JPH11223257A - 変速比無限大無段変速機のトルク伝達力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 意図した伝達トルクに適切に制御することが
できる変速比無限大無段変速機のトルク伝達力制御装置
を提供する。 【解決手段】 変速比無限大無段変速機のトルク伝達力
制御装置を、入力トルクの推定によりパワーローラにか
かる力の大きさを推定し、動力循環モードおよび直結モ
ードの違いおよび動力循環モード時の前後進よりパワー
ローラにかかる力の方向を推定可能な構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両等に採用さ
れる変速比無限大無段変速機のトルク伝達力制御装置の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から車両の変速機として、ベルト式
やトロイダル型の無段変速機が知られており、このよう
な無段変速機の変速領域をさらに拡大させるため、例え
ば、特開平９−４２４２８号公報等に示されているよう
な、無段変速機に遊星歯車機構を組み合わせて変速比を
無限大まで制御できるように構成してなる変速比無限大
無段変速機が知られている。

【０００３】この従来の変速比無限大無段変速機は、図
１に示すように、エンジンに結合される変速比無限大無
段変速機のユニット入力軸１に、変速比を連続的に変更
可能な無段変速機２と、一定の変速比を備えた減速機
３’（ギヤ３’ａ，３’ｂ，３’ｃから構成される）を
並列的に連結するとともに、これらの出力軸４，３’ｃ
を遊星歯車機構で結合したもので、無段変速機２の出力
軸４は遊星歯車機構５のサンギア５ａに連結され、上記
減速機３’の出力軸３’ｃはローレジュームクラッチ８
（以下、動力循環モードクラッチ８という）を介して遊
星歯車機構５のキャリア５ｂに連結されている。

【０００４】また、上記サンギア５ａと連結した無段変
速機出力軸４は、ダイレクトクラッチ９（以下、直結モ
ードクラッチ９という）を介して変速比無限大無段変速
機の出力軸であるユニット出力軸６に結合されており、
遊星歯車機構５のリングギア５ｃも該ユニット出力軸６
に結合されている。

【０００５】このような変速比無限大無段変速機では、
動力循環モードクラッチ８を接続する一方、直結モード
クラッチ９を遮断することにより、無段変速機２と減速
機３’の変速比に応じて総減速比を負の値から正の値ま
で無限大を含んでほぼ連続的に制御を行うローレジュー
ム状態（以下、動力循環モードという）と、動力循環モ
ードクラッチ８を遮断する一方、直結モードクラッチ９
を接続して無段変速機２の変速比と無段変速機出力ギヤ
列２ａ，４ａの変速比の積に応じた変速比となる直結状
態（以下、直結モードという）を選択的に使用すること
ができる。

【０００６】無段変速機２は、図１に示すように、２組
の入力ディスク２１と出力ディスク２２とでパワーロー
ラ２０を夫々押圧するトロイダル型で構成されており、
該無段変速機２のパワーローラ２０は、図２に示すよう
に、下端が油圧シリンダ３０に支持されていると共に、
軸回りに回動可能なトラニオン軸２３に軸支されてい
る。

【０００７】そして、上記油圧シリンダ３０は、ピスト
ン３１によって上下の油室３０Ａ，３０Ｂに画成され、
第２油室としての油室３０Ａの油圧を増大することでパ
ワーローラ２０のトルク伝達力が減少する一方、第１油
室としての油室３０Ｂの油圧を増大させることで、パワ
ーローラ２０のトルク伝達力が増大し、油室３０Ａ，３
０Ｂの差圧を調整することで、トルク伝達力は連続的に
制御される。

【０００８】油圧シリンダ３０は、図３に示すように、
軸方向へ摺動自由なスプール４１を備えたコントロール
バルブ４０からの油圧に応じて駆動される。

【０００９】このスプール４１の両端部４２ａ，４２ｅ
の間には３つのランド４２ｂ，４２ｃ，４２ｄが所定の
間隔で形成されており、図中右端の端部４２ｅとコント
ロールバルブ４０の内周（以下、単に内周という。）と
の間には、スプール４１を図中左側へ向けて付勢するス
プリング４４が介装されていると共に、図中左端の端部
４２ａの端面に向けた内周には、図示しないソレノイド
弁からの信号圧Ｐsolを供給する信号圧ポート４３Ａが
開口し、スプール４１はこの信号圧Ｐsol に応じてスプ
リング４４に抗する図中右側へ付勢される。

