JP2014152818A

JP2014152818A - 無段変速装置

Info

Publication number: JP2014152818A
Application number: JP2013021017A
Authority: JP
Inventors: Takumi Shinojima; 巧篠島
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2014-08-25

Abstract

【課題】車両の後退時に、トラクション部でのグロススリップの発生を防止しつつ、伝達効率の低下を抑えられる構造を実現する。
【解決手段】セレクトレバーが後退位置である場合、押圧装置が発生する押圧力に関する安全率Ｆｓとして、前進時の安全率よりも高い値を設定する。そして、その時点でのトロイダル型無段変速機を通過するトルクを伝達可能な押圧力に前記安全率Ｆｓを乗じ、前記押圧装置により発生すべき目標押圧力を求める。
【選択図】図３

Description

この発明は、例えば車両（自動車）用の自動変速装置、建設機械（建機）や農業機械（農機）用の自動変速装置、航空機（固定翼機、回転翼機、飛行船等）等で使用されるジェネレータ（発電機）用の自動変速装置、ポンプ等の各種産業機械の運転速度を調節する為の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する。

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差動ユニットである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２〜７に記載される等により、従来から広く知られている。図７〜８は、このうちの特許文献６〜７に記載された、入力軸を一方向に回転させたまま出力軸を停止させられる、所謂ギヤードニュートラル状態を実現できるモードを備えた無段変速装置を示している。このうちの図７は無段変速装置のブロック図を、図８は、この無段変速装置を制御する油圧回路を、それぞれ示している。先ず、図７のブロック図により、無段変速装置に就いて説明する。この図７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１の出力は、ダンパ２を介して、入力軸３に入力される。この入力軸３に伝達された動力は、トロイダル型無段変速機４を構成する押圧装置５から入力側ディスク６に伝達され、更に複数個のパワーローラ７を介して出力側ディスク８に伝達される。これら両ディスク６、８のうち、入力側ディスク６の回転速度は入力側回転センサ９により、出力側ディスク８の回転速度は出力側回転センサ１０により、それぞれ測定して、制御器１１に入力し、前記両ディスク６、８間の（トロイダル型無段変速機４の）変速比を算出する。前記押圧装置５は、後述する図８に示す様に、油圧の導入に伴ってこの油圧に比例した押圧力を発生させる油圧式のものとしている。

又、前記入力軸３に伝達された動力は、直接又は前記トロイダル型無段変速機４を介して、差動ユニットである遊星歯車装置１２に伝達される。そして、この遊星歯車装置１２の構成部材の差動成分が、クラッチ装置１３を介して出力軸１４に取り出される。尚、このクラッチ装置１３は、後述する図８に示す低速用クラッチ１５及び高速用クラッチ１６を表すものである。又、図示の例では、出力軸回転センサ１７により前記出力軸１４の回転速度を検出して、前記入力側回転センサ９及び出力側回転センサ１０の故障の有無を判定する為のフェールセーフを可能としている。

一方、前記ダンパ２部分から取り出した動力によりオイルポンプ１８（図８の１８ａ、１８ｂ）を駆動し、このオイルポンプ１８から吐出した圧油を、前記押圧装置５と、前記パワーローラ７を支持した支持部材であるトラニオンを枢軸（図示省略）の軸方向に変位させるアクチュエータ１９（図８参照）の変位量を制御する為の制御弁装置２０とに、送り込み自在としている。尚、この制御弁装置２０とは、後述する図８に示す制御弁２１と、差圧シリンダ２２と、補正用制御弁２３ａ、２３ｂと、高速用切換弁２４及び低速用切換弁２５とを合わせたものである。このうちの制御弁２１は、前記アクチュエータ１９への圧油の給排を制御するものである。又、このアクチュエータ１９に設けた１対の油圧室２６ａ、２６ｂ（図８参照）内の油圧を油圧センサ２７（実際には図８に示す様に１対の油圧センサ２７ａ、２７ｂ）により検出して、その検出信号を、前記制御器１１に入力している。

前記制御器１１は、前記油圧センサ２７からの信号（前記両油圧室２６ａ、２６ｂ内の油圧の差）に基づいて、前記トロイダル型無段変速機４を通過するトルク（通過トルク、トロイダル型無段変速機の技術分野で周知の、所謂２Ｆｔ）を算出する。そして、この様に算出される通過トルクに応じて前記トロイダル型無段変速機４の変速比を補正すべく、前記制御弁２１の構成部材であるスリーブ２８（図８参照）を、前記差圧シリンダ２２により変位させる。この様な差圧シリンダ２２への圧油の給排は、前記補正用制御弁２３ａ、２３ｂにより制御される。又、前記制御弁装置２０は、駆動部材であるステッピングモータ２９と、後述する押圧力調整弁４１を切り換える為のライン圧制御用電磁開閉弁３０と、前記補正用制御弁２３ａ、２３ｂを切り換える為の電磁弁３１と、前記高速用切換弁２４及び低速用切換弁２５を切り換える為のシフト用電磁弁３２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２９と、ライン圧制御用電磁開閉弁３０と、電磁弁３１と、シフト用電磁弁３２とは、何れも前記制御器１１からの制御信号に基づいて切り換えられる。

