JP2007139160A - Continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば車両(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、駆動源から出力される動力(トルク)や、上記トロイダル型無段変速機から出力される動力、車輪から出力される動力の算出を、精度良く行なうものである。 The present invention relates to an improvement of a continuously variable transmission incorporating a toroidal continuously variable transmission, which is used as an automatic transmission for a vehicle (automobile), for example, and relates to power (torque) output from a drive source and the above-described toroidal variable The power output from the step transmission and the power output from the wheels are calculated with high accuracy.
自動車用変速装置としてトロイダル型無段変速機を使用する事が、例えば特許文献1、2、非特許文献1、2等の多くの刊行物に記載され、且つ、一部で実施されて周知である。又、変速比の変動幅を大きくすべく、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせた無段変速装置も、例えば特許文献3〜8に記載される等により従来から広く知られている。このうちの特許文献3〜4には、トロイダル型無段変速機のみで動力を伝達するモードと、歯車式の差動ユニットである遊星歯車式変速機により主動力を伝達し、上記トロイダル型無段変速機により変速比の調節を行なう、所謂パワースプリット状態(動力分流状態)を実現するモードとを備えた無段変速装置が記載されている。又、上記特許文献5〜8には、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、所謂ギヤードニュートラル状態(動力循環状態)を実現できるモードを備えた無段変速装置が記載されている。
The use of a toroidal type continuously variable transmission as an automobile transmission is described in many publications such as
又、特許文献9には、図6に示す様な、パワーローラ1、1を支持するトラニオン(支持部材)2、2を枢軸3、3の軸方向に変位させて、トロイダル型無段変速機の変速比を変更する為のアクチュエータ4、4を構成する1対の油圧室5a、5b同士の間の油圧の差(差圧)に基づいて、上記トロイダル型無段変速機に入力されるトルク(動力)を算出する技術が記載されている。即ち、このトロイダル型無段変速機に入力されるトルク(入力トルク)は、上記アクチュエータ4、4の油圧室5a、5b同士の間の差圧と相関関係を有する。この為、これら各油圧室5a、5b同士の間の差圧と、上記トロイダル型無段変速機の変速比{パワーローラ1、1の傾きから得られる、転がり接触部(トラクション部)のディスクの回転中心軸からの距離}とが分かれば、上記入力トルクを算出できる。上記特許文献9に記載された技術の場合は、予め求めた上記差圧と、上記パワーローラ1、1の傾き(変速比)と、上記入力トルクとの相関関係(のマップ)に基づいて、この入力トルクを算出する。尚、この入力トルク、即ち、上記トロイダル型無段変速機に入力されるトルク(入力トルク)は、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)、或いは、入力側、出力側両ディスク同士の間で伝達されるトルク(伝達トルク)と同じ意味である(同じトルクを言う)。
Further, Patent Document 9 discloses a toroidal continuously variable transmission as shown in FIG. 6 in which trunnions (support members) 2 and 2 that support
又、上記特許文献9には、図7に示す様な、駆動源であるエンジン6とトロイダル型無段変速機7との間に発進クラッチ8を設けた構造で、この発進クラッチ8のクラッチ圧を、上記エンジン6から出力されるトルク(エンジントルク)と、上述の様に算出される入力トルクとに基づいて制御する技術が記載されている。即ち、上記エンジントルクは、上記エンジン6の回転速度、アクセル開度等に基づいて推定する為、この推定値と実際の値とがずれ易い(誤差が生じ易い)。この為、この様なエンジントルクの推定値のみで上記発進クラッチ6のクラッチ圧を制御すると、この発進クラッチ6の締結時に変速ショックを生じる可能性がある。これに対して、上記特許文献9に記載された技術によれば、上記エンジン6の回転速度等から推定されるエンジントルクと、上述の様に算出される入力トルクとの対応関係に基づいて、上記クラッチ圧を調節する為、上記発進クラッチ6の締結時の変速ショックを低減できると考えられる。
Further, in Patent Document 9 described above, as shown in FIG. 7, a start clutch 8 is provided between an engine 6 as a drive source and a toroidal continuously
又、特許文献10、11には、トロイダル型無段変速機を通過するトルクの変動に基づく、このトロイダル型無段変速機の変速比の変化量(トルクシフト量)を、エンジンから出力されるトルク(エンジントルク)に基づいて推定する技術が記載されている。この様な特許文献10、11に記載された技術の場合、上記エンジントルクを、このエンジンの回転速度と、吸入空気量相当値(エンジンの全シリンダ数に対するトルクを出力しているシリンダ数の割合に応じて得られる値)とに基づいて推定する事により、このエンジントルク、延いては、上記トルクシフト量の推定精度の向上を図っている。又、特許文献12には、ギヤードニュートラル状態を実現できる無段変速装置に於いて、車両の停車時のクリープ力(車輪の駆動力)をエンジンから出力されるトルク(エンジントルク)に応じて補正する技術が記載されている。この様な特許文献12に記載された技術の場合は、上記エンジントルクを、スロットル開度(アクセル開度)に基づいて推定する。
Further, in
又、特許文献13には、トロイダル型無段変速機やベルト式無段変速機等の無段変速機と、遊星歯車式変速機と、電動モータ(駆動と発電とを行なうモータ・ジェネレータ)とを組み合わせた、所謂ハイブリッド式の無段変速装置が記載されている。このハイブリッド式の無段変速装置の場合には、駆動源であるエンジンのクランク軸と上記遊星歯車式変速機を構成する第一の入力部材(例えばキャリア)とを接続する。又、これと共に、上記電動モータを構成するロータと同じく第二の入力部材(例えば太陽歯車)とを接続する。そして、これら第一、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、上記トロイダル型無段変速機に伝達する。上記特許文献13に記載された技術の場合、上記エンジンが最良燃費で出力できる様に、このエンジンと上記電動モータとを制御する。又、出力軸から目標駆動力を出力できる様に、上記電動モータと上記エンジンから出力されるトルク(エンジントルク)とを制御する。又、ハイブリッド式の無段変速装置に就いては、特許文献16に記載された構造も、従来から知られている。
又、特許文献14には、車輪のスリップ量を所定の目標値内に収束させる為のトラクションコントロール装置で、エンジンから出力されるトルク(エンジントルク)をフィードバック制御する技術が記載されている。この様な特許文献14に記載された技術の場合は、上記エンジントルクを、予め求めた、このエンジントルクとエンジンの回転速度と吸入気圧との相関関係に基づいて算出する。又、特許文献15には、車輪から出力されるトルク(車輪駆動力)を、エンジンから出力されるトルク(エンジントルク)と、エンジンから車輪に伝達されるまでの間のトルク損失とに基づいて推定する技術が記載されている。この様な特許文献15に記載された技術の場合は、上記エンジントルクを、上記エンジンの回転速度とエアフローセンサが検出する吸入空気量とに基づいて推定する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 describes a technique for feedback-controlling torque (engine torque) output from an engine with a traction control device for converging the slip amount of a wheel within a predetermined target value. In the case of the technique described in Patent Document 14 as described above, the engine torque is calculated based on the correlation between the engine torque, the rotational speed of the engine, and the intake air pressure obtained in advance.
