JP5287762B2 - 無段変速装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両（自動車）用変速装置として利用する、無段変速装置の改良に関する。具体的には、変速比の制御装置中に、運転者が変速比を選択する手動変速モードを実現する機能を有する構造で、無段変速装置の変速比を、運転者が選択した変速比に迅速に変更可能な構造の実現を図るものである。

車両（自動車）用変速装置としてトロイダル型無段変速機を使用する事が、例えば多くの刊行物に記載され、且つ、一部で実施されて周知である。又、変速比の変動幅を大きくすべく、トロイダル型無段変速機（バリエータ）と、差動ユニットである遊星歯車機構（遊星歯車式変速機）とを組み合わせた無段変速装置も、例えば特許文献１〜２等に記載される等により従来から広く知られている。このうちの特許文献１には、トロイダル型無段変速機のみで動力を伝達するモード（例えば、第一のモード、低速モード）と、差動ユニットである遊星歯車機構により主動力を伝達し、前記トロイダル型無段変速機により変速比の調節を行う、所謂パワー・スプリット状態を実現するモード（例えば、第二のモード、高速モード）とを備えた無段変速装置が記載されている。又、前記特許文献２には、入力軸を一方向に回転させたまま、出力軸の回転状態を停止させる、所謂ギヤード・ニュートラル（ＧＮ）状態を挟んで、この出力軸の回転状態を正転、逆転に切り換えられるモード（例えば、第一のモード、低速モード）を備えた無段変速装置が記載されている。

図６〜８は、前記特許文献２に記載された、ギヤード・ニュートラル状態を実現できるモードを備えた無段変速装置を示している。このうちの図６は無段変速装置のブロック図を、図７は、この無段変速装置を制御する為の油圧回路を、それぞれ示している。エンジン１の出力は、ダンパ２を介して、入力軸３に入力される。この入力軸３に伝達された動力は、直接又はトロイダル型無段変速機４を介して、遊星歯車機構５に伝達される。そして、この遊星歯車機構５の構成部材の差動成分が、クラッチ装置６、即ち、図７の低速用、高速用各クラッチ７、８を介して、出力軸９に取り出される。又、前記トロイダル型無段変速機４は、入力側、出力側各ディスク１０、１１と、複数個のパワーローラ１２と、複数個のトラニオン（図示省略）と、アクチュエータ１３（図７）と、押圧装置１４と、変速比制御ユニット１５とを備える。

このうちの入力側、出力側各ディスク１０、１１は、互いに同心に、且つ相対回転自在に配置されている。又、前記各パワーローラ１２は、互いに対向する前記入力側、出力側各ディスク１０、１１の内側面同士の間に挟持されて、これら入力側、出力側各ディスク１０、１１同士の間で動力（力、トルク）を伝達する。又、前記各トラニオンは、前記各パワーローラ１２を回転自在に支持している。又、前記アクチュエータ１３は、油圧式のもので、前記各パワーローラ１２を支持した前記各トラニオンを、それぞれの両端部に設けた枢軸の軸方向に変位させて、前記入力側ディスク１０と出力側ディスク１１との間の変速比を変える。又、前記押圧装置１４は、油圧の導入に伴ってこの油圧に比例した押圧力を発生させる油圧式のものであり、前記入力側ディスク１０と前記出力側ディスク１１とを互いに近付く方向に押圧する。又、前記変速比制御ユニット１５は、前記入力側ディスク１０と出力側ディスク１１との間の変速比を所望値にする為に、前記アクチュエータ１３の変位方向及び変位量を制御する。

図示の例の場合、前記変速比制御ユニット１５は、制御器（ＥＣＵ）１６と、この制御器１６からの制御信号に基づいて切り換えられる、ステッピングモータ１７と、ライン圧制御用電磁開閉弁１８と、変速比補正用電磁弁１９と、シフト用電磁弁２０と、これら各部材１７〜２０により作動状態を切り換えられる制御弁装置２１とにより構成している。尚、この制御弁装置２１は、変速比制御弁２２と、差圧シリンダ２３と、補正用制御弁２４ａ、２４ｂと、高速クラッチ用、低速クラッチ用各切換弁２５、２６（図７）とを合わせたものである。このうちの変速比制御弁２２は、前記アクチュエータ１３への油圧の給排を制御するものである。又、前記差圧シリンダ２３は、前記トロイダル型無段変速機４を通過する力（通過トルク）に応じて、このトロイダル型無段変速機４の変速比を補正すべく、前記変速比制御弁２２の切換状態を調節する為のものである。又、前記補正用制御弁２４ａ、２４ｂは、前記差圧シリンダ２３への圧油の給排を制御するものである。更に、前記高速クラッチ用、低速クラッチ用各切換弁２５、２６は、前記低速用、高速用各クラッチ７、８（Ｌクラッチ、Ｈクラッチ）への圧油の導入状態を切り換えるものである。

