(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源からの回転動力を受けることで入力中心軸線の周りを回転する入力軸と、
前記入力中心軸線に対する偏心量を変更可能な第１支点をそれぞれの中心に有して、該偏心量を保ちつつ前記入力中心軸線の周りを前記入力軸と共に回転する偏心ディスクと、
前記入力中心軸線から離れた出力中心軸線の周りを回転する出力部材と、外部から回転方向の動力を受けることで前記出力中心軸線の周りを揺動する入力部材と、前記入力部材及び前記出力部材を互いにロック状態又は非ロック状態にする係合部材と、を有し、前記入力部材の正方向の回転速度が前記出力部材の正方向の回転速度を上回ったとき、前記入力部材に入力された回転動力を前記出力部材に伝達し、それにより前記入力部材の揺動運動を前記出力部材の回転運動に変換するワンウェイクラッチと、
一端が前記偏心ディスクの外周に前記第１支点を中心に回転自在に連結され、他端が前記ワンウェイクラッチの前記入力部材上の前記出力中心軸線から離間した位置に設けられた第２支点に回動自在に連結されることで、前記入力軸から前記偏心ディスクに与えられる回転運動を、前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に対し当該入力部材の揺動運動として伝える連結部材と、
前記入力中心軸線に対する前記第１支点の偏心量を調節することで、前記偏心ディスクから前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に伝えられる揺動運動の揺動角度を変更するアクチュエータを有し、それにより、前記入力軸に入力される回転動力が前記偏心ディスク及び前記連結部材を介して前記ワンウェイクラッチの前記出力部材に回転動力として伝達される際の変速比を変更すると共に、前記偏心量がゼロに設定可能とされることで前記変速比を無限大に設定する変速比可変機構と、
を備えた四節リンク機構式の無段変速機における前記変速比を制御する変速制御装置であって、
前記動力源への要求出力及び前記動力源の回転数に応じた、前記無段変速機への目標入力トルクを導出する目標入力トルク導出部と、
前記動力源への要求出力に応じた、前記無段変速機における目標入力回転数を導出する目標入力回転数導出部と、
前記目標入力トルク、前記目標入力回転数、並びに、前記無段変速機における実際の入力回転数及び出力回転数に基づいて、前記偏心量を制御するための偏心量制御項を導出する偏心量制御部と、を備え、
前記偏心量制御部は、
前記目標入力回転数に対する前記実際の出力回転数の比である目標変速比、前記目標入力トルク及び前記目標入力回転数に基づいて、前記偏心量制御項を構成するフィードフォワード制御項を導出するフィードフォワード制御部と、
前記実際の入力回転数に対する前記実際の出力回転数の比である実変速比と前記目標変速比の差に応じて、前記偏心量制御項を構成するフィードバック制御項を導出するフィードバック制御部と、
を有し、
前記フィードフォワード制御部は、前記無段変速機が有する前記ワンウェイクラッチのトーション特性、及び前記無段変速機が四節リンク機構式であることに起因した、前記偏心量に対する前記変速比の幾何学的非線形特性を考慮して、前記フィードフォワード制御項を導出することを特徴とする変速制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の変速制御装置であって、
前記フィードフォワード制御部は、
前記目標変速比、前記目標入力トルク及び前記目標入力回転数に基づいて、前記無段変速機における動力の伝達効率の予測値を導出する効率予測部と、
前記伝達効率の予測値、前記目標入力トルク及び前記目標変速比に基づいて、前記無段変速機における予測出力トルクを導出する予測出力トルク導出部と、
前記目標変速比及び前記予測出力トルクに基づいて、前記フィードフォワード制御項を導出するフィードフォワード制御項導出部と、
を有することを特徴とする変速制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の変速制御装置であって、
前記実変速比と前記偏心量から想定される想定変速比との差に基づく学習値を導出し、当該学習値を前記目標変速比に反映する学習値反映部を備え、
前記フィードフォワード制御部は、前記学習値が反映された目標変速比、前記目標入力トルク及び前記目標入力回転数に基づいて、前記偏心量制御項を構成するフィードフォワード制御項を導出することを特徴とする変速制御装置。
【請求項４】
動力源からの回転動力を受けることで入力中心軸線の周りを回転する入力軸と、
前記入力中心軸線に対する偏心量を変更可能な第１支点をそれぞれの中心に有して、該偏心量を保ちつつ前記入力中心軸線の周りを前記入力軸と共に回転する偏心ディスクと、
前記入力中心軸線から離れた出力中心軸線の周りを回転する出力部材と、外部から回転方向の動力を受けることで前記出力中心軸線の周りを揺動する入力部材と、前記入力部材及び前記出力部材を互いにロック状態又は非ロック状態にする係合部材と、を有し、前記入力部材の正方向の回転速度が前記出力部材の正方向の回転速度を上回ったとき、前記入力部材に入力された回転動力を前記出力部材に伝達し、それにより前記入力部材の揺動運動を前記出力部材の回転運動に変換するワンウェイクラッチと、
一端が前記偏心ディスクの外周に前記第１支点を中心に回転自在に連結され、他端が前記ワンウェイクラッチの前記入力部材上の前記出力中心軸線から離間した位置に設けられた第２支点に回動自在に連結されることで、前記入力軸から前記偏心ディスクに与えられる回転運動を、前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に対し当該入力部材の揺動運動として伝える連結部材と、
前記入力中心軸線に対する前記第１支点の偏心量を調節することで、前記偏心ディスクから前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に伝えられる揺動運動の揺動角度を変更するアクチュエータを有し、それにより、前記入力軸に入力される回転動力が前記偏心ディスク及び前記連結部材を介して前記ワンウェイクラッチの前記出力部材に回転動力として伝達される際の変速比を変更すると共に、前記偏心量がゼロに設定可能とされることで前記変速比を無限大に設定する変速比可変機構と、
