JP6355940B2 - 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、変速比が固定された歯車式などの有段変速機構との双方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。この第２の走行モードにおいては、第１の走行モード時よりも駆動力伝達効率を高め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、前記したような車両用変速装置においては、たとえば、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て、ベルト式無段変速機構の変速比が所定のモード切替え変速比と一致する時点で、前記両走行モードを切り替えるように設定される。このような設定状態においては、たとえば第１の走行モードで車両を発進させて加速していく際に、ベルト式無段変速機構の変速比が所定のモード切替え変速比になると、その時点で第２の走行モードに変更されることとなる。
ところが、車両の実際の走行運転に際しては、第１の走行モードから第２の走行モードへの変更動作中において、たとえばアクセル操作が行なわれて目標エンジン回転数が上昇し、ベルト式無段変速機構の変速比がロー側に振れるといった場合があり得る。このような状況下において、第１の走行モードから第２の走行モードへの変更動作が続行されたのでは、走行モード切替え用のクラッチの差回転が大きくなり、走行モード変更時のショックが大きくなる。これでは、車両の乗り心地が悪化する。

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生じることを適切に防止し、車両の乗り心地を良好に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、エンジン出力が前記両変速機構を利用して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、前記クラッチのオン・オフ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、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、前記第１および第２の走行モードのうち、いずれか一方は、他方よりも車速の高速域側に設定される高速側モードとされ、かつ他方は低速側モードとされ、前記第１および第２の走行モードの切り替えは、前記無段変速機構の変速比が所定のモード切替え変速比と一致または略一致する時点で行なわれるように構成されている、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動作中のみにおいて、前記クラッチの差回転が、所定以上に大きくなった際には、前記第２の走行モードへの変更動作を中止し、前記第１の走行モードに戻す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。
すなわち、第１の走行モードから第２の走行モードへの切り替え動作中に、アクセル操作がなされるようなことに起因してクラッチの差回転が所定以上に大きくなる状況を生じた場合には、第２の走行モードへの変更動作が中止される。したがって、クラッチの差回転が大きい状態で走行モードの切り替えが実行されることは適切に回避され、車両の乗り心地をよくすることができる。
さらに、本発明によれば、クラッチの差回転が大きくなった場合に中止される走行モードの変更動作は、第１の走行モードから第２の走行モードへの変更動作であるために、第１の走行モードの設定期間を長くすることが可能である。第１の走行モードは、ベルト式などの無段変速機構のみを利用するモードであるため、変速比固定の歯車式変速機構などの有段変速機構を利用する第２の走行モードと比較すると、変速幅が大きく、第１の走行モードのみによって比較的広い車速領域をカバーすることが可能である。したがって、走行モードの変更動作が頻繁に実行されることが防止され、走行モード変更時のショックに起因して車両の乗り心地が悪化することを、より効果的に回避することができる。

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用の速度線図である。 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の概略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作用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も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（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。

この車両用変速装置Ａにおいては、車両前進用の走行モードとして、次に述べる第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、この第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。

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し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切り替えや、変速比γ_Bの変更動作などが行なわれる。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に示すような走行モード切替え用の速度線図に基づ
き、第１および第２の走行モードの切替えがなされる。同図の走行モード切替えラインＬは、第１の走行モードと第２の走行モードとの切り替えが行なわれる位置を示すラインであって、車速との関係において、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bが所定のモード切替え変速比γ_Sとなる目標エンジン回転数を示すラインである。モード切替え変速比γ_Sは、たとえば歯車式変速機構５の変速比γ_Gと同一の値とされている（図３も参照）。本実施形態においては、第１の走行モードは低速側モードとされ、かつ第２の走行モードは高速側モードとされている。

