JP5982563B2 - 無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、変速比を無段階に調整可能な無段変速機に関する。

従来、走行用駆動源からの動力のみを駆動輪側に伝達可能なワンウェイクラッチを有する無段変速機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この無段変速機では、その状態が、ワンウェイクラッチの入力部材からワンウェイクラッチの出力部材への回転駆動力の伝達が阻止されているディスエンゲージ状態から、該入力部材から該出力部材へ回転駆動力が伝達されているエンゲージ状態へ移行するときの、走行用駆動源の出力回転速度の目標となる第１目標回転速度が規定されている。

無段変速機の制御部は、無段変速機がディスエンゲージ状態である場合において、走行用駆動源の出力回転速度が第１目標回転速度よりも低い第２目標回転速度となるように、走行用駆動源を制御し、走行用駆動源の出力回転速度が第１目標回転速度である場合の無段変速機の状態がディスエンゲージ状態からエンゲージ状態に移行する境界となる変速比となるように、該無段変速機の変速比を制御している。

このため、例えば、制御部は、無段変速機の状態がディスエンゲージ状態において、車両が減速したときには、該減速に応じて無段変速機の変速比を増加させる制御（所謂ロー側に変速させる制御）を行う。

また、無段変速機の制御部は、無段変速機の状態がディスエンゲージ状態からエンゲージ状態に移行する場合において、走行用駆動源の出力回転速度が第１目標回転速度となるように、当該走行用駆動源を制御している。

特開２０１３−４７４９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された無段変速機では、無段変速機の状態がディスエンゲージ状態である場合において、車両が減速されたときに該減速に応じて無段変速機の変速比を増加させる制御に遅れが生じると、入力部材の回転速度を充分に減少できず、ディスエンゲージ状態からエンゲージ状態に移行してしまう可能性がある。このように、車両を減速しようとしている運転者の意図に反して、走行用駆動源の駆動力が駆動輪に伝達されるおそれがある。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、車両が減速したときに、運転者の意図に反して、走行用駆動源の駆動力が駆動輪に伝達されることを防止できる無段変速機を提供することを目的とする。

本発明は、走行用駆動源からの回転駆動力が伝達される入力部と、駆動輪に回転駆動力を伝達する出力部と、前記入力部からの回転駆動力を変速して前記出力部に伝達する伝達部と、前記伝達部に連結可能な第１要素と前記出力部に連結可能な第２要素とを有し、前記第１要素が前記第２要素に対して一方側に相対回転しようとするときに前記第２要素に前記第１要素を固定し、他方側に相対回転しようとするときに前記第２要素に対して前記第１要素を空転させる一方向回転阻止機構とを備える無段変速機であって、当該無段変速機の変速比を制御する制御部を備え、当該無段変速機の状態が、前記第１要素から前記第２要素への回転駆動力の伝達が阻止されている第１状態から、前記第１要素から前記第２要素へ回転駆動力が伝達されている第２状態に移行するときの前記走行用駆動源の出力回転速度の目標となる第１目標回転速度が規定され、前記制御部は、車両への要求駆動力が０のとき、前記走行用駆動源の出力回転速度が前記第１目標回転速度よりも低い第２目標回転速度となるように前記走行用駆動源を制御し、前記走行用駆動源の出力回転速度が前記第１目標回転速度である場合の当該無段変速機の状態が前記第１状態から前記第２状態に移行する境界となる変速比となるように、当該無段変速機の変速比を制御し、車両への要求駆動力が０で、前記車両の走行速度が所定の速度未満のときには、前記車両が減速された場合であっても前記第１状態を維持可能な所定の変速比となるように当該無段変速機の変速比を制御することを特徴とする。

本発明の無段変速機においては、第１要素の回転速度が第２要素の回転速度を上回ってから第１要素の回転速度が第２要素の回転速度を下回った後の一方向回転阻止機構の捩れ（数度の捩れ）が開放されるまでの期間、第１要素から第２要素（ひいては、入力部から出力部）に駆動力が伝達される（すなわち、無段変速機の状態が第２状態となる）。このため、第１要素の回転速度が、第１状態から第２状態に移行する境界の回転速度以下である状態に維持されることで、第１状態に維持される。

また、走行用駆動源の出力回転速度が低くなると第１要素の回転速度も低くなる。従って、車両への要求駆動力が０のとき、制御部が、走行用駆動源の出力回転速度が第１目標回転速度よりも低い第２目標回転速度となるように走行用駆動源を制御することで、無段変速機の状態を第１状態に維持している。

車両が減速したときに、走行用駆動源の出力回転速度を一定に維持しつつ、無段変速機の状態が第１状態から第２状態に移行することを防止するためには、制御部は、第１要素の回転速度を減少させるために無段変速機の変速比を増加させればよい。しかしながら、制御の遅れ等により車両の減速に対する変速比の増加が間に合わない場合、第１要素の回転速度を充分に減少できずに第１要素の回転速度が第２要素の回転速度よりも大きくなり、無段変速機の状態が第１状態から第２状態に移行してしまう可能性がある。

無段変速機の変速比が、走行用駆動源の出力回転速度が第１目標回転速度のときに前記境界となる変速比である場合に、走行用駆動源の出力回転速度が第２目標回転速度に維持されていると、無段変速機の状態が第１状態から第２状態に移行するまでの車両の減速量は車両の走行速度が低下するほど小さくなる。従って、無段変速機の状態が第１状態から第２状態に移行する可能性は、車両の走行速度が低下するほど高くなる。

このため、制御部は、車両への要求駆動力が０で、車両の走行速度が所定の速度未満のときには、車両が減速された場合であっても第１状態を維持可能な所定の変速比となるように無段変速機の変速比を制御する。すなわち、制御部は、車両の減速に応じて第２要素の回転速度が小さくなった場合であっても、第１要素の回転速度が第２要素の回転速度を上回ることを抑制できるような（換言すれば、第１状態を維持可能なように）、無段変速機の変速比を制御する。

