JP2007198509A - トロイダル型無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トロイダル型無段変速機の不感帯を有効に利用して過不足のない変速制御を行う変速制御装置を提供する。
【解決手段】 入力ディスクと出力ディスクとの間に、保持部材によって回転自在に保持したパワーローラを挟み込み、そのパワーローラを前記保持部材と共にストロークさせることにより傾転させて変速を生じさせるとともに、傾転の生じない中立点からのストローク量を前記保持部材を介して検出する検出器の検出値を前記中立点のズレに対応して補正して変速制御を行うトロイダル型無段変速機の変速制御装置において、前記検出器の検出値の補正量αを、前記パワーローラをストロークさせる制御指令を出力しても傾転の生じない不感帯の範囲内で、少なくとも変速比に応じた値に設定する中立点補正手段Ｂ３を備えている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、入力ディスクと出力ディスクとの間に挟み込んだパワーローラを介して各ディスクの間でトルクを伝達するとともに、そのパワーローラを傾転させて変速比を変化させるトロイダル型無段変速機に関し、特にその変速を制御するための装置に関するものである。

トロイダル型無段変速機は、パワーローラを入力ディスクと出力ディスクとの間に挟み付け、これらのパワーローラと各ディスクとの間でトラクションオイルを介したトルクの伝達をおこなうように構成されている。なお、この発明では、トラクションオイルを介したパワーローラと各ディスクとの間のトルクの伝達状態を、パワーローラと各ディスクとの接触と言う。

そのパワーローラと各ディスクとの接触点（もしくは接触領域）におけるパワーローラの接線方向の速度と各ディスクの接触点半径での接線方向の速度とが一致していれば、これが中立位置であって、パワーローラに対してこれを傾ける力すなわち傾転力は生じない。その中立位置からパワーローラが変位（オフセット）すると、パワーローラと各ディスクとの接触点におけるそれぞれの接線方向速度が異なるので、いわゆるサイドスリップが生じ、それに起因して、パワーローラを傾けるいわゆる傾転力が生じる。

パワーローラを中立位置からオフセットさせて傾転させると、各ディスクに対する接触点の半径（各接触点の各ディスクの回転中心軸線からの距離）が変化して変速が生じる。このようにしてパワーローラを傾転させた後、パワーローラを中立位置に復帰させると、パワーローラが傾転した状態に維持されるとともに、その傾転角度に応じた変速比が設定される。

その変速制御は、目標変速比に対応する目標傾転角を、要求駆動力や車速などの車両の走行状態に基づいて求め、その目標傾転角を設定するためのパワーローラのストローク量もしくは傾転の生じない中立点からのオフセット量を求め、そのストローク量もしくはオフセット量となるように、変速用油圧シリンダに圧油を給排することにより行われる。すなわち、ストローク量もしくはオフセット量をフィードバック制御している。

パワーローラは、上記のようにその回転面に沿う方向にストロークさせられ、また傾転させられるので、このような挙動を可能なようにトラニオンなどの保持部材によって保持されている。したがってパワーローラのストローク量は、そのトラニオンにセンサを連結し、トラニオンのストローク量として検出している。しかしながら、トラニオンには、トロイダル型無段変速機に入力されるトルクもしくはパワーローラを介して伝達するトルクに応じた接線力（パワーローラの接線と平行な応力）が作用し、また各ディスクとがパワーローラを挟み付ける挟圧力に基づいて各ディスクの間からのその半径方向に押し出される方向の荷重などが作用する。そのために、トラニオンが変形してこれがストローク量として検出されることがある。そこで、例えば特許文献１に記載された発明では、ストロークセンサで検出されたストローク量を、入出力ディスク押圧力で補正するように構成している。なお、前後進のための制御として、変速指令値を得るための制御ゲインの極性を変速機の回転方向に応じて反転させるように構成した装置が、特許文献２に記載されている。

