JPH10274301A

JPH10274301A - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JPH10274301A
Application number: JP9451997A
Authority: JP
Inventors: Eiji Inoue; 英司井上; Atsushi Yamazaki; 淳山崎
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】トロイダル型無段変速機において、変速比制
御弁を構成するソレノイド弁が電気的失陥状態となる
と、変速比を増速側にシフトするようにして車両の走行
時の危険を回避する。【解決手段】ソレノイド弁６５Ａ、６５Ｂはそれぞれ
常開式又は常閉式切換え弁であり、いずれが電気的失陥
状態になっても、ＳＡポート、ＳＢポートに現れる制御
油圧ＰＡ，ＰＢは、スプール弁４８のスリーブ４９を右
側に変位させる。ライン圧ＰＬは、Ｂポートに通じ、油
圧シリンダ４２，４５の増速側シリンダ室４３Ｂ，４６
Ｂへの作動油圧Ｐｕｐを減速側シリンダ室４３Ａ，４６
Ａへの作動油圧Ｐｄｏｗｎより大きくする。トロイダル
変速部１，２における変速比は増速側にシフトし、車両
の走行に対して安全側に変速する。

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、トロイド曲面を
有する入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーロー
ラを傾転自在に配置して、入力ディスクの回転を無段階
に変速して出力ディスクへ伝達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、対向して配置された入力ディスク
と出力ディスク、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備えたトロイダル型
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が無段階に変速されて出力
ディスクに伝達される。

【０００３】トロイダル型無段変速機にはトロイダル変
速部を同一軸上に複数組配置するものがあり、特に二組
のトロイダル変速部を並置したものは、所謂、ダブルキ
ャビティ式トロイダル型無段変速機として知られてい
る。図４及び図５は、従来のダブルキャビティ式トロイ
ダル型無段変速機の一例を示す図である。図４は従来の
ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機の模式図で
あり、図５は図４におけるダブルキャビティ式トロイダ
ル型無段変速機の各トロイダル変速部と変速比制御弁に
よる変速比制御機構を示す断面図である。なお、図６
は、図５に示す変速比制御機構におけるソレノイド弁の
ｄｕｔｙを定める手順を示すフローチャートである。

【０００４】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、２組のトロイダル変速部
１，２が主軸３上に並べて配置されている。トロイダル
変速部１は、入力ディスク４、入力ディスク４に対向し
て配置された出力ディスク５、及び入力ディスク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、入力ディスク７に対向して配
置された出力ディスク８、及び入力ディスク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から構成されて
いる。各トロイダル変速部１，２には、パワーローラ
６，９がそれぞれ２個設けられている。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）の周りに傾転運動可能である。

【０００５】トロイダル変速部１，２において、入力デ
ィスク４，７は、主軸３の軸方向に変位可能で且つ主軸
３と一体回転可能である。エンジンからの動力は、トル
クコンバータ１２を介して主軸３と同一軸線上に配置さ
れている入力軸１３に入力される。入力軸１３の先端に
は、カムローラ１５を備えたローディングカム１４が配
設されており、ローディングカム１４の回転によって入
力ディスク４と、更に主軸３を介して入力ディスク７と
が回転する。したがって、主軸３は、入力ディスク４，
７に対して入力軸として機能している。また、ローディ
ングカム１４のカム作用によって、入力トルクの大きさ
に応じて、入力ディスク４，７をパワーローラ６，９に
押し付けるスラスト力（主軸３の軸方向力）が発生す
る。上記スラスト力は、入力ディスク４，７と出力ディ
スク５，８との間で伝達トルクの大きさに応じてパワー
ローラ６，９を挟み付ける。入力ディスク４，７の回転
は、オイルの剪断力に基づいて、パワーローラ６，９を
介して出力ディスク５，８に伝達される。

【０００６】各トロイダル変速部１，２において、パワ
ーローラ６，９は傾転軸１１の周りに傾転可能であり、
入力ディスク４，７の回転はパワーローラ６，９の傾転
角に応じて出力ディスク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３３，３
７（図５参照）に対して回転自在に且つ揺動自在に支持
されており、スラスト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】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
された中空軸であって、該中空軸の中間部にスプロケッ
ト１８が一体的に形成されている。また、連結軸１６
は、後述するように出力軸２６に繋がるものである。出
力ディスク５，８は、連結軸１６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１９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、第１伝動手段であるチェー
ン伝動装置１７、即ち、スプロケット１８からチェーン
２０及び中間スプロケット２１を経て、一端側で中間ス
プロケット２１が取付けられたカウンタ軸２２に取り出
される。

【０００８】カウンタ軸２２の他端には、前進用クラッ
チ２３が配設されている。前進用クラッチ２３の出力側
は、第１歯車２４に連結されており、第１歯車２４は、
変速機全体の出力軸２６に取付けられた第２歯車２５と
噛み合っている。したがって、前進用クラッチ２３はカ
ウンタ軸２２と第１歯車２４とを空転状態又はトルク伝
達状態に切り換え可能である。また、第１歯車２４及び
第２歯車２５は、カウンタ軸２２の回転を出力軸２６に
逆転して伝達する逆転伝動手段となっている。第１伝動
手段であるチェーン伝動装置１７から、カウンタ軸２
２、第２伝動手段である第１歯車２４及び第２歯車２５
までの機構は、出力ディスク５，８の回転を逆転して出
力軸２６に伝達する逆転機構を構成している。

