JP3716569B2 - 無段変速機の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機の制御装置、特に、エンジンの駆動トルクを駆動輪に伝達する複数の動力伝達経路を有し、該経路を車両の走行状態に基づいて切り換えるように構成された無段変速機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用無段変速機は、エンジンと駆動輪との間に備えられて、エンジン側からの入力回転と駆動輪側への出力回転との間の変速比が無段階に変化するように構成された無段変速機構を有し、予め車速やスロットル開度等の走行状態に基づいて設定された変速制御用の特性マップにこれらの実測値をあてはめることにより目標エンジン回転数を求め、この目標エンジン回転数が得られるように上記無段変速機構の変速比を制御するものである。
【０００３】
上記無段変速機構としては、ベルト式のものが古くから知られているが、例えば特開平３−２２３５５５号公報や特開平６−１０１７５４号公報等には、エンジン側からの回転が入力される入力ディスクと駆動輪側への回転が出力される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が圧接状態で介設され、このローラーの傾転により該ローラと各ディスクとの接触位置が半径方向に変化されて、両ディスク間の動力伝達の変速比が無段階に変化するように構成されたトロイダル変速機構が開示されている。また、上記のようなトロイダル変速機構を採用するか、ベルト式変速機構を採用するかに拘らず、この種の無段変速機においては、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も知られている。
【０００４】
この方式を、トロイダル式無段変速機で説明すると、エンジンに連結されたインプットシャフト上に上記のような構成のトロイダル変速機構が配置されると共に、該インプットシャフトに平行なセカンダリシャフト上に、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との３つの回転要素を有する遊星歯車機構が配置され、これらの回転要素のうちのインターナルギヤを出力要素としながら、エンジン回転をピニオンキャリヤには直接に、サンギヤには上記トロイダル変速機構を介してそれぞれ入力するように構成される。
【０００５】
そして、上記トロイダル変速機構の変速比を制御することにより、遊星歯車機構のピニオンキャリヤとサンギヤとに入力される回転速度の比を、出力要素であるインターナルギヤ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、この状態からトロイダル変速機構の変速比を増減させることにより、インターナルギヤを前進または後退方向に回転させるように構成されるものである。
【０００６】
この方式によれば、発進時に接続される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。
【０００７】
ところで、この種の無段変速機においては、先にも説明したように、予め車速やスロットル開度等の走行状態に基づいて設定された変速特性にこれらの実測値をあてはめることにより、エンジン回転数ないし最終変速比の目標値を求め、例えば上記のようなトロイダル式無段変速機の場合では、該目標エンジン回転数が得られるように、トロイダル変速機構の変速比、すなわちローラーの傾転角が制御される。しかしながら、このときローラーをずっと同一方向に傾転させていって全ての最終変速比を得ようとすると、該ローラーの傾転角とトロイダル変速機構の変速比ないし最終変速比とが一定の相関関係にあることから、目標最終変速比の値によってはローラーをディスクに対して大きく傾転させなければならない場合が生じ、動力伝達効率低下等の不具合が発生する。
【０００８】
そこで、エンジンの駆動トルクを駆動輪に伝達する動力伝達経路を複数設け、これらの動力伝達経路を選択的に切り換えることにより、ローラーの傾転角と最終変速比との相関関係が相互に逆向きとなるようにして、結果としてローラーの傾転角の幅を所定範囲内に制限しながらも、所望の最終変速比が得られるようにすることが知られている。
【０００９】
例えば、上記のようなギヤードニュートラル状態を実現させるためにエンジンの駆動トルクをトロイダル変速機構と遊星歯車機構とを経由させて駆動輪に伝達する経路を第１の伝達経路とすると共に、エンジンの駆動トルクを遊星歯車機構を経由させずトロイダル変速機構のみを経由させて駆動輪に伝達する経路を第２の伝達経路として、第１の伝達経路にあっては、最終変速比が無限大のギヤードニュートラルから前進方向で、トロイダル変速機構の変速比が大きくなる（減速する）に従って最終変速比が小さくなる（増速する）ようにし、一方、第２の伝達経路にあっては、逆にトロイダル変速機構の変速比が小さくなる（増速する）に従って最終変速比が小さくなる（増速する）ようにするのである。
【００１０】
これによれば、例えば車速の増大に伴って最終変速比を小さくしていく場合を考えると、当初第１伝達経路でギヤードニュートラル状態から発進したのち、トロイダル変速機構の変速比が大きくなる方向にローラーを傾転させていき、次に伝達経路を第２伝達経路に切り換えて、今度は逆にトロイダル変速機構の変速比が小さくなる方向にローラーを逆方向に傾転させていくことになるので、結果としてローラーの傾転角の幅を一定の範囲内に抑えることができて、動力伝達効率低下等の不具合が回避されることになる。
【００１１】
その場合に、上記の動力伝達経路の切換えを、第１の伝達経路における変速制御（以下「ローモード」ともいう。）での最終変速比ないしトロイダル変速機構の変速比と、第２の伝達経路における変速制御（以下「ハイモード」ともいう。）での最終変速比ないしトロイダル変速機構の変速比とが相互に異なるときに行なうと、変速比が急変して大きなショックが発生するので、上記の動力伝達経路の切換え（モードの切換え）は、ローモードとハイモードとの間で最終変速比が連続的に変化する点、すなわち両モード間で最終変速比が同一となる点で行なわれる。したがって、このような両モード間で最終変速比が同一となる点は、動力伝達経路の切換え特性を示すものとなり、この点（動力伝達経路切換特性点）は、予めスロットル開度や車速等の走行状態に基づいて設定されている前述の変速特性上に含めて設定されている。そして、概念的には、スロットル開度毎に設定された変速特性上の上記切換特性点をむすぶと、上記同一最終変速比を示す傾きの直線（動力伝達経路あるいはモードの切換えライン）が得られる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、車両の走行状態が上記切換えラインを横切って変化するときに、動力伝達経路が切り換えられることになるが、その場合に次のような不具合が生じ得るのである。
【００１３】
すなわち、運転者のアクセルペダルの踏み込みが一定、つまりスロットル開度が同一のときに、例えば車両が登坂降坂を繰り返す坂道に入ったようなときには、それに伴って駆動負荷が変化し、車速が増減することになるが、このとき、車速が上記の動力伝達経路の切換特性点を挟んで加減速を繰り返すと、動力伝達経路の切換えが頻繁に起こり、その切換え制御にハンチングが生じることになるのである。
【００１４】
また、運転者としては、アクセル操作をしていないのであるから、動力伝達経路の切換えに伴うショックに対する違和感が大きく、それが頻繁に起こることにもなる。
【００１５】
そして、このような問題は、以上説明したようなトロイダル式無段変速機におけるローモードとハイモードとの切換えに限らず、一般に、複数の動力伝達経路を選択的に切り換える制御を行なうように構成された無段変速機に共通する問題である。
【００１６】
そこで、本発明は、複数の動力伝達経路を選択的に切り換えるように構成された無段変速機における上記不具合に対処するもので、該動力伝達経路の切換えのハンチング及びそれに伴うショックを有効に回避することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような手段を用いる。