又、前記制御器１１には、前記各回転センサ９、１０、１７及び前記油圧センサ２７からの信号の他、油温センサ３３の検出信号と、ポジションスイッチ３４の位置信号と、アクセルセンサ３５の検出信号と、ブレーキスイッチ３６の信号とを入力している。このうちの油温センサ３３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、前記ポジションスイッチ３４は、後述する図８に記載した手動油圧切換弁３７を切り換える為の、運転席に設けられたシフトレバー（操作レバー）の操作位置（選択位置）を表す信号を発するものである。又、前記アクセルセンサ３５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、前記ブレーキスイッチ３６は、ブレーキペダルが踏まれた事、或い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。

又、前記制御器１１は、前記各スイッチ３４、３６及び各センサ９、１０、１７、２７、３３、３５からの信号に基づいて、前記ステッピングモータ２９と、ライン圧制御用電磁開閉弁３０と、電磁弁３１と、シフト用電磁弁３２とに前記制御信号を送る他、前記エンジン１を制御する為のエンジンコントローラ３８に制御信号を送る。そして、前記入力軸３と前記出力軸１４との間の速度比を変えたり、或い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４を通過して前記出力軸１４に加えられるトルク（通過トルク）を制御する。

図８は、上述の様な無段変速装置を制御する油圧回路を示している。この油圧回路では、油溜３９から吸引されてオイルポンプ１８ａ、１８ｂにより吐出された圧油を、低圧側調整弁４０並びに押圧力調整弁４１により所定圧に調整自在としている。このうちの押圧装置５側に送る油圧を調整するこの押圧力調整弁４１は、リリーフ弁としての機能を備えたもので、第一〜第三のパイロット部４２〜４４を備える。このうちの第一、第二のパイロット部４２、４３は、前記トロイダル型無段変速機４を通過するトルクの大きさに応じて、前記押圧力調整弁４１の開弁圧を調節する為のものである。これに対して、第三のパイロット部４４は、前記トロイダル型無段変速機４の変速比、このトロイダル型無段変速機４の内部に存在する潤滑油（トラクションオイル）の温度、駆動源であるエンジン１の回転速度等、前記伝達トルク以外の運転条件に応じて前記押圧力調整弁４１の開弁圧を調節する為のものである。図示の例の場合、前記第一〜第三のパイロット部４２〜４４に導入する油圧を適切に調節する事で、前記押圧装置５が発生する押圧力を、前記トロイダル型無段変速機４の運転状況に応じ、適正に規制する様に構成している。

この為に、図示の例の場合は、前記第一、第二のパイロット部４２、４３のうちの何れかのパイロット部に導入する油圧が高くなる程、前記押圧力調整弁４１の開弁圧が高くなり、前記押圧装置５を構成する油圧室４５内に導入する油圧を高くする様に構成している。又、これと共に、パワーローラ７を支持する支持部材（トラニオン）を枢軸の軸方向に変位させる為のアクチュエータ１９にピストン４６を挟んで設けた１対の油圧室２６ａ、２６ｂ同士の間の差圧を、差圧取り出し弁４７を介して、何れかのパイロット部４２、４３に導入する様にしている。この差圧取り出し弁４７は、前記アクチュエータ１９の油圧室２６ａ、２６ｂ内の油圧の差、即ち、トロイダル型無段変速機４を通過する力が大きくなる程、前記押圧力調整弁４１の何れかのパイロット部４２、４３に導入される油圧が高くなる様に切り換えられる。従って、前記押圧装置５の油圧室４５内に導入される油圧、延いてはこの押圧装置５が発生する押圧力は、前記トロイダル型無段変速機４を通過する力が大きくなる程大きくなる。

又、図示の例の場合、前記制御器１１からの指令により制御されるライン圧制御用電磁開閉弁３０の切り換えに基づき、前記第三のパイロット部４４に圧油を導入自在としている。即ち、前記制御器１１は、前記トロイダル型無段変速機４の変速比、内部に存在する潤滑油の温度、駆動源であるエンジン１の回転速度等を勘案して、前記押圧装置５に発生させるべき押圧力の最適値に応じた油圧の必要値を算出する。そして、この必要値と前記目標値との差である補正値に対応する油圧を、前記ライン圧制御用電磁開閉弁３０の切り換えに基づき、前記第三のパイロット部４４に導入する。この様にしてこの第三のパイロット部４４に導入された油圧は、前記押圧力調整弁４１のスプール４８を、図８の左方に押し、前記押圧装置５に導入される油圧を低下させる（減圧する）。

