JP6186318B2 - 無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランク式の無段変速機の変速制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、エンジンに接続された入力軸の回転をコネクティングロッドの往復運動に変換し、コネクティングロッドの往復運動をワンウェイクラッチによって出力軸の回転運動に変換する無段変速機が記載されている。

特開２０１２−１０４８号公報

図１４は、特許文献１に記載された無段変速機の変速原理を例示する図である。特許文献１に記載された無段変速機は、クランク軸と同期している偏心ディスクとピ二オンシャフトの位相差を、回転半径（偏心量Ｒ１）＝０から変化させて、ギヤドニュートラル（ＧＮ）における変速比∞からオーバードライブ（ＯＤ：最小変速比）までのレシオで変速可能である。当該無段変速機では、偏心ディスクとピ二オンシャフトの位相差を調節する変速アクチュエータ（モータ）の回転角によって回転半径（偏心量Ｒ１）が変更される。

無段変速機がギヤドニュートラル（ＧＮ）状態であるとき、エンジンの駆動力は出力軸に伝達されないため、当該無段変速機を搭載した車両は停止している。車両停止状態でアクセルペダル（ＡＰ）が踏まれると、偏心量Ｒ１が増加するよう変速アクチュエータが駆動され、無段変速機の出力軸におけるトルク（以下「出力軸トルク」という。）が所定値以上になると車両は発進する。

図１５は、変速アクチュエータの回転角と、偏心量Ｒ１と、出力軸トルクの関係を例示的に示す図である。車両停止状態において、変速アクチュエータは、ギヤドニュートラル（ＧＮ）状態に対応する回転角（偏心量Ｒ１＝０）で待機している。

この状態で、アクセルペダル（ＡＰ）が踏まれて（ＡＰオン：時刻ｔ０）、偏心量Ｒ１を徐々に大きくしていく際、変速アクチュエータを構成するギヤにガタ（バックラッシュ）があるため、変速アクチュエータが回転しても、実際の偏心量Ｒ１が大きくなるまでにはタイムラグ（ガタ詰領域）がある。このため、時刻ｔ０から時刻ｔ１の範囲で、偏心量Ｒ１は増加しない。

バックラッシュが詰まり、時刻ｔ１から実際の偏心量Ｒ１がゼロから徐々に大きくなると、それにつれて出力軸トルクも大きくなる。図１５において、時刻ｔ１を超えると偏心量Ｒ１は増加していき、これに応じて出力軸トルクも増加する。しかし、時刻ｔ２までの出力軸トルクは車両（タイヤ）の静止摩擦力以下であるため、車両は動き出さない。

時刻ｔ２で、車両（タイヤ）の静止摩擦力に打ち勝てるだけの出力軸トルクに到達すると、車両が動き出す。この時点でドライバ（運転者）は車両の発進駆動力を体感することができる。

このように、アクセルペダル（ＡＰ）が踏まれてから変速アクチュエータを回転させて、偏心量Ｒ１を大きくしていき、ドライバが車両の発進駆動力を体感できるまでには、変速アクチュエータのガタ（バックラッシュ）と、静止摩擦力の乗り越しという観点で発進時の応答性が低下する可能性がある。

車両停止状態において、待機制御値として、変速アクチュエータのガタ（バックラッシュ）を相殺する分だけ変速アクチュエータの回転角を回転させておくことで、バックラッシュによる応答性の低下を改善することができる。

また、車両停止状態において、待機制御値として、バックラッシュ分に加えて静止摩擦力とつりあう出力軸トルクを出力するように変速アクチュエータの回転角を事前に回転させておくことで、バックラッシュ及び静止摩擦力の乗り越しによる応答性の低下を改善することができる。

このため、車両停止状態において、バックラッシュ及び静止摩擦力の乗り越しによる応答性の低下を改善するためには、変速アクチュエータを事前に回転させておくことによって偏心量Ｒ１をどの値に設定しておけば良いかを知る必要がある。すなわち、停止状態の車両が発進する直前の偏心量Ｒ１の値を取得すれば、発進時の応答性の低下を改善できる。

