JP4742678B2

JP4742678B2 - 無段変速装置

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Publication number: JP4742678B2
Application number: JP2005153599A
Authority: JP
Inventors: 巧篠島; 英司井上
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-05-26
Filing date: 2005-05-26
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2025-05-26
Also published as: JP2006329317A

Description

この発明は、例えば車両（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、低速モードと高速モードとのモード切換を滑らかに行なえる構造を、低コストで実現するものである。

自動車用変速装置としてトロイダル型無段変速機を使用する事が、例えば特許文献１、２、非特許文献１、２等の多くの刊行物に記載され、且つ、一部で実施されて周知である。又、変速比の変動幅を大きくすべく、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせた無段変速装置も、例えば特許文献３〜８に記載される等により従来から広く知られている。このうちの特許文献３〜４には、トロイダル型無段変速機のみで動力を伝達するモード（低速モード）と、差動ユニットである遊星歯車式変速機により主動力を伝達し、上記トロイダル型無段変速機により変速比の調節を行なう、所謂パワースプリット状態を実現するモード（高速モード）とを備えた無段変速装置が記載されている。又、上記特許文献５〜８には、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、所謂ギヤードニュートラル状態を実現できるモード（低速モード）を備えた無段変速装置が記載されている。

図９〜１０は、特許文献７〜８に記載されたギヤードニュートラル状態を実現できるモードを備えた無段変速装置を示している。このうちの図９は無段変速装置のブロック図を、図１０は、この無段変速装置を制御する油圧回路を、それぞれ示している。エンジン１の出力は、ダンパ２を介して、入力軸３に入力される。この入力軸３に伝達された動力は、直接又はトロイダル型無段変速機４を介して、差動ユニットである遊星歯車式変速機５に伝達される。そして、この遊星歯車式変速機５の構成部材の差動成分が、クラッチ装置６、即ち、図１０の低速用、高速用各クラッチ７、８を介して、出力軸９に取り出される。

又、上記トロイダル型無段変速機４は、それぞれが第一、第二のディスクである入力側、出力側各ディスク１０、１１と、複数個のパワーローラ１２と、それぞれが支持部材である複数個のトラニオン（図示省略）と、アクチュエータ１３（図１０）と、押圧装置１４と、変速比制御ユニット１５とを備える。このうちの入力側、出力側各ディスク１０、１１は、互いに同心に、且つ相対回転自在に配置されている。又、上記各パワーローラ１２は、互いに対向する上記入力側、出力側各ディスク１０、１１の内側面同士の間に挟持されて、これら入力側、出力側各ディスク１０、１１同士の間で動力を伝達する。又、上記各トラニオンは、上記各パワーローラ１２を回転自在に支持している。

又、上記アクチュエータ１３は、油圧式のもので、上記各パワーローラ１２を支持した上記各トラニオンを、それぞれの両端部に設けた枢軸の軸方向に変位させて、上記入力側ディスク１０と出力側ディスク１１との間の変速比を変える。又、上記押圧装置１４は、油圧式のもので、上記入力側ディスク１０と上記出力側ディスク１１とを互いに近付く方向に押圧する。又、上記変速比制御ユニット１５は、上記入力側ディスク１０と出力側ディスク１１との間の変速比を所望値にする為に、上記アクチュエータ１３の変位方向及び変位量を制御する。

図示の例の場合、上記変速比制御ユニット１５は、制御器１６と、この制御器１６からの制御信号に基づいて切り換えられる、ステッピングモータ１７と、ライン圧制御用電磁開閉弁１８と、電磁弁１９と、シフト用電磁弁２０と、これら各部材１７〜２０により作動状態を切り換えられる制御弁装置２１とにより構成している。尚、この制御弁装置２１は、変速比制御弁２２と、差圧シリンダ２３と、補正用制御弁２４ａ、２４ｂと、高速クラッチ用、低速クラッチ用各切換弁２５、２６（図１０）とを合わせたものである。このうちの変速比制御弁２２は、上記アクチュエータ１３への油圧の給排を制御するものである。又、上記差圧シリンダ２３は、前記トロイダル型無段変速機４を通過するトルク（通過トルク）に応じて、このトロイダル型無段変速機４の変速比を補正すべく、上記変速比制御弁２２の切換状態を調節する為のものである。又、上記補正用制御弁２４ａ、２４ｂは、上記差圧シリンダ２３への圧油の給排を制御するものである。更に、上記高速クラッチ用、低速クラッチ用各切換弁２５、２６は、前記低速用、高速用各クラッチ７、８への圧油の導入状態を切り換えるものである。

又、前記ダンパ２部分から取り出した動力により駆動されるオイルポンプ２７（図１０の２７ａ、２７ｂ）から吐出した圧油は、上記制御弁装置２１や上記押圧装置１４等に送り込まれる。即ち、油溜２８（図１０）から吸引されて上記オイルポンプ２７ａ、２７ｂにより吐出された圧油を、調圧弁２９ａ、２９ｂで所定圧に調整自在としている。又、これら両調圧弁２９ａ、２９ｂのうち、上記押圧装置１４並びに手動油圧切換弁３０側に送る油圧を調整する為の調圧弁２９ａによる調整圧を、上記ライン圧制御用電磁開閉弁１８の開閉に基づいて調節自在としている。そして、上記両調圧弁２９ａ、２９ｂにより圧力を調整された圧油を、前記変速比制御弁２２を介して前記アクチュエータ１３に送り込み自在とする他、前記差圧シリンダ２３のストロークを調節する為の前記補正用制御弁２４ａ、２４ｂに、前記電磁弁１９の開閉に基づいて送り込み自在としている。