【００１８】
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、エンジンと駆動輪との間に備えられ、エンジン側からの入力回転と駆動輪側への出力回転との間の変速比が無段階に変化するように構成された無段変速機構を有し、エンジンの駆動トルクを、上記無段変速機構及び遊星歯車機構を経由して駆動輪に伝達する第１の動力伝達経路と、無段変速機構のみを経由して駆動輪に伝達する第２の動力伝達経路と、これらの動力伝達経路を選択的に切り換える伝達経路切換手段と、少なくともエンジン負荷及び車速を含む車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、該走行状態検出手段の検出結果と、少なくともエンジン負荷及び車速を含む車両の走行状態に応じて設定された変速特性及び動力伝達経路切換特性とに基づいて上記無段変速機構に対する変速比制御及び上記伝達経路切換手段に対する動力伝達経路の切換制御を行なう制御手段とを備える無段変速機の制御装置であって、上記変速特性として、第１動力伝達経路と第２動力伝達経路とを切り換える動力伝達経路切換ラインを挟む所定の範囲内で、同一のエンジン負荷に対して、加速中にのみ用いられて目標エンジン回転数が高く設定された加速用変速特性と、減速中にのみ用いられて目標エンジン回転数が低く設定された減速用変速特性とが個別に設定されていることを特徴とする。
【００２２】
一方、請求項２に記載の発明（以下「第２発明」という。）は、上記第１発明において、走行状態検出手段により車速が増加から減少又は減少から増加に転じたことが検出されたときは、制御手段は、加速用変速特性を用いる無段変速機構の変速比制御から減速用変速特性を用いる無段変速機構の変速比制御又は減速用変速特性を用いる無段変速機構の変速比制御から加速用変速特性を用いる無段変速機構の変速比制御に切り換えると共に、その切換期間中は、該切換えの開始時点における無段変速機構の変速比を一定に保持することを特徴とする。
【００２４】
上記の手段を用いることにより、本願各発明はそれぞれ次のように作用する。
【００２５】
まず、第１発明によれば、少なくともエンジン負荷及び車速を含む車両の走行状態に応じて、無段変速機構に対する変速比制御に用いる変速特性及び伝達経路切換手段に対する動力伝達経路の切換制御に用いる動力伝達経路切換特性が設定されており、上記変速特性として、同一のエンジン負荷に対して、第１動力伝達経路と第２動力伝達経路とを切り換える動力伝達経路切換ラインを挟む所定の範囲内で、加速中にのみ用いられて目標エンジン回転数が高く設定された加速用変速特性と、減速中にのみ用いられ用いられて目標エンジン回転数が低く設定された減速用変速特性とが個別に設定されているから、車両が加速から減速又は減速から加速に変化する毎に、相互に異なる変速特性が用いられることになり、同一のエンジン負荷に対して、加速減速共通の単一の変速特性のみが設定されている場合に比べて、動力伝達経路の切換制御のハンチングが抑制され、それに伴うショックが低減されることになる。
【００２６】
すなわち、例えば、前述のように、運転者がアクセル操作をしておらず、したがって同一のエンジン負荷で、路面勾配の変化等により車速が増加から減少に転じたとすると、変速制御に用いられる変速特性は、加速用変速特性から減速用変速特性に切り換えられることになる。この切換えの前後においては車速は同一であるから、今まで用いてきた加速用変速特性上における動力伝達経路切換特性点の車速と上記切換時の車速との差に比べて、これから用いる減速用変速特性上における動力伝達経路切換特性点の車速と上記切換時の車速との差の方が、動力伝達経路切換特性点をむすんで得られる動力伝達経路切換えラインの傾きに起因して大きくなるように設定しておけば、先に車速が加速用変速特性上の動力伝達経路切換特性点を横切って動力伝達経路の切換えが行なわれてから、次に車速が減速用変速特性上の動力伝達経路切換特性点を横切って動力伝達経路の切換えが行なわれるまでの時間が長引くことになり、これにより、単一の変速特性のみを用いる場合に比べて、動力伝達経路の切換制御のハンチングが抑制され、それに伴うショックが低減されることになる。
【００２７】
なお、以上は、車速が増加から減少に転じる場合で説明したが、逆に減少から増加に転じる場合においても、うえに準じて同様の作用が得られることはいうまでもない。
【００２９】
次に、第２発明によれば、特に、車速が増加から減少又は減少から増加に転じたときは、加速用変速特性を用いる変速比制御と減速用変速特性を用いる変速比制御との間で切換えが行なわれ、そして、その切換期間中は、該切換えの開始時点における無段変速機構の変速比が一定に保持されるから、加速用と減速用との間の変速特性の切換えの前後に渡って変速比が同一となり、したがって変速比が急変せず、切換えに伴うショックが低減されることになる。
【００３１】
【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。
【００３２】
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。
【００３３】
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６０およびハイモードクラッチ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。
【００３４】
上記第１、第２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。
【００３５】
そして、エンジン１から遠い方に配置された第１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。
【００３６】
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」という。）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。
【００３７】
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。
【００３８】
また、遊星歯車機構５０のエンジン側には、上記第１、第２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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
まず、上記第１、第２変速機構２０，３０について説明すると、これらの変速機構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。
【００４２】
そして、図３により、第１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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
ここで、第１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の供給制御と当該変速機構２０の変速動作との関係を簡単に説明する。
【００４８】
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に対して所定の釣り合い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。
【００４９】
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、当該変速機構２０の変速比が小さくなる（増速）。
【００５０】
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に対して所定の釣り合い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。
【００５１】
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、当該変速機構２０の変速比が大きくなる（減速）。
