JPH11315913A - 金属ベルト式無段変速機における変速速度制御方法 - Google Patents

金属ベルト式無段変速機における変速速度制御方法

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JPH11315913A
JPH11315913A JP10125743A JP12574398A JPH11315913A JP H11315913 A JPH11315913 A JP H11315913A JP 10125743 A JP10125743 A JP 10125743A JP 12574398 A JP12574398 A JP 12574398A JP H11315913 A JPH11315913 A JP H11315913A
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axial thrust
thrust
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speed
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茂 金原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属ベルト式無段変速機の変速速度を的確に
制御できるようにする。 【解決手段】 シフトアップ時にドライブプーリに大き
い第1の軸推力を与えドリブンプーリに小さい第2の軸
推力を与えることにより、ドライブプーリの巻き付き半
径を増加させて変速比iを変更する金属ベルト式無段変
速機において、ドライブプーリの巻き付き半径Rを金属
ベルトの接線方向移動量sで微分した値として定義され
る変速速度dR/dsと第1の軸推力との関係が実質的
に線型に維持される領域Bにおいて、目標とする変速速
度dR/dsに基づいて第1の軸推力をフィードフォワ
ード制御するとともに、前記変速速度dR/dsと第1
の軸推力との関係が実質的に線型に維持されない領域
A,Cにおいて、該変速速度dR/dsが目標とする変
速速度dR/dsに一致するように第1の軸推力をフィ
ードバック制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドライブプーリお
よびドリブンプーリに金属ベルトを巻き掛けてなる金属
ベルト式無段変速機に関し、特にその変速過渡状態にお
いて目標の変速速度を得るための制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】かかる金属ベルト式無段変速機における
変速比の変更は、ドライブプーリおよびドリブンプーリ
の一方のプーリに小さい軸推力を与えた状態で他方のプ
ーリに大きい軸推力を与え、前記一方のプーリの溝幅を
増加させてプーリ巻き付き半径を減少させるとともに前
記他方のプーリの溝幅を減少させてプーリ巻き付き半径
を増加させることにより行われる。このとき他方のプー
リに与えられる大きい側の軸推力の値が増加するほど該
プーリの溝幅が速やかに減少して変速速度が増加し、逆
に前記大きい側の軸推力の値が減少するほど該プーリの
溝幅が緩やかに減少して変速速度が減少する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
金属ベルト式無段変速機の変速過渡状態における変速速
度がどのようにして決まるかが充分に認識されていなか
ったため、目標の変速速度を得るために必要な軸推力を
設計時点で予測することができなかった。そのためにプ
ーリに軸推力を与える油圧システムの設計が難しくな
り、完成した金属ベルト式無段変速機の変速速度が目標
の値に達しなかったり、目標の変速速度が得られた場合
でも過剰なオイルポンプの容量によるフリクションの増
加で効率が低下したりする問題がある。これを解決する
には油圧システムの設計変更および試験を繰り返し行わ
なければならず、多大な時間および費用を必要とする問
題がある。
【0004】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、金属ベルト式無段変速機の変速速度を的確に制御で
きるようにすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載された発明は、金属リング集合体に
多数の金属エレメントを支持してなる金属ベルトをドラ
イブプーリおよびドリブンプーリに巻き掛け、前記両プ
ーリの一方に第1の軸推力を与え他方に前記第1の軸推
力よりも小さい第2の軸推力を与えることにより、第1
の軸推力を与えたプーリの巻き付き半径を増加させると
ともに第2の軸推力を与えたプーリの巻き付き半径を減
少させて変速比を変更する金属ベルト式無段変速機にお
いて、前記一方のプーリの巻き付き半径を金属ベルトの
接線方向移動量で微分した値として定義される変速速度
と第1の軸推力との関係が実質的に線型に維持される領
域において、目標とする変速速度に基づいて前記第1の
軸推力をフィードフォワード制御することを特徴とす
る。
【0006】上記構成によれば、プーリ巻き付き半径を
金属ベルトの接線方向移動量で微分した値として定義さ
れる変速速度と第1の軸推力との関係が実質的に線型に
維持される領域において、目標とする変速速度に基づい
て第1の軸推力をフィードフォワード制御するので、変
速速度を目標の値に的確にかつ安定して制御することが
できる。しかも変速速度と第1の軸推力との関係に基づ
いて目標の変速速度を得るために必要な軸推力を設計時
点で予測することができるので、油圧システムの容量を
必要最小限に抑えてフリクションの増加による効率低下
やコストの上昇を回避することができる。
【0007】また請求項2に記載された発明は、請求項
1の構成に加えて、前記変速速度および第1の軸推力の
関係が実質的に線型に維持されない領域において、該変
速速度が目標とする変速速度に一致するように前記第1
の軸推力をフィードバック制御することを特徴とする。
【0008】上記構成によれば、軸推力のフィードフォ
ワード制御が不可能な領域でフィードバック制御を行う
ことにより、すべての領域で変速速度の制御を支障なく
行うことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0010】図1〜図11は本発明の一実施例を示すも
ので、図1は無段変速機を搭載した車両の動力伝達系の
スケルトン図、図2は金属ベルトの部分斜視図、図3は
平均摩擦係数の概念の説明図、図4は金属エレメントの
弾性変形によって発生する金属ベルトの巻き付き半径の
増加を説明する図、図5はシフトアップの過程における
全平均摩擦係数μAVと変速比iとの関係を種々の軸推力
highについて示すグラフ、図6はシフトダウンの過程
における全平均摩擦係数μAVと変速比iとの関係を種々
の軸推力Qhighについて示すグラフ、図7は巻き付き半
径が増加する側のプーリにおける変速速度dR/dsと
変速比iとの関係を種々の入力回転数N INについて示す
グラフ、図8は巻き付き半径が増加する側のプーリにお
ける変速速度dR/dsと変速比iとの関係を種々の軸
推力Qhighについて示すグラフ、図9はシフトアップの
過程におけるドライブプーリの軸推力Qhighの制御手法
の説明図、図10はシフトダウンの過程におけるドリブ
ンプーリの軸推力Qhighの制御手法の説明図、図11は
軸推力Qhigh,Qlow を決定するためのフローチャート
である。
【0011】図1は自動車に搭載された金属ベルト式無
段変速機Tの概略構造を示すもので、エンジンEのクラ
ンクシャフト1にダンパー2を介して接続されたインプ
ットシャフト3は発進用クラッチ4を介して金属ベルト
式無段変速機Tのドライブシャフト5に接続される。ド
ライブシャフト5に設けられたドライブプーリ6は、ド
ライブシャフト5に固着された固定側プーリ半体7と、
この固定側プーリ半体7に対して接離可能な可動側プー
リ半体8とを備えており、可動側プーリ半体8は油室9
に作用する油圧で固定側プーリ半体7に向けて付勢され
る。
【0012】ドライブシャフト5と平行に配置されたド
リブンシャフト10に設けられたドリブンプーリ11
は、ドリブンシャフト10に固着された固定側プーリ半
体12と、この固定側プーリ半体12に対して接離可能
な可動側プーリ半体13とを備えており、可動側プーリ
半体13は油室14に作用する油圧で固定側プーリ半体