又、前記ダンパ２部分から取り出した動力により駆動される給油ポンプ２７（図７の２７ａ、２７ｂ）から吐出した圧油は、前記制御弁装置２１並びに前記押圧装置１４に送り込まれる。即ち、油溜２８（図７）から吸引されて前記給油ポンプ２７ａ、２７ｂにより吐出された圧油は、押圧力調整弁２９及び低圧側調整弁３０（図７）により所定圧に調整される。このうちの押圧力調整弁２９は、前記アクチュエータ１３にピストンを挟んで設けた１対の油圧室３１ａ、３１ｂ同士の間に存在する油圧の差（差圧）に応じた油圧、並びに、前記制御器１６からの指令により制御される前記ライン圧制御用電磁開閉弁１８の開閉に基づく油圧の導入に基づき、開弁圧を調節される。そして、この様な開弁圧の調節に基づき、前記押圧装置１４が発生する押圧力を、その時点での運転状態に応じた最適な値に規制する。

又、前記押圧力調整弁２９により調整された圧油は、手動油圧切換弁３２、並びに、減圧弁３３、前記高速クラッチ用切換弁２５又は低速クラッチ用切換弁２６を介して、前記低速用クラッチ７又は高速用クラッチ８の油圧室内に送り込まれる。又、これら低速用、高速用各クラッチ７、８のうちの低速用クラッチ７は、減速比を大きくする｛変速比無限大（ギヤード・ニュートラル状態）を含む｝低速モードを実現する際に接続されると共に、減速比を小さくする高速モードを実現する際に接続を断たれる。これに対して、前記高速用クラッチ８は、前記低速モードを実現する際に接続を断たれると共に前記高速モードを実現する際に接続される。又、これら低速用、高速用各クラッチ７、８への圧油の給排状態は、前記シフト用電磁弁２０の切り換えに応じて切り換えられる。

図８は、トロイダル型無段変速機４の速度比（１／変速比、増速比）と無段変速装置全体としての速度比との関係の１例を示している。例えば、前記低速用クラッチ７が接続され、前記高速用クラッチ８の接続が断たれた低速モードでは、実線αで示す様に、トロイダル型無段変速機４の変速比を、ギヤード・ニュートラル状態を実現できる値（ＧＮ値、ＧＮポイント）から減速側に変化させる程、無段変速装置全体としての変速比を停止状態（変速比０の状態）から前進方向（＋：正転方向）に、増速する方向に変化させられる。又、同じくＧＮ値から増速側に変化させる程、同じく停止状態から後退方向（−：逆転方向）に増速する方向に変化させられる。一方、前記高速用クラッチ８が接続され、前記低速用クラッチ７の接続が断たれた高速モードでは、実線βで示す様に、前記トロイダル型無段変速機４の変速比を増速側に変化させる程、前記無段変速装置全体としての変速比を（前進方向に）増速側に変化させられる。

上述した様な無段変速装置を組み込んだ車両では、アクセルペダルの操作（アクセル開度）や車両の走行速度（車速）から得られる、その時点での車両の走行状態（運転状態）に基づいて、制御器１６により、前記無段変速装置の最適な変速比（目標変速比）を求める。そして、この目標変速比を実現すべく、前記制御器１６の制御信号に基づいてステッピングモータ１７を駆動し、変速比制御弁２２を切り換える事により、トロイダル型無段変速機４の変速比を、前記目標変速比に対応する目標変速比に調節する。又、これと共に、必要に応じて（無段変速装置の目標変速比に応じて）シフト用電磁弁２０を切り換える事により、前記低速用、高速用各クラッチ７、８の断接状態を切り換え、必要な走行モード（低速モード或いは高速モード）を選択する。これらにより、前記無段変速装置の変速比を、その時点での車両の走行状態に応じた最適な値（目標変速比）に調節する。

又、特許文献３には、上述の様な、無段変速装置の変速比を車両の走行状態（運転状態）に基づいてその時点の最適な値に自動的に調節する自動変速モードの他、運転者（ドライバー）の意思（操作）に応じて前記変速比を有段式に変化させる手動変速モードでも運転を行える様にした構造が記載されている。この特許文献３に記載された構造の場合には、予め設定した複数段（例えば、５段、５速。尚、トロイダル型無段変速機単独の構造で、６段或は８段に設定したものが、既に実用化されている）のうちの何れかの変速段に、運転者の操作に基づいて変速可能としている。

この様な手動変速モード付の無段変速装置の場合、自動変速モードを選択した状態では、この無段変速装置の変速比を、車速やアクセル開度等の車両状況に応じて最適な値にする。この為に、前記制御器１６が、前記高速用、低速用両クラッチ用切換弁２５、２６を制御する。そして、前記低速用、高速用両クラッチ７、８の断接状態を切り換える事に加え、前記変速比制御ユニット１５への圧油の給排状態を切り換えて、前記トロイダル型無段変速機４の変速比を制御する。この状態では、前記制御器１６が適切と判断する変速比を実現して、運転者による変速動作を不要にし、運転者の負担軽減、延いては運転者の運転疲労軽減を図れる。これに対して、前記手動変速モードを選択した状態では、前記予め設定した複数段の変速段のうちから、運転者が任意で変速比（変速段）を選択可能になる。

