JP4007078B2 - 無段変速機の変速制御装置 - Google Patents
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Description
【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、特に後進時における変速比制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前進時と後退時とで、異なる変速制御油圧系を有するトロイダル型無段変速機（以下、ＴＣＶＴと記載する）の後退時制御技術として、特開平８−９３８７３号に記載のものが知られている。この公報には、後退時の変速制御油圧系の故障時や、後退時に間違って前進側の変速制御油圧系を用いた場合に用いられる。このとき、前進時の変速制御を用いて、変速比が増速側に変速するように算出した駆動指令値を、変速アクチュエータに指令する。ＴＣＶＴは、前進時と後退時とにおいて、トラニオンのオフセットに対する変速方向が異なるため、このときＴＣＶＴは減速側に変速する。これにより、減速側の変速比による発進が確保できる。
【０００３】
ここで、前後進で異なる変速制御油圧系を用いる理由を述べる。トラニオンのオフセットに対する傾転角度（変速比）の特性は不安定である。このため、ＴＣＶＴは、変速アクチュエータ変位に応じて前記油圧アクチュエータへ油を供給する変速制御弁と機械的に連結したプリセスカムを備え、傾転角度とトラニオン変位を、プリセスカムを介して変速制御弁にフィードバックして、変速アクチュエータ変位に対する傾転角度の特性を機械的に安定化する変速制御油圧系を有する。但し、前進時と後退時とでは、入出力ディスクの回転方向が異なるため、トラニオンの上下方向オフセットに対する傾転方向も異なる。これに応じて、前進時と後退時とで、極性の異なる変速制御油圧系を設け、前後進で切り換えて用いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には、駆動指令値を増速側に大きくすると（後退時、ユニットは減速側に変速する）、これに応じてトラニオンのオフセットも大きくなる。このため、駆動指令値を増速側に大きくしすぎると、トラニオンがオフセット方向のストッパ（具体的には、トラニオンの軸方向変位アクチュエータであるサーボピストンのピストンシリンダ）に接触する可能性がある。これによる影響の１つとして、トラニオンがストッパに強い力で押しつけられながら傾転することにより、トラニオンとストッパとの接触部分（具体的にはピストンやシリンダ）が摩耗する可能性がある。また、複数個のパワーローラを有する場合、オフセットのストッパ位置は、加工精度のバラツキにより一定ではない。このバラツキのため、ストッパに接触している状態では、それぞれのトラニオンのオフセット量が異なり、傾転速度がそれぞれ異なる。これにより、トラニオンが傾転角度のストッパに接触するまでの過渡時において、それぞれの傾転角度が一緒にならず、それぞれのパワーローラ接触点におけるディスクとパワーローラとの滑りが大きくなる。この滑りが、摩耗や発熱を発生させる可能性がある。以上の摩耗や発熱が、トロイダル伝導ユニットの耐久性を落とす可能性がある。
【０００５】
また、後退側の変速制御油圧系を持たず、前進側の変速制御油圧系を後退側でも兼用するＴＣＶＴの後退時において、従来技術は適用できるが、この場合も上記と同様の問題が発生する虞がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、無段変速機の耐久性の向上を図りつつ、後退時においても安定した変速制御が可能な無段変速機の変速制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、同軸配置した同軸配置した入出力ディスク間で油の剪断力により動力伝達を行うパワーローラを背面支持するトラニオンを備え、該トラニオンを油圧アクチュエータによりトラニオンの傾転軸方向へオフセットさせることでトラニオンを傾転させ、パワーローラと入出力ディスクとの接点を移動させることにより無段変速を行うトロイダル伝導ユニットと、車両の前進時と後退時とで異なる回転方向を前記トロイダル伝導ユニットに出力する前後進切換手段と、前記オフセットに対して前記前後進切換手段から入力される前進時の回転方向と後退時の回転方向とにおける傾転方向の違いを変速アクチュエータにより補正可能であって、前進時において変速アクチュエータに対する変速比の特性が安定となるように前記油圧アクチュエータへ油を供給する変速制御油圧系と、を備えた無段変速機の変速制御装置において、目標変速比を設定する目標変速比設定手段と、変速比を検出または推定する変速比検出手段と、車両の後退時に、検出された変速比を電子的にフィードバックして、前記目標変速比と前記変速比との偏差に応じて、該偏差を補償するように前記変速アクチュエータの駆動指令値を演算する通常時制御手段と、前記変速比検出手段により変速比が検出もしくは推定できなくなったときは、前記目標変速比と前記変速比との偏差を前記通常時制御手段により補償できないと判断する補償判断手段と、該補償判断手段により前記偏差の補償ができないと判断したときは、変速アクチュエータの駆動指令値を、変速比が後退時に減速側に変速すると共に、トラニオンがトラニオンオフセット方向のストッパに当たらない値とする異常時制御手段と、を設けた。
【０００８】
【発明の効果】
本発明では、ロー変速比によるリバース発進が可能となると共に、トラニオンやパワーローラ及び入出力ディスクの摩耗や発熱を抑制することが可能となり、無段変速機の耐久性の向上を図ると共に、安定した変速制御を達成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機１０（以下ＴＣＶＴと記載する）のスケルトン図を示し、図２はＴＣＶＴ１０の断面、および変速制御系の構成を示すものである。
【００１０】
図１中左側に設けられる動力源としての図外のエンジン回転が、トルクコンバータ１２を介してＴＣＶＴ１０に入力される。このトルクコンバータ１２は、一般によく知られるように、ポンプインペラ１２ａ、タービンランナ１２ｂおよびステータ１２ｃを備え、特に本実施の形態１のトルクコンバータ１２ではロックアップクラッチ１２ｄが設けられている。また、トルクコンバータ１２の出力回転軸１４と同軸上に配置されるトルク伝達軸１６が設けられ、該トルク伝達軸１６に第１トロイダル変速部１８と第２トロイダル変速部２０とがタンデム配置されている。
【００１１】
これら第１，第２トロイダル変速部１８，２０は、それぞれの対向面がトロイド曲面に形成される一対の第１入力ディスク１８ａ，第１出力ディスク１８ｂおよび第２入力ディスク２０ａ，第２出力ディスク２０ｂと、これら第１入出力ディスク１８ａ，１８ｂおよび第２入出力ディスク２０ａ，２０ｂのそれぞれの対向面間に摩擦接触されるパワーローラ１８ｃ，１８ｄおよび２０ｃ，２０ｄとによって構成される。
【００１２】
第１トロイダル変速部１８は、トルク伝達軸１６の図中左方に配置されると共に、第２トロイダル変速部２０は、トルク伝達軸１６の図中右方に配置され、かつ、それぞれの第１入力ディスク１８ａおよび第２入力ディスク２０ｂは互いに内側に配置されている。
【００１３】
一方、第１，第２出力ディスク１８ｂ，２０ｂは、トルク伝達軸１６に相対回転可能に嵌合された出力ギア２８にスプライン嵌合され、第１，第２出力ディスク１８ｂ，２０ｂに伝達された回転力は、この出力ギア２８及びこれに噛合される入力ギア３０ａを介してカウンターシャフト３０に伝達され、更に、回転力出力経路を介して図外の出力軸に伝達される。
【００１４】
第１入力ディスク１８ａの外側にはローディングカム装置３４が設けられている。このローディングカム装置３４には、前後進切換装置４０を介してトルクコンバータ１２の出力回転が入力され、この入力トルクに応じた押付力がローディングカム装置３４によって発生されるようになっている。尚、ローディングカム装置３４のローディングカム３４ａは、トルク伝達軸１６に相対回転可能に嵌合されると共に、スラストベアリング３６を介してトルク伝達軸１６に係止される。
【００１５】
