(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-09
(45)【発行日】2022-12-19
(54)【発明の名称】無段変速機の制御装置
(51)【国際特許分類】
F16H 61/662 20060101AFI20221212BHJP
F16H 61/688 20060101ALI20221212BHJP
F16H 59/40 20060101ALI20221212BHJP
F16H 59/42 20060101ALI20221212BHJP
F16H 59/68 20060101ALI20221212BHJP
F16H 37/02 20060101ALI20221212BHJP
【FI】
F16H61/662
F16H61/688
F16H59/40
F16H59/42
F16H59/68
F16H37/02 R
(21)【出願番号】P 2018246267
(22)【出願日】2018-12-27
【審査請求日】2021-11-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000002967
【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100129643
【氏名又は名称】皆川 祐一
(72)【発明者】
【氏名】岸 大輔
(72)【発明者】
【氏名】嵯峨山 典也
【審査官】西藤 直人
(56)【参考文献】
【文献】特開2002-139140(JP,A)
【文献】特開2016-142302(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16H 61/662
F16H 61/688
F16H 59/38-59/42
F16H 59/68
F16H 37/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
インプット軸とアウトプット軸との間の第1動力伝達経路上に介在される第1係合要素と、前記インプット軸と前記アウトプット軸との間の第2動力伝達経路に介在される第2係合要素とを備え、前記第2動力伝達経路上にベルト変速機構を有し、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、前記ベルト変速機構によるベルト変速比が大きいほど前記インプット軸と前記アウトプット軸との間でのトータル変速比が大きくなる第1モードとなり、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、前記ベルト変速比が大きいほど前記トータル変速比が小さくなる第2モードとなり、前記ベルト変速比が一定値であるときに、前記第1係合要素および前記第2係合要素に差回転が生じないように構成された無段変速機を制御する制御装置であって、
前記トータル変速比の目標を設定する目標設定手段と、
前記第2モードにおいて、前記目標設定手段により設定される前記トータル変速比の目標が前記一定値よりも大きい場合に、
前記インプット軸の回転数の時間変化率の目標を設定し、その目標に従って前記第1係合要素を解放側に制御して
、前記インプット軸の回転数を上昇させ、その後、前記ベルト変速比を上昇させて、前記インプット軸の回転数と前記アウトプット軸の回転数および前記ベルト変速比から求まる同期回転数とが同期するタイミングで前記第2係合要素を係合させる切替制御手段とを含む、制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無段変速機の制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車などの車両に搭載される変速機として、動力を無段階に変速する無段変速機構を備え、インプット軸とアウトプット軸との間で動力を2つの経路で分割して伝達可能な動力分割式無段変速機が提案されている。
【0003】
動力分割式無段変速機の一例では、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、つまりプライマリプーリおよびセカンダリプーリに無端状のベルトが巻き掛けられた構成を有している。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。
【0004】
また、動力分割式無段変速機には、平行軸式歯車機構が備えられている。平行軸式歯車機構は、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ヤ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。
【0005】
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。
【0006】
ベルトモードでは、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1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ヤが自由回転状態にされる。また、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2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。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、無段変速機構の変速比であるベルト変速比(プーリ比)が大きいほど、その変速比に比例して、動力分割式無段変速機全体での変速比であるトータル変速比(インプット軸の回転数/アウトプット軸の回転数)が大きくなる。
【0007】
