(57)【要約】【課題】変速アクチュエータへの指令値の補正を適切に行ってトルクシフトを正確に補償する。【解決手段】入出力ディスク間で駆動力の伝達を行うパワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、トラニオンを駆動する油圧アクチュエータに油圧を供給する変速制御弁を駆動する変速アクチュエータと、実変速比が目標変速比と一致するようにアクチュエータの駆動量を演算するフィードバック補償器５３ｅと、入力トルクを検出する手段と、入力トルクの大きさと、変速アクチュエータの駆動量とに基づいて、変速アクチュエータの指令値を補償するトルクシフト補償手段５４とを備える。【選択図】図４
2005233381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入出力ディスク間で駆動力の伝達を行うパワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、
前記トラニオンを駆動する油圧アクチュエータに油圧を供給する変速制御弁と、
この変速制御弁を駆動する変速アクチュエータと、
運転状態に応じた目標変速比を演算するとともに、実際の変速比が前記目標変速比と一致するような前記変速アクチュエータの目標駆動量を演算するフィードバック補償手段と、
前記変速アクチュエータの駆動量に応じた前記変速アクチュエータへの指令値を演算し、変速アクチュエータを制御する変速アクチュエータ制御手段と、
前記トラニオンおよび前記変速制御弁に連結され、トラニオンの変位量を変速制御弁にフィードバックするメカニカルフィードバック機構と、を備えた無段変速機の変速制御装置において、
前記変速アクチュエータ制御手段は、
入力トルクを検出する入力トルク検出手段と、
この入力トルクの大きさと、前記変速アクチュエータの目標駆動量とに基づいて、前記変速アクチュエータの指令値を補償するトルクシフト補償手段と、
を備えたことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
【請求項２】
前記トルクシフト補償手段は、前記入力トルクが大きくなるにつれて、前記変速アクチュエータの目標駆動量に対する変速アクチュエータの指令値の変化量が大きくなるように補償することを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の変速制御装置。
【請求項３】
前記トルクシフト補償手段は、前記変速アクチュエータの変速範囲の中域で前記変速アクチュエータの目標駆動量に対する変速アクチュエータの指令値の変化量が大きくなるように補償し、前記変速範囲の最小値または最大値で前記変速アクチュエータの目標駆動量に対する変速アクチュエータの指令値の変化量が小さくなるように補償することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無段変速機の変速制御装置。
【請求項４】
前記フィードバック補償手段は、前記変速アクチュエータの指令値の変化量に対する変速比の変化量が大きい領域で、フィードバックゲインを小さく設定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかひとつに記載の無段変速機の変速制御装置。
【請求項５】
前記フィードバック補償手段は、前記入力トルクが大きいほどフィードバックゲインを小さく設定することを特徴とする請求項４に記載の無段変速機の変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に用いられる無段変速機の変速制御装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
無段変速機の変速比制御装置は、設計者が希望する変速比応答を実現する動特性補償部と、目標変速比と実変速比の偏差から動特性補償部の出力を補正する応答性補償部から構成される。この制御系は２自由度設計であるため、設計者は希望する変速比応答（以下規範応答とする）を安定性とは独立に設定できる。トロイダル型無段変速機には、変速アクチュエータであるステップモータ角位置が一定であっても入力トルクが変化すると変速してしまう現象、すなわちトルクシフトがある。トロイダル型無段変速機の変速機構は、パワーローラを支えているトラニオンが上下方向に変位することで変速する。入力トルクが変化した場合、トルク変化量がトラニオンの移動量として現れ変速が始まり、プリセスカムにて変速比に応じてトラニオンの上下変位が補正され、そこで変速比は安定する。
【０００３】
