JP4135382B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
トロイダル型無段変速機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4135382B2 JP4135382B2 JP2002075590A JP2002075590A JP4135382B2 JP 4135382 B2 JP4135382 B2 JP 4135382B2 JP 2002075590 A JP2002075590 A JP 2002075590A JP 2002075590 A JP2002075590 A JP 2002075590A JP 4135382 B2 JP4135382 B2 JP 4135382B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- side disk
- input
- continuously variable
- variable transmission
- speed ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Control Of Transmission Device (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るトロイダル型無段変速機は、自動車用又は一般産業機械用の自動変速機を構成する変速ユニットとして利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の自動変速機の変速ユニットとして、図４〜５に略示する様なトロイダル型無段変速機が、一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置された出力軸３の端部に出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケーシング５（後述する図７〜８参照）の内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対し捻れの位置にある枢軸６、６を中心として揺動するトラニオン７、７を設けている。
【０００３】
これら各トラニオン７、７は、両端部外側面に上記枢軸６、６を、各トラニオン７、７毎に１対ずつ、互いに同心に設けている。これら各枢軸６、６の中心軸は、上記各ディスク２、４の中心軸と交差する事はないが、これら各ディスク２、４の中心軸の方向に対して直角方向若しくは直角に近い方向である、捩れの位置に存在する。又、上記各トラニオン７、７の中心部には変位軸８、８の基半部を支持し、上記枢軸６、６を中心として各トラニオン７、７を揺動させる事により、上記各変位軸８、８の傾斜角度の調節を自在としている。各トラニオン７、７に支持された変位軸８、８の先半部周囲には、それぞれパワーローラ９、９を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ９、９を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａ同士の間に挟持している。
【０００４】
上記入力側、出力側両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸６を中心とする円弧若しくはこの様な円弧に近い曲線を回転させて得られる、断面円弧状の凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａを、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。又、上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム装置等の押圧装置１０を設け、この押圧装置１０によって上記入力側ディスク２を、出力側ディスク４に向け弾性的に押圧しつつ、回転駆動自在としている。
【０００５】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴って上記押圧装置１０が上記入力側ディスク２を、上記複数のパワーローラ９、９に押圧しつつ回転させる。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーローラ９、９を介して出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。
【０００６】
入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、枢軸６、６を中心として前記各トラニオン７、７を所定方向に揺動させる。そして、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図４に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸８、８を傾斜させる。
【０００７】
反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン７、７を上記所定方向と反対方向に揺動させる。そして、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図５に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各変位軸８、８を傾斜させる。各変位軸８、８の傾斜角度を図４と図５との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００８】
更に、図６〜７は、実願昭６３−６９２９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルムに記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４とは円管状の入力軸１１の周囲に、それぞれ回転自在に支持している。又、この入力軸１１の端部と上記入力側ディスク２との間に、押圧装置１０を設けている。一方、上記出力側ディスク４には、出力歯車１２を結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１２とが同期して回転する様にしている。
【０００９】
１対のトラニオン７、７の両端部に互いに同心に設けた枢軸６、６は１対の支持板（ヨーク）１３、１３に、揺動並びに軸方向（図６の表裏方向、図７の上下方向）の変位自在に支持している。そして、上記各トラニオン７、７の中間部に、変位軸８、８の基半部を支持している。これら各変位軸８、８は、基半部と先半部とを互いに偏心させている。そして、このうちの基半部を上記各トラニオン７、７の中間部に回転自在に支持し、それぞれの先半部にパワーローラ９、９を回転自在に支持している。又、上記各トラニオン７、７の端部同士の間には同期ケーブル２６を、襷掛けで掛け渡して、これら各トラニオン７、７同士の傾斜角度を、機械的に同期させる様にしている。
【００１０】
尚、上記１対の変位軸８、８は、上記入力軸１１に対して１８０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸８、８の基半部と先半部とが偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関して同方向（図７で上下逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１１の配設方向に対してほぼ直交する方向としている。従って上記各パワーローラ９、９は、上記入力軸１１の配設方向に関して若干の変位自在に支持される。
【００１１】
又、上記各パワーローラ９、９の外側面と上記各トラニオン７、７の中間部内側面との間には、これら各パワーローラ９、９の外側面の側から順に、スラスト玉軸受１４、１４とスラストニードル軸受１５、１５とを設けている。このうちのスラスト玉軸受１４、１４は、上記各パワーローラ９、９に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ９、９の回転を許容する。又、上記各スラストニードル軸受１５、１５は、上記各パワーローラ９、９から上記各スラスト玉軸受１４、１４を構成する外輪１６、１６に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記各変位軸８、８の先半部及び上記外輪１６、１６が、これら各変位軸８、８の基半部を中心として揺動する事を許容する。更に、上記各トラニオン７、７は、油圧式のアクチュエータ（油圧シリンダ）１７、１７により、前記各枢軸６、６の軸方向に変位自在としている。
【００１２】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１１の回転は押圧装置１０を介して入力側ディスク２に伝えられる。そして、この入力側ディスク２の回転が、１対のパワーローラ９、９を介して出力側ディスク４に伝えられ、更にこの出力側ディスク４の回転が、出力歯車１２より取り出される。
【００１３】
入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比を変える場合には、上記各アクチュエータ１７、１７により上記１対のトラニオン７、７を、それぞれ逆方向に、例えば、図７の右側のパワーローラ９を同図の下側に、同図の左側のパワーローラ９を同図の上側に、それぞれ変位させる。この結果、これら各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記入力側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ、４ａとの当接部に作用する、接線方向の力の向きが変化（当接部にサイドスリップが発生）する。そして、この力の向きの変化に伴って上記各トラニオン７、７が、支持板１３、１３に枢支された枢軸６、６を中心として、互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図４〜５に示した様に、上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比が変化する。
