JP5682359B2 - トロイダル型無段変速機及び無段変速装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動車用自動変速機として利用するトロイダル型無段変速機、及び、この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する。具体的には、手動による変速比切換スイッチの操作に基づいて変速比を、予め設定した値に調節できる機能を備えた構造で、伝達効率の確保と耐久性の確保との両立を図るものである。

自動車用自動変速機として使用されるトロイダル型無段変速機が、特許文献１〜６等の多くの刊行物に記載され、且つ、一部で実施されていて周知である。この様なトロイダル型無段変速機は、互いに対向する軸方向側面をトロイド曲面とした第一のディスク（例えば入力側ディスク）と第二のディスク（例えば出力側ディスク）との間に、複数個のパワーローラを挟持して成る。運転時には、前記入力側ディスクの回転が、これら各パワーローラを介して前記出力側ディスクに伝達される。これら各パワーローラは、それぞれトラニオン等の支持部材に回転自在に支持されており、これら各支持部材は、それぞれ前記各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心とする揺動変位を自在に支持されている。前記各ディスク同士の間の変速比を変える場合は、油圧式のアクチュエータにより前記各支持部材を前記枢軸の軸方向に変位させる。この様なアクチュエータへの圧油の給排は、制御弁により制御すると共に、前記各支持部材の動きをこの制御弁にフィードバックする様に構成している。

前記アクチュエータへの圧油の給排に基づき、前記各支持部材を前記枢軸の軸方向に変位させると、前記各パワーローラの周面と前記入力側、出力側各ディスクの側面との転がり接触部（トラクション部）に作用する、接線方向の力の向きが変化（転がり接触部にサイドスリップが発生）する。そして、この力の向きの変化に伴って前記各支持部材が前記枢軸を中心に揺動（傾斜）し、前記各パワーローラの周面と前記入力側、出力側各ディスクの側面との接触位置が変化する。前記各パワーローラの周面を、前記入力側ディスクの側面の径方向外寄り部分と、前記出力側ディスクの側面の径方向内寄り部分とに転がり接触させれば、前記各ディスク同士の間の変速比が増速側になる。これに対して、前記各パワーローラの周面を、前記入力側ディスクの側面の径方向内寄り部分と、前記出力側ディスクの側面の径方向外寄り部分とに転がり接触させれば、前記各ディスク同士の間の変速比が減速側になる。

又、上述の様なトロイダル型無段変速機を実際の自動車用自動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。図８〜９は、特許文献３に記載された無段変速装置のブロック図（図８）及び油圧に関する制御回路（図９）を示している。先ず、図８のブロック図により、本発明の対象となる、トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置に就いて説明する。この図８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、トロイダル型無段変速機４を構成する押圧装置５から入力側ディスク６に伝達され、更に複数個のパワーローラ７を介して出力側ディスク８に伝達される。これら各ディスク６、８のうち、入力側ディスク６の回転速度は入力側回転センサ９により、出力側ディスク８の回転速度は出力側回転センサ１０により、それぞれ測定して、制御器１１に入力し、前記各ディスク６、８間の（トロイダル型無段変速機４の）変速比を算出する。前記押圧装置５は、後述する図９に示す様に、油圧の送り込みに伴ってこの油圧に比例した押圧力（ローディング圧）を発生させる油圧式のものとしている。

又、前記入力軸３に伝達された動力は、直接又は前記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装置１２に伝達される。そして、この遊星歯車装置１２の構成部材の差動成分が、クラッチ装置１３を介して出力軸１４に取り出される。尚、このクラッチ装置１３は、後述する図９に示す低速用クラッチ１５及び高速用クラッチ１６を表すものである。又、図示の例では、出力軸回転センサ１７により前記出力軸１４の回転速度を検出して、前記入力側回転センサ９及び出力側回転センサ１０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２部分から取り出した動力によりオイルポンプ１８（図９の１８ａ、１８ｂ）を駆動し、このオイルポンプ１８から吐出した圧油を、前記押圧装置５と、前記パワーローラ７を支持した支持部材であるトラニオンを枢軸（図示省略）の軸方向に変位させるアクチュエータ１９（図９参照）の変位量を制御する為の制御弁装置２０とに、送り込み自在としている。尚、この制御弁装置２０とは、後述する図９に示す制御弁２１と、差圧シリンダ２２と、補正用制御弁２３ａ、２３ｂと、高速用切換弁２４及び低速用切換弁２５とを合わせたものである。このうちの制御弁２１は、前記アクチュエータ１９への油圧の給排を制御するものである。又、このアクチュエータ１９に設けた１対の油圧室２６ａ、２６ｂ（図９参照）内の油圧を油圧センサ２７（実際には図９に示す様に１対の油圧センサ２７ａ、２７ｂ）により検出して、その検出信号を、前記制御器１１に入力している。

前記制御器１１は、前記油圧センサ２７からの信号（前記両油圧室２６ａ、２６ｂ内の油圧の差）に基づいて、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、トロイダル型無段変速機の技術分野で周知の、所謂２Ｆｔ）を算出する。そして、この様に算出される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、前記制御弁２１の構成部材であるスリーブ２８（図９参照）を、前記差圧シリンダ２２により変位させる。この様な差圧シリンダ２２への圧油の給排は、前記補正用制御弁２３ａ、２３ｂにより制御される。又、前記制御弁装置２０は、駆動部材であるステッピングモータ２９と、後述する押圧力調整弁３０の調整圧を切り換える為のライン圧制御用電磁開閉弁３１と、前記補正用制御弁２３ａ、２３ｂを切り換える為の電磁弁３２と、前記高速用切換弁２４及び低速用切換弁２５を切り換える為のシフト用電磁弁３３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２９と、ライン圧制御用電磁開閉弁３１と、電磁弁３２と、シフト用電磁弁３３とは、何れも前記制御器１１からの制御信号に基づいて切り換えられる。

