JP4192495B2 - 無段変速装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用自動変速装置として利用する、トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の改良に関し、故障時にも走行の為に最低限必要な機能を確保するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用自動変速装置として、図３〜５に示す様なトロイダル型無段変速機を使用する事が研究され、一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、ダブルキャビティ型と呼ばれるもので、入力軸１の両端部周囲に入力側ディスク２、２を、ボールスプライン３、３を介して支持している。従ってこれら両入力側ディスク２、２は、互いに同心に、且つ、同期した回転を自在に支持されている。又、上記入力軸１の中間部周囲に出力歯車４を、この入力軸１に対する相対回転を自在として支持している。そして、この出力歯車４の中心部に設けた円筒部の両端部に出力側ディスク５、５を、それぞれスプライン係合させている。従ってこれら両出力側ディスク５、５は、上記出力歯車４と共に、同期して回転する。
【０００３】
又、上記各入力側ディスク２、２と上記各出力側ディスク５、５との間には、それぞれ複数個ずつ（通常２〜３個ずつ）のパワーローラ６、６を挟持している。これら各パワーローラ６、６は、それぞれトラニオン７、７の内側面に、支持軸８、８及び複数の転がり軸受を介して、回転自在に支持されている。上記各トラニオン７、７は、それぞれの長さ方向（図３、５の上下方向、図４の表裏方向）両端部に、これら各トラニオン７、７毎に互いに同心に設けられた枢軸９、９を中心として揺動変位自在である。これら各トラニオン７、７を傾斜させる動作は、油圧式のアクチュエータ１０、１０により、これら各トラニオン７、７を上記枢軸９、９の軸方向に変位させる事で行なうが、総てのトラニオン７、７の傾斜角度は、油圧式及び機械式に互いに同期させる。
【０００４】
即ち、前記入力軸１と出力歯車４との間の変速比を変えるべく、上記各トラニオン７、７の傾斜角度を変える場合には、上記各アクチュエータ１０、１０により上記各トラニオン７、７を、それぞれ逆方向に、例えば、図５の右側のパワーローラ６を同図の下側に、同図の左側のパワーローラ６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６、６の周面と上記各入力側ディスク２、２及び各出力側ディスク５、５の内側面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１１、１１に枢支された枢軸９、９を中心として、互いに逆方向に揺動（傾斜）する。この結果、上記各パワーローラ６、６の周面と上記入力側、出力側各ディスク２、５の内側面との当接位置が変化し、上記入力軸１と出力歯車４との間の回転変速比が変化する。
【０００５】
上記各アクチュエータ１０、１０への圧油の給排状態は、これら各アクチュエータ１０、１０の数に関係なく１個の制御弁１２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１２にフィードバックする様にしている。この制御弁１２は、ステッピングモータ１３により軸方向（図５の左右方向）に変位させられるスリーブ１４と、このスリーブ１４の内径側に軸方向の変位自在に嵌装されたスプール１５とを有する。又、上記各トラニオン７、７と上記各アクチュエータ１０、１０のピストン１６、１６とを連結するロッド１７、１７のうち、何れか１個のトラニオン７に付属のロッド１７の端部にプリセスカム１８を固定しており、このプリセスカム１８とリンク腕１９とを介して、上記ロッド１７の動き、即ち、軸方向の変位量と回転方向との変位量との合成値を上記スプール１５に伝達する、フィードバック機構を構成している。又、上記各トラニオン７、７同士の間には同期ケーブル２０を掛け渡して、油圧系の故障時にも、これら各トラニオン７、７の傾斜角度を、機械的に同期させられる様にしている。
【０００６】
変速状態を切り換える際には、上記ステッピングモータ１３により上記スリーブ１４を、得ようとする変速比に見合う所定位置にまで変位させて、上記制御弁１２の所定方向の流路を開く。この結果、上記各アクチュエータ１０、１０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１０、１０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９、９の軸方向に変位しつつ、これら各枢軸９、９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１７の端部に固定したプリセスカム１８とリンク腕１９とを介して上記スプール１５に伝達され、このスプール１５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１２の流路が閉じられ、上記各アクチュエータ１０、１０への圧油の給排が停止される。
【０００７】
この際の上記トラニオン７及び上記プリセスカム１８のカム面２１の変位に基づく上記制御弁１２の動きは、次の通りである。先ず、上記制御弁１２の流路が開かれる事に伴って上記トラニオン７が軸方向に変位すると、前述した様に、パワーローラ６の周面と入力側ディスク２及び出力側ディスク５の内側面との当接部に発生するサイドスリップにより、上記トラニオン７が上記各枢軸９、９を中心とする揺動変位を開始する。又、上記トラニオン７の軸方向変位に伴って上記カム面２１の変位が、上記リンク腕１９を介して上記スプール１５に伝わり、このスプール１５が軸方向に変位して、上記制御弁１２の切り換え状態を変更する。具体的には、上記アクチュエータ１０により上記トラニオン７を中立位置に戻す方向に、上記制御弁１２が切り換わる。
【０００８】
従って上記トラニオン７は、軸方向に変位した直後から、中立位置に向け、逆方向に変位し始める。但し、上記トラニオン７は、中立位置からの変位が存在する限り、上記各枢軸９、９を中心とする揺動を継続する。この結果、上記プリセスカム１８のカム面２１の円周方向に関する変位が、上記リンク腕１９を介して上記スプール１５に伝わり、このスプール１５が軸方向に変位する。そして、上記トラニオン７の傾斜角度が、得ようとする変速比に見合う所定角度に達した状態で、このトラニオン７が中立位置に復帰すると同時に、上記制御弁１２が閉じられて、上記アクチュエータ１０への圧油の給排が停止される。この結果上記トラニオン７の傾斜角度が、前記ステッピングモータ１３により前記スリーブ１４を軸方向に変位させた量に見合う角度になる。
【０００９】
上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、エンジン等の動力源に繋がる駆動軸２２により一方（図３、４の左方）の入力側ディスク２を、図示の様なローディングカム式の、或は油圧式の押圧装置２３を介して回転駆動する。この結果、前記入力軸１の両端部に支持された１対の入力側ディスク２、２が、互いに近づく方向に押圧されつつ同期して回転する。そして、この回転が、上記各パワーローラ６、６を介して上記各出力側ディスク５、５に伝わり、前記出力歯車４から取り出される。
【００１０】
この様に上記各入力側ディスク２、２から上記各出力側ディスク４、４に動力を伝達する際に、上記各トラニオン７、７には、それぞれの内側面に支持した上記各パワーローラ６、６の周面と上記各ディスク２、４の内側面との摩擦に伴って、それぞれの両端部に設けた枢軸９、９の軸方向の力が加わる。この力は、所謂２Ｆｔと呼ばれるもので、その大きさは、上記各入力側ディスク２、２から上記各出力側ディスク４、４に伝達するトルクに比例する。そして、この様な力２Ｆｔは、前記各アクチュエータ１０、１０により支承する。従って、トロイダル型無段変速機の運転時に、これら各アクチュエータ１０、１０を構成するピストン１６、１６の両側に存在する１対の油圧室同士の圧力差は、上記力２Ｆｔの大きさに比例する。
【００１１】
上記入力軸１と出力歯車４との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力歯車４との間で減速を行なう場合には、上記各アクチュエータ１０、１０により上記各トラニオン７、７を上記各枢軸９、９の軸方向に移動させ、これら各トラニオン７、７を図４に示す位置に揺動させる。そして、上各パワーローラ６、６の周面をこの図４に示す様に、上記各入力側ディスク２、２の内側面の中心寄り部分と上記各出力側ディスク５、５の内側面の外周寄り部分とにそれぞれ当接させる。反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン７、７を図４と反対方向に揺動させ、上記各パワーローラ６、６の周面を、この図４に示した状態とは逆に、上記各入力側ディスク２、２の内側面の外周寄り部分と上記各出力側ディスク５、５の内側面の中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、上記各トラニオン７、７を傾斜させる。これら各トラニオン７、７の傾斜角度を中間にすれば、入力軸１と出力歯車４との間で、中間の変速比（速度比）を得られる。
【００１２】
更に、上述の様に構成され作用するトロイダル型無段変速機を実際の自動車用の無段変速機に組み込む場合、遊星歯車機構と組み合わせて無段変速装置を構成する事が、従来から提案されている。図６は、この様な従来から提案されている無段変速装置のうち、特開２０００−２２０７１９号公報に記載されたものを示している。この無段変速装置は、トロイダル型無段変速機２４と遊星歯車式変速機２５とを組み合わせて成る。このうちのトロイダル型無段変速機２４は、入力軸１と、１対の入力側ディスク２、２と、出力側ディスク５ａと、複数のパワーローラ６、６とを備える。図示の例では、この出力側ディスク５ａは、１対の出力側ディスクの外側面同士を突き合わせて一体とした如き構造を有する。
【００１３】
又、上記遊星歯車式変速機２５は、上記入力軸１及び一方（図６の右方）の入力側ディスク２に結合固定されたキャリア２６を備える。このキャリア２６の径方向中間部に、その両端部にそれぞれ遊星歯車素子２７ａ、２７ｂを固設した第一の伝達軸２８を、回転自在に支持している。又、上記キャリア２６を挟んで上記入力軸１と反対側に、その両端部に太陽歯車２９ａ、２９ｂを固設した第二の伝達軸３０を、上記入力軸１と同心に、回転自在に支持している。そして、上記各遊星歯車素子２７ａ、２７ｂと、上記出力側ディスク５ａにその基端部（図６の左端部）結合した中空回転軸３１の先端部（図６の右端部）に固設した太陽歯車３２又は上記第二の伝達軸３０の一端部（図６の左端部）に固設した太陽歯車２９ａとを、それぞれ噛合させている。又、一方（図６の左方）の遊星歯車素子２７ａを、別の遊星歯車素子３３を介して、上記キャリア２６の周囲に回転自在に設けたリング歯車３４に噛合させている。
【００１４】
一方、上記第二の伝達軸３０の他端部（図６の右端部）に固設した太陽歯車２９ｂの周囲に設けた第二のキャリア３５に遊星歯車素子３６ａ、３６ｂを、回転自在に支持している。尚、この第二のキャリア３５は、上記入力軸１及び第二の伝達軸３０と同心に配置された、出力軸３７の基端部（図６の左端部）に固設されている。又、上記各遊星歯車素子３６ａ、３６ｂは、互いに噛合すると共に、一方の遊星歯車素子３６ａが上記太陽歯車２９ｂに、他方の遊星歯車素子３６ｂが、上記第二のキャリア３５の周囲に回転自在に設けた第二のリング歯車３８に、それぞれ噛合している。又、上記リング歯車３４と上記第二のキャリア３５とを低速用クラッチ３９により係脱自在とすると共に、上記第二のリング歯車３８とハウジング等の固定の部分とを、高速用クラッチ４０により係脱自在としている。
【００１５】
上述の様な、図６に示した無段変速装置の場合、上記低速用クラッチ３９を接続すると共に上記高速用クラッチ４０の接続を断った、所謂低速モード状態では、上記入力軸１の動力が上記リング歯車３４を介して上記出力軸３７に伝えられる。そして、前記トロイダル型無段変速機２４の変速比を変える事により、無段変速装置全体としての変速比、即ち、上記入力軸１と上記出力軸３７との間の変速比が変化する。この様な低速モード状態では、無段変速装置全体としての変速比は、無限大に変化する。即ち、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を調節する事により、上記入力軸１を回転させた状態のまま上記出力軸３７の回転状態を、停止状態を挟んで、正転、逆転の変換自在となる。
【００１６】
尚、この様な低速モード状態での加速若しくは定速走行時に、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクは、上記入力軸１から、キャリア２６及び第一の伝達軸２８と太陽歯車３２と中空回転軸３１とを介して出力側ディスク５ａに加わり、更にこの出力側ディスク５ａから各パワーローラ６、６を介して各入力側ディスク２、２に加わる。即ち、加速若しくは定速走行時に上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクは、上記各入力側ディスク２、２が上記各パワーローラ６、６からトルクを受ける方向に循環する。
【００１７】
これに対して、上記低速用クラッチ３９の接続を断ち、上記高速用クラッチ４０を接続した、所謂高速モード状態では、上記入力軸１の動力が上記第一、第二の伝達軸２８、３０を介して上記出力軸３７に伝えられる。そして、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を変える事により、無段変速装置全体としての変速比が変化する。この場合には、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を大きくする程、無段変速装置全体としての変速比が大きくなる。
尚、この様な高速モード状態での加速若しくは定速走行時に、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクは、各入力側ディスク２、２が各パワーローラ６、６にトルクを付加する方向に加わる。
【００１８】
