JP4604295B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧ローダによって入力ディスクと出力ディスクとの間でパワーローラを押し付けて、入力軸の回転を入力ディスクからパワーローラを介して出力ディスクに無段階に変速して出力するトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無段変速機として、入力軸により駆動される入力ディスク、前記入力ディスクに対向して配置され且つ出力軸に連結された出力ディスク、及び両ディスクに摩擦接触するパワーローラからなるトロイダル変速部を同一軸上に一組又は複数組配置したトロイダル型無段変速機が知られている。このトロイダル型無段変速機においては、パワーローラの傾転角度を変えることによって、入力ディスクの回転を、無段階に変速して出力ディスクに伝達することができる。
【０００３】
トロイダル型無段変速機において、パワーローラを入力ディスクと出力ディスクとに押し付ける押付け力をエンジンからのトルクに応じて変える手段として、ローディングカムを用いた型式のものがある。エンジンからのトルクをすべてトロイダル型無段変速機に入力する型式のものでは、ローディングカムによって入力トルクに比例した押付け力が得られるので、両ディスクとパワーローラとの転がり接触部に必要充分な圧接力が得られ、接触部の転がり疲労が過大になることがない。しかしながら、車両の運転状態に応じて、エンジンからのトルクの一部をトロイダル型無段変速機を介さずに直接に出力するものにおいては、エンジンからのトルクはトロイダル変速部を通じて伝達されるトルクと一致しないので、接触部に与えられる圧接力が不足すると接触部で滑りが発生し、また、圧接力が過大になると接触部に転がり疲労が発生し易くなる。
【０００４】
そこで、図４に一例として示されているように、入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラを圧接する手段として、ローディングカムの代わりに油圧ローダを用いて、トロイダル変速部を通じて伝達されるトルクに応じて油圧ローダの油圧を制御するトロイダル型無段変速機が提案されている。図４に示すトロイダル型無段変速機は、２組のトロイダル変速部１，２を主軸３上に並べて配置した、所謂、ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機である。図４に示したダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機においては、トロイダル変速部１は、入力ディスク４と、入力ディスク４に対向して配置された出力ディスク５と、入力ディスク４と出力ディスク５との間に配置され且つ両ディスク４，５のトロイド曲面に摩擦係合する一対のパワーローラ６から構成されている。トロイダル変速部２もトロイダル変速部１と同様に、入力ディスク７と、入力ディスク７に対向して配置された出力ディスク８と、入力ディスク７と出力ディスク８との間に配置され且つ両ディスク７，８のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ９とから構成されている。パワーローラ６，９は、それぞれ自己の回転軸線１０の周りに回転自在であり、且つ回転軸線１０に直交する傾転軸１１（紙面に垂直）の周りに傾転運動をする。
【０００５】
エンジンからの動力は、油圧ローダ１２を介して主軸３に回転入力される。主軸３と一体回転可能な入力ディスク４は、油圧ローダ１２のピストンとして作動し、油圧ローダ１２の油圧の大きさに応じてトロイダル変速部１のパワーローラ６を押圧し、その反作用として油圧ローダ１２のシリンダは主軸３を介してトロイダル変速部２において主軸３と一体回転可能な入力ディスク７をパワーローラ９に押圧する。したがって、主軸３は、入力ディスク４，７に対して入力軸となっている。油圧ローダ１２による押付け力（スラスト力）は、入力ディスク４，７と出力ディスク５，８との間でパワーローラ６，９を挟み付け、伝達トルクの大きさに応じた摩擦係合力を与える。
【０００６】
トロイダル変速部１，２において、入力ディスク４，７の回転は、傾転軸１１の周りに傾転可能なパワーローラ６，９を介して出力ディスク５，８に無段階に変速されて伝達される。パワーローラ６，９は、トラニオン（図５の３５を参照）に対して回転自在に且つ揺動自在に支持されており、押付け力に応じて生じる主軸３の軸方向変位に対応することができる。
【０００７】
パワーローラ６，９の回転軸線１０が主軸３の軸線と交差している中立位置では、変速比はパワーローラ６，９の傾転角に応じた値に保持される。トルク伝達中に、トラニオンと共にパワーローラ６，９を傾転軸１１の軸方向に移動させると、パワーローラ６，９と入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８との接触位置が上記中立位置における接触位置から変位し、パワーローラ６，９は、両ディスクから傾転力を受けて、傾転軸１１における移動方向と移動量に応じた方向と速さで傾転軸１１を中心とした傾転をする。このような傾転が生じると、パワーローラ６，９と入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８との摩擦接触点が描く両半径の比が変化することによって無段変速が行われる。パワーローラ６，９の傾転制御は、コントローラ（図５の４７を参照）によって、目標変速比が達成されるように、油圧アクチュエータ（図５の３６を参照）の作動を介してトラニオンの傾転軸方向変位が制御される。
【０００８】
出力ディスク５，８は、一体回転できるように背面同士を連結軸１６上にスプライン嵌合等で連結されている。連結軸１６は主軸３に相対回転可能に嵌合された中空軸である。出力ディスク５，８は、連結軸１６を介してスラスト方向及びラジアル方向の荷重を支持する軸受（図示せず）によってケーシング２２に支持されている。出力ディスク５，８に伝達された動力はチェーン伝動装置１７を介して主軸３に平行に配設されているカウンタ軸２１に取り出される。チェーン伝動装置１７は、連結軸１６の中間部とカウンタ軸２１の一端にそれぞれ一体的に配設されたスプロケット１８，１９と、スプロケット１８，１９に巻き掛けられたチェーン２０から構成されている。
【０００９】
カウンタ軸２１の他端に設けられている出力歯車２３は、出力軸２４に回転可能に配設されているキャリヤ２５に形成されている歯車２６と噛み合い、キャリヤ２５の回転は発進クラッチ２７を介して出力軸２４に連結可能である。主軸３の油圧ローダ１２とは反対側の端部には高速モード用クラッチ２８が配設されており、高速モード用クラッチ２８の出力側にはケーシング２２との間に後進用ブレーキ２９が配設されている。また、高速モード用クラッチ２８の出力側と出力軸２４との間には、高速モード用クラッチ２８の出力側に一体的に形成されているリングギヤ３１、出力軸２４に一体的に形成されているサンギヤ３２、リングギヤ３１とサンギヤ３２との間においてそれぞれ噛合状態に係合する状態で径方向に並び且つキャリヤ２５によって回転自在に支持された二つのピニオン３３，３４から成るダブルピニオン式の遊星歯車機構３０が配設されている。
【００１０】
次に、このトロイダル型無段変速機の作動について説明する。発進時には、発進クラッチ２７が半クラッチ状態から完全締結状態にまでクラッチ圧力が調節される。高速モード用クラッチ２８及び後進用ブレーキ２９は、オフ作動となっている。エンジンからの動力は、主軸３、トロイダル変速部１，２の入力ディスク４，７、パワーローラ６，９、出力ディスク５，８、連結軸１６、チェーン伝動装置１７、カウンタ軸２１、及び発進クラッチ２７を経て、主軸３の回転方向と同じ方向の回転が出力軸２４に伝達される。
【００１１】
高速走行モードでは、高速モード用クラッチ２８がオン作動で発進クラッチ２７及び後進用ブレーキ２９はオフ作動となっており、主軸３の回転は高速モード用クラッチ２８から遊星歯車機構３０に伝達される。一方、主軸３の回転はトロイダル変速部１，２からカウンタ軸２１を経てキャリヤ２５にも同じ回転方向の回転として伝達されているので、キャリヤ２５の回転速度に応じて遊星歯車機構３０のサンギヤ３２から出力軸２４に出力される速度が変化する。後進走行モードでは、後進用ブレーキ２９はオン作動されると共に発進クラッチ２７及び高速モード用クラッチ２８はオフ作動とされる。遊星歯車機構３０のリングギヤ３１が回転不能となるので、主軸３の回転はトロイダル変速部１，２からカウンタ軸２１、キャリヤ２５を経て、出力軸２４に逆回転として出力される。なお、遊星歯車機構３０は、ダブルピニオン式として説明したが、主軸３と出力軸２４の回転方向が逆関係になるが、シングルピニオン式でもよいことは言うまでもない。
【００１２】
図５には、トロイダル型無段変速機における一方のトロイダル変速部１の変速制御システムが示されている。一対のパワーローラ６，６（一方のみ図示）は、入力ディスク４と出力ディスク５の間に挟まれるようにして対向して配置され、回転軸線１０の回りに回転自在に支持されている。回転軸線１０それ自体は、それぞれトラニオン３５と称する支持部材に対してピボット軸となっている支持軸（図示せず）によって揺動自在に支持され、入出力ディスクの軸方向変位に対応可能となっている。また、それぞれのトラニオン３５は、変速機ケーシング２２（図４参照）に対して傾転軸１１の回りに傾転可能であり且つ傾転軸１１の軸方向に移動可能に支持されている。
【００１３】
トラニオン３５は、油圧アクチュエータ３６により傾転軸１１の軸方向に駆動される。油圧アクチュエータ３６は、トラニオン３５に固定されたピストン３７と、変速機ケーシング２２に形成され且つピストン３７を摺動可能に設けた油圧シリンダ３８とから構成されている。油圧シリンダ３８内にはピストン３７によって区画された２つのシリンダ室、即ち増速側シリンダ室３８ａと減速側シリンダ室３８ｂとが形成されている。この例では、トラニオン３５の下端部に油圧アクチュエータ３６を設けたが、一方のシリンダ室をトラニオン３５の上端部に、他方のシリンダ室をトラニオン３５の下端部に分割して配置してもよい。
【００１４】