を備えた四節リンク機構式の無段変速機における前記変速比の制御方法であって、
前記動力源への要求出力及び前記動力源の回転数に応じた、前記無段変速機への目標入力トルクを導出する目標入力トルク導出ステップと、
前記動力源への要求出力に応じた、前記無段変速機における目標入力回転数を導出する目標入力回転数導出ステップと、
前記目標入力トルク、前記目標入力回転数、並びに、前記無段変速機における実際の入力回転数及び出力回転数に基づいて、前記偏心量を制御するための偏心量制御項を導出する偏心量制御ステップと、を有し、
前記偏心量制御ステップは、
前記目標入力回転数に対する前記実際の出力回転数の比である目標変速比、前記目標入力トルク及び前記目標入力回転数に基づいて、前記偏心量制御項を構成するフィードフォワード制御項を導出するフィードフォワード制御ステップと、
前記実際の入力回転数に対する前記実際の出力回転数の比である実変速比と前記目標変速比の差に応じて、前記偏心量制御項を構成するフィードバック制御項を導出するフィードバック制御ステップと、
を含み、
前記フィードフォワード制御ステップでは、前記無段変速機が有する前記ワンウェイクラッチのトーション特性、及び前記無段変速機が四節リンク機構式であることに起因した、前記偏心量に対する前記変速比の幾何学的非線形特性を考慮して、前記フィードフォワード制御項を導出することを特徴とする変速比制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の変速比制御方法であって、
前記フィードフォワード制御ステップは、
前記目標変速比、前記目標入力トルク及び前記目標入力回転数に基づいて、前記無段変速機における動力の伝達効率の予測値を導出する効率予測ステップと、
前記伝達効率の予測値、前記目標入力トルク及び前記目標変速比に基づいて、前記無段変速機における予測出力トルクを導出する予測出力トルク導出ステップと、
前記目標変速比及び前記予測出力トルクに基づいて、前記フィードフォワード制御項を導出するフィードフォワード制御項導出ステップと、
を含むことを特徴とする変速比制御方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の変速比制御方法であって、
前記実変速比と前記偏心量から想定される想定変速比との差に基づく学習値を導出し、当該学習値を前記目標変速比に反映する学習値反映ステップを有し、
前記フィードフォワード制御ステップでは、前記学習値が反映された目標変速比、前記目標入力トルク及び前記目標入力回転数に基づいて、前記偏心量制御項を構成するフィードフォワード制御項を導出することを特徴とする変速比制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏心量に対する変速比の特性が幾何学的に非線形な無段変速機における変速比を適正に制御する変速制御装置及び変速比制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの出力軸の回転運動を揺動運動に変換し、更に揺動運動を回転運動に変換して変速機の出力軸から出力する方式のＩＶＴ（Infinity Variable Transmission）と呼ばれる無段変速機が知られている。当該方式の変速機では、クラッチを使用せずに変速比を無段階に変更できると共に、変速比の最大値を無限大に設定することができる。なお、当該変速機において、変速比が無限大に設定されたときの出力回転数はゼロである。
【０００３】
図６は、ＩＶＴと呼ばれる無段変速機の一部の構成を軸線方向から見た側断面図である。図６に示す無段変速機は、内燃機関等の動力源からの回転動力を受けることで入力中心軸線Ｏ１の周りを回転する入力軸１０１と、入力軸１０１と一体回転する偏心ディスク１０４と、入力側と出力側を結ぶ連結部材１３０と、出力側に設けられたワンウェイクラッチ１２０とを備える。
【０００４】
偏心ディスク１０４は、第１支点Ｏ３を中心とした円形形状に形成されている。第１支点Ｏ３は、入力中心軸線Ｏ１に対して変更可能な偏心量ｒ１を保ちつつ、入力中心軸線Ｏ１の周りに入力軸１０１と共に回転するように設定されている。したがって、偏心ディスク１０４は、偏心量ｒ１を保った状態で、入力中心軸線Ｏ１の周りを入力軸１０１が回転するに伴って偏心回転するように設けられている。
【０００５】
偏心ディスク１０４は、図６に示すように、外周側円板１０５と、入力軸１０１に一体形成された内周側円板１０８とで構成されている。内周側円板１０８は、入力軸１０１の中心軸線である入力中心軸線Ｏ１に対して一定の偏心距離だけ中心を偏倚させた肉厚円板として形成されている。外周側円板１０５は、第１支点Ｏ３を中心にした肉厚円板として形成されており、その中心（第１支点Ｏ３）を外れた位置に中心を持つ第１円形孔１０６を有している。そして、この第１円形孔１０６の内周に回転可能に内周側円板１０８の外周が嵌っている。
【０００６】
また、内周側円板１０８には、入力中心軸線Ｏ１を中心とすると共に周方向の一部が内周側円板１０８の外周に開口した第２円形孔１０９が設けられており、その第２円形孔１０９の内部にピニオン１１０が回転自在に収容されている。ピニオン１１０の歯は、第２円形孔１０９の外周の開口を通して、外周側円板１０５の第１円形孔１０６の内周に形成した内歯歯車１０７に噛み合っている。
【０００７】
このピニオン１１０は、入力軸１０１の中心軸線である入力中心軸線Ｏ１と同軸に回転するように設けられている。即ち、ピニオン１１０の回転中心と入力軸１０１の中心軸線である入力中心軸線Ｏ１とが一致している。ピニオン１１０は、アクチュエータにより、第２円形孔１０９の内部で回転させられる。通常時は、入力軸１０１の回転と同期させてピニオン１１０を回転させ、同期する回転数を基準として、ピニオン１１０に入力軸１０１の回転数を上回るか下回るかする回転数を与えることにより、ピニオン１１０を入力軸１０１に対して相対回転させる。例えば、ピニオン１１０およびアクチュエータ１８０の出力軸が互いに連結されるように配置し、アクチュエータ１８０の回転が入力軸１０１の回転に対して回転差が生じる場合には、その回転差に減速比をかけた分だけ入力軸１０１とピニオン１１０の相対角度が変化する減速機構（例えば遊星歯車）を用いることで実現できる。この際、アクチュエータ１８０と入力軸１０１の回転差がなく同期している場合には偏心量ｒ１は変化しない。