この結果、前記押圧装置５に導入される油圧が、前記差圧取り出し弁４７が設定した目標値から、前記第三のパイロット部４４に導入された油圧に基づく補正値を減じた値に比例する必要値に補正（減圧）される。尚、前記第三のパイロット部４４に導入する油圧は、前記変速比が所定値（最も大きな油圧を必要とする値で、例えば１．３２）からのずれが大きくなる程、前記油温が低い程、それぞれ高くする。以上に述べた様に、特許文献３に記載された構造を含めて、各トラクション部の面圧を確保する為の押圧装置として油圧式のものを使用するトロイダル型無断変速機４の場合には、この押圧装置が発生すべき押圧力を、このトロイダル型無段変速機４の通過トルクや変速比、油温等から求め、この押圧力に見合う油圧を前記押圧装置５の油圧室４５内に導入する様にしている。

この油圧室４５内に導入する油圧が、常に前記通過トルクに見合う値以上であり、前記各トラクション部の面圧が必要値以上であれば、これら各トラクション部で有害な（不可避的に生じる、スピン滑りを含む、動力伝達の為に必要な微小な滑り以外の）滑りが発生する事はない。この有害な滑りの発生を防止する為には、前記油圧室４５内に導入する油圧に関する安全率を高く（「実際に導入する油圧」／「必要油圧」を大きく）する事が考えられる。但し、前記安全率を高くし過ぎて、前記各トラクション部の面圧が過大になると、これら各トラクション部で発生する、スピンロスを初めとする伝達ロスが大きくなり、前記トロイダル型無段変速機の伝達効率が低下する。この為、前記安全率を余り大きくする事は好ましくない。

但し、前記安全率を低く抑える（「１」を超える値であるが「１」に近い値にする）と、前記トロイダル型無段変速機４の通過トルクが急変動した場合に、前記油圧室４５内に導入する油圧の調整が間に合わず、前記押圧装置５が発生する押圧力が不足する可能性がある。遊星歯車装置１２と組み合わせて無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機４の場合、クラッチ装置１３の切り換え時（低速モードと高速モードとの変換時）に、このトロイダル型無段変速機４の通過トルクが急変する為、前記クラッチ装置１３の切り換えの前後に、前記油圧室４５内に導入する油圧を一時的に高める事が、従来から提案されている。

又、マニュアル式に変速比を段階的に変化させる機能を備えた無段変速装置で、この変速比を変化させる前後に必要となる押圧力を確保する事も、特許文献６に記載される等により、従来から提案されている。更に、ベルト式の無段変速機を主眼としたものであるが、特許文献７、８にも、変速比変更時に押圧力を高める発明が記載されている。但し、クラッチ装置１３の切り換え時や変速比の変更時以外の場合でも、アクセルペダルやブレーキペダルの操作を急激に行った場合に、前記押圧装置５の押圧力が一時的に不足する可能性がある。即ち、前記制御器１１がこの押圧装置５の油圧室４５内に導入する油圧を調整しようとした場合でも、次の(1)〜(3)の様な理由により、実際にこの油圧室４５内の油圧が上昇し、前記押圧装置５が発生する押圧力が上昇するまでに時間を要する（応答遅れを生じる）可能性がある。

(1) 前記トロイダル型無段変速機４の通過トルクの算出遅れ
この通過トルクは、前述した様に、前記アクチュエータ１９に設けた１対の油圧室２６ａ、２６ｂ同士の間に存在する差圧に基づいて求める。但し、前記エンジン１の出力トルクが変動（増減）してから、この変動が前記トロイダル型無段変速機４に伝達されて前記両油圧室２６ａ、２６ｂ同士の間に差圧が発生し、この差圧を前記両油圧センサ２７ａ、２７ｂの検出信号に基づいて前記制御器１１が前記トロイダル型無段変速機４の通過トルクを算出するまでには遅れが生じる。

(2) 前記トロイダル型無段変速機４の変速比の算出遅れ
このトロイダル型無段変速機４の変速比は、前記入力側回転センサ９が検出する前記入力側ディスク６の回転速度と、前記出力側回転センサ１０が検出する前記出力側ディスク８の回転速度との比として算出する。但し、これら両回転センサ９、１０が検出するこれら両ディスク６、８の回転速度を、必要な精度で検出する為には、これら両ディスク６、８を所定角度以上回転させる必要がある。この為、これら両ディスク６、８の回転速度を検出し、更に前記トロイダル型無断変速機４の変速比を算出するまでに遅れが生じる。

(3) 前記押圧装置５が目標とする押圧力を発生させるまでの油圧応答遅れ
前記制御器１１等が前記押圧装置５に発生させるべき押圧力を算出し、この押圧力を得るべき油圧を算出して、前記押圧力調整弁４１の開弁圧を調整しようとしても、図８に示した油圧回路中に存在する抵抗により、この開弁圧が所望値になるまでに応答遅れが生じる。更に、前記押圧力調整弁４１の開弁圧が所望値に調整されてから、実際に前記押圧装置５の油圧室４５内に所定の油圧が導入されるまでの間にも、応答遅れが発生する。