ところで、上述した従来技術のうちの、特許文献10〜12、14、15に記載された従来技術の場合、エンジンから出力されるトルク(エンジントルク)を、エンジンの回転速度や、アクセル開度、吸入空気量相当値等から推定しており、何れも、上記エンジンから出力されるトルクを直接求める事は行なっていない。即ち、上記従来技術の場合、予め実験、試験(事前テスト)等を行ない、上記エンジントルクと各種パラメータ(回転速度、アクセル開度等)との相関関係を求めておく。そして、この様に予め求めた相関関係を、制御器のメモリに、マップ、計算式等として記憶させておき、この様なマップ、計算式を用いて、その時点のパラメータの値に対応するエンジントルクを推定する。但し、この様にエンジントルクの推定を行なう場合、エンジンや各種センサ(計測器)等の個体差や経時変化(劣化)に起因して、得られる値が実際のエンジントルクとずれる可能性がある。そして、この様なずれに拘らず、この様な値に基づいて各種制御等を行なうと、この制御等を正確に行なえなくなる。
By the way, in the case of the prior art described in
例えば、上記特許文献13に記載されたハイブリッド式の無段変速装置の場合には、エンジンを最良燃費で出力させるべく電動モータを制御しても、上記ずれに基づいて、この最良燃費で出力させる事ができなくなる可能性がある。又、目標駆動力を出力軸から出力させるべくエンジンの出力並びに電動モータを制御しても、上記ずれに基づいて、この目標駆動力を出力させる事ができなくなる可能性がある。又、上記特許文献14に記載されたトラクションコントロールを行なう場合には、上記ずれに基づいて、車輪のスリップ量を所定の目標値内に規制する事ができなくなり、車両の挙動が不安定になる可能性がある。更に、上記特許文献15に記載された技術の場合には、エンジントルクがずれる分、このエンジントルクから推定される車輪駆動力も、実際の値とずれる可能性がある。
For example, in the case of the hybrid type continuously variable transmission described in
これに対して、前述の図6〜7に示した特許文献9に記載された従来技術の場合は、発進クラッチ8が接続されていれば、エンジン6から出力されるトルク(エンジントルク)と、トロイダル型無段変速機7に入力されるトルク(入力トルク)とが一致するとし、アクチュエータ4に設けた1対の油圧室5a、5b同士の間の差圧(と変速比と)から算出される上記入力トルクを、上記エンジントルクとしている。この様に、エンジントルクに基づく力が実際に加わる、上記アクチュエータ4の油圧室5a、5b同士の間の差圧に基づいて、上記入力トルクをエンジントルクとして求める場合は、上述した様なエンジン等の個体差や経時変化(劣化)に基づくずれを低減できると考えられる。但し、上記特許文献9に記載された従来構造の場合、上記エンジン6と上記トロイダル型無段変速機7との間に、上記発進クラッチ8の他、遊星歯車式変速機9を設けている。この為、上記エンジントルクを正確に求める為には、上記遊星歯車式変速機9部分でのトルク損失(伝達効率)を無視する事はできない。
On the other hand, in the case of the prior art described in Patent Document 9 shown in FIGS. 6 to 7 described above, if the starting clutch 8 is connected, torque output from the engine 6 (engine torque), Assuming that the torque (input torque) input to the toroidal-type continuously
即ち、上記エンジン6と上記トロイダル型無段変速機7との間に存在する歯車の数が少なければ、上記トルク損失は小さい為、上記差圧に基づいて算出される、上記トロイダル型無段変速機7に入力されるトルクと、上記エンジントルクとが一致するとしても(入力トルクをエンジントルクとしても)、大きな不都合は生じにくい。但し、上述の様な遊星歯車式変速機9を設けた構造の場合、この遊星歯車式変速機9を構成する各遊星歯車の回転速度が大きくなり易く、これに伴い、これら各遊星歯車とリング歯車や太陽歯車との噛合部等でのトルク損失が大きくなり易い。特に、上記遊星歯車式変速機9が、ダブルピニオン式のもの(各遊星歯車を1対の遊星歯車素子により構成したもの)で、且つ、リング歯車を固定すると共に、太陽歯車を入力部、キャリアを出力部とした場合には、上記トルク損失は相当大きくなる。この為、上記エンジン6から出力されるトルクを、上記トロイダル型無段変速機7に入力されるトルクとして求めると、求められるエンジントルクが実際の値と大きくずれる可能性がある。
That is, if the number of gears existing between the engine 6 and the toroidal-type continuously
又、上述の図7に示した様な構造に限らず、例えば、前記特許文献3〜8に記載された様な、トロイダル型無段変速機と差動ユニットである遊星歯車式変速機とを組み合わせて、パワースプリット状態(動力分流状態)やギヤードニュートラル状態(動力循環状態)を実現できる構造とした場合も、上記遊星歯車式変速機部分の損失(伝達効率)が上記入力トルクに及ぼす影響が大きくなる(エンジントルクと入力トルクの差が大きくなる)。これに対して、上記特許文献9に記載された技術の場合は、この様なエンジン6とトロイダル型無段変速機7との間に存在する動力伝達部での損失(伝達効率)を考慮せずに、トロイダル型無段変速機7に入力されるトルクを、エンジン6から出力されるトルク(入力トルク=エンジントルク)としている。この為、この様に求められるエンジントルクが実際の値とずれる事が避けられない。
In addition to the structure shown in FIG. 7 described above, for example, a toroidal continuously variable transmission and a planetary gear type transmission as a differential unit as described in
又、上述の様な特許文献9に記載された従来技術の場合、何らかの原因で差圧の検出に異常(例えば油圧センサ等に異常)が生じた場合でも、この異常が生じた事を判定できない。この為、この様な異常が生じても、そのまま、検出される上記差圧に基づいて入力トルク(エンジントルク)を算出し、この算出された値に基づいて、発進クラッチ8のクラッチ圧の制御を行なう事になる。この様な場合、例えば必要なクラッチ圧を得られずに、この発進クラッチ8で大きな滑りを生じたり、或いは逆に必要以上のクラッチ圧を得るべく、無駄に油圧ポンプを駆動したりする可能性がある等、好ましくない。又、前記特許文献10〜12、14、15に記載された従来技術に就いても、エンジントルクの推定に異常が生じた場合、例えば各種センサ(アクセル開度センサや回転速度センサ、エアフローセンサ等)に異常が生じた場合に、その異常を判定できない。この為、上記特許文献9の場合と同様の不都合を生じる。
Further, in the case of the conventional technique described in Patent Document 9 as described above, even if an abnormality occurs in the detection of the differential pressure for some reason (for example, an abnormality in the hydraulic sensor or the like), it cannot be determined that the abnormality has occurred. . For this reason, even if such an abnormality occurs, the input torque (engine torque) is calculated based on the detected differential pressure as it is, and the control of the clutch pressure of the starting clutch 8 is performed based on the calculated value. Will be performed. In such a case, for example, there is a possibility that the required clutch pressure cannot be obtained, the start clutch 8 slips greatly, or the hydraulic pump is driven wastefully to obtain an excessive clutch pressure. Etc. are not preferable. In addition, even in the conventional techniques described in
本発明の無段変速装置は、上述の様な事情に鑑みて、駆動源から出力される動力(エンジントルク)や、トロイダル型無段変速機から出力される動力(出力トルク)、車輪から出力される動力(駆動トルク、駆動力)の算出を、精度良く行なえる構造を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the continuously variable transmission according to the present invention includes power output from a drive source (engine torque), power output from a toroidal continuously variable transmission (output torque), and output from wheels. The present invention was invented to realize a structure capable of accurately calculating the power (driving torque, driving force) to be performed.
本発明の無段変速装置は、トロイダル型無段変速機と動力伝達機構とを備える。
このうちの動力伝達機構は、駆動源(例えばエンジン)から出力される動力(トルク)を、この駆動源から上記トロイダル型無段変速機を介して出力部材(例えば車輪)に伝達するものである。
又、上記トロイダル型無段変速機は、第一、第二のディスクと、複数のパワーローラと、複数個の支持部材と、アクチュエータと、差圧検出手段と、変速比検出手段と、第一の動力算出手段とを備える。
このうちの第一、第二のディスクは、互いに同心に、且つ相対回転自在に配置される。 又、上記各パワーローラは、互いに対向する上記第一、第二のディスクの内側面同士の間に挟持されて、これら第一、第二のディスク同士の間で動力を伝達する。
又、上記各支持部材は、上記各パワーローラを回転自在に支持する。
又、上記アクチュエータは、上記各支持部材を、それぞれの両端部に設けた枢軸の軸方向に変位させて、上記第一のディスクと上記第二のディスクとの間の変速比を変える、油圧式のものである。
又、上記差圧検出手段は、上記アクチュエータに設けた1対の油圧室同士の間の差圧を検出する。
又、上記変速比検出手段は、上記第一のディスクと上記第二のディスクとの間の変速比を検出する。
又、上記第一の動力算出手段は、少なくとも上記変速比検出手段及び差圧検出手段により検出される変速比並びに差圧に基づいて、上記第一、第二両ディスク同士の間を伝達する動力(伝達トルク)を算出する。
尚、この第一、第二両ディスク同士の間を伝達する動力(伝達トルク)は、トロイダル型無段変速機に入力される動力(入力トルク)、又は、トロイダル型無段変速機を通過する動力(通過トルク)と同じ意味である。
The continuously variable transmission of the present invention includes a toroidal continuously variable transmission and a power transmission mechanism.
Among these, the power transmission mechanism transmits power (torque) output from a drive source (for example, an engine) from the drive source to an output member (for example, a wheel) via the toroidal continuously variable transmission. .
The toroidal continuously variable transmission includes a first disk, a second disk, a plurality of power rollers, a plurality of support members, an actuator, a differential pressure detection means, a transmission ratio detection means, Power calculation means.
