JP6773459B2 - 無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機に関し、特に、ハイブリッド自動車に好適に用いることができるハイブリッド自動車用の無段変速機に関する。

近年、エンジンと電動モータとを併用することで車両の燃料消費率（燃費）を効果的に向上させることができるハイブリッド自動車（ＨＥＶ）が広く実用化されている。

このようなハイブリッド自動車として、特許文献１には、エンジンの駆動力をトルクコンバータ及び前後進切替機構を介して無段変速機に伝達する動力伝達系と、モータジェネレータ（電動モータ）の駆動力を直接、無段変速機に伝達する動力伝達系とを備えたハイブリッド自動車（ハイブリッドシステム）が開示されている。

このハイブリッドシステムでは、エンジンから出力された動力及びモータジェネレータ（電動モータ）から出力された動力は、それぞれ無段変速機（プライマリプーリ）に入力され、該無段変速機によって変換された後に各駆動輪に伝達される。

特開２０１２−７１７５２号公報

ところで、一般的に、エンジンは低回転側（低回転高負荷側）で運転効率がよくなる傾向があり、電動モータは高回転側で運転効率がよくなる傾向がある。すなわち、エンジンと電動モータとでは、運転効率のよい運転ポイント（高効率領域）が異なる。ここで、上述した特許文献１に記載のハイブリッドシステムでは、エンジンも電動モータ（モータジェネレータ）も無段変速機のプライマリプーリに連結されているため、該プライマリプーリに連結されるエンジン側の回転軸（エンジンの駆動力を伝達する回転軸）と電動モータ側の回転軸（電動モータの駆動力を伝達する回転軸）の回転数が同じになる。

そのため、特許文献１に記載のハイブリッドシステムでは、エンジンと電動モータをそれぞれ独立させ、エンジンと電動モータそれぞれの最も運転効率がよい運転ポイント（高効率領域）で運転することが困難であった。すなわち、運転者の要求駆動力（トルク）を満足させつつ、エンジンを、該エンジンの最も効率がよい運転ポイント（回転数等）で運転すると同時に、電動モータを、該電動モータの最も効率がよい運転ポイント（回転数等）で運転することが困難であった。よって、運転者の要求駆動力を満足させつつ、ハイブリッドシステム全体（トータル）として最も効率がよい運転ポイントを選んで運転することが困難であった。

ただし、エンジン、電動モータそれぞれに独立した無段変速機（変速機構）を設けるとすると、システムが複雑になり、コストアップや重量の増加などを招くおそれがある。そのため、コストアップや重量の増加などを抑えつつ、かつ、運転者の要求駆動力を満足させつつ、ハイブリッドシステム全体として最も効率がよくなるようにエンジン、電動モータを運転することのできる技術が望まれていた。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、コストアップや重量の増加などを抑えつつ、かつ、運転者の要求駆動力を満足させつつ、ハイブリッドシステム全体として最も効率がよくなるようにエンジン及び電動モータを運転することが可能な無段変速機を提供することを目的とする。

本発明に係る無段変速機は、エンジンの駆動力を伝達する第１回転軸に接続された第１固定シーブと、該第１固定シーブに対向して配置され、第１回転軸の軸方向に移動自在に設けられた第１可動シーブとを有する第１プライマリプーリと、電動モータの駆動力を伝達する第２回転軸に接続された第２固定シーブと、該第２固定シーブに対向配置され、第２回転軸の軸方向に移動自在に設けられた第２可動シーブとを有する第２プライマリプーリと、互いに対向して配設され、共通の出力軸に接続された、第３固定シーブ及び第４固定シーブと、当該第３固定シーブと第４固定シーブとの間に配設され、出力軸の軸方向に移動自在に設けられた共通可動シーブと、第１プライマリプーリと、第３固定シーブと共通可動シーブの一方の側面とを有して形成される第１セカンダリプーリとの間に巻装された第１動力伝達部材と、第２プライマリプーリと、第４固定シーブと共通可動シーブの他方の側面とを有して形成される第２セカンダリプーリとの間に巻装された第２動力伝達部材とを備えることを特徴とする。

本発明に係る無段変速機によれば、エンジンの駆動力を伝達する第１回転軸に接続された第１固定シーブと第１可動シーブとを有して構成される第１プライマリプーリと、第３固定シーブと共通可動シーブの一方の側面とを有して形成される第１セカンダリプーリと、第１プライマリプーリと第１セカンダリプーリとの間に巻装された第１動力伝達部材とを有して構成される第１バリエータ、及び、電動モータの駆動力を伝達する第２回転軸に接続された第２固定シーブと第２可動シーブとを有して構成される第２プライマリプーリと、第４固定シーブと共通可動シーブの他方の側面とを有して形成される第２セカンダリプーリと、第２プライマリプーリと第２セカンダリプーリとの間に巻装された第２動力伝達部材とを有して構成される第２バリエータを備え、共通可動シーブが出力軸の軸方向に移動自在に設けられている。そのため、エンジン側の変速比（第１バリエータの変速比）と電動モータ側の変速比（第２バリエータの変速比）とを独立して変更（設定）することができる。すなわち、エンジンの回転数と電動モータの回転数を独立して変更（制御）することができる。よって、運転者の要求駆動力を満足させつつ、エンジンの効率がよい運転ポイント（高効率領域）及び電動モータの効率がよい運転ポイント（高効率領域）で運転することができる。また、第１セカンダリプーリと第２セカンダリプーリの可動シーブを共通化し、２つのバリエータを一体的に構成できるため、コストアップや重量の増加などを抑えることができる。その結果、コストアップや重量の増加などを抑えつつ、かつ、運転者の要求駆動力を満足させつつ、ハイブリッドシステム全体として最も効率がよくなるようにエンジン及び電動モータを運転することが可能となる。