本発明の目的は、停止状態の車両が発進する直前の偏心量の値を取得可能な無段変速機の変速制御装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
車両に搭載された駆動源（例えば、後述の実施形態での内燃機関Ｅ）からの駆動力が伝達される入力軸（例えば、後述の実施形態での入力軸２）と、
前記入力軸と平行に配置された出力軸（例えば、後述の実施形態での出力軸３）と、
前記入力軸を中心として回転可能であり前記入力軸の軸線（例えば、後述の実施形態での回転中心軸線Ｐ１）からの偏心量が可変である偏心機構（例えば、後述の実施形態での偏心量調節機構４）と、前記出力軸に軸支された揺動リンク（例えば、後述の実施形態での揺動リンク１８）と、を有し、前記入力軸の回転運動を前記揺動リンクの揺動運動に変換するてこクランク機構（例えば、後述の実施形態でのてこクランク機構２０）と、
前記揺動リンクが前記出力軸を中心として一方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを固定し、他方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構（例えば、後述の実施形態での一方向クラッチ１７）と、を備える無段変速機（例えば、後述の実施形態での無段変速機１）の変速制御装置であって、
前記偏心機構における前記偏心量を制御する偏心量制御部（例えば、後述の実施形態での偏心量制御部１０３）と、
前記出力軸に伝達されるトルクを示す出力軸トルク情報を取得する出力軸トルク情報取得部（例えば、後述の実施形態での出力軸トルク情報取得部１０５）と、
前記駆動源は駆動力を出力しているが前記車両が停止しているとき、前記偏心量制御部により前記偏心量が増加するよう制御され、前記出力軸トルク情報の示すトルクが目標値以上となったときの前記偏心量を、前記車両が発進する直前の発進前偏心量に設定する発進前偏心量設定部（例えば、後述の実施形態での発進前偏心量設定部１０９）と、を備え、
前記目標値は、停止状態の前記車両が発進する直前の前記出力軸に伝達されるトルクとして予め設定された値である。
請求項２に記載の発明は、
車両に搭載された駆動源（例えば、後述の実施形態での内燃機関Ｅ）からの駆動力が伝達される入力軸（例えば、後述の実施形態での入力軸２）と、
前記入力軸と平行に配置された出力軸（例えば、後述の実施形態での出力軸３）と、
前記入力軸を中心として回転可能であり前記入力軸の軸線（例えば、後述の実施形態での回転中心軸線Ｐ１）からの偏心量が可変である偏心機構（例えば、後述の実施形態での偏心量調節機構４）と、前記出力軸に軸支された揺動リンク（例えば、後述の実施形態での揺動リンク１８）と、を有し、前記入力軸の回転運動を前記揺動リンクの揺動運動に変換するてこクランク機構（例えば、後述の実施形態でのてこクランク機構２０）と、
前記揺動リンクが前記出力軸を中心として一方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを固定し、他方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構（例えば、後述の実施形態での一方向クラッチ１７）と、を備え、
前記てこクランク機構を複数備え、前記複数のてこクランク機構の各偏心機構は、前記入力軸の周方向における所定角度毎に偏心して配置された無段変速機（例えば、後述の実施形態での無段変速機１）の変速制御装置であって、
前記複数のてこクランク機構の前記偏心機構における前記偏心量を制御する偏心量制御部（例えば、後述の実施形態での偏心量制御部１０３）と、
前記出力軸に伝達されるトルクを示す出力軸トルク情報を取得する出力軸トルク情報取得部（例えば、後述の実施形態での出力軸トルク情報取得部１０５）と、
前記出力軸トルク情報が示すトルクの単位時間当たりの平均値を算出する平均値算出部（例えば、後述の実施形態での平均値算出部１０７）と、
前記駆動源は駆動力を出力しているが前記車両が停止しているとき、前記偏心量制御部により前記偏心量が増加するよう制御され、前記平均値算出部によって算出された平均値が目標値以上となったときの前記偏心量を、前記車両が発進する直前の発進前偏心量に設定する発進前偏心量設定部（例えば、後述の実施形態での発進前偏心量設定部１０９）と、を備え、
前記目標値は、停止状態の前記車両が発進する直前の前記出力軸に伝達される単位時間当たりのトルクとして予め設定された値である。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記駆動源は駆動力を出力しているが前記車両が停止しているときに、前記偏心量制御部により前記偏心量が増加するよう制御されたが、当該制御中に前記偏心量が少なくとも一度低下した場合、前記発進前偏心量設定部は前記発進前偏心量の設定を行わない。

請求項４に記載の発明では、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、
前記偏心量制御部は、前記偏心量が所定時間毎に段階的に増加し、前記所定時間中の前記偏心量が一定とするよう制御する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記所定時間毎の前記偏心量の増加量は、前記出力軸トルク情報の示すトルク又は前記出力軸トルク情報が示すトルクの単位時間当たりの平均値と前記目標値との差分が小さいほど小さい。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、
前記発進前偏心量設定部によって前記発進前偏心量が設定された後、前記偏心量制御部は、前記車両が停止中の前記偏心量が前記発進前偏心量となるよう制御する。

請求項１の発明によれば、所定値は、停止状態の車両が発進する直前のトルクを示す値であるため、車両が停止中の静止摩擦力に打ち勝つ直前のトルクを出力する際の偏心量の値を発進前偏心量として取得できる。
請求項２の発明によれば、単位時間当たりの平均値を算出することによって出力軸に伝達されるトルクの脈動が抑制された値が得られる。

請求項３の発明によれば、偏心量制御部による制御中に偏心量が外因等によって低下しても、出力軸にはトルクの増加傾向が残る。このため、低下後に再び偏心量を増加しても、出力軸トルク情報の示すトルクが所定値以上となったときの偏心量には誤差が含まれる。したがって、当該誤差を含む偏心量は、発進前偏心量に設定されない。

請求項４の発明によれば、偏心量を所定時間毎に段階的に増加させ、所定時間中の偏心量を一定とするよう制御することによって、偏心量に応じた出力軸に伝達されるトルクが安定するまでの時間を確保できる。その結果、出力軸トルク情報の示すトルクが所定値以上となるときの偏心量のオーバーシュートを防止できる。

請求項５の発明によれば、偏心量の増加量は最初は大きく徐々に小さくなるため、発進前偏心量のオーバーシュートを防止できる。

請求項６の発明によれば、発進直前での偏心量として発進前偏心量が設定されるため、発進時の応答性が向上する。すなわち、車両が停止状態のときにアクセルペダルが踏まれて実際に発進するまでの間にタイムラグが発生しない。

