JP3719355B2 - 無段変速機の変速制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに採用される無段変速機の変速制御装置の改良に関し、特に油圧により変速機構を駆動する変速制御弁の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から無段変速機の変速制御装置としては、油圧を用いたものが広く採用されており、例えば、特開平１１−２３０２号公報に開示されるものが知られている。
【０００３】
これは、トロイダル型無段変速機の変速制御弁をスプールで構成して、このスプールを揺動自在な変速リンクの途中に連結し、変速リンクの一端をアクチュエータに連結する一方、他端はパワーローラの傾転角（回転角）をフィードバックするメカニカルフィードバック機構に連結されている。
【０００４】
そして、アクチュエータの駆動によるスプールの変位に応じて、油圧シリンダの２つの油室の差圧を調整し、パワーローラを支持するトラニオンを軸方向へ駆動することでパワーローラを傾転したり、パワーローラに加わる伝達トルクの支持を行っている。
【０００５】
このような、変速制御弁では、図１３に示すように、ライン圧などの油圧の供給を受ける供給ポート７Ｐを挟んで、一対のドレーンポート７Ｄ、７Ｄをバルブボディ７０に形成し、さらに、これら供給ポート７Ｐとドレーンポート７Ｄの間に、油圧シリンダ（図示せず）の２つの油室と連通する出力ポート７Ｌ、７Ｈを形成する。
【０００６】
そして、バルブボディ７０の内周には、供給ポート７Ｐとドレーンポート７Ｄ、７Ｄにそれぞれ対向する３つのランド１８３〜１８５を備えたスプール８を摺動可能に収装し、このスプール８の軸方向変位に応じて、出力ポート７Ｌ、７Ｈのいずれかを供給ポート７Ｐに連通する一方、他方をドレーンポート７Ｄに連通して変速を行う。
【０００７】
また、無段変速機の無負荷状態あるいは無負荷に近い運転状態のときには、図示のように、各ランド１８３〜１８５がそれぞれ供給ポート７Ｐ及びドレーンポート７Ｄと対向する中立位置へスプール８を駆動して、油圧シリンダの差圧を０にする。
【０００８】
この中立位置では、変速制御の安定性と応答性を確保するため、各ポートと対向するランドの幅Ｌａ（軸方向寸法）を、ポートの幅Ｌよりも若干小さく設定して、供給側とドレーン側の双方をアンダーラップとし、供給ポート７Ｐと出力ポート７Ｌ、７Ｈ及びドレーンポート７Ｄ、７Ｄが、それぞれ微小に連通している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、トロイダル型無段変速機では、パワーローラと入出力ディスクの転動面や軸受の潤滑及び冷却のために、多大な潤滑油流量を必要としており、特に、高油温時にはパワーローラ等の過大な温度上昇を抑制するために、必要とする潤滑油の流量がさらに増大してしまうため、遊星歯車式の自動変速機に比してオイルポンプの吐出流量を大きく設定する必要がある。
【００１０】
しかしながら、上記従来の無段変速機の変速制御装置のように、変速制御弁の中立位置において、各ポートとスプールのランドの関係をアンダーラップに設定して、変速制御の安定性と応答性を両立させると、変速を行っていない中立位置でも、各ポートが微小に開いているために、供給ポート７Ｐからドレーンポート７Ｄ、７Ｄへ作動油が排出されてしまい、変速制御に用いる作動油と潤滑に用いる潤滑油は同一であるから、オイルポンプの吐出流量をさらに大きく設定しなければならず、変速制御の安定性を確保するための作動油の流量と潤滑油の流量を同時に確保するため、オイルポンプを駆動するエンジンの負荷が増大してしまい、特に、エンジン回転速度が低い状態で吐出流量を確保するためには、オイルポンプ固有の吐出流量を大きくする必要があるため、ポンプの大型化に加えて燃費が悪化する場合があるという問題があった。
【００１１】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、変速制御弁の中立位置での排出流量を低減して燃費の向上を図りながらも、変速制御の安定性を確保することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、入出力ディスクに挟持されたパワーローラを回転自在に支持するとともに、軸まわりに回動可能かつ軸方向へ変位可能なトラニオンと、前記トラニオンを軸方向へ駆動する油圧シリンダと、この油圧シリンダへの油圧を制御する変速制御弁とを備えた無段変速機の変速制御装置において、
前記変速制御弁は、油圧を供給する供給ポートと対向可能な第１のランドと、この供給ポートを挟んで形成された一対のドレーンポートとそれぞれ対向可能な第２のランドとを備えたスプールを変位自在に収装するとともに、前記油圧シリンダに設けた第１及び第２の油室を、スプールの変位に応じて前記供給ポートまたはドレーンポートへ選択的に連通する第１及び第２の出力ポートを設け、スプールの中立位置では前記第１及び第２のランドが供給ポート及びドレーンポートとそれぞれ対向し、前記第１のランドの幅は、供給ポートの幅以上に設定され、前記第２のランドの幅は、ドレーンポートが開口可能な幅に設定される。
【００１３】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記第１のランドの両端面からはランドの外周に沿って切り欠きを形成し、これら両端の切り欠きの軸方向の底部の軸方向間隔は、供給ポートの幅以下に設定される。
【００１４】
また、第３の発明は、入出力ディスクに挟持されたパワーローラを回転自在に支持するとともに、軸まわりに回動可能かつ軸方向へ変位可能なトラニオンと、前記トラニオンを軸方向へ駆動する油圧シリンダと、この油圧シリンダへの油圧を制御する変速制御弁とを備えた無段変速機の変速制御装置において、
前記変速制御弁は、油圧を供給する供給ポートと対向可能な第１のランドと、この供給ポートを挟んで形成された一対のドレーンポートとそれぞれ対向可能な第２のランドとを備えたスプールを変位自在に収装するとともに、前記油圧シリンダに設けた第１及び第２の油室を、スプールの変位に応じて前記供給ポートまたはドレーンポートへ選択的に連通する第１及び第２の出力ポートを設け、スプールの中立位置では前記第１及び第２のランドが供給ポート及びドレーンポートとそれぞれ対向し、前記第１のランドの幅は、供給ポートの幅以上に設定され、前記第２のランドの端面には、スプールの中立位置でドレーンポートが開口可能な切り欠きを形成する一方、第２のランドの幅を、前記ドレーンポートの幅以上に設定する。
【００１５】
【発明の効果】
したがって、第１の発明は、スプールの中立位置において、供給ポートと対向可能な第１のランドの幅を供給ポートの幅以上として封止する一方、一対のドレーンポートとそれぞれ対向する第２のランドの幅を、ドレーンポートの幅未満とすることで、第１及び第２の出力ポートは一対のドレーンポートとそれぞれ連通して、油圧シリンダの第１及び第２油室の差圧をほぼ０としてパワーローラの無負荷状態に対応するとともに、第１のランド外周からの漏れ流量が消費されるだけであるため、変速制御の安定性と作動油の消費流量の低減を図ることができ、油圧ポンプ固有の吐出流量を低減してエンジン負荷を抑制し、燃費の向上を図ることができる。
【００１６】
また、第２の発明は、スプールの中立位置では、第１のランドの両端面に設けた切り欠きと供給ポートの隙間から圧油が出力ポートに供給されており、無負荷状態から負荷が増大して変速制御を行うときには、スプールの軸方向変位が生じると、切り欠きと対向する供給ポートが部分的に開口して、出力ポートから油室へ圧油が徐々に供給され、さらにスプールが変位して、端面が供給ポートの開口部に入った後は、供給ポートが第１のランドの全周で開口し、スプールの軸方向変位量に応じて圧油の供給が行われ、流量の変化が滑らかになって、油圧の制御特性を連続的かつ滑らかに変化させることが可能となって、変速制御をさらに円滑にすることができる。
