JP5503666B2

JP5503666B2 - フルトロイダル式無段変速機

Info

Publication number: JP5503666B2
Application number: JP2011541607A
Authority: JP
Inventors: ステファン・ウィリアム・マレー; 有祐岡田
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2029-12-22
Also published as: EP2379913A2; US8721486B2; WO2010073036A3; JP2012513567A; JP2010144906A; US20120172168A1; ES2557905T3; EP2379913B1; WO2010073036A2

Description

本発明は、自動車などの車輌に適用されて好適な無段変速機に係り、特に、モード切換え時の応答性を改善したフルトロイダル式無段変速機に関する。

国際公開公報ＷＯ０３／１００２９５（トロトラック・（ディベロップメント）・リミテッド他）は、バリエータを用い、一軸状に各部材を配置した無段変速機を開示している。該無段変速機は、バリエータとプラネタリギヤ装置とを組合せて、出力回転が（ａ）該バリエータの出力回転と、（ｂ）変速機の入力軸からの回転とに応じて決まるように構成されており、ギヤニュートラルを含む自動車の出力回転として適当な正逆変速回転を得ることができるようになっている。また、トルク循環装置を備えている。

上記ＷＯ０３／１００２９５記載のバリエータは、それぞれ半円型の曲面（円弧面）を有する２個の入力ディスクと、これら入力ディスクの間に位置し且つ両側面にそれぞれ半円型の曲面を有する１個の出力ディスクと、入力ディスク及び出力ディスクの対向する曲面に接触するパワーローラと、を有している。前側（エンジン側）の入力ディスクは入力軸（主軸）に固定され、出力ディスクは上記入力軸の近傍に配置され出力回転が出力されるスリーブ軸に連結されている。更に一方側の入力ディスクのボス部が上記スリーブに被嵌されており、入力軸及び入力ディスクボス部がプラネタリギヤ装置の同じ要素（キャリヤ）に連結されると共に、上記スリーブ軸がプラネタリギヤ装置の他の要素（サンギヤ）に連結されている。

国際公開公報ＷＯ０７／００３６５７（トロトラック・（ディベロップメント）・リミテッド）は、ワンウェイクラッチを用いてバリエータが意図した変速比の範囲の超えることを防止する「エンドストップ」機能を備えた無段変速機を開示している。上記ワンウェイクラッチは、ローモードの際に無段変速機の出力回転となる第１軸の速度が、ハイモードの際に無段変速機の出力回転となる第２軸の速度を超えること防止することによって「エンドストップ」機能を達成している。

特開２００６―２９２０７９号公報は、フルトロイダル式無段変速装置（バリエータ）と、プラネタリギヤ機構と、反転ギヤ機構と、ロー・ハイ切換え機構とを備えた無段変速装置について記載している。上記プラネタリギヤ機構は、入力軸及びフルトロイダル式無段変速装置の入力ディスクに連動するキャリヤと、フルトロイダル式無段変速装置の出力ディスクに連動する第１のサンギヤと、ローモード時出力要素であるリアキャリヤと、ハイモード時出力要素である第２のサンギヤとを有している。ローモードにあっては、上記リアキャリヤの回転を上記反転ギヤ機構を介して出力軸に伝達し、ハイモードにあっては、上記第２のサンギヤの回転をハイクラッチを介して上記出力軸に伝達する。ローモードでは、出力回転速度が入力ディスクの回転速度及び出力ディスクの回転速度によって決まるプラネタリギヤ機構を介して動力が循環する。上記無段変速機は、（ａ）プラネタリギヤ装置を介して動力循環した回転を出力軸に伝達自在にするロークラッチを係合するローモードと、（ｂ）無段変速装置の出力回転を出力軸に伝達自在にするハイクラッチを係合するハイモードと、を切換えるロー・ハイ切換え機構を有している。また、上記変速装置は、液体サーボに付与された差圧に基づき回転傾斜支持部にパワーローラのトラクションに対する反力を出力することによって、パワーローラの動きを制御する流体アクチュエータを備えている。この流体アクチュエータによって出力される反力の方向は、ローモードとハイモードとの切換えの際に切換えられる。

国際公開公報ＷＯ０３／１００２９５Ａ１国際公開公報ＷＯ０７／００３６５７Ａ１特開２００６−２９２０７９号公報

構造上の理由により、通常、クラッチ等の切換えタイミングは以下のようになる。なお、図５（ａ）は、このような無段変速機の変速比の変化を示すグラフ、（ｂ）はロー（Ｌｏｗ）モード用のロークラッチの係合（接続）と解放の状態変化を示すグラフ、（ｃ）はハイ（Ｈｉｇｈ）モード用のハイクラッチの係合と解放の状態変化を示すグラフ、（ｄ）はパワーローラ位置制御用の流体アクチュエータが出力する反力の方向（サーボ圧の差圧の向き）の切換え状況を示すグラフである。

