JP2015227717A

JP2015227717A - 無段変速装置

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Publication number: JP2015227717A
Application number: JP2014114518A
Authority: JP
Inventors: 豊田　俊郎; Toshiro Toyoda; 俊郎豊田; 西井　大樹; Daiki Nishii; 大樹西井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2015-12-17

Abstract

【課題】加速性能を向上させ、さらにパワーローラの疲労寿命を延ばすことができる無段変速装置を提供する。
【解決手段】この無段変速装置は、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とをクラッチ装置を介して組み合わせて成り、変速状態を第一のモードと第二のモードのいずれかのモードにする無段変速装置において、発進時に設定以上の加速度が必要と判断した場合や走行中にキックダウンが行われた場合に、前記第一のクラッチと第二のクラッチの両方のクラッチを接続した状態のまま運転を継続して行う第三のモードを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両（自動車）用、もしくは、一般産業機械用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。具体的には、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とをクラッチ装置を介して組み合わせ、クラッチの断接により、複数の動力伝達状態に切換え可能な自動車用、もしくは、一般産業用の無段変速装置に関するものである。

従来、自動車用自動変速装置としてトロイダル型無段変速機を使用することが、特許文献１、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。また、変速度比｛変速比（減速比）、速度比（増速比）＝１／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歯車式の差動機構（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２〜５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２、５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（低速モード）と、差動機構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度比の調節を行う、所謂パワースプリット状態を実現するモード（高速モード）とを備えた無段変速装置が記載されている。また、特許文献３には、トロイダル型無段変速機の変速度比を所定値（ＧＮ値、ＧＮポイント）にすることにより、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させる、所謂ギヤードニュートラル状態（ＧＮ状態）を実現できるモード（低速モード）と、上記トロイダル型無段変速機のみで動力を伝達するモード（高速モード）とを備えた無段変速装置が記載されている。また、特許文献４、５には、ギヤードニュートラル状態を実現するモード（低速モード）と、パワースプリット状態を実現するモード（高速モード）とを備えた無段変速装置が記載されている。

このような無段変速装置のうち、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構造の場合には、トロイダル型無段変速機の変速度比を調節することにより、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ため、トルクコンバータ、発進クラッチ等の発進装置を省略でき、自動変速装置の小型・軽量化を図れる。また、これと共に、上記トルクコンバータがロックアップしていない状態や、上記発進クラッチの接続が半クラッチの状態で走行を行う必要がなくなる。このため、駆動源であるエンジンからの動力を、出力軸、延いては車輪（タイヤ）に効率良く伝達でき、発進性能の向上も図れる（ダイレクト感のある、応答性の優れた発進フィーリングを得られる）。また、パワースプリット状態を実現できるモードを備えた構造の場合には、動力の一部を、トロイダル型無段変速機をバイパスさせて出力軸に送ることができる。言い換えれば、入力軸に加えられる動力に比べ、上記トロイダル型無段変速機を通過する動力を低く抑えることができ、このトロイダル型無段変速機の耐久性の向上、無段変速装置全体としての伝達効率の向上、並びに、許容伝達動力の増大を図れる。

また、特許文献６には、トロイダル型無段変速機と第一〜第三遊星歯車式変速機とを、低速用、高速用クラッチ並びにエンジン直結用クラッチを介して組み合わせて成る無段変速装置が記載されている。エンジン直結用クラッチを接続すると共に、上記低速用、高速用クラッチの接続を断った状態で、エンジンから入力軸に入力された動力を直接出力軸に伝達する運転モード（エンジン直結モード）を実現して伝達効率の向上を図ることができるうえ、上記トロイダル型無段変速機で動力の伝達を行なえなくなるような、予期せぬ異常が生じた場合でも、上記エンジン直結モードに切り換えることで、上記出力軸から動力を出力させることができる。

しかし、特許文献６に記載された構造の場合は、低速モードと高速モードとを実現する低速用、高速用クラッチの他に、上述のエンジン直結モードを実現するためだけのエンジン直結用クラッチが必要になるため、無段変速装置の構造が複雑になり、コストの増大を招くと共に、小型、軽量化の妨げとなる。

