(57)【要約】【課題】後退時にタイムドリブン制御を行った場合でも、安定した変速制御を達成することが可能な無段変速機の変速制御装置を提供すること【解決手段】後退レンジが選択され、かつ、車速が第１設定車速よりも低くイベントドリブン後退時フィードバック制御手段に切り換えられたときは、目標変速比として前記トラニオンの傾転位置をプリセスカムの急斜面領域となる変速比（最大減速比近傍）に設定し、後退レンジが選択され、かつ、車速が第１設定車速よりも高くタイムドリブン後退時フィードバック制御手段に切り換えられたときは、目標変速比としてトラニオンの傾転位置をプリセスカムの緩斜面位置となる変速比（最大減速比よりも増速側）に設定することとした。【選択図】　　　　図３
2004084835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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パワーローラの傾転軸方向へオフセットさせることで発生する回転力により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、
前進時において、前記トラニオンと一体に作動するプリセスカムにより、前記トラニオンの傾転角を前記トラニオンの傾転軸方向変位に変換し、前記プリセスカムと当接するリンク機構によって、傾転軸方向変位を前記油圧アクチュエータの作動停止方向にフィードバックする機械的フィードバック機構と、
前記油圧アクチュエータへの油の供給・排出を、変速アクチュエータ及び前記フィードバック機構により制御し、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構成された変速制御油圧系と、
を有し、後退時においても前記変速制御油圧系を共用するトロイダル型無段変速機と、
運転者の選択したレンジ位置を判断するレンジ位置検出手段と、
目標変速比を設定する目標変速比設定手段と、
前記トロイダル型無段変速機への入力回転と同期した入力回転信号周期に基づいて入力回転数を検出する入力回転数検出手段と、
前記トロイダル型無段変速機の出力回転に同期した出力回転信号周期に基づいて出力回転数を検出する出力回転数検出手段と、
車速が予め設定された第１設定車速よりも高いか低いかを判断する車速判断手段と、
予め設定された制御周期ごとに入力回転数及び出力回転数から変速比を検出し、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変速アクチュエータの駆動指令値を演算するタイムドリブン後退時フィードバック制御手段と、
前記入力回転信号周期と前記出力回転信号周期のどちらか一方の信号の更新タイミングごとに入力回転数及び出力回転数から変速比を検出し、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変速アクチュエータの駆動指令値を演算するイベントドリブン後退時フィードバック制御手段と、
後退レンジが選択され、かつ、車速が前記第１設定車速よりも高車速と判断されたときはタイムドリブン後退時フィードバック制御手段に切り換え、後退レンジが選択され、かつ、車速が前記第１設定車速よりも低車速と判断されたときはイベントドリブン後退時フィードバック制御手段に切り換える後退時フィードバック制御切換手段と、
を備えた無段変速機の変速制御装置において、
前記プリセスカムは、通常変速域での傾転角による傾転軸方向変位量を与える緩斜面と、最大減速比及び最大増速比近傍での傾転角による通常よりも大きな傾転軸方向変位量を与える急斜面とを備え、
前記目標変速比設定手段は、後退レンジが選択され、かつ、車速が前記第１設定車速よりも低く前記イベントドリブン後退時フィードバック制御手段に切り換えられたときは、目標変速比として前記トラニオンの傾転位置を前記プリセスカムの急斜面領域となる変速比（最大減速比近傍）に設定し、後退レンジが選択され、かつ、車速が前記第１設定車速よりも高く前記タイムドリブン後退時フィードバック制御手段に切り換えられたときは、目標変速比として前記トラニオンの傾転位置を前記プリセスカムの緩斜面位置となる変速比（最大減速比よりも増速側）に設定することを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無段変速機構の変速比制御装置において、前記目標変速比設定手段は、後退時で、かつ、車速が前記第１設定車速よりも低くイベントドリブン後退時フィードバック制御手段に切り換えられているときは、目標変速比を、車速の上昇に応じて前記プリセスカムの急斜面領域内で増速比側に設定することを特徴とする無段変速機構の変速比制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無段変速機構の変速比制御装置において、
