JP2016014406A

JP2016014406A - 車両用変速装置

Info

Publication number: JP2016014406A
Application number: JP2014135397A
Authority: JP
Inventors: 勝政今井; Katsumasa Imai
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】車速の高速域側に設定されているトルクスプリット走行モード時に、キックダウン操作などがなされた場合に、オーバレブや大きなショックなどが発生する不具合を適切に回避しつつ、低速域側の有段変速機構走行モードへの変更を好適に行なうことが可能な車両用変速装置を提供する。
【解決手段】無段変速機構４および変速比が固定の有段変速機構５を併用したトルクスプリット走行モード時において、キックダウン操作または所定の走行モード切り替え用のマニュアル操作があったときには、無段変速機構４の変速比γ_Bを、所定の走行モード切替え変速比γ_Sに近付ける制御が開始され、変速比γ_Bが切替え変速比γ_Sに達した時点で、無段変速機構走行モードへの変更を行なうべくクラッチＣ１，Ｃ２の切り替え動作が開始される。
【選択図】図１

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、無段変速機構走行モードと、トルクスプリット走行モードとがある。無段変速機構走行モードは、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を車軸側に伝達させるモードである。トルクスプリットモード走行モードは、エンジン出力を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した上で、遊星歯車機構を利用してそれらの駆動力を合成し、この合成駆動力を車軸側に出力させるモードである。

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、無段変速機構走行モードを低速域側に設定し、かつトルクスプリット走行モードを高速域側に設定した場合において、高速域側のトルクスプリット走行モード時に、キックダウン操作が行なわれる場合がある。この場合、車両を急加速させるべく無段変速機構走行モードへの変更(ダウンシフト)を行なう必要が生じる。ここで、走行モードの変更を早期に完了させることを目的として、走行モードの変更動作のみを直ちに行なうと、走行モード変更後におけるベルト式無段変速機構の変速比が、目標変速比に対して過度にロー側となる場合がある(この具体例は、図４を参照して後述する)。このような事態を生じたのでは、オーバレブ（Over revolution）、あるいはアクセルペダルオフ時における車両の急減速を生じてしまう。
さらに、キックダウン操作に対応させて目標エンジン回転数を上昇させている最中に、走行モード変更用のクラッチの切り替え動作がなされたのでは、クラッチを滑らせる時間が長くなる不利も生じる。加えて、トルクが高い状態でクラッチ係合がなされるため、クラッチ切り替え時（走行モード変更時）のショックが大きくなる不具合も生じる。

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、車速の高速域側に設定されているトルクスプリット走行モード時に、キックダウン操作などがなされた場合に、オーバレブやクラッチ係合時の大きなショックなどが発生する不具合を適切に回避しつつ、低速域側の有段変速機構走行モードへの変更を好適に行なう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。

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、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無段変速機構走行モードと、前記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において、キックダウン操作または所定の走行モード切り替え用のマニュアル操作があったときには、前記無段変速機構の変速比を、所定の走行モード切替え変速比に近付ける制御が開始され、その後に前記無段変速機構の変速比が前記走行モード切替え変速比に達した時点で、前記無段変速機構走行モードへの変更を行なうべく前記クラッチの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。
ここで、前記走行モード切替え変速比は、たとえば有段変速機構の変速比と同一又は略同一の値とされる。走行モード切替え変速比を、このような値とすれば、トルクスプリット走行モードから無段変速機構走行モードへの変更は、有段変速機構と無段変速機構とを同期させた状態で行なわせることができ、走行モード変更時のショックを小さくするといったことが可能である。

本発明の前記した構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、高速域側のトルクスプリット走行モード時に、キックダウン操作、あるいは所定のマニュアル操作が行なわれたことに対応し、車両を急加速させるべく無段変速機構走行モードへのダウンシフトが行なわれ前段階において、無段変速機構の変速比を、所定の走行モード切替え変速比に近付ける制御が実行され、かつこれらの変速比が一致した段階で実際の走行モード変更動作が行なわれる。したがって、走行モード変更を完了した時点において、ベルト式無段変速機構の変速比が過度なロー側になることは解消される。その結果、オーバレブの現象が好適に抑制される。また、アクセルペダルのオフ時における車両の急減速も抑制される。さらに、走行モード変更時においてクラッチを滑らせる時間が長くなる不利が解消される他、クラッチ切り替え時（走行モード変更時）のショックを小さくすることも可能となる。その結果、車両の乗り心地をよくすることができる。

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。図１に示す車両用変速装置の動作制御の基本となる変速線図（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の作用の一例を示す説明図である。図１に示す車両用変速装置の作用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。

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も構成要素に含まれている。
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、プライマリ軸７０に装着されているが、このプライマリ軸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。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、無段変速機構走行モードと、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。
無段変速機構走行モードは、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。無段変速機構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、図３に示すように、両変速機構４，５のトータルの変速比γ_T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。トルクスプリット走行モードでは、歯車式変速機構５が用いられるため、無段変速機構走行モードよりも動力伝達効率が高い状態となる。

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させ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、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，γ_Tの変更制御などを実行する。

