JPH11247980A - トラクションドライブ変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変速の応答性が良好で、出力ディスクの回転
数を安定化させるトラクションドライブ変速装置を提供
する。 【解決手段】 操作者などが設定した出力目標値によっ
て、これに対応するアクチュエータ２６の変位量の目標
値が決定され、出力回転数センサ１３の測定値によっ
て、これに対応するアクチュエータ２６の変位量が決定
される。ゲイン設定部１６では、入力回転数センサ１２
の測定値、および傾転角センサ１５の測定値に基づい
て、ゲインが設定される。サーボバルブ１８は、設定さ
れたゲインで、変位量をその目標値に近づけるように、
アクチュエータ２６を駆動する。これによって、伝動ロ
ーラ２４の回転数に依存しない均等な応答性を確保する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車または航空
機などに用いられ、トロイダル型の動力伝達機構によっ
て無段階変速が可能なトラクションドライブ変速装置に
関し、特に、変速の制御に特徴を有するトラクションド
ライブ変速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トラクションドライブ変速機は、油潤滑
された摩擦車の接触を介して動力を伝達する変速機であ
る。そのうちトロイダル型の変速機は、一般に、回転軸
方向が一致するように対向配置された入力ディスクおよ
び出力ディスクと、入力ディスクの回転を出力ディスク
に伝える伝動ローラと、伝動ローラの傾転角を変化させ
るアクチュエータとを備えており、入力ディスクからの
回転動力を、伝動ローラを介して、出力ディスクに伝え
る。伝動ローラはアクチュエータによって傾転自在に設
けられ、アクチュエータを連続的に変位させることで、
変速比を無段階に変化させている。

【０００３】従来の変速装置は、上記の変速機を含んで
構成され、さらに出力ディスクの回転数を測定して、ア
クチュエータを駆動する制御を行っている。すなわち、
測定される出力回転数を出力目標値に近づけるように、
一定のゲインでアクチュエータを駆動し、出力回転数の
安定化を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の変速装置では、
伝動ローラは低い回転数では傾転しにくく、傾転を行う
には大きくアクチュエータを変位させる必要がある。そ
れに対して、高い回転数では傾転しやすくなり、傾転を
行うには小さくアクチュエータを変位させればよい。ア
クチュエータの変位量は、出力回転数の目標値と出力回
転数の測定値との回転数差およびアクチュエータを駆動
するためのサーボアンプのゲインによって決定される。
アクチュエータ変位量が、目標とする傾転に必要な量以
上に発生した場合、過度の傾転をしてしまい、変速動作
や出力回転数が不安定になる。たとえば、出力ディスク
の回転数が一定にならず、ある範囲で振動するなどの現
象が見られる。このような変速装置は変速の応答性にば
らつきがでて、自動車または航空機などに用いた場合、
その操作性は不良なものとなるおそれがある。

【０００５】また、一定のゲインを与える従来の変速制
御では、一般に、変速の応答性は伝動ローラの回転数に
大きく依存し、自動車または航空機の操作性を低下させ
る。特に、回転数の高い領域では、アクチュエータ変位
量が大きいと入力ディスクおよび伝動ローラ間の滑りも
大きくなり、さらに変速の応答性や動力伝達性能を低下
させる要因になる。出力ディスクおよび伝動ローラの間
にも、同様に滑りが生じる可能性がある。

【０００６】本発明の目的は、変速の応答性が良好で、
出力ディスクの回転数を安定化させるトラクションドラ
イブ変速装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転軸方向が
一致するように対向配置された入力ディスクおよび出力
ディスクと、入力ディスクの回転を出力ディスクに伝え
る伝動ローラと、伝動ローラの傾転角を変化させるアク
チュエータとを備えたトラクションドライブ変速装置に
おいて、入力ディスクの回転数を測定する入力回転数セ
ンサと、出力ディスクの回転数を測定する出力回転数セ
ンサと、伝動ローラの傾転角を測定する傾転角センサ
と、出力回転数センサの測定値を出力目標値に近づける
ように、アクチュエータを制御する制御手段と、入力回
転数センサの測定値および傾転角センサの測定値に基づ
いて、制御手段のゲインを設定するゲイン設定手段とを
備えることを特徴とするトラクションドライブ変速装置
である。

