JP2012057702A - 無段変速機及び変速制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マニュアルモードにおける変速が運転者に違和感を与えることがない無段変速機を提供する。
【解決手段】バリエータ（２０）と副変速機構（３０）とが接続された無段変速機において、マニュアルモードが選択されているときに、運転者からの変速指示が複数回連続して行われた場合は、バリエータ（２０）の変速比のみを変更してスルー変速比を到達スルー変速比に追従させる制御を実行し、バリエータ（２０）の変速比が最大又は最小となり、スルー変速比を前記到達スルー変速比に追従できない場合に、副変速機構（３０）の変速比の変化の開始又は変速比の変化の進行を、マニュアルモードが選択されていないときと比べて早める。
【選択図】図１

Description

本発明は、副変速機を備える無段変速機におけるマニュアルモード時の変速制御に関する。

無段変速機構（バリエータ）と複数の前進ギヤ段に選択的に切り換えられる副変速機構とを有する無断変速機が知られている。このような変速機では、バリエータのみにより構成される無段変速機と比較して、副変速機構により変速領域を拡大することができるので、エンジンの効率を向上させて燃費を向上させることができる。

このような変速機において、副変速機構の変速を伴う変速を行う場合は、副変速機構の変速が開始されたときに、バリエータを副変速機構の変速方向と逆側に変速させる。これにより変速前後での変速機全体の変速比が変化せず、エンジンの回転速度の変化が抑制されるので、変速ショックを抑制することができる（特許文献１参照）。

また、無段変速機において、運転者のシフト操作により変速比を選択可能に制御するいわゆるマニュアル−モードを備えた変速機が知られている（特許文献２参照）。

特開平５−７９５５４号公報 特開２００２−２４３０３１号公報

従来の変速機において、マニュアルモードを実現する場合は、運転者の変速意図を素早く達成するために、通常の走行レンジにおける変速開始から変速終了までの間の変速応答性に比べて、素早い変速応答性が求められる。

一方で、副変速機構の変速を伴う変速では、副変速機構の変速のために油圧制御の準備が必要となり、変速指示があってから副変速機構の変速が実行されるまでの変速応答性がバリエータと異なる。そのため、バリエータのみによる変速と、バリエータ及び副変速機構による変速とで変速応答性に差異が生じ、運転者は違和感を感じてしまうという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、バリエータと副変速機構を備える無段変速機において、マニュアルモードにおける変速が運転者に違和感を与えることがない無段変速機を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様によると、車両に搭載され、エンジンの回転速度を変速する無段変速機であって、変速比を無段階に変更することができる無段変速機構と、バリエータの後段かつバリエータに対して直列に備えられ、複数の摩擦要素の締結及び解放によって複数の変速段を切り替え可能な副変速機構と、車両の運転状態に基づいて目標変速比としての到達スルー変速比を設定し、バリエータの変速比及び副変速機構の変速段の少なくとも一方を変更して、バリエータ及び副変速機構の全体の変速比であるスルー変速比を所定の応答で到達スルー変速比に追従させる変速制御部と、を備え、変速制御部は、予め複数の変速段が設定され、運転者からの変速指示に基づいて変速段のいずれか一つを到達スルー変速比として設定するマニュアルモードを備え、マニュアルモードが選択されているときに、運転者からの変速指示が複数回連続して行われた場合は、バリエータの変速比のみを変更してスルー変速比を到達スルー変速比に追従させる制御を実行し、バリエータ変速比の変更では到達スルー変速比を実現できない領域となった場合には、副変速機構の変速比の変化の開始又は変化の進行を、通常の走行レンジでの協調変速に比べて早める変速を実行することを特徴とする。

本発明によると、副変速機構付き無段変速機のマニュアルモードにおいて、到達スルー変速比がバリエータの変速のみでは達成不能の領域となったときに、副変速機構の変速比の変化の開始又は変化の進行を早めて変速を行うことによって、バリエータのみによる変速と、バリエータ及び副変速機構による変速との変速応答性の差による運転者への違和感を防止することができる。

本実施形態の無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。 本発明の実施形態の変速機コントローラの構成の一例を示す説明図である。 本発明の実施形態の変速マップの一例を示す説明図である。 本発明の実施形態のマニュアルモード変速マップの一例の説明図である。 本発明の実施形態のマニュアルモード時における変速制御のタイムチャートである。 本発明の実施形態における参考図であり、段飛び変速のタイムチャートである。 本発明の実施形態のマニュアルモード時におけるタイムチャートである。 本発明の実施形態のマニュアルモード時におけるタイムチャートである。 本発明の実施形態の変速機コントローラの制御のフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、ある変速機構の「変速比」は、当該変速機構の入力回転速度を当該変速機構の出力回転速度で割って得られる値である。また、「最Ｌｏｗ変速比」は当該変速機構の最大変速比を意味し、「最Ｈｉｇｈ変速比」は当該変速機構の最小変速比を意味する。

図１は本実施形態の無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。この車両は動力源としてエンジン１を備える。エンジン１の出力回転は、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータ２、第１ギヤ列３、無段変速機（以下、単に「変速機４」という。）、第２ギヤ列５、終減速装置６を介して駆動輪７へと伝達される。第２ギヤ列５には駐車時に変速機４の出力軸を機械的に回転不能にロックするパーキング機構８が設けられている。