上記無段変速機を搭載した車輌において、例えば、ハイクラッチの係合によるハイモードでの走行中にキックダウンが行われるとモード切換えが実行されることになるが、その場合、解放されていたロークラッチの係合を開始（時点ｔ_１１）し、該ロークラッチの係合が終了した時点（時点ｔ_１２）から、流体アクチュエータの反力の方向（差圧の向き）の切換え（例えば１［ＭＰａ］から−１［ＭＰａ］に向けて）を行う。この時、反力の大きさも典型的には同様に変化する。反力方向の切換えが終了すると（時点ｔ_１３）、それまで係合していたハイクラッチの解放を開始する。両クラッチが係合した状態では変速比が「同期」変速比（本実施形態では−０．３）に固定され、その後、係合していたクラッチの解放が終了すると（時点ｔ_１４）変速比が次第に増大し、増速することになる。

時点ｔ_１１〜ｔ_１４のモード切換え中は変速比が固定になるため、キックダウン時のようにモードを跨いだ素早い変速が要求されるにも拘わらず、変速のもたつきが発生し易く、従って、モード切換えを素早く進行させて、ドライバ要求に対する迅速な応答性を実現することが切望される。

そこで本発明は、キックダウン時等、素早いモード切換えを要求される場合の応答性を向上し得るようにしたフルトロイダル式無段変速機を提供することを目的とするものである。

本発明の第１の観点によると、入力軸に連結された入力ディスク、バリエータ出力回転を出力する出力ディスク、これら一軸状に配置された両ディスクに挟持され無段変速比により一方のディスクから他方のディスクに動力伝達を行うと共に、軸回りに回転可能かつ前記入力及び出力ディスクに対して相対的に傾斜して変速比を変更できるようにキャリヤに取付けられた少なくとも１つのパワーローラ、前記入力及び出力ディスクの動きにより前記パワーローラに生じるトラクション力に対する反力を作用する差圧によって前記キャリヤに付与する流体アクチュエータ、を有するバリエータと、前記入力軸の回転及び前記バリエータ出力回転が入力され、これらの入力回転に基づく出力回転を出力する動力循環装置と、ロークラッチ及びハイクラッチを有し、（ａ）前記ロークラッチを係合して前記動力循環装置の出力回転を出力軸に出力するローモードと、（ｂ）前記ハイクラッチを係合して前記バリエータ出力回転を前記出力軸に出力するハイモードとを切換えるロー・ハイ切換え機構と、を備え、前記ローモード及びハイモードの切換え中に、前記流体アクチュエータの反力の方向を反転させるフルトロイダル式無段変速機において、前記ハイクラッチの入力側部材と前記ロークラッチの入力側部材との間に介在され、前記ハイクラッチの入力側部材の回転が前記ロークラッチの入力側部材の回転より低回転となることを規制するワンウェイクラッチと、モード切換えを行うべき切換え点に達した際に、前記ハイクラッチ及び前記ロークラッチのうちの解放されていたクラッチの係合を開始する係合制御手段と、前記モード切換え前に係合されていたクラッチの解放を制御する解放制御手段と、前記解放されていたクラッチの係合制御中に、前記反力の方向の反転を開始する反力切換え制御手段と、を更に備え、前記モード切換えを行うために前記バリエータの変速比が所定の変速比に維持されている期間内に、前記反力切換え制御手段による前記反力の方向の反転が開始されかつ該反転が完了し、前記係合制御手段による前記解放されていたクラッチの係合が開始されかつ該クラッチの係合が完了し、前記解放制御手段による前記係合されていたクラッチの解放を開始してなる、ことを特徴とするフルトロイダル式無段変速機がある。

本発明の好適な実施形態によると、前記反力切換え制御手段は、前記係合制御手段による係合制御が完了する前に、前記反力方向の反転を完了してなる、無段変速機がある。

本発明の更なる好適な実施形態によると、前記反力の反転及び開放されていたクラッチの係合の双方が完了した際に、前記モード切換え前に係合されていたクラッチの解放を開始する解放制御手段を備えてなる、無段変速機がある。

本発明の更なる好適な実施形態によると、前記ハイクラッチの入力側部材と前記ロークラッチの入力側部材との間に介在され、前記ハイクラッチの入力側部材の回転が前記ロークラッチの入力側部材の回転より低回転となることを規制するワンウェイクラッチを備えてなる、無段変速機がある。