【００１０】そして、スプール４１の左側の端部４２ａ
とランド４２ｂおよび４２ｃとランド４２ｄとの間に対
向する内周には、上記油圧シリンダ３０の下方の油室３
０Ａと連通するポート４３Ｂ，４３Ｇが形成され、ま
た、スプール４１の右側の端部４２ｅとランド４２ｄお
よびランド４２ｂとランド４２ｃとの間に対向する内周
には、油圧シリンダ３０の上方の油室３０Ｂと連通する
ポート４３Ｄ，４３Ｉが夫々形成されている。

【００１１】また、上記ランド４２ｃと対向する内周に
は、図示しない油圧供給源からの元圧油路と連通するラ
イン圧ポート４３Ｅが開口し、ランド４２ｃの変位に応
じてポート４３Ｄ又は４３Ｇのうちの一方へライン圧Ｐ
ｌを供給する。

【００１２】一方、ランド４２ｂ，４２ｄと対向する内
周には、図示しないドレンタンクと連通するドレンポー
ト４３Ｃ，４３Ｈが開口しており、該ランド４２ｂ，４
２ｄの変位に応じてポート４３Ｄまたは４３Ｇのうちの
一方がドレンタンクに接続されている。これらのランド
およびポートは、油圧シリンダ３０のトルク伝達力の減
少側の油室３０Ａと増大側の油室３０Ｂの差圧調整手段
を構成する。

【００１３】尚、スプール４１の端部４２ｅに面した内
周には、ドレンポート４３Ｊが開口して作動油が排出さ
れる。

【００１４】さらに、スプール４１の端部４２ａ，４２
ｅの外径は等しく設定され、各ランド４２ｂ乃至４２ｄ
の外径も夫々等しく設定されて、ランドの外径は端部の
外径よりも大きく設定されている。

【００１５】ここで、信号圧Ｐsol を増大させると、ス
プール４１は、図中右側に変位するため、ポート４３Ｅ
と４３Ｄが連通して油圧シリンダ３０の油室３０Ｂにラ
イン圧Ｐｌが供給され、油室３０Ｂに加わる油圧Ｐinc
が増大する一方、ランド４２ｄの変位に応じてドレンポ
ート４３Ｈとポート４３Ｇが連通するため、油圧シリン
ダ３０の油室３０Ａはタンクと連通し、油室３０Ａの油
圧Ｐdec は減少し、差圧Ｐinc −Ｐdec と釣り合うパワ
ーローラ２０のトルク伝達力は増大する。

【００１６】逆に、信号圧Ｐsol を減少させると、スプ
ール４１は，図中左側に変位するため、ポート４３Ｇと
４３Ｅが連通して油圧シリンダ３０の油室３０Ａへライ
ン圧Ｐｌが供給され、油室３０Ａに加わる油圧Ｐdec が
増大する一方、ランド４２ｂの変位に応じてドレンポー
ト４３Ｃとポート４３Ｄが連通するため、油圧シリンダ
３０の油室３０Ｂがタンクと連通し、油室３０Ｂの油圧
Ｐinc は減少し、差圧Ｐinc −Ｐdec と釣り合うパワー
ローラ２０のトルク伝達力は減少する。

【００１７】従って、信号圧Ｐsol の増減に応じて油室
３０Ａ，３０Ｂの油圧Ｐdec ，Ｐinc の差圧を調整すれ
ば、パワーローラ２０のトルク伝達力を制御することが
できる。

