JP2016075335A

JP2016075335A - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP2016075335A
Application number: JP2014205533A
Authority: JP
Inventors: 巧篠島; Takumi Shinojima
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2014-10-06
Filing date: 2014-10-06
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2034-10-06
Also published as: JP6384249B2

Abstract

【課題】オーバーシュートの発生を防止する事ができる構造を実現する。【解決手段】変速比制御用モータを所定方向に所定量だけ回転駆動させる事により、入力ディスクと出力ディスクとの間の変速比を、目標変速比に向けて調節し始めた後、この目標変速比と、これら入力ディスクと出力ディスクとの間のその時点での変速比である実変速比との差が所定の値以下となった場合に、変速比制御用モータを所定方向とは逆方向に回転させる事で、これら入力ディスクと出力ディスクとの間の変速比の変化速度を、前記差が前記所定の値よりも大きい場合と比べて遅くする。【選択図】図３

Description

この発明は、例えば車両（自動車）用の自動変速装置、建設機械（建機）や農業機械（農機）用の自動変速装置、航空機（固定翼機、回転翼機、飛行船等）等で使用されるジェネレータ（発電機）用の自動変速装置、ポンプ等の各種産業機械の運転速度を調節する為の自動変速装置として利用する、トロイダル型無段変速機の改良に関する。

自動車用変速装置としてトロイダル型無段変速機を使用する事が、例えば特許文献１等の多くの刊行物に記載され、且つ、一部で実施されて周知である。又、変速比の変動幅を大きくすべく、トロイダル型無段変速機と差動ユニットである遊星歯車式変速機とを組み合わせた無段変速装置も、例えば特許文献２に記載される等により、従来から広く知られている。図５〜６は、このうちの特許文献２に記載された、入力軸を一方向に回転させたまま出力軸を停止させられる、所謂ギヤードニュートラル状態を実現できるモードを備えた無段変速装置を示している。このうちの図５は無段変速装置のブロック図を、図６は、この無段変速装置を制御する油圧回路を、それぞれ示している。先ず、図５のブロック図により、無段変速装置に就いて説明する。この図５中、太矢印は動力の伝達経路を、実線は油圧回路を、破線は電気回路を、それぞれ示している。エンジン１の出力は、ダンパ２を介して、入力軸３に入力される。この入力軸３に伝達された動力は、トロイダル型無段変速機４を構成する押圧装置５から入力ディスク６に伝達され、更に複数個のパワーローラ７を介して出力ディスク８に伝達される。これら各パワーローラ７は、それぞれ支持部材であるトラニオン（図示省略）に回転自在に支持されており、これら各トラニオンは、前記入力ディスク６及び前記出力ディスク８の中心軸に対し捩れの位置にある枢軸５５（図６参照）を中心とする揺動変位を可能に支持している。前記入力ディスク６の回転速度は入力側回転センサ９により、前記出力ディスク８の回転速度は出力側回転センサ１０により、それぞれ測定して、制御器１１に入力し、前記入力ディスク６と前記出力ディスク８との間の（トロイダル型無段変速機４の）変速比を算出する。前記押圧装置５は、後述する図６に示す様に、油圧の導入に伴ってこの油圧に比例した押圧力を発生させる油圧式のものとしている。

又、前記入力軸３に伝達された動力は、直接又は前記トロイダル型無段変速機４を介して、差動ユニットである遊星歯車装置１２に伝達される。そして、この遊星歯車装置１２の構成部材の差動成分が、クラッチ装置１３を介して出力軸１４に取り出される。尚、このクラッチ装置１３は、後述する図６に示す低速用クラッチ１５及び高速用クラッチ１６を表すものである。又、図示の例では、出力軸回転センサ１７により前記出力軸１４の回転速度を検出して、前記入力側回転センサ９及び出力側回転センサ１０の故障の有無を判定する為のフェールセーフを可能としている。

一方、前記ダンパ２部分から取り出した動力によりオイルポンプ１８（図６の１８ａ、１８ｂ）を駆動し、このオイルポンプ１８から吐出した圧油を、前記押圧装置５と、前記各パワーローラ７を前記各枢軸５５の軸方向に変位させるアクチュエータ１９（図６参照）の変位量を制御する為の制御弁装置２０とに、送り込み自在としている。尚、この制御弁装置２０とは、後述する図６に示す制御弁２１と、差圧シリンダ２２と、補正用制御弁２３ａ、２３ｂと、高速用切換弁２４及び低速用切換弁２５とを合わせたものである。このうちの制御弁２１は、前記各アクチュエータ１９への圧油の給排を制御するものである。又、これら各アクチュエータ１９に設けた１対の油圧室２６ａ、２６ｂ（図６参照）内の油圧を油圧センサ２７（実際には図６に示す様に１対の油圧センサ２７ａ、２７ｂ）により検出して、その検出信号を、前記制御器１１に入力している。