前記リンク機構が前記プリセスカムの緩斜面領域にあるかどうかを判断するプリセスカム斜面判断手段を設け、
前記後退時フィードバック制御切換手段は、後退レンジが選択され、かつ、車速が前記第１設定車速よりも低車速から高車速に移行したと判断され、更に前記リンク機構がプリセスカムの緩斜面領域にあると判断されたときは、前記イベントドリブン後退時フィードバック制御手段から前記タイムドリブン後退時フィードバック制御手段に切り換えることを特徴とする無段変速機構の変速比制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３に記載の無段変速機構の変速比制御装置において、
車速が上昇しているときは、
前記後退時フィードバック制御切換手段を、前記第１設定車速より大きな第４設定車速よりも大きいときは、イベントドリブン後退時フィードバック制御切換手段からタイムドリブン後退時フィードバック制御切換手段に切り換える手段とし、
車速が下降しているときは、
前記後退時フィードバック制御切換手段を、前記第４設定車速よりも小さく前記第１設定車速よりも大きな第３設定車速よりも小さいときは、タイムドリブン後退時フィードバック制御切換手段からイベントドリブン後退時フィードバック制御切換手段に切り換える手段とし、
前記目標変速比設定手段を、前記第１設定車速よりも大きく前記第３設定車速以下の第２設定車速よりも小さいときは、目標変速比として前記トラニオンの傾転位置を前記プリセスカムの緩斜面位置となる変速比（最大減速比よりも増速側）から、前記トラニオンの傾転位置を前記プリセスカムの急斜面領域となる変速比（最大減速比近傍）に設定する手段としたことを特徴とする無段変速機の変速比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【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、特に後退時の変速制御装置に関する。
【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）の技術として、特開平９−２５０６１８号に記載のものが知られている。この公報には、前進時と後退時に異なる変速制御油圧系が用いられる。
【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。
【０００４】
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。よって、後退時に前進用の変速制御油圧系を用いた場合、増速側に変速すると、更に増速変速するようにサーボシリンダの油圧が変化し、減速側に変速すると、更に減速変速するように油圧が変化する。このように、後退時に、前進用の変速制御弁を用いると、ステップモータ変位に対応した位置に、傾転角度を安定に制御できない。
【０００５】
よって、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。変速制御としては、前進時にあっては、条件に応じた目標変速比を演算し、実際の変速比を検出し、この目標変速比と実変速比との偏差が小さくなるようにステップモータ駆動指令値を出力する。一方、後退時の目標変速比は一般的に最終減速比に固定されるので、後退時の変速制御油圧系にはステップモータを用いず、ステップモータに対応する箇所を固定し、前進用の変速制御油圧系においてはステップモータが繋がれているリンク部を、最終減速比に対応した位置に固定する。
【０００６】
【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、後退用の変速制御油圧系を設ける必要があるため、装置が大型化すると共にコストアップにつながるという問題があった。そこで、後退用の変速制御油圧系を排除し、前進用と後退用とで１つの油圧系を共有するために、前進用の変速制御におけるステップモータ指令値演算手段と、後退用の変速制御におけるステップモータ指令値演算手段を設け、車両の進行方向に応じてステップモータ指令値演算手段を切り換える構成が考えられる。
【０００７】
ここで、ＴＣＶＴを数学モデルに置き換え、時間を変数とする関数に基づいて制御する場合（以下、タイムドリブンと記載する）について述べる。ＴＣＶＴの入出力回転数は図５に示すように、センサ用の歯車５７，５８の凹凸をパルス信号として検出している。高車速時には制御周期内で複数のパルス信号を検出できるため、入力回転数と出力回転数の比である変速比を精度良く検出することができる。