【００１８】尚、油室３０Ａ，３０Ｂの油圧Ｐdec ，Ｐ
inc の差圧がパワーローラ２０のトルク伝達力と釣り合
っている状態から信号圧Ｐsol を変化させると、パワー
ローラ２０は、釣り合い位置から図２に示す上方向また
は下方向へと変位する。その結果、パワーローラ２０は
トラニオン軸２３回りに傾転し、油圧Ｐdec ，Ｐincの
差圧がパワーローラ２０のトルク伝達力と釣り合う位置
まで変速するように構成されている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の変速比無限大無段変速機のトルク伝達力制御装置に
あっては、傾転角が変化しないパワーローラの上下位置
がパワーローラにかかる力の方向および大きさが変化す
ることにより変化するため、傾転角変化がないパワーロ
ーラの上下位置にパワーローラ位置を適切に制御するこ
とができず、制御安定性を確保できない、という課題を
有していた。

【００２０】この発明は、かかる現状に鑑み創案された
ものであって、その目的とするところは、意図した伝達
トルクに適切に制御することができる変速比無限大無段
変速機のトルク伝達力制御装置を提供しようとするもの
である。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明にあっては、ユニット入力軸に夫々接続さ
れた無段変速機および一定変速機と、上記無段変速機の
出力軸に連結したサンギヤと一定変速機の出力軸に連結
したキャリアおよびユニット出力軸に連結したリングギ
ヤとからなる遊星歯車機構と、上記ユニットの入力軸か
らキャリアへの伝達経路に介装された動力循環モードク
ラッチと、上記無段変速機の出力軸からユニット出力軸
の伝達経路に介装された直結モードクラッチと、トロイ
ド状の溝を備えた入力ディスクおよび出力ディスクの内
周に挟持されてこれらディスクとの接触状態を可変設定
できるパワーローラと、上記パワーローラに作用するト
ルク伝達力を第１油室の油圧と第２油室の油圧の差圧に
応じて受けるピストンが収装されてなる油圧シリンダ
と、上記第１及び第２油室の油圧を制御するコントロー
ルバルブと、スプールの端面に作用する信号圧Ｐsol を
制御するアクチュエータと、を備え、上記コントロール
バルブは、軸方向へ変位可能なスプールを収装すると共
にスプールを軸方向へ付勢するように該スプールの端面
に信号圧Ｐsolを導く信号圧ポートを設け、上記スプー
ルの所定方向の変位に応じて、上記第１油室と元圧油路
を連通し、かつ、第２油室とドレンタンクとを連通する
一方、上記所定方向と逆方向へのスプールの変位に応じ
て、上記第２油室と元圧油路を連通し、かつ、第１油室
とドレンタンクとを連通するように構成されてなる変速
比無限大無段変速機のトルク伝達制御装置を技術的前提
とし、上記パワーローラは、その上下位置を検出する手
段を備え、検出された上下位置に基づいて、上記信号圧
Ｐsol を変化させるように構成したことを特徴とするも
のである。

【００２２】この発明において、上記トルク伝達制御装
置は、傾転角が変化しないパワーローラの上下位置を推
定する手段と、該推定手段によって得られた上下位置と
検出されたパワーローラの上下位置の差に基づいて上記
信号圧Ｐsol を変化させるように制御することで、パワ
ーローラにかかる力の方向を考慮して制御目標値を決定
でき、より傾転変化しにくい位置に制御できる。

【００２３】また、この発明において、上記トルク伝達
制御装置は、入力トルク推定手段と、動力伝達モード判
別手段と、傾転角を検出する手段と、を備え、これらよ
り傾転角が変化しないパワーローラの上下位置を算出
し、この算出された値と、検出されたパワーローラ上下
位置に基づいて信号圧Ｐsol を変化させるように制御す
ることで、構成部品の変形等による傾転変化率がゼロと
なる位置の補正を行えるため、より傾転変化しにくい位
置に制御することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態例】以下、添付図面に示す発明の実
施の一形態例に基づいて、この発明を詳細に説明する。