【００１４】
上記各アクチュエータ１７、１７への圧油の給排状態は、これら各アクチュエータ１７、１７の数に関係なく１個の制御弁により行ない、何れか１個のトラニオン７の動きをこの制御弁にフィードバックする様にしている。この部分の構造に就いては、例えば特公平２−４７６２７号公報、特開平６−２５７６６１号公報等に記載されて、従来から知られているが、後述する、従来の具体的構造の第２例を示す、図１０により簡単に説明する。制御弁１８は、ステッピングモータ１９により軸方向（図１０の左右方向）に変位させられるスリーブ２０と、このスリーブ２０の内径側に軸方向の変位自在に嵌装されたスプール２１とを有する。上記何れか１個のトラニオン７に付属のロッド２２の端部にはプリセスカム２３を固定しており、このプリセスカム２３とリンク腕２４とを介して、上記ロッド２２の動きを上記スプール２１に伝達する、フィードバック機構を構成している。
【００１５】
変速状態を切り換える際には、上記ステッピングモータ１９により上記スリーブ２０を、所定量だけ変位させて、上記制御弁１８の流路を開く。この結果、上記各アクチュエータ１７、１７に圧油が、所定方向に送り込まれて、これら各アクチュエータ１７、１７が上記各トラニオン７、７を所定方向に変位させる。即ち、上記圧油の送り込みに伴ってこれら各トラニオン７、７が、前記各枢軸６、６の軸方向に変位しつつ、これら各枢軸６、６を中心に揺動する。そして、上記何れか１個のトラニオン７の動き（軸方向及び揺動変位）が、上記ロッド２２の端部に固定したプリセスカム２３とリンク腕２４とを介して上記スプール２１に伝達され、このスプール２１を軸方向に変位させる。この結果、上記トラニオン７が所定量変位した状態で、上記制御弁１８の流路が閉じられ、上記各アクチュエータ１７、１７への圧油の給排が停止される。従って、上記各トラニオン７、７の軸方向及び揺動方向の変位量は、上記ステッピングモータ１９によるスリーブ２０の変位量に応じただけのものとなる。
【００１６】
尚、トロイダル型無段変速機による動力伝達時には、構成各部の弾性変形に基づいて、上記各パワーローラ９、９が上記入力軸１１（図６〜７）の軸方向に変位する。そして、これら各パワーローラ９、９を支持した前記各変位軸８、８が、それぞれの基半部を中心として僅かに回動する。この回動の結果、上記各スラスト玉軸受１４、１４の外輪１６、１６の外側面と上記各トラニオン７、７の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前記各スラストニードル軸受１５、１５が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。
【００１７】
図１１は、以上に述べた様なトロイダル型無段変速機の変速制御を行なう状況を、ブロック図により表したものである。尚、この図１１に示した各種符号中、φc は、上記パワーローラ９の目標傾転角を、
φは、上記パワーローラ９の実際の傾転角を、
△φは、これら目標傾転角φc と実際の傾転角φとの差（φc −φ）を、
Ｋe は、電気的ゲインを、
ｘc は、上記制御弁１８を構成する、スリーブ２０とスプール２１との相対的移動量を、
ｘv は、上記制御弁１８の開度を、
G1(s) は、この制御弁１８の開度ｘv に応じて上記パワーローラ９が前記枢軸６、６の軸方向に移動する関係を示す伝達関数を、
ｙは、アクチュエータ１７を構成するピストンの、上記枢軸６、６の軸方向に関する変位量を、
Ｔinは、入力トルクを、
１／Ｋf は、トロイダル型無段変速機の剛性を表すゲインを、
△ｙは、トロイダル型無段変速機の構成部材の組み付け隙間や弾性変形等に基づく、上記入力トルクＴinの負荷に伴う上記パワーローラ９の上記枢軸６、６の軸方向に関する変位量を、
ＹP/R は、上記両変位量ｙ、△ｙの合計（ｙ−△ｙ）である、上記入力トルクＴinの負荷時に於ける上記パワーローラ９の上記枢軸６、６の軸方向に関する変位量を、
Ｋs ／Ｂは、傾転ゲインを、
G2(s) は、上記パワーローラ９が上記枢軸６、６の軸方向に移動するのに応じてこのパワーローラ９が傾転する関係を示す伝達関数を、
それぞれ表している。
【００１８】
トロイダル型無段変速機の変速制御部の構成は上述の通りであるが、更に、伝達可能なトルクを増大すべく、図８〜１０に示す様に、入力軸１１ａの周囲に入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを２個ずつ設け、これら２個ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを動力の伝達方向に関して互いに並列に配置する、所謂ダブルキャビティ型の構造も、従来から知られている。この図８〜１０に示した構造は、上記入力軸１１ａの中間部周囲に出力歯車１２ａを、この入力軸１１ａに対する回転を自在として支持し、この出力歯車１２ａの中心部に設けた円筒部の両端部に上記各出力側ディスク４、４を、スプライン係合させている。又、上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂは、上記入力軸１１ａの両端部に、この入力軸１１ａと共に回転自在に支持している。この入力軸１１ａは、駆動軸２５により、ローディングカム式の押圧装置１０を介して回転駆動する。又、上記出力歯車１２ａの回転力は、この出力歯車１２ａに噛合させた伝達歯車２７を介して、この伝達歯車２７をその一端部（図８の左端部）に結合固定した出力軸２８から取り出す。
【００１９】
上述の様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合には、入力軸１１ａから出力歯車１２ａへの動力の伝達を、一方の入力側ディスク２Ａと出力側ディスク４との間と、他方の入力側ディスク２Ｂと出力側ディスク４との間との、２系統に分けて行なうので、大きな動力の伝達を行なえる。尚、この様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合も、変速時には油圧式のアクチュエータ１７、１７により、トラニオン７、７を枢軸６、６の軸方向に変位させる。変速の為に上記各アクチュエータ１７、１７への圧油の給排を制御する為の制御弁１８は、前述した通り、トロイダル型無段変速機全体で１個だけ設けている。そして、この１個の制御弁１８により、複数のアクチュエータ１７、１７への圧油の給排を制御している。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な従来のトロイダル型無段変速機は、プリセスカム２３による制御弁１８の開閉制御（変速指令を出していない）に拘らず、入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動する場合がある。この理由は、上記制御弁１８の開閉制御を行なう為のフィードバック量として、上記パワーローラ９の上記枢軸６、６の軸方向に関する変位量｛前記ピストンの変位量ｙ（図１１参照）｝を採用している為である。
【００２１】
即ち、上記パワーローラ９の上記枢軸６、６の軸方向に関する変位量は、このパワーローラ９から、前記変位軸８、上記トラニオン７、上記ピストン及び前記ロッド２２等の複数の構成部材を介して上記プリセスカム２３に伝達される。この為、これら各構成部材の組み付け隙間や弾性変形等の影響（外乱）が、上記パワーローラ９から上記プリセスカム２３に伝達される変位量の中に入り込む。そして、この様に外乱が入り込んだ分、トロイダル型無段変速機の変速比が所望の変速比からずれる。一方、上記外乱の大きさは、上記入力トルクの大きさが変動する事に伴って変動する。この為、上記従来のトロイダル型無段変速機は、上記プリセスカム２３による制御弁１８の開閉制御に拘らず、入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動する場合がある。
【００２２】
図１２は、この様な事実を確認する為に、上述の様なプリセスカム２３による制御方式を採用するトロイダル型無段変速機を用いて行なった実験の結果を示している。実験では、変速指令を出さずに入力トルクを変化させ、これに伴って変速比がどの様に変化するかを観察した。尚、図１２中、Ｔinは入力トルクを、Ｔout は出力トルクを、ｉｖは変速比を、Ｎinは入力側の回転速度を、Ｎout は出力側の回転速度を、それぞれ示している。この図１２に示した実験結果から、変速指令を出していないにも拘らず、入力トルクＴinが変動するのと同時に変速比ｉｖが変動するのが分かる。
【００２３】
上述の様に入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動すると、エンジンの回転数が急激に変動し、運転者に違和感を与える。従って、上述の様に入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動しない様にする事が、安定した運転を行なって運転者に違和感を与えない面から重要である。
【００２４】
これに対し、上記プリセスカム２３等を使用した機械的連結に基づくフィードバック方式を採用する代わりに、電気センサを使用したフィードバック方式を採用する場合には、回転速度や変速比に応じて制御ゲインを変える事ができる為、上述した様に変速比が不必要に変動する事を防止できる。ところが、単に、機械的連結に基づくフィードバック方式を電気センサを使用したフィードバック方式に置き換えるだけでは、使用する電気センサとして、回転検出センサと直動検出センサとの２種類のセンサが必要となる。この為、センサを配置する事による他の構成部材の配置の自由度の減少、信頼性の低下、及びコストの上昇等の点で問題を生じる可能性がある。又、各電気センサの設置状況によっては、不必要な変速が行なわれる可能性がある。