上述の様な、前記手動変速モードを設定する技術を、前記低速用、高速用両クラッチ７、８の断接に基づいて選択される低速モードと高速モードとを備えた無段変速装置に適用した場合、変速操作に伴う運転者の違和感を低減乃至は解消する為の工夫が必要になる。即ち、運転者が選択した変速比である目標変速比と、現在の変速比である現状変速比との間に、前記低速モードと前記高速モードとの切換ポイントが存在する場合には、前記目標変速比を実現する為には、前記低速用、高速用両クラッチ７、８の断接を行う必要がある。但し、これら両クラッチ７、８の断接は瞬時に行われるのではなく、或る程度の時間を要する。この為、上述の様に、目標変速比と現状変速比との間に切換ポイントが存在すると、この目標変速比を得られるまでに、運転者が予想するよりも多くの時間を要する（時間的遅れ＝タイムラグを生じる）。

即ち、前記両モード同士を切り換える場合には、モード切換に伴うショックを防止する為に、それまで接続を断たれていたクラッチを接続し、前記低速用、高速用両クラッチ７、８を同時に接続する瞬間を設定してから、それまで接続していたクラッチの接続を断つ。この様なモード切換時には、モード切換制御を開始してから完了するまでの時間である、モード切換制御時間に、或る程度の時間を要する事が避けられない。例えば、前記ショックの防止とエンジンの吹き上がり防止とを図る為に、前記低速用、高速用両クラッチ７、８を同時に接続する瞬間を確保する必要上、制御器がそれまで接続を断たれていたクラッチを接続すべき指令を発してから、実際に当該クラッチが接続されるまで待つ必要があった（時間的遅れが生じる）。

この様な時間的遅れは、油圧回路の抵抗等により生じるもので、その長さは油温やクラッチを接続する為のピストンの構造（ストローク量等）によって変化し、一定ではない。何れにしても、前記時間的遅れが存在すると、運転者が所望の変速比を選択してから、実際にその変速比で動力の伝達を行い始めるまでに、運転者が予想するよりも長い時間を要し、この運転者に違和感を与えるだけでなく、著しい場合にはその間に車両状態が変化して、目標変速比が実現された時点で、既にその目標変速比が車両状態に対して必ずしも適切な変速比ではなくなる可能性がある。特に、手動モードを選択して運転者が変速操作を行う場合、運転者は、変速操作を行うと同時に変速比が切り換わる事を期待する為、運転者に与える違和感が大きくなり易い。具体的には、運転者が変速操作を行ってから、実際に期待する加速感や減速感を得られるまでに要する時間が長くなって、運転者に大きな違和感を与え易い。

この点に関して、運転者に違和感を与える態様に就いて、以下に説明する。尚、低速用、高速用両クラッチの断接に伴う、低速モードと高速モードとの切換を円滑に行ったり、故障時に急激な変速比変動を生じる事を防止する為の構造に関する発明が、例えば特許文献４、５に記載される等により、従来から知られている。但し、これら従来から知られている技術は、上述の様な、運転者に与える違和感を防止すべく、モード切換に要する時間を短縮する事を意図したものではない。

上述の様に、目標変速比を得られるまでに、運転者が予想するよりも多くの時間を要する場合に就いて説明する。前記低速モードと前記高速モードとを切り換えるべく、前記低速用、高速用両クラッチ７、８を断接する際には、先ず、前記制御器１６がこれら両クラッチ７、８を断接させるべき指令を発する。但し、実際に、それまで接続を断たれていたクラッチ７（８）が接続されて動力を伝達できる状態になるまでには、図９に示す様に、或る程度の時間的遅れ（応答遅れ）を生じる。この図９は、手動変速モードを設定する技術を、前記低速用、高速用両クラッチ７、８の断接に基づいて選択される低速モードと高速モードとを備えた無段変速装置に適用した場合の、各部の動きを示している。この図９に示した制御では、前進１速と前進２速との間にモード切換ポイントが存在する構造で、運転者が変速操作を行った場合に、トロイダル型無段変速機（バリエータ）の変速比を前記モード切換ポイントに見合う値（例えば０．４４）にまで調節してから、前記両モードの切換動作を開始する様にしている。具体的には、前記両クラッチ７、８を同時に接続した後、それまで接続していたクラッチの接続を断ち始めてから、前記トロイダル型無段変速機の変速動作を開始する様にしている。この様な一連の動作を表した図９から明らかな通り、トロイダル型無段変速機の変速比調節と前記両モードの切換動作とを時間的に前後して行うと、運転者が変速操作を行ってから、選択した変速比を実現できるまでに要する時間が長くなる。この点に就いて、更に、前記図９に加えて図８を参照しつつ説明する。

