JP2015068463A - 車両用変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト式変速動作モードおよび歯車式変速動作モードの一方から他方への動作モード切り替え時に大きなショックを生じたり、アクセル操作に対する動作モード切り替え時期に大きなタイムラグを生じるといった不具合を適切に抑制することが可能な車両用変速装置を提供する。【解決手段】車両用変速装置Ａにおいては、ベルト式変速動作モードおよび歯車式変速動作モードのうち、一方の変速動作モードが設定され、かつアクセルがオンとされている車両走行時において、前記アクセルがオフとなり、またはアクセル開度がアクセルオフに近い所定値以下まで低下した際には、この時点で前記一方の変速動作モードから他方の変速動作モードに変更するためのクラッチ切り替え動作が開始される。【選択図】 図２

Description

本発明は、ベルト式変速機構と歯車式変速機構との双方を備えたタイプの車両用変速装置に関する。

車両用変速装置としては、ベルト式変速機構と歯車式変速機構とを組み合わせ、車速やエンジン回転数などの車両走行条件に応じて、前記した２つの変速機構のうち、好ましい方を選択して利用し、エンジン出力を車軸側へ伝達するようにしたものがある（たとえば、特許文献１を参照）。
ベルト式変速機構は、無段階の変速が可能であり、変速ショックをなくすことが可能であるものの、一般的には、ベルトとプーリとの滑りなどに起因し、動力伝達効率に劣るといった不利がある。一方、歯車式変速機構は、動力伝達効率は優れているものの、変速ショックがあり、また変速幅を大きくするには装置の大型化などを招く不利がある。これに対し、ベルト式変速機構と歯車式変速機構とを組み合わせた構成によれば、前記したような不利を解消しつつ、各変速機構の優れた性能を発揮させることが可能である。

しかしながら、従来においては、次に述べるように、改善すべき余地があった。

すなわち、自動車が実際に運転される場合、アクセルオン状態からアクセルオフ操作が一旦なされてからキックダウンまたはこれに近いアクセルオン操作がなされる場合がある。図４は、そのような操作がなされた場合の従来の動作制御の例を示している。
同図においては、（ａ）に示すように、時刻ｔ１にアクセル開度がオンからオフとなり、その後の時刻ｔ２に、キックダウンがなされてアクセル開度が再度オンとされている。この場合、同図（ｂ），（ｃ）に示すように、キックダウンがなされた時点で、変速目標エンジン回転数は高くされ、変速装置の動作モードは、たとえば歯車式変速機構を利用したモードからベルト式変速機構を利用したモードへと切り替えられる。このため、同図（ｄ）に示すように、キックダウンがなされた時期ｔ２に、前記した動作モードを切り替えるためのクラッチの油圧制御が開始される。この制御は、たとえば歯車式変速機構に対応するクラッチの油圧（ラインＬ１で示す）を下げていく一方、ベルト式変速機構に対応するクラッチの油圧（ラインＬ２で示す）を上昇させる制御である。

前記したような従来の動作制御によれば、歯車式変速機構を利用した動作モードからベルト式変速機構を利用した動作モードへ切り替えるための実際の動作は、キックダウンがなされてエンジン出力が大きくなった時期に開始される。このようにエンジン出力が大きい状況下において動作モードの切り替えがなされたのでは、その際のショックは大きいものとなる。また、切り替え動作の完了時期は、キックダウンがなされた時期から遅れ、そのタイムラグは大きいものとなる。これでは、ドライバビリティが悪いものとなる。したがって、このようなことを適切に解消することが望まれる。

