説明

無段変速機

【課題】変速比の制御性を向上することができる無段変速機を提供する。
【解決手段】駆動力が入力される入力ディスクと、駆動力が出力される出力ディスクと、入力ディスクと出力ディスクとに接触して設けられるパワーローラ4と、パワーローラ4を回転自在、かつ、傾転自在に支持する支持手段6とパワーローラ4を入力ディスク及び出力ディスクに対する中立位置と変速位置とに移動可能な移動手段7とを有し移動手段7により支持手段6と共にパワーローラ4を中立位置から変速位置に移動させることで、入力ディスクと出力ディスクとの回転数比である変速比を変更可能な変速比変更手段5と、支持手段6の移動量を複数箇所で検出可能な複数の移動量検出手段52(52a、52b)と、複数の移動量検出手段52(52a、52b)が検出した支持手段6の移動量に基づいて変速比変更手段5を制御する制御手段50とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無段変速機に関し、特に、入力ディスクと出力ディスクとの間に配置されたパワーローラの移動により変速比の変更が行われる、いわゆるトロイダル式の無段変速機に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、車両には、駆動源である内燃機関や電動機からの駆動力、すなわち出力トルクを車両の走行状態に応じた最適の条件で路面に伝達するために、駆動源の出力側に変速機が設けられている。この変速機には、変速比を無段階(連続的)に制御する無段変速機と、変速比を段階的(不連続)に制御する有段変速機とがある。ここで、このような無段変速機、いわゆるCVT(CVT:Continuously Vaiable Transmission)には、入力ディスクと出力ディスクとの間に挟み込んだパワーローラを介して各ディスクの間でトルクを伝達すると共に、パワーローラを傾転させて変速比を変化させる、いわゆる、トロイダル式の無段変速機がある。
【0003】
このトロイダル式無段変速機は、トロイダル面を有する入力ディスクと出力ディスクとの間に、外周面をトロイダル面に対応する曲面としたパワーローラなどの回転部材を挟み込み、これら入力ディスク、出力ディスク及びパワーローラとの間に形成されるトラクションオイルの油膜のせん断力を利用してトルクを伝達するものである。そして、このパワーローラは、トラニオンにより回転自在に支持されており、このトラニオンは、揺動軸を中心として揺動可能であると共に、この揺動軸に沿った方向に移動可能に構成されている。したがって、トラニオンに支持されるパワーローラがこのトラニオンと共に入力ディスク及び出力ディスクに対する中立位置から変速位置に移動することで、パワーローラとディスクとの間にサイドスリップが発生し、このパワーローラが入力ディスク及び出力ディスクに対して揺動軸を中心として揺動、すなわち、傾転し、この結果、入力ディスクと出力ディスクとの回転数比である変速比が変更される。そして、入力ディスクと出力ディスクとの回転数比である変速比は、パワーローラが入力ディスク及び出力ディスクに対して傾転する角度、すなわち、傾転角に基づいて決まり、この傾転角は、当該パワーローラの中立位置から変速位置側への移動量としてのストローク量に基づいて決まる。なお、このパワーローラのストローク量は、通常、このパワーローラ共に移動するトラニオンのストローク量として検出している。
【0004】
そして、このような従来のトロイダル式の無段変速機として、例えば、特許文献1に記載されているトロイダル式CVTの変速制御装置は、コントローラによりアクセル開度、車速から目標変速比を決定すると共に目標傾転角を決定し、実際の傾転角と目標傾転角の偏差に基づきパワーローラの目標ストローク量を決定し、油圧制御弁により実際のストローク量が目標ストローク量と一致するようにフィードバック制御を行う。この間、コントローラにおいて、実際の傾転角及び実際のストローク量をフィードバック制御し、このフィードバックゲインを入力回転数、入出力ディスク押圧力、傾転角などによって変更することで、運転状態によらない一定の応答性での変速を図っている。
【0005】
【特許文献1】特開2003−336732号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述した特許文献1に記載されたトロイダル式CVTの変速制御装置では、例えば、入力ディスクと出力ディスクとが入力トルクに応じた押圧力でパワーローラを挟むように押圧されることで、このパワーローラを支持しているトラニオンが変形するおそれがあり、これにより、変速比の制御性が悪化してしまうおそれがある。すなわち、このトラニオンには、入力ディスクに入力されるトルクもしくはパワーローラを介して伝達するトルクに応じた接線力(パワーローラの接線と平行な応力)が作用し、また、上記のように、入力ディスクと出力ディスクとがパワーローラを挟み付ける押圧力(挟圧力)に基づいて入力ディスクと出力ディスクとの間から径方向外方に押し出される方向の荷重などが作用する。このため、トラニオンが変形し、トラニオンのストローク量として検出されるパワーローラの検出ストローク量が、このトラニオンの変形により、実際のパワーローラのストローク量からずれた値で検出されてしまうおそれがあり、この結果、変速比の制御性が悪化してしまうおそれがある。
【0007】
そこで本発明は、変速比の制御性を向上することができる無段変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明に無段変速機は、駆動力が入力される入力ディスクと、前記駆動力が出力される出力ディスクと、前記入力ディスクと前記出力ディスクとに接触して設けられるパワーローラと、前記パワーローラを回転自在、かつ、傾転自在に支持する支持手段と、前記パワーローラを前記入力ディスク及び前記出力ディスクに対する中立位置と変速位置とに移動可能な移動手段とを有し、前記移動手段により前記支持手段と共に前記パワーローラを前記中立位置から前記変速位置に移動させることで、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの回転数比である変速比を変更可能な変速比変更手段と、前記支持手段の移動量を複数箇所で検出可能な複数の移動量検出手段と、前記複数の移動量検出手段が検出した前記支持手段の移動量に基づいて前記変速比変更手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【0009】
請求項2に係る発明による無段変速機では、前記支持手段は、前記パワーローラを回転自在に支持するローラ支持部と、前記ローラ支持部が設けられ回転軸線を回転中心として回転可能であると共に前記回転軸線に沿った方向に移動自在な揺動軸とを有し、前記複数の移動量検出手段は、前記揺動軸の一端側の移動量を検出する第1移動量検出手段と、前記揺動軸の回転軸線に沿った方向に対して前記ローラ支持部を挟んで前記揺動軸の一端側とは反対側の前記揺動軸の他端側の移動量を検出する第2移動量検出手段とを含んで構成されることを特徴とする。
【0010】
請求項3に係る発明による無段変速機では、前記制御手段は、前記複数の移動量検出手段が検出した複数の検出移動量に基づいて実移動量を算出する実移動量算出手段と、前記実移動量に基づいて、実際の変速比である実変速比が目標の変速比である目標変速比になるように前記移動手段を制御するフィードバック手段とを有することを特徴とする。
【0011】
請求項4に係る発明による無段変速機では、前記実移動量算出手段は、前記複数の検出移動量の平均値を算出し該平均値を前記実移動量とすることを特徴とする。
【0012】
請求項5に係る発明による無段変速機では、前記実移動量算出手段は、前記複数の検出移動量に所定の重み付けを行った値に基づいて前記実移動量を算出する特徴とする。
【0013】
請求項6に係る発明による無段変速機では、前記実移動量算出手段は、前記複数の移動量検出手段による前記支持手段の移動量の各検出箇所と、前記パワーローラと前記入力ディスク又は前記出力ディスクとの接触点との距離に関する量により前記所定の重み付けを行うことを特徴とする。
【0014】
請求項7に係る発明による無段変速機では、前記実移動量算出手段は、前記支持手段の物性又は形状に関する量により前記所定の重み付けを行うことを特徴とする。
【0015】
請求項8に係る発明による無段変速機では、前記入力ディスク及び前記出力ディスクに対する前記パワーローラの傾転角を検出する傾転角検出手段を備え、前記フィードバック手段は、前記実変速比に応じた実際の傾転角である実傾転角と前記目標変速比に応じた目標の傾転角である目標傾転角との偏差に基づいて目標の移動量である目標移動量を設定する目標移動量設定手段と、前記目標移動量と前記実移動量とに基づいて前記移動手段を制御する制御指令手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明に係る無段変速機によれば、パワーローラを支持する支持手段の移動量を複数の移動量検出手段により複数箇所で検出し、制御手段によりこの複数の移動量検出手段が検出した支持手段の移動量に基づいて変速比変更手段を制御するので、変速比の制御性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下に、本発明に係る無段変速機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例1】
【0018】
