JP2001050375A - 変速比無限大無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転同期点を挟んで変速を行う際に、高速な
変速機構と制御装置を用いることなく迅速かつ円滑な変
速を実現する。 【解決手段】 現在のユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯ
から目標ユニット変速比ＤＩＶＴＲＡＴＩＯへ向けて回
転同期点ＲＳＰを超えて変速するときには、無種変速機
構の変速比ＲＡＴＩＯを、直接、目標ユニット変速比へ
向けて変速すると同時に、動力循環モードクラッチと直
結モードクラッチを半クラッチ状態にして切り換えを行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両などに採用さ
れる変速比無限大無段変速機の変速制御装置の改良に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から車両の変速機として、ベルト式
やトロイダル型の無段変速機構が知られており、このよ
うな無段変速機構の変速領域をさらに拡大するために、
無段変速機構に一定変速機構と遊星歯車機構を組み合わ
せて変速比を無限大まで制御可能とする変速比無限大無
段変速機が知られており、例えば、特開平１０−２６７
１１６号公報などがある。

【０００３】これは、エンジンに連結される変速比無限
大無段変速機のユニット入力軸に、変速比を連続的に変
更可能なハーフトロイダル型の無段変速機構と、一定変
速機構（減速機構）を並列的に連結するとともに、これ
らの出力軸を遊星歯車機構で結合したもので、無段変速
機構の出力を遊星歯車機構のサンギアに、一定変速機構
の出力軸は動力循環モードクラッチを介して遊星歯車機
構のキャリアに連結される。

【０００４】サンギアと連結した無段変速機構の出力軸
は、直結モードクラッチを介して変速比無限大無段変速
機の出力軸であるユニット出力軸と選択的に結合される
一方、遊星歯車機構のリングギアはユニット出力軸に結
合される。

【０００５】このような変速比無限大無段変速機では、
図１７に示すように、動力循環モードクラッチを締結す
る一方、直結モードクラッチを解放することにより、無
段変速機構と一定変速機構の変速比の差に応じて、ユニ
ット変速比（以下、ユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯで
ユニット入力軸回転数／ユニット出力軸回転数）を負の
値から正の値まで無限大（１／ＩＶＴＲＡＴＩＯ＝０で
ギアードニュートラルポイントＧＮＰという）を含んで
連続的に変速制御を行う動力循環モードと、動力循環モ
ードクラッチを解放する一方、直結モードクラッチを締
結して無段変速機構の変速比ＲＡＴＩＯに応じて変速制
御を行う直結モードの２つの運転モードを選択的に使用
することができる。

【０００６】なお、図１７においては、縦軸をユニット
変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯの逆数、横軸を無段変速機構の
変速比ＲＡＴＩＯとして、無段変速機構の変速比ＲＡＴ
ＩＯと前後進の関係を連続的に表示した。

【０００７】そして、動力循環モードと直結モードの切
り換えは、動力循環モードと直結モードでユニット変速
比ＩＶＴＲＡＴＩＯが一致する回転同期点ＲＳＰ（Revo
lution Synchronous Point）で行い、回転同期点ＲＳ
Ｐに対応するユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯ（変速比
ＲＡＴＩＯ＝ｉｃｒ）を維持した状態で、クラッチの切
り換えを行うことで、ショックを生じることなく動力循
環モードと直結モードの切り換えを行うことが可能とな
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、現在のユニット変速比から到達目標と
なるユニット変速比に、ユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩ
Ｏが変化するに当たって運転モードが切り換わる場合、
すなわち、ユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯの逆数の現
在値と、到達目標値とが回転同期点ＲＳＰを挟んで変化
する場合、ユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯを変化させ
る途中で、一旦、回転同期点ＲＳＰを維持してクラッチ
の切り換えを済ませてから、再度到達目標とするユニッ
ト変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯへ向けて変速を行うため、キ
ックダウン変速、足離しアップシフトまたはマニュアル
モードでの変速など、ユニット変速比が回転同期点ＲＳ
Ｐを挟んで急激に変化する場合では、無段変速機構の変
速速度を向上させる必要があり、高速の機構と制御装置
を採用すると製造コストが増大するという問題があっ
た。

【０００９】例えば、図１７に示すように、いま、図中
Ａ点からＢ’点へアップシフト（ユニット変速比ＩＶＴ
ＲＡＴＩＯが小側への変速）する場合には、ユニット変
速比ＩＶＴＲＡＴＩＯがｉｉａから目標値であるｉｉｂ
へ向けて徐々に変化することになるが、無段変速機構で
は変速比ＲＡＴＩＯを図中ｉｃａから回転同期点ＲＳＰ
（＝ｉｃｒ）まで変化させてクラッチの切り換えを完了
した後に、目標ユニット変速比であるｉｉｂに対応した
変速比ＲＡＴＩＯ＝ｉｃａへ復帰しなければならず、ユ
ニット変速比の変化に対する無段変速機構の変速比ＲＡ
ＴＩＯの変化が大きいため、高速で変速が可能な機構及
び制御装置が必要となる。

【００１０】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、回転同期点を挟んで変速を行う際に、高速
な変速機構と制御装置を用いることなく迅速かつ円滑な
変速を実現することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、変速比を
連続的に変更可能な無段変速機構と一定変速機構とをユ
ニット入力軸にそれぞれ連結するとともに、無段変速機
構と一定変速機構の出力軸を遊星歯車機構、動力循環モ
ードクラッチ及び直結モードクラッチを介してユニット
出力軸に連結した変速比無限大無段変速機と、車両の運
転状態に応じて到達目標総変速比を設定する到達目標総
変速比設定手段と、この到達目標総変速比に基づいて、
予め設定した回転同期点を境にして動力循環モードと直
結モードの２つの運転モードのうち、いずれかを設定す
る運転モード設定手段と、この運転モードに応じて前記
動力循環モードクラッチと直結モードクラッチを選択的
に締結して、総変速比が無限大を含んで動力を伝達する
動力循環モードと、無段変速機構の出力に応じて動力を
伝達する直結モードとを切り換えるクラッチ切換制御手
段と、前記到達目標総変速比と運転モードに基づいて、
無段変速機構の変速比が予め設定した目標変速比となる
ように制御する変速比制御手段とを備えた変速比無限大
無段変速機の変速制御装置において、現在の実総変速比
から到達目標総変速比へ向けて変速するときに、運転モ
ードの切り換えが発生することを検出する運転モード切
換判定手段と、運転モードの切り換えが発生したときに
は、前記クラッチ切換制御手段が動力循環モードクラッ
チと直結モードクラッチを半クラッチ状態にして切り換
えを行うと同時に、変速比制御手段は現在の実総変速比
から目標総変速比へ向けて直接変速する。

