JP2005036878A - 無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 セレクトレバーが非走行状態から走行状態に切り替えられた瞬間に、出力軸３８ａに過大なトルクが加わる事を防止する。
【解決手段】 トロイダル型無段変速機２５ａを通過するトルクに応じてこのトロイダル型無段変速機２５ａの変速比を調節し、出力軸３８ａに加わるトルクを調節する補正を行なう。セレクトレバーが非走行状態を選択している状態では、この補正を停止する。そして、このセレクトレバーが走行状態に切り換えられ、上記トロイダル型無段変速機２５ａを通過するトルクが安定してから、上記補正を開始する。
【選択図】 図２

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、停車時若しくは極低速での特性を向上させる機能を持たせ、且つ、発進時に運転者に違和感を与えない構造の実現を図るものである。

自動車用自動変速装置として、図７〜９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。

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７、９の上下方向、図８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。

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、それぞれ逆方向に、例えば、図９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。

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９の左右方向、図７の表裏方向）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。

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。

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。

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。

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７、８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。

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。

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８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８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８と反対方向に揺動させ、上各パワーローラ６、６の周面を、この図８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。

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１０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。

又、上記遊星歯車式変速機２６は、上記入力軸１及び一方（図１０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１０の左端部）を結合した中空回転軸３２の先端部（図１０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１０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１０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。

一方、上記第二の伝達軸３１の他端部（図１０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１０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。

上述の様な、図１０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。

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。

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。

例えば図１０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。

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。

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。

特に、図７〜９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。

この様な事情に鑑みて、本発明者は先に、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を発明した（特願２００３−５６６８１号）。
図１１は、この様な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１１に示した無段変速装置は、前述の図１０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。

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１１の左端部）を結合した中空回転軸３２ａの先端部（図１１の右端部）及び伝達軸４６の一端部（図１１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。

一方、上記伝達軸４６の他端部（図１１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１１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。

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ｅ_CVT 、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（変速比）ｅ_CVU と無段変速装置全体としての速度比ｅ_CVT 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。
ｅ_CVT ＝（ｅ_CVU ＋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ｅ_CVU 、ｅ_CVT 同士の関係が、図１２に線分αで示す様に変化する。

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ｅ_CVU を変える事により、無段変速装置全体としての速度比ｅ_CVT 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ｅ_CVU と無段変速装置全体としての速度比ｅ_CVT 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。
ｅ_CVT ＝｛１／（１−ｉ₃ ）｝・｛１＋（ｉ₂ ／ｉ₁ ）（ｅ_CVU −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ｅ_CVU 、ｅ_CVT 同士の関係が、図１２に線分βで示す様に変化する。

上述の様に構成し作用する無段変速装置の場合、図１２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、或は極く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。

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。

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１０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１０参照）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。

この為に、先発明による変速比の制御方法及び装置の場合には、図１３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１３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、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。

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９及び後述する図１５参照）同士の間の圧力差を、油圧センサ５２（後述する図２参照）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）Ｔ_CVU を算出する。

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Ｔ_CVU に比例する為、上記圧力差により、このトルクＴ_CVU 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Ｔ_CVU ）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。

一方、上記トルクＴ_CVU は、次の（３）式によっても求められる。
Ｔ_CVU ＝ｅ_CVU ・Ｔ_IN／｛ｅ_CVU ＋（ｉ₁ −１）η_CVU ｝ −−− （３）
この（３）式中、ｅ_CVU は上記トロイダル型無段変速機２５の速度比を、Ｔ_IN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、η_CVU 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。

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Ｔ_CVU1と、上記（３）式から求めた、目標とする通過トルクＴ_CVU2とに基づいて、この実際に通過するトルクＴ_CVU1と目標値Ｔ_CVU2との偏差△Ｔ（＝Ｔ_CVU1−Ｔ_CVU2）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。

例えば、図１３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Ｔ_CVU1（測定値）を目標値Ｔ_CVU2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Ｔ_IN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Ｔ_CVU1が同じく目標値Ｔ_CVU2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８〜１０参照）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Ｔ_IN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。

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８〜１０参照）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。

