(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源により駆動される入力軸の回転動力を出力軸に伝達するトロイダル型のバリエータと、このバリエータの動力出力側に配置して前記出力軸の回転方向を切換える前後進切換え機構と、前記バリエータを制御して入力回転と出力回転との速度比を変換する変速制御機構と、バリエータの正転動作および逆転動作を検出する検出手段とを具備し、
前記変速制御機構は、前記検出手段である検出センサが、バリエータと前後進切換え機構との間に設けられた伝達軸の回転方向を検出し、その検出信号に基づいて、
バリエータの正転動作時にはそれに適応する第１の制御バルブから入力される信号によりバリエータを制御し、
バリエータの逆転動作時にはそれに適応する第２の制御バルブから入力される信号によりバリエータを制御する
ことを特徴とするトロイダル型無段変速装置。
【請求項２】
駆動源により駆動される入力軸の回転動力を出力軸に伝達するトロイダル型のバリエータと、このバリエータの動力出力側に配置して前記出力軸の回転方向を切換える前後進切換え機構と、前記バリエータを制御して入力回転と出力回転との速度比を変換する変速制御機構と、バリエータの正転動作および逆転動作を検出する検出手段とを具備し、
前記変速制御機構は、前記検出手段である検出センサが、バリエータと前後進切換え機構との間に設けられた伝達軸の回転方向を検出し、その検出信号に基づいて、
バリエータの正転動作時にはそれに適応する第１の制御バルブから入力される信号によりバリエータを制御し、
バリエータの逆転動作時にはそれに適応する第２の制御バルブから入力される信号によりバリエータを一定の速度比の範囲内で制御する
ことを特徴とするトロイダル型無段変速装置。
【請求項３】
変速制御機構における第１の制御バルブと第２の制御バルブとの切換えがコントローラとモータを用いて行なわれることを特徴とする請求項１または２に記載のトロイダル型無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等の車両用の変速機として用いられるトロイダル型無段変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の変速装置は、特開平２−１６３５６２号公報および特公平６−７２６５０号公報に開示されているように、駆動源としてのエンジンからその回転動力が入力される入力ディスクと、この入力ディスクと同軸的に配置されて動力を出力する出力ディスクと、これら入出力ディスク間に摩擦係合して入力ディスクから出力ディスクへの動力の伝達を行なうパワーローラとを有するトロイダル型のバリエータ（変速機構）を備えている。
【０００３】
このバリエータのパワーローラは、入出力ディスク間で回転すると共に、油圧機構による制御で傾斜し、その傾斜の大きさにより入力ディスクと出力ディスクとの回転の速度比（変速比）が無段階に変換される。
【０００４】
そして、特開平２−１６３５６２号公報においては、車両の前後進を切換えるための前後進切換え機構がバリエータの動力入力側に設けられ、特公平６−７２６５０号公報においては、前後進切換え機構がバリエータの動力出力側に設けられている。
【０００５】
前後進切換え機構がバリエータの動力入力側に配置している構成の場合には、前進設定時と後進設定時とでバリエータの入出力ディスクおよびパワーローラの回転方向が逆となるから、パワーローラの傾斜の方向も逆の方向に向ける必要がある。
【０００６】
しかし、パワーローラの傾斜の方向が逆になると、パワーローラの油圧制御のフィードバックがきかなくなり、パワーローラの傾斜の大きさを調整する変速制御が不能となってしまう。このため、特開平２−１６３５６２号公報においては、パワーローラが正方向に傾斜するときに用いる制御バルブと、パワーローラが逆方向に傾斜するときに用いる制御バルブとを設け、これら制御バルブの切換えでバリエータの変速制御を行なうようにしている。
【０００７】
一方、前後進切換え機構がバリエータの動力出力側に配置している構成にあっては、その前後進の切換えに関わらずバリエータが正転動作を継続する。
ところが、前後進切換え機構による前進設定状態のもとで、登坂路停車中にブレーキを不用意に解除したり、発進操作に不手際があると、バリエータが逆転動作し、このようなときには前述のようにパワーローラの油圧制御のフィードバックがきかなくなり、制御不能となってしまう。
【０００８】
このため、特公平６−７２６５０号公報においては、バリエータの出力ディスクと前後進切換え機構との間にワンウエイクラッチを設け、このワンウエイクラッチによりバリエータの逆転動作を抑えるようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平６−７２６５０号公報のように、ワンウエイクラッチをバリエータの出力ディスクと前後進切換え機構との間に設け、このワンウエイクラッチによりバリエータの逆転動作を抑えるような構成では、大型で高機能のワンウエイクラッチを用いなければならず、このためコストが高くなり、またバリエータへの組込みがスペース的に相当面倒となる。