前記制御器１１は、前記油圧センサ２７からの信号（前記両油圧室２６ａ、２６ｂ内の油圧の差）に基づいて、前記トロイダル型無段変速機４を通過するトルク（通過トルク、トロイダル型無段変速機の技術分野で周知の、所謂２Ｆｔ）を算出する。そして、この様に算出される通過トルクに応じて前記トロイダル型無段変速機４の変速比を補正すべく、前記制御弁２１の構成部材であるスリーブ２８（図６参照）を、前記差圧シリンダ２２により変位させる。この様な差圧シリンダ２２への圧油の給排は、前記補正用制御弁２３ａ、２３ｂにより制御される。又、前記制御弁装置２０は、変速比制御用モータであるステッピングモータ２９と、後述する押圧力調整弁４１を切り換える為のライン圧制御用電磁開閉弁３０と、前記補正用制御弁２３ａ、２３ｂを切り換える為の電磁弁３１と、前記高速用切換弁２４及び低速用切換弁２５を切り換える為のシフト用電磁弁３２とにより、その作動状態を切り換えられる。そして、これらステッピングモータ２９と、ライン圧制御用電磁開閉弁３０と、電磁弁３１と、シフト用電磁弁３２とは、何れも前記制御器１１からの制御信号に基づいて切り換えられる。

又、前記制御器１１には、前記各回転センサ９、１０、１７及び前記油圧センサ２７からの信号の他、油温センサ３３の検出信号と、ポジションスイッチ３４の位置信号と、アクセルセンサ３５の検出信号と、ブレーキスイッチ３６の信号とを入力している。このうちの油温センサ３３は、無段変速装置を納めたケーシング内の潤滑油（トラクションオイル）の温度を検出するものである。又、前記ポジションスイッチ３４は、後述する図６に記載した手動油圧切換弁３７を切り換える為の、運転席に設けられたシフトレバー（操作レバー）の操作位置（選択位置）を表す信号を発するものである。又、前記アクセルセンサ３５は、アクセルペダルの開度を検出する為のものである。更に、前記ブレーキスイッチ３６は、ブレーキペダルが踏まれた事、或いはパーキングブレーキが操作された事を検出して、その事を表す信号を発するものである。

又、前記制御器１１は、前記各スイッチ３４、３６及び各センサ９、１０、１７、２７、３３、３５からの信号に基づいて、前記ステッピングモータ２９と、ライン圧制御用電磁開閉弁３０と、電磁弁３１と、シフト用電磁弁３２とに前記制御信号を送る他、前記エンジン１を制御する為のエンジンコントローラ３８に制御信号を送る。そして、前記トロイダル型無段変速機４の変速比を制御する事で前記入力軸３と前記出力軸１４との間の速度比を変えたり、或いは停止時若しくは極低速走行時に前記トロイダル型無段変速機４を通過して前記出力軸１４に加えられるトルク（通過トルク）を制御する。

図６は、上述の様な無段変速装置を制御する油圧回路を示している。この油圧回路では、油溜３９から吸引されてオイルポンプ１８ａ、１８ｂにより吐出された圧油を、低圧側調整弁４０並びに押圧力調整弁４１により所定圧に調整自在としている。このうちの押圧装置５側に送る油圧を調整するこの押圧力調整弁４１は、リリーフ弁としての機能を備えたもので、第一〜第三のパイロット部４２〜４４を備える。このうちの第一、第二のパイロット部４２、４３は、前記トロイダル型無段変速機４を通過するトルクの大きさに応じて、前記押圧力調整弁４１の開弁圧を調節する為のものである。これに対して、第三のパイロット部４４は、前記トロイダル型無段変速機４の変速比、このトロイダル型無段変速機４の内部に存在する潤滑油（トラクションオイル）の温度、駆動源であるエンジン１の回転速度等、前記伝達トルク以外の運転条件に応じて前記押圧力調整弁４１の開弁圧を調節する為のものである。図示の例の場合、前記第一〜第三のパイロット部４２〜４４に導入する油圧を適切に調節する事で、前記押圧装置５が発生する押圧力を、前記トロイダル型無段変速機４の運転状況に応じ、適正に規制する様に構成している。

この為に、図示の例の場合は、前記第一、第二のパイロット部４２、４３のうちの何れかのパイロット部に導入する油圧が高くなる程、前記押圧力調整弁４１の開弁圧が高くなり、前記押圧装置５を構成する油圧室４５内に導入する油圧を高くする様に構成している。又、これと共に、前記各パワーローラ７を支持するトラニオンをそれぞれの枢軸５５の軸方向に変位させる為のアクチュエータ１９にピストン４６を挟んで設けた１対の油圧室２６ａ、２６ｂ同士の間の差圧を、差圧取り出し弁４７を介して、何れかのパイロット部４２、４３に導入する様にしている。この差圧取り出し弁４７は、前記アクチュエータ１９の油圧室２６ａ、２６ｂ内の油圧の差、即ち、トロイダル型無段変速機４を通過する力が大きくなる程、前記押圧力調整弁４１の何れかのパイロット部４２、４３に導入される油圧が高くなる様に切り換えられる。従って、前記押圧装置５の油圧室４５内に導入される油圧、延いてはこの押圧装置５が発生する押圧力は、前記トロイダル型無段変速機４を通過する力が大きくなる程大きくなる。