【０００８】本発明に従えば、操作者などが設定した出
力目標値および入力回数センサの測定値によって、これ
に対応する伝動ローラの傾転角の目標値が決定される。
同様に、出力回転数センサの測定値によって、出力目標
値との回転数差が決定される。一方のゲイン設定手段で
は、入力回転数センサの測定値、および傾転角センサの
測定値に基づいて、ゲインが設定される。駆動手段は、
設定されたゲインで、回転数差をゼロにするようにアク
チュエータを変位させる。

【０００９】一般に変速の応答性は、伝動ローラの回転
数に依存する。また、その伝動ローラの回転数は、入力
ディスクの回転数および伝動ローラの傾転角によって決
定される。よって、応答性は入力ディスクの回転数およ
び伝動ローラの傾転角に依存することになる。本発明で
は、入力回転数および傾転角に基づいてゲインを設定す
るので、たとえば応答性が比較的良好な回転数ではゲイ
ンを小さく設定し、応答性が比較的不良な回転数ではゲ
インを大きく設定するなどして、伝動ローラ回転数に依
存しない均等な応答性を確保することなどができる。こ
のような変速装置を自動車または航空機などに使用する
ことによって、操縦性能を向上することができる。

【００１０】また本発明は、回転軸方向が一致するよう
に対向配置された入力ディスクおよび出力ディスクと、
入力ディスクの回転を出力ディスクに伝える伝動ローラ
と、伝動ローラの傾転角を変化させるアクチュエータと
を備えたトラクションドライブ変速装置において、出力
ディスクの回転数を測定する出力回転数センサと、伝動
ローラの回転数を測定する伝動ローラ回転数センサと、
出力回転数センサの測定値を出力目標値に近づけるよう
に、アクチュエータを制御する制御手段と、伝動ローラ
回転数センサの測定値に基づいて、制御手段のゲインを
設定するゲイン設定手段とを備えることを特徴とするト
ラクションドライブ変速装置である。

【００１１】本発明に従えば、操作者などが設定した出
力目標値および入力回転数センサの測定値によって、こ
れに対応する伝動ローラの傾転角の目標値が決定され
る。同様に、出力回転数センサの測定値によって、出力
目標値との回転数差が決定される。一方のゲイン設定手
段では、伝動ローラ回転数センサの測定値に基づいて、
ゲインが設定される。駆動手段では、設定されたゲイン
で、回転数差をゼロにするようにアクチュエータを変位
させる。

【００１２】上述したように変速の応答性は、伝動ロー
ラの回転数に依存するので、本発明のように、伝動ロー
ラの回転数に基づいてゲインを設定することによって、
たとえば応答性が比較的良好な回転数ではゲインを小さ
く設定し、応答性が比較的不良な回転数ではゲインを大
きく設定するなどして、回転数に対して均等な応答性を
確保することができる。このような変速装置を自動車ま
たは航空機などに使用することで、操縦性能を向上する
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は、本発明
の第１実施形態を示すブロック図である。変速装置１０
は、変速機１１、入力回転数センサ１２、出力回転数セ
ンサ１３、傾転角センサ１５、ゲイン設定部１６、サー
ボアンプ１７、サーボバルブ１８を備える。変速機１１
は、さらに入力ディスク２２、出力ディスク２３、伝動
ローラ２４およびアクチュエータ２６を備える。入力回
転数センサ１２は、入力ディスク２２の回転数を測定す
る。出力回転数センサ１３は、出力ディスク２３の回転
数を測定する。傾転角センサ１５は、伝動ローラ２４の
傾転角を測定する。