【０００８】
従って、ピニオン１１０を回すことにより、ピニオン１１０の歯が噛合している内歯歯車１０７つまり外周側円板１０５が内周側円板１０８に対して相対回転し、それにより、ピニオン１１０の中心（入力中心軸線Ｏ１）と外周側円板１０５の中心（第１支点Ｏ３）との間の距離（つまり偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１）が変化する。
【０００９】
この場合、ピニオン１１０の回転によって、ピニオン１１０の中心（入力中心軸線Ｏ１）に外周側円板１０５の中心（第１支点Ｏ３）を一致させることができるように設定されており、両中心を一致させることにより、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を「ゼロ」に設定できる。
【００１０】
また、ワンウェイクラッチ１２０は、入力中心軸線Ｏ１から離れた出力中心軸線Ｏ２の周りを回転する出力部材（クラッチインナー）１２１と、外部から回転方向の動力を受けることで出力中心軸線Ｏ２の周りを揺動するリング状の入力部材（クラッチアウター）１２２と、入力部材１２２および出力部材１２１を互いにロック状態または非ロック状態にするために入力部材１２２と出力部材１２１の間に挿入された複数のローラ（係合部材）１２３とを有する。なお、ワンウェイクラッチ１２０には、出力部材１２１の断面における辺数と同数のローラ１２３が設けられている。
【００１１】
ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２から出力部材１２１への動力（トルク）の伝達は、入力部材１２２の正方向（図６中矢印ＲＤ１方向）の回転速度が出力部材１２１の正方向の回転速度を超えた条件でのみ行われる。つまり、ワンウェイクラッチ１２０では、入力部材１２２の回転速度が出力部材１２１の回転速度より高くなったときに初めてローラ１２３を介しての噛み合い（ロック）が発生し、入力部材１２２の揺動動力が出力部材１２１の回転運動に変換される。
【００１２】
入力部材１２２の周方向の１箇所には張り出し部１２４が設けられており、その張り出し部１２４に、出力中心軸線Ｏ２から離間した第２支点Ｏ４が設けられている。そして、入力部材１２２の第２支点Ｏ４上にピン１２５が配置され、このピン１２５によって、連結部材１３０の先端（他端部）１３２が入力部材１２２に回転自在に連結されている。
【００１３】
連結部材１３０は、一端側にリング部１３１を有し、そのリング部１３１の円形開口１３３の内周が、ベアリング１４０を介して、偏心ディスク１０４の外周に回転自在に嵌合されている。従って、このように連結部材１３０の一端が偏心ディスク１０４の外周に回転自在に連結されると共に、連結部材１３０の他端が、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２上に設けられた第２支点Ｏ４に回動自在に連結されることにより、図７に示すように、入力中心軸線Ｏ１、第１支点Ｏ３、出力中心軸線Ｏ２、第２支点Ｏ４の４つの節を回動点とする四節リンク機構が構成される。
【００１４】
図７は、四節リンク機構として構成された無段変速機の駆動力伝達原理の説明図である。この四節リンク機構では、入力軸１０１から偏心ディスク１０４に与えられる回転運動が、連結部材１３０を介して、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２に対して該入力部材１２２の揺動運動として伝えられ、その入力部材１２２の揺動運動が出力部材１２１の回転運動に変換される。偏心ディスク１０４を回転させる入力軸１０１が１回転すると、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２は１往復揺動する。図７に示すように、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１の値に関係なく、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動周期は常に一定である。入力部材１２２の角速度ω２は、偏心ディスク１０４（入力軸１０１）の回転角速度ω１と偏心量ｒ１によって決まる。
【００１５】
その際、ピニオン１１０、ピニオン１１０を収容する第２円形孔１０９を備えた内周側円板１０８、内周側円板１０８を回転可能に収容する第１円形孔１０６を備えた外周側円板１０５、アクチュエータ１８０などにより構成された変速比可変機構１１２の前記ピニオン１１０をアクチュエータ１８０で動かすことにより、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を変化させることができる。そして、偏心量ｒ１を変更することで、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２を変更することができ、それにより、入力軸１０１の回転数に対する出力部材１２１の回転数の比（変速比：レシオｉ）を変えることができる。即ち、入力中心軸線Ｏ１に対する第１支点Ｏ３の偏心量ｒ１を調節することで、偏心ディスク１０４からワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２に伝えられる揺動運動の揺動角度θ２を変更し、それにより、入力軸１０１に入力される回転動力が、偏心ディスク１０４および連結部材１３０を介してワンウェイクラッチ１２０の出力部材１２１に回転動力として伝達される際の変速比を変更することができる。
【００１６】
図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜（ｃ）は、図６に示した無段変速機における変速比可変機構１１２による変速原理の説明図である。図８及び図９に示すように、変速比可変機構１１２のピニオン１１０を回転させて、内周側円板１０８に対して外周側円板１０５を回転させることにより、偏心ディスク１０４の入力中心軸線Ｏ１（ピニオン１１０の回転中心）に対する偏心量ｒ１を調節することができる。