従って、車両の減速によって無段変速機の状態が第１状態から第２状態に移行することが防止され、車両を減速しようとしている運転者の意図に反して、走行用駆動源の回転駆動力が駆動輪に伝達されることを防止できる。

本発明において、前記所定の変速比は、前記駆動輪が制動されているときは第１変速比であり、前記駆動輪が制動されていないときは前記第１変速比よりも小さい第２変速比であり、前記第２変速比は、当該無段変速機の状態が前記第１状態から前記第２状態に移行する境界となる変速比よりも大きいことが好ましい。この構成によれば、駆動輪が制動されていないときに比べて駆動輪が制動されているときは変速比が大きく、駆動輪が制動されているときに比べて駆動輪が制動されていないときの無段変速機の状態が第１状態から第２状態に移行するときの変速比の変化量を小さく抑制することができる。これにより、駆動輪が制動されているときに比べて駆動輪が制動されていないときの無段変速機の状態が第１状態から第２状態に移行しやすくなる。

本発明において、変速比は無限大に設定可能であり、前記第１変速比が無限大であることが好ましい。この構成によれば、無段変速機の変速比が無限大である場合には、走行用駆動源の出力回転速度に依らずに第１要素の回転速度が０になる。この場合には、入力側から出力側へ回転駆動力が伝達されることがないので、無段変速機の状態は常に第１状態となる。従って、車両が減速されたときに、運転者の意図に反して、走行用駆動源の回転駆動力が駆動輪に伝達されることをより適切に防止できる。

本発明において、前記第１要素は、前記第２要素に回転自在に支持される揺動リンクであり、前記伝達部は、前記入力部の回転を前記揺動リンクの揺動に変換する複数のてこクランク機構で構成され、前記揺動リンクが前記出力部に対して一方側に相対回転しようとするときに該揺動リンクを前記出力部に固定し、他方側に相対回転しようとするときに該揺動リンクを前記出力部に対して空転させる一方向回転阻止機構を備え、前記てこクランク機構は、前記入力部の回転中心軸線を中心として回転自在な回転部の調節自在な回転半径調節機構と前記揺動リンクとをコネクティングロッドで連結して構成されているように構成することができる。

本発明において、前記制御部は、当該車両の減速度が大きい程、前記所定の速度を大きい速度に設定することが好ましい。ここで、本発明において、「減速度」は、加速度に「-1」を乗算した値であり、単位時間辺りの速度の減少量を表している。

この構成によれば、無段変速機の状態が第１状態から第２状態に移行するまでの車両の減速量が大きい段階で、無段変速機の変速比を所定の変速比に変更できる。従って、仮に変速比を変更する制御の遅れが生じた場合であっても、車両を減速しようとしている運転者の意図に反して、走行用駆動源の回転駆動力が駆動輪に伝達されることをより効果的に防止できる。

本発明の制御装置の実施形態の無段変速機を示す断面図。 本実施形態の回転半径調節機構、コネクティングロッド、揺動リンクを軸方向から示す説明図。 本実施形態の回転半径調節機構の回転半径の変化を説明する説明図。 本実施形態の回転半径調節機構の回転半径の変化と、揺動リンクの揺動運動の揺動角θ２の関係を示す説明図であり、（ａ）は回転半径が最大、（ｂ）は回転半径が中、（ｃ）は回転半径が小であるときの揺動リンクの揺動運動の揺動角を夫々示している。 本実施形態の回転半径調節機構の回転半径の変化に対する、揺動リンクの角速度ωの変化を示すグラフ。 本実施形態の無段変速機において、夫々６０度ずつ位相を異ならせた６つのてこクランク機構により出力軸が回転される状態を示すグラフ。 本実施形態の無段変速機の制御装置の構成を示す機能ブロック図。 揺動リンクの角速度及び出力軸の角速度と、第１状態及び第２状態との関係を示す図。 車速、偏心量及び走行用駆動源の出力回転速度と、第１状態及び第２状態との関係を示す図。 車両停止状態での偏心量と出力軸トルクとの関係を示す図。 車速が一定であるときの偏心量と走行用駆動源の出力回転速度との関係を示す図。 本実施形態の制御装置の処理を示すフローチャート。

以下、本発明の四節リンク機構型無段変速機の制御装置の実施形態を説明する。本実施形態の四節リンク機構型無段変速機は、変速比ｉ（ｉ＝入力軸の回転速度／出力軸の回転速度）を無限大（∞）にして出力軸の回転速度を「０」にできる変速機、所謂ＩＶＴ（Infinity Variable Transmission）の一種である。

図１及び図２を参照して、本実施形態の四節リンク機構型無段変速機１は、内燃機関であるエンジンや電動機等の走行用駆動源５０（図７参照）からの回転駆動力を受けることで入力中心軸線Ｐ１を中心に回転する中空の入力軸２（本発明の「入力部」に相当する）と、入力軸２に平行に配置され、図外のデファレンシャルギアやプロペラシャフト等を介して車両の駆動輪６０（図７参照）に回転動力を伝達させる出力軸３（本発明の「出力部」及び「第２要素」に相当する）と、入力軸２に設けられた６つの回転半径調節機構４とを備える。

各回転半径調節機構４は、カムディスク５と、回転ディスク６とを備える。カムディスク５は、円盤状であり、入力中心軸線Ｐ１から偏心して入力軸２と一体的に回転するように入力軸２に２個１組で夫々設けられている。各１組のカムディスク５は、夫々位相を６０度異ならせて、６組のカムディスク５で入力軸２の周方向を一回りするように配置されている。また、各１組のカムディスク５には、カムディスク５を受け入れる受入孔６ａを備える円盤状の回転ディスク６が偏心した状態で回転自在に外嵌されている。

回転ディスク６は、カムディスク５の中心点をＰ２、回転ディスク６の中心点をＰ３として、入力中心軸線Ｐ１と中心点Ｐ２の距離Ｒａと、中心点Ｐ２と中心点Ｐ３の距離Ｒｂとが同一となるように、カムディスク５に対して偏心している。

