JP2016014404A

JP2016014404A - 車両用変速装置

Info

Publication number: JP2016014404A
Application number: JP2014135342A
Authority: JP
Inventors: 勝政今井; Katsumasa Imai; 遥瓦田; Haruka Kawarada
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2016-01-28

Abstract

【課題】所定の走行モード変更時における変速制御の応答性を従来よりも速め、ドライバビリティの向上を図ることが可能な車両用変速装置を提供する。【解決手段】ベルト式無段変速機構４と歯車式変速機構５とを併用したトルクスプリット走行モード時の所定の条件下において、ベルト式無段変速機構４と変速比固定の有段変速機構５とのトータルの変速比を大きくすべくベルト式無段変速機構４の変速比γBをロー側からハイ側に変更する際には、ベルト式無段変速機構４のベルト挟圧力Ｆを通常時よりも高くし、ベルト式無段変速機構４のプライマリプーリ４０ａ側のベルト巻き掛け径を増大させる制御が実行される。【選択図】図１

Description

本発明は、ベルト式無段変速機構と、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、ベルト走行モードと、トルクスプリット走行モードとがある。前者においては、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。後者においては、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。

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。

ベルト走行モードを低速域走行モードに設定し、かつトルクスプリット走行モードを高速域走行モードに設定した場合において、高速側から低速側への走行モードの変更を行なう場合には、たとえば次のような動作が行なわれる。
第１の動作として、ベルト式無段変速機構の変速比をロー側（変速比が大きい側）からハイ側（変速比が小さい側）に変更させる動作、第２の動作として、クラッチの切り替え動作、および第３の動作として、ベルト式無段変速機構の変速比をハイ側からロー側に変更する動作が順次行なわれている。第１の動作は、第２の動作におけるクラッチの切り替え動作時に、クラッチの差回転を小さくすべく、ベルト式無段変速機構の変速比を、たとえば歯車式変速機構の変速比に一致させるための動作である。
ところが、前記したような第１ないし第３の動作を完了させるには、やや長い時間を要することとなる。たとえば、キックダウン操作がなされたことに対応して走行モードを変更するような場合には、変速制御についての素早い応答性が要求される。これに対し、従来においては、そのような要求に十分に応え得るとは言い難いものとなっている。ドライバビリティをよくする観点からすると、走行モード変更時における変速制御の応答性を速くすることが求められる。

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、所定の走行モード変更時における変速制御の応答性を従来よりも速め、ドライバビリティの向上を図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、ベルト式無段変速機構と、変速比が固定の有段変速機構と、これら両変速機構を利用してエンジン出力が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、前記ベルト式無段変速機構のみを利用し、かつ車速の低速域側に設定されるベルト走行モードと、前ベルト式無段変速機構および前記有段変速機構を併用し、かつ車速の高速域側に設定されるトルクスプリット走行モードと、が選択可能とされている、車両用変速装置であって、前記トルクスプリット走行モード時の所定の条件下において、前記ベルト式無段変速機構と前記有段変速機構とのトータルの変速比を大きくすべく前記ベルト式無段変速機構の変速比をロー側からハイ側に変更する際には、前記ベルト式無段変速機構のベルト挟圧力を通常時よりも高くし、前記ベルト式無段変速機構のプライマリプーリ側のベルト巻き掛け径を増大させる制御が実行される構成と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。
まず、ベルト式無段変速機構のベルト挟圧力を通常時よりも高くし、ベルト式無段変速機構のプライマリプーリ側のベルト巻き掛け径を増大させると、このこと自体によってベルト式無段変速機構の変速比がロー側からハイ側に変化する。したがって、ベルト式無段変速機構の変速比をハイ側の所定の値に変更する動作の迅速化が図られ、かかる動作の所要時間の短縮化を図ることができる。本発明によれば、トルクスプリット走行モード時において、たとえばキックダウン操作がなされたことに対応してベルト走行モードへの変更を行なうような場合に、前記したベルト挟圧力を高くする制御が実行される。このため、前記した走行モードの変更動作を迅速に完了させることが可能となり、変速制御の応答性を従来よりも速め、ドライバビリティの向上を図ることができる。

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一例を示す概略説明図である。（ａ）は、図１に示す車両用変速装置に具備されたベルト式無段変速機構のプーリおよびベルトを示す要部断面図であり、（ｂ）は、ベルト挟圧力を高めた場合の作用を示す要部断面図である。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トータルの変速比と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概略の作用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。また、油圧制御装置３０や制御部３も付属して設けられている。
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、ベルト掛かり径をそれぞれ可変制御可能なプライマリおよびセカンダリのプーリ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。プライマリプーリ４０ａに駆動力を入力させるプライマリ軸７０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いる。セカンダリプーリ４０ｂに連結されているセカンダリ軸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。