【００５２】
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。
【００５３】
以上のような第１変速機構２０についての構成および作用は、第２変速機構３０についても同様である。
【００５４】
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。
【００５５】
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、この状態で例えば電子ビームによる溶接で一体化出力ディスク３４に一体に固着されている。その場合に、一体化出力ディスク３４の一方の側面側における外周と、第１ギヤ９１の対応する側面側における内周とに渡って座ぐり部Ｙが設けられ、この座ぐり部Ｙ内で上記ギヤ９１とディスク３４との溶接が行われている。つまり、接合部が上記一方の側面側のトロイダル面（ディスク面）３４ａから退避して設けられているのである。
【００５６】
したがって、この溶接に伴い、溶接部において溶接用金属Ｚが盛り上がって残っても、該接合部がトロイダル面３４ａから退避しているので、上記溶接用金属Ｚがトロイダル面３４ａから突出することが回避されて、該溶接用金属Ｚとローラーとが干渉することがなく、該ローラーをトロイダル面３４ａの広い範囲で傾転させることが可能となる。
【００５７】
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。
【００５８】
そして、その場合に、上記第１ギヤ９１は硬さの小さい素材で成形され、逆に、一体化出力ディスク３４は硬さの大きい素材で成形されている。これにより、第１ギヤ９１は、遊星歯車機構５０のサンギア５２と連結された同じハイモードギヤ列９０の第２ギヤ９２との噛み合いにおいて、靭性を有し、歯が折れる等の損傷が発生し難くなる一方で、一体化出力ディスク３４自体は、ローラーとの接触において、その接触圧や回転摩擦に耐えて塑性変形し難くなる。
【００５９】
また、このように、最初から相互に硬さの異なる素材を用いて、一体化出力ディスク３４と第１ギヤ９１とをそれぞれ作成するだけでなく、同じ素材を用いて一体化出力ディスク３４と第１ギヤ９１とをそれぞれ作成したのち、第１ギヤ９１を浸炭組織の厚みが小さくなるように浸炭し、一体化出力ディスク３４を逆に浸炭組織の厚みが大きくなるように浸炭することによっても、第１ギヤ９１の硬さを小さくし、一体化出力ディスク３４の硬さを大きくすることができる。このように浸炭により硬さを異ならせた場合には、接合部がディスク面から退避して設けられていることによって、溶接が素材表面に存在する浸炭組織の層を避けて行なわれるので、確実な接合が可能となる。
【００６０】
また、第１ギヤ９１と一体化出力ディスク３４との一体化は、上記のような溶接だけでなく、部材の塑性変形によっても可能である。例えば、図５に示すように、一体化出力ディスク３４と第１ギヤ９１とに渡って設けた座ぐり部Ｙ’の内面をローレット加工し、該座ぐり部Ｙ’に軟鉄で成形したリング状の結合部材Ｚ’を嵌入する。そして、該結合部材Ｚ’を矢印のように加圧すれば、その結合部材Ｚ’がローレット加工部ないし座ぐり部Ｙ’を充填するように塑性変形され、これにより第１ギヤ９１と一体化出力ディスク３４とが一体化される。
【００６１】
さらに、第１ギヤ９１と一体化出力ディスク３４とを個別に作成してから一体化するのではなく、最初から一つの部材を加工して、周縁部に第１ギヤ９１を成形し、中央部に一体化出力ディスク３４を成形してもよい。この場合は、ギヤ９１が成形された周縁部を、例えば浸炭組織の厚みが小さくなるように浸炭することにより、その硬さを小さくし、逆に一体化出力ディスク３４が成形された中央部を、例えば浸炭組織の厚みが大きくなるように浸炭することにより、その硬さを大きくする。
【００６２】
一方、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、図６に示すように、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。
【００６３】
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７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。
【００６４】
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。
【００６５】
なお、図７に示すように、反エンジン側のカバー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。
【００６６】
次に、図８により、セカンダリシャフト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。
【００６７】
このセカンダリシャフト１３の中央部には、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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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間のバランス室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６４に不均衡に作用する圧力を相殺して均一化するようになっている。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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に不均衡に作用する圧力を相殺して均一化するようになっている。
【００７４】
そして、上記反エンジン側カバー１０１には、図３に示すクラッチ制御ユニット１２０で生成された作動圧をローモードクラッチ６０の油圧室６５に供給する油路１３１と、セカンダリシャフト１３に設けられた油路１３２を介してハイモードクラッチ７０の油圧室７５に供給する油路１３３とが設けられている。
【００７５】
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。
【００７６】
ここで、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。
【００７７】
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。
【００７８】
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変速機構３０の入力ディスク３１にも入力され、上記第１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変速機構２０，３０におけるローラー２３，３３の傾転角、つまり両変速機構２０，３０の変速比が所定の変速比に制御される。
【００７９】
そして、この第１、第２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。
【００８０】
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。
【００８１】
そして、この状態から上記第１、第２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」という。）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。
【００８２】
なお、このローモードにおいては、エンジン１により当該自動車が正駆動状態にあるときに、図９に示すような循環トルクが発生する。つまり、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で生じる反力としてのトルクが、矢印ｂで示すように、ハイモードギヤ列９０を介して無段変速機構２０，３０の出力ディスク３４に還流されるのである。したがって、このローモードでは、変速機構２０，３０においては、トルクは出力ディスク３４から入力ディスク２１，３１側に伝達されることになる。
