JP3407664B2 - 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
制御装置に関し、特に、実変速比をフィードバックする
メカニカルフォードバック系を備えたものに関するもの
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１１に示すように、同軸上に配
置した入出力コーンディスクと、これら入出力コーンデ
ィスク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間で挟持、押圧
され、パワーローラ３は入出力コーンディスクとの間の
油膜のせん断によって、入出力コーンディスク間での動
力伝達を行う。

【０００５】そして、トロイダル型無段変速機１０の変
速比は、パワーローラ３が入力コーンディスク及び出力
コーンディスク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３、３をそれぞれ軸支す
るとともに図１１のＯ₃軸方向及び軸まわりに変位可能
なトラニオン４１、４１を駆動することで行われ、パワ
ーローラ３はトラニオン４１の軸方向変位に応じてトラ
ニオン４１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との接触半径を連続的に変更す
る。なお、トラニオン４１は、偏心軸９を介してパワー
ローラ３を軸支する。

【０００６】ここで、変速制御装置について説明する
と、図１１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、コントローラ５
２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１１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及びフィードバックリンク８を主体にメカニカルフィ
ードバック系が構成される。

【０００７】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
機構を介して駆動し、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。

【０００８】変速制御弁５は、入力ポート５ｄをオイル
ポンプなどの油圧源５５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をフィードバック
リンク８を介してプリセスカム７に連結する一方、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。

【０００９】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、両パワーローラ３、３はピストン６
ａ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６ａ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。

【００１０】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、４
１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Ｏ₃軸方向のオフセット量に基づいて
両パワーローラ３、３は、入出力コーンディスクからの
分力で、自己の回転軸線Ｏ₁と直交する首振り軸線Ｏ
₃（＝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
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３の
Ｏ₃軸方向オフセット量及び傾転角度（＝実変速比、以
下傾転角度と変速比は同義である）を、トラニオン４
１、プリセスカム７及びフィードバックリンク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４
１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３は入
出力コーンディスクとの接触点においてＯ₃軸方向の力
を受け、これをピストン６ａ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４１が弾性変形を
起こすと、パワーローラ３を支持しきれず、パワーロー
ラ３はＯ₃軸方向へ移動するため、このＯ₃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７及びフィードバックリンク８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４１が変形した場合、パワーローラ３の回転中心
（軸線Ｏ₁）とプリセスカム７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】このような変速比のずれは、いわゆるトル
クシフトと呼ばれており、このトルクシフトを解消する
ため、目標変速比と実変速比の偏差に基づく電子的フィ
ードバック系にメカニカルフィードバック系を相殺する
カム相殺フィードバック部を設けて、無段変速機の状態
変化に合わせた的確な制御を行うものを、本願出願人は
特開平８−２９６７２２号として提案している。

【００１７】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。

【００１８】さらに、上記トルクシフトが生じた場合に
おいても、パワーローラ３の傾転角度が所定値を超えな
いように、プリセスカム７のカム面のうち最Ｌｏ（最大
変速比）及び最Ｈｉ（最小変速比）近傍の傾斜を増大さ
せたプリセスカム７のカムプロフィールを、本願出願人
は、特願平９−１９３７０２号として提案している。

【００１９】これは、図１２及び図１３に示すように、
プリセスカム７のカム面を、所定の傾斜（＝ゲイン）で
形成された緩傾斜部１７Ｓの両側に、傾斜が増大するＬ
ｏ側及びＨｉ側の急傾斜部１７Ｌ、１７Ｈを所定の傾転
角度に対応した変化点１７ａ、１７ｂよりも外側に形成
し、カムプロフィールが最Ｌｏまたは最Ｈｉ近傍で変化
するものである。

【００２０】最Ｌｏ及び最Ｈｉ変速比は、図１３に示す
ように、この急傾斜部１７Ｌ、１７Ｈ内に設定され、実
変速比が緩傾斜部１７Ｓから最Ｌｏまたは最Ｈｉに近づ
くと、メカニカルフィードバック系のフィードバックゲ
インが急増するため、パワーローラ３が所定の傾転範囲
を超えるのを防止するものである。

【００２１】上記特開平８−３２６８８７号公報のよう
に、積分制御を利用する電子的フィードバック系を備え
たものに、上記特願平９−１９３７０２号のような、プ
リセスカム７のゲインが変化するものを組み合わせた場
合、次のような問題点が生じることが判明した。

