JP6746200B2 - 無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、ベルト式の無段変速機に関する。

自動車などの車両では、駆動源からの動力が変速機（トランスミッション）のインプット軸に入力され、変速機で変速された動力が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駆動輪に伝達される。

車両に搭載される変速機として、無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）が知られている。ベルト式の無段変速機は、無段変速機の一例であり、入力側のプライマリプーリと出力側のセカンダリプーリとに無端状のベルトが巻き掛けられた構成を有している。プライマリプーリおよびセカンダリプーリの各プーリは、固定シーブと、固定シーブにベルトを挟んで対向し、その対向方向（回転軸線方向）に移動可能な可動シーブとを備えている。各プーリにおける固定シーブと可動シーブとの間隔の変更により、各プーリに対するベルトの巻きかけ径を変更することができ、変速比（プーリ比）を無段階で連続的に変更することができる。

車両の前進／後進を切り替えるため、無段変速機には、前後進切替機構としてのプラネタリギヤ（遊星歯車機構）が備えられる。プラネタリギヤは、インプット軸とプライマリプーリを支持するプライマリ軸との間、または、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。

プラネタリギヤがセカンダリ軸とアウトプット軸との間に設けられた構成では、たとえば、セカンダリ軸とプラネタリギヤのサンギヤとが一体回転可能に連結され、アウトプット軸とプラネタリギヤのリングギヤとが一体回転可能に連結されている。プラネタリギヤのキャリアは、セカンダリ軸に対して相対回転可能に設けられている。車両の前進時には、キャリアが自由回転状態にされ、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、サンギヤおよびリングギヤが一体的に回転し、アウトプット軸がリングギヤと一体的に回転する。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、キャリアが回転不能に固定される。これにより、サンギヤがセカンダリ軸と一体的に回転すると、リングギヤがサンギヤと逆方向に回転し、アウトプット軸がリングギヤと一体的に車両の前進時とは逆方向に回転する。

特開２００４−１７６８９０号公報

車両がスピードバンプなどの突起物を乗り越えたときに、車輪（駆動輪）が路面から浮き上がることにより、アウトプット軸の回転数が上昇した後、車輪が着地することにより、アウトプット軸の回転数が急減することがある。アウトプット軸の回転数が急減すると、イナーシャトルクがベルトに作用し、プーリとベルトとの間で滑り（ベルト滑り）が発生するおそれがある。

プラネタリギヤがセカンダリ軸とアウトプット軸との間に設けられた構成では、サンギヤとリングギヤとを直結／分離するクラッチが滑れば、アウトプット軸に発生するイナーシャトルクがクラッチの滑りで吸収されるので、ベルト滑りの発生が回避される。しかしながら、アウトプット軸に伝達されるトルク変動によってクラッチが滑らないように、クラッチの伝達トルク容量が大きく設定されているので、車両が突起物を乗り越えても、クラッチは滑らない。

本発明の目的は、イナーシャトルクによるベルト滑りの発生を抑制できる、無段変速機を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る無段変速機は、エンジンの動力が入力されるインプット軸から動力を出力するアウトプット軸に至る動力伝達経路上に、動力をプライマリプーリおよびセカンダリプーリのプーリ比の変更によって無段階に変速するベルト式の無段変速機構と、キャリア、セカンダリプーリと一体回転可能に設けられたサンギヤおよびアウトプット軸と一体回転可能に設けられたリングギヤを備える遊星歯車機構とが設けられ、前進レンジにおいて、キャリアが自由回転状態にされて、サンギヤとリングギヤとが直結され、後進レンジにおいて、サンギヤとリングギヤとの直結が解除されて、キャリアが回転不能に固定される無段変速機であって、サンギヤとリングギヤとを直結／分離するために係合／解放される油圧式のクラッチと、切替バルブを備え、切替バルブの開閉の切り替えにより、クラッチに供給される油圧（クラッチ圧）が所定圧よりも高い油圧に保持される状態からクラッチに供給される油圧を所定圧よりも低い油圧に制限可能な状態に切り替わるように構成された油圧回路とを含む。