例えば、車両が加速している過程では、低速モードから高速モードに切り換える必要が生じる。このモード切換の際には、図９の「※１」部分での運転者（ドライバー）の指令に基づき、図８の点イで示した、これら両モードの変速比が互いに一致する点（回転一致点）で、先ず、図９の「※２」部分で示す様に、それまで接続を断たれていた前記高速用クラッチ８の接続を開始する。この高速用クラッチ８は、図９に「※３」で示した遅れ時間を経てから繋がれる。そして、図９の「※４」部分に示す様に、低速用、高速用両クラッチ７、８を同時に接続してから、図９に「※６」部分で示す様に、このうちの低速用クラッチ７の接続を断ってから、前記トロイダル型無段変速機４の変速を再開する。この様な制御は、例えば、特許文献５に記載されている様な、トルクシフトに伴う変速ショックを抑制すると共に、エンジンの吹き上がりを防止して、円滑なモード切換を行う為には必要な制御である。但し、この様な制御を行った場合、図９から分かる様に、前記制御器１６がモードを切り換えるべき指令を発してから実際に高速用クラッチ８が締結されるまで、上述の様な、時間的遅れを生じ、加速感が途切れて、運転者が意図する加速感を得られない可能性がある。

又、前記時間的遅れによる違和感は、上述の様な加速の為に行う、変速比を低速段から高速段に変えるシフトアップ時に限らず、例えば大きな加速性能を得たり、エンジンブレーキによる制動力を大きくする為に、変速比を高速段から低速段に変更する場合にも生じる。特に、手動変速モードを利用して走行中に、運転者がシフトダウンの変速操作を行った場合、運転者は、所望の加速性能やエンジンブレーキ性能を直ちに得られる事を期待する場合が多いと考えられる。これに対して、前述の様な時間的遅れを生じると、前述した様に、運転者に違和感を与えるだけでなく、目標変速比が実現された時点でその目標変速比が車両状態に対して必ずしも適切な変速比ではなくなる可能性がある。

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、変速比の制御装置中に、運転者が変速比を選択する手動変速モードを実現する機能を有する構造で、無段変速装置の変速比を、運転者が選択した変速比に迅速に変更可能で、しかも優れた信頼性及び耐久性を確保できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の無段変速装置は、入力軸及び出力軸と、このうちの入力軸側に配置されたトロイダル型無段変速機と、同じく出力軸側に配置された遊星歯車機構と、これらトロイダル型無段変速機と遊星歯車機構との動力伝達状態を切り換える為のクラッチ装置と、前記入力軸と前記出力軸との間の変速比を調節する為の制御器とを備える。
そして、前記クラッチ装置は、減速比を大きくする低速モードを実現する際に接続されて同じく小さくする高速モードを実現する際に接続を断たれる低速用クラッチと、この高速モードを実現する際に接続されて前記低速モードを実現する際に接続を断たれる高速用クラッチとを備える。
又、前記制御器は、前記低速用、高速用両クラッチの断接を制御する事で、変速状態を前記低速モードと前記高速モードとのうちの何れかのモードを選択するモード切換機能と、前記トロイダル型無段変速機の変速比を調節する変速比調節機能と、前記入力軸と前記出力軸との間の変速比を、それぞれが予め設定された互いに異なる変速比である複数段の値の何れかに、運転者の変速操作に基づいて調節する手動変速機能とを備える。
又、本発明の無段変速装置の場合には、上述した構成に加えて、前記複数段の値のうちの、隣り合う何れか２段の値同士の間に、前記低速モードと前記高速モードとの切換ポイントが存在する。

特に、本発明の無段変速装置に於いては、前記制御器は、前記手動変速機能に基づいて選択された目標変速比と現在の変速比である現状変速比との間に、前記低速モードと前記高速モードとの切換ポイントが存在する場合に、前記目標変速比が選択された事を検知した後、直ちに前記低速用クラッチと前記高速用クラッチとの断接制御を開始する。そして、これら両クラッチのうちでそれまで接続を断たれていたクラッチを接続しつつ、前記トロイダル型無段変速機の変速比を、前記切換ポイントで前記入力軸と前記出力軸との間の変速比が、前記低速モードと前記高速モードとの何れでも同じとなる回転同期変速比に向けて変化させる。更に、前記トロイダル型無段変速機の変速比がこの回転同期変速比となった状態で、前記両クラッチのうちでそれまで接続されていたクラッチの接続を断ってから、前記トロイダル型無段変速機の変速比を、前記目標変速比に見合う値に変化させる

本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記制御器に、前記入力軸と前記出力軸との間の変速比を、運転者の変速操作に基づかずに、その時点での運転状態に応じて自動的に調節する自動変速機能を持たせる。

上述の様に構成する本発明の無段変速装置によれば、変速比の制御装置中に、運転者が変速比を選択する手動変速モードを実現する機能を有する構造で、無段変速装置の変速比を、運転者が選択した変速比に迅速に変更可能で、しかも優れた信頼性及び耐久性を確保できる構造を実現できる。以下、その具体的理由に就いて説明する。

