JP3651156B2

JP3651156B2 - トロイダル型無段変速機

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Publication number: JP3651156B2
Application number: JP35474596A
Authority: JP
Inventors: 英司井上; 裕久田中
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: JPH10184838A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トロイド曲面を有する入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラを傾転自在に配置して、入力ディスクの回転を無段階に変速して出力ディスクへ伝達するトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トロイダル型無段変速機は、例えば、特開平７−１５１２１９号公報に開示されているように、入力ディスク、該入力ディスクに対向して配置される出力ディスク、及び両ディスクに摩擦接触するパワーローラからなるトロイダル変速部を備えており、パワーローラの傾転角度を変えることによって入力ディスクの回転を無段階に変速して出力ディスクに伝達する無段変速機である。上記トロイダル型無段変速機は、一つの上記トロイダル変速部から成るものもあるが、上記トロイダル変速部を同一軸上に２組配置したダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機も提案されている。
【０００３】
ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機を例に採って、従来のトロイダル型無段変速機について説明する。図２は、従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す断面図であり、図３は、図２に示すトロイダル型無段変速機の制御装置を含んだ全体構成を示す概略図である。図２に示したダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、２組のトロイダル変速部１，２を主軸３上に並べて配置して構成されている。トロイダル変速部１は、入力ディスク４と、入力ディスク４に対向して配置された出力ディスク５と、入力ディスク４と出力ディスク５との間に配置され、両ディスク４，５のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ６から構成されている。トロイダル変速部２もトロイダル変速部１と同様に、入力ディスク７と、入力ディスク７に対向して配置された出力ディスク８と、入力ディスク７と出力ディスク８との間に配置され、両ディスク７，８のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ９から構成されている。各トロイダル変速部１，２には、パワーローラ６，９がそれぞれ２つずつ設けられている。パワーローラ６，９は、それぞれ自己の回転軸線１０の周りに回転自在であり、且つ回転軸線１０に直交する傾転軸１１の周りに傾転運動をする。なお、図示の例では、各トロイダル変速部１，２には一対のパワーローラを対向して配置しているが、各トロイダル変速部１，２には３個のパワーローラを三角形状に配置してもよい。
【０００４】
トロイダル変速部１において、入力ディスク４は、ボールスプライン１２を介して主軸３の一端に取り付けられており、主軸３の軸方向に移動可能で且つ主軸３と一体回転可能である。エンジンからの動力は、トルクコンバータ等を介して入力軸１３に入力される。入力軸１３は主軸３と同一軸線上に配置されている。入力軸１３の先端部１４は、主軸３の一端に形成された中心孔１５に対して相対回転可能に嵌合し支持されている。また、入力軸１３の先端に形成されたフランジ部１６には爪１７が設けられ、フランジ部１６と対向して配置されたローディングカム１８には爪１９が設けられており、互いに噛み合った両爪１７，１９を介して入力軸１３からローディングカム１８へトルクが伝達される。
【０００５】
