JP4285195B2 - Continuously variable transmission - Google Patents
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Description
この発明は、車両（自動車）用自動変速装置として利用する、トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の改良に関し、変速比制御の為のステッピングモータの特性変化に拘らず、上記トロイダル型無段変速機の変速比制御を迅速且つ正確に行なえる構造を実現するものである。 The present invention relates to an improvement of a continuously variable transmission incorporating a toroidal type continuously variable transmission used as an automatic transmission for a vehicle (automobile), and relates to the above-described toroidal regardless of changes in the characteristics of a stepping motor for gear ratio control. The present invention realizes a structure that can perform speed ratio control of a type continuously variable transmission quickly and accurately.
「公知の従来技術の説明」
自動車用自動変速装置として、図３〜５に示す様なトロイダル型無段変速機を使用する事が研究され、一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、ダブルキャビティ型と呼ばれるもので、入力軸１の両端部周囲に入力側ディスク２、２を、ボールスプライン３、３を介して支持している。従ってこれら両入力側ディスク２、２は、互いに同心に、且つ、同期した回転を自在に支持されている。又、上記入力軸１の中間部周囲に出力歯車４を、この入力軸１に対する相対回転を自在として支持している。そして、この出力歯車４の中心部に設けた円筒部の両端部に出力側ディスク５、５を、それぞれスプライン係合させている。従ってこれら両出力側ディスク５、５は、上記出力歯車４と共に、同期して回転する。
"Description of known prior art"
The use of a toroidal type continuously variable transmission as shown in FIGS. 3 to 5 as an automatic transmission for automobiles has been studied and implemented in part. This toroidal type continuously variable transmission is called a double cavity type, and supports input-
又、上記各入力側ディスク２、２と上記各出力側ディスク５、５との間には、それぞれ複数個ずつ（通常２〜３個ずつ）のパワーローラ６、６を挟持している。これら各パワーローラ６、６は、それぞれトラニオン７、７の内側面に、支持軸８、８及び複数の転がり軸受を介して、回転自在に支持されている。上記各トラニオン７、７は、それぞれの長さ方向（図３、５の上下方向、図４の表裏方向）両端部に、これら各トラニオン７、７毎に互いに同心に設けられた枢軸９、９を中心として揺動変位自在である。これら各トラニオン７、７を傾斜させる動作は、油圧式のアクチュエータ１０、１０により、これら各トラニオン７、７を上記枢軸９、９の軸方向に変位させる事で行なうが、総てのトラニオン７、７の傾斜角度は、油圧式及び機械式に互いに同期させる。
A plurality (usually 2 to 3) of
即ち、前記入力軸１と出力歯車４との間の変速比を変えるべく、上記各トラニオン７、７の傾斜角度を変える場合には、上記各アクチュエータ１０、１０により上記各トラニオン７、７を、それぞれ逆方向（前記各ディスク２、５の回転方向に関して同方向）に、例えば、図５の右側のパワーローラ６を同図の下側に、同図の左側のパワーローラ６を同図の上側に、それぞれ同じ距離だけ変位させる。この結果、これら各パワーローラ６、６の周面と上記各入力側ディスク２、２及び各出力側ディスク５、５の内側面との当接部（転がり接触部）に作用する、接線方向の力の向きが変化（当接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上記各トラニオン７、７が、支持板１１、１１に枢支された上記各枢軸９、９を中心として、互いに逆方向に揺動（傾斜）する。この結果、上記各パワーローラ６、６の周面と上記入力側、出力側各ディスク２、５の内側面との当接位置が変化し、上記入力軸１と出力歯車４との間の回転変速比が変化する。
That is, when changing the inclination angle of the
上記各アクチュエータ１０、１０への圧油の給排状態は、これら各アクチュエータ１０、１０の数に関係なく１個の制御弁１２により行ない、何れか１個のトラニオン７の動きをこの制御弁１２にフィードバックする様にしている。この制御弁１２は、ステッピングモータ１３により軸方向（図３の表裏方向、図５の左右方向）に変位させられるスリーブ１４と、このスリーブ１４の内径側に軸方向の変位自在に嵌装されたスプール１５とを有する。又、上記各トラニオン７、７と上記各アクチュエータ１０、１０のピストン１６、１６とを連結するロッド１７、１７のうち、何れか１個のトラニオン７に付属のロッド１７の端部にプリセスカム１８を固定しており、このプリセスカム１８とリンク腕１９とを介して、上記ロッド１７の動き、即ち、軸方向の変位量と回転方向の変位量との合成値を上記スプール１５に伝達する、フィードバック機構を構成している。又、上記各トラニオン７、７同士の間には同期ケーブル２０を掛け渡して、油圧系の故障時にも、これら各トラニオン７、７の傾斜角度を、機械的に同期させられる様にしている。
Regardless of the number of these
変速状態を切り換える際には、上記ステッピングモータ１３により上記スリーブ１４を、得ようとする変速比に見合う所定位置にまで変位させて、上記制御弁１２の所定方向の流路を開く。この結果、上記各アクチュエータ１０、１０に圧油が、所定方向に送り込まれて、これら各アクチュエータ１０、１０が上記各トラニオン７、７を所定方向に変位させる。即ち、上記圧油の送り込みに伴ってこれら各トラニオン７、７が、前記各枢軸９、９の軸方向に変位しつつ、これら各枢軸９、９を中心に揺動する。そして、上記何れか１個のトラニオン７の動き（軸方向及び揺動変位）が、上記ロッド１７の端部に固定したプリセスカム１８とリンク腕１９とを介して上記スプール１５に伝達され、このスプール１５を軸方向に変位させる。この結果、上記トラニオン７が所定量変位した状態で、上記制御弁１２の流路が閉じられ、上記各アクチュエータ１０、１０への圧油の給排が停止される。
When switching the speed change state, the
この際の上記トラニオン７及び上記プリセスカム１８のカム面２１の変位に基づく上記制御弁１２の動きは、次の通りである。先ず、上記制御弁１２の流路が開かれる事に伴って上記トラニオン７が軸方向に変位すると、前述した様に、パワーローラ６の周面と入力側ディスク２及び出力側ディスク５の内側面との当接部に発生するサイドスリップにより、上記トラニオン７が上記各枢軸９、９を中心とする揺動変位を開始する。又、上記トラニオン７の軸方向変位に伴って上記カム面２１の変位が、上記リンク腕１９を介して上記スプール１５に伝わり、このスプール１５が軸方向に変位して、上記制御弁１２の切り換え状態を変更する。具体的には、上記アクチュエータ１０により上記トラニオン７を中立位置に戻す方向に、上記制御弁１２が切り換わる。
At this time, the movement of the
従って上記トラニオン７は、軸方向に変位した直後から、中立位置に向け、逆方向に変位し始める。但し、上記トラニオン７は、中立位置からの変位が存在する限り、上記各枢軸９、９を中心とする揺動を継続する。この結果、上記プリセスカム１８のカム面２１の円周方向に関する変位が、上記リンク腕１９を介して上記スプール１５に伝わり、このスプール１５が軸方向に変位する。そして、上記トラニオン７の傾斜角度が、得ようとする変速比に見合う所定角度に達した状態で、このトラニオン７が中立位置に復帰すると同時に、上記制御弁１２が閉じられて、上記アクチュエータ１０への圧油の給排が停止される。この結果上記トラニオン７の傾斜角度が、前記ステッピングモータ１３により前記スリーブ１４を軸方向に変位させた量に見合う角度になる。
Therefore, immediately after the
上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、エンジン等の動力源に繋がる駆動軸２２により一方（図３、４の左方）の入力側ディスク２を、図示の様なローディングカム式の押圧装置２３を介して回転駆動する。この結果、前記入力軸１の両端部に支持された１対の入力側ディスク２、２が、互いに近づく方向に押圧されつつ同期して回転する。そして、この回転が、上記各パワーローラ６、６を介して上記各出力側ディスク５、５に伝わり、前記出力歯車４から取り出される。
During operation of the toroidal type continuously variable transmission as described above, one input side disk 2 (left side in FIGS. 3 and 4) is connected to a loading cam type as shown by a
この様に上記各入力側ディスク２、２から上記各出力側ディスク５、５に動力を伝達する際に、上記各トラニオン７、７には、それぞれの内側面に支持した上記各パワーローラ６、６の周面と上記各ディスク２、５の内側面との転がり接触部（トラクション部）での摩擦に伴って、それぞれの両端部に設けた枢軸９、９の軸方向の力が加わる。この力は、所謂２Ｆｔと呼ばれるもので、その大きさは、上記各入力側ディスク２、２から上記各出力側ディスク５、５（或は出力側ディスク５、５から入力側ディスク２、２）に伝達するトルクに比例する。そして、この様な力２Ｆｔは、前記各アクチュエータ１０、１０により支承する。従って、トロイダル型無段変速機の運転時に、これら各アクチュエータ１０、１０を構成するピストン１６、１６の両側に存在する１対の油圧室２４ａ、２４ｂ同士の間の圧力差は、上記力２Ｆｔの大きさに比例する。
As described above, when power is transmitted from the
上記入力軸１と出力歯車４との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力歯車４との間で減速を行なう場合には、上記各アクチュエータ１０、１０により上記各トラニオン７、７を上記各枢軸９、９の軸方向に移動させ、これら各トラニオン７、７を図４に示す位置に揺動させる。そして、上記各パワーローラ６、６の周面をこの図４に示す様に、上記各入力側ディスク２、２の内側面の中心寄り部分と上記各出力側ディスク５、５の内側面の外周寄り部分とにそれぞれ当接させる。反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン７、７を図４と反対方向に揺動させ、上記各パワーローラ６、６の周面を、この図４に示した状態とは逆に、上記各入力側ディスク２、２の内側面の外周寄り部分と上記各出力側ディスク５、５の内側面の中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、上記各トラニオン７、７を傾斜させる。これら各トラニオン７、７の傾斜角度を中間にすれば、入力軸１と出力歯車４との間で、中間の変速比（速度比）を得られる。
When the rotational speed of the
更に、上述の様に構成され作用するトロイダル型無段変速機を実際の自動車用の無段変速機に組み込む場合、遊星歯車機構等の歯車式の差動ユニットと組み合わせて無段変速装置を構成する事が、従来から提案されている。例えば特許文献１には、所謂ギヤード・ニュートラルと呼ばれ、入力軸を一方向に回転させたまま、出力軸の回転状態を、停止状態を挟んで正転、逆転に切り換えられる無段変速装置が記載されている。図６は、この様な特許文献１に記載された無段変速装置を示している。この無段変速装置は、トロイダル型無段変速機２５と遊星歯車式変速機２６とを組み合わせて成る。このうちのトロイダル型無段変速機２５は、入力軸１と、１対の入力側ディスク２、２と、出力側ディスク５ａと、複数のパワーローラ６、６とを備える。図示の例では、この出力側ディスク５ａは、１対の出力側ディスクの外側面同士を突き合わせて一体とした如き構造を有する。
Furthermore, when the toroidal continuously variable transmission configured and operated as described above is incorporated into an actual continuously variable transmission for an automobile, a continuously variable transmission is configured in combination with a gear-type differential unit such as a planetary gear mechanism. It has been proposed in the past. For example,
又、上記遊星歯車式変速機２６は、上記入力軸１及び一方（図６の右方）の入力側ディスク２に結合固定されたキャリア２７を備える。このキャリア２７の径方向中間部に、その両端部にそれぞれ遊星歯車素子２８ａ、２８ｂを固設した第一の伝達軸２９を、回転自在に支持している。又、上記キャリア２７を挟んで上記入力軸１と反対側に、その両端部に太陽歯車３０ａ、３０ｂを固設した第二の伝達軸３１を、上記入力軸１と同心に、回転自在に支持している。そして、上記各遊星歯車素子２８ａ、２８ｂと、上記出力側ディスク５ａにその基端部（図６の左端部）を結合した中空回転軸３２の先端部（図６の右端部）に固設した太陽歯車３３又は上記第二の伝達軸３１の一端部（図６の左端部）に固設した太陽歯車３０ａとを、それぞれ噛合させている。又、一方（図６の左方）の遊星歯車素子２８ａを、別の遊星歯車素子３４を介して、上記キャリア２７の周囲に回転自在に設けたリング歯車３５に噛合させている。
