JP2002213593A - 無段変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の状況に応じて変速モードもしくはその
切り換えを禁止あるいは許可することにより動力性能や
ドライバビリティあるいは乗り心地などを良好にする制
御装置を提供する。 【解決手段】 無段変速機構と歯車変速機構とを含み、
かつ入出力回転数比が増大することに伴って変速比が増
大する第一の変速モードと入出力回転数比が増大するこ
とに伴って変速比が低下する第二の変速モードとを選択
的に設定できる無段変速機の制御装置であって、所定の
変速比を設定することを制限することが要求される変速
比制限条件の成立を判断する変速比制限条件成立判断手
段（ステップＳ１〜Ｓ６）と、その変速比制限条件が成
立した場合に、変速モードのうち制限するべき変速比が
含まれる変速モードの設定を禁止する変速モード禁止手
段（ステップＳ７）とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、変速比を連続的
に変化させることのできる無段変速機の制御装置に関
し、特に変速比と変速モードとを変更できるように構成
された無段変速機の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両用の変速機に用いられる無段変速機
構として、従来、ベルト式のものやトラクション式（ト
ロイダル式）のものなどが知られている。これらの無段
変速機構は、変速比を連続的に変化させるために、トル
クの伝達を、ベルトやパワーローラなどの伝動部材とプ
ーリーやディスクなどの回転体との間の摩擦力や油膜の
せん断力などによっておこなうように構成されている。
そのため、伝達できるトルクが制約されたり、また変速
比が大きい場合や反対に小さい場合に動力の伝達効率が
低下し、さらには実用上設定可能な変速比が制限される
などの問題がある。

【０００３】そこで従来、無段変速機構を単独で使用し
て変速機を構成せずに、遊星歯車機構などの歯車機構を
併用して変速機を構成することがおこなわれている。そ
の一例が特表平１１−５０４４１５号公報に記載されて
いる。この公報に記載された変速機の一例を簡単に説明
すると、無段変速機構の駆動プーリーがエンジンに連結
されるとともに、従動プーリーが遊星歯車機構のサンギ
ヤに連結されている。そのサンギヤと同心円上に配置さ
れているリングギヤが出力軸に連結され、さらにサンギ
ヤとリングギヤとに噛合しているピニオンギヤを保持し
たキャリヤが、歯車機構およびクラッチを介して入力軸
に連結されている。また、その遊星歯車機構の全体を一
体化して回転させるために遊星歯車機構における所定の
二つの回転要素を選択的に連結するいわゆる一体化クラ
ッチが設けられている。

【０００４】したがって遊星歯車機構の全体を一体化し
た場合には、エンジンの出力トルクが無段変速機構を介
して遊星歯車機構および出力軸に伝達され、その結果、
無段変速機構で設定した変速比が、変速機の全体として
の変速比になる。これに対して、無段変速機構の出力ト
ルクをサンギヤに伝達する一方、入力軸から前記歯車機
構を介してキャリヤにトルクを伝達すると、無段変速機
構で設定される変速比が大きくなるのに従ってサンギヤ
の回転数がキャリヤの回転数より小さくなるので、出力
回転数であるリングギヤの回転数がキャリヤの回転数よ
り増大する。

【０００５】このように、上記の公報に記載された変速
機では、無段変速機構における変速比が増大することに
応じて変速機の全体としての変速比が増大する変速の形
態（変速モード）と、無段変速機構における変速比が増
大することに応じて変速機の全体としての変速比が低下
する変速の形態（変速モード）とを設定することができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】変速比を連続的に変化
させることのできる無段変速機の利点は、内燃機関を動
力源とする車両の変速機として使用した場合に、内燃機
関の回転数を任意に設定して燃費の向上を図ることがで
きる点にある。しかしながら、変速機を搭載した車両に
対する要求は、燃費が良いことだけではないのであっ
て、動力性能やドライバビリティあるいは乗り心地など
が良好であることも要求される。そのため、無段変速機
で設定する変速比は、燃費以外の要請から設定する場合
もあり、そのような制御は、例えば高車速側の変速比
（小さい変速比）を禁止することにより実行することが
ある。

【０００７】上記の公報に記載された従来の無段変速機
においてこのような変速比の制限制御を実行する場合、
変速比を実質的に変更するのは無段変速機構による入出
力回転数比であるから、無段変速機構における入出力回
転数比を制限することになる。しかしながら、上記の無
段変速機構と遊星歯車機構とを含む変速機では、二種類
の変速モードが可能であることにより、特定の入出力回
転数比に対して二つの変速比が可能である。そのため、
制限する変速比によっては、制限されたことによる変速
比の限界値が、一方の変速モードに僅かに入っていて、
設定可能な変速比が制限されているにもかかわらず、走
行中に変速比の変更と変速モードの切り換えとを繰り返
しおこなわなければならない事態が生じ、その結果、変
速制御が複雑になったり、あるいは変速比が制限されて
通常とは異なる駆動状態となることに加えて、変速に伴
うショックが悪化するなどの可能性があった。

【０００８】この発明は、上記の技術的課題に着目して
なされたものであり、変速モードの変更可能な無段変速
機における変速の制限を、動力性能やドライバビリティ
などを損なうことなく実行することのできる制御装置を
提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段およびその作用】この発明
は、上記の目的を達成するために、所定の条件の成立に
応じて、変速比の制限に替えて特定の変速モードを禁止
し、また変速モードの変更を伴って変速比がステップ的
に変化する変速を禁止するように構成したことを特徴と
するものである。より具体的には、請求項１の発明は、
入力回転数と出力回転数との比率である入出力回転数比
を連続的に変化させることのできる無段変速機構と歯車
変速機構とを含み、かつ前記入出力回転数比が増大する
ことに伴って変速比が増大する第一の変速モードと前記
入出力回転数比が増大することに伴って変速比が低下す
る第二の変速モードとを選択的に設定できる無段変速機
の制御装置において、所定の変速比を設定することを制
限することが要求される変速比制限条件の成立を判断す
る変速比制限条件成立判断手段と、その変速比制限条件
が成立したことが前記変速比制限条件成立判断手段によ
って判断された場合に、前記変速モードのうち制限する
べき変速比が含まれる変速モードの設定を禁止する変速
モード禁止手段とを備えていることを特徴とする制御装
置である。

