JP2005337285A - 無段変速装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 入力軸1を一方向に回転させた状態のまま出力軸34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を有する無段変速装置を対象とする。上記ステッピングモータ11の駆動を、トロイダル型無段変速機21の変速比が、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34を停止させる為の値の近傍では、1−2相励磁により行なう事で、1ステップ毎の変速比変更程度を小さくする。又、この近傍から外れた範囲では、変速量の大きさや必要とする変速速度に応じて、1相励磁、2相励磁、1−2相励磁のうちの何れかを選択する。
【選択図】 図1
Description
TCVU =eCVU ・TIN/{eCVU +(i1 −1)ηCVU }
この式中、eCVU は上記トロイダル型無段変速機21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 は第一の遊星歯車組24に関する遊星歯車変速機22の歯数比(リング歯車30の歯数m30と第一の太陽歯車28の歯数m28との比)を、ηCVU は上記トロイダル型無段変速機21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21を通過するトルクTCVU1と、上記式から求めた、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21の速度比を調節する。
ステッピングモータ11は、永久磁石製のロータ46とこの周囲に固定された複数個の電磁石47、47とから成り、何れかの電磁石47を励磁する事で、上記ロータ46を固定した回転軸を所定角度毎に間欠的に回転させる。図10中、黒く塗り潰した電磁石が、励磁された電磁石を表している。図10(A)に示す様に1個の電磁石47だけを励磁する駆動方式を1相励磁と言い、上記ロータ46はこの励磁された1個の電磁石47に向いた位置に保持される。これに対して、図10(B)に示した様に、隣り合う2個の電磁石47、47に励磁する駆動方式を2相励磁と言い、上記ロータ46はこれら励磁された両電磁石47、47の間に向いた位置に保持される。上記ステッピングモータ11の駆動方式として、この様な1相励磁又は2相励磁を採用した場合、1ステップ当たりの上記回転軸の角移動量は、隣り合う電磁石47、47同士の中心角ピッチに一致する。又、上記1相励磁と上記2相励磁とを交互に繰り返す駆動方式を1−2相励磁と言う。この場合に上記ロータ46は、上記図10(A)に示した状態と上記図10(B)に示した状態とを交互に繰り返す。この様な1−2相励磁を採用した場合、1ステップ当たりの上記回転軸の角移動量は、隣り合う電磁石47、47同士の中心角ピッチの半分になる。この様な各駆動方式にはそれぞれ特徴があり、上記1相励磁は、1ステップ毎に1個の電磁石を励磁して駆動する最も一般的な駆動方式であり、電力消費量も少なく経済的であるが、駆動トルクが弱く、高速運転時に空回り(脱調)し易い。これに対して、上記2相励磁は、1ステップ毎に2個の電磁石を励磁して駆動する為、電力消費量が嵩む代わりに駆動力が強く、高速運転時にも脱調しにくい。又、上記1−2相励磁は、上記2相励磁と比べると駆動トルクは弱いが、角移動量が上記1相励磁、2相励磁の半分であり、細かいステップ量(1相励磁及び2相励磁の2倍の精度)で駆動できる。トロイダル型無段変速機の技術分野では、従来、上記ステッピングモータ11の駆動方式として、上記2相励磁を採用していた。
このうちのトロイダル型無段変速機は、入力側ディスクと、出力側ディスクと、複数個のパワーローラと、複数個の支持部材と、複数のアクチュエータと、制御弁と、ステッピングモータと、フィードバック機構とを備える。
このうちの入力側ディスクは、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。
又、上記出力側ディスクは、上記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ている。
又、上記各パワーローラは、上記両ディスク同士の間に挟持されている。
又、上記各支持部材は、それぞれが上記各パワーローラを1個ずつ回転自在に支持すると共に、それぞれの両端部に互いに同心に設けられた枢軸を中心とする揺動変位を自在としている。
又、上記各アクチュエータは、上記各支持部材を上記枢軸の軸方向に変位させてこれら各支持部材をこの枢軸を中心に揺動変位させ、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為のもので、油圧式である。
又、上記制御弁は、上記各アクチュエータへの作動油の給排を制御する為のものである。
又、上記ステッピングモータは、上記制御弁の切り換え状態を変える為のもので、この制御弁の一部の構成部材を変位させる。
又、上記フィードバック機構は、上記各支持部材のうちの何れかの動きを上記制御弁の他の構成部材に伝達して、この制御弁の切り換え状態を変える為のものである。
