JP3711688B2 - トロイダル式無段変速機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トロイダル式無段変速機、特にギヤードニュートラル発進方式を採用するＦＦ車用の無段変速機の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用無段変速機として、入力ディスクと出力ディスクとの間に両ディスク間の動力伝達を行うローラーを介設すると共に、このローラーを傾転させて両ディスクに対する接触位置を半径方向に変化させることにより、両ディスク間の動力伝達の変速比を無段階に変化させるようにしたトロイダル式無段変速機が実用化されつつあるが、例えば特開平６−１０１７５４号公報に示されているように、この種の無段変速機において、ギヤードニュートラルを用いた発進方式を採用することが提案されている。
【０００３】
この方式では、エンジンに連結された第１のシャフト上に上記のような構成の無段変速機構が配置されると共に、該第１のシャフトに平行な第２のシャフト上に、サンギヤと、インターナルギヤと、これら両ギヤに噛み合うプラネタリピニオンを支持するピニオンキャリヤの３つの回転要素を有する遊星歯車機構が配置され、エンジン回転を、これらの回転要素のうちの第１の要素には直接、第２の要素には上記無段変速機構を介してそれぞれ入力するように構成され、第３の回転要素が出力要素とされる。
【０００４】
そして、上記無段変速機構の変速比を制御することにより、遊星歯車機構の第１、第２の回転要素に入力される回転速度の比を第３の回転要素が停止する比に制御してニュートラル状態を実現させると共に、この状態から上記無段変速機構の変速比を増減させることにより、出力要素である第３の回転要素を前進または後退方向に回転させるように構成される。
【０００５】
この方式によれば、クラッチやトルクコンバータ等を用いなくても車両を発進させることができ、発進時の応答性や動力伝達効率が向上することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のギヤードニュートラル方式を採用する場合、第１シャフト側から第２シャフト上の遊星歯車機構へ無段変速機構を介さずに動力を伝達する経路と、該無段変速機構を介して遊星歯車機構へ動力を伝達する経路とが必要となり、そこで、上記公報に開示された無段変速機においては、後者の伝達経路を２連式の変速機構の中間部に設けると共に、前者の伝達経路としてのローモード用減速機を構成するギヤ列を上記無段変速機構のエンジン側に設けている。
【０００７】
しかし、このような構成の場合、特にＦＦ車（フロントエンジン・フロントドライブ車）用の変速機の場合に、次のような不具合が発生することになる。
【０００８】
つまり、ＦＦ車用の変速機の場合、上記公報の図３に示されているように、遊星歯車機構が配置された第２シャフト（ユニット出力軸）のエンジン側の端部にディファレンシャル装置が連結されるのが通例であり、この場合、上記の第１シャフト側から第２シャフト上の遊星歯車機構へ直接動力を伝達するギヤ列が、径の大きいデファレンシャル装置に近接して配置されることになる。そのため、該ギヤ列とデファレンシャル装置との干渉を回避する必要上、両者を軸方向に離反させなければならず、これが当該変速機の軸方向寸法を増大させる要因となる。特に、エンジンおよび変速機の軸心が車体の横方向に配置されるＦＦ車の場合、この軸方向寸法の増大は、当該エンジンおよび変速機のレイアウトや車体への搭載を困難にするのである。
【０００９】
そこで、本発明は、ギヤードニュートラル発進方式を採用するＦＦ車用のトロイダル式無段変速において、その軸方向寸法の増大を抑制し、車体への搭載性やレイアウト性を向上させることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【００１１】
まず、本願の特許請求の範囲の請求項１に記載の発明（以下、第１発明という）は、一端がエンジンに連結された第１シャフトと、上記第１シャフトに平行に配設され、エンジン側の端部に左右の駆動輪を駆動するディファレンシャル装置が連結された第２シャフトと、上記第１シャフトの外側に嵌挿された中空の第３シャフトとを備え、該第３シャフト上に、上記第１シャフトに連結された第１の入力ディスクと、該第１の入力ディスクのエンジン側に配置されて第３シャフトに回転自在に支持された第１の出力ディスクと、これらのディスクの間に介設されて両ディスク間の動力伝達を行う第１のローラーと、該第１のローラーを傾転自在に支持し、該第１のローラーと上記第１の入力ディスクおよび第１の出力ディスクとの接触位置を変更することにより両ディスク間の変速比を変化させる第１の接触位置変更部材とを有する第１トロイダル式無段変速機構を配設すると共に、この第１トロイダル式無段変速機構における第１の出力ディスクのエンジン側に、該第１の出力ディスクと一体的に第３シャフト上に回転自在に支持された第２の出力ディスクと、上記第３シャフト上において第２の出力ディスクのさらにエンジン側に配置されて第１シャフトに連結された第２の入力ディスクと、両ディスク間に介設された第２のローラーと、該第２のローラーと両ディスクとの接触位置を変更する第２の接触位置変更部材とを有する第２トロイダル式無段変速機構を配設し、かつ、上記第２シャフト上には、サンギヤとインターナルギヤとピニオンキャリヤの３つの回転要素を有すると共に、これらの回転要素のうち、第１要素が上記、第１、第２トロイダル式無段変速機構における両出力ディスクに連動回転するように連結され、第２要素が第２シャフトに連結された遊星歯車機構を配設する。
【００１２】
そして、上記第１シャフトにおける第１トロイダル式無段変速機構の反エンジン側に配置されて該第１シャフトと一体回転する第１ギヤと、上記第２シャフトにおける遊星歯車機構の反エンジン側に回転自在に支持された第２ギヤと、これらのギヤに噛み合って両ギヤ間の動力伝達を行うアイドルギヤとで構成されるギヤ列を備え、さらに、このギヤ列の第２ギヤと遊星歯車機構の第３要素との間を連結しもしくは切断する第１クラッチ機構と、上記第１、第２トロイダル式無段変速機構における両出力ディスクと第２シャフトとの間を連結しもしくは切断する第２クラッチ機構と、該第１、第２クラッチ機構および上記接触位置変更部材の作動を制御する制御手段とを備える。
【００１６】
そして、上記第３シャフトの一方の端部をベアリングを介して変速機ケースに支持させ、また、他方の端部にはギヤ列の第１ギヤを嵌合して、該第１ギヤをベアリングを介して変速機ケースに支持させる。そして、該第３シャフトと第１ギヤとの嵌合部に、両者間の軸方向の相対変位を吸収するバネ部材を介設したことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明（以下、第２発明という）は、第１、第２トロイダル式無段変速機構の入力ディスクをそれぞれ第３シャフトに連結し、かつ、上記第１、第２トロイダル式無段変速機構において入力ディスクと出力ディスクとの間にそれぞれローラーを挟圧させるローディング機構を、第１トロイダル式無段変速機構の入力ディスクとその反エンジン側に配置されたギヤ列の第１ギヤとの間に配設する。
【００１９】
そして、ローディング機構を、互いに対向する面が周方向の凹凸を有するカム面とされた一対のディスクと、両ディスク間に介設されて、これらのディスクの相対回転により両ディスク間に軸方向力を発生させるローラーとで構成すると共に、ギヤ列の第１ギヤと該第１ギヤ側のディスクとの間にこれらを一体回転させるためのピン部材を介設し、このピン部材を、該第１ギヤ側のディスクにおける凹凸により肉圧が厚くなっている部位に配設したことを特徴とする。
【００２１】
上記の構成により、本願の各発明によれば次の作用が得られる。
【００２２】
まず、第１発明によれば、第１クラッチ機構が締結されて、ギヤ列の第２ギヤと遊星歯車機構の第３要素とが連結されており、かつ、第２クラッチ機構が解放されて、第１、第２トロイダル式無段変速機構における両出力ディスクと第２シャフトとの間が切断されている状態では、エンジンから第１シャフトに入力される回転は、該第１シャフトからギヤ列および第１クラッチ機構を介して第２シャフト上に配設された遊星歯車機構の第３要素に入力されると共に、第１シャフト上の第１、第２トロイダル式無段変速機構における両入力ディスクから両ローラーを介して両出力ディスクに伝達されて、該出力ディスクから上記遊星歯車機構の第１要素にも入力される。
【００２３】
その場合に、制御手段により接触位置変更部材を介して第１、第２トロイダル式無段変速機構の変速比を適切に制御して、上記遊星歯車機構における第１要素と第３要素の回転速度の比を第２要素の回転速度がゼロとなるように設定すれば、エンジン回転を入力し、かつ、第１クラッチ機構を締結させたまま、当該変速機の出力軸である第２シャフトの回転を停止させることができ、ギヤードニュートラルの状態が得られる。
【００２４】
そして、この状態から上記第１、第２トロイダル式無段変速機構の変速比を変化させて、遊星歯車機構の第１要素の回転速度を低下もしくは上昇させれば、当該変速機全体としての変速比が大きな状態、即ちローモードの状態で、第２シャフトが前進方向または後退方向に回転することになり、当該車両が発進することになる。
【００２５】
また、上記第１クラッチ機構が解放されて、ギヤ列の第２ギヤと遊星歯車機構の第３要素との間が切断され、かつ、第２クラッチ機構が締結されて、第１、第２トロイダル式無段変速機構における各出力ディスクと第２シャフトとが連結されている状態では、エンジンから第１シャフトに入力される回転は、上記第１、第２トロイダル式無段変速機構から第２クラッチ機構を介してのみ第２シャフトに伝達される。そのとき、上記遊星歯車機構による変速は行われず、変速機全体としての変速比は上記第１、第２トロイダル式無段変速機構の変速比のみに対応することになり、変速比が小さな状態、即ち所謂ハイモードの状態で、第１、第２トロイダル式無段変速機構によって該変速比が無段階に制御されることになる。
【００２６】
また、上記のギヤードニュートラルの状態およびローモードの状態で第１シャフトから遊星歯車機構に回転を伝達するギヤ列が第１シャフト上における第１トロイダル式無段変速機構および第２シャフト上における遊星歯車機構の、いずれも反エンジン側に配置されているから、このギヤ列と、第２シャフトのエンジン側の端部に連結されたディファレンシャル装置との干渉が回避され、それだけ、当該変速機の軸方向寸法の短縮が可能となる。
【００２８】
さらに、第１シャフトの外側に中空の第３シャフトを嵌挿して、該第３シャフト上に上記第１、第２トロイダル式無段変速機構の入力側および出力側の各ディスクを配置する場合に、該第３シャフトの一方の端部をベアリングを介して変速機ケースに支持させ、また、他方の端部にはギヤ列の第１ギヤを嵌合させ、該第１ギヤをベアリングを介して変速機ケースに支持させるように構成すると共に、該第３シャフトと第１ギヤとの嵌合部に、両者間の軸方向の相対変位を吸収するバネ部材を介設したので、第３シャフトが熱膨張等により伸縮しても、その伸縮が上記バネ部材によって吸収されることになる。
【００２９】
したがって、該第３シャフトの一方の端部を支持するベアリング、および該第３シャフトの他方の端部を第１ギヤを介して支持するベアリングに作用する軸方向力が適度に維持されると共に、上記第１ギヤの軸方向のガタツキが抑制され、該第１ギヤが良好に保持されることになる。
【００３０】
一方、第２発明によれば、第１、第２トロイダル式無段変速機構の入力ディスクをそれぞれ第３シャフトに連結する場合に、上記第１、第２トロイダル式無段変速機構において入力ディスクと出力ディスクとの間にそれぞれローラーを挟圧させるローディング機構を、第１無段変速機構の入力ディスクとその反エンジン側に配置されたギヤ列の第１ギヤとの間に配設したので、第１クラッチ機構が締結され、第２クラッチ機構が解放されたギヤードニュートラルないしローモードの状態でのエンジンからのトルクの流れが良好に行われることになる。
【００３１】
つまり、エンジンからのトルクは第１シャフトに入力された後、該第１シャフトの反エンジン側の端部からギヤ列を介して第２シャフト側に伝達され、第１クラッチ機構を介して遊星歯車機構の第３要素に入力されることになる。このとき、この遊星歯車機構においては、第２要素から第２シャフトを介してディファレンシャル装置側にトルクが出力されると同時に、上記第３要素へのトルクの入力に対する反力が第１要素に作用し、これが該第１要素と連結された第１シャフト上の第１、第２トロイダル式無段変速機構における出力ディスクに還流されて、所謂循環トルクが発生する。
【００３２】
そして、この循環トルクのうち、第１トロイダル式無段変速機構の第１の入力ディスクに伝達されたものは、ローディング機構を介して上記ギヤ列の第１ギヤに、また、第２トロイダル式無段変速機構の入力ディスクに伝達されたものは、上記第３シャフトを経由した上で、同じくローディング機構からギヤ列の第１ギヤにそれぞれ伝達されることになる。したがって、いずれの循環トルクも第１シャフトを通過することはなく、該第１シャフトは上記エンジンからのトルクだけを伝達すれば足りることになる。
【００３３】
また、ローディング機構を、互いに対向する面が周方向の凹凸を有するカム面とされた一対のディスクと、両ディスク間に介設されたローラーとで構成し、このローディング機構の第１ギヤ側のディスクと該第１ギヤとをピン部材で連結する場合に、このピン部材を上記第１ギヤ側のディスクにおける凹凸により肉圧が厚くなっている部位に配設したので、該ディスクの全体的な肉厚、即ち軸方向寸法を増大させたり、該ディスクの強度を低下させたりすることなく、上記第１ギヤと該ディスクとが連結されることになる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る無段変速機について、その機械的構成、油圧制御回路の構成および変速制御の具体的動作を説明する。
【００３６】
機械的構成
図１は、本実施の形態に係るトロイダル式無段変速機の機械的構成を示す骨子図であり、この変速機１０は、エンジン１の出力軸２にトーショナルダンパ３を介して連結されたインプットシャフト（第１シャフト）１１と、該シャフト１１の外側に遊嵌合された中空のプライマリシャフト（第３シャフト）１２と、これらのシャフト１１，１２に平行に配置されたセカンダリシャフト（第２シャフト）１３とを有し、これらのシャフト１１〜１３が、いずれも当該車両の横方向に延びるように配置されている。
【００３７】
また、この無段変速機１０における上記インプットシャフト１１およびプライマリシャフト１２の軸線上には、トロイダル式の第１、第２無段変速機構２０，３０と、ローディングカム４０とが配設されていると共に、セカンダリシャフト１３の軸線上には、遊星歯車機構５０と、ローモードクラッチ（第１クラッチ機構）６０およびハイモードクラッチ（第２クラッチ機構）７０とが配設されている。そして、インプットシャフト１１およびプライマリシャフト１２の軸線と、セカンダリシャフト１３の軸線との間に、ローモードギヤ列８０と、ハイモードギヤ列９０とが介設されている。
