以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。ここで、下記の実施の形態では、本発明にかかるトロイダル式無段変速機に伝達される駆動力を発生する駆動源として駆動トルクを発生する内燃機関(ガソリン内燃機関、ディーゼル内燃機関、LPG内燃機関など)を用いるが、これに限定されるものではなく、モータトルクを発生するモータなどの電動機などを用いても良い。また、駆動源として内燃機関および電動機を併用しても良い。
図1は、トロイダル式無段変速機の概略構成例を示す図である。車両(以下、単に「車両CA」と称する)には、図1に示すように、内燃機関100と車輪160との間に、トルクコンバータ110と、前後進切換機構120と、トロイダル式無段変速機1と、動力伝達機構130と、ディファレンシャルギヤ140とにより構成される動力伝達経路であるトランスミッションが配置されている。なお、150は、車輪160とディファレンシャルギヤ140とを連結するドライブシャフトである。また、170は、内燃機関100の運転制御を行うエンジンECUである。
内燃機関100は、動力源であり、内燃機関100が搭載された車両CAを前進あるいは後進させるための出力トルク、すなわちエンジントルクを発生するものである。また、内燃機関100は、エンジンECU170と接続されており、エンジンECU170により運転制御されることで、発生するエンジントルクが制御される。内燃機関100が発生したエンジントルクは、クランクシャフト101を介してトルクコンバータ110に伝達される。
トルクコンバータ110は、発進機構であり、流体伝達装置である。トルクコンバータ110は、前後進切換機構120を介してトロイダル式無段変速機1に内燃機関100が発生したエンジントルクを伝達するものである。トルクコンバータ110は、ポンプ111と、タービン112と、ロックアップクラッチ113とにより構成されている。トルクコンバータ110は、ポンプ111とタービン112との間に介在するオイルを介して、クランクシャフト101を介してポンプ111に伝達されたエンジントルクを前後進切換機構120に連結されたタービン112に伝達するものである。また、トルクコンバータ110は、タービン112に連結されたロックアップクラッチ113をポンプ111に係合することで、オイルを介さずに、ポンプ111に伝達された駆動力を直接タービン112に伝達するものでもある。なお、トルクコンバータ110と前後進切換機構120との間には、エンジントルクによりトルクコンバータ110が回転することで駆動するオイルポンプが設けられ、オイルポンプにより加圧されたオイルが油圧制御装置50に供給される。
前後進切換機構120は、エンジントルクをトロイダル式無段変速機1の入力ディスク10に伝達するものである。前後進切換機構120は、例えば遊星歯車機構であり、エンジントルクを直接あるいは反転して、エンジントルク入力軸11を介して、入力ディスク10に伝達するものである。つまり、入力ディスク10には、入力ディスク10を正回転させる方向に作用する正回転駆動力として、あるいは入力ディスク10を逆回転させる方向に作用する逆回転駆動力として伝達される。ここで、前後進切換機構120による駆動力の伝達方向の切換制御は、油圧制御装置50から供給されるオイルにより行われる。従って、前後進切換機構120の切換制御は、トランスミッションECU60により行われる。
なお、200は、車速センサであり、車両CAの車速V(km/h(m/s))を検出するものである。車速センサ200は、トランスミッションECU60に接続されており、車両CAの車速Vに対応する信号をトランスミッションECU60に出力するものである。つまり、トランスミッションECU60には、車速Vが入力値として入力される。なお、車速センサ200は、例えば車両CAの各輪に対応して設けられた車輪速センサにより構成されている。この場合、各車輪速センサから車輪速に対応した信号がトランスミッションECU60に出力され、トランスミッションECU60により各車輪速に基づいて車速Vが算出されることとなる。また、201は、シフトポジションセンサであり、運転者が操作する図示しないシフトレバーの位置を検出するものである。シフトポジションセンサ201は、実施の形態では、シフトレバーが図示しないパーキングロック装置が作動するパーキングポジション(以下、単に「Pレンジ」と称する)に位置するか否かを検出するものである。