油圧アクチュエータ３６の各シリンダ室３８ａ、３８ｂは油路３９ａ、３９ｂによって、トロイダル型無段変速機の変速比制御弁４０であるスプール弁に連通している。変速比制御弁４０は、ばね４３で図左方向に付勢されたスリーブ４１と、スリーブ４１内においてばね４４で図右方向に付勢されたスプール４２とを有している。変速比制御弁４０には、ライン圧力ＰＬが接続され、スリーブ４１とスプール４２との相対位置に応じて、ライン圧力ＰＬが油路３９ａ及び３９ｂの一方に連通し、油路３９ａ及び３９ｂの他方はリザーバＲにドレンされる。ライン圧力ＰＬが油路３９ａに連通するとき増速側シリンダ室３８ａには油圧Ｐｕｐが作用し、ライン圧力ＰＬが油路３９ｂに連通するとき減速側シリンダ室３８ｂに油圧Ｐｄｗｎが作用する。
【００１５】
一方の傾転軸１１の先端にはプリセスカム４５が連結され、中央部を枢着されたレバー４６の一端がプリセスカム４５に当接し、レバー４６の他端が変速比制御弁４０のスプール４２に当接している。プリセスカム４５は、トラニオン３５の傾転軸１１の軸方向変位量Ｙと傾転角変位量θとの合成変位量を検出する。スプール４２は、この合成変位量に対応して変位し、スリーブ４１との相対位置に応じてライン圧力ＰＬを油路３９ａ及び３９ｂの一方に供給する。
【００１６】
トロイダル型無段変速機では、トラニオン３５を中立位置からいずれか一方へ傾転軸方向（即ち、傾転軸１１の軸方向）に変位させると、パワーローラ６，９と入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８との接触位置が変化することにより、傾転軸１１の変位方向と変位量に応じた向きと速さでトラニオン３５が傾転軸１１の回りで傾転するという性質を利用して、該傾転を制御することにより変速制御が行われる。コントローラ４７には、出力軸回転数センサ４８、エンジン回転数センサ４９、アクセルペダル踏込み量センサ５０等の車両の運転状態を検出する各種センサで検出された出力軸回転数、エンジン回転数、アクセルペダル踏込み量等の変速情報信号が入力される。なお、出力軸回転数センサ４８は車速センサであってもよく、アクセルペダル踏込み量センサ５０はスロットル開度センサであってもよい。コントローラ４７は、車両の運転状態を表す変速情報信号に基づいて目標変速比を算出し、算出した目標変速比に応じて変速比設定ソレノイド弁６６を制御し、パイロット圧力Ｐｐを目標変速比に応じた圧力に変更して、変速比制御弁４０のばね４３に対向するスリーブ４１の端部に供給する。即ち、変速比制御弁４０内においては、スリーブ４１の位置は目標変速比を表し、スプール４２の位置は実変速比を表し、変速比制御弁４０は実変速比が目標変速比に一致するように作動する。
【００１７】
上記のトロイダル型無段変速機において、油圧ローダ１２によって発生された油圧によって入出力ディスク４，５（７，８）はパワーローラ６（９）に押し付けられる。接触部Ａにおいて法線方向に必要な押付け力Ｆｃは、伝達トルクＴｅ及び無段変速部の変速比に応じて変化し、トロイダル変速部１を示す図６を参照すると、パワーローラ６は一対配設されているので、次の式のようになる。
Ｆｃ＝Ｆａ／２ｓｉｎθ （１）式
ここで、Ｆａは油圧ローダ１２の押付け力、θは傾転軸１１の傾転角である。伝達トルクＴｅは、接触部Ａの法線方向の押付け力Ｆｃにトラクション係数μt （トラクション油の物性等に依存する係数）を乗じた接線力に、パワーローラの個数ｎp （図１ではｎp ＝４）と接触半径Ｒ１とを乗じたものであるから、
Ｔｅ＝Ｆｃ・μt ・ｎp ・Ｒ１となる。 （２）式
（２）式に（１）式を代入して整理すると、次の（３）式が得られる。
Ｆａ＝（２ｓｉｎθ・Ｔｅ）／（Ｒ１・ｎp ・μt ） （３）式
【００１８】
変速比が一定、即ち、接触部Ａが占める幾何学的条件（θ，Ｒ１）が一定であり、且つ伝達トルクも一定であると仮定して、油圧ローダ１２の押付け力Ｆａが適正値を下回る（μt が大きくなる）と、接触部Ａでの押付け力Ｆｃが不足して滑ってしまい動力を伝達することができなくなる。一方、油圧ローダ１２の押付け力Ｆａが適正値を上回って過大となる（μt が小さくなる）と、接触部Ａの転がり疲労を早め入出力ディスク４，５，７，８やパワーローラ６，９の寿命を短くしてしまう。このように油圧ローダ１２の適正な押付け力Ｆａを維持する（所定のμt を維持する）ことは信頼性の高いトロイダル型無段変速機を提供する上で非常に重要である。
【００１９】
油圧ローダを用いたトロイダル型無段変速機においては、コントローラが検出したエンジン回転数やアクセルペダルの踏込み量等に基づいて、無段変速部に入力されるトルクを演算的に類推し、トルク演算結果に基づいて油圧ローダへの供給圧力が制御される。そのため、トルク検出精度が低く、また加減速時のような過渡状態では、慣性に起因するトルクを充分な精度で検出することができず、油圧ローダに対してより適切な押付け力を設定することができない。一般的には、上記の不確定要素を安全率という形で高めの押付け力（低いμt ）を設定しているので、寿命の低下や装置の大型化、効率の低下という問題を招いている。
【００２０】
オイルポンプが駆動した油圧をレギュレータバルブでライン圧力に調圧し、入力ディスク又は出力ディスクにローダ圧力を導入してディスク間にパワーローラを圧接し、変速比を変更するため変速比制御弁がライン圧力をパワーローラを傾転可能に支持するトラニオンの駆動側油圧作動室と非駆動側油圧作動室とに選択的に供給し、トラニオンを傾転軸方向に移動させて変速比を無段階に変更するトロイダル型無段変速機において、トロイダル変速部を伝達される伝達トルクを駆動側油圧作動室の油圧として取り出し、この油圧をレギュレータバルブに戻し、この油圧と自己圧（ライン圧力）とで作動するスプールを備えたレギュレータバルブの出力であるライン圧力を制御することにより、伝達トルクの大きさに応じて油圧ローダのローダ圧力を可変として、油圧損失を低減すると共にパワーローラと入出力ディスクとの接触部での滑りを無くすことが提案されている（特開平１−２５０６５７号公報）。
【００２１】
入出力ディスク間にパワーローラを配置したトロイダル変速機構を有し、ローディングカム機構によりこの変速機構のディスク及びパワーローラ間に押付け力を発生させるトロイダル型無段変速機において、ローディングカムに並列に油圧シリンダを設けて、マイナストルク時には、オイルポンプからのライン圧を、油圧弁によって調整した油圧を油圧シリンダに供給して、ローディングカムのカム作動による押付け力に加えて油圧シリンダの押付け力を作用させることにより、カムヒステリシスの増大を回避しつつ、マイナストルク時の押付け力を確保した制御装置が提案されている（特開平５−３９８４８号公報）。油圧弁は、トラニオンを傾転軸の軸方向に駆動するための高圧側シリンダの油圧と低圧側シリンダの油圧とをスプールの両端に作用させて、調整されたライン圧力を得ている。
【００２２】
入出力ディスク間にパワーローラを配置したトロイダル型無段変速機において、入出力ディスクとパワーローラとの間に要求される押付け力を、トロイダル変速部を通じて伝達される伝達トルクとパワーローラの傾転角とに応じて調整することにより、油圧損失を低減すると共に伝動効率を改善し耐久性を向上することが提案されている（特公平６−７２６５２号公報）。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、入力ディスク又は出力ディスクのいずれか一方に配設されて入力ディスクと出力ディスクとの間でパワーローラを圧接する油圧ローダが設けられているトロイダル型無段変速機において、油圧ローダに供給される油圧力を変速比と伝達トルクとに応じて制御して、入力トルクや変速比によらず、入力ディスク及び出力ディスクとパワーローラとの間において適正なトラクション係数μt を維持することを可能にする点で解決すべき課題がある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、上記課題を解決することであり、入力ディスク又は出力ディスクのいずれか一方に配設されて入力ディスクと出力ディスクとの間でパワーローラを圧接する油圧ローダに伝達トルク及び変速比に見合った必要最低限のローダ圧力を生じさせ、パワーローラ及び入力ディスクと出力ディスクとの接触部における転動疲労を軽減することが可能であり、小型、高い信頼性、高効率なトロイダル型無段変速機を提供することである。
【００２５】
この発明は、エンジンの回転が入力される入力ディスク、前記入力ディスクと対向して配置され出力軸に連結された出力ディスク、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に圧接状態に配設され前記入力ディスクの回転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達するパワーローラ、前記入力ディスクと前記出力ディスクとのいずれか一方に配設され且つ前記パワーローラと前記入力ディスク及び前記出力ディスクとの接触部に押付け力を与える油圧ローダ、前記パワーローラを回転自在に軸支し且つ前記接触部の位置を変更することによる変速比の変更のため傾転軸の回りに傾転可能なトラニオン、前記トラニオンを前記傾転軸の回りに傾転させるため前記トラニオンを前記傾転軸の軸方向に変位させる油圧駆動手段、前記油圧ローダと前記油圧駆動手段とにそれぞれ制御された油圧を供給するためのライン圧力を供給する油圧駆動源、前記パワーローラを介して伝達されるトルクを検出する伝達トルク検出手段、及び前記トラニオンの前記傾転軸の回りにおける傾転角と前記伝達トルク検出手段が検出した伝達トルクとに応じて、前記接触部における一定のトラクション係数を得るように、前記油圧駆動源からの前記ライン圧力を修正するライン圧力修正機構から成るトロイダル型無段変速機に関する。
【００２６】
このトロイダル型無段変速機によれば、ライン圧力修正機構は、トラニオンの傾転軸の回りにおける傾転角、即ち、変速比と、伝達トルク検出手段が検出した伝達トルクとの両方に対して、油圧駆動源からのライン圧力を修正し、パワーローラと入出力ディスクとの接触部におけるトラクション係数を一定にする制御が同時に実現されるので、変速比及び伝達トルクが変わっても、油圧ローダの必要充分な油圧力が自動的に得られる。
【００２７】