【００３８】
上記第１、第２無段変速機構２０，３０はほぼ同一の構成であり、いずれも、対向面がトロイダル面とされた入力ディスク２１，３１と出力ディスク２２，３２とを有し、これらの対向面間に、両ディスク２１，２２間および３１，３２間でそれぞれ動力を伝達するローラー２３，３３が２つづつ介設されている。
【００３９】
そして、エンジン１から遠い方に配置された第１無段変速機構２０は、入力ディスク２１が反エンジン側に、出力ディスク２２がエンジン側に配置され、また、エンジン１に近い方に配置された第２無段変速機構３０は、入力ディスク３１がエンジン側に、出力ディスク３２が反エンジン側に配置されており、かつ、両無段変速機構２０，３０の入力ディスク２１，３１はプライマリシャフト１２の両端部にそれぞれ結合され、また、出力ディスク２２，３２は一体化されて、該プライマリシャフト１２の中間部に回転自在に支持されている。
【００４０】
また、インプットシャフト１１の反エンジン側の端部には上記ローモードギヤ列８０を構成する第１ギヤ８１が結合されていると共に、該第１ギヤ８１と上記第１無段変速機構２０の入力ディスク２１との間にローディングカム４０が介設されており、さらに、第１、第２無段変速機構２０，３０の一体化された出力ディスク２２，３３（以下、「一体化出力ディスク３４」と記す）の外周に、上記ハイモードギヤ列９０を構成する第１ギヤ９１が設けられている。
【００４１】
一方、セカンダリシャフト１３の反エンジン側の端部には、上記ローモードギヤ列８０を構成する第２ギヤ８２が回転自在に支持されて、アイドルギヤ８３を介して上記第１ギヤ８１に連結されていると共に、該セカンダリシャフト１３の中間部には上記遊星歯車機構５０が配設されている。そして、該遊星歯車機構５０のピニオンキャリヤ（第３回転要素）５１と上記ローモードギヤ列８０の第２ギヤ８２との間に、これらを連結しもしくは切断するローモードクラッチ６０が介設されている。
【００４２】
また、遊星歯車機構５０のエンジン側には、上記第１、第２無段変速機構２０，３０の一体化出力ディスク３４の外周に設けられたハイモードギヤ列９０の第１ギヤ９１に噛み合う第２ギヤ９２が回転自在に支持され、該第２ギヤ９２と遊星歯車機構５０のサンギヤ（第１回転要素）５２とが連結されていると共に、該遊星歯車機構５０のインターナルギヤ（第２回転要素）５３がセカンダリシャフト１３に結合されており、また、該遊星歯車機構５０のエンジン側に、上記ハイモードギヤ列９０の第２ギヤ９２とセカンダリシャフト１３とを連結しもしくは切断するハイモードクラッチ７０が介設されている。
【００４３】
そして、上記セカンダリシャフト１３のエンジン側の端部に、第１、第２ギヤ４ａ，４ｂとアイドルギヤ４ｃとでなる出力ギヤ列４を介してディファレンシャル装置５が連結されており、このディファレンシャル装置５から左右に延びる駆動軸６ａ，６ｂを介して左右の駆動輪（図示せず）に動力を伝達するようになっている。
【００４４】
次に、図２以下の図面を用い、上記変速機１０の各構成要素について詳しく説明する。
【００４５】
まず、上記第１、第２無段変速機構２０，３０について説明すると、これらの無段変速機構２０，３０はほぼ同一の構成であり、前述のように、対向面がトロイダル面とされた入力ディスク２１，３１と、出力ディスク２２，３２（一体化出力ディスク３４）とを有し、これらの対向面間に、入、出力ディスク２１，２２間および３１，３２間でそれぞれ動力を伝達するローラー２３，３３が２つづつ介設されている。
【００４６】
そして、図３により、第１無段変速機構２０を例に取ってその構成をさらに詳しく説明すると、一対のローラー２３，２３は、入、出力ディスク２１，２２のほぼ半径方向に延びるシャフト２４，２４を介してトラニオン２５，２５にそれぞれ支持され、入、出力ディスク２１，２２の互いに対向するトロイダル面の円周上の１８０°反対側にほぼ水平姿勢で上下に平行に配置されており、その周面の１８０°反対側の２箇所で上記両ディスク２１，２２のトロイダル面にそれぞれ対接している。
【００４７】
また、上記トラニオン２５，２５は、変速機ケース１００に取り付けられた左右の支持部材２６，２６間に支持され、両ディスク２１，２２の接線方向であってローラー２３，２３のシャフト２４，２４に直交する水平方向の軸心Ｘ，Ｘ回りの回動および該軸心Ｘ，Ｘ方向の直線往復運動が可能とされている。そして、これらのトラニオン２５，２５に、上記軸心Ｘ，Ｘに沿って一側方に延びるロッド２７，２７が連設されていると共に、変速機ケース１００の側面には、これらのロッド２７，２７およびトラニオン２５，２５を介して、上記ローラー２３，２３を傾転させる変速制御ユニット１１０が取り付けられている。
【００４８】
この変速制御ユニット１１０は、油圧制御部１１１とトラニオン駆動部１１２とを有すると共に、トラニオン駆動部１１２には、上方に位置する第１トラニオン２５₁のロッド２７に取り付けられた増速用および減速用のピストン１１３₁，１１４₁と、下方に位置する第２トラニオン２５₂のロッド２７に取り付けられた同じく増速用および減速用のピストン１１３₂，１１４₂とが配置され、上方のピストン１１３₁，１１４₁の互いに対向する面側に増速用および減速用油圧室１１５₁，１１６₁が、また、下方のピストン１１３₂，１１４₂の互いに対向する面側に増速用および減速用油圧室１１５₂，１１６₂がそれぞれ設けられている。
【００４９】
なお、上方に位置する第１トラニオン２５₁については、増速用油圧室１１５₁がローラー２３側に、減速用油圧室１１６₁が反ローラー２３側にそれぞれ配置され、また、下方に位置する第２トラニオン２５₂については、増速用油圧室１１５₂が反ローラー２３側に、減速用油圧室１１６₁がローラー２３側にそれぞれ配置されている。
【００５０】
そして、上記油圧制御部１１１で生成された増速用油圧Ｐ_Hが、油路１１７，１１８を介して、上方に位置する第１トラニオン２５₁の増速用油圧室１１５₁と、下方に位置する第２トラニオン２５₂の増速用油圧室１１５₂とに供給され、また、同じく油圧制御部１１１で生成された減速用油圧Ｐ_Lが、図示しない油路を介して、上方に位置する第１トラニオン２５₁の減速用油圧室１１６₁と、下方に位置する第２トラニオン２５₂の減速用油圧室１１６₂とに供給されるようになっている。
【００５１】
ここで、第１無段変速機構２０を例にとって上記増速用および減速用油圧Ｐ_H，Ｐ_Lの供給制御と当該無段変速機構２０の変速動作との関係を簡単に説明する。
【００５２】
まず、図３に示す油圧制御部１１１の作動により、第１、第２トラニオン２５₁，２５₂の増速用油圧室１１５₁，１１５₂に供給されている増速用油圧Ｐ_Hが、第１、第２トラニオン２５₁，２５₂の減速用油圧室１１６₁，１１６₂に供給されている減速用油圧Ｐ_Lに対して所定の中立状態より相対的に高くなると、上方の第１トラニオン２５₁は図面上、右側に、下方の第２トラニオン２５₂は左側にそれぞれ水平移動することになる。
【００５３】
このとき、図示されている出力ディスク２２がｘ方向に回転しているものとすると、上方の第１ローラー２３₁は、右側への移動により該出力ディスク２２から下向きの力を受け、図面の手前側にあって反ｘ方向に回転している入力ディスク２１からは上向きの力を受けることになる。また、下方の第２ローラー２３₂は、左側への移動により、出力ディスク２２から上向きの力を受け、入力ディスク２１からは下向きの力を受けることになる。その結果、上下のローラー２３₁，２３₂とも、入力ディスク２１との接触位置は半径方向の外側に、出力ディスク２２との接触位置は半径方向の内側に移動するように傾転し、当該無段変速機構２０の変速比が小さくなる（増速）。
【００５４】
また、上記とは逆に、第１、第２トラニオン２５₁，２５₂の減速用油圧室１１６₁，１１６₂に供給されている減速用油圧Ｐ_Lが、第１、第２トラニオン２５₁，２５₂の増速用油圧室１１５₁，１１５₂に供給されている増速用油圧Ｐ_Lに対して所定の中立状態より相対的に高くなると、上方の第１トラニオン２５₁は図面上、左側に、下方の第２トラニオン２５₂は右側にそれぞれ水平移動する。
【００５５】
このとき、上方の第１ローラー２３₁は出力ディスク２２から上向きの力を、入力ディスク２１から下向きの力を受け、また、下方の第２ローラー２３₂は、出力ディスク２２から下向きの力を、入力ディスク２１から上向きの力を受けることになる。その結果、上下のローラー２３₁，２３₂とも、入力ディスク２１との接触位置は半径方向の内側に、出力ディスク２２との接触位置は半径方向の外側に移動するように傾転し、当該無段変速機構２０の変速比が大きくなる（減速）。
【００５６】
なお、このような油圧制御部１１１による増速用および減速用油圧Ｐ_H，Ｐ_Lの供給動作については、後述する油圧制御回路の説明で詳しく述べる。
【００５７】
以上のような第１無段変速機構２０についての構成および作用は、第２無段変速機構３０についても同様である。
【００５８】
そして、図２に示すように、インプットシャフト１１上に遊嵌合された中空のプライマリシャフト１２の両端部に、第１、第２無段変速機構２０，３０の入力ディスク２１，３１がそれぞれスプライン嵌合されて、これらの入力ディスク２１，３１が常に同一回転するようになっており、また、前述のように、両無段変速機構２０，３０の出力ディスク２２，３２は一体化されているので、両無段変速機構２０，３０の出力側の回転速度も常に同一となる。そして、これに伴って、上記のようなローラー２３，３３の傾転制御による第１、第２無段変速機構２０，３０の変速比の制御も、該変速比が常に同一に保持されるように行われる。
【００５９】
ここで、図４に拡大して示すように、一体化出力ディスク３４の外周面には、ハイモードギヤ列９０のリング状に形成された第１ギヤ９１が嵌合されて溶接により固着されているが、その場合に、一体化出力ディスク３４の一方の側面側には、該ディスク３４の外周と第１ギヤ９１の内周とにわたって座ぐり部Ｙが設けられ、この座ぐり部Ｙ内で該ディスク３４とギヤ９１との溶接が行われている。
【００６０】
したがって、溶接に伴い、その溶接面から溶接用金属Ｚが盛り上がっても、これが上記一方の側面側のトロイダル面３４ａと干渉することはなく、ローラーを広い範囲で傾転させることが可能となる。また、このように、上記第１ギヤ９１が一体化出力ギヤ３４の外周に溶接により固着されているので、該第１ギヤ９１の軸方向のガタツキが抑制されて、その支持が安定することになる。
【００６１】
一方、図５、図６に示すように、上記ローディングカム４０は、上記ローモードギヤ列８０の第１ギヤ８１と第１無段変速機構２０の入力ディスク２１との間に介設されたカムディスク４１を有し、このカムディスク４１と上記入力ディスク２１の互いに対向する面を周方向に凹凸を繰り返すカム面として、これらのカム面間にリテーナディスク４２に保持された複数のローラー４３…４３を配置した構成とされている。
【００６２】
そして、上記カムディスク４１は、インプットシャフト１１の反エンジン側の端部にスプライン嵌合されたローモードギヤ列８０の第１ギヤ８１に、軸方向に配置された複数のピン部材４４…４４を介して一体回転するように連結されていると共に、図６に示すように、このカムディスク４１とプライマリシャフト１２に設けられたフランジ部１２ａとの間には、皿バネ４５，４５と、ニードルスラストベアリング４６と、そのベアリングレース４７とが介設されており、上記皿バネ４５，４５のバネ力により、カムディスク４１が入力ディスク２１側に押圧されている。
【００６３】
これにより、上記ローラー４３…４３が上記両ディスク２１，４１のカム面の凹部２１ａ，４１ａ間に挟持されて、インプットシャフト１１からローモードギヤ列８０の第１ギヤ８１を介してカムディスク４１に入力されるトルクを第１無段変速機構２０の入力ディスク２１に伝達し、さらに、プライマリシャフト１２を介して第２無段変速機構３０の入力ディスク３１にも伝達するようになっている。
【００６４】
そして、特に、図５に鎖線で示すように、入力トルクの大きさに応じて上記ローラー４３…４３が両ディスク２１，４１のカム面の凹部２１ａ，４１ａから凸部２１ｂ，４１ｂ側に向って転動して、これらのカム面間に食い込むことにより、第１無段変速機構２０の入力ディスク２１、ローラー２３、一体化出力ディスク３４、および第２無段変速機構３０のローラー３３を順次該第２無段変速機構３０の入力ディスク３１側に押し付ける。これにより、第１、第２無段変速機構２０，３０におけるローラー２３，３３の挟圧力が入力トルクに応じて自動的に調整されるようになっている。
【００６５】
また、このローディングカム４０においては、上記カムディスク４１とローモードギヤ列８０の第１ギヤ８１とを連結するピン部材４４…４４が、該カムディスク４１における肉圧が厚くなっている凸部４１ｂ…４１ｂの位置に配設されている。したがって、該カムディスク４１の全体的な肉厚を必要以上に厚くして、その軸方向寸法を増大させたり、或はピン部材４４…４４の挿通穴とカム面の凹部４１ａ…４１ａとが近接して該カムディスク４１の強度を低下させたりすることが回避される。
【００６６】
さらに、図６により、上記インプットシャフト１１の外側に遊嵌合されたプライマリシャフト１２の支持構造について説明すると、該プライマリシャフト１２のエンジン側の端部はベアリング１３１を介して変速機ケース１００に支持されており、一方、反エンジン側の端部には、上記ローモードギヤ列８０の第１ギヤ８１がスプライン嵌合され、該ギヤ８１がベアリング１３２を介して変速機ケース１００の反エンジン側のカバー１０１に支持されている。
【００６７】
そして、該プライマリシャフト１２における上記ローディングカム４０の皿バネ４５，４５を支持するフランジ部１２ａと上記第１ギヤ８１との間には、ニードルスラストベアリング１３３およびベアリングレース１３４を介して、該プライマリシャフト１２と第１ギヤ８１とを互いに離反する方向に付勢する皿バネ１３５が配置されている。
【００６８】
したがって、プライマリシャフト１２が熱膨張等により伸縮したときに、該シャフト１２のエンジン側の端部は軸方向に移動できないから、第１ギヤ８１にスプライン嵌合された反エンジン側の端部が軸方向に変位することになるが、このとき、その変位が上記皿バネ１３５によって吸収されると共に、上記第１ギヤ８１が該皿バネ１３５のバネ力に応じた適度の力で常にベアリング１３２側に押圧されることになる。したがって、該第１ギヤ８１が、上記プライマリシャフト１２の伸びによりベアリング１３２側に強く押し付けられたり、逆に、プライマリシャフト１２の縮みにより該第１ギヤ８１が軸方向にがたつくといった状態が回避される。
【００６９】
また、この皿バネ１３５のバネ力をプライマリシャフト１２および第１ギヤ８１を介して受けるエンジン側および反エンジン側のベアリング１３１，１３２にも常に適度の軸方向の力が作用することになり、特に、これらのベアリング１３１，１３２が図示のようなテーパーローラー型のスラストベアリングである場合に、軸方向の予圧が適度に保持されて、これが小さすぎる場合のガタツキや、大きすぎる場合の回転抵抗の増大といった不具合が防止される。
【００７０】