次に、入力トルクの変化によりトラニオンが変位する場合のトルクシフトのメカニズムについて説明する。トラニオンはパワーローラとディスクの接点において、ディスクから入力トルクに応じたトラニオンに対し上下方向の力を受けており、変速比が一定の状態では、この力とつりあうようにトラニオンには油圧ピストンから推力が与えられている。この状態で入力トルクが変化した場合、前述した釣り合いが崩れ、トラニオンに上下の偏倚が生じ変速する。そして、プリセスカム（メカニカルフィードバック機構）で変速位置を検出しトラニオンの偏位を０に戻すことで変速比が安定する。トラニオンの剛性が低い場合、この動きがさらに増幅される。また、トラニオンとパワーローラの間にガタがある場合、伝達トルクが０付近でパワーローラが大きく動くことで変速比がさらに急変する。これによりトルクシフト変化にヒステリシスを生じる。
【０００４】
このトルクシフトを補償するため、従来は、動特性補償部、応答性補償部および変速比ステップ変換部から構成される変速比制御系に対し、トルクシフト補償部を追加した図１５の変速比制御系を構成していた（例えば、特許文献１）。
【０００５】
トルクシフトの補償は、まず、エンジンコントローラから送信されるトロイダル型無段変速機への入力トルクを検知、またはスロットル開度を用いて所定のマップより入力トルクを推定し、その入力トルクと変速比に応じて、図１９に示すトルクシフト補償マップよりトルクシフト補償（推定）出力値を求める。そして、これをトルクシフト補償量として定め、目標変速比からオフセット補正を行っていた。
【特許文献１】特開２００１−９９２９８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記従来例では、変速比指令値変換部５４にて使用する「変速比−ステップ数変換マップ」を図２０に示すように、一義的に決めている構成となっていたため、入力トルクが変化してトルクシフトが発生した場合、実機においてステップ位置に対する変速比が、図２０に規定する特性から図１９の特性に変化するため、変速比制御系の出力が適切に作用せず変速比応答が悪化してしまう。ここで、図２０は入力トルク＝０の状態におけるステップ数と変速比の関係を示し、図１９は入力トルクが正（駆動方向）のある値におけるステップ数と変速比の関係を示しており、図２０と図１９では、同じ変速比変化量に対するステップ数の変化量が違うため、トルクシフトが発生して実機の特性が図１９に示す状態で、図２０の特性を用いてトルクシフト補正を行うと適切なトルクシフト補正ができない。言い換えると、制御対象のゲインを変速比ステップ変換部で１に補正しているが、トルクシフトが発生した場合、このゲイン補正が適切でなくなり、変速比応答が悪化してしまうという問題点があった。
【０００７】
例えば、入力トルクが正方向に増加して、ステップ位置に対する変速比の関係が図２０の特性から図１９の特性に変化した場合を考える。
【０００８】
まず、アクセルペダルを踏み込んでトルクシフトが発生した場合、トルクシフト補正部にてトルクシフト変化量を推定し、この変化量に相当するステップ数を進めることでトルクシフトを補正しているが、図１７に示すように、変速比のＬＯＷ側では従来例による図２０の特性に基づき算出した推定トルクシフト量に対するステップ数（補正ステップ数Ａ）を進めても、実機の状態を示す図１６の特性に対し補正量が不足し目標変速比を達成することができない。つまり、このときの補正量を補正ステップ数Ａとし、本来補正すべき操作量を補正ステップ数Ｂとすると、
補正ステップ数Ａ＜補正ステップ数Ｂ    （ｉ）
となる。
【０００９】
また、図１８に示すように、変速比のＨＩＧＨ（小）側では、図２０から算出したステップ数は、図１６の特性に対し、過剰な補正量となり、目標変速比に対しオーバーシュートする。
【００１０】
補正ステップ数Ａ＞補正ステップ数Ｂ  （ii）
また、トルクシフトが定常的に発生している状況で、外乱が生じてフィードバック補正として変速比０．１を補正する必要がある場合、図１９に示すように、図２０の特性に基づき算出したステップ数は過剰な補正量となり、図１４のＢ部で示すように目標変速比（図中破線）に対し実変速比がオーバーシュートした後、アンダーシュートしてしまう。
【００１１】
補正ステップ数Ａ＞補正ステップ数Ｂ  （iii）
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、変速アクチュエータ（ステップモータ）への指令値の補正を適切に行ってトルクシフトを正確に補償することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、実際の変速比が目標変速比と一致するように変速アクチュエータの目標駆動量を演算し、この変速アクチュエータの駆動量を変速アクチュエータへの指令値に変換して変速アクチュエータを制御する際に、入力トルクの大きさと、変速アクチュエータの目標駆動量に応じて変速アクチュエータの指令値を補正する。
