JP2001263449A

JP2001263449A - トロイダル型無段変速機構造

Info

Publication number: JP2001263449A
Application number: JP2000081358A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Fukuma; 勉福馬
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2001-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ローモード状態、好ましくは低負荷時、より
好ましくは前進発進時に、無段変速機構を流れるトルク
を充分量確保し、パワーローラを安定に傾転させて変速
制御性を良好に維持することを課題とする。【解決手段】ローモードにおいて、エンジントルクＴ
ｅを、経路Ａで、入力軸１１からローディングカム４
０、トロイダル型無段変速機構２１，２３，３４；３
１，３３，３４、及びハイモードギヤ列９０を経由させ
て遊星歯車機構５０に伝達すると共に、経路Ｂで、入力
軸１１上のローモードギヤ列８０の第１ギヤ８１、ロー
モードギヤ列８０、及びローモードクラッチ６０を経由
させて遊星歯車機構５０に直接伝達する。動力損失要素
としてオイルポンプ７を動力分岐点８１と無段変速機構
２０，３０との間に配置する。Ｃ方向に循環する循環ト
ルクＴｒが増大し、無段変速機構２０，３０を流れるト
ルクが大きくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトロイダル型無段変
速機、より詳しくは、ギヤードニュートラルが実現可能
なトロイダル型無段変速機の構造に関し、自動車用変速
機の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用無段変速機等に幅広い利用が試
みられているトロイダル型無段変速機は、エンジンと駆
動輪との間の動力伝達経路上にトロイダル型無段変速機
構を備える。この変速機構は、例えば特開平６−２８８
４５５号公報に開示されるように、相対向するトロイダ
ル面を有する入力ディスク及び出力ディスクと、これら
のディスク間に圧接状態で介設されたパワーローラーと
を有する。そして、パワーローラをディスクに対してオ
フセットさせると、該ローラが両ディスクから逆方向の
回転力を受けて傾転し、ディスクとの接触位置が半径方
向に変化して、両ディスク間の変速比が無段階に変化す
る。

【０００３】その場合に、エンジン出力が上記無段変速
機構に伝達されながらも、駆動輪側への出力回転がゼロ
になる所謂ギヤードニュートラルが実現可能に構成され
たものが知られている。この方式の無段変速機は、上記
構成のトロイダル型無段変速機構に加えて遊星歯車機構
を併せて備え、エンジンと無段変速機構との間に動力分
岐点が設けられている。

【０００４】そして、上記分岐点と遊星歯車機構とを連
結するローモードクラッチを締結し、無段変速機構と駆
動輪側への出力軸とを連結するハイモードクラッチを解
放すると、エンジン出力が、上記分岐点から無段変速機
構を経由して遊星歯車機構に伝達されると同時に、上記
分岐点からローモードクラッチを経由して遊星歯車機構
に直接伝達される。このとき、無段変速機構の変速比を
所定の変速比に制御すると、遊星歯車機構から出力軸に
取り出される回転がゼロになって、ギヤードニュートラ
ルが実現する。そして、無段変速機構の変速比をこのギ
ヤードニュートラルが実現する変速比から増減変化させ
ることにより、出力軸が前進方向あるいは後進方向に回
転するローモードが達成される。

【０００５】一方、上記ローモードクラッチを解放し、
ハイモードクラッチを締結すると、エンジン出力を上記
分岐点から遊星歯車機構に直接伝達する経路が遮断さ
れ、エンジン出力が、上記分岐点から無段変速機構を経
由して出力軸に直接伝達される。これにより、無段変速
機としての最終変速比が無段変速機構の変速比に応じて
直接変化するハイモードが達成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ローモ
ードにおいては、動力分岐点と、無段変速機構と、遊星
歯車機構と、ローモードクラッチとを結ぶ閉ループが形
成され、このとき、この閉ループを循環するトルクが発
生する。

【０００７】この循環トルクは、上記分岐点で閉ループ
に入力されるエンジン出力の該分岐点における分配比
や、分配されたトルクが無段変速機構を経由するルート
で遊星歯車機構に伝達されたときに該歯車機構で発生す
る反力の大きさ、及びローモードクラッチを経由するル
ートで遊星歯車機構に直接伝達されたときに該歯車機構
で発生する反力の大きさ等によって、この閉ループをど
ちら向きに循環するかが決定する。

【０００８】したがって、例えば、無段変速機構を経由
して遊星歯車機構に伝達されたトルクに起因する反力の
方が、ローモードクラッチを経由して遊星歯車機構に直
接伝達されたトルクに起因する反力よりも大きい場合、
循環トルクが無段変速機構を出力ディスク側から入力デ
ィスク側に向かって流れることがあり、この向きは、分
岐点から入力されたエンジン出力が無段変速機構を流れ
る向きと逆であるから、結果的に、無段変速機構には、
これらの差分に相当する大きさのトルクしか流れないこ
とになる。

【０００９】すると、入出力ディスク間のパワーローラ
を傾転させようとする力も小さくなり、該ローラをディ
スクに対してオフセットしても所定の変速比がなかなか
得られず、変速制御性が低下する。

