JP7278024B2

JP7278024B2 - 変速機の制御装置

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Publication number: JP7278024B2
Application number: JP2017073308A
Authority: JP
Inventors: 秀樹安江; 大輔岸; 正己中嶋; 淳一山本; 宏宮地
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2023-05-19
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: JP2018173152A

Description

本発明は、インプット軸（入力軸）に入力される動力を２系統に分割してアウトプット軸（出力軸）に伝達可能な変速機とともに車両に搭載される制御装置に関する。

自動車などの車両に搭載される変速機として、エンジンの動力を無段階に変速する無段変速機構と、エンジンの動力を無段変速機構を経由せずに伝達する歯車機構と、無段変速機構からの動力と歯車機構からの動力とを合成するための遊星歯車機構とを備えたものが提案されている。この変速機では、エンジンからの動力を無段変速機構と歯車機構とに分割し、その分割された各動力を遊星歯車機構で合成して車輪に伝達することができる。

特開２００４－１７６８９０号公報

駆動源の動力を２系統に分割して伝達可能な変速機は、動力分割式無段変速機として、出願人も提案している。

その提案に係る動力分割式無段変速機には、無段変速機構、スプリット変速機構（平行軸式歯車機構）および遊星歯車機構が含まれる。無段変速機構は、公知のベルト式の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）と同様の構成を有している。無段変速機構のプライマリ軸には、インプット軸に入力されるエンジンの動力が伝達される。無段変速機構のセカンダリ軸は、遊星歯車機構のサンギヤに接続されている。スプリット変速機構は、インプット軸の動力が伝達／遮断されるスプリットドライブギヤと、スプリットドライブギヤとギヤ列を構成し、遊星歯車機構のキャリアと一体回転するスプリットドリブンギヤとを備えている。遊星歯車機構のリングギヤには、アウトプット軸が接続されている。アウトプット軸の回転は、デファレンシャルギヤに伝達され、デファレンシャルギヤから左右の駆動輪に伝達される。

この動力分割式無段変速機では、前進走行時における動力伝達モードとして、ベルトモードおよびスプリットモードが設けられている。

ベルトモードでは、遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとを結合／分離する第１クラッチが係合されて、サンギヤとリングギヤとが結合される。また、インプット軸とスプリットドライブギヤとの間での動力の伝達／遮断を切り替える第２クラッチが解放されて、スプリットドライブギヤが自由回転状態（フリー）にされ、遊星歯車機構のキャリアが自由回転状態にされる。そのため、無段変速機構から出力される動力により、サンギヤおよびリングギヤが一体的に回転し、アウトプット軸がリングギヤと一体的に回転する。したがって、ベルトモードでは、が無段変速機構の変速比（ベルト変速比）が大きいほど、そのベルト変速比に比例して、動力分割式無段変速機の変速比（インプット軸の回転数／アウトプット軸の回転数）であるユニット変速比が大きくなる。

スプリットモードでは、第１クラッチが解放されて、遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとの結合が解除される。そのため、無段変速機構から出力される動力により、サンギヤが回転する。一方、第２クラッチが係合されて、インプット軸からスプリットドライブギヤに動力が伝達され、その動力がスプリットドライブギヤからスプリットドリブンギヤを介することにより一定のスプリット変速比で変速されて、遊星歯車機構のキャリアに入力される。そのため、スプリットモードでは、ベルト変速比が大きいほどユニット変速比が小さくなり、スプリット変速比以下の変速比を実現することができる。

ユニット変速比がスプリット変速比を跨いで変更される場合、そのユニット変速比の変更には、ベルトモードとスプリットモードとの切り替えが伴う。このモードの切り替えは、第１クラッチと第２クラッチとの係合の切り替え（第１クラッチと第２クラッチとの掛け替え）により達成される。

ベルト変速比とスプリット変速比とがずれている状態では、サンギヤとキャリアとの間に差回転が生じているので、第１クラッチと第２クラッチとの係合が切り替えられると、その差回転による変速ショックが発生する場合がある。そのため、ベルト変速比がスプリット変速比とほぼ一致する状態において、解放側の第１クラッチまたは第２クラッチの油圧を低減させつつ、係合側の第２クラッチまたは第１クラッチの油圧を上昇させることにより、第１クラッチと第２クラッチとの係合とが切り替えられる。

しかしながら、油圧の立ち上がりのばらつきなど、種々の要因により、ベルト変速比とスプリット変速比との間にずれが生じた状態で第１クラッチと第２クラッチとの係合が切り替えられる場合がある。

かかる課題は、出願人が提案している動力分割式無段変速機に限らず、インプット軸とアウトプット軸との間での動力伝達経路が互いに異なる第１モードと第２モードとの切り替えを第１モードでの変速比と第２モードでの変速比とが一致した状態で行うことができる変速機に共通する課題である。