図1は、本発明の実施例1に係るトロイダル式無段変速機の概略断面図、図2は、本発明の実施例1に係るトロイダル式無段変速機の要部の構成図、図3は、本発明の実施例1に係るトロイダル式無段変速機が備えるパワーローラの入力ディスクに対する中立位置を説明する模式図、図4は、本発明の実施例1に係るトロイダル式無段変速機が備えるパワーローラの入力ディスクに対する変速位置を説明する模式図、図5は、本発明の実施例1に係るトロイダル式無段変速機のECUの要部構成の一例を示す概略構成図である。
【0019】
なお、図2は、トロイダル式無段変速機を構成する各パワーローラのうち任意のパワーローラと、このパワーローラに接触する入力ディスクを示す図である。また、図3、図4は、入力ディスクを出力ディスク側から見た図であり、入力ディスクとパワーローラをそれぞれ1つだけ模式的に図示している。ここで、以下で説明する実施例では、本発明の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エンジントルクを発生する内燃機関(ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、LPGエンジンなど)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を駆動源として用いてもよい。また、駆動源として内燃機関及び電動機を併用してもよい。
【0020】
図1に示すように、本実施例に係る無段変速機としてのトロイダル式無段変速機1は、車両に搭載される駆動源としての内燃機関としてのエンジンからの駆動力、すなわち出力トルクを車両の走行状態に応じた最適の条件で車輪に伝達するためのものであり、変速比を無段階(連続的)に制御することができる、いわゆるCVT(CVT:Continuously Vaiable Transmission)である。このトロイダル式無段変速機1は、入力ディスク2と出力ディスク3との間に挟み込んだパワーローラ4を介して各入力ディスク2と出力ディスク3の間でトルクを伝達すると共に、パワーローラ4を傾転させて変速比を変化させる、いわゆる、トロイダル式の無段変速機である。すなわち、このトロイダル式無段変速機1は、トロイダル面2a、3aを有する入力ディスク2と出力ディスク3との間に、外周面をトロイダル面2a、3aに対応する曲面としたパワーローラ4などの回転部材を挟み込み、これら入力ディスク2、出力ディスク3及びパワーローラ4との間に形成されるトラクションオイルの油膜のせん断力を利用してトルクを伝達するものである。
【0021】
具体的には、このトロイダル式無段変速機1は、図1、図2に示すように、入力ディスク2と、出力ディスク3と、パワーローラ4と、変速比変更手段としての変速比変更部5とを備える。変速比変更部5は、支持手段としてのトラニオン6と、移動手段としての移動部7を有する。さらに、移動部7は、油圧ピストン部8と、油圧制御装置9とを有する。また、このトロイダル式無段変速機1は、トロイダル式無段変速機1の各部を制御する制御手段としての電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)50を備える。このトロイダル式無段変速機1では、入力ディスク2と出力ディスク3とに接触して設けられるパワーローラ4が移動部7により入力ディスク2及び出力ディスク3に対して中立位置から変速位置に移動することで、入力ディスク2と出力ディスク3との回転数比である変速比が変更される。
【0022】
入力ディスク2は、エンジン側からの駆動力(トルク)が、例えば、発進機構であり流体伝達装置であるトルクコンバータや遊星歯車機構により構成される前後進切換機構などを介して伝達(入力)されるものである。入力ディスク2は、エンジンの回転に基づいて回転される入力軸10に2つが結合されており、この入力軸10により回転自在に設けられている。したがって、各入力ディスク2は、入力軸10の回転軸線X1を回転中心として回転可能である。そして、各々の入力ディスク2は、中央に開口が形成され、外側から中央側に向け徐々に突出する形状をなす。各入力ディスク2の突出部分の斜面は、回転軸線X1方向に沿った断面がほぼ円弧形状となるように形成され各入力ディスク2のトロイダル面2aをなす。2つの入力ディスク2は、トロイダル面2aが互いに対向するように設けられる。
【0023】
出力ディスク3は、各入力ディスク2に伝達(入力)された駆動力を車輪側に伝達(出力)するものであり、各入力ディスク2に対応して1つずつ、合計2つ設けられる。各入力ディスク2と各出力ディスク3とは、回転軸線X1に同軸上に入力軸10に対して相対的に回転自在に設けられる。したがって、各出力ディスク3は、回転軸線X1を回転中心として回転可能である。そして、各出力ディスク3は、各入力ディスク2とほぼ同一な形状をなし、すなわち、各々の出力ディスク3は、中央に開口が形成され、外側から中央側に向け徐々に突出する形状をなす。各出力ディスク3の突出部分の斜面は、回転軸線X1方向に沿った断面がほぼ円弧形状となるように形成され各出力ディスク3のトロイダル面3aをなす。そして、各出力ディスク3は、回転軸線X1に沿った方向に対して2つの入力ディスク2の間に設けられると共に、各トロイダル面3aが各入力ディスク2のトロイダル面2aにそれぞれ対向するように設けられる。すなわち、回転軸線X1に沿った断面内において、一方の入力ディスク2のトロイダル面2aと一方の出力ディスク3のトロイダル面3aとが半円キャビティを形成し、他方の入力ディスク2のトロイダル面2aと他方の出力ディスク3のトロイダル面3aとが別の半円キャビティを形成している。
【0024】
また、各出力ディスク3は、ベアリングを介し軸11に回転可能に支持されている。この2つの出力ディスク3の間には、出力ギア12が連結されており、この出力ギア12は、2つの出力ディスク3と共に一体で回転可能である。出力ギア12には、カウンターギア13がかみ合わされており、このカウンターギア13に出力軸14が連結されている。したがって、各出力ディスク3の回転に伴い、出力軸14が回転する。なお、上述の軸11は、入力軸10と同一の回転をするものであり、この軸11によって入力ディスク2が回転される。また、入力ディスク2は、軸11にスラストベアリングを介し連結されており、軸11の軸方向に移動可能になっている。
【0025】
パワーローラ4は、入力ディスク2と出力ディスク3と間にこの入力ディスク2と出力ディスク3とに接触して設けられ、入力ディスク2からの駆動力を出力ディスク3に伝達するものである。すなわち、パワーローラ4は、外周面がトロイダル面2a、3aに対応した曲面状の接触面4aとして形成される。そして、パワーローラ4は、入力ディスク2と出力ディスク3との間に挟持され、接触面4aがトロイダル面2a、3aに接触可能であり、各パワーローラ4は、それぞれ後述するトラニオン6によってこの接触面4aがトロイダル面2a、3aに接触しながら、回転軸線X2を回転中心として回転自在に支持されている。パワーローラ4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入力ディスク2と出力ディスク3のトロイダル面2a、3aとパワーローラ4の接触面4aとの間に形成される油膜のせん断力を用いて駆動力(トルク)を伝達する。本実施例では、パワーローラ4は、一対の入力ディスク2及び出力ディスク3(1つのキャビティ)に対して2つずつ、合計4つ設けられる。
【0026】
ここで、入力軸10は、油圧押圧(エンドロード)機構15に接続される。この油圧押圧機構15は、内部に油圧を受け、各入力ディスク2に対してそれぞれ出力ディスク3側に押圧力を作用させることで、各入力ディスク2と各出力ディスク3との間に狭圧力を生じさせ、これによって各パワーローラ4をそれぞれ所定の圧力で入力ディスク2と出力ディスク3との間に挟み込むものである。これによって、入力ディスク2、出力ディスク3とパワーローラ4との間のスリップを防ぎ、トラクション状態を維持することができる。
【0027】
変速比変更部5は、上述したように、トラニオン6と、移動部7を有し、移動部7によって、入力ディスク2及び出力ディスク3の回転軸線X1に対して、トラニオン6と共にパワーローラ4を移動し、パワーローラ4をこの入力ディスク2及び出力ディスク3に対して傾転させることで変速比を変更するものである。ここで、変速比とは、入力ディスク2と出力ディスク3との回転数比であり、典型的には、[変速比=出力側接触半径(パワーローラ4と出力ディスク3とが接触する接触半径(接触点と回転軸線X1との距離))/入力側接触半径(入力ディスク2とパワーローラ4とが接触する接触半径)]で表すことができる。
【0028】
具体的には、各トラニオン6は、パワーローラ4をそれぞれ回転自在に支持すると共に、このパワーローラ4を入力ディスク2及び出力ディスク3に対して移動させ入力ディスク2及び出力ディスク3に対して傾転自在に支持するものである。トラニオン6は、ローラ支持部6aと揺動軸6bとを有する。ローラ支持部6aは、パワーローラ4が配置される空間部6cが形成され、トラニオン6は、この空間部6cにてパワーローラ4を回転自在に支持している。また、ローラ支持部6aは、揺動軸6bと一体で移動可能に設けられる。揺動軸6bは、柱状に形成され回転軸線X3を回転中心として回転可能に設けられる。したがって、トラニオン6は、ローラ支持部6aが揺動軸6bと共に回転軸線X3を回転中心として回転自在にケーシング(不図示)に支持されている。また、トラニオン6は、回転軸線X3に沿った方向に移動自在にケーシング(不図示)に支持され、後述する移動部7によって、回転軸線X3に沿った方向に移動可能に構成される。
【0029】