さらに、特許文献７には、低速用クラッチを接続すると共に、高速用クラッチの接続が断たれる低速モードと、この低速用クラッチの接続が断たれると共に、この高速用クラッチが接続される高速モードとを備え、これら低速、高速各モードの他、上記低速用クラッチと高速用クラッチの両方のクラッチを接続した状態のまま運転を行う、バイパスモードを備え、このバイパスモードでは、駆動源から無段変速装置に入力された動力の総てが、第一〜第三遊星歯車変速機を介して出力され、駆動源から入力される動力をトロイダル型無段変速機を通過することなく出力できる運転モードを有する構造を、簡素な構成で実現する無段変速装置が記載されている。

しかし、特許文献７は、低速用クラッチと高速用クラッチの両方のクラッチを接続する両接運転を行う条件はエマージェンシー状態を想定しており、両接運転の実施条件や、通常の走行において積極的に両接運転を実施することは想定していなかった

特開２００１−３１７６０１号公報特開平１１−６３１４６号公報特開平９−２１０１９１号公報特開２０００−２２０７１９号公報特開２００５−２９１４８６号公報特開２００３−４１１７号公報特開２００８−１４３５７公報

青山元男著、「別冊ベストカー赤バッジシリーズ２４５／クルマの最新メカがわかる本」、株式会社三推社／株式会社講談社、平成１３年１２月２０日、ｐ．９２−９３田中裕久著、「トロイダルＣＶＴ」、株式会社コロナ社、２０００年７月１３日

本発明の無段変速装置は、前記事情に鑑みて為されたもので、低速用クラッチと高速用クラッチの両方のクラッチを接続する両接運転の実施条件を特定することや、通常の走行において積極的に両接運転を実施することにより加速性能を向上させ、さらに、パワーローラの疲労寿命を延ばすことができる無段変速装置を提供することを課題とする。

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ように、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを、クラッチ装置（クラッチ、ブレーキ）を介して組み合わせて成る。このうちのクラッチ装置は、減速比を大きくする第一のモード（例えば低速モード）を実現する際に接続されて同じく小さくする第二のモード（例えば高速モード）を実現する際に接続を断たれる第一のクラッチ（例えば低速用クラッチ）と、この第二のモード（高速モード）を実現する際に接続されて上記第一のモード（低速モード）を実現する際に接続を断たれる第二のクラッチ（例えば高速用クラッチ）とから成る。

また、必要に応じて、上記クラッチ装置は、上記第一、第二各クラッチの断接状態を切り換えるための制御器を備えたものとする。そして、この制御器により、変速状態を、上記第一のモード（低速モード）と上記第二のモード（高速モード）とのうちのいずれかのモードに切り換える。

なお、これら第一のモード（低速モード）と第二のモード（高速モード）との間のモード切換（動力伝達経路の切換）は、上記無段変速装置の変速度比を、これら第一のモード（低速モード）と第二のモード（高速モード）との両方のモードで実現できる値（モード切換ポイント、回転同期点）に調節した状態で行う。即ち、上記トロイダル型無段変速機から見ると、このトロイダル型無段変速機の変速度比を、上記両方のモードで実現できる値であるモード切換ポイントに対応する値に調節した状態で行う。そして、このようにトロイダル型無段変速機の変速度比（延いては無段変速装置の変速度比）をモード切換ポイントに対応する値（延いてはモード切換ポイント）に調節した状態で、上記第一、第二両クラッチ（低速用、高速用クラッチ）の断接状態を切り換える（モード切換を行う）ことにより、上記第一のモード（低速モード）と上記第二のモード（高速モード）との切換の前後で、上記無段変速装置の変速度比を連続的に変化させられるようにする。

特に、本発明の無段変速装置に於いては、上記第一、第二のモード（低速、高速各モード）の他、上記第一のクラッチ（低速用クラッチ）と上記第二のクラッチ（高速用クラッチ）との両方のクラッチを（同時に）接続した状態のまま運転を継続して行う、第三のモード（例えばバイパスモード）を備えている。このような第三のモードを実現するために、例えば上記制御器に、このような両方のクラッチを（同時に）接続させる機能を持たせる。

なお、このような第三のモード（バイパスモード）では、上記トロイダル型無段変速機の変速度比がモード切換ポイントに対応する値のまま運転される。即ち、上記無段変速装置の変速度比が、第一のモード（低速モード）と第二のモード（高速モード）との両方のモードで実現できる値である、上記モード切換ポイントに固定された状態で（モード切換ポイントのまま変速度比が変化しない状態で）、運転が継続して行なわれる。このような第三のモード（バイパスモード）では、駆動源（例えばエンジン）から上記無段変速装置に入力された動力の総てが、上記遊星歯車式変速機を介して出力され、上記トロイダル型無段変速機では動力が伝達されなくなる。