Of these, the first and second disks are arranged concentrically and relatively rotatably. Each of the power rollers is sandwiched between the inner surfaces of the first and second disks facing each other, and transmits power between the first and second disks.
The support members rotatably support the power rollers.
The actuator is a hydraulic type that changes the gear ratio between the first disk and the second disk by displacing the support members in the axial direction of pivots provided at both ends. belongs to.
The differential pressure detecting means detects a differential pressure between a pair of hydraulic chambers provided in the actuator.
The gear ratio detecting means detects a gear ratio between the first disk and the second disk.
The first power calculating means transmits power between the first and second disks based on at least the speed ratio and the differential pressure detected by the speed ratio detecting means and the differential pressure detecting means. (Transmission torque) is calculated.
The power (transmission torque) transmitted between the first and second disks passes through the power (input torque) input to the toroidal continuously variable transmission or the toroidal continuously variable transmission. It has the same meaning as power (passing torque).
特に、本発明の無段変速装置に於いては、上記駆動源から出力される動力(エンジントルク)と、上記トロイダル型無段変速機から出力される動力(出力トルク)と、上記出力部材から出力される動力(駆動トルク、駆動力)とのうちの少なくとも何れかの動力を、上記第一の動力算出手段が算出する動力(伝達トルク、入力トルク、通過トルク)と、上記動力伝達機構部分の伝達効率(歯車の噛合効率、トルク損失)と上記トロイダル型無段変速機部分の伝達効率(トルク損失)とのうちの少なくとも何れかの伝達効率とに基づいて算出する、第二の動力算出手段を備える。 In particular, in the continuously variable transmission of the present invention, the power (engine torque) output from the drive source, the power (output torque) output from the toroidal continuously variable transmission, and the output member The power (transmission torque, input torque, passing torque) calculated by the first power calculation means and at least one of the output power (drive torque, drive force) and the power transmission mechanism part The second power calculation is calculated based on at least one of the transmission efficiency (gear meshing efficiency, torque loss) and the transmission efficiency (torque loss) of the toroidal continuously variable transmission portion. Means.
上述の様に構成する本発明の無段変速装置によれば、第二の動力算出手段により、駆動源(エンジン)から出力される動力(エンジントルク)や、トロイダル型無段変速機から出力される動力(出力トルク)、出力部材(車輪)から出力される動力(駆動トルク、駆動力)を正確に算出できる。
即ち、この第二の動力算出手段は、第一の動力算出手段が算出する動力(伝達トルク、入力トルク、通過トルク)を用いて、上記エンジントルクや出力トルク、駆動トルクを算出する。上記第一の動力算出手段は、上記トロイダル型無段変速機で実際に伝達される動力に基づく力(トラクション力に基づく力)が加わる、アクチュエータを構成する1対の油圧室同士の間の差圧に基づいて算出する。この為、上記エンジントルクの算出に、前述の従来技術(アクセル開度等の各種パラメータとの相関関係を用いる場合)で問題となった、エンジンや各種センサの個体差や経時変化(劣化)に基づくずれ(誤差)が生じる事を防止できる。そして、上記第二の動力算出手段は、この様に第一の動力算出手段が求めた動力(伝達トルク、入力トルク、通過トルク)に、動力伝達機構部分の伝達効率(歯車の噛合効率、トルク損失)とトロイダル型無段変速機部分の伝達効率(トルク損失)とのうちの少なくとも一方の伝達効率を考慮して、上記エンジントルクと出力トルクと駆動トルクとのうちの少なくとも何れかのトルクを算出する。この為、これらエンジントルクと出力トルクと駆動トルクとのうちの少なくとも何れかのトルクを正確に(精度良く)算出でき、当該トルクを用いて行なう各種制御を安定して行なえる。
According to the continuously variable transmission of the present invention configured as described above, the second power calculating means outputs the power (engine torque) output from the drive source (engine) or the toroidal continuously variable transmission. Power (output torque) and power (drive torque, drive force) output from the output member (wheel) can be accurately calculated.
That is, the second power calculation means calculates the engine torque, output torque, and drive torque using the power (transmission torque, input torque, passing torque) calculated by the first power calculation means. The first power calculation means includes a difference between a pair of hydraulic chambers constituting the actuator to which a force based on the power actually transmitted by the toroidal continuously variable transmission (a force based on a traction force) is applied. Calculate based on pressure. For this reason, the calculation of the engine torque is due to individual differences and changes over time (deterioration) of the engine and various sensors, which has been a problem in the above-described conventional technique (when the correlation with various parameters such as the accelerator opening is used). It is possible to prevent the occurrence of deviation (error) based on it. Then, the second power calculation means adds the transmission efficiency (gear meshing efficiency, torque) of the power transmission mechanism part to the power (transmission torque, input torque, passing torque) thus obtained by the first power calculation means. Loss) and transmission efficiency (torque loss) of the toroidal-type continuously variable transmission portion in consideration of transmission efficiency of at least one of the engine torque, output torque, and driving torque. calculate. Therefore, at least one of the engine torque, the output torque, and the drive torque can be calculated accurately (with high accuracy), and various controls performed using the torque can be stably performed.
本発明を実施する場合に好ましくは、請求項2に記載した様に、第二の動力算出手段は、駆動源(例えばエンジン)から出力される動力(エンジントルク)を算出するものとする。そして、この算出を、動力伝達機構のうちで、動力の伝達方向に関してトロイダル型無段変速機よりも上流側の上流側動力伝達機構の伝達効率と(、必要に応じてこのトロイダル型無段変速機の伝達効率と)、第一の動力算出手段が算出する動力とに基づいて行なう。
この様に構成すれば、上記第二の動力算出手段により、上記エンジントルクを精度良く算出できる。
When the present invention is implemented, preferably, as described in
If comprised in this way, the said engine torque can be accurately calculated by said 2nd power calculation means.
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項3に記載した様に、第二の動力算出手段を、トロイダル型無段変速機から出力される動力(出力トルク)を算出するものとする。そして、この算出を、このトロイダル型無段変速機の伝達効率と、第一の動力算出手段が算出する動力とに基づいて行なう。
この様に構成すれば、上記第二の動力算出手段により、上記出力トルクを精度良く算出できる。
Further, when the present invention is implemented, preferably, as described in
If comprised in this way, the said output torque can be accurately calculated by said 2nd power calculation means.
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項4に記載した様に、第二の動力算出手段を、出力部材(例えば車輪)から出力される動力(駆動トルク、駆動力)を算出するものとする。そして、この算出を、動力伝達機構のうちで、動力の伝達方向に関してトロイダル型無段変速機よりも下流側の下流側動力伝達機構の伝達効率と、トロイダル型無段変速機の伝達効率と、第一の動力算出手段が算出する動力とに基づいて算出する。
この様に構成すれば、上記第二の動力算出手段により、上記駆動トルクを精度良く算出できる。
Further, when the present invention is implemented, preferably, as described in
If comprised in this way, the said driving torque can be accurately calculated by said 2nd power calculation means.
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項5に記載した様に、トロイダル型無段変速機を、トロイダル型無段変速ユニットと歯車式の差動ユニットとから成るものとする。そして、これら差動ユニットとトロイダル型無段変速機ユニットとを、互いに動力を分流可能に、又は、循環可能に組み合わせる。この場合に、第二の動力伝達手段は、エンジントルクと出力トルクと駆動トルクとのうちの、少なくとも何れかのトルクの算出を、上記トロイダル型無段変速ユニット部分や差動ユニット部分の伝達効率(トルク損失)を考慮して行なう。
この様に構成すれば、トルクの算出の際に伝達効率(トルク損失)の影響が大きくなり易い、パワースプリット状態(動力分流状態)やギヤードニュートラル状態(動力循環状態)を実現できる構造で、エンジントルクと出力トルクと駆動トルクとのうちの、少なくとも何れかのトルクを精度良く算出できる。特に、上記ギヤードニュートラル状態(動力循環状態)を実現できる構造の場合は、ギヤードニュートラルポイント近傍で、上記トロイダル型無段変速ユニット部分を通過する動力が、駆動源であるエンジンから出力されるトルク(エンジントルク)よりも大きくなる。この為、この様な構造で、上記トルクの算出を精度良く行なえる効果を、顕著に得る事ができる。
When the present invention is implemented, preferably, the toroidal type continuously variable transmission is composed of a toroidal type continuously variable transmission unit and a gear type differential unit. The differential unit and the toroidal-type continuously variable transmission unit are combined so that power can be divided or circulated. In this case, the second power transmission means calculates at least one of the engine torque, the output torque, and the drive torque, and determines the transmission efficiency of the toroidal-type continuously variable transmission unit portion or the differential unit portion. (Torque loss) is taken into consideration.