本発明の目的は、第１モードでの変速比と第２モードでの変速比とがずれた状態で第１モードと第２モードとの切り替えが行われることを抑制できる、変速機の制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る変速機の制御装置は、インプット軸、アウトプット軸、インプット軸に入力される動力を無段階に変速する無段変速機構、ならびに油圧により係合／解放される第１係合要素および第２係合要素を含み、インプット軸とアウトプット軸との間で動力を伝達するモードとして、第１係合要素の係合および第２係合要素の解放により、第１モードが構成され、第１係合要素の解放および第２係合要素の係合により、第１モードと動力伝達経路が異なる第２モードが構成され、第１モードおよび第２モードの少なくとも一方において、無段変速機構を介して動力が伝達され、無段変速機構の変速比が特定の値をとる場合に、第１モードの動力伝達経路の変速比と第２モードの動力伝達経路の変速比とが一致するように構成された変速機の制御装置であって、無段変速機構の変速比を変更する変速制御手段と、第１係合要素の係合と第２係合要素の係合との切り替えに際して、第１モードでの変速比と第２モードでの変速比とが一致したことに応じて、解放側の第２係合要素または第１係合要素の油圧を当該解放側の第２係合要素または第１係合要素の係合が維持される油圧に保持したまま、係合側の第１係合要素または第２係合要素の油圧を当該係合側の第１係合要素または第２係合要素が係合する油圧に一気に上昇させる指令を出力するダブルクラッチ制御手段とを含む。

この構成によれば、第１係合要素が係合され、第２係合要素が解放された状態では、第１モードが構成される。一方、第１係合要素が解放され、第２係合要素が係合された状態では、第２モードが構成される。第１モードおよび第２モードの少なくとも一方では、インプット軸とアウトプット軸との間で無段変速機構を介して動力が伝達される。また、無段変速機構の変速比が特定の値をとる場合に、第１モードでの変速比と第２モードでの変速比とが一致する。

第１係合要素と第２係合要素との係合の切り替えの際には、無段変速機構の変速比が特定の値に向けて変更される。そして、無段変速機構の変速比が特定の値と一致したことに応じて、ダブルクラッチ制御が実施され、解放側の第２係合要素または第１係合要素の係合を保持、つまり解放側の第２／第１係合要素の油圧の指令値を当該解放側の第２係合要素または第１係合要素の係合が維持される油圧に応じた指令値に保持したまま、係合側の第１係合要素または第２係合要素の油圧の指令値が当該係合側の第１係合要素または第２係合要素が係合する油圧に応じた指令値に一気に上げられて、係合側の第１係合要素または第２係合要素が係合する。

かかるダブルクラッチ制御により、第１係合要素および／または第２係合要素の油圧の立ち上がりにばらつき（応答ばらつき）があっても、無段変速機構の変速比が特定の値と一致した状態で第１係合要素と第２係合要素との係合を切り替えることができる。そのため、無段変速機構の変速比が特定の値からずれた状態で第１係合要素と第２係合要素との係合の切り替えが行われることを抑制でき、無段変速機構の変速比が特定の値からずれた状態での当該切り替えによる変速ショックの発生を抑制できる。また、ダブルクラッチ制御中、第１係合要素の伝達トルク容量と第２係合要素の伝達トルク容量との合計がエンジントルクをはるかに上回ることにより、第１係合要素および第２係合要素の油圧の応答ばらつきを学習しなくても、エンジンの吹き上がりを抑制できる。

さらには、係合側の第１係合要素または第２係合要素の油圧の指令値が一気に上げられるので、係合側の第１係合要素または第２係合要素の係合に要する時間を短縮でき、ひいては第１係合要素と第２係合要素との係合の切り替えに要する時間（変速時間）を短縮することができる。

制御装置は、変速制御手段により無段変速機構の変速比が特定の値に向けて変更されている間に、係合側の第１係合要素または第２係合要素に油圧を供給する準備制御を実施する準備制御手段をさらに含む構成であってもよい。

無段変速機構の変速比が特定の値に向けて変更されている間に、準備制御が実施され、係合側の第１係合要素または第２係合要素に油圧が供給される。これにより、係合側の第１係合要素または第２係合要素のクラッチピストンがクラッチプレートに押圧されずに当接した状態、つまり係合側の第１係合要素または第２係合要素がガタ詰めされた状態になる。

変速機は、無段変速機構のセカンダリプーリと一体的に回転するサンギヤ、アウトプット軸と一体的に回転するリングギヤおよびスプリット変速機構から動力が伝達されるキャリアを含む遊星歯車機構を含む構成であり、第１係合要素は、サンギヤとリングギヤとを一体回転可能に結合／分離するために油圧により係合／解放され、第２係合要素は、スプリット変速機構によるキャリアへの動力の伝達／遮断を切り替えるために油圧により係合／解放されてもよい。

この構成により、第１係合要素が解放され、第２係合要素が係合された状態では、ベルト変速比が大きいほどユニット変速比が小さくなり、ユニット変速比がスプリット変速比（スプリット機構による一定の変速比）以下となる。よって、変速機では、第１／第２係合要素の係合状態を切り替えて（第１／第２係合要素を掛け替えて）使用することにより、変速機全体での変速比幅を無段変速機構単独での変速比幅よりも大きく確保することがきる。

本発明によれば、第１モードでの変速比と第２モードでの変速比とがずれた状態で第１係合要素と第２係合要素との係合の切り替えが行われることを抑制でき、当該切り替えによる変速ショックの発生を抑制できる。また、第１係合要素と第２係合要素との係合の切り替えに要する時間、つまり第１モードと第２モードとの切り替えに要する時間を短縮することができる。

