JP5463425B2

JP5463425B2 - 車両用無段変速装置

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Publication number: JP5463425B2
Application number: JP2012557858A
Authority: JP
Inventors: 巧篠島; 祥子野地; 博政中村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; NSK Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; NSK Ltd
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2032-01-12
Also published as: WO2012111364A1; US20140179480A1; BR112013020766A2; US8926472B2; EP2677212A1; CN103261753A; JPWO2012111364A1

Description

この発明は、たとえば、自動車のほか、建設用車両、農業用車両などの作業用車両を含む、車両の自動変速装置として利用される、車両用無段変速装置の改良に関する。

車両用の自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）として、歯車式で有段（たとえば前進４〜８段、後進１〜２段など）の変速機構を有し、走行中の変速比を無段階には調整できない、有段変速装置が、従来から使用されている。このような有段変速装置としては、たとえば、トルクコンバータと遊星歯車機構とにより構成するもの（一般的なトルクコンバータ式ＡＴ）、あるいは、制御器により制御される油圧式あるいは電動式のアクチュエータにより、有段式の（手動）変速機の変速操作（シフトダウン、シフトアップ）とクラッチの断接操作とを自動的に行う自動マニュアルトランスミッション（ＡＭＴ：Automated Manual Transmission ）が知られている。

また、ベルト式無段変速機、トロイダル型無段変速機などの、変速比を無段階に調節できる無段変速機構により構成した無段変速装置である連続可変トランスミッション（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）の採用も、近年増加しつつある。さらには、このようなトロイダル型無段変速機などの無段変速機構と歯車式の差動機構（たとえば遊星歯車式変速機）とを、クラッチ装置により動力の伝達経路を切り換え自在とした状態で組み合わせて無限大の変速比を実現可能とした無段変速装置である変速比無限大トランスミッション（ＩＶＴ：Infinitely Variable Transmission）も、従来から知られている。このような有段変速装置あるいは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走行状態に応じて、最適な変速段や変速比（目標変速段、目標変速比）に調節するための変速制御を行うとともに、トルクコンバータのロックアップクラッチ制御や必要なクラッチの断接制御を行っている。

ところで、このような自動変速機を組み込んだ車両の運転時、運転者の誤操作あるいは故意の（意識して行われた）操作により、シフトレバーがその時点の車両の走行方向と逆方向の選択位置に操作される場合がある。すなわち、シフトレバーの選択位置が、Ｄレンジ（通常前進位置）、Ｌレンジ（高駆動前進位置）にあり、かつ、車両が前進している状態で、このシフトレバーがＲレンジ（後退位置）に操作されたり、逆に、シフトレバーの選択位置がＲレンジにあり、かつ、車両が後退している状態で、このシフトレバーがＤレンジやＲレンジに操作されたりする場合がある。このような操作のうち、運転者の故意の（意識して行われた）操作は、車両を車庫入れする場合などに行われる。すなわち、車庫入れの際に、車両が完全には停止していない状態で、たとえば「前進走行中にＤレンジ→Ｎレンジ→Ｒレンジ」や「後退走行中にＲレンジ→Ｎレンジ→Ｄレンジ」に操作（ガレージシフト）される場合がある。

また、農業用車両や建設用車両などの作業用車両では、作業中に前進と後退との切換が頻繁に行われるが、このような進行方向の切換が、その時点の車両の走行方向と逆方向の選択位置にシフトレバーを操作（シャトルシフト）することで行われる場合がある。このような場合に、そのままこのシフトレバーが操作された位置（操作位置）に対応する変速段や変速比に調節するとともに、この操作位置に対応するクラッチを接続すると、急減速、タイヤロック、エンストなどのように、車両の挙動が急激に変化したり、著しい場合には、プロペラシャフトの折損、変速装置内部の破損、クラッチバーストといった、車両や変速装置が損傷したりする可能性がある。

このような事情に鑑みて、特開２００７−３０９４３５号公報には、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせた無段変速装置で、上述のように、シフトレバーがその時点の車両の走行方向と逆方向の選択位置に操作された場合に、車両の挙動が急激に変化したり、この車両や変速装置が損傷したりすることを防止する技術が記載されている。具体的には、シフトレバーがその時点での走行方向と逆方向の選択位置に操作された場合に、無段変速装置の速度比を、一旦その時点の走行状態に応じた値に維持した状態のまま、クラッチ装置を接続し、この速度比を車両の停止状態を実現できる値に調節する技術が記載されている。