上述した(1)〜(3)の様な理由による応答遅れは、前記トロイダル型無段変速機４を搭載した自動車が定速走行している場合や、加減速する場合でもこの加減速の程度が緩徐であり、前記トロイダル型無段変速機４の通過トルクの変動が緩徐に行われる場合には、特に問題とはならない。即ち、前記油圧室４５内に導入する油圧に関しては、前述した様な安全率を設定している為、前記通過トルクの変動が緩徐であり、その結果、「実際に導入する油圧」−「必要油圧」の値が前記安全率で補償できる範囲内（正の値）であれば、前記各トラクション部で過大な滑りが発生する事はない。

これに対して、運転者がアクセルペダルを勢い良く（急激に）踏み込んだ場合の如く、前記トロイダル型無段変速機４の通過トルクが急上昇する様な状況で前記応答遅れが生じると、このトロイダル型無段変速機４の通過トルクに対して、前記押圧装置５が発生する押圧力が不足する（「実際に導入する油圧」−「必要油圧」の値が負になる）状況が発生する。この様な状況では、前記各トラクション部で有害な滑りが発生し、前記トロイダル型無段変速機４の伝達効率が著しく低下したり、最悪の場合には、動力伝達を殆ど行わずにトラクション部が滑る、所謂グロススリップが発生して、前記トロイダル型無段変速機４の耐久性を低下させる原因となる。

一方、特許文献５には、アクセル開度とエンジンの回転速度とからこのエンジンの出力トルクを推定して、アクセルペダルを踏み込んだ瞬間に、押圧装置に導入する油圧を、この出力トルクを伝達する為に必要な押圧力を得られる値に制御する発明が記載されている。前記押圧装置に導入する油圧の値は、前記アクセル開度と前記エンジンの回転速度とから求められる、前記エンジンの出力トルクを伝達可能な値（に安全率を乗じた値）を上限としている。従って、上述の様な特許文献５に記載された発明は、前述の(1)(2)の原因に基づく応答遅れには対応できても、前述の(3)の原因に基づく応答遅れには対応できない。即ち、必要値を上限として油圧導入を図る為、前記(3)の様な応答遅れにより、瞬間的とは言え、押圧力不足に基づく有害な滑りを発生する可能性がある。

これに対し、特許文献８には、アクセルペダルやブレーキペダルの操作速度の絶対値が予め設定した閾値を超えた場合に、押圧装置に導入する油圧を、予め設定した所定時間だけ、その時点でのトルクの大きさに応じた必要値、並びに、前記アクセルペダルやブレーキペダルの操作に基づいて必要になると予想される値よりも大きくする発明が記載されている。この様な特許文献８に記載された発明によれば、前述の(3)の原因に基づく応答遅れを僅少に抑える事ができる。

但し、前述の図７〜８に示す様な、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、前述の(3)の原因に基づく応答遅れを低減する為には、更なる改良の余地がある。即ち、ギヤードニュートラル状態を実現できる無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機４の変速比と、押圧装置５により発生すべき押圧力（必要押圧力）の理論値との関係は、後述する本発明の実施の形態の第１例を示す図４に実線ａで示す様になる。この図４から分かる様に、変速比無限大のギヤードニュートラル状態に於いて、前記必要押圧力の理論値も無限大となる。実際には、前記図４に破線ｂで示す様に、エンジン１の出力を制御する事で、停止時及び極低速走行時の前記トロイダル型無段変速機４を通過するトルクを制御器１１により制御している為、前記必要押圧力はギヤードニュートラル状態近傍で一定値となる。従来は、この様な必要押圧力に、予め定められ、車両の進行方向に拘らず一定の安全率（例えば１．１）を乗じる事で、前記図４に鎖線ｃで示す様な前記押圧装置５が目標とする押圧力（目標押圧力）を得ていた。この図４から分かる様に、低速用クラッチ１５を切断し、高速用クラッチ１６を接続した高速モードでは、前記トロイダル型無段変速機４の変速比を高速側（図４の右側）にする程必要押圧力は小さくなる。

これに対し、前記低速用クラッチ１５を接続し、前記高速用クラッチ１６を切断した低速モードで、停止状態から車両を発進させる場合には、前方或いは後方の何れの方向に発進させるかに拘らず、車両を発進させた直後は、前記必要押圧力は一定値となる。この状態から更に車両を加速するのに伴い、前記トロイダル型無段変速機４の変速比を、前進方向（図４の右側）或いは後退方向（同図の左側）の何れかの方向に向って高速側にする程前記必要押圧力は小さくなる。ここで、前記図４の実線ａから分かる様に、低速モード状態で前記変速比を高速側にする程前記必要押圧力の理論値が小さくなる割合（変化率）は、車両を前進させようとしている場合の方が車両を後退させようとしている場合よりも大きい。この為、前記トロイダル型無段変速機４を通過するトルクを制御する事で実際上の必要押圧力が一定値となる前記変速比の範囲は、車両を後退させようとしている場合よりも車両を前進させようとしている場合に小さくなる。従って、低速モードで車両を前進させようとしている場合、上述した特許文献８に記載された発明の様に、アクセルペダルやブレーキペダルの操作速度の絶対値が予め設定した閾値を超えた場合に、前記押圧装置５が発生する押圧力を大きくすれば、この押圧装置５が目標とする押圧力を発生させるまでの油圧応答の遅れを僅少に抑えられる。即ち、低速モードで車両を前方に向って急加速した場合に、その時点で前記押圧装置５が発生している押圧力と前記目標押圧力との間に差があったとしても、車両の加速に伴い前記必要押圧力が減少するのに伴って、この差が解消される傾向となる為、前記押圧装置５が発生する押圧力が不足する時間を僅少に抑えられる。

