(57)【要約】【課題】リングの軸方向位置を検知するセンサをなくすと共に、リングが正常可動範囲を越えるような信号が出力することを防止する。【解決手段】インプットコーン回転数，入力トルク，トラクション油温に基づきリングのスリップ率を求めて、実変速比から求めたリング軸方向位置を上記スリップ率により補正して、リングの軸方向位置を推定する。該推定したリングの軸方向位置と、目標速度比から算出したリングの軸方向位置とにより、リングのステア角を算出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な軸線上に大径側と小径側とが逆になるように配置された円錐形状の入力側摩擦車及び出力側摩擦車と、これら両摩擦車の一方を囲むようにして両摩擦車の対向する傾斜面に挟持されるリングと、該リングの前記軸線に対するステア角を操作する変速操作機構と、該変速操作機構を作動するアクチュエータと、を備え、
前記リングが、トラクションオイルを介在した状態で前記ステア角にて前記両摩擦車に接触することにより軸方向に移動して変速してなる、円錐摩擦車リング式無段変速装置の変速制御装置において、
前記入力側摩擦車及び出力側摩擦車の回転数により算出される実速度比から求められる前記リングの軸方向位置を、入力トルクを含む前記円錐摩擦車リング式無段変速装置の駆動状況により変化する検出値により求められる前記リングと前記両摩擦車とのスリップ率により補正して前記リングの軸方向位置を推定してなる、
ことを特徴とする円錐摩擦車リング式無段変速装置の変速制御装置。
【請求項２】
前記スリップ率は、前記入力側摩擦車の回転数を加味して求められる、
請求項１記載の円錐摩擦車リング式無段変速装置の変速制御装置。
【請求項３】
前記スリップ率は、前記トラクションオイルの温度を加味して求められる、
請求項１又は２記載の円錐摩擦車リング式無段変速装置の変速制御装置。
【請求項４】
前記推定したリングの軸方向位置を監視しつつ、前記実速度比が目標速度比になるようにフィードバック制御してなる、
請求項１ないし３のいずれか記載の円錐摩擦車リング式無段変速装置の変速制御装置。
【請求項５】
目標速度比から算出した前記リングの軸方向位置と、前記推定したリングの軸方向位置とにより、前記リングのステア角を算出してなる、
請求項４記載の円錐摩擦車リング式無段変速装置の変速制御装置。
【請求項６】
前記目標速度比を、前記推定したリングの軸方向位置が該リングの正常可動範囲内に納まるように設定してなる、
請求項４又は５記載の円錐摩擦車リング式無段変速装置の変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円錐摩擦車リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴ）において、リングを傾斜することにより変速する変速制御装置に係り、エンジン（内燃エンジン）若しくは電気モータ（電気自動車）、又はエンジン及び電気モータ（ハイブリッド車輌）を駆動源とする自動車に搭載して好適なコーンリング式ＣＶＴの変速制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コーンリング式ＣＶＴは、互いに平行な軸線上に、大径側と小径側とが逆になるように配置された円錐形状の入力側摩擦車及び出力側摩擦車と、これら両摩擦車の一方（例えば入力側摩擦車）を囲むようにして両摩擦車の対向する傾斜面に挟持されるリングと、を備えており、上記リングを軸方向に移動して両摩擦車の接触位置を変更することにより無段に変速される。
【０００３】
従来、上記リングの回転平面を上記軸線に対して揺動（ステア）することにより、該角度（ステア角）に基づきリングが軸方向に移動して変速する変速制御装置が提案されている（特許文献１及び２参照）。
【０００４】
特許文献１及び２のコーンリング式ＣＶＴの変速操作部材は、リングを一方外側を略々１８０度に亘って取り囲む調節ブリッジを有しており、該調節ブリッジの両端部に配置された案内ローラに上記リングが挟持されて、上記リングは、回転方向移動自在に支持される。上記調節ブリッジは、前記円錐摩擦車（入力側摩擦車）の円錐傾斜角に沿って延びる１対のガイド棒に移動自在に支持されており、上記ガイド棒を有する保持器が、前記入力側及び出力側の両摩擦車の軸線を通り、かつ該軸線に直交する線上に配置された枢支軸に揺動自在に支持され、電気モータ等のアクチュエータが上記保持器を所定角度揺動（ステア角）することにより、上記リングの回転平面が、前記摩擦車の軸線に対して上記ステア角となって、該リングが、入力側及び出力側の両摩擦車との間で上記ステア角にて接触して、該ステア角平面でのリングの回転により該リングは自動的に軸方向に移動して、両摩擦車との接触位置を変更することにより変速する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３３１９３５号公報