また、車両には、エンジン１の動力の一部を利用して駆動されるオイルポンプ１０と、オイルポンプ１０からの油圧を調圧して変速機４の各部位に供給する油圧制御回路１１と、油圧制御回路１１を制御する変速機コントローラ１２とが設けられている。

各構成について説明すると、変速機４は、無段変速機構（以下、「バリエータ２０」という。）と、バリエータ２０に対して直列に設けられる副変速機構３０とを備える。「直列に設けられる」とは同動力伝達経路においてバリエータ２０と副変速機構３０が直列に設けられるという意味である。副変速機構３０は、この例のようにバリエータ２０の出力軸に直接接続されていてもよいし、その他の変速ないし動力伝達機構（例えば、ギヤ列）を介して接続されていてもよい。

バリエータ２０は、プライマリプーリ２１と、セカンダリプーリ２２と、プーリ２１、２２の間に掛け回されるＶベルト２３とを備えるベルト式無段変速機構である。プーリ２１、２２は、それぞれ固定円錐板と、この固定円錐板に対してシーブ面を対向させた状態で配置され固定円錐板との間にＶ溝を形成する可動円錐板と、この可動円錐板の背面に設けられて可動円錐板を軸方向に変位させる油圧シリンダ２３ａ、２３ｂとを備える。油圧シリンダ２３ａ、２３ｂに供給される油圧を調整すると、Ｖ溝の幅が変化してＶベルト２３と各プーリ２１、２２との接触半径が変化し、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏが無段階に変化する。

副変速機構３０は前進２段・後進１段の変速機構である。副変速機構３０は、２つの遊星歯車のキャリアを連結したラビニョウ型遊星歯車機構３１と、ラビニョウ型遊星歯車機構３１を構成する複数の回転要素に接続され、それらの連係状態を変更する複数の摩擦締結要素（Ｌｏｗブレーキ３２、Ｈｉｇｈクラッチ３３、Ｒｅｖブレーキ３４）とを備える。各摩擦締結要素３２〜３４への供給油圧を調整し、各摩擦締結要素３２〜３４の締結・解放状態を変更すると、副変速機構３０の変速段が変更される。例えば、Ｌｏｗブレーキ３２を締結し、Ｈｉｇｈクラッチ３３とＲｅｖブレーキ３４を解放すれば副変速機構３０の変速段は１速となる。Ｈｉｇｈクラッチ３３を締結し、Ｌｏｗブレーキ３２とＲｅｖブレーキ３４を解放すれば副変速機構３０の変速段は１速よりも変速比が小さな２速となる。また、Ｒｅｖブレーキ３４を締結し、Ｌｏｗブレーキ３２とＨｉｇｈクラッチ３３を解放すれば副変速機構３０の変速段は後進となる。なお、以下の説明では、副変速機構３０の変速段が１速であるとき「変速機４が低速モードである」と表現し、２速であるとき「変速機４が高速モードである」と表現する。

変速機コントローラ１２は、図２に示すように、ＣＰＵ１２１と、ＲＡＭ・ＲＯＭからなる記憶装置１２２と、入力インターフェース１２３と、出力インターフェース１２４と、これらを相互に接続するバス１２５とから構成される。

入力インターフェース１２３には、アクセルペダルの開度（以下、「アクセル開度ＡＰＯ」という。）を検出するアクセル開度センサ４１の出力信号、変速機４の入力回転速度（＝プライマリプーリ２１の回転速度、以下、「プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ」という。）を検出する回転速度センサ４２の出力信号、車両の走行速度（以下、「車速ＶＳＰ」という。）を検出する車速センサ４３の出力信号、変速機４の油温を検出する油温センサ４４の出力信号、セレクトレバー４５の位置を検出するインヒビタスイッチ４６の出力信号、ブレーキペダルが踏み込まれていることを検出するブレーキスイッチ４７の出力信号などが入力される。また、ステアリング５２に備えられたパドル５１の操作状態を検出するパドルスイッチ５０の信号出力が入力される。

記憶装置１２２には、変速機４の変速制御プログラム、この変速制御プログラムで用いる変速マップ（図３）が格納されている。ＣＰＵ１２１は、記憶装置１２２に格納されている変速制御プログラムを読み出して実行し、入力インターフェース１２３を介して入力される各種信号に対して各種演算処理を施して変速制御信号を生成し、生成した変速制御信号を出力インターフェース１２４を介して油圧制御回路１１に出力する。ＣＰＵ１２１が演算処理で使用する各種値、その演算結果は記憶装置１２２に適宜格納される。

油圧制御回路１１は複数の流路、複数の油圧制御弁で構成される。油圧制御回路１１は、変速機コントローラ１２からの変速制御信号に基づき、複数の油圧制御弁を制御して油圧の供給経路を切り換えるとともにオイルポンプ１０で発生した油圧から必要な油圧を調製し、これを変速機４の各部位に供給する。これにより、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏ、副変速機構３０の変速段が変更され、変速機４の変速が行われる。