【００１２】また、第２の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記クラッチ切換制御手段は、締結中の一方を徐
々に解放しながら、解放中の他方を徐々に締結する。

【００１３】また、第３の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記クラッチ切換制御手段と変速比制御手段は、
前記クラッチの切り換え期間と変速期間を同期させる。

【００１４】また、第４の発明は、前記第３の発明にお
いて、運転モード切換判定手段は、入力トルクを検出す
る手段と、現在の実総変速比から到達目標総変速比まで
の変速量を演算する手段と、この入力トルクと変速量に
基づいて、変速期間を決定する手段とを備える。

【００１５】

【発明の効果】したがって、第１の発明は、現在の実総
変速比から到達目標総変速比へ移行する際に、運転モー
ドの切り換えを伴う場合では、回転同期点まで変速する
ことなく、直接、到達目標総変速比へ向けて無段変速機
構が変速を行うと同時に、動力循環モードクラッチと直
結モードクラッチが半クラッチ状態となって切り換えが
行われる。そして、運転モードの切換中には、無段変速
機構の変速比は回転同期点を経由することなく、回転同
期点の変速比未満の変速比を維持したままで、直接、到
達目標総変速比へ向けて変速しながら、半クラッチによ
りクラッチの切り換えを行うので、実際の総変速比を連
続的に変化させながら回転同期を挟んだ変速を迅速に行
うことが可能となって、キックダウンや足離しアップシ
フト等の急変速を容易に行いながら、機構や装置の高速
化を必要としないため、製造コストを抑制しながら、変
速比無限大無段変速機の運転性を大幅に向上させること
が可能となる。

【００１６】また、第２の発明は、２つのクラッチをと
もに半クラッチ状態とすることで、目標総変速比へ向け
た無段変速機構の変速を滑らかに行うことがきる。

【００１７】また、第３の発明は、クラッチの切り換え
期間と、無段変速機構の変速期間を同期させることで、
運転モード切換中にクラッチの切り換えショックなどの
発生を確実に防止できる。

【００１８】また、第４の発明は、入力トルクと変速量
に基づいて、変速期間を決定することにより、入力トル
クや変速量が大きく、切り換え中の車両状態の変化が大
きい場合には、変速時間を変更することで、車両状態の
急激な変化を抑制することができ、ショックを低減でき
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２０】図１は、ハーフトロイダルで構成されたダ
ブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機構２を用い
て変速比無限大無段変速機を構成した一例を示す。

【００２１】図１において、変速比無限大無段変速機は
エンジンのクランクシャフト（図示せず）に連結される
ユニット入力軸１に、変速比を連続的に変更可能なトロ
イダル型の無段変速機構２と、ギア３ａ、ギア３ｂから
構成された一定変速機構３（減速機）とを並列的に連結
し、これらの出力軸４、３ｃをユニット出力軸６側へ配
設するとともに遊星歯車機構５で連結したものである。

【００２２】無段変速機構出力軸４はユニット出力軸６
と同軸的かつ、相対回転自在に支持され、無段変速機構
２の出力スプロケット２ａ、チェーン４ｂ及びスプロケ
ット４ａを介して連結されており、無段変速機構出力軸
４の一端を遊星歯車機構５のサンギア５ａに結合し、他
端を直結モードクラッチ１０に結合する。

【００２３】ギア３ｂと結合した一定変速機構３の出力
軸３ｃも、ユニット出力軸６と同軸的かつ、相対回転自
在に支持され、動力循環モードクラッチ９を介して遊星
歯車機構５のキャリア５ｂに連結されており、遊星歯車
機構５のリングギア５ｃは、変速比無限大無段変速機の
出力軸であるユニット出力軸６に結合される。

【００２４】そして、ユニット出力軸６の図中右側に
は、変速機出力ギア７が設けられ、この変速機出力ギア
７がディファレンシャルギア８のファイナルギア１２と
歯合し、ディファレンシャルギア８に結合する駆動軸１
１は、無段変速機構２の変速比ＲＡＴＩＯと運転モード
に応じたユニット変速比（ユニット入力軸回転数／ユニ
ット出力軸回転数＝総変速比で、以下、ＩＶＴＲＡＴＩ
Ｏとする）で駆動力が伝達される。

【００２５】無段変速機構２は、図１、図３に示すよう
に、２組の入力ディスク２１、出力ディスク２２で、パ
ワーローラ２０、２０をそれぞれ挟持、押圧するダブル
キャビティのトロイダル型で構成され、パワーローラ２
０はピボットシャフト２４を介して、トラニオン２３に
より回転自在に支持されている。

【００２６】そして、このトラニオン２３の回転角を、
後述するように、ステップモータ３６のステップ数に応
じて変化させることで、パワーローラ２０の傾斜角（以
下、傾転角という）を変更して、無段変速機構２の変速
比ＲＡＴＩＯと、ユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯを無
段階に変化させることができる。

【００２７】無段変速機構２の変速比ＲＡＴＩＯと、ユ
ニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯの逆数との関係は、前記
従来例の図１７と同様に、図１２に示すようになる。

【００２８】この図１２において、動力循環モードクラ
ッチ９を締結する一方、直結モードクラッチ１０を解放
した動力循環モードでは、無段変速機構２と一定変速機
構３の変速比の差に応じて、ユニット変速比ＩＶＴＲＡ
ＴＩＯを前進側、後進側共に無限大（図中ギアードニュ
ートラルポイントＧＮＰで１／ＩＶＴＲＡＴＩＯ＝０）
を含んで連続的に変化させることができる。