特開２００３−３３６７３３号公報 特開平８−２９６７２３号公報

上記の特許文献１に記載された構成では、いわゆる負荷変形に起因するストローク検出値のズレを補正することができ、したがってパワーローラの傾転の生じない中立点のズレを是正することができる。しかしながら、パワーローラの傾転が生じない位置は、実際には、中立点の一点に限られないのであって、パワーローラを僅かストロークさせても傾転が生じない不感帯が存在する。この不感帯は、理論上の中立点を中心にして所定のストローク範囲（オフセット範囲）である。したがって、パワーローラが傾転しないことをもって制御上の中立点とすると、その制御上の中立点が理論上の中立点からずれる可能性がある。そのようなズレが生じたまま変速制御を行うと、変速制御が過剰になったり、もしくは不足したりし、さらには傾転を機構上制限するストッパーにトラニオンが当接したりする可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、パワーローラをストロークさせる制御を行っても傾転の生じない不感帯を有効に利用して変速の過不足を回避もしくは抑制することのできる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ものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、同一軸線上に互いに対向して配置されて回転する入力ディスクと出力ディスクとの間に、保持部材によって回転自在に保持したパワーローラを挟み込み、そのパワーローラを前記保持部材と共にストロークさせることにより傾転させて変速を生じさせるとともに、傾転の生じない中立点からのストローク量を前記保持部材を介して検出する検出器の検出値を前記中立点のズレに対応して補正して変速制御を行うトロイダル型無段変速機の変速制御装置において、前記検出器の検出値の補正量を、前記パワーローラをストロークさせる制御指令を出力しても傾転の生じない不感帯の範囲内で、少なくとも変速比に応じた値に設定する中立点補正手段を備えていることを特徴とする変速制御装置である。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記中立点補正手段は、前記変速比が最大値と最小値との間にある場合には、前記補正量を前記不感帯の中間値とする手段を含むことを特徴とするトロイダル型無段変速機の変速制御装置である。

さらに、請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記中立点補正手段は、前記変速比が最大値側の場合には、前記補正量を前記不感帯の中間値より最小変速比側の値とする手段を含むことを特徴とするトロイダル型無段変速機の変速制御装置である。

そして、請求項４の発明は、請求項１または３の発明において、前記中立点補正手段は、前記変速比が最小値側の場合には、前記補正量を前記不感帯の中間値より最大変速比側の値とする手段を含むことを特徴とするトロイダル型無段変速機の変速制御装置である。

請求項１の発明においては、保持部材によって保持したパワーローラをストロークさせることにより、パワーローラが傾転し、変速が生じる。そのストローク量は、傾転の生じない中立点からの変位量として検出器によって検出される。そのストロークの基準となる中立点は、パワーローラをストロークさせる制御指令を出力しても傾転の生じない不感帯の範囲内で、少なくとも変速比に応じて設定される。そのため、パワーローラのストローク量の過不足や変速の過不足を防止もしくは抑制でき、また変速応答性を改善することができる。

また、請求項２の発明によれば、アップシフトおよびダウンシフトが生じる可能性の高いいわゆる中間の変速比では、不感帯の中間値によって補正されるので、アップシフトおよびダウンシフトのいずれであっても過不足のない変速を実行できるとともに、変速比幅を広く採ることができる。

さらに、請求項３の発明によれば、変速比が最大変速比側に設定されている状態で、何らかの原因で変速比を増大させる変速が生じたとしても、中立点が不感帯のうち最小変速比側に設定されるので、パワーローラが制御上の限界を超えて傾転することを抑制でき、例えば傾転を規制するストッパーを設けている場合であっても、パワーローラもしくはその保持部材がストッパーに当接することを未然に回避もしくは抑制することができる。

そして、請求項４の発明によれば、変速比が最小変速比側に設定されている状態で、何らかの原因で変速比を低下させる変速が生じたとしても、中立点が不感帯のうち最大変速比側に設定されるので、パワーローラが制御上の限界を超えて傾転することを抑制でき、例えば傾転を規制するストッパーを設けている場合であっても、パワーローラもしくはその保持部材がストッパーに当接することを未然に回避もしくは抑制することができる。

つぎに、この発明をより具体的に説明する。この発明で対象とするトロイダル型無段変速機は、入力側のディスクと出力側のディスクとを同一軸線上に対向させて配置するとともに、これらのディスクの間に、回転中心軸線が、各ディスクの回転中心軸線に対してほぼ直交するようにパワーローラを配置して挟み込み、そのパワーローラを介して各ディスクの間でトルクを伝達するように構成した無段変速機である。特に、各ディスクの対向面がトロイダル面を形成している無段変速機であり、対向するトロイダル面の曲率中心が各ディスクの外周縁の近辺もしくはその外側にあるいわゆるハーフトロイダル型のものや、その曲率中心が各ディスクの外周縁より内側にあるタイプのもののいずれであってもよい。さらに、一対のディスクを備えたいわゆるシングルキャビティ型の無段変速機に限らず、二対のディスクを備えたダブルキャビティ型の無段変速機であってもよい。そして、入力側のディスクと出力側のディスクとの間に挟み込むパワーローラは、トラニオンなどの保持部材によって回転自在にかつ傾転自在に保持され、その状態でディスクの円周方向に等間隔に複数設けられていればよく、一対のパワーローラを備えた構成に限られない。そして、パワーローラのストローク量（中立点からのオフセット量）は、その保持部材を介して検出される。言い換えれば、保持部材の変位量として検出される。