【０００８】
しかしながら、低車速時には制御周期内にパルス信号が更新されず、一回のパルス信号を検出する間に何度も変速制御を行うことになり、ＰＩ制御を行う場合では、積分器の値が溜まってしまい、偏差を拡大する方向に制御してしまう。よって、低車速時にはタイムドリブンから、入出力ディスクの回転角度を変数とする関数に基づいて制御する（以下、イベントドリブンと記載する）ことで低車速時においても安定した変速制御を達成することができる。この高車速と低車速で変速制御をタイムドリブンからイベントドリブンに切り換える制御は、後退時においても同様に行うものとする。
【０００９】
ここで、機械的フィードバック機構のプリセスカムについて説明する。プリセスカムには回転方向に緩斜面が設けられており、パワーローラを回転可能に支持するトラニオンの傾転角度を軸方向変位に変換するものである。このプリセスカムの技術としては、例えば特開平５−２６３１７号公報及び特開平１１−３７２４１号公報に記載の技術が知られている。この公報に記載の技術には、トラニオンの過傾転によるパワーローラの衝突防止のために、最高変速比近傍及び最低変速比近傍に相当する傾転角度のときには、フィードバックゲインを大きくすることで、素早く油圧供給を停止することで過傾転を防止する。具体的には、図６に示すように、軸方向変位量を大きくするための急斜面が設けられており、これによりトラニオンの過傾転を防止する。
【００１０】
図１３には、変速制御をイベントドリブン制御からタイムドリブン制御に切り換え、目標変速比を徐々に上昇させたときの変速比を表す図である。図中点線より下の領域がタイムドリブン制御である。本発明者は、変速比が上昇すると、ある変速比を境に突然変速比の振動が大きくなり制御性が極端に悪化していることを見いだした。これは、上述したプリセスカムの影響によるものと思われる。
【００１１】
図１４には、急斜面上の変速比において、イベントドリブン制御とタイムドリブン制御を交互に行った場合の変速比を表す図である。図中点線の下の領域がタイムドリブン制御である。急斜面上におけるイベントドリブン制御では安定した変速制御が行われているが、タイムドリブン制御では制御ハンチングが発生していることがわかる。緩斜面による軸方向変位に対しては安定した制御が実行できるものの、急斜面による大きな軸方向変位に対してはフィードバックゲインが大きくなり過ぎ、安定した変速制御を実行できていない。
【００１２】
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、後退時にタイムドリブン制御を行った場合でも、安定した変速制御を達成すること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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は後退レンジが選択され、かつ、車速が第１設定車速よりも低くイベントドリブン後退時フィードバック制御手段に切り換えられたときは、目標変速比として前記トラニオンの傾転位置をプリセスカムの急斜面領域となる変速比（最大減速比近傍）に設定し、後退レンジが選択され、かつ、車速が第１設定車速よりも高くタイムドリブン後退時フィードバック制御手段に切り換えられたときは、目標変速比としてトラニオンの傾転位置をプリセスカムの緩斜面位置となる変速比（最大減速比よりも増速側）に設定することで上記課題を解決するに至った。
【００１４】
【発明の効果】
本発明では、後退時の低車速領域では、目標変速比がプリセスカムの急斜面位置となる変速比に設定し、イベントドリブン後退時フィードバック制御を行うことで十分な減速比を確保しつつ安定した変速制御を達成することができる。また、車速が上昇し、タイムドリブン後退時フィードバック制御手段に切り換えたとしても、目標変速比がプリセスカムの緩斜面位置となる変速比に設定されるため、制御ハンチングを防止することが可能となり、安定した後退時変速制御を達成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態）
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
