JP3555228B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、自動車等に適用されるトロイダル型無段変速機に関し、特に、２組のトロイダル変速部を同軸上に配置したダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、トロイダル型無段変速機は、入力ディスク、出力ディスク及び両ディスク間に配置されたパワーローラから構成されるトロイダル変速部を備えており、入力軸によって駆動された入力ディスクの回転動力をパワーローラを介して出力ディスクに伝達し、出力ディスクから出力軸へ回転動力を伝達するように構成されている。
【０００３】
また、特開平６−１７４０３４号公報に開示されたトロイダル型無段変速機は、２つのトロイダル変速部で変速比が一致しない時にその変速比の差を吸収する差動機構を組み込み、トラクション接触部での滑り及びそれに伴う発熱を防止するものである。該トロイダル型無段変速機は、両出力ディスク間に差動機構を設けたので、両トロイダル変速部で変速比の不一致が発生し、出力ディスクの回転数の方が他方の出力ディスクの回転数よりも大きくなった場合に、出力ディスクが連結されているサイドギヤの方が、他の出力ディスクが連結されているサイドギヤよりも速く回転するようになり、その結果、ピニオンは自転して、両サイドギヤの回転差を吸収しながら入力軸の周りを公転するものである。
【０００４】
従来のトロイダル型無段変速機は、例えば、図２に示すように、入力ディスク２、入力ディスク２に対向して配置された出力ディスク３及び入力ディスク２から出力ディスク３へトルクを伝達する傾転可能なパワーローラ８から成るトロイダル変速部６と、入力ディスク４、入力ディスク４に対向して配置された出力ディスク５及び入力ディスク４から出力ディスク５へトルクを伝達する傾転可能なパワーローラ９から成るトロイダル変速部７と、から構成されている。該トロイダル型無段変速機は、これらの２組のトロイダル変速部６，７を入力軸１上に対向させて配置したダブルキャビティ式のものである。
【０００５】
従来のトロイダル型無段変速機は、入力ディスク２が入力軸１に対して相対回転可能に支持されているが、入力ディスク２の背面に配置されたローディングカム２９を介して入力軸１に駆動連結され、入力ディスク２と入力軸１との相対回転に伴うローディングカム２９の乗り上げを利用し、入力軸１のトルクにほぼ比例した押圧力を発生させる構造を有し、押圧力が発生したとき、入力ディスク２が入力軸１と一体に回転することができる。一方、入力ディスク４は入力軸１に対して固定され、入力軸１と一体に回転することができる。しかし、入力ディスク４は入力軸１に対して回転自在に支持し、別のローディングカム（図示せず）を介して入力軸１に駆動連結し、入力軸１と一体に回転するようにしてもよい。入力軸１は、ケーシング（図示せず）に対して軸方向に若干移動できるように支持され、入力軸１には、トルクコンバータ（図示せず）を介してエンジントルクが入力される。出力ディスク３と出力ディスク５は、それぞれの入力ディスク２と入力ディスク４に対向して配置され、入力軸１に対して回転自在に支持されている。
【０００６】
パワーローラ８は、入力ディスク２と出力ディスク３との間に配置され、両ディスク２，３のトロイダル面に摩擦係合している。パワーローラ９は、入力ディスク４と出力ディスク５の間に配置され、両ディスク４，５のトロイダル面に摩擦係合している。パワーローラ８及びパワーローラ９は、それぞれ自己の回転軸線１０，１０の周りに回転自在であり、且つ回転軸線１０，１０に直交する傾転軸線１１，１１の周りに傾転運動することができる。
【０００７】
また、出力ディスク３及び出力ディスク５と出力軸２０との間には差動機構２２が配置され、差動機構２２には出力歯車１９が固着され、出力歯車１９は出力軸２０の歯車２１と噛み合っている。また、出力ディスク３及び出力ディスク５との間には差動機構２２の差動を制限する差動制限クラッチ２６が配置されている。
【０００８】
図２に示す差動機構２２は、出力ディスク３及び出力ディスク５のそれぞれに連結された一対のサイドギヤ１３，１５、両方のサイドギヤに噛み合う一対のピニオン１６、ピニオン１６を回転自在に支持するディファレンシャルケース１８及びディファレンシャルケース１８に固着され且つ出力軸２０に駆動連結された出力歯車１９を有する傘歯車式差動機構に構成されている。
【０００９】
更に、出力ディスク３の背面には、入力軸１を挿通した中空軸１２の一端が固着され、中空軸１２にはサイドギヤ１３が固着されている。また、出力ディスク５の背面には、入力軸１を挿通した中空軸１４の一端が固着され、中空軸１４の他端にはサイドギヤ１５が固着されている。一対のピニオン１６は入力軸１を挟んで対向して配置され、各ピニオン１６はサイドギヤ１３とサイドギヤ１５の両方に噛み合っている。また、各ピニオン１６はディファレンシャルケース１８に設けたピニオンシャフト１７によって回転自在に支持されている。ディファレンシャルケース１８は入力軸１に対して回転自在に支持されている。出力歯車１９はディファレンシャルケース１８の端面に固着され、出力軸２０は入力軸１に平行に配置されている。
【００１０】
差動制限クラッチ２６は、出力ディスク３の背面に一旦が固着された第１中空軸１２の他端側に設けられた内側クラッチ板２４と、出力ディスク５の背面に設けられた外側クラッチ板２５とを積層した多板クラッチから成る。差動制限クラッチ２６は、アクチュエータ（図示せず）によって連結作動したり、その連結の解除作動する。アクチュエータは、エンジンで駆動されるポンプからの油圧を受けて作動する油圧アクチュエータであるのが好ましいが、油圧アクチュエータを作動させる弁はソレノイド弁のような応答速度の速い電磁作動式のものが好ましい。内側クラッチ板２４と外側クラッチ板２５とが互いに押し付けられて摩擦係合するときは、出力ディスク３と出力ディスク５とが互いに連結され、一体化して回転し、このとき差動機構２２の機能は無効化される。内側クラッチ板２４と外側クラッチ板２５との摩擦係合が解除されると、両出力ディスク３，５の相対回転が許容されて差動機構２２の機能が働く。
【００１１】
このトロイダル型無段変速機は、パワーローラ８，９の傾転角度を一致させるために、リンク機構等により各パワーローラ８，９が同期して傾転運動するように構成されている。各パワーローラ８，９の傾転角度が変化すると、それに伴って、各パワーローラ８，９と入力ディスク２，４及び出力ディスク３，５との摩擦係合点が変化し、無段変速が行われる。各入力ディスク２，３から各パワーローラ８，９を介して各出力ディスク３，５へ伝達される回転動力は、高圧力下の油のせん断力即ちトラクション力（粘着摩擦力）によって伝達されるが、所定のトラクション力を得るには、各パワーローラ８，９と両ディスクの接触点において、非常に大きな押圧力が必要である。この押圧力は、ローディングカム２９で入力ディスク２を出力ディスク３の方へ押しつけ、また、一つのローディングカム２９のみを有する場合にはその反作用として、別のローディングカムを備えた場合にはそのローディングカムの作用により、入力ディスク４を出力ディスク５の方へ押しつけることによって発生させる。
