JP2004162851A - トロイダル型無段変速機のローディング油圧制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トロイダル型無段変速機の動力伝達効率を向上させることができるトロイダル型無段変速機のローディング油圧制御方法を提供する。
【解決手段】本発明のトロイダル型無段変速機のローディング油圧制御方法では、油圧ローディング機構によって生起される油圧のローディング力が、弾性部材が発生する弾性力と必要なローディング力とに基づいて決定される。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や各種産業機械の変速機として利用可能なトロイダル型無段変速機（ＣＶＴ）のローディング油圧制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両の動力伝達等に用いられる変速装置として、例えば図４に示されるようなトロイダル型無段変速機が用いられている。図示のように、この種のトロイダル型無段変速機は、エンジンを含む駆動源により回転駆動される入力軸１００と、この入力軸１００に連動して回転するように支持された入力側ディスク１０２と、この入力側ディスク１０２に相対して配された出力側ディスク１０４と、これらの入出力側ディスク１０２，１０４の間に設けられたパワーローラ１０６と、入出力側ディスク１０２，１０４同士が近付く方向で入出力側ディスク１０２，１０４のうちの少なくとも一方を押圧する押圧機構１１０とを備えている。
【０００３】
入力側ディスク１０２は、エンジンを含む駆動源によって回転駆動される。出力側ディスク１０４には、入力側ディスク１０２の回転に基く動力がパワーローラ１０６などを介して伝達される。パワーローラ１０６は、入力側ディスク１０２と出力側ディスク１０４との間に揺動自在に設けられており、双方のディスク１０２，１０４に転接する。パワーローラ１０６の傾き角度を変化させることで、トロイダル型無段変速機の減速比を変化させることができる。
【０００４】
押圧機構１１０は、入出力側ディスク１０２，１０４を互いに近付ける方向に押圧して、前記駆動源から供給される回転駆動力を、入力側ディスク、パワーローラ、出力側ディスクなどを介して出力軸に伝達する。
【０００５】
このような押圧機構１１０として、例えば油圧ローディング機構（油圧でローディング力を発生させる機構）を用いることがある（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。この油圧ローディング機構は、油圧駆動源と、この油圧駆動源に連通したシリンダ１１４，１１６から成る油圧室１２０と、シリンダ１１４，１１６内に収容されたピストンとしての入力側ディスク１０２の背面１０２ａなどを備えている。油圧駆動源から油圧室１２０に加圧流体としての圧油が供給されると、この圧油の圧力により、入力側ディスク１０２の背面１０２ａなどを介して入力側ディスクが出力側ディスク１０４に対して押圧される。
【０００６】
また、押圧機構１１０としては、この他、入力トルクに応じた推力を発生させるローディングカムと油圧とを併用した機構も知られている（例えば、特許文献３および特許文献４参照）。
【０００７】
押圧機構１１０がいずれのタイプであっても、トロイダル型無段変速機を自動車に適用した場合、油圧を発生させるポンプはエンジンからの動力を利用するため、エンジン始動時やエンジンが動いていない状態でもローディング力を発生させられるように、皿バネ１３０が併用されている。この皿ばね１３０は、ローディングナットやシム等とともに、各ディスク１０２，１０４とパワーローラ１０６との当接部に押圧力を付与する予圧付与装置を構成する。
【特許文献１】
特表平６−５０２４７６号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２５７３号公報
【特許文献３】
特開平１０−２８１２６９号公報
【特許文献４】
特開２００１−１２４１６３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記油圧ローディング機構は、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などの周知の制御装置によって、前述した押圧力（油圧力）が、適切な力となるように制御される。この時、制御装置は、適切な押圧力を前述した入力トルク、変速比、回転数及び油の温度などから求める。
【０００９】