【００１０】本発明は、ギヤードニュートラルが実現可
能に構成されたトロイダル型無段変速機における上記不
具合に対処するもので、無段変速機構を流れるトルクを
常に充分量確保し、パワーローラを安定に傾転させて変
速制御性を良好に維持することを課題とする。以下、そ
の他の課題を含め、本発明を詳しく説明する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

【００１２】まず、本願の特許請求の範囲の請求項１に
記載の発明は、車両の駆動源とトロイダル型無段変速機
構との間に動力分岐点が設けられ、上記駆動源の出力が
トロイダル型無段変速機構を経由して遊星歯車機構に伝
達されると共に上記分岐点から遊星歯車機構に直接伝達
されて、該遊星歯車機構から駆動輪側に駆動力が取り出
されるトロイダル型無段変速機の構造であって、上記分
岐点とトロイダル型無段変速機構と遊星歯車機構とを結
ぶ閉じた経路において、分岐点とトロイダル型無段変速
機構との間に動力損失要素が配置されていることを特徴
とする。

【００１３】この発明によれば、上記閉ループにおい
て、動力分岐点と無段変速機構との間に動力損失要素が
配置されているから、動力分岐点からこの損失要素を経
由して無段変速機構に流れ込んでくるトルクはより小さ
くなり、一方、この損失要素を乗り越えて動力分岐点に
至るために無段変速機構を流れるトルクはより大きくな
る。

【００１４】したがって、相互に逆向きに流れるトルク
間の偏差が拡大し、無段変速機構を流れるトルクが大き
くなり、パワーローラに対する傾転力も大きくなって、
パワーローラが安定に傾転し、変速制御性を良好に維持
できることになる。

【００１５】なお、ここで、車両の駆動源としては、エ
ンジンの他、電動機及びエンジンと電動機とを組み合わ
せたもの等が含まれる。

【００１６】次に、請求項２に記載の発明は、上記請求
項１に記載の発明において、動力損失要素は、オイルポ
ンプであることを特徴とする。

【００１７】この発明によれば、特に動力損失要素とし
て専用の部材を新たに備える必要がなく、部品点数を徒
に増加させることがない。なお、オイルポンプの他、発
電機等も採用することができる。

【００１８】次に、請求項３に記載の発明は、上記請求
項２に記載の発明において、オイルポンプから吐出され
る作動油の圧力を調整してライン圧を生成するライン圧
調整手段が備えられ、該調整手段が、低負荷時はライン
圧を高くすることを特徴とする。

【００１９】この発明によれば、この種の変速機におい
て通常行なわれるライン圧制御を通じて、上記動力損失
要素による動力損失量を可変に制御することができる。
特に、もともとトルクが小さく、パワーローラに対する
傾転力が小さい低負荷時には、ライン圧を高くすること
によって動力損失量を大きくすることができ、無段変速
機構を流れるトルクを増減調整して、パワーローラの傾
転に必要な充分量の力を常に確保することが可能とな
る。以下、発明の実施の形態を通して、本発明をさらに
詳しく説明する。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１に示すように、本実施の形態
に係るトロイダル型無段変速機１０は、エンジン１の出
力軸２にトーショナルダンパ３を介して連結され、車両
の横方向に延びる入力軸１１と、この入力軸１１の外側
に遊嵌合された中空軸１２と、これらの軸１１，１２に
平行に配置された出力軸１３とを有する。入力軸１１及
び中空軸１２には、トロイダル型の第１、第２無段変速
機構２０，３０及びローディングカム４０が配設され、
出力軸１３には、遊星歯車機構５０、ローモードクラッ
チ６０及びハイモードクラッチ７０が配設されている。
また、入力軸１１及び中空軸１２と出力軸１３との間
に、ローモードギヤ列８０及びハイモードギヤ列９０が
介設されている。

【００２１】二つの無段変速機構２０，３０はほぼ同一
の構成である。いずれも、対向面がトロイダル面である
入力ディスク２１，３１及び出力ディスク２２，３２を
有し、これらのディスク２１，２２；３１，３２間に動
力を伝達するパワーローラー２３，３３が２つづつ介設
されている。第１無段変速機構２０は、入力ディスク２
１が反エンジン側に、出力ディスク２２がエンジン側に
配置され、第２無段変速機構３０は、入力ディスク３１
がエンジン側に、出力ディスク３２が反エンジン側に配
置されている。そして、二つの入力ディスク２１，３１
はそれぞれ中空軸１２の両端部に結合され、二つの出力
ディスク２２，３２は一体化されて（以下、「一体化出
力ディスク３４」又は単に「出力ディスク３４」とい
う）、中空軸１２の中間部に回転自在に支持されてい
る。

【００２２】無段変速機構２０，３０のエンジン側には
ローモードギヤ列８０の第１ギヤ８１が入力軸１１に結
合され、一体化出力ディスク３４の外周にはハイモード
ギヤ列９０の第１ギヤ９１が結合されている。出力軸１
３の中間部には遊星歯車機構５０が配設され、この遊星
歯車機構５０のエンジン側にはローモードギヤ列８０の
第２ギヤ８２が出力軸１３に回転自在に支持されて、ア
イドルギヤ８３を介して第１ギヤ８１と連結し、遊星歯
車機構５０の反エンジン側にはハイモードギヤ列９０の
第２ギヤ９２が出力軸１３に回転自在に支持されて、第
１ギヤ９１と噛み合っている。