【００２２】すなわち、パワーローラ３の傾転角度が所
定の範囲となるように、プリセスカム７の最Ｌｏ及び最
Ｈｉ変速比近傍の傾斜を急傾斜部１７Ｌ、１７Ｈとし
て、フィードバックゲインを増大させるものに、ＰＩ制
御などの積分器を備えた電子的フィードバック系を用い
て、目標変速比が最Ｈｉの場合には、傾転角度が緩傾斜
部１７Ｓから変化点１７ｂを超えて急傾斜部１７Ｈへ入
ると、傾転角度の変化量に対するステップモータ４の駆
動量を大きくして、急傾斜部１７Ｈのゲインに応じて、
スリーブ５ｂの変位量を大きくしなければならない。

【００２３】その後、目標変速比が最Ｈｉ変速比から変
化点１７ｂに対応した傾転角度（＝変速比）に変化した
場合、ステップモータ４の駆動量を急傾斜部１７Ｈのゲ
インに応じて大きく設定しなければならないが、ＰＩ制
御などの積分器を備えた電子的フィードバック系が、急
傾斜部１７Ｈに追従可能なフィードバックゲインを持た
ない場合や、ステップモータ４の駆動速度が限界に達し
て急傾斜部１７Ｈに追従できない場合では、図１４に示
すように、上記ステップモータ４が追従できないことに
より時間ｔ１に至っても、目標変速比（目標値）と実変
速比の偏差が生じているため、この間の偏差の積分値が
不正に蓄積され、時間ｔ１以降でオーバーシュートや、
ハンチングを生じて運転性を低下させるという問題があ
る。

【００２４】この不正な積分値によるオーバーシュート
やハンチングは、特開平３−２４９４６３号公報のよう
に、目標変速比を最Ｌｏ及び最Ｈｉ近傍の内側に設定す
ることや、特開平３−２４９４６４号公報のように、無
段変速機固有の上下限変速比限界の近傍に達した場合に
積分を停止することで、プリセスカム７のプロフィール
の変化点１７ａ、１７ｂに達する前に積分を停止するこ
とが可能であるため、上記のようなオーバーシュートな
どを抑制することができる。

【００２５】しかしながら、上記したように、トルクシ
フトが発生した場合には、プリセスカム７と傾転角度
（変速比）の関係は、図１５に示すように、例えば、所
定の位置７から７’の位置へカムプロフィールがずれる
ため、このずれを見越した所定のマージンが必要となる
が、積分を停止した場合、ＰＩ制御が成立しないことに
より定常偏差を残す領域が拡大して、有効変速範囲を不
必要に狭めることになる。もちろん、目標変速比を最Ｌ
ｏ及び最Ｈｉ近傍の内側に設定する特開平３−２４９４
６３号公報の場合も、有効変速範囲は縮小してしまう。

【００２６】また、上記特開平８−２９６７２２号のよ
うに、カム相殺フィードバック部によって、メカニカル
フィードバック系を相殺するものでは、カムプロフィー
ルが予め設定したものに対して変化しないことが前提で
あるが、上記したように、トルクシフトが発生した場合
には、プリセスカム７のプロフィールと変速比の関係が
ずれてしまうため、カム相殺フィードバックが円滑に作
用しないという問題があり、また、プリセスカム７のプ
ロフィールと変速比の関係のずれは、組み立て誤差等に
よっても生じ、無段変速機の個体差によっては、カム相
殺フィードバックが円滑に作用しないという問題があっ
た。

【００２７】そこで、本願出願人は、特願平１０−３６
０４５号として、カム相殺フィードバックのゲインを、
プリセスカム７のプロフィールによるメカニカルフィー
ドバック系のゲインの誤差に追従するものを提案してお
り、これにより、メカニカルフィードバック系のゲイン
と変速比の関係がずれた場合であっても、積分が不正に
蓄積されるのを抑制して、有効変速範囲を縮小すること
なく、前記のようなオーバーシュートや、ハンチングを
防止するのである。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
願平１０−３６０４５号においては、メカニカルフィー
ドバック系のフィードバックゲインが急増する最Ｌｏま
たは最Ｈｉ付近から、カム相殺フィードバックのゲイン
も急増し、このカム相殺フィードバックはポジティブフ
ィードバックであるため、最Ｌｏまたは最Ｈｉへの変化
に従ってゲインも大きくなるため、プリセスカム７の急
傾斜に対して、カム相殺フィードバックのゲインが過剰
になった場合には、最Ｌｏまたは最Ｈｉ側に発散し、制
御が不安定になるという問題があった。

【００２９】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、プロフィールの変化するプリセスカムを用
いた場合に制御の発散を防いで、変速制御を円滑に行う
ことを目的とする。