この構成によれば、切替バルブの開閉が切り替えられると、クラッチ圧が所定圧よりも高い油圧に保持される状態からクラッチ圧を所定圧よりも低い油圧に制限可能な状態に切り替わる。

たとえば、切替バルブが閉じられている間は、クラッチ圧が所定圧よりも高い油圧に保持され、切替バルブが開かれると、クラッチ圧が所定圧よりも高い油圧に保持された状態からクラッチ圧を所定圧よりも低い油圧に制限可能な状態に切り替わる。

そのため、無段変速機が搭載された車両の通常走行中は、切替バルブを閉じて、クラッチ圧を所定圧よりも高い油圧に保持することにより、クラッチが滑ることを抑制して、エンジンの動力をアウトプット軸に効率よく伝達することができる。そして、車両がスピードバンプなどの突起物を乗り越えたときに、切替バルブを閉から開に切り替えて、クラッチ圧を所定圧よりも低い油圧に下げることにより、クラッチを滑らせることができ、アウトプット軸に発生するイナーシャトルクをクラッチの滑りで吸収することができる。

よって、切替バルブの開閉の切り替えを制御することにより、車両の通常走行中は、クラッチの滑りを抑制できながら、車両が突起物を乗り越えたときには、イナーシャトルクがベルトに作用することを抑制でき、ひいては、イナーシャトルクによるベルト滑りの発生を抑制することができる。

切替バルブの開閉の切り替えを制御するため、無段変速機は、アウトプット軸に発生するイナーシャトルクを予測するイナーシャトルク予測手段と、イナーシャトルク予測手段によって予測されたイナーシャトルクが所定トルク値以上である場合に、切替バルブの開閉を切り替えるバルブ切替手段とを含む構成であってもよい。

無段変速機は、インプット軸またはアウトプット軸の回転数変化率（回転数の時間変化率）を取得する回転数変化率取得手段をさらに含み、イナーシャトルク予測手段は、回転数変化率取得手段によって取得される回転数変化率からイナーシャトルクを予測してもよい。

また、切替バルブの開閉の切り替えを制御するため、無段変速機は、インプット軸またはアウトプット軸の回転数変化率（回転数の時間変化率）を取得する回転数変化率取得手段と、回転数変化率取得手段によって取得される回転数変化率が所定変化率以上である場合に、切替バルブの開閉を切り替えるバルブ切替手段とを含む構成であってもよい。

本発明によれば、車両の通常走行中は、クラッチの滑りを抑制できながら、車両が突起物を乗り越えたときには、イナーシャトルクがベルトに作用することを抑制でき、ひいては、イナーシャトルクによるベルト滑りの発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載された車両の要部の構成を示す図である。 車両の駆動系統の構成を示すスケルトン図である。 動力分割式無段変速機に含まれる係合要素の状態を示す図である。 動力分割式無段変速機に含まれる遊星歯車機構のサンギヤ、キャリア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。 動力分割式無段変速機の油圧回路の構成を示す回路図であり、ベルトモードが構成されている状態を示す。 動力分割式無段変速機の油圧回路の構成を示す回路図であり、ベルトモードが構成されるまでの過渡状態を示す。 動力分割式無段変速機に入力される入力トルクとクラッチの係合状態の保持に必要なクラッチ圧（必要クラッチ圧）およびクラッチに供給されるクラッチ圧との関係を示すグラフである。

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。

＜車両の要部構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る変速機ＥＣＵ１２が搭載された車両１の要部の構成を示す図である。

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の出力（エンジントルク）は、トルクコンバータ３および動力分割式無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）４を介して、車両１の駆動輪（たとえば、左右の前輪）に伝達される。

車両１には、ＣＰＵおよびメモリなどを含む構成の複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が備えられている。複数のＥＣＵには、エンジンＥＣＵ１１および変速機ＥＣＵ１２が含まれる。各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。

エンジンＥＣＵ１１には、アクセルセンサ１３およびエンジン回転数センサ１４などが接続されている。

アクセルセンサ１３は、運転者により操作されるアクセルペダル（図示せず）の操作量に応じた検出信号を出力する。エンジンＥＣＵ１１は、アクセルセンサ１３から入力される信号に基づいて、アクセルペダルの最大操作量に対する操作量の割合、つまりアクセルペダルが踏み込まれていないときを０％とし、アクセルペダルが最大に踏み込まれたときを１００％とする百分率であるアクセル開度を演算する。