図３は変速機コントローラ１２の記憶装置１２２に格納される変速マップの一例を示している。

この変速マップ上では変速機４の動作点が車速ＶＳＰとプライマリ回転速度Ｎｐｒｉとに基づき決定される。変速機４の動作点と変速マップ左下隅の零点を結ぶ線の傾きが変速機４の変速比（バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏに副変速機構３０の変速比ｓｕｂＲａｔｉｏを掛けて得られる全体の変速比、以下、「スルー変速比Ｒａｔｉｏ」という。）を表している。この変速マップには、従来のベルト式無段変速機の変速マップと同様に、アクセル開度ＡＰＯ毎に変速線が設定されており、変速機４の変速はアクセル開度ＡＰＯに応じて選択される変速線に従って行われる。なお、図３には簡単のため、全負荷線（アクセル開度ＡＰＯ＝８／８のときの変速線）、パーシャル線（アクセル開度ＡＰＯ＝４／８のときの変速線）、コースト線（アクセル開度ＡＰＯ＝０のときの変速線）のみが示されている。

変速機４が低速モードのときは、変速機４はバリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを最大にして得られる低速モード最Ｌｏｗ線とバリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを最小にして得られる低速モード最Ｈｉｇｈ線の間で変速することができる。このとき、変速機４の動作点はＡ領域とＢ領域内を移動する。一方、変速機４が高速モードのときは、変速機４はバリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを最大にして得られる高速モード最Ｌｏｗ線とバリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを最小にして得られる高速モード最Ｈｉｇｈ線の間で変速することができる。このとき、変速機４の動作点はＢ領域とＣ領域内を移動する。

副変速機構３０の各変速段の変速比は、低速モード最Ｈｉｇｈ線に対応する変速比（低速モード最Ｈｉｇｈ変速比）が高速モード最Ｌｏｗ線に対応する変速比（高速モード最Ｌｏｗ変速比）よりも小さくなるように設定される。これにより、低速モードでとりうる変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏの範囲である低速モードレシオ範囲と高速モードでとりうる変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏの範囲である高速モードレシオ範囲とが部分的に重複し、変速機４の動作点が高速モード最Ｌｏｗ線と低速モード最Ｈｉｇｈ線で挟まれるＢ領域にあるときは、変速機４は低速モード、高速モードのいずれのモードも選択可能になっている。

変速機コントローラ１２は、この変速マップを参照して、車速ＶＳＰ及びアクセル開度ＡＰＯ（車両の運転状態）に対応するスルー変速比Ｒａｔｉｏを到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏとして設定する。この到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏは、当該運転状態でスルー変速比Ｒａｔｉｏが最終的に到達すべき目標値である。そして、変速機コントローラ１２は、スルー変速比Ｒａｔｉｏを所望の応答特性で到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏに追従させるための過渡的な目標値である目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏを設定し、スルー変速比Ｒａｔｉｏが目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏに一致するようにバリエータ２０及び副変速機構３０を制御する。

また、変速マップ上には副変速機構３０の変速を行うモード切換変速線（副変速機構３０の１−２変速線）が低速モード最Ｈｉｇｈ線上に重なるように設定されている。モード切換変速線に対応するスルー変速比（以下、「モード切換変速比ｍＲａｔｉｏ」という。）は低速モード最Ｈｉｇｈ変速比に等しい。

そして、変速機４の動作点がモード切換変速線を横切った場合、すなわち、変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏがモード切換変速比ｍＲａｔｉｏを跨いで変化した場合は、変速機コントローラ１２はモード切換変速制御を行う。このモード切換変速制御では、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速を行うとともに、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを副変速機構３０の変速比ｓｕｂＲａｔｉｏが変化する方向と逆の方向に変化させる協調変速を行う。

協調変速では、変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏがモード切換変速比ｍＲａｔｉｏよりも大きい状態から小さい状態になったときは、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速段を１速から２速に変更（以下、「１−２変速」という。）するとともに、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを変速比大側に変化させる。逆に、変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏがモード切換変速比ｍＲａｔｉｏよりも小さい状態から大きい状態になったときは、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速段を２速から１速に変更（以下、「２−１変速」という。）するとともに、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを変速比小側に変化させる。

モード切換変速時、協調変速を行うのは、変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏの段差により生じる入力回転の変化に伴う運転者の違和感を抑えるためである。また、モード切換変速をバリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏが最Ｈｉｇｈ変速比のときに行うのは、この状態では副変速機構３０に入力されるトルクがそのときにバリエータ２０に入力されるトルクのもとでは最小になっており、この状態で副変速機構３０を変速すれば副変速機構３０の変速ショックを緩和することができるからである。

また、この変速マップに従えば、車両が停車する際、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏは最Ｌｏｗ変速比となり、また、副変速機構３０の変速段は１速となる。

次にマニュアルモード変速について説明する。

本実施形態の変速機４は、運転者の意図によって変速機４を所定の変速比に固定することができるモード（マニュアルモード）を備える。

変速機コントローラ１２は、変速比が所定の変速比に固定された複数の変速線を備える変速マップ（マニュアルモード変速マップ）をあらかじめ備えている。そして、運転者から変速指示があった場合に、指示された変速線に変速比を固定するように制御する。

図４は、本実施形態のマニュアルモード変速マップの一例の説明図である。

図４に示すマニュアルモード変速マップは、低速モードの最Ｌｏｗ線にほぼ沿うように設定されたＭ１速線と、高速モードの最Ｈｉｇｈ線にほぼ沿うように設定されたＭ７速線と、Ｍ１速線とＭ７速線との間に設定されたＭ２速線〜Ｍ６速線と、の合計７速からなる変速線が設定されている。