【００１７】
例えば、図８（ａ）及び図９（ａ）に示すように、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を「大」にした場合は、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２を大きくすることができるので、小さな変速比ｉを実現することができる。また、図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示すように、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を「中」にした場合は、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２を「中」にすることができるので、中くらいの変速比ｉを実現することができる。また、図８（ｃ）及び図９（ｃ）に示すように、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を「小」にした場合は、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２を小さくすることができるので、大きな変速比ｉを実現することができる。また、図８（ｄ）に示すように、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を「ゼロ」にした場合は、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２を「ゼロ」にすることができるので、変速比ｉを「無限大（∞）」にすることができる。
【００１８】
図１０は、ワンウェイクラッチ１２０の断面図及びその一部拡大図である。また、図１１（ａ）〜（ｃ）は、ワンウェイクラッチ１２０の各状態における一部拡大図である。図１０及び図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、出力部材１２１のローラ１２３と接する面は、入力部材１２２の揺動運動に応じてその揺動方向にローラ１２３が移動可能な窪みを有する。但し、当該窪みの深さは、入力部材１２２が図１０に示す空転方向の位置とトルク伝達方向の位置とで異なり、空転方向の位置の深さはトルク伝達方向の位置の深さよりも深い。
【００１９】
入力部材１２２が相対的に出力部材１２１よりも空転方向に振れると、ローラ１２３も空転方向に移動する。空転方向の位置における入力部材１２２から出力部材１２１までの空間はローラ１２３の大きさよりも若干広い。このため、当該位置に移動したローラ１２３は空転する。一方、入力部材１２２が相対的に出力部材１２１よりもトルク伝達方向に振れると、ローラ１２３もトルク伝達方向に移動する。トルク伝達方向の位置における入力部材１２２から出力部材１２１までの空間はローラ１２３の大きさよりも若干狭い。このため、当該位置に移動したローラ１２３は、図１１（ａ）に示すように、入力部材１２２と出力部材１２１とによって挟まれ、それぞれから対向する方向に圧力を受ける。このとき、ローラ１２３を介した入力部材１２２と出力部材１２１の噛み合い（ロック）が発生し、入力部材１２２の揺動動力が出力部材１２１の回転運動に変換される。この後、入力部材１２２の回転速度が出力部材１２１の回転速度より低下して、入力部材１２２が相対的に出力部材１２１よりも空転方向に振れると、ローラ１２３を介したロックが解除されて、図１１（ｃ）に示したように、ワンウェイクラッチ１２０はフリーな状態（空転状態）に戻る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特表２００５−５０２５４３号公報
【特許文献２】独国特許第１０２００９０３９９９３号明細書
【特許文献３】特開昭６１−１０５３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
特許文献３で説明されているように、無段変速機の変速比を制御する変速制御装置は、車速とスロットル開度に応じて変速比を制御する。すなわち、当該変速制御装置は、車速とスロットル開度に応じた変速比又は間接的に変速比を表す物理量を算出して、この算出結果を目標値に設定し、実際の変速比又は上記物理量が目標値に追従するようフィードバック制御する。
【００２２】
上記説明した無段変速機のワンウェイクラッチ１２０を構成するローラ１２３は、一般的には高い剛性を有する金属等の物質によって形成されてはいるが、トーション（ねじれ）特性を有する。なお、このトーション特性は、入力部材１２２及び出力部材１２１に対するローラ１２３の滑りによる特性と、入力部材１２２及び出力部材１２１からの圧力による弾性変形による特性とを合わせた特性である。
【００２３】
このようなトーション特性を有するローラ１２３を備えた無段変速機は四節リンクを用いた機構であるが、当該機構においては、偏心量ｒ１に対する変速比の特性が幾何学的に非線形である。図１２は、図６に示した無段変速機における偏心量ｒ１に対する変速比の特性を異なる入力トルク毎に示したグラフである。図１２に示すように、偏心量ｒ１に対する変速比の特性は入力トルクに応じて異なる。
【００２４】
したがって、動力源から無段変速機に入力されるトルクが増加すると、偏心量ｒ１を一定に保っていても変速比が上がる。このように変速比が意図せずして上がると動力源の回転数が上がってしまい、運転性が悪化する。また、このようにして動力源の回転数が上がると目標回転数との相異が生じるため、上記説明した変速制御装置が変速比のフィードバック制御を行っても、動力源を運転効率の良い状態に過渡的に追従させることができない。その結果、燃費性能等が低下する。
【００２５】