また、第２入力ディスク２０ａとトルク伝達軸１６の図中右方端部との間に皿ばね３８が設けられている。従って、ローディングカム装置３４で発生される押圧力は、第１入力ディスク１８ａに作用すると共に、トルク伝達軸１６及び皿ばね３８を介して第２入力ディスク２０ａにも作用し、かつ、皿ばね３８によって発生される予圧力は、第２入力ディスク２０ａに作用すると共に、トルク伝達軸１６およびローディングカム装置３４を介して第１入力ディスク１８ａにも作用するようになっている。
【００１６】
前後進切換装置４０は、ダブルピニオン方式の遊星歯車機構４２と、この遊星歯車機構４２のキャリア４２ａを出力回転軸１４に締結可能なフォワードクラッチ４４と、遊星歯車機構４２のリングギア４２ｂをハウジング２２に締結可能なリバースブレーキ４６とによって構成されている。
【００１７】
前後進切換装置４０では、フォワードクラッチ４４を締結すると共に、リバースブレーキ４６を解放することにより、エンジン回転と同方向の回転がＴＣＶＴ１０に入力され、かつ、フォワードクラッチ４４を解放してリバースブレーキ４６を締結することにより、逆方向の回転が入力されるようになっている。
【００１８】
第１トロイダル変速部１８および第２トロイダル変速部２０に設けられたパワーローラ１８ｃ，１８ｄ及び２０ｃ，２０ｄは、中心軸Ｃに対称に配置されている。そして、それぞれのパワーローラは変速制御装置としての変速制御弁５６及び油圧アクチュエータ５０を介して、車両運転条件に応じて傾転され、これにより第１，第２入力ディスク１８ａ，２０ａの回転を無段階に変速して第１，第２出力ディスク１８ｂ，２０ｂに伝達する。
【００１９】
図２はＴＣＶＴ１０の変速制御を行う油圧系の機械的構成図である。パワーローラ２０ｃはトラニオン２３により背面から支持されている。トラニオン２３は油圧サーボ５０のサーボピストン５１と連結しており、油圧サーボ５０内のシリンダ５０ａ内の油と５０ｂ内の油の差圧により軸方向に変位する。
【００２０】
シリンダ５０ａ，５０ｂは、それぞれシフトコントロールバルブ５６のHi側ポート５６HiとLow側ポート５６Lowに接続されている。このシフトコントロールバルブ５６はバルブ内のスプール５６Ｓが変位することにより、ライン圧をHi側ポート５６Hi又はLow側ポート５６Lowに流し、他方のポートからドレーン５６Ｄへ油を流出させることで油圧サーボ内の差圧を変化させる。スプール５６Ｓは、ステップモータ５２及び後述するプリセスカム５５とリンク構造で連結している。
【００２１】
プリセスカム５５は、４体のトラニオンのうち１体に取り付けられており、パワーローラ２０ａの上下方向変位とパワーローラの傾転角度をリンクの変位に変換する。スプール５６Ｓの変位は、ステップモータ変位とプリセスカム５５で伝えられる（フィードバックされる）変位により決定される。
【００２２】
ＴＣＶＴ１０は、トラニオン２３を平衡点から上下に変位させることにより、パワーローラ２０ｃと入出力ディスク２０ａ，２０ｂの回転方向ベクトルに差異が発生し、このベクトル差によって傾転することで変速する。変速の定常時には、パワーローラ２０ｃ及びトラニオン２３の変位は平衡点に戻り、スプール５６Ｓの変位も中立点でバルブが閉じた状態となっている。また、複数のトラニオン２３には、それぞれ傾転角を規制する傾転ストッパ２４が設けられている。これにより、パワーローラの過度の傾転を防止している。
【００２３】
前進時において、プリセスカム５５は、パワーローラ２０ｃの傾転角度をスプール５６Ｓの変位に負帰還し、傾転角度の目標値とのズレを補償する。また、同時にパワーローラ２０ｃ及びトラニオン２３の平衡点からの変位もスプール５６Ｓの変位に負帰還する。これにより、変速過渡状態においてダンピングの効果を与え、変速のハンチングを抑制している。
【００２４】
ここで、変速の到達点はステップモータ５２の変位で決まるものであり、その一連の変速過程を以下に示す。ステップモータ変位を変化させることでスプール５６Ｓが変位してバルブが開く。これによりサーボピストン５１の差圧が変化することでトラニオン２３が平衡点から軸方向に変位することでパワーローラが傾転する。パワーローラの傾転角度がステップモータ変位に対応した時点でスプール５６Ｓは中立点に戻り変速が終了する。
【００２５】
一方、後退時においては、パワーローラの上下方向変位に対する傾転方向が、前進時とは異なる。これにより、プリセスカム５５は、パワーローラ２０ｃの傾転角度をスプール５６Ｓの変位に正帰還することによるので、後退時において、傾転角度がステップモータ変位に対応した点で平衡せず、ステップモータ変位に対する傾転角度の特性は不安定となる。
【００２６】
図３は、後退時制御装置を備えたＴＣＶＴ１０の構成図である。上述したように、実施の形態１の機械的構成では、後退時、ステップモータ変位に対する傾転角度の特性は不安定となる。このため、変速比の電子的フィードバック制御を用いて、変速比を制御する。入力ディスク回転数センサ８４は、入力ディスク１８ａ，２１ａの何れか１つの回転に同期して発生するパルス信号を、周期計測もしくは周波数計測して入力ディスク回転数を検出する。出力ディスク回転数センサ８３は、出力ディスク１８ｂ，２１ｂの何れか１つの回転に同期して発生するパルス信号を、周期計測もしくは周波数計測して出力ディスク回転数を検出する。
【００２７】
パワーローラ回転数センサ８２は、パワーローラ１８ｃ，１８ｄ，２０ｃ，２０ｄの何れか１つの回転に同期して発生するパルス信号を、周期計測もしくは周波数計測してパワーローラ回転数を検出する。
【００２８】
傾転角度センサ８５は、ロータリエンコーダ等を用いて傾転角度を検出する。トラニオン変位センサ８６は、変位センサ等を用いて、中立点からのトラニオン変位を検出する。アクセル踏み込み量センサ８１は、ロータリエンコーダ等を用いてアクセル踏み込み量を検出する。入力軸トルクセンサ８７は、トルクセンサを用いて入力軸トルクを検出する。
【００２９】
マイクロコンピュータを主体に構成された後退時制御装置８０は、入力ディスク回転数と、出力ディスク回転数と、パワーローラ回転数と、傾転角度と、トラニオン変位と、アクセル踏み込み量と、入力軸トルクとを入力して、ステップモータ５２の指令値を演算する。
【００３０】
図４は後退時制御装置８０において実行される変速制御を表すブロック図である。目標変速比設定手段１００では、車速ＶＳＰとアクセル踏み込み量ＡＰＳとから目標変速比Ｇ＊を演算する。まず、車速ＶＳＰとアクセル踏み込み量ＡＰＳとから、図５に示すマップを用いて、到達エンジン回転数ωteを求める。ここで、車速ＶＳＰは、出力ディスク回転数ωodと車速ＶＳＰとの関係を示す下記の式１を用いて、出力ディスク回転数ωodから算出する。
（式１）
ここで、ｋvはファイナルギア比やタイヤ半径から決まる定数である。
【００３１】
次に、到達エンジン回転数ωteと出力ディスク回転数ωodとから、式（２）に示す関係を用いて到達ＣＶＴ変速比Ｇtを算出する。
（式２）
最後に、到達ＣＶＴ変速比Ｇtから、例えば式（３）に示すローパスフィルタを用いて目標変速比Ｇ＊を算出する。
（式３）
ここで、Ｃrは変速感等を考慮して決める時定数に相当する定数である。
【００３２】
変速比検出手段１０１では、例えば入力ディスク回転数ωidの検出値と出力ディスク回転数ωodの検出値とから算出する方法に限定するものではなく、傾転角度φの検出値や、パワーローラ回転数ωprの検出値からも算出できる。
【００３３】
いくつかの例を示すと、まず、傾転角度φと変速比Ｇとの関係を示す式（５）を用いて、傾転角度φの検出値から演算する方法がある。
（式５）
ここで、η，θはＴＣＶＴ１０の機械的諸元で決まる定数である。
【００３４】
また、出力ディスク回転数ωodと入力ディスク回転数ωidとパワーローラ回転数ωprと傾転角度φとには、式（６）と式（７）とで表される関係がある。
（式６）
（式７）
この関係を用いて、パワーローラ回転数ωprの検出値と傾転角度φの検出値とから、出力ディスク回転数ωodと入力ディスク回転数ωidを算出し、式（４）に示す関係を用いて算出しても良い。
【００３５】
通常制御手段１０３では、目標変速比Ｇ＊と変速比Ｇとを入力し、変速比が検出または推定可能なときのステップモータの駆動指令値を出力する。ステップモータの変位ｕを入力とし、トラニオン変位ｙと傾転角度φとを状態量として、ＴＣＶＴ１０の動特性は、式（８）と式（９）とで表される。
（式８）
（式９）
ここで、ｆはφとωcoとの非線形関数、a1，a2，bはＴＣＶＴ１０の機械的諸元で決まる定数、ｇは変速制御弁のバルブゲイン，φoは傾転角度の基準角度，ｕoはステップモータの基準変位，ｙtsv，ｙtsbはトラニオンとパワーローラとのガタや，変形によるトラニオン変位のずれである。（ｙ−ｙtsv）はパワーローラのオフセット量である。ｆは次式で表される。