【００３０】

【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変速機構を介し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
る電子的フィードバック制御手段と、前記変速機構へ実
変速比をフィードバックするメカニカルフィードバック
手段と、実変速比が最大変速比または最小変速比近傍で
メカニカルフィードバックのゲインを変更するメカニカ
ルフィードバックゲイン変更手段とを備えた無段変速機
の変速制御装置において、前記電子的フィードバック手
段は、前記メカニカルフィードバック手段のゲインを相
殺するメカニカルフィードバック相殺手段を有し、この
メカニカルフィードバック相殺手段は、前記最大変速比
または最小変速比を超えない範囲でのみメカニカルフィ
ードバックゲインを相殺するとともに、実変速比が最大
変速比または最小変速比近傍を超える場合には、実変速
比が最大変速比と最小変速比の範囲となるよう補正す
る。

【００３１】

【００３２】また、第２の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記電子的フィードバック制御手段は、運転状態
に応じてフィードフォワード制御とフィードバック制御
とを選択的に切り換える制御切換手段を備え、フィード
フォワード制御を選択した場合にも前記メカニカルフィ
ードバック相殺手段によりメカニカルフィードバックゲ
インを相殺する。

【００３３】また、第３の発明は、前記第２の発明にお
いて、前記電子的フィードバック制御手段は、運転状態
を検出するセンサの故障検出手段を備え、このセンサの
故障が検出された場合には、前記制御切換手段によりフ
ィードフォワード制御を選択するとともに、前記メカニ
カルフィードバック相殺手段の出力に代わって実変速比
または実変速比相当値を出力する補正切換手段を設け
る。

【００３４】また、第４の発明は、前記第３の発明にお
いて、前記補正切換手段は、出力切り換え時の段差を吸
収するフィルタを設ける。

【００３５】

【発明の効果】したがって、第１の発明は、メカニカル
フィードバック手段は、最大変速比または最小変速比近
傍でフィードバックゲインを変更するように設定される
一方、電子的フィードバック手段のメカニカルフィード
バック相殺手段は、実変速比が最大変速比または最小変
速比を超えない範囲でのみメカニカルフィードバックゲ
インを相殺するようにしたため、メカニカルフィードバ
ック相殺手段の値は最大変速比または最小変速比に対応
した値を超えることがなくなって、前記従来例のような
メカニカルフィードバックゲインが増大するような場合
に、カム相殺フィードバックが過剰になるのを確実に防
いで制御の発散を防止することが可能となる。

【００３６】そして、実変速比が最大変速比または最小
変速比近傍を超える場合には、メカニカルフィードバッ
ク相殺手段は、実変速比が最大変速比と最小変速比の範
囲となるよう補正するため、制御の発散を防ぎながら、
実変速比を所定の変速範囲に収束させることができる。

【００３７】また、第２の発明は、運転状態に応じてフ
ィードバック制御からフィードフォワード制御へ切り換
えた場合にも、メカニカルフィードバック相殺手段によ
りメカニカルフィードバックゲインを相殺することで、
メカニカルフィードバックのゲインが変更される最大変
速比を使用することが可能となって、発進性能を確保で
きる。

【００３８】また、第３の発明は、運転状態を検出する
センサの故障が検出された場合には、フィードフォワー
ド制御によって変速比が制御されるとともに、メカニカ
ルフィードバック相殺手段による相殺を行わないように
したため、フィードフォワードの目標値によって運転を
継続することが可能となり、フェイルセーフを確保でき
る。

【００３９】また、第４の発明は、センサの故障時にメ
カニカルフィードバック相殺手段から実変速比または実
変速比相当値へ出力を切り換える場合、フィルタによっ
て段差を吸収するため、変速比の過大な変動を抑制でき
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。

【００４２】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１１
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。

【００４３】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、入力軸回転センサ６４が検出した無段変速機１
０の入力軸２０の回転数Ｎｉ、油温センサ６５が検出し
た無段変速機１０の油温Ｔｅｍｐ及び油圧センサ６６が
検出した油圧ＰＬ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、無段変速機１０の実際の
変速比がこの目標変速比と一致するような制御量ＳＴＰ
をステップモータ４へ指令する。

【００４４】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ＶＳ
Ｐとして出力するものである。

【００４５】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、車速ＶＳＰ（∝出力軸回
転数Ｎｏ）と入力軸回転数Ｎｉから実際の変速比ｉを求
める実変速比算出部７１と、スロットル開度ＴＶＯと車
速ＶＳＰに応じて目標傾転角算出部（図示せず）が演算
した目標変速比ｉ＊と実際の変速比ｉの偏差に基づい
て、ＰＩＤ（比例、積分、微分）制御による電子的フィ
ードバック制御を行ってステップモータ４へ制御量ＳＴ
Ｐを送出するもので、パワーローラ３のｙ変位を推定す
るＹ変位推定部７２、積分器７４、ステップ変換部７５
に加えて、実変速比ｉとパワーローラ３の非線形関係を
補償して線形の伝達関数とする逆関数演算部７７とカム
相殺フィードバック部７０に配設されて、前記従来例に
示したプリセスカム７の急傾斜部１７Ｌ、１７Ｈにおけ
るカム相殺フィードバックゲインを補正する急傾斜補正
部７６を主体にして、各種ゲインの乗算と、各種信号の
加減算を行っている。