The planetary
一方、上記第二の伝達軸３１の他端部（図６の右端部）に固設した太陽歯車３０ｂの周囲に設けた第二のキャリア３６に遊星歯車素子３７ａ、３７ｂを、回転自在に支持している。尚、この第二のキャリア３６は、上記入力軸１及び第二の伝達軸３１と同心に配置された、出力軸３８の基端部（図６の左端部）に固設されている。又、上記各遊星歯車素子３７ａ、３７ｂは、互いに噛合すると共に、一方の遊星歯車素子３７ａが上記太陽歯車３０ｂに、他方の遊星歯車素子３７ｂが、上記第二のキャリア３６の周囲に回転自在に設けた第二のリング歯車３９に、それぞれ噛合している。又、上記リング歯車３５と上記第二のキャリア３６とを低速用クラッチ４０により係脱自在とすると共に、上記第二のリング歯車３９とハウジング等の固定の部分とを、高速用クラッチ４１により係脱自在としている。
On the other hand, the
上述の様な、図６に示した無段変速装置の場合、上記低速用クラッチ４０を接続すると共に上記高速用クラッチ４１の接続を断った、所謂低速モード状態では、上記入力軸１の動力が上記リング歯車３５を介して上記出力軸３８に伝えられる。そして、前記トロイダル型無段変速機２５の変速比を変える事により、無段変速装置全体としての変速比、即ち、上記入力軸１と上記出力軸３８との間の変速比が変化する。この様な低速モード状態では、無段変速装置全体としての変速比は、無限大に変化する。即ち、上記トロイダル型無段変速機２５の変速比を調節する事により、上記入力軸１を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸３８の回転状態を、停止状態を挟んで、正転、逆転の変換自在となる。
In the case of the continuously variable transmission shown in FIG. 6 as described above, in the so-called low speed mode state in which the
尚、この様な低速モード状態での加速若しくは定速走行時に、上記トロイダル型無段変速機２５を通過するトルク（通過トルク）は、上記入力軸１から、キャリヤ２７及び第一の伝達軸２９と太陽歯車３３と中空回転軸３２とを介して出力側ディスク５ａに加わり、更にこの出力側ディスク５ａから各パワーローラ６、６を介して各入力側ディスク２、２に加わる。即ち、加速若しくは定速走行時に上記トロイダル型無段変速機２５を通過するトルクは、上記各入力側ディスク２、２が上記各パワーローラ６、６からトルクを受ける方向に循環する。
Incidentally, during acceleration or constant speed running in such a low speed mode state, the torque (passing torque) passing through the toroidal continuously
これに対して、上記低速用クラッチ４０の接続を断ち、上記高速用クラッチ４１を接続した、所謂高速モード状態では、上記入力軸１の動力が上記第一、第二の伝達軸２９、３１を介して上記出力軸３８に伝えられる。そして、上記トロイダル型無段変速機２５の変速比を変える事により、無段変速装置全体としての変速比が変化する。この場合には、上記トロイダル型無段変速機２５の変速比を大きくする程、無段変速装置全体としての変速比が大きくなる。
尚、この様な高速モード状態での加速若しくは定速走行時に、上記トロイダル型無段変速機２５を通過するトルクは、各入力側ディスク２、２が各パワーローラ６、６にトルクを付加する方向に加わる。
On the other hand, in the so-called high speed mode state in which the
Incidentally, the torque passing through the toroidal type continuously
例えば図６に示す様な構造を有し、入力軸１を回転させた状態のまま出力軸３８を停止させる、所謂無限大の変速比を実現できる無段変速装置の場合、この出力軸３８を停止させた状態を含み、変速比を極端に大きくした状態で、上記トロイダル型無段変速機２５に加わるトルクを適正値に維持する事が、このトロイダル型無段変速機２５の耐久性確保と、運転操作の容易性確保との面から重要である。何となれば、「回転駆動力＝回転速度×トルク」の関係から明らかな通り、変速比が極端に大きく、上記入力軸１が回転したまま上記出力軸３８が停止又は極低速で回転する状態では、上記トロイダル型無段変速機２５を通過するトルク（通過トルク）が、上記入力軸１に加わるトルクに比べて大きくなる。この為、上記トロイダル型無段変速機２５の耐久性を、このトロイダル型無段変速機２５を大型化する事なく確保する為には、上述の様にトルクを適正値に納める為に厳密な制御を行なう必要が生じる。具体的には、上記入力軸１に入力するトルクをできるだけ小さくしつつ、上記出力軸３８を停止させる為、駆動源を含めた制御が必要になる。
For example, in the case of a continuously variable transmission having a structure as shown in FIG. 6 and capable of realizing a so-called infinite transmission ratio in which the
又、上記変速比が極端に大きな状態では、上記トロイダル型無段変速機２５の変速比が僅かに変化した場合にも、上記出力軸３８に加わるトルクが大きく変化する。この為、上記トロイダル型無段変速機２５の変速比調節が厳密に行なわれないと、運転者に違和感を与えたり、運転操作を行ないにくくする可能性がある。例えば、自動車用の自動変速装置の場合、停止時には運転者がブレーキを踏んだままで、停止状態を維持する事が行なわれる。この様な場合に、上記トロイダル型無段変速機２５の変速比調節が厳密に行なわれず、上記出力軸３８に大きなトルクが加わると、停車時に上記ブレーキペダルを踏み込む為に要する力が大きくなり、運転者の疲労を増大させる。逆に、発進時に上記トロイダル型無段変速機２５の変速比調節が厳密に行なわれず、上記出力軸３８に加わるトルクが小さ過ぎると、滑らかな発進が行なわれなくなったり、上り坂での発進時に車両が後退する可能性がある。従って、停止時若しくは極低速走行時には、駆動源から上記入力軸１に伝達するトルクを制御する他、上記トロイダル型無段変速機２５の変速比調節を厳密に行なう必要がある。
Further, when the gear ratio is extremely large, even when the gear ratio of the toroidal continuously
この様な点を考慮して、特許文献２には、トラニオンを変位させる為の油圧式のアクチュエータ部分の圧力差を直接制御する事により、トロイダル型無段変速機を通過するトルク（通過トルク）を規制する構造が記載されている。
但し、上記特許文献２に記載されている様な構造の場合には、上記圧力差のみで制御を行なう為、上記通過トルクが目標値に一致した瞬間にトラニオンの姿勢を停止させる事が難しい。具体的には、トルク制御の為に上記トラニオンを変位させる量が大きくなる為、上記通過トルクが目標値に一致した瞬間にトラニオンが停止せずにそのまま変位を継続する、所謂オーバシュート（更にはこれに伴うハンチング）が生じ易く、上記通過トルクの制御が安定しない。
In consideration of such points,
However, in the case of the structure as described in
特に、図３〜５に示した一般的なハーフトロイダル型無段変速機の様に、トラニオン７、７の両端部に設けた各枢軸９、９の方向と、入力側、出力側各ディスク２、５の中心軸の方向とが互いに直角方向である、所謂キャストアングルを持たないトロイダル型無段変速機２５の場合に、上記オーバシュートが生じ易い。これに対して、一般的なフルトロイダル型無段変速機の様に、キャストアングルを持った構造の場合には、オーバシュートを収束させる方向の力が作用する為、上記特許文献２に記載されている様な構造でも、十分なトルク制御を行なえるものと考えられる。
In particular, like the general half-toroidal continuously variable transmission shown in FIGS. 3 to 5, the directions of the pivots 9 and 9 provided at both ends of the
「未公知の第一の先発明の説明」
この様な事情に鑑みて、特願２００３−５６６８１号には、一般的なハーフトロイダル型無段変速機の様に、キャストアングルを持たないトロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置でも、このトロイダル型無段変速機を通過するトルク（通過トルク）の制御を厳密に行なえる方法及び装置に関する発明が開示されている。
図７は、この様な第一の先発明の制御方法及び装置の対象となる、無段変速装置の構造の１例を示している。この図７に示した無段変速装置は、前述の図６に示した従来から知られている無段変速装置と同様の機能を有するものであるが、遊星歯車式変速機２６ａ部分の構造を工夫する事により、この遊星歯車式変速機２６ａ部分の組立性を向上させている。
"Explanation of the first prior invention not yet known"
In view of these circumstances, Japanese Patent Application No. 2003-56681 discloses a continuously variable transmission that incorporates a toroidal continuously variable transmission that does not have a cast angle, such as a general half-toroidal continuously variable transmission. An invention relating to a method and an apparatus capable of strictly controlling the torque (passing torque) passing through the toroidal-type continuously variable transmission is disclosed.
FIG. 7 shows an example of the structure of a continuously variable transmission that is the object of the control method and apparatus of the first prior invention. The continuously variable transmission shown in FIG. 7 has the same function as that of the conventionally known continuously variable transmission shown in FIG. 6, but the structure of the planetary
入力軸１及び１対の入力側ディスク２、２と共に回転するキャリア２７ａの両側面に、それぞれがダブルピニオン型である、第一、第二の遊星歯車４２、４３を支持している。即ち、これら第一、第二の遊星歯車４２、４３は、それぞれ１対ずつの遊星歯車素子４４ａ、４４ｂ、４５ａ、４５ｂにより構成している。そして、これら各遊星歯車素子４４ａ、４４ｂ、４５ａ、４５ｂを、互いに噛合させると共に、内径側の遊星歯車素子４４ａ、４５ａを、出力側ディスク５ａにその基端部（図７の左端部）を結合した中空回転軸３２ａの先端部（図７の右端部）及び伝達軸４６の一端部（図７の左端部）にそれぞれ固設した第一、第二の太陽歯車４７、４８に、外径側の遊星歯車素子４４ｂ、４５ｂをリング歯車４９に、それぞれ噛合させている。
First and second
一方、上記伝達軸４６の他端部（図７の右端部）に固設した第三の太陽歯車５０の周囲に設けた第二のキャリア３６ａに遊星歯車素子５１ａ、５１ｂを、回転自在に支持している。尚、この第二のキャリア３６ａは、上記入力軸１と同心に配置された出力軸３８ａの基端部（図７の左端部）に固設されている。又、上記各遊星歯車素子５１ａ、５１ｂは、互いに噛合すると共に、内径側の遊星歯車素子５１ａを上記第三の太陽歯車５０に、外径側の遊星歯車素子５１ｂを、上記第二のキャリア３６ａの周囲に回転自在に設けた第二のリング歯車３９ａに、それぞれ噛合させている。又、上記リング歯車４９と上記第二のキャリア３６ａとを低速用クラッチ４０ａにより係脱自在とすると共に、上記第二のリング歯車３９ａとハウジング等の固定の部分とを、高速用クラッチ４１ａにより係脱自在としている。尚、上記外径側の遊星歯車素子４４ｂ、４５ｂに代えて大きな軸方向寸法を有する１本の遊星歯車素子を、上記リング歯車４９に代えて軸方向寸法の小さなリング歯車を、それぞれ使用する事もできる。
On the other hand, the
この様に構成する改良された無段変速装置の場合、上記低速用クラッチ４０ａを接続し、上記高速用クラッチ４１ａの接続を断った状態では、上記入力軸１の動力が上記リング歯車４９を介して上記出力軸３８ａに伝えられる。そして、トロイダル型無段変速機２５の変速比を変える事により、無段変速装置全体としての速度比ｅCVT 、即ち、上記入力軸１と上記出力軸３８ａとの間の速度比が変化する。この際のトロイダル型無段変速機２５の速度比ｅCVU と無段変速装置全体としての速度比ｅCVT との関係は、上記リング歯車４９の歯数ｍ49と前記第一の太陽歯車４７の歯数ｍ47との比をｉ1 （＝ｍ49／ｍ47）とした場合に、次の（１）式で表される。
ｅCVT ＝（ｅCVU ＋ｉ1 −１）／ｉ1 --- (1)
そして、例えば上記歯数同士の比ｉ1 が２である場合に、上記両速度比ｅCVU 、ｅCVT 同士の関係が、図８に線分αで示す様に変化する。
In the improved continuously variable transmission configured as described above, the power of the
e CVT = (e CVU + i 1 -1) / i 1 --- (1)
For example, when the ratio i 1 between the number of teeth is 2, the relationship between the speed ratios e CVU and e CVT changes as shown by a line segment α in FIG.