例えば、図１３で、上記目標値Ｔ_CVU2がａ点に存在し、上記測定値Ｔ_CVU1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ｅ_CVU 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ｅ_CVT 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Ｔ_CVU1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ｅ_CVU 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ｅ_CVT 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。

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Ｔ_CVU1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Ｔ_CVU1を目標値Ｔ_CVU2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Ｔ_INを、このトロイダル型無段変速機２５を通過するトルクＴ_CVU を目標値Ｔ_CVU2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。

尚、図１４は、上記トロイダル型無段変速機２５を通過するトルクＴ_CVU と上記エンジンが上記入力軸１を回転駆動するトルクＴ_INとの比（左側縦軸）と、無段変速装置全体としての速度比ｅ_CVT （横軸）と、上記トロイダル型無段変速機２５の速度比ｅ_CVU （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Ｔ_CVU と駆動トルクＴ_INとの比と、無段変速装置全体としての速度比ｅ_CVT との関係を、破線ｂが上記両速度比ｅ_CVT 、ｅ_CVU 同士の関係を、それぞれ示している。先発明は、上記無段変速装置全体としての速度比ｅ_CVT 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Ｔ_CVU1を上記実線ａ上の点で表される目標値（Ｔ_CVU2）に規制すべく、上記トロイダル型無段変速機２５の速度比ｅ_CVU を規制するものである。

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Ｔ_CVU1を前記目標値Ｔ_CVU2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、即ち、エンジンの回転速度を大まかに、即ち、上記目標値Ｔ_CVU2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Ｔ_CVU1を上記目標値Ｔ_CVU2に規制できる。

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１０）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。

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Ｔ_CVU1を目標値Ｔ_CVU2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１５により説明する。トラニオン７を枢軸９、９（図９参照）の軸方向（図１５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。

特に先発明の場合には、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Ｔ_CVU に応じてこのトロイダル型無段変速機２５の速度比ｅ_CVU を調節する様にしている。

この為に先発明の場合には、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Ｐ_DOWN、Ｐ_UP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Ｔ_CVU2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Ｔ_CVU2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。

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Ｔ_CVU1と上記目標トルクＴ_CVU2とが一致する場合、即ち、これら通過トルクＴ_CVU1と目標トルクＴ_CVU2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）。

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Ｔ_CVU1と上記目標トルクＴ_CVU2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Ｔ_CVU1と目標トルクＴ_CVU2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、この様にして速度比が変化する方向、及び変化する量は、前述の図１３〜１４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。

図１０に示した従来の、或は図１１に示した先発明の無段変速装置を実際の自動車用の自動変速機として使用する場合、運転席に設けたシフトレバーにより非走行状態が選択された場合には、低速用クラッチ４０、４０ａ及び高速用クラッチ４１ａ、４１ｂの接続を何れも断つ様にする。即ち、上記シフトレバーが、何れも自動車を走行させない状態を選択する為の、ニュートラルレンジ（Ｎレンジ）、パーキングレンジ（Ｐレンジ）に存在する場合には、上記各クラッチ４０、４０ａ、４１ａ、４１ｂの接続を何れも断つ。この結果、前記トロイダル型無段変速機２５及び前記遊星歯車式変速機２６、２６ａを通過するトルクが僅少（実質的に０）になり、これらトロイダル型無段変速機２５及び遊星歯車式変速機２６、２６ａの耐久性確保を図れる。

但し、この様に上記各クラッチ４０、４０ａ、４１ａ、４１ｂの接続を何れも断ち、上記トロイダル型無段変速機２５を通過するトルクが僅少になると、上記図１３〜１４に示した様にして行なう、上記トロイダル型無段変速機２５の速度比の補正を正確に行なえなくなる。具体的には、このトロイダル型無段変速機２５を通過するトルクに基づく変速比（速度比）制御を行なえず、上記速度比が過剰に補正される可能性がある。そして、この様に速度比が過剰に補正された状態から、上記シフトレバーにより走行状態（ドライブレンジ或はリバースレンジ）が選択された事に基づいて、上記低速用クラッチ４０、４０ａが接続されると、接続された瞬間に、前記出力軸３８、３８ａに過大なトルクが加わる可能性がある。この様にしてこの出力軸３８、３８ａに過大なトルクが加わると、自動車を発進させる際に運転者に違和感を与える為、好ましくない。