回転ディスク６の受入孔６ａには、１組のカムディスク５の間に位置させて内歯６ｂが設けられている。入力軸２には、１組のカムディスク５の間に位置させて、カムディスク５の偏心方向に対向する個所に内周面と外周面とを連通させる切欠孔２ａが形成されている。

中空の入力軸２内には、入力軸２と同心に配置され、回転ディスク６と対応する個所に外歯７ａを備えるピニオンシャフト７が入力軸２と相対回転自在となるように配置されている。ピニオンシャフト７の外歯７ａは、入力軸２の切欠孔２ａを介して、回転ディスク６の内歯６ｂと噛合する。

ピニオンシャフト７には、差動機構８が接続されている。差動機構８は、遊星歯車機構で構成されており、サンギア９と、入力軸２に連結された第１リングギア１０と、ピニオンシャフト７に連結された第２リングギア１１と、サンギア９及び第１リングギア１０と噛合する大径部１２ａと、第２リングギア１１と噛合する小径部１２ｂとから成る段付きピニオン１２を自転及び公転自在に軸支するキャリア１３とを備える。

サンギア９には、ピニオンシャフト７用の電動機から成る調節用駆動源１４の回転軸１４ａが連結されている。調節用駆動源１４の回転速度を入力軸２の回転速度と同一にすると、サンギア９と第１リングギア１０とが同一速度で回転することとなり、サンギア９、第１リングギア１０、第２リングギア１１及びキャリア１３の４つの要素が相対回転不能なロック状態となって、第２リングギア１１と連結するピニオンシャフト７が入力軸２と同一速度で回転する。

調節用駆動源１４の回転速度を入力軸２の回転速度よりも遅くすると、サンギア９の回転数をＮｓ、第１リングギア１０の回転数をＮＲ１、サンギア９と第１リングギア１０のギア比（第１リングギア１０の歯数／サンギア９の歯数）をｊとして、キャリア１３の回転数が（ｊ・ＮＲ１＋Ｎｓ）／（ｊ＋１）となる。そして、サンギア９と第２リングギア１１のギア比（（第２リングギア１１の歯数／サンギア９の歯数）×（段付きピニオン１２の大径部１２ａの歯数／小径部１２ｂの歯数））をｋとすると、第２リングギア１１の回転数が｛ｊ（ｋ＋１）ＮＲ１＋（ｋ−ｊ）Ｎｓ｝／｛ｋ（ｊ＋１）｝となる。

カムディスク５が固定された入力軸２の回転速度とピニオンシャフト７の回転速度とが同一である場合には、回転ディスク６はカムディスク５と共に一体に回転する。入力軸２の回転速度とピニオンシャフト７の回転速度とに差がある場合には、回転ディスク６はカムディスク５の中心点Ｐ２を中心にカムディスク５の周縁を回転する。

図２に示すように、回転ディスク６は、カムディスク５に対して距離Ｒａと距離Ｒｂとが同一となるように偏心されている。このため、回転ディスク６の中心点Ｐ３を入力中心軸線Ｐ１と同一軸線上に位置するようにして、入力中心軸線Ｐ１と中心点Ｐ３との距離、即ち偏心量Ｒ１を「０」とすることもできる。

回転ディスク６の周縁には、一方の端部に大径の大径環状部１５ａを備え、他方の端部に大径環状部１５ａの径よりも小径の小径環状部１５ｂを備えるコネクティングロッド１５の大径環状部１５ａが、ボールベアリングからなるコンロッド軸受１６を介して回転自在に外嵌されている。出力軸３には、一方向回転阻止機構としての一方向クラッチ１７を介して、揺動リンク１８（本発明の「第１要素」に相当する）がコネクティングロッド１５に対応させて６個設けられている。

一方向回転阻止機構としての一方向クラッチ１７は、揺動リンク１８と出力軸３との間に設けられ、出力軸３に対して一方側に相対回転しようとするときに出力軸３に揺動リンク１８を固定し、他方側に相対回転しようとするときに出力軸３に対して揺動リンク１８を空転させる。揺動リンク１８は、一方向クラッチ１７によって出力軸３に対して空転する状態のときに、出力軸３に対して揺動自在となる。

揺動リンク１８は、環状に形成されており、その上方には、コネクティングロッド１５の小径環状部１５ｂに連結される揺動端部１８ａが設けられている。揺動端部１８ａには、小径環状部１５ｂを軸方向で挟み込むように突出した一対の突片１８ｂが設けられている。一対の突片１８ｂには、小径環状部１５ｂの内径に対応する貫通孔１８ｃが穿設されている。貫通孔１８ｃ及び小径環状部１５ｂには、連結ピン１９が挿入されている。これにより、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８とが連結される。

図３は、回転半径調節機構４の偏心量Ｒ１を変化させた状態のピニオンシャフト７と回転ディスク６との位置関係を示す。図３（ａ）は偏心量Ｒ１を「最大」とした状態を示しており、入力中心軸線Ｐ１と、カムディスク５の中心点Ｐ２と、回転ディスク６の中心点Ｐ３とが一直線に並ぶように、ピニオンシャフト７と回転ディスク６とが位置する。このときの変速比ｉは最小となる。

図３（ｂ）は偏心量Ｒ１を図３（ａ）よりも小さい「中」とした状態を示しており、図３（ｃ）は偏心量Ｒ１を図３（ｂ）よりも更に小さい「小」とした状態を示している。変速比ｉは、図３（ｂ）では図３（ａ）の変速比ｉよりも大きい「中」となり、図３（ｃ）では図３（ｂ）の変速比ｉよりも大きい「大」となる。図３（ｄ）は偏心量Ｒ１を「０」とした状態を示しており、入力中心軸線Ｐ１と、回転ディスク６の中心点Ｐ３とが同心に位置する。このときの変速比ｉは無限大（∞）となる。本実施形態の無段変速機１は、回転半径調節機構４で偏心量Ｒ１を変えることにより、入力軸２側の回転運動の半径を調節自在としている。

