JP4696472B2 - 無段変速装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両（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、通常走行時に於ける変速動作の迅速性を確保しつつ、停車時若しくは極低速走行時での特性を向上させるものである。

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、互いに同心に、且つ、同期した回転を自在に支持している。又、上記入力軸１の中間部周囲に出力歯車３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３の両側に１対の出力側ディスク４、４を、この出力歯車３と同期した回転自在に支持している。

又、上記各入力側ディスク２、２と上記各出力側ディスク４、４との間にそれぞれ複数個ずつ挟持したパワーローラ５、５を、それぞれ特許請求の範囲に記載した支持部材であるトラニオン６、６の内側面に、支持軸７、７及び複数の転がり軸受を介して、回転自在に支持している。これら各トラニオン６、６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６、６毎に互いに同心に設けられた、枢軸８、８を中心として揺動変位自在である。これら各トラニオン６、６を傾斜させる動作は、油圧式のアクチュエータ９、９により、これら各トラニオン６、６を上記各枢軸８、８の軸方向に変位させる事で行なうが、総てのトラニオン６、６の傾斜角度は、油圧式及び機械式に互いに同期させる。

上記入力軸１と出力歯車３との間の変速比を変えるべく、上記各トラニオン６、６の傾斜角度を変える場合には、上記各アクチュエータ９、９により上記各トラニオン６、６を所定方向に、互いに同じ距離だけ変位させる。この変位に伴って、上記各パワーローラ５、５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４、４の内側面との転がり接触部でサイドスリップが発生し、この力の向きの変化に伴って上記各トラニオン６、６が、上記各枢軸８、８を中心として揺動する。この結果、上記各転がり接触部の位置が変化し、上記入力軸１と出力歯車３との間の回転変速比が変化する。

上記各アクチュエータ９、９への圧油の給排状態の切り換えは制御弁１０により行ない、何れかのトラニオン６の動きをこの制御弁１０にフィードバックする様にしている。この制御弁１０は、ステッピングモータ１１により軸方向（図３の表裏方向、図５の左右方向）に変位させられるスリーブ１２（請求項１に記載した一部の構成部材）と、このスリーブ１２の内径側に軸方向の変位自在に嵌装されたスプール１３（請求項１に記載した他の構成部材）とを有する。又、上記各トラニオン６、６と上記各アクチュエータ９、９のピストン１４、１４とを連結するロッド１５、１５のうち、何れかのロッド１５の端部に固定したプリセスカム１６とリンク腕１７とにより、上記トラニオン６の、軸方向の変位量と回転方向の変位量との合成値を上記スプール１３に伝達する、フィードバック機構を構成している。

変速状態を切り換える際には、上記ステッピングモータ１１により上記スリーブ１２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１０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９、９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９、９が上記各トラニオン６、６を前記各枢軸８、８の軸方向に変位させ、これら各トラニオン６、６がこれら各枢軸８、８を中心に揺動する。この動きは、上記フィードバック機構により上記スプール１３に伝達され、このスプール１３が軸方向に所定量変位して、上記制御弁１０の流路が閉じられ、上記各アクチュエータ９、９への圧油の給排が停止される。要するに、上記ステッピングモータ１１により上記スリーブ１２を上記所定位置に変位させた後は、上記各トラニオン６、６が上記各枢軸８、８の軸方向に往復移動する。そして、これら各トラニオン６、６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、これら各トラニオン６、６が中立位置に復帰すると同時に、上記制御弁１０が閉じられて、上記アクチュエータ９への圧油の給排が停止される。

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１８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１９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５、５を介して前記各出力側ディスク４、４に伝わり、前記出力歯車３から取り出される。

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６、６には、それぞれの内側面に支持した上記各パワーローラ５、５の周面と上記各ディスク２、４の内側面との転がり接触部（トラクション部）での摩擦に伴って、それぞれの両端部に設けた枢軸８、８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（或は出力側ディスク４、４から入力側ディスク２、２）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９、９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９、９を構成するピストン１４、１４の両側に存在する１対の油圧室２０ａ、２０ｂ同士の間の圧力差は、上記力２Ｆｔの大きさに比例する。

上記入力軸１と出力歯車３との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力歯車３との間で減速を行なう場合には、上記各アクチュエータ９、９により上記各トラニオン６、６を上記各枢軸８、８の軸方向に移動させ、これら各トラニオン６、６を図４に示す位置に揺動させる。そして、上記各パワーローラ５、５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４、４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６、６を図４と反対方向に揺動させ、上記各パワーローラ５、５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４、４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６、６を傾斜させる。これら各トラニオン６、６の傾斜角度を中間にすれば、入力軸１と出力歯車３との間で、中間の変速比（速度比）を得られる。

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、遊星歯車機構等の歯車式の差動ユニット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。例えば特許文献１には、所謂ギヤード・ニュートラル（ＧＮ）と呼ばれ、入力軸を一方向に回転させたまま、出力軸の回転状態を、停止状態を挟んで正転、逆転に切り換えられる無段変速装置が記載されている。この様な無段変速装置の場合、所謂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、トロイダル型無段変速機の変速比を調節する事により、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、逆転の変換自在となる。

上述の様な、所謂無限大の変速比を実現できる無段変速装置の場合、上記出力軸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、トロイダル型無段変速機に加わるトルクを適正値に維持する事が、このトロイダル型無段変速機の耐久性確保と、運転操作の容易性確保と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、上記入力軸が回転したまま上記出力軸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を通過するトルク（通過トルク）が、上記入力軸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の耐久性を、このトロイダル型無段変速機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、上記出力軸を停止させる為、駆動源を含めた制御が必要になる。

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の変速比が僅かに変化した場合にも、上記出力軸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ペダルを踏んだままで、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の変速比調節が厳密に行なわれず、上記出力軸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の変速比調節が厳密に行なわれず、上記出力軸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、停止時若しくは極低速走行時には、駆動源から上記入力軸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の変速比調節を厳密に行なう必要がある。

この様な事情に鑑みて、本発明者は先に、遊星歯車式変速機と組み合わせて無限大の変速比を実現できる構造で、トロイダル型無段変速機を通過するトルク（通過トルク）の制御を厳密に行なえる方法及び装置を発明した（特願２００３−５６６８１号）。図６は、この様な第一の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。この無段変速装置は、トロイダル型無段変速機２１と遊星歯車式変速機２２とを組み合わせて成る。具体的には、このトロイダル型無段変速機２１を構成する入力軸１及び１対の入力側ディスク２、２と、上記遊星歯車式変速機２２を構成するキャリア２３とを、互いに同期した回転自在に結合している。そして、このキャリア２３の両側面に、それぞれがダブルピニオン型である、第一、第二の遊星歯車組２４、２５を支持し、これら各遊星歯車組２４、２５を構成する歯車を互いに噛合させると共に、それぞれの内径側の歯車を上記トロイダル型無段変速機２１の出力側ディスク４ａにその基端部（図６の左端部）を結合した中空回転軸２６の先端部（図６の右端部）及び伝達軸２７の一端部（図６の左端部）にそれぞれ固設した第一、第二の太陽歯車２８、２９に、外径側の歯車をリング歯車３０に、それぞれ噛合させている。