ここで、パーキングロック装置は、基本的に、シフトレバーがPレンジに位置すると作動する。パーキングロック装置は、シフトレバーがPレンジに位置すると、例えば、トランスミッションにおいて内燃機関100のエンジントルクが伝達されるいずれかの軸に設けられた図示しないギヤに図示しないパーキングロックが噛み合うことで、機械的に軸の回転を規制し、車輪160の回転を禁止する。ここで、パーキングロック装置は、ギヤの回転速度、すなわち車速Vが所定車速KSPD1以下でないと、ギヤにパーキングロックが噛み合わない設定となっている。つまり、シフトレバーがPレンジに位置することで、車両CAに搭載されているパーキングロック装置が作動できる状態となり、車速Vが所定車速KSPD1以下となることでパーキングロック装置が実際に作動する。
実施の形態にかかるトロイダル式無段変速機1は、図1に示すように、入力ディスク10と、出力ディスク20と、パワーローラ30と、図示しないトラニオンと、図示しない油圧サーボ機構と、ローラ押圧機構40と、油圧制御装置50と、トランスミッションECU60とにより構成されている。ここで、トロイダル式無段変速機1は、実施の形態では、対向する1対の入力ディスク10と出力ディスク20との間に構成されるキャビティーを2つ備え、各キャビティーC1,C2に、2つのパワーローラ30がそれぞれ配置された構造である。つまり、トロイダル式無段変速機1は、2つの入力ディスク10と、1つの出力ディスク20と、4つのパワーローラ30と、4つのトラニオンを備える。
各入力ディスク10は、前後進切換機構120の出力軸であるエンジントルク入力軸11と連結されている。つまり、各入力ディスク10には、エンジントルクが伝達される。各入力ディスク10は、エンジントルク入力軸11により回転自在に支持されている。各入力ディスク10は、円板形状であり、出力ディスク20を挟んで軸方向において対向して配置されている。各入力ディスク10の出力ディスク20と対向する面には、各キャビティーC1,C2の各パワーローラ30にそれぞれ接触する接触面12が形成されている。ここで、前後進切換機構120側と反対側の入力ディスク10は、エンジントルク入力軸11に対して軸方向に移動可能である。
出力ディスク20は、動力伝達機構130と連結されている。出力ディスク20は、パワーローラ30を介して入力ディスク10に伝達されたエンジントルクが伝達される。従って、出力ディスク20は、動力伝達機構130、ディファレンシャルギヤ140、ドライブシャフト150を介して車輪160にエンジントルクを伝達するものである。出力ディスク20は、円板形状であり、エンジントルク入力軸11と同軸上にエンジントルク入力軸11に対して回転自在に支持され、各入力ディスク10の間に配置されている。出力ディスク20の各入力ディスク10と対向する面、すなわち出力ディスク20の軸方向において対向する面には、各キャビティーC1,C2の各パワーローラ30にそれぞれ接触する接触面21が形成されている。ここで、出力ディスク20は、エンジントルク入力軸11に対して軸方向に移動可能である。
パワーローラ30は、ローラ押圧機構40により、各入力ディスク10および出力ディスク20に押圧され、転動することで、各入力ディスク10から出力ディスク20にエンジントルクを伝達するものである。パワーローラ30は、トロイダル式無段変速機1に供給されるトラクションオイルによりパワーローラ30と入力ディスク10の接触面12および出力ディスク20の接触面21との間に形成される油膜のせん断力を用いてエンジントルクを伝達するものである。パワーローラ30は、トラニオンに対して公転可能でかつ自転可能に設けられている。
トラニオンは、入力ディスク10および出力ディスク20に対してパワーローラ30を支持するものである。ここで、各キャビティーC1,C2にそれぞれ2つのパワーローラ30が配置される場合は、入力ディスク10および出力ディスク20を挟んで、2つのパワーローラ30が向かい合うように、各パワーローラ30をそれぞれ支持する2つのトラニオンが対向して配置されている。つまり、各キャビティーC1、C2には、それぞれ2つのトラニオンが配置される。トラニオンは、パワーローラ30を回転自在に支持することで、接触した入力ディスク10および出力ディスク20に対してパワーローラ30を回転可能とし、入力ディスク10および出力ディスク20に対してパワーローラ30をエンジントルク入力軸11と直交する方向に移動可能とし、入力ディスク10および出力ディスク20に対してパワーローラ30を傾転可能とするものである。