図２に示すように、本実施形態の回転半径調節機構４、コネクティングロッド１５、揺動リンク１８はてこクランク機構２０（四節リンク機構。本発明の「伝達部」に相当する）を構成する。そして、てこクランク機構２０によって、入力軸２の回転運動が揺動リンク１８の揺動運動に変換される。本実施形態の無段変速機１は合計６個のてこクランク機構２０を備えている。偏心量Ｒ１が「０」でないときに、入力軸２を回転させると共に、ピニオンシャフト７を入力軸２と同一速度で回転させると、各コネクティングロッド１５が６０度ずつ位相を変えながら、偏心量Ｒ１に基づき入力軸２と出力軸３との間で出力軸３側に押したり、入力軸２側に引いたりを交互に繰り返して揺動する。

コネクティングロッド１５の小径環状部１５ｂは、出力軸３に一方向クラッチ１７を介して設けられた揺動リンク１８に連結されているため、揺動リンク１８がコネクティングロッド１５によって押し引きされて揺動すると、揺動リンク１８が押し方向側又は引張り方向側の何れか一方に揺動リンク１８が回転するときだけ、出力軸３が回転し、揺動リンク１８が他方に回転するときには、出力軸３に揺動リンク１８の揺動運動の力が伝達されず、揺動リンク１８が空回りする。各回転半径調節機構４は、６０度毎に位相を変えて配置されているため、出力軸３は各回転半径調節機構４で順に回転させられる。

図４（ａ）は偏心量Ｒ１が図３（ａ）の「最大」である場合（変速比ｉが最小である場合）、図４（ｂ）は偏心量Ｒ１が図３（ｂ）の「中」である場合（変速比ｉが中である場合）、図４（ｃ）は偏心量Ｒ１が図３（ｃ）の「小」である場合（変速比ｉが大である場合）の、回転半径調節機構４の回転運動に対する揺動リンク１８の揺動範囲θ２を示している。図４から明らかなように、偏心量Ｒ１が小さくなるにつれ、揺動リンク１８の揺動範囲θ２が狭くなる。尚、偏心量Ｒ１が「０」であるときは、揺動リンク１８は揺動しなくなる。また、本実施形態では、揺動リンク１８の揺動端部１８ａの揺動範囲θ２のうち、入力軸２に最も近い位置を内死点、入力軸２から最も離れる位置を外死点とする。

図５は、無段変速機１の回転半径調節機構４の回転角度θを横軸、揺動リンク１８の角速度ωを縦軸として、回転半径調節機構４の偏心量Ｒ１の変化に伴う角速度ωの変化の関係を示す。ここで、揺動リンク１８の角速度ω（より詳細には、揺動リンク１８の揺動端部１８ａの角速度ω）が、本発明における「第１要素の回転速度」に相当する。図５から明らかなように、偏心量Ｒ１が大きい（変速比ｉが小さい）ほど揺動リンク１８の角速度ωが大きくなることが分かる。

図６は、６０度ずつ位相を異ならせた６つの回転半径調節機構４を回転させたとき（入力軸２とピニオンシャフト７とを同一速度で回転させたとき）の回転半径調節機構４の回転角度θ１に対する、各揺動リンク１８の角速度ωを示している。図６から、６つのてこクランク機構２０により出力軸３がスムーズに回転されることが分かる。

また、無段変速機１は、制御装置４０（本発明の制御部に相当する）を備える（図７を参照）。制御装置４０は、ＣＰＵ及びメモリ等により構成された電子ユニットであり、メモリに保持された走行用駆動源５０及び無段変速機１の制御用プログラムをＣＰＵで実行することによって、走行用駆動源５０及び調節用駆動源１４の作動を制御する。また、制御装置４０は、調節用駆動源１４の作動を制御することで、回転半径調節機構４の偏心量を制御する機能を実現している。

図７に本実施形態の無段変速機１を制御する制御装置４０及び無段変速機の機能ブロック図を示す。

制御装置４０には、入力側の回転速度を検知する入力側回転速度検知部４１（例えば、回転速度センサ）、出力側の回転速度を検知する出力側回転速度検知部４２（例えば、回転速度センサ）、及びアクセルペダル（図示省略）の操作量に応じたスロットル弁の開度を検知するアクセル開度検知部４３の各出力信号が入力される。

制御装置４０は、入力側回転速度検知部４１の出力信号から入力側の回転速度を検知する。なお、本実施形態においては、入力側の回転速度とは、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅであるが、例えば、入力軸２又は揺動リンク１８の回転速度であってもよい。また、制御装置４０は、現在の偏心量Ｒ１から無段変速機１の変速比ｉを算出し、上記検知した走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅ（単位は、例えば[rpm]）に「2π/ｉ」を乗じて揺動リンク１８（より詳細には、揺動端部１８ａ）の角速度（単位は、例えば[rad/s]）を検知する。

制御装置４０は、出力側回転速度検知部４２の出力信号から出力側の回転速度を検知する。なお、本実施形態においては、出力側の回転速度とは、出力軸３の回転速度であるが、例えば、駆動輪６０の回転速度であってもよい。制御装置４０は、検知した出力軸３の回転速度（単位は、例えば[rpm]）に2πを乗じて出力側の角速度（単位は、例えば[rad/s]）を検知する。また、制御装置４０は、「出力軸３の回転速度」及び「出力軸３と駆動輪６０との間の変速比i_fg」に基づいて、車両の走行速度（以下、「車速」という）Ｖ（単位は、例えば[km/h]）を検知する。

また、制御装置４０は、アクセル開度検知部４３の出力信号から車両への要求駆動力を検知する。制御装置４０は、スロットル弁の開度が０の場合には（誤差を考慮して、０と実質的に同等な値は０として扱っている）、車両への要求駆動力が０（アクセルペダルオフ、換言すると、所謂コースティング走行時）であると検知し、スロットル弁の開度が０よりも大きな値である場合には、該値に応じた車両への要求駆動力を検知する。

