JP6254017B2

JP6254017B2 - 車両用変速装置

Info

Publication number: JP6254017B2
Application number: JP2014038577A
Authority: JP
Inventors: 勝政今井; 遥瓦田
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: JP2015161396A

Description

本発明は、ベルト式などの無段変速機構と、変速比が固定の歯車式などの有段変速機構とを備えたタイプの車両用変速装置に関する。
本明細書における有段変速機構とは、多段変速機構と同義ではなく、変速段が単段のものを含む概念である。

この種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、変速比が固定の歯車式変速機構、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いる。車両走行モードとしては、第１および第２の走行モードがある。第１の走行モードは、前記２種類の変速機構のうち、ベルト式無段変速機構のみを利用してエンジン出力が車軸側に伝達されるモードである。第２の走行モードは、トルクスプリットモードであり、このモードにおいては、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変速された上で、遊星歯車機構を利用してそれらの駆動力が合成され、この合成駆動力が車軸側に出力される。

このような車両用変速装置においては、第１の走行モードが低速側モードとされ、かつ第２の走行モードが高速側モードとされる場合がある。このような構成によれば、車両走行の高速域において、ベルト式無段変速機構の動力伝達効率がベルトの滑りに起因して低下する事態を生じても、動力伝達効率が高い歯車式変速機構が併用されることにより、変速装置全体の動力伝達効率を高くし、車両の燃費性能をよくすることが可能である。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、改善すべき余地があった。
すなわち、第１の走行モードで車両を走行させている際に、車両を加速させていくと、車両の走行モードが第２の走行モードに変更される場合がある。このような走行モードの変更は、エンジン出力を歯車式変速機構に入力させるためのクラッチ接続動作を伴うため、その際にショックが発生する虞があるが、前記クラッチの差回転が大きいと、走行モード変更時のショックは大きくなる。このようなショックが生じたのでは、車両の乗り心地が悪いものとなる。したがって、前記クラッチの差回転をできる限り小さくし、前記不具合を適切に回避することが望まれる。

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、走行モードの変更時に大きなショックが発生することを適切に防止し、車両の乗り心地をよくすることが可能な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車両用変速装置は、無段変速機構と、変速比が固定の有段変速機構と、これら両変速機構を利用してエンジン出力が車軸側へ伝達する経路を切り替えるためのクラッチと、を備えており、前記クラッチの切り替えにより設定される車両の走行モードとして、前記両変速機構のうち、前記無段変速機構のみを利用した第１の走行モードと、この第１の走行モードよりも車速の高速域側に設定され、かつ前記無段変速機構が併用され、または併用されることなく前記有段変速機構を利用した第２の走行モードと、が選択可能とされている、車両用変速装置であって、前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへの変更は、前記無段変速機構の変速比が前記有段変速機構の変速比と一致または略一致した時点で行なわれるように構成されており、前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへの変更時においては、目標エンジン回転数は、前記無段変速機構の変速比が前記有段変速機構の変速比よりもハイ側にならないように制限されるとともに、前記クラッチの差回転が検出され、かつこの差回転が所定値よりも大きい場合には、この差回転が前記所定値まで減少した時点で前記クラッチの切り替え動作が開始されるように構成されてい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。
すなわち、第１の走行モードから第２の走行モードへの変更は、有段変速機構と無段変速機構との変速比が一致または略一致した状態で行なわれるために、その際には走行モード変更用のクラッチの差回転を無くし、または殆ど無くした同期状態とすることができる。したがって、車両の加速時において、第１の走行モードから第２の走行モードへの変更が行なわれる際に、大きなショックが発生することは防止され、車両の乗り心地を良くすることが可能となる。
とくに、本発明によれば、前記した走行モードの変更時には、目標エンジン回転数が制限されて、無段変速機構の変速比が有段変速機構の変速比よりもハイ側にならないようにされるために、走行モードの変更時においてクラッチの差回転が増大することを好適に抑制することが可能となる。その結果、クラッチの差回転を小さくし、走行モード変更時のショックを小さくする上で一層好ましいものとなる。

さらにこのような構成によれば、クラッチの実際の差回転が検出された上で、この差回転が所定値以下の場合にクラッチの切り替え動作が開始されるために、クラッチ接続時のショックを小さくすることがより確実に、かつ徹底して図られる。また、クラッチの差回転がゼロになるまでクラッチの切り替え動作を待機させる必要はないため、第１の走行モードから第２の走行モードへの変更を迅速に行なわせて、燃費を良くすることも可能となる。