本発明の更なる好適な実施形態によると、前記バリエータ出力回転を反転して前記ハイクラッチの入力側部材に伝達する反転機構を備えた、無段変速機がある。

本発明の更なる観点によると、入力軸（１２）に連結された入力ディスク（２_１，２_２）、無段変速回転を出力する出力ディスク（３）、これら両ディスク（２_１，２_２，３）に挟持されたパワーローラ（４，４）、該パワーローラの回転中心（４ａ）を回転自在に支持し且つ該パワーローラを前記両ディスク（２_１，２_２，３）に対して傾斜自在に支持する回転傾斜支持部（３０）、及び、該回転傾斜支持部を介して前記パワーローラ（４，４）を前記両ディスク（２_１，２_２，３）の面方向に対して移動制御して該パワーローラの傾斜角度を自律的に変化させるフルトロイダル式の無段変速装置（５）と、
供給される液圧に基づき前記回転傾斜支持部（３０）を押圧駆動することにより、前記パワーローラ（４，４）の前記両ディスク（２_１，２_２，３）間での移動を制御する流体アクチュエータ（２２）と、
前記入力軸（１２）の回転及び前記無段変速回転を合成して動力循環する動力循環機構（６）と、
前記動力循環機構（６）を介した回転を出力軸（１６）に伝達自在にするロークラッチ（Ｌ）を係合するローモード、及び前記無段変速装置（５）の無段変速回転を前記出力軸（１６）に伝達自在にするハイクラッチ（Ｈ）を係合するハイモードをモード切換えし得るロー・ハイ切換え機構（１０）と、を備え、
前記パワーローラ（４，４）に生じるトラクション力に対する反力を前記回転傾斜支持部（３０）を介して前記流体アクチュエータ（２２）の液圧により出力し、且つ前記ローモードと前記ハイモードとを切換える際に前記流体アクチュエータ（２２）が出力する反力の方向が切換わる無段変速機（１）において、
前記モード切換えを行うべき切換え点に達した際に、前記ハイクラッチ（Ｈ）及び前記ロークラッチ（Ｌ）のうちの解放されていたクラッチを係合させる係合制御を開始する係合制御手段（３７）と、
前記係合制御手段（３７）による前記係合制御中に、前記流体アクチュエータ（２２）に供給する液圧を制御して、前記反力の方向を切換える反力切換え制御を開始する反力切換え制御手段（３８）と、を備えた、
ことを特徴とする無段変速機（１）がある。

また、前記反力切換え制御手段（３８）が、前記係合制御手段（３７）による係合制御が完了する前に、前記反力切換え制御を完了してなる、と好適である。

更に、前記反力切換え制御及び前記係合制御の双方が完了した際に、前記モード切換え前に係合されていたクラッチを解放する解放制御を開始する解放制御手段（４３）を備えてなる、と好適である。

また、前記無段変速装置（５）の無段変速回転を反転して前記ハイクラッチ（Ｈ）の入力側部材（１９）に伝達する反転機構（７）と、
前記ハイクラッチ（Ｈ）の入力側部材（１９）と前記ロークラッチ（Ｌ）の入力側部材（１７）との間に介在され、前記ハイクラッチ（Ｈ）の入力側部材（１９）の回転が前記ロークラッチ（Ｌ）の入力側部材（１７）の回転より低回転となることを規制するワンウェイクラッチ（２０）と、を備えてなる、と好適である。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の記載に何等影響を及ぼすものではない。

係合制御手段が、モード切換えを行うべき切換え点に達した際に、ハイクラッチ及びロークラッチのうちの解放されていたクラッチ（解放側クラッチ）を係合させる係合制御を開始し、反力切換え制御手段が、係合制御手段による係合制御中に、流体アクチュエータに供給する液圧を制御して反力の方向を切換える反力切換え制御を開始する。このため、解放されていたクラッチの係合を終了した時点から流体アクチュエータの反力方向の切換えを行うような技術にあっては、反力方向の切換えが終了した後それまで係合していたクラッチ（係合側クラッチ）を解放させるように制御しなければならず長い時間を要していたのに対し、本発明では、解放側クラッチの係合制御中に流体アクチュエータによる反力の方向を切換えることで、該反力方向の切換えに続く係合側クラッチの解放処理を素早く開始することができ、従って、キックダウン時等、素早いモード切換えを要求される場合の応答性が向上する。

反力切換え制御手段が、係合制御手段による係合制御が完了する前に反力切換え制御を完了するので、その後、モード切換え前に係合されていたクラッチを解放するとしても、その時点では反力切換え制御が確実に完了しているため、ショックを生じることのない円滑な変速を実現することができる。

解放制御手段が、流体アクチュエータによる反力方向を切換え且つ解放側のクラッチを係合させてから、係合側のクラッチを解放する解放制御を開始するので、ショックを生じることのない円滑で安定した変速を実現することができる。

無段変速装置の無段変速回転を反転してハイクラッチの入力側部材に伝達する反転機構と、ハイクラッチの入力側部材とロークラッチの入力側部材との間に介在され、ハイクラッチの入力側部材の回転がロークラッチの入力側部材の回転より低回転となることを規制するワンウェイクラッチとを備えるので、無段変速装置の変速比がモード切換えの最適値に達した時点で、解放側のクラッチの係合開始とともに流体アクチュエータによる反力方向（差圧の向き）の切換え開始を行うことができ、これにより、モード切換えを、ショックを発生させることなく円滑且つ迅速に行うことができる。

本発明の詳細な説明を、例示のみを目的として、以下の図面と共に説明する。

（ａ）は本発明に係るフルトロイダル式の無断変速装置を備えた無断変速機（ＣＶＴ）のスケルトン図であり、（ｂ）はその速度線図。図１の変速装置の駆動部を概念的に示す図。（ａ）は無段変速機の変速比の変化を示すグラフ、（ｂ）はローモード用のロークラッチの係合と解放の状態変化を示すグラフ、（ｃ）はハイモード用のハイクラッチの係合と解放の状態変化を示すグラフ、（ｄ）は流体アクチュエータが出力する反力の方向（差圧の方向）の切換え状況を示すグラフ。モード変更時の制御を示すフローチャート。（ａ）は本発明の基礎となる無段変速機のモード変更時の変速比の変化を示すグラフ、（ｂ）はローモード用のロークラッチの係合（接続）と解放の状態変化を示すグラフ、（ｃ）はハイモード用のハイクラッチの係合と解放の状態変化を示すグラフ、（ｄ）は流体アクチュエータが出力する反力の方向（差圧の方向）の切換え状況を示すグラフ。