トロイダル変速部２の入力ディスク７は、ボールスプライン２８を介して主軸３の他端側に取り付けられている。入力ディスク４及び入力ディスク７は、ボールスプライン１２，２８を介して主軸３にそれぞれ連結されているので、主軸３のスラスト方向に摺動自在で且つ主軸３と一体回転することができる。動力は入力軸１３からローディングカム１８を介して入力ディスク４へ伝達され、入力ディスク４と一体回転する主軸３を介して入力ディスク７へも伝達される。このとき、ローディングカム１８から入力ディスク４へ動力が伝達される際にカムローラ６１の作用により伝達されるトルクに見合ったスラストが発生する。スラストは、トロイダル変速部１の入力ディスク４、パワーローラ６及び出力ディスク５に伝わり、これら回転要素間に摩擦接触を行わせる。また、カムローラ６１の反作用として、主軸３を介してトロイダル変速部２の入力ディスク７、パワーローラ９及び出力ディスク８に伝わり、これら回転要素間に摩擦接触を行わせる。
【０００６】
出力ディスク５，８は、一体回転できるように背面同士を出力軸２２の両側に設けた筒状部２２Ａにスプライン嵌合等で連結されている。出力軸２２は主軸３に嵌合された中空軸であって、該中空軸の中間部に出力歯車２３が一体的に形成されている。出力ディスク５，８は、出力軸２２を介してスラスト方向及びラジアル方向の荷重を支持するアンギュラボールベアリングの軸受２４でケーシング２５の壁２６に支持されている。従って、出力ディスク５，８は、両出力ディスクの背面がケーシング２５の壁２６に軸方向に規制されている。出力ディスク５，８に伝達された動力は出力軸２２から取り出される。
【０００７】
主軸３の他端はケーシング２５に軸受２７を介して回転自在に支持されている。入力ディスク７の背面側には皿ばね２９が設けられており、皿ばね２９はスペーサ３０を介在させてナット３１を締め込むことによって圧縮状態で取り付けられている。皿ばね２９の反発力は、一方では、トロイダル変速部２において、入力ディスク７をパワーローラ９を介して出力ディスク８に押し付けており、また、他方では、主軸３を図の右方へ付勢し、主軸３の一端側に設けられたフランジ部２０と軸受６０とを介してローディングカム１８に作用し、トロイダル変速部１において、入力ディスク４をパワーローラ６を介して出力ディスク５に押し付けている。皿ばね２９は、入力軸１３から入力されるトルクが小さいときでも、入力ディスク４，７とパワーローラ６，９との間、及びパワーローラ６，９と出力ディスク５，８との間に所定の摩擦接触力を与えている。
【０００８】
主軸３は軸方向に延びる油路３２を有し、油路３２は潤滑油の通路を構成している。油路３２は、分岐して各トロイダル変速部１，２のトロイド曲面、ボールスプライン１２、軸受２４等に潤滑油を供給している。
【０００９】
各トロイダル変速部１，２において、パワーローラ６，９は、傾転軸１１の周りに傾転可能であり、入力ディスク４，７の回転は、それぞれパワーローラ６，９を介して出力ディスク５，８に無段階に変速されて伝達される。パワーローラ６，９は、それぞれ回転支軸３４，３８によってトラニオン３３，３７に回転自在に支持されている。トラニオン３３，３７は傾転軸１１を有し、傾転軸１１の軸方向に移動し、且つ傾転軸１１を中心として回動できる。即ち、パワーローラ６，９が傾転すると、パワーローラ６，９の傾転角変位量θはそのままトラニオン３３，３７の傾転軸１１を中心とした回動変位となる。
【００１０】
トロイダル変速部１，２においては、入出力軸間の回転力伝達に伴ってローディングカム１８が発生させるスラスト（主軸３の軸方向力）によって、入力ディスク４，７と出力ディスク５，８とはパワーローラ６，９に対して強く押し付けられ、両ディスク４，５，７，８とパワーローラ６，９との間に挟まれたオイルの剪断力に基づいて、動力伝達が行われる。
【００１１】
入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８は、スラストにより、主軸３の軸方向に弾性変形を生じる。トロイダル変速部１，２の軸方向の位置の基準は、出力ディスク５，８がアンギュラボールベアリング２４によって支持されるケーシング２５によって定まるので、この変形に基づいて、パワーローラ６，９は主軸３の軸方向に変位する。しかしながら、図３に示すように、パワーローラ６，９を回転自在に支持する回転支軸３４，３８を、それらの回転中心からオフセットした位置においてトラニオン３３，３７に回動自在に支持した偏心軸としたので、上記パワーローラ６，９の主軸３の軸方向への変位は、パワーローラ６，９が回転支軸３４，３８のトラニオン３３，３７への支持位置を中心として行う首振り運動によって吸収される。出力ディスク５，８のスラスト方向位置がケーシング２５に対して決定されると、パワーローラ６，９の位置が決まり、更に両入力ディスク４，７のスラスト方向位置が決まる。