一方、上記伝達軸２７の他端部（図６の右端部）に固設した第三の太陽歯車３１の周囲に設けた第二のキャリア３２に第三の遊星歯車組３３を、回転自在に支持している。又、この第二のキャリア３２は、上記入力軸１と同心に配置された出力軸３４の基端部（図６の左端部）に固設している。又、上記第三の遊星歯車組３３を構成する歯車を互いに噛合させると共に、内径側の歯車を上記第三の太陽歯車３１に、外径側の歯車を、上記第二のキャリア３２の周囲に回転自在に設けた第二のリング歯車３５に、それぞれ噛合させている。又、上記リング歯車３０と上記第二のキャリア３２とを低速用クラッチ３６により係脱自在とすると共に、上記第二のリング歯車３５とハウジング等の固定の部分とを、高速用クラッチ３７により係脱自在としている。

上述の様な構造を有する無段変速装置の場合、上記低速用クラッチ３６を接続し、上記高速用クラッチ３７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３０を介して上記出力軸３４に伝えられる。そして、トロイダル型無段変速機２１の変速比を変える事により、無段変速装置全体としての速度比ｅ_CVT 、即ち、上記入力軸１と上記出力軸３４との間の速度比が変化する。この際のトロイダル型無段変速機２１の速度比ｅ_CVU と無段変速装置全体としての速度比ｅ_CVT との関係は、上記リング歯車３０の歯数ｍ₃₀と前記第一の太陽歯車２８の歯数ｍ₂₈との比ｉ₁ （＝ｍ₃₀／ｍ₂₈）を２とした場合に、図７に線分αで示す様に変化する。

これに対して、上記低速用クラッチ３６の接続を断ち、上記高速用クラッチ３７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組２４、上記リング歯車３０、前記第二の遊星歯車組２５、前記伝達軸２７、前記第三の遊星歯車組３３、上記第二のキャリア３２を介して、上記出力軸３４に伝えられる。そして、上記トロイダル型無段変速機２１の速度比ｅ_CVU を変える事により、無段変速装置全体としての速度比ｅ_CVT が変化する。この際のトロイダル型無段変速機２１の速度比ｅ_CVU と無段変速装置全体としての速度比ｅ_CVT との関係は、上記リング歯車３０の歯数ｍ₃₀と上記第一の太陽歯車２８の歯数ｍ₂₈との比ｉ₁ （ｍ₃₀／ｍ₂₈）が２、上記リング歯車３０の歯数ｍ₃₀と前記第二の太陽歯車２９の歯数ｍ₂₉との比ｉ₂ （ｍ₃₀／ｍ₂₉）が２．２、前記第二のリング歯車３５の歯数ｍ₃₅と前記第三の太陽歯車３１の歯数ｍ₃₁との比ｉ₃ （ｍ₃₅／ｍ₃₁）が２．８である場合に、図７に線分βで示す様に変化する。

上述の様に構成し作用する無段変速装置の場合、図７の線分αから明らかな通り、上記入力軸１を回転させた状態のまま上記出力軸３４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３４を停止させたり、或は極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２１を通過するトルク（通過トルク）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、上記通過トルクが過大（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。

又、上記微速運行時、出力軸３４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３４の回転速度が大幅に遅い状態では、この出力軸３４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。

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８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８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２１の変速比を設定する。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３６を接続し、前記高速用クラッチ３７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３４の回転速度に対応した値とすべく、前記遊星歯車式変速機２２を構成する各歯車の歯数に応じ、公知の式に基づいて、上記トロイダル型無段変速機２１の変速比を設定する。

又、上記トロイダル型無段変速機２１に組み込んだトラニオン６、６を枢軸８、８の軸方向に変位させる為の油圧式のアクチュエータ９、９を構成する１対の油圧室２０ａ、２０ｂ（図５及び後述する図９参照）同士の間の圧力差を、油圧センサ（図示省略）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、上述の様に公知の式に基づいて上記トロイダル型無段変速機２１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２１を通過するトルク（通過トルク）Ｔ_CVU を算出する。

即ち、上記圧力差は、上記トロイダル型無段変速機２１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２１を通過するトルクＴ_CVU に比例する為、上記圧力差により、このトルクＴ_CVU 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９、９が、前記入力側ディスク２、２から上記出力側ディスク４ａ（或は出力側ディスク４ａから入力側ディスク２、２）に伝達されるトルク（＝トロイダル型無段変速機２１を通過するトルクＴ_CVU ）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。

一方、上記トルクＴ_CVU は、次式によっても求められる。
Ｔ_CVU ＝ｅ_CVU ・Ｔ_IN／｛ｅ_CVU ＋（ｉ₁ −１）η_CVU ｝
この式中、ｅ_CVU は上記トロイダル型無段変速機２１の速度比を、Ｔ_IN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 は第一の遊星歯車組２４に関する遊星歯車変速機２２の歯数比（リング歯車３０の歯数ｍ₃₀と第一の太陽歯車２８の歯数ｍ₂₈との比）を、η_CVU は上記トロイダル型無段変速機２１の効率を、それぞれ表している。
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２１を通過するトルクＴ_CVU1と、上記式から求めた、目標とする通過トルクＴ_CVU2とに基づいて、この実際に通過するトルクＴ_CVU1と目標値Ｔ_CVU2との偏差△Ｔ（＝Ｔ_CVU1−Ｔ_CVU2）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２１の速度比を調節する。

例えば、図８に示す様に、上記トロイダル型無段変速機２１を実際に通過するトルクＴ_CVU1（測定値）を目標値Ｔ_CVU2に規制する領域で、上記エンジンが上記入力軸１を駆動するトルクＴ_IN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。この様なエンジン特性を有する場合で、上記トルクの測定値Ｔ_CVU1が同じく目標値Ｔ_CVU2に比べて、各入力側ディスク２、２が各パワーローラ５、５（図４、５参照）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Ｔ_IN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２１の速度比を、増速側に変速する。

例えば、図８で、上記目標値Ｔ_CVU2がａ点に存在し、上記測定値Ｔ_CVU1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が上記各パワーローラ５、５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２１の速度比ｅ_CVU を増速側に変更して、無段変速装置（Ｔ／Ｍ）全体としての速度比ｅ_CVT 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Ｔ_CVU1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が上記各パワーローラ５、５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２１の速度比ｅ_CVU を減速側に変更して、無段変速装置（Ｔ／Ｍ）全体としての速度比ｅ_CVT 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。以下、前記圧力差から求めた、実際にトロイダル型無段変速機２１を通過するトルクＴ_CVU1が目標値Ｔ_CVU2に一致するまで、上述した動作を繰り返し行なう。

