JP4564281B2 - トロイダル式ｃｖｔの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、トロイダル式ＣＶＴ（無段変速機）の制御装置に関し、特に、ローラの回転軸と入出力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットさせることにより変速比を変更するトロイダル式ＣＶＴの制御装置に関する。

この種のトロイダル式ＣＶＴの制御装置の一例が特開平８−２３３０８５号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１においては、検出した入力軸回転数を基に目標変速比を算出し、検出したローラの傾転角から変速比を算出する。そして、目標変速比と変速比との偏差に基づいてローラのトラニオン軸方向の目標変位を算出し、ローラのトラニオン軸方向の変位がこの目標変位に一致するように、油圧アクチュエータでトラニオンを変位させている。このように、特許文献１においては、目標変速比と変速比との偏差に基づく電子的なフィードバック制御を行っている。

その他にも、特許文献２のトロイダル式ＣＶＴの制御装置が開示されている。

特開平８−２３３０８５号公報 特開２００３−３３６７３２号公報

特許文献１においては、目標変速比と変速比との偏差に基づく電子的なフィードバック制御を行っているが、このフィードバック制御におけるフィードバックゲインについては、トロイダル式ＣＶＴの運転状態に応じて変化させていない。例えば、流量制御弁への制御指令値からローラ傾転角あるいはトラニオンストロークまでの周波数応答については、出力ディスク回転数等の変化に応じて変化するため、最適なフィードバックゲインについてもこの周波数応答の変化に応じて変化する。したがって、特許文献１においては、トロイダル式ＣＶＴの運転状態に応じてフィードバック制御の応答性及び安定性を適切に確保することが困難であり、適切なフィードバック制御を行うことが困難であるという問題点がある。

本発明は、トロイダル式ＣＶＴの運転状態に応じて適切なフィードバック制御を行うことができるトロイダル式ＣＶＴの制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置は、入出力ディスクとその中間で摩擦係合により入出力ディスク間の動力伝達を行うローラとを有するトロイダル伝動部材と、入出力ディスクを近づける方向に押圧してローラを挟圧する押圧装置と、ローラの回転軸と入出力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットさせることによりローラの傾転角を変更して変速比を制御する変速制御部と、を有するトロイダル式ＣＶＴの変速制御を行う装置であって、ローラ回転軸のオフセット量に関してフィードバック制御を行うフィードバック制御手段と、ローラ回転軸のオフセット量に関するフィードバックゲインを出力ディスク回転数に基づいて設定することで、出力ディスク回転数の変化に応じて該フィードバックゲインを変化させるフィードバックゲイン設定手段と、を有することを要旨とする。

この本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ回転軸のオフセット量に関するフィードバックゲインを出力ディスク回転数と入力ディスクトルクに基づいて設定することで、出力ディスク回転数と入力ディスクトルクの少なくとも１つの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させるものとすることもできる。

この本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ回転軸のオフセット量に関するフィードバックゲインを出力ディスク回転数と入出力ディスク押圧力に基づいて設定することで、出力ディスク回転数と入出力ディスク押圧力の少なくとも１つの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させるものとすることもできる。

この本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ回転軸のオフセット量に関するフィードバックゲインを出力ディスク回転数と出力ディスクトルクに基づいて設定することで、出力ディスク回転数と出力ディスクトルクの少なくとも１つの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させるものとすることもできる。

この本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記フィードバックゲイン設定手段は、出力ディスク回転数の増大に対してローラ傾転角に関するフィードバックゲインを減少させるものとすることもできる。

この本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記フィードバックゲイン設定手段は、出力ディスク回転数の増大に対してローラ回転軸のオフセット量に関するフィードバックゲインを増大させるものとすることもできる。

また、本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置は、入出力ディスクとその中間で摩擦係合により入出力ディスク間の動力伝達を行うローラとを有するトロイダル伝動部材と、入出力ディスクを近づける方向に押圧してローラを挟圧する押圧装置と、ローラの回転軸と入出力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットさせることによりローラの傾転角を変更して変速比を制御する変速制御部と、を有するトロイダル式ＣＶＴの変速制御を行う装置であって、ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関してフィードバック制御を行うフィードバック制御手段と、ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関するフィードバックゲインをローラ回転数に基づいて設定することで、ローラ回転数の変化に応じて該フィードバックゲインを変化させるフィードバックゲイン設定手段と、を有することを要旨とする。

この本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関するフィードバックゲインをローラ回転数と入力ディスクトルクに基づいて設定することで、ローラ回転数と入力ディスクトルクの少なくとも１つの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させるものとすることもできる。

この本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関するフィードバックゲインをローラ回転数と入出力ディスク押圧力に基づいて設定することで、ローラ回転数と入出力ディスク押圧力の少なくとも１つの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させるものとすることもできる。

この本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関するフィードバックゲインをローラ回転数と出力ディスクトルクに基づいて設定することで、ローラ回転数と出力ディスクトルクの少なくとも１つの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させるものとすることもできる。

この本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ回転数の増大に対してローラ傾転角に関するフィードバックゲインを減少させるものとすることもできる。

この本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ回転数の増大に対してローラ回転軸のオフセット量に関するフィードバックゲインを増大させるものとすることもできる。

この本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記ローラ回転数を、ローラ回転数、入力ディスクとローラの接触部の周速度、及びローラと出力ディスクの接触部の周速度のいずれかによって取得するものとすることもできる。

この本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記ローラ回転数を、入力ディスク回転数、出力ディスク回転数、及びローラ傾転角に基づいて取得するものとすることもできる。

また、本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置は、入出力ディスクとその中間で摩擦係合により入出力ディスク間の動力伝達を行うローラとを有するトロイダル伝動部材と、入出力ディスクを近づける方向に押圧してローラを挟圧する押圧装置と、ローラの回転軸と入出力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットさせることによりローラの傾転角を変更して変速比を制御する変速制御部と、を有するトロイダル式ＣＶＴの変速制御を行う装置であって、ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関してフィードバック制御を行うフィードバック制御手段と、ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関するフィードバックゲインを出力ディスクトルクに基づいて設定することで、出力ディスクトルクの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させるフィードバックゲイン設定手段と、を有することを要旨とする。

この本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関するフィードバックゲインを出力ディスクトルクと入力ディスク回転数に基づいて設定することで、出力ディスクトルクと入力ディスク回転数の少なくとも１つの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させるものとすることもできる。

この本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記フィードバックゲイン設定手段は、出力ディスクトルクの増大に対してローラ傾転角に関するフィードバックゲインを増大させるものとすることもできる。

この本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記フィードバックゲイン設定手段は、出力ディスクトルクの増大に対してローラ回転軸のオフセット量に関するフィードバックゲインを減少させるものとすることもできる。

本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記ローラ傾転角を、ローラ傾転角または変速比によって取得するものとすることもできる。

本発明に係るトロイダル式ＣＶＴの制御装置において、前記ローラ回転軸のオフセット量を、ローラ回転軸のオフセット量、ローラ傾転角変化量、変速比変化量、及び入力ディスク回転数変化量のいずれかによって取得するものとすることもできる。

本発明によれば、トロイダル式ＣＶＴの運転状態に応じて適切なフィードバック制御を行うことができる。さらに、ローラ傾転角や変速比をゲインスケジュールパラメータに用いることなく、変速制御の応答性及び安定性を十分に確保することができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１には、実施形態に係るトロイダル式ＣＶＴの全体構成が示されている。すなわち、エンジンの回転に基づいて回転される入力軸１０には、２組の入力ディスク３０ａ、３０ｂが結合されている。この入力ディスク３０ａ、３０ｂは、中央に開口が形成され、外側から中央側に向け徐々に突出する形状を有しており、斜面はその軸方向の断面がほぼ円弧状になっている。また、入力ディスク３０ａは、図における左側に位置し、入力ディスク３０ｂは図における右側に位置し、両者とも突出する中央が内側に対向するように位置している。入力ディスク３０ａ、３０ｂのそれぞれには、ほぼ同一形状の出力ディスク４０ａ、４０ｂがそれぞれ対向するように配置されている。すなわち、入力ディスク３０ａと出力ディスク４０ａが対向配置され、入力ディスク３０ｂと出力ディスク４０ｂとが対向配置されている。従って、軸方向の断面では、入力ディスク３０ａと出力ディスク４０ａの斜面が一対の半円を形成し、入力ディスク３０ｂと出力ディスク４０ｂとがもう一対の半円を形成している。

