(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変動器を備えた無段変速機のための電子コントローラであって、
前記変動器が、第１の変動器レースに結合された回転変動器入力、第２の変動器レースに結合された回転変動器出力、及び一方のレースから他方のレースへ駆動力を伝達するようにレース上で運動し変動器比を無段的に変更するように運動できる少なくとも１つのローラを有し、
前記変動器が、更にレース上に作用する少なくとも１つの液圧アクチュエータ、及び該液圧アクチュエータに少なくとも１つの液圧制御圧力を適用するための液圧構成を有し、前記液圧アクチュエータを介し変動器レース上に作用する正味のトルクがローラを介して変動器のケーシングに伝達され、
前記少なくとも１つの液圧制御圧力が前記液圧アクチュエータにより適用される力を決定し従って反力トルクを決定し、
変速機比が変動器比の関数となるように前記変動器が回転変速機入力と回転変速機出力との間で結合され、
前記電子コントローラが、無段変速機の速度比を測定する工程と；測定された速度比を目標速度比と比較する工程と；比較に基づいて変速機出力トルク要求を決定する工程と；速度比を考慮して、出力トルク要求を制御圧力要求に変換する工程と；補償値を得るために時間に関して制御圧力要求を微分し、補償値を制御圧力要求に適用する工程と；結果としての補償された制御圧力要求を液圧弁構成に出力する工程と；をループ内で実行するようにされることを特徴とする電子コントローラ。
【請求項２】
前記測定された速度比が変動器比であることを特徴とする請求項１の電子コントローラ。
【請求項３】
前記測定された変動器比が測定された変速機比に変換されることを特徴とする請求項２の電子コントローラ。
【請求項４】
前記目標速度比との測定された速度比の比較が一方から他方を差し引くことを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの電子コントローラ。
【請求項５】
前記出力トルク要求の決定が上記比較に基づいて比例積分コントローラにより実行されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの電子コントローラ。
【請求項６】
前記補償値が液圧構成の時間遅れに対応する因子を制御圧力要求の微分値に乗じることにより得られることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの電子コントローラ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかの電子コントローラを組み込んだ無段変速機。
【請求項８】
シャント歯車を組み込み、ギヤ中立を提供できることを特徴とする請求項７の無段変速機。
【請求項９】
前記液圧アクチュエータに制御圧力を出力するように構成された圧力制御弁を含み、圧力制御弁が補償された制御圧力要求を受け取るように構成され、その要求に従って制御圧力を調整するようにされることを特徴とする請求項７又は請求項８の無段変速機。
【請求項１０】
前記圧力制御弁及び液圧アクチュエータを接続する導管が、絞りオリフィスを組み込んでおり、該絞りオリフィスを横切って通過流れにより圧力差が生じることを特徴とする請求項９の無段変速機。
【請求項１１】
前記液圧構成が弁の出力圧力の調整と液圧アクチュエータ内に受け入れられる圧力の変化との間の時間遅れを生じさせる従順性を有することを特徴とする請求項１０の無段変速機。
【請求項１２】
変動器を備えた無段変速機を制御する方法であって、
前記変動器が、第１の変動器レースに結合された回転変動器入力、第２の変動器レースに結合された回転変動器出力、及び一方のレースから他方のレースへ駆動力を伝達するようにレース上で運動する少なくとも１つのローラを有し、該少なくとも１つのローラが変動器比を無段的に変更するように運動可能であり、
前記変動器が更に、レース上に作用する少なくとも１つの液圧アクチュエータ、及び少なくとも１つの液圧制御圧力を液圧アクチュエータに適用するための液圧構成を有し、
前記少なくとも１つの液圧アクチュエータを介し変動器レース上に作用する正味のトルクが変動器のケーシングに伝達され、
前記少なくとも１つの液圧制御圧力が液圧アクチュエータにより適用される力を決定し従って反力トルクを決定し、
変速機比が変動器比の関数となるように前記変動器が回転変速機入力と回転変速機出力との間で結合され、