【００１２】
従来のトロイダル型無段変速機の作動は、次のとおりである。エンジンの駆動に伴って、入力軸１にトルクが入力されると、そのトルクはローディングカム２９を介して入力ディスク２に伝達される。同時に、トルクは別のローディングカムを介して入力軸１から入力ディスク４に伝達される。トルクが入力ディスク２に伝達されると、入力ディスク２は回転し、その回転によってパワーローラ８が自転軸１０の周りに回転し、その回転を出力ディスク３に伝達する。また、入力ディスク４に伝達されたトルクは、自転軸１０の周りに回転するパワーローラ９を介して出力ディスク５に伝達される。この伝動中に、各パワーローラ８，９をそれぞれ同期させて傾転軸線１１周りに同角度だけ傾転させると、各パワーローラ８，９と各入力ディスク２，４及び各出力ディスク３，５との摩擦係合点が変化して無段変速を行うことができる。
【００１３】
出力ディスク３の回転はサイドギヤ１３に伝達され、出力ディスク５の回転はサイドギヤ１５に伝達される。差動制限クラッチ２６が作動解除されている場合に、通常状態、即ち２つのトロイダル変速部６，７での変速比が一致している時には、出力ディスク３の回転数と出力ディスク５の回転数は同じであるから、両方のサイドギヤ１３，１５は同じ回転数で回転する。従って、ピニオン１６は自転せずに、入力軸１の周りを公転する。ピニオン１６の公転に伴って、ピニオン１６と共にディファレンシャルケース１８が回転し、出力歯車１９及び歯車２１を介して出力軸２０に伝達される。
【００１４】
入力軸１のねじれやパワーローラ８，９の支持部材の変形等によって両トロイダル変速部６，７の変速比が一致しなくなった時には、出力ディスク３と出力ディスク５とで回転数に差が生じる。例えば、出力ディスク３の回転数の方が出力ディスク５の回転数よりも大きくなった場合、出力ディスク３が連結されているサイドギヤ１３の方が、出力ディスク５が連結されているサイドギヤ１５よりも速く回転するようになる。その結果、ピニオンギヤ１６は自転して、両サイドギヤ１３，１５の回転数の差を吸収しながら入力軸１の周りを公転する。従って、両トロイダル変速部６，７の変速比が一致しなくても、両出力ディスク３，５間に設けられた差動機構２２の働きで、トロイダル変速部６，７のトラクション接触部における滑りは発生しない。
【００１５】
このように、差動制限クラッチ２６の作動をクラッチオフにすると、二組のトロイダル変速部６，７の異なる変速比を、差動機構２２で吸収することができるが、このままでは、両トロイダル変速部６，７の変速比が殆ど同じか全く同じである時には出力ディスク３と出力ディスク５とを直接に連結してもよいにもかかわらず、差動機構２２の差動が制限されていないので、常に差動機構２２の差動機能が働き得る状態にあり、自己同期機能が働かない。一方、差動制限クラッチ２６の作動をクラッチオンとして締結力を増すにつれて、次第に自己同期機能が強く作用するようになるが、この状況で二組のトロイダル変速部６，７の変速比の差が大きくなると、出力側での一体化の制約が二組のトロイダル変速部６，７の差動を許容させず、インターロックが生じる。
【００１６】
このため、従来のトロイダル型無段変速機は、例えば、図３に示すような制御回路及び図６に示す制御装置が使用され、図４に示す処理フロー図に従って制御される。即ち、二組のトロイダル変速部６，７の変速比ｅ１ ，ｅ２ をトロイダル変速部６のパワーローラ８とトロイダル変速部７のパワーローラ９とに設けた変速比検出センサー３１，３２でそれぞれ検出し（ステップ６１）、両変速比ｅ１ ，ｅ２ の差Δｅを求める（ステップ６２）。次いで、差動制限クラッチ２６を作動させるソレノイド弁２８への出力信号の実効割合を表すｄｕｔｙ（デューティ）を、予めコントローラ３０に記憶させている関数ｆにより、上記差Δｅに対応して算出する（ステップ６３）。算出したｄｕｔｙをソレノイド弁２８に出力し（ステップ６４）、その後、コントローラ３０の制御を再びメインルーチンに戻す（ステップ６５）という制御をしていた。このように、コントローラ３０で変速比の差に応じた締結力が得られるように、ソレノイド弁２８によって差動制限クラッチ２６のアクチュエータ２７に至る油圧を制御していた。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような変速比検出センサー３１，３２を設けて、差動制限クラッチ２６のアクチュエータ２７の作動力を変更する制御方法を用いると、次のような問題点がある。即ち、二組のトロイダル変速部６，７にそれぞれ変速比を検出するセンサーが必要となり、変速装置としてのコストがアップするという問題がある。また、二組のトロイダル変速部６，７の変速比の差を検出してからコントローラ３０でその差信号を演算し、出力信号に基づいてアクチュエータ２７を作動させて差動制限制御を行っているため、実際に変速比の差が生じてから差動制限効果が現れるまでに、時間遅れが生じていた。このため、トロイダル変速部６，７において急激に変速比の差が大きくなった場合には、差動制限制御が追いつけず、変速部がインターロックしてしまう可能性があった。
【００１８】
この発明の目的は、上記の問題を解決することであり、変速動作中で且つ変速の幅が大きい時には二組のトロイダル変速部の変速比の差が大きくなり、変速動作中でない（目標変速比が一定）の場合、又は変速の幅が小さい時には自己同期機能により変速比の差が無視できるほど小さいことに着目して、目標変速比の変化量をパラメータとして差動機構と差動制限クラッチとの作動を制御し、トロイダル変速部での変速比検出センサーを不要とし、トロイダル変速部のインターロックを防止できるトロイダル型無段変速機を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の目的を達成するため、以下のように構成されている。即ち、この発明は、入力軸に設けられた一対の入力ディスク、該入力ディスクのそれぞれに対向して配置され且つ前記入力軸に対して回転自在に支持された一対の出力ディスク、対向する前記入力ディスクと前記出力ディスクの間にそれぞれ配置され且つ前記入力ディスクから前記出力ディスクへトルクを伝達する傾転可能なパワーローラ、前記出力ディスク同士を駆動連結する差動機構、該差動機構に駆動連結された出力軸、前記出力ディスク間に設けられた差動制限クラッチ、及び目標変速比の変化割合に応答して前記差動制限クラッチの締結力を変更するコントローラ、から成ることを特徴とするトロイダル型無段変速機に関する。
【００２０】
特に、前記コントローラは、目標変速比の変化量が大きい程、前記差動制限クラッチの締結力を小さくするように制御するものである。
【００２１】