（式１０）
ここで、ｆdはＴＣＶＴ１０の形状で決まる定数である。
【００３６】
式（８）と式（９）とで表されるＴＣＶＴシステムの出力を傾転角度φとすると、このシステムは可制御可観測系である。このため、状態量のフィードバック制御で傾転角度（変速比）を安定化できる。例えば、次式で表されるPID制御器を用いて、目標変速比に対する変速比の特性を安定化する。
（式１１）
ここで、ｋP，ｋD，ｋIはPID制御器の制御ゲイン、ｓはラプラス演算子である。
【００３７】
異常時制御手段２００では、変速比が検出または推定できないときや、上述の各センサの故障により極低温時等でステップモータ駆動速度が遅いとき、通常制御手段を用いて変速比を安定化できなくなった場合、減速側にＴＣＶＴ１０を変速させ、かつトラニオン２３がオフセット方向のストッパに接触しないように、ステップモータ５２の駆動指令値を出力する。ＴＣＶＴ１０において、前進と後進とでωcoの符号が変わる。これに応じて、式（１０）に示すように、ｆの符号も前進と後退とで変わる。また、前進側に変速しているか、後退側に変速しているかで、式（８）におけるdφ/dｔの符号も変わる。これらと式（８）とから、変速する方向に応じた（ｙ−ｙtsv）の符号が決まる。例えば、後退時、減速側に変速するとき、
（式１２）
（式１３）
であるとすると、
（式１４）
となる。
【００３８】
また、式（９）から、トラニオン変位ｙの定常値ｙs（dｙ/dｔ＝０となるときのｙの値）は次式で表される。
（式１５）
このｙsが式（１４）のｙを満たすようにステップモータ変位ｕの領域を求めると、次式を得る。
（式１６）
この式（１６）で表される領域が、減速側に発散するステップモータ変位の領域である。
【００３９】
式（１６）において、トラニオン変位のずれｙtsv，ｙtsbをゼロと仮定すると、式（１７）を得る。
（式１７）
式（１７）に示す減速側に発散するステップモータ変位の領域を図６に示す。図６の斜線領域が、式（１７）を満たす領域である。図６に示すロー変速境界値は、式（１７）の右辺の値であり、パワーローラ１８ｃ，１８ｄ，２０ｃ，２０ｄのオフセットがゼロになるステップモータ変位である。
【００４０】
このロー変速境界値を境にして変速方向が変わる。これは、ロー変速境界値を境にしてパワーローラのオフセット方向が変わるためである。
【００４１】
また、トラニオンがオフセット方向のストッパに接触しない条件は次式で表される。
（式１８）
尚、△ｙは図２に示すように、サーボピストン５１のストローク量である。
【００４２】
式（１５）に示すｙsが、式（１８）のｙを満たすようにステップモータ変位ｕの領域を求めると、次式を得る。
（式１９）
この式（１９）で表される領域が、トラニオンがオフセット方向のストッパに接触しないステップモータ変位の領域である。式（１９）において、トラニオン変位のずれｙtsbをゼロと仮定すると、式（２０）を得る。
（式２０）
式（２０）に示すステップモータ変位の領域を図７に示す。図７の斜線領域が式（２０）を満たす領域である。図７に示す衝突防止境界値は、式（２０）の右辺の値である。
【００４３】
式（１７）と式（２０）との条件を合わせると、次式を得る。
（式２１）
式（２１）に示すステップモータ変位の領域を図８に示す。ステップモータ変位を、この領域内の値とすることで、減速側に変速し、かつトラニオンがオフセット方向のストッパに接触しない。
【００４４】
例えば、駆動指令値として、式（２１）に表す条件を満たすようなステップモータ変位を与えても良いが、予め実験等により減速側に変速し、かつトラニオンがオフセット方向のストッパに接触しないステップモータ変位を求めた値としても良い。
【００４５】
補償判断手段１０３では、変速比が検出もしくは推定できなくなった状況を判断し、変速比が検出もしくは推定可能な場合は、通常制御手段１０２で演算して駆動指令値をステップモータに指令し、変速比が検出もしくは推定できない場合は、異常時制御手段２００で演算した駆動指令値をステップモータに指令する。
【００４６】
変速比が検出もしくは推定できない状況は、例えば、変速比検出手段１０１で、変速比の演算に使用している入力ディスク回転数や出力ディスク回転数などを検出するセンサの断線等から判断する。
【００４７】
以下、変速制御装置で演算する変速制御装置の一例を、図９のフローチャートに基づいて説明する。この変速制御演算は、ある所定の制御周期、例えば２０ｍｓ毎に実行される。
【００４８】
ステップＳ１では、入力ディスク回転センサから入力ディスク回転数ωidを検出する。
【００４９】
ステップＳ２では、出力ディスク回転センサから出力ディスク回転数ωodを検出する。
【００５０】
ステップＳ３では、入力ディスク回転数ωidと出力ディスク回転数ωodとから、式（４）を用いて、変速比Ｇを演算する。
【００５１】
ステップＳ４では、アクセル踏み込み量センサでアクセル踏み込み量ＡＰＳを読み込む。
【００５２】
ステップＳ５では、出力ディスク回転数ωidから、式（１）を用いて、車速ＶＳＰを演算する。
【００５３】
ステップＳ６では、まず、アクセル踏み込み量ＡＰＳと車速ＶＳＰとから、図９の変速マップを用いて、到達エンジン回転数ωteを求める。次に、到達エンジン回転数ωteと出力ディスク回転数ｔから、式（２）を用いて到達ＣＶＴ変速比Ｇtを算出する。そして、到達ＣＶＴ変速比Ｇtから、式（３）に示すローパスフィルタを用いて目標変速比Ｇ＊を算出する。
【００５４】
ステップＳ７では、変速比が検出可能かどうかを判断し、可能ならばステップＳ８へ、不可能ならステップＳ９へ進む。
【００５５】
ステップＳ８では、目標変速比Ｇ＊と変速比Ｇとから、式（１１）で表すPID制御器を用いてステップモータ変位の駆動指令値ｕを演算する。
【００５６】
ステップＳ９では、予め実験等で求めた減速側に変速し、かつトラニオンがオフセット方向のストッパに接触しないステップモータ変位として駆動指令値ｕとする。
【００５７】
以上の操作により、ＴＣＶＴ１０は減速側に変速し、かつトラニオン２３はオフセット方向のストッパ（サーボピストン５１のシリンダ等）に接触しない。よって、ロー変速比によるリバース発進ができると共に、トラニオン２３やパワーローラ及び入出力ディスクの摩耗や発熱を抑制することができる（請求項１に記載の発明に相当）。
【００５８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について説明する。基本的な構成は実施の形態１と同様であるため異なる点についてのみ説明する。
【００５９】
図１０は異常時制御手段２００の制御系の構成を表すブロック図である。
出力ディスク回転数検出手段２０１では、変速比が検出できなくなる直前の傾転角度φpから、最も増速側に発散した場合の現時刻の傾転角度φ2を予測する。式（８）から、ｙの絶対値が大きいほど傾転速度は速い。ｙの絶対値の最大値は、パワーローラのオフセットがストッパ位置であるときである。パワーローラのオフセットがゼロのところからストッパ位置までの距離を△ｙとすると、増速側への変速速度の最大値△φhは次式で表される。
（式２２）
φpを検出した時刻から現時刻までの時間をＴとすると、φ2は次式で表される。（式２３）
ロー変速境界値演算手段２０３では、前記予測変速比であるときの、ロー変速境界値を演算する。ロー変速境界値ｕlは、式（１７）の右辺であるので、次式で表される。
（式２４）
図６に示すように、減速側に発散するステップモータ変位の領域は傾転角度φに依存する。更に、図６から、傾転角度が増速側であるほど減速側に発散するステップモータ変位の領域は狭くなる。しかし、現時刻では変速比の検出もしくは推定ができない。そこで、予測変速比算出手段２０２で算出した予測変速比φ2を用いて、現時刻で最も狭い、減速側に発散するステップモータ変位の領域を求める。式（１７）において、φ＝φ2とすると次式を得る。
（式２５）
このときのロー変速境界値ｕl2は、式（２４）においてφ＝φ2として次式で表される。
（式２６）
ステップモータ変位を、この式（２５）に示す領域とすることで、現時刻に、減速側に確実に変速させるステップモータ変位の領域が、精度良く求められる（請求項２に記載の発明に相当）。
【００６０】
衝突防止境界値演算手段２０４では、衝突防止境界値を算出する。衝突防止境界値ｕdは、式（２０）の右辺であるので、次式で表される。