With this configuration, the engine can be realized in a power split state (power diversion state) or a geared neutral state (power circulation state) in which the influence of transmission efficiency (torque loss) tends to be large when calculating torque. At least one of torque, output torque, and drive torque can be calculated with high accuracy. In particular, in the case of a structure that can realize the above-mentioned geared neutral state (power circulation state), the torque that passes through the toroidal-type continuously variable transmission unit in the vicinity of the geared neutral point is output from the engine that is the driving source ( Engine torque). For this reason, with such a structure, the effect of calculating the torque with high accuracy can be obtained remarkably.
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項6に記載した様に、第二の動力算出手段とは別に、駆動源から出力される動力(エンジントルク)を推定する為の動力推定手段を設ける。そして、この動力推定手段が推定した動力と、上記第二の動力算出手段が算出する、上記駆動源から出力される動力との差を、動力差算出手段により算出すると共に、この動力差算出手段により算出される動力の差の絶対値が、予め設定した閾値を超えた場合(閾値よりも大きい場合)に、異常がある旨の信号を、異常信号発信手段により出力する。尚、上記動力推定手段としては、例えば、前記特許文献10〜12、14、15に記載された様な、予め求めたエンジントルクと各種パラメータ(エンジンの回転速度、アクセル開度、吸入空気量等)との相関関係に基づいて推定するものを採用できる。 When the present invention is implemented, preferably, as described in claim 6, power estimation means for estimating power (engine torque) output from the drive source separately from the second power calculation means. Is provided. Then, the difference between the power estimated by the power estimation means and the power output from the drive source calculated by the second power calculation means is calculated by the power difference calculation means, and the power difference calculation means When the absolute value of the power difference calculated by (1) exceeds a preset threshold value (when larger than the threshold value), a signal indicating that there is an abnormality is output by the abnormality signal transmission means. The power estimation means includes, for example, engine torque and various parameters (engine speed, accelerator opening, intake air amount, etc.) obtained in advance as described in Patent Documents 10-12, 14, 15 ) That is estimated based on the correlation with ().
この様に構成すれば、入力トルクを検出する為の、アクチュエータを構成する1対の油圧室同士の間の差圧を検出する油圧センサや、上記エンジントルクを推定する為の、アクセル開度センサや回転センサ、エアフローセンサ等に異常が生じた場合に、その異常を判定できる。そして、この判定に基づく異常信号に基づき、運転者が必要な処置を採る事で(例えば、これらセンサを用いた制御を中止したり、走行を中止等する事で)、走行安定性や安全性の向上を図れる。 If comprised in this way, the hydraulic pressure sensor which detects the differential pressure | voltage between a pair of hydraulic chambers which comprise an actuator for detecting input torque, and the accelerator opening degree sensor for estimating the said engine torque If an abnormality occurs in the rotation sensor, air flow sensor, or the like, the abnormality can be determined. Then, based on the abnormality signal based on this determination, the driver takes necessary measures (for example, by stopping control using these sensors or stopping driving), driving stability and safety. Can be improved.
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項7に記載した様に、動力伝達機構は、駆動源(エンジン、内燃機関)とは別に設けられて、通電に基づきロータを回転駆動し、或いはこのロータの回転に基づき発電を行なう、モータ・ジェネレータを備えたものとする。そして、第二の動力算出手段により算出される、上記駆動源から出力される動力(エンジントルク)に基づいて、上記モータ・ジェネレータと上記駆動源とのうちの少なくとも一方の出力を制御する。
この様に構成すれば、第二の動力算出手段により正確に算出される上記エンジントルクに基づいて、上記モータ・ジェネレータと上記駆動源(エンジン)とのうちの少なくとも一方を制御できる。この為、エンジンを最良燃費で出力させたり、出力軸から目標駆動力を出力させる為の制御を、より正確且つ微細に(綿密に)行なえ、車両の燃費向上等に寄与できる。
In carrying out the present invention, preferably, as described in
With this configuration, at least one of the motor / generator and the drive source (engine) can be controlled based on the engine torque accurately calculated by the second power calculation means. For this reason, the control for outputting the engine with the best fuel efficiency or outputting the target driving force from the output shaft can be performed more accurately and finely (in detail), which contributes to the improvement of the fuel consumption of the vehicle.
更に、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項8に記載した様に、第二の動力算出手段が算出する動力(エンジントルクや駆動トルク)を、出力部材である車輪のスリップ量を規制する為のトラクションコントロール装置の制御に使用する。
この様に構成すれば、トラクションコントロールの制御を、より正確且つ微細に(綿密に)行なえる。尚、このトラクションコントロールは、上記車輪のスリップを検知すると共に、この車輪の駆動力を確保すべく、上記エンジンの出力や制動装置(ブレーキ装置)の制動量を調節(制御)する事を言う。
Further, when the present invention is implemented, preferably, as described in claim 8, the power (engine torque or drive torque) calculated by the second power calculation means is regulated by the slip amount of the wheel as the output member. It is used to control the traction control device.
With this configuration, the traction control can be controlled more accurately and finely (closely). The traction control means detecting the wheel slip and adjusting (controlling) the output of the engine and the braking amount of the braking device (braking device) in order to secure the driving force of the wheel.