【００４６】まず、実変速比算出部７１は、入力軸回転
センサ６４からの入力軸回転数Ｎｉと、車速センサ６３
からの車速ＶＳＰを所定の定数で除した出力軸回転数Ｎ
ｏとの比から実際の変速比ｉを演算し、この実変速比ｉ
をカム相殺フィードバック７０に設けた急傾斜補正部７
６へ送出するとともに、偏差の演算やゲイン算出部７３
などに送出する。

【００４７】Ｙ変位推定部７２は、例えば、本願出願人
が提案した特願平７−７１４９５号と同様にして、実変
速比ｉと制御出力ｖに基づいて、パワーローラ３のオフ
セット量ｙ（トラニオン４１の軸方向変位量）を推定し
てから、この推定値に微分ゲインｃ₂を乗じて、出力Ｐ
ｉｍＯｕｔを求め、積分器７４からの出力と、比例ゲイ
ンｃ₁を乗じた値の和で表される目標制御量から出力Ｐ
ｉｍＯｕｔを減算して制御量ｖを求める。なお、上記オ
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。

【００４８】ゲイン算出部７３では、車速ＶＳＰ、実変
速比ｉ、油温Ｔｅｍｐ、ライン圧ＰＬ等の運転状態に基
づいて、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を前記従来例と同
様にして求める。

【００４９】一方、図示しない目標変速比算出部からの
目標変速比ｉ＊と実変速比算出部７１からの実変速比ｉ
から偏差が演算され、この偏差が積分器７４に入力され
る。そして、積分器７４の出力に所定のゲインＣ₀を乗
じた値と、偏差に所定のゲインＣ₁を乗じた値とを加算
して目標値を求める。

【００５０】Ｙ変位推定部７２は、例えば、本願出願人
が提案した特願平７−７１４９５号と同様にして、実変
速比ｉと制御出力ｖに基づいて、パワーローラ３のオフ
セット量ｙ（トラニオン４１の軸方向変位量）を推定し
てから、この推定値に微分ゲインｃ₂を乗じて、出力Ｐ
ｉｍＯｕｔを求め、積分器７４からの出力と、比例ゲイ
ンｃ₁を乗じた値の和で表される目標制御量から出力Ｐ
ｉｍＯｕｔを減算して制御量ｖを求める。なお、上記オ
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。

【００５１】そして、この制御量ｖに、カム相殺フィー
ドバック部７０からのカム相殺フィードバックゲインｂ
を加算した値ｖ’が、非線形性を補正する逆関数演算部
７７へ入力される。

【００５２】実変速比ｉとパワーローラ３の傾転角φの
関係は、 ｉ＝ｈ（φ） という非線形の関係にあるため、この逆関数ｈ^-1（ｉ）
より、実変速比ｉから傾転角φを得て、これにプリセス
カム７の緩傾斜部１７Ｓで設定されるカム比ａを乗じて
指令値ｕを求める。

【００５３】そして、ステップ変換部７５では、線形化
された指令値ｕをステップモータ４のステップ数ＳＴＰ
に変換する。すなわち、目標変速比ｉ＊に対応する傾転
角度φと、実変速比ｉに対応する傾転角度の偏差を解消
するよう、変速制御弁５のスプール５ａの変位量（入力
ポート５ａの開口量）を求めるとともに、このスプール
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。

【００５４】ここで、カム相殺フィードバック部７０に
設けた急傾斜補正部７６は、図４の点線で示すように、
プリセスカム７の急傾斜部１７Ｌ、１７Ｈ及び緩傾斜部
１７Ｓに沿うように構成され、プリセスカム７の傾斜が
屈曲する変化点１７ａ、１７ｂに対応する位置では、前
記従来例の特願平１０−３６０４５号と同様に、滑らか
な曲線によって急傾斜部１７Ｌ、１７Ｈと緩傾斜部１７
Ｓを接続しており、パワーローラ３の傾転角度が急傾斜
部１７Ｌまたは１７Ｈに入ってからは、予め設定した最
Ｌｏまたは最Ｈｉまでカム相殺フィードバック（指令変
速比）を増大または減少するが、さらに、実変速比ｉが
最Ｌｏまたは最Ｈｉ側へ増大または減少しても、指令変
速比は、所定の最Ｌｏまたは最Ｈｉの値に固定される。