又、この圧油は、上記手動油圧切換弁３０と、前記高速クラッチ用切換弁２５又は低速クラッチ用切換弁２６とを介して、前記低速用クラッチ７又は高速用クラッチ８の油圧室内に送り込み自在としている。又、これら低速用、高速用各クラッチ７、８のうちの低速用クラッチ７は、減速比を大きくする｛変速比無限大（ギヤードニュートラル状態）を含む｝低速モードを実現する際に接続されると共に、減速比を小さくする高速モードを実現する際に接続を断たれる。これに対して、上記高速用クラッチ８は、上記低速モードを実現する際に接続を断たれると共に高速モードを実現する際に接続される。又、これら低速用、高速用各クラッチ７、８への圧油の給排状態は、前記シフト用電磁弁２０の切り換えに応じて切り換えられる。

上述の様な図９〜１０に示した無段変速装置の運転時、前記制御器１６の制御信号に基づき上記シフト用電磁弁２０を切り換える事により、上記低速用、高速用各クラッチ７、８の断接状態を切り換えて、低速モードと高速モードとの切り換えを行なう。ところで、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とをクラッチ装置を介して組み合わせて成り、低速モードと高速モードとを有する無段変速装置の場合、上述した様なギヤードニュートラル状態を実現できるものにしても、前記特許文献３〜４に記載されたパワースプリット状態を実現できるものにしても、低速モードと高速モードとのモード切換時に、このモード切換を滑らかに行なう事が、乗り心地性能（乗り心地の良さ）等を確保する面で重要になる。この様なモード切換を滑らかに行なう技術として、例えば特許文献９には、このモード切換時に、それまで接続されていなかったクラッチと、それまで接続されていたクラッチとを、同時に接続させる技術が記載されている。

この様な技術を採用すれば、例えば加速中に低速モードから高速モードに切り換える際には、図１１（Ａ）に示す様に、それまで接続されていなかった高速用クラッチが接続されてから、それまで接続されていた低速用クラッチの接続が断たれる。この為、モード切換時にこれら高速用、低速用両クラッチの接続が同時に断たれる事による、エンジンの回転速度の急上昇（吹け上がり）や、この急上昇後の高速用クラッチの接続に伴う変速ショック（トルク抜け感、押し出し感）を防止して、運転者を初めとする乗員に違和感を与える事を防止できる。又、特許文献１０には、パワースプリット状態を実験できる無段変速装置で、高速モードから低速モードに切り換える際の高速用クラッチを断つタイミングに比べ、低速モードから高速モードに切り換える際の低速用クラッチを断つタイミングを長くする事により、このモード切換時に両クラッチが接続されている時間を確保する発明が記載されている。又、特願２００４−１８５２７７号には、低速用、高速用各クラッチの断接を切り換える為の低速クラッチ用、高速クラッチ用各切換弁の切り換えに遅延時間を設定する事により、モード切換時に両方のクラッチを同時に接続させる時間を造り出す発明が開示されている。

ところで、上述した各特許文献に記載された従来技術や特願２００４−１８５２７７号に開示された先発明の場合、未だ改良の余地がある。即ち、これら従来技術や先発明の場合、モード切換時に、低速用、高速用各クラッチが同時に接続されたか否かの判定を行なってはいない。一方、モード切換時に上記低速用、高速用各クラッチは、その切換時の状態、例えば油温やこれら低速用、高速用各クラッチを構成する摩擦材の温度特性等に応じて、接続が開始されてから接続し切る（動力の伝達をできる状態となる）までの時間が異なる。この為、上記油温によっては、モード切換時に上記両クラッチが同時に接続されなかったり、或いは逆に、これら両クラッチが同時に接続される時間が必要以上に長くなる可能性がある。

例えば、上記油温が高く、油の粘性が低い場合は、通油路中を圧油が流動する事に対する抵抗が低くなる為、上記モード切換時に、上記低速用、高速用各クラッチの接続が開始されてから接続し切るまでの時間が短くなる。この様な場合に、例えば通常のままのタイミングで上記低速用、高速用各クラッチの断接を行なうと、図１１（Ｂ）に示す様に、上記両クラッチが同時に接続されている時間ｔが長くなる。そして、この様に両クラッチが同時に接続されている時間ｔが必要以上に長くなると、上記モード切換が完了するまでの時間も（短くできるにも拘らず）長くなり、例えば加速中であればこの加速が途切れる時間が長くなって、走行フィーリングが悪化し、運転者を初めとする乗員に違和感を与える可能性がある。

一方、上記油温が低く、油の粘性が高い場合には、通油路中を圧油が流動する事に対する抵抗が高くなる為、上記モード切換時に上記低速用、高速用各クラッチの接続が開始されてから接続し切るまでの時間が長くなる。この様な場合に、例えば通常のままのタイミングで上記低速用、高速用各クラッチの断接を行なうと、図１１（Ｃ）に示す様に、それまで接続されていなかったクラッチが接続し切る以前に、それまで接続されていたクラッチの接続が断たれる可能性がある。この様な場合には、これら両クラッチが同時に接続を断たれた際に、上述した様な、エンジンの回転速度の急上昇（吹け上がり）や、この急上昇後のクラッチの接続に伴う変速ショックを生じ、運転者を初めとする乗員に違和感を与える可能性がある。