また、前記差動機構は、前記出力ディスクのそれぞれに連結された一対のサイドギヤ、該サイドギヤの両方に噛み合うピニオン、該ピニオンを回転自在に支持するディファレンシャルケース及び該ディファレンシャルケースに固着され且つ前記出力軸に駆動連結された出力歯車を有するものである。
【００２２】
【作用】
この発明は、上記のように構成されているので、以下のように作用する。即ち、このトロイダル型無段変速機は、２つの出力ディスクを差動機構と差動制限クラッチとを介して連結しているので、差動制限クラッチの締結力が小さくて差動制限力が緩いときは、差動機構が機能し、２つのトロイダル変速部で変速比の不一致が発生したとしても、２つの出力ディスクの回転数の差は差動機構で吸収される。従って、トロイダル変速部のトラクション接触部での滑りが生じることを防止でき、またインタロックが発生することを防止できる。また、差動制限クラッチの締結力が大きくて差動制限力が強いときは、差動機構は無効化され、２つの出力ディスクは自己同期機能が働くことになる。
【００２３】
前記差動制限クラッチの締結力の大きさは、目標変速比の変化量に応じて制御され、変更される。具体的には、目標変速比の変化割合即ち変化量が大きい程、前記差動制限クラッチの締結力が小さくなるように制御するので、変速比の差が急激に大きくなる可能性がある場合には、予め差動制限クラッチの差動制限力を弛めておくことにより、差動機構が有効に機能してトロイダル変速部のインターロックが防止できる。逆に、変速比の差が小さい場合には、予め差動制限クラッチの差動制限力を高めておいて、差動機構が機能しないようにするので、変速比の差が小さい状態では、両出力ディスクを直接連結することができるため、自己同期機能が働くことになる。
【００２４】
このトロイダル型無段変速機において、差動機構が、サイドギヤ、ピニオン、ディファレンシャルケース等から構成されている傘歯車式差動機構の場合には、２つの出力ディスクは同じ回転数で回転しているので、一方の出力ディスクに連結されたサイドギヤと他方の出力ディスクに連結されたサイドギヤは、同じ回転数で回転する。従って、両方のサイドギヤに噛み合っているピニオンは、自転することなく、入力軸の周りを公転する。ところが、２つのトロイダル変速部で変速比の不一致が発生した時には、２つの出力ディスクの回転数が異なっているので、一方のサイドギヤの方が他方のサイドギヤよりも回転数が高くなる。その結果、両方のサイドギヤに噛み合っているピニオンは自転しながら、入力軸の周りを公転することになる。即ち、出力ディスクの回転数の差はピニオンの自転という形で吸収される。従って、２つのトロイダル変速部の変速比が一致しなくても、トロイダル変速部のトラクション接触部における滑りは発生しない。
【００２５】
【実施例】
以下、図面を参照して、この発明によるトロイダル型無段変速機の実施例について説明する。図１はこの発明によるトロイダル型無段変速機における差動制限クラッチの制御を説明する処理フロー図である。
【００２６】
この発明によるトロイダル型無段変速機は、図２に示すトロイダル無断変速機に組み込むことができるものであるので、トロイダル型無段変速機自体の構造については、図２及び図６に示すものを参照して説明し、重複する説明は省略する。図６に示すように、コントローラ３０には、車速、スロットル開度、変速比ｅ１ ，ｅ２ 等の情報が入力される。図１において、コントローラ３０はステップ５０で制御フローをスタートする。ステップ５１において、メインルーチンでの車速、スロットル開度、変速比ｅ１ ，ｅ２ 等の情報に基づいて算出した現在の目標変速比ｅｏ ｎ と、前回同様にして算出した目標変速比ｅｏ ｎ − １ との差Δｅを求める。
【００２７】
次に、ステップ５２においては、予めコントローラ３０のメモリに記憶されているテーブルから上記差Δｅに応じて、差動制限クラッチ２６を作動させる。例えば、ソレノイド弁２８への出力信号の実効割合を表すｄｕｔｙ（デューティ）を算出する。算出したｄｕｔｙはステップ５３でソレノイド弁２８へ出力され、ステップ５４でコントローラ３０の制御は再びメインルーチンに戻る。差動制限クラッチ２６については、図６に示すように、各情報を受けたコントローラ３０の指令で、ソレノイド弁２８が切換作動され、ポンプ３５の作動で油圧源３７からの油圧が回路３６を通じて油圧アクチュエータ２７に作用し、油圧アクチュエータ２７によって差動制限クラッチ２６が作動する。
【００２８】
ここで、算出されたΔｅが小さいときには、ｄｕｔｙを大きくして、差動制限クラッチ２６の締結力を大きくし、両出力ディスク３，５を一体化させて自己同期機能を果たさせる一方で、差動機構２２がその機能を発揮するのを制限する。従って、時間的な経過前後での変速比の変化割合が小さい場合には、両トロイダル変速部６，７での時々刻々の変速比の差も小さいから、両出力ディスク３，５は直接的に連結しても安定的にトロイダル変速機を作動させることができる。逆に、算出されたΔｅが大きいときには、時々刻々の変速比の変化割合が大きいことであるから、この場合にはｄｕｔｙを小さくして、差動制限クラッチ２６の締結力を、実際に変速比の有意の差が生じる前に目標変速比の変化が大となったときに、予め小さくし、両トロイダル変速部６，７の出力ディスク３，５を互いに自由にして自己同期機能を停止させる一方で、差動機構２２がその機能を発揮できる状態に制御する。従って、両トロイダル変速部６，７での時々刻々の変速比の差が大きくなる可能性が出てくる変速比の時間変化割合の大なる場合には、両出力ディスク３，５の直接的な連結を予め解除して差動機構２２が作動し易くして、両トロイダル変速部６，７でのトラクション接触部における滑りやアクチュエータ２７の作動時間遅れによるインターロックを防止することができる。
【００２９】
このトロイダル型無段変速機は、変速比の制御方式については、パワーローラの回転軸を入出力ディスクの回転軸に対して移動させて傾転力を発生させる方式であれば、いずれの方式でも構わないものである。また、差動制限クラッチのクラッチ作動方式は、油圧クラッチで説明したが、湿式クラッチ、電磁クラッチ等電気的に締結力を制御することができるものでもよい。また、ｄｕｔｙを得る手段として、Δｅに対応したテーブルの代わりに、Δｅを入力変数とする関数によって求めてもよい。
【００３０】
差動機構２２として、図５に示すダブルピニオン式遊星歯車式差動機構を使用してもよい。差動機構４２は、出力ディスク３に連結されたサンギヤ４３、出力ディスク５に連結され且つサンギヤ４３に噛み合うピニオン４４を支持するキャリヤ４６及びピニオン４４に噛み合い且つ出力軸２０に駆動連結されたリングギヤ４７を有する。更に、出力ディスク３の背面には、入力軸１を挿通した中空軸１２の一端が固着され、中空軸１２の他端にはサンギヤ４３が固着されている。また、出力ディスク５の背面には、入力軸１を挿通した中空軸１４の一端が固着され、中空軸１４の他端にはキャリヤ４６が固着されている。キャリヤ４６はピニオン４４を回転自在に支持している。ピニオン４４はサンギヤ４３に噛み合い、また、ピニオンギヤ４５はピニオン４４とリングギヤ４７の両方に噛み合っている。リングギヤ４７には出力歯車１９が固着されている。出力歯車１９は出力軸２０の歯車２１と噛み合っている。