【００５５】したがって、ポジティブフィードバックで
あるカム相殺フィードバック部７０からのフィードバッ
クゲイン（指令変速比）は、所定の最Ｌｏから最Ｈｉの
間でのみ変化することになり、パワーローラ３の傾転に
応じたプリセスカム７の位置が急傾斜部１７Ｌ、１７Ｈ
へ入っても、カム相殺フィードバックの値が最Ｌｏまた
は最Ｈｉを超えて補正を行わないようにしたため、前記
従来例のような急傾斜部１７Ｌ、１７Ｈで、カム相殺フ
ィードバックゲインが過剰になるのを確実に防いで制御
の発散を防止することが可能となる。

【００５６】そして、前記従来例と同様に、滑らかな曲
線によりカム相殺フィードバックを決定するようにした
ため、トルクシフトや組み付け誤差などで、プリセスカ
ム７のプロフィールと、カム相殺フィードバック量が一
致しない場合であっても、カム相殺フィードバック量の
誤差の発生が緩やかになるため、前記従来例と同様に、
積分値の不正な蓄積による制御の追従性の悪化を抑制し
ながらも、安定した変速制御を実現することが可能とな
るのである。

【００５７】次に、変速制御コントローラ６１で行われ
る制御の一例について、図３のフローチャートを参照し
ながら以下に詳述する。

【００５８】まず、ステップＳ１で、入力軸回転センサ
６４が検出した入力軸回転数Ｎｉと車速センサ６３が検
出した車速ＶＳＰを所定の定数で除した値を、実変速比
ｉとして算出する。

【００５９】ステップＳ２では、実変速比ｉと上記図２
の制御出力ｖから、パワーローラ３のＹ軸方向変位（図
１１参照。トラニオン４１の駆動量）を推定し、この推
定値に微分ゲインＣ₂を乗じた値ＰｉｍＯｕｔを算出す
る。

【００６０】ステップＳ３では、目標変速比ｉ＊と実変
速比ｉの偏差ｅの積分値（図２の積分器７４の出力）に
積分ゲインＣ₀を乗じた値と、偏差ｅに比例ゲインＣ₁を
乗じた値とを加算してから、ステップＳ２で求めたＰｉ
ｍＯｕｔを減算して制御出力ｖを演算する。

【００６１】一方、ステップＳ４では、図４に示すカム
相殺フィードバックゲイン特性に基づいて、ステップＳ
１で求めた実変速比ｉに応じたカム相殺フィードバック
ｂを算出する。

【００６２】ステップＳ５では、制御量ｖにカム相殺フ
ィードバックｂを加算して制御量ｖ’を求めてから、ス
テップＳ６、Ｓ７で、逆関数ｈ^-1（ｖ’）より傾転角度
φを得て、これにプリセスカム７のゲインａを乗じたも
のを指令値ｕとして演算する。

【００６３】そして、ステップＳ８では、目標変速比ｉ
＊に対応する傾転角度φと、実変速比ｉに対応する傾転
角度φの偏差を解消するよう、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。

【００６４】上記制御により、カム相殺フィードバック
部７０が追従すべき対象は、プリセスカム７のカム面そ
のものではなく、メカニカルフィードバック機構とカム
相殺フィードバックｂの相殺誤差であるから、図４に示
したような緩やかな曲線を用いることで相殺誤差の変化
を緩やかにするとともに、誤差の大きさを縮小し、前記
従来例と同等のフィードバックゲインであっても、追従
性を向上させることが可能となるのに加え、カム相殺フ
ィードバックの値（図４の指令変速比）は、プリセスカ
ム７の急傾斜部１７Ｌ、１７Ｈへ入って増大した後、最
Ｈｉまたは最Ｌｏの値を超えることがないため、前記従
来例のように、ゲインが過剰となって制御の発散を招く
ことを防ぎ、安定した変速制御を行うことができるので
ある。

【００６５】図５、図６は第２の実施形態を示し、前記
第１実施形態の急傾斜補正部７６の特性を変更したもの
で、その他は、前記第１実施形態と同様である。

【００６６】カム相殺フィードバックとなる指令変速比
と実変速比ｉの関係は、図５に示すように、実変速比ｉ
が最Ｌｏから最Ｈｉの間では、前記第１実施形態と同様
に、プリセスカム７の緩傾斜部に沿った１７Ｓに沿った
直線と、急傾斜部１７Ｌ、１７Ｈに対応した滑らかな曲
線で構成されるが、指令変速比が最Ｌｏまたは最Ｈｉと
なると、その値を維持するが、実変速比が最Ｌｏを超え
ると、所定の傾斜で指令変速比がＨｉ側へ変化するよう
に設定され、同様に、実変速比が最Ｈｉを超えると、所
定の傾斜で指令変速比がＬｏ側へ変化するように設定さ
れる。