【００８３】
一方、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ハイモードクラッチ７０を締結する一方、上記ローモードクラッチ６０を解放すれば、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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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とが上記シフトバルブ２４１に接続されている。
【００９４】
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。
【００９５】
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によりそれぞれリンク部材２５３，２５４を介して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。
【００９６】
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。
【００９７】
そして、上記第２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。
【００９８】
したがって、これらのスプール２２３，２３３の位置は、第２変速機構３０のローラー３３（および第１変速機構２０のローラー２３）の傾転角、換言すればこれらの変速機構２０，３０の変速比に常に対応することになる。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
なお、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。
【０１０６】
そして、上記の変速機構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。
【０１０７】
ここで、上記第１、第２開閉バルブ２８９，２９０による変速機構２０，３０に対する潤滑油の供給制御について説明すると、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、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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
また、第１開閉バルブ２８９は、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られる。これは、低速時や低回転時は変速機構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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
このコントロールユニット３００には、図１３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、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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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、変速機構については、図３に示す第１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。
【０１１５】
まず、油圧制御回路２００を用いた変速機構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。
【０１１６】
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」という。）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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
この差圧制御は、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。
【０１１９】
ここで、上記トラクション力Ｔについて、説明すると、図１４に示すように、変速機構２０において、入力ディスク２１のｃ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ｃ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ｄ方向の回転により出力ディスク２２がｅ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ｅ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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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ｆ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。
【０１２３】
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ｇ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ｈ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ｉ方向に回動する。
【０１２４】
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ｊ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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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）。
【０１２８】
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１５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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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１６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１５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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