一方、低速モードで車両を後退させようとしている場合は、前記必要押圧力が一定値となる前記変速比の範囲が、車両を前進させようとしている場合よりも大きい。この為、車両を後方に向って急加速した場合、前記特許文献８に記載された発明の様に、アクセルペダルやブレーキペダルの操作速度に応じて前記押圧装置５が発生する押圧力を大きくしても、前方に向って急加速した場合と比較して、車両の加速に伴い、その時点でこの押圧装置５が発生している押圧力と前記目標押圧力との差が解消される傾向となるのが遅くなる。この為、前述の(3)の様な応答遅れが生じた場合、前記トロイダル型無段変速機４のトラクション部で有害な滑り（グロススリップ）が発生する可能性がある。この様な後退時のグロススリップの発生を防止する為、前記押圧装置５が発生する押圧力に関する安全率を常に高くしておく事が考えられる。しかし、この場合、車両の走行状態の大部分を占める前進中に、前記各トラクション部の面圧が過大になり、前記トロイダル型無段変速機４、延いては無段変速装置全体の伝達効率が低下する。

特開２００４−１６９７１９号公報特開２００５−２２１０１８号公報特開２００６−２５０２５５号公報特開２００７−４６６６１号公報特開２００９−１２１５３０号公報特開２０１０−１９０３６２号公報特公平５−３１０２５号公報特開２０１２−１３２５１４号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、ギヤードニュートラル状態を実現できる構造で、出力軸の逆転時にも、トロイダル型無段変速機のトラクション部に於ける有害な滑りの発生を防止しつつ、伝達効率の低下を抑えられる構造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、従来から知られている無段変速装置と同様に、入力軸と、出力軸と、トロイダル型無段変速機と、差動ユニットと、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、少なくとも１対のディスクと、複数個のパワーローラと、複数個の支持部材と、アクチュエータと、押圧装置とを備える。
このうちの、前記各ディスクは、相対回転を自在に互いに同心に支持される。
又、前記各パワーローラは、これら各ディスク同士の間に挟持される。
又、前記各支持部材は、これら各パワーローラを回転自在に支持する。
又、前記アクチュエータは、これら各支持部材を変位させて、前記両ディスク同士の間の変速比を変える。
又、前記押圧装置は、これら両ディスク同士を互いに近付く方向に押圧するものであり、油圧の導入に伴ってこの油圧に比例した押圧力を発生させる、油圧式のものである。
又、前記押圧装置に導入する油圧を調整する為の油圧調整手段は、この押圧装置に導入する油圧を、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間で伝達する力の大きさに応じて調節する。
そして、前記制御器により、前記トロイダル型無段変速機の変速比を調節して前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。これにより、駆動源により前記入力軸を一方向に回転させた状態のまま前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自在としている。

特に、本発明の無段変速装置の場合、前記押圧装置が発生する押圧力の大きさを、前記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの大きさを同じとした場合に、前記出力軸の正転時（例えば無段変速装置を搭載した車両の前進時）よりも逆転時（同じく後退時）に大きくする。

上述の様な本発明を実施する場合、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記押圧装置が発生する押圧力に関する安全率（「実際にこの押圧装置が発生する押圧力」／「その時点での前記トロイダル型無段変速機の通過トルクを伝達する為に必要な押圧力」）を、前記出力軸の正転時よりも逆転時に大きくする。
或いは、請求項３に記載した発明の様に、前記押圧装置が発生する押圧力に関する余裕代（マージン、「実際にこの押圧装置が発生する押圧力」−「その時点での前記トロイダル型無段変速機の通過トルクを伝達する為に必要な押圧力」）を、前記出力軸の正転時よりも逆転時に大きくする。
或いは、請求項４に記載した発明の様に、前記押圧装置が発生する押圧力の大きさを決定（算出）する為に用いられる、前記各パワーローラの周面と前記両ディスクの側面とのトラクション部のトラクション係数（接線力／法線力）を、前記出力軸の正転時よりも逆転時に大きくする。

