JP2000257686A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】各トラニオンに設けた各速度制御ピストンの上
下運動を変速状態に合わせて繊細に制御することがで
き、同期安定性を高めることができるトロイダル型無段
変速機を提供することにある。 【解決手段】入力ディスクと、この入力ディスクと同軸
的に配置された出力ディスクと、入力ディスク及び出力
ディスクの両中心軸に対して捩れのある枢軸部１０を中
心として揺動するトラニオン１１と、このトラニオン１
１に支持され、入力ディスクと出力ディスクとの間に傾
転自在に転接されたパワーローラ１０とを備えたトロイ
ダル型無段変速機において、前記各トラニオン１１を揺
動して変速制御を行なう複数の変速制御ピストン２３を
設けとともに、これら各変速制御ピストン２３の流体圧
制御を行なうコントロールバルブ２７を各変速制御ピス
トン２３毎に独立して設け、かつ前記各トラニオン１１
の枢軸部１０の軸方向の変位を検知するセンサー３１を
設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車用
の無段変速機、一般産業用または船舶・航空機等に適用
されるトロイダル型無段変速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】トロイダル型無段変速機は、例えば、特
開平２−１６３５６７号公報、特許第２５６８６８４号
公報及び特開昭６０−４４６５７号公報等で知られてい
る。

【０００３】特開平２−１６３５６７号公報は、ダブル
キャビティ式トロイダル型無段変速機の複数の無段変速
部としてのパワーローラに対応して設けられた油圧アク
チュエータに共通の制御信号を出力するために一つのコ
ントロールバルブを設け、複数の無段変速部の無段変速
を均一に行なう構造が開示されている。

【０００４】また、特許第２５６８６８４号公報は、ダ
ブルキャビティ式トロイダル型無段変速機の複数の無段
変速部としてのパワーローラに対応して設けられた油室
に共通の変速制御弁を設けるとともに、複数のトラニオ
ンの上下動をリンクとロッドによってメカニカルにリン
ケージする構造が開示されている。

【０００５】また、特開昭６０−４４６５７号公報は、
無段変速機の変速手段である流体圧シリンダに連通する
流体圧回路に電磁開閉弁を設けるとともに、複数のトラ
ニオンのうち、その一つのトラニオンに上下移動量及び
回転量を検知するセンサーとしてのポテンションメータ
を設けた構造が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、いずれも複数
のトラニオンを揺動させるためのシリンダの圧力（高圧
側と低圧側）を一つのコントロールバルブによって制御
する構造となっており、個々のシリンダの圧力を正確に
制御することはできない。

【０００７】また、トロイダル型無段変速機は、パワー
ローラを入力及び出力ディスクの中心から外すことでデ
ィスクとパワーローラ間の接触点にパワーローラが傾転
するような方向の滑り（サイドスリップ）を発生させて
変速を行なうようになっている。具体的にはパワーロー
ラを支持するトラニオンを変速制御ピストンによって上
下動させてサイドスリップを発生させ、パワーローラが
目標位置まで傾転したところで変速制御ピストンを戻し
て変速を終了する。つまり、パワーローラの上下動がパ
ワーローラの傾転につながる。

【０００８】この動きは非常に敏感であり、僅か０．１
ｍｍの移動でパワーローラは傾転する。従って、複数
個、例えば４個のパワーローラを同一傾転角度で運転す
ることはトロイダル型無段変速機では大変重要なことで
あり、このため４個のパワローラの上下動を完全に一致
させる必要がある。しかし、特開平２−１６３５６７号
公報では一つの変速制御弁からの圧力を４個のピストン
に伝えることで、４個のピストンの圧力を揃えて上下動
を一致させているが、上下方向の位置を変速制御弁にフ
ィードバックするプリセスカム機構は一つのピストンに
しか設けられていないため、振動等の外乱によって他の
パワーローラが上下方向に動いてしまい、これが変速し
て同期が崩れる恐れがある。

【０００９】また、特許第２５６８６８４号公報では、
４個のパワーローラの上下方向をリンクとロッドによる
メカニカルリンケージにより連動させているが、前述の
ようにトロイダル型無段変速機の変速動作は僅か０．１
ｍｍの上下方向の誤差も許されないものであり、メカニ
カルなリンケージではこのような高い精度を出すことは
困難である。