本発明に係る無段変速機では、第２回転軸が第１回転軸と同軸に配設され、第１固定シーブと第２固定シーブとが背中合わせに配置され、第１可動シーブと第２可動シーブとが第１固定シーブ及び第２固定シーブを挟むように対向して配置されていることが好ましい。

このようにすれば、無段変速機（バリエータ）をよりコンパクトな構成とすることができ、例えば、コストアップや重量の増加を抑えることが可能となる。

また、本発明に係る無段変速機は、上記第１回転軸に介装され、前進クラッチ及び後進クラッチを有し、第１回転軸の正転と逆転とを切替える前後進切替機構をさらに備えることが好ましい。

このようにすれば、前後進切替機構を構成するクラッチ機構（前進クラッチ及び後進クラッチ）を断続することにより、車両の走行状態に応じ、エンジン側を切り離して電動モータのみで走行（所謂ＥＶ走行）することができる。

本発明に係る無段変速機は、上記第２回転軸に介装され、該第２回転軸を介した動力伝達を断続するクラッチ機構をさらに備えることが好ましい。

このようにすれば、例えば、電動モータに電力を供給する蓄電池（高圧バッテリ）のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が低下している場合などに、電動モータ側を切り離し、エンジンのみで走行することができる。

本発明に係る無段変速機は、共通可動シーブの出力軸の軸方向の位置を制御する変速制御手段を備え、該変速制御手段が、運転者の要求駆動力、エンジンの運転効率、及び電動モータの運転効率に基づいて、共通可動シーブの位置を制御することが好ましい。

このようにすれば、運転者の要求駆動力を満足させつつ、エンジンと電動モータそれぞれの最も運転効率がよい運転ポイント（高効率領域）で運転すること、すなわち、エンジンを、該エンジンの最も効率がよい運転ポイント（回転数等）で運転すると同時に、電動モータを、該電動モータの最も効率がよい運転ポイント（回転数等）で運転することができる。よって、運転者の要求駆動力を満足させつつ、ハイブリッドシステム全体（トータル）としてシステム効率を最大化することが可能となる。

特に、本発明に係る無段変速機では、上記変速制御手段が、運転者の要求駆動力、エンジンの燃料消費率マップ、及び電動モータの効率マップに基づいて、共通可動シーブの位置を制御することが好ましい。

このようにすれば、運転者の要求駆動力を満足させつつ、より的確に、ハイブリッドシステム全体（トータル）としてシステム効率を最大化することが可能となる。

本発明によれば、コストアップや重量の増加などを抑えつつ、かつ、運転者の要求駆動力を満足させつつ、ハイブリッドシステム全体として最も効率がよくなるようにエンジン及び電動モータを運転することが可能となる。

実施形態に係る無段変速機、及び、該無段変速機が適用されたハイブリッドシステムの構成を示すスケルトン図である。 実施形態に係る無段変速機、及びハイブリッドシステムの運転モードの例を示す表である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、図１を用いて、実施形態に係る無段変速機６０の構成について説明する。図１は、無段変速機６０、及び、該無段変速機６０が適用されたハイブリッドシステム１の構成を示すスケルトン図である。

ハイブリッドシステム１は、駆動力源として、エンジン１０と電動モータ４０とを備えている。エンジン１０は、どのような形式のものでもよいが、例えば水平対向型の筒内噴射式４気筒ガソリンエンジンである。また、エンジン１０としては、例えば、高膨張比サイクルによって圧縮比を高めることにより、熱効率の向上を図ったエンジンなどが好適に用いられる。エンジン１０は、エンジン・コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）８１によって制御される。

ＥＣＵ８１には、クランクシャフトの回転位置（エンジン回転数）を検出するクランク角センサ等の各種センサが接続されている。ＥＣＵ８１は、取得したこれらの各種情報、及び後述するハイブリッド車・コントロールユニット（以下「ＨＥＶ−ＥＣＵ」という）８０からの制御情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、並びに電子制御式スロットルバルブ等の各種デバイスを制御することによりエンジン１０を制御する。また、ＥＣＵ８１は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１００を介して、エンジン回転数などの各種情報をＨＥＶ−ＥＣＵ８０に送信する。

エンジン１０のクランク軸（出力軸）１５には、クラッチ機能とトルク増幅機能を持つトルクコンバータ２０、及び、前後進切替機構３０を介して、エンジン１０からの駆動力を変換して出力する無段変速機６０が接続されている。

トルクコンバータ２０は、主として、ポンプインペラ２１、タービンライナ２２、及びステータ２３から構成されている。クランク軸（出力軸）１５に接続されたポンプインペラ２１がオイルの流れを生み出し、ポンプインペラ２１に対向して配置されたタービンライナ２２がオイルを介してエンジン１０の動力を受けて出力軸を駆動する。両者の間に位置するステータ２３は、タービンライナ２２からの排出流（戻り）を整流し、ポンプインペラ２１に還元することでトルク増幅作用を発生させる。