特開２０００−２２０７１９号公報 特開平１０−１０３４６１号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、不必要な変速比制御を行なわせない事で、運転者に違和感を与える事のない無段変速装置を実現すべく発明したものである。

本発明の無段変速装置は、駆動源により回転駆動される入力軸と、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。
このうち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を備えたものである。
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ものである。
更に、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) 上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクを目標値にすべく、上記アクチュエータを構成する１対の油圧室の圧力差を測定して実際に上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクを算出した後、このトルクの算出値と上記目標値とに基づいて、上記実際に上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの上記目標値に対する偏差を求め、この偏差を解消する方向にこのトロイダル型無段変速機の変速比を調節する機能。
(3) このトロイダル型無段変速機を通過するトルクが安定しない場合に、上記(2) の機能を停止させる機能。

上述の様に構成する本発明の無段変速装置の場合、走行状態を選択して停止若しくは低速走行する際には、前述した先発明の場合と同様にして、トロイダル型無段変速機を通過するトルクを所望値に規制すべくこのトロイダル型無段変速機の変速比（速度比）を調節して、運転者に違和感を与える事を防止する。又、非走行状態を選択した場合、及び、非走行状態から走行状態に切り換えた直後の様に、上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクが安定しない場合には、このトロイダル型無段変速機の変速比制御を停止する。この為、このトロイダル型無段変速機の変速比が過剰に補正される事を防止して、走行状態となった場合に出力軸に過大なトルクが伝達されて運転者に違和感を与える事を防止できる。

本発明の無段変速装置を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、駆動源が、回転速度に応じて入力軸に加えるトルクが変化するものである。そして、(2) の機能を実現する為に、上記駆動源の回転速度を大まかに制御すると共に、トロイダル型無段変速機の変速比を、この制御された駆動源の回転速度に上記入力軸の回転速度を一致させる為に必要とされる値に設定する。
又、好ましくは、請求項３に記載した様に、接続に伴って回転伝達を行なうクラッチを備える。そして、(3) に規定するトロイダル型無段変速機を通過するトルクが安定しない場合が、非走行状態の選択に伴って上記クラッチの接続が断たれた場合である。
この様な条件で、例えば請求項４に記載した様に、非走行状態から走行状態を選択した後、一定時間経過するまでの間(2) の機能を停止させる。
又は、請求項５に記載した様に、１対の油圧室の圧力差が所定値以下の場合に(2) の機能を停止させる。
更には、請求項６に記載した様に、駆動源の負荷を検出する負荷検出手段を備え、非走行状態から走行状態を選択した後、この負荷検出手段が検出する上記駆動源の負荷が上昇するまでの間(2) の機能を停止させる。

図１〜４は、請求項１〜４に対応する、本発明の実施例１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１例を示している。この無段変速装置の構成は、基本的には、前述の図１０に示した従来の、或は図１１に示した先発明に係る無段変速装置と同様である。特に、本例の無段変速装置の場合には、上記遊星歯車式変速機２６ｂの第一、第二の遊星歯車４２、４３を構成する各遊星歯車素子のうち、径方向外側に設ける遊星歯車素子６１として、軸方向に長いものを使用している。そして、この遊星歯車素子６１を、径方向内側に設けた各遊星歯車素子４４ａ、４５ａに噛合させている。又、上記遊星歯車素子６１と噛合するリング歯車４９ａとして、幅寸法の小さなものを使用している。この様な図１に示した構造によれば、直径が大きなリング歯車４９ａの軸方向寸法を短縮してその容積を小さくする事により、無段変速装置の軽量化を図れる。無段変速装置の機能は、上記図１０に示した従来の、或は図１１に示した先発明に係る無段変速装置と同じである。