（式２７）
式（２０）に示すように、トラニオンがオフセット方向のストッパに接触しないステップモータ変位の領域は傾転角度φに依存する。更に、図７から、傾転角度が減速側であるほど、トラニオンがオフセット方向のストッパに接触しないステップモータ変位の領域は狭くなる。そこで、式（２０）において、現時刻のφは、傾転角度の最小値φL（傾転角度の減速側ストッパ位置）とすると、次式を得る。
（式２８）
このときの衝突防止境界値ｕdLは、φ＝φLとして次式で表される。
（式２９）
ステップモータ変位を、この式（２８）に示す領域とすることで、トラニオンがオフセット方向のストッパに確実に接触しないステップモータ変位の領域が、精度良く求められる（請求項３に記載の発明に相当）。
【００６１】
入力軸トルク検出手段２０４では、ＴＣＶＴ１０の入力ディスクに作用するトルクを検出又は推定する。例えば、入力軸に取り付けられたトルクセンサを用いて、検出した値を用いる。
【００６２】
トラニオン変位ずれ算出手段２０５では、入力軸トルクと変速比とから、図１１に示すマップを用いてｙtsvを、図１２に示すマップを用いてｙtsbを算出する。
【００６３】
境界値補正手段２０６では、トラニオン変位ずれｙtsv，ｙtsbで、ロー変速境界値と衝突防止境界値を補正する。
【００６４】
式（２６）に示
すロー変速境界値ｕl2と、式（２９）に示す衝突防止境界値ｕdLとは、トラニオン変位のずれｙtsv，ｙtsbをゼロと仮定した場合である。減速側に発散する条件は、トラニオン変位のずれをゼロと仮定する前の式（１６）において、φ＝φ2として次式で表される。
（式３０）
このときのロー変速境界値ｕ'l2は、式（３０）の右辺であり、次式で表される。
（式３１）
ｕ'l2は式（２６）で表すロー変速境界値に、トラニオン変位ずれによる補正項a2（ｙtsv−ｙtsb）/bを加えたものである。また、トラニオンがストッパに接触しない条件は、トラニオン変位のずれｙtsv，ｙtsbをゼロに仮定する前の式（１９）において、φ＝φ2として次式で表される。
（式３２）
このときの衝突防止境界値ｕdLは、式（３２）の右辺であり次式で表される。
（式３３）
ｕdLは、式（２９）で表す衝突防止境界値にトラニオン変位ずれによる補正項−ｙtsb/bを加えたものである。
【００６５】
この補正により、トルクシフトがあるＴＣＶＴユニットにおいても、減速側に変速し、かつトラニオン２３がオフセット方向のストッパ（サーボピストンのシリンダ等）に接触しない変速アクチュエータ変位の領域を、精度良く求めることができる（請求項４に記載の発明に相当）。
【００６６】
図１３は変速制御装置で演算する異常時変速制御を表すフローチャートである。
【００６７】
ステップＳ１０では、入力軸トルクセンサから入力軸トルクＴinを検出する。
【００６８】
ステップＳ１１では、式（２２）及び式（２３）を用いて、変速比が検出できなくなる直前の傾転角度φpから、最も増速側に発散した場合の現時刻の傾転角度φ2を予測する。
【００６９】
ステップＳ１２では、入力軸トルクＴinと変速比Ｇとから、図１１に示すマップを用いてｙtsvを図１２に示すマップを用いてｙtsbを算出する。
【００７０】
ステップＳ１３では、式（３１）を用いてロー変速境界値ｕ'l2を演算する。
【００７１】
ステップＳ１４では、式（３３）を用いて衝突防止境界値ｕ'd1を演算する。
【００７２】
ステップＳ１５では、ステップモータ変位の駆動指令値ｕを例えば次式を用いて演算する。
（式３４）
以上説明したように、本実施の形態２の構成を用いることで、後退時に減速側に変速するステップモータ変位の領域は、図６で表される。この領域は傾転角度（変速比）に依存する。変速比が検出もしくは推定できなくなった後は、傾転角度は増速側もしくは減速側に発散する。これにより、現時刻で考えられる傾転角度の最も減速側の値をφ1，最も増速側の値をφ2とすると、現時刻での傾転角度は、図６に示すφ1からφ2の間のどこか分からない。これは、減速側に変速するステップモータ変位の境界値も、図６のｕl1からｕl2の間のどこか分からないことを示す。このため、減速側に変速するステップモータ変位の領域が最も狭くなる傾転角度φ2の境界値であるｕl2を、該領域の境界値とする。これにより、現時刻で、減速側に確実に変速させるステップモータ変位の領域を精度良く算出することができる。更に、理論的に減速側に変速させるステップモータ変位の領域を算出できるため、実験や計算機シミュレーションを行って該領域を検出する時間やコストを削減することができる（請求項２に記載の発明に相当）。
【００７３】
また、トラニオン２３がオフセット方向のストッパに接触しないステップモータ変位の領域は、図７で表される。このように、該領域は傾転角度（変速比）に依存する。よって、現時刻での傾転角度は、図７に示すφ1からφ2の間のどこか分からない。これは、衝突防止境界値も図７に示すｕd1からｕd2の間のどこか分からないことを示す。このため、トラニオン２３がオフセット方向のストッパに接触しない変速アクチュエータ変位の領域が最も狭くなる傾転角度φ1の境界値であるｕd1を衝突防止境界値とする。通常変速時、傾転角度は、減速側の傾転角度ストッパの近くに制御されているため、φ1は減速側の傾転角度ストッパ位置とする。これにより、トラニオン２３が確実にストッパに接触しないステップモータ変位の領域を精度良く算出することができる。更に、理論的にトラニオン２３が確実にストッパに接触しないステップモータ変位の領域を算出することが可能となり、実験や計算機シミュレーションを行って該領域を検出する時間やコストを削減することができる（請求項３に記載の発明に相当）。
【００７４】
また、トルクシフトがあるＴＣＶＴ１０においても、減速側に変速し、かつトラニオン２３がオフセット方向のストッパに接触しないステップモータ変位の領域を精度良く求めることができる（請求項４に記載の発明に相当）。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機を表すスケルトン図である。
【図２】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機の断面、および変速制御系の構成を表す概略図である。
【図３】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機の後退時制御装置を備えた制御系を含む構成図である。
【図４】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機の後退時制御装置の制御系を表すブロック図である。
【図５】 実施の形態１におけるアクセル開度毎の車速と到達エンジン回転数の関係を表すマップである。
【図６】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機が減速側に発散する変速アクチュエータ領域を表す図である。
【図７】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機のトラニオンがストッパに接触しない変速アクチュエータ領域を表す図である。
【図８】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機が減速側に発散し、かつトラニオンがストッパに接触しない変速アクチュエータ領域を表す図である。
【図９】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機の変速制御装置の制御内容を表すフローチャートである。
【図１０】 実施の形態２におけるトロイダル型無段変速機の後退時制御装置の制御系を表すブロック図である。
【図１１】 実施の形態２におけるトラニオン軸方向ズレｙtsv算出マップである。
【図１２】 実施の形態２におけるトラニオン軸方向ズレｙtsb算出マップである。
【図１３】 実施の形態２におけるトロイダル型無断変速機の変速制御装置の異常時変速制御を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ トロイダル型無段変速機（ＴＣＶＴ）
１２ トルクコンバータ
１２ａ ポンプインペラ
１２ｂ タービンランナ
１２ｃ ステータ
１２ｄ ロックアップクラッチ
１４ 出力回転軸
１６ トルク伝達軸
１８，２０ トロイダル変速部