12に向けて付勢される。ドライブプーリ6およびドリ
ブンプーリ11間に、左右の一対の金属リング集合体3
1,31に多数の金属エレメント32…を支持してなる
金属ベルト15が巻き掛けられる(図2参照)。それぞ
れの金属リング集合体31は、12枚の金属リング33
…を積層してなる。
【0013】ドリブンシャフト10には前進用ドライブ
ギヤ16および後進用ドライブギヤ17が相対回転自在
に支持されており、これら前進用ドライブギヤ16およ
び後進用ドライブギヤ17はセレクタ18により選択的
にドリブンシャフト10に結合可能である。ドリブンシ
ャフト10と平行に配置されたアウトプットシャフト1
9には、前記前進用ドライブギヤ16に噛合する前進用
ドリブンギヤ20と、前記後進用ドライブギヤ17に後
進用アイドルギヤ21を介して噛合する後進用ドリブン
ギヤ22とが固着される。
【0014】アウトプットシャフト19の回転はファイ
ナルドライブギヤ23およびファイナルドリブンギヤ2
4を介してディファレンシャル25に入力され、そこか
ら左右のアクスル26,26を介して駆動輪W,Wに伝
達される。
【0015】而して、エンジンEの駆動力はクランクシ
ャフト1、ダンパー2、インプットシャフト3、発進用
クラッチ4、ドライブシャフト5、ドライブプーリ6、
金属ベルト15およびドリブンプーリ11を介してドリ
ブンシャフト10に伝達される。前進走行レンジが選択
されているとき、ドリブンシャフト10の駆動力は前進
用ドライブギヤ16および前進用ドリブンギヤ20を介
してアウトプットシャフト19に伝達され、車両を前進
走行させる。また後進走行レンジが選択されていると
き、ドリブンシャフト10の駆動力は後進用ドライブギ
ヤ17、後進用アイドルギヤ21および後進用ドリブン
ギヤ22を介してアウトプットシャフト19に伝達さ
れ、車両を後進走行させる。
【0016】このとき、金属ベルト式無段変速機Tのド
ライブプーリ6の油室9およびドリブンプーリ11の油
室14に作用する油圧を、電子制御ユニットU1 からの
指令で作動する油圧制御ユニットU2 で制御することに
より、その変速比が無段階に調整される。例えば、ドラ
イブプーリ6の油室9に作用する油圧に対してドリブン
プーリ11の油室14に作用する油圧を相対的に増加さ
せれば、即ち、ドリブンプーリ11およびドライブプー
リ6にそれぞれ第1の軸推力Qhighおよび第2の軸推力
low (Qhigh>Qlow )を与えれば、ドリブンプーリ
11の溝幅が減少して巻き付き半径が増加し、これに伴
ってドライブプーリ6の溝幅が増加して巻き付き半径が
減少するため、金属ベルト式無段変速機Tの変速比はL
OWに向かって無段階に変化する。逆にドリブンプーリ
11の油室14に作用する油圧に対してドライブプーリ
6の油室9に作用する油圧を相対的に増加させれば、即
ち、ドライブプーリ6およびドリブンプーリ11にそれ
ぞれ第1の軸推力Qhighおよび第2の軸推力Qlow (Q
high>Qlow )を与えれば、ドライブプーリ6の溝幅が
減少して巻き付き半径が増加し、これに伴ってドリブン
プーリ11の溝幅が増加して巻き付き半径が減少するた
め、金属ベルト式無段変速機Tの変速比はTOPに向か
って無段階に変化する。
【0017】次に、図3に基づいて平均摩擦係数の概念
について説明する。
【0018】図3はドライブプーリおよびドリブンプー
リに充分に薄い平ベルトを巻き掛けた状態を示してお
り、図におけるベルトの厚さは該ベルトの張力の大小を
模式的に表している。ベルトの見かけの巻き付き角を
θ、ベルトの張り側の張力をT1、緩み側の張力を
2 、ベルト/プーリ間の摩擦係数をμ、ベルトの張力
がT2から変化し始める点から測った角度をβ* とする
と、ベルトのプーリ上での滑りを考えたEuler の摩擦ベ
ルト伝動理論により、ベルトの張力Tは、
【0019】
【数1】
【0020】により与えられる。(1)式はドライブプ
ーリおよびドリブンプーリの両方について成立する。
【0021】ベルト/プーリ間の動力伝達はアクティブ
アークと呼ばれる0<θ<βeの領域(ベルトの張力T
が変化する部分)において行われ、それに対してアイド
ルアークと呼ばれる張力Tが変化しない領域では、ベル