前記方法が、無段変速機の速度比を測定する工程と；測定された速度比を目標速度比と比較する工程と；比較に基づいて変速機出力トルク要求を決定する工程と；速度比を考慮して、出力トルク要求を制御圧力要求に変換する工程と；補償値を得るために時間に関して制御圧力要求を微分し、補償値を制御圧力要求に適用する工程と；結果としての補償された制御圧力要求を液圧弁構成に出力する工程と；をループ内で実行することを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記出力トルク要求を決定する工程が比例積分方法により実行されることを特徴とする請求項１２の方法。
【請求項１４】
前記速度比を測定する工程が変動器入力及び出力の速度を測定する工程を含むことを特徴とする請求項１２又は請求項１３の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無段変速機（ＣＶＴ；continuously variable transmissions）の制御に関する。特にこれに限らないが、本発明は、低車速における自動車の無段変速機の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶＴは、典型的には、「変動器(variator)」として参照されるユニットを組み込んでおり、これは、回転変動器入力と、回転変動器出力と、入力速度に対する出力速度の比「変動器比（variator ratio）」を段階的に変更できるようにしながら、回転変動器入力及び回転変動器出力のうちの一方から他方へ駆動力（drive）を伝達するための機構とを有する。更に、典型的なＣＶＴは、伝動装置（gearing）を有し、この伝動装置により、変動器が全体の変速機入力（例えば車両エンジンの駆動シャフト）と、変速機出力（例えば車両の車輪に伝達される車両の最終駆動）との間に結合される。変速機出力と変速機入力の速度の比「変速機比（transmission ratio）」は、典型的には、伝動装置により修正される変動器比とは同じではない。
【０００３】
このような伝動装置（gearing）は、典型的には、遊星形式である「シャント（shunt;分路）」歯車を含むことができ、この歯車は、その入力が駆動されている間に、変速機に極めて小さな出力速度及びゼロ速度さえ提供することができる。シャントは、変動器の入力側に結合された第１の部分と、変動器の出力側に結合された第２の部分と、変速機出力に結合された第３の部分とを有する。シャント伝動装置の適当なデザインにより、ある変動器比において、第１の２つの部分の速度が互いに相殺され、従って、回転する変速機入力に機械的に結合維持されている場合でさえ、変速機出力は、静止状態に維持されるように、構成することができる。変速機が無限速度減少を生じさせるようなこの状態は、「ギヤ中立（geared neural）」として参照される。ギヤ中立の両側の変動器比は、変速機出力において両回転方向（車両の変速機における前進及び後進）を提供する。
【０００４】
この形式の変速機は、原理的に持続する極めて低い速度で自動車を駆動することができ、その能力は潜在的に極めて有用である。しかし、このような状態下において変動器の制御の問題が生じる。この問題を説明する前に、変動器の構造及び制御について述べておく必要がある。トロイダルレース転がり牽引形式の変動器を図１、図２に示す。この形式の変動器は、それ自体当業界において周知である。ここでは、単に、ある関連する原理を示す。
【０００５】
図示の変動器１０は、それぞれ対応する入力レース１４ａ、１４ｂと出力レース１６ａ、１６ｂとの間で画定される対をなすトロイダル空洞（twin toroidal cavities）１２ａ、１２ｂを有する。レース（race;軌道輪）は、この例では変動器シャフト１７により画定される共通軸線１５のまわりで回転するように装着される。入力／出力レース対の対面する表面は（図２に符号１８で示し、図１に点線で示すように）半トロイダル状に窪んでおり、空洞１２ａ、１２ｂの各々内では、一組のローラ２０ａ、２０ｂが窪んだ表面上で運動する。ローラは、入力及び出力レース間で駆動力を伝達するのに役立つ。
【０００６】
