号供給部外に設けられてもよい。

　これらの各変形例は、実施形態と同様の作用と効果を奏する。

　上述した各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本開示の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

　２　無段変速機、　１０　入力軸制御部、　１１　モータ、　１２　モータ駆動部、　１３　モータ制御部、　１４　入力軸情報検出部、　１６　出力軸情報検出部、　２２　入力軸、　２３　変速比変更機構、　２５　出力軸、　２６　変速比入力部、　３０　変速比制御部、　３１　変速比変更装置、　４０　入力軌道輪、　４１　転動体、　４２　第１支持軌道輪、　４６　第２支持軌道輪、　４８　出力軌道輪、　５０　指令信号供給部、　５２　関係データ記憶部、　５４　モード判別部、　５５　トルク発生モデル、　６０　角速度制御部、　６２　角度位置制御部、　１００　無段変速機システム。

Claims

　転動体および前記転動体と接触する軌道輪を有し、入力軸の回転を変速して出力軸に出力する無段変速機と、前記入力軸に回転を入力する駆動源と、
　前記駆動源を通じて前記入力軸の回転を制御する入力軸制御部と、
　前記無段変速機の変速比を変更する変速比変更装置と、
　前記変速比変更装置を通じて変速比を制御する変速比制御部と、
　前記出力軸の回転情報を検出する出力軸情報検出部と、
　前記出力軸に関する出力指令信号と、前記出力軸情報検出部の検出結果とに基づいて、前記変速比制御部への変速比指令信号および前記入力軸制御部への回転指令信号を供給する指令信号供給部と、
　を備える無段変速機システム。
　前記入力軸制御部は、前記入力軸の角速度を制御する角速度制御部であることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機システム
　前記指令信号供給部は、前記無段変速機の出力軸トルクと前記入力軸および前記出力軸の角速度の相対滑りとの関係データを用いて前記入力軸制御部への前記回転指令信号および前記変速比指令信号を生成する、請求項１または２に記載の無段変速機システム。
　前記指令信号供給部は、前記関係データを用いて前記変速比指令信号および前記回転指令信号のいずれか一方の指令信号を生成し、生成された一方の指令信号から他方の指令信号を生成する、請求項３に記載の無段変速機システム。
　前記指令信号供給部は、前記変速比指令信号および前記回転指令信号を生成する生成モードとして、力行モードと回生モードとを有し、モード判別結果に基づいて、力行モードと回生モードのいずれかによって前記変速比指令信号および前記回転指令信号を生成する、請求項１から４のいずれかに記載の無段変速機システム。
　前記入力軸の回転を検出する入力軸情報検出部を有し、
　前記指令信号供給部は、前記出力軸情報検出部の検出結果および前記入力軸情報検出部の検出結果に基づいて力行モードと回生モードの判別を行うモード判別部を有する、請求項５に記載の無段変速機システム。
　前記出力軸の角速度に関する角速度指令信号と、前記出力軸情報検出部で検出された前記出力軸の角速度とに基づいて、前記出力指令信号を前記指令信号供給部に与える角速度制御部を備える、請求項１から６のいずれかに記載の無段変速機システム。
　前記出力軸の角度位置に関する角度位置指令信号と、前記出力軸情報検出部で検出された前記出力軸の角度位置とに基づいて、前記出力指令信号を前記指令信号供給部に与える角度位置制御部を備える、請求項１から６のいずれかに記載の無段変速機システム。
　前記出力軸に関する出力指令信号は、出力軸のトルクに関するトルク指令信号である、請求項１から８のいずれかに記載の無段変速機システム。
　転動体および前記転動体と接触する軌道輪を有し、入力軸の回転を変速して出力軸に出力する無段変速機であって、
　前記出力軸の回転に関する出力指令信号と、前記出力軸の回転情報とに基づいて、本無段変速機の変速比および前記入力軸の回転が制御される無段変速機。
　転動体および前記転動体と接触する軌道輪を有し、入力軸の回転を変速して出力軸に出力する無段変速機と、前記無段変速機の変速比を変更する変速比変更装置と、を備える無段変速機システムの制御方法について、
　前記出力軸の回転情報を検出することと、
　前記出力軸の回転に関する出力指令信号と、前記回転情報とに基づいて、前記無段変速機の変速比および前記入力軸の回転を制御することと、
　を含む、無段変速機システムの制御方法。