例えば図６に示す様な構造を有し、入力軸１を回転させた状態のまま出力軸３７を停止させる、所謂無限大の変速比を実現できる無段変速装置の場合、出力軸３７を停止させた状態を含み、変速比を極端に大きくした状態で、上記トロイダル型無段変速機２４に加わるトルクを適正値に維持する事が、運転操作の容易性確保の面から重要である。何となれば、「回転駆動力＝回転速度×トルク」の関係から明らかな通り、変速比が極端に大きく、上記入力軸１が回転したまま上記出力軸３７が停止又は極低速で回転する状態では、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクが、上記入力軸１に加わるトルクに比べて大きくなる。この為、上記トロイダル型無段変速機２４の耐久性を、このトロイダル型無段変速機２４を大型化する事なく確保する為には、上述の様にトルクを適正値に納める為に厳密な制御を行なう必要が生じる。具体的には、上記入力軸１に入力するトルクをできるだけ小さくしつつ、上記出力軸３７を停止させる為、駆動源を含めた制御が必要になる。
【００１９】
又、上記変速比が極端に大きな状態では、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比が僅かに変化した場合にも、上記出力軸３７に加わるトルクが大きく変化する。この為、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比調節が厳密に行なわれないと、運転者に違和感を与えたり、運転操作を行ないにくくする可能性がある。例えば、自動車用の自動変速装置の場合、停止時には運転者がブレーキを踏んだままで、停止状態を維持する事が行なわれる。この様な場合に、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比調節が厳密に行なわれず、上記出力軸３７に大きなトルクが加わると、停車時に上記ブレーキペダルを踏み込む為に要する力が大きくなり、運転者の疲労を増大させる。逆に、発進時に上記トロイダル型無段変速機２４の変速比調節が厳密に行なわれず、上記出力軸３７に加わるトルクが小さ過ぎると、滑らかな発進が行なわれなくなったり、上り坂での発進時に車両が後退する可能性がある。従って、極低速走行時には、駆動源から上記入力軸１に伝達するトルクを制御する他、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比調節を厳密に行なう必要がある。
【００２０】
この様な点を考慮して、特開平１０−１０３４６１号公報には、トラニオンを変位させる為の油圧式のアクチュエータ部分の圧力差を直接制御する事により、トロイダル型無段変速機を通過するトルクを規制する構造が記載されている。
但し、上記特開平１０−１０３４６１号公報に記載されている様な構造の場合には、上記圧力差のみで制御を行なう為、トロイダル型無段変速機を通過するトルクが目標値に一致した瞬間にトラニオンの姿勢を停止させる事が難しい。具体的には、トルク制御の為に上記トラニオンを変位させる量が大きくなる為、トロイダル型無段変速機を通過するトルクが目標値に一致した瞬間にトラニオンが停止せずにそのまま変位を継続する、所謂オーバシュートが生じ易く、上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの制御が安定しない。
【００２１】
特に、図３〜５に示した一般的なハーフトロイダル型無段変速機の様に、トラニオン７、７の両端部に設けた各枢軸９、９の方向と、入力側、出力側各ディスク２、５の中心軸の方向とが互いに直角方向である、所謂キャストアングルを持たないトロイダル型無段変速機２４の場合に、上記オーバシュートが生じ易い。これに対して、一般的なフルトロイダル型無段変速機の様に、キャストアングルを持った構造の場合には、オーバシュートを収束させる方向の力が作用する為、上記特開平１０−１０３４６１号公報に記載されている様な構造でも、十分なトルク制御を行なえるものと考えられる。
【００２２】
【先発明の説明】
この様な事情に鑑みて、本発明者は先に、一般的なハーフトロイダル型無段変速機の様に、キャストアングルを持たないトロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置でも、このトロイダル型無段変速機を通過するトルクの制御を厳密に行なえる方法及び装置を発明した（特願２００２−１１６１８５号）。
図７は、この様な先発明の制御方法及び装置の対象となる、無段変速装置の構造の１例を示している。この図７に示した無段変速装置は、前述の図６に示した従来から知られている無段変速装置と同様の機能を有するもであるが、遊星歯車式変速機２５ａ部分の構造を工夫する事により、この遊星歯車式変速機２５ａ部分の組立性を向上させている。
【００２３】
入力軸１及び１対の入力側ディスク２、２と共に回転するキャリア２６ａの両側面に、それぞれがダブルピニオン型である、第一、第二の遊星歯車４１、４２を支持している。即ち、これら第一、第二の遊星歯車４１、４２は、それぞれ１対ずつの遊星歯車素子４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂにより構成している。そして、これら各遊星歯車素子４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂを、互いに噛合させると共に、内径側の遊星歯車素子４３ａ、４４ａを、出力側ディスク５ａに結合した中空回転軸３１ａ及び伝達軸４５に固設した第一、第二の太陽歯車４６、４７に、外径側の遊星歯車素子４３ｂ、４４ｂをリング歯車４８に、それぞれ噛合させている。
【００２４】
一方、上記伝達軸４５の他端部（図７の右端部）に固設した第三の太陽歯車４９の周囲に設けた第二のキャリア３５ａに遊星歯車素子５０ａ、５０ｂを、回転自在に支持している。尚、この第二のキャリア３５ａは、上記入力軸１と同心に配置された出力軸３７ａの基端部（図７の左端部）に固設されている。又、上記各遊星歯車素子５０ａ、５０ｂは、互いに噛合すると共に、一方の遊星歯車素子５０ａを上記第三の太陽歯車４９に、他方の遊星歯車素子５０ｂを、上記第二のキャリア３５ａの周囲に回転自在に設けた第二のリング歯車３８ａに、それぞれ噛合させている。又、上記リング歯車４８と上記第二のキャリア３５ａとを低速用クラッチ３９ａにより係脱自在とすると共に、上記第二のリング歯車３８ａとハウジング等の固定の部分とを、高速用クラッチ４０ａにより係脱自在としている。
【００２５】
この様に構成する改良された無段変速装置の場合、上記低速用クラッチ３９ａを接続し、上記高速用クラッチ４０ａの接続を断った状態では、上記入力軸１の動力が上記リング歯車４８を介して上記出力軸３７ａに伝えられる。そして、トロイダル型無段変速機２４の変速比を変える事により、無段変速装置全体としての変速比ｅCVT 、即ち、上記入力軸１と上記出力軸３７ａとの間の変速比が変化する。この際のトロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU と無段変速装置全体としての変速比ｅCVT との関係は、上記リング歯車４８の歯数ｍ48と前記第一の太陽歯車４６の歯数ｍ46との比をｉ1 （＝ｍ48／ｍ46）とした場合に、次の（１）式で表される。
ｅCVT ＝（ｅCVU ＋ｉ1 −１）／ｉ1 −−− （１）
そして、例えば上記歯数同士の比ｉ1 が２である場合に、上記両変速比ｅCVU 、ｅCVT 同士の関係が、図８に線分αで示す様に変化する。
【００２６】
これに対して、上記低速用クラッチ３９ａの接続を断ち、上記高速用クラッチ４０ａを接続した状態では、上記入力軸１の動力が前記第一の遊星歯車４１、上記リング歯車４８、前記第二の遊星歯車４２、前記伝達軸４５、前記各遊星歯車素子５０ａ、５０ｂ、上記第二のキャリア３５ａを介して、上記出力軸３７ａに伝えられる。そして、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU を変える事により、無段変速装置全体としての変速比ｅCVT が変化する。この際のトロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU と無段変速装置全体としての変速比ｅCVT との関係は、次の（２）式の様になる。尚、この（２）式中、ｉ1 は上記リング歯車４８の歯数ｍ48と前記第一太陽歯車４６の歯数ｍ46との比（ｍ48／ｍ46）を、ｉ2 は上記リング歯車４８の歯数ｍ48と前記第二の太陽歯車４７の歯数ｍ47との比（ｍ48／ｍ47）を、ｉ3 は前記第二のリング歯車３８ａの歯数ｍ38と前記第三の太陽歯車４９の歯数ｍ49との比（ｍ38／ｍ49）を、それぞれ表している。
ｅCVT ＝｛１／（１−ｉ3 ）｝・｛１＋（ｉ2 ／ｉ1 ）（ｅCVU −１）｝−−− （２）
そして、上記各比のうち、ｉ1 が２、ｉ2 が２．２、ｉ3 が２．８である場合に、上記両変速比ｅCVU 、ｅCVT 同士の関係が、図８に線分βで示す様に変化する。
【００２７】
上述の様に構成し作用する無段変速装置の場合、図８の線分αから明らかな通り、前記入力軸１を回転させた状態のまま、上記出力軸３７ａを停止させる、所謂変速比無限大の状態を造り出せる。但し、この様に入力軸１を回転させた状態のまま上記出力軸３７ａを停止させたり、或は極く低速で回転させる状態では、前述した通り、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクが、駆動源であるエンジンから上記入力軸１に加えられるトルクよりも大きくなる。この為、車両の停止時又は微速運行時には、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクが過大（或は過小に）にならない様にする為、駆動源から上記入力軸１に入力されるトルクを適正に規制する必要がある。
【００２８】
又、上記微速運行時、出力軸３７ａを停止させる状態に近い状態、即ち、上記無段変速装置の変速比が非常に大きく、上記入力軸１の回転速度に比べて上記出力軸３７ａの回転速度が大幅に遅い状態では、この出力軸３７ａに加わるトルクが、上記無段変速装置の変速比の僅かな変動により、大幅に変動する。この為、円滑な運転操作を確保する為に、やはり駆動源から上記入力軸１に入力されるトルクを適正に規制する必要がある。
【００２９】
尚、この様な低速モード状態での加速若しくは定速走行時に、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクは、前述の図６に示す従来構造と同様に、入力軸１からキャリア２６ａ及び第一の遊星歯車４１と第一の太陽歯車４６と中空回転軸３１ａとを介して出力側ディスク５ａに加わり、更にこの出力側ディスク５ａから各パワーローラ６、６を介して各入力側ディスク２、２に加わる。即ち、加速若しくは定速走行時に上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクは、上記各入力側ディスク２、２が上記各パワーローラ６、６からトルクを受ける方向に循環する。
【００３０】
この為に、先発明による変速比の制御方法及び装置の場合には、図９に示す様にして、上記駆動源から上記入力軸１に入力されるトルクを適正に規制する様にしている。先ず、上記駆動源であるエンジンの回転速度を大まかに制御する。即ち、このエンジンの回転速度を、図９のｗ範囲内の点ａに規制する。これと共に、この制御されたエンジンの回転速度に上記無段変速装置の入力軸１の回転速度を一致させる為に必要とされる、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を設定する。この設定作業は、前述の（１）式に基づいて行なう。即ち、先発明の方法によりエンジンから上記入力軸１に伝達するトルクを厳密に規制する必要があるのは、前記低速用クラッチ３９ａを接続し、前記高速用クラッチ４０ａの接続を断った、所謂低速モード時である。従って、上記入力軸１の回転速度を、必要とする出力軸３７ａの回転速度に対応した値とすべく、上記（１）式により、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を設定する。
【００３１】
又、上記トロイダル型無段変速機２４に組み込んだトラニオン７、７を枢軸９、９の軸方向に変位させる為の油圧式のアクチュエータ１０、１０を構成する１対の油圧室５１ａ、５１ｂ（図５、１１参照）の圧力差を、図示しない油圧センサにより測定する。この油圧測定作業は、上記エンジンの回転速度を大まか（但し回転速度を一定に保つ状態）に制御し、これに対応して、上述の様に、（１）式により上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を設定した状態で行なう。そして、測定作業に基づいて求めた上記圧力差により、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU を算出する。
【００３２】
即ち、上記圧力差は、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比が一定である限り、このトロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU に比例する為、上記圧力差により、このトルクＴCVU を求める事ができる。この理由は、前述した様に、上記各アクチュエータ１０、１０が、入力側ディスク２、２から上記各出力側ディスク５、５ａに伝達されるトルク（＝トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU ）に比例する大きさを有する、２Ｆｔなる力を支承する為である。
【００３３】
一方、上記トルクＴCVU は、次の（３）式によっても求められる。
ＴCVU ＝ｅCVU ・ＴIN／｛ｅCVU ＋（ｉ1 −１）ηCVU ｝ −−− （３）
この（３）式中、ｅCVU は上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を、ＴINは上記エンジンから前記入力軸１に入力されるトルクを、ｉ1 は第一の遊星歯車４１に関する遊星歯車変速機の歯数比（リング歯車４８の歯数ｍ48と第一の太陽歯車４６の歯数ｍ46との比）を、ηCVU は上記トロイダル型無段変速機２４の効率を、それぞれ表している。
【００３４】
そこで、上記圧力差から求めた、実際にトロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU1と、上記（３）式から求めた、目標とする通過トルクＴCVU2とに基づいて、この実際に通過するトルクＴCVU1と目標値ＴCVU2との偏差△Ｔ（＝ＴCVU1−ＴCVU2）を求める。そして、この偏差△Ｔを解消する（△Ｔ＝０とする）方向に、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を調節する。尚、上記トルクの偏差△Ｔと、上記圧力差の偏差とは比例関係にあるので、上記変速比の調節作業は、トルクの偏差によっても、圧力差の偏差によっても行なえる。即ち、トルクの偏差による変速比制御と、圧力差の偏差による変速比制御とは、技術的に見て全く同じ事である。