これに対して、上記低速用クラッチ４０ａの接続を断ち、上記高速用クラッチ４１ａを接続した状態では、上記入力軸１の動力が、前記第一の遊星歯車４２、上記リング歯車４９、前記第二の遊星歯車４３、前記伝達軸４６、前記各遊星歯車素子５１ａ、５１ｂ、上記第二のキャリア３６ａを介して、上記出力軸３８ａに伝えられる。そして、上記トロイダル型無段変速機２５の速度比ｅCVU を変える事により、無段変速装置全体としての速度比ｅCVT が変化する。この際のトロイダル型無段変速機２５の速度比ｅCVU と無段変速装置全体としての速度比ｅCVT との関係は、次の（２）式の様になる。尚、この（２）式中、ｉ1 は上記リング歯車４９の歯数ｍ49と前記第一太陽歯車４７の歯数ｍ47との比（ｍ49／ｍ47）を、ｉ2 は上記リング歯車４９の歯数ｍ49と前記第二の太陽歯車４８の歯数ｍ48との比（ｍ49／ｍ48）を、ｉ3 は前記第二のリング歯車３９ａの歯数ｍ39と前記第三の太陽歯車５０の歯数ｍ50との比（ｍ39／ｍ50）を、それぞれ表している。
ｅCVT ＝｛１／（１−ｉ3 ）｝・｛１＋（ｉ2 ／ｉ1 ）（ｅCVU −１）｝ --- (2)
そして、上記各比のうち、ｉ1 が２、ｉ2 が２．２、ｉ3 が２．８である場合に、上記両速度比ｅCVU 、ｅCVT 同士の関係が、図８に線分βで示す様に変化する。
In contrast, when the low speed clutch 40a is disconnected and the high speed clutch 41a is connected, the power of the
e CVT = {1 / (1-i 3 )} · {1+ (i 2 / i 1 ) (e CVU −1)} --- (2)
Of the above ratios, when i 1 is 2, i 2 is 2.2, and i 3 is 2.8, the relationship between the speed ratios e CVU and e CVT is shown in FIG. It changes as indicated by β.
上述の様に構成し作用する無段変速装置の場合、図８の線分αから明らかな通り、前記入力軸１を回転させた状態のまま上記出力軸３８ａを停止させる、所謂変速比無限大の状態を造り出せる。但し、この様に入力軸１を回転させた状態のまま上記出力軸３８ａを停止させたり、或は極低速で回転させる状態では、前述した通り、上記トロイダル型無段変速機２５を通過するトルク（通過トルク）が、駆動源であるエンジンから上記入力軸１に加えられるトルクよりも大きくなる。この為、車両の停止時又は微速運行時には、上記通過トルクが過大（或は過小に）にならない様にする為、駆動源から上記入力軸１に入力されるトルクを適正に規制する必要がある。
In the case of the continuously variable transmission constructed and operated as described above, as is apparent from the line segment α in FIG. 8, the
又、上記微速運行時、出力軸３８ａを停止させる状態に近い状態、即ち、上記無段変速装置の変速比が非常に大きく、上記入力軸１の回転速度に比べて上記出力軸３８ａの回転速度が大幅に遅い状態では、この出力軸３８ａに加わるトルクが、上記無段変速装置の変速比の僅かな変動により、大幅に変動する。この為、円滑な運転操作を確保する為に、やはり駆動源から上記入力軸１に入力されるトルクを適正に規制する必要がある。
Further, during the slow speed operation, the
尚、この様な低速モード状態での加速若しくは定速走行時に、上記通過トルクは、前述の図６に示す従来構造と同様に、入力軸１からキャリヤ２７ａ及び第一の遊星歯車４２と第一の太陽歯車４７と中空回転軸３２ａとを介して出力側ディスク５ａに加わり、更にこの出力側ディスク５ａから各パワーローラ６、６（図６参照）を介して各入力側ディスク２、２に加わる。即ち、加速若しくは定速走行時に上記通過トルクは、上記各入力側ディスク２、２が上記各パワーローラ６、６からトルクを受ける方向に循環する。
Incidentally, during acceleration or constant speed running in such a low speed mode state, the passing torque is transmitted from the
この為に、第一の先発明による変速比の制御方法及び装置の場合には、図９に示す様にして、上記駆動源から上記入力軸１に入力されるトルクを適正に規制する様にしている。先ず、上記駆動源であるエンジンの回転速度を大まかに制御する。即ち、このエンジンの回転速度を、図９のｗ範囲内の点ａに規制する。これと共に、この制御されたエンジンの回転速度に上記無段変速装置の入力軸１の回転速度を一致させる為に必要とされる、上記トロイダル型無段変速機２５の変速比を設定する。この設定作業は、前述の（１）式に基づいて行なう。即ち、第一の先発明の方法によりエンジンから上記入力軸１に伝達するトルクを厳密に規制する必要があるのは、前記低速用クラッチ４０ａを接続し、前記高速用クラッチ４１ａの接続を断った、所謂低速モード時である。従って、上記入力軸１の回転速度を、必要とする出力軸３８ａの回転速度に対応した値とすべく、上記（１）式により、上記トロイダル型無段変速機２５の変速比を設定する。
For this reason, in the case of the speed ratio control method and apparatus according to the first aspect of the invention, as shown in FIG. 9, the torque input to the
又、上記トロイダル型無段変速機２５に組み込んだトラニオン７、７を枢軸９、９の軸方向に変位させる為の油圧式のアクチュエータ１０、１０を構成する１対の油圧室２４ａ、２４ｂ（図５及び後述する図１１参照）同士の間の圧力差を、油圧センサ５２（後述する図１２参照）により測定する。この油圧測定作業は、上記エンジンの回転速度を大まか（但し回転速度を一定に保つ状態）に制御し、これに対応して、上述の様に、（１）式により上記トロイダル型無段変速機２５の変速比を設定した状態で行なう。そして、測定作業に基づいて求めた上記圧力差により、上記トロイダル型無段変速機２５を通過するトルク（通過トルク）ＴCVU を算出する。
Further, a pair of
即ち、上記圧力差は、上記トロイダル型無段変速機２５の変速比が一定である限り、このトロイダル型無段変速機２５を通過するトルクＴCVU に比例する為、上記圧力差により、このトルクＴCVU を求める事ができる。この理由は、前述した様に、上記各アクチュエータ１０、１０が、入力側ディスク２、２から上記出力側ディスク５ａ（或は出力側ディスク５ａから入力側ディスク２、２）に伝達されるトルク（＝トロイダル型無段変速機２５を通過するトルクＴCVU ）に比例する大きさを有する、２Ｆｔなる力を支承する為である。
That is, the pressure difference is proportional to the torque T CVU passing through the toroidal type continuously
一方、上記トルクＴCVU は、次の（３）式によっても求められる。
ＴCVU ＝ｅCVU ・ＴIN／｛ｅCVU ＋（ｉ1 −１）ηCVU ｝ --- (3)
この（３）式中、ｅCVU は上記トロイダル型無段変速機２５の速度比を、ＴINは上記エンジンから前記入力軸１に入力されるトルクを、ｉ1 は第一の遊星歯車４２に関する遊星歯車変速機の歯数比（リング歯車４９の歯数ｍ49と第一の太陽歯車４７の歯数ｍ47との比）を、ηCVU は上記トロイダル型無段変速機２５の効率を、それぞれ表している。
On the other hand, the torque T CVU is also obtained by the following equation (3).
T CVU = e CVU · T IN / {e CVU + (i 1 -1) η CVU } --- (3)
In this equation (3), e CVU is the speed ratio of the toroidal type continuously
そこで、上記圧力差から求めた、実際にトロイダル型無段変速機２５を通過するトルクＴCVU1と、上記（３）式から求めた、目標とする通過トルクＴCVU2とに基づいて、この実際に通過するトルクＴCVU1と目標値ＴCVU2との偏差△Ｔ（＝ＴCVU1−ＴCVU2）を求める。そして、この偏差△Ｔを解消する（△Ｔ＝０とする）方向に、上記トロイダル型無段変速機２５の速度比を調節する。尚、上記トルクの偏差△Ｔと、上記圧力差の偏差とは比例関係にあるので、上記変速比の調節作業は、トルクの偏差によっても、圧力差の偏差によっても行なえる。即ち、トルクの偏差による変速比制御と、圧力差の偏差による変速比制御とは、技術的に見て同じ事である。
Therefore, calculated from the pressure difference, the torque T CVU1 actually passing through the toroidal type continuously
例えば、図９に示す様に、上記トロイダル型無段変速機２５を実際に通過するトルクＴCVU1（測定値）を目標値ＴCVU2に規制する領域で、前記エンジンが前記入力軸１を駆動するトルクＴINが、この入力軸１の回転速度が高くなる程急激に低くなる方向に変化する場合に就いて考える。この様なエンジンの特性は、電子制御されたエンジンであれば、低速回転域でも容易に得られる。この様なエンジン特性を有する場合で、上記トルクの測定値ＴCVU1が同じく目標値ＴCVU2に比べて、各入力側ディスク２、２が各パワーローラ６、６（図４〜６参照）からトルクを受ける方向の偏差を有する場合には、上記入力軸１を駆動するトルクＴINを小さくする為にエンジンの回転速度を増大すべく、無段変速装置全体としての変速比を減速側に変位させる。この為に、上記トロイダル型無段変速機２５の速度比を、増速側に変速する。
For example, as shown in FIG. 9, the engine drives the
但し、ブレーキペダルを踏んで停止した状態（出力軸の回転速度＝０）では、上記トロイダル型無段変速機２５の内部で生じる滑り、即ち、入力側、出力側各ディスク２、５ａの内側面と各パワーローラ６、６の周面（図４〜６参照）との当接部（トラクション部）で生じる滑り（クリープ）により吸収できる範囲内で、上記トロイダル型無段変速機２５の速度比の制御を行なう。従って、この速度比を調節できる許容範囲は、上記当接部に無理な力が加わらない範囲に止まり、低速走行時の場合に比べて限られたものとなる。
However, when the brake pedal is depressed (rotation speed of the output shaft = 0), the slip generated inside the toroidal-type continuously
例えば、図９で、上記目標値ＴCVU2がａ点に存在し、上記測定値ＴCVU1が同図のｂ点に存在する場合には、上記各入力側ディスク２、２が上記各パワーローラ６、６からトルクを受ける方向の偏差を有する状態となる。そこで、上記トロイダル型無段変速機２５の速度比ｅCVU を増速側に変更して、無段変速装置（Ｔ／Ｍ）全体としての速度比ｅCVT を減速側に変更する。これに合わせてエンジンの回転速度を増速し、トルクを下げる。反対に、上記測定値ＴCVU1が同図のｃ点に存在する場合には、上記各入力側ディスク２、２が上記各パワーローラ６、６にトルクを付加する方向の偏差を有する状態となる。この場合には、上述した場合とは逆に、上記トロイダル型無段変速機２５の速度比ｅCVU を減速側に変更して、無段変速装置（Ｔ／Ｍ）全体としての速度比ｅCVT を増速側に変更する。これに合わせて、エンジンの回転速度を減速してトルクを上昇させる。
For example, in FIG. 9, when the target value T CVU2 is present at point a and the measured value T CVU1 is present at point b in the figure, the