エンジン回転数センサ１４は、エンジン２の回転（クランクシャフトの回転）に同期したパルス信号を検出信号として出力する。エンジンＥＣＵ１１は、エンジン回転数センサ１４から入力されるパルス信号の周波数をエンジン２の回転数（エンジン回転数）に換算する。

エンジンＥＣＵ１１は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、エンジン２の始動、停止および出力調整などのため、エンジン２に設けられた電子スロットルバルブ、インジェクタおよび点火プラグなどを制御する。

変速機ＥＣＵ１２には、シフトポジションセンサ１５およびタービン回転数センサ１６などが接続されている。

シフトポジションセンサ１５は、シフトレバー（セレクトレバー）のポジションに応じた検出信号を出力する。シフトレバーのポジションとして、たとえば、Ｐポジション、Ｒポジション、ＮポジションおよびＤポジションが設けられている。Ｐポジション、Ｒポジション、ＮポジションおよびＤポジションは、それぞれシフトレンジのＰレンジ（駐車レンジ）、Ｒレンジ（後進レンジ）、Ｎレンジ（中立レンジ）およびＤレンジ（前進レンジ）に対応する。シフトレバーは、Ｐポジション、Ｒポジション、ＮポジションおよびＤポジションの間でシフト操作することができ、そのシフト操作により、シフトレンジの切り替えを指示することができる。

タービン回転数センサ１６は、トルクコンバータ３のタービンランナ３２（図２参照）の回転に同期したパルス信号を検出信号として出力する。変速機ＥＣＵ１２は、タービン回転数センサ１６から入力されるパルス信号の周波数をタービンランナ３２の回転数であるタービン回転数に換算する。

なお、後述のように、インプット軸４１は、トルクコンバータ３のタービンランナ３２に連結されているので、タービン回転数は、インプット軸４１の回転数であるインプット軸回転数に一致する。

変速機ＥＣＵ１２は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報に基づいて、たとえば、動力分割式無段変速機４の変速比（ユニット変速比）の変更のため、動力分割式無段変速機４の各部に油圧を供給するための油圧回路１７に設けられている各種のバルブを制御する。

＜車両の駆動系統＞
図２は、車両１の駆動系統の構成を示すスケルトン図である。

エンジン２は、Ｅ／Ｇ出力軸２１を備えている。Ｅ／Ｇ出力軸２１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、ポンプインペラ３１、タービンランナ３２およびロックアップクラッチ３３を備えている。ポンプインペラ３１には、Ｅ／Ｇ出力軸２１が連結されており、ポンプインペラ３１は、Ｅ／Ｇ出力軸２１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。タービンランナ３２は、ポンプインペラ３１と同一の回転軸線を中心に回転可能に設けられている。ロックアップクラッチ３３は、ポンプインペラ３１とタービンランナ３２とを直結／分離するために設けられている。ロックアップクラッチ３３が係合されると、ポンプインペラ３１とタービンランナ３２とが直結され、ロックアップクラッチ３３が解放されると、ポンプインペラ３１とタービンランナ３２とが分離される。

ロックアップクラッチ３３が解放された状態において、Ｅ／Ｇ出力軸２１が回転されると、ポンプインペラ３１が回転する。ポンプインペラ３１が回転すると、ポンプインペラ３１からタービンランナ３２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３２で受けられて、タービンランナ３２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３２には、Ｅ／Ｇ出力軸２１の動力（トルク）よりも大きな動力が発生する。

ロックアップクラッチ３３が係合された状態では、Ｅ／Ｇ出力軸２１が回転されると、Ｅ／Ｇ出力軸２１、ポンプインペラ３１およびタービンランナ３２が一体となって回転する。

動力分割式無段変速機４は、トルクコンバータ３から入力される動力をデファレンシャルギヤ６に伝達する。動力分割式無段変速機４は、インプット軸４１、アウトプット軸４２、無段変速機構４３、逆転ギヤ機構４４、遊星歯車機構４５、スプリットドライブギヤ４６およびスプリットドリブンギヤ４７を備えている。