特開昭５９−２０５０５８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、ベルト式変速動作モードおよび歯車式変速動作モードの一方から他方への動作モード切り替え時に大きなショ
ックを生じたり、アクセル操作に対する動作モード切り替え時期に大きなタイムラグを生じるといった不具合を適切に抑制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、ベルト式変速機構および歯車式変速機構を備えており、クラッチの切り替え動作によって、前記歯車式変速機構を利用することなく前記ベルト式変速機構を利用してエンジン出力を車軸側へ伝達するベルト式変速動作モードと、前記ベルト式変速機構を併用し、または利用することなく前記歯車式変速機構を利用して前記エンジン出力を車軸側へ伝達する歯車式変速動作モードとの切り替えが可能とされている、車両用変速装置であって、前記ベルト式変速動作モードおよび歯車式変速動作モードのうち、一方の変速動作モードが設定され、かつアクセルがオンとされている車両走行時において、前記アクセルがオフとなり、またはアクセル開度がアクセルオフに近い所定値以下まで低下した際には、この時点で前記一方の変速動作モードから他方の変速動作モードに変更するためのクラッチ切り替え動作が開始されるように構成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、変速機の動作モードを、ベルト式変速動作モードおよび歯車式変速動作モードの一方から他方へ変更するためのクラッチ切り替え動作は、アクセルオフまたはこれに近いアクセル操作が行なわれた時点で開始される。このため、アクセルオフ後にアクセルオンがなされてから動作モード変更用のクラッチ切り替え動作が開始される従来技術とは異なり、動作モード変更用のクラッチ切替え動作は、エンジン出力が低い時期に開始されることとなる。したがって、変速機の動作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。また、動作モードの切り替えが、従来よりも早期に開始されるために、キックダウン操作などに対するタイムラグをなくし、または少なくすることができる。その結果、ドライバビリティも良好となる。

本発明において、好ましくは、前記ベルト式変速動作モードおよび歯車式変速動作モードの一方は、他方との相対比較においてエンジン出力が低い場合に設定される低出力用モードとされ、かつ他方は高出力用モードとされており、前記低出力用モードでアクセルがオンとされている車両走行時において、前記アクセルがオフとなり、またはアクセル開度がアクセルオフに近い所定値以下まで低下した際に、変速動作モードを記低出力用モードから前記高出力用モードに変更するためのクラッチ切り替え動作が開始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、前記構成においては、エンジン出力が低い状態から高い状態に変化する際に、変速機の動作モードは低出力用モードから高出力用モードへと変更されるのに対し、このような動作モード変更を行なうためのクラッチ切り替え動作時期を早めることができる。したがって、エンジン出力が高い状況下でクラッチ切り替え動作がなされることを効率よく回避する上で、より好ましいものとなる。

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概略説明図である。 図１に示す車両用変速装置における動作制御の一例を示すタイムチャートである。 図１に示す車両用変速装置の基本的な動作制御に用いられるデータの一例を示す説明図である。 従来技術の一例を示すタイムチャートである。

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の出力を車軸１４ａ，１４ｂへ伝達するための変速機構として、ベルト式変速機構Ｃ１および歯車式変速機構Ｃ２を備えている。加えて、これら２つの変速機構Ｃ１，Ｃ２へのエンジン１０からの出力伝達のオン・オフを切り替えるためのクラッチ２Ａ，２Ｂ、油圧制御装置３、および制御部４なども具備している。

歯車式変速機構Ｃ２は、エンジン１０からの出力を受けるトルクコンバータ１１の出力軸１１ａにクラッチ２Ｂを介して接続された第１ギヤ３１、およびこれに歯合する第２ギヤ３２を備えている。第２ギヤ３２に伝わってきた回転力は、前後進切替え機構１２を経て差動歯車装置１３に入力し、車軸１４ａ，１４ｂに伝達可能である。前後進切替え機構１２は、差動歯車装置１３への入力の回転方向を車両前進用または後進用に切り替えるための機構であり、たとえば同期装置を備えたドッグクラッチなどを利用した従来既知のものを用いることができる。

ベルト式変速機構Ｃ１は、従来既知のものと同様であり、ベルト掛かり径を可変制御可能な一対のプーリ５０ａ，５０ｂにベルト５１を掛け回した構造である。エンジン１０からの出力は、トルクコンバータ１１、その出力軸１１ａ、およびクラッチ２Ａを介してベルト式変速機構Ｃ１の入力軸５２に伝達可能である。ベルト式変速機構Ｃ１からの出力は、その出力軸５３および前後進切替え機構１２、および差動歯車装置１３を経て車軸１４ａ，１４ｂに伝達する。