上述の様にトロイダル型無段変速機２１を実際に通過するトルクＴ_CVU1を目標値Ｔ_CVU2に一致させるべく、このトロイダル型無段変速機２１の速度比ｅ_CVU を制御する部分の油圧制御回路は、例えば図９に示す様に構成する。この油圧制御回路では、トラニオン６を枢軸８、８（図５参照）の軸方向（図９の上下方向）に変位させる為の油圧式のアクチュエータ９を構成する１対の油圧室２０ａ、２０ｂに、制御弁１０を通じて、圧油を給排自在としている。この制御弁１０を構成するスリーブ１２は、ステッピングモータ１１により、リンク腕３８とロッド３９とを介して軸方向に変位自在としている。又、上記制御弁１０を構成するスプール１３は、リンク腕１７とプリセスカム１６とロッド１５とを介して上記トラニオン６と係合させ、このトラニオン６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。

特に先発明の場合には、図９に示す様な構造により、上記スリーブ１２を、上記ステッピングモータ１１により駆動するのに加えて、油圧式の差圧シリンダ４０によっても駆動する様にしている。先発明の場合、この差圧シリンダ４０による上記スリーブ１２の変位により、上記トロイダル型無段変速機２１を通過するトルクＴ_CVU1に応じてこのトロイダル型無段変速機２１の速度比ｅ_CVU を調節する様にしている。

この為に先発明の場合には、上記差圧シリンダ４０に設けた１対の油圧室４１ａ、４１ｂ内に、補正用制御弁４２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４１ａ、４１ｂに導入される油圧は、前記アクチュエータ９を構成する１対の油圧室２０ａ、２０ｂ内に作用する油圧Ｐ_DOWN、Ｐ_UPの差圧△Ｐと、上記補正用制御弁４２の開度調節用の１対の電磁弁４３ａ、４３ｂの出力圧の差圧△Ｐ₀ とに基づいて決定される。即ち、これら両電磁弁４３ａ、４３ｂの開閉は、これら両電磁弁４３ａ、４３ｂの出力圧の差圧△Ｐ₀ が前記トロイダル型無段変速機２１の目標トルクＴ_CVU2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４２を構成するスプール４４には、上記アクチュエータ９の油圧室２０ａ、２０ｂ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Ｔ_CVU2に対応する目標差圧である上記電磁弁４３ａ、４３ｂの出力圧の差圧△Ｐ₀ とが作用する。

上記トロイダル型無段変速機２１を実際に通過するトルクＴ_CVU1と上記目標トルクＴ_CVU2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Ｔ_CVU2との偏差△Ｔが０の場合には、上記アクチュエータ９の油圧室２０ａ、２０ｂ内に作用する油圧の差圧△Ｐに応じた力と、上記電磁弁４３ａ、４３ｂ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４２を構成するスプール４４は中立位置となり、上記差圧シリンダ４０の油圧室４１ａ、４１ｂ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４０のスプール４５は中立位置となり、上記トロイダル型無段変速機２１の速度比ｅ_CVU は変わらない（補正されない）。

一方、上記トロイダル型無段変速機２１を実際に通過するトルクＴ_CVU1と上記目標トルクＴ_CVU2とに差が生じると、上記アクチュエータ９の油圧室２０ａ、２０ｂ内に作用する油圧の差圧△Ｐに応じた力と、上記電磁弁４３ａ、４３ｂ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Ｔ_CVU1と目標トルクＴ_CVU2との偏差△Ｔの大きさ及び方向に応じて上記補正用制御弁４２を構成するスプール４４が軸方向に変位し、上記差圧シリンダ４０の油圧室４１ａ、４１ｂ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、上記差圧シリンダ４０のスプール４５が軸方向に変位し、これに伴って、前記制御弁１０を構成するスリーブ１２が軸方向に変位する。この結果、前記トラニオン６が枢軸８、８（図５参照）の軸方向に変位して、上記トロイダル型無段変速機２１の速度比ｅ_CVU が変わる（補正される）。

又、図示はしないが、特願２００３−１０５９６７号には、前述した様な無限大の変速機を実現できる無段変速装置を対象として、シフトレバーをＰレンジ或はＮレンジ等の非走行状態から、ＤレンジＲレンジ等の走行状態に切り換えた瞬間に、出力軸に過大なトルクが加わる事を防止する為の構造が開示されている。この第二の先発明に係る構造の場合には、トロイダル型無段変速機を構成する入力側ディスクの回転速度と出力側ディスクの回転速度とをそれぞれ回転センサにより検知自在とする。そして、上記非走行状態では、上記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まま出力軸の回転を停止させられる値に制御する。この様な第二の先発明に係る構造の場合には、上記入力側ディスクの回転速度と出力側ディスクの回転速度とをそれぞれ回転センサにより検知し、上記トロイダル型無段変速機の変速比として実際の値を使用するので、トロイダル型無段変速機の固体差（各部品の寸法誤差や組み付け誤差）に拘らず、上記入力軸を回転させたまま上記出力軸の回転を停止させる状態を実現できる。

前述した第一の先発明の様に、トロイダル型無段変速機２１の変速比を、このトロイダル型無段変速機２１を通過するトルクを検出して補正する場合、このトルクを検出したタイミングと検出したトルクに基づいて補正するタイミングとに多少なりともずれが生じる。そして、このずれに基づいて、無段変速装置から出力されるトルクが安定しない可能性がある。これに対して、前記差圧シリンダ４０（図９参照）による補正を行なわず、前記ステッピングモータ１１による制御弁１０のスリーブ１２（図５、９参照）の軸方向位置制御のみで、上記無段変速装置の出力軸を停止させる、所謂変速比無限大状態（ギヤードニュートラル）を実現する為の制御を行なう事も考えられる。但し、この場合には、上記ステッピングモータ１１の駆動を、一般的な２相励磁或は１相励磁で行なうと、１ステップ当たりの角移動量が大きく、上記スリーブ１２の軸方向位置を微調節できない。この結果、上記変速比無限大の状態を実現できないと言った問題を生じる。