【００２９】また、動力循環モードクラッチ９を解放す
る一方、直結モードクラッチ１０を締結する直結モード
では、無段変速機構２の変速比ＲＡＴＩＯに応じた変速
制御を行うことができる。

【００３０】ここで、トロイダル型の無段変速機構２の
各パワーローラ２０は、図３に示すように、下端を油圧
シリンダ３０に結合して軸方向へ変位可能かつ軸まわり
に回転可能なトラニオン２３（パワーローラ支持部材）
でそれぞれ軸支される。なお、パワーローラ２０とトラ
ニオン２３の間には、揺動自在なピボットシャフト２４
が介装される。

【００３１】油圧シリンダ３０はピストン３１によって
画成された上下の油室３０ａ、３０ｂを備えており、対
向配置されたトラニオン２３、２３の油圧シリンダ３
０、３０は、油室３０ａ、３０ｂの配置が相互に逆転す
るように設定されて、トラニオン２３、２３は相互に逆
方向へ駆動される。なお、トラニオン２３、２３は、ピ
ボットシャフト２４を挟んだ上下で、揺動自在なリンク
を介して連結され、トラニオン２３、２３は相互に逆方
向へ変位する。

【００３２】このため、図３において、油室３０ｂの油
圧を増大すると同時に油室３０ａの油圧を低減すると、
図中左側のトラニオン２３が上昇する一方、図中右側の
トラニオン２３は下降してパワーローラ２０、２０はＬ
ｏ側（変速比ＲＡＴＩＯ＝大側）へ傾転（トラニオン２
３の軸回りに変位）して変速が行われ、このとき、パワ
ーローラ２０の回転軸と入出力ディスクの回転軸が一致
するように、トラニオン２３の軸方向変位に応じてピボ
ットシャフト２４は軸回りに揺動するため、パワーロー
ラ２０は傾転した状態を維持して駆動力の伝達を行う。

【００３３】そして、複数のトラニオン２３のうちの一
つには、トラニオン２３の軸方向変位量と、パワーロー
ラ２０の傾転角（トラニオン２３の回転角≒実変速比）
を、シフトコントロールバルブ４６にフィードバックす
るためのプリセスカム３５が設けられる。

【００３４】プリセスカム３５は、円周方向に所定の傾
斜を備えたカム面またはカム溝を備えており、このカム
面またはカム溝には揺動自在なフィードバックリンク３
８の一端が摺接する。

【００３５】フィードバックリンク３８は、例えば、Ｌ
字状に形成されて揺動自在に支持され、一端で上記カム
面またはカム溝と摺接する一方、他端で変速リンク３７
の一端と係合し、トラニオン２３の軸方向変位量及び回
転量、すなわちパワーローラ２０の傾転角を変速リンク
３７の一端に伝達する。

【００３６】変速リンク３７は、ほぼ中央部でシフトコ
ントロールバルブ４６のスプール４６Ｓと連結する一
方、フィードバックリンク３８と連結した変速リンク３
７の他端はステップモータ３６と連結して、変速リンク
３７はステップモータ３６の駆動によってシフトコント
ロールバルブ４６（変速制御弁）のスプール４６Ｓを軸
方向に変位させるとともに、トラニオン２３の回動と軸
方向変位に応じてスプール４６Ｓを軸方向に変位させ
る。

【００３７】そして、シフトコントロールバルブ４６に
は、ライン圧ＰＬが供給される供給ポート４６Ｌと、油
圧シリンダ３０の油室３０ｂと連通したポート４６Ｌｏ
ｗと、油圧シリンダ３０の油室３０ａと連通したポート
４６Ｈｉと、この供給ポート４６Ｌを挟んで一対のドレ
ーンポート４６Ｄ、４６Ｄが形成される。

【００３８】変速リンク３７によって駆動されるスプー
ル４６Ｓが、供給ポート４６Ｌをポート４６Ｈｉ、４６
Ｌｏｗを介して油室３０ａ、３０ｂのうちの一方に接続
するとともに、他方の油室をドレーンポート４６Ｄに接
続する。

【００３９】こうして、ステップモータ３６とプリセス
カム３５に駆動されるスプールの変位に応じて、ライン
圧ＰＬが供給される油圧シリンダ３０の油室３０ａ、３
０ｂが変更されて、ステップモータ３６が指令した傾転
角となるように油圧の制御が行われる。

【００４０】ここで、変速比無限大無段変速機の変速比
の制御を行う変速制御装置の油圧回路について、図４を
参照しながら詳述する。

【００４１】油圧ポンプ１１０から供給された油圧は、
ＰＬソレノイド９０からの信号圧に基づいてプレッシャ
レギュレータ１００が所定の供給圧ＰＬに調整して、ラ
イン圧回路１０１へ供給される。

【００４２】なお、ＰＬソレノイド９０はパイロット圧
回路１０２からのパイロット圧Ｐｐを元圧として信号圧
を調圧する。このパイロット圧Ｐｐは、プレッシャレギ
ュレータ１００からの供給圧ＰＬに比例して、パイロッ
トバルブ１０３が調圧したものである。

【００４３】そして、ライン圧回路１０１には、トロイ
ダル型無段変速機構２の変速比を制御するため、油圧シ
リンダ３０の２つの油室３０ａ、３０ｂの油圧を調整す
るシフトコントロールバルブ４６が接続されるととも
に、図示しないシフトレバーに応動するマニュアルバル
ブ６０の下流には、直結モードクラッチ１０及び動力循
環モードクラッチ９の締結状態を制御する制御弁９３、
９４が接続される。

【００４４】パイロット圧回路１０２には、直結モード
クラッチ１０を制御する第１ソレノイド９１と、動力循
環モードクラッチ９を制御する第２ソレノイド９２が配
設される。