【００３１】
このトロイダル型無段変速機の作動について説明する。このトロイダル型無段変速機の作動は、トルクがエンジンから入力軸１、入力ディスク２，４、パワーローラ８，９を介してそれぞれの出力ディスク３，５に伝達される構成については図２に記載したものと同一である。出力ディスク３の回転はサンギヤ４３に伝達され、出力ディスク５の回転はキャリヤ４６に伝達される。差動制限クラッチ２６の作動がオフの場合において、通常状態、即ち２つのトロイダル変速部での変速比が一致しているときには、出力ディスク３の回転数と出力ディスク５の回転数は同一であるから、サンギヤ４３とキャリヤ４６は同じ回転数で回転する。従って、ピニオン４４及びピニオン４５は自転せずに、サンギヤ４３、ピニオン４４、ピニオン４５、キャリヤ４６、リングギヤ４７、出力歯車１９が一体となって入力軸１の周りを公転する。出力歯車１９の回転は、出力歯車１９に噛み合う歯車２１を介して出力軸２０に伝達される。
【００３２】
入力軸１のねじれやパワーローラの支持部材の変形等によって両トロイダル変速部６，７の変速比が一致しなくなった時には、出力ディスク３と出力ディスク５とで回転数に差が生じる。例えば、出力ディスク３の回転数の方が出力ディスク５の回転数よりも大きくなった場合、出力ディスク３が連結されているサンギヤ４３の方が、出力ディスク５が連結されているキャリヤ４６よりも速く回転するようになる。その結果、ピニオン４４は自転し、それに伴って、ピニオン４５も自転して、両出力ディスク３，５の回転差が吸収される。従って、両トロイダル変速部６，７の変速比が一致しなくても、両出力ディスク間に設けられた差動機構４２の働きで、両出力ディスクの回転数の差はピニオンの自転という形で吸収され、トロイダル変速部６，７のトラクション接触部における滑りは発生しない。
【００３３】
トロイダル変速部６，７での変速比が一致しない時、出力ディスク３のトルクがＴ１ 、出力ディスク５のトルクがＴ２ 、また、出力ディスク３の回転数がＮ１ 、出力ディスク５の回転数がＮ２ であったとすると、出力歯車１９のトルクＴ、及び回転数Ｎは、それぞれ次式で表される。
Ｎ＝ＺＳ Ｎ１ ／ＺＲ ＋（ＺＲ −ＺＳ ）Ｎ２ ／ＺＲ
Ｔ＝ＺＲ （Ｎ１ Ｔ１ ＋Ｎ２ Ｔ２ ）／（ＺＳ Ｎ１ ＋（ＺＲ −ＺＳ ）Ｎ２ ）
但し、ＺＳ はサンギヤ４３の歯数、ＺＲ はリングギヤ４７の歯数を示す。ここで、サンギヤ４３とリングギヤ４７の歯数の比を１：２（ＺＳ ／ＺＲ ＝１／２）とすれば、差動機構４２にサイドギヤとピニオンを用いた場合と同様に、トラクション接触部の発熱量の増大や効率低下を伴わずに２組のトロイダル変速部の変速比の差を吸収することができるという効果が得られ、更に差動時のノイズを低減することができる。
【００３４】
【発明の効果】
この発明によるトロイダル型無段変速機は、上記のように構成されているので、次のような効果を有する。即ち、このトロイダル型無段変速機は、二組のトロイダル変速部の出力ディスク同士を駆動連結する差動機構と前記出力ディスク間に設けられた差動制限クラッチとを有し、目標変速比の変化割合が大きい程、差動制限クラッチの締結力を小さくしたので、変速動作中のように変速比の差が急激に大きくなる可能性がある場合には、実際の変速比の差が有意に大きくなる前に、目標変速比の変化量を利用して予め差動制限クラッチの差動制限力を弛めることになり、そのため差動機構が有効に機能して、変速比の差を吸収することが可能となって装置全体の効率低下やトラクション接触部の発熱を伴わず、且つアクチュエータの作動時間遅れによるトロイダル変速部のインターロックを防止することができる。逆に、定速走行のように変速動作をせず変速比の差が小さい場合には、予め差動制限クラッチの差動制限力を高めておいて、差動機構が機能しないようにするので、両出力ディスクを直接連結して本来の自己同期機能を損なわず安定した所定の変速比を得ることができる。
【００３５】
また、このトロイダル型無段変速機では、目標変速比は、車速やスロットル開度等の情報から得ることができ、その目標変速比の変化量を、差動機構や差動制限クラッチの制御に利用するので、現在の実際の変速比を検出する必要がない。従って、高価なセンサーをトロイダル変速部に設ける必要がなく、それに応じて、トロイダル型無段変速機の製造コストを低減することができる。
【００３６】
また、このトロイダル型無段変速機において、差動機構が、サイドギヤ、ピニオン、ディファレンシャルケース等から構成されている傘歯車式差動機構の場合には、２つのトロイダル変速部で変速比の不一致が発生した時には、両方のサイドギヤに噛み合っているピニオンは自転しながら入力軸の周りを公転することになり、出力ディスクの回転数の差はピニオンの自転という形で吸収される。サイドギヤとピニオンとの配置関係は簡素であり、装置の半径方向の寸法を大きくすることなく、差動機構を含む装置全体をコンパクトに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるトロイダル型無段変速機の制御の一実施例を示す処理フロー図である。
【図２】トロイダル型無段変速機の一例を示す構造図である。
【図３】従来のトロイダル型無段変速機の制御の一例を示すブロック図である。
【図４】従来のトロイダル型無段変速機の制御の一例を示す処理フロー図である。
【図５】トロイダル型無段変速機に組み込む差動機構の別の例を示す構造図である。
【図６】トロイダル型無段変速機の制御装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 入力軸
２，４ 入力ディスク
３，５ 出力ディスク
６，７ トロイダル変速部
８，９ パワーローラ
１３，１５ サイドギヤ
１６ ピニオン
１８ ディファレンシャルケース
１９ 出力歯車
２０ 出力軸
２２ 差動機構
２６ 差動制限クラッチ
２７ アクチュエータ
２８ ソレノイド弁
３０ コントローラ
【産業上の利用分野】
この発明は、自動車等に適用されるトロイダル型無段変速機に関し、特に、２組のトロイダル変速部を同軸上に配置したダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、トロイダル型無段変速機は、入力ディスク、出力ディスク及び両ディスク間に配置されたパワーローラから構成されるトロイダル変速部を備えており、入力軸によって駆動された入力ディスクの回転動力をパワーローラを介して出力ディスクに伝達し、出力ディスクから出力軸へ回転動力を伝達するように構成されている。
【０００３】
また、特開平６−１７４０３４号公報に開示されたトロイダル型無段変速機は、２つのトロイダル変速部で変速比が一致しない時にその変速比の差を吸収する差動機構を組み込み、トラクション接触部での滑り及びそれに伴う発熱を防止するものである。該トロイダル型無段変速機は、両出力ディスク間に差動機構を設けたので、両トロイダル変速部で変速比の不一致が発生し、出力ディスクの回転数の方が他方の出力ディスクの回転数よりも大きくなった場合に、出力ディスクが連結されているサイドギヤの方が、他の出力ディスクが連結されているサイドギヤよりも速く回転するようになり、その結果、ピニオンは自転して、両サイドギヤの回転差を吸収しながら入力軸の周りを公転するものである。