このとき、最終変速比は、図１６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（減速側）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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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、変速機構２０，３０の変速比を小さくする方向（増速側）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の絶対値が小さくなるＲレンジの特性Ｒが得られる。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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１７に示すように予め設定された変速特性のマップとから、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１７の角度αに対応する値）が得られるように、図１６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２７１，２７２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。
【０１３８】
ところで、この無段変速機１０において、エンジン１の駆動トルクを駆動輪に伝達する動力伝達経路は、ローモードクラッチ６０が締結され、ハイモードクラッチ７０が開放されたローモードでは、インプットシャフト１１からローディングカム４０を介して変速機構２０，３０、ハイモードギア列９０及び遊星歯車機構５０を経由してサカンダリシャフト１３に至る経路と、インプットシャフト１１からローモードギア列８０を介して遊星歯車機構５０のみを経由してサカンダリシャフト１３に至る経路とがあり、一方、ローモードクラッチ６０が開放され、ハイモードクラッチ７０が締結されたハイモードでは、インプットシャフト１１からローディングカム４０を介して変速機構２０，３０及びハイモードギア列を経由して直接サカンダリシャフト１３に至る経路がある。
【０１３９】
したがって、エンジン１の１サイクル中の燃焼圧の変動により該エンジン１の出力回転に角速度変動（回転変動）が生じた場合には、その回転変動は、上記動力伝達経路を介してサカンダリシャフト１３の回転に影響を及ぼし、該サカンダリシャフト１３の回転変動に起因して、駆動軸６ａ，６ｂから駆動輪に回転変動が生じ、さらには車体へと伝わって、車体振動が発生するという問題がある。
【０１４０】
一方、この無段変速機１０においては、Ｄレンジでは、ローモードでもハイモードでも、上記のように動力伝達経路が変速機構２０，３０を経由し、エンジン１側からの入力回転を無段階比率に変速して一体化出力ディスク３４から駆動輪側に出力することができるので、この無段変速機１０における上記コントロールユニット３００には、Ｄレンジで走行中等に、通常の変速制御に加えて、上記のようなエンジン１の回転変動を打ち消して、回転変動の低減された出力回転を一体化出力ディスク３４から駆動輪側に出力するように変速機構２０，３０の変速比を変化させる制御プログラムが格納されている。
【０１４１】
まず、この出力回転変動低減制御の原理を先に概略説明すると、エンジン１の角速度Ωｅは次の数式１のように表わされる。ここで、第一項（Ω０）は基本の角速度、すなわち角速度の中心点であり、第二項（Ωｔ・ｓｉｎωｔ）は、振幅を（Ωｔ）とした場合の変動成分、ｔは時間である。
【０１４２】
【数１】

変速機構２０，３０の変速比をＮｇとすると、セカンダリシャフト１３に連結し、駆動輪側に出力回転を出力する一体化出力ディスク３４ないし第１ギア９１の回転数は、次の数式２のように表わされ、同式２を展開した第二項（Ｎｇ・Ωｔ・ｓｉｎωｔ）で示される変動成分により振動を生じることがわかる。
【０１４３】
【数２】

ここで、変速機構２０，３０の変速比Ｎｇを、上記振動系と逆位相の振動系として表わすと、次の数式３のようになる。ここで、第一項（Ｎｇ０）は基本の変速比、すなわち変速比の中心点であり、第二項（Ｎｇｔ・ｓｉｎωｔ）は、振幅を（Ｎｇｔ）とした場合の変動成分である。
【０１４４】
【数３】

上記式３を式２に代入して展開し、整理すると、次の数式４のように表わされる。
【０１４５】
【数４】

ここで、最終第二項の括弧内を次の数式５のようにＤとおく。
【０１４６】
【数５】

また、変速機構２０，３０の変速比Ｎｇの振幅Ｎｇｔを次の数式６のようにおく。
【０１４７】
【数６】

すると、Ｄは次の数式７のように表わされる。
【０１４８】
【数７】

ここで、通常、ΩｔはΩ０に比べてかなり小さいから、Ｄは０に近くなる。
【０１４９】
すなわち、エンジン１の角速度Ωｅが上記式１のように変動しても、変速機構２０，３０の変速比Ｎｇの振幅Ｎｇｔを例えば式６のように設定したうえで、該変速比Ｎｇを逆位相で変化させることによって、式４において、一体化出力ディスク３４ないし第１ギア９１の回転数（Ｎｇ・Ωｅ）は、最終第一項の（Ｎｇ０・Ω０）という固定成分だけで略表わされることになり、これにより、駆動輪側への出力回転の変動が低減されることになる。なお、上記式６は、式５における第三項の二次成分を０として、Ｄ＝０を解いたものである。
【０１５０】
この出力回転変動低減制御は、図１８に示すフローチャートに従って行なわれ、まずステップＳ１でエンジン回転数Ｎが所定値Ｋ以下か否かを判定し、ＮＯの場合、つまりエンジン回転数Ｎが比較的大きい場合には当該制御は行なわれない。すなわち、エンジン１側からの入力回転数が大きいときには、該入力回転において角速度変動ないしエンジン１の出力変動がそれほど大きく現れないので、そのような状態のときには、徒に過度の制御を実行しないのである。
【０１５１】
一方、逆にエンジン回転数Ｎが所定値Ｋ以下の場合、つまり入力回転において角速度変動ないしエンジン１の出力変動が大きく現れるような状態のときには、ステップＳ２に進んで、スロットル開度ＴＶＯが所定値Ｃ１以上か否かを判定する。すなわち、車両が加速走行をしているか、定常走行をしているかを判定するのである。そして、ＮＯの場合、すなわち、スロットル開度ＴＶＯがそれほど大きくなく、定常走行をしている場合には、ステップＳ３に進んで、ステップモータのパルス数Ｐ（ｔ）を、上記式３に準じて、エンジン１側からの入力回転の変動に対して逆位相で制御する。ここで、図中、Ｐｏは現時点における変速制御パルスの中心値、Ｐｔｏは現時点における変速制御パルスの振幅であって、上記式６に準じて設定された値、Ｗｏは現時点における角速度である。これにより、定常走行時の駆動輪側への出力回転の変動が低減されることになる。
【０１５２】
一方、ステップＳ２でスロットル開度ＴＶＯが所定値Ｃ１以上であるとき、つまり加速走行をしている場合には、ステップＳ４に進んで、さらにスロットル開度ＴＶＯが第２の所定値Ｃ２以下か否かを判定する。ここで、この第２所定値Ｃ２は、上記第１所定値Ｃ１よりも大きい値とされている。すなわち、車両が緩加速走行をしているか、急加速走行をしているかを判定するのである。そして、ＮＯの場合、つまり急加速走行をしていると判定された場合には、加速応答性が重要視され、速やかな本来の変速制御の実行が要求されるので、当該制御は行なわれない。
【０１５３】
これに対し、緩加速走行であると判定されたときは、ステップＳ５に進んで、ステップモータのパルス数Ｐ（ｔ）を、上記式３に準じて、エンジン１側からの入力回転の変動に対して逆位相で制御する。ここで、図中、Ｐ１は目標変速制御パルスの中心値、Ｐｔ１は目標変速制御パルスの振幅であって、上記式６に準じて設定された値、Ｗ１は目標変速制御パルスの出力時における角速度であり、それぞれ前述のＰｏ、Ｐｔｏ及びＷｏとの相加平均値を用いている。これにより、緩加速走行時の駆動輪側への出力回転の変動が低減されることになる。
【０１５４】
なお、上記制御に代えて、ステップＳ２で定常走行をしていると判定されたときに、ステップＳ３に進まず、当該制御を行なわないようにしてもよい。すなわち、ステップＳ１でエンジン回転数Ｎが所定値Ｋ以下で角速度変動ないしエンジン１の出力変動が大きく現れるような状態と判断されても、定常走行時は加速時に比べるとそのような変動がそれほど大きくは現れないのであるから、そのような状態のときには、徒に過度の制御を実行しないようにするのである。
【０１５５】
以上のようにして、この無段変速機１０においては、Ｄレンジで走行中等に、通常の変速制御に加えて、エンジン１の入力回転変動を打ち消すように変速機構２０，３０を制御して、車体振動を抑制しようとするが、このような車体振動の問題は、ローモードクラッチ６０、ハイモードクラッチ７０のいずれもが開放されて、動力伝達経路が遮断状態にあるＮレンジやＰレンジ等の非走行レンジでも起こり得る問題である。