又、前記制御器１１には、前記各回転センサ９、１０、１７及び前記油圧センサ２７からの信号の他、油温センサ３４の検出信号と、ポジションスイッチ３５の位置信号と、アクセルセンサ３６の検出信号と、ブレーキスイッチ３７の信号とを入力している。このうちの油温センサ３４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、前記ポジションスイッチ３５は、後述する図９に記載した手動油圧切換弁３８を切り換える為の、運転席に設けられたシフトレバー（操作レバー）の操作位置（選択位置）を表す信号を発するものである。又、前記アクセルセンサ３６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、前記ブレーキスイッチ３７は、ブレーキペダルが踏まれた事、或い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。

又、前記制御器１１は、前記各スイッチ３５、３７及び各センサ９、１０、１７、２７、３４、３６からの信号に基づいて、前記ステッピングモータ２９と、ライン圧制御用電磁開閉弁３１と、電磁弁３２と、シフト用電磁弁３３とに前記制御信号を送る他、前記エンジン１を制御する為のエンジンコントローラ３９に制御信号を送る。そして、前記エンジン１を制御しつつ、前記入力軸３と前記出力軸１４との間の速度比を変えたり、或いは停止時若しくは極低速走行時に前記トロイダル型無段変速機４を通過して前記出力軸１４に加えられるトルク（通過トルク）を制御する。

図９は、上述の様な無段変速装置を制御する油圧回路を示している。この油圧回路では、油溜４０から吸引されてオイルポンプ１８ａ、１８ｂにより吐出された圧油を、低圧側調整弁４１並びに押圧力調整弁３０により所定圧に調整自在としている。このうちの押圧装置５側に送る油圧を調整する前記押圧力調整弁３０は、リリーフ弁としての機能を備えたもので、第一〜第三のパイロット部４２〜４４を備える。このうちの第一、第二のパイロット部４２、４３は、前記トロイダル型無段変速機４を通過するトルクの大きさに応じて、前記押圧力調整弁３０の開弁圧を調節する為のものである。これに対して、第三のパイロット部４４は、前記トロイダル型無段変速機４の変速比、このトロイダル型無段変速機４の内部に存在する潤滑油（トラクションオイル）の温度、駆動源であるエンジン１の回転速度等、前記伝達トルク以外の運転条件に応じて前記押圧力調整弁３０の開弁圧を調節する為のものである。図示の例の場合、前記第一〜第三のパイロット部４２〜４４に導入する油圧を適切に調節する事で、前記押圧装置５が発生する押圧力を、前記トロイダル型無段変速機４の運転状況に応じ、適正に規制する様に構成している。

この為に、図示の例の場合は、前記第一、第二のパイロット部４２、４３のうちの何れかのパイロット部に導入する油圧が高くなる程、前記押圧力調整弁３０の開弁圧が高くなり、前記押圧装置５を構成する油圧室４５内に導入する油圧を高くする様に構成している。又、これと共に、パワーローラ７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為のアクチュエータ１９にピストン４６を挟んで設けた１対の油圧室２６ａ、２６ｂ同士の間の差圧を、差圧取り出し弁４７を介して、何れかのパイロット部４２、４３に導入する様にしている。この差圧取り出し弁４７は、前記アクチュエータ１９の油圧室２６ａ、２６ｂ内の油圧の差、即ち、トロイダル型無段変速機４を通過する力が大きくなる程、前記押圧力調整弁３０の何れかのパイロット部４２、４３に導入される油圧が高くなる様に切り換えられる。従って、前記押圧装置５の油圧室４５内に導入される油圧、延いてはこの押圧装置５が発生する押圧力は、前記トロイダル型無段変速機４を通過する力が大きくなる程大きくなる。

又、図示の例の場合、前記制御器１１からの指令により制御されるライン圧制御用電磁開閉弁３１の切り換えに基づき、前記第三のパイロット部４４に圧油を導入自在としている。即ち、前記制御器１１は、前記トロイダル型無段変速機４の変速比、内部に存在する潤滑油の温度、駆動源であるエンジン１の回転速度等を勘案して、前記押圧装置５に発生させるべき押圧力の最適値に応じた油圧の必要値を算出する。そして、この必要値と、前記目標値との差である補正値に対応する油圧を、前記ライン圧制御用電磁開閉弁３１の切り換えに基づき、前記第三のパイロット部４４に導入する。この様にしてこの第三のパイロット部４４に導入された油圧は、前記押圧力調整弁３０のスプール４８を、図９の左方に押し、前記押圧装置５に導入される油圧を低下させる（減圧する）。

この結果、前記押圧装置５に導入される油圧が、前記差圧取り出し弁４７が設定した目標値から、前記第三のパイロット部４４に導入された油圧に基づく補正値を減じた値に比例する必要値に補正（減圧）される。尚、前記第三のパイロット部４４に導入する油圧は、前記変速比が所定値（最も大きな油圧を必要とする値で、例えば１．３２）からのずれが大きくなる程、前記油温が低い程、それぞれ高くする。以上に述べた様に、特許文献３に記載された構造を含めて、各トラクション部の面圧を確保する為の押圧装置として油圧式のものを使用するトロイダル型無断変速機４の場合には、この押圧装置が発生すべき押圧力を、このトロイダル型無段変速機４の通過トルクや変速比、油温等から求め、この押圧力に見合う油圧を前記押圧装置５の油圧室４５内に導入する様にしている。