【００６７】すなわち、図５の、図中点線で示すよう
に、実変速比ｉが最Ｌｏを超えた指令変速比は、前記従
来例の特開平８−２９６７２２号公報に開示されるリニ
アな補正特性（ゲイン＝１倍）に対して、実変速比が最
Ｌｏを超えると指令変速比はＨｉ側へ向けて所定の角度
θで傾斜し、逆に、実変速比が最Ｈｉを超えるとＬｏ側
へ向けて所定の角度θで傾斜する。

【００６８】したがって、実変速比ｉが最Ｌｏまたは最
Ｈｉを超えようとする、上記傾斜角度θの分だけフィー
ドバックが加わることになり、パワーローラ３が急傾斜
部１７Ｌ、１７Ｈを超えて傾転するのを抑制しながら、
前記第１実施形態と同様に、制御の発散を防いで、円滑
な変速制御を行うことが可能となるのである。

【００６９】すなわち、図２の制御量ｖに付与される補
正量（補正変速比）は、図６に示すようになり、実変速
比ｉが最Ｌｏから最Ｈｉの間にあれば、プリセスカム７
によるメカニカルフィードバックゲインを相殺するのに
加え、実変速比ｉが最Ｌｏまたは最Ｈｉを超えると、カ
ム相殺フィードバックによりパワーローラ３の過大な傾
転が抑制され、トルクシフト等が発生しても制御の発散
を防止ししながら、パワーローラ３の傾転角φが急傾斜
部１７Ｌ、１７Ｈを超えるのを抑制でき、変速制御の安
定性を向上させることが可能となる。

【００７０】図７、図８は第３の実施形態を示し、前記
第１実施形態の構成に、運転状態に応じてフィードバッ
ク制御とフォードフォワード制御とを切り換える制御切
換手段８０と、車速センサ故障検知手段６７、入力回転
センサ故障検知手段６８を設け、これらいずれか一方が
故障を検知したときに、カム相殺フィードバックを、急
傾斜補正部７６の出力を実変速比ｉに切り換える補正切
換手段８１を設けたものである。

【００７１】まず、制御切換手段８０は、ゲイン算出部
７３へ入力された運転状態より、車速ＶＳＰまたは出力
軸回転数Ｎｏや入力軸回転数Ｎｉの検出信号が、不安定
な低車速時にフィードフォワード制御を選択し、また、
ステップモータ４の応答速度が低下する低油温時にも、
フィードフォワード制御を選択し、その他の場合に、フ
ィードバック制御を選択するのに加え、変速制御に用い
る回転信号を検出するセンサが故障した場合には、実変
速比ｉの演算が正確に行うことができないため、フィー
ドバック制御からフィードフォワード制御へ切り換える
ものである。

【００７２】一方、補正切換手段８１は、各回転センサ
が正常な場合には、フィードフォワード制御時にも急傾
斜補正部７６によるカム相殺フィードバックを選択し、
フィードフォワード制御時であっても、急傾斜部１７Ｌ
を使用する最Ｌｏ変速比からの発進を可能にするもので
ある。

【００７３】また、補正切換手段８１は、各回転センサ
の異常を検出した場合、すなわち、車速センサ故障検知
手段６７、入力回転センサ故障検知手段６８のうちのい
ずれかひとつの出力が１となった場合には、フィードバ
ック制御が成立しないため、カム相殺フィードバック部
の急傾斜補正部７６の使用を止め、カム相殺フィードバ
ック７０の出力を実変速比ｉとして、急傾斜部１７Ｌ、
１７Ｈの補正を中止するものである。

【００７４】上記制御のフローチャートを図８に示し、
以下に詳述する。

【００７５】まず、ステップＳ１０では、車速センサ６
３からの車速ＶＳＰ、油温センサ６５からの油温Ｔｅｍ
ｐ、油圧センサ６６からの油圧ＰＬ及び実変速比算出部
７１で演算された実変速比ｉを読み込む。

【００７６】そして、ステップＳ１１では、車速センサ
故障検知手段６７及び入力回転センサ故障検知手段６８
からの信号を読み込むとともに、これら信号の和を変数
Ｆａｉｌに代入する。車速センサ故障検知手段６７と入
力回転センサ故障検知手段６８は、故障検出時に信号を
１にセットする一方、正常時には信号を０にリセットす
る。したがって、変数Ｆａｉｌの値が０より大きい場合
には、少なくともどちらか一方のセンサに異常があるこ
とを検出することができる。