また、トルクコンバータ２０は、入力と出力とを直結状態にするロックアップクラッチ２４を有している。トルクコンバータ２０は、ロックアップクラッチ２４が締結されていないとき（非ロックアップ状態のとき）はエンジン１０の駆動力をトルク増幅して無段変速機６０に伝達し、ロックアップクラッチ２４が締結されているとき（ロックアップ時）はエンジン１０の駆動力を無段変速機６０に直接伝達する。

前後進切替機構３０は、駆動輪の正転と逆転（車両の前進と後進）とを切替えるものである。前後進切替機構３０は、主として、ダブルピニオン式の遊星歯車列３１、前進クラッチ３２及び後進クラッチ（後進ブレーキ）３３を備えている。前後進切替機構３０では、前進クラッチ３２、及び後進クラッチ３３それぞれの状態を制御することにより、エンジン駆動力の伝達経路を切替えることが可能に構成されている。

より具体的には、前進クラッチ３２を締結して後進クラッチ３３を解放することにより、タービン軸２５の回転がそのまま後述する第１プライマリ軸６１０に伝達され、車両を前進走行させることが可能となる。また、前進クラッチ３２を解放して後進クラッチ３３を締結することにより、遊星歯車列３１を作動させて第１プライマリ軸６１０の回転方向を逆転させることができ、車両を後進走行させることが可能となる。

なお、前進クラッチ３２及び後進クラッチ３３を解放することにより、タービン軸２５と第１プライマリ軸６１０とは切り離され、前後進切替機構３０は第１プライマリ軸６１０に動力を伝達しないニュートラル状態となる。すなわち、エンジン１０と無段変速機６０とを切り離すことができる。なお、前進クラッチ３２及び後進クラッチ３３の動作（締結／解放）は、後述するトランスミッション・コントロールユニット（以下「ＴＣＵ」という）８３、及びバルブボディ（コントロールバルブ）８４によって制御される。また、以下、特に区別する必要がない場合には、前進クラッチ３２及び後進クラッチ３３をまとめて前進／後進クラッチ３２，３３と呼ぶこともある。

一方、電動モータ４０は、例えば、三相交流タイプの交流同期モータである。なお、本実施形態では、電動モータ４０として、ロータに永久磁石を用い、ステータにコイルを用いるタイプのものを採用した。電動モータ４０は、主として車両を駆動する駆動力源として動作し、回生時には発電機として働く所謂モータジェネレータである。なお、電動モータ４０では、ロータにコイルを用い、ステータに永久磁石を用いてもよい。また、電動モータ４０として、交流同期モータに代えて、例えば、交流誘導モータや直流モータ等を用いてもよい。

電動モータ４０は、パワー・コントロールユニット（以下「ＰＣＵ」という）８２によって制御される。また、電動モータ４０の出力軸はプラネタリギヤユニット（遊星歯車機構）５０を介して無段変速機６０に接続されている。

プラネタリギヤユニット５０は、サンギヤ５０ａ、プラネタリピニオン（プラネタリキャリア）５０ｂ、及びリングギヤ（インターナルギヤ）５０ｃを有して構成されている。サンギヤ５０ａには電動モータ４０の出力軸４５が接続されており、電動モータ４０の駆動力が入力される。プラネタリピニオン（プラネタリキャリア）５０ｂには無段変速機６０の第２プライマリ軸６２０が接続されており、無段変速機６０側に駆動力が伝達（出力）される。また、リングギヤ（インターナルギヤ）５０ｃは、クラッチ（ブレーキ）５１（特許請求の範囲に記載のクラッチ機構に相当）によって、ケースに固定可能（回転を停止可能）に構成されている。そのため、クラッチ５１を締結することにより、電動モータ４０の駆動力を無段変速機６０の第２プライマリ軸６２０に伝達することができる。また、クラッチ５１を解放することにより、電動モータ４０を無段変速機６０（第２プライマリ軸６２０）から切り離すことができる。

無段変速機６０は、トルクコンバータ２０、前後進切替機構３０を介してエンジン１０のクランク軸１５と接続される第１プライマリ軸６１０（特許請求の範囲に記載のエンジンの駆動力を伝達する第１回転軸に相当）と、第１プライマリ軸６１０と同軸上に配設され、プラネタリギヤ５０を介して電動モータ４０の出力軸と接続される第２プライマリ軸６２０（特許請求の範囲に記載の電動モータの駆動力を伝達する第２回転軸に相当）と、第１プライマリ軸６１０及び第２プライマリ軸６２０と平行に配設されたセカンダリ軸６３０（特許請求の範囲に記載の共通の出力軸に相当）とを有している。

第１プライマリ軸６１０には、第１プライマリプーリ６１１が設けられている。第１プライマリプーリ６１１は、第１プライマリ軸６１０に接合された第１固定シーブ６１１１と、該第１固定シーブ６１１１に対向して、第１プライマリ軸６１０の軸方向に摺動自在（移動自在）に装着された第１可動シーブ６１１２とを有し、両シーブ６１１１，６１１２のコーン面間隔、すなわちプーリ溝幅を変更できるように構成されている。

同様に、第２プライマリ軸６２０には、第２プライマリプーリ６２１が設けられている。第２プライマリプーリ６２１は、第２プライマリ軸６２０に接合された第２固定シーブ６２１１と、該第２固定シーブ６２１１に対向して、第２プライマリ軸６２０の軸方向に摺動自在（移動自在）に装着された第２可動シーブ６２１２とを有し、両シーブ６２１１，６２１２のコーン面間隔、すなわちプーリ溝幅を変更できるように構成されている。