油圧サーボ機構は、油圧制御装置50からオイルが供給され、油圧によりパワーローラ30を中立位置からストロークさせるものである。パワーローラ30は、回転する入力ディスク10あるいは回転する出力ディスク20に接触する状態で、油圧サーボ機構により中立位置からストロークすることで、傾転力が作用し、傾転する。
ローラ押圧機構40は、ローラ押圧手段であり、パワーローラ30を入力ディスク10および出力ディスク20に押圧するローラ押圧力を発生するものである。ローラ押圧機構40は、実施の形態では、油圧制御装置50からオイルが供給され、油圧によりパワーローラ30を入力ディスク10および出力ディスク20に押圧する。ローラ押圧機構40は、チャンバー構成部材41と前後進切換機構120側と反対側の入力ディスク10との間に形成される油圧チャンバー42を有する。従って、ローラ押圧機構40は、前後進切換機構120側と反対側の入力ディスク10と対向するように設けられ、油圧チャンバー42の油圧により前後進切換機構120側と反対側の入力ディスク10を前後進切換機構120側に移動させる方向、すなわち出力ディスク20側に向かって前後進切換機構120側と反対側の入力ディスク10を押圧する。ローラ押圧機構40により前後進切換機構120側と反対側の入力ディスク10が出力ディスク20側に向かって押圧されると、前後進切換機構120側と反対側の入力ディスク10と前後進切換機構120側の入力ディスク10とにより、パワーローラ30および出力ディスク20を挟み込み、パワーローラ30を入力ディスク10および出力ディスク20に押圧するローラ押圧力が発生する。
油圧制御装置50は、上記油圧サーボ機構の油圧およびローラ押圧機構40の油圧を制御するものである。油圧制御装置50は、図示しないトランスミッションの各部に作動油を供給するものでもある。
トランスミッションECU60は、トロイダル式無段変速機1の制御装置である。トランスミッションECU60は、トランスミッション、特にトロイダル式無段変速機1の変速比γの変速制御を行うものである。トランスミッションECU60は、油圧制御装置50から油圧サーボ機構に供給されるオイルの圧力、すなわち油圧サーボ機構の油圧を制御することで変速制御を行う。トランスミッションECU60は、設定されたパワーローラ30の目標傾転角θoと検出された傾転角θとに基づいて設定された目標制御量である目標ストローク量Xoに基づいて変速比γをフィードバック制御するものである。
また、トランスミッションECU60は、上記変速制御を行うことができるように、ローラ押圧力を制御するものでもある。トランスミッションECU60は、油圧制御装置50から油圧サーボ機構に供給されるオイルの圧力、すなわちローラ押圧機構40の油圧を制御することで、ローラ押圧力を制御するものである。ここで、トランスミッションECU60は、車両CAに搭載されている図示しないパーキングロック装置ができる状態である場合に、ローラ押圧力が最低ローラ押圧力よりも低くなるようにローラ押圧機構40を制御する押圧ダウン制御を行う。トランスミッションECU60は、実施の形態では、図示しないシフトレバーがPレンジに位置し、図示しないパーキングロック装置を実際に作動する車速Vが所定車速KSPD1以下となると、押圧ダウン制御を行う。ここで、最低ローラ押圧力とは、パワーローラ30を介して出力ディスク20にエンジントルクを伝達することができる最低限のローラ押圧力である。
次に、実施の形態にかかるトロイダル式無段変速機1の動作について説明する。ここでは、トランスミッションECU60による押圧ダウン制御フローをについて説明する。図2は、トロイダル式無段変速機の制御装置による制御フローを示す図である。なお、トランスミッションECU60は、所定の制御周期ごとに上記押圧ダウン制御フローを実行する。
まず、トランスミッションECU60は、図2に示すように、Pレンジであるか否かを判定する(ステップST1)。ここでは、トランスミッションECU60は、シフトポジションセンサ201により図示しないシフトレバーがPレンジに位置しているか否かを判定する。
次に、トランスミッションECU60は、Pレンジであると判定する(ステップST1肯定)と、前回の車速Vlastがほぼ0であるか否かを判定する(ステップST2)。ここでは、トランスミッションECU60は、車速センサ200により検出され、例えば、RAMに記憶されていた車両CAの前回の車速Vlastがほぼ0であるか否かを判定することで、図示しないパーキングロック装置が既に実際に作動しているか否かを判定する。(Vlast≒0?)
