(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入出力ディスクに挟持されるパワーローラを傾転自在に支持するトラニオンと、
該トラニオンの傾転角度を規制する傾転ストッパを備えたトロイダル型無段変速機において、
前記トロイダル型無段変速機の入出力回転数から実変速比を算出する実変速比算出手段と、
車両の運転状態から目標変速比を算出する目標変速比算出手段と、
変速機の入出力回転数から変速アクチュエータの駆動位置を検出する変速アクチュエータ駆動位置検出手段と、
目標変速比と実変速比から変速アクチュエータの駆動速度を算出する駆動速度算出手段と、
前記変速アクチュエータを、現在の駆動位置から前記傾転ストッパに対応したアクチュエータの駆動位置である最大駆動位置まで前記駆動速度で駆動させた場合の到達時間を算出する到達時間算出手段と、
前記到達時間から所定の時間を引いた安全時間を算出する安全時間算出手段と、
前記アクチュエータの駆動速度を安全時間経過後に０とする駆動速度切換手段と、
を備えたことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
請求項１に記載のトロイダル型無段変速機において、
検出された変速アクチュエータ駆動位置の誤差を推定する駆動位置誤差推定手段を設け、
前記到達時間算出手段を、前記変速アクチュエータ駆動位置検出手段により検出された駆動位置を前記推定された駆動位置の誤差で補正した値を用いて前記到達時間を算出する手段としたことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項３】
請求項１または２に記載のトロイダル型無段変速機において、
算出された駆動速度の誤差を推定する駆動速度誤差推定手段を設け、
前記到達時間算出手段を、前記駆動速度算出手段により算出された駆動速度に前記推定された駆動速度の誤差で補正した値を用いて前記到達時間を算出する手段としたことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項４】
請求項１ないし３に記載のトロイダル型無段変速機において、
前記最大駆動位置の誤差を推定する最大駆動位置誤差推定手段を設け、
前記到達時間算出手段を、前記最大駆動位置に前記推定された最大駆動位置の誤差で補正した値を用いて前記到達時間を算出する手段としたことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項５】
請求項１ないし４に記載のトロイダル型無段変速機において、
前記駆動位置誤差推定手段を、トロイダル型無段変速機の寸法公差による誤差と、変速アクチュエータの駆動誤差と、変速比に応じて変化する前記トラニオンの傾転誤差から駆動位置誤差を推定する手段としたことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項６】
請求項１ないし５に記載のトロイダル型無段変速機において、
前記駆動速度算出手段により算出された駆動速度を絶対値に変換し、前記駆動速度切換手段に出力するサインテスタと、
前記駆動速度算出手段と前記サインテスタの間に設けられ、車速が予め定められた設定車速以下かどうかを判断し、車速が設定車速よりも大きいときは算出された駆動速度をそのまま変速アクチュエータに出力し、車速が設定車速以下のときは算出された駆動速度を前記サインテスタに出力する低車速制御開始判断手段と、
を設けたことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【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、特にトロイダル型無段変速機の変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトロイダル型無段変速機の変速制御装置としては、例えば特開２０００−５５１８３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では、トロイダル型無段変速機のパワーローラの傾転角を制御するステップモータに対し、ステップ数を指令することで変速比を制御している。すなわち、ステップ数が入力されると、ステップモータによって変速制御弁のスプールを変位させる。このスプールの変位量に応じてトラニオンに軸方向変位が生じ、パワーローラが傾転することで変速を行う。尚、目標の変速比が達成されると、トラニオンに設けられたメカニカルフィードバック機構（プリセスカム等）によって変速制御弁が閉じ、変速が終了する。