ここで、第１固定シーブ６１１１と第２固定シーブ６２１１とは背中合わせに配置され、第１可動シーブ６１１２と第２可動シーブ６２１２とは、第１固定シーブ６１１１及び第２固定シーブ６２１１を挟むように対向して配置されている。また、第１固定シーブ６１１１の背面と第２固定シーブ６２１１の背面との間には、例えばベアリング６１５を介在させることが好ましい。

一方、セカンダリ軸６３０には、第１セカンダリプーリ６１２及び第２セカンダリプーリ６２２が設けられている。より具体的には、第１セカンダリプーリ６１２及び第２セカンダリプーリ６２２は、互いに対向して配設され、セカンダリ軸６３０に接合された一対の固定シーブ（第３固定シーブ６１２１及び第４固定シーブ６２２１）と、該第３固定シーブ６１２１と第４固定シーブ６２２１との間に配設され、セカンダリ軸６３０の軸方向に摺動自在（移動自在）に設けられた共通可動シーブ６２１５とを有して構成されている。そして、第３固定シーブ６１２１と共通可動シーブ６２１５の一方（図面左側）の側面（コーン面）とを有して第１セカンダリプーリ６１２が構成される。同様に、第４固定シーブ６２２１と共通可動シーブ６２１５の他方（図面右側）の側面（コーン面）とを有して第２セカンダリプーリ６２２が構成される。

共通可動シーブ６２１５は、アクチュエータ６２１６（例えば電動モータ）によってセカンダリ軸６３０の軸方向に駆動される。ここで、共通可動シーブ６２１５をセカンダリ軸６３０の軸方向に移動させる機構（構成）としては、例えば、アクチュエータ６２１６の先端に取り付けられ、アクチュエータ６２１６の駆動により回転する歯車（ピニオン・ギヤ）と、直線状に歯を取り付けたラックとを組み合わせたラック・アンド・ピニオン機構などを用いることができる。その際に、共通可動シーブ６２１５を回転可能とするため、ラックにベアリングを配設し、共通可動シーブ６２１５の回転方向はベアリングで保持しつつ、軸方向には移動可能な構成とする。なお、共通可動シーブ６２１５をセカンダリ軸６３０の軸方向に移動させる構成は、上記構成に限られることなく、他の構成、例えば、ボールネジを送りモ−タ（アクチュエータ６２１６）で回転させ直線運動に変換する方式などを採用することもできる。

第１プライマリプーリ６１１と第１セカンダリプーリ６１２との間には駆動力を伝達する第１チェーン６１３（特許請求の範囲に記載の第１動力伝達部材に相当）が掛け渡されている。上述した第１プライマリプーリ６１１、第１セカンダリプーリ６１２、及び第１チェーン６１３により第１バリエータ６１が構成される。

第１プライマリプーリ６１１及び第１セカンダリプーリ６１２の溝幅を変化させて、各プーリ６１１，６１２に対する第１チェーン６１３の巻き付け径の比率（プーリ比）を変化させることにより、エンジン側（第１バリエータ６１）の変速比が無段階に変更される。なお、第１チェーン６１３の第１プライマリプーリ６１１に対する巻き付け径をＲｐ１とし、第１セカンダリプーリ６１２に対する巻き付け径をＲｓ１とすると、エンジン側（第１バリエータ６１）の変速比ｉ１は、ｉ１＝Ｒｓ１／Ｒｐ１で表される。

同様に、第２プライマリプーリ６２１と、第２セカンダリプーリ６２２との間には駆動力を伝達する第２チェーン６２３（特許請求の範囲に記載の第２動力伝達部材に相当）が掛け渡されている。上述した第２プライマリプーリ６２１、第１セカンダリプーリ６２２、及び第１チェーン６２３により第２バリエータ６２が構成される。

第２プライマリプーリ６２１及び第２セカンダリプーリ６２２の溝幅を変化させて、各プーリ６２１，６２２に対する第２チェーン６２３の巻き付け径の比率（プーリ比）を変化させることにより、電動モータ側（第２バリエータ６２）の変速比が無段階に変更される。なお、第２チェーン６２３の第２プライマリプーリ６２１に対する巻き付け径をＲｐ２とし、第１セカンダリプーリ６２２に対する巻き付け径をＲｓ２とすると、電動モータ側（第２バリエータ６２）の変速比ｉ２は、ｉ２＝Ｒｓ２／Ｒｐ２で表される。

無段変速機６０の変速比、すなわち、第１バリエータ６１の変速比及び第２バリエータ６２の変速比それぞれは、共通可動シーブ６２１５を軸方向に移動させるとによって変更される。すなわち、第１バリエータ６１（第１プライマリプーリ６１１並びに第１セカンダリプーリ６２１）、及び第２バリエータ６２（第２プライマリプーリ６１２並びに第１セカンダリプーリ６２２）それぞれの溝幅は、共通可動シーブ６２１５の軸方向の位置を調節することによって設定・変更される。

よって、エンジン側（第１バリエータ６１）の変速比と電動モータ側（第２バリエータ６２）の変速比とは逆の動きをする。すなわち、エンジン側（第１バリエータ６１）の変速比がハイ側に動くときには、電動モータ側（第２バリエータ６２）の変速比はロー側に動き、エンジン側（第１バリエータ６１）の変速比がロー側に動くときには、電動モータ側（第２バリエータ６２）の変速比はハイ側に動く。