インプット軸４１は、トルクコンバータ３のタービンランナ３２に連結され、タービンランナ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。

アウトプット軸４２は、インプット軸４１と平行に設けられている。アウトプット軸４２には、出力ギヤ４８が相対回転不能に支持されている。出力ギヤ４８は、デファレンシャルギヤ６（デファレンシャルギヤ６の入力ギヤ）と噛合している。

無段変速機構４３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、無段変速機構４３は、プライマリ軸５１と、プライマリ軸５１と平行に設けられたセカンダリ軸５２と、プライマリ軸５１に相対回転不能に支持されたプライマリプーリ５３と、セカンダリ軸５２に相対回転不能に支持されたセカンダリプーリ５４と、プライマリプーリ５３とセカンダリプーリ５４とに巻き掛けられたベルト５５とを備えている。

プライマリプーリ５３は、プライマリ軸５１に固定された固定シーブ６１と、固定シーブ６１にベルト５５を挟んで対向配置され、プライマリ軸５１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（プライマリシーブ）６２とを備えている。可動シーブ６２に対して固定シーブ６１と反対側には、プライマリ軸５１に固定されたシリンダ６３が設けられ、可動シーブ６２とシリンダ６３との間に、ピストン室（油室）６４が形成されている。

セカンダリプーリ５４は、セカンダリ軸５２に固定された固定シーブ６５と、固定シーブ６５にベルト５５を挟んで対向配置され、セカンダリ軸５２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（セカンダリシーブ）６６とを備えている。可動シーブ６６に対して固定シーブ６５と反対側には、セカンダリ軸５２に固定されたシリンダ６７が設けられ、可動シーブ６６とシリンダ６７との間に、ピストン室（油室）６８が形成されている。回転軸線方向において、固定シーブ６５と可動シーブ６６との位置関係は、プライマリプーリ５３の固定シーブ６１と可動シーブ６２との位置関係と逆転している。

無段変速機構４３では、プライマリプーリ５３およびセカンダリプーリ５４の各ピストン室６４，６８に供給される油圧が制御されて、プライマリプーリ５３およびセカンダリプーリ５４の各溝幅が変更されることにより、プライマリプーリ５３とセカンダリプーリ５４とのプーリ比が連続的に無段階で変更される。

具体的には、プーリ比が小さくされるときには、プライマリプーリ５３のピストン室６４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５３の可動シーブ６２が固定シーブ６１側に移動し、固定シーブ６１と可動シーブ６２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５３に対するベルト５５の巻きかけ径が大きくなり、セカンダリプーリ５４の固定シーブ６５と可動シーブ６６との間隔（溝幅）が大きくなる。その結果、プライマリプーリ５３とセカンダリプーリ５４とのプーリ比が小さくなる。

プーリ比が大きくされるときには、プライマリプーリ５３のピストン室６４に供給される油圧が下げられる。これにより、ベルト５５に対するセカンダリプーリ５４の推力がベルト５５に対するプライマリプーリ５３の推力よりも大きくなり、セカンダリプーリ５４の固定シーブ６５と可動シーブ６６との間隔が小さくなるとともに、固定シーブ６１と可動シーブ６２との間隔が大きくなる。その結果、プライマリプーリ５３とセカンダリプーリ５４とのプーリ比が大きくなる。

一方、プライマリプーリ５３およびセカンダリプーリ５４の推力は、プライマリプーリ５３およびセカンダリプーリ５４とベルト５５との間で滑りが生じない大きさを必要とする。そのため、インプット軸４１に入力されるトルクの大きさに応じた推力が得られるよう、セカンダリプーリ５４のピストン室６８に供給される油圧が制御される。

逆転ギヤ機構４４は、インプット軸４１に入力される動力を逆転かつ減速させてプライマリ軸５１に伝達する構成である。具体的には、逆転ギヤ機構４４は、インプット軸４１に相対回転不能に支持されるインプット軸ギヤ７１と、インプット軸ギヤ７１よりも大径で歯数が多く、プライマリ軸５１にスプライン嵌合により回転軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持されて、インプット軸ギヤ７１と噛合するプライマリ軸ギヤ７２とを含む。