プリセスカム５５は、４体のトラニオンのうちの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。また、図６に示すように、プリセスカム５５には傾転方向に緩斜面Ｂと急斜面Ａ，Ａ’が設けられている。この斜面によってパワーローラ２０ｃを回転可能に支持するトラニオン２３の傾転角度を軸方向変位に変換するものである。急斜面Ａ，Ａ’は、トラニオン２３の過傾転によるパワーローラ２０ｃの衝突防止のために、最高変速比近傍及び最低変速比近傍に相当する傾転角度のときには、フィードバックゲインを大きくすることで、素早く油圧供給を停止することで過傾転を防止している。
【００２８】
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。
【００２９】
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。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。
【００３０】
図３は、本実施の形態におけるＴＣＶＴ１０の変速比を目標値に制御する変速制御コントローラ６０を含む構成図である。ＴＣＶＴ１０は、ステップモータ駆動速度指令値ｖに応じて傾転角度φが変化するもので、この動特性をブロック図で表現したものである。
【００３１】
〔ステップモータ及びＴＣＶＴ〕
図３において、ステップモータ５２は、ステップモータ駆動速度ｖを積分してステップモータ駆動位置ｕにする作用があり、ステップ数に比例して変位する。図４には、スプールバルブの変位量ｘ，ステップモータ駆動位置ｕ（ｔ），トラニオンの軸方向変位ｙ（ｔ），パワーローラの傾転角度φ（ｔ）の関係を示す。
【００３２】
トロイダル型無段変速機の変速比は、変速機への入力ディスクの回転数ωｉｎと出力ディスクの回転数ωｏｕｔの回転数比Ｇ（＝ωｉｎ／ωｏｕｔ）から算出する。この変速比Ｇと現在の傾転角度φの間には下記の関係が成立する。
【数式１】
2004084835.tif 000003
ここで、θ，ηはトロイダル型無段変速機の構造によって決定される定数である。
【００３３】
トロイダル型無段変速機の変速制御においては、パワーローラの傾転角度φを検出する必要があるため、検出された変速比から上記式１を用いて傾転角度を算出する。このとき、入出力ディスクの回転数は、入出力ディスクと共に回転する歯車の凹凸を検出する回転数センサによって検出している。回転数センサの詳細については後述する。
【００３４】
ステップモータ駆動速度ｖとステップモータ駆動位置ｕには、
【数式２】
2004084835.tif 000004
の関係がある。
【００３５】
ステップモータ駆動位置ｕに応じて傾転角度φが変化する動特性は、次の式に表現できる。
【数式３】
2004084835.tif 000005
ここで、ａ２はトラニオン２３の軸方向変位によってリンク５３，５４を介してバルブ５６位置にフィードバックされるときの、プリセスカム５５とリンク比によって定まる定数である。ａ１はパワーローラ２０ｃの傾転によってプリセスカム５５が回転し、リンク５３，５４を介してバルブ５６位置にフィードバックされるときの、プリセスカム５５とリンク比によって定まる定数である。ｂはリンク比とステップモータ５２のねじリードによって定まる定数である。ｇはバルブゲインである。
【００３６】
また、ｈは下記の式により算出される。
【数式４】
2004084835.tif 000006
尚、θ，η，Ｒ０はＴＣＶＴ１０の構造によって決定される定数である。すなわち、パワーローラが単位時間当たりにどの程度傾転するかは、その時点での傾転角度φと出力ディスクの回転数ωｏｕｔによって決定される。
【００３７】
〔変速制御コントローラ〕
次に変速制御コントローラ６０について説明する。変速制御コントローラ６０には、高車速時制御部（以下、タイムドリブン制御部と記述する）６１と、低車速時制御部（以下、イベントドリブン制御部と記述する）と、タイムドリブン制御部６１とイベントドリブン制御部６２を切り換える切換部６３と、車速が予め設定された車速よりも低車速かどうかを判断する車速判断部６５と、変速比算出部７０と、目標変速比Ｇｒｅｆを算出する目標変速比算出部６４が設けられている。
【００３８】
タイムドリブン制御部６１は数式１〜４で示されるＴＣＶＴモデルを用いてＰＩＤ制御を行うことで変速比を制御するもので、目標変速比Ｇｒｅｆに追従するようにステップモータに対しステップ数ｕｈを出力する。制御内容については後述する。尚、ステップ数指令に限らず、ステップモータ５２に対して駆動速度を指令する構成としても良い。
【００３９】
イベントドリブン制御部６２は、数式１〜４で示されるＴＣＶＴモデルを用いてＰＩＤ制御を行う。ここで、低車速時制御では、時間に関する関数ではなく、回転センサの回転角度に関する関数に基づいて変速比を制御する。よって、低車速領域で車速が変化したとしても、パルス信号の更新周期に基づいて制御するため、安定した変速比を得ることができるものである。ＰＩＤ制御はステップモータに対してステップ数ｕｌを出力する。制御内容については後述する。