【００１０】
一方、特開平２−１６３５６２号公報のものでは、バリエータの正転動作と逆転動作とが通常の運転時に繰り返されるから、その切換え用の双方の制御バルブの精度を共に高精度に保たなければならず、このため構成が複雑で高価なものとなってしまう。
【００１１】
この発明はこのような点に着目してなされたもので、その目的とするところは、簡単な構成でバリエータの逆転動作時の対応を的確に達成することができるトロイダル型無段変速装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、駆動源により駆動される入力軸の回転動力を出力軸に伝達するトロイダル型のバリエータと、このバリエータの動力出力側に配置して前記出力軸の回転方向を切換える前後進切換え機構と、前記バリエータを制御して入力回転と出力回転との速度比を変換する変速制御機構と、バリエータの正転動作および逆転動作を検出する検出手段とを具備し、前記変速制御機構は、前記検出手段である検出センサが、バリエータと前後進切換え機構との間に設けられた伝達軸の回転方向を検出し、その検出信号に基づいて、バリエータの正転動作時にはそれに適応する第１の制御バルブから入力される信号によりバリエータを制御し、バリエータの逆転動作時にはそれに適応する第２の制御バルブから入力される信号によりバリエータを制御することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、駆動源により駆動される入力軸の回転動力を出力軸に伝達するトロイダル型のバリエータと、このバリエータの動力出力側に配置して前記出力軸の回転方向を切換える前後進切換え機構と、前記バリエータを制御して入力回転と出力回転との速度比を変換する変速制御機構と、バリエータの正転動作および逆転動作を検出する検出手段とを具備し、前記変速制御機構は、前記検出手段である検出センサが、バリエータと前後進切換え機構との間に設けられた伝達軸の回転方向を検出し、その検出信号に基づいて、バリエータの正転動作時にはそれに適応する第１の制御バルブから入力される信号によりバリエータを制御し、バリエータの逆転動作時にはそれに適応する第２の制御バルブから入力される信号によりバリエータを一定の速度比の範囲内で制御することを特徴としている。
【００１４】
そして請求項３に記載の発明は、変速制御機構における第１の制御バルブと第２の制御バルブとの切換えがコントローラとモータを用いて行なわれることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態に係るトロイダル型無段変速装置の動力伝達経路を示すブロック図であり、１は駆動源としてのエンジン、２はエンジン１の回転動力を継脱可能に伝達するクラッチ機構、３はクラッチ機構２を介して入力されるエンジン１の回転動力の速度を無段階に変速して出力するトロイダル型のバリエータ、４は車両の前後進を切換える前後進切換え機構である。
【００１６】
前記クラッチ機構２としてはトルクコンバータ、乾式クラッチ、電磁クラッチ等が用いられ、また車両の前後進を切換える前後進切換え機構４はバリエータ３の動力出力側に設けられている。
【００１７】
図２には、バリエータ３および前後進切換え機構４の模式的な構成図を示してある。バリエータ３は、入力軸５を有し、この入力軸５にエンジン１の回転動力がクラッチ機構２を介して入力されるようになっている。この入力軸５には一対の入力ディスク６ａ，６ｂが設けられ、これら入力ディスク６ａ，６ｂに対してそれぞれ出力ディスク７ａ，７ｂが互いに対向して配置するように設けられている。
【００１８】
これら一対の入力ディスク６ａ，６ｂおよび出力ディスク７ａ，７ｂはそれぞれ同軸的に配置し、出力ディスク７ａ，７ｂの相互は中空状の連動軸８を介して連結され、この連動軸８の中空内に前記入力軸５が挿通している。
【００１９】
互いに対向した入出力ディスク６ａ，７ａおよび６ｂ，７ｂの相互間にはそれぞれ一対ずつパワーローラ１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂが互いに反対側に位置して設けられている。
【００２０】
これらパワーローラ１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂは互いに対向した入出力ディスク６ａ，７ａおよび６ｂ，７ｂにそれぞれ摩擦係合し、その回転動作で入力ディスク６ａ，６ｂの回転動力を出力ディスク７ａ，７ｂに伝達するようになっている。そしてパワーローラ１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂは傾斜動可能に支持されていて、その傾斜の大きさにより、入力ディスク６ａ，６ｂと出力ディスク７ａ，７ｂとの間の回転の速度比（変速比）が変換されるようになっている。
【００２１】
