JP2001108047A

JP2001108047A - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP2001108047A
Application number: JP28937699A
Authority: JP
Inventors: Eiji Inoue; 英司井上
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1999-10-12
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2001-04-20
Anticipated expiration: 2019-10-12
Also published as: JP4604295B2; EP1092895A2; EP1092895A3

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、変速比と伝達トルクとに応じて
入出力ディスクとパワーローラの接触部での押付け力を
制御することにより、押付け力を必要最小限に抑えて転
動疲労を軽減したトロイダル型無段変速機を提供する。【解決手段】トロイダル型無段変速機の変速比を表す
トラニオンの傾転角に応じてカム１１３により変速比制
御系機構１０９のレバー１１８のリフト量が変更され
る。差圧制御系機構１１０では、修正参照圧力設定弁１
１１と油圧付勢手段１１２には、伝達トルクによりトラ
ニオンを傾転軸方向に駆動する油圧アクチュエータの油
圧の差圧ΔＰが入力され、レバー１１８における各ロッ
ド１２１，１２２の釣合いに応じて出力される修正参照
圧力Ｐｍｆにより、パワーローラを入出力ディスク間に
押し付ける油圧ローダへ供給されるライン圧力が修正さ
れる。

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、油圧ローダによ
って入力ディスクと出力ディスクとの間でパワーローラ
を押し付けて、入力軸の回転を入力ディスクからパワー
ローラを介して出力ディスクに無段階に変速して出力す
るトロイダル型無段変速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、無段変速機として、入力軸により
駆動される入力ディスク、前記入力ディスクに対向して
配置され且つ出力軸に連結された出力ディスク、及び両
ディスクに摩擦接触するパワーローラからなるトロイダ
ル変速部を同一軸上に一組又は複数組配置したトロイダ
ル型無段変速機が知られている。このトロイダル型無段
変速機においては、パワーローラの傾転角度を変えるこ
とによって、入力ディスクの回転を、無段階に変速して
出力ディスクに伝達することができる。

【０００３】トロイダル型無段変速機において、パワー
ローラを入力ディスクと出力ディスクとに押し付ける押
付け力をエンジンからのトルクに応じて変える手段とし
て、ローディングカムを用いた型式のものがある。エン
ジンからのトルクをすべてトロイダル型無段変速機に入
力する型式のものでは、ローディングカムによって入力
トルクに比例した押付け力が得られるので、両ディスク
とパワーローラとの転がり接触部に必要充分な圧接力が
得られ、接触部の転がり疲労が過大になることがない。
しかしながら、車両の運転状態に応じて、エンジンから
のトルクの一部をトロイダル型無段変速機を介さずに直
接に出力するものにおいては、エンジンからのトルクは
トロイダル変速部を通じて伝達されるトルクと一致しな
いので、接触部に与えられる圧接力が不足すると接触部
で滑りが発生し、また、圧接力が過大になると接触部に
転がり疲労が発生し易くなる。

【０００４】そこで、図４に一例として示されているよ
うに、入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーロー
ラを圧接する手段として、ローディングカムの代わりに
油圧ローダを用いて、トロイダル変速部を通じて伝達さ
れるトルクに応じて油圧ローダの油圧を制御するトロイ
ダル型無段変速機が提案されている。図４に示すトロイ
ダル型無段変速機は、２組のトロイダル変速部１，２を
主軸３上に並べて配置した、所謂、ダブルキャビティ式
トロイダル型無段変速機である。図４に示したダブルキ
ャビティ式トロイダル型無段変速機においては、トロイ
ダル変速部１は、入力ディスク４と、入力ディスク４に
対向して配置された出力ディスク５と、入力ディスク４
と出力ディスク５との間に配置され且つ両ディスク４，
５のトロイド曲面に摩擦係合する一対のパワーローラ６
から構成されている。トロイダル変速部２もトロイダル
変速部１と同様に、入力ディスク７と、入力ディスク７
に対向して配置された出力ディスク８と、入力ディスク
７と出力ディスク８との間に配置され且つ両ディスク
７，８のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ９と
から構成されている。パワーローラ６，９は、それぞれ
自己の回転軸線１０の周りに回転自在であり、且つ回転
軸線１０に直交する傾転軸１１（紙面に垂直）の周りに
傾転運動をする。

【０００５】エンジンからの動力は、油圧ローダ１２を
介して主軸３に回転入力される。主軸３と一体回転可能
な入力ディスク４は、油圧ローダ１２のピストンとして
作動し、油圧ローダ１２の油圧の大きさに応じてトロイ
ダル変速部１のパワーローラ６を押圧し、その反作用と
して油圧ローダ１２のシリンダは主軸３を介してトロイ
ダル変速部２において主軸３と一体回転可能な入力ディ
スク７をパワーローラ９に押圧する。したがって、主軸
３は、入力ディスク４，７に対して入力軸となってい
る。油圧ローダ１２による押付け力（スラスト力）は、
入力ディスク４，７と出力ディスク５，８との間でパワ
ーローラ６，９を挟み付け、伝達トルクの大きさに応じ
た摩擦係合力を与える。

【０００６】トロイダル変速部１，２において、入力デ
ィスク４，７の回転は、傾転軸１１の周りに傾転可能な
パワーローラ６，９を介して出力ディスク５，８に無段
階に変速されて伝達される。パワーローラ６，９は、ト
ラニオン（図５の３５を参照）に対して回転自在に且つ
揺動自在に支持されており、押付け力に応じて生じる主
軸３の軸方向変位に対応することができる。