本実施形態の無段変速機を含む車両の内部構成を示すブロック図である。 本実施形態の無段変速機の構造を示す断面図である。 図２の無段変速機の偏心量調節機構、コネクティングロッド及び揺動リンクを軸方向から見た図である。 図２の無段変速機の偏心量調節機構による偏心量の変化を示す図である。 本実施形態の偏心量調節機構による偏心量の変化と、揺動リンクの揺動運動の揺動角度範囲の関係を示す図である。 図２の無段変速機の回転半径調節機構の回転半径の変化に対する揺動リンクの角速度の変化を示すグラフである。 図２の無段変速機のてこクランク機構によって出力軸が回転される状態を示すグラフである。 偏心量Ｒ１を０から増加させた場合の出力軸トルクの変化の一例を示すグラフである。 車両が発進しない程度の任意の偏心量に制御されているときの６つのてこクランク機構における各揺動リンクの揺動角及びトルク伝達状態、並びに、偏心量が低下した際の各揺動リンクの揺動角及びトルク伝達状態を示す図である。 マネジメントＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。 本実施形態の偏心量制御部による偏心量Ｒ１の指示値Ｒ１＿ｃｍｄと出力軸トルクの各時間変化の一例を示すグラフである。 偏心量制御部による所定時間ｔｐ毎の指示値Ｒ１＿ｃｍｄの増加量と、一定時間Ｔｃでの出力軸トルクと目標値との差分Ｄとの関係を示すグラフである。 マネジメントＥＣＵの動作を示すフローチャートである。 特許文献１に記載された無段変速機の変速原理を例示する図である。 変速アクチュエータの回転角と、偏心量と、出力軸トルクの関係を例示的に示す図である。

以下、本発明の実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

図１は、本実施形態の無段変速機を含む車両の内部構成を示すブロック図である。図１に示す車両に搭載された無段変速機１は、内燃機関Ｅからの駆動力を左右の車軸Ｓを介して駆動輪Ｗ，Ｗに伝達する。車両は、さらに、アクチュエータ１４と、動力伝達切換機構ＳＣと、デファレンシャルギヤＤと、マネジメントＥＣＵ３１と、出力軸トルクセンサ３３とを備える。なお、図１中の点線の矢印は値データを示し、実線の矢印は指示内容を含む制御信号を示す。

アクチュエータ１４は、無段変速機１の偏心機構を駆動して無段変速機１の変速比（レシオ）を変更する電動機であり、回転軸がマネジメントＥＣＵ３１から指示された動作角度となるよう動作する。動力伝達切換機構ＳＣは、車両のシフトポジションを、パーキングレンジ、リバースレンジ、ニュートラルレンジ及びドライブレンジのいずれかに切り換え可能である。なお、ニュートラルレンジが選択されているときの無段変速機１と駆動輪Ｗ，Ｗとの間の動力伝達経路は遮断されている。デファレンシャルギヤＤは、左右の駆動輪Ｗ，Ｗの回転差を吸収する。

マネジメントＥＣＵ３１は、アクチュエータ１４、内燃機関Ｅ及び動力伝達切換機構ＳＣ等の制御を行う。上述したように、アクチュエータ１４の動作角度によって無段変速機１の変速比が変更されるため、マネジメントＥＣＵ３１がアクチュエータ１４を制御することによって、無段変速機Ｔの変速比が制御される。出力軸トルクセンサ３３は、無段変速機１の出力軸に伝達されるトルクを計測する。

＜無段変速機の構造＞
図２および図３を参照して、本実施形態の無段変速機１の構造について説明する。本実施形態の無段変速機１は、変速比ｉ（ｉ＝入力軸の回転速度／出力軸の回転速度）を無限大（∞）にして出力軸の回転速度を「０」にできる変速機、いわゆるＩＶＴ（Infinity Variable Transmission）の一種である。

本実施形態の無段変速機１は、入力軸２と、出力軸３と、６つの偏心量調節機構４とを備える。出力軸３は中空構造を有しており、出力軸３内を貫通して配置されているドライブシャフトＳが車両の左右の車輪Ｗ（駆動輪）と接続している。動力伝達切換機構ＳＣおよびデファレンシャルギヤＤが出力軸３の右端側に配置されている。

入力軸２は中空の部材からなり、内燃機関Ｅからの駆動力を受けて回転中心軸線Ｐ１を中心として回転駆動される。

出力軸３は、入力軸２とは水平方向に離れた位置に入力軸２に平行に配置され、動力伝達切換機構ＳＣおよびデファレンシャルギヤＤ等を介して自動車のドライブシャフトＳに駆動力を伝達する。

偏心量調節機構４はそれぞれ駆動力入力部であり、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１を中心として回転するように設けられ、カム部としてのカムディスク５と、偏心部材としての偏心ディスク６と、ピニオンシャフト７とを有する。

カムディスク５は、円盤形状であり、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１から偏心して入力軸２と一体的に回転するように入力軸２に２個１組で設けられている。各１組のカムディスク５は、それぞれ位相を６０°異なるように設定され、６組のカムディスク５で入力軸２の周方向を一回りするように配置されている。

偏心ディスク６は、円盤形状であり、その中心Ｐ３から偏心した位置に受入孔６ａが設けられ、その受入孔６ａを挟むように、１組のカムディスク５が回転可能に支持されている。

偏心ディスク６の受入孔６ａは、その中心が、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１からカムディスク５の中心Ｐ２（受入孔６ａの中心）までの距離Ｒａとカムディスク５の中心Ｐ２から偏心ディスク６の中心Ｐ３までの距離Ｒｂとが同一となるように形成されている。また、偏心ディスク６の受入孔６ａには、１組のカムディスク５に挟まれた内周面に、内歯６ｂが形成されている。

ピニオンシャフト７は、入力軸２の中空部内に、入力軸２と同心に配置され、ピニオン軸受７ｂを介して入力軸２の内周面に相対回転可能に支持されている。また、ピニオンシャフト７の外周面には、外歯７ａが設けられている。さらに、ピニオンシャフト７には、差動機構８が接続されている。