図８は、横軸を時間、縦軸を角速度として、１つの揺動リンク１８（揺動端部１８ａ）の角速度ωと、出力軸３の角速度との関係を示している。図８（ａ）にハッチングで示すように、揺動リンク１８の角速度ωが出力軸３の角速度を上回る領域、及び揺動リンク１８の角速度ωが出力軸３の角速度を下回った後の一方向クラッチ１７の捩れ（数度の捩れ）が開放されるまでの領域で、てこクランク機構２０を介して入力軸２から出力軸３に駆動力が伝達される。

以下、このように入力軸２から出力軸３に駆動力が伝達されている無段変速機１の状態を「第２状態」という（第２状態は、所謂「エンゲージ状態」である）。また、入力軸２から出力軸３に駆動力が伝達されていない無段変速機１の状態を「第１状態」という（第１状態は、所謂「ディスエンゲージ状態」である）。

また、無段変速機１においては、無段変速機１の状態が第１状態から第２状態に移行するときの、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅの目標となる第１目標回転速度Ne1が規定されている。

そして、制御装置４０は、車両への要求駆動力が０のときに、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが第１目標回転速度Ne1よりも低い第２目標回転速度Ne2となるように走行用駆動源５０を制御する。

無段変速機１は、入力軸２と出力軸３との間の動力伝達経路上において、入力軸２の回転駆動力を出力軸３に伝達可能にし、且つ出力軸３の回転駆動力を入力軸２へ伝達することを阻止する一方向クラッチ１７を備えている。従って、車両への要求駆動力が０のとき（車両が慣性走行しているとき、すなわち、慣性で駆動輪６０が回転しているとき）に、駆動輪６０から出力軸３に伝達される回転駆動力が入力軸２に伝達されることがない。

このため、要求駆動力が０のときには、燃料を消費して走行用駆動源５０の作動を維持する必要がある。そこで、制御装置４０は、要求駆動力が０のときに、走行用駆動源５０の出力回転速度が、当該走行用駆動源５０が作動を維持できる回転速度のうち低い回転速度（第２目標回転速度Ne2）となるように、走行用駆動源５０を制御している。これにより、燃料消費量を低減させている。

また、制御装置４０は、車両への要求駆動力が０のときに、上記制御（ＮｅをNe2とする制御）と共に、無段変速機１の変速比ｉを、非駆動時変速比Ｉ０となるように制御する。ここで、非駆動時変速比Ｉ０とは、「走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが、仮に第１目標回転速度Ne1（上述したように「Ne1>Ne2」）であった場合の無段変速機１の状態」が第１状態から第２状態に移行する境界となる変速比である。また、非駆動時変速比Ｉ０に対応する偏心量Ｒ１を「非駆動時偏心量Ｒ０」という。なお、非駆動時変速比Ｉ０は、「Ne1/(V・i_fg)」で表される。

すなわち、無段変速機１の変速比ｉが非駆動時変速比Ｉ０で、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが第１目標回転速度Ne1の場合では、無段変速機１の状態が第１状態から第２状態に移行する境界にいる状態となる。また、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが第１目標回転速度Ne1よりも低い回転速度が維持されている場合には、無段変速機１の状態として第１状態に維持される。

車両への要求駆動力が０のときに、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが、第１目標回転速度Ne1よりも低い第２目標回転速度Ne2となっているので、無段変速機１の状態が第１状態となる。これにより、要求駆動力が０のときに、運転者の意図に反して入力軸２の回転駆動力が出力軸３に伝達されることが阻止される（すなわち、走行用駆動源５０の回転駆動力が駆動輪６０に伝達されることが阻止される）。

また、第１目標回転速度Ne1と第２目標回転速度Ne2との差は、所定値以下に設定されている。ここで、この所定値は、予め行われた実験によって、要求駆動力が０から０よりも大きな値になったときに（アクセルペダルがオフからオンになったときに）、走行用駆動源５０の出力回転速度を速やかに増加できる程度の値に設定される。

これにより、車両への要求駆動力が０のため車両が慣性走行しているときに、運転者が車両を加速させるためにアクセルペダルを操作したときに、制御装置４０は、該操作に応じて走行用駆動源５０の出力回転速度ＮｅをNe2からNe1に速やかに増加させる。

このように走行用駆動源５０の出力回転速度ＮｅをNe1に増加させるだけで、制御装置４０は、変速比ｉが非駆動時変速比Ｉ０となっている無段変速機１の状態を、第１状態から第２状態に速やかに移行させることができる。

ここで、図９を参照して、車速Ｖ、無段変速機１の変速比ｉ、及び走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅと、第１状態及び第２状態との関係について説明する。図９において、横軸は車速Ｖ（右に行くほど速い）であり、縦軸は偏心量Ｒ１（上に行くほど大きい、すなわち、変速比ｉが小さくなる）である。

図９の実線は走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが第１目標回転速度Ne1のときの境界線を示す。図９の一点鎖線は走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが第２目標回転速度Ne2のときの境界線を示す。ここで、境界線とは、車速Ｖ及び偏心量Ｒ１の各々に応じて第１状態から第２状態へ状態が切り替わる境界点を結んだ線である。

図９において、車速Ｖ及び偏心量Ｒ１によって決定される無段変速機１の状態を表す点（以下、「状態点」という）が、Ｐｓ１〜Ｐｓ３のように、現時点の走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅの値に応じて決定される境界線（例えば、ＮｅがNe1のときの実線、ＮｅがNe2のときの一点鎖線）上にあるとき、又は該境界線よりも右下側の領域にあるときは、無段変速機１の状態が第１状態のときである。一方、状態点が、該境界線よりも図９の左上側の領域にあるときは、無段変速機１の状態が第２状態のときである。

また、図９に示されるように、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが一定の場合において、車速Ｖが増加するほど大きな偏心量Ｒ１のときに境界点が存在する。また、車速Ｖが一定の場合においては、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが低下するほど大きな偏心量Ｒ１のときに境界点が存在する。また、車速Ｖが低下するほど走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが、第１目標回転速度Ne1のときの境界点と、第２目標回転速度Ne2のときの境界点との距離が近くなる。