【００１０】したがって請求項１の発明では、無段変速
機構の入出力回転数比が増大することによって変速比が
増大する第一の変速モードと、その入出力回転数比が増
大することによって変速比が低下する第二の変速モード
とが選択的に設定される。その変速比は、基本的には、
例えば無段変速機が搭載されている車両の出力要求量や
車速などの走行状態に基づいて決定される。また、その
変速比は、所定の変速比制限条件が成立することにより
制限される。その場合、制限された変速比を設定するい
ずれかの変速モード自体が禁止される。その結果、上記
のように変速比が制限される状況では、いずれかの変速
モード内での変速比の変更制御よりも複雑な制御である
変速モードの切り換え制御が発生しないので、動力性能
やドライバビリティの悪化を防止することができる。

【００１１】また、請求項２の発明は、入力回転数と出
力回転数との比率である入出力回転数比を連続的に変化
させることのできる無段変速機構と歯車変速機構とを含
み、かつ前記入出力回転数比が増大することに伴って変
速比が増大する第一の変速モードと前記入出力回転数比
が増大することに伴って変速比が低下する第二の変速モ
ードとを選択的に設定できる無段変速機の制御装置にお
いて、前記各変速モードに共通する変速比もしくは該変
速比に近似する変速比を経由する緩衝変速制御を介する
ことなく一方の変速モードで設定される変速比から他方
の変速モードで設定される変速比に変速する飛び変速を
制限する飛び変速制限条件の成立を判断する飛び変速制
限条件成立判断手段と、前記飛び変速制限条件成立判断
手段による判断結果に応じて前記飛び変速を許可もしく
は禁止する許可・禁止手段とを備えていることを特徴と
する制御装置である。

【００１２】したがって請求項２の発明では、第一の変
速モードと第二の変速モードとが可能であるから、変速
モードを切り換えると変速比がステップ的に変化する。
このような変速の仕方が飛び変速である。これに対して
各変速モードに共通する変速比が存在し、その共通する
変速比が設定されている状態で変速モードを切り換えて
も変速比が変化しない。この共通する変速比もしくはこ
れに近似する変速比を経由させて実行する変速制御が緩
衝変速制御である。請求項２の発明では、上記の飛び変
速を制限する条件が成立しているか否かが判断される。
そして、その条件が成立している場合には、飛び変速が
禁止されて緩衝変速制御を介した変速が実行され、また
反対に前記条件が成立していない場合には、飛び変速が
許可される。その結果、変速比をステップ的に変化させ
る変速制御が抑制され、ドライバビリティなどの悪化が
防止もしくは抑制される。また、許可された場合には、
動力性能が要求に応じたものとなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】つぎにこの発明を具体例に基づい
て説明する。先ず、この発明で対象とする車両における
駆動系統（パワートレーン）の一例について図２を参照
して説明する。ここに示す例では、内燃機関（エンジ
ン）１の出力側に連結された変速機２が、ベルト式の無
段変速機構３と歯車変速機構としてのシングルピニオン
型遊星歯車機構４とを主体として構成されている。ここ
で、エンジン１は、要は、燃料を燃焼して動力を出力す
る動力装置であって、ガソリンエンジンやディーゼルエ
ンジン、天然ガスエンジンなどを採用することができ、
またモータあるいはモータ・ジェネレータと併用された
ものであってもよい。また、このエンジン１は、スロッ
トル開度などの負荷を電気的に制御できるように構成さ
れており、その一例として電子スロットルバルブを備え
たエンジン１が使用されている。

【００１４】そのエンジン１の出力軸と同一軸線上に入
力軸（すなわち入力部材）５が配置され、その入力軸５
とエンジン１とがダンパー６を介して連結されている。
すなわちエンジン１の出力軸と入力軸５とは、常時、共
に回転するように構成されている。

【００１５】その入力軸５に無段変速機構３における一
方の回転体である駆動プーリー７が取り付けられてい
る。この駆動プーリー７は、固定シーブに対して可動シ
ーブを軸線方向に移動させて両者の間隔すなわち溝幅を
大小に変化させるように構成されている。なお、その可
動シーブは、固定シーブに対してエンジン１とは反対側
（すなわち図２での左側）に配置されている。それに伴
って可動シーブを軸線方向に前後動させるためのアクチ
ュエータ８が、可動シーブの背面側（図２での左側）に
配置されている。

【００１６】また、無段変速機構３における他方の回転
体である従動プーリー９が、上記の駆動プーリー７と平
行に配置されている。この従動プーリー９は、上記の駆
動プーリー７と同様の構成であって、固定シーブと可動
シーブとを有し、その可動シーブをアクチュエータ１０
によって前後動させて溝幅を変更するように構成されて
いる。なお、各プーリー７，９の溝幅は、一方が増大す
ることに伴って他方が減少するように制御され、その際
にそれぞれのプーリー７，９の軸線方向での中心位置が
変化しないようにするために、従動プーリー９における
アクチュエータ１０は、駆動プーリー７におけるアクチ
ュエータ８とは軸線方向で反対側すなわち図２での右側
に配置されている。

【００１７】そして、これらのプーリー７，９に伝動部
材であるベルト１１が巻掛けられている。したがって、
各プーリー７，９の溝幅を互いに反対方向に変化させる
ことにより、これらのプーリー７，９に対するベルト１
１の巻掛け有効径が変化して入力回転数と出力回転数と
の比率である入出力回転数比γが連続的に変化するよう
になっている。また、従動プーリー９に対してトルクを
入出力するために、その従動プーリー９に中間軸１２が
取り付けられている。

