JP6316608B2

JP6316608B2 - トルクスプリット方式の車両用変速装置

Info

Publication number: JP6316608B2
Application number: JP2014018060A
Authority: JP
Inventors: 光秀大窪
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2034-01-31
Also published as: JP2015145693A

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、および遊星歯車機構を備えている。エンジン出力をベルト式無段変速機構および歯車式変速機構のそれぞれに入力させ、かつこれら２系統の変速機構を介して減速された駆動力を遊星歯車機構に入力させると、遊星歯車機構からはそれらが合成された駆動力が出力し、この駆動力を車輪側（差動歯車装置側）に伝達させることが可能である。ベルト式無段変速機構は、変速ショックをなくすことが可能であるものの、一般的にはベルトとプーリとの滑りなどに起因し、動力伝達効率に劣るといった不利がある。歯車式変速機構を併用して動力を伝達させれば、前記不利を解消して伝達効率を優れたものとし、燃費をよくすることが可能である。

前記したような車両用変速装置においては、たとえばベルト式無段変速機構の出力が遊星歯車機構のサンギヤに入力し、かつ歯車式変速機構の出力がキャリヤに入力するように設定されて、遊星歯車機構のリングギヤが出力部となるように設定される。このような設定状態においては、遊星歯車機構のキャリヤを回転止め状態にすると、サンギヤの回転がピニヨンギヤを介してリングギヤに伝達するため、リングギヤの回転方向がサンギヤの回転方向とは反対となり、車両の後進モードが設定される。この後進モードにおいては、前記両変速機構のうち、ベルト式無段変速機構のみを介して減速される駆動力が車軸側へ出力される。

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、車両の後進モードを設定する場合、前記したように遊星歯車機構のキャリヤの回転を停止させるが、このような設定状態においては、後進時におけるトータルの最大減速比が、前進モード時のトータルの最大減速比よりもかなり大きくなる。
この点をより具体的に説明すると、まず後進モード時には、前述したように、サンギヤからピニヨンギヤを介してリングギヤに駆動力伝達がなされる。このため、リングギヤの歯数をＺｒ、サンギヤの歯数をＺｓとすると（Ｚｒ＞Ｚｓの関係）、後進モード時には、前進モード時と比較して減速比がＺｒ／Ｚｓ倍に増大することとなる。
このように、後進モード時の減速比が、前進モード時の減速比よりもかなり大きくされると、車速が比較的低速であるにも拘わらずエンジン回転数が高くなり、レブリミットを超え易くなる。燃費性能も悪化する。さらに、後進モード時の出力側トルクが大きくなるため、これに対応して変速装置の各部の強度アップを図る必要が生じる。これは、変速装置の大型化、重量増加、および製造コストの上昇を招く要因となる。その他、車両後進時のトルク増大に起因し、駐車スペースへの後進時に車両が車止めを乗り越えるといった虞も生じる。

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、車両の後進モード時に前進モード時よりもかなり大きな減速比で車両が走行する不具合を適切に解消す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、エンジン出力を減速させることが可能なギヤ対と、このギヤ対を介して減速された回転力がそれぞれ入力可能な無段変速機構および歯車式変速機構と、これら無段変速機構および歯車式変速機構から出力される駆動力をサンギヤおよびキャリヤによってそれぞれ受けることが可能であり、かつリングギヤが前記駆動力の出力部となるように設定された遊星歯車機構と、を備えており、前記遊星歯車機構のキャリヤを回転止め状態とすることにより車両の後進モードが設定され、この後進モードにおいては、前記無段変速機構を利用した走行モードとされる、トルクスプリット方式の車両用変速装置であって、前記車両の停車時には、前記無段変速機構の変速比が最大変速比とされ、かつこの状態において、前記車両の後進モード以外のモードから前記車両の後進モードに切り替えられる際には、この後進モードの設定前において、前記無段変速機構の入力軸および出力軸としてのプライマリ軸およびセカンダリ軸の回転数を略同一とする変速比減少制御が実行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。
後進モード時の無段変速機の変速比を小さくし、前進モード時のトータルの減速比と同等程度またはそれに近い減速比とすることが可能である。その結果、車速が比較的低速であるにも拘わらずエンジン回転数がかなり高くなることが回避され、レブリミットを超え易くなる不具合を解消し得るとともに、燃費性能の悪化も防止することができる。さらに、後進モード時の出力側トルクの増大に対応して変速装置の各部の強度アップを図るような必要もなくなり、変速装置の小型・軽量化、ならびに製造コストの低減を促進することができる。車両後進時のトルク増大に起因して、車両が駐車スペースへの後進時に車止めを乗り越えるといった虞も適切に防止することが可能である。