【００１７】
また、第３の発明は、スプールの中立位置では、ドレーンポートと対向する第２のランドに形成された切り欠きとドレーンポートの隙間から作動油が排出されており、無負荷状態から負荷が増大して変速制御を行うときには、スプールの軸方向変位が生じると、切り欠きと対向するドレーンポートが開口している状態から、第２のランドの端面がスプールの変位に応じて移動することで、切り欠きのみの開口から、第２のランドの全周でドレーンポートが開口し、圧油の排出量が滑らかに増大し、油圧の制御特性をさらに滑らかにでき、また、油圧シリンダの油室内の平均圧力が低下するので、油圧シリンダのシールやリング等の耐久性を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１〜図４は、トロイダル型無段変速機の変速制御装置を示しており、図２、図３において、入出力ディスク５、６の対向面にはパワーローラ３、３が狭持され、パワーローラ３は偏心軸を介してトラニオン４に軸支されており、トラニオン４の下部に設けた軸部４Ａは、油圧シリンダ１に連結されて軸方向へ駆動されるとともに、軸まわりで回動自在に支持されて、パワーローラ３の傾転角（≒変速比、以下同様）を連続的に変更する。
【００２０】
パワーローラ３を支持する複数のトラニオン４のうちの一つの軸部４Ａには、図１、図２のように、前進用のプリセスカム２と後進用のプリセスカム２Ｒを一体的に配設し、前進用の変速制御弁７と後進用の変速制御弁７Ｒを平行して配置したものである。
【００２１】
トラニオン４の軸部４Ａ下端には、軸方向変位及び軸まわり変位（傾転角）を前進用のフィードバックリンク５４と後進用のフィードバックリンク１５４へそれぞれ伝達するためのプリセスカム２、２Ｒが一体的に形成されて、このプリセスカム２に形成された傾斜面２０が、フィードバックリンク５４、１５４に設けた係合部材５５ａ、１５５ａを案内する。
【００２２】
フィードバックリンク５４は、Ｌ字状の部材で形成されており、一端にプリセスカム２と係合する係合部材５５ａを固設する一方、他端には変速リンク９の係合部９０と係合するボール５８が固設される。なお、係合部９０は図２のＸ−Ｙ平面内でほぼコの字状に形成され、内周でボール５８と摺接する。
【００２３】
そして、フィードバックリンク５４は、揺動軸６０回りで揺動自在に支持されて、他端に設けたボール５８を図中Ｘ軸方向へ変位させる。
【００２４】
このボール５８は、車両の前進時に油圧シリンダ１への作動油の吸排を行う変速制御弁７と、ステップモータ５０とを連結する変速リンク９の一端に形成された係合部９０に係合する。こうして、プリセスカム２とフィードバックリンク５４を主体にしてメカニカルフィードバック機構が構成される。
【００２５】
一方、変速リンク９の他端には、減速機構５１を介してアクチュエータとしてのステップモータ５０により軸方向へ駆動されるスライダ５２に突設したピン５２ａと係合する係合部９１が形成される。
【００２６】
さらに、変速リンク９の途中の所定の位置では、連結部材５３のピン５３ａを介して、変速制御弁７の内周を摺動するスプール８のロッド８０が連結される。
【００２７】
連結部材５３と変速制御弁７を収装するバルブボディ７０との間には、変速リンク９の係合部９０、９１とボール５８やピン５３ａとのガタ、あるいはフィードバックリンク５４のガタを排除してフィードバック制御を正確に行うため、連結部材５３と平行してスプリング８１が配設される。
【００２８】
図２において、パワーローラ３がＬｏ側へ傾転すると、トラニオンの軸部４Ａに取り付けられたプリセスカム２も図中Ｌｏ側へ回動して、図３に示した係合部材５５ａを下降させる一方、プリセスカム２がＨｉ側へ回動すると、同じく図３において、係合部材５５ａを上昇させ、他端のボール５８と連結した変速リンク９は、パワーローラ３の傾転に応じて図２のＬｏまたはＨｉ側へ駆動される。
【００２９】
したがって、ステップモータ５０が変速制御コントローラ３０からの目標変速比に応じてスライダ５２を伸縮駆動すると、変速リンク９の一端の変位に応じてスプール８が移動し、変速制御弁７の供給ポート７Ｐを出力ポート７Ｈまたは出力ポート７Ｌに連通させて、油圧シリンダ１の油室１Ａまたは油室１Ｂに圧油を供給してトラニオン４を軸方向へ駆動する。
【００３０】
パワーローラ３はトラニオンの軸方向変位に応じて傾転して変速比を変更し、この傾転運動はトラニオン４の軸部４Ａ、プリセスカム２、フィードバックリンク５４を介して変速リンク９の他端に伝達され、目標変速比と実際の変速比が一致すると、油圧シリンダ１の差圧がパワーローラ３の伝達トルクに応じた値となる位置へスプール８が駆動される。
【００３１】
そして、トロイダル型無段変速機が無負荷、または無負荷に近い運転状態のときには、図２、図４に示すように、スプール８は各ランド８３〜８５が、供給ポート７Ｐ及び出力ポート７Ｈ、７Ｌとそれぞれ対向する位置である中立位置に設定され、油圧シリンダ１の差圧をほぼ０にする。
【００３２】
ここで、変速制御弁７のバルブボディ７０には、図２、図４に示すように、供給ポート７Ｐを挟んだ両側にドレーンポート７Ｄ、７Ｄが形成され、さらに供給ポート７Ｐとドレーンポート７Ｄ、７Ｄの間には、出力ポート７Ｌ、７Ｈがそれぞれ形成される。
【００３３】
出力ポート７Ｈは、図３に示した油圧シリンダ１の油室１Ａと連通し、同じく出力ポート７Ｌは油室１Ｂに連通する。また、供給ポート７Ｐは、図示しない油圧ポンプ等から油圧（例えば、ライン圧ＰＬ）の供給を受ける一方、ドレーンポート７Ｄはタンク（図示せず）と連通して作動油を排出する。なお、これらポートは、図４に示すように、バルブボディ７０内周で環状の溝部として形成される。
【００３４】
そして、バルブボディ７０内で摺動自在に収装されたスプール８には、変速を行わないほぼ無負荷状態の場合の中立位置において、供給ポート７Ｐと対向するランド８３（第１ランド）と、一対のドレーンポート７Ｄ、７Ｄとそれぞれ対向するランド８４、８５（第２ランド）が形成され、このうちランド８４は出力ポート７Ｌ側に、ランド８５は出力ポート７Ｈ側に配設される。
【００３５】
スプール８に形成されたランド８３〜８５と、供給ポート７Ｐ及びドレーンポート７Ｄ、７Ｄの関係は図４に示すように設定される。
【００３６】
すなわち、供給ポート７Ｐの幅をＬ、対向するランド８３の幅（軸方向寸法）をＬ１とすると、
Ｌ１≧Ｌ
に設定されて、ランド８３の幅Ｌ１が供給ポート７Ｐの幅Ｌ以上となって、スプール８の中立位置では、ランド８３が供給ポート７Ｐを封止する。なお、ランド８３の幅Ｌ１が供給ポート７Ｐの幅Ｌよりも大きいときには、オーバーラップとし、ランド８３の幅Ｌ１が供給ポート７Ｐの幅Ｌと一致するときには、ジャストラップという。
【００３７】
また、ドレーンポート７Ｄ、７Ｄの幅をＬｄとし、ランド８４、８５の幅をＬ３とすると、
Ｌ３＜Ｌｄ
に設定されて、ランド８４、８５の幅Ｌ３はドレーンポート７Ｄの幅Ｌｄ未満となって、スプール８の中立位置では、ドレーンポート７Ｄ、７Ｄが微小に開口する。そして、ランド８４、８５の幅Ｌ３がドレーンポート７Ｄの幅Ｌｄよりも小さいときには、アンダーラップという。
【００３８】
ただし、中立位置において、ランド８４は、ドレーンポート７Ｄが出力ポート７Ｌに面して開口する位置に配設され、同じく、ランド８５は、ドレーンポート７Ｄが出力ポート７Ｈに面して開口する位置に配設される。
【００３９】
