JP6228855B2 - トルクスプリット方式の車両用変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベルト式などの無段変速機構と歯車式変速機構とを備えたトルクスプリット方式の車両用変速装置に関する。

トルクスプリット方式の車両用変速装置の一例として、特許文献1に記載されたものがある。
同文献に記載された車両用変速装置は、ベルト式無段変速機構、歯車式変速機構、遊星歯車機構、および走行モード切替え用のクラッチを備えており、車両走行モードとして、トルクスプリット走行モードと、無段変速機構走行モードとを切り替え設定可能とされている。トルクスプリット走行モードは、エンジン出力がベルト式無段変速機構および歯車式変速機構の双方を利用して減速され、遊星歯車機構からはその合成駆動力が車軸側（差動歯車装置側）に出力されるモードである。無段変速機構走行モードは、歯車式変速機構が利用されることなく、ベルト式無段変速機構を利用してエンジン出力の減速が図られ、この駆動力が遊星歯車機構を介して車軸側に出力されるモードである。

このような車両用変速装置においては、たとえば図６に示すように、車速およびエンジン回転数に基づき、ラインＬを境界線として、トルクスプリット走行モードと無段変速機構走行モードとが切り替えられる。ここで、実際の車両走行時においては、トルクスプリット走行モード中に、キックダウンまたはこれに近いアクセル操作がなされ、ダウンシフトが実行される場合ある。この場合のダウンシフトは、同図のたとえば符号Ｎ１〜Ｎ３で示すように、トルクスプリット走行モードから無段変速機構走行モードへの切り替えが伴う。

従来においては、前記した走行モードの切り替えは、図７に示すような態様で行なわれている。しかしながら、このような態様の切り替え制御によれば、次に述べるように、不具合を生じる場合があった。

すなわち、キックダウンまたはこれに近いアクセル操作がなされ、図７（ａ）に示すように、アクセル開度が増大すると、同図（ｃ）に示すように、ベルト式無段変速機構については、その変速比γ_Bを小さくしていく制御が行なわれる。この変速比γ_Bが、所定のモード切替え変速比γ_Sに達すると、その時点でモード切り替え用のクラッチを動作させて走行モードの切り替えを行なう。ここで、従来においては、モード切替え変速比γ_Sは、一般的には、ベルト式無段変速機構の最ハイの変速比γ_BHとされ、歯車式変速機構の変速比γ_Gと一致する値とされている。このような構成によれば、歯車式変速機構とベルト式無段変速機構との同期点でモード切り替えが行なわれるために、変速ショックをなくし、または少なくすることができる（同図（ｂ）のエンジン回転数に乱れがない）。
一方、トルクスプリット走行モード時において、キックダウンまたはこれに近いアクセル操作がなされる前の状況下では、ベルト式無段変速機構の変速比γが大きめの状態(たとえば最ローの変速比γ_BL)にある。このため、変速比γ_Bがモード切替え変速比γ_S（＝γ_BH）に達する迄の所要時間は長くなり、前記アクセル操作開始時からダウンシフトが実際に完了する迄の時間Ｔｃも長めとなる。キックダウンまたはこれに近いアクセル操作は、ドライバが車両を急いで加速させようとするものであるため、前記したような動作はドライバの意図に沿わず、ドライバビリティが悪い。