【０１５６】
すなわち、ＮレンジやＰレンジ等の非走行レンジでは、いずれの動力伝達経路も遮断状態とされるので、エンジン１の回転により、変速機構２０，３０の一体化ディスク３４、ないしローモードギア列８０の第１、第２ギア８１，８２及びハイモードギア列９０の第１、第２ギア９１，９２等が空転状態となる。
【０１５７】
しかしながら、このように、駆動側と駆動輪側との間の動力伝達経路が遮断されていても、上記のようにセカンダリシャフト１３の軸線上に配設された第２ギア８２，９２等の回転要素が、エンジン１のアイドル回転等の入力回転により回転しているから、これにより、例えば同じくセカンダリシャフト１３の軸線上に配設された遊星歯車機構５０内の回転要素が共振する等して、やはり車体振動が発生することになるのである。
【０１５８】
そこで、この無段変速機１０における上記コントロールユニット３００には、非走行レンジにおいて、エンジン１の回転変動によって発生する車体振動を変速機構２０，３０の変速比制御により抑制する制御プログラムが格納されている。
【０１５９】
この非走行レンジ変速比制御は、図１９に示すフローチャートに従って行なわれる。まずステップＳ１１でレンジがＮレンジあるいはＰレンジの非走行レンジであるか否かが判定され、ＹＥＳの場合は、次いでステップＳ１２で油温ｔが０°Ｃ以上かどうか、つまり作動油の粘度がそれほど高くならない常温時かどうかが判定される。さらに、常温時の場合は、ステップＳ１３でアイドルアップ状態でないか否かが判定され、以上の結果に応じて、レンジがＮレンジあるいはＰレンジの非走行レンジである場合に、変速機構２０，３０の変速比Ｎｇが、第１変速比Ｎｇ１（ステップＳ１４）、第２変速比Ｎｇ２（ステップＳ１５）、又は第３変速比Ｎｇ３（ステップＳ１６）にそれぞれ制御される。
【０１６０】
なお、ステップＳ１３におけるアイドルアップ状態であるかどうかの判定は、アイドルスイッチ３０８がＯＮで、エンジン回転数センサ３０２で検出されるエンジン回転数が、例えばエアコン等の作動によりエンジンの駆動負荷が増大して通常のアイドル回転数より大きい回転数に制御されているか否か等により判定される。
【０１６１】
ここで、この無段変速機１０においては、Ｄレンジにおける発進時には、変速機構２０，３０の変速比をギヤードニュートラルを実現する変速比とせず、図２０に示すように、変速機構２０，３０の変速比を、ギヤードニュートラルを実現する変速比Ｎｇｇから前進方向（変速機構２０，３０の変速比を大きくする方向（減速側））にずらせた変速比Ｎｇｏとして、変速機構２０，３０の変速比をただ一点しかないギヤードニュートラルを実現する変速比Ｎｇｇに正確に制御することの困難性を回避しつつ、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ようになっている。
【０１６２】
そして、上記第１〜第３変速比Ｎｇ１，Ｎｇ２，Ｎｇ３は、この順に、上記Ｄレンジにおける発進時の変速比Ｎｇｏよりも徐々に増速側の変速比とされている。すなわち、いずれの場合においても、非走行レンジにおいては、変速機構２０，３０の変速比Ｎｇ１，Ｎｇ２又はＮｇ３が、走行レンジにおける発進時の変速比Ｎｇｏに比べて増速側であるので、変速機構２０，３０の慣性が大きくなり、エンジン１に対する回転抵抗が増して、該エンジン１の回転変動が低減され、その結果、車体振動が抑制されることになる。
【０１６３】
その場合に、アイドルアップ状態、つまりアイドル回転数が高められて、エンジン抵抗が増大した状態（ステップＳ１４）のときは、アイドルアップがＯＦＦの状態（ステップＳ１５）のときに比べて、変速機構２０，３０の変速比の増速側への変化が小さくされるから、これにより、エンジン１の燃費性能の低下が抑制される。
【０１６４】
また、これとは逆に、アイドルアップ状態（ステップＳ１４）のときは、アイドルアップがＯＦＦの状態（ステップＳ１５）のときに比べて、変速機構２０，３０の変速比の増速側への変化を大きくしてもよい。エンジン１の回転変動がより低減され、車体振動が有効に抑制されることになるからである。
【０１６５】
さらに、作動油の温度が低いとき、つまり作動油の粘度が高くなって、振動が伝わり易い状態（ステップＳ１６）のときは、常温時（ステップＳ１４又はステップＳ１５）に比べて、変速機構２０，３０の変速比の増速側への変化が大きくされるから、エンジンの回転変動がより低減され、その結果、車体振動が有効に抑制されることになる。
【０１６６】
また、これとは逆に、作動油の温度が低いときは、作動油の粘度が高くなって、エンジン１の回転負荷が増大するから、そのようなのとき（ステップＳ１６）は、常温時（ステップＳ１４又はステップＳ１５）に比べて、変速機構２０，３０の変速比の増速側への変化を小さくしてもよい。エンジン１に過大な負荷を作用させることが回避できるからである。
【０１６７】
さらには、油温による区分をさらに細分化し、作動油の粘度が著しく高くなって、エンジン１の回転変動が殆ど抑制される状態の極低温時、低温時、常温時の順に、変速機構２０，３０の変速比の増速側への変化を大きくするようにしてもよい。極低温時においてエンジン１に過大な負荷が作用し、エンジン１の燃費性能が低下することを抑制できると共に、常温時において車体振動を効果的に抑制できるからである。
【０１６８】
なお、このような非走行レンジにおいても、前述のＤレンジにおける出力回転変動低減制御のように、エンジン１の入力回転変動を打ち消すように、変速機構２０，３０の変速比を逆位相で周期的に変化させるようにしてもよい。
【０１６９】
また、図２１に示すように、例えばハイモードギア列９０の第２ギア９２にフライホイールのようなイナーシャ付与のための質量マス部材９２ａを取り付けて回転変動を低減するようにしてもよい。このとき、より大きな慣性を得るための大型のマス部材９２ａを図面上手前側に有する第２ギア９２を先に組み付けたのち、第１ギア９１を同じく図面上手前側から組み付けようとする場合において、該第１ギア９１の組付け性を改善するため、図示したように、上記マス部材９２ａに、第１ギア９１が干渉せず通過できるような円弧形状の切欠きを設けるとよい。そして、その場合には、該マス部材９２ａの切欠きは、軸心対称に二個形成し、第２ギア９２の回転に均衡がとれるようにする。
【０１７０】
前述したように、この無段変速機１０においては、コントロールユニット３００は、図１７に示したような、予め車速とスロットル開度に応じて設定された変速特性のマップを用い、これと車速センサ３０１で検出される車速の実測値、及びスロットル開度センサ３０３で検出されるスロットル開度の実測値を当てはめて、現実の走行状態に最適となるエンジン回転数の目標値を求め、そして該目標エンジン回転数に対応する最終変速比が得られるように、図１６に示したような制御特性に基づいて、変速機構２０，３０の変速比を無段階に変化させる変速制御を行なう。
【０１７１】
そして、発進当初は、ローモードクラッチ６０が締結され、ハイモードクラッチ７０が解放されたローモードでエンジン１の駆動トルクの動力伝達が行なわれ、車速ないしスロットル開度で示される車両の走行状態が、図１７中に示すモード切換ラインを横切って変化するときに、今度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での動力伝達に切り換えられる。そして、以降は、車両の走行状態が変化して、図１７に示すローモード領域とハイモード領域との間を行き来する毎に、クラッチ６０，７０の掛け替え、すなわち動力伝達経路の切換え、ないしはモードの切換えが行なわれることになる。
【０１７２】
その場合に、これらの切換えが行なわれる上記モード切換ライン上では、Ｄレンジのローモード特性Ｌとハイモード特性Ｈとにおいて、相互に最終変速比が同じとなっているから、該最終変速比を連続的に変化させながら、切換時の大きなショックを抑制しつつモードの切換えを行なうことができる。
【０１７３】