【０００３】
しかしながら、パワーローラの傾転速度は、入出力ディスクとパワーローラの間に発生するベクトル成分によって決定されるため、入出力ディスクの回転数によって傾転速度が変化する。具体的には、入出力ディスクの回転数が高いときは傾転速度が速くなり、一方、入出力ディスクの回転数が低いときは傾転速度も遅くなる。よって、ステップ数の指令に対して極力遅れることなく、所望の変速比を得るためには、ステップ数に入出力ディスクの回転数に応じたゲインを設定しなければならない。
【０００４】
そこで、このような問題を避けるために、特開昭６０−５７０４５号に記載の技術では、ステップモータに対してステップ数ではなく、ステップモータの駆動速度を指令する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ステップモータの駆動速度を指令する場合、下記に示す問題があった。すなわち、トロイダル型無段変速機では傾転角度を規制する手段として、機械的な傾転ストッパが設けられている。実際の変速においては、この傾転ストッパに当接して傾転角度を規制することはなく、変速制御によって傾転ストッパと当接しないように設計されている。これは、下記の理由による。すなわち、各トラニオンは傾転同期を図るために機械的な同期機構を備えている。ここで、傾転ストッパの位置には製造上のバラツキがあり、これによりトラニオンがこの傾転ストッパに当接することで、入出力ディスクとパワーローラとの間に滑りを生じ、各トラニオン間の同期が崩れる虞があるからである。一方、車両の性能上、変速範囲はできるだけ広い方が望ましい。よって、傾転ストッパ位置と制御による傾転角度限界位置のクリアランスは極力小さくする必要がある。
【０００６】
ところで、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ωｉと出力ディスクの回転数ω０の回転数比Ｇ（＝ωｉ／ω０）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】
0003736471.tif 000002
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。
【０００７】
すなわち、パワーローラの傾転角度の制御には、変速比の算出が必要である。このとき、入出力ディスクの回転数は、例えば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。よって、車両速度が低いときは変速比も小さくなり、特に出力ディスクの回転を検出する出力回転数センサの信号間隔は長くなる。
【０００８】
速度指令により制御する場合、現在のステップ位置から制御限界のステップ位置の差分を検出したとしても、速度指令のみ出力する。よって、低車速時のように出力回転信号の間隔が長くなると、現在の傾転角度の検出（上記数式１によって変速比Ｇから算出される値φに相当）から次の傾転角度の検出までの間にトラニオンが傾転しすぎて傾転ストッパに当接してしまうという問題があった。すなわち、実際にはトラニオンは傾転しているにも関わらず、出力ディスクの回転数センサからの信号の間隔が長くなると、その間に実際の変速比を算出できないためである。
【０００９】
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、変速を生起させるステップモータの指令値を速度指令としたトロイダル型無段変速機において、トラニオンが傾転ストッパに衝突することなく安定した制御を達成することが可能なトロイダル型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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明はトラニオンの傾転角度を規制する傾転ストッパを備えたトロイダル型無段変速機において、前記トロイダル型無段変速機の入出力回転数から実変速比を算出する実変速比算出手段と、車両の運転状態から目標変速比を算出する目標変速比算出手段と、変速機の入出力回転数から変速アクチュエータの駆動位置を検出する変速アクチュエータ駆動位置検出手段と、目標変速比と実変速比から変速アクチュエータの駆動速度を算出する駆動速度算出手段と、前記変速アクチュエータを、現在の駆動位置から前記傾転ストッパに対応したアクチュエータの駆動位置である最大駆動位置まで前記駆動速度で駆動させた場合の到達時間を算出する到達時間算出手段と、前記到達時間から所定の時間を引いた安全時間を算出する安全時間算出手段と、前記アクチュエータの駆動速度を安全時間経過後に０とする駆動速度切換手段と、を備えた。
