JP5898777B2 - 無段変速装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動車を含む車両用自動変速装置として使用される無段変速装置に関する。

自動車を含む車両用自動変速装置として、トロイダル無段変速機を備えた無段変速装置が使用されている。この無段変速装置では、その変速比の変動幅を大きくするために、トロイダル無段変速機と遊星歯車変速機などの差動歯車ユニットとを組み合わせることも行われている。たとえば、特開２０１１−１７４４８６号公報や特開２０１２−００２３３０号公報には、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させる、いわゆるギヤード・ニュートラル（ＧＮ）状態を挟んで、出力軸の回転状態を正転と逆転に切り換えられるモードを備えた無段変速装置が記載されている。

図７および図８は、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従来の無段変速装置を示している。図７は無段変速装置のブロック図を、図８は、無段変速装置を制御するための油圧回路を、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、主軸３に入力される。主軸３に伝達された動力は、直接またはトロイダル無段変速装置４を介して、差動歯車ユニットとしての遊星歯車変速機５に伝達される。そして、遊星歯車式変速機５の構成部材の差動成分が、低速用クラッチ７および高速用クラッチ８（図８参照）により構成されるクラッチ装置６を介して、出力軸９に取り出される。

無段変速装置を構成するトロイダル無段変速機４は、入力ディスク１０と、出力ディスク１１と、複数個のパワーローラ１２と、複数個のトラニオン（図示省略）と、アクチュエータ１３（図８参照）と、押圧装置１４と、変速比制御ユニット１５とを備える。入力ディスク１０および出力ディスク１１は、特開２０１２−００２３３０号公報に具体的に記載されているように、トロイダル曲面により構成され、互いに対向する軸方向側面をそれぞれ備え、互いに同心に、かつ、相対回転可能に配置されている。それぞれのパワーローラ１２は、対応するトラニオンによって回転可能に支持され、かつ、入力ディスク１０および出力ディスク１１の軸方向側面同士の間に挟持されて、入力ディスク１０と出力ディスク１０との間で動力（力、トルク）を伝達する。アクチュエータ１３は、油圧式であり、パワーローラ１２を支持したそれぞれのトラニオンを、その両端部に設けた枢軸の軸方向に変位させて、入力ディスク１０と出力ディスク１１との間の変速比を変更する。押圧装置１４は、油圧式であり、入力ディスク１０と出力ディスク１１とを互いに近づく方向に押圧する。変速比制御ユニット１５は、入力ディスク１０と出力ディスク１１との間の変速比を所望値にするために、アクチュエータ１３の変位方向および変位量を制御する。

変速比制御ユニット１５は、制御器（ＥＣＵ）１６と、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、ライン圧制御用電磁弁１８、押圧力制御用電磁弁１９、および、モード切換用電磁弁２０と、ステッピングモータ１７およびモード切換用電磁弁２０により作動状態を切り換えられる制御弁装置２１とにより構成されている。制御弁装置２１は、変速比制御弁２２と、低速クラッチ用制御弁２３、高速クラッチ用制御弁２４とにより構成される（図８参照）。変速比制御弁２２は、アクチュエータ１３への圧油の給排を制御する。低速クラッチ用制御弁２３および高速クラッチ用制御弁２４は、モード切換用電磁弁２０に相当するもので、低速用クラッチ７および高速用クラッチ８への油圧の導入状態を切り換える。

給油ポンプ２５は、ダンパ２から取り出された動力により駆動され、給油ポンプ２５から吐出した圧油は、制御弁装置２１および押圧装置１４に送り込まれる。すなわち、油溜２６（図８参照）から吸引されて、給油ポンプ２５により吐出された圧油は、押圧力調整弁２７（図８参照）により所定圧に調整される。押圧力調整弁２７は、アクチュエータ１３にピストンを挟んで設けた１対の油圧室同士の間に存在する油圧の差（差圧）に応じた油圧、並びに、制御器１６からの指令により制御されるライン圧制御用電磁弁１８の開閉に基づく油圧の導入に基づき、その開弁圧を調節する。そして、この開弁圧を最高値として、押圧力制御用電磁弁１９が、押圧装置１４が発生する押圧力を、その時点での運転状態に応じた最適な値に規制する。

ライン圧制御弁１８および押圧力調整弁２７により調整された油圧は、さらに減圧弁２８により所定圧に調整（減圧）され、低速クラッチ用制御弁２３または高速クラッチ用制御弁２４を介して、低速用クラッチ７または高速用クラッチ８の油圧室内に送り込まれる。低速用クラッチ７は、減速比を大きくしたり、変速比を無限大（ギヤード・ニュートラル状態）としたりする低速モードを実現する際に接続され、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、高速用クラッチ８は、低速モードを実現する際に接続を断たれ、高速モードを実現する際に接続される。低速用クラッチ７および高速用クラッチ８への圧油の給排状態は、モード切換用電磁弁２０の切り換えに応じて切り換えられる。なお、低速用クラッチ７と高速用クラッチ８の切り換えに基づいて、低速モードと高速モードとを切り換える際には、無段変速装置全体としての速度比（１／減速比）が低速モードと高速モードとで同じとなるように、トロイダル無段変速機４の速度比が調節される。