本発明のトロイダル型無段変速機は、上述の様な事情に鑑み、１種類のセンサを使用して、変速比が不必要に変動する事を防止できる構造を実現すべく発明したものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明のトロイダル型無段変速機は、前述した従来のトロイダル型無段変速機と同様に、ケーシングと、入力軸と、入力側ディスクと、出力側ディスクと、トラニオンと、変位軸と、パワーローラと、アクチュエータとを備える。
このうちの入力軸は、上記ケーシング内に回転自在に支持されている。
又、上記入力側ディスクは、上記入力軸の周囲にこの入力軸と共に回転自在に支持されている。
又、上記出力側ディスクは、その内側面を上記入力側ディスクの内側面に対向させた状態でこの入力側ディスクと同心に配置され、この入力側ディスクに対する相対回転を自在としている。
又、上記トラニオンは、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間に設けられ、これら両ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するもので、複数個設けられている。
又、上記変位軸は、上記各トラニオンの内側面から突出する状態で、これら各トラニオン毎に１本ずつ設けられている。
又、上記パワーローラは、上記各トラニオンの内側面で上記各変位軸の周囲に、転がり軸受を介して回転自在に支持された状態で、上記入力側ディスクと出力側ディスクとの内側面同士の間に挟持されており、上記各トラニオン毎に１個ずつ設けられている。
又、上記アクチュエータは、上記各トラニオンをそれぞれの両端部に設けた枢軸の軸方向に変位させるものである。
【００２６】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、変速比検出手段と、変化率演算手段と、後述する電気式のフィードバック制御手段とを設けている。機械的手段によりこのアクチュエータを制御する、機械式のフィードバック制御手段は、設けていない。
このうちの変速比検出手段は、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間の変速比を求めるもので、アナログ回路により構成した変速比演算器を含んで構成する。
又、上記変化率演算手段は、上記変速比検出手段により求めた変速比の時間変化率を演算により求めるもので、アナログ回路により構成する。
又、上記フィードバック制御手段は、電気式のもので、上記変速比検出手段により求めた変速比と上記変化率演算手段により求めた時間変化率とに基づいて、上記アクチュエータを制御する。
【００２７】
又、請求項２に記載したトロイダル型無段変速機の場合には、上記変速比検出手段が、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの回転速度をそれぞれ回転検出センサにより検出し、この検出値に基づいて、上記変速比演算器により、上記入力側、出力側両ディスク間の変速比を求めるものである。
【００２８】
又、請求項３に記載したトロイダル型無段変速機の場合には、上記変速比検出手段が、パワーローラの傾転角を（直接、又はこのパワーローラと共に傾転するトラニオン等の構成部材を介して間接的に）検出センサにより検出し、この検出値に基づいて、上記変速比演算器により、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間の変速比を求めるものである。
【００２９】
【作用】
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機の場合、入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動する事を防止できる。この理由は、次の通りである。
トロイダル型無段変速機の変速制御を行なう場合には、目標とする変速比に到達したか否かを確認等する為に「実際の変速比」を、無駄のない適切な変速調節を行なえる様にする（変速動作の早さを規制する）為に「変速比が変化する速度」を、それぞれフィードバック量として使用する。このうちの「変速比が変化する速度」は、パワーローラの、トラニオンの両端部に設けた枢軸の軸方向に関する変位量（入力側、出力側両ディスクに対する中立位置からのオフセット量）と連動して増減する。この為、従来は、「変速比が変化する速度」に対応する、上記パワーローラの枢軸の軸方向に関する変位量を、構成部材の機械的連結に基づいてフィードバックしていた。ところが、前述した通り、この様なフィードバック方式を採用すると、フィードバックする変位量の中に構成部材の組み付け隙間や弾性変形の影響による外乱が入り込み、入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動すると言った不都合を生じる。
【００３０】
これに対して本発明の場合には、機械式のフィードバック制御手段を設けず、その代わりに、「変速比が変化する速度」、即ち、変速比の時間変化率を、変速比検出手段が求めた変速比に基づき、変化率演算手段が演算により求める。この為、この様にして求めた変速比の時間変化率の中に、構成部材の組み付け隙間や弾性変形等の影響による外乱が入り込む事はない。そして、本発明では、この様にして求めた変速比の時間変化率を、変速制御を行なう為のフィードバック量として使用する。従って、本発明の場合、入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動する事を防止できる。
【００３１】
又、本発明の場合、変速制御に使用するセンサを、１種類にできる。この為、他の構成部材の配置の自由度を十分に確保できると共に、センサに関するコストの低減を図れる。
【００３２】
又、本発明の場合、変化率演算手段等の、変速制御に使用する各種演算手段をアナログ回路により構成しているので、ディジタル回路につきものの演算遅れによる制御不安定が発生する事を防止できる。特に、トロイダル型無段変速機では、高速回転時に制御ゲインが高い状態となる為、上記演算手段をディジタル回路により構成すると、上述した様な演算遅れによる制御不安定が発生し易い。これに対して本発明の場合には、上述の様に、各種演算手段をアナログ回路により構成しているので、演算遅れによる制御不安定の発生を防止できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、請求項１〜２に対応する、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、トロイダル型無段変速機の変速制御を行なう部分の構造にある。この変速制御を行なう部分の構造を除く、トロイダル型無段変速機の基本構造及び作用は、前述の図８〜１０に示したトロイダル型無段変速機の場合と同様である。この為、同等部分には同一符号を付して重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分並びに上述した従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００３４】
本例のトロイダル型無段変速機は、それぞれが変速比検出手段を構成する１対の回転検出センサ２９ａ、２９ｂ及び変速比演算器３０と、変化率演算手段である（不完全）微分器３１と、フィードバック制御手段である制御器３２とを設けている。
【００３５】
そして、このうちの１対の回転検出センサ２９ａ、２９ｂにより、入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とのそれぞれの回転速度を検出自在としている。この為に、本例の場合、一方の回転検出センサ２９ａをケーシング５から突出した駆動軸２５の一端寄り部分（図１の左端寄り部分）の外周面に、他方の回転検出センサ２９ｂをやはり上記ケーシング５から突出した出力軸２８の一端寄り部分（図１の右端寄り部分）の外周面に、それぞれ近接対向させている。これと共に、上記駆動軸２５及び出力軸２８の一端寄り部分の外周面で上記各センサ２９ａ、２９ｂが近接対向する部分の物理的特性（例えば、磁気的特性、光学的特性等）を、（当該部分に環状のエンコーダを外嵌したり、或は当該部分に直接的な処理を施す事により）円周方向に関して交互に変化させている。
【００３６】
これにより、上記各センサ２９ａ、２９ｂと上記各物理的特性を変化させた部分との組み合わせによる周知の回転速度検出装置を構成し、上記各センサ２９ａ、２９ｂにより、上記駆動軸２５及び出力軸２８の回転速度を検出自在としている。ところで、この駆動軸２５は、上記入力側ディスク２Ａ、２Ｂと共に回転する。一方、上記出力軸２８は、この出力軸２８と共に回転する伝達歯車２７と、この伝達歯車２７と噛合し且つ上記出力側ディスク４、４と共に回転する出力歯車１２ａとの、それぞれの歯数に応じた回転速度で回転する。従って、上記一方の回転検出センサ２９ａは上記駆動軸２５及び押圧装置を介して上記入力側ディスク２Ａ、２Ｂの回転速度を、上記他方の回転検出センサ２９ｂは上記出力軸２８を介して上記出力側ディスク４、４の回転速度を、それぞれ検出自在である。
【００３７】
又、前記変速比演算器３０は、上記１対の回転検出センサ２９ａ、２９ｂにより検出した、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ（２Ｂ）、４の回転速度に基づき、これら入力側、出力側両ディスク２Ａ（２Ｂ）、４間の実際の変速比を、演算により求める。又、前記微分器３１は、上記変速比演算器３０が求めた実際の変速比に基づき、この変速比の時間変化率（時間に関する１回微分）を、演算により求める。又、本例の場合、上記変速比演算器３０と上記微分器３１とを、それぞれ簡単なアナログ回路により構成している。これにより、ディジタル回路につきものの演算遅れによる制御不安定が発生する事を防止している。
【００３８】