【０００９】主軸３と出力軸２６との間には、遊星歯車
機構２７が配設されている。遊星歯車機構２７は、主軸
３に連結されたサンギヤ２８、サンギヤ２８と噛み合う
と共にキャリヤ２９を備えたピニオン３０、及びピニオ
ン３０と噛み合い且つ出力軸２６に連結されたリングギ
ヤ３１から成っている。キャリヤ２９とケーシング１９
との間には、キャリヤ２９をケーシング１９に対して空
転状態又は固定状態に切り換える後進用クラッチ３２が
組み込まれている。

【００１０】次に、各トロイダル変速部１，２とその変
速制御について、図５及び図６の記載に基づいて説明す
る。パワーローラ６，９は、それぞれ回転支軸３４，３
８によってトラニオン３３，３７に回転自在に支持され
ている。トラニオン３３，３７は傾転軸１１を有し、ケ
ーシング１９に対して、傾転軸１１の軸方向に移動し且
つ傾転軸１１を中心として回動できる。即ち、パワーロ
ーラ６，９が傾転すると、パワーローラ６，９の傾転角
変位量θはそのままトラニオン３３，３７の傾転軸１１
を中心とした回動変位となる。

【００１１】入力ディスク４，７及び出力ディスク５，
８は、スラストにより、主軸３の軸方向に弾性変形を生
じる。トロイダル変速部１，２の軸方向の位置の基準
は、出力ディスク５，８が軸受（図示せず）によって支
持されるケーシング１９によって定まるので、この変形
に基づいて、パワーローラ６，９は主軸３の軸方向に変
位する。パワーローラ６，９を端部３６，４０上で回転
自在に支持する回転支軸３４，３８は、トラニオン３
３，３７に回動自在に支持された揺動支軸３５，３９に
対して偏心した偏心軸であるので、上記パワーローラ
６，９の主軸３の軸方向への変位は、パワーローラ６，
９が揺動支軸３５，３９周りにする首振り運動によって
吸収される。出力ディスク５，８のスラスト方向位置が
ケーシング１９に対して決定されると、パワーローラ
６，９の位置が決まり、更に両入力ディスク４，７のス
ラスト方向位置が決まる。

【００１２】トラニオン３３，３７を傾転軸方向に変位
させるための油圧シリンダ４２，４５の構造は、トラニ
オン３３とトラニオン３７について基本的に同じであっ
て同じ構成要素には同じ符号を付してある。トラニオン
３３，３７の傾転軸１１には、それぞれピストン４１，
４４が設けられ、ピストン４１はケーシング１９に形成
された油圧シリンダ４２内を摺動可能に設けられてい
る。油圧シリンダ４２内には、それぞれピストン４１に
よって区画された減速側シリンダ室４３Ａと増速側シリ
ンダ室４３Ｂとが形成されている。油圧シリンダ４２の
減速側シリンダ室４３Ａと増速側シリンダ室４３Ｂとの
間に差圧が生じると、トラニオン３３，３７は、パワー
ローラ６と共に、傾転軸方向に移動する。増速側シリン
ダ室４３Ｂに油圧が供給されると、増速側に変速し、ま
た、減速側シリンダ室４３Ａに油圧が供給されると、減
速側に変速する。油路４７Ａ，４７Ｂは、トロイダル変
速部２においても、トロイダル変速部１の場合と同様
に、対応する減速側シリンダ室４６Ａ、増速側シリンダ
室４６Ｂ及びピストン４４を有する油圧シリンダ４５に
連通されている。

【００１３】スプール弁４８の本体（弁ケース）内には
スリーブ４９が摺動自在に設けられている。スリーブ４
９の両端に当接する第１ばね５０が、スリーブ４９を中
立位置に保持する方向に付勢している。スリーブ４９内
にはスプール５１が摺動自在に設けられている。スプー
ル５１は一端に配置された第２ばね５２によって図５で
右方向に付勢されており、スプール５１の他端はレバー
５４を介してプリセスカム５３が当接している。また、
スプール弁４８は一端にＳＡポートが形成され、他端に
ＳＢポートが形成されており、ＳＡポートにはソレノイ
ド弁５５Ａを通じて制御油圧ＰＡが供給され、ＳＢポー
トにはソレノイド弁５５Ｂを通じて制御油圧ＰＢが供給
される。また、スプール弁４８は、ライン圧（油圧源）
へ連結されるＰＬポート、油路４７Ａを介して減速側シ
リンダ室４３Ａへ連通されるＡポート、油路４７Ｂを介
して増速側シリンダ室４３Ｂへ連通されるＢポート、リ
ザーバへ連通されるＲポートを備えている。

【００１４】また、このトロイダル型無段変速機は、車
速センサ５６、アクセルペダルの踏込み量を検出するア
クセル踏込み量センサ５７等の各種センサを備えてお
り、これらのセンサで検出された車速ｖ及びアクセル踏
込み量Ａｃｃ等の変速情報がコントローラ５８に入力さ
れる。コントローラ５８は、これらの変速情報に基づい
て算出した目標変速比に応じた制御信号をソレノイド弁
５５Ａ，５５Ｂに対して出力する。ソレノイド弁５５
Ａ，５５Ｂは、制御油圧ＰＡ，ＰＢをスプール弁４８の
ＳＡポート及びＳＢポートに出力する出力ポートＣ、ド
レンポートＤ、及び制御油圧源（パイロット油圧源）Ｐ
Ｓに連通する油圧源ポートＥを有している。ソレノイド
弁５５Ａ，５５Ｂは、同じ形式のソレノイド弁であり、
図示の場合、ソレノイド弁に例えば断線等の電気的失陥
が生じたときに、出力ポートＣが油圧源ポートＥに連通
する常時開式切換え弁である。コントローラ５８からの
制御信号を受けてソレノイド弁５５Ａ，５５ＢはＳＡポ
ート及びＳＢポートに制御油圧源ＰＳからの油圧を供給
するか、或いはＳＡポート及びＳＢポートの制御油圧を
ドレンに解放することにより、スリーブ４９を目標変速
比に応じて軸方向に移動させる。スリーブ４９には、Ｐ
Ｌ，Ｒ，Ａ及びＢの各ポートに対応した連通孔が形成さ
れており、スプール４９の位置に応じて、ポートＰＬ，
ＲをポートＡ又はポートＢに連通させている。