【００４５】第１ソレノイド９１は、変速制御コントロ
ールユニット８０によってデューティ制御され、このデ
ューティ比に応じた信号圧を出力し、直結モードクラッ
チ１０と連通した制御弁９３は、この信号圧に応じてマ
ニュアルバルブ６０から供給されたライン圧ＰＬを調圧
して直結モードクラッチ１０の締結、解放及び半クラッ
チ状態を制御する。

【００４６】同様に、第２ソレノイド９２は、変速制御
コントロールユニット８０によってデューティ制御さ
れ、このデューティ比に応じた信号圧を出力し、動力循
環モードクラッチ９と連通した制御弁９４は、信号圧に
応じてマニュアルバルブ６０から供給されたライン圧Ｐ
Ｌを調圧して動力循環モードクラッチ９の締結、解放及
び半クラッチ状態を制御する。

【００４７】次に、図２は、変速比無限大無段変速機の
制御系を含めたブロック図を示す。

【００４８】マイクロコンピュータを主体に構成された
変速制御コントロールユニット８０には、ユニット入力
軸１の回転数Ｎｉ、すなわちエンジン回転数ＩＭＰＲＥ
Ｖを検出する入力軸回転数センサ８１からの出力、無段
変速機構２の出力軸回転数Ｎｏを検出する出力軸回転数
センサ８７からの出力、リングギア５ｃと結合したユニ
ット出力軸６の回転数ＲＩＮＧＲＥＶを検出するユニッ
ト出力軸回転数センサ８３からの出力、サンギア５ａの
回転数ＳＵＮＲＥＶを検出するサンギア回転数センサ８
２の出力、キャリア５ｂの回転数ＣＡＲＲＥＶを検出す
るキャリア回転数センサ８４の出力、スロットル開度Ｔ
ＶＯ（または、アクセルの踏み込み量）を検出するアク
セル操作量センサ８５からの出力等がそれぞれ入力され
る。

【００４９】なお、車速ＶＳＰは、ユニット出力軸６の
回転数ＲＩＮＧＲＥＶに所定の定数を乗じて演算する。

【００５０】変速制御コントロールユニット８０は、こ
れら各種センサの検出値を運転状態として処理し、スロ
ットル開度ＴＶＯと車速ＶＳＰに基づいて、例えば、図
１３に示すような変速マップから、到達目標入力軸回転
数ＤｓｒＲＥＶを求めてユニット出力軸回転数ＲＩＮＧ
ＲＥＶから到達目標ユニット変速比ＤＩＶＴＲＡＴＩＯ
を決定するとともに、到達目標ユニット変速比ＤＩＶＴ
ＲＡＴＩＯの運転モードに応じて第１及び第２ソレノイ
ド９１、９２を駆動することで、動力循環モードクラッ
チ９と直結モードクラッチ１０を選択的に締結し、動力
循環モードと直結モードを切り換える。

【００５１】ここで、変速制御コントロールユニット８
０で行われる変速制御の一例について、図５〜図１１の
フローチャートを参照しながら以下に詳述する。なお、
この制御は、所定時間毎、例えば、１０msec毎等に実行
される。

【００５２】まず、図５は変速制御のメインルーチンを
示し、ステップＳ１では、上記各センサが検出した入力
軸回転数ＩＭＰＲＥＶ、出力軸回転数Ｎｏ、ユニット出
力軸回転数ＲＩＮＧＲＥＶ、スロットル開度ＴＶＯなど
の運転状態を示す各検出値を読み込む。

【００５３】そして、ステップＳ２では、読み込んだス
ロットル開度ＴＶＯと車速ＶＳＰより、図１３に示すよ
うな変速マップに基づいて、到達目標入力軸回転数（＝
到達目標エンジン回転数）ＤｓｒＲＥＶの演算結果を求
めてから、到達目標ユニット変速比ＤＩＶＴＲＡＴＩＯ
（到達目標総変速比）や到達目標運転モードなどを演算
するとともに、現在のユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯ
を演算し、到達目標ユニット変速比ＤＩＶＴＲＡＴＩＯ
と現在のユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯから変速比変
化の遅れを考慮して、目標ユニット変速比ＩＶＴＲＡＴ
ＩＯ１を演算する。

【００５４】ステップＳ３では、現在のユニット変速比
ＩＶＴＲＡＴＩＯと到達目標ユニット変速比ＤＩＶＴＲ
ＡＴＩＯから、現在の運転モードと到達目標ユニット変
速比ＤＩＶＴＲＡＴＩＯでの運転モード（到達目標運転
モード）が異なる場合には、動力循環モードと直結モー
ドを切り換えるため、動力循環モードクラッチ９と直結
モードクラッチ１０へ供給する油圧を制御する。

【００５５】なお、クラッチの切り換えが生じない場合
では、締結中のクラッチへ供給する油圧を設定する。

【００５６】そして、ステップＳ４では、図９に示すよ
うに、ステップＳ４０で目標ユニット変速比に応じたス
テップ数を出力してステップモータ３６を駆動するとと
もに、ステップＳ４１で、第１ソレノイド９１及び第２
ソレノイド９２へ設定油圧に応じたデューティ比を出力
し、直結モードクラッチ１０と動力循環モードクラッチ
９の締結力を制御する。

【００５７】次に、上記ステップＳ１で行われるセンサ
信号読み込み処理について、図６のサブルーチンを参照
しながら説明する。

【００５８】まず、ステップＳ１０では、アクセル操作
量センサ８５からのスロットル開度ＴＶＯを読み込んで
から、ステップＳ１１で、入力軸回転数センサ８１から
のエンジン回転数ＩＭＰＲＥＶを読み込む。

【００５９】ステップＳ１２〜Ｓ１４では、ユニット出
力軸回転数センサ８３、サンギア回転数センサ８２、キ
ャリア回転数センサ８４から、それぞれ、リングギア回
転数（ユニット出力軸回転数）ＲＩＮＧＲＥＶ、サンギ
ア回転数ＳＵＮＲＥＶ、キャリア回転数ＣＡＲＲＥＶを
読み込む。