この様な不都合を防止すべく、モード切換時に、上記油温等の車両の状態に応じて、上記各クラッチの断接のタイミングを調節する事が考えられる。例えば、上記油温を検出する油温センサを設け、この検出される油温に応じて、各クラッチの断接タイミングを変える事が考えられる。但し、この様な構造を採用すると、上記油温とこの油温に対応する最適な断接タイミングとの相関関係を予め求めると共に、この相関関係を、制御器のメモリにマップや式等として記憶させておく必要がある。そして、この様な相関関係に基づいて上記各クラッチの断接を行なう為、これら各クラッチの断接制御が複雑になる可能性がある。

又、上記低速用、高速用各クラッチが同時に接続されているか否かを判定すべく、これら各クラッチに導入される油圧を検出したり、或いは、これら各クラッチを構成するピストン等の変位を検出する事が考えられる。但し、この様な場合には、上記油圧を検出する為の油圧センサや油圧スイッチ、或いは、上記ピストン等の変位を検出する為の変位センサ（ストロークセンサ）を別に設ける必要があり、装置が複雑になると共に、コストが増大する可能性がある。

特許第２７３４５８３号公報特開平５−３９８５０号公報特開平１０−１９６７５９号公報特開２００３−１９４２０７号公報特開２００３−３０７２６６号公報特開２０００−２２０７１９号公報特開２００４−２２５８８８号公報特開２００４−２１１８３６号公報特開平９−２１０１９１号公報特開２００３−２０７０４２号公報青山元男著、「別冊ベストカー赤バッジシリーズ２４５／クルマの最新メカがわかる本」、株式会社三雄社／株式会社講談社、平成１３年１２月２０日、ｐ．９２−９３田中裕久著、「トロイダルＣＶＴ」、株式会社コロナ社、２０００年７月１３日

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、油温等の車両状態の変化に拘らず、モード切換時に低速用、高速用両クラッチが同時に接続される時間を適正に造り出す事のできる構造を、装置を複雑にする事なく、低コストで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、従来から知られている無段変速装置と同様に、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とをクラッチ装置を介して組み合わせて成る。
このうちのクラッチ装置は、減速比を大きくする低速モードを実現する際に接続されて同じく小さくする高速モードを実現する際に接続を断たれる低速用クラッチと、この高速モードを実現する際に接続されて上記低速モードを実現する際に接続を断たれる高速用クラッチと、これら各クラッチの断接状態を切り換える制御器とから成る。
又、この制御器は、上記各クラッチの断接を制御する事により、変速状態を上記低速モードと上記高速モードとのうちの何れかのモードにするものである。
そして、上記制御器に、上記低速モードと上記高速モードとのモード切換時に、上記低速用クラッチと上記高速用クラッチとのうちの一方のクラッチでそれまで接続されていなかったクラッチを接続してから、同じく他方のクラッチでそれまで接続されていたクラッチの接続を断つ機能を持たせる事により、これら両クラッチが同時に接続されている時間を設定している。
特に、本発明の無段変速装置に於いては、上記制御器に、上記両クラッチが同時に接続されている事を、上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの変化に基づいて判定する機能を持たせる。そして、上記モード切換時に、この機能に基づき上記両クラッチが同時に接続されていると判定された事を条件に、それまで接続されていた上記他方のクラッチの接続を断つ。

上述の様に、本発明の無段変速装置によれば、モード切換時に、それまで接続されていなかった一方のクラッチが接続されると、この一方のクラッチとそれまで接続されていた他方のクラッチとの両クラッチが接続されている事を、トロイダル型無段変速機を通過するトルクの変化に基づいて判定する。そして、上記両クラッチが接続されていると判定されてから、上記他方のクラッチの接続を断つ。この為、例えばクラッチを構成する摩擦材の温度特性並びに油温等の車両状態に応じて、上記一方のクラッチの接続が開始されてから接続し切る（動力の伝達をできる状態となる）までの時間が変化しても、この時間の長短に拘らず、上記両クラッチが同時に接続されてから、上記他方のクラッチの接続を断つ事ができる。

この為、上記両クラッチが同時に接続されている時間を、上記油温等の変化に拘らず、確実に造り出す事ができ、モード切換を滑らかに行なえる。又、これと共に、上記両クラッチが同時に接続されている時間も、上記一方のクラッチが接続されてから（或は判定から）上記他方のクラッチの接続を断つ為の指令信号を出すまでのタイミング（遅延時間）を設定する事により、容易に調節できる。この為、モード切換の時間が必要以上に長くなる事による、走行フィーリングの悪化を防止でき、運転者を初めとする乗員に違和感を与える事を防止できる。又、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）の変化は、従来からこの通過トルクを検出する為に設置されていた油圧センサが検出する、パワーローラを支持する支持部材（トラニオン）を枢軸の軸方向に変位させる油圧式のアクチュエータに設けられた、１対の油圧室同士の差圧から求める事ができる。この為、上記両クラッチが接続されているか否かを判定する為に、クラッチの構成部品の変位量を求める為の変位センサ（ストロークセンサ）や、クラッチの油圧室内の油圧を検出する為の油圧センサ等を別に設ける必要もなく、装置が複雑になる事や、コストが嵩む事を防止できる。

本発明を実施する場合に好ましくは、両クラッチが同時に接続されたか否かを、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０になったか否か（請求項２）、この通過トルクが０に向けて所定量変化したか否か（請求項３）、この通過トルクが０に向けて所定速度（以上）で変化したか否か（請求項４）、のうちの何れか又は複数の変化に基づいて判定する。
この様に構成すれば、上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの変化に基づいて、上記両クラッチが同時に接続されているか否かを、容易、且つ、正確に判定できる。