ここで、トラニオン6は、パワーローラ4の回転軸線X2が揺動軸6bの回転軸線X3と垂直な平面と平行になるようにパワーローラ4を支持している。また、トラニオン6は、揺動軸6bの回転軸線X3が入力ディスク2及び出力ディスク3の回転軸線X1と垂直な平面と平行になるように配置される。すなわち、トラニオン6は、回転軸線X1と垂直な平面内で回転軸線X3に沿って移動することで、パワーローラ4を入力ディスク2及び出力ディスク3の回転軸線X1に対して回転軸線X3に沿って移動させることができる。また、トラニオン6は、回転軸線X3を回転中心として回転揺動することで、パワーローラ4を回転軸線X3と垂直な平面内でこの回転軸線X3を中心として入力ディスク2及び出力ディスク3に対して傾転自在とすることできる。なお、言い換えれば、トラニオン6は、パワーローラ4に後述する傾転力が作用することでこのパワーローラ4を傾転可能に支持していることになる。
【0030】
移動部7は、トラニオン6と共にパワーローラ4を回転軸線X3に沿った方向に移動させるものであり、上述したように、油圧ピストン部8と、油圧制御装置9とを有する。
【0031】
油圧ピストン部8は、フランジ部8aと油圧室8bとを含んで構成され、油圧室8bに導入される作動油の油圧をフランジ部8aにより受圧することで、トラニオン6を回転軸線X3に沿った2方向に移動させるものである。
【0032】
フランジ部8aは、トラニオン6の揺動軸6bの端部に揺動軸6bの径方向に突出するように固定的に設けられており、トラニオン6の揺動軸6bと共に回転軸線X3に沿った方向に移動可能である。また、フランジ部8aは、作動油が導入される油圧室8b内に収容されると共に、この油圧室8b内を回転軸線X3に沿った方向に2つの油圧室、すなわち、第1油圧室OP1と第2油圧室OP2とに区画する。フランジ部8aの径方向外側の端部には、シール部材(不図示)が設けられており、したがって、このフランジ部8aによって区画される油圧室8bの第1油圧室OP1と第2油圧室OP2とは、それぞれこのシール部材により互いに作動油が漏れないようにシールされている。
【0033】
なお、一対の入力ディスク2及び出力ディスク3ごとにパワーローラ4、トラニオン6が2つずつ設けられることから、この第1油圧室OP1及び第2油圧室OP2は、一対の入力ディスク2及び出力ディスク3ごとにそれぞれ2つずつ設けられることになる。このとき、この一対のトラニオン6では、第1油圧室OP1及び第2油圧室OP2の位置関係がトラニオン6ごとに入れ替わっている。つまり、一方のトラニオン6の第1油圧室OP1とした油圧室が他方のトラニオン6の第2油圧室OP2となり、一方のトラニオン6の第2油圧室OP2とした油圧室が他方のトラニオン6の第1油圧室OP1となる。したがって、図2に示すトロイダル式無段変速機1では、一対の入力ディスク2及び出力ディスク3ごとに設けられる2つのパワーローラ4は、第1油圧室OP1又は第2油圧室OP2内の油圧により、回転軸線X3に沿って互いに逆方向に移動することになる。なお、トロイダル式無段変速機1は、一対の入力ディスク2及び出力ディスク3ごとに設けられる2つのパワーローラ4の回転軸線X3に沿った逆方向の移動を同期させるための機構として、ロアリンクやアッパリンクなどにより構成されるリンク機構(不図示)を備えていてもよい。
【0034】
油圧制御装置9は、トランスミッションの各部に作動油を供給するものであり、オイルタンク91と、オイルポンプ92と、第1流量制御弁93と、第2流量制御弁94と、第1通路95と、第2通路96と、供給通路97と、排出通路98とを含んで構成される。
【0035】
オイルタンク91は、トランスミッションの各部に供給する作動油を貯留している。オイルポンプ92は、例えば、エンジンの運転(クランクシャフトの回転)に連動して作動し、オイルタンク91に貯留されている作動油を吸引、加圧し、吐出するものである。この加圧された作動油は、プレッシャーレギュレータバルブ(不図示)を介して、第1流量制御弁93及び第2流量制御弁94や他の流量制御弁などに供給される。なお、このプレッシャーレギュレータバルブは、プレッシャーレギュレータバルブよりも下流側における油圧が所定油圧以上、すなわち、油圧制御装置9の元圧として用いられるライン圧以上になった際に、下流側にある作動油をオイルタンク91に戻して所定のライン圧に調圧するものである。
【0036】
第1流量制御弁93は、第1油圧室OP1に作動油を供給し、第2油圧室OP2から作動油を排出するものである一方、第2流量制御弁94は、第2油圧室OP2に作動油を供給し、第1油圧室OP1から作動油を排出するものである。第1流量制御弁93は、油路構成本体部93aと、スプール弁子93bと、作動油供給ポート93cと、作動油排出ポート93dと、第1油圧室連通ポート93eと、第2油圧室連通ポート93fと、第1弾性部材93gと、第1ソレノイド93hとにより構成される。一方、第2流量制御弁94は、油路構成本体部94aと、スプール弁子94bと、作動油供給ポート94cと、作動油排出ポート94dと、第2油圧室連通ポート94eと、第1油圧室連通ポート94fと、第2弾性部材94gと、第2ソレノイド94hとにより構成される。
【0037】
油路構成本体部93a、94aは、油路を構成するものであり、それぞれ、構成された油路と連通する作動油供給ポート93c、94c、作動油排出ポート93d、94dと、第1油圧室連通ポート93e、94fと、第2油圧室連通ポート93f、94eが形成される。油路構成本体部93a、94aに構成される油路は、それぞれスプール弁子93b、94bが挿入されている。スプール弁子93b、94bは、各ポートの連通状態を切り替えるものである。
【0038】
作動油供給ポート93c、94cは、供給通路97を介してオイルポンプ92と接続されており、この作動油供給ポート93c、94cにはオイルポンプ92によりライン圧に加圧された作動油が供給される。作動油排出ポート93d、94dは、排出通路98を介してオイルタンク91と接続されている。第1流量制御弁93の第1油圧室連通ポート93eは、第1通路95を介して第1油圧室OP1と接続されると共に、第2流量制御弁94の第1油圧室連通ポート94fと接続される。また、第1流量制御弁93の第2油圧室連通ポート93fは、第2通路96を介して第2油圧室OP2と接続されると共に、第2流量制御弁94の第2油圧室連通ポート94eと接続される。
【0039】
そして、第1弾性部材93g、第2弾性部材94gは、それぞれ、スプール弁子93b、94bの一端側に設けられる一方、第1ソレノイド93h、第2ソレノイド94hは、それぞれ、スプール弁子93b、94bの他端側に設けられる。第1弾性部材93g、第2弾性部材94gは、スプール弁子93b、94bを第1ソレノイド93h、第2ソレノイド94h側(OFF側)に移動させる付勢力を作用させる一方、第1ソレノイド93h、第2ソレノイド94hは、供給される駆動電流に応じて発生する電磁力により、当該付勢力に抵抗してスプール弁子93b、94bを第1弾性部材93g、第2弾性部材94g側(ON側)に移動させる押圧力を作用させる。
【0040】
また、この第1ソレノイド93h、第2ソレノイド94hは、制御手段としてのECU50と電気的に接続されており、このECU50により駆動制御されている。したがって、スプール弁子93b、94bには、第1ソレノイド93h、第2ソレノイド94hに供給される駆動電流に応じた押圧力が作用する。
【0041】
例えば、ECU50は、第1流量制御弁93がOFF状態(図2に示すOFFの分部)では、第1ソレノイド93hに供給する駆動電流を0Aとする。したがって、スプール弁子93bには、第1ソレノイド93hによる押圧力が作用しないため第1弾性部材93gによる付勢力のみが作用し、スプール弁子93bは、第1ソレノイド93h側のOFF位置に位置する。このとき、作動油供給ポート93cと第1油圧室連通ポート93eとの連通が遮断され、作動油排出ポート93dと第2油圧室連通ポート93fとの連通が遮断される。つまり、第1流量制御弁93がOFF状態では、オイルポンプ92により加圧された作動油は第1油圧室OP1に供給されず、第2油圧室OP2内の作動油は、排出されない。
【0042】
一方、ECU50は、第1流量制御弁93がON状態(図2に示すONの分部)では、第1ソレノイド93hに駆動電流を供給する。このとき、ECU50は、トロイダル式無段変速機1の変速比や変速速度などに基づいて駆動電流を設定する。したがって、スプール弁子93bには、第1ソレノイド93hによる押圧力と第1弾性部材93gによる付勢力とが作用する。第1ソレノイド93hによる押圧力が第1弾性部材93gによる付勢力よりも大きくなると、スプール弁子93bは、第1弾性部材93g側に移動し、OFF位置以外のON位置(最大ON位置は図2のONの部分)に位置する。このとき、作動油供給ポート93cと第1油圧室連通ポート93eとが連通され、作動油排出ポート93dと第2油圧室連通ポート93fとが連通される。つまり、第1流量制御弁93がON状態では、オイルポンプ92により加圧された作動油は第1油圧室OP1に供給され、第2油圧室OP2内の作動油は排出される。これにより、第1油圧室OP1の油圧がフランジ部8aに作用し[第1油圧室OP1の油圧>第2油圧室OP2の油圧]となることで、油圧ピストン部8のフランジ部8aが回転軸線X3に沿った第1方向A1に押圧され、トラニオン6と共にパワーローラ4が回転軸線X3に沿った第1方向A1に移動する。このとき、スプール弁子93bのON側への移動量に応じて、パワーローラ4の第1方向Aへの移動が調整される。
【0043】