【００４０】
切換部６３は、車速判断部６５によって高車速と判断されたときは、上記タイムドリブン制御部６１により演算されたステップ数ｕｈを選択し、低車速と判断されたときはイベントドリブン制御部６２により演算されたステップ数ｕｌを選択する。ここで、図７に示すように、車速判断部６５はヒステリシスを有しており、車速が増速側ではｖ２を判断基準とし、減速側ではｖ２より小さなｖ３を判断基準とする。これにより、制御ハンチングを防止している。
【００４１】
変速比算出部７０は入出力回転数センサ５７ａ，５８ａから回転数を演算する。図５は入力回転数センサ５７ａと出力回転数センサ５８ａのモデル図である。図５に示すように、入力ディスク２０ａと一体に回転する入力側歯車５７の凹凸を入力回転数センサ５７ａで読み込むことで入力側パルス信号を出力し、パルス数から単位時間あたりの入力回転数ωｉｎを算出する。また、同様に出力ディスク２０ｂの回転を減速ギアを介して出力軸に伝達し、この出力軸と一体に回転する出力側歯車５８の凹凸を出力回転数センサ５８ａで読み込むことで、出力側パルス信号を出力し、パルス数から単位時間あたりの出力回転数ωｏｕｔを算出する。尚、出力ディスク５８の回転数は減速ギア等の減速比ｉｅから換算することで算出する。
【００４２】
目標変速比算出部６４には後退時目標変速比算出部６４ａと、前進時目標変速比算出部６４ｂと、前後進判断部６４ｃから構成されている。前進時目標変速比算出部６４ｂは、アクセルペダル開度ＡＰＳと車速ＶＳＰから予め設定されたマップに従って目標変速比を算出する。前後進判断部６４ｃは、レンジ信号を読み込み、前進レンジが選択されている時であれば前進時目標変速比算出部６４ｂの算出結果を出力し、後退レンジが選択されている時であれば後退時目標変速比算出部６４ａの算出結果を出力する。
【００４３】
ここで、後退時目標変速比算出部６４ａについて説明する。図８に示すように、後退時目標変速比算出部６４ａはヒステリシスを有しており、車速が増速側ではｖ’２を判断基準とし、車速ＶＳＰ≦ｖ’２では目標変速比をプリセスカム５５の緩斜面領域であるＧ＊１に設定し、ＶＳＰ＞ｖ’２では目標変速比をプリセスカムの緩斜面領域であるＧ＊２に設定する。減速側ではｖ’２より小さなｖ１を判断基準とし、車速ＶＳＰ≦ｖ１では目標変速比をプリセスカムの緩斜面領域であるＧ＊１に設定し、ＶＳＰ＞ｖ１では目標変速比をプリセスカムの緩斜面領域であるＧ＊２に設定する。
【００４４】
これにより、トルクが必要とされる低車速領域では、減速比を大きくすることで安定した後退時の発進性能を確保しつつ、制御ハンチングを防止することができる。また、後退車速が増加した場合は、目標変速比を増速比側に切り換えることで、プリセスカムの緩斜面領域に移動し、フィードバックゲインが大きくなりすぎないようにすることで、制御精度の高いタイムドリブン制御を安定して実行することができる（請求項１，４に対応）。
【００４５】
ここで、切換部６３の判断基準である設定車速ｖ３と、後退時目標変速比算出部６４ａの判断基準である設定車速ｖ’２とは、ｖ’２≦ｖ３の関係にあることが望ましい。これは、車速が減速側であって、タイムドリブン制御からイベントドリブン制御に確実に切り換わった時点でプリセスカム５５の急斜面Ａ，Ａ’上の目標変速比に設定する必要があるためで、これにより安定した変速制御を達成できる（請求項３，４に対応）。
【００４６】
図９は上述のタイムドリブン後退時フィードバック制御を用いたときの、車速と変速比の関係を表すタイムチャートである。図に示すように、車速が変動したとしても、安定した変速比制御を達成することができる。
【００４７】
図１０は実施の形態１における後退時フィードバック制御を表すフローチャートである。
【００４８】
ステップ１０１では、目標変速比をＧ＊１とし、低車速時制御であるイベントドリブン制御を実行する。
【００４９】
ステップ１０２では、車速がｖ１より大きいかどうかを判断し、大きいときはステップ１０３へ進み、それ以外はイベントドリブン制御を繰り返す。
【００５０】
ステップ１０３では、目標変速比をＧ＊２にセットする。
【００５１】
ステップ１０４では、車速がｖ２より大きいかどうかを判断し、大きいときはステップ１０５に進み、それ以外は目標変速比をＧ＊２としてイベントドリブン制御を繰り返す。
【００５２】
ステップ１０５では、実際の変速比が目標変速比であるＧ＊２に到達しているかどうかを判断し、到達しているときはステップ１０６へ進み、到達していないときは到達するまでイベントドリブン制御を実行する。