なお、上記反エンジン側カバー１０１にはオイルポンプ１０２が取り付けられ、インプットシャフト１１と一体的に回転するローモードギヤ列８０の第１ギヤ８１により駆動されるようになっている。
【００７１】
次に、図７により、セカンダリシャフト１３並びに該シャフト１３上の遊星歯車機構５０、ローモードクラッチ６０およびハイモードクラッチ７０等の構成を説明する。
【００７２】
このセカンダリシャフト１３は、エンジン側の端部が変速機ケース１００のエンジン側カバー１０３に、反エンジン側の端部が上記反エンジン側カバー１０１にそれぞれベアリング１４１，１４２を介して回転自在に支持されている。そして、このセカンダリシャフト１３の中央部に、上記ハイモードギヤ列９０を構成する第２ギヤ９２が配置されていると共に、その後方（反エンジン側、以下同様）に隣接させて遊星歯車機構５０が配設され、該第２ギヤ９２と遊星歯車機構５０のサンギヤ５２とが連結されている。また、その後方において、遊星歯車機構５０のインターナルギヤ５３に結合されたフランジ部材５４が該セカンダリシャフト１３にスプライン嵌合されている。
【００７３】
さらに、遊星歯車機構５０の後方にはローモードクラッチ６０が配設されている。このクラッチ６０は、セカンダリシャフト１３に回転自在に支持され、かつ、上記ローモードギヤ列８０の第２ギヤ８２が固着されたドラム部材６１と、その半径方向の内側に配置されて、上記遊星歯車機構５０におけるピニオンキャリヤ５１にフランジ部材５５を介して結合されたハブ部材６２と、これらに交互にスプライン結合された複数枚のクラッチプレート６３…６３と、上記ドラム部材６１の内部に配置されたピストン６４とを有する。
【００７４】
そして、上記ピストン６４の背部のドラム部材６１との間が油圧室６５とされ、該油圧室６５に、図３に示すクラッチ制御ユニット１２０で生成された締結用油圧が供給されたときに、ピストン６４がスプリング６６に抗して前方（エンジン側、以下同様）へストロークすることにより上記クラッチプレート６３…６３が締結され、これにより、該クラッチ６０を介して上記ローモードギヤ列８０の第２ギヤ８２と遊星歯車機構５０のピニオンキャリヤ５１とが結合されるようになっている。
【００７５】
なお、上記ピストン６４の前面側にはバランスピストン６７が配置され、両ピストン６４，６７間に設けられたバランス室６８に潤滑油が導入されることにより、上記油圧室６５内の作動油に働く遠心力によってピストン６５に作用する圧力を相殺するようになっている。
【００７６】
また、上記ハイモードギヤ列９０の第２ギヤ９２の前方には、ハイモードクラッチ７０が配設されている。このクラッチ７０も、セカンダリシャフト１３にスプライン嵌合された出力ギヤ列４の第１ギヤ４ａにパーキング機構用ギヤ４ｄを介して結合されたドラム部材７１と、その半径方向の内側に配置されて、上記第２ギヤ９２に結合されたハブ部材７２と、これらに交互にスプライン結合された複数枚のクラッチプレート７３…７３と、上記ドラム部材７１の内部に配置されたピストン７４とを有する。
【００７７】
そして、該ピストン７４の背部に設けられた油圧室７５に上記クラッチ制御ユニット１２０で生成された締結用油圧が供給されたときに、該ピストン７４がスプリング７６に抗して後方へストロークすることにより上記クラッチプレート７３…７３が締結され、これにより、該クラッチ７０を介して、上記ハイモードギヤ列９０の第２ギヤ９２と、セカンダリシャフト１３ないし該シャフト１３にスプライン結合された出力ギヤ列４の第１ギヤ４ａとが結合されるようになっている。
【００７８】
なお、このハイモードクラッチ７０にも、ピストン７４の後方にバランスピストン７７が備えられ、両ピストン７４，７７間のバランス室７８に潤滑油が導入されることにより、上記油圧室７５内の作動油に働く遠心力によってピストン７４に作用する圧力を相殺するようになっている。
【００７９】
一方、セカンダリシャフト１３の反エンジン側の端部には、端面から軸方向前方に延びる凹部１３ａが形成され、該凹部１３ａに上記反エンジン側カバー１０１に設けられて前方に突出するボス部１０１ａが相対回転自在に嵌合されている。また、上記エンジン側カバー１０３にも後方に突出するボス部１０３ａが設けられ、セカンダリシャフト１３の前端部の凹部１３ｂに相対回転自在に嵌合されている。
【００８０】
そして、上記反エンジン側カバー１０１のボス部１０１ａにはローモードクラッチ６０およびハイモードクラッチ７０用の２本のクラッチ締結油路１５１，１６１が軸方向に穿設されていると共に、上記クラッチ制御ユニット１２０から反エンジン側カバー１０１内を通過して上方に導かれた油路１５２，１６２が、これらのクラッチ締結油路１５１，１６１にそれぞれ接続されている。
【００８１】
これらの油路のうち、上記ローモードクラッチ６０用の油路１５１は、上記反エンジン側カバー１０１のボス部１０１ａに設けられた半径方向の通孔１５３、該ボス部１０１ａの外周面に設けられた周溝１５４、該ボス部１０１ａに嵌合されたセカンダリシャフト１３の凹部１３ａの周壁に設けられた半径方向の通孔１５５、該シャフト１３の外周面に設けられた周溝１５６およびローモードクラッチ６０におけるドラム部材６１のボス部に設けられた通孔１５７を介して該クラッチ６０の油圧室６５に連通されている。これにより、上記クラッチ制御ユニット１２０で生成されるローモードクラッチ締結用油圧が該クラッチ６０の油圧室６５に供給されるようになっている。
【００８２】
また、ハイモードクラッチ７０用の油路１６１は、上記ボス部１０１ａの前端面に開口し、該ボス部前端面とセカンダリシャフト１３の凹部１３ａの内端面との間の空間１６３に連通している。そして、さらに、該セカンダリシャフト１３に軸方向に穿設されて後端部が上記凹部１３ａの内端面に開口された油路１６４に連通し、該セカンダリシャフト１３および出力ギヤ列４の第１ギヤ４ａにそれぞれ設けられた半径方向の通孔１６５，１６６を介してハイモードクラッチ７０の油圧室７５に連通されている。これにより、上記クラッチ制御ユニット１２０で生成されるハイモードクラッチ締結用油圧が該クラッチ７０の油圧室７５に供給されるようになっている。
【００８３】
このように、ローモードクラッチ６０用およびハイモードクラッチ７０用の締結油路１５１，１６１が、いずれもオイルポンプ１０２が設けられた反エンジン側カバー１０１側から導かれ、セカンダリシャフト１３を介して上記両クラッチ６０，７０の油圧室６５，７５に連通されているから、例えば一方の油路をエンジン側カバー１０３側から導いた場合等に比較して、上記油圧室６５，７５への油圧の供給が迅速に行われ、クラッチ６０，７０の締結制御の応答性が向上することになる。
【００８４】
なお、上記エンジン側カバー１０３のボス部１０３ａにも油路１７１が設けられ、上記クラッチ制御ユニット１２０から該カバー１０３内を通過して上方に導かれた油路１７２（図２参照）に接続されている。また、上記ボス部１０３ａに嵌合されたセカンダリシャフト１３の前端部の凹部１３ｂからは、軸方向に延びて後端部がプラグ１７３によって閉塞された潤滑用油路１７４が穿設されていると共に、該セカンダリシャフト１３の所定位置には、この油路１７４に連通する複数の半径方向の通孔１７５…１７５が設けられている。これにより、上記クラッチ制御ユニット１２０から供給される潤滑油が、上記ローモードクラッチ６０およびハイモードクラッチ７０におけるバランス室６８，７８や、その他の潤滑部位に供給されるようになっている。
【００８５】
ここで、図３に示すように、変速機ケース１００には、その側部に変速制御ユニット１１０が、下部に上記ローモードクラッチ６０およびハイモードクラッチ７０を制御するクラッチ制御ユニット１２０が取り付けられているが、このように、制御ユニットが分割され、その一方を変速機ケース１００の側部に、他方を下部にそれぞれ取り付ける構成とすることにより、その全体を一体化して変速機ケースの下部に取り付ける場合に比較して、該変速機ケースから下方への突出量が少なくなる。したがって、当該車両の最低地上高を確保する上で有利となる。
【００８６】
また、上記のように、変速制御ユニット１１０を変速機ケース１００の一方の側部（図３の左側）に配置すると共に、該ユニット１１０のトラニオン駆動部１１２から変速機ケース１００の内方に向かって水平方向に延びる上下のロッド２７，２７にトラニオン２５，２５をそれぞれ取り付けて、これらのトラニオン２５，２５を水平方向の軸心Ｘ，Ｘに沿って作動させるように構成されているので、該トラニオンを垂直方向に作動させる場合のようにトラニオン駆動部が変速機ケースの上部に配置されて幅方向の大きなスペースを占めるというようなことがなくなる。
【００８７】
したがって、遊星歯車機構５０やローモードクラッチ６０およびハイモードクラッチ７０が配置されたセカンダリシャフト１３を配設するに際し、その軸心をインプットシャフト１１およびプライマリシャフト１２の軸心に接近させることができ、それだけ当該変速機１０の全体がコンパクト化されることになる。
【００８８】
なお、上記クラッチ制御ユニット１２０によるローモードクラッチ６０およびハイモードクラッチ７０に対する締結用油圧の供給制御についても、後述する油圧制御回路についての説明で詳しく述べる。
【００８９】
次に、以上のような構成の無段変速機１０の機械的な動作について説明する。
【００９０】
まず、当該車両の停車中においては、図１および図２において、ローモードクラッチ６０が締結され、かつ、ハイモードクラッチ７０が解放された状態、即ちローモードの状態にあって、エンジン１からの回転は、インプットシャフト１１の反エンジン側の端部から第１ギヤ８１、アイドルギヤ８３および第２ギヤ８２でなるローモードギヤ列８０を介してセカンダリシャフト１３側に伝達されると共に、さらに上記ローモードクラッチ６０を介して遊星歯車機構５０のピニオンキャリヤ５１に入力される。
【００９１】
また、上記インプットシャフト１１に入力されたエンジン１からの回転は、上記ローモードギヤ列８０の第１ギヤ８１から、これに隣接するローディングカム４０を介して第１無段変速機構２０の入力ディスク２１に入力され、ローラー２３，２３を介して一体化出力ディスク３４に伝達されると同時に、上記入力ディスク２１からプライマリシャフト１２を介して、該シャフト１２のエンジン側の端部に配置された第２無段変速機構３０の入力ディスク３１にも入力され、上記第１無段変速機構２０と同様に、ローラー３３，３３を介して一体化出力ディスク３４に伝達される。その場合に、図３に示す変速制御ユニット１１０による増速用および減速用油圧Ｐ_H，Ｐ_Lの制御により、第１、第２無段変速機構２０，３０におけるローラー２３，３３の傾転角、つまり両無段変速機構２０，３０の変速比が所定の同一変速比に制御される。
【００９２】
そして、この第１、第２無段変速機構２０，３０の一体化出力ディスク３４の回転は、該ディスク３４の外周に設けられた第１ギヤ９１とセカンダリシャフト１３上の第２ギヤ９２とでなるハイモードギヤ列９０を介して上記遊星歯車機構５０のサンギヤ５２に伝達される。
【００９３】
したがって、この遊星歯車機構５０には、ピニオンキャリヤ５１とサンギヤ５２とに回転が入力されることになるが、このとき、その回転速度の比が上記第１、第２無段変速機構２０，３０の変速比制御によって所定の比に設定されることにより、該遊星歯車機構５０のインターナルギヤ５３の回転、即ちセカンダリシャフト１３から出力ギヤ列４を介してデファレンシャル装置５に入力される回転がゼロとされ、当該変速機１０がギヤードニュートラルの状態となる。
【００９４】
そして、この状態から上記第１、第２無段変速機構２０，３０の変速比を変化させて、ピニオンキャリヤ５１への入力回転速度とサンギヤ５２への入力回転速度との比を変化させれば、変速機１０の全体としての変速比（以下、「最終変速比」と記す）が大きな状態、即ちローモードの状態で、インターナルギヤ５３ないしセカンダリシャフト１３が前進方向または後退方向に回転し、当該車両が発進することになる。
【００９５】
また、上記のようにして前進方向に発進した後、所定のタイミングで上記ローモードクラッチ６０を解放すると同時に、ハイモードクラッチ７０を締結すれば、インプットシャフト１１に入力されたエンジン１からの回転は、ローディングカム４０から、上記のローモードの場合と同様にして、第１、第２無段変速機構２０，３０の入力ディスク２１，３１に入力され、それぞれローラー２３，３３を介して一体化出力ディスク３４に伝達されると共に、さらに、ハイモードギヤ列９０からハイモードクラッチ７０を介してセカンダリシャフト１３に伝達される。
【００９６】
このとき、上記遊星歯車機構５０は空転状態となって、最終変速比は上記第１、第２無段変速機構２０，３０の変速比にのみ対応することになり、該最終変速比が小さな状態、即ちハイモードの状態で無段階に制御されることになる。
【００９７】
そして、この変速機１０によれば、上記のギヤードニュートラルないしローモードの状態で、インプットシャフト１１からセカンダリシャフト１３側の遊星歯車機構５０に回転を伝達するローモードギヤ列８０が、上記インプットシャフト１１およびセカンダリシャフト１３の反エンジン側の端部に配置されているから、このギヤ列８０と、セカンダリシャフト１３のエンジン側の端部に配置されたディファレンシャル装置５ないし該装置５へ動力を伝達する出力ギヤ列４とが干渉することがなく、したがって、この干渉を避けるためにこれらのギヤ列を軸方向にオフセットすること等による当該変速機１０の軸方向寸法の増大が回避されることになる。
【００９８】
ところで、この無段変速機１０のように、トロイダル式無段変速機構として第１、第２無段変速機構２０，３０を備え、その入力ディスク２１，３１をプライマリシャフト１２の両端部に連結し、出力ディスク２２，３２を該プライマリシャフト１２の中間部に配置すると共に、インプットシャフト１１の反エンジン側の端部にセカンダリシャフト１３側へ回転を伝達するローモードギヤ列８０を配置した場合、インプットシャフト１１と無段変速機構２０，３０への入力部との間に介設されるローディングカム４０をどこに配置するかが問題となる。
【００９９】
つまり、図８に示すように、ローディングカム４０′をインプットシャフト１１′とエンジン１′側に位置する無段変速機構３０′の入力ディスク３１′との間に配置すると、ローモードにおいて、矢印ａで示すように、エンジン１′からのトルクがインプットシャフト１１′の反エンジン側の端部からギヤ列８０′を介してセカンダリシャフト１３′側へ伝達される一方、該セカンダリシャフト１３′上の遊星歯車機構５０′で生じる反力としてのトルクが、矢印ｂで示すように、ギヤ列９０′を介して無段変速機構２０′，３０′の出力ディスク３４′に還流されて循環トルクとなるときに、この循環トルクが無段変速機構２０′，３０′の入力ディスク２１′，３１′に伝達された後、エンジン側の無段変速機構３０′の入力ディスク３１′からローディングカム４０′を介して再びインプットシャフト１１′に入力され、該インプットシャフト１１′を介して反エンジン側の端部のギヤ列８０′に再び伝達されることになる。
【０１００】