同様に、第2流量制御弁94のOFF状態(図2に示すOFFの分部)では、ECU50は、第2ソレノイド94hに供給する駆動電流を0Aとする。このとき、作動油供給ポート94cと第2油圧室連通ポート94eとの連通が遮断され、作動油排出ポート94dと第1油圧室連通ポート94fとの連通が遮断され、オイルポンプ92により加圧された作動油は第2油圧室OP2に供給されず、第1油圧室OP1内の作動油は、排出されない。第2流量制御弁94のON状態(図2に示すOFFの分部)では、ECU50は、第2ソレノイド94hに駆動電流を供給する。このとき、作動油供給ポート94cと第2油圧室連通ポート94eとが連通され、作動油排出ポート94dと第1油圧室連通ポート94fとが連通され、オイルポンプ92により加圧された作動油は第2油圧室OP2に供給され、第1油圧室OP1内の作動油は排出される。これにより、第2油圧室OP2の油圧がフランジ部8aに作用し[第1油圧室OP1の油圧<第2油圧室OP2の油圧]となることで、油圧ピストン部8のフランジ部8aが回転軸線X3に沿った第2方向A2に押圧され、トラニオン6と共にパワーローラ4が回転軸線X3に沿った第2方向A2に移動する。
【0044】
したがって、この移動部7は、ECU50により油圧制御装置9が駆動され油圧ピストン部8の各油室内の油圧が制御されることで、トラニオン6と共にパワーローラ4を回転軸線X3に沿った2方向、すなわち、第1方向A1と第2方向A2とに移動させることができる。そして、変速比変更部5は、この移動部7によって、トラニオン6と共にパワーローラ4を入力ディスク2及び出力ディスク3に対する中立位置(図3参照)から変速比に応じた変速位置(図4参照)に移動させ、このパワーローラ4を入力ディスク2及び出力ディスク3に対して傾転させることで変速比を変更することができる。
【0045】
ここで、図3に示すように、パワーローラ4の入力ディスク2及び出力ディスク3に対する中立位置は、変速比が固定される位置であり、パワーローラ4を入力ディスク2及び出力ディスク3に対して傾転させる傾転力がこのパワーローラ4に作用不能な位置である。すなわち、パワーローラ4が中立位置にあり、変速比が固定されている状態では、パワーローラ4の回転軸線X2は、回転軸線X1を含む平面で、かつ、回転軸線X3と垂直な平面内に設定される。言い換えれば、パワーローラ4の中立位置(変速比固定時)では、パワーローラ4の回転軸線X3に沿った方向の位置は、このパワーローラ4の回転軸線X2が回転軸線X1を通る(直交する)位置に設定される。このとき、パワーローラ4と入力ディスク2との接触点において、パワーローラ4の回転方向(転がる方向)と入力ディスク2の回転方向とが一致しており、この結果、パワーローラ4に傾転力が作用させず、したがって、パワーローラ4は、この中立位置にとどまりながら入力ディスク2とともに回転をつづけ、この間の変速比は固定されている。このとき、入力ディスク2からパワーローラ4に作用する力は駆動力(トルク)だけであるので、移動部7の油圧ピストン部8と油圧制御装置9とは、油圧によりこの駆動力に抗するだけの力をトラニオン6に作用させている。
【0046】
一方、図4に示すように、パワーローラ4の変速位置は、変速比が変更される位置であり、パワーローラ4を入力ディスク2及び出力ディスク3に対して傾転させる傾転力がこのパワーローラ4に作用する位置である。すなわち、パワーローラ4が変速位置にあり、変速比が変更される状態では、パワーローラ4の回転軸線X2は、回転軸線X1を含む平面で、かつ、回転軸線X3と垂直な平面内から回転軸線X3に沿った第1方向A1あるいは第2方向A2に移動した位置に設定される。言い換えれば、パワーローラ4の変速位置(変速時)では、パワーローラ4の回転軸線X3に沿った方向の位置は、このパワーローラ4の回転軸線X2が回転軸線X1を通る位置、すなわち、中立位置からオフセットされた位置に設定される。このとき、パワーローラ4と入力ディスク2との接触点において、パワーローラ4の回転方向と入力ディスク2の回転方向とがずれ、これにより、パワーローラ4に傾転力が作用する。この結果、パワーローラ4に作用する傾転力によりパワーローラ4と入力ディスク2及び出力ディスク3との間にサイドスリップが発生し、パワーローラ4は、入力ディスク2及び出力ディスク3に対して傾転し、パワーローラ4と入力ディスク2との入力側接触半径と、パワーローラ4と出力ディスク3との出力側接触半径とが変更され、したがって、変速比が変更される。
【0047】
例えば、本図4に示すように、入力ディスク2が図4中の矢印B方向(反時計回り)に回転している状態において、パワーローラ4を回転軸線X3に沿った第2方向A2(パワーローラ4と入力ディスク2と接触点における入力ディスク2の移動方向とは反対方向、すなわち、入力ディスク2の回転方向に逆らう方向)にオフセットする。すると、パワーローラ4と入力ディスク2との接触点において、パワーローラ4に入力ディスク2の円周方向の力が作用し、パワーローラ4を入力ディスク2の周辺側に移動させる方向(パワーローラ4を入力ディスク2の回転軸線X1から離間させる方向)の傾転力が作用する。この結果、パワーローラ4は、入力ディスク2との接触点が入力ディスク2の径方向外方側に移動すると共に出力ディスク3との接触点が出力ディスク3の径方向内方側に移動するように傾転し、変速比が減少側に変更され、アップシフトする。そして、パワーローラ4が再び中立位置に戻ることで変更された変速比が固定される。
【0048】
逆に、ダウンシフトする場合は、パワーローラ4を回転軸線X3に沿った第1方向A1(パワーローラ4と入力ディスク2と接触点における入力ディスク2の移動方向、すなわち、入力ディスク2の回転方向に沿う方向)にオフセットする。すると、パワーローラ4と入力ディスク2との接触点において、パワーローラ4に入力ディスク2の円周方向の力が作用し、パワーローラ4を入力ディスク2の中心側に移動させる方向(パワーローラ4を入力ディスク2の回転軸線X1に近接させる方向)の傾転力が作用する。この結果、パワーローラ4は、入力ディスク2との接触点が入力ディスク2の径方向内方側に移動すると共に出力ディスク3との接触点が出力ディスク3の径方向外方側に移動するように傾転し、変速比が増加側に変更され、ダウンシフトする。そして、パワーローラ4が再び中立位置に戻ることで変更された変速比が固定される。
【0049】
ここで、このパワーローラ4の位置は、中立位置からのストローク量(x)と入力ディスク2及び出力ディスク3に対する傾転角(φ)により決定される。パワーローラ4のストローク量は、パワーローラ4の回転軸線X2が入力ディスク2及び出力ディスク3の回転軸線X1を通る中立位置を基準位置として、この中立位置から第1方向A1あるいは第2方向A2への移動量(中立位置からのオフセット量)である。パワーローラ4の傾転角は、パワーローラ4の回転中心である回転軸線X2が入力ディスク2及び出力ディスク3の回転中心である回転軸線X1と直交する位置を基準位置として、この基準位置から入力ディスク2及び出力ディスク3に対する傾斜角度(鋭角側の傾斜角度)であり、言い換えれば、回転軸線X3周りの回転角度である。そして、このトロイダル式無段変速機1の変速比は、パワーローラ4の入力ディスク2及び出力ディスク3に対する傾転角によって定まり、この傾転角は、パワーローラ4の中立位置からのストローク量により定まる。
【0050】
ここで、ECU50は、トロイダル式無段変速機1の運転状態に応じてトロイダル式無段変速機1の各部の駆動を制御しトロイダル式無段変速機1の実際の変速比である実変速比を制御するものである。すなわち、ECU50は、例えば、種々のセンサが検出するスロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、入力ディスク回転数、出力軸回転数、シフトポジションなどの運転状態や傾転角、ストローク量などに基づいて、目標の変速比である目標変速比を決定すると共に変速比変更部5を駆動してパワーローラ4を中立位置から変速位置側に所定のストローク量まで移動させて、所定の傾転角まで傾転させることで変速比の変更を実行する。さらに言えば、ECU50は、第1ソレノイド93h、第2ソレノイド94hに供給する駆動電流を制御することで、第1流量制御弁93又は第2流量制御弁94のON/OFF状態を制御し、これにより、油圧ピストン部8の第1油圧室OP1、第2油圧室OP2の油圧を制御して、トラニオン6と共にパワーローラ4を中立位置から変速位置側に所定のストローク量まで移動させて所定の傾転角まで傾転させることで、実変速比が目標変速比となるように制御する。
【0051】
具体的には、図2示すように、ECU50は、上述したように、第1ソレノイド93h、第2ソレノイド94hに電気的に接続されており、第1ソレノイド93h、第2ソレノイド94hをデューティ制御している。さらに、ECU50は、傾転角検出手段としての傾転角センサ51と、移動量検出手段としてのストロークセンサ52とが電気的に接続されている。また、ECU50は、この他にも入力回転数センサ53、出力回転数センサ54、アクセル開度センサ55、車速センサ56、スロットル開度センサ57、シフトポジションセンサ58などの種々のセンサが電気的に接続されている。傾転角センサ51は、パワーローラ4の入力ディスク2及び出力ディスク3に対する傾転角(φ)を検出し、検出した傾転角をECU50に送信する。ここで、傾転角センサ51が検出する傾転角は、パワーローラ4と共に回転軸線X3周り回転するトラニオン6の回転軸線X3周りの回転角度として検出している。ストロークセンサ52は、パワーローラ4の中立位置からのストローク量(x)を検出し、検出したストローク量をECU50に送信する。ここで、ストロークセンサ52が検出するパワーローラ4のストローク量は、このパワーローラ4共に回転軸線X3に沿った方向に移動するトラニオン6のストローク量として検出している。また、入力回転数センサ53は、入力ディスク2の回転数である入力回転数及び回転方向を検出し、検出した入力回転数及び回転方向をECU50に送信する。出力回転数センサ54は、出力ディスク3の回転数である出力回転数及び回転方向を検出し、検出した出力回転数及び回転方向をECU50に送信する。アクセル開度センサ55はこのトロイダル式無段変速機1が搭載される車両のアクセル開度を、車速センサ56は車速を、スロットル開度センサ57はスロットル開度を、シフトポジションセンサ58はシフトポジションをそれぞれ検出し、それぞれ検出したアクセル開度、車速、スロットル開度、シフトポジションをECU50に送信する。