【００１３】
特に、入力トルクが大きくなるにつれて、前記変速アクチュエータの目標駆動量に対する変速アクチュエータの指令値の変化量が大きくなるように補償する。
【発明の効果】
【００１４】
したがって、本発明によれば、入力トルクに応じた変速比変化量に対応する変速アクチュエータ指令値の変化量を正確に算出して、適切なトルクシフト補償を実現することが可能となり、フィードバック補償を適切に作用させて良好な変速比応答を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、１組の入力ディスク２０ａと出力ディスク２０ｂの間に、複数のパワーローラ２１を挟持したシングルキャビティのトロイダル型無段変速機へ本発明を適用した場合の一例を示しており、トロイダル型無段変速機１０にはロックアップクラッチＬ／Ｕを備えたトルクコンバータ１１を介してエンジン１が連結され、変速制御コントローラ２の指令値に応動するアクチュエータとしてのステップモータ３が、変速制御弁等の油圧制御装置を介して変速比を連続的に制御するものである。
【００１７】
変速制御コントローラ２は、インヒビタスイッチ９からのレンジ信号ＰＯＳ、アクセル操作量センサ５から運転者のアクセルペダル（図示せず）操作に応じたスロットル開度ＴＶＯ（またはアクセル踏み込み量ＡＰＳ）を、トロイダル型無段変速機１０の入力軸回転センサ６が検出した入力軸回転速度Ｎｉと、出力軸回転センサ４が検出した出力軸回転速度Ｎｏ、油温センサ（図示省略）からの油温及び車速センサ７が検出した車速ＶＳＰをそれぞれ読み込む。なお、インヒビタスイッチ９はマニュアルモードを含み、運転者の操作に応じてアップシフトまたはダウンシフトの指令信号を発生する。
【００１８】
また、変速制御コントローラ２はエンジン制御コントローラ１２と通信を行い、クランク角センサ８が検出したエンジン回転速度Ｎｅやエンジン出力トルクを読み込む。
【００１９】
そして、変速制御コントローラ２は、これらの運転状態に応じた到達変速比ｉPT、指令変速比ｉPCに基づく指令値を、入力トルクＴｉｎ（≒エンジン出力トルク（または推定値）Ｔｅｎｇ）と実変速比ｉPRに応じたトルクシフト補償量で補正して、指令変速比ｉPC及び実変速比ｉPRを滑らかに変化させるものである。なお、指令変速比ｉPCは到達変速比ｉPTに向かう制御周期毎の目標値である。
【００２０】
トロイダル型無段変速機は、図２で示すように、軸回りに回動自在かつ軸方向へ変位自在なトラニオン２３にはパワーローラ２１を軸支するピボットシャフト２２が設けられる。なお、ピボットシャフト２２は基端側をトラニオン２３で揺動可能に支持されている。そして、トラニオン２３の基端側のロッド２３ａには油圧シリンダ５０が連結されて変速制御弁６０からの油圧に応じてトラニオン２３を軸方向に駆動する。
【００２１】
このため、変速制御弁６０は、変速制御コントローラ２に制御されるステップモータ３（アクチュエータ）により駆動され、油圧シリンダ５０への圧油の吸排を制御する。
【００２２】
また、トロイダル型無段変速機には、メカニカルフィードバック機構が設けられており、トラニオン２３のロッド２３ａ下端にはプリセスカム４５が固設され、このプリセスカム４５の傾斜面４５ａに摺接するフィードバックリンク４４がトラニオン２３の回動（＝傾転）と軸方向変位を変速制御弁６０にフィードバックし、変速制御弁６０はこのメカニカルフィードバック量に応じて油圧シリンダ５０へ供給する圧油を補正する。なお、変速制御弁６０としては、ステップモータ３により駆動されるスプールと、フィードバックリンクにより駆動されるスリーブを同軸上で組み合わせた弁などで構成される。なお、プリセスカム４５の傾斜面４５ａには、最Ｌｏｗ及び最Ｈｉ側にメカニカルフィードバックのゲインを高くするための急傾斜部が設けられ、トラニオン２３の傾転角が最Ｌｏｗまたは最Ｈｉを超えるのを防ぐストッパ（図示せず）に衝突するのを防いでいる。
【００２３】
次に、上記のようなトロイダル型無段変速機に生じるトルクシフトについて図２を参照しながら説明する。
【００２４】
入力ディスク２０ａからパワーローラ２１へ伝達される入力トルクが増大すると、ローディングカム機構（図示せず）の作用により、入力ディスク２０ａと出力ディスク２０ｂ間でパワーローラ２１の挟持圧力が増大して、パワーローラ２１に生じるスラスト力Ｆｔが増大する。このスラスト力Ｆｔの増大により、上下をリンク４１、４２で連結されたトラニオン２３が弾性変形して図中破線のように撓む結果、ロッド２３ａの下端に設けたプリセスカム４５が傾斜する。
【００２５】