【００２５】この発明の実施の一形態例に係る変速比無
限大無段変速機は、基本的には、図１に示す従来の変速
比無限大無段変速機と同様、トロイダル型無段変速機を
用いて構成されており、入力ギヤ３ａとギヤ３ｂとで一
定変速機３を構成すると共に、カウンタギヤ４０ａを無
段変速機２の出力ギヤ２ａとギヤ４ａとの間に噛合さ
せ、無段変速機出力ギヤ列４０（２ａ，４０ａ，４ａ）
を構成している。

【００２６】そして、この無段変速機２のパワーローラ
２０は、図４に示すように、下端を油圧シリンダ３０に
支持されて軸回りに回転可能なトラニオン軸２３に軸支
されている。

【００２７】このトラニオン軸２３が軸方向に変化した
とき、上下方向変位および傾転角変化をセンサ８１によ
り検出され、この変位量および変化量が電気信号に変換
されてコントロールデバイス８０に入力され、この入力
された信号に基づき、アクチュエータ８２の制御が行わ
れる。即ち、このアクチュエータ８２により電気信号が
油圧に変換されてコントロールバルブ４０が作動され、
油圧Ｐinc ，Ｐdec の圧力が制御される。

【００２８】次に、この形態例に係る変速比無限大無段
変速機の作用を説明する。

【００２９】油圧室３０Ａおよび３０Ｂの差圧と入力デ
ィスク２１および出力ディスク２２からパワーローラ２
０に作用する力のバランスにより、パワーローラ２０の
トラニオン軸方向（以下、上下方向という。）の位置が
決定する。このバランスが保たれている状態から入力ト
ルクの変化によりパワーローラ２０が上下方向に変化
し、傾転角が変化し、無段変速機部の変速比が変化す
る。

【００３０】このとき、上下方向変位および傾転角変化
をセンサ８１により検出し、その検出結果に基づいて、
パワーローラ２０の回転軸と入力ディスク２１の回転軸
との偏差がゼロとなり、傾転しない上下方向変位となる
ようにフィードバック制御して、アクチュエータ８２の
制御操作を行う。

【００３１】実際には、上記センサ８１によりパワーロ
ーラ２０の変位量Ｙが電圧値Ｖｙに変換される。この変
換された電圧値Ｖｙをデジタル値に変換し、コントロー
ルデバイス８０において変換されたデジタル値Ｄｖｙか
らアクチュエータ８２への出力電圧Ｖを決定する。

【００３２】この出力電圧Ｖは、Ｖ＝Ｖｔｇｔ＋ｆ（Ｄ
ｖｙ）で求めることができる。ここでｆ（）は関数であ
り、適切なフィードバック量が与えられる。

【００３３】また、このＶｔｇｔは、図１０に示すよう
に、アクチュエータ駆動電圧Ｖと差圧ΔＰの関係と本変
速機が伝達したいトルクから決定される差圧ΔＰ’によ
り与えられる（この差圧ΔＰ’の算出方法については特
に記述はしない）。この差圧ΔＰ’を図１０に示すマッ
プに適用して、Ｖｔｇｔを決定する。

【００３４】この電圧Ｖに応じた圧力がアクチュエータ
８２から出力されてコントロールバルブ４０への指令圧
となり、油圧Ｐinc ，Ｐdec の差圧がコントロール制御
される。

【００３５】これによりコントロールバルブ４０が、上
下方向の変位がバランスがとれる位置となるように油圧
室３０Ａおよび３０Ｂの差圧を調整する。

【００３６】図５に、制御フローチャートを示す。ステ
ップ５１において入力トルクＴｉｎの算出を行う。この
場合、入力トルクはダイレクトにエンジンの出力トルク
となる。

【００３７】図６に示すように、ステップ６１において
検出されたエンジン回転数Ｎｅおよびスロットル開度Ｔ
ＶＯより、図７に示したエンジン性能線図からエンジン
トルク（入力トルク）を算出する（ステップ６２）。

【００３８】ステップ５２において入力トルクＴｉｎお
よび運転モード（動力循環モードまたは直結モード）に
より適切な目標上下変位Ｙｔｇｔを算出する。この算出
手段は図８に示す。