本発明の目的は、偏心量に対する変速比の特性が幾何学的に非線形な無段変速機における変速比を適正に制御可能な変速制御装置及び変速比制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の変速制御装置は、動力源（例えば、実施の形態での内燃機関）からの回転動力を受けることで入力中心軸線（例えば、実施の形態での入力中心軸線Ｏ１）の周りを回転する入力軸（例えば、実施の形態での入力軸１０１）と、前記入力中心軸線に対する偏心量（例えば、実施の形態での偏心量ｒ１）を変更可能な第１支点（例えば、実施の形態での第１支点Ｏ３）をそれぞれの中心に有して、該偏心量を保ちつつ前記入力中心軸線の周りを前記入力軸と共に回転する偏心ディスク（例えば、実施の形態での偏心ディスク１０４）と、前記入力中心軸線から離れた出力中心軸線（例えば、実施の形態での出力中心軸線Ｏ２）の周りを回転する出力部材（例えば、実施の形態での出力部材１２１）と、外部から回転方向の動力を受けることで前記出力中心軸線の周りを揺動する入力部材（例えば、実施の形態での入力部材１２２）と、前記入力部材及び前記出力部材を互いにロック状態又は非ロック状態にする係合部材（例えば、実施の形態でのローラ１２３）と、を有し、前記入力部材の正方向の回転速度が前記出力部材の正方向の回転速度を上回ったとき、前記入力部材に入力された回転動力を前記出力部材に伝達し、それにより前記入力部材の揺動運動を前記出力部材の回転運動に変換するワンウェイクラッチ（例えば、実施の形態でのワンウェイクラッチ１２０）と、一端が前記偏心ディスクの外周に前記第１支点を中心に回転自在に連結され、他端が前記ワンウェイクラッチの前記入力部材上の前記出力中心軸線から離間した位置に設けられた第２支点（例えば、実施の形態での第２支点Ｏ４）に回動自在に連結されることで、前記入力軸から前記偏心ディスクに与えられる回転運動を、前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に対し当該入力部材の揺動運動として伝える連結部材（例えば、実施の形態での連結部材１３０）と、前記入力中心軸線に対する前記第１支点の偏心量を調節することで、前記偏心ディスクから前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に伝えられる揺動運動の揺動角度を変更するアクチュエータ（例えば、実施の形態でのアクチュエータ１８０）を有し、それにより、前記入力軸に入力される回転動力が前記偏心ディスク及び前記連結部材を介して前記ワンウェイクラッチの前記出力部材に回転動力として伝達される際の変速比を変更すると共に、前記偏心量がゼロに設定可能とされることで前記変速比を無限大に設定する変速比可変機構（例えば、実施の形態での変速比可変機構１１２）と、を備えた四節リンク機構式の無段変速機における前記変速比を制御する変速制御装置であって、前記動力源への要求出力及び前記動力源の回転数に応じた、前記無段変速機への目標入力トルクを導出する目標入力トルク導出部（例えば、実施の形態での目標ＢＤ入力トルク算出部２０３）と、前記動力源への要求出力に応じた、前記無段変速機における目標入力回転数を導出する目標入力回転数導出部（例えば、実施の形態での目標ＢＤ入力回転数導出部２０７）と、前記目標入力トルク、前記目標入力回転数、並びに、前記無段変速機における実際の入力回転数及び出力回転数に基づいて、前記偏心量を制御するための偏心量制御項を導出する偏心量制御部（例えば、実施の形態での偏心量制御部２０９）と、を備え、前記偏心量制御部は、前記目標入力回転数に対する前記実際の出力回転数の比である目標変速比、前記目標入力トルク及び前記目標入力回転数に基づいて、前記偏心量制御項を構成するフィードフォワード制御項を導出するフィードフォワード制御部（例えば、実施の形態でのフィードフォワード制御部（ＦＦ制御部）２１９）と、前記実際の入力回転数に対する前記実際の出力回転数の比である実変速比と前記目標変速比の差に応じて、前記偏心量制御項を構成するフィードバック制御項を導出するフィードバック制御部（例えば、実施の形態でのフィードバック制御部（ＦＢ制御部）２１７）と、を有し、前記フィードフォワード制御部は、前記無段変速機が有する前記ワンウェイクラッチのトーション特性、及び前記無段変速機が四節リンク機構式であることに起因した、前記偏心量に対する前記変速比の幾何学的非線形特性を考慮して、前記フィードフォワード制御項を導出することを特徴としている。
【００２７】
さらに、請求項２に記載の発明の変速制御装置では、前記フィードフォワード制御部は、前記目標変速比、前記目標入力トルク及び前記目標入力回転数に基づいて、前記無段変速機における動力の伝達効率の予測値を導出する効率予測部（例えば、実施の形態でのＢＤ効率予測部２３１）と、前記伝達効率の予測値、前記目標入力トルク及び前記目標変速比に基づいて、前記無段変速機における予測出力トルクを導出する予測出力トルク導出部（例えば、実施の形態での予測ＢＤ出力トルク算出部２３３）と、前記目標変速比及び前記予測出力トルクに基づいて、前記フィードフォワード制御項を導出するフィードフォワード制御項導出部（例えば、実施の形態でのＦＦ制御項導出部２３５）と、を有することを特徴としている。
【００２９】
さらに、請求項３に記載の発明の変速制御装置では、前記実変速比と前記偏心量から想定される想定変速比との差に基づく学習値を導出し、当該学習値を前記目標変速比に反映する学習値反映部を備え、前記フィードフォワード制御部は、前記学習値が反映された目標変速比、前記目標入力トルク及び前記目標入力回転数に基づいて、前記偏心量制御項を構成するフィードフォワード制御項を導出することを特徴としている。
【００３０】