この油圧室４５内に導入する油圧が、常に前記通過トルクに見合う値以上であり、前記各トラクション部の面圧が必要値以上であれば、これら各トラクション部で有害な（不可避的に生じる、スピン滑りを含む、動力伝達の為に必要な微小な滑り以外の）滑りが発生する事はない。この有害な滑りの発生を防止する為には、前記油圧室４５内に導入する油圧に関する安全率を高く（「実際に導入する油圧」−「必要油圧」を大きく）する事が考えられる。但し、前記安全率を高くし過ぎて、前記各トラクション部の面圧が過大になると、これら各トラクション部で発生する、スピンロスを初めとする伝達ロスが大きくなり、前記トロイダル型無段変速機の伝達効率が低下する。この為、前記安全率を余り大きくする事は好ましくない。

但し、前記安全率を低く抑える（「１」を超える値であるが「１」に近い値にする）と、前記トロイダル型無段変速機４の通過トルクが急変動した場合に、前記油圧室４５内に導入する油圧の調整が間に合わず、前記押圧装置５が発生する押圧力が不足する可能性がある。遊星歯車装置１２と組み合わせて無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機４の場合、クラッチ装置１３の切り換え時（低速モードと高速モードとの変換時）に、このトロイダル型無段変速機４の通過トルクが急変動する為、前記クラッチ装置１３の切り換えの前後に、前記油圧室４５内に導入する油圧を一時的に高める事が、従来から提案されている。

又、マニュアル式に変速比を段階的に変化させる無段変速装置で、この変速比を変化させる前後に必要となる押圧力を確保する事も、特許文献６に記載される等により、従来から提案されている。この特許文献６に記載された従来技術は、無段変速機の変速比を増速側に変更する際に、エンジンの回転速度を低下させると、そのままではこのエンジンの出力低下に伴って前記押圧力も低下し、動力伝達部に過大な滑りが発生する可能性を生じるので、この押圧力を低下させずに、そのままの値に維持するものである。更に、ベルト式の無段変速機を主眼としたものであるが、特許文献７、８にも、変速比変更時に押圧力を高める発明が記載されている。

但し、無段変速機の技術分野で一般的に行われている、当該無段変速機の運転状況に応じて前記押圧装置の押圧力を高める様な制御を行った場合でも、この押圧力が一時的に不足する可能性がある事が、本発明者の研究により分かった。この押圧力が一時的に不足するのは、前記制御器１１が前記押圧装置５の油圧室４５内に導入する油圧を調整しようとした場合でも、次の(1)〜(3)の様な理由により、実際にこの油圧室４５内の油圧が上昇し、前記押圧装置５が発生する押圧力が上昇するまでに時間を要する（応答遅れを生じる）可能性がある為である。

(1) 前記トロイダル型無段変速機４の通過トルクの算出遅れ
この通過トルクは、前述した様に、前記アクチュエータ１９に設けた１対の油圧室２６ａ、２６ｂ同士の間に存在する差圧に基づいて求める。但し、前記エンジン１の出力トルクが変動（増減）してから、この変動が前記トロイダル型無段変速機４に伝達されて前記両油圧室２６ａ、２６ｂ同士の間に差圧が発生し、この差圧を前記両油圧センサ２７ａ、２７ｂにより検出し、これら両油圧センサ２７ａ、２７ｂの検出信号に基づいて前記制御器１１が前記トロイダル型無段変速機４の通過トルクを算出するまでには遅れが生じる。

(2) 前記トロイダル型無段変速機４の変速比の算出遅れ
このトロイダル型無段変速機４の変速比は、前記入力側回転センサ９が検出する前記入力側ディスク６の回転速度と、前記出力側回転センサ１０が検出する前記出力側ディスク８の回転速度との比として算出する。但し、これら両回転センサ９、１０によりこれら各ディスク６、８の回転速度を、必要な精度で検出する為には、これら各ディスク６、８を所定角度以上回転させる必要がある。この為、これら各ディスク６、８の回転速度を検出し、更に前記トロイダル型無断変速機４の変速比を算出するまでに遅れが生じる。

(3) 前記押圧装置５が目標とする押圧力を発生させるまでの油圧応答遅れ
前記制御器１１等が前記押圧装置５に発生させるべき押圧力を算出し、この押圧力を得られる油圧を算出して、前記押圧力調整弁３０の開弁圧を調整しようとしても、図９に示した油圧回路中に存在する抵抗により、この開弁圧が所望値になるまでに応答遅れが生じる。更に、前記押圧力調整弁３０の開弁圧が所望値に調整されてから、実際に前記押圧装置５の油圧室４５内に所定の油圧が導入されるまでの間にも、応答遅れが発生する。

上述した(1)〜(3)の様な理由による応答遅れは、前記トロイダル型無段変速機４を搭載した自動車が定速走行している場合や、このトロイダル型無段変速機４の変速比を変更する場合でもこの変更の程度が緩徐であり、前記トロイダル型無段変速機４の通過トルクの変動が緩徐に行われる場合には、特に問題とはならない。即ち、前記油圧室４５内に導入する油圧に関しては、前述した様な安全率を設定している為、前記通過トルクの変動が緩徐であり、その結果、「実際に導入する油圧」−「必要油圧」の値が前記安全率で補償できる範囲内（正の値）であれば、前記各トラクション部で過大な滑りが発生する事はない。