次いで、上記図１を前提としつつ、図２のブロック図及び図３のフローチャートにより、本例の無段変速装置に就いて説明する。このうちの図２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。エンジン６２の出力は、ダンパ６３を介して、入力軸１に入力される。このうちのダンパ６３は、上記エンジン６２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。尚、本発明の特徴は、上記無段変速装置を搭載した自動車の発進時（走行開始直後）に運転者に違和感を与える事を防止すべく、クラッチ装置６７の非接続時及び接続過程で、トロイダル型無段変速機２５ａを通過するトルクが僅少若しくは不安定である場合に、このトロイダル型無段変速機２５ａの変速比補正を停止する点にある。無段変速装置自体の構造は上述の図１に示した通りであるから、上記図２で、この図１と同等部分に関しては、できる限り、この図１に使用した符号を付して説明する。又、本発明の特徴は、低速用クラッチ４０ａを接続した際のトルク変動を抑える点にある。高速クラッチ４１ａを接続しての走行時の制御は、本発明とは関係しない。

上記入力軸１に伝達された動力は、上記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６４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６５により、それぞれ測定して、制御器６６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。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６７を介して、上記出力軸３８ａに取り出される。尚、このクラッチ装置６７は、上記図１及び後述する図４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、本例の場合には、出力軸回転センサ６８によっても、上記出力軸３８ａの回転速度を検出自在としている。尚、この出力軸回転センサ６８は、上記入力側回転センサ６４及び出力側回転センサ６５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ている。

一方、前記ダンパ６３部分から取り出した動力によりオイルポンプ６９を駆動し、このオイルポンプ６９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４、９、１５参照）の変位量を制御する為の制御弁装置７０とに、送り込み自在としている。尚、この制御弁装置７０とは、前述の図１５に示した制御弁１２と、差圧シリンダ５５と、補正用制御弁５７と、後述する図４に記載した、高速用切換弁７１及び低速用切換弁７２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４、９、１５参照）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６６に入力している。この制御器６６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。

又、上記制御弁装置７０は、ステッピングモータ１３と、ライン圧制御用電磁開閉弁７３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７１及び低速用切換弁７２を切り換える為のシフト用電磁弁７４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７３と、電磁弁５８ａ（５８ｂ）と、シフト用電磁弁７４とは、何れも上記制御器６６からの制御信号に基づいて切り換えられる。

又、この制御器６６には、前記各回転センサ６４、６５、６８及び上記油圧センサ５２からの信号の他、油温センサ７５の検出信号と、ポジションスイッチ７６の位置信号と、アクセルセンサ７７の検出信号と、ブレーキスイッチ７８の信号とを入力している。このうちの油温センサ７５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７６は、後述する図４に記載した手動油圧切換弁７９を切り換える為に運転席に設けられたシフト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７７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７８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。

上記制御器６６は、上記各スイッチ７６、７８及び各センサ５２、６４、６５、６８、７５、７７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７３と、電磁弁５８ａ（５８ｂ）と、シフト用電磁弁７４とに上記制御信号を送る他、前記エンジン６２を制御する為のエンジンコントローラ８０に制御信号を送る。そして、前述した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。

上述の様な構成で本発明を実施する為に、本例の無段変速装置の場合に上記制御器６６は、前記ポジションスイッチ７６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（速度比）に関係なく、上記入力軸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。

この様な場合に、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を、このトロイダル型無段変速機２５ａを通過するトルクに基づいて制御すると、前述した様に、上記変速比を過剰に補正する可能性がある。そこで、本例の場合には、車両の停止状態で、上記非走行状態が選択されている場合には、上記補正用制御弁５７による、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比補正を停止する。逆に言えば、本例の場合、車両が停止状態にある場合には、走行状態が選択されて、且つ、上記トロイダル型無段変速機２５ａを通過するトルクが安定しない限り、上記補正用制御弁５７による、このトロイダル型無段変速機２５ａの変速比補正を行なわない。この点に就いて、図３により説明する。

自動車（車両）が停止状態にある場合で（ステップ１）、上記ポジションスイッチ７６の信号に基づいて、非走行状態（Ｐレンジ又はＮレンジ）から走行状態（Ｄレンジ或はＲレンジ）を選択されたと判断される（ステップ２）場合には、前記クラッチ装置６７（低速用クラッチ４０ａ又は高速用クラッチ４１ａ）の接続を開始する（ステップ３）。そして、これに合わせて、無段変速装置の変速状態を、入力軸１を回転させたまま出力軸３８ａを停止させる、変速比無限大の状態とすべく、ステッピングモータ１３（図４、９、１５参照）の位置を合わせる（ステップ４）。尚、この変速比無限大の状態を実現する為の、上記ステッピングモータ１３の位置は、初期設定及びその後繰り返される走行及び停止に伴う学習により、前記制御器６６のメモリ中に記憶させた学習値に基づいて行なう。但し、本例の場合には、前記出力軸回転センサ６８の出力信号に基づいて上記変速比無限大の状態を検知できるので、この出力軸回転センサ６８の出力信号に基づいて上記ステッピングモータ１３の位置を合わせる事もできる。