また、この発明で対象とするトロイダル型無段変速機は、パワーローラを挟み付けるいわゆる挟圧力を油圧によって発生させるように構成したものであってよい。あるいはパワーローラを中立位置から変位させ、また中立位置に復帰させる操作を、パワーローラの回転面に沿う方向に推力を発生するアクチュエータによって行うように構成したものであってよい。そのアクチュエータとしては、油圧シリンダや電動シリンダなどを採用することができ、その推力に応じてパワーローラが中立位置から変位させられてその傾転および変速が生じる。また、この発明では、パワーローラの変位もしくは傾転の制御のための構成として、機械的なフィードバック機構を使用せずに、圧油を直接フィードバック制御するように構成する。

図４および図５には、ダブルキャビティ式のハーフトロイダル型無段変速機の一例を模式的に示してあり、トロイダル面を対向させた入力ディスク１と出力ディスク２とが、二対、同一軸線上に配置されている。これらの図に示す例では、軸線方向での左右両端部に入力ディスク１が配置され、中央部に出力ディスク２が、いわゆる背合わせに配置され、これらの出力ディスク２の間に出力部材としての出力ギヤ３が配置されている。

各ディスク１，２および出力ギヤ３の中心部を入力軸４が貫通しており、各入力ディスク１はこの入力軸４に一体となって回転し、かつ軸線方向に移動できるように取り付けられている。これに対して出力ディスク２および出力ギヤ３は、入力軸４に対して回転自在に嵌合しており、かつ各出力ディスク２と出力ギヤ３とは一体となって回転するように連結されている。入力軸４の一方の端部（図４の左側の端部）には、入力ディスク１を抜け止めするためのロック部材としてのロックナット５が取り付けられている。これとは反対側の端部（図４での右側の端部）には、油圧シリンダ６が取り付けられている。

この油圧シリンダ６は、各対の入力ディスク１と出力ディスク２とを互いに接近させる方向に押圧する挟圧力を生じさせるための挟圧力発生機構であって、シリンダ７が入力軸４に固定されるとともに、そのシリンダ７の内部に軸線方向に移動可能に収容したピストン８が、入力ディスク１の背面に当接されられている。したがって、そのシリンダ７とピストン８との間に油圧を供給することにより、ピストン８が一方の入力ディスク１をこれとは反対側に配置されている入力ディスク１側に向けて押圧するように構成されている。この油圧シリンダ６に供給される油圧はライン圧であって、トロイダル型無段変速機で伝達するべきトルクに応じた油圧が供給される。なお、この挟圧力発生機構は、油圧シリンダ６に替えて、トルクを軸線方向の推力に変化させるカム機構やネジ機構などの他の機構によって構成してもよい。

各対の入力ディスク１と出力ディスク２との間にそれぞれ複数のパワーローラ９が挟み込まれている。これらのパワーローラ９は、入力ディスク１と出力ディスク２との間でのトルクの伝達を媒介するいわゆる伝動部材であって、ほぼ円盤状をなし、入力ディスク１と出力ディスク２との間に、各ディスク１，２の円周方向に等間隔に配置されている。各パワーローラ９は、各ディスク１，２の回転に伴って自転し、また各ディスク１，２の間で傾く（傾転する）ように、それぞれトラニオン１０によって保持されている。ここで、傾転とは、より詳しくは、パワーローラ９の各ディスク１，２に対する接触点を結んだ線と、各ディスク１，２の回転中心軸線とのなす角度（すなわち傾転角度）が変化する挙動である。

各トラニオン１０は、パワーローラ９を自転かつ傾転自在に保持するためのものであって、中心側を向く面を平坦面とした保持部１１の上下両側にトラニオン軸１２が延びて形成されている。図５での上側のトラニオン軸１２が軸受を介してアッパーヨーク１３に嵌合させられ、また図５での下側のトラニオン軸１２が軸受を介してロアーヨーク１４に嵌合させられている。したがって各トラニオン１０は、それぞれトラニオン軸１２を中心にして回転できるように各ヨーク１３，１４によって互いに連結され、トラニオン軸１２の中心軸線が傾転軸となっている。