【００７７】次に、ステップＳ１２では、上記ステップ
Ｓ１０で読み込んだ、運転状態を示す信号より、各フィ
ードバックゲインを予め設定したテーブルより、 ｃ₁＝Ｃ１Ｔａｂｌｅｌ（ＶＳＰ、Ｔｅｍｐ、ｉ、Ｐ
Ｌ） ｃ₀＝Ｃ０Ｔａｂｌｅｌ（ＶＳＰ、Ｔｅｍｐ、ｉ、Ｐ
Ｌ） ｃ₂＝Ｃ２Ｔａｂｌｅｌ（ＶＳＰ、Ｔｅｍｐ、ｉ、Ｐ
Ｌ） のように算出する。

【００７８】ステップＳ１３では、ステップＳ１１で求
めた変数Ｆａｉｌの値が０より大きいか否かを判定し、
車速センサ６３、入力軸回転センサ６４の故障の有無を
判定する。

【００７９】故障がない場合にはステップＳ１４へ進む
一方、故障が判定された場合には、ステップＳ１７へ進
んでフィードフォワード制御を選択する。

【００８０】センサが正常なステップＳ１４では、現在
の運転状態が所定のフィードバック制御条件にあるか、
すなわち、所定の車速より大、所定の油温より大、であ
るかを判定し、フィードバック制御条件が成立した場合
には、ステップＳ１５でフィードバック制御を選択する
一方、そうでない場合には、ステップＳ１６へ進んでフ
ィードフォワード制御を選択する。

【００８１】そして、ステップＳ１８へ進んで、カム相
殺フィードバックによる補正を行うため、補正切換手段
８１に急傾斜補正部７６の出力を選択するよう指令す
る。

【００８２】一方、上記ステップＳ１３で回転センサの
故障が検出された場合では、ステップＳ１７で、フィー
ドフォワード制御へ切り換えた後、急傾斜補正部７６に
よるカム相殺フィードバックを中止するため、補正切換
手段８１に実変速比を選択するように指令して１サイク
ルの制御を終了する。

【００８３】したがって、変速制御にかかわる回転セン
サが故障した場合には、フィードフォワード制御に切り
換えられるとともに、急傾斜補正部７６によるカム相殺
フィードバックが中止され、フィードフォワードの目標
値によって運転を継続することが可能となる一方、回転
センサが正常な場合には、運転状態に応じてフィードバ
ック制御とフィードフォワード制御が切り換えられ、フ
ィードフォワード制御を選択した場合でも、急傾斜補正
部７６からのカム相殺フィードバックによって、プリセ
スカム７の急傾斜部１７Ｌに位置する最Ｌｏ変速比から
発進を行うことができ、フィードフォワード制御時の発
進性能を確保できるとともに、制御の発散を防止しなが
らフェイルセーフを確保することができる。

【００８４】なお、補正切換手段８１の後段には、図示
しないフィルタ（例えば、ローパスフィルタ）を設け、
急傾斜補正部７６からの出力と、実変速比ｉの切り換え
時の段差を吸収するようにすれば、回転センサが故障し
た場合の制御切り換え時に、変速比の過大な変動を抑制
することができる。

【００８５】図９、図１０は第４の実施形態を示し、前
記第３実施形態の制御切換手段８０を廃止して、フィー
ドバックゲインの変更により、フィードバック制御とフ
ィードフォワード制御とを切り換えるようにしたもの
で、その他は、前記第３実施形態と同様である。

【００８６】図１０のフローチャートは、ステップＳ１
０〜Ｓ１４のうち、Ｓ１２を移動した以外は、前記第３
実施形態の図８のフローチャートと同様で、ステップＳ
１３で、車速センサ６３または入力軸回転センサ６４が
正常であれば、ステップＳ１４で、運転状態がフィード
バック条件にあるかを判定して、フィードバック条件が
成立した場合には、ステップＳ１２’へ進んで前記第３
実施形態と同様に、各フィードバックゲインの演算を行
って、フィードバック制御を実施した後、ステップＳ１
８で補正切換手段８１に急傾斜補正部７６を選択するよ
うに指令する。

【００８７】一方、フィードバック条件が成立しない場
合には、ステップＳ１６’へ進んで、比例ゲインｃ₁の
みを１とし、積分ゲインｃ₀、微分ゲインｃ₂を共に０に
設定することで、フィードフォワード制御としてから、
ステップＳ１８へ進む。

【００８８】一方、回転センサが故障した場合には、ス
テップＳ１７’へ進んで、比例ゲインｃ₁のみを１と
し、積分ゲインｃ₀、微分ゲインｃ₂を共に０に設定する
ことで、フィードフォワード制御としてから、ステップ
Ｓ１９へ進み、補正切換手段８１に実変速比ｉを選択す
るように指令する。