何れにしても、上記ステップ４の状態で、上記無段変速装置の変速状態は、変速比が無限大若しくはそれに近い状態となるが、未だ、上記補正用制御弁５７による補正は行なわない。この状態では、この補正用制御弁５７から差圧シリンダ５５への圧油の給排は行なわれず、この差圧シリンダ５５のスプール６０は中立位置に存在する。従って、上記補正用制御弁５７による、このトロイダル型無段変速機２５ａの変速比補正は行なわれない。上記クラッチ装置６７の接続開始直後、未だ完全に接続されていない場合には、上記トロイダル型無段変速機２５ａを通過するトルクは不安定であるが、上記変速比補正を行なわないので、このトロイダル型無段変速機２５ａが過剰に（必要量とかけ離れて）補正される事はない。

上述の様に、上記クラッチ装置６７の接続を開始すると共に上記ステッピングモータ１３の位置を変速比無限大の状態とする為の位置に合わせたならば、上記制御器６６内のタイマのカウントを開始し（ステップ５）、前記クラッチ装置６７の接続を開始してから、予め設定された一定時間（トルクが安定するまでの時間であり、運転時の温度や個体毎のばらつき等を考慮して実験的に求める。例えば１秒以下の短時間）を経過したか否かを判断する（ステップ６）。上記クラッチ装置６７は、接続を開始してから上記一定時間を経過した段階では完全に接続され、上記トロイダル型無段変速機２５ａを通過するトルクは安定するので、上記補正用制御弁５７による補正を開始する（ステップ７）。この結果、前述した先発明の場合と同様にして、上記トロイダル型無段変速機２５ａを通過して前記出力軸３８ａに伝わるトルクを所望値に規制できる。

尚、本例の様に、前記入力側回転センサ６４及び前記出力側回転センサ６５を設けた場合には、これら両回転センサ６４、６５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事もできる（特願平２００３−１０５９６７号参照）。但し、本例の場合には、非走行状態から走行状態に切り換えられた状態でのトルク制御をより簡便に行なう為、上記トロイダル型無段変速機２５ａを通過するトルクが安定してから上記補正用制御弁５７による補正を開始する様にしている。即ち、上記入力側、出力側両回転センサ６４、６５の検出信号を利用して、上記クラッチ装置６７の接続が断たれた状態で、上記トロイダル型無段変速機２５ａを通過するトルクを所望値に規制すべく、このトロイダル型無段変速機２５ａの変速比を調節する制御は行なわない。

次に、上述の様な本発明の無段装置の制御に好適な制御回路に就いて、図４により簡単に説明する。尚、制御弁１２と、ステッピングモータ１３と、プリセスカム１８と、リンク腕１９と、差圧シリンダ５５とにより、アクチュエータ１０のストロークを制御し、トロイダル型無段変速機の変速比を調節する部分の構造に就いては、前述の図１５に示した先発明に係る構造と同じであるから、重複する説明を省略する。

図４に示した油圧回路では、油溜８１から吸引されてオイルポンプ６９ａ、６９ｂにより吐出された圧油を、調圧弁８２ａ、８２ｂで所定圧に調整自在としている。上記オイルポンプ６９ａ、６９ｂが、前述の図２に記載したオイルポンプ６９に相当する。又、上記両調圧弁８２ａ、８２ｂのうち、次述する手動油圧切換弁７９側に送る油圧を調整する為の調圧弁８２ａによる調整圧を、ライン圧制御用電磁開閉弁７３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８２ａ、８２ｂにより圧力を調整された圧油を、上記制御弁１２を介して上記アクチュエータ１０に送り込み自在とする他、上記差圧シリンダ５５のストロークを調節する為の補正用制御弁５７に、電磁弁５８ａ、５８ｂの開閉に基づいて送り込み自在としている。