図示の例においては、各空洞１２ａ、１２ｂは、３つのローラ２０ａ、２０ｂを収容するが、簡略化のため、図１は、１つのみのローラを示す。各ローラは、紙面に垂直で符号２２ａ、２２ｂにより示す軸線を有し、その軸線のまわりで回転するようにヨーク２４ａ、２４ｂ内に装着される。２つの出力レース１６ａ、１６ｂは、一緒に回転するように結合される。図示の例では、この結合は、シャフト１７を介して行われ、このシャフト上で、レースは、例えばスプライン（図示せず）により共に装着される。２つの入力レースは、また例えばスリーブ２６により一緒に回転するように結合されるが、軸受（図示せず）を介して装着されるので、シャフト１７とは、独立に回転できる。この例では、スリーブ２６は、変動器出力を形成するようにベルト又はチェーン（図示せず）と係合するプーリー又は歯車２９を担持する。ローラと係合するようにレース１４ａ、１４ｂを押圧するために、矢印２８で示すように力が適用され、ローラ／レースの牽引を提供する。
【０００７】
シャフト１７及びこれに担持された入力レース１４ａ、１４ｂが回転駆動されると、これらは、その軸線のまわりでローラ２０ａ、２０ｂを旋回させ、ローラは、出力レース１６ａ、１６ｂを駆動する。このようにして、変動器は，駆動力を伝達する。ローラは、変動器比を段階的に変更するように運動することができる。図示の例では、各ローラのヨーク２４ａ、２４ｂは、液圧アクチュエータを形成するようにシリンダ３８ａ、３８ｂ内で運動するそれぞれのピストン３６ａ、３６ｂにピストンロッド３４ａｂを介して接続される。ピストン３６ａ、３６ｂがそのシリンダ内で運動すると、そのローラ２０ａ、２０ｂは共通軸線のまわりで円形経路に沿って運動する。また、各ローラは、傾斜運動を受けることができ、ピストン３６ａ、３６ｂへのそのカップリングにより画定される傾斜軸線３９ａ、３９ｂのまわりで旋回することに留意されたい。
【０００８】
各ローラが前後に移動すると、ローラは、その上のレースの作用のため操舵効果を受け、ローラを自動的に傾斜させて、ローラ軸線２２ａ、２２ｂがレースの共通軸線１５と交差するような位置へ到達する。すべてのローラ２０ａ、２０ｂは、実質上一斉にこのような運動を受ける。ローラの傾斜運動は、入力及び出力レースの相対速度の変化即ち変動器速度比の変化を生じさせる。
【０００９】
変動器を通して動力が伝達されるとき、レースは、共通軸線１５のまわりでその円形経路に沿ってローラを運動させる傾向を有する正味の力をローラ上に作用させる。この力が軸線のまわりで作用するので、円形経路の半径に等しい距離だけそこから離れた位置においては、これは、軸線のまわりで作用するトルク（距離を掛けた力）として表現することができる。このトルクは、アクチュエータ３６、３８を介して、変動器のケーシング（図示せず）のような固定の物体に対して反作用しなければならない。すべてのローラ上に作用するこのようなトルクの総計は、ケーシングに対して反作用する合計のトルクであり、従って、「反力トルク」として参照される。
【００１０】
レースにより各ローラ上に与えられる力は、そのアクチュエータ３６、３８によってローラにより与えられる力により直接平衡させなければならない。それゆえ、（各ピストン３６ａ、３６ｂの両側へ供給を行う液圧ライン４０ａ、４０ｂ間の圧力差により決定される）アクチュエータの力を設定することにより、反力トルクは、直接設定される。更に、反力トルクは、変動器に適用される正味のトルク即ちその入力及び出力上に作用するトルクの総計と明らかに等しくなければならない。従って、この量は、アクチュエータの力を制御することにより直接制御される。
【００１１】
図１、図２に示す物理的なシステムは、必要な変動器速度比を設定する直接の手段を提供するものではないことに留意されたい。代わりに、比の変化は、変速機の物理的な構造のため、変動器入力及び出力におけるトルクの結果として、自動的に生じる。これを認識するため、図３において提供される大幅に簡略化された概略図を考察する。エンジンは、変速機の入力側でエンジントルクＴＥを働かせる。変動器の作用は、変速機の同じ側にトルクＴＩＮを生じさせる。両者は、（エンジン及び変速機の部品を回転させることにより与えられる）変動器入力に関連する慣性ＷＩＮ上に作用する。
【００１２】
正味のトルクＴＥ＋ＴＩＮは、慣性ＷＩＮ上に作用し、正味のトルクがゼロでない場合は、慣性を加速させる。変動器の速度比は、このような加速を調節するように自動的に変化する。変速機の出力側では、その加速を決定するために（車両自体の慣性及び最終駆動子等の慣性を含む）慣性ＷＯＵＴ上に作用する正味のトルクを提供するように斜面上に位置する車両によるドラッグのため、トルクＴＯＵＴは、車両ブレーキからの任意のトルクＴＢ及び車輪でのトルクＴＷに付加される。これまた、変動器速度比は、加速を調節するように自動的に変化する。