【特許文献２】特表２００７−５１５６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記コーンリング式ＣＶＴの変速制御装置は、前記リングが目標速度比（要求レシオ）に向うようにアクチュエータに要求ステア角が出力され、アクチュエータは、該要求ステア角になるように保持器、即ちリングの回転平面を所定揺動角に操作して、変速制御される。
【０００７】
試験装置にあっては、前記リングの軸方向位置を検知するセンサを備えており、上記リングが目標速度比になるように前記センサによる検知値でフィードバック制御している。前記コーンリング式ＣＶＴを実際に車輌に搭載する場合、前記リングの軸方向位置を検知するセンサを各コーンリング式ＣＶＴに配設することは、コスト上好ましくない。
【０００８】
前記コーンリング式ＣＶＴの入力側摩擦車及び出力側摩擦車の回転数から実際の速度比を算出し、該実速度比が上記目標速度比になるようにフィードバック制御する変速制御装置が考えられる。コーンリング式変速装置は、負荷トルクに応じた軸力を、前記リングと円錐摩擦車の間に作用して、トラクションオイルを介在した極圧状態でリングと摩擦車を接触して、動力伝達しているが、該接触部において避けられないスリップを生じ、上記ステア角によりリングが自動的に軸方向に移動する間に、該リングの実際上の位置と上記実変速比から算出されるリング位置との間に差が生じてしまう。
【０００９】
これにより、リングが、両摩擦車との正常な接触可動範囲を規定するストッパに当接し、更に該ストッパ位置を越える要求ステア角をアクチュエータに出力する事態が発生する可能性がある。
【００１０】
そこで、本発明は、入力側摩擦車及び出力側摩擦車の回転数による実速度比に、リングと摩擦車との間に発生するスリップ率を考慮してリングの軸方向位置を推定し、もって上述した課題を解決したコーンリング式ＣＶＴの変速制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、互いに平行な軸線上に大径側と小径側とが逆になるように配置された円錐形状の入力側摩擦車（２）及び出力側摩擦車（３）と、これら両摩擦車の一方を囲むようにして両摩擦車の対向する傾斜面に挟持されるリング（５）と、該リングの前記軸線に対するステア角を操作する変速操作機構（１２）と、該変速操作機構を作動するアクチュエータ（６）と、を備え、
前記リング（５）が、トラクションオイルを介在した状態で前記ステア角にて前記両摩擦車に接触することにより軸方向に移動して変速してなる、円錐摩擦車リング式無段変速装置（１）の変速制御装置において、
前記入力側摩擦車（２）及び出力側摩擦車（３）の回転数（Ｎｉ，Ｎｏ）により算出される実速度比から求められる前記リング（５）の軸方向位置を、入力トルク（Ｔｉ）を含む前記円錐摩擦車リング式無段変速装置の駆動状況により変化する検出値により求められる前記リング（５）と前記両摩擦車（２，３）とのスリップ率により補正して前記リングの軸方向位置を推定してなる、
ことを特徴とする円錐摩擦車リング式無段変速装置の変速制御装置にある。
【００１２】
前記スリップ率は、前記入力側摩擦車（２）の回転数（Ｎｉ）を加味して求められる。
【００１３】
前記スリップ率は、前記トラクションオイルの温度（Ｏ）を加味して求められる。
【００１４】
前記推定したリング（５）の軸方向位置を監視しつつ、前記実速度比が目標速度比になるようにフィードバック制御してなる。
【００１５】
目標速度比から算出した前記リング（５）の軸方向位置と、前記推定したリングの軸方向位置とにより、前記リングのステア角を算出してなる。
【００１６】
前記目標速度比を、前記推定したリングの軸方向位置が該リングの正常可動範囲内に納まるように設定してなる。
【００１７】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る本発明によると、リングの軸方向位置を検知するセンサが不要となり、コストダウンが図れるものでありながら、実速度比から求められるリングの軸方向位置を、入力トルクを含む円錐摩擦車リング式無段変速装置の駆動状態により変化する検出値により求められる前記リングのスリップ率により補正して、例えば入力トルクが大きい程、スリップ率が大きくなって、上記実変速比によるリングの軸方向位置がずれるように補正して、リングがストッパ位置に貼付くような不具合を未然に防止することができる。