さらに、請求項４に記載の発明の変速比制御方法では、動力源からの回転動力を受けることで入力中心軸線の周りを回転する入力軸と、前記入力中心軸線に対する偏心量を変更可能な第１支点をそれぞれの中心に有して、該偏心量を保ちつつ前記入力中心軸線の周りを前記入力軸と共に回転する偏心ディスクと、前記入力中心軸線から離れた出力中心軸線の周りを回転する出力部材と、外部から回転方向の動力を受けることで前記出力中心軸線の周りを揺動する入力部材と、前記入力部材及び前記出力部材を互いにロック状態又は非ロック状態にする係合部材と、を有し、前記入力部材の正方向の回転速度が前記出力部材の正方向の回転速度を上回ったとき、前記入力部材に入力された回転動力を前記出力部材に伝達し、それにより前記入力部材の揺動運動を前記出力部材の回転運動に変換するワンウェイクラッチと、一端が前記偏心ディスクの外周に前記第１支点を中心に回転自在に連結され、他端が前記ワンウェイクラッチの前記入力部材上の前記出力中心軸線から離間した位置に設けられた第２支点に回動自在に連結されることで、前記入力軸から前記偏心ディスクに与えられる回転運動を、前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に対し当該入力部材の揺動運動として伝える連結部材と、前記入力中心軸線に対する前記第１支点の偏心量を調節することで、前記偏心ディスクから前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に伝えられる揺動運動の揺動角度を変更するアクチュエータを有し、それにより、前記入力軸に入力される回転動力が前記偏心ディスク及び前記連結部材を介して前記ワンウェイクラッチの前記出力部材に回転動力として伝達される際の変速比を変更すると共に、前記偏心量がゼロに設定可能とされることで前記変速比を無限大に設定する変速比可変機構と、を備えた四節リンク機構式の無段変速機における前記変速比の制御方法であって、前記動力源への要求出力及び前記動力源の回転数に応じた、前記無段変速機への目標入力トルクを導出する目標入力トルク導出ステップと、前記動力源への要求出力に応じた、前記無段変速機における目標入力回転数を導出する目標入力回転数導出ステップと、前記目標入力トルク、前記目標入力回転数、並びに、前記無段変速機における実際の入力回転数及び出力回転数に基づいて、前記偏心量を制御するための偏心量制御項を導出する偏心量制御ステップと、を有し、前記偏心量制御ステップは、前記目標入力回転数に対する前記実際の出力回転数の比である目標変速比、前記目標入力トルク及び前記目標入力回転数に基づいて、前記偏心量制御項を構成するフィードフォワード制御項を導出するフィードフォワード制御ステップと、前記実際の入力回転数に対する前記実際の出力回転数の比である実変速比と前記目標変速比の差に応じて、前記偏心量制御項を構成するフィードバック制御項を導出するフィードバック制御ステップと、を含み、前記フィードフォワード制御ステップでは、前記無段変速機が有する前記ワンウェイクラッチのトーション特性、及び前記無段変速機が四節リンク機構式であることに起因した、前記偏心量に対する前記変速比の幾何学的非線形特性を考慮して、前記フィードフォワード制御項を導出することを特徴としている。
【００３１】
さらに、請求項５に記載の発明の変速比制御方法では、前記フィードフォワード制御ステップは、前記目標変速比、前記目標入力トルク及び前記目標入力回転数に基づいて、前記無段変速機における動力の伝達効率の予測値を導出する効率予測ステップと、前記伝達効率の予測値、前記目標入力トルク及び前記目標変速比に基づいて、前記無段変速機における予測出力トルクを導出する予測出力トルク導出ステップと、前記目標変速比及び前記予測出力トルクに基づいて、前記フィードフォワード制御項を導出するフィードフォワード制御項導出ステップと、を含むことを特徴としている。
【００３３】
さらに、請求項６に記載の発明の変速比制御方法では、前記実変速比と前記偏心量から想定される想定変速比との差に基づく学習値を導出し、当該学習値を前記目標変速比に反映する学習値反映ステップを有し、前記フィードフォワード制御ステップでは、前記学習値が反映された目標変速比、前記目標入力トルク及び前記目標入力回転数に基づいて、前記偏心量制御項を構成するフィードフォワード制御項を導出することを特徴としている。
【発明の効果】
【００３４】
請求項１〜３に記載の発明の変速制御装置及び請求項４〜６に記載の変速比制御方法によれば、偏心量に対する変速比の特性が幾何学的に非線形な無段変速機における変速比を適正に制御できる。
また、請求項３に記載の発明の変速制御装置及び請求項６に記載の変速比制御方法によれば、実変速比と想定変速比との差に基づく学習値によって目標変速比を適正に制御することができるため、動力源の目標回転数への追従性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】一実施形態の変速制御装置の内部構成を示すブロック図
【図２】内燃機関の熱効率に関する特性を示すグラフ
【図３】偏心量制御部２０９の内部構成を示すブロック図
【図４】ＦＦ制御部２１９の内部構成を示すブロック図
【図５】（ａ）ＦＢ制御項だけから成る偏心量制御項に応じた無段変速機の変速比の時間変化と、（ｂ）ＦＢ制御項及びＦＦ制御項から成る偏心量制御項に応じた無段変速機の変速比の時間変化と、（ｃ）無段変速機の入力トルクが変化する場合における内燃機関の回転数の制御性を比較した結果であり、（ａ）の場合と（ｂ）の場合の内燃機関の回転数の各時間変化とを示すグラフの一例
【図６】ＩＶＴと呼ばれる無段変速機の一部の構成を軸線方向から見た側断面図
【図７】四節リンク機構として構成された無段変速機の駆動力伝達原理の説明図
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、図６に示した無段変速機における変速比可変機構１１２による変速原理の説明図
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、図６に示した無段変速機における変速比可変機構１１２による変速原理の説明図
【図１０】ワンウェイクラッチ１２０の断面図及びその一部拡大図
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、ワンウェイクラッチ１２０の各状態における一部拡大図
【図１２】図６に示した無段変速機における偏心量ｒ１に対する変速比の特性を異なる入力トルク毎に示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明に係る変速制御装置は、上記説明したＩＶＴ（Infinity Variable Transmission）と呼ばれる無段変速機（以下「ＢＤ」とも表記する）における変速比が適正値となるよう偏心量ｒ１を制御する。また、以下の説明では、ＩＶＴの入力側の動力源を、車両の駆動源である内燃機関として説明する。本実施形態では、内燃機関のクランク軸が無段変速機の入力軸に直結されている。したがって、内燃機関の出力がそのまま無段変速機に入力される。