【００１１】
【発明の効果】
本発明では、安全時間経過後にアクチュエータの駆動速度を０とする駆動速度切換手段によって、トラニオンが傾転ストッパに衝突することを防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
〔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。ここで、トラニオン２３には、傾転ストッパ２４が設けられている。この傾転ストッパ２４に当接するときの最大傾転角度φmaxに対応するステップモータ駆動位置の最大変位がＵmaxである。尚、傾転ストッパ２４についての詳細は例えば特開平６−０３４００７号公報等を参照されたい。
【００２９】
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】
0003736471.tif 000003
の関係がある。なお、Ｔｓは制御周期であり、ステップモータ駆動位置ｕは所定時間のステップモータ駆動速度ｖの積分値である。
【００３０】
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】
0003736471.tif 000004
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。
【００３１】
また、ｆは下記の式により算出される。
【数式４】
0003736471.tif 000005
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ω０によって決定される。
【００３２】
ここで、（１）式に示す変速比Ｇと傾転角度φとの関係から、変速比Ｇによって傾転角度φは予測できる。そこで、残りのトラニオン軸方向変位ｙ及びステップモータ駆動位置ｕを推定するための低次元化モデルを下記に示す。
【数式５】
0003736471.tif 000006
〔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は、状態観測器６１と、補償器６２と、低車速時制御開始判断部６３と、アクセル開度及び車速から目標変速比Ｇrefを算出する目標変速比算出部６４から構成されている。
【００３３】
（状態観測器）
状態観測器６１について説明する。上記（５）式のｗの推定値をｗｅとすると、下記の式により表される。
【数式６】
0003736471.tif 000007
ここで、ｙ^はトラニオン軸方向変位推定値、ｕ^はステップモータ駆動位置推定値である。ｈ１，ｈ２はオブザーバゲインである。
【００３４】
ここで、上記（６）式の状態観測器の入力である傾転角速度ｄφは直接検出することができないため、下記の式により状態変換を行う。
【数式７】
0003736471.tif 000008
ここで、ｑは準状態推定量である。この（７）式の両辺を微分して（６）式を代入してまとめると、下記の式を得る。
【数式８】
0003736471.tif 000009
ここで、ｆは時変な値であるため、オブザーバゲインｈ１，ｈ２を下記のように設定することで、ｆを取り除く。
【数式９】
0003736471.tif 000010
よって、オブザーバＡobsは下記の式となる。
【数式１０】
0003736471.tif 000011
すなわち、状態観測器は、式（６）を直接演算する代わりに、状態変換を行った（８）式を演算することで、準状態推定量ｑから状態推定量ｗを復元する。
【００３５】
（補償器）
次に、補償器６２について説明する。ステップモータ駆動速度ｖは下記の式により演算される。
【数式１１】
0003736471.tif 000012
Ｋはスイッチングゲインであり、この値を十分大きくとることで、定数σ０の影響はほとんど無視できる。
【００３６】
次にσは下記の式により与えられる。
【数式１２】
0003736471.tif 000013
ここで、ξは減衰係数、ωは自然周波数である。Ｇrefはアクセル踏み込み量と、車速から得られる目標変速比である。変速比Ｇの一階微分及び二階微分を下記に示す。