制御器１６には、入力ディスク回転センサ２９、出力ディスク回転センサ３０、出力軸回転センサ３１が検出する、入力ディスク１０、出力ディスク１１、出力軸９のそれぞれの回転速度を表す信号が入力される。また、制御器１６は、エンジン制御器３２との間で信号の受け渡しを行う。さらに、制御器１６は、低速用クラッチ７および高速用クラッチ８の断接状態を表す変速モード切換信号、セレクトレバーの操作位置を表すＴ／Ｍセレクト位置信号が入力される。加えて、制御器１６には、手動変速のためのパドルシフト信号、ブレーキペダル操作の有無を表すフットブレーキ信号、アクセルペダルの踏み込み量を表すアクセルペダル開度信号が、エンジン制御器３２を介して入力される。

図９は、トロイダル無段変速機４の速度比と無段変速装置全体としての速度比との関係の１例を示している。たとえば、低速用クラッチ７が接続され、高速用クラッチ８の接続が断たれた低速モードでは、実線αで示すように、トロイダル無段変速機４の変速比を、ギヤード・ニュートラル状態を実現できる値（ＧＮ値、ＧＮポイント）から減速側に変化させるほど、無段変速装置全体としての変速比を停止状態（変速比０の状態）から前進方向（＋：正転方向）に増速する方向に変化させられる。また、トロイダル無段変速機４の変速比をＧＮ値から増速側に変化させるほど、無段変速装置全体としての変速比を停止状態から後退方向（−：逆転方向）に増速する方向に変化させられる。一方、高速用クラッチ８が接続され、低速用クラッチ７の接続が断たれた高速モードでは、実線βで示すように、トロイダル無段変速機４の変速比を増速側に変化させるほど、無段変速装置全体としての変速比を、前進方向に増速する方向に変化させられる。

低速モードと高速モードとの切り換え、すなわち、低速用クラッチ７と高速用クラッチ８の断接は、実線α、β同士の交点γで行われる。γ点では、低速モード状態での変速比と高速モード状態での変速比とが互いに一致する。低速モードと高速モードの切り換え時には、特開２００５−２９１４８６号公報や特開２００９−１９７８９２号公報に記載されているように、それまで接続されていなかったクラッチを接続し、一次的に低速用クラッチ７と高速用クラッチ８を同時に接続する。その後、次に実現すべきモードに対応する、新たに接続されたクラッチのみを接続したまま、それまで接続されていたクラッチの接続を断つ。このように、低速用クラッチ７と高速用クラッチ８が同時に接続される瞬間を設けることにより、モード切換時にエンジンの吹き上がりが生じることが防止され、かつ、変速ショックの低減が図られている。

このような無段変速装置で、モード切換を円滑に行うためには、低速モードと高速モードとの切り換えの瞬間に、これらのモード同士の間で、無段変速装置の変速比が一致していることが条件になる。この変速比が一致していない状態で低速用クラッチ７と高速用クラッチ８が同時に接続すると、トロイダル無段変速機４に過大な負荷が加わる。具体的には、入力ディスク１０および出力ディスク１１とそれぞれのパワーローラ１２との転がり接触部（トラクション部）において、転がり接触する１対の面同士の周速が互いに不一致になる。この結果、この転がり接触部で過大な滑り（グロススリップ）が発生して、トロイダル無段変速機４の耐久性が著しく損なわれる。さらには、トロイダル無段変速機４が短時間で破損し、無段変速装置を搭載した車両の走行が不能になる可能性もある。

この無段変速装置を搭載した車両の速度が急激に変化する場合、すなわち、この車両が急加速したり急減速したりする場合には、低速モードと高速モードの切換を短時間で行う必要がある。たとえば、急加速する過程では、それまで接続されていた低速用クラッチ７を接続したまま、それまで接続を断たれていた高速用クラッチ８を短時間で接続し、低速用クラッチ７と高速用クラッチ８の両方が接続されている状態を短時間だけ実現した後、直ちにそれまで接続していた低速用クラッチ８の接続を断つ。急減速する過程では、この逆の状態が実現される。いずれの場合でも、低速用クラッチ７と高速用クラッチ８の両方が接続されているのは、トロイダル無段変速機４の変速比が、低速モードと高速モードとでほぼ同じになる状態の間のみであることが、トロイダル無段変速機４を保護する面からは重要となる。一方、低速モードと高速モードの切換を短時間で行うためには、トロイダル無段変速機４の変速比をほぼ連続的に変化させつつ、低速用クラッチ７と高速用クラッチ８の断接をきわめて短時間で行うことが好ましい。

ただし、油圧式クラッチの場合、クラッチを断接させるための油圧室内の油圧を所望圧にすべき旨の信号を発してから、この油圧室内の油圧が実際にその所望値になるまでに、多少の時間を要することが避けられない。そして、この時間が、低速用クラッチ７と高速用クラッチ８の断接を行うべき時間との比較で無視できないほどに長い場合には、低速モードと高速モードの切換時に、トロイダル無段変速機４の転がり接触部で有害な滑りが発生し、トロイダル無段変速機４の耐久性を損なう原因になる。

なお、このような問題は、トロイダル無段変速機と遊星歯車変速機などの差動歯車ユニットとを組み合わせて構成され、油圧式の低速用クラッチと高速用クラッチの断接により、低速モードと高速モードとを切り換える形式の無段変速装置であれば、必ずしもギヤード・ニュートラルを実現できる構造でなくても生じる。特開平１１−２３６９５５号公報に記載されている、低速モード時にはトロイダル無段変速機でのみ動力を伝達し、高速モード時にはトロイダル無段変速機と遊星歯車変速機とで動力を伝達することによって伝達効率を高めた、いわゆるパワー・スプリットと呼ばれる無段変速装置も、従来から知られている。このようなパワー・スプリット無段変速装置でも、モード切換時に同様の問題を生じる。