【００３７】
図１は、一実施形態の変速制御装置の内部構成を示すブロック図である。図１に示す変速制御装置は、内燃機関要求出力導出部２０１と、目標ＢＤ入力トルク算出部２０３と、ＦＩ制御部２０５と、目標ＢＤ入力回転数導出部２０７と、偏心量制御部２０９とを備え、本発明に係る変速比制御方法に基づき動作する。
【００３８】
内燃機関要求出力導出部２０１は、車両の走行速度（車速）及びアクセルペダル開度（ＡＰ開度）に基づいて、図示しない内燃機関に要求する出力（内燃機関要求出力）を導出する。
【００３９】
目標ＢＤ入力トルク算出部２０３は、内燃機関要求出力導出部２０１が導出した内燃機関要求出力及び内燃機関の回転数（内燃機関回転数）に基づいて、無段変速機（ＢＤ）における目標入力トルク（目標ＢＤ入力トルク）を算出する。上述したように、本実施形態では内燃機関の出力がそのまま無段変速機に入力される。したがって、目標ＢＤ入力トルク算出部２０３は、内燃機関要求出力を内燃機関回転数で除算して得られる内燃機関に要求するトルクを目標ＢＤ入力トルクとして出力する。
【００４０】
ＦＩ制御部２０５は、目標ＢＤ入力トルク算出部２０３が算出した目標ＢＤ入力トルクに基づいて、内燃機関における燃料噴射、点火時期及び吸気の制御等を行う。
【００４１】
目標ＢＤ入力回転数導出部２０７は、内燃機関要求出力に応じた無段変速機（ＢＤ）における目標入力回転数（目標ＢＤ入力回転数）を導出する。上述したように、本実施形態では内燃機関の出力がそのまま無段変速機に入力される。したがって、目標ＢＤ入力回転数導出部２０７は、内燃機関の効率を優先させる場合において、内燃機関の燃料消費率が最も良い運転点に対応する内燃機関の回転数を目標ＢＤ入力回転数として出力する。
【００４２】
図２は、内燃機関の熱効率に関する特性を示すグラフである。当該グラフの縦軸は内燃機関のトルクを示し、横軸は内燃機関の回転数を示す。図２中の太い実線は、燃料消費率が最も良い内燃機関の運転点を結んだ線（ＢＳＦＣボトムライン）であり、一点鎖線は等出力ラインである。目標ＢＤ入力回転数導出部２０７は、入力された内燃機関要求出力に対応する等出力ラインがＢＳＦＣボトムラインと交差する運転点に対応した回転数を目標ＢＤ入力回転数として導出する。
【００４３】
偏心量制御部２０９は、（１）目標ＢＤ入力トルクと、（２）目標ＢＤ入力回転数と、（３）無段変速機（ＢＤ）における実際の入力回転数（実ＢＤ入力回転数）に等しい内燃機関回転数と、（４）無段変速機（ＢＤ）における実際の出力回転数（実ＢＤ出力回転数）とに基づいて、当該無段変速機における偏心量ｒ１を制御するための偏心量制御項を導出する。なお、偏心量ｒ１とは、図６に示した偏心ディスク１０４の中心である第１支点Ｏ３とピニオン１１０の中心である入力中心軸線Ｏ１の間の距離である。また、偏心量制御部２０９が導出した偏心量制御項を示す信号は、上記説明した無段変速機（ＢＤ）のピニオン１１０を回転させるアクチュエータ１８０に駆動信号として入力される。アクチュエータ１８０によってピニオン１１０が回転すると、偏心量ｒ１が変化する。
【００４４】
偏心量制御部２０９の動作及び内部構成の詳細について説明する。図３は、偏心量制御部２０９の内部構成を示すブロック図である。図３に示すように、偏心量制御部２０９は、目標レシオ算出部２１１と、実レシオ算出部２１３と、レシオ差分算出部２１５と、フィードバック制御部（ＦＢ制御部）２１７と、学習値反映部２１８と、学習実行判定スイッチ２２０と、フィードフォワード制御部（ＦＦ制御部）２１９と、偏心量制御項生成部２２１と、学習判定スイッチ２２３とを有する。
【００４５】
目標レシオ算出部２１１は、（２）目標ＢＤ入力回転数と（４）実ＢＤ出力回転数とに基づいて、無段変速機（ＢＤ）における変速比の目標値（目標レシオＲｃｍｄ＿ｎｏｒ）を算出する。すなわち、目標レシオ算出部２１１は、（４）実ＢＤ出力回転数に対する（２）目標ＢＤ入力回転数の比（＝目標ＢＤ入力回転数／実ＢＤ出力回転数）を算出する。
【００４６】
実レシオ算出部２１３は、（３）実ＢＤ入力回転数と（４）実ＢＤ出力回転数とに基づいて、無段変速機（ＢＤ）における変速比の実値（実レシオRact）を算出する。すなわち、実レシオ算出部２１３は、（３）実ＢＤ入力回転数に対する（４）実ＢＤ出力回転数の比（＝実ＢＤ出力回転数／実ＢＤ入力回転数）を算出する。
【００４７】
レシオ差分算出部２１５は、目標レシオ算出部２１１が算出した目標レシオRcmd_norと実レシオ算出部２１３が算出した実レシオRactの差（レシオ差Δｉ）を算出する。
【００４８】
フィードバック制御部（ＦＢ制御部）２１７は、レシオ差分算出部２１５が算出したレシオ差Δｉに応じたＰＩ制御又はＰＩＤ制御を行うことによって、偏心量制御項のフィードバック制御項（ＦＢ制御項）を導出する。
【００４９】
学習値反映部２１８は、（３）実ＢＤ入力回転数に対する（４）実ＢＤ出力回転数の比（＝実ＢＤ出力回転数／実ＢＤ入力回転数）である実レシオRactと、図１２に示した関係のマップに実偏心量ｒ１ｒ及び（１）目標ＢＤ入力トルクを代入して得られる想定レシオとの差に基づく学習値を導出する。なお、実偏心量ｒ１ｒは、変速比可変機構１１２においてピニオン１１０を回転させるアクチュエータの回転数を検出するエンコーダが検出した回転数と実ＢＤ入力回転数の差に応じた偏心量ｒ１である。さらに、学習値反映部２１８は、目標レシオ算出部２１１が算出した目標レシオRcmd_norに学習値を反映した目標レシオRcmd_corを導出する。
【００５０】
学習実行判定スイッチ２２０は、フィードフォワード制御部（ＦＦ制御部）２１９に入力する目標レシオとして、目標レシオ算出部２１１が算出した目標レシオRcmd_nor及び学習値反映部２１８によって学習値が反映された目標レシオRcmd_corのいずれかを入力するよう切り替える。学習実行判定スイッチ２２０は、例えば、内燃機関の回転数の変動が所定値未満になったときから、又は、内燃機関要求出力に応じた要求トルクの変動が所定値未満になったときから一定時間が経過すれば、ＦＦ制御部２１９に入力する目標レシオをRcmd_norからRcmd_corに切り替える。