又、前記制御器３２は、上記変速比演算器３０が求めた実際の変速比と、上記微分器３１が求めた変速比の時間変化率とに基づき、変速制御用のアクチュエータ１７（図１０参照）を制御する。具体的には、このアクチュエータ１７に圧油を送り込む為の制御弁１８の開度を調節する。この為に、上記制御器３２は、この制御弁１８を構成するスプール２１を軸方向に移動させるモータ等の駆動装置に、制御信号を送り込む。これにより、上記スプール２１を軸方向に移動させる事で、上記制御弁１８の開度を調節する。尚、この様に本例の場合には、上記制御器３２からの信号に基づいて上記スプール２１を軸方向移動量を制御する為、前述した従来構造が備えていた様な、上記スプール２１の軸方向移動量を機械的連結により制御する為のプリセスカム２３及びリンク腕２４（図１０参照）は備えていない。
【００３９】
図２は、以上に述べた様な本例のトロイダル型無段変速機の変速制御を行なう状況を、ブロック図により表したものである。この図２に示した各種符号中、G3(s) は、上記微分器３１に相当する伝達関数を表している。その他の符号の意味は、それぞれ前述の図１１に示した符号の意味と同じである。尚、本例の場合、図２に示したブロック線図中、実際の傾転角φは、前記変速比演算器３０が求めた実際の変速比に相当する。
【００４０】
上述の様に、本例のトロイダル型無段変速機の場合には、変速比演算器３０が求めた実際の変速比と、微分器３１が求めた変速比の時間変化率（φ´）とを、変速制御を行なう為のフィードバック量として使用する。これら実際の変速比と変速比の時間変化率とは、それぞれ上記変速比演算器３０と上記微分器３１とが演算により求めたものである。この為、この様にして求めた変速比と変速比の時間変化率との中に、構成部材の組み付け隙間や弾性変形等の影響による外乱が入り込む事はない。従って、本例の場合、入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動する事を防止できる。又、本例の場合には、変速制御に使用するセンサを、１種類（前記回転検出センサ２９ａ、２９ｂ）としている。この為、他の構成部材の配置の自由度を十分に確保できると共に、センサに関するコストの低減を図れる。
【００４１】
図３は、本発明の効果を確かめる為に行なった実験の結果を示している。実験では、変速指令を出さずに入力トルクを変化させ、これに伴って変速比がどの様に変化するかを観察した。尚、図３中、Ｔinは入力トルクを、ｉｖは変速比を、Ｎinは入力側の回転速度を、それぞれ示している。この図３に示した実験結果を前述の図１２と比較すれば明らかな通り、本例の場合には、入力トルクＴinの変動に伴って変速比ｉｖが不必要に変動する程度を抑えられる（緩和できる）。
【００４２】
尚、上述した実施の形態では、変速比検出手段として、入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４との回転速度をそれぞれ回転検出センサ２９ａ、２９ｂにより検出し、この検出値に基づいて変速比演算器３０により上記入力側、出力側両ディスク２Ａ（２Ｂ）、４間の変速比を求めるものを採用した。但し、本発明は、この様な形態に限らず、請求項３に記載した様に、変速比検出手段として、パワーローラの傾転角を、このパワーローラと共に傾転するトラニオン等に対向させた回転検出センサにより検出し、この検出値に基づいて変速比演算器により入力側、出力側両ディスク間の変速比を求めるものを採用する事もできる。又、上述した実施の形態では、入力側ディスクと出力側ディスクとを２個ずつ設けた、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機に本発明を適用した例を示したが、本発明は、前述の図６〜７に示した様な、入力側ディスクと出力側ディスクとを１個ずつ設けた、シングルキャビティ型のトロイダル型無段変速にも適用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明のトロイダル型無段変速機は、以上に述べた様に構成され作用する為、入力トルクが変動する際に変速比が不必要に変動する事を防止できる。従って、運転者に違和感を与えない安定した運転を実現できる。又、変速制御に使用するセンサを１種類にできる為、小型化とコスト低減とを図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す断面図。
【図２】本例による変速制御の状況を示すブロック図。
【図３】本発明の効果を確かめる為に行なった実験の結果を示す線図。
【図４】トロイダル型無段変速機の基本構造を、最大減速時の状態で示す略側面図。
【図５】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図６】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第１例を示す要部断面図。
【図７】図６のＸ−Ｘ断面図。
【図８】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第２例を示す要部断面図。
【図９】図８のＹ−Ｙ断面図。
【図１０】同Ｚ−Ｚ断面図。
【図１１】従来構造による変速制御の状況を示すブロック図。
【図１２】従来構造の特性を調べる為に行なった実験の結果を示す線図。
【符号の説明】
１ 入力軸
２、２Ａ、２Ｂ 入力側ディスク
２ａ 内側面
３ 出力軸
４ 出力側ディスク
４ａ 内側面
５ ケーシング
６ 枢軸
７ トラニオン
８ 変位軸
９ パワーローラ
９ａ 周面
１０ 押圧装置
１１、１１ａ 入力軸
１２、１２ａ 出力歯車
１３ 支持板
１４ スラスト玉軸受
１５ スラストニードル軸受
１６ 外輪
１７ アクチュエータ
１８ 制御弁
１９ ステッピングモータ
２０ スリーブ
２１ スプール
２２ ロッド
２３ プリセスカム
２４ リンク腕
２５ 駆動軸
２６ 同期ケーブル
２７ 伝達歯車
２８ 出力軸
２９ａ、２９ｂ 回転検出センサ
３０ 変速比演算器
３１ （不完全）微分器
３２ 制御器
【発明の属する技術分野】
この発明に係るトロイダル型無段変速機は、自動車用又は一般産業機械用の自動変速機を構成する変速ユニットとして利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の自動変速機の変速ユニットとして、図４〜５に略示する様なトロイダル型無段変速機が、一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置された出力軸３の端部に出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケーシング５（後述する図７〜８参照）の内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対し捻れの位置にある枢軸６、６を中心として揺動するトラニオン７、７を設けている。
【０００３】
これら各トラニオン７、７は、両端部外側面に上記枢軸６、６を、各トラニオン７、７毎に１対ずつ、互いに同心に設けている。これら各枢軸６、６の中心軸は、上記各ディスク２、４の中心軸と交差する事はないが、これら各ディスク２、４の中心軸の方向に対して直角方向若しくは直角に近い方向である、捩れの位置に存在する。又、上記各トラニオン７、７の中心部には変位軸８、８の基半部を支持し、上記枢軸６、６を中心として各トラニオン７、７を揺動させる事により、上記各変位軸８、８の傾斜角度の調節を自在としている。各トラニオン７、７に支持された変位軸８、８の先半部周囲には、それぞれパワーローラ９、９を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ９、９を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａ同士の間に挟持している。
【０００４】
上記入力側、出力側両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸６を中心とする円弧若しくはこの様な円弧に近い曲線を回転させて得られる、断面円弧状の凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａを、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。又、上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム装置等の押圧装置１０を設け、この押圧装置１０によって上記入力側ディスク２を、出力側ディスク４に向け弾性的に押圧しつつ、回転駆動自在としている。
【０００５】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴って上記押圧装置１０が上記入力側ディスク２を、上記複数のパワーローラ９、９に押圧しつつ回転させる。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーローラ９、９を介して出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。
【０００６】
入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、枢軸６、６を中心として前記各トラニオン７、７を所定方向に揺動させる。そして、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図４に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸８、８を傾斜させる。
【０００７】
反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン７、７を上記所定方向と反対方向に揺動させる。そして、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図５に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各変位軸８、８を傾斜させる。各変位軸８、８の傾斜角度を図４と図５との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００８】