運転者は、マニュアルモードへの移行を希望する場合は、セレクトレバー４５や、ハンドルに供えられたパドルスイッチ等を操作して、マニュアルモードへの移行を指示する。これを受けて変速機コントローラ１２は、変速マップを図３の通常の変速マップから図４のマニュアルモードの変速マップへと変更する。これにより、マニュアルモードに移行する。

マニュアルモードに移行したとき、変速機コントローラ１２は、まず、マニュアルモード変速マップのうち、現在の変速点に最も近いマニュアルモード変速線に変速点を変更する。または、マニュアルモードに移行したとき、現在の変速点を固定しておき、運転者から変速の指示があったときに、変速線に沿って変速させてもよい。

マニュアルモードに移行後、運転者がセレクトレバー４５またはパドルスイッチを操作して所望の変速段（Ｍ１〜Ｍ７）を指示した場合は、変速機コントローラ１２は、指示された変速段に変速比が固定されるように、図４に示すマニュアルモード変速マップの所定の変速線上に変速点を移動させる。これにより、マニュアルモード変速が実現される。

このマニュアルモードの変速線のうち、Ｍ１速線及びＭ２速線は、副変速機構３０が低速モードの時にのみ変速可能であり、Ｍ６速線及びＭ７速線は、副変速機構３０が高速モードのときにのみ変速可能である。また、Ｍ３速線、Ｍ４速線及びＭ５速線は、副変速機構３０が、Ｌｏｗモード及びＨｉｇｈモードのいずれの状態であっても変速可能である。

したがって、マニュアル変速モードでは、Ｍ１速及びＭ２速は、副変速機がＬｏｗモードのときのみ変速が可能である。また、Ｍ６速及びＭ７速は、副変速機がＨｉｇｈモードのときのみ変速が可能である。従って、変速機コントローラ１２は、Ｍ１速とＭ２速との間の変速、及び、Ｍ６速とＭ７速との間の変速には、バリエータ２０の変速比を変速させて行う。

また、Ｍ３速、Ｍ４速及びＭ５速は、副変速機構３０がＬｏｗモード又はＨｉｇｈモードのいずれであっても実現可能となる。ただし、副変速機構３０がＨｉｇｈモードのときにＭ３速からＭ２速に変速する場合、または、副変速機構３０がＬｏｗモードのときにＭ５速からＭ６速に変速する場合には、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０を変速制御する必要がある。

なお、図４に示すように、副変速機構３０がＬｏｗモード及びＨｉｇｈモードのいずれも変速可能な領域（Ｂ領域）に、副変速機構３０をＬｏｗモードからＨｉｇｈモードへとアップシフトさせる１−２ＵＰ線が設定されている。同様に、副変速機構３０をＨｉｇｈモードからＬｏｗモードへとダウンシフトさせる２−１ＤＯＷＮ線が設定されている。

変速機コントローラ１２は、マニュアルモードでない通常の変速マップでは、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉと車速ＶＳＰとを取得し、変速点が１−２ＵＰ線よりも高車速、低回転速度側に移行した場合に、副変速機構３０をＬｏｗモードからＨｉｇｈモードへとアップシフトさせる。また、変速機コントローラ１２は、変速点が２−１ＤＯＷＮ線よりも低車速、高回転速度側に移行した場合に、副変速機構３０をＨｉｇｈモードからＬｏｗモードへとダウンシフトさせる。

このように、マニュアルモードにおいては、各変速線の間の変速は、バリエータ２０のみでの変速が可能な場合と、副変速機構３０の変速を伴う場合とが存在する。副変速機構３０の変速は、バリエータ２０のみの変速と比較して、変速の応答性が遅い。

図５は、本実施形態のマニュアルモード時における変速制御のタイムチャートである。

マニュアルモードが選択されている状態において、運転者から変速指示があった場合（タイミングｔ０）は、変速機コントローラ１２は、運転者からの指示された変速段（Ｍ１速〜Ｍ７速）に基づく到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏを設定する。そして、設定した到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏに所定の応答で変速比を追従させる目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏを設定する。変速機コントローラ１２は、設定された目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏ（鎖線）にスルー変速比Ｒａｔｉｏ（一点鎖線）が一致するように、まずバリエータ２０による変速を実行する。

このとき、今後行われる変速指示に先立って、副変速機構３０の変速を実行する。

より具体的には、副変速機構３０がＬｏｗモードである状態において、現在の変速段に対して、運転者によって指示されたダウンシフト変速の変速段のさらに一つ先の変速段が、副変速機構３０の変速を必ず伴う変速である場合に、バリエータ２０の変速が完了した後に、副変速機構３０をＬｏｗモードからＨｉｇｈモードへとアップシフトさせる。

例えば、現在の変速段がＭ４速で副変速機構３０がＨｉｇｈモードの状態でＭ３速にダウンシフトが指示された場合は、さらにひとつ先のＭ２速では、副変速機構３０がＬｏｗモードである必要がある。そこで、Ｍ４速からＭ３速へのダウンシフト実行するときに、副変速機構３０をＨｉｇｈモードからＬｏｗモードへとダウンシフトさせる。

なお、この副変速機構３０の変速と同時に、バリエータ２０の変速比を、副変速機構３０の変速比の変化と逆側に変化させて、スルー変速比Ｒａｔｉｏが変動しないように制御する協調変速を行う（タイミングｔ２〜ｔ３）。