入出力ディスク３０ａ、４０ａの間にはローラ３５ａ−１、３５ａ−２が挟持され、入出力ディスク３０ｂ、４０ｂの間にはローラ３５ｂ−１、３５ｂ−２が挟持されている。すなわち、ローラ３５ａ−１、３５ａ−２、３５ｂ−１、３５ｂ−２は一方側が入力ディスク３０ａ、３０ｂに接触し、他方側が出力ディスク４０ａ、４０ｂに接触し、入力ディスク３０ａ、３０ｂの回転トルクを出力ディスク４０ａ、４０ｂに伝達する。また、ローラ３５ａ−１、３５ａ−２は、それぞれトラニオン３６ａ−１、３６ａ−２によって支持されローラ３５ｂ−１、３５ｂ−２は、それぞれトラニオン３６ｂ−１、３６ｂ−２によって支持されている。このトラニオン３６ａ−１、３６ａ−２、３６ｂ−１、３６ｂ−２は、図における紙面に直角な方向に軸を有し、その軸方向に移動可能でかつその軸を中心として回動可能となっている。また、このトラニオン３６ａ−１、３６ａ−２、３６ｂ−１、３６ｂ−２の軸の半径方向位置が固定されており、ローラ３５ａ−１、３５ａ−２、３５ｂ−１、３５ｂ−２が入出力ディスク３０ａ、４０ａ、３０ｂ、４０ｂから離れないようになっている。

入力軸１０は、油圧押圧（エンドロード）機構２０に接続される。このエンドロード機構２０は、内部に油圧を受け、入力ディスク３０ａ、３０ｂをそれぞれ出力ディスク４０ａ、４０ｂ側に押圧することで、入出力ディスク３０ａ、４０ａ、入出力ディスク３０ｂ、４０ｂ間に挟圧力を生じさせ、これによってローラ３５ａ−１、３５ａ−２、３５ｂ−１、３５ｂ−２をそれぞれ所定の圧力で入出力ディスク３０ａ、４０ａ、３０ｂ、４０ｂ間に挟み込む。これによって、入出力ディスク３０ａ、４０ａ、３０ｂ、４０ｂとローラ間のスリップを防ぎ、トラクション状態を維持する。なお、軸２５は入力軸１０と同一の回転をするものであり、この軸２５によって入力ディスク３０ａ、３０ｂが回転される。また、入力ディスク３０ａ、３０ｂは、軸２５にスラストベアリングを介し連結されており、軸２５の軸方向に移動可能になっている。

出力ディスク４０ａ、４０ｂは、軸２５にベアリングを介し回転可能に支持されている。この出力ディスク４０ａ、４０ｂの間には、出力ギア４５が連結されており、出力ディスク４０ａ、４０ｂと一緒に回転する。出力ギア４５には、カウンターギア６０がかみ合わされており、このカウンターギア６０に出力軸７０が連結されている。従って、出力ディスク４０ａ、４０ｂの回転に伴い、出力軸７０が回転する。

さらに、このトロイダル式ＣＶＴには、油圧ピストン室が設けられており、この油圧ピストン室からの油圧によって、トラニオン３６ａ−１、３６ａ−２、３６ｂ−１、３６ｂ−２のトラニオン軸方向の変位（トラニオンストローク：ローラオフセット量）が制御される。このトラニオン３６ａ−１、３６ａ−２、３６ｂ−１、３６ｂ−２のトラニオンストローク（ローラオフセット量）の制御によって、変速比の変更が行われる。なお、トラニオン３６ａ−１、３６ａ−２のストローク（ローラオフセット量）は、トラニオン３６ａ−１、３６ａ−２の中心を結ぶ線が入出力ディスク３０、４０の中心を通るように相補的に行われ、トラニオン３６ｂ−１、３６ｂ−２のトラニオンストローク（ローラオフセット量）は、トラニオン３６ｂ−１、３６ｂ−２の中心を結ぶ線が入出力ディスク３０、４０の中心を通るように相補的に行われる。

ここで、この変速比の変更について、図２に基づいて説明する。なお、この図２は、入力ディスク３０を出力ディスク４０の方から見た図であり、入力ディスク３０とローラ３５をそれぞれ１つだけ示している。図２（ａ）は、ローラ３５が変位していない（トラニオンストローク＝０）の場合を示しており、ローラ３５の回転軸は、入力ディスク３０の中心を通る。そして、変速する場合には、トラニオン３６をその軸方向にオフセットさせる。例えば、図２（ｂ）に示すように、入力ディスク３０が回転してくる方向（図における上側）にオフセットさせる。これによって、ローラ３５には、移動した場所における入力ディスク３０の円周方向の力がかかり、ローラ３５は入力ディスク３０の周辺側に移動する力（傾転の力）がかかる。そして、ローラ３５のオフセット量（トラニオンストローク）が０に戻ったときには、ローラ３５の入力ディスク３０と接触する位置が半径方向外側に変位している。これによって、ローラ３５の出力ディスク４０との接触位置は半径方向内側に変位し、変速比が変化する（アップシフトする）。なお、図における下方向（入力ディスクが遠ざかる側）にトラニオン３６をオフセットさせることで、トラニオン３６は反対方向に傾転し、ダウンシフトが行われる。

図３には、この変速比制御のための構成が示されている。なお、図３においては、１つの入力ディスク３０と、２つのローラ３５−１、３５−２と、２つのトラニオン３６−１、３６−２を示している。

このように、油圧ピストン室５０は、トラニオン３６−１、３６−２に相補的な動作をさせるために一対のピストン室５０−１、５０−２を有している。そして、このピストン室５０−１、５０−２には、流量制御弁５２が接続されており、この流量制御弁５２の制御によって油圧ピストン室５０−１、５０−２への供給油量が制御され、トラニオン３６−１、３６−２のストローク（ローラオフセット量）を制御する。

そして、トラニオン３６の傾転角φを傾転角センサ３７で検出し、ストロークｘをストロークセンサ３８で検出し、コントローラ８０に供給する。ここで、ローラ３５と入出力ディスク３０、４０の接触位置が分かれば、変速比と傾転角の関係は、幾何学形状だけで決まる対応関係にある。したがって、傾転角φを検出することで、変速比を検出することができる。また、傾転角センサ３７により傾転角φを検出する代わりに、例えば入力ディスク回転数と出力ディスク回転数から変速比を取得することによっても、傾転角φを取得することができる。

コントローラ８０には、アクセル開度、車速についての情報も供給されており、コントローラ８０は、アクセル開度及び車速に基づいて目標変速比に対応した目標傾転角φｒを決定し、この目標傾転角φｒと傾転角センサ３７によって検出した傾転角φとの偏差に基づいて流量制御弁５２への制御指令値を算出する。そして、この制御指令値によって流量制御弁５２を駆動制御することで、トラニオン３６のストロークｘを制御する。これによって、傾転角φが目標傾転角φｒに追従するように、変速比制御が行われる。

ここで、このような変速制御において、基本的に変速制御は傾転角φのみをフィードバック制御するだけでよい。しかし、ストロークｘは傾転角φの微分に相当し、傾転角の制御における振動を抑制するダンピングの効果を持つ。このため、本実施形態では、ストロークセンサ３８により検出したストロークｘが目標ストローク（０に設定している）に追従するようにトラニオン３６のストロークｘのフィードバック制御もあわせて行っている。なお、ストロークセンサ３８によりトラニオンストローク（ローラオフセット量）ｘを検出する代わりに、ローラ傾転角の時間変化量、変速比の時間変化量、及び入力ディスク回転数の時間変化量のいずれかを取得することによっても、トラニオンストロークｘを取得することができる。