【０００７】パワーローラ６，９の回転軸線１０が主軸
３の軸線と交差している中立位置では、変速比はパワー
ローラ６，９の傾転角に応じた値に保持される。トルク
伝達中に、トラニオンと共にパワーローラ６，９を傾転
軸１１の軸方向に移動させると、パワーローラ６，９と
入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８との接触位
置が上記中立位置における接触位置から変位し、パワー
ローラ６，９は、両ディスクから傾転力を受けて、傾転
軸１１における移動方向と移動量に応じた方向と速さで
傾転軸１１を中心とした傾転をする。このような傾転が
生じると、パワーローラ６，９と入力ディスク４，７及
び出力ディスク５，８との摩擦接触点が描く両半径の比
が変化することによって無段変速が行われる。パワーロ
ーラ６，９の傾転制御は、コントローラ（図５の４７を
参照）によって、目標変速比が達成されるように、油圧
アクチュエータ（図５の３６を参照）の作動を介してト
ラニオンの傾転軸方向変位が制御される。

【０００８】出力ディスク５，８は、一体回転できるよ
うに背面同士を連結軸１６上にスプライン嵌合等で連結
されている。連結軸１６は主軸３に相対回転可能に嵌合
された中空軸である。出力ディスク５，８は、連結軸１
６を介してスラスト方向及びラジアル方向の荷重を支持
する軸受（図示せず）によってケーシング２２に支持さ
れている。出力ディスク５，８に伝達された動力はチェ
ーン伝動装置１７を介して主軸３に平行に配設されてい
るカウンタ軸２１に取り出される。チェーン伝動装置１
７は、連結軸１６の中間部とカウンタ軸２１の一端にそ
れぞれ一体的に配設されたスプロケット１８，１９と、
スプロケット１８，１９に巻き掛けられたチェーン２０
から構成されている。

【０００９】カウンタ軸２１の他端に設けられている出
力歯車２３は、出力軸２４に回転可能に配設されている
キャリヤ２５に形成されている歯車２６と噛み合い、キ
ャリヤ２５の回転は発進クラッチ２７を介して出力軸２
４に連結可能である。主軸３の油圧ローダ１２とは反対
側の端部には高速モード用クラッチ２８が配設されてお
り、高速モード用クラッチ２８の出力側にはケーシング
２２との間に後進用ブレーキ２９が配設されている。ま
た、高速モード用クラッチ２８の出力側と出力軸２４と
の間には、高速モード用クラッチ２８の出力側に一体的
に形成されているリングギヤ３１、出力軸２４に一体的
に形成されているサンギヤ３２、リングギヤ３１とサン
ギヤ３２との間においてそれぞれ噛合状態に係合する状
態で径方向に並び且つキャリヤ２５によって回転自在に
支持された二つのピニオン３３，３４から成るダブルピ
ニオン式の遊星歯車機構３０が配設されている。

【００１０】次に、このトロイダル型無段変速機の作動
について説明する。発進時には、発進クラッチ２７が半
クラッチ状態から完全締結状態にまでクラッチ圧力が調
節される。高速モード用クラッチ２８及び後進用ブレー
キ２９は、オフ作動となっている。エンジンからの動力
は、主軸３、トロイダル変速部１，２の入力ディスク
４，７、パワーローラ６，９、出力ディスク５，８、連
結軸１６、チェーン伝動装置１７、カウンタ軸２１、及
び発進クラッチ２７を経て、主軸３の回転方向と同じ方
向の回転が出力軸２４に伝達される。

【００１１】高速走行モードでは、高速モード用クラッ
チ２８がオン作動で発進クラッチ２７及び後進用ブレー
キ２９はオフ作動となっており、主軸３の回転は高速モ
ード用クラッチ２８から遊星歯車機構３０に伝達され
る。一方、主軸３の回転はトロイダル変速部１，２から
カウンタ軸２１を経てキャリヤ２５にも同じ回転方向の
回転として伝達されているので、キャリヤ２５の回転速
度に応じて遊星歯車機構３０のサンギヤ３２から出力軸
２４に出力される速度が変化する。後進走行モードで
は、後進用ブレーキ２９はオン作動されると共に発進ク
ラッチ２７及び高速モード用クラッチ２８はオフ作動と
される。遊星歯車機構３０のリングギヤ３１が回転不能
となるので、主軸３の回転はトロイダル変速部１，２か
らカウンタ軸２１、キャリヤ２５を経て、出力軸２４に
逆回転として出力される。なお、遊星歯車機構３０は、
ダブルピニオン式として説明したが、主軸３と出力軸２
４の回転方向が逆関係になるが、シングルピニオン式で
もよいことは言うまでもない。

【００１２】図５には、トロイダル型無段変速機におけ
る一方のトロイダル変速部１の変速制御システムが示さ
れている。一対のパワーローラ６，６（一方のみ図示）
は、入力ディスク４と出力ディスク５の間に挟まれるよ
うにして対向して配置され、回転軸線１０の回りに回転
自在に支持されている。回転軸線１０それ自体は、それ
ぞれトラニオン３５と称する支持部材に対してピボット
軸となっている支持軸（図示せず）によって揺動自在に
支持され、入出力ディスクの軸方向変位に対応可能とな
っている。また、それぞれのトラニオン３５は、変速機
ケーシング２２（図４参照）に対して傾転軸１１の回り
に傾転可能であり且つ傾転軸１１の軸方向に移動可能に
支持されている。

【００１３】トラニオン３５は、油圧アクチュエータ３
６により傾転軸１１の軸方向に駆動される。油圧アクチ
ュエータ３６は、トラニオン３５に固定されたピストン
３７と、変速機ケーシング２２に形成され且つピストン
３７を摺動可能に設けた油圧シリンダ３８とから構成さ
れている。油圧シリンダ３８内にはピストン３７によっ
て区画された２つのシリンダ室、即ち増速側シリンダ室
３８ａと減速側シリンダ室３８ｂとが形成されている。
この例では、トラニオン３５の下端部に油圧アクチュエ
ータ３６を設けたが、一方のシリンダ室をトラニオン３
５の上端部に、他方のシリンダ室をトラニオン３５の下
端部に分割して配置してもよい。