【００１３】
反力トルクを規制するように構成された変動器は、時として、比が直接規制されるようなごく普通の変速機（このような変速機は「比制御（ratio controlled）」として参照される）と区別するために、文言的に「トルク制御（torque controlled）」として参照される。多くの既知の変速機は、変動器の比制御を達成するために流体機械的なフィードバックを使用する。例えば、変動器を制御する液圧圧力を設定するために弁を設けることができ、この弁自体は、（ａ）その位置を感知するためにローラの１つに対する機械的な接続及び（ｂ）必要な比を表わす機械的な入力信号を介して制御される。弁は、２つの信号を比較し、必要なローラ位置を達成するためにピストン圧力を変調するのに役立つ。このようなシステムは、典型的には、図１、図２に示すものとは若干異なる構成の変動器を使用して履行される。その例は、ＵＳ２００３／０２２８９５２号明細書（Joe et al.）において見ることができる。本発明は、この形式の変速機には関連しない。
【００１４】
現在までに成功したトルク制御式の変速機は、典型的には、ソフトウエアで履行される精巧な制御手順に依存しており、この場合、エンジントルク要求（デマンド）及び変動器反力トルクは調和した方法で制御されていた。このような例は、公開された国際特許出願ＷＯ０４／０８５１９０号（出願ＰＣＴ／ＥＰ０４／０３２９３号）明細書において見ることができる。
【００１５】
完成及び明確のため、図７は、遊星「シャント」歯車構成を含む完成した変速機の例を大幅に簡略化した形で示す。自動車のエンジンＥは、変動器１０の入力シャフト１７を駆動する。従って、変動器シャフト１７は、変動器の回転入力を形成し、また全体として変速機の入力を形成する。また、歯車列７００は、変動器シャフト１７を遊星歯車列７０６の遊星キャリヤ７０４のシャフト７０２に結合する。遊星歯車列７０６のサンギヤ７０８は、チェーン駆動子７１０により変動器の出力レース１６ａ、１６ｂに結合され、従って、レースは、変動器の回転出力を形成する。遊星歯車列７０６のリングギヤ７１２は、変速機の出力を形成するロータ７１４に結合される。図面において、ロータ７１４は、車両の車輪に直接結合された状態で示すが、実際は、この結合は通常駆動シャフト、差動歯車等を介して行われる。
【００１６】
安定性は、変速機の物理的なデザイン及びその制御に使用する方法の双方に関して重大な因子である。適当な緩衝がない場合、変動器ローラは、望ましくない振動を受けることがある。最も簡単な振動モードは、その平衡位置のまわりでのすべてのローラの一体的な運動を含み、車両の乗員が体験することのある激震又は振動のような変速機比の結果としての変化を伴う。
【００１７】
図１、図２に示す形式の変動器は、典型的には問題を克服するために液圧緩衝部を備える。図４は、適当な液圧構成を極めて概略的な形で示す。圧力制御弁Ｐ１、Ｐ２は、ポンプ（図示せず）により加圧液圧流体を供給される。電子コントローラ５０は、それぞれの圧力要求を各弁に送り、これに応答して、弁は、各々関連する供給ラインＳ１、Ｓ２を介して対応する圧力を出力し、変動器ピストン３６（図３にはその１つのみを示す）の両側へ供給する。弁Ｐ１、Ｐ２を制御することにより、電子コントローラは、ピストンの力従って変動器の反力トルクを制御する。
【００１８】
しかし、供給ラインＳ１、Ｓ２は、それぞれの緩衝オリフィスＯ１、Ｏ２を組み込んでいることに留意されたい。このようなオリフィスは、供給ライン内で鋭利な縁部のオリフィスのような絞りとして形成され、その流れ抵抗は、流体速度従って温度により大幅には変化しない。ピストンの運動は、オリフィスを通る流れを生じさせ、その流れはオリフィスＯ１、Ｏ２を横切る（ピストンの運動に対して抵抗する傾向を持つ）圧力変化を生じさせる。従って、オリフィスは、ピストンの運動に対抗し、ピストンの速度に関連する力を生じさせる。調和的な運動の普通の分析においては、このような用語は緩衝（即ちこの状況においてはその効果）を提供するものとみなされる。
【００１９】