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、車両が低速側の第１の走行モードで走行している際において、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になり，第２の走行モードへの切り替え動作が開始される場合には、スプリットクラッチＣ１の差回転の検出が行なわれる（Ｓ１：ＹＥＳ，Ｓ２）。この差回転が所定以上に増大する現象を生じると、第２の走行モードへの変更動作は中止され、元の第１の走行モードが維持されることとなる（Ｓ３：ＹＥＳ，Ｓ４）。ここで、「差回転が所定以上に増大」とは、たとえば差回転が増大したことが認識できる程度に比較的僅かに増大した場合であってもよい他、差回転の値または増大幅が所定値を超える程度までやや大きめに増大した場合などであってもよく、差回転がどの程度増大した際に第２の走行モードへの変更動作を中止させるかは、任意に選択し得る事項である。
前記とは異なり、スプリットクラッチＣ１の差回転が所定以上に増大する現象が生じない場合には、走行モードの切り替え動作が継続され、第２の走行モードが設定されることとなる（Ｓ３：ＮＯ，Ｓ５）。第２の走行モードへの変更動作が完了するまでは、前記した差回転の検出処理などは継続して実行される（Ｓ６：ＮＯ，Ｓ２）。

前記した動作制御によれば、図５に示すような作用が得られる。すなわち、同図（ａ），（ｂ）に示すように、時刻ｔ１においては、目標エンジン回転数が所定の回転数ＮＬ（ＮＬは、図２の走行モード切替えラインＬに相当する回転数）に達し、変速比γ_Bがモード切替え変速比γ_Sに一致していることにより、同図（ｄ）に示すように、クラッチ油圧制御が開始される。ただし、その後の時刻ｔ２以降においては、たとえばアクセル開度の増大に起因して、目標エンジン回転数が高くなり、かつ変速比γ_Bが大きくなり始めている。その結果、同図（ｃ）に示すように、時刻ｔ３におけるクラッチの差回転ΔＮは所定値以上となっている。すると、時刻ｔ３においては、クラッチ油圧制御が中止され、元のクラッチ油圧状態に復帰する動作が開始される。
このようなことから、本実施形態によれば、クラッチの差回転が大きい状態で走行モードの切り替えが実行されることは適切に回避され、車両の乗り心地をよくすることができる。

車両用変速装置Ａにおいては、上述したように、クラッチの差回転が増大した際に中止される走行モードの変更動作は、第１の走行モードから第２の走行モードへの変更動作とされている。このため、第１の走行モードの設定期間を長くする効果が得られる。好ましくは、第２の走行モードから第１の走行モードへの変更が行なわれる場合には、前記したような規制（差回転の増大による変更動作の中止）がなされない構成とされる。このことにより、第１の走行モードの設定期間をより長くすることが可能である。
第１の走行モードは、変速機構として、ベルト式無段変速機構４のみを利用したモードであるため、変速比固定の歯車式変速機構５を利用した第２の走行モードと比較して、変速幅を大きくし、第１の走行モードのみによって比較的広い車速領域をカバーすることが可能である。したがって、第１の走行モードの設定期間を長くすることによって、走行モードの変更動作が頻繁に繰り返されることを抑制することが可能となる。これは、走行モ
ードの変更動作に伴うショックの回数を少なくし、車両の乗り心地を一層よくする効果をもたらせる。

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。

本発明においては、上述した実施形態とは反対に、第１の走行モードを高速側モードとし、かつ第２の走行モードを低速側モードとすることもできる。この場合であっても、本発明が意図する効果が得られる。
第１および第２の走行モードを切り替えるためのモード切替え変速比γ_Sは、歯車式変速機構５の変速比γ_Gと同一の値に限定されず、変速比γ_Gよりもロー側あるいはハイ側に振れた値とすることが可能である。

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。たとえば、ベルト式無段変速機構などの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

Claims (1)

1. 無段変速機構と、変速比が固定の有段変速機構と、エンジン出力が前記両変速機構を利用して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、
   前記クラッチのオン・オフ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、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、
   前記第１および第２の走行モードのうち、いずれか一方は、他方よりも車速の高速域側に設定される高速側モードとされ、かつ他方は低速側モードとされ、前記第１および第２の走行モードの切り替えは、前記無段変速機構の変速比が所定のモード切替え変速比と一致または略一致する時点で行なわれるように構成されている、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動作中のみにおいて、前記クラッチの差回転が、所定以上に大きくなった際には、前記第２の走行モードへの変更動作を中止し、前記第１の走行モードに戻す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、車両用変速装置。

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