そのため、インプットシャフト１１′にはエンジン１′からのトルク（矢印ａ）と、循環トルク（矢印ｂ）とが並行して流れることになり、該シャフト１１′の径を太くする等、強度を高めなければならないことになる。そして、これに伴い、当該変速機１０の重量が増大すると共に、インプットシャフト１１′の剛性が高くなってエンジン１′の振動が出力側へ伝達され易くなり、当該車両の振動や騒音が増大することになるのである。
【０１０１】
これに対して、この実施の形態に係る無段変速機１０によれば、インプットシャフト１１の反エンジン側の端部にセカンダリシャフト１３側へ回転を伝達するローモードギヤ列８０を配置すると共に、該インプットシャフト１１と無段変速機構２０，３０との間に介設されるローディングカム４０も該インプットシャフト１１の反エンジン側の端部に設けたので、上記のようなインプットシャフト１１についての強度や剛性の問題が回避される。
【０１０２】
つまり、この場合、図９に示すように、エンジン１からのトルクは、矢印ｃで示すように、インプットシャフト１１の反エンジン側の端部からローモードギヤ列８０を介してセカンダリシャフト１３側へ伝達される一方、該セカンダリシャフト１３上の遊星歯車機構５０からの循環トルクは、矢印ｄで示すように、ハイモードギヤ列９０を介して第１、第２無段変速機構２０，３０における出力ディスク３４に還流された後、第１無段変速機構２０側については、入力ディスク２１からローディングカム４０を介して直接ローモードギヤ列８０の第１ギヤ８１に、また、第２無段変速機構３０側については、入力ディスク３１からプライマリシャフト１２を通過した後、同じくローディングカム４０からローモードギヤ列８０の第１ギヤ８１に、それぞれ伝達されることになる。
【０１０３】
したがって、第１、第２無段変速機構２０，３０のいずれに還流される循環トルクもインプットシャフト１１を通過することはなく、該インプットシャフト１１はエンジン１からのトルクだけを伝達すれば足りることになる。その結果、該インプットシャフト１１の径を細くすることが可能となり、当該変速機１０の軽量化が実現されると共に、インプットシャフト１１の剛性が低下してエンジン１の振動を効果的に吸収することができ、当該車両の振動や騒音が低減されることになる。
【０１０４】
油圧制御回路
次に、図３に示す変速制御ユニット１１０とクラッチ制御ユニット１２０によって構成される当該無段変速機１０の油圧制御回路について説明する。
【０１０５】
図１０に示すように、この油圧制御回路２００には、オイルポンプ１０２から吐出される作動油の圧力を所定のライン圧に調整してメインライン２０１に出力するレギュレータバルブ２０２と、該メインライン２０１から供給されるライン圧を元圧として所定のリリーフ圧を生成し、これをリリーフ圧ライン２０３に出力するリリーフバルブ２０４と、当該車両の運転者によるレンジの切り換え操作によって作動し、上記メインライン２０１をＤレンジでは第１、第２出力ライン２０５，２０６に、Ｒレンジでは第１、第３出力ライン２０５，２０７にそれぞれ連通させると共に、ＮレンジおよびＰレンジではライン圧を遮断するマニュアルバルブ２０８とが備えられている。
【０１０６】
上記レギュレータバルブ２０２およびリリーフバルブ２０４には、ライン圧用リニアソレノイドバルブ２０９およびリリーフ圧用リニアソレノイドバルブ２１０がそれぞれ備えられていると共に、上記ライン圧を元圧として一定圧を生成するレデューシングバルブ２１１が備えられ、このレデューシングバルブ２１１で生成された一定圧に基づいて、上記リニアソレノイドバルブ２０９，２１０がそれぞれ制御圧を生成するようになっている。そして、これらの制御圧が上記レギュレータバルブ２０２およびリリーフバルブ２０４の制御ポート２０２ａ，２０４ａに供給されることにより、ライン圧およびリリーフ圧の調圧値が各リニアソレノイドバルブ２０９，２１０によってそれぞれ制御されることになる。
【０１０７】
また、この油圧制御回路２００には、変速制御用として、上記ライン圧およびリリーフ圧に基づいて、前進時および後退時のそれぞれにおいて、増速用油圧Ｐ_Hおよび減速用油圧Ｐ_Lを生成する前進用三層弁２２０および後退用三層弁２３０と、これらの三層弁２２０，２３０を選択的に作動させるシフトバルブ２４１とが備えられている。
【０１０８】
このシフトバルブ２４１は、一端の制御ポート２４１ａに制御圧としてライン圧が供給されるか否かによりスプールの位置が決定され、ライン圧が供給されていないときは、該スプールが右側に位置して、上記メインライン２０１を前進用三層弁２２０に通じるライン圧供給ライン２４２に連通させ、また、ライン圧が供給されたときには、スプールが左側に位置して、メインライン２０１を後退用三層弁２３０に通じるライン圧供給ライン２４３に連通させるようになっている。
【０１０９】
また、前進用および後退用の三層弁２２０，２３０は同一の構成とされ、いずれも、図３に示す変速制御ユニット１１０における油圧制御部１１１のバルブボディ１１１ａに設けられたボア２２１，２３１（図１１参照）に軸方向に移動可能に嵌合されたスリーブ２２２，２３２と、該スリーブ２２２，２３２に同じく軸方向に移動可能に嵌合されたスプール２２３，２３３とを有する。
【０１１０】
そして、中央部に上記シフトバルブ２４１から導かれたライン圧供給ライン２４２，２４３が接続されたライン圧ポート２２４，２３４が、両端部に上記リリーフ圧ライン２０３が分岐されてそれぞれ接続された第１、第２リリーフ圧ポート２２５，２２６，２３５，２３６がそれぞれ設けられており、また、上記ライン圧ポート２２４，２３４と第１リリーフ圧ポート２２５，２３５との間には増速圧ポート２２７，２３７が、同じくライン圧ポート２２４，２３４と第２リリーフ圧ポート２２６，２３６との間には減速圧ポート２２８，２３８が、それぞれ設けられている。
【０１１１】
この三層弁２２０，２３０の作用を前進用三層弁２２０を例に取って説明すると、図１０に示すようにスリーブ２２２とスプール２２３の位置関係が中立位置にある状態からスリーブ２２２が相対的に図面上、右側に移動すると、ライン圧ポート２２４と増速圧ポート２２７との連通度、および第２リリーフ圧ポート２２６と減速圧ポート２２８との連通度がそれぞれ増大し、逆にスリーブ２２２が相対的に左側に移動すると、上記ライン圧ポート２２４と減速圧ポート２２８との連通度、および第１リリーフ圧ポート２２５と増速圧ポート２２７との連通度がそれぞれ増大するようになっている。
【０１１２】
また、前進用および後退用三層弁２２０，２３０の増速圧ポート２２７，２３７からそれぞれ導かれたライン２４４，２４５と、同じく前進用および後退用三層弁２２０，２３０の減速圧ポート２２８，２３８からそれぞれ導かれたライン２４６，２４７とは上記シフトバルブ２４１に接続されている。
【０１１３】
そして、シフトバルブ２４１のスプールが右側に位置するときに、前進用三層弁２２０の増速圧ポート２２７および減速圧ポート２２８から導かれたライン２４４，２４６が、図３に示す変速制御ユニット１１０のトラニオン駆動部１１２における増速用油圧室１１５₁，１１５₂に通じる増速圧ライン２４８および減速用油圧室１１６₁，１１６₂に通じる減速圧ライン２４９にそれぞれ連通され、逆に、シフトバルブ２４１のスプールが左側に位置するときは、後退用三層弁２３０の増速圧ポート２３７および減速圧ポート２３８から導かれたライン２４５，２４７が、上記増速用油圧室１１５₁，１１５₂に通じる増速圧ライン２４８および減速用油圧室１１６₁，１１６₂に通じる減速圧ライン２４９にそれぞれ連通されるようになっている。
【０１１４】
なお、図１１に示すように、上記前進用および後退用三層弁２２０，２３０のスリーブ２２２，２３２は、ステップモータ２５１，２５２によりそれぞれ軸方向に駆動されるようになっている。また、これらのステップモータ２５１，２５２によるスリーブ２２２，２３２の移動に応じてスプール２２３，２３３をスプリング２２９，２３９のバネ力に抗して軸方向に移動させるカム機構２６０が備えられている。
【０１１５】
このカム機構２６０は、図１１、図１２に示すように、一方の端面が螺旋面状のカム面２６１ａとされて、所定のトラニオン、具体的には第２無段変速機構３０における上方に位置する第１トラニオン３５₁のロッド３７の端部に取り付けられたプリセスカム２６１と、前進用および後退用三層弁２２０，２３０のスプール２２３，２３３の一端側にこれらに直交する方向に配置されて、油圧制御部１１１のバルブボディ１１１ａに回動自在に支持されたシャフト２６２と、このシャフト２６２の一端部に取り付けられて、揺動端が上記プリセスカム２６１のカム面２６１ａに当接された従動レバー２６３と、同じくシャフト２６２に取り付けられて、揺動端が上記前進用および後退用三層弁２２０，２３０のスプール２２３，２３３の一端に設けられた切り込み２２３ａ，２３３ａに係合された前進用および後退用の駆動レバー２６４，２６５とで構成されている。
【０１１６】
そして、上記第２無段変速機構３０における第１ローラー３３₁の傾転により、第１トラニオン３５₁およびロッド３７が軸心Ｘ回りに一体的に回動したときに、上記プリセスカム２６１もこれらと一体的に回動して、そのカム面２６１ａに揺動端が当接した従動レバー２６３が所定量揺動すると共に、シャフト２６２を介して前進用および後退用の駆動レバー２６４，２６５も同じ角度だけ揺動することにより、その揺動角度に応じた量だけ前進用および後退用三層弁２２０，２３０のスプール２２３，２３３が軸方向に移動するようになっている。
【０１１７】
したがって、これらのスプール２２３，２３３の位置は、第２無段変速機構３０のローラー３３（および第１無段変速機構２０のローラー２３）の傾転角、換言すればこれらの無段変速機構２０，３０の変速比に常に対応することになる。
【０１１８】
ここで、このカム機構２６０によれば、上記のように、前進用および後退用三層弁２２０，２３０のスプール２２３，２３３が、単一のプリセスカム２６１および従動レバー２６３によって駆動されるので、各スプール２２３，２３３ごとにプリセスカム等を備える場合に比べて、当該カム機構の構成が簡素化されることになる。
【０１１９】
また、図１１に示すように、上記ステップモーター２５１，２５２は、三層弁２２０，２３０が内蔵された変速制御ユニット１１０における油圧制御部１１１のバルブボディ１１１ａの側面に、対応する三層弁２２０，２３０と軸心を一致させて直付けされていると共に、連結部材２５３，２５４で両三層弁２２０，２３０のスリーブ２２２，２３２に直接連結されているから、ステップモータを例えば変速機ケースのカバー部材やオイルパン等に三層弁とは独立して配置して、連動機構を介して両者を連結する場合に比較して、ステップモータ２５１，２５２により三層弁２２０，２３０のスリーブ２２２，２３２を駆動する機構が著しく簡素化されることになり、また、該スリーブ２２２，２３２の位置の制御を精度よく行うことが可能となる。
【０１２０】
さらに、この変速制御ユニット１１０においては、前進用および後退用の２つの三層弁２２０，２３０の中間にシフトバルブ２４１が配置されているから、該シフトバルブ２４１と両三層弁２２０，２３０との間の油路、具体的には図１０の油圧制御回路におけるライン２４２〜２４７が短くなり、したがって、これらの三層弁２２０，２３０を用いた制御の応答性が向上することになる。
【０１２１】
一方、図１０に示すように、上記油圧制御回路２００には、クラッチ制御用として、第１、第２ソレノイドバルブ２７１，２７２が備えられており、上記マニュアルバルブ２０８から導かれた第１出力ライン２０５が第１ソレノイドバルブ２７１に、第２出力ライン２０６が第２ソレノイドバルブ２７２にそれぞれ接続されている。
【０１２２】
そして、第１ソレノイドバルブ２７１が開いたときに、上記第１出力ライン２０５からのライン圧に基づくクラッチ締結圧が、フェルセーフ用バルブ２７３およびローモードクラッチライン２７４を介してローモードクラッチ６０の油圧室６５に供給されて該クラッチ６０を締結し、また、第２ソレノイドバルブ２７２が開けば、上記第２出力ライン２０６からのライン圧に基づくクラッチ締結圧が、ハイモードクラッチライン２７５を介してハイモードクラッチ７０の油圧室７５に供給されて、該クラッチ７０を締結するようになっている。
【０１２３】
ここで、上記ローモードクラッチライン２７４およびハイモードクラッチライン２７５にはそれぞれアキュムレータ２７６，２７７が備えられ、ローモードクラッチ６０およびハイモードクラッチ７０への締結圧の供給を緩やかに行わせることにより、これらのクラッチ６０，７０の締結時におけるショックの発生を抑制するようになっている。
【０１２４】
なお、マニュアルバルブ２０８から導かれた第３出力ライン２０７は、上記フェールセーフ用バルブ２７３を介してシフトバルブ２４１の制御ポート２４１ａに接続され、該マニュアルバルブ２０８がＲレンジの位置に移動したときに、ライン圧が上記シフトバルブ２４１の制御ポート２４１ａに供給されて、該シフトバルブ２４１のスプールを左側、即ち後退時用の位置に移動させるようになっている。
【０１２５】
また、上記フェールセーフ用バルブ２７３を作動させるフェールセーフ用ソレノイドバルブ２７８が備えられ、該ソレノイドバルブ２７８からの制御圧により上記フェールセーフ用バルブ２７３のスプールが右側に位置して、上記第１出力ライン２０５およびローモードクラッチライン２７４が連通するようになっている。
【０１２６】
ここで、上記第１、第２ソレノイドバルブ２７１，２７２およびフェールセーフ用ソレノイドバルブ２７８は、いずれも三方弁であって、当該ラインの上流側と下流側とを遮断したときに、下流側のラインをドレンさせるようになっている。
【０１２７】
また、上記第１、第２ソレノイドバルブ２７１，２７２等が配置されたクラッチ制御ユニット１２０は、図１３に示すように、上側部材１２１と、中間部材１２２と、下側部材１２３とを複数のボルト１２４…１２４で結合一体化した構成で、上記第１、第２ソレノイドバルブ２７１，２７２が中間部材１２２の側面に取り付けプレート１２５を用いて取り付けられている。
【０１２８】
その場合に、ソレノイドバルブ２７１，２７２の本体外周に設けられたフランジ２７１ａ，２７２ａを取り付けプレート１２５と中間部材１２２の側面との間に挟み付けることにより、これらのソレノイドバルブ２７１，２７２を固定しているのであるが、上記取り付けプレート１２５は、ボルト１２６，１２６により上側部材１２１と下側部材１２３とにそれぞれ締め付けられており、したがって、この取り付けプレート１２５を介して上側部材１２１と下側部材１２３とが連結されることになり、これにより、三層構造とされたクラッチ制御ユニット１２０の全体の剛性が向上することになる。
【０１２９】
以上の構成に加えて、図１０に示す油圧制御回路２００には潤滑ライン２８１が設けられている。この潤滑ライン２８１は、レギュレータバルブ２０２のドレンポートから導かれ、当該変速機１０の第１、第２無段変速機構２０，３０における各潤滑部に潤滑油を供給するライン２８２と、遊星歯車機構５０や、ローモードクラッチ６０およびハイモードクラッチ７０のバランス室６８，７８等の無段変速機構２０，３０以外の変速機各部に潤滑油を供給するライン２８３とに分岐されており、また、該ライン２８１には、潤滑油圧を所定値に調整するリリーフバルブ２８４が接続されている。