本発明においては、発進時に設定以上の加速度が必要と判断した場合に、前記第一のクラッチと第二のクラッチの両方のクラッチを接続した状態のまま運転を継続して行うことにより、トロイダル型無段変速機では動力が伝達されず、ギアのみで動力伝達するため、エンジンの動力を効率よくタイヤに伝えることができるので、加速性能が向上する。

本発明においては、無段変速装置の変速度比が小さくなる前記第二のモードで走行中にキックダウンが行われた場合に、前記第一のクラッチと第二のクラッチの両方のクラッチを接続した状態のまま運転を継続して行うことにより、トロイダル型無段変速機では動力が伝達をゼロにすることができるため、パワーローラの疲労寿命を延ばすことができる。

本発明においては、無段変速装置の変速度比が小さくなる前記第二のモードで走行中に、無段変速機の入力回転数が閾値以上で、かつ、減速比が閾値以上の場合に、前記第一のクラッチと第二のクラッチの両方のクラッチを接続した状態のまま運転を継続して行うことにより、トロイダル型無段変速機では動力が伝達をゼロにすることができるため、パワーローラの疲労寿命を延ばすことができる。

また、上述のような本発明の無段変速装置を実施する場合に好ましくは、上記第三のモード（バイパスモード）を実現する無段変速装置の変速度比、即ち、上記モード切換ポイントを、増速比で１以下（等速を含む減速側）、より好ましくは０．８以下、更に好ましくは０．５以下とする。このような増速比の設定は、例えば上記遊星歯車式変速機の減速比や動力伝達機構を構成する各歯車、スプロケット等の歯数比を調節することにより行なえる。

また、上記第三のモード（バイパスモード）に切り換えるべく、上記第一、第二の両クラッチを（強制的に）接続するための操作手段を設ける。そして、この操作手段の操作に基づいて、この第三のモードに切り換え自在とする。
なお、このような操作手段は、運転者等が必要に応じて操作できるように、例えば運転席（車内）に設けられたシフトレバー（操作レバー、セレクトレバー）の近傍等、上記運転者が運転時にも操作できるような位置に設けることが好ましい。

本発明よれば、低速用クラッチと高速用クラッチの両方のクラッチを接続する両接運転の実施条件を特定することや、通常の走行において積極的に両接運転を実施することにより加速性能を向上させ、さらに、パワーローラの疲労寿命を延ばすことができる無段変速装置を提供することができる。

本発明が対象とする無段変速装置を例示する図である。本発明の発進加速時における無段変速装置全体としての変速度比（増速比）とトロイダル型無段変速機の変速度比（減速比）との関係を示す線図である。本発明の無段変速装置の発進加速時における第１の実施形態を例示する図である。本発明のキックダウン時における無段変速装置全体としての変速度比（増速比）とトロイダル型無段変速機の変速度比（減速比）との関係を示す線図である。本発明の無段変速装置のキックダウン時における第２の実施形態を例示する図である。本発明の無段変速装置のキックダウン時における第３の実施形態を例示する図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明が対象とする無段変速装置を例示する図である。本発明の無段変速装置は、入力軸８と出力軸９との間に、トロイダル型無段変速機１０と第一〜第三遊星歯車式変速機１１〜１３とを、クラッチ装置である低速用、高速用クラッチ１４、１５を介して組み合わせて成る。そして、このうちの低速用クラッチ１４が接続された低速モード状態で、上記トロイダル型無段変速機１０の変速度比（変速比、速度比）の調節に基づいて、上記入力軸８を回転させた状態のまま上記出力軸９を停止させる、変速比無限大（速度比０）の状態（ギヤードニュートラル状態、ＧＮ状態）を実現可能としている。このような無段変速装置を構成する上記入力軸８は、運転時に、図示しないエンジンのクランクシャフト等の駆動軸により回転駆動される。これら入力軸８と駆動軸との間には、トルクコンバータ、発進クラッチ等の発進装置は設けない。