スプリットモードでは、第2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。また、第1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る。すなわち、ベルトモードとスプリットモードとの切り替えは、第1クラッチと第2クラッチとの係合の切り替えにより達成される。インプット軸からスプリットドライブギヤに伝達される動力は、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変速比(スプリット点)で変速されて、遊星歯車機構のキャリヤに入力される。サンギヤは、ベルト変速比に応じた回転数で回転する。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トータル変速比が小さくなり、スプリット点以下のトータル変速比を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
トータル変速比がスプリット点を跨いで変更される場合、そのトータル変速比の変更には、ベルトモードとスプリットモードとの切り替えが伴う。ベルト変速比がスプリット点とほぼ一致する状態では、サンギヤとキャリヤとの間に差回転がほぼ生じていないので、第1クラッチと第2クラッチとの係合の切り替えを行っても、その差回転による大きなショックが生じない。
【0010】
そこで、ベルト変速比がスプリット点からずれている状態からトータル変速比がスプリット点を跨いで変更される場合に、ベルト変速比をスプリット点までハイ(HIGH)側に変更してから、第1クラッチと第2クラッチとの係合を切り替え、その後にベルト変速比をロー(LOW)側に変更する制御が行われる。しかし、この制御では、トータル変速比の変更に時間がかかるため、スプリットモードでアクセルペダルが素早くかつ大きく踏み込まれることによるダウンシフト要求(キックダウン要求)に応えることができない。
【0011】
本発明の目的は、第1係合要素と第2係合要素との係合の切り替えを伴うダウンシフト要求に対して良好な応答性で、トータル変速比をダウンシフト要求に応じた目標に変更できる、無段変速機の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
前記の目的を達成するため、本発明に係る無段変速機の制御装置は、インプット軸とアウトプット軸との間の第1動力伝達経路上に介在される第1係合要素と、インプット軸とアウトプット軸との間の第2動力伝達経路に介在される第2係合要素とを備え、第2動力伝達経路上にベルト変速機構を有し、第1係合要素の解放および第2係合要素の係合により、ベルト変速機構によるベルト変速比が大きいほどインプット軸とアウトプット軸との間でのトータル変速比が大きくなる第1モードとなり、第1係合要素の係合および第2係合要素の解放により、ベルト変速比が大きいほどトータル変速比が小さくなる第2モードとなり、ベルト変速比が一定値であるときに、第1係合要素および第2係合要素に差回転が生じないように構成された無段変速機を制御する制御装置であって、トータル変速比の目標を設定する目標設定手段と、第2モードにおいて、目標設定手段により設定されるトータル変速比の目標が一定値よりも大きい場合に、第1係合要素を解放側に制御してインプット軸の回転数を上昇させ、その後、ベルト変速比を上昇させて、インプット軸の回転数とアウトプット軸の回転数およびベルト変速比から求まる同期回転数とが同期するタイミングで第2係合要素を係合させる切替制御手段とを含む。
【0013】
この構成によれば、無段変速機では、インプット軸とアウトプット軸との間の第1動力伝達経路上に第1係合要素が介在され、インプット軸とアウトプット軸との間の第2動力伝達経路上に第2係合要素が介在されている。第1係合要素の解放および第2係合要素の係合によって、無段変速機が第1モードとなり、この第1モードでは、ベルト変速機構によるベルト変速比が大きいほど、インプット軸とアウトプット軸との間でのトータル変速比が大きくなる。一方、第1係合要素の係合および第2係合要素の解放によって、無段変速機が第2モードとなり、この第2モードでは、ベルト変速比が大きいほど、トータル変速比が小さくなる。ベルト変速比が一定値であるときには、第1係合要素および第2係合要素に差回転が生じない。
【0014】
第2モードにおいて、トータル変速比の目標が一定値よりも大きい値に設定された場合、第2モードから第1モードへの切り替え、つまり第1係合要素と第2係合要素との係合の切り替えが必要となる。この場合に、まず、第1係合要素が解放側に制御されて、インプット軸の回転数が上げられる。次に、ベルト変速比が上げられる。これに伴い、アウトプット軸の回転数およびベルト変速比から求まる同期回転数が上昇する。そして、インプット軸の回転数と同期回転数とが同期するタイミングで第2係合要素が係合され、第2モードから第1モードへの切り替えが達成される。
【0015】
ベルト変速比が上げられつつ(ロー側に変更されつつ)、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により、トータル変速比を速やかに目標に近づけることができる。その結果、第1係合要素と第2係合要素との係合の切り替えを伴うダウンシフト要求に対して良好な応答性で、トータル変速比をダウンシフト要求に応じた目標に変更することができる。
【0016】
切替制御手段は、インプット軸の回転数の時間変化率の目標を設定し、その目標に従って第1係合要素を解放側に制御してもよい。
【0017】
これにより、インプット軸の回転数と同期回転数とが同期しないという不都合の発生を抑制できる。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、第1係合要素と第2係合要素との係合の切り替えを伴うダウンシフト要求に対して良好な応答性でトータル変速比を変更させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【
図1】車両の駆動系の構成を示すスケルトン図である。
【
図2】変速機に備えられる各係合要素の状態を示す図である。
【
図3】変速機に備えられる遊星歯車機構のサンギヤ、キャリヤおよびリングギヤの回転数の関係を示す共線図である。
【
図4】変速機に備えられるベルト変速機構のベルト変速比と変速機全体のトータル変速比との関係を示す図である。
【
図5】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。
【