このトロイダル型無段変速機において、前記油圧駆動手段には、前記油圧駆動源から供給される前記ライン圧力を車両の運転状態に応じて調圧する変速比制御弁によって制御された油圧が供給される。
【００２８】
前記油圧駆動手段は、前記トラニオンを前記傾転軸の軸方向に駆動するための増速側シリンダ室と減速側シリンダ室とを有する油圧アクチュエータであり、前記伝達トルク検出手段は前記増速側シリンダ室と前記減速側シリンダ室との差圧の絶対値を求める差圧検出弁である。トラニオンを傾転軸の軸方向に駆動する油圧アクチュエータの増速側シリンダ室の圧力と減速側シリンダ室の圧力との差圧は、トロイダル変速部を通過する伝達トルクに比例していることに着目して、差圧検出弁が両シリンダ室の圧力の差圧として、伝達トルクを検出する。
【００２９】
前記差圧検出弁は、車両がドライブ運転状態にあるときに前記増速側シリンダ室の油圧から前記減速側シリンダ室の油圧を差し引いた正の第１差圧を出力する第１差圧検出弁、前記車両がコースト運転状態にあるときに前記減速側シリンダ室の油圧から前記増速側シリンダ室の油圧を差し引いた正の第２差圧を出力する第２差圧検出弁、及び前記第１差圧と前記第２差圧とが導入されて高い油圧を出力するシャトル弁から構成されている。車両がドライブ運転状態であるかエンジンブレーキ作動状態であるかに応じて、差圧が正負に変化するのを回避するため、絶対値として差圧が検出されるように、シャトル弁が配設される。
【００３０】
前記ライン圧力修正機構は、前記変速比に応じて傾転する前記トラニオンの前記傾転角に応じて変位するレバーを備えた変速比制御系機構と、前記変速比制御系機構の前記レバーにレバー比を変更可能に係合し、前記差圧検出弁が検出した前記伝達トルクに応じて生じる前記差圧に応じた力を前記レバーに作用させ、前記レバーに作用する前記力の釣合いに応じて前記ライン圧力を修正するための修正参照圧力を出力する差圧制御系機構とから構成されている。
【００３１】
前記変速比制御系機構は、前記トラニオンの前記傾転角に応じたリフト量を与えるカムプロフィールを有するカム、前記カムに接して前記傾転角に応じたリフト量で変位するカムフォロア、及び前記カムフォロアに対して支点において回動可能に連結された前記レバーから構成され、前記差圧制御系機構は、出口側自己圧力である前記修正参照圧力と前記差圧検出弁が検出した前記差圧とに基づいて変位する第１スプールと前記第１スプールに接続されて前記修正参照圧力に応じた第１出力を前記レバーの一端側に伝達する第１ロッドとを備えた修正参照圧力設定弁、及び前記差圧検出弁が検出した前記差圧に基づいて変位する第２スプールと前記第２スプールに接続されて前記差圧に応じた第２出力を前記レバーの他端側に伝達する第２ロッドとを備えた油圧付勢手段から構成され、前記修正参照圧力設定弁は、前記支点と前記第１ロッドとの間の距離に対する前記第１ロッドと前記第２ロッドとの間の距離の比及び前記差圧の積に比例する圧力を前記修正参照圧力として出力する。
【００３２】
前記ライン圧力修正機構は、前記トラニオンの前記傾転角と前記伝達トルク検出手段が検出した前記伝達トルクとに応じて出力された前記修正参照圧力に対応した目標ライン圧力以上のライン圧力をリリーフするリリーフ弁によって前記ライン圧力を減圧修正する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、この発明の実施例を説明する。図１はこの発明による油圧ローダのローダ圧力制御を行うトロイダル型無段変速機において用いられる油圧回路の一実施例を示す図、図２は図１に示す油圧回路において用いられるライン圧力制御弁の一実施例を示す断面図、図３は図１に示す油圧回路において用いられる修正参照圧力設定弁の一実施例を示す断面図である。なお、この発明におけるトロイダル型無段変速機においても、図４及び図５に示したトロイダル型無段変速機及び変速比制御システムはそのまま適用可能であるので、図４及び図５に示した構成要素については、図４及び図５において用いた符号を用いることで重複した説明を省略する。
【００３４】
図１に示すトロイダル型無段変速機の油圧回路図を参照すると、油圧駆動源である油圧ポンプ６０が圧送したライン圧力ＰＬの大きさは、圧力リリーフ弁として構成されるライン圧力制御弁６１によって設定されている。ライン圧力ＰＬは、一部が、トロイダル変速部１，２において、入力ディスク４，７をパワーローラ６，９に押し付けるための油圧ローダ１２に導入され、更に一部は、パイロット弁６２で一定の低いパイロット圧力Ｐｐまで減圧される。パイロット圧力Ｐｐはモードソレノイド弁６３に供給されており、モードソレノイド弁６３の作動に応じてパイロット圧力Ｐｐがモード制御弁６４に供給されるときにはモード制御弁６４は、発進クラッチ２７への供給油圧をドレンし高速モード用クラッチ２８を運転者の操作によるマニュアルバルブ６５の一方の出力ポートに連通している。モードソレノイド弁６３の作動に応じてモード制御弁６４の入力ポートがドレンされるときには高速モード用クラッチ２８への供給油圧をドレンし発進クラッチ２７をマニュアルバルブ６５に連通している。
【００３５】
パイロット圧力Ｐｐの更に一部は、変速比設定ソレノイド弁６６に供給され、コントローラ４７が車両の運転状態に応じてソレノイドを制御することにより、設定変速比に応じた圧力を変速比制御弁４０に供給している。プリセスカム４５が検出した合成変位量は、図５で示したように、レバー４６を介して機械的に変速比制御弁４０のスプール４２に入力され、変速比制御弁４０の作動に応じて油圧アクチュエータ３６の増速側シリンダ室３８ａ又は減速側シリンダ室３８ｂの何れか一方にライン圧力ＰＬが供給され、他方のシリンダ室はドレンされる。
【００３６】
増速側シリンダ室３８ａの圧力Ｐｕｐ及び減速側シリンダ室３８ｂの圧力Ｐｄｗｎは、それぞれ、ドライブ走行時のトルク検出用の第１差圧検出弁６７と、コースト走行時のトルク検出用の第２差圧検出弁６８とに供給される。増速側シリンダ室３８ａの圧力Ｐｕｐと減速側シリンダ室３８ｂの圧力Ｐｄｗｎとの差圧（絶対値）｜ΔＰ｜（＝｜Ｐｕｐ−Ｐｄｗｎ｜）は、トロイダル変速部１，２において伝達されるトルクに比例している。発進時の伝達トルクも、トルクに比例した差圧ΔＰとして第１差圧検出弁６７によって検出され且つ出力される。各差圧検出弁６７，６８は、ばね付勢されたスプールを有するスプール弁であり、出力側の差圧ΔＰがそれぞれ減速側シリンダ室３８ｂの圧力Ｐｄｗｎ又は増速側シリンダ室３８ａの圧力Ｐｕｐに加勢する側にフィードバックされている。ドライブ走行時とコースト走行時とでは差圧が正負に変化するので、ドライブ走行時には第１差圧検出弁６７がライン圧ＰＬを減圧して出力ポートに正の第１差圧ΔＰ1 （＝Ｐｕｐ−Ｐｄｗｎ）を、また、コースト走行時には第２差圧検出弁６８が正の第２差圧ΔＰ2 （＝Ｐｄｗｎ−Ｐｕｐ）を出力する。差圧検出弁６７，６８が出力した差圧ΔＰは、シャトル弁７３によって常に高い方の正の圧力（即ち、ドライブ走行時には差圧検出弁６７が検出した第１差圧ΔＰ1 、コースト走行時には差圧検出弁６８が検出した第２差圧ΔＰ2 ）が出力され、検出トルクに応じてライン圧力ＰＬを修正するため油圧ポンプ６０の吐出側に配設されているライン圧力修正機構７２に入力される。
【００３７】
クラッチ圧力制御弁６９の一端には、第１差圧検出弁６７が出力した差圧ΔＰ1 が作用している。クラッチ圧力制御弁６９の他端には、目標クラッチ圧力信号Ｐｃｔが入力される。目標クラッチ圧力信号Ｐｃｔは、ライン圧力調整弁７０の出力側圧力を、車両の運転状態に応じて発進ソレノイド弁７１によって調節した圧力信号であり、一般には、例えば、発進時におけるアクセルペダルの踏込み量や車速によって時間の経過に従って変化するようにコントローラ４７によって決定される目標圧力を表す。クラッチ圧力制御弁６９は、ばね付勢されたスプールを備えたスプール弁である。
【００３８】
図２に示すライン圧力制御弁６１は、油圧ポンプ６０の吐出側に設けられており、所定の圧力ＰＬ0 以上のライン圧力ＰＬとなったときに開弁して高い圧力をリザーバ側に逃しライン圧力ＰＬが前記所定のライン圧力ＰＬ0 となるように制御するリリーフ弁である。ライン圧力制御弁６１は、スプール１０４が弁本体１０３に摺動自在に収納されたスプール弁であり、第１ポート１０１に入力されたライン圧力ＰＬがスプール１０４の左端側に作用され、第２ポート１０２に入力されたライン圧力修正機構７２の出力である修正参照圧力Ｐｍｆがスプール１０４の他端側に作用する。ライン圧力ＰＬが上昇し、スプール１０４を図で右方に押す力が、修正参照圧力Ｐｍｆに基づいてスプール１０４を図で左方に押す力よりも大きくなると、スプール１０４は右方に変位して、入口ポート１０５に入力しているライン圧力ＰＬが出口ポート１０６に連通して、ライン圧力ＰＬの油圧がリザーバにリリーフされる。従って、ライン圧力ＰＬが修正参照圧力Ｐｍｆに応じた圧力（ＰＬ＝Ｐｍｆ×面積比Ｓ1 ／Ｓ2 ）まで低下することになる。なお、Ｅｘポートは、スプールの周囲から漏洩したオイルを排出して回収するためのポートである。
【００３９】
図３には、トラニオンを傾転軸の軸方向に駆動する油圧アクチュエータの増速側シリンダの油圧と減速側シリンダの油圧との差圧ΔＰに基づいて、ライン圧力制御弁６１に入力するための修正参照圧力Ｐｍｆを出力するライン圧力修正機構７２が示されている。図３を参照すると、ライン圧力修正機構７２は、トラニオン３５の傾転軸１１が回動した傾転角θに応じて支点を変更する変速比制御系機構１０９と、第１出力Ｆ1 を生じさせる修正参照圧力設定弁１１１、及び第２出力Ｆ2 を生じさせる油圧付勢手段１１２から成る差圧制御系機構１１０とから構成されている。変速比制御系機構１０９は、トラニオン３５の傾転軸１１が回動した傾転角θに応じて回転するカム１１３と、ばね１１６でカム１１３に付勢されカム１１３のプロフィールに応じて追従し変位するカムフォロア１１５を備えたプッシュロッド１１４と、プッシュロッド１１４に支点１１７で回動自在に支持され且つ両端にそれぞれ修正参照圧力設定弁１１１の第１ロッド１２１と油圧付勢手段１１２の第２ロッド１２２がスライド自在に係合する係合溝１１９，１２０が形成されたレバー１１８とから構成されている。
【００４０】