次に、トランスミッションECU60は、前回の車速Vlastが0であると判定する(ステップST2肯定)と、車両停止時であるか否かを判定する(ステップST3)。ここでは、トランスミッションECU60は、車速センサ200により検出された車両CAの車速Vがほぼ0であるか否かを判定することで、図示しないパーキングロック装置が実際に作動しているか否かを判定する(V≒0?)。
次に、トランスミッションECU60は、車両停止時でないと判定する(ステップST3否定)と、あるいは前回の車速Vlastが0でないと判定する(ステップST2否定)と、フラグXPSFTSPD=1であるか否かを判定する(ステップST4)。ここで、フラグXPSFTSPDは、トランスミッションECU60に記憶されるものであり、走行中において図示しないシフトレバーがPレンジに位置した場合、すなわち走行中のPレンジ操作があると1となるものである。従って、トランスミッションECU60は、フラグXPSFTSPD=1であるか否かを判定することで、走行中のPレンジ操作が行われたか否かを判定する。
次に、トランスミッションECU60は、フラグXPSFTSPD=1でないと判定する(ステップST4否定)と、フラグXPSFTSPDを1とする(ステップST5)。ここでは、トランスミッションECU60は、図示しないシフトレバーがPレンジであり、車両CAが走行中である場合に、フラグXPSFTSPDを1として記憶する。
次に、トランスミッションECU60は、フラグXPSFTSPDを1とする(ステップST5)と、あるいはフラグXPSFTSPD=1であると判定される(ステップST4肯定)と、車速Vが所定車速KSPD1以下であるか否かを判定する(ステップST6)。ここでは、トランスミッションECU60は、車速Vが所定車速KSPD1以下であるか否かを判定することで、Pレンジで車両CAの走行中に図示しないパーキングロック装置が実際に作動するか否かを判定する。
次に、トランスミッションECU60は、車速Vが所定車速KSPD1以下であると判定する(ステップST6肯定)と、フラグXPSFTPDDWNが1であるか否かを判定する(ステップST7)。ここで、フラグXPSFTPDDWNは、トランスミッションECU60に記憶されるものであり、Pレンジで車両CAの走行中で図示しないパーキングロック装置が実際に作動する場合、すなわち押圧ダウン制御を行う場合に1となるものである。従って、トランスミッションECU60は、フラグXPSFTPDDWN=1であるか否かを判定することで、押圧ダウン制御が行われているか否かを判定する。なお、ここでの判定は、パーキングロック装置が作動しても、なましの影響で直ぐに車速Vが0とはならないことに対応するものである。
次に、トランスミッションECU60は、フラグXPSFTPDDWNが1でないと判定する(ステップST7否定)と、タイマーCPSFTSPDをスタートするとともに、押圧ダウン制御を行うことを記憶する(ステップST8)。ここでは、トランスミッションECU60は、Pレンジで車両CAの走行中で図示しないパーキングロック装置が実際に作動する場合に、フラグXPSFTPDDWNを1として記憶するとともに、機能として備えるタイマーCPSFTSPDをスタートして押圧ダウン制御を行う時間、すなわち実行時間を計測する。
次に、トランスミッションECU60は、フラグXPSFTPDDWN=1となる(ステップST8)と、フラグXPSFTPDDWN=1であると判定する(ステップST7肯定)と、あるいは車速Vが所定車速KSPD1を越えると判定する(ステップST6否定)と、フラグXPSFTPDDWNが1であるか否かを判定する(ステップST14)。
次に、トランスミッションECU60は、フラグXPSFTPDDWNが1であると判定する(ステップST14肯定)と、押圧ダウン制御を行う(ステップST15)。ここでは、トランスミッションECU60は、Pレンジに位置し、図示しないパーキングロック装置を実際に作動する車速Vが所定車速KSPD1以下である場合、すなわちPレンジで車両CAの走行中で図示しないパーキングロック装置が実際に作動する場合に押圧ダウン制御が行われ、ローラ押圧機構40によりローラ押圧力が最低ローラ押圧力より低くなる。これにより、ローラ押圧力により接触していたパワーローラ30と入力ディスク10および出力ディスク20とを離間することができる。従って、Pレンジで車両CAの走行中に図示しないパーキングロック装置が実際に作動しても、動力伝達経路におけるイナーシャートルクによるグロススリップが発生することを抑制することができる。