このような変速制御の後、運転者からさらにダウンシフトが指示された場合は、すでに副変速機構３０はＬｏｗモードに変速されているので、変速機コントローラ１２は、バリエータ２０の変速のみによって目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏにスルー変速比Ｒａｔｉｏを追従させることができる。

このような制御によって、マニュアルモード時における変速が行われる。

ところで、マニュアルモード時では、運転者からの変速指示は任意のタイミングで行われるため、次のような問題が発生する。

図６は、本実施形態における参考図であり、運転者による変速指示が二段階連続して実行された段飛び変速のタイムチャートを示す。

前述のように、副変速機構３０がＨｉｇｈモードである状態において、現在の変速段に対して、運転者によって指示されたダウンシフト変速の変速段のさらに一つ先のダウンシフト変速段が、副変速機構３０の変速を必ず伴う変速である状況を想定する。この場合、運転者がダウンシフトの変速指示を二度連続して実行した場合、例えばＭ４速からＭ２速へと変速指示を実行したとする。なお、運転者が、最初の変速指示を行い、この指示に対応する変速が完了するまでの間に次の変速指示を連続して行うことを、以降は「段飛び変速」と呼ぶ。

このとき、変速機コントローラ１２は、最初の変速指示に基づいて目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏを決定してバリエータ２０の変速を開始する。しかし、運転者からさらに変速指示が行われ、その変速段はバリエータ２０の変速のみでは達成できないスルー変速比Ｒａｔｉｏである場合は、変速機コントローラ１２の変速制御の途中で、バリエータ２０はＬｏｗ側に変速不能な状態（メカニカルＬｏｗ）となってしまう。

バリエータ２０が変速不能となった状態（より具体的には、目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏに追従させる変速応答がメカニカルＬｏｗとなる場合）には、変速機コントローラ１２は、スルー変速比Ｒａｔｉｏの実現のため副変速機構３０の変速を開始する。

このとき、副変速機構３０の変速応答性が遅いため、バリエータ２０が変速不能な状態となってから、副変速機構３０が変速を開始しスルー変速比Ｒａｔｉｏが変化を始めるまで変速機４の入力回転速度が変化しない状態となる。このことによって、エンジン回転速度の滞留が発生し、運転者に違和感を与える（図６中矢印間）。

本発明は、運転者が行った段飛び変速が、副変速機構３０の変速を伴う場合に変速応答の遅れによる違和感を運転者に与えることを防止するために、以下に説明するような制御を行う。

図７は、本実施形態のマニュアルモード時の変速制御時のタイムチャートであり、運転者によってダウンシフトが指示された後、さらにダウンシフトが複数回連続して指示された場合のタイムチャートである。

マニュアルモードが選択されている状態で、運転者による変速指示があったとき（例えばＭ５速からＭ４速）、変速機コントローラ１２は、この変速段に対応する到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏから目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏを決定し、目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏにスルー変速比Ｒａｔｉｏを追従させるようにバリエータ２０を変速させる（タイミングｔ０〜ｔ１）。

またこのとき、変速機コントローラ１２は、次回の変速が段飛び変速されたとき（例えばＭ４速からＭ２速）副変速機構３０の変速が必要となると予測した場合は、運転者による最初の変速指示があった段階で、副変速機構３０の変速の準備を開始する。

具体的には、図７のタイミングｔ０で運転者から指示されたダウンシフトが、次回ダウンシフトを段飛び変速を指示した場合に副変速機構３０の変速が発生することとなる変速段である場合に、今後行われる可能性のある副変速機構３０の変速に備えて、準備フェーズを先出して実行する。

準備フェーズでは、変速機コントローラ１２は、締結側のクラッチであるＬｏｗブレーキ３２の油圧を一時的に高めて、油圧応答遅れを抑制するプリチャージを行った後に、トルク伝達開始油圧に設定して待機する。また、解放側のＨｉｇｈクラッチ３３の油圧も所定油圧に設定して待機する。

このように準備フェーズを先出して実行し、予めプリチャージを先出して実行することで、以降、段飛び変速が指示された場合に（タイミングｔ２）、バリエータ２０が変速不能な領域となった場合にも（タイミングｔ３）、副変速機構３０の変速開始から終了までの時間が短縮される（タイミングｔ４〜ｔ５）。

より具体的には、段飛び変速が指示された時点で（タイミングｔ２）、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速を開始する。このとき既に副変速機構３０の準備フェーズは完了しているため、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０を直ちにトルクフェーズに移行させ摩擦要素のトルクの掛け替えを行う。

そして、バリエータ２０が変速不能な領域となった時点で（タイミングｔ３）、変速機コントローラ１２は、イナーシャフェーズに移行して、副変速機構３０の変速比の変化を開始する。以降は、変速機コントローラ１２が、目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏに追従するように、バリエータ２０及び副変速機構３０の変速比を制御する。

このような制御によって、運転者による段飛び変速があった場合にも、エンジン回転速度の滞留を最小限に抑えることができる。

なお、図７の制御において、運転者から最初の変速指示があった段階で準備フェーズに移行するが、その後運転者から変速指示がない場合は、プリチャージによる油圧制御が長時間継続することになる。この状態では、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉが過渡的に変動したときに解放側の摩擦要素のスリップが発生しやすくなる。そのため、準備フェーズを先出して実行した後、所定時間経過した場合は、プリチャージを終了して、通常の締結油圧及び解放油圧に戻すことが望ましい。