又、図示の例の場合、前記制御器１１からの指令により制御されるライン圧制御用電磁開閉弁３０の切り換えに基づき、前記第三のパイロット部４４に圧油を導入自在としている。即ち、前記制御器１１は、前記トロイダル型無段変速機４の変速比、内部に存在する潤滑油の温度、駆動源であるエンジン１の回転速度等を勘案して、前記押圧装置５に発生させるべき押圧力の最適値に応じた油圧の必要値を算出する。そして、この必要値と前記目標値との差である補正値に対応する油圧を、前記ライン圧制御用電磁開閉弁３０の切り換えに基づき、前記第三のパイロット部４４に導入する。この様にしてこの第三のパイロット部４４に導入された油圧は、前記押圧力調整弁４１のスプール４８を、図６の左方に押し、前記押圧装置５に導入される油圧を低下させる（減圧する）。この結果、前記押圧装置５に導入される油圧が、前記差圧取り出し弁４７が設定した目標値から、前記第三のパイロット部４４に導入された油圧に基づく補正値を減じた値に比例する必要値に補正（減圧）される。尚、前記第三のパイロット部４４に導入する油圧は、前記変速比が所定値（最も大きな油圧を必要とする値で、例えば１．３２）からのずれが大きくなる程、前記油温が低い程、それぞれ高くする。

上述の様な無段変速装置に組み込まれたトロイダル型無段変速機４の変速比の調節は、前記各パワーローラ７をそれぞれ支持した前記各トラニオンを、前記各アクチュエータ１９により、それぞれの枢軸５５の軸方向に変位させる事により行う。これら各トラニオンをそれぞれの枢軸５５の軸方向に変位させると、これら各トラニオンにそれぞれ支持された前記各パワーローラ７の周面と、前記入力ディスク６及び前記出力ディスク８の軸方向側面との転がり接触部（トラクション部）に作用する、接線方向の力の向きが変化する（転がり接触部にサイドスリップが発生する）。そして、この力の向きの変化に伴って前記各トラニオンがそれぞれの枢軸５５を中心に揺動し、前記各パワーローラ７の周面と、前記入力ディスク６及び前記出力ディスク８の軸方向側面との接触位置が変化する。前記各パワーローラ７の周面を、前記入力ディスク６の軸方向側面の径方向外寄り部分と、前記出力ディスク８の軸方向側面の径方向内寄り部分とに転がり接触させれば、前記トロイダル型無段変速機４の変速比が増速側になる。これに対して、前記各パワーローラ７の周面を、前記入力ディスク６の軸方向側面の径方向内寄り部分と、前記出力ディスク８の軸方向側面の径方向外寄り部分とに転がり接触させれば、前記トロイダル型無段変速機４の変速比が減速側になる。何れにしても、このトロイダル型無段変速機４の変速比が所望の値となった状態で、前記各トラクションを中立位置（これら各トラクション部の中心が、前記入力ディスク６及び前記出力ディスク８の中心軸を含み、前記枢軸５５の中心軸に対し直交する仮想平面上に存在する状態）に戻せば、前記トロイダル型無段変速機４の変速比を、前記所望の値に保持できる。尚、前記各アクチュエータ１９は、このトロイダル型無段変速機４が動力を伝達している間中、この動力伝達に基づいて前記各トラニオンに加わる、それぞれの枢軸５５の軸方向のスラスト荷重（トロイダル型無段変速機の分野で「２Ｆｔ」と呼ばれる力）を支承する。

上述の様に、前記トロイダル型無段変速機４の変速比を所望の値に調節し、調節後の値に保持する為の機構に就いて、上述の図６に加え、図７を参照しつつ少し詳しく説明する。この機構は、前記制御弁２１と、前記ステッピングモータ２９と、プリセスカム５６とにより構成している。このうちの制御弁２１は、スプール５７と前記スリーブ２８とを、軸方向の相対変位を可能に組み合わせたもので、これらスプール５７とスリーブ２８との相対変位に基づき、前記オイルポンプ１８（１８ａ、１８ｂ）と、前記アクチュエータ１９の油圧室２６ａ、２６ｂとの給排状態を切り換える。又、前記スプール５７と前記スリーブ２８とは、前記各トラニオンのうちの何れか１個のトラニオンの動きと前記ステッピングモータ２９とにより、相対変位させる様にしている。図示の例では、前記何れか１個のトラニオンの動き、即ち、この何れか１個のトラニオンの枢軸５５の軸方向の変位及びこの枢軸５５を中心とする揺動変位を、前記プリセスカム５６及びリンク腕５８を介して前記スプール５７に伝達（フィードバック）しこのスプール５７を軸方向に変位させる様にしている。一方、前記ステッピングモータ２９により、前記スリーブ２８を軸方向に変位させる様にしている。

前記トロイダル型無段変速機４の変速比を調節する際には、前記ステッピングモータ２９により前記スリーブ２８を所定位置にまで変位させ、前記制御弁２１を所定方向に開く。すると、前記各トラニオンに付属の前記各アクチュエータ１９の油圧室２６ａ、２６ｂに対して圧油が所定方向に給排されて、これら各アクチュエータ１９により前記各トラニオンが、それぞれの枢軸５５の軸方向に変位させられる。この結果、これら各トラニオンに支持された前記各パワーローラ７に関する前記各トラクション部が前記中立位置からずれると、前記各トラニオンがそれぞれの枢軸５５の軸方向に変位しつつ｛元の位置（前記各トラクション部が前記中立位置に存在する状態での、前記各トラニオンのそれぞれの枢軸５５の軸方向に関する位置）に戻りつつ｝、この枢軸５５を中心に揺動変位する。そして、前記何れか１個のトラニオンの枢軸５５の動き（軸方向及び揺動変位）が、前記プリセスカム５６及びリンク腕５８を介して前記スプール５７に伝達され、このスプール５７を軸方向に変位させる。この結果、前記各トラニオンが元の位置に戻ると、前記制御弁２１が閉じられ、前記各アクチュエータ１９の油圧室２６ａ、２６ｂへの圧油の給排が停止される。