【００２３】ローモードギヤ列８０の第２ギヤ８２と遊
星歯車機構５０のピニオンキャリヤ５１との間には、こ
れらを連結、遮断するローモードクラッチ６０が、ま
た、ハイモードギヤ列９０の第２ギヤ９２と出力軸１３
との間には、これらを連結、遮断するハイモードクラッ
チ７０が介設されている。そして、遊星歯車機構５０の
サンギヤ５２とハイモードギヤ列９０の第２ギヤ９２と
が連結され、遊星歯車機構５０のインターナルギヤ５３
と出力軸１３とが結合されている。

【００２４】出力軸１３のエンジン側の端部には出力ギ
ヤ列４の第１ギヤ４ａが結合され、アイドルギヤ４ｃを
介してディファレンシャル装置５に設けられた第２ギヤ
４ｂと連結されている。ディファレンシャル装置５から
左右に延びる駆動軸６ａ，６ｂには、図示しない左右の
駆動輪が設けられている。

【００２５】そして、入力軸１１において、ローモード
ギヤ列８０の第１ギヤ８１の反エンジン側には、入力軸
１１により駆動されるオイルポンプ７が配置されてい
る。

【００２６】このような構成において、ローモードクラ
ッチ６０を締結し、ハイモードクラッチ７０を解放した
ローモードでは、入力軸１１に入力されたエンジン１の
出力がローディングカム４０を経て第１無段変速機構２
０の入力ディスク２１に入力されると同時に中空軸１２
を経て第２無段変速機構３０の入力ディスク３１にも入
力され、それぞれパワーローラー２３，２３；３３，３
３を介して一体化出力ディスク３４に伝達されたのち、
ハイモードギヤ列９０を経て遊星歯車機構５０のサンギ
ヤ５２に伝達される。また、入力軸１１に入力されたエ
ンジン１の出力がローモードギヤ列８０及びローモード
クラッチ６０を経て遊星歯車機構５０のピニオンキャリ
ヤ５１に伝達される。

【００２７】このように、遊星歯車機構５０には、エン
ジン１の出力が無段変速機構２０，３０を経由して伝達
されると同時に、ローモードクラッチ６０を経由して直
接伝達される。このとき、無段変速機構２０，３０の変
速比を所定の変速比に制御してサンギヤ５２とピニオン
キャリヤ５１との回転速度の比を所定の速度比に制御す
ることにより、インターナルギヤ５３の回転、すなわち
出力軸１３の回転がゼロとなり、ギヤードニュートラル
の状態が実現する。

【００２８】そして、このギヤードニュートラルの状態
から、無段変速機構２０，３０の変速比を増減変化させ
てサンギヤ５２とピニオンキャリヤ５１との回転速度の
比を変化させることにより、インターナルギヤ５３ない
し出力軸１３が前進方向または後進方向に回転し、車両
が発進する。

【００２９】一方、ローモードクラッチ６０を解放し、
ハイモードクラッチ７０を締結したハイモードでは、入
力軸１１に入力されたエンジン１の出力がローディング
カム４０及び中空軸１２を経て無段変速機構２０，３０
の入力ディスク２１，３１に入力され、それぞれパワー
ローラー２３，２３；３３，３３を介して一体化出力デ
ィスク３４に伝達されたのち、ハイモードギヤ列９０及
びハイモードクラッチ７０を経て出力軸１３に伝達され
る。

【００３０】このとき、ローモードクラッチ６０は解放
されているから、エンジン１の出力がローモードギヤ列
８０及びローモードクラッチ６０を経て遊星歯車機構５
０に直接入力される経路が遮断され、遊星歯車機構５０
は空転状態となって、無段変速機１０の変速比（最終変
速比）を無段変速機構２０，３０の変速比（トロイダル
変速比）に直接対応させて制御することができる。

【００３１】図２に示すように、パワーローラ（第１無
段変速機構２０を例にする）２３は、支持部材としての
トラニオン３５に回転自在に支持されている。トラニオ
ン３５にはピストン３６が設けられ、変速機ケース１０
ａに形成されたシリンダ室３７を増速用油圧室（増速
室）３８と減速用油圧室（減速室）３９とに画成する。

【００３２】無段変速機１０の油圧制御回路１００に
は、オイルポンプ７から吐出される作動油の圧力を所定
のライン圧Ｐ（Ｌ）に調整してメインライン１０１に出
力するレギュレータバルブ１０２と、上記メインライン
１０１から供給されるライン圧Ｐ（Ｌ）を該ライン圧よ
り低い所定のリリーフ圧Ｐ（Ｒ）に調整してリリーフ圧
ライン１０３に出力するリリーフバルブ１０４と、これ
らのライン圧Ｐ（Ｌ）及びリリーフ圧Ｐ（Ｒ）の供給を
受けて、増速室３８及び減速室３９に増速用油圧（増速
圧）ＰＨ及び減速用油圧（減速圧）ＰＬを出力する三層
弁からなる変速制御弁２００とが配設されている。