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。図１に示す車両用変速装置の速度線図である。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。

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減速比でキャリヤ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おり、このリングギヤ６２に出力軸８１が連結されている。出力軸８１には、差動歯車装置２のリングギヤ２０に駆動力を伝達するためのギヤ８２が取り付けられている。

この車両用変速装置Ａにおいては、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、前後進切り替え用のブレーキＢ１をオフにした場合には、ベルト式無段変速機構４のみを利用した非トルクスプリットの車両前進モードとなる。
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、ブレーキＢ１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の車両前進モードとなる。歯車式変速機構５の減速比は一定であるが、トルクスプリットのモードにおいては、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、トータルの減速比をベルト式無段変速機構４の変速比の変更によって制御することが可能である。
スプリットクラッチＣ１をオフ、ドライブクラッチＣ２をオフ、ブレーキＢ１をオンにした場合には、ベルト式無段変速機構４のみを利用した非トルクスプリットの車両後進モードとなる。

ベルト式無段変速機構４のプーリ４０ａ，４０ｂ、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、およびシフトセレクタ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、変速比の変更動作が行なわれる。

この車両用変速装置Ａにおいては、シフトセレクタＳｃにおいて、Ｒレンジ以外のレンジからＲレンジに切り替える操作が行なわれた場合には、後述するように、ベルト式無段変速機構４の変速比γを、それ以前に設定されている最大変速比γmaxから所定値Δγだけ小さくする変速比減少制御が、制御部３の制御により実行される。

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、車両の前進走行中においては、車速、およびエンジン回転数に応じた変速制御が行なわれる（Ｓ１：ＮＯ，Ｓ７，Ｓ８）。これに対し、車両が停車状態になると、ベルト
式無段変速機構４の変速比γは、最大変速比γmaxとされる（Ｓ１：ＹＥＳ，Ｓ２）。これは、車両の走行開始時には、大きなトルクが必要とされるため、これに対応するためである。

次いで、シフトセレクタＳｃにおいて、Ｒレンジ以外のレンジ（たとえばＤレンジ）からＲレンジへの切り替えがなされた場合には、ベルト式無段変速機構４の変速比γを所定値Δγだけ減少させる変速比減少制御が行なわれる（Ｓ３：ＹＥＳ，Ｓ４）。この変速比減少制御が完了した後に、後進モードへの実際の切り替え動作が実行される（Ｓ５）。後進モードへの切り替え動作は、既述したように、ブレーキＢ１をオン、スプリットクラッチＣ１およびドライブクラッチＣ２をオフに設定する動作である。もちろん、停車中にＲレンジへの切り替えがなされず、車両を前進させるための操作があった場合には、前記したステップＳ４の変速比減少制御は実行されない（Ｓ３：ＮＯ，Ｓ６：ＹＥＳ）。

前記したように後進モードへの切り替え動作前に、ベルト式無段変速機構４の変速比減少制御がなされると、車両後進時の減速比が減少し、車両後進時における出力側のトルクを小さくすることが可能となる。
以下、この点を、図２の速度線図を参照してより詳細に説明する。