【０１３０】
そして、上記の無段変速機構２０，３０に通じるライン２８２の上流部は、潤滑油を冷却するクーラー２８５が設置された冷却ライン２８６と、該クーラー２８５をバイパスするバイパスライン２８７とに分岐されていると共に、冷却ライン２８６におけるクーラー２８５の上流側には、オリフィス２８８と第１開閉バルブ２８９とが並列に配置され、また、バイパスライン２８７には該ライン２８７を開閉する第２開閉バルブ２９０が設置されている。
【０１３１】
ここで、上記第１、第２開閉バルブ２８９，２９０による無段変速機構２０，３０に対する潤滑油の供給制御について説明する。
【０１３２】
まず、後述するコントロールユニット３００（図１４参照）からの信号により、第２開閉バルブ２９０は、作動油の温度が所定値より低いとき、および作動油の圧力が所定値より高いときに開き、これらのときにクーラー２８５を通過させることなく、無段変速機構２０，３０に潤滑油を供給するようになっている。これは、油温が低いときにはクーラー２８５によって潤滑油を冷却する必要がないから、これを抵抗の少ないバイパスライン２８７により効率よく供給するためであり、また、油圧が著しく高いときにクーラー２８５を通過させないのは、該クーラー２８５の高圧による損傷や耐久性の低下を防止するためである。
【０１３３】
そして、これら以外の場合には第２開閉バルブ２９０は閉じて、潤滑油はクーラー２８５によって冷却された上で無段変速機構２０，３０に供給されることになり、これにより、特に入、出力ディスク２１，２２，３１，３２のトロイダル面における潤滑油の油膜が良好に保持され、該トロイダル面およびこれに接触するローラー２３，３３の周面の耐久性が確保されることになる。
【０１３４】
また、第１開閉バルブ２８９は、同じくコントロールユニット３００からの信号により、第２開閉バルブ２９０が閉じた状態で、エンジン１の回転数が所定値より低いとき、および当該車両の速度が所定値より低いときに閉じるように制御される。これは、低速時や低回転時は無段変速機構２０，３０での潤滑油の要求量が少なくなる一方、クラッチ６０，７０側では所要量の潤滑油が要求されるので、潤滑油量がもともと少ないこれらのときに、無段変速機構２０，３０側への潤滑油の供給量を抑制して、クラッチ６０，７０側への供給量を確保するためである。
【０１３５】
なお、上記ライン２８２によって無段変速機構２０，３０に供給される潤滑油は、図３に示すように、油路２８２ａによってローラー２３，３３の軸受部に供給されると共に、ノズル２８２ｂから入、出力ディスク２１，２２，３１，３２のトロイダル面に噴射されるようになっている。
【０１３６】
変速制御
（１）制御の基本的動作
この実施の形態に係る無段変速機１０は、以上のような機械的構成および油圧制御回路２００の構成を有すると共に、この油圧制御回路２００を用いて、第１、第２無段変速機構２０，３０の変速比制御およびクラッチ６０，７０の締結制御を行うことにより、変速機１０の全体としての変速制御を行うコントロールユニット３００を有する。
【０１３７】
このコントロールユニット３００には、図１４に示すように、当該車両の車速を検出する車速センサ３０１、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ３０２、エンジン１のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ３０３、運転者によって選択されたレンジを検出するレンジセンサ３０４等に加え、各種の制御用として、作動油の温度を検出する油温センサ３０５、無段変速機構２０，３０の入力回転数および出力回転数をそれぞれ検出する入力回転数センサ３０６および出力回転数センサ３０７、アクセルペダルの解放を検出するアイドルスイッチ３０８、ブレーキペダルの踏込みを検出するブレーキスイッチ３０９、並びに当該車両の走行路面の勾配を検出する勾配センサ３１０等からの信号が入力されるようになっている。
【０１３８】
そして、これらのセンサやスイッチからの信号が示す当該車両ないしエンジンの運転状態に応じて、ライン圧制御用およびリリーフ圧制御用のリニアソレノイドバルブ２０９，２１０、ローモードクラッチ６０用およびハイモードクラッチ７０用の第１、第２ソレノイドバルブ２７１，２７２、フェールセーフ用ソレノイドバルブ２７８、潤滑制御用の第１、第２開閉バルブ２８９，２９０、並びに前進用三層弁２２０用および後退用三層弁２３０用のステップモータ２５１，２５２等に制御信号を出力するようになっている。
【０１３９】
次に、上記油圧制御回路２００とコントロールユニット３００による変速制御の基本的動作について説明する。なお、ここでは、必要な場合以外、図１０に示すマニュアルバルブ２０８がＤレンジ位置にあり、これに伴ってシフトバルブ２４１のスプールが図面上、右側の前進位置にある場合について説明し、また、無段変速機構については、図３に示す第１無段変速機構２０の上方に位置する第１ローラー２３₁ないし第１トラニオン２５₁を例にとって説明する。
【０１４０】
まず、油圧制御回路２００を用いた無段変速機構２０，３０の変速比制御について説明すると、コントロールユニット３００からの信号により、油圧制御回路２００におけるレギュレータバルブ用リニアソレノイドバルブ２０９およびリリーフバルブ用リニアソレノイドバルブ２１０が作動して、ライン圧制御用およびリリーフ圧制御用の制御圧がそれぞれ生成され、これらがレギュレータバルブ２０２およびリリーフバルブ２０４の制御ポート２０２ａ，２０４ａにそれぞれ供給されることにより、所定のライン圧とリリーフ圧とが生成される。
【０１４１】
これらの油圧のうち、ライン圧は、メインライン２０１から上記シフトバルブ２４１およびライン２４２を介して前進用三層弁（以下、単に「三層弁」と記す）２２０のライン圧ポート２２４に供給される。また、リリーフ圧は、ライン２０３を介して三層弁２２０の第１、第２リリーフ圧ポート２２５，２２６に供給される。
【０１４２】
そして、このライン圧とリリーフ圧とに基づいて、三層弁２２０により変速制御ユニット１１０の増速用油圧室１１５（１１５₁，１１５₂、以下同様）および減速用油圧室１１６にそれぞれ供給される増速用油圧Ｐ_Hおよび減速用油圧Ｐ_Lの差圧ΔＰ（＝Ｐ_H−Ｐ_L）の制御が行われる。
【０１４３】
この差圧制御は、無段変速機構２０のトラニオン２５に作用するトラクション力Ｔに抗して該トラニオン２５ないしローラー２３を所定の中立位置に保持すると共に、この中立位置からトラニオン２５およびローラー２３を軸心Ｘ方向に沿って移動させて該ローラー２３を傾転させることにより、無段変速機構２０の変速比を変化させるために行われるものである。
【０１４４】
ここで、上記トラクション力Ｔについて説明すると、図１５に示すように、無段変速機構２０において、入力ディスク２１のｅ方向の回転によりローラー２３が駆動されるとき、該ローラー２３およびこれを支持するトラニオン２５には、これらを入力ディスク２１の回転方向ｅと同方向に引きずろうとする力が作用する。また、このローラー２３のｆ方向の回転により出力ディスク２２がｇ方向（図３のｘ方向）に駆動されるとき、その反力として、出力ディスク２２の回転方向ｇと反対方向の力が該ローラー２３ないしトラニオン２５に作用する。その結果、ローラー２３およびトラニオン２５には、図示の方向のトラクション力Ｔが作用することになるのである。
【０１４５】
したがって、このトラクション力Ｔに抗してローラー２３を中立位置に保持するために、トラニオン２５にロッド２７を介して取り付けられたピストン１１３，１１４によって形成される増速用油圧室１１５および減速用油圧室１１６に、差圧ΔＰが上記トラクション力Ｔと釣り合う大きさとなるように、増速用油圧Ｐ_Hと減速用油圧Ｐ_Lとがそれぞれ供給されるのである。
【０１４６】
そして、今、この状態から例えば無段変速機構２０の変速比を小さく（増速）するものとし、ステップモータ２５１により、三層弁２２０のスリーブ２２２を、図１１において左側（図１０では右側）に移動させれば、該三層弁２２０のライン圧ポート２２４と増速圧ポート２２７との連通度、および第２リリーフ圧ポート２２６と減速圧ポート２２８との連通度が大きくなる。
【０１４７】
そのため、図１０に示す増速圧ライン２４８から上記増速用油圧室１１５に供給されている増速用油圧Ｐ_Hは、相対的に高圧のライン圧により増圧されると共に、減速圧ライン２４９から上記減速用油圧室１１６に供給されている減速用油圧Ｐ_Lは、相対的に低圧のリリーフ圧により減圧されて、差圧ΔＰが大きくなり、その結果、この差圧ΔＰが上記トラクション力Ｔに打ち勝って、トラニオン２５ないしローラ２３が図１５に示すｈ方向に移動することになる。そして、この移動により、ローラー２３は、入力ディスク２１との接触位置が半径方向の外側に、出力ディスク２２との接触位置が半径方向の内側にそれぞれ移動する方向に傾転して、当該無段変速機構２０の変速比が増速されることになる。
【０１４８】
そして、このローラー２３の傾転は、図１２に示す第２無段変速機構３０においても同様に生じ、トラクション力Ｔに打ち勝つ差圧ΔＰによるトラニオン３５のｉ方向の移動により、ローラー３３は、入力ディスク３１との接触位置が半径方向の外側に、出力ディスク３２との接触位置が半径方向の内側にそれぞれ移動する方向に傾転することになるが、この傾転と一体的にカム機構２６０におけるプリセスカム２６１が同方向（図１１に示すｊ方向）に同じ角度だけ回転することにより、該カム機構２６０においては、従動レバー２６３、シャフト２６２および駆動レバー２６４がいずれも図１２に示すｋ方向に回動する。
【０１４９】
その結果、三層弁２２０のスプール２２３は、スプリング２２９のバネ力によってｌ方向、即ち図１１の左方向に移動することになるが、この方向は上記ステップモータ２５１によりスリーブ２２２を移動させた方向であり、したがって、上記のように、一旦、増大したライン圧ポート２２４と増速圧ポート２２７との連通度、および第２リリーフ圧ポート２２６と減速圧ポート２２８との連通度が当初の中立状態に復帰することになる。
【０１５０】
これにより、上記差圧ΔＰは再びトラクション力Ｔと釣り合う状態となって上記のような変速動作が終了し、無段変速機構２０（および３０）の変速比は、所定量変化した上で固定されることになる。
【０１５１】
その場合に、この変速動作は、上記スプール２２３がスリーブ２２２との位置関係において所定の中立状態となる位置まで移動した時点で終了することになるが、その位置はステップモータ２５１によりスリーブ２２２を移動させた位置であり、また、カム機構２６０を介してローラー２３およびトラニオン２５の傾転角に対応付けられた位置であるから、スリーブ２２２の位置がローラー２３およびトラニオン２５の傾転角に対応することになる。その結果、ステップモーター２５１の制御量が当該無段変速機構２０の変速比に対応することになり、該ステップモーター２５１のパルス制御により、無段変速機構２０（無段変速機構３０についても同様）の変速比が制御されることになる。
【０１５２】
なお、以上の動作はステップモータ２５１により三層弁２２０のスリーブ２２２を反対側に移動させた場合も同様に行われ、この場合、無段変速機構２０の変速比は大きくなる（減速される）。
【０１５３】
ここで、ステップモータ２５１，２５２に出力する制御信号のパルス数に対する無段変速機構２０，３０の変速比の変化の特性は例えば図１６に示すようになり、パルス数の増加に応じて変速比が小さくなるように（増速）変化する。
【０１５４】
次に、以上のような無段変速機構２０，３０の変速比制御を用いた変速機１０の全体としての変速比（最終変速比）の制御について説明する。
【０１５５】
前述のように、無段変速機構２０，３０の変速比は、ステップモータ２５１，２５２に対するステップ制御により行われるが、このとき、変速機１０がローモードにあるかハイモードにあるかにより、すなわちローモードクラッチ６０とハイモードクラッチ７０のいずれが締結されているかにより、異なる最終変速比が得られる。
【０１５６】
まず、ハイモードにおいては、前述のように、無段変速機構２０，３０の出力回転がハイモードギヤ列９０およびハイモードクラッチ７０を介してセカンダリシャフト１３に直接伝達され、遊星歯車機構５０を経由しないので、図１７に示すように、最終変速比のパルス数に対する特性Ｈは、図１６に示す無段変速機構２０，３０の変速比の特性と同じになる。ただし、ハイモードギア列９０を構成する第１ギア９１と第２ギア９２との径ないしは歯数の違いによって変速比自体の値が相互に異なるようになることはいうまでもない。
【０１５７】
一方、ローモードでは、前述のように、エンジン１の回転がインプットシャフト１１からローモードギヤ列８０およびローモードクラッチ６０を介して遊星歯車機構５０のピニオンキャリヤ５１に入力されると共に、無段変速機構２０，３０の出力回転がハイモードギヤ列９０を介して上記遊星歯車機構５０のサンギヤ５２に入力される。その場合に、無段変速機構２０，３０の変速比を制御することにより、上記ピニオンキャリヤ５１に入力される回転の速度とサンギヤ５２に入力される回転の速度との比を所定の値に設定すれば、遊星歯車機構５０の出力要素であるインターナルギヤ５３の回転速度がゼロとなり、ギヤードニュートラルの状態が得られる。
【０１５８】
このとき、最終変速比は、図１７に符号ア，イで示すように無限大となるが、この状態から上記ステップモータ２５１，２５２に対する制御信号のパルス数を減少させることにより、無段変速機構２０，３０の変速比を大きくする方向（減速）に変化させて、上記サンギヤ５２への入力回転速度を低下させれば、遊星歯車機構５０のインターナルギヤ５３は前進方向に回転し始め、パルス数の減少に従って最終変速比が小さくなる特性Ｌが得られ、Ｄレンジのローモードが実現される。
【０１５９】
そして、これらのＤレンジのローモード特性Ｌとハイモード特性Ｈとは、図中符号ウで示すように、所定のパルス数（図例では５００パルス付近）、即ち無段変速機構２０，３０の所定の変速比（図例では１．８付近）において交差するような特性になっている。したがって、この交差点ウでローモードクラッチ６０とハイモードクラッチ７０の掛け替えを行えば、最終変速比を連続的に変化させながら、モードの切り換えを行なうことができることになる。
【０１６０】
なお、上記のギヤードニュートラルの状態からステップモータ２５１，２５２に対する制御信号のパルス数を増加させることにより、無段変速機構２０，３０の変速比を小さくする方向（増速）に変化させて、上記サンギヤ５２への入力回転速度を上昇させれば、遊星歯車機構５０のインターナルギヤ５１は後退方向に回転し始め、パルス数の増加に従って最終変速比が大きくなるＲレンジの特性Ｒが得られる。
【０１６１】
そして、以上のような制御特性に基づき、コントロールユニット３００は、当該車両の運転状態に応じた最終変速比の制御を次のように行う。
【０１６２】