これに対して、トロイダル型無段変速機の変速機を、手動による変速比切換スイッチの操作に基づいて、予め設定した値に調節できる機能を備えさせた場合、この変速比切換スイッチの操作時に、前記通過トルクが急変動する。即ち、トロイダル型無段変速機に変速比切換スイッチを設けて、このトロイダル型無段変速機の変速比を、予め設定した値に調節可能とする手動変速モード（所謂マニュアルモード）を設けた場合、この手動変速モード選択時に於ける変速比の調節は、通常の自動変速モード（所謂オートモード）の場合に比べて、極短時間で行われる。即ち、自動変速モードの場合には、アクセルペダルを大きく踏み込む事によるキックダウン加速時や、ブレーキペダルを強く踏み込む事による急減速時にしか生じない様な、最速での変速動作が、手動変速モードの場合には常に行われる。そして、変速動作が高速で（最速で）行われると、エンジンに関する、フライホイール等の慣性質量を加減速する為に必要なトルクが、前記トロイダル型無段変速機の通過トルクに付加される。この様な事情により、前記手動変速モードでの変速時には、前記トロイダル型無段変速機の通過トルクが急変（急増又は急減）する。この様に通過トルクが急変（急増）する状態では、前記エンジンが発生するトルクに応じて設定される押圧力だけでは不足し、前記トラクション部の滑りを誘発し易い。特に、アクセルペダルを踏み込みながら前記変速比切換スイッチを操作して、前記トロイダル型無段変速機の変速比を減速側に変更すると、前記通過トルクが急増する為、前記トラクション部の滑りを誘発し易い程度が著しくなる。

一方、特許文献２には、エンジンの出力トルクが小さい状態での走行中は、前記「実際に導入する油圧」−「必要油圧」である余裕代を大きくしておく発明が記載されている。この様な特許文献２に記載された発明によれば、前記エンジンの出力トルクが小さい状態、即ち、アクセルペダルの急激な踏み込みに伴ってこの出力トルクが大きく急上昇する余地がある状態では前記余裕代が大きい状態となっている為、この状態で、前記手動変速モードに基づく変速比切換を行って、その結果前記通過トルクが急変しても、前記押圧装置の押圧力が不足する状態になりにくく、前記各トラクション部で、有害な滑りが発生しにくくできる。但し、前記特許文献２に記載された発明を適用して、手動変速モードによる変速操作時に有害な滑りの発生を抑える事を意図した場合には、前記エンジンの出力トルクが小さい状態での通常走行中は、常に過押付け状態になる。そして、何時行われるか分からない、前記手動変速モードに基づく変速比切換の為に、前記押圧力を常に高めに保持しておく事は、伝達効率の確保の面からは不利である。

又、特許文献９には、ベルト式無段変速装置に関する発明ではあるが、変速比を急変動する場合に、プーリによるベルトの押し付け圧を上昇する程度を著しくする発明が記載されている。但し、この様な従来技術では、この程度を算出するのに要する時間が必要になる等、ベルト式無段変速機に比べて変速動作が遥かに速い、トロイダル型無段変速機のマニュアル変速時のグロススリップを防止する面からは不十分である。

特開２００４−１６９７１９号公報 特開２００５−２２１０１８号公報 特開２００６−２５０２５５号公報 特開２００７−４６６６１号公報 特開２００９−１２１５３０号公報 特開２０１０−１９０３６２号公報 特公平５−３１０２５号公報 特開２００５−６９３４５号公報 特開昭５９−９９１４８号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、手動による変速比切換スイッチの操作に基づいて変速比を、予め設定した値に調節できる機能を備えた構造で、この変速比切換スイッチの操作に基づいてトロイダル型無段変速機の変速比を急に変化させた場合でも、このトロイダル型無段変速機のトラクション部で有害な滑りが発生しない構造を、このトロイダル型無段変速機の伝達効率の悪化を抑えつつ実現すべく、発明したものである。

本発明のトロイダル型無段変速機及び無段変速装置のうち、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機の発明は、従来から知られている無段変速装置と同様に、第一、第二のディスクと、複数のパワーローラと、複数個の支持部材と、油圧式のアクチュエータと、変速比制御ユニットと、押圧装置とを備え、自動車用の自動変速機として利用される。
このうちの第一、第二のディスクは、それぞれがトロイド曲面である軸方向側面同士を互いに対向させた状態で、相対回転を可能として互いに同心に配置されている。
又、前記各パワーローラは、前記第一、第二のディスクの軸方向側面同士の間に挟持されて、これら第一、第二のディスク同士の間で動力を伝達する。
又、前記各支持部材は、前記各パワーローラを回転自在に支持している。
又、前記アクチュエータは、油圧式で、前記各支持部材を、それぞれの端部に設けた枢軸の軸方向に変位させて、前記第一のディスクと前記第二のディスクとの間の変速比を変える。
又、前記変速比制御ユニットは、前記変速比を所望値にする為に、前記アクチュエータの変位方向及び変位量を制御する。
又、前記押圧装置は、前記第一のディスクと前記第二のディスクとを互いに近付く方向に押圧するもので、油圧の導入に伴ってこの油圧に比例した押圧力を発生させる油圧式のものである。
そして、前記押圧装置に導入する油圧を調整する為の油圧調整手段は、この押圧装置に導入する油圧を、前記第一のディスクと前記第二のディスクとの間で伝達する力の大きさ及び前記変速比に応じて調節する。
更に、手動による変速比切換スイッチの操作に基づいて前記変速比を、予め設定した値に調節できる手動変速機能を備える。

特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、前記手動変速機能が選択されている状態で、前記変速比切換スイッチが操作されてから、実際に前記変速比がこの変速比切換スイッチの操作に基づいて選択された値に変化するまでの間、その時点での変速比である実変速比に応じて定まる必要押圧力と、前記変速比切換スイッチの操作に基づいて選択された変速比に応じて定まる目標押圧力とのうちの大きな押圧力を発生させられる油圧を、前記押圧装置の油圧室に導入する。

