ベルト式無段変速機の制御装置
【課題】ベルト式無段変速機の変速制御の性能を向上させる。
【解決手段】変速機コントローラ２１は、目標とする変速比ｔｉｐに対応するプライマリ側可動シーブのストロークをプライマリ側可動シーブの目標ストロークｔｘpとして設定し（Ｂ３）、無段変速機構４と変速制御弁８の運動方程式に基づき設計される非線形制御器Ｂ４により、プライマリ側可動シーブの実ストロークｘpを目標ストロークｔｘpにするステップモータ１２の目標位置ｔｘmを算出し、ステップモータ１２の実位置ｘmが目標位置ｔｘmとなるようにステップモータ１２を駆動する（Ｂ６）。
【解決手段】変速機コントローラ２１は、目標とする変速比ｔｉｐに対応するプライマリ側可動シーブのストロークをプライマリ側可動シーブの目標ストロークｔｘpとして設定し（Ｂ３）、無段変速機構４と変速制御弁８の運動方程式に基づき設計される非線形制御器Ｂ４により、プライマリ側可動シーブの実ストロークｘpを目標ストロークｔｘpにするステップモータ１２の目標位置ｔｘmを算出し、ステップモータ１２の実位置ｘmが目標位置ｔｘmとなるようにステップモータ１２を駆動する（Ｂ６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト式無段変速機の変速制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速機は、プライマリプーリに供給されるプライマリ圧を変速制御弁で増減してプライマリプーリの溝幅を変更し、プライマリプーリとセカンダリプーリとの径比を変えることによって変速比を無段階に変更する変速機である。
【０００３】
変速制御弁は変速リンクの中央に連結され、変速リンクの両端にはそれぞれプライマリプーリの可動シーブ、ステップモータが連結され、これにより変速比フィードバック制御機構を構成している。
【０００４】
従来、上記変速機の制御装置においては、変速機全体を一次系（例えば、一次遅れの伝達関数＋無駄時間等）で近似し、所望の応答性が得られるように制御系を設計していた（特許文献１）
【特許文献１】特許第３３５８４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
変速過渡特性に最も影響を及ぼすのは変速制御弁の応答である。しかしながら、従来の制御装置では、変速機全体を一次系で近似していたため、変速制御弁の応答特性が制御に十分反映されておらず、変速性能の向上にはなお改善の余地があった。
【０００６】
また、従来の制御装置では、車両の運転状態から目標とする変速比を設定し、これを実現するステップモータの目標位置を求め、該目標位置となるようにステップモータを駆動していた。しかしながら、変速比とステップモータ位置は非線形関係にあり、変速制御弁が非線形特性を有しており、また、変速機の応答特性が変速の方向（アップシフト側変速、ダウンシフト側変速）に応じて異なるため、変速機全体を近似する伝達関数の時定数の設定が難しいという問題があった。
【０００７】
また、定常特性を改善するためにフィードバック制御を行うにしても、このように変速の方向によって変速機の応答特性が異なるため、フィードバックゲインの設定が難しいという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなされたもので、ベルト式無段変速機の変速制御の性能のさらなる向上を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、プライマリ側可動シーブ及び固定シーブからなるプライマリプーリと、セカンダリ側可動シーブ及び固定シーブからなるセカンダリプーリと、両プーリの間に掛け回されるベルトとからなる無段変速機構と、一端が前記プライマリ側可動シーブに連結される変速リンクと、前記変速リンクの中央にスプールが連結され、ライン圧を元圧としてプライマリ側可動シーブの油圧シリンダに供給されるプライマリ圧を調整する変速制御弁と、前記変速リンクの他端に連結される変速アクチュエータとからなる変速比フィードバック制御機構と、を備えた無段変速機の変速制御装置に係り、目標とする変速比に対応する前記プライマリ側可動シーブのストロークを前記プライマリ側可動シーブの目標ストロークとして設定する目標ストローク設定手段と、前記無段変速機構と前記変速制御弁の運動方程式に基づき設計され、前記プライマリ側可動シーブの実ストロークを前記目標ストロークにする前記変速アクチュエータの目標位置を算出する非線形制御手段と、前記変速アクチュエータの実位置が前記目標位置となるように前記変速アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、変速過渡特性に最も影響を及ぼす変速制御弁の応答特性を考慮に入れて制御系を設計したことにより、変速機全体を一次近似していた従来の制御に比べ、変速制御の性能（精度、追従性）を向上させることができる。運動方程式に基づき設計された制御系なので、実現不可能な指示値が出されて制御が不安定になることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１はベルト式無段変速機の概略構成を示している。ベルト式無段変速機は、図示しないエンジンにトルクコンバータあるいは発進クラッチを介して接続されるプライマリプーリ１と、図示しない駆動輪に減速ギヤ、デファレンシャルギヤ、駆動軸を介して接続されるセカンダリプーリ２と、両プーリの間に掛け回されるベルト３とからなる無段変速機構４を備える。
【００１３】
プライマリプーリ１、セカンダリプーリ２はそれぞれ固定シーブ１ａ、２ａと、これに対向して配置される可動シーブ１ｂ、２ｂとで構成される。可動シーブ１ｂ、２ｂの背面にはそれぞれ油圧シリンダが設けられており、これら油圧シリンダの油室（プライマリ室１ｃ、セカンダリ室２ｃ）への供給油圧を増減すると、可動シーブ１ｂ、２ｂが固定シーブ１ａ、２ａに対して変位する。これにより、可動シーブ１ｂ、２ｂと固定シーブ１ａ、２ａの間に形成される溝の幅が変更され、ベルト３とプライマリプーリ１、セカンダリプーリ２との接触半径が変更され、変速機の変速比が変更される。
【００１４】
オイルポンプ５から圧送される作動油は、ライン圧制御弁６によってライン圧Ｐｌに調整され、これを元圧として、プライマリ室１ｃへの供給油圧（以下、プライマリ圧）Ｐｐ、セカンダリ室２ｃへの供給油圧（以下、セカンダリ圧）Ｐｓが変速制御弁８、セカンダリ圧制御弁９によってそれぞれ調整される。ライン圧制御弁６、セカンダリ圧制御弁９は流れる電流に応じて供給油圧を調整することができるソレノイド弁（デューティソレノイド、リニアソレノイド）である。
【００１５】
変速制御弁８のスプール８ｓは変速リンク１０の中央に接続される。また、変速リンク１０の一方の端部はプライマリ側可動シーブ１ｂに接続され、他方の端部はステップモータ１２（変速アクチュエータ）に接続される。これにより、変速機の実変速比ｉｐをステップモータ１２の位置で与えられる目標変速比ｔｉｐに近づける変速比フィードバック機構を構成している。
【００１６】
変速機の変速動作は次のようにして行われる。
【００１７】