【００１４】油圧アクチュエータ３６の各シリンダ室３
８ａ、３８ｂは油路３９ａ、３９ｂによって、トロイダ
ル型無段変速機の変速比制御弁４０であるスプール弁に
連通している。変速比制御弁４０は、ばね４３で図左方
向に付勢されたスリーブ４１と、スリーブ４１内におい
てばね４４で図右方向に付勢されたスプール４２とを有
している。変速比制御弁４０には、ライン圧力ＰＬが接
続され、スリーブ４１とスプール４２との相対位置に応
じて、ライン圧力ＰＬが油路３９ａ及び３９ｂの一方に
連通し、油路３９ａ及び３９ｂの他方はリザーバＲにド
レンされる。ライン圧力ＰＬが油路３９ａに連通すると
き増速側シリンダ室３８ａには油圧Ｐｕｐが作用し、ラ
イン圧力ＰＬが油路３９ｂに連通するとき減速側シリン
ダ室３８ｂに油圧Ｐｄｗｎが作用する。

【００１５】一方の傾転軸１１の先端にはプリセスカム
４５が連結され、中央部を枢着されたレバー４６の一端
がプリセスカム４５に当接し、レバー４６の他端が変速
比制御弁４０のスプール４２に当接している。プリセス
カム４５は、トラニオン３５の傾転軸１１の軸方向変位
量Ｙと傾転角変位量θとの合成変位量を検出する。スプ
ール４２は、この合成変位量に対応して変位し、スリー
ブ４１との相対位置に応じてライン圧力ＰＬを油路３９
ａ及び３９ｂの一方に供給する。

【００１６】トロイダル型無段変速機では、トラニオン
３５を中立位置からいずれか一方へ傾転軸方向（即ち、
傾転軸１１の軸方向）に変位させると、パワーローラ
６，９と入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８と
の接触位置が変化することにより、傾転軸１１の変位方
向と変位量に応じた向きと速さでトラニオン３５が傾転
軸１１の回りで傾転するという性質を利用して、該傾転
を制御することにより変速制御が行われる。コントロー
ラ４７には、出力軸回転数センサ４８、エンジン回転数
センサ４９、アクセルペダル踏込み量センサ５０等の車
両の運転状態を検出する各種センサで検出された出力軸
回転数、エンジン回転数、アクセルペダル踏込み量等の
変速情報信号が入力される。なお、出力軸回転数センサ
４８は車速センサであってもよく、アクセルペダル踏込
み量センサ５０はスロットル開度センサであってもよ
い。コントローラ４７は、車両の運転状態を表す変速情
報信号に基づいて目標変速比を算出し、算出した目標変
速比に応じて変速比設定ソレノイド弁６６を制御し、パ
イロット圧力Ｐｐを目標変速比に応じた圧力に変更し
て、変速比制御弁４０のばね４３に対向するスリーブ４
１の端部に供給する。即ち、変速比制御弁４０内におい
ては、スリーブ４１の位置は目標変速比を表し、スプー
ル４２の位置は実変速比を表し、変速比制御弁４０は実
変速比が目標変速比に一致するように作動する。

【００１７】上記のトロイダル型無段変速機において、
油圧ローダ１２によって発生された油圧によって入出力
ディスク４，５（７，８）はパワーローラ６（９）に押
し付けられる。接触部Ａにおいて法線方向に必要な押付
け力Ｆｃは、伝達トルクＴｅ及び無段変速部の変速比に
応じて変化し、トロイダル変速部１を示す図６を参照す
ると、パワーローラ６は一対配設されているので、次の
式のようになる。Ｆｃ＝Ｆａ／２ｓｉｎθ （１）式ここで、Ｆａは油圧ローダ１２の押付け力、θは傾転軸
１１の傾転角である。伝達トルクＴｅは、接触部Ａの法
線方向の押付け力Ｆｃにトラクション係数μ_t（トラク
ション油の物性等に依存する係数）を乗じた接線力に、
パワーローラの個数ｎ_p（図１ではｎ_p＝４）と接触半
径Ｒ１とを乗じたものであるから、Ｔｅ＝Ｆｃ・μ_t・ｎ_p・Ｒ１となる。（２）式（２）式に（１）式を代入して整理すると、次の（３）
式が得られる。Ｆａ＝（２ｓｉｎθ・Ｔｅ）／（Ｒ１・ｎ_p・μ_t）（３）式

【００１８】変速比が一定、即ち、接触部Ａが占める幾
何学的条件（θ，Ｒ１）が一定であり、且つ伝達トルク
も一定であると仮定して、油圧ローダ１２の押付け力Ｆ
ａが適正値を下回る（μ_tが大きくなる）と、接触部Ａ
での押付け力Ｆｃが不足して滑ってしまい動力を伝達す
ることができなくなる。一方、油圧ローダ１２の押付け
力Ｆａが適正値を上回って過大となる（μ_tが小さくな
る）と、接触部Ａの転がり疲労を早め入出力ディスク
４，５，７，８やパワーローラ６，９の寿命を短くして
しまう。このように油圧ローダ１２の適正な押付け力Ｆ
ａを維持する（所定のμ_tを維持する）ことは信頼性の
高いトロイダル型無段変速機を提供する上で非常に重要
である。

【００１９】油圧ローダを用いたトロイダル型無段変速
機においては、コントローラが検出したエンジン回転数
やアクセルペダルの踏込み量等に基づいて、無段変速部
に入力されるトルクを演算的に類推し、トルク演算結果
に基づいて油圧ローダへの供給圧力が制御される。その
ため、トルク検出精度が低く、また加減速時のような過
渡状態では、慣性に起因するトルクを充分な精度で検出
することができず、油圧ローダに対してより適切な押付
け力を設定することができない。一般的には、上記の不
確定要素を安全率という形で高めの押付け力（低い
μ_t）を設定しているので、寿命の低下や装置の大型
化、効率の低下という問題を招いている。