【００１０】特に、トロイダル型無段変速機が高回転に
なったときは上下偏差による接触点のサイドスリップも
大きくなるため、変速の敏感さはさらに高まり、４個の
パワーローラを同期させるためにはさらに上下動を精度
よくコントロールする必要がある。

【００１１】また、ダブルキャビティ式のトロイダル型
無段変速機は、フロント側とリヤ側の入力ディスクの形
状が異なるため、高負荷時においては、フロント側とリ
ヤ側の入力ディスクの変形状態が異なり、ディスクとパ
ワーローラ間の接触点が微妙に異なるため、フロント側
とリヤ側の各入出力ディスクの回転数を合わせるために
パワーローラの傾転角度を僅かに変える必要があるが、
前述したように制御システムではこのような動作に対応
することができない。

【００１２】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、各パワーローラに対
応して設けられた変速制御ピストン毎にコントロールバ
ルブを設け、各速度制御ピストンの上下運動を変速状態
に合わせて繊細に制御することができ、同期安定性を高
めることができるトロイダル型無段変速機を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記目的を
達成するために、請求項１は、入力ディスクと、この入
力ディスクと同軸的に配置された出力ディスクと、前記
入力ディスク及び出力ディスクの両中心軸に対して捩れ
のある枢軸部を中心として揺動する複数のトラニオン
と、これらトラニオンに支持され、前記入力ディスクと
出力ディスクとの間に傾転自在に転接されたパワーロー
ラとを備えたトロイダル型無段変速機において、前記各
トラニオンを揺動して変速制御を行なう複数の変速制御
ピストンを設けるとともに、これら各変速制御ピストン
の流体圧制御を行なうコントロールバルブを前記各変速
制御ピストン毎に独立して設け、かつ前記各トラニオン
の枢軸部の軸方向の変位を検知する検知手段を設けたこ
とを特徴とする。

【００１４】前記構成によれば、パワーローラの上下動
がパワーローラの傾転につながるため、各トラニオンの
枢軸部の軸方向の移動量は常時検知手段としてのセンサ
ーによって検知され、コントローラに入力されるため、
各トラニオンの枢軸部の相対偏差も読取り、コントロー
ラは各トラニオンの枢軸部の軸方向の移動量が同期する
ようにコントロールする。すなわち、いずれか一つのト
ラニオンに外乱によって枢軸部の軸方向の移動量にずれ
が生じたときでも該当するトラニオンのコントロールバ
ルブによって変速制御ピストンを作動させてトラニオン
を正規の位置に戻すことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１６】図１及び図２は第１の実施形態を示し、図
１はダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機の縦断
側面図、図２は変速制御ピストンの制御系統図である。

【００１７】まず、トロイダル型無段変速機について説
明すると、シャフト１にはフロント側入力ディスク２ａ
とフロント側出力ディスク３ａ及びリヤ側入力ディスク
２ｂとリヤ側出力ディスク３ｂが設けられ、出力ディス
ク３ａ，３ｂはそれぞれニードル軸受４を介して回転自
在に支持され、入力ディスク２ａ，２ｂはシャフト１に
対してボールスプラインにより結合されており、回転方
向は一体で、軸方向には摺動可能に取付けられている。

【００１８】フロント側入力ディスク２ａの背面側には
カム板５が軸受によりシャフト１に対して同心で揺動自
在に取付けられており、カム板５とフロント側入力ディ
スク２ａとの間には複数個のローラ６が介在され、両入
力ディスク２ａ．２ｂを両出力ディスク３ａ，３ｂ側に
押し付けるローディングカム式の押圧機構７が設けられ
ている。両出力ディスク３ａ，３ｂは出力歯車９と係合
しており、両出力ディスク３ａ，３ｂと出力歯車９とが
同期して回転するようになっている。

【００１９】両入力ディスク２ａ，２ｂと両出力ディス
ク３ａ，３ｂとの間には枢軸部１０を中心として揺動す
る４個のトラニオン１１が設けられ、それぞれのトラニ
オン１１の中心部には変位軸１２が設けられている。そ
して、各変位軸１２にはパワーローラ１３が回転自在に
支持され、このパワーローラ１３は両入力ディスク２
ａ，２ｂ及び出力ディスク３ａ，３ｂと接するトラクシ
ョン部を有し、両入力ディスク２ａ，２ｂと両出力ディ
スク３ａ，３ｂとの間に傾転自在に転接されている。