【数式１３】
0003736471.tif 000014
上記（１２）式に基づいて目標変速比Ｇrefに追従するようにステップモータ駆動速度ｖを出力する。
【００３７】
（低車速時制御部）
次に、低車速時制御部７０について説明する。この低車速時制御部７０は補償器６２とステップモータ５２との間に配置されている。
【００３８】
まず構成を説明すると、６３は車速が所定車速（具体的には時速４km/h）以下かどうかを判断し、所定車速未満であれば低車速時制御部７０に信号を出力し、所定車速以上であれば、補償器６２から出力されるステップモータ駆動速度ｖをステップモータ５２に直接出力する低車速時制御開始判断部である。
【００３９】
７１は入力されるステップモータ駆動速度ｖの符号を＋に変換する（絶対値｜ｖ｜とする）サインテスタである。尚、サインテスタ７１において、ステップモータ駆動速度ｖを＋に変換するのは次の理由による。すなわち、低車速時にセンサ等の信号の間隔が長くなり、ステップモータ駆動速度ｖが−の値で出力されると、変速比が増大してしまい（高車速側）、発進性の悪化を招くため、低車速領域においては常にステップモータ駆動速度ｖを＋とすることで、低変速比を維持するためである。
【００４０】
７２は安全時間Ｔsafe及び安全位置Ｕsafeを算出する安全マージン算出部である。７３は安全マージン算出部７２の信号に基づいてステップモータ５２に対して０、若しくはステップモータ駆動速度の絶対値｜ｖ｜のどちらか一方を出力するスイッチである。
【００４１】
７４は、目標変速比Ｇrefに追従するために補償器６２から出力された前回の制御周期におけるステップモータ駆動速度をＶ０とすると、このＶ０と実ステップモータ駆動速度Ｖ０＊との誤差△Ｖ０を推定する△Ｖ０推定器である。この誤差ΔＶ０は下記の原因により発生する。
▲１▼ステップモータ５２の摩擦
ステップモータ駆動速度ｖが小さいときは摩擦は大きく、ステップモータ駆動速度ｖが大きいときは摩擦は小さい。
▲２▼ステップモータ５２内の粘性抵抗
油温が低いと粘性抵抗が大きく、油温が高いと粘性抵抗は小さい。
【００４２】
７５は、状態観測器６１においてＶ０に基づいて推定されたステップモータ駆動位置をＵ０とすると、このＵ０と実ステップモータ駆動速度Ｕ０＊との誤差（ステップモータの諸元値等）△Ｕ０を推定する△Ｕ０推定器である。この誤差ΔＵ０は下記の原因により発生する。
▲１▼回転数センサの精度
▲２▼ステップモータ５２のバックラッシュ
▲３▼制御の演算過程において概算したことによる演算誤差
▲４▼補償器６２において使用する変速比Ｇの信号のノイズ
▲５▼状態観測器６１において推定する実際のＴＣＶＴの数学的近似によるモデルの誤差。
尚、△Ｕ０の算出については、後で詳述する。
【００４３】
７６はステップモータ駆動位置ｕの最大変位Ｕmax（すなわち、パワーローラの最大変位φmaxに対応するステップモータ駆動位置：図４参照）とすると、このＵmaxと実最大変位Ｕmax＊との誤差（図面公差分等）であるΔＵmaxを推定するΔＵmax推定器である。この誤差ΔＵmaxは本来一定であるはずであるが、下記の原因により変化する場合もある。
▲１▼量子化による影響（連続的な量を、ある単位量を定めることによって、とびとびの近似的な数値で表すこと）
パワーローラの傾転角度φは最小値から最大値まで連続的に変化するが、ステップモータ駆動位置は不連続な値をとる。よって、ステップモータのステップ数の積分値と傾転角度φは正確な関連を持たない。このことから、変速制御コントローラ６０が認識している△Ｕmaxと必ずしも対応しない。
▲２▼初期位置からのオフセット
傾転角度φの０位置、及びステップモータ駆動位置Ｕの０位置がオフセットによって、制御上の値と実際の値が一致しないためである。
【００４４】
次に、低車速時制御部７０の制御について説明する。
図５及び図６は低車速制御部において実行される制御を表すフローチャートである。
【００４５】
ステップ１０１では、変速比Ｇを検出する。ここで、図７に変速比Ｇを算出するための入力回転数センサと出力回転数センサのモデル図を示す。図７に示すように、入力ディスクと一体に回転する入力側歯車の凹凸を入力回転数センサで読み込むことで、入力回転数ωｉを検出する。また、同様に出力ディスクと一体に回転する出力側歯車の凹凸を出力回転数センサで読み込むことで、出力回転数ωｏを検出する。そして、Ｇ＝ωｉ／ωｏとして検出する。