【００６０】そして、ステップＳ１５では、読み込んだ
スロットル開度ＴＶＯとエンジン回転数ＩＭＰＲＥＶに
基づいて、図示しないマップからエンジントルクＥＮＧ
ＴＲＱを算出する。

【００６１】次に、図５のステップＳ２で行われる目標
値の演算は、図７に示すように、上記図６で読み込んだ
各センサの出力より、車速ＶＳＰと現在のユニット変速
比ＩＶＴＲＡＴＩＯと到達目標エンジン回転数ＤｓｒＲ
ＥＶと到達目標ユニット変速比ＤＩＶＴＲＡＴＩＯ及び
目標ユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯ１を演算する。

【００６２】すなわち、図７のステップＳ２０では、ユ
ニット出力軸回転数ＲＩＮＧＲＥＶにタイヤ半径ｒｔを
乗じたものを、ディファレンシャルギア８のギア比ｉｆ
で除して、さらに所定の定数を乗じたものを車速ＶＳＰ
として演算する。

【００６３】ステップＳ２１では、エンジン回転数ＩＭ
ＰＲＥＶを、ユニット出力軸回転数ＲＩＮＧＲＥＶで除
することにより、現在のユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩ
Ｏを演算する。

【００６４】次に、ステップＳ２２では、読み込んだス
ロットル開度ＴＶＯと、演算した車速ＶＳＰに基づい
て、図１３に示す変速マップから到達目標エンジン回転
数ＤｓｒＲＥＶを算出する。

【００６５】また、ステップＳ２３では、この到達目標
エンジン回転数ＤｓｒＲＥＶをユニット出力軸回転数Ｒ
ＩＮＧＲＥＶで除したものを、到達目標ユニット変速比
ＤＩＶＴＲＡＴＩＯとして算出し、ステップＳ２４で
は、この到達目標ユニット変速比ＤＩＶＴＲＡＴＩＯ
に、予め設定した１次のローパスフィルタをかけて、１
次遅れの目標ユニット変速比ＤＩＶＴＲＡＴＩＯ１を演
算する。

【００６６】そして、上記図５のステップＳ３で行われ
るモード切換の制御は、図８、図１０、図１１に示すサ
ブルーチンに基づいて行われる。なお、図８はモード切
換制御の概略を示し、図１０、図１１はそれぞれサブル
ーチンを示す。

【００６７】まず、図８のステップＳ３０では、ユニッ
ト変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯの変更の際に、運転モードの
切り換えを行うか否かを示すフラグｆｌｇＭＣが０にリ
セットされているかを判定し、０であればステップＳ４
１へ進んで、動力循環モードクラッチ９または直結モー
ドクラッチ１０に供給する油圧を設定するとともに、モ
ード切換を行うか否かを判定する。

【００６８】一方、フラグｆｌｇＭＣが１にセットされ
ている場合は、運転モードの切り換え中であるため、ス
テップＳ３２の切換中処理を行う。

【００６９】次に、上記ステップＳ３１で行われるクラ
ッチ油圧の設定処理について、図１０を参照しながら詳
述する。

【００７０】まず、ステップＳ５２では、上記ステップ
Ｓ２３で求めた到達目標ユニット変速比ＤＩＶＴＲＡＴ
ＩＯに対応する到達目標運転モードＭＯＤＥｔが、動力
循環モードと直結モードのどちらにあるかを、図１２に
示したユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯと運転モードの
関係から演算する。

【００７１】同様に、ステップＳ５３では、現在のユニ
ット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯにおける運転モードＭＯＤ
Ｅｐが、動力循環モードと直結モードのどちらにあるか
を、図１２に示したユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯと
運転モードの関係から演算する。

【００７２】また、ステップＳ５４では、上記ステップ
Ｓ２３で求めた一次遅れの目標ユニット変速比ＤＩＶＴ
ＲＡＴＩＯ１と、予め設定した関数などから、ステップ
モータ３６に指令する目標ステップ数ＤｓｒＳＴＰを求
めておく。なお、この関数は、例えば、ステップモータ
３６等の応答速度の上限を超えないように、目標ステッ
プ数ＤｓｒＳＴＰを規制するもの等で構成される。

【００７３】そして、ステップＳ５５では、現在の運転
モードＭＯＤＥｐが、動力循環モードと直結モードの何
れにあるかを判定し、動力循環モードであればステップ
Ｓ５６へ進む一方、直結モードであればステップＳ５７
へ進んで、それぞれ目標とするクラッチ油圧を設定す
る。

【００７４】すなわち、動力循環モードのステップＳ５
６では、動力循環モードクラッチ９の目標油圧ＤｓｒＰ
ｒｓＬＣを、運転状態に応じた値ｋＰＣに設定する一
方、直結モードクラッチ１０の目標油圧ＤｓｒＰｒｓＨ
Ｃを０に設定して、動力循環モードクラッチ９が伝達ト
ルクに応じた締結力を発生するよう設定する。

【００７５】一方、直結モードのステップＳ５７では、
直結モードクラッチ１０の目標油圧ＤｓｒＰｒｓＨＣ
を、運転状態に応じた値ｋＰＣに設定する一方、動力循
環モードクラッチ９の目標油圧ＤｓｒＰｒｓＬＣを０に
設定して、直結モードクラッチ１０が伝達トルクに応じ
た締結力を発生するよう設定する。

【００７６】なお、締結側のクラッチに供給する油圧ｋ
ＰＣは、例えば、ライン圧ＰＬ等に設定すればよい。

【００７７】上記ステップＳ５６、Ｓ５７で各クラッチ
の目標油圧を設定した後、ステップＳ５８において、現
在のユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯから到達目標ユニ
ット変速比ＤＩＶＴＲＡＴＩＯへ変速する際に、モード
切換を行うか否かを判定する。

【００７８】この判定は、現在の運転モードＭＯＤＥｐ
と到達目標運転モードＭＯＤＥｔが一致しなれば、運転
モードの切り換え開始を判定する。

【００７９】上記判定で、運転モードの切り換えが判定
された場合には、ステップＳ５９へ進んで、フラグｆｌ
ｇＭＣを１にセットし、さらに、ステップＳ６０に進ん
で、時定数ｃＭＣと変速時間ｔＭＣを設定する。