上述の様に構成する本発明の無段変速装置によれば、出力軸が停止状態（ギヤードニュートラル状態）から逆転方向に急加速した場合でも、この無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機の押圧装置が発生する押圧力が不足するのを防止して、このトロイダル型無段変速機のトラクション部で有害な滑りが発生するのを防止できる。これに対し、出力軸が正転する場合には、前記押圧装置が発生する押圧力が過大になるのを防止して、前記無段変速装置の伝達効率が低下するのを抑えられる。

本発明に係る無段変速装置の１例を示すブロック図。同じく油圧制御回路の１例を示す図。本発明の実施の形態の第１例を示すフローチャート。無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機の押圧装置により発生すべき押圧力と、このトロイダル型無段変速機の変速比との関係の１例を示す線図。本発明の実施の形態の第２例を示すフローチャート。同じく第３例を示すフローチャート。従来から知られている無段変速装置の１例を示すブロック図。同じく油圧制御回路の１例を示す図。

［実施の形態の第１例］
図１〜４は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、図１は本発明に係る無段変速装置の１例を、図２は同じく油圧制御回路を、それぞれ示しているが、この無段変速装置の構成に関しては、基本的には、前述の図７〜８に示した従来構造の場合と同様である。図１では、変速比を手動により変更する為のパドルシフトの信号を得る為のパドルシフトセンサ４９と、パーキングブレーキが操作されているか否かの信号を得る為のパーキングブレーキセンサ５０と、運転者によるブレーキペダルの操作状況を得る為のブレーキセンサ５１と、車体に加わる加速度を求める為の加速度センサ５２と、クラッチ装置１３の切り換えに基づく、高速、低速モードの切り換え状態を判定する為のモード検出手段５３との信号を制御器１１に入力し、この制御器１１と演算器５４とを繋いでいるが、これらの点に関しては、本発明の本質とは関係しない。尚、前記ブレーキセンサ５１はアクセルセンサ３５と同様に、回転角ストロークセンサでも良いし、ブレーキ配管経路に取り付けられた圧力センサ等でも良い。
又、図２に示した油圧回路は、差圧シリンダ２２や差圧取り出し弁４７（図８参照）を省略する等、前述の従来構造に比べて簡略化しているが、これらの点に関しても、本発明の本質とは関係しない。即ち、本発明は、前述の図７〜８に示した構造でも実施できる。

次に、本例の特徴である、車両の進行方向（出力軸１４の回転方向）に基づき押圧装置５が発生する押圧力を調整する制御に就いて、図３を参照しつつ説明する。尚、この図３に示した制御の為の判定は、イグニッションスイッチをＯＮしてからＯＦＦするまでの間、繰り返し行う。
先ず、ステップ１で、セレクトレバーが走行レンジ（Ｄ、Ｌレンジ又はＲレンジ）であるか否かを判定する。このステップ１で、セレクトレバーが非走行レンジ（Ｐ、Ｎ）であると判定された場合には、ステップ２に進み、必要最低限の押圧力（PLOAD_NP）を目標値（TRGT_PLOAD）として、押圧力制御を実施した後、終了する（開始に戻る）。即ち、セレクトレバーが非走行レンジである場合、クラッチ装置１３（低速用クラッチ１５及び高速用クラッチ１６）は切断され、入力側ディスク６と出力側ディスク８との間で動力伝達が行われない無負荷状態となる。この様な無負荷状態から前記クラッチ装置１３（前記低速用クラッチ装置１５）を接続した瞬間に於いても、前記トロイダル型無段変速機４の転がり接触部（トラクション部）で過大な滑りを生じる事なく、動力伝達を開始できる様に、これら各トラクション部の面圧を最低限確保する為、押圧装置５の油圧室４５内に導入する油圧を制御する。

一方、前記ステップ１で、セレクトレバーが走行レンジ（Ｄ、Ｌレンジ又はＲレンジ）であると判定された場合は、ステップ３に進み、その時点での前記トロイダル型無段変速機４を通過するトルクを伝達可能な押圧力（必要押圧力、CAL_PLOAD）を算出する。この必要押圧力は、例えばこの必要押圧力と、前記入力側ディスク６への入力トルク及び前記トロイダル型無段変速機４の変速比との相関関係として、予め実験や計算により求めておき、制御器１１のメモリに、マップや計算式として記憶させておく。前記入力側ディスク６への入力トルクは、前記アクセルセンサ３５から入力されるアクセル開度及びエンジンの回転数等から算出したり、アクチュエータ１９を構成する１対の油圧室２６ａ、２６ｂ同士の間の油圧の差（差圧）から求める事もできる。又、前記必要押圧力を計算式により求める場合、具体的には、次の様にして求める。即ち、前記押圧装置５の発生する押圧力（ローディング圧）Ｐは、次の（１）式の様にして求められる。