又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した様に、入力軸を一方向に回転させたまま出力軸を停止させる、ギヤードニュートラル状態を実現できるモードを備えたものとする。
この様な、ギヤードニュートラル状態を実現できるモードを備えた無段変速装置の場合は、低速モードと高速モードとの間のモード切換が、低速で行なわれる。この為、このモード切換が走行の度に行なわれる事になり、モード切換を滑らかに行なう必要性が高く、本発明の効果を顕著に得られる。

図１〜６は、請求項１、２、５に対応する、本発明の実施例１を示している。尚、本実施例の特徴は、モード切換時にクラッチ装置６である低速用、高速用両クラッチ７、８が同時に接続されている時間を確実に造り出すべく、トロイダル型無段変速機４を通過するトルク（通過トルク）に応じて、上記低速用、高速用両クラッチ７、８の断接制御を行なう点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図９〜１０に示した従来構造と同様であるから、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。

本実施例の場合も、制御器１６の制御信号に基づいて上記低速用、高速用各クラッチ７、８の断接状態を切り換える事により、減速比を大きくする（ギヤードニュートラル状態を含む）低速モードと、減速比を小さくする高速モードとを実現する。この為に、上記低速用、高速用各クラッチ７、８の断接状態を、上記制御器１６の制御信号に基づいて通電状態を制御される、低速クラッチ用、高速クラッチ用各電磁切換弁３１、３２により、切り換え自在としている。即ち、これら低速クラッチ用、高速クラッチ用各電磁切換弁３１、３２は、ソレノイドへの通電に基づいてスプールをそれぞれ変位させるもので、このスプールの変位に基づき、上記低速用、高速用各クラッチ７、８の油圧室内への圧油の導入状態を切り換える事により、これら低速用、高速用各クラッチ７、８の断接状態を切り換える。

例えば、上記低速用クラッチ７を接続すると共に上記高速用クラッチ８の接続を断つ場合（低速モードを実現する場合）には、上記低速クラッチ用、高速クラッチ用各電磁切換弁３１、３２を非通電状態にし、これら各電磁切換弁３１、３２のスプールを、ばねの弾力に基づいて図２の右方（左枡の状態）に変位させる。この結果、上記低速用クラッチ７の油圧室に圧油が導入され、この低速用クラッチ７が接続されると共に、上記高速用クラッチ８の油圧室が油溜２８に通じ、この高速用クラッチ８の接続が断たれる。

一方、上記低速用クラッチ７の接続を断つと共に上記高速クラッチ８を接続する場合に（高速モードを実現する場合）は、上記低速クラッチ用、高速クラッチ用各電磁切換弁３１、３２を通電状態にし、これら各電磁切換弁３１、３２のスプールを、ばねの弾力に抗して、図２の左方（右枡の状態）に変位させる。この結果、上記低速用クラッチ７の油圧室が油溜２８に通じ、この低速用クラッチ７の接続が断たれると共に、上記高速用クラッチ８の油圧室に圧油が導入され、この高速用クラッチ８が接続される。

又、上記低速、高速用両クラッチ７、８の接続を断つ場合（ニュートラル状態を実現する場合）には、上記低速クラッチ用電磁切換弁３１を通電状態とし、この電磁切換弁３１のスプールをばねの弾力に抗して図２の左方（右枡の状態）に変位させると共に、上記高速クラッチ用電磁切換弁３２を非通電状態にし、この電磁切換弁３２のスプールを、ばねの弾力に基づいて図２の右方（左枡の状態）に変位させる。この結果、上記低速用クラッチ７の油圧室が油溜２８に通じ、この低速用クラッチ７の接続が断たれると共に、上記高速用クラッチ８の油圧室が油溜２８に通じ、この高速用クラッチ８の接続が断たれる。

又、本実施例の場合、前記制御器１６に、低速モードと高速モードとのモード切換時に、上記低速用クラッチ７と上記高速用クラッチ８とのうちの一方のクラッチでそれまで接続されていなかったクラッチを接続してから、同じく他方のクラッチでそれまで接続されていたクラッチの接続を断つ機能を持たせている。即ち、低速モードから高速モードにモード切換する場合には、上記高速用クラッチ８を接続してから、上記低速用クラッチ７の接続を断つ様にすると共に、高速モードから低速モードにモード切換する場合には、上記低速用クラッチ７を接続してから、上記高速用クラッチ８の接続を断つ様にしている。更に、本実施例の場合、上述の様なモード切換時に、上記低速用、高速用両クラッチ７、８が同時に接続されている事を、トロイダル型無段変速機４を通過するトルク（通過トルク）の変化に基づいて判定する機能を、上記制御器１６に持たせている。

即ち、モード切換時に、それまで接続されていなかった一方のクラッチが接続され、上記低速用、高速用両クラッチ７、８が同時に接続された状態になると、上記通過トルクは、それまでの他方のクラッチのみが接続されていた状態での値から、０に向けて変化する。この為、この様な通過トルクの変化を検出すれば、上記低速用、高速用両クラッチ７、８が同時に接続されたか否かを判定できる。この為に、本実施例の場合は、上記通過トルクを、この通過トルクに対応する値である、パワーローラ１２を支持する支持部材（トラニオン）を枢軸の軸方向に変位させる油圧式のアクチュエータ１３に設けた、１対の油圧室３３ａ、３３ｂ同士の間の差圧から求める。この為に、これら各油圧室３３ａ、３３ｂにそれぞれ油圧センサ３４（図２の３４ａ、３４ｂ）を設け、これら各油圧センサ３４ａ、３４ｂの検出信号を、上記制御器１６に入力している。