【００８０】ここで、時定数ｃＭＣは、上記図６のステ
ップＳ１５で求めたエンジントルクＥＮＧＴＲＱと、ユ
ニット変速比の変化量｜ΔＩＶＴＲＡＴＩＯ｜より、図
１４に示すマップに基づいて演算する。

【００８１】ユニット変速比の変化量は、上記ステップ
Ｓ５１で求めた現在のユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯ
と、ステップＳ２３で求めた到達目標ユニット変速比Ｄ
ＩＶＴＲＡＴＩＯの差の絶対値であり、｜ΔＩＶＴＲＡ
ＴＩＯ｜＝｜ＤＩＶＴＲＡＴＩＯ−ＩＶＴＲＡＴＩＯ｜
となる。

【００８２】そして、図１４に示すように、時定数ｃＭ
Ｃは、エンジントルクＥＮＧＴＲＱが小さいほど大き
く、ユニット変速比の変化量｜ΔＩＶＴＲＡＴＩＯ｜が
大きければ大きく設定される。

【００８３】また、変速時間ｔＭＣは、この時定数ｃＭ
Ｃに応じて決まるもので、ｔＭＣ＝Ａ×ｃＭＣであり、
Ａは予め設定した定数である。

【００８４】次に、ステップＳ６１では、運転モードの
切換中に、ステップモータ３６へ指令する目標ステップ
数ＳＴＥＰ（ｔ）を設定する。

【００８５】この運転モード切換中の切り換え制御で
は、ステップモータ３６に指令する目標ステップ数ＳＴ
ＥＰを、切り換え開始の時刻から、変速時間ｔＭＣが終
了するまでの間に到達目標ユニット変速比ＤＩＶＴＲＡ
ＴＩＯと、変速時間ｔＭＣ及び時定数ｃＭＣに応じて与
えられ、例えば、図１６に示すように、変速時間ｔＭＣ
の間に、運転モード切換開始時のステップ数ｓ１から到
達目標ユニット変速比ＤＩＶＴＲＡＴＩＯに対応したス
テップ数ｓ２まで変化するようなランプ関数などで設定
される。

【００８６】この目標ステップ数ＳＴＥＰ（ｔ）は、図
１５に示すマップにより、変速開始のステップ数を上記
ステップＳ５１で求めたユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩ
Ｏから求め、変速終了時のステップ数を上記ステップＳ
２３で求めた到達目標ユニット変速比ＤＩＶＴＲＡＴＩ
Ｏから求め、この２点を変速時間ｔＭＣの間で変化する
ようなランプ関数として設定する。

【００８７】さらに、ステップＳ６２では、クラッチの
切り換えを行うために、動力循環モードクラッチ９と直
結モードクラッチ１０に供給する油圧の目標値ＰｒｓＬ
Ｃ（ｔ）、ＰｒｓＨＣ（ｔ）を、締結中の一方を徐々に
解放しながら、解放中の一方を徐々に締結して、両者の
クラッチを半クラッチ状態にして運転モードを切り換え
るように設定する。

【００８８】これら目標油圧は、エンジントルクＥＮＧ
ＴＲＱと、上記ステップＳ６１で設定した目標ステップ
数ＳＴＥＰ（ｔ）に応じて設定され、例えば、図１６に
示すように、変速時間ｔＭＣ中には、締結する側の目標
油圧を０から予め設定した油圧Ｐ２まで増大するような
ランプ関数で設定するとともに、解放する側の目標油圧
は、予め設定した油圧Ｐ１から０まで減少するようなラ
ンプ関数で設定される。

【００８９】なお、各クラッチの目標油圧は、締結状態
の時には、運転状態に応じた締結油圧（例えば、ライン
圧）ｋＰＣに設定されるが、解放する側の目標油圧は、
油圧ｋＰＣから伝達トルク容量を発生可能な所定値Ｐ１
まで減少した後、０へ向けて徐々に減少し、また、締結
する側の目標油圧は、伝達トルク容量を発生可能な所定
値Ｐ２まで増大するように設定され、変速時間ｔＭＣを
終了した後、締結するクラッチの相対回転がなくなって
から締結油圧ｋＰＣが供給される。

【００９０】次に、上記図８のステップＳ３２で行われ
る、運転モード切換中（モード切換中）の制御の一例に
ついて、図１１のサブルーチンを参照しながら詳述す
る。

【００９１】フラグｆｌｇＭＣが１となって、運転モー
ドの切換制御中には、図１１のステップＳ７０で、上記
ステップＳ６２で設定された目標油圧ＰｒｓＬＣ
（ｔ）、ＰｒｓＨＣ（ｔ）から、運転モード切換開始か
らの時刻（経過時間）に応じて動力循環モードクラッチ
９と直結モードクラッチ１０の目標油圧ＤｓｒＰｒｓＬ
ＣとＤｓｒＰｒｓＨＣがそれぞれ設定される。

【００９２】同様に、上記ステップＳ６１で設定された
切り換え中の目標ステップ数ＳＴＥＰ（ｔ）から、運転
モード切換開始からの時刻（経過時間）に応じたステッ
プモータ３６の目標ステップ数ＤｓｒＳＴＰが設定され
る。

【００９３】そして、ステップＳ７２では、上記ステッ
プＳ５３で求めた切り換え直前の運転モードＭＯＤＥｐ
が動力循環モードと直結モードのどちらにあるかを判定
し、切り換え直前が動力循環モードであれば、直結モー
ドへの切り換え中と判定してステップＳ７３へ進む一
方、切り換え直前が直結モードであれば、動力循環モー
ドへの切り換え中と判定してステップＳ７６へ進む。

【００９４】動力循環モードから直結モードへ切り換え
るステップＳ７３では、ユニット出力軸回転数ＲＩＮＧ
ＲＥＶとサンギア回転数ＳＵＮＲＥＶの差の絶対値が、
予め設定した微少な値ε未満になったか否かを判定し
て、 ｜ＲＩＮＧＲＥＶ−ＳＵＮＲＥＶ｜＜ε より運転モードの切り換え終了を検知する。