【００３５】
例えば、図９に示す様に、上記トロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1（測定値）を目標値ＴCVU2に規制する領域で、前記エンジンが前記入力軸１を駆動するトルクＴINが、この入力軸１の回転速度が高くなる程急激に低くなる方向に変化する場合に就いて考える。この様なエンジンの特性は、電子制御されたエンジンであれば、低速回転域でも容易に得られる。この様なエンジン特性を有する場合で、上記トルクの測定値ＴCVU1が同じく目標値ＴCVU2に比べて、各入力側ディスク２、２が各パワーローラ６、６（図４〜６参照）からトルクを受ける方向の偏差を有する場合には、上記入力軸１を駆動するトルクＴINを小さくする為にエンジンの回転速度を増大すべく、無段変速装置全体としての変速比を減速側に変位させる。この為に、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を、増速側に変速する。但し、ブレーキペダルを踏んで停止した状態（出力軸の回転速度＝０）では、上記トロイダル型無段変速機２４の内部で生じる滑り、即ち、入力側、出力側各ディスク２、５ａの内側面と各パワーローラ６、６の周面（図４〜８参照）との当接部（トラクション部）で生じる滑りにより吸収できる範囲内で、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比の制御を行なう。従って、この変速比を調節できる許容範囲は、上記当接部に無理な力が加わらない範囲に止まり、低速走行時の場合に比べて限られたものとなる。
【００３６】
例えば、図９で、上記目標値ＴCVU2がａ点に存在する場合に、上記測定値ＴCVU1が同図のｂ点に存在する場合には、上記各入力側ディスク２、２が上記パワーローラ６、６からトルクを受ける方向の偏差を有する状態となる。そこで、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU を増速側に変更して、無段変速装置（Ｔ／Ｍ）全体としての変速比ｅCVT を減速側に変更する。これに合わせてエンジンの回転速度を増速し、トルクを下げる。反対に、上記測定値ＴCVU1が同図のｃ点に存在する場合には、上記各入力側ディスク２、２が上記パワーローラ６、６にトルクを付加する方向の偏差を有する状態となる。この場合には、上述した場合とは逆に、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU を減速側に変更して、無段変速装置（Ｔ／Ｍ）全体としての変速比ｅCVT を増速側に変更する。これに合わせて、エンジンの回転速度を減速してトルクを上昇させる。
【００３７】
以下、上記圧力差から求めた、実際にトロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1が目標値に一致するまで、上述した動作を繰り返し行なう。即ち、１回のトロイダル型無段変速機２４の変速制御だけでは、このトロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU1を目標値ＴCVU2に一致させられない場合には、上述した動作を繰り返し行なう。この結果、前記エンジンが前記入力軸１を回転駆動するトルクＴINを、このトロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU を目標値ＴCVU2にする値に近付ける事ができる。尚、この様な動作は、無段変速装置の制御器に組み込んだマイクロコンピュータからの指令により、自動的に、且つ、短時間の間に行なわれる。
【００３８】
尚、図１０は、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU と上記エンジンが上記入力軸１を回転駆動するトルクＴINとの比（左側縦軸）と、無段変速装置全体としての変速比ｅCVT （横軸）と、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU （右側縦軸）との関係を示している。実線ａが上記通過トルクＴCVU と駆動トルクＴINとの比と、無段変速装置全体としての変速比ｅCVT との関係を、破線ｂが上記両変速比ｅCVT 、ｅCVU 同士の関係を、それぞれ示している。先発明の場合、上記無段変速装置全体としての変速比ｅCVT を所定値に規制した状態で、上記トロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1を上記実線ａ上の点で表される目標値（ＴCVU2）に規制すべく、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU を規制するものである。
【００３９】
先発明の場合、この様に上記トロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1を前記目標値ＴCVU2である上記実線ａ上の点に規制する為の制御を２段階に分けて、即ち、エンジンの回転速度を大まかに、即ち、上記目標値ＴCVU2を得られるであろうと考えられる回転速度に制御した後、この回転速度に合わせてトロイダル型無段変速機２４の変速比制御を行なう。この為、従来方法の様なオーバシュートを生じさせる事なく、或は仮に生じたとしても実用上問題ない程度に低く抑えて、上記トロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1を上記目標値ＴCVU2に規制できる。
【００４０】
次に、上述の様にトロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1を目標値ＴCVU2に一致させるべく、このトロイダル型無段変速機２４の変速比を制御する部分の回路に就いて、図１１により説明する。トラニオン７を枢軸９、９（図５参照）の軸方向（図１１の上下方向）に変位させる為の油圧式のアクチュエータ１０を構成する１対の油圧室５１ａ、５１ｂに、制御弁１２を通じて、圧油を給排自在としている。この制御弁１２を構成するスリーブ１４は、ステッピングモータ１３により、ロッド５２とリンク腕５３とを介して軸方向に変位自在としている。又、上記制御弁１２を構成するスプール１５は、リンク腕１９とプリセスカム１８とロッド１７とを介して上記トラニオン７と係合させ、このトラニオン７の軸方向変位及び揺動変位に伴って、軸方向に変位自在としている。以上の構成は、従来から知られている、トロイダル型無段変速機の変速比制御機構と、基本的に同じである。
【００４１】
特に先発明の場合には、上記スリーブ１４を、上記ステッピングモータ１３により駆動するのに加えて、油圧式の差圧シリンダ５４によっても駆動する様にしている。即ち、上記スリーブ１４に基端部を結合した上記ロッド５２の先端部を上記リンク腕５３の中間部に枢支すると共に、このリンク腕５３の両端部に設けた長孔に、上記ステッピングモータ１３或は上記差圧シリンダ５４の出力部に設けたピンを係合させている。上記リンク腕５３の一端部に設けた長孔内のピンが押し引きされる場合、他端部の長孔内のピンは支点となる。この様な構成により、上記スリーブ１４を、上記ステッピングモータ１３による他、上記差圧シリンダ５４によっても軸方向に変位させられる様にしている。先発明の場合、この差圧シリンダ５４による上記スリーブ１４の変位により、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU に応じてこのトロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU を調節する様にしている。
【００４２】
この為に先発明の場合には、上記差圧シリンダ５４に設けた１対の油圧室５５ａ、５５ｂ内に、補正用制御弁５６を通じて、互いに異なる油圧を導入自在としている。これら各油圧室５５ａ、５５ｂに導入される油圧は、前記アクチュエータ１０を構成する１対の油圧室５１ａ、５１ｂ内に作用する油圧Ｐdown、Ｐupの差圧△Ｐと、上記補正用制御弁５６の開度調節用の１対の電磁弁５７ａ、５７ｂの出力圧の差圧△Ｐ0 とに基づいて決定される。即ち、これら電磁弁５７ａ、５７ｂの開閉は、これら電磁弁５７ａ、５７ｂの出力圧の差圧△Ｐ0 が前記トロイダル型無段変速機２４の目標トルクＴCVU2に対応する目標差圧となる様に、図示しない制御器（コントローラ）により演算され、この制御器から出力される出力信号に基づいて制御される。従って、上記補正用制御弁５６を構成するスプール５８には、上記アクチュエータ１０の油圧室５１ａ、５１ｂ内に作用する油圧の差圧△Ｐに応じた力と、これに対抗する力となる、上記目標トルクＴCVU2に対応する目標差圧である上記電磁弁５７ａ、５７ｂの出力圧の差圧△Ｐ0 とが作用する。
【００４３】
上記トロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1と上記目標トルクＴCVU2とが一致する場合、即ちこれら通過トルクＴ CVU1 と目標トルクＴCVU2との差△Ｔが０の場合には、上記アクチュエータ１０の油圧室５１ａ、５１ｂ内に作用する油圧の差圧△Ｐに応じた力と、上記電磁弁５７ａ、５７ｂの出力圧の差圧△Ｐ0 に応じた力とが釣り合う。この為、上記補正用制御弁５６を構成するスプール５８は中立位置となり、上記差圧シリンダ５４の油圧室５５ａ、５５ｂに作用する圧力も等しくなる。この状態では、この差圧シリンダ５４のスプール７０は中立位置となり、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比は変わらない（補正されない）。
【００４４】
一方、上記トロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1と上記目標トルクＴCVU2とに差が生じると、上記アクチュエータ１０の油圧室５１ａ、５１ｂ内に作用する油圧の差圧△Ｐに応じた力と、上記電磁弁５７ａ、５７ｂの出力圧の差圧△Ｐ0 に応じた力との釣り合いが崩れる。そして、上記通過トルクＴCVU1と目標トルクＴCVU2との差△Ｔの大きさ及び方向に応じて上記補正用制御弁５６を構成するスプール５８が軸方向に変位し、上記差圧シリンダ５４の油圧室５５ａ、５５ｂ内に、上記△Ｔの大きさ及び方向に応じた適切な油圧が導入される。そしてこの結果、上記差圧シリンダ５４のスプール７０が軸方向に変位し、これに伴って、前記制御弁１２を構成するスリーブ１４が軸方向に変位する。この結果、前記トラニオン７が枢軸９、９の軸方向に変位して、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比が変わる（補正される）。尚、この様にして変速比が変化する方向、及び変化する量は、前述の図９〜１０により説明した通りである。又、この様にトロイダル型無段変速機２４の変速比が変位する量、即ち補正される量（変速比の補正量）は、このトロイダル型無段変速機２４の変速比幅に対して十分小さいものである。
【００４５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先発明に係る無段変速装置は、トラニオン７を軸方向に変位させる為のアクチュエータ１０への圧油の給排を制御する為の制御弁１２のスリーブ１４を、ステッピングモータ１３で駆動する様にしている。この為、このステッピングモータ１３に関して、断線等の制御回路の故障、焼き付等が生じ、上記スリーブ１４の位置を適正に調節できなくなった場合に、車両の運行が全く行なえなくなる可能性がある。
【００４６】
即ち、制御回路が故障したり、或は焼き付き等のステッピングモータ１３自体の故障が生じた場合には、その時点で上記スリーブ１４の位置が固定される可能性がある。上記制御弁１２を構成するスリーブ１４とスプール１５との間に付勢ばね５９（図１１参照）を設ければ、焼き付き等により、上記ステッピングモータ１３の出力部がロックされない限り、トロイダル型無段変速機２４の変速比が、減速側或は増速側の最大値に固定される。何れにしても、故障時には無段変速装置の変速比が固定される。この場合、固定された変速比によっては、車両の運行を継続し、例えば道路の中央に停車した車両を路肩部分に寄せる等の緊急対応も行なえなくなる可能性がある。
【００４７】
例えば、図６〜７に示す様な、入力軸を回転させた状態のまま出力軸を停止させる、無限大の変速比を実現する変速装置を車両に搭載する場合、トルクコンバータ等の発進クラッチを省略する事が考えられる。従って、無段変速装置の変速比が有限の状態で上記故障が発生してこの変速比が固定され、且つ、車両が停止した場合には、エンジンが停止し、しかもこのエンジンの始動を行なえなくなる。即ち、この場合には、エンジンの負荷が過大となり、停止に伴ってこのエンジンが停止する事に加え、セルモータによるエンジンの始動が不能になる。この結果、上記緊急対応を行なえなくなる。従って、上記無限大の変速比を実現する変速装置の場合には、故障時に変速比が無限大の状態となり、しかもエンジンの回転速度を変える事により、車両を低速でも走行可能にできる構造の実現が望まれる。
【００４８】
本発明の無段変速装置は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００４９】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速装置は、トロイダル型無段変速機と、複数の歯車を組み合わせて成る歯車式の差動ユニットと、低速モードと高速モードとを切り換える為のクラッチ機構とを組み合わせて成る。
このうちのトロイダル型無段変速機は、例えば前述の図３〜５に示した様な、従来から知られているトロイダル型無段変速機と同様に、少なくとも１対のディスクと、複数個のパワーローラと、複数個のトラニオンと、油圧式のアクチュエータと、制御弁と、変速比設定用アクチュエータとを備える。
このうちの各ディスクは、相対回転を自在として互いに同心に支持されている。
又、上記各パワーローラは、上記両ディスク同士の間に挟持されている。
又、上記各トラニオンは、上記各パワーローラを回転自在に支持している。
又、上記油圧式のアクチュエータは、上記各トラニオンをそれぞれ、これら各トラニオンの傾斜中心となる枢軸の軸方向に変位させるものである。
又、上記制御弁は、上記油圧式のアクチュエータへの圧油の給排を制御するものである。
更に、上記変速比設定用アクチュエータは、上記１対のディスク同士の間の変速比を所望値に規制すべく、上記制御弁の構成部材の一部を変位させるものである。