ただし、この文献に記載された無段変速装置では、シフトレバーがその時点の車両の走行方向と逆方向の選択位置に操作された状態で、クラッチ装置の接続を断つことは考慮していない。たとえば、農業用車両や建設用車両などの作業用車両では、運転者が逆方向への走行を意図して、シフトレバーをその時点での走行方向とは逆方向に操作した状態で、逆方向への走行をより早く実現するため、ないしは、その逆方向への加速を意図して、アクセルペダルを踏み込む場合がある。このような操作（シャトルシフト）は、運転者が、車両を迅速に停止させるとともに、逆方向に迅速に加速を行うことを意図して頻繁に行われる。このような操作が行われた場合に、この文献に記載された無段変速装置では、車両の走行速度に拘わらずクラッチ装置が接続されたままとなるため、車両がシフトレバーの選択方向とは逆方向（運転者が意図する方向とは逆方向）に、しばらく高速で走行し続ける可能性がある。このため、運転者の意図に沿った挙動（迅速な停止と加速）を実現できず、作業効率の低下を招く可能性がある。また、このような運転者の意図とは異なる車両の挙動は、運転者に違和感を与えるなど、好ましいものとはいえない。

特開２００４−１９０８０９号公報には、ベルト式無段変速機で、発進時にベルトがプーリに対し滑るのを防止するため、シフトレバーに連結されたガレージシフトコントロールバルブにより、前進クラッチおよび後進クラッチに導入する油圧を調節し、これらのクラッチの接続を円滑にする技術が記載されている。また、特許第３９２４１６４号公報には、ベルト式無段変速機で、シフトレバーがその時点の車両の走行方向と逆方向の選択位置に操作された場合に、ガレージシフトコントロールバルブにより、プーリによるベルトを挟持する力を適切に規制し、このベルトがプーリに対し滑ることを防止する技術が記載されている。ただし、これらの文献に記載された無段変速機では、ガレージシフトコントロールバルブを設ける分、部品点数が増大するとともに、構造並びに制御が複雑になり、信頼性の確保が面倒になる可能性がある。

特開２００６−３００２６８号公報および特開２００７−１８７２８８号公報には、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、いわゆる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を備えた無段変速装置を、建設用車両や農業用車両で用いる技術が記載されている。特開２００６−３００２６８号公報には、このようなギヤードニュートラル状態を実現できる無段変速装置で、前後進切換機構を設けることにより、前進側とともに後退側の速度比の変動幅（変速幅）も大きくする技術が記載されている。また、特開２００７−１８７２８８号公報には、前後進切換レバーの操作に伴って、その操作方向に対応する方向に発進すべく、トロイダル型無段変速機の変速比を徐々に増速させる技術が記載されている。ただし、これらの文献に記載された無段変速装置の場合には、その時点の車両の走行方向と逆方向の選択位置にシフトレバーが操作（シャトルシフト）されることを考慮していない。このため、このような操作が行われた際に、やはり運転者の意図に沿った挙動（迅速な停止と加速）を実現できない可能性がある。

特開２００７−３０９４３５号公報特開２００４−１９０８０９号公報特許第３９２４１６４号公報特開２００６−３００２６８号公報特開２００７−１８７２８８号公報

本発明は、上述のような事情に鑑みて、シフトレバーがその時点の車両の走行方向と逆方向の選択位置に操作された（ガレージシフト、シャトルシフトが行われた）場合に、車両が運転者の意図する方向とは逆方向に高速で走行し続けることを防止できる構造を備えた車両用無段変速装置を実現することを目的としている。

本発明の車両用無段変速装置は、従来構造と同様に、
無段変速機構と、
複数の歯車を組み合わせて構成される歯車式の差動機構と、
これらの無段変速機構と差動機構における動力の伝達経路を切り換えるクラッチ装置と、
これらの無段変速機構、差動機構、およびクラッチ装置の作動を切り換える制御器と、
を備え、
前記無段変速機構の入力側と出力側の比である変速比の調節に基づいて、前記差動機構を構成する前記複数の歯車の相対的変位速度を変化させることで、駆動源により入力軸を一方向に回転させた状態のまま出力軸の回転状態を、停止状態を挟んで正転および逆転に変換可能である。

なお、前記無段変速機構は、その変速比を無段階に調節できる変速機を意味し、たとえば、トロイダル型無段変速機、プーリ式無段変速機が該当する。また、前記歯車式の差動機構としては、たとえば、遊星歯車式変速機が該当する。さらに、前記制御器には、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）などのエンジンコンピュータを利用することができる。