【００２０】オイルポンプが駆動した油圧をレギュレー
タバルブでライン圧力に調圧し、入力ディスク又は出力
ディスクにローダ圧力を導入してディスク間にパワーロ
ーラを圧接し、変速比を変更するため変速比制御弁がラ
イン圧力をパワーローラを傾転可能に支持するトラニオ
ンの駆動側油圧作動室と非駆動側油圧作動室とに選択的
に供給し、トラニオンを傾転軸方向に移動させて変速比
を無段階に変更するトロイダル型無段変速機において、
トロイダル変速部を伝達される伝達トルクを駆動側油圧
作動室の油圧として取り出し、この油圧をレギュレータ
バルブに戻し、この油圧と自己圧（ライン圧力）とで作
動するスプールを備えたレギュレータバルブの出力であ
るライン圧力を制御することにより、伝達トルクの大き
さに応じて油圧ローダのローダ圧力を可変として、油圧
損失を低減すると共にパワーローラと入出力ディスクと
の接触部での滑りを無くすことが提案されている（特開
平１−２５０６５７号公報）。

【００２１】入出力ディスク間にパワーローラを配置し
たトロイダル変速機構を有し、ローディングカム機構に
よりこの変速機構のディスク及びパワーローラ間に押付
け力を発生させるトロイダル型無段変速機において、ロ
ーディングカムに並列に油圧シリンダを設けて、マイナ
ストルク時には、オイルポンプからのライン圧を、油圧
弁によって調整した油圧を油圧シリンダに供給して、ロ
ーディングカムのカム作動による押付け力に加えて油圧
シリンダの押付け力を作用させることにより、カムヒス
テリシスの増大を回避しつつ、マイナストルク時の押付
け力を確保した制御装置が提案されている（特開平５−
３９８４８号公報）。油圧弁は、トラニオンを傾転軸の
軸方向に駆動するための高圧側シリンダの油圧と低圧側
シリンダの油圧とをスプールの両端に作用させて、調整
されたライン圧力を得ている。

【００２２】入出力ディスク間にパワーローラを配置し
たトロイダル型無段変速機において、入出力ディスクと
パワーローラとの間に要求される押付け力を、トロイダ
ル変速部を通じて伝達される伝達トルクとパワーローラ
の傾転角とに応じて調整することにより、油圧損失を低
減すると共に伝動効率を改善し耐久性を向上することが
提案されている（特公平６−７２６５２号公報）。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、入力ディスク
又は出力ディスクのいずれか一方に配設されて入力ディ
スクと出力ディスクとの間でパワーローラを圧接する油
圧ローダが設けられているトロイダル型無段変速機にお
いて、油圧ローダに供給される油圧力を変速比と伝達ト
ルクとに応じて制御して、入力トルクや変速比によら
ず、入力ディスク及び出力ディスクとパワーローラとの
間において適正なトラクション係数μ_tを維持すること
を可能にする点で解決すべき課題がある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は、上記
課題を解決することであり、入力ディスク又は出力ディ
スクのいずれか一方に配設されて入力ディスクと出力デ
ィスクとの間でパワーローラを圧接する油圧ローダに伝
達トルク及び変速比に見合った必要最低限のローダ圧力
を生じさせ、パワーローラ及び入力ディスクと出力ディ
スクとの接触部における転動疲労を軽減することが可能
であり、小型、高い信頼性、高効率なトロイダル型無段
変速機を提供することである。

【００２５】この発明は、エンジンの回転が入力される
入力ディスク、前記入力ディスクと対向して配置され出
力軸に連結された出力ディスク、前記入力ディスクと前
記出力ディスクとの間に圧接状態に配設され前記入力デ
ィスクの回転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝
達するパワーローラ、前記入力ディスクと前記出力ディ
スクとのいずれか一方に配設され且つ前記パワーローラ
と前記入力ディスク及び前記出力ディスクとの接触部に
押付け力を与える油圧ローダ、前記パワーローラを回転
自在に軸支し且つ前記接触部の位置を変更することによ
る変速比の変更のため傾転軸の回りに傾転可能なトラニ
オン、前記トラニオンを前記傾転軸の回りに傾転させる
ため前記トラニオンを前記傾転軸の軸方向に変位させる
油圧駆動手段、前記油圧ローダと前記油圧駆動手段とに
それぞれ制御された油圧を供給するためのライン圧力を
供給する油圧駆動源、前記パワーローラを介して伝達さ
れるトルクを検出する伝達トルク検出手段、及び前記ト
ラニオンの前記傾転軸の回りにおける傾転角と前記伝達
トルク検出手段が検出した伝達トルクとに応じて、前記
接触部における一定のトラクション係数を得るように、
前記油圧駆動源からの前記ライン圧力を修正するライン
圧力修正機構から成るトロイダル型無段変速機に関す
る。

【００２６】このトロイダル型無段変速機によれば、ラ
イン圧力修正機構は、トラニオンの傾転軸の回りにおけ
る傾転角、即ち、変速比と、伝達トルク検出手段が検出
した伝達トルクとの両方に対して、油圧駆動源からのラ
イン圧力を修正し、パワーローラと入出力ディスクとの
接触部におけるトラクション係数を一定にする制御が同
時に実現されるので、変速比及び伝達トルクが変わって
も、油圧ローダの必要充分な油圧力が自動的に得られ
る。

【００２７】このトロイダル型無段変速機において、前
記油圧駆動手段には、前記油圧駆動源から供給される前
記ライン圧力を車両の運転状態に応じて調圧する変速比
制御弁によって制御された油圧が供給される。

【００２８】前記油圧駆動手段は、前記トラニオンを前
記傾転軸の軸方向に駆動するための増速側シリンダ室と
減速側シリンダ室とを有する油圧アクチュエータであ
り、前記伝達トルク検出手段は前記増速側シリンダ室と
前記減速側シリンダ室との差圧の絶対値を求める差圧検
出弁である。トラニオンを傾転軸の軸方向に駆動する油
圧アクチュエータの増速側シリンダ室の圧力と減速側シ
リンダ室の圧力との差圧は、トロイダル変速部を通過す
る伝達トルクに比例していることに着目して、差圧検出
弁が両シリンダ室の圧力の差圧として、伝達トルクを検
出する。