【００１２】
図３に示すように、トラニオン３３，３７は、ケーシング２５に回動可能で且つ軸方向に移動可能に支持されている。トラニオン３３，３７は傾転軸１１を有し、傾転軸１１の軸方向に移動し、且つ傾転軸１１を中心として回動できる。トラニオン３３，３７の傾転軸１１には、それぞれピストン４１，４４が設けられ、ピストン４１，４４はケーシング２５に形成された油圧シリンダ４２，４５内を摺動可能に設けられている。油圧シリンダ４２，４５内には、それぞれピストン４１，４４によって区画された減速側シリンダ室４３Ａ，４６Ａと増速側シリンダ室４３Ｂ，４６Ｂとが形成されている。油圧シリンダ４２，４５のシリンダ室４３Ａとシリンダ室４３Ｂとの間、及びシリンダ室４６Ａとシリンダ室４６Ｂとの間に差圧が生じると、トラニオン３３，３７は、パワーローラ６，９と共に、傾転軸１１の軸方向に移動する。増速側シリンダ室４３Ｂ，４６Ｂに油圧が供給されると、増速側に変速し、また、減速側シリンダ室４３Ａ，４６Ａに油圧が供給されると、減速側に変速する。
【００１３】
油圧シリンダ４２と油圧シリンダ４５は、油路４７Ａ，４７Ｂを介して相互に連通されている。油圧シリンダ４２の増速側シリンダ室４３Ｂは油路４７Ｂを介して油圧シリンダ４５の増速側シリンダ室４６Ｂに連通され、油圧シリンダ４２の減速側シリンダ室４３Ａは油路４７Ａを介して油圧シリンダ４５の減速側シリンダ室４６Ａに連通されている。また、両増速側シリンダ室４３Ｂ，４６Ｂは油路４７Ｂによってスプール弁４８のＢポートに連通し、両減速側シリンダ室４３Ａ，４６Ａは油路４７Ａによってスプール弁４８のＡポートに連通している。
【００１４】
スプール弁４８内にはスプール４９が摺動自在に設けられており、スプール４９は軸方向両端に配置されたスプリング５０によって中立位置に保持されている。スプール弁４８は一端にＳＡポートが形成され、他端にＳＢポートが形成されており、ＳＡポートにはソレノイド弁５１Ａを介して油圧が供給され、ＳＢポートにはソレノイド弁５１Ｂを介して油圧が供給される。また、スプール弁４８は、ライン圧（油圧源）へ連結されるＰＬポート、油路４７Ａを介して減速側シリンダ室４３Ａ，４６Ａへ連結されるＡポート、油路４７Ｂを介して増速側シリンダ室４３Ｂ，４６Ｂへ連結されるＢポート、リザーバへ連結されるＲポートを備えている。ソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂはコントローラ５２から出力された制御信号に応じて作動するように構成されており、該制御信号を受けてソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂはスプール４９を軸方向に変位させる。スプール弁４８とソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂは、変速比を制御するため、コントローラ５２からの制御信号を受けて油圧シリンダ４２，４５の油圧を調整する変速比制御弁を構成している。
【００１５】
トロイダル変速部１の一方のトラニオン３３の傾転軸１１の先端にはプリセスカム５３が連結されており、中央部を枢着されたレバー５４の一端がこのプリセスカム５３に当接し、レバー５４の他端がポテンショメータ５５に接続している。プリセスカム５３は、トラニオン３３の傾転軸方向変位量Ｙと傾転角変位量θとの合成変位量として検出する。ポテンショメータ５５は、この合成変位量に対応した電圧値をコントローラ５２に入力する。また、このトロイダル型無段変速機は、車速センサ５６、エンジン回転数センサ５７、スロットル開度センサ５８等の各種センサを備えており、これらのセンサで検出された車速、エンジン回転数、スロットル開度等の変速情報信号がコントローラ５２に入力されるように構成されている。コントローラ５２は、これらの変速情報と上記合成変位量に対応した電圧値とに基づいて算出した制御信号をソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂに対して出力する。
【００１６】
次に、このトロイダル型無段変速機の作動について説明する。エンジンの駆動に伴って、エンジンからの動力がトルクコンバータを介して入力軸１３に入力され、入力軸１３に入力されたトルクは、フランジ部１６の爪１７、ローディングカム１８の爪１９及びカムローラ６１を介してトロイダル変速部１の入力ディスク４に伝達される。入力ディスク４の回転に伴ってパワーローラ６が回転し、その回転が出力ディスク５に伝達する。これと同時に、入力ディスク４に入力されたトルクはボールスプライン１２を介して主軸３に伝達され、更に主軸３と一体回転するトロイダル変速部２の入力ディスク７へと伝達される。そして、入力ディスク７の回転はパワーローラ９を介して出力ディスク８に伝達される。