【０００４】
従来のトロイダル型無段変速機は、例えば、図２に示すように、入力ディスク２、入力ディスク２に対向して配置された出力ディスク３及び入力ディスク２から出力ディスク３へトルクを伝達する傾転可能なパワーローラ８から成るトロイダル変速部６と、入力ディスク４、入力ディスク４に対向して配置された出力ディスク５及び入力ディスク４から出力ディスク５へトルクを伝達する傾転可能なパワーローラ９から成るトロイダル変速部７と、から構成されている。該トロイダル型無段変速機は、これらの２組のトロイダル変速部６，７を入力軸１上に対向させて配置したダブルキャビティ式のものである。
【０００５】
従来のトロイダル型無段変速機は、入力ディスク２が入力軸１に対して相対回転可能に支持されているが、入力ディスク２の背面に配置されたローディングカム２９を介して入力軸１に駆動連結され、入力ディスク２と入力軸１との相対回転に伴うローディングカム２９の乗り上げを利用し、入力軸１のトルクにほぼ比例した押圧力を発生させる構造を有し、押圧力が発生したとき、入力ディスク２が入力軸１と一体に回転することができる。一方、入力ディスク４は入力軸１に対して固定され、入力軸１と一体に回転することができる。しかし、入力ディスク４は入力軸１に対して回転自在に支持し、別のローディングカム（図示せず）を介して入力軸１に駆動連結し、入力軸１と一体に回転するようにしてもよい。入力軸１は、ケーシング（図示せず）に対して軸方向に若干移動できるように支持され、入力軸１には、トルクコンバータ（図示せず）を介してエンジントルクが入力される。出力ディスク３と出力ディスク５は、それぞれの入力ディスク２と入力ディスク４に対向して配置され、入力軸１に対して回転自在に支持されている。
【０００６】
パワーローラ８は、入力ディスク２と出力ディスク３との間に配置され、両ディスク２，３のトロイダル面に摩擦係合している。パワーローラ９は、入力ディスク４と出力ディスク５の間に配置され、両ディスク４，５のトロイダル面に摩擦係合している。パワーローラ８及びパワーローラ９は、それぞれ自己の回転軸線１０，１０の周りに回転自在であり、且つ回転軸線１０，１０に直交する傾転軸線１１，１１の周りに傾転運動することができる。
【０００７】
また、出力ディスク３及び出力ディスク５と出力軸２０との間には差動機構２２が配置され、差動機構２２には出力歯車１９が固着され、出力歯車１９は出力軸２０の歯車２１と噛み合っている。また、出力ディスク３及び出力ディスク５との間には差動機構２２の差動を制限する差動制限クラッチ２６が配置されている。
【０００８】
図２に示す差動機構２２は、出力ディスク３及び出力ディスク５のそれぞれに連結された一対のサイドギヤ１３，１５、両方のサイドギヤに噛み合う一対のピニオン１６、ピニオン１６を回転自在に支持するディファレンシャルケース１８及びディファレンシャルケース１８に固着され且つ出力軸２０に駆動連結された出力歯車１９を有する傘歯車式差動機構に構成されている。
【０００９】
更に、出力ディスク３の背面には、入力軸１を挿通した中空軸１２の一端が固着され、中空軸１２にはサイドギヤ１３が固着されている。また、出力ディスク５の背面には、入力軸１を挿通した中空軸１４の一端が固着され、中空軸１４の他端にはサイドギヤ１５が固着されている。一対のピニオン１６は入力軸１を挟んで対向して配置され、各ピニオン１６はサイドギヤ１３とサイドギヤ１５の両方に噛み合っている。また、各ピニオン１６はディファレンシャルケース１８に設けたピニオンシャフト１７によって回転自在に支持されている。ディファレンシャルケース１８は入力軸１に対して回転自在に支持されている。出力歯車１９はディファレンシャルケース１８の端面に固着され、出力軸２０は入力軸１に平行に配置されている。
【００１０】
差動制限クラッチ２６は、出力ディスク３の背面に一旦が固着された第１中空軸１２の他端側に設けられた内側クラッチ板２４と、出力ディスク５の背面に設けられた外側クラッチ板２５とを積層した多板クラッチから成る。差動制限クラッチ２６は、アクチュエータ（図示せず）によって連結作動したり、その連結の解除作動する。アクチュエータは、エンジンで駆動されるポンプからの油圧を受けて作動する油圧アクチュエータであるのが好ましいが、油圧アクチュエータを作動させる弁はソレノイド弁のような応答速度の速い電磁作動式のものが好ましい。内側クラッチ板２４と外側クラッチ板２５とが互いに押し付けられて摩擦係合するときは、出力ディスク３と出力ディスク５とが互いに連結され、一体化して回転し、このとき差動機構２２の機能は無効化される。内側クラッチ板２４と外側クラッチ板２５との摩擦係合が解除されると、両出力ディスク３，５の相対回転が許容されて差動機構２２の機能が働く。
【００１１】
このトロイダル型無段変速機は、パワーローラ８，９の傾転角度を一致させるために、リンク機構等により各パワーローラ８，９が同期して傾転運動するように構成されている。各パワーローラ８，９の傾転角度が変化すると、それに伴って、各パワーローラ８，９と入力ディスク２，４及び出力ディスク３，５との摩擦係合点が変化し、無段変速が行われる。各入力ディスク２，３から各パワーローラ８，９を介して各出力ディスク３，５へ伝達される回転動力は、高圧力下の油のせん断力即ちトラクション力（粘着摩擦力）によって伝達されるが、所定のトラクション力を得るには、各パワーローラ８，９と両ディスクの接触点において、非常に大きな押圧力が必要である。この押圧力は、ローディングカム２９で入力ディスク２を出力ディスク３の方へ押しつけ、また、一つのローディングカム２９のみを有する場合にはその反作用として、別のローディングカムを備えた場合にはそのローディングカムの作用により、入力ディスク４を出力ディスク５の方へ押しつけることによって発生させる。
【００１２】
従来のトロイダル型無段変速機の作動は、次のとおりである。エンジンの駆動に伴って、入力軸１にトルクが入力されると、そのトルクはローディングカム２９を介して入力ディスク２に伝達される。同時に、トルクは別のローディングカムを介して入力軸１から入力ディスク４に伝達される。トルクが入力ディスク２に伝達されると、入力ディスク２は回転し、その回転によってパワーローラ８が自転軸１０の周りに回転し、その回転を出力ディスク３に伝達する。また、入力ディスク４に伝達されたトルクは、自転軸１０の周りに回転するパワーローラ９を介して出力ディスク５に伝達される。この伝動中に、各パワーローラ８，９をそれぞれ同期させて傾転軸線１１周りに同角度だけ傾転させると、各パワーローラ８，９と各入力ディスク２，４及び各出力ディスク３，５との摩擦係合点が変化して無段変速を行うことができる。
【００１３】