そして、例えば図４に示す様に、上記１対の油圧室３３ａ、３３ｂ同士の間の差圧に応じて、上記低速用、高速用両クラッチ７、８の断接制御を行なう。尚、この図４は、加速中に低速モードから高速モードへのモード切換を行なう場合を示している。
先ず、上記トロイダル型無段変速機４の変速比が、上記モード切換を行なう値（例えば最大減速比）になると、それまで接続されていなかった一方のクラッチである高速用クラッチ８の接続を開始すべく、前記高速クラッチ用電磁切換弁３２が切り換わる（通電状態がＯＮになる）。そして、この切り換えに基づいて上記高速用クラッチ８の油圧室の油圧が上昇し、上記低速用、高速用両クラッチ７、８が同時に接続されると、上記通過トルクに対応する値である上記差圧が、それまでの値（−５００ｋPa）から０に向けて変化する。そこで、この差圧の変化から、上記制御器１６により、上記両クラッチ７、８が同時に接続されていると判定する。そして、この判定を条件に、それまで接続されていた他方のクラッチである、低速用クラッチ７の接続を断つべく、前記低速クラッチ用電磁切換弁３１を切り換える（通電状態ＯＮにする）。尚、これとは逆に、高速モードから低速モードへのモード切換を行なう場合には、一方のクラッチと他方のクラッチ、並びに、上記差圧の正負が逆になる以外は、上述した場合と同様に低速用、高速用各クラッチ７、８の断接を行なう事で、これら両クラッチ７、８が同時に接続される時間を造り出す。

上述の様な制御器１６が備える機能に就いて、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。尚、このフローチャートに示した作業は、イグニッションスイッチがＯＮされてからＯＦＦされるまでの間、より好ましくは、トロイダル型無段変速機４の変速比がモード切換を行なう値｛例えば最大減速比（変速比が最小の値）｝近傍で運転されている間、繰り返し（自動的に）行なわれる。
先ず、上記制御器１６は、ステップ１で、モード切換を行なう条件が成立しているか否かを判定する。この判定は、例えばトロイダル型無段変速機４の変速比が所定の値（例えば最大減速比＝０．４６）であるか否かを、入力側、出力側両回転センサ３５、３６により検出される入力側、出力側各ディスク１０、１１の回転速度の比に基づいて、或いは、予め求めたステッピングモータ１７のステップ位置と変速比との相関関係に基づいて、判定する。この様なステップ１で、上記トロイダル型無段変速機４の変速比が所定の値ではないと判定された場合には、モード切換は行なわずに終了する（開始に戻る）。

一方、上記ステップ１で、上記トロイダル型無段変速機４の変速比が所定値であり、モード切換を行なう条件が成立していると判定された場合には、続くステップ２に示す様に、現在の走行モードが低速モードか否かを判定する。この判定は、この判定の直前に、上記制御器１６が前記低速クラッチ用、高速クラッチ用両電磁切換弁３１、３２に出力した制御信号に基づいて行なう。この様なステップ２で、上記制御器１６が直前に出力した制御信号が、低速モードを実現するもの（低速用クラッチ７を接続すると共に高速用クラッチ８の接続を断つもの）であれば、現在の走行モードが低速モードであると判定する。そして、この様に現在の走行モードが低速モードであると判定された場合は、ステップ３で、高速用クラッチ８を接続させるべく、上記高速クラッチ用電磁切換弁３２を切り換える（通電状態をＯＮにする）。次いで、ステップ４に示す様に、前記トロイダル型無段変速機４を通過するトルク（通過トルク）に対応する値である、前記アクチュエータ１３を構成する１対の油圧室３３ａ、３３ｂ同士の間の差圧の変化を検出する。

即ち、続くステップ５に示す様に、この差圧が０（差圧＝０）になったか否かを判定する。本実施例の場合は、上記差圧が、チューニング等により決定されるヒステリシスαの範囲内（差圧≦｜０±α｜）か否かにより判定する。尚、このヒステリシスαは、予め実験等により求めた最適値に設定しておく。この様なステップ５で、上記差圧が０±αの範囲内でなければ、上記ステップ４に戻り、再度この差圧が０±αの範囲内かの判定を、この差圧が０±αの範囲内になるまで繰り返す。そして、上記ステップ５で、上記差圧が０±αの範囲内となり、前記低速用、高速用両クラッチ７、８が同時に接続されていると判定された場合には、続くステップ６に示す様に、前記低速用クラッチ７の接続を断つべく、前記低速クラッチ用電磁切換弁３１を切り換える（通電状態をＯＮにする）。

一方、上記ステップ２で、上記制御器１６が直前に出力した制御信号が高速モードを実現するもの（低速用クラッチ７の接続を断つと共に高速用クラッチ８を接続させるもの）であれば、現在の走行モードが高速モードであると判定する。そして、この様に現在の走行モードが高速モードであると判定された場合は、ステップ７で、低速用クラッチ７を接続させるべく、上記低速クラッチ用電磁切換弁３１を切り換える（通電状態をＯＦＦにする）。次いで、ステップ８に示す様に、上記トロイダル型無段変速機４を通過するトルク（通過トルク）に対応する値である、上記アクチュエータ１３を構成する１対の油圧室３３ａ、３３ｂ同士の間の差圧の変化を検出する。