無段変速機６０（第１チェーン６１３及び第２チェーン６２３）のチェーンスリップを防止するための油圧、すなわち、第１バリエータ６１及び第２バリエータ６２それぞれのクランプ圧は、バルブボディ（コントロールバルブ）８４によってコントロールされる。バルブボディ８４は、スプールバルブと該スプールバルブを動かすソレノイドバルブ（電磁弁）を用いてバルブボディ８４内に形成された油路を開閉することで、オイルポンプ（図示省略）から吐出された油圧を調整して、第１プライマリプーリ６１１（第１可動シーブ６１１２）の油圧室６１１３、及び第２セカンダリプーリ６２１（第２可動シーブ６２１２）の油圧室６２１３に供給する。また、バルブボディ８４は、ロックアップクラッチ２４や前後進切替機構３０（前進クラッチ３２、後進クラッチ３３）等にも調圧した油圧を供給する。

上述したように構成されているため、このハイブリッドシステム１では、エンジン１０と電動モータ４０の２つの動力で車輪（車両）を駆動することができる。また、走行条件に応じて、エンジン１０のみによる走行と、電動モータ４０のみによる走行（ＥＶ走行）と、エンジン１０及び電動モータ４０による走行とを切替えることができる。

車両の駆動力源であるエンジン１０、電動モータ４０、及び無段変速機６０は、ＨＥＶ−ＥＣＵ８０、ＥＣＵ８１、ＰＣＵ８２、ＴＣＵ８３を有して構成される制御システムによって総合的に制御される。

ＨＥＶ−ＥＣＵ８０、ＥＣＵ８１、ＰＣＵ８２、ＴＣＵ８３それぞれは、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、その記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。

ＨＥＶ−ＥＣＵ８０には、例えば、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセルペダルの開度を検出するアクセルペダルセンサ９１、及び車両の速度を検出する車速センサ９２などを含む各種センサが接続されている。また、ＨＥＶ−ＥＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、ＥＣＵ８１、ＰＣＵ８２、ＴＣＵ８３等と相互に通信可能に接続されている。ＨＥＶ−ＥＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、ＥＣＵ８１やＰＣＵ８２、ＴＣＵ８３等から、例えば、エンジン回転数や、モータ回転数、各プーリ回転数等の各種情報を受信する。

ＨＥＶ−ＥＣＵ８０は、取得したこれらの各種情報に基づいて、エンジン１０、電動モータ４０、及び無段変速機６０の駆動を総合的に制御する。ＨＥＶ−ＥＣＵ８０は、例えば、アクセルペダル開度（運転者の要求駆動力）、エンジン回転数、モータ回転数、各プーリ６１１，６２１，６１２（６２２）の回転数、車速、高電圧バッテリ９０の充電状態（ＳＯＣ）などの各種情報に基づいて、エンジン１０の要求出力、電動モータ４０のトルク指令値、及び無段変速機６０を構成する第１バリエータ６１、第２バリエータ６２それぞれの目標変速比（目標プーリ回転数）を求める。そして、ＨＥＶ−ＥＣＵ８０は、求めた要求出力、トルク指令値、目標変速比（目標プーリ回転数）などをＣＡＮ１００を介して出力する。

ＥＣＵ８１は、上記要求出力に基づいて、例えば、電子制御式スロットルバルブの開度を調節する。ＰＣＵ８２は、上記トルク指令値に基づいて、インバータ８２ａを駆動して、電動モータ４０を駆動する。

また、ＴＣＵ８３は、上記第１バリエータ６１、第２バリエータ６２それぞれの目標変速比（目標プーリ回転数）に基づいて、アクチュエータ６２１６を駆動し、共通可動シーブ６２１５を軸方向に移動させる（共通可動シーブ６２１５の軸線上の位置を調節する）。すなわち、第１バリエータ６１、第２バリエータ６２それぞれの変速比を変更する。

その際、特に、ＨＥＶ−ＥＣＵ８０は、運転者の要求駆動力（トルク）を満足させつつ、ハイブリッドシステム１の効率を最大化するようにエンジン１０、電動モータ４０、及び無段変速機６０を運転（制御）する機能を有している。そのため、ＨＥＶ−ＥＣＵ８０は、変速制御部８０ａを機能的に有している。ＨＥＶ−ＥＣＵ８０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、変速制御部８０ａの各機能が実現される。

変速制御部８０ａは、例えばアクセルペダルの開度などに応じて求められる運転者の要求駆動力、エンジン１０の運転効率、及び電動モータ４０の運転効率に基づいて、運転者の要求駆動力を満足させつつ、エンジン１０の運転効率がよい高効率領域、及び電動モータ４０の効率がよい高効率領域で運転できるように、第１バリエータ６１の目標変速比（目標プーリ回転数）及び第２バリエータ６２の目標変速比（目標プーリ回転数）を設定する。すなわち、変速制御部８０ａは、特許請求の範囲に記載の変速制御手段として機能する。

その際に、変速制御部８０ａは、運転者の要求駆動力、予めＲＯＭなどに記憶されているエンジン１０の正味燃料消費率（ＢＳＦＣ：Ｂｒａｋｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｆｕｅｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）マップ、及び電動モータ４０の効率マップ（回転数とトルクと効率との関係を定めたマップ）に基づいて、運転者の要求駆動力を満足させつつ、エンジン１０の効率がよい運転ポイント（回転数）及び電動モータ４０の効率がよい運転ポイント（回転数）で運転できるように、第１バリエータ６１の目標変速比（目標プーリ回転数）及び第２バリエータ６２の目標変速比（目標プーリ回転数）を設定する。