【００５３】
ステップ１０６では、高車速時制御であるタイムドリブン制御を実行する。
【００５４】
ステップ１０７では、車速がｖ’２よりも大きいかどうかを判断し、大きいときはタイムドリブン制御を継続し、小さいときはステップ１０８へ進む。
【００５５】
ステップ１０８では、目標変速比をＧ＊１としてイベントドリブン制御を実行する。
【００５６】
ステップ１０９では、運転者の選択するレンジがＤレンジか、もしくはエンジンが停止しているかどうかを判断し、Ｄレンジもしくはエンジン停止のときは本制御を終了し、それ以外はステップ１０２へ戻り、制御を継続する。
【００５７】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。基本的な構成及び制御内容は実施の形態１と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。
【００５８】
図１１は実施の形態２における車速と目標変速比との関係を表す図である。実施の形態１では、図８に示すように目標変速比の切り換えにはヒステリシスを設けていたが、実施の形態２では、車速に応じて徐々に目標変速比を変更する点が異なる。このように、車速に応じて徐々に目標変速比を変更することで、より滑らかな変速制御を行うことが可能となり、安定した後退時変速比制御を達成することができる。尚、イベントドリブン後退時フィードバック制御からタイムドリブン後退時フィードバック制御の切り換えは、あくまで目標変速比がプリセスカム５５の緩斜面に移行してから行われるため、制御ハンチングの発生を防止することができる（請求項２に対応）。
【００５９】
図１２は後退時フィードバック制御を表すフローチャートである。基本的な制御内容は実施の形態１と同様であるため、異なるステップについてのみ説明する。
【００６０】
ステップ１０３ａでは、目標変速比を下記の式により演算する。
Ｇ＊＝｛（Ｇ＊１−Ｇ＊２）／（ｖ１−ｖ’２）｝ＶＳＰ
＋｛（Ｇ＊２ｖ１−Ｇ＊１ｖ’２）／（ｖ１−ｖ’２）｝
（実施例）
（イベントドリブン制御）
次に、イベントドリブン制御部６２の変速比制御の実施例について説明する。
まず、上記式１〜４に示されるＴＣＶＴ１０の時間に関する数学モデルを、出力回転数センサ５８ａの回転角度に関する数学モデルに置き換える。
【００６１】
出力回転数センサ５８ａと、出力ディスク２０ｂの回転には減速ギア等の減速比ｉｅから次の関係が成立する。
【数式５】
2004084835.tif 000007
ここで、σｏｕｔは出力ディスクの回転角度、σｏｓは出力回転数センサ５８ａの回転角度である。
この式５の両辺を時間ｔで微分すると
【数式６】
2004084835.tif 000008
の関係を得る。ここで、単位時間あたりの回転角度σｏｓは出力回転数ωｏｕｔであるため下記の式を得る。
【数式７】
2004084835.tif 000009
よって、式６と式７から下記の関係を得る。
【数式８】
2004084835.tif 000010
次に、式３を下記のように記述しなおすと、式９〜式１１得られる。
【数式９】
2004084835.tif 000011
【数式１０】
2004084835.tif 000012
【数式１１】
2004084835.tif 000013
式８を式９に代入すると、
【数式１２】
2004084835.tif 000014
から、
【数式１３】
2004084835.tif 000015
を得る。
【００６２】
同様に式８を式１０に代入すると、
【数式１４】
2004084835.tif 000016
を得る。
【００６３】
次に、式１３の両辺を更にσｏｓで微分すると、
【数式１５】
2004084835.tif 000017
を得る。式１５に式１４を代入し、更に式１３を代入すると、
【数式１６】
2004084835.tif 000018
を得る。
【００６４】
ここで、ｘをラプラス変換すると、
【数式１７】
2004084835.tif 000019
となる。
よって、式１６は
【数式１８】
2004084835.tif 000020
となる。
よって、
【数式１９】
2004084835.tif 000021
を得る。
【００６５】
上述したように、σｏｓはあくまで連続的な値として捉えている。しかしながら、実際のセンサの検出値は離散値であるため、離散値に基づく式に変換する必要がある。ここで、σｏｓに基づく式をタスティン近似により離散値ζに基づく式に変換する。
【００６６】