特許第４５５２３７６号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、車両の乗り心地をできる限り損なうようなことなく、キックダウンまたはこれに近いアクセル操作がなされた際のダウンシフト動作が迅速に行なわれるようにし、車両の運転状況に適切に対応した変速性能を得ることが可能なトルクスプリット方式の車両用変速装置を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供されるトルクスプリット方式の車両用変速装置は、無段変速機構および歯車式変速機構を備えており、これら両変速機構のうち、前記無段変速機構のみを利用してエンジン出力を車軸側に出力可能な無段変速機構走行モードと、前記両変速機構を併用してエンジン出力を車軸側に出力可能なトルクスプリット走行モードとの切り替えが可能とされており、前記トルクスプリット走行モード時において、アクセル開度を増大させるアクセル操作が行なわれたことに対応して前記トルクスプリット走行モードから前記無段変速機構走行モードに切り替わる際には、無段変速機構の変速比γ_Bを小さくしていく制御が予め行なわれ、かつこの変速比γ_Bが所定のモード切替え変速比γ_Sに達した時点で前記走行モードの切り替え動作が行なわれるように構成されている、トルクスプリット方式の車両用変速装置であって、前記モード切替え変速比γ_Sは、前記アクセル操作時におけるアクセル開速度が高速である場合には低速である場合よりも大きくなるように、前記アクセル開速度に応じて変更されることを特徴としている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
第１に、キックダウンまたはこれに近いアクセル操作がなされ、アクセル開速度が高速である場合には、モード切替え変速比γ_Sは大きめの値とされるために、無段変速機構の変速比γ_Bをモード切替え変速比γ_Sまで小さくするための所要時間を短くすることができる。したがって、トルクスプリット走行モードから無段変速機構走行モードへの切り替えを迅速に行ない、アクセル操作がなされてからダウンシフト動作が完了する迄の時間短縮を図ることができる。その結果、ドライバビリティを良くすることができる。
なお、モード切替え変速比γ_Sを大きめの値にすると変速時のショックが大きくなるが、キックダウンまたはこれに近いアクセル操作がなされるのは、ドライバが車両を急いで加速させようとする場合である。このため、変速時のショックがやや大きくなるとしても、ダウンシフト動作の迅速性を優先することがドライバの意図に沿ったものとなる。
第２に、前記とは反対に、アクセル操作がゆっくりとなされた場合には、モード切替え変速比γ_Sは小さめの値とされるために、無段変速機構の変速比γ_Bを歯車式変速機構の変速比と同一または略同一の値とし、両変速機構を同期させたかたちでの変速動作が可能となる。このため、変速ショックを小さくすることができる。この場合には、前記従来技術と同様に、変速動作完了までの所要時間が長くなるが、アクセル操作がゆっくりとなされた場合には、変速動作の迅速性を優先するよりも変速ショックを小さくして車両の乗り心地を優先することがドライバにとって好ましいものとなる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

本発明に係るトルクスプリット方式の車両用変速装置の概略説明図である。 アクセル開速度とモード切替え変速比γ_Sとの関係の一例を示す説明図である。 図１に示す車両用変速装置で実行されるダウンシフト動作の制御手順の一例を示すフローチャートである。 図１に示す車両用変速装置で実行される動作制御の一例を示すタイムチャートである。 図１に示す車両用変速装置で実行される動作制御の他の例を示すタイムチャートである。 トルクスプリット走行モードとベルト式無段変速機構走行モードとの切り替え設定条件の一例を示す説明図である。 従来技術における動作制御の一例を示すタイムチャートである。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１に示すトルクスプリット方式の車両用変速装置Ａは、エンジン１０の出力軸１０ａにトルクコンバータ１１を介して連結されており、トルクコンバータ１１の出力軸１１ａの回転力を、差動歯車装置２に連結された一対の車軸９ａ，９ｂに伝えるためのものである。具体的には、この車両用変速装置Ａは、ベルト式無段変速機構４、歯車式変速機構５、遊星歯車機構６、前後進切り替え用のブレーキＢ１、スプリットクラッチＣ１，およびドライブクラッチＣ２を備えている。

ベルト式無段変速機構４は、ベルト掛かり径を可変制御可能な一対のプーリ４０ａ，４０ｂにベルト４１を掛け回した構造であり、ベルト掛かり径を変更することにより変速比を無段階で変更可能である。プーリ４０ａは、プライマリ軸７２に装着されている。このプライマリ軸７２には、トルクコンバータ１１から出力される回転駆動力が入力ギヤ７０，７１を介して伝達される。ベルト式無段変速機構４の出力軸としてのセカンダリ軸８０は、遊星歯車機構６のサンギヤ６０との連結が図られているとともに、リングギヤ６２に対してはドライブクラッチＣ２を介して連結可能とされている。

歯車式変速機構５は、プライマリ軸７２にスプリットクラッチＣ１を介して連結された第１ないし第３の歯車５１〜５３を有する歯車列であり、第３の歯車５３は、遊星歯車機構６のキャリヤ６３に連結されている。このため、スプリットクラッチＣ１をオン状態（接続状態）とした際には、プライマリ軸７２の回転駆動力を所定の変速比γ_Gでキャリヤ６３に伝達させることが可能である。

遊星歯車機構６のリングギヤ６２は、歯車式変速機構５およびベルト式無段変速機構４から遊星歯車機構６が受けた駆動力の出力部とされている。この遊星歯車機構６からの出力は、このリングギヤ６２に連結された出力軸８１、ならびにギヤ８２を介して、差動歯車装置２のリングギヤ２０に伝達される。