図1は、請求項1、2、6に対応する、本発明の実施例1を示している。本実施例の場合は、駆動源であるエンジン6から出力される動力を、動力伝達機構10を介して、トロイダル型無段変速機7に伝達している。この動力伝達機構10は、トルクコンバータ11と、遊星歯車式変速機9とを備える。又、上記トロイダル型無段変速機7は、例えば前述の図6〜7に示した従来構造と同様に、第一、第二のディスクである入力側、出力側各ディスク12、13と、複数のパワーローラ1、1と、支持部材であるトラニオン2、2と、アクチュエータ4、4とを備える(図6、7参照)。このうちの入力側、出力側各ディスク12、13は、互いに同心に、且つ相対回転自在に配置されている。又、上記各パワーローラ1、1は、互いに対向する上記入力側、出力側各ディスク12、13の内側面同士の間に挟持されて、これら入力側、出力側各ディスク12、13同士の間で動力(トルク)を伝達する。又、上記各トラニオン2、2は、上記各パワーローラ1、1を回転自在に支持している。又、上記各アクチュエータ4、4は、上記各トラニオン2、2を、それぞれの両端部に設けた枢軸14、14の軸方向に変位させて、上記入力側ディスク12、12と出力側ディスク13、13との間の変速比を変えるものである。
FIG. 1 shows
又、本実施例の場合は、上記アクチュエータ4に設けた1対の油圧室5a、5b同士の間の差圧を検出する為の差圧検出手段を設けている。この差圧検出手段は、例えば上記各油圧室5a、5bにそれぞれ設けた油圧センサと、この油圧センサの出力信号に基づき上記差圧を算出する機能を備えた制御器15とにより構成している。又、上記入力側ディスク12、12と出力側ディスク13、13との間の変速比(トロイダル型無段変速機7の変速比)を、変速比検出手段により検出する。この変速比検出手段は、上記入力側、出力側各ディスク12、13の回転速度を検出する為の、図示しない入力側、出力側両回転センサと、これら各ディスク12、13の回転速度から上記変速比を算出する機能を備えた上記制御器15とにより構成している。尚、この変速比は、上記アクチュエータ4への油圧の給排を制御する変速比制御弁16のスリーブ17を変位させるステッピングモータ18(図5参照)のステップ位置に基づいて算出する事もできる。即ち、予め求めたこのステッピングモータ18のステップ位置と上記変速比との相関関係に基づいて、その時点のステップ位置に対応する変速比を、上記制御器15により算出する事もできる。
In the case of this embodiment, a differential pressure detecting means for detecting a differential pressure between the pair of
又、本実施例の場合は、上記差圧検出手段と変速比検出手段とにより検出される上記差圧と変速比とに基づいて、上記入力側、出力側両ディスク12、13同士の間を伝達する動力(伝達トルク)を算出する為の機能(第一の動力算出手段19)を、上記制御器15に持たせている。この第一の動力算出手段19が算出する上記伝達トルクは、上記トロイダル型無段変速機7に入力される動力(入力トルク)、或いは、このトロイダル型無段変速機7を通過する動力(通過トルク)と同じ意味である。即ち、これら伝達トルク、入力トルク、通過トルクは、上記入力側、出力側各ディスク12、13の内側面と前記各パワーローラ1、1の周面との転がり接触部(トラクション部)を介して、上記アクチュエータ4、4に加わる力Fに相当する上記差圧と、上記変速比から求められる、上記各ディスク12、13の回転中心軸から上記転がり接触部までの距離Lとから得られるトルク(T=F・L)を言う。
In the case of this embodiment, the gap between the input side and
更に、本実施例の場合は、この様に第一の動力算出手段19が算出する上記動力(伝達トルク、入力トルク、通過トルク)と、前記動力伝達機構10部分(トルクコンバータ11、遊星歯車式変速機9)の伝達効率とに基づいて、前記エンジン6から出力される動力(エンジントルク)を算出する機能(第二の動力算出手段20)を、上記制御器15に持たせている。この様な第二の動力算出手段20と、上記第一の動力算出手段19とが行なう動力(トルク)の算出に就いて、以下に詳しく説明する。
Further, in this embodiment, the power (transmission torque, input torque, passing torque) calculated by the first power calculation means 19 and the power transmission mechanism 10 (
前記差圧検出手段を構成する各油圧センサの圧力をそれぞれPhigh、Plow とすると、前記アクチュエータ4を構成する1対の油圧室5a、5b同士の間の差圧△Pは、△P=Phigh−Plow となる。又、前記変速比検出手段が検出する変速比evと、予め求めた各パワーローラ1、1、入力側、出力側各ディスク12、13との寸法関係から、このパワーローラ1、1の傾き(傾転角)Φが求められる。又、上記トロイダル型無段変速機7に入力されるトルクをTvin とし、キャビティ(入力側、出力側両ディスク12、13同士に挟まれた空間)の数をnとし、1キャビティ当たりのパワーローラ1、1の数をmとすると、1パワーローラ当たりの伝達トルクTp/r は、次の様に表せる。
Tp/r =Tvin /(m・n) ‐‐‐(1)
Assuming that the pressures of the respective hydraulic sensors constituting the differential pressure detecting means are P high and P low , the differential pressure ΔP between the pair of
Tp / r = Tvin / (m · n) ‐‐‐ (1)
又、上記入力側、出力側各ディスク12、13の内側面と上記各パワーローラ1、1の周面との転がり接触部に加わる接線力Ft は、上記入力側、出力側各ディスク12、13の径方向に関する、上記転がり接触部の回転半径をr1 とすると、次の様に表せる。
Ft =Tp/r /r1 =Tvin /(m・n・r1 ) ‐‐‐(2)
Further, the tangential force Ft applied to the rolling contact portion between the inner surface of each of the input and
Ft = Tp / r / r 1 = Tvin / (m · n · r 1) --- (2)
ここで、上記回転半径r1 は、上記各パワーローラ1、1の傾きΦ(変速比ev)の関数であり、これら各パワーローラ1、1及び上記入力側、出力側各ディスク12、13の幾何形状(幾何学的関係)により求まる。即ち、上記回転半径r1 は下記の(3)式で表せる。尚、この点に就いては、前記非特許文献2に記載されている為、詳しい説明は省略する。
r1 =f(Φ)=r0 ・(1+k0 −cos Φ) ‐‐‐(3)
この(3)式中、r0 はキャビティ半径であり、k0 はアスペクト比である。尚、上記変速比検出手段は、この様な(3)式に基づいて上記回転半径r1 を算出する為のものである。
Here, the rotation radius r 1 is a function of the inclination Φ (speed ratio ev) of each of the
r 1 = f (Φ) = r 0 · (1 + k 0 −cos Φ) −−− (3)
In this equation (3), r 0 is the cavity radius and k 0 is the aspect ratio. The gear ratio detecting means is for calculating the rotation radius r 1 based on the equation (3).
又、上記アクチュエータ4は、上記接線力Ft を支持する。ここで、このアクチュエータ4の各油圧室5a、5bの受圧面積をAとすると、上記差圧△Pとの関係は、次の(4)式で表せる。
△P=2Ft /A=2Tvin /(m・n・r1 ・A) ‐‐‐(4)
上記第一の動力算出手段19は、上記変速比検出手段が検出する変速比に基づいて求められる上記回転半径r1 と、上記差圧検出手段が検出する差圧△Pとから、上記(4)式に基づいて、上記トロイダル型無段変速機7に入力されるトルクTvin を求める。
The
ΔP = 2Ft / A = 2Tvin / (m · n · r 1 · A) --- (4)
The first power calculation means 19 calculates (4) from the rotation radius r 1 obtained based on the speed ratio detected by the speed ratio detection means and the differential pressure ΔP detected by the differential pressure detection means. ) To obtain the torque Tvin input to the toroidal-type continuously
又、本実施例の場合は、前記エンジン6と上記トロイダル型無段変速機7との間に、前記トルクコンバータ11、並びに、前記遊星歯車式変速機9を設けている。このうちのトルクコンバータ11は、上記エンジン6から出力されるトルク(エンジントルク)を回転速度に比例して増幅すると共に、ロックアップの状態でそのままエンジントルクを伝達する。ここで、上記トルクコンバータ11のトルク比をtとし、上記エンジントルクをTe とすると、このトルクコンバータ11から出力されるトルクTPGINは、次の(5)式で表せる。
TPGIN=t・Te ‐‐‐(5)
In this embodiment, the
T PGIN = t · Te ‐‐‐ (5)
又、このトルクコンバータ11から出力されるトルクTPGINは、上記遊星歯車式変速機9に入力される。ここで、この遊星歯車式変速機9の減速比をipgとし、伝達効率ηpgとすると、上記トロイダル型無段変速機7に入力されるトルクTvin は、次の(6)式で表せる。
Tvin =ipg・ηpg・TPGIN ‐‐‐(6)
そして、この(6)式と上記(5)式とから次の(7)式が、又、この(7)式と上記(4)式とから次の(8)式が、それぞれ得られる。
Te =Tvin /(ipg・ηpg・t) ‐‐‐(7)
Te =(△P・m・n・r1 ・A)/(2・ipg・ηpg・t) ‐‐‐(8)
The torque T PGIN output from the
Tvin = ipg ・ ηpg ・ T PGIN ‐‐‐ (6)
The following equation (7) is obtained from the equation (6) and the above equation (5), and the following equation (8) is obtained from the equation (7) and the above equation (4).