【００４６】
ステップ１０２では、状態観測器６１によりステップモータ駆動位置推定値ｕ＾を算出する。
【００４７】
ステップ１０３では、補償器６２によりステップモータ駆動速度ｖを算出する。
【００４８】
ステップ１０４では、メモリにＶ０＊＝ｖとして格納する。
【００４９】
ステップ１０５では、制御を終了するかどうかを判断する。これは、例えばエンジンが停止しているかどうかを検出し、エンジンが停止していれば制御を終了するものである。
【００５０】
ステップ１０６では、車速が４ｋｍ／ｈ以下かどうかを判断し、車速＞４ｋｍ／ｈであれば本制御を終了し、車速≦４ｋｍ／ｈであればステップ１０７へ進む。これは、図７の回転数センサのモデル図で示すように、低車速領域においては変速比も小さくなり、特に出力ディスクの回転を検出する出力回転数センサの信号間隔は長くなる。これにより、正確な変速比Ｇを算出できない虞がある領域においてのみ本制御を実行するためである。
【００５１】
ステップ１０７では、補償器６２により算出されたｖをステップモータ駆動速度Ｖ０とし、状態観測器６１により推定された推定値ｕ＾をステップモータ駆動位置Ｕ０とする。また、タイマτをτ＝０に初期化する。
【００５２】
ステップ１０８では、Ｖ０＝０かどうかを判断し、０であればステップ１１７へ進み、それ以外はステップ１０９へ進む。
【００５３】
ステップ１０９では、Ｖ０＞０かどうかを判断し、Ｖ０＞０のときはステップ１１１へ進み、それ以外はステップ１１０へ進む。
【００５４】
ステップ１１０では、Ｖ０＝−Ｖ０としてステップ１１１へ進む。尚、ステップ１０９及びステップ１１０において入力された速度指令信号を＋とする制御については上述しため省略する。
【００５５】
ステップ１１１では、誤差△Ｖ０，△Ｕ０，△Ｕmaxを推定する。
【００５６】
ステップ１１２では、安全時間Ｔsafe，安全位置Ｕsafeを算出する。尚、ステップ１０７〜ステップ１１２において安全マージンを算出する制御の詳細については後で詳述する。
【００５７】
ステップ１１３では、Ｕ０≦Ｕsafeかどうかを判断し、Ｕ０≧Ｕsafeのときは安全マージンを確保していないためステップ１１４へ進み、ステップモータ５２に対して駆動速度０を出力する。それ以外はステップ１１７へ進む。
【００５８】
ステップ１１４では、タイマτに制御周期Ｔｓを加算する。
【００５９】
ステップ１１５では、τ＝Ｔsafeかどうかを判断し、τ＝Ｔsafeのときはステップ１１７へ進み、それ以外はステップ１１６へ進む。すなわち、安全時間Ｔsafe内であればステップモータ５２に対して駆動速度を出力しても衝突する虞がなく、安全時間Ｔsafeを越えたときは衝突する虞があるためである。
【００６０】
ステップ１１６では、有効な変速比Ｇが検出されたかどうかを判断し、検出されていれば本制御を終了し、検出されていなければステップ１１４に戻る。
【００６１】
ステップ１１７では、ステップモータへの指令速度ｖ＊＝０とする。
【００６２】
ステップ１１８では、有効な変速比Ｇが検出されたかどうかを判断し、検出されていれば本制御を終了し、検出されていなければステップ１１７に戻り、指令速度として０を出力する。
【００６３】
ここで、特にステップ１０７〜ステップ１１２の低車速時制御について詳述する。前回の制御周期によって出力されたステップモータ駆動速度Ｖ０、前回の制御周期において状態観測器６１により推定されたステップモータ駆動位置Ｕ０、ステップモータ駆動位置の最大変位Ｕmaxとし、トラニオン２３が傾転ストッパ２４に当接するまでの時間をＴ０とすると、下記に示す関係と見なすことができる。
【数式１４】
0003736471.tif 000015
このＴ０に基づいて、安全マージンを算出し、ステップモータ駆動速度指令を出力することで、傾転ストッパ２４への当接を防止するものである。厳密には、Ｖ０，Ｕ０は時変な値であるが、ある制御周期内では微少時間であるため一定値として近似することができる。
【００６４】
ここで、各推定値及び演算値Ｖ０，Ｕ０，φ０が実際のＴＣＶＴ１０の動きを正確に得ていれば、安全時間Ｔsafeは例えばＴ０−Ｔｓによって得られる。すなわち、１制御周期時間の余裕を見ればよい。しかし、実際には誤差があるため、以下この誤差について説明する。
【００６５】
各推定器７４，７５，７６によって推定される誤差と、実際値と、変速制御コントローラ６０が認識している値との関係に基づいて、ステップモータ駆動速度Ｖ０，ステップモータ駆動位置Ｕ０，ステップモータ駆動位置ｕの最大変位Ｕmaxを下記に示す。