【００２９】前記差圧検出弁は、車両がドライブ運転状
態にあるときに前記増速側シリンダ室の油圧から前記減
速側シリンダ室の油圧を差し引いた正の第１差圧を出力
する第１差圧検出弁、前記車両がコースト運転状態にあ
るときに前記減速側シリンダ室の油圧から前記増速側シ
リンダ室の油圧を差し引いた正の第２差圧を出力する第
２差圧検出弁、及び前記第１差圧と前記第２差圧とが導
入されて高い油圧を出力するシャトル弁から構成されて
いる。車両がドライブ運転状態であるかエンジンブレー
キ作動状態であるかに応じて、差圧が正負に変化するの
を回避するため、絶対値として差圧が検出されるよう
に、シャトル弁が配設される。

【００３０】前記ライン圧力修正機構は、前記変速比に
応じて傾転する前記トラニオンの前記傾転角に応じて変
位するレバーを備えた変速比制御系機構と、前記変速比
制御系機構の前記レバーにレバー比を変更可能に係合
し、前記差圧検出弁が検出した前記伝達トルクに応じて
生じる前記差圧に応じた力を前記レバーに作用させ、前
記レバーに作用する前記力の釣合いに応じて前記ライン
圧力を修正するための修正参照圧力を出力する差圧制御
系機構とから構成されている。

【００３１】前記変速比制御系機構は、前記トラニオン
の前記傾転角に応じたリフト量を与えるカムプロフィー
ルを有するカム、前記カムに接して前記傾転角に応じた
リフト量で変位するカムフォロア、及び前記カムフォロ
アに対して支点において回動可能に連結された前記レバ
ーから構成され、前記差圧制御系機構は、出口側自己圧
力である前記修正参照圧力と前記差圧検出弁が検出した
前記差圧とに基づいて変位する第１スプールと前記第１
スプールに接続されて前記修正参照圧力に応じた第１出
力を前記レバーの一端側に伝達する第１ロッドとを備え
た修正参照圧力設定弁、及び前記差圧検出弁が検出した
前記差圧に基づいて変位する第２スプールと前記第２ス
プールに接続されて前記差圧に応じた第２出力を前記レ
バーの他端側に伝達する第２ロッドとを備えた油圧付勢
手段から構成され、前記修正参照圧力設定弁は、前記支
点と前記第１ロッドとの間の距離に対する前記第１ロッ
ドと前記第２ロッドとの間の距離の比及び前記差圧の積
に比例する圧力を前記修正参照圧力として出力する。

【００３２】前記ライン圧力修正機構は、前記トラニオ
ンの前記傾転角と前記伝達トルク検出手段が検出した前
記伝達トルクとに応じて出力された前記修正参照圧力に
対応した目標ライン圧力以上のライン圧力をリリーフす
るリリーフ弁によって前記ライン圧力を減圧修正する。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、こ
の発明の実施例を説明する。図１はこの発明による油圧
ローダのローダ圧力制御を行うトロイダル型無段変速機
において用いられる油圧回路の一実施例を示す図、図２
は図１に示す油圧回路において用いられるライン圧力制
御弁の一実施例を示す断面図、図３は図１に示す油圧回
路において用いられる修正参照圧力設定弁の一実施例を
示す断面図である。なお、この発明におけるトロイダル
型無段変速機においても、図４及び図５に示したトロイ
ダル型無段変速機及び変速比制御システムはそのまま適
用可能であるので、図４及び図５に示した構成要素につ
いては、図４及び図５において用いた符号を用いること
で重複した説明を省略する。

【００３４】図１に示すトロイダル型無段変速機の油圧
回路図を参照すると、油圧駆動源である油圧ポンプ６０
が圧送したライン圧力ＰＬの大きさは、圧力リリーフ弁
として構成されるライン圧力制御弁６１によって設定さ
れている。ライン圧力ＰＬは、一部が、トロイダル変速
部１，２において、入力ディスク４，７をパワーローラ
６，９に押し付けるための油圧ローダ１２に導入され、
更に一部は、パイロット弁６２で一定の低いパイロット
圧力Ｐｐまで減圧される。パイロット圧力Ｐｐはモード
ソレノイド弁６３に供給されており、モードソレノイド
弁６３の作動に応じてパイロット圧力Ｐｐがモード制御
弁６４に供給されるときにはモード制御弁６４は、発進
クラッチ２７への供給油圧をドレンし高速モード用クラ
ッチ２８を運転者の操作によるマニュアルバルブ６５の
一方の出力ポートに連通している。モードソレノイド弁
６３の作動に応じてモード制御弁６４の入力ポートがド
レンされるときには高速モード用クラッチ２８への供給
油圧をドレンし発進クラッチ２７をマニュアルバルブ６
５に連通している。

【００３５】パイロット圧力Ｐｐの更に一部は、変速比
設定ソレノイド弁６６に供給され、コントローラ４７が
車両の運転状態に応じてソレノイドを制御することによ
り、設定変速比に応じた圧力を変速比制御弁４０に供給
している。プリセスカム４５が検出した合成変位量は、
図５で示したように、レバー４６を介して機械的に変速
比制御弁４０のスプール４２に入力され、変速比制御弁
４０の作動に応じて油圧アクチュエータ３６の増速側シ
リンダ室３８ａ又は減速側シリンダ室３８ｂの何れか一
方にライン圧力ＰＬが供給され、他方のシリンダ室はド
レンされる。