更に、図６〜７は、実願昭６３−６９２９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルムに記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４とは円管状の入力軸１１の周囲に、それぞれ回転自在に支持している。又、この入力軸１１の端部と上記入力側ディスク２との間に、押圧装置１０を設けている。一方、上記出力側ディスク４には、出力歯車１２を結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１２とが同期して回転する様にしている。
【０００９】
１対のトラニオン７、７の両端部に互いに同心に設けた枢軸６、６は１対の支持板（ヨーク）１３、１３に、揺動並びに軸方向（図６の表裏方向、図７の上下方向）の変位自在に支持している。そして、上記各トラニオン７、７の中間部に、変位軸８、８の基半部を支持している。これら各変位軸８、８は、基半部と先半部とを互いに偏心させている。そして、このうちの基半部を上記各トラニオン７、７の中間部に回転自在に支持し、それぞれの先半部にパワーローラ９、９を回転自在に支持している。又、上記各トラニオン７、７の端部同士の間には同期ケーブル２６を、襷掛けで掛け渡して、これら各トラニオン７、７同士の傾斜角度を、機械的に同期させる様にしている。
【００１０】
尚、上記１対の変位軸８、８は、上記入力軸１１に対して１８０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸８、８の基半部と先半部とが偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関して同方向（図７で上下逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１１の配設方向に対してほぼ直交する方向としている。従って上記各パワーローラ９、９は、上記入力軸１１の配設方向に関して若干の変位自在に支持される。
【００１１】
又、上記各パワーローラ９、９の外側面と上記各トラニオン７、７の中間部内側面との間には、これら各パワーローラ９、９の外側面の側から順に、スラスト玉軸受１４、１４とスラストニードル軸受１５、１５とを設けている。このうちのスラスト玉軸受１４、１４は、上記各パワーローラ９、９に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ９、９の回転を許容する。又、上記各スラストニードル軸受１５、１５は、上記各パワーローラ９、９から上記各スラスト玉軸受１４、１４を構成する外輪１６、１６に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記各変位軸８、８の先半部及び上記外輪１６、１６が、これら各変位軸８、８の基半部を中心として揺動する事を許容する。更に、上記各トラニオン７、７は、油圧式のアクチュエータ（油圧シリンダ）１７、１７により、前記各枢軸６、６の軸方向に変位自在としている。
【００１２】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１１の回転は押圧装置１０を介して入力側ディスク２に伝えられる。そして、この入力側ディスク２の回転が、１対のパワーローラ９、９を介して出力側ディスク４に伝えられ、更にこの出力側ディスク４の回転が、出力歯車１２より取り出される。
【００１３】
入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比を変える場合には、上記各アクチュエータ１７、１７により上記１対のトラニオン７、７を、それぞれ逆方向に、例えば、図７の右側のパワーローラ９を同図の下側に、同図の左側のパワーローラ９を同図の上側に、それぞれ変位させる。この結果、これら各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記入力側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ、４ａとの当接部に作用する、接線方向の力の向きが変化（当接部にサイドスリップが発生）する。そして、この力の向きの変化に伴って上記各トラニオン７、７が、支持板１３、１３に枢支された枢軸６、６を中心として、互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図４〜５に示した様に、上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比が変化する。
【００１４】
上記各アクチュエータ１７、１７への圧油の給排状態は、これら各アクチュエータ１７、１７の数に関係なく１個の制御弁により行ない、何れか１個のトラニオン７の動きをこの制御弁にフィードバックする様にしている。この部分の構造に就いては、例えば特公平２−４７６２７号公報、特開平６−２５７６６１号公報等に記載されて、従来から知られているが、後述する、従来の具体的構造の第２例を示す、図１０により簡単に説明する。制御弁１８は、ステッピングモータ１９により軸方向（図１０の左右方向）に変位させられるスリーブ２０と、このスリーブ２０の内径側に軸方向の変位自在に嵌装されたスプール２１とを有する。上記何れか１個のトラニオン７に付属のロッド２２の端部にはプリセスカム２３を固定しており、このプリセスカム２３とリンク腕２４とを介して、上記ロッド２２の動きを上記スプール２１に伝達する、フィードバック機構を構成している。
【００１５】
変速状態を切り換える際には、上記ステッピングモータ１９により上記スリーブ２０を、所定量だけ変位させて、上記制御弁１８の流路を開く。この結果、上記各アクチュエータ１７、１７に圧油が、所定方向に送り込まれて、これら各アクチュエータ１７、１７が上記各トラニオン７、７を所定方向に変位させる。即ち、上記圧油の送り込みに伴ってこれら各トラニオン７、７が、前記各枢軸６、６の軸方向に変位しつつ、これら各枢軸６、６を中心に揺動する。そして、上記何れか１個のトラニオン７の動き（軸方向及び揺動変位）が、上記ロッド２２の端部に固定したプリセスカム２３とリンク腕２４とを介して上記スプール２１に伝達され、このスプール２１を軸方向に変位させる。この結果、上記トラニオン７が所定量変位した状態で、上記制御弁１８の流路が閉じられ、上記各アクチュエータ１７、１７への圧油の給排が停止される。従って、上記各トラニオン７、７の軸方向及び揺動方向の変位量は、上記ステッピングモータ１９によるスリーブ２０の変位量に応じただけのものとなる。
【００１６】
尚、トロイダル型無段変速機による動力伝達時には、構成各部の弾性変形に基づいて、上記各パワーローラ９、９が上記入力軸１１（図６〜７）の軸方向に変位する。そして、これら各パワーローラ９、９を支持した前記各変位軸８、８が、それぞれの基半部を中心として僅かに回動する。この回動の結果、上記各スラスト玉軸受１４、１４の外輪１６、１６の外側面と上記各トラニオン７、７の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前記各スラストニードル軸受１５、１５が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。
【００１７】
図１１は、以上に述べた様なトロイダル型無段変速機の変速制御を行なう状況を、ブロック図により表したものである。尚、この図１１に示した各種符号中、φc は、上記パワーローラ９の目標傾転角を、
φは、上記パワーローラ９の実際の傾転角を、
△φは、これら目標傾転角φc と実際の傾転角φとの差（φc −φ）を、
Ｋe は、電気的ゲインを、
ｘc は、上記制御弁１８を構成する、スリーブ２０とスプール２１との相対的移動量を、
ｘv は、上記制御弁１８の開度を、
G1(s) は、この制御弁１８の開度ｘv に応じて上記パワーローラ９が前記枢軸６、６の軸方向に移動する関係を示す伝達関数を、
ｙは、アクチュエータ１７を構成するピストンの、上記枢軸６、６の軸方向に関する変位量を、
Ｔinは、入力トルクを、
１／Ｋf は、トロイダル型無段変速機の剛性を表すゲインを、
△ｙは、トロイダル型無段変速機の構成部材の組み付け隙間や弾性変形等に基づく、上記入力トルクＴinの負荷に伴う上記パワーローラ９の上記枢軸６、６の軸方向に関する変位量を、
ＹP/R は、上記両変位量ｙ、△ｙの合計（ｙ−△ｙ）である、上記入力トルクＴinの負荷時に於ける上記パワーローラ９の上記枢軸６、６の軸方向に関する変位量を、
Ｋs ／Ｂは、傾転ゲインを、
G2(s) は、上記パワーローラ９が上記枢軸６、６の軸方向に移動するのに応じてこのパワーローラ９が傾転する関係を示す伝達関数を、
それぞれ表している。
【００１８】
トロイダル型無段変速機の変速制御部の構成は上述の通りであるが、更に、伝達可能なトルクを増大すべく、図８〜１０に示す様に、入力軸１１ａの周囲に入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを２個ずつ設け、これら２個ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを動力の伝達方向に関して互いに並列に配置する、所謂ダブルキャビティ型の構造も、従来から知られている。この図８〜１０に示した構造は、上記入力軸１１ａの中間部周囲に出力歯車１２ａを、この入力軸１１ａに対する回転を自在として支持し、この出力歯車１２ａの中心部に設けた円筒部の両端部に上記各出力側ディスク４、４を、スプライン係合させている。又、上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂは、上記入力軸１１ａの両端部に、この入力軸１１ａと共に回転自在に支持している。この入力軸１１ａは、駆動軸２５により、ローディングカム式の押圧装置１０を介して回転駆動する。又、上記出力歯車１２ａの回転力は、この出力歯車１２ａに噛合させた伝達歯車２７を介して、この伝達歯車２７をその一端部（図８の左端部）に結合固定した出力軸２８から取り出す。
【００１９】