また、液圧機器は、ある程度の従順性（compliance）を有することに留意されたい。図４において、従順性はアキュムレータＣ１、Ｃ２により与えられる。実際、ある程度の従順性は、例えば（使用時に幾分ガスを含有される）液圧流体の圧縮性及びピストンのいずれかの側における作業室の容積等のために、アキュムレータを設けない場合でさえも、生じる。従順性は流体流れと上述の圧力変化との間に位相遅れを生じさせる。これまた、これは変動器の安定性に関して望ましい。生成(production)圧力制御弁は、典型的には、流れと圧力との間に先導期間(lead term)を与える。図示の液圧回路は、弁からの先導期間を従順性による遅れ期間により相殺することによって、変動器及び弁が不安定な方法で相互作用するのを阻止する。また、緩衝オリフィスを備えている場合でさえ、変動器は、車両の（「巻き上げ」のためエネルギを蓄えることができるので、この場合は捩りバネであると考えることのできる）駆動ラインに結合されたときに不安定になる可能性があることが分かった。液圧従順性を包含させると、変動器を回転ダンパのように振る舞わせる。従って、変動器は、駆動ラインの振動を誘起させるのではなく、そのような振動を緩衝する。
【００２０】
緩衝のあまり望ましくない効果は、緩衝が弁Ｐ１、Ｐ２の圧力要求の変化とピストン３６に適用される圧力の対応する変化との間に遅れを生じさせることである。この効果は、図５に示すように、圧力要求に低パスフィルタを適用することと等価である。点線は圧力要求を示し、この特定の例においては、単なる図示のために正弦曲線としてある。実線はピストン３６に適用される実際の圧力を示し、遅れ時間Ｔｏｒだけ要求が遅れることが分かる。
【００２１】
低速度での良好な変速機制御を提供するためには、変速機を制御するシステムは、変化する状態に対して迅速に反応できなければならない。流体機械的な緩衝は、これに関して問題を生じさせる。例えば、電子コントローラが変速機を規制するために閉ループ制御を適用するようにプログラムされたものと仮定する。（ａ）電子機器を通しての迅速応答性の閉ループ制御と（ｂ）緩衝される流体機械的なシステムとの組み合わせは、位相遅れＴｏｒのため不安定になる可能性があることが判明し、これは積極的なフィードバックを生じさせることがある。この問題の解決が本発明の目的である。
【００２２】
ここで、車両が低速度を維持する必要があるようなある状況を考察する。種々のこのような状況は、例えばトラクタのような農業用車両に関して生じる。耕す場合、エンジンの負荷は、すき自体により主として与えられ、土の性質に従って変化する。かなり活発な速度を維持することが望ましいが、これは、すきが硬い土に遭遇している場合は、エンジンを停止させることなく、行わねばならない。一定の地面速度の維持はさほど重要ではない。この状況においては、土は粘性流体に幾分似たように振る舞い、そのため、すきを推進させるのに必要な力は、概略速度に比例する。固定の変速機速度比の場合、エンジンがもがき苦しんで減速したときに、負荷は減少し、エンジンの停止は回避される。
【００２３】
ロチベーティング(rotivating)（トラクタの動力切断から駆動される回転器具を使用して土を処理すること；これは車両の車輪を駆動するものとは別の、固定比の変速機を介してエンジンから駆動される）の場合、エンジン負荷は、ロチベータ(rotivator)により大部分与えられ、硬い土に遭遇した場合にエンジンを減速させることがある。ロチベータの速度に対する車両の車輪速度の比を一定にすべきであることが望ましい。これは、固定の変速機速度比で作動させることにより提供することができる。
【００２４】
時として、極めて低い地面速度を維持することが単に必要なことがある。例えば、トラクタはトレーラー内に果物を積載する果物採集器を極めてゆっくり通り過ぎなければならないことがある。クリーニング等のための放水構成は、放水している建物を通過する際に極めてゆっくり牽引しなければならないことがある。必要な速度は、時速３０メートル程に遅くすることができる。このような低い地面速度を提供するのに必要な変速機速度比は、大きな負荷がエンジンに適用されないほどに小さく、そのため、速度制御（管理）エンジンにおいては、一定の変速機比が一定の速度を与える。
【００２５】
すべてのこのような例においては、所要の結果は一定の（及び極めて小さな）変速機比を提供するように変速機を制御することにより得ることができる。しかし、これを提供するためのトルク制御式の変動器の管理は問題を生じさせる。これまた、これに関して、比制御式の変速機とトルク制御式の変速機との間の差異を強調することは重要である。前者においては、制御電子機器は、必要な比を設定し、液圧機器（例えばローラの位置及び変動器比に応答できる上述の弁）は、その比を調整するように変動器を自動的に制御する。トルク制御式の変速機においては、液圧機器は、反力トルクを規制する。反力トルクが調整されなかった場合、変速機比は、例えば、車両が傾斜部又は他の障害物に遭遇したとき、又は、すきの昇降時にすきからの負荷が変化したときに、変化する。一定の比を維持するためには、変動器を制御する電子機器は、液圧機器の反力トルク要求を迅速に調整できなければならない。