即ち、続くステップ９に示す様に、この差圧が０（差圧＝０）になったか否かを判定する。本実施例の場合は、上記差圧が、チューニング等により決定されるヒステリシスαの範囲内（差圧≦｜０±α｜）か否かにより判定する。尚、このヒステリシスαも、予め実験等により求めた最適値に設定しておく。この様なステップ９で、上記差圧が０±αの範囲内でなければ、上記ステップ８に戻り、再度この差圧が０±αの範囲内かの判定を、この差圧が０±αの範囲内になるまで繰り返す。そして、上記ステップ９で、上記差圧が０±αの範囲内となり、前記低速用、高速用両クラッチ７、８が同時に接続されていると判定された場合には、続くステップ１０に示す様に、高速用クラッチ８の接続を断つべく、前記高速クラッチ用電磁切換弁３２を切り換える（通電状態をＯＦＦにする）。

上述の様に本実施例によれば、モード切換時に、それまで接続されていなかった一方のクラッチ（低速用クラッチ７或いは高速用クラッチ８）が接続されると、この一方のクラッチ７（８）と、それまで接続されていた他方のクラッチ（高速用クラッチ８或いは低速用クラッチ７）との両クラッチ７、８が接続されている事を、トロイダル型無段変速機４を通過するトルクの変化を表す、アクチュエータ１３の油圧室３３ａ、３３ｂ同士の間の差圧に基づいて判定する。そして、上記両クラッチ７、８が接続されていると判定されてから、上記他方のクラッチ８（７）の接続を断つ。この為、例えば上記低速用、高速用各クラッチ７、８を構成する摩擦材の温度特性並びに油温等の車両状態に応じて、上記一方のクラッチ７（８）の接続が開始されてから接続し切る（動力の伝達をできる状態となる）までの時間が変化しても、この時間の長短に拘らず、上記両クラッチ７、８が同時に接続されてから、上記他方のクラッチ８（７）の接続を断つ事ができる。

即ち、図５（Ａ）に示す様に、上記油温が低く、油の粘性が低ければ、上記モード切換時に上記低速用、高速用各クラッチ７、８の接続が開始されてから接続し切るまでの時間Ｔが長くなる（例えば１．５秒程度）。この様な場合でも、上記両クラッチ７、８が接続された事を上記差圧に基づいて判定し、これら両クラッチ７、８が接続された事を条件に、他方のクラッチである低速用クラッチ７の接続を断つ事ができる。又、同図（Ｂ）に示す様に、上記油温が高く、油の粘性が低ければ、上記モード切換時に上記低速用、高速用各クラッチ７、８の接続が開始されてから接続し切るまでの時間ｔが短くなる（例えば０．７秒程度）。この様な場合でも、上記両クラッチ７、８が接続された事を上記差圧に基づいて判定し、これら両クラッチ７、８が接続された事を条件に、他方のクラッチである低速用クラッチ７の接続を断つ事ができる。

この為、上記両クラッチ７、８が同時に接続されている時間を、上記油温等の変化に拘らず、確実に造り出す事ができ、モード切換を滑らかに行なえる。又、これと共に、上記両クラッチ７、８が同時に接続されている時間も、上記他方のクラッチ（図５では低速用クラッチ７）の接続を断つタイミング｛一方のクラッチが接続されてから（或は判定から）他方のクラッチの接続を断つ信号を発するまでの遅延時間｝を設定する事により容易に調節できる。この為、モード切換の時間が必要以上に長くなる事による、走行フィーリングの悪化を防止でき、運転者を初めとする乗員に違和感を与える事を防止できる。又、上記トロイダル型無段変速機４を通過するトルク（通過トルク）の変化は、従来からこの通過トルクを検出する為に設置されていた油圧センサが検出する、前述の様な、パワーローラ１２を支持する支持部材（トラニオン）を枢軸の軸方向に変位させる油圧式のアクチュエータ１３の１対の油圧室３３ａ、３３ｂ同士の間の差圧から求める事ができる。この為、上記両クラッチ７、８が接続されているかを判定する為に、変位センサ（ストロークセンサ）や、これら両クラッチ７、８の油圧室内の油圧を検出する為の油圧センサ等を別に設ける必要もなく、装置が複雑になる事や、コストが嵩む事を防止できる。

図６は、車両を停止させた状態から、５０Km/h程度まで加速し、その後惰性走行させてから、ブレーキペダルを踏み込んで停止するまでの、この車両に加わる加速度の変化を示している。この図６中、入力側ディスク１０の回転速度（IDREV ［min^-1 ］：左縦軸）を細一点鎖線とし、出力側ディスク１１の回転速度（ODREV ［min^-1 ］：左縦軸）を細二点鎖線とし、トロイダル型無段変速機４の変速比（ｅ_CVU ［ratio ］：左縦軸×１００００）を太実線とし、アクチュエータ１３の１対の油圧室３３ａ、３３ｂ同士の差圧（dP［KPa ］：左縦軸）を細破線としている。又、走行モード｛MODE［Ｌ（低速モード）／Ｈ（高速モード）］｝を太二点鎖線とし、車速（SPEED ［km/h］：左縦軸×１００）を細三点鎖線とし、アクセル開度（ACCEL ［% ］：右縦軸＋２００）を太四点鎖線とし、ブレーキペダルの踏み込み状態（Ｆ／Ｂ［ON／OFF ］）を太三点鎖線としている。又、低速クラッチ用電磁切換弁３１の切り換え状態（Low SOL ［ON／OFF ］）を太五点鎖線とし、高速クラッチ用電磁切換弁３２の切り換え状態（High SOL［ON／OFF ］）を太破線とし、ステッピングモータ１７のステップ位置（Ｓ／Ｍ［Step］：右縦軸）を太一点鎖線としている。更に、低速用クラッチ７の油圧室の油圧（Ｋ１［KPa ］：右縦軸×１０）を細四点鎖線とし、高速用クラッチ８の油圧室の油圧（Ｋ２［KPa ］：右縦軸×１０）を細５点鎖線とし、加速度（Acceleration［G ］：右縦軸×１０）を細実線としている。又、横軸を時間［Sec ］とすると共に、モード切換を行なうトロイダル型無段変速機４の変速比ｅ_CVU を０．４６としている。