修正参照圧力設定弁１１１は、入力ポート１２４にライン圧力ＰＬが入力され、出力ポート１２５に修正参照圧力Ｐｍｆを出力する。第１ロッド１２１が接続する第１スプール１２６には、右端の受圧面積Ｓ1 に修正参照圧力Ｐｍｆが作用し、左側の受圧面積Ｓ2 に伝達トルクを表す差圧ΔＰが作用している。修正参照圧力Ｐｍｆは、ライン圧力ＰＬが第１スプール１２６と弁本体１２３との隙間を通じて出力されるときに減圧される。第１ロッド１２１がレバー１１８を押す第１出力をＦ1 とすると、釣合い式は、次の（４）式のようになる。
Ｆ1 ＝Ｐｍｆ・Ｓ1 −ΔＰ・Ｓ2 （４）式
また、油圧付勢手段１１２では、入力ポート１２７に差圧ΔＰが入力され、第２スプール１２８の受圧面積Ｓ2 に作用して第２ロッド１２２を第２出力Ｆ2 で左方に付勢しているので、第２出力Ｆ2 は次の（５）式で表される。
Ｆ2 ＝ΔＰ・Ｓ2 （５）式
【００４１】
レバー１１８の支点１１７から修正参照圧力設定弁１１１の第１ロッド１２１までの距離をｘとし、修正参照圧力設定弁１１１の第１ロッド１２１と油圧付勢手段１１２の第２ロッド１２２との間の距離をＬとすると、レバー１１８の支点１１７回りのモーメントの釣合いから、つぎの式が成立する。
ｘＦ1 ＝（Ｌ−ｘ）Ｆ2 （６）式
（４）式と（５）式を（６）式に代入することで、修正参照圧力Ｐｍｆは、次の（７）式のようにレバー比（Ｌ／ｘ）に比例する量で表される。
Ｐｍｆ＝（Ｌ／ｘ）・（Ｓ２／Ｓ１）・ΔＰ （７）式
【００４２】
ここで、トラニオン３５の傾転軸１１に取り付けたカム１１３のカムプロフィールを、距離ｘがｓｉｎθに反比例となるように設定し、Ｌを適切に設定することにより、修正参照圧力Ｐｍｆは次の（８）式で表すことができる。
ここで、Ａｔはトラニオン制御ピストン面積、Ａｌは油圧ローダの受圧面積、μt 0 は目標トラクション係数である。
【００４３】
図２に示すライン圧力制御弁６１のスプール１０４の釣合いから、（９）式が得られる。
ＰＬ＝（Ｓ１／Ｓ２）・Ｐｍｆ （９）式
また、（９）式に（８）式を代入することにより（１０）式が得られ、油圧ローダ圧力ＰＬが制御される。
ＰＬ＝２ｓｉｎθ・（Ａｔ／Ａｌ）・ΔＰ・（１／μt 0 ） （１０）式
（９）式を変形すると、次の（１１）式が得られる。
μt 0 ＝（２ｓｉｎθ／ＰＬ・Ａｌ）・（ΔＰ・Ａｔ） （１１）式
ここで、ＰＬ・Ａｌは、ライン圧力ＰＬに油圧ローダ１２の受圧面積Ａｌを乗じたものであり、油圧ローダ１２の押付け力Ｆａに相当する。また、ΔＰ・Ａｔは油圧アクチュエータ３６における差圧ΔＰにトラニオン制御ピストン面積Ａｔを乗じたものであるから、パワーローラ６，９を傾転軸１１の軸方向に作用するトラクション力Ｆｔである。従って、（１１）式は、次の（１２）式に表される。
μt 0 ＝（２ｓｉｎθ／Ｆａ）・Ｆｔ （１２）式
更に、Ｆａ／２ｓｉｎθは、接触部Ａにおける押付力Ｆｃであるから、
μt 0 ＝Ｆｔ／（Ｆａ／２ｓｉｎθ）＝Ｆｔ／Ｆｃ
となり、トラクション係数μt の定義式に一致する。
【００４４】
以上のように、図３に示すライン圧力修正機構７２のような、ライン圧力ＰＬと油圧アクチュエータ３６における差圧ΔＰとトラニオン３５の傾転角θ（変速比を反映したもの）とが入力される油圧的・機械的な構造を採用し、変速比制御系機構１０９の距離Ｌ，ｘを適切な値に設定することにより、ライン圧力制御弁６１でライン圧力ＰＬを修正する際に目標となるライン圧力修正機構７２の出力として取り出された修正参照圧力Ｐｍｆは、トラクション係数μt を変速比と伝達トルクの両方に見合った目標トラクション係数μt 0 に対応した油圧ローダ１２への供給圧力を制御することが可能になる。また、上式のＦｔは、実際に接触部Ａで伝達するトラクション力に一致するため、コントローラ４７で入力トルクを推定するような不確定な要素を排除でき、従来に比べて接触部Ａでの押付け力を必要最小限に低減することができる。
【００４５】
【発明の効果】
この発明によれば、入力ディスク又は出力ディスクのいずれか一方に配設されて入力ディスクと出力ディスクとの間でパワーローラを圧接する油圧ローダが設けられているトロイダル型無段変速機において、油圧ローダに伝達トルク及び変速比に同時に見合った必要最低限のローダ圧力を生じさせるので、入力ディスク及び出力ディスクとパワーローラとの間において適正なトラクション係数μt が維持され、入出力ディスクとパワーローラの接触部の押付け力を必要最小限に抑制することができ、パワーローラ及び入力ディスクと出力ディスクとの接触部における転動疲労を軽減することができる。その結果、入出力ディスクやパワーローラの転がり疲労寿命を向上でき、接触部の動力損失も軽減でき、小型で高信頼性、高効率のトロイダル型無段変速機を提供することができる。また、本発明においては、油圧駆動手段を、トラニオンを傾転軸の軸方向に駆動するための増速側シリンダ室と減速側シリンダ室とを有する油圧アクチュエータとし、伝達トルク検出手段を、増速側シリンダ室と減速側シリンダ室との差圧の絶対値を求める差圧検出弁としており、更に、この差圧検出弁を、車両がドライブ運転状態にあるときに増速側シリンダ室の油圧から減速側シリンダ室の油圧を差し引いた正の第１差圧を出力する第１差圧検出弁と、車両がコースト運転状態にあるときに減速側シリンダ室の油圧から増速側シリンダ室の油圧を差し引いた正の第２差圧を出力する第２差圧検出弁と、第１差圧と第２差圧とが導入されて高い油圧を出力するシャトル弁とから構成している。したがって、本発明のトロイダル型無段変速機において、トラニオンの傾転角と伝達トルクとに応じてライン圧力を修正し、トラニオンを傾転軸の軸方向に駆動する油圧アクチュエータの増速側シリンダ室の圧力と減速側シリンダ室の圧力との差圧がトロイダル変速部を通過する伝達トルクに比例していることを利用して差圧検出弁が当該伝達トルクを両シリンダ室の圧力の差圧として検出するに留まらず、差圧検出弁を構成する第１差圧検出弁、第２差圧検出弁及びシャトル弁は、絶対値として検出した正の第１差圧と第２差圧とのうち高い方の差圧を出力して、車両がドライブ運転状態であるかエンジンブレーキ作動状態であるかに応じて差圧が正負に変化するのが回避され、常に高い方の正の差圧をライン圧力修正機構に入力させて、検出トルクの大きさに応じてライン圧力を適正に修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による油圧ローダのローダ圧力制御を行うトロイダル型無段変速機において用いられる油圧回路の一実施例を示す図である。
【図２】図１に示す油圧回路において用いられるライン圧力制御弁の一実施例を示す断面図である。
【図３】図１に示す油圧回路において用いられる修正参照圧力設定弁の一実施例を示す断面図である。
【図４】従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す概略図である。
【図５】図５に示すトロイダル型無段変速機の変速比制御システムの一例を示す図である。
【図６】図５に示すトロイダル型無段変速機の接触部の詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
４，７ 入力ディスク
５，８ 出力ディスク
６，９ パワーローラ
１１ 傾転軸
１２ 油圧ローダ
２４ 出力軸
３５ トラニオン
３６ 油圧アクチュエータ（油圧駆動手段）
３８ａ 増速側シリンダ室
３８ｂ 減速側シリンダ室
４０ 変速比制御弁
６０ 油圧ポンプ（油圧駆動源）
６７ 第１差圧検出弁（ドライブ走行時）
６８ 第２差圧検出弁（コースト走行時）
７２ ライン圧力修正機構
７３ シャトル弁
１０９ 変速比制御系機構
１１０ 差圧制御系機構
１１１ 修正参照圧力設定弁
１１２ 油圧付勢手段
１１３ カム
１１４ プッシュロッド
１１５ カムフォロア
１１７ 支点
１１８ レバー
１２１ 第１ロッド
１２２ 第２ロッド
１２５ 第１スプール
１２７ 第２スプール
Ａ 接触部
ＰＬ ライン圧力
ΔＰ 差圧
Ｐ1 第１差圧
Ｐ2 第２差圧
θ 傾転角
μt トラクション係数
Ｐｍｆ 修正参照圧力
Ｆ1 第１出力
Ｆ2 第２出力
Ｌ 距離（第１ロッド１２１〜第２ロッド１２２）
ｘ 距離（支点１１７〜第１ロッド１２１）
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧ローダによって入力ディスクと出力ディスクとの間でパワーローラを押し付けて、入力軸の回転を入力ディスクからパワーローラを介して出力ディスクに無段階に変速して出力するトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無段変速機として、入力軸により駆動される入力ディスク、前記入力ディスクに対向して配置され且つ出力軸に連結された出力ディスク、及び両ディスクに摩擦接触するパワーローラからなるトロイダル変速部を同一軸上に一組又は複数組配置したトロイダル型無段変速機が知られている。このトロイダル型無段変速機においては、パワーローラの傾転角度を変えることによって、入力ディスクの回転を、無段階に変速して出力ディスクに伝達することができる。
【０００３】
トロイダル型無段変速機において、パワーローラを入力ディスクと出力ディスクとに押し付ける押付け力をエンジンからのトルクに応じて変える手段として、ローディングカムを用いた型式のものがある。エンジンからのトルクをすべてトロイダル型無段変速機に入力する型式のものでは、ローディングカムによって入力トルクに比例した押付け力が得られるので、両ディスクとパワーローラとの転がり接触部に必要充分な圧接力が得られ、接触部の転がり疲労が過大になることがない。しかしながら、車両の運転状態に応じて、エンジンからのトルクの一部をトロイダル型無段変速機を介さずに直接に出力するものにおいては、エンジンからのトルクはトロイダル変速部を通じて伝達されるトルクと一致しないので、接触部に与えられる圧接力が不足すると接触部で滑りが発生し、また、圧接力が過大になると接触部に転がり疲労が発生し易くなる。
【０００４】