【００２６】
変速機制御システムの厳格な試験は、約３０ｃｍの高さ及び幅の正方形のビーム（梁）の形をした障害物を越えて車両を極めて低速で駆動する工程を含み、その狙いは、車両の車輪が最初にビームの前面をよじ登って動力列に負荷を加え、次いで、ビームの上面に達して急激に負荷を解除し、次いで、ビームの後面を下降してエンジンを急激にオーバーラン状態にさせる必要を生じさせる（エンジン制動）ときに、一定速度を維持させることである。従来の（段階的な比の）歯車箱を備えたトラクタに対しては試みは簡単である。その理由は、変速機比が変動できず、エンジン速度が（それ自身の速度コントローラを有する速度制御ディーゼルエンジンを使用するために）一定になることができるからである。必要な比を維持するために車輪負荷の変化に従って牽引トルクを迅速に調整しなければならないようなトルク制御式のＣＶＴを備えたトラクタにとっては、これは大いなる挑戦である。農業用車両に関して本発明を工夫したが、本発明は、他の形式の車両に関して適用できる可能性があることを強調することは重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】ＵＳ２００３／０２２８９５２号明細書
【特許文献２】ＷＯ０４／０８５１９０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明の第１の態様によれば、第１の変動器レースに結合された回転変動器入力と、第２の変動器レースに結合された回転変動器出力と、一方のレースから他方のレースへ駆動力を伝達するようにレース上で運動し、変動器比を段階的に変更するように運動できる少なくとも１つのローラとを有する変動器を備えた無段変速機のための電子コントローラであって、変動器が更に、レース上に作用し、変動器レース上に作用する正味のトルク（その量は、以下「反力トルク」と呼ぶ）を、ローラを介して変動器のケーシングに伝達する（refer to）少なくとも１つのア液圧クチュエータと、液圧アクチュエータにより適用される力を決定し従って反力トルクを決定する少なくとも１つの液圧制御圧力を液圧アクチュエータに適用するための液圧構成と、を有し、変動器は、変速機比が変動器比の関数となるように、回転変速機入力と回転変速機出力との間で結合されるような電子コントローラが提供される。
【００２９】
この電子コントローラは、無段変速機の速度比を測定する工程と；測定された速度比を目標速度比と比較する工程と；比較に基づいて変速機出力トルク要求を決定する工程と；速度比を考慮して、出力トルク要求を制御圧力要求に変換する工程と；補償値を得るために時間に関して制御圧力要求を微分し、補償値を制御圧力要求に適用する工程と；結果としての補償された制御圧力要求を液圧弁構成に出力する工程と；をループ内で実行するようにされることを特徴とする。
【００３０】
本発明の第２の態様によれば、第１の変動器レースに結合された回転変動器入力と、第２の変動器レースに結合された回転変動器出力と、一方のレースから他方のレースへ駆動力を伝達するようにレース上で運動し、変動器比を段階的に変更するように運動できる少なくとも１つのローラとを有する変動器を備えた無段変速機を制御する方法であって、変動器が更に、レース上に作用し、変動器レース上に作用する正味のトルク（その量は、以下「反力トルク」と呼ぶ）をローラを介して変動器のケーシングに伝達する少なくとも１つの液圧アクチュエータと、液圧アクチュエータにより適用される力を決定し従って反力トルクを決定する少なくとも１つの液圧制御圧力を液圧アクチュエータに適用するための液圧構成とを有し、変動器は、変速機比が変動器比の関数となるように、回転変速機入力と回転変速機出力との間で結合されるような方法が提供される。
【００３１】
この方法は、無段変速機の速度比を測定する工程と；測定された速度比を目標速度比と比較する工程と；比較に基づいて変速機出力トルク要求を決定する工程と；速度比を考慮して、出力トルク要求を制御圧力要求に変換する工程と；補償値を得るために時間に関して制御圧力要求を微分し、補償値を制御圧力要求に適用する工程と；結果としての補償された制御圧力要求を液圧弁構成に出力する工程と；をループ内で実行することを特徴とする。