【００１７】
トラニオン３３，３７は、変速比が変動しておらず一定の値にあるときには、傾転軸方向変位量Ｙがゼロである中立位置にある。即ち、トラニオン３３，３７は入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８の回転中心線とパワーローラ６，９の回転中心が交叉する位置即ち中立位置にある。変速はトラニオン３３，３７を中立位置から傾転軸１１の軸方向に変位させることによって行われる。トルク伝達中に、トラニオン３３，３７が傾転軸方向に変位すると、それに伴ってパワーローラ６，９も傾転軸方向に変位し、その結果、パワーローラ６，９と入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８との接触位置に基づいて、パワーローラ６，９の傾転軸１１に沿った変位方向（即ち、Ｙ＞０又はＹ＜０の方向）と変位量（Ｙの絶対値）に応じた向きと速さで傾転軸１１周りに傾転を開始する。このような傾転が生じると、入力ディスク４，７とパワーローラ６，９との摩擦接触点が描く半径と出力ディスク５，８とパワーローラ６，９との摩擦接触点が描く半径との比が変化することによって無段変速が行われる。
【００１８】
パワーローラ６，９の傾転制御は、次のようにして行われる。まず、コントローラ５２には、プリセスカム５３が検出したトラニオン３３，３７の傾転軸方向変位量Ｙと傾転角変位量θとの合成変位量に対応してポテンショメータ５５が出力した電圧値Ｖが入力される。一方、コントローラ５２は、車速センサ５６、エンジン回転数センサ５７、スロットル開度センサ５８等の各種センサから入力される車速、エンジン回転数、スロットル開度等の変速情報信号に基づいて目標変速比ｅ₀を求め、その目標変速比ｅ₀に対応する目標電圧値Ｖ₀を予め定められた変換テーブル等の手段によって求める。コントローラ５２は、更に、電圧値Ｖと目標電圧値Ｖ₀との偏差Ｖ_eに基づいてソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂへ制御信号を出力する。ソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂからスプール弁４８の両端に供給される油圧ＳＢ，ＳＡは、油圧ＳＢ，ＳＡの差圧が電圧値の偏差Ｖ_eに比例するように制御されている。
【００１９】
トラニオン３３が中立位置にあるときに、目標電圧値Ｖ₀が電圧値Ｖよりも小、即ち現在の変速比が減速し過ぎであるので目標変速比ｅ₀を増速側に設定したとすると、コントローラ５２は、スプール弁４８に供給される油圧ＳＢと油圧ＳＡの関係がＳＡ＜ＳＢとなるようにソレノイド弁５１に対して制御信号を出力する。その結果、スプール４９は図３において左側へシフトし、油路４７ＢはＰＬポートを介して圧力源へ連通し、油路４７ＡはＲポートを介してリザーバへ連通して、油路４７Ｂの圧力Ｐｕｐが油路４７Ａの圧力Ｐｄｏｗｎよりも大きくなる（Ｐｕｐ＞Ｐｄｏｗｎ）。圧力Ｐｕｐと圧力Ｐｄｏｗｎの差圧は、スプール４９の各ポートの弁開度によって制御される。シリンダ室４３Ａ，４３Ｂの圧力差により、図３に示したトロイダル変速部１におけるトラニオン３３は傾転軸方向変位量Ｙが負の方向（Ｙ＜０）、即ち、右側のトラニオン３３は下方へ変位し、左側のトラニオン３３は上方へ変位する。同様に、トロイダル変速部２における右側のトラニオン３７は下方へ変位し、左側のトラニオン３７は上方へ変位する。このとき、トラニオン３３，３７は、パワーローラ６の傾転特性によってパワーローラ６の傾転角変位量θが負（θ＜０）の方向（増速側）へ、傾転軸１１を中心としてその周りにそれぞれ傾転し、増速側へ変速動作が開始される。
【００２０】