変速比ｉｐをＨｉ側（高速側、変速比小側）に変更するときは、ステップモータ１２が図中左側に変位し、プライマリ側可動シーブ１ｂに接続された端部を支点として変速リンク１０が移動し、変速制御弁８のスプール８ｓが図示の中立位置から図中左側に移動する。これにより、変速制御弁８のライン圧ポート８ｌとプライマリ圧ポート８ｐが連通し、ライン圧Ｐｌが変速制御弁８を介してプライマリ室１ｃに導入され、プライマリ室１ｃの油圧を上昇させる。また、セカンダリ圧制御弁９を制御してセカンダリ室２ｃの油圧を下げる。
【００１８】
これにより、プライマリ側可動シーブ１ｂが固定シーブ１ａに近づく方向に変位し、プライマリプーリ１の溝幅が狭くなる。そして、ベルト３がプライマリプーリ１側に引っ張られ、セカンダリ側可動シーブ２ｂが固定シーブ２ａから離れる方向に変位してセカンダリプーリ２の溝幅が広くなり、変速機の実変速比ｉｐがＨｉ側に変更される。
【００１９】
実変速比ｉｐが目標変速比ｔｉｐに近づくにつれ、ステップモータ１２に接続された端部を支点として変速リンク１０が移動し、変速制御弁８のスプール８ｓが図中右側に移動する。実変速比ｉｐが目標変速比ｔｉｐに一致すると、変速制御弁８のスプール８ｓはプライマリ圧ポート８ｐがライン圧ポート８ｌ、ドレンポート８ｄいずれにも連通しない図示の中立位置に戻り、変速動作を完了する。同時に、セカンダリ圧制御弁９を制御してセカンダリ圧Ｐｓを上昇させてベルト３をセカンダリプーリ２で挟持する。
【００２０】
逆に変速比ｉｐをＬｏ側（低速側、変速比大側）に変更するときは、ステップモータ１２が図中右側に変位し、プライマリ側可動シーブ１ｂに接続された端部を支点として変速リンク１０が移動し、変速制御弁８のスプール８ｓが図示の中立位置から図中右側に移動する。これにより、変速制御弁８のプライマリ圧ポート８ｐとドレンポート８ｄが連通し、プライマリ室１ｃの油圧が低下する。また、セカンダリ圧制御弁９を制御してセカンダリ室２ｃの油圧を上昇させる。
【００２１】
これにより、セカンダリ側可動シーブ２ｂが固定シーブ２ａに近づく方向に変位してセカンダリプーリ２の溝幅が狭くなる。そして、ベルト３がセカンダリプーリ２側に引っ張られ、プライマリ側可動シーブ１ｂが固定シーブ１ａから離れる方向に変位してプライマリプーリ１の溝幅が広くなり、変速機の実変速比ｉｐがＬｏ側に変更される。
【００２２】
実変速比ｉｐが目標変速比ｔｉｐに近づくにつれ、ステップモータ１２に接続された端部を支点として変速リンク１０が移動し、変速制御弁８のスプール８ｓが図中左側に移動する。実変速比ｉｐが目標変速比ｔｉｐに一致すると、変速制御弁８のスプール８ｓはプライマリ圧ポート８ｐがライン圧ポート８ｌ、ドレンポート８ｄいずれにも連通しない図示の中立位置に戻り、変速動作を完了する。
【００２３】
ステップモータ１２、ライン圧制御弁６、セカンダリ圧制御弁９は、変速機コントローラ２１によって制御される。変速機コントローラ２１には、プライマリプーリ１の回転速度Ｎｐ（角速度ωｐ）を検出するプライマリ回転速度センサ２５、セカンダリプーリ２の回転速度Ｎｓを検出するセカンダリ回転速度センサ２６、及び、セカンダリ圧Ｐｓを検出するセカンダリ圧センサ２７からの信号が入力される。また、変速機コントローラ２１には、エンジンコントローラ２２からスロットル開度ＴＶＯ、変速機入力トルクＴｉｎに関する信号が入力される。
【００２４】
変速機コントローラ２１は、これら入力される信号に基づき、目標とする変速比ｔｉｐを設定し、これが実現されるようにステップモータ１２、セカンダリ圧制御弁９を制御する。また、変速時に必要とされるプライマリ圧Ｐｐ、セカンダリ圧Ｐｓいずれよりもライン圧Ｐｌが高くなるように、ライン圧制御弁６を制御する。
【００２５】
図２は変速機コントローラ２１の変速制御に関する部分の制御ブロック図である。これを参照しながら変速機コントローラ２１が行う変速制御についてさらに説明する。
【００２６】
到達変速比設定部Ｂ１では、車速ＶＳＰ、プライマリ回転速度Ｎｐ、スロットル開度ＴＶＯに基づき所定の変速マップを参照して到達変速比ｄｉｐを設定する。到達変速比ｄｉｐは、これら３つの入力パラメータに応じて決まる最終的に到達すべき変速比である。車速ＶＳＰはセカンダリ回転速度Ｎｓから次式（１）：
【００２７】
【数１】
【００２８】
により算出することができる。ｉｆは終減速比、Ｒは駆動輪の半径である。
【００２９】
目標変速比及び目標変速速度演算部Ｂ２では、実変速比ｉｐを所望の応答性、ここでは時定数Ｔの一次遅れで到達変速比ｄｉｐに近づけるために設定される中間の変速比（以下、目標変速比）ｔｉｐ、その変化速度である目標変速速度ｔｉｐ’を次式（２）、（３）：
【００３０】
【数２】
【００３１】
【数３】
【００３２】
により算出する。ｓは微分演算子である。実変速比ｉｐはプライマリ回転速度Ｎｐをセカンダリ回転速度Ｎｓで割って算出することができる。
【００３３】
変速比・ストローク変換部Ｂ３（目標ストローク設定手段）では、目標変速比ｔｉｐ、目標変速速度ｔｉｐ’を所定の変換テーブルを参照してプライマリ側可動シーブ１ｂの目標ストロークｔｘp、目標ストローク速度ｔｘp’に変換する。このとき、速すぎる目標ストローク速度ｔｘp’は流量収支の不足により実現することができず、非線形制御器Ｂ４とステップモータ１２の制御に悪影響を及ぼす懸念があり、また、ベルト３がプライマリ側可動シーブ１ｂに急激に押されて径方向に滑る可能性があるので、目標ストローク速度ｔｘp’には上限値を設定し、これ以上にならないようにする。
【００３４】
非線形制御器Ｂ４（非線形制御手段）では、プライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘp及び目標ストロークｔｘp、プライマリ回転速度Ｎｐ、ライン圧Ｐｌ（あるいは変速制御弁８のドレン圧Ｐｄ）に基づき、プライマリ側可動シーブ１ｂの目標ストロークｔｘpを実現するステップモータ１２の目標位置ｔｘmを設定する。非線形制御器Ｂ４は、無段変速機構４と変速制御弁８の運動方程式（モデル）に基づき、プライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpを目標ストロークｔｘpに一致させるように設計される。非線形制御器Ｂ４の設計方法については後述する。
【００３５】
ストローク・ステップ変換部Ｂ５では、目標ステップモータ位置ｔｘmを所定の変換テーブルを参照してステップモータ１２のステップ数に変換し、ステップモータ駆動部Ｂ６（変速アクチュエータ駆動手段）では、これに基づきステップモータ１２を駆動する。
【００３６】
目標セカンダリ圧設定部Ｂ７は、目標変速比ｔｉｐ、目標変速速度ｔｉｐ’、入力トルクＴｉｎに基づき目標セカンダリ圧ｔＰｓを設定する。目標セカンダリ圧ｔＰｓは、セカンダリプーリ２がベルト３を挟持する力が不足してベルト３が滑らないように設定される。このとき、ベルト３を強く挟持しすぎるとベルト３が破損する可能性があり、また、目標セカンダリ圧ｔＰｓまで実セカンダリ圧Ｐｓを上げることができないと変速動作が不安定になるので、目標セカンダリ圧ｔＰｓには上限値が設定され、これ以上にならないようにする。
【００３７】
セカンダリ圧フィードバック制御部Ｂ８では、目標セカンダリ圧ｔＰｓと実セカンダリ圧Ｐｓとの偏差をゼロに近づけるために、偏差に基づき目標セカンダリ圧ｔＰｓを補正する。
【００３８】