しかし、入力されるトルクが変化すると、皿バネ１３０の縮み量が変わるため、これに応じて、皿バネ１３０が発生する力も変わってしまう。例えば、図４に示されるように、皿バネ１３０が油圧室１２０内に配置されている場合には、入力トルクに応じて油圧を大きくすると、皿バネ１３０の縮み量が小さくなる。この時、皿バネ１３０が図５に示されるような特性を有していれば、図６に示されるように、入力トルクが大きくなると、皿バネ１３０が発生する力は小さくなってしまう。したがって、皿バネ１３０の縮み量が一定（発生する力も一定）であると考えて図７に示されるように油圧（油圧によるローディング力）を決定すると、実際には図８に示されるような状態となる。このため、実際に発生するローディング力（皿バネ１３０によるローディング力＋油圧によるローディング力）が必要ローディング力よりも低くなってしまう（ローディング力が図示のｓ分だけ不足する）。
【００１０】
一方、図９に示されるように、皿バネ１３０が油圧室１３０の外側に配置されている場合には、入力トルクが大きくなると、皿バネ１３０の発生する力が大きくなり、実際に発生するローディング力が必要なローディング力よりも過大となってしまう。
【００１１】
このように、皿バネ１３０の発生する力が変わると、その力を一定と考えて油圧を決定した時に、ローディング力が適正に設定されない。特に、入力トルクが小さい場合には、必要ローディング力が小さいため、皿バネ１３０のような弾性部材の力が押し付け力に大きく影響する。ローディング力が過大になった場合には、トロイダル型無段変速機の動力伝達効率が低下してしまい、逆に、ローディング力が小さくなってしまった場合には、トラクション部において、滑りが発生してしまう。
【００１２】
本発明は、前記事情に着目してなされたものであり、トロイダル型無段変速機の動力伝達効率を向上させることができるトロイダル型無段変速機のローディング油圧制御方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、駆動源によって回転駆動される入力軸と、前記入力軸に連動して回転するように支持された入力側ディスクと、前記入力側ディスクに相対して配された出力側ディスクと、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に設けられ、これら両ディスクに転接することにより、前記入力側ディスクの回転力を前記出力側ディスクに伝えるパワーローラと、油圧作用によって前記入力側ディスクおよび出力側ディスクを互いに近付ける方向に押圧する油圧ローディング機構と、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクと前記パワーローラとの当接部に予圧を付与する弾性部材とを備えたトロイダル型無段変速機のローディング油圧制御方法において、前記油圧ローディング機構によって生起される油圧のローディング力を、前記弾性部材が発生する弾性力と必要なローディング力とに基づいて決定することを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記弾性部材の縮み量から、前記弾性部材が発生する弾性力を計算し、この弾性力に基づいて、必要なローディング力を発生させるために必要な油圧のローディング力を決定することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１には、トロイダル型無段変速機としてのダブルキャビティ式ハーフトロイダル型無段変速機３０を備えた自動車用トランスミッション３１の一部が断面で示されている。
【００１６】
図示のように、自動車用トランスミッション３１は、ダブルキャビティ式ハーフトロイダル型無段変速機３０を備えている。ダブルキャビティ式ハーフトロイダル型無段変速機３０は、エンジン等を含む駆動源によって回転駆動される入力軸１と、一対の入力側ディスク２ａ，２ｂと、一対の出力側ディスク３ａ，３ｂと、複数のパワーローラ１０と、押圧機構としての油圧ローディング機構６とを備えている。
【００１７】
入力側ディスク２ａ，２ｂは、入力軸１に、この入力軸１の軸線Ｐに沿って互いに間隔を有して同軸的に配されている。また、入力側ディスク２ａ，２ｂは、互いに対向した状態で支持されており、それぞれ入力軸１と連動して回転するように、入力軸１と同軸的に支持されている。更に、入力側ディスク２ａ，２ｂは、ボールスプライン係合部３２及びスプライン係合部３３によって入力軸１に取り付けられており、入力軸１と連動して回転する。
【００１８】
出力側ディスク３ａ，３ｂは、一対の入力側ディスク２ａ，２ｂの間に、入力側ディスク２ａ，２ｂそれぞれと対向して設けられている。また、出力側ディスク３ａ，３ｂは、入力軸１に対して遊嵌した状態で支持されるとともに、互いに同軸的に配置されており、互いに同期して回転する。更に、出力側ディスク３ａ，３ｂは、これらの出力側ディスク３ａ，３ｂと同軸的に配置された出力歯車３４と連動する。この出力歯車３４は、入力軸１に基づく動力を取り出す出力軸（図示せず）と連動して回転する。
【００１９】
パワーローラ１０は、入力側ディスク２ａ，２ｂと出力側ディスク３ａ，３ｂとのそれそれの間に揺動自在に設けられており、双方のディスク２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂに転接する。また、パワーローラ１０はそれぞれ、入力側ディスク２ａ，２ｂ及び出力側ディスク３ａ，３ｂに転接するトラクション部１０ａを備えている。