無段変速機１は、図１（ａ）に示すように、フルトロイダル式の無段変速装置（以下、バリエータとも呼ぶ）５と、動力循環機構６及び反転ギヤ機構７からなるプラネタリギヤ装置Ｕと、ロー・ハイ切換え機構１０とを備え、パワーローラ４，４に生じるトラクション力に対する反力をキャリッジ３０を介して流体アクチュエータ２２の液圧により出力し、且つローモードとハイモードとを切換える際に流体アクチュエータ２２が出力する反力の方向が切換わるように構成されている。

無段変速装置５は、入力軸１２に連結された２個の入力ディスク２_１，２_２と、２個の入力ディスク２_１，２_２の間に配置されて無段変速回転を出力する１個の出力ディスク３と、これら両ディスク２_１，２_２，３の間に挟持されるパワーローラ４，４とを有している。

なお、以下、入力ディスク２_１，２_２を一括して入力ディスク２とも呼ぶ。入力ディスク２_１，２_２及び出力ディスク３は、それぞれ対向するように円形の一部を形成する円弧状の凹溝２ａ，３ａを有しており、２列のパワーローラ４，４を挟んでダブルキャビティを構成している。パワーローラ４，４は、無段変速比（出力ディスクの回転速度に対する入力ディスクの回転速度の比）で入力ディスクから出力ディスクに動力伝達を行う。なお、バリエータを介していずれの方向にも動力伝達可能であるため、出力ディスクから入力ディスクに動力伝達を行うこともできる。パワーローラは、軸に直角方向にシフトさせられることにより傾斜して傾斜角度を変更することができ、これにより、入力ディスク２_１，２_２と出力ディスク３との接触半径が変化し、変速比が変更される。出力ディスク３はその最外周部にてドラム状の出力伝達軸１３と連結しており、該出力伝達軸１３は後側の入力ディスク２_２を囲むようにしてバリエータの後方に延びている。

動力循環機構６は、入力軸１２の回転と出力ディスク３から出力される無段変速回転とを合成して動力循環するもので、デュアルプラネタリギヤからなり、互に噛合する第１のピニオンＰ１ａと第２のピニオンＰ１ｂとを支持するキャリヤＣ１と、第１のピニオンＰ１ａに噛合するリングギヤＲ１と、第２のピニオンＰ１ｂに噛合するサンギヤＳ１と、から構成される。

上記キャリヤＣ１は、トルクコンバータ９を介してエンジン８の出力軸８ａ（図２参照）に連結される入力軸１２に連結して、エンジン８からの出力が伝達され、上記サンギヤＳ１は上記ドラム状の出力伝達軸１３に連結して、バリエータ５の無段変速回転（出力）が伝達され、そしてリングギヤＲ１はロー・ハイ切換え機構１０のロークラッチＬに動力を出力している。

反転ギヤ機構（反転機構）７は、バリエータ５の無段変速回転を反転してハイクラッチＨのハイ伝達軸１９に伝達するもので、ステップピニオンからなり、固定部材１５に回転自在に支持された軸２４に固定された２個の大小のピニオンＰ２，Ｐ３からなる。大ピニオンＰ２は、出力伝達軸１３に固定されたリングギヤＲ２に噛合して、バリエータ５の出力回転が伝達され、小ピニオンＰ３は、サンギヤＳ３に噛合して、ロー・ハイ切換え機構１０のハイクラッチＨに出力している。即ち、該反転ギヤ機構７は、キャリヤＣ２が固定されたプラネタリギヤからなる。

ロー・ハイ切換え機構１０は、（ａ）ロークラッチＬを係合して動力循環機構６を介した回転を出力軸１６に伝達するローモードと、（ｂ）ハイクラッチＨを係合してバリエータ５の無段変速回転を出力軸１６に伝達するハイモードと、をモード切換えし得るように構成される。

即ち、ロー・ハイ切換え機構１０は、動力循環機構６からの出力回転がロー伝達軸（ロークラッチＬの入力側部材）１７を介して伝達されるロークラッチＬと、反転ギヤ機構７からの出力回転がスリーブ状のハイ伝達軸（ハイクラッチＨの入力側部材）１９を介して伝達されるハイクラッチＨと、を備えている。なお、バリエータ５、プラネタリギヤ装置Ｕ及びロー・ハイ切換え機構１０並びに入力軸１２及び出力軸１６は、一軸状に配置されている。