【００１９】
請求項２に係る本発明によると、スリップ率は、入力側摩擦車の回転数を加味して、該回転数が高い程スリップ率が大きくなり、リング軸方向位置が正確に補正される。
【００２０】
請求項３に係る本発明によると、スリップ率は、トラクションオイルの温度を加味して、該温度が高い程スリップが大きくなり、リング軸方向位置が正確に補正される。
【００２１】
請求項４に係る本発明によると、前記推定したリングの軸方向位置が、正常な可動範囲内になるように監視しつつフィードバック制御するので、リングがストッパに貼付くような不具合を未然に防止できる。
【００２２】
請求項５に係る本発明によると、目標速度比から算出したリングの軸方向位置と、前記推定したリングの軸方向位置とから、リングのステア角が算出できる。
【００２３】
請求項６に係る本発明によると、目標速度比を、リングの正常可動範囲内に納まるように設定するので、リングがストッパに度々当接するような不具合を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】コーンリング式ＣＶＴの変速制御装置を示す概略図。
【図２】上記変速制御装置のモデル全体図。
【図３】リングの軸方向位置を推定した変速制御を示すタイムチャート及びフローチャート。
【図４】一部変更した実施の形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に沿って本発明の実施の形態について説明する。図１において、１は、車輌用の変速機構を構成する円錐摩擦車リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴ）であって、ケースに支持された互いに平行な２本の軸線に回転自在に配置されかつ大径側と小径側とが逆になるように配置された円錐形状の入力側摩擦車２及び出力側摩擦車３と、これら両摩擦車の一方（本実施の形態にあっては入力側摩擦車２）を囲むようにして両摩擦車の対向する傾斜面に挟持されるリング５と、を有する。リング５は、変速操作機構１２（詳しくは前述した特許文献１又は２参照）により、前記２本の軸線を含む平面においてこれら軸線を直交する軸線Ｂ上の枢支軸により揺動（ステア）するように制御され、該変速操作機構は、変速制御用アクチュエータ６により上記ステア角が制御される。該アクチュエータは、電動リニアアクチュエータ，油圧シリンダ，回転モータでもよく、かつステッピングモータのように入力信号により回転角が制御できるものでもよい。
【００２６】
上記入力側摩擦車２は、クラッチ７を介して駆動源であるエンジン９に連結しており、上記出力側摩擦車３は駆動車輪１０に連結している。なお、駆動源は、上記エンジンに限らず、電気モータでも、エンジンと電気モータとのハイブリッドシステムでもよく、また変速機構は、上述したコーンリング式ＣＶＴ１のみからなるものに限らず、歯車等のギヤ機構を組合せたものでもよい。また、上記コーンリング式ＣＶＴ１は、上記ケース内にトラクションオイルが封入されていると共に、出力軸と出力側摩擦車３との間に負荷トルクに応じた軸力を発生する軸力発生機構が介在しており、前記リング５は、上記トラクションオイルを介在した状態で上記軸力に基づく大きな極圧作用下により入力側及び出力側摩擦車２，３に接触して動力伝達する。
【００２７】
上記変速制御用アクチュエータ６を駆動制御する変速制御部（モデル）１１には、車輌の制御部（ＥＣＵ）又は試験装置からの要求レシオ（目標変速比）Ｒｒ，入力側摩擦車（入力コーン）２の入力回転数Ｎｉ，出力側摩擦車３（出力コーン）の出力回転数Ｎｏが入力されており、更に試験装置（ベンチ）又は車輌の制御部（ＥＣＵ）からエンジン回転数に基づき算出される入力トルクＴｉ，上記コーンリング式ＣＶＴ１が収納されているケースに封入されたトラクションオイルの油温Ｏが入力されている。前記変速制御部１１において、前記入力コーン回転数Ｎｉ及び出力コーン回転数Ｎｏからコーンリング式ＣＶＴ１の実際の速度比（実レシオ）が算出される。本発明にあっては、該速度比からリングの軸方向位置を算出すると共に、スリップ率により上記リング位置を補正して、実際のリング位置に近い推定リング位置を決定し、該リング位置から要求ステア角（角度）を設定して、アクチュエータ６に出力する。