即ち、本発明の場合には、手動モードでの運転時に目標変速比を選択すると、直ちに低速用、高速用両クラッチの断接制御を開始する。この為、この目標変速比を実現する過程でモード切換が必要な場合であっても、複雑且つ面倒な制御を要する事なく、それまで接続を断たれていたクラッチが接続されるのを待つ為に、運転者に違和感を与えるほどの時間を要する事なく（違和感を与えるほどの時間的遅れを生じる事なく）、素早く前記両クラッチの断接状態を切り換えて、所望の変速比（運転者が希望する目標変速比）を得られる。

更に詳しく説明すると、手動変速モードで運転中、運転者が現状変速比との間にモード切換ポイントが存在する様な目標変速比を選択（変速指示、シフトアップ、シフトダウン何れの場合も含む）した場合には、前記モード切換ポイントを通過させる為に、次の２種類の動作が必要になる。第一に、トロイダル型無段変速機の変速比を、前記モード切換ポイント（前述の図８のイ点）の変速比に合わせる。第二に、前記低速用、高速用両クラッチのうちで、それまで接続されていたクラッチの接続を断ち、それまで接続されていなかったクラッチを接続する。これら両クラッチの断接に要する時間を比べると、接続を断つのは極く短時間で済むのに対して、接続する為に要する時間は比較的長くなる。従って、前記トロイダル型無段変速機の変速比をモード切換ポイントに合わせる為に要する時間を利用して、それまで接続されていなかったクラッチを接続すれば、現状変速比との間にモード切換ポイントが存在する様な目標変速比を選択した場合でも、それ以外の場合と同様、運転者に違和感を与えるほどの時間的遅れを生じる事なく、素早く目標変速比を得られる事になる。

ところで、それまで接続されていなかったクラッチを接続する為には、当該クラッチ（現在低速モード中であれば高速用クラッチ、現在高速モード中であれば低速用クラッチ）への締結を発生させるべく、当該クラッチに付属の油圧シリンダの油圧室内に通じる、比例電磁ソレノイドバルブ等の制御弁（前述の図７に示した、高速クラッチ用切換弁２５又は低速クラッチ用切換弁２６）を開放（ＯＮ）する。そして、当該クラッチに関する油圧室内の圧力を上昇させて油圧ピストンを前進させ、当該クラッチを接続する。本発明の場合には、この様にクラッチを接続する際に、この油圧ピストンの無効ストローク（クラッチ締結力が発生する以前のストローク）中に、前記トロイダル型無段変速機の変速比を前記モード切換ポイントまで変速する。そして、このトロイダル型無段変速機の変速比がモード切換ポイントに到達した頃には、新たに接続すべきクラッチ（当該クラッチ）を含めて、前記高速用、低速用両クラッチが確実に接続された状態となっている。この状態から、それまで接続されていたクラッチ（それまでが低速モードであれば低速用クラッチ、それまでが高速モードであれば高速用クラッチ）の接続を断つ。前述した通り、油圧式のクラッチの接続を断つのに要する時間は極く短時間で済む為、上述した一連の動作により、前記モード切換ポイントを跨いだ変速を、それ以外の場合と同様、運転者に違和感を与える事なく、迅速に行える。

例えば、無段変速装置の手動変速モードに関して、前進状態で実現可能な変速比を、１速からｎ速までのｎ段階（例えば、ｎ＝５〜８）に分割（ｎ段階の固定変速比を設定）し、低速モードから高速モードへのモード切換ポイントが、１速と２速の間に設定されている場合に就いて考える。即ち、１速を図８のロ点（低速モード領域）に、２速を同じくハ点（高速モード領域）に、それぞれ設定した場合に就いて考える。この場合、運転者が１速（低速モード）から２速（高速モード）にシフトアップ変速操作を行うと、トロイダル型無段変速機が、一旦、１速の変速比を実現する為の、前記ロ点に対応する変速比から、低速モードでの最も高速側変速比（モード切換ポイント＝低速用、高速用両クラッチの回転同期変速比＝図８のイ点に対応する変速比＝トロイダル型無段変速機としての最減速側変速比＝最ＬＯＷ変速比）まで、減速方向に変速する。そして、この図８のイ点でモード切換（高速用、低速用両クラッチの断接）を行ってから、前記トロイダル型無段変速機の変速比を、前記２速の変速比を実現する為の、前記ハ点に対応する変速比まで、増速方向に変速する。２速（高速モード）から１速（低速モード）にシフトダウンする場合には逆の動作で、前記モード切換ポイント（イ点）を通過して前記高速用、低速用両クラッチの断接を行って、前記２速（図８のハ点）から前記１速（図８のロ点）に変速（シフトダウン）する。

上述の様に、途中にモード切換ポイントが存在する１速と２速との間で変速する場合には、シフトアップ（１速→２速）、シフトダウン（２速→１速）の何れの場合でも、前記高速用、低速用両クラッチの断接させる為の制御が必要になる。この際、前記トロイダル型無段変速機の変速比が、最減速側（最ＬＯＷ側）変速比まで調節された状態から、前記モード切換の為の制御（前記高速用、低速用両クラッチの断接制御）を開始した場合には、このモード切換の為の制御時間中、前記トロイダル型無段変速機の変速比を最減速側に保持したまま（最減速側で待機）にしなければならない（前述の図９に「※４」部分で示した待ち時間が必要になる）。この様な待ち時間が必要になる事は、前記１速と２速との間の変速に要する時間を長くする事に結び付き、これら１速と２速との間の変速に要する時間と、他の変速段同士の間の変速に要する時間との間に大きな差を生じる事になり、変速操作時に操作感が悪化する原因となる。