上記ハイクラッチＨのハイ伝達軸１９とロークラッチＬのロー伝達軸１７との間にはワンウェイクラッチ２０が介在されており、該ワンウェイクラッチ２０は、ハイ伝達軸１９の回転がロー伝達軸１７の回転より低回転となることを規制し、バリエータ５の変速比を規制する。このワンウェイクラッチは、ハイ伝動軸１９がロー伝動軸１７よりも早く回転している間は空転するが、ロックしてロー伝動軸１７がハイ伝動軸１９よりも高速で回転することを防止する。なお、このワンウェイクラッチの代わりに例えば、スプラグクラッチを設けても良い。

図２に示すように、バリエータ５は、回転軸４ａ周りに回転自在にパワーローラ４を支持し且つ該パワーローラ４を両ディスク２（２_１，２_２）及び３に対して傾斜自在に支持するキャリッジ（回転傾斜支持部）３０と、不図示の液圧制御装置から供給される液圧に基づきキャリッジ３０に駆動力を付与する流体アクチュエータ２２とを有している。該流体アクチュエータ２２は、ピストン２２ａで互いに仕切られた液室２２ｃ，２２ｄを対向して有すると共に、パワーローラ４の回転軸４ａにキャリッジ３０を介して連結されたピストンロッド２２ｂを有している。パワーローラ４，４の傾斜角度は、キャリッジ３０を介してパワーローラ４，４を上記両ディスク２_１，２_２，３の面方向に対して移動制御して自律的に変化させる。図２中の符号１８は、無段変速機１から出力軸１６及びディファレンシャル装置（図示せず）を介して伝達される駆動力で回転される駆動車輪を示している。

上記液室２２ｃは、ハイクラッチＨの係合により入力ディスク２側から出力ディスク３側にトルク伝達が行われる関係上、パワーローラ４に働くトラクション力Ｆ１（図２参照）に対する反力（パワーローラ４を図２の下側に引っ張る方向の力）をキャリッジ３０を介して出力し得るように、調圧弁（図示せず）が液路３３を介して接続されている。上記液室２２ｄは、ロークラッチＬの係合により動力循環機構６を介して出力ディスク３側から入力ディスク２側にトルク伝達が行われる関係上、パワーローラ４に働くトラクション力Ｆ２（図２参照）に対する反力（パワーローラ４を図２の上側に押す方向の力）をキャリッジ３０を介して出力し得るように、調圧弁（図示せず）が液路３４を介して接続されている。

図１（ａ）に示すように、無段変速機１を制御する制御部１１は、判定手段２８、係合制御手段３７、反力切換え制御手段３８，３０、及び解放制御手段４３を有している。

上記判定手段２８は、バリエータ５の変速比を監視し、該変速比がモード切換えの最適値（即ち、モード切換えを行うべき切換え点）に達したか否かを判定すると共に、現在、ロークラッチＬが接続されているか否かを判定する。上記係合制御手段３７は、判定手段２８によって、モード切換えを行うべき切換え点に達したと判定された際に、ハイクラッチＨ及びロークラッチＬのうちの解放されていたクラッチを係合させる係合制御を開始する。この係合制御は、係合制御手段３７による液圧制御装置（図示せず）の制御により、ハイクラッチＨ及びロークラッチＬのうちの係合すべきクラッチに対応して設けられている流体アクチュエータ（図示せず）に液圧を供給することによって行われる。

上記反力切換え制御手段３８は、係合制御手段３７による係合制御中に、不図示の液圧制御装置の制御で、流体アクチュエータ２２に供給する液圧を制御して、流体アクチュエータ２２が出力する反力の方向（差圧の向き）を切換える切換え制御を開始すると共に、係合制御手段３７による係合制御が完了する前に該切換え制御を完了させる。上記解放制御手段４３は、反力切換え制御手段３８による反力切換え制御、及び係合制御手段３７による係合制御の双方が完了した際に、ハイクラッチＨ及びロークラッチＬのうちでモード切換え前に係合されていた側のクラッチに対応する流体アクチュエータ（図示せず）から液圧を抜いて該クラッチを解放する解放制御を開始する。

また、図１（ａ）に示すように、入力軸１２とドラム状の出力伝達軸１３に一体のサンギヤ軸１３’との間には、逆転防止用ワンウェイクラッチ２１が介在している。入力ディスク２（２_１，２_２）と一体の入力軸１２と、出力ディスク３と一体のサンギヤ軸１３’とは、バリエータ５が如何なる変速比であっても、常に相互に反対方向に回転している。エンジン８の回転方向は一定（例えば右回転とする）なので、入力軸１２が右回転でサンギヤ軸１３’が左回転の場合、上記ワンウェイクラッチ２１は空転するよう設定されている。

無段変速機１を搭載した車輌の発進時又は後進時においては、不図示のシフトレバーや液圧制御装置による液圧制御に基づきロー・ハイ切換え機構１０が制御されて、係合制御手段３７によりロークラッチＬが係合されると共に解放制御手段４３によりハイクラッチＨが解放されることで、無段変速機１はローモード状態にされる。すると、図１（ａ），（ｂ）に示すように、エンジン８の出力軸８ａに連結されている入力軸１２の回転が、バリエータ５の入力ディスク２_１，２_２、及び動力循環機構６のキャリヤＣ１に伝達される。このうち入力ディスク２_１，２_２に入力された入力軸１２の回転はバリエータ５で変速され、出力ディスク３よりバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが出力されて、出力伝達軸１３を介してサンギヤＳ１及びリングギヤＲ２に入力される。