【００５０】
特に、本発明の無段変速装置に於いては、上記変速比設定用アクチュエータは、油圧室内への圧油の給排により出力部材を変位させる油圧式のものである。且つ、この油圧室内の油圧が喪失若しくはこの油圧室内の油圧を制御する電磁弁の駆動信号が絶たれた場合に上記出力部材を所定位置に移動させる復帰手段が設けられている。そして、この所定位置を、無段変速装置を搭載した車両の運行が可能な変速比に対応する位置としている。
尚、好ましくは、請求項２に記載した様に、上記復帰手段を、出力部材に固定されてこの出力部材と共に変位する部分と、この変位する部分を収納したシリンダとの間に設けた復帰ばねとする。そして、上記出力部材とこの出力部材に隣接して動かない部分との間に、この出力部材が所定位置から変位する事に対する抵抗となる位置決め機構を設ける。
【００５１】
又、本発明の無段変速装置は、前記クラッチ機構の切り換えに伴う低速モード時にはトロイダル型無段変速機の変速比を調節して上記差動ユニットを構成する複数の歯車の相対的変位速度を変化させる事で、駆動源により入力軸を一方向に回転させた状態のまま出力軸の回転状態を、停止状態を挟んで正転及び逆転に変換自在とする。
又、上記高速モード時には上記出力軸の回転状態を変える事なく、上記トロイダル型無段変速機の変速比を変える事により上記入力軸と上記出力軸との間の変速比を変更する。
【００５２】
更に、本発明の無段変速装置は、上記トロイダル型無段変速機の変速比を制御する制御装置を、このトロイダル型無段変速機を通過するトルクを目標値にすべく、駆動源の回転速度を大まかに制御すると共に、上記トロイダル型無段変速機の変速比を、この制御された駆動源の回転速度に上記無段変速装置の入力軸の回転速度を一致させる為に必要とされる値に設定し、且つ、アクチュエータを構成する１対の油圧室の圧力差を測定して上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクを算出した後、このトルクの算出値と上記目標値とに基づいて、上記実際に上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの目標値に対する偏差を求め、この偏差を解消する方向にこのトロイダル型無段変速機の変速比を調節する機能を有するものとする。
この場合に好ましくは、請求項３に記載した様に、低速モード状態での油圧室内の油圧喪失時にトロイダル型無段変速機の変速比を、入力軸を回転させた状態のまま出力軸を停止状態とする値に設定する。
【００５３】
【作用】
上述の様に構成する本発明の無段変速装置の場合には、故障時にも車両を必要最小限走行させたりエンジンを始動させる事が可能になり、緊急時の対応を容易にできる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明の実施の形態の１例として、本発明を、前述の図７〜１１に示した様な、先発明に係る無段変速装置に適用した場合に就いて示している。尚、本例の特徴は、変速比変換の為に制御弁１２のスリーブ１４を軸方向に変位させる為の機構が故障し、エンジンが停止した場合にも、このエンジンの起動を可能にし、且つ、緊急避難の為の低速走行を可能にする為の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、上記先発明に係る無段変速装置と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。尚、図１に示した部分に就いても、前述の図１１と同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略若しくは簡略にする。
【００５５】
揺動に伴って上記スリーブ１４を軸方向に変位させる為のリンク腕５３の一端部に変速比設定用アクチュエータ６０の出力ロッド６１の先端部を、前述の図１１に示した先発明に係る構造と同様に、長孔とピンとの係合等により結合している。上記変速比設定用アクチュエータ６０は、シリンダ６２内に油密に嵌装したピストン６３の両側に存在する１対の油圧室６４ａ、６４ｂ内への圧油の給排により、出力部材である上記出力ロッド６１を軸方向に変位させる油圧式のものである。
【００５６】
即ち、油溜６５から吸引されて加圧ポンプ６６により吐出され、調圧弁６７により所定圧に調整された圧油を、１対の電磁弁６８ａ、６８ｂの開閉制御により、上記両油圧室６４ａ、６４ｂのうちの一方に送り込み、他方の油を上記油溜６５に排出する様にしている。そして、上記両電磁弁６８ａ、６８ｂの開度（開閉時間）を制御する事により、上記両油圧室６４ａ、６４ｂ内への油の給排量及び給排方向を適正に規制し、上記出力ロッド６１の変位方向及び変位量を適切に調整自在としている。尚、上記両電磁弁６８ａ、６８ｂは何れも、通電に伴って上記加圧ポンプ６６の吐出口と何れかの油圧室６４ａ、６４ｂとを通じさせ、通電停止に伴って、これら油圧室６４ａ、６４ｂを上記油溜６５に通じさせるものを使用している。従って、上記両電磁弁６８ａ、６８ｂの制御回路の故障時には、上記両油圧室６４ａ、６４ｂ内の油圧が、何れも喪失する。
【００５７】
そして、上記両油圧室６４ａ、６４ｂ内の油圧が喪失した場合に上記出力ロッド６１を所定位置に移動させる復帰手段を設けている。本例の場合にこの復帰手段は、上記出力ロッド６１の基端部が固定された上記ピストン６３の軸方向両側面と、上記シリンダ６２の軸方向両内端面との間に設けた、それぞれが圧縮コイルばねである、１対の復帰ばね６９ａ、６９ｂにより構成している。即ち、上記両油圧室６４ａ、６４ｂ内の油圧が喪失した場合に上記ピストン６３は、上記シリンダ６２の軸方向中間部で上記両復帰ばね６９ａ、６９ｂの弾性が釣り合う所定位置にまで、これら両復帰ばね６９ａ、６９ｂのうちで大きな弾性を有する（より大きく圧縮されている）復帰ばねにより、変位させられる。
【００５８】
又、図示は省略するが、好ましくは、上記出力ロッド６１の一部で上記シリンダ６２から突出した部分と、無段変速装置のケーシングの一部等、上記出力ロッド６１に隣接して動かない部分との間に、この出力ロッド６１が上記所定位置から変位する事に対する抵抗となる位置決め機構を設ける。この様な位置決め機構としては、ディテント機構と呼ばれる、周知の構造を利用できる。即ち、上記出力ロッド６１自体、若しくはこの出力ロッド６１に固定した部材に、摺鉢状の凹孔を設け、上記動かない部分にシリンダ筒を、この出力ロッド６１の軸方向に対し直交する方向に支持する。そして、このシリンダ筒内に保持したボールを、この出力ロッド６１に向け、弾性的に押圧する。この出力ロッド６１が上記復帰ばね６９ａ、６９ｂにより上記所定位置近傍にまで変位した状態では、上記ボールが上記凹孔の底部に嵌り込んで、上記出力ロッド６１の軸方向に関する位置を厳密に規制する。尚、上記位置決め機構による抵抗は小さい為、上記油圧室６４ａ、６４ｂ内への圧油の給排時には、上記凹孔から上記ボールが円滑に抜け出る。従って、上記位置決め機構の存在が、トロイダル型無段変速機２４の変速比調節に関して悪影響を及ぼす事はない。
【００５９】
特に、本例の場合には、上記出力ロッド６１が上記両復帰ばね６９ａ、６９ｂにより変位させられる上記所定位置を、次の様に規制している。即ち、前述の図６或は図７に示した様な無段変速装置を、低速用クラッチ３９、３９ａを繋ぎ、高速用クラッチ４０、４０ａの接続を断った状態で運転する低速モード状態で、上記無段変速装置の変速比が、入力軸１を回転させた状態のまま出力軸３７、３７ａを停止状態とする値に設定している。
【００６０】
即ち、上記図６或は図７に示した無段変速装置の変速比（Ｔ／Ｍ変速比）は、この無段変速装置に組み込んだトロイダル型無段変速機２４の変速比（ＣＶＵ変速比）に応じて図２の線分α、βの様に変化する。このうち、低速モード時に於ける両変速比を表す線分αから明らかな通り、本例の場合には、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比が−１．８５程度の場合に無段変速装置全体としての変速比が無限大になる。本例の場合、上記両復帰ばね６９ａ、６９ｂの弾力及びストローク、並びに上記位置決め機構の設置位置に関連する上記所定位置を、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を−１．８５程度にする位置に設定している。
【００６１】
上述の様に構成する為、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比制御部分のうち、電磁弁６８ａ、６８ｂ部分が故障すると、上記低速モード時には、上記無段変速装置全体としての変速比が無限大になる。この状態では、出力軸が停止した状態でも入力軸を回転させられる為、この入力軸にそのクランクシャフトを結合したエンジンの始動が可能になる。更に、上記無段変速装置が、前述の図９に示した先発明の制御機構を備えたものであれば、上記エンジンのトルクを変える事により、上記無段変速装置の変速比を無限大から少し変化させる事ができる。即ち、上記制御機構を備えた無段変速装置の場合には、アクセルペダルにより上記エンジンのトルクを変える事により、差動シリンダ５４が、リンク腕５３を介して、制御弁１２のスリーブ１４を軸方向に変位させる。この結果、上記電磁弁６８ａ、６８ｂ部分の故障時でも、上記無段変速装置の変速比が無限大から変化し、車両を低速で走行させる事が可能になる。従って、道路の中央に停車した車両を路肩に退避させる等の緊急措置が可能になる。
【００６２】
一方、前記低速用クラッチ３９、３９ａの接続を断ち、前記高速用クラッチ４０、４０ａを接続した状態で運転する高速モード状態で、上記電磁弁６８ａ、６８ｂ部分が故障した場合には、上記無段変速装置全体としての変速比は、図２から明らかな通り、１．６程度となる。この１．６なる変速比は、高速モード状態で実現される変速比のうちで中間の値である。従って、故障の直前までの変速比との間の差を少なく抑えられる。この結果、高速走行時に故障が発生した場合でも、変速比の急変を抑えて、車両の走行安定性を確保できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の無段変速装置は、以上に述べた通り構成され作用するので、故障時にも搭載した車両の最低限の走行性能を確保して、緊急避難作業の容易化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機の変速比を調節する為の機構を示す油圧回路図。
【図２】無段変速装置に組み込んだトロイダル型無段変速機（ＣＶＵ）の変速比と、この無段変速装置（Ｔ／Ｍ）全体としての変速比との関係を示す線図。
【図３】従来から知られているトロイダル型無段変速機の１例を示す断面図。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図。
【図５】同Ｂ−Ｂ断面図。
【図６】従来から知られている無段変速装置の１例を示す略断面図。
【図７】先発明に係る制御方法及び装置により変速比を制御する無段変速装置の１例を示す略断面図。
【図８】この無段変速装置に組み込んだトロイダル型無段変速機（ＣＶＵ）の変速比と、この無段変速装置（Ｔ／Ｍ）全体としての変速比との関係を示す線図。
【図９】先発明に係る変速比の制御方法を説明する為、エンジンの回転速度とトルクとの関係を示す線図。
【図１０】トロイダル型無段変速機を通過するトルク及び変速比と、無段変速装置全体としての変速比との関係を示す線図。
【図１１】先発明の無段変速装置の変速比を調節する為の機構を示す油圧回路図。
【符号の説明】
１ 入力軸
２ 入力側ディスク
３ ボールスプライン
４ 出力歯車
５、５ａ 出力側ディスク
６ パワーローラ
７ トラニオン
８ 支持軸
９ 枢軸
１０ アクチュエータ
１１ 支持板
１２ 制御弁
１３ ステッピングモータ
１４ スリーブ
１５ スプール
１６ ピストン
１７ ロッド
１８ プリセスカム
１９ リンク腕
２０ 同期ケーブル
２１ カム面
２２ 駆動軸
２３ 押圧装置
２４ トロイダル型無段変速機
２５、２５ａ 遊星歯車式変速機
２６、２６ａ キャリア
２７ａ、２７ｂ 遊星歯車素子
２８ 第一の伝達軸
２９ａ、２９ｂ 太陽歯車
３０ 第二の伝達軸
３１、３１ａ 中空回転軸
３２ 太陽歯車
３３ 遊星歯車素子
３４ リング歯車
３５、３５ａ 第二のキャリア
３６ａ、３６ｂ 遊星歯車素子
３７、３７ａ 出力軸
３８、３８ａ 第二のリング歯車
３９、３９ａ 低速用クラッチ
４０、４０ａ 高速用クラッチ
４１ 第一の遊星歯車
４２ 第二の遊星歯車
４３ａ、４３ｂ 遊星歯車素子
４４ａ、４４ｂ 遊星歯車素子
４５ 伝達軸
４６ 第一の太陽歯車
４７ 第二の太陽歯車
４８ リング歯車
４９ 第三の太陽歯車
５０ａ、５０ｂ 遊星歯車素子
５１ａ、５１ｂ 油圧室
５２ ロッド
５３ リンク腕
５４ 差動シリンダ
５５ａ、５５ｂ 油圧室
５６ 補正用制御弁
５７ａ、５７ｂ 電磁弁
５８ スプール
５９ 付勢ばね
６０ 変速比設定用アクチュエータ
６１ 出力ロッド
６２ シリンダ
６３ ピストン
６４ａ、６４ｂ 油圧室
６５ 油溜
６６ 加圧ポンプ
６７ 調圧弁
６８ａ、６８ｂ 電磁弁
６９ａ、６９ｂ 復帰ばね
７０ スプール
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用自動変速装置として利用する、トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の改良に関し、故障時にも走行の為に最低限必要な機能を確保するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用自動変速装置として、図３〜５に示す様なトロイダル型無段変速機を使用する事が研究され、一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、ダブルキャビティ型と呼ばれるもので、入力軸１の両端部周囲に入力側ディスク２、２を、ボールスプライン３、３を介して支持している。従ってこれら両入力側ディスク２、２は、互いに同心に、且つ、同期した回転を自在に支持されている。又、上記入力軸１の中間部周囲に出力歯車４を、この入力軸１に対する相対回転を自在として支持している。そして、この出力歯車４の中心部に設けた円筒部の両端部に出力側ディスク５、５を、それぞれスプライン係合させている。従ってこれら両出力側ディスク５、５は、上記出力歯車４と共に、同期して回転する。
【０００３】