プリセスカム４５の傾斜によりカム面４５ａも図中波線のように変位し、この変位したカム面と摺接するフィードバックリンク４４が図中破線のように変位して、フィードバックリンク４４と連結された変速制御弁６０のスプールがずれる。この「スプールのずれ」に応じて油圧シリンダ５０の差圧が変化するため、パワーローラ２１の傾転角（変速比）は目標値からずれて、これがトルクシフトとなる。
【００２６】
第２の要因はパワーローラ２１を軸支するピボットシャフト２２は、その基端をトラニオン２３で揺動自在に支持されているが、入力トルクがパワーローラ２１に加わると、ピボットシャフト２２とトラニオン２３の間のガタ（バックラッシュ）や、ピボットシャフト２２の先端の曲げ（弾性変形）などにより、パワーローラ２１の軸線が、図中二点鎖線のように入力ディスク２０ａの軸線からずれ（以下、パワーローラのずれ）ることにより、変速比の大側へ変速が生じ、これがトルクシフトとなる。
【００２７】
例えば、無段変速機にトルクが入力され、トラニオン２３が変形し、「スプールの位置ずれ」が発生した場合には、「スプールの位置ずれ」に対するステップモータ（アクチュエータ）の動きの遅れはほとんど無く追従可能（ステップモータは、ずれに応じた速さで動けば良い）である。
【００２８】
つまり、上記従来例によりトルクシフト補償を行い、スプール位置のみがずれる場合では、スプールとアクチュエータが連結されているため、ステップ数（ステップ数指令値）に対して変速制御弁のスプール位置は遅れ特性を持たず、理論上はスプールの位置ずれによるトルクシフトについては遅れなく補償できる。エンジン制御コントローラ１２によるエンジン出力トルク（推定値）Ｔｅｎｇの演算、エンジン制御コントローラ１２と変速制御コントローラ２の通信、変速制御コントローラ２でのトルクシフト補償処理を順次行うため、実際に入力トルクの変動が生じてからステップモータ３に指令が出力されるまでには各コントローラの処理速度や、通信手段の通信速度に応じた応答遅れが介在する。なお、変速制御コントローラ２でエンジン出力トルク（変速機の入力トルク）を推定演算する場合でも、スロットル開度ＴＶＯやエンジン回転速度Ｎｅの検出、これら検出結果に基づく演算処理に時間を要するため、入力トルクの変動に対してステップモータ３への指令が遅れることになる。
【００２９】
図３は変速制御コントローラ２の概要を示すブロック図である。
【００３０】
変速制御コントローラ２は、到達変速比演算部５１と、実変速比演算部５２と、指令変速比演算部５３と、ステップモータ指令値演算部５４とにより構成する。
【００３１】
到達変速比演算部５１は、インヒビタスイッチ９で検出した選択レンジおよび油温センサ（図示省略）で検出した作動油温Ｔｅｍｐごとの変速マップを基に、出力軸回転速度Ｎｏ、車速ＶＳＰおよびスロットル開度ＴＶＯから現在の運転状態にマッチした最終的な目標変速比である到達変速比ｉPTを求める。
【００３２】
実変速比演算部５２は、無段変速機の入力軸回転速度Ｎｉおよび出力軸回転速度Ｎｏから次式の演算により実変速比ｉPRを求める。
【００３３】
【数１】
2005233381.tif 000003
指令変速比演算部（図中変速比指令値演算部）５３は、到達変速比ｉPTおよび実変速比ｉPRを基に到達変速比ｉPTを所定の応答で達成するための指令変速比ｉPC、つまり、変速特性が所定の動特性となるようにするのに必要な指令変速比ｉPCを、詳しくは後述するように演算する。
【００３４】
ステップモータ指令値演算部５４は、変速比ｉｐごとにこれを達成するステップモータ３の位置（基準位置からのステップ数θｃ）を表した図５に例示すマップを基に、上記の指令変速比ｉPCから、この指令変速比ｉPCを実現するのに必要なステップモータ指令値（基準位置から指令ステップ数＝角位置）θCを演算する。
【００３５】
図４は、変速制御コントローラ２を中心とする変速制御システムの要部のブロック図を示す。変速比制御システムは大きく分けて動特性補償部５３ａと、応答性補償部５３ｂと、ステップモータ指令値変換部（図中変速比ステップ数変換マップ）５４と、フィードバックゲイン設定部５３ｆと、規範応答振動数算出部５３ｄと、制御対象である無段変速機１０（ステップモータ、油圧コントロールユニット（変速制御弁６０等）、変速機構部）とから構成される。
【００３６】
動特性補償部５３ａと応答性補償部５３ｂには、到達変速比演算部５１からの到達変速比ｉPTが入力される。
【００３７】
動特性補償部５３ａはフィードフォワードによる動特性補償出力ｉPFFを出力し、応答性補償部５３ｂはフィードバック（例えば、ＰＩ制御）による動特性補償出力補正値ｉPFBを出力する。
【００３８】