クラッチ２Ａ，２Ｂは、油圧式であり、油圧制御装置３を利用してこれらのクラッチ２Ａ，２Ｂにオン・オフ動作を生じさせるための制御が行なわれる。車両用変速装置Ａの変速動作モードとしては、ベルト式変速動作モードと歯車式変速動作モードとがある。ベルト式変速動作モードは、クラッチ２Ａをオン、クラッチ２Ｂをオフとし、ベルト式変速機構Ｃ１をエンジン出力伝達に用いるモードである。歯車式変速動作モードは、前記とは反対に、クラッチ２Ｂをオン、クラッチ２Ａをオフとし、歯車式変速機構Ｃ２をエンジン出力伝達に用いるモードである（なお、後述するように、本発明では、歯車式変速動作モード時にベルト式変速機構を併用した構成とすることも可能である）。

制御部４は、たとえばＥＣＵであり、車両の走行条件に応じて、ベルト式変速動作モードおよび歯車式変速動作モードのいずれか一方を選択し、この選択された動作モードが実現されるようにクラッチ２Ａ，２Ｂのオン・オフ動作を油圧制御装置３を介して実行する。制御部４には、アクセル開度センサＳ１、エンジン回転数センサＳ２、および車速センサＳ３などからのデータ信号が入力されるようになっている。

制御部４は、基本的には、たとえば図３に示すようなデータに基づいて動作モードの選択を行なう。図３に示すデータでは、車速とエンジン回転数とに基づいた動作モード切替えの基準線Ｌが設定され、この基準線Ｌよりもエンジン回転数が低い場合には、歯車式変速動作モードが選択される。エンジン回転数が基準線Ｌを超える場合には、ベルト式変速動作モードが選択される。したがって、本実施形態においては、歯車式変速動作モードが、本発明（請求項２）でいう「低出力用モード」に相当し、ベルト式変速動作モードが「
高出力用モード」に相当する。

車両用変速装置Ａは、歯車式変速動作モードでの車両走行時において、所定の条件の下で前記した図３のデータとは異なる内容の動作制御を例外的に実行するように構成されている。この点を以下に説明する。

まず、車両用変速装置Ａが歯車式変速動作モードに設定され、かつアクセルオンの車両走行時において、図２（ａ）に示すように、時刻ｔ１にアクセルがオフとされる場合がある。すると、同図（ｃ）に示すように、車両用変速装置Ａの動作モードは、それ迄の歯車式変速動作モードに代えて、ベルト式変速動作モードが選択される。これと同時に、クラッチ２Ａ，２Ｂの切替え動作が開始される。この切替え動作は、同図（ｄ）に示すように、歯車式変速機構Ｃ２に対応するクラッチ２Ｂの油圧（ラインＬｂで示す）を下げていく一方、ベルト式変速機構Ｃ１に対応するクラッチ２Ａの油圧（ラインＬａで示す）を上昇させる動作である。クラッチ２Ａ，２Ｂの切り替え完了までの所要時間は、たとえば０．５〜１秒程度である。

前記したような動作が行なわれると、次のような作用が得られる。
すなわち、前記のアクセルオフがなされた後の時刻ｔ２にキックダウンがなされ、図２（ｂ）に示す変速目標エンジン回転数が高くされたとしても、それよりも前の時刻ｔ１にクラッチ２Ａ，２Ｂの切替え動作が既に開始されている。このため、キックダウン後のエンジン出力が大きくなった状態でクラッチ２Ａ，２Ｂの切替え動作が開始されることは回避され、この切替え動作時のショックを小さくすることが可能である。本実施形態では、アクセルがオフとされてエンジン出力が小さくなっている際にクラッチ２Ａ，２Ｂの切替え動作が行なわれるために、その際のショックを小さくすることが可能である。また、歯車式変速動作モードからベルト式変速動作モードへの切り替えが早期に開始されるために、キックダウンに対する動作モード切り替えのタイムラグを無くし、または少なくし、キックダウンに対する応答性も良好となる。