そこで、図４に一例として示されているように、入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラを圧接する手段として、ローディングカムの代わりに油圧ローダを用いて、トロイダル変速部を通じて伝達されるトルクに応じて油圧ローダの油圧を制御するトロイダル型無段変速機が提案されている。図４に示すトロイダル型無段変速機は、２組のトロイダル変速部１，２を主軸３上に並べて配置した、所謂、ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機である。図４に示したダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機においては、トロイダル変速部１は、入力ディスク４と、入力ディスク４に対向して配置された出力ディスク５と、入力ディスク４と出力ディスク５との間に配置され且つ両ディスク４，５のトロイド曲面に摩擦係合する一対のパワーローラ６から構成されている。トロイダル変速部２もトロイダル変速部１と同様に、入力ディスク７と、入力ディスク７に対向して配置された出力ディスク８と、入力ディスク７と出力ディスク８との間に配置され且つ両ディスク７，８のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ９とから構成されている。パワーローラ６，９は、それぞれ自己の回転軸線１０の周りに回転自在であり、且つ回転軸線１０に直交する傾転軸１１（紙面に垂直）の周りに傾転運動をする。
【０００５】
エンジンからの動力は、油圧ローダ１２を介して主軸３に回転入力される。主軸３と一体回転可能な入力ディスク４は、油圧ローダ１２のピストンとして作動し、油圧ローダ１２の油圧の大きさに応じてトロイダル変速部１のパワーローラ６を押圧し、その反作用として油圧ローダ１２のシリンダは主軸３を介してトロイダル変速部２において主軸３と一体回転可能な入力ディスク７をパワーローラ９に押圧する。したがって、主軸３は、入力ディスク４，７に対して入力軸となっている。油圧ローダ１２による押付け力（スラスト力）は、入力ディスク４，７と出力ディスク５，８との間でパワーローラ６，９を挟み付け、伝達トルクの大きさに応じた摩擦係合力を与える。
【０００６】
トロイダル変速部１，２において、入力ディスク４，７の回転は、傾転軸１１の周りに傾転可能なパワーローラ６，９を介して出力ディスク５，８に無段階に変速されて伝達される。パワーローラ６，９は、トラニオン（図５の３５を参照）に対して回転自在に且つ揺動自在に支持されており、押付け力に応じて生じる主軸３の軸方向変位に対応することができる。
【０００７】
パワーローラ６，９の回転軸線１０が主軸３の軸線と交差している中立位置では、変速比はパワーローラ６，９の傾転角に応じた値に保持される。トルク伝達中に、トラニオンと共にパワーローラ６，９を傾転軸１１の軸方向に移動させると、パワーローラ６，９と入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８との接触位置が上記中立位置における接触位置から変位し、パワーローラ６，９は、両ディスクから傾転力を受けて、傾転軸１１における移動方向と移動量に応じた方向と速さで傾転軸１１を中心とした傾転をする。このような傾転が生じると、パワーローラ６，９と入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８との摩擦接触点が描く両半径の比が変化することによって無段変速が行われる。パワーローラ６，９の傾転制御は、コントローラ（図５の４７を参照）によって、目標変速比が達成されるように、油圧アクチュエータ（図５の３６を参照）の作動を介してトラニオンの傾転軸方向変位が制御される。
【０００８】
出力ディスク５，８は、一体回転できるように背面同士を連結軸１６上にスプライン嵌合等で連結されている。連結軸１６は主軸３に相対回転可能に嵌合された中空軸である。出力ディスク５，８は、連結軸１６を介してスラスト方向及びラジアル方向の荷重を支持する軸受（図示せず）によってケーシング２２に支持されている。出力ディスク５，８に伝達された動力はチェーン伝動装置１７を介して主軸３に平行に配設されているカウンタ軸２１に取り出される。チェーン伝動装置１７は、連結軸１６の中間部とカウンタ軸２１の一端にそれぞれ一体的に配設されたスプロケット１８，１９と、スプロケット１８，１９に巻き掛けられたチェーン２０から構成されている。
【０００９】
カウンタ軸２１の他端に設けられている出力歯車２３は、出力軸２４に回転可能に配設されているキャリヤ２５に形成されている歯車２６と噛み合い、キャリヤ２５の回転は発進クラッチ２７を介して出力軸２４に連結可能である。主軸３の油圧ローダ１２とは反対側の端部には高速モード用クラッチ２８が配設されており、高速モード用クラッチ２８の出力側にはケーシング２２との間に後進用ブレーキ２９が配設されている。また、高速モード用クラッチ２８の出力側と出力軸２４との間には、高速モード用クラッチ２８の出力側に一体的に形成されているリングギヤ３１、出力軸２４に一体的に形成されているサンギヤ３２、リングギヤ３１とサンギヤ３２との間においてそれぞれ噛合状態に係合する状態で径方向に並び且つキャリヤ２５によって回転自在に支持された二つのピニオン３３，３４から成るダブルピニオン式の遊星歯車機構３０が配設されている。
【００１０】
次に、このトロイダル型無段変速機の作動について説明する。発進時には、発進クラッチ２７が半クラッチ状態から完全締結状態にまでクラッチ圧力が調節される。高速モード用クラッチ２８及び後進用ブレーキ２９は、オフ作動となっている。エンジンからの動力は、主軸３、トロイダル変速部１，２の入力ディスク４，７、パワーローラ６，９、出力ディスク５，８、連結軸１６、チェーン伝動装置１７、カウンタ軸２１、及び発進クラッチ２７を経て、主軸３の回転方向と同じ方向の回転が出力軸２４に伝達される。
【００１１】
高速走行モードでは、高速モード用クラッチ２８がオン作動で発進クラッチ２７及び後進用ブレーキ２９はオフ作動となっており、主軸３の回転は高速モード用クラッチ２８から遊星歯車機構３０に伝達される。一方、主軸３の回転はトロイダル変速部１，２からカウンタ軸２１を経てキャリヤ２５にも同じ回転方向の回転として伝達されているので、キャリヤ２５の回転速度に応じて遊星歯車機構３０のサンギヤ３２から出力軸２４に出力される速度が変化する。後進走行モードでは、後進用ブレーキ２９はオン作動されると共に発進クラッチ２７及び高速モード用クラッチ２８はオフ作動とされる。遊星歯車機構３０のリングギヤ３１が回転不能となるので、主軸３の回転はトロイダル変速部１，２からカウンタ軸２１、キャリヤ２５を経て、出力軸２４に逆回転として出力される。なお、遊星歯車機構３０は、ダブルピニオン式として説明したが、主軸３と出力軸２４の回転方向が逆関係になるが、シングルピニオン式でもよいことは言うまでもない。
【００１２】
図５には、トロイダル型無段変速機における一方のトロイダル変速部１の変速制御システムが示されている。一対のパワーローラ６，６（一方のみ図示）は、入力ディスク４と出力ディスク５の間に挟まれるようにして対向して配置され、回転軸線１０の回りに回転自在に支持されている。回転軸線１０それ自体は、それぞれトラニオン３５と称する支持部材に対してピボット軸となっている支持軸（図示せず）によって揺動自在に支持され、入出力ディスクの軸方向変位に対応可能となっている。また、それぞれのトラニオン３５は、変速機ケーシング２２（図４参照）に対して傾転軸１１の回りに傾転可能であり且つ傾転軸１１の軸方向に移動可能に支持されている。
【００１３】
トラニオン３５は、油圧アクチュエータ３６により傾転軸１１の軸方向に駆動される。油圧アクチュエータ３６は、トラニオン３５に固定されたピストン３７と、変速機ケーシング２２に形成され且つピストン３７を摺動可能に設けた油圧シリンダ３８とから構成されている。油圧シリンダ３８内にはピストン３７によって区画された２つのシリンダ室、即ち増速側シリンダ室３８ａと減速側シリンダ室３８ｂとが形成されている。この例では、トラニオン３５の下端部に油圧アクチュエータ３６を設けたが、一方のシリンダ室をトラニオン３５の上端部に、他方のシリンダ室をトラニオン３５の下端部に分割して配置してもよい。
【００１４】
油圧アクチュエータ３６の各シリンダ室３８ａ、３８ｂは油路３９ａ、３９ｂによって、トロイダル型無段変速機の変速比制御弁４０であるスプール弁に連通している。変速比制御弁４０は、ばね４３で図左方向に付勢されたスリーブ４１と、スリーブ４１内においてばね４４で図右方向に付勢されたスプール４２とを有している。変速比制御弁４０には、ライン圧力ＰＬが接続され、スリーブ４１とスプール４２との相対位置に応じて、ライン圧力ＰＬが油路３９ａ及び３９ｂの一方に連通し、油路３９ａ及び３９ｂの他方はリザーバＲにドレンされる。ライン圧力ＰＬが油路３９ａに連通するとき増速側シリンダ室３８ａには油圧Ｐｕｐが作用し、ライン圧力ＰＬが油路３９ｂに連通するとき減速側シリンダ室３８ｂに油圧Ｐｄｗｎが作用する。
【００１５】
一方の傾転軸１１の先端にはプリセスカム４５が連結され、中央部を枢着されたレバー４６の一端がプリセスカム４５に当接し、レバー４６の他端が変速比制御弁４０のスプール４２に当接している。プリセスカム４５は、トラニオン３５の傾転軸１１の軸方向変位量Ｙと傾転角変位量θとの合成変位量を検出する。スプール４２は、この合成変位量に対応して変位し、スリーブ４１との相対位置に応じてライン圧力ＰＬを油路３９ａ及び３９ｂの一方に供給する。
【００１６】
トロイダル型無段変速機では、トラニオン３５を中立位置からいずれか一方へ傾転軸方向（即ち、傾転軸１１の軸方向）に変位させると、パワーローラ６，９と入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８との接触位置が変化することにより、傾転軸１１の変位方向と変位量に応じた向きと速さでトラニオン３５が傾転軸１１の回りで傾転するという性質を利用して、該傾転を制御することにより変速制御が行われる。コントローラ４７には、出力軸回転数センサ４８、エンジン回転数センサ４９、アクセルペダル踏込み量センサ５０等の車両の運転状態を検出する各種センサで検出された出力軸回転数、エンジン回転数、アクセルペダル踏込み量等の変速情報信号が入力される。なお、出力軸回転数センサ４８は車速センサであってもよく、アクセルペダル踏込み量センサ５０はスロットル開度センサであってもよい。コントローラ４７は、車両の運転状態を表す変速情報信号に基づいて目標変速比を算出し、算出した目標変速比に応じて変速比設定ソレノイド弁６６を制御し、パイロット圧力Ｐｐを目標変速比に応じた圧力に変更して、変速比制御弁４０のばね４３に対向するスリーブ４１の端部に供給する。即ち、変速比制御弁４０内においては、スリーブ４１の位置は目標変速比を表し、スプール４２の位置は実変速比を表し、変速比制御弁４０は実変速比が目標変速比に一致するように作動する。