サンギヤＳ１にバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが入力されると、動力循環機構６においては、キャリヤＣ１に入力される入力軸１２の回転とサンギヤＳ１の上記バリエータ出力回転Ｖｏｕｔとがトルク循環される形で合成されて、リングギヤＲ１より出力される。このリングギヤＲ１の出力回転は、バリエータ５の変速比の幅に応じて、減速の逆転回転からニュートラル位置（ＧＮポイント）を介して減速の正転回転までの幅に変速された出力回転ＯｕｔＬとなる。そして、このリングギヤＲ１の出力回転ＯｕｔＬは、ローモード状態の出力回転として、ロー伝達軸１７及びロークラッチＬを介して出力軸１６に出力される。

ローモード時においては、動力循環機構６によって動力が循環されるようになり、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔ（バリエータ５の変速比）が、図１（ｂ）中の一点鎖線で示すギヤニュートラル状態ＧＮである際に、リングギヤＲ１の回転がニュートラル状態となるため、ローモード時の出力回転ＯｕｔＬがニュートラル状態となる。これにより、ロークラッチを開放せずとも短い停止をした後に車輌を発進させることができるようになると共に、トルクコンバータのような発進装置を省くこともできるようになる。

リバース（Ｒ）レンジ及びドライブ（Ｄ）レンジの選択は、不図示のシフトレバーを使用して行われ、リバースレンジ（ローモードの場合のみ可能）においてバリエータ５の変速比を大きくしていくと（図１（ｂ）中のバリエータ出力回転Ｖｏｕｔを下方側にシフトしていくと）、出力軸１６の出力回転ＯｕｔＬは、増速していく。

ドライブ（Ｄ）レンジにおいて、バリエータ５の変速比を小さくしていくと（図１（ｂ）中のバリエータ出力回転Ｖｏｕｔを上方側にシフトしていくと）、出力軸１６の出力回転ＯｕｔＬは、増速していく。

つづいて、上述のローモード状態で出力軸１６の出力回転ＯｕｔＬが増速されていき（バリエータ５の変速比が小さくされていき）、図１（ｂ）に示すシンクチェンジＳＣの変速比に達してモードの切換わり判断がなされると、不図示の液圧制御装置による液圧制御に基づきロー・ハイ切換え機構１０が制御されて、係合制御手段３７によりハイクラッチＨが係合されると共に解放制御手段４３によりロークラッチＬが解放されることで、トロイダル式無段変速機１はハイモード状態にされる。

すると、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、このハイモード状態においては、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔが、反転ギヤ機構７のリングギヤＲ２に入力され、該リングギヤＲ２に入力された回転は、大小のピニオンＰ２及びＰ３を介して、即ちギヤ比Ｒ２／Ｐ２及びＳ３／Ｐ３に基づき、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔが僅かな増速回転に変速されると共に、反転されてサンギヤＳ３から出力される。そして、このサンギヤＳ３の出力回転ＯｕｔＨは、ハイモード状態の出力回転として、ハイ伝達軸１９及びハイクラッチＨを介して出力軸１６に出力される。このように、ハイモード時においては、動力循環機構６は動力伝達経路から外れ、動力循環を行うことなく、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔに基づき回転を出力する。

上記シンクチェンジＳＣ時におけるローモード状態とハイモード状態との切換は、バリエータ５の変速比（バリエータ出力回転Ｖｏｕｔ）が最も小さくなる際に行われる。このような状況は、バリエータ５が同期変速比を超えようとする際に生じ、この同期変速比は、モード切換えの際に変速機の出力速度が変わらないバリエータの変速比となっている。即ち、同期変速比では、ハイ伝動軸１９とロー伝動軸１７とが同じ速度で回転する。他の変速比では、ハイ伝動軸１９はロー伝動軸１７よりも高速で回転し、坂道の走行や急制動のような外的な要因によりロー伝達軸１７の回転速度がハイ伝動軸１９の回転速度を超えようとする状況を生じさせ易くなる。

例えば上記ローモード時にあって、入力軸１２の回転に対する出力軸１６の回転の比（エンジン回転数に対する駆動車輪１８，２０の速度比）が大きくなり、図１（ｂ）に示すローモードの出力回転ＯｕｔＬの上端より正方向に大きくなろうとすると、動力循環機構６及び反転ギヤ機構７を介して連動するロー伝達軸１７及びハイ伝達軸１９は、互いに回転が近づく形となり、同回転となった時点でワンウェイクラッチ２０が係合する。

このようにローモード時にあってワンウェイクラッチ２０が係合すると、ハイ伝達軸１９の回転がロー伝達軸１７の回転よりも低回転になることが防止され、それによって、バリエータ５における変速比が上記シンクチェンジＳＣの変速比を超えることが防止される。このため、パワーローラ４，４が過傾斜となることが防止され、これによってパワーローラの両ディスク２，３からの飛び出し等が防止される。