この際の前記各トラニオン、及び、前記プリセスカム５６と前記リンク腕５８とから成るフィードバック機構に基づく前記制御弁２１の動きは、次の通りである。先ず、前記制御弁２１を所定方向に開く事により前記各トラニオンがそれぞれの枢軸５５の軸方向に変位すると、前記各トラクション部に発生するサイドスリップにより、前記各トラニオンがそれぞれの枢軸５５を中心とする揺動変位を開始する。又、前記何れか１個のトラニオンの枢軸５５の軸方向変位に伴う前記プリセスカム５６のカム面５９の変位が、前記リンク腕５８を介して前記スプール５７に伝わり、このスプール５７が軸方向に変位して、前記制御弁２１による前記各アクチュエータ１９への給排状態が、前記各トラニオンを元の位置に戻す方向に切り換わる。

従って、前記各トラニオンは、それぞれの枢軸５５の軸方向に変位した直後から、元の位置に向けて戻り始める。但し、前記各トラニオンは、元の位置からの変位が存在する限り、それぞれの枢軸５５を中心とする揺動を継続する。この結果、前記プリセスカム５６のカム面５９の円周方向に関する変位が、前記リンク腕５８を介して前記スプール５７に伝わり、このスプール５７が軸方向に変位する。そして、前記各トラニオンの傾斜角度が、目標変速比｛その時点での車両の走行状態を表す値（車速、アクセル開度等）に基づいて求められる変速比、又は前記ポジションスイッチ３４の操作により得ようとしている変速比｝に見合う所定角度に達した状態で、前記各トラニオンが元の位置に復帰すると同時に、前記制御弁２１が閉じられて、前記各アクチュエータ１９への圧油の給排が停止される。この結果、前記トロイダル型無段変速機４の変速比が、前記所望の値に保持される。

上述の様な無段変速装置を搭載した車両を急加速したり、急減速（緊急停止）したりする場合、即ち、前記トロイダル型無段変速機４の変速比を急激に変化させる（変速速度が速い）場合、図８の鎖線αに示す様に、前記ステッピングモータ２９の位置を大きく変位させる（前記各トラニオンのそれぞれの枢軸５５の軸方向に関する変位量を大きくする）と、その時点でのこのトロイダル型無段変速機４の変速比である実変速比（図８の実線β）が、前記目標変速比（図８の破線γ）を越えて（行き過ぎて）からこの目標変速比に収束していくオーバーシュートを生じる（オーバーシュートが著しくなる）可能性がある。即ち、前記トロイダル型無段変速機４の変速比が急激に変化する場合、前記何れか１個のトラニオンの枢軸５５の軸方向変位及びこの枢軸５５を中心とする揺動変位に伴い前記スプール５７が軸方向に変位して、前記制御弁２１が閉じられた（このスプール５７と前記スリーブ２８との軸方向位置が互いに一致した）状態となっても、前記各トラニオンは元の位置に戻りきれず、元の位置からの変位が存在する状態となる。従って、これら各トラニオンは、それぞれの枢軸５５の軸方向に変位し続けると共に、枢軸５５を中心とする揺動変位をし続け、前記実変速比が前記目標変速比を行き過ぎる（オーバーシュートが発生する）。又、前記制御弁２１が前記所定方向とは逆方向に開かれる。そして、前記各トラニオンが元の位置に戻っても、前記制御弁２１が前記所定方向と逆方向に開かれた状態となる。すると、これら各トラニオンが、それぞれの枢軸５５の軸方向に関してそれ以前と逆方向に変位し、前記トロイダル型無段変速機４の変速比もそれ以前と逆方向に変化し始める（実変速比が目標変速比に向けて戻る方向に変化し始める）。以上の動作が、前記実変速比が前記目標変速比に収束するまで、繰り返される。
この様なオーバーシュートが発生すると、不快な加減速（車両がギクシャクする事）が発生したり、エンジンの回転速度が急上昇したり（吹け上がったり）するだけでなく、著しい場合には、車両を緊急停止させた際に、進行方向に対して車両が逆方向に進む傾向になる可能性がある。

特開２００４−１６９７１９号公報特開２０１０−１９０３６２号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、オーバーシュートの発生を防止できるトロイダル型無段変速機の構造を実現すべく発明したものである。