【００１５】トロイダル変速部１の一方のトラニオン３
３の傾転軸１１の先端にはプリセスカム５３が連結され
ており、中央部を枢着されたレバー５４の一端がこのプ
リセスカム５３に当接し、レバー５４の他端がスプール
弁４８のスプール５１の他端に当接している。プリセス
カム５３は、トラニオン３３の傾転軸方向変位量Ｙと傾
転角変位量θとの合成変位量として検出する。スプール
弁４８のスプール５１は、この合成変位量に対応して移
動する。スプール弁４８とソレノイド弁５５Ａ，５５Ｂ
とは、変速比を制御するため、コントローラ５８からの
目標変速比に関する制御信号と、プリセスカム５３から
の合成変位量についての信号とを受けて油圧シリンダ４
２，４５の油圧を調整する変速比制御弁を構成してい
る。

【００１６】トラニオン３３，３７は、傾転軸方向変位
量Ｙがゼロである中立位置にある状態では、パワーロー
ラ６，９の傾転角はその時の状態を維持しており、変速
比はその時の一定の値を保持している。即ち、この中立
位置では、トラニオン３３，３７は、入力ディスク４，
７及び出力ディスク５，８の回転中心線とパワーローラ
６，９の回転軸線１０とが交叉するような傾転軸方向の
位置にある。この位置では、パワーローラ６，９はその
変速比に対応した傾転角変位量で回動している。また、
スプール５１は、目標変速比に対応してシフトしている
スリーブ４９に追従して移動して、Ａポート及びＢポー
トを閉じている状態にある。

【００１７】ソレノイド弁５５Ａ，５５Ｂは、電磁コイ
ルを励磁するパルス電流のデューティ比を変更すること
により、弁体が採る弁作動位置の時間比率が変更可能な
デューティソレノイド弁とすることができる。ソレノイ
ド弁５５Ａ，５５Ｂの各ｄｕｔｙの決定手順の一例とし
て、図６に示す決定フローがある。図６に示したｄｕｔ
ｙの決定手順によれば、車速センサ５６によって車速ｖ
が、またアクセルペダル踏込み量センサ５８によってア
クセルペダル踏込み量Ａｃｃが検出され（ステップ１
０、以下Ｓ１０のように略す）、コントローラ５８は、
車速ｖ及びアクセルペダル踏込み量Ａｃｃの変速情報に
基づいて定めた目標変速比に対応するように、ソレノイ
ド弁５５Ａ，５５Ｂの各ソレノイドを励磁するｄｕｔｙ
を求める（Ｓ１１）。即ち、ソレノイド弁５５Ａ，５５
Ｂに対するｄｕｔｙを、それぞれｄｕｔｙＡ，ｄｕｔｙ
Ｂとすると、ｄｕｔｙＡ＝ｆ（Ａｃｃ，ｖ）（ｆは、関数を表す）ｄｕｔｙＢ＝１００％−ｄｕｔｙＡで求められる。ソレノイド弁５５Ａ，５５Ｂは、同じ常
時開式のソレノイド弁であるから、通常、ＳＡポートと
ＳＢポートとの間に差圧が生じるように、ｄｕｔｙＡと
ｄｕｔｙＢとで全ｄｕｔｙ（１００％）を分配したｄｕ
ｔｙが求められる。各ｄｕｔｙは、それぞれ対応するソ
レノイド弁５５Ａ，５５Ｂに出力され（Ｓ１２）、その
後メインのルーチンに戻る。

【００１８】ソレノイド弁５５Ａ，５５Ｂは、それぞれ
ｄｕｔｙＡ，ｄｕｔｙＢで励磁されるので、制御油圧源
ＰＳからソレノイド弁５５Ａ，５５Ｂを通じてスプール
弁４８の両端のポートＳＢ，ＳＡに供給される制御油圧
ＰＡ，ＰＢの差圧が第１ばね５０のばね力と釣り合うよ
うにスリーブ４９が移動し、スリーブ４９の移動した位
置は、上記のとおり、目標変速比を表すことになる。

【００１９】変速比の変更はトラニオン３３，３７を中
立位置から傾転軸１１の軸方向に変位させることによっ
て行われる。即ち、両ディスクの回転中に目標変速比が
変更されてスリーブ４９が更に別の位置へシフトする
と、スリーブ４９とスプール５１との間に相対移動が生
じ、その移動量に対応して、Ａポート又はＢポートが、
ライン圧に連通するＰＬポートに導通して、トラニオン
３３，３７が傾転軸方向に変位する。トラニオン３３，
３７の傾転軸方向の変位に応じてパワーローラ６，９も
傾転軸方向に変位し、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する。その結果、パ
ワーローラ６，９は、両ディスクから傾転力を受け、パ
ワーローラ６，９は、傾転軸１１に沿った変位方向（即
ち、Ｙ＞０又はＹ＜０の方向）と変位量（Ｙの絶対値）
に応じた向きと速さで傾転軸１１周りに傾転を開始す
る。両ディスクとパワーローラとの接触点が変わること
により無段変速が行われる。