各パワーローラ９は各トラニオン１０における前記保持部１１に取り付けたピボットシャフト１５によって回転自在に保持され、また各パワーローラ９とそれぞれのトラニオン１０との間にはスラスト軸受１６が介装されている。これらトラニオン１０やピボットシャフト１５、スラスト軸受１６などが、パワーローラを傾転可能に保持する保持部材になっている。

各トラニオン１０における図５での下側のトラニオン軸１２は、直線的な前後動作を行うアクチュエータに連結されている。そのアクチュエータは、流体圧シリンダや、トルクを推力に変化させて出力する電動シリンダなどによって構成されており、図に示す例では、油圧シリンダ１７が採用されている。具体的には、前記トラニオン軸１２は、各パワーローラ９に対応して設けた油圧シリンダ１７のピストン１８に連結されている。これらの油圧シリンダ１７は、一方のパワーローラ９を図５での上側に移動させると同時に他方のパワーローラ９を図５での下側に移動させるように構成されている。例えば、図５での左側の油圧シリンダ１７におけるピストン１８より上側の油圧室が変速比の小さい高速側に変速させるためのハイ油室１７Hであり、これとは反対の下側の油圧室が変速比の大きい低速側に変速させるためのロー油室１７Lとなっている。また、図５での右側の油圧シリンダ１７におけるピストン１８より上側の油圧室が変速比の大きい低速側に変速させるためのロー油室１７Lであり、これとは反対の下側の油圧室が変速比の小さい高速側に変速させるためのハイ油室１７Hとなっている。そして、ハイ油室１７H同士、およびロー油室１７L同士が互いに連通されている。

上記のパワーローラ９を中立位置からアップシフト側あるいはダウンシフト側に変位（オフセット）させて変速を実行するための機構について説明すると、その機構は前記油圧シリンダ１７などのアクチュエータを動作させるように構成された機構であり、図に示す例では、デューティ制御される電磁弁１９によって構成されている。なお、この種の制御弁は、電流制御される電磁弁であってもよく、また前述したハイ油室１７Hに対する油圧の給排を制御する弁とロー油室１７Lに対する油圧の給排を制御する弁との二本を設けてもよく、あるいは一本の制御弁で各油室１７H，１７Lに対する油圧の給排を同時に制御するように構成してもよい。

図に示す電磁弁１９は、前記ハイ油室１７Hに連通するハイ側ポート２０と、前記ロー油室１７Lに連通するロー側ポート２１と、ライン圧が入力される入力ポート２２と、二つのドレーンポート２３，２４と、ソレノイド２５およびその反対側に配置されたスプリング２６によって軸線方向に移動させられてこれらのポートの連通状態を切り替えるスプール２７とを有している。そして、そのスプール２７は、入力ポート２２および各ドレーンポート２３，２４をハイ側ポート２０およびロー側ポート２１のいずれに対しても閉じた状態、入力ポート２２をハイ側ポート２０に連通させると同時にロー側ポート２１をドレーンポート２４に連通させたアップシフト状態、これとは反対にロー側ポート２１を入力ポート２２に連通させると同時にハイ側ポート２０をドレーンポート２３に連通させたダウンシフト状態とに切り替えるように構成されている。なお、ライン圧は、トロイダル型無段変速機を制御する油圧全体の元圧であり、上記のトロイダル型無段変速機が搭載された車両のアクセル開度もしくはスロットル開度、あるいは車速を設定車速に維持する制御を行うクルーズコントロールシステムからの要求信号などで代表される要求駆動力に応じて設定される。

したがって、電磁弁１９によってハイ油室１７Hおよびロー油室１７Lに圧油を適宜に給排することにより、これらの油室１７H，１７Lに差圧が生じ、その差圧に応じた推力が油圧シリンダ１７からトラニオン１０に作用する。具体的には、その差圧とピストン１８の受圧面積との積が推力となる。一方、パワーローラ９には、トルクを伝達することに伴う接線力が作用し、その合力が前記推力に対向する方向の荷重となる。したがって、前記推力と前記荷重とのいずれかが大きければ、パワーローラ９が変位し、両者がバランスすれば、パワーローラ９が変位せずに所定の位置に維持される。