【００２０】また、各トラニオン１１とパワーローラ１
３との間にはパワーローラ軸受１４が設けられている。
このパワーローラ軸受１４はパワーローラ１３に加わる
スラスト方向の荷重を支承しつつ、パワーローラ１３の
回転を許容するものである。このようなパワーローラ軸
受１４の複数個の玉１５はトラニオン１１側に設けられ
た円環状の外輪１６と回転部としてのパワーローラ１３
との間に設けられた円環状の保持器１７によって保持さ
れている。

【００２１】さらに、各トラニオン１１は、本体平面部
１８と、この本体平面部１８の両端部に一体に設けられ
た前記枢軸部１０とからなり、枢軸部１０はそれぞれ支
持板２１に対して揺動自在に支持されており、トラニオ
ン１１の揺動により、変位軸１２の傾斜角度の調節を自
在としている。

【００２２】さらに、各トラニオン１１の一端部にはそ
れぞれ駆動ロッド２２が結合され、各駆動ロッド２２の
中間部外周面には独立して変速制御ピストン２３が設け
られている。この変速制御ピストン２３は、円板状のピ
ストン部２４と、このピストン部２４を収納するシリン
ダ部２５とからなり、シリンダ部２５の内部はピストン
部２４を挟んでＰＨ油圧室とＰＬ油圧室に区画されてい
る。

【００２３】４個の変速制御ピストン２３のＰＨ油圧室
とＰＬ油圧室は、油路２６を介してそれぞれ独立して設
けられたコントロールバルブ２７と接続されており、そ
れぞれのコントロールバルブ２７は共通の圧力制御弁２
８を介して圧力源としての油圧ポンプ２９に接続されて
いる。さらに、それぞれのコントロールバルブ２７は共
通のコントローラ３０によって制御され、このコントロ
ーラ３０には車両の車速、アクセル開度、エンジン回転
数等の情報が入力されるようになっている。

【００２４】さらに、各トラニオン１１の駆動ロッド２
２にはトラニオン１１の上下方向（枢軸部１０の軸方
向）のＹ方向変位量を検知する検知手段としてのセンサ
ー３１が独立して設けられ、このセンサー３１の検知信
号は前記コントローラ３０に入力されるようになってい
る。なお、前記センサー３１は変速制御ピストン２３の
ピストン部２４に設けてもよく、このセンサー３１には
少なくとも０．０５ｍｍ以下の分解能が必要である。

【００２５】さらに、フロント側入力ディスク２ａには
入力回転数を検知する回転数センサ３２が設けられ、フ
ロント側出力ディスク２ｂには出力回転数を検知する回
転数センサ３３が設けられ、両回転数センサ３２，３３
の検出信号は前記コントローラ３０に入力されるように
なっている。

【００２６】前述のように構成されたトロイダル型無段
変速機によれば、エンジン等の駆動源から押圧装置７に
伝達された回転は、フロント側入力ディスク２ａ，リヤ
側入力ディスク２ｂに伝達される。両入力ディスク２
ａ，２ｂの回転はパワーローラ１３を介して両出力ディ
スク３ａ，３ｂに伝達され、両出力ディスク３ａ，３ｂ
の回転は出力歯車９より取り出される。

【００２７】入力側と出力側との間の回転速度比を変え
る場合には、フロント側の一対の変速制御ピストン２３
を互いに逆方向に変位させるとともに、リヤ側の一対の
変速制御ピストン２３も互いに逆方向に変位させる。各
変速制御ピストン２３の変位に伴ってフロント側及びリ
ヤ側の一対のトラニオン１１がそれぞれ逆方向に変位す
る。その結果、各パワーローラ１３の周面と両入力ディ
スク２及び両出力ディスク３の内周面との当接部に作用
する接線方向の力の向きが変化し、この力の向きの変化
に伴ってトラニオン１１が支持板２１に枢支された枢軸
部１０を中心として互いに逆方向に揺動する。

