JP2016011738A - 車両用変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費性能およびドライバビリティの双方を良好にすることが可能な車両用変速装置を提供する。【解決手段】無段変速機構４および変速比が固定の有段変速機構５を併用したトルクスプリット走行モード時において、車両が所定の定常走行状態にあるか否かの判定処理を行なう定常走行判定手段３を備えており、車両が所定の定常走行状態にあると判定されている期間中においては、車速が高いほど両変速機構４，５のトータル変速比がハイ側となるように、ハイ側変速限界が車速に対応して制御される。【選択図】図１

Description

本発明は、ベルト式などの無段変速機構と、変速比が固定の歯車式などの有段変速機構と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、無段変速機構走行モードと、トルクスプリット走行モードとがある。前者は、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を車軸側に伝達するモードである。後者は、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双方を利用して変速した上で、遊星歯車機構を利用してそれらの駆動力を合成し、この合成駆動力を車軸側に出力するモードである。後者のモードは、歯車式変速機構を利用しているため、前者のモードよりも駆動力伝達効率がよい。

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、無段変速機構走行モードを低速域走行モードに設定し、かつトルクスプリット走行モードを高速域走行モードに設定する場合がある。このような設定状態において、車両の燃費性能をよくするための手段として、トルクスプリット走行時の変速比の幅を大きくとり、車速が高速である場合に変速比ができる限りハイ側に設定されるようにし、エンジン回転数を下げることが考えられる。ところが、単に、そのような手段を採用したのでは、車両の加減速が頻繁に実行される非定常的な運転が行なわれる場合に、アクセル操作に対する素早い応答性が得られず、ドライバビリティが悪くなるという不具合を生じてしまう。

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、燃費性能およびドライバビリティの双方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、これら両変速機構を利用してエンジン出力が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、かつ車速の低速域側に設定される無段変速機構走行モードと、前記無段変速機構および前記有段変速機構
を併用し、かつ車速の高速域側に設定されるトルクスプリット走行モードと、が選択可能とされている、車両用変速装置であって、前記トルクスプリット走行モード時において、車両が所定の定常走行状態にあるか否かの判定処理を行なう定常走行判定手段を、さらに備えており、前記定常走行判定手段により、車両が所定の定常走行状態にあると判定されている期間中においては、車速が高いほど前記両変速機構のトータル変速比がハイ側となるように、ハイ側変速限界が車速に対応して制御される構成と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。
まず、車両が高速道路を走行しているような場合において、急な加減速の無い、または殆どない安定した車両走行が行なわれている定常走行状態にあるときには、車速が高いほど、無段変速機構と有段変速機構とのトータル変速比がハイ側にされる。このため、車速が高速である場合のエンジン回転数が抑えられ、燃費を良くすることが可能となる。一方、車速が低くなるほど、たとえばアクセル操作の頻度が高くなり、車両の加減速がなされる頻度が高くなるのが一般的である。これに対し、本発明によれば、そのような場合には、前記トータル変速比はさほどハイ側にはならないこととなるため、車速をアクセル操作に対応させて迅速に変化させることが可能となる。したがって、ドライバビリティをよくすることもできる。
このように、本発明によれば、トルクスプリット走行モードにおける定常走行時に車速が高速になるほど、ハイ側の変速比を有効に利用して燃費性能を高めつつ、車速が低い場合には、アクセル操作などに対応する変速制御の応答性を素早くし、ドライバビリティをよくすることができる。

本発明において、好ましくは、前記トルクスプリット走行モードから前記無段変速機構走行モードへの変更は、前記無段変速機構の変速比が所定の走行モード切替え変速比に一致する状態で行われる構成とされている一方、車両が前記定常走行状態にあると判定されている期間中において、キックダウン操作または走行モード切り替え用の所定のマニュアル操作がなされた場合には、前記無段変速機構の変速比を前記所定の走行モード切替え変速比に一致させる制御が省略された上で、走行モードの変更が実行される構成とされている。

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、車両が定常走行状態にあるときには、無段変速機構と有段変速機構とのトータル変速比がハイ側またはハイ側気味に設定されているために、このような際にキックダウン操作または走行モード切り替え用の所定のマニュアル操作がなされたことに対応させて、無段変速機構の変速比を所定の走行モード切替え変速比に一致させる制御を行なっていたのでは、応答性が悪いものとなる。これに対し、前記構成によれば、走行モードの変更を迅速に行なわせて、素早い応答性が得られるため、ドライバビリティを一層よく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。