【００３３】レギュレータバルブ１０２及びリリーフバ
ルブ１０４には、それぞれライン圧Ｐ（Ｌ）又はリリー
フ圧Ｐ（Ｒ）の調整値を制御するリニアソレノイドバル
ブ１０５，１０６が備えられている。これらのリニアソ
レノイドバルブ１０５，１０６は、レデューシングバル
ブ１０７で生成された一定圧を所定の制御圧に調整して
上記レギュレータバルブ１０２及びリリーフバルブ１０
４の制御ポート１０２ａ，１０４ａに供給する。

【００３４】変速制御弁２００は、バルブボディ２００
ａに形成されたボア２０１内に軸方向に移動自在に嵌合
されたスリーブ２０２と、該スリーブ２０２内に同じく
軸方向に移動自在に嵌合されたスプール２０３とを有す
る。スリーブ２０２はスプリング２０２ａにより常に図
面上左方向へ付勢され、スプール２０３はスプリング２
０３ａにより常に図面上右方向へ付勢されている。

【００３５】ボア２０１の中央部には、メインライン１
０１に接続されたライン圧ポート２０４が、また、該ポ
ート２０４を挟んで両側方には、リリーフ圧ライン１０
３に接続された第１、第２リリーフ圧ポート２０５，２
０６が設けられている。

【００３６】さらに、ライン圧ポート２０４と第１リリ
ーフ圧ポート２０５との間には、増速室３８に接続され
た増速圧ポート２０７が、また、ライン圧ポート２０４
と第２リリーフ圧ポート２０６との間には、減速室３９
に接続された減速圧ポート２０８が設けられている。

【００３７】そして、この変速制御弁２００には、スリ
ーブ２０２を軸方向に移動させることによって変速制御
を実行するステップモータ２０９が備えられている。

【００３８】図３に示すように、この無段変速機１０の
コントロールユニット５００は、車速を検出する車速セ
ンサ５０１、エンジン１の回転数を検出するエンジン回
転数センサ５０２、エンジン１のスロットル開度を検出
するスロットル開度センサ５０３、レンジを検出するレ
ンジセンサ５０４、作動油の温度を検出する油温センサ
５０５、無段変速機構２０，３０の入力回転数及び出力
回転数をそれぞれ検出する入力回転数センサ５０６及び
出力回転数センサ５０７、アクセルペダルの解放を検出
するアイドルスイッチ５０８、ブレーキペダルの踏込み
を検出するブレーキスイッチ５０９等からの信号を入力
し、これらのセンサやスイッチからの信号が示す車両な
いしエンジン１の運転状態に基いて、ライン圧制御用及
びリリーフ圧制御用のリニアソレノイドバルブ１０５，
１０６、ローモードクラッチ６０作動用及びハイモード
クラッチ７０作動用のソレノイドバルブ５１０，５１
１、変速制御用のステップモータ２０９等に制御信号を
出力する。

【００３９】ステップモータ２０９により変速制御を行
う場合、該ステップモータ２０９に出力する制御信号の
パルス数に対する無段変速機構２０，３０の変速比、す
なわちトロイダル変速比の変化の特性は図４に示すよう
になり、また、無段変速機１０の変速比、すなわち最終
変速比の変化の特性は図５に示すようになる。

【００４０】図示したように、トロイダル変速比につい
ては、パルス数が増加するに従って小さくなる（増速す
る）。一方、最終変速比については、ハイモードでは、
トロイダル変速比と同様の特性となる（符号Ｈ）。これ
に対し、ローモードでは、ギヤードニュートラルで無限
大となり、これよりパルス数が減少するに従って小さく
なり（増速し）、Ｄレンジ（前進）のローモードが実現
する（符号Ｌ）。符号Ｘで示すように、Ｄレンジのロー
モード特性Ｌとハイモード特性Ｈとは所定のパルス数Ｐ
Ｘで交差し、このポイントＸでローモードクラッチ６０
とハイモードクラッチ７０との掛替えを行うことによ
り、最終変速比を滑らかに変化させながら、モードを切
り換えることができる。また、ギヤードニュートラルよ
りパルス数が増加するに従って最終変速比は大きくな
り、Ｒレンジ（後進）の特性Ｒが得られる。

【００４１】ステップモータ２０９により変速制御を行
う場合、最終変速比の制御はおよそ次のようなものとな
る。まず、コントロールユニット５００は、車速センサ
５０１及びスロットル開度センサ５０３からの信号に基
づいて、現時点の車速Ｖとスロットル開度θとを読み取
り、これらを図６に示す特性にあてはめて、目標エンジ
ン回転数Ｎｅｏを決定する。そして、この目標エンジン
回転数Ｎｅｏに対応する最終変速比（図６において角度
αで表わされる）が得られるように、図５の特性に基づ
いて、ステップモータ２０９に対するパルス制御と、ソ
レノイドバルブ５１０，５１１に対するローモードクラ
ッチ６０及びハイモードクラッチ７０の締結制御とを行
う。