ト/プーリ間の動力伝達は行われない。前記(1)式を
用いて、ベルトの張り側の張力をT1 は、
【0022】
【数2】
【0023】により与えられる。
【0024】このように、実際にはアクティブアークに
おいてベルト/プーリ間の動力伝達が行われるが、仮に
巻き付き角θの全域で動力伝達が行われていると考える
と、前記(2)式におけるβeをθで置き換えた以下の
(3)式を成立させるには、見かけの摩擦係数である平
均摩擦係数μAVの概念を導入しなければならない。
【0025】
【数3】
【0026】(3)式において、平均摩擦係数μAVは以
下の(4)式で与えられる。
【0027】
【数4】
【0028】ここで、TINはドライブプーリの入力トル
ク、RDRはドライブプーリの巻き付き半径である。平均
摩擦係数μAVは、無負荷状態ではμAV=0となり、全ス
リップ状態ではμAV=μとなる。つまり平均摩擦係数μ
AVはベルトがプーリに対してスリップしている割合を示
すパラメータであり、ベルトのスリップが大きい状態で
は平均摩擦係数μAVが大きくなり、逆にベルトのスリッ
プが小さい状態では平均摩擦係数μAVが小さくなる。
【0029】以下の説明における摩擦係数とは、上述し
た平均摩擦係数μAVを指すものとする。
【0030】さて、金属ベルト式無段変速機の変速比が
変化する変速過渡状態において金属ベルトの巻き付き半
径が増加する側のプーリ(軸推力によって溝幅が減少す
る側のプーリ)では、プーリのV面に挟まれた金属エレ
メントが半径方向外側に移動することで金属ベルトの巻
き付き半径が増加する。従来、この金属エレメントの半
径方向外側への移動は、該金属エレメントがプーリのV
面に対してスリップすることにより発生すると考えられ
ていたが、実際には金属エレメントの弾性変形によって
発生することが見い出された。
【0031】図4はそのメカニズムを説明するもので、
第1プーリは大きい軸推力Qhighが与えられて溝幅が減
少し、金属ベルトの巻き付き半径が増加する側であり、
第2プーリは小さい軸推力Qlow が与えられて溝幅が増
加し、金属ベルトの巻き付き半径が減少する側である。
(A)は変速が開始される前の状態を示すもので、網か
けして示した金属エレメントE1 は第1プーリのV溝に
挟まれる直前の位置にある。(B)は変速が開始されて
第1プーリに大きい軸推力Qhighが与えられた直後の状
態を示すもので、既に第1プーリのV面に挟まれている
金属エレメントE0 …は軸方向に圧縮されてスリップす
ることなくその場で弾性変形し、その圧縮に伴って第1
プーリの溝幅が減少する。このとき、第1プーリの手前
の弦部にあった前記金属エレメントE1 は軸推力Qhigh
の影響を受けない状態、つまり軸方向の圧縮を受けない
状態で第1プーリのV面に挟まれるため、その前方に位
置する圧縮された金属エレメントE0 …よりも半径方向
外側に挟みこまれることになる。
【0032】このようにして第1プーリのV面に挟まれ
た金属エレメントE1 は、軸推力Q highの作用で軸方向
に圧縮されて弾性変形するため、(C)に示すように後
続の金属エレメントE2 ,E3 ,E4 …は次々と半径方
向外側にずれながら第1プーリのV面に挟み込まれ、そ
の結果第1プーリの金属ベルトの巻き付き半径が増加す
る。このようにして、第1プーリの金属ベルトの巻き付
き半径が増加すると、第2プーリに巻き付く金属ベルト
が半径方向内側に引かれ、その第2プーリに与えられる
小さい軸推力Qlow に抗して半径方向内側に移動するこ
とにより、第2プーリの金属ベルトの巻き付き半径が減
少する。このとき、金属エレメントは第2プーリのV面
の全域において半径方向内側にスリップしている。
【0033】図5は、シフトアップの過程における全平
均摩擦係数μAVと変速比iとの関係を、ドライブプーリ
およびドリブンプーリのそれぞれについて示すグラフで
ある。ここで小さい側の軸推力Qlow は6kNに、入力
回転数NINは300rpmに、入力トルクTINは0Nm
に設定され、また大きい側の軸推力Qhighは12kN,
15kN,20kN,35kNの4種類について示され
ている。またプーリ/金属エレメント間の全平均摩擦係
数μAVは、プーリ/金属エレメント間の接線方向の平均