本発明に係る車両用変速装置の一例を示す概略説明図である。 図１に示す車両用変速装置における変速線図（走行モード切替え線図）である。 図１に示す車両用変速装置における概略の作用の一例を示す図である。 図１に示す車両用変速装置のトータル変速比と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に示す車両用変速装置Ａは、エンジン１０の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。また、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、プライマリ軸７０に装着されているが、このプライマリ軸７０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をオン状態（係合状態）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に変速した上で、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。

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、無段変速機構走行モードと、トルクスプリット走行モードとを切替え設定可能である。
無段変速機構走行モードは、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。無段変速機構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。
トルクスプリット走行モードは、歯車式変速機構５およびベルト式無段変速機構４の双方を利用したモードである。この走行モードは、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される。歯車式変速機構５の変速比γ_Gは一定（固定）であるが、トルクスプリット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、図４に示すように、両変速機構４，５のトータル変速比γ_T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。トルクスプリット走行モードでは、歯車式変速機構５が用
いられるため、無段変速機構走行モードよりも動力伝達効率が高い状態となる。

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させ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、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は、たとえばＥＣＵであり、エンジン回転数センサＳａ、車速センサＳｂ、アクセル開度センサＳｃ、シフトセレクタＳｄ、および走行モード切替えスイッチＳｅ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変更や、変速比γ_B，γ_Tの変更制御などを実行する。

車両用変速装置Ａにおいては、図２に示すような変速線図(走行モード切替え線図)のデータに基づき、無段変速機構走行モードとトルクスプリット走行モードとの間の切り替え設定がなされる。無段変速機構走行モードは、ラインＬ０，Ｌ１間の範囲であり、トルクスプリット走行モードは、ラインＬ０，Ｌ２間の範囲である。トルクスプリット走行モードは、無段変速機構走行モードよりも車速の高速域側に設定されており、これら２つの走行モードの切り替えは、後述する例外の場合を除き、基本的には、図２のラインＬ０に相当するポジションで行なわれる。ラインＬ０は、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bが、所定の走行モード切替え変速比γ_Sに一致するポジションに相当し、この走行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と同じ値である（図４も参照）。このような設定によれば、ベルト式無段変速機構４と歯車式変速機構５とを同期させたタイミングで走行モードの切り替えがなされることとなり、走行モード変更時のショックを小さくするなどの利点が得られる。
図２には、Ｌ０〜Ｌ２に加え、Ｌ３〜Ｌ５などのラインも示されている。本実施形態では、これらのデータに基づいて特徴的な変速制御がなされるが、この点については後述する。

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５のフローチャートを参照しつつ説明する。

まず、無段変速機構走行モードからトルクスプリット走行モードへの変更があった場合には、定常走行判定処理が制御部３において開始される（Ｓ１：ＹＥＳ，Ｓ２）。この定常走行判定処理は、現在の車両の走行状況が所定の定常走行であるか否かを判定する処理であり、たとえばアクセル開度、車速、加速度などのパラメータが所定の安定状態の範囲にあるか否かに基づいて行なわれる。定常走行判定処理の具体的な手法や判定基準などは、限定されない。

前記した判定処理において、車両は定常走行であると判定された場合には、車速が高いほどトータル変速比γ_Tがハイとなるように車速に応じた変速制御が実行される（Ｓ３：ＹＥＳ，Ｓ４）。具体的には、車両が高速道路を走行しているなどして、定常走行である場合、まず図２に示すラインＬ３ａに対応する変速比が、トータル変速比γ_Tのハイ側変速限界として設定される。その後は、車速が速くなるに連れて、同図に示す複数の他のラインＬ３のように、トータル変速比γ_Tのハイ側変速限界がさらにハイ側となるように順次変更されていく。ただし、ハイ側変速限界は、車速の高速域に限られ、たとえば車速が図２で示すＶ１，Ｖ２以下などにある中低速域の範囲については、ハイ側変速限界は変更されず、または殆ど変更されない。このような設定によれば、中低速域で十分な駆動力を確保することができる。車速が所定速度以上の最高速域またはこれに近い速度域となった
場合には、ラインＬ２に対応する最ハイレシオが適用される（Ｓ５：ＹＥＳ，Ｓ６）。

前記したように、ハイ側変速限界が順次変更されていく処理は、好ましくは、急激に行なわれず、適当な時間をかけて緩やかに行なわれる。定常走行時において、エンジン回転数が急変したのでは、運転者に違和感を与える虞があり、これを防止するためである。また、駆動力の急な不足を生じてアクセルペダルの踏み込みを誘発する虞があるため、これを防止する必要もあるからである。なお、定常走行状態が維持されている状態で、車速が低下した場合には、ハイ側変速限界がロー側に変更されることとなる。