尚、この（１）式中、Ｆ_ａは前記押圧装置５による軸力を、Ｆ_ＣＦは遠心油圧による軸力を、Ｆ_ＣＡＮは遠心油圧に対するキャンセル機構による軸力を、Ｓ_Ｐは前記両油圧室２６ａ、２６ｂを仕切るピストン４６の有効面積を、それぞれ表わしている。尚、押圧装置５が複数のピストンから構成される場合、Ｆ_ＣＦは各ピストンの遠心油圧による軸力を、Ｓ_Ｐは各ピストンの有効面積を、それぞれ合計した値とする。又、前記押圧装置５による軸力Ｆ_ａは、次の（２）式の様に表わされる。

この（２）式中、μ_ｔはトラクション係数を、φは前記各パワーローラ７の傾転角（前記トロイダル型無段変速機４の変速比に対応する角度）を、Ｔ_ｉｎは前記入力側ディスク６への入力トルクを、Ｒ_０は前記各ディスク６、８の半径を、それぞれ表わしている。尚、Ｋ_０は、前記トロイダル型無段変速機４のキャビティ径をＤとすると、次の（３）式の様に表わされる。

そして、ステップ４で、セレクトレバーが後退位置（Ｒレンジ）であるか否かを判定する。このステップ４でセレクトレバーが後退位置であると判定された場合は、ステップ５に進み、後退時の前記押圧装置５が発生する押圧力に関する安全率（「実際にこの押圧装置５が発生する押圧力」／「その時点での前記トロイダル型無段変速機４の通過トルクを伝達する為に必要な押圧力」）Ｆｓとして、予め定められ、後述する前進時の安全率よりも高い値を設定する（例えばＦｓ＝１．２）。次に、ステップ６に進み、前記ステップ３で求めた必要押圧力に、前記安全率Ｆｓを乗じて（「必要押圧力」×「安全率Ｆｓ」）、前記押圧装置５により発生すべき目標押圧力（TRGT_PLOAD）を算出する。そして、ステップ７に進み、前記ステップ６で求めた目標押圧力を目標値とし、押圧力制御を実施した後、終了する（開始に戻る）。

一方、前記ステップ４で、セレクトレバーが前進位置（Ｄ又はＬレンジ）であると判定された場合、ステップ８に進み、前進時の前記押圧装置５が発生する押圧力に関する安全率Ｆｓとして、予め定められた、従来と同じ値を設定する（例えばＦｓ＝１．１）。次いで、前記ステップ６に進み、この安全率Ｆｓを前記必要押圧力に乗じる事で目標押圧力を算出する。

上述の様な本例の無段変速装置の場合、車両が停止状態から後退方向に急加速する（前記出力軸１４が逆転方向に急加速する）様な場合に於いても、この無段変速装置を構成する前記トロイダル型無段変速機４のトラクション部で有害な滑りが発生するのを防止できる。即ち、本例の場合、車両の後退時に前記押圧装置５が目標とする押圧力（目標押圧力）を、図４の太線ｄで示す様に、前述の従来構造に係る場合の目標押圧力（図４の鎖線ｃの左側部分）よりも大きくしている。これに対し、車両の走行状態の大部分を占める前進時には、前記押圧装置５が目標とする押圧力を、前記従来構造に係る目標押圧力（図４の鎖線ｃの右側部分）と同じにでき、前記各トラクション部の面圧が過大になるのを防止でき、前記トロイダル型無段変速機４、延いては前記無段変速装置の伝達効率が低下するのを抑えられる。

［実施の形態の第２例］
図５は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例に就いても、前述の図７〜８に示した従来構造、或いは上述の図１〜２に示した実施の形態の第１例に係る構造の何れの構造でも実施できる。本例の場合、ステップ４でセレクトレバーが後退位置（Ｒレンジ）であると判定された場合、ステップ６ａに進み、押圧装置５（図１参照）により発生すべき目標押圧力（TRGT_PLOAD）を算出する。即ち、ステップ３で求めた必要押圧力（CAL_PLOAD）に車両の進行方向に拘らず一定の安全率（例えば１．１）を乗じて得た値に、余裕代（「実際にこの押圧装置５により発生する押圧力」−「その時点での前記トロイダル型無段変速機４の通過トルクを伝達する為に必要な押圧力」、例えば０．３［ＭＰａ］）を加算する事で前記目標押圧力を得る。尚、この様な余裕代を、トロイダル型無段変速機４（図１参照）の変速比や油温センサ３３（図１参照）からの信号に応じて適切な値に調整する様に構成する事もできる。そして、ステップ７に進み、前記ステップ６ａで求めた目標押圧力を目標値とし、押圧力制御を実施した後、終了する（開始に戻る）。

一方、前記ステップ４でセレクトレバーが前進位置（Ｄ又はＬレンジ）であると判定された場合、ステップ６ｂに進み、前記必要押圧力に前記安全率を乗じて（余裕代を加算する事なく）、目標押圧力を算出する。
その他の部分の構造及び作用は、上述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。