摩擦係数をμT とし、プーリ/金属エレメント間の半径
方向の平均摩擦係数をμR としたときに、 μAV=(μT 2 +μR 2 1/2 により定義される。
【0034】(A)はシフトアップ時のドライブプー
リ、即ち金属ベルトの巻き付き半径が増加する側のプー
リに対応するもので、プーリ/金属エレメント間の全平
均摩擦係数μAVは軸推力Qhighの増加に伴って増加して
おり、従って金属ベルトの巻き付き半径が増加する側の
プーリではプーリ/金属エレメント間にスリップが発生
しない領域があることが分かる。そして前記スリップが
発生しない領域において金属エレメントが軸推力Qhigh
により弾性変形するため、上述した理由によりドライブ
プーリで金属ベルトの巻き付き半径が増加することにな
る。
【0035】(B)はシフトアップ時のドリブンプー
リ、即ち金属ベルトの巻き付き半径が減少する側のプー
リに対応するもので、プーリ/金属エレメント間の全平
均摩擦係数μAVは軸推力Qhighの大小に関わらず大きい
値に安定しており、従って金属ベルトの巻き付き半径が
減少する側のプーリではプーリ/金属エレメント間に全
スリップが発生していることが分かる。
【0036】図6は、シフトダウンの過程における全平
均摩擦係数μAVと変速比iとの関係を、ドライブプーリ
およびドリブンプーリのそれぞれについて示すグラフで
ある。ここで軸推力Qlow 、軸推力Qhigh、入力回転数
INおよび入力トルクTINは図5のものと同一である。
【0037】(A)はシフトダウン時のドライブプー
リ、即ち金属ベルトの巻き付き半径が減少する側のプー
リに対応するもので、プーリ/金属エレメント間の全平
均摩擦係数μAVは軸推力Qhighの大小に関わらず大きい
値に安定しており、従って金属ベルトの巻き付き半径が
減少する側のプーリではプーリ/金属エレメント間に全
スリップが発生していることが分かる。
【0038】(B)はシフトダウン時のドリブンプー
リ、即ち金属ベルトの巻き付き半径が増加する側のプー
リに対応するもので、プーリ/金属エレメント間の全平
均摩擦係数μAVは軸推力Qhighの増加に伴って増加して
おり、従って金属ベルトの巻き付き半径が増加する側の
プーリではプーリ/金属エレメント間にスリップが発生
しない領域があることが分かる。そして前記スリップが
発生しない領域において金属エレメントが軸推力Qhigh
により弾性変形するため、上述した理由によりドリブン
プーリで金属ベルトの巻き付き半径が増加することにな
る。
【0039】図7(A),(B)は、それぞれシフトア
ップ中のドライブプーリおよびシフトダウン中のドリブ
ンプーリ、つまり金属ベルトの巻き付き半径が増加する
側のプーリにおける変速速度dR/dsと変速比iとの
関係を、種々の入力回転数N INについて示すグラフであ
る。ここで小さい側の軸推力Qlow は6kNに、大きい
側の軸推力Qhighは20kNに、入力トルクTINは0N
mに設定され、また入力回転数NINは150rpm、3
00rpm、450rpm、600rpmの4種類につ
いて示されている。前記変速速度dR/ds、はプーリ
の巻き付き半径Rを金属ベルトの接線方向移動量sで微
分した値として定義される。
【0040】同図から明らかなように、金属ベルトの巻
き付き半径が増加する側のプーリでは、変速比iの大小
や入力回転数NINの大小に関わらず、変速速度dR/d
sが略一定値になることが確認される。この変速速度d
R/dsは、1個の金属エレメントがプーリに挟み込ま
れたときに、巻き付き半径Rがどれだけ増加したかを表
すパラメータであり、これが変速比iの大小や入力回転
数NINの大小に関わらずに略一定値になるということ
は、図4で説明した新たな金属エレメントがプーリのV
溝に挟み込まれる際に半径方向外側にずれて金属ベルト
の巻き付き半径が増加するという変速メカニズムの妥当
性の証明となる。
【0041】図8(A),(B)は、それぞれシフトア
ップ中のドライブプーリおよびシフトダウン中のドリブ
ンプーリ、つまり金属ベルトの巻き付き半径が増加する
側のプーリにおける変速速度dR/dsと変速比iとの
関係を、種々の軸推力Qhighについて示すグラフであ
る。ここで小さい側の軸推力Qlow は6kNに、入力回