傾転軸方向変位量Ｙ及び傾転角変位量θは共に減少していくので、電圧値Ｖも減少して目標電圧値Ｖ₀に近づいていき、その結果、スプール４９の各ポートの弁開度も小さくなる。更に変速が続き、偏差Ｖ_eがゼロ、即ち電圧値Ｖ＝目標電圧値Ｖ₀となるが、この時点ではＹはゼロではないので傾転角は目標傾転角に達しておらず、パワーローラ６は更に傾転を続ける。しかし、偏差Ｖ_eの符号が反転するので、スプール４９は各ポートをＰｕｐとＰｄｏｗｎとの大小関係が逆転するように開き、その結果、トラニオン３３，３７の移動方向が逆転し、傾転軸方向変位量Ｙが正の方向（Ｙ＞０）へ移動を開始する。こうして、傾転角は目標傾転角に近づき、電圧値Ｖが目標電圧値Ｖ₀に近づくにつれて、各トラニオン３３，３７の傾転軸方向変位量Ｙはゼロに近づき、実際の変速比も目標変速比に近づいていく。電圧の偏差Ｖ_eの符号が反転する度に、上記の変速動作を繰り返して、実際の変速比が目標変速比に一致した時には、トラニオン３３，３７の傾転軸方向変位量Ｙと偏差Ｖ_eとは共にゼロとなって、パワーローラ６，９は中立位置に戻り、変速動作は終了する。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２及び図３に示されるような従来のトロイダル型無段変速機は、次のような問題点がある。即ち、従来のトロイダル型無段変速機が一つのトロイダル変速部から成る場合には、２個又は３個のパワーローラを一組として有しており、トロイダル型無段変速機が、２つのトロイダル変速部とから成る場合にも、各トロイダル変速部は２個又は３個のパワーローラを一組として有しており、全体としては、４個又は６個のパワーローラを有しており、各パワーローラを支持するトラニオンに油圧シリンダが備わり、変速比制御弁により傾転軸方向にストロークできる様に構成されている。パワーローラに発生する傾転力が同一となるように、各トラニオンの全ストローク量、即ち、各トラニオンが傾転軸１１の軸方向に変位することができる限界量は同一（一般に、±０．５ｍｍ〜±２．０ｍｍ）に設定されているが、製造誤差のバラツキ等で全ストローク量が大きなトラニオンが存在する場合がある。現在の変速比と目標変速比との差、即ち変速比幅が大きいと、変速比制御弁は、各油圧シリンダに生じる差圧を大きくし且つ継続させるようになるため、全ストローク量が小さいトラニオンがたとえその全ストローク量を変位してしまうようなことがあっても、全ストローク量が大きなトラニオンは更に変位することがある。パワーローラの傾転特性上、パワーローラの傾転力は、トラニオンの中立位置からの変位量が大きいほど大きくなるので、全ストローク量の大きなトラニオンに設けられているパワーローラは、他のトラニオンに設けられているパワーローラよりも速く傾転する。
【００２２】
入力ディスクと出力ディスクとの間の変速比は一組を構成するトロイダル変速部１，２の各パワーローラに対して同じであるから、各パワーローラ間には各パワーローラの傾転角を同期させようとする自己同期機能が働く。各パワーローラの傾転角は、定常状態に落ちついたときには同期するものの、その過程で、全ストローク量の大きなトラニオンに設けられているパワーローラの傾転角と、他の全ストローク量の小さいトラニオンに設けられているパワーローラの傾転角との間の傾転角まで傾転する。つまり、図３に示すように、プリセスカム５３が連結されてフィードバック制御のために検出される合成変位量を生じさせているトラニオン３３の全ストローク量よりも、大きな全ストローク量Ｋａ，Ｋｂを有する他のトラニオン（例えば、トロイダル変速部２の右側のトラニオン３７）が存在している場合、制御すべき変速比幅が大きなときには、その大きな全ストローク量Ｋａ，Ｋｂを有するトラニオン３７に設けられているパワーローラ９は、プリセスカム５３が連結されたトラニオン３３に設けられているパワーローラ６よりも速く傾転してしまうので、変速比が収束するまでの過程において、プリセスカム５３が設けられて制御の対象となっているトラニオン３３のパワーローラ６の傾転量が本来の傾転量よりも大きくなるオーバーシュート量が発生する。即ち変速比のオーバーシュート量が大きくなってしまい、運転者に違和感を与えるという問題がある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、上記問題を解決し、プリセスカムが設けられたトラニオンに回転自在に支持されているパワーローラの傾転速度を他のトラニオンに回転自在に支持されているパワーローラの傾転速度よりも速くすることによって、変速比幅が大きい場合でも、プリセスカムが設けられているトラニオンに支持されたパワーローラに対して、他のトラニオンに支持されているパワーローラとの自己同期機能に基づいて、傾転速度を遅くするブレーキをかけ、変速比制御中の変速比の収束過程における傾転角のオーバーシュート量を低減し、且つトラニオンの全ストローク量を同一に設定するために必要としていた加工誤差の厳密な管理を緩和することを可能にするトロイダル型無段変速機を提供することである。
【００２４】