図6】スプリットモードからベルトモードへのモード切替時におけるタービン回転数および同期回転数の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
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。
【0021】
<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。
【0022】
車両1は、エンジン2を駆動源とする自動車である。
【0023】
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から左右のドライブシャフト6L,6Rを介してそれぞれ左右の駆動輪7L,7Rに伝達される。
【0024】
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。
【0025】
トルクコンバータ3は、フロントカバー21、ポンプインペラ22、タービンランナ23およびロックアップ機構24を備えている。フロントカバー21には、E/G出力軸11が接続され、フロントカバー21は、E/G出力軸11と一体に回転する。ポンプインペラ22は、フロントカバー21に対するエンジン2側と反対側に配置されている。ポンプインペラ22は、フロントカバー21と一体回転可能に設けられている。タービンランナ23は、フロントカバー21とポンプインペラ22との間に配置されて、フロントカバー21と共通の回転軸線を中心に回転可能に設けられている。
【0026】
ロックアップ機構24は、ロックアップピストン25を備えている。ロックアップピストン25は、フロントカバー21とタービンランナ23との間に設けられている。ロックアップ機構24は、ロックアップピストン25とフロントカバー21との間の解放油室26の油圧とロックアップピストン25とポンプインペラ22との間の係合油室27の油圧との差圧により、ロックアップオン(係合)/オフ(解放)される。すなわち、解放油室26の油圧が係合油室27の油圧よりも高い状態では、その差圧により、ロックアップピストン25がフロントカバー21から離間し、ロックアップオフとなる。係合油室27の油圧が解放油室26の油圧よりも高い状態では、その差圧により、ロックアップピストン25がフロントカバー21に押し付けられて、ロックアップオンとなる。
【0027】
ロックアップオフの状態では、E/G出力軸11が回転されると、ポンプインペラ22が回転する。ポンプインペラ22が回転すると、ポンプインペラ22からタービンランナ23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23で受けられて、タービンランナ23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23には、E/G出力軸11のトルクよりも大きなトルクが発生する。
【0028】
ロックアップオンの状態では、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22およびタービンランナ23が一体となって回転する。
【0029】
変速機4は、インプット軸31およびアウトプット軸32を備え、インプット軸31に入力される動力を2つの経路に分岐してアウトプット軸32に伝達可能に構成された、いわゆる動力分割式(トルクスプリット式)変速機である。2つの動力伝達経路を構成するため、変速機4は、ベルト変速機構33、前減速ギヤ機構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。
【0030】
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23に連結され、タービンランナ23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。
【0031】
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。
【0032】
ベルト変速機構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、ベルト変速機構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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
ベルト変速機構33では、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に供給される油圧がそれぞれ制御されて、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、ベルト変速比(プーリ比)が連続的に無段階で変更される。
【0036】
具体的には、ベルト変速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。
【0037】
ベルト変速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。
【0038】
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(ベルト滑り)が生じない大きさを必要とする。そのため、ベルト滑りを生じない必要十分な挟圧が得られるよう、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に供給される油圧が制御される。
【0039】
前減速ギヤ機構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、前減速ギヤ機構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。
【0040】
遊星歯車機構35は、サンギヤ71、キャリヤ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。キャリヤ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。キャリヤ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。