遊星歯車機構４５は、サンギヤ８１、キャリア８２およびリングギヤ８３を備えている。サンギヤ８１は、セカンダリ軸５２にスプライン嵌合により回転軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持されている。キャリア８２は、アウトプット軸４２に相対回転可能に外嵌されている。キャリア８２は、複数個のピニオンギヤ８４を回転可能に支持している。複数個のピニオンギヤ８４は、円周上に配置され、サンギヤ８１と噛合している。リングギヤ８３は、複数個のピニオンギヤ８４を一括して取り囲む円環状を有し、各ピニオンギヤ８４にセカンダリ軸５２の回転径方向の外側から噛合している。また、リングギヤ８３には、アウトプット軸４２が接続され、リングギヤ８３は、アウトプット軸４２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。

スプリットドライブギヤ４６は、インプット軸４１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４７は、遊星歯車機構４５のキャリア８２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４７は、スプリットドライブギヤ４６よりも小径に形成され、スプリットドライブギヤ４６よりも少ない歯数を有している。

また、動力分割式無段変速機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、インプット軸４１とスプリットドライブギヤ４６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、遊星歯車機構４５のサンギヤ８１とリングギヤ８３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、遊星歯車機構４５のキャリア８２を制動する係合状態と、キャリア８２の回転を許容する解放状態とに切り替えられる。

＜変速モード＞
図３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。図４は、遊星歯車機構４５のサンギヤ８１、キャリア８２およびリングギヤ８３の回転数（回転速度）の関係を示す共線図である。

動力分割式無段変速機４は、Ｄレンジにおける変速モードとして、ベルトモードおよびスプリットモードを有している。

ベルトモードでは、図３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４６がインプット軸４１から切り離され、遊星歯車機構４５のキャリア８２がフリー（自由回転状態）になり、遊星歯車機構４５のサンギヤ８１とリングギヤ８３とが直結される。

インプット軸４１に入力される動力は、逆転ギヤ機構４４により逆転かつ減速されて、無段変速機構４３のプライマリ軸５１に伝達され、プライマリ軸５１およびプライマリプーリ５３を回転させる。プライマリプーリ５３の回転は、ベルト５５を介して、セカンダリプーリ５４に伝達され、セカンダリプーリ５４およびセカンダリ軸５２を回転させる。遊星歯車機構４５のサンギヤ８１とリングギヤ８３とが直結されているので、セカンダリ軸５２と一体となって、サンギヤ８１、リングギヤ８３およびアウトプット軸４２が回転する。したがって、ベルトモードでは、図４に示されるように、動力分割式無段変速機４の変速比（ユニット変速比）が無段変速機構４３による変速比であるベルト変速比、つまり無段変速機構４３のプライマリプーリ５３とセカンダリプーリ５４とのプーリ比と一致する。

スプリットモードでは、図３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４１とスプリットドライブギヤ４６とが直結され、遊星歯車機構４５のキャリア８２がフリーになり、遊星歯車機構４５のサンギヤ８１とリングギヤ８３とが切り離される。

インプット軸４１に入力される動力は、逆転ギヤ機構４４により逆転かつ減速されて、無段変速機構４３のプライマリ軸５１に伝達され、プライマリ軸５１からプライマリプーリ５３、ベルト５５およびセカンダリプーリ５４を介してセカンダリ軸５２に伝達され、遊星歯車機構４５のサンギヤ８１に伝達される。一方、インプット軸４１に入力される動力は、スプリットドライブギヤ４６からスプリットドリブンギヤ４７を介して遊星歯車機構４５のキャリア８２に増速されて伝達される。

スプリットドライブギヤ４６とスプリットドリブンギヤ４７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４１に入力される動力が一定であれば、遊星歯車機構４５のキャリア８２の回転が一定速度に保持される。そのため、プーリ比が上げられると、遊星歯車機構４５のサンギヤ８１の回転数が下がるので、図４に破線で示されるように、遊星歯車機構４５のリングギヤ８３（アウトプット軸４２）の回転数が上がる。その結果、スプリットモードでは、無段変速機構４３のプーリ比が大きいほど、動力分割式無段変速機４のユニット変速比が小さくなる。