動力分割式無段変速機を含む駆動系の構成を示すスケルトン図である。動力分割式無段変速機に備えられる各係合要素の状態を示す図である。動力分割式無段変速機に備えられる遊星歯車機構のサンギヤ、キャリアおよびリングギヤの回転数（回転速度）の関係を示す共線図である。動力分割式無段変速機に備えられる無段変速機構の変速比（ベルト変速比）と動力分割式無段変速機全体の変速比（ユニット変速比）との関係を示す図である。本発明の一実施形態に係る制御系の構成を示す図である。モード切替時のクラッチ圧（指令値）の時間変化を示す図である。無段変速機構の動力伝達状態とベルト変速比と推力比との関係を示す図である。モード切替時のクラッチ圧（指令値）の時間変化の他の例を示す図である。モード切替時の係合側のクラッチ圧（指令値）の変形例について説明するための図である。モード切替時の解放側のクラッチ圧（指令値）の変形例について説明するための図である。モード切替時の解放側のクラッチ圧（指令値）の他の変形例について説明するための図である。モード切替時の解放側のクラッチ圧（指令値）のさらに他の変形例について説明するための図である。モード切替時の解放側のクラッチ圧（指令値）の第４の変形例について説明するための図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の駆動系＞
図１は、車両１の駆動系の構成を示すスケルトン図である。

車両１は、エンジン２を駆動源とする自動車である。

エンジン２には、エンジン２の燃焼室への吸気量を調整するための電子スロットルバルブ、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）および燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグなどが設けられている。また、エンジン２には、その始動のためのスタータが付随して設けられている。エンジン２の動力は、トルクコンバータ３および動力分割式無段変速機４を介して、デファレンシャルギヤ５に伝達され、デファレンシャルギヤ５からドライブシャフト６Ｌ，６Ｒを介して駆動輪（たとえば、左右の前輪または後輪）に伝達される。

エンジン２は、Ｅ／Ｇ出力軸１１を備えている。Ｅ／Ｇ出力軸１１は、エンジン２が発生する動力により回転される。

トルクコンバータ３は、ポンプインペラ２１、タービンランナ２２およびロックアップクラッチ（ロックアップ機構）２３を備えている。ポンプインペラ２１には、Ｅ／Ｇ出力軸１１が連結されており、ポンプインペラ２１は、Ｅ／Ｇ出力軸１１と同一の回転軸線を中心に一体的に回転可能に設けられている。タービンランナ２２は、ポンプインペラ２１と同一の回転軸線を中心に回転可能に設けられている。ロックアップクラッチ２３は、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２とを直結／分離するために設けられている。ロックアップクラッチ２３が係合されると、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２とが直結され、ロックアップクラッチ２３が解放されると、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２とが分離される。

ロックアップクラッチ２３が解放された状態において、Ｅ／Ｇ出力軸１１が回転されると、ポンプインペラ２１が回転する。ポンプインペラ２１が回転すると、ポンプインペラ２１からタービンランナ２２に向かうオイルの流れが生じる。このオイルの流れがタービンランナ２２で受けられて、タービンランナ２２が回転する。このとき、トルクコンバータ３の増幅作用が生じ、タービンランナ２２には、Ｅ／Ｇ出力軸１１の動力（トルク）よりも大きな動力が発生する。

ロックアップクラッチ２３が係合された状態では、Ｅ／Ｇ出力軸１１が回転されると、Ｅ／Ｇ出力軸１１、ポンプインペラ２１およびタービンランナ２２が一体となって回転する。

動力分割式無段変速機４は、インプット軸３１、アウトプット軸３２、無段変速機構３３、逆転ギヤ機構３４、遊星歯車機構３５およびスプリット変速機構３６を備えている。

インプット軸３１は、トルクコンバータ３のタービンランナ２２に連結され、タービンランナ２２と同一の回転軸線を中心に一体的に回転可能に設けられている。

アウトプット軸３２は、インプット軸３１と平行に設けられている。アウトプット軸３２には、出力ギヤ３７が相対回転不能に支持されている。出力ギヤ３７は、デファレンシャルギヤ５（デファレンシャルギヤ５のリングギヤ）と噛合している。

無段変速機構３３は、公知のベルト式の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）と同様の構成を有している。具体的には、無段変速機構３３は、プライマリ軸４１と、プライマリ軸４１と平行に設けられたセカンダリ軸４２と、プライマリ軸４１に相対回転不能に支持されたプライマリプーリ４３と、セカンダリ軸４２に相対回転不能に支持されたセカンダリプーリ４４と、プライマリプーリ４３とセカンダリプーリ４４とに巻き掛けられたベルト４５とを備えている。

プライマリプーリ４３は、プライマリ軸４１に固定された固定シーブ５１と、固定シーブ５１にベルト４５を挟んで対向配置され、プライマリ軸４１にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持された可動シーブ（プライマリシーブ）５２とを備えている。可動シーブ５２に対して固定シーブ５１と反対側には、プライマリ軸４１に固定されたシリンダ５３が設けられ、可動シーブ５２とシリンダ５３との間に、油圧室５４が形成されている。

セカンダリプーリ４４は、セカンダリ軸４２に固定された固定シーブ５５と、固定シーブ５５にベルト４５を挟んで対向配置され、セカンダリ軸４２にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持された可動シーブ（セカンダリシーブ）５６とを備えている。可動シーブ５６に対して固定シーブ５５と反対側には、セカンダリ軸４２に固定されたシリンダ５７が設けられ、可動シーブ５６とシリンダ５７との間に、油圧室５８が形成されている。回転軸線方向において、固定シーブ５５と可動シーブ５６との位置関係は、プライマリプーリ４３の固定シーブ５１と可動シーブ５２との位置関係と逆転している。