【００１８】つぎに、遊星歯車機構４について説明する
と、図２に示す遊星歯車機構４は、外歯歯車であるサン
ギヤ１３と、そのサンギヤ１３に対して同心円上に配置
された内歯歯車であるリングギヤ１４と、これらのサン
ギヤ１３とリングギヤ１４とに噛合したピニオンギヤを
自転および公転自在に保持したキャリヤ１５とを回転要
素とするものであって、上記の各プーリー７，９の中心
軸線の間、すなわち入力軸５と中間軸１２との間に配置
されている。

【００１９】その遊星歯車機構４の中心軸線に沿って出
力軸１６が貫通して配置されている。その出力軸１６の
一方の端部が、ベルト１１側に延びており、その端部と
前記リングギヤ１４とが、コネクティングドラムなどの
適宜の連結部材によって一体的に連結されている。また
そのリングギヤ１４とサンギヤ１３とを選択的に連結す
る直結クラッチＣd が設けられている。すなわちこの直
結クラッチＣd は、遊星歯車機構４における２つの回転
要素を連結して遊星歯車機構４の全体を一体化して回転
させるためのものである。

【００２０】前記サンギヤ１３を一体化させてある中空
軸が出力軸１６の外周側に回転自在に嵌合されている。
その中空軸の一方の端部が、前記直結クラッチＣd とは
反対側に延びており、その中空軸の端部にその中空軸と
前記中間軸１２を連結するギヤ対１７Ａ，１７Ｂが設け
られている。なお、このギヤ対１７Ａ，１７Ｂは、中間
軸１２から中空軸に向けては減速機構となるように構成
されている。

【００２１】また、前記入力軸５の外周に駆動歯車１８
Ａが回転自在に嵌合されており、この駆動歯車１８Ａと
入力軸５とを選択的に連結するクラッチＣh が設けられ
ている。この駆動歯車１８Ａに噛合した従動歯車１８Ｂ
が、前記中空軸の外周側に回転自在に嵌合されている。
これらのギヤ対１８Ａ，１８Ｂは、駆動歯車１８Ａから
従動歯車１８Ｂに向けて増速機構となるように構成され
ている。すなわち、駆動歯車１８Ａが従動歯車１８Ｂよ
り大径に形成されている。より具体的には、前述したギ
ヤ対１７Ａ，１７Ｂのギヤ比をαとした場合、この駆動
歯車１８Ａと従動歯車１８Ｂとからなるギヤ対のギヤ比
は、（γmin ×α）に設定されている。なお、γmin は
無段変速機構３で設定される入出力回転数比γの最小値
である。

【００２２】したがって、無段変速機構３および第１の
ギヤ対１７Ａ，１７Ｂを介してサンギヤ１３にトルクを
伝達し、かつ第２のギヤ対１８Ａ，１８Ｂを介してキャ
リヤ１５にトルクを伝達した場合には、サンギヤ１３と
キャリヤ１５とが同速度で回転し、遊星歯車機構４の全
体が一体となって回転する。これは、前述した直結クラ
ッチＣd を係合させている状態と同じである。

【００２３】そして、その従動歯車１８Ｂが遊星歯車機
構４におけるキャリヤ１５に連結され、またその従動歯
車１８Ｂおよびキャリヤ１５を選択的に固定する固定手
段としてのブレーキＢr が設けられている。このブレー
キＢr は、図２に示す例では、摩擦式のブレーキすなわ
ち湿式多板ブレーキが使用されている。なお、このブレ
ーキＢr は摩擦式であればよく、したがってバンドブレ
ーキであってもよい。また、このブレーキＢr は、要
は、キャリヤ１５の回転を選択的に止めることができれ
ばよいので、クラッチＣh もしくは駆動ギヤ１８Ａを固
定するように、入力軸５と同一軸線上に配置してもよ
い。

【００２４】さらに、前記出力軸１６の他方の端部すな
わちベルト１１とは反対側に延びた端部には、出力ギヤ
（すなわち出力部材）１９が取り付けられており、この
出力ギヤ１９が例えばフロントディファレンシャル２０
のリングギヤ２１に噛合し、フロントディファレンシャ
ル２０に対してトルクを出力するように構成されてい
る。

【００２５】なお、上記の直結クラッチＣd およびクラ
ッチＣh ならびにブレーキＢr は、一例として油圧によ
って動作する構成のものが採用されており、したがって
特には図示しないが、これらの係合解放機構を制御する
油圧制御装置が設けられている。また、これらの係合解
放機構の係合・解放状態を制御するとともに、無段変速
機構３で設定する入出力回転数比γを制御するための電
子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）２２が設けられている。この
電子制御装置２２は、マイクロコンピュータを主体とし
て構成されたものであって、制御データとして各種の検
出信号が入力され、それらの入力信号および予め記憶し
ているデータならびにプログラムに従って、以下に説明
する変速モードの切り換えや変速制御を実行するように
なっている。

【００２６】ここで、電子制御装置２２に入力されてい
る制御データの例を挙げると、図３に示すように、エン
ジン水温（Ｅ／Ｇ水温）、キックダウンスイッチ（ＫＤ
ＳＷ）の信号、シフトレバー（図示せず）によって選
択した変速レンジを示す信号（レバー信号）、マニュア
ル操作で変速比もしくは変速段を選択もしくは制限する
スイッチからの信号（例えばステアマチック信号）、車
速、無段変速機構３の油温（ＣＶＴ油温）、その他の信
号が電子制御装置２２に入力されている。なお、キック
ダウンスイッチとは、図示しないアクセルペダルを最大
限近くまで踏み込んだ場合にオン動作させられるスイッ
チであって、このキックダウンスイッチがオン動作する
ことによる出力信号によって、要求出力量の大きいこと
を判断することができる。