【００９５】そして、上記絶対値の差が所定値ε未満に
なると、動力循環モードから直結モードへの切り換えが
完了したと判定して、ステップＳ７５へ進んでフラグｆ
ｌｇＭＣを０にリセットして処理を終了する。

【００９６】一方、上記絶対値の差が所定値ε以上の場
合には、直結モードクラッチ１０に相対回転があるため
切り換えが完了しておらず、フラグｆｌｇＭＣ＝１を維
持したまま処理を終了する。

【００９７】一方、直結モードから動力循環モードへ切
り換えるステップＳ７６では、一定変速機構３の減速比
をｉｇとして、エンジン回転数ＩＭＰＲＥＶを減速比ｉ
ｇで除した値、すなわち、一定変速機構出力軸３ｃの回
転数と、キャリア回転数ＣＡＲＲＥＶの差の絶対値が、
予め設定した微少な値ε未満になったか否かを判定し
て、 ｜ＣＡＲＲＥＶ−ＩＭＰＲＥＶ／ｉｇ｜＜ε より運転モードの切り換え終了を検知する。

【００９８】そして、上記絶対値の差が所定値ε未満に
なると、直結モードから動力循環モードへの切り換えが
完了したと判定して、ステップＳ７５へ進んでフラグｆ
ｌｇＭＣを０にリセットして処理を終了する。

【００９９】一方、上記絶対値の差が所定値ε以上の場
合には、動力循環モードクラッチ９は相対回転して切り
換えが完了していないため、フラグｆｌｇＭＣ＝１を維
持したまま処理を終了する。

【０１００】以上の図５〜図１１のフローチャートを所
定時間毎に実行することにより、運転モードの切り換え
を伴う変速の際には、無段変速機構２の変速比ＲＡＴＩ
Ｏを到達目標変速比ＤＲＡＴＩＯへ向けて変速すると同
時に、動力循環モードクラッチ９と直結モードクラッチ
１０の切り換え制御を、半クラッチ状態で行うことで、
無段変速機構２や制御装置を高速度で動作させることな
く、迅速かつ滑らかな変速を行うことができる。

【０１０１】ここで、図１２に示すように、動力循環モ
ードのＡ点から直結モードのＢ点へアップシフトする場
合、ユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯは、Ａ点に対応す
るｉｉａからＢ点に対応するｉｉｄに向け、回転同期点
ＲＳＰに対応するｉｉｒを超えてアップシフト（ユニッ
ト変速比の小側）することになる。

【０１０２】一方、無段変速機構２の変速比ＲＡＴＩＯ
は、Ａ点に対応したｉｃａからＢ点に対応したｉｃｂま
でダウンシフト（変速比の大側）する間、動力循環モー
ドクラッチ９と直結モードクラッチ１０が半クラッチ状
態となってクラッチの切り換えが行われるため、前記従
来例のように回転同点ＲＳＰを経由する場合に比して、
無段変速機構２の変速速度を増大することなく迅速に変
速を行うことができる。

【０１０３】いま、図１６に示す時刻ｔ１で、ユニット
変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯを、動力循環モードのＡ点に対
応したｉｉａから、直結モードのＢ点に対応したｉｉｂ
へ向けて、回転同点ＲＳＰを挟んだアップシフト（運転
モードの切換を伴う変速）が判定されると、入力トルク
（エンジントルクＥＮＧＴＲＱ）と変速量の絶対値に基
づいて決定された時定数ｃＭＣより、変速時間ｔＭＣが
決まる（Ｓ５８〜Ｓ６０）。

【０１０４】そして、時刻ｔ１でのユニット変速比ＩＶ
ＴＲＡＴＩＯと到達目標ユニット変速比ＤＩＶＴＲＡＴ
ＩＯから、無段変速機構２のステップモータ３６の目標
ステップ数ＳＴＥＰ（ｔ）は、図中ｓ１からｓ２まで、
時間ｔＭＣの間に変化するよう設定される。

【０１０５】また、締結中の動力循環モードクラッチ９
の油圧は、時刻ｔ１で締結油圧ｋＰＣから所定の油圧Ｐ
１まで減少した後、時間ｔＭＣが経過する時刻ｔまでに
０まで徐々に減少するよう設定され、解放中の直結モー
ドクラッチ１０の油圧は、時間ｔＭＣが経過する時刻ｔ
２までに、０から所定の油圧Ｐ２まで増大するように設
定される。

【０１０６】したがって、ステップモータ３６は、時刻
ｔ１からｔ２にかけてｓ１からｓ２へ送られて、無段変
速機構２の変速比ＲＡＴＩＯは、図１２において、図中
Ａ点に対応したｉｃａから、図中Ｂ点に対応したｉｃｂ
まで変化する。

【０１０７】この時刻ｔ１からｔ２までの間に、動力循
環モードクラッチ９は締結容量を発生可能な油圧Ｐ１か
ら徐々に締結力を減少して解放し、一方、直結モードク
ラッチ１０は、その油圧が０から締結力を発生可能な油
圧Ｐ２まで徐々に増大し、２つのクラッチを半クラッチ
状態にして、クラッチの切り換えが行われる。

【０１０８】そして、変速時間ｔＭＣを経過して、締結
する側の直結モードクラッチ１０に滑りがなくなると、
供給油圧は所定の締結油圧ｋＰＣに上昇し、直結モード
クラッチ１０の締結力に応じて、トルクの伝達が開始さ
れる。

【０１０９】こうして、運転モードの切り換える変速の
際には、２つのクラッチを半クラッチ状態にしながら、
無段変速機構２の変速比ＲＡＴＩＯを到達目標ユニット
変速比ＤＩＶＴＲＡＴＩＯに応じた値まで変速させれば
よいので、前記従来例のように、無段変速機構２の変速
比ＲＡＴＩＯを回転同点ＲＳＰまで変化させる必要がな
くなって、キックダウンや足離しアップシフトなどの急
変速であっても、無段変速機構２を高速で駆動すること
なく、迅速かつ円滑な変速を実現することが可能となっ
て、製造コストを抑制しながらも変速比無限大無段変速
機の運転性を確保することができる。