本発明のトロイダル型無段変速機は、入力ディスク及び出力ディスクと、複数の支持部材と、複数のパワーローラと、アクチュエータと、変速比制御弁と、変速比制御用モータと、フィードバック機構と、制御器を備える。
このうちの入力ディスク及び出力ディスクは、それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ、相対回転を可能に支持されている。
又、前記各支持部材は、それぞれが、前記入力ディスク及び出力ディスクの軸方向に関してこれら入力ディスク及び出力ディスク同士の間部分に配置され、これら入力ディスク及び出力ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心として揺動する。
又、前記各パワーローラは、前記各支持部材の中間部に回転自在に支持された状態で、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの内側面同士の間に挟持されている。
又、前記アクチュエータは、それぞれが油圧式で、前記各支持部材毎に設けられ、これら各支持部材をそれぞれの枢軸の軸方向に変位させる事により、これら各支持部材をぞれぞれの枢軸を中心に揺動変位させて、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間の変速比を変化させる。但し、前記各支持部材を機械式の同期機構により組み合わせる事により、これら各支持部材のうちの何れか１個の支持部材にのみ油圧式のアクチュエータを設ける事もできる。
又、前記変速比制御弁は、１対の部材（例えばスリーブとスプール）の相対変位に基づいて前記アクチュエータへの圧油の給排状態を切り換える。
又、前記変速比制御用モータは、前記変速比制御弁を構成する前記１対の部材のうちの一方の部材（例えばスリーブ）を変位させる。
又、前記フィードバック機構は、前記各支持部材のうちの何れかの支持部材の枢軸の軸方向に関する変位及びこの何れかの支持部材の枢軸を中心とする揺動変位を、前記変速比制御弁を構成する前記１対の部材のうちの他方の部材（例えばスプール）に伝える。
又、前記制御器は、前記トロイダル型無段変速機を構成する各部材の動作を制御する為のものであり、前記変速比制御用モータを所定方向に所定量だけ回転駆動させ、前記各支持部材をそれぞれの枢軸の軸方向に変位させてこれら各支持部材をそれぞれの枢軸を中心に揺動変位させる事により、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間の変速比を目標変速比に調節する機能を有する。

特に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間の変速比を、このトロイダル型無段変速機の運転状態（例えば、車両用のトロイダル型無段変速機の場合には、アクセル開度やシフトレバーの操作位置、車両の走行速度等の走行状態）に基づいて定まる、目標変速比に向けて調節し始めた後、この目標変速比と、これら入力ディスクと出力ディスクとの間のその時点での変速比である実変速比との差（の絶対値）が所定の値（閾値）以下となった場合に、前記変速比制御用モータを前記所定方向とは逆方向に回転させる事で、これら入力ディスクと出力ディスクとの間の変速比（実変速比）の変化速度（変速速度）を、前記差が前記所定の値よりも大きい場合と比べて遅くする。

上述の様な本発明のトロイダル型無段変速機を実施する場合に好ましくは、前記目標変速比と前記実変速比との差が前記所定の値以下になる以前の変速比の変化速度が所定の速度以上である場合に限り、前記目標変速比と前記実変速比との差（の絶対値）が所定の値以下となった場合に、前記変速比制御用モータを前記所定方向とは逆方向に回転させる事で、前記変速比の変化速度を、前記差が前記所定の値よりも大きい場合と比べて遅くする。

又、本発明を実施する場合に好ましくは、前記制御器を、前記変速比制御用モータを前記所定方向とは逆方向に回転させた後、この変速比制御用モータを、前記目標変速比に見合う分だけ（目標変速比に対応した回転位置となる様に）再び所定方向に回転させる機能を更に有するものとする。

上述の様な本発明のトロイダル型無段変速機は、例えば、エンジン等の駆動源により一方向に回転駆動される入力部材と、トロイダル型無段変速機と、歯車式の差動機構と、被駆動部を回転駆動する為の出力部材とを組み合わせて構成される無段変速装置に組み込んで使用する事ができる。この様な無段変速装置は、前記トロイダル型無段変速機の変速比を調節する事により、前記入力部材と前記出力部材との間の変速比を、この入力部材を一方向に回転させた状態のまま、この出力部材の回転方向を、停止状態を挟んで両方向に変換可能としている（ギヤードニュートラル状態を実現する事ができる）。

上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機によれば、オーバーシュートの発生を防止する事ができる。この為、例えば、このトロイダル型無段変速機を車両に組み込んだ場合に、不快な加減速（車両がギクシャクする事）やエンジンの回転速度の急上昇（吹け上がり）が発生する事を防止できる。又、ギヤードニュートラル状態を実現する運転モードを備えた無段変速装置に組み込んだ場合に、入力部材を回転させたまま、所定方向に回転している出力部材の回転を緊急停止させた場合にも、この出力部材がこの所定方向とは逆方向に回転する傾向となる事を防止できる。

本発明に係る無段変速装置の１例を示すブロック図。同じく油圧制御回路の１例を示す図。本発明の実施の形態の１例の特徴となる制御動作を示すフローチャート。同じく効果を説明する為の線図。従来から知られている無段変速装置の１例を示すブロック図。同じく油圧制御回路の１例を示す図。変速比制御の為の油圧制御装置部分の略断面図。従来構造の問題点を説明する為の線図。

図１〜４は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、図１は本発明に係る無段変速装置の１例を、図２は同じく油圧制御回路を、それぞれ示しているが、この無段変速装置の構成に関しては、基本的には、前述の図５〜６に示した従来構造の場合と同様である。図１では、変速比を手動により変更する為のパドルシフトの信号を得る為のパドルシフトセンサ４９と、パーキングブレーキが操作されているか否かの信号を得る為のパーキングブレーキセンサ５０と、運転者によるブレーキペダルの操作状況を得る為のブレーキセンサ５１と、車体に加わる加速度を求める為の加速度センサ５２と、クラッチ装置１３の切り換えに基づく、高速、低速モードの切り換え状態を判定する為のモード検出手段５３との信号を制御器１１に入力し、この制御器１１と演算器５４とを繋いでいるが、これらの点に関しては、本発明の本質とは関係しない。尚、前記ブレーキセンサ５１はアクセルセンサ３５と同様に、回転角ストロークセンサでも良いし、ブレーキ配管経路に取り付けられた圧力センサ等でも良い。
又、図２に示した油圧回路は、差圧シリンダ２２や差圧取り出し弁４７（図６参照）を省略する等、前述の従来構造に比べて簡略化しているが、これらの点に関しても、本発明の本質とは関係しない。即ち、本発明は、前述の図５〜６に示した構造でも実施できる。