以下、上記圧力差から求めた、実際にトロイダル型無段変速機２５を通過するトルクＴCVU1が目標値に一致するまで、上述した動作を繰り返し行なう。即ち、１回のトロイダル型無段変速機２５の変速制御だけでは、このトロイダル型無段変速機２５を通過するトルクＴCVU1を目標値ＴCVU2に一致させられない場合には、上述した動作を繰り返し行なう。この結果、前記エンジンが前記入力軸１を回転駆動するトルクＴINを、このトロイダル型無段変速機２５を通過するトルクＴCVU を目標値ＴCVU2にする値に近付ける事ができる。尚、この様な動作は、無段変速装置の制御器に組み込んだマイクロコンピュータからの指令により、自動的に、且つ、短時間の間に行なわれる。
Thereafter, the above-described operation is repeated until the torque T CVU1 that actually passes through the toroidal-type continuously
尚、図１０は、上記トロイダル型無段変速機２５を通過するトルクＴCVU と上記エンジンが上記入力軸１を回転駆動するトルクＴINとの比（左側縦軸）と、無段変速装置全体としての速度比ｅCVT （横軸）と、上記トロイダル型無段変速機２５の速度比ｅCVU （右側縦軸）との関係を示している。実線ａが上記通過トルクＴCVU と駆動トルクＴINとの比と、無段変速装置全体としての速度比ｅCVT との関係を、破線ｂが上記両速度比ｅCVT 、ｅCVU 同士の関係を、それぞれ示している。第一の先発明は、上記無段変速装置全体としての速度比ｅCVT を所定値に規制した状態で、上記トロイダル型無段変速機２５を実際に通過するトルクＴCVU1を上記実線ａ上の点で表される目標値（ＴCVU2）に規制すべく、上記トロイダル型無段変速機２５の速度比ｅCVU を規制するものである。
10 shows the ratio (the left vertical axis) of the torque T CVU passing through the toroidal-type continuously
上述した第一の先発明の場合、この様に上記トロイダル型無段変速機２５を実際に通過するトルクＴCVU1を前記目標値ＴCVU2である上記実線ａ上の点に規制する為の制御を２段階に分けて、先ず、エンジンの回転速度を大まかに、即ち、上記目標値ＴCVU2を得られるであろうと考えられる回転速度に制御した後、この回転速度に合わせてトロイダル型無段変速機２５の変速比制御を行なう。この為、従来方法の様なオーバシュート（及びそれに伴うハンチング）を生じさせる事なく、或は仮に生じたとしても実用上問題ない程度に低く抑えて、上記トロイダル型無段変速機２５を実際に通過するトルクＴCVU1を上記目標値ＴCVU2に規制できる。
In the case of the first prior invention described above, control for restricting the torque T CVU1 actually passing through the toroidal type continuously
尚、前述の様に、ブレーキペダルを踏んで停止した状態で前記出力軸３８ａ（図７）には、上記トロイダル型無段変速機２５の内部で生じる滑りに基づいて、駆動力（トルク）が加わる。このトルクの大きさは、従来から普及している、トルクコンバータを備えた一般的な自動変速装置で生じるクリープ力に見合う値に設定する事が考えられる。この理由は、一般的な自動変速装置の操作に慣れた運転者に違和感を与えない為である。又、上記トルクの方向は、運転席に設けた操作レバー（シフトレバー）の操作位置により決定する。この操作レバーが前進方向位置（Ｄ、Ｌレンジ）を選択された場合には、上記出力軸３８ａに前進方向にトルクを付与し、後退方向位置（Ｒレンジ）を選択された場合には、後退方向にトルクを付与する。
As described above, the driving force (torque) is applied to the
次に、上述の様にトロイダル型無段変速機２５を実際に通過するトルクＴCVU1を目標値ＴCVU2に一致させるべく、このトロイダル型無段変速機２５の速度比を制御する部分の回路に就いて、図１１により説明する。トラニオン７を枢軸９、９（図５参照）の軸方向（図１１の上下方向）に変位させる為の油圧式のアクチュエータ１０を構成する１対の油圧室２４ａ、２４ｂに、制御弁１２を通じて、圧油を給排自在としている。この制御弁１２を構成するスリーブ１４は、ステッピングモータ１３により、リンク腕５４とロッド５３とを介して軸方向に変位自在としている。又、上記制御弁１２を構成するスプール１５は、リンク腕１９とプリセスカム１８とロッド１７とを介して上記トラニオン７と係合させ、このトラニオン７の軸方向変位及び揺動変位に伴って、軸方向に変位自在としている。以上の構成は、従来から知られているトロイダル型無段変速機の変速比制御機構と、基本的に同じである。
Next, as described above, a circuit for controlling the speed ratio of the toroidal continuously
特に第一の先発明の場合には、上記スリーブ１４を、上記ステッピングモータ１３により駆動するのに加えて、油圧式の差圧シリンダ５５によっても駆動する様にしている。即ち、上記スリーブ１４に基端部を結合した上記ロッド５３の先端部を上記リンク腕５４の中間部に枢支すると共に、このリンク腕５４の両端部に設けた長孔に、上記ステッピングモータ１３或は上記差圧シリンダ５５の出力部に設けたピンを係合させている。上記リンク腕５４の一端部に設けた長孔内のピンが押し引きされる場合、他端部の長孔内のピンは支点となる。この様な構成により、上記スリーブ１４を、上記ステッピングモータ１３による他、上記差圧シリンダ５５によっても軸方向に変位させられる様にしている。先発明の場合、この差圧シリンダ５５による上記スリーブ１４の変位により、上記トロイダル型無段変速機２５を通過するトルクＴCVU に応じてこのトロイダル型無段変速機２５の速度比ｅCVU を調節する様にしている。
In particular, in the case of the first prior invention, the
この為に第一の先発明の場合には、上記差圧シリンダ５５に設けた１対の油圧室５６ａ、５６ｂ内に、補正用制御弁５７を通じて、互いに異なる油圧を導入自在としている。これら各油圧室５６ａ、５６ｂに導入される油圧は、前記アクチュエータ１０を構成する１対の油圧室２４ａ、２４ｂ内に作用する油圧ＰDOWN、ＰUPの差圧△Ｐと、上記補正用制御弁５７の開度調節用の１対の電磁弁５８ａ、５８ｂの出力圧の差圧△Ｐ0 とに基づいて決定される。即ち、これら両電磁弁５８ａ、５８ｂの開閉は、これら両電磁弁５８ａ、５８ｂの出力圧の差圧△Ｐ0 が前記トロイダル型無段変速機２５の目標トルクＴCVU2に対応する目標差圧となる様に、図示しない制御器（コントローラ）により演算され、この制御器から出力される出力信号に基づいて制御される。従って、上記補正用制御弁５７を構成するスプール５９には、上記アクチュエータ１０の油圧室２４ａ、２４ｂ内に作用する油圧の差圧△Ｐに応じた力と、これに対抗する力となる、上記目標トルクＴCVU2に対応する目標差圧である上記電磁弁５８ａ、５８ｂの出力圧の差圧△Ｐ0 とが作用する。
For this reason, in the case of the first prior invention, different hydraulic pressures can be introduced into the pair of
上記トロイダル型無段変速機２５を実際に通過するトルクＴCVU1と上記目標トルクＴCVU2とが一致する場合、即ち、これら通過トルクＴCVU1と目標トルクＴCVU2との差△Ｔが０の場合には、上記アクチュエータ１０の油圧室２４ａ、２４ｂ内に作用する油圧の差圧△Ｐに応じた力と、上記電磁弁５８ａ、５８ｂの出力圧の差圧△Ｐ0 に応じた力とが釣り合う。この為、上記補正用制御弁５７を構成するスプール５９は中立位置となり、上記差圧シリンダ５５の油圧室５６ａ、５６ｂに作用する圧力も等しくなる。この状態では、この差圧シリンダ５５のスプール６０は中立位置となり、上記トロイダル型無段変速機２５の速度比は変わらない（補正されない）。
When the torque T CVU1 that actually passes through the toroidal-type continuously
一方、上記トロイダル型無段変速機２５を実際に通過するトルクＴCVU1と上記目標トルクＴCVU2とに差が生じると、上記アクチュエータ１０の油圧室２４ａ、２４ｂ内に作用する油圧の差圧△Ｐに応じた力と、上記電磁弁５８ａ、５８ｂの出力圧の差圧△Ｐ0 に応じた力との釣り合いが崩れる。そして、上記通過トルクＴCVU1と目標トルクＴCVU2との差△Ｔの大きさ及び方向に応じて上記補正用制御弁５７を構成するスプール５９が軸方向に変位し、上記差圧シリンダ５５の油圧室５６ａ、５６ｂ内に、上記△Ｔの大きさ及び方向に応じた適切な油圧が導入される。そして、上記差圧シリンダ５５のスプール６０が軸方向に変位し、これに伴って、前記制御弁１２を構成するスリーブ１４が軸方向に変位する。この結果、前記トラニオン７が枢軸９、９の軸方向に変位して、上記トロイダル型無段変速機２５の速度比が変わる（補正される）。尚、この様にして変速比が変化する方向、及び変化する量は、前述の図９〜１０により説明した通りである。又、この様にトロイダル型無段変速機２５の速度比が変位する量、即ち補正される量（速度比の補正量）は、このトロイダル型無段変速機２５の速度比幅に対して十分小さいものである。この為に、上記差圧シリンダ５５のスプール６０のストロークは、前記ステッピングンモータ１３の出力部のストロークよりも十分に小さくしている。
On the other hand, when the difference between the torque T CVU1 and the target torque T CVU2 actually passing through the toroidal type continuously
「未公知の第二の先発明の説明」
又、特願２００３−１０５９６７号には、非走行状態で、出力軸に加わるトルクが０若しくは小さな値に収まる様にする為に、トロイダル型無段変速機の変速比を厳密に規制できる、無段変速装置に関する発明が開示されている。この第二の先発明の構造及び作用に就いて、図１２〜１３により説明する。尚、このうちの図１２の上部には、例えば前述の図７に示した無段変速装置を模式的に示している。従って、当該部分には、できるだけ、この図７に示した符号と同じ符号を付している。又、上記図１２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。
“Explanation of second unknown prior art”
In Japanese Patent Application No. 2003-105967, the speed ratio of the toroidal continuously variable transmission can be strictly regulated in order to keep the torque applied to the output shaft to 0 or a small value in a non-running state. An invention relating to a step transmission is disclosed. The structure and operation of the second prior invention will be described with reference to FIGS. Of these, the upper part of FIG. 12 schematically shows the continuously variable transmission shown in FIG. 7, for example. Therefore, the same reference numerals as those shown in FIG. 7 are given to the portions as much as possible. In FIG. 12, a thick arrow indicates a power transmission path, a solid line indicates a hydraulic circuit, and a broken line indicates an electric circuit.