【００１４】出力ディスク２３の回転数の目標値として
の出力目標値Ωｒは、操作者が外部から変速装置１０に
入力したり、あるいは自動操縦などのために変速装置１
０内部で自動的に生成されることで設定される。設定さ
れた出力目標値Ωｒは、サーボアンプ１７を介してサー
ボバルブ１８に入力される。サーボバルブ１８は、油圧
を制御することによって、アクチュエータ２６を駆動す
る。アクチュエータ２６の動作によって、伝動ローラ２
４の傾転角が決定される。伝動ローラ２４は、入力ディ
スク２２および出力ディスク２３に連動し、入力ディス
ク２２からの入力回転を出力ディスク２３に伝える。

【００１５】出力回転数センサ１３は、出力ディスク２
３の回転数を測定して、出力測定値Ωｅを出力する。出
力測定値Ωｅは、上記の出力目標値Ωｒと比較されて、
サーボアンプ１７に入力される。これによって、変速装
置１０は、出力測定値Ωｅを出力目標値Ωｒに近づける
ように、フィードバック制御を行っている。ただし、サ
ーボバルブ１８は、以下に説明するように、ゲイン設定
部１６で設定されたゲインＫでアクチュエータ２６を駆
動する。

【００１６】入力回転数センサ１２は、入力ディスク２
２の回転数を測定して、入力測定値Ωｉを出力する。傾
転角センサ１５は、伝動ローラ２４の傾転角を測定し
て、傾転角測定値θを出力する。入力測定値Ωｉと傾転
角測定値θとは、ゲイン設定部１６に入力される。ゲイ
ン設定部１６は、内部にメモリなどを有しており、入力
回転数および傾転角の関数としてゲインを記憶してい
る。これによって、入力測定値Ωｉと傾転角測定値θと
からゲインＫを決定することができる。

【００１７】ここで、ゲイン設定部１６に記憶された関
数について説明する。まず、変速装置１０において、一
定のゲインで傾転角を変化させて変速比を変化させたと
き、すなわち変速時の応答性は、一般に、伝動ローラ２
４の回転数に依存する。伝動ローラ２４の回転数は、入
力回転数および傾転角を与えてやれば、変速機１１の幾
何学的構造から求められる。従って、変速時の応答性
は、入力回転数および傾転角にも依存することになる。
たとえば、入力回転数が高くなるとともに応答が速くな
るような場合、これとは逆に入力回転数が高くなるとと
もにゲインが小さくなるような関数をゲイン設定部１６
に記憶しておく。このように、一定ゲインの変速時の応
答と逆の特性を示す関数を記憶しておくことで、変速装
置１０の応答性を伝動ローラの回転数に関して均等化す
ることができる。

【００１８】図２は、図１の変速機１１の構造を示す斜
視図である。変速機１１は、ハーフトロイダル型であ
り、トラクションドライブによって動力を伝達するＣＶ
Ｔ（Continuously Variable Transmission；無段変速
機）を構成する。入力軸３２は加圧装置３４に固定さ
れ、加圧装置３４によって押付けられる入力ディスク２
２を回転駆動する。入力ディスク２２および出力ディス
ク２３は、回転軸方向が一致するように対向配置され
る。入力ディスク２２の曲面２２ａ、および出力ディス
ク２３の曲面２３ａは、ともにトロイダル状を成し、互
いに対向する。伝動ローラ２４は、各曲面２２ａ，２３
ａと接触した状態で回転する。また、伝動ローラ２４
は、曲面２２ａ，２３ａに沿って傾転可能なように、ト
ラニオン３１によって軸支されている。

【００１９】変速機１１は、油潤滑された状態で使用さ
れ、入力ディスク２２と伝動ローラ２４との摩擦、およ
び伝動ローラ２４と出力ディスク２３との油膜のせん断
力を介した摩擦によって動力を伝達し、トラクションド
ライブを実現している。トラニオン３１は、図１のアク
チュエータ２６によって、伝動ローラ２４の傾転軸方向
に沿って変位自在であり、その変位量を調整すること
で、伝動ローラ２４の傾転角を制御することができる。