入力軸２における１組のカムディスク５の間には、カムディスク５の偏心方向に対向する箇所に内周面と外周面とを連通させる切欠孔２ａが形成されており、この切欠孔２ａを介して、ピニオンシャフト７の外歯７ａは、偏心ディスク６の受入孔６ａの内歯６ｂと噛合している。

差動機構８は、遊星歯車機構であり、サンギヤ９と、入力軸２に連結された第１リングギヤ１０と、ピニオンシャフト７に連結された第２リングギヤ１１と、サンギヤ９及び第１リングギヤ１０と噛合する大径部１２ａと、第２リングギヤ１１と噛合する小径部１２ｂとからなる段付きピニオン１２を自転及び公転可能に軸支するキャリア１３とを有している。また、差動機構８のサンギヤ９は、ピニオンシャフト７の駆動用のアクチュエータ１４（偏心量調節用駆動源）の回転軸１４ａに連結されている。

そして、このアクチュエータ１４の回転速度を入力軸２の回転速度と同一にした場合、サンギヤ９と第１リングギヤ１０とが同一速度で回転することとなり、サンギヤ９、第１リングギヤ１０、第２リングギヤ１１及びキャリア１３の４つの要素が相対回転不能なロック状態となって、第２リングギヤ１１と連結するピニオンシャフト７が入力軸２と同一速度で回転する。

また、アクチュエータ１４の回転速度を入力軸２の回転速度よりも遅くした場合、サンギヤ９の回転数をＮｓ、第１リングギヤ１０の回転数をＮＲ１、サンギヤ９と第１リングギヤ１０のギヤ比（第１リングギヤ１０の歯数／サンギヤ９の歯数）をｊとすると、キャリア１３の回転数が（ｊ・ＮＲ１＋Ｎｓ）／（ｊ＋１）となる。また、サンギヤ９と第２リングギヤ１１のギヤ比（（第２リングギヤ１１の歯数／サンギヤ９の歯数）×（段付きピニオン１２の大径部１２ａの歯数／小径部１２ｂの歯数））をｋとすると、第２リングギヤ１１の回転数が｛ｊ（ｋ＋１）ＮＲ１＋（ｋ−ｊ）Ｎｓ｝／｛ｋ（ｊ＋１）｝となる。

したがって、アクチュエータ１４の回転速度を入力軸２の回転速度よりも遅くした場合であって、カムディスク５が固定された入力軸２の回転速度とピニオンシャフト７の回転速度とが同一である場合には、偏心ディスク６はカムディスク５と共に一体に回転する。一方で、入力軸２の回転速度とピニオンシャフト７の回転速度とに差がある場合には、偏心ディスク６はカムディスク５の中心Ｐ２を中心にカムディスク５の周縁を回転する。

図３に示すように、偏心ディスク６は、カムディスク５に対して、Ｐ１からＰ２までの距離ＲａとＰ２からＰ３までの距離Ｒｂとが同一となるように偏心されている。そのため、偏心ディスク６の中心Ｐ３を入力軸２の回転中心軸線Ｐ１と同一線上に位置させて、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１と偏心ディスク６の中心Ｐ３との距離、すなわち、偏心量Ｒ１を「０」にすることもできる。

偏心ディスク６の外縁部には、コネクティングロッド１５が回転可能に支持されている。コネクティングロッド１５は、一方の端部に大径の大径環状部１５ａを有し、他方の端部に小径の小径環状部１５ｂを有している。コネクティングロッド１５の大径環状部１５ａは、コンロッド軸受１６を介して偏心ディスク６の外縁部に支持されている。

出力軸３には、一方向回転阻止機構としての一方向クラッチ１７（ワンウェイクラッチ）を介して、揺動リンク１８が連結されている。一方向クラッチ１７は、出力軸３の回転中心軸線Ｐ４を中心として一方側に回転しようとする場合に出力軸３に対して揺動リンク１８を固定し、他方側に回転しようとする場合に出力軸３に対して揺動リンク１８を空転させる。

揺動リンク１８には、揺動端部１８ａが設けられ、揺動端部１８ａには、小径環状部１５ｂを軸方向で挟み込むことができるように形成された一対の突片１８ｂが設けられている。一対の突片１８ｂには、小径環状部１５ｂの内径に対応する貫通孔１８ｃが穿設されている。貫通孔１８ｃ及び小径環状部１５ｂに連結ピン１９が挿入されることによって、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８とが連結されている。また、揺動リンク１８には、環状部１８ｄが設けられている。

次に、図３〜図５を参照して、本実施形態の無段変速機１のてこクランク機構について説明する。

図３に示すように、本実施形態の無段変速機１において、偏心量調節機構４と、コネクティングロッド１５と、揺動リンク１８とが、てこクランク機構２０（四節リンク機構）を構成している。

てこクランク機構２０によって、入力軸２の回転運動は、出力軸３の回転中心軸線Ｐ４を中心とする揺動リンク１８の揺動運動に変換される。本実施形態の無段変速機１は、図２に示すように、合計６個のてこクランク機構２０を備えている。

てこクランク機構２０では、偏心量調節機構４の偏心量Ｒ１が「０」でない場合に、入力軸２とピニオンシャフト７を同一速度で回転させると、各コネクティングロッド１５が６０度ずつ位相を変えながら、入力軸２と出力軸３との間で出力軸３側に押したり、入力軸２側に引いたりを交互に繰り返して、揺動リンク１８を揺動させる。