出力ディスク３の回転はサイドギヤ１３に伝達され、出力ディスク５の回転はサイドギヤ１５に伝達される。差動制限クラッチ２６が作動解除されている場合に、通常状態、即ち２つのトロイダル変速部６，７での変速比が一致している時には、出力ディスク３の回転数と出力ディスク５の回転数は同じであるから、両方のサイドギヤ１３，１５は同じ回転数で回転する。従って、ピニオン１６は自転せずに、入力軸１の周りを公転する。ピニオン１６の公転に伴って、ピニオン１６と共にディファレンシャルケース１８が回転し、出力歯車１９及び歯車２１を介して出力軸２０に伝達される。
【００１４】
入力軸１のねじれやパワーローラ８，９の支持部材の変形等によって両トロイダル変速部６，７の変速比が一致しなくなった時には、出力ディスク３と出力ディスク５とで回転数に差が生じる。例えば、出力ディスク３の回転数の方が出力ディスク５の回転数よりも大きくなった場合、出力ディスク３が連結されているサイドギヤ１３の方が、出力ディスク５が連結されているサイドギヤ１５よりも速く回転するようになる。その結果、ピニオンギヤ１６は自転して、両サイドギヤ１３，１５の回転数の差を吸収しながら入力軸１の周りを公転する。従って、両トロイダル変速部６，７の変速比が一致しなくても、両出力ディスク３，５間に設けられた差動機構２２の働きで、トロイダル変速部６，７のトラクション接触部における滑りは発生しない。
【００１５】
このように、差動制限クラッチ２６の作動をクラッチオフにすると、二組のトロイダル変速部６，７の異なる変速比を、差動機構２２で吸収することができるが、このままでは、両トロイダル変速部６，７の変速比が殆ど同じか全く同じである時には出力ディスク３と出力ディスク５とを直接に連結してもよいにもかかわらず、差動機構２２の差動が制限されていないので、常に差動機構２２の差動機能が働き得る状態にあり、自己同期機能が働かない。一方、差動制限クラッチ２６の作動をクラッチオンとして締結力を増すにつれて、次第に自己同期機能が強く作用するようになるが、この状況で二組のトロイダル変速部６，７の変速比の差が大きくなると、出力側での一体化の制約が二組のトロイダル変速部６，７の差動を許容させず、インターロックが生じる。
【００１６】
このため、従来のトロイダル型無段変速機は、例えば、図３に示すような制御回路及び図６に示す制御装置が使用され、図４に示す処理フロー図に従って制御される。即ち、二組のトロイダル変速部６，７の変速比ｅ１ ，ｅ２ をトロイダル変速部６のパワーローラ８とトロイダル変速部７のパワーローラ９とに設けた変速比検出センサー３１，３２でそれぞれ検出し（ステップ６１）、両変速比ｅ１ ，ｅ２ の差Δｅを求める（ステップ６２）。次いで、差動制限クラッチ２６を作動させるソレノイド弁２８への出力信号の実効割合を表すｄｕｔｙ（デューティ）を、予めコントローラ３０に記憶させている関数ｆにより、上記差Δｅに対応して算出する（ステップ６３）。算出したｄｕｔｙをソレノイド弁２８に出力し（ステップ６４）、その後、コントローラ３０の制御を再びメインルーチンに戻す（ステップ６５）という制御をしていた。このように、コントローラ３０で変速比の差に応じた締結力が得られるように、ソレノイド弁２８によって差動制限クラッチ２６のアクチュエータ２７に至る油圧を制御していた。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような変速比検出センサー３１，３２を設けて、差動制限クラッチ２６のアクチュエータ２７の作動力を変更する制御方法を用いると、次のような問題点がある。即ち、二組のトロイダル変速部６，７にそれぞれ変速比を検出するセンサーが必要となり、変速装置としてのコストがアップするという問題がある。また、二組のトロイダル変速部６，７の変速比の差を検出してからコントローラ３０でその差信号を演算し、出力信号に基づいてアクチュエータ２７を作動させて差動制限制御を行っているため、実際に変速比の差が生じてから差動制限効果が現れるまでに、時間遅れが生じていた。このため、トロイダル変速部６，７において急激に変速比の差が大きくなった場合には、差動制限制御が追いつけず、変速部がインターロックしてしまう可能性があった。
【００１８】
この発明の目的は、上記の問題を解決することであり、変速動作中で且つ変速の幅が大きい時には二組のトロイダル変速部の変速比の差が大きくなり、変速動作中でない（目標変速比が一定）の場合、又は変速の幅が小さい時には自己同期機能により変速比の差が無視できるほど小さいことに着目して、目標変速比の変化量をパラメータとして差動機構と差動制限クラッチとの作動を制御し、トロイダル変速部での変速比検出センサーを不要とし、トロイダル変速部のインターロックを防止できるトロイダル型無段変速機を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の目的を達成するため、以下のように構成されている。即ち、この発明は、入力軸に設けられた一対の入力ディスク、該入力ディスクのそれぞれに対向して配置され且つ前記入力軸に対して回転自在に支持された一対の出力ディスク、対向する前記入力ディスクと前記出力ディスクの間にそれぞれ配置され且つ前記入力ディスクから前記出力ディスクへトルクを伝達する傾転可能なパワーローラ、前記出力ディスク同士を駆動連結する差動機構、該差動機構に駆動連結された出力軸、前記出力ディスク間に設けられた差動制限クラッチ、及び目標変速比の変化割合に応答して前記差動制限クラッチの締結力を変更するコントローラ、から成ることを特徴とするトロイダル型無段変速機に関する。
【００２０】
特に、前記コントローラは、目標変速比の変化量が大きい程、前記差動制限クラッチの締結力を小さくするように制御するものである。
【００２１】
また、前記差動機構は、前記出力ディスクのそれぞれに連結された一対のサイドギヤ、該サイドギヤの両方に噛み合うピニオン、該ピニオンを回転自在に支持するディファレンシャルケース及び該ディファレンシャルケースに固着され且つ前記出力軸に駆動連結された出力歯車を有するものである。
【００２２】
【作用】
この発明は、上記のように構成されているので、以下のように作用する。即ち、このトロイダル型無段変速機は、２つの出力ディスクを差動機構と差動制限クラッチとを介して連結しているので、差動制限クラッチの締結力が小さくて差動制限力が緩いときは、差動機構が機能し、２つのトロイダル変速部で変速比の不一致が発生したとしても、２つの出力ディスクの回転数の差は差動機構で吸収される。従って、トロイダル変速部のトラクション接触部での滑りが生じることを防止でき、またインタロックが発生することを防止できる。また、差動制限クラッチの締結力が大きくて差動制限力が強いときは、差動機構は無効化され、２つの出力ディスクは自己同期機能が働くことになる。
【００２３】