【００２０】図３（ａ）は減速時の変速機１１を示す側
面図であり、図３（ｂ）は増速時の変速機１１を示す側
面図である。伝動ローラ２４と入力ディスク２２との接
触半径をｒ１、伝動ローラ２４と出力ディスク２３との
接触半径をｒ２とすると、変速比はｒ１／ｒ２で与えら
える。図３（ａ）ではｒ１＜ｒ２であるため、入力ディ
スク２２の回転数より出力ディスク２３の回転数が減少
して、減速状態となる。一方、図３（ｂ）ではｒ１＞ｒ
２であるため、入力ディスク２２の回転数より出力ディ
スク２３の回転数が増加して、増速状態となる。こうし
て所望の変速比で減速または増速された出力ディスク２
３は、出力軸３３を介して外部に連結される。

【００２１】上記のアクチュエータ２６の変位による傾
転角の変化によって、変速比も同様に変化する。よっ
て、アクチュエータ２６の連続的な変位によって、変速
比を無段階に変化させることができる。

【００２２】なお、入力回転数センサ、出力回転数セン
サは、それぞれ入力軸、出力軸に沿って設けられた磁気
ホール素子などで実現される。また、傾転角センサは、
アクチュエータのシリンダとトラニオンとを一体化した
部材に設けられ、トラニオン傾転角度の測定を行う。

【００２３】（第２実施形態）図４は、本発明の第２実
施形態を示すブロック図である。変速装置５０は、図１
の変速装置１０の構成を一部変更したものである。すな
わち、入力回転数センサ１２および傾転角センサ１５は
除かれ、ローラ回転数センサ１４が加えられている。

【００２４】ローラ回転数センサ１４は、伝動ローラ２
４の回転数を測定して、ローラ回転数測定値Ωｃをゲイ
ン設定部１６に出力する。ゲイン設定部１６は、第１実
施形態の変速装置１０と違って、ローラ回転数の関数と
してゲインを記憶している。これによって、ローラ回転
数測定値Ωｃから、ゲインＫを決定することができる。

【００２５】第１実施形態で説明したように、変速時の
応答性は、伝動ローラ２４の回転数に依存するので、た
とえば、ローラ回転数が高くなるとともに応答が速くな
るような場合、これとは逆にローラ回転数が高くなると
ともにゲインが小さくなるような関数をゲイン設定部１
６に記憶しておく。このように、一定ゲインの変速時の
応答と逆の特性を示す関数を記憶しておくことで、ロー
ラ回転数に関して均等化された応答性を実現することが
できる。

【００２６】なお、第２実施形態のローラ回転数センサ
は、伝動ローラ２４に歯車を介して設けられたタコメー
タなどで実現される。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、入力回転
数および傾転角に基づいてゲインを設定するか、または
直接ローラ回転数に基づいてゲインを設定することで、
伝動ローラ回転数に依存しない均等な応答性を確保する
ことなどができ、自動車または航空機などに使用するこ
とによって、操縦性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示すブロック図であ
る。

【図２】図１の変速機１１の構造を示す斜視図である。

【図３】図３（ａ）は減速時の変速機１１を示す側面図
であり、図３（ｂ）は増速時の変速機１１を示す側面図
である。

【図４】本発明の第２実施形態を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１０，５０ 変速装置 １１ 変速機 １２ 入力回転数センサ １３ 出力回転数センサ １４ ローラ回転数センサ １５ 傾転角センサ １６ ゲイン設定部 １７ サーボアンプ １８ サーボバルブ ２２ 入力ディスク ２３ 出力ディスク ２４ 伝動ローラ ２６ アクチュエータ