そして、揺動リンク１８と出力軸３との間には一方向クラッチ１７が設けられているので、揺動リンク１８が押された場合には、揺動リンク１８が固定されて出力軸３に揺動リンク１８の揺動運動によるトルクが伝達されて出力軸３が回転し、揺動リンク１８が引かれた場合には、揺動リンク１８が空回りして出力軸３に揺動リンク１８の揺動運動によるトルクが伝達されない。６つの偏心量調節機構４は、それぞれ６０度ずつ位相を変えて配置されているので、出力軸３は６つの偏心量調節機構４により順に回転駆動される。

また、本実施形態の無段変速機１では、図４に示すように、偏心量調節機構４によって偏心量Ｒ１が調節可能である。

図４（ａ）は、偏心量Ｒ１を「最大」とした状態を示し、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１とカムディスク５の中心Ｐ２と偏心ディスク６の中心Ｐ３とが一直線に並ぶように、ピニオンシャフト７と偏心ディスク６とが位置する。この場合の変速比ｉは最小となる。図４（ｂ）は、偏心量Ｒ１を図４（ａ）よりも小さい「中」とした状態を示し、図４（ｃ）は、偏心量Ｒ１を図４（ｂ）よりも更に小さい「小」とした状態を示している。変速比ｉは、図４（ｂ）では図４（ａ）の変速比ｉよりも大きい「中」となり、図４（ｃ）では図４（ｂ）の変速比ｉよりも大きい「大」とした状態を示している。図４（ｄ）は、偏心量Ｒ１を「０」とした状態を示し、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１と、偏心ディスク６の中心Ｐ３とが同心に位置する。この場合の変速比ｉは無限大（∞）となる。

図５は、本実施形態の偏心量調節機構４による偏心量Ｒ１の変化と、揺動リンク１８の揺動運動の揺動角度範囲の関係を示している。

図５（ａ）は偏心量Ｒ１が図４（ａ）の「最大」である場合（変速比ｉが最小である場合）、図５（ｂ）は偏心量Ｒ１が図４（ｂ）の「中」である場合（変速比ｉが中である場合）、図５（ｃ）は偏心量Ｒ１が図４（ｃ）の「小」である場合（変速比ｉが大である場合）の、偏心量調節機構４の回転運動に対する揺動リンク１８の揺動範囲θ２を示している。ここで、出力軸３の回転中心軸線Ｐ４からコネクティングロッド１５と揺動端部１８ａの連結点、すなわち、連結ピン１９の中心Ｐ５までの距離が、揺動リンク１８の長さＲ２である。

図５から明らかなように、偏心量Ｒ１が小さくなるのに伴い、揺動リンク１８の揺動角度範囲θ２が狭くなり、偏心量Ｒ１が「０」になった場合には、揺動リンク１８は揺動しなくなる。

図６は、無段変速機１の偏心量調節機構４の位相θ１を横軸、揺動リンク１８の角速度ωを縦軸として、偏心量調節機構４の偏心量Ｒ１の変化に伴う角速度ωの変化の関係を示す図である。図６から明らかなように、偏心量Ｒ１が大きい（変速比ｉが小さい）ほど揺動リンク１８の角速度ωが大きくなることが分かる。図７は、６つの偏心量調節機構４を回転させた場合（入力軸２とピニオンシャフト７とを同一速度で回転させた場合）の偏心量調節機構４の位相θ１に対する、各揺動リンク１８の角速度ωを示す図である。図７から、６つのてこクランク機構２０によって出力軸３がスムーズに回転されることが分かる。

＜発進前偏心量の取得＞
本実施形態では、上記説明した無段変速機１を搭載した車両の発進時の応答性を向上するために、停止状態の車両が発進する直前の偏心量（発進前偏心量）Ｒ１ｓを取得する。車両が停止中に偏心量Ｒ１が発進前偏心量Ｒ１ｓとなるよう制御すれば、アクセルペダルが踏まれて実際に発進するまでの間にタイムラグが発生しないため、発進時の応答性が向上する。

発進前偏心量Ｒ１ｓを取得する手法の一つに、車両が停止状態から実際に動き出した時の偏心量Ｒ１を計測する方法がある。当該方法によれば、図８の（ａ）側のグラフに示すように、車両が停止中に偏心量Ｒ１を０から単調に増加させて、車両が実際に動き出した時の偏心量Ｒ１を計測できれば良いが、図８の（ｂ）側のグラフに示すように、偏心量Ｒ１の増加制御中に外因等によって偏心量Ｒ１が低下した際には、正確な発進前偏心量Ｒ１ｓを取得することができない。これは、偏心量Ｒ１の増加制御中に偏心量Ｒ１が低下しても、無段変速機１の出力軸３にはトルク（出力軸トルク）の増加傾向が残るためである。図８に示す（ｂ）側のグラフでは、偏心量Ｒ１の増加制御中に偏心量Ｒ１が２回低下しているが、出力軸トルクは、（ａ）側のグラフと変わらず、増加し続けている。

図９は、車両が発進しない程度の任意の偏心量に制御されているときの６つのてこクランク機構における各揺動リンクの揺動角及びトルク伝達状態、並びに、偏心量が低下した際の各揺動リンクの揺動角及びトルク伝達状態を示す図である。図９の（ａ）側のグラフに示す例では、揺動リンク＃１，＃３，＃５は、出力軸３に対して実線の矢印で示すトルク伝達方向に回転するため、一方向クラッチ１７を介して出力軸３に固定されてトルクを出力軸３に伝達する。一方、揺動リンク＃２，＃４，＃６は、出力軸３に対して破線の矢印で示すトルク解放方向に回転するため、出力軸３に対して空転する。偏心量Ｒ１が増加制御されているとき外因等によって偏心量Ｒ１が低下して揺動リンク１８の揺動範囲θ２が狭くなっても、揺動リンク＃１，＃３，＃５が出力軸３に伝達しているトルクの増加傾向は、一方向クラッチ１７が各揺動リンクに強く係合しているため、すぐには変わらない。特に揺動リンク＃１で最も強く係合しているため、揺動リンク＃１から出力軸３に伝達されるトルクの増加傾向が残りやすい。このため、図９の（ｂ）側のグラフに示すように、偏心量Ｒ１が低下して揺動範囲θ２は狭くなるが、揺動リンク＃１，＃３，＃５から出力軸３に伝達されるトルクの増加傾向は変わらず、図８に示したように出力軸トルクは増加し続ける。