上記の電磁弁１９を使用した変速制御を電気的に実行するように構成されている。すなわち、各パワーローラ９の位置をトラニオン１０の位置もしくは変位量として検出するためにストロークセンサ２８が設けられている。このストロークセンサ２８は一例として、一方のトラニオン１０のトラニオン軸１２に取り付けられており、その軸線方向の変位量を電気的に検出して検出信号として出力するように構成されている。ここで変位量とは、パワーローラ９に対してサイドスリップ力もしくは傾転力が作用しない中立位置からの前記傾転軸方向の移動量である。

さらに、いずれかの入力ディスク１の回転数を検出して電気的な信号を出力する入力回転数センサ３０と、いずれかの出力ディスク２の回転数を検出して電気的な信号を出力する出力回転数センサ３１とが設けられている。したがって、これらの回転数センサ３０，３１で検出された各回転数に基づいて、実際の変速比を求めることができる。また、特には図示しないが、上記のロー油室１７Lの油圧およびハイ油室１７Hの油圧を検出する油圧センサを設けてもよい。

これら各センサ２８，３０，３１は、変速比や前述した挟圧力を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）３２に電気的に接続されている。この電子制御装置３２は、マイクロコンピュータを主体として構成されたものであって、入力された信号および予め記憶しているデータならびにプログラムに従って各種の演算を行い、その演算結果に基づいて制御指令信号を出力するように構成されている。上記のトロイダル型無段変速機は、車両に搭載することができ、その場合、この電子制御装置３２には、上記の各センサ２８，３０，３１からの信号に加えて、アクセル開度や車速、エンジン回転数などの各種の検出信号が入力される。

上記のトロイダル型無段変速機によるトルクの伝達および変速について説明する。エンジンなどの動力源から入力ディスク１にトルクが入力されると、その入力ディスク１にトラクションオイルを介して接触しているパワーローラ９にトルクが伝達され、さらにそのパワーローラ９から出力ディスク２にトラクションオイルを介してトルクが伝達される。その場合、トラクションオイルは加圧されることによりガラス転移し、それに伴う大きい剪断力によってトルクを伝達するので、各ディスク１，２は入力トルクに応じた圧力がパワーローラ９との間に生じるように押圧される。

また、パワーローラ９の周速と各ディスク１，２のトルク伝達点（パワーローラ９がトラクションオイルを介して接触している点）の周速とが実質的に同じであるから、パワーローラ９が傾転して入力ディスク１との間のトルク伝達点の回転中心軸線からの半径と、出力ディスク２との間のトルク伝達点の回転中心軸線からの半径とに応じて各ディスク１，２の回転数（回転速度）が異なり、その回転数（回転速度）の比率が変速比となる。

このようにして変速比を設定するパワーローラ９の傾転は、パワーローラ９を図５の上下方向に移動させることにより生じる。例えば、前記電磁弁１９を制御して油圧シリンダ１７のハイ油室１７Hにライン圧を供給すると、各油室１７H，１７Lの圧力差に基づく推力とパワーローラ９の接線力との差によって、図５の左側のパワーローラ９が下側に移動し、かつ図５の右側のパワーローラ９が上側に移動する。その結果、各パワーローラ９にはこれを傾転させる力（サイドスリップ力）がディスク１，２との間に生じ、各パワーローラ９が傾転する。パワーローラ９の変位量は、実際の傾転角と目標とする傾転角との偏差に基づいて制御され、したがってパワーローラ９が次第に傾転して目標傾転角に一致すると、パワーローラ９は中立位置に復帰させられ、その傾転が止まる。その結果、目標とする変速比が設定される。この中立位置では、前記差圧は、これに基づく推力とパワーローラ９の接線力とがバランスするように制御される。

上記の電子制御装置３２は、スロットル開度などで代表される要求駆動量や車速などに基づいて目標とする変速比に対応する傾転角度を求め、その傾転角度を達成するように電磁弁１９に指令信号を出力する。その目標傾転角度は、パワーローラ９をトラニオン１０と共にストロークさせることにより達成できるので、パワーローラ９のオフセット量を前記ストロークセンサ２８によって検出し、その検出したオフセット量とストローク指令量との偏差を制御偏差として電磁弁１９に対する指令信号（例えばデューティ比）がフィードバック制御される。