【0052】
上記のようなトロイダル式無段変速機1は、入力ディスク2に駆動力(トルク)が入力されると、その入力ディスク2にトラクションオイルを介して接触しているパワーローラ4に駆動力が伝達され、さらにそのパワーローラ4から出力ディスク3にトラクションオイルを介して駆動力が伝達される。この間、トラクションオイルは加圧されることによりガラス転移化し、それに伴う大きいせん断力によって駆動力を伝達するので、各入力ディスク2、出力ディスク3は、入力トルクに応じた圧力がパワーローラ4との間に生じるように、油圧押圧機構15により押圧される。また、パワーローラ4の周速と各入力ディスク2、出力ディスク3のトルク伝達点(パワーローラ4がトラクションオイルを介して接触している接触点)の周速とが実質的に同じであるから、入力ディスク2とパワーローラ4との接触点の回転軸線X1からの半径と、パワーローラ4と出力ディスク3との接触点の回転軸線X1からの半径とに応じて、各入力ディスク2、出力ディスク3の回転数(回転速度)が異なることとなり、その回転数(回転速度)の比率が変速比となる。
【0053】
そして、ECU50は、変速比を設定した目標変速比に変更する場合、すなわち、変速比の変速の場合は、入力ディスク2の回転方向に基づいて、第1ソレノイド93hあるいは第2ソレノイド94hに駆動電流を供給し、第1流量制御弁93あるいは第2流量制御弁94をON状態とすることで、パワーローラ4が目標変速比に応じた傾転角になるまで、トラニオン6を中立位置から第1方向A1あるいは第2方向A2に移動させる。例えば、入力ディスク2が図2中の矢印B方向(反時計回り)に回転している状態において、第1流量制御弁93をON状態、第2流量制御弁94をOFF状態として、第1油圧室OP1の油圧によりパワーローラ4を中立位置から回転軸線X3に沿った第1方向A1に移動させると、上述したように変速比が増加しダウンシフトが行われる。一方、入力ディスク2が図2中の矢印B方向(反時計回り)に回転している状態において、第1流量制御弁93をOFF状態、第2流量制御弁94をON状態として、第2油圧室OP2の油圧によりパワーローラ4を中立位置から回転軸線X3に沿った第2方向A2に移動させると、上述したように変速比が減少しアップシフトが行われる。また、設定された変速比を固定する場合は、第1ソレノイド93hあるいは第2ソレノイド94hに駆動電流を供給し、第1流量制御弁93あるいは第2流量制御弁94をON状態とすることでパワーローラ4が中立位置となるまで、トラニオン6を第1方向A1あるいは第2方向A2に移動させる。
【0054】
ここで、このECU50は、傾転角センサ51によって検出されるパワーローラ4の傾転角(φ)とストロークセンサ52によって検出されるストローク量(x)に基づいて、実変速比(実際の変速比)が目標変速比(変速後の目標の変速比)となるようにカスケード式のフィードバック制御を行っている。すなわち、このECU50は、アクセル開度及び車速に基づいて目標変速比に対応した目標の傾転角である目標傾転角を決定し、この目標傾転角と傾転角センサ51によって検出した実際の傾転角である実傾転角との偏差に基づいて、目標変速比、目標傾転角に対応した目標のストローク量である目標ストローク量を決定し、ストロークセンサ52が検出したストローク量がこの目標ストローク量となるように移動部7の第1流量制御弁93、第2流量制御弁94を制御している。このようなトロイダル式無段変速機1の変速制御では、基本的には、傾転角センサ51によって検出される傾転角(言い換えれば、変速比)のみをフィードバック制御すればよいが、ストローク量が傾転角の微分に相当することから、ストロークセンサ52によって検出されるストローク量のフィードバック制御もあわせて行うことで、傾転制御における振動を抑制するダンピング効果を得ることができる。
【0055】
ところで、ストロークセンサ52が検出するパワーローラ4のストローク量(x)は、上述したように、このパワーローラ4共に回転軸線X3に沿った方向に移動するトラニオン6のストローク量として検出している。ここで、例えば、油圧押圧機構15によって、入力ディスク2と出力ディスク3とが駆動力(入力トルク)に応じた押圧力でパワーローラ4を挟むように押圧されることで、このパワーローラ4を支持しているトラニオン6が変形するおそれがあり、これにより、変速比の制御性が悪化してしまうおそれがある。すなわち、このトラニオン6には、入力ディスク2に入力される駆動力もしくはパワーローラ4を介して伝達する駆動力に応じた接線力(パワーローラ4の接線と平行な応力)が作用し、また、上記のように入力ディスク2と出力ディスク3とがパワーローラ4を挟み付ける押圧力(挟圧力)に基づいて入力ディスク2と出力ディスク3との間から径方向外方に押し出される方向の荷重などが作用する。このため、トラニオン6が変形し、ストロークセンサ52とトラニオン6との相対位置が変化し、この結果、トラニオン6のストローク量として検出されるパワーローラ4の検出ストローク量が、このトラニオン6の変形により、実際のパワーローラ4のストローク量からずれた値で検出されてしまうおそれがある。
【0056】
この結果、例えば、入力ディスク2及び出力ディスク3に対するパワーローラ4のストローク量が実際には変わっていないにもかかわらず、検出されるストローク量がトラニオン6の変形に応じてずれたストローク量として検出されてしまい、この実際のストローク量からずれた値として検出されたストローク量に基づいて、上記のような実変速比(実傾転角)を目標変速比(目標傾転角)に一致させるフィードバック制御が実行され、目標変速比に対して実変速比がずれた状態でフィードバック制御系が安定状態となるおそれがある。そして、このずれが定常偏差として常時発生してしまうおそれがあり、これにより、変速比の制御性が悪化するおそれがある。そして、変速比の制御性が悪化すると、燃費性能の車両間でのバラツキが増大したり、高開度発進、加速後半でのエンジン回転数のレッドゾーン越え、あるいは、エンジン回転数がレッドゾーンまで上がらないなどの問題が発生したりするおそれがある。また、最大変速比、最小変速比越えによるメカガード(不図示)あたりが発生することで衝撃が発生し、耐久性・強度の強化が必要になり、トロイダル式無段変速機1の大型化、重量増加あるいは製造コスト増加につながるおそれもある。
【0057】
そこで、本実施例のトロイダル式無段変速機1は、パワーローラ4を支持するトラニオン6のストローク量を複数のストロークセンサ52により複数箇所で検出し、ECU50によりこの複数のストロークセンサ52が検出したトラニオン6のストローク量に基づいて変速比変更部5を制御することで、変速比の制御性の向上を図っている。
【0058】
本実施例のトロイダル式無段変速機1では、複数のストロークセンサ52は、図2に示すように、第1移動量検出手段としての第1ストロークセンサ52aと第2移動量検出手段としての第2ストロークセンサ52bの2つを含んで構成される。第1ストロークセンサ52aは、トラニオン6の揺動軸6bの一端側、ここでは、フランジ部8aが設けられる側とは反対側の検出ストローク量x1を検出し、検出した検出ストローク量x1をECU50に送信する。一方、第2ストロークセンサ52bは、揺動軸6bの回転軸線X3に沿った方向に対してローラ支持部6aを挟んで揺動軸6bの一端側とは反対側、すなわち、揺動軸6bの他端側の検出ストローク量x2を検出し、検出した検出ストローク量x2をECU50に送信する。つまり、第1ストロークセンサ52aと第2ストロークセンサ52bとは、ローラ支持部6aを間に挟んで所定の間隔をあけた両側の揺動軸6bのストローク量を検出している。これにより、トラニオン6において、変形が最も発生し易いローラ支持部6aの両側のストローク量を検出することができる。
【0059】
そして、このECU50は、フィードバック手段としてのフィードバック制御部61と、実移動量算出手段としての実ストローク量算出部62とを備える。
【0060】
実ストローク量算出部62は、第1ストロークセンサ52aと第2ストロークセンサ52bとが検出した検出移動量としての検出ストローク量x1、検出ストローク量x2に基づいて実移動量としての実ストローク量を算出する。本実施例の実ストローク量算出部62は、検出ストローク量x1、検出ストローク量x2の平均値を算出し、この平均値を実ストローク量とする。
【0061】
フィードバック制御部61は、実ストローク量算出部62が算出した実ストローク量に基づいて、実変速比が目標変速比となるように移動部7の第1流量制御弁93、第2流量制御弁94を制御する。フィードバック制御部61は、目標移動量設定手段としての目標ストローク量設定部63と、制御指令手段としての流量制御弁制御指令値算出部64とを有する。
【0062】
ECU50は、まず、アクセル開度センサ55が検出するアクセル開度と車速センサ56が検出する車速などから目標の変速比である目標変速比を決定する。ここで、例えば、アクセル開度などで表される要求駆動量と車速とに基づいて要求駆動力が算出され、その要求駆動力と車速とから目標出力が求められ、その目標出力を最小の燃費で達成するエンジンの回転数が求められ、トロイダル式無段変速機1の入力回転数がそのエンジンの回転数に相当する回転数となるように目標変速比が求められる。そして、パワーローラ4と入力ディスク2及び出力ディスク3との接触点がわかれば、変速比と傾転角との関係は幾何学形状だけで定まるため、目標変速比から目標傾転角度を求めることができる。