【００２８】
図２は、本発明に係る自動変速装置を示す図（モデル全体図）である。本コーンリング式ＣＶＴ１を車輌に搭載した場合は、車輌の制御部（ＥＣＵ）から、また試験装置にあっては該試験装置から、目標とする要求速度比（要求レシオ）Ｒｒが変速制御部１１に送られる。該変速制御部１１において、上記要求レシオをリング５の軸方向位置に変換（位置換算）し、要求リング位置とし、更に該要求（リング）位置からリングのステア角に変換し、要求ステア角としてアクチュエータ６に出力する。
【００２９】
前記要求位置の設定に際して、本発明に係るスリップ率による補正データが加えられる。即ち、上記軸力発生機構によるトラクションオイル介在下の極圧状態でリング５と両摩擦車２，３は接触して動力伝達するが、該接触部においてトラクションオイルの剪断力によりトルクが伝達される関係上、上記リング５と両摩擦車２，３との間にはスリップを生ずる。従って、入力コーン回転数Ｎｉ及び出力コーン回転数Ｎｏによる実レシオ（速度比）から算定されるリング５の軸方向位置は、上記スリップ分だけ、駆動側ではＵ／Ｄ側にズレ、非駆動側ではＯ／Ｄ側にズレた位置となる。
【００３０】
そこで、本実施の形態にあっては、上記入力トルクＴｉ，入力（インプット）コーン回転数Ｎｉ及びトラクションオイルの温度（油温）Ｏから上記スリップ率が推定（決定）される。即ち、入力トルクＴｉが大きい程スリップ率は大きくなり、インプットコーン回転数Ｎｉが速い程スリップ率は大きくなり、トラクションオイルの温度Ｏが高い程、オイル剪断力が小さくなってスリップ率は大きくなる。これら入力トルクＴｉ，インプットコーン回転数Ｎｉ及びトラクションオイル温度Ｏとスリップ率との関係は、実験により求められ、上記各数値Ｔｉ，Ｎｉ，Ｏをパラメータとしたスリップ率がマップに格納される。なお、スリップ率の推定は上記入力トルクＴｉ，インプットコーン回転数Ｎｉ及びトラクションオイル温度Ｏのすべてが関与することが好ましいが、一部を削除し又は一部のみとしてマップを単純化してもよい。例えば、入力トルクＴｉ又はトラクションオイル温度Ｏのみ、又は入力トルクＴｉとインプットコーン回転数Ｎｉから推定してもよい。また、スリップ率の推定は、上記入力トルク、インプットコーン回転数、トラクションオイルに限らず、他のコーンリング式ＣＶＴの駆動状態により変化する検出値でもよい。
【００３１】
そして、入力コーン回転数Ｎｉ及び出力コーン回転数Ｎｏから算定される実速度比（レシオ）により求められるリングの軸方向位置が上記スリップ率により補正されて、リング位置が推定（決定）される。例えば、実速度比が１．０であり、スリップ率から求められるレシオ（速度比）変化量が０．１であると、上記リング位置は０．９に推定される。この際、各入力要素Ｔｉ，Ｎｉ，Ｏは、それぞれ単独で補正項をもち、例えば入力トルク補正項が０．０５で、トラクションオイル温度補正項が０．０３で、入力コーン回転数補正項が０．０２であって、合計０．１としてもよく、また各入力要素がそれぞれ関連した１個の補正項をもってもよい。
【００３２】
前記車輌又は試験装置からの目標（要求）速度比と上記実速度比が比較され、速度比（レシオ）をリングの軸方向位置に変換されて、実速度比が目標変速比になるようにフィードバック制御される。この際、前記スリップ率により補正されて、実際のリング位置に近い位置にある推定リング位置が監視され、コーンリング式ＣＶＴ１のリング５がその正常（適正）可動範囲内に納まるように、即ちリングがストッパに当りそうになったら、リングがそれ以上ストッパ側に移動しないように（コーンの内側に寄るように）制御される。
【００３３】
前記スリップ率等の各データは、変速制御部１１の端子２０に接続される。該変速制御部１１において、前記推定リング位置と前記要求変速比に基づく要求リング位置から、要求ステア角が算出され、該要求ステア角が変速制御用アクチュエータ６に出力される。該アクチュエータ９は、例えばステッピングモータからなり、上記要求ステア角に対応するパルス数によりリング５を上記ステア角になるように作動し、コーンリング式ＣＶＴ１（変速機構）のリング５は、前記円錐摩擦車（コーン）の軸線に対して上記ステア角傾斜し、両摩擦車２，３との接触により回転しつつ、上記ステア角に基づき軸方向に移動して、前記実速度比が目標（要求）速度比になるように変速する。該変速機構１の変速により、エンジン回転数が目標回転数となり、エンジンが、例えば変速マップの最適燃費特性上に沿うようにコーンリング式ＣＶＴ１が変速制御される。
【００３４】