油圧・電流変換部Ｂ９では、補正後の目標セカンダリ圧ｔＰｓが所定の変換テーブルを参照してソレノイドの目標電流値ｔｉｓに変換され、ソレノイド駆動部Ｂ１０では、セカンダリ圧制御弁９のソレノイドを流れる電流が目標電流値ｔｉｓとなるようにソレノイドへの印加電圧（デューティ比）を制御する。
【００３９】
また、変速比・ストローク変換部Ｂ１１では、実変速比ｉｐから所定の変換テーブルを参照してプライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpを求める。
【００４０】
線形制御部Ｂ１２（線形制御手段）は、非線形制御器Ｂ４を設計するのに用いた無段変速機構４、変速制御弁８の運動方程式（モデル）が含んでいる誤差を補償するためのフィードバック制御器である。線形制御器Ｂ１２はいわゆるＰＩ制御器であり、プライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpと目標ストロークｔｘpの偏差ｅに基づき、実ストロークｘpを目標ストロークｔｘpに近づけるためのフィードバック補正量ｘfbを算出する。算出されたフィードバック補正量ｘfbは目標ステップモータ位置ｔｘmに加算され、これによって目標ステップモータ位置ｔｘmが補正される。
【００４１】
続いて、非線形制御器Ｂ４の設計方法について説明する。
【００４２】
非線形制御器Ｂ４を設計するにあたり、まず、無段変速機構４、変速制御弁８の運動方程式を立てる、すなわちモデル化を行う。
【００４３】
無段変速機構４の挙動は次式（４）：
【００４４】
【数４】
【００４５】
で表すことができる。ｘp’はプライマリ側可動シーブ１ｂのストローク速度、ｋは１回転あたりの変速速度、ωpはプライマリプーリ１の角速度（＝Ｎｐ×２π／６０）、Ｐｐ’はバランス推力相当圧、Ｐｐはプライマリ圧、Ａｐはプライマリプーリ１の油圧シリンダのピストン面積である。バランス推力相当圧Ｐｐ’はそのときの変速比を維持するのに必要なプライマリ圧であり、セカンダリ圧Ｐｓに応じて変化する。
【００４６】
また、プライマリ室１ｃの出入油量ＱIOは次式（５）：
【００４７】
【数５】
【００４８】
により算出することができる。Ｃdは抵抗係数、ｗは変速制御弁８のスプール８ｓの円周（＝π×スプール径）、ρは作動油の密度である。ΔＰはプライマリ室１ｃに作動油が流入する場合（アップシフト時）と、プライマリ室１ｃから作動油が流出する場合（ダウンシフト時）とで異なり、アップシフト時は次式（６）：
【００４９】
【数６】
【００５０】
となる。ダウンシフト時は次式（７）：
【００５１】
【数７】
【００５２】
となる。Ｐｄは変速制御弁８のドレンポート８ｄの油圧（ドレン圧）であり、次式（８）：
【００５３】
【数８】
【００５４】
により算出することができる。Ａoriはドレンポート８ｄの下流に設けられたオリフィス１３の開口面積、ＱOはオリフィス１３を流れる油量で、ＱO＝Ａｐ×ｘp’により算出することができる。また、オリフィス１３の下流に発生する油圧をαＭＰａとしている。
【００５５】
次に、プライマリ室１ｃの流量変化を考える。なお、以下の説明では説明を簡略化するため、アップシフト時の場合について説明する。出力油量ＱIOとプライマリ室１ｃの体積変化は等しくなるので、次式（９）：
【００５６】
【数９】
【００５７】
が成り立つ。そして、この式（９）に式（５）を代入すると、次式（１０）：
【００５８】
【数１０】
【００５９】
が得られる。
【００６０】
さらに、式（４）と式（１０）を統合し、ｘp’について整理すると、次式（１１）：
【００６１】
【数１１】
【００６２】
が得られる。式（１１）は無段変速機構４と変速制御弁８の運動方程式で、プライマリ側可動シーブ１ｂのストローク速度ｘp’、すなわち、変速機の変速速度が、プライマリ回転速度Ｎｐ（プライマリプーリ１の角速度ωp）、変速制御弁８のスプール８ｓのストロークｘv、ライン圧Ｐｌとバランス推力相当圧Ｐｐ’の差に依存していることを示している。
【００６３】
非線形制御器Ｂ４は、この運動方程式（１１）に基づき、プライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpを目標ストロークｔｘpに近づけるように設計される。
【００６４】
このため、まず、σなる値を次式（１２）：
【００６５】
【数１２】
【００６６】
で定義する。ｅはプライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpと目標ストロークｔｘpの偏差（ｅ＝ｘp−ｔｘp）、λは正の値、ｃは原点補正定数であり、無限時間経過後のｅに等しい。
【００６７】
σがゼロになったとすると、ｅ’＝λ・ｔｘp−λ・ｘpとなる。無限時間経過後の定常値を考えると、ｅ’＝０となるので、λ・（ｔｘp−ｘp）＝０となり、実ストロークｘpが目標ストロークｔｘpに収束する系であることが分かる。
【００６８】
さらに、σ＝０となる十分条件を考える。リアプノフ関数Ｖの候補を次式（１３）：
【００６９】
【数１３】
【００７０】
のように選ぶ。明らかにＶ≧０なので、常にＶ’＜０であればＶは単調に減少し、ある時間でＶ＝０となる。Ｖ＝０はすなわちσ＝０を表す。リアプノフ関数Ｖが無限時間経過後にゼロとなるためには、次式（１４）：
【００７１】
【数１４】
【００７２】
より、σ’＝０であることが条件である。これより、σ＝０となる十分条件として、次式（１５）：
【００７３】
【数１５】
【００７４】
の条件を導出することができる。この式（１５）に式（１１）を代入し、ｘvをｔｘvとおけば、次式（１６）：
【００７５】
【数１６】
【００７６】
を得ることができる。ｔｘvはプライマリ側可動シーブ１ｂの目標ストロークｔｘpを実現するスプール８ｓの目標ストロークである。さらに、この式（１６）を変速制御弁８のスプール８ｓの目標ストロークtｘvで整理すると、次式（１７）：
【００７７】
【数１７】
【００７８】
が得られる。ｓｇｎ（）は括弧内の符号を返す関数である。
【００７９】
さらに、プライマリ側可動シーブ１ｂの目標ストロークｔｘpと、変速制御弁８のスプール８ｓの目標ストロークｔｘvと、ステップモータ１２の目標位置ｔｘmとの間には、変速リンク１０の幾何学的関係から次式（１８）：
【００８０】
【数１８】
【００８１】
の関係が成立するので、式（１７）、式（１８）から変速制御弁８のスプール８ｓの目標ストロークｔｘvを消去し、さらに、ステップモータ１２の目標位置ｔｘmについて整理すれば、アップシフト時にプライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpを目標ストロークｔｘpに近づけるステップモータ１２の目標位置ｔｘmを算出する非線形制御器Ｂ４を、次式（１９）：
【００８２】
【数１９】
【００８３】
の通り、設計することができる。ｘp0は最Ｌｏ変速比でのプライマリ側可動シーブ１ｂのストロークである。
【００８４】
ダウンシフト時のステップモータ１２の目標位置ｔｘmを算出するための非線形制御器Ｂ４も上記手順で同様に設計することができ、次式（２０）：
【００８５】
【数２０】
【００８６】
となる。
【００８７】
続いて、上記のように制御系を設計することによる作用効果について説明する。