【００３６】増速側シリンダ室３８ａの圧力Ｐｕｐ及び
減速側シリンダ室３８ｂの圧力Ｐｄｗｎは、それぞれ、
ドライブ走行時のトルク検出用の第１差圧検出弁６７
と、コースト走行時のトルク検出用の第２差圧検出弁６
８とに供給される。増速側シリンダ室３８ａの圧力Ｐｕ
ｐと減速側シリンダ室３８ｂの圧力Ｐｄｗｎとの差圧
（絶対値）｜ΔＰ｜（＝｜Ｐｕｐ−Ｐｄｗｎ｜）は、ト
ロイダル変速部１，２において伝達されるトルクに比例
している。発進時の伝達トルクも、トルクに比例した差
圧ΔＰとして第１差圧検出弁６７によって検出され且つ
出力される。各差圧検出弁６７，６８は、ばね付勢され
たスプールを有するスプール弁であり、出力側の差圧Δ
Ｐがそれぞれ減速側シリンダ室３８ｂの圧力Ｐｄｗｎ又
は増速側シリンダ室３８ａの圧力Ｐｕｐに加勢する側に
フィードバックされている。ドライブ走行時とコースト
走行時とでは差圧が正負に変化するので、ドライブ走行
時には第１差圧検出弁６７がライン圧ＰＬを減圧して出
力ポートに正の第１差圧ΔＰ₁（＝Ｐｕｐ−Ｐｄｗｎ）
を、また、コースト走行時には第２差圧検出弁６８が正
の第２差圧ΔＰ₂（＝Ｐｄｗｎ−Ｐｕｐ）を出力する。
差圧検出弁６７，６８が出力した差圧ΔＰは、シャトル
弁７３によって常に高い方の正の圧力（即ち、ドライブ
走行時には差圧検出弁６７が検出した第１差圧ΔＰ₁、
コースト走行時には差圧検出弁６８が検出した第２差圧
ΔＰ₂）が出力され、検出トルクに応じてライン圧力Ｐ
Ｌを修正するため油圧ポンプ６０の吐出側に配設されて
いるライン圧力修正機構７２に入力される。

【００３７】クラッチ圧力制御弁６９の一端には、第１
差圧検出弁６７が出力した差圧ΔＰ ₁が作用している。
クラッチ圧力制御弁６９の他端には、目標クラッチ圧力
信号Ｐｃｔが入力される。目標クラッチ圧力信号Ｐｃｔ
は、ライン圧力調整弁７０の出力側圧力を、車両の運転
状態に応じて発進ソレノイド弁７１によって調節した圧
力信号であり、一般には、例えば、発進時におけるアク
セルペダルの踏込み量や車速によって時間の経過に従っ
て変化するようにコントローラ４７によって決定される
目標圧力を表す。クラッチ圧力制御弁６９は、ばね付勢
されたスプールを備えたスプール弁である。

【００３８】図２に示すライン圧力制御弁６１は、油圧
ポンプ６０の吐出側に設けられており、所定の圧力ＰＬ
₀以上のライン圧力ＰＬとなったときに開弁して高い圧
力をリザーバ側に逃しライン圧力ＰＬが前記所定のライ
ン圧力ＰＬ₀となるように制御するリリーフ弁である。
ライン圧力制御弁６１は、スプール１０４が弁本体１０
３に摺動自在に収納されたスプール弁であり、第１ポー
ト１０１に入力されたライン圧力ＰＬがスプール１０４
の左端側に作用され、第２ポート１０２に入力されたラ
イン圧力修正機構７２の出力である修正参照圧力Ｐｍｆ
がスプール１０４の他端側に作用する。ライン圧力ＰＬ
が上昇し、スプール１０４を図で右方に押す力が、修正
参照圧力Ｐｍｆに基づいてスプール１０４を図で左方に
押す力よりも大きくなると、スプール１０４は右方に変
位して、入口ポート１０５に入力しているライン圧力Ｐ
Ｌが出口ポート１０６に連通して、ライン圧力ＰＬの油
圧がリザーバにリリーフされる。従って、ライン圧力Ｐ
Ｌが修正参照圧力Ｐｍｆに応じた圧力（ＰＬ＝Ｐｍｆ×
面積比Ｓ₁／Ｓ₂）まで低下することになる。なお、Ｅ
ｘポートは、スプールの周囲から漏洩したオイルを排出
して回収するためのポートである。

【００３９】図３には、トラニオンを傾転軸の軸方向に
駆動する油圧アクチュエータの増速側シリンダの油圧と
減速側シリンダの油圧との差圧ΔＰに基づいて、ライン
圧力制御弁６１に入力するための修正参照圧力Ｐｍｆを
出力するライン圧力修正機構７２が示されている。図３
を参照すると、ライン圧力修正機構７２は、トラニオン
３５の傾転軸１１が回動した傾転角θに応じて支点を変
更する変速比制御系機構１０９と、第１出力Ｆ₁を生じ
させる修正参照圧力設定弁１１１、及び第２出力Ｆ₂を
生じさせる油圧付勢手段１１２から成る差圧制御系機構
１１０とから構成されている。変速比制御系機構１０９
は、トラニオン３５の傾転軸１１が回動した傾転角θに
応じて回転するカム１１３と、ばね１１６でカム１１３
に付勢されカム１１３のプロフィールに応じて追従し変
位するカムフォロア１１５を備えたプッシュロッド１１
４と、プッシュロッド１１４に支点１１７で回動自在に
支持され且つ両端にそれぞれ修正参照圧力設定弁１１１
の第１ロッド１２１と油圧付勢手段１１２の第２ロッド
１２２がスライド自在に係合する係合溝１１９，１２０
が形成されたレバー１１８とから構成されている。

【００４０】修正参照圧力設定弁１１１は、入力ポート
１２４にライン圧力ＰＬが入力され、出力ポート１２５
に修正参照圧力Ｐｍｆを出力する。第１ロッド１２１が
接続する第１スプール１２６には、右端の受圧面積Ｓ₁
に修正参照圧力Ｐｍｆが作用し、左側の受圧面積Ｓ₂に
伝達トルクを表す差圧ΔＰが作用している。修正参照圧
力Ｐｍｆは、ライン圧力ＰＬが第１スプール１２６と弁
本体１２３との隙間を通じて出力されるときに減圧され
る。第１ロッド１２１がレバー１１８を押す第１出力を
Ｆ₁とすると、釣合い式は、次の（４）式のようにな
る。Ｆ₁＝Ｐｍｆ・Ｓ₁−ΔＰ・Ｓ₂ （４）式また、油圧付勢手段１１２では、入力ポート１２７に差
圧ΔＰが入力され、第２スプール１２８の受圧面積Ｓ₂
に作用して第２ロッド１２２を第２出力Ｆ₂で左方に付
勢しているので、第２出力Ｆ₂は次の（５）式で表され
る。Ｆ₂＝ΔＰ・Ｓ₂ （５）式