無段変速機構３３では、プライマリプーリ４３およびセカンダリプーリ４４の各油圧室５４，５８に供給される油圧が制御されて、プライマリプーリ４３およびセカンダリプーリ４４の各溝幅が変更されることにより、プライマリプーリ４３とセカンダリプーリ４４とのプーリ比が連続的に無段階で変更される。

具体的には、プーリ比が小さくされるときには、プライマリプーリ４３の油圧室５４に供給される油圧が上げられる。これにより、プライマリプーリ４３の可動シーブ５２が固定シーブ５１側に移動し、固定シーブ５１と可動シーブ５２との間隔（溝幅）が小さくなる。これに伴い、プライマリプーリ４３に対するベルト４５の巻きかけ径が大きくなり、セカンダリプーリ４４の固定シーブ５５と可動シーブ５６との間隔（溝幅）が大きくなる。その結果、プライマリプーリ４３とセカンダリプーリ４４とのプーリ比が小さくなる。

プーリ比が大きくされるときには、プライマリプーリ４３の油圧室５４に供給される油圧が下げられる。これにより、セカンダリプーリ４４の推力（セカンダリ推力）に対するプライマリプーリ４３の推力（プライマリ推力）の比である推力比が小さくなり、セカンダリプーリ４４の固定シーブ５５と可動シーブ５６との間隔が小さくなるとともに、固定シーブ５１と可動シーブ５２との間隔が大きくなる。その結果、プライマリプーリ４３とセカンダリプーリ４４とのプーリ比が大きくなる。

一方、プライマリプーリ４３およびセカンダリプーリ４４の推力は、プライマリプーリ４３およびセカンダリプーリ４４とベルト４５との間で滑りが生じない大きさを必要とする。そのため、インプット軸３１に入力されるトルクの大きさに応じた推力が得られるよう、セカンダリプーリ４４の油圧室５８に供給される油圧が制御される。

逆転ギヤ機構３４は、インプット軸３１に入力される動力を逆転かつ減速させてプライマリ軸４１に伝達する構成である。具体的には、逆転ギヤ機構３４は、インプット軸３１に相対回転不能に支持されるインプット軸ギヤ６１と、インプット軸ギヤ６１よりも大径で歯数が多く、プライマリ軸４１にスプライン嵌合により相対回転不能に支持されて、インプット軸ギヤ６１と噛合するプライマリ軸ギヤ６２とを含む。

遊星歯車機構３５は、サンギヤ７１、キャリア７２およびリングギヤ７３を備えている。サンギヤ７１は、セカンダリ軸４２にスプライン嵌合により相対回転不能に支持されている。キャリア７２は、アウトプット軸３２に相対回転可能に外嵌されている。キャリア７２は、複数個のピニオンギヤ７４を回転可能に支持している。複数個のピニオンギヤ７４は、円周上に配置され、サンギヤ７１と噛合している。リングギヤ７３は、複数個のピニオンギヤ７４を一括して取り囲む円環状を有し、各ピニオンギヤ７４にセカンダリ軸４２の回転径方向の外側から噛合している。また、リングギヤ７３には、アウトプット軸３２が接続され、リングギヤ７３は、アウトプット軸３２と同一の回転軸線を中心に一体的に回転可能に設けられている。

スプリット変速機構３６は、スプリットドライブギヤ８１と、スプリットドライブギヤ８１と噛合するスプリットドリブンギヤ８２とを含む。

スプリットドライブギヤ８１は、インプット軸３１に相対回転可能に外嵌されている。

スプリットドリブンギヤ８２は、遊星歯車機構３５のキャリア７２と同一の回転軸線を中心に一体的に回転可能に設けられている。スプリットドリブンギヤ８２は、スプリットドライブギヤ８１よりも小径に形成され、スプリットドライブギヤ８１よりも少ない歯数を有している。

また、動力分割式無段変速機４は、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１を備えている。

クラッチＣ１は、インプット軸３１とスプリットドライブギヤ８１とを直結（一体回転可能に結合）する係合状態と、その直結を解除する解放状態とに切り替えられる。

クラッチＣ２は、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３とを直結（一体回転可能に結合）する係合状態と、その直結を解除する解放状態とに切り替えられる。

ブレーキＢ１は、遊星歯車機構３５のキャリア７２を制動する係合状態と、キャリア７２の回転を許容する解放状態とに切り替えられる。

＜変速モード＞
図２は、車両１の前進時および後進時におけるクラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１の状態を示す図である。図３は、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１、キャリア７２およびリングギヤ７３の回転数（回転速度）の関係を示す共線図である。図４は、無段変速機構３３による変速比であるベルト変速比と動力分割式無段変速機４の全体での変速比であるユニット変速比、つまりインプット軸３１とアウトプット軸３２との回転数比であるユニット変速比との関係を示す図である。

図２において、「○」は、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１が係合状態であることを示している。「×」は、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１が解放状態であることを示している。

動力分割式無段変速機４は、車両１の前進時の変速モードとして、ベルトモードおよびスプリットモードを有している。ベルトモードとスプリットモードとは、クラッチＣ１が係合している状態とクラッチＣ２が係合している状態との切り替え（クラッチＣ１，Ｃ２の掛け替え）により切り替えられる。