このように、車両が停止中に偏心量Ｒ１を０から単調に増加させて、車両が実際に動き出した時の偏心量Ｒ１を計測する上記方法では、偏心量Ｒ１の増加制御中に外因等によって偏心量Ｒ１が低下した際には、正確な発進前偏心量Ｒ１ｓを取得することができない。したがって、本実施形態では、以下説明する技術によって発進前偏心量Ｒ１ｓを取得する。

図１に示すように、無段変速機１の出力軸３には、出力軸トルクセンサ３３が設けられる。出力軸トルクセンサ３３は、出力軸３の捩れ量を検出するピックアップセンサ等であり、捩れ量に応じた出力軸トルクを計測する。なお、出力軸トルクセンサ３３は、揺動リンク１８の拡管量を検出して、この拡管量に応じた出力軸トルクを計測しても良い。「拡管」とは、一方向クラッチ１７によって揺動リンク１８が出力軸３に対して固定されトルクが出力軸３に伝達されるとき、揺動リンク１８は一方向クラッチ１７によって内径側から押されて、その外径が微小に増加することをいう。また、「拡管量」は、拡管時の揺動リンク１８の外径の増大量をいう。

出力軸トルクセンサ３３が計測した値を示す信号（出力軸トルク情報）は、図１に示したマネジメントＥＣＵ３１に入力される。また、マネジメントＥＣＵ３１には、ブレーキペダル踏力（ＢＲＫ踏力）を示す信号も入力される。

図１０は、マネジメントＥＣＵ３１の内部構成を示すブロック図である。図１０に示すように、マネジメントＥＣＵ３１は、動作開始決定部１０１と、偏心量制御部１０３と、出力軸トルク情報取得部１０５と、平均値算出部１０７と、発進前偏心量設定部１０９とを有する。

動作開始決定部１０１は、まず、車両が所定の条件を満たすか否かを判断する。所定の条件とは、シフトポジションがドライブレンジ（Ｄレンジ）であり、かつ、ＢＲＫ踏力が０でない状態である。すなわち、シフトポジションはＤレンジに設定されているが、運転者によってブレーキペダルが踏まれているために車両が停止した状態が所定の条件である。なお、シフトポジションがＤレンジであるとき、内燃機関Ｅは当然ながら駆動している。また、所定の条件の他の例として、無段変速機１の出力軸３にブレーキ構造が設けられている場合には、シフトポジションがパーキングレンジ（Ｐレンジ）又はニュートラルレンジ（Ｎレンジ）のとき、駆動輪Ｗ，Ｗと無段変速機１とが切断され、かつ、内燃機関Ｅは駆動しているが出力軸３にブレーキがかけられている状態を、前記所定の条件としても良い。

動作開始決定部１０１は、車両が所定の条件を満たすと判断すれば、続いて、無段変速機１がギヤドニュートラル（ＧＮ）状態であるか否かを判断する。動作開始決定部１０１は、偏心量制御部１０３がアクチュエータ１４に送る偏心量Ｒ１の指示値が０であれば、無段変速機１がＧＮ状態であると判断する。動作開始決定部１０１は、車両が所定の条件を満たし、かつ、無段変速機１がＧＮ状態であると判断すれば、発進前偏心量Ｒ１ｓを取得するための動作開始を決定する。

動作開始決定部１０１が発進前偏心量Ｒ１ｓを取得するための動作開始を決定すると、偏心量制御部１０３、出力軸トルク情報取得部１０５、平均値算出部１０７及び発進前偏心量設定部１０９は、以下の動作を行う。偏心量制御部１０３は、無段変速機１における偏心量調節機構４の偏心量Ｒ１が所望の値となるよう、アクチュエータ１４に偏心量Ｒ１の指示値Ｒ１＿ｃｍｄを出力する。出力軸トルク情報取得部１０５は、出力軸トルクセンサ３３が計測した値を示す信号（出力軸トルク情報）を取得する。平均値算出部１０７は、出力軸トルク情報の示すトルク（出力軸トルク）の単位時間当たりの平均値（以下「出力軸トルク平均値」という。）を算出する。出力軸トルクの単位時間当たりの平均値を算出することによってトルクの脈動が抑制された値が得られる。

発進前偏心量設定部１０９は、偏心量制御部による偏心量Ｒ１の制御の結果、出力軸トルク平均値が目標値以上となったときの偏心量Ｒ１の指示値Ｒ１＿ｃｍｄを、車両が発進する直前の発進前偏心量Ｒ１ｓに設定する。目標値は、停止状態の車両が発進する直前の出力軸トルク平均値として予め設定された値である。発進前偏心量Ｒ１ｓが設定された後、偏心量制御部１０３は、車両が停止中の偏心量Ｒ１が発進前偏心量Ｒ１ｓとなるよう制御する。

