JP2021124126A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｐ／ＮレンジからＲレンジが構成されるまでの変速過渡期間内にベルト変速機構のプーリ比をハイプーリ比に下げきることができる、車両用制御装置を提供する。【解決手段】ＰレンジからＲレンジが構成される変速過渡時には、ベルト変速機構の目標プーリ比がハイプーリ比に設定される。これに先立ち、Ｐレンジでの待機中に、目標プーリ比が最大プーリ比とハイプーリ比との間の準備プーリ比に設定されている。【選択図】図６

Description

本発明は、無段変速機を搭載した車両に用いられる制御装置に関する。

エンジンの動力により走行するコンベンショナルな車両には、変速機が搭載されている。エンジンの動力は、変速機のインプット軸に入力されて、変速機内で変速され、変速機のアウトプット軸からデファレンシャルギヤなどを介して左右の駆動輪に伝達される。

変速機の一種であるベルト式の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）は、プライマリプーリとセカンダリプーリとに無端状のベルトが巻きかけられた構成を備えている。プライマリプーリおよびセカンダリプーリに対するベルトの巻きかけ径の変更により、プーリ比が連続的に無段階で変化し、プーリ比の変化に伴って変速比が変化する。

また、ベルト式の無段変速機には、車両の前進／後進を切り替えるため、遊星歯車機構を備えたものがある。遊星歯車機構は、たとえば、セカンダリプーリを支持するセカンダリ軸とアウトプット軸との間に設けられる。遊星歯車機構のサンギヤには、セカンダリ軸が相対回転不能に連結され、遊星歯車機構のリングギヤには、アウトプット軸が相対回転不能に連結される。

車両の前進時には、遊星歯車機構のキャリヤが自由回転状態にされて、前進クラッチの係合により、サンギヤとリングギヤとが直結される。これにより、セカンダリ軸に伝達される動力により、サンギヤとリングギヤとが一体に回転し、アウトプット軸がリングギヤと一体に回転する。一方、車両の後進（後退）時には、サンギヤとリングギヤとの直結が解除され、後進クラッチ（ブレーキ）の係合により、キャリヤが回転不能に固定される。これにより、セカンダリ軸の動力によりサンギヤが回転すると、リングギヤがサンギヤと逆方向に回転し、アウトプット軸が前進時とは逆方向に回転する。

従来、無段変速機を搭載した車両では、車両の発進性能を高める目的で、Ｐレンジ（駐車レンジ）およびＮレンジ（中立レンジ）での目標プーリ比が最大プーリ比に設定されている。ところが、無段変速機が前後進切替のための遊星歯車機構を備えている場合、遊星歯車機構の構成上、リングギヤの回転速度がサンギヤの回転速度よりも必ず低くなるので、インプット軸に入力される動力およびプーリ比をそれぞれ一定として、Ｄレンジ（前進レンジ）とＲレンジ（後進レンジ）とを比較すると、アウトプット軸に出力される駆動力がＲレンジでＤレンジよりも大きくなる。車両の後進発進時にアウトプット軸に出力される駆動力が大きいと、ドライブシャフトのねじれ量が大きくなる。

そこで、後進クラッチを解放状態から係合させるガレージ制御中、つまりＲレンジが構成されるまでの変速過渡期間内に、プーリ比を最大プーリ比からそれよりも小さいハイプーリ比に低減させることが提案されている。

特開２０１７−１９８２３７号公報

しかしながら、変速過渡期間中に実プーリ比が最大プーリ比からハイプーリ比まで低下せず、ドライブシャフトのねじれ量が残留したままとなって、そのねじれによる異音が発生する場合がある。

本発明の目的は、第１走行レンジと第２走行レンジとを無段変速機構のプーリ比を同一として比較したときに、変速比が第２走行レンジで第１走行レンジよりも大きくなる構成において、非走行レンジ（Ｐ／Ｎレンジ）から第２走行レンジが構成されるまでの変速過渡期間内にプーリ比をハイプーリ比に下げきることができる、車両用制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る車両用制御装置は、インプット軸とアウトプット軸との間の動力伝達経路上に、無端状のベルトがプライマリプーリとセカンダリプーリとに巻き掛けられた構成のベルト式の無段変速機構と、アウトプット軸から第１方向の動力が出力される第１走行レンジを構成するために係合される第１係合要素と、アウトプット軸から第１方向と反対の第２方向の動力が出力される第２走行レンジを構成するために係合される第２係合要素とが設けられて、第１走行レンジと第２走行レンジとを無段変速機構のプーリ比を同一として比較したときに、変速比が第２走行レンジで第１走行レンジよりも大きくなる構成の無段変速機を搭載した車両に用いられる制御装置であって、第１係合要素および第２係合要素が解放される非走行レンジにおいて、無段変速機構の目標プーリ比を無段変速機構の最大プーリ比よりも小さい準備プーリ比に設定する準備プーリ比設定手段と、非走行レンジから第２係合要素の係合により第２走行レンジが構成される変速過渡時に、目標プーリ比を準備プーリ比よりも小さいハイプーリ比に設定するハイプーリ比設定手段とを含む。

この構成によれば、無段変速機では、第１走行レンジと第２走行レンジとを無段変速機構のプーリ比を同一として比較したときに、変速比が第２走行レンジで第１走行レンジよりも大きくなる。そのため、第１走行レンジと第２走行レンジとをインプット軸に入力される動力を一定として比較したときに、アウトプット軸に出力される駆動力が第２走行レンジで第１走行レンジよりも大きくなる。

非走行レンジでは、第１係合要素および第２係合要素の両方が解放される。非走行レンジから、第１係合要素が係合されることにより第１走行レンジが構成され、第２係合要素が係合されることにより第２走行レンジが構成される。

非走行レンジから第２走行レンジが構成される変速過渡時には、無段変速機構の目標プーリ比がハイプーリ比に設定される。これに先立ち、非走行レンジでの待機中に、目標プーリ比が最大プーリ比とハイプーリ比との間の準備プーリ比に設定されている。そのため、変速過渡時には、無段変速機構のプーリ比を準備プーリ比からハイプーリ比に下げればよいので、変速過渡期間が短くても、変速過渡期間内にプーリ比をハイプーリ比に下げることができる。

車両がエンジンの動力により走行する車両である場合、準備プーリ比設定手段およびハイプーリ比設定手段は、エンジンを冷却する冷却水の水温（エンジン水温）に応じて、それぞれ準備プーリ比およびハイプーリ比を設定する構成であってもよい。

エンジン水温が低い冷機時のファーストアイドル状態では、エンジン回転数が高いので、第２走行レンジでの車両の発進時のクリープトルク（エンジンのアイドル回転状態でアウトプット軸に出力されるトルク）が過大となる。そのため、エンジン水温に応じてハイプーリ比が設定されることにより、第２走行レンジでの車両の発進時に、クリープトルクが過大となることを抑制できる。その結果、車両のブレーキ解除時のクリープによる飛び出しや制動力不足、パーキングロック解除の際の大きな音などの発生を抑制することができる。そして、エンジン水温に応じて準備プーリ比が設定されることにより、ハイプーリ比が小さい値に設定されても、変速過渡期間内にプーリ比を準備プーリ比からハイプーリ比に下げきることができる。

車両用制御装置は、非走行レンジから第１走行レンジが構成される変速過渡時に、目標プーリ比を準備プーリ比よりも大きいロープーリ比に設定するロープーリ比設定手段をさらに含む構成であってもよい。

非走行レンジから第１走行レンジが構成される変速過渡時には、無段変速機構の目標プーリ比がロープーリ比に設定される。これに先立ち、非走行レンジでの待機中に、目標プーリ比が最大プーリ比よりも小さい準備プーリ比に設定されている。そのため、変速過渡時には、無段変速機構のプーリ比を準備プーリ比からロープーリ比に上げればよいので、非走行レンジでの待機中にハイプーリ比まで下げられる構成と比較して、第１走行レンジでの発進時のロープーリ比を実現しやすい。

本発明によれば、非走行レンジ（Ｐ／Ｎレンジ）から第２走行レンジが構成されるまでの変速過渡期間内にプーリ比をハイプーリ比に下げきることができる。

本発明の一実施形態に係る車両用制御装置が搭載される車両の駆動系の構成を示すスケルトン図である。 車両の前進時および後進時におけるクラッチおよびブレーキの状態を示す図である。 遊星歯車機構のサンギヤ、キャリヤおよびリングギヤの回転数（回転速度）の関係を示す共線図である。 ベルト変速機構によるベルト変速比と変速機の全体でのトータル変速比との関係を示す図である。 車両の制御系の構成を示すブロック図である。 エンジンの始動時のレンジ位置、プーリ比、クラッチ指示圧およびタービン回転数の時間変化の一例を示す図である。 エンジン水温と各変速レンジでの目標プーリ比との関係を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の駆動系＞
図１は、車両１の駆動系の構成を示すスケルトン図である。

車両１は、エンジン２を駆動源とする自動車である。

エンジン２には、エンジン２の燃焼室への吸気量を調整するための電子スロットルバルブ、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）および燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグなどが設けられている。また、エンジン２には、その始動のためのスタータが付随して設けられている。エンジン２の動力は、トルクコンバータ３および無段変速機４を介して、デファレンシャルギヤ５に伝達され、デファレンシャルギヤ５から左右のドライブシャフト６Ｌ，６Ｒを介してそれぞれ左右の駆動輪７Ｌ，７Ｒに伝達される。

エンジン２は、Ｅ／Ｇ出力軸１１を備えている。Ｅ／Ｇ出力軸１１は、エンジン２が発生する動力により回転される。

トルクコンバータ３は、フロントカバー２１、ポンプインペラ２２、タービンランナ２３およびロックアップ機構２４を備えている。フロントカバー２１には、Ｅ／Ｇ出力軸１１が接続され、フロントカバー２１は、Ｅ／Ｇ出力軸１１と一体に回転する。ポンプインペラ２２は、フロントカバー２１に対するエンジン２側と反対側に配置されている。ポンプインペラ２２は、フロントカバー２１と一体回転可能に設けられている。タービンランナ２３は、フロントカバー２１とポンプインペラ２２との間に配置されて、フロントカバー２１と共通の回転軸線を中心に回転可能に設けられている。

ロックアップ機構２４は、ロックアップピストン２５を備えている。ロックアップピストン２５は、フロントカバー２１とタービンランナ２３との間に設けられている。ロックアップ機構２４は、ロックアップピストン２５とフロントカバー２１との間の解放油室２６の油圧とロックアップピストン２５とポンプインペラ２２との間の係合油室２７の油圧との差圧により、ロックアップオン（係合）／オフ（解放）される。すなわち、解放油室２６の油圧が係合油室２７の油圧よりも高い状態では、その差圧により、ロックアップピストン２５がフロントカバー２１から離間し、ロックアップオフとなる。係合油室２７の油圧が解放油室２６の油圧よりも高い状態では、その差圧により、ロックアップピストン２５がフロントカバー２１に押し付けられて、ロックアップオンとなる。

ロックアップオフの状態では、Ｅ／Ｇ出力軸１１が回転されると、ポンプインペラ２２が回転する。ポンプインペラ２２が回転すると、ポンプインペラ２２からタービンランナ２３に向かうオイルの流れが生じる。このオイルの流れがタービンランナ２３で受けられて、タービンランナ２３が回転する。このとき、トルクコンバータ３の増幅作用が生じ、タービンランナ２３には、Ｅ／Ｇ出力軸１１のトルクよりも大きなトルクが発生する。

ロックアップオンの状態では、Ｅ／Ｇ出力軸１１が回転されると、Ｅ／Ｇ出力軸１１、ポンプインペラ２２およびタービンランナ２３が一体となって回転する。

無段変速機４は、インプット軸３１およびアウトプット軸３２を備え、インプット軸３１に入力される動力を２つの経路に分岐してアウトプット軸３２に伝達可能に構成された、いわゆる動力分割式（トルクスプリット式）変速機である。２つの動力伝達経路を構成するため、無段変速機４は、ベルト変速機構３３、前減速ギヤ機構３４、遊星歯車機構３５およびスプリット変速機構３６を備えている。

インプット軸３１は、トルクコンバータ３のタービンランナ２３に連結され、タービンランナ２３と同一の回転軸線を中心に一体的に回転可能に設けられている。

アウトプット軸３２は、インプット軸３１と平行に設けられている。アウトプット軸３２には、出力ギヤ３７が相対回転不能に支持されている。出力ギヤ３７は、デファレンシャルギヤ５（デファレンシャルギヤ５のリングギヤ）と噛合している。

ベルト変速機構３３は、公知のベルト式の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）と同様の構成を有している。具体的には、ベルト変速機構３３は、プライマリ軸４１と、プライマリ軸４１と平行に設けられたセカンダリ軸４２と、プライマリ軸４１に相対回転不能に支持されたプライマリプーリ４３と、セカンダリ軸４２に相対回転不能に支持されたセカンダリプーリ４４と、プライマリプーリ４３とセカンダリプーリ４４とに巻き掛けられたベルト４５とを備えている。

プライマリプーリ４３は、プライマリ軸４１に固定された固定シーブ５１と、固定シーブ５１にベルト４５を挟んで対向配置され、プライマリ軸４１にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持された可動シーブ５２とを備えている。可動シーブ５２に対して固定シーブ５１と反対側には、プライマリ軸４１に固定されたシリンダ５３が設けられ、可動シーブ５２とシリンダ５３との間に、油圧室５４が形成されている。

セカンダリプーリ４４は、セカンダリ軸４２に固定された固定シーブ５５と、固定シーブ５５にベルト４５を挟んで対向配置され、セカンダリ軸４２にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持された可動シーブ５６とを備えている。可動シーブ５６に対して固定シーブ５５と反対側には、セカンダリ軸４２に固定されたシリンダ５７が設けられ、可動シーブ５６とシリンダ５７との間に、油圧室５８が形成されている。回転軸線方向において、固定シーブ５５と可動シーブ５６との位置関係は、プライマリプーリ４３の固定シーブ５１と可動シーブ５２との位置関係と逆転している。

ベルト変速機構３３では、プライマリプーリ４３の油圧室５４およびセカンダリプーリ４４の油圧室５８に供給される油圧がそれぞれ制御されて、プライマリプーリ４３およびセカンダリプーリ４４の各溝幅が変更されることにより、ベルト変速比（プーリ比）が連続的に無段階で変更される。

具体的には、ベルト変速比が小さくされるときには、プライマリプーリ４３の油圧室５４に供給される油圧が上げられる。これにより、プライマリプーリ４３の可動シーブ５２が固定シーブ５１側に移動し、固定シーブ５１と可動シーブ５２との間隔（溝幅）が小さくなる。これに伴い、プライマリプーリ４３に対するベルト４５の巻きかけ径が大きくなり、セカンダリプーリ４４の固定シーブ５５と可動シーブ５６との間隔（溝幅）が大きくなる。その結果、プライマリプーリ４３とセカンダリプーリ４４とのプーリ比が小さくなる。

ベルト変速比が大きくされるときには、プライマリプーリ４３の油圧室５４に供給される油圧が下げられる。これにより、セカンダリプーリ４４の推力（セカンダリ推力）に対するプライマリプーリ４３の推力（プライマリ推力）の比である推力比が小さくなり、セカンダリプーリ４４の固定シーブ５５と可動シーブ５６との間隔が小さくなるとともに、固定シーブ５１と可動シーブ５２との間隔が大きくなる。その結果、プライマリプーリ４３とセカンダリプーリ４４とのプーリ比が大きくなる。

一方、プライマリプーリ４３およびセカンダリプーリ４４の推力は、プライマリプーリ４３およびセカンダリプーリ４４とベルト４５との間で滑り（ベルト滑り）が生じない大きさを必要とする。そのため、ベルト滑りを生じない必要十分な挟圧が得られるよう、プライマリプーリ４３の油圧室５４およびセカンダリプーリ４４の油圧室５８に供給される油圧が制御される。

前減速ギヤ機構３４は、インプット軸３１に入力される動力を逆転かつ減速させてプライマリ軸４１に伝達する構成である。具体的には、前減速ギヤ機構３４は、インプット軸３１に相対回転不能に支持されるインプット軸ギヤ６１と、インプット軸ギヤ６１よりも大径で歯数が多く、プライマリ軸４１にスプライン嵌合により相対回転不能に支持されて、インプット軸ギヤ６１と噛合するプライマリ軸ギヤ６２とを含む。

遊星歯車機構３５は、サンギヤ７１、キャリヤ７２およびリングギヤ７３を備えている。サンギヤ７１は、セカンダリ軸４２にスプライン嵌合により相対回転不能に支持されている。キャリヤ７２は、アウトプット軸３２に相対回転可能に外嵌されている。キャリヤ７２は、複数個のピニオンギヤ７４を回転可能に支持している。複数個のピニオンギヤ７４は、円周上に配置され、サンギヤ７１と噛合している。リングギヤ７３は、複数個のピニオンギヤ７４を一括して取り囲む円環状を有し、各ピニオンギヤ７４にセカンダリ軸４２の回転径方向の外側から噛合している。また、リングギヤ７３には、アウトプット軸３２が接続され、リングギヤ７３は、アウトプット軸３２と同一の回転軸線を中心に一体的に回転可能に設けられている。

スプリット変速機構３６は、スプリットドライブギヤ８１と、スプリットドライブギヤ８１と噛合するスプリットドリブンギヤ８２とを含む平行軸式歯車機構である。

スプリットドライブギヤ８１は、インプット軸３１に相対回転可能に外嵌されている。

スプリットドリブンギヤ８２は、遊星歯車機構３５のキャリヤ７２と同一の回転軸線を中心に一体的に回転可能に設けられている。スプリットドリブンギヤ８２は、スプリットドライブギヤ８１よりも小径に形成され、スプリットドライブギヤ８１よりも少ない歯数を有している。

また、アウトプット軸３２には、パーキングギヤ８３が相対回転不能に支持されている。パーキングギヤ８３の周囲には、パーキングポール（図示せず）が設けられている。パーキングポールがパーキングギヤ８３の歯溝に係合することにより、パーキングギヤ８３の回転が規制（パーキングロック）され、パーキングポールがパーキングギヤ８３の歯溝から離脱することにより、パーキングギヤ８３の回転が許容（パーキングロック解除）される。

また、無段変速機４は、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１を備えている。

クラッチＣ１は、油圧により、インプット軸３１とスプリットドライブギヤ８１とを直結（一体回転可能に結合）する係合状態と、その直結を解除する解放状態とに切り替えられる。

クラッチＣ２は、油圧により、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３とを直結（一体回転可能に結合）する係合状態と、その直結を解除する解放状態とに切り替えられる。

ブレーキＢ１は、油圧により、遊星歯車機構３５のキャリヤ７２を制動する係合状態と、キャリヤ７２の回転を許容する解放状態とに切り替えられる。

＜動力伝達モード＞
図２は、車両１の前進時および後進時におけるクラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１の状態を示す図である。図３は、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１、キャリヤ７２およびリングギヤ７３の回転数（回転速度）の関係を示す共線図である。図４は、ベルト変速機構３３によるベルト変速比と無段変速機４の全体でのトータル変速比との関係を示す図である。

図２において、「○」は、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１が係合状態であることを示している。「×」は、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１が解放状態であることを示している。

車両１の車室内には、運転者が操作可能な位置に、シフトレバー（セレクトレバー）が配設されている。シフトレバーの可動範囲には、たとえば、Ｐ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジションおよびＤ（ドライブ）ポジションの各レンジ位置がこの順に一列に並べて設けられている。

シフトレバーがＰポジションに位置する状態では、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１のすべてが解放され、パーキングギヤ８３が固定されることにより、無段変速機４の変速レンジの１つであるＰレンジ（駐車レンジ）が構成される。また、シフトレバーがＮポジションに位置する状態では、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１のすべてが解放されて、パーキングロックギヤが固定されないことにより、無段変速機４の変速レンジの１つであるＮレンジ（中立レンジ）が構成される。クラッチＣ１およびブレーキＢ１の両方が解放された状態では、エンジン２の動力がセカンダリ軸４２まで伝達されて、セカンダリ軸４２が回転するが、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１およびピニオンギヤ７４が空転し、エンジン２の動力は駆動輪７Ｌ，７Ｒに伝達されない。

シフトレバーがＤポジションに位置する状態では、無段変速機４の変速レンジの１つであるＤレンジ（前進レンジ）が構成される。このＤレンジでの動力伝達モードには、ベルトモードおよびスプリットモードが含まれる。ベルトモードとスプリットモードとは、クラッチＣ１が係合している状態とクラッチＣ２が係合している状態との切り替え（クラッチＣ１，Ｃ２の掛け替え）により切り替えられる。

ベルトモードでは、図２に示されるように、クラッチＣ１およびブレーキＢ１が解放され、クラッチＣ２が係合される。これにより、スプリットドライブギヤ８１がインプット軸３１から切り離され、遊星歯車機構３５のキャリヤ７２がフリー（自由回転状態）になり、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３とが直結される。

インプット軸３１に入力される動力は、前減速ギヤ機構３４により逆転かつ減速されて、ベルト変速機構３３のプライマリ軸４１に伝達され、プライマリ軸４１およびプライマリプーリ４３を回転させる。プライマリプーリ４３の回転は、ベルト４５を介して、セカンダリプーリ４４に伝達され、セカンダリプーリ４４およびセカンダリ軸４２を回転させる。遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３とが直結されているので、セカンダリ軸４２と一体となって、サンギヤ７１、リングギヤ７３およびアウトプット軸３２が回転する。したがって、ベルトモードでは、図３および図４に示されるように、無段変速機４全体でのトータル変速比がベルト変速機構３３のベルト変速比に前減速比（インプット軸３１の回転数／プライマリ軸４１の回転数）を乗じた値と一致する。

スプリットモードでは、図２に示されるように、クラッチＣ１が係合され、クラッチＣ２およびブレーキＢ１が解放される。これにより、インプット軸３１とスプリットドライブギヤ８１とが結合されて、インプット軸３１の回転がスプリットドライブギヤ８１およびスプリットドリブンギヤ８２を介して遊星歯車機構３５のキャリヤ７２に伝達可能になり、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３とが切り離される。

インプット軸３１に入力される動力は、スプリットドライブギヤ８１からスプリットドリブンギヤ８２を介して遊星歯車機構３５のキャリヤ７２に増速されて伝達される。キャリヤ７２に伝達される動力は、キャリヤ７２からサンギヤ７１およびリングギヤ７３に分割して伝達される。サンギヤ７１の動力は、セカンダリ軸４２、セカンダリプーリ４４、ベルト４５、プライマリプーリ４３およびプライマリ軸４１を介してプライマリ軸ギヤ６２に伝達され、プライマリ軸ギヤ６２からインプット軸ギヤ６１に伝達される。そのため、ベルトモードでは、インプット軸ギヤ６１が駆動ギヤとなり、プライマリ軸ギヤ６２が被動ギヤとなるのに対し、スプリットモードでは、プライマリ軸ギヤ６２が駆動ギヤとなり、インプット軸ギヤ６１が被動ギヤとなる。

スプリットドライブギヤ８１とスプリットドリブンギヤ８２とのギヤ比は一定で不変（固定）であるので、スプリットモードでは、インプット軸３１に入力される動力が一定であれば、遊星歯車機構３５のキャリヤ７２の回転が一定速度に保持される。そのため、ベルト変速比が上げられると、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１の回転数が下がるので、図３に破線で示されるように、遊星歯車機構３５のリングギヤ７３（アウトプット軸３２）の回転数が上がる。その結果、スプリットモードでは、図４に示されるように、ベルト変速機構３３のベルト変速比が大きいほど、無段変速機４のトータル変速比が小さくなり、ベルト変速比に対するトータル変速比の感度（ベルト変速比の変化量に対するトータル変速比の変化量の割合）がベルトモードと比べて低い。

ベルトモードおよびスプリットモードにおけるアウトプット軸３２の回転は、出力ギヤ３７を介して、デファレンシャルギヤ５に伝達される。これにより、車両１のドライブシャフト６Ｌ，６Ｒおよび駆動輪７Ｌ，７Ｒが前進方向に回転する。

シフトレバーがＲポジションに位置する状態では、無段変速機４の変速レンジの１つであるＲレンジ（後進レンジ）が構成される。Ｒレンジでは、図２に示されるように、クラッチＣ１，Ｃ２が解放され、ブレーキＢ１が係合される。これにより、スプリットドライブギヤ８１がインプット軸３１から切り離され、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３とが切り離され、遊星歯車機構３５のキャリヤ７２が制動される。

インプット軸３１に入力される動力は、前減速ギヤ機構３４により逆転かつ減速されて、ベルト変速機構３３のプライマリ軸４１に伝達され、プライマリ軸４１からプライマリプーリ４３、ベルト４５およびセカンダリプーリ４４を介してセカンダリ軸４２に伝達され、セカンダリ軸４２と一体に、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１を回転させる。遊星歯車機構３５のキャリヤ７２が制動されているので、サンギヤ７１が回転すると、遊星歯車機構３５のリングギヤ７３がサンギヤ７１と逆方向に回転する。このリングギヤ７３の回転方向は、前進時（ベルトモードおよびスプリットモード）におけるリングギヤ７３の回転方向と逆方向となる。そして、リングギヤ７３と一体に、アウトプット軸３２が回転する。アウトプット軸３２の回転は、出力ギヤ３７を介して、デファレンシャルギヤ５に伝達される。これにより、車両１のドライブシャフト６Ｌ，６Ｒおよび駆動輪７Ｌ，７Ｒが後進方向に回転する。

車両１の前進時には、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３との直結により、サンギヤ７１の回転速度とリングギヤ７３の回転速度とが一致するのに対し、車両１の後進時には、遊星歯車機構３５の構成上、リングギヤ７３の回転速度がサンギヤ７１の回転速度よりも必ず低くなる。そのため、Ｒレンジでは、変速比が最大プーリ比よりも大きくなり、ＤレンジおよびＲレンジで最大プーリ比が構成されている場合、車両１の後進時に、前進時と比較して、変速比が大きくなり、アウトプット軸３２から出力される動力が大きくなる。

＜車両の制御系＞
図５は、車両１の制御系の構成を示すブロック図である。

車両１には、マイコン（マイクロコントローラユニット）を含む構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が備えられている。マイコンには、たとえば、ＣＰＵ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリおよびＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリが内蔵されている。図５には、１つのＥＣＵ９１のみが示されているが、車両１には、各部を制御するため、ＥＣＵ９１と同様の構成を有する複数のＥＣＵが搭載されている。ＥＣＵ９１を含む複数のＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。

トルクコンバータ３および無段変速機４を含むユニットには、各部に油圧を供給するための油圧回路９２が備えられている。ＥＣＵ９１は、無段変速機４の変速制御などのため、油圧回路９２に含まれる各種のバルブなどを制御する。

ＥＣＵ９１には、制御に必要な各種センサが接続されている。センサの一例として、ＥＣＵ９１には、シフトレバーの位置に応じた検出信号（レンジ接点信号）を出力するシフトポジションセンサ９３と、エンジン２を流通する冷却水の温度（エンジン水温）に応じた検出信号を出力するエンジン水温センサ９４とが接続されている。

また、ＥＣＵ９１には、各種センサから入力される検出信号から取得する情報以外に制御に必要な情報が他のＥＣＵから入力される。他のＥＣＵからＥＣＵ９１に入力される情報は、その情報を取得するためのセンサがＥＣＵ９１に接続されて、ＥＣＵ９１において、そのセンサの検出信号から当該情報が取得されてもよい。

＜プーリ比変更処理＞
図６は、エンジン２の始動時のレンジ位置、プーリ比、クラッチ指示圧およびタービン回転数の時間変化の一例を示す図である。

車両１の発進性能を高める目的で、通常、車両１の停車中における無段変速機４のトータル変速比が最大変速比となるように、車両１の停車前に、ベルト変速機構３３のプーリ比が最大プーリ比に変更される（いわゆる、ロー戻し）。ベルト変速機構３３のプーリ比を最大プーリ比に変更するため、ＥＣＵ９１により、ベルト変速機構３３のプーリ比の目標である目標プーリ比がベルト変速機構３３の最大プーリ比に設定され、プーリ比が目標プーリ比に一致するように、プライマリプーリ４３およびセカンダリプーリ４４に供給される油圧が制御される。また、エンジン２の始動時にも、無段変速機４のトータル変速比が最大変速比となるように、ＥＣＵ９１により、プーリ比が最大プーリ比に変更される。

一方、エンジン水温が低い状態、つまりエンジン２が冷機状態であるときには、ＥＣＵ９１により、エンジン２の暖機のために、エンジン２のアイドル回転数がエンジン２の暖機状態におけるアイドル回転数（通常のアイドル回転数）よりも高くなるように、エンジン２が制御される。アイドル回転数が通常よりも高い状態では、エンジン２のアイドル回転によりアウトプット軸３２に出力される動力（クリープトルク）が大きくなる。また、ベルト変速機構３３のプーリ比が最大プーリ比である場合、ＤレンジとＲレンジとで比較すると、無段変速機４のトータル変速比がＲレンジでＤレンジよりも大きく、それゆえ、クリープトルクがＲレンジでＤレンジよりも大きくなる。そのため、エンジン水温が低い冷機時のファーストアイドル状態では、プーリ比が最大プーリ比に設定されていると、車両１のＲレンジでの発進時のクリープトルクが過大となる懸念がある。この懸念をなくすには、冷機時のファーストアイドル状態における車両１のＲレンジでの発進時に、プーリ比を最大プーリ比からそれよりも小さいハイプーリ比に下げるとよい。

ところが、ＰレンジまたはＮレンジなどの非走行レンジからＲレンジが構成されるまでの変速過渡期間内、つまり解放状態のブレーキＢ１を係合させるガレージ制御中にプーリ比が最大プーリ比からハイプーリ比まで下がらない可能性がある。

そこで、エンジン２の始動時には、Ｐレンジでの目標プーリ比が最大プーリ比よりも小さい準備プーリ比に設定される。そして、ベルト変速機構３３のプーリ比（実プーリ比）を目標プーリ比である準備プーリ比に下げるべく、プライマリプーリ４３およびセカンダリプーリ４４に供給される油圧が制御される（時間Ｔ１−Ｔ２）。

その後、シフトレバーがＰポジションからＲポジションに移動されて、Ｒレンジの構成が指示されると（時刻Ｔ２）、ガレージ制御が開始されて、ブレーキＢ１を係合させるためのクラッチ指示圧が設定されて、そのクラッチ指示圧に応じた油圧がブレーキＢ１に供給される。

このブレーキＢ１を係合させるためのガレージ制御と並行して、ベルト変速機構３３の目標プーリ比が準備プーリ比よりもさらに小さいハイプーリ比に設定される。そして、ベルト変速機構３３のプーリ比を目標プーリ比であるハイプーリ比に下げるべく、プライマリプーリ４３およびセカンダリプーリ４４に供給される油圧が制御される。

図７は、エンジン水温と各変速レンジでの目標プーリ比との関係を示す図である。

ＰレンジまたはＮレンジで目標プーリ比に設定される準備プーリ比は、Ｄレンジでの車両１の発進時に設定されるロープーリ比よりも小さく、Ｒレンジでの車両１の発進時に設定されるハイプーリ比よりも大きい。

また、準備プーリ比、ロープーリ比およびハイプーリ比のいずれも、エンジン水温に応じて設定される。たとえば、エンジン水温が２０℃以下の温度範囲では、準備プーリ比、ロープーリ比およびハイプーリ比がそれぞれ最小値に設定され、エンジン水温が７０℃以上の温度範囲では、準備プーリ比、ロープーリ比およびハイプーリ比がそれぞれ最大値に設定される。そして、エンジン水温が２０℃から７０℃までの温度範囲では、エンジン水温が低いほど、準備プーリ比、ロープーリ比およびハイプーリ比が小さい値に設定される。

＜作用効果＞
以上のように、ＰレンジからＲレンジが構成される変速過渡時には、ベルト変速機構３３の目標プーリ比がハイプーリ比に設定される。これに先立ち、Ｐレンジでの待機中に、目標プーリ比が最大プーリ比とハイプーリ比との間の準備プーリ比に設定されている。そのため、変速過渡時には、ベルト変速機構３３のプーリ比を準備プーリ比からハイプーリ比に下げればよいので、変速過渡期間が短くても、変速過渡期間内（ガレージ制御中）にプーリ比をハイプーリ比に下げることができる。

また、準備プーリ比およびハイプーリ比は、エンジン水温に応じて設定される。エンジン水温が低い冷機時のファーストアイドル状態では、エンジン回転数が高いので、Ｒレンジでの車両１の発進時のクリープトルク（エンジンのアイドル回転状態でアウトプット軸に出力されるトルク）が過大となる。そのため、エンジン水温に応じてハイプーリ比が設定されることにより、Ｒレンジでの車両１の発進時に、クリープトルクが過大となることを抑制できる。その結果、車両１のブレーキ解除時のクリープによる飛び出しや制動力不足、パーキングロック解除の際の大きな音などの発生を抑制することができる。そして、エンジン水温に応じて準備プーリ比が設定されることにより、ハイプーリ比が小さい値に設定されても、変速過渡期間内にプーリ比を準備プーリ比からハイプーリ比に下げきることができる。

＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、ＰレンジからＲレンジが構成される場合のベルト変速機構３３のプーリ比を変更する処理について説明した。ＰレンジからＤレンジが構成される場合にも、ＰレンジからＲレンジが構成される場合と同様のプーリ比変更処理が実行されてもよい。ＰレンジからＲレンジが構成される場合のプーリ比変更処理では、Ｐレンジでの待機中に、ベルト変速機構３３の目標プーリ比が準備プーリ比に設定され、ＰレンジからＤレンジが構成される変速過渡時には、目標プーリ比がロープーリ比に設定される。

これにより、ＰレンジからＲレンジへの変速過渡時には、ベルト変速機構３３のプーリ比を準備プーリ比からロープーリ比に上げればよいので、Ｐレンジでの待機中にハイプーリ比まで下げられる構成と比較して、Ｄレンジでの発進時のロープーリ比を実現しやすい。

また、ＮレンジからＲレンジまたはＤレンジが構成される場合にも、同様のプーリ比変更処理が実行されてもよい。

本発明は、インプット軸とアウトプット軸との間の動力伝達経路上に、無端状のベルトがプライマリプーリとセカンダリプーリとに巻き掛けられた構成のベルト式の無段変速機構を設けるとともに、その無段変速機構と直列に前進クラッチ／後進クラッチを設けた構成の車両に適用することもできる。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：車両
２：エンジン
４：無段変速機
３１：インプット軸
３２：アウトプット軸
３３：ベルト変速機構（無段変速機構）
４３：プライマリプーリ
４４：セカンダリプーリ
４５：ベルト
９１：ＥＣＵ（車両用制御装置、準備プーリ比設定手段、ハイプーリ比設定手段、ロープーリ比設定手段）
Ｂ１：ブレーキ（第２係合要素）
Ｃ１，Ｃ２：クラッチ（第１係合要素）

Claims (3)

1. インプット軸とアウトプット軸との間の動力伝達経路上に、無端状のベルトがプライマリプーリとセカンダリプーリとに巻き掛けられた構成のベルト式の無段変速機構と、前記アウトプット軸から第１方向の動力が出力される第１走行レンジを構成するために係合される第１係合要素と、前記アウトプット軸から前記第１方向と反対の第２方向の動力が出力される第２走行レンジを構成するために係合される第２係合要素とが設けられて、前記第１走行レンジと前記第２走行レンジとを前記無段変速機構のプーリ比を同一として比較したときに、変速比が前記第２走行レンジで前記第１走行レンジよりも大きくなる構成の無段変速機を搭載した車両に用いられる制御装置であって、
   前記第１係合要素および前記第２係合要素が解放される非走行レンジにおいて、前記無段変速機構の目標プーリ比を前記無段変速機構の最大プーリ比よりも小さい準備プーリ比に設定する準備プーリ比設定手段と、
   前記非走行レンジから前記第２係合要素の係合により前記第２走行レンジが構成される変速過渡時に、前記目標プーリ比を前記準備プーリ比よりも小さいハイプーリ比に設定するハイプーリ比設定手段と、を含む、車両用制御装置。
2. 前記車両は、エンジンの動力により走行する車両であり、
   前記準備プーリ比設定手段は、前記エンジンを冷却する冷却水の水温に応じて前記準備プーリ比を設定し、
   前記ハイプーリ比設定手段は、前記冷却水の水温に応じて前記ハイプーリ比を設定する、請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記非走行レンジから前記第１走行レンジが構成される変速過渡時に、前記目標プーリ比を前記準備プーリ比よりも大きいロープーリ比に設定するロープーリ比設定手段、をさらに含む、請求項１または２に記載の車両用制御装置。

Images