【００３９】ステップ８１において傾転角φおよびスロ
ットル開度ＴＶＯを検出する。ステップ８２において動
力伝達モード（運転モード）の判別を行う。ここでは特
に記述していないが、動力循環モード用クラッチを締結
しているか、或は、直結クラッチを締結しているかはコ
ントロールデバイス８０において判断できる。

【００４０】その判別結果を用いる。その結果が動力循
環モードであれば変数ｂを「１」にセットし、動力循環
モードでなければ（つまり直結モード）変数ｂを「０」
にセットする。並行してステップ８３において前後進の
判別を行う。これはステップ８１において検出された傾
転角φの値を参照し、傾転角がφ０（ギヤードニュート
ラルとなる傾転角）より前進側か後退側かを判別する。

【００４１】ステップ８３で前進と判別されたときに
は、変数ａを「１」にセットし、後退であれば、変数ａ
を「０」にセットする。

【００４２】また、同時にステップ８４においてパワー
ＯＮ／ＯＦＦの判別を行う。このパワーＯＮ／ＯＦＦの
判別は、例えば、スロットル開度の読み取り電圧値で決
定してもよいし、アクセルスイッチのＯＮ／ＯＦＦで判
別してもよい。ここでパワーＯＮと判別されたときには
ステップ８１０で変数ｃを「１」にセットし、パワーＯ
ＦＦと判別されたときにはステップ８１１において変数
ｃを「０」にセットする。このように算出された変数
ａ，ｂ，ｃの値を用いてステップ８１４において変数ｄ
の値を ｄ＝４ａ＋２ｂ＋ｃ のように算出する。

【００４３】この算出された値が１，３，５，６のどれ
かであればステップ８１６においてＹｔｇｔを「Ｙａ」
にセットする。それ以外の値のときにはＹｔｇｔを「Ｙ
ｂ」にセットする。

【００４４】このＹａ，Ｙｂは、図９に示すように、パ
ワーローラ２０にかかる力の方向によって異なって設定
される。

【００４５】次に、ステップ５３において、ステップ５
１において算出された入力トルクＴｉｎの値に基づい
て、図９に示されるマップを参照し、Ｙｆを設定する。

【００４６】このＹｆは、例えば、Ｙｔｇｔ＝Ｙａ＋Ｙ
ｆのように、パワーローラ２０に作用する力によるディ
スクの変形等を考慮したものであり、Ｙａ，Ｙｂに付加
することにより、パワーローラ２０の傾転運動が発生し
ないパワーローラ２０の上下変位を推定することができ
る。

【００４７】このように制御することで、トルク伝達を
安定制御することができ、制御性を大幅に向上させるこ
とができる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１に記載された変速比無限大無段
変速機のトルク伝達力制御装置は、以上説明したよう
に、入力トルクの推定によりパワーローラにかかる力の
大きさを推定し、動力循環モードおよび直結モードの違
いおよび動力循環モード時の前後進よりパワーローラに
かかる力の方向を推定可能な構成としたので、パワーロ
ーラにかかる力の方向および大きさの変化による傾転角
が変化しないパワーローラ上下位置を目標上下変位とす
ることができるため、意図した制御を行うことができ
る。

【００４９】また、請求項２に記載された発明によれ
ば、よりパワーローラにかかる力の方向を考慮して制御
目標値を決定できるため、より傾転変化しにくい位置に
制御できる。

【００５０】さらに、請求項３に記載された発明によれ
ば、構成部品の変形等による傾転変化率がゼロとなる位
置の補正を行えるため、より傾転変化しにくい位置に制
御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】変速比無限大無段変速機の概略構成説明図であ
る。