すなわち、コントロールユニット３００は、車速センサ３０１およびスロットル開度センサ３０３からの信号に基づいて、現時点の車速Ｖとスロットル開度θとを読み取り、これらの値と図１８に示すように予め設定されたマップとから、目標エンジン回転数Ｎｅｏを設定する。そして、この目標エンジン回転数Ｎｅｏに対応する最終変速比（図１８の角度αに対応する値）が得られるように、図１７の制御特性に基づいて、上記のようなステップモータ２５１，２５２に対するパルス制御と、図１０に示す第１、第２ソレノイドバルブに対する制御によるローモードクラッチ６０およびハイモードクラッチ７０の締結制御とを行うのである。
【０１６３】
一方、以上のようなステップモーター２５１，２５２のパルス制御による無段変速機構２０，３０の変速比制御（以下、「三層弁制御」と記す）の他に、この変速機１０におけるコントロールユニット３００は、リリーフ圧をリニアソレノイドバルブ２１０で制御することにより所定の差圧ΔＰを直接生成して無段変速機構２０，３０の変速比制御を行なうようになっている（以下、この制御を「ダイレクト制御」と記す）。その理由は次の通りである。
【０１６４】
三層弁制御は、ステップモーター２５１，２５２のパルス数、すなわちスリーブ２２２，２３２の移動量と、それに伴って発生する差圧ΔＰとの間に一定の相関関係があることが前提とされるが、該スリーブ２２２，２３２の移動時に働く摩擦力等によって、例えば図１９に示すように、スリーブを差圧ΔＰが大きくなる方向に向けて移動させたときと、小さくなる方向に向けて移動させたときとでこれらの間にヒステリシスが生じることが考えられる。そして、このようなヒステリシスのために、例えばギヤードニュートラル（ＧＮ）付近の符号エで示すような点において該ギヤードニュートラル位置を挟んで差圧ΔＰの反転が起こり、その結果、前進と後退とで逆駆動の回転が発生する。
【０１６５】
このような不具合に対処するためには、上記差圧ΔＰを直接生成して増速用油圧室１１５及び減速用油圧室１１６に供給すればよく、そのためにはライン圧を制御することも考えられるが、ライン圧は一般に制御幅が４〜１６ｋｇ程度と大きいために緻密な差圧ΔＰの制御には不利であると共に、所定の差圧ΔＰを生成するためにライン圧を高めなければならず回路内全体の油圧が高くなってオイルポンプロスが増大することになる。
【０１６６】
したがって、同じ差圧ΔＰを生成するのであれば、ライン圧以下の油圧であるリリーフ圧を低下させることで生成する方が有利であり、またリリーフ圧の制御幅が一般に０〜４ｋｇ程度と狭いため、緻密な差圧ΔＰの制御に好適に用いることが可能である。
【０１６７】
このダイレクト制御では、増速用油圧室１１５および減速用油圧室１１６にそれぞれ供給される増速用油圧Ｐ_Hおよび減速用油圧Ｐ_Lとして、ライン圧およびリリーフ圧が三層弁２２０で調圧されることなくそのまま供給される。そして、今、三層弁２２０のスリーブ２２２とスプール２２３とが図１０に示す中立状態にあり、この状態から無段変速機構２０の変速比を小さく（増速）するものとすると、まずスリーブ２２２を図面上右側に所定量移動させて、ライン圧ポート２２４と増速圧ポート２２７との連通度、および第２リリーフ圧ポート２２６と減速圧ポート２２８との連通度を大きくし、ライン圧が増速圧ライン２４８から上記増速用油圧室１１５に供給され、リリーフ圧が減速圧ライン２４９から上記減速用油圧室１１６に供給されるようにする。
【０１６８】
その結果、これらの増速用油圧Ｐ_Hとしてのライン圧と減速用油圧Ｐ_Lとしてのリリーフ圧との差圧ΔＰによりトラニオン２５ないしローラ２３が増速方向に移動して該ローラー２３が傾転し、該ローラー２３の傾転角に応じてスプール２２３がカム機構２６０によりスリーブ２２２の移動方向に移動することになるが、この場合はローラー２３の傾転角ないしスプール２２３の移動量が上記差圧ΔＰによって決定されているのであり、スリーブ２２２の上記の最初の移動量によって決定されているわけではないから、そのスリーブ２２２の移動量を、ローラー２３が傾転してスプール２２３が移動しても上記のポート間の連通関係が保たれるように設定しておけば、あるいはそのようにスリーブ２２２を移動させたのちにさらに該スリーブ２２２を所定方向に移動させて上記ポート間の連通関係が保たれるようにしておけば、ローラー２３が傾転してスプール２２３が移動したのちにおいても上記差圧ΔＰによる直接の変速制御が常に可能となる。
【０１６９】
この変速機１０においては、ダイレクト制御は、特に三層弁制御におけるヒステリシスの影響を受け易いギヤードニュートラル付近、つまり低車速時に行なわれる。そしてまた、この変速機１０におけるコントロールユニット３００は、そのダイレクト制御が行なわれる低車速時で、かつアイドルスイッチ３０８がオンのときには、トルクコンバータを備える自動変速機のようにクリープ力を生成するため、上記ギヤードニュートラルの状態をあえて実現しない制御（以下、「クリープ制御」と記す）を行なうようになっている。その理由は次の通りである。
【０１７０】
すなわち、ギヤードニュートラルは、ハイモードギア列９０を介して遊星歯車機構５０のサンギア５２に入力される回転速度と、ローモードギア列８０を介して遊星歯車機構５０のピニオンキャリヤ５１に入力される回転速度との比を所定の値に設定することによって遊星歯車機構５０のインターナルギア５３を回転させないようにすることであり、そのためにローモードでのトロイダル変速比が上記の三層弁制御やダイレクト制御により制御されるのであるが、このようなギヤードニュートラルを実現するサンギア５２とピニオンキャリヤ５１との回転速度比の値は一つであり、したがってトロイダル変速比の値も一点にしかない。その結果、非常に精緻なトロイダル変速比の制御が要求され、往々にして前進方向又は後退方向にずれてしまうことがある。
【０１７１】
また、一時停止ののちに発進するときのことを考えると、ギヤードニュートラルではブレーキペダルから足を放しただけでは車は発進せず、アクセルを踏まなければならない。したがって、トルクコンバータを備える自動変速機のように、常にある程度の駆動力を車両に働かせて良好な発進性を確保しようとすると、例えばＤレンジ等の前進走行レンジでは前進方向の駆動力がわずかに働くように、またＲレンジの後退走行レンジでは後退方向の駆動力がわずかに働くようにそれぞれギヤードニュートラルからずらせてトロイダル変速比を制御することになるのである。そして、このようなクリープ制御では緻密な制御がそれほど必要とされないため制御動作の点からも有利となる。
【０１７２】
なお、前述したように、この変速機１０においては、このクリープ制御はダイレクト制御が行なわれる低車速時かつアイドルスイッチ３０８がオンのときに実行されるので、例えば運転者がアクセルペダルから足を放したままで車速が低下していった場合には、三層弁制御からダイレクト制御に切り換わると同時にクリープ制御に入り、一方、登坂路等でアクセルペダルを踏んだ状態で車速が低下していった場合には、変速マップに基づく通常の変速制御がダイレクト制御で行なわれたのち、ブレーキペダルを踏み込むため等でアクセルペダルを放した時点でクリープ制御が開始されることになる。
【０１７３】
そして、車両が停車中は、できるだけクリープ力を小さくしておいて燃費をセーブし、発進時においては、クリープ制御が当初から開始され、アクセルペダルの踏込みによって通常のダイレクト制御に移行し、そして車速が所定車速以上となった時点で三層弁制御に切り換わることになる。
【０１７４】
（２）各制御の具体的動作
図２０に示すように、コントロールユニット３００には、以上説明した変速動作を基本としながら各種状況に対処するための種々の制御プログラムが格納されており、各制御は独立して、又は他の制御と関連づけられて必要時に割り込み実行される。
【０１７５】
（２−１）ライン圧制御
前述したように、オイルポンプ１０２から吐出された作動油の圧力はレギュレータバルブ２０２を介してリニアソレノイドバルブ２０９により所定のライン圧に調圧されてメインライン２０１に供給されるが、変速制御に関しては、このライン圧は、リリーフバルブ２０４を介してリニアソレノイドバルブ２１０により該ライン圧以下の油圧に調圧されてリリーフ圧ライン２０３に供給されるリリーフ圧と共に三層弁２２０，２３０に導かれ、無段変速機構２０，３０のローラー２３，３３ないしトラニオン２５，３５をトラクション力Ｔに抗して中立位置に保持しつつ該トラニオン２５，３５を所定方向に移動させて上記ローラー２３，３３を傾転させる変速制御のための差圧ΔＰを生じさせる重要な圧力として使用される。
【０１７６】
したがって、トラクション力Ｔの増減に対応して、トラニオン２５，３５を中立位置に保持させるための差圧ΔＰの制御を行なうことになるが、例えばリリーフ圧を一定とした場合は、ライン圧を増大させることにより上記差圧ΔＰが拡大してより大きなトラクション力Ｔに対向することができ、逆にライン圧を一定とした場合は、リリーフ圧を減少させることにより上記差圧ΔＰが拡大してより大きなトラクション力Ｔに対向することができることになる。
【０１７７】
その場合に、上記トラクション力Ｔは、単にエンジントルクの大きさ等によって変化するのではなく、ローラー２３，３３の傾転角によっても変わってくるのである。すなわち、図２１に第１無段変速機構２０の第１ローラー２３₁を例にして示すように、変速制御の結果としてこのローラー２３₁が図中実線で示すように減速側に傾転した場合は、鎖線で示すように増速側に傾転した場合に比べて、該ローラー２３₁と入力ディスク２１との接触位置の半径ｒ１が小さくなるので、このときトルクＴｚが該入力ディスク２１側からローラー２３₁へ伝達されているものとすると、トルクＴｚの大きさが同じであっても、この接触位置におけるローラー２３₁を引きずろうとする力がより大きくなり、また該ローラー２３₁と出力ディスク２２との接触位置における反力も大きくなる。したがってローラー２３₁が減速側に傾転するにつれて全体としてのトラクション力Ｔが増大する。
【０１７８】
そして、トルクＴｚの伝達方向が上記のようになるのは、ローモードクラッチ６０が解放され、ハイモードクラッチ７０が締結されたハイモード（Ｈモード）のときであるから、このハイモード時には、無段変速機構２０．３０の変速比（以下、「トロイダル変速比」とも記す）が大きくなるほど、上記トラクション力Ｔに対向する差圧ΔＰが拡大するように、リリーフ圧を一定とした場合はライン圧を増大させ、ライン圧を一定とした場合はリリーフ圧を減少させる制御を行なうのである。
【０１７９】
一方、ローモード（Ｌモード）時は、前述の遊星歯車機構５０からの反力として無段変速機構２０．３０側に還流される循環トルクによりトルク伝達の方向がハイモード時とは逆になる（図９参照）。したがって、ローモード時には、ローラー２３₁が図２１に鎖線で示すように増速側に傾転した場合に、該ローラー２３₁と出力ディスク２２との接触位置の半径ｒ２が小さくなってトラクション力Ｔが増大するから、トロイダル変速比が小さくなるほど、上記トラクション力Ｔに対向する差圧ΔＰが拡大するように、リリーフ圧を一定とした場合はライン圧を増大させ、ライン圧を一定とした場合はリリーフ圧を減少させる制御を行なうのである。
【０１８０】
コントロールユニット３００が行なうライン圧制御の具体的動作は例えば図２２のようになり、ステップＳ１１でエンジン回転数Ｎｅとスロットル開度θとからエンジントルクＴｅを、ステップＳ１２でオイルポンプロスＬｏｓｓを、ステップＳ１３で無段変速機構２０，３０の入力回転数と出力回転数とからトロイダル変速比Ｒｔｄをそれぞれ算出したのち、ステップＳ１４で、これらの各算出値及びモードをパラメータとして、例えば図２３に示すようなマップから伝達トルクＴｚの値を求める。図示したように、このマップでは、ローモードＤレンジで、トロイダル変速比Ｒｔｄが増速側となるにつれて伝達トルクＴｚが大きくなり、ハイモードでは伝達トルクＴｚが１．０に固定されている。
【０１８１】
次いで、ステップＳ１５で、上記伝達トルクＴｚに基づいて、例えば図２４に示すようなマップからライン圧ＰＬの値を求め、ステップＳ１６でこのライン圧ＰＬが得られるようにリニアソレノイドバルブ２０９を制御する。上記マップでは、トラクション力Ｔに対向し得るように、伝達トルクＴｚが所定値以上でライン圧ＰＬが大きくなり、その場合に、前述したように、ローモード時はトロイダル変速比Ｒｔｄが増速側となるにつれてライン圧ＰＬがより大きく設定され、ハイモード時はトロイダル変速比Ｒｔｄが減速側となるにつれてライン圧ＰＬがより大きく設定されている。
【０１８２】
なお、伝達トルクＴｚが所定値未満ではライン圧ＰＬが一定値に固定されているが、この範囲内ではリリーフ圧を増減させて差圧ΔＰを制御する。すなわち、ローモード時はトロイダル変速比Ｒｔｄが増速側となるにつれてリリーフ圧をより減少させ、ハイモード時はトロイダル変速比Ｒｔｄが減速側となるにつれてリリーフ圧をより減少させるのである。
【０１８３】
（２−２）エンゲージ制御
前述したように、Ｎレンジではライン圧を供給するメインライン２０１と第１〜第３出力ライン２０５〜２０７とがマニュアルバルブ２０８によって遮断されるので、ローモードクラッチ６０、ハイモードクラッチ７０共に解放された状態にある。そして、この状態から、運転者によってレンジがＤレンジあるいはＳレンジ、Ｌレンジ等の前進走行レンジや、Ｒレンジの後退走行レンジに切り換えられたときには、まずローモードを達成するようにローモードクラッチ６０が締結される。このとき、トロイダル変速比がギヤードニュートラルを実現する変速比に制御されていると、遊星歯車機構５０のピニオンキャリヤ５１とローモードギア列８０の第２ギア８２との間に回転の同期がとれているため、これらを連結しもしくは切断する上記ローモードクラッチ６０が締結されても、その締結によるショックはほとんど発生しない。
【０１８４】
しかしながら、Ｎレンジが選択されているのは、通常、アイドル状態の停車時もしくは低車速時であるため、Ｎ−Ｄ又はＮ−Ｒのエンゲージ動作は前述のクリープ制御中に行なわれることになる。したがって、該クリープ制御中はギヤードニュートラル状態ではないために、ローモードクラッチ６０の締結時にクリープトルクによるショックが発生するのである。
【０１８５】
そこで、コントロールユニット３００は、このような締結ショックを抑制するために、図２５に示すフローチャートによるエンゲージ制御を行なう。次に、このエンゲージ制御を図２６に示すステップモータ２５１のパルス数と最終変速比との関係図、図２７に示すリリーフ圧と出力トルクとの関係図、及び図３１に示すタイムチャートを参照しながら説明する。
【０１８６】
すなわち、コントロールユニット３００は、まずステップＳ２１で前回の制御サイクルでレンジがＮレンジであったか否かを判定し、ＹＥＳの場合はステップＳ２２で今回レンジがＤ，Ｓ，Ｌ，Ｒ等の走行レンジであるか否かを判定する。そして、ＮＯの場合、つまりＮレンジが継続している場合は、ステップＳ２３でリリーフ圧Ｐｒｆを０とすると共に、ステップＳ２４でステップモータ２５１のパルスＰＵＬＳをギヤードニュートラルが実現するＰＮとしたのち、ステップＳ２５でタイマー値ＴＩＭを０とする。
【０１８７】