一方、前記差動ユニットは、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、前記制御器は、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を有するものである。
特に、本発明の無段変速装置に於いては、上記トロイダル型無段変速機の変速比を微調節する場合に、それ以外の場合よりも細かい分解能で行なう。
この為に例えば、請求項2〜3に記載した様に、上記ステッピングモータの駆動を、少なくとも上記トロイダル型無段変速機の変速比が、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を停止させる為の値の近傍等、変速比を微調節する場合には、1−2相励磁により行なう。これに対して、変速比を微調節しない場合には、1相励磁又は2相励磁により行なう。
そこで、上記必要とされる変速速度が予め設定した変速速度に関するチューニング値よりも遅い(変速動作を緩徐に行なう)場合には、請求項8に記載した様に、上記ステッピングモータの駆動を1相励磁により行なう事で、このステッピングモータの電力消費の軽減を図る。これに対して、上記必要とされる変速速度が予め設定した変速速度に関するチューニング値以上である(迅速な変速動作を行なう)場合には、請求項9に記載した様に、上記ステッピングモータの駆動を2相励磁により行なう事で大きな駆動力を得て、変速動作を迅速に行なった場合にも上記ステッピングモータが脱調しない様にする。
前述した第二の先発明の説明から明らかな通り、車両停止中にシフトレバーが非走行状態を選択している場合には、トロイダル型無段変速機の変速比を、入力軸を一方向に回転させた状態のまま出力軸を停止させる為の値に規制する事が好ましい。この場合には、上記変速比の制御を高精度で行なう必要がある為、上述の様に、上記ステッピングモータを1−2相励磁で駆動する。
上記第一の先発明の説明から明らかな通り、上記実トルクと上記目標トルクとの偏差を解消する場合には、トロイダル型無段変速機の変速比の制御を高精度で行なう必要がある。上記第一の先発明の場合には、この変速比の制御を差圧シリンダ40(図9参照)のみで行なっているが、ステッピングモータとの共同で行なえば、上記偏差の解消を、より迅速に且つ安定させて行なえるものと考えられる。この様な場合、上記ステッピングモータによる制御は高精度で行なう必要がある為、上述の様に、このステッピングモータを1−2相励磁で駆動する。
先ず、ステップ1では、車両が停止状態にある(車速が0km/hである)か否かを、スピードメータ表示用の車速信号(又は出力軸回転センサ54の信号)に基づいて判定する。停止状態にあると判定した場合には次のステップ2に移り、停止状態にない(走行中)と判定した場合は後述するステップ12に移る。
この場合に於いて、非走行状態が選択されている場合には、ステップ3に記載した様に、前述した第二の先発明の機能により、シフトレバーが走行状態に切り換えられた瞬間に出力軸に過大なトルクが加わる事を防止すべく、前記トロイダル型無段変速機21の変速比を、前記入力軸1を回転させたまま前記出力軸34の回転を停止させられる値に制御(GN制御)する。
そして、この場合には、上記トロイダル型無段変速機21の変速比制御を高精度で行なう必要がある為、ステップ8で上記ステッピングモータ11の駆動を、1−2相励磁で行なうべきとし、ステップ11で、上記トロイダル型無段変速機21の変速比制御を開始する。
これに対して、非走行状態が選択されていない(D、R、Lレンジ等の走行状態が選択されている)場合には、ステップ4に記載した様に、前述した第一の先発明の機能により、上記出力軸34に適正トルク(ブレーキペダルを踏まない状態でクリープする程度のトルク)を伝達すべく、上記トロイダル型無段変速機21の変速比を制御する。
2 入力側ディスク
3 出力歯車
4、4a 出力側ディスク
5 パワーローラ
6 トラニオン
7 支持軸
8 枢軸
9 アクチュエータ
10 制御弁
11 ステッピングモータ
12 スリーブ
13 スプール
14 ピストン
15 ロッド
16 プリセスカム
17 リンク腕
18 駆動軸
19、19a 押圧装置
20a、20b 油圧室
21 トロイダル型無段変速機
22 遊星歯車式変速機
23 キャリア
24 第一の遊星歯車組
25 第二の遊星歯車組
26 中空回転軸
27 伝達軸
28 第一の太陽歯車
29 第二の太陽歯車
30 リング歯車
31 第三の太陽歯車
32 第二のキャリア
33 第三の遊星歯車組
34 出力軸
35 第二のリング歯車
36 低速用クラッチ
37 高速用クラッチ
38 リンク腕
39 ロッド
40 差圧シリンダ
41a、41b 油圧室
42 補正用制御弁
43a、43b 電磁弁
44 スプール
45 スプール
46 ロータ
47 電磁石
48 エンジン
49 ダンパ
50 入力側回転センサ
51 出力側回転センサ
52 制御器
53 クラッチ装置
54 出力軸回転センサ
55 オイルポンプ
56 制御弁装置
57 油圧センサ
58 ライン圧制御用電磁弁
59 シフト用電磁弁
60 油温センサ
61 ポジションスイッチ