又、上記圧油を、前記油圧式の押圧装置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７９と、高速用切換弁７１又は低速用切換弁７２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７９、７１、７２のうち、上記手動油圧切換弁７９は、運転席に設けられて運転者により操作される操作レバー（シフトレバー）により切り換えられて、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７９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７９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。

又、上記高速用、低速用両切換弁７１、７２はそれぞれ、シフト用電磁弁７４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７１（又は７２）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７２（又は７１）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。

上述の様に構成する油圧回路を備え、前述の図１〜２に示す様に構成した無段変速装置に組み込まれる制御器は、次の(a) 〜(f) の機能を有する。
(a) 低速モード時、即ち、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の運転時に、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を調節して前記遊星歯車式変速機２６ｂを構成する複数の歯車の相対的変位速度を変化させると共に、駆動源であるエンジン６２により入力軸１を一方向に回転させた状態のまま、出力軸３８ａの回転状態を、停止状態を挟んで正転及び逆転に変換自在とする機能｛請求項１の(1) の機能｝。
この機能に関しては、前述の図１０に示した従来から知られている、或は図１１に示した先発明に係る無段変速装置と同様である。

(b) 高速モード時、即ち、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を接続した状態での運転時に、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を変える事により、上記入力軸１と上記出力軸３８ａとの間の変速比を変更する機能。
この機能に関しても、前述の図１０に示した従来から知られている、或は図１１に示した先発明に係る無段変速装置と同様である。

(c) 低速モード時、即ち、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の運転時に、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を変える事により、このトロイダル型無段変速機２５ａを通過するトルクを調節する機能｛請求項１の(2) の機能｝。

(d) 前記操作レバーにより非走行状態、即ち、パーキングレンジ又はニュートラルレンジが選択された状態で、上記低速用クラッチ４０ａ及び上記高速用クラッチ４１ａの接続を総て断つ機能。
(e) 車両が停止若しくは極く低速走行時に前記押圧装置２３ａが発生する押圧力を、通常走行時に発生する押圧力に比べて小さくする機能。
(f) 車両が停止若しくは極く低速走行時で、この車両を停止させる為に使用する制動手段が操作された場合に、上記トロイダル型無段変速機２５ａを通過するトルクを、この制動手段が操作されていない場合に比べて低くする機能。

次に、図５は、請求項１、２、３、５に対応する、本発明の実施例２を示している。本例の場合には、アクチュエータ１０に設けた１対の油圧室２４ａ、２４ｂ同士の間の油圧の差が所定値以上になってから、補正用制御弁５７（図４参照）による補正を開始する様にしている。前述した通り、上記１対の油圧室２４ａ、２４ｂ同士の間の油圧の差は、トロイダル型無段変速機２５ａ（図１〜２参照）を通過するトルクに比例するので、この油圧の差を観察すれば、クラッチ装置６７（図２）が接続されてこのトルクが安定した事を検知できる。そこで、上記油圧の差に基づいてこのトルクが安定したと思われる様になってから上記補正を開始し、補正開始後は、前述した先発明及び前述した実施例１の場合と同様にして、トロイダル型無段変速機２５ａを通過して、出力軸３８ａ（図１、２参照）に伝わるトルクを所望値に規制する様にしている。

次に、図６は、請求項１、２、３、６に対応する、本発明の実施例３を示している。本例の場合には、駆動源であるエンジン６２（図２）の負荷を検出する負荷検出手段を備える。この負荷検出手段としては、エンジンコントローラ８０（図２）を利用できる。即ち、上記エンジン６２の負荷が増大した場合にこのエンジンコントローラ８０が出力する、このエンジン６２への燃料の供給量を増加させるべき旨の信号を利用して、このエンジン６２の負荷が増大した事を検出できる。そして、このエンジン６２の負荷が増大した事で、クラッチ装置６７（図２）が接続されてトロイダル型無段変速機２５ａ（図１、２）を通過するトルクが安定した事を検知できる。そこで、上記エンジン６２の負荷が増大してこのトルクが安定したと思われる様になってから上記補正を開始し、補正開始後は、前述した先発明及び前述した実施例１の場合と同様にして、トロイダル型無段変速機２５ａを通過して、出力軸３８ａ（図１、２参照）に伝わるトルクを所望値に規制する様にしている。