ベルトモードでは、図２に示されるように、クラッチＣ１およびブレーキＢ１が解放され、クラッチＣ２が係合される。これにより、スプリットドライブギヤ８１がインプット軸３１から切り離され、遊星歯車機構３５のキャリア７２がフリー（自由回転状態）になり、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３とが直結される。

インプット軸３１に入力される動力は、逆転ギヤ機構３４により逆転かつ減速されて、無段変速機構３３のプライマリ軸４１に伝達され、プライマリ軸４１およびプライマリプーリ４３を回転させる。プライマリプーリ４３の回転は、ベルト４５を介して、セカンダリプーリ４４に伝達され、セカンダリプーリ４４およびセカンダリ軸４２を回転させる。遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３とが直結されているので、セカンダリ軸４２と一体となって、サンギヤ７１、リングギヤ７３およびアウトプット軸３２が回転する。したがって、ベルトモードでは、図３および図４に示されるように、ユニット変速比がベルト変速比（無段変速機構３３のプライマリプーリ４３とセカンダリプーリ４４とのプーリ比）に前減速比（インプット軸３１の回転数／プライマリ軸４１の回転数）を乗じた値と一致する。

スプリットモードでは、図２に示されるように、クラッチＣ１が係合され、クラッチＣ２およびブレーキＢ１が解放される。これにより、インプット軸３１とスプリットドライブギヤ８１とが直結されて、インプット軸３１の回転がスプリットドライブギヤ８１およびスプリットドリブンギヤ８２を介して遊星歯車機構３５のキャリア７２に伝達可能になり、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３とが切り離される。

インプット軸３１に入力される動力は、逆転ギヤ機構３４により逆転かつ減速されて、無段変速機構３３のプライマリ軸４１に伝達され、プライマリ軸４１からプライマリプーリ４３、ベルト４５およびセカンダリプーリ４４を介してセカンダリ軸４２に伝達され、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１に伝達される。一方、インプット軸３１に入力される動力は、スプリットドライブギヤ８１からスプリットドリブンギヤ８２を介して遊星歯車機構３５のキャリア７２に増速されて伝達される。

スプリットドライブギヤ８１とスプリットドリブンギヤ８２とのギヤ比（スプリット変速比）は一定で不変（固定）であるので、スプリットモードでは、インプット軸３１に入力される動力が一定であれば、遊星歯車機構３５のキャリア７２の回転が一定速度に保持される。そのため、ベルト変速比が上げられると、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１の回転数が下がるので、図３に破線で示されるように、遊星歯車機構３５のリングギヤ７３（アウトプット軸３２）の回転数が上がる。その結果、スプリットモードでは、図４に示されるように、無段変速機構３３のベルト変速比が大きいほど、動力分割式無段変速機４のユニット変速比が小さくなる。

ベルトモードおよびスプリットモードにおけるアウトプット軸３２の回転は、出力ギヤ３７を介して、デファレンシャルギヤ５に伝達される。これにより、車両１のドライブシャフト６Ｌ，６Ｒが前進方向に回転する。

車両１の後進時のリバースモードでは、図２に示されるように、クラッチＣ１，Ｃ２が解放され、ブレーキＢ１が係合される。これにより、スプリットドライブギヤ８１がインプット軸３１から切り離され、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３とが切り離され、遊星歯車機構３５のキャリア７２が制動される。

インプット軸３１に入力される動力は、逆転ギヤ機構３４により逆転かつ減速されて、無段変速機構３３のプライマリ軸４１に伝達され、プライマリ軸４１からプライマリプーリ４３、ベルト４５およびセカンダリプーリ４４を介してセカンダリ軸４２に伝達され、セカンダリ軸４２と一体に、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１を回転させる。遊星歯車機構３５のキャリア７２が制動されているので、サンギヤ７１が回転すると、遊星歯車機構３５のリングギヤ７３がサンギヤ７１と逆方向に回転する。このリングギヤ７３の回転方向は、前進時（ベルトモードおよびスプリットモード）におけるリングギヤ７３の回転方向と逆方向となる。そして、リングギヤ７３と一体に、アウトプット軸３２が回転する。アウトプット軸３２の回転は、出力ギヤ３７を介して、デファレンシャルギヤ５に伝達される。これにより、車両１のドライブシャフト６Ｌ，６Ｒが後進方向に回転する。

＜車両の制御系＞
図５は、本発明の一実施形態に係る制御系の構成を示す図である。

車両１には、マイコンを含む構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が備えられている。マイコンには、たとえば、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ、データフラッシュ（フラッシュメモリ）などが内蔵されている。車両１の各部を制御するため、車両１には、複数のＥＣＵが搭載されており、各ＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。複数のＥＣＵには、エンジンＥＣＵ１０１および変速機ＥＣＵ１０２が含まれる。

エンジンＥＣＵ１０１には、アクセルセンサ１１１およびエンジン回転数センサ１１２などが接続されている。

アクセルセンサ１１１は、運転者により操作されるアクセルペダルの操作量に応じた検出信号を出力する。エンジンＥＣＵ１０１は、アクセルセンサ１１１から入力される検出信号に基づいて、アクセルペダルの最大操作量に対する操作量の割合、つまりアクセルペダルが踏み込まれていないときを０％とし、アクセルペダルが最大に踏み込まれたときを１００％とする百分率であるアクセル開度を演算する。

エンジン回転数センサ１１２は、エンジン２の回転（クランクシャフトの回転）に同期したパルス信号を検出信号として出力する。エンジンＥＣＵ１０１は、エンジン回転数センサ１１２から入力されるパルス信号の周波数をエンジン２の回転数（エンジン回転数）に換算する。