いずれの構造の無段変速装置であっても、無段変速装置で伝達するトルクが急変動する際に、押圧装置１４が発生する押圧力の調節が追い付かない可能性がある。たとえば、アクセルペダルを急に大きく踏み込んで急加速する際には、押圧力制御用電磁弁１９の開度を大きくして、押圧装置１４の油圧室内に導入する油圧を高くし、トロイダル無段変速機４の転がり接触部の面圧を高くする必要がある。ただし、押圧装置１４の油圧室内に導入する油圧を押圧力調整弁２７により調整する場合でも、押圧装置１４の油圧室内の油圧を所望値に調整するまでに、多少の時間を要することが避けられない。そして、この油圧上昇がエンジンの出力トルク上昇に追い付かない場合には、やはりトロイダル無段変速機４の転がり接触部で有害な滑りが発生し、トロイダル無段変速機４の耐久性を損なう原因になる。

なお、押圧装置１４が発生する押圧力がエンジンの出力トルクに応じた値よりも過剰に高い場合には、トロイダル無段変速機４の転がり接触部での損失が大きくなるが、この転がり接触部で有害な滑りが発生することはない。したがって、押圧装置１４の油圧室内の油圧調節は、上昇を迅速に行わせることが特に重要になる。このため、特開２００９−１２１５３０号公報には、アクセルペダルを急に大きく踏み込んだ場合に、押圧装置が発生する押圧力を、トロイダル無段変速機を通過するトルクではなく、エンジンが発生するトルクに基づいて制御することが記載されている。この場合、急加速時における押圧力不足をある程度解消できるが、あくまでも押圧力調整弁に信号を送るタイミングを早くして押圧力不足を防止するものであって、押圧力調整弁に信号を送ってから油圧室内の油圧が上昇するまでの時間を短くできるものではない。

特開２０１１−１７４４８６号公報 特開２０１２−００２３３０号公報 特開２００５−２９１４８６号公報 特開２００９−１９７８９２号公報 特開平１１−２３６９５５号公報 特開２００９−１２１５３０号公報

本発明は、上述のような事情に鑑み、無段変速装置に組み込まれた各種油圧機器の油圧室内の油圧を調節するための電磁弁に信号を送ってから、実際にこれらの油圧機器の油圧室内の油圧を変化させられるまでに要する時間を短くして、押圧装置やクラッチなどの油圧により駆動される機器の応答性を向上させ、もってトロイダル無段変速機の転がり接触部（トラクション部）で有害な滑りが発生することを抑止できる無段変速装置を提供することにある。

本発明の無段変速装置は、入力部材と、トロイダル無段変速機と、差動歯車ユニットと、出力部材と、クラッチ装置と、制御弁装置と、制御器とを備える。前記入力部材は、エンジンまたは電動モータにより回転駆動される。前記トロイダル無段変速機は、少なくとも１対のディスクと、複数個のパワーローラと、押圧装置とを備える。前記１対のディスクは、トロイド曲面により構成され、互いに対向する軸方向側面をそれぞれ備え、互いに同心に、かつ、相対回転可能に支持されている。前記複数個のパワーローラのそれぞれは、前記１対のディスクの中心軸に対し捩れの位置にある揺動軸を中心として揺動変位する支持部材に回転可能に支持され、前記１対のディスクの軸方向側面にそれぞれの周面を転がり接触させている。前記押圧装置は、油圧式で、前記１対のディスクを互いに近づく方向に押圧して、前記複数個のパワーローラのそれぞれの周面と前記１対のディスクの軸方向側面との転がり接触部の面圧を確保する。前記差動歯車ユニットは、互いに噛合した複数個の歯車を組み合わせて構成され、２箇所の入力部と１箇所の出力部とを備え、前記入力部から入力される動力の差動分を前記出力部から出力する。前記出力部材は、前記差動歯車ユニットの前記出力部により回転駆動されて、該出力部の動力を被駆動部材に伝達する。前記クラッチ装置は、前記差動歯車ユニットによる動力の伝達状態を切り換えることにより、前記入力部材と前記出力部材との間の変速比を変更する。前記制御弁装置は、前記押圧装置の油圧室内に導入する油圧を調節するための押圧力調整弁と、前記クラッチ装置の油圧室内に導入する油圧を調節し、該クラッチ装置の接続状態を切り換えるための切換弁とを備える。前記制御器は、前記制御弁装置を制御する。

特に、本発明の無段変速装置では、前記押圧力調整弁と前記切換弁とのうちの少なくとも一方の弁は、単位時間当たりにソレノイドに通電している時間の割合であるデューティ比に応じて定まる開度を調節することにより、該少なくとも一方の弁を設けた油圧導入路が通じる油圧室内の油圧を調節する電磁弁である。前記押圧力調整弁と前記切換弁との両方を、前記電磁弁により構成することが好ましい。

いずれの場合でも、前記電磁弁を制御するための制御器は、前記油圧室内の油圧を現在油圧から目標油圧に変化させる場合であって、該目標油圧が、前記電磁弁の開度を該目標油圧を維持するために必要かつ十分な値である所望開度に調節しても、前記油圧室の油圧変化が前記エンジンまたは電動モータの出力トルク変化に追い付かなくなる値である場合に、前記油圧室の油圧変化の方向に対応し、前記電磁弁の開度が最も大きく変化した状態にまで、該電磁弁の開度を、前記所望開度を超えて調節した後、前記油圧室内の油圧が目標油圧に達するために必要かつ十分な時間であり、予め求めておいた油圧の立ち上がり特性から求められる所定時間後に、前記電磁弁の開度を前記所望開度に戻す機能を有する。