ところで、車両の走行状態が上記モード切換ラインを横切って変化するのは、一つには運転者自身のアクセル操作により車速ないしスロットル開度が変化する場合があるが、これ以外に、運転者のアクセルペダルの踏み込みが一定、つまりスロットル開度が同一のときに、例えば車両が登坂降坂を繰り返す坂道に入ったようなときにも起こる。つまり、路面勾配の変化に伴ってエンジン１の駆動負荷が変化し、車速が増減するからである。そして、このときに、車速が上記モード切換ラインを挟んで加減速を繰り返すと、動力伝達経路ないしモードの切換えが短時間中に頻繁に起こり、その切換制御にハンチングが起こるという不具合が生じる。
【０１７４】
また、運転者としては、アクセル操作をしていないのであるから、該切り換えに伴うショックに対する違和感が大きく、それが頻繁に起こることにもなる。
【０１７５】
そこで、この無段変速機１０における上記コントロールユニット３００には、ローモードとハイモードとの間の切換えを行なう際に、該切換制御のハンチングを抑制し、それに伴う違和感の大きいショックを有効に回避するための制御プログラムが格納されている。
【０１７６】
このモード切換制御は、図２２に示すフローチャートに従って行なわれ、まずステップＳ２１で各種信号を読み込んだのち、ステップＳ２２でモードの切換中か否かを判定する。すなわち、変速機構２０，３０の入力回転数ＥＳＰが、モード切換ラインに対応する最終変速比ｃ（＝エンジン回転数／車速）と現車速Ｖとを乗算して得られる値に略等しいか否かを判定するのである。そして、ＹＥＳの場合は、ステップＳ２３に進んで、ローモードクラッチ６０とハイモードクラッチ７０との掛け替え中は、最終変速比を上記切換ライン対応変速比ｃに固定しておく。これは、クラッチの掛替えには所定の時間が必要とされ、掛替え終了時点では走行状態が変化してしまってモード切換ラインから外れ、その結果、切換ショックが生じる場合があるので、そのようなことのないように、クラッチの掛替動作中は、最終変速比を切換ライン対応変速比ｃに固定しておいて、上記ショックを回避しようとするものである。
【０１７７】
一方、ステップＳ２２でモードの切換中ではない、つまり走行状態が図１７に示すローモード領域又はハイモード領域にある場合は、次にステップＳ２４でハイモード領域かどうかをみて、ハイモードのときは、ステップＳ２５で減速中か否かを判定する。そして、ＹＥＳの場合は、次にステップＳ２６で前回加速中であったかどうかをみて、加速中であった場合、つまり今回初めて加速から減速に転じた場合には、ステップＳ２７で現時点における変速比を維持し、ステップＳ２８で走行状態が減速ライン上に到達するまで、その変速比固定を続ける。
【０１７８】
このとき、コントロールユニット３００に格納された変速マップには、図２３に示すように、スロットル開度毎に（図２３にはそのうちの一つを拡大図示）、モード切換ラインを挟むローモード領域及びハイモード領域の所定の範囲内で、二つの変速特性のラインが設定されており、それぞれ、同範囲内で、目標エンジン回転数が高く設定された方が加速用変速ラインと、低く設定された方が減速用変速ラインとされている。そして、これらの二つの変速特性ラインが設定されている範囲内において、例えば、上記のようにハイモード領域内で加速中であったものが路面勾配等の影響を受ける等して減速に転じた場合には、コントロールユニット３００は、それまで用いていた加速用変速ラインを減速用変速ラインに切り換えるのである。そして、その場合に、該切換期間中は、その変速ラインの切換えが開始された時点における変速比が上記ステップＳ２７のように維持されるから、図２３に概念的に示すように、加速用変速ライン上の符号カで示す走行状態から該加速用変速ライン上を低車速側に後戻りするのではなく、減速用変速ライン上の符号キで示す走行状態に移行し、したがって加速用ラインと減速用ラインとの間の変速特性の切換えの前後に渡って変速比が同一となり、その結果、変速比が急変せず、切換えに伴うショックの発生が抑制されることになる。
【０１７９】
そして、ステップＳ２８で加速用変速ラインから減速用変速ラインへの切換えが終了したと判定されたときには、該減速用変速ラインを用いた変速制御が行なわれる。つまり、前述したように、ステップＳ２９で、車速Ｖとスロットル開度ＴＶＯとから目標エンジン回転数ＥＳＰＯを求め、次いでステップＳ３５で、該目標エンジン回転数ＥＳＰＯと、変速機構２０，３０の現入力回転数（エンジン回転数）ＥＳＰとの偏差ΔＮを算出し、そしてステップＳ３６で、その偏差ΔＮに対応するパルス数ΔＰＵＬＳを設定して、最終的にステップＳ３７で、該パルス数ΔＰＵＬＳをステッピングモータに出力することになる。
【０１８０】
また、ステップＳ２４でローモードであると判定された場合には、ステップＳ３０に進み、以下ステップＳ３１からステップＳ３４で上記に準じた制御が行なわれる。すなわち、同じく図２３に概念的に示すように、ローモード領域の減速用変速ライン上の符号サで示す走行状態において減速から加速に転じた場合には、該走行状態サから減速用変速ライン上を高車速側に後戻りするのではなく、加速用変速ライン上の符号シで示す走行状態に移行するのである。そして、加速用変速ラインへの切り換えが終了したときに、該加速用変速ラインを用いる変速制御が実行され、上記ステップＳ３５〜ステップＳ３７で最終的にステッピングモータのパルス数制御、つまり変速制御が行なわれる。
【０１８１】
このように、同一のスロットル開度に対して、加速用変速ラインと減速用変速ラインとが設けられているから、例えば図２３において、運転者がアクセル操作をしていない状態で、車両が下り坂に入って加速走行となり、加速用ライン上を符号スのように変化しているとすると、モード切換ラインを横切った時点でモードの切り換えが行なわれる。そしてハイモード領域に入ってから、次に路面が登り坂となって減速走行となったときには、符号カから減速用ライン上の符号キの状態に移行し、そののち該減速用ライン上を符号クのように変化して、再びモード切換ラインを横切った時点でモードの切り換えが行なわれる。
【０１８２】
さらに、ローモード領域に入ってから、次に走行路面がまた下り坂となって車両が加速状態となると、符号サから符号シのように加速用変速ライン上に移行して、該加速用ライン上を符号スのように移動することになる。
【０１８３】
したがって、同一のスロットル開度に対して単一の変速特性ラインのみが設定され、例えば上記設例でいえば、符号カの状態から同じ加速変速ライン上を反ス方向に移動したり、又は符号サの状態から同じ減速変速ライン上を反ク方向に移動したりする場合に比べて、上記符号カの状態からキの状態、又は符号サの状態からシの状態に移行するのに要する時間だけ、先のモード切換が起こってから次のモード切換えが起こるまでの時間が長引き、これにより、モード切換制御のハンチングが抑制され、それに伴う違和感の大きいショックの頻繁な発生が低減されることになる。
【０１８４】
なお、その場合に、変速特性ラインの切換中に変速比をライン切換開始時点における変速比に固定する制御に代えて、図２３に符号ケ又は符号セで示すように、一気に特性ラインの切換えを行なってもよい。この場合は、変速特性ラインの切換えには時間が費やされないけれども、上記符号ケの状態からク方向に移動してモード切り換えラインを横切るまでの時間が、符号カの状態から反ス方向に移動してモード切り換えラインを横切るまでの時間に比べて長くかかることになり、また、上記符号セの状態からス方向に移動してモード切り換えラインを横切るまでの時間が、符号サの状態から反ク方向に移動してモード切り換えラインを横切るまでの時間に比べて長くかかることになるから、これによってもモード切換制御のハンチングが抑制され、それに伴う違和感の大きいショックの頻繁な発生が低減されることになる。
【０１８５】
さらに、加速用変速ラインと減速用変速ラインとが、モード切換ラインを挟む所定の範囲内においてのみ個別に設定されているから、これらの両特性を格納するコントロールユニット３００のメモリの容量消費が抑制される。なお、これらの二つの変速ラインをモード切換ラインを挟む狭い範囲で設定すると、該変速ラインの切換え前後におけるエンジン回転数の変化が大きくなるので、メモリの容量消費との兼ね合いにおいて、二つの変速ラインを個別に設定する範囲を定めることが好ましい。