【００２０】
なお、一方の第１の入力側ディスク２ａと、この第１の入力側ディスク２ａに相対する第１の出力側ディスク３ａと、これら入出力側ディスク２ａ，３ａの間に配されたパワーローラ１０とによって、第１のキャビティ２１が形成されている。
【００２１】
また、他方の第２の入力側ディスク２ｂと、この第２の入力側ディスク２ｂに相対する第２の出力側ディスク３ｂと、これら入出力側ディスク２ｂ，３ｂの間に配されたパワーローラ１０とによって、第２のキャビティ２２が形成されている。
【００２２】
入力側ディスク２ａ，２ｂと出力側ディスク３ａ，３ｂとの間にはそれぞれトラニオン８が設けられている。トラニオン８は、入力軸１に対して捩れの位置にある枢軸を中心として図中の矢印Ｒで示す方向に揺動することができる。トラニオン８の中心部には変位軸９が設けられている。この変位軸９それぞれにパワーローラ１０が回転自在に支持されている。これらのパワーローラ１０は、入力側ディスク２ａ，２ｂと出力側ディスク３ａ，３ｂとの間において、その傾き角度がトロイダル型無段変速機３０の減速比に応じて変化される。
【００２３】
トラニオン８とパワーローラ１０との間には、パワーローラ軸受として機能するスラスト玉軸受１１が設けられている。スラスト玉軸受１１は入力側ディスク２ａ，２ｂ及び出力側ディスク３ａ，３ｂからパワーローラ１０に加わるスラスト方向の荷重を支承し、パワーローラ１０の回転を許容する。スラスト玉軸受１１を構成する複数個の玉１２は、円環状の保持器１４によって保持されている。保持器１４は、トラニオン８に設けた円環状の外輪１３と、回転部としてのパワーローラ１０との間に設けられている。
【００２４】
油圧ローディング機構（押圧機構）６は、一対の入力側ディスク２ａ，２ｂのうちの一方の第１の入力側ディスク２ａの背面４２ａ側に設けられている。また、油圧ローディング機構６は、第１のシリンダ４１と、第２のシリンダ５９と、第１の円板部材６０と、第２の円板部材６１と、円環部材６２などを備えている。
【００２５】
第１のシリンダ４１は、底部４８と筒部４９とを備えた有底筒状に形成されており、入力軸１と同軸的に配されている。また、第１のシリンダ４１は、入力軸１にスプライン係合によって取り付けられている。また、第１のシリンダ４１は、その筒部４９の縁部４９ａが第２のシリンダ５９の外周に嵌合して配されるとともに、その底部４８が入力側ディスク２ａの背面４２ａに相対した状態に配されている。
【００２６】
第２のシリンダ５９は、筒状に形成されており、入力側ディスク２ａの外周に嵌合されるとともに、第１のシリンダ４１の筒部４９の外周に嵌合して設けられている。
【００２７】
第１の円板部材６０は、筒部６３とこの筒部６３の一端部から外周方向に向かって延びた円板部６４とを一体に備えている。また、第１の円板部材６０は、筒部６３が入力軸１の外周に嵌合し且つ円板部６４が第２シリンダ５９の内周に嵌合した状態で配されている。更に、第１の円板部材６０は、円板部６４の底面６５が入力側ディスク２ａの背面４２ａに相対した状態に配されるとともに、その筒部６３の端面６６が第１のシリンダ４１の底面４８ａに当接している。
【００２８】
第２の円板部材６１は、リング状に形成されている。また、第２の円板部材６１は、第１の円板部材６０の筒部６３の外周に嵌合し且つ第２シリンダ５９の内周に嵌合した状態に配されている。また、円環部材６２は、入力軸１の外周に嵌合されるとともに、第１の円板部材６０と入力側ディスク２ａとの間に配されている。
【００２９】
また、入力側ディスク２ａ及び第１のシリンダ４１が取り付けられた入力軸１の一端部１ａには、外周に向かって突出したフランジ部４３が一体に形成されている。また、一端部１ａには、その端面に開口しかつ軸線Ｐに沿って延びた油穴４５が形成されている。この油穴４５には、加圧流体としての加圧油が供給される。入力軸１の他端部１ｂには、ナット４６が螺合する。このナット４６は、入力側ディスク２ｂの背面４２ｂと接する。
【００３０】
第２のシリンダ５９の内周面と、第１の円板部材６０の底面６５と、入力側ディスク２ａの背面４２ａと、円環部材６２の外表面の一部とによって囲まれた空間は、第１の油圧室６７を構成している。この第１の油圧室６７は、複数のシール部材６８によって、流体密に保たれている。
【００３１】
第２のシリンダ５９の内周面と第１のシリンダ４１の底面４８ａと第２の円板部材６１の端面６９とによって囲まれた空間は、第２の油圧室７０を構成している。この第２の油圧室７０は、複数のシール部材７１によって、流体密に保たれている。また、第２の油圧室７０内には、第１のシリンダ４１を入力側ディスク２ａから離間させる方向で付勢する皿ばね（弾性部材）４４が複数設けられている。
【００３２】
第２のシリンダ５９の内周側において、第１の円板部材６０と第２の円板部材６１との間に位置する空間７５は、空気室となっている。空気室７５は、複数のシール部材６８，７１によって流体密に保たれている。