【００１７】
上記のトロイダル型無段変速機において、油圧ローダ１２によって発生された油圧によって入出力ディスク４，５（７，８）はパワーローラ６（９）に押し付けられる。接触部Ａにおいて法線方向に必要な押付け力Ｆｃは、伝達トルクＴｅ及び無段変速部の変速比に応じて変化し、トロイダル変速部１を示す図６を参照すると、パワーローラ６は一対配設されているので、次の式のようになる。
Ｆｃ＝Ｆａ／２ｓｉｎθ （１）式
ここで、Ｆａは油圧ローダ１２の押付け力、θは傾転軸１１の傾転角である。伝達トルクＴｅは、接触部Ａの法線方向の押付け力Ｆｃにトラクション係数μt （トラクション油の物性等に依存する係数）を乗じた接線力に、パワーローラの個数ｎp （図１ではｎp ＝４）と接触半径Ｒ１とを乗じたものであるから、
Ｔｅ＝Ｆｃ・μt ・ｎp ・Ｒ１となる。 （２）式
（２）式に（１）式を代入して整理すると、次の（３）式が得られる。
Ｆａ＝（２ｓｉｎθ・Ｔｅ）／（Ｒ１・ｎp ・μt ） （３）式
【００１８】
変速比が一定、即ち、接触部Ａが占める幾何学的条件（θ，Ｒ１）が一定であり、且つ伝達トルクも一定であると仮定して、油圧ローダ１２の押付け力Ｆａが適正値を下回る（μt が大きくなる）と、接触部Ａでの押付け力Ｆｃが不足して滑ってしまい動力を伝達することができなくなる。一方、油圧ローダ１２の押付け力Ｆａが適正値を上回って過大となる（μt が小さくなる）と、接触部Ａの転がり疲労を早め入出力ディスク４，５，７，８やパワーローラ６，９の寿命を短くしてしまう。このように油圧ローダ１２の適正な押付け力Ｆａを維持する（所定のμt を維持する）ことは信頼性の高いトロイダル型無段変速機を提供する上で非常に重要である。
【００１９】
油圧ローダを用いたトロイダル型無段変速機においては、コントローラが検出したエンジン回転数やアクセルペダルの踏込み量等に基づいて、無段変速部に入力されるトルクを演算的に類推し、トルク演算結果に基づいて油圧ローダへの供給圧力が制御される。そのため、トルク検出精度が低く、また加減速時のような過渡状態では、慣性に起因するトルクを充分な精度で検出することができず、油圧ローダに対してより適切な押付け力を設定することができない。一般的には、上記の不確定要素を安全率という形で高めの押付け力（低いμt ）を設定しているので、寿命の低下や装置の大型化、効率の低下という問題を招いている。
【００２０】
オイルポンプが駆動した油圧をレギュレータバルブでライン圧力に調圧し、入力ディスク又は出力ディスクにローダ圧力を導入してディスク間にパワーローラを圧接し、変速比を変更するため変速比制御弁がライン圧力をパワーローラを傾転可能に支持するトラニオンの駆動側油圧作動室と非駆動側油圧作動室とに選択的に供給し、トラニオンを傾転軸方向に移動させて変速比を無段階に変更するトロイダル型無段変速機において、トロイダル変速部を伝達される伝達トルクを駆動側油圧作動室の油圧として取り出し、この油圧をレギュレータバルブに戻し、この油圧と自己圧（ライン圧力）とで作動するスプールを備えたレギュレータバルブの出力であるライン圧力を制御することにより、伝達トルクの大きさに応じて油圧ローダのローダ圧力を可変として、油圧損失を低減すると共にパワーローラと入出力ディスクとの接触部での滑りを無くすことが提案されている（特開平１−２５０６５７号公報）。
【００２１】
入出力ディスク間にパワーローラを配置したトロイダル変速機構を有し、ローディングカム機構によりこの変速機構のディスク及びパワーローラ間に押付け力を発生させるトロイダル型無段変速機において、ローディングカムに並列に油圧シリンダを設けて、マイナストルク時には、オイルポンプからのライン圧を、油圧弁によって調整した油圧を油圧シリンダに供給して、ローディングカムのカム作動による押付け力に加えて油圧シリンダの押付け力を作用させることにより、カムヒステリシスの増大を回避しつつ、マイナストルク時の押付け力を確保した制御装置が提案されている（特開平５−３９８４８号公報）。油圧弁は、トラニオンを傾転軸の軸方向に駆動するための高圧側シリンダの油圧と低圧側シリンダの油圧とをスプールの両端に作用させて、調整されたライン圧力を得ている。
【００２２】
入出力ディスク間にパワーローラを配置したトロイダル型無段変速機において、入出力ディスクとパワーローラとの間に要求される押付け力を、トロイダル変速部を通じて伝達される伝達トルクとパワーローラの傾転角とに応じて調整することにより、油圧損失を低減すると共に伝動効率を改善し耐久性を向上することが提案されている（特公平６−７２６５２号公報）。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、入力ディスク又は出力ディスクのいずれか一方に配設されて入力ディスクと出力ディスクとの間でパワーローラを圧接する油圧ローダが設けられているトロイダル型無段変速機において、油圧ローダに供給される油圧力を変速比と伝達トルクとに応じて制御して、入力トルクや変速比によらず、入力ディスク及び出力ディスクとパワーローラとの間において適正なトラクション係数μt を維持することを可能にする点で解決すべき課題がある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、上記課題を解決することであり、入力ディスク又は出力ディスクのいずれか一方に配設されて入力ディスクと出力ディスクとの間でパワーローラを圧接する油圧ローダに伝達トルク及び変速比に見合った必要最低限のローダ圧力を生じさせ、パワーローラ及び入力ディスクと出力ディスクとの接触部における転動疲労を軽減することが可能であり、小型、高い信頼性、高効率なトロイダル型無段変速機を提供することである。
【００２５】
この発明は、エンジンの回転が入力される入力ディスク、前記入力ディスクと対向して配置され出力軸に連結された出力ディスク、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に圧接状態に配設され前記入力ディスクの回転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達するパワーローラ、前記入力ディスクと前記出力ディスクとのいずれか一方に配設され且つ前記パワーローラと前記入力ディスク及び前記出力ディスクとの接触部に押付け力を与える油圧ローダ、前記パワーローラを回転自在に軸支し且つ前記接触部の位置を変更することによる変速比の変更のため傾転軸の回りに傾転可能なトラニオン、前記トラニオンを前記傾転軸の回りに傾転させるため前記トラニオンを前記傾転軸の軸方向に変位させる油圧駆動手段、前記油圧ローダと前記油圧駆動手段とにそれぞれ制御された油圧を供給するためのライン圧力を供給する油圧駆動源、前記パワーローラを介して伝達されるトルクを検出する伝達トルク検出手段、及び前記トラニオンの前記傾転軸の回りにおける傾転角と前記伝達トルク検出手段が検出した伝達トルクとに応じて、前記接触部における一定のトラクション係数を得るように、前記油圧駆動源からの前記ライン圧力を修正するライン圧力修正機構から成るトロイダル型無段変速機に関する。
【００２６】
このトロイダル型無段変速機によれば、ライン圧力修正機構は、トラニオンの傾転軸の回りにおける傾転角、即ち、変速比と、伝達トルク検出手段が検出した伝達トルクとの両方に対して、油圧駆動源からのライン圧力を修正し、パワーローラと入出力ディスクとの接触部におけるトラクション係数を一定にする制御が同時に実現されるので、変速比及び伝達トルクが変わっても、油圧ローダの必要充分な油圧力が自動的に得られる。
【００２７】
このトロイダル型無段変速機において、前記油圧駆動手段には、前記油圧駆動源から供給される前記ライン圧力を車両の運転状態に応じて調圧する変速比制御弁によって制御された油圧が供給される。
【００２８】
前記油圧駆動手段は、前記トラニオンを前記傾転軸の軸方向に駆動するための増速側シリンダ室と減速側シリンダ室とを有する油圧アクチュエータであり、前記伝達トルク検出手段は前記増速側シリンダ室と前記減速側シリンダ室との差圧の絶対値を求める差圧検出弁である。トラニオンを傾転軸の軸方向に駆動する油圧アクチュエータの増速側シリンダ室の圧力と減速側シリンダ室の圧力との差圧は、トロイダル変速部を通過する伝達トルクに比例していることに着目して、差圧検出弁が両シリンダ室の圧力の差圧として、伝達トルクを検出する。
【００２９】
前記差圧検出弁は、車両がドライブ運転状態にあるときに前記増速側シリンダ室の油圧から前記減速側シリンダ室の油圧を差し引いた正の第１差圧を出力する第１差圧検出弁、前記車両がコースト運転状態にあるときに前記減速側シリンダ室の油圧から前記増速側シリンダ室の油圧を差し引いた正の第２差圧を出力する第２差圧検出弁、及び前記第１差圧と前記第２差圧とが導入されて高い油圧を出力するシャトル弁から構成されている。車両がドライブ運転状態であるかエンジンブレーキ作動状態であるかに応じて、差圧が正負に変化するのを回避するため、絶対値として差圧が検出されるように、シャトル弁が配設される。
【００３０】
前記ライン圧力修正機構は、前記変速比に応じて傾転する前記トラニオンの前記傾転角に応じて変位するレバーを備えた変速比制御系機構と、前記変速比制御系機構の前記レバーにレバー比を変更可能に係合し、前記差圧検出弁が検出した前記伝達トルクに応じて生じる前記差圧に応じた力を前記レバーに作用させ、前記レバーに作用する前記力の釣合いに応じて前記ライン圧力を修正するための修正参照圧力を出力する差圧制御系機構とから構成されている。
【００３１】