【0063】
目標ストローク量設定部63は、この目標変速比と実変速比との偏差に基づいて目標ストローク量を設定する。本実施例の目標ストローク量設定部63は、実変速比と目標変速比との偏差として、上述のように目標変速比から目標傾転角を算出し、この算出した目標傾転角と傾転角センサ51が検出した実傾転角(実変速比に応じた実傾転角)との偏差を算出する。そして、目標ストローク量設定部63は、この目標傾転角と実傾転角との偏差に基づいて、実変速比を目標変速比に変更するための目標ストローク量、言い換えれば、実傾転角を目標傾転角に追従させることで実変速比を目標変速比に追従させるための目標ストローク量を設定する。
【0064】
流量制御弁制御指令値算出部64は、目標ストローク量設定部63が設定した目標ストローク量と、実ストローク量算出部が算出した実ストローク量との偏差に基づいて移動部7の第1流量制御弁93、第2流量制御弁94を制御するための制御指令値(例えばデューティ比)を算出する。そして、この制御指令値に応じた駆動電流が第1ソレノイド93h、第2ソレノイド94hに供給され、これにより、第1流量制御弁93、第2流量制御弁94のON・OFF状態が制御され、この結果、油圧ピストン部8の第1油圧室OP1、第2油圧室OP2内の油圧が制御され、パワーローラ4の実ストローク量が目標ストローク量となり実変速比が目標変速比となるようにトラニオン6が移動される。
【0065】
図5は、ECU50の要部構成の一例を示す概略構成図である。このECU50が備えるフィードバック制御部61は、減算器65、68、積算器66、69及び加算器67を有する。上述のようにアクセル開度、車速に基づき目標変速比が決定され、これに対応する目標傾転角Φ(k)が決定される。この目標傾転角Φ(k)は、減算器65に入力される。減算器65は、傾転角センサ51により実際に検出された実傾転角Φ(k)の検出値が入力されており、目標変速比と現時点での実変速比との偏差として、目標傾転角Φ(k)と現時点での実傾転角Φ(k)との偏差ΔΦを算出し出力する。この減算器65の出力である目標傾転角Φ(k)と実傾転角Φ(k)との偏差ΔΦは、積算器66に入力される。この積算器66は、目標傾転角Φ(k)と実傾転角Φ(k)との偏差ΔΦに所定のゲインKφを乗算し、Kφ×ΔΦを算出して出力する。このKφ×ΔΦが目標変速比と現在の実変速比の差に応じて決定される目標ストロークオフセット量ΔX(k)となる。この積算器66の出力である目標ストロークオフセット量ΔX(k)=Kφ×ΔΦは、加算器67に入力される。加算器67は、パワーローラ4及びトラニオン6の中立位置における中立位置ストローク量X(k)の検出値が入力されており、目標ストロークオフセット量ΔX(k)と中立位置ストローク量X(k)との和を算出して出力する。この目標ストロークオフセット量ΔX(k)と中立位置ストローク量X(k)との和が目標変速比と現在の実変速比の差に応じて決定される目標ストローク量X(k)となる。すなわち、この減算器65と、積算器66と、加算器67は、実変速比に応じた実傾転角と目標変速比に応じた目標傾転角との偏差に基づいて、目標ストローク量を設定する目標ストローク量設定部63をなす。この加算器67の出力である目標ストローク量X(k)は、減算器68に入力される。
【0066】
一方、第1ストロークセンサ52a及び第2ストロークセンサ52bによりそれぞれ検出されたストローク量である第1検出ストローク量x1及び第2検出ストローク量x2は、平均値算出器62aに入力される。平均値算出器62aは、入力された第1検出ストローク量x1、第2検出ストローク量x2に平均処理を実行する。つまり、平均値算出器62aは、入力された第1検出ストローク量x1と第2検出ストローク量x2との平均値を算出し、この第1検出ストローク量x1と第2検出ストローク量x2との平均値を実際のストローク量である実ストローク量X(k)として算出し出力する。すなわち、この平均値算出器62aは、第1ストロークセンサ52a及び第2ストロークセンサ52bが検出した複数の検出ストローク量に基づいて実ストローク量X(k)を算出する実ストローク量算出部62をなす。この平均値算出器62aの出力である実ストローク量X(k)は、上述の減算器68に入力される。
【0067】
そして、減算器68は、加算器67により算出された目標ストローク量X(k)と平均値算出器62aにより算出された実ストローク量X(k)との偏差ΔXを算出し出力する。この減算器68の出力である目標ストローク量X(k)と実ストローク量X(k)との偏差ΔXは、積算器69に入力される。この積算器69は、目標ストローク量X(k)と実ストローク量X(k)との偏差ΔXに所定のゲインKxを乗算し、Kx×ΔXを算出して出力する。このKx×ΔXが目標変速比と現在の実変速比の差に応じて決定される制御指令値duty(k)となる。すなわち、この減算器68と積算器69とは、目標ストローク量X(k)と実ストローク量X(k)との偏差に基づいて、移動部7の第1流量制御弁93及び第2流量制御弁94を制御するための制御指令値duty(k)を算出する流量制御弁制御指令値算出部64をなす。この積算器69の出力である制御指令値duty(k)は、第1流量制御弁93、第2流量制御弁94の第1ソレノイド93h、第2ソレノイド94hに入力され、この制御指令値duty(k)に応じた駆動電流が第1ソレノイド93h、第2ソレノイド94hに供給される。
【0068】
そして、この制御指令値duty(k)に基づいて第1流量制御弁93及び第2流量制御弁94の駆動制御が行われることで、トロイダル式無段変速機1のトラニオン6の駆動制御が行われ変速比の制御が行われる。すなわち、第1ソレノイド93h、第2ソレノイド94hに供給される駆動電流量が制御され、トラニオン6の実ストローク量が目標ストローク量となるように制御され、実傾転角が目標傾転角となるように変更され、実変速比を目標変速比に追従させるフィードバック制御が行われる。
【0069】
なお、目標ストローク量設定部63の積算器66のゲインKφ及び流量制御弁制御指令値算出部64の積算器69のゲインKxは、トロイダル式無段変速機1の運転条件に応じて変更してもよい。例えば、入力ディスク2、出力ディスク3の押圧力(あるいは入力トルク)、入力回転数、及び傾転角(あるいは変速比)のいずれか1つ以上に基づいて、ゲインKφ、Kxを変更してもよい。
【0070】
以上で説明した本発明の実施例に係るトロイダル式無段変速機1によれば、駆動力が入力される入力ディスク2と、駆動力が出力される出力ディスク3と、入力ディスク2と出力ディスク3とに接触して設けられるパワーローラ4と、パワーローラ4を回転自在、かつ、傾転自在に支持するトラニオン6とパワーローラ4を入力ディスク2及び出力ディスク3に対する中立位置と変速位置とに移動可能な移動部7とを有し、この移動部7によりトラニオン6と共にパワーローラ4を中立位置から変速位置に移動させることで、入力ディスク2と出力ディスク3との回転数比である変速比を変更可能な変速比変更部5と、トラニオン6のストローク量を複数箇所で検出可能な複数のストロークセンサ52と、複数のストロークセンサ52が検出したトラニオン6のストローク量に基づいて変速比変更部5を制御するECU50とを備える。
【0071】
したがって、例えば、油圧押圧機構15の押圧力によって、入力ディスク2と出力ディスク3とに挟み付けられているパワーローラ4を支持するトラニオン6が変形しても、このトラニオン6のストローク量を複数のストロークセンサ52により複数箇所で検出し、ECU50によりこの複数のストロークセンサ52が検出したトラニオン6のストローク量に基づいて変速比変更部5を制御することで、トラニオン6の変形に伴ったストローク量の検出誤差を低減することができ、目標変速比と実変速比との定常偏差を抑制することができ、変速比の制御性を向上することができる。
【0072】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るトロイダル式無段変速機1によれば、トラニオン6は、パワーローラ4を回転自在に支持するローラ支持部6aと、ローラ支持部6aが設けられ回転軸線X3を回転中心として回転可能であると共に回転軸線X3に沿った方向に移動自在な揺動軸6bとを有し、複数のストロークセンサ52は、揺動軸6bの一端側のストローク量を検出する第1ストロークセンサ52aと、揺動軸6bの回転軸線X3に沿った方向に対してローラ支持部6aを挟んで揺動軸6bの一端側とは反対側の揺動軸6bの他端側のストローク量を検出する第2ストロークセンサ52bとを含んで構成される。したがって、第1ストロークセンサ52aと第2ストロークセンサ52bにより、ローラ支持部6aを間に挟んで所定の間隔をあけた両側の揺動軸6bのストローク量を検出することから、トラニオン6において変形が最も発生し易いローラ支持部6aの両側のストローク量を検出することができ、この結果、トラニオン6にて、変形による変位が相反する傾向にある部分の検出ストローク量に基づいて、より誤差の少ない正確な実ストローク量を算出することができる。
【0073】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るトロイダル式無段変速機1によれば、ECU50は、複数のストロークセンサ52が検出した複数の検出ストローク量に基づいて実ストローク量を算出する実ストローク量算出部62と、実ストローク量算出部62が算出した実ストローク量に基づいて、実変速比が目標変速比になるように移動部7を制御するフィードバック制御部61とを有する。したがって、例えば、入力ディスク2及び出力ディスク3に対するパワーローラ4のストローク量が実際には変わっていないにもかかわらず、フィードバックされる実ストローク量がトラニオン6の変形に応じてずれたままのストローク量としてフィードバックされてしまうことを防止することができ、この実際のストローク量からずれた値として検出されたストローク量に基づいて、目標変速比に対して実変速比がずれた状態でフィードバック制御部61によるフィードバック制御系が安定状態となってしまうことを抑制することができる。この結果、目標変速比と実変速比との定常偏差を確実に抑制することができ、変速比の制御性を向上することができる。