エンジンＥＣＵ１０１は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、エンジン２の始動、停止および出力調整などのため、エンジン２に設けられた電子スロットルバルブ、インジェクタおよび点火プラグなどを制御する。

変速機ＥＣＵ１０２には、プライマリ回転数センサ１１３およびセカンダリ回転数センサ１１４などが接続されている。

プライマリ回転数センサ１１３は、たとえば、動力分割式無段変速機４のプライマリ軸４１またはプライマリプーリ４３の回転に同期したパルス信号を検出信号として出力する。変速機ＥＣＵ１０２は、プライマリ回転数センサ１１３から入力されるパルス信号の周波数をプライマリ回転数に換算する。

セカンダリ回転数センサ１１４は、たとえば、動力分割式無段変速機４のセカンダリ軸４２またはセカンダリプーリ４４の回転に同期したパルス信号を検出信号として出力する。変速機ＥＣＵ１０２は、セカンダリ回転数センサ１１４から入力されるパルス信号の周波数をセカンダリ回転数に換算する。

変速機ＥＣＵ１０２は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、動力分割式無段変速機４の変速制御などのため、動力分割式無段変速機４の各部に供給される油圧を調節するための各種のバルブなどを制御する。

＜モード切替＞
図６は、モード切替時に実施される制御について説明するためのタイミングチャートである。図７は、無段変速機構３３の動力伝達状態とベルト変速比と推力比（バランス推力比）との関係を示す図である。

動力分割式無段変速機４のユニット変速比は、変速機ＥＣＵ１０２によるベルト変速比の制御により変更される。ベルト変速比の制御では、まず、変速線図に基づいて、アクセル開度および車速に応じた目標回転数が設定される。変速線図は、アクセル開度および車速と目標回転数との関係を定めたマップであり、変速機ＥＣＵ１０２のＲＯＭに格納されている。アクセル開度および車速の情報は、たとえば、エンジンＥＣＵ１０１から変速機ＥＣＵ１０２に入力される。目標回転数が設定されると、プライマリ軸４１に入力される回転数を目標回転数に一致させる目標変速比が求められる。

次に、目標変速比および無段変速機構３３に入力される入力トルクに基づいて、無段変速機構３３におけるベルト滑りを防止するのに必要なセカンダリ推力が設定される。入力トルクは、エンジントルクにトルクコンバータ３のトルク比を乗じることにより算出される。エンジントルクは、たとえば、エンジンＥＣＵ１０１によりアクセル開度およびエンジン回転数から推定され、エンジンＥＣＵ１０１から変速機ＥＣＵ１０２に送信される。トルク比は、トルクコンバータ３の速度比に応じたトルク増幅率であり、その速度比は、タービン回転数をエンジン回転数で除した除算値である。

また、図７に示される関係（マップ）に基づいて、実変速比および入力トルクに応じた推力比（＝プライマリ推力／セカンダリ推力）が設定される。そして、推力比からプライマリ推力とセカンダリ推力とが設定される。

その後、その設定されたプライマリ推力およびセカンダリ推力から、プライマリプーリ４３の可動シーブ５２にプライマリ推力を与える油圧であるプライマリ圧およびセカンダリプーリ４４の可動シーブ５６にセカンダリ推力を与える油圧であるセカンダリ圧の指令値が設定され、各指令値に基づいて、目標変速比と実変速比との偏差が零に近づくように、プライマリプーリ４３の油圧室５４およびセカンダリプーリ４４の油圧室５８にそれぞれ供給される油圧が制御される。実変速比は、プライマリ回転数をセカンダリ回転数で除することにより求められる。

ユニット変速比がスプリット変速比（スプリット点）を跨いで変更される場合、そのユニット変速比の変更には、ベルトモードとスプリットモードとの切り替え（以下、単に「モード切替」という。）が伴う。このモード切替の際には、変速機ＥＣＵ１０２により、クラッチＣ１が係合している状態とクラッチＣ２が係合している状態とが切り替えられ、その切り替えのために、準備制御およびダブルクラッチ制御が実施される。

ベルト変速比がスプリット変速比に向けて変更される途中、たとえば、残り一定時間が経過した時点でベルト変速比がスプリット変速比と一致するようなタイミングが到来すると、準備制御が実施される（時刻Ｔ１）。

ベルトモードからスプリットモードへの切り替えの際の準備制御では、クラッチＣ２の油圧の指令値がクラッチＣ２の係合状態が維持される第１油圧に応じた指令値に下げられて、クラッチＣ２が係合した状態のまま、クラッチＣ１の油圧の指令値が０から第２油圧に応じた指令値まで上げられる。第２油圧は、たとえば、クラッチＣ１のクラッチピストンがクラッチプレートに押圧されずに当接した状態、つまりクラッチＣ１がガタ詰めされた状態になるような油圧に設定されている。

スプリットモードからベルトモードへの切り替えの際の準備制御では、クラッチＣ１の油圧の指令値がクラッチＣ１の係合状態が維持される第１油圧に応じた指令値に下げられて、クラッチＣ１が係合した状態のまま、クラッチＣ２の油圧の指令値が０から第２油圧に応じた指令値まで上げられる。第２油圧は、たとえば、クラッチＣ２のクラッチピストンがクラッチプレートに押圧されずに当接した状態、つまりクラッチＣ１がガタ詰めされた状態になるような油圧に設定されている。