この車両用変速装置Ａにおいては、前後進切り替え用のブレーキＢ１のオン・オフにより、後進モードと前進モードとを切り替え可能である。前進モード状態において、スプリットクラッチＣ１をオフ、ドライブクラッチＣ２をオンにすると、歯車式変速機構５を利用せず、ベルト式無段変速機構４のみを利用した無段変速機構走行モードとなる。
これに代えて、スプリットクラッチＣ１をオン、ドライブクラッチＣ２をオフにすると、ベルト式無段変速機構４および歯車式変速機構５の双方を利用したトルクスプリット走行モードとなる。歯車式変速機構５の変速比γ_Gは一定であるが、トルクスプリット走行モードにおいては、ベルト式無段変速機構４がサンギヤ６０およびピニヨンギヤ６１を回
転させる結果、両変速機構４，５のトータルの変速比（減速比）については、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bを変更することにより制御可能である。
無段変速機構走行モードとトルクスプリット走行モードとの切り替え設定は、たとえば先の図６に示した条件と同様な条件で行なわれる。

ベルト式無段変速機構４のプーリ４０ａ，４０ｂのベルト掛かり径変更機構、クラッチＣ１，Ｃ２、およびブレーキＢ１などは、油圧式であり、油圧制御装置３０を利用してその動作制御がなされる。油圧制御装置３０は、ＥＣＵなどの制御部３からの指令に基づいて油圧制御を実行する。制御部３には、エンジン回転数センサＳａ、車速センサＳｂ、およびアクセル開度センサＳｃなどからの信号が送信され、それらのデータに基づいて車両走行モードの切り替えや、変速比γ_Bの変更動作などが行なわれる。

制御部３は、トルクスプリット走行モードでの車両走行時において、アクセルペダルの踏み込み操作がなされてダウンシフトを行なう場合には、アクセル開度センサＳｃからの信号に基づいてアクセル踏み込み時におけるアクセル開速度を求める。また、このアクセル開速度に応じて、トルクスプリット走行モードから無段変速機構走行モードへの切り替え点となるモード切替え変速比γ_Sを決定するといった処理も行ない、ダウンシフトの動作制御全般を担う。その詳細については、後述する。

次に、前記した車両用変速装置Ａの作用について説明する。併せて、制御部３による動作制御手順の一例について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。

まず、車両がトルクスプリット走行モードで走行している際に、アクセルペダルの踏み込み操作がなされると、制御部３は、その際のアクセル開速度に基づいてモード切替え変速比γ_Sを決定する（Ｓ１：ＹＥＳ，Ｓ２：ＹＥＳ，Ｓ３）。モード切替え変速比γ_Sは、基本的には、アクセル開速度が高速である場合には大きめの値とされ、アクセル開速度が低速の場合には小さめの値とされる。
具体的には、たとえば図２に示すような値とされる。同図においては、アクセル開速度が所定の速度Ｖ１未満の低速である場合には、モード切替え変速比γ_Sは、ベルト式無段変速機構４の最ハイの変速比γ_BHとされる。この変速比γ_BHは、たとえば歯車式変速機構５の変速比γ_Gと同一である。一方、アクセル開速度が所定の速度Ｖ２を超える高速である場合には、モード切替え変速比γ_Sは、変速比γ_BHよりも大きい変速比とされる（モード切替え変速比γ_Sを、ベルト式無段変速機構４の最ローの変速比γ_BLと同等程度まで大きくすることは、変速ショックが過大となるため、回避されている）。アクセル開速度が速度Ｖ１から速度Ｖ２までの中間範囲にある場合、モード切替え変速比γ_Sの値は、アクセル開速度が高速になるにしたがって徐々に大きい値とされる。同図では、前記中間範囲において、アクセル開速度とモード切替え変速比γ_Sとが線形の関係にあるが、非線形の関係に設定することもできる。

前記したアクセルペダルの踏み込みがあった場合には、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bを小さくしていく動作も実行される（Ｓ４）。この動作が実行されることにより、変速比γ_Bがモード切替え変速比γ_Sに達すると、その時点で車両の走行モードをトルクスプリット走行モードから無段変速機構走行モードに切り替える動作が実行される（Ｓ５：ＹＥＳ，Ｓ６）。この切り替え動作は、具体的には、スプリットクラッチＣ１をオフ、ドライブクラッチＣ２をオンにする動作である。