【００４２】いま、スリーブ２０２とスプール２０３と
が図２に示したような位置関係にあるとする。このと
き、スリーブ２０２及びスプール２０３を介しての増速
圧ポート２０７とライン圧ポート２０４及び第１リリー
フ圧ポート２０５との連通度と、同じくスリーブ２０２
及びスプール２０３を介しての減速圧ポート２０８とラ
イン圧ポート２０４及び第２リリーフ圧ポート２０６と
の連通度とが相等しい。その結果、増速圧ポート２０７
から増速室３８に供給される増速圧ＰＨと、減速圧ポー
ト２０８から減速室３９に供給される減速圧ＰＬとが同
じ油圧に調整されて、その差圧ΔＰ（＝ＰＨ−ＰＬ）が
ゼロとなり、パワーローラ２３は入力軸１１ないし中空
軸１２の軸線上に位置している。

【００４３】この状態から、スリーブ２０２をステップ
モータ２０９により図面上右方向に移動させると、増速
圧ポート２０７とライン圧ポート２０４との連通度、及
び減速圧ポート２０８と第２リリーフ圧ポート２０６と
の連通度が大きくなる。これにより、増速圧ＰＨが減速
圧ＰＬよりも高くなり、その差圧ΔＰ（＝ＰＨ−ＰＬ）
によって、トラニオン３５が上方向に移動し、パワーロ
ーラ２３がディスク２１，２２に対して上方向にオフセ
ットする。

【００４４】このとき、入力ディスク２１、出力ディス
ク２２、及びパワーローラ２３がそれぞれ矢印ア、イ、
ウの方向に回転しているとすると、パワーローラ２３
は、入力ディスク２１からは手前方向の傾転力を受け、
出力ディスク２２からは向う方向の傾転力を受ける。そ
の結果、パワーローラ２３及びトラニオン３５は、矢印
エ方向に傾転し、パワーローラ２３と入力ディスク２１
との接触位置は半径方向の外側に、パワーローラ２３と
出力ディスク２２との接触位置は半径方向の内側に移動
して、無段変速機構２０の変速比が小さくなる（増
速）。

【００４５】ここで、トラニオン３５の先端部には、螺
旋面状のカム面２１０ａを有するプリセスカム２１０が
設けられている。そして、このカム２１０と三層弁２０
０との間に、スプリング２０３ａの付勢力によりカム面
２１０ａとスプール２０３の一端面２０３ｂとに常に当
接し、支軸２１１ａを中心に回動自在のＬ字状レバー２
１１が配置されている。

【００４６】したがって、パワーローラ２３及びトラニ
オン３５が矢印エ方向に傾転すると、そのトラニオン３
５の傾転が上記カム２１０を介して三層弁２００にフィ
ードバックされる。すなわち、Ｌ字状レバー２１１とカ
ム面２１０ａとの当接位置が上方向に移動し、Ｌ字状レ
バー２１１が矢印オ方向に回動し、スプール２０３が右
方向に移動する。

【００４７】その結果、増速圧ポート２０７とライン圧
ポート２０４との連通度、及び減速圧ポート２０８と第
２リリーフ圧ポート２０６との連通度が元に戻る。これ
により、増速圧ＰＨと減速圧ＰＬとが再び同じ油圧に戻
り、差圧ΔＰがなくなって、パワーローラ２３は、今回
達成された傾転角度、すなわち無段変速機構２０の変速
比を維持したまま再び入力軸１１ないし中空軸１２の軸
線上の位置に戻る。すなわち、ステップモータ２０９の
パルス数は、スリーブ２０２の位置ないし移動量、及び
パワーローラ２３の傾転角ないし無段変速機構２０の変
速比と対応する。

【００４８】以上に準じて、スリーブ２０２をステップ
モータ２０９により図面上左方向に移動させると、パワ
ーローラ２３及びトラニオン３５は、反矢印エ方向に傾
転し、無段変速機構２０の変速比が大きくなる（減
速）。

【００４９】ここで、前述したように、ローモードで
は、ローモードクラッチ６０が締結され、ハイモードク
ラッチ７０が解放される結果、図７に示すように、エン
ジン１の出力がローモードギヤ列８０の第１ギヤ８１を
分岐点として、該分岐点８１からローディングカム４
０、無段変速機構２０，３０及びハイモードギヤ列９０
を経由して遊星歯車機構５０に至る経路Ａと、該分岐点
８１からローモードギヤ列８０及びローモードクラッチ
６０を経由して遊星歯車機構５０に至る経路Ｂとの二つ
の経路に分配されて遊星歯車機構５０に伝達される。そ
の結果、上記動力分岐点８１と、無段変速機構２０，３
０と、遊星歯車機構５０とを結ぶ閉ループが形成され、
この閉ループを循環する循環トルクが発生する。

【００５０】そして、特に、本実施の形態に係るトロイ
ダル型無段変速機１０においては、ギヤードニュートラ
ルを境として、ローモードの前進時には上記閉ループを
矢印Ｃ方向に循環する循環トルクＴｒが発生し、後進時
には反矢印Ｃ方向に循環する循環トルクＴｒが発生す
る。