図８は、本実施形態の本実施形態のマニュアルモード時の変速制御時のタイムチャートであり、運転者によってダウンシフトが複数回指示された場合のタイムチャートである。

図７で説明したように、段飛び変速に備えて予め副変速機構３０のプリチャージを先出して実行しておくことによって、副変速機構３０の変速応答性を高めることができる。

しかし、プリチャージを先出してから所定時間経過した後など、既に副変速機構３０のプリチャージが行われていない状態で運転者から段飛び変速が指示される場合がある。そのような場合には、副変速機構３０の変速応答性を高めるために、変速機コントローラ１２は、次のような処理を実行する。

マニュアルモードが選択されている状態で、運転者による変速指示があったとき、変速機コントローラ１２は、この変速段に対応する到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏから目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏを決定し、目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏにスルー変速比Ｒａｔｉｏを追従させるようにバリエータ２０を変速させる（タイミングｔ０）。また、このとき、副変速機構３０の変速に備えて、副変速機構３０の準備フェーズを開始する。

変速機コントローラ１２は、バリエータ２０の変速を開始すると同時に、副変速機構３０の変速を準備する準備フェーズに移行する。準備フェーズでは、変速機コントローラ１２は、締結側のクラッチであるＬｏｗブレーキ３２の油圧を一時的に高めて、油圧応答遅れを抑制するプリチャージを行った後に、トルク伝達開始油圧に設定して待機する。また、解放側のＨｉｇｈクラッチ３３の油圧も所定油圧に設定して待機する。

ここで、運転者による段飛び変速があったと判定した場合（タイミングｔ１）、変速機コントローラ１２は、バリエータ２０の変速が不可能となることに備え、副変速機構３０の変速応答性を高めるために、トルクフェーズを短縮するように制御する。

トルクフェーズの短縮は、解放側のＨｉｇｈクラッチの指示油圧を通常の変速よりも速い応答で低下させ、締結側のＬｏｗブレーキの指示油圧を通常の変速よりも速い応答で上昇させる。これによりトルクフェーズが短縮され、副変速機構３０の変速の開始の準備が通常の変速よりも前倒しされる（タイミングｔ２〜ｔ４）。

ここでさらに、バリエータ２０が、変速不能な状態となった場合、すなわち、目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏに追従させるためのバリエータの目標変速比ｖＲａｔｉｏが、現在の副変速機構３０の変速段（Ｈｉｇｈモード）では実現できない状態となった場合は（タイミングｔ３）、変速機コントローラ１２は、その時点で、副変速機構３０の変速比の変化を発生させるためにイナーシャフェーズへと移行する。

具体的には、変速機コントローラ１２は、解放側のＨｉｇｈクラッチの指示油圧をさらに低下させ、締結側のＬｏｗブレーキの指示油圧を締結開始油圧へとさらに上昇させる。これにより、副変速機構３０の変速比の変化が開始する。このとき、スルー変速比Ｒａｔｉｏは、まず副変速機構３０の変速比の変化によって目標スルー変速比ｔＲａｔｉｏへと追従する。その後、バリエータ２０が変速可能領域となった場合は、バリエータ２０と副変速機３０とにより協調変速を実行する（タイミングｔ５）。

このような制御によって、バリエータ２０が変速不能となる状態を抑制して、変速応答性を高めることができる。

なお、この図８の制御のように、変速機コントローラ１２が、副変速機構のトルクフェーズの短縮及びイナーシャフェーズの前倒しを行うことによりトルクが変動して、変速ショックが発生する。ただし、このとき、運転者は段飛び変速を指示しているので、変速ショックの許容度は高い。そのため、運転者に大きな違和感を抱かせることはない。

また、図７の制御において、既に準備フェーズを行っている状態で運転者による段飛び変速が指示された場合に、図８のタイミングｔ２〜ｔ４に示すようなトルクフェーズの短縮を行い、バリエータ２０が変速不能となったときに直ちにイナーシャフェーズに移行するようにしてもよい。

図９は、本実施形態の変速機コントローラ１２の制御のフローチャートである。なお、本フローチャートの処理は変速機コントローラ１２において所定間隔（例えば１０ｍｓ）で実行される。

変速機コントローラ１２は、マニュアルモードが選択され、運転者から変速指示があったと判定すると、本フローチャートの処理を開始する（Ｓ１０１）。

変速機コントローラ１２は、運転者からの指示に基づいて、準備フェーズに先出し移行し、プリチャージを先出して実行するか否かを判定する（Ｓ１０２）。準備フェーズへの先出の移行をするか否かは、前述のように、運転者から指示されたダウンシフトが、次回ダウンシフトを段飛び変速を指示した場合に副変速機構３０の変速が発生することとなる変速段である場合に、今後行われる可能性のある副変速機構３０の変速に備えて、準備フェーズを実行する。

準備フェーズの先出をすると判定した場合は、副変速機構３０を準備フェーズに移行する処理を実行して、ステップＳ１０３に移行する、準備フェーズの先出をしないと判定した場合は、ステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１０３において、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速が必要な変速であるか開始するか否かを判定する。副変速機構３０の変速が必要であると判定した場合は、ステップＳ１０４に移行し、副変速機構３０の変速が必要でないと判定した場合はステップＳ１０９に移行する。副変速機構３０の変速が必要な変速であるかは、図４の変速マップより、運転者によって指示された変速が副変速機構３０の変速を伴う変速であるか否かによって判定する。