前記した一連の制御によれば、図４および図５に示すような作用が生じる。

図４は、符号Ｎ１で示す時点でキックダウンまたはこれに近いアクセルペダル踏み込み操作が開始された場合を示しており、同図（ａ）に示すように、アクセル開度が急激に増
大している。この場合には、モード切替え変速比γ_Sが、最ハイの変速比γ_BHよりも大きめに設定されるために、同図（ｃ）に示すように、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bが、モード切替え変速比γ_Sに達する迄の時間は短く、符号Ｎ２で示す走行モード切り替え時期が早期に招来する。その結果、変速時間の所要時間Ｔａを短くし、ドライバビリティを良くすることができる。図４の破線Ｌｅは、図７（ｃ）で示した従来技術における変速比γ_Bの変化を示している。これとの比較において、本実施形態によれば、ダウンシフトの所要時間を大幅に短縮することができることが理解できる。

図４に示した動作制御においては、変速時のショックがやや大きめとなる（同図（ｂ）に示すようにエンジン回転数に一部急激な変化が生じる）。ただし、キックダウンまたはこれに近いアクセル操作がなされるのは、ドライバが車両を急いで加速させようとする場合であるため、変速時のショックがやや大きめになることは許容され、ダウンシフト動作の迅速性を優先させていることによって、ドライバの意図に沿った車両走行が可能となる。

図５は、アクセルペダルの踏み込み操作がゆっくりと行なわれた場合を示している。この場合には、モード切替え変速比γ_Sが小さめに設定されるために、同図（ｃ）に示すように、ベルト式無段変速機構４の変速比が、モード切替え変速比γ_Sに達する迄の時間は長くなる。これは図７に示した従来技術の場合と同様であり、ダウンシフト動作が完了する迄の所要時間Ｔｂも長くなる。ただし、この場合には、ベルト式無段変速機構４および歯車式変速機構５の変速比γ_B，γ_Gを同一または略同一に揃え、これらを同期させた状態での変速動作が可能であるために、変速ショックを相当に小さくすることができる（同図（ｂ）に示すようにエンジン回転数に急激な変化部分がない）。この場合には、前記従来技術と同様に、変速動作完了時期が遅くなるものの、アクセル操作がゆっくりとなされた場合には、ドライバが車両をさほど急激には加速させようとはしていないと考えられる。したがって、このような場合には、変速動作の迅速性を優先するよりも、変速ショックを小さくして車両の乗り心地を優先することがドライバにとって好ましいものとなる。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るトルクスプリット方式の車両用変速装置の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

本発明でいう「モード切替え変速比γ_S」は、アクセル操作時におけるアクセル開速度が高速である場合には低速である場合よりも大きくなるように、アクセル開速度に応じて変更されればよい。モード切替え変速比γ_Sとアクセル開速度との関係は、図２に示した例に限らない。
本発明でいう無段変速機構は、ベルト式無段変速機構に代えて、トロイダル方式、あるいは油圧方式の無段変速機構とすることもできる。歯車式変速機構については、具体的な歯車列の構成や変速比を問わない。

Ａ 車両用変速装置
２ 差動歯車装置
４ ベルト式無段変速機構
５ 歯車式変速機構
６ 遊星歯車機構
１０ エンジン

Claims (1)

1. 無段変速機構および歯車式変速機構を備えており、
   これら両変速機構のうち、前記無段変速機構のみを利用してエンジン出力を車軸側に出力可能な無段変速機構走行モードと、前記両変速機構を併用してエンジン出力を車軸側に出力可能なトルクスプリット走行モードとの切り替えが可能とされており、
   前記トルクスプリット走行モード時において、アクセル開度を増大させるアクセル操作が行なわれたことに対応して前記トルクスプリット走行モードから前記無段変速機構走行モードに切り替わる際には、無段変速機構の変速比γ_Bを小さくしていく制御が予め行なわれ、かつこの変速比γ_Bが所定のモード切替え変速比γ_Sに達した時点で前記走行モードの切り替え動作が行なわれるように構成されている、トルクスプリット方式の車両用変速装置であって、
   前記モード切替え変速比γ_Sは、前記アクセル操作時におけるアクセル開速度が高速である場合には低速である場合よりも大きくなるように、前記アクセル開速度に応じて変更されることを特徴とする、トルクスプリット方式の車両用変速装置。

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