特に、本発明は、前記制御器に、
車両の走行中に、シフトレバーがその時点の走行方向と逆方向の選択位置に操作された場合に、前記クラッチ装置を接続した状態で、前記無段変速装置全体の入力側と出力側の比である速度比を、その時点の走行状態に応じた値から、前記停止状態を実現できる０まで変化させる第一の機能のほかに、
前記シフトレバーがその時点の走行方向と逆方向の選択位置に操作された状態で走行する車両の走行速度が、所定速度よりも速い場合に、前記クラッチ装置の接続を断つ第二の機能を持たせている点に特徴がある。

好ましくは、前記制御器は、前記車両の走行速度が、前記所定速度よりも速い間は、前記接続を断った状態を維持し、前記車両の走行速度が、前記所定速度以下になった場合に、第一の機能に基づき、前記クラッチ装置を接続し、無段変速装置全体としての速度比を、車両の停止状態を実現できる０に調節するようにする。

また、本発明は、前記無段変速機構がトロイダル型無段変速機である場合に、好適に適用される。具体的には、前記クラッチ装置の断接状態の切り換えに基づいて低速モード（減速比を大きくするモード）と高速モード（減速比を小さくするモード）との切り換えが可能であり、このうちの低速モードは、このトロイダル型無段変速機の変速比を調節して前記差動機構を構成する複数の歯車の相対的変位速度を変化させることで、前記駆動源により前記入力軸を一方向に回転させた状態のまま前記出力軸の回転状態を、停止状態を挟んで正転および逆転に変換可能とするものであり、前記高速モードは、前記出力軸の回転状態を変えることなく、このトロイダル型無段変速機の変速比を変えることにより、前記無段変速装置全体としての速度比を変え、前記低速モードに比べて減速比の小さい状態を実現する、トロイダル型無段変速機が無段変速機構として用いられている場合である。

本発明の車両用無段変速装置によれば、シフトレバーがその時点の車両の走行方向と逆方向の選択位置に操作された（ガレージシフト、シャトルシフトが行われた）場合に、車両が運転者の意図する方向とは逆方向に高速で走行し続けることを防止できる。よって、このような場合に、この車両の挙動の急変化（急減速、タイヤロック、エンストなど）、並びに、この車両や変速装置の損傷（プロペラシャフトの損傷、変速装置内部の破損、クラッチバーストなど）を防止し、安全かつ迅速に、この車両を減速、停止することが可能となる。

特に、本発明では、このような効果を得るために、従来構造のように、部品点数が増大したり、制御が複雑になったりすることもないため、信頼性の確保も図りやすくなる。また、複雑な制御が不要になるため、制御干渉が生じることも防止できる。さらに、運転者の意図に沿った挙動を実現できるため、運転者の意図と車両の挙動とが不一致になることに起因した、運転者の誤操作を防止できる。

図１は、本発明の実施の形態の１例を示す、無段変速装置のブロック図である。図２は、本例の無段変速装置に組み込む油圧回路を示す図である。図３は、無段変速装置全体としての速度比とトロイダル型無段変速機の変速比との関係の１例を示す線図である。図４は、本例の特徴となる動作を示すフローチャートである。図５は、車両の走行速度とシフトレバーの操作位置とクラッチの断接状態との関係を示す線図である。

図１〜図５は、本発明の実施の形態を示している。本例においては、無段変速機構としてトロイダル型無段変速機４を、歯車式の差動機構として遊星歯車式変速機５を採用しており、これらを組み合わせることにより、入力軸３を回転させた状態のまま出力軸９を停止させられる、いわゆる無限大の変速比（ギヤードニュートラル（ＧＮ）状態、速度比０の状態）を実現できる無段変速装置を構成している。なお、無段変速機構としては、その他、プーリ式無段変速機などを挙げることができる。また、差動機構としては、シングルピニオン式か、ダブルピニオン式かを問わず、１つの遊星歯車式変速機を単体で用いることもできるし、複数の遊星歯車式変速機を組み合わせて用いることもできる。

図１は、本例の無段変速装置のブロック図を示している。また、図２は、本例の無段変速装置を制御するための油圧回路を示している。本例の場合は、このような無段変速装置の速度比を、シフトレバーがその時点の走行方向と逆方向の選択位置に操作された場合に、予め設定した条件に沿って変化させるように構成している。