また、上記トロイダル型無段変速機１０は、動力の伝達を、互いに並列な２系統で行う、所謂ダブルキャビティ型のものとしており、１対の入力側ディスク１６ａ、１６ｂと、一体型の出力側ディスク１７と、図示していない複数個のパワーローラとを備える。このうちの入力側ディスク１６ａ、１６ｂは、軸方向に互いに離隔した位置に互いに同心に、それぞれがトロイド曲面である軸方向片側面を互いに対向させた状態で配置している。即ち、上記入力側ディスク１６ａ、１６ｂのうち、上記駆動軸側に位置する一方の入力側ディスク１６ａは、上記入力軸８の前端部（この駆動軸側）外周面に、この入力軸８と同期した回転を自在に支持している。これに対して他方の入力側ディスク１６ｂは、この入力軸８の後端寄り部分（図１の右端寄り部分）に、上記第一遊星歯車式変速機１１を構成する第一キャリア２４を介して結合固定し、やはり、上記入力軸８と同期した回転を自在としている。このような構成により、上記各入力側ディスク１６ａ、１６ｂと上記第一キャリア２４とを、動力の伝達可能に（同期した回転を自在に）連結している。

また、上記出力側ディスク１７は、１対の出力側ディスクの背面同士を突き合わせた状態で一体とした如き形状で、軸方向両側面を、それぞれトロイド曲面としている。このような出力側ディスク１７は、上記入力側ディスク１６ａ、１６ｂ同士の間で上記入力軸８の周囲に、そのトロイド側面をこれら入力側ディスク１６ａ、１６ｂのトロイド側面に対向させた状態で、上記入力軸８に対する相対回転を自在に設けている。更に、上記各パワーローラは、上記入力側ディスク１６ａ、１６ｂと上記出力側ディスク１７との、それぞれがトロイド曲面である軸方向側面同士の間に、それぞれ複数個ずつ挟持している。そして、上記各パワーローラを同期して揺動変位させることにより、上記入力側ディスク１６ａ、１６ｂと上記出力側ディスク１７との間の変速度比を調節自在としている。

なお、上記各パワーローラはそれぞれ、特許請求の範囲に記載した支持部材に相当するトラニオンの内側面に、回転および若干の揺動変位自在に支持されている。また、これら各トラニオンは、前記入力軸８に対し捩れの位置にある枢軸を中心とする揺動変位を自在に設けられている。また、上記各トラニオンは、油圧式のアクチュエータにより上記枢軸の軸方向に変位させることにより、上記入力側ディスク１６ａ、１６ｂと出力側ディスク１７との間の変速度比（トロイダル型無段変速機１０の変速度比）を変える。即ち、ステッピングモータの駆動に基づいて切り換えられる変速比制御弁の切換に基づいて、上記アクチュエータを構成する１対の油圧室同士の間に油圧の差を生じさせ（差圧を発生させ）、この差圧に応じて上記各トラニオンを上記枢軸の軸方向に変位させる。なお、上記ステッピングモータにより駆動される変速比制御弁に代えて、例えばサーボ弁、電磁比例弁、電磁切換弁等の電磁式の変速比制御弁を組み込み、このような電磁式の変速比制御弁の制御（開閉の調節）に基づいて、上記アクチュエータの各油圧室への圧油の給排を行う構成を採用することもできる。

いずれの構造を採用しても、上記各トラニオンの変位に基づいて、上記各パワーローラの周面と上記入力側、出力側ディスク１６ａ、１６ｂ、１７の内側面との転がり接触部（トラクション部）に作用する、接線方向の力の向きを変化（サイドスリップを発生）させる。そして、このような力の変化に基づき、上記各パワーローラ延いては上記各トラニオンを、上記枢軸を中心に揺動（傾転）させることにより、上記トロイダル型無段変速機１０の変速度比（入力側ディスク１６ａ、１６ｂと出力側ディスク１７との間の変速度比）を所望の値に調節する。このようなトロイダル型無段変速機１０の構造および作用は、従来から広く知られているトロイダル型無段変速機と同様であるため、詳しい説明は省略する。

また、このようなトロイダル型無段変速機１０の隣に設けた第一遊星歯車式変速機１１は、ダブルピニオン式のもので、それぞれが第一キャリア２４に回転自在に支持されて対となる第一遊星歯車２５ａ、２５ｂを互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの遊星歯車２５ａを第一太陽歯車２６に、外径寄りの第一遊星歯車２５ｂを第一リング歯車２７に、それぞれ噛合させている。また、上記第一太陽歯車２６は、中空回転軸２８を介して上記出力側ディスク１７と動力の伝達を可能に（同期した回転を自在に）連結している。この中空回転軸２８は、上記第一太陽歯車２６および出力側ディスク１７と同心に設けられ、基端部をこの出力側ディスク１７の内径部に結合固定すると共に、先端部に上記第一太陽歯車２６を固設している。