【００８８】
変速機コントローラ２１は、目標とする変速比ｔｉｐに対応するプライマリ側可動シーブ１ｂのストロークをプライマリ側可動シーブ１ｂの目標ストロークｔｘpとして設定し（Ｂ３）、無段変速機構４と変速制御弁８の運動方程式（式（１１））に基づき設計される非線形制御器Ｂ４により、プライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpを目標ストロークｔｘpにするステップモータ１２（変速アクチュエータ）の目標位置ｔｘmを算出し、ステップモータ１２の実位置ｘmが目標位置ｔｘmとなるようにステップモータ１２を駆動する（Ｂ６、請求項１、請求項３から６に記載の発明）。この発明によれば、変速過渡特性に最も影響を及ぼす変速制御弁８の応答特性を考慮に入れて制御系を設計するので、変速機全体を一次近似していた従来の変速制御に比べ、変速制御の精度、追従性を向上させることができる。運動方程式に基づき制御系が設計されるので、実現不可能な指示値が出されて制御が不安定になることもない。
【００８９】
変速機コントローラ２１は、さらに、線形制御器Ｂ１２により、プライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpと目標ストロークｔｘpの偏差に基づきステップモータ１２の目標位置ｔｘmを補正する(請求項２に記載の発明）。この発明によれば、非線形制御器Ｂ４を設計する際に用いた無段変速機構４と変速制御弁８の運動方程式が含んでいる誤差（モデル化誤差）に起因する実ストロークｘpと目標ストロークｔｘpのずれを修正し、実ストロークｘpと目標ストロークｔｘpの定常誤差を無くすことができるので、変速制御の性能をさらに向上させることができる。
【００９０】
また、線形制御器Ｂ１２は、ステップモータ１２の位置に対して線形に変化する可動シーブ１ｂのストロークに基づいて設計されるので、非線形に変化する変速比に基づいて設計する場合に比べて設計が容易である。従来、モデル化誤差を解消するフィードバック制御系を設計するには、変速機の応答特性が変速方向（アップシフト側変速、ダウンシフト側変速）に応じて異なるため、変速方向に応じてフィードバックゲインを変更する必要があったが、本発明によればかかる変更も不要である。
【００９１】
また、無段変速機構４と変速制御弁８の運動方程式（式（１１））に基づき非線形制御器Ｂ４を設計した結果、プライマリ側可動シーブ１ｂのストローク速度ｘp’、すなわち、変速機の変速速度がプライマリプーリの回転速度Ｎｐ（角速度ωp）に依存していることが分かり（式（１１））、上記非線形制御器Ｂ４ではプライマリプーリの回転速度Ｎｐ（角速度ωp）に基づきステップモータ１２の目標位置ｔｘmを算出するようにしている（請求項３から６に記載の発明）。この発明によれば、変速制御の性能を一層向上させることができる。
【００９２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】ベルト式無段変速機の概略構成図である。
【図２】変速機コントローラの変速制御に関する部分の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００９４】
１ プライマリプーリ
２ セカンダリプーリ
１ａ、２ａ 固定シーブ
１ｂ、２ｂ 可動シーブ
３ ベルト
４ 無段変速機構
６ ライン圧制御弁
８ 変速制御弁
８ｓ スプール
９ セカンダリ圧制御弁
１０ 変速リンク
１２ 変速制御弁（変速アクチュエータ）
２１ 変速機コントローラ
２５ プライマリ回転速度センサ
２６ セカンダリ回転速度センサ
２７ セカンダリ圧センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト式無段変速機の変速制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速機は、プライマリプーリに供給されるプライマリ圧を変速制御弁で増減してプライマリプーリの溝幅を変更し、プライマリプーリとセカンダリプーリとの径比を変えることによって変速比を無段階に変更する変速機である。
【０００３】
変速制御弁は変速リンクの中央に連結され、変速リンクの両端にはそれぞれプライマリプーリの可動シーブ、ステップモータが連結され、これにより変速比フィードバック制御機構を構成している。
【０００４】
従来、上記変速機の制御装置においては、変速機全体を一次系（例えば、一次遅れの伝達関数＋無駄時間等）で近似し、所望の応答性が得られるように制御系を設計していた（特許文献１）
【特許文献１】特許第３３５８４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
変速過渡特性に最も影響を及ぼすのは変速制御弁の応答である。しかしながら、従来の制御装置では、変速機全体を一次系で近似していたため、変速制御弁の応答特性が制御に十分反映されておらず、変速性能の向上にはなお改善の余地があった。
【０００６】
また、従来の制御装置では、車両の運転状態から目標とする変速比を設定し、これを実現するステップモータの目標位置を求め、該目標位置となるようにステップモータを駆動していた。しかしながら、変速比とステップモータ位置は非線形関係にあり、変速制御弁が非線形特性を有しており、また、変速機の応答特性が変速の方向（アップシフト側変速、ダウンシフト側変速）に応じて異なるため、変速機全体を近似する伝達関数の時定数の設定が難しいという問題があった。
【０００７】
また、定常特性を改善するためにフィードバック制御を行うにしても、このように変速の方向によって変速機の応答特性が異なるため、フィードバックゲインの設定が難しいという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなされたもので、ベルト式無段変速機の変速制御の性能のさらなる向上を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、プライマリ側可動シーブ及び固定シーブからなるプライマリプーリと、セカンダリ側可動シーブ及び固定シーブからなるセカンダリプーリと、両プーリの間に掛け回されるベルトとからなる無段変速機構と、一端が前記プライマリ側可動シーブに連結される変速リンクと、前記変速リンクの中央にスプールが連結され、ライン圧を元圧としてプライマリ側可動シーブの油圧シリンダに供給されるプライマリ圧を調整する変速制御弁と、前記変速リンクの他端に連結される変速アクチュエータとからなる変速比フィードバック制御機構と、を備えた無段変速機の変速制御装置に係り、目標とする変速比に対応する前記プライマリ側可動シーブのストロークを前記プライマリ側可動シーブの目標ストロークとして設定する目標ストローク設定手段と、前記無段変速機構と前記変速制御弁の運動方程式に基づき設計され、前記プライマリ側可動シーブの実ストロークを前記目標ストロークにする前記変速アクチュエータの目標位置を算出する非線形制御手段と、前記変速アクチュエータの実位置が前記目標位置となるように前記変速アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、変速過渡特性に最も影響を及ぼす変速制御弁の応答特性を考慮に入れて制御系を設計したことにより、変速機全体を一次近似していた従来の制御に比べ、変速制御の性能（精度、追従性）を向上させることができる。運動方程式に基づき設計された制御系なので、実現不可能な指示値が出されて制御が不安定になることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１はベルト式無段変速機の概略構成を示している。ベルト式無段変速機は、図示しないエンジンにトルクコンバータあるいは発進クラッチを介して接続されるプライマリプーリ１と、図示しない駆動輪に減速ギヤ、デファレンシャルギヤ、駆動軸を介して接続されるセカンダリプーリ２と、両プーリの間に掛け回されるベルト３とからなる無段変速機構４を備える。