【0041】
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とを含む平行軸式歯車機構である。
【0042】
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。
【0043】
スプリットドリブンギヤ82は、遊星歯車機構35のキャリヤ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。
【0044】
また、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。
【0045】
クラッチC1は、油圧により、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。
【0046】
クラッチC2は、油圧により、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。
【0047】
ブレーキB1は、油圧により、遊星歯車機構35のキャリヤ72を制動する係合状態と、キャリヤ72の回転を許容する解放状態とに切り替えられる。
【0048】
<動力伝達モード>
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、キャリヤ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、ベルト変速機構33によるベルト変速比と変速機4の全体でのトータル変速比との関係を示す図である。
【0049】
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。
【0050】
車両1の車室内には、運転者が操作可能な位置に、シフトレバー(セレクトレバー)が配設されている。シフトレバーの可動範囲には、たとえば、P(パーキング)ポジション、R(リバース)ポジション、N(ニュートラル)ポジションおよびD(ドライブ)ポジションがこの順に一列に並べて設けられている。
【0051】
シフトレバーがPポジションに位置する状態では、クラッチC1,C2およびブレーキB1のすべてが解放され、パーキングロックギヤ(図示せず)が固定されることにより、変速機4の変速レンジの1つであるPレンジが構成される。また、シフトレバーがNポジションに位置する状態では、クラッチC1,C2およびブレーキB1のすべてが解放されて、パーキングロックギヤが固定されないことにより、変速機4の変速レンジの1つであるNレンジが構成される。クラッチC1およびブレーキB1の両方が解放された状態では、エンジン2の動力がセカンダリ軸42まで伝達されて、セカンダリ軸42が回転するが、遊星歯車機構35のサンギヤ71およびピニオンギヤ74が空転し、エンジン2の動力は駆動輪7L,7Rに伝達されない。
【0052】
シフトレバーがDポジションに位置する状態では、変速機4の変速レンジの1つである前進レンジが構成される。この前進レンジでの動力伝達モードには、ベルトモードおよびスプリットモードが含まれる。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。
【0053】
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のキャリヤ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。
【0054】
インプット軸31に入力される動力は、前減速ギヤ機構34により逆転かつ減速されて、ベルト変速機構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、変速機4全体でのトータル変速比がベルト変速機構33のベルト変速比に前減速比(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。
【0055】
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とが結合されて、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のキャリヤ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。
【0056】
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のキャリヤ72に増速されて伝達される。キャリヤ72に伝達される動力は、キャリヤ72からサンギヤ71およびリングギヤ73に分割して伝達される。サンギヤ71の動力は、セカンダリ軸42、セカンダリプーリ44、ベルト45、プライマリプーリ43およびプライマリ軸41を介してプライマリ軸ギヤ62に伝達され、プライマリ軸ギヤ62からインプット軸ギヤ61に伝達される。そのため、ベルトモードでは、インプット軸ギヤ61が駆動ギヤとなり、プライマリ軸ギヤ62が被動ギヤとなるのに対し、スプリットモードでは、プライマリ軸ギヤ62が駆動ギヤとなり、インプット軸ギヤ61が被動ギヤとなる。
【0057】
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のキャリヤ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、ベルト変速機構33のベルト変速比が大きいほど、変速機4のトータル変速比が小さくなり、ベルト変速比に対するトータル変速比の感度(ベルト変速比の変化量に対するトータル変速比の変化量の割合)がベルトモードと比べて低い。
【0058】
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および駆動輪7L,7Rが前進方向に回転する。
【0059】
シフトレバーがRポジションに位置する状態では、変速機4の変速レンジの1つである後進レンジが構成される。後進レンジでは、
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のキャリヤ72が制動される。