【００２７】また、変速レンジとは、後進段を設定する
リバース（Ｒ）レンジ、出力軸トルクを発生させないパ
ーキング（Ｐ）レンジおよびニュートラル（Ｎ）レン
ジ、前進走行するためのドライブ（Ｄ）レンジ、エンジ
ンブレーキを効かせるブレーキ（Ｂ）レンジである。さ
らに、前記その他の信号には、アクセル開度、スロット
ル開度、変速機２の入出力回転数、前記各プーリー７，
９の回転数などの検出信号が含まれる。さらに、後述す
るエンジン電子制御装置からエンジントルク制御の可否
信号が入力される。

【００２８】また、動力源の出力すなわち上記のエンジ
ン１の負荷を電気的に制御するための電子制御装置（Ｅ
−ＥＣＵ）２３が設けられている。このエンジン用の電
子制御装置２３は、上記の変速機用電子制御装置２２と
同様にマイクロコンピュータを主体として構成されたも
のであって、この電子制御装置２３は、例えば、アクセ
ル開度などで表される出力要求量と車速などの走行状態
とを含む制御データに基づいて目標トルクを求め、出力
トルクがその目標トルクとなるようにエンジン１の負荷
を設定する制御である。そして、上記の各電子制御装置
２２，２３は相互にデータ通信可能に接続されている。

【００２９】上述した無段変速機構３および遊星歯車機
構４を有する変速機２では、無段変速機構３のみの変速
作用で変速比を設定する変速モード、すなわち無段変速
機構３における入出力回転数比γの増大・減少に応じて
変速機２の変速比が増大・減少する変速モード（仮にダ
イレクトモードあるいはＬモードという）と、無段変速
機構３の変速作用と遊星歯車機構４の変速作用との両方
で変速比を設定する変速モード、すなわち無段変速機構
３における入出力回転数比γが増大・減少すると、それ
とは反対に変速機２の変速比が変化する変速モード（仮
に動力循環モードあるいはＨモードという）との２つの
変速モードでの変速をおこなうことができる。これらの
変速モードについて、上記の変速機２の変速作用と併せ
て説明する。

【００３０】先ず、エンジン１を始動する場合、各クラ
ッチＣd ，Ｃh およびブレーキＢrを解放状態（すなわ
ち非係合状態）としておく。エンジン１によって油圧ポ
ンプ（図示せず）を駆動する構造の場合には、特に制御
をおこなうことなくこれらの係合手段が解放状態になる
が、蓄圧手段を有する場合や他の動力源で油圧ポンプを
駆動するように構成されている場合には、これらの係合
手段から排圧して解放状態とする。したがって、入力軸
５と駆動歯車１８Ａとが遮断され、かつブレーキＢr が
解放していることにより、キャリヤ１５が反力要素およ
び入力要素のいずれとしても機能せず、さらに直結クラ
ッチＣd が解放されて遊星歯車機構４が一体化されてい
ないので、出力軸１６にはトルクが現れない。すなわ
ち、変速機をニュートラル状態にしてエンジン１の始動
がおこなわれる。

【００３１】ついで前進方向への発進は、変速比を可及
的に大きくする必要があるので、無段変速機構３におけ
る駆動プーリー７の溝幅を最大にしてベルト１１を巻掛
ける有効径を最小とし、かつ従動プーリー９の溝幅を最
小にしてその有効径を最大にすることにより、その入出
力回転数比γの値を最も大きく（γmax ）する。その状
態で、直結クラッチＣd を次第に係合させる。すなわち
係合油圧を次第に増大させて、解放状態からスリップ状
態を経て最終的には完全に係合させる。こうすることに
より、そのトルク伝達容量が次第に増大するので、出力
軸１６に現れるトルクの変化が滑らかになり、車両がス
ムースに発進する。

【００３２】その状態を遊星歯車機構４についての共線
図で示せば、図４のとおりである。すなわち直結クラッ
チＣd が係合することにより、遊星歯車機構４の全体が
一体となって回転し、したがってエンジン（Ｅｎｇ）１
から無段変速機構（ＣＶＴ）３を介してサンギヤ１３に
トルクを伝達すると、出力要素であるリングギヤ１４お
よびこれに連結されている出力軸１６が入力要素である
サンギヤ１３と同速度で同方向に回転する。したがって
この場合の運転状態は直線Ａで表される。

【００３３】この状態から無段変速機構３による入出力
回転数比γを小さくすれば、すなわち駆動プーリー７の
溝幅を次第に小さくして有効径を増大させ、それに伴っ
て従動プーリー９の溝幅を次第に大きくして有効径を減
少させれば、遊星歯車機構４に対する入力回転数が相対
的に次第に大きくなるとともに、遊星歯車機構４の全体
が一体的に回転するので、エンジン１の回転数に対する
出力軸Ｃd の回転数が、無段変速機構３での入出力回転
数比γの変化に応じて増大する。言い換えれば、車速の
変化がない場合、エンジン回転数が、変速比の減少に応
じて低下する。このような動作状態の変化は、図４にお
いて前記の直線Ａを回転数の増大方向である上側に平行
移動させることにより表される。そして、遊星歯車機構
４をいわゆる直結状態に設定して無段変速機構３の入出
力回転数比γを最小値（最も高速側の値：γmin ）とし
た状態は、図４の直線Ｂで表される。

【００３４】このように、直結クラッチＣd を係合さ
せ、かつクラッチＣh を解放した状態がダイレクトモー
ド（Ｌモード）であって、無段変速機構３の入出力回転
数比γの変化がそのまま変速機２の全体としての変速比
の変化として現れる。