図１１は、本実施形態の偏心量制御部１０３による偏心量Ｒ１の指示値Ｒ１＿ｃｍｄと出力軸トルクの各時間変化の一例を示すグラフである。図１１では、出力軸トルク平均値は一点鎖線で示されている。図１１に示すように、偏心量制御部１０３は、指示値Ｒ１＿ｃｍｄを所定時間ｔｐ毎に段階的に増加させ、所定時間ｔｐ中の指示値Ｒ１＿ｃｍｄの値を一定とするよう制御する。なお、アクチュエータ１４が高い値の指示値Ｒ１＿ｃｍｄを受け取っても、当該指示値Ｒ１＿ｃｍｄの偏心量Ｒ１に応じた出力軸トルクが発生するまでには時間（出力軸トルクの過渡応答時間）を要する。このため、所定時間ｔｐは、考えられる最長の出力軸トルクの過渡応答時間と、一定時間Ｔｃとを含む時間に設定されている。なお、一定時間Ｔｃは、所定時間ｔｐの最後尾の時間帯である。このように、所定時間ｔｐ中の指示値Ｒ１＿ｃｍｄの値を一定とすることで、偏心量Ｒ１に応じた出力軸３に伝達されるトルクが安定するまでの時間を確保できる。その結果、出力軸トルクの平均値が目標値以上となるときの偏心量のオーバーシュートを防止できる。

また、偏心量制御部１０３による所定時間ｔｐ毎の指示値Ｒ１＿ｃｍｄの増加量は、図１２に示すように、一定時間Ｔｃでの出力軸トルク平均値と目標値との差分Ｄが小さいほど小さく設定されている。例えば、図１１に示す時刻ｔ１直前の一定時間Ｔｃでの出力軸トルク平均値と目標値との差分Ｄ１に応じた指示値Ｒ１＿ｃｍｄの増加量Δ１に対して、時刻ｔ２直前の一定時間Ｔｃでの出力軸トルク平均値と目標値との差分Ｄ２は差分Ｄ１よりも小さいため、指示値Ｒ１＿ｃｍｄの増加量Δ２は増加量Δ１よりも小さい。当該設定によって、指示値Ｒ１＿ｃｍｄの増加量は最初は大きく徐々に小さくなるため、発進前偏心量Ｒ１ｓのオーバーシュートを防止できる。

偏心量制御部１０３が上記説明した制御中に外因等により偏心量Ｒ１が一度でも低下した場合、出力軸３にはトルクの増加傾向が残るため、出力軸トルクの平均値が目標値以上となったときの偏心量Ｒ１の指示値Ｒ１＿ｃｍｄには誤差が含まれる。このため、発進前偏心量設定部１０９は、当該誤差を含む指示値Ｒ１＿ｃｍｄを発進前偏心量Ｒ１ｓとして設定しない。

図１３は、マネジメントＥＣＵ３１の動作を示すフローチャートである。図１３に示すように、マネジメントＥＣＵ３１の動作開始決定部１０１は、車両が所定の条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ１０１）。所定の条件とは、シフトポジションがドライブレンジ（Ｄレンジ）であり、かつ、ＢＲＫ踏力が０でない状態である。ステップＳ１０１において、所定の条件を満たす場合はステップＳ１０３に進み、所定の条件を満たさない場合は処理を終了する。ステップＳ１０３では、動作開始決定部１０１は、無段変速機１がギヤドニュートラル（ＧＮ）状態であるか否かを判断する。ステップＳ１０３において、無段変速機１がＧＮ状態であればステップＳ１０５に進み、ＧＮ状態でなければ処理を終了する。

ステップＳ１０５では、偏心量制御部１０３は、偏心量Ｒ１の指示値Ｒ１＿ｃｍｄを所定時間毎に段階的に増加させ、所定時間中の指示値Ｒ１＿ｃｍｄの値を一定とするよう制御する。このとき、偏心量Ｒ１が低下した場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）には処理を終了する。ステップＳ１０９では、発進前偏心量設定部１０９は、出力軸トルク平均値が目標値以上であるかを判断し、目標値以上であればステップＳ１１１に進み、目標値未満であればステップＳ１０５に戻る。ステップＳ１１１では、発進前偏心量設定部１０９は、出力軸トルク平均値が目標値以上である時の指示値Ｒ１＿ｃｍｄを発進前偏心量Ｒ１ｓに設定する。

以上説明したように、本実施形態では、内燃機関Ｅが駆動している状態でシフトポジションはＤレンジに設定されているが、運転者によってブレーキペダルが踏まれているために車両が停止しているときに、無段変速機１がギヤドニュートラル（ＧＮ）状態であれば、偏心量制御部１０３は、無段変速機１における偏心量Ｒ１の指示値Ｒ１＿ｃｍｄを所定時間毎に段階的に増加させるよう制御して、発進前偏心量設定部１０９は、出力軸トルクが目標値以上となったときの指示値Ｒ１＿ｃｍｄを、車両が発進する直前の発進前偏心量Ｒ１ｓに設定する。目標値は、停止状態の車両が発進する直前の出力軸トルクとして予め設定された値であるため、車両が停止中の静止摩擦力に打ち勝つ直前の出力軸トルクを出力する際の偏心量Ｒ１の値を発進前偏心量Ｒ１ｓとして取得できる。

また、発進前偏心量Ｒ１ｓが設定された後、偏心量制御部１０３は、車両が停止中の偏心量Ｒ１が発進前偏心量Ｒ１ｓとなるよう制御する。このため、発進時の応答性が向上する。すなわち、車両が停止状態のときにアクセルペダルが踏まれて実際に発進するまでの間にタイムラグが発生しない。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