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、直接またはトロイダル型無段変速機４を介して、遊星歯車式変速機５に伝達される。そして、この遊星歯車式変速機５の構成部材の差動成分が、クラッチ装置６（図２では、低速用クラッチ７および高速用クラッチ８として示されている）を介して、出力軸９に取り出される。また、トロイダル型無段変速機４は、入力側ディスク１０と、出力側ディスク１１と、複数個のパワーローラ１２と、それぞれが支持部材に相当する複数個のトラニオン（図示省略）と、アクチュエータ１３（図２参照）と、押圧装置１４と、変速比制御ユニット１５とを備える。

入力側ディスク１０および出力側ディスク１１は、互いに同心に、かつ、相対回転自在に配置されている。また、パワーローラ１２はそれぞれ、互いに対向する入力側および出力側ディスク１０、１１の内側面同士の間に挟持されて、これらの入力側および出力側ディスク１０、１１の間で動力（力、トルク）を伝達する。トラニオンはそれぞれ、パワーローラ１２を回転自在に支持している。アクチュエータ１３は、油圧式のもので、パワーローラ１２のそれぞれを支持したトラニオンを、それぞれの両端部に設けた枢軸の軸方向に変位させて、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ものである。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、入力側ディスク１０と出力側ディスク１１とを互いに近付く方向に押圧する。変速比制御ユニット１５は、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ために、アクチュエータ１３の変位方向および変位量を制御する。

図示の例の場合、変速比制御ユニット１５は、制御器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、ローディング圧制御用電磁開閉弁１８と、モード切換制御用電磁開閉弁１９（図２では、低速クラッチ用電磁弁２０、高速クラッチ用電磁弁２１として示される）と、これらの部材１７〜２１により作動状態を切り換えられる制御弁装置２２とにより構成されている。なお、制御器１６としては、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）などのエンジンコンピュータを利用することができる。また、図２に示される変速比制御弁２３と押圧力調整弁２４が、制御弁装置２２に相当する。変速比制御弁２３は、アクチュエータ１３への油圧の給排を制御するものであり、低速クラッチ用電磁弁２０および高速クラッチ用電磁弁２１はそれぞれ、低速用クラッチ７および高速用クラッチ８への圧油の導入状態を切り換えるものである。

ダンパ２部分から取り出した動力により駆動されるオイルポンプ２５から吐出した圧油は、制御弁装置２２並びに押圧装置１４に送り込まれる。すなわち、油溜２６（図２参照）から吸引されてオイルポンプ２５により吐出された圧油は、押圧力調整弁２４により所定圧に調整される。本例の場合は、アクチュエータ１３の油圧室２７ａ、２７ｂにそれぞれ設けた１対の油圧センサ２８ａ、２８ｂ（図１では油圧センサ２８として示される）の検出信号を、制御器１６に入力している。そして、この制御器１６は、これらの油圧センサ２８ａ、２８ｂにより検出される油圧室２７ａ、２７ｂの差圧（この差圧に対応する、トロイダル型無段変速機４を通過するトルク（通過トルク））と、油温センサ２９、入力側回転センサ３０、出力側回転センサ３１、出力軸回転センサ３２、アクセルセンサ３３などにより検出される、その他の状態量（変速比や油温、アクセル開度、車速など）とに基づいて、ローディング圧制御用電磁開閉弁１８の開閉状態を切り換える。そして、この開閉状態の切換に基づき、押圧力調整弁２４の開弁圧を調節し、プライマリーライン３４、ひいては、押圧装置１４が発生する押圧力を、運転状況に応じた最適な値に規制する。

押圧力調整弁２４により調整された圧油は、手動油圧切換弁３５、並びに、減圧弁３６、低速クラッチ用電磁弁２０または高速クラッチ用電磁弁２１を介して、低速用クラッチ７または高速用クラッチ８の油圧室内に送り込まれる。低速用クラッチ７は、減速比を大きくする（変速比無限大であるギヤードニュートラル（ＧＮ）状態を含む）低速モードを実現する際に接続されるとともに、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、高速用クラッチ８は、低速モードを実現する際に接続を断たれるとともに高速モードを実現する際に接続される。なお、低速クラッチ用電磁弁２０と高速クラッチ用電磁弁２１との切り換え（開閉）は、制御器１６により制御される。

図３は、トロイダル型無段変速機４の変速比（増速比）と無段変速装置全体としての速度比（増速比）との関係の１例を示している。たとえば、低速用クラッチ７が接続され、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で示すように、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）から減速するほど、無段変速装置全体としての速度比を停止状態（速度比０の状態）から前進方向（＋：正転方向）に増速させられる。また、トロイダル型無段変速機４の変速比を、ＧＮ値から増速するほど、停止状態から後退方向（−：逆転方向）に増速させられる。一方、高速用クラッチ８が接続され、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で示すように、トロイダル型無段変速機４の変速比を増速するほど、無段変速装置全体としての速度比を前進方向（＋正転方向）に増速させられる（低速モードよりも小さい減速比の状態を実現する）。