これに対して、本発明によれば、モード切換の為に前記トロイダル型無段変速機の変速比を（図８のイ点に対応する最減速側変速比に）調節し始めるのと同時に、それまで接続を断たれていて、次に接続されるべきクラッチの接続作業を開始するので、前記操作感の悪化を低減できる。即ち、前記トロイダル型無段変速機の変速比の調節は、前記接続されるべきクラッチが前記無効ストローク分駆動される間に行う。そして前記トロイダル型無段変速機の変速比が、モード切換ポイントに対応する最減速側にまで調節された状態で、前記それまで接続されていなかったクラッチの接続を完了させる。従って、この状態で、前記トロイダル型無段変速機の変速比を前記最減速側に保持したままにする、前述の様な待ち時間は不要になり、このトロイダル型無段変速機の変速比が最減速側に調節された瞬間に、それまで接続されていたクラッチの接続を断ち、この変速比を直ちに増速側に向けて調節し始める事ができる。この結果、手動変速モードで運転中、目標変速比を実現する過程でモード切換が必要な場合であっても、素早く、この目標変速比を得られる。

本発明の実施の形態の１例を説明する為の、無段変速装置のブロック図。 変速比制御の為の油圧回路の１例を示す図。 低速モードから高速モードへのモード切換を伴う変速比調節時の制御の動作を説明する為のフローチャート。 同じく、各部の動作状況を示すタイムチャート。 同じく、低速用、高速用両クラッチの油圧室内に導入されている油圧の変化状況を示す線図。 従来から知られている無段変速装置の１例を示すブロック図。 同じく変速比制御の為の油圧回路を示す図。 無段変速装置全体の速度比と、この無段変速装置に組み込まれたトロイダル型無段変速機の速度比との関係を示す線図。 従来から考えられていた構造で、低速モードから高速モードへのモード切換を伴う変速比調節時の制御の動作を説明する為のフローチャート。

図１〜３は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例の無段変速装置では、図１に示す様に、変速比制御の為の制御器１６に、ポジションスイッチ３７及びアクセルセンサ３４の信号等、前述した従来構造の場合と同様の信号に加えて、シフトセンサ３５及び加速度センサ３６の信号を入力している。前記ポジションスイッチ３７は、図２に示した手動油圧切換弁３２ａが選択したシフトレバーの位置（前進、後退、ニュートラル、パーキング）を検出するもので、従来から知られている無断変速装置の場合も備えているのに対して、前記シフトセンサ３５は、前記手動油圧切換弁３２ａにより手動変速モード（図２の手動油圧切換弁３２ａ中のＭポジション）が選択された場合に、パドルシフトレバー等の手動変速用の変速比切換装置により、何れの変速比（変速段）が選択されたかを検出する為のものである。又、前記アクセルセンサ３４は、アクセルペダルの踏み込み量を検出するもので、前記加速度センサ３６は、車両（車体）の加速度を検出するものである。

本例の無段変速装置は、図１〜２に示す様な構成を採用し、入力軸３と出力軸９との間の変速比を適切に調節する。即ち、運転者が前記手動油圧切換弁３２ａにより自動変速モード（図２の手動油圧切換弁３２ａ中のＤポジション）を選択した場合には、従来から広く知られている無段変速装置の場合と同様に、前記無断変速装置の変速比を、車速やアクセル開度等の車両状況に応じて最適な値に調節する。即ち、この場合には、前記制御器１６が、図２に示した高速用、低速用両クラッチ用切換弁２５、２６を制御して、低速用、高速用両クラッチ７、８の断接状態を切り換える他、変速比制御ユニット１５ａへの圧油の給排状態を切り換えて、トロイダル型無段変速機４の変速比を制御する。この状態では、前記制御器１６が適切と判断する変速比を実現して、運転者による変速動作を不要にし、運転者の負担軽減、延いては運転者の疲労軽減を図れる。これに対して、前記手動変速モードを選択した状態では、前記変速比切換装置により、予め設定した複数段の変速段のうちから、運転者が任意で変速比（変速段）を選択可能になる。

以上の構成及び作用に就いては、従来から広く知られている無段変速装置の場合と同様である。本例の無段変速装置の特徴は、運転者が前記手動油圧切換弁３２ａにより手動変速モードを選択している状態で、選択された目標変速比と現在の変速比である現状変速比との間に、前記低速モードと前記高速モードとの切換ポイントが存在する場合の動作にある。即ち、前記目標変速比が選択された事を検知した後、直ちに低速用クラッチ７と高速用クラッチ８との断接制御を開始する事で、前記目標変速比を得られるまでに要する時間の短縮を図る点にある。そこで、本例の特徴である前記動作に就いて、図３〜５を参照しつつ説明する。