【００２０】一方、プリセスカム５３が検出したトラニ
オン３３，３７の傾転軸方向変位量Ｙと傾転角変位量θ
との合成変位量は、レバー５４を介してスプール弁４８
のスプール５１の他端に作用し、スプール５１の一端側
に作用する第２ばね５２のばね力に抗してスプール５１
を移動させる。したがって、目標変速比として与えられ
るスリーブ４９の位置と、プリセスカム５３によって与
えられるスプール５１の位置との関係によって、油路４
７Ａ，４７Ｂに接続するＡポート及びＢポートをＰＬポ
ート又はＲポートに切り換えることにより、油路４７
Ａ，４７ＢをＰＬポート又はＲポートに接続して油路４
７Ｂの油路４７Ａの作動油圧Ｐｄｏｗｎと作動油圧Ｐｕ
ｐとに差圧を生じさせる。シリンダ室４３Ａ，４３Ｂの
各作動油圧の圧力差により、トロイダル変速部１におけ
るトラニオン３３，３７は傾転軸方向に変位して、変速
動作を開始する。傾転角が目標傾転角に近づき、各トラ
ニオン３３，３７の傾転軸方向変位量Ｙがゼロに近づく
と、プリセスカム５３によって与えられる目標変速比に
対応したスプール４９の位置は、スリーブ４９の位置に
接近し、次第に収束して変速動作が終了する。

【００２１】このように、パワーローラ６，９の傾転角
制御は、コントローラ５８によって設定された目標変速
比に対応した位置を占めるスリーブ４９に対してスプー
ル５１が追従するように行なわれる。スプール５１の追
従完了までの間は、開いた各ポートを介して油圧シリン
ダ４２，４５への作動油圧が制御され、トラニオン３
３，３７を傾転軸方向に変位させる。トラニオン３３，
３７の傾転軸方向変位Ｙがゼロとなり、パワーローラ
６，９が目標の傾転角まで傾転されると、そのときには
スプール５１のスリーブ４９に対する追従が完了した状
態となる。

【００２２】また、トロイダル型無段変速機として、ト
ルク伝達中にパワーローラが入力ディスクと出力ディス
クから接線力を受けても、パワーローラを支持するトラ
ニオンが変位しないようにしたもの（特開平７−１５１
２１８号公報参照）がある。このトロイダル型無段変速
機は、トラニオンの傾転軸方向変位の制御用の二つのシ
リンダ室に、パワーローラに作用する接線力と相殺する
圧力差を生じさせて、トラニオンの中立位置を維持し、
変速終了後に再度変速を開始しないようにしたものであ
る。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の各技術
は、以下のような問題点がある。即ち、図４及び図５に
例として示した従来のトロイダル型無段変速機において
は、スリーブ４９の両端に作用する制御油圧ＰＡ，ＰＢ
を制御するソレノイド弁５５Ａ，５５Ｂは、共に常時開
式（ノーマルオープン型）のデューティソレノイド弁、
即ち、コントローラ５８からの制御信号がない場合に
は、ソレノイド弁５５Ａ，５５Ｂの出力ポートＣに油圧
源ＰＳの圧力が現れる形式のものである。ところで、ソ
レノイド弁５５Ａ，５５Ｂは電気的失陥を完全に回避す
ることは困難であり、最も発生しやすい電気的失陥はワ
イヤの断線である。

【００２４】ソレノイド弁５５Ａに電気的失陥が生じた
場合には、スプール弁４８のＳＡポートに現れる制御油
圧ＰＡは制御油圧源ＰＳの圧力となり、ＳＢポートに現
れる制御油圧ＰＢよりも大となる（ＰＡ≧ＰＢ）。した
がって、スリーブ４９は図５で右方へ押され、油圧シリ
ンダ４２，４５への作動油圧は、Ｐｕｐ≧Ｐｄｏｗｎの
関係となり、トラニオンは増速側に変位する。一方、ソ
レノイド弁５５Ｂに電気的失陥が生じた場合には、ＳＢ
ポートに現れる制御油圧ＰＢは制御油圧源ＰＳの圧力と
なり、ＳＡポートに現れる制御油圧ＰＡよりも大となる
（ＰＡ≦ＰＢ）。したがって、油圧シリンダ４２，４５
への作動油圧は、Ｐｕｐ≦Ｐｄｏｗｎとなってトラニオ
ンは減速側に変位する。そして、ソレノイド弁５５Ａ，
５５Ｂ共に電気的失陥が生じた場合には、スプール弁４
９のＳＡポート，ＳＢポートは共に制御油圧源ＰＳの圧
力となり、スリーブ４９は中央位置に固定され、変速比
は最大減速比と最大増速時中間の変速比となる。このよ
うな、電気的失陥のうち、ソレノイド弁５５Ｂが断線し
た場合には、トロイダル型無段変速機は急激なシフトダ
ウンとなり、エンジンのオーバーランや車両のスピン等
が発生して危険な状況になるという問題点がある。

【００２５】したがって、ソレノイド弁が電気的失陥を
生じても、トロイダル変速部の変速動作が減速側に行わ
れないようにして、トロイダル型無段変速機の急激なシ
フトダウンを回避することについて、解決すべき課題が
ある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は、上記
問題を解決し、変速比制御弁を構成するスリーブの位置
を制御する２個のソレノイド弁のいずれか一方、又は双
方に電気的失陥が生じても、当該電気的失陥が生じたソ
レノイド弁によってスプール弁に出力される制御油圧が
トラニオンの傾転軸方向の変位を減速側の変位としない
ような制御油圧とすることにより、トロイダル型無段変
速機の急激なシフトダウンを回避して、エンジンのオー
バーランや車両のスピン等の危険な状況が発生するのを
防止するトロイダル型無段変速機を提供することであ
る。