【００１３】
プライマリプーリ１、セカンダリプーリ２はそれぞれ固定シーブ１ａ、２ａと、これに対向して配置される可動シーブ１ｂ、２ｂとで構成される。可動シーブ１ｂ、２ｂの背面にはそれぞれ油圧シリンダが設けられており、これら油圧シリンダの油室（プライマリ室１ｃ、セカンダリ室２ｃ）への供給油圧を増減すると、可動シーブ１ｂ、２ｂが固定シーブ１ａ、２ａに対して変位する。これにより、可動シーブ１ｂ、２ｂと固定シーブ１ａ、２ａの間に形成される溝の幅が変更され、ベルト３とプライマリプーリ１、セカンダリプーリ２との接触半径が変更され、変速機の変速比が変更される。
【００１４】
オイルポンプ５から圧送される作動油は、ライン圧制御弁６によってライン圧Ｐｌに調整され、これを元圧として、プライマリ室１ｃへの供給油圧（以下、プライマリ圧）Ｐｐ、セカンダリ室２ｃへの供給油圧（以下、セカンダリ圧）Ｐｓが変速制御弁８、セカンダリ圧制御弁９によってそれぞれ調整される。ライン圧制御弁６、セカンダリ圧制御弁９は流れる電流に応じて供給油圧を調整することができるソレノイド弁（デューティソレノイド、リニアソレノイド）である。
【００１５】
変速制御弁８のスプール８ｓは変速リンク１０の中央に接続される。また、変速リンク１０の一方の端部はプライマリ側可動シーブ１ｂに接続され、他方の端部はステップモータ１２（変速アクチュエータ）に接続される。これにより、変速機の実変速比ｉｐをステップモータ１２の位置で与えられる目標変速比ｔｉｐに近づける変速比フィードバック機構を構成している。
【００１６】
変速機の変速動作は次のようにして行われる。
【００１７】
変速比ｉｐをＨｉ側（高速側、変速比小側）に変更するときは、ステップモータ１２が図中左側に変位し、プライマリ側可動シーブ１ｂに接続された端部を支点として変速リンク１０が移動し、変速制御弁８のスプール８ｓが図示の中立位置から図中左側に移動する。これにより、変速制御弁８のライン圧ポート８ｌとプライマリ圧ポート８ｐが連通し、ライン圧Ｐｌが変速制御弁８を介してプライマリ室１ｃに導入され、プライマリ室１ｃの油圧を上昇させる。また、セカンダリ圧制御弁９を制御してセカンダリ室２ｃの油圧を下げる。
【００１８】
これにより、プライマリ側可動シーブ１ｂが固定シーブ１ａに近づく方向に変位し、プライマリプーリ１の溝幅が狭くなる。そして、ベルト３がプライマリプーリ１側に引っ張られ、セカンダリ側可動シーブ２ｂが固定シーブ２ａから離れる方向に変位してセカンダリプーリ２の溝幅が広くなり、変速機の実変速比ｉｐがＨｉ側に変更される。
【００１９】
実変速比ｉｐが目標変速比ｔｉｐに近づくにつれ、ステップモータ１２に接続された端部を支点として変速リンク１０が移動し、変速制御弁８のスプール８ｓが図中右側に移動する。実変速比ｉｐが目標変速比ｔｉｐに一致すると、変速制御弁８のスプール８ｓはプライマリ圧ポート８ｐがライン圧ポート８ｌ、ドレンポート８ｄいずれにも連通しない図示の中立位置に戻り、変速動作を完了する。同時に、セカンダリ圧制御弁９を制御してセカンダリ圧Ｐｓを上昇させてベルト３をセカンダリプーリ２で挟持する。
【００２０】
逆に変速比ｉｐをＬｏ側（低速側、変速比大側）に変更するときは、ステップモータ１２が図中右側に変位し、プライマリ側可動シーブ１ｂに接続された端部を支点として変速リンク１０が移動し、変速制御弁８のスプール８ｓが図示の中立位置から図中右側に移動する。これにより、変速制御弁８のプライマリ圧ポート８ｐとドレンポート８ｄが連通し、プライマリ室１ｃの油圧が低下する。また、セカンダリ圧制御弁９を制御してセカンダリ室２ｃの油圧を上昇させる。
【００２１】
これにより、セカンダリ側可動シーブ２ｂが固定シーブ２ａに近づく方向に変位してセカンダリプーリ２の溝幅が狭くなる。そして、ベルト３がセカンダリプーリ２側に引っ張られ、プライマリ側可動シーブ１ｂが固定シーブ１ａから離れる方向に変位してプライマリプーリ１の溝幅が広くなり、変速機の実変速比ｉｐがＬｏ側に変更される。
【００２２】
実変速比ｉｐが目標変速比ｔｉｐに近づくにつれ、ステップモータ１２に接続された端部を支点として変速リンク１０が移動し、変速制御弁８のスプール８ｓが図中左側に移動する。実変速比ｉｐが目標変速比ｔｉｐに一致すると、変速制御弁８のスプール８ｓはプライマリ圧ポート８ｐがライン圧ポート８ｌ、ドレンポート８ｄいずれにも連通しない図示の中立位置に戻り、変速動作を完了する。
【００２３】
ステップモータ１２、ライン圧制御弁６、セカンダリ圧制御弁９は、変速機コントローラ２１によって制御される。変速機コントローラ２１には、プライマリプーリ１の回転速度Ｎｐ（角速度ωｐ）を検出するプライマリ回転速度センサ２５、セカンダリプーリ２の回転速度Ｎｓを検出するセカンダリ回転速度センサ２６、及び、セカンダリ圧Ｐｓを検出するセカンダリ圧センサ２７からの信号が入力される。また、変速機コントローラ２１には、エンジンコントローラ２２からスロットル開度ＴＶＯ、変速機入力トルクＴｉｎに関する信号が入力される。
【００２４】
変速機コントローラ２１は、これら入力される信号に基づき、目標とする変速比ｔｉｐを設定し、これが実現されるようにステップモータ１２、セカンダリ圧制御弁９を制御する。また、変速時に必要とされるプライマリ圧Ｐｐ、セカンダリ圧Ｐｓいずれよりもライン圧Ｐｌが高くなるように、ライン圧制御弁６を制御する。
【００２５】
図２は変速機コントローラ２１の変速制御に関する部分の制御ブロック図である。これを参照しながら変速機コントローラ２１が行う変速制御についてさらに説明する。
【００２６】
到達変速比設定部Ｂ１では、車速ＶＳＰ、プライマリ回転速度Ｎｐ、スロットル開度ＴＶＯに基づき所定の変速マップを参照して到達変速比ｄｉｐを設定する。到達変速比ｄｉｐは、これら３つの入力パラメータに応じて決まる最終的に到達すべき変速比である。車速ＶＳＰはセカンダリ回転速度Ｎｓから次式（１）：
【００２７】
【数１】
【００２８】
により算出することができる。ｉｆは終減速比、Ｒは駆動輪の半径である。
【００２９】
目標変速比及び目標変速速度演算部Ｂ２では、実変速比ｉｐを所望の応答性、ここでは時定数Ｔの一次遅れで到達変速比ｄｉｐに近づけるために設定される中間の変速比（以下、目標変速比）ｔｉｐ、その変化速度である目標変速速度ｔｉｐ’を次式（２）、（３）：
【００３０】
【数２】
【００３１】
【数３】
【００３２】
により算出する。ｓは微分演算子である。実変速比ｉｐはプライマリ回転速度Ｎｐをセカンダリ回転速度Ｎｓで割って算出することができる。