上述の様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合には、入力軸１１ａから出力歯車１２ａへの動力の伝達を、一方の入力側ディスク２Ａと出力側ディスク４との間と、他方の入力側ディスク２Ｂと出力側ディスク４との間との、２系統に分けて行なうので、大きな動力の伝達を行なえる。尚、この様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合も、変速時には油圧式のアクチュエータ１７、１７により、トラニオン７、７を枢軸６、６の軸方向に変位させる。変速の為に上記各アクチュエータ１７、１７への圧油の給排を制御する為の制御弁１８は、前述した通り、トロイダル型無段変速機全体で１個だけ設けている。そして、この１個の制御弁１８により、複数のアクチュエータ１７、１７への圧油の給排を制御している。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な従来のトロイダル型無段変速機は、プリセスカム２３による制御弁１８の開閉制御（変速指令を出していない）に拘らず、入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動する場合がある。この理由は、上記制御弁１８の開閉制御を行なう為のフィードバック量として、上記パワーローラ９の上記枢軸６、６の軸方向に関する変位量｛前記ピストンの変位量ｙ（図１１参照）｝を採用している為である。
【００２１】
即ち、上記パワーローラ９の上記枢軸６、６の軸方向に関する変位量は、このパワーローラ９から、前記変位軸８、上記トラニオン７、上記ピストン及び前記ロッド２２等の複数の構成部材を介して上記プリセスカム２３に伝達される。この為、これら各構成部材の組み付け隙間や弾性変形等の影響（外乱）が、上記パワーローラ９から上記プリセスカム２３に伝達される変位量の中に入り込む。そして、この様に外乱が入り込んだ分、トロイダル型無段変速機の変速比が所望の変速比からずれる。一方、上記外乱の大きさは、上記入力トルクの大きさが変動する事に伴って変動する。この為、上記従来のトロイダル型無段変速機は、上記プリセスカム２３による制御弁１８の開閉制御に拘らず、入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動する場合がある。
【００２２】
図１２は、この様な事実を確認する為に、上述の様なプリセスカム２３による制御方式を採用するトロイダル型無段変速機を用いて行なった実験の結果を示している。実験では、変速指令を出さずに入力トルクを変化させ、これに伴って変速比がどの様に変化するかを観察した。尚、図１２中、Ｔinは入力トルクを、Ｔout は出力トルクを、ｉｖは変速比を、Ｎinは入力側の回転速度を、Ｎout は出力側の回転速度を、それぞれ示している。この図１２に示した実験結果から、変速指令を出していないにも拘らず、入力トルクＴinが変動するのと同時に変速比ｉｖが変動するのが分かる。
【００２３】
上述の様に入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動すると、エンジンの回転数が急激に変動し、運転者に違和感を与える。従って、上述の様に入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動しない様にする事が、安定した運転を行なって運転者に違和感を与えない面から重要である。
【００２４】
これに対し、上記プリセスカム２３等を使用した機械的連結に基づくフィードバック方式を採用する代わりに、電気センサを使用したフィードバック方式を採用する場合には、回転速度や変速比に応じて制御ゲインを変える事ができる為、上述した様に変速比が不必要に変動する事を防止できる。ところが、単に、機械的連結に基づくフィードバック方式を電気センサを使用したフィードバック方式に置き換えるだけでは、使用する電気センサとして、回転検出センサと直動検出センサとの２種類のセンサが必要となる。この為、センサを配置する事による他の構成部材の配置の自由度の減少、信頼性の低下、及びコストの上昇等の点で問題を生じる可能性がある。又、各電気センサの設置状況によっては、不必要な変速が行なわれる可能性がある。
本発明のトロイダル型無段変速機は、上述の様な事情に鑑み、１種類のセンサを使用して、変速比が不必要に変動する事を防止できる構造を実現すべく発明したものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明のトロイダル型無段変速機は、前述した従来のトロイダル型無段変速機と同様に、ケーシングと、入力軸と、入力側ディスクと、出力側ディスクと、トラニオンと、変位軸と、パワーローラと、アクチュエータとを備える。
このうちの入力軸は、上記ケーシング内に回転自在に支持されている。
又、上記入力側ディスクは、上記入力軸の周囲にこの入力軸と共に回転自在に支持されている。
又、上記出力側ディスクは、その内側面を上記入力側ディスクの内側面に対向させた状態でこの入力側ディスクと同心に配置され、この入力側ディスクに対する相対回転を自在としている。
又、上記トラニオンは、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間に設けられ、これら両ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するもので、複数個設けられている。
又、上記変位軸は、上記各トラニオンの内側面から突出する状態で、これら各トラニオン毎に１本ずつ設けられている。
又、上記パワーローラは、上記各トラニオンの内側面で上記各変位軸の周囲に、転がり軸受を介して回転自在に支持された状態で、上記入力側ディスクと出力側ディスクとの内側面同士の間に挟持されており、上記各トラニオン毎に１個ずつ設けられている。
又、上記アクチュエータは、上記各トラニオンをそれぞれの両端部に設けた枢軸の軸方向に変位させるものである。
【００２６】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、変速比検出手段と、変化率演算手段と、後述する電気式のフィードバック制御手段とを設けている。機械的手段によりこのアクチュエータを制御する、機械式のフィードバック制御手段は、設けていない。
このうちの変速比検出手段は、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間の変速比を求めるもので、アナログ回路により構成した変速比演算器を含んで構成する。
又、上記変化率演算手段は、上記変速比検出手段により求めた変速比の時間変化率を演算により求めるもので、アナログ回路により構成する。
又、上記フィードバック制御手段は、電気式のもので、上記変速比検出手段により求めた変速比と上記変化率演算手段により求めた時間変化率とに基づいて、上記アクチュエータを制御する。
【００２７】
又、請求項２に記載したトロイダル型無段変速機の場合には、上記変速比検出手段が、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの回転速度をそれぞれ回転検出センサにより検出し、この検出値に基づいて、上記変速比演算器により、上記入力側、出力側両ディスク間の変速比を求めるものである。
【００２８】
又、請求項３に記載したトロイダル型無段変速機の場合には、上記変速比検出手段が、パワーローラの傾転角を（直接、又はこのパワーローラと共に傾転するトラニオン等の構成部材を介して間接的に）検出センサにより検出し、この検出値に基づいて、上記変速比演算器により、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間の変速比を求めるものである。
【００２９】
【作用】
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機の場合、入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動する事を防止できる。この理由は、次の通りである。
トロイダル型無段変速機の変速制御を行なう場合には、目標とする変速比に到達したか否かを確認等する為に「実際の変速比」を、無駄のない適切な変速調節を行なえる様にする（変速動作の早さを規制する）為に「変速比が変化する速度」を、それぞれフィードバック量として使用する。このうちの「変速比が変化する速度」は、パワーローラの、トラニオンの両端部に設けた枢軸の軸方向に関する変位量（入力側、出力側両ディスクに対する中立位置からのオフセット量）と連動して増減する。この為、従来は、「変速比が変化する速度」に対応する、上記パワーローラの枢軸の軸方向に関する変位量を、構成部材の機械的連結に基づいてフィードバックしていた。ところが、前述した通り、この様なフィードバック方式を採用すると、フィードバックする変位量の中に構成部材の組み付け隙間や弾性変形の影響による外乱が入り込み、入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動すると言った不都合を生じる。
【００３０】
これに対して本発明の場合には、機械式のフィードバック制御手段を設けず、その代わりに、「変速比が変化する速度」、即ち、変速比の時間変化率を、変速比検出手段が求めた変速比に基づき、変化率演算手段が演算により求める。この為、この様にして求めた変速比の時間変化率の中に、構成部材の組み付け隙間や弾性変形等の影響による外乱が入り込む事はない。そして、本発明では、この様にして求めた変速比の時間変化率を、変速制御を行なう為のフィードバック量として使用する。従って、本発明の場合、入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動する事を防止できる。
【００３１】
又、本発明の場合、変速制御に使用するセンサを、１種類にできる。この為、他の構成部材の配置の自由度を十分に確保できると共に、センサに関するコストの低減を図れる。
【００３２】