前記変速比制御系機構は、前記トラニオンの前記傾転角に応じたリフト量を与えるカムプロフィールを有するカム、前記カムに接して前記傾転角に応じたリフト量で変位するカムフォロア、及び前記カムフォロアに対して支点において回動可能に連結された前記レバーから構成され、前記差圧制御系機構は、出口側自己圧力である前記修正参照圧力と前記差圧検出弁が検出した前記差圧とに基づいて変位する第１スプールと前記第１スプールに接続されて前記修正参照圧力に応じた第１出力を前記レバーの一端側に伝達する第１ロッドとを備えた修正参照圧力設定弁、及び前記差圧検出弁が検出した前記差圧に基づいて変位する第２スプールと前記第２スプールに接続されて前記差圧に応じた第２出力を前記レバーの他端側に伝達する第２ロッドとを備えた油圧付勢手段から構成され、前記修正参照圧力設定弁は、前記支点と前記第１ロッドとの間の距離に対する前記第１ロッドと前記第２ロッドとの間の距離の比及び前記差圧の積に比例する圧力を前記修正参照圧力として出力する。
【００３２】
前記ライン圧力修正機構は、前記トラニオンの前記傾転角と前記伝達トルク検出手段が検出した前記伝達トルクとに応じて出力された前記修正参照圧力に対応した目標ライン圧力以上のライン圧力をリリーフするリリーフ弁によって前記ライン圧力を減圧修正する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、この発明の実施例を説明する。図１はこの発明による油圧ローダのローダ圧力制御を行うトロイダル型無段変速機において用いられる油圧回路の一実施例を示す図、図２は図１に示す油圧回路において用いられるライン圧力制御弁の一実施例を示す断面図、図３は図１に示す油圧回路において用いられる修正参照圧力設定弁の一実施例を示す断面図である。なお、この発明におけるトロイダル型無段変速機においても、図４及び図５に示したトロイダル型無段変速機及び変速比制御システムはそのまま適用可能であるので、図４及び図５に示した構成要素については、図４及び図５において用いた符号を用いることで重複した説明を省略する。
【００３４】
図１に示すトロイダル型無段変速機の油圧回路図を参照すると、油圧駆動源である油圧ポンプ６０が圧送したライン圧力ＰＬの大きさは、圧力リリーフ弁として構成されるライン圧力制御弁６１によって設定されている。ライン圧力ＰＬは、一部が、トロイダル変速部１，２において、入力ディスク４，７をパワーローラ６，９に押し付けるための油圧ローダ１２に導入され、更に一部は、パイロット弁６２で一定の低いパイロット圧力Ｐｐまで減圧される。パイロット圧力Ｐｐはモードソレノイド弁６３に供給されており、モードソレノイド弁６３の作動に応じてパイロット圧力Ｐｐがモード制御弁６４に供給されるときにはモード制御弁６４は、発進クラッチ２７への供給油圧をドレンし高速モード用クラッチ２８を運転者の操作によるマニュアルバルブ６５の一方の出力ポートに連通している。モードソレノイド弁６３の作動に応じてモード制御弁６４の入力ポートがドレンされるときには高速モード用クラッチ２８への供給油圧をドレンし発進クラッチ２７をマニュアルバルブ６５に連通している。
【００３５】
パイロット圧力Ｐｐの更に一部は、変速比設定ソレノイド弁６６に供給され、コントローラ４７が車両の運転状態に応じてソレノイドを制御することにより、設定変速比に応じた圧力を変速比制御弁４０に供給している。プリセスカム４５が検出した合成変位量は、図５で示したように、レバー４６を介して機械的に変速比制御弁４０のスプール４２に入力され、変速比制御弁４０の作動に応じて油圧アクチュエータ３６の増速側シリンダ室３８ａ又は減速側シリンダ室３８ｂの何れか一方にライン圧力ＰＬが供給され、他方のシリンダ室はドレンされる。
【００３６】
増速側シリンダ室３８ａの圧力Ｐｕｐ及び減速側シリンダ室３８ｂの圧力Ｐｄｗｎは、それぞれ、ドライブ走行時のトルク検出用の第１差圧検出弁６７と、コースト走行時のトルク検出用の第２差圧検出弁６８とに供給される。増速側シリンダ室３８ａの圧力Ｐｕｐと減速側シリンダ室３８ｂの圧力Ｐｄｗｎとの差圧（絶対値）｜ΔＰ｜（＝｜Ｐｕｐ−Ｐｄｗｎ｜）は、トロイダル変速部１，２において伝達されるトルクに比例している。発進時の伝達トルクも、トルクに比例した差圧ΔＰとして第１差圧検出弁６７によって検出され且つ出力される。各差圧検出弁６７，６８は、ばね付勢されたスプールを有するスプール弁であり、出力側の差圧ΔＰがそれぞれ減速側シリンダ室３８ｂの圧力Ｐｄｗｎ又は増速側シリンダ室３８ａの圧力Ｐｕｐに加勢する側にフィードバックされている。ドライブ走行時とコースト走行時とでは差圧が正負に変化するので、ドライブ走行時には第１差圧検出弁６７がライン圧ＰＬを減圧して出力ポートに正の第１差圧ΔＰ1 （＝Ｐｕｐ−Ｐｄｗｎ）を、また、コースト走行時には第２差圧検出弁６８が正の第２差圧ΔＰ2 （＝Ｐｄｗｎ−Ｐｕｐ）を出力する。差圧検出弁６７，６８が出力した差圧ΔＰは、シャトル弁７３によって常に高い方の正の圧力（即ち、ドライブ走行時には差圧検出弁６７が検出した第１差圧ΔＰ1 、コースト走行時には差圧検出弁６８が検出した第２差圧ΔＰ2 ）が出力され、検出トルクに応じてライン圧力ＰＬを修正するため油圧ポンプ６０の吐出側に配設されているライン圧力修正機構７２に入力される。
【００３７】
クラッチ圧力制御弁６９の一端には、第１差圧検出弁６７が出力した差圧ΔＰ1 が作用している。クラッチ圧力制御弁６９の他端には、目標クラッチ圧力信号Ｐｃｔが入力される。目標クラッチ圧力信号Ｐｃｔは、ライン圧力調整弁７０の出力側圧力を、車両の運転状態に応じて発進ソレノイド弁７１によって調節した圧力信号であり、一般には、例えば、発進時におけるアクセルペダルの踏込み量や車速によって時間の経過に従って変化するようにコントローラ４７によって決定される目標圧力を表す。クラッチ圧力制御弁６９は、ばね付勢されたスプールを備えたスプール弁である。
【００３８】
図２に示すライン圧力制御弁６１は、油圧ポンプ６０の吐出側に設けられており、所定の圧力ＰＬ0 以上のライン圧力ＰＬとなったときに開弁して高い圧力をリザーバ側に逃しライン圧力ＰＬが前記所定のライン圧力ＰＬ0 となるように制御するリリーフ弁である。ライン圧力制御弁６１は、スプール１０４が弁本体１０３に摺動自在に収納されたスプール弁であり、第１ポート１０１に入力されたライン圧力ＰＬがスプール１０４の左端側に作用され、第２ポート１０２に入力されたライン圧力修正機構７２の出力である修正参照圧力Ｐｍｆがスプール１０４の他端側に作用する。ライン圧力ＰＬが上昇し、スプール１０４を図で右方に押す力が、修正参照圧力Ｐｍｆに基づいてスプール１０４を図で左方に押す力よりも大きくなると、スプール１０４は右方に変位して、入口ポート１０５に入力しているライン圧力ＰＬが出口ポート１０６に連通して、ライン圧力ＰＬの油圧がリザーバにリリーフされる。従って、ライン圧力ＰＬが修正参照圧力Ｐｍｆに応じた圧力（ＰＬ＝Ｐｍｆ×面積比Ｓ1 ／Ｓ2 ）まで低下することになる。なお、Ｅｘポートは、スプールの周囲から漏洩したオイルを排出して回収するためのポートである。
【００３９】
図３には、トラニオンを傾転軸の軸方向に駆動する油圧アクチュエータの増速側シリンダの油圧と減速側シリンダの油圧との差圧ΔＰに基づいて、ライン圧力制御弁６１に入力するための修正参照圧力Ｐｍｆを出力するライン圧力修正機構７２が示されている。図３を参照すると、ライン圧力修正機構７２は、トラニオン３５の傾転軸１１が回動した傾転角θに応じて支点を変更する変速比制御系機構１０９と、第１出力Ｆ1 を生じさせる修正参照圧力設定弁１１１、及び第２出力Ｆ2 を生じさせる油圧付勢手段１１２から成る差圧制御系機構１１０とから構成されている。変速比制御系機構１０９は、トラニオン３５の傾転軸１１が回動した傾転角θに応じて回転するカム１１３と、ばね１１６でカム１１３に付勢されカム１１３のプロフィールに応じて追従し変位するカムフォロア１１５を備えたプッシュロッド１１４と、プッシュロッド１１４に支点１１７で回動自在に支持され且つ両端にそれぞれ修正参照圧力設定弁１１１の第１ロッド１２１と油圧付勢手段１１２の第２ロッド１２２がスライド自在に係合する係合溝１１９，１２０が形成されたレバー１１８とから構成されている。
【００４０】
修正参照圧力設定弁１１１は、入力ポート１２４にライン圧力ＰＬが入力され、出力ポート１２５に修正参照圧力Ｐｍｆを出力する。第１ロッド１２１が接続する第１スプール１２６には、右端の受圧面積Ｓ1 に修正参照圧力Ｐｍｆが作用し、左側の受圧面積Ｓ2 に伝達トルクを表す差圧ΔＰが作用している。修正参照圧力Ｐｍｆは、ライン圧力ＰＬが第１スプール１２６と弁本体１２３との隙間を通じて出力されるときに減圧される。第１ロッド１２１がレバー１１８を押す第１出力をＦ1 とすると、釣合い式は、次の（４）式のようになる。
Ｆ1 ＝Ｐｍｆ・Ｓ1 −ΔＰ・Ｓ2 （４）式
また、油圧付勢手段１１２では、入力ポート１２７に差圧ΔＰが入力され、第２スプール１２８の受圧面積Ｓ2 に作用して第２ロッド１２２を第２出力Ｆ2 で左方に付勢しているので、第２出力Ｆ2 は次の（５）式で表される。
Ｆ2 ＝ΔＰ・Ｓ2 （５）式
【００４１】
レバー１１８の支点１１７から修正参照圧力設定弁１１１の第１ロッド１２１までの距離をｘとし、修正参照圧力設定弁１１１の第１ロッド１２１と油圧付勢手段１１２の第２ロッド１２２との間の距離をＬとすると、レバー１１８の支点１１７回りのモーメントの釣合いから、つぎの式が成立する。
ｘＦ1 ＝（Ｌ−ｘ）Ｆ2 （６）式
（４）式と（５）式を（６）式に代入することで、修正参照圧力Ｐｍｆは、次の（７）式のようにレバー比（Ｌ／ｘ）に比例する量で表される。
Ｐｍｆ＝（Ｌ／ｘ）・（Ｓ２／Ｓ１）・ΔＰ （７）式
【００４２】
ここで、トラニオン３５の傾転軸１１に取り付けたカム１１３のカムプロフィールを、距離ｘがｓｉｎθに反比例となるように設定し、Ｌを適切に設定することにより、修正参照圧力Ｐｍｆは次の（８）式で表すことができる。
【００４３】
図２に示すライン圧力制御弁６１のスプール１０４の釣合いから、（９）式が得られる。
ＰＬ＝（Ｓ１／Ｓ２）・Ｐｍｆ （９）式
また、（９）式に（８）式を代入することにより（１０）式が得られ、油圧ローダ圧力ＰＬが制御される。
ＰＬ＝２ｓｉｎθ・（Ａｔ／Ａｌ）・ΔＰ・（１／μt 0 ） （１０）式
（９）式を変形すると、次の（１１）式が得られる。
μt 0 ＝（２ｓｉｎθ／ＰＬ・Ａｌ）・（ΔＰ・Ａｔ） （１１）式