【００８９】こうして、制御切換手段８０を廃止した場
合でも、フィードバックゲインの変更によりフィードバ
ック制御とフィードフォワード制御を切り換えることが
でき、かつ、フィードフォワード制御を選択した場合で
も、急傾斜補正部７６からのカム相殺フィードバックに
よって、プリセスカム７の急傾斜部１７Ｌに位置する最
Ｌｏ変速比から発進を行うことができ、フィードフォワ
ード制御時の発進を円滑に行うとともに、制御の発散を
防止とフェイルセーフの確保を行うことができる。

【００９０】なお、上記ステップＳ１９において、補正
切換手段８１が実変速比相当値（例えば傾転角等）を出
力するようにしてもよい。

【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】同じくフィードバック制御の一例を示すフロー
チャートである。

【図４】急傾斜補正部で行われるカム相殺フィードバッ
クゲインの特性と、実変速比の関係を示し、点線が本実
施形態を、破線が従来例を、実線がゲイン＝１の従来例
を示す。

【図５】第２の実施形態を示し、急傾斜補正部で行われ
るカム相殺フィードバックゲインの特性と、実変速比の
関係を示し、点線が本実施形態を、破線が従来例を、実
線がゲイン＝１の従来例を示す。

【図６】同じく、実変速比と補正変速比の関係を示し、
点線が本実施形態を、破線が従来例を、実線がゲイン＝
１の従来例を示す。

【図７】第３の実施形態を示し、変速制御コントローラ
のブロック図である。

【図８】同じく制御の一例を示すフローチャートであ
る。

【図９】第４の実施形態を示し、変速制御コントローラ
のブロック図である。

【図１０】同じく制御の一例を示すフローチャートであ
る。

【図１１】同じく、トロイダル型無段変速機の縦断面
図。

【図１２】従来例を示し、急傾斜部を備えたプリセスカ
ムの概念図である。

【図１３】同じく、プリセスカムの傾転角度と高さの関
係を示すグラフ。

【図１４】同じく、従来の制御による、実変速比と目標
値（目標変速比）及びステップモータステップ数の関係
を示すグラフである。

【図１５】プリセスカムがずれた場合の傾転角度と高さ
の関係を示すグラフ。

【符号の説明】

３ パワーローラ ４ ステップモータ ５ 変速制御弁 ６ 油圧シリンダ ７ プリセスカム ８ フィードバックリンク １０ 無段変速機 １７Ｓ 緩傾斜部 １７Ｈ、１７Ｌ 急傾斜部 １７ａ、ｂ 変化点 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 ６７ 車速センサ故障検知手段 ６８ 入力回転センサ故障検知手段 ７０ カム相殺フィードバック部 ７１ 傾転角算出部 ７５ ステップ変換部 ７６ 急傾斜補正部 ７７ 逆関数演算部 ８０ 制御切換手段 ８１ 補正切換手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹田 和宏 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−230319（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−296722（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−26317（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−144161（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−244724（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−296723（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 F16H 15/00 - 15/56

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクチュエータに駆動される変速機構を介
   し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電子的フィードバック
   制御手段と、 前記変速機構へ実変速比をフィードバックするメカニカ
   ルフィードバック手段と、 実変速比が最大変速比または最小変速比近傍でメカニカ
   ルフィードバックのゲインを変更するメカニカルフィー
   ドバックゲイン変更手段とを備えた無段変速機の変速制
   御装置において、 前記電子的フィードバック手段は、前記メカニカルフィ
   ードバック手段のゲインを相殺するメカニカルフィード
   バック相殺手段を有し、このメカニカルフィードバック
   相殺手段は、前記最大変速比または最小変速比を超えな
   い範囲でのみメカニカルフィードバックゲインを相殺す
   るとともに、実変速比が最大変速比または最小変速比近
   傍を超える場合には、実変速比が最大変速比と最小変速
   比の範囲となるよう補正する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】前記電子的フィードバック制御手段は、運
   転状態に応じてフィードフォワード制御とフィードバッ
   ク制御とを選択的に切り換える制御切換手段を備え、フ
   ィードフォワード制御を選択した場合にも前記メカニカ
   ルフィードバック相殺手段によりメカニカルフィードバ
   ックゲインを相殺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。
3. 【請求項３】前記電子的フィードバック制御手段は、運
   転状態を検出するセンサの故障検出手段を備え、このセ
   ンサの故障が検出された場合には、前記制御切換手段に
   よりフィードフォワード制御を選択するとともに、前記
   メカニカルフィードバック相殺手段の出力に代わって実
   変速比または実変速比相当値を出力する補正切換手段 を
   設けたことを特徴とする請求項２に記載の無段変速機の
   変速制御装置。
4. 【請求項４】前記補正切換手段は、出力切り換え時の段
   差を吸収するフィルタを設けた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。