【手続補正書】

【提出日】平成１１年３月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転軸方向が
一致するように対向配置された入力ディスクおよび出力
ディスクと、入力ディスクの回転を出力ディスクに伝え
る伝動ローラと、伝動ローラの傾転角を変化させるアク
チュエータとを備えたトラクションドライブ変速装置に
おいて、入力ディスクの回転数を測定する入力回転数セ
ンサと、出力ディスクの回転数を測定する出力回転数セ
ンサと、伝動ローラの傾転角を測定する傾転角センサ
と、出力回転数センサの測定値を出力目標値に近づける
ように、アクチュエータを制御する制御手段と、入力回
転数センサの測定値および傾転角センサの測定値に基づ
いて、伝動ローラ回転数に対する変速応答特性と逆の特
性を示す制御手段のゲインを設定するゲイン設定手段と
を備えることを特徴とするトラクションドライブ変速装
置である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】また本発明は、回転軸方向が一致するよう
に対向配置された入力ディスクおよび出力ディスクと、
入力ディスクの回転を出力ディスクに伝える伝動ローラ
と、伝動ローラの傾転角を変化させるアクチュエータと
を備えたトラクションドライブ変速装置において、出力
ディスクの回転数を測定する出力回転数センサと、伝動
ローラの回転数を測定する伝動ローラ回転数センサと、
出力回転数センサの測定値を出力目標値に近づけるよう
に、アクチュエータを制御する制御手段と、伝動ローラ
回転数センサの測定値に基づいて、伝動ローラ回転数に
対する変速応答特性と逆の特性を示す制御手段のゲイン
を設定するゲイン設定手段とを備えることを特徴とする
トラクションドライブ変速装置である。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】ここで、ゲイン設定部１６に記憶された関
数について説明する。まず、変速装置１０において、一
定のゲインで傾転角を変化させて変速比を変化させたと
き、すなわち変速時の応答性は、一般に、伝動ローラ２
４の回転数に依存する。伝動ローラ２４の回転数は、入
力回転数および傾転角を与えてやれば、変速機１１の幾
何学的構造から求められる。従って、変速時の応答性
は、入力回転数および傾転角にも依存することになる。
たとえば、入力回転数が高くなるとともに応答が速くな
るような場合、これとは逆に入力回転数が高くなるとと
もにゲインが小さくなるような関数をゲイン設定部１６
に記憶しておく。このように、一定ゲイン時の伝動ロー
ラ２４の回転数に対する変速応答特性と逆の特性を示す
関数を記憶しておくことで、変速装置１０の応答性を伝
動ローラの回転数に関して均等化することができる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】第１実施形態で説明したように、変速時の
応答性は、伝動ローラ２４の回転数に依存するので、た
とえば、伝動ローラ回転数が高くなるとともに応答が速
くなるような場合、これとは逆に伝動ローラ回転数が高
くなるとともにゲインが小さくなるような関数をゲイン
設定部１６に記憶しておく。このように、一定ゲイン時
の伝動ローラ２４の回転数に対する変速応答特性と逆の
特性を示す関数を記憶しておくことで、ローラ回転数に
関して均等化された応答性を実現することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸方向が一致するように対向配置さ
   れた入力ディスクおよび出力ディスクと、入力ディスク
   の回転を出力ディスクに伝える伝動ローラと、伝動ロー
   ラの傾転角を変化させるアクチュエータとを備えたトラ
   クションドライブ変速装置において、 入力ディスクの回転数を測定する入力回転数センサと、 出力ディスクの回転数を測定する出力回転数センサと、 伝動ローラの傾転角を測定する傾転角センサと、 出力回転数センサの測定値を出力目標値に近づけるよう
   に、アクチュエータを制御する制御手段と、 入力回転数センサの測定値および傾転角センサの測定値
   に基づいて、制御手段のゲインを設定するゲイン設定手
   段とを備えることを特徴とするトラクションドライブ変
   速装置。
2. 【請求項２】 回転軸方向が一致するように対向配置さ
   れた入力ディスクおよび出力ディスクと、入力ディスク
   の回転を出力ディスクに伝える伝動ローラと、伝動ロー
   ラの傾転角を変化させるアクチュエータとを備えたトラ
   クションドライブ変速装置において、 出力ディスクの回転数を測定する出力回転数センサと、 伝動ローラの回転数を測定する伝動ローラ回転数センサ
   と、 出力回転数センサの測定値を出力目標値に近づけるよう
   に、アクチュエータを制御する制御手段と、 伝動ローラ回転数センサの測定値に基づいて、制御手段
   のゲインを設定するゲイン設定手段とを備えることを特
   徴とするトラクションドライブ変速装置。