【数式１５】
0003736471.tif 000016
尚、推定器７５の詳細については後で詳述する。
【００６６】
次に、トラニオン２３が傾転ストッパ２４に当接する直前までの安全時間Ｔsafe及び安全駆動位置Ｕsafeは下記の式により定義される。
【数式１６】
0003736471.tif 000017
以下、これらＴsafeとＵsafeを算出する方法として、微分による算出方法と、線形１次方程式による算出方法の二つの算出方法について説明する。
【００６７】
〔微分による算出方法〕
微分による算出方法の場合、次の二つの仮定を導入する必要がある。
（１）（１６）式の関数ｆは微小時間内では、一定値を取ると仮定する。
（２）上記誤差ΔＶ０，ΔＵ０，ΔＵmaxは、Ｖ０，Ｕ０，Ｕmaxの１０％以下と仮定する。
【００６８】
ここで、微分による算出方法においては、ワーストケースについての正確な情報を必要とせず、上述の（１４）式の関係と、各誤差ΔＶ０，ΔＵ０，ΔＵmaxが分かれば、ΔＴ０が算出できるという利点を有する。
（ΔＴ０の算出）
トラニオン２３が傾転ストッパ２４に当接するまでの時間Ｔ０の、上記（１５）式によって生じる最大の誤差ΔＴ０を算出する。
上記（１４）式を各要素Ｖ０，Ｕ０，Ｕmaxについて偏微分すると、次の関係を得る。
【数式１７】
0003736471.tif 000018
よって、上記（１８）式から下記の式となる。
【数式１８】
0003736471.tif 000019
ここで、ｄＴ０，ｄＶ０，ｄＵ０，ｄＵmaxについてそれぞれ、ΔＴ０，ΔＶ０，ΔＵ０，ΔＵmaxと置き換えると、下記の式を得る。
【数式１９】
0003736471.tif 000020
Ｖ０＞０とすると、下記の式を得る。
【数式２０】
0003736471.tif 000021
（Ｔsafeの算出）
ここで、ＴsafeとＴ０，ΔＴ０の間には次の関係がある。
【数式２１】
0003736471.tif 000022
上記（１４）式，（２１）式をそれぞれ代入して下記の式からＴsafeを得る。
【数式２２】
0003736471.tif 000023
（Ｕsafeの算出）
上記（１７）式に（２２）式を代入すると、下記の式を得る。
【数式２３】
0003736471.tif 000024
ここでＵmaxは、ある時点におけるステップモータ駆動位置Ｕ０と、ステップモータ駆動速度Ｖ０でＴ０間駆動したときの駆動量との和である。
【００６９】
上記（２４）式に（２１）式を代入して下記の式からＵsafeを得る。
【数式２４】
0003736471.tif 000025
図８は微分による算出方法によって算出されたΔＴ０，Ｔsafe，Ｕsafeの関係を表す図である。
【００７０】
〔線形１次方程式による算出方法〕
次に、線形１次方程式による算出方法について説明する。線形１次方程式によるΔＴ０の算出には、ワーストケースにおける他の誤差の影響を正確に把握しておく必要がある。
そこで、各誤差の組み合わせを下記の表に示す。
【表１】
0003736471.tif 000026
図９は横軸に時間、縦軸にステップモータ駆動位置Ｕをとり、ステップモータ駆動位置の時間による変位を上記表のケース１〜ケース８に基づいて表す図である。このとき、ステップモータ駆動速度Ｖが直線の傾きとなる。図９に示すように、ステップモータ駆動速度Ｖ，ステップモータ駆動位置Ｕ，及びステップモータ駆動位置の最大変位Ｕmaxが、それぞれ誤差のない理想状態では、下記の式に示す関係が成立する（図９中ケース０として記載）。
【数式２５】
0003736471.tif 000027
ここで、表１においてトラニオンが傾転ストッパ２４に最も短時間で当接するケース２を下記に示す。
【数式２６】
0003736471.tif 000028
すなわち、低車速時制御部７０では、低車速時においてトラニオン２３が傾転ストッパ２４に当接しないよう安全マージンを確保する制御であるため、各推定器で推定される誤差が最も影響した場合についてのみ対策すればよい。よって、変速制御コントローラ６０の認識している指令速度Ｖ０として、実際値Ｖ０＊に誤差ΔＶ０を加算した場合のみ考慮すればよい。同様に、変速制御コントローラ６０の認識しているステップモータ駆動位置Ｕ０として、実際値Ｕ０＊に誤差ΔＵ０を加算した場合のみ考慮すればよい。これらは、実ステップモータ駆動速度Ｖ０＊及び実ステップモータ駆動位置Ｕ０＊が大きいときは、トラニオン２３の実傾転角φが変速制御コントローラ６０において認識している傾転角φ＊よりも傾転し過ぎてしまい、傾転ストッパ２４に当接してしまうからである。