ステッピングモータの駆動方式に就いては従来から、非特許文献１、２等に記載されて知られているが、このうちの非特許文献２の記載されている略図である、図１０に基づいて説明する。
ステッピングモータ１１は、永久磁石製のロータ４６とこの周囲に固定された複数個の電磁石４７、４７とから成り、何れかの電磁石４７を励磁する事で、上記ロータ４６を固定した回転軸を所定角度毎に間欠的に回転させる。図１０中、黒く塗り潰した電磁石が、励磁された電磁石を表している。図１０（Ａ）に示す様に１個の電磁石４７だけを励磁する駆動方式を１相励磁と言い、上記ロータ４６はこの励磁された１個の電磁石４７に向いた位置に保持される。これに対して、図１０（Ｂ）に示した様に、隣り合う２個の電磁石４７、４７に励磁する駆動方式を２相励磁と言い、上記ロータ４６はこれら励磁された両電磁石４７、４７の間に向いた位置に保持される。上記ステッピングモータ１１の駆動方式として、この様な１相励磁又は２相励磁を採用した場合、１ステップ当たりの上記回転軸の角移動量は、隣り合う電磁石４７、４７同士の中心角ピッチに一致する。又、上記１相励磁と上記２相励磁とを交互に繰り返す駆動方式を１−２相励磁と言う。この場合に上記ロータ４６は、上記図１０（Ａ）に示した状態と上記図１０（Ｂ）に示した状態とを交互に繰り返す。この様な１−２相励磁を採用した場合、１ステップ当たりの上記回転軸の角移動量は、隣り合う電磁石４７、４７同士の中心角ピッチの半分になる。この様な各駆動方式にはそれぞれ特徴があり、上記１相励磁は、１ステップ毎に１個の電磁石を励磁して駆動する最も一般的な駆動方式であり、電力消費量も少なく経済的であるが、駆動トルクが弱く、高速運転時に空回り（脱調）し易い。これに対して、上記２相励磁は、１ステップ毎に２個の電磁石を励磁して駆動する為、電力消費量が嵩む代わりに駆動力が強く、高速運転時にも脱調しにくい。又、上記１−２相励磁は、上記２相励磁と比べると駆動トルクは弱いが、角移動量が上記１相励磁、２相励磁の半分であり、細かいステップ量（１相励磁及び２相励磁の２倍の精度）で駆動できる。トロイダル型無段変速機の技術分野では、従来、上記ステッピングモータ１１の駆動方式として、上記２相励磁を採用していた。

前述の図６に示した様な、トロイダル型無段変速機２１と遊星歯車式変速機２２とを組み合わせた無段変速装置の場合、入力軸１を回転させたまま出力軸３４を停止若しくは極低速で回転させる場合には、上記トロイダル型無段変速機２１の変速比制御を高精度で行なう必要がある。例えば、前述した第二の先発明の様に、シフトレバーを非走行状態から走行状態に切り換えた瞬間に出力軸３４に過大なトルクが加わる事を防止すべく、この非走行状態が選択されている場合に上記トロイダル型無段変速機２１の変速比を、高精度で制御する必要がある。この場合に、このトロイダル型無段変速機２１の変速比が、前記ギヤードニュートラルを実現する値からずれていると、上記シフトレバーを走行状態に切り換えた瞬間に、上記出力軸３４に予想以上の駆動力（クリープ力）が伝達されたり、運転者の意図とは逆方向の駆動力が伝達される可能性がある。

無限大の変速比を実現する無段変速装置の場合、上述の様に、上記トロイダル型無段変速機２１の変速比制御を高精度で行なう必要があるが、上記ステッピングモータ１１の駆動方式として上記２相励磁を採用すると、１ステップ当たりの角移動量が大きく、上記変速比制御を必ずしも十分な精度で行なえない可能性がある。具体的には、上記入力軸１を回転させたまま上記出力軸３４を停止させるべき位置に、前記制御弁１０のスリーブ１２を停止させられない可能性がある。ステッピングモータ１１に組み込んだ永久磁石の数を多くしたり、ステッピングモータ１１の回転軸と上記制御弁１０との間に減速機を設ければ、この制御弁１０の軸方向位置、延ては上記トロイダル型無段変速機２１の変速比を高精度で制御できる。但し、設置スペース等を考慮した場合には、現実的な解決方法とは言えない。

特開２０００−２２０７１９号公報 特開平１０−１０３４６１号公報 見城尚志著、「小形モータの基礎とマイコン制御」、総合電子出版社、昭和５８年８月２５日、ｐ．９６−１０２ 「ステッピングモータを廻す１／ステッピングモータの原理」、［ｏｎｌｉｎｅ］、２００１年８月、エフテック株式会社、［２００４年４月６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.ftech-net.co.jp/robot/howto/motor01.html ＞

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、従来と同様のステッピングモータを使用して、減速機等を使用しなくても、トロイダル型無段変速機の変速比を制御する為の制御弁の制御を高精度で行なえる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の無段変速装置は、入力軸と、出力軸と、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、このトロイダル型無段変速機の変速比の変更を制御する為の制御器とを備える。
このうちのトロイダル型無段変速機は、入力側ディスクと、出力側ディスクと、複数個のパワーローラと、複数個の支持部材と、複数のアクチュエータと、制御弁と、ステッピングモータと、フィードバック機構とを備える。
このうちの入力側ディスクは、上記差動ユニットの第一の入力部と共に、上記入力軸により回転駆動される。
又、上記出力側ディスクは、上記入力側ディスクと同心に、且つ、この入力側ディスクに対する相対回転を自在として支持され、上記差動ユニットの第二の入力部に接続されている。
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、上記各支持部材は、それぞれが上記各パワーローラを１個ずつ回転自在に支持すると共に、それぞれの両端部に互いに同心に設けられた枢軸を中心とする揺動変位を自在としている。
又、上記各アクチュエータは、上記各支持部材を上記枢軸の軸方向に変位させてこれら各支持部材をこの枢軸を中心に揺動変位させ、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変える為のもので、油圧式である。
又、上記制御弁は、上記各アクチュエータへの作動油の給排を制御する為のものである。
又、上記ステッピングモータは、上記制御弁の切り換え状態を変える為のもので、この制御弁の一部の構成部材を変位させる。
又、上記フィードバック機構は、上記各支持部材のうちの何れかの動きを上記制御弁の他の構成部材に伝達して、この制御弁の切り換え状態を変える為のものである。
一方、前記差動ユニットは、上記第一、第二の入力部同士の間の速度差に応じた回転を取り出して上記出力軸に伝達するものである。
更に、前記制御器は、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により、上記入力軸を一方向に回転させた状態のまま上記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する機能を有するものである。
特に、本発明の無段変速装置に於いては、上記制御器は、上記ステッピングモータの駆動を、上記トロイダル型無段変速機の変速比を微調節する場合に１−２相励磁で行ない、それ以外の場合に１相励磁又は２相励磁で行う。そして、少なくとも上記トロイダル型無段変速機の変速比が、上記入力軸を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸を停止させる為の値の近傍で、上記ステッピングモータの駆動を１−２相励磁により行なう。又、上記トロイダル型無段変速機の変速比に関し、現時点での値と、上記入力軸を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸を停止させる値との間に、予め設定した変速比に関するチューニング値以上の差がある場合で、且つ、必要とされる変速速度が、予め設定した変速速度に関するチューニング値よりも遅い場合に、上記ステッピングモータの駆動を１相励磁により行なう。同じく、現時点での値と、上記入力軸を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸を停止させる値との間に、予め設定した変速比に関するチューニング値以上の差がある場合で、且つ、必要とされる変速速度が、予め設定した変速速度に関するチューニング値以上である場合に、上記ステッピングモータの駆動を２相励磁により行なう。