ＨＥＶ−ＥＣＵ８０は、設定した第１バリエータ６１の目標変速比（目標プーリ回転数）及び第２バリエータ６２の目標変速比（目標プーリ回転数）を、ＣＡＮ１００を介して、ＴＣＵ８３に出力（送信）する。また、ＨＥＶ−ＥＣＵ８０は、ハイブリッドシステム１の運転状態に応じて、前後進切替機構３０を構成する前進クラッチ３２、後進クラッチ３３の締結／解放、及び、プラネタリギヤユニット５０のクラッチ５１の締結／解放を指示する指示情報をＣＡＮ１００を介してＴＣＵ８３に出力（送信）する。

ＴＣＵ８３は、受信した第１バリエータ６１の目標変速比（目標プーリ回転数）及び第２バリエータ６２の目標変速比（目標プーリ回転数）に基づいて、共通可動シーブ６２１５の目標位置を求め、共通可動シーブ６２１５の実位置と目標位置とが一致するように、アクチュエータ６２１６を駆動して、共通可動シーブ６２１５を移動する。すなわち、ＴＣＵ８３は、エンジン側（第１バリエータ６１）の実変速比（実プーリ回転数）と、エンジン側（第１バリエータ６１）の目標変速比（目標プーリ回転数）とが一致し、かつ電動モータ側（第２バリエータ６２）の実変速比（実プーリ回転数）と、電動モータ側（第２バリエータ６２）の目標変速比（目標プーリ回転数）とが一致するように、共通可動シーブ６２１５を移動する。

また、ＴＣＵ８３は、ＣＡＮ１００を介して受信した上記指示情報に基づいて、前後進切替機構３０を構成する前進クラッチ３２、後進クラッチ３３の締結／解放（エンジン１０の接続／切離し）、及び、プラネタリギヤユニット５０のクラッチ５１の締結／解放（電動モータ４０の接続／切離し）を実行する。

次に、図２を参照しつつ、無段変速機６０を含むハイブリッドシステム１の動作について説明する。図２は、無段変速機６０、及びハイブリッドシステム１の運転モードの例を示す表である。図２では、４つの項目、すなわち、（１）エンジン１０出力状態（前進／後進クラッチ３２／３３の締結／解放による無段変速機６０との接続又は切り離し）、（２）電動モータ４０出力状態（クラッチ５１の締結／解放による無段変速機６０との接続又は切り離し）、（３）エンジン側（第１バリエータ６１）変速比、及び（４）電動モータ側（第２バリエータ６２）変速比の組み合わせにより、無段変速機６０を含むハイブリッドシステム１の運転モードを１〜６に分けて示した。以下、各運転モード１〜６について説明する。

運転モード１は、（１）エンジン１０が出力状態（前進／後進クラッチ３２／３３が締結され無段変速機６０に接続（稼働）された状態）に、（２）電動モータ４０が出力状態（クラッチ５１が締結され無段変速機６０に接続（稼働）された状態）に、（３）エンジン側（第１バリエータ６１）変速比がハイ側（低回転側）に、（４）電動モータ側（第２バリエータ６２）変速比がロー側（高回転側）に制御される運転モードである。この運転モード１では、要求駆動力を確保しつつ、エンジン１０の効率がよい低回転領域、及び電動モータ４０の効率がよい高回転領域を使用して運転することができる。すなわち、ハイブリッドシステム１全体の効率を最大化するようにエンジン１０及び電動モータ４０を運転することができる。例えば、エンジン１０を１０００ｒｐｍ程度の低回転（トルクを十分に出すことができる高効率領域）で運転し、かつ電動モータ４０を効率がよい高回転領域で運転するといった使い方ができる。

運転モード２は、（１）エンジン１０が出力状態（前進／後進クラッチ３２／３３が締結され無段変速機６０に接続（稼働）された状態）に、（２）電動モータ４０が出力状態（クラッチ５１が締結され無段変速機６０に接続（稼働）された状態）に、（３）エンジン側（第１バリエータ６１）変速比がロー側（高回転側）に、（４）電動モータ側（第２バリエータ６２）変速比がハイ側（低回転側）に制御される運転モードである。この運転モード２は、例えば発進時などに用いられるモードである。電動モータ４０は、低回転側で出力トルクが増大する傾向があるため、エンジン１０による発進時に、電動モータ４０を低回転数・高トルク領域で運転することにより、発進をアシストすることができる。

運転モード３は、（１）エンジン１０が出力状態（前進／後進クラッチ３２／３３が締結され無段変速機６０に接続（稼働）された状態）に、（２）電動モータ４０が停止状態（クラッチ５１が解放され無段変速機６０から切り離された状態）に、（３）エンジン側（第１バリエータ６１）変速比がハイ側（低回転側）に、（４）電動モータ側（第２バリエータ６２）変速比がロー側（高回転側）に制御される運転モードである。この運転モード３では、クラッチ５１を解放することにより、例えば、高速巡行中などに電動モータ４０を切り離して走行することができる。

運転モード４は、（１）エンジン１０が出力状態（前進／後進クラッチ３２／３３が締結され無段変速機６０に接続（稼働）された状態）に、（２）電動モータ４０が停止状態（クラッチ５１が解放され無段変速機６０から切り離された状態）に、（３）エンジン側（第１バリエータ６１）変速比がロー側（高回転側）に、（４）電動モータ側（第２バリエータ６２）変速比がハイ側（低回転側）に制御される運転モードである。この運転モード４では、例えば、高圧バッテリ９０のＳＯＣが低下しているときに電動モータ４０を駆動することなく、クラッチ（ブレーキ）５１を解放し、エンジン１０のみで発進することができる。