その後、ベルト変速比がスプリット変速比と一致したことに応じて、ダブルクラッチ制御が実施される（時刻Ｔ２）。

ベルトモードからスプリットモードへの切り替えの際のダブルクラッチ制御では、クラッチＣ２の油圧の指令値が第１油圧に応じた指令値に保持されて、クラッチＣ２が係合した状態のまま、クラッチＣ１の油圧の指令値が第２油圧に応じた指令値から全開圧（最大圧）に応じた指令値まで一気に上げられる。これにより、クラッチＣ２が係合した状態のまま、クラッチＣ１が完全係合し、クラッチＣ１，Ｃ２の両方が完全係合したダブルクラッチ状態となる。そして、ベルト変速比がスプリット変速比と一致した時点から一定時間が経過すると、クラッチＣ２の油圧の指令値が０に下げられて、クラッチＣ２が解放される（時刻Ｔ３）。

スプリットモードからベルトモードへの切り替えの際のダブルクラッチ制御では、クラッチＣ１の油圧の指令値が第１油圧に応じた指令値に保持されて、クラッチＣ１が係合した状態のまま、クラッチＣ２の油圧が第２油圧に応じた指令値から全開圧（最大圧）に応じた指令値まで一気に上げられる。これにより、クラッチＣ１が係合した状態のまま、クラッチＣ２が完全係合し、クラッチＣ１，Ｃ２の両方が完全係合したダブルクラッチ状態となる。そして、ベルト変速比がスプリット変速比と一致した時点から一定時間が経過すると、クラッチＣ１の油圧の指令値が０に下げられて、クラッチＣ１が解放される（時刻Ｔ３）。

＜作用効果＞
以上のように、モード切替の際には、無段変速機構３３の変速比であるベルト変速比がスプリット変速比に向けて変更される。ベルト変速比がスプリット変速比に向けて変更されている間に、準備制御が実施され、係合側のクラッチＣ１，Ｃ２に油圧が供給される。これにより、係合側のクラッチＣ１，Ｃ２がガタ詰めされた状態になる。そして、ベルト変速比がスプリット変速比と一致したことに応じて、ダブルクラッチ制御が実施され、解放側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧を保持したまま、係合側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧が上げられて、係合側のクラッチＣ１，Ｃ２が係合する。

準備制御の後、図８に示されるように、解放側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値を第１油圧に応じた指令値からスイープダウン（一定の時間変化率で漸減）させ、係合側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値を第２油圧に応じた指令値からスイープアップ（一定の時間変化率で漸増）させる制御を実施することが考えられる。しかしながら、この制御では、クラッチＣ１，Ｃ２の伝達トルク容量の合計がエンジントルクを上回るように指令値を設定しても、クラッチＣ１，Ｃ２の油圧の応答ばらつきの影響により、エンジン２の吹き上がりが生じたり、車両１の減速感が生じたりする場合がある。また、変速時間が長くなる。

ダブルクラッチ制御により、クラッチＣ１，Ｃ２の油圧の立ち上がりにばらつき（応答ばらつき）があっても、ベルト変速比がスプリット変速比と一致した状態でクラッチＣ１が係合している状態とクラッチＣ２が係合している状態とを切り替える（クラッチＣ１，Ｃ２を掛け替える）ことができる。そのため、ベルト変速比がスプリット変速比からずれた状態でクラッチＣ１が係合している状態とクラッチＣ２が係合している状態との切り替えが行われることを抑制でき、そのベルト変速比がスプリット変速比からずれた状態での当該切り替えによる変速ショックの発生を抑制できる。また、ダブルクラッチ制御中、クラッチＣ１，Ｃ２の伝達トルク容量の合計がエンジントルクをはるかに上回ることにより、クラッチＣ１，Ｃ２の油圧の応答ばらつきを学習しなくても、エンジン２の吹き上がりを抑制できる。

さらには、ダブルクラッチ制御では、係合側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値が一気に上げられるので、係合側のクラッチＣ１，Ｃ２の係合に要する時間を短縮でき、ひいてはクラッチＣ１が係合している状態とクラッチＣ２が係合している状態との切り替え（クラッチＣ１，Ｃ２の掛け替え）に要する時間（変速時間）を短縮することができる。

また、ダブルクラッチ制御の前に準備制御が実施されて、係合側のクラッチＣ１，Ｃ２がガタ詰めされた状態にされるので、係合側のクラッチＣ１，Ｃ２の係合に要する時間を短縮でき、ひいてはクラッチＣ１が係合している状態とクラッチＣ２とが係合している状態との切り替えに要する時間、つまりモード切替に要する時間を短縮することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、準備制御において、係合側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値が０から第２油圧に応じた指令値まで上げられるとしたが、図９に示されるように、係合側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値は０のままでもよい。ただし、係合側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値が０から第２油圧に応じた指令値まで上げられる構成の場合、係合側のクラッチＣ１，Ｃ２の係合前にガタ詰めを完了させることができるので、ダブルクラッチ制御において、係合側のクラッチＣ１，Ｃ２をより速やかに係合させることができる。

また、図１０に示されるように、準備制御において、解放側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値が全開圧に応じた指令値に保持されて、ダブルクラッチ制御においても、解放側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値が全開圧に応じた指令値に保持されてもよい。ただし、準備制御で解放側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値が第１油圧に応じた指令値に下げられる構成では、解放側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値が０に下げられた後（時刻Ｔ３の後）の当該解放側のクラッチＣ１，Ｃ２の応答性が向上する。