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。

本発明に係る車両用変速装置の概略説明図である。図１に示す車両用変速装置における走行モード切替え線図である。図１に示す車両用変速装置の変速比、動力伝達効率、およびベルト式無段変速機構のベルト掛け状態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において実行される動作制御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における概略の作用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における概略の作用の他の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、エンジン出力を、差動歯車装置２に連結された一対の車軸９ａ，９ｂ側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、スプリットクラッチＣ１、ドライブクラッチＣ２、および前後進切り替え用のブレーキＢ１を備えている。油圧制御装置３０や制御部３が付属して設けられている。
ベルト式無段変速機構４は、本発明でいう「無段変速機構」の一例に相当する。歯車式変速機構５は、本発明でいう「有段変速機構」の一例に相当する。

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γ_Bを無段階で変更可能である。プーリ４０ａは、トルクコンバータ１１からの出力を受けるプライマリ軸７０に装着されている。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７０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７０の回転駆動力を所定の変速比γ_Gで変速した上で、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に入力された駆動力の出力部とされている。遊星歯車機構６からの出力は、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。

車両用変速装置Ａにおいては、車両前進用の走行モードとして、第１の走行モードと第２の走行モードとを切替え設定可能である。
第１の走行モードは、歯車式変速機構５およびベルト式無段変速機構４のうち、ベルト式無段変速機構４のみを利用したモードである。この第１の走行モードは、スプリットクラッチＣ１をオフ、ドライブクラッチＣ２をオンにすることにより設定される。前後進切り替え用のブレーキＢ１は、車両後進時にオンとされるものであり、車両前進時にはオフのままとされる。この第１の走行モード時においては、たとえば車速、スロットル開度、および目標エンジン回転数などをパラメータとする３次元マップに基づいて変速比γ_Bが決定され、かつこの決定された変速比γ_Bとなるようにベルト式無段変速機構４が制御される。
第２の走行モードは、歯車式変速機構５およびベルト式無段変速機構４の双方を利用したトルクスプリットモードである。この第２の走行モードは、スプリットクラッチＣ１をオン、ドライブクラッチＣ２をオフに切り替えることにより設定可能である。歯車式変速機構５の変速比γ_Gは一定（固定）であるが、第２の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って制御可能である。第２の走行モードでは、動力伝達効率が高い歯車式変速機構５が用いられるため、図３に示すように、第２の走行モードの期間Ｐ２は、第１の走行モードの期間Ｐ１よりも動力伝達効率が高い状態となる。

２つのクラッチＣ１，Ｃ２は、たとえば湿式摩擦板タイプの油圧クラッチであり、交互に配されたクラッチディスクとクラッチプレートとを、油圧ピストンにより押圧させて係合可能とするものである。これらクラッチＣ１，Ｃ２以外のブレーキＢ１や、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なども油圧式であり、これらは油圧制御装置３０を利用して制御される。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、スロットル開度センサＳｃ、およびシフトセレクタＳｄなどから信号が送信され、それらのデータに基づいて車両走行モードの変更や、変速比γ_Bの制御などが行なわれる。その詳細については、後述する。

車両用変速装置Ａにおいては、図２に示すように、走行モード切替えラインＬが定められた走行モード切替え線図に基づき、第１および第２の走行モードの切り替え設定がなされる。第２の走行モードは、第１の走行モードよりも車速の高速域側に設定されている。第１および第２の走行モードの切り替えは、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bが歯車式変速機構５の変速比γ_Gに一致または略一致する条件下で行なわれる構成とされており（図３も参照）、走行モード切替えラインＬは、変速比γ_Bがγ_Gとなるポジションに相当する。

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４のフローチャートを参照しつつ説明する。

まず、シフトセレクＳｄを利用してＤレンジが選択されて車両発進がなされる場合には、第１の走行モードが設定され、ベルト式無段変速機構４の変速制御がなされる（Ｓ１：ＹＥＳ，Ｓ２）。この変速制御は、既述したように、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bを、車速、スロットル開度、および目標エンジン回転数などをパラメータとする３次元マップ（変速線図）に基づいて決定される変速比にする制御である。

車両の発進後に車両を加速させていくと、目標エンジン回転数は図２に示した走行モード切替えラインＬに到達し、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bは変速比γ_Gに一致することとなる（Ｓ３：ＹＥＳ）。すると、この時点で、次に述べるような第２の走行モードへの変更動作、およびこれに付随する制御が実行される。

