(57)【特許請求の範囲】
【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（Ｑｈｉｇｈ）を与え他方に前記第１の軸推力（Ｑｈｉｇｈ）よりも小さい第２の軸推力（Ｑｌｏｗ  ）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。
【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。
【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Ｑｈｉｇｈ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ＮＩＮ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３１，３１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１９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２４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Ｑｌｏｗ  （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ＬＯＷ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  （Ｑｈｉｇｈ＞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Ｔ２  、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】
0003592524.tif 000002
【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】
0003592524.tif 000003
【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】
0003592524.tif 000004
【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】
0003592524.tif 000005
【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μＡＶ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Ｑｈｉｇｈ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ＮＩＮ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ＮＩＮ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０Ｎｍに設定され、また入力回転数ＮＩＮは１５０ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、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／ｄｓが略一定値になることが確認される。この変速速度ｄＲ／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が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、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Ｑｈｉｇｈが８ｋＮ〜２６ｋＮの領域Ｂは、変速比ｉ、入力回転数ＮＩＮ、入力トルクＴＩＮ、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Ｑｈｉｇｈ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  の制御過程を、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Ｑｌｏｗ  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Ｑｈｉｇｈをドリブンプーリの軸推力ＱＤＮとし、その軸推力ＱＤＮ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Ｓ９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Ｓ８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。
【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６】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】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Ｑｈｉｇｈ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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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