上述の様な本発明の無段変速装置によれば、従来と同様のステッピングモータを使用して、減速機等を使用しなくても、トロイダル型無段変速機の変速比を制御する為の制御弁の制御を高精度で行なえる。即ち、上記ステッピングモータを１−２相励磁により駆動する事により、このステッピングモータによる制御弁の切り換え状態の調節を、従来の様に２相励磁により行なう場合に比べて２倍の精度で（１ステップ当りの変位を１／２にして）行なえる。この為、入力軸を回転させたまま出力軸を停止させるべく、上記トロイダル型無段変速機の変速比を高精度で制御する事が可能になる。

即ち、本発明の場合、車両が停止している場合で、トロイダル型無段変速機の変速比が、入力軸を一方向に回転させた状態のまま出力軸を停止させる値の近傍での制御中は、ステッピングモータを１−２相励磁で駆動する事により、上記変速比を高精度で制御する事が可能になる。
これに対して、上記トロイダル型無段変速機の変速比が、上記入力軸を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸を停止させる値の近傍から外れている（上記トロイダル型無段変速機の変速比に関し、その時点での実際の値と、上記入力軸を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸を停止させる値との間に、予め設定した変速比に関するチューニング値以上の差がある）場合で、且つ、必要とされる変速速度が、予め設定した変速速度に関するチューニング値よりも遅い場合（変速動作を緩徐に行なう場合）は、上記ステッピングモータを１相励磁で駆動する事により、このステッピングモータの電力消費の軽減を図れる。この場合には、このステッピングモータの駆動力は小さいが、上記変速動作を緩徐に行なう為、脱調を生じる事はない。
又、上記トロイダル型無段変速機の変速比が、上記入力軸を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸を停止させる値の近傍から外れている場合で、且つ、必要とされる変速速度が、予め設定した変速速度に関するチューニング値以上である場合（迅速な変速動作を行なう場合）は、上記ステッピングモータを２相励磁で駆動する事により、大きな駆動力を得て、変速動作を迅速に行なった場合にも、上記ステッピングモータが脱調しない様にできる。

本発明を実施する場合で、走行状態が選択されている場合には、請求項３〜５に記載した様に、現在の変速比と目標変速比とから変速必要量を算出して、この変速必要量と予め設定した変速比に関するチューニング値とを比較する。そして、この変速必要量がこのチューニング値以下の場合には、請求項３に記載した様に、上記ステッピングモータを１−２相励磁で駆動する。この結果、上記トロイダル型無段変速機の変速比を微調節できて、この変速比を上記目標変速比に正確に一致させられる。

これに対して、上記変速必要量が上記変速比に関するチューニング値よりも大きい場合には、必要とされる変速速度を、予め設定した変速速度に関するチューニング値と比較する。必要とされる変速速度は、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバーの操作等の信号により求められる。例えば、アクセルペダルが強く踏み込まれたり、シフトレバーがＬレンジに操作された場合には、運転者が急な加速を要求しているとして、無段変速装置の変速比を減速側に、短時間で変更する必要がある。これに対して、通常走行時の緩徐な速度変動に伴う変速動作は、緩徐に行なう。
そこで、上記必要とされる変速速度が予め設定した変速速度に関するチューニング値よりも遅い（変速動作を緩徐に行なう）場合には、請求項４に記載した様に、上記ステッピングモータの駆動を１相励磁により行なう事で、このステッピングモータの電力消費の軽減を図る。これに対して、上記必要とされる変速速度が予め設定した変速速度に関するチューニング値以上である（迅速な変速動作を行なう）場合には、請求項５に記載した様に、上記ステッピングモータの駆動を２相励磁により行なう事で大きな駆動力を得て、変速動作を迅速に行なった場合にも上記ステッピングモータが脱調しない様にする。

上記１−２相励磁と、上記２相励磁又は１相励磁との切り換えは、上述した様に、車両の変速状況に応じて行なう事もできるが、請求項６に記載した様に、運転席に設けたシフトレバーの位置により切り換える事もできる。この場合に制御器は、車両の停止中にこのシフトレバーが、Ｐポジション、Ｎポジション等の非走行状態を選択されている場合に、上記ステッピングモータを１−２相励磁で駆動する。
前述した第二の先発明の説明から明らかな通り、車両停止中にシフトレバーが非走行状態を選択している場合には、トロイダル型無段変速機の変速比を、入力軸を一方向に回転させた状態のまま出力軸を停止させる為の値に規制する事が好ましい。この場合には、上記変速比の制御を高精度で行なう必要がある為、上述の様に、上記ステッピングモータを１−２相励磁で駆動する。

或は、無段変速装置が前述した第一の先発明の様に、トロイダル型無段変速機を実際に通過する実トルクと、目標とする目標トルクとの偏差を解消する機能を備えている場合には、請求項２に記載した様に、制御器は、この機能を働かせる場合に、上記ステッピングモータを１−２相励磁で駆動する。
上記第一の先発明の説明から明らかな通り、上記実トルクと上記目標トルクとの偏差を解消する場合には、トロイダル型無段変速機の変速比の制御を高精度で行なう必要がある。上記第一の先発明の場合には、この変速比の制御を差圧シリンダ４０（図９参照）のみで行なっているが、ステッピングモータとの共同で行なえば、上記偏差の解消を、より迅速に且つ安定させて行なえるものと考えられる。この様な場合、上記ステッピングモータによる制御は高精度で行なう必要がある為、上述の様に、このステッピングモータを１−２相励磁で駆動する。

図１〜２は、本発明の実施例を示している。先ず、図１のブロック図により、本実施例の無段変速装置に就いて説明する。この図１中、太矢印は動力の伝達経路を、実線は油圧回路を、破線は電気回路を、それぞれ示している。エンジン４８の出力は、ダンパ４９を介して、入力軸１に入力される。尚、本発明の特徴は、トロイダル型無段変速機２１を通過して出力軸３４に付与されるトルクの制御を厳密に行なうべく、車両の停止時若しくは極低速走行時に、ステッピングモータ１１による制御弁１０（図５、９参照）の制御を高精度（高分解能）で行なえる様にする点にある。無段変速装置自体の構造は前述の図６に示した構造を含め、従来から知られている、無限大の変速比を実現できる無段変速装置と同様であるから、上記図１で、上記図６と同等部分に関しては、できる限り、この図６に使用した符号を付して説明する。