この発明は、対向して配置された入力ディスクと出力ディスク、前記両ディスクに対する傾転角度の変化に応じて前記入力ディスクの回転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達する複数のパワーローラ、前記各パワーローラを回転自在に支持した傾転軸方向に変位可能なトラニオン、前記各トラニオンを傾転軸方向に変位させる二つのシリンダ室を有する油圧シリンダ、変速比を制御するため前記シリンダ室への油圧を調整する変速比制御弁、前記トラニオンに設けられており且つ前記トラニオンの傾転軸方向変位量と前記パワーローラの傾転角変位量との合成変位量を検出するプリセスカム、及び前記変速比を目標変速比へ制御するため前記目標変速比と前記合成変位量とに基づいて前記変速比制御弁を制御するコントローラを具備し、前記プリセスカムが設けられた前記トラニオンの傾転軸方向の変位の全ストローク量を前記プリセスカムが設けられていない前記トラニオンの傾転軸方向の変位の全ストローク量よりも大きくしたことから成るトロイダル型無段変速機に関する。
【００２５】
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、次のように作動する。即ち、トロイダル型無段変速機の変速比制御は、プリセスカムが設けられたトラニオンの傾転軸方向変位量とそのトラニオンに回転自在に支持されパワーローラの傾転角変位量との合成変位量に対応する電圧値が制御情報となって行われる。現在の変速比と目標変速比との間の変速比幅が大であるような状態では、プリセスカムが検出した合成変位量も大となるため、コントローラによる変速比制御弁の制御においては、シリンダ室へ供給される調整された油圧は、トラニオンの傾転軸方向の変位を大きくするような値となる。この場合、プリセスカムが設けられたトラニオンの傾転軸方向の変位の全ストローク量は、プリセスカムが設けられていないトラニオンの傾転軸方向の変位の全ストローク量よりも大きく設定されているので、プリセスカムが設けられていないトラニオンの傾転軸方向の変位がその全ストローク量で制限されるのに対して、プリセスカムが設けられたトラニオンの傾転軸方向の変位は、より大きな全ストローク量に対応する軸方向位置まで変位する。
【００２６】
プリセスカムが設けられたトラニオンの傾転軸方向の全ストローク量が、上記のように、プリセスカムが設けられていないトラニオンの傾転軸方向の全ストローク量よりも大きく設定されているので、プリセスカムが設けられたトラニオンに回転自在に支持されたパワーローラは、プリセスカムが設けられていないトラニオンに回転自在に支持されたパワーローラよりも、大きな傾転力を受けて速く傾転しようとする。入力ディスクと出力ディスクとの間の変速比は、一組のトロイダル変速部に含まれる各パワーローラに対して同じであるから、変速比が収束するまでの過程において、プリセスカムが設けられたトラニオンに回転自在に支持されたパワーローラの速い傾転は、プリセスカムが設けられていないトラニオンに回転自在に支持されたパワーローラの遅い傾転によって、ブレーキがかかることを意味している。したがって、プリセスカムが設けられたトラニオンに回転自在に支持されたパワーローラの傾転角、即ち収束途上の変速比のオーバーシュート量が低減されることになる。
【００２７】
また、上記トロイダル型無段変速機において、前記変速比制御弁はスプールが中立位置にある状態でシリンダ室を遮断し且つスプールが中立位置から変位した状態で各シリンダ室を油圧源とリザーバとにそれぞれ選択的に連通させるスプール弁を備え、スプールの位置が前記コントローラによって制御されている。この場合、コントローラは、プリセスカムが検出した合成変位量を、スプールの位置の制御に変換できるものであれば、機械的な手段、電気的な手段、又は両者の複合的な手段のいずれであってもよい。
【００２８】
また、上記トロイダル型無段変速機において、前記コントローラは、合成変位量を対応する電圧値に変換するポテンショメータを備え、電圧値と目標変速比に対応する目標電圧値との偏差に応答して変速比制御弁を制御するものである。
【００２９】
更に、上記トロイダル型無段変速機において、前記変速比制御弁は、前記ポテンショメータが変換した電圧値と目標変速比に対応する目標電圧値との偏差に応答して前記スプールの両端に作用する油圧を調整するソレノイド弁を有するものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