図２（ａ）に示すように、プライマリおよびセカンダリのプーリ４０ａ，４０ｂのそれぞれは、固定側および可動側のプーリ片部４５，４６が組み合わされたものである。可動側のプーリ片部４６の背面部には、油圧室４７が設けられている。この油圧室４７には、油圧導入口４８を介して油圧の流出入が可能であり、このことによりベルト掛かり径が可変制御される。油圧の流出入は、図１の油圧制御装置３０の制御により実行される。一方、プーリ４０ａ，４０ｂの凹溝面とベルト４１との接触面は、外周側ほど幅広のテーパ状である。このため、油圧を高くし、プーリ片部４５，４６によるベルト挟圧力Ｆを通常時よりも高めることにより、図２（ｂ）に示すように、ベルト４１の掛かり径を拡大（ＤａからＤａ’に拡大）させることも可能である。

ここで、本実施形態では、プライマリおよびセカンダリのプーリ４０ａ，４０ｂは、これらの可動側プーリ片４６の油圧用受圧面積Ａａ，Ａｂが相違しており、Ａａ＞Ａｂの関係とされている。プーリ４０ａ，４０ｂのそれぞれの油圧室４７には、油圧が同圧状態で供給されるが、前記した受圧面積Ａａ，Ａｂの相違に基づき、ベルト挟圧力Ｆは、プライマリプーリ４０ａの方が、セカンダリプーリ４０ｂよりも大きくなる。このため、ベルト挟圧力Ｆを通常時よりも高めた際には、プライマリプーリ４０ａ側のベルト掛かり径が増大する。これに対応し、セカンダリプーリ４０ｂ側におけるベルト掛かり径は減少する。したがって、ベルト挟圧力Ｆを高めることにより、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bを、ロー側に変化させることができる。

図１において、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をオン状態（係合状態）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に変速した上で、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。

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、ベルト走行モードとトルクスプリット走行モードとを切替え設定可能である。
ベルト走行モードは、歯車式変速機構５を利用することなく、ベルト式無段変速機構４のみを利用したモードである。このベルト走行モードは、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。ベルト走行モード時においては、たとえば車速、スロットル開度、および目標エンジン回転数などをパラメータとする３次元マップに基づいて変速比γ_Bが決定され、かつこの決定された変速比γ_Bとなるようにベルト式無段変速機構４が制御される。

トルクスプリット走行モードは、歯車式変速機構５およびベルト式無段変速機構４の双方を利用したモードである。このトルクスプリット走行モードは、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される。歯車式変速機構５の変速比γ_Gは一定（固定）であるが、トルクスプリット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（図４も参照）。なお、図４に示すように、トルクスプリット走行モードでは、動力伝達効率が高い歯車式変速機構５が用いられるため、トルクスプリット走行モードの期間Ｐ２は、ベルト走行モードの期間Ｐ１よりも動力伝達効率が高い状態となる。

制御部３は、たとえばＥＣＵであり、エンジン回転数センサＳａ、車速センサＳｂ、アクセル開度センサＳｃ、シフトセレクタＳｄ、および走行モード切替えスイッチＳｅ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の制御などを実行する。油圧制御装置３０の制御も実行する。

車両用変速装置Ａにおいては、図３に示すように、走行モード切替えラインＬが定められた走行モード切替え線図（変速線図）に基づき、ベルト走行モードとトルクスプリットモードとの切り替え設定がなされる。トルクスプリット走行モードは、ベルト走行モードよりも車速の高速域側に設定されている。ベルト走行モードとトルクスプリット走行モードとの切り替えは、基本的には、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bが、所定の走行モード切替え変速比γ_Sに一致する条件下で行なわれる（図４も参照）。この変速比γ_Sは、たとえば歯車式変速機構５の変速比γ_Gと同じ値である。走行モード切替えラインＬは、変速比γ_Bが変速比γ_Sとなるポジションに相当する。

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５のフローチャートを参照しつつ説明する。

まず、現在の走行モードが、高速域走行モードとしてのトルクスプリット走行モードである場合において、ベルト走行モードに戻す場合には、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bと走行モード切替え変速比γ_Sとの比較が行われる（Ｓ１：ＹＥＳ，Ｓ２：ＹＥＳ，Ｓ３）。ここで、γ_B＞γ_Sの関係にある場合には、素早い応答性が必要であるか否かが判定される（Ｓ３：ＹＥＳ，Ｓ４）。この判定の手法としては、たとえば走行モードの変更の要因が、キックダウン操作であるなど、予め定められた要因に該当するか否かを判断し、該当する場合には、素早い応答性が必要であると判定する手法を採用することができる。もちろん、これ以外の手法によって判定することもできる。