【００４１】レバー１１８の支点１１７から修正参照圧
力設定弁１１１の第１ロッド１２１までの距離をｘと
し、修正参照圧力設定弁１１１の第１ロッド１２１と油
圧付勢手段１１２の第２ロッド１２２との間の距離をＬ
とすると、レバー１１８の支点１１７回りのモーメント
の釣合いから、つぎの式が成立する。ｘＦ₁＝（Ｌ−ｘ）Ｆ₂ （６）式（４）式と（５）式を（６）式に代入することで、修正
参照圧力Ｐｍｆは、次の（７）式のようにレバー比（Ｌ
／ｘ）に比例する量で表される。Ｐｍｆ＝（Ｌ／ｘ）・（Ｓ２／Ｓ１）・ΔＰ（７）式

【００４２】ここで、トラニオン３５の傾転軸１１に取
り付けたカム１１３のカムプロフィールを、距離ｘがｓ
ｉｎθに反比例となるように設定し、Ｌを適切に設定す
ることにより、修正参照圧力Ｐｍｆは次の（８）式で表
すことができる。Ｐｍｆ＝（Ａｔ／Ａｌ）・（２／μ_{t 0}）・ｓｉｎθ・（Ｓ２／Ｓ１）・ΔＰ（８）式ここで、Ａｔはトラニオン制御ピストン面積、Ａｌは油
圧ローダの受圧面積、μ_{t 0}は目標トラクション係数で
ある。

【００４３】図２に示すライン圧力制御弁６１のスプー
ル１０４の釣合いから、（９）式が得られる。ＰＬ＝（Ｓ１／Ｓ２）・Ｐｍｆ（９）式また、（９）式に（８）式を代入することにより（１
０）式が得られ、油圧ローダ圧力ＰＬが制御される。ＰＬ＝２ｓｉｎθ・（Ａｔ／Ａｌ）・ΔＰ・（１／μ_{t 0}）（１０）式（９）式を変形すると、次の（１１）式が得られる。 μ_{t 0}＝（２ｓｉｎθ／ＰＬ・Ａｌ）・（ΔＰ・Ａｔ）（１１）式ここで、ＰＬ・Ａｌは、ライン圧力ＰＬに油圧ローダ１
２の受圧面積Ａｌを乗じたものであり、油圧ローダ１２
の押付け力Ｆａに相当する。また、ΔＰ・Ａｔは油圧ア
クチュエータ３６における差圧ΔＰにトラニオン制御ピ
ストン面積Ａｔを乗じたものであるから、パワーローラ
６，９を傾転軸１１の軸方向に作用するトラクション力
Ｆｔである。従って、（１１）式は、次の（１２）式に
表される。 μ_{t 0}＝（２ｓｉｎθ／Ｆａ）・Ｆｔ（１２）式更に、Ｆａ／２ｓｉｎθは、接触部Ａにおける押付力Ｆ
ｃであるから、 μ_{t 0}＝Ｆｔ／（Ｆａ／２ｓｉｎθ）＝Ｆｔ／Ｆｃとなり、トラクション係数μ_tの定義式に一致する。

【００４４】以上のように、図３に示すライン圧力修正
機構７２のような、ライン圧力ＰＬと油圧アクチュエー
タ３６における差圧ΔＰとトラニオン３５の傾転角θ
（変速比を反映したもの）とが入力される油圧的・機械
的な構造を採用し、変速比制御系機構１０９の距離Ｌ，
ｘを適切な値に設定することにより、ライン圧力制御弁
６１でライン圧力ＰＬを修正する際に目標となるライン
圧力修正機構７２の出力として取り出された修正参照圧
力Ｐｍｆは、トラクション係数μ_tを変速比と伝達トル
クの両方に見合った目標トラクション係数μ_{t 0}に対応
した油圧ローダ１２への供給圧力を制御することが可能
になる。また、上式のＦｔは、実際に接触部Ａで伝達す
るトラクション力に一致するため、コントローラ４７で
入力トルクを推定するような不確定な要素を排除でき、
従来に比べて接触部Ａでの押付け力を必要最小限に低減
することができる。

【００４５】

【発明の効果】この発明によれば、入力ディスク又は出
力ディスクのいずれか一方に配設されて入力ディスクと
出力ディスクとの間でパワーローラを圧接する油圧ロー
ダが設けられているトロイダル型無段変速機において、
油圧ローダに伝達トルク及び変速比に同時に見合った必
要最低限のローダ圧力を生じさせるので、入力ディスク
及び出力ディスクとパワーローラとの間において適正な
トラクション係数μ_tが維持され、入出力ディスクとパ
ワーローラの接触部の押付け力を必要最小限に抑制する
ことができ、パワーローラ及び入力ディスクと出力ディ
スクとの接触部における転動疲労を軽減することができ
る。その結果、入出力ディスクやパワーローラの転がり
疲労寿命を向上でき、接触部の動力損失も軽減でき、小
型で高信頼性、高効率のトロイダル型無段変速機を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による油圧ローダのローダ圧力制御を
行うトロイダル型無段変速機において用いられる油圧回
路の一実施例を示す図である。