図４には、コントローラ８０における変速制御のための構成が示されている。図４に示すように、コントローラ８０は、減算器８１、８６と、傾転角フィードバック制御手段８２と、オフセット量フィードバック制御手段８５と、フィードバックゲイン設定手段８７と、を有している。

前述のようにアクセル開度及び車速に基づいて目標傾転角φｒが決定され、目標傾転角φｒは減算器８１に入力される。減算器８１には、傾転角センサ３７によって検出した傾転角φも入力される。そして、減算器８１は、目標傾転角φｒと検出傾転角φとの偏差Δφを算出して出力する。

傾転角フィードバック制御手段８２には、減算器８１にて算出された偏差Δφが入力される。そして、傾転角フィードバック制御手段８２は、この偏差Δφに傾転角フィードバックゲインｋφを乗じることで、傾転角フィードバック制御指令値ｋφ×Δφを算出して出力する。このように、傾転角フィードバック制御手段８２は、検出傾転角φを目標傾転角φｒに追従させるための傾転角制御指令値を、偏差Δφに基づくフィードバック制御指令値として算出する。

オフセット量フィードバック制御手段８５には、ストロークセンサ３８により検出したローラ回転軸のオフセット量ｘが入力される。そして、オフセット量フィードバック制御手段８５は、このオフセット量ｘにオフセット量フィードバックゲインｋｘを乗じることで、オフセット量フィードバック制御指令値ｋｘ×ｘを算出して出力する。このように、オフセット量フィードバック制御手段８５は、検出オフセット量ｘを目標オフセット量（０に設定している）に追従させるためのオフセット量制御指令値を、オフセット量ｘに基づくフィードバック制御指令値として算出する。

減算器８６には、傾転角フィードバック制御手段８２にて算出された傾転角フィードバック制御指令値ｋφ×Δφ、及びオフセット量フィードバック制御手段８５にて算出されたオフセット量フィードバック制御指令値ｋｘ×ｘが入力される。そして、減算器８６は、傾転角フィードバック制御指令値ｋφ×Δφとオフセット量フィードバック制御指令値ｋｘ×ｘとの差を算出して流量制御弁５２へ出力する。この減算器８６から出力される制御指令値ｋφ×Δφ−ｋｘ×ｘに基づいて流量制御弁５２の駆動制御が行われることで、トロイダル式ＣＶＴ１１０内のトラニオン３６の駆動制御が行われ、変速比の制御が行われる。

そして、本実施形態では、フィードバックゲイン設定手段８７は、傾転角フィードバックゲインｋφ及びオフセット量フィードバックゲインｋｘをトロイダル式ＣＶＴ１１０の運転条件に基づいて設定する。これによって、フィードバックゲイン設定手段８７は、トロイダル式ＣＶＴ１１０の運転状態の変化に応じて傾転角フィードバックゲインｋφ及びオフセット量フィードバックゲインｋｘを変化させる。

次に、本実施形態における制御系の設計方法の具体例について、図５に基づいて説明する。ここでは一例として、入力ディスク３０への入力トルクＴｉｎと出力ディスク回転数Ｎｏから傾転角フィードバックゲインｋφ及びオフセット量フィードバックゲインｋｘを設定する場合について説明する。なお、入力トルクＴｉｎについては、センサにより直接検出してもよいし、既知の手法により推定してもよい。

まず、制御対象を安定化できる最適設計前の暫定制御ゲイン（ｋｘ、ｋφ）を設定する（Ｓ１１）。そして、この状態で、各運転条件毎、すなわち所定の入力トルクＴｉｎ及び出力ディスク回転数Ｎｏに対して制御入力である目標傾転角指令値φｒに所定の周波数においてゲインがほぼ一定となる信号、例えばＭ系列信号を入力値として、トラニオンストロークｘと傾転角φのデータを出力値としてモデル同定を行う（Ｓ１２）。すなわち、運転条件（入力トルクＴｉｎ、出力ディスク回転数Ｎｏ）毎に動作点近傍の線形モデル（同定モデル）を同定する。

得られた同定モデルと上記最適設計前のゲインから、制御対象である流量制御弁５２とバリエータモデル（トロイダル式ＣＶＴ１１０）からなるモデルを逆算して求める（Ｓ１３）。

求められた制御対象を表すモデルを用いて、各運転条件（入力トルクＴｉｎ、出力ディスク回転数Ｎｏ）毎に目標の制御性能（応答性、安定性）を指定して最適なフィードバックゲインｋφ、ｋｘを求める（Ｓ１４）。

図５においては、簡単のため比例ゲインのみを示したが、ＰＩＤ制御のそれぞれのゲインであってもかまわない。また、１つのコントローラとして２入力１出力のコントローラの内部定数であってもよい。

さらに、そのコントローラは、上記運転条件をパラメータとするＬＭＩコントローラ（パラメータでゲインスケジュール可能なロバスト制御器）でゲインスケジュールされるものであってもよい。また、ゲイン設定の運転条件として動作油温を追加してもよい。

また、以上の説明においては、実験データによる同定を用いて制御対象である流量制御弁５２とバリエータモデルからなるモデル（動作点近傍の線形モデル）を求める例を説明した。ただし、トロイダル式ＣＶＴの物理モデルを用いて制御対象である流量制御弁５２とバリエータモデルからなるモデル（動作点近傍の線形モデル）を求めることもできる。トロイダル式ＣＶＴの物理モデル（動作点近傍の線形モデル）の例として、出力ディスク回転数Ｎｏ及び入力トルクＴｉｎを用いて表現した以下の（１）〜（５）式を用いることができ、（１）〜（５）式により制御対象のモデルを求めることができる。ただし、以下に示す各式において、変数の時間微分については、その変数の上にドットを付けて表す。

ここで、Ｍ：ローラ及びトラニオンの質量、Ｉ：ローラ及びトラニオンの傾転中心まわりの慣性モーメント、ｘｔ：トラニオンストローク、φｔ：ローラ傾転角、Ｔｉｎ：入力トルク、Ｎｏ：出力ディスク回転数、φｏ：動作点でのローラ傾転角（図６参照）、θｏ：ローラ半頂角（図６参照）、Ｒｏ：キャビティ半径（ローラの傾転中心から接触点までの距離、図６参照）、ｋ０：アスペクト比（＝Ｅｏ／Ｒｏ）、Ｅｏ：入力ディスクの回転中心から入力ディスクの最下点までの距離（入力ディスクの回転中心からローラの揺動中心までの距離からキャビティ半径Ｒｏを減算した距離、図６参照）、μｍ：ディスクとローラの接触点でのすべり率に対するトラクション係数の勾配、μｄ：設定トラクション係数、Ｋｓ：トラニオンストローク方向におけるばね定数、Ｒｗ：トラニオンワイヤ４１掛かり径（図７参照）、Ｋｗ：トラニオンワイヤ４１ばね定数（図７参照）、Ｐａ：トラニオン油圧ピストン室５０ａの圧力（図３参照）、Ｐｂ：トラニオン油圧ピストン室５０ｂの圧力（図３参照）、Ｖａ：トラニオン油圧ピストン室５０ａの容積（図３参照）、Ｖｂ：トラニオン油圧ピストン室５０ｂの容積（図３参照）、Ａｐ：トラニオン油圧ピストン受圧面積、ｋａｘ，ｋＡｐ，Ｋａ：Ｐａに関するパラメータ、ｋｂｘ，ｋＢｐ，Ｋｂ：Ｐｂに関するパラメータ、ｘｓ：流量制御弁スプール変位、ｕ：流量制御弁ドライバへの制御指令値、Ｋｕ：流量制御弁ドライバ定数、ω：流量制御弁ドライバからスプール変位までのダイナミクスのカットオフ周波数、である。

なお、（１）〜（５）式の導出の際には、次の１）〜４）の仮定を設けている。１）入出力ディスクを各１枚、ローラ（トラニオン）を１個で模擬する。２）油圧系の配管損失を無視する。３）動作点近傍で線形化する。４）トラクション係数は動作点近傍でディスクとローラの接触点でのすべり率に比例し、入出力部で同じとする。