また、フィードバックゲイン設定部５３ｆには、実変速比演算部５２からの実変速比ｉPRと、エンジン制御コントローラ１２からのエンジン出力トルク（またはエンジントルク推定値）Ｔｅｎｇが入力され、動特性補償出力補償器５３ｅにフィードバックゲインを出力する。
【００３９】
ここでトロイダル型無段変速機１０（以下、単に無段変速機とする）の動特性は次式に示すような３次／４次で表すことができる。
【００４０】
【数２】
2005233381.tif 000004
ただし、Ｋｐ：無段変速機１０のゲイン
ｎ3、ｎ2、ｎ1、ｎ0、ｄ4、ｄ3、ｄ2、ｄ1、ｄ0：無段変速機の動特性を表すパラメータである。
【００４１】
ステップモータ３の角位置（ステップ数）に対する変速機構部の変速比は、上記図２０に示すように比例関係にないので、無段変速機のゲインＫｐは変速機構部の実変速比ｉPRに応じて算出される。
【００４２】
また、無段変速機の動特性を表す上記（２）式の各係数は、出力軸回転速度Ｎｏに応じて変化するので、出力軸回転速度Ｎｏから同定実験等に基づき作成し、所定のマップを参照して算出される。
【００４３】
なお、無段変速機のゲインはＫｐで表すため、伝達特性を示す項の定常ゲインが１となるように各係数を決める。以上のことを踏まえ、図４に示す変速制御システムの各要素について説明する。
【００４４】
まず、動特性補償部５３ａはいわゆるフィードフォワード補償器であり、設計者が希望する変速比応答が次式のように与えられる。
【００４５】
【数３】
2005233381.tif 000005
但し、ζ、：設計者が希望する変速比応答を得るためのパラメータ
ωT：規範応答振動数算出部５３ｄの出力
である。
【００４６】
実変速比ｉPRが動特性ＧT（ｓ）で追従するように、次の（４）式に基づき動特性補償出力ｉPFFを演算する。
【００４７】
【数４】
2005233381.tif 000006
つまり、動特性補償部５３ａは４次／５次フィルタで構成される。
【００４８】
次に、応答性補償部５３ｂは、目標変速比演算器５３ｃと動特性補償出力補償器５３ｅ（フィードバック補償器）から構成される。
【００４９】
目標変速比演算器５３ｃでは、到達変速比ｉPTを入力として設計者が希望する変速比応答である目標変速比ｉPMを次の（５）式に基づき演算する。目標変速比ｉPMは実変速比ｉPRが最終的な到達変速比ｉPTに至るまでの過渡的な目標変速比である。
【００５０】
【数５】
2005233381.tif 000007
上記（５）式のωTは、規範応答振動数算出部５３ｄにて、目標変速比ｉPMと到達変速比ｉPTに基づいて算出される。
【００５１】
動特性補償出力補償器５３ｅでは、積分特性を有し、制御対象のパラメータの変化に対し安定性が補償されているフィルタを用いて動特性補償出力補正値ｉPFBを、次の（６）式の偏差量ｉPERRから算出する。
【００５２】
【数６】
2005233381.tif 000008
次に、フィードバックゲイン設定部５３ｆについて説明する。フィードバックゲイン設定部５３ｆでは、まず、図６に示すマップを用いて、エンジントルク推定値（またはエンジントルク、以下同様）Ｔｅｎｇとステップモータ３のステップ位置（角位置）から制御対象のゲインＫPLANTを求め、ゲインＫPLANTから図７に示すマップを用いてフィードバックゲインＧＡＩＮＦＢをマップ引きし、動特性補償出力補償器５３ｅにて用いているフィルタのゲインとする。なお、フィルタの次数が１次の場合、フィルタは、
【００５３】
【数７】
2005233381.tif 000009
で与えられる。
【００５４】
また、上記フィルタの次数が高い場合、フィルタの各係数をエンジントルク推定値Ｔｅｎｇからそれぞれ予め設定したマップを用いて変更することで、動特性補償出力補償器５３ｅのゲインを適正にする。
【００５５】
ここで、図６のマップは、エンジントルク推定値（またはエンジントルク）Ｔｅｎｇをパラメータとして、ステップモータ３の角位置（ステップ数）に応じた制御対象のゲインＫPLANTを設定したもので、図５に示すステップモータ角位置と変速比の関係から制御対象のゲインＫPLANTをエンジントルク毎に予め算出しプロットしたものである。
【００５６】
ここで、図５のマップは、実変速比と入力トルクに応じたステップモータ３の指令値（ステップ数または角位置）のマップであり、変速比−ステップ数の変換特性を示す。このマップから、目標変速比（変速比指令値＝アクチュエータの目標駆動量）からステップ数へ変換する際に、トルクシフトの特性に応じたステップ数に補償することができる。
【００５７】
この図５においては、入力トルクが正（駆動側）のとき、入力トルクが大きくなるにつれて変速比はＬＯＷ（大）側にトルクシフトが発生する特性を示し（図中点線及び一点鎖線）、入力トルクが負（エンジンブレーキ側）では、入力トルクの絶対値が大きくなるにつれて変速比はＨｉ（小）側へトルクシフトが発生する特性を示す（図中二点鎖線及び破線）。このマップは、入力トルク毎の変速比を各ステップ数毎に設定したもので、実験や計算などにより予め設定したものである。なお、入力トルク＝０の線（特性）は、上記図２０と同一になる。