ステップＳ１０４では、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０が既にトルクフェーズ中であるか否かを判定する。副変速機構３０が既にトルクフェーズ中である場合はステップＳ１０５に移行し、副変速機構３０がトルクフェーズでないと判定した場合は、ステップＳ１０９に移行する。

ステップＳ１０５では、変速機コントローラ１２は、バリエータ２０の目標変速比ｖＲａｔｉｏがメカニカルＬｏｗに達して変速不能な領域となり、エンジン回転速度の停滞が発生する状態であるか否かを判定する。エンジン回転速度の停滞が発生する状態であると判定した場合は、ステップＳ１０６に移行し、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速比の変化を開始させるために、副変速機構３０を直ちにイナーシャフェーズへと移行させる協調変速の先出制御を行う。

また、エンジン回転速度が停滞する状況でないと判定した場合は、ステップＳ１０７に移行し、変速機コントローラ１２は、段飛び変速が行われたか否かを判定する。段飛び変速が行われたと判定した場合は、ステップＳ１０８に移行して、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速時間を短縮するために、トルクフェーズ時間を短縮する制御を実行する。段飛び変速が行われていないと判定した場合は、ステップＳ１０９に移行して、通常の変速制御を実行する。

これらステップＳ１０６、Ｓ１０８及びＳ１０９の処理の後、本フローチャートによる処理を一旦終了する。

ステップＳ１０２において、準備フェーズの先出をしない（または既に準備フェーズが実行されている）と判定した場合は、ステップＳ１１０に移行し、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速が必要な変速であるか開始するか否かを判定する。副変速機構３０の変速が必要であると判定した場合は、ステップＳ１１１に移行し、副変速機構３０の変速が必要でないと判定した場合はステップＳ１２０に移行する。

ステップＳ１１１では、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０が既に準備フェーズ中であるか否かを判定する。副変速機構３０が既に準備フェーズ中である場合はステップＳ１１２に移行し、副変速機構３０が準備フェーズでないと判定した場合は、ステップＳ１１５に移行する。

ステップＳ１１２では、変速機コントローラ１２は、段飛び変速が行われたか否かを判定する。段飛び変速が行われたと判定した場合は、ステップＳ１１３に移行して、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速時間を短縮するために、トルクフェーズ時間を短縮する制御を実行する。段飛び変速が行われていないと判定した場合は、ステップＳ１１４に移行して、通常の変速制御を実行する。

これらステップＳ１１３及びＳ１１４の処理の後、本フローチャートによる処理を一旦終了する。

ステップＳ１１１において準備フェーズ中でないと判定した場合は、ステップＳ１１５に移行し、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０が既にトルクフェーズ中であるか否かを判定する。副変速機構３０が既にトルクフェーズ中である場合はステップＳ１１６に移行し、副変速機構３０がトルクフェーズでないと判定した場合は、ステップＳ１２０に移行する。

ステップＳ１１６では、変速機コントローラ１２は、バリエータ２０が変速不能な領域となり、エンジン回転速度の停滞が発生する状態であるか否かを判定する。エンジン回転速度の停滞が発生する状態であると判定した場合は、ステップＳ１１７に移行し、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速比の変化を開始させるために、副変速機構３０を直ちにイナーシャフェーズへと移行させる協調変速の先出制御を行う。

また、エンジン回転速度が停滞する状況でないと判定した場合は、ステップＳ１１８に移行し、変速機コントローラ１２は、段飛び変速が行われたか否かを判定する。段飛び変速が行われたと判定した場合は、ステップＳ１１９に移行して、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速時間を短縮するために、トルクフェーズ時間を短縮する制御を実行する。段飛び変速が行われていないと判定した場合は、ステップＳ１２９に移行して、通常の変速制御を実行する。

これらステップＳ１１７、Ｓ１１９及びＳ１２０の処理の後、本フローチャートによる処理を一旦終了する。

以上のような処理によって、変速機コントローラ１２によるマニュアルモード時の飛び変速の変速制御が行われる。

以上のように、本発明の実施形態では、無段変速機構（バリエータ）２０と複数の変速段を有する副変速機構３０とからなり、変速領域を拡大できる無段変速機において、予め設定された複数の変速段を運転者の変速指示によって設定する、いわゆるマニュアルモード変速における変速応答性の差異による違和感を運転者に与えないようにすることができる。

より具体的には、運転者によって変速指示があったときに、その後の段飛び変速によって副変速機構３０の変速を伴うことが予想される状況において、副変速機構３０の準備フェーズを先出して実行し、締結側摩擦要素のプリチャージを実行してクラッチストロークを完了させておくと共に、解放側摩擦要素を解放開始油圧で待機させる。

これにより、運転者によって段飛び変速が実行されて、副変速機構３０の変速を実行することとなった場合にも、既に副変速機構３０の準備フェーズが完了しているため、副変速機構３０の変速応答性が速められ、バリエータ２０がメカニカルＬｏｗとなって変速不能の状態でエンジン回転速度が停滞することによって発生する運転者の違和感を防止することができる。これらは請求項１及び４の効果に対応する。