すなわち、図４において、供給ポート７Ｐと対向するランド８３と、ドレーンポート７Ｄと対向するランド８４の軸方向間隔（対向する端面同士の距離）をＸ１とし、供給ポート７Ｐとドレーンポート７Ｄが開口したバルブボディ７０の軸方向間隔をＸｖとすると、
Ｘ１≧Ｘｖ
に設定されて、スプール８の中立位置では、ランド８４と対向したドレーンポート７Ｄは、必ず出力ポート７Ｌ側で開口して、この出力ポート７Ｌとドレーンポート７Ｄが連通する。なお、図４の左側に設けたランド８５も、上記と同様に構成されて、中立位置では対向するドレーンポート７Ｄが、出力ポート７Ｈ側で開口するようにランド８５が配置される。
【００４０】
なお、スプール８のランド８３〜８５の外径と、バルブボディ７０の内径には所定のクリアランスが設定されるため、供給ポート７Ｐに対向するランド８３がオーバーラップとなっても、このクリアランスを介して出力ポート７Ｌ、７Ｈ及びドレーンポート７Ｄ、７Ｄへ圧油が漏れる。
【００４１】
したがって、ほぼ無負荷となる中立位置では、ランド８３がオーバーラップとなって供給ポート７Ｐを封止する一方、ランド８４、８５がアンダーラップとなってドレーンポート７Ｄ、７Ｄを所定の微小量だけ開口し、油圧シリンダ１の油室１Ａ、１Ｂに接続された出力ポート７Ｌ、７Ｈは、ドレーンポート７Ｄ、７Ｄと連通する。
【００４２】
このため、油圧シリンダ１の油室１Ａ、１Ｂ内の作動油は、差圧がほぼ０となるまで出力ポート７Ｌ、７Ｈを介して排出される。
【００４３】
供給ポート７Ｐを封止するランド８３がオーバーラップの場合、スプール８の軸方向変位に応じた油圧シリンダ１の制御特性は、図５の実線に示すようになる。
【００４４】
図５において、スプール８の変位量が０の位置を中立位置とし、スプール８の変位方向が図中＋の場合には、油室１Ｂの油圧が増大してトラニオン４が上昇するＬｏ側への変速となり、スプール８の変位方向が図中−の場合には油室１Ａの油圧が増大するＨｉ側への変速とする。
【００４５】
中立位置では、供給ポート７Ｐがランド８３のオーバーラップとなって封止されているが、クリアランスからの漏れ流量分に応じた油圧が各ポートに供給される。
【００４６】
この中立位置からスプール８を軸方向へ変位させると、一方のドレーンポート７Ｄが封止され、他方のドレーンポート７Ｄの開口量が増大した後に、供給ポート７Ｐが一方の出力ポートと連通し、スプール８の軸方向変位に応じて開口量が増大することで、油圧シリンダ１の一方の油室の油圧が増大し、他方の油圧が減少して差圧が増大し、トラニオン４の駆動やパワーローラ３に加わる伝達トルクの支持が行われる。
【００４７】
例えば、スプール８を＋方向へ変位させると、ランド８４と対向するドレーンポート７Ｄが封止され、ランド８５と対向したドレーンポート７Ｄの開口量が増大した後に、供給ポート７Ｐが一方の出力ポート７Ｌと連通し、油圧シリンダ１の油室１Ｂの油圧が上昇する。
【００４８】
そして、スプール８の軸方向変位に応じて供給ポート７Ｐの開口量が増大することで、油室１Ａの油圧が供給圧（例えば、ライン圧ＰＬ）まで増大する一方、油室１Ｂはドレーンポート７Ｄと連通して油圧が減少するため、油圧シリンダ１の差圧が増大し、トラニオン４が変速比Ｌｏ側へ向けて駆動される。
【００４９】
なお、スプール８を−方向へ駆動した場合には、上記とは逆に油室１Ａの油圧が増大して、トラニオン４は変速比のＨｉ側へ駆動される。
【００５０】
ここで、中立位置における供給ポート７Ｐ及びドレーンポート７Ｄと各ランド８３〜８５の関係について考えると、供給ポート７Ｐ側では、出力ポート７Ｌ、７Ｈを連通する場合と、供給ポート７Ｐを封止する場合の２通りがあり、また、ドレーンポート７Ｄ側でも、出力ポート７Ｌ、７Ｈを連通する場合と、ドレーンポート７Ｄを封止する場合の２通りがあり、次表のように、合計４通りの組み合わせがある。
【００５１】
【表１】
無負荷状態のときに油圧シリンダ１の差圧を解消するには、供給ポート７Ｐ側では、供給ポート７Ｐを出力ポート７Ｌ、７Ｈと連通させる場合と、供給ポート７Ｐを封止して、出力ポート７Ｌ、７Ｈと供給ポート７Ｐの間に圧力差を持たせて油圧シリンダ１の差圧を解消する場合の２通りとなり、ドレーンポート７Ｄ側でも、ドレーンポート７Ｄ、７Ｄを出力ポート７Ｌ、７Ｈと連通させる場合と、ドレーンポート７Ｄを封止して、出力ポート７Ｌ、７Ｈとドレーンポート７Ｄの間に圧力差を持たせて油圧シリンダ１の差圧を解消する場合の２通りとなる。
【００５２】
この４通りの中立位置の中で、作動油の消費流量が最も大きくなるのが、前記従来例で示したように、供給ポート７Ｐ及びドレーンポート７Ｄを共に連通させる場合で、各ランド８３〜８５はアンダーラップとなる。
【００５３】
次に、作動油の消費流量が大きいのが、供給ポート７Ｐまたはドレーンポート７Ｄの一方を封止する場合で、ランド８３またはランド８４、８５の一方がオーバーラップとなる。
【００５４】
最も消費流量が小さくなるのが、両ポートを封止する場合で、各ランド８３〜８５がオーバーラップとなる。
【００５５】
一方、変速制御の安定性についてみると、ドレーンポート７Ｄを封止するものでは不安定となり、ドレーンポート７Ｄを連通させるもので安定となる。
【００５６】
これは、ドレーンポート７Ｄ、７Ｄを封止した状態から変速を行う場合では、一方のドレーンポート７Ｄが開口することで、このドレーンポート７Ｄと連通した油室の油圧は、急激に減少することにより変速制御の安定性が低下するもので、特に、供給ポート７Ｐを連通（アンダーラップ）させた場合では、油圧シリンダ１の油室が高圧の状態から、急激に減圧することで不安定になるのに加えて、図５の一点鎖線で示すように、中立位置近傍で不感帯が生じてしまい、制御の応答性も低下する。
【００５７】
以上のように、変速制御の安定性と、変速制御弁７での消費流量の低減を両立させるには、上記したように、中立位置において、ランド８３を供給ポート７Ｐに対してオーバーラップないしジャストラップとして封止する一方、ランド８４、８５をドレーンポート７Ｄに対してアンダーラップとして、出力ポート７Ｌ、７Ｈと連通させることにより、変速制御の安定性と作動油の消費流量の低減を図ることができ、油圧ポンプ固有の吐出流量を低減してエンジン負荷を抑制し、燃費の向上を図ることができる。
【００５８】
なお、ランド８３を供給ポート７Ｐに対してジャストラップとする場合は、図６に示すように、ランド８３の幅Ｌ１を供給ポート７Ｐの幅Ｌに等しく設定する。この場合の制御特性は、ランド８３の周縁部からの漏れ流量が大きくなるため、図５の二点鎖線で示すように、中立位置での油室１Ａ、１Ｂの油圧はオーバーラップの場合に比して高くなる。
【００５９】
図７〜図９は、第２の実施形態を示し、前記第１実施形態のランド８３の端面に、所定の切り欠きを設けたもので、その他の構成は前記第１実施形態と同様である。
【００６０】
中立位置で供給ポート７Ｐと対向するランド８３は、前記第１実施形態と同じく、幅Ｌ１を供給ポート７Ｐの幅Ｌ以上に設定して、中立位置でオーバーラップないしジャストラップとなって供給ポート７Ｐを封止するのに加え、図７、図８に示すように、ランド８３の両端面には、複数の円弧状の切り欠き８３Ａ、８３Ａが、軸となるロッド８０に対して対称位置に形成される。
【００６１】
そして、切り欠き８３Ａ、８３Ａを形成したランド８３の薄肉部８３Ｂの幅をＬ２とすると、図７に示すように、
Ｌ２≦Ｌ
に設定されて、スプール８の中立位置では、薄肉部８３Ｂが供給ポート７Ｐに対してアンダーラップないしジャストラップとなる一方、幅Ｌ１の厚肉部８３Ｃが供給ポート７Ｐに対してオーバーラップないしジャストラップとなって供給ポート７Ｐの一部を封止する。なお、薄肉部８３Ｂの幅Ｌ２は、両端面の切り欠き８３Ａ、８３Ａの軸方向の端部（または底部）の間隔となる。