さらには、図１１に示されるように、準備制御において、解放側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値が第１油圧に応じた指令値に下げられ、ダブルクラッチ制御において、解放側のクラッチＣ１，Ｃ３の油圧の指令値が第１油圧よりも低い第３油圧に応じた指令値に下げられてもよい。また、図１２に示されるように、準備制御では、解放側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値が全開圧に応じた指令値に保持され、ダブルクラッチ制御において、解放側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値が解放側のクラッチＣ１，Ｃ２の係合状態が維持される第３油圧に応じた指令値に下げられてもよい。これらの構成によっても、準備制御およびダブルクラッチ制御で解放側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値が全開圧に応じた指令値に保持される構成と比較して、解放側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値が０に下げられた後（時刻Ｔ３の後）の当該解放側のクラッチＣ１，Ｃ２の応答性を改善することができる。

また、準備制御は、必須の制御ではなく、図１３に示されるように、解放側のクラッチＣ１，Ｃ２の油圧の指令値は、ベルト変速比がスプリット変速比と一致した時点から一定時間が経過した時点（時刻Ｔ３）で、全開圧に応じた指令値から０まで一気に下げられてもよい。

前述の各センサは、本発明に関連するセンサの主要なものの例示に過ぎず、エンジンＥＣＵ１０１および変速機ＥＣＵ１０２には、その他のセンサが接続されていてもよい。

エンジンＥＣＵ１０１および変速機ＥＣＵ１０２の機能の一部または全部は、１つのＥＣＵに集約されていてもよい。

また、前述の実施形態では、本発明に係る変速機の一例として、インプット軸３１とアウトプット軸３２との間での動力伝達経路が互いに異なるベルトモードとスプリットモードとのいずれのモードにおいても、動力が無段変速機構３３を経由する構成のものを取り上げた。しかしながら、本発明は、かかる構成の変速機に限らず、無段変速機構を経由する動力伝達経路が構成されるモードと無段変速機構を経由せずにギヤ機構を経由する動力伝達経路が構成されるモードとを有する構成の変速機に適用することも可能である。

また、ギヤ機構を経由する動力伝達経路も必須ではなく、たとえば、無段変速機構を経由する動力伝達経路が構成されるモードと無段変速機構を経由せずにベルト機構などのギヤ機構以外の機構を経由する動力伝達経路が構成されるモードとを有する構成の変速機に本発明を適用することもできる。この場合のベルト機構は、変速比が固定のものであってもよいし、変速比が可変のものであってもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

４：動力分割式無段変速機
３１：インプット軸
３２：アウトプット軸
３３：無段変速機構
３６：スプリット変速機構
４３：プライマリプーリ
４４：セカンダリプーリ
４５：ベルト
１０２：変速機ＥＣＵ（制御装置、変速制御手段、ダブルクラッチ制御手段）
Ｃ１，Ｃ２：クラッチ（第１係合要素、第２係合要素）

Claims

インプット軸、アウトプット軸、前記インプット軸に入力される動力を無段階に変速する無段変速機構、ならびに油圧により係合／解放される第１係合要素および第２係合要素を含み、
前記インプット軸と前記アウトプット軸との間で動力を伝達するモードとして、前記第１係合要素の係合および前記第２係合要素の解放により、第１モードが構成され、前記第１係合要素の解放および前記第２係合要素の係合により、前記第１モードと動力伝達経路が異なる第２モードが構成され、
前記第１モードおよび前記第２モードの少なくとも一方において、前記無段変速機構を介して動力が伝達され、前記無段変速機構の変速比が特定の値をとる場合に、前記第１モードでの変速比と前記第２モードでの変速比とが一致するように構成された変速機の制御装置であって、
前記無段変速機構の変速比を変更する変速制御手段と、
前記変速制御手段により前記無段変速機構の変速比が前記特定の値に向けて変更されている間に、係合側の前記第１係合要素または前記第２係合要素に油圧を供給する指令を出力する準備制御を実施する準備制御手段と、
前記準備制御手段による前記準備制御の実施後に、前記第１係合要素と前記第２係合要素との係合の切り替えに際して、前記第１モードでの変速比と前記第２モードでの変速比とが一致したことに応じて、解放側の前記第２係合要素または前記第１係合要素の油圧を当該解放側の前記第２係合要素または前記第１係合要素の係合が維持される油圧に保持したまま、係合側の前記第１係合要素または前記第２係合要素の油圧を当該係合側の前記第１係合要素または前記第２係合要素が完全係合する完全係合油圧に一気に上昇させる指令を出力するダブルクラッチ制御手段とを含み、
前記準備制御手段は、前記準備制御において、解放側の前記第２係合要素または前記第１係合要素の油圧を前記完全係合油圧から当該解放側の前記第２係合要素または前記第１係合要素の係合状態が維持される第１油圧に下げる指令を出力し、当該解放側の前記第２係合要素または前記第１係合要素が係合した状態のまま、係合側の前記第１係合要素または前記第２係合要素の油圧を前記完全係合油圧よりも低い第２油圧であって、当該係合側の前記第１係合要素または前記第２係合要素のクラッチピストンがクラッチプレートに押圧されずに当接した状態になる前記第２油圧に上げる指令を出力する、制御装置。