前記したような動作制御によれば、定常走行状態が継続している状態で車速が高速になるほどトータル変速比γ_Tのハイ側が有効に、かつ安定して利用される。その結果、車両の燃費性能をよくすることができる。

次いで、前記した定常走行時において、キックダウン操作、またはダウンシフトを実行すべき旨の走行モード切替えスイッチＳｅを利用したマニュアル操作がなされると、直ちに、無段変速機構走行モードへの切替え動作が開始される（Ｓ８：ＹＥＳ，Ｓ９）。この切替え動作は、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bを、走行モード切替え変速比γ_Sに一致させる制御を省略したかたちで行なわれ、たとえば図２のラインＬ３のいずれかの位置からラインＬ４に一気に変更されるようなかたちで行なわれる。

この点について、さらに詳細に説明すると、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bは、たとえば次のような変化を辿る。すなわち、図３のトルクスプリット走行モード時において、変速比γ_BがポジションＰ１にある際にキックダウン操作などがなされると、その後変速比γ_Bは、矢印Ｎａに沿ってポジションＰ２に直接的に移行し、その後に目標変速比Ｐ３に向けて矢印Ｎｂに沿って変更される。
本実施形態とは異なり、変速比γ_BをポジションＰ１から矢印Ｎ１，Ｎ２方向に変化させて、ポジションＰｓ（γ_B＝γ_S）を通過させ、このポジションＰｓにおいて走行モードの変更を行なわせる手法も考えられる。このような手法によれば、走行モード変更時のショックを小さくすることが可能であるものの、走行モード変更に要する時間が長くなり、応答性が悪いものとなる。これに対し、本実施形態によれば、走行モード変更時のショックが多少は生じるものの、キックダウン操作などに対応する走行モードの変更動作を、迅速に行なうことが可能であり、ドライバビリティをよくすることができる利点が得られる。

前記とは異なり、車両は非定常走行であると判定された場合、たとえば図２に示すラインＬ３ａに対応する変速比が、トータル変速比γ_Tのハイ側変速限界として設定され、かつこのハイ側変速限界は、車速が高速となったとしても変更されず、固定とされる（Ｓ２：ＮＯ，Ｓ１１）。このことにより、急な加減速が多い非定常走行に合致した車両走行が可能となる。このような状態において、無段変速機構走行モードへの変更動作が必要となった場合には、変速比が、γ_B＝γ_SとなったタイミングでクラッチＣ１，Ｃ２の切り替えがなされ、無段変速機構走行モードに変更される（Ｓ１２：ＹＥＳ，Ｓ１３）。走行モードが無段変速機構走行モードに変更されると、定常走行か否かの判定処理は終了する（Ｓ１３またはＳ９からＳ１０）。

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。

本発明でいう無段変速機構は、ベルト式無段変速機構に代えて、たとえばトロイダル方式などの他の種類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、たとえばチェーン方式の変速機構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
３ 制御部
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
１０ エンジン

Claims (2)

1. 無段変速機構と、変速比が固定の有段変速機構と、これら両変速機構を利用してエンジン出力が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、かつ車速の低速域側に設定される無段変速機構走行モードと、
   前記無段変速機構および前記有段変速機構を併用し、かつ車速の高速域側に設定されるトルクスプリット走行モードと、
   が選択可能とされている、車両用変速装置であって、
   前記トルクスプリット走行モード時において、車両が所定の定常走行状態にあるか否かの判定処理を行なう定常走行判定手段を、さらに備えており、
   前記定常走行判定手段により、車両が所定の定常走行状態にあると判定されている期間中においては、車速が高いほど前記両変速機構のトータル変速比がハイ側となるように、ハイ側変速限界が車速に対応して制御される構成とされていることを特徴とする、車両用変速装置。
2. 請求項１に記載の車両用変速装置であって、
   前記トルクスプリット走行モードから前記無段変速機構走行モードへの変更は、前記無段変速機構の変速比が所定の走行モード切替え変速比に一致する状態で行われる構成とされている一方、
   車両が前記定常走行状態にあると判定されている期間中において、キックダウン操作または走行モード切り替え用の所定のマニュアル操作がなされた場合には、前記無段変速機構の変速比を前記所定の走行モード切替え変速比に一致させる制御が省略された上で、走行モードの変更が実行される構成とされている、車両用変速装置。

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