【００５１】すなわち、上記分岐点８１に入力されたエ
ンジン出力Ｔｅが該分岐点８１において経路Ａを経由す
るトルクＴａと経路Ｂを経由するトルクＴｂとに分配さ
れる。そして、前者のトルクＴａが遊星歯車機構５０の
サンギヤ５２に伝達されたときに該歯車機構５０で反力
Ｈａが発生し、後者のトルクＴｂが遊星歯車機構５０の
ピニオンキャリヤ５１に伝達されたときに該歯車機構５
０で反力Ｈｂが発生する。

【００５２】このとき、反矢印Ａ方向の前者の反力Ｈａ
が、反矢印Ｂ方向の後者の反力Ｈｂよりも大きければ、
その差分に相当するトルクＴｒ（＝Ｈａ−Ｈｂ）が反矢
印Ａ方向（矢印Ｃ方向）に循環し、逆に、反矢印Ｂ方向
の後者の反力Ｈｂが、反矢印Ａ方向の前者の反力Ｈａよ
りも大きければ、その差分に相当するトルクＴｒ（＝Ｈ
ｂ−Ｈａ）が反矢印Ｂ方向（反矢印Ｃ方向）に循環す
る。そして、本実施の形態に係るトロイダル型無段変速
機１０においては、ローモードの前進時は前者の場合に
該当し、ローモードの後進時は後者の場合に該当するの
である。

【００５３】したがって、ローモードの前進時は、図示
したように、循環トルクＴｒが無段変速機構２０，３０
を出力ディスク３４側から入力ディスク２１，３１側に
向かって流れることになる。そして、この向きＣは、動
力分岐点８１からこの経路に最初に入力されたエンジン
出力Ｔａが無段変速機構２０，３０を流れる向きＡと逆
であるから、無段変速機構２０，３０には、これらの差
分（Ｔｒ−Ｔａ）に相当する大きさのトルクしか流れな
いことになる。

【００５４】したがって、入力ディスク２１，３１及び
出力ディスク３４の相互に逆向きの回転力でパワーロー
ラ２３，２３；３３，３３を傾転させようとする力も小
さくなり、その傾転力が、パワーローラ２３，２３；３
３，３３の構成部材間の摩擦力等に打ち勝って該ローラ
２３，２３；３３，３３を傾転させるのに必要とされる
力よりも不足していると、パワーローラ２３，２３；３
３，３３をディスク２１，３１，３４に対してオフセッ
トしても、該ローラ２３，２３；３３，３３がなかなか
傾転しないことになる。

【００５５】しかも、このとき、トラニオン３５及びプ
リセスカム２１０がパワーローラ２３，２３；３３，３
３と共に図２において上方向又は下方向にオフセット移
動しているから、パワーローラ２３，２３；３３，３３
が傾転したときと同様に、そのトラニオン３５の移動が
三層弁２００にフィードバックされる。すなわち、Ｌ字
状レバー２１１が矢印オ方向又は反矢印オ方向に回動
し、三層弁２００のスプール２０３が、増速圧ポート２
０７及び減速圧ポート２０８と、ライン圧ポート２０
４、第１リリーフ圧ポート２０５及び第２リリーフ圧ポ
ート２０６との連通度を元に戻すように右方向又は左方
向に移動する。

【００５６】その結果、ステップモータ２０９によるス
リーブ２０２の移動でいったん生成された増速圧ＰＨと
減速圧ＰＬとの差圧ΔＰが低下してしまい、パワーロー
ラ２３は、ほとんど今回新たに傾転することなく、再び
入力軸１１の軸線上に戻ってしまう。つまり、差圧ΔＰ
の立ち上がりが遅れ、所定の変速比がなかなか得られ
ず、変速制御性が低下することになるのである。

【００５７】そして、このような問題は、特に、もとも
とエンジントルクＴｅが小さく、したがって分岐点８１
で経路Ａに分配されたトルクＴａも、経路Ｂに分配され
たトルクＴｂも、該トルクＴａ，Ｔｂに起因する反力ト
ルクＨａ，Ｈｂも、該反力トルクＨａ，Ｈｂに起因する
循環トルクＴｒも小さくて、無段変速機構２０，３０を
流れるトルクが全体的に小さい低負荷時においてより顕
著となる。例えば、ギヤードニュートラルから発進しよ
うとしてアクセルペダルを踏みこんだ瞬間には、まだト
ルクが充分上昇しておらず、そのとき上記問題が生じる
と、車両の発進タイミングがずれて、運転者の違和感と
なる。

【００５８】一方、後進時は、循環トルクＴｒ（＝Ｈｂ
−Ｈａ）は、図７に示した向きとは逆に、動力分岐点８
１からのエンジントルクＴａと同じく、無段変速機構２
０，３０を入力ディスク２１，３１側から出力ディスク
３４側に向かって流れることになる。したがって、無段
変速機構２０，３０には、これらを足し合せた大きさの
トルク（＝Ｔａ＋Ｔｒ）が矢印Ａ方向（反矢印Ｃ方向）
に流れることになり、このトルクはパワーローラ２３，
２３；３３，３３に対する必要な傾転力を生じさせるの
に充分な大きさのトルクであって、ギヤードニュートラ
ルからの発進時においても上記のような問題はほとんど
発生しない。