本発明を実施する場合、前記油圧室内の油圧を、前記油圧室の油圧変化が前記エンジンまたは電動モータの出力トルク変化に追い付かなくなる値である所定値以上に上昇させる際に、前記電磁弁を全開状態とした後、該電磁弁の開度を閉鎖方向に変化させて、該電磁弁の開度を前記所望開度とすることが好ましい。あるいは、前記油圧室内の油圧を、前記油圧室の油圧変化が前記エンジンまたは電動モータの出力トルク変化に追い付かなくなる値である所定値以下に降下させる際に、前記電磁弁を全閉状態とした後、該電磁弁の開度を開放方向に変化させて、該電磁弁の開度を前記所望開度とすることが好ましい。

また、前記制御器は、前記油圧室に導入される作動油の温度に応じて、前記所定時間を補正する機能を有することが好ましい。

さらに、前記押圧力調整弁と前記切換弁とに加えて、これらの弁を設けた流路に圧油を供給する給油ライン中の油圧を調節するための減圧弁を、前記デューティ比に基づいて該給油ライン中の油圧を調節する電磁弁とする。そして、前記制御器は、該給油ライン中の油圧を現在油圧から目標油圧に変化させる場合であって、該目標油圧が、前記電磁弁の開度を該目標油圧を維持するために必要かつ十分な値である所望開度に調節しても、前記給油ライン中の油圧変化が前記エンジンまたは電動モータの出力トルク変化に追い付かなくなる値である場合に、前記給油ライン中の油圧変化の方向に対応し、前記電磁弁の開度が最も大きく変化した状態にまで、該電磁弁の開度を前記所望開度を超えて調節した後、該電磁弁の開度を該所望開度に戻す機能を有することが好ましい。

本発明の無段変速装置によれば、無段変速装置に組み込まれた各種油圧機器の油圧室内の油圧を調節するための電磁弁に信号を送ってから、実際に該油圧室内の油圧を変化させられるまでに要する時間を短くできる。すなわち、前記電磁弁の開度変化が大きい場合に、該電磁弁の開度を、一度、最終的に必要となる開度を超えて大きく変化させるため、前記油圧室内の油圧を、所望値に向けて素早く変化させられる。前記電磁弁の開度は、短時間経過後に所望開度に戻されるため、前記油圧室内の油圧は所望値に調節される。

図１は、本発明の実施の形態の第１例を示す、油圧を目標油圧まで上昇させる際の電磁弁の作動状況を示すフローチャートである。 図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、電磁弁を全閉から全開とした場合に、油圧室内の油圧が上昇する状況を説明するための線図であり、図２（Ｃ）は、目標油圧を得るためのマップである。 図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、油温が油圧上昇に及ぼす影響を説明するための線図であり、図３（Ｃ）は、この影響を補正するためのマップである。 図４は、本発明の実施の形態の第２例を示す、油圧を目標油圧まで降下させる際の電磁弁の作動状況を示すフローチャートである。 図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、電磁弁を全開から全閉とした場合に、油圧室内の油圧が降下する状況を説明するための線図であり、図５（Ｃ）は、目標油圧を得るためのマップである。 図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、油温が油圧降下に及ぼす影響を説明するための線図であり、図６（Ｃ）は、この影響を補正するためのマップである。 図７は、従来の無段変速装置の１例を示すブロック図である。 図８は、従来の無段変速装置の１例の油圧回路図である。 図９は、トロイダル無段変速機の速度比と無段変速装置全体としての速度比との関係を示す線図である。

［実施の形態の第１例］
図１〜図３は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の無段変速装置も、基本的には、図７および図８に示した従来の無段変速装置と同様に、入力部材である主軸３と、トロイダル無段変速機４と、差動歯車ユニットとしての遊星歯車変速機５と、出力部材である出力軸９と、クラッチ装置６と、制御弁装置２１と、制御器１６とを備える。主軸３は、ダンパ２を介してエンジン１により回転駆動される。トロイダル無段変速機４は、少なくとも１対のディスク（入力ディスク１０および出力ディスク１１）と、複数個のパワーローラ１２と、押圧装置１４とを備える。入力ディスク１０および出力ディスク１１は、トロイド曲面から構成され、互いに対向する軸方向側面をそれぞれ備え、互いに同心に、かつ、相対回転可能に支持されている。パワーローラ１２のそれぞれは、入力ディスク１０および出力ディスク１１の中心軸に対し捩れの位置にある揺動軸を中心として揺動変位する支持部材（トラニオン）に回転可能に支持され、入力ディスク１０および出力ディスク１１の軸方向側面にそれぞれの周面を転がり接触させている。押圧装置１４は、油圧式で、入力ディスク１０および出力ディスク１１を互いに近づく方向に押圧して、パワーローラ１２のそれぞれの周面と入力ディスク１０および出力ディスク１１の軸方向側面との転がり接触部の面圧を確保する。遊星歯車変速機５は、互いに噛合した複数個の歯車を組み合わせて構成され、２箇所の入力部と１箇所の出力部とを備え、これら２箇所の入力部から入力される動力の差動分を前記出力部から出力する。出力軸８は、遊星歯車変速機５の出力部により回転駆動され、この出力部の動力を被駆動部材であるプロペラシャフトに伝達する。クラッチ装置６は、遊星歯車変速機５による動力の伝達状態を切り換えることにより、主軸３と出力軸９の間の変速比を変更する。制御弁装置２１は、押圧装置１４の油圧室内に導入する油圧を調節するための押圧力調整弁２７と、クラッチ装置６の油圧室内に導入する油圧を調節し、クラッチ装置６の接続状態を切り換えるための切換弁２３、２４とを少なくとも備える。