次に、運転条件毎に設定したフィードバックゲインを車両のＥＣＵ（電子制御ユニット）上で、実際に使用する場合に問題となるゲインマップの記憶法について説明する。

フィードバックゲインの算出方法として各運転条件に対するマップを用いて補間でゲインを算出する方法でもよいが、運転条件数、フィードバック信号数と、ゲインの種類（比例、微分、積分の各ゲイン）だけマップを必要とするので、マップの容量が大きくなる。そこで、各運転条件をパラメータとする関数を用いてフィードバックゲインを算出することで容量を低減することができる。

例えば、前述した制御系の設計方法を用いて入力トルクＴｉｎ及び出力ディスク回転数Ｎｏから傾転角フィードバックゲインｋφ及びオフセット量フィードバックゲインｋｘを設定した場合の関数を図８に示す。図８において、左側が傾転角フィードバックゲインｋφを示したものであり、右側がオフセット量（トラニオンストローク）フィードバックゲインｋｘを示したものである。図８に示す関数においては、出力ディスク回転数Ｎｏの増大に対して、傾転角フィードバックゲインｋφは減少しており、オフセット量フィードバックゲインｋｘは増大している。

また、これらフィードバックゲインｋφ、ｋｘを数式で示すと次式のようになる。

ｋφ＝ｆφ（Ｔｉｎ，Ｎｏ）
ｋｘ＝ｆｘ（Ｔｉｎ，Ｎｏ） ・・・ （６）

また、一例として、（６）式は下記の線形重回帰式で表すこともできる。

ｋφ＝α₀＋α₁Ｔｉｎ＋α₂Ｎｏ
ｋｘ＝β₀＋β₁Ｔｉｎ＋β₂Ｎｏ ・・・ （７）

ここで、α₀，α₁，α₂，β₀，β₁，β₂は、係数である。

次に、本実施形態のフィードバック制御における安定条件について説明する。

ここで、油圧系を除いて考えると、本実施形態の制御系を図９に示すブロック図で表すことができる。そして、比較対象のため、入力ディスク回転数Ｎｉ及び入力トルクＴｉｎを用いたトロイダル式ＣＶＴの物理モデル（動作点近傍の線形モデル）を考えると、以下の（８）〜（１３）式で表すことができる。

ここで、φｔｒ：目標傾転角、Ｋφ：傾転角フィードバックゲイン、Ｋｘ：オフセット量フィードバックゲイン、である。また、（８）〜（１３）式の導出の際には、入出力ディスクとローラとの接触点における滑りが微少であるものとし、接触点における入力ディスク、ローラ、及び出力ディスクの周速度が等しいものとしている。

（８）式をラプラス変換し、複素数ｓによる伝達関数表現にすると、（１４）式が得られる。ただし、（１４）式では、トラニオンストローク（ローラオフセット量）ｘｔのラプラス変換を便宜上ｘｔとしている。

同様に、（９）式をラプラス変換し、複素数ｓによる伝達関数表現にすると、（１５）式が得られる。ただし、（１５）式では、ローラ傾転角φｔのラプラス変換を便宜上φｔとしている。

（１４）式を（１５）式に代入することで、以下の（１６）式が得られる。

（１６）式で表されるｕｆからφｔへの伝達関数をＧ（図９参照）とすると、フルヴィッツの安定判別法における特性方程式１＋Ｋφ×Ｇ＝０は、以下の（１７）式で表される。

ここで、フィードバックゲインＫφ、Ｋｘを正としても一般性を失わない。そして、すべてのパラメータが正で定義されているため、ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５＋ｋｆｘｉ×Ｋφはすべて正である。

そして、制御系が安定であるためには、以下の行列式が正であることが必要である。

したがって、制御系が安定であるためには、以下の（１８）式を満たす必要がある。

一方、本実施形態において、出力ディスク回転数Ｎｏ及び入力トルクＴｉｎを用いたトロイダル式ＣＶＴの物理モデル（動作点近傍の線形モデル）を考えると、以下の（１９）〜（２４）式で表すことができる。

同様の式の展開により、ｕｆからφｔへの伝達関数について、以下の（２５）式を導出することができる（ローラ傾転角φｔのラプラス変換を便宜上φｔとする）。

同様に、フルヴィッツの安定判別法から、制御系が安定であるためには、以下の（２６）式を満たす必要がある。

（１８）式による安定限界及び（２６）式による安定限界を数値計算した結果を図１０，１１に示す。図１０（ａ）は、（１８）式においてオフセット量フィードバックゲインＫｘを固定して入力ディスク回転数Ｎｉ及びローラ傾転角（動作点）φｏを変化させた場合の傾転角フィードバックゲインＫφに関する安定限界特性（曲線）を示す。一方、図１０（ｂ）は、（２６）式においてオフセット量フィードバックゲインＫｘを固定して出力ディスク回転数Ｎｏ及びローラ傾転角（動作点）φｏを変化させた場合の傾転角フィードバックゲインＫφに関する安定限界特性（曲線）を示す。図１０（ａ）、（ｂ）における各曲線は、異なるローラ傾転角φｏに対する安定限界曲線を示す。そして、図１０（ａ）、（ｂ）において、安定限界曲線より下側が安定領域を示し、安定限界曲線より上側が不安定領域を示す。傾転角フィードバックゲインＫφについては、制御系の応答性及び安定性を考慮すると、安定領域の範囲内で大きい値を設定することが望ましい。

図１０（ａ）に示す安定限界曲線においては、入力ディスク回転数Ｎｉの増大に対して傾転角フィードバックゲインＫφが減少している。そして、ローラ傾転角φｏの減少に対して傾転角フィードバックゲインＫφが増大している。このように、入力ディスク回転数Ｎｉにより傾転角フィードバックゲインＫφに関するゲインスケジュールを行う場合は、ローラ傾転角φ（変速比γ）の変動に対して制御系の安定限界が変動するため、ローラ傾転角φ（変速比γ）もゲインスケジュールパラメータに追加する必要がある。その分、傾転角フィードバックゲインＫφを設定する制御マップの容量増大や、制御マップ適合に要する時間の増大を招いてしまう。

一方、図１０（ｂ）に示す安定限界曲線においては、出力ディスク回転数Ｎｏの増大に対して傾転角フィードバックゲインＫφが減少している。そして、ローラ傾転角φｏの増大に対して傾転角フィードバックゲインＫφが若干増大しているものの、その増大幅は図１０（ａ）の場合より極めて少ない。このように、出力ディスク回転数Ｎｏにより傾転角フィードバックゲインＫφに関するゲインスケジュールを行う場合は、ローラ傾転角φ（変速比γ）の変動に対して制御系の安定限界がほとんど変動しないため、ローラ傾転角φ（変速比γ）をゲインスケジュールパラメータに追加することなく制御系の応答性及び安定性を確保することができる。したがって、傾転角フィードバックゲインＫφを設定する制御マップの容量低減、及び制御マップ適合に要する時間の短縮を実現することができる。なお、図１０（ｂ）に示す安定限界曲線から、フィードバックゲイン設定手段８７は、出力ディスク回転数Ｎｏの増大に対して傾転角フィードバックゲインＫφが減少するように、傾転角フィードバックゲインＫφを設定することが好ましい。

また、図１１（ａ）は、（１８）式において傾転角フィードバックゲインＫφを固定して入力ディスク回転数Ｎｉ及びローラ傾転角（動作点）φｏを変化させた場合のオフセット量フィードバックゲインＫｘに関する安定限界特性（曲線）を示す。一方、図１１（ｂ）は、（２６）式において傾転角フィードバックゲインＫφを固定して出力ディスク回転数Ｎｏ及びローラ傾転角（動作点）φｏを変化させた場合のオフセット量フィードバックゲインＫｘに関する安定限界特性（曲線）を示す。図１１（ａ）、（ｂ）における各曲線は、異なるローラ傾転角φｏに対する安定限界曲線を示す。そして、図１１（ａ）、（ｂ）においても、安定限界曲線より下側が安定領域を示し、安定限界曲線より上側が不安定領域を示す。オフセット量フィードバックゲインＫｘについても、制御系の応答性及び安定性を考慮すると、安定領域の範囲内で大きい値を設定することが望ましい。