次に、本例の特徴である、オーバーシュートを防止する為の制御に就いて、図３〜４を参照しつつ説明する。尚、図３に示す動作は、少なくともトロイダル型無段変速機４の変速動作を開始してから、その時点でのこのトロイダル型無段変速機４の変速比である実変速比ｅ_０が、その時点での車両の走行状態（アクセル開度やブレーキの操作量、車速等）を表す値に基づいて求められる目標変速比ｅ_ｔに収束するまでの間中繰り返される。
先ず、ステップ１で、変速動作を開始する以前の状態での実変速比ｅ_０が、前記目標変速比ｅ_ｔと一致するか、即ち、これら目標変速比ｅ_ｔと実変速比ｅ_０との差の絶対値（｜ｅ_ｔ−ｅ_０｜）が予め設定した第一の閾値δ_１（例えば０．０１程度）より大きいか否かを判定する。このステップ１で、前記差がこの第一の閾値δ_１以下である（｜ｅ_ｔ−ｅ_０｜≦δ_１）、即ち、前記実変速比ｅ_０が前記目標変速比ｅ_ｔと実質的に一致すると判定された場合には、変速動作を実施する事なく終了する（開始に戻る）。

一方、前記ステップ１で、前記差が前記第一の閾値δ_１よりも大きい（｜ｅ_ｔ−ｅ_０｜＞δ_１）、即ち、前記実変速比ｅ_０が前記目標変速比ｅ_ｔと一致しないと判定された場合には、ステップ２に進み、この実変速比ｅ_０をこの目標変速比ｅ_ｔに一致させる為に必要なステッピングモータ２９の駆動量（パルス数ｎ）及び駆動速度（パルス速度ｐ：単位時間当たりのパルス数）を算出する。このうちのステッピングモータ２９のパルス数ｎは、例えば次の様に算出する。即ち、このステッピングモータ２９の位置（ステップ位置）と、前記トロイダル型無段変速機４の変速比との相関関係を予め実験や計算により求め、この相関関係を制御器１１のメモリに、マップや計算式として記憶させておき、この記憶させた相関関係に基づいて、前記目標変速比ｅ_ｔに対応するステップ位置を求める。そして、この目標変速比ｅ_ｔに対応するステップ位置と、その時点でのステップ位置との差を求める事により、前記パルス数ｎを求める。又、前記パルス速度ｐは、例えばこのパルス数ｎと、前記車両の走行状態を表す値とに基づいて求める事ができる。但し、前記パルス速度ｐは、これらパルス数ｎや車両の走行状態を表す値に拘わらず、一定の値とする事もできる。

そして、ステップ３で、前記ステッピングモータ２９を前記パルス速度ｐで前記パルス数ｎ分所定方向に駆動した後、このステッピングモータ２９を前記目標変速比ｅ_ｔに対応するステップ位置に停止させ、次のステップ４に進む。このステップ４では、前記トロイダル型無段変速機４の変速速度ｖが、所定の速度（閾値）εよりも大きいか否かを判定する。この所定の速度εは、前記目標変速比ｅ_ｔと、その時点での（変速動作実施中の）このトロイダル型無段変速機４の変速比である実変速比ｅ_ｎとの差の絶対値（｜ｅ_ｔ−ｅ_ｎ｜）等に基づいて設定される値である。前記ステップ４で、前記トロイダル型無段変速機４の変速速度ｖが前記所定の速度ε以下である（ｖ≦ε）と判定された場合には、前記ステッピングモータ２９を、前記目標変速比ｅ_ｔに対応するステップ位置に停止させた状態のまま、終了する（開始に戻る）。

前記ステップ４で、前記変速速度ｖが前記所定の速度εよりも大きい（ｖ＞ε）と判定された場合、次のステップ５に進み、前記目標変速比ｅ_ｔと前記実変速比ｅ_ｎとの差の絶対値が第二の閾値δ_２以下であるか否かを判定する。尚、この第二の閾値δ_２は前記第一の閾値δ_１よりも大きい値（δ_２＞δ_１）であり、例えば０．１以上０．２以下の範囲に設定される。或いは、前記第二の閾値δ_２は、前記変速速度ｖに応じて可変とする事もできる。このステップ５で、前記差の絶対値がこの第二の閾値δ_２よりも大きい（｜ｅ_ｔ−ｅ_ｎ｜＞δ_２）と判定された場合には、前記ステッピングモータ２９を、前記目標変速比ｅ_ｔに対応するステップ位置に停止させた状態のまま、所定時間経過後、前記ステップ４に戻る。