ここで、ＰＬ・Ａｌは、ライン圧力ＰＬに油圧ローダ１２の受圧面積Ａｌを乗じたものであり、油圧ローダ１２の押付け力Ｆａに相当する。また、ΔＰ・Ａｔは油圧アクチュエータ３６における差圧ΔＰにトラニオン制御ピストン面積Ａｔを乗じたものであるから、パワーローラ６，９を傾転軸１１の軸方向に作用するトラクション力Ｆｔである。従って、（１１）式は、次の（１２）式に表される。
μt 0 ＝（２ｓｉｎθ／Ｆａ）・Ｆｔ （１２）式
更に、Ｆａ／２ｓｉｎθは、接触部Ａにおける押付力Ｆｃであるから、
μt 0 ＝Ｆｔ／（Ｆａ／２ｓｉｎθ）＝Ｆｔ／Ｆｃ
となり、トラクション係数μt の定義式に一致する。
【００４４】
以上のように、図３に示すライン圧力修正機構７２のような、ライン圧力ＰＬと油圧アクチュエータ３６における差圧ΔＰとトラニオン３５の傾転角θ（変速比を反映したもの）とが入力される油圧的・機械的な構造を採用し、変速比制御系機構１０９の距離Ｌ，ｘを適切な値に設定することにより、ライン圧力制御弁６１でライン圧力ＰＬを修正する際に目標となるライン圧力修正機構７２の出力として取り出された修正参照圧力Ｐｍｆは、トラクション係数μt を変速比と伝達トルクの両方に見合った目標トラクション係数μt 0 に対応した油圧ローダ１２への供給圧力を制御することが可能になる。また、上式のＦｔは、実際に接触部Ａで伝達するトラクション力に一致するため、コントローラ４７で入力トルクを推定するような不確定な要素を排除でき、従来に比べて接触部Ａでの押付け力を必要最小限に低減することができる。
【００４５】
【発明の効果】
この発明によれば、入力ディスク又は出力ディスクのいずれか一方に配設されて入力ディスクと出力ディスクとの間でパワーローラを圧接する油圧ローダが設けられているトロイダル型無段変速機において、油圧ローダに伝達トルク及び変速比に同時に見合った必要最低限のローダ圧力を生じさせるので、入力ディスク及び出力ディスクとパワーローラとの間において適正なトラクション係数μt が維持され、入出力ディスクとパワーローラの接触部の押付け力を必要最小限に抑制することができ、パワーローラ及び入力ディスクと出力ディスクとの接触部における転動疲労を軽減することができる。その結果、入出力ディスクやパワーローラの転がり疲労寿命を向上でき、接触部の動力損失も軽減でき、小型で高信頼性、高効率のトロイダル型無段変速機を提供することができる。また、本発明においては、油圧駆動手段を、トラニオンを傾転軸の軸方向に駆動するための増速側シリンダ室と減速側シリンダ室とを有する油圧アクチュエータとし、伝達トルク検出手段を、増速側シリンダ室と減速側シリンダ室との差圧の絶対値を求める差圧検出弁としており、更に、この差圧検出弁を、車両がドライブ運転状態にあるときに増速側シリンダ室の油圧から減速側シリンダ室の油圧を差し引いた正の第１差圧を出力する第１差圧検出弁と、車両がコースト運転状態にあるときに減速側シリンダ室の油圧から増速側シリンダ室の油圧を差し引いた正の第２差圧を出力する第２差圧検出弁と、第１差圧と第２差圧とが導入されて高い油圧を出力するシャトル弁とから構成している。したがって、本発明のトロイダル型無段変速機において、トラニオンの傾転角と伝達トルクとに応じてライン圧力を修正し、トラニオンを傾転軸の軸方向に駆動する油圧アクチュエータの増速側シリンダ室の圧力と減速側シリンダ室の圧力との差圧がトロイダル変速部を通過する伝達トルクに比例していることを利用して差圧検出弁が当該伝達トルクを両シリンダ室の圧力の差圧として検出するに留まらず、差圧検出弁を構成する第１差圧検出弁、第２差圧検出弁及びシャトル弁は、絶対値として検出した正の第１差圧と第２差圧とのうち高い方の差圧を出力して、車両がドライブ運転状態であるかエンジンブレーキ作動状態であるかに応じて差圧が正負に変化するのが回避され、常に高い方の正の差圧をライン圧力修正機構に入力させて、検出トルクの大きさに応じてライン圧力を適正に修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による油圧ローダのローダ圧力制御を行うトロイダル型無段変速機において用いられる油圧回路の一実施例を示す図である。
【図２】図１に示す油圧回路において用いられるライン圧力制御弁の一実施例を示す断面図である。
【図３】図１に示す油圧回路において用いられる修正参照圧力設定弁の一実施例を示す断面図である。
【図４】従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す概略図である。
【図５】図５に示すトロイダル型無段変速機の変速比制御システムの一例を示す図である。
【図６】図５に示すトロイダル型無段変速機の接触部の詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
４，７ 入力ディスク
５，８ 出力ディスク
６，９ パワーローラ
１１ 傾転軸
１２ 油圧ローダ
２４ 出力軸
３５ トラニオン
３６ 油圧アクチュエータ（油圧駆動手段）
３８ａ 増速側シリンダ室
３８ｂ 減速側シリンダ室
４０ 変速比制御弁
６０ 油圧ポンプ（油圧駆動源）
６７ 第１差圧検出弁（ドライブ走行時）
６８ 第２差圧検出弁（コースト走行時）
７２ ライン圧力修正機構
７３ シャトル弁
１０９ 変速比制御系機構
１１０ 差圧制御系機構
１１１ 修正参照圧力設定弁
１１２ 油圧付勢手段
１１３ カム
１１４ プッシュロッド
１１５ カムフォロア
１１７ 支点
１１８ レバー
１２１ 第１ロッド
１２２ 第２ロッド
１２５ 第１スプール
１２７ 第２スプール
Ａ 接触部
ＰＬ ライン圧力
ΔＰ 差圧
Ｐ1 第１差圧
Ｐ2 第２差圧
θ 傾転角
μt トラクション係数
Ｐｍｆ 修正参照圧力
Ｆ1 第１出力
Ｆ2 第２出力
Ｌ 距離（第１ロッド１２１〜第２ロッド１２２）
ｘ 距離（支点１１７〜第１ロッド１２１）
Claims (5)
- エンジンの回転が入力される入力ディスク、前記入力ディスクと対向して配置され出力軸に連結された出力ディスク、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に圧接状態に配設され前記入力ディスクの回転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達するパワーローラ、前記入力ディスクと前記出力ディスクとのいずれか一方に配設され且つ前記パワーローラと前記入力ディスク及び前記出力ディスクとの接触部に押付け力を与える油圧ローダ、前記パワーローラを回転自在に軸支し且つ前記接触部の位置を変更することによる変速比の変更のため傾転軸の回りに傾転可能なトラニオン、前記トラニオンを前記傾転軸の回りに傾転させるため前記トラニオンを前記傾転軸の軸方向に変位させる油圧駆動手段、前記油圧ローダと前記油圧駆動手段とにそれぞれ制御された油圧を供給するためのライン圧力を供給する油圧駆動源、前記パワーローラを介して伝達されるトルクを検出する伝達トルク検出手段、及び前記トラニオンの前記傾転軸の回りにおける傾転角と前記伝達トルク検出手段が検出した伝達トルクとに応じて、前記接触部における一定のトラクション係数を得るように、前記油圧駆動源からの前記ライン圧力を修正するライン圧力修正機構を備え、
前記油圧駆動手段は、前記トラニオンを前記傾転軸の軸方向に駆動するための増速側シリンダ室と減速側シリンダ室とを有する油圧アクチュエータであり、前記伝達トルク検出手段は前記増速側シリンダ室と前記減速側シリンダ室との差圧の絶対値を求める差圧検出弁であり、
前記差圧検出弁は、車両がドライブ運転状態にあるときに前記増速側シリンダ室の油圧から前記減速側シリンダ室の油圧を差し引いた正の第１差圧を出力する第１差圧検出弁、前記車両がコースト運転状態にあるときに前記減速側シリンダ室の油圧から前記増速側シリンダ室の油圧を差し引いた正の第２差圧を出力する第２差圧検出弁、及び前記第１差圧と前記第２差圧とが導入されて高い油圧を出力するシャトル弁から構成されていることから成るトロイダル型無段変速機。 - 前記油圧駆動手段には、前記油圧駆動源から供給される前記ライン圧力を車両の運転状態に応じて調圧する変速比制御弁によって制御された油圧が供給されることから成る請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
- 前記ライン圧力修正機構は、前記変速比に応じて傾転する前記トラニオンの前記傾転角に応じて変位するレバーを備えた変速比制御系機構と、前記変速比制御系機構の前記レバーにレバー比を変更可能に係合し、前記差圧検出弁が検出した前記伝達トルクに応じて生じる前記差圧に応じた力を前記レバーに作用させ、前記レバーに作用する前記力の釣合いに応じて前記ライン圧力を修正するための修正参照圧力を出力する差圧制御系機構とから構成されることから成る請求項１又は２に記載のトロイダル型無段変速機。
- 前記変速比制御系機構は、前記トラニオンの前記傾転角に応じたリフト量を与えるカムプロフィールを有するカム、前記カムに接して前記傾転角に応じたリフト量で変位するカムフォロア、及び前記カムフォロアに対して支点において回動可能に連結された前記レバーから構成され、前記差圧制御系機構は、出口側自己圧力である前記修正参照圧力と前記差圧検出弁が検出した前記差圧とに基づいて変位する第１スプールと前記第１スプールに接続されて前記修正参照圧力に応じた第１出力を前記レバーの一端側に伝達する第１ロッドとを備えた修正参照圧力設定弁、及び前記差圧検出弁が検出した前記差圧に基づいて変位する第２スプールと前記第２スプールに接続されて前記差圧に応じた第２出力を前記レバーの他端側に伝達する第２ロッドとを備えた油圧付勢手段から構成され、前記修正参照圧力設定弁は、前記支点と前記第１ロッドとの間の距離に対する前記第１ロッドと前記第２ロッドとの間の距離の比及び前記差圧の積に比例する圧力を前記修正参照圧力として出力することから成る請求項３に記載のトロイダル型無段変速機。
- 前記ライン圧力修正機構は、前記トラニオンの前記傾転角と前記伝達トルク検出手段が検出した前記伝達トルクとに応じて出力された前記修正参照圧力に対応した目標ライン圧力以上のライン圧力をリリーフするリリーフ弁によって前記ライン圧力を減圧修正することから成る請求項３又は４に記載のトロイダル型無段変速機。
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