転数NINは300rpmに、入力トルクTINは0Nmに
設定されている。
【0042】同図から明らかなように、軸推力Qhigh
12kN、15kN、20kNの領域では、変速比iの
影響を殆ど受けずに軸推力Qhighの増加に伴って変速速
度dR/dsが増加していることが確認される。このこ
とは、図4で説明した軸推力Qhighによる金属エレメン
トの弾性変形によって金属ベルトの巻き付き半径が増加
するという変速メカニズムの妥当性の証明となる。
【0043】ただし、軸推力Qhighが35kNの領域で
は変速速度dR/dsが変速比iに応じて変化してしま
い、前記変速メカニズムが当てはまらなくなっている。
これは、軸推力Qhighが35kNまで増加すると、図5
(A)および図6(B)に軸推力Qhigh=35kNのラ
インで示したように、巻き付き半径が増加する側のプー
リにおいても全平均摩擦係数μAVが大きい値に固定され
て金属エレメントおよびプーリ間に全スリップが発生し
てしまい、金属エレメントの弾性変形によって金属ベル
トの巻き付き半径が増加するという変速メカニズムが成
立しなくなるためと考えられる。
【0044】以上のことから、図8において変速速度d
R/dsと大きい側の軸推力Qhighとの間に線型関係が
成立する領域、つまり軸推力Qhighが8kN〜26kN
の領域で変速速度dR/dsと軸推力Qhighとの関係を
予めマップとして記憶しておけば、目標とする変速速度
dR/dsを得るために必要な軸推力Qhighを前記マッ
プから検索してフィードフォワード制御を行うことによ
り、金属ベルト式無段変速機の変速速度dR/dsの制
御を的確に行うことができる。
【0045】図9はシフトアップの過程において巻き付
き半径が大きくなる側のドライブプーリの軸推力Qhigh
の制御手法を説明する図である。ドライブプーリの軸推
力Q highが8kN〜26kNの領域Bは、変速比i、入
力回転数NIN、入力トルクT IN、ドライブプーリおよび
ドリブンプーリ間の軸間力FSに影響を受けずに変速速
度dR/dsと軸推力Qhighとの間に線型関係が成立す
る領域であって、この領域Bでは予め知られた変速速度
dR/dsと軸推力Qhighとの関係に基づいて、目標と
する変速速度dR/dsが得られるように軸推力Qhigh
がフィードフォワード制御される。
【0046】また軸推力Qhighが8kN以下の領域Aは
変速速度dR/dsがドライブプーリの軸推力QDRおよ
びドリブンプーリの軸推力QDNの両方の影響を受ける領
域であって、この領域Aでは前記線型関係が成立しない
ため、センサで検出した変速速度dR/dsが目標とす
る変速速度dR/dsに一致するようにドライブプーリ
の軸推力Qhighをフィードバック制御する必要がある。
同様に、軸推力Qhighが26kN以上の領域Cは変速速
度dR/dsが変速比iおよび入力回転数NINのよって
変化する領域であって、この領域Cでは全平均摩擦係数
μAVが一定値になって前記線型関係が成立しないため、
センサで検出した変速速度dR/dsが目標とする変速
速度dR/dsに一致するようにドライブプーリの軸推
力Qhighをフィードバック制御する必要がある。尚、変
速速度dR/dsが極めて小さい領域(dR/ds<
0.001)は、定常状態と変速状態との境界領域であ
って前記線型関係が成立しないため、この領域でもドラ
イブプーリの軸推力Qhighをフィードバック制御する必
要がある。
【0047】図10はシフトダウンの過程において巻き
付き半径が大きくなる側のドリブンプーリの軸推力Q
highの制御手法を説明する図であり、その内容はシフト
アップの過程を説明する前記図9と実質的に同一である
ため、その重複する説明を省略する。
【0048】上述したプーリの軸推力Qhigh,Qlow
制御過程を、図11のフローチャートに基づいて纏める
と以下のようになる。
【0049】先ず、ステップS1で、金属ベルト式無段
変速機の変速比i、入力回転数NIN、入力トルクTIN
巻き付き半径が減少する側のプーリの安全率SFおよび
変速速度dR/dsが読み込まれる。続くステップS2
で、変速速度dR/dsと大きい側の軸推力Qhighとの
間に線型関係が成立する領域(図9および図10の領域