時間ｔに基づく式の場合は−を考える必要がないが、回転角度に基づく場合は前進時は＋，後退時は−の離散値として扱う必要があるため、差分方程式を下記式のように設定する。
【数式２０】
2004084835.tif 000022
ここで、δは車両の進行方向を表す関数で、前進時はδ＝＋１，後退時はδ＝−１とする。
【００６７】
ここで、Ｚ変換を行うと、
【数式２１】
2004084835.tif 000023
から、
【数式２２】
2004084835.tif 000024
となり、これを級数展開すると、
【数式２３】
2004084835.tif 000025
を得る。この式を第一項のみで近似し、
【数式２４】
2004084835.tif 000026
を得る。
【００６８】
この関係を式１９に代入し、まとめると
【数式２５】
2004084835.tif 000027
を得る。
【００６９】
ここで、低車速時制御では、出力回転数ωｏｕｔをほぼ０とみなすことができるため、ωｏｕｔ≒０とすると、式２５はＺが一次の項のみの関数として表現できる。
【数式２６】
2004084835.tif 000028
この関係を用いて、ステップ数ｕを演算し、ステップモータ５２に指令信号を出力することで変速比を制御する。
【００７０】
式２６に示す関数から、センサからの離散値を変数とするＰＩＤ制御コントローラとして、下記の示す式のように設計する。
【数式２７】
2004084835.tif 000029
ここで、ＫＰ，Ｋｉ，ＫＤはＰＩＤ制御のフィードバックゲインである。すなわち、低車速領域では、出力回転数が非常に小さいため、タスティン近似を行い、出力回転数ωｏｕｔを０に近似したとしても出力結果に対する誤差が小さく、更にフィードバック制御が敏感に働きすぎることがない。これにより、安定した変速制御を達成することができる。
【００７１】
（タイムドリブン制御）
次に、タイムドリブン制御部６１の変速比制御の実施例について説明する。
タイムドリブン制御部６１は時間を変数とする関数によって構成される。ステップモータ５２のステップ数指令値は、制御周期Ｔｓごとに常に演算される。
【００７２】
〔ＬＱＲ（Ｌｉｎｅａｒ　Ｑｕａｄｒａｔｉｃ　Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）〕
ここで、非線形状態観測器に関連した線形二次レギュレータについて説明する。ｆ（ｔ）を定数と仮定すると、一階微分ｆ’（ｔ），二階微分ｆ’’（ｔ）はほぼ０に等しいと見なした制御について説明する。この仮定は出力回転速度ωｏｕｔが一定であるかどうかによって決定される。
このとき、
【数式２８】
2004084835.tif 000030
【数式２９】
2004084835.tif 000031
と表すことができる。この関係を用いて、式１０からｙの二階微分は下記のように表される。
【数式３０】
2004084835.tif 000032
式３０のｙの二階微分及び一階微分と、ｕの一階微分をφとｖの関数に置き換えると下記のように表される。
【数式３１】
2004084835.tif 000033
この式は状態方程式として下記のように表すことで演算できる。
【数式３２】
2004084835.tif 000034
ここで、状態ベクトルは下記とする。
【数式３３】
2004084835.tif 000035
この状態空間モデルは、出力回転数ωｏｕｔによらず線形性を有し、制御可能かつ観測可能なモデルである。
【００７３】
式３２で表された線形微分方程式は、ステップ数ｕｈを演算することができる。ここで、平衡状態への収束の良さと入力振幅の大きさの両方を考慮した制御法則に基づく最適制御は下記の式で表される。
【数式３４】
2004084835.tif 000036
ここで、フィードバックゲインＫは次式を満足する。
【数式３５】
2004084835.tif 000037
また、行列Ｓは正定対称なＲｉｃｃａｔｉ微分方程式の解である。
【数式３６】
2004084835.tif 000038
このとき、２次形式評価関数Ｊは下記のように表される。
【数式３７】
2004084835.tif 000039
このＪを最小にするｕｈを求める。ここでＱは対称準正定行列、Ｒは対称正定行列とする。上述のＬＱＲを構成することで、高車速領域にあっては応答の良いフィードバック制御を行うことが可能となり、安定した変速比制御を達成することができる。
【００７４】
〔非線形観測器〕
上述したＬＱＲコントローラは、演算のためにすべての状態量を必要とするため複数のセンサ等を必要とする。よって、コスト低減のため、入出力回転数から検出可能な変速比検出手段のみ備えた構成の場合について説明する。
【００７５】