エンジン６１の出力は、ダンパ６２を介して、入力軸１に入力される。このうちのダンパ６２は、上記エンジン６１の回転を平滑化して上記入力軸１に伝達する、弾性継手としての役目を有する。この入力軸１に伝達された動力は、トロイダル型無段変速機２５ａを構成する油圧式の押圧装置２３ａから入力側ディスク２に伝達され、更にパワーローラ６を介して出力側ディスク５ａに伝達される。これら両ディスク２、５ａのうち、入力側ディスク２の回転速度は入力側回転センサ６３により、出力側ディスク５ａの回転速度は出力側回転センサ６４により、それぞれ測定して、制御器６５に入力し、上記両ディスク２、５ａ間の（トロイダル型無段変速機２５ａの）変速比（速度比）を算出自在としている。
The output of the engine 61 is input to the
又、上記入力軸１に伝達された動力は、直接又は上記トロイダル型無段変速機２５ａを介して、差動ユニットである遊星歯車式変速機２６ｂに伝達される。そして、この遊星歯車式変速機２６ｂの構成部材の差動成分が、クラッチ装置６６を介して、出力軸３８ａに取り出される。尚、このクラッチ装置６６は、上記図７に示した低速用クラッチ４０ａ及び高速用クラッチ４１ａを表すものである。又、出力軸回転センサ６７によって、上記出力軸３８ａの回転速度を検出自在としている。但し、この出力軸回転センサ６７は、上記入力側回転センサ６３及び出力側回転センサ６４の故障の有無を判定する為のフェールセーフ用に設置したもので、第二の先発明を実施する場合に必須ではない。
The power transmitted to the
一方、前記ダンパ６２部分から取り出した動力によりオイルポンプ６８を駆動し、このオイルポンプ６８から吐出した圧油を、上記押圧装置２３ａと、上記パワーローラ６を支持したトラニオン７を変位させるアクチュエータ１０（図５、１１、１３参照）の変位量を制御する為の制御弁装置６９とに、送り込み自在としている。尚、この制御弁装置６９とは、前述の図１１及び後述する図１３に示した制御弁１２と、差圧シリンダ５５と、補正用制御弁５７（５７ａ、５７ｂ）と、後述する図１３に記載した、高速用切換弁７０及び低速用切換弁７１とを合わせたものである。又、上記アクチュエータ１０に設けた１対の油圧室２４ａ、２４ｂ（図５、１１、１３参照）内の油圧を（実際には１対の）油圧センサ５２により検出して、その検出信号を、上記制御器６５に入力している。この制御器６５は、上記油圧センサ５２からの信号に基づいて、上記トロイダル型無段変速機２５ａの通過トルクを算出する。
On the other hand, the
又、上記制御弁装置６９は、ステッピングモータ１３と、ライン圧制御用電磁開閉弁７２と、上記補正用制御弁５７を切り換える為の電磁弁５８ａ（５８ｂ）と、上記高速用切換弁７０及び低速用切換弁７１を切り換える為のシフト用電磁弁７３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１３と、ライン圧制御用電磁開閉弁７２と、電磁弁５８ａ（５８ｂ）と、シフト用電磁弁７３とは、何れも上記制御器６５からの制御信号に基づいて切り換えられる。
The
又、この制御器６５には、前記各回転センサ６３、６４、６７及び上記油圧センサ５２からの信号の他、油温センサ７４の検出信号と、ポジションスイッチ７５の位置信号と、アクセルセンサ７６の検出信号と、ブレーキスイッチ７７の信号とを入力している。このうちの油温センサ７４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、上記ポジションスイッチ７５は、後述する図１３に記載した手動油圧切換弁７８を切り換える為に運転席に設けられたシフトレバー（操作レバー）の操作位置を表す信号を出す為のものである。又、上記アクセルセンサ７６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、上記ブレーキスイッチ７７は、ブレーキペダルが踏まれた事、或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。
In addition to the signals from the
上記制御器６５は、上記各スイッチ７５、７７及び各センサ５２、６３、６４、６７、７４、７６からの信号に基づいて、上記ステッピングモータ１３と、ライン圧制御用電磁開閉弁７２と、電磁弁５８ａ（５８ｂ）と、シフト用電磁弁７３とに上記制御信号を送る他、前記エンジン６１を制御する為のエンジンコントローラ７９に制御信号を送る。そして、前述した第一の先発明の場合と同様にして、入力軸１と出力軸３８ａとの間の速度比を変えたり、或は停止時若しくは極く低速走行時に前記トロイダル型無段変速機２５ａを通過して上記出力軸３８ａに加えられるトルク（通過トルク）を制御する。
Based on the signals from the
特に図示の構造の場合には、前記入力側回転センサ６３及び前記出力側回転センサ６４の検出信号に基づいて、上記出力軸３８ａの回転速度及び回転方向を算出し、上記通過トルクの制御を行なう様にしている。即ち、上記入力側、出力側両回転センサ６３、６４の検出信号を入力した上記制御器６５は、これら両回転センサ６３、６４の検出信号に基づいて、各入力側ディスク２、２の回転速度ＮIDと出力側ディスク５ａの回転速度ＮODを求める。前記エンジン６１により前記入力軸１が回転駆動されている限り、上記各入力側ディスク２、２及び出力側ディスク５ａは、何れも十分な速度で回転する。従って、上記両センサ６３、６４により、上記各ディスク２、５ａの回転速度を確実に求められる。
Particularly in the case of the illustrated structure, the rotational speed and direction of the
そして、上記各入力側ディスク２、２の回転速度ＮIDと出力側ディスク５ａの回転速度ＮODとから求められる、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮID（速度比ｅCVU とは正負逆）と、前記低速用クラッチ４０ａを接続しての低速モード状態時の、前記遊星歯車式変速機２６ｂの変速比ｉ1 とから、下記の（４）式により、上記出力軸３８ａの回転速度ＮOUT を、上記各入力側ディスク２、２の回転速度に対する比として求める。尚、上記遊星歯車式変速機２６ｂの変速比ｉ1 は、例えば図７に示した無段変速装置を構成する遊星歯車式変速機２６ａであれば、リング歯車４９の歯数ｍ49と第一の太陽歯車４７の歯数ｍ47との比である（ｉ1 ＝ｍ49／ｍ47）。
ＮOUT ＝（ｉ1 −１−ＮOD／ＮID）／ｉ1 --- (4)
従って、上記出力軸３８ａの回転速度の絶対値は、ＮOUT ×ＮIDとなる。又、この（４）式から明らかな通り、ＮOD／ＮID＝ｉ1 −１であれば上記出力軸３８ａは停止し、ＮOD／ＮID＞ｉ1 −１であれば自動車を後退させる方向に回転し、ＮOD／ＮID＜ｉ1 −１であれば同じく前進させる方向に回転する。
Then, the speed ratio N OD / N ID (speed ratio e) of the toroidal type continuously
N OUT = (i 1 −1−N OD / N ID ) / i 1 --- (4)
Therefore, the absolute value of the rotation speed of the
又、上述の様な構成で第二の先発明を実施する為に、上記制御器６５は、前記ポジションスイッチ７５の信号に基づいて非走行状態（Ｐレンジ又はＮレンジ）を選択された場合に、上記低速用クラッチ４０ａと前記高速用クラッチ４１ａとの接続を断つ。この状態では、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比に関係なく、前記入力軸１の回転が上記出力軸３８ａに伝わる事はなくなる。又、この状態では、上記トロイダル型無段変速機２５ａを通過するトルクは、（僅少の摩擦抵抗に見合うトルクを除き）実質的に０である。但し、この状態でも、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を適切に規制しておかないと、次に走行状態（Ｄ、Ｌレンジ又はＲレンジ）が選択された瞬間に、上記出力軸３８ａが突然、必要以上のトルク、且つ、必要以上の速度で回転し始める可能性がある。この様な事態が発生すると、運転者に違和感を与える他、各部の耐久性に悪影響を及ぼす。
Further, in order to implement the second prior invention with the above-described configuration, the controller 65, when the non-running state (P range or N range) is selected based on the signal of the position switch 75. The connection between the low speed clutch 40a and the high speed clutch 41a is cut off. In this state, the rotation of the
そこで、第二の先発明の場合には、上記両クラッチ４０ａ、４１ａが繋がれた場合でも上記出力軸３８ａの回転速度が０となる様に、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を規制する（第一の方法）。この場合に好ましくは、このトロイダル型無段変速機２５ａを通過するトルクの目標値を（上述の様に非走行状態での実質的通過トルクの値である）０にした状態で、このトロイダル型無段変速機２５ａの変速比を調節する（第二の方法）。或は、上記両クラッチ４０ａ、４１ａが繋がれた場合に上記出力軸３８ａの回転速度が、ブレーキペダルの踏み込みにより停止させられる程度の低速となり、且つ、この出力軸３８ａに加わるトルクが小さくなる様に、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を調節する（第三の方法）。何れの場合でも、図面に表れる構造は同じであるから、以下、それぞれの場合に就いて説明する。
Therefore, in the case of the second prior invention, the gear ratio of the toroidal continuously
先ず、第一の方法の場合に上記制御器６５は、前記遊星歯車式変速機２６ｂの変速比ｉ1 と上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDとに基づいて、非走行状態時の上記出力軸３８ａの回転速度の絶対値ＮOUT ×ＮIDを求め、この回転速度を０にする。この為に、トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDをｉ1 −１とする（ＮOD／ＮID＝ｉ1 −１）。この際、好ましくは、第二の方法の様に、上記トロイダル型無段変速機２５ａを通過して上記出力軸３８ａに伝わるトルクの目標値を０にした状態で上記出力軸３８ａの回転速度を０とすべく、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDを調節する。この調節は、前述した第一の先発明の様にして（図９のａ点を横軸上に設定して）行なう。
First, in the case of the first method, the controller 65 determines whether the planetary
又、この調節作業は、前記制御器６５からの指令に基づいて変位する前記アクチュエータ１０により、前記トラニオン７を枢軸９、９の軸方向に変位させる事で行なう。この際に、前記両回転センサ６３、６４の検出信号に基づいて前記各入力側ディスク２、２の回転速度ＮIDと前記出力側ディスク５ａの回転速度ＮODとを求めつつ、前記制御弁装置６９をフィードバック制御する。そして、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDがｉ1 −１になった状態で、上記アクチュエータ１０を停止させる。そして、この状態での上記制御弁装置６９の構成各部の状態を学習し、上記制御器６５のメモリに記憶させる。そして、次に前記ポジションスイッチ７５が非走行状態に切り替えられた場合に、上記メモリ内に記憶されている学習結果に基づき、上記制御弁装置６９を切り替える。従って、上記トロイダル型無段変速機２５ａの個体差に関係なく、非走行状態から走行状態に切り替えられた瞬間に於ける上記出力軸３８ａの回転速度を０にできる。尚、この場合に於ける、出力軸３８ａの回転速度が０の状態には、完全な０だけでなく、運転者がブレーキペダルを含む等、制動装置を作動させる事により、エンジンのアイドリング回転に拘らず、車両を停止させたままにできる状態も含む。
This adjustment operation is performed by displacing the
又、第三の方法の場合には、前記両クラッチ４０ａ、４１ａが繋がれた場合でも上記出力軸３８ａに加わるトルクを、一般的な自動変速機でＰレンジ又はＮレンジからＤレンジ、Ｌレンジ又はＲレンジに切り替えた瞬間に加わる程度のトルク（クリープにより微速走行させる程度のトルク）以下に規制する。この為に、非走行状態が選択されている場合には、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDを、上述した場合のｉ1 −１を基準として若干の補正を加えるべく、上記トロイダル型無段変速機２５ａを通過するトルクの目標値として、０以外の（摩擦抵抗に基づくトルクよりも明らかに大きな）値を設定する。上記両クラッチ４０ａ、４１ａが何れも接続されていない状態では、上記トロイダル型無段変速機２５ａを通過するトルクは（僅少の回転抵抗に見合うトルクを除き）ほぼ０である。従って、上記目標値と実際の通過トルクとの間に偏差が生じる。
In the case of the third method, even when both
この結果前記制御器６５は、この偏差を解消すべく、上記制御弁装置６９を構成する前記差圧シリンダ５５を切り替えて、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を調節する。但し、前述した通り、上記差圧シリンダ５５によりこのトロイダル型無段変速機２５ａの変速比を調節できる範囲は、機械的に限定された範囲内であり、上記偏差を解消する為に行なわれる、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比の調節は微小である（偏差を解消し切らない）。一方、上記第三の方法の場合には、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比の目標値を、前記出力軸３８ａを完全に停止させる場合に必要となる変速比ｉ1 −１に、αなる補正値を加えた値（ｉ1 −１＋α）とする。この補正値αは、上記差圧シリンダ５５により上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を調節できる限界値（補正限界値）であり、正負は問わない。
As a result, in order to eliminate this deviation, the controller 65 switches the
この様に、上記出力軸３８ａを完全に停止させる場合に必要となる変速比ｉ1 −１にαなる補正値を加えた値（ｉ1 −１＋α）を目標に、且つ、通過トルクの目標値を設定した状態で上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比調節を行なうべく、前記制御器６５からの指令に基づいて変位する前記アクチュエータ１０により、前記トラニオン７を枢軸９、９の軸方向に変位させる。この際も、前記両回転センサ６３、６４の検出信号に基づいて前記各入力側ディスク２、２の回転速度ＮIDと前記出力側ディスク５ａの回転速度ＮODとを求めつつ、前記制御弁装置６９をフィードバック制御する。そして、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDがｉ1 −１＋αになった状態で、上記アクチュエータ１０を停止させる。
As described above, the target value of the passing torque is set to the target value (i 1 −1 + α) obtained by adding the correction value α to the speed change ratio i 1 −1 that is required when the