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のデータが定められた変速線図(走行モード切替え線図)に基づき、無段変速機構走行モードとトルクスプリット走行モードとの間で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、無段変速機構走行モードよりも車速の高速域側に設定されている。２つの走行モードの切り替えは、基本的に、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、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と同じ値とされている（図３も参照）。図２の走行モード切替えラインＬのデータは、変速比γ_Bが走行モード切替え変速比γ_Sとなるポジションに相当する。ただし、後述するように、特定の条件下においては、走行モードの変更に際して特徴的な変速制御がなされる。

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６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、無段変速機構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）。γ_B＞γ_Sの関係になく、たとえばγ_B＝γ_Sの関係である場合には、通常通りの第１の走行モードへの変更動作がなされる（Ｓ３：ＮＯ，Ｓ１０）。この動作は、スプリットクラッチＣ１をオフ（開放）にするとともに、ドライブクラッチＣ２をオン（係合）にする動作である。

前記とは異なり、γ_B＞γ_Sの関係にあり、かつキックダウン操作、またはダウンシフトを実行すべき旨の走行モード切替えスイッチＳｅを利用したマニュアル操作がなされることに基づいて走行モードの変更が行なわれる場合、ステップ的に変速比γ_Bの目標が、走行モード切替え変速比γ_Sに設定される（Ｓ３：ＹＥＳ，Ｓ４：ＹＥＳ，Ｓ５）。次いで、変速比γ_Bはロー側からハイ側に変速される（Ｓ６）。この変速動作により、変速比γ_Bが切替え変速比γ_Sに一致すると、その時点で無段変速機構走行モードへの切替え動作、すなわちクラッチＣ１，Ｃ２の切替え動作が実行される（Ｓ７：ＹＥＳ，Ｓ８）。この切替え動作を完了した後には、アクセル開度（目標エンジン回転数）や車速などに対応したベルト式無段変速機構４の変速制御が直ちに開始され、たとえば前記のキックダウン操作などに対応した走行を実現し得る最終的な目標変速比に近付けていく制御が実行される（Ｓ９）。

前記した一連の動作制御によれば、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bは、たとえば次のような変化を辿る。すなわち、図４のトルクスプリット走行モード時において、変速比γ_BがポジションＰ１にある際にキックダウン操作がなされると、その後変速比γ_Bは、矢印Ｎ１に沿って変更され、切替え変速比γ_Sに相当するポジションＰｓに到達する。このポジションＰｓにおいて、無段変速機構走行モードへの変更がなされた後に、変速比γ_Bは矢印Ｎ２に沿って変更され、目標変速比Ｐ３に到達する。
なお、目標エンジン回転数については、図５に示すように、ダウンシフト操作があった時点で急上昇し、その値が所定値に達すると、一定に維持される期間Ｐａが確保される。この期間Ｐａのうち、エンジン実回転数が前記所定値に追い付いた期間Ｐｂ（γ_B＝γ_Sの期間）になると、走行モード変更用のクラッチＣ１，Ｃ２の切り替えがなされる。この切り替え動作の完了後に、目標エンジン回転数は再度上昇していく。

走行モードの変更の手法としては、本実施形態とは異なり、たとえば図４のポジションＰ１でキックダウン操作があった際に、即座に走行モード変更を行なって、同図の矢印Ｎａに示すようにポジションＰ２に移行し、その後に変速比γ_Bを矢印Ｎｂで示すように変化させて目標変速比Ｐ３に到達させることが考えられる。このような経路で走行モード変更を行なった場合、迅速性には優れるかも知れないが、ポジションＰ２の変速比γ_Bが目標変速比Ｐ３に対して過度にロー側となり、背景技術の欄で説明したような不具合を生じる虞がある。

これに対し、本実施形態によれば、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bを、走行モード切替え変速比γ_Sとしての歯車式変速機構５の変速比γ_Tに積極的に一致させており、両変速機構４，５を同期させた状態で走行モードの変更がなされている。このため、走行モードの変更を完了した際に、変速比γ_BがポジションＰ３の目標変速比に対してロー側にはならず、オーバレブ、あるいはアクセルオフ時の急減速は防止される。また、クラッチＣ１，Ｃ２の切り替え時においては、クラッチ差回が小さい状態でドライブクラッチＣ２の係合が行なわれるために、その際のショックも小さくなる。このようなことから、車両の乗り心地をよくすることが可能である。ドライブクラッチＣ２は、無段変速機構走行モード時において、変速比γ_Bがロー側であると受け持ちトルクが大となるが、本実施形態によれば、無段変速機構走行モードへの変更が変速比γ_Bのハイ側で行なわれるため、ドライブクラッチＣ２を動作させるための油圧を低くすることができる利点も得られることとなる。

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他の種類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、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（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

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無段変速機構走行モードと、
前記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において、キックダウン操作または所定の走行モード切り替え用のマニュアル操作があったときには、前記無段変速機構の変速比を、所定の走行モード切替え変速比に近付ける制御が開始され、その後に前記無段変速機構の変速比が前記走行モード切替え変速比に達した時点で、前記無段変速機構走行モードへの変更を行なうべく前記クラッチの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。