【００３５】入出力回転数比γを最小値γmin とした状
態では、中間軸１２と中空軸との間のギヤ対１７Ａ，１
７Ｂのギヤ比αに対して、駆動歯車１８Ａと従動歯車１
８Ｂとのギヤ比が（γmin ×α）であるから、駆動歯車
１８Ａの回転数がエンジン１の回転数と一致している。
したがっていずれの回転部材においても回転変動を生じ
させることなく、また出力軸トルクを変化させることな
く、クラッチＣh を係合させ、かつ直結クラッチＣd を
解放させることができる。この最小の入出力回転数比γ
min によって設定される変速比が、各変速モードに共通
する変速比であり、その変速比が設定されている状態で
変速モードを切り換えても変速比が変化しないので、出
力軸トルクが変化することはない。

【００３６】このようにしてクラッチのいわゆるつかみ
替えをおこない、キャリヤ１５をエンジン１の回転数に
応じた回転数とするとともに、無段変速機構３によって
サンギヤ１３の回転数を変化させることにより、いわゆ
るオーバードライブ状態を設定することができる。ここ
でオーバードライブ状態とは、無段変速機構３の単独で
設定できる変速比より小さい変速比が設定される状態で
ある。

【００３７】その状態を図４に直線Ｃで示してあり、キ
ャリヤ１５の回転数をエンジン１の回転数に応じた回転
数に維持した状態で、無段変速機構３の入出力回転数比
γを増大させてサンギヤ１３の回転数を低下させると、
それに従って、出力要素であるリングギヤ１４およびこ
れに連結されている出力軸１６の回転数が増大する。す
なわち変速機の全体としての変速比が更に小さくなり、
車速が変化しないとすれば、エンジン回転数が低下す
る。これは、動力循環（リサーキュレーション）の状態
である。

【００３８】このように、直結クラッチＣd を解放さ
せ、かつクラッチＣh を係合した状態が動力循環モード
（Ｈモード）であって、無段変速機構３の入出力回転数
比γの変化方向とは反対方向に変速機２の全体としての
変速比が変化する。より具体的には、無段変速機構３の
入出力回転数比γを増大させることにより、無段変速機
構３の単独で設定できる変速比より小さい変速比が設定
される。

【００３９】なお、上述したように、無段変速機構３の
入出力回転数比γを最も小さい値γmin に設定した状態
では、直結クラッチＣd を解放しても、変速機２の全体
が一体回転する。この状態は、ダイレクトモード（Ｌモ
ード）での最も高速側の状態であり、かつ動力循環モー
ド（Ｈモード）での最も低速側の状態であり、各変速モ
ードに共通の変速状態である。言い換えれば、入出力回
転数比の最小値γminが、一方の変速モードから他方の
変速モードへの移行点（切替点）となっている。なお、
この移行点（切替点）は、前述した各ギヤ対１７Ａ，１
７Ｂ，１８Ａ，１８Ｂの各ギヤ比によって決定される。

【００４０】また、各クラッチＣd ，Ｃh を非係合状態
（解放状態）とし、かつブレーキＢr を係合させること
により、後進走行することが可能になる。すなわち、遊
星歯車機構４において、ブレーキＢr を係合させること
によりキャリヤ１５が固定され、その状態で無段変速機
構３を介してサンギヤ１３にトルクが入力されるから、
リングギヤ１４が出力要素となってこれに連結されてい
る出力軸１６が、サンギヤ１３とは反対方向に回転す
る。この状態を図４に直線Ｄで示してある。

【００４１】上述したダイレクトモード（Ｌモード）お
よび動力循環モード（Ｈモード）ならびに後進状態を設
定するための各係合解放機構の係合・解放状態をまとめ
て示すと、図５のとおりである。この図５において、レ
ンジとは、手動操作によって選択される走行の形態であ
って、Ｒは後進走行のためのレンジ、Ｐは停車状態を維
持するためのレンジ、Ｎはニュートラル状態を設定する
ためのレンジ、Ｄは前進走行のためのレンジ、Ｂはエン
ジンブレーキを効かせるレンジをそれぞれ示す。さら
に、図５において空欄は解放状態を示し、〇印は係合状
態を示す。その係合状態での伝達トルク容量は、例えば
油圧を電磁弁（図示せず）によって高低に調整すること
により、任意に設定できるようになっている。

【００４２】上記の変速機２で設定される速度比すなわ
ち入力回転数Ｎi と出力回転数Ｎoとの比（Ｎo ／Ｎi
：すなわち変速比の逆数）と無段変速機構３の入出力
回転数比γとの関係を示せば、図６のとおりである。上
記の変速機２での変速は、アクセルペダルの踏み込み量
であるアクセル開度の信号や、設定車速や前方車両との
間隔などに基づいて設定するクルーズコントロールシス
テムからの信号などで現される出力要求量を満たしつ
つ、エンジン１の回転数が燃費が最小となる最適運転点
での回転数となるように、車速やアクセル開度などの走
行状態に基づいて実行される。

【００４３】その変速の形態としては、図６にＧ1 線で
示すように各変速モードの中での変速、Ｇ2 線で示すよ
うに切替点を越える変速、変更の前後での前記入出力回
転数比の値が最小値γmin に近似する変速、図６にＧ3
線で示すように切替点を越える変速、変更の前後のいず
れかで入出力回転数比γの値が最小値γmin に近似した
値となる変速、図６にＧ4 線で示すように切替点を越え
る変速であって変更の前後の入出力回転数比の値が共に
その最小値γmin から大きく外れる変速がある。

【００４４】これらの変速の形態のうち、Ｇ1 線で示す
形態の変速は、変速モードの切り換えを伴わない変速す
なわちクラッチＣd ，Ｃh の係合・解放状態の切り換え
を伴わない変速であり、無段変速機構３の入出力回転数
比γのみを変更することによって実行される。したがっ
て変速比は連続的に変化し、変速比がステップ的に変化
する余地はない。これに対して他の変速の形態において
現在の変速比から目標とする変速比に直接変更するとす
れば、クラッチＣd ，Ｃh の係合・解放状態を切り換え
て変速モードを切り換える変速となり、変速比がステッ
プ的に変化し、この発明における飛び変速となる。