これに対し、前記ステップ５で、前記差の絶対値が前記第二の閾値δ_２以下である（｜ｅ_ｔ−ｅ_ｎ｜≦δ_２）と判定された場合、次のステップ６で、前記目標変速比ｅ_ｔと前記実変速比ｅ_ｎとの差の絶対値が前記第一の閾値δ_１よりも大きいか否かを判定する。このステップ６で、この差の絶対値がこの第一の閾値δ_１以下である（｜ｅ_ｔ−ｅ_ｎ｜≦δ_１）、即ち、前記実変速比ｅ_ｎが前記目標変速比ｅ_ｔと一致すると判定された場合には、オーバーシュートを防止する為の制御を実施する事なく、終了する（開始に戻る）。

前記ステップ６で、前記差の絶対値が前記第一の閾値δ_１よりも大きい（｜ｅ_ｔ−ｅ_ｎ｜＞δ_１）と判定された場合には、次のステップ７に進む。このステップ７では、前記ステッピングモータ２９を、前記所定方向（ステップ３で駆動した方向）と逆方向に、所定のパルス数ｎ_Ａ分駆動する。言い換えれば、前記ステッピングモータ２９を、目標ステップ位置からパルス数ｎ_Ａ分だけ戻す。これにより、制御弁２１を構成するスリーブ２８を、スプール５７に対する相対変位量が小さくなる方向に変位させ、アクチュエータ１９を構成する１対の油圧室２６ａ、２６ｂ内の油圧の差を小さくする。そして更に、この状態から、このスリーブ２８を変位させる事により、前記両油圧室２６ａ、２６ｂ内の油圧の大きさを逆転させ、この油圧の差に基づいて、パワーローラ７をそれぞれ支持したトラニオンに、これら各トラニオンのそれぞれの枢軸５５の軸方向に関する変位方向とは反対方向の力を付与する。この結果、これら各トラニオンのそれぞれの枢軸５５の軸方向に関する変位が減速される（変位速度が遅くなる）。本例の場合、前記所定のパルス数ｎ_Ａは、その時点での前記トロイダル型無段変速機４の変速速度（実変速速度）ｖに応じて可変としている。具体的には、各トラクション部が中立位置に戻った際に、この変速速度ｖを十分に小さくする（理想的には、零にする）事ができる様に、前記所定のパルス数ｎ_Ａを設定する。

そして、次のステップ８で、前記トロイダル型無段変速機４の変速動作が、前記ステップ７で前記ステッピングモータ２９を前記所定のパルス数ｎ_Ａ分駆動したに見合うだけ減速されたか否か、即ち、その時点での前記トロイダル型無段変速機４の変速速度ｖが、前記ステッピングモータ２９を前記所定のパルス数ｎ_Ａ分駆動する以前のトロイダル型無段変速機４の変速速度ｖ_０から、この所定のパルス数ｎ_Ａ分駆動したに見合う速度低下量Δｖを減じた値である目標変速速度ｖ_ｔ（＝ｖ_０−Δｖ）以下であるか否かを判定する。このステップ８で、この変速速度ｖがこの目標変速速度ｖ_ｔよりも大きい（ｖ＞ｖ_ｔ）、即ち、前記トロイダル型無段変速機４の変速動作が十分に減速されていないと判定された場合には、前記ステッピングモータ２９をそのままのステップ位置（前記パルス数ｎ_Ａ分駆動した後の位置）に停止させた状態で、所定時間経過後、前記ステップ８に戻る。

このステップ８で、前記トロイダル型無段変速機４の変速速度ｖが前記目標速度ｖ_ｔ以下である（ｖ≦ｖ_ｔ）、即ち、このトロイダル型無段変速機４の変速動作が十分に減速されたと判定された場合には、ステップ９に進む、このステップ９では、前記ステッピングモータ２９を、前記所定方向に前記所定のパルス数ｎ_Ａ分駆動し（ステップ７で駆動した分を戻し）、このステッピングモータ２９を、前記目標変速比ｅ_ｔに対応するステップ位置に移動し、前記トロイダル型無段変速機４の変速比をこの目標変速比ｅ_ｔに収束させた後、終了する（開始に戻る）。

上述の様な本例の無段変速装置によれば、前記実変速比ｅ_ｎが前記目標変速比ｅ_ｔの近傍に達すると、前記トロイダル型無段変速機４の変速動作が十分に減速される為、前記実変速比ｅ_ｎが前記目標変速比ｅ_ｔを越える（行き過ぎる）、オーバーシュートの発生を防止する事ができる。この為、前記無段変速装置を搭載した車両が急加速したり急減速したりした場合でも、不快な加減速（車両がギクシャクする事）やエンジンの回転速度の急上昇（吹け上がり）が発生する事を防止できる。又、前記車両を緊急停止させた場合でも（入力軸３を回転させた状態のまま、出力軸１４の回転を緊急停止させた場合でも）、前記車両が反対方向に進行しようとする事を確実に防止する事ができる。