前記差動制限クラッチの締結力の大きさは、目標変速比の変化量に応じて制御され、変更される。具体的には、目標変速比の変化割合即ち変化量が大きい程、前記差動制限クラッチの締結力が小さくなるように制御するので、変速比の差が急激に大きくなる可能性がある場合には、予め差動制限クラッチの差動制限力を弛めておくことにより、差動機構が有効に機能してトロイダル変速部のインターロックが防止できる。逆に、変速比の差が小さい場合には、予め差動制限クラッチの差動制限力を高めておいて、差動機構が機能しないようにするので、変速比の差が小さい状態では、両出力ディスクを直接連結することができるため、自己同期機能が働くことになる。
【００２４】
このトロイダル型無段変速機において、差動機構が、サイドギヤ、ピニオン、ディファレンシャルケース等から構成されている傘歯車式差動機構の場合には、２つの出力ディスクは同じ回転数で回転しているので、一方の出力ディスクに連結されたサイドギヤと他方の出力ディスクに連結されたサイドギヤは、同じ回転数で回転する。従って、両方のサイドギヤに噛み合っているピニオンは、自転することなく、入力軸の周りを公転する。ところが、２つのトロイダル変速部で変速比の不一致が発生した時には、２つの出力ディスクの回転数が異なっているので、一方のサイドギヤの方が他方のサイドギヤよりも回転数が高くなる。その結果、両方のサイドギヤに噛み合っているピニオンは自転しながら、入力軸の周りを公転することになる。即ち、出力ディスクの回転数の差はピニオンの自転という形で吸収される。従って、２つのトロイダル変速部の変速比が一致しなくても、トロイダル変速部のトラクション接触部における滑りは発生しない。
【００２５】
【実施例】
以下、図面を参照して、この発明によるトロイダル型無段変速機の実施例について説明する。図１はこの発明によるトロイダル型無段変速機における差動制限クラッチの制御を説明する処理フロー図である。
【００２６】
この発明によるトロイダル型無段変速機は、図２に示すトロイダル無断変速機に組み込むことができるものであるので、トロイダル型無段変速機自体の構造については、図２及び図６に示すものを参照して説明し、重複する説明は省略する。図６に示すように、コントローラ３０には、車速、スロットル開度、変速比ｅ１ ，ｅ２ 等の情報が入力される。図１において、コントローラ３０はステップ５０で制御フローをスタートする。ステップ５１において、メインルーチンでの車速、スロットル開度、変速比ｅ１ ，ｅ２ 等の情報に基づいて算出した現在の目標変速比ｅｏ ｎ と、前回同様にして算出した目標変速比ｅｏ ｎ − １ との差Δｅを求める。
【００２７】
次に、ステップ５２においては、予めコントローラ３０のメモリに記憶されているテーブルから上記差Δｅに応じて、差動制限クラッチ２６を作動させる。例えば、ソレノイド弁２８への出力信号の実効割合を表すｄｕｔｙ（デューティ）を算出する。算出したｄｕｔｙはステップ５３でソレノイド弁２８へ出力され、ステップ５４でコントローラ３０の制御は再びメインルーチンに戻る。差動制限クラッチ２６については、図６に示すように、各情報を受けたコントローラ３０の指令で、ソレノイド弁２８が切換作動され、ポンプ３５の作動で油圧源３７からの油圧が回路３６を通じて油圧アクチュエータ２７に作用し、油圧アクチュエータ２７によって差動制限クラッチ２６が作動する。
【００２８】
ここで、算出されたΔｅが小さいときには、ｄｕｔｙを大きくして、差動制限クラッチ２６の締結力を大きくし、両出力ディスク３，５を一体化させて自己同期機能を果たさせる一方で、差動機構２２がその機能を発揮するのを制限する。従って、時間的な経過前後での変速比の変化割合が小さい場合には、両トロイダル変速部６，７での時々刻々の変速比の差も小さいから、両出力ディスク３，５は直接的に連結しても安定的にトロイダル変速機を作動させることができる。逆に、算出されたΔｅが大きいときには、時々刻々の変速比の変化割合が大きいことであるから、この場合にはｄｕｔｙを小さくして、差動制限クラッチ２６の締結力を、実際に変速比の有意の差が生じる前に目標変速比の変化が大となったときに、予め小さくし、両トロイダル変速部６，７の出力ディスク３，５を互いに自由にして自己同期機能を停止させる一方で、差動機構２２がその機能を発揮できる状態に制御する。従って、両トロイダル変速部６，７での時々刻々の変速比の差が大きくなる可能性が出てくる変速比の時間変化割合の大なる場合には、両出力ディスク３，５の直接的な連結を予め解除して差動機構２２が作動し易くして、両トロイダル変速部６，７でのトラクション接触部における滑りやアクチュエータ２７の作動時間遅れによるインターロックを防止することができる。
【００２９】
このトロイダル型無段変速機は、変速比の制御方式については、パワーローラの回転軸を入出力ディスクの回転軸に対して移動させて傾転力を発生させる方式であれば、いずれの方式でも構わないものである。また、差動制限クラッチのクラッチ作動方式は、油圧クラッチで説明したが、湿式クラッチ、電磁クラッチ等電気的に締結力を制御することができるものでもよい。また、ｄｕｔｙを得る手段として、Δｅに対応したテーブルの代わりに、Δｅを入力変数とする関数によって求めてもよい。
【００３０】
差動機構２２として、図５に示すダブルピニオン式遊星歯車式差動機構を使用してもよい。差動機構４２は、出力ディスク３に連結されたサンギヤ４３、出力ディスク５に連結され且つサンギヤ４３に噛み合うピニオン４４を支持するキャリヤ４６及びピニオン４４に噛み合い且つ出力軸２０に駆動連結されたリングギヤ４７を有する。更に、出力ディスク３の背面には、入力軸１を挿通した中空軸１２の一端が固着され、中空軸１２の他端にはサンギヤ４３が固着されている。また、出力ディスク５の背面には、入力軸１を挿通した中空軸１４の一端が固着され、中空軸１４の他端にはキャリヤ４６が固着されている。キャリヤ４６はピニオン４４を回転自在に支持している。ピニオン４４はサンギヤ４３に噛み合い、また、ピニオンギヤ４５はピニオン４４とリングギヤ４７の両方に噛み合っている。リングギヤ４７には出力歯車１９が固着されている。出力歯車１９は出力軸２０の歯車２１と噛み合っている。
【００３１】
このトロイダル型無段変速機の作動について説明する。このトロイダル型無段変速機の作動は、トルクがエンジンから入力軸１、入力ディスク２，４、パワーローラ８，９を介してそれぞれの出力ディスク３，５に伝達される構成については図２に記載したものと同一である。出力ディスク３の回転はサンギヤ４３に伝達され、出力ディスク５の回転はキャリヤ４６に伝達される。差動制限クラッチ２６の作動がオフの場合において、通常状態、即ち２つのトロイダル変速部での変速比が一致しているときには、出力ディスク３の回転数と出力ディスク５の回転数は同一であるから、サンギヤ４３とキャリヤ４６は同じ回転数で回転する。従って、ピニオン４４及びピニオン４５は自転せずに、サンギヤ４３、ピニオン４４、ピニオン４５、キャリヤ４６、リングギヤ４７、出力歯車１９が一体となって入力軸１の周りを公転する。出力歯車１９の回転は、出力歯車１９に噛み合う歯車２１を介して出力軸２０に伝達される。
【００３２】