図１１（ａ）に示す安定限界曲線においては、ローラ傾転角φｏの増大に対してオフセット量フィードバックゲインＫｘが増大している。したがって、入力ディスク回転数Ｎｉによりオフセット量フィードバックゲインＫｘに関するゲインスケジュールを行う場合は、ローラ傾転角φ（変速比γ）もゲインスケジュールパラメータに追加する必要があるので、オフセット量フィードバックゲインＫｘを設定する制御マップの容量増大や、制御マップ適合に要する時間の増大を招いてしまう。

一方、図１１（ｂ）に示す安定限界曲線においては、出力ディスク回転数Ｎｏの増大に対してオフセット量フィードバックゲインＫｘが増大している。そして、ローラ傾転角φｏの減少に対してオフセット量フィードバックゲインＫｘが若干増大しているものの、その増大幅は図１１（ａ）の場合より極めて少ない。したがって、出力ディスク回転数Ｎｏによりオフセット量フィードバックゲインＫｘに関するゲインスケジュールを行う場合は、ローラ傾転角φ（変速比γ）をゲインスケジュールパラメータに追加することなく制御系の応答性及び安定性を確保することができる。したがって、オフセット量フィードバックゲインＫｘを設定する制御マップの容量低減、及び制御マップ適合に要する時間の短縮を実現することができる。なお、図１１（ｂ）に示す安定限界曲線から、フィードバックゲイン設定手段８７は、出力ディスク回転数Ｎｏの増大に対してオフセット量フィードバックゲインＫｘが増大するように、オフセット量フィードバックゲインＫｘを設定することが好ましい。

なお、（１）〜（５）式または（１９）〜（２４）式から、減算器８６から出力される制御指令値とトラニオンストロークｘｔとの間の伝達関数Ｇ１、及び減算器８６から出力される制御指令値とローラ傾転角φｔとの間の伝達関数Ｇ２は、ともに出力ディスク回転数Ｎｏ及び入力トルクＴｉｎを用いて表せることがわかる。そのため、これらの伝達関数Ｇ１，Ｇ２は、出力ディスク回転数Ｎｏの変化に応じて変化するだけでなく、入力トルクＴｉｎの変化に応じても変化する。したがって、フィードバックゲイン設定手段８７は、傾転角フィードバックゲインＫφ及びオフセット量フィードバックゲインＫｘのそれぞれを出力ディスク回転数Ｎｏ及び入力トルクＴｉｎに基づいて設定することがより好ましい。これによって、出力ディスク回転数Ｎｏ及び入力トルクＴｉｎの少なくとも１つの変化に対して、傾転角フィードバックゲインＫφ及びオフセット量フィードバックゲインＫｘのそれぞれを変化させる。

また、入力トルクＴｉｎ及び入出力ディスク押圧力Ｆａは対応関係にあるため、前述の伝達関数Ｇ１，Ｇ２は、ともに入出力ディスク押圧力Ｆａの変化に応じても変化する。したがって、フィードバックゲイン設定手段８７は、傾転角フィードバックゲインＫφ及びオフセット量フィードバックゲインＫｘのそれぞれを出力ディスク回転数Ｎｏ及び入出力ディスク押圧力Ｆａに基づいて設定することもできる。これによって、出力ディスク回転数Ｎｏ及び入出力ディスク押圧力Ｆａの少なくとも１つの変化に対して、傾転角フィードバックゲインＫφ及びオフセット量フィードバックゲインＫｘのそれぞれを変化させる。なお、入出力ディスク押圧力Ｆａについては、例えばエンドロード機構２０内の圧力により取得することができる。

図１２に、実際の装置において、減速変速させた場合の出力ディスク回転数Ｎｏの違いによる比較を示す。上図は、入力トルクＴｉｎ＝１００Ｎｍ、出力ディスク回転数Ｎｏ＝１０００ｒｐｍの条件で、変速比γを１．０から２．０へ減速させた場合を示す。一方、下図は、入力トルクＴｉｎ＝１００Ｎｍ、出力ディスク回転数Ｎｏ＝２０００ｒｐｍの条件で、変速比γを０．５から１．０へ減速させた場合を示す。ここで、傾転角フィードバックゲインｋφは、出力ディスク回転数Ｎｏに基づいて設定されており、出力ディスク回転数Ｎｏ＝２０００ｒｐｍの場合の方が出力ディスク回転数Ｎｏ＝１０００ｒｐｍの場合より小さく設定されている。また、オフセット量フィードバックゲインｋｘは、出力ディスク回転数Ｎｏに基づいて設定されており、出力ディスク回転数Ｎｏ＝２０００ｒｐｍの場合の方が出力ディスク回転数Ｎｏ＝１０００ｒｐｍの場合より大きく設定されている。その結果、傾転角フィードバックゲインｋφ及びオフセット量フィードバックゲインｋｘは、出力ディスク回転数Ｎｏの違いに対してかなり異なった値となるが、目標傾転角φｒへの応答性がほぼ同様になっている。さらに、ローラ傾転角φをゲインスケジュールパラメータに用いていないが、ローラ傾転角φ（変速比γ）が異なっていても目標傾転角φｒへの応答性がほぼ同様になっている。以上のことから、本実施形態のフィードバック制御の有効性が理解される。

以上説明したように、本実施形態においては、出力ディスク回転数Ｎｏに基づいて傾転角フィードバックゲインｋφ及びオフセット量フィードバックゲインｋｘを設定することで、出力ディスク回転数Ｎｏの変化に応じてこれらのフィードバックゲインｋφ、ｋｘを変化させる。これによって、トロイダル式ＣＶＴの運転状態に応じて適切なフィードバック制御を行うことができ、変速制御の応答性及び安定性を十分に確保することができる。さらに、ローラ傾転角φ（変速比γ）をこれらのフィードバックゲインｋφ、ｋｘに関するゲインスケジュールパラメータに用いることなく変速制御の応答性及び安定性を十分に確保することができるので、フィードバックゲインｋφ、ｋｘを設定する制御マップの容量低減、及び制御マップ適合に要する時間の短縮を実現することができる。

さらに、本実施形態においては、フィードバックゲインｋφ、ｋｘに関するゲインスケジュールパラメータに入力トルクＴｉｎまたは入出力ディスク押圧力Ｆａを追加することで、トロイダル式ＣＶＴの運転状態に応じてより適切なフィードバック制御を行うことができる。

また、本実施形態においては、出力ディスク回転数Ｎｏの増大に対して傾転角フィードバックゲインｋφを減少させることで、トロイダル式ＣＶＴの運転状態によらず、ほぼ一定の応答で変速制御を行うことができる。

また、本実施形態においては、出力ディスク回転数Ｎｏの増大に対してオフセット量フィードバックゲインｋｘを増大させることで、トロイダル式ＣＶＴの運転状態によらず、ほぼ一定の応答で変速制御を行うことができる。

次に、本実施形態の他の態様について説明する。

以上の説明においては、出力ディスク回転数Ｎｏに基づいて傾転角フィードバックゲインｋφ及びオフセット量フィードバックゲインｋｘを設定する場合について説明した。ただし、本実施形態においては、ローラ回転数Ｎｒに基づいて傾転角フィードバックゲインｋφ及びオフセット量フィードバックゲインｋｘを設定することもできる。なお、ローラ回転数Ｎｒについては、センサにより直接検出してもよいし、入力ディスク回転数Ｎｉ、出力ディスク回転数Ｎｏ、及びローラ傾転角φに基づいて取得してもよい。また、ローラ回転数Ｎｒ及びディスクとローラの接触部の周速度Ｖｒは対応関係にあるため、ディスクとローラの接触部の周速度Ｖｒを取得することによっても、ローラ回転数Ｎｒを取得することができる。ここでの周速度Ｖｒについては、入力ディスクとローラとの接触部の周速度を用いてもよいし、出力ディスクとローラとの接触部の周速度を用いてもよい。