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４２の回転は、出力ギヤ４８を介して、デファレンシャルギヤ６に伝達される。これにより、車両１のドライブシャフト７，８が前進方向に回転する。

Ｒレンジでは、リバースモードとなり、図３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４６がインプット軸４１から切り離され、遊星歯車機構４５のサンギヤ８１とリングギヤ８３とが切り離され、遊星歯車機構４５のキャリア８２が制動される。

インプット軸４１に入力される動力は、逆転ギヤ機構４４により逆転かつ減速されて、無段変速機構４３のプライマリ軸５１に伝達され、プライマリ軸５１からプライマリプーリ５３、ベルト５５およびセカンダリプーリ５４を介してセカンダリ軸５２に伝達され、セカンダリ軸５２と一体に、遊星歯車機構４５のサンギヤ８１を回転させる。遊星歯車機構４５のキャリア８２が制動されているので、サンギヤ８１が回転すると、遊星歯車機構４５のリングギヤ８３がサンギヤ８１と逆方向に回転する。このリングギヤ８３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８３の回転方向と逆方向となる。そして、リングギヤ８３と一体に、アウトプット軸４２が回転する。アウトプット軸４２の回転は、出力ギヤ４８を介して、デファレンシャルギヤ６に伝達される。これにより、車両１のドライブシャフト７，８が後進方向に回転する。

＜油圧回路＞
図５Ａおよび図５Ｂは、動力分割式無段変速機４の油圧回路１７の構成を示す回路図である。

動力分割式無段変速機４の油圧回路１７には、クラッチＣ１，Ｃ２にそれぞれ係合のための油圧を供給するための各種のバルブが含まれる。すなわち、油圧回路１７には、ＳＬ１ソレノイドバルブ１０１、ＳＬ２ソレノイドバルブ１０２、Ｃ１カットバルブ１０３、Ｃ２カットバルブ１０４および切替バルブ１０５が含まれる。

ＳＬ１ソレノイドバルブ１０１は、ノーマルクローズタイプのソレノイドバルブである。ＳＬ１ソレノイドバルブ１０１の入力ポートには、マニュアルバルブ（図示せず）からＤ圧が入力される。ＳＬ１ソレノイドバルブ１０１では、電磁コイルへの通電が制御されることにより、入力ポートに入力されるＤ圧が調圧され、その調圧された油圧であるＳＬ１圧が出力ポートから出力される。

マニュアルバルブは、シフトレバーのポジションに対応して油圧を出力するバルブである。シフトレバーがＤポジションに位置する状態で、マニュアルバルブからクラッチモジュレータ圧がＤ圧として出力される。クラッチモジュレータ圧は、クラッチモジュレータバルブ（図示せず）から出力される油圧である。クラッチモジュレータバルブは、ライン圧が一定圧以下であるときには、そのライン圧と同圧のクラッチモジュレータ圧を出力し、ライン圧が当該一定圧よりも高いときには、当該ライン圧に減圧されたクラッチモジュレータ圧を出力する。

ＳＬ２ソレノイドバルブ１０２は、ノーマルクローズタイプのソレノイドバルブである。ＳＬ２ソレノイドバルブ１０２の入力ポートには、マニュアルバルブからＤ圧が入力される。ＳＬ２ソレノイドバルブ１０２では、電磁コイルへの通電が制御されることにより、入力ポートに入力されるＤ圧が調圧され、その調圧された油圧であるＳＬ２圧が出力ポートから出力される。

Ｃ１カットバルブ１０３は、クラッチＣ１へのＳＬ１圧の供給を許可／禁止するためのバルブである。Ｃ１カットバルブ１０３は、第１スプール１１１および第２スプール１１２を備えている。第１スプール１１１および第２スプール１１２は、略円筒状の周壁を有するスリーブ１１３内に収容され、スリーブ１１３の中心線方向に並べられて、それぞれ中心線方向に移動可能に設けられている。

第１スプール１１１には、略円柱状のランド部１１４，１１５，１１６が中心線方向に間隔を空けて形成されている。第２スプール１１２は、略円柱状をなしている。第１スプール１１１のランド部１１４，１１５，１１６および第２スプール１１２は、同じ直径を有している。