［実施の形態の第３例］
図６は、請求項１、４に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例に就いても、上述した実施の形態の第２例の場合と同様に、前述の図７〜８に示した従来構造、或いは図１〜２に示した実施の形態の第１例に係る構造の何れの構造でも実施できる。本例の場合、車両の進行方向によって押圧装置５（図１参照）が発生する押圧力を調整する為に、トロイダル型無段変速機４（図１参照）のトラクション部のトラクション係数μ_ｔを、前記車両の進行方向に応じて可変としている。即ち、セレクトレバーが後退位置であると判定された場合には、ステップ５ａで、前記トラクション係数μ_ｔとして、予め定めた、後退時のトラクション係数を設定する（例えばμ_ｔ＝０．０５５）。そして、ステップ９に進み、前述の（１）〜（２）式に基づいて必要押圧力（CAL_PLOAD）を算出し、続くステップ６ｃで、この必要押圧力に、予め定めた安全率（例えば１．１）を乗じて目標押圧力（TRGT_PLOAD）を求める。

一方、セレクトレバーが前進位置（Ｄ又はＬレンジ）であると判定された場合、ステップ８ａに進み、前記トラクション係数μ_ｔとして、前記後退時のトラクション係数よりも大きな値である、前進時のトラクション係数を設定し（例えばμ_ｔ＝０．０６５）、前記ステップ９に進む。
その他の部分の構造及び作用は、前述した実施の形態の第１例及び上述した実施の形態の第２例と同様であるから、重複する説明は省略する。

本発明の対象となるトロイダル型無段変速機には、ハーフトロイダル型に限らず、フルトロイダル型も含まれる。ハーフトロイダル型の場合には、各支持部材であるトラニオンの両端部にそれぞれ枢軸を、互いに同心に設けるが、フルトロイダル型の場合には、各支持部材の片端部にのみ枢軸を設ける場合もある。又、各支持部材を枢軸の軸方向に変位させる為のアクチュエータは、一般的にはこれら各支持部材毎に設けるが、各支持部材をリンク機構や歯車伝達機構等の、機械式の同期機構により組み合わせる代わりに、何れかの支持部材にのみアクチュエータを組み付ける事もできる。

１エンジン
２ダンパ
３入力軸
４トロイダル型無段変速機
５押圧装置
６入力側ディスク
７パワーローラ
８出力側ディスク
９入力側回転センサ
１０出力側回転センサ
１１制御器
１２遊星歯車装置
１３クラッチ装置
１４出力軸
１５低速用クラッチ
１６高速用クラッチ
１７出力軸回転センサ
１８、１８ａ、１８ｂオイルポンプ
１９アクチュエータ
２０制御弁装置
２１制御弁
２２差圧シリンダ
２３ａ、２３ｂ補正用制御弁
２４高速用切換弁
２５低速用切換弁
２６ａ、２６ｂ油圧室
２７、２７ａ、２７ｂ油圧センサ
２８スリーブ
２９ステッピングモータ
３０ライン圧制御用電磁開閉弁
３１電磁弁
３２シフト用電磁弁
３３油温センサ
３４ポジションスイッチ
３５アクセルセンサ
３６ブレーキスイッチ
３７手動油圧切換弁
３８エンジンコントローラ
３９油溜
４０低圧側調整弁
４１押圧力調整弁
４２第一のパイロット部
４３第二のパイロット部
４４第三のパイロット部
４５油圧室
４６ピストン
４７差圧取り出し弁
４８スプール
４９パドルシフトセンサ
５０パーキングブレーキセンサ
５１ブレーキセンサ
５２加速度センサ
５３モード検出手段
５４演算器

Claims

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、
前記トロイダル型無段変速機は、相対回転を自在として互いに同心に支持された、少なくとも１対のディスクと、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、前記両ディスク同士の間の変速比を変えるアクチュエータと、これら両ディスク同士を互いに近付く方向に押圧する押圧装置とを備え、この押圧装置は、油圧の導入に伴ってこの油圧に比例した押圧力を発生させる油圧式のものであり、この押圧装置に導入する油圧を調整する為の油圧調整手段は、この押圧装置に導入する油圧を、前記両ディスク同士の間で伝達する力の大きさに応じて調節するものであり、
前記制御器により、前記トロイダル型無段変速機の変速比を調節して前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で、駆動源により前記入力軸を一方向に回転させた状態のまま前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自在とした無段変速装置に於いて、
前記押圧装置が発生する押圧力の大きさを、前記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの大きさを同じとした場合に、前記出力軸の正転時よりも逆転時に大きくした事を特徴とする無段変速装置。
前記押圧装置が発生する押圧力に関する安全率を、前記出力軸の正転時よりも逆転時に大きくする、請求項１に記載した無段変速装置。
前記押圧装置が発生する押圧力に関する余裕代を、前記出力軸の正転時よりも逆転時に大きくする、請求項１に記載した無段変速装置。
前記押圧装置が発生する押圧力の大きさを決定する為に用いる、前記各パワーローラの周面と前記両ディスクの側面とのトラクション部のトラクション係数を、前記出力軸の正転時よりも逆転時に大きくする、請求項１に記載した無段変速装置。