そして、この状態での上記制御弁装置６９の構成各部の状態を学習し、上記制御器６５のメモリに記憶させる。そして、次に前記ポジションスイッチ７５が非走行状態に切り替えられた場合に、このメモリ内に記憶されている学習結果に基づき、上記制御弁装置６９を切り替える。従って、上記トロイダル型無段変速機２５ａの個体差に関係なく、非走行状態から走行状態に切り替えた瞬間に於ける上記出力軸３８ａの回転速度を、小さな値にできる。又、この状態でこの出力軸３８ａに加わるトルクを小さな値にできる。この場合には、運転者がブレーキペダルを踏み込んでさえいれば、自動車を停止状態のままに維持できる。従って、従来から一般的に使用されている自動変速機と同様の運転操作で良い。又、走行状態を選択した瞬間に、各部に大きな衝撃が加わる事はない。
Then, the state of each component of the
この様な第三の方法の場合には、各摩擦係合部に存在するヒステリシスの存在に関係なく、所定の状態（トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDがｉ1 −１＋αになる状態）を実現する為の上記制御弁装置６９の状態（学習値）を安定して得る事ができる。即ち、前述の第一の方法の場合には、前記差圧ピストン５５の摩擦係合部に存在するヒステリシス等により、学習値に僅かとは言えばらつきを生じる可能性がある。これに対して、上記第三の方法の場合には、上記差圧ピストン５５を構成するスプール６０を片側に押し付けた状態で上記所定の状態を実現するので、上記摩擦係合部のヒステリシスに影響を受ける事なく、上記学習値を安定して求められる。
In the case of such a third method, regardless of the presence of hysteresis present in each friction engagement portion, a predetermined state (the transmission ratio N OD / N ID of the toroidal type continuously
図１３は、上述の様に構成し作用する、第二の先発明の無段変速装置を制御する油圧回路の具体例を示している。この油圧回路では、油溜８０から吸引されてオイルポンプ６８ａ、６８ｂにより吐出された圧油を、調圧弁８１ａ、８１ｂで所定圧に調整自在としている。上記オイルポンプ６８ａ、６８ｂが、前述の図１２に記載したオイルポンプ６８に相当する。又、上記両調圧弁８１ａ、８１ｂのうち、次述する手動油圧切換弁７８側に送る油圧を調整する為の調圧弁８１ｂによる調整圧を、ライン圧制御用電磁開閉弁７２の開閉に基づいて調節自在としている。そして、上記両調圧弁８１ａ、８１ｂにより圧力を調整された圧油を、制御弁１２を介してアクチュエータ１０に送り込み自在とする他、差圧シリンダ５５のストロークを調節する為の補正用制御弁５７ａ、５７ｂに、ロード電磁弁８２の開閉に基づいて送り込み自在としている。
FIG. 13 shows a specific example of a hydraulic circuit for controlling the continuously variable transmission according to the second aspect of the invention that is configured and operates as described above. In this hydraulic circuit, the pressure oil sucked from the
又、上記圧油を、油圧式の押圧装置２３ａに送り込む様にしている。又、この圧油は、手動油圧切換弁７８と、高速用切換弁７０又は低速用切換弁７１とを介して、低速用クラッチ４０ａ（４０）又は高速用クラッチ４１ａ（４１）の油圧室内に送り込み自在としている。上記各切換弁７８、７０、７１のうち、上記手動油圧切換弁７８は、運転席に設けられて運転者により操作されるシフトレバー（操作レバー）により操作されて、駐車レンジ（Ｐ）、リバース（後退）レンジ（Ｒ）、ニュートラルレンジ（Ｎ）、ドライブ（通常前進）レンジ（Ｄ）、高駆動力前進レンジ（Ｌ）を選択する。これら各レンジを選択した場合に於ける、上記手動油圧切換弁７８の切り換え状態は、図示の通りである。尚、この手動油圧切換弁７８を含め、各弁の構造及び機能の表示は、油圧機器に関する機械製図の一般的な手法によっている。
Further, the pressure oil is fed into the hydraulic
又、上記高速用、低速用両切換弁７０、７１はそれぞれ、シフト用電磁弁７３により切り換えられるシフト用切換弁８３の切り換えに基づく圧油の給排により、それぞれの連通状態を切り換えられるもので、一方の切換弁７０（又は７１）が高速用クラッチ４１ａ（又は低速用クラッチ４０ａ）の油圧室に圧油を送り込む際には、他方の切換弁７１（又は７０）が低速用クラッチ４０ａ（又は高速用クラッチ４１ａ）の油圧室から圧油を排出する。
The high-speed and low-
例えば上述の様な油圧回路により制御される、前述の様な第二の先発明を実施する場合、前述した様に、前記ポジションスイッチ７５が非走行状態に切り替えられた場合に、制御器６５のメモリ内に記憶されている学習結果に基づき、前記制御弁装置６９を切り替える。そして、走行状態に切り替えられた瞬間に於ける上記出力軸３８ａの回転速度を０にすべく、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDを調節する。この様な目的で行なう、このトロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDの調節は、前記入力側、出力側両回転センサ６３、６４の検出値を観察しつつ、前記ステッピングモータ１３により前記制御弁１２を切り換える事でも行なえる。但し、上記ポジションスイッチ７５が非走行状態に切り換えられる度に、上記両回転センサ６３、６４の検出値を観察しつつ上記制御弁１２を切り換えるのでは、上記出力軸３８ａの回転速度を０にする為に要する時間が長くなり、現実的ではない。
For example, when the second prior invention as described above, which is controlled by the hydraulic circuit as described above, is implemented, as described above, when the position switch 75 is switched to the non-running state, the controller 65 The
この為、上記第二の先発明を実施する場合、実際には、上記出力軸３８ａの回転速度を０にできる上記ステッピングモータ１３の位置（停止実現位置）を、上述の様に制御器６５のメモリに記憶しておく。この停止実現位置をメモリに記憶させる作業は、上記第二の先発明に係る第一〜第三の方法の何れかにより、無段変速装置の初期設定作業として行なう。そして、上記ポジションスイッチ７５が非走行状態に切り換えられた場合に上記ステッピングモータ１３を、上記メモリに記憶されている、上記停止実現位置にまで移動させる。
For this reason, when the second prior invention is carried out, the position of the stepping
上述の様にして、非走行状態での上記ステッピングモータ１３の出力ロッド８４の位置、即ち、このステッピングモータ１３のステップを制御すれば、上記出力軸３８ａの回転速度を０にする為に要する時間を短くできる。又、走行状態でも、無段変速装置全体としての変速比を所望値に設定する動作を短時間で行なうべく、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDを迅速に調節する為には、上記ステッピングモータ１３のステップを、当該変速比ＮOD／ＮIDに見合う位置に変更する事が好ましい。この様にすれば、このステッピングモータ１３のステップを所望位置にするのみで、上記無段変速装置の変速比を所望値に設定できる為、この設定の為の動作が短時間で終了する。
As described above, if the position of the
但し、無段変速装置に長期間に亙って安定した性能を発揮させる為には、更に次の点を考慮する必要がある。即ち、上記ステッピングモータ１３のステップと上記出力ロッド８４の実際の位置との関係は、何らかの原因でずれる（脱調する）可能性がある。例えば、この出力ロッド８４に一時的に大きな力が加わった場合、上記ステッピングモータ１３のロータ部分と上記出力ロッド８４との間に設けた伝達部が空回りする場合がある。又、ステップを検出する為のインジケータ部分とロータ部分とが空回りする場合もある。この様な何れの場合にも、上記出力ロッド８４が変位しないにも拘らず、上記ステッピングモータ１３のステップのみが変化（増減）する為、このステッピングモータ１３のステップと上記出力ロッド８４の実際の位置との関係が、脱調が発生する以前と異なってしまう。この状態では、上記ステッピングモータ１３のロータ部分と上記出力ロッド８４との間で動力が伝達される様になった以後、或はこのロータ部分と上記インジケータ部分とが対応する様になった以後も、上記ステッピングモータ１３により制御弁１２のスリーブ１４を適正位置に移動させられなくなる。
However, in order for the continuously variable transmission to exhibit stable performance over a long period of time, it is necessary to further consider the following points. That is, the relationship between the step of the stepping
この状態では、上記ステッピングモータ１３にステップを指示するだけでは、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮID、延いては無段変速装置全体としての変速比を所望値通りに規制できなくなる。前記入力側、出力側両回転センサ６３、６４の検出値を観察しつつ、上記ステッピングモータ１３のステップを変更する事で上記無段変速装置全体としての変速比を所望値に規制する事は可能ではあるが、この変速比が所望値になるまでに要する時間が長くなる。
In this state, the transmission ratio N OD / N ID of the toroidal-type continuously
何れにしても、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を所望値通りに規制できない場合には、無段変速装置、更にはこの無段変速装置を搭載した車両の運転状態が不安定になる。例えば、この無段変速装置全体として極大の減速比を実現する（入力軸１を回転させたまま、出力軸３８ａを停止若しくは極低速回転させる）場合に、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比が所望値からずれると、車両を発進させる際の動作が不安定になる可能性がある。又、低速用クラッチ４０と高速用クラッチ４１ａとの切換を行なう前後に上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比が所望値からずれると、低速モードと高速モードとの切換時に、無段変速装置全体としての変速比が不連続になり、乗員に不快感を与える程の変速ショックが発生する可能性がある。
In any case, if the gear ratio of the toroidal type continuously
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、変速比制御の為のステッピングモータの特性変化に拘らず、上記トロイダル型無段変速機の変速比制御を迅速且つ正確に行なえる構造を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention realizes a structure capable of quickly and accurately performing the gear ratio control of the toroidal continuously variable transmission regardless of the characteristic change of the stepping motor for the gear ratio control. Invented accordingly.
本発明の無段変速装置は、入力軸と、出力軸と、トロイダル型無段変速機と、複数の歯車を組み合わせて成る歯車式の差動ユニットと、このトロイダル型無段変速機の変速比の変更を制御する為の制御器とを備える。
上記トロイダル型無段変速機は、上記差動ユニットの第一の入力部と共に上記入力軸により回転駆動される入力側ディスクと、この入力側ディスクと同心に、且つ、この入力側ディスクに対する相対回転を自在として支持され、上記差動ユニットの第二の入力部に接続された出力側ディスクと、これら両ディスク同士の間に挟持された複数個のパワーローラと、これら各パワーローラを回転自在に支持した複数個の支持部材と、これら各支持部材を変位させて上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間の変速比を変えるアクチュエータと、この変速比を所定値にする為にこのアクチュエータの変位方向及び変位量を制御する為の制御ユニットと、上記入力側ディスクの回転速度を検出する為の入力側回転センサと、上記出力側ディスクの回転速度を検出する為の出力側回転センサとを備える。 又、上記差動ユニットは、上記第一、第二の入力部同士の間の速度差に応じた回転を取り出して上記出力軸に伝達する。
The continuously variable transmission of the present invention includes an input shaft, an output shaft, a toroidal continuously variable transmission, a gear type differential unit formed by combining a plurality of gears, and a gear ratio of the toroidal continuously variable transmission. And a controller for controlling the change.
The toroidal-type continuously variable transmission includes an input side disk that is rotationally driven by the input shaft together with the first input portion of the differential unit, a concentric with the input side disk, and a relative rotation with respect to the input side disk. And an output side disk connected to the second input portion of the differential unit, a plurality of power rollers sandwiched between these disks, and each of these power rollers can be rotated freely. A plurality of supporting members that are supported, an actuator that displaces each of the supporting members to change the speed ratio between the input side disk and the output side disk, and the actuator of the actuator to set the speed ratio to a predetermined value. A control unit for controlling the direction and amount of displacement, an input side rotation sensor for detecting the rotational speed of the input side disk, and the output side disk And an output-side rotation sensor for detecting the rotational speed. The differential unit takes out rotation according to the speed difference between the first and second input portions and transmits the rotation to the output shaft.