ベルト走行モードへの変更の要因が、たとえば図６（ａ）に示すようなアクセル開度の変化をもつキックダウン操作である場合には、素早い応答性が必要であると判定される。この場合には、同図（ｂ）に示すように、ベルト式無段変速機構４のベルト挟圧力Ｆが通常時よりも高くされ、図２を参照して説明したように、プライマリプーリ４０ａのベルト巻き掛け径が増大された上で、変速比γ_Bをロー側からハイ側へ変更する制御が行なわれる（Ｓ４：ＹＥＳ，Ｓ５，Ｓ６）。この制御は、変速比γ_Bを走行モード切替え変速比γ_Sに一致させるための制御であるが、プライマリプーリ４０ａのベルト巻き掛け径を前記したように増大させれば、そのこと自体で変速比γ_Bがハイ側に変更される。したがって、図６（ｃ）に示すように、変速比γ_Bを走行モード切替え変速比γ_Sに一致させるための所要時間を、通常時における所要時間よりも所定の時間Ｔａだけ短くすることが可能である。

前記とは異なり、ベルト走行モードへの変更に際し、素早い応答性は必要ないと判定さ
れた場合には、ベルト挟圧力Ｆを通常時よりも高くする制御は実行されない（Ｓ４：ＮＯ，Ｓ６）。このことにより、ベルト４１が強く挟圧される頻度を少なくすることができる。

ステップＳ３において、γ_B＞γ_Sの関係になく、γ_B＝γ_Sの関係になると、ベルト走行モードへの変更を行なうべくクラッチＣ１，Ｃ２の切替え動作が開始される（Ｓ３：ＮＯ，Ｓ７）。具体的には、スプリットクラッチＣ１はオフ（開放）とされ、ドライブクラッチＣ２はオン（係合）とされる。走行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とされているため、前記したタイミングにおけるクラッチＣ１，Ｃ２の切替え動作は、ベルト式無段変速機構４と歯車式変速機構５とが同期した状態で行なわれることとなり、クラッチＣ１，Ｃ２の切替え時のショックを小さくすることが可能である。クラッチＣ１，Ｃ２の切替え動作の完了が、ベルト走行モードへの変更動作の完了に相当するが、ベルト挟圧力Ｆが通常時よりも高められていた場合には、走行モードの変更完了直後に、このベルト挟圧力Ｆを通常時のベルト挟圧力に復帰させる（Ｓ８：ＹＥＳ，Ｓ９）。また、ベルト走行モードへの変更が完了した後には、たとえばキックダウン操作に対応した走行を実現すべく、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bをハイ側からロー側へ変化させる制御が実行される（Ｓ１０）。

前記した動作制御によれば、たとえばキックダウン操作がなされて、トルクスプリット走行モードからベルト走行モードへの変更がなされる場合に、この走行モードの変更を迅速に完了させることができる。したがって、変速制御の応答性を速め、ドライバビリティの向上を図ることができる。

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。

上述の実施形態においては、キックダウン操作がなされた場合に、ベルト挟圧力Ｆを高くする制御が行なわれる場合を一例として説明したが、本発明はこれに限定されない。ベルト挟圧力Ｆを高くする制御は、たとえば走行モード切替えスイッチＳｅが操作されるなど、所定のマニュアル操作がなされた場合や、エンジンブレーキを生じさせる場合の走行モード変更時などにも実行させることが可能である。本発明においては、トルクスプリット走行モード時において、どのような条件の際にベルト挟圧力Ｆを高くする制御を実行するかは、任意に選択可能である。なお、上述の実施形態では、トルクスプリット走行モードからベルト走行モードへの変更の際に、素早い応答性が必要であるか否かの判定がなされているが、このような判定を省略し、トルクスプリット走行モードからベルト走行モードへの変更に際しては、ベルト挟圧力Ｆを高くする制御が常に、または殆ど常に行なわれるように構成することもできる。
本発明でいう有段変速機は、歯車式変速機構に代えて、たとえばチェーン方式の変速機構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
３制御部
４ベルト式無段変速機構
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

ベルト式無段変速機構と、変速比が固定の有段変速機構と、これら両変速機構を利用してエンジン出力が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、前記ベルト式無段変速機構のみを利用し、かつ車速の低速域側に設定されるベルト走行モードと、
前ベルト式無段変速機構および前記有段変速機構を併用し、かつ車速の高速域側に設定されるトルクスプリット走行モードと、
が選択可能とされている、車両用変速装置であって、
前記トルクスプリット走行モード時の所定の条件下において、前記ベルト式無段変速機構と前記有段変速機構とのトータルの変速比を大きくすべく前記ベルト式無段変速機構の変速比をロー側からハイ側に変更する際には、前記ベルト式無段変速機構のベルト挟圧力を通常時よりも高くし、前記ベルト式無段変速機構のプライマリプーリ側のベルト巻き掛け径を増大させる制御が実行される構成とされていることを特徴とする、車両用変速装置。