アクセルオフ後に、キックダウンに代えて、キックダウンに近いアクセルオン操作がなされた場合にも、前記したのと同様な作用が得られる。なお、歯車式変速動作モードからベルト式変速動作モードへの切り替え動作が開始されると、図２に示した場合とは異なり、その後にアクセルオフの状態が継続しても、その動作は継続し、ベルト式変速動作モードに切り替えられ、その後は図３に示したデータに則した制御がなされる。したがって、以降は、車速およびエンジン回数数に応じて、ベルト式変速動作モードが維持されたり、あるいは歯車式変速動作モードに復帰されるといった通常の制御がなされる。

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。

上述した実施形態では、歯車式変速動作モードでの車両走行時にアクセルオフがあった際に、ベルト式変速動作モードへの変更を行なうためのクラッチ切り替え動作を早期に開始する場合を具体例として説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明では、前記した場合に加えて、ベルト式変速動作モードでの車両走行時にアクセルオフがあった際に、歯車式変速動作モードへの変更を行なうためのクラッチ切り替え動作を早期に開始させるようにしてもよい。いずれにしても、本発明においては、アクセルがオフとされてエンジン出力が低くなった状況でクラッチ切り替え動作が開始されるために、動作モード切替え時のショックを小さくすることが可能である。また、切り替え動作のタイムラグを小さくできる。

本発明でいう「歯車式変速動作モード」は、ベルト式変速機構を利用することなく歯車
式変速機構のみを利用する場合に加え、ベルト式変速機構を併用しつつ歯車式変速機構を利用する場合も含む概念である。

上述の実施形態においては、ベルト式変速動作モードおよび歯車式変速動作モードの一方から他方への早期の切り替え開始の条件として、アクセルオンの車両走行中にアクセルオフになることが挙げられているが、やはり本発明はこれに限定されない。アクセルオフまでには到らないものの、アクセル開度がアクセルオフに近い所定値以下（たとえば、アクセル開度が数％以下など）とされることを、条件としてもよい。
上述の実施形態においては、歯車式変速動作モードが本発明（請求項２）の低出力用モードに相当し、かつベルト式変速動作モードが高出力用モードに相当する例を示したが、本発明はこれに限定されない。前記とは反対に、ベルト式変速動作モードを低出力用モードとし、かつ歯車式変速動作モードを高出力用モードとすることもできる。もちろん、本発明（請求項１）においては、低出力用モードや高出力用モードといった区分けを行なわない構成とすることもできる。
ベルト式変速機構、歯車式変速機構、およびクラッチなどの具体的な構成も限定されない。

Ａ 車両用変速装置
Ｃ１ ベルト式変速機構
Ｃ２ 歯車式変速機構
２Ａ，２Ｂ クラッチ
１０ エンジン
１４ａ，１４ｂ 車軸

Claims (2)

1. ベルト式変速機構および歯車式変速機構を備えており、
   クラッチの切り替え動作によって、前記歯車式変速機構を利用することなく前記ベルト式変速機構を利用してエンジン出力を車軸側へ伝達するベルト式変速動作モードと、前記ベルト式変速機構を併用し、または利用することなく前記歯車式変速機構を利用して前記エンジン出力を車軸側へ伝達する歯車式変速動作モードとの切り替えが可能とされている、車両用変速装置であって、
   前記ベルト式変速動作モードおよび歯車式変速動作モードのうち、一方の変速動作モードが設定され、かつアクセルがオンとされている車両走行時において、前記アクセルがオフとなり、またはアクセル開度がアクセルオフに近い所定値以下まで低下した際には、この時点で前記一方の変速動作モードから他方の変速動作モードに変更するためのクラッチ切り替え動作が開始されるように構成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、
   前記ベルト式変速動作モードおよび歯車式変速動作モードの一方は、他方との相対比較においてエンジン出力が低い場合に設定される低出力用モードとされ、かつ他方は高出力用モードとされており、
   前記低出力用モードでアクセルがオンとされている車両走行時において、前記アクセルがオフとなり、またはアクセル開度がアクセルオフに近い所定値以下まで低下した際に、変速動作モードを記低出力用モードから前記高出力用モードに変更するためのクラッチ切り替え動作が開始される構成とされている、車両用変速装置。

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