２２ ハウジング
２３ トラニオン
２４ 傾転ストッパ
２８ 出力ギア
３０ カウンターシャフト
３０ａ 入力ギア
３４ ローディングカム装置
３６ スラストベアリング
４０ 前後進切換装置
４２ 遊星歯車機構
４４ フォワードクラッチ
４６ リバースブレーキ
５０ 油圧サーボ
５１ サーボピストン
５２ ステップモータ
５３，５４ リンク
５５ プリセスカム
５６ シフトコントロールバルブ
５６Ｓ スプール
５６Ｄ ドレーン
６０ 変速制御コントローラ
８０ 後退時制御装置
８１ 量センサ
８２ パワーローラ回転数センサ
８３ 出力ディスク回転数センサ
８４ 入力ディスク回転数センサ
８５ 傾転角度センサ
８６ トラニオン変位センサ
８７ 入力軸トルクセンサ
【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、特に後進時における変速比制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前進時と後退時とで、異なる変速制御油圧系を有するトロイダル型無段変速機（以下、ＴＣＶＴと記載する）の後退時制御技術として、特開平８−９３８７３号に記載のものが知られている。この公報には、後退時の変速制御油圧系の故障時や、後退時に間違って前進側の変速制御油圧系を用いた場合に用いられる。このとき、前進時の変速制御を用いて、変速比が増速側に変速するように算出した駆動指令値を、変速アクチュエータに指令する。ＴＣＶＴは、前進時と後退時とにおいて、トラニオンのオフセットに対する変速方向が異なるため、このときＴＣＶＴは減速側に変速する。これにより、減速側の変速比による発進が確保できる。
【０００３】
ここで、前後進で異なる変速制御油圧系を用いる理由を述べる。トラニオンのオフセットに対する傾転角度（変速比）の特性は不安定である。このため、ＴＣＶＴは、変速アクチュエータ変位に応じて前記油圧アクチュエータへ油を供給する変速制御弁と機械的に連結したプリセスカムを備え、傾転角度とトラニオン変位を、プリセスカムを介して変速制御弁にフィードバックして、変速アクチュエータ変位に対する傾転角度の特性を機械的に安定化する変速制御油圧系を有する。但し、前進時と後退時とでは、入出力ディスクの回転方向が異なるため、トラニオンの上下方向オフセットに対する傾転方向も異なる。これに応じて、前進時と後退時とで、極性の異なる変速制御油圧系を設け、前後進で切り換えて用いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には、駆動指令値を増速側に大きくすると（後退時、ユニットは減速側に変速する）、これに応じてトラニオンのオフセットも大きくなる。このため、駆動指令値を増速側に大きくしすぎると、トラニオンがオフセット方向のストッパ（具体的には、トラニオンの軸方向変位アクチュエータであるサーボピストンのピストンシリンダ）に接触する可能性がある。これによる影響の１つとして、トラニオンがストッパに強い力で押しつけられながら傾転することにより、トラニオンとストッパとの接触部分（具体的にはピストンやシリンダ）が摩耗する可能性がある。また、複数個のパワーローラを有する場合、オフセットのストッパ位置は、加工精度のバラツキにより一定ではない。このバラツキのため、ストッパに接触している状態では、それぞれのトラニオンのオフセット量が異なり、傾転速度がそれぞれ異なる。これにより、トラニオンが傾転角度のストッパに接触するまでの過渡時において、それぞれの傾転角度が一緒にならず、それぞれのパワーローラ接触点におけるディスクとパワーローラとの滑りが大きくなる。この滑りが、摩耗や発熱を発生させる可能性がある。以上の摩耗や発熱が、トロイダル伝導ユニットの耐久性を落とす可能性がある。
【０００５】
また、後退側の変速制御油圧系を持たず、前進側の変速制御油圧系を後退側でも兼用するＴＣＶＴの後退時において、従来技術は適用できるが、この場合も上記と同様の問題が発生する虞がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、無段変速機の耐久性の向上を図りつつ、後退時においても安定した変速制御が可能な無段変速機の変速制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、同軸配置した同軸配置した入出力ディスク間で油の剪断力により動力伝達を行うパワーローラを背面支持するトラニオンを備え、該トラニオンを油圧アクチュエータによりトラニオンの傾転軸方向へオフセットさせることでトラニオンを傾転させ、パワーローラと入出力ディスクとの接点を移動させることにより無段変速を行うトロイダル伝導ユニットと、車両の前進時と後退時とで異なる回転方向を前記トロイダル伝導ユニットに出力する前後進切換手段と、前記オフセットに対して前記前後進切換手段から入力される前進時の回転方向と後退時の回転方向とにおける傾転方向の違いを変速アクチュエータにより補正可能であって、前進時において変速アクチュエータに対する変速比の特性が安定となるように前記油圧アクチュエータへ油を供給する変速制御油圧系と、を備えた無段変速機の変速制御装置において、目標変速比を設定する目標変速比設定手段と、変速比を検出または推定する変速比検出手段と、車両の後退時に、検出された変速比を電子的にフィードバックして、前記目標変速比と前記変速比との偏差に応じて、該偏差を補償するように前記変速アクチュエータの駆動指令値を演算する通常時制御手段と、前記変速比検出手段により変速比が検出もしくは推定できなくなったときは、前記目標変速比と前記変速比との偏差を前記通常時制御手段により補償できないと判断する補償判断手段と、該補償判断手段により前記偏差の補償ができないと判断したときは、変速アクチュエータの駆動指令値を、変速比が後退時に減速側に変速すると共に、トラニオンがトラニオンオフセット方向のストッパに当たらない値とする異常時制御手段と、を設けた。
【０００８】
【発明の効果】
本発明では、ロー変速比によるリバース発進が可能となると共に、トラニオンやパワーローラ及び入出力ディスクの摩耗や発熱を抑制することが可能となり、無段変速機の耐久性の向上を図ると共に、安定した変速制御を達成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機１０（以下ＴＣＶＴと記載する）のスケルトン図を示し、図２はＴＣＶＴ１０の断面、および変速制御系の構成を示すものである。
【００１０】
図１中左側に設けられる動力源としての図外のエンジン回転が、トルクコンバータ１２を介してＴＣＶＴ１０に入力される。このトルクコンバータ１２は、一般によく知られるように、ポンプインペラ１２ａ、タービンランナ１２ｂおよびステータ１２ｃを備え、特に本実施の形態１のトルクコンバータ１２ではロックアップクラッチ１２ｄが設けられている。また、トルクコンバータ１２の出力回転軸１４と同軸上に配置されるトルク伝達軸１６が設けられ、該トルク伝達軸１６に第１トロイダル変速部１８と第２トロイダル変速部２０とがタンデム配置されている。
【００１１】
これら第１，第２トロイダル変速部１８，２０は、それぞれの対向面がトロイド曲面に形成される一対の第１入力ディスク１８ａ，第１出力ディスク１８ｂおよび第２入力ディスク２０ａ，第２出力ディスク２０ｂと、これら第１入出力ディスク１８ａ，１８ｂおよび第２入出力ディスク２０ａ，２０ｂのそれぞれの対向面間に摩擦接触されるパワーローラ１８ｃ，１８ｄおよび２０ｃ，２０ｄとによって構成される。
【００１２】
第１トロイダル変速部１８は、トルク伝達軸１６の図中左方に配置されると共に、第２トロイダル変速部２０は、トルク伝達軸１６の図中右方に配置され、かつ、それぞれの第１入力ディスク１８ａおよび第２入力ディスク２０ｂは互いに内側に配置されている。
【００１３】
一方、第１，第２出力ディスク１８ｂ，２０ｂは、トルク伝達軸１６に相対回転可能に嵌合された出力ギア２８にスプライン嵌合され、第１，第２出力ディスク１８ｂ，２０ｂに伝達された回転力は、この出力ギア２８及びこれに噛合される入力ギア３０ａを介してカウンターシャフト３０に伝達され、更に、回転力出力経路を介して図外の出力軸に伝達される。
【００１４】