又、上記各入力側ディスク２、２と上記各出力側ディスク５、５との間には、それぞれ複数個ずつ（通常２〜３個ずつ）のパワーローラ６、６を挟持している。これら各パワーローラ６、６は、それぞれトラニオン７、７の内側面に、支持軸８、８及び複数の転がり軸受を介して、回転自在に支持されている。上記各トラニオン７、７は、それぞれの長さ方向（図３、５の上下方向、図４の表裏方向）両端部に、これら各トラニオン７、７毎に互いに同心に設けられた枢軸９、９を中心として揺動変位自在である。これら各トラニオン７、７を傾斜させる動作は、油圧式のアクチュエータ１０、１０により、これら各トラニオン７、７を上記枢軸９、９の軸方向に変位させる事で行なうが、総てのトラニオン７、７の傾斜角度は、油圧式及び機械式に互いに同期させる。
【０００４】
即ち、前記入力軸１と出力歯車４との間の変速比を変えるべく、上記各トラニオン７、７の傾斜角度を変える場合には、上記各アクチュエータ１０、１０により上記各トラニオン７、７を、それぞれ逆方向に、例えば、図５の右側のパワーローラ６を同図の下側に、同図の左側のパワーローラ６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６、６の周面と上記各入力側ディスク２、２及び各出力側ディスク５、５の内側面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１１、１１に枢支された枢軸９、９を中心として、互いに逆方向に揺動（傾斜）する。この結果、上記各パワーローラ６、６の周面と上記入力側、出力側各ディスク２、５の内側面との当接位置が変化し、上記入力軸１と出力歯車４との間の回転変速比が変化する。
【０００５】
上記各アクチュエータ１０、１０への圧油の給排状態は、これら各アクチュエータ１０、１０の数に関係なく１個の制御弁１２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１２にフィードバックする様にしている。この制御弁１２は、ステッピングモータ１３により軸方向（図５の左右方向）に変位させられるスリーブ１４と、このスリーブ１４の内径側に軸方向の変位自在に嵌装されたスプール１５とを有する。又、上記各トラニオン７、７と上記各アクチュエータ１０、１０のピストン１６、１６とを連結するロッド１７、１７のうち、何れか１個のトラニオン７に付属のロッド１７の端部にプリセスカム１８を固定しており、このプリセスカム１８とリンク腕１９とを介して、上記ロッド１７の動き、即ち、軸方向の変位量と回転方向との変位量との合成値を上記スプール１５に伝達する、フィードバック機構を構成している。又、上記各トラニオン７、７同士の間には同期ケーブル２０を掛け渡して、油圧系の故障時にも、これら各トラニオン７、７の傾斜角度を、機械的に同期させられる様にしている。
【０００６】
変速状態を切り換える際には、上記ステッピングモータ１３により上記スリーブ１４を、得ようとする変速比に見合う所定位置にまで変位させて、上記制御弁１２の所定方向の流路を開く。この結果、上記各アクチュエータ１０、１０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１０、１０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９、９の軸方向に変位しつつ、これら各枢軸９、９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１７の端部に固定したプリセスカム１８とリンク腕１９とを介して上記スプール１５に伝達され、このスプール１５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１２の流路が閉じられ、上記各アクチュエータ１０、１０への圧油の給排が停止される。
【０００７】
この際の上記トラニオン７及び上記プリセスカム１８のカム面２１の変位に基づく上記制御弁１２の動きは、次の通りである。先ず、上記制御弁１２の流路が開かれる事に伴って上記トラニオン７が軸方向に変位すると、前述した様に、パワーローラ６の周面と入力側ディスク２及び出力側ディスク５の内側面との当接部に発生するサイドスリップにより、上記トラニオン７が上記各枢軸９、９を中心とする揺動変位を開始する。又、上記トラニオン７の軸方向変位に伴って上記カム面２１の変位が、上記リンク腕１９を介して上記スプール１５に伝わり、このスプール１５が軸方向に変位して、上記制御弁１２の切り換え状態を変更する。具体的には、上記アクチュエータ１０により上記トラニオン７を中立位置に戻す方向に、上記制御弁１２が切り換わる。
【０００８】
従って上記トラニオン７は、軸方向に変位した直後から、中立位置に向け、逆方向に変位し始める。但し、上記トラニオン７は、中立位置からの変位が存在する限り、上記各枢軸９、９を中心とする揺動を継続する。この結果、上記プリセスカム１８のカム面２１の円周方向に関する変位が、上記リンク腕１９を介して上記スプール１５に伝わり、このスプール１５が軸方向に変位する。そして、上記トラニオン７の傾斜角度が、得ようとする変速比に見合う所定角度に達した状態で、このトラニオン７が中立位置に復帰すると同時に、上記制御弁１２が閉じられて、上記アクチュエータ１０への圧油の給排が停止される。この結果上記トラニオン７の傾斜角度が、前記ステッピングモータ１３により前記スリーブ１４を軸方向に変位させた量に見合う角度になる。
【０００９】
上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、エンジン等の動力源に繋がる駆動軸２２により一方（図３、４の左方）の入力側ディスク２を、図示の様なローディングカム式の、或は油圧式の押圧装置２３を介して回転駆動する。この結果、前記入力軸１の両端部に支持された１対の入力側ディスク２、２が、互いに近づく方向に押圧されつつ同期して回転する。そして、この回転が、上記各パワーローラ６、６を介して上記各出力側ディスク５、５に伝わり、前記出力歯車４から取り出される。
【００１０】
この様に上記各入力側ディスク２、２から上記各出力側ディスク４、４に動力を伝達する際に、上記各トラニオン７、７には、それぞれの内側面に支持した上記各パワーローラ６、６の周面と上記各ディスク２、４の内側面との摩擦に伴って、それぞれの両端部に設けた枢軸９、９の軸方向の力が加わる。この力は、所謂２Ｆｔと呼ばれるもので、その大きさは、上記各入力側ディスク２、２から上記各出力側ディスク４、４に伝達するトルクに比例する。そして、この様な力２Ｆｔは、前記各アクチュエータ１０、１０により支承する。従って、トロイダル型無段変速機の運転時に、これら各アクチュエータ１０、１０を構成するピストン１６、１６の両側に存在する１対の油圧室同士の圧力差は、上記力２Ｆｔの大きさに比例する。
【００１１】
上記入力軸１と出力歯車４との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力歯車４との間で減速を行なう場合には、上記各アクチュエータ１０、１０により上記各トラニオン７、７を上記各枢軸９、９の軸方向に移動させ、これら各トラニオン７、７を図４に示す位置に揺動させる。そして、上各パワーローラ６、６の周面をこの図４に示す様に、上記各入力側ディスク２、２の内側面の中心寄り部分と上記各出力側ディスク５、５の内側面の外周寄り部分とにそれぞれ当接させる。反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン７、７を図４と反対方向に揺動させ、上記各パワーローラ６、６の周面を、この図４に示した状態とは逆に、上記各入力側ディスク２、２の内側面の外周寄り部分と上記各出力側ディスク５、５の内側面の中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、上記各トラニオン７、７を傾斜させる。これら各トラニオン７、７の傾斜角度を中間にすれば、入力軸１と出力歯車４との間で、中間の変速比（速度比）を得られる。
【００１２】
更に、上述の様に構成され作用するトロイダル型無段変速機を実際の自動車用の無段変速機に組み込む場合、遊星歯車機構と組み合わせて無段変速装置を構成する事が、従来から提案されている。図６は、この様な従来から提案されている無段変速装置のうち、特開２０００−２２０７１９号公報に記載されたものを示している。この無段変速装置は、トロイダル型無段変速機２４と遊星歯車式変速機２５とを組み合わせて成る。このうちのトロイダル型無段変速機２４は、入力軸１と、１対の入力側ディスク２、２と、出力側ディスク５ａと、複数のパワーローラ６、６とを備える。図示の例では、この出力側ディスク５ａは、１対の出力側ディスクの外側面同士を突き合わせて一体とした如き構造を有する。
【００１３】
又、上記遊星歯車式変速機２５は、上記入力軸１及び一方（図６の右方）の入力側ディスク２に結合固定されたキャリア２６を備える。このキャリア２６の径方向中間部に、その両端部にそれぞれ遊星歯車素子２７ａ、２７ｂを固設した第一の伝達軸２８を、回転自在に支持している。又、上記キャリア２６を挟んで上記入力軸１と反対側に、その両端部に太陽歯車２９ａ、２９ｂを固設した第二の伝達軸３０を、上記入力軸１と同心に、回転自在に支持している。そして、上記各遊星歯車素子２７ａ、２７ｂと、上記出力側ディスク５ａにその基端部（図６の左端部）結合した中空回転軸３１の先端部（図６の右端部）に固設した太陽歯車３２又は上記第二の伝達軸３０の一端部（図６の左端部）に固設した太陽歯車２９ａとを、それぞれ噛合させている。又、一方（図６の左方）の遊星歯車素子２７ａを、別の遊星歯車素子３３を介して、上記キャリア２６の周囲に回転自在に設けたリング歯車３４に噛合させている。
【００１４】
一方、上記第二の伝達軸３０の他端部（図６の右端部）に固設した太陽歯車２９ｂの周囲に設けた第二のキャリア３５に遊星歯車素子３６ａ、３６ｂを、回転自在に支持している。尚、この第二のキャリア３５は、上記入力軸１及び第二の伝達軸３０と同心に配置された、出力軸３７の基端部（図６の左端部）に固設されている。又、上記各遊星歯車素子３６ａ、３６ｂは、互いに噛合すると共に、一方の遊星歯車素子３６ａが上記太陽歯車２９ｂに、他方の遊星歯車素子３６ｂが、上記第二のキャリア３５の周囲に回転自在に設けた第二のリング歯車３８に、それぞれ噛合している。又、上記リング歯車３４と上記第二のキャリア３５とを低速用クラッチ３９により係脱自在とすると共に、上記第二のリング歯車３８とハウジング等の固定の部分とを、高速用クラッチ４０により係脱自在としている。
【００１５】
上述の様な、図６に示した無段変速装置の場合、上記低速用クラッチ３９を接続すると共に上記高速用クラッチ４０の接続を断った、所謂低速モード状態では、上記入力軸１の動力が上記リング歯車３４を介して上記出力軸３７に伝えられる。そして、前記トロイダル型無段変速機２４の変速比を変える事により、無段変速装置全体としての変速比、即ち、上記入力軸１と上記出力軸３７との間の変速比が変化する。この様な低速モード状態では、無段変速装置全体としての変速比は、無限大に変化する。即ち、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を調節する事により、上記入力軸１を回転させた状態のまま上記出力軸３７の回転状態を、停止状態を挟んで、正転、逆転の変換自在となる。
【００１６】
尚、この様な低速モード状態での加速若しくは定速走行時に、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクは、上記入力軸１から、キャリア２６及び第一の伝達軸２８と太陽歯車３２と中空回転軸３１とを介して出力側ディスク５ａに加わり、更にこの出力側ディスク５ａから各パワーローラ６、６を介して各入力側ディスク２、２に加わる。即ち、加速若しくは定速走行時に上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクは、上記各入力側ディスク２、２が上記各パワーローラ６、６からトルクを受ける方向に循環する。
【００１７】
これに対して、上記低速用クラッチ３９の接続を断ち、上記高速用クラッチ４０を接続した、所謂高速モード状態では、上記入力軸１の動力が上記第一、第二の伝達軸２８、３０を介して上記出力軸３７に伝えられる。そして、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を変える事により、無段変速装置全体としての変速比が変化する。この場合には、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を大きくする程、無段変速装置全体としての変速比が大きくなる。
尚、この様な高速モード状態での加速若しくは定速走行時に、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクは、各入力側ディスク２、２が各パワーローラ６、６にトルクを付加する方向に加わる。
【００１８】
例えば図６に示す様な構造を有し、入力軸１を回転させた状態のまま出力軸３７を停止させる、所謂無限大の変速比を実現できる無段変速装置の場合、出力軸３７を停止させた状態を含み、変速比を極端に大きくした状態で、上記トロイダル型無段変速機２４に加わるトルクを適正値に維持する事が、運転操作の容易性確保の面から重要である。何となれば、「回転駆動力＝回転速度×トルク」の関係から明らかな通り、変速比が極端に大きく、上記入力軸１が回転したまま上記出力軸３７が停止又は極低速で回転する状態では、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクが、上記入力軸１に加わるトルクに比べて大きくなる。この為、上記トロイダル型無段変速機２４の耐久性を、このトロイダル型無段変速機２４を大型化する事なく確保する為には、上述の様にトルクを適正値に納める為に厳密な制御を行なう必要が生じる。具体的には、上記入力軸１に入力するトルクをできるだけ小さくしつつ、上記出力軸３７を停止させる為、駆動源を含めた制御が必要になる。
【００１９】
又、上記変速比が極端に大きな状態では、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比が僅かに変化した場合にも、上記出力軸３７に加わるトルクが大きく変化する。この為、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比調節が厳密に行なわれないと、運転者に違和感を与えたり、運転操作を行ないにくくする可能性がある。例えば、自動車用の自動変速装置の場合、停止時には運転者がブレーキを踏んだままで、停止状態を維持する事が行なわれる。この様な場合に、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比調節が厳密に行なわれず、上記出力軸３７に大きなトルクが加わると、停車時に上記ブレーキペダルを踏み込む為に要する力が大きくなり、運転者の疲労を増大させる。逆に、発進時に上記トロイダル型無段変速機２４の変速比調節が厳密に行なわれず、上記出力軸３７に加わるトルクが小さ過ぎると、滑らかな発進が行なわれなくなったり、上り坂での発進時に車両が後退する可能性がある。従って、極低速走行時には、駆動源から上記入力軸１に伝達するトルクを制御する他、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比調節を厳密に行なう必要がある。