前後進切換え機構４は、車輪を駆動する出力軸１４を備え、この出力軸１４に前進用ギア１５ａおよび後進用ギア１５ｂがそれぞれ回転自在に取り付けられている。そして前進用ギア１５ａと出力軸１４との間に第１のクラッチ１６ａが、後進用ギア１５ｂと出力軸１４との間に第２のクラッチ１６ｂがそれぞれ設けられ、前記第１のクラッチ１６ａが締結され、前記第２のクラッチ１６ｂが解放されているときには、前進用ギア１５ａの回転動力がその第１のクラッチ１６ａを介して出力軸１４に伝わり、前記第１のクラッチ１６ａが解放され、前記第２のクラッチ１６ｂが締結されているときには、後進用ギア１５ｂの回転動力がその第２のクラッチ１６ｂを介して出力軸１４に伝わるようになっている。
【００２２】
バリエータ３と前後進切換え機構４との間には伝達軸１８が設けられ、この伝達軸１８に伝達ギア１９と第１および第２のギア２０ａ，２０ｂが取り付けられ、またバリエータ３における前記連動軸８には出力ギア２１が取り付けられている。そして前記伝達ギヤ１９がバリエータ３の出力ギア２１に噛合し、前記第１のギア２０ａが前後進切換え機構４の前進用ギヤ１５ａに噛合し、第２のギア２０ｂがアイドルギヤ２２を介して後進用ギア１５ｂに噛合している。
【００２３】
したがって、バリエータ３の出力ディスク７ａ，７ｂの回転動力は出力ギア２１および伝達ギア１９を介して伝達軸１８に伝わる。そしてこの伝達軸１８と一体に第１のギア２０ａおよび第２のギア２０ｂが回転すると共に、第１のギア２０ａと噛合した前進用ギア１５ａが一方向に回転し、第２のギア２０ｂとアイドルギア２２を介して噛合した後進用ギア１５ｂが逆方向に回転する。
【００２４】
ここで、前後進切換え機構４の第１のクラッチ１６ａを締結し、第２のクラッチ１６ｂを解放したときには、前進用ギア１５ａの回転動力が出力軸１４に伝わり、この出力軸１４が正回転して車両が前進し、また第１のクラッチ１６ａを解放し、第２のクラッチ１６ｂを締結したときには、後進用ギア１５ｂの回転動力が出力軸１４に伝わり、この出力軸１４が逆回転して車両が後進する。
【００２５】
図３には、バリエータ３におけるパワーローラ１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂの傾斜の角度を制御して速度比を変換する変速制御部の構成を示してある。この図においては、フロントキャビティ側の一対のパワーローラ１０ａ，１０ｂとリアキャビティ側の一対のパワーローラ１１ａ，１１ｂとをそれぞれ縦方向に配置させて横に並べた状態で示してある。
【００２６】
各パワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂは、ほぼＬ状に屈曲した偏心軸２５を介してトラニオン２６に回転自在に支持されている。そしてトラニオン２６は図における下方に延びる枢軸２６ａを有しており、これら枢軸２６ａに対してそれぞれ油圧シリンダ２７が設けられ、この油圧シリンダ２７によりトラニオン２６が図における上下方向に駆動され、この駆動によるトラニオン２６の上下の変位に応じてパワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが傾斜するようになっている。この際、トラニオン２６は枢軸２６ａと共に揺動し、したがってパワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの傾斜量は、枢軸２６ａの揺動量に比例する。
【００２７】
２９は変速制御機構で、この変速制御機構２９は各トラニオン２６の油圧シリンダ２７に油圧を入力する油圧ポンプ３０を備え、この油圧ポンプ３０を介して各油圧シリンダ２７を制御することにより、トラニオン２６を介してパワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂを傾斜させることができるようになっている。
【００２８】
パワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの傾斜量は枢軸２６ａの揺動量に比例するが、その揺動量を検出する検出手段としてプリセスカム３１ａ，３１ｂが各トラニオン２６の枢軸２６ａに設けられ、これらプリセスカム３１ａ，３１ｂが検出する１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの揺動量が変速制御機構２９にフィードバックされ、このフィードバックに基づいてパワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが車両運転条件に応じて制御されるようになっている。
【００２９】
ところで、パワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂは、バリエータ３の正転動作時には中立状態から正方向に傾斜させ、逆転動作時には逆方向に傾斜させる必要がある。
【００３０】
しかし、パワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが正方向の傾斜から逆方向の傾斜に切換ると、従来のプリセスカムの配設構造ではその傾斜量のフィードバックが困難となり、変速制御が不能となってしまう。
【００３１】