具体的には、前述の図８〜９に示した様に、トロイダル型無段変速機４と遊星歯車変速機１２とを組み合わせて、入力軸３を一方向に回転させた状態のまま出力軸１４を、停止状態を挟んで両方向に回転させられる、所謂無限大の変速比を有する無段変速装置の場合、低速用クラッチ１５の接続を断って高速用クラッチ１６を接続した高速モード状態で、手動による変速比切換スイッチの操作に基づいて変速比を調節可能とする。そして、前記高速モード状態では、図７に示す様に、トロイダル型無段変速機４の変速比を高速側にする程、必要とする押圧力が低くなる。低速用クラッチ１５を接続して高速用クラッチ１６の接続を断った低速モード状態では逆になるが、この低速モード状態では、一般的に手動による変速を行える様にはしない。尚、遊星歯車変速機と組み合わせず、トロイダル型無段変速機単体で使用する場合も、前記無段変速装置を高速モード状態で運転する場合と同様である。

そこで、本発明を実施する場合、トロイダル型無段変速機を遊星歯車変速機と組み合わせるか否かに拘らず、シフトアップ（高速段への切換）時は押付圧を減らす方向となる。シフトアップ時には、「目標変速比に対応する押圧力＜実変速比に対応する押圧力」となるので、前記変速比切換スイッチが操作されてから実際に前記変速比が変化するまでの間、前記押圧装置の油圧室に、実変速比に対応する押圧力を発生させる為の油圧を導入する。これに対して、シフトダウン（低速段への切換）時は押付圧を増やす方向となる。シフトダウン時には、「目標変速比に対応する押圧力＞実変速比に対応する押圧力」となるので、前記変速比切換スイッチが操作されてから実際に前記変速比が変化するまでの間、前記押圧装置の油圧室に、目標変速比に対応する押圧力を発生させる為の油圧を導入する。何れの場合でも、前記変速比が変化した後は、この変化後の変速比に対応して、前記押圧力を制御する。
この様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記押圧装置に発生させるべく選択した押圧力が、設計的に算出される最大押圧力を越えている場合に、この最大押圧力を発生させられる油圧を前記押圧装置の油圧室に導入する。

又、請求項３に記載した無段変速装置の発明は、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を備える。
このうちの差動ユニットは、トロイダル型無段変速機を構成する第一のディスクと共に入力軸により回転駆動される第一の入力部と、同じく第二のディスクに接続される第二の入力部とを有し、これら第一、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出力軸に伝達するものである。
特に、前記請求項３に記載した無段変速装置に於いては、前記トロイダル型無段変速機が、上述した様なトロイダル型無段変速機である。

上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機及び無段変速装置によれば、変速比切換スイッチが操作されてトロイダル型無段変速機の変速比が急変し、その結果、このトロイダル型無断変速機の通過トルクが急変した場合でも、このトロイダル型無段変速機のトラクション部で有害な滑りが発生する事を防止できる。

即ち、本発明の場合には、変速比切換スイッチを操作されてから実際に前記変速比が変化するまでの間、押圧装置が発生する押圧力を、前記変速比切換スイッチが操作された瞬間の（未だ変速比が切り換えられる以前の）実変速比に応じて定まる必要押圧力と、選択された目標変速比に応じて定まる目標押圧力とうちの大きな方の値にする。この際、押圧力を調節する為の指令信号として、前記変速比切換スイッチが操作された事を表す信号を利用するので、前述の(1)〜(3)の理由により生じる応答遅れのうち、(1)(2)の理由による応答遅れが殆ど発生しない。一方、トロイダル型無段変速機の場合であっても、前記変速比切換スイッチが操作されてから実際に変速比が変化するまでには、短時間とは言え、時間を要する。この為、前述の(3)の理由による応答遅れは残るにしても、実際に変速比が変化する過程で、前記押圧力が不足する事はない。そして、押圧力不足（押圧力の上昇遅れ）により、トロイダル型無段変速機のトラクション部に有害な滑りが発生する事を防止して、押圧力不足に伴う過大な滑りに基づく伝達効率の低下や、グロススリップに基づく耐久性の低下を防止できる。

又、前記変速比切換スイッチを操作した直後から実際に変速比が変化するまでの、短時間のみ、一時的に前記押圧力を増大させる様に構成した（場合によっては、この短時間の間も、押圧力は適正値になる）ので、それ以外の場合には、前記各トラクション部の面圧が過大になる事はない。この為、前記変速比切換スイッチを操作していない状態では、前記押圧装置が発生している押圧力は適正値（必要最低値に、一般的な、１より少しだけ大きい安全率を乗じた値＝後述する必要押圧力）に調節される。即ち、前記変速比切換スイッチにより選択した固定変速比で走行（定常運転）中は、実変速比＝目標変速比となり、適正な押圧力で運転される状態となる。この為、トロイダル型無段変速機を搭載した自動車の運転時間中の大部分では、前記各トラクション部の面圧は適正値に維持される。この結果、この面圧が過大になる事に伴う伝達効率の低下（燃費悪化）や走行フィーリングの悪化を防止できる。即ち、本発明によれば、前記変速比切換スイッチの操作に基づく有害な滑りの発生を防止しつつ、しかも、運転時の大部分で、前記各トラクション部の面圧を適正に維持し、この面圧が過大になる事に伴う伝達効率の低下（燃費悪化）を防止できる。