【００３３】
変速比・ストローク変換部Ｂ３（目標ストローク設定手段）では、目標変速比ｔｉｐ、目標変速速度ｔｉｐ’を所定の変換テーブルを参照してプライマリ側可動シーブ１ｂの目標ストロークｔｘp、目標ストローク速度ｔｘp’に変換する。このとき、速すぎる目標ストローク速度ｔｘp’は流量収支の不足により実現することができず、非線形制御器Ｂ４とステップモータ１２の制御に悪影響を及ぼす懸念があり、また、ベルト３がプライマリ側可動シーブ１ｂに急激に押されて径方向に滑る可能性があるので、目標ストローク速度ｔｘp’には上限値を設定し、これ以上にならないようにする。
【００３４】
非線形制御器Ｂ４（非線形制御手段）では、プライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘp及び目標ストロークｔｘp、プライマリ回転速度Ｎｐ、ライン圧Ｐｌ（あるいは変速制御弁８のドレン圧Ｐｄ）に基づき、プライマリ側可動シーブ１ｂの目標ストロークｔｘpを実現するステップモータ１２の目標位置ｔｘmを設定する。非線形制御器Ｂ４は、無段変速機構４と変速制御弁８の運動方程式（モデル）に基づき、プライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpを目標ストロークｔｘpに一致させるように設計される。非線形制御器Ｂ４の設計方法については後述する。
【００３５】
ストローク・ステップ変換部Ｂ５では、目標ステップモータ位置ｔｘmを所定の変換テーブルを参照してステップモータ１２のステップ数に変換し、ステップモータ駆動部Ｂ６（変速アクチュエータ駆動手段）では、これに基づきステップモータ１２を駆動する。
【００３６】
目標セカンダリ圧設定部Ｂ７は、目標変速比ｔｉｐ、目標変速速度ｔｉｐ’、入力トルクＴｉｎに基づき目標セカンダリ圧ｔＰｓを設定する。目標セカンダリ圧ｔＰｓは、セカンダリプーリ２がベルト３を挟持する力が不足してベルト３が滑らないように設定される。このとき、ベルト３を強く挟持しすぎるとベルト３が破損する可能性があり、また、目標セカンダリ圧ｔＰｓまで実セカンダリ圧Ｐｓを上げることができないと変速動作が不安定になるので、目標セカンダリ圧ｔＰｓには上限値が設定され、これ以上にならないようにする。
【００３７】
セカンダリ圧フィードバック制御部Ｂ８では、目標セカンダリ圧ｔＰｓと実セカンダリ圧Ｐｓとの偏差をゼロに近づけるために、偏差に基づき目標セカンダリ圧ｔＰｓを補正する。
【００３８】
油圧・電流変換部Ｂ９では、補正後の目標セカンダリ圧ｔＰｓが所定の変換テーブルを参照してソレノイドの目標電流値ｔｉｓに変換され、ソレノイド駆動部Ｂ１０では、セカンダリ圧制御弁９のソレノイドを流れる電流が目標電流値ｔｉｓとなるようにソレノイドへの印加電圧（デューティ比）を制御する。
【００３９】
また、変速比・ストローク変換部Ｂ１１では、実変速比ｉｐから所定の変換テーブルを参照してプライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpを求める。
【００４０】
線形制御部Ｂ１２（線形制御手段）は、非線形制御器Ｂ４を設計するのに用いた無段変速機構４、変速制御弁８の運動方程式（モデル）が含んでいる誤差を補償するためのフィードバック制御器である。線形制御器Ｂ１２はいわゆるＰＩ制御器であり、プライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpと目標ストロークｔｘpの偏差ｅに基づき、実ストロークｘpを目標ストロークｔｘpに近づけるためのフィードバック補正量ｘfbを算出する。算出されたフィードバック補正量ｘfbは目標ステップモータ位置ｔｘmに加算され、これによって目標ステップモータ位置ｔｘmが補正される。
【００４１】
続いて、非線形制御器Ｂ４の設計方法について説明する。
【００４２】
非線形制御器Ｂ４を設計するにあたり、まず、無段変速機構４、変速制御弁８の運動方程式を立てる、すなわちモデル化を行う。
【００４３】
無段変速機構４の挙動は次式（４）：
【００４４】
【数４】
【００４５】
で表すことができる。ｘp’はプライマリ側可動シーブ１ｂのストローク速度、ｋは１回転あたりの変速速度、ωpはプライマリプーリ１の角速度（＝Ｎｐ×２π／６０）、Ｐｐ’はバランス推力相当圧、Ｐｐはプライマリ圧、Ａｐはプライマリプーリ１の油圧シリンダのピストン面積である。バランス推力相当圧Ｐｐ’はそのときの変速比を維持するのに必要なプライマリ圧であり、セカンダリ圧Ｐｓに応じて変化する。
【００４６】
また、プライマリ室１ｃの出入油量ＱIOは次式（５）：
【００４７】
【数５】
【００４８】
により算出することができる。Ｃdは抵抗係数、ｗは変速制御弁８のスプール８ｓの円周（＝π×スプール径）、ρは作動油の密度である。ΔＰはプライマリ室１ｃに作動油が流入する場合（アップシフト時）と、プライマリ室１ｃから作動油が流出する場合（ダウンシフト時）とで異なり、アップシフト時は次式（６）：
【００４９】
【数６】
【００５０】
となる。ダウンシフト時は次式（７）：
【００５１】
【数７】
【００５２】
となる。Ｐｄは変速制御弁８のドレンポート８ｄの油圧（ドレン圧）であり、次式（８）：
【００５３】
【数８】
【００５４】
により算出することができる。Ａoriはドレンポート８ｄの下流に設けられたオリフィス１３の開口面積、ＱOはオリフィス１３を流れる油量で、ＱO＝Ａｐ×ｘp’により算出することができる。また、オリフィス１３の下流に発生する油圧をαＭＰａとしている。
【００５５】
次に、プライマリ室１ｃの流量変化を考える。なお、以下の説明では説明を簡略化するため、アップシフト時の場合について説明する。出力油量ＱIOとプライマリ室１ｃの体積変化は等しくなるので、次式（９）：
【００５６】
【数９】
【００５７】
が成り立つ。そして、この式（９）に式（５）を代入すると、次式（１０）：
【００５８】
【数１０】
【００５９】
が得られる。
【００６０】
さらに、式（４）と式（１０）を統合し、ｘp’について整理すると、次式（１１）：
【００６１】
【数１１】
【００６２】
が得られる。式（１１）は無段変速機構４と変速制御弁８の運動方程式で、プライマリ側可動シーブ１ｂのストローク速度ｘp’、すなわち、変速機の変速速度が、プライマリ回転速度Ｎｐ（プライマリプーリ１の角速度ωp）、変速制御弁８のスプール８ｓのストロークｘv、ライン圧Ｐｌとバランス推力相当圧Ｐｐ’の差に依存していることを示している。
【００６３】
非線形制御器Ｂ４は、この運動方程式（１１）に基づき、プライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpを目標ストロークｔｘpに近づけるように設計される。
【００６４】
このため、まず、σなる値を次式（１２）：
【００６５】
【数１２】
【００６６】
で定義する。ｅはプライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpと目標ストロークｔｘpの偏差（ｅ＝ｘp−ｔｘp）、λは正の値、ｃは原点補正定数であり、無限時間経過後のｅに等しい。
【００６７】