【図２】図１に示す油圧回路において用いられるライン
圧力制御弁の一実施例を示す断面図である。

【図３】図１に示す油圧回路において用いられる修正参
照圧力設定弁の一実施例を示す断面図である。

【図４】従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す概
略図である。

【図５】図５に示すトロイダル型無段変速機の変速比制
御システムの一例を示す図である。

【図６】図５に示すトロイダル型無段変速機の接触部の
詳細を示す断面図である。

【符号の説明】

４，７入力ディスク５，８出力ディスク６，９パワーローラ１１傾転軸１２油圧ローダ２４出力軸３５トラニオン３６油圧アクチュエータ（油圧駆動手段）３８ａ増速側シリンダ室３８ｂ減速側シリンダ室４０変速比制御弁６０油圧ポンプ（油圧駆動源）６７第１差圧検出弁（ドライブ走行時）６８第２差圧検出弁（コースト走行時）７２ライン圧力修正機構７３シャトル弁１０９変速比制御系機構１１０差圧制御系機構１１１修正参照圧力設定弁１１２油圧付勢手段１１３カム１１４プッシュロッド１１５カムフォロア１１７支点１１８レバー１２１第１ロッド１２２第２ロッド１２５第１スプール１２７第２スプールＡ接触部ＰＬライン圧力 ΔＰ差圧Ｐ₁ 第１差圧Ｐ₂ 第２差圧 θ 傾転角 μ_t トラクション係数Ｐｍｆ修正参照圧力Ｆ₁ 第１出力Ｆ₂ 第２出力Ｌ距離（第１ロッド１２１〜第２ロッド１２
２）ｘ距離（支点１１７〜第１ロッド１２１）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの回転が入力される入力ディス
ク、前記入力ディスクと対向して配置され出力軸に連結
された出力ディスク、前記入力ディスクと前記出力ディ
スクとの間に圧接状態に配設され前記入力ディスクの回
転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達するパワ
ーローラ、前記入力ディスクと前記出力ディスクとのい
ずれか一方に配設され且つ前記パワーローラと前記入力
ディスク及び前記出力ディスクとの接触部に押付け力を
与える油圧ローダ、前記パワーローラを回転自在に軸支
し且つ前記接触部の位置を変更することによる変速比の
変更のため傾転軸の回りに傾転可能なトラニオン、前記
トラニオンを前記傾転軸の回りに傾転させるため前記ト
ラニオンを前記傾転軸の軸方向に変位させる油圧駆動手
段、前記油圧ローダと前記油圧駆動手段とにそれぞれ制
御された油圧を供給するためのライン圧力を供給する油
圧駆動源、前記パワーローラを介して伝達されるトルク
を検出する伝達トルク検出手段、及び前記トラニオンの
前記傾転軸の回りにおける傾転角と前記伝達トルク検出
手段が検出した伝達トルクとに応じて、前記接触部にお
ける一定のトラクション係数を得るように、前記油圧駆
動源からの前記ライン圧力を修正するライン圧力修正機
構から成るトロイダル型無段変速機。
【請求項２】前記油圧駆動手段には、前記油圧駆動源
から供給される前記ライン圧力を車両の運転状態に応じ
て調圧する変速比制御弁によって制御された油圧が供給
されることから成る請求項１に記載のトロイダル型無段
変速機。
【請求項３】前記油圧駆動手段は、前記トラニオンを
前記傾転軸の軸方向に駆動するための増速側シリンダ室
と減速側シリンダ室とを有する油圧アクチュエータであ
り、前記伝達トルク検出手段は前記増速側シリンダ室と
前記減速側シリンダ室との差圧の絶対値を求める差圧検
出弁であることから成る請求項１又は２に記載のトロイ
ダル型無段変速機。
【請求項４】前記差圧検出弁は、車両がドライブ運転
状態にあるときに前記増速側シリンダ室の油圧から前記
減速側シリンダ室の油圧を差し引いた正の第１差圧を出
力する第１差圧検出弁、前記車両がコースト運転状態に
あるときに前記減速側シリンダ室の油圧から前記増速側
シリンダ室の油圧を差し引いた正の第２差圧を出力する
第２差圧検出弁、及び前記第１差圧と前記第２差圧とが
導入されて高い油圧を出力するシャトル弁から構成され
ていることから成る請求項３に記載のトロイダル型無段
変速機。
【請求項５】前記ライン圧力修正機構は、前記変速比
に応じて傾転する前記トラニオンの前記傾転角に応じて
変位するレバーを備えた変速比制御系機構と、前記変速
比制御系機構の前記レバーにレバー比を変更可能に係合
し、前記差圧検出弁が検出した前記伝達トルクに応じて
生じる前記差圧に応じた力を前記レバーに作用させ、前
記レバーに作用する前記力の釣合いに応じて前記ライン
圧力を修正するための修正参照圧力を出力する差圧制御
系機構とから構成されることから成る請求項３又は４に
記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項６】前記変速比制御系機構は、前記トラニオ
ンの前記傾転角に応じたリフト量を与えるカムプロフィ
ールを有するカム、前記カムに接して前記傾転角に応じ
たリフト量で変位するカムフォロア、及び前記カムフォ
ロアに対して支点において回動可能に連結された前記レ
バーから構成され、前記差圧制御系機構は、出口側自己
圧力である前記修正参照圧力と前記差圧検出弁が検出し
た前記差圧とに基づいて変位する第１スプールと前記第
１スプールに接続されて前記修正参照圧力に応じた第１
出力を前記レバーの一端側に伝達する第１ロッドとを備
えた修正参照圧力設定弁、及び前記差圧検出弁が検出し
た前記差圧に基づいて変位する第２スプールと前記第２
スプールに接続されて前記差圧に応じた第２出力を前記
レバーの他端側に伝達する第２ロッドとを備えた油圧付
勢手段から構成され、前記修正参照圧力設定弁は、前記
支点と前記第１ロッドとの間の距離に対する前記第１ロ
ッドと前記第２ロッドとの間の距離の比及び前記差圧の
積に比例する圧力を前記修正参照圧力として出力するこ
とから成る請求項５に記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項７】前記ライン圧力修正機構は、前記トラニ
オンの前記傾転角と前記伝達トルク検出手段が検出した
前記伝達トルクとに応じて出力された前記修正参照圧力
に対応した目標ライン圧力以上のライン圧力をリリーフ
するリリーフ弁によって前記ライン圧力を減圧修正する
ことから成る請求項５又は６に記載のトロイダル型無段
変速機。