B)であるか否かを判定し、前記領域Bであればステッ
プS3で変速過程がシフトアップであるかシフトダウン
であるかを判定する。
【0050】ステップS3でシフトアップであれば、ス
テップS4で小さい側の軸推力Qlo w をドリブンプーリ
の軸推力QDNをとし、その軸推力QDNを、 QDN=SF×(TIN cosα/2μRDR) により算出する。ここでαはプーリのV面傾き角、μは
摩擦係数の定常スリップ限界値、RDRはドライブプーリ
の巻き付き半径である。続いて、ステップS5で大きい
側の軸推力Qhighをドライブプーリの軸推力QDRとし、
その軸推力QDRを目標とする変速速度dR/dsからマ
ップ検索してフィードフォワード制御する。
【0051】一方、前記ステップS3でシフトダウンで
あれば、ステップS6で小さい側の軸推力Qlow をドラ
イブプーリの軸推力QDRをとし、その軸推力QDRを、 QDR=SF×(TIN cosα/2μRDR) により算出する。ここでαはプーリのV面傾き角、μは
摩擦係数の定常スリップ限界値、RDRはドライブプーリ
の巻き付き半径である。
【0052】続いて、ステップS7で大きい側の軸推力
highをドリブンプーリの軸推力Q DNとし、その軸推力
DNを目標とする変速速度dR/dsからマップ検索し
てフィードフォワード制御する。
【0053】また前記ステップS2で、変速速度dR/
dsと大きい側の軸推力Qhighとの間に線型関係が成立
する領域Bでなく、ステップS8で前記領域Bよりも変
速速度dR/dsが小さい領域Aであれば、ステップS
9で目標とする変速速度dR/dsが得られるようにド
ライブプーリの軸推力QDRおよびドリブンプーリの軸推
力QDNをフィードバック制御するとともに、ステップS
8で前記領域Bよりも変速速度dR/dsが大きい領域
Cであれば、ステップS10で目標とする変速速度dR
/dsが得られるようにドライブプーリの軸推力QDR
よびドリブンプーリの軸推力QDNをフィードバック制御
する。
【0054】このように、変速速度dR/dsと大きい
側の軸推力Qhighとの関係が実質的に線型に維持される
領域Bにおいて、目標とする変速速度dR/dsに基づ
いて第1の軸推力Qhighを制御するので、簡単なフィー
ドフォワード制御により、高い応答性を以て変速速度を
目標の値に的確にかつ安定して制御することができる。
また目標の変速速度dR/dsを得るために必要な軸推
力Qhighを設計時点で予測することができるので、過剰
な容量の油圧システムを用いずに必要な変速速度dR/
dsを得ることができ、油圧システムの大型化によるフ
リクションの増加やコストの上昇といった問題を回避す
ることができる。しかも前記線型関係が成立しない領域
A、Cにおいて、目標の変速速度dR/dsを得るため
に軸推力Qhighのフィードバック制御を行うことによ
り、すべての領域で変速速度dR/dsの制御を支障な
く行うことができる。
【0055】ところで、金属エレメントの厚さを薄くす
ると、単位時間にプーリに挟み込まれる金属エレメント
の個数が増加するため、該金属エレメントが巻き付き半
径が増加する側のプーリの半径方向外側に移動し易くな
って変速速度dR/dsが増加する。また金属エレメン
トの剛性を低下させても、巻き付き半径が増加する側の
プーリに挟まれた金属エレメントが軸推力Qhighにより
大きく圧縮変形して変速速度dR/dsが増加する。こ
のように、金属エレメントの厚さを薄くし、あるいは金
属エレメントの剛性を低下させれば、図9および図10
に破線で示すように変速速度dR/dsを増加させるこ
とができる。逆に、金属エレメントの厚さを厚くし、あ
るいは金属エレメントの剛性を高めれば、図9および図
10に鎖線で示すように変速速度dR/dsを減少させ
ることができる。
【0056】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【0057】
【発明の効果】以上のように請求項1に記載された発明
によれば、プーリ巻き付き半径を金属ベルトの接線方向
移動量で微分した値として定義される変速速度と第1の
軸推力との関係が実質的に線型に維持される領域におい
て、目標とする変速速度に基づいて第1の軸推力をフィ