【００５８】
そして、この図５のマップでは、同一の変速比であっても、入力トルクが正方向に増大すれば、ステップモータ３の角位置はステップ数の大側へ増大し、入力トルクが負方向に変化（絶対値の増加）すれば、ステップモータ３の角位置はステップ数の小側へ減少することを示し、目標変速比が同一であっても、変換するステップモータ３の角位置θは入力トルクの大きさと方向に応じて変化する。つまり、変速比指令値Ｉpcからこのマップを用いて、ステップモータ３への指令値（ステップ数）を変換することにより、トルクシフトの補償を正確に行うことができるのである。
【００５９】
また、図５のマップは、変速範囲（ステップ数の変化範囲）のうち、中域（ステップ数の最大値と最小値の中央部）で入力トルクの変化量に対する変速比の変化量（横軸で見ればステップ数の変化量）が大きくなるように設定され、変速範囲の最小値（最Ｈｉ）と最大値（最ＬＯＷ）では、入力トルクの変化量に対する変速比の変化量が小さくなるように設定される。
【００６０】
次に、図６のマップでは、所定の角位置（ステップ数＝１００、中域の変速比≒ステップモータ３の角位置の中央値）を境に、制御対象ゲインＫPLANTの特性が異なっており、ステップ数が所定の角位置を超える場合には、エンジントルク推定値が大きい（＞０）ほど制御対象ゲインＫPLANTを大きくし、逆に、ステップ数が所定の角位置を未満の場合には、エンジントルク推定値が大きいほど制御対象ゲインＫPLANTを小さくするよう設定される。そして、ステップ数が所定の角位置を超える場合、エンジントルク推定値＝０では、角位置が増大するにつれて、制御対象ゲインＫPLANTが徐々に小さくなるように設定される。
【００６１】
また、図６のマップでは、制御対象ゲインＫPLANTが０から所定値Ｋ１までは固定値に設定され、所定値Ｋ１を超えると徐々に減少するよう設定される。
【００６２】
また、トロイダル型無段変速機は、エンジントルク推定値Ｔｅｎｇの絶対値が大きいほど制御対象のゲイン変動が大きいことから、図８に示すマップを用いてエンジントルク推定値Ｔｅｎｇの絶対値に応じてフィードバックゲインＧＡＩＮＦＢを変更してもよい。
【００６３】
次に、規範応答振動数算出部５３ｆについて説明する。設計者が希望する変速比応答を得るための固有振動数ωMを目標変速比ｉPMと到達変速比ｉPTの偏差ｅipを入力とし、図９に示す予め設定されたマップから求める。この制御系ではζは一定値（例えば０．９）とする。ωは大きいほど応答が速く、また規範応答が一次遅れ系の場合は、固有振動数ωMではなく時定数を算出する。
【００６４】
次に、動特性補償補正出力ｉPFB、動特性補償出力ｉPFFを用いて変速比指令値ｉPCは次の（８）式より算出される。
【００６５】
【数８】
2005233381.tif 000010
この（８）式から算出される最終変速比指令値ｉPCを用いることにより、パラメータ変動や外乱の影響を受けにくく、かつ設計者が希望する変速比応答が得られる。
【００６６】
ただし、変速機構部の変速比とステップモータ３の角位置は上述したように比例関係にはなく、さらに、入力トルクによって変速比とステップモータの角位置の関係が違うため、変速比指令値変換部５４において、エンジントルクと、ステップモータ角位置と、変速比の関係を規定した図５に示すマップを用いて、エンジントルク推定値Ｔｅｎｇと変速比指令値（変速アクチュエータの目標駆動量）ｉPCからステップモータ角位置指令値θｃをマップ引きし、これをステップモータ３に出力する。
【００６７】
この図５のマップを用いることは、トロイダル型無断変速機の動特性を上記（２）式ではなく、ゲインＫｐがステップモータ３の角位置およびエンジントルク推定値Ｔｅｎｇで変化する次式として捉えており、
【００６８】
【数９】
2005233381.tif 000011
上記図５に示したマップの作用は、次式で表すことができ、制御対象の定常ゲインを１に補正している。
【００６９】
【数１０】
2005233381.tif 000012
図１０は本発明の変速比制御システムによる作用を示し、図１１、図１２は従来の変速比制御システムによる作用を示し、それぞれマニュアルモード変速におけるスロットル開度をステップ的に増加させた時の変速比応答を示す。
【００７０】
図１０〜図１２では、それぞれ時刻Ｔ１でスロットル開度ＴＶＯを所定の開度に増大した後、時刻Ｔ５でＴＶＯ＝０とした場合を示す。
【００７１】