以下、図９を参照しながら、要求駆動力が０のときにおいて、車速ＶがＶ１で慣性走行しているときに減速された場合を例に説明する。ここで、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが第１目標回転速度Ne1で、車速Ｖが「XX（但し、「XX」は、車速を表す記号）」のときの、非駆動時変速比Ｉ０をI0_XX、非駆動時偏心量Ｒ０をR0_XXと定義する。例えば、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが第１目標回転速度Ne1で、車速ＶがＶ１のとき、非駆動時変速比Ｉ０はI0_V1、非駆動時偏心量Ｒ０はR0_V1と表される。

前述したように、制御装置４０は、要求駆動力が０のときにおいて、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが第２目標回転速度Ne2となるように走行用駆動源５０を制御し、無段変速機１の変速比ｉが非駆動時変速比I0_V1となるように（すなわち、偏心量Ｒ１が非駆動時偏心量R0_V1となるように）、調節用駆動源１４を制御している。これにより、状態点が図９の実線上に位置したままとなり（すなわち、現時点における境界線である一点鎖線よりも右下に位置したままとなり）、無段変速機１の状態は第１状態に維持される。

この状態において、例えば制動装置（図示省略）の作動により車両がＶ１からＶ２に減速した場合には、制御装置４０は、状態点がＰｓ１からＰｓ２に移動するように偏心量Ｒ１をR0_V2まで減少させる。しかしながら、制御の遅れ等の要因で、車両の減速に偏心量Ｒ１の減少が追い付かない場合もある。

このような場合であっても、現時点の走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが第２目標回転速度Ne2であるので、車速Ｖが少なくともＶ３以上であれば無段変速機１の状態を第１状態に維持できる（Ｐｓ３）。

しかしながら、車速Ｖが低くなる程、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが、第１目標回転速度Ne1のときの境界点と第２目標回転速度Ne2のときの境界点とが近くなる。

これは、すなわち、無段変速機１の変速比ｉが非駆動時変速比Ｉ０で、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが第２目標回転速度Ne2に維持されるときに、無段変速機１の状態が第１状態から第２状態に移行するまでの車両の減速量は、車速Ｖが低下するほど小さくなる。従って、車両への要求駆動力が０のときに車両が減速すると、車速Ｖが低い程、無段変速機の状態が第１状態から第２状態に移行しやすくなる。

このため、車速Ｖが低いときには、車両の減速に対する偏心量Ｒ１の制御遅れ等によって、無段変速機１の状態が第１状態から第２状態への移行（図９の一点鎖線の境界線よりも左上に状態点が位置すること）が生じやすくなる。

このため、制御装置４０は、車速Ｖが所定の境界速度Vgn（本発明の「所定の速度」に相当する）未満のときには、車両が減速された場合であっても第１状態を維持可能な状態維持変速比ign（本発明の「所定の変速比」に相当する）となるように、無段変速機１の変速比ｉを制御する。

さらに、制御装置４０は、駆動輪６０が制動されているときの状態維持変速比ignを第１変速比ign1と設定し、駆動輪６０が制動されていないときの状態維持変速比ignを第１変速比ign1よりも小さい第２変速比ign2と設定する。この第２変速比ign2は、無段変速機１の状態が第１状態から第２状態に移行する境界となる変速比ｉ（非駆動時変速比Ｉ０）よりも大きい。

本実施形態では、第１変速比ign1は、無限大に規定されている。なお、第１変速比ign1は、無段変速機が、その変速比を無限大に設定可能に構成されているか否かに拘らず、第１状態を維持可能な変速比であれば無限大以外の変速比（例えば、ロー側の大きな値の変速比）も取り得る。

また、本実施形態では、第２変速比ign2は、車両が停止状態であるときの出力軸３の許容捩れトルク（以下、「出力軸許容捩れトルクＴｔ」という）と、車両が停止状態から走行状態に移行する境界となる出力軸３の駆動トルク（以下、「出力軸駆動トルクＴｄ」という）とのうち、小さい方の出力軸トルクＴに基づいて決定される。

ここで、図１０を参照して、偏心量Ｒ１と出力軸トルクＴとの関係について説明する。図１０において、横軸は偏心量Ｒ１（右に行くほど大きい）であり、縦軸は出力軸トルクＴ（上に行くほど大きい）である。

図１０に示すように、出力軸トルクＴは、偏心量Ｒ１と線形関係となる（すなわち、偏心量Ｒ１が大きいほど、出力軸トルクＴが大きい）。本実施形態では、出力軸許容捩れトルクＴｔは、出力軸駆動トルクＴｄよりも小さいから、出力軸許容捩れトルクＴｔに対応する偏心量Ｒ１を、第２状態維持偏心量Rgn2として定義することができる。これにより出力軸トルクＴは、出力軸許容捩れトルクＴｔ及び出力軸駆動トルクＴｄを超えていない。

なお、出力軸駆動トルクＴｄは、出力軸許容捩れトルクＴｔよりも大きいとき、出力軸駆動トルクＴｄに対応する偏心量Ｒ１を、第２状態維持偏心量Rgn2として定義することができる。

また、出力軸許容捩れトルクＴｔは、車両によって定められているのに対し、出力軸駆動トルクＴｄは、路面状況、車両積載荷重及びタイヤ摩擦力等により変化し続けるものである。従って、本実施形態では、予め通常よりも高いタイヤ摩擦力、高いグリップ路面及び車両積載荷重のない状態を想定して出力軸駆動トルクＴｄを決定する。なお、出力軸駆動トルクＴｄは、常にタイヤ摩擦力、路面状況及び車両積載荷重等により算出して決定されてもよい。

ここで、図１１を参照して、車速Ｖが一定であるときの偏心量Ｒ１と、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅとの関係について説明する。図１１において、横軸は偏心量Ｒ１（右に行くほど大きい、すなわち、変速比ｉが小さくなる）であり、縦軸は走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅ（上に行くほど大きい）である。