変速のための上述したパワーローラ９のストローク量は、傾転の生じない中立位置からの距離として、前記ストロークセンサ２８によって検出される。しかしながら、パワーローラ９をストロークさせる制御指令信号を出力しても、パワーローラ９の傾転が生じない不感帯が存在する。これは、トラニオン１０の変形やトラニオン１０とパワーローラ９との間のクリアランス分の相対移動、ストロークセンサ２８の感度などが要因になって生じるものと思われる。この不感帯を概念的に示すと、図６のとおりであり、図６には理論上の中立点Ｘoからのストローク量（オフセット量）Ｘを横軸に採り、傾転力（サイドスリップ力）Ｆsを縦軸に採ってある。この図６に示すように、理論上の中立点Ｘoを中心にした横軸方向の所定の範囲が不感帯ΔＸであり、この範囲では傾転力Ｆsが生じない。言い換えれば、制御上の中立点をこの不感帯ΔＸの範囲に設定することが可能であり、これは、ストロークセンサ２８による検出値を補正することにより行うことができる。

上記の不感帯ΔＸを考慮した補正を伴う変速制御すなわちこの発明に係る変速制御装置で実行される変速制御の例を図１にブロック図によって概念的に示してある。図１において、符号Ｂ１は加減算器であって、目標変速比に相当する目標傾転角度φoと実際の傾転角度φとの偏差を求めるようになっている。その目標変速比およびこれに対応する目標傾転角度の算出は、従来、トロイダル型無段変速機での変速制御で実行されているのと同様にしておこなうことができる。例えば、アクセル開度などで表される要求駆動量と車速とに基づいて要求駆動力が算出され、その要求駆動力と車速とから目標出力が求められ、その目標出力を最小の燃費で達成する内燃機関の回転数が求められ、無段変速機の入力回転数がその内燃機関の回転数に相当する回転数となるように目標変速比および目標傾転角度φoが求められる。

その傾転角度の偏差に所定のゲインＫ1による処理を施して目標ストローク量（目標オフセット量）Ｘtを求める積算器Ｂ２が設けられている。その目標ストローク量Ｘtと前記ストロークセンサ２８によって検出された実際のストローク量（すなわち検出値）Ｘとの偏差を求める加減算器Ｂ３が設けられている。一方、少なくとも変速比γに応じて補正量αを求める補正量算出器Ｂ４が設けられている。その補正量算出器Ｂ４で求められた補正量αが、前記加減算器Ｂ３に入力されており、ストローク量偏差にその補正量αを加減算してストローク量の補正を行うようになっている。したがって、この加減算器Ｂ３による補正は、ストロークセンサ２８による検出値に前記補正量αを加減算してその検出値を補正することと実質的に同義である。

上記の補正量αによる補正は、前述した不感帯ΔＸの範囲内で制御上の中立点を設定する操作に相当し、その補正量αは予め求めてマップ化し、そのマップから算出することができる。そのマップの一例を図２に示してあり、図２にはパワーローラ９を各ディスク１，２が挟み付ける挟圧力に起因する負荷変形に対応する補正量を加えた中立点補正量を示してある。トロイダル型無段変速機にトルクが入力され始めると、先ず、各構成部材の間の不可避的なクリアランスが詰まる相対移動と変形とが生じ、その相対移動の量が変形量に対して大きいので、入力トルクの変化に対して、ストロークセンサ２８の検出値のズレ量が大きくなる。そして、前記クリアランスがほぼ詰まった後は、変形がストロークセンサ２８の検出値のズレの主たる要因となるので、入力トルクの変化に対するストロークセンサ２８の検出値のズレ量が相対的に小さくなる。中立点補正量αは、このようなストロークセンサ２８の検出値のズレに対応するから、図２に概略的に示すように屈曲した線によって示すことができる。そして、理論上の中立点に対して不感帯ΔＸが存在するので、中立点補正量αはその不感帯ΔＸの範囲で設定することが可能である。

この発明に係る変速制御装置は、上記の不感帯の範囲内での中立点の補正を、変速比に応じて行うように構成されている。具体的に説明すると、設定されている変速比γが最大変速比γmax側の変速比の場合、最小変速比γmin側の変速比の場合、これらの中間の変速比γmidの場合のそれぞれで、不感帯ΔＸの範囲内での補正量αを異ならせるようになっている。すなわち、変速比γが最大変速比γmax側の場合、不感帯ΔＸの範囲内での補正量αとして安全側の値が採用される。この安全側の値とは、図２に示す例では、不感帯ΔＸの中間値より大きい値である。また、変速比γが最小変速比γmin側の場合、不感帯ΔＸの範囲内での補正量αとして、中間値より小さい値が安全側の値として採用される。さらに、変速比γが最大変速比γmaxと最小変速比γminとの間のいわゆる中間の変速比γmidの場合、不感帯ΔＸの中間値が補正量αとして採用される。