【００５１】
フィードフォワード制御部（ＦＦ制御部）２１９は、（５）目標レシオ算出部２１１が算出した目標レシオRcmd_nor又は学習値反映部２１８によって学習値が反映された目標レシオRcmd_corと、（１）目標ＢＤ入力トルクと、（２）目標ＢＤ入力回転数とに基づいて、偏心量制御項のフィードフォワード制御項（ＦＦ制御項）を導出する。
【００５２】
偏心量制御項生成部２２１は、ＦＢ制御部２１７が導出したＦＢ制御項とＦＦ制御部２１９が導出したＦＦ制御項とを合わせて偏心量制御項として出力する。
【００５３】
学習判定スイッチ２２３は、ＦＦ制御部２１９に目標レシオRcmd_norが入力されるときには、偏心量制御項生成部２２１が出力する偏心量制御項にＦＢ制御項を含めないよう、ＦＢ制御部２１７が導出したＦＢ制御項の偏心量制御項生成部２２１への入力を切り替える。なお、学習判定スイッチ２２３の切り替えは、学習実行判定スイッチ２２０の切り替えに連動する。
【００５４】
ＦＦ制御部２１９の動作及び内部構成の詳細について説明する。図４は、ＦＦ制御部２１９の内部構成を示すブロック図である。図４に示すように、ＦＦ制御部２１９は、ＢＤ効率予測部２３１と、予測ＢＤ出力トルク算出部２３３と、ＦＦ制御項導出部２３５とを有する。
【００５５】
ＢＤ効率予測部２３１は、（５）目標レシオRcmd（Rcmd_nor又はRcmd_cor）、（１）目標ＢＤ入力トルクTin_cmd及び（２）目標ＢＤ入力回転数Nin_cmdから、無段変速機（ＢＤ）における動力の伝達効率を予測する。すなわち、ＢＤ効率予測部２３１は、以下に示す関数から無段変速機（ＢＤ）の予測伝達効率ηを算出する。
予測伝達効率η＝f(Rcmd, Tin_cmd, Nin_cmd)
【００５６】
予測ＢＤ出力トルク算出部２３３は、ＢＤ効率予測部２３１が算出した予測伝達効率ηと（１）目標ＢＤ入力トルクTin_cmdの乗算値に（５）目標レシオRcmdを乗算して、無段変速機（ＢＤ）における出力トルクの予測値（予測ＢＤ出力トルク）を算出する。すなわち、予測ＢＤ出力トルク算出部２３３は、以下に示す式から予測ＢＤ出力トルク）を算出する。
予測ＢＤ出力トルク＝η×Tin_cmd×Rcmd
【００５７】
ＦＦ制御項導出部２３５は、（５）目標レシオRcmdと、予測ＢＤ出力トルクと、無段変速機（ＢＤ）における変速比（レシオ）、偏心量ｒ１及び出力トルクの関係とに基づいて、ＦＦ制御項を導出する。なお、無段変速機（ＢＤ）における変速比（レシオ）、偏心量ｒ１及び出力トルクの関係は、当該無段変速機のワンウェイクラッチ１２０のトーション特性と、当該無段変速機が四節リンクを用いた機構であることに起因した、偏心量ｒ１に対する変速比の幾何学的非線形特性とを考慮した関係である。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態の変速制御装置及び当該変速制御装置による変速比制御方法は、無段変速機（ＢＤ）における変速比が適正値となるよう偏心量制御項に、フィードバック制御項（ＦＢ制御項）だけでなくフィードフォワード制御項（ＦＦ制御項）も含める。ＦＦ制御項は、当該無段変速機の目標レシオ及び予測ＢＤ出力トルクに応じた、上記説明したワンウェイクラッチ１２０のトーション特性及び偏心量ｒ１に対する変速比の幾何学的非線形特性を考慮した関係に基づく制御項である。このため、変速制御装置は、偏心量制御項に応じて偏心量ｒ１を制御することで、当該無段変速機の変速比を適正に制御することができる。
【００５９】
図５は、（ａ）ＦＢ制御項だけから成る偏心量制御項に応じた無段変速機の変速比の時間変化と、（ｂ）ＦＢ制御項及びＦＦ制御項から成る偏心量制御項に応じた無段変速機の変速比の時間変化と、（ｃ）無段変速機の入力トルクが変化する場合における内燃機関の回転数の制御性を比較した結果であり、（ａ）の場合と（ｂ）の場合の内燃機関の回転数の各時間変化とを示すグラフの一例である。図５（ａ）に示した場合と図５（ｂ）に示した場合を比較すると、偏心量制御項がＦＢ制御項及びＦＦ制御項から成る偏心量ｒ１の制御に応じた変速比は、偏心量制御項がＦＢ制御項だけから成る場合よりも短い時間で安定して所望値に到達する。このため、内燃機関を運転効率の良い状態に短い時間で安定して追従させることができる。また、図５（ｃ）に示すように、内燃機関の回転数の変化は、図５（ａ）の場合よりも図５（ｂ）の場合の方が小さい。このため、内燃機関の回転数が上がることによる運転性の悪化を低減することができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、実レシオと想定レシオとの差に基づく学習値によって目標レシオを適正に制御することができる。したがって、内燃機関の目標回転数への追従性を向上できる。
【符号の説明】
【００６１】
１０１  入力軸
１０４  偏心ディスク
１１０  ピニオン
１１２  変速比可変機構
１２０  ワンウェイクラッチ
１２１  出力部材
１２２  入力部材
１２３  ローラ（係合部材）
１３０  連結部材
１３１  一端部（リング部）
１３２  他端部
１３３  円形開口
１４０  ベアリング
１８０  アクチュエータ
２０１  内燃機関要求出力導出部
２０３  目標ＢＤ入力トルク算出部
２０５  ＦＩ制御部
２０７  目標ＢＤ入力回転数導出部
２０９  偏心量制御部
２１１  目標レシオ算出部
２１３  実レシオ算出部
２１５  レシオ差分算出部
２１７  フィードバック制御部（ＦＢ制御部）
２１８  学習値反映部
２２０  学習実行判定スイッチ
２１９  フィードフォワード制御部（ＦＦ制御部）
２２１  偏心量制御項生成部
２２３  学習判定スイッチ
２３１  ＢＤ効率予測部
２３３  予測ＢＤ出力トルク算出部
２３５  ＦＦ制御項導出部
【図１】
0005659120.tif 000002
【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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【図１２】
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