また、上述のような第一遊星歯車式変速機１１の隣で、上記トロイダル型無段変速機１０から離れた側に配置した第二遊星歯車式変速機１２は、上記第一キャリア２４と共に回転する第二キャリア２９を有する。本例の場合には、これら第二キャリア２９と第一キャリア２４とを一体に構成し、この第一キャリア２４に第二キャリア２９としての機能も持たせている。そして、この第二キャリア２９に回転自在に支持した各第二遊星歯車３０を、伝達軸３１の一端部（前端部）に固設した第二太陽歯車３２に噛合させている。本例の場合、上記各第二遊星歯車３０と、上記第一遊星歯車式変速機１１を構成する第一遊星歯車２５ａ、２５ｂのうちの径方向内方に位置する第一遊星歯車２５ａとを、互いに同期した回転を自在に結合した、所謂ステップピニオンと呼ばれる組み合わせ遊星歯車としている。なお、上記各第二遊星歯車３０の周囲にリング歯車は設けていない。

また、上記伝達軸３１の他端部（後端部）に、上記第三遊星歯車式変速機１３を構成する第三太陽歯車３３を固設している。そして、この第三太陽歯車３３の周囲に、同じく第三遊星歯車式変速機１３を構成する第三キャリア３４並びに第三リング歯車３５を設けると共に、このうちの第三キャリア３４に、第三遊星歯車３６ａ、３６ｂを回転自在に支持している。このような第三遊星歯車式変速機１３も、上記第一遊星歯車式変速機１１と同様に、ダブルピニオン式のものとしている。また、上記第三キャリア３４と前記出力軸９とを、動力の伝達を可能に（同期した回転を自在に）連結（結合）している。

また、上記第一遊星歯車式変速機１１を構成する第一リング歯車２７と上記第三キャリア３４とを、前記低速用クラッチ１４を介して動力の伝達を可能に連結自在とすると共に、上記第三リング歯車３５とハウジング等の固定の部分とを、前記高速用クラッチ１５により係脱自在としている。このうちの低速用クラッチ１４が、特許請求の範囲に記載した第一のクラッチに相当するもので、減速比を大きくする（ＧＮ状態を含む）低速モード（特許請求の範囲に記載した第一のモードに相当）を実現する際に接続されて同じく小さくする高速モード（同じく第二のモードに相当）を実現する際に接続を断たれる。また、上記高速用クラッチ１５が、特許請求の範囲に記載した第二のクラッチに相当するもので、上記高速モードを実現する際に接続されて上記低速モードを実現する際に接続を断たれる。

また、これら低速用、高速用クラッチ１４、１５は、図示しない制御器により断接状態を切り換え（制御）自在としている。このために、例えば上記制御器の制御信号に基づいて通電状態を制御される、低速クラッチ用、高速クラッチ用各電磁切換弁（図示省略）の切換により、上記低速用、高速用クラッチ１４、１５の各油圧室に、それぞれ独立して圧油を導入自在とする。このような低速クラッチ用、高速クラッチ用各電磁切換弁は、例えばソレノイドへの通電に基づいてスプールを変位させる電磁弁（スプール弁）を採用できる。そして、このような低速クラッチ用、高速クラッチ用各電磁切換弁のスプールの変位（電磁弁の開閉）に基づき、上記低速用、高速用クラッチ１４、１５の油圧室内への圧油の導入状態を切り換えることにより、これら低速用、高速用クラッチ１４、１５の断接状態を切り換える。

図２は、本発明の発進加速時における無段変速装置全体としての変速度比(TM速度比eTM）とトロイダル型無段変速機の変速度比（バリエータ減速比iV）との関係を示す線図である。上記低速用クラッチ１４が接続され、上記高速用クラッチ１５の接続が断たれた低速モードでは、トロイダル型無段変速機１０の変速度比を、ＧＮ状態を実現できる値（ＧＮ値）から減速する程、無段変速装置全体としての変速度比を停止状態（速度比０の状態）から前進方向（＋：正転方向）に増速させられる。また、同じくＧＮ値から増速する程、同じく停止状態から後退方向（−：逆転方向）に増速させられる。一方、上記高速用クラッチ１５が接続され、上記低速用クラッチ１４の接続が断たれた高速モードでは、上記トロイダル型無段変速機１０の変速度比を増速する程、上記無段変速装置全体としての変速度比を（前進方向に）増速させられる。なお、このような高速モード時には、上記トロイダル型無段変速機１０を通過する動力を低減できる、パワースプリット状態が実現される。