【００２７】この発明は、対向して配置された入力ディ
スクと出力ディスク、前記両ディスク間に配置され且つ
前記両ディスクに対する傾転角度に応じて前記入力ディ
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、前記パワーローラを回転自在に支持
し且つ傾転軸方向に変位可能なトラニオン、前記各トラ
ニオンを前記傾転軸方向に変位させるシリンダ室を有す
る油圧シリンダ、前記トラニオンに設けられており且つ
前記トラニオンの傾転軸方向変位量と前記パワーローラ
の傾転角変位量との合成変位量を検出する検出手段、及
び変速比を制御するため目標変速比と前記合成変位量と
に基づいて前記シリンダ室への作動油圧を制御する変速
比制御弁を具備し、前記変速比制御弁は前記シリンダ室
への前記作動油圧を出力するスプール弁と前記スプール
弁を作動させるための制御油圧を出力するソレノイド弁
とから成り、前記ソレノイド弁は当該ソレノイド弁の電
気的失陥状態で前記スプール弁が出力する前記作動油圧
が前記変速比を増速側にシフトさせることになるように
前記制御油圧を出力することから成るトロイダル型無段
変速機に関する。

【００２８】この発明によるトロイダル型無段変速機
は、上記のように構成されているので、次のように作動
する。即ち、ソレノイド弁が断線等の電気的失陥状態と
なると、ソレノイド弁が出力する制御油圧は、スプール
弁が変速比を増速側にシフトさせる作動油圧を出力する
ような制御油圧であるので、スプール弁が出力する作動
油圧は変速比が減速する方向にトラニオンを変位させる
ことがない。したがって、車両が高速走行中であって
も、トロイダル型無段変速機が急激なシフトダウンを起
こすことがない。トロイダル型無段変速機が仮にシフト
アップを生じても、エンジンにとっては負荷トルクが上
昇する側であるので車両の走行に対しては安全側とな
る。

【００２９】また、上記トロイダル型無段変速機におい
て、スプール弁の各端には一対のソレノイド弁が出力す
る制御油圧が対応して供給され、一方のソレノイド弁が
常時開式ソレノイド弁であり、他方のソレノイド弁が常
時閉式ソレノイド弁である。このトロイダル型無段変速
機によれば、一対のソレノイド弁の形式が常時開式と常
時閉式とで異なるため、どちらのソレノイド弁が電気的
失陥状態になっても、両ソレノイド弁がスプール弁に出
力する制御油圧の相対的な作用は同じであってスプール
弁の作動は結果的に同じとなり、スプール弁が出力する
作動油圧は変速比が減速する方向にトラニオンを変位さ
せることがない。

【００３０】また、上記トロイダル型無段変速機におい
て、ソレノイド弁はデューティ信号に基づいて制御油圧
が変更可能であるデューティソレノイド弁であり、両ソ
レノイド弁に入力されるデューティ信号は等しい信号と
される。ソレノイド弁をデューティソレノイド弁とする
ことにより、電磁コイルを励磁するパルス電流のデュー
ティ比に基づいて、例えば、ソレノイド弁の出力が油圧
源とドレンとに通じる時間比率が制御され、出力に現れ
る平均的な圧力としての制御油圧が変更される。このト
ロイダル型無段変速機によれば、一対のソレノイド弁の
形式が常時開式と常時閉式とで異なるため、両ソレノイ
ド弁に入力されるデューティ信号を等しくすることによ
って、各ソレノイド弁が出力する制御油圧は全体を互い
に分配するような相補的な値となり、スプール弁の制御
に適することとなる。

【００３１】また、上記トロイダル型無段変速機におい
て、スプール弁は弁本体内に摺動可能に嵌合されたスリ
ーブ及び当該スリーブとの相対位置に応じて作動油圧を
制御するためスリーブの内部に摺動可能に嵌合されたス
プールを有しており、スプール及びスリーブの一方は合
成変位量に応じて移動し、スプール及びスリーブの他方
はソレノイド弁が目標変速比に基づいて出力した制御油
圧に応じて移動することから成る。かかるスリーブとス
プールとを有する形式のスプール弁を用いると、目標変
速比に対応するようにスリーブ及びスプールの一方が移
動し、他方がその目標変速比に対応する移動に追従する
ように移動して変速制御が行われる。

【００３２】また、上記トロイダル型無段変速機におい
て、合成変位量を検出する検出手段はプリセスカムであ
り、スプール及びスリーブの一方はプリセスカムと係合
することにより合成変位量に応じて移動することから成
る。プリセスカムは傾転軸方向変位量と傾転角変位量と
の合成変位量を検出することができる。スプール及びス
リーブの一方をプリセスカムと係合すると、プリセスカ
ムが検出する合成変位量がスプール及びスリーブの一方
の移動量に変換される。

【００３３】また、上記トロイダル型無段変速機におい
て、スプール弁は弁体内での位置に応じて作動油圧を制
御するため弁体内に摺動可能に設けられたスプールを有
しており、スプールはソレノイド弁が合成変位量と目標
変速比とに基づいて出力した制御油圧に応じて移動す
る。スプールを有するがスリーブを有さない形式のスプ
ール弁を用いると、例えば、コントローラは、合成変位
量と目標変速比とに基づいて求められた制御信号をソレ
ノイド弁に出力し、ソレノイド弁は当該制御信号に応じ
た制御油圧をスプール弁に出力する。スプール弁は制御
油圧に基づいて作動油圧を油圧シリンダに供給して、ト
ラニオンの傾転軸方向変位量を制御する。