62 アクセルセンサ
63 ブレーキスイッチ
64 エンジンコントローラ
Claims (10)
- 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、それぞれがこれら各パワーローラを1個ずつ回転自在に支持すると共に、それぞれの両端部に互いに同心に設けられた枢軸を中心とする揺動変位を自在とした複数個の支持部材と、これら各支持部材をこの枢軸の軸方向に変位させてこれら各支持部材をこの枢軸を中心に揺動変位させ、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、それぞれが油圧式である複数のアクチュエータと、これら各アクチュエータへの作動油の給排を制御する為の制御弁と、この制御弁の一部の構成部材を変位させてこの制御弁の切り換え状態を変える為のステッピングモータと、上記各支持部材のうちの何れかの動きを上記制御弁の他の構成部材に伝達してこの制御弁の切り換え状態を変える為のフィードバック機構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、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を有するものである無段変速装置に於いて、
上記ステッピングモータの駆動を、上記トロイダル型無段変速機の変速比を微調節する場合に、それ以外の場合よりも細かい分解能で行なう事を特徴とする無段変速装置。 - トロイダル型無段変速機の変速比を微調節する場合にステッピングモータの駆動を1−2相励磁で行ない、それ以外の場合に1相励磁又は2相励磁で行なう、請求項1に記載した無段変速装置。
- 少なくともトロイダル型無段変速機の変速比が、入力軸を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸を停止させる為の値の近傍で、ステッピングモータの駆動を1−2相励磁により行なう、請求項2に記載した無段変速装置。
- 制御器は、トロイダル型無段変速機の変速比に関し、現時点での値と、入力軸を一方向に回転させた状態のまま出力軸を停止させる値との間に、予め設定した変速比に関するチューニング値以上の差がある場合で、且つ、必要とされる変速速度が、予め設定した変速速度に関するチューニング値よりも遅い場合に、ステッピングモータの駆動を1相励磁により行なう、請求項2〜3何れかに記載した無段変速装置。
- 制御器は、トロイダル型無段変速機の変速比に関し、現時点での値と、入力軸を一方向に回転させた状態のまま出力軸を停止させる値との間に、予め設定した変速比に関するチューニング値以上の差がある場合で、且つ、必要とされる変速速度が、予め設定した変速速度に関するチューニング値以上である場合に、ステッピングモータの駆動を2相励磁により行なう、請求項2〜3の何れかに記載した無段変速装置。
- 制御器は、入力軸を一方向に回転させた状態のまま出力軸を停止させる状態若しくはその状態に近い状態にトロイダル型無段変速機の変速比を調節する場合に、このトロイダル型無段変速機を通過すべきトルクの目標値を設定し、走行状態を選択されている場合で、この目標値と実際にこのトロイダル型無段変速機を通過するトルクとの間に偏差が存在する場合に、この偏差を解消する方向に上記変速比を調節する機能を有し、ステッピングモータは、この偏差を解消すべくこの変速比を調節する際に、1−2相励磁で駆動される、請求項2〜5の何れかに記載した無段変速装置。
- 制御器は、走行状態が選択されている場合に、トロイダル型無段変速機の変速比に関して、現時点での変速比と目標変速比とから変速必要量を算出して、この変速必要量を予め設定した変速必要量に関するチューニング値と比較し、この変速必要量がこのチューニング値以下の場合に、上記ステッピングモータを1−2相励磁で駆動する、請求項2〜6の何れかに記載した無段変速装置。
- 制御器は、走行状態が選択されている場合に、トロイダル型無段変速機の変速比に関して、現時点での変速比と目標変速比とから変速必要量を算出して、この変速必要量を予め設定した変速必要量に関するチューニング値と比較し、この変速必要量がこのチューニング値よりも大きく、且つ、必要とされる変速速度が、予め設定した変速速度に関するチューニング値よりも遅い場合に、ステッピングモータを1相励磁で駆動する、請求項2〜6の何れかに記載した無段変速装置。
- 制御器は、走行状態が選択されている場合に、トロイダル型無段変速機の変速比に関して、現時点での変速比と目標変速比とから変速必要量を算出して、この変速必要量を予め設定した変速必要量に関するチューニング値と比較し、この変速必要量がこのチューニング値よりも大きく、且つ、必要とされる変速速度が、予め設定した変速速度に関するチューニング値以上である場合に、ステッピングモータを2相励磁で駆動する、請求項2〜6の何れかに記載した無段変速装置。
- 制御器は、車両が停止状態でシフトレバーが非走行状態位置に存在する場合に、ステッピングモータを1−2相励磁で駆動する、請求項2〜9の何れかに記載した無段変速装置。
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