【００６２】
この場合、中立位置では、薄肉部８３Ｂの両端面である切り欠き８３Ａ、８３Ａと供給ポート７Ｐの隙間から、圧油が出力ポートに供給されており、無負荷状態から負荷が増大して変速制御を行うときには、スプール８の軸方向変位が生じると、切り欠き８３Ａを備えた薄肉部８３Ｂにおいて、供給ポート７Ｐが部分的に開口して、出力ポートから油室へライン圧ＰＬが供給され、さらにスプール８が変位して、厚肉部８３Ｃが供給ポート７Ｐの開口部に入った後は、前記第１実施形態と同様に、供給ポート７Ｐがランド８３の全周で開口し、スプール８の軸方向変位量に応じて圧油の供給が行われる。
【００６３】
したがって、油圧の制御特性は図９に示すように、油圧の制御範囲の最小値と最大値付近を連続的かつ滑らかに変化させることが可能となって、変速制御をさらに円滑にすることができる。
【００６４】
また、中立位置からスプール８の軸方向変位があると、切り欠き８３Ａによって迅速に油圧を上昇することができ、応答性を高めて変速制御の安定性を向上させるとともに、薄肉部８３Ｂの幅Ｌ２をジャストラップないしアンダーラップとしたため、油圧が低下する油室への漏れ流量を迅速に低減することで、変速制御弁７における消費流量をさらに抑制することができ、燃費性能を向上させることができる。
【００６５】
図１０は、第３の実施形態を示し、前記第２実施形態のランド８４、８５の端面に所定の切り欠きを設け、上記ランド８３と同様に、薄肉部８４Ｂの幅Ｌ４を、ドレーンポート７Ｄの幅Ｌｄ未満とする一方、ランド８４、８５の幅Ｌ３をドレーンポート７Ｄの幅Ｌｄ以上に設定したもので、その他の構成は前記第２実施形態と同様である。
【００６６】
中立位置でドレーンポート７Ｄと対向するランド８４、８５は、ランドの幅Ｌ３をドレーンポート７Ｄの幅Ｌｄ以上に設定する一方、前記第２実施形態のランド８３と同様に切り欠き８４Ａ、８４Ａを、ロッド８０の軸対称位置に形成して、中立位置ではオーバーラップないしジャストラップとなってドレーンポート７Ｄを封止するのに加え、切り欠き８４Ａ、８４Ａを形成したランド８４の薄肉部８４Ｂの幅（切り欠き８４Ａの端部同士の軸方向寸法）をＬ４とすると、図１０に示すように、
Ｌ４＜Ｌｄ
に設定されて、スプール８の中立位置では、薄肉部８４Ｂがドレーンポート７Ｄに対してアンダーラップとなる一方、幅Ｌ３の厚肉部８４Ｃ（すなわち、ランド８４の幅）が供給ポート７Ｐに対してオーバーラップないしジャストラップとなって、ドレーンポート７Ｄの一部を封止する。なお、図１０では、一対のドレーンポート７Ｄ、７Ｄと対向可能なランド８４、８５は同様に構成されるため、ランド８４についてのみ説明し、ランド８５の説明を省略する。
【００６７】
この場合、中立位置では、薄肉部８４Ｂの端面に形成された切り欠き８４Ａとドレーンポート７Ｄの隙間から、作動油が排出されており、無負荷状態から負荷が増大して変速制御を行うときには、スプール８の軸方向変位が生じると、切り欠き８４Ａにおいてドレーンポート７Ｄが開口した状態から、ランド８４の端面がスプール８の変位に応じて移動することで、切り欠き８４Ａのみによる開口から、ランド８４の全周でドレーンポート７Ｄが開口する状態へ円滑に移行し、圧油の排出量が滑らかに増大していく。
【００６８】
したがって、油圧の制御特性は、前記第２実施形態の図９とほぼ同様になり、さらに、出力ポート７Ｌ、７Ｈを介して油圧シリンダ１の油室１Ａ、１Ｂ内の平均圧力が低下するので、油圧シリンダ１のシールやリング等の耐久性を向上させることができる。
【００６９】
また、切り欠き８４Ａは、出力ポートに面したランド８４に設けるだけでもよい。
【００７０】
図１１、図１２は、第４の実施形態を示し、前記第２実施形態の切り欠き８３Ａの形状を半円状として軸方向に延設したもので、その他の構成は、前記第２実施形態と同様である。
【００７１】
半円状の切り欠き８３Ａ’は、軸となるロッド８０に対して対称位置に多数形成され、例えば、図示のように４つの切り欠き８３Ａ’を端面に形成し、軸方向へ延設する。
【００７２】
これら切り欠き８３Ａ’を、軸対称に配置することで、供給ポート７Ｐからの流体力がランド８３に作用して、バルブボディ７０内周へ押しつけられるのを防止し、スプール８を確実に動作させて信頼性を向上させることができる。
【００７３】
なお、切り欠き８３Ａ’の形状は、制御特性等に応じて任意に選択することができる。また、これら切り欠き８３Ａ’を、ドレーンポート７Ｄと対向するランド８４、８５に設けても同様の作用、効果を得ることができる。
【００７４】
また、上記実施形態において、ステップモータ５０とメカニカルフィードバック機構に連結された変速リンク９を介して、バルブボディ７０に収装されたスプール８を駆動するように変速制御弁を構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、特開昭６３−１３０９５４号公報に開示されるように、バルブボディ内周に収装したスリーブにポートを形成するとともに、メカニカルフィードバック機構と連結し、このスリーブ内周にステップモータ５０で駆動されるスプールを収装するような変速制御弁であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示し、トロイダル型無段変速機の変速機構及び油圧制御機構の一部を示す概略斜視図。
【図２】同じく変速機構及び油圧制御機構の概略図。
【図３】同じくトロイダル型無段変速機の変速機構の概略図。
【図４】変速制御弁の断面図。
【図５】変速制御弁の油圧制御特性を示すグラフで、スプールの軸方向変位量と油圧シリンダに供給される油圧の関係を示す。
【図６】同じく、供給ポート７Ｐに対向するランド８３をジャストラップとした場合の変速制御弁の断面図。
【図７】第２の実施形態を示し、変速制御弁の断面図。
【図８】同じくスプールに形成されるランドの正面図。
【図９】変速制御弁の油圧制御特性を示すグラフで、スプールの軸方向変位量と油圧シリンダに供給される油圧の関係を示す。
【図１０】第３の実施形態を示し、変速制御弁の断面図。
【図１１】第４の実施形態を示し、変速制御弁の断面図。
【図１２】同じくスプールに形成されるランドの正面図。
【図１３】従来例を示す変速制御弁の断面図。
【符号の説明】
１ 油圧シリンダ
１Ａ 第１油室
１Ｂ 第２油室
３ パワーローラ
４ トラニオン
５ 入力ディスク
６ 出力ディスク
７ 変速制御弁
７Ｐ 供給ポート
７Ｄ ドレーンポート
７Ｌ、７Ｈ 出力ポート
８ スプール
５０ ステップモータ
５４ フィードバックリンク
７０ バルブボディ
８３〜８５ ランド
８３Ａ 切り欠き
８３Ｂ 薄肉部
８３Ｃ 厚肉部
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに採用される無段変速機の変速制御装置の改良に関し、特に油圧により変速機構を駆動する変速制御弁の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から無段変速機の変速制御装置としては、油圧を用いたものが広く採用されており、例えば、特開平１１−２３０２号公報に開示されるものが知られている。
【０００３】
これは、トロイダル型無段変速機の変速制御弁をスプールで構成して、このスプールを揺動自在な変速リンクの途中に連結し、変速リンクの一端をアクチュエータに連結する一方、他端はパワーローラの傾転角（回転角）をフィードバックするメカニカルフィードバック機構に連結されている。
【０００４】
そして、アクチュエータの駆動によるスプールの変位に応じて、油圧シリンダの２つの油室の差圧を調整し、パワーローラを支持するトラニオンを軸方向へ駆動することでパワーローラを傾転したり、パワーローラに加わる伝達トルクの支持を行っている。