ここでＮレンジ継続中にリリーフ圧Ｐｒｆを０とするのは、リリーフ圧制御用リニアソレノイドバルブ２１０の非作動時にリリーフ圧Ｐｒｆが０となって余分な電力が消費されず有利となるからである。また、パルスＰＵＬＳをギヤードニュートラルが実現するＰＮとするのは、次にエンゲージ動作が行なわれた場合のクリープ力をダイレクト制御で生成する準備としてスリーブ２２２を基準位置に戻しておくためであり、必ずしもこの位置に限られるものではなく、三層弁２２２におけるスリーブ２２２とスプール２２３との位置関係が所定の中立状態となって各ポート間の連通が遮断される位置であればよい。
【０１８８】
一方、ステップＳ２２で今回レンジがＤ，Ｓ，Ｌ，Ｒ等の走行レンジになると、ステップＳ２６でタイマー値ＴＩＭがローモードクラッチ６０の締結に要する所定時間ＴＩＭｘ中は、ステップＳ２７でリリーフ圧Ｐｒｆを比較的高い所定油圧Ｐｒｆ（ｏｎ）とすると共に、三層弁２２２における各ポート間の連通状態が保たれてダイレクト制御が実行できるように、ステップＳ２８でステップモータ２５１のパルスＰＵＬＳを、Ｄレンジ等の前進走行レンジへの切り換えであれば上記ＰＮから最終変速比が高速側のＰＤ１に、またＲレンジの後退走行レンジへの切り換えであれば同じく最終変速比が高速側のＰＲ１にしたのち、ステップＳ２９でタイマー値ＴＩＭを１だけプラスする。
【０１８９】
つまり、ローモードクラッチ６０の締結に要する所定時間ＴＩＭｘ中は、リリーフ圧Ｐｒｆが高くされ、その結果ライン圧との差圧ΔＰが小さくなってギヤードニュートラルに近づき、クリープ力（出力トルク）が低く設定されることになる。したがって、エンゲージ動作における締結ショックが抑制される。
【０１９０】
そして、ステップＳ２６でタイマー値ＴＩＭがローモードクラッチ６０の締結に要する所定時間ＴＩＭｘを越えたときは、ステップＳ３１でリリーフ圧Ｐｒｆを比較的低い所定油圧Ｐｒｆ（ｏｆｆ）とすると共に、三層弁２２２における各ポート間の連通状態が保たれてダイレクト制御が実行できるように、ステップＳ３２でステップモータ２５１のパルスＰＵＬＳを、Ｄレンジ等の前進走行レンジへの切り換えであれば上記ＰＮから最終変速比が低速側のＰＤ０に、またＲレンジの後退走行レンジへの切り換えであれば同じく最終変速比が低速側のＰＲ０にしたのち、ステップＳ３３でタイマー値ＴＩＭを０とする。
【０１９１】
つまり、ローモードクラッチ６０が締結されたのちは、リリーフ圧Ｐｒｆが低くされ、その結果ライン圧との差圧ΔＰが大きくなってギヤードニュートラルからのずれが拡大されて、クリープ力（出力トルク）が高く設定されることになる。したがって、良好な発進性が確保されることになる。
【０１９２】
（２−３）ダイレクト制御
ダイレクト制御そのものの基本的動作は先に述べた通りであるが、この変速機１０におけるコントロールユニット３００は、特にブレーキペダルが踏み込まれたときや、クリープ時の車速について特殊な制御を行なうようになっている。その場合の具体的制御動作は図２８に示すフローチャートのようになり、これを図３１に示すタイムチャートを参照しながら説明すると、まずステップＳ４１で車速Ｖがクリープ制御における目標車速Ｖｏより所定量ΔＶ大きい車速を下回ったときに三層弁制御からこのダイレクト制御に移行し、その場合に、ステップＳ４２でブレーキスイッチ３０９がオンのときは（このときアイドルスイッチ３０８はオンでありクリープ制御が開始されている）、ステップＳ４３でリリーフ圧Ｐｒｆを比較的高い所定油圧Ｐｒｆ（ｏｎ）として、このリリーフ圧Ｐｒｆ（ｏｎ）が得られるようにステップＳ４４でリニアソレノイドバルブ２１０を制御する。つまり、ブレーキペダルが踏み込まれているときは早期に減速するのが好ましく、そのためにリリーフ圧Ｐｒｆを高くしてクリープ力を小さくするのである。
【０１９３】
一方、ステップＳ４２でブレーキスイッチ３０９がオフのときは、ステップＳ４５でリリーフ圧Ｐｒｆを比較的低い所定油圧Ｐｒｆ（ｏｆｆ）とする。そして、ステップＳ４６でアイドルスイッチ３０８がオンのときは、ステップＳ４７で現在の車速Ｖと上記クリープ制御における目標車速Ｖｏとの偏差ｄＶを求めたのち、ステップＳ４８で図２９に示すマップから上記偏差ｄＶに基づいてリリーフ圧のフィードバック油圧ΔＰｒｆを求める。そして、ステップＳ４９でこのフィードバック油圧ΔＰｒｆを加算したリリーフ圧Ｐｒｆを求め、このリリーフ圧Ｐｒｆが得られるようにステップＳ４４でリニアソレノイドバルブ２１０を制御する。これにより、ブレーキペダルが踏み込まれていないときはクリープ力が小さくされることなく、車速が目標車速Ｖｏにフィードバック制御で保持されることになる。
【０１９４】
なお、図３１のタイムチャートでは、車両の停止から発進時において、この車速の目標車速Ｖｏへのフィードバック制御が表わされている。また、ステップＳ４１でダイレクト制御の開始条件をこの目標車速Ｖｏより所定量ΔＶ大きい車速としたのは、この車速Ｖのフィードバック制御中にオーバーシュートして三層弁制御に切り換わらないようにするためである。
【０１９５】
また、ステップＳ４６でアイドルスイッチ３０８がオフ、つまりアクセルペダルが踏み込まれているときは、ステップＳ５０でスロットル開度θに応じてリリーフ圧Ｐｒｆを決定し、このリリーフ圧Ｐｒｆが得られるようにステップＳ４４でリニアソレノイドバルブ２１０を制御する（図３１において車両の発進時におけるΔｔの期間）。その場合に、リリーフ圧Ｐｒｆとスロットル開度θとの関係は、図３０に示すように、スロットル開度θが大きくなるほどリリーフ圧Ｐｒｆが大きくなるようなマップに設定されている。これにより、アクセルの踏込み量が大きいほどクリープ力が小さく、換言すればギヤードニュートラル状態に近づき、その結果、変速比が大となってエンジン回転数が高まり、良好な加速性が得られて三層弁制御との切り換えが円滑に行なわれることになる。
【０１９６】
そして、ステップＳ４１で車速Ｖがダイレクト制御の開始条件である車速以上となった時点でステップＳ５１に進み、ここで三層弁制御時の差圧ΔＰをライン圧との間で生成するリリーフ圧Ｐｒｆを０にし、ステップＳ５２でこのリリーフ圧Ｐｒｆが得られるようにリニアソレノイドバルブ２１０を制御して、ステップＳ５３で三層弁制御に移行することになる。
【０１９７】
なお、三層弁制御とダイレクト制御の切り換え時点におけるステップモータ２５１のパルス数は必ずしも一致するものとは限らず、ダイレクト制御開始時には三層弁制御終了時のスリーブ２２２の位置を該ダイレクト制御に応じた位置（パルス数ＰＤ０）に移動させ、また、三層弁制御開始時にはダイレクト制御終了時のスリーブ２２２の位置（パルス数ＰＤ０）を該三層弁制御に応じた位置に移動させることになる。
【０１９８】
ところで、このダイレクト制御では、ステップＳ４２でブレーキスイッチ３０９がオンのときは、リリーフ圧Ｐｒｆを高くしてクリープ力を小さくする制御を行なうのであるが、例えば車両が平坦路でなく登坂路等の勾配のある斜面で停止するような場合では、ブレーキスイッチ３０９のオンで直ちにクリープ力を小さくすると前進駆動力が低下して逆走する懸念がある。そこで、この変速機１０におけるコントロールユニット３００には、このような不具合に対処するための第２のダイレクト制御プログラムが格納されている。
【０１９９】
次に、この勾配制御を含んだ第２のダイレクト制御を図３２に示すフローチャート及び図３５に示すタイムチャートに従って説明する。なお、図３２のフローチャートは、図２８のフローチャートにおけるステップＳ４１の前にステップＳ４０が追加され、かつステップＳ４３が変更されたもので、その他は同じである。
【０２００】
まず、ステップＳ４１のダイレクト制御の開始又は終了条件の判定の前に、ステップＳ４０で、勾配センサ３１０で検出された路面勾配ｋに応じて遅延時間Ｔｃｄ及びリリーフ圧Ｐｒｆを決定する。その場合に、図３３に示すように、登り勾配が急となるほど、遅延時間Ｔｃｄは長く、リリーフ圧Ｐｒｆは小さく（クリープ力が大きく）なるように設定されている。なお、平坦路であるときのリリーフ圧Ｐｒｆ０が通常のクリープ力を生じさせる値とされている。
【０２０１】
そして、ステップＳ４１でダイレクト制御が開始され、ステップＳ４２でブレーキスイッチ３０９がオンのときには、まず、ステップＳ４３ａに進んで、カウント数ｃｏｕｎｔが０か否かを判定し、ＹＥＳの場合、つまり初めてこのステップＳ４３ａに進んだときは、ステップＳ４３ｂで、ブレーキスイッチ３０９がオフの場合と同様、リリーフ圧Ｐｒｆ（ただし勾配に応じて決定されたもの）を比較的低い所定油圧Ｐｒｆ（ｏｆｆ）としたのち、ステップＳ４３ｃでカウント数を１だけプラスして、ステップＳ４３ｄで、該カウント数と、勾配に応じて決定された遅延時間Ｔｃｄとの比較を行なう。
【０２０２】
そして、まだ遅延時間Ｔｃｄ以内であれば、ステップＳ４３ｅで、上記の比較的低い所定油圧Ｐｒｆ（ｏｆｆ）を維持する一方で、遅延時間Ｔｃｄを越えたときには、ステップＳ４３ｆで、カウント数に応じてリリーフ圧Ｐｒｆを高めていく演算を行なう。その演算に用いられる補正係数Ｃｋは、図３４に示すように勾配が急なほど小さく、つまりリリーフ圧Ｐｒｆがゆっくりと高くなるように（クリープ力がゆっくりと小さくなるように）設定されている。そして、以上のようにして求められたリリーフ圧Ｐｒｆが得られるようにステップＳ４４でリニアソレノイドバルブ２１０を制御するのである。
【０２０３】
この制御によれば、車両の走行路面における登り勾配が急なときほど、ブレーキペダルを踏んだのちのクリープ力がより大きくされ、かつその保持時間である遅延時間が長くされると共に、該遅延時間が経過したのちにクリープ力を低下させる場合においても、登り勾配が急なときほどゆっくりと行なわれるから、勾配のある路面上における車両の逆送が効果的に防止されることになる。
【０２０４】
（２−４）Ｄ−Ｒ切り返し制御
例えば車庫入れをする場合等では、車両がまだ前進しているうちにバックしようとしてレンジがＲレンジに切り換えられたり（Ｄ−Ｒ）、その逆の操作（Ｒ−Ｄ）が行なわれたりすることがある。このときの状態をこの変速機１０のギアトレインで考えると、マニュアルバルブ２０８がＤレンジ位置とＲレンジ位置との間で移動する途中でＮレンジ位置を通過するのであるが、ごく短時間であるからローモードクラッチ６０は締結されたままとなる。
【０２０５】
そして、この状態でトロイダル変速比がギヤードニュートラルを挟んで変化するわけであるが、このときインターナルギア５３ないしセカンダリシャフト１３を現回転方向と逆方向に回転させるように、トロイダル変速比を制御してサンギア５２の回転速度を変化させることになる。したがって、そのように無段変速機構２０，３０のローラ２３，３３をディスク２１，２２，３１，３２に対して傾転させるのは大きな力が必要となり、結果的に上記ローラ２３，３３やディスク２１，２２，３１，３２に滑りが生じ、損傷を起こす虞がある。
【０２０６】
そこで、コントロールユニット３００は、このような前進後退間の切り返し時には、無段変速機構２０，３０に大きな負荷をかけないように、図３６に示すフローチャートに従って次のような制御を行なう。
【０２０７】
まず、ステップＳ６１でＤレンジのときは、ステップＳ６２で例えば図１８に示したような変速線図（変速マップ）に基づくスリーブ移動による通常の三層弁制御を行なう一方で、ステップＳ６１でＤレンジでなく、ステップＳ６３でＮレンジのときは、ステップＳ６４でローモードクラッチ６０を解放し、ステップＳ６５で三層弁２２０のスリーブ２２２をギヤードニュートラルの近傍の位置に移動させたのち、ステップＳ６６でステップモータ２５１の原点補正を行なう。なお、上記ステップＳ６５で、スリーブ２２２をギヤードニュートラル位置ではなく、ギヤードニュートラルの近傍の位置に移動させるのは、スリーブ２２２を正確にギヤードニュートラル位置に移動させるのが困難であるという前述の理由によるものであり、ギヤードニュートラル位置に移動させるようにしてもよいことはいうまでもない（このステップＳ６５でスリーブ２２２を移動させる位置を「基準位置」という）。
【０２０８】
これにより、Ｎレンジでは、動力伝達経路が遮断されると共に、スリーブ２２２が基準位置に移動され、そしてここでステップモータ２５１の原点補正が行なわれることになる。このステップモータ２５１の原点補正は概略次のようにして行なわれる。まず、入力回転センサ３０６はローモードクラッチドラム６１に設けられていると共に、出力回転センサ３０７はハイモードギア列９０の第２ギア９２に設けられて、これらの検出値に基づき、スリーブ２２２が上記基準位置にあるときのトロイダル変速比を算出する。また、スリーブ２２２を上記基準位置に移動させたときのパルス数を原点パルス数とする（例えば図１７についていえば１３６０付近）。そして、この算出されたトロイダルの実変速比と、予め設定されている基準位置でのトロイダルの理想変速比とを比較して、その差が解消する方向にスリーブ２２２を移動させる。このスリーブ２２２の移動はフィードフォワード制御とし、この数パルス分だけスリーブ２２２を移動させたのちのステップモータ２５１のパルス数を上記の原点パルス数に置き換えるのである。
【０２０９】
図３６に戻ると、ステップＳ６１でＤレンジでなく、かつステップＳ６３でＮレンジでもないときは、ステップＳ６７でＲレンジか否かを判定し、ＮＯの場合はＳレンジかＬレンジであるからステップＳ６２に進む一方で、ＹＥＳの場合はステップＳ６８で後退走行中か否かを判定する。そして、後退走行中のときはステップＳ６２で通常の三層弁制御を行なう一方で、ＮＯの場合はステップＳ６９で車速が０でないかどうかを判定し、ＹＥＳのとき、つまり車両がまだある程度の車速で前進走行しているときは、上記のＮレンジで行なう各ステップＳ６４〜６６を実行する。
【０２１０】
これに対し、ステップＳ６９でＮＯのとき、つまりレンジはＲレンジで車両が停止しているときには、ステップＳ７０に進んで、三層弁２２０のスリーブ２２２をリバース発進位置に移動させる。具体的には、インターナルギア５３ないしセカンダリシャフト１３が後退回転となるクリープ発進時の位置に移動させるのである。そして、ステップＳ７１でローモードクラッチ６０を締結する。
【０２１１】
この制御によれば、前進走行中にＲレンジへの切り返しが行なわれた場合には、ステップＳ６１，Ｓ６３，Ｓ６７，Ｓ６８，Ｓ６９と進んで、ステップＳ６４でローモードクラッチ６０を切ったのち、ステップＳ６９で車両の停止を確認してから、ステップＳ７０で後退方向へのスリーブ移動を行ない、そしてステップＳ７１でローモードクラッチ６０をつなぐので、遊星歯車機構５０のサンギア５２は、ローモードクラッチ６０が切れている間は負荷が少ない状態で回転し、その間に、該サンギア５２の回転速度を変化させるように無段変速機２０のローラ２３を傾転させるから、その傾転を負荷が少ない状態で行なうことができ、これにより、該ローラ２３，３３やディスク２１，２２，３１，３２に滑りが生じることがなく、また損傷を起こす虞がなくなる。
【０２１２】
（２−５）Ｒ−Ｄ切り返し制御
図３６に示すフローチャートはＤ−Ｒ切り返し制御に関するものであったが、逆のＲ−Ｄ切り返し制御もこれに準じて行なわれる。その制御フローを図３７に示す。
【０２１３】
（２−６）後退時変速制御