制御器１６は、制御弁装置２１を制御する。なお、従来と同様に、制御器１６には、入力ディスク回転センサ２９、出力ディスク回転センサ３０、出力軸回転センサ３１が検出する、入力ディスク１０、出力ディスク１１、出力軸９のそれぞれの回転速度を表す信号が入力される。また、制御器１６は、エンジン制御器３２との間で信号の受け渡しを行う。さらに、制御器１６は、低速用クラッチ７および高速用クラッチ８の断接状態を表す変速モード切換信号、セレクトレバーの操作位置を表すＴ／Ｍセレクト位置信号が入力される。加えて、制御器１６には、手動変速のためのパドルシフト信号、ブレーキペダル操作の有無を表すフットブレーキ信号、アクセルペダルの踏み込み量を表すアクセルペダル開度信号が、エンジン制御器３２を介して入力される。その他、Ｔ／Ｍ油温センサ３３により検出される、無段変速装置を収めたケーシング内の油温を表すＴ／Ｍ油温信号も制御器に入力される。

本例の特徴は、無段変速装置に組み込まれる各種油圧機器に設けられた油圧室内の油圧を所望値（目標油圧）にするための時間の短縮を図るために、この油圧室内の油圧を調節するための電磁弁に信号を送ってからの、この油圧室内の油圧変化を急速にするための構成にある。無段変速装置の基本構成を含め、この特徴部分以外の構成に関しては、従来の無段変速装置と同様であるから説明を省略もしくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。なお、油圧室内の油圧を迅速に目標油圧に到達させるために、この油圧室内の油圧を急速に変化させる機器としては、図７および図８に示した押圧装置１４、および、クラッチ装置６を構成する低速用クラッチ７と高速用クラッチ８がある。いずれの部分に関しても、油圧室内の油圧を急速に変化させるために行う電磁弁の制御手順は同じである。

本例について、各種油圧機器における、現在油圧が実質的に０［ＭＰａ］である油圧室内の油圧を、目標油圧である１［Ｍｐａ］にまで上昇させる場合を例として説明する。なお、油圧源から電磁弁の入口側に供給される油圧（元圧）は３［Ｍｐａ］とし、この３［Ｍｐａ］の元圧に基づいて油圧室に１［Ｍｐａ］の油圧を送り込むために必要とされる、電磁弁のソレノイドに単位時間当たりに通電している時間の割合であるデューティ比を３５％とする。なお、電磁弁は、このデューティ比に応じて定まる開度を調節することにより、この電磁弁が設けられた油圧導入路が通じる油圧室内の油圧を調節する。電磁弁は、ソレノイドがＯＮの状態で、前記元圧を前記油圧室内に導入する状態とし、ソレノイドがＯＦＦの状態で、この油圧室を油溜（油圧＝０［Ｍｐａ］）に通じさせる状態とする。

まず、ステップ１（Ｓ１）で、制御器１６は、油圧が調節される油圧室内の現在の油圧が、実質的に０［ＭＰａ］であるか否かを判定する。これは、具体的には、この油圧室内に圧油を導入するための電磁弁のデューティ比が０％であるか否か、あるいは、この電磁弁の駆動電流が０［Ａ］であるか否かにより判断される。現在の油圧が、実質的に０ではない場合（現在油圧＞０）には、この油圧室内の油圧はある程度立ち上がっており、目標油圧を達成するためには、あまり急激な油圧変化は必要とされないと考えられる。そこで、この場合には、制御器１６は、本例の制御を終了し、通常の油圧制御を行う。

これに対して、現在の油圧が実質的に０である場合（現在油圧≒０）には、ステップ２（Ｓ２）に移り、制御器１６は、目標油圧が所定値であるＡ値（たとえば、１［Ｍｐａ］）以上であるか否かを判定する。目標油圧がＡ値未満の場合（目標油圧＜Ａ）には、この油圧室内の油圧を目標油圧にするためには、あまり急激な油圧変化は必要とされないと考えられる。そこで、この場合にも、制御器１６は、本例の制御を終了し、通常の油圧制御を行う。尚、前記所定値とは、電磁弁の開度を目標油圧を維持するために必要かつ十分な値である所望開度に調節しても、油圧室の油圧変化が前記エンジン１の出力トルクの変化に追い付かなくなる（別な言い方をすれば、急激な油圧変化が必要となる）、油圧の基準値を言う。

これに対して、目標油圧がＡ値以上の場合には、この油圧室内の油圧を短時間で目標油圧にするためには、急激な油圧変化が必要であると考えられる。そこで、次のステップ３に移り、制御器１６は、本例の制御を開始すると同時に、タイマを始動させる。この制御では、まず、図２（Ａ）に示すように、電磁弁のデューティ比を、目標油圧である１［ＭＰａ］を維持するために必要かつ十分な値を超えた、１００％とし、この電磁弁の開度を、油圧導入側に関して全開とし、油圧排出側に関して全閉とする。この結果、この電磁弁により油圧を制御される油圧室内の油圧が、図２（Ｂ）に示すように立ち上がる。図２（Ｂ）に示した油圧の立ち上がり特性は、予めシミュレーションなどにより求めておき、この電磁弁を制御するための制御器１６（図７参照）に記憶させておく。