まず、図１０〜図１２において、時刻Ｔ１でのアクセルの踏む込みに応じて入力トルクが変化したことで、ステップモータ角位置と変速比の関係は、トルクシフトの発生により上述の図２０から図１６に変化する。
【００７２】
従来の変速比制御システムを用いた場合、図１１のＬＯＷ側の変速位置でのトルクシフト補正では、図２０の特性に基づきトルクシフト補正量からステップモータ移動量を算出しているため、ステップモータ移動量が不足する。これにより、図１１の時刻Ｔ１〜Ｔ４のように、ステップモータ３の角位置の変化が緩慢なため、十分なトルクシフト補正ができず時刻Ｔ２までトルクシフトが急増してから、時刻Ｔ４にかけてフィードバック補償により目標変速比に実変速比が緩やかに追従することになる。
【００７３】
また、図１２の従来例のように、ＨＩＧＨ側の変速比でのトルクシフト補正では、図１１のＬＯＷ側とは逆に、時刻Ｔ２〜Ｔ３の期間で過剰なトルクシフト補正が働き、変速比応答がハンチングしドライバに違和感を与える結果となる。
【００７４】
これに対して図１０に示す本発明の変速比制御システムでは、時刻Ｔ１における踏み込み直後でトルクシフトが発生するものの、ステップモータ３の角位置変化が素速く立ち上がるため時刻Ｔ２ではトルクシフトの影響を排除できており、かつ、上記従来例の図１２のようなハンチング等が無い良好な変速比応答を示している。踏み込み時のトルクシフトは、ステップモータ３の速度限界を超えているため、完全に補正することは難しく、これは、トロイダル型無段変速機の変速応答が極めて速いためである。
【００７５】
図１３は本発明の変速比制御システムを、図１４は従来の変速比制御システムを用いて、ＨＩＧＨ付近の変速比にてスロット開度を時刻Ｔ１からステップ的に増加した後一定にし、定常的にトルクシフトが生じている状態で、時刻Ｔ５において外乱をステップ的に加えたときの外乱抑止性能を示す。
【００７６】
トルクシフトが生じている状態でのステップモータ３の角位置と変速比の関係は、上記図２０ではなく図１７に示したものである。
【００７７】
従来の変速比制御では、図１４に示すように、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３でステップモータ３の角位置変化が急増した後、急減するためオーバーシュートに続いてアンダーシュートが発生する。そして、外乱が加わる時刻Ｔ５以降では、外乱を抑制するようにフィードバック補正が働いているが、図２０の特性に基づきフィードバック補正量をステップモータ指令値（移動量）に換算しているため、過剰な補正が働いてステップモータ３の角位置変化の急増、急減が生じ、目標値に対しオーバーシュートが発生した後にアンダーシュートが発生している。
【００７８】
これに対して、本発明の変速比制御システムでは、時刻Ｔ１〜Ｔ２でトルクシフトによるオーバーシュートは上述の理由で発生するものの、ステップモータ３の角位置変化が迅速に立ち上がった後にフィードバック補正が適切に作用するため、従来例のようにアンダーシュートを回避してトルクシフトを迅速かつ高精度で補償することができる。
【００７９】
そして、時刻Ｔ５では、外乱により一時的にトルクシフトの影響を受けるが、ステップモータ３の角位置変化がフィードバック補正により適切に作用するため、従来例のようにアンダーシュートを回避して滑らかに外乱が収束している。
【００８０】
このように、本発明では、トルクシフトを考慮したステップ数−変速比変換特性（図５）を用いることで、入力トルクに応じた変速比変化量に対応するステップ変化量を正確に算出して、適切なトルクシフト補償を実現することが可能となり、フィードフォワード補償およびフィードバック補償が適切に作用し良好な変速比応答を得ることができる。換言すれば、図６のエンジントルク推定値（エンジントルク＝入力トルク）とステップモータ３の角位置に応じて制御対象のゲイン補正を正確に行うことが可能となり、常に制御対象の定常ゲインを１に補正することができ、良好な変速比応答を得ることができるのである。
【００８１】
また、図５に示したように、ステップ数−変速比変換特性において、中域（最Ｈｉと最Ｌｏの中間）の変速比ほど入力トルクに応じた変速比の変化量（トルクシフトの補正量）を大きく設定するので、トロイダル型無段変速機のトルクシフト量は中域の変速比ほど大きく、この特性を変速比制御系にて考慮することで、正確な変速比−ステップ変換が可能となり、良好な変速比応答を得ることができる。
【００８２】
さらに、図５に示したように、入力トルクが大きいほど補正量を大きくするので、トロイダル型無段変速機は入力トルクが大きいほど、トルクシフト量が大きい。この特性を変速比制御系にて考慮することで、正確な変速比−ステップ変換が可能となり、良好な変速比応答を得ることができる。
【００８３】