【００３４】また、上記トロイダル型無段変速機におい
て、合成変位量を検出する検出手段はプリセスカムであ
り、制御油圧は合成変位量をポテンショメータによって
変換した電圧値と目標変速比に対応する目標電圧値との
偏差に応じて出力される。プリセスカムは傾転軸方向変
位量と傾転角変位量との合成変位量を検出することがで
きる。検出した合成変位量と目標変速比とはそれぞれ電
圧値に変換され、ソレノイド弁はこれらの電圧値の偏差
に応じて制御油圧を出力する。

【００３５】更に、上記トロイダル型無段変速機におい
て、パワーローラは一対設けられており、トラニオン及
び油圧シリンダはパワーローラに対応して一対設けられ
ている。トロイダル変速部は、一対のパワーローラを有
するものが力学的なバランス上、好ましい。なお、この
ような構成を有するトロイダル変速部を同じ軸上に並置
したダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機にお
いても、この発明は適用可能であることは明らかであ
る。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
によるトロイダル型無段変速機の実施例について説明す
る。図１は、この発明によるトロイダル型無段変速機の
一実施例を示す断面図である。図１に示したトロイダル
型無段変速機は、ソレノイド弁の形式を特定した以外の
基本的な構造については、図５に示した従来のトロイダ
ル型無段変速機の構造と同じであるので、同じ構成要素
には同じ符号を付し、それらの構造と同じ構造に基づく
変速比の基本的な制御動作とについての再度の説明を省
略する。

【００３７】図１に示したトロイダル型無段変速機にお
いて、ソレノイド弁６５Ａは常時開式（ノーマルオープ
ン式）のデューティソレノイド弁であり、ソレノイド弁
６５Ｂは、常時閉式（ノーマルクローズ式）のデューテ
ィソレノイド弁である。ソレノイド弁６５Ａの断線等の
電気的失陥が生じた場合には、出力ポートＣは油圧源ポ
ートＥに通じることとなり、スプール弁４８のＳＡポー
トには、制御油圧源ＰＳの制御油圧が作用する。このと
き、ソレノイド弁６５Ｂに電気的失陥が生じていないと
すると、ＳＡポートに現れる制御油圧ＰＡは、ＳＢポー
トに現れる制御油圧ＰＢよりも高くなり（ＰＡ≧Ｐ
Ｂ）、スリーブ４９は、図１において右側に移動する。
ＰＬポートはＢポートに通じ、ライン圧は、油路４７
Ｂ，４７Ｂを通じて増圧側シリンダ室４３Ｂ，４６Ｂに
供給される。したがって、作動油圧の大小関係はＰｕｐ
≧Ｐｄｏｗｎとなり、トラニオン３３，３７の傾転軸方
向の変位は変速比を増速側に変化させる方向となる。

【００３８】また、ソレノイド弁６５Ｂに断線等の電気
的失陥が生じた場合には、出力ポートＣはドレンポート
Ｄに通じることになり、スプール弁４８のＳＢポートに
現れる制御油圧はドレンに解放された油圧となる。この
とき、ソレノイド弁６５Ａに電気的失陥が生じていない
とすると、ソレノイド弁６５Ａに電気的失陥が生じた場
合と同様に、ＳＡポートに現れる制御油圧ＰＡは、ＳＢ
ポートに現れる制御油圧ＰＢよりも高くなる。スリーブ
４９は、図１において右側に移動するので、作動油圧の
大小関係はＰｕｐ≧Ｐｄｏｗｎの関係となり、トラニオ
ン３３，３７の傾転軸方向の変位は変速比を増速側に変
化させる方向となる。

【００３９】ソレノイド弁６５Ａとソレノイド弁６５Ｂ
に同時に電気的失陥を生じた場合には、ソレノイド弁６
５Ａの出力ポートＣは油圧源ポートＥに通じ、且つソレ
ノイド弁６５Ｂの出力ポートＣはドレンポートＤに通じ
ることとなるので、スプール弁４８のＳＡポートに現れ
る制御油圧ＰＡは制御油圧源ＰＳの圧力となり、ＳＢポ
ートに現れる制御油圧ＰＢはドレンに解放された油圧と
なる。したがって、ソレノイド弁６５Ａ，６５Ｂのいず
れかが電気的失陥状態になったのと同様に、ＳＡポート
の制御油圧ＰＡは、ＳＢポートの制御油圧ＰＢよりも高
くなり、スリーブ４９は、図１において右側に移動する
ので、トラニオン３３，３７は変速比を増速側に変化さ
せる方向にシフトする。

【００４０】上記のように、ソレノイド弁６５Ａとソレ
ノイド弁６５Ｂとは、常時開式及び常時閉式という形式
が異なっており、コントローラ５８からの目標変速比に
応じてデューティ比を定めた信号（デューティ信号）に
応答して出力ポートが制御油圧源ＰＳに対して開く平均
開度が互いに相補的になっているのでソレノイド弁６５
Ａ，６５Ｂを作動させるデューティ信号は同じものとし
て定められる。即ち、図３に示すように、アクセルペダ
ル踏込み量Ａｃｃと車速ｖとが検出される（ステップ
１、Ｓ１と略す。以下同じ）と、これらの情報に基づい
て、目標変速比に対応して、ソレノイド弁６５Ａのｄｕ
ｔｙＡをアクセルペダル踏込み量Ａｃｃと車速ｖとの関
数ｆによって求め、ソレノイド弁６５ＢのｄｕｔｙＢを
ｄｕｔｙＡと等しくする（Ｓ２）。求めた各ｄｕｔｙＡ
及びｄｕｔｙＢをそれぞれ対応するソレノイド弁６５
Ａ，６５Ｂに出力する（Ｓ３）。