なお、一般的には、「変速比」は減速比であり、「速度比」は増速比であり、「変速比」の逆数が「速度比」となる（「速度比」＝１／「変速比」）。ただし、本発明の説明においては、トロイダル型無段変速機に関する入力側と出力側との間の比について「変速比」の用語を用い、無段変速装置全体に関する入力側と出力側との間の比について「速度比」の用語を用いている。この理由は、トロイダル型無段変速機の比なのか、無段変速装置全体としての比なのかを明確にしやすくするためである。したがって、本発明の説明において、「変速比」が減速比に、「速度比」が増速比に、必ずしも対応するものではない。

このよう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（運転状況）に基づいて、制御器１６により、無段変速装置全体としての最適な速度比（目標速度比）を求める。そして、この目標速度比を実現すべく、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を切り換えることにより、トロイダル型無段変速機４の変速比を、前記目標速度比に対応する目標変速比に調節する。また、これとともに、無段変速装置全体としての目標速度比に応じて、低速クラッチ用電磁弁２０と高速クラッチ用電磁弁２１とを切り換えることにより、低速用クラッチ７と高速用クラッチ８の断接状態を切り換えて、必要な走行モード（低速モードあるいは高速モード）を選択する。これらにより、無段変速装置の速度比を、その時点での車両の走行状態に応じた最適な値（目標速度比）に調節する。

さらに、本例の場合は、制御器１６に、車両の走行中に、運転席に設けたシフトレバーがその時点の走行方向と逆方向の選択位置に操作された場合に、クラッチ装置６を接続した状態、より具体的には、高速前進走行中はトロイダル型無段変速機４の変速比を減速させて高速用クラッチ８から低速用クラッチ７にクラッチ切り換えをし、この低速用クラッチ７を接続した状態、低速前進走行中あるいは後退走行中はそのまま低速用クラッチ７を接続した状態で、無段変速装置の速度比を、その時点の走行状態に応じた値から、前記停止状態を実現できる０まで変化させる機能（第一の機能）を持たせている。また、これとともに、このように無段変速装置全体としての速度比を、停止状態を実現できる０まで変化させた後、シフトレバーが操作された位置（操作位置）に応じた値に調節する機能、すなわちこの操作位置に応じた（発進）変速制御を行う機能も持たせている。

シフトレバーが前進位置（Ｄレンジ、Ｌレンジ）に操作された状態で、車両が前進走行中に、このシフトレバーが後退位置（Ｒレンジ）に操作された場合には、無段変速装置全体としての速度比を、その時点の前進走行に応じた値から、停止状態を実現できる０まで変化（減速）させる。すなわち、高速用クラッチ８が接続されている状態では、トロイダル型無段変速機４の変速比を減速側に変化させ、低速用クラッチ７に接続を切り換えた後、増速側に変化させる。一方、低速用クラッチ７が接続されている状態では、そのまま増速側に変化させる。次いで、後退方向に発進させるべく、無段変速装置全体としての速度比を、後退位置に応じた値に調節（後退方向に増速）する。すなわち、低速用クラッチ７が接続されている状態であるため、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。

逆に、シフトレバーが後退位置に操作された状態で、車両が後退走行中に、このシフトレバーが前進位置に操作された場合には、無段変速装置全体としての速度比を、その時点の後退走行に応じた値から、停止状態を実現できる０まで変化（減速）させる。すなわち、低速用クラッチ７が接続されている状態であるため、トロイダル型無段変速機４の変速比を減速側に変化させる。次いで、前進方向に発進させるべく、無段変速装置全体としての速度比を、前進位置に応じた値に調節（前進方向に増速）する。すなわち、低速用クラッチ７が接続されている状態であるため、トロイダル型無段変速機４の変速比を減速側に変化させる。そして、必要に応じて、高速用クラッチ８に接続を切り換えた後、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て、無段変速装置全体としての速度比を、前進位置に応じた値に調節（前進方向に増速）する（低速モードよりも小さい減速比の状態を実現する）。なお、このような変速制御に関しては、特開２００７−３０９４３５号公報に詳しく記載されているため、これ以上の説明は省略する。