【0074】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るトロイダル式無段変速機1によれば、実ストローク量算出部62は、検出ストローク量x1、検出ストローク量x2の平均値を算出し、この平均値を実ストローク量とする。したがって、検出ストローク量x1、検出ストローク量x2の平均値を実ストローク量とすることから、簡易な構成で実ストローク量を算出することができる。
【0075】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るトロイダル式無段変速機1によれば、入力ディスク2及び出力ディスク3に対するパワーローラ4の傾転角を検出する傾転角センサ51を備え、フィードバック制御部61は、実変速比に応じた実傾転角と目標変速比に応じた目標傾転角との偏差に基づいて目標ストローク量を設定する目標ストローク量設定部63と、目標ストローク量と実ストローク量算出部62が算出した実ストローク量との偏差に基づいて移動部7の第1流量制御弁93、第2流量制御弁94を制御するための制御指令値を算出する流量制御弁制御指令値算出部64とを有する。したがって、目標ストローク量設定部63によりこの目標傾転角と実傾転角との偏差に基づいて、実変速比を目標変速比に変更するための目標ストローク量を設定し、流量制御弁制御指令値算出部64により、この目標ストローク量と実ストローク量算出部62が算出した実ストローク量との偏差に基づいて第1流量制御弁93、第2流量制御弁94を制御するための制御指令値を算出することから、実傾転角と実ストローク量とに基づいたカスケード式のフィードバック制御により実変速比を目標変速比に追従させることができる。この結果、傾転角センサ51によって検出される傾転角のフィードバック制御に加えて、複数のストロークセンサ52によって検出されるストローク量のフィードバック制御もあわせて行うことで、傾転制御における振動を抑制するダンピング効果を得ることができる。
【実施例2】
【0076】
図6は、本発明の実施例2に係るトロイダル式無段変速機のECUの要部構成の一例を示す概略構成図である。実施例2に係る無段変速機は、実施例1に係る無段変速機と略同様の構成であるが、実移動量算出手段の構成が実施例1に係る無段変速機とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。また、主要部分の構成については図1、図2を参照する。
【0077】
図6は、実施例2に係る無段変速機としてのトロイダル式無段変速機201が備える制御手段としてのECU250の要部構成の一例を示す概略構成図である。このECU250は、フィードバック手段としてのフィードバック制御部61と、実移動量算出手段としての実ストローク量算出部262とを備える。フィードバック制御部61は、実ストローク量算出部262が算出した実ストローク量に基づいて、実変速比が目標変速比となるように移動部7の第1流量制御弁93、第2流量制御弁94を制御する。フィードバック制御部61は、目標移動量設定手段としての目標ストローク量設定部63と、制御指令手段としての流量制御弁制御指令値算出部64とを有する。
【0078】
実ストローク量算出部262は、第1ストロークセンサ52aと第2ストロークセンサ52bとが検出した検出移動量としての検出ストローク量x1、検出ストローク量x2に基づいて実移動量としての実ストローク量を算出する。本実施例の実ストローク量算出部62は、第1ストロークセンサ52aと第2ストロークセンサ52bとによる複数の第1検出ストローク量x1、第2検出ストローク量x2に所定の重み付けを行った値に基づいて実ストローク量を算出する。
【0079】
この実ストローク量算出部262は、積算器262a、262b及び加算器262cを有する。第1ストロークセンサ52a及び第2ストロークセンサ52bによりそれぞれ検出されたストローク量である第1検出ストローク量x1及び第2検出ストローク量x2は、それぞれ、第1検出ストローク量x1が積算器262aに、第2検出ストローク量x2が積算器262bに入力される。積算器262aは、第1検出ストローク量x1に所定の重み付けゲインK’(0≦K’≦1)を乗算し、K’×x1を算出して出力する一方、積算器262bは、第2検出ストローク量x2に所定の重み付けゲイン(1−K’)を乗算し、(1−K’)×x2を算出して出力する。この積算器262aの出力であるK’×x1と、積算器262bの出力である(1−K’)×x2とは、加算器262cに入力される。加算器262cは、入力されたK’×x1と(1−K’)×x2とを加算し、このK’×x1と(1−K’)×x2との加算値を実際のストローク量である実ストローク量X(k)として算出し出力する。この加算器262cの出力である実ストローク量X(k)は、上述の減算器68に入力される。
【0080】
ここで、実ストローク量算出部262は、例えば、第1ストロークセンサ52a、第2ストロークセンサ52bによるトラニオン6のストローク量の各検出箇所とパワーローラ4と入力ディスク2又は出力ディスク3との接触点との距離に関する量、すなわち、第1ストロークセンサ52a、第2ストロークセンサ52bによるトラニオン6のストローク量の検出箇所と、パワーローラ4と入力ディスク2又は出力ディスク3との接触点との幾何学的な位置関係に応じて所定の重み付けゲインK’を設定してもよいし、トラニオン6の物性又は形状に関する量、すなわち、例えば、FEM解析等によって押圧力に対するトラニオン6各部の変形度合いを事前に解析することで、トラニオン6の弾性機構学的な数値関係により所定の重み付けゲインK’を設定してもよい。
【0081】
そして、減算器68は、加算器67により算出された目標ストローク量X(k)と実ストローク量算出部262の加算器262cにより算出された実ストローク量X(k)との偏差ΔXを算出し出力する。この積算器69は、偏差ΔXに所定のゲインKxを乗算し、Kx×ΔXを算出して制御指令値duty(k)として、第1流量制御弁93、第2流量制御弁94の第1ソレノイド93h、第2ソレノイド94hに出力する。そして、この制御指令値duty(k)に基づいて第1流量制御弁93及び第2流量制御弁94の駆動制御が行われることで、トロイダル式無段変速機201のトラニオン6の駆動制御が行われ、変速比の制御が行われる。すなわち、第1ソレノイド93h、第2ソレノイド94hに供給される駆動電流量が制御され、トラニオン6の実ストローク量が目標ストローク量となるように制御され、実傾転角が目標傾転角となるように変更され、実変速比を目標変速比に追従させるフィードバック制御が行われる。
【0082】
以上で説明した本発明の実施例に係るトロイダル式無段変速機201によれば、例えば、油圧押圧機構15の押圧力によって入力ディスク2と出力ディスク3とに挟み付けられているパワーローラ4を支持しているトラニオン6が変形しても、このトラニオン6のストローク量を複数のストロークセンサ52により複数箇所で検出し、ECU250によりこの複数のストロークセンサ52が検出したトラニオン6のストローク量に基づいて変速比変更部5を制御することで、トラニオン6の変形に伴ったストローク量の検出誤差を低減することができ、目標変速比と実変速比との定常偏差を抑制することができ、変速比の制御性を向上することができる。
【0083】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るトロイダル式無段変速機201によれば、実ストローク量算出部262は、第1検出ストローク量x1及び第2検出ストローク量x2に所定の重み付けを行った値に基づいて実ストローク量を算出する。したがって、第1検出ストローク量x1、第2検出ストローク量x2に対して所定の重み付けを行った値の加算値を算出しこの加算値を実ストローク量とすることから、より正確に実ストローク量を算出することができる。
【0084】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るトロイダル式無段変速機201によれば、実ストローク量算出部262は、第1ストロークセンサ52a、第2ストロークセンサ52bによるトラニオン6のストローク量の各検出箇所とパワーローラ4と入力ディスク2又は出力ディスク3との接触点との距離に関する量により、第1検出ストローク量x1及び第2検出ストローク量x2に対する所定の重み付けを行ってもよい。この場合、第1ストロークセンサ52a、第2ストロークセンサ52bによるトラニオン6のストローク量の検出箇所と、パワーローラ4と入力ディスク2又は出力ディスク3との接触点との幾何学的な位置関係に応じて、第1検出ストローク量x1及び第2検出ストローク量x2に対する重み付けを行うことができるので、実ストローク量算出部262により算出される実ストローク量を、第1ストロークセンサ52a、第2ストロークセンサ52bの前記接触点に対する位置関係によるバラツキを低減した値とすることができる。