【００３３】
入力軸１及び第１の円板部材６０には、油穴４５から第１の油圧室６７内に向かって貫通した第１の加圧油導入路７２と、油穴４５から第２の油圧室７０内に向かって貫通した第２の加圧油導入路７３とが形成されている。
【００３４】
前述した構成によって、加圧油は、油穴４５、第１及び第２の加圧油導入路７２，７３内を通って、第１及び第２の油圧室６７，７０内それぞれに供給される。なお、入力側ディスク２ａの背面４２ａは、第１のピストン部をなしている。第２の円板部材６１は、第２のピストン部をなしている。
【００３５】
第１のシリンダ室６７内に加圧油が供給されると、この加圧油は、第１の円板部材６０の底面６５と入力側ディスク２ａの背面４２ａとを互いに離間させる方向で、入力側ディスク２ａを移動させる。したがって、入力側ディスク２ａが出力側ディスク３ａに向かって押圧される。
【００３６】
一方、第２のシリンダ室７０内に加圧油が供給されると、この加圧油は、第２の円板部材６１と第１のシリンダ４１の底面４８ａとを離間させる方向で、第１のシリンダ４１を移動させる。したがって、第１のシリンダ４１は、フランジ部４３を介して入力軸１を駆動源に近付ける方向（図中左方向）に移動させる。そのため、ナット４６を介して入力側ディスク２ｂが出力側ディスク３ｂに向かって押圧される。すなわち、入力軸（ＣＶＴ軸）１が図中の左方向に移動することに伴って、他方の入力側ディスク２ｂが他方の出力側ディスク３ｂの方向に移動する。
【００３７】
こうして、それぞれのパワーローラ１０のトラクション部１０ａが入出力側ディスク２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの双方に転接し、入力側ディスク２ａ，２ｂの回転駆動力を所望の減速比で出力側ディスク３ａ，３ｂに伝達する。このように、油圧ローディング機構６が、入力側ディスク２ａを出力側ディスク３ａに向かって押圧することによって、フランジ部４３とナット４６が入力側ディスク２ｂと出力側ディスク３ｂとが互いに近づく方向にこれらのディスク２ｂ，３ｂを変位させて、駆動源から伝達された回転駆動力を入力側ディスク２ａ，２ｂ、パワーローラ１０、出力側ディスク３ａ，３ｂ及び出力歯車３４を介して出力軸へと伝達する。
【００３８】
以上のような構成において、本実施形態では、皿バネ４４の縮み量が一定であると考えて油圧によるローディング力を決定するのではなく、入力されるトルクの変化に伴う皿バネ４４の縮み量の変化を測定し、皿バネ４４の実際の縮み量に応じて、必要なローディング力を発生させるために必要な最適な油圧のローディング力を決定する。
【００３９】
具体的には、第１のシリンダ４１および第２のシリンダ５９の位置を測定し、その初期値からの変化量を算出することにより、皿バネ４４の縮み量の変化を測定する（皿バネ４４の厚みや他の部材の諸寸法は予め測定しておく）。すなわち、第１のシリンダ４１および第２のシリンダ５９の移動距離を測定することによって、皿バネ４４の縮み量を計算する。そして、皿バネ４４の縮み量から皿バネ４４が発生する弾性力（皿バネ４４によるローディング力）を計算し、この弾性力に基づいて、必要なローディング力を発生させるために必要な最適な油圧のローディング力を決定する。これにより、図２に示されるごとく、実際に発生するローディング力（皿バネ４４によるローディング力＋油圧によるローディング力）を必要ローディング力に一致させることができる。
【００４０】
このような制御は、シリンダ４１，５９の位置を測定するセンサ等の測定装置９０，９２からの位置情報に基づいて、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などの周知の制御装置９５によって行なわれる。なお、組立時においても、第１のシリンダ４１と第２のシリンダ５９の位置を測定することにより、皿バネ４４の縮み量が設定通りかを調べることができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態では、油圧ローディング機構によって生起される油圧のローディング力が、皿バネ４４が発生する弾性力と必要なローディング力とに基づいて決定される。具体的には、皿バネ４４の縮み量から、皿バネ４４が発生する弾性力を計算し、この弾性力に基づいて、必要なローディング力を発生させるために必要な油圧のローディング力を決定している。したがって、実際に発生するローディング力（皿バネ４４によるローディング力＋油圧によるローディング力）を必要ローディング力に一致させることができ、トロイダル型無段変速機の動力伝達効率を向上させることができる。なお、本実施形態における油圧とは、遠心力による油圧上昇分も考慮した油圧である。
【００４２】