【００４５】上述した変速モードの切り換え可能な変速
機２における飛び変速は、各クラッチＣd ，Ｃh の係合
・解放状態を同時に変更することにより実行するが、そ
の場合、両方のクラッチＣd ，Ｃh が過渡的に共に解放
した状態になると、パワーオン時にはエンジン回転数が
上昇するいわゆる吹き上りが生じ、減速時にはエンジン
ブレーキが効かなくなる。また反対に両方のクラッチＣ
d ，Ｃh が共に係合すると、いわゆるロック状態となっ
てショックが発生する。このような事態を未然に回避す
るためには、各クラッチＣd ，Ｃh の係合および解放の
タイミングを正確に制御する必要があり、そのため困難
な制御が要求される。

【００４６】一方、前述した切替点では、変速モードの
切り換えすなわち各クラッチＣd ，Ｃh の係合・解放状
態を切り換えても出力軸トルクが変化しないので、ショ
ックやエンジン１の吹き上がりを生じることなく変速モ
ードを切り換えることができる。したがって変速モード
の切り換えを伴う変速の場合、この切替点で設定される
変速比もしくはこれに近似した変速比を経由して変速を
おこなうことが好ましい。このような変速制御がこの発
明における緩衝変速制御である。しかしながら、この緩
衝変速制御では、無段変速機構３の入出力回転数比γを
切替点に変更する制御、および変速モードの切り換え制
御、目標とする変速比を設定する入出力回転数比γへの
変更の各制御をおこなう必要があるので、変速の遅れが
生じる可能性がある。

【００４７】そこでこの発明に係る制御装置は、変速モ
ードの切り換えや飛び変速を可及的に少なくして動力性
能やドライバビリティあるいは燃費などが悪化しないよ
うに、下記の制御を実行する。図１はその制御例を示す
フローチャートであって、先ず、変速比を制限する条件
が成立しているか否かが判断される。上記の変速機２に
おける変速比は、基本的には、アクセル開度で代表され
る出力要求量と車速とに基づいて、エンジン１の回転数
が燃費の最少となる回転数となるように制御される。し
かしながら、車両に要求される運転状態は、過渡的な要
求を含めて、常時燃費が最適となることに限られないの
であり、その場合には、上記のいわゆる基本制御に対し
て変速比を制限する変速制御が実行される。

【００４８】その変速比制限条件の例として、エンジン
水温（Ｅ／Ｇ水温）が判断基準である予め定めた所定値
以下か否かが判断される（ステップＳ１）。エンジン１
の暖機が完了していない状態では、燃焼効率が悪く、ま
た排ガスの性状も悪いので、暖機を促進する必要があ
り、またその状態では変速機２の油温が低くて変速制御
が所期通りに実行できないなどの理由により、エンジン
回転数を高くして暖機を促進する必要がある。このよう
な事情でエンジン水温が低い場合には、エンジン回転数
を高くするべく変速比が相対的に大きい値に維持され、
高車速側の変速比（相対的に小さい変速比）が制限され
る。なお、エンジン水温に替えて変速機２の油温やエン
ジン１の油温を判定することとしてもよい。

【００４９】また、他の条件としてステアマチック信号
が１段以上低速側の変速段を指示する状態（−１段以
下）となっているか否かが判断される（ステップＳ
２）。マニュアル操作で変速段もしくは変速比を指示す
る装置として、連続している変速比を複数の段階に区分
し、マニュアル操作で高車速側の変速段を禁止し、それ
より低車速側の変速比を走行状態に基づいて自動的に設
定する装置が知られている。この種の装置では、マニュ
アル操作によって高速側の変速段を１段ずつ制限（禁
止）することができ、ステップＳ２ではそのような高速
側の変速段の制限（禁止）操作がおこなわれているか否
かが判断される。

【００５０】さらに、変速比の制限条件として、エンジ
ンブレーキレンジ（エンブレレンジ：Ｂレンジ）が選択
されているか否かが判断される（ステップＳ３）。前述
したように変速比は、出力要求量や車速などに基づいて
設定され、したがって高車速ほど変速比が小さくなる
が、変速比が小さければ、エンジンなどの動力源を強制
的に回転させることに要する力を制動力として作用させ
るエンジンブレーキ力が小さくなる。エンジンブレーキ
レンジは、これに対して、マニュアル操作によって高車
速側の変速比を禁止することにより、高車速状態であっ
ても変速比を相対的に大きい変速比に制限するレンジで
あり、こうすることによりエンジンブレーキ力を増大さ
せて制動性が向上する。

【００５１】またさらに、変速比の制限条件として、登
坂路に差し掛かっているか否かが判断される（ステップ
Ｓ４）。登坂路を判断する方法は、従来、種々知られて
おり、例えばアクセル開度もしくはスロットル開度に対
して加速度が相対的に小さいことによって判断すること
ができる。登坂路を走行している場合、相対的にアクセ
ル開度が大きくなるので、エンジン回転数を高くするた
めに大きい変速比が設定されるが、エンジン回転数を高
くすることによって車速が増大すると、エンジン回転数
を燃費が最少となる回転数に抑制するように変速比が小
さくなる。そうすると、車両の駆動力が低下するため
に、アクセルペダルが踏み込まれ、再度、変速比が増大
させられる。このように、出力要求量と車速となどに基
づいて変速比を制御すると、ダウンシフトとアップシフ
トとが交互に発生し、動力性能やドライバビリティが損
なわれることがあり、そこで高車速側の変速比を制限
し、相対的に大きい変速比を維持することにより、駆動
力を確保すると同時に頻繁な変速を防止することがおこ
なわれる。