【０００５】
このような、変速制御弁では、図１３に示すように、ライン圧などの油圧の供給を受ける供給ポート７Ｐを挟んで、一対のドレーンポート７Ｄ、７Ｄをバルブボディ７０に形成し、さらに、これら供給ポート７Ｐとドレーンポート７Ｄの間に、油圧シリンダ（図示せず）の２つの油室と連通する出力ポート７Ｌ、７Ｈを形成する。
【０００６】
そして、バルブボディ７０の内周には、供給ポート７Ｐとドレーンポート７Ｄ、７Ｄにそれぞれ対向する３つのランド１８３〜１８５を備えたスプール８を摺動可能に収装し、このスプール８の軸方向変位に応じて、出力ポート７Ｌ、７Ｈのいずれかを供給ポート７Ｐに連通する一方、他方をドレーンポート７Ｄに連通して変速を行う。
【０００７】
また、無段変速機の無負荷状態あるいは無負荷に近い運転状態のときには、図示のように、各ランド１８３〜１８５がそれぞれ供給ポート７Ｐ及びドレーンポート７Ｄと対向する中立位置へスプール８を駆動して、油圧シリンダの差圧を０にする。
【０００８】
この中立位置では、変速制御の安定性と応答性を確保するため、各ポートと対向するランドの幅Ｌａ（軸方向寸法）を、ポートの幅Ｌよりも若干小さく設定して、供給側とドレーン側の双方をアンダーラップとし、供給ポート７Ｐと出力ポート７Ｌ、７Ｈ及びドレーンポート７Ｄ、７Ｄが、それぞれ微小に連通している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、トロイダル型無段変速機では、パワーローラと入出力ディスクの転動面や軸受の潤滑及び冷却のために、多大な潤滑油流量を必要としており、特に、高油温時にはパワーローラ等の過大な温度上昇を抑制するために、必要とする潤滑油の流量がさらに増大してしまうため、遊星歯車式の自動変速機に比してオイルポンプの吐出流量を大きく設定する必要がある。
【００１０】
しかしながら、上記従来の無段変速機の変速制御装置のように、変速制御弁の中立位置において、各ポートとスプールのランドの関係をアンダーラップに設定して、変速制御の安定性と応答性を両立させると、変速を行っていない中立位置でも、各ポートが微小に開いているために、供給ポート７Ｐからドレーンポート７Ｄ、７Ｄへ作動油が排出されてしまい、変速制御に用いる作動油と潤滑に用いる潤滑油は同一であるから、オイルポンプの吐出流量をさらに大きく設定しなければならず、変速制御の安定性を確保するための作動油の流量と潤滑油の流量を同時に確保するため、オイルポンプを駆動するエンジンの負荷が増大してしまい、特に、エンジン回転速度が低い状態で吐出流量を確保するためには、オイルポンプ固有の吐出流量を大きくする必要があるため、ポンプの大型化に加えて燃費が悪化する場合があるという問題があった。
【００１１】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、変速制御弁の中立位置での排出流量を低減して燃費の向上を図りながらも、変速制御の安定性を確保することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、入出力ディスクに挟持されたパワーローラを回転自在に支持するとともに、軸まわりに回動可能かつ軸方向へ変位可能なトラニオンと、前記トラニオンを軸方向へ駆動する油圧シリンダと、この油圧シリンダへの油圧を制御する変速制御弁とを備えた無段変速機の変速制御装置において、
前記変速制御弁は、油圧を供給する供給ポートと対向可能な第１のランドと、この供給ポートを挟んで形成された一対のドレーンポートとそれぞれ対向可能な第２のランドとを備えたスプールを変位自在に収装するとともに、前記油圧シリンダに設けた第１及び第２の油室を、スプールの変位に応じて前記供給ポートまたはドレーンポートへ選択的に連通する第１及び第２の出力ポートを設け、スプールの中立位置では前記第１及び第２のランドが供給ポート及びドレーンポートとそれぞれ対向し、前記第１のランドの幅は、供給ポートの幅以上に設定され、前記第２のランドの幅は、ドレーンポートが開口可能な幅に設定される。
【００１３】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記第１のランドの両端面からはランドの外周に沿って切り欠きを形成し、これら両端の切り欠きの軸方向の底部の軸方向間隔は、供給ポートの幅以下に設定される。
【００１４】
また、第３の発明は、入出力ディスクに挟持されたパワーローラを回転自在に支持するとともに、軸まわりに回動可能かつ軸方向へ変位可能なトラニオンと、前記トラニオンを軸方向へ駆動する油圧シリンダと、この油圧シリンダへの油圧を制御する変速制御弁とを備えた無段変速機の変速制御装置において、
前記変速制御弁は、油圧を供給する供給ポートと対向可能な第１のランドと、この供給ポートを挟んで形成された一対のドレーンポートとそれぞれ対向可能な第２のランドとを備えたスプールを変位自在に収装するとともに、前記油圧シリンダに設けた第１及び第２の油室を、スプールの変位に応じて前記供給ポートまたはドレーンポートへ選択的に連通する第１及び第２の出力ポートを設け、スプールの中立位置では前記第１及び第２のランドが供給ポート及びドレーンポートとそれぞれ対向し、前記第１のランドの幅は、供給ポートの幅以上に設定され、前記第２のランドの端面には、スプールの中立位置でドレーンポートが開口可能な切り欠きを形成する一方、第２のランドの幅を、前記ドレーンポートの幅以上に設定する。
【００１５】
【発明の効果】
したがって、第１の発明は、スプールの中立位置において、供給ポートと対向可能な第１のランドの幅を供給ポートの幅以上として封止する一方、一対のドレーンポートとそれぞれ対向する第２のランドの幅を、ドレーンポートの幅未満とすることで、第１及び第２の出力ポートは一対のドレーンポートとそれぞれ連通して、油圧シリンダの第１及び第２油室の差圧をほぼ０としてパワーローラの無負荷状態に対応するとともに、第１のランド外周からの漏れ流量が消費されるだけであるため、変速制御の安定性と作動油の消費流量の低減を図ることができ、油圧ポンプ固有の吐出流量を低減してエンジン負荷を抑制し、燃費の向上を図ることができる。
【００１６】
また、第２の発明は、スプールの中立位置では、第１のランドの両端面に設けた切り欠きと供給ポートの隙間から圧油が出力ポートに供給されており、無負荷状態から負荷が増大して変速制御を行うときには、スプールの軸方向変位が生じると、切り欠きと対向する供給ポートが部分的に開口して、出力ポートから油室へ圧油が徐々に供給され、さらにスプールが変位して、端面が供給ポートの開口部に入った後は、供給ポートが第１のランドの全周で開口し、スプールの軸方向変位量に応じて圧油の供給が行われ、流量の変化が滑らかになって、油圧の制御特性を連続的かつ滑らかに変化させることが可能となって、変速制御をさらに円滑にすることができる。
【００１７】
また、第３の発明は、スプールの中立位置では、ドレーンポートと対向する第２のランドに形成された切り欠きとドレーンポートの隙間から作動油が排出されており、無負荷状態から負荷が増大して変速制御を行うときには、スプールの軸方向変位が生じると、切り欠きと対向するドレーンポートが開口している状態から、第２のランドの端面がスプールの変位に応じて移動することで、切り欠きのみの開口から、第２のランドの全周でドレーンポートが開口し、圧油の排出量が滑らかに増大し、油圧の制御特性をさらに滑らかにでき、また、油圧シリンダの油室内の平均圧力が低下するので、油圧シリンダのシールやリング等の耐久性を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１〜図４は、トロイダル型無段変速機の変速制御装置を示しており、図２、図３において、入出力ディスク５、６の対向面にはパワーローラ３、３が狭持され、パワーローラ３は偏心軸を介してトラニオン４に軸支されており、トラニオン４の下部に設けた軸部４Ａは、油圧シリンダ１に連結されて軸方向へ駆動されるとともに、軸まわりで回動自在に支持されて、パワーローラ３の傾転角（≒変速比、以下同様）を連続的に変更する。