【００４１】次に、この発明によるトロイダル型無段変
速機の別の実施例について説明する。図２は、この発明
によるトロイダル型無段変速機の別の実施例を示す断面
図である。図２に示したトロイダル型無段変速機は、変
速比制御弁を構成するスプール弁６８を、スリーブを有
しない形式のものとした例である。したがって、ソレノ
イド弁７５Ａ，７５Ｂの出力は、スプール弁６８のスプ
ール６９の端部に直接作用する。プリセスカム５３が検
出したトラニオン３３の傾転軸方向変位量Ｙと傾転角変
位量θとの合成変位量は、レバー７１を介してポテンシ
ョメータ７２に入力される。ポテンショメータ７２は、
合成変位量を対応する電圧値Ｖに変換してコントローラ
７３に入力する。一方、コントローラ７３は、車速セン
サ５６、アクセルペダル踏み込み量センサ５７から入力
される車速ｖ及びアクセルペダル踏込み量Ａｃｃの変速
情報に基づいて目標変速比を求め、その目標変速比に対
応する目標電圧値Ｖ₀ を予め定められた変換テーブル等
の手段によって求める。コントローラ７３は、電圧値Ｖ
と目標電圧値Ｖ₀ との偏差Ｖ_eに基づいてデューティ比
を逐次変化させた信号（デューティ信号）の形でソレノ
イド弁７５Ａ，７５Ｂに制御信号を出力する。

【００４２】ソレノイド弁７５Ａ，７５Ｂの出力ポート
Ｃからは、各ｄｕｔｙに応じた制御油圧ＰＡ，ＰＢがス
プール弁６８のＳＡポートとＳＢポートに出力される。
ＳＡポート及びＳＢポートに供給される制御油圧ＰＡ，
ＰＢは、両油圧の差圧が電圧値の偏差Ｖ_eに比例するよ
うに制御されている。スプール６９は、その差圧に応じ
て図２で左右に移動し、ＰＬポートがＡポート又はＢポ
ートに通じ、油路４７Ａ，４７ＢをＰＬポート又はＲポ
ートに接続して油路４７Ｂの油路４７Ａの作動油圧Ｐｄ
ｏｗｎとＰｕｐとに差圧を生じさせる。トラニオン３
３，３７は、油圧シリンダ４２，４５におけるシリンダ
室４２Ａ，４２Ｂ間の差圧及びシリンダ室４５Ａ，４５
Ｂ間の差圧に応じて傾転軸方向に変位して、変速動作を
開始する。

【００４３】傾転角θが目標傾転角に近づき、電圧値Ｖ
が目標電圧値Ｖ₀ に近づくにつれて、各トラニオン３
３，３７の傾転軸方向変位量Ｙはゼロに近づき、実際の
変速比も目標変速比に近づいていく。電圧の偏差Ｖ_eの
符号が反転する度に、上記の変速動作を繰り返して、実
際の変速比が目標変速比に一致した時には、トラニオン
３３，３７の傾転軸方向変位量Ｙと偏差Ｖ_eとは共にゼ
ロとなって、パワーローラ６，９は中立位置に戻り、変
速動作は終了する。

【００４４】ソレノイド弁７５Ａは、常時閉式のソレノ
イド弁であり、断線等の電気的失陥が生じた場合には、
出力ポートＣはドレンポートＤに通じて、スプール弁６
８のＳＡポートの制御油圧ＰＡを解放する。ソレノイド
弁７５Ｂが電気的失陥を生じていないとすると、制御油
圧ＰＡはＳＢポートに作用する制御油圧ＰＢより低くな
り（ＰＡ≦ＰＢ）、スプール弁６８のスプール６９は図
２で左方に移動し、ＰＬポートはＢポートに通じて、ラ
イン圧は作動油圧として油路４７Ｂを経て油圧シリンダ
４２，４５の増速側シリンダ室４３Ｂ，４６Ｂに作用す
る。その結果、トラニオン３３，３７は増速側にシフト
することになる。

【００４５】ソレノイド弁７５Ｂは常時開式のソレノイ
ド弁であり、断線等の電気的失陥が生じた場合には、出
力ポートＣは油圧源ポートＥに通じてスプール弁６８の
ＳＢポートへの制御油圧ＰＢを制御油圧源ＰＳの圧力と
する。ソレノイド弁７５Ａが電気的失陥を生じていない
としても、ＳＢポートに作用する制御油圧ＰＢは制御油
圧ＰＡよりも高くなり（ＰＡ≦ＰＢ）、スプール弁６８
のスプール６９は図２でやはり左方に移動し、ＰＬポー
トはＢポートに通じ、ライン圧は油路４７Ｂを経て作動
油圧として油圧シリンダ４２，４５の増速側シリンダ室
４３Ｂ，４６Ｂに作用する。その結果、トラニオン３
３，３７は増速側にシフトする。

【００４６】ソレノイド弁７５Ａ，７５Ｂが同時に電気
的失陥状態になったとすると、スプール弁６８のＳＡポ
ートの制御油圧ＰＡを解放し、且つＳＢポートの制御油
圧ＰＢは制御油圧源ＰＳの圧力となる。したがって、Ｓ
Ｂポートに作用する制御油圧ＰＢは制御油圧ＰＡよりも
高くなり（ＰＡ≦ＰＢ）、上記のソレノイド弁７５Ａ，
７５Ｂのいずれかが電気的失陥状態になった場合と同様
に、トラニオン３３，３７は増速側にシフトすることに
なる。なお、ソレノイド弁７５Ａ，７５Ｂへのｄｕｔｙ
の算出は、図３に示すように、両ソレノイド弁の形式が
異なるので、同じｄｕｔｙとされる。