上記入力軸１に伝達された動力は、上記トロイダル型無段変速機２１を構成する油圧式の押圧装置１９ａから入力側ディスク２に伝達され、更にパワーローラ５を介して出力側ディスク４ａに伝達される。これら両ディスク２、４ａのうち、入力側ディスク２の回転速度は入力側回転センサ５０により、出力側ディスク４ａの回転速度は出力側回転センサ５１により、それぞれ測定して、制御器５２に入力し、上記両ディスク２、４ａ間の（トロイダル型無段変速機２１の）変速比（速度比）を算出自在としている。又、上記入力軸１に伝達された動力は、直接又は上記トロイダル型無段変速機２１を介して、差動ユニットである遊星歯車式変速機２２に伝達される。そして、この遊星歯車式変速機２２の構成部材の差動成分が、クラッチ装置５３を介して、上記出力軸３４に取り出される。尚、このクラッチ装置５３は、上記図６に示した低速用クラッチ３６及び高速用クラッチ３７を表すものである。又、本実施例の場合には、出力軸回転センサ５４によっても、上記出力軸３４の回転速度を検出自在として、上記入力側回転センサ５０及び出力側回転センサ５１の故障の有無を判定する為のフェールセーフを可能としている。

一方、前記ダンパ４９部分から取り出した動力によりオイルポンプ５５を駆動し、このオイルポンプ５５から吐出した圧油を、上記押圧装置１９ａと、上記パワーローラ５を支持したトラニオン７を変位させるアクチュエータ９（図５、９参照）の変位量を制御する為の制御弁装置５６とに、送り込み自在としている。尚、この制御弁装置５６とは、前述の図９に示した制御弁１０と、差圧シリンダ４０と、補正用制御弁４２と、上記クラッチ装置５３を切り換える為の高速用、低速用両切換弁（図示省略）とを合わせたものである。又、上記アクチュエータ９に設けた１対の油圧室２０ａ、２０ｂ（図５、９参照）内の油圧を（実際には１対の）油圧センサ５７により検出して、その検出信号を、上記制御器５２に入力している。この制御器５２は、上記油圧センサ５７からの信号に基づいて、上記トロイダル型無段変速機２１の通過トルクを算出する。

又、上記制御弁装置５６は、ステッピングモータ１１と、ライン圧制御用電磁弁５８と、上記補正用制御弁４２を切り換える為の電磁弁４３ａ（４３ｂ）と、上記高速用、低速用両切換弁を切り換える為のシフト用電磁弁５９とにより、その作動状態を切り換えられる。そして、これらステッピングモータ１１と、ライン圧制御用電磁弁５８と、電磁弁４３ａ（４３ｂ）と、シフト用電磁弁５９とは、何れも上記制御器５２からの制御信号に基づいて切り換えられる。

又、上記制御器５２には、前記各回転センサ５０、５１、５４及び上記油圧センサ５７からの信号の他、油温センサ６０の検出信号と、ポジションスイッチ６１の位置信号と、アクセルセンサ６２の検出信号と、ブレーキスイッチ６３の信号とを入力している。このうちの油温センサ６０は、無段変速装置を納めたケーシング内の潤滑油（トラクションオイル）の温度を検出するものである。又、上記ポジションスイッチ６１は、運転席に設けられたシフトレバーの操作位置を表す信号を出す為のものである。又、上記アクセルセンサ６２は、アクセルペダルの開度を検出する為のものである。更に、上記ブレーキスイッチ６３は、ブレーキペダルが踏まれた事、或はパーキングブレーキが操作された事を検出して、その事を表す信号を発するものである。

上記制御器５２は、上記各スイッチ６１、６３及び各センサ５０、５１、５４、５７、６０、６２からの信号に基づいて、上記ステッピングモータ１１と、ライン圧制御用電磁弁５８と、電磁弁４３ａ、４３ｂと、シフト用電磁弁５９とに上記制御信号を送る他、前記エンジン４８を制御する為のエンジンコントローラ６４に制御信号を送る。そして、前述した第一、第二の先発明の場合と同様にして、入力軸１と出力軸３４との間の速度比を変えたり、或は停止時若しくは極く低速走行時に前記トロイダル型無段変速機２１を通過して上記出力軸３４に加えられるトルク（通過トルク）を制御する。

特に、本実施例の場合に上記制御器５２は、このトルク制御の為に上記トロイダル型無段変速機２１の変速比を調節すべく、上記ステッピングモータ１１を駆動する方式を、状況に応じて１相励磁と２相励磁と１−２相励磁との何れかの駆動方式に変換する様にしている。この点に就いて、図２に示したフローチャートを参照しつつ説明する。
先ず、ステップ１では、車両が停止状態にある（車速が０km／ｈである）か否かを、スピードメータ表示用の車速信号（又は出力軸回転センサ５４の信号）に基づいて判定する。停止状態にあると判定した場合には次のステップ２に移り、停止状態にない（走行中）と判定した場合は後述するステップ１２に移る。

上記ステップ２では、前記ポジションスイッチ６１からの信号に基づいて、運転者が非走行状態（Ｐレンジ又はＮレンジ）を選択しているか否かを判定する。
この場合に於いて、非走行状態が選択されている場合には、ステップ３に記載した様に、前述した第二の先発明の機能により、シフトレバーが走行状態に切り換えられた瞬間に出力軸に過大なトルクが加わる事を防止すべく、前記トロイダル型無段変速機２１の変速比を、前記入力軸１を回転させたまま前記出力軸３４の回転を停止させられる値に制御（ＧＮ制御）する。
そして、この場合には、上記トロイダル型無段変速機２１の変速比制御を高精度で行なう必要がある為、ステップ８で上記ステッピングモータ１１の駆動を、１−２相励磁で行なうべきとし、ステップ１１で、上記トロイダル型無段変速機２１の変速比制御を開始する。
これに対して、非走行状態が選択されていない（Ｄ、Ｒ、Ｌレンジ等の走行状態が選択されている）場合には、ステップ４に記載した様に、前述した第一の先発明の機能により、上記出力軸３４に適正トルク（ブレーキペダルを踏まない状態でクリープする程度のトルク）を伝達すべく、上記トロイダル型無段変速機２１の変速比を制御する。

ステップ３、４何れの場合でも、前記入力側回転センサ５０と出力側回転センサ５１とにより、上記トロイダル型無段変速機２１の変速状況を、無段変速機全体として変速比無限大の状態（ギヤードニュートラル）若しくはそれに近い状態を実現すべき状態と判定する。そして、前記入力側、出力側、両ディスク２、４ａの回転速度Ｎ_ID、Ｎ_ODを検出し、これら両回転速度Ｎ_ID、Ｎ_ODを表す信号に基づいて、上記トロイダル型無段変速機２１の変速比制御を行なう。