【0060】
インプット軸31に入力される動力は、前減速ギヤ機構34により逆転かつ減速されて、ベルト変速機構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のキャリヤ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および駆動輪7L,7Rが後進方向に回転する。
【0061】
<車両の制御系>
図5は、車両1の制御系の構成を示すブロック図である。
【0062】
車両1には、マイコン(マイクロコントローラユニット)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、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリおよびDRAM(Dynamic Random Access Memory)などの揮発性メモリが内蔵されている。
図5には、1つのECU91のみが示されているが、車両1には、各部を制御するため、ECU91と同様の構成を有する複数のECUが搭載されている。ECU91を含む複数の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。
【0063】
トルクコンバータ3および変速機4を含むユニットには、各部に油圧を供給するための油圧回路92が備えられている。ECU91は、変速機4の変速制御などのため、油圧回路92に含まれる各種のバルブなどを制御する。
【0064】
ECU91には、その制御に必要な各種センサが接続されている。一例として、ECU91には、トルクコンバータ3のタービンランナ23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タービン回転センサ93と、プライマリ軸41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プライマリ回転センサ94と、セカンダリ軸42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セカンダリ回転センサ95と、アウトプット軸32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アウトプット回転センサ96と、運転者により操作されるアクセルペダル(図示せず)の操作量に応じた検出信号を出力するアクセルセンサ97とが接続されている。
【0065】
ECU91では、タービン回転センサ93、プライマリ回転センサ94、セカンダリ回転センサ95およびアウトプット回転センサ96の各検出信号から、タービンランナ23の回転数であるタービン回転数、プライマリ軸41(プライマリプーリ43)の回転数であるプライマリ回転数、セカンダリ軸42(セカンダリプーリ44)の回転数であるセカンダリ回転数、およびアウトプット軸32の回転数であるアウトプット回転数が取得される。また、ECU91では、アクセルセンサ97の検出信号から、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が求められる。
【0066】
なお、タービン回転センサ93、プライマリ回転センサ94、セカンダリ回転センサ95、アウトプット回転センサ96およびアクセルセンサ97の一部は、他のECUに接続されて、その一部のセンサから取得される情報は、他のECUから受信してもよい。
【0067】
<変速制御>
変速機4のトータル変速比は、ECU91によるベルト変速比の変更ならびにクラッチC1,C2およびブレーキB1の係合/解放により制御される。この変速制御では、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、ECU91のROMに格納されている。車速の情報は、たとえば、エンジン2を制御するエンジンECUからECU91に送信される。目標回転数が設定されると、インプット軸31に入力される回転数、つまりタービン回転数を目標回転数に一致させるトータル変速比の目標が求められ、その目標に応じたベルト変速比の目標が設定される。
【0068】
その後、ベルト変速比の目標に基づいて、プライマリプーリ43の可動シーブ52に供給され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に供給され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、ベルト変速比の目標と実ベルト変速比との偏差が零に近づくように、プライマリ圧およびセカンダリ圧が制御される。実ベルト変速比は、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。
【0069】
トータル変速比が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とのギヤ比に等しいスプリット点を跨いで変更される場合、そのトータル変速比の変更には、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。モード切替は、クラッチC1,C2の係合の切り替えにより達成される。すなわち、クラッチC1,C2に供給される油圧の制御により、解放状態のクラッチC1(係合側)が係合され、係合状態のクラッチC2(解放側)が解放されることにより、ベルトモードからスプリットモードに切り替えられる。逆に、係合状態のクラッチC1(解放側)が解放され、解放状態のクラッチC2(係合側)が係合されることにより、スプリットモードからベルトモードに切り替えられる。
【0070】
図6は、スプリットモードからベルトモードへのモード切替時におけるタービン回転数および同期回転数の時間変化を示す図である。
【0071】
トータル変速比がスプリット点からずれている状態では、アウトプット軸32とセカンダリ軸42とに差回転が生じており、タービン回転数(=インプット軸31の回転数)とアウトプット回転数にベルト変速比を乗じて計算される同期回転数とに差が生じている。
【0072】