【００２０】
この様な点を考慮して、特開平１０−１０３４６１号公報には、トラニオンを変位させる為の油圧式のアクチュエータ部分の圧力差を直接制御する事により、トロイダル型無段変速機を通過するトルクを規制する構造が記載されている。
但し、上記特開平１０−１０３４６１号公報に記載されている様な構造の場合には、上記圧力差のみで制御を行なう為、トロイダル型無段変速機を通過するトルクが目標値に一致した瞬間にトラニオンの姿勢を停止させる事が難しい。具体的には、トルク制御の為に上記トラニオンを変位させる量が大きくなる為、トロイダル型無段変速機を通過するトルクが目標値に一致した瞬間にトラニオンが停止せずにそのまま変位を継続する、所謂オーバシュートが生じ易く、上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの制御が安定しない。
【００２１】
特に、図３〜５に示した一般的なハーフトロイダル型無段変速機の様に、トラニオン７、７の両端部に設けた各枢軸９、９の方向と、入力側、出力側各ディスク２、５の中心軸の方向とが互いに直角方向である、所謂キャストアングルを持たないトロイダル型無段変速機２４の場合に、上記オーバシュートが生じ易い。これに対して、一般的なフルトロイダル型無段変速機の様に、キャストアングルを持った構造の場合には、オーバシュートを収束させる方向の力が作用する為、上記特開平１０−１０３４６１号公報に記載されている様な構造でも、十分なトルク制御を行なえるものと考えられる。
【００２２】
【先発明の説明】
この様な事情に鑑みて、本発明者は先に、一般的なハーフトロイダル型無段変速機の様に、キャストアングルを持たないトロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置でも、このトロイダル型無段変速機を通過するトルクの制御を厳密に行なえる方法及び装置を発明した（特願２００２−１１６１８５号）。
図７は、この様な先発明の制御方法及び装置の対象となる、無段変速装置の構造の１例を示している。この図７に示した無段変速装置は、前述の図６に示した従来から知られている無段変速装置と同様の機能を有するもであるが、遊星歯車式変速機２５ａ部分の構造を工夫する事により、この遊星歯車式変速機２５ａ部分の組立性を向上させている。
【００２３】
入力軸１及び１対の入力側ディスク２、２と共に回転するキャリア２６ａの両側面に、それぞれがダブルピニオン型である、第一、第二の遊星歯車４１、４２を支持している。即ち、これら第一、第二の遊星歯車４１、４２は、それぞれ１対ずつの遊星歯車素子４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂにより構成している。そして、これら各遊星歯車素子４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂを、互いに噛合させると共に、内径側の遊星歯車素子４３ａ、４４ａを、出力側ディスク５ａに結合した中空回転軸３１ａ及び伝達軸４５に固設した第一、第二の太陽歯車４６、４７に、外径側の遊星歯車素子４３ｂ、４４ｂをリング歯車４８に、それぞれ噛合させている。
【００２４】
一方、上記伝達軸４５の他端部（図７の右端部）に固設した第三の太陽歯車４９の周囲に設けた第二のキャリア３５ａに遊星歯車素子５０ａ、５０ｂを、回転自在に支持している。尚、この第二のキャリア３５ａは、上記入力軸１と同心に配置された出力軸３７ａの基端部（図７の左端部）に固設されている。又、上記各遊星歯車素子５０ａ、５０ｂは、互いに噛合すると共に、一方の遊星歯車素子５０ａを上記第三の太陽歯車４９に、他方の遊星歯車素子５０ｂを、上記第二のキャリア３５ａの周囲に回転自在に設けた第二のリング歯車３８ａに、それぞれ噛合させている。又、上記リング歯車４８と上記第二のキャリア３５ａとを低速用クラッチ３９ａにより係脱自在とすると共に、上記第二のリング歯車３８ａとハウジング等の固定の部分とを、高速用クラッチ４０ａにより係脱自在としている。
【００２５】
この様に構成する改良された無段変速装置の場合、上記低速用クラッチ３９ａを接続し、上記高速用クラッチ４０ａの接続を断った状態では、上記入力軸１の動力が上記リング歯車４８を介して上記出力軸３７ａに伝えられる。そして、トロイダル型無段変速機２４の変速比を変える事により、無段変速装置全体としての変速比ｅCVT 、即ち、上記入力軸１と上記出力軸３７ａとの間の変速比が変化する。この際のトロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU と無段変速装置全体としての変速比ｅCVT との関係は、上記リング歯車４８の歯数ｍ48と前記第一の太陽歯車４６の歯数ｍ46との比をｉ1 （＝ｍ48／ｍ46）とした場合に、次の（１）式で表される。
ｅCVT ＝（ｅCVU ＋ｉ1 −１）／ｉ1 −−− （１）
そして、例えば上記歯数同士の比ｉ1 が２である場合に、上記両変速比ｅCVU 、ｅCVT 同士の関係が、図８に線分αで示す様に変化する。
【００２６】
これに対して、上記低速用クラッチ３９ａの接続を断ち、上記高速用クラッチ４０ａを接続した状態では、上記入力軸１の動力が前記第一の遊星歯車４１、上記リング歯車４８、前記第二の遊星歯車４２、前記伝達軸４５、前記各遊星歯車素子５０ａ、５０ｂ、上記第二のキャリア３５ａを介して、上記出力軸３７ａに伝えられる。そして、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU を変える事により、無段変速装置全体としての変速比ｅCVT が変化する。この際のトロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU と無段変速装置全体としての変速比ｅCVT との関係は、次の（２）式の様になる。尚、この（２）式中、ｉ1 は上記リング歯車４８の歯数ｍ48と前記第一太陽歯車４６の歯数ｍ46との比（ｍ48／ｍ46）を、ｉ2 は上記リング歯車４８の歯数ｍ48と前記第二の太陽歯車４７の歯数ｍ47との比（ｍ48／ｍ47）を、ｉ3 は前記第二のリング歯車３８ａの歯数ｍ38と前記第三の太陽歯車４９の歯数ｍ49との比（ｍ38／ｍ49）を、それぞれ表している。
ｅCVT ＝｛１／（１−ｉ3 ）｝・｛１＋（ｉ2 ／ｉ1 ）（ｅCVU −１）｝−−− （２）
そして、上記各比のうち、ｉ1 が２、ｉ2 が２．２、ｉ3 が２．８である場合に、上記両変速比ｅCVU 、ｅCVT 同士の関係が、図８に線分βで示す様に変化する。
【００２７】
上述の様に構成し作用する無段変速装置の場合、図８の線分αから明らかな通り、前記入力軸１を回転させた状態のまま、上記出力軸３７ａを停止させる、所謂変速比無限大の状態を造り出せる。但し、この様に入力軸１を回転させた状態のまま上記出力軸３７ａを停止させたり、或は極く低速で回転させる状態では、前述した通り、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクが、駆動源であるエンジンから上記入力軸１に加えられるトルクよりも大きくなる。この為、車両の停止時又は微速運行時には、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクが過大（或は過小に）にならない様にする為、駆動源から上記入力軸１に入力されるトルクを適正に規制する必要がある。
【００２８】
又、上記微速運行時、出力軸３７ａを停止させる状態に近い状態、即ち、上記無段変速装置の変速比が非常に大きく、上記入力軸１の回転速度に比べて上記出力軸３７ａの回転速度が大幅に遅い状態では、この出力軸３７ａに加わるトルクが、上記無段変速装置の変速比の僅かな変動により、大幅に変動する。この為、円滑な運転操作を確保する為に、やはり駆動源から上記入力軸１に入力されるトルクを適正に規制する必要がある。
【００２９】
尚、この様な低速モード状態での加速若しくは定速走行時に、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクは、前述の図６に示す従来構造と同様に、入力軸１からキャリア２６ａ及び第一の遊星歯車４１と第一の太陽歯車４６と中空回転軸３１ａとを介して出力側ディスク５ａに加わり、更にこの出力側ディスク５ａから各パワーローラ６、６を介して各入力側ディスク２、２に加わる。即ち、加速若しくは定速走行時に上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクは、上記各入力側ディスク２、２が上記各パワーローラ６、６からトルクを受ける方向に循環する。
【００３０】
この為に、先発明による変速比の制御方法及び装置の場合には、図９に示す様にして、上記駆動源から上記入力軸１に入力されるトルクを適正に規制する様にしている。先ず、上記駆動源であるエンジンの回転速度を大まかに制御する。即ち、このエンジンの回転速度を、図９のｗ範囲内の点ａに規制する。これと共に、この制御されたエンジンの回転速度に上記無段変速装置の入力軸１の回転速度を一致させる為に必要とされる、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を設定する。この設定作業は、前述の（１）式に基づいて行なう。即ち、先発明の方法によりエンジンから上記入力軸１に伝達するトルクを厳密に規制する必要があるのは、前記低速用クラッチ３９ａを接続し、前記高速用クラッチ４０ａの接続を断った、所謂低速モード時である。従って、上記入力軸１の回転速度を、必要とする出力軸３７ａの回転速度に対応した値とすべく、上記（１）式により、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を設定する。
【００３１】
又、上記トロイダル型無段変速機２４に組み込んだトラニオン７、７を枢軸９、９の軸方向に変位させる為の油圧式のアクチュエータ１０、１０を構成する１対の油圧室５１ａ、５１ｂ（図５、１１参照）の圧力差を、図示しない油圧センサにより測定する。この油圧測定作業は、上記エンジンの回転速度を大まか（但し回転速度を一定に保つ状態）に制御し、これに対応して、上述の様に、（１）式により上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を設定した状態で行なう。そして、測定作業に基づいて求めた上記圧力差により、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU を算出する。
【００３２】
即ち、上記圧力差は、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比が一定である限り、このトロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU に比例する為、上記圧力差により、このトルクＴCVU を求める事ができる。この理由は、前述した様に、上記各アクチュエータ１０、１０が、入力側ディスク２、２から上記各出力側ディスク５、５ａに伝達されるトルク（＝トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU ）に比例する大きさを有する、２Ｆｔなる力を支承する為である。
【００３３】
一方、上記トルクＴCVU は、次の（３）式によっても求められる。
ＴCVU ＝ｅCVU ・ＴIN／｛ｅCVU ＋（ｉ1 −１）ηCVU ｝ −−− （３）
この（３）式中、ｅCVU は上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を、ＴINは上記エンジンから前記入力軸１に入力されるトルクを、ｉ1 は第一の遊星歯車４１に関する遊星歯車変速機の歯数比（リング歯車４８の歯数ｍ48と第一の太陽歯車４６の歯数ｍ46との比）を、ηCVU は上記トロイダル型無段変速機２４の効率を、それぞれ表している。
【００３４】
そこで、上記圧力差から求めた、実際にトロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU1と、上記（３）式から求めた、目標とする通過トルクＴCVU2とに基づいて、この実際に通過するトルクＴCVU1と目標値ＴCVU2との偏差△Ｔ（＝ＴCVU1−ＴCVU2）を求める。そして、この偏差△Ｔを解消する（△Ｔ＝０とする）方向に、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を調節する。尚、上記トルクの偏差△Ｔと、上記圧力差の偏差とは比例関係にあるので、上記変速比の調節作業は、トルクの偏差によっても、圧力差の偏差によっても行なえる。即ち、トルクの偏差による変速比制御と、圧力差の偏差による変速比制御とは、技術的に見て全く同じ事である。
【００３５】
例えば、図９に示す様に、上記トロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1（測定値）を目標値ＴCVU2に規制する領域で、前記エンジンが前記入力軸１を駆動するトルクＴINが、この入力軸１の回転速度が高くなる程急激に低くなる方向に変化する場合に就いて考える。この様なエンジンの特性は、電子制御されたエンジンであれば、低速回転域でも容易に得られる。この様なエンジン特性を有する場合で、上記トルクの測定値ＴCVU1が同じく目標値ＴCVU2に比べて、各入力側ディスク２、２が各パワーローラ６、６（図４〜６参照）からトルクを受ける方向の偏差を有する場合には、上記入力軸１を駆動するトルクＴINを小さくする為にエンジンの回転速度を増大すべく、無段変速装置全体としての変速比を減速側に変位させる。この為に、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を、増速側に変速する。但し、ブレーキペダルを踏んで停止した状態（出力軸の回転速度＝０）では、上記トロイダル型無段変速機２４の内部で生じる滑り、即ち、入力側、出力側各ディスク２、５ａの内側面と各パワーローラ６、６の周面（図４〜８参照）との当接部（トラクション部）で生じる滑りにより吸収できる範囲内で、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比の制御を行なう。従って、この変速比を調節できる許容範囲は、上記当接部に無理な力が加わらない範囲に止まり、低速走行時の場合に比べて限られたものとなる。