そして、上記制御器は、次の(1) 〜(3) の機能を有する。
(1) 上記トロイダル型無段変速機の変速比を調節して上記差動ユニットを構成する複数の歯車の相対的変位速度を変化させる事により、上記入力軸を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸の回転状態を、停止状態を挟んで正転及び逆転に変換する機能。
(2) 上記入力側回転センサにより求められる上記入力側ディスクの回転速度と、上記出力側回転センサにより求められる上記出力側ディスクの回転速度とに基づいて、上記トロイダル型無段変速機の変速比を算出する機能。
(3) 上記入力軸の回転を上記出力軸の回転に伝達しない、非走行状態が選択されている事を条件に、上記制御ユニットを構成するステッピングモータの出力部材を１ステップ分ずつ移動させる事により上記トロイダル型無段変速機の変速比を変更しつつ、上記(2) の機能によりこのトロイダル型無段変速機の変速比を算出し、この算出された変速比と上記ステッピングモータのステップとの関係を、上記制御ユニットのメモリに記憶させる機能。
The controller has the following functions (1) to (3).
(1) The input shaft is rotated in one direction by adjusting the gear ratio of the toroidal continuously variable transmission to change the relative displacement speeds of the plurality of gears constituting the differential unit. A function of converting the rotation state of the output shaft into forward rotation and reverse rotation with the stop state interposed therebetween.
(2) the rotational speed of the input side disk obtained by the input-side rotation sensor, based on the rotational speed of the output side disk obtained by the output-side rotation sensor, the transmission ratio of the toroidal type continuously variable transmission The function to calculate
(3) The output member of the stepping motor constituting the control unit is moved step by step on the condition that the rotation of the input shaft is not transmitted to the rotation of the output shaft and the non-running state is selected. While changing the gear ratio of the toroidal continuously variable transmission, the gear ratio of the toroidal continuously variable transmission is calculated by the function (2), and the calculated gear ratio and the stepping motor steps are calculated. The function of storing the relationship in the memory of the control unit.
上述の様に構成する本発明の無段変速装置によれば、変速比制御の為のステッピングモータの特性変化に拘らず、上記トロイダル型無段変速機の変速比制御を迅速且つ正確に行なえる構造を実現できる。
即ち、ステッピングモータに脱調が発生した場合にも、制御器が有する(3) の機能により、上記トロイダル型無段変速機の変速比と上記ステッピングモータのステップとの関係を正しいものに復元できる。
According to the continuously variable transmission of the present invention configured as described above, the gear ratio control of the toroidal continuously variable transmission can be performed quickly and accurately regardless of the change in the characteristics of the stepping motor for the gear ratio control. The structure can be realized.
That is, even when the stepping motor is out of step, the function (3) of the controller can restore the relationship between the gear ratio of the toroidal continuously variable transmission and the step of the stepping motor to the correct one. .
本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、ステッピングモータの出力部材を、機械的ストッパによりそれ以上変位しない移動方向一端部まで移動させてから、この出力部材を移動方向他端部に向け１ステップ分ずつ移動させながら、(2) の機能によりトロイダル型無段変速機の変速比を算出する。
この様に構成すれば、この変速比と上記ステッピングモータのステップとを効率良く対応させる事ができる。
Preferably, when carrying out the present invention, as described in
If comprised in this way, this gear ratio and the step of the said stepping motor can be matched efficiently.
又、好ましくは、請求項３に記載した様に、上記ステッピングモータの出力部材を１ステップ分移動させる事に伴うトロイダル型無段変速機の変速比の変化量を観察して所定値と比較する比較器を備える。そして、この比較器は、この変速比の変化量が所定値以下の場合に、上記ステッピングモータに異状ありと判定する。
この様に構成すれば、ステッピングモータに付属の歯車伝達機能の破損等、そのままでは修復不能な故障が発生した場合に、運転者に修理を促す為の警報を出す事ができる。
Preferably, as described in
With such a configuration, when a failure that cannot be repaired as it is, such as damage to the gear transmission function attached to the stepping motor, an alarm for prompting the driver to repair can be issued.
更に好ましくは、請求項４に記載した様に、上記ステッピングモータの出力部材を１ステップ分移動させる事に伴うトロイダル型無段変速機の変速比の変化量を学習し、入力側回転センサと出力側回転センサとの少なくとも一方の回転センサの故障時に、上記ステッピングモータのステップ数のみの制御で、トロイダル型無段変速機の変速比を目標値に制御するフェイルセーフ機能を備える。
この様に構成すれば、上記何れかの回転センサの故障時にも、最低限必要な走行性能を確保できる。
More preferably, as described in
With this configuration, the minimum required traveling performance can be ensured even when one of the rotation sensors fails.
図１〜２は、本発明の実施例を示している。図１は、トロイダル型無段変速機２５ａと、差動ユニットである遊星歯車式変速機２６ｂとを組み合わせて成る、無段変速装置のブロック図である。尚、本実施例の特徴は、前述の第二の先発明により、入力軸１を回転させたまま出力軸３８ａを停止させられる、ステッピングモータ１３の位置（停止実現位置位置）を制御器６５ａに、記憶設定位置として記憶させる、初期設定を行なった後、上記ステッピングモータ１３に脱調が発生して、このステッピングモータ１３のステップ数とトロイダル型無段変速機２５ａの変速比との関係がずれた場合にも、このずれを修正できる様にする点にある。上記図１に示した無段変速装置は、図面に表れる構造に関しては、上記制御器６５ａに設定スイッチ８５の信号を入力させる様にした点のみが、前述の図１２に示した、上記第二の先発明の構造と相違する。又、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を調節する為の油圧回路に就いては、図１３に示した、上記第二の先発明に利用する油圧回路と同様である。
1 and 2 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram of a continuously variable transmission comprising a combination of a toroidal type continuously
本実施例の特徴は、構造が図面に表れない、上記制御器６５ａの機能にある。又、この制御器６５ａが備えた機能(1) 〜(3) のうち、(1)(2)の機能に就いては、前述した第一、第二の先発明の場合と同様である。本実施例の特徴は、残りの(3) の機能にある。よって、重複する説明を省略し、以下、本実施例の特徴である、上記制御器６５ａが備えている(3) の機能に就いて、図２のフローチャートを参照しつつ説明する。尚、このフローチャートに示した動作は、上記設定スイッチ８５がＯＮされた場合に、ＯＮ動作１回毎に１回ずつ行なわれる。この設定スイッチ８５としては、運転者が任意に操作可能な、独立したスイッチを設ける事もできるし、イグニッションスイッチをＯＮした場合に、自動的に１回のみＯＮされる構造とする事もできる。
The feature of this embodiment is the function of the
何れにしても、上記設定スイッチ８５がＯＮされると、先ず、上記制御器６５ａは、ステップ１で、車両の走行速度が０であるか否かを判定する。この判定は、出力軸回転センサ６７、或は図示しない速度センサからの信号に基づいて行なう。車両の走行速度が０でない限り、本実施例の特徴である、ステッピングモータ１３のステップと上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比との関係を求める為の動作を行なわない。
これに対して、車両の走行速度が０である場合には、次のステップ２で、非走行状態が選択されているか否かを判定する。この判定は、ポジションスイッチ７５からの信号に基づいて行なう。このポジションスイッチ７５からの信号に基づき、運転席に設けられたシフトレバー（操作レバー）の操作位置がパーキングポジション（Ｐ）或はニュートラルポジション（Ｎ）である場合には非走行状態が選択されていると判定し、それ以外の場合には非走行状態は選択されていないと判定する。そして、非走行状態が選択されていない限り、本実施例の特徴である、上記ステッピングモータ１３のステップと上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比との関係を求める為の動作を行なわない。
In any case, when the setting
On the other hand, when the running speed of the vehicle is 0, it is determined in the
車両の走行速度が０であり、非走行状態が選択されている場合には、次のステップ３で、学習モードであるか否かを判定する。この判定は、具体的には、上記設定スイッチ８５がＯＮされたか否か、或は上記イグニッションスイッチがＯＮされたか否かにより行なう。学習モードでない場合、具体的には、上記設定スイッチ８５がＯＦＦ状態である場合、或は上記イグニッションスイッチがＯＦＦ状態であったり、ＯＮされた後、既に１回学習が行なわれている場合には、本実施例の特徴である、上記ステッピングモータ１３のステップと上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比との関係を求める為の動作を行なわない。
When the running speed of the vehicle is 0 and the non-running state is selected, it is determined in the
上記ステップ３で、学習モードであると判定した場合には、次のステップ４で、入力側、出力側両回転センサ６３、６４の検出値に基づいて、上記トロイダル型無段変速機２５ａを構成する入力側ディスク２の回転速度と出力側ディスク５ａの回転速度とを検出する。このステップ４は、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDを求める為に行なう。
When it is determined in
次いで、ステップ５で、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDを、最小値（例えば０．４４２＝最大増速状態）にする。この作業は、上記ステッピングモータ１３に通電し、このステッピングモータ１３の出力ロッド８４（図１３参照）を、上記最大増速状態を実現する側の端部にまで移動させる事で行なう。又、出力ロッド８４が上記最大増速状態を実現する側の端部にまで移動させる事は、この出力ロッド８４の移動が、最大増速側のストッパにより阻止されるまで、上記ステッピングモータ１３に通電する事により行なう。又、上記出力ロッド８４が上記ストッパに衝合した事は、このステッピングモータ１３への通電量の増大等により検出する。
Next, at
この様にして上記ステッピングモータ１３の出力ロッド８４を上記最大増速状態を実現する側の端部にまで移動させた後、ステップ６〜８でこのステッピングモータ１３の出力ロッド８４を、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDを、最大値（例えば２．２１１＝最大減速状態）に変える方向に変位させる。この変位は、ステップ８で、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDが最大値に達したと判定されるまで行なう。この様な判定は、例えば、上記出力ロッド８４を上記最大減速状態を実現する側の端部にまで移動させ、この出力ロッド８４が最大減速側のストッパにより阻止される事に伴う、上記ステッピングモータ１３に通電量の増大を検知する事で行なう。又、上記変位は、ステップ６で、上記ステッピングモータ１３のステップ数と上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDとを、前記制御器６５ａのメモリに記憶させながら、ステップ７に示す様に、１ステップ分ずつ行なう。
In this way, after the
この様にして、上記ステッピングモータ１３の出力ロッド８４を、上記最大増速状態を実現する為の一端から、上記最大減速状態を実現する為の他端にまで移動させつつ、上記ステッピングモータ１３のステップ数と上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDとを、前記制御器６５ａのメモリに記憶させる事で、このメモリに、次の表１に示す様なマップを作成する。
この様にして作成されたマップは、その時点での上記ステップ数と上記変速比ＮOD／ＮIDとの関係を、正確に表している。即ち、過去に脱調が発生していた場合でもその影響をなくした関係である。従って、上記マップにより上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDを制御すれば、このトロイダル型無段変速機２５ａを組み込んだ無段変速装置全体としての変速比を、所望値通り適正に調節できる。尚、上述の様なマップを作成する際に於ける、上記出力ロッド８４の変位方向は、上述の場合と逆（最大減速側から最大増速側に向けて）であっても良い。
The map created in this way accurately represents the relationship between the number of steps at that time and the gear ratio N OD / N ID . That is, even if a step-out has occurred in the past, the relationship is eliminated. Therefore, if the gear ratio N OD / N ID of the toroidal continuously
尚、本発明を実施する場合、前記制御器６５ａに、上記ステッピングモータ１３の出力ロッド８４を１ステップ分移動させる事に伴う上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDの変化量△ｉを観察し、この変化量△ｉと所定値とを比較する比較器を備える事もできる。この様な場合に、この比較器は、この変化量△ｉが所定値以下の場合に、上記ステッピングモータ１３に異状ありと判定する。そして、別途設けた警報器により警報を発する。
When the present invention is carried out, a change in the gear ratio N OD / N ID of the toroidal continuously
この様に構成すれば、上記ステッピングモータ１３に付属の歯車伝達機能の破損等、そのままでは修復不能な故障が発生した場合に、運転者に修理を促す為の警報を出す事ができる。即ち、この様な故障が発生すると、上記ステッピングモータ１３の出力ロッド８４が１ステップ分移動した場合でも、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDが変化しないか、変化した場合でも変化量が少なくなる。この様な場合に、上記故障を放置すると、無段変速装置の伝達効率が悪化するだけでなく、上記トロイダル型無段変速機２５ａを構成する入力側、出力側各ディスク２、５ａと各パワーローラ６との転がり接触部に過大な滑りが発生し、これら各部材２、５ａ、６の耐久性が損なわれる等、更に重大な故障の原因となる。この様な場合に、上記警報を発する事で、この様な重大な故障の発生を防止できる。
With this configuration, when a failure that cannot be repaired as it is, such as damage to the gear transmission function attached to the stepping