【図２】同無段変速機のトルク伝達力制御装置を示す概
略構成説明図である。

【図３】同無段変速機のコントロールバルブの概略構成
説明図である。

【図４】同無段変速機のパワーローラの概略的な構成を
示す説明図である。

【図５】同無段変速機の制御フローチャートである。

【図６】同無段変速機における入力トルクの算出フロー
チャートである。

【図７】同無段変速機のエンジン性能線図である。

【図８】同無段変速機における目標上下変位の算出手順
を示す制御フローチャートである。

【図９】同無段変速機におけるトルクとＹ変位との関係
を示すマップである。

【図１０】同無段変速機におけるアクチュエータ駆動電
圧と差圧の関係を示すマップである。

【符号の説明】

１ ユニット入力軸 ２ 無段変速機 ３ 一定変速機 ４ 無段変速機出力軸 ５ 遊星歯車機構 ６ 変速機出力軸 ７ 変速機出力ギヤ ８ 動力循環モードクラッチ ９ 直結モードクラッチ ２０ パワーローラ ２１ 入力ディスク ２２ 出力ディスク ２３ トラニオン軸 ３０ 油圧アクチュエータ ３０Ａ，３０Ｂ 油室 ３１ ピストン ４０ コントロールバルブ ４１ スプール ４２ａ，４２ｅ 端部 ４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ ランド ４３Ａ 信号圧ポート ４３Ｂ，４３Ｄ，４３Ｅ，４３Ｆ，４３Ｇ，４３Ｉ ポ
ート ４３Ｃ，４３Ｈ，４３Ｊ ドレンポート ４４ スプリング ８０ コントロールデバイス ８１ センサ ８２ アクチュエータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ユニット入力軸に夫々接続された無段変
   速機および一定変速機と、上記無段変速機の出力軸に連
   結したサンギヤと一定変速機の出力軸に連結したキャリ
   アおよびユニット出力軸に連結したリングギヤとからな
   る遊星歯車機構と、上記ユニットの入力軸からキャリア
   への伝達経路に介装された動力循環モードクラッチと、
   上記無段変速機の出力軸からユニット出力軸の伝達経路
   に介装された直結モードクラッチと、トロイド状の溝を
   備えた入力ディスクおよび出力ディスクの内周に挟持さ
   れてこれらディスクとの接触状態を可変設定できるパワ
   ーローラと、上記パワーローラに作用するトルク伝達力
   を第１油室の油圧と第２油室の油圧の差圧に応じて受け
   るピストンが収装されてなる油圧シリンダと、上記第１
   および第２油室の油圧を制御するコントロールバルブ
   と、スプールの端面に作用する信号圧Ｐsol を制御する
   アクチュエータと、を備え、上記コントロールバルブ
   は、軸方向へ変位可能なスプールを収装すると共にスプ
   ールを軸方向へ付勢するように該スプールの端面に信号
   圧Ｐsol を導く信号圧ポートを設け、上記スプールの所
   定方向の変位に応じて、上記第１油室と元圧油路を連通
   し、かつ、第２油室とドレンタンクとを連通する一方、
   上記所定方向と逆方向へのスプールの変位に応じて、上
   記第２油室と元圧油路を連通し、かつ、第１油室とドレ
   ンタンクとを連通するように構成されてなる変速比無限
   大無段変速機のトルク伝達制御装置において、上記パワ
   ーローラは、その上下位置を検出する手段を備え、検出
   された上下位置に基づいて、上記信号圧Ｐsol を変化さ
   せるように構成されていることを特徴とする変速比無限
   大無段変速機のトルク伝達制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の変速比無限大無段変速
   機のトルク伝達制御装置において、傾転角が変化しない
   パワーローラの上下位置を推定する手段と、該推定手段
   によって得られた上下位置と検出されたパワーローラの
   上下位置の差に基づいて上記信号圧Ｐsol を変化させる
   ように制御することを特徴とした変速比無限大無段変速
   機のトルク伝達制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の変速比無限大無段変速
   機のトルク伝達制御装置において、入力トルク推定手段
   と、動力伝達モード判別手段と、傾転角を検出する手段
   と、を備え、これらより傾転角が変化しないパワーロー
   ラの上下位置を算出し、この算出された値と、検出され
   たパワーローラ上下位置に基づいて信号圧Ｐsol を変化
   させるように制御することを特徴とする変速比無限大無
   段変速機のトルク伝達制御装置。