具体的に説明すると、本例の場合、例えば車両を緊急停止させるべく、ブレーキを急激に操作すると、図４の鎖線α_１に示す様に、前記ステッピングモータ２９の位置が、ステップ数が小さくなる方向に急激に変化する。このステッピングモータ２９の位置の変化に伴い、前記各トラニオンがそれぞれの枢軸５５の軸方向に変位させられ、前記トロイダル型無段変速機４の変速動作が開始される。そして、前記目標変速比ｅ_ｔ（図４の破線γ_１）と前記実変速比ｅ_ｎ（図４の実線β_１）との差が凡そ０．１５以下になった時点（図４の時刻ｔ_Ａ）で、前記ステッピングモータ２９は、ステップ位置を２０ステップ程度ステップ数が大きくなる方向に変化させ、所定時間Ｔだけその位置に停止する。これにより、前記各トラニオンに、それぞれの枢軸５５の軸方向に関する変位方向とは反対方向の力を付与して、前記トロイダル型無段変速機４の変速速度ｖを遅くする事ができる。この結果、前記実変速比ｅ_ｎが、目標変速比ｅ_ｔであるギヤードニュートラル状態を実現できる変速比ｅ_ＧＮ（図示の例の場合には、約１．３）を越える事を防止でき、前記車両が反対方向に進行しようとする事を確実に防止できる。尚、前記ステッピングモータ２９は、前記所定時間Ｔ経過後、前記目標変速比ｅ_ｔに対応するステップ位置に変位させておく。

本発明の対象となるトロイダル型無段変速機には、ハーフトロイダル型に限らず、フルトロイダル型も含まれる。ハーフトロイダル型の場合には、各支持部材であるトラニオンの両端部にそれぞれ枢軸を、互いに同心に設けるが、フルトロイダル型の場合には、各支持部材の片端部にのみ枢軸を設ける場合もある。又、入力ディスク及び出力ディスクをそれぞれ１個ずつ設けた所謂シングルキャビティ型でも実施できるし、同じく１対ずつ設けた所謂ダブルキャビティ型でも実施できる。又、各支持部材を枢軸の軸方向に変位させる為のアクチュエータは、一般的にはこれら各支持部材毎に設けるが、各支持部材をリンク機構や歯車伝達機構等の、機械式の同期機構により組み合わせる事により、何れかの支持部材にのみアクチュエータを組み付ける事もできる。

１エンジン
２ダンパ
３入力軸
４トロイダル型無段変速機
５押圧装置
６入力側ディスク
７パワーローラ
８出力側ディスク
９入力側回転センサ
１０出力側回転センサ
１１制御器
１２遊星歯車装置
１３クラッチ装置
１４出力軸
１５低速用クラッチ
１６高速用クラッチ
１７出力軸回転センサ
１８、１８ａ、１８ｂオイルポンプ
１９アクチュエータ
２０制御弁装置
２１制御弁
２２差圧シリンダ
２３ａ、２３ｂ補正用制御弁
２４高速用切換弁
２５低速用切換弁
２６ａ、２６ｂ油圧室
２７、２７ａ、２７ｂ油圧センサ
２８スリーブ
２９ステッピングモータ
３０ライン圧制御用電磁開閉弁
３１電磁弁
３２シフト用電磁弁
３３油温センサ
３４ポジションスイッチ
３５アクセルセンサ
３６ブレーキスイッチ
３７手動油圧切換弁
３８エンジンコントローラ
３９油溜
４０低圧側調整弁
４１押圧力調整弁
４２第一のパイロット部
４３第二のパイロット部
４４第三のパイロット部
４５油圧室
４６ピストン
４７差圧取り出し弁
４８スプール
４９パドルシフトセンサ
５０パーキングブレーキセンサ
５１ブレーキセンサ
５２加速度センサ
５３モード検出手段
５４演算器
５５枢軸
５６プリセスカム
５７スプール
５８リンク腕
５９カム面

Claims

それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ、相対回転を可能に支持された入力ディスク及び出力ディスクと、
それぞれが、これら入力ディスク及び出力ディスクの軸方向に関してこれら入力ディスク及び出力ディスク同士の間部分に配置され、これら入力ディスク及び出力ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心として揺動する複数の支持部材と、
これら各支持部材の中間部に回転自在に支持された状態で、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの内側面同士の間に挟持された複数のパワーローラと、
前記各支持部材をそれぞれの枢軸の軸方向に変位させる事により、これら各支持部材をぞれぞれの枢軸を中心に揺動変位させて前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間の変速比を変化させる、油圧式のアクチュエータと、
１対の部材の相対変位に基づいてこのアクチュエータへの圧油の給排状態を切り換える変速比制御弁と、
この変速比制御弁を構成する前記１対の部材のうちの一方の部材を変位させる変速比制御用モータと、
前記各支持部材のうちの何れかの支持部材の枢軸の軸方向に関する変位及びこの何れかの支持部材の枢軸を中心とする揺動変位を、前記変速比制御弁を構成する前記１対の部材のうちの他方の部材に伝えるフィードバック機構と、
前記変速比制御用モータを所定方向に所定量だけ回転駆動させ、前記各支持部材をそれぞれの枢軸の軸方向に変位させてこれら各支持部材をそれぞれの枢軸を中心に揺動変位させる事により、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間の変速比を目標変速比に調節する機能を有する制御器と
を備えるトロイダル型無段変速機に於いて、
前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間の変速比を、目標変速比に向けて調節し始めた後、この目標変速比と、これら入力ディスクと出力ディスクとの間のその時点での変速比である実変速比との差が所定の値以下となった場合に、前記変速比制御用モータを前記所定方向とは逆方向に回転させる事で、これら入力ディスクと出力ディスクとの間の変速比の変化速度を、前記差が前記所定の値よりも大きい場合と比べて遅くする事を特徴とするトロイダル型無段変速機。