σがゼロになったとすると、ｅ’＝λ・ｔｘp−λ・ｘpとなる。無限時間経過後の定常値を考えると、ｅ’＝０となるので、λ・（ｔｘp−ｘp）＝０となり、実ストロークｘpが目標ストロークｔｘpに収束する系であることが分かる。
【００６８】
さらに、σ＝０となる十分条件を考える。リアプノフ関数Ｖの候補を次式（１３）：
【００６９】
【数１３】
【００７０】
のように選ぶ。明らかにＶ≧０なので、常にＶ’＜０であればＶは単調に減少し、ある時間でＶ＝０となる。Ｖ＝０はすなわちσ＝０を表す。リアプノフ関数Ｖが無限時間経過後にゼロとなるためには、次式（１４）：
【００７１】
【数１４】
【００７２】
より、σ’＝０であることが条件である。これより、σ＝０となる十分条件として、次式（１５）：
【００７３】
【数１５】
【００７４】
の条件を導出することができる。この式（１５）に式（１１）を代入し、ｘvをｔｘvとおけば、次式（１６）：
【００７５】
【数１６】
【００７６】
を得ることができる。ｔｘvはプライマリ側可動シーブ１ｂの目標ストロークｔｘpを実現するスプール８ｓの目標ストロークである。さらに、この式（１６）を変速制御弁８のスプール８ｓの目標ストロークtｘvで整理すると、次式（１７）：
【００７７】
【数１７】
【００７８】
が得られる。ｓｇｎ（）は括弧内の符号を返す関数である。
【００７９】
さらに、プライマリ側可動シーブ１ｂの目標ストロークｔｘpと、変速制御弁８のスプール８ｓの目標ストロークｔｘvと、ステップモータ１２の目標位置ｔｘmとの間には、変速リンク１０の幾何学的関係から次式（１８）：
【００８０】
【数１８】
【００８１】
の関係が成立するので、式（１７）、式（１８）から変速制御弁８のスプール８ｓの目標ストロークｔｘvを消去し、さらに、ステップモータ１２の目標位置ｔｘmについて整理すれば、アップシフト時にプライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpを目標ストロークｔｘpに近づけるステップモータ１２の目標位置ｔｘmを算出する非線形制御器Ｂ４を、次式（１９）：
【００８２】
【数１９】
【００８３】
の通り、設計することができる。ｘp0は最Ｌｏ変速比でのプライマリ側可動シーブ１ｂのストロークである。
【００８４】
ダウンシフト時のステップモータ１２の目標位置ｔｘmを算出するための非線形制御器Ｂ４も上記手順で同様に設計することができ、次式（２０）：
【００８５】
【数２０】
【００８６】
となる。
【００８７】
続いて、上記のように制御系を設計することによる作用効果について説明する。
【００８８】
変速機コントローラ２１は、目標とする変速比ｔｉｐに対応するプライマリ側可動シーブ１ｂのストロークをプライマリ側可動シーブ１ｂの目標ストロークｔｘpとして設定し（Ｂ３）、無段変速機構４と変速制御弁８の運動方程式（式（１１））に基づき設計される非線形制御器Ｂ４により、プライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpを目標ストロークｔｘpにするステップモータ１２（変速アクチュエータ）の目標位置ｔｘmを算出し、ステップモータ１２の実位置ｘmが目標位置ｔｘmとなるようにステップモータ１２を駆動する（Ｂ６、請求項１、請求項３から６に記載の発明）。この発明によれば、変速過渡特性に最も影響を及ぼす変速制御弁８の応答特性を考慮に入れて制御系を設計するので、変速機全体を一次近似していた従来の変速制御に比べ、変速制御の精度、追従性を向上させることができる。運動方程式に基づき制御系が設計されるので、実現不可能な指示値が出されて制御が不安定になることもない。
【００８９】
変速機コントローラ２１は、さらに、線形制御器Ｂ１２により、プライマリ側可動シーブ１ｂの実ストロークｘpと目標ストロークｔｘpの偏差に基づきステップモータ１２の目標位置ｔｘmを補正する(請求項２に記載の発明）。この発明によれば、非線形制御器Ｂ４を設計する際に用いた無段変速機構４と変速制御弁８の運動方程式が含んでいる誤差（モデル化誤差）に起因する実ストロークｘpと目標ストロークｔｘpのずれを修正し、実ストロークｘpと目標ストロークｔｘpの定常誤差を無くすことができるので、変速制御の性能をさらに向上させることができる。
【００９０】
また、線形制御器Ｂ１２は、ステップモータ１２の位置に対して線形に変化する可動シーブ１ｂのストロークに基づいて設計されるので、非線形に変化する変速比に基づいて設計する場合に比べて設計が容易である。従来、モデル化誤差を解消するフィードバック制御系を設計するには、変速機の応答特性が変速方向（アップシフト側変速、ダウンシフト側変速）に応じて異なるため、変速方向に応じてフィードバックゲインを変更する必要があったが、本発明によればかかる変更も不要である。
【００９１】
また、無段変速機構４と変速制御弁８の運動方程式（式（１１））に基づき非線形制御器Ｂ４を設計した結果、プライマリ側可動シーブ１ｂのストローク速度ｘp’、すなわち、変速機の変速速度がプライマリプーリの回転速度Ｎｐ（角速度ωp）に依存していることが分かり（式（１１））、上記非線形制御器Ｂ４ではプライマリプーリの回転速度Ｎｐ（角速度ωp）に基づきステップモータ１２の目標位置ｔｘmを算出するようにしている（請求項３から６に記載の発明）。この発明によれば、変速制御の性能を一層向上させることができる。
【００９２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】ベルト式無段変速機の概略構成図である。
【図２】変速機コントローラの変速制御に関する部分の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００９４】
１ プライマリプーリ
２ セカンダリプーリ
１ａ、２ａ 固定シーブ
１ｂ、２ｂ 可動シーブ
３ ベルト
４ 無段変速機構
６ ライン圧制御弁
８ 変速制御弁
８ｓ スプール
９ セカンダリ圧制御弁
１０ 変速リンク
１２ 変速制御弁（変速アクチュエータ）
２１ 変速機コントローラ
２５ プライマリ回転速度センサ
２６ セカンダリ回転速度センサ
２７ セカンダリ圧センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プライマリ側可動シーブ及び固定シーブからなるプライマリプーリと、セカンダリ側可動シーブ及び固定シーブからなるセカンダリプーリと、両プーリの間に掛け回されるベルトとからなる無段変速機構と、
一端が前記プライマリ側可動シーブに連結される変速リンクと、前記変速リンクの中央にスプールが連結され、ライン圧を元圧としてプライマリ側可動シーブの油圧シリンダに供給されるプライマリ圧を調整する変速制御弁と、前記変速リンクの他端に連結される変速アクチュエータとからなる変速比フィードバック制御機構と、
を備えたベルト式無段変速機の変速制御装置において、
目標とする変速比に対応する前記プライマリ側可動シーブのストロークを前記プライマリ側可動シーブの目標ストロークとして設定する目標ストローク設定手段と、
前記無段変速機構と前記変速制御弁の運動方程式に基づき設計され、前記プライマリ側可動シーブの実ストロークを前記目標ストロークにする前記変速アクチュエータの目標位置を算出する非線形制御手段と、