ードフォワード制御するので、変速速度を目標の値に的
確にかつ安定して制御することができる。しかも変速速
度と第1の軸推力との関係に基づいて目標の変速速度を
得るために必要な軸推力を設計時点で予測することがで
きるので、油圧システムの容量を必要最小限に抑えてフ
リクションの増加による効率低下やコストの上昇を回避
することができる。
【0058】また請求項2に記載された発明によれば、
軸推力のフィードフォワード制御が不可能な領域でフィ
ードバック制御を行うことにより、すべての領域で変速
速度の制御を支障なく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】無段変速機を搭載した車両の動力伝達系のスケ
ルトン図
【図2】金属ベルトの部分斜視図
【図3】平均摩擦係数の概念の説明図
【図4】金属エレメントの弾性変形によって発生する金
属ベルトの巻き付き半径の増加を説明する図
【図5】シフトアップの過程における全平均摩擦係数μ
AVと変速比iとの関係を種々の軸推力Qhighについて示
すグラフ
【図6】シフトダウンの過程における全平均摩擦係数μ
AVと変速比iとの関係を種々の軸推力Qhighについて示
すグラフ
【図7】巻き付き半径が増加する側のプーリにおける変
速速度dR/dsと変速比iとの関係を種々の入力回転
数NINについて示すグラフ
【図8】巻き付き半径が増加する側のプーリにおける変
速速度dR/dsと変速比iとの関係を種々の軸推力Q
highについて示すグラフ
【図9】シフトアップの過程におけるドライブプーリの
軸推力Qhighの制御手法の説明図
【図10】シフトダウンの過程におけるドリブンプーリ
の軸推力Qhighの制御手法の説明図
【図11】軸推力Qhigh,Qlow を決定するためのフロ
ーチャート
【符号の説明】
6 ドライブプーリ 11 ドリブンプーリ 15 金属ベルト 31 金属リング集合体 32 金属エレメント A 変速速度および第1の軸推力が線型関係を
持たない領域 B 変速速度および第1の軸推力が線型関係を
持つ領域 C 変速速度および第1の軸推力が線型関係を
持たない領域 Qhigh 第1の軸推力 Qlow 第2の軸推力 R プーリの巻き付き半径 dR/ds 変速速度 i 変速比 s 金属ベルトの接線方向移動量

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属リング集合体(31)に多数の金属
    エレメント(32)を支持してなる金属ベルト(15)
    をドライブプーリ(6)およびドリブンプーリ(11)
    に巻き掛け、前記両プーリ(6,11)の一方に第1の
    軸推力(Qhi gh)を与え他方に前記第1の軸推力(Q
    high)よりも小さい第2の軸推力(Qlo w )を与えるこ
    とにより、第1の軸推力(Qhigh)を与えたプーリ
    (6,11)の巻き付き半径を増加させるとともに第2
    の軸推力(Qlow )を与えたプーリ(6,11)の巻き
    付き半径を減少させて変速比(i)を変更する金属ベル
    ト式無段変速機において、 前記一方のプーリ(6,11)の巻き付き半径(R)を
    金属ベルト(15)の接線方向移動量(s)で微分した
    値として定義される変速速度(dR/ds)と第1の軸
    推力(Qhigh)との関係が実質的に線型に維持される領
    域(B)において、目標とする変速速度(dR/ds)
    に基づいて前記第1の軸推力(Qhigh)をフィードフォ
    ワード制御することを特徴とする、金属ベルト式無段変
    速機における変速速度制御方法。
  2. 【請求項2】 前記変速速度(dR/ds)と第1の軸
    推力(Qhigh)との関係が実質的に線型に維持されない
    領域(A,C)において、該変速速度(dR/ds)が
    目標とする変速速度(dR/ds)に一致するように前
    記第1の軸推力(Qhigh)をフィードバック制御するこ
    とを特徴とする、請求項1に記載の金属ベルト式無段変
    速機における変速速度制御方法。
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