【００５９】すなわち、ステップモータ２０９のパルス
数（スリーブ２０２の位置）と、増速圧ＰＨと減速圧Ｐ
Ｌとの差圧ΔＰとの関係は、図８に示すような特性にな
り、ギヤードニュートラル（ＧＮ）から前進側におい
て、ステップモータ２０９を駆動しても差圧ΔＰの絶対
値が所定値ａ以下である不感帯Ｘが生じるのである。

【００６０】しかし、本実施の形態に係る無段変速機１
０においては、動力分岐点８１の反エンジン側にオイル
ポンプ７を配置しているから、このオイルポンプ７は、
上記分岐点８１、無段変速機構２０，３０、及び遊星歯
車機構５０を結ぶ閉ループにおいて、上記分岐点８１と
無段変速機構２０，３０との間に配置された動力損失要
素として働くことになる。

【００６１】したがって、動力分岐点８１からこの動力
損失要素７を経由して無段変速機構２０，３０に流れ込
んでくる矢印Ａ方向の分配されたエンジントルクＴａが
小さくなる一方で、この動力損失要素７を乗り越えて動
力分岐点８１に至るために無段変速機構２０，３０を流
れる矢印Ｃ方向の循環トルクＴｒが大きくなる。

【００６２】その結果、最終的に無段変速機構２０，３
０を流れるトルク（Ｔｒ−Ｔａ）が大きくなり、パワー
ローラ２３，２３；３３，３３に対するディスク２１，
３１，３４からの傾転力も大きくなって、パワーローラ
２３，２３；３３，３３が安定に傾転し、変速制御性が
良好に維持されることになる。つまり、無段変速機構２
０，３０を流れるトルクを常に充分量確保することによ
って、図８に鎖線で示すように特性が変化して、不感帯
Ｘの範囲が符号Ｙで示すように狭まることになる。

【００６３】これに対し、例えば図９や図１０に示すよ
うにオイルポンプ７を配置した場合は、オイルポンプ７
が閉ループの外に位置することになって、動力分岐点８
１で閉ループに入力されるトルクＴｅ自体が最初から小
さくなるだけで、閉ループ内で矢印Ｃ方向に流れる循環
トルクＴｒのみを選択的に大きくするというような働き
が得られない。

【００６４】そして、本実施の形態においては、動力損
失要素として既存のオイルポンプ７を用い、特に専用の
部材を新たに備えたりしないので、部品点数が徒に増加
することがない。動力損失要素としては、他に、例えば
発電機等を用いることもできる。

【００６５】その場合に、オイルポンプ７から吐出され
る作動油の圧力を所定のライン圧Ｐ（Ｌ）に調整するレ
ギュレータバルブ１０２をリニアソレノイドバルブ１０
５で制御して、ローモード時、あるいはローモードの低
負荷時、あるいはローモードの前進時の低負荷時、ある
いはローモードのギヤードニュートラルからの前進発進
時（例えば車速が１０Ｋｍ／ｈに至るまでの期間中等）
には、ライン圧を例えば以下のようにして設定される値
Ｐａに調整することが好ましい。

【００６６】次に、かかるライン圧制御の具体的動作の
一例を説明する。すなわち、図１１に示すように、この
無段変速機１０においては、変速制御において必要とさ
れる最小のライン圧は、最終変速比と入力トルクとによ
って定められる関数とされている。ここで、必要最小ラ
イン圧は、入力トルクが大きくなるほど高くなり、また
最終変速比が大きくなるほど（無限大であるギヤードニ
ュートラルでの変速比Ｒｇｎに近づくほど）高くなるよ
うに設定されている。

【００６７】Ｄレンジでの前進走行時のライン圧制御
は、基本的に、図１１に示す特性のマップに基いて行な
われる。すなわち、該マップに最終変速比と入力トルク
とをあてはめて必要最小ライン圧を読み出し、その必要
最小ライン圧が得られるようにライン圧制御用リニアソ
レノイドバルブ１０５を制御するのである。なお、入力
トルクは、エンジン回転数やスロットル開度等から算出
されるエンジントルクに基いて定められる。

【００６８】ところが、前述の図８に示したように、こ
の無段変速機１０においては、差圧ΔＰがＰ０〜Ｐ１の
間は、変速比に変化が起こらない不感帯Ｘ又はＹとなっ
ている。そして、差圧ΔＰがＰ０以上又はＰ１以下にな
ったときに変速比に変化が生じる。つまり、上記不感帯
Ｘ，Ｙにおいては、ステップモータ２０９のパルス数、
ないしスリーブ２０２の位置と、変速比とは、一意的な
対応関係を有していないことになる。

【００６９】図１１に示した変速比Ｒ１は、差圧ΔＰが
上記不感帯Ｘ，Ｙを前進側において抜け出る差圧Ｐ１と
なったとき（ΔＰ＝Ｐ１）に、ステップモータ２０９の
パルス数に対応して得られる変速比である。前述したよ
うに、必要最小ライン圧は、入力トルクが小さくなるほ
ど低くなるから、変速比が上記変速比Ｒ１以上の場合で
あって、入力トルクが比較的小さいときは、同マップか
ら読み出される必要最小ライン圧が、図中破線で示した
ように、所定値Ｐａよりも低くなる。