特に、本例の場合には、制御器１６に、上述のような第一の機能を補う、次の機能も持たせている。すなわち、本例の場合には、シフトレバーがその時点の走行方向と逆方向の選択位置に操作された状態での車両の走行速度が、所定速度（たとえば２０ｋｍ／ｈ）よりも速い場合に、クラッチ装置６（低速用クラッチ７および高速用クラッチ８）の接続を断ち、さらには、所定の間、接続を断った状態を維持する、第二の機能を、制御器１６に持たせている。

制御器１６の第二の機能について、図４に示したフローチャートを参照しつつ説明する。なお、図４に示したフローチャートは、ガレージシフト制御（第一の機能に基づく制御）中に、たとえば運転者のアクセルペダルの踏み込みなどに伴って、車両の走行速度が所定速度（たとえば２０ｋｍ／ｈ）よりも速くなった場合の制御方法を示している。また、図４のフローチャートに示した作業は、イグニッションスイッチがＯＮされてからＯＦＦされるまでの間、繰り返し（自動的に）行われる。

まず、制御器１６は、ステップ１で、シフトレバーの選択位置が走行位置（たとえばＤレンジ、Ｌレンジ、Ｒレンジ）か否かを判定する。この判定は、たとえばシフトレバーの選択位置を検出するポジションスイッチ３７（図１参照）の検出信号に基づいて行う。ステップ１で、シフトレバーの選択位置が走行位置でない、すなわち非走行位置（たとえばＰレンジ、Ｎレンジ）であると判定された場合には、終了を介して、開始に戻る。一方、ステップ１で、シフトレバーの選択位置が走行位置であると判定された場合には、ステップ２に進む。

制御器１６は、ステップ２で、車両が実質的に走行中であるか否かを判定する。この判定は、たとえば出力軸回転センサ３２の検出信号により得られる、出力軸９の回転速度に基づいて行う。具体的には、たとえば車両の走行速度が１ｋｍ／ｈ以上である（車速≧１ｋｍ／ｈ）か否かにより判定する。このステップ２で、車両が走行中でない（停止中）と判定された場合には、終了を介して、開始に戻る。一方、ステップ２で、車両が走行中であると判定された場合には、ステップ３に進む。

制御器１６は、ステップ３で、現在ガレージシフト制御中（第一の機能に基づく運転中）であるか否かを判定する。すなわち、現在「シフトレバーがその時点の走行方向と逆方向の選択位置に操作され、かつ、クラッチ装置６（図２における低速用クラッチ７または高速用クラッチ８）が接続された状態で、無段変速装置全体としての速度比を、その時点の走行状態に応じた値から、停止状態を実現できる０まで変化させている」か否かを判定する。より具体的には、特開２００７−３０９４３５号公報の図３や図５などに記載された変速制御を、現在行っているか否かにより判定する。ステップ３で、現在ガレージシフト制御中でないと判定された場合には、終了を介して、開始に戻る。一方、ステップ３で、現在ガレージシフト制御中であると判定された場合には、ステップ４に進む。

制御器１６は、ステップ４で、現在の車両の走行速度が、所定速度（Ｖ₁、たとえば２０ｋｍ／ｈ）よりも速いか否かを判定する。すなわち、シフトレバーがその時点の走行方向と逆方向の選択位置に操作された状態で走行する車両の走行速度が、所定速度よりも速いか否かを判定する。この判定についても、たとえば出力軸回転センサ３２の検出信号を利用して行うことができる。ステップ４で、車両の走行速度が所定速度以下（たとえば２０ｋｍ／ｈ以下）であると判定された場合には、ステップ５に進む。

制御器は、ステップ５で、そのまま通常のガレージシフト制御を継続する。この場合、通常のガレージシフト制御中に、トロイダル型無段変速機４の変速比（ひいては無段変速装置全体としての速度比）を変更する速度（変速速度）は、安全かつ迅速に車両を停止させられる速度となるように、予め調節（チューニング）しておく（たとえば、この変速速度を車両の走行速度に応じた速度とする）。

一方、ステップ４で、車両の走行速度が所定速度（たとえば２０ｋｍ／ｈ）よりも速いと判定された場合には、ステップ６に進み、クラッチ装置６（低速用クラッチ７および高速用クラッチ８）の接続を断ち、かつ、所定の間、断った状態を維持する。すなわち、車両の走行速度が所定速度（Ｖ₁）以下になるまでの間は、クラッチ装置６（低速用クラッチ７および高速用クラッチ８）の接続を断ったままとする。そして、車両の走行速度が所定速度（Ｖ₁）以下になった後には、第一の機能に基づいて、クラッチ装置６（低速用クラッチ７）を接続し、無段変速装置全体としての速度比を、その時点の前進走行に応じた値から、停止状態を実現できる０まで変化（減速）させる（ガレージシフト制御を実行する）。なお、クラッチ装置６（低速用クラッチ７および高速用クラッチ８）の接続を断つには、制御器１６から低速クラッチ用電磁弁２０および高速クラッチ用電磁弁２１（図２参照）に対して、低速用クラッチ７および高速用クラッチ８（図２参照）の接続を断つ（接続を禁止する）旨の信号を送ることにより行う。