本発明の実施例１を示す、無段変速装置の半部略断面図。 同じく変速制御装置のブロック図。 同じく動作を説明する為のフローチャート。 無段変速装置に組み込むトロイダル型無段変速機の変速比を調節する為の機構を示す油圧回路図。 本発明の実施例２の動作を説明する為のフローチャート。 同実施例３の動作を説明する為のフローチャート。 従来から知られているトロイダル型無段変速機の１例を示す断面図。 図７のＡ−Ａ断面図。 同Ｂ−Ｂ断面図。 従来から知られている無段変速装置の１例を示す略断面図。 先発明に係る制御装置により変速比を制御する無段変速装置の１例を示す略断面図。 この無段変速装置に組み込んだトロイダル型無段変速機（ＣＶＵ）の速度比と、この無段変速装置（Ｔ／Ｍ）全体としての速度比との関係を示す線図。 先発明に係る制御装置で変速比を制御する状態を説明する為、エンジンの回転速度とトルクとの関係を示す線図。 トロイダル型無段変速機を通過するトルク及び変速比と、無段変速装置全体としての変速比との関係を示す線図。 先発明の無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機の変速比を調節する為の機構を示す油圧回路図。

符号の説明

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、４９ａ 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 補正用制御弁
５８ａ、５８ｂ 電磁弁
５９ スプール
６０ スプール
６１ 遊星歯車素子
６２ エンジン
６３ ダンパ
６４ 入力側回転センサ
６５ 出力側回転センサ
６６ 制御器
６７ クラッチ装置
６８ 出力軸回転センサ
６９、６９ａ、６９ｂ オイルポンプ
７０ 制御弁装置
７１ 高速用切換弁
７２ 低速用切換弁
７３ ライン圧制御用電磁弁
７４ シフト用電磁弁
７５ 油温センサ
７６ ポジションスイッチ
７７ アクセルセンサ
７８ ブレーキスイッチ
７９ 手動油圧切換弁
８０ エンジンコントローラ
８１ 油溜
８２ａ、８２ｂ 調圧弁
８３ シフト用切換弁

Claims (6)

1. 駆動源により回転駆動される入力軸と、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、
   このうち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) 上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクを目標値にすべく、上記アクチュエータを構成する１対の油圧室の圧力差を測定して実際に上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクを算出した後、このトルクの算出値と上記目標値とに基づいて、上記実際に上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの上記目標値に対する偏差を求め、この偏差を解消する方向にこのトロイダル型無段変速機の変速比を調節する機能。
   (3) このトロイダル型無段変速機を通過するトルクが安定しない場合に、上記(2) の機能を停止させる機能。
2. 駆動源が、回転速度に応じて入力軸に加えるトルクが変化するものであり、(2) の機能を実現する為に、上記駆動源の回転速度を大まかに制御すると共に、トロイダル型無段変速機の変速比を、この制御された駆動源の回転速度に上記入力軸の回転速度を一致させる為に必要とされる値に設定する、請求項１に記載した無段変速装置。
3. 接続に伴って回転伝達を行なうクラッチを備え、(3) に規定するトロイダル型無段変速機を通過するトルクが安定しない場合が、非走行状態の選択に伴って上記クラッチの接続が断たれた場合である、請求項１〜２の何れかに記載した無段変速装置。
4. 非走行状態から走行状態を選択した後、一定時間経過するまでの間(2) の機能を停止させる、請求項１〜３の何れかに記載した無段変速装置。
5. １対の油圧室の圧力差が所定値以下の場合に(2) の機能を停止させる、請求項１〜３の何れかに記載した無段変速装置。
6. 駆動源の負荷を検出する負荷検出手段を備え、非走行状態から走行状態を選択した後、この負荷検出手段が検出する上記駆動源の負荷が上昇するまでの間(2) の機能を停止させる、請求項１〜３の何れかに記載した無段変速装置。
   

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