【００３６】
例えば、図９で、上記目標値ＴCVU2がａ点に存在する場合に、上記測定値ＴCVU1が同図のｂ点に存在する場合には、上記各入力側ディスク２、２が上記パワーローラ６、６からトルクを受ける方向の偏差を有する状態となる。そこで、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU を増速側に変更して、無段変速装置（Ｔ／Ｍ）全体としての変速比ｅCVT を減速側に変更する。これに合わせてエンジンの回転速度を増速し、トルクを下げる。反対に、上記測定値ＴCVU1が同図のｃ点に存在する場合には、上記各入力側ディスク２、２が上記パワーローラ６、６にトルクを付加する方向の偏差を有する状態となる。この場合には、上述した場合とは逆に、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU を減速側に変更して、無段変速装置（Ｔ／Ｍ）全体としての変速比ｅCVT を増速側に変更する。これに合わせて、エンジンの回転速度を減速してトルクを上昇させる。
【００３７】
以下、上記圧力差から求めた、実際にトロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1が目標値に一致するまで、上述した動作を繰り返し行なう。即ち、１回のトロイダル型無段変速機２４の変速制御だけでは、このトロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU1を目標値ＴCVU2に一致させられない場合には、上述した動作を繰り返し行なう。この結果、前記エンジンが前記入力軸１を回転駆動するトルクＴINを、このトロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU を目標値ＴCVU2にする値に近付ける事ができる。尚、この様な動作は、無段変速装置の制御器に組み込んだマイクロコンピュータからの指令により、自動的に、且つ、短時間の間に行なわれる。
【００３８】
尚、図１０は、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU と上記エンジンが上記入力軸１を回転駆動するトルクＴINとの比（左側縦軸）と、無段変速装置全体としての変速比ｅCVT （横軸）と、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU （右側縦軸）との関係を示している。実線ａが上記通過トルクＴCVU と駆動トルクＴINとの比と、無段変速装置全体としての変速比ｅCVT との関係を、破線ｂが上記両変速比ｅCVT 、ｅCVU 同士の関係を、それぞれ示している。先発明の場合、上記無段変速装置全体としての変速比ｅCVT を所定値に規制した状態で、上記トロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1を上記実線ａ上の点で表される目標値（ＴCVU2）に規制すべく、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU を規制するものである。
【００３９】
先発明の場合、この様に上記トロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1を前記目標値ＴCVU2である上記実線ａ上の点に規制する為の制御を２段階に分けて、即ち、エンジンの回転速度を大まかに、即ち、上記目標値ＴCVU2を得られるであろうと考えられる回転速度に制御した後、この回転速度に合わせてトロイダル型無段変速機２４の変速比制御を行なう。この為、従来方法の様なオーバシュートを生じさせる事なく、或は仮に生じたとしても実用上問題ない程度に低く抑えて、上記トロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1を上記目標値ＴCVU2に規制できる。
【００４０】
次に、上述の様にトロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1を目標値ＴCVU2に一致させるべく、このトロイダル型無段変速機２４の変速比を制御する部分の回路に就いて、図１１により説明する。トラニオン７を枢軸９、９（図５参照）の軸方向（図１１の上下方向）に変位させる為の油圧式のアクチュエータ１０を構成する１対の油圧室５１ａ、５１ｂに、制御弁１２を通じて、圧油を給排自在としている。この制御弁１２を構成するスリーブ１４は、ステッピングモータ１３により、ロッド５２とリンク腕５３とを介して軸方向に変位自在としている。又、上記制御弁１２を構成するスプール１５は、リンク腕１９とプリセスカム１８とロッド１７とを介して上記トラニオン７と係合させ、このトラニオン７の軸方向変位及び揺動変位に伴って、軸方向に変位自在としている。以上の構成は、従来から知られている、トロイダル型無段変速機の変速比制御機構と、基本的に同じである。
【００４１】
特に先発明の場合には、上記スリーブ１４を、上記ステッピングモータ１３により駆動するのに加えて、油圧式の差圧シリンダ５４によっても駆動する様にしている。即ち、上記スリーブ１４に基端部を結合した上記ロッド５２の先端部を上記リンク腕５３の中間部に枢支すると共に、このリンク腕５３の両端部に設けた長孔に、上記ステッピングモータ１３或は上記差圧シリンダ５４の出力部に設けたピンを係合させている。上記リンク腕５３の一端部に設けた長孔内のピンが押し引きされる場合、他端部の長孔内のピンは支点となる。この様な構成により、上記スリーブ１４を、上記ステッピングモータ１３による他、上記差圧シリンダ５４によっても軸方向に変位させられる様にしている。先発明の場合、この差圧シリンダ５４による上記スリーブ１４の変位により、上記トロイダル型無段変速機２４を通過するトルクＴCVU に応じてこのトロイダル型無段変速機２４の変速比ｅCVU を調節する様にしている。
【００４２】
この為に先発明の場合には、上記差圧シリンダ５４に設けた１対の油圧室５５ａ、５５ｂ内に、補正用制御弁５６を通じて、互いに異なる油圧を導入自在としている。これら各油圧室５５ａ、５５ｂに導入される油圧は、前記アクチュエータ１０を構成する１対の油圧室５１ａ、５１ｂ内に作用する油圧Ｐdown、Ｐupの差圧△Ｐと、上記補正用制御弁５６の開度調節用の１対の電磁弁５７ａ、５７ｂの出力圧の差圧△Ｐ0 とに基づいて決定される。即ち、これら電磁弁５７ａ、５７ｂの開閉は、これら電磁弁５７ａ、５７ｂの出力圧の差圧△Ｐ0 が前記トロイダル型無段変速機２４の目標トルクＴCVU2に対応する目標差圧となる様に、図示しない制御器（コントローラ）により演算され、この制御器から出力される出力信号に基づいて制御される。従って、上記補正用制御弁５６を構成するスプール５８には、上記アクチュエータ１０の油圧室５１ａ、５１ｂ内に作用する油圧の差圧△Ｐに応じた力と、これに対抗する力となる、上記目標トルクＴCVU2に対応する目標差圧である上記電磁弁５７ａ、５７ｂの出力圧の差圧△Ｐ0 とが作用する。
【００４３】
上記トロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1と上記目標トルクＴCVU2とが一致する場合、即ちこれら通過トルクＴ CVU1 と目標トルクＴCVU2との差△Ｔが０の場合には、上記アクチュエータ１０の油圧室５１ａ、５１ｂ内に作用する油圧の差圧△Ｐに応じた力と、上記電磁弁５７ａ、５７ｂの出力圧の差圧△Ｐ0 に応じた力とが釣り合う。この為、上記補正用制御弁５６を構成するスプール５８は中立位置となり、上記差圧シリンダ５４の油圧室５５ａ、５５ｂに作用する圧力も等しくなる。この状態では、この差圧シリンダ５４のスプール７０は中立位置となり、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比は変わらない（補正されない）。
【００４４】
一方、上記トロイダル型無段変速機２４を実際に通過するトルクＴCVU1と上記目標トルクＴCVU2とに差が生じると、上記アクチュエータ１０の油圧室５１ａ、５１ｂ内に作用する油圧の差圧△Ｐに応じた力と、上記電磁弁５７ａ、５７ｂの出力圧の差圧△Ｐ0 に応じた力との釣り合いが崩れる。そして、上記通過トルクＴCVU1と目標トルクＴCVU2との差△Ｔの大きさ及び方向に応じて上記補正用制御弁５６を構成するスプール５８が軸方向に変位し、上記差圧シリンダ５４の油圧室５５ａ、５５ｂ内に、上記△Ｔの大きさ及び方向に応じた適切な油圧が導入される。そしてこの結果、上記差圧シリンダ５４のスプール７０が軸方向に変位し、これに伴って、前記制御弁１２を構成するスリーブ１４が軸方向に変位する。この結果、前記トラニオン７が枢軸９、９の軸方向に変位して、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比が変わる（補正される）。尚、この様にして変速比が変化する方向、及び変化する量は、前述の図９〜１０により説明した通りである。又、この様にトロイダル型無段変速機２４の変速比が変位する量、即ち補正される量（変速比の補正量）は、このトロイダル型無段変速機２４の変速比幅に対して十分小さいものである。
【００４５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先発明に係る無段変速装置は、トラニオン７を軸方向に変位させる為のアクチュエータ１０への圧油の給排を制御する為の制御弁１２のスリーブ１４を、ステッピングモータ１３で駆動する様にしている。この為、このステッピングモータ１３に関して、断線等の制御回路の故障、焼き付等が生じ、上記スリーブ１４の位置を適正に調節できなくなった場合に、車両の運行が全く行なえなくなる可能性がある。
【００４６】
即ち、制御回路が故障したり、或は焼き付き等のステッピングモータ１３自体の故障が生じた場合には、その時点で上記スリーブ１４の位置が固定される可能性がある。上記制御弁１２を構成するスリーブ１４とスプール１５との間に付勢ばね５９（図１１参照）を設ければ、焼き付き等により、上記ステッピングモータ１３の出力部がロックされない限り、トロイダル型無段変速機２４の変速比が、減速側或は増速側の最大値に固定される。何れにしても、故障時には無段変速装置の変速比が固定される。この場合、固定された変速比によっては、車両の運行を継続し、例えば道路の中央に停車した車両を路肩部分に寄せる等の緊急対応も行なえなくなる可能性がある。
【００４７】
例えば、図６〜７に示す様な、入力軸を回転させた状態のまま出力軸を停止させる、無限大の変速比を実現する変速装置を車両に搭載する場合、トルクコンバータ等の発進クラッチを省略する事が考えられる。従って、無段変速装置の変速比が有限の状態で上記故障が発生してこの変速比が固定され、且つ、車両が停止した場合には、エンジンが停止し、しかもこのエンジンの始動を行なえなくなる。即ち、この場合には、エンジンの負荷が過大となり、停止に伴ってこのエンジンが停止する事に加え、セルモータによるエンジンの始動が不能になる。この結果、上記緊急対応を行なえなくなる。従って、上記無限大の変速比を実現する変速装置の場合には、故障時に変速比が無限大の状態となり、しかもエンジンの回転速度を変える事により、車両を低速でも走行可能にできる構造の実現が望まれる。
【００４８】
本発明の無段変速装置は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００４９】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速装置は、トロイダル型無段変速機と、複数の歯車を組み合わせて成る歯車式の差動ユニットと、低速モードと高速モードとを切り換える為のクラッチ機構とを組み合わせて成る。
このうちのトロイダル型無段変速機は、例えば前述の図３〜５に示した様な、従来から知られているトロイダル型無段変速機と同様に、少なくとも１対のディスクと、複数個のパワーローラと、複数個のトラニオンと、油圧式のアクチュエータと、制御弁と、変速比設定用アクチュエータとを備える。
このうちの各ディスクは、相対回転を自在として互いに同心に支持されている。
又、上記各パワーローラは、上記両ディスク同士の間に挟持されている。
又、上記各トラニオンは、上記各パワーローラを回転自在に支持している。
又、上記油圧式のアクチュエータは、上記各トラニオンをそれぞれ、これら各トラニオンの傾斜中心となる枢軸の軸方向に変位させるものである。
又、上記制御弁は、上記油圧式のアクチュエータへの圧油の給排を制御するものである。
更に、上記変速比設定用アクチュエータは、上記１対のディスク同士の間の変速比を所望値に規制すべく、上記制御弁の構成部材の一部を変位させるものである。
【００５０】
特に、本発明の無段変速装置に於いては、上記変速比設定用アクチュエータは、油圧室内への圧油の給排により出力部材を変位させる油圧式のものである。且つ、この油圧室内の油圧が喪失若しくはこの油圧室内の油圧を制御する電磁弁の駆動信号が絶たれた場合に上記出力部材を所定位置に移動させる復帰手段が設けられている。そして、この所定位置を、無段変速装置を搭載した車両の運行が可能な変速比に対応する位置としている。
尚、好ましくは、請求項２に記載した様に、上記復帰手段を、出力部材に固定されてこの出力部材と共に変位する部分と、この変位する部分を収納したシリンダとの間に設けた復帰ばねとする。そして、上記出力部材とこの出力部材に隣接して動かない部分との間に、この出力部材が所定位置から変位する事に対する抵抗となる位置決め機構を設ける。
【００５１】
又、本発明の無段変速装置は、前記クラッチ機構の切り換えに伴う低速モード時にはトロイダル型無段変速機の変速比を調節して上記差動ユニットを構成する複数の歯車の相対的変位速度を変化させる事で、駆動源により入力軸を一方向に回転させた状態のまま出力軸の回転状態を、停止状態を挟んで正転及び逆転に変換自在とする。
又、上記高速モード時には上記出力軸の回転状態を変える事なく、上記トロイダル型無段変速機の変速比を変える事により上記入力軸と上記出力軸との間の変速比を変更する。
【００５２】