制御器１６は、ステップ３で、図２（Ａ）に示すように電磁弁を全開としたならば、次いで、ステップ４（Ｓ４）で、所定時間Ｄが経過したか否かを（Ｔｉｍｅｒ＿Ｔ＞Ｄ）を判定する。所定時間Ｄは、油圧室内の油圧が目標油圧である１［Ｍｐａ］に達するために必要かつ十分な時間であり、図２（Ｂ）に示した特性から求められる、図２（Ｃ）に示したマップにより決定される。本例の場合には、この油圧室内の油圧を０［Ｍｐａ］から１［Ｍｐａ］に上昇させることを意図しており、この上昇に要する時間は４４９［ｍｓｅｃ］であるから、所定時間Ｄを４４９［ｍｓｅｃ］に設定する。そこで、制御器１６は、ステップ４では、ステップ３で起動させたタイマの測定時間（Ｔｉｍｅｒ＿Ｔ）が４４９［ｍｓｅｃ］を経過しているか否かを判定し、経過していない場合には、次のステップ５（Ｓ５）でタイマのカウンタを１だけ加えて、再びステップ４の判定を繰り返す。

このように、「ステップ４→ステップ５→ステップ４」の判定およびタイマのカウントアップを繰り返した結果、制御器１６が、ステップ４で、タイマの測定時間（Ｔｉｍｅｒ＿Ｔ）が所定時間Ｄ（４４９［ｍｓｅｃ］）を経過したと判定した場合には、ステップ６（Ｓ６）に移る。そして、制御器１６は、電磁弁のデューティ比を、目標油圧である１［Ｍｐａ］を維持するために必要かつ十分な値である、３５％（出力電流０．８［Ａ］）に調節する。この結果、電磁弁の開度が閉鎖方向に変化し、この電磁弁の開度が所望開度に戻され、この油圧室内の油圧が、目標油圧である１［Ｍｐａ］を維持する状態となるので、制御器１６による本例の制御が終了する。

なお、電磁弁のデューティ比を１００％として、この電磁弁の開度を全開状態としてから油圧室内の油圧が立ち上がるまでに要する立ち上がり時間は、温度により変化する、作動油の粘度によって変わる。図２に示した特性は、作動油の温度が２５℃である場合を示しているが、温度が高く、粘度が低くなれば、この立ち上がり時間は短くなり、逆に、温度が低く粘度が高くなれば、この立ち上がり時間は長くなる。したがって、温度変化に拘らず、油圧室内の油圧を目標油圧（１［Ｍｐａ］）に、この目標油圧をオーバーさせることなく、あるいは、オーバーした場合でも、可能な限り小さく、最短時間で到達させるためには、温度による補正を施すことが好ましい。この点について、図３により説明する。

図３（Ａ）に示すように、電磁弁のデューティ比を１００％とした場合、Ｔ／Ｍ油温センサ３３から入力される作動油の温度が２５℃の場合には、油圧室内の油圧が、図３（Ｂ）に実線ａで示すように上昇するのに対して、作動油の温度が１２５℃の場合には、破線ｂで示すように上昇し、作動油の温度が−２５℃の場合には、鎖線ｃで示すように上昇する。温度変化にかかわらず、油圧室内の油圧を目標油圧（１［Ｍｐａ］）に、この目標油圧をオーバーさせることなく、最短時間で到達させるためには、実線ａ、破線ｂ、鎖線ｃで表される油圧が目標油圧に達するまで電磁弁のデューティ比を１００％としておき、目標油圧に達した瞬間に、この電磁弁のデューティ比を目標油圧に維持できる値（３５％）に調節する必要がある。そこで、予めシミュレーションなどにより、図３（Ｃ）に示すような補正マップを作成して、このマップを制御器１６に記憶させておき、制御器１６が、作動油の温度により、所定時間Ｄを調節することを可能とする。すなわち、作動油の温度が２５℃の場合の所定時間をＥ（４４９［ｍｓｅｃ］）とし、補正時間をＦとした場合に、Ｄ＝Ｅ−Ｆにより調節する。具体的には、低温時には所定時間Ｄを長くし、高温時には所定時間Ｄを短くする。

なお、本例では、押圧力調整弁である押圧力制御用電磁弁１９と、切換弁であるモード切換用電磁弁２０（低速クラッチ用制御弁２３および高速クラッチ用制御弁２４）とに加えて、これらの弁を設けた流路に圧油を供給する給油ライン中の油圧を調節するために設けた減圧弁２８を、同様に、デューティ比に基づいてこの給油ライン中の油圧を調節する電磁弁とすることが好ましい。そして、同様に、制御器１６が、給油ライン中の油圧を現在油圧から目標油圧に変化させる場合であって、この目標油圧が、前記電磁弁の開度をこの目標油圧を維持するために必要かつ十分な値である所望開度に調節しても、前記給油ライン中の油圧変化がエンジン１の出力トルク変化に追い付かなくなる値である場合に、この給油ライン中の油圧変化の方向に対応し、これらの電磁弁の開度が最も大きく変化した状態にまで、これらの電磁弁の開度を前記所望開度を超えて調節した後、これらの電磁弁の開度をこの所望開度に戻す機能を備えるようにする。