すなわち、目標エンジン回転数については、図２の走行モード切替えラインＬを下回る回転数にならないように制限され、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bが変速比γ_Gよりもハイ側（変速比が小さい側）にならないように制御される（Ｓ４）。また、スプリットクラッチＣ１の差回転を検出する処理も開始される（Ｓ５）。スプリットクラッチＣ１の差回転が所定値α以下であると、第２の走行モードへの変更動作が実行される（Ｓ６：Ｓ７）。この動作は、具体的には、ドライブクラッチＣ２をオンからオフに切り替えつつ、スプリットクラッチＣ１をオフからオンに切り替える動作である。

理想的には、図５（ａ），（ｂ）に示すように、時刻ｔ１において、目標エンジン回転数が制限されて、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bが変速比γ_Gよりもハイ側になることが防止されると、同図（ｃ）に示すように、スプリットクラッチＣ１の差回転ΔＮは、早期にゼロまたはこれに近い値となる。このような状態において、スプリットクラッチＣ１の接続動作を行なわせれば、その際のショックを小さくすることが可能である。

前記の理想的な場合とは異なり、実際の動作制御においては、たとえば図６（ｂ）に示すように、時刻ｔ１において、変速比γ_Bが変速比γ_Gに一致せず、所定値αよりも大きな誤差Δγを生じている場合がある。ただし、この誤差Δγは、時間の経過に伴って徐々に
小さくなり、同図（ｃ）に示すように、スプリットクラッチＣ１の差回転も徐々に小さくなっていく。このような状況下、たとえば時刻ｔ２において、差回転が所定値αまで低下すると、その時点で第２の走行モードへの変更動作が実行される。このような構成によれば、走行モード変更時のショックをやはり小さくすることが可能である。また、スプリットクラッチＣ１の差回転がゼロになるまで走行モードの変更動作を待機したのでは、応答性に劣ることとなり、燃費が悪くなる虞もあるが、本実施形態によれば、そのような虞も適切に解消することが可能となる。
前記とは異なり、走行モードの変更途中でアクセル開度が大きくされるなどの理由から、差回転が小さくならずに増大する場合には、第２の走行モードへの切替え動作は中止され、元の第１の走行モードが維持される（Ｓ６：ＮＯ，Ｓ８：ＹＥＳ，Ｓ９，Ｓ２）。

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。

本発明でいう無段変速機構は、ベルト式無段変速機構に代えて、たとえばトロイダル方式などの無段変速機構とすることもできる。本発明でいう有段変速機は、歯車式変速機構に代えて、チェーン方式の変速機構とすることもできる。

本発明でいう第２の走行モードは、無段変速機構と有段変速機構とを併用したトルクスプリットモードに限らない。無段変速機構を利用せず、歯車式変速機構などの有段変速機構のみを利用したモードとすることもできる。

Ａ車両用変速装置
Ｃ１スプリットクラッチ
Ｃ２ドライブクラッチ
２差動歯車装置
４ベルト式無段変速機構（無段変速機構）
５歯車式変速機構（有段変速機構）
６遊星歯車機構
９ａ，９ｂ車軸
１０エンジン

Claims

無段変速機構と、変速比が固定の有段変速機構と、これら両変速機構を利用してエンジン出力が車軸側へ伝達する経路を切り替えるためのクラッチと、を備えており、
前記クラッチの切り替えにより設定される車両の走行モードとして、
前記両変速機構のうち、前記無段変速機構のみを利用した第１の走行モードと、
この第１の走行モードよりも車速の高速域側に設定され、かつ前記無段変速機構が併用され、または併用されることなく前記有段変速機構を利用した第２の走行モードと、
が選択可能とされている、車両用変速装置であって、
前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへの変更は、前記無段変速機構の変速比が前記有段変速機構の変速比と一致または略一致した時点で行なわれるように構成されており、
前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへの変更時においては、目標エンジン回転数は、前記無段変速機構の変速比が前記有段変速機構の変速比よりもハイ側にならないように制限されるとともに、前記クラッチの差回転が検出され、かつこの差回転が所定値よりも大きい場合には、この差回転が前記所定値まで減少した時点で前記クラッチの切り替え動作が開始されるように構成されていることを特徴とする、車両用変速装置。