【００５２】そしてまた、降坂路か否か（ステップＳ
５）および降坂路でアクセルペダルが戻されてアクセル
開度がゼロになっているか否か（アクセルオフか否か）
が判断される（ステップＳ６）。降坂路の判定の方法
は、従来、種々知られており、例えば前述した登坂路の
判定の方法と同様に、アクセル開度もしくはスロットル
開度と加速度とに基づいて判断することができる。降坂
路でアクセルペダルが踏み込まれていない場合は、上述
したエンジンブレーキを効かせることが好ましく、した
がって高車速側の変速比が制限される。

【００５３】上記のステップＳ１ないしステップＳ４の
いずれかで肯定的に判断され、もしくはステップＳ５お
よびステップＳ６で肯定的に判断された場合には、禁止
される変速比すなわち高車速側の変速比を設定するため
のＨモードが禁止される（ステップＳ７）。具体的に
は、ＤレンジもしくはＢレンジが選択されている状態
で、直結クラッチＣd が係合状態に維持され、かつクラ
ッチＣh が解放状態に維持される。その結果、変速比
は、無段変速機構３の入出力回転数比γを最小値γmin
にして設定される変速比より大きい変速比に制限され
る。

【００５４】そのため、エンジン水温が低い場合には、
エンジン回転数が高くなって暖機が促進され、またステ
アマチックで変速比を制限している場合には、大きい駆
動力を得ることができ、また減速時には大きいエンジン
ブレーキ力を発生させることができ、さらに登坂時には
必要十分な駆動力をすることができると同時に頻繁な変
速を回避できる。そして、制動を要する降坂路の走行時
にはエンジンブレーキ力を確保することができる。

【００５５】このようにこの発明の制御装置では、変速
比を制限する条件が成立することに伴って変速モードが
制限されるので、実効性なく変速モードを切り換えるこ
とがなくなる。そのため、前述した飛び変速が生じない
ので、ショックが悪化することがなく、また前述したい
わゆる緩衝変速制御をおこなう必要がないので、変速の
応答遅れが生じるなどの不都合を未然に回避することが
できる。

【００５６】一方、上述したステップＳ１ないしステッ
プＳ６のいずれにおいても否定的に判断された場合に
は、Ｈモードが許可される（ステップＳ８）。すなわち
変速比を制限する条件が成立していないことにより通常
の変速制御が実行される。その状態でキックダウンスイ
ッチがオンか否かが判断される（ステップＳ９）。この
キックダウンスイッチは、アクセルペダルをほぼ最大限
まで踏み込んだ場合、すなわち出力要求量がほぼ最大限
の場合にオン動作して信号を出力するスイッチであるか
ら、このキックダウンスイッチがオンであれば、駆動力
を急速に増大させることが要求されていることになり、
また反対にオフであれば、そのような要求がないことに
なる。

【００５７】そこでステップＳ９で否定的に判断された
場合には、飛び変速が禁止される（ステップＳ１０）。
言い換えれば、駆動力を急速に増大させる必要がないの
で、変速モードの切り換えを伴う変速の場合、前述した
緩衝変速制御を伴って変速が実行される。例えばＨモー
ドで設定されている変速比からＬモードで設定する変速
比に変速する場合、先ず、無段変速機構３の入出力回転
数比γが切替点である最小値γmin に向けて変化させら
れ、その切替点もしくはその近傍でクラッチＣh が解放
されるとともに、直結クラッチＣd が係合させられ、さ
らにその後、目標とする変速比を達成するように入出力
回転数比γが変化させられる。したがって変速比のステ
ップ的な変化が生じないので、変速ショックが悪化する
ことがなく、ドライバビリティあるいは乗り心地が良好
になる。

【００５８】これに対してステップＳ９で肯定的に判断
された場合には、飛び変速制限条件が成立しているか否
かが判断される。その飛び変速制限条件の一例は、エン
ジントルク（Ｅ／Ｇトルク）が制御できない状態であ
り、ステップＳ１１ではそのエンジントルクが制御可能
か否かが判断される。

【００５９】ここにおけるエンジントルクの制御とは、
クラッチＣd ，Ｃh に掛かるトルクを低下させ、あるい
はクラッチＣd ，Ｃh で吸収するエネルギを低下させる
ために、変速の際に一時的にエンジントルクを低下させ
る制御を含み、一例として点火時期の遅角制御によって
エンジントルクを低下させる制御である。この制御は、
例えば排ガス浄化触媒の負荷が過剰であることや、エン
ジン水温が低いこと、バッテリー端子電圧が低いこと、
遅角制御の頻度が高いことなどにより制限されることが
あり、したがってステップＳ１１ではそのような制限条
件が成立しているか否かが判断される。

【００６０】また、飛び変速制限条件の他の例は、無段
変速機構３の油温が判断基準である所定値より低いこと
である。飛び変速は、変速モードの切り換えすなわち各
クラッチＣd ，Ｃh の係合・解放状態を切り換える制御
を伴って変速比を変化させる変速の形態であり、両方の
クラッチＣd ，Ｃh の係合・解放状態を適正に制御する
必要があるので、作動油の粘性に影響する油温がある程
度高いことが要求される。したがってステップＳ１２で
は無段変速機構３の油温（ＣＶＴ油温）が所定値以上か
否かが判断される。

【００６１】これらステップＳ１１もしくはステップＳ
１２で否定的に判断された場合、すなわち飛び変速の制
限条件が成立している場合には、ステップＳ１０に進ん
で飛び変速が禁止される。その結果、クラッチＣd ，Ｃ
h の制御が適正に実行できない状態での変速モードの切
り換えが禁止されるので、変速ショックが悪化したり、
あるいはクラッチＣd ，Ｃh の耐久性が低下したりする
ことを未然に防止することができる。