また、運転者から段飛び変速が指示されたときに、副変速機構３０のトルクフェーズ時間を短縮し、さらに、バリエータ２０がメカニカルＬｏｗとなって変速不能の状態となったときに、副変速機構３０を直ちにイナーシャフェーズへと移行させて変速比の変化を行わせることによって、エンジン回転速度が停滞することによって発生する運転者の違和感を防止することができる。これらは請求項２及び３の効果に対応する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、バリエータ２０としてベルト式無段変速機構を備えているが、バリエータ２０は、Ｖベルト２３の代わりにチェーンがプーリ２１、２２の間に掛け回される無段変速機構であってもよい。あるいは、バリエータ２０は、入力ディスクと出力ディスクの間に傾転可能なパワーローラを配置するトロイダル式無段変速機構であってもよい。

また、上記実施形態では、副変速機構３０は前進用の変速段として１速と２速の２段を有する変速機構としたが、副変速機構３０を前進用の変速段として３段以上の変速段を有する変速機構としても構わない。

また、副変速機構３０をラビニョウ型遊星歯車機構を用いて構成したが、このような構成に限定されない。例えば、副変速機構３０は、通常の遊星歯車機構と摩擦締結要素を組み合わせて構成してもよいし、あるいは、ギヤ比の異なる複数の歯車列で構成される複数の動力伝達経路と、これら動力伝達経路を切り換える摩擦締結要素とによって構成してもよい。

また、プーリ２１、２２の可動円錐板を軸方向に変位させるアクチュエータとして油圧シリンダ２３ａ、２３ｂを備えているが、アクチュエータは油圧で駆動されるものに限らず電気的に駆動されるものあってもよい。

１ エンジン
４ 無段変速機
１１ 油圧制御回路
１２ 変速機コントローラ
２０ バリエータ（無段変速機構）
２１ プライマリプーリ
２２ セカンダリプーリ
２３ Ｖベルト
３０ 副変速機構
３２ Ｌｏｗブレーキ
３３ Ｈｉｇｈクラッチ
４１ アクセル開度センサ
４２ 回転速度センサ
４３ 車速センサ
４４ 油温センサ
４５ セレクトレバー
４６ インヒビタスイッチ
４７ ブレーキスイッチ
５０ パドルスイッチ

Claims (4)

1. 車両に搭載され、エンジンの回転速度を変速する無段変速機であって、
   変速比を無段階に変更することができるバリエータと、
   前記バリエータに対して直列に備えられ、複数の摩擦要素の締結及び解放によって変速比を切り替え可能な有段の副変速機構と、
   前記車両の運転状態に基づいて目標変速比としての到達スルー変速比を設定し、前記バリエータの変速比及び前記副変速機構の変速段の少なくとも一方を変更して、前記バリエータ及び前記副変速機構の全体の変速比であるスルー変速比を所定の応答で前記到達スルー変速比に追従させる変速制御部と、
   を備え、
   前記変速制御部は、
   予め複数の変速段が設定され、運転者からの変速指示に基づいて前記複数の変速段のいずれか一つに対応する変速比を前記到達スルー変速比として設定するマニュアルモードを備え、
   前記マニュアルモードが選択されているときに、運転者からの変速指示が複数回連続して行われた場合は、前記バリエータの変速比のみを変更して前記スルー変速比を前記到達スルー変速比に追従させる制御を実行し、
   前記バリエータの変速比が最大又は最小となり、前記スルー変速比を前記到達スルー変速比に追従できない場合に、前記副変速機構の変速比の変化の開始又は変速比の変化の進行を、前記マニュアルモードが選択されていないときと比べて早めることを特徴とする無段変速機。
2. 前記変速制御部は、前記バリエータが前記到達スルー変速比を実現できない領域となった場合に、前記摩擦要素の締結及び解放のための油圧制御の準備時間の短縮、又は、前記摩擦要素の締結及び解放のための油圧制御の実行時間の短縮を行うことを特徴とする特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記変速制御部は、運転者から変速指示があったときに、当該変速が、現在の変速段から同方向に複数回変速を行った場合に前記副変速機構の変速が発生する変速段となる場合は、運転者からの変速指示時に、現在解放中の摩擦要素に対して制御油圧を上昇させた後に締結開始油圧で待機させると共に、現在締結中の摩擦要素の制御油圧を解放開始油圧で待機させる変速準備状態に制御することを特徴とする請求項２に記載の無段変速機。
4. 変速比を無段階に変更することができるバリエータと、バリエータに対して直列に備えられ、複数の摩擦要素の締結及び解放によって変速比が切り替え可能な有段の副変速機構と、を備え、車両に搭載され、動力源の出力回転を変速して出力する無段変速機の変速制御方法であって、
   車両の運転状態に基づいて目標変速比としての到達スルー変速比を設定し、バリエータの変速比及び副変速機構の変速段の少なくとも一方を変更して、バリエータ及び副変速機構の全体の変速比であるスルー変速比を所定の応答で到達スルー変速比に追従させ、
   予め複数の変速段が設定され、運転者からの変速指示に基づいて前記複数の変速段のいずれか一つに対応する変速比を前記到達スルー変速比として設定するマニュアルモードが選択されているときに、運転者からの変速指示が複数回連続して行われた場合は、前記バリエータの変速比のみを変更して前記スルー変速比を前記到達スルー変速比に追従させ、
   前記バリエータの変速比が最大又は最小となり、前記スルー変速比を前記到達スルー変速比に追従できない場合に、前記副変速機構の変速比の変化の開始又は変速比の変化の進行を、前記マニュアルモードが選択されていないときと比べて早めることを特徴とする無段変速機の変速制御方法。

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