図１に示す補正量算出器Ｂ４では、このようにして補正量αが設定され、これが加減算器Ｂ３において検出値Ｘもしくはストローク量偏差に加減算されて補正が行われる。こうして補正の行われたストローク量偏差に所定のゲインＫ2による処理が積算器Ｂ５で施されて、前記電磁弁１９に対する制御指令値が求められ、その電磁弁１９によって変速用の油圧シリンダ１７に圧油が給排されて、無段変速機（ＣＶＴ）の変速が生じる。その場合のパワーローラ９のストローク量Ｘがストロークセンサ２８によって検出され、またパワーローラ９の傾転角度φが各ディスク１，２の回転数の比に基づいて求められる。

したがって、変速比γが最大変速比γmax側になっている場合、ストロークセンサ２８の検出値が相対的に大きい値の補正量αで補正されるので、実際のストローク量よりもその検出値が相対的に大きくなる。例えば、図６において、不感帯ΔＸの中間値が理論上の中立点Ｘoであって、相対的に大きい値の補正量αがアップシフト側（すなわち最小変速比γmin側）の値であり、そのために、制御上は中立点が、理論上の中立点Ｘoに対して最小変速比γmin側にずれた位置に設定されることになる。この状態でダウンシフトすると、中立点が最小変速比γmin側にずれている分、ストロークセンサ２８の検出値が実際のストローク量より大きくなる。そのため、パワーローラ９が最大変速比γmax側に過剰にストロークしたり、それに伴って過剰な変速が生じたりすることが防止もしくは抑制される。

トロイダル型無段変速機には、パワーローラ９が過剰に傾転して接触点がトロイダル面を外れることを防止するために、ストッパー３３を設けることがある。その例を図３に模式的に示してある。この発明の変速制御装置による上記の補正制御によれば、変速比γが最大変速比γmax側に過剰に変化することが、中立点の補正（ストロークセンサ２８の検出値の補正）によって防止もしくは抑制されるので、パワーローラ９もしくはトラニオン１０がストッパー３３に当接することを未然に回避することができる。なお、この場合、中立点が不感帯ΔＸの範囲内で最小変速比γmin側にずれているので、変速比γを小さくするアップシフトの場合、不感帯ΔＸが殆どない状態でパワーローラ９の傾転が始まり、変速の応答性が向上する。

このような事情は、変速比γが最小変速比γmin側にある場合であっても同様であり、ストロークセンサ２８の検出値が相対的に小さい値の補正量αで補正されるので、実際のストローク量よりもその検出値が相対的に小さくなる。例えば、図６において、不感帯ΔＸの中間値が理論上の中立点Ｘoであって、相対的に小さい値の補正量αがダウンシフト側（すなわち最大変速比γmax側）の値であり、そのために、制御上は中立点が、理論上の中立点Ｘoに対して最大変速比γmax側にずれた位置に設定されることになる。この状態でアップシフトすると、中立点が最大変速比γmax側にずれている分、ストロークセンサ２８の検出値が実際のストローク量より大きくなる。そのため、パワーローラ９が最小変速比γmin側に過剰にストロークしたり、それに伴って過剰な変速が生じたりすることが防止もしくは抑制される。したがって、パワーローラ９もしくはトラニオン１０が、最小変速比γmin側のストッパー３３に当接することを未然に回避することができ、また中立点が不感帯ΔＸの範囲内で最大変速比γmax側にずれているので、変速比γを大きくするダウンシフトの場合、不感帯ΔＸが殆どない状態でパワーローラ９の傾転が始まり、変速の応答性が向上する。

一方、変速比γが中間の変速比γmidの場合、補正量αが不感帯ΔＸの中間値に設定されるので、中立点が最大変速比γmax側および最小変速比γmin側のいずれにもずれないので、アップシフトおよびダウンシフトのいずれであっても、過剰な変速が生じることを防止もしくは抑制することができる。

上述したように、この発明に係る変速制御装置では、パワーローラ９もしくはトラニオン１０がストッパー３３に当接することを制御上、防止もしくは抑制することができ、その上で、中立点を理論上の中立点からずらすことができるので、最大変速比γmaxと最小変速比γminとの間の変速比γをもれなく使用することが可能になる。言い換えれば、変速比幅を広くできるので、車両の燃費を向上させることができる。