また、上記低速モードと上記高速モードとの間のモード切換（動力伝達経路の切換）は、上記無段変速装置の変速度比が、これら低速モードと高速モードとの両方のモードで実現できる値（モード切換ポイント、回転同期点）に調節された状態で行なわれる。この場合に、上記トロイダル型無段変速機１０から見ると、このトロイダル型無段変速機１０の変速度比が、上記両方のモードで実現できる値であるモード切換ポイントに対応する値に調節された状態で行なわれる。そして、このようにトロイダル型無段変速機１０の変速度比（延いては無段変速装置の変速度比）をモード切換ポイントに対応する値（延いてはモード切換ポイント）に調節された状態で、上記低速用、高速用クラッチ１４、１５の断接状態を切り換える（モード切換を行う）ことにより、上記低速モードと上記高速モードとの切換の前後で、上記無段変速装置の変速度比を連続的に変化させられるようにしている。

また、本例の場合には、上述のような低速モードと高速モードの他、上記低速用クラッチ１４と上記高速用クラッチ１５との両方のクラッチ１４、１５を接続した状態のまま運転を行う、バイパスモード（特許請求の範囲に記載した第三のモードに相当）を実現する機能を、これら各クラッチ１４、１５の断接制御を行うための前記制御器に持たせている。なお、このバイパスモードでは、上記トロイダル型無段変速機１０の変速度比がモード切換ポイントに対応する値のまま運転される。言い換えれば、上記無段変速装置の変速度比が、上記低速モードと上記高速モードとの両方のモードで実現できる値である、上記モード切換ポイントに固定された状態で（モード切換ポイントのまま変速度比が変化しない状態で）、運転が行なわれる。このようなバイパスモードでは、駆動源であるエンジンから無段変速装置に入力された動力の総てが、前記第一〜第三遊星歯車式変速機１１〜１３を介して出力され、上記トロイダル型無段変速機１０では動力が伝達されなくなる。このようなバイパスモードは、例えばその時点の車両の走行状態（車速、アクセル開度等）に対応する無段変速装置（トロイダル型無段変速機１０）の最適な目標変速度比が、上記モード切換ポイントに対応する値である場合に、上記制御器により切り換えられる。

また、本例の場合は、上記バイパスモードを実現する無段変速装置の変速度比、即ち、上記モード切換ポイントを、（最終減速比等に応じて増減するが）増速比で１以下、より具体的には０．４８としている。

更に本例の場合は、上記バイパスモードに切り換えた状態で、上記アクチュエータを構成する１対の油圧室同士の油圧を等しくする（油圧室同士の差圧を０にする）。このために、例えば、上記バイパスモードに切り換えられた状態で、上記変速比制御弁の切り換えに基づいて、上記アクチュエータの各油圧室同士の油圧を等しくする。具体的には、上記各油圧室の油圧を油圧センサにより測定しつつ、これら各油圧室同士の油圧が等しくなるように（油圧の差が０になるように）、上記変速比制御弁２２の切り換えを行う。また、例えば通常は閉じている電磁弁を開放することにより、上記アクチュエータの各油圧室同士を互いに（強制的に）連通さて、これら各油圧室同士の油圧を等しく（差圧を０にする）することもできる。更には、例えば電磁弁により、上記アクチュエータの各油圧室を同じ油圧源、例えば油圧０であるドレンや、所定圧に調整されるオイルポンプの吐出口に、連通させることもできる。

上述のように、本例の無段変速装置の場合には、低速用クラッチ１４と高速用クラッチ１５との両方のクラッチ１４、１５を接続した状態のまま運転を行う、バイパスモード（第三のモード）を備える。このようなバイパスモードでは、駆動源（例えばエンジン）から上記無段変速装置に入力された動力の総てが第一〜第三遊星歯車式変速機１１〜１３を介して出力され、トロイダル型無段変速機１０では動力が伝達されなくなる。このため、このようなバイパスモードで運転を行うことで、伝達効率の向上を図れる。しかも、このようなバイパスモードを実現するだけのために、例えば前述の特許文献６に記載された構造で必要とされたエンジン直結用クラッチを設ける必要はなく、上記無段変速装置の構造を簡素に構成でき、コスト増大、大型化、重量増大を、何れも防止できる。