【０１１０】また、変速時間ｔＭＣを入力トルク（エン
ジントルクＥＮＧＴＲＱ）と変速量の絶対値｜ΔＩＶＴ
ＲＡＴＩＯ｜に応じて決定するようにしたため、伝達ト
ルクや変速量が大きいときには、変速時間ｔＭＣを大き
く設定することができ、車両状態の急激な変化を抑制
し、ショックを低減できる。

【０１１１】さらに、クラッチの切り換えと無段変速機
構２の変速を、変速時間ｔＭＣで行うように同期させた
ため、クラッチの切り換えによるショックの発生を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す変速比無限大無段変
速機の概略構成図。

【図２】同じく変速比無限大無段変速機の制御概念図。

【図３】トロイダル型無段変速機の変速機構を示す概念
図。

【図４】同じく無段変速機構の油圧回路。

【図５】変速制御の一例を示し、メインルーチンのフロ
ーチャート。

【図６】センサ信号読み込み処理のサブルーチンを示す
フローチャート。

【図７】目標値演算処理のサブルーチンを示すフローチ
ャート。

【図８】モード切換制御のサブルーチンを示すフローチ
ャート。

【図９】操作量出力のサブルーチンを示すフローチャー
ト。

【図１０】モード切換制御ので行われるクラッチ油圧設
定処理のサブルーチンを示すフローチャート。

【図１１】同じくモード切換中制御のサブルーチンを示
すフローチャート。

【図１２】ユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯの逆数と変
速比ＲＡＴＩＯの関係を示すマップで、Ａ点からＢ点へ
アップシフトする場合の、変速比ＲＡＴＩＯとユニット
変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯの関係を示す。

【図１３】車速ＶＳＰとスロットル開度ＴＶＯに対応し
た目標入力軸回転数のマップ。

【図１４】エンジントルクをパラメータとした変速量の
絶対値と時定数のマップ。

【図１５】ユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯの逆数と、
ステップモータのステップ数の関係を示すマップ。圧、
変速比ＲＡＴＩＯ

【図１６】作用を説明するグラフで、アップシフトする
場合の、ユニット変速比、クラッチ油圧、ステップモー
タのステップ数と時間の関係を示す。

【図１７】従来例を示し、ユニット変速比ＩＶＴＲＡＴ
ＩＯの逆数と変速比ＲＡＴＩＯの関係を示すマップで、
Ａ点からＢ’点へアップシフトする場合の、変速比ＲＡ
ＴＩＯとユニット変速比ＩＶＴＲＡＴＩＯの関係を示
す。

【符号の説明】

１ ユニット入力軸 ２ 無段変速機構 ３ 一定変速機構 ５ 遊星歯車機構 ９ 動力循環モードクラッチ １０ 直結モードクラッチ ３６ ステップモータ ８０ 変速制御コントロールユニット ８１ 入力軸回転数センサ ８２ サンギア回転数センサ ８３ ユニット出力軸回転数センサ ８４ キャリア回転数センサ ８５ アクセル操作量センサ ８７ 出力軸回転数センサ ９１ 第１ソレノイド ９２ 第２ソレノイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村本 逸朗 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 成田 靖史 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 酒井 弘正 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 西尾 元治 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3J052 AA04 CA05 CA06 CA07 CA21 CA31 FB35 GC03 GC13 GC23 GC32 GC41 GC46 GC72 HA02 HA03 HA13 KA09 LA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変速比を連続的に変更可能な無段変速機
   構と一定変速機構とをユニット入力軸にそれぞれ連結す
   るとともに、無段変速機構と一定変速機構の出力軸を遊
   星歯車機構、動力循環モードクラッチ及び直結モードク
   ラッチを介してユニット出力軸に連結した変速比無限大
   無段変速機と、 車両の運転状態に応じて到達目標総変速比を設定する到
   達目標総変速比設定手段と、 この到達目標総変速比に基づいて、予め設定した回転同
   期点を境にして動力循環モードと直結モードの２つの運
   転モードのうち、いずれかを設定する運転モード設定手
   段と、 この運転モードに応じて前記動力循環モードクラッチと
   直結モードクラッチを選択的に締結して、総変速比が無
   限大を含んで動力を伝達する動力循環モードと、無段変
   速機構の出力に応じて動力を伝達する直結モードとを切
   り換えるクラッチ切換制御手段と、 前記到達目標総変速比と運転モードに基づいて、無段変
   速機構の変速比が予め設定した目標変速比となるように
   制御する変速比制御手段とを備えた変速比無限大無段変
   速機の変速制御装置において、 現在の実総変速比から到達目標総変速比へ向けて変速す
   るときに、運転モードの切り換えが発生することを検出
   する運転モード切換判定手段と、 運転モードの切り換えが発生したときには、前記クラッ
   チ切換制御手段が動力循環モードクラッチと直結モード
   クラッチを半クラッチ状態にして切り換えを行うと同時
   に、変速比制御手段は現在の実総変速比から到達目標総
   変速比へ向けて直接変速することを特徴とする変速比無
   限大無段変速機の変速制御装置。
2. 【請求項２】 前記クラッチ切換制御手段は、締結中の
   一方を徐々に解放しながら、解放中の他方を徐々に締結
   することを特徴とする請求項１に記載の変速比無限大無
   段変速機の変速制御装置。
3. 【請求項３】 前記クラッチ切換制御手段と変速比制御
   手段は、前記クラッチの切り換え期間と変速期間を同期
   させることを特徴とする請求項１に記載の変速比無限大
   無段変速機の変速制御装置。
4. 【請求項４】 運転モード切換判定手段は、入力トルク
   を検出する手段と、現在の実総変速比から到達目標総変
   速比までの変速量を演算する手段と、この入力トルクと
   変速量に基づいて、変速期間を決定する手段とを備えた
   ことを特徴とする請求項３に記載の変速比無限大無段変
   速機の変速制御装置。