また、スリーブ１１３内には、第１スプール１１１側（上側）の端部に、第１スプール１１１を第２スプール１１２側（下側）に付勢するスプリング１１７が設けられている。

スリーブ１１３の周壁には、Ｄ入力ポート１２１、ＳＬ１入力ポート１２２、ＳＬ２入力ポート１２３、信号ポート１２４，１２５、Ｃ１出力ポート１２６、Ｃ２出力ポート１２７、信号出力ポート１２８およびドレンポート１２９，１３０が形成されている。

Ｄ入力ポート１２１は、図５Ａに示されるように、第１スプール１１１が上位置に位置する状態で、ランド部１１５，１１６間と連通する。図５Ｂに示されるように、第１スプール１１１が下位置に位置する状態では、Ｄ入力ポート１２１は、ランド部１１５により閉鎖される。

ＳＬ１入力ポート１２２は、図５Ａに示されるように、第１スプール１１１が上位置に位置する状態で、ランド部１１５により閉鎖される。図５Ｂに示されるように、第１スプール１１１が下位置に位置する状態では、ＳＬ１入力ポート１２２は、ランド部１１４，１１５間と連通する。

ＳＬ２入力ポート１２３は、図５Ａに示されるように、第１スプール１１１が上位置に位置する状態で、ランド部１１６により閉鎖される。図５Ｂに示されるように、第１スプール１１１が下位置に位置する状態では、ＳＬ２入力ポート１２３は、ランド部１１５，１１６間と連通する。

信号ポート１２４は、第１スプール１１１の位置にかかわらず、第１スプール１１１のランド部１１４とスリーブ１１３の上端との間に連通している。

信号ポート１２５は、第１スプール１１１および第２スプール１１２の位置にかかわらず、第１スプール１１１のランド部１１６と第２スプール１１２との間に連通している。

Ｃ１出力ポート１２６は、第１スプール１１１の位置にかかわらず、ランド部１１４，１１５間と連通している。また、図５Ｂに示されるように、第１スプール１１１が下位置に位置する状態では、Ｃ１出力ポート１２６は、ランド部１１４，１１５間を介して、ＳＬ１入力ポート１２２と連通する。

Ｃ２出力ポート１２７は、第１スプール１１１の位置にかかわらず、ランド部１１５，１１６間と連通している。また、図５Ａに示されるように、第１スプール１１１が上位置に位置する状態では、Ｃ２出力ポート１２７は、ランド部１１５，１１６間を介して、Ｄ入力ポート１２１と連通する。図５Ｂに示されるように、第１スプール１１１が下位置に位置する状態では、Ｃ２出力ポート１２７は、ランド部１１５，１１６間を介して、ＳＬ２入力ポート１２３と連通する。また、Ｃ２出力ポート１２７は、Ｃ１カットバルブ１０３の外部において、信号ポート１２５と連通している。

信号出力ポート１２８は、第１スプール１１１の位置にかかわらず、ランド部１１４，１１５間と連通している。信号出力ポート１２８は、図５Ａに示されるように、第１スプール１１１が上位置に位置する状態で、ランド部１１４，１１５間を介して、Ｃ１出力ポート１２６およびドレンポート１２９，１３０と連通する。図５Ｂに示されるように、第１スプール１１１が下位置に位置する状態では、信号出力ポート１２８は、ＳＬ１入力ポート１２２およびＣ１出力ポート１２６と連通する。

ドレンポート１２９，１３０は、図５Ａに示されるように、第１スプール１１１が上位置に位置する状態で、ランド部１１４，１１５間と連通し、図５Ｂに示されるように、第１スプール１１１が下位置に位置する状態で、ランド部１１４により閉鎖される。

Ｃ２カットバルブ１０４は、クラッチＣ２へのＣ２圧の供給を許可／禁止するためのバルブである。Ｃ２カットバルブ１０４は、スプール１３１を備えている。スプール１３１は、略円筒状の周壁を有するスリーブ１３２内に収容され、スリーブ１３２の中心線方向に移動可能に設けられている。