尚、上述の様に、変速比を変化させる過程で、押圧力を変化の前後の変速比に対応する押圧力のうちの大きな方の値にするのは、手動変速機能が選択されていて、且つ、前記変速比切換スイッチが操作された場合に限る事が好ましい。自動変速モードが選択されている場合には、アクセル開度や車速が変化すると、それに追従して敏感に目標変速比が変動する。この結果、その時点での変速比である実変速比に見合う押圧力と、前記アクセル開度や車速等により求められる目標変速比に見合う押圧力との比較により、必要とする押圧力を制御すると、この押圧力を不必要な程頻繁に制御し、この押圧力の値が、ハンチングの如く細かく変動する可能性がある。この様な変動は、異常振動の発生や走行フィーリングの悪化に結び付く可能性がある。これに対して、手動変速時には、この様な問題は発生しない。

本発明を適用可能な無段変速装置の１例を示すブロック図。 同じく油圧制御回路の１例を示す図。 本発明の実施の形態の１例を示すフローチャート。 本発明を実施した場合に於ける、変速比切換スイッチの操作に基づく各部の作動状況の第１例を示す線図。 同第２例を示す線図。 本発明を実施しない場合に於ける、変速比切換スイッチの操作に基づく各部の作動状況の１例を示す線図。 遊星歯車装置と組み合わされて無段変速装置を構成したトロイダル型無段変速機の押圧装置の油圧室内に導入すべき油圧と、このトロイダル型無段変速機の変速比との関係の１例を示す線図。 従来から知られている無段変速装置の１例を示すブロック図。 同じく油圧制御回路の１例を示す図。

図１〜６により、本発明の実施の形態の１例に就いて説明する。尚、図１は本発明を適用可能な無段変速装置の１例を、図２は同じく油圧制御回路を、それぞれ示しているが、この無段変速装置の構成に関しては、基本的には、前述の図８〜９に示した従来構造の場合と同様である。図１で、変速比を手動により変更する為の、特許請求の範囲に記載した変速比切換スイッチに相当するパドルシフトレバーの操作状況を表す信号を得る為のパドルシフトセンサ４９と、パーキングブレーキが操作されているか否かの信号を得る為のパーキングブレーキセンサ５０と、車体に加わる加速度を求める為の加速度センサ５１と、クラッチ装置１３の切り換えに基づく、高速、低速モードの切り換え状態を判定する為のモード検出手段５２との信号を制御器１１に入力し、この制御器１１と演算器５３とを繋いでいるが、これらの点に関しては、パドルシフトセンサ４９を除き、本発明の本質とは関係しない。

又、図２に示した油圧回路は、差圧シリンダ２２や差圧取り出し弁４７（図９参照）を省略する等、前述の従来構造に比べて簡略化しているが、これらの点に関しても、本発明の本質とは関係しない。即ち、本発明は、前述の図８〜９に示した構造でも実施できる。但し、前記パドルシフトセンサ４９に関しては重要である。このパドルシフトセンサ４９が送り出す信号に基づいて、手動変速モード選択時に於ける、運転者によるパドルシフトレバー（変速比切換スイッチ）の操作状況を把握する。

次に、本発明の特徴である、運転者が前記パドルシフトレバーを操作する事に基づいてトロイダル型無段変速機４の変速比が切り換えられた場合の制御に就いて、図３を参照しつつ説明する。尚、この図３に示した制御の為の判定は、イグニッションスイッチをＯＮしてからＯＦＦするまでの間、繰り返し行う。又、以下の説明は、変速機のセレクトレバーが走行モードに切り換えられている（Ｐレンジ、Ｎレンジ等の非走行モードではない）事を前提として行う。

運転者がパドルシフトレバーを操作すると、パドルシフトセンサ４９からの信号（操作された事実及び操作方向）に基づいて、先ず、図３のステップ１で、必要押圧力１（P_TRGT_EV）を算出する。この必要押圧力１（P_TRGT_EV）は、前記パドルシフトレバーの操作に基づいて選択された変速比（目標変速比）と、現在の油温及び入力トルク等、トラクション部でグロススリップを発生させない様にする為に必要な押圧力を求める為に必要な各種要素を勘案して算出する。この様にして、前記目標変速比に対応する必要押圧力１を算出したならば、次いで、ステップ２で、現在の変速比（実変速比）に見合う必要押圧力２（P_REAL_EV）を算出する。この必要押圧力２（P_REAL_EV）は、前記パドルシフトレバーが操作された瞬間、未だこの操作に基づいて変速比が変化する以前の変速比である実変速比と、油温、入力トルク等に応じて算出する。尚、ステップ１、２の順序は逆でも良いし、好ましくは、マルチプロセッサを利用する等により、同時に実施する。

上述の様にして、前記パドルシフトレバーの操作に基づく変速の前後で採用すべき２種類の押圧力（必要押圧力１、２）を算出したならば、続くステップ３で、セレクトレバーがＭレンジ（手動変速モード）であるか否かを判定する。
この結果、現在のレバー位置がＭレンジでない（自動変速モードを選択する、Ｄレンジ又はＬレンジ）であると判定した場合には、本発明の制御は行なわなず、ステップ４で、通常の押圧力制御を行う。即ち、自動変速モードの場合には、実変速比から算出した必要押圧力２（P_REAL_EV）を発生させるべく、押圧装置５の油圧室４５内に導入する油圧を制御する。この理由は、レバー位置がＭレンジでない限り、前記パドルシフトレバーを操作しても、変速比の変更は行われない為である。