また同様に、上記ハイモード時にあっても、入力軸１２の回転に対する出力軸１６の回転の比（エンジン回転数に対する駆動車輪の速度比）が小さくなり、図１（ｂ）に示すハイモードの出力回転ＯｕｔＨの下端より正方向にあって小さくなろうとすると、動力循環機構６及び反転ギヤ機構７を介して連動するロー伝達軸１７及びハイ伝達軸１９は、互いに回転が近づく形となり、同回転となった時点でワンウェイクラッチ２０が係合する。これによって、同様にパワーローラ４，４の両ディスク２，３からの飛び出し等が防止される。

以上のように、ワンウェイクラッチ２０の存在により、モード切換え時にロー伝達軸１７がハイ伝達軸１９より高回転となってパワーローラ４が脱落するような事態を確実に防止できるため、バリエータ５の変速比がモード切換えの最適値に達した際に、両クラッチＨ，Ｌのうちの解放されていた側のクラッチの係合開始とともに流体アクチュエータ２２による反力の方向（差圧の向き）の切換え開始を行うことができる。これにより、モード切換えを、ショックを発生させることなく円滑且つ迅速に行うことができる。

また、バリエータ５がいかなる変速比にあろうとも、バリエータの入力ディスク２_１，２_２が正転方向（例えば右回転）に回転し、パワーローラ４がそれに応じて従動回転している場合、出力ディスク３に連結しているサンギヤ軸１３’が入力ディスク２に連結している入力軸１２よりも速く正転方向（例えば右回転）に回転することはなく、両軸１２，１３’の間に介在しているワンウェイクラッチ２１は空転している。例えば、エンジン８の逆転（エンジン８が停止する際に僅かに逆転）又は登り坂での停車中に駆動車輪１８側からバリエータ５に逆トルクが入力する等で、パワーローラ４が逆方向に従動回転しようとする場合、サンギヤ軸１３’が入力軸１２に対して正転方向（右方向）に速く回転することになり、ワンウェイクラッチ２１がロックして上記入力ディスク２の逆回転は阻止される。これにより、パワーローラ４が逆方向に従動回転してパワーローラの挟持力が緩んでしまい、ローラが脱落するような事態は未然に防止される。

以上の本実施の形態では、クラッチ等の切換えタイミングは以下のようになる。なお、図３（ａ）は無段変速機１の変速比の変化を示すグラフ、（ｂ）はロー（Ｌｏｗ）モード用のロークラッチの係合（接続）と解放の状態変化を示すグラフ、（ｃ）はハイ（Ｈｉｇｈ）モード用のハイクラッチの係合と解放の状態変化を示すグラフ、（ｄ）は流体アクチュエータ２２が出力する反力の方向（差圧の向き）の切換え状況を示すグラフである。また図４は、本実施の形態による作用を説明するためのフローチャートである。

すなわち、本無段変速機１を搭載した車輌において、ステップＳ１で、バリエータ５の変速比がモード切換えを行うべき切換え点に達したと判定手段２８が判定すると（Ｓ１；ＹＥＳ）、ステップＳ２にて、現在ロークラッチＬが接続されているか否かを判定する。その結果、ロークラッチＬが接続されていると判定されると（Ｓ２；ＹＥＳ）、係合制御手段３７が、対応する流体アクチュエータ（図示せず）に液圧を供給し、ステップＳ３にて、解放されていたハイクラッチＨの接続（係合）を開始し、ステップＳ５にて、流体アクチュエータ２２の反力方向（差圧向き）の切換えを開始する。そして、係合制御手段３７が、ステップＳ６にてハイクラッチＨの接続が完了したか否かを判定し、接続が完了したと判定した後（Ｓ６；ＹＥＳ）、反力切換え制御手段３８が、ステップＳ７にて、ステップＳ５で開始した反力方向の切換えは終了したか否かを判定する。その結果、反力方向の切換えが終了したと判定されれば（Ｓ７；ＹＥＳ）、解放制御手段４３が、対応する流体アクチュエータ（図示せず）から液圧を抜いてロークラッチＬの解放を開始し（Ｓ８）、解放した時点で処理を終了する。

一方、例えば、ハイクラッチＨでの走行中にキックダウンが行われた場合、ステップＳ１にて、切換え点に達したと判定手段２８が判定し（Ｓ１；ＹＥＳ）、ステップＳ２にて、現在ロークラッチＬは接続されずハイクラッチＨが接続されていると判定されると（Ｓ２；Ｎｏ）、係合制御手段３７が、対応する流体アクチュエータ（図示せず）に液圧を供給し、ステップＳ４にて、解放されていたロークラッチＬの接続を開始し（図３の時点ｔ_１）、ステップＳ９にて、流体アクチュエータ２２の反力方向の切換えを開始する（例えば１［ＭＰａ］から−１［ＭＰａ］に向けて）（時点ｔ_１）。