［実施の形態の第２例］
図４〜図６は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、現在油圧が調節可能範囲の最高値（３［ＭＰａ］）である油圧室内の油圧を、目標油圧である１［Ｍｐａ］にまで降下させる場合を示す。この油圧室に１［Ｍｐａ］なる油圧を送り込むために必要とされる電磁弁のデューティ比を３５％とするなど、その他の条件は、実施の形態の第１例の場合と同じである。

まず、ステップ１（Ｓ１）で、制御器１６は、油圧が調節される油圧室内の現在の油圧が、最高油圧であるか否かを判定する。これは、具体的には、この油圧室内に圧油を導入するための電磁弁のデューティ比が１００％であるか否か、あるいは、この電磁弁の駆動電流が、たとえば最高値の２［Ａ］であるか否かにより判断される。現在の油圧が、最高油圧ではない場合（現在油圧＜３［ＭＰａ］）には、この油圧室内の油圧はある程度低下しており、目標油圧である１［Ｍｐａ］の油圧を達成するためには、あまり急激な油圧変化は必要とされないと考えられる。そこで、この場合には、制御器１６は、本例の制御を終了し、通常の油圧制御を行う。

これに対して、現在の油圧が実質的に最高油圧（３［ＭＰａ］）である（現在油圧≒３［ＭＰａ］、この油圧室内に圧油を導入するための電磁弁のデューティ比≒１００％である、あるいは、この電磁弁の駆動電流≒２Ａである）場合には、ステップ２（Ｓ２）に移り、制御器１６は、目標油圧が所定値であるＡ値（たとえば１［ＭＰａ］）以下であるか否かを判定する。目標油圧がこの所定値Ａを超えている場合（目標油圧＞Ａ）には、この油圧室内の油圧を目標油圧にするためには、あまり急激な油圧変化は必要とされないと考えられる。そこで、この場合にも、制御器１６は、本例の制御を終了し、通常の油圧制御を行う。

これに対して、目標油圧が所定値Ａ以下の場合には、この油圧室内の油圧を目標油圧にするためには、急激な油圧変化が必要であると判断される。そこで、次のステップ３に移り、制御器１６は、本例の制御を開始すると同時に、タイマを始動させる。この制御では、まず、図５（Ａ）に示すように、制御器１６は、電磁弁のデューティ比を０％とし、この電磁弁を、油圧導入側に関して全閉とし、油圧排出側に関して全開とする。この結果、この電磁弁により油圧を制御される油圧室内の油圧が、図５（Ｂ）に示すように降下する。この降下特性に関しても、予め求めておき、制御器１６（図７参照）に記憶させておく。

ステップ３で、図５（Ａ）に示すように電磁弁を全閉としたならば、実施の形態の第１例と同様に、「ステップ４→ステップ５→ステップ４」で、制御器１６は、所定時間Ｄを経過したか否かを判定し、所定時間Ｄ（３６４［ｍｓｅｃ］）を経過したと判定した場合には、ステップ６に移る。そして、制御器１６は、この電磁弁の開度を、目標油圧である１［Ｍｐａ］を維持するために必要かつ十分な値である、３５％（出力電流０．８［Ａ］）に調節する。この結果、この油圧室内の油圧が、目標油圧である１［Ｍｐａ］を維持する状態となるので、制御器１６は、本例の制御を終了する。

本例の場合も、油圧室内の油圧が降下するまでに要する時間は、温度により変化するので、温度変化にかかわらず、この油圧室内の油圧を目標油圧（１［Ｍｐａ］）に、目標油圧を下回ることなる、あるいは、目標油圧を下回った場合でも可能な限り小さく、最短時間で到達させるためには、温度による補正を施すことが好ましい。この補正は、図６に示すような油圧変化特性およびマップに基づいて行う。図６は、油圧の変化方向が逆である点を除き、実施の形態の第１例について示した図３と同様であるから、重複する説明は省略する。

なお、本発明を実施する場合に、目標油圧に調節するために許容される時間の長短にかかわらず、常に本発明の制御を行うことが、目標油圧に調整するために許容される時間の長短に関する判定を行わずに済むなど、制御を複雑にせずに済むため、好ましい。目標油圧に調節するために許容される時間が長い場合でも、迅速に目標油圧に調節することは、特に問題とはならない。

以上の説明は、油圧室内の油圧を最低値（０［Ｐａ］）から中間値に上昇させる場合と、最高値（３［Ｐａ］）から中間値に降下させる場合について説明した。ただし、本発明は、油圧室内の油圧をある程度の大きさで急激に変化させる必要がある場合であれば、これ以外のパターンでも実施できる。たとえば、中間値から中間値に上昇させたり、逆に中間値から中間値に下降させたりする場合でも実施できる。ただし、目標油圧が最高値である場合には、電磁弁のデューティ比を１００％のままにすればよく、目標油圧が最低値である場合には、デューティ比を０％のままにすればよいので、本発明を実施する必要はない。

本発明は、トロイダル無段変速機と差動歯車ユニットとを組み合せて構成され、押圧装置やクラッチなどの油圧により駆動される各種油圧機器と、これらの油圧機器の油圧室内の油圧を調節するための電磁弁を備え、これらの油圧機器の高い応答性が要求される無段変速装置に広く適用され、このような無段変速装置は、自動車を含む車両用自動変速装置として広く利用される。