Te = Tvin / (ipg · ηpg · t)---(7)
Te = (ΔP · m · n · r 1 · A) / (2 · ipg · ηpg · t) --- (8)
本実施例の場合は、前述の様に第一の動力算出手段19が求めた、上記トロイダル型無段変速機7に入力されるトルクTvin と、その時点のトルクコンバータ11のトルク比tと、上記遊星歯車式変速機9の減速比ipg並びに伝達効率ηpgとから、上記(7)式に基づいて、上記第二の動力算出手段20により、上記エンジントルクTe を算出する。尚、この第二の動力算出手段20は、上記第一の動力算出手段19により上記入力トルクTvin を求める事なく、上記差圧検出手段が検出する差圧△Pと、上記変速比検出手段が検出する変速比から求められる回転半径r1 と、上記トルク比t、減速比ipg、伝達効率ηpgとから、上記(8)式に基づいて、上記エンジントルクTe を直接算出する事もできる。又、上記トルクコンバータ11のトルク比tや遊星歯車式変速機9の減速比ipg、伝達効率ηpgは、予め実験、試験(事前テスト)等を行ない、運転状況と対応させた状態で求めておく。そして、この様に求めたトルク比tや伝達効率ηpg等を、前記制御器15のメモリに、マップ或いは計算式等として記憶させておく。運転時には、この様なマップ或いは計算式等を用いて、その時点の運転状況に対応するトルク比tや伝達効率ηpgを求め、上記エンジントルクTe の算出に用いる。
In the case of the present embodiment, the torque Tvin input to the toroidal continuously
上述の様に、本実施例の場合には、上記第一の動力算出手段19が算出する入力トルクTvin を用いて、上記第二の動力算出手段20により上記エンジントルクTe の算出を行なう。上記第一の動力算出手段19は、上記トロイダル型無段変速機9で実際に伝達されるトルクに基づく力(トラクション力に基づく力)が加わる、前記アクチュエータ4を構成する1対の油圧室5a、5b同士の間の差圧△Pに基づいて算出する。この為、上記エンジントルクTe の算出に、前述の従来技術(アクセル開度等の各種パラメータとの相関関係を用いる場合)で問題となった、エンジンや各種センサの個体差や経時変化(劣化)に基づくずれ(誤差)が生じる事を防止できる。そして、上記第二の動力算出手段20は、この様に第一の動力算出手段19が求めた入力トルクTvin に、動力伝達機構10部分の伝達効率(トルク損失)、具体的には、トルクコンバータ11のトルク比tや遊星歯車式変速機9の減速比ipg並びに伝達効率ηpgを考慮して、上記エンジントルクTe を算出する。この為、このエンジントルクTe を正確に(精度良く)算出でき、このエンジントルクTe を用いて行なう各種制御を安定して行なえる。
As described above, in the case of the present embodiment, the engine torque Te is calculated by the second power calculation means 20 using the input torque Tvin calculated by the first power calculation means 19. The first power calculating means 19 is a pair of
尚、本実施例の場合は、上記アクチュエータ4を構成する1対の油圧室5a、5b同士の間の差圧△Pを、これら各油圧室5a、5bにそれぞれ設けた油圧センサを用いて求めているが、この様な構成に限定するものではない。例えば、上記各油圧室5a、5b同士の間の差圧△Pに比例して変位する部材(例えば各油圧室5a、5bと導通させたシリンダ室内に嵌装するピストン)の変位量を、ポテンショメータ等の変位センサで検出し、この検出値に対応する差圧として求める事もできる。又、本実施例の場合は、エンジン6とトロイダル型無段変速機7との間に、トルクコンバータ11と遊星歯車式変速機9とを設けている。但し、これらトルクコンバータ11や遊星歯車式変速機9を設けない場合には、これらトルクコンバータ11や遊星歯車式変速機9の伝達効率(トルク損失)は考慮しなくて良い(例えばエンジントルクと入力トルクとが一致するとしても良い)。
In the case of the present embodiment, the differential pressure ΔP between the pair of
又、本実施例の場合は、上記エンジン6から出力されるトルク(エンジントルク)を、上記トロイダル型無段変速機7に入力されるトルク(入力トルク)と、このトルク(動力)の伝達方向に関して、このトロイダル型無段変速機7よりも上流側の動力伝達機構10部分(トルクコンバータ11、遊星歯車式変速機9)の伝達効率(トルク損失)とから算出している。これに対して、上記トロイダル型無段変速機7よりも下流側の動力(トルク)を求める場合、例えばこのトロイダル型無段変速機7から出力される動力(出力トルク)を求める場合や、出力部材である車輪(図示省略)から出力される動力(駆動トルク、駆動力)を求める場合には、上記上流側の動力伝達機構10部分(トルクコンバータ11、遊星歯車式変速機9)の伝達効率(トルク損失)を考慮する必要はない。この理由は、上記差圧に基づいて第一の動力算出手段19が算出する、上記トロイダル型無段変速機7に入力される動力(入力トルク)は、上記上流側の動力伝達機構10部分(トルクコンバータ11、遊星歯車式変速機9)の伝達効率(トルク損失)の影響が総て含まれた値として求められる為である。
In this embodiment, the torque output from the engine 6 (engine torque) is the same as the torque (input torque) input to the toroidal continuously
そして、この様な入力トルクと、上記トロイダル型無段変速機7の伝達効率(トルク損失)とに基づいて、このトロイダル型無段変速機7から出力される動力(出力トルク)を算出すれば、この出力トルクも精度良く求められる。又、上記入力トルクと、このトルクの伝達方向に関してトロイダル型無段変速機7よりも下流側の下流側動力伝達機構(例えば遊星歯車式変速機やディファレンシャルギヤ装置等の歯車式伝達機構)の伝達効率(ギヤ効率)と、上記トロイダル型無段変速機7の伝達効率とに基づいて、出力部材である車輪から出力される動力(駆動トルク、駆動力)を求めれば、この駆動トルクも精度良く求められる。特に、この駆動トルクに就いては、前記特許文献15に記載された技術に比べて、より正確に求められる。
Then, based on such input torque and the transmission efficiency (torque loss) of the toroidal continuously
更に、本実施例の場合は、上述の様なエンジントルク等を算出する為の第二の動力算出手段20とは別に、このエンジントルクを、例えば予め求めたエンジントルクと各種パラメータ(エンジンの回転速度、アクセル開度、トルクマップ等)との相関関係に基づいて推定する機能(動力推定手段21)を、前記制御器15に持たせている。又、これと共に、この様な動力推定手段21が推定したエンジントルクと、上記第二の動力算出手段20が算出した上記エンジントルクとの差を算出する機能(動力差算出手段22)も、上記制御器15に持たせている。そして、この様な動力差算出手段22により算出される動力の差の絶対値が、予め設定した閾値を超えた場合(閾値よりも大きい場合)に、異常がある旨の信号を、異常信号発信手段23により出力する。この様な異常信号発信手段23は、運転席のコントロールパネルに表示する警告灯や警告音を発するアラームにより構成できる。
この様な本実施例の場合は、上記入力トルクを検出する為の、アクチュエータ4を構成する1対の油圧室5a、5b同士の間の差圧を検出する油圧センサや、上記エンジントルクを推定する為の、アクセル開度センサや回転センサ、エアフローセンサ、更にはエンジン自体等に異常が生じた場合に、その異常を判定できる。そして、この判定に基づく異常信号に基づき、運転者が必要な処置を採る事で(例えば、これらセンサを用いた制御を中止したり、走行を中止して修理等する事で)、走行安定性や安全性の向上を図れる。
Further, in the case of the present embodiment, in addition to the second power calculation means 20 for calculating the engine torque and the like as described above, this engine torque is calculated using, for example, the engine torque obtained in advance and various parameters (engine rotation). The
In the case of this embodiment, a hydraulic sensor that detects a differential pressure between a pair of
図2〜3は、請求項1〜5に対応する、本発明の実施例2を示している。本実施例の場合は、動力伝達機構10aにより、駆動源であるエンジン6から出力される動力(トルク)を、このエンジン6からトロイダル型無段変速機7aを介して、出力部材である車輪24に伝達する。上記動力伝達機構10aは、上記動力の伝達方向に関して、上記トロイダル型無段変速機7aよりも上流側の上流側動力伝達機構25と、同じく下流側の下流側動力伝達機構26とにより構成している。このうちの上流側動力伝達機構25は、前述の実施例1の動力伝達機構10と異なり、トルクコンバータ11と、遊星歯車式変速機9(図1)とを設けていない。即ち、上記エンジン6の動力を直接(トルクコンバータ11、遊星歯車式変速機9を介する事なく)上記トロイダル型無段変速機7aの入力軸39(図3)に入力している。又、上記下流側動力伝達機構26は、例えばプロペラシャフトを介して接続されるディファレンシャルギヤ装置等の歯車式伝達機構により構成している。