前述のように、入出力ディスクとローラとの接触点における滑りが微少であるものとし、接触点における入力ディスク、ローラ、及び出力ディスクの周速度が等しいものとすると、ＲｒＮｒ＝ｒｉＮｉ＝ｒｏＮｏの関係式が成立する。ただし、Ｒｒはローラ接触点回転半径（＝Ｒｏｓｉｎθｏ）、ｒｉは入力ディスク接触点回転半径（＝Ｒｏ(１＋ｋ０−ｃｏｓ(θｏ＋φｔ))）、ｒｏは出力ディスク接触点回転半径（＝Ｒｏ(１＋ｋ０−ｃｏｓ(θｏ−φｔ))）である。

この関係式を（８）〜（１３）式に代入することで、ローラ回転数Ｎｒ（ディスクとローラの接触部の周速度Ｖｒ）及び入力トルクＴｉｎを用いたトロイダル式ＣＶＴの物理モデル（動作点近傍の線形モデル）を得ることができる。そして、前述の場合と同様に、この物理モデルからフルヴィッツの安定判別法を用いて制御系の安定条件を求めることができる。その安定限界を数値計算した結果を図１３に示す。

図１３（ａ）は、オフセット量フィードバックゲインＫｘを固定して周速度Ｖｒ及びローラ傾転角（動作点）φｏを変化させた場合の傾転角フィードバックゲインＫφに関する安定限界特性（曲線）を示す。一方、図１３（ｂ）は、傾転角フィードバックゲインＫφを固定して周速度Ｖｒ及びローラ傾転角（動作点）φｏを変化させた場合のオフセット量フィードバックゲインＫｘに関する安定限界特性（曲線）を示す。図１３（ａ）、（ｂ）における各曲線は、異なるローラ傾転角φｏに対する安定限界曲線を示す。

図１３（ａ）に示す安定限界曲線においては、周速度Ｖｒの増大に対して傾転角フィードバックゲインＫφが減少している。そして、ローラ傾転角φｏの変化に対する傾転角フィードバックゲインＫφの変化量は極めて少ない。したがって、周速度Ｖｒにより傾転角フィードバックゲインＫφに関するゲインスケジュールを行う場合は、ローラ傾転角φ（変速比γ）をゲインスケジュールパラメータに追加することなく制御系の応答性及び安定性を確保することができる。なお、図１３（ａ）に示す安定限界曲線から、フィードバックゲイン設定手段８７は、周速度Ｖｒ（ローラ回転数Ｎｒ）の増大に対して傾転角フィードバックゲインＫφが減少するように、傾転角フィードバックゲインＫφを設定することが好ましい。

また、図１３（ｂ）に示す安定限界曲線においては、周速度Ｖｒの増大に対してオフセット量フィードバックゲインＫｘが増大している。そして、ローラ傾転角φｏの変化に対するオフセット量フィードバックゲインＫｘの変化量は極めて少ない。したがって、周速度Ｖｒによりオフセット量フィードバックゲインＫｘに関するゲインスケジュールを行う場合は、ローラ傾転角φ（変速比γ）をゲインスケジュールパラメータに追加することなく制御系の応答性及び安定性を確保することができる。なお、図１３（ｂ）に示す安定限界曲線から、フィードバックゲイン設定手段８７は、周速度Ｖｒ（ローラ回転数Ｎｒ）の増大に対してオフセット量フィードバックゲインＫｘが増大するように、オフセット量フィードバックゲインＫｘを設定することが好ましい。

なお、前述の物理モデルから、減算器８６から出力される制御指令値とトラニオンストロークｘｔとの間の伝達関数Ｇ１、及び減算器８６から出力される制御指令値とローラ傾転角φｔとの間の伝達関数Ｇ２は、ともに周速度Ｖｒ（ローラ回転数Ｎｒ）及び入力トルクＴｉｎを用いて表せることがわかる。そのため、これらの伝達関数Ｇ１，Ｇ２は、周速度Ｖｒ（ローラ回転数Ｎｒ）の変化に応じて変化するだけでなく、入力トルクＴｉｎの変化に応じても変化する。したがって、フィードバックゲイン設定手段８７は、傾転角フィードバックゲインＫφ及びオフセット量フィードバックゲインＫｘのそれぞれを周速度Ｖｒ（ローラ回転数Ｎｒ）及び入力トルクＴｉｎに基づいて設定することがより好ましい。これによって、周速度Ｖｒ（ローラ回転数Ｎｒ）及び入力トルクＴｉｎの少なくとも１つの変化に対して、傾転角フィードバックゲインＫφ及びオフセット量フィードバックゲインＫｘのそれぞれを変化させる。

また、入力トルクＴｉｎ及び入出力ディスク押圧力Ｆａは対応関係にあるため、前述の伝達関数Ｇ１，Ｇ２は、ともに入出力ディスク押圧力Ｆａの変化に応じても変化する。したがって、フィードバックゲイン設定手段８７は、傾転角フィードバックゲインＫφ及びオフセット量フィードバックゲインＫｘのそれぞれを周速度Ｖｒ（ローラ回転数Ｎｒ）及び入出力ディスク押圧力Ｆａに基づいて設定することもできる。これによって、周速度Ｖｒ（ローラ回転数Ｎｒ）及び入出力ディスク押圧力Ｆａの少なくとも１つの変化に対して、傾転角フィードバックゲインＫφ及びオフセット量フィードバックゲインＫｘのそれぞれを変化させる。

以上説明したように、この態様においては、ローラ回転数Ｎｒ（ディスクとローラの接触部の周速度Ｖｒ）に基づいて傾転角フィードバックゲインｋφ及びオフセット量フィードバックゲインｋｘを設定することで、ローラ回転数Ｎｒ（ディスクとローラの接触部の周速度Ｖｒ）の変化に応じてこれらのフィードバックゲインｋφ、ｋｘを変化させる。これによって、トロイダル式ＣＶＴの運転状態に応じて適切なフィードバック制御を行うことができ、変速制御の応答性及び安定性を十分に確保することができる。さらに、ローラ傾転角φ（変速比γ）をこれらのフィードバックゲインｋφ、ｋｘに関するゲインスケジュールパラメータに用いることなく変速制御の応答性及び安定性を十分に確保することができるので、フィードバックゲインｋφ、ｋｘを設定する制御マップの容量低減、及び制御マップ適合に要する時間の短縮を実現することができる。

さらに、フィードバックゲインｋφ、ｋｘに関するゲインスケジュールパラメータに入力トルクＴｉｎまたは入出力ディスク押圧力Ｆａを追加することで、トロイダル式ＣＶＴの運転状態に応じてより適切なフィードバック制御を行うことができる。

また、ローラ回転数Ｎｒ（ディスクとローラの接触部の周速度Ｖｒ）の増大に対して傾転角フィードバックゲインｋφを減少させることで、トロイダル式ＣＶＴの運転状態によらず、ほぼ一定の応答で変速制御を行うことができる。

また、ローラ回転数Ｎｒ（ディスクとローラの接触部の周速度Ｖｒ）の増大に対してオフセット量フィードバックゲインｋｘを増大させることで、トロイダル式ＣＶＴの運転状態によらず、ほぼ一定の応答で変速制御を行うことができる。

さらに、本実施形態においては、出力ディスク４０への出力トルクＴｏｕｔに基づいて傾転角フィードバックゲインｋφ及びオフセット量フィードバックゲインｋｘを設定することもできる。なお、出力トルクＴｏｕｔについては、センサにより直接検出してもよいし、既知の手法により推定してもよい。

本実施形態において、入力ディスク回転数Ｎｉ及び出力トルクＴｏｕｔを用いたトロイダル式ＣＶＴの物理モデル（動作点近傍の線形モデル）を考えると、以下の（２７）〜（３２）式で表すことができる。