１ エンジン
２ ダンパ
３ 主軸
４ トロイダル無段変速機
５ 遊星歯車変速機
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 入力ディスク
１１ 出力ディスク
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（ＥＣＵ）
１７ ステッピングモータ
１８ ライン圧制御用電磁弁
１９ 押圧力制御用電磁弁
２０ モード切換用電磁弁
２１ 制御弁装置
２２ 変速比制御弁
２３ 低速クラッチ用切換弁
２４ 高速クラッチ用切換弁
２５ 給油ポンプ
２６ 油溜
２７ 押圧力調整弁
２８ 減圧弁
２９ 入力ディスク回転センサ
３０ 出力ディスク回転センサ
３１ 出力軸回転センサ
３２ エンジン制御器
３３ Ｔ／Ｍ油温センサ

Claims (6)

1. エンジンまたは電動モータにより回転駆動される入力部材と、
   トロイド曲面から構成され、互いに対向する軸方向側面をそれぞれ備え、互いに同心に、かつ、相対回転可能に支持された、少なくとも１対のディスクと、該１対のディスクの中心軸に対し捩れの位置にある揺動軸を中心として揺動変位する支持部材に回転可能にそれぞれ支持され、前記１対のディスクの軸方向側面にそれぞれの周面を転がり接触させた、複数個のパワーローラと、前記１対のディスクを互いに近づく方向に押圧して、前記複数個のパワーローラのそれぞれの周面と前記１対のディスクの軸方向側面との転がり接触部の面圧を確保する、油圧式の押圧装置と、を備えるトロイダル無段変速機と、
   互いに噛合した複数個の歯車を組み合わせて構成され、２箇所の入力部と１箇所の出力部とを備え、前記入力部から入力される動力の差動分を前記出力部から出力する差動歯車ユニットと、
   前記差動歯車ユニットの前記出力部により回転駆動されて、該出力部の動力を被駆動部材に伝達する出力部材と、
   前記差動歯車ユニットによる動力の伝達状態を切り換えることにより、前記入力部材と前記出力部材との間の変速比を変更するクラッチ装置と、
   前記押圧装置の油圧室内に導入する油圧を調節するための押圧力調整弁と、前記クラッチ装置の油圧室内に導入する油圧を調節し、該クラッチ装置の接続状態を切り換えるための切換弁とを備える制御弁装置と、
   前記制御弁装置を制御するための制御器と、
   を備え、
   前記押圧力調整弁と前記切換弁とのうちの少なくとも一方の弁は、単位時間当たりにソレノイドに通電している時間の割合であるデューティ比に応じて定まる開度を調節することにより、該少なくとも一方の弁を設けた油圧導入路が通じる前記油圧室内の油圧を調節する電磁弁であり、
   前記制御器は、前記油圧室内の油圧を現在油圧から目標油圧に変化させる場合であって、該目標油圧が、前記電磁弁の開度を該目標油圧を維持するために必要かつ十分な値である所望開度に調節しても、前記油圧室の油圧変化が前記エンジンまたは電動モータの出力トルク変化に追い付かなくなる値である場合に、前記油圧室の油圧変化の方向に対応し、前記電磁弁の開度が最も大きく変化した状態にまで、該電磁弁の開度を、前記所望開度を超えて調節した後、前記油圧室内の油圧が目標油圧に達するために必要かつ十分な時間であり、予め求めておいた油圧の立ち上がり特性から求められる所定時間後に、前記電磁弁の開度を前記所望開度に戻す機能を有する、
   無段変速装置。
2. 前記押圧力調整弁と前記切換弁の両方が、前記電磁弁により構成される、請求項１に記載の無段変速装置。
3. 前記制御器は、前記油圧室内の油圧を、前記油圧室の油圧変化が前記エンジンまたは電動モータの出力トルク変化に追い付かなくなる値である所定値以上に上昇させる際に、前記電磁弁を全開状態とした後、前記所定時間後に、該電磁弁の開度を閉鎖方向に変化させて、該電磁弁の開度を前記所望開度とする、請求項１に記載の無段変速装置。
4. 前記制御器は、前記油圧室内の油圧を、前記油圧室の油圧変化が前記エンジンまたは電動モータの出力トルク変化に追い付かなくなる値である所定値以下に降下させる際に、前記電磁弁を全閉状態とした後、前記所定時間後に、該電磁弁の開度を開放方向に変化させて、該電磁弁の開度を前記所望開度とする、請求項１に記載の無段変速装置。
5. 前記制御器は、前記油圧室に導入される作動油の温度に応じて、前記所定時間を補正する機能を有する、請求項１に記載の無段変速装置。
6. 前記押圧力調整弁および前記切換弁を設けた流路に圧油を供給する給油ライン中の油圧を調節するための減圧弁を備え、該減圧弁をデューティ比に基づいて該給油ライン中の油圧を調節する電磁弁とし、前記制御器は、該給油ライン中の油圧を現在油圧から目標油圧に変化させる場合であって、該目標油圧が、前記電磁弁の開度を該目標油圧を維持するために必要かつ十分な値である所望開度に調節しても、前記給油ライン中の油圧変化が前記エンジンまたは電動モータの出力トルク変化に追い付かなくなる値である場合に、前記給油ライン中の油圧変化の方向に対応し、前記電磁弁の開度が最も大きく変化した状態にまで、該電磁弁の開度を、前記所望開度を超えて調節した後、該電磁弁の開度を前記所望開度に戻す機能を有する、請求項１に記載の無段変速装置。
   

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