【００２０】
パワーローラ３を支持する複数のトラニオン４のうちの一つの軸部４Ａには、図１、図２のように、前進用のプリセスカム２と後進用のプリセスカム２Ｒを一体的に配設し、前進用の変速制御弁７と後進用の変速制御弁７Ｒを平行して配置したものである。
【００２１】
トラニオン４の軸部４Ａ下端には、軸方向変位及び軸まわり変位（傾転角）を前進用のフィードバックリンク５４と後進用のフィードバックリンク１５４へそれぞれ伝達するためのプリセスカム２、２Ｒが一体的に形成されて、このプリセスカム２に形成された傾斜面２０が、フィードバックリンク５４、１５４に設けた係合部材５５ａ、１５５ａを案内する。
【００２２】
フィードバックリンク５４は、Ｌ字状の部材で形成されており、一端にプリセスカム２と係合する係合部材５５ａを固設する一方、他端には変速リンク９の係合部９０と係合するボール５８が固設される。なお、係合部９０は図２のＸ−Ｙ平面内でほぼコの字状に形成され、内周でボール５８と摺接する。
【００２３】
そして、フィードバックリンク５４は、揺動軸６０回りで揺動自在に支持されて、他端に設けたボール５８を図中Ｘ軸方向へ変位させる。
【００２４】
このボール５８は、車両の前進時に油圧シリンダ１への作動油の吸排を行う変速制御弁７と、ステップモータ５０とを連結する変速リンク９の一端に形成された係合部９０に係合する。こうして、プリセスカム２とフィードバックリンク５４を主体にしてメカニカルフィードバック機構が構成される。
【００２５】
一方、変速リンク９の他端には、減速機構５１を介してアクチュエータとしてのステップモータ５０により軸方向へ駆動されるスライダ５２に突設したピン５２ａと係合する係合部９１が形成される。
【００２６】
さらに、変速リンク９の途中の所定の位置では、連結部材５３のピン５３ａを介して、変速制御弁７の内周を摺動するスプール８のロッド８０が連結される。
【００２７】
連結部材５３と変速制御弁７を収装するバルブボディ７０との間には、変速リンク９の係合部９０、９１とボール５８やピン５３ａとのガタ、あるいはフィードバックリンク５４のガタを排除してフィードバック制御を正確に行うため、連結部材５３と平行してスプリング８１が配設される。
【００２８】
図２において、パワーローラ３がＬｏ側へ傾転すると、トラニオンの軸部４Ａに取り付けられたプリセスカム２も図中Ｌｏ側へ回動して、図３に示した係合部材５５ａを下降させる一方、プリセスカム２がＨｉ側へ回動すると、同じく図３において、係合部材５５ａを上昇させ、他端のボール５８と連結した変速リンク９は、パワーローラ３の傾転に応じて図２のＬｏまたはＨｉ側へ駆動される。
【００２９】
したがって、ステップモータ５０が変速制御コントローラ３０からの目標変速比に応じてスライダ５２を伸縮駆動すると、変速リンク９の一端の変位に応じてスプール８が移動し、変速制御弁７の供給ポート７Ｐを出力ポート７Ｈまたは出力ポート７Ｌに連通させて、油圧シリンダ１の油室１Ａまたは油室１Ｂに圧油を供給してトラニオン４を軸方向へ駆動する。
【００３０】
パワーローラ３はトラニオンの軸方向変位に応じて傾転して変速比を変更し、この傾転運動はトラニオン４の軸部４Ａ、プリセスカム２、フィードバックリンク５４を介して変速リンク９の他端に伝達され、目標変速比と実際の変速比が一致すると、油圧シリンダ１の差圧がパワーローラ３の伝達トルクに応じた値となる位置へスプール８が駆動される。
【００３１】
そして、トロイダル型無段変速機が無負荷、または無負荷に近い運転状態のときには、図２、図４に示すように、スプール８は各ランド８３〜８５が、供給ポート７Ｐ及び出力ポート７Ｈ、７Ｌとそれぞれ対向する位置である中立位置に設定され、油圧シリンダ１の差圧をほぼ０にする。
【００３２】
ここで、変速制御弁７のバルブボディ７０には、図２、図４に示すように、供給ポート７Ｐを挟んだ両側にドレーンポート７Ｄ、７Ｄが形成され、さらに供給ポート７Ｐとドレーンポート７Ｄ、７Ｄの間には、出力ポート７Ｌ、７Ｈがそれぞれ形成される。
【００３３】
出力ポート７Ｈは、図３に示した油圧シリンダ１の油室１Ａと連通し、同じく出力ポート７Ｌは油室１Ｂに連通する。また、供給ポート７Ｐは、図示しない油圧ポンプ等から油圧（例えば、ライン圧ＰＬ）の供給を受ける一方、ドレーンポート７Ｄはタンク（図示せず）と連通して作動油を排出する。なお、これらポートは、図４に示すように、バルブボディ７０内周で環状の溝部として形成される。
【００３４】
そして、バルブボディ７０内で摺動自在に収装されたスプール８には、変速を行わないほぼ無負荷状態の場合の中立位置において、供給ポート７Ｐと対向するランド８３（第１ランド）と、一対のドレーンポート７Ｄ、７Ｄとそれぞれ対向するランド８４、８５（第２ランド）が形成され、このうちランド８４は出力ポート７Ｌ側に、ランド８５は出力ポート７Ｈ側に配設される。
【００３５】
スプール８に形成されたランド８３〜８５と、供給ポート７Ｐ及びドレーンポート７Ｄ、７Ｄの関係は図４に示すように設定される。
【００３６】
すなわち、供給ポート７Ｐの幅をＬ、対向するランド８３の幅（軸方向寸法）をＬ１とすると、
Ｌ１≧Ｌ
に設定されて、ランド８３の幅Ｌ１が供給ポート７Ｐの幅Ｌ以上となって、スプール８の中立位置では、ランド８３が供給ポート７Ｐを封止する。なお、ランド８３の幅Ｌ１が供給ポート７Ｐの幅Ｌよりも大きいときには、オーバーラップとし、ランド８３の幅Ｌ１が供給ポート７Ｐの幅Ｌと一致するときには、ジャストラップという。
【００３７】
また、ドレーンポート７Ｄ、７Ｄの幅をＬｄとし、ランド８４、８５の幅をＬ３とすると、
Ｌ３＜Ｌｄ
に設定されて、ランド８４、８５の幅Ｌ３はドレーンポート７Ｄの幅Ｌｄ未満となって、スプール８の中立位置では、ドレーンポート７Ｄ、７Ｄが微小に開口する。そして、ランド８４、８５の幅Ｌ３がドレーンポート７Ｄの幅Ｌｄよりも小さいときには、アンダーラップという。
【００３８】
ただし、中立位置において、ランド８４は、ドレーンポート７Ｄが出力ポート７Ｌに面して開口する位置に配設され、同じく、ランド８５は、ドレーンポート７Ｄが出力ポート７Ｈに面して開口する位置に配設される。
【００３９】
すなわち、図４において、供給ポート７Ｐと対向するランド８３と、ドレーンポート７Ｄと対向するランド８４の軸方向間隔（対向する端面同士の距離）をＸ１とし、供給ポート７Ｐとドレーンポート７Ｄが開口したバルブボディ７０の軸方向間隔をＸｖとすると、
Ｘ１≧Ｘｖ
に設定されて、スプール８の中立位置では、ランド８４と対向したドレーンポート７Ｄは、必ず出力ポート７Ｌ側で開口して、この出力ポート７Ｌとドレーンポート７Ｄが連通する。なお、図４の左側に設けたランド８５も、上記と同様に構成されて、中立位置では対向するドレーンポート７Ｄが、出力ポート７Ｈ側で開口するようにランド８５が配置される。
【００４０】
なお、スプール８のランド８３〜８５の外径と、バルブボディ７０の内径には所定のクリアランスが設定されるため、供給ポート７Ｐに対向するランド８３がオーバーラップとなっても、このクリアランスを介して出力ポート７Ｌ、７Ｈ及びドレーンポート７Ｄ、７Ｄへ圧油が漏れる。
【００４１】