又、本発明の場合、変化率演算手段等の、変速制御に使用する各種演算手段をアナログ回路により構成しているので、ディジタル回路につきものの演算遅れによる制御不安定が発生する事を防止できる。特に、トロイダル型無段変速機では、高速回転時に制御ゲインが高い状態となる為、上記演算手段をディジタル回路により構成すると、上述した様な演算遅れによる制御不安定が発生し易い。これに対して本発明の場合には、上述の様に、各種演算手段をアナログ回路により構成しているので、演算遅れによる制御不安定の発生を防止できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、請求項１〜２に対応する、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、トロイダル型無段変速機の変速制御を行なう部分の構造にある。この変速制御を行なう部分の構造を除く、トロイダル型無段変速機の基本構造及び作用は、前述の図８〜１０に示したトロイダル型無段変速機の場合と同様である。この為、同等部分には同一符号を付して重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分並びに上述した従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００３４】
本例のトロイダル型無段変速機は、それぞれが変速比検出手段を構成する１対の回転検出センサ２９ａ、２９ｂ及び変速比演算器３０と、変化率演算手段である（不完全）微分器３１と、フィードバック制御手段である制御器３２とを設けている。
【００３５】
そして、このうちの１対の回転検出センサ２９ａ、２９ｂにより、入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とのそれぞれの回転速度を検出自在としている。この為に、本例の場合、一方の回転検出センサ２９ａをケーシング５から突出した駆動軸２５の一端寄り部分（図１の左端寄り部分）の外周面に、他方の回転検出センサ２９ｂをやはり上記ケーシング５から突出した出力軸２８の一端寄り部分（図１の右端寄り部分）の外周面に、それぞれ近接対向させている。これと共に、上記駆動軸２５及び出力軸２８の一端寄り部分の外周面で上記各センサ２９ａ、２９ｂが近接対向する部分の物理的特性（例えば、磁気的特性、光学的特性等）を、（当該部分に環状のエンコーダを外嵌したり、或は当該部分に直接的な処理を施す事により）円周方向に関して交互に変化させている。
【００３６】
これにより、上記各センサ２９ａ、２９ｂと上記各物理的特性を変化させた部分との組み合わせによる周知の回転速度検出装置を構成し、上記各センサ２９ａ、２９ｂにより、上記駆動軸２５及び出力軸２８の回転速度を検出自在としている。ところで、この駆動軸２５は、上記入力側ディスク２Ａ、２Ｂと共に回転する。一方、上記出力軸２８は、この出力軸２８と共に回転する伝達歯車２７と、この伝達歯車２７と噛合し且つ上記出力側ディスク４、４と共に回転する出力歯車１２ａとの、それぞれの歯数に応じた回転速度で回転する。従って、上記一方の回転検出センサ２９ａは上記駆動軸２５及び押圧装置を介して上記入力側ディスク２Ａ、２Ｂの回転速度を、上記他方の回転検出センサ２９ｂは上記出力軸２８を介して上記出力側ディスク４、４の回転速度を、それぞれ検出自在である。
【００３７】
又、前記変速比演算器３０は、上記１対の回転検出センサ２９ａ、２９ｂにより検出した、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ（２Ｂ）、４の回転速度に基づき、これら入力側、出力側両ディスク２Ａ（２Ｂ）、４間の実際の変速比を、演算により求める。又、前記微分器３１は、上記変速比演算器３０が求めた実際の変速比に基づき、この変速比の時間変化率（時間に関する１回微分）を、演算により求める。又、本例の場合、上記変速比演算器３０と上記微分器３１とを、それぞれ簡単なアナログ回路により構成している。これにより、ディジタル回路につきものの演算遅れによる制御不安定が発生する事を防止している。
【００３８】
又、前記制御器３２は、上記変速比演算器３０が求めた実際の変速比と、上記微分器３１が求めた変速比の時間変化率とに基づき、変速制御用のアクチュエータ１７（図１０参照）を制御する。具体的には、このアクチュエータ１７に圧油を送り込む為の制御弁１８の開度を調節する。この為に、上記制御器３２は、この制御弁１８を構成するスプール２１を軸方向に移動させるモータ等の駆動装置に、制御信号を送り込む。これにより、上記スプール２１を軸方向に移動させる事で、上記制御弁１８の開度を調節する。尚、この様に本例の場合には、上記制御器３２からの信号に基づいて上記スプール２１を軸方向移動量を制御する為、前述した従来構造が備えていた様な、上記スプール２１の軸方向移動量を機械的連結により制御する為のプリセスカム２３及びリンク腕２４（図１０参照）は備えていない。
【００３９】
図２は、以上に述べた様な本例のトロイダル型無段変速機の変速制御を行なう状況を、ブロック図により表したものである。この図２に示した各種符号中、G3(s) は、上記微分器３１に相当する伝達関数を表している。その他の符号の意味は、それぞれ前述の図１１に示した符号の意味と同じである。尚、本例の場合、図２に示したブロック線図中、実際の傾転角φは、前記変速比演算器３０が求めた実際の変速比に相当する。
【００４０】
上述の様に、本例のトロイダル型無段変速機の場合には、変速比演算器３０が求めた実際の変速比と、微分器３１が求めた変速比の時間変化率（φ´）とを、変速制御を行なう為のフィードバック量として使用する。これら実際の変速比と変速比の時間変化率とは、それぞれ上記変速比演算器３０と上記微分器３１とが演算により求めたものである。この為、この様にして求めた変速比と変速比の時間変化率との中に、構成部材の組み付け隙間や弾性変形等の影響による外乱が入り込む事はない。従って、本例の場合、入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動する事を防止できる。又、本例の場合には、変速制御に使用するセンサを、１種類（前記回転検出センサ２９ａ、２９ｂ）としている。この為、他の構成部材の配置の自由度を十分に確保できると共に、センサに関するコストの低減を図れる。
【００４１】
図３は、本発明の効果を確かめる為に行なった実験の結果を示している。実験では、変速指令を出さずに入力トルクを変化させ、これに伴って変速比がどの様に変化するかを観察した。尚、図３中、Ｔinは入力トルクを、ｉｖは変速比を、Ｎinは入力側の回転速度を、それぞれ示している。この図３に示した実験結果を前述の図１２と比較すれば明らかな通り、本例の場合には、入力トルクＴinの変動に伴って変速比ｉｖが不必要に変動する程度を抑えられる（緩和できる）。
【００４２】
尚、上述した実施の形態では、変速比検出手段として、入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４との回転速度をそれぞれ回転検出センサ２９ａ、２９ｂにより検出し、この検出値に基づいて変速比演算器３０により上記入力側、出力側両ディスク２Ａ（２Ｂ）、４間の変速比を求めるものを採用した。但し、本発明は、この様な形態に限らず、請求項３に記載した様に、変速比検出手段として、パワーローラの傾転角を、このパワーローラと共に傾転するトラニオン等に対向させた回転検出センサにより検出し、この検出値に基づいて変速比演算器により入力側、出力側両ディスク間の変速比を求めるものを採用する事もできる。又、上述した実施の形態では、入力側ディスクと出力側ディスクとを２個ずつ設けた、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機に本発明を適用した例を示したが、本発明は、前述の図６〜７に示した様な、入力側ディスクと出力側ディスクとを１個ずつ設けた、シングルキャビティ型のトロイダル型無段変速にも適用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明のトロイダル型無段変速機は、以上に述べた様に構成され作用する為、入力トルクが変動する際に変速比が不必要に変動する事を防止できる。従って、運転者に違和感を与えない安定した運転を実現できる。又、変速制御に使用するセンサを１種類にできる為、小型化とコスト低減とを図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す断面図。
【図２】本例による変速制御の状況を示すブロック図。
【図３】本発明の効果を確かめる為に行なった実験の結果を示す線図。
【図４】トロイダル型無段変速機の基本構造を、最大減速時の状態で示す略側面図。
【図５】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図６】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第１例を示す要部断面図。
【図７】図６のＸ−Ｘ断面図。
【図８】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第２例を示す要部断面図。
【図９】図８のＹ−Ｙ断面図。
【図１０】同Ｚ−Ｚ断面図。
【図１１】従来構造による変速制御の状況を示すブロック図。
【図１２】従来構造の特性を調べる為に行なった実験の結果を示す線図。
【符号の説明】
１ 入力軸
２、２Ａ、２Ｂ 入力側ディスク
２ａ 内側面
３ 出力軸
４ 出力側ディスク
４ａ 内側面
５ ケーシング
６ 枢軸
７ トラニオン
８ 変位軸
９ パワーローラ
９ａ 周面
１０ 押圧装置
１１、１１ａ 入力軸
１２、１２ａ 出力歯車
１３ 支持板
１４ スラスト玉軸受
１５ スラストニードル軸受
１６ 外輪
１７ アクチュエータ
１８ 制御弁
１９ ステッピングモータ
２０ スリーブ
２１ スプール
２２ ロッド
２３ プリセスカム
２４ リンク腕
２５ 駆動軸
２６ 同期ケーブル
２７ 伝達歯車
２８ 出力軸
２９ａ、２９ｂ 回転検出センサ
３０ 変速比演算器
３１ （不完全）微分器
３２ 制御器
Claims (3)