前述の場合と同様に、（２７）〜（３２）式からフルヴィッツの安定判別法を用いて制御系の安定条件を求めることができ、安定限界を数値計算した結果を図１４，１５に示す。

図１４（ａ）は、（１８）式においてオフセット量フィードバックゲインＫｘを固定して入力トルクＴｉｎ及びローラ傾転角（動作点）φｏを変化させた場合の傾転角フィードバックゲインＫφに関する安定限界特性（曲線）を示す。一方、図１４（ｂ）は、（２７）〜（３２）式から求められる安定条件においてオフセット量フィードバックゲインＫｘを固定して出力トルクＴｏｕｔ及びローラ傾転角（動作点）φｏを変化させた場合の傾転角フィードバックゲインＫφに関する安定限界特性（曲線）を示す。

図１４（ａ）に示す安定限界曲線においては、ローラ傾転角φｏの減少に対して傾転角フィードバックゲインＫφが増大している。したがって、入力トルクＴｉｎにより傾転角フィードバックゲインＫφに関するゲインスケジュールを行う場合は、ローラ傾転角φ（変速比γ）もゲインスケジュールパラメータに追加する必要がある。

一方、図１４（ｂ）に示す安定限界曲線においては、出力トルクＴｏｕｔの増大に対して傾転角フィードバックゲインＫφが増大している。そして、ローラ傾転角φｏの減少に対して傾転角フィードバックゲインＫφが若干増大しているものの、その増大幅は図１４（ａ）の場合より極めて少ない。したがって、出力トルクＴｏｕｔにより傾転角フィードバックゲインＫφに関するゲインスケジュールを行う場合は、ローラ傾転角φ（変速比γ）をゲインスケジュールパラメータに追加することなく制御系の応答性及び安定性を確保することができる。なお、図１４（ｂ）に示す安定限界曲線から、フィードバックゲイン設定手段８７は、出力トルクＴｏｕｔの増大に対して傾転角フィードバックゲインＫφが増大するように、傾転角フィードバックゲインＫφを設定することが好ましい。また、出力トルクＴｏｕｔの最大値は変速比γに応じて変化するため、減速側の方が出力トルクＴｏｕｔのレンジが広くなる。

また、図１５（ａ）は、（１８）式において傾転角フィードバックゲインＫφを固定して入力トルクＴｉｎ及びローラ傾転角（動作点）φｏを変化させた場合のオフセット量フィードバックゲインＫｘに関する安定限界特性（曲線）を示す。一方、図１５（ｂ）は、（２７）〜（３２）式から求められる安定条件において傾転角フィードバックゲインＫφを固定して出力トルクＴｏｕｔ及びローラ傾転角（動作点）φｏを変化させた場合のオフセット量フィードバックゲインＫｘに関する安定限界特性（曲線）を示す。

図１５（ａ）に示す安定限界曲線においては、ローラ傾転角φｏの増大に対してオフセット量フィードバックゲインＫｘが増大している。したがって、入力トルクＴｉｎによりオフセット量フィードバックゲインＫｘに関するゲインスケジュールを行う場合は、ローラ傾転角φ（変速比γ）もゲインスケジュールパラメータに追加する必要がある。

一方、図１５（ｂ）に示す安定限界曲線においては、出力トルクＴｏｕｔの増大に対してオフセット量フィードバックゲインＫｘが減少している。そして、ローラ傾転角φｏの増大に対してオフセット量フィードバックゲインＫｘが若干増大しているものの、その増大幅は図１５（ａ）の場合より極めて少ない。したがって、出力トルクＴｏｕｔによりオフセット量フィードバックゲインＫｘに関するゲインスケジュールを行う場合は、ローラ傾転角φ（変速比γ）をゲインスケジュールパラメータに追加することなく制御系の応答性及び安定性を確保することができる。なお、図１５（ｂ）に示す安定限界曲線から、フィードバックゲイン設定手段８７は、出力トルクＴｏｕｔの増大に対してオフセット量フィードバックゲインＫｘが減少するように、オフセット量フィードバックゲインＫｘを設定することが好ましい。

なお、（２７）〜（３２）式から、減算器８６から出力される制御指令値とトラニオンストロークｘｔとの間の伝達関数Ｇ１、及び減算器８６から出力される制御指令値とローラ傾転角φｔとの間の伝達関数Ｇ２は、ともに入力ディスク回転数Ｎｉ及び出力トルクＴｏｕｔを用いて表せることがわかる。そのため、これらの伝達関数Ｇ１，Ｇ２は、出力トルクＴｏｕｔの変化に応じて変化するだけでなく、入力ディスク回転数Ｎｉの変化に応じても変化する。したがって、フィードバックゲイン設定手段８７は、傾転角フィードバックゲインＫφ及びオフセット量フィードバックゲインＫｘのそれぞれを入力ディスク回転数Ｎｉ及び出力トルクＴｏｕｔに基づいて設定することがより好ましい。これによって、入力ディスク回転数Ｎｉ及び出力トルクＴｏｕｔの少なくとも１つの変化に対して、傾転角フィードバックゲインＫφ及びオフセット量フィードバックゲインＫｘのそれぞれを変化させる。

また、前述のＲｒＮｒ＝ｒｉＮｉ＝ｒｏＮｏの関係式から、前述の伝達関数Ｇ１，Ｇ２は、ともに出力ディスク回転数Ｎｏ及び出力トルクＴｏｕｔを用いても表すことができ、出力ディスク回転数Ｎｏの変化に応じても変化する。したがって、フィードバックゲイン設定手段８７は、傾転角フィードバックゲインＫφ及びオフセット量フィードバックゲインＫｘのそれぞれを出力ディスク回転数Ｎｏ及び出力トルクＴｏｕｔに基づいて設定することもできる。これによって、出力ディスク回転数Ｎｏ及び出力トルクＴｏｕｔの少なくとも１つの変化に対して、傾転角フィードバックゲインＫφ及びオフセット量フィードバックゲインＫｘのそれぞれを変化させる。

さらに、前述の伝達関数Ｇ１，Ｇ２は、ともにローラ回転数Ｎｒ（ディスクとローラの接触部の周速度Ｖｒ）及び出力トルクＴｏｕｔを用いても表すことができ、ローラ回転数Ｎｒ（周速度Ｖｒ）の変化に応じても変化する。したがって、フィードバックゲイン設定手段８７は、傾転角フィードバックゲインＫφ及びオフセット量フィードバックゲインＫｘのそれぞれをローラ回転数Ｎｒ（周速度Ｖｒ）及び出力トルクＴｏｕｔに基づいて設定することもできる。これによって、ローラ回転数Ｎｒ（周速度Ｖｒ）及び出力トルクＴｏｕｔの少なくとも１つの変化に対して、傾転角フィードバックゲインＫφ及びオフセット量フィードバックゲインＫｘのそれぞれを変化させる。

以上説明したように、この態様においては、出力トルクＴｏｕｔに基づいて傾転角フィードバックゲインｋφ及びオフセット量フィードバックゲインｋｘを設定することで、トルクＴｏｕｔの変化に応じてこれらのフィードバックゲインｋφ、ｋｘを変化させる。これによって、トロイダル式ＣＶＴの運転状態に応じて適切なフィードバック制御を行うことができ、変速制御の応答性及び安定性を十分に確保することができる。さらに、ローラ傾転角φ（変速比γ）をこれらのフィードバックゲインｋφ、ｋｘに関するゲインスケジュールパラメータに用いることなく変速制御の応答性及び安定性を十分に確保することができるので、フィードバックゲインｋφ、ｋｘを設定する制御マップの容量低減、及び制御マップ適合に要する時間の短縮を実現することができる。

さらに、フィードバックゲインｋφ、ｋｘに関するゲインスケジュールパラメータに入力ディスク回転数Ｎｉ、出力ディスク回転数Ｎｏ、及びローラ回転数Ｎｒ（周速度Ｖｒ）のいずれかを追加することで、トロイダル式ＣＶＴの運転状態に応じてより適切なフィードバック制御を行うことができる。