【００７０】必要最小ライン圧が所定値Ｐａよりも低く
なると、オイルポンプ７の動力損失要素としての機能が
低下し、無段変速機構２０，３０を流れるトルク（Ｔｒ
−Ｔａ）がそれほど大きくなくなって、変速応答性が充
分確保されなくなる。

【００７１】そこで、変速比が上記変速比Ｒ１以上であ
り、且つ、上記マップから読み出される必要最小ライン
圧が所定ライン圧Ｐａよりも低いときは、図１１に実線
で示したように、目標ラインとして上記の所定ライン圧
Ｐａを選択するのである。換言すれば、図１１に示した
特性のマップにおいて、変速比が上記変速比Ｒ１以上
で、必要最小ライン圧が上記ライン圧Ｐａ以下の領域を
用いないようにするのである。

【００７２】このようなライン圧制御を行うことによ
り、Ｄレンジでの通常の前進走行をしているときは、ポ
ンプロスをできる限り少なくして、オイルポンプ７を効
率よく作動させることができる一方、例えばギヤードニ
ュートラルから前進発進しようとしてアクセルペダルを
踏みこんだ瞬間等には、オイルポンプ７による動力損失
量が高められて、変速応答性（発進応答性）を充分確保
することが可能となる。

【００７３】図１２は、以上説明したライン圧制御の特
徴部分のみを示すフローチャートの一例である。すなわ
ち、Ｄレンジであって（ステップＳ１）、変速比がＲ１
より大きく（ステップＳ２）、且つマップから読み出さ
れるライン圧がＰａより小さい（ステップＳ３）とき
は、目標ライン圧を上記Ｐａとする（ステップＳ４）。
これに対し、Ｄレンジ以外のレンジ（例えばＲレンジ）
のときは、該当するレンジのライン圧制御を実行する
（ステップＳ５）。また、Ｄレンジではあるが、変速比
がＲ１より小さいとき（増速側のとき）、又は入力トル
クがもともと大きく、必要最小ライン圧がＰａより大き
いときは、マップから読み出されるライン圧をそのまま
用いる通常のライン圧制御を実行する（ステップＳ
６）。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
無段変速機構を流れるトルクが常に充分量確保されるか
ら、パワーローラを安定に傾転させ、変速制御性を良好
に維持することができる。本発明は、ギヤードニュート
ラルを実現するべく、循環トルクが発生するローモード
が達成されるトロイダル型無段変速機一般に広く好まし
く適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るトロイダル型無段
変速機の機械的構成を示す骨子図である。

【図２】同無段変速機の変速制御用三層弁とトラニオ
ンの増速室及び減速室との関係を示す油圧制御回路図で
ある。

【図３】同無段変速機の制御システム構成図である。

【図４】ステップモータのパルス数とトロイダル変速
比との関係を示す特性図である。

【図５】ステップモータのパルス数と最終変速比との
関係を示す特性図である。

【図６】変速制御に用いられる特性図である。

【図７】同無段変速機に発生する循環トルクの説明図
である。

【図８】ステップモータのパルス数と、増速圧と減速
圧との差圧（ΔＰ）との関係を示す特性図である。

【図９】従来のオイルポンプの配置の一例を示すトロ
イダル型無段変速機の骨子図である。

【図１０】従来のオイルポンプの配置の他の例を示す
トロイダル型無段変速機の骨子図である。

【図１１】ライン圧制御に用いられる特性図である。

【図１２】ライン圧制御動作の一例を示すフローチャ
ート図である。

【符号の説明】

１エンジン（駆動源）７オイルポンプ（動力損失要素）１０トロイダル型無段変速機１１入力軸１３出力軸２０、３０トロイダル型無段変速機構５０遊星歯車機構６０ローモードクラッチ７０ハイモードクラッチ８１ローモードギヤ列の第１ギヤ（動力分岐
点）１０２レギュレータバルブ（ライン圧調整手段）５００コントロールユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の駆動源とトロイダル型無段変速機
構との間に動力分岐点が設けられ、上記駆動源の出力が
トロイダル型無段変速機構を経由して遊星歯車機構に伝
達されると共に上記分岐点から遊星歯車機構に直接伝達
されて、該遊星歯車機構から駆動輪側に駆動力が取り出
されるトロイダル型無段変速機の構造であって、上記分
岐点とトロイダル型無段変速機構と遊星歯車機構とを結
ぶ閉じた経路において、分岐点とトロイダル型無段変速
機構との間に動力損失要素が配置されていることを特徴
とするトロイダル型無段変速機構造。
【請求項２】動力損失要素は、オイルポンプであるこ
とを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速
機構造。
【請求項３】オイルポンプから吐出される作動油の圧
力を調整してライン圧を生成するライン圧調整手段が備
えられ、該調整手段が、低負荷時はライン圧を高くする
ことを特徴とする請求項２に記載のトロイダル型無段変
速機構造。