JP2015163809A - 車両用変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行モード変更動作のハンチング現象を適切に防止することが可能な車両用変速装置を提供する。【解決手段】クラッチＣ１，Ｃ２の切り替えにより設定される車両の走行モードとして、無段変速機構４のみを利用した第１の走行モードと、無段変速機構４を併用または併用することなく有段変速機構５を利用した第２の走行モードとがあり、これら両モードの一方は高速側モードとされ、かつ他方は低速側モードとされて、前記両走行モードの切り替えは、無段変速機構４の変速比が所定のモード切替え変速比と一致または略一致する時点でなされる車両用変速装置Ａであって、第２の走行モードから前記第１の走行モードへの変更がなされたときにのみ、その後に所定時間が経過する迄の期間中は、前記第２の走行モードへの変更が禁止されて前記第１の走行モードが維持されるように構成されている。【選択図】 図４

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、第１および第２の走行モードがある。第１の走行モードは、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が車軸側に伝達されるモードである。第２の走行モードは、トルクスプリットモードであり、このモードにおいては、エンジン出力が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された上で、遊星歯車機構を利用してそれらの駆動力が合成され、この合成駆動力が車軸側に出力される。この第２の走行モードにおいては、第１の走行モード時よりも駆動力伝達効率を高めることが可能である。

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、たとえば、第１の走行モードが低速側モードとされ、かつ第２の走行モードが高速側モードとされて、ベルト式無段変速機構の変速比が所定のモード切替え変速比と一致する時点で、前記両走行モードを切り替えるように設定される。このような設定状態においては、第２の走行モードでの車両走行中に、第１の走行モードへの変更動作を終えた直後に、アクセルオフ操作がなされ、目標エンジン回転数が変化することにより、元の第２の走行モードに直ちに変更される場合がある。さらに、その直後にアクセルオン操作がなされ、目標エンジン回転数が変化することにより、第１の走行モードへの再度の変更がなされる場合もある。このように、走行モードの変更動作が短時間内に複数回にわたって繰り返される現象（走行モード変更動作のハンチング現象）を生じたのでは、車両の乗り心地が悪化する。また、クラッチのオン・オフ動作も連続的かつ頻繁に実行されることとなるために、アクセル操作に対する応答性も悪くなる。

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、走行モード変更動作のハンチング現象を適切に防止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、エンジン出力が前記両変速機構を利用して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、前記クラッチのオン・オフ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た第１の走行モードと、前記無段変速機構が併用され、または併用されることなく前記有段変速機構を利用した第２の走行モードとが選択可能とされ、前記第１および第２の走行モードのうち、いずれか一方は、他方よりも車速の高速域側に設定される高速側モードとされ、かつ他方は低速側モードとされて、前記第１および第２の走行モードの切り替えは、前記無段変速機構の変速比が所定のモード切替え変速比と一致または略一致する時点で行なわれるように構成されている、車両用変速装置であって、前記第２の走行モードから前記第１の走行モードへの変更がなされたときにのみ、その後に所定時間が経過する迄の期間中は、前記第２の走行モードへの変更が禁止されて前記第１の走行モードが維持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、次のような効果が得られる。
すなわち、第２の走行モードから第１の走行モードへの変更がなされたときには、その直後にたとえばアクセル操作がなされて、本来ならば元の第２の走行モードに戻される場合であっても、そのような走行モードの変更は所定時間が経過する迄の期間中は禁止される。したがって、短時間のうちに、走行モード変更動作が連続的に複数回にわたって繰り返されるハンチング現象を生じることは防止される。その結果、前記ハンチング現象に起因して車両の乗り心地が悪化するといった不具合を適切に回避することができる。走行モード変更用クラッチのオン・オフ動作が連続的かつ頻繁に実行されることも回避されるために、アクセル操作に対する応答性をよくすることもできる。
さらに、本発明によれば、第１の走行モードから第２の走行モードへの変更動作が抑制されるために、第１の走行モードの設定期間を長くすることが可能である。第１の走行モードは、ベルト式などの無段変速機構のみを利用するモードであるため、変速比固定の歯車式変速機構などの有段変速機構を利用する第２の走行モードと比較すると、変速幅が大きく、第１の走行モードのみによって比較的広い車速領域をカバーすることが可能である。したがって、走行モードの変更動作が頻繁に実行されることが、より効果的に防止される。

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の変速比、動力伝達効率、および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の概略を示すフローチャートである。 図１に示す車両用変速装置における作用の一例を示すタイムチャートである。 本発明との対比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の出力軸１０ａにトルクコンバータ１１を介して連結されており、エンジン出力を、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。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、トルクコンバータ１１からの出力を受けるプライマリ軸７０に装着されている。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（接続）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で変速した上で、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。

この車両用変速装置Ａにおいては、車両前進用の走行モードとして、第１の走行モードと第２の走行モードとを切替え設定可能である。
第１の走行モードは、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。この第１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。
第２の走行モードは、歯車式変速機構５およびベルト式無段変速機構４の双方を利用したトルクスプリットモードである。この第２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可能である。歯車式変速機構５の変速比γ_Gは一定（固定）であるが、この第２の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、両変速機構４，５のトータルの変速比は、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。

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し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、ＥＣＵなどの制御部３からの指令に基づいて油圧制御を実行する。制御部３には、エンジン回転数センサＳａ、車速センサＳｂ、スロットル開度センサＳｃ、およびシフトセレクタＳｄ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の変更動作などが行なわれる。ただし、その詳細については、後述する。