【００６２】これに対して、ステップＳ１１およびステ
ップＳ１２で肯定的に判断された場合には、飛び変速が
許可される（ステップＳ１３）。すなわち前述した緩衝
変速制御を伴わずに、一方の変速モードで設定されてい
る変速比から他方の変速モードで設定される変速比に、
変速比を直接変更させる制御が実行される。その結果、
駆動力が急速かつ大きく変化し、キックダウンスイッチ
がオンであることにより表されている出力要求を満た
し、動力性能あるいはドライバビリティを良好なものと
することができる。

【００６３】ここで上記の具体例とこの発明との関係を
簡単に説明すると、図１に示すステップＳ１ないしステ
ップＳ６の機能的手段が、請求項１における変速比制限
条件成立判断手段に相当し、またステップＳ７の機能的
手段が、請求項１における変速モード禁止手段に相当す
る。さらに、ステップＳ１１およびステップＳ１２の機
能的手段が、請求項２における飛び変速制限条件成立判
断手段に相当し、ステップＳ１０およびステップＳ１３
の機能的手段が、請求項２における許可・禁止手段に相
当する。

【００６４】なお、上記の具体例では、変速比制限条件
として図１のステップＳ１ないしステップＳ６に示す条
件を挙げたが、この発明は上記の具体例に限定されない
のであって、この発明における変速比制限条件は、それ
らの条件のいずれか一つもしくは複数であってもよく、
あるいは更に他の条件を付加してもよい。また、この発
明における飛び変速制限条件についても同様であって、
図１のステップＳ１１およびステップＳ１２のいずれか
もしくはこれらに更に他の条件を追加した条件を変速制
限条件としてもよい。

【００６５】さらに、上記の具体例では、ＬモードとＨ
モードとの二つの変速モードの可能な変速機を対象とす
る例について説明したが、この発明は上記の具体例に限
定されないのであり、３つ以上の変速モードが可能な変
速機を対象とする制御装置にも適用することができる。
また、この発明で対象とする変速機は、要は、無段変速
機と歯車変速機構とにより複数の変速モードを設定でき
る変速機であればよく、図２に示した構成の変速機に限
定されない。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、所定の変速比制限条件が成立すると、その制限
された変速比を設定する変速モード自体が禁止されるの
で、変速モードの切り換えが生じなくなり、その結果、
変速比が制限される状況では、いずれかの変速モード内
での変速比の変更制御よりも複雑な制御である変速モー
ドの切り換え制御がおこなわれないので、動力性能やド
ライバビリティの悪化を防止することができる。

【００６７】また、請求項２の発明によれば、飛び変速
を制限する条件が成立しているか否かが判断され、その
条件が成立している場合には、飛び変速が禁止されて緩
衝変速制御を介した変速が実行され、また反対に前記条
件が成立していない場合には、飛び変速が許可されるの
で、変速比をステップ的に変化させる変速制御が抑制さ
れ、動力性能の維持とドライバビリティあるいは乗り心
地の維持との両立を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る制御装置による制御の一例を
示すフローチャートである。

【図２】 この発明で対象とする車両の駆動系統の一例
を模式的に示すスケルトン図である。

【図３】 変速機用電子制御装置に入力される制御デー
タの例を示すブロック図である。

【図４】 その変速機での変速動作を説明するための共
線図である。

【図５】 その各クラッチおよびブレーキの係合・解放
状態をまとめて示す図表である。

【図６】 変速機の入力回転数と出力回転数との速度比
と無段変速機構の入出力回転数比との関係を示す線図で
ある。

【符号の説明】

１…エンジン、 ２…変速機、 ３…無段変速機構、
４…遊星歯車機構、Ｃd …直結クラッチ、 Ｃh …クラ
ッチ、 ２２，２３…電子制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｈ 59:44 Ｆ１６Ｈ 59:44 59:72 59:72 63:06 63:06 Ｆターム(参考） 3J552 MA07 MA29 NB01 NB04 PA19 PA20 PA32 RA28 SA34 SB12 TB13 VA48Z VA62Z VB01Z VC03Z VC07Z VD02Z VD03Z

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力回転数と出力回転数との比率である
   入出力回転数比を連続的に変化させることのできる無段
   変速機構と歯車変速機構とを含み、かつ前記入出力回転
   数比が増大することに伴って変速比が増大する第一の変
   速モードと前記入出力回転数比が増大することに伴って
   変速比が低下する第二の変速モードとを選択的に設定で
   きる無段変速機の制御装置において、 所定の変速比を設定することを制限することが要求され
   る変速比制限条件の成立を判断する変速比制限条件成立
   判断手段と、 その変速比制限条件が成立したことが前記変速比制限条
   件成立判断手段によって判断された場合に、前記変速モ
   ードのうち制限するべき変速比が含まれる変速モードの
   設定を禁止する変速モード禁止手段とを備えていること
   を特徴とする無段変速機の制御装置。
2. 【請求項２】 入力回転数と出力回転数との比率である
   入出力回転数比を連続的に変化させることのできる無段
   変速機構と歯車変速機構とを含み、かつ前記入出力回転
   数比が増大することに伴って変速比が増大する第一の変
   速モードと前記入出力回転数比が増大することに伴って
   変速比が低下する第二の変速モードとを選択的に設定で
   きる無段変速機の制御装置において、 前記各変速モードに共通する変速比もしくは該変速比に
   近似する変速比を経由する緩衝変速制御を介することな
   く一方の変速モードで設定される変速比から他方の変速
   モードで設定される変速比に変速する飛び変速を制限す
   る飛び変速制限条件の成立を判断する飛び変速制限条件
   成立判断手段と、 前記飛び変速制限条件成立判断手段による判断結果に応
   じて前記飛び変速を許可もしくは禁止する許可・禁止手
   段とを備えていることを特徴とする無段変速機の制御装
   置。