【００７１】
また、最大変位Ｕmaxにあっては、変速制御コントローラ６０が認識している最大変位Ｕmaxとして、実際値Ｕmax＊に誤差ΔＵmaxを減算した場合のみを考慮すればよい。これは、最大変位の値が小さいときは、変速制御コントローラ６０が認識している最大変位Ｕmax＊まで変位の余裕がなく、傾転ストッパ２４に当接してしまうからである。
【００７２】
（Ｔsafeの算出）
安全時間Ｔsafeは、（１５）式に示すように、ステップモータ駆動速度Ｖ０，ステップモータ駆動位置Ｕ０及びステップモータ駆動位置の最大変位Ｕmaxのワーストケースに基づいて算出するため、（２６）式に（１５）式を代入して下記の式を得る。
【数式２７】
0003736471.tif 000029
ここで、真のステップモータ駆動速度Ｖ０＊，ステップモータ駆動位置Ｕ０＊，ステップモータ駆動位置の最大変位Ｕmax＊は検出できないため、前回の制御周期において算出されたＶ０，Ｕ０，Ｕmaxを用いる。これらを代入し、整理すると下記の式を得る。
【数式２８】
0003736471.tif 000030
（ΔＴ０の算出）
ΔＴ０は（２２）式から下記の式により表される。
【数式２９】
0003736471.tif 000031
上記（２９）式に（２８）式を代入して、下記の式を得る。
【数式３０】
0003736471.tif 000032
（Ｕsafeの算出）
上記（１７）式に（２８）式を代入して、下記の式を得る。
【数式３１】
0003736471.tif 000033
図１０は線形１次方程式による算出方法によって算出されたΔＴ０，Ｔsafe，Ｕsafeの関係を表す図である。
【００７３】
〔微分による算出方法と線形１次方程式による算出方法の比較〕
上述した微分による算出方法と線形１次方程式による算出方法に基づいてそれぞれ算出されたΔＴ０，Ｔsafe，Ｕsafeの一覧を示す。
【表２】
0003736471.tif 000034
ここで、ΔＶ０がＶ０の１０％以下であると仮定すると、ΔＶ０の値はほとんど０とみなすことができる。このとき、ΔＶ０＝０とすると、微分により算出された式と線形１次方程式により算出された式は共に下記の式となる。
【数式３２】
0003736471.tif 000035
すなわち、ΔＵ０，ΔＵmaxに対する仮定が証明されているかどうかに関わらず、どちらの算出方法もΔＴ０，Ｔsafe，Ｕsafeはまったく同じ値をとることがわかる。
【００７４】
このことから、次の結論を導くことができる。
（１）どちらの算出方法を選択するかは、ΔＵ０，ΔＵmaxの仮定は関係がない。すなわち、ΔＵ０，ΔＵmaxはどちらの算出方法でも数式の中に残っており、ΔＵ０，ΔＵmaxの仮定が支配的な要因とはならないからである。
（２）どちらの算出方法を選択するかは、ΔＶ０の仮定を厳密に行った上で選択しなければならない。すなわち、微分による算出方法ではΔＶ０の仮定が導入されているため、△Ｖ０を０と見なすことができるかどうかによって、微分による算出方法でもよいかどうかが判断できるからである。
【００７５】
次に、ステップ１１１の誤差の推定について更に詳述する。
ＴＣＶＴ１０は上述の（３）式のように表すことができる。このとき、状態観測器として次の式を導入する。
【数式３３】
0003736471.tif 000036
状態観測器によって表される推定値ｘ＾と実際のＴＣＶＴ１０の値ｘとの誤差ｅ（ｔ）は下記の式となる。
【数式３４】
0003736471.tif 000037
このｅ（ｔ）はｔ→∞のとき、０に収束するようにＬを設計する。
【００７６】
このとき、下記に示す数式を得る。
【数式３５】
0003736471.tif 000038
ここで、誤差ｅ（ｔ）を下記に示すように導入する。
【数式３６】
0003736471.tif 000039
また、ｆやｇにも誤差△ｆ，△ｇを導入すると、行列Ａは下記に示す行列が得られる。
【数式３７】
0003736471.tif 000040
尚、△ｆはＴＣＶＴの寸法公差、△ｇは変速機の油温、ライン圧の読みとり誤差等によって生ずる変速制御バルブゲインの誤差等である。
【００７７】
上述の（４），（５），（６）式から下記の関係を得る。
【数式３８】
0003736471.tif 000041
（誤差△ｕ（ｔ）の算出）