トータル変速比がスプリット点を跨いで変更される場合、そのダウンシフト要求(キックダウン要求)に応じて、係合状態のクラッチC1に供給される油圧が低減される(時刻T1:解放圧解放開始)。この油圧の低減により、クラッチC1の伝達トルク容量が低下し、その伝達トルク容量が入力トルクを下回ると、クラッチC1が半クラッチ状態となって、クラッチC1に滑りが発生し、運転者のダウンシフト要求に応じた目標変化率でタービン回転数が上昇し始める(時刻T2)。
【0073】
クラッチC1に供給される油圧が低減される前は、同期回転数がタービン回転数より大きかったが、タービン回転数の上昇により、タービン回転数が同期回転数と同期する(時刻T3)。この時点までに係合側のクラッチC2のピストンストロークを完了させることができれば、この時点でクラッチC2を完全に係合させればよい。しかしながら、トータル変速比がスプリット点に近い状態では、タービン回転数と同期回転数との差が小さいので、ダウンシフト要求時点でのトータル変速比がスプリット点に近いと、ダウンシフト要求に応じたクラッチC1への供給油圧の低減の開始からタービン回転数が同期回転数と同期するまでの間(時間T1-T3)に、クラッチC2のピストンストロークを完了させることができない場合がある(例えば、時間T1-T3があまりにも短いことでクラッチパックへのオイルの完全充填が困難な場合など)。また、クラッチC1,C2の係合の切り替え後のトータル変速比の変化が小さいので、そのトータル変速比の変化と運転者の感覚とが合わないおそれがある。
【0074】
そこで、この時点では、クラッチC2の完全係合は行われず、時刻T3を過ぎた変曲点(時刻T3と時刻T5との間の時刻T4でのタービン回転数変化率の変化点)からタービン回転数の時間変化率の目標が設定されて、その時間変化率の目標に応じてクラッチC1に供給される油圧の低減が制御されることにより、タービン回転数の上昇が急峻になり過ぎない程度に抑制され、同期回転数に向ったタービン回転数の上昇勾配となる。一方、ベルト変速比の上昇(ロー側への変速)が開始される。すなわち、時刻T2から変曲点(時刻T4)までは運転者のダウンシフト要求の上昇勾配(目標回転変化率)となり、運転者のダウンシフト要求(加速感など)に応えることができる。しかし、このままではタービン回転数が同期回転数になかなか同期できず、ベルトモードへの変更が遅れてしまう。このため、変曲点からは同期回転数に向う目標回転変化率に設定される。これにより、運転者のダウンシフト要求に応えつつ、速やかな同期が可能となる。
【0075】
クラッチC2のピストンストロークの終了が判定(LOW/Cピストン作動判定)され(時刻T5)、かつ、ベルト変速比の上昇に伴う同期回転数の上昇が観察されると(時刻T6)、クラッチC2に供給される油圧のスイープアップが開始される。クラッチC2のピストンストロークの終了は、クラッチC2への油圧の供給開始から所定時間が経過したことにより判定されてもよいし、クラッチC2に供給された所定量の油が供給されたことにより判定されてもよい。
【0076】
その後、ベルト変速比の上昇により同期回転数が上昇し、同期回転数がタービン回転数と同期すると(時刻T7)、クラッチC2に供給される油圧が最大圧に上げられて、クラッチC2が完全係合される。
【0077】
<作用効果>
以上のように、変速機4では、インプット軸31とアウトプット軸32との間の動力伝達経路上にクラッチC1が介在され、インプット軸31とアウトプット軸32との間の別の動力伝達経路上にクラッチC2が介在されている。クラッチC1の解放およびクラッチC2の係合によって、変速機4がベルトモードとなり、このベルトモードでは、ベルト変速機構33によるベルト変速比が大きいほど、インプット軸31とアウトプット軸32との間でのトータル変速比が大きくなる。一方、クラッチC1の係合およびクラッチC2の解放によって、変速機4がスプリットモードとなり、このスプリットモードでは、ベルト変速比が大きいほど、トータル変速比が小さくなる。ベルト変速比が一定値であるときには、クラッチC1およびクラッチC2に差回転が生じない。
【0078】
スプリットモードにおいて、トータル変速比の目標が一定値よりも大きい値に設定された場合、スプリットモードからベルトモードへの切り替え、つまりクラッチC1とクラッチC2との係合の切り替えが必要となる。この場合に、まず、クラッチC1が解放側に制御されて、インプット軸31の回転数が上げられる。次に、ベルト変速比が上げられる。これに伴い、アウトプット軸32の回転数およびベルト変速比から求まる同期回転数が上昇する。そして、インプット軸31の回転数と同期回転数とが同期するタイミングでクラッチC2が係合され、スプリットモードからベルトモードへの切り替えが達成される。
【0079】
ベルト変速比が上げられつつ(ロー側に変更されつつ)、クラッチC1とクラッチC2との係合の切り替えが行われることにより、トータル変速比を速やかに目標に近づけることができる。その結果、クラッチC1とクラッチC2との係合の切り替えを伴うダウンシフト要求に対して良好な応答性で、トータル変速比をダウンシフト要求に応じた目標に変更することができる。
【0080】
<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。
【0081】
たとえば、前述の実施形態では、スプリット変速機構36を経由する第1動力伝達経路とベルト変速機構33を経由する第2動力伝達経路とに分岐して動力を伝達する構成を取り上げたが、スプリット変速機構36は、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を含む平行軸式歯車機構に限らず、ベルト機構などのギヤ機構以外の機構であってもよい。ベルト機構が採用される場合、そのベルト機構は、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。
【0082】
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。
【符号の説明】
【0083】
4:変速機(無段変速機)
31:インプット軸
32:アウトプット軸
33:ベルト変速機構
91:ECU(制御装置、目標設定手段、切替制御手段)
C1:クラッチ(第1係合要素)
C2:クラッチ(第2係合要素)