これに対して、現在のレバー位置が手動変速モードを選択するＭレンジであった場合には、ステップ５に移り、前記ステップ１で求めた必要押圧力１（P_TRGT_EV）と、前記ステップ２で求めた必要押圧力２（P_REAL_EV）とを比較して、その大小を判定する。
そして、「必要押圧力１（P_TRGT_EV）＞必要押圧力２（P_REAL_EV）」であった場合には、ステップ６に移り、前記押圧装置５が発生すべき押圧力（TRGT_PLOAD）として、前記必要押圧力１（P_TRGT_EV）を選択する。
一方、「必要押圧力１（P_TRGT_EV）≦必要押圧力２（P_REAL_EV）」であった場合には、前記ステップ４に移り、前記押圧装置５が発生すべき押圧力（TRGT_PLOAD）として、前記必要押圧力２（P_REAL_EV）を選択する。

更に、続くステップ７で、前記ステップ４又は前記ステップ６で選択した、必要押圧力１（P_TRGT_EV）又は必要押圧力２（P_REAL_EV）を、目標押圧力（TRGT_PLOAD）として設定する。そして、前記押圧装置５の油圧室４５（図２参照）内に、この目標押圧力（TRGT_PLOAD）に見合う｛この押圧装置５にこの目標押圧力（TRGT_PLOAD）を発生させられる｝油圧を導入する。以下、前記パドルシフトレバーが操作される毎に、上述したステップ１〜７の判定乃至実行を繰り返す。

以上の構成により、前記パドルシフトレバーが操作されて、前記トロイダル型無段変速機４の変速比が急変し、その結果、このトロイダル型無断変速機４の通過トルクが急変した場合でも、このトロイダル型無段変速機４のトラクション部で有害な滑りが発生する事を防止できる。この点に就いて、図４〜６により簡単に説明する。

先ず、図４は、前記パドルシフトレバーの操作に基づき、前記トロイダル型無段変速機４（を組み込んだ無段変速装置）の変速段を、５速→４速→３速の順番にシフトダウンした場合に於ける、各部の作動状態を示している。
図４の上段は、トロイダル型無段変速機４の変速比を示しており、このうちの実線ａは目標とする変速比を、同じく破線ｂは実際の変速比の変化状況を、それぞれ表している。この破線ｂから分かる様に、前記パドルシフトレバーを操作してから実際に前記トロイダル型無段変速機４の変速比が変化するまでには、或る程度の時間を要する。
次に、図４の中段は、前記トロイダル型無段変速機４の変速比の変化に伴って、押圧装置５に発生させるべき押圧力の目標値が変化する状況を示している。このうちの破線ｃは必要押圧力１（P_TRGT_EV）を、破線ｄは必要押圧力２（P_REAL_EV）を、それぞれ示している。
更に、図４の下段は、前記トロイダル型無段変速機４の変速比の変化に伴って、押圧装置５が発生する押圧力が変化する状況を示している。このうちの実線ｅはこの押圧装置５が実際に発生する押圧力を、破線ｆはグロススリップを防止する為に必要な押圧力を、鎖線ｇは、前記中段の破線ｄと同じく、必要押圧力２（P_REAL_EV）を、それぞれ示している。
図４の下段の実線ｅと破線ｆとを比較すれば明らかな通り、本例によれば、定常運転時に前記押圧装置５が発生する押圧力に過剰な余裕を持たせずに、手動変速によるシフトダウン時に各トラクション部でグロススリップが発生する事を防止できる。

次に、図５は、前記パドルシフトレバーの操作に基づき、前記トロイダル型無段変速機４（を組み込んだ無段変速装置）の変速段を、３速→４速→５速の順番にシフトアップした場合に於ける、各部の作動状態を示している。上段がトロイダル型無段変速機４の変速比を、中段が押圧力の目標値が変化する状況を、下段が実際に押圧装置５が発生する押圧力が変化する状況を、それぞれ示している点、並びに、各曲線ａ〜ｆの意味は、上述した図４の場合と同様である。尚、図５の下段の鎖線ｇは、必要押圧力１（P_TRGT_EV）を目標押圧力（TRGT_PLOAD）として設定し、制御した場合に、前記押圧装置５が発生する押圧力を示している。
この様な図５の下段の実線ｅと破線ｆとを比較すれば明らかな通り、本例によれば、定常運転時に前記押圧装置５が発生する押圧力に過剰な余裕を持たせずに、手動変速によるシフトアップ時にも、各トラクション部でグロススリップが発生する事を防止できる。

これに対して、従来の様に、パドルシフトレバーの操作に基づく実変速比の変化に対応して（この変化を追う状態で）押圧装置５が発生する押圧力を変化させると、シフトアップの場合は兎も角、シフトダウン時にこの押圧力が不足し、各トラクション部でグロススリップが発生し易くなる。又、このグロススリップを防止する為に、前記押圧力の余裕代を大きくすると、トロイダル型無段変速機の伝達効率が悪化する。この点に就いて、図６により説明する。

図６の上段は、前述の図４と同様、トロイダル型無段変速機４の変速比を示しており、実線ａは目標とする変速比を、破線ｂは実際の変速比の変化状況を、それぞれ表している。又、図６の中段は、前記トロイダル型無段変速機４の変速比の変化に伴って、押圧装置５に発生させるべき押圧力の目標値が変化する状況を示しており、破線ｃはグロススリップの発生を防止する為に必要な押圧力を、実線ｄは前記押圧装置５が実際に発生する押圧力を、それぞれ示している。
この様な、図６の中段の曲線ｃ、ｄを比較すれば明らかな通り、パドルシフトレバーの操作に基づく、実変速比の減速側への変化に対応して押圧装置５が発生する押圧力を変化させると、この押圧力が（図６の中段の斜格子部分に相当するだけ）不足し、各トラクション部でグロススリップが発生し易くなる。