また、トランスミッションECU60は、フラグXPSFTPDDWNが1でないと判定する(ステップST14否定)と、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。つまり、トランスミッションECU60は、Pレンジで車両CAの走行中であっても、図示しないパーキングロック装置が実際に作動できない場合は、押圧ダウン制御を行わない。従って、車両CAの走行中に運転者の誤操作により一時的に図示しないシフトレバーがパーキングポジションに位置した場合などにおいて、押圧ダウン制御が行われることを抑制でき、ローラ押圧力の低下によって、出力ディスク20に伝達されるエンジントルクの低下を抑制することができる。
また、トランスミッションECU60は、Pレンジでないと判定する(ステップST1否定)と、タイマーCPSFTSPDをストップし、フラグXPSFTPDDWNを0とし、フラグXPSFTSPDを0とする(ステップST9)。
また、トランスミッションECU60は、車両停止時であると判定する(ステップST3肯定)と、フラグXPSFTSPDを0とする(ステップST10)。ここでは、トランスミッションECU60は、Pレンジで車両CAが停止していると判定し、フラグXPSFTSPDをクリアする。
次に、トランスミッションECU60は、フラグXPSFTPDDWNが1であるか否かを判定する(ステップST11)。ここでは、トランスミッションECU60は、Pレンジで車両CAが停止している場合に、押圧ダウン制御を行っている状態であるか否かを判定する。
次に、トランスミッションECU60は、フラグXPSFTPDDWNが1であると判定する(ステップST11肯定)と、タイマーCPSFTSPDが所定時間K1以上であるか否かを判定する(ステップST12)。ここで、所定時間K1とは、ローラ押圧力が最低ローラ押圧力以上である場合に、図示しないパーキングロック装置が実際に作動し、動力伝達経路におけるイナーシャートルクによるグロススリップが発生している時間程度である。従って、トランスミッションECU60は、タイマーCPSFTSPDが所定時間K1以上であるか否を判定することで、Pレンジで車両CAが停止している場合に、押圧ダウン制御を所定時間K1経過するまで行ったか否かを判定する。
次に、トランスミッションECU60は、タイマーCPSFTSPDが所定時間K1以上であると判定する(ステップST12肯定)と、フラグXPSFTPDDWNを0とする(ステップST13)。ここでは、トランスミッションECU60は、Pレンジで車両CAが停止している場合に、押圧ダウン制御を所定時間K1経過するまで行われたと判定し、フラグXPSFTPDDWNをクリアする。
次に、トランスミッションECU60は、フラグXPSFTPDDWNが0となる(ステップST13)と、フラグXPSFTPDDWN=1でないと判定する(ステップST11否定)と、あるいはタイマーCPSFTSPDが所定時間K1以上でないと判定する(ステップST12否定)と、上記フラグXPSFTPDDWNが1であるか否かを判定する(ステップST14)。
次に、トランスミッションECU60は、フラグXPSFTPDDWNが1であると判定する(ステップST14肯定)と、押圧ダウン制御を行う(ステップST15)。ここでは、トランスミッションECU60は、Pレンジで車両CAが停止している場合であっても、押圧ダウン制御開始から所定時間K1経過するまで押圧ダウン制御が維持される。
また、トランスミッションECU60は、フラグXPSFTPDDWNが1でないと判定する(ステップST14否定)と、上述のように、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。つまり、トランスミッションECU60は、押圧ダウン制御を行う前にPレンジで車両CAが停止している場合、あるいは押圧ダウン制御の開始後にPレンジで車両CAが停止し、押圧ダウン制御開始から所定時間K1経過した場合、押圧ダウン制御を終了する。従って、押圧ダウン制御を効果的な時期に行うことができ、押圧ダウン制御を必要としない時期において押圧ダウン制御を行うことを抑制することができる。