車両用変速装置Ａにおいては、図２に示すように、走行モード切替えラインＬが定めら
れた車速線図に基づき、第１および第２の走行モードの切り替え設定がなされる。第１の走行モードは低速側モードとされ、第２の走行モードは高速側モードとされている。第１および第２の走行モードの切り替えは、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bが、所定のモード切替え変速比γ_Sに一致または略一致する条件下で行なわれるように構成されている（図３も参照）。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と同一の値である。走行モード切替えラインＬは、モード切替え変速比γ_Sに対応する目標エンジン回転数を示すラインである。

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４のフローチャートを参照しつつ説明する。

まず、車両が高速側の第２の走行モードで走行している際において、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bが、モード切替え変速比γ_Sになると、第１の走行モードへの変更がなされる（Ｓ１：ＹＥＳ，Ｓ２）。この変更動作が完了すると、制御部３は、その後に所定時間Ｔａが経過する迄は、第２の走行モードへの変更を禁止する（Ｓ３：ＹＥＳ，Ｓ４）。前記の時間Ｔａが経過すると、第２の走行モードへの変更禁止状態が解除される（Ｓ５：Ｓ６）。

前記した動作制御によれば、図５に示すような作用が得られる。すなわち、同図（ａ）においては、目標エンジン回転数が時刻ｔ１に、回転数ＮＬ（図２の走行モード切替えラインＬに相当する回転数）に到達しているが、その後は回転数ＮＬを挟んで上下に振幅し、時刻ｔ２，ｔ３に回転数ＮＬと一致する現象を生じている。このような現象は、時刻ｔ１の後に、たとえばアクセルオフおよびアクセルオン操作を連続的に行なうことにより発生する。ただし、前記した現象は、第１の走行モードへの変更が行なわれた時刻ｔ１から所定時間Ｔａ内において生じているため、第２の走行モードへの再度の変更は禁止され、同図（ｂ）に示すように、走行モードは、第１の走行モードに維持される。

図６は、本実施形態との対比例を示す。図６（ａ）の目標エンジン回転数の変化の仕方は、図５（ａ）の場合と同様である。ただし、この対比例においては、走行モードの変更動作の禁止がなされていないために、時刻ｔ１〜ｔ３のそれぞれの時期に走行モードの変更動作が次々と実行されるハンチング現象を生じる。走行モード変更用のクラッチのオン・オフ動作も頻繁になされる。このような対比例との比較からも理解されるように、本実施形態の車両用変速装置Ａによれば、走行モード変更動作のハンチング現象は適切に防止される。その結果、車両の乗り心地をよくすることができる。また、クラッチＣ１，Ｃ２が連続的かつ頻繁にオン・オフすることも解消されるため、アクセル操作に対する応答性も良好となる。

車両用変速装置Ａにおいては、上述したように、第１の走行モードから第２の走行モードへの変更動作が規制されている。このため、第１の走行モードの設定期間を長くする効果が得られる。好ましくは、第２の走行モードから第１の走行モードへの変更が行なわれた場合には、その後所定時間が経過する迄の期間中に第１の走行モードへの変更動作が禁止されるといった制御は実行されない構成とされる。このことにより、第１の走行モードの設定期間をより長くすることが可能である。
第１の走行モードは、変速機構として、ベルト式無段変速機構４のみを利用したモードであるため、変速比固定の歯車式変速機構５を利用した第２の走行モードと比較して、変速幅を大きくし、第１の走行モードのみによって比較的広い車速領域をカバーすることが可能である。したがって、第１の走行モードの設定期間を長くすることによって、走行モードの変更動作が頻繁に繰り返されることをより効果的に防止することが可能となる。

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。

本発明においては、上述した実施形態とは反対に、第１の走行モードを高速側モードとし、かつ第２の走行モードを低速側モードとすることもできる。この場合であっても、本発明が意図する効果が得られる。第１および第２の走行モードを切り替えるためのモード切替え変速比γ_Sは、歯車式変速機構５の変速比γ_Gと同一の値に限定されず、変速比γ_Gよりもロー側あるいはハイ側に振れた値とすることが可能である。

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、チェーン方式の変速機構とすることもできる。

本発明でいう第２の走行モードは、無段変速機構と有段変速機構とを併用したトルクスプリットモードに限らない。無段変速機構を利用せず、歯車式変速機構などの有段変速機構のみを利用したモード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
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 (1)

1. 無段変速機構と、変速比が固定の有段変速機構と、エンジン出力が前記両変速機構を利用して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、
   前記クラッチのオン・オフ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た第１の走行モードと、前記無段変速機構が併用され、または併用されることなく前記有段変速機構を利用した第２の走行モードとが選択可能とされ、
   前記第１および第２の走行モードのうち、いずれか一方は、他方よりも車速の高速域側に設定される高速側モードとされ、かつ他方は低速側モードとされて、前記第１および第２の走行モードの切り替えは、前記無段変速機構の変速比が所定のモード切替え変速比と一致または略一致する時点で行なわれるように構成されている、車両用変速装置であって、
   前記第２の走行モードから前記第１の走行モードへの変更がなされたときにのみ、その後に所定時間が経過する迄の期間中は、前記第２の走行モードへの変更が禁止されて前記第１の走行モードが維持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。

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