更に、本発明の無段変速装置は、上記トロイダル型無段変速機の変速比を制御する制御装置を、このトロイダル型無段変速機を通過するトルクを目標値にすべく、駆動源の回転速度を大まかに制御すると共に、上記トロイダル型無段変速機の変速比を、この制御された駆動源の回転速度に上記無段変速装置の入力軸の回転速度を一致させる為に必要とされる値に設定し、且つ、アクチュエータを構成する１対の油圧室の圧力差を測定して上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクを算出した後、このトルクの算出値と上記目標値とに基づいて、上記実際に上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの目標値に対する偏差を求め、この偏差を解消する方向にこのトロイダル型無段変速機の変速比を調節する機能を有するものとする。
この場合に好ましくは、請求項３に記載した様に、低速モード状態での油圧室内の油圧喪失時にトロイダル型無段変速機の変速比を、入力軸を回転させた状態のまま出力軸を停止状態とする値に設定する。
【００５３】
【作用】
上述の様に構成する本発明の無段変速装置の場合には、故障時にも車両を必要最小限走行させたりエンジンを始動させる事が可能になり、緊急時の対応を容易にできる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明の実施の形態の１例として、本発明を、前述の図７〜１１に示した様な、先発明に係る無段変速装置に適用した場合に就いて示している。尚、本例の特徴は、変速比変換の為に制御弁１２のスリーブ１４を軸方向に変位させる為の機構が故障し、エンジンが停止した場合にも、このエンジンの起動を可能にし、且つ、緊急避難の為の低速走行を可能にする為の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、上記先発明に係る無段変速装置と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。尚、図１に示した部分に就いても、前述の図１１と同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略若しくは簡略にする。
【００５５】
揺動に伴って上記スリーブ１４を軸方向に変位させる為のリンク腕５３の一端部に変速比設定用アクチュエータ６０の出力ロッド６１の先端部を、前述の図１１に示した先発明に係る構造と同様に、長孔とピンとの係合等により結合している。上記変速比設定用アクチュエータ６０は、シリンダ６２内に油密に嵌装したピストン６３の両側に存在する１対の油圧室６４ａ、６４ｂ内への圧油の給排により、出力部材である上記出力ロッド６１を軸方向に変位させる油圧式のものである。
【００５６】
即ち、油溜６５から吸引されて加圧ポンプ６６により吐出され、調圧弁６７により所定圧に調整された圧油を、１対の電磁弁６８ａ、６８ｂの開閉制御により、上記両油圧室６４ａ、６４ｂのうちの一方に送り込み、他方の油を上記油溜６５に排出する様にしている。そして、上記両電磁弁６８ａ、６８ｂの開度（開閉時間）を制御する事により、上記両油圧室６４ａ、６４ｂ内への油の給排量及び給排方向を適正に規制し、上記出力ロッド６１の変位方向及び変位量を適切に調整自在としている。尚、上記両電磁弁６８ａ、６８ｂは何れも、通電に伴って上記加圧ポンプ６６の吐出口と何れかの油圧室６４ａ、６４ｂとを通じさせ、通電停止に伴って、これら油圧室６４ａ、６４ｂを上記油溜６５に通じさせるものを使用している。従って、上記両電磁弁６８ａ、６８ｂの制御回路の故障時には、上記両油圧室６４ａ、６４ｂ内の油圧が、何れも喪失する。
【００５７】
そして、上記両油圧室６４ａ、６４ｂ内の油圧が喪失した場合に上記出力ロッド６１を所定位置に移動させる復帰手段を設けている。本例の場合にこの復帰手段は、上記出力ロッド６１の基端部が固定された上記ピストン６３の軸方向両側面と、上記シリンダ６２の軸方向両内端面との間に設けた、それぞれが圧縮コイルばねである、１対の復帰ばね６９ａ、６９ｂにより構成している。即ち、上記両油圧室６４ａ、６４ｂ内の油圧が喪失した場合に上記ピストン６３は、上記シリンダ６２の軸方向中間部で上記両復帰ばね６９ａ、６９ｂの弾性が釣り合う所定位置にまで、これら両復帰ばね６９ａ、６９ｂのうちで大きな弾性を有する（より大きく圧縮されている）復帰ばねにより、変位させられる。
【００５８】
又、図示は省略するが、好ましくは、上記出力ロッド６１の一部で上記シリンダ６２から突出した部分と、無段変速装置のケーシングの一部等、上記出力ロッド６１に隣接して動かない部分との間に、この出力ロッド６１が上記所定位置から変位する事に対する抵抗となる位置決め機構を設ける。この様な位置決め機構としては、ディテント機構と呼ばれる、周知の構造を利用できる。即ち、上記出力ロッド６１自体、若しくはこの出力ロッド６１に固定した部材に、摺鉢状の凹孔を設け、上記動かない部分にシリンダ筒を、この出力ロッド６１の軸方向に対し直交する方向に支持する。そして、このシリンダ筒内に保持したボールを、この出力ロッド６１に向け、弾性的に押圧する。この出力ロッド６１が上記復帰ばね６９ａ、６９ｂにより上記所定位置近傍にまで変位した状態では、上記ボールが上記凹孔の底部に嵌り込んで、上記出力ロッド６１の軸方向に関する位置を厳密に規制する。尚、上記位置決め機構による抵抗は小さい為、上記油圧室６４ａ、６４ｂ内への圧油の給排時には、上記凹孔から上記ボールが円滑に抜け出る。従って、上記位置決め機構の存在が、トロイダル型無段変速機２４の変速比調節に関して悪影響を及ぼす事はない。
【００５９】
特に、本例の場合には、上記出力ロッド６１が上記両復帰ばね６９ａ、６９ｂにより変位させられる上記所定位置を、次の様に規制している。即ち、前述の図６或は図７に示した様な無段変速装置を、低速用クラッチ３９、３９ａを繋ぎ、高速用クラッチ４０、４０ａの接続を断った状態で運転する低速モード状態で、上記無段変速装置の変速比が、入力軸１を回転させた状態のまま出力軸３７、３７ａを停止状態とする値に設定している。
【００６０】
即ち、上記図６或は図７に示した無段変速装置の変速比（Ｔ／Ｍ変速比）は、この無段変速装置に組み込んだトロイダル型無段変速機２４の変速比（ＣＶＵ変速比）に応じて図２の線分α、βの様に変化する。このうち、低速モード時に於ける両変速比を表す線分αから明らかな通り、本例の場合には、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比が−１．８５程度の場合に無段変速装置全体としての変速比が無限大になる。本例の場合、上記両復帰ばね６９ａ、６９ｂの弾力及びストローク、並びに上記位置決め機構の設置位置に関連する上記所定位置を、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を−１．８５程度にする位置に設定している。
【００６１】
上述の様に構成する為、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比制御部分のうち、電磁弁６８ａ、６８ｂ部分が故障すると、上記低速モード時には、上記無段変速装置全体としての変速比が無限大になる。この状態では、出力軸が停止した状態でも入力軸を回転させられる為、この入力軸にそのクランクシャフトを結合したエンジンの始動が可能になる。更に、上記無段変速装置が、前述の図９に示した先発明の制御機構を備えたものであれば、上記エンジンのトルクを変える事により、上記無段変速装置の変速比を無限大から少し変化させる事ができる。即ち、上記制御機構を備えた無段変速装置の場合には、アクセルペダルにより上記エンジンのトルクを変える事により、差動シリンダ５４が、リンク腕５３を介して、制御弁１２のスリーブ１４を軸方向に変位させる。この結果、上記電磁弁６８ａ、６８ｂ部分の故障時でも、上記無段変速装置の変速比が無限大から変化し、車両を低速で走行させる事が可能になる。従って、道路の中央に停車した車両を路肩に退避させる等の緊急措置が可能になる。
【００６２】
一方、前記低速用クラッチ３９、３９ａの接続を断ち、前記高速用クラッチ４０、４０ａを接続した状態で運転する高速モード状態で、上記電磁弁６８ａ、６８ｂ部分が故障した場合には、上記無段変速装置全体としての変速比は、図２から明らかな通り、１．６程度となる。この１．６なる変速比は、高速モード状態で実現される変速比のうちで中間の値である。従って、故障の直前までの変速比との間の差を少なく抑えられる。この結果、高速走行時に故障が発生した場合でも、変速比の急変を抑えて、車両の走行安定性を確保できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の無段変速装置は、以上に述べた通り構成され作用するので、故障時にも搭載した車両の最低限の走行性能を確保して、緊急避難作業の容易化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機の変速比を調節する為の機構を示す油圧回路図。
【図２】無段変速装置に組み込んだトロイダル型無段変速機（ＣＶＵ）の変速比と、この無段変速装置（Ｔ／Ｍ）全体としての変速比との関係を示す線図。
【図３】従来から知られているトロイダル型無段変速機の１例を示す断面図。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図。
【図５】同Ｂ−Ｂ断面図。
【図６】従来から知られている無段変速装置の１例を示す略断面図。
【図７】先発明に係る制御方法及び装置により変速比を制御する無段変速装置の１例を示す略断面図。
【図８】この無段変速装置に組み込んだトロイダル型無段変速機（ＣＶＵ）の変速比と、この無段変速装置（Ｔ／Ｍ）全体としての変速比との関係を示す線図。
【図９】先発明に係る変速比の制御方法を説明する為、エンジンの回転速度とトルクとの関係を示す線図。
【図１０】トロイダル型無段変速機を通過するトルク及び変速比と、無段変速装置全体としての変速比との関係を示す線図。
【図１１】先発明の無段変速装置の変速比を調節する為の機構を示す油圧回路図。
【符号の説明】
１ 入力軸
２ 入力側ディスク
３ ボールスプライン
４ 出力歯車
５、５ａ 出力側ディスク
６ パワーローラ
７ トラニオン
８ 支持軸
９ 枢軸
１０ アクチュエータ
１１ 支持板
１２ 制御弁
１３ ステッピングモータ
１４ スリーブ
１５ スプール
１６ ピストン
１７ ロッド
１８ プリセスカム
１９ リンク腕
２０ 同期ケーブル
２１ カム面
２２ 駆動軸
２３ 押圧装置
２４ トロイダル型無段変速機
２５、２５ａ 遊星歯車式変速機
２６、２６ａ キャリア
２７ａ、２７ｂ 遊星歯車素子
２８ 第一の伝達軸
２９ａ、２９ｂ 太陽歯車
３０ 第二の伝達軸
３１、３１ａ 中空回転軸
３２ 太陽歯車
３３ 遊星歯車素子
３４ リング歯車
３５、３５ａ 第二のキャリア
３６ａ、３６ｂ 遊星歯車素子
３７、３７ａ 出力軸
３８、３８ａ 第二のリング歯車
３９、３９ａ 低速用クラッチ
４０、４０ａ 高速用クラッチ
４１ 第一の遊星歯車
４２ 第二の遊星歯車
４３ａ、４３ｂ 遊星歯車素子
４４ａ、４４ｂ 遊星歯車素子
４５ 伝達軸
４６ 第一の太陽歯車
４７ 第二の太陽歯車
４８ リング歯車
４９ 第三の太陽歯車
５０ａ、５０ｂ 遊星歯車素子
５１ａ、５１ｂ 油圧室
５２ ロッド
５３ リンク腕
５４ 差動シリンダ
５５ａ、５５ｂ 油圧室
５６ 補正用制御弁
５７ａ、５７ｂ 電磁弁
５８ スプール
５９ 付勢ばね
６０ 変速比設定用アクチュエータ
６１ 出力ロッド
６２ シリンダ
６３ ピストン
６４ａ、６４ｂ 油圧室
６５ 油溜
６６ 加圧ポンプ
６７ 調圧弁
６８ａ、６８ｂ 電磁弁
６９ａ、６９ｂ 復帰ばね
７０ スプール
Claims (3)
- トロイダル型無段変速機と、複数の歯車を組み合わせて成る歯車式の差動ユニットと、低速モードと高速モードとを切り換える為のクラッチ機構とを組み合わせて成り、上記トロイダル型無段変速機は、相対回転を自在として互いに同心に支持された、少なくとも１対のディスクと、これら両ディスク同士の間に挟持された複数個のパワーローラと、これら各パワーローラを回転自在に支持した複数個のトラニオンと、これら各トラニオンをそれぞれ、これら各トラニオンの傾斜中心となる枢軸の軸方向に変位させる油圧式のアクチュエータと、このアクチュエータへの圧油の給排を制御する制御弁と、上記１対のディスク同士の間の変速比を所望値に規制すべく、この制御弁の構成部材の一部を変位させる変速比設定用アクチュエータとを備えたものであり、上記低速モードと上記高速モードとのうちの低速モード時には、上記トロイダル型無段変速機の変速比を調節して上記差動ユニットを構成する複数の歯車の相対的変位速度を変化させる事で、駆動源により入力軸を一方向に回転させた状態のまま出力軸の回転状態を、停止状態を挟んで正転及び逆転に変換自在とし、上記高速モード時には上記出力軸の回転状態を変える事なく、上記トロイダル型無段変速機の変速比を変える事により上記入力軸と上記出力軸との間の変速比を変更する無段変速装置に於いて、上記変速比設定用アクチュエータは、油圧室内への圧油の給排により出力部材を変位させる油圧式のものであり、且つ、この油圧室内の油圧が喪失若しくはこの油圧室内の油圧を制御する電磁弁の駆動信号が絶たれた場合に上記出力部材を所定位置に移動させる復帰手段が設けられており、この所定位置を、無段変速装置を搭載した車両の運行が可能な変速比に対応する位置としており、上記トロイダル型無段変速機の変速比を制御する制御装置が、このトロイダル型無段変速機を通過するトルクを目標値にすべく、駆動源の回転速度を大まかに制御すると共に、上記トロイダル型無段変速機の変速比を、この制御された駆動源の回転速度に無段変速装置の入力軸の回転速度を一致させる為に必要とされる値に設定し、且つ、上記アクチュエータを構成する１対の油圧室の圧力差を測定して上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクを算出した後、このトルクの算出値と上記目標値とに基づいて、上記実際に上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの目標値に対する偏差を求め、この偏差を解消する方向にこのトロイダル型無段変速機の変速比を調節する機能を有するものである事を特徴とする無段変速装置。
- 復帰手段が、出力部材に固定されてこの出力部材と共に変位する部分と、この変位する部分を収納したシリンダとの間に設けた復帰ばねであり、上記出力部材とこの出力部材に隣接して動かない部分との間に、この出力部材が所定位置から変位する事に対する抵抗となる位置決め機構を設けた、請求項１に記載した無段変速装置。
- 低速モード状態での油圧室内の油圧喪失時にトロイダル型無段変速機の変速比が、入力軸を回転させた状態のまま出力軸を停止状態とする値に設定されている、請求項１〜２の何れかに記載した無段変速装置。
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