2 to 3 show a second embodiment of the present invention corresponding to
更に、本実施例の場合は、上記トロイダル型無段変速機7aを、トロイダル型無段変速ユニット27と歯車式の差動ユニット28とにより構成している。そして、これら差動ユニット28とトロイダル型無段変速機ユニット27とを、互いに動力を分流可能(パワースプリット状態を実現可能)に、又は、循環可能(ギヤードニュートラル状態を実現可能)に組み合わせている。この様なトロイダル型無段変速ユニット27と差動ユニット28とを組み合わせて、例えば動力を循環可能にした構造としては、図3に示す様な構造を採用できる。この図3に示した構造の場合は、上記差動ユニット28を、第一〜第三各遊星歯車式変速ユニット29〜31により構成している。そして、このうちの第一、第二各遊星歯車式変速ユニット29、30を構成するキャリア32を、上記トロイダル型無段変速ユニット27を構成する入力側各ディスク12、12と同期した回転を自在に結合している。
Furthermore, in the case of this embodiment, the toroidal continuously
又、上記第一遊星歯車式変速ユニット29を構成する太陽歯車33を、中空回転軸34を介して、上記トロイダル型無段変速ユニット27を構成する出力側ディスク13aと接続している。低速用、高速用各クラッチ35、36のうちの低速用クラッチ35を接続すると共に、同じく高速用クラッチ36の接続を断った、低速モード状態では、上記太陽歯車33と上記キャリア32との速度差に応じた回転が、上記第一遊星歯車式変速ユニット29を構成するリング歯車37により取り出され、上記第三遊星歯車式変速ユニット31を構成するキャリアを介して、出力軸38に伝達される。この様な低速モード時には、上記トロイダル型無段変速ユニット27を所定の変速比(ギヤードニュートラルポイント)に調節する事で、入力軸39を回転させた状態のまま、上記出力軸38を停止させる、所謂ギヤードニュートラル状態(動力循環状態)を実現できる。尚、この様なトロイダル型無段変速ユニット27と差動ユニット28とを組み合わせて動力を循環可能に、又は分流可能にした構造は、前述の特許文献3〜8等に詳しく記載されており(図3の構造は特許文献6に記載されており)、本発明の要旨とは関係しない為、詳しい説明は省略する。
The sun gear 33 constituting the first planetary gear
この様な動力を循環可能とした上記トロイダル型無段変速機7aを有する本実施例の場合は、ギヤードニュートラルポイント近傍で、上記トロイダル型無段変速ユニット27部分を通過する動力(トルク)が、上記エンジン6から出力されるトルク(エンジントルク)よりも大きくなる。この為、上記トロイダル型無段変速機7aから出力される動力(出力トルク)や、上記車輪24から出力される動力(駆動トルク、駆動力)を、制御器15により算出する場合に、上記差動ユニット28部分並びにトロイダル型無段変速ユニット27部分の伝達効率(トルク損失)を考慮する事が重要になる。以下、この点に就いて説明する。
In the case of the present embodiment having the toroidal continuously
先ず、トロイダル型無段変速ユニット27並びに差動ユニット28の効率を考慮しない場合は、ギヤードニュートラルポイントのトロイダル型無段変速ユニット27の変速比evは、前記第一遊星歯車式変速ユニット29の減速比をiとすると、次の式で表せる。
ev=i−1
尚、この減速比iは、上記第一遊星歯車式変速ユニット29を構成する前記太陽歯車33の歯数をZsとし、同じくリング歯車37の歯数をZrとした場合に、i=Zr/Zsで表せる。
又、上記トロイダル型無段変速ユニット27に入力されるトルクTvin は、ギヤードニュートラルポイントで無限大となる。ここで、上記エンジンから出力されるトルク(エンジントルク)をTe とすると、この入力トルクTvin は、次の式で表せる。
Tvin =−ev/{(i−1)−ev}・Te
First, when the efficiency of the toroidal-type continuously
ev = i-1
Note that this reduction ratio i is set to i = Zr / Zs when the number of teeth of the sun gear 33 constituting the first planetary gear
Further, the torque Tvin input to the toroidal type continuously
Tvin = −ev / {(i−1) −ev} · Te
これに対して、上記トロイダル型無段変速ユニット27並びに差動ユニット28の効率を考慮した場合には、これらトロイダル型無段変速ユニット27の効率をηv とし、差動ユニット28の効率(第一遊星歯車式変速ユニット29の効率)をηpgとすると、上記トロイダル型無段変速ユニット27(=トロイダル型無段変速機7a)に入力されるトルクTvin は、次の式で表せる。
Tvin =−ηpg・ηv ・ev/{(i−1)−ηpg・ηv ・ev}・Te
ここで、例えば上記差動ユニット28(第一遊星歯車式変速ユニット29)の効率ηpgを98%とし、上記トロイダル型無段変速ユニット27の効率ηv を98%とし、上記第一遊星歯車式変速ユニット29の減速比iを2.7とした場合の、ギヤードニュートラルポイントに於ける上記入力トルクTvin は、24.3Te となり、この入力トルクTvin が正確に求められる事が分かる。
On the other hand, when the efficiency of the toroidal continuously
Tvin = −ηpg · ηv · ev / {(i−1) −ηpg · ηv · ev} · Te
Here, for example, the efficiency ηpg of the differential unit 28 (first planetary gear type transmission unit 29) is set to 98%, the efficiency ηv of the toroidal continuously
この様な結果から明らかな様に、上記トロイダル型無段変速ユニット27並びに差動ユニット28の効率を考慮して、上記入力トルクTvin を求めた場合には、同じく効率を考慮しない場合に比べて小さな値となる。この事は、例えば上記エンジン6から出力されるトルク(エンジントルクTe )を算出する場合に、差圧検出手段により同じ差圧が計測されても、上記効率を考慮した場合の値の方が、同じく考慮していない場合に比べて大きくなる。この為、上記効率を考慮せずに求めたエンジントルクTe に基づいて、例えばトロイダル型無段変速ユニット27を構成する押圧装置(図示省略)の押圧力の調節(制御)を行なうと、上記エンジントルクTe が実際の値よりも小さく算出され、この押圧装置の発生する押圧力が必要とされる値よりも小さくなる可能性がある。そして、この様な場合には、転がり接触部(トラクション部)で必要とする押し付け力を得られなくなり、この転がり接触部で滑りを生じ、著しい場合には焼き付き等の損傷が生じる可能性がある。又、上記効率を考慮せずに求めたエンジントルクTe に基づいて、例えば車輪24から出力されるトルク(駆動トルク、駆動力)等を算出する場合にも、この駆動トルクを正確に算出する事ができなくなる。
As is apparent from these results, when the input torque Tvin is determined in consideration of the efficiency of the toroidal-type continuously
これに対して、本実施例の場合には、第二の動力算出手段の機能を備えた制御器15により、上記エンジントルクTe を、差圧と変速比とから求められる、トロイダル型無段変速ユニット27に入力されるトルク(入力トルクTvin )と、このトロイダル型無段変速ユニット27並びに差動ユニット28の効率とから算出する。この為、上記エンジントルクTe を正確に(精度良く)求める事ができ、このエンジントルクTe を用いて行なう各種制御を安定して行なえる。又、本実施例の場合は、上記制御器15により、上記トロイダル型無段変速機7aから出力される動力(出力トルク)を、上記入力トルクTvin と、上記トロイダル型無段変速ユニット27並びに差動ユニット28の効率とから算出する。更に、上記制御器15により、上記車輪27から出力される動力(駆動トルク、駆動力)を、上記入力トルクTvin と、上記トロイダル型無段変速ユニット24並びに差動ユニット28の効率と、下流側動力伝達機構26(プロペラシャフトを介して接続されるディファレンシャルギヤ装置等の歯車式伝達機構部分)の伝達効率(ギヤ効率)とから算出する。この為、上記出力トルクや駆動トルクを正確に求める事ができ、これら出力トルクや駆動トルクを用いて行なう各種制御を安定して行なえる。例えば、この様に算出される駆動トルクを用いて、上記車輪24のスリップ量を規制する為のトラクションコントロール装置の制御{駆動トルクから推定されるスリップ量に応じた、エンジン6の出力や制動装置(ブレーキ装置)の制動量の制御}を行なえば、このトラクションコントロールの制御をより正確且つ微細に(綿密に)行なえる。
その他の構成及び作用は、前述した実施例1と同様であるから、重複する説明は省略する。
On the other hand, in the case of the present embodiment, a toroidal continuously variable transmission in which the engine torque Te is obtained from the differential pressure and the gear ratio by the
Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment described above, and thus redundant description is omitted.