本発明の車両用無段変速装置によれば、シフトレバーがその時点の車両の走行方向と逆方向の選択位置に操作された場合、すなわち、ガレージシフトやシャトルシフトが行われた場合に、車両が運転者の意図する方向とは逆方向に高速で走行し続けることを防止できる。

すなわち、本発明の場合には、第一の機能に基づき走行中（減速中）の車両の走行速度が、たとえば運転者が逆方向への走行をより早く実現しようと、ないしは、その逆方向への加速を意図して、アクセル開度を大きくする（アクセルペダルを踏み込む）などにより、所定速度（たとえばＶ₁＝２０ｋｍ／ｈ）よりも速くなってしまった場合に、無段変速機構であるトロイダル型無段変速機４と歯車式の差動機構である遊星歯車式変速機３との間で動力を伝達するクラッチ装置６（低速用クラッチ７および高速用クラッチ８）の接続を断つ。これにより、エンジン１の駆動力がそれ以上車輪に伝達されることを防止できるため、車両を加速させることなく減速させて、この車両が運転者の意図する方向とは逆方向に高速で走行し続けることを防止できる。

また、本発明の場合には、車両の走行速度が所定速度（Ｖ₁）以下になれば、第一の機能に基づき、クラッチ装置６（低速用クラッチ７）を接続し、無段変速装置全体としての速度比を、車両の停止状態を実現できる０に調節できる。

したがって、本発明の車両用無段変速装置によれば、シフトレバーがその時点の走行方向と逆方向の選択位置に操作された場合に、車両の挙動の急変化や損傷を生じることなく、安全かつ迅速に、この車両を減速、停止させられ、さらには、運転者の意図する走行を迅速に可能とする。

しかも、本発明の場合には、特開２００４−１９０８０９号公報や特許第３９２４１６４号公報などに記載された従来構造のように、部品点数が増大したり、制御が複雑になったりすることもないため、信頼性の確保も図りやすくなる。また、複雑な制御が不要になるため、制御干渉が生じることも防止できる。さらに、運転者の意図に沿った挙動を実現できるため、運転者の意図と車両の挙動とが不一致であることに起因した、運転者の誤操作を防止できる。

本発明の車両用無段変速装置を実施する場合に、クラッチ装置６（低速用クラッチ７および高速用クラッチ８）の接続を断つ（クラッチ装置６を接続しない）のは、ガレージシフト制御中に、車両の走行速度が所定速度よりも速くなった場合に限らない。たとえば、運転者のアクセルペダルの踏み込みや下り坂の走行により、車両が所定速度よりも速く走行している状態で、運転者がシフトレバーをその時点の車両の走行方向と逆方向の選択位置に操作した場合には、ガレージシフト制御に移行することなく、即座にクラッチ装置６（低速用クラッチ７および高速用クラッチ８）の接続を断つ。たとえば、図５に示したように、車両が所定速度（Ｖ₁）よりも速い速度で、前進走行（後退走行）している状態で、シフトレバーをＤレンジからＮレンジを介してＲレンジに操作（あるいは、ＲレンジからＮレンジを介してＤレンジに操作）した場合、シフトレバーがＲレンジ（Ｄレンジ）に操作されても、図５の下段に従来例として破線で示した場合とは異なり、クラッチ装置６（低速用クラッチ７および高速用クラッチ８）を接続しない。すなわち、本発明の場合には、図５の下段に実線で示したように、車両の走行速度が所定速度（Ｖ₁）以下になるまでの間は、クラッチ装置６（低速用クラッチ７および高速用クラッチ８）の接続を断った状態を維持し、車両の走行速度が所定速度（Ｖ₁）以下になった後に、クラッチ装置６（低速用クラッチ７）を接続し、無段変速装置全体としての速度比を、その時点の前進走行に応じた値から、停止状態を実現できる０まで変化（減速）させる（ガレージシフト制御を実行する）。

また、本発明の車両用無段変速装置を実施する場合に、クラッチ装置の接続を断った状態で、車両に減速力を付与することもできる。このように車両に減速力を付与する装置としては、サービスブレーキ、排気ブレーキなどの制動装置を利用できる。この場合、すでに車両に備わっている制動装置を利用できるため、装置のコストが増大することを防止できる。