入力軸１のねじれやパワーローラの支持部材の変形等によって両トロイダル変速部６，７の変速比が一致しなくなった時には、出力ディスク３と出力ディスク５とで回転数に差が生じる。例えば、出力ディスク３の回転数の方が出力ディスク５の回転数よりも大きくなった場合、出力ディスク３が連結されているサンギヤ４３の方が、出力ディスク５が連結されているキャリヤ４６よりも速く回転するようになる。その結果、ピニオン４４は自転し、それに伴って、ピニオン４５も自転して、両出力ディスク３，５の回転差が吸収される。従って、両トロイダル変速部６，７の変速比が一致しなくても、両出力ディスク間に設けられた差動機構４２の働きで、両出力ディスクの回転数の差はピニオンの自転という形で吸収され、トロイダル変速部６，７のトラクション接触部における滑りは発生しない。
【００３３】
トロイダル変速部６，７での変速比が一致しない時、出力ディスク３のトルクがＴ１ 、出力ディスク５のトルクがＴ２ 、また、出力ディスク３の回転数がＮ１ 、出力ディスク５の回転数がＮ２ であったとすると、出力歯車１９のトルクＴ、及び回転数Ｎは、それぞれ次式で表される。
Ｎ＝ＺＳ Ｎ１ ／ＺＲ ＋（ＺＲ −ＺＳ ）Ｎ２ ／ＺＲ
Ｔ＝ＺＲ （Ｎ１ Ｔ１ ＋Ｎ２ Ｔ２ ）／（ＺＳ Ｎ１ ＋（ＺＲ −ＺＳ ）Ｎ２ ）
但し、ＺＳ はサンギヤ４３の歯数、ＺＲ はリングギヤ４７の歯数を示す。ここで、サンギヤ４３とリングギヤ４７の歯数の比を１：２（ＺＳ ／ＺＲ ＝１／２）とすれば、差動機構４２にサイドギヤとピニオンを用いた場合と同様に、トラクション接触部の発熱量の増大や効率低下を伴わずに２組のトロイダル変速部の変速比の差を吸収することができるという効果が得られ、更に差動時のノイズを低減することができる。
【００３４】
【発明の効果】
この発明によるトロイダル型無段変速機は、上記のように構成されているので、次のような効果を有する。即ち、このトロイダル型無段変速機は、二組のトロイダル変速部の出力ディスク同士を駆動連結する差動機構と前記出力ディスク間に設けられた差動制限クラッチとを有し、目標変速比の変化割合が大きい程、差動制限クラッチの締結力を小さくしたので、変速動作中のように変速比の差が急激に大きくなる可能性がある場合には、実際の変速比の差が有意に大きくなる前に、目標変速比の変化量を利用して予め差動制限クラッチの差動制限力を弛めることになり、そのため差動機構が有効に機能して、変速比の差を吸収することが可能となって装置全体の効率低下やトラクション接触部の発熱を伴わず、且つアクチュエータの作動時間遅れによるトロイダル変速部のインターロックを防止することができる。逆に、定速走行のように変速動作をせず変速比の差が小さい場合には、予め差動制限クラッチの差動制限力を高めておいて、差動機構が機能しないようにするので、両出力ディスクを直接連結して本来の自己同期機能を損なわず安定した所定の変速比を得ることができる。
【００３５】
また、このトロイダル型無段変速機では、目標変速比は、車速やスロットル開度等の情報から得ることができ、その目標変速比の変化量を、差動機構や差動制限クラッチの制御に利用するので、現在の実際の変速比を検出する必要がない。従って、高価なセンサーをトロイダル変速部に設ける必要がなく、それに応じて、トロイダル型無段変速機の製造コストを低減することができる。
【００３６】
また、このトロイダル型無段変速機において、差動機構が、サイドギヤ、ピニオン、ディファレンシャルケース等から構成されている傘歯車式差動機構の場合には、２つのトロイダル変速部で変速比の不一致が発生した時には、両方のサイドギヤに噛み合っているピニオンは自転しながら入力軸の周りを公転することになり、出力ディスクの回転数の差はピニオンの自転という形で吸収される。サイドギヤとピニオンとの配置関係は簡素であり、装置の半径方向の寸法を大きくすることなく、差動機構を含む装置全体をコンパクトに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるトロイダル型無段変速機の制御の一実施例を示す処理フロー図である。
【図２】トロイダル型無段変速機の一例を示す構造図である。
【図３】従来のトロイダル型無段変速機の制御の一例を示すブロック図である。
【図４】従来のトロイダル型無段変速機の制御の一例を示す処理フロー図である。
【図５】トロイダル型無段変速機に組み込む差動機構の別の例を示す構造図である。
【図６】トロイダル型無段変速機の制御装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 入力軸
２，４ 入力ディスク
３，５ 出力ディスク
６，７ トロイダル変速部
８，９ パワーローラ
１３，１５ サイドギヤ
１６ ピニオン
１８ ディファレンシャルケース
１９ 出力歯車
２０ 出力軸
２２ 差動機構
２６ 差動制限クラッチ
２７ アクチュエータ
２８ ソレノイド弁
３０ コントローラ
Claims (3)
- 入力軸に設けられた一対の入力ディスク、該入力ディスクのそれぞれに対向して配置され且つ前記入力軸に対して回転自在に支持された一対の出力ディスク、対向する前記入力ディスクと前記出力ディスクの間にそれぞれ配置され且つ前記入力ディスクから前記出力ディスクへトルクを伝達する傾転可能なパワーローラ、前記出力ディスク同士を駆動連結する差動機構、該差動機構に駆動連結された出力軸、前記出力ディスク間に設けられた差動制限クラッチ、及び目標変速比の変化割合に応答して前記差動制限クラッチの締結力を変更するコントローラ、から成ることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
- 前記コントローラは、目標変速比の変化量が大きい程、前記締結力を小さくするように制御することを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
- 前記差動機構は、前記出力ディスクのそれぞれに連結された一対のサイドギヤ、該サイドギヤの両方に噛み合うピニオン、該ピニオンを回転自在に支持するディファレンシャルケース及び該ディファレンシャルケースに固着され且つ前記出力軸に駆動連結された出力歯車を有することを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP6663895A JP3555228B2 (ja) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | トロイダル型無段変速機 |
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1995
- 1995-03-02 JP JP6663895A patent/JP3555228B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH08233057A (ja) | 1996-09-10 |
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