図4は、請求項1〜2、7に対応する、本発明の実施例3を示している。本実施例の場合は、駆動源であるエンジン6とトロイダル型無段変速機7との間で動力を伝達する上流側動力伝達機構25aを、歯車式の差動ユニットである遊星歯車式変速機40と、上記エンジン6とは別に設けられて、通電に基づきロータを回転駆動し、或いは、このロータの回転に基づき発電を行なう、モータ・ジェネレータ41とにより構成している。又、上記遊星歯車式変速機40を構成する第一の入力部材(例えばリング歯車やキャリア)を、上記エンジン6により回転駆動すると共に、同じく第二の入力部材(例えば太陽歯車やリング歯車)と上記モータ・ジェネレータ41のロータとを接続する。そして、これら第一、第二の入力部同士の間の速度差に応じた回転を、上記遊星歯車式変速機40の残りの構成部材(例えばキャリアや太陽歯車)を介して取り出し、上記トロイダル型無段変速機7に伝達する。尚、この様な、所謂ハイブリッド式の変速装置の構成に就いては、前記特許文献13に記載され、本発明の要旨とは関係しない為、詳しい説明は省略する。
FIG. 4 shows
又、本実施例の場合は、第二の動力算出手段の機能を備えた制御器15により、エンジントルクTe を、差圧と変速比とから求められる、トロイダル型無段変速機7に入力されるトルク(入力トルクTvin )と、上記上流側動力伝達機構25aの伝達効率とに基づいて算出する。この上流側動力伝達機構25aの伝達効率は、例えば上記モータ・ジェネレータ41の動力(トルク)と上記エンジン6から出力される動力(エンジントルク)とが上記遊星歯車式変速機40で足し合わされる場合には、この遊星歯車式変速機40の伝達効率とする。又、上記トロイダル型無段変速機7に入力されるトルク(入力トルクTvin )は、上記モータ・ジェネレータ41から出力される動力(トルク)も含まれる為、上記エンジントルクTe の算出に、このモータ・ジェネレータ41の出力トルクを考慮する必要がある。尚、このモータ・ジェネレータ41部分で発電を行なっている場合も、上記エンジントルクTe の算出に、上記エンジン6からこのモータ・ジェネレータ41に入力されるトルクを考慮する必要がある。何れにしても、本実施例の場合は、上記エンジントルクTe の算出を、上記遊星歯車式変速機40の伝達効率やモータ・ジェネレータ41の伝達効率(入出力トルク)を考慮して行なう。
In the case of this embodiment, the engine torque Te is input to the toroidal continuously
この様な本実施例の場合も、上記エンジントルクTe の算出を、上記差圧に基づきリアルタイムに行なえると共に、上記効率を考慮する事で、正確に行なえる。この為、上記エンジントルクTe を用いて行なう、上記エンジン6を最良燃費で出力させる為の制御(エンジン6並びにモータ・ジェネレータ41の出力制御)を最適に行なえる(最良燃費曲線上で運転できる)。この結果、燃費が最重視される所謂ハイブリッド車(2種類以上の動力源を組み合わせて動力とする自動車)で、更なる燃費向上を図れる。
その他の構成及び作用は、前述した実施例1、2と同様であるから、重複する説明は省略する。
In this embodiment as well, the calculation of the engine torque Te can be performed in real time based on the differential pressure, and can be performed accurately by considering the efficiency. For this reason, the control (output control of the engine 6 and the motor / generator 41) for outputting the engine 6 at the best fuel efficiency, which is performed using the engine torque Te, can be optimally performed (can be operated on the best fuel efficiency curve). . As a result, a so-called hybrid vehicle (a vehicle that uses two or more types of power sources as power) that has the highest priority on fuel efficiency can further improve fuel efficiency.
Other configurations and operations are the same as those of the first and second embodiments described above, and a duplicate description is omitted.
図5は、請求項1〜2、7に対応する、本発明の実施例4を示している。上述した実 施例3の場合は、エンジン6並びにモータ・ジェネレータ41の出力を遊星歯車式変速機40に入力し、この遊星歯車式変速機40の差動成分をトロイダル型無段変速機7(図4参照)に伝達している。これに対して本実施例の場合には、エンジン6とモータ・ジェネレータ41とを直列に設け、これらエンジン6とモータ・ジェネレータ41との少なくとも一方の動力を、上述の様な差動ユニットを介する事なく、トロイダル型無段変速機7に伝達する様に構成している。尚、図示の例の場合は、前後進切換ユニットを構成する為の遊星歯車式変速機40aを介して、上記トロイダル型無段変速機7に上記動力を伝達している。この様な遊星歯車式変速機40aは、上述の実施例3の様な差動成分を取り出す為のものではない。この様なハイブリッド式の変速装置の構成に就いては、前記特許文献16に記載され、本発明の要旨とは関係しない為、詳しい説明は省略する。
FIG. 5 shows
この様な本実施例の場合も、第二の動力算出手段の機能を備えた制御器15により、エンジントルクTe を、差圧と変速比とから求められる、トロイダル型無段変速機7に入力されるトルク(入力トルクTvin )と、上流側動力伝達機構25bを構成する上記モータ・ジェネレータ41並びに遊星歯車式変速機40aの伝達効率とに基づいて算出する。この為、上記エンジントルクTe の算出を正確に行なえ、このエンジントルクTe を用いて行なう、上記エンジン6を最良燃費で出力させる為の制御(エンジン6並びにモータ・ジェネレータ41の出力制御)等を最適に行なえる(最良燃費曲線上で運転できる)。
その他の構成及び作用は、前述した実施例3と同様であるから、重複する説明は省略する。
Also in this embodiment, the
Other configurations and operations are the same as those of the third embodiment described above, and thus redundant description is omitted.
以上の説明は、本発明を、自動車用の自動変速機に適用した場合に就いて説明したが、各種産業用の変速機としても利用できる。又、トロイダル型無段変速機の構造に関しては、ハーフトロイダル型、フルトロイダル型の何れでも良い。 In the above description, the present invention is applied to an automatic transmission for an automobile. However, the present invention can also be used as a transmission for various industries. The structure of the toroidal continuously variable transmission may be either a half toroidal type or a full toroidal type.
1 パワーローラ
2 トラニオン
3 枢軸
4 アクチュエータ
5a、5b 油圧室
6 エンジン
7、7a トロイダル型無段変速機
8 発進クラッチ
9 遊星歯車式変速機
10、10a 動力伝達機構
11 トルクコンバータ
12 入力側ディスク
13、13a 出力側ディスク
14 枢軸
15 制御器
16 変速比制御弁
17 スリーブ
18 ステッピングモータ
19 第一の動力算出手段
20 第二の動力算出手段
21 動力推定手段
22 動力差算出手段
23 異常信号発信手段
24 車輪
25、25a、25b 上流側動力伝達機構
26 下流側動力伝達機構
27 トロイダル型無段変速ユニット
28 差動ユニット
29 第一遊星歯車式変速ユニット
30 第二遊星歯車式変速ユニット
31 第三遊星歯車式変速ユニット
32 キャリア
33 太陽歯車
34 中空回転軸
35 低速用クラッチ
36 高速用クラッチ
37 リング歯車
38 出力軸
39 入力軸
40、40a 遊星歯車式変速機
41 モータ・ジェネレータ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
このうちの動力伝達機構は、駆動源から出力される動力を、この駆動源から上記トロイダル型無段変速機を介して出力部材に伝達するものであり、
上記トロイダル型無段変速機は、互いに同心に、且つ相対回転自在に配置された第一、第二のディスクと、互いに対向するこれら第一、第二のディスクの内側面同士の間に挟持されてこれら第一、第二のディスク同士の間で動力を伝達する複数のパワーローラと、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、それぞれの両端部に設けた枢軸の軸方向に変位させて、上記第一のディスクと上記第二のディスクとの間の変速比を変える油圧式のアクチュエータと、このアクチュエータに設けた1対の油圧室同士の間の差圧を検出する為の差圧検出手段と、上記第一のディスクと上記第二のディスクとの間の変速比を検出する為の変速比検出手段と、少なくともこれら変速比検出手段及び差圧検出手段により検出される変速比並びに差圧に基づいて、上記第一、第二両ディスク同士の間を伝達する動力を算出する為の第一の動力算出手段とを備えたものである
無段変速装置に於いて、
上記駆動源から出力される動力と、上記トロイダル型無段変速機から出力される動力と、上記出力部材から出力される動力とのうちの少なくとも何れかの動力を、上記第一の動力算出手段が算出する動力と、上記動力伝達機構部分の伝達効率と上記トロイダル型無段変速機部分の伝達効率とのうちの少なくとも何れかの伝達効率とに基づいて算出する、第二の動力算出手段を備えた
事を特徴とした無段変速装置。 Toroidal continuously variable transmission and power transmission mechanism,
Of these, the power transmission mechanism transmits power output from the drive source to the output member from the drive source via the toroidal continuously variable transmission.
The toroidal continuously variable transmission is sandwiched between first and second disks arranged concentrically and relatively rotatably, and inner surfaces of the first and second disks facing each other. A plurality of power rollers that transmit power between the first and second discs, a plurality of support members that rotatably support the power rollers, and the support members that are connected to both ends. Between a hydraulic actuator that changes the gear ratio between the first disk and the second disk by displacing in the axial direction of the pivot provided on the actuator, and a pair of hydraulic chambers provided on the actuator Differential pressure detecting means for detecting the differential pressure of the first disk, gear ratio detecting means for detecting the gear ratio between the first disk and the second disk, and at least the gear ratio detecting means and the difference For pressure detection means And a first power calculating means for calculating the power transmitted between the first and second discs based on the detected gear ratio and differential pressure. In
At least one of the power output from the drive source, the power output from the toroidal continuously variable transmission, and the power output from the output member is used as the first power calculation means. A second power calculating means for calculating based on the power calculated by the power transmission mechanism, the transmission efficiency of the power transmission mechanism portion, and the transmission efficiency of the toroidal continuously variable transmission portion. A continuously variable transmission characterized by having it.
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