【０１８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本願の第１発明によれば、少なくともエンジン負荷及び車速を含む車両の走行状態に応じて、無段変速機構に対する変速比制御に用いる変速特性及び伝達経路切換手段に対する動力伝達経路の切換制御に用いる動力伝達経路切換特性が設定されており、上記変速特性として、同一のエンジン負荷に対して、第１動力伝達経路と第２動力伝達経路とを切り換える動力伝達経路切換ラインを挟む所定の範囲内で、加速中にのみ用いられて目標エンジン回転数が高く設定された加速用変速特性と、減速中にのみ用いられ用いられて目標エンジン回転数が低く設定された減速用変速特性とが個別に設定されているから、車両が加速から減速又は減速から加速に変化する毎に、相互に異なる変速特性が用いられることになり、同一のエンジン負荷に対して、加速減速共通の単一の変速特性のみが設定されている場合に比べて、動力伝達経路の切換制御のハンチングが抑制され、それに伴うショックが低減されることになる。
【０１８７】
すなわち、例えば、前述のように、運転者がアクセル操作をしておらず、したがって同一のエンジン負荷で、路面勾配の変化等により車速が増加から減少に転じたとすると、変速制御に用いられる変速特性は、加速用変速特性から減速用変速特性に切り換えられることになる。この切換えの前後においては車速は同一であるから、今まで用いてきた加速用変速特性上における動力伝達経路切換特性点の車速と上記切換時の車速との差に比べて、これから用いる減速用変速特性上における動力伝達経路切換特性点の車速と上記切換時の車速との差の方が、動力伝達経路切換特性点をむすんで得られる動力伝達経路切換えラインの傾きに起因して大きくなるように設定しておけば、先に車速が加速用変速特性上の動力伝達経路切換特性点を横切って動力伝達経路の切換えが行なわれてから、次に車速が減速用変速特性上の動力伝達経路切換特性点を横切って動力伝達経路の切換えが行なわれるまでの時間が長引くことになり、これにより、単一の変速特性のみを用いる場合に比べて、動力伝達経路の切換制御のハンチングが抑制され、それに伴うショックが低減されることになる。
【０１８８】
なお、以上は、車速が増加から減少に転じる場合で説明したが、逆に減少から増加に転じる場合においても、うえに準じて同様の作用が得られることはいうまでもない。
【０１９０】
次に、第２発明によれば、特に、車速が増加から減少又は減少から増加に転じたときは、加速用変速特性を用いる変速比制御と減速用変速特性を用いる変速比制御との間で切換えが行なわれ、そして、その切換期間中は、該切換えの開始時点における無段変速機構の変速比が一定に保持されるから、加速用と減速用との間の変速特性の切換えの前後に渡って変速比が同一となり、したがって変速比が急変せず、切換えに伴うショックが低減されることになる。
【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第１ギアの組付けの態様を示す断面図である。
【図５】 同第１ギアの別の組付けの態様を示す拡大断面図である。
【図６】 ローディングカムとローモードギア列を構成する第１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７】 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８】 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９】 本発明の実施の形態に係るトロイダル式無段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】 本発明の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機における制御システム図である。
【図１４】 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１５】 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１６】 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１７】 変速制御に用いられる特性図である。
【図１８】 コントロールユニットが行なう出力回転変動低減制御のフローチャート図である。
【図１９】 コントロールユニットが行なう非走行レンジ変速比制御のフローチャート図である。
【図２０】 同非走行レンジ変速比制御における特性図である。
【図２１】 回転変動を低減するためのマス部材をハイモードギア列を構成する第２ギアに組み付ける態様を示す説明図である。
【図２２】 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２３】 同モード切換え制御に用いられる特性図の特徴を拡大図示する説明図である。
【符号の説明】
１ エンジン
１０ トロイダル式無段変速機
１１ インプットシャフト
１２ プライマリシャフト
１３ セカンダリシャフト
２０，３０ 無段変速機構
２１，３１ 入力ディスク
２２，３２ 出力ディスク
３４ 一体化出力ディスク
２３，３３ ローラー
２５ トラニオン
５０ 遊星歯車機構
５１ ピニオンキャリヤ
５２ サンギヤ
５３ インターナルギヤ
６０ ローモードクラッチ
７０ ハイモードクラッチ
８０ ローモードギヤ列
９０ ハイモードギヤ列
９１ ハイモードギヤ列の第１ギア
９２ ハイモードギヤ列の第２ギア
１００ 変速機ケース
１１０ 変速制御ユニット
１１１ 油圧制御部
１１２ トラニオン駆動部
１１５ 増速用油圧室
１１６ 減速用油圧室
１２０ クラッチ制御ユニット
２２０，２３０ 三層弁
２２２，２３２ スリーブ
２２３，２３３ スプール
２４１ シフトバルブ
２７１，２７２ ソレノイドバルブ
３００ コントロールユニット
３０１ 車速センサ
３０２ エンジン回転数センサ
３０３ スロットル開度センサ
３０４ レンジセンサ
３０５ 油温センサ
３０６ 入力回転数センサ
３０７ 出力回転数センサ
３０８ アイドルスイッチ

Claims (2)

1. エンジンと駆動輪との間に備えられ、エンジン側からの入力回転と駆動輪側への出力回転との間の変速比が無段階に変化するように構成された無段変速機構を有し、エンジンの駆動トルクを、上記無段変速機構及び遊星歯車機構を経由して駆動輪に伝達する第１の動力伝達経路と、無段変速機構のみを経由して駆動輪に伝達する第２の動力伝達経路と、これらの動力伝達経路を選択的に切り換える伝達経路切換手段と、少なくともエンジン負荷及び車速を含む車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、該走行状態検出手段の検出結果と、少なくともエンジン負荷及び車速を含む車両の走行状態に応じて設定された変速特性及び動力伝達経路切換特性とに基づいて上記無段変速機構に対する変速比制御及び上記伝達経路切換手段に対する動力伝達経路の切換制御を行なう制御手段とを備える無段変速機の制御装置であって、上記変速特性として、第１動力伝達経路と第２動力伝達経路とを切り換える動力伝達経路切換ラインを挟む所定の範囲内で、同一のエンジン負荷に対して、加速中にのみ用いられて目標エンジン回転数が高く設定された加速用変速特性と、減速中にのみ用いられて目標エンジン回転数が低く設定された減速用変速特性とが個別に設定されていることを特徴とする無段変速機の制御装置。
2. 走行状態検出手段により車速が増加から減少又は減少から増加に転じたことが検出されたときは、制御手段は、加速用変速特性を用いる無段変速機構の変速比制御から減速用変速特性を用いる無段変速機構の変速比制御又は減速用変速特性を用いる無段変速機構の変速比制御から加速用変速特性を用いる無段変速機構の変速比制御に切り換えると共に、その切換期間中は、該切換えの開始時点における無段変速機構の変速比を一定に保持することを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の制御装置。

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