また、本例の場合は、上記バイパスモードに切り換えた（低速用、高速用クラッチ１４、１５を接続した）状態で、各パワーローラを支持する各トラニオンを変位させるためのアクチュエータを構成する１対の油圧室同士の油圧を、互いに等しくしている（差圧を０にしている）。このため、上記トロイダル型無段変速機１０の変速度比がモード切換ポイントに対応する値からずれていても、この変速度比をこのモード切換ポイントに対応する値に変化させられる（ずれをなくせる）。即ち、上記油圧室の油圧が等しいと、上記トロイダル型無段変速機１０に加わる動力（トルクシフトさせる動力）に基づいて上記各トラニオンが軸方向に変位すると共に揺動し、上記トロイダル型無段変速機１０の変速度比が、上記モード切換ポイントに対応する値に変化（変速）する。

図３は、本発明の無段変速装置の発進加速時における第１の実施形態を例示する図である。まず、ステップＳ１１で開始し、ステップＳ１２では、発進状態か否かを判定する。この例では車速が１Km/h未満の場合に発進状態（Yes）と判断する。ステップＳ１３ではドライバから要求される加速度を推定する。この例での判定はアクセル開度が閾値αを超えていると必要加速度を大と判断する。ステップＳ１４ではクラッチ両接可能か否かを判定する。この例では、バリエータ変速比(減速比)が閾値βを超えているとクラッチ両接可能と判断し、ステップＳ１５で両接する。発進時なのでもともとLowモードクラッチ(低速モードクラッチ、GNモードクラッチ)が接続されていおり、新たにHighモードクラッチ(高速モードクラッチ、直結モードクラッチorパワースプリットモードクラッチ)を接続し、ステップＳ１６で終了する。なお、上記の閾値βは設計条件合わせて適宜決定すればよい。

両接運転をした場合、ギアよりも動力伝達効率が低いバリエータギアを通過しないでギアのみで動力を伝達することになることから、高効率な動力伝達が可能になる。したがって、図３に示すように、発進時に大きな加速度が必要と判断された場合に両接運転をすることで、動力伝達効率が向上しエンジンの動力を無駄なくタイヤに伝えることができるので、加速性能を向上できるうえ、バリエータに動力が伝達しなくなることでバリエータの動力伝達部品(ディスク、パワーローラ)の疲労寿命を延ばすことができるなどの効果を奏する。

図４は、本発明のキックダウン時や高速運転時における無段変速装置全体としての変速度比(TM速度比eTM）とトロイダル型無段変速機の変速度比（バリエータ減速比iV）との関係を示す線図であり、図５は、本発明の無段変速装置のキックダウン時における第２の実施形態を例示する図である。

図５に示す第２の実施形態においては、ステップＳ２１で開始し、ステップＳ２２ではHighモードか否かを判定する。この例の判定は、TM全体の変速比やHighクラッチ圧、制御コントローラのモード指令などを使用する。ステップＳ２３ではキックダウン動作を推定する。この場合の判定はアクセル開度が閾値αを超えているとキックダウン動作と判断する。ステップＳ２４ではクラッチ両接可能か否かを判定する。この例では、バリエータ変速比(減速比)が、閾値βを超えているとクラッチ両接可能と判断し、ステップＳ２５で両接する。キックダウン時なのでもともとHighモードクラッチが接続されており、新たにLowモードクラッチを接続し、ステップＳ２６で終了する。なお、上記の閾値α、βは設計条件合わせて適宜決定すればよい。

図６は、本発明の高速運転時における第３の実施形態を例示する図である。ステップＳ３１で開始し、ステップＳ３２でHighモードか否かを判定する。この例では、TM全体の変速比やHighクラッチ圧、制御コントローラのモード指令などを使用する。ステップＳ３３では無段変速機の入力回転数が閾値α以上なら高速回転状態と判断する。ステップＳ３４ではバリエータ変速比(減速比)が閾値βを超えていればクラッチ両接可能と判定し、ステップＳ３５で両接する。もともとHighモードクラッチが接続されており、新たにLowモードクラッチを接続し、ステップＳ３６で終了する。なお、上記の閾値α、βは設計条件合わせて適宜決定すればよい。

このように、バリエータ変速比が減速となりかつ伝達トルクが大きくなるキックダウン加速時や高回転でバリエータ変速比が減速状態での運転時は、トラクション面の面圧(特に入力ディスク側)が大きくなりかつ入力回転数が上昇することで繰り返し数も大きくなることから耐久性(疲労)の面で不利となるが、両接運転を行うことでバリエータの動力伝達をゼロにすることができるので、疲労寿命に影響を与えない。すなわちパワーローラの疲労寿命を延ばすことができる。