【００３２】
その簡略化にも拘わらず、また、幾分意外と思えるが、このコントローラは、極めて有効であることが判明した。本発明を具体化したコントローラを有するプロトタイプの車両は、上述の「ビーム」試験において優れており、車両の車輪速度の極めて安定した制御を提供することが分かった。
【００３３】
コントローラにより測定される速度比は、変速機比とすることができるが、好ましい実施の形態においては、変動器比である。いずれの場合も、関連する測定は、好ましくは、入力及び出力速度を感知する工程を含む。変動器比が測定される場合、この比は、引き続きの工程で使用するための変速機比に変換することができる。目標速度比に対する測定された速度比の比較は、好ましくは、一方から他方を差し引く工程を含む。
【００３４】
出力トルク要求の決定は、好ましくは、上述の比較に基づき比例積分コントローラにより実行される。好ましくは、補償値は、制御圧力要求の微分値（即ち時間に対する制御圧力の曲線の勾配）に、液圧構成内の時間遅れに対応する因子を乗ずることにより、得られる。変速機がシャント歯車を組み込んだ形式のもので、ギヤ中立を提供できることが特に好ましい。
【００３５】
液圧構成は、典型的には、制御圧力をアクチュエータ（単数又は複数）に出力するように構成された圧力制御弁を含み、圧力制御弁は、補償された制御圧力要求を受け取るように構成され、要求に従って制御圧力を調整するようにされる。圧力制御弁及びアクチュエータを接続する導管内には、好ましくは、絞りオリフィスが存在し、このオリフィスを横切って、圧力差が貫通流れにより生じる。更に一層好ましくは、液圧構成は、弁の出力圧力の調整とアクチュエータにより受け取られる圧力の対応する変化との間に時間遅れを生じさせる従順性を有する。
【００３６】
本発明の第３の態様によれば、変動器の反力トルクを規制するようになっていてそのように構成された変動器であって、変速機比が変動器比の関数となるように、変速機入力と変速機出力との間で結合された変動器を備えた変速機が提供され、変速機は、電子コントローラを有する。電子コントローラは、無段変速機の速度比を測定し；測定された速度比を目標速度比と比較し；比較に基づいて変速機出力トルク要求を決定し；速度比を考慮して、出力トルク要求を制御圧力要求に変換し；補償値を得るために時間に関して制御圧力要求を微分し、補償値を制御圧力要求に適用し；結果としての補償された制御圧力要求を液圧弁構成に出力する；ようにされることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１はその主軸に対し半径方向に沿って示す変動器の簡略的に示す。
【図２】図２は同じ変動器の斜視図である。
【図３】図３はＣＶＴ内の慣性及びトルクを表す簡単な図である。
【図４】図４は変動器を制御するための液圧回路の極めて簡単な図である。
【図５】図５は変動器を制御する液圧機器内の圧力及び圧力要求の経時的変化を表すグラフである。
【図６】図６は本発明を具体化した制御システムの主要な機能的要素を表すブロック線図である。
【図７】図７は図１乃至図３の変動器を組み込んだ変速機の簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
添付図面を参照し、単なる例としての本発明の特定の実施の形態をここで説明する。図６に示すシステム１１０は、図１乃至４及び図７に示すもののようなトルク制御式の変動器を有するＣＶＴと一緒に使用するためのものである。このシステムは、感知された量に応答し、運転手からの比要求に従って変化できる変動器制御を決定するのに役立つ。最大限に可能な用語においては、システムは、変速機の比の誤差（即ち実際の変速機比と要求された変速機比との間の差）に基づいた閉ループ制御を提供するものとみなすことができる。
【００３９】
システムは、現在の変速機比を繰り返し測定する。原則として、これは、変速機の出力速度及び変速機の入力速度を測定し、一方を他方で割ることにより、行うことができる。しかし、このアプローチ即ち接近法は、変速機の出力速度がゼロに向かって低下し、その結果、センサノイズが測定した速度を支配するので、あまり効果的ではない。エンジンが運転している間は、変動器の出力速度は決してゼロに近づかず、そのため、この実施の形態で採用される接近法は、比の計算を、変速機の出力速度の代わりに、変動器の出力速度に基づかせる。図６のブロック１１２において、（ノイズを減少させるために低パスフィルタを受ける出力を持つセンサ１４からの）測定された変動器の出力速度は（同様に低パスフィルタを介したセンサ１１６からの）測定された変動器の入力速度で割られる。この量は、変速機のレイアウト及び歯車比に基づく簡単な機能により変速機比に関連し、ブロック１１８において、測定された変速機比を生じさせるために、関連する変換が行われる。