図６の下段は、この様な原因でのグロススリップの発生を防止すべく、前記押圧力の余裕代を十分に設定した状態を示している。この下段の曲線ｃ、ｄは、前記中段の破線ｃ、ｄと同じであり、この下段の曲線ｃ´、ｄ´は、この曲線ｃ、ｄに対して、前記変速時のグロススリップの発生を防止できるだけの余裕代を設定した状況を示している。この様な下段の曲線ｃ、ｄと曲線ｃ´、ｄ´との、水平部分（変速動作を行わずに定常運行している部分）を見れば明らかな通り、余裕代の設定により前記グロススリップの発生防止を図ると、定常運行時の押圧力、延いては各トラクション部の面圧が過大になる。そして、これら各トラクション部の転がり抵抗が増大して、前記トロイダル型無段変速機４の伝達効率が悪化する。前述の図４、５の実線ｅ及び破線ｆの水平部分から分かる様に、本発明によれば、上述の様な原因での伝達効率の悪化を防止できる。

本発明の対象となるトロイダル型無段変速機は、ハーフトロイダル型に限らず、フルトロイダル型も含まれる。
又、本発明の如く、押圧力を変化の前後の変速比に対応する押圧力のうちの大きな方の値にする技術は、自動変速モード状態でも、特定の場合に適用できる。即ち、自動変速モード状態であっても、前述した様な、ハンチングの如き細かな制御が行われにくい状況、例えばキックダウン加速時やアクセル戻しによる急シフトアップ変速時の如く、手動変速モードの場合と同様に、最速での変速動作が必要となる状況に限定して上述の様に、押圧力を変速の前後での大きな値に合わせる制御を行う事はできる。この場合には、例えば、アクセルペダルの操作量が大きい事を前提とする（アクセルペダルの操作量を判定して、上述した制御を行うか否かを決定する）。

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 押圧装置
６ 入力側ディスク
７ パワーローラ
８ 出力側ディスク
９ 入力側回転センサ
１０ 出力側回転センサ
１１ 制御器
１２ 遊星歯車装置
１３ クラッチ装置
１４ 出力軸
１５ 低速用クラッチ
１６ 高速用クラッチ
１７ 出力軸回転センサ
１８、１８ａ、１８ｂ オイルポンプ
１９ アクチュエータ
２０ 制御弁装置
２１ 制御弁
２２ 差圧シリンダ
２３ａ、２３ｂ 補正用制御弁
２４ 高速用切換弁
２５ 低速用切換弁
２６ａ、２６ｂ 油圧室
２７、２７ａ、２７ｂ 油圧センサ
２８ スリーブ
２９ ステッピングモータ
３０ 押圧力調整弁
３１ ライン圧制御用電磁開閉弁
３２ 電磁弁
３３ シフト用電磁弁
３４ 油温センサ
３５ ポジションスイッチ
３６ アクセルセンサ
３７ ブレーキスイッチ
３８ 手動油圧切換弁
３９ エンジンコントローラ
４０ 油溜
４１ 低圧側調整弁
４２ 第一のパイロット部
４３ 第二のパイロット部
４４ 第三のパイロット部
４５ 油圧室
４６ ピストン
４７ 差圧取り出し弁
４８ スプール
４９ パドルシフトセンサ
５０ パーキングブレーキセンサ
５１ 加速度センサ
５２ モード検出手段
５３ 演算器

Claims (3)

1. それぞれがトロイド曲面である軸方向側面同士を互いに対向させた状態で、相対回転を可能として互いに同心に配置された第一、第二のディスクと、これら第一、第二のディスクの軸方向側面同士の間に挟持されてこれら第一、第二のディスク同士の間で動力を伝達する複数のパワーローラと、これら各パワーローラを回転自在に支持した複数個の支持部材と、これら各支持部材を、それぞれの端部に設けた枢軸の軸方向に変位させて前記第一のディスクと前記第二のディスクとの間の変速比を変える油圧式のアクチュエータと、この変速比を所望値にする為にこのアクチュエータの変位方向及び変位量を制御する為の変速比制御ユニットと、前記第一のディスクと前記第二のディスクとを互いに近付く方向に押圧する押圧装置とを備え、この押圧装置は、油圧の導入に伴ってこの油圧に比例した押圧力を発生させる油圧式のものであり、この押圧装置に導入する油圧を調整する為の油圧調整手段は、この押圧装置に導入する油圧を、前記第一のディスクと前記第二のディスクとの間で伝達する力の大きさ及び前記変速比に応じて調節するものであり、手動による変速比切換スイッチの操作に基づいて前記変速比を、予め設定した値に調節できる手動変速機能を備え、自動車用の自動変速機として使用されるトロイダル型無段変速機に於いて、この手動変速機能が選択されている状態で、前記変速比切換スイッチが操作されてから、実際に前記変速比がこの変速比切換スイッチの操作に基づいて選択された値に変化するまでの間、その時点での変速比である実変速比に応じて定まる必要押圧力と、前記変速比切換スイッチの操作に基づいて選択された変速比に応じて定まる目標押圧力とのうちの大きな押圧力を発生させられる油圧を前記押圧装置の油圧室に導入する事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 前記押圧装置に発生させるべく選択した押圧力が、設計的に算出される最大押圧力を越えている場合に、この最大押圧力を発生させられる油圧を前記押圧装置の油圧室に導入する、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
3. 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を備え、このうちの差動ユニットは、トロイダル型無段変速機を構成する第一のディスクと共に入力軸により回転駆動される第一の入力部と、同じく第二のディスクに接続される第二の入力部とを有し、これら第一、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出力軸に伝達するものである無段変速装置に於いて、前記トロイダル型無段変速機が、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したトロイダル型無段変速機である事を特徴とする無段変速装置。

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