上記ステップ４に記載した様に、上記出力軸３４に適正トルクを伝達すべく上記トロイダル型無段変速機２１の変速比を制御する場合には、先ず、ステップ５で、現在の変速比（Ｒａｔｉｏ＿Ｐｒｅｓｅｎｔ）と目標変速比（Ｒａｔｉｏ＿Ｔａｒｇｅｔ）とから、変速必要量（Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ）を算出する（Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ＝Ｒａｔｉｏ＿Ｔａｒｇｅｔ−Ｒａｔｉｏ＿Ｐｒｅｓｅｎｔ）。次いで、ステップ６で、この変速必要量（Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ）が０であるか否か（変速必要量の絶対値｜Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ｜が０よりも大きいか否か）を判定する。この変速必要量（Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ）が０である場合には、変速動作は不要であるから、そのまま終了する。これに対して、上記変速必要量（Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ）が０でない（変速必要量の絶対値｜Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ｜が０よりも大きい）場合には、次のステップ７で、求めた変速必要量の絶対値（｜Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ｜）を、予め設定した、変速比に関するチューニング値Ａよりも小さいか否かを判定する。この変速必要量の絶対値（｜Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ｜）がこのチューニング値Ａよりも小さい場合には、このトロイダル型無段変速機２１の変速比制御を高精度で行なう必要がある為、ステップ８で、前記ステッピングモータ１１の駆動を、１ステップ毎の角移動量が少ない、１−２相励磁で行なうべきとし、ステップ１１で、上記トロイダル型無段変速機２１の変速比制御を開始する。具体的には、上記両回転速度Ｎ_ID、Ｎ_OD同士の比Ｎ_ID／Ｎ_ODが、無段変速装置全体としての変速比が無限大となる（出力軸３４の回転速度が０となる）位置（例えばＮ_ID／Ｎ_OD＝１．６５８となる位置）に、上記ステッピングモータ１１により前記制御弁１０のスリーブ１２（図５、９参照）を駆動する。

但し、前記ステップ２で走行状態が選択されていると判定し、上記ステップ４で上記出力軸３４に適正トルクを伝達すると判定した場合には、上記トロイダル型無段変速機２１の変速比Ｎ_ID／Ｎ_ODを、上記ギヤードニュートラルに対応する値（例えば１．６５８）から僅かにずらせ、上記出力軸３４に、所望のクリープ力を伝達する。このクリープ力の大きさと方向とは、ブレーキペダルを軽く踏んだ程度で車両が停止するが、このブレーキペダルから足を離した状態でこの車両が、前記シフトレバーにより選択された方向に低速で発進する程度に規制する。

一方、上記ステップ７で、求めた変速必要量の絶対値（｜Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ｜）がチューニング値Ａ以上であると判定した場合には、ステップ１６で、必要とされる変速速度（必要変速速度）を求める。この場合の必要変速速度は、上記変速必要量の絶対値（｜Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ｜）と、シフトレバーの位置等に応じて求める。例えば、この絶対値が大きい程、又、シフトレバーが非走行状態を選択している場合よりも走行状態を選択している場合程、上記必要変速速度を大きく（速く）する。そして、この必要変速速度が予め設定した変速速度に関するチューニング値よりも小さい（遅い）場合に、ステップ９でステッピングモータ１１の駆動を１相励磁により行なうと判定し、ステップ１１で、上記トロイダル型無段変速機２１の変速比制御を開始する。この場合には、電力消費量の低減を図れる代わりに上記ステッピングモータ１１の駆動力が弱いが、このステッピングモータ１１の運転を低速で運転する為、脱調しにくい。これに対して、上記必要変速速度が予め設定した変速速度に関するチューニング値以上である（速い）場合には、ステップ１０でステッピングモータ１１の駆動を２相励磁により行なうと判定し、ステップ１１で、上記トロイダル型無段変速機２１の変速比制御を開始する。この場合には、電力消費量が嵩む代わりに駆動力が強く、上記ステッピングモータ１１を高速運転しても、脱調しにくくなる。

一方、前記ステップ１で車両が停止状態にないと判定した場合には、ステップ１２で、走行に伴う通常の変速制御であると判定し、続くステップ１３で、前述したステップ５と同様に、現在の変速比（Ｒａｔｉｏ＿Ｐｒｅｓｅｎｔ）と目標変速比（Ｒａｔｉｏ＿Ｔａｒｇｅｔ）とから、変速必要量（Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ）を算出する（Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ＝Ｒａｔｉｏ＿Ｔａｒｇｅｔ−Ｒａｔｉｏ＿Ｐｒｅｓｅｎｔ）。次いで、ステップ１４で、この変速必要量（Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ）が０であるか否か（変速必要量の絶対値｜Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ｜が０よりも大きいか否か）を判定する。この変速必要量（Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ）が０である場合には、変速動作は不要であるから、そのまま終了する。これに対して、上記変速必要量（Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ）が０でない（変速必要量の絶対値｜Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ｜が０よりも大きい）場合には、次のステップ１５で、求めた変速必要量の絶対値（｜Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ｜）を、予め設定した、変速比に関するチューニング値Ｂよりも大きいか否かを判定する。この変速必要量の絶対値（｜Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ｜）がこのチューニング値Ｂ以下である場合には、このトロイダル型無段変速機２１の変速比制御を高精度で行なう必要がある為、ステップ８で、上記ステッピングモータ１１の駆動を、１ステップ毎の角移動量が少ない、１−２相励磁で行なうべきとし、ステップ１１で、上記トロイダル型無段変速機２１の変速比制御を開始する。

これに対して、上記求めた変速必要量の絶対値（｜Ｒｅｑ＿Ｒａｔｉｏ｜）が上記チューニング値Ｂよりも大きい場合には、前述した、車両が停止している場合と同様に、ステップ１６で、必要とされる変速速度（必要変速速度）を求める。そして、この必要変速速度が予め設定した変速速度に関するチューニング値よりも小さい（遅い）場合に、ステップ９でステッピングモータ１１の駆動を１相励磁により行なうと判定し、ステップ１１で、上記トロイダル型無段変速機２１の変速比制御を開始する。これに対して、上記必要変速速度が予め設定した変速速度に関するチューニング値以上である（速い）場合には、ステップ１０でステッピングモータ１１の駆動を２相励磁により行なうと判定し、ステップ１１で、上記トロイダル型無段変速機２１の変速比制御を開始する。

本実施例の場合、上述の様にして、上記ステッピングモータ１１の駆動方式を、１相励磁と、２相励磁と、１−２相励磁とのうちの何れかに切り換える為、高精度の変速比制御と、電力消費の低減と、ステッピングモータ１１の脱調防止とを図れる。例えば、変速比無限大状態及びその近傍では、高精度の変速比制御を行なって、安定したクリープ力制御を行なえる。これに対して、高精度の変速比制御が不要である代わりに迅速な変速動作が必要になる、変速比無限大状態の近傍以外の通常変速時には、変速時間の短縮とステッピングモータ１１の脱調防止を図れる。更に、本実施例の場合には、変速比無限大状態の近傍以外の通常変速時にも、変速必要量に応じて１相励磁と２相励磁と１−２相励磁とを切り換える為、変速時間の短縮と、目標変速比停止性（収束性の向上）と、電力消費の低減とを並立させる事が可能となる。