【００２８】すなわち、パワーローラ１３を両入力ディ
スク２ａ，２ｂ及び両出力ディスク３ａ，３ｂ，の中心
から外すことで入出力ディスク２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ
とパワーローラ１３間の接触点にパワーローラ１３が傾
転するような方向のサイドスリップを発生させて変速を
行なう。具体的にはパワーローラ１３を支持するトラニ
オン１１を変速制御ピストン２３によって上下動させて
サイドスリップを発生させ、パワーローラ１３が目標位
置まで傾転したところで変速制御ピストン２３を戻して
変速を終了する。つまり、パワーローラ１３の上下動が
パワーローラ１３の傾転につながるため、各トラニオン
１１の枢軸部１０のＹ方向変位量は常時センサー３１に
よって検知され、コントローラ３０に入力されるため、
各トラニオン１１の枢軸部１０の相対偏差も読取り、コ
ントローラ３０は各トラニオン１１の枢軸部１０の軸方
向の移動量が同期するようにコントロールする。すなわ
ち、いずれか一つのトラニオン１１に外乱によって枢軸
部１０のＹ方向変位量にずれが生じたときでも該当する
トラニオン１１のコントロールバルブ２７によって変速
制御ピストン２３を作動させてトラニオン１１を正規の
位置に戻す。

【００２９】また、変速比に相当するパワーローラ１３
の傾転角度は、入力ディスク２ａと出力ディスク３ａの
回転数を回転数センサー３２，３３によって読取って変
速比を算出し、これから傾転角度を求める。変速を行な
うときには現在の変速比と目標変速比徒の偏差と目標変
速速度から必要なパワーローラ１３のＹ方向変位量を算
出し、各コントロールバルブ２７に信号を出すと、パワ
ーローラ１３がＹ方向に移動して傾転を始める。目標変
速位置までパワーローラ１３が傾転したところでＹ方向
位置を元に戻して変速を終了する。

【００３０】なお、第１の実施形態においては、入出力
ディスク２ａ，３ａの回転数を回転数センサー３２，３
３によって検出し、傾転角を算出したが、変速制御ピス
トン２３またはトラニオン１１に設けたセンサー３１の
うち、いずれか一つに傾転角度を検出する機能を合わせ
持つようにしてもよい。また、各変速制御ピストン２３
または各トラニオン１１に設けた全てのセンサー３１に
傾転角度を検出する機能を持たせれば、各パワーローラ
１３の同期をＹ方向だけでなく、傾転方向にもコントロ
ーラ３０が監視することができるので、さらに信頼性の
高い同期安定を得ることができる。

【００３１】また、前記第１の実施形態においては、ダ
ブルキャビティ式トロイダル型無段変速機について説明
したが、シングルキャビティや一つのキャビティにパワ
ーローラを３個配置した３ローラ式でも同様に適用でき
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項記載の発明
によれば、各パワーローラに対応して設けられた変速制
御ピストン毎にコントロールバルブを設け、各速度制御
ピストンの上下運動を変速状態に合わせて繊細に制御す
ることができ、同期安定性を高めることができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態におけるトロイダル
型無段変速機の縦断側面図。

【図２】同実施形態の変速制御ピストンの制御系統図。

【符号の説明】

２ａ，２ｂ…入力ディスク ３ａ，３ｂ…出力ディスク １０…枢軸部 １１…トラニオン １３…パワーローラ ２３…変速制御ピストン ２７…コントローラバルブ ３０…コントローラ ３１…センサー（検知手段）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J051 AA04 BA03 BE09 CA05 EA08 ED11 FA02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ディスクと、この入力ディスクと同
   軸的に配置された出力ディスクと、前記入力ディスク及
   び出力ディスクの両中心軸に対して捩れのある枢軸部を
   中心として揺動する複数のトラニオンと、これらトラニ
   オンに支持され、前記入力ディスクと出力ディスクとの
   間に傾転自在に転接されたパワーローラとを備えたトロ
   イダル型無段変速機において、 前記各トラニオンを揺動して変速制御を行なう複数の変
   速制御ピストンを設けるとともに、これら各変速制御ピ
   ストンの流体圧制御を行なうコントロールバルブを前記
   各変速制御ピストン毎に独立して設け、かつ前記各トラ
   ニオンの枢軸部の軸方向の変位を検知する検知手段を設
   けたことを特徴とするトロイダル型無段変速機。