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の一実施例を示す断面図である。図１に示すトロイダル型無段変速機において、プリセスカムが設けられたトラニオンを傾転軸方向に移動させる油圧シリンダの構造以外の、トロイダル変速部及び変速制御に関する基本的な構成は、図２及び図３に示した従来のトロイダル型無段変速機における構成と変わるところがないので、同じ構成要素には同じ符号を付し、その基本的な構成とその構成に基づく変速比の制御動作とについての再度の説明を省略する。
【００３１】
図１に示すように、プリセスカム５３が設けられているトロイダル変速部１のトラニオン６３に関して、油圧シリンダ７２のピストン７１に油圧を作用させる減速側シリンダ室７３Ａと増速側シリンダ室７３Ｂの傾転軸方向の中立位置（傾転力が発生しない位置，即ちＹ＝０の位置）からの両方向への全ストローク量Ｌａ，Ｌｂ（中立位置では、Ｌａ＝Ｌｂ）は、他のトラニオン３３，３７における油圧シリンダ４２，４５のピストン４１，４４の全ストローク量よりも大きく設定されている。
【００３２】
このため、変速比幅が大きな変速時には、目標電圧値Ｖ₀と検出された電圧値Ｖとの偏差Ｖ_eも大きいから、それに応じてソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂへのデューティの差、圧力Ｐｕｐ及びＰｄｏｕｎの差圧、そして油圧ピストン４１，４４，７１に作用する傾転軸１１の軸方向の力は大きく且つ継続するようになる。上記のとおり、油圧シリンダ７２のピストン７１の全ストローク量Ｌａ，Ｌｂが、油圧シリンダ４２，４５のピストン４１，４４の全ストローク量よりも大きいから、プリセスカム５３が設けられたトラニオン６３は、他の３つのトラニオン３３，３７よりも傾転軸方向変位量Ｙが大きくなり、入力ディスク４及び出力ディスク５からパワーローラ６６が受ける傾転力が大きくなって、他のパワーローラ６，９よりも速く傾転する。
【００３３】
フィードバック制御の対象となっているトラニオン６３に回転自在に支持されているパワーローラ６６は、常に一番速く傾転し、他のトラニオン３３，３７に回転自在に支持されているパワーローラ６，９がこれに遅れて追従する。即ち、変速比幅が大きい変速時には、トラニオン６３のパワーローラ６６は、他のトラニオン３３，３７のパワーローラ６，９よりも速く目標傾転角に近づくが、この場合、パワーローラ６，９の傾転角との間に差が生じることによって自己同期作用が働く。この場合の自己同期作用は、パワーローラ６６の傾転に対してはブレーキをかける方向に作用する（他のパワーローラ６，９に対しては傾転を促進させる方向に作用する）。このように、フィードバック制御の対象となっているトラニオン６３のパワーローラ６６は、目標変速比への収束の過程で、従来のパワーローラのように他のトラニオン３３，３７のパワーローラ６，９との間で働く自己同期作用によって傾転を速められるようなことは無い。
【００３４】
この発明によるトロイダル型無段変速機によれば、変速比幅が大きい変速比制御を行う場合、既に説明したように、傾転軸方向変位量Ｙと傾転角変位量θとの合成変位量の検出に基づいて変速比を制御しており、変速比はオーバーシュートを繰り返しながら収束する傾向がある。変速比の収束過程における自己同期作用は、プリセスカム５３が設けられたトラニオン６３に回転自在に支持されたパワーローラ６６の傾転に対して常にブレーキをかける方向に作用し、パワーローラ６６の傾転角は、他のトラニオン３３，３７のパワーローラ６，９の傾転角との間に存在する傾転角であって、自己同期作用で定まる傾転角になろうとする。その結果、変速比のオーバーシュート量が従来に比べて低減され、変速比の収束を速することにもなり、車両の運転者に変速時の違和感を与えることがない。
【００３５】
上記実施例では、コントローラ５２は、プリセスカム５３が検出した合成変位量を、対応する電圧値に変換するポテンショメータ５５を備えるものとして、また、変速比制御弁であるスプール弁４８はソレノイド弁５１からの油圧によって制御されるものとして説明したが、コントローラ５２による変速比制御弁の制御は、この実施例における制御態様に限らず、他の態様も考えられる。例えば、プリセスカムが検出した合成変位量を変速比制御弁の直接的な機械的制御（例えば、リンク機構を用いる）に変換して用いてもよい。また、偏差を電圧値として得た場合においても、例えば、電圧値に基づいてモータの回転を制御し、そのモータの出力により変速比制御弁の弁操作を制御する態様等も考えられる。
【００３６】