したがって、ほぼ無負荷となる中立位置では、ランド８３がオーバーラップとなって供給ポート７Ｐを封止する一方、ランド８４、８５がアンダーラップとなってドレーンポート７Ｄ、７Ｄを所定の微小量だけ開口し、油圧シリンダ１の油室１Ａ、１Ｂに接続された出力ポート７Ｌ、７Ｈは、ドレーンポート７Ｄ、７Ｄと連通する。
【００４２】
このため、油圧シリンダ１の油室１Ａ、１Ｂ内の作動油は、差圧がほぼ０となるまで出力ポート７Ｌ、７Ｈを介して排出される。
【００４３】
供給ポート７Ｐを封止するランド８３がオーバーラップの場合、スプール８の軸方向変位に応じた油圧シリンダ１の制御特性は、図５の実線に示すようになる。
【００４４】
図５において、スプール８の変位量が０の位置を中立位置とし、スプール８の変位方向が図中＋の場合には、油室１Ｂの油圧が増大してトラニオン４が上昇するＬｏ側への変速となり、スプール８の変位方向が図中−の場合には油室１Ａの油圧が増大するＨｉ側への変速とする。
【００４５】
中立位置では、供給ポート７Ｐがランド８３のオーバーラップとなって封止されているが、クリアランスからの漏れ流量分に応じた油圧が各ポートに供給される。
【００４６】
この中立位置からスプール８を軸方向へ変位させると、一方のドレーンポート７Ｄが封止され、他方のドレーンポート７Ｄの開口量が増大した後に、供給ポート７Ｐが一方の出力ポートと連通し、スプール８の軸方向変位に応じて開口量が増大することで、油圧シリンダ１の一方の油室の油圧が増大し、他方の油圧が減少して差圧が増大し、トラニオン４の駆動やパワーローラ３に加わる伝達トルクの支持が行われる。
【００４７】
例えば、スプール８を＋方向へ変位させると、ランド８４と対向するドレーンポート７Ｄが封止され、ランド８５と対向したドレーンポート７Ｄの開口量が増大した後に、供給ポート７Ｐが一方の出力ポート７Ｌと連通し、油圧シリンダ１の油室１Ｂの油圧が上昇する。
【００４８】
そして、スプール８の軸方向変位に応じて供給ポート７Ｐの開口量が増大することで、油室１Ａの油圧が供給圧（例えば、ライン圧ＰＬ）まで増大する一方、油室１Ｂはドレーンポート７Ｄと連通して油圧が減少するため、油圧シリンダ１の差圧が増大し、トラニオン４が変速比Ｌｏ側へ向けて駆動される。
【００４９】
なお、スプール８を−方向へ駆動した場合には、上記とは逆に油室１Ａの油圧が増大して、トラニオン４は変速比のＨｉ側へ駆動される。
【００５０】
ここで、中立位置における供給ポート７Ｐ及びドレーンポート７Ｄと各ランド８３〜８５の関係について考えると、供給ポート７Ｐ側では、出力ポート７Ｌ、７Ｈを連通する場合と、供給ポート７Ｐを封止する場合の２通りがあり、また、ドレーンポート７Ｄ側でも、出力ポート７Ｌ、７Ｈを連通する場合と、ドレーンポート７Ｄを封止する場合の２通りがあり、次表のように、合計４通りの組み合わせがある。
【００５１】
【表１】
【００５２】
この４通りの中立位置の中で、作動油の消費流量が最も大きくなるのが、前記従来例で示したように、供給ポート７Ｐ及びドレーンポート７Ｄを共に連通させる場合で、各ランド８３〜８５はアンダーラップとなる。
【００５３】
次に、作動油の消費流量が大きいのが、供給ポート７Ｐまたはドレーンポート７Ｄの一方を封止する場合で、ランド８３またはランド８４、８５の一方がオーバーラップとなる。
【００５４】
最も消費流量が小さくなるのが、両ポートを封止する場合で、各ランド８３〜８５がオーバーラップとなる。
【００５５】
一方、変速制御の安定性についてみると、ドレーンポート７Ｄを封止するものでは不安定となり、ドレーンポート７Ｄを連通させるもので安定となる。
【００５６】
これは、ドレーンポート７Ｄ、７Ｄを封止した状態から変速を行う場合では、一方のドレーンポート７Ｄが開口することで、このドレーンポート７Ｄと連通した油室の油圧は、急激に減少することにより変速制御の安定性が低下するもので、特に、供給ポート７Ｐを連通（アンダーラップ）させた場合では、油圧シリンダ１の油室が高圧の状態から、急激に減圧することで不安定になるのに加えて、図５の一点鎖線で示すように、中立位置近傍で不感帯が生じてしまい、制御の応答性も低下する。
【００５７】
以上のように、変速制御の安定性と、変速制御弁７での消費流量の低減を両立させるには、上記したように、中立位置において、ランド８３を供給ポート７Ｐに対してオーバーラップないしジャストラップとして封止する一方、ランド８４、８５をドレーンポート７Ｄに対してアンダーラップとして、出力ポート７Ｌ、７Ｈと連通させることにより、変速制御の安定性と作動油の消費流量の低減を図ることができ、油圧ポンプ固有の吐出流量を低減してエンジン負荷を抑制し、燃費の向上を図ることができる。
【００５８】
なお、ランド８３を供給ポート７Ｐに対してジャストラップとする場合は、図６に示すように、ランド８３の幅Ｌ１を供給ポート７Ｐの幅Ｌに等しく設定する。この場合の制御特性は、ランド８３の周縁部からの漏れ流量が大きくなるため、図５の二点鎖線で示すように、中立位置での油室１Ａ、１Ｂの油圧はオーバーラップの場合に比して高くなる。
【００５９】
図７〜図９は、第２の実施形態を示し、前記第１実施形態のランド８３の端面に、所定の切り欠きを設けたもので、その他の構成は前記第１実施形態と同様である。
【００６０】
中立位置で供給ポート７Ｐと対向するランド８３は、前記第１実施形態と同じく、幅Ｌ１を供給ポート７Ｐの幅Ｌ以上に設定して、中立位置でオーバーラップないしジャストラップとなって供給ポート７Ｐを封止するのに加え、図７、図８に示すように、ランド８３の両端面には、複数の円弧状の切り欠き８３Ａ、８３Ａが、軸となるロッド８０に対して対称位置に形成される。
【００６１】
そして、切り欠き８３Ａ、８３Ａを形成したランド８３の薄肉部８３Ｂの幅をＬ２とすると、図７に示すように、
Ｌ２≦Ｌ
に設定されて、スプール８の中立位置では、薄肉部８３Ｂが供給ポート７Ｐに対してアンダーラップないしジャストラップとなる一方、幅Ｌ１の厚肉部８３Ｃが供給ポート７Ｐに対してオーバーラップないしジャストラップとなって供給ポート７Ｐの一部を封止する。なお、薄肉部８３Ｂの幅Ｌ２は、両端面の切り欠き８３Ａ、８３Ａの軸方向の端部（または底部）の間隔となる。
【００６２】
この場合、中立位置では、薄肉部８３Ｂの両端面である切り欠き８３Ａ、８３Ａと供給ポート７Ｐの隙間から、圧油が出力ポートに供給されており、無負荷状態から負荷が増大して変速制御を行うときには、スプール８の軸方向変位が生じると、切り欠き８３Ａを備えた薄肉部８３Ｂにおいて、供給ポート７Ｐが部分的に開口して、出力ポートから油室へライン圧ＰＬが供給され、さらにスプール８が変位して、厚肉部８３Ｃが供給ポート７Ｐの開口部に入った後は、前記第１実施形態と同様に、供給ポート７Ｐがランド８３の全周で開口し、スプール８の軸方向変位量に応じて圧油の供給が行われる。
【００６３】
したがって、油圧の制御特性は図９に示すように、油圧の制御範囲の最小値と最大値付近を連続的かつ滑らかに変化させることが可能となって、変速制御をさらに円滑にすることができる。
【００６４】
また、中立位置からスプール８の軸方向変位があると、切り欠き８３Ａによって迅速に油圧を上昇することができ、応答性を高めて変速制御の安定性を向上させるとともに、薄肉部８３Ｂの幅Ｌ２をジャストラップないしアンダーラップとしたため、油圧が低下する油室への漏れ流量を迅速に低減することで、変速制御弁７における消費流量をさらに抑制することができ、燃費性能を向上させることができる。
【００６５】
図１０は、第３の実施形態を示し、前記第２実施形態のランド８４、８５の端面に所定の切り欠きを設け、上記ランド８３と同様に、薄肉部８４Ｂの幅Ｌ４を、ドレーンポート７Ｄの幅Ｌｄ未満とする一方、ランド８４、８５の幅Ｌ３をドレーンポート７Ｄの幅Ｌｄ以上に設定したもので、その他の構成は前記第２実施形態と同様である。