以上の説明は、本発明を、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ると共に、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を実現できるモード（低速モード）と、上記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う、所謂パワースプリット状態を実現するモード（高速モード）とを備えた無段変速装置に適用した場合に就いて説明した。但し、本発明は、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ると共に、例えばトロイダル型無段変速機のみで動力を伝達するモード（低速モード）と、パワースプリット状態を実現するモード（高速モード）とを備えた無段変速装置や、ギヤードニュートラル状態を実現できるモード（低速モード）とトロイダル型無段変速機のみで動力を伝達するモード（高速モード）とを備えた無段変速装置に適用することもできる。言い換えれば、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ると共に、第一のモード（例えば低速モード）と第二のモード（例えば高速モード）との切換の前後で、無段変速装置の変速度比を連続的に変化さられる構造であれば、本発明を適用できる。何れの構造の場合も、モード切換ポイントで、第一のクラッチ（例えば低速用クラッチ）と第二のクラッチ（高速用クラッチ）との両方のクラッチを接続したまま運転を行うことにより、第三のモード（例えばバイパスモード）を実現する。また、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。

１トロイダル型無段変速機
２第一遊星歯車式変速機
３第二遊星歯車式変速機
４第三遊星歯車式変速機
８入力軸
９出力軸
１０トロイダル型無段変速機
１１第一遊星歯車式変速機
１２第二遊星歯車式変速機
１３第三遊星歯車式変速機
１４低速用クラッチ
１５高速用クラッチ
１６ａ、１６ｂ入力側ディスク
１７出力側ディスク
２４第一キャリア
２５ａ、２５ｂ第一遊星歯車
２６第一太陽歯車
２７第一リング歯車
２８中空回転軸
２９第二キャリア
３０第二遊星歯車
３１伝達軸
３２第二太陽歯車
３３第三太陽歯車
３４第三キャリア
３５第三リング歯車
３６ａ、３６ｂ第三遊星歯車

Claims

トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とをクラッチ装置を介して組み合わせて成り、該クラッチ装置は、減速比を大きくする第一のモードを実現する際に接続されて減速比を小さくする第二のモードを実現する際に接続を断たれる第一のクラッチと、該第二のモードを実現する際に接続されて前記第一のモードを実現する際に接続を断たれる第二のクラッチとから成り、前記第一および第二のクラッチの断接状態を切り換えることにより、変速状態を前記第一のモードと第二のモードのいずれかのモードにする無段変速装置において、発進時に設定以上の加速度が必要と判断した場合に、前記第一のクラッチと第二のクラッチの両方のクラッチを接続した状態のまま運転を継続して行う第三のモードを備えたことを特徴とする無段変速装置。
トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とをクラッチ装置を介して組み合わせて成り、該クラッチ装置は、減速比を大きくする第一のモードを実現する際に接続されて減速比を小さくする第二のモードを実現する際に接続を断たれる第一のクラッチと、該第二のモードを実現する際に接続されて前記第一のモードを実現する際に接続を断たれる第二のクラッチとから成り、前記第一および第二のクラッチの断接状態を切り換えることにより、変速状態を前記第一のモードと第二のモードのいずれかのモードにする無段変速装置において、無段変速装置の変速度比が小さくなる前記第二のモードで走行中にキックダウンが行われた場合に、上前記第一のクラッチと第二のクラッチの両方のクラッチを接続した状態のまま運転を継続して行う第三のモードを備えたことを特徴とする無段変速装置。
トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とをクラッチ装置を介して組み合わせて成り、該クラッチ装置は、減速比を大きくする第一のモードを実現する際に接続されて減速比を小さくする第二のモードを実現する際に接続を断たれる第一のクラッチと、該第二のモードを実現する際に接続されて前記第一のモードを実現する際に接続を断たれる第二のクラッチとから成り、前記第一および第二のクラッチの断接状態を切り換えることにより、変速状態を前記第一のモードと第二のモードのいずれかのモードにする無段変速装置において、無段変速装置の変速度比が小さくなる前記第二のモードで走行中に、無段変速機の入力回転数が閾値以上で、かつ、減速比が閾値以上の場合に、前記第一のクラッチと第二のクラッチの両方のクラッチを接続した状態のまま運転を継続して行う第三のモードを備えたことを特徴とする無段変速装置。