【００４０】
図６のブロック２０において、測定された変速機比は、この実施の形態では運転手により設定される変速機比の要求される値ＤＶＲと比較される。結果としての誤差（測定された比と要求された比と間の差）は、閉ループ制御の基準として使用され、これは、変速機の誤差を修正するために行うべき努力を決定するＰＩ（比例積分）コントローラ１２２へ供給される。ＰＩコントローラは周知である。修正努力は（ａ）第１の係数Ｋｐを乗じた比誤差と（ｂ）第２の係数Ｋｉを乗じた比誤差の数値的な積分値との総計である。ＰＩコントローラの出力は、車両の被駆動車輪に与えられるべきトルク（「車輪トルク」）を表す。
【００４１】
変動器がそのピストン３６を横切る圧力差に対応する反力トルクを提供するように構成されることを思い出されたい。この圧力差は、変動器の制御変数である。与えられた車輪トルクを生じさせるために必要な反力トルク（及び従って圧力差）を計算するためには、図６のステップ１１２で決定された利用できる現在の変動器比を考慮する必要がある。機能的なブロック１２４は、変動器比を考慮して、必要な車輪トルクを変動器圧力要求に変換するのに役立つ。
【００４２】
従って与えられた比誤差を修正するために行われる努力は、誤差（及びその時間積分）に依存するのみならず、現在の変動器比にも依存する。上述の説明から、変動器を制御する弁に適用される圧力要求の変化と変動器に適用される対応する圧力変化との間に遅れＴｏｒがあることを思い出されたい。ブロック１２６において、ブロック１２４からの圧力要求出力は、この遅れを補償するように修正される。これは、圧力要求を数値的に微分し、微分値に係数Ｋｔを乗じ、結果としての補償値を圧力要求信号に付加することにより、行われる。係数Ｋｔは、液圧機器により生じた時間遅れＴｏｒを表す。
【００４３】
液圧機器は、上述した方法で、要求された変動器圧力に対して事実上低パスフィルタなるものを適用する。ステップ１２６において実行される操作は、事実上圧力要求に適用される高パスフィルタである。制御電子機器内で履行される高パスろ過は、液圧機器により生じる低パスろ過を補償する。その結果は、迅速応答速度を有するにも拘わらず安定しているシステムとなる。
【００４４】
ステップ１２６の出力１２８は、変動器の制御変数であり、変動器に関連する弁（例えばＰ１、Ｐ２）を制御する際に使用すべき圧力要求を表す。これは、制御システムの主要な出力である。しかし、図６は、また、制御ループが閉じられる方法をも示すのに役立つ。液圧機器による圧力の有効な低パスろ過は、ボックス１３０により表され、変動器上に作用して、変動器により生じる反力トルク従って車輪トルクを決定するこの工程から由来する圧力となる。車両の車輪の速度の変化は、図３を参照して上述したように、車輪トルクに依存し、また、車両の慣性、路面の傾斜度、車輪スリップ（牽引）等に依存し、図６のボックス１３２は、関連する車両の慣性／抵抗を表す。車輪速度のいかなる変化もが変動器の出力速度の対応する変化に反映されるが、２つの速度は、シャント伝動装置等（ボックス１３４）のために異なり、変動器の出力速度は、もちろん制御ループへの入力の１つとなり、それゆえ、ループは、閉じる。
【００４５】
制御システムは、電子的に履行される。原理的には、これはアナログ電子システムとすることができる。すべての機能（フィルタ、付加器等）を履行するために周知のアナログ回路を使用することができ、過去の変動器においては、コントローラは、このような方法で構成されていた。しかし、実際は、デジタル履行を奨励する。適当にプログラムされたマイクロプロセッサは、センサ１１４、１１６からの出力及び運転手による比要求の表示を受け取り、反復ループにおいて、制御変数（圧力要求）１２８を計算する。
【図１】
0005564032.tif 000002
【図２】
0005564032.tif 000003
【図３】
0005564032.tif 000004
【図４】
0005564032.tif 000005
【図５】
0005564032.tif 000006
【図６】
0005564032.tif 000007
【図７】
0005564032.tif 000008