【0085】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るトロイダル式無段変速機201によれば、実ストローク量算出部262は、トラニオン6の物性又は形状に関する量により、第1検出ストローク量x1及び第2検出ストローク量x2に対する所定の重み付けを行ってもよい。この場合、例えば、トラニオン6の弾性機構学的な数値関係に応じて、第1検出ストローク量x1及び第2検出ストローク量x2に対する重み付けを行うことができるので、実ストローク量算出部262により算出される実ストローク量を、第1ストロークセンサ52a、第2ストロークセンサ52bがストローク量を検出する箇所のトラニオン6の形状や物性、剛性分布によるバラツキを低減した値とすることができる。
【0086】
なお、上述した本発明の実施例に係る無段変速機は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、移動手段を構成する油圧制御装置9は、流量制御弁を2つ備えるものとして説明しが、これに限らず、1つでもよいし3つ以上でもよい。また、以上の説明では、複数の移動量検出手段は、第1ストロークセンサと第2ストロークセンサの2つのストロークセンサにより構成されるものとして説明したが、これに限らず、3つ以上のストロークセンサにより構成してもよい。
【0087】
また、例えば、パワーローラ4と入力ディスク2及び出力ディスク3との接触点がわかれば、実変速比と実傾転角との関係は幾何学形状だけで定まるため、実変速比を実傾転角に置き換えることができ、また、実傾転角を実変速比に置き換えることもできる。すなわち、目標移動量設定手段は、傾転角検出手段が検出した実際の実傾転角に基づいて実変速比を算出し、算出した実変速比と目標変速比との偏差を算出し、この偏差に基づいて目標移動量を設定するようにしてもよい。また、この場合、実変速比は、傾転角検出手段が検出した実際の実傾転角に基づいて算出する以外にも、例えば、入力回転数センサ53が検出した入力回転数と出力回転数センサ54が検出した出力回転数から算出することもできる。
【0088】
また、目標移動量は、目標移動量に相当する制御指令値として算出してもよい。すなわち、以上の説明では、制御指令手段は、目標移動量設定手段が設定した目標移動量と、実移動量算出手段が算出した実移動量との偏差に基づいて移動手段を制御するための制御指令値を算出するものとして説明したが、目標移動量に相当する制御指令値(例えば、目標傾転角と実傾転角との偏差に所定のゲインKφ’を乗じた値に基づく傾転角制御指令値)と、実移動量に相当する制御指令値(例えば、実移動量に所定のゲインKx’を乗じた値に基づくストローク量制御指令値)との偏差から移動手段を制御するための制御指令値を算出してもよい。
【0089】
また、以上の説明では、この制御手段は、傾転角検出手段によって検出されるパワーローラの傾転角と、移動量検出手段によって検出される移動量に基づいて、実変速比が目標変速比となるようにカスケード式のフィードバック制御を行うものとして説明したが、変速比の応答性を向上するために、このフィードバック制御と共にフィードフォワード制御を行ってもよい。
【0090】
また、以上の実施例2の説明では、検出ストローク量に対して重み付けを行うための重み付けゲインK’は、固定された値を用いるものとして説明したが、これに限らず、例えば、入力ディスク2と出力ディスク3とがパワーローラ4を挟み付ける押圧力(挟圧力)に基づいて適宜変更するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0091】
以上のように、本発明に係る無段変速機は、変速比の制御性を向上するものであり、パワーローラを有する種々のハーフトロイダル式の無段変速機に適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【0092】
【図1】本発明の実施例1に係るトロイダル式無段変速機の概略断面図である。
【図2】本発明の実施例1に係るトロイダル式無段変速機の要部の構成図である。
【図3】本発明の実施例1に係るトロイダル式無段変速機が備えるパワーローラの入力ディスクに対する中立位置を説明する模式図である。
【図4】本発明の実施例1に係るトロイダル式無段変速機が備えるパワーローラの入力ディスクに対する変速位置を説明する模式図である。
【図5】本発明の実施例1に係るトロイダル式無段変速機のECUの要部構成の一例を示す概略構成図である。
【図6】本発明の実施例2に係るトロイダル式無段変速機のECUの要部構成の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【0093】
1、201 トロイダル式無段変速機(無段変速機)
2 入力ディスク
3 出力ディスク
4 パワーローラ
5 変速比変更部(変速比変更手段)
6 トラニオン(支持手段)
6a ローラ支持部
6b 揺動軸
6c 空間部
7 移動部(移動手段)
8 油圧ピストン部
8a フランジ部
8b 油圧室
9 油圧制御装置
15 油圧押圧機構
50、250 ECU(制御手段)
51 傾転角センサ(傾転角検出手段)
52 ストロークセンサ(移動量検出手段)
52a 第1ストロークセンサ(第1移動量検出手段)
52b 第2ストロークセンサ(第2移動量検出手段)
55 アクセル開度センサ
56 車速センサ
61 フィードバック制御部(フィードバック手段)
62、262 実ストローク量算出部(実移動量算出手段)
62a 平均値算出器
63 目標ストローク量設定部(目標移動量設定手段)
64 流量制御弁制御指令値算出部(制御指令手段)
65、68 減算器
66、69、262a、262b 積算器
67、262c 加算器
91 オイルタンク
92 オイルポンプ
93 第1流量制御弁
93h 第1ソレノイド
94 第2流量制御弁
94h 第2ソレノイド
OP1 第1油圧室
OP2 第2油圧室

【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動力が入力される入力ディスクと、
前記駆動力が出力される出力ディスクと、
前記入力ディスクと前記出力ディスクとに接触して設けられるパワーローラと、
前記パワーローラを回転自在、かつ、傾転自在に支持する支持手段と、前記パワーローラを前記入力ディスク及び前記出力ディスクに対する中立位置と変速位置とに移動可能な移動手段とを有し、前記移動手段により前記支持手段と共に前記パワーローラを前記中立位置から前記変速位置に移動させることで、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの回転数比である変速比を変更可能な変速比変更手段と、
前記支持手段の移動量を複数箇所で検出可能な複数の移動量検出手段と、
前記複数の移動量検出手段が検出した前記支持手段の移動量に基づいて前記変速比変更手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする、
無段変速機。
【請求項2】
前記支持手段は、前記パワーローラを回転自在に支持するローラ支持部と、前記ローラ支持部が設けられ回転軸線を回転中心として回転可能であると共に前記回転軸線に沿った方向に移動自在な揺動軸とを有し、
前記複数の移動量検出手段は、前記揺動軸の一端側の移動量を検出する第1移動量検出手段と、前記揺動軸の回転軸線に沿った方向に対して前記ローラ支持部を挟んで前記揺動軸の一端側とは反対側の前記揺動軸の他端側の移動量を検出する第2移動量検出手段とを含んで構成されることを特徴とする、
請求項1に記載の無段変速機。
【請求項3】
前記制御手段は、前記複数の移動量検出手段が検出した複数の検出移動量に基づいて実移動量を算出する実移動量算出手段と、前記実移動量に基づいて、実際の変速比である実変速比が目標の変速比である目標変速比になるように前記移動手段を制御するフィードバック手段とを有することを特徴とする、
請求項1又は請求項2に記載の無段変速機。
【請求項4】
前記実移動量算出手段は、前記複数の検出移動量の平均値を算出し該平均値を前記実移動量とすることを特徴とする、
請求項3に記載の無段変速機。
【請求項5】
前記実移動量算出手段は、前記複数の検出移動量に所定の重み付けを行った値に基づいて前記実移動量を算出する特徴とする、
請求項3に記載の無段変速機。
【請求項6】
前記実移動量算出手段は、前記複数の移動量検出手段による前記支持手段の移動量の各検出箇所と、前記パワーローラと前記入力ディスク又は前記出力ディスクとの接触点との距離に関する量により前記所定の重み付けを行うことを特徴とする、
請求項5に記載の無段変速機。
【請求項7】
前記実移動量算出手段は、前記支持手段の物性又は形状に関する量により前記所定の重み付けを行うことを特徴とする、
請求項5に記載の無段変速機。
【請求項8】
前記入力ディスク及び前記出力ディスクに対する前記パワーローラの傾転角を検出する傾転角検出手段を備え、
前記フィードバック手段は、前記実変速比に応じた実際の傾転角である実傾転角と前記目標変速比に応じた目標の傾転角である目標傾転角との偏差に基づいて目標の移動量である目標移動量を設定する目標移動量設定手段と、前記目標移動量と前記実移動量とに基づいて前記移動手段を制御する制御指令手段とを有することを特徴とする、
請求項3乃至請求項7のいずれか1項に記載の無段変速機。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2009−57987(P2009−57987A)
【公開日】平成21年3月19日(2009.3.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−223164(P2007−223164)
【出願日】平成19年8月29日(2007.8.29)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】