そして係合制御手段３７が、ステップＳ１０にて、ロークラッチＬの接続が完了したか否かを判定し、接続が完了したと判定すると（Ｓ１０；ＹＥＳ）（時点ｔ_２）、反力切換え制御手段３８が、ステップＳ１１にて、ステップＳ９で開始した反力方向の切換えは終了したか否かを判定する。その結果、反力方向の切換えが終了したと判定されれば（Ｓ１１；ＹＥＳ）、解放制御手段４３が、ステップＳ１２にて、対応する流体アクチュエータ（図示せず）から液圧を抜いてハイクラッチＨの解放を開始する処理を行う（時点ｔ_２）。その後、変速比が一定（−０．３）に固定されていた時点_１〜ｔ_３の状態から、ハイクラッチＨの解放が終了すると（時点ｔ_３）、変速比が次第に増大し、増速することになる。

本実施の形態では、前述したように、係合制御手段３７が、モード切換えを行うべき切換え点に達したと判定した際、ハイクラッチＨ及びロークラッチＬのうちの解放されていたクラッチを係合させる係合制御を開始し、反力切換え制御手段３８が、係合制御手段３７による係合制御中に、流体アクチュエータ２２に供給する液圧を制御して反力の方向を切換える反力切換え制御を開始するように構成される。このため、解放されていたクラッチの係合を終了した時点から流体アクチュエータ２２の反力方向を切換えるようにすると、反力方向の切換えが終了した後それまで係合していた係合側クラッチを解放させるように制御しなければならず長い時間が必要になるのに対し、本実施の形態では、係合制御手段３７による解放側クラッチの係合制御中に、反力切換え制御手段３８が流体アクチュエータ２２による反力の方向を切換えることにより、該反力方向の切換えに続く係合側クラッチの解放処理を素早く開始することができる。これにより、キックダウン時等、素早いモード切換えを要求される場合の応答性が向上する。

また、本実施の形態では、反力切換え制御手段３８が、係合制御手段３７による係合制御が完了する前に反力切換え制御を完了するので、その後、モード切換え前に係合されていたクラッチを解放する場合、その時点では反力切換え制御が確実に完了しているため、ショックを生じることのない円滑な変速が実現する。更に、解放制御手段４３が、流体アクチュエータ２２による反力方向を切換え且つ解放側のクラッチを係合させてから、係合側のクラッチを解放する解放制御を開始するので、ショックを生じることのない円滑で安定した変速が実現する。

Claims

入力軸に連結された入力ディスク、バリエータ出力回転を出力する出力ディスク、これら一軸状に配置された両ディスクに挟持され無段変速比により一方のディスクから他方のディスクに動力伝達を行うと共に、軸回りに回転可能かつ前記入力及び出力ディスクに対して相対的に傾斜して変速比を変更できるようにキャリヤに取付けられた少なくとも１つのパワーローラ、前記入力及び出力ディスクの動きにより前記パワーローラに生じるトラクション力に対する反力を作用する差圧によって前記キャリヤに付与する流体アクチュエータ、を有するバリエータと、
前記入力軸の回転及び前記バリエータ出力回転が入力され、これらの入力回転に基づく出力回転を出力する動力循環装置と、
ロークラッチ及びハイクラッチを有し、（ａ）前記ロークラッチを係合して前記動力循環装置の出力回転を出力軸に出力するローモードと、（ｂ）前記ハイクラッチを係合して前記バリエータ出力回転を前記出力軸に出力するハイモードとを切換えるロー・ハイ切換え機構と、を備え、前記ローモード及びハイモードの切換え中に、前記流体アクチュエータの反力の方向を反転させるフルトロイダル式無段変速機において、
前記ハイクラッチの入力側部材と前記ロークラッチの入力側部材との間に介在され、前記ハイクラッチの入力側部材の回転が前記ロークラッチの入力側部材の回転より低回転となることを規制するワンウェイクラッチと、
モード切換えを行うべき切換え点に達した際に、前記ハイクラッチ及び前記ロークラッチのうちの解放されていたクラッチの係合を開始する係合制御手段と、
前記モード切換え前に係合されていたクラッチの解放を制御する解放制御手段と、
前記解放されていたクラッチの係合制御中に、前記反力の方向の反転を開始する反力切換え制御手段と、を更に備え、
前記モード切換えを行うために前記バリエータの変速比が所定の変速比に維持されている期間内に、前記反力切換え制御手段による前記反力の方向の反転が開始されかつ該反転が完了し、前記係合制御手段による前記解放されていたクラッチの係合が開始されかつ該クラッチの係合が完了し、前記解放制御手段による前記係合されていたクラッチの解放を開始してなる、
ことを特徴とするフルトロイダル式無段変速機。
前記反力切換え制御手段は、前記係合制御手段による係合制御が完了する前に、前記反力方向の反転を完了してなる、
請求項１記載のフルトロイダル式無段変速機。
前記解放制御手段は、前記反力の反転及び解放されていたクラッチの係合の双方が完了した状態で、前記モード切換え前に係合されていたクラッチの解放を開始する、
請求項１又は２記載のフルトロイダル式無段変速機。
前記バリエータ出力回転を反転して前記ハイクラッチの入力側部材に伝達する反転機構を備えた、
請求項１乃至３のいずれか１項記載のフルトロイダル式無段変速機。