本発明の実施例を示すブロック図。 本発明の実施例の作用を示すフローチャート。 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３のＡ−Ａ断面図。 同Ｂ−Ｂ断面図。 先発明に係る制御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。 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）の速度比と、この無段変速装置（Ｔ／Ｍ）全体としての速度比との関係を示す線図。 先発明に係る制御装置で変速比を制御する状態を説明する為、エンジンの回転速度とトルクとの関係を示す線図。 先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。 ステッピングモータの駆動方式を説明する為の略断面図。

１ 入力軸
２ 入力側ディスク
３ 出力歯車
４、４ａ 出力側ディスク
５ パワーローラ
６ トラニオン
７ 支持軸
８ 枢軸
９ アクチュエータ
１０ 制御弁
１１ ステッピングモータ
１２ スリーブ
１３ スプール
１４ ピストン
１５ ロッド
１６ プリセスカム
１７ リンク腕
１８ 駆動軸
１９、１９ａ 押圧装置
２０ａ、２０ｂ 油圧室
２１ トロイダル型無段変速機
２２ 遊星歯車式変速機
２３ キャリア
２４ 第一の遊星歯車組
２５ 第二の遊星歯車組
２６ 中空回転軸
２７ 伝達軸
２８ 第一の太陽歯車
２９ 第二の太陽歯車
３０ リング歯車
３１ 第三の太陽歯車
３２ 第二のキャリア
３３ 第三の遊星歯車組
３４ 出力軸
３５ 第二のリング歯車
３６ 低速用クラッチ
３７ 高速用クラッチ
３８ リンク腕
３９ ロッド
４０ 差圧シリンダ
４１ａ、４１ｂ 油圧室
４２ 補正用制御弁
４３ａ、４３ｂ 電磁弁
４４ スプール
４５ スプール
４６ ロータ
４７ 電磁石
４８ エンジン
４９ ダンパ
５０ 入力側回転センサ
５１ 出力側回転センサ
５２ 制御器
５３ クラッチ装置
５４ 出力軸回転センサ
５５ オイルポンプ
５６ 制御弁装置
５７ 油圧センサ
５８ ライン圧制御用電磁弁
５９ シフト用電磁弁
６０ 油温センサ
６１ ポジションスイッチ
６２ アクセルセンサ
６３ ブレーキスイッチ
６４ エンジンコントローラ

Claims (6)

1. 入力軸と、出力軸と、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、このトロイダル型無段変速機の変速比の変更を制御する為の制御器とを備え、
   このトロイダル型無段変速機は、上記差動ユニットの第一の入力部と共に上記入力軸により回転駆動される入力側ディスクと、この入力側ディスクと同心に、且つ、この入力側ディスクに対する相対回転を自在として支持され、上記差動ユニットの第二の入力部に接続された出力側ディスクと、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、それぞれがこれら各パワーローラを１個ずつ回転自在に支持すると共に、それぞれの両端部に互いに同心に設けられた枢軸を中心とする揺動変位を自在とした複数個の支持部材と、これら各支持部材をこの枢軸の軸方向に変位させてこれら各支持部材をこの枢軸を中心に揺動変位させ、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変える、それぞれが油圧式である複数のアクチュエータと、これら各アクチュエータへの作動油の給排を制御する為の制御弁と、この制御弁の一部の構成部材を変位させてこの制御弁の切り換え状態を変える為のステッピングモータと、上記各支持部材のうちの何れかの動きを上記制御弁の他の構成部材に伝達してこの制御弁の切り換え状態を変える為のフィードバック機構とを備えたものであり、
   上記差動ユニットは、上記第一、第二の入力部同士の間の速度差に応じた回転を取り出して上記出力軸に伝達するものであり、
   上記制御器は、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により、上記入力軸を一方向に回転させた状態のまま上記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する機能を有するものである無段変速装置に於いて、
   上記制御器は、上記ステッピングモータの駆動を、上記トロイダル型無段変速機の変速比を微調節する場合に１−２相励磁で行ない、それ以外の場合に１相励磁又は２相励磁で行なうものであって、少なくとも上記トロイダル型無段変速機の変速比が、上記入力軸を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸を停止させる為の値の近傍で、上記ステッピングモータの駆動を１−２相励磁により行ない、上記トロイダル型無段変速機の変速比に関し、現時点での値と、上記入力軸を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸を停止させる値との間に、予め設定した変速比に関するチューニング値以上の差がある場合で、且つ、必要とされる変速速度が、予め設定した変速速度に関するチューニング値よりも遅い場合に、上記ステッピングモータの駆動を１相励磁により行ない、同じく、現時点での値と、上記入力軸を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸を停止させる値との間に、予め設定した変速比に関するチューニング値以上の差がある場合で、且つ、必要とされる変速速度が、予め設定した変速速度に関するチューニング値以上である場合に、上記ステッピングモータの駆動を２相励磁により行なうものである事を特徴とする無段変速装置。
2. 制御器は、入力軸を一方向に回転させた状態のまま出力軸を停止させる状態若しくはその状態に近い状態にトロイダル型無段変速機の変速比を調節する場合に、このトロイダル型無段変速機を通過すべきトルクの目標値を設定し、走行状態を選択されている場合で、この目標値と実際にこのトロイダル型無段変速機を通過するトルクとの間に偏差が存在する場合に、この偏差を解消する方向に上記変速比を調節する機能を有し、ステッピングモータは、この偏差を解消すべくこの変速比を調節する際に、１−２相励磁で駆動される、請求項１に記載した無段変速装置。
3. 制御器は、走行状態が選択されている場合に、トロイダル型無段変速機の変速比に関して、現時点での変速比と目標変速比とから変速必要量を算出して、この変速必要量を予め設定した変速必要量に関するチューニング値と比較し、この変速必要量がこのチューニング値以下の場合に、上記ステッピングモータを１−２相励磁で駆動する、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した無段変速装置。
4. 制御器は、走行状態が選択されている場合に、トロイダル型無段変速機の変速比に関して、現時点での変速比と目標変速比とから変速必要量を算出して、この変速必要量を予め設定した変速必要量に関するチューニング値と比較し、この変速必要量がこのチューニング値よりも大きく、且つ、必要とされる変速速度が、予め設定した変速速度に関するチューニング値よりも遅い場合に、ステッピングモータを１相励磁で駆動する、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した無段変速装置。
5. 制御器は、走行状態が選択されている場合に、トロイダル型無段変速機の変速比に関して、現時点での変速比と目標変速比とから変速必要量を算出して、この変速必要量を予め設定した変速必要量に関するチューニング値と比較し、この変速必要量がこのチューニング値よりも大きく、且つ、必要とされる変速速度が、予め設定した変速速度に関するチューニング値以上である場合に、ステッピングモータを２相励磁で駆動する、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した無段変速装置。
6. 制御器は、車両が停止状態でシフトレバーが非走行状態位置に存在する場合に、ステッピングモータを１−２相励磁で駆動する、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した無段変速装置。

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