そこで、本実施形態においては、フロントキャビティ側の一方のパワーローラ１０ａおよびリアキャビティ側の一方のパワーローラ１１ａに対しては、その正方向の傾斜の動作に適応する第１のプリセスカム３１ａおよびこの第１のプリセスカム３１ａの動作によるフィードバック量を変速制御機構２９に入力する油圧式の第１の制御バルブ３２ａが設けられ、フロントキャビティ側の他方のパワーローラ１０ｂおよびリアキャビティ側の他方のパワーローラ１１ｂに対しては、その逆方向の傾斜の動作に適応する第２のプリセスカム３１ｂおよびこの第２のプリセスカム３１ｂの動作によるフィードバック量を変速制御機構２９に入力する油圧式の第２の制御バルブ３２ｂが設けられている。
【００３２】
各制御バルブ３２ａ，３２ｂは、シリンダ３３内にピストン３４を摺動自在に収納してなり、そのピストン３４がプリセスカム３１ａ，３１ｂの動作によるフィードバック量に応じた油圧力で移動し、その移動動作でフィードバック量を変速制御機構２９に伝達するようになっている。そして第１および第２の制御バルブ３２ａ，３２ｂから変速制御機構２９への入力がバリエータ３の正転・逆転の動作に応じて切換え手段により切換えられるようになっている。
【００３３】
この切換え手段は、バリエータ３の正転・逆転を検出する検出手段としての検出センサ３６と、この検出センサ３６の検出信号に基づいてステッピングモータ３７を駆動するコントローラ３８とを備え、前記検出センサ３６は例えば伝達軸１８の回転方向を検出してバリエータ３の正転・逆転を判断するようになっている。
【００３４】
そしてステッピングモータ３７が正回転したときには歯車機構３９を介して第１の制御バルブ３２ａの出力ポートが開放されと共に第２の制御バルブ３２ｂの出力ポートが閉止され、またステッピングモータ３７が逆回転したときには歯車機構３９を介して第２の制御バルブ３２ｂの出力ポートが開放されると共に第１の制御バルブ３２ａの出力ポートが閉止されるようになっている。
【００３５】
このようなトロイダル型無段変速装置においては、エンジン１の回転動力がクラッチ機構２を介してバリエータ３に入力され、このバリエータ３の入出力ディスク６ａ，７ａおよびパワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが正回転動作を行ない、さらにこのバリエータ３の出力ディスク７ａの回転動力が伝達軸１８に伝わり、この伝達軸１８が正回転方向に回転する。
【００３６】
そしてこのとき、前後進切換え機構４の第１のクラッチ１６ａが締結され、第２のクラッチ１６ｂが開放されているときには、伝達軸１８の回転動力が第１のクラッチ１６ａを介して出力軸１４に伝わり、この出力軸１４が車両の前進回転方向に回転して車両が前進する。
【００３７】
この状態から前後進切換え機構４に対する切換え操作により、第２のクラッチ１６ｂが締結され、第１のクラッチ１６ａが開放されたときには、伝達軸１８の回転動力が第２のクラッチ１６ｂを介して出力軸１４に伝わり、この出力軸１４が車両の後進回転方向に回転して車両が後進する。
【００３８】
バリエータ３の動作の方向は、伝達軸１８の回転方向を検出する検出センサ３６により逐次検出される。そしてバリエータ３の正転動作時、すなわち伝達軸１８が正回転方向に回転しているときには、検出センサ３６の検出の信号に基づいてコントローラ３８がステッピングモータ３７を駆動して第１の制御バルブ３２ａの出力ポートを開放し、第２の制御バルブ３２ｂの出力ポートを閉止し、この状態を保持する。
【００３９】
変速制御機構２９は、図示しない制御ユニットから出力される車両運転条件に応じて油圧ポンプ３０を駆動し、この油圧ポンプ２８の駆動で各油圧シリンダ２７を介して各パワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂを傾斜させて所定の変速比が生じるように制御する。
【００４０】
バリエータ３が正回転動作の状態にあるときには、パワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂは中立位置から正方向に傾斜する状態に保たれている。そしてパワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが正方向に傾斜する状態のときには、その傾斜量が第１のプリセスカム３１ａを介して第１の制御バルブ３２ａにフィードバックされる。
【００４１】
ここで、バリエータ３の正回転動作時には第１の制御バルブ３２ａの出力ポートが開放しており、したがってパワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの傾斜に応じるフィードバック量の信号がこの第１の制御バルブ３２ａから変速制御機構２９に送られる。そしてこのフィードバック量に基づいて変速制御機構２９によりパワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの傾斜の大きさが車両運転条件に応じる大きさに制御される。
【００４２】
ところで、前後進切換え機構４が前進状態に選択されている状態のもとで、登坂路停車中にブレーキを不用意に解除したり、発進操作に不手際があると、出力軸１４を通して伝達軸１８が逆回転方向に回転し、この伝達軸１８の逆回転で出力ディスク７ａおよび入力ディスク６ａがそれぞれ通常時とは反対の方向に回転し、バリエータ３が逆転動作する。