図３のフローチャートにおいて、車輌制御又はベンチ試験装置からレシオ要求（要求速度比）が自動変速制御部に送られる（Ｓ１）。自動変速制御部において、要求レシオ（速度比）がリング軸方向位置に変換される（Ｓ２）。そして、インプットコーン回転数Ｎｉ，入力トルクＴｉ及びトラクションオイル温度Ｏからスリップ率が推定され、該スリップ率から求められるレシオ変化量によるリングの軸方向補正項を、入出力回転数Ｎｉ，Ｎｏから算出される実変速比（実レシオ）に加算して、推定リング位置が算出される（Ｓ３）。そして、上記要求レシオから変換された要求リング位置と上記推定リング位置から要求ステア角が計算される（Ｓ４）。該要求ステア角に基づくアクチュエータの作動により、リングが要求ステア角揺動し、これによりコーンリング式ＣＶＴが変速する（Ｓ５）。該ＣＶＴの変速による実変速比（実レシオ）が前記車輌等からの要求速度比（レシオ）になるようにフィードバック制御することにより、目標レシオ（速度比）に到達する（Ｓ６）。
【００３５】
図３のタイムチャートにおいて、現在、入力回転数（入力コーン回転数＝エンジン回転数）Ｎｉは、Ａｒｐｍにあるが、これを目標回転数Ｂｒｐｍになるように変速制御する。入出力回転数から算出される実レシオ（速度比）は、１．０にあるが、これにはリングのスリップが含まれており、実際のリング位置が、目標レシオ０．９になるように制御される。前記スリップ率により補正された推定リング位置は、実際のリング位置に近い位置にあり、該推定リング位置が目標レシオになるようにリングがステアして変速されて、入出力回転数から算出される実レシオが目標レシオに到達して、入力回転数（エンジン回転数）Ｎｉは、目標回転数Ｂｒｐｍになる。
【００３６】
図４は、一部変更した図２と同様な図である。図２の実施の形態では、変速制御用アクチュエータ６は、変速制御部１１からの要求ステア角に基づく出力信号に対応した作動量となるように制御されるのに対し、本実施の形態では、フィードバック制御される。即ち、変速操作機構１２に、リング５の傾斜角（ステア角）を検知するエンコーダ等のセンサを設けており、変速制御部１１においてリング位置が角度に変換された要求ステア角は、電流に変換される。そして、該電流がアクチュエータ６に出力されて該アクチュエータが作動するが、これによりセンサによるステア角が変速制御部１１にフィードバックされて、アクチュエータ６は、リング５がステア角になるように制御する。なお、本実施の形態にあっても、上述した端子２０に接続されるデータによる補正等は、図２と同じなので、説明を省略する。
【００３７】
なお、上述実施の形態は、要求（目標）レシオ（速度比）をリングの軸方向位置に変換して、推定リング位置と対比してリングステア角を算出し、該リング位置を介在した速度比によりフィードバック制御しているが、これは、要求（目標）レシオから直接ステア角を算出して、実レシオが目標レシオになるように直接フィードバック制御してもよい。要は、推定リング位置を監視して、リングが正常可動範囲に納まるようにフィードバック制御すればよい。また、目標レシオ（速度比）が、推定リング位置による該リングの正常可動範囲内に納まるように設定することが好ましい。
【００３８】
なお、前記スリップ率等の前記端子２０に接続されるデータは、実際のリング軸方向位置をセンサにより検出して、これと入出力回転数による実速度比から求められるリング位置とを対比して、インプットコーン回転数，入力トルク，トラクション油温をパラメータとして実験した結果をデータとしてもよい。この場合、上記データは、各個別のコーンリング式ＣＶＴ毎のデータでも、製造ロッド単位のデータでも、また各データのバラツキが少ない場合は、共通のものでもよい。また、リングの移動端、例えばＵ／Ｄ側端位置をリミットスイッチ等により検出して、該検出値をリング基準位置（ｘ＝０）とし、該基準位置に基づき、上記実速度比とスリップ率により推定リング位置を求めるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１      円錐摩擦車リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴ）
２      入力側摩擦車
３      出力側摩擦車
５      リング
６      アクチュエータ
１２      変速操作（リンク）機構
【図１】
2012163182.tif 000003
【図２】
2012163182.tif 000004
【図３】
2012163182.tif 000005
【図４】
2012163182.tif 000006