第１入力ディスク１８ａの外側にはローディングカム装置３４が設けられている。このローディングカム装置３４には、前後進切換装置４０を介してトルクコンバータ１２の出力回転が入力され、この入力トルクに応じた押付力がローディングカム装置３４によって発生されるようになっている。尚、ローディングカム装置３４のローディングカム３４ａは、トルク伝達軸１６に相対回転可能に嵌合されると共に、スラストベアリング３６を介してトルク伝達軸１６に係止される。
【００１５】
また、第２入力ディスク２０ａとトルク伝達軸１６の図中右方端部との間に皿ばね３８が設けられている。従って、ローディングカム装置３４で発生される押圧力は、第１入力ディスク１８ａに作用すると共に、トルク伝達軸１６及び皿ばね３８を介して第２入力ディスク２０ａにも作用し、かつ、皿ばね３８によって発生される予圧力は、第２入力ディスク２０ａに作用すると共に、トルク伝達軸１６およびローディングカム装置３４を介して第１入力ディスク１８ａにも作用するようになっている。
【００１６】
前後進切換装置４０は、ダブルピニオン方式の遊星歯車機構４２と、この遊星歯車機構４２のキャリア４２ａを出力回転軸１４に締結可能なフォワードクラッチ４４と、遊星歯車機構４２のリングギア４２ｂをハウジング２２に締結可能なリバースブレーキ４６とによって構成されている。
【００１７】
前後進切換装置４０では、フォワードクラッチ４４を締結すると共に、リバースブレーキ４６を解放することにより、エンジン回転と同方向の回転がＴＣＶＴ１０に入力され、かつ、フォワードクラッチ４４を解放してリバースブレーキ４６を締結することにより、逆方向の回転が入力されるようになっている。
【００１８】
第１トロイダル変速部１８および第２トロイダル変速部２０に設けられたパワーローラ１８ｃ，１８ｄ及び２０ｃ，２０ｄは、中心軸Ｃに対称に配置されている。そして、それぞれのパワーローラは変速制御装置としての変速制御弁５６及び油圧アクチュエータ５０を介して、車両運転条件に応じて傾転され、これにより第１，第２入力ディスク１８ａ，２０ａの回転を無段階に変速して第１，第２出力ディスク１８ｂ，２０ｂに伝達する。
【００１９】
図２はＴＣＶＴ１０の変速制御を行う油圧系の機械的構成図である。パワーローラ２０ｃはトラニオン２３により背面から支持されている。トラニオン２３は油圧サーボ５０のサーボピストン５１と連結しており、油圧サーボ５０内のシリンダ５０ａ内の油と５０ｂ内の油の差圧により軸方向に変位する。
【００２０】
シリンダ５０ａ，５０ｂは、それぞれシフトコントロールバルブ５６のHi側ポート５６HiとLow側ポート５６Lowに接続されている。このシフトコントロールバルブ５６はバルブ内のスプール５６Ｓが変位することにより、ライン圧をHi側ポート５６Hi又はLow側ポート５６Lowに流し、他方のポートからドレーン５６Ｄへ油を流出させることで油圧サーボ内の差圧を変化させる。スプール５６Ｓは、ステップモータ５２及び後述するプリセスカム５５とリンク構造で連結している。
【００２１】
プリセスカム５５は、４体のトラニオンのうち１体に取り付けられており、パワーローラ２０ａの上下方向変位とパワーローラの傾転角度をリンクの変位に変換する。スプール５６Ｓの変位は、ステップモータ変位とプリセスカム５５で伝えられる（フィードバックされる）変位により決定される。
【００２２】
ＴＣＶＴ１０は、トラニオン２３を平衡点から上下に変位させることにより、パワーローラ２０ｃと入出力ディスク２０ａ，２０ｂの回転方向ベクトルに差異が発生し、このベクトル差によって傾転することで変速する。変速の定常時には、パワーローラ２０ｃ及びトラニオン２３の変位は平衡点に戻り、スプール５６Ｓの変位も中立点でバルブが閉じた状態となっている。また、複数のトラニオン２３には、それぞれ傾転角を規制する傾転ストッパ２４が設けられている。これにより、パワーローラの過度の傾転を防止している。
【００２３】
前進時において、プリセスカム５５は、パワーローラ２０ｃの傾転角度をスプール５６Ｓの変位に負帰還し、傾転角度の目標値とのズレを補償する。また、同時にパワーローラ２０ｃ及びトラニオン２３の平衡点からの変位もスプール５６Ｓの変位に負帰還する。これにより、変速過渡状態においてダンピングの効果を与え、変速のハンチングを抑制している。
【００２４】
ここで、変速の到達点はステップモータ５２の変位で決まるものであり、その一連の変速過程を以下に示す。ステップモータ変位を変化させることでスプール５６Ｓが変位してバルブが開く。これによりサーボピストン５１の差圧が変化することでトラニオン２３が平衡点から軸方向に変位することでパワーローラが傾転する。パワーローラの傾転角度がステップモータ変位に対応した時点でスプール５６Ｓは中立点に戻り変速が終了する。
【００２５】
一方、後退時においては、パワーローラの上下方向変位に対する傾転方向が、前進時とは異なる。これにより、プリセスカム５５は、パワーローラ２０ｃの傾転角度をスプール５６Ｓの変位に正帰還することによるので、後退時において、傾転角度がステップモータ変位に対応した点で平衡せず、ステップモータ変位に対する傾転角度の特性は不安定となる。
【００２６】
図３は、後退時制御装置を備えたＴＣＶＴ１０の構成図である。上述したように、実施の形態１の機械的構成では、後退時、ステップモータ変位に対する傾転角度の特性は不安定となる。このため、変速比の電子的フィードバック制御を用いて、変速比を制御する。入力ディスク回転数センサ８４は、入力ディスク１８ａ，２１ａの何れか１つの回転に同期して発生するパルス信号を、周期計測もしくは周波数計測して入力ディスク回転数を検出する。出力ディスク回転数センサ８３は、出力ディスク１８ｂ，２１ｂの何れか１つの回転に同期して発生するパルス信号を、周期計測もしくは周波数計測して出力ディスク回転数を検出する。
【００２７】
パワーローラ回転数センサ８２は、パワーローラ１８ｃ，１８ｄ，２０ｃ，２０ｄの何れか１つの回転に同期して発生するパルス信号を、周期計測もしくは周波数計測してパワーローラ回転数を検出する。
【００２８】
傾転角度センサ８５は、ロータリエンコーダ等を用いて傾転角度を検出する。トラニオン変位センサ８６は、変位センサ等を用いて、中立点からのトラニオン変位を検出する。アクセル踏み込み量センサ８１は、ロータリエンコーダ等を用いてアクセル踏み込み量を検出する。入力軸トルクセンサ８７は、トルクセンサを用いて入力軸トルクを検出する。
【００２９】
マイクロコンピュータを主体に構成された後退時制御装置８０は、入力ディスク回転数と、出力ディスク回転数と、パワーローラ回転数と、傾転角度と、トラニオン変位と、アクセル踏み込み量と、入力軸トルクとを入力して、ステップモータ５２の指令値を演算する。
【００３０】
図４は後退時制御装置８０において実行される変速制御を表すブロック図である。目標変速比設定手段１００では、車速ＶＳＰとアクセル踏み込み量ＡＰＳとから目標変速比Ｇ＊を演算する。まず、車速ＶＳＰとアクセル踏み込み量ＡＰＳとから、図５に示すマップを用いて、到達エンジン回転数ωteを求める。ここで、車速ＶＳＰは、出力ディスク回転数ωodと車速ＶＳＰとの関係を示す下記の式１を用いて、出力ディスク回転数ωodから算出する。
（式１）
【００３１】
次に、到達エンジン回転数ωteと出力ディスク回転数ωodとから、式（２）に示す関係を用いて到達ＣＶＴ変速比Ｇtを算出する。
（式２）
（式３）
【００３２】
変速比検出手段１０１では、例えば入力ディスク回転数ωidの検出値と出力ディスク回転数ωodの検出値とから算出する方法に限定するものではなく、傾転角度φの検出値や、パワーローラ回転数ωprの検出値からも算出できる。
【００３３】
いくつかの例を示すと、まず、傾転角度φと変速比Ｇとの関係を示す式（５）を用いて、傾転角度φの検出値から演算する方法がある。
（式５）
【００３４】
また、出力ディスク回転数ωodと入力ディスク回転数ωidとパワーローラ回転数ωprと傾転角度φとには、式（６）と式（７）とで表される関係がある。
（式６）
【００３５】
通常制御手段１０３では、目標変速比Ｇ＊と変速比Ｇとを入力し、変速比が検出または推定可能なときのステップモータの駆動指令値を出力する。ステップモータの変位ｕを入力とし、トラニオン変位ｙと傾転角度φとを状態量として、ＴＣＶＴ１０の動特性は、式（８）と式（９）とで表される。
（式８）
（式１０）
【００３６】
式（８）と式（９）とで表されるＴＣＶＴシステムの出力を傾転角度φとすると、このシステムは可制御可観測系である。このため、状態量のフィードバック制御で傾転角度（変速比）を安定化できる。例えば、次式で表されるPID制御器を用いて、目標変速比に対する変速比の特性を安定化する。