【００４７】

【発明の効果】この発明によるトロイダル型無段変速機
は、上記のように構成されているので、次のような効果
を奏する。即ち、前記ソレノイド弁が断線等の電気的失
陥状態となると、ソレノイド弁が出力する制御油圧は、
スプール弁が変速比を増速側にシフトさせる作動油圧を
出力するような制御油圧であるので、トラニオンは変速
比を減速する方向に変位することがない。したがって、
もし車両が高速走行中である場合に、車両の走行が危険
となるトロイダル型無段変速機の急激なシフトダウンを
起こすことがない。トロイダル型無段変速機が仮にシフ
トアップを生じても、エンジンに対しては負荷トルクが
上昇する側であるので、走行する車両にとっては安全側
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるトロイダル型無段変速機の一実
施例を示す断面図である。

【図２】この発明によるトロイダル型無段変速機の別の
実施例を示す断面図である。

【図３】図１及び図２に示したトロイダル型無段変速機
に適用されるソレノイド弁のｄｕｔｙを定めるフローチ
ャートである。

【図４】従来のトロイダル型無段変速機の概略図であ
る。

【図５】図４に示す従来のトロイダル型無段変速機の断
面図である。

【図６】従来のトロイダル型無段変速機に適用されるソ
レノイド弁のｄｕｔｙを定めるフローチャートである。

【符号の説明】

１，２トロイダル変速部３主軸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１３入力軸１６連結軸１９ケーシング２６出力軸３３，３７トラニオン４２，４５油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂ，４６Ａ，４６Ｂシリンダ室４８，６８スプール弁４９スリーブ５１スプール５３プリセスカム（検出手段）５８，７３コントローラ６５Ａ，６５Ｂソレノイド弁７２ポテンショメータ７５Ａ，７５Ｂソレノイド弁ＰＡ，ＰＢ制御油圧Ｐｕｐ，Ｐｄｏｗｎ作動油圧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向して配置された入力ディスクと出力
ディスク、前両ディスク間に配置され且つ前記両ディス
クに対する傾転角度に応じて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、前記パワーローラを回転自在に支持し且つ傾転軸
方向に変位可能なトラニオン、前記各トラニオンを前記
傾転軸方向に変位させるシリンダ室を有する油圧シリン
ダ、前記トラニオンに設けられており且つ前記トラニオ
ンの傾転軸方向変位量と前記パワーローラの傾転角変位
量との合成変位量を検出する検出手段、及び変速比を制
御するため目標変速比と前記合成変位量とに基づいて前
記シリンダ室への作動油圧を制御する変速比制御弁を具
備し、前記変速比制御弁は前記シリンダ室への前記作動
油圧を出力するスプール弁と前記スプール弁を作動させ
るための制御油圧を出力するソレノイド弁とから成り、
前記ソレノイド弁は当該ソレノイド弁の電気的失陥状態
で前記スプール弁が出力する前記作動油圧が前記変速比
を増速側にシフトさせることになるように前記制御油圧
を出力することから成るトロイダル型無段変速機。
【請求項２】前記スプール弁の各端には一対の前記ソ
レノイド弁が出力する前記制御油圧が対応して供給さ
れ、一方の前記ソレノイド弁が常時開式ソレノイド弁で
あり、他方の前記ソレノイド弁が前記常時閉式ソレノイ
ド弁であ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】前記ソレノイド弁はデューティ信号に基
づいて前記制御油圧が変更可能であるデューティソレノ
イド弁であり、前記両ソレノイド弁に入力される前記デ
ューティ信号を等しくしたことからなる請求項２に記載
のトロイダル型無段変速機。
【請求項４】前記スプール弁は弁本体内に摺動可能に
嵌合されたスリーブ及び前記スリーブとの相対位置に応
じて前記作動油圧を制御するため前記スリーブの内部に
摺動可能に嵌合されたスプールを有しており、前記スプ
ール及び前記スリーブの一方は前記合成変位量に応じて
移動し、前記スプール及び前記スリーブの他方は前記ソ
レノイド弁が前記目標変速比に基づいて出力した前記制
御油圧に応じて移動することから成る請求項２又は３に
記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項５】前記合成変位量を検出する前記検出手段
はプリセスカムであり、前記スプール及び前記スリーブ
の前記一方は前記プリセスカムと係合することにより前
記合成変位量に応じて移動することから成る請求項４に
記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項６】前記スプール弁は弁体内での位置に応じ
て前記作動油圧を制御するため前記弁体内に摺動可能に
設けられたスプールを有しており、前記スプールは前記
ソレノイド弁が前記合成変位量と前記目標変速比とに基
づいて出力した前記制御油圧に応じて移動することから
成る請求項２又は３に記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項７】前記合成変位量を検出する前記検出手段
はプリセスカムであり、前記制御油圧は前記合成変位量
をポテンショメータによって変換した電圧値と目標変速
比に対応する目標電圧値との偏差に応じて出力されるこ
とから成る請求項６に記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項８】前記パワーローラは一対設けられてお
り、前記トラニオン及び前記油圧シリンダは前記パワー
ローラに対応して一対設けられていることから成る請求
項１〜７のいずれか１項に記載のトロイダル型無段変速
機。