また、車両に減速力を付与する装置として、減速力を付与することで得られるエネルギーを再利用可能に蓄えられる回生装置（たとえば、回転力としてエネルギーを保存するフライホイール、回生制動を行う電動モータ）も利用できる。この場合には、シフトレバーがその時点の車両の走行方向と逆方向の選択位置に操作された（ガレージシフト、シャトルシフトが行われた）場合に、迅速な減速を行える。また、減速力を付与する装置として、減速力を付与することで得られるエネルギーを再利用可能に蓄えられる回生装置を用いる場合には、この減速エネルギーを、停止状態を実現できる０まで変化させた後、シフトレバーの操作位置と同方向に発進（加速）する際の駆動力として利用することができ、燃費の向上（省エネ化）を図ることができる。

なお、必要に応じて、無段変速装置の出力軸の回転方向を切り換える前後進切換機構（たとえば、前進クラッチ、後退クラッチ）を備えることもできる。この場合、車両の速度が０の状態（ギヤードニュートラル状態）で、この前後進切換機構の切換（クラッチの断接）を行う。この前後進切換機構を設けることにより、ギヤードニュートラル（ＧＮ）を実現できる構造で、前進側とともに後退側の速度比の変動幅（変速幅）も大きくすることが可能となる。

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遊星歯車式変速機
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変速比制御ユニット
１６制御器
１７ステッピングモータ
１８ローディング圧制御用電磁開閉弁
１９モード切換制御用電磁開閉弁
２０低速クラッチ用電磁弁
２１高速クラッチ用電磁弁
２２制御弁装置
２３変速比制御弁
２４押圧力調整弁
２５オイルポンプ
２６油溜
２７ａ、２７ｂ油圧室
２８ａ、２８ｂ油圧センサ
２９油温センサ
３０入力側回転センサ
３１出力側回転センサ
３２出力軸回転センサ
３３アクセルセンサ
３４プライマリーライン
３５手動油圧切換弁
３６減圧弁
３７ポジションスイッチ

Claims

無段変速機構と、
複数の歯車を組み合わせて構成される歯車式の差動機構と、
これらの無段変速機構と差動機構における動力の伝達経路を切り換えるクラッチ装置と、
これらの無段変速機構、差動機構、およびクラッチ装置の作動を切り換える制御器と、
を備え、
前記無段変速機構の入力側と出力側の比である変速比の調節に基づいて、前記差動機構を構成する前記複数の歯車の相対的変位速度を変化させることで、駆動源により入力軸を一方向に回転させた状態のまま出力軸の回転状態を、停止状態を挟んで正転および逆転に変換可能である車両用無段変速装置であって、
前記制御器は、
車両の走行中に、シフトレバーがその時点の走行方向と逆方向の選択位置に操作された場合に、前記クラッチ装置を接続した状態で、前記無段変速装置全体の入力側と出力側の比である速度比を、その時点の走行状態に応じた値から、前記停止状態を実現できる０まで変化させる第一の機能と、
前記シフトレバーがその時点の走行方向と逆方向の選択位置に操作された状態で走行する車両の走行速度が、所定速度よりも速い場合に、前記クラッチ装置の接続を断つ第二の機能と、
を備える、ことを特徴とする車両用無段変速装置。
前記制御器は、前記車両の走行速度が、前記所定速度よりも速い間は、前記クラッチ装置の接続を断った状態を維持し、前記車両の走行速度が、前記所定速度以下になった場合に、第一の機能に基づき、前記クラッチ装置を接続し、無段変速装置全体としての速度比を、車両の停止状態を実現できる０に調節する、請求項１に記載した車両用無段変速装置。
前記無段変速機構がトロイダル型無段変速機であり、このトロイダル型無段変速機は、前記クラッチ装置の断接状態の切り換えに基づいて低速モードと高速モードとの切り換えが可能であり、このうちの低速モードは、このトロイダル型無段変速機の変速比を調節して前記差動機構を構成する複数の歯車の相対的変位速度を変化させることで、前記駆動源により前記入力軸を一方向に回転させた状態のまま前記出力軸の回転状態を、停止状態を挟んで正転および逆転に変換可能とするものであり、前記高速モードは、前記出力軸の回転状態を変えることなく、このトロイダル型無段変速機の変速比を変えることにより、前記無段変速装置全体としての速度比を変えるものである、請求項１に記載した車両用無段変速装置。