この様な図６から明らかな様に、低速モードから高速モードに切り換える際は、それまで接続されていなかった高速用クラッチ８とそれまで接続されていた低速用クラッチ７との両方が接続されると、同図にイで示す様に、上記トロイダル型無段変速機４を通過するトルクに対応する値である上記差圧が、それまでの値から０に向けて変化する。本実施例の場合、この様な差圧の変化に基づき、上記低速用、高速用両クラッチ７、８が同時に接続されたと判断すると共に、この様に両クラッチ７、８が接続された事を条件に、上記低速用クラッチ７の接続を断っている。この様な低速モードから高速モードへのモード切換の際に加わる加速度は、同図の実線ハにその傾向を示す様に、急激には変動していない。この為、滑らかにモード切換を行なえ、運転者を初めとする乗員に違和感を与える事を防止できる。又、高速モードから低速モードに切り換える際にも、それまで接続されていなかった低速用クラッチ７とそれまで接続されていた高速用クラッチ８との両方が接続されると、同図にロで示す様に、上記差圧がそれまでの値から０に向けて変化する。この場合も、この様な差圧の変化に基づき、上記低速用、高速用両クラッチ７、８が同時に接続されたと判断すると共に、この様に両クラッチ７、８が接続された事を条件に、上記高速用クラッチ８の接続を断っている。この様な高速モードから低速モードへのモード切換の際に加わる加速度も、同図の実線ニにその傾向を示す様に、急激には変動していない。この場合も、モード切換を滑らかに行なえ、運転者を初めとする乗員に違和感を与える事を防止できる。

尚、本実施例の場合は、制御器１６により制御される低速クラッチ用、高速クラッチ用各電磁切換弁３１、３２の切換に基づき、低速用クラッチ７及び高速用クラッチ８の断接状態を、それぞれ独立して切換自在としている。この様に低速用、高速用各クラッチ７、８の断接状態を独立して切り換える構造としては、上記低速クラッチ用、高速クラッチ用各電磁切換弁３１、３２により上記低速用、高速用各クラッチ７、８の各油圧室に送り込む油圧を制御する他、電磁比例弁や、モータ等のアクチュエータにより制御する事もできる。又、上記低速用、高速用各クラッチの断接を直接モータ等のアクチュエータや切換弁により制御する事もできる。要は、上記低速用、高速用各クラッチ７、８の断接状態をそれぞれ独立して切り換える事ができれば、何れの構造も採用可能である。又、前述の様に本実施例の場合は、低速モードを実現する際に低速クラッチ用、高速クラッチ用両電磁切換弁３１、３２を非通電状態にすると共に、高速モードを実現する際にこれら両電磁切換弁３１、３２を通電状態にする。この為、何らかの故障でこれら各電磁切換弁３１、３２に通電を行なえなくなった場合でも、低速モードでの走行を確保でき、フエールセーフ化（故障時の安全性能の向上）を図れる。

図７は、請求項１、３に対応する、本発明の実施例２を示している。上述した実施例１の場合は、モード切換時に低速用、高速用両クラッチ７、８が同時に接続されているか否かを、トロイダル型無段変速機４（図１、２参照）を通過するトルクが０になったか否かに基づいて判定する。これに対して、本実施例の場合は、上記両クラッチ７、８が同時に接続されているか否かを、上記トロイダル型無段変速機４を通過するトルクが０に向けて所定量変化したか否かに基づいて判定する。即ち、本実施例の場合は、上記通過トルクに対応する値である、パワーローラ１２（図１参照）を支持する支持部材（トラニオン）を枢軸の軸方向に変位させる油圧式のアクチュエータ１３の１対の油圧室３３ａ、３３ｂ（図２参照）同士の差圧が、０に向けて所定量（例えばＸ［Pa］）変化したか否かに基づいて、上記判定を行なう。例えば、現在の差圧が正の値である場合には、所定量減少したか否かに基づいて、或いは、現在の差圧が負の値である場合には、所定量増大したか否かに基づいて、上記判定を行なう。そして、この差圧が０に向けて所定量変化した事を条件に、それまで接続されていた他方のクラッチ（低速用クラッチ７或いは高速用クラッチ８）の接続を断つ。尚、上記所定量（Ｘ［Pa］）は、予め実験等により最適な値を求めておく。
その他の構成及び作用は、上述した実施例１と同様であるから、重複する説明は省略する。