（３８）式から△ｙ（ｔ）は下記の式により表される。
【数式３９】
0003736471.tif 000042
△ｙ（ｔ）の微分は下記の式により表される。
【数式４０】
0003736471.tif 000043
上述の（３９）式に（４１），（４２）式を代入し、△ｕ（ｔ）についてまとめると下記の式により表される。
【数式４１】
0003736471.tif 000044
ここで、△φ（ｔ）は定数項になるので、一階微分及び二階微分の項が省略でき、結局△ｕ（ｔ）は下記の式により表される。
【数式４２】
0003736471.tif 000045
（誤差△φ（ｔ）の算出）
パワーローラの傾転角φ（ｔ）は、（１）式で示したように変速比Ｇ（ｔ）によって表される。よって、この（１）式をφ（ｔ）に基づいて整理すると下記の式を得る。
【数式４３】
0003736471.tif 000046
よって、△φ（ｔ）は変速比Ｇ（ｔ）の関数として下記の示すように表される。
【数式４４】
0003736471.tif 000047
このとき、φ（ｔ）をＧ（ｔ）によって偏微分すると下記に示すように表される。
【数式４５】
0003736471.tif 000048
ｄφ（ｔ）を△φ（ｔ）とし、ｄＧ（ｔ）を△Ｇ（ｔ）とすると、下記に示すように表される。
【数式４６】
0003736471.tif 000049
尚、（４８）式の絶対値内は下記の式により表される。
【数式４７】
0003736471.tif 000050
ここで、図１１（ａ）は上記（４９）式と変速比Ｇ（ｔ）の関係を表すグラフ、図１１（ｂ）は上記△Ｇ（ｔ）と変速比Ｇ（ｔ）の関係を表すグラフである。この２つのグラフを掛け合わせることで、図１１（ｃ）に△φ（ｔ）と変速比Ｇ（ｔ）の関係を示す。このように、△φ（ｔ）と変速比Ｇ（ｔ）の関係を得ることができる。このことから、上記（４４）式に基づいて△ｕ（ｔ）と変速比Ｇ（ｔ）の関係を得ることができる。
【００７８】
本実施例では、誤差△Ｕ０推定器７５において、上述の関係を用いることで、変速比Ｇ（ｔ）に応じた誤差△Ｕ０を推定することができる。これにより、変速比を０に固定する範囲を狭くすることが可能となり、広い変速制御範囲において変速制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態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】  実施の形態における低車速時制御部の制御を表すフローチャートである。
【図６】  実施の形態における低車速時制御部の制御を表すフローチャートである。
【図７】  実施の形態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８】  実施の形態における低車速時制御部において、安全マージンを微分による算出方法によって算出した結果を表す図である。
【図９】  実施の形態における低車速時制御部において、安全マージンを線形１次方程式による算出方法によって算出する際の、各誤差の組み合わせを表す図である。
【図１０】  実施の形態における低車速時制御部において、安全マージンを線形１次方程式による算出方法によって算出した結果を表す図である。
【図１１】  実施の形態における低車速時制御部において、誤差と変速比の関係を表す図である。
【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    状態観測器
６２    補償器
６３    低車速時制御開始判断部
６４    目標変速比算出部
７０    低車速時制御部
７１    サインテスタ
７２    安全マージン算出部
７４    △Ｖ０推定器
７５    △Ｕ０推定器
７６    △Ｕmax推定器
【図１】
0003736471.tif 000051
【図２】
0003736471.tif 000052
【図３】
0003736471.tif 000053
【図４】
0003736471.tif 000054
【図５】
0003736471.tif 000055
【図６】
0003736471.tif 000056
【図７】
0003736471.tif 000057
【図８】
0003736471.tif 000058
【図９】
0003736471.tif 000059
【図１０】
0003736471.tif 000060
【図１１】
0003736471.tif 000061