この無段変速機１０ではトロイダル変速比を無段階に制御することができ、その結果、サンギア５２の回転速度を変化させることによって、ギヤードニュートラルから前進方向及び後退方向のいずれにも最終変速比を任意に変えることが可能である。したがって、後退走行時にも無数のギア段を設定することが可能であるが、特に後退速では、良好な発進加速性が要求される前進走行時とは異なり、発進時には格別の注意が要求される。
【０２１４】
そこで、この無段変速機１０におけるコントロールユニット３００は、図３８に示すように、ステップＳ１０１でレンジがＲレンジのときはステップＳ１０２で後退速用の変速マップを用いて変速制御を行ない、レンジがＤレンジのときはステップＳ１０３で前進速用の変速マップを用いて変速制御を行なうようになっている。
【０２１５】
その場合に、図３９に合わせて示すように、後退速用の変速マップでは、同じ車速Ｖ及びスロットル開度θであっても、前進速用の変速マップに比べて、低い値のエンジン回転数が目標値Ｎｅｏとして決定されるようになっている。換言すれば、最終変速比が全体に高速段側にシフトされており、これにより、後退時における急な飛び出しが抑制されることになる。
【０２１６】
なお、このような後退速用変速マップの特性を所定車速以下の場合にのみ適用するようにしてもよい。その場合には、特に注意が要求される発進時以外は、前進走行の場合と同じ最終変速比での走行が実現することになる。
【０２１７】
また、図３９において、前述のダイレクト制御における判定車速Ｖｏ＋ΔＶ以下では変速特性が設定されていないが、これは図３１のタイムチャートに準じて付記したものであり、この場合は三層弁制御からダイレクト制御への切り換わり時には、すでにアイドルスイッチ３０８がオンとなっており、したがって直ちにクリープ制御が開始されるので、上記判定車速Ｖｏ＋ΔＶ以下では通常の変速制御が行なわれず、この種の変速マップは使用されないということを示すものである。
【０２１８】
（２−７）ローモード／ハイモード切換制御
先に図１７を参照して述べたように、Ｄレンジのローモード特性とハイモード特性とは所定のパルス数ないしトロイダル変速比において交差するような特性になっている。このことは、図１８又は図３９の変速マップにおけるモード切換ラインとして表わされる。つまり、両モードで最終変速比が一致する点でローモードクラッチ６０とハイモードクラッチ７０の掛け替えを行なうのである。これにより、急な変速比の変化を生じさせずにショックのないモードの切り換えを実現することが可能となる。
【０２１９】
しかしながら、上記クラッチ６０，７０の掛け替えにはある程度の時間がかかるため、モードの切り換えが終了した時点では、車両の走行状態がすでに上記モード切換ライン上になく、その結果、急な変速比の変化が生じることになる。
【０２２０】
そこで、コントロールユニット３００は、このような不具合に対処するために、図４０に示すフローチャートによるモード切換制御を行なう。まず、コントロールユニット３００は、ステップＳ１１１で、エンジン回転数センサ３０２で検出される実エンジン回転数Ｎｅが、モード切換ラインの最終変速比Ｇｏと車速センサ３０２で検出される車速Ｖとを乗算して得られる値に近づいているか否かを判定する。つまり、現在の最終変速比がモード切換ラインに略同じかどうかを判定するのである。
【０２２１】
そして、ＹＥＳの場合は、ステップＳ１１２で、クラッチ６０，７０の掛け替え中、その現最終変速比Ｇが維持されるようにトロイダル変速比の制御を行なう。次いで、ステップＳ１１３で、上記最終変速比Ｇを維持するための目標エンジン回転数Ｎｅｏと実回転数Ｎｅとの偏差ΔＮを算出し、ステップＳ１１４で、この回転偏差ΔＮが解消されるように設定された図４１に示すマップからパルスＰＵＬＳのフィードバック量ΔＰＵＬＳを求めて、最終的に、ステップＳ１１５で、このフィードバック量ΔＰＵＬＳをステップモータ２５１に出力する。
【０２２２】
これにより、三層弁２２０のスリーブ２２２位置がフィードバック制御されて、上記回転偏差ΔＮが解消され、その結果、最終変速比Ｇが一定値に固定される。そして、その間にモードが切り換えられることになるので、該モードの切り換え前後において変速比の変化がなく、ショックのない円滑なモードの切り換えが実現することになる。
【０２２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ギヤードニュートラルを用いた発進方式を採用するＦＦ車用のトロイダル式無段変速機において、無段変速機構が配置された第１シャフトの反エンジン側の端部に遊星歯車機構が配置された第２シャフト側へ回転を伝達するギヤ列を配置したから、このギヤ列と、上記第２シャフトのエンジン側の端部に連結されるデファレンシャル装置ないし該装置への動力伝達機構等との干渉が回避されることになる。したがって、この干渉を回避するため、上記ギヤ列とデファレンシャル装置等とを軸方向にオフセットする場合に比較して、当該変速機の軸方向寸法が短縮され、該変速機の車両への搭載性やレイアウト性が向上することになる。さらに、トロイダル式無段変速機構として第１、第２無段変速機構を備えると共に、第１シャフトの外側に中空の第３シャフトを嵌挿して、該第３シャフト上に上記第１、第２トロイダル式無段変速機構の入力側および出力側の各ディスクを配置する場合に、該第３シャフトの一方の端部をベアリングを介して変速機ケースに支持させ、また、他方の端部にはギヤ列の第１ギヤを嵌合させ、該第１ギヤをベアリングを介して変速機ケースに支持させるように構成すると共に、該第３シャフトと第１ギヤとの嵌合部に、両者間の軸方向の相対変位を吸収するバネ部材を介設したので、第３シャフトが熱膨張等により伸縮しても、その伸縮が上記バネ部材によって吸収されることになる。
【０２２４】
また、特に本願の第２発明によれば、第１シャフト上に２組の無段変速機構が備えられる構成において、該第１シャフトとこれらの無段変速機構の入力部との間に介設されるローディング機構を、上記ギヤ列と同様に第１シャフトの反エンジン側の端部に配置したことにより、ギヤードニュートラルないしローモードの状態で、第２シャフト上の遊星歯車機構で生じて第１シャフト側に還流される循環トルクが上記第１シャフトに伝達されることがなくなり、したがって、該第１シャフトはエンジンからのトルクを伝達することができるだけでの径や強度とすることができ、当該変速機のコストの低減、コンパクト化、耐久性の向上或は軽量化等が図られ、さらに、該第１シャフトの剛性が低くなってエンジンからの振動が効果的に吸収されることにより、当該車両の振動や騒音が低減されることになる。加えて、ローディング機構を、互いに対向する面が周方向の凹凸を有するカム面とされた一対のディスクと、両ディスク間に介設されたローラーとで構成し、このローディング機構の第１ギヤ側のディスクと該第１ギヤとをピン部材で連結する場合に、このピン部材を上記第１ギヤ側のディスクにおける凹凸により肉圧が厚くなっている部位に配設したので、該ディスクの全体的な肉厚、即ち軸方向寸法を増大させたり、該ディスクの強度を低下させたりすることなく、上記第１ギヤと該ディスクとが連結されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機の機械的構成を示す骨子図である。
【図２】 同変速機の要部の具体的構造を示す展開図である。
【図３】 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】 ハイモードギア列を構成するギアの組付けの態様を示す断面図である。
【図５】 ローディングカムとローモードギア列を構成するギア及び入力ディスクとの組付け関係を示す一部切欠き図である。
【図６】 インプットシャフト上の構成を示す拡大断面図である。
【図７】 セカンダリシャフト上の構成を示す拡大断面図である。
【図８】 循環トルクによる問題点を説明する概略線図である。
【図９】 本発明の実施の形態に係る変速機における循環トルクの流れを説明する概略線図である。
【図１０】 同変速機の油圧制御の回路図である。
【図１１】 図３のＢ方向からみた変速制御用の油圧を生成する三層弁の部分断面図である。
【図１２】 図３のＣ方向からみたカム機構の部分断面図である。
【図１３】 変速機ケースの下部構造を示す断面図である。
【図１４】 本発明の実施の形態に係る変速機における制御システム図である。
【図１５】 変速制御の前提となるトラクション力の説明図である。
【図１６】 ステップモータのパルス数とトロイダル変速比との関係を示す特性図である。
【図１７】 ステップモータのパルス数と最終変速比との関係を示す特性図である。
【図１８】 変速制御に用いられる特性図である。
【図１９】 三層弁による変速制御における問題点の説明図である。
【図２０】 コントロールユニットが行なう制御のメインフローチャート図である。
【図２１】 同コントロールユニットが行なうライン圧制御の特徴の説明図である。
【図２２】 同ライン圧制御のフローチャート図である。
【図２３】 同ライン圧制御における特性図である。
【図２４】 同ライン圧制御における特性図である。
【図２５】 同コントロールユニットが行なうエンゲージ制御のフローチャート図である。
【図２６】 同エンゲージ制御における特性図である。
【図２７】 同エンゲージ制御における特性図である。
【図２８】 同コントロールユニットが行なうダイレクト制御のフローチャート図である。
【図２９】 同ダイレクト制御における特性図である。
【図３０】 同ダイレクト制御における特性図である。
【図３１】 同ダイレクト制御及びエンゲージ制御によるタイムチャート図である。
【図３２】 勾配制御を含む第２のダイレクト制御のフローチャート図である。
【図３３】 同第２のダイレクト制御における特性図である。
【図３４】 同第２のダイレクト制御における特性図である。
【図３５】 同第２のダイレクト制御によるタイムチャート図である。
【図３６】 同コントロールユニットが行なう切り返し制御のフローチャート図である。
【図３７】 別の切り返し制御のフローチャート図である。
【図３８】 同コントロールユニットが行なう後退時変速制御のフローチャート図である。
【図３９】 同後退時変速制御における変速特性図である。
【図４０】 同コントロールユニットが行なうモード切換制御のフローチャート図である。
【図４１】 同モード切換制御における特性図である。
【符号の説明】
１ エンジン
１０ トロイダル式無段変速機
１１ 第１シャフト（インプットシャフト）
１２ 第３シャフト（プライマリシャフト）
１３ 第２シャフト（セカンダリシャフト）
２０ 第１無段変速機構
３０ 第２無段変速機構
２１，３１ 入力ディスク
２２，３２ 出力ディスク
２３，３３ ローラー
２５，３５ 接触位置変更部材（トラニオン）
４０ ローディング機構（ローディングカム）
４４ ピン部材
５０ 遊星歯車機構
５１ 第３要素（ピニンオンキャリヤ）
５２ 第１要素（サンギヤ）
５３ 第２要素（インターナルギヤ）
６０ 第１クラッチ機構（ローモードクラッチ）
７０ 第２クラッチ機構（ハイモードクラッチ）
８０ ローモードギヤ列
８１ 第１ギヤ
８２ 第２ギヤ
８３ アイドルギヤ
９０ ハイモードギヤ列

Claims (2)

1. 一端がエンジンに連結された第１シャフトと、
   上記第１シャフトに平行に配設され、エンジン側の端部に左右の駆動輪を駆動するディファレンシャル装置が連結された第２シャフトと、
   上記第１シャフトの外側に嵌挿された中空の第３シャフトと、
   該第３シャフト上に配置されて上記第１シャフトに連結された第１の入力ディスクと、該第１の入力ディスクのエンジン側に配置されて上記第３シャフト上に回転自在に支持された第１の出力ディスクと、これらのディスクの間に介設されて両ディスク間の動力伝達を行う第１のローラーと、該第１のローラーを傾転自在に支持し、該第１のローラーと上記第１の入力ディスクおよび第１の出力ディスクとの接触位置を変更することにより両ディスク間の変速比を変化させる第１の接触位置変更部材とを有し、上記第１シャフト上に配設された第１トロイダル式無段変速機構と、
   この第１トロイダル式無段変速機構における第１の出力ディスクのエンジン側に配置されて、該第１の出力ディスクと一体的に第３シャフト上に回転自在に支持された第２の出力ディスクと、上記第３シャフト上において第２の出力ディスクのさらにエンジン側に配置されて第１シャフトに連結された第２の入力ディスクと、両ディスク間に介設された第２のローラーと、該第２のローラーと両ディスクとの接触位置を変更する第２の接触位置変更部材とを有する第２トロイダル式無段変速機構と、
   上記第２シャフト上に配設され、サンギヤとインターナルギヤとピニオンキャリヤの３つの回転要素を有すると共に、これらの回転要素のうち、第１要素が上記、第１、第２トロイダル式無段変速機構における両出力ディスクに連動回転するように連結され、第２要素が第２シャフトに連結された遊星歯車機構と、
   上記第１シャフトにおける第１トロイダル式無段変速機構の反エンジン側に配置されて該第１シャフトと一体回転する第１ギヤと、上記第２シャフトにおける遊星歯車機構の反エンジン側に回転自在に支持された第２ギヤと、これらのギヤに噛み合って両ギヤ間の動力伝達を行うアイドルギヤとで構成されるギヤ列と、
   このギヤ列の第２ギヤと遊星歯車機構の第３要素との間を連結しもしくは切断する第１クラッチ機構と、
   上記第１、第２トロイダル式無段変速機構における両出力ディスクと第２シャフトとの間を連結しもしくは切断する第２クラッチ機構と、
   上記接触位置変更部材と、上記第１クラッチ機構と、上記第２クラッチ機構の作動を制御する制御手段と、
   を備えていると共に、
   上記第３シャフトの一方の端部がベアリングを介して変速機ケースに支持され、また、他方の端部にはギヤ列の第１ギヤが嵌合されて、該第１ギヤがベアリングを介して変速機ケースに支持されており、かつ、該第３シャフトと第１ギヤとの嵌合部に、両者間の軸方向の相対変位を吸収するバネ部材が介設されていることを特徴とするトロイダル式無段変速機。
2. 第１、第２トロイダル式無段変速機構の入力ディスクがそれぞれ第３シャフトに連結されていると共に、上記第１、第２トロイダル式無段変速機構において入力ディスクと出力ディスクとの間にそれぞれローラーを挟圧させるローディング機構が、第１トロイダル式無段変速機構の入力ディスクとその反エンジン側に配置されたギヤ列の第１ギヤとの間に配設されており、
   該ローディング機構は、互いに対向する面が周方向の凹凸を有するカム面とされた一対のディスクと、両ディスク間に介設されて、これらのディスクの相対回転により両ディスク間に軸方向力を発生させるローラーとで構成されていると共に、ギヤ列の第１ギヤと該第１ギヤ側のディスクとの間にこれらを一体回転させるためのピン部材が介設されており、このピン部材が、該第１ギヤ側のディスクにおける凹凸により肉圧が厚くなっている部位に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル式無段変速機。

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