まず、図２において入力ギヤ７０に対し、回転速度「１」の単位入力があると、プライマリ軸７２の回転速度は、入力ギヤ７０，７１の歯数に対応した回転速度Ｎａに減速する。停車時においては、ベルト式無段変速機構４の変速比γは、最大変速比γmaxとされる。従来技術においては、γmaxのまま後進モードに切り替えられているが、この場合には同図の破線Ｌｂに示すように、サンギヤ６０(セカンダリ軸８０)は回転速度Ｎｂ’、キャリヤ６３は回転速度ゼロ、出力部であるリングギヤ６２は回転速度Ｎｃ’となる。回転速度Ｎｃ’は、ベルト式無段変速機構４が最大変速比γmaxに設定されている場合の車両前進時のリングギヤ６２の回転速度Ｎｃ”と比較すると、かなり低速である。その理由は「背景技術」の欄で述べたように、後進モード時には、減速比が、Ｚｒ／Ｚｓ倍に増大するからである（Ｚｒ：リングギヤの歯数、Ｚｓ：サンギヤの歯数）。

これに対し、本実施形態においては、後進モードに切り替えられる前に、ベルト式無段変速機構４の変速比γがΔγだけ小さくされ、図２の実線Ｌａに示すように、サンギヤ６０(セカンダリ軸８０)は回転速度Ｎｂ、キャリヤ６３は回転速度ゼロ、出力部であるリングギヤ６２は回転速度Ｎｃとなる。ここで、リングギヤ６２の回転速度Ｎｃ，Ｎｃ’を比較すると、Ｎｃ＞Ｎｃ’であり、本実施形態によれば、後進モード設定時における減速比を従来技術よりも小さくすることが可能である。

Δγの具体的な値は、図２に示すように、プライマリ軸７２の回転速度Ｎａと、セカンダリ軸８０の回転速度Ｎｂとが、略同一となる値である。

本実施形態によれば、車両後進時の減速比が過大または過大気味になることが回避されるために、車速が比較的低速であるにも拘わらずエンジン回転数がかなり高くなることが回避され、燃費性能をよくすることができる。後進モード時における出力側トルクの増大に対応して車両用変速装置Ａの各部の強度アップを図るような必要もなくなり、変速装置の小型・軽量化、ならびに製造コストの低減を促進することも可能である。

なお、図２の一点鎖線Ｌｃは、車両前進時においてベルト式無段変速機構４の変速比γを、最小変速比γminに設定した場合を示している。この一点鎖線Ｌｃよりも図面上側の
領域(低速領域)では、ベルト式無段変速機構４のみを利用した非トルクスプリットモードとされ、一点鎖線Ｌｃよりも図面下側の領域(高速領域)では、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モードとされる。

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減速比を問わない。

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
６０サンギヤ（遊星歯車機構の）
６２リングギヤ（遊星歯車機構の）
６３キャリヤ（遊星歯車機構の）

Claims

エンジン出力を減速させることが可能なギヤ対と、
このギヤ対を介して減速された回転力がそれぞれ入力可能な無段変速機構および歯車式変速機構と、
これら無段変速機構および歯車式変速機構から出力される駆動力をサンギヤおよびキャリヤによってそれぞれ受けることが可能であり、かつリングギヤが前記駆動力の出力部となるように設定された遊星歯車機構と、
を備えており、
前記遊星歯車機構のキャリヤを回転止め状態とすることにより車両の後進モードが設定され、この後進モードにおいては、前記無段変速機構を利用した走行モードとされる、トルクスプリット方式の車両用変速装置であって、
前記車両の停車時には、前記無段変速機構の変速比が最大変速比とされ、かつこの状態において、前記車両の後進モード以外のモードから前記車両の後進モードに切り替えられる際には、この後進モードの設定前において、前記無段変速機構の入力軸および出力軸としてのプライマリ軸およびセカンダリ軸の回転数を略同一とする変速比減少制御が実行されるように構成されてい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。