更に好ましくは、前記制御器６５ａに、上記ステッピングモータ１３の出力ロッド８４を１ステップ分移動させる事に伴う、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDの変化量△ｉを学習し、前記入力側、出力側両回転センサ６３、６４のうちの少なくとも一方の回転センサの故障時に、上記ステッピングモータ１３のステップ数のみの制御で、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を目標値に制御するフェイルセーフ機能を持たせる。
この様に構成すれば、上記何れかの回転センサの故障時にも、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を目標値に調節できて、最低限必要な走行性能を確保できる。尚、この様な場合には、運転書に修理を促す為の警報を出す事が好ましい。
More preferably, a change amount Δi of the gear ratio N OD / N ID of the toroidal-type continuously
With this configuration, even when one of the rotation sensors fails, the speed ratio of the toroidal-type continuously
尚、本発明を実施する無段変速装置の場合、上記ステッピングモータ１３のステップと上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比ＮOD／ＮIDとの関係は、線形であっても、或は非線形であっても良い。特に、非線形の場合には、脱調の発生時に上記変速比ＮOD／ＮIDを適正に調節する事が難しいと考えられるが、本発明によれば、前述の様にしてマップを作成し直す事で、非線形の場合にも、脱調後の修復を確実に行なえる。
In the case of the continuously variable transmission that implements the present invention, the relationship between the step of the stepping
又、以上の説明は、本実施例の特徴部分に就いて説明したが、本発明は、前述の第一、第二の先発明と組み合わせて実施できる。特に、制御器６５ａのメモリに上記記憶設定位置を最初に記憶させる初期設定は、上記第二の先発明を利用する事が、構成各部材の寸法誤差や組み付け誤差に拘らず、適切な記憶設定位置を上記メモリに記憶させる面から好ましい。但し、本発明は、上記各先発明とは独立して実施する事もできる。
Although the above description has been given of the characteristic part of the present embodiment, the present invention can be implemented in combination with the first and second prior inventions described above. In particular, the initial setting for storing the storage setting position in the memory of the
１ 入力軸
２ 入力側ディスク
３ ボールスプライン
４ 出力歯車
５、５ａ 出力側ディスク
６ パワーローラ
７ トラニオン
８ 支持軸
９ 枢軸
１０ アクチュエータ
１１ 支持板
１２ 制御弁
１３ ステッピングモータ
１４ スリーブ
１５ スプール
１６ ピストン
１７ ロッド
１８ プリセスカム
１９ リンク腕
２０ 同期ケーブル
２１ カム面
２２ 駆動軸
２３、２３ａ 押圧装置
２４ａ、２４ｂ 油圧室
２５、２５ａ トロイダル型無段変速機
２６、２６ａ、２６ｂ 遊星歯車式変速機
２７、２７ａ キャリア
２８ａ、２８ｂ 遊星歯車素子
２９ 第一の伝達軸
３０ａ、３０ｂ 太陽歯車
３１ 第二の伝達軸
３２、３２ａ 中空回転軸
３３ 太陽歯車
３４ 遊星歯車素子
３５ リング歯車
３６、３６ａ 第二のキャリア
３７ａ、３７ｂ 遊星歯車素子
３８、３８ａ 出力軸
３９、３９ａ 第二のリング歯車
４０、４０ａ 低速用クラッチ
４１、４１ａ 高速用クラッチ
４２ 第一の遊星歯車
４３ 第二の遊星歯車
４４ａ、４４ｂ 遊星歯車素子
４５ａ、４５ｂ 遊星歯車素子
４６ 伝達軸
４７ 第一の太陽歯車
４８ 第二の太陽歯車
４９ リング歯車
５０ 第三の太陽歯車
５１ａ、５１ｂ 遊星歯車素子
５２ 油圧センサ
５３ ロッド
５４ リンク腕
５５ 差圧シリンダ
５６ａ、５６ｂ 油圧室
５７、５７ａ、５７ｂ 補正用制御弁
５８ａ、５８ｂ 電磁弁
５９ スプール
６０ スプール
６１ エンジン
６２ ダンパ
６３ 入力側回転センサ
６４ 出力側回転センサ
６５、６５ａ 制御器
６６ クラッチ装置
６７ 出力軸回転センサ
６８、６８ａ、６８ｂ オイルポンプ
６９ 制御弁装置
７０ 高速用切換弁
７１ 低速用切換弁
７２ ライン圧制御用電磁開閉弁
７３ シフト用電磁弁
７４ 油温センサ
７５ ポジションスイッチ
７６ アクセルセンサ
７７ ブレーキスイッチ
７８ 手動油圧切換弁
７９ エンジンコントローラ
８０ 油溜
８１ａ、８１ｂ 調圧弁
８２ ロード電磁弁
８３ シフト用切換弁
８４ 出力ロッド
８５ 設定スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input shaft 2 Input side disk 3 Ball spline 4 Output gear 5, 5a Output side disk 6 Power roller 7 Trunnion 8 Support shaft 9 Pivot 10 Actuator 11 Support plate 12 Control valve 13 Stepping motor 14 Sleeve 15 Spool 16 Piston 17 Rod 18 Precess cam DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 Link arm 20 Synchronous cable 21 Cam surface 22 Drive shaft 23, 23a Pressing device 24a, 24b Hydraulic chamber 25, 25a Toroidal type continuously variable transmission 26, 26a, 26b Planetary gear type transmission 27, 27a Carrier 28a, 28b Planetary gear Element 29 First transmission shaft 30a, 30b Sun gear 31 Second transmission shaft 32, 32a Hollow rotation shaft 33 Sun gear 34 Planetary gear element 35 Ring gear 36, 36a Second carrier 37a, 37b Planetary gear element 38, 8a Output shaft 39, 39a Second ring gear 40, 40a Low speed clutch 41, 41a High speed clutch 42 First planetary gear 43 Second planetary gear 44a, 44b Planetary gear element 45a, 45b Planetary gear element 46 Transmission shaft 47 First sun gear 48 Second sun gear 49 Ring gear 50 Third sun gear 51a, 51b Planetary gear element 52 Hydraulic sensor 53 Rod 54 Link arm 55 Differential pressure cylinder 56a, 56b Hydraulic chamber 57, 57a, 57b Correction Control valve 58a, 58b Solenoid valve 59 Spool 60 Spool 61 Engine 62 Damper 63 Input side rotation sensor 64 Output side rotation sensor 65, 65a Controller 66 Clutch device 67 Output shaft rotation sensor 68, 68a, 68b Oil pump 69 Control valve device 70 High speed switching valve 71 Low speed switching Valve 72 Solenoid valve for line pressure control 73 Solenoid valve for shift 74 Oil temperature sensor 75 Position switch 76 Accelerator sensor 77 Brake switch 78 Manual hydraulic switching valve 79 Engine controller 80 Oil reservoir 81a, 81b Pressure regulating valve 82 Load solenoid valve 83 For shift Switching valve 84 Output rod 85 Setting switch
Claims (4)
このトロイダル型無段変速機は、上記差動ユニットの第一の入力部と共に上記入力軸により回転駆動される入力側ディスクと、この入力側ディスクと同心に、且つ、この入力側ディスクに対する相対回転を自在として支持され、上記差動ユニットの第二の入力部に接続された出力側ディスクと、これら両ディスク同士の間に挟持された複数個のパワーローラと、これら各パワーローラを回転自在に支持した複数個の支持部材と、これら各支持部材を変位させて上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間の変速比を変えるアクチュエータと、この変速比を所望値にする為にこのアクチュエータの変位方向及び変位量を制御する為の制御ユニットと、上記入力側ディスクの回転速度を検出する為の入力側回転センサと、上記出力側ディスクの回転速度を検出する為の出力側回転センサとを備えたものであり、
上記差動ユニットは、上記第一、第二の入力部同士の間の速度差に応じた回転を取り出して上記出力軸に伝達するものであり、
上記制御器は、次の(1) 〜(3) の機能を有するものである無段変速装置。
(1) 上記トロイダル型無段変速機の変速比を調節して上記差動ユニットを構成する複数の歯車の相対的変位速度を変化させる事により、上記入力軸を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸の回転状態を、停止状態を挟んで正転及び逆転に変換する機能。
(2) 上記入力側回転センサにより求められる上記入力側ディスクの回転速度と、上記出力側回転センサにより求められる上記出力側ディスクの回転速度とに基づいて、上記トロイダル型無段変速機の変速比を算出する機能。
(3) 上記入力軸の回転を上記出力軸の回転に伝達しない、非走行状態が選択されている事を条件に、上記制御ユニットを構成するステッピングモータの出力部材を１ステップ分ずつ移動させる事により上記トロイダル型無段変速機の変速比を変更しつつ、上記(2) の機能によりこのトロイダル型無段変速機の変速比を算出し、この算出された変速比と上記ステッピングモータのステップとの関係を、上記制御ユニットのメモリに記憶させる機能。 An input shaft, an output shaft, a toroidal continuously variable transmission, a gear-type differential unit formed by combining a plurality of gears, and a controller for controlling a change in the gear ratio of the toroidal continuously variable transmission And
The toroidal continuously variable transmission includes an input side disk that is rotationally driven by the input shaft together with the first input portion of the differential unit, a concentric with the input side disk, and a relative rotation with respect to the input side disk. And an output side disk connected to the second input portion of the differential unit, a plurality of power rollers sandwiched between these disks, and each of these power rollers can be rotated freely. A plurality of supporting members that are supported, an actuator that displaces each of the supporting members to change the speed ratio between the input side disk and the output side disk, and the actuator of the actuator to change the speed ratio to a desired value. A control unit for controlling the direction and amount of displacement, an input side rotation sensor for detecting the rotational speed of the input side disk, and the output side disk Are those in which an output-side rotation sensor for detecting the rotational speed,
The differential unit takes out rotation according to the speed difference between the first and second input units and transmits the rotation to the output shaft.
The controller is a continuously variable transmission having the following functions (1) to (3).
(1) The input shaft is rotated in one direction by adjusting the gear ratio of the toroidal continuously variable transmission to change the relative displacement speeds of the plurality of gears constituting the differential unit. A function of converting the rotation state of the output shaft into forward rotation and reverse rotation with the stop state interposed therebetween.
(2) the rotational speed of the input side disk obtained by the input-side rotation sensor, based on the rotational speed of the output side disk obtained by the output-side rotation sensor, the transmission ratio of the toroidal type continuously variable transmission The function to calculate
(3) The output member of the stepping motor constituting the control unit is moved step by step on the condition that the rotation of the input shaft is not transmitted to the rotation of the output shaft and the non-running state is selected. While changing the gear ratio of the toroidal continuously variable transmission, the gear ratio of the toroidal continuously variable transmission is calculated by the function (2), and the calculated gear ratio and the stepping motor steps are calculated. The function of storing the relationship in the memory of the control unit.
Learning the amount of change in the gear ratio of the toroidal type continuously variable transmission accompanying the movement of the output member of the stepping motor by one step, and at the time of failure of at least one of the input side rotation sensor and the output side rotation sensor, The continuously variable transmission according to any one of claims 1 to 3, further comprising a fail-safe function for controlling the speed ratio of the toroidal type continuously variable transmission to a target value by controlling only the number of steps of the stepping motor.
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