１ 無段変速機
２ 入力軸
２ａ 切欠孔
３ 出力軸
４ 回転半径調節機構
５ カムディスク
６ 回転ディスク
６ａ 受入孔
６ｂ 内歯
７ ピニオンシャフト
７ａ 外歯
８ 差動機構
９ サンギヤ
１０ 第１リングギヤ
１１ 第２リングギヤ
１２ 段付きピニオン
１２ａ 大径部
１２ｂ 小径部
１３ キャリア
１４ アクチュエータ
１４ａ 回転軸
１５ コネクティングロッド
１５ａ 大径環状部
１５ｂ 小径環状部
１６ コンロッド軸受
１７ 一方向クラッチ
１８ 揺動リンク
１８ａ 揺動端部
１８ｂ 突片
１８ｃ 貫通孔
１８ｄ 環状部
１９ 連結ピン
２０ てこクランク機構
３１ マネジメントＥＣＵ
３３ 出力軸トルクセンサ
１０１ 動作開始決定部
１０３ 偏心量制御部
１０５ 出力軸トルク情報取得部
１０７ 平均値算出部
１０９ 発進前偏心量設定部
Ｄ デファレンシャルギヤ
Ｐ１ 入力軸２の回転中心軸線
Ｐ２ カムディスク５の中心
Ｐ３ 回転ディスク６の中心
Ｐ４ 出力軸３の回転中心軸線
Ｐ５ 連結ピン１９の中心
Ｒａ Ｐ１とＰ２の距離
Ｒｂ Ｐ２とＰ３の距96E2
Ｒ１ Ｐ１とＰ３の距離（偏心量，回転半径調節機構４の回転半径）
Ｒ２ Ｐ４とＰ５の距離（揺動リンク１８の長さ）
Ｓ ドライブシャフト
ＳＣ 動力伝達切換機構
Ｗ 駆動輪
θ１ 回転半径調節機構４の位相
θ２ 揺動リンク１８の揺動範囲

Claims (6)

1. 車両に搭載された駆動源からの駆動力が伝達される入力軸と、
   前記入力軸と平行に配置された出力軸と、
   前記入力軸を中心として回転可能であり前記入力軸の軸線からの偏心量が可変である偏心機構と、前記出力軸に軸支された揺動リンクと、を有し、前記入力軸の回転運動を前記揺動リンクの揺動運動に変換するてこクランク機構と、
   前記揺動リンクが前記出力軸を中心として一方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを固定し、他方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構と、を備える無段変速機の変速制御装置であって、
   前記偏心機構における前記偏心量を制御する偏心量制御部と、
   前記出力軸に伝達されるトルクを示す出力軸トルク情報を取得する出力軸トルク情報取得部と、
   前記駆動源は駆動力を出力しているが前記車両が停止しているとき、前記偏心量制御部により前記偏心量が増加するよう制御され、前記出力軸トルク情報の示すトルクが目標値以上となったときの前記偏心量を、前記車両が発進する直前の発進前偏心量に設定する発進前偏心量設定部と、を備え、
   前記目標値は、停止状態の前記車両が発進する直前の前記出力軸に伝達されるトルクとして予め設定された値である、無段変速機の変速制御装置。
2. 車両に搭載された駆動源からの駆動力が伝達される入力軸と、
   前記入力軸と平行に配置された出力軸と、
   前記入力軸を中心として回転可能であり前記入力軸の軸線からの偏心量が可変である偏心機構と、前記出力軸に軸支された揺動リンクと、を有し、前記入力軸の回転運動を前記揺動リンクの揺動運動に変換するてこクランク機構と、
   前記揺動リンクが前記出力軸を中心として一方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを固定し、他方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構と、を備え、
   前記てこクランク機構を複数備え、前記複数のてこクランク機構の各偏心機構は、前記入力軸の周方向における所定角度毎に偏心して配置された無段変速機の変速制御装置であって、
   前記複数のてこクランク機構の前記偏心機構における前記偏心量を制御する偏心量制御部と、
   前記出力軸に伝達されるトルクを示す出力軸トルク情報を取得する出力軸トルク情報取得部と、
   前記出力軸トルク情報が示すトルクの単位時間当たりの平均値を算出する平均値算出部と、
   前記駆動源は駆動力を出力しているが前記車両が停止しているとき、前記偏心量制御部により前記偏心量が増加するよう制御され、前記平均値算出部によって算出された平均値が目標値以上となったときの前記偏心量を、前記車両が発進する直前の発進前偏心量に設定する発進前偏心量設定部と、を備え、
   前記目標値は、停止状態の前記車両が発進する直前の前記出力軸に伝達される単位時間当たりのトルクとして予め設定された値である、無段変速機の変速制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の無段変速機の変速制御装置であって、
   前記駆動源は駆動力を出力しているが前記車両が停止しているときに、前記偏心量制御部により前記偏心量が増加するよう制御されたが、当該制御中に前記偏心量が少なくとも一度低下した場合、前記発進前偏心量設定部は前記発進前偏心量の設定を行わない、無段変速機の変速制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の無段変速機の変速制御装置であって、
   前記偏心量制御部は、前記偏心量が所定時間毎に段階的に増加し、前記所定時間中の前記偏心量が一定とするよう制御する、無段変速機の変速制御装置。
5. 請求項４に記載の無段変速機の変速制御装置であって、
   前記所定時間毎の前記偏心量の増加量は、前記出力軸トルク情報の示すトルク又は前記出力軸トルク情報が示すトルクの単位時間当たりの平均値と前記目標値との差分が小さいほど小さい、無段変速機の変速制御装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の無段変速機の変速制御装置であって、
   前記発進前偏心量設定部によって前記発進前偏心量が設定された後、前記偏心量制御部は、前記車両が停止中の前記偏心量が前記発進前偏心量となるよう制御する、無段変速機の変速制御装置。

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