変速比Ｇのみ観測可能であり、他の状態量は分からない場合、変速比Ｇから、パワーローラの傾転各を算出することを考えると、下記の式に表す関係を用いることができる。
【数式３８】
2004084835.tif 000040
しかし、φの一階微分及び二階微分は直接演算できない。これを解決するためにＴＣＶＴシステムは非線形であるため非線形状態観測器を用いる。更に、各状態量の推定値φ＾，ｙ＾，ｕ＾を微分同相写像による推定器を構成する。
【００７６】
（推定器）
各状態量を推定するためには、下記に示す非線形状態空間モデルを用いる。
【数式３９】
2004084835.tif 000041
このとき、各状態量をすべて含む推定器としては下記の式により表される。
【数式４０】
2004084835.tif 000042
そして、偏差ｅ（ｔ）＝ｘ（ｔ）−ｘ＾（ｔ）を０に収束させるために、次の２つの条件が満足する必要がある。
【数式４１】
2004084835.tif 000043
【数式４２】
2004084835.tif 000044
ここで、式４１を満足するようにＨのゲインを設定すると、次式からＨの要素が得られる。
【数式４３】
2004084835.tif 000045
（微分同相写像）
次に、微分同相写像により推定された変数φ＾，ｙ＾，ｕ＾を所望の微分値に変換する。
φ＾は既に推定器から得られているため、演算の必要はない。他のφ＾の一階微分及び二階微分は次式により演算される。
【数式４４】
2004084835.tif 000046
ここで、関数ｄｆは推定されたパラメータｆｇａｉｎとｆ０で、下記の式で表される。
【数式４５】
2004084835.tif 000047
以上の構成により、後退時の高車速時及び低車速時において安定した変速比制御を達成することができる。
【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変速比を目標値に制御する変速制御コントローラ６０を含む構成図である。
【図４】スプールバルブの変位量ｘ，ステップモータ駆動位置ｕ（ｔ），トラニオンの軸方向変位ｙ（ｔ），パワーローラの傾転角度φ（ｔ）の関係を示すモデル図である。
【図５】実施の形態１における入出力回転数センサの構成を表すモデル図である。
【図６】実施の形態１におけるプリセスカムの断面図である。
【図７】実施の形態１における車速と選択される後退時フィードバック制御部の関係を表す図である。
【図８】実施の形態１における車速と目標変速比との関係を表す図である。
【図９】実施の形態１におけるタイムドリブン後退時フィードバック制御による車速と変速比との関係を表すタイムチャートである。
【図１０】実施の形態１における後退時フィードバック制御を表すフローチャートである。
【図１１】実施の形態２における車速と目標変速比との関係を表す図である。
【図１２】実施の形態２における後退時フィードバック制御を表すフローチャートである。
【図１３】従来技術のタイムドリブン後退時フィードバック制御による変速比を表すタイムチャートである。
【図１４】従来技術におけるプリセスカム急斜面上の変速比における変速制御であって、イベントドリブン後退時フィードバック制御とタイムドリブン後退時フィードバック制御を交互に実行した場合のタイムチャートである。
【符号の説明】
１０　トロイダル型無段変速機
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
６１　高車速時制御部（タイムドリブン後退時フィードバック制御）
６２　低車速時制御部（イベントドリブン後退時フィードバック制御）
６３　切換部
６４　目標変速比算出部
６４ａ　後退時目標変速比算出部
６４ｂ　前進時目標変速比算出部
６４ｃ　前後進判断部
６５　車速判断部
７０　変速比算出部
【図１】
2004084835.tif 000048
【図２】
2004084835.tif 000049
【図３】
2004084835.tif 000050
【図４】
2004084835.tif 000051
【図５】
2004084835.tif 000052
【図６】
2004084835.tif 000053
【図７】
2004084835.tif 000054
【図８】
2004084835.tif 000055
【図９】
2004084835.tif 000056
【図１０】
2004084835.tif 000057
【図１１】
2004084835.tif 000058
【図１２】
2004084835.tif 000059
【図１３】
2004084835.tif 000060
【図１４】
2004084835.tif 000061