本例の場合には、前記手動変速モードを選択した場合に、低速モードと高速モードとのモード切換ポイントが、１速と２速との間に存在する様に、変速比の段を設定している。
先ず、図３のフローチャートに示した様に、ステップ１で、変速制御が開始された（運転者が変速指令を出している）か否か、例えば、１速から２速にシフトアップする指令がなされたか否かを判定する。この判定は、前記シフトセンサ３５から送られてくる信号に基づき、運転者がセレクトレバー操作を行ったか否かにより判定する。変速制御が開始されていない場合には、そのまま終了する。但し、前記ステップ１での判定では、運転者の変速要求のみではなく、例えばアンダーラン判定制御やオーバラン制御等、走行速度とエンジンの回転速度との関係で、選択された変速比（変速段）が不適切である場合に、運転者の意思に関係なく、強制的に変速する変速制御が開始された場合も、変速制御が開始されたとしても良い、但し、この様な強制的な変速は、運転者の意思と関係無く行われる為、運転者の違和感防止の面からは、特に素早い変速動作は必要としない為、以下に述べる様な、本例特有の制御を行う必要性は乏しい。

前記ステップ１で、変速制御が開始されたと判定した場合には、次のステップ２で、運転者が選択した目標変速比を実現する為に、前記低速モードと前記高速モードとの切換（モード切換）が必要であるか否かを判定する。
モード切換が不要である場合には、ステップ３に進み、クラッチ装置６（低速用、高速用両クラッチ７、８）の断接を行う事なく、トロイダル型無段変速機４の変速比を調整するのみで、前記目標変速比を実現する。

前記ステップ２で、モード切換が必要である場合には、ステップ４、５に進み、クラッチ装置６（低速用、高速用両クラッチ７、８）の断接を開始（それまで接続を断たれていたクラッチの接続作業を開始）すると同時に、前記トロイダル型無段変速機４の変速比調整を開始する。このトロイダル型無段変速機４の変速比の調整は、この変速比が、前記低速モードと前記高速モードとの切換ポイントに見合う変速比（トロイダル型無段変速機として最も減速側の変速比＝回転同期変速比）に達するまで行う。そして、ステップ６で、前記トロイダル型無段変速機４の変速比が最も減速側の変速比である回転同期変速比（例えば０．４４）に達したと判定した場合には、次のステップ７、８に進み、前記ステップ４以前に接続されていたクラッチの接続を断つと共に、前記トロイダル型無段変速機４の変速比を、前記目標変速比を得られる値に調節し、この目標変速比を得る為の制御を終了する。

これら一連の制御に伴う各部の動きを示した図４を、前述の図９と比較すれば明らかな通り、本例の様に、この図４の「※１」部分及び「※２」部分に示す様に、目標変速比が選択された事を検知した後、直ちに前記低速用クラッチと前記高速用クラッチとの断接制御を開始する事で、前記図４の「※３」に示した、クラッチ接続に要する時間遅れが、変速動作に要する時間の増大にそのまま足される事を防止して、前記目標変速比を得られるまでに要する時間の短縮を図れる。
尚、前記ステップ４で、前記低速用、高速用両クラッチ７、８が接続されているか否かは、これら両クラッチ７、８に付属の油圧室内の油圧により（油圧室内の圧力が接続するに足りる圧力であるか否かで）判定する事ができる。

又、図５は、低速モードから高速モードに切り換えるべく、それまで接続を断たれていた高速用クラッチ８を接続し、前記両クラッチ７、８が同時に接続されている時間を設定してから、それまで接続されていた低速用クラッチ７の接続を断つ状態を、前記油圧の変化により示している。低速モードから高速モードに切り換える場合、先ず、ａ点で制御器１６から高速用クラッチ８を接続すべき旨の信号が送信され、破線で示す様に、この高速用クラッチ８に付属の油圧室内の圧力が上昇する。この圧力上昇は、クラッチ板の移動等の為、ｂ部分（図４の「※３」部分に相当する）で一旦鈍る。この圧力上昇が鈍る部分が、動力を伝達する締結力は得られない、無効ストロークに対応する部分となる。前記油圧室内の圧力は、この無効ストロークに対応する部分を経過した後、急激に上昇し、この急激に上昇した部分ｃで、前記高速用クラッチ８が接続され始める。図５に示した例では、この高速用クラッチ８を接続すべき指令が出されてから、実際に両クラッチ７、８が接続されるまでの時間は、前記無効ストロークに対応する約０．３秒を含めて、約０．５秒必要であった。本発明の場合には、このうちの無効ストローク時間である約０．３秒の間に、前記トロイダル型無段変速機の変速比を、前記切換ポイントに見合う変速比（回転同期変速比）に調節する為、前記無効ストローク時間である約０．３秒が、切換ポイントを挟む変速動作に要する時間に足される事が無くなる。要するに、この無効ストローク時間である約０．３秒分、変速動作に要する時間を短縮できる。