運転モード５は、（１）エンジン１０が停止状態（前進／後進クラッチ３２／３３が解放され無段変速機６０から切り離された状態）に、（２）電動モータ４０が出力状態（クラッチ５１が締結され無段変速機６０に接続（稼働）された状態）に、（３）エンジン側（第１バリエータ６１）変速比がハイ側（低回転側）に、（４）電動モータ側（第２バリエータ６２）変速比がロー側（高回転側）に制御される運転モードである。この運転モード５では、電動モータ４０の高効率領域を利用して電動モータ４０のみによる走行（ＥＶ走行）ができる。その際に、前進／後進クラッチ３２／３３を解放し、エンジン１０を切り離すことにより、エンジン１０が逆回転することを防止できる。

運転モード６は、（１）エンジン１０が停止状態（前進／後進クラッチ３２／３３が解放され無段変速機６０から切り離された状態）に、（２）電動モータ４０が出力状態（クラッチ５１が締結され無段変速機６０に接続（稼働）された状態）に、（３）エンジン側（第１バリエータ６１）変速比がロー側（高回転側）に、（４）電動モータ側（第２バリエータ６２）変速比がハイ側（低回転側）に制御される運転モードである。この運転モード６では、電動モータ４０のみで高速走行を行うことができる。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、エンジン１０の駆動力を伝達する第１プライマリ軸６１０に接続された第１固定シーブ６１１１並びに第１可動シーブ６１１２を有して構成される第１プライマリプーリ６１１と、第３固定シーブ６１２１並びに共通可動シーブ６１２５の一方の側面（コーン面））を有して形成される第１セカンダリプーリ６１２と、第１プライマリプーリ６１１と第１セカンダリプーリ６１２との間に巻装された第１チェーン６１３とを有して構成される第１バリエータ６１、及び、電動モータ４０の駆動力を伝達する第２プライマリ軸６２０に接続された第２固定シーブ６２１１並びに第２可動シーブ６２１２とを有して構成される第２プライマリプーリ６２１と、第４固定シーブ６２２１並びに共通可動シーブ６２１５の他方の側面（コーン面）を有して形成される第２セカンダリプーリ６２２と、第２プライマリプーリ６２１と第２セカンダリプーリ６２２との間に巻装された第２チェーン６２３とを有して構成される第２バリエータ６２を備え、共通可動シーブ６２１５がセカンダリ軸６３０の軸方向に移動自在に設けられている。そのため、エンジン側の変速比（第１バリエータ６１の変速比）と電動モータ側の変速比（第２バリエータ６２の変速比）とを独立して変更（設定）することができる。すなわち、エンジン１０の回転数と電動モータ４０の回転数を独立して変更（制御）することができる。よって、運転者の要求駆動力を満足させつつ、エンジン１０の効率がよい運転ポイント（高効率領域）及び電動モータ４０の効率がよい運転ポイント（高効率領域）で運転することができる。また、２つのバリエータ６１，６２を一体的に構成できるため、コストアップや重量の増加などを抑えることができる。その結果、コストアップや重量の増加などを抑えつつ、かつ、運転者の要求駆動力を満足させつつ、ハイブリッドシステム１全体として最も効率がよくなるようにエンジン１０及び電動モータ４０を運転することが可能となる。

本実施形態によれば、第２プライマリ軸６２０が第１プライマリ軸６１０と同軸に配設され、第１固定シーブ６１１１と第２固定シーブ６２１１とが背中合わせに配置され、第１可動シーブ６１１２と第２可動シーブ６２１２とが第１固定シーブ６１１１及び第２固定シーブ６２１１を挟むように、対向して配置されている。そのため、無段変速機６０（第１，第２バリエータ６１，６２）をよりコンパクトな構成とすることができ、例えば、コストアップや重量の増加などを抑えることが可能となる。

本実施形態によれば、第１プライマリ軸６１０に介装され、前進クラッチ３２及び後進クラッチ３３を有し、第１プライマリ軸６１０の正転と逆転とを切替える前後進切替機構３０を備えている。そのため、前後進切替機構３０を構成するクラッチ機構（前進クラッチ３２及び後進クラッチ３３）を断続することにより、車両の走行状態に応じ、エンジン側を切り離して電動モータ４０のみで走行（所謂ＥＶ走行）することができる。

本実施形態によれば、第２プライマリ軸６２０に介装され、該第２プライマリ軸６２０を介した動力伝達を断続するプラネタリギヤユニット５０（クラッチ５１）を備えている。そのため、例えば、電動モータ４０に電力を供給する蓄電池（高圧バッテリ）９０のＳＯＣが低下している場合などに、電動モータ４０を切り離し、エンジン１０のみで走行することができる。

本実施形態によれば、運転者の要求駆動力、エンジン１０の運転効率、及び電動モータ４０の運転効率に基づいて、共通可動シーブ６２１５の位置（すなわち、エンジン側（第１バリエータ６１）の変速比及び電動モータ側（第２バリエータ６２）の変速比）が制御される。そのため、運転者の要求駆動力を満足させつつ、エンジン１０と電動モータ４０それぞれの最も運転効率がよい運転ポイント（高効率領域）で運転すること、すなわち、エンジン１０を、該エンジン１０の最も効率がよい運転ポイント（回転数等）で運転すると同時に、電動モータ４０を、該電動モータ４０の最も効率がよい運転ポイント（回転数等）で運転することができる。よって、ハイブリッドシステム１全体としてシステム効率を最大化することが可能となる。