図１１の曲線は、無段変速機１の状態が第１状態から第２状態に移行するときの境界線を示す（すなわち、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅは偏心量Ｒ１と逆相関関係となる）。ここで、曲線の境界線とは、偏心量Ｒ１及び走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅの各々に応じて第１状態から第２状態へ状態が切り替わる境界点を結んだ線である。

図１１において、偏心量Ｒ１及び走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅによって決定される無段変速機１の状態を表す点（以下、「状態点」という）が、Ｐｓ４〜Ｐｓ６のように、曲線の境界線上にあるとき、又は曲線の境界線よりも左下側の領域にあるときは、無段変速機１の状態が第１状態のときである。一方、偏心量Ｒ１及び走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅによって決定される無段変速機１の状態を表す点が、曲線の境界線よりも右上側の領域にあるときは、無段変速機１の状態が第２状態のときである。

図１１に示すように、状態点Ｐｓ４は、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが第１目標回転速度Ne1であるとき、偏心量Ｒ１が非駆動時偏心量Ｒ０である。状態点Ｐｓ５は、駆動輪６０が制動されている状態で走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが第２目標回転速度Ne2であるとき、偏心量Ｒ１が第１状態維持偏心量Rgn1である。状態点Ｐｓ６は、駆動輪６０が制動されていない状態で走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅが第２目標回転速度Ne2であるとき、偏心量Ｒ１が第２状態維持偏心量Rgn2である。ここで、第２状態維持偏心量Rgn2とは、無段変速機１の変速比ｉが第２変速比ign2となる偏心量Ｒ１を表す。

ここで、状態点がＰｓ６からＰｓ４に移動するときに第２状態維持偏心量Rgn2から非駆動時偏心量Ｒ０までに増加させる偏心量Ｒ１の変化量は、状態点がＰｓ５からＰｓ４に移動するときに第１状態維持偏心量Rgn1から非駆動時偏心量Ｒ０までに増加させる偏心量Ｒ１の変化量よりも小さいから、駆動輪６０が制動されているときに比べて駆動輪６０が制動されていないときの無段変速機１の状態が第１状態から第２状態に移行しやすくなる（図１１参照）。

また、本実施形態では、制御装置４０は、車両の減速度が大きい程、境界速度Vgnを大きな速度に決定している。これにより、状態点（例えば、Ｐｓ１）と、走行用駆動源５０の出力回転速度Ｎｅ（Ne2）のときの境界点（図９の一点鎖線）との間の距離が長い段階で、無段変速機１の変速比ｉを状態維持変速比ignに変更できる。従って、車両を減速しようとしている運転者の意図に反して、走行用駆動源５０の回転駆動力が駆動輪６０に伝達されることをより効果的に防止できる。

なお、車両の減速度と境界速度Vgnとの関係は、予め実験等によって減速により無段変速機１の状態が第１状態から第２状態に移行することを防止できるように、決定されている。

次に、制御装置４０による偏心量Ｒ１の制御について、図１２のフローチャートを参照して説明する。

制御装置４０は、最初のステップＳＴ１で、アクセルペダルオフか否かを判定する。そして、アクセルペダルオンと判定された場合には、ステップＳＴ２に進み、アクセルペダルの操作量（すなわち要求駆動力）に応じた通常の駆動制御を行う。

制御装置４０は、ステップＳＴ１でアクセルペダルオフと判定された場合には、ステップＳＴ３に進み、車速Ｖを検知する。続いて、ステップＳＴ４に進み、車両の減速度に基づいて境界速度Vgnを決定する。より詳細には、上述したように車両の減速度が大きい程、境界速度Vgnを大きな速度に決定する。続いて、制御装置４０は、ステップＳＴ５に進み、ステップＳＴ３で検知した車速Ｖが、ステップＳＴ４で決定された境界速度Vgn未満か否かを判定する。

制御装置４０は、ステップＳＴ５で“Ｎｏ”（Ｖ≧Vgn）と判定された場合には、ステップＳＴ６に進み、目標偏心量R1_cmd（偏心量Ｒ１の目標値）を、非駆動時偏心量R0_V（車速Ｖに応じた非駆動時偏心量Ｒ０）に設定する。

制御装置４０は、ステップＳＴ５で“Ｙｅｓ”（Ｖ＜Vgn）と判定された場合には、ステップＳＴ７に進み、駆動輪６０が制動されているか否かを判定する。

制御装置４０は、ステップＳＴ７で“Ｙｅｓ”（駆動輪６０が制動されている）と判定された場合には、ステップＳＴ８に進み、目標偏心量R1_cmdを第１状態維持偏心量Rgn1に設定する。ここで、第１状態維持偏心量Rgn1とは、無段変速機１の変速比ｉが第１変速比ign1となる偏心量Ｒ１を表す。本実施形態では、第１変速比ign1は無限大であるので、第１状態維持偏心量Rgn1は０である。ステップＳＴ７で“Ｎｏ”（駆動輪６０が制動されていない）と判定された場合には、ステップＳＴ９に進み、目標偏心量R1_cmdを第２状態維持偏心量Rgn2に設定する。本実施形態では、第２状態維持偏心量Rgn2は、出力軸許容捩れトルクＴｔと、出力軸駆動トルクＴｄとのうち、小さい方の出力軸トルクＴに基づいて決定される。

制御装置４０は、ステップＳＴ６〜ＳＴ９の処理が終了すると、ステップＳＴ１０に進み、実際の偏心量（実偏心量）R1_actが目標偏心量R1_cmdとなるように、調節用駆動源１４を制御する。そして、制御装置４０は、ステップＳＴ１１に進み、実偏心量R1_actが目標偏心量R1_cmd以下か否かを判定し、“Ｎｏ”（「R1_act > R1_cmd）と判定された場合には、ステップＳＴ１に戻る。また、制御装置４０は、ステップＳＴ２の処理が終了するか、又はステップＳＴ１１で“Ｙｅｓ”（R1_act ≦ R1_cmd）と判定された場合に、本フローチャートの処理を終了する。