ここで、上記の具体例とこの発明の関係を簡単に説明すると、図１に示す補正量αを目標ストローク量Ｘtおよび検出されたストローク量Ｘに加減算する前記加減算器Ｂ３の機能的手段が、この発明の中立点補正手段に相当する。

ところで、トロイダル型無段変速機を車両に搭載し、かつその入力側に前後進切換機構（図示せず）を配置した場合、トロイダル型無段変速機に対する入力トルクの方向が前進時と後進時とで反対になる。すなわち、各ディスク１，２およびパワーローラ９の回転方向が前進時と後進時とでは反対になるので、パワーローラ９を傾転させるサイドスリップ力も前進時と後進時とでは反対になる。このような状態に対応して目標変速比を確実に設定するために、この発明の変速制御装置では、前進時と後進時とで目標オフセット量Ｘtを逆方向に設定する。

その制御例を図７にフローチャートで示してあり、先ず、各ディスク１，２もしくは図示しない入力部材の回転方向の正逆が判定される（ステップＳ１）。具体的には、逆回転か否かが判断され、肯定的に判断された場合には、ストローク中立点Ｘ0に目標オフセット量Ｘtを加算して最終目標ストローク量Ｘcが求められる（ステップＳ２）。これとは反対に正回転であることによりステップＳ１で否定的に判断された場合には、ストローク中立点Ｘ0から目標オフセット量Ｘtを減算して最終目標ストローク量Ｘcが求められる（ステップＳ３）。したがって、前進時と後進時とではパワーローラ９のストローク方向が、入力ディスク１の回転方向に応じて反対になるので、アップシフトあるいはダウンシフトの指令に応じた変速を行うことができる。そして、このように前後進に応じたストローク方向の切り替えを、目標オフセット量Ｘtを反転させるという制御上の処理で達成できるので、新たな機械部品を追加する必要がなく、そのためトロイダル型無段変速機の全体としての構成を小型化でき、また低コスト化を図ることができる。

この発明に係る変速制御装置による変速制御の一例を説明するための制御ブロック図である。 この発明による補正量を求めるマップの一例を模式的に示す図である。 パワーローラが傾転している状態での各寸法および角度の関係を模式的に示す図である。 この発明で対象とするトロイダル型無段変速機の一例を模式的に示す図である。 そのトロイダル型無段変速機の一方のキャビティを、その中央部を通る平面で切断した状態を示す模式的な断面図である。 不感帯を説明するための図である。 回転方向に応じた目標ストローク量の反転制御の一例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…入力ディスク、 ２…出力ディスク、 ４…入力軸、 ９…パワーローラ、 １０…トラニオン、 １７…油圧シリンダ、 １７H…ハイ油室、 １７L…ロー油室、 １９…電磁弁、 ２８…ストロークセンサ、 ３０…入力回転数センサ、 ３１…出力回転数センサ、 ３２…電子制御装置（ＥＣＵ）、 ３３…ストッパー、 Ｂ１，Ｂ３…加減算器、 Ｂ２，Ｂ５…積算器、 Ｂ４…補正量算出器。

Claims (4)

1. 同一軸線上に互いに対向して配置されて回転する入力ディスクと出力ディスクとの間に、保持部材によって回転自在に保持したパワーローラを挟み込み、そのパワーローラを前記保持部材と共にストロークさせることにより傾転させて変速を生じさせるとともに、傾転の生じない中立点からのストローク量を前記保持部材を介して検出する検出器の検出値を前記中立点のズレに対応して補正して変速制御を行うトロイダル型無段変速機の変速制御装置において、
   前記検出器の検出値の補正量を、前記パワーローラをストロークさせる制御指令を出力しても傾転の生じない不感帯の範囲内で、少なくとも変速比に応じた値に設定する中立点補正手段を備えていることを特徴とするトロイダル型無段変速機の変速制御装置。
2. 前記中立点補正手段は、前記変速比が最大値と最小値との間にある場合には、前記補正量を前記不感帯の中間値とする手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機の変速制御装置。
3. 前記中立点補正手段は、前記変速比が最大値側の場合には、前記補正量を前記不感帯の中間値より最小変速比側の値とする手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機の変速制御装置。
4. 前記中立点補正手段は、前記変速比が最小値側の場合には、前記補正量を前記不感帯の中間値より最大変速比側の値とする手段を含むことを特徴とする請求項１または３に記載のトロイダル型無段変速機の変速制御装置。

Images