特に、本実施形態によれば、エンジン１０の正味燃料消費率（ＢＳＦＣ）マップ、及び電動モータ４０の効率マップに基づいて、共通可動シーブ６２１５の位置が制御される。そのため、より的確に、運転者の要求駆動力を満足させつつ、ハイブリッドシステム１全体としてシステム効率を最大化することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、電動モータ４０と無段変速機６０との間にプラネタリギヤユニット５０を介在させたが、リダクション（減速）が不要な場合には、プラネタリギヤユニット５０に代えてクラッチ機構のみを備える構成としてもよい。

上記実施形態では、制御システムとして、ＨＥＶ−ＥＣＵ８０、ＥＣＵ８１、ＰＣＵ８２、ＴＣＵ８３の各ユニットに機能を分け、かつ、それぞれのユニットをＣＡＮ１００で通信可能に接続する構成としたが、制御システムの構成、及び機能分担等は上記実施形態に限られない。例えば、変速制御部８０ａを、ＨＥＶ−ＥＣＵ８０に代えてＴＣＵ８３が備える構成としてもよい。

上記実施形態では、本発明をチェーン式の無段変速機（ＣＶＴ）に適用したが、チェーン式の無段変速機に代えて、例えば、ベルト式の無段変速機等にも適用することができる。

１ ハイブリッドシステム
１０ エンジン
２０ トルクコンバータ
３０ 前後進切替機構
３１ 遊星歯車列
３２ 前進クラッチ
３３ 後進クラッチ（後進ブレーキ）
４０ 電動モータ
５０ プラネタリギヤ（遊星歯車）ユニット
５１ クラッチ
６０ 無段変速機
６１ 第１バリエータ
６２ 第２バリエータ
６１０ 第１プライマリ軸
６１１ 第１プライマリプーリ
６１２ 第１セカンダリプーリ
６１３ 第１チェーン
６２０ 第２プライマリ軸
６２１ 第２プライマリプーリ
６２２ 第２セカンダリプーリ
６２３ 第２チェーン
６１１１ 第１固定シーブ
６１１２ 第１可動シーブ
６１１３ 油圧室
６２１１ 第２固定シーブ
６２１２ 第２可動シーブ
６２１３ 油圧室
６１２１ 第３固定シーブ
６２２１ 第４固定シーブ
６２１５ 共通可動シーブ
６２１６ アクチュエータ
６３０ セカンダリ軸
８０ ＨＥＶ−ＥＣＵ
８０ａ 変速制御部
８１ ＥＣＵ
８２ ＰＣＵ
８３ ＴＣＵ
８４ バルブボディ（コントロールバルブ）

Claims (6)

1. エンジンの駆動力を伝達する第１回転軸に接続された第１固定シーブと、該第１固定シーブに対向して配置され、前記第１回転軸の軸方向に移動自在に設けられた第１可動シーブと、を有する第１プライマリプーリと、
   前記電動モータの駆動力を伝達する第２回転軸に接続された第２固定シーブと、該第２固定シーブに対向配置され、前記第２回転軸の軸方向に移動自在に設けられた第２可動シーブと、を有する第２プライマリプーリと、
   互いに対向して配設され、共通の出力軸に接続された、第３固定シーブ及び第４固定シーブと、
   当該第３固定シーブと第４固定シーブとの間に配設され、前記出力軸の軸方向に移動自在に設けられた共通可動シーブと、
   前記第１プライマリプーリと、前記第３固定シーブと前記共通可動シーブの一方の側面とを有して形成される第１セカンダリプーリとの間に巻装された第１動力伝達部材と、
   前記第２プライマリプーリと、前記第４固定シーブと前記共通可動シーブの他方の側面とを有して形成される第２セカンダリプーリとの間に巻装された第２動力伝達部材と、
   前記共通可動シーブを前記出力軸の軸方向に移動させる駆動力を発生するアクチュエータと、を備え、
   前記共通可動シーブは、前記アクチュエータの駆動力に応じて、前記一方の側面及び前記他方の側面が、同じ方向に同じ距離だけ移動するように構成されていることを特徴とする無段変速機。
2. 前記第２回転軸は、前記第１回転軸と同軸に配設され、
   前記第１固定シーブと前記第２固定シーブとは背中合わせに配置され、
   前記第１可動シーブと前記第２可動シーブとは、前記第１固定シーブ及び前記第２固定シーブを挟むように、対向して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記第１回転軸に介装され、前進クラッチ及び後進クラッチを有し、前記第１回転軸の正転と逆転とを切替える前後進切替機構をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の無段変速機。
4. 前記第２回転軸に介装され、該第２回転軸を介した動力伝達を断続するクラッチ機構をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無段変速機。
5. 前記共通可動シーブの前記出力軸の軸方向の位置を制御する変速制御手段を備え、
   前記変速制御手段は、運転者の要求駆動力、前記エンジンの運転効率、及び前記電動モータの運転効率に基づいて、前記共通可動シーブの位置を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無段変速機。
6. 前記変速制御手段は、運転者の要求駆動力、前記エンジンの燃料消費率マップ、及び前記電動モータの効率マップに基づいて、前記共通可動シーブの位置を制御することを特徴とする請求項５に記載の無段変速機。

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