（式１１）
【００３７】
異常時制御手段２００では、変速比が検出または推定できないときや、上述の各センサの故障により極低温時等でステップモータ駆動速度が遅いとき、通常制御手段を用いて変速比を安定化できなくなった場合、減速側にＴＣＶＴ１０を変速させ、かつトラニオン２３がオフセット方向のストッパに接触しないように、ステップモータ５２の駆動指令値を出力する。ＴＣＶＴ１０において、前進と後進とでωcoの符号が変わる。これに応じて、式（１０）に示すように、ｆの符号も前進と後退とで変わる。また、前進側に変速しているか、後退側に変速しているかで、式（８）におけるdφ/dｔの符号も変わる。これらと式（８）とから、変速する方向に応じた（ｙ−ｙtsv）の符号が決まる。例えば、後退時、減速側に変速するとき、
（式１２）
（式１４）
【００３８】
また、式（９）から、トラニオン変位ｙの定常値ｙs（dｙ/dｔ＝０となるときのｙの値）は次式で表される。
（式１５）
（式１６）
【００３９】
式（１６）において、トラニオン変位のずれｙtsv，ｙtsbをゼロと仮定すると、式（１７）を得る。
（式１７）
【００４０】
このロー変速境界値を境にして変速方向が変わる。これは、ロー変速境界値を境にしてパワーローラのオフセット方向が変わるためである。
【００４１】
また、トラニオンがオフセット方向のストッパに接触しない条件は次式で表される。
（式１８）
【００４２】
式（１５）に示すｙsが、式（１８）のｙを満たすようにステップモータ変位ｕの領域を求めると、次式を得る。
（式１９）
（式２０）
【００４３】
式（１７）と式（２０）との条件を合わせると、次式を得る。
（式２１）
【００４４】
例えば、駆動指令値として、式（２１）に表す条件を満たすようなステップモータ変位を与えても良いが、予め実験等により減速側に変速し、かつトラニオンがオフセット方向のストッパに接触しないステップモータ変位を求めた値としても良い。
【００４５】
補償判断手段１０３では、変速比が検出もしくは推定できなくなった状況を判断し、変速比が検出もしくは推定可能な場合は、通常制御手段１０２で演算して駆動指令値をステップモータに指令し、変速比が検出もしくは推定できない場合は、異常時制御手段２００で演算した駆動指令値をステップモータに指令する。
【００４６】
変速比が検出もしくは推定できない状況は、例えば、変速比検出手段１０１で、変速比の演算に使用している入力ディスク回転数や出力ディスク回転数などを検出するセンサの断線等から判断する。
【００４７】
以下、変速制御装置で演算する変速制御装置の一例を、図９のフローチャートに基づいて説明する。この変速制御演算は、ある所定の制御周期、例えば２０ｍｓ毎に実行される。
【００４８】
ステップＳ１では、入力ディスク回転センサから入力ディスク回転数ωidを検出する。
【００４９】
ステップＳ２では、出力ディスク回転センサから出力ディスク回転数ωodを検出する。
【００５０】
ステップＳ３では、入力ディスク回転数ωidと出力ディスク回転数ωodとから、式（４）を用いて、変速比Ｇを演算する。
【００５１】
ステップＳ４では、アクセル踏み込み量センサでアクセル踏み込み量ＡＰＳを読み込む。
【００５２】
ステップＳ５では、出力ディスク回転数ωidから、式（１）を用いて、車速ＶＳＰを演算する。
【００５３】
ステップＳ６では、まず、アクセル踏み込み量ＡＰＳと車速ＶＳＰとから、図９の変速マップを用いて、到達エンジン回転数ωteを求める。次に、到達エンジン回転数ωteと出力ディスク回転数ｔから、式（２）を用いて到達ＣＶＴ変速比Ｇtを算出する。そして、到達ＣＶＴ変速比Ｇtから、式（３）に示すローパスフィルタを用いて目標変速比Ｇ＊を算出する。
【００５４】
ステップＳ７では、変速比が検出可能かどうかを判断し、可能ならばステップＳ８へ、不可能ならステップＳ９へ進む。
【００５５】
ステップＳ８では、目標変速比Ｇ＊と変速比Ｇとから、式（１１）で表すPID制御器を用いてステップモータ変位の駆動指令値ｕを演算する。
【００５６】
ステップＳ９では、予め実験等で求めた減速側に変速し、かつトラニオンがオフセット方向のストッパに接触しないステップモータ変位として駆動指令値ｕとする。
【００５７】
以上の操作により、ＴＣＶＴ１０は減速側に変速し、かつトラニオン２３はオフセット方向のストッパ（サーボピストン５１のシリンダ等）に接触しない。よって、ロー変速比によるリバース発進ができると共に、トラニオン２３やパワーローラ及び入出力ディスクの摩耗や発熱を抑制することができる（請求項１に記載の発明に相当）。
【００５８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について説明する。基本的な構成は実施の形態１と同様であるため異なる点についてのみ説明する。
【００５９】
図１０は異常時制御手段２００の制御系の構成を表すブロック図である。
出力ディスク回転数検出手段２０１では、変速比が検出できなくなる直前の傾転角度φpから、最も増速側に発散した場合の現時刻の傾転角度φ2を予測する。式（８）から、ｙの絶対値が大きいほど傾転速度は速い。ｙの絶対値の最大値は、パワーローラのオフセットがストッパ位置であるときである。パワーローラのオフセットがゼロのところからストッパ位置までの距離を△ｙとすると、増速側への変速速度の最大値△φhは次式で表される。
（式２２）
（式２４）
（式２５）
（式２６）
【００６０】
衝突防止境界値演算手段２０４では、衝突防止境界値を算出する。衝突防止境界値ｕdは、式（２０）の右辺であるので、次式で表される。
（式２７）
（式２８）
（式２９）
【００６１】
入力軸トルク検出手段２０４では、ＴＣＶＴ１０の入力ディスクに作用するトルクを検出又は推定する。例えば、入力軸に取り付けられたトルクセンサを用いて、検出した値を用いる。
【００６２】
トラニオン変位ずれ算出手段２０５では、入力軸トルクと変速比とから、図１１に示すマップを用いてｙtsvを、図１２に示すマップを用いてｙtsbを算出する。
【００６３】
境界値補正手段２０６では、トラニオン変位ずれｙtsv，ｙtsbで、ロー変速境界値と衝突防止境界値を補正する。
【００６４】
式（２６）に示
すロー変速境界値ｕl2と、式（２９）に示す衝突防止境界値ｕdLとは、トラニオン変位のずれｙtsv，ｙtsbをゼロと仮定した場合である。減速側に発散する条件は、トラニオン変位のずれをゼロと仮定する前の式（１６）において、φ＝φ2として次式で表される。
（式３０）
（式３１）
（式３２）
（式３３）
【００６５】
この補正により、トルクシフトがあるＴＣＶＴユニットにおいても、減速側に変速し、かつトラニオン２３がオフセット方向のストッパ（サーボピストンのシリンダ等）に接触しない変速アクチュエータ変位の領域を、精度良く求めることができる（請求項４に記載の発明に相当）。
【００６６】
図１３は変速制御装置で演算する異常時変速制御を表すフローチャートである。
【００６７】
ステップＳ１０では、入力軸トルクセンサから入力軸トルクＴinを検出する。
【００６８】
ステップＳ１１では、式（２２）及び式（２３）を用いて、変速比が検出できなくなる直前の傾転角度φpから、最も増速側に発散した場合の現時刻の傾転角度φ2を予測する。
【００６９】
ステップＳ１２では、入力軸トルクＴinと変速比Ｇとから、図１１に示すマップを用いてｙtsvを図１２に示すマップを用いてｙtsbを算出する。
【００７０】
ステップＳ１３では、式（３１）を用いてロー変速境界値ｕ'l2を演算する。
【００７１】
ステップＳ１４では、式（３３）を用いて衝突防止境界値ｕ'd1を演算する。
【００７２】
ステップＳ１５では、ステップモータ変位の駆動指令値ｕを例えば次式を用いて演算する。
（式３４）
【００７３】
また、トラニオン２３がオフセット方向のストッパに接触しないステップモータ変位の領域は、図７で表される。このように、該領域は傾転角度（変速比）に依存する。よって、現時刻での傾転角度は、図７に示すφ1からφ2の間のどこか分からない。これは、衝突防止境界値も図７に示すｕd1からｕd2の間のどこか分からないことを示す。このため、トラニオン２３がオフセット方向のストッパに接触しない変速アクチュエータ変位の領域が最も狭くなる傾転角度φ1の境界値であるｕd1を衝突防止境界値とする。通常変速時、傾転角度は、減速側の傾転角度ストッパの近くに制御されているため、φ1は減速側の傾転角度ストッパ位置とする。これにより、トラニオン２３が確実にストッパに接触しないステップモータ変位の領域を精度良く算出することができる。更に、理論的にトラニオン２３が確実にストッパに接触しないステップモータ変位の領域を算出することが可能となり、実験や計算機シミュレーションを行って該領域を検出する時間やコストを削減することができる（請求項３に記載の発明に相当）。