【００４３】
このようにバリエータ３が逆転動作を起こしたときには、この動作が検出センサ３６により検出され、その検出信号が変速制御機構２９に送られる。そして検出信号を受信した変速制御機構２９はその検出信号に応じて油圧ポンプ３０を制御し、各油圧シリンダ２７を介して各パワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂを通常時とは反対側の逆方向に傾斜させる。
【００４４】
また、検出センサ３６がバリエータ３の動作の逆転を検出したときには、その検出信号がコントローラ３８に送られ、この信号の受信に応じてコントローラ３８による制御で第１の制御バルブ３２ａの出力ポートが閉止し、第２の制御バルブ３２ｂの出力ポートが開放する。
【００４５】
パワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが逆方向に傾斜したときには、その逆方向に傾斜に対応する構造の第２のプリセスカム３１ｂによりその傾斜量が第２の制御バルブ３２ｂにフィードバックされる。このとき、第２の制御バルブ３２ｂの出力ポートは開放しており、したがってパワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの傾斜に応じるフィードバック量の信号がこの第２の制御バルブ３２ｂから変速制御機構２９に送られる。そしてこのフィードバック量に基づいて変速制御機構２９によりパワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの傾斜の大きさが制御され、所定の変速比が設定される。
【００４６】
このようにバリエータ３の動作が通常時とは逆の逆転動作となったときには、それに適応した油圧制御系統によりパワーローラ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが制御され、したがってバリエータ３の制御不能というような事態を招くことがない。そしてバリエータ３の逆転動作時でも適正にバリエータ３を制御することができるから、その逆転防止用のワンウエイクラッチが不要であり、このためコスト的に有利となり、またワンウエイクラッチの組込み用のスペースを確保するような必要がなく、構成の小型化を図る上で有利となる。
【００４７】
さらに、前後進切換え機構４がバリエータ３の動力出力側に配置しているから、その前後進切換え機構４による前後進の切換えに関わらずバリエータ３が正転動作を継続し、登坂路停車中のブレーキの不用意な解除や発進操作の不手際等のごくまれな条件のときにのみ逆転動作となるに過ぎず、したがって逆転動作時における制御の精度としてはそれほど高い精度が要求されず、その分、構成を簡易にでき、コストの低減を図ることができる。
【００４８】
また、第１の制御バルブ３２ａと第２の制御バルブ３２ｂとの作動の切換えを共通のコントローラ３８およびステッピンモータ３７を用いて行なっているから、構成が簡単となる。
【００４９】
図４には、この発明の第２の実施形態を示してあり、この実施形態においては、バリエータ３の逆転動作時に作動する第２の制御バルブ３２ｂにおけるシリンダ３３に、ピストン３４の移動範囲を一定の範囲に規制するストッパ部３３ａを設け、このストッパ部３３ａでピストン３４の移動範囲を規制してバリエータ３の逆転動作時における変速比が一定の範囲内、例えば低速度比の範囲内となるようにしたものである。
【００５０】
このような構成の場合には、登坂路停車中にブレーキを不用意に解除したり、発進操作に不手際があって車両が後進したときの速度が自動的に低速度に抑えられる利点がある。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、バリエータが逆転動作したときにそれに的確に対応して的確な制御を達成でき、また構造が簡単で安価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るトロイダル型変速装置における動力伝達経路を示すブロック図。
【図２】そのトロイダル型変速装置の構成を模式的に示す説明図。
【図３】そのトロイダル型変速装置における変速制御部の構成を模式的に示す説明図。
【図４】この発明の第２の実施形態に係るトロイダル型変速装置における変速制御部の構成を模式的に示す説明図。
【符号の説明】
１…エンジン（駆動源）
３…バリエータ
４…前後進切換え機構
５…入力軸
６ａ，６ｂ…入力ディスク
７ａ，７ｂ…出力ディスク
１０ａ，１０ｂ…パワーローラ
１１ａ，１１ｂ…パワーローラ
１４…出力軸
１８…伝達軸
２６…トラニオン
２７…油圧シリンダ
２９…変速制御機構
３０…油圧ポンプ
３２ａ，３２ｂ…制御バルブ
３６…検出センサ
３７…ステッピングモータ
３８…コントローラ
【図１】
0004055253.tif 000002
【図２】
0004055253.tif 000003
【図３】
0004055253.tif 000004
【図４】
0004055253.tif 000005