【００６６】
中立位置でドレーンポート７Ｄと対向するランド８４、８５は、ランドの幅Ｌ３をドレーンポート７Ｄの幅Ｌｄ以上に設定する一方、前記第２実施形態のランド８３と同様に切り欠き８４Ａ、８４Ａを、ロッド８０の軸対称位置に形成して、中立位置ではオーバーラップないしジャストラップとなってドレーンポート７Ｄを封止するのに加え、切り欠き８４Ａ、８４Ａを形成したランド８４の薄肉部８４Ｂの幅（切り欠き８４Ａの端部同士の軸方向寸法）をＬ４とすると、図１０に示すように、
Ｌ４＜Ｌｄ
に設定されて、スプール８の中立位置では、薄肉部８４Ｂがドレーンポート７Ｄに対してアンダーラップとなる一方、幅Ｌ３の厚肉部８４Ｃ（すなわち、ランド８４の幅）が供給ポート７Ｐに対してオーバーラップないしジャストラップとなって、ドレーンポート７Ｄの一部を封止する。なお、図１０では、一対のドレーンポート７Ｄ、７Ｄと対向可能なランド８４、８５は同様に構成されるため、ランド８４についてのみ説明し、ランド８５の説明を省略する。
【００６７】
この場合、中立位置では、薄肉部８４Ｂの端面に形成された切り欠き８４Ａとドレーンポート７Ｄの隙間から、作動油が排出されており、無負荷状態から負荷が増大して変速制御を行うときには、スプール８の軸方向変位が生じると、切り欠き８４Ａにおいてドレーンポート７Ｄが開口した状態から、ランド８４の端面がスプール８の変位に応じて移動することで、切り欠き８４Ａのみによる開口から、ランド８４の全周でドレーンポート７Ｄが開口する状態へ円滑に移行し、圧油の排出量が滑らかに増大していく。
【００６８】
したがって、油圧の制御特性は、前記第２実施形態の図９とほぼ同様になり、さらに、出力ポート７Ｌ、７Ｈを介して油圧シリンダ１の油室１Ａ、１Ｂ内の平均圧力が低下するので、油圧シリンダ１のシールやリング等の耐久性を向上させることができる。
【００６９】
また、切り欠き８４Ａは、出力ポートに面したランド８４に設けるだけでもよい。
【００７０】
図１１、図１２は、第４の実施形態を示し、前記第２実施形態の切り欠き８３Ａの形状を半円状として軸方向に延設したもので、その他の構成は、前記第２実施形態と同様である。
【００７１】
半円状の切り欠き８３Ａ’は、軸となるロッド８０に対して対称位置に多数形成され、例えば、図示のように４つの切り欠き８３Ａ’を端面に形成し、軸方向へ延設する。
【００７２】
これら切り欠き８３Ａ’を、軸対称に配置することで、供給ポート７Ｐからの流体力がランド８３に作用して、バルブボディ７０内周へ押しつけられるのを防止し、スプール８を確実に動作させて信頼性を向上させることができる。
【００７３】
なお、切り欠き８３Ａ’の形状は、制御特性等に応じて任意に選択することができる。また、これら切り欠き８３Ａ’を、ドレーンポート７Ｄと対向するランド８４、８５に設けても同様の作用、効果を得ることができる。
【００７４】
また、上記実施形態において、ステップモータ５０とメカニカルフィードバック機構に連結された変速リンク９を介して、バルブボディ７０に収装されたスプール８を駆動するように変速制御弁を構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、特開昭６３−１３０９５４号公報に開示されるように、バルブボディ内周に収装したスリーブにポートを形成するとともに、メカニカルフィードバック機構と連結し、このスリーブ内周にステップモータ５０で駆動されるスプールを収装するような変速制御弁であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示し、トロイダル型無段変速機の変速機構及び油圧制御機構の一部を示す概略斜視図。
【図２】同じく変速機構及び油圧制御機構の概略図。
【図３】同じくトロイダル型無段変速機の変速機構の概略図。
【図４】変速制御弁の断面図。
【図５】変速制御弁の油圧制御特性を示すグラフで、スプールの軸方向変位量と油圧シリンダに供給される油圧の関係を示す。
【図６】同じく、供給ポート７Ｐに対向するランド８３をジャストラップとした場合の変速制御弁の断面図。
【図７】第２の実施形態を示し、変速制御弁の断面図。
【図８】同じくスプールに形成されるランドの正面図。
【図９】変速制御弁の油圧制御特性を示すグラフで、スプールの軸方向変位量と油圧シリンダに供給される油圧の関係を示す。
【図１０】第３の実施形態を示し、変速制御弁の断面図。
【図１１】第４の実施形態を示し、変速制御弁の断面図。
【図１２】同じくスプールに形成されるランドの正面図。
【図１３】従来例を示す変速制御弁の断面図。
【符号の説明】
１ 油圧シリンダ
１Ａ 第１油室
１Ｂ 第２油室
３ パワーローラ
４ トラニオン
５ 入力ディスク
６ 出力ディスク
７ 変速制御弁
７Ｐ 供給ポート
７Ｄ ドレーンポート
７Ｌ、７Ｈ 出力ポート
８ スプール
５０ ステップモータ
５４ フィードバックリンク
７０ バルブボディ
８３〜８５ ランド
８３Ａ 切り欠き
８３Ｂ 薄肉部
８３Ｃ 厚肉部
Claims (3)
- 入出力ディスクに挟持されたパワーローラを回転自在に支持するとともに、軸まわりに回動可能かつ軸方向へ変位可能なトラニオンと、
前記トラニオンを軸方向へ駆動する油圧シリンダと、
この油圧シリンダへの油圧を制御する変速制御弁とを備えた無段変速機の変速制御装置において、
前記変速制御弁は、油圧を供給する供給ポートと対向可能な第１のランドと、この供給ポートを挟んで形成された一対のドレーンポートとそれぞれ対向可能な第２のランドとを備えたスプールを変位自在に収装するとともに、前記油圧シリンダに設けた第１及び第２の油室を、スプールの変位に応じて前記供給ポートまたはドレーンポートへ選択的に連通する第１及び第２の出力ポートを設け、スプールの中立位置では前記第１及び第２のランドが供給ポート及びドレーンポートとそれぞれ対向し、前記第１のランドの幅は、供給ポートの幅以上に設定され、前記第２のランドの幅は、ドレーンポートが開口可能な幅に設定されたことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。 - 前記第１のランドの両端面からはランドの外周に沿って切り欠きを形成し、これら両端の切り欠きの軸方向の底部の軸方向間隔は、供給ポートの幅以下に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の変速制御装置。
- 入出力ディスクに挟持されたパワーローラを回転自在に支持するとともに、軸まわりに回動可能かつ軸方向へ変位可能なトラニオンと、
前記トラニオンを軸方向へ駆動する油圧シリンダと、
この油圧シリンダへの油圧を制御する変速制御弁とを備えた無段変速機の変速制御装置において、
前記変速制御弁は、油圧を供給する供給ポートと対向可能な第１のランドと、この供給ポートを挟んで形成された一対のドレーンポートとそれぞれ対向可能な第２のランドとを備えたスプールを変位自在に収装するとともに、前記油圧シリンダに設けた第１及び第２の油室を、スプールの変位に応じて前記供給ポートまたはドレーンポートへ選択的に連通する第１及び第２の出力ポートを設け、スプールの中立位置では前記第１及び第２のランドが供給ポート及びドレーンポートとそれぞれ対向し、前記第１のランドの幅は、供給ポートの幅以上に設定され、
前記第２のランドの端面には、スプールの中立位置でドレーンポートが開口可能な切り欠きを形成する一方、第２のランドの幅を、前記ドレーンポートの幅以上に設定したことを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
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