また、図７のマップのように、ステップモータ３の角位置変化量に対する変速変化量が大きい変速領域、言い換えると制御対象のゲインＫPLANTが大きいほどフィードバック補償器のゲインＧＡＩＮＦＢを小さくするようにしたので、制御対象のゲインが大きいほど、ステップ−変速変換特性の変更による制御対象のゲイン補正量が大きくなり、この補正量が適正でない場合、制御系の閉ループ系の安定性が著しく下がる。この状態でフィードバック系のゲインを小さくすることで、閉ループ系のゲイン余裕を大きく確保し、制御対象のゲインを誤推定した場合でも制御系の発散を防ぐことができるのである。
【００８４】
さらに、図６、図７の関係から、入力トルクが大きいほどフィードバック補償器のゲインを小さくするようにしたので、トロイダル型無段変速機は入力トルクが大きいほど、ステップ−変速変換特性の変更による制御対象のゲイン補正量が大きくなり、この補正量が適正でない場合、制御系の閉ループ系の安定性が著しく下がる。この状態でフィードバック系のゲインを小さくすることで、閉ループ系のゲイン余裕を大きく確保し、制御対象のゲインを誤推定した場合でも制御系の発散を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上のように、本発明に係る無段変速機の変速制御装置では、トロイダル型無段変速機のトルクシフトを正確に補償できるので、運転性に優れた車両用の無段変速機の変速制御装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態を示す無段変速機のシステム構成図。
【図２】同じくトラニオンの要部断面図を示す。
【図３】同じく変速制御コントローラの概要を示すブロック図。
【図４】同じく変速制御コントローラの要部を示すブロック図。
【図５】入力トルクをパラメータとしたステップモータの位置と変速比の関係を示すマップ。
【図６】入力トルクをパラメータとしたステップモータの角位置に対する制御対象のゲインＫPLANTのマップ。
【図７】制御対象ゲインＫPLANTとフィードバックゲインの関係を示すマップ。
【図８】エンジントルクの絶対値とフィードバックゲインの関係を示すマップ。
【図９】変速比偏差に対する固有振動数のマップ。
【図１０】作用を示すグラフで、アクセルペダルの踏み込み時のスロットル開度ＴＶＯと変速比、変速比、トルクシフト補償出力、ステップモータの角位置及び時間の関係を示す。
【図１１】従来例の作用を示すグラフで、アクセルペダルの踏み込み時のスロットル開度ＴＶＯと変速比、変速比、トルクシフト補償出力、ステップモータの角位置及び時間の関係を示す。
【図１２】従来例の作用を示すグラフで、変速比のＨｉ側での、アクセルペダルの踏み込み時のスロットル開度ＴＶＯと変速比、変速比、トルクシフト補償出力、ステップモータの角位置及び時間の関係を示す。
【図１３】本発明の作用を示すグラフで、外乱を加えたときのアクセルペダルの踏み込み時のスロットル開度ＴＶＯと変速比、変速比、トルクシフト補償出力、ステップモータの角位置及び時間の関係を示す。
【図１４】従来例の作用を示すグラフで、外乱を加えたときの、アクセルペダルの踏み込み時のスロットル開度ＴＶＯと変速比、変速比、トルクシフト補償出力、ステップモータの角位置及び時間の関係を示す。
【図１５】従来例を示し、変速制御コントローラの要部を示すブロック図。
【図１６】ステップモータの角位置と変速比の関係を示し、図中破線がトルクシフトが生じたときの特性を示す。
【図１７】従来例のＬｏｗ側でのトルクシフト補償の様子を示すグラフで、ステップモータの角位置と変速比の関係を示す。
【図１８】従来例のＨｉ側でのトルクシフト補償の様子を示すグラフで、ステップモータの角位置と変速比の関係を示す。
【図１９】従来例を示し、オフセット補正によるトルクシフト補償の様子を示すグラフで、ステップモータの角位置と変速比の関係を示す。
【図２０】従来例を示し、ステップモータの角位置と変速比の関係を示すマップ。
【符号の説明】
【００８７】
２  変速制御コントローラ
３  ステップモータ
１０  トロイダル型無段変速機
１２  エンジン制御コントローラ
２０ａ  入力ディスク
２０ｂ  出力ディスク
２１  パワーローラ
２３  トラニオン
４５  プリセスカム
５０  油圧シリンダ
５３ａ  動特性補償部
５３ｂ  応答性補償部
５３ｃ  目標変速比演算器
５３ｅ  動特性補償出力補償器
５３ｆ  フィードバックゲイン設定部
５４  ステップモータ指令値変換部
６０  変速制御弁
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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