なお、本実施形態では、無段変速機１が、その変速比を無限大に設定可能に構成されているが、本発明の無段変速機の態様としては、無限大には設定できない無段変速機も取り得る。

また、本実施形態では、制御装置４０は、車両の減速度が大きい程、境界速度Vgnを大きな速度に決定している。しかしながら、これに限らず、可変ではなく一定の速度が車両の境界速度Vgnとして常に用いられる態様も取り得る。この場合には、図１２においてステップＳＴ４が不要となる。なお、この場合の境界速度Vgnは、予め実験等によって、減速により無段変速機１の状態が第１状態から第２状態に移行することを防止できるように決定されている。

また、本実施形態では、車両の走行速度Ｖが境界速度Vgn未満か否かで、無段変速機１の変速比ｉを状態維持変速比ignにするか否かを決定している。しかしながら、本発明における「車両の走行速度」とは、車両の走行速度を実質的に表すことができる値は、全て「車両の走行速度」に含まれる。例えば、出力側回転速度検知部４２が検知する出力側の回転速度（すなわち、出力軸３の回転速度（又は角速度））は、出力軸３と駆動輪６０との間の変速比i_fgによって車両の走行速度を表すことができるので、「車両の走行速度」に含まれる。

また、本実施形態では、出力軸３が、本発明における出力部及び第２要素として構成されているが、出力部と第２要素とは各々別の部材によって構成されていてもよい。

また、本実施形態においては、一方向回転阻止機構として、一方向クラッチ１７を用いているが、本発明の一方向回転阻止機構は、これに限らず、揺動リンク１８から出力軸３にトルクを伝達可能な揺動リンク１８の出力軸３に対する回転方向を切換自在に構成される二方向クラッチ（ツーウェイクラッチ）で構成してもよい。

また、本実施形態においては、回転半径調節機構４として、入力軸２と一体に回転するカムディスク５と、回転ディスク６とを備えるものを説明したが、回転半径調節機構４は、これに限らない。例えば、回転半径調節機構を、中心から偏心して穿設された貫通孔を有する円盤状の回転ディスクと、貫通孔の内周面に設けられたリングギアと、入力軸に固定されリングギアに噛合する第１ピニオンと、調節用駆動源からの駆動力が伝達されるキャリアと、キャリアで自転及び公転自在に夫々軸支されると共にリングギアに夫々噛合する２つの第２ピニオンとで構成してもよい。

１…無段変速機、２…入力軸（入力部）、３…出力軸（第２要素、出力部）、１７…一方向クラッチ（一方向回転阻止機構）、１８…揺動リンク（第１要素、揺動リンク）、２０…てこクランク機構、４０…制御装置（制御部）、５０…走行用駆動源、６０…駆動輪、ｉ…変速比、Ne1…第１目標回転速度、Ne2…第２目標回転速度、Vgn…境界速度（所定の速度）、ign…状態維持変速比（所定の変速比）、Ｖ…車速（車両の走行速度）。

Claims (5)

1. 走行用駆動源からの回転駆動力が伝達される入力部と、
   駆動輪に回転駆動力を伝達する出力部と、
   前記入力部からの回転駆動力を変速して前記出力部に伝達する伝達部と、
   前記伝達部に連結可能な第１要素と前記出力部に連結可能な第２要素とを有し、前記第１要素が前記第２要素に対して一方側に相対回転しようとするときに前記第２要素に前記第１要素を固定し、他方側に相対回転しようとするときに前記第２要素に対して前記第１要素を空転させる一方向回転阻止機構とを備える無段変速機であって、
   当該無段変速機の変速比を制御する制御部を備え、
   当該無段変速機の状態が、前記第１要素から前記第２要素への回転駆動力の伝達が阻止されている第１状態から、前記第１要素から前記第２要素へ回転駆動力が伝達されている第２状態に移行するときの前記走行用駆動源の出力回転速度の目標となる第１目標回転速度が規定され、
   前記制御部は、
   車両への要求駆動力が０のとき、前記走行用駆動源の出力回転速度が前記第１目標回転速度よりも低い第２目標回転速度となるように前記走行用駆動源を制御し、前記走行用駆動源の出力回転速度が前記第１目標回転速度である場合の当該無段変速機の状態が前記第１状態から前記第２状態に移行する境界となる変速比となるように、当該無段変速機の変速比を制御し、
   車両への要求駆動力が０で、前記車両の走行速度が所定の速度未満のときには、前記車両が減速された場合であっても前記第１状態を維持可能な所定の変速比となるように当該無段変速機の変速比を制御することを特徴とする無段変速機。
2. 請求項１に記載の無段変速機において、前記所定の変速比は、前記駆動輪が制動されているときは第１変速比であり、前記駆動輪が制動されていないときは前記第１変速比よりも小さい第２変速比であり、
   前記第２変速比は、当該無段変速機の状態が前記第１状態から前記第２状態に移行する境界となる変速比よりも大きいことを特徴とする無段変速機。
3. 請求項２に記載の無段変速機において、変速比は無限大に設定可能であり、前記第１変速比が無限大であることを特徴とする無段変速機。
4. 請求項１に記載の無段変速機において、
   前記第１要素は、前記第２要素に回転自在に支持される揺動リンクであり、
   前記伝達部は、前記入力部の回転を前記揺動リンクの揺動に変換する複数のてこクランク機構で構成され、
   前記揺動リンクが前記出力部に対して一方側に相対回転しようとするときに該揺動リンクを前記出力部に固定し、他方側に相対回転しようとするときに該揺動リンクを前記出力部に対して空転させる一方向回転阻止機構を備え、
   前記てこクランク機構は、前記入力部の回転中心軸線を中心として回転自在な回転部の回転半径を調節自在な回転半径調節機構と前記揺動リンクとをコネクティングロッドで連結して構成されていることを特徴とする無段変速機。
5. 請求項１に記載の無段変速機において、前記制御部は、当該車両の減速度が大きい程、前記所定の速度を大きい速度に設定することを特徴とする無段変速機。