図８は、請求項１、４に対応する、本発明の実施例３を示している。上述した実施例２の場合は、モード切換時に低速用、高速用両クラッチ７、８が同時に接続されているか否かを、トロイダル型無段変速機４（図１、２参照）を通過するトルクが０に向けて所定量変化したか否かに基づいて判定する。これに対して、本実施例の場合は、上記両クラッチ７、８が同時に接続されているか否かを、上記トロイダル型無段変速機４を通過するトルクが０に向けて所定速度（以上）で変化したか否かに基づいて判定する。即ち、本実施例の場合は、上記通過トルクに対応する値である、パワーローラ１２（図１参照）を支持する支持部材（トラニオン）を枢軸の軸方向に変位させる油圧式のアクチュエータ１３に設けた１対の油圧室３３ａ、３３ｂ（図２参照）同士の差圧が０に向けて所定速度以上（例えばＹ［Pa／ms］以上）で変化したか否かに基づいて、上記判定を行なう。例えば、現在の差圧が正の値である場合には、所定速度以上で減少したか否かに基づいて、或いは、現在の差圧が負の値である場合には、所定速度以上で増大したか否かに基づいて、上記判定を行なう。そして、この差圧が０に向けて所定速度以上で変化した事を条件に、それまで接続されていた他方のクラッチ（低速用クラッチ７或いは高速用クラッチ８）の接続を断つ。尚、上記所定速度（Ｙ［Pa／ms］）は、予め実験等により最適な値を求めておく。
その他の構成及び作用は、前述した実施例１と同様であるから、重複する説明は省略する。

以上の説明は、本発明を、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせると共に、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、所謂ギヤードニュートラル状態を実現できるモード（低速モード）を備えた無段変速装置に適用した場合に就いて説明した。但し、本発明は、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせると共に、トロイダル型無段変速機のみで動力を伝達するモード（低速モード）と、差動ユニットである遊星歯車式変速機により主動力を伝達し、上記トロイダル型無段変速機により変速比の調節を行なう、所謂パワースプリット状態を実現するモード（高速モード）とを備えた無段変速装置に適用する事もできる。又、自動車用の自動変速機としてだけでなく、各種産業用の変速機としても利用できる。又、トロイダル型無段変速機の構造に関しては、ハーフトロイダル型、フルトロイダル型の何れでも良い。

本発明の実施例１を示す、無段変速装置のブロック図。この無段変速装置に組み込む油圧回路図。実施例１の特徴となる動作を示すフローチャート。アクチュエータを構成する１対の油圧室同士の差圧と、低速用、高速用各クラッチの接続状態と、低速クラッチ用、高速クラッチ用各電磁切換弁の切り換え状態との関係を示す線図。低速用、高速用各クラッチの接続状態と、低速クラッチ用、高速クラッチ用各電磁切換弁の切り換え状態との関係の２例を示す線図。車両が停止した状態から加速し、惰性走行後、停止するまでの、各部の状態変化を説明する為の線図。本発明の実施例２を示す、図３と同様の図。同実施例３を示す、図３と同様の図。従来の無段変速装置のブロック図。この無段変速装置に組み込む油圧回路図。低速用、高速用各クラッチの接続状態と、低速用、高速用各切換弁の切り換え状態との関係の３例を示す線図。

符号の説明

１エンジン
２ダンパ
３入力軸
４トロイダル型無段変速機
５遊星歯車式変速機
６クラッチ装置
７低速用クラッチ
８高速用クラッチ
９出力軸
１０入力側ディスク
１１出力側ディスク
１２パワーローラ
１３アクチュエータ
１４押圧装置
１５変速比制御ユニット
１６制御器
１７ステッピングモータ
１８ライン圧制御用電磁開閉弁
１９電磁弁
２０シフト用電磁弁
２１制御弁装置
２２変速比制御弁
２３差圧シリンダ
２４ａ、２４ｂ補正用制御弁
２５高速クラッチ用切換弁
２６低速クラッチ用切換弁
２７、２７ａ、２７ｂオイルポンプ
２８油溜
２９ａ、２９ｂ調圧弁
３０手動油圧切換弁
３１低速クラッチ用電磁切換弁
３２高速クラッチ用電磁切換弁
３３ａ、３３ｂ油圧室
３４、３４ａ、３４ｂ油圧センサ
３５入力側回転センサ
３６出力側回転センサ

Claims

トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とをクラッチ装置を介して組み合わせて成り、このクラッチ装置は、減速比を大きくする低速モードを実現する際に接続されて同じく小さくする高速モードを実現する際に接続を断たれる低速用クラッチと、この高速モードを実現する際に接続されて上記低速モードを実現する際に接続を断たれる高速用クラッチと、これら各クラッチの断接状態を切り換える制御器とから成り、この制御器は、これら各クラッチの断接を制御する事により、変速状態を上記低速モードと上記高速モードとのうちの何れかのモードにするものであり、上記制御器に、上記低速モードと上記高速モードとのモード切換時に、上記低速用クラッチと上記高速用クラッチとのうちの一方のクラッチでそれまで接続されていなかったクラッチを接続してから、同じく他方のクラッチでそれまで接続されていたクラッチの接続を断つ機能を持たせる事により、これら両クラッチが同時に接続されている時間を設定した無段変速装置に於いて、上記制御器に、上記両クラッチが同時に接続されている事を、上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの変化に基づいて判定する機能を持たせ、上記モード切換時に、この機能に基づき上記両クラッチが同時に接続されていると判定された事を条件に、それまで接続されていた上記他方のクラッチの接続を断つ事を特徴とする無段変速装置。
トロイダル型無段変速機を通過するトルクが０になったか否かに基づいて、両クラッチが接続されたか否かの判定を行なう、請求項１に記載した無段変速装置。
トロイダル型無段変速機を通過するトルクが０に向けて所定量変化したか否かに基づいて、両クラッチが接続されたか否かの判定を行なう、請求項１に記載した無段変速装置。
トロイダル型無段変速機を通過するトルクが０に向けて所定速度で変化したか否かに基づいて、両クラッチが接続されたか否かの判定を行なう、請求項１に記載した無段変速装置。
入力軸を一方向に回転させたまま出力軸を停止させるギヤードニュートラル状態を実現できるモードを備えた、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した無段変速装置。