前記変速アクチュエータの実位置が前記目標位置となるように前記変速アクチュエータを駆動する変速アクチュエータ駆動手段と、
を備えたことを特徴とするベルト式無段変速機の変速制御装置。
【請求項２】
前記プライマリ側可動シーブの前記実ストロークと前記目標ストロークの偏差に基づき前記変速アクチュエータの前記目標位置を補正する線形制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機の変速制御装置。
【請求項３】
前記非線形制御手段は、アップシフト時、前記プライマリ側可動シーブの前記実ストローク及び目標ストローク、前記プライマリプーリの回転速度、及び、前記ライン圧に基づき前記変速アクチュエータの前記目標位置を算出することを特徴とする請求項１または２に記載のベルト式無段変速機の変速制御装置。
【請求項４】
前記非線形制御手段は、アップシフト時、前記変速アクチュエータの前記目標位置を次式：
【数１】
ただし、ｘp0：最Ｌｏ変速比でのプライマリ側可動シーブのストローク、ｘp：プライマリ側可動シーブの実ストローク、ｔｘp：プライマリ側可動シーブの目標ストローク、ｔｘp’：プライマリ側可動シーブの目標ストローク速度、Ａｐ：プライマリプーリの油圧シリンダのピストン面積、ρ：作動油の密度、ｋ：１回転あたりの変速速度、ｗ：スプールの円周、ωp：プライマリプーリの角速度、Ｃd：抵抗係数、Ｐｌ：ライン圧、λ：正の係数、Ｐｐ’：バランス圧相当値、
により算出することを特徴とする請求項３に記載のベルト式無段変速機の変速制御装置。
【請求項５】
前記非線形制御手段は、ダウンシフト時、前記プライマリ側可動シーブの前記実ストローク及び目標ストローク、前記プライマリプーリの回転速度、及び、前記変速制御弁のドレン圧に基づき前記変速アクチュエータの前記目標位置を算出することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のベルト式無段変速機の変速制御装置。
【請求項６】
前記非線形制御手段は、ダウンシフト時、前記変速アクチュエータの前記目標位置を次式：
【数２】
ただし、ｘp0：最Ｌｏ変速比でのプライマリ側可動シーブのストローク、ｘp：プライマリ側可動シーブの実ストローク、ｔｘp：プライマリ側可動シーブの目標ストローク、ｔｘp’：プライマリ側可動シーブの目標ストローク速度、Ａｐ：プライマリプーリの油圧シリンダのピストン面積、ρ：作動油の密度、ｋ：１回転あたりの変速速度、ｗ：スプールの円周、ωp：プライマリプーリの角速度、Ｃd：抵抗係数、Ｐｄ：ドレン圧、λ：正の係数、Ｐｐ’：バランス圧相当値、
により算出することを特徴とする請求項５に記載のベルト式無段変速機の変速制御装置。
【請求項１】
プライマリ側可動シーブ及び固定シーブからなるプライマリプーリと、セカンダリ側可動シーブ及び固定シーブからなるセカンダリプーリと、両プーリの間に掛け回されるベルトとからなる無段変速機構と、
一端が前記プライマリ側可動シーブに連結される変速リンクと、前記変速リンクの中央にスプールが連結され、ライン圧を元圧としてプライマリ側可動シーブの油圧シリンダに供給されるプライマリ圧を調整する変速制御弁と、前記変速リンクの他端に連結される変速アクチュエータとからなる変速比フィードバック制御機構と、
を備えたベルト式無段変速機の変速制御装置において、
目標とする変速比に対応する前記プライマリ側可動シーブのストロークを前記プライマリ側可動シーブの目標ストロークとして設定する目標ストローク設定手段と、
前記無段変速機構と前記変速制御弁の運動方程式に基づき設計され、前記プライマリ側可動シーブの実ストロークを前記目標ストロークにする前記変速アクチュエータの目標位置を算出する非線形制御手段と、
前記変速アクチュエータの実位置が前記目標位置となるように前記変速アクチュエータを駆動する変速アクチュエータ駆動手段と、
を備えたことを特徴とするベルト式無段変速機の変速制御装置。
【請求項２】
前記プライマリ側可動シーブの前記実ストロークと前記目標ストロークの偏差に基づき前記変速アクチュエータの前記目標位置を補正する線形制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機の変速制御装置。
【請求項３】
前記非線形制御手段は、アップシフト時、前記プライマリ側可動シーブの前記実ストローク及び目標ストローク、前記プライマリプーリの回転速度、及び、前記ライン圧に基づき前記変速アクチュエータの前記目標位置を算出することを特徴とする請求項１または２に記載のベルト式無段変速機の変速制御装置。
【請求項４】
前記非線形制御手段は、アップシフト時、前記変速アクチュエータの前記目標位置を次式：
【数１】
ただし、ｘp0：最Ｌｏ変速比でのプライマリ側可動シーブのストローク、ｘp：プライマリ側可動シーブの実ストローク、ｔｘp：プライマリ側可動シーブの目標ストローク、ｔｘp’：プライマリ側可動シーブの目標ストローク速度、Ａｐ：プライマリプーリの油圧シリンダのピストン面積、ρ：作動油の密度、ｋ：１回転あたりの変速速度、ｗ：スプールの円周、ωp：プライマリプーリの角速度、Ｃd：抵抗係数、Ｐｌ：ライン圧、λ：正の係数、Ｐｐ’：バランス圧相当値、
により算出することを特徴とする請求項３に記載のベルト式無段変速機の変速制御装置。
【請求項５】
前記非線形制御手段は、ダウンシフト時、前記プライマリ側可動シーブの前記実ストローク及び目標ストローク、前記プライマリプーリの回転速度、及び、前記変速制御弁のドレン圧に基づき前記変速アクチュエータの前記目標位置を算出することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のベルト式無段変速機の変速制御装置。
【請求項６】
前記非線形制御手段は、ダウンシフト時、前記変速アクチュエータの前記目標位置を次式：
【数２】
ただし、ｘp0：最Ｌｏ変速比でのプライマリ側可動シーブのストローク、ｘp：プライマリ側可動シーブの実ストローク、ｔｘp：プライマリ側可動シーブの目標ストローク、ｔｘp’：プライマリ側可動シーブの目標ストローク速度、Ａｐ：プライマリプーリの油圧シリンダのピストン面積、ρ：作動油の密度、ｋ：１回転あたりの変速速度、ｗ：スプールの円周、ωp：プライマリプーリの角速度、Ｃd：抵抗係数、Ｐｄ：ドレン圧、λ：正の係数、Ｐｐ’：バランス圧相当値、
により算出することを特徴とする請求項５に記載のベルト式無段変速機の変速制御装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２０２６８１（Ｐ２００８−２０２６８１Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３９２７５（Ｐ２００７−３９２７５）
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（０００２３１３５０）ジヤトコ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（０００２３１３５０）ジヤトコ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
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