なお、図３には、皿バネ４４が油圧室の外側に配置されたトロイダル型無段変速機の断面が示されている。この場合、皿ばね４４は、入力軸１のフランジ部４３とシリンダ４１との間に介挿され、シリンダ４１を入力側ディスク２ａに向かって付勢している。また、第２のシリンダ５９は、筒状に形成されており、入力側ディスク２ａの外周に嵌合されるとともに、第１のシリンダ４１の筒部４９の内周に嵌合して設けられている。このような構成においても、入力されるトルクの変化に伴う皿バネ４４の縮み量の変化を測定し、皿バネ４４の実際の縮み量に応じて、必要なローディング力を発生させるために必要な最適な油圧のローディング力を決定すれば、実際に発生するローディング力（皿バネ４４によるローディング力＋油圧によるローディング力）を必要ローディング力に一致させることができ、トロイダル型無段変速機の動力伝達効率を向上させることができる。
【００４３】
具体的には、第１のシリンダ４１と入力軸１のフランジ部４３の位置を測定し、その初期値からの変化量を算出することにより、皿バネ４４の縮み量の変化を測定する（皿バネ４４の厚みや他の部材の諸寸法は予め測定しておく）。すなわち、第１のシリンダ４１および入力軸１の移動距離を測定することによって、皿バネ４４の縮み量を計算する。そして、皿バネ４４の縮み量から皿バネ４４が発生する弾性力（皿バネ４４によるローディング力）を計算し、この弾性力に基づいて、必要なローディング力を発生させるために必要な最適な油圧のローディング力を決定する。これにより、実際に発生するローディング力（皿バネ４４によるローディング力＋油圧によるローディング力）を必要ローディング力に一致させることができる。
【００４４】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは言うまでもない。例えば、前述した実施形態では、入力側ディスクおよび出力側ディスクとパワーローラとの当接部に予圧を付与するものとして皿バネ４４が使用されているが、皿バネ以外の弾性部材を用いることも可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のトロイダル型無段変速機のローディング油圧制御方法によれば、実際に発生するローディング力（弾性部材によるローディング力＋油圧によるローディング力）を必要ローディング力に一致させることができ、トロイダル型無段変速機の動力伝達効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るトロイダル型無段変速機であって、皿バネが油圧室内に配置されたトロイダル型無段変速機の断面図である。
【図２】本発明のローディング油圧制御に伴う入力トルクとローディング力との関係を示すグラフ図である。
【図３】本発明の実施形態に係るトロイダル型無段変速機であって、皿バネが油圧室の外側に配置されたトロイダル型無段変速機の断面図である。
【図４】皿バネが油圧室の内部に配置された従来のトロイダル型無段変速機の断面図である。
【図５】皿バネの縮み量と皿バネの発生力との関係を示すグラフ図である。
【図６】入力トルクと皿バネの縮み量との関係を示すグラフ図である。
【図７】皿バネによるローディング力が一定のままであると仮定した場合の入力トルクとローディング力との関係を示すグラフ図である。
【図８】従来における実際の入力トルクとローディング力との関係を示すグラフ図である。
【図９】皿バネが油圧室の外側に配置された従来のトロイダル型無段変速機の断面図である。
【符号の説明】
１ 入力軸
２ａ，２ｂ 入力側ディスク
３ａ，３ｂ 出力側ディスク
６ 油圧ローディング機構
１０ パワーローラ
４４ 皿バネ（弾性部材）

Claims (2)

1. 駆動源によって回転駆動される入力軸と、前記入力軸に連動して回転するように支持された入力側ディスクと、前記入力側ディスクに相対して配された出力側ディスクと、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に設けられ、これら両ディスクに転接することにより、前記入力側ディスクの回転力を前記出力側ディスクに伝えるパワーローラと、油圧作用によって前記入力側ディスクおよび出力側ディスクを互いに近付ける方向に押圧する油圧ローディング機構と、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクと前記パワーローラとの当接部に予圧を付与する弾性部材とを備えたトロイダル型無段変速機のローディング油圧制御方法において、
   前記油圧ローディング機構によって生起される油圧のローディング力を、前記弾性部材が発生する弾性力と必要なローディング力とに基づいて決定することを特徴とするトロイダル型無段変速機のローディング油圧制御方法。
2. 前記弾性部材の縮み量から、前記弾性部材が発生する弾性力を計算し、この弾性力に基づいて、必要なローディング力を発生させるために必要な油圧のローディング力を決定す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のローディング油圧制御方法。

Images