また、出力トルクＴｏｕｔの増大に対して傾転角フィードバックゲインｋφを増大させることで、トロイダル式ＣＶＴの運転状態によらず、ほぼ一定の応答で変速制御を行うことができる。

また、出力トルクＴｏｕｔの増大に対してオフセット量フィードバックゲインｋｘを減少させることで、トロイダル式ＣＶＴの運転状態によらず、ほぼ一定の応答で変速制御を行うことができる。

以上の説明においては、２つの運転条件に基づいて傾転角フィードバックゲインｋφ及びオフセット量フィードバックゲインｋｘを設定することで、これらのフィードバックゲインｋφ、ｋｘを変化させる場合について説明した。ただし、本実施形態においては、１つの運転条件に基づいてこれらのフィードバックゲインｋφ、ｋｘを設定してもよい。そして、ＰＩＤ制御のそれぞれのゲインを運転条件に応じて変化させてもよい。さらに、フィードバックゲインｋφ、ｋｘのいずれか一方のみを運転条件に応じて変化させてもよい。また、運転条件に動作油温を追加することも好適である。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

実施形態のトロイダル式ＣＶＴの構成を示す図である。 変速メカニズムを示す図である。 トラニオンストロークおよび傾転角制御の構成を示す図である。 コントローラにおける変速制御のための構成を示す図である。 制御系の設計方法を説明する図である。 ローラ傾転角などを示す図である。 トラニオンワイヤ掛かり径などを示す図である。 フィードバックゲインｋφ、ｋｘの値を示す図である。 実施形態の制御系を説明する図である。 制御系の安定限界の算出結果を示す図である。 制御系の安定限界の算出結果を示す図である。 実施形態の変速制御の実験結果を示す図である。 制御系の安定限界の算出結果を示す図である。 制御系の安定限界の算出結果を示す図である。 制御系の安定限界の算出結果を示す図である。

符号の説明

１０ 入力軸、２０ エンドロード機構、３０（３０ａ，３０ｂ） 入力ディスク、３５（３５ａ−１，３５ａ−２，３５ｂ−１，３５ｂ−２） ローラ、３６（３６ａ−１，３６ａ−２，３６ｂ−１，３６ｂ−２） トラニオン、４０（４０ａ，４０ｂ） 出力ディスク、４５ 出力ギア、５２ 流量制御弁、６０ カウンターギア、７０ 出力軸、８０ コントローラ、８１，８６ 減算器、８２ 傾転角フィードバック制御手段、８５ オフセット量フィードバック制御手段、８７ フィードバックゲイン設定手段。

Claims (19)

1. 入出力ディスクとその中間で摩擦係合により入出力ディスク間の動力伝達を行うローラとを有するトロイダル伝動部材と、入出力ディスクを近づける方向に押圧してローラを挟圧する押圧装置と、ローラの回転軸と入出力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットさせることによりローラの傾転角を変更して変速比を制御する変速制御部と、を有するトロイダル式ＣＶＴの変速制御を行う装置であって、
   ローラ回転軸のオフセット量に関してフィードバック制御を行うフィードバック制御手段と、
   ローラ回転軸のオフセット量に関するフィードバックゲインを出力ディスク回転数に基づいて設定することで、出力ディスク回転数の変化に応じて該フィードバックゲインを変化させるフィードバックゲイン設定手段と、
   を有することを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
2. 請求項１に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
   前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ回転軸のオフセット量に関するフィードバックゲインを出力ディスク回転数と入力ディスクトルクに基づいて設定することで、出力ディスク回転数と入力ディスクトルクの少なくとも１つの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させることを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
3. 請求項１に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
   前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ回転軸のオフセット量に関するフィードバックゲインを出力ディスク回転数と入出力ディスク押圧力に基づいて設定することで、出力ディスク回転数と入出力ディスク押圧力の少なくとも１つの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させることを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
4. 請求項１に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
   前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ回転軸のオフセット量に関するフィードバックゲインを出力ディスク回転数と出力ディスクトルクに基づいて設定することで、出力ディスク回転数と出力ディスクトルクの少なくとも１つの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させることを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
   前記フィードバックゲイン設定手段は、出力ディスク回転数の増大に対してローラ回転軸のオフセット量に関するフィードバックゲインを増大させることを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
6. 入出力ディスクとその中間で摩擦係合により入出力ディスク間の動力伝達を行うローラとを有するトロイダル伝動部材と、入出力ディスクを近づける方向に押圧してローラを挟圧する押圧装置と、ローラの回転軸と入出力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットさせることによりローラの傾転角を変更して変速比を制御する変速制御部と、を有するトロイダル式ＣＶＴの変速制御を行う装置であって、
   ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関してフィードバック制御を行うフィードバック制御手段と、
   ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関するフィードバックゲインをローラ回転数に基づいて設定することで、ローラ回転数の変化に応じて該フィードバックゲインを変化させるフィードバックゲイン設定手段と、
   を有することを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
7. 請求項６に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
   前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関するフィードバックゲインをローラ回転数と入力ディスクトルクに基づいて設定することで、ローラ回転数と入力ディスクトルクの少なくとも１つの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させることを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
8. 請求項６に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
   前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関するフィードバックゲインをローラ回転数と入出力ディスク押圧力に基づいて設定することで、ローラ回転数と入出力ディスク押圧力の少なくとも１つの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させることを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
9. 請求項６に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
   前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関するフィードバックゲインをローラ回転数と出力ディスクトルクに基づいて設定することで、ローラ回転数と出力ディスクトルクの少なくとも１つの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させることを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
10. 請求項６〜９のいずれか１に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
    前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ回転数の増大に対してローラ傾転角に関するフィードバックゲインを減少させることを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
11. 請求項６〜１０のいずれか１に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
    前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ回転数の増大に対してローラ回転軸のオフセット量に関するフィードバックゲインを増大させることを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
12. 請求項６〜１１のいずれか１に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
    前記ローラ回転数を、ローラ回転数、入力ディスクとローラの接触部の周速度、及びローラと出力ディスクの接触部の周速度のいずれかによって取得することを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
13. 請求項６〜１１のいずれか１に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
    前記ローラ回転数を、入力ディスク回転数、出力ディスク回転数、及びローラ傾転角に基づいて取得することを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
14. 入出力ディスクとその中間で摩擦係合により入出力ディスク間の動力伝達を行うローラとを有するトロイダル伝動部材と、入出力ディスクを近づける方向に押圧してローラを挟圧する押圧装置と、ローラの回転軸と入出力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットさせることによりローラの傾転角を変更して変速比を制御する変速制御部と、を有するトロイダル式ＣＶＴの変速制御を行う装置であって、
    ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関してフィードバック制御を行うフィードバック制御手段と、
    ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関するフィードバックゲインを出力ディスクトルクに基づいて設定することで、出力ディスクトルクの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させるフィードバックゲイン設定手段と、
    を有することを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
15. 請求項１４に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
    前記フィードバックゲイン設定手段は、ローラ傾転角とローラ回転軸のオフセット量の少なくとも１つに関するフィードバックゲインを出力ディスクトルクと入力ディスク回転数に基づいて設定することで、出力ディスクトルクと入力ディスク回転数の少なくとも１つの変化に応じて該フィードバックゲインを変化させることを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
16. 請求項１４または１５に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
    前記フィードバックゲイン設定手段は、出力ディスクトルクの増大に対してローラ傾転角に関するフィードバックゲインを増大させることを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
17. 請求項１４〜１６のいずれか１に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
    前記フィードバックゲイン設定手段は、出力ディスクトルクの増大に対してローラ回転軸のオフセット量に関するフィードバックゲインを減少させることを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
18. 請求項６〜１７のいずれか１に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
    前記ローラ傾転角を、ローラ傾転角または変速比によって取得することを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。
19. 請求項１〜１８のいずれか１に記載のトロイダル式ＣＶＴの制御装置であって、
    前記ローラ回転軸のオフセット量を、ローラ回転軸のオフセット量、ローラ傾転角変化量、変速比変化量、及び入力ディスク回転数変化量のいずれかによって取得することを特徴とするトロイダル式ＣＶＴの制御装置。

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