【００７４】
また、トルクシフトがあるＴＣＶＴ１０においても、減速側に変速し、かつトラニオン２３がオフセット方向のストッパに接触しないステップモータ変位の領域を精度良く求めることができる（請求項４に記載の発明に相当）。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機を表すスケルトン図である。
【図２】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機の断面、および変速制御系の構成を表す概略図である。
【図３】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機の後退時制御装置を備えた制御系を含む構成図である。
【図４】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機の後退時制御装置の制御系を表すブロック図である。
【図５】 実施の形態１におけるアクセル開度毎の車速と到達エンジン回転数の関係を表すマップである。
【図６】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機が減速側に発散する変速アクチュエータ領域を表す図である。
【図７】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機のトラニオンがストッパに接触しない変速アクチュエータ領域を表す図である。
【図８】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機が減速側に発散し、かつトラニオンがストッパに接触しない変速アクチュエータ領域を表す図である。
【図９】 実施の形態１におけるトロイダル型無段変速機の変速制御装置の制御内容を表すフローチャートである。
【図１０】 実施の形態２におけるトロイダル型無段変速機の後退時制御装置の制御系を表すブロック図である。
【図１１】 実施の形態２におけるトラニオン軸方向ズレｙtsv算出マップである。
【図１２】 実施の形態２におけるトラニオン軸方向ズレｙtsb算出マップである。
【図１３】 実施の形態２におけるトロイダル型無断変速機の変速制御装置の異常時変速制御を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ トロイダル型無段変速機（ＴＣＶＴ）
１２ トルクコンバータ
１２ａ ポンプインペラ
１２ｂ タービンランナ
１２ｃ ステータ
１２ｄ ロックアップクラッチ
１４ 出力回転軸
１６ トルク伝達軸
１８，２０ トロイダル変速部
２２ ハウジング
２３ トラニオン
２４ 傾転ストッパ
２８ 出力ギア
３０ カウンターシャフト
３０ａ 入力ギア
３４ ローディングカム装置
３６ スラストベアリング
４０ 前後進切換装置
４２ 遊星歯車機構
４４ フォワードクラッチ
４６ リバースブレーキ
５０ 油圧サーボ
５１ サーボピストン
５２ ステップモータ
５３，５４ リンク
５５ プリセスカム
５６ シフトコントロールバルブ
５６Ｓ スプール
５６Ｄ ドレーン
６０ 変速制御コントローラ
８０ 後退時制御装置
８１ 量センサ
８２ パワーローラ回転数センサ
８３ 出力ディスク回転数センサ
８４ 入力ディスク回転数センサ
８５ 傾転角度センサ
８６ トラニオン変位センサ
８７ 入力軸トルクセンサ
Claims (4)
- 同軸配置した入出力ディスク間で油の剪断力により動力伝達を行うパワーローラを背面支持するトラニオンを備え、
該トラニオンを油圧アクチュエータによりトラニオンの傾転軸方向へオフセットさせることでトラニオンを傾転させ、パワーローラと入出力ディスクとの接点を移動させることにより無段変速を行うトロイダル伝導ユニットと、
車両の前進時と後退時とで異なる回転方向を前記トロイダル伝導ユニットに出力する前後進切換手段と、
前記オフセットに対して前記前後進切換手段から入力される前進時の回転方向と後退時の回転方向とにおける傾転方向の違いを変速アクチュエータにより補正可能であって、前進時において変速アクチュエータに対する変速比の特性が安定となるように前記油圧アクチュエータへ油を供給する変速制御油圧系と、
を備えた無段変速機の変速制御装置において、
目標変速比を設定する目標変速比設定手段と、
変速比を検出または推定する変速比検出手段と、
車両の後退時に、検出された変速比を電子的にフィードバックして、前記目標変速比と前記変速比との偏差に応じて、該偏差を補償するように前記変速アクチュエータの駆動指令値を演算する通常時制御手段と、
前記変速比検出手段により変速比が検出もしくは推定できなくなったときは、前記目標変速比と前記変速比との偏差を前記通常時制御手段により補償できないと判断する補償判断手段と、
該補償判断手段により前記偏差の補償ができないと判断したときは、変速アクチュエータの駆動指令値を、変速比が後退時に減速側に変速すると共に、トラニオンがトラニオンオフセット方向のストッパに当たらない値とする異常時制御手段と、
を設けたことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。 - 請求項１に記載の無段変速機の変速制御装置において、
前記異常時制御手段に、
前記出力ディスク回転数を検出又は推定する出力ディスク回転数検出手段と、
変速比が検出または推定できない状況が判断される直前の変速比と前記検出された出力ディスク回転数から、変速比が検出又は推定できなくなってから現時刻まで、前記パワーローラのオフセットが後退時に増速側ストッパ位置の状態で増速側に変速したときの変速比である第１予測変速比を算出する第１予測変速比算出手段と、
前記第１予測変速比において減速側に変速する変速アクチュエータ変位であるロー変速境界値を演算するロー変速境界値演算手段と、
を設け、
前記異常時制御手段は、前記補償判断手段により偏差が補償できないと判断され、かつ、前記変速比検出手段により変速比が検出または推定できないときは、前記変速アクチュエータの変位が前記ロー変速境界値よりも大きな変位を得る駆動指令値を出力する手段としたことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。 - 請求項１または２に記載の無段変速機の変速制御装置において、
前記異常時制御手段に、
変速比が検出または推定できない状況が判断される直前の変速比と前記検出された出力ディスク回転数から、変速比が検出または推定できなくなってから現時刻まで、前記パワーローラのオフセットが後退時に減速側ストッパ位置の状態で減速側に変速したときの変速比である第２予測変速比を算出する第２予測変速比算出手段と、
前記第２予測変速比においてトラニオン変位が減速側ストッパ位置となるような変速アクチュエータ変位である衝突防止境界値を演算する衝突防止境界値演算手段を設け、
前記異常時制御手段は、前記補償判断手段により偏差が補償できないと判断され、かつ、前記変速比検出手段により変速比が検出または推定できないときは、前記変速アクチュエータの変位が前記衝突防止境界値よりも小さな変位を得る駆動指令値を出力する手段としたことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。 - 請求項３に記載の無段変速機の変速制御装置において、
前記異常時制御手段に、前記無段変速機の入力軸トルクを検出または推定する入力軸トルク検出手段と、
検出された入力軸トルクと検出された変速比とから、入力軸トルクが作用することによる変速比のずれであるトルクシフトの原因となるトラニオン変位のずれ量を演算するトラニオン変位ずれ演算手段と、
演算されたトラニオン変位ずれ量で、前記駆動指令値を補正する指令値補正手段と、
を設けたことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
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