- ケーシングと、このケーシング内に回転自在に支持された入力軸と、この入力軸の周囲にこの入力軸と共に回転自在に支持された入力側ディスクと、その内側面をこの入力側ディスクの内側面に対向させた状態でこの入力側ディスクと同心に配置され、この入力側ディスクに対する相対回転を自在とされた出力側ディスクと、これら入力側ディスクと出力側ディスクとの間に設けられ、これら両ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動する複数個のトラニオンと、これら各トラニオンの内側面から突出した、これら各トラニオン毎に１本ずつの変位軸と、これら各トラニオンの内側面でこれら各変位軸の周囲に、転がり軸受を介して回転自在に支持された状態で、上記入力側ディスクと出力側ディスクとの内側面同士の間に挟持された、上記各トラニオン毎に１個ずつのパワーローラと、これら各トラニオンをそれぞれの両端部に設けた枢軸の軸方向に変位させるアクチュエータとを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間の変速比を求める、アナログ回路により構成した変速比演算器を含む変速比検出手段と、この変速比検出手段により求めた変速比の時間変化率を演算により求める、アナログ回路により構成した変化率演算手段と、上記変速比検出手段により求めた変速比と上記変化率演算手段により求めた時間変化率とに基づいて上記アクチュエータを制御する電気式のフィードバック制御手段とを設け、機械的手段によりこのアクチュエータを制御する機械式のフィードバック制御手段を設けていない事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
- 変速比検出手段が、入力側ディスクと出力側ディスクとの回転速度をそれぞれ回転検出センサにより検出し、この検出値に基づいて、変速比演算器により上記入力側、出力側両ディスク間の変速比を求めるものである、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
- 変速比検出手段が、パワーローラの傾転角を回転検出センサにより検出し、この検出値に基づいて、変速比演算器により入力側ディスクと出力側ディスクとの間の変速比を求めるものである、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002075590A JP4135382B2 (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | トロイダル型無段変速機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002075590A JP4135382B2 (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | トロイダル型無段変速機 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003269598A JP2003269598A (ja) | 2003-09-25 |
| JP2003269598A5 JP2003269598A5 (ja) | 2005-07-07 |
| JP4135382B2 true JP4135382B2 (ja) | 2008-08-20 |
Family
ID=29204621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002075590A Expired - Fee Related JP4135382B2 (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | トロイダル型無段変速機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4135382B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0316382D0 (en) * | 2003-07-12 | 2003-08-13 | Torotrak Dev Ltd | Continuously variable ratio transmission assembly and method of control of same |
| JP6519327B2 (ja) * | 2015-06-09 | 2019-05-29 | 日本精工株式会社 | トロイダル型無段変速機 |
-
2002
- 2002-03-19 JP JP2002075590A patent/JP4135382B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003269598A (ja) | 2003-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5046925B2 (ja) | 変動器 | |
| JP2003194207A (ja) | トロイダル型無段変速装置 | |
| US6514168B2 (en) | Toroidal type continuous variable speed transmission | |
| JP3567578B2 (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP4135382B2 (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP2002195393A (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP4010145B2 (ja) | トロイダル型無段変速機及び無段変速装置 | |
| JP2000018374A (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP4244502B2 (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP3711619B2 (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP3663826B2 (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP5830998B2 (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP4329262B2 (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP4172102B2 (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| WO1989000256A1 (en) | Continuously-variable-ratio transmissions of the toroidal race rolling traction type | |
| JP2004092748A (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP5678611B2 (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JPH0814350A (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP5516858B2 (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP2003049915A (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JPH0814351A (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP5849643B2 (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP2002089643A (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP5573104B2 (ja) | トロイダル型無段変速機 | |
| JP4196621B2 (ja) | トロイダル型無段変速機 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041109 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041109 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060612 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071101 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080122 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080321 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080513 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080526 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120613 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130613 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130613 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140613 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |