JP3016409B2 - 無限減速比変速機の変速制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無段変速機と遊星歯車
機構とを組み合わせた無限減速比変速機の変速制御装
置、特に伝達モード切換制御技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、無段変速機と遊星歯車機構とを組
み合わせた無限減速比変速機の変速制御装置としては、
例えば、米国特許第５０４５０２８号公報に記載のもの
が知られている。

【０００３】上記従来出典には、無段変速機１と遊星歯
車機構２６とを組み合わせた無限減速比変速機のユニッ
ト入力軸１４から遊星歯車機構２６のキャリアへの伝達
経路の途中に設けられたトルク分割クラッチ２５と、遊
星歯車機構２６のサンギアからユニット出力軸への伝達
経路の途中に設けられた直結クラッチ３３とを備え、ト
ルク分割クラッチ２５を締結し、無段変速機１の変速比
を制御することによって総減速比を負の値（後進時）か
ら正の値（前進走行時）まで変速比無限大を含んでのト
ルク分割モードと、直結クラッチ３３を締結し、総減速
比が無段変速機の変速比である直結モードとを切り換え
ることで走行状態に応じて最適の変速比を得る変速制御
を行なう装置が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の無限減速比変速機の変速制御装置にあっては、伝達
モード切換制御において、車両の実進行状態（前進，後
進）の判断を行なうことなく、トルク分割モードから直
結モードあるいは直結モードからトルク分割モードへの
切換が行なわれる装置であるため、後進時にトルク分割
モードから直結モードへと切り換わることがあり、クラ
ッチ焼けやエンスト等のフェイルが発生する。

【０００５】本発明は、上記のような問題に着目してな
されたもので、第１の目的とするところは、無段変速機
と遊星歯車機構とを組み合わせた無限減速比変速機の変
速制御装置において、円滑な伝達モード切換制御を達成
すると共に車両の後進時に伝達モード切換のフェイルセ
ーフを実現することにある。

【０００６】第２の目的とするところは、コスト的に有
利で確実な作動により、円滑な伝達モード切換制御を達
成すると共に車両の後進時に伝達モード切換のフェイル
セーフを実現することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため第１発明の無限減速比変速機の変速制御装置で
は、図１のクレーム対応図に示すように、ユニット入力
軸ａに接続された無段変速機ｂおよび減速機ｃと、無段
変速機出力軸ｄにサンギアが接続され、減速機出力軸ｅ
にキャリアが接続され、ユニット出力軸ｆにリングギア
が接続された遊星歯車機構ｇと、ユニット入力軸ａから
遊星歯車機構ｇのキャリアへの伝達経路の途中に設けら
れたトルク分割クラッチｈと、遊星歯車機構ｇのサンギ
アからユニット出力軸ｆへの伝達経路の途中に設けられ
た直結クラッチｉと、前記無段変速機出力軸ｄの回転数
を検出する無段変速機出力回転数検出手段ｊと、前記ト
ルク分割クラッチｈの入力回転数を検出するトルク分割
クラッチ入力回転数検出手段ｋと、前記ユニット出力軸
ｆの回転方向を検出するユニット出力回転方向検出手段
ｍと、無段変速機出力回転数がトルク分割クラッチ入力
回転数より高い場合はトルク分割クラッチｈのみを締結
し、無段変速機出力回転数がトルク分割クラッチ入力回
転数より低い場合は直結クラッチｉのみを締結し、か
つ、ユニット出力回転方向が後進方向である時はトルク
分割クラッチｈの締結を保持し直結クラッチｉの締結を
禁止する伝達モード切換制御手段ｎと、を備えているこ
とを特徴とする。

【０００８】上記第２の目的を達成するため第２発明の
無限減速比変速機の変速制御装置では、請求項１記載の
無限減速比変速機の変速制御装置において、前記無段変
速機出力回転数検出手段ｊとトルク分割クラッチ入力回
転数検出手段ｋは、回転数をピトー圧に変換するピトー
管による手段であり、前記ユニット出力回転方向検出手
段ｍは後進時のみ発生するピトー圧を用いるピトー管に
よる手段であり、前記伝達モード切換制御手段ｎは、各
ピトー圧を信号圧として作動する伝達モード切換制御弁
であることを特徴とする。

【０００９】

【作用】第１発明の作用を説明する。

【００１０】伝達モードの切換制御は、伝達モード切換
制御手段ｎにおいて、無段変速機出力回転数検出手段ｊ
からの無段変速機出力回転数がトルク分割クラッチ入力
回転数検出手段ｋからのトルク分割クラッチ入力回転数
より高い場合はトルク分割クラッチｈのみを締結し、無
段変速機ｂによる変速比制御範囲の間でリバースレン
ジ，ニュートラルレンジ，ロー側ドライブレンジが制御
されるトルク分割モードとされ、無段変速機出力回転数
検出手段ｊからの無段変速機出力回転数がトルク分割ク
ラッチ入力回転数検出手段ｋからのトルク分割クラッチ
入力回転数より低い場合は直結クラッチｉのみを締結
し、無段変速機ｂによる変速比制御範囲の間でハイ側ド
ライブレンジが制御される直結モードとされる。

【００１１】上記伝達モードの切換制御において、ユニ
ット出力回転方向検出手段ｍからのユニット出力回転方
向が後進方向である時は、無段変速機ｂの故障などによ
り直結モードとする回転数条件を満足してもトルク分割
クラッチｈの締結が保持され、直結クラッチｉの締結が
禁止される。

【００１２】したがって、回転数対比により円滑な伝達
モード切換制御が達成されると共に、車両の後進時に伝
達モードが直結モードに切り換わることがなく、後進で
のフェイルセーフが実現される。

【００１３】第２発明の作用を説明する。

【００１４】ピトー管による無段変速機出力回転数検出
手段ｊとトルク分割クラッチ入力回転数検出手段ｋにお
いては、回転数が高回転数になればなるほど高圧のピト
ー圧が発生する。また、ピトー管によるユニット出力回
転方向検出手段ｍにおいては、前進時はピトー圧の発生
がなく、後進時のみピトー圧が発生する。

【００１５】そして、これらのピトー圧を信号圧として
伝達モード切換制御弁が作動し、無段変速機出力回転数
がトルク分割クラッチ入力回転数より高い場合はピトー
圧差によりトルク分割クラッチｈのみが締結される弁位
置となり、無段変速機出力回転数がトルク分割クラッチ
入力回転数より低い場合はピトー圧差により直結クラッ
チｉのみが締結される弁位置となり、かつ、ユニット出
力回転方向が後進方向である時はピトー圧によりトルク
分割クラッチｈの締結が保持され直結クラッチｉの締結
が禁止される弁位置となる。

【００１６】したがって、第１発明で述べた各手段の具
体的構成としては、各検出手段ｊ，ｋ，ｍとして電気的
なセンサ信号を出力する回転センサや回転方向センサを
用い、伝達モード切換制御手段ｎとして各センサからの
センサ信号を電気的に演算処理するコントローラ及びコ
ントローラからの制御信号で駆動されるアクチュエータ
を用いる電子制御構成とすることができる。しかし、第
２発明では、各検出手段ｊ，ｋ，ｍとしてピトー管を採
用し、伝達モード切換制御手段ｎとして伝達モード切換
制御弁という油圧制御構成を採用したため、電子制御構
成で用いられるセンサ，コントローラ，アクチュエータ
を必要としないコスト的に有利な装置で、しかも電気的
な故障原因が排除された確実な油圧作動により、第１発
明の円滑な伝達モード切換制御作用の達成と後進でのフ
ェイルセーフが実現される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１８】まず、構成を説明する。

【００１９】図２は請求項１，２記載の本発明に対応す
る実施例の変速制御装置が適用された無限減速比変速機
を示す全体ブロック図である。

【００２０】図２において、動力伝達系としては、ユニ
ット入力軸１に接続された無段変速機２および減速機３
と、無段変速機出力軸４にサンギア５ａが接続され、減
速機出力軸６にキャリア５ｂが接続され、ユニット出力
軸７にリングギア５ｃが接続された遊星歯車機構５と、
ユニット入力軸１から遊星歯車機構５のキャリア５ｂへ
の減速機出力軸６の途中に設けられたトルク分割クラッ
チＡと、遊星歯車機構５のサンギア５ａからユニット出
力軸７への伝達経路の途中に設けられた直結クラッチＢ
とを備えている。

【００２１】前記ユニット入力軸１は、車両に搭載のエ
ンジンに連結される。

【００２２】前記無段変速機２としては、Ｖベルト式無
段変速機やトロイダル式無段変速機が用いられる。

【００２３】前記減速機３は、その減速比が無段変速機
２の最大減速比に一致させて設定されている。

【００２４】前記減速機出力軸６は、トルク分割クラッ
チＡを挟んでクラッチ入力軸６ａとクラッチ出力軸６ｂ
により構成される。

【００２５】前記ユニット出力軸７は、ディファレンシ
ャルギアを介して左右の駆動輪に連結される。

【００２６】図２において、伝達モード切換油圧制御系
としては、無段変速機出力回転数をピトー圧に変換する
無段変速機出力回転数検出ピトー管１０（無段変速機出
力回転数検出手段ｊに相当）と、トルク分割クラッチ入
力回転数をピトー圧に変換するトルク分割クラッチ入力
回転数検出ピトー管１１（トルク分割クラッチ入力回転
数検出手段ｋに相当）と、後進時のみピトー圧が発生す
るユニット出力回転方向検出ピトー管１２（ユニット出
力回転方向検出手段ｍに相当）と、各ピトー圧を信号圧
として作動する伝達モード切換制御弁１３（伝達モード
切換制御手段ｎに相当）と、レギュレータ弁１４と、オ
イルポンプ１５とを備えている。

【００２７】次に、作用を説明する。

【００２８】［トルク分割モード］トルク分割モード
は、トルク分割クラッチＡが締結で、かつ、直結クラッ
チＢが解放により実現される。

【００２９】この状態では、キャリア５ｂの回転速度
は、ユニット入力軸回転速度を一定とした場合に一定で
あるから、ユニット出力軸７の回転速度は、無段変速機
２の出力軸回転速度＝サンギア５ａの回転速度によって
無段変速機２を増速側から減速側へ変速させることによ
って、ユニット出力軸回転速度となるリングギア５ｃの
回転速度を、逆転（負）から、停止（０）を経て正転ま
で変速できる。

【００３０】すなわち、図３の実線特性に示すように、
ＣＶＴレシオ（無段変速比）が０．４（増速側）〜２．
０（減速側）の間で、リバースレンジ，ニュートラルレ
ンジ，ロー側ドライブレンジが制御され、その変速比は
無限減速比を含むＩＶＴレシオであらわされる。

【００３１】［直結モード］直結モードは、トルク分割
クラッチＡが解放で、かつ、直結クラッチＢが締結によ
り実現される。

【００３２】この状態では、減速機３および遊星歯車機
構５が変速に関与せず、ユニット出力軸７の回転速度
は、無段変速機２の出力軸回転速度となる。つまり、無
段変速機２に対して変速制御を行なうことにより正転で
の変速比を得ることができる。

【００３３】すなわち、図３の１点鎖線特性に示すよう
に、ＣＶＴレシオ（無段変速比）が２．０（減速側）〜
０．４（増速側）の間でハイ側ドライブレンジが制御さ
れ、その変速比は無段変速機２のＣＶＴレシオと一致す
る。

【００３４】［ピトー圧発生作用］無段変速機出力回転
数検出ピトー管１０では、図４(イ) に示すように、サン
ギア回転数ＮS （＝無段変速機出力回転数）の上昇に応
じて２次関数曲線的に上昇するピトー圧ＰNSが得られ
る。

【００３５】トルク分割クラッチ入力回転数検出ピトー
管１１では、図４(ロ) に示すように、キャリア回転数Ｎ
C （＝トルク分割クラッチ入力回転数）の上昇に応じて
２次関数曲線的に上昇するピトー圧ＰNCが得られる。

【００３６】ユニット出力回転方向検出ピトー管１２で
は、図５に示すように、後進時にのみリングギア回転数
ＮR （＝ユニット出力軸回転数）の上昇に応じて２次関
数曲線的に上昇するピトー圧ＰNRが得られ、前進時には
ピトー圧がでない。

【００３７】つまり、図６に示すように、ユニット出力
回転方向検出ピトー管１２の孔が後進時にリングギア５
ｃが回転する回転方向の時にのみ油を受け入れるように
配置されていることで後進時にのみピトー圧が発生す
る。したがって、ピトー圧が前進時か後進時かを判断で
きる油圧情報となる。

【００３８】［伝達モード切換制御作用］まず、伝達モ
ード切換制御弁１３は、図７及び図８に示すように、ス
プール１３ａと、キャリア圧ポート１３ｂと、ドレーン
ポート１３ｃと、クラッチＢ圧ポート１３ｄと、ライン
圧ポート１３ｅと、クラッチＡ圧ポート１３ｆと、ドレ
ーンポート１３ｇと、サンギア圧ポート１３ｈと、リン
グギア圧ポート１３ｉを有して構成されている。

【００３９】ニュートラルレンジ時には、図３に示すよ
うに、無段変速機２の変速比が０．７５程度の増速側に
設定されている。したがって、サンギア回転数ＮS とキ
ヤリア回転数ＮC との関係はＮS ＞ＮC となり、ピトー
圧ＰNSとピトー圧ＰNCとの関係はＰNS＞ＰNCとなり、図
７の下部に示すように、スプール１３ａは図面の左端部
に押し付けられた状態となり、レギュレータ弁１４によ
り作り出されたライン圧ＰL は、互いに連通するライン
圧ポート１３ｅからクラッチＡ圧ポート１３ｆを介して
トルク分割クラッチＡに供給され、トルク分割クラッチ
Ａが締結される。また、直結クラッチＢはクラッチＢ圧
ポート１３ｄがドレーンポート１３ｃに連通することで
解放状態となり、トルク分割モードが実現される。

【００４０】ニュートラルレンジからドライブレンジへ
とセレクトすると、図３に示すように、無段変速機２の
変速比が増速側から減速側へ移行するが、減速比が２．
０となるまでは、ピトー圧ＰNSとピトー圧ＰNCとの関係
はＰNS＞ＰNCが保たれ、図７の下部に示すように、スプ
ール１３ａが図面の左端部に押し付けられた状態でのト
ルク分割モードが維持される。このトルク分割モードで
は、無段変速機２による変速比制御により、無限大減速
比から減速比２．０までに変速比が制御されるロー側ド
ライブレンジが実現される。

【００４１】そして、無段変速機２の減速比が２．０と
なる時点がクラッチ切換点であり、この時、サンギア回
転数ＮS とキヤリア回転数ＮC との関係はＮS ＝ＮC と
なり、ピトー圧ＰNSとピトー圧ＰNCとの関係はＰNS＝Ｐ
NCとなり、図７の上部に示すように、スプール１３ａは
図面の右方向に移動し、レギュレータ弁１４により作り
出されたライン圧ＰL のトルク分割クラッチＡへの供給
が断たれると共に、直結クラッチＢとドレーン圧ポート
１３ｃとの連通も断たれる。

【００４２】さらに、無段変速機２の減速比が２．０を
超えると、サンギア回転数ＮS とキヤリア回転数ＮC と
の関係はＮS ＜ＮC となり、ピトー圧ＰNSとピトー圧Ｐ
NCとの関係はＰNS＜ＰNCとなり、図８の上部に示すよう
に、スプール１３ａは図面の右端部に押し付けられた状
態となり、レギュレータ弁１４により作り出されたライ
ン圧ＰL は、互いに連通するライン圧ポート１３ｅから
クラッチＢ圧ポート１３ｄを介して直結クラッチＢに供
給され、直結クラッチＢが締結される。一方、トルク分
割クラッチＡはクラッチＡ圧ポート１３ｆがドレーンポ
ート１３ｇに連通することで解放状態となり、トルク分
割モードから直結モードへと伝達モードの切換が行なわ
れる。この直結モードでは、無段変速機２による変速比
制御により、減速側の２．０から増速側の０．４までに
変速比が制御されるハイ側ドライブレンジが実現され
る。

【００４３】ニュートラルレンジからリバースレンジへ
とセレクトすると、上記トルク分割モードがそのまま維
持されるが、この時、ユニット出力回転方向検出ピトー
管１２からのピトー圧ＰNRの発生により、図８の下部に
示すように、スプール１３ａはピトー圧ＰNSとピトー圧
ＰNCと差圧に加えてピトー圧ＰNRにより図面左方向に押
し付けられ、例えＰNS＜ＰNCというピトー圧関係となっ
た時にでもトルク分割クラッチＡの締結が保持され直結
クラッチＢの締結が禁止されるスプール位置が確保され
る。

【００４４】次に、効果を説明する。

【００４５】（１）無段変速機２と遊星歯車機構５とを
組み合わせた無限減速比変速機の変速制御装置におい
て、ピトー圧ＰNSとピトー圧ＰNCとの関係がＰNS＞ＰNC
の時にトルク分割モードとし、ＰNS＝ＰNCのクラッチ切
換点を介してピトー圧ＰNSとピトー圧ＰNCとの関係がＰ
NS＜ＰNCの時に直結モードとし、トルク分割モードでの
後進時にはユニット出力回転方向検出ピトー管１２から
のピトー圧ＰNRの発生によりトルク分割クラッチＡの締
結を保持するスプール位置を確保する伝達モード切換制
御弁１３を設けた装置としたため、円滑な伝達モード切
換制御を達成することができると共に車両の後進時に伝
達モード切換のフェイルセーフを実現することができ
る。

【００４６】（２）伝達モード切換制御弁１３を、無段
変速機出力回転数検出ピトー管１０とトルク分割クラッ
チ入力回転数検出ピトー管１１とユニット出力回転方向
検出ピトー管１２からのピトー圧ＰNS，ピトー圧ＰNC，
ピトー圧ＰNRを作動信号圧とする手段としたため、コス
ト的に有利で確実な作動により、円滑な伝達モード切換
制御を達成することができると共に車両の後進時に伝達
モード切換のフェイルセーフを実現することができる。

【００４７】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。

【００４８】例えば、実施例では、各回転数と回転方向
をピトー管を用いたピトー圧にて検出する請求項１，２
に記載の発明に対応する例を示したが、回転センサや回
転方向センサを用い、センサ信号を入力して伝達モード
の切換処理を電子制御により行なう請求項１に記載の発
明のみに対応する例としてもよい。

【００４９】

【発明の効果】請求項１記載の本発明にあっては、無段
変速機と遊星歯車機構とを組み合わせた無限減速比変速
機の変速制御装置において、無段変速機出力回転数がト
ルク分割クラッチ入力回転数より高い場合はトルク分割
クラッチのみを締結し、無段変速機出力回転数がトルク
分割クラッチ入力回転数より低い場合は直結クラッチの
みを締結し、かつ、ユニット出力回転方向が後進方向で
ある時はトルク分割クラッチの締結を保持し直結クラッ
チの締結を禁止する伝達モード切換制御手段を設けた装
置としたため、円滑な伝達モード切換制御を達成するこ
とができると共に車両の後進時に伝達モード切換のフェ
イルセーフを実現することができるという効果が得られ
る。

【００５０】請求項２記載の本発明にあっては、請求項
１記載の無限減速比変速機の変速制御装置において、無
段変速機出力回転数検出手段とトルク分割クラッチ入力
回転数検出手段を、回転数をピトー圧に変換するピトー
管による手段とし、ユニット出力回転方向検出手段を後
進時のみ発生するピトー圧を用いるピトー管による手段
とし、伝達モード切換制御手段を、各ピトー圧を信号圧
として作動する伝達モード切換制御弁としたため、コス
ト的に有利で確実な作動により、円滑な伝達モード切換
制御を達成することができると共に車両の後進時に伝達
モード切換のフェイルセーフを実現することができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無限減速比変速機の変速制御装置を示
すクレーム対応図である。

【図２】実施例の変速制御装置が適用された無限減速比
変速機を示す全体ブロック図である。

【図３】実施例の無限減速比変速機での各伝達モードと
変速比の関係を説明する図である。

【図４】実施例装置での各ピトー圧特性図である。

【図５】実施例装置での後進時と前進時の各ピトー圧特
性図である。

【図６】実施例装置のユニット出力回転方向検出ピトー
管でのピトー圧発生作用を説明する図である。

【図７】実施例装置の伝達モード切換制御弁の弁作動説
明図である。

【図８】実施例装置の伝達モード切換制御弁の弁作動説
明図である。

【符号の説明】

ａ ユニット入力軸 ｂ 無段変速機 ｃ 減速機 ｄ 無段変速機出力軸 ｅ 減速機出力軸 ｆ ユニット出力軸 ｇ 遊星歯車機構 ｈ トルク分割クラッチ ｉ 直結クラッチ ｊ 無段変速機出力回転数検出手段 ｋ トルク分割クラッチ入力回転数検出手段 ｍ ユニット出力回転方向検出手段 ｎ 伝達モード切換制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 37/02,61/12 F16H 59/38,59/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ユニット入力軸に接続された無段変速機
   および減速機と、 無段変速機出力軸にサンギアが接続され、減速機出力軸
   にキャリアが接続され、ユニット出力軸にリングギアが
   接続された遊星歯車機構と、 ユニット入力軸から遊星歯車機構のキャリアへの伝達経
   路の途中に設けられたトルク分割クラッチと、 遊星歯車機構のサンギアからユニット出力軸への伝達経
   路の途中に設けられた直結クラッチと、 前記無段変速機出力軸の回転数を検出する無段変速機出
   力回転数検出手段と、 前記トルク分割クラッチの入力回転数を検出するトルク
   分割クラッチ入力回転数検出手段と、 前記ユニット出力軸の回転方向を検出するユニット出力
   回転方向検出手段と、 無段変速機出力回転数がトルク分割クラッチ入力回転数
   より高い場合はトルク分割クラッチのみを締結し、無段
   変速機出力回転数がトルク分割クラッチ入力回転数より
   低い場合は直結クラッチのみを締結し、かつ、ユニット
   出力回転方向が後進方向である時はトルク分割クラッチ
   の締結を保持し直結クラッチの締結を禁止する伝達モー
   ド切換制御手段と、 を備えていることを特徴とする無限減速比変速機の変速
   制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の無限減速比変速機の変速
   制御装置において、 前記無段変速機出力回転数検出手段とトルク分割クラッ
   チ入力回転数検出手段は、回転数をピトー圧に変換する
   ピトー管による手段であり、 前記ユニット出力回転方向検出手段は後進時のみ発生す
   るピトー圧を用いるピトー管による手段であり、 前記伝達モード切換制御手段は、各ピトー圧を信号圧と
   して作動する伝達モード切換制御弁であることを特徴と
   する無限減速比変速機の変速制御装置。