上述の様に本例の場合には、手動変速モードで走行中、運転者が変速操作を行った場合で、選択した目標変速比に変速する途中にモード切換ポイントが存在する場合に、運転者の変速操作（又は、目標変速比への変速制御開始）と同時に、それまで接続を断たれていたクラッチの接続を開始する。この為、当該クラッチに付属の油圧室内のピストンの作動遅れによる、高速用、低速用両クラッチが同時に接続されるまでに要する時間を短縮できる。この結果、手動変速モードでの素早いモード切換制御を、複雑な制御を行う事なく実現できて、運転者の違和感防止や、迅速な危険回避動作が可能になる。
尚、手動変速モード中のモード切換ポイントは１速と２速との間に限らず、２速と３速との間等、他の部分に設定する事もできる。

本発明は、トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とクラッチ装置とを組み合わせて、低速モード状態で入力軸を一方向に回転させたまま出力軸の回転方向を、停止状態を挟んで変換可能な、所謂ギヤード・ニュートラル型の無段変速装置は勿論、所謂パワー・スプリット型の無段変速装置でも実施できる。このパワー・スプリット型の無段変速装置は、トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とクラッチ装置とを組み合わせて、低速モード状態でこのうちのトロイダル型無段変速機で動力を伝達し、高速モード状態でトロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを通じて動力を伝達する事により、このトロイダル側無段変速機を通過するトルクを低減する。

１ エンジン
２ ダンパ
３ 入力軸
４ トロイダル型無段変速機
５ 遊星歯車機構
６ クラッチ装置
７ 低速用クラッチ
８ 高速用クラッチ
９ 出力軸
１０ 入力側ディスク
１１ 出力側ディスク
１２ パワーローラ
１３ アクチュエータ
１４ 押圧装置
１５、１５ａ 変速比制御ユニット
１６ 制御器
１７ ステッピングモータ
１８ ライン圧制御用電磁開閉弁
１９ 変速比補正用電磁弁
２０ シフト用電磁弁
２１ 制御弁装置
２２ 変速比制御弁
２３ 差圧シリンダ
２４ａ、２４ｂ 補正用制御弁
２５ 高速クラッチ用切換弁
２６ 低速クラッチ用切換弁
２７、２７ａ、２７ｂ 給油ポンプ
２８ 油溜
２９ 押圧力調整弁
３０ 低圧側調整弁
３１ａ、３１ｂ 油圧室
３２、３２ａ 手動油圧切換弁
３３ 減圧弁
３４ アクセルセンサ
３５ シフトセンサ
３６ 加速度センサ
３７ ポジションスイッチ

特開平１０−１９６７５９号公報 特開２００６−３４９１５９号公報 特開２０００−１９３０７７号公報 特開２００２−１６８３４０号公報 特開２００６−３４８９８８号公報

Claims (2)

1. 入力軸及び出力軸と、このうちの入力軸側に配置されたトロイダル型無段変速機と、同じく出力軸側に配置された遊星歯車機構と、これらトロイダル型無段変速機と遊星歯車機構との動力伝達状態を切り換える為のクラッチ装置と、前記入力軸と前記出力軸との間の変速比を調節する為の制御器とを備え、
   前記クラッチ装置は、減速比を大きくする低速モードを実現する際に接続されて同じく小さくする高速モードを実現する際に接続を断たれる低速用クラッチと、この高速モードを実現する際に接続されて前記低速モードを実現する際に接続を断たれる高速用クラッチとを備えたものであり、
   前記制御器は、前記低速用、高速用両クラッチの断接を制御する事で、変速状態を前記低速モードと前記高速モードとのうちの何れかのモードを選択するモード切換機能と、前記トロイダル型無段変速機の変速比を調節する変速比調節機能と、前記入力軸と前記出力軸との間の変速比を、それぞれが予め設定された互いに異なる変速比である複数段の値の何れかに、運転者の変速操作に基づいて調節する手動変速機能とを備えた無段変速装置に於いて、
   前記制御器は、前記手動変速機能に基づいて選択された目標変速比と現在の変速比である現状変速比との間に、前記低速モードと前記高速モードとの切換ポイントが存在する場合に、前記目標変速比が選択された事を検知した後、直ちに前記低速用クラッチと前記高速用クラッチとの断接制御を開始し、これら両クラッチのうちでそれまで接続を断たれていたクラッチを接続しつつ、前記トロイダル型無段変速機の変速比を、前記切換ポイントで前記入力軸と前記出力軸との間の変速比が、前記低速モードと前記高速モードとの何れでも同じとなる回転同期変速比に向けて変化させ、前記トロイダル型無段変速機の変速比がこの回転同期変速比となった状態で、前記両クラッチのうちでそれまで接続されていたクラッチの接続を断ってから、前記トロイダル型無段変速機の変速比を、前記目標変速比に見合う値に変化させる事を特徴とする無段変速装置。
2. 制御器が、入力軸と出力軸との間の変速比を、運転者の変速操作に基づかずに、その時点での運転状態に応じて自動的に調節する自動変速機能を備える、請求項１に記載した無段変速装置。

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