【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、プリセスカムが設けられたトラニオンの傾転軸方向の変位の全ストローク量をプリセスカムが設けられていないトラニオンの傾転軸方向の変位の全ストローク量よりも大きくしたものであるので、トラニオンに関連する部品の製造誤差によって、トラニオンの傾転軸方向の全ストローク量にバラツキが生じることがあっても、そのようなバラツキを充分吸収する程度に、プリセスカムが設けられたトラニオンの傾転軸方向の変位の全ストローク量は相対的に大きく設定されることになる。
【００３７】
変速比幅が大きい場合の変速制御において、プリセスカムが設けられたトラニオンに回転自在に支持されるパワーローラの傾転速度が、プリセスカムが設けられていないトラニオンに回転自在に支持されるパワーローラの傾転速度よりも、大きくなる。目標変速比への収束の過程において、プリセスカムが設けられたトラニオンのパワーローラの傾転には、その他のトラニオンのパワーローラから、自己同期機能に基づいてブレーキがかかり、従来のトロイダル型無段変速機に見られたようなプリセスカムが設けられたトラニオンのパワーローラの傾転角のオーバーシュート量が意図せずに大きくなるという事態を防ぐことができる。プリセスカムが設けられたトラニオンのパワーローラの傾転角のオーバーシュート量が少なくなれば、プリセスカムが検出する合成変位量、即ち変速比制御の制御情報となる電圧値は目標電圧値により近いものとなり、変速比の収束を速めることにもなる。また、プリセスカムが設けられないトラニオンの傾転軸方向の変位の全ストローク量は、プリセスカムが設けられたトラニオンの傾転軸方向の変位の全ストローク量以下であればよく、全てのトラニオンの傾転軸方向の変位の全ストローク量を揃える必要はなく、製造誤差加工精度が緩和される。
【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一実施例を示す断面図である。
【図２】従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す断面図である。
【図３】図２に示すトロイダル型無段変速機の制御装置を含んだ全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１，２トロイダル変速部
３主軸
４，７入力ディスク
５，８出力ディスク
６，９，６６パワーローラ
１１傾転軸
１３入力軸
２２出力軸
３３，３７，６３トラニオン
３４，３８回転支軸
４１，４４，７１ピストン
４２，４５，７２油圧シリンダ
４３Ａ，４３Ｂ，４６Ａ，４６Ｂ，７３Ａ，７３Ｂシリンダ室
４８スプール弁
４９スプール
５１Ａ，５１Ｂソレノイド弁
５２コントローラ
５３プリセスカム
５５ポテンショメータ
Ｙ傾転軸方向変位量
θ 傾転角変位量
Ｖ電圧値
Ｖ₀目標電圧値
Ｖ_e偏差
ｅ₀目標変速比

Claims

対向して配置された入力ディスクと出力ディスク、前記両ディスクに対する傾転角度の変化に応じて前記入力ディスクの回転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達する複数のパワーローラ、前記各パワーローラを回転自在に支持した傾転軸方向に変位可能なトラニオン、前記各トラニオンを傾転軸方向に変位させる二つのシリンダ室を有する油圧シリンダ、変速比を制御するため前記シリンダ室への油圧を調整する変速比制御弁、前記トラニオンに設けられており且つ前記トラニオンの傾転軸方向変位量と前記パワーローラの傾転角変位量との合成変位量を検出するプリセスカム、及び前記変速比を目標変速比へ制御するため前記目標変速比と前記合成変位量とに基づいて前記変速比制御弁を制御するコントローラを具備し、前記プリセスカムが設けられた前記トラニオンの傾転軸方向の変位の全ストローク量を前記プリセスカムが設けられていない前記トラニオンの傾転軸方向の変位の全ストローク量よりも大きくしたことから成るトロイダル型無段変速機。
前記変速比制御弁はスプールが中立位置にある状態で前記シリンダ室を遮断し且つ前記スプールが前記中立位置から変位した状態で前記各シリンダ室を油圧源とリザーバとにそれぞれ選択的に連通させるスプール弁を備え、前記スプールの位置が前記コントローラによって制御される請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
前記コントローラは、前記合成変位量を対応する電圧値に変換するポテンショメータを備え、前記電圧値と前記目標変速比に対応する目標電圧値との偏差に応答して前記変速比制御弁を制御する請求項１又は２に記載のトロイダル型無段変速機。
前記変速比制御弁は、前記偏差に応答して前記スプールの両端に作用する油圧を調整するソレノイド弁を有する請求項３に記載のトロイダル型無段変速機。