スプール１３１には、略円柱状のランド部１３３，１３４，１３５が中心線方向に間隔を空けて形成されている。ランド部１３３，１３４，１３５は、同じ直径を有している。

また、スリーブ１３２内には、中心線方向の一端側（上側）の端部に、スプール１３１を他端側（下側）に付勢するスプリング１３６が設けられている。

スリーブ１３２の周壁には、Ｄ入力ポート１４１、ＳＬ１入力ポート１４２、ＳＬ２入力ポート１４３、信号ポート１４４，１４５、Ｄ出力ポート１４６、ＳＬ１出力ポート１４７、ＳＬ２出力ポート１４８およびドレンポート１４９，１５０が形成されている。

Ｄ入力ポート１４１は、スプール１３１が上位置に位置する状態で、ランド部１３３，１３４の間と連通する。スプール１３１が下位置に位置する状態では、Ｄ入力ポート１４１は、ランド部１３３により閉鎖される。

ＳＬ１入力ポート１４２は、スプール１３１が上位置に位置する状態で、ランド部１３４により閉鎖される。スプール１３１が下位置に位置する状態では、ＳＬ１入力ポート１４２は、ランド部１３３，１３４間と連通する。また、ＳＬ１入力ポート１４２は、ＳＬ１ソレノイドバルブ１０１の出力ポートと連通し、ＳＬ１入力ポート１４２には、ＳＬ１ソレノイドバルブ１０１で調圧されたＳＬ１圧が入力される。

ＳＬ２入力ポート１４３は、スプール１３１が上位置に位置する状態で、ランド部１３５により閉鎖される。スプール１３１が下位置に位置する状態では、ＳＬ２入力ポート１４３は、ランド部１３４，１３５間と連通する。また、ＳＬ２入力ポート１４３は、ＳＬ２ソレノイドバルブ１０２の出力ポートと連通し、ＳＬ２入力ポート１４３には、ＳＬ２ソレノイドバルブ１０２で調圧されたＳＬ２圧が入力される。

信号ポート１４４は、スプール１３１の位置にかかわらず、スプール１３１のランド部１３３とスリーブ１３２の上端との間に連通している。

信号ポート１４５は、スプール１３１の位置にかかわらず、スプール１３１のランド部１３５とスリーブ１３２の下端との間に連通している。

Ｄ出力ポート１４６は、スプール１３１が上位置に位置する状態で、ランド部１３３，１３４の間と連通し、ランド部１３３，１３４の間を介して、Ｄ入力ポート１４１と連通する。スプール１３１が下位置に位置する状態では、Ｄ出力ポート１４６は、ランド部１３３により閉鎖される。また、Ｄ出力ポート１４６は、Ｃ１カットバルブ１０３のＤ入力ポート１２１と連通している。

ＳＬ１出力ポート１４７は、スプール１３１の位置にかかわらず、ランド部１３３，１３４の間と連通している。ＳＬ１出力ポート１４７は、スプール１３１が上位置に位置する状態で、ランド部１３３，１３４の間を介して、Ｄ入力ポート１４１およびＤ出力ポート１４６と連通し、スプール１３１が下位置に位置する状態で、ランド部１３３，１３４の間を介して、ＳＬ１入力ポート１４２と連通する。また、ＳＬ１出力ポート１４７は、Ｃ１カットバルブ１０３のＳＬ１入力ポート１２２と連通している。

ＳＬ２出力ポート１４８は、スプール１３１の位置にかかわらず、ランド部１３４，１３５の間と連通している。ＳＬ２出力ポート１４８は、スプール１３１が上位置に位置する状態で、ランド部１３３，１３４の間を介して、ドレンポート１４９，１５０と連通し、スプール１３１が下位置に位置する状態で、ランド部１３３，１３４の間を介して、ＳＬ２入力ポート１４３と連通する。また、ＳＬ２出力ポート１４８は、Ｃ１カットバルブ１０３のＳＬ２入力ポート１２３と連通している。

ドレンポート１４９，１５０は、スプール１３１が上位置に位置する状態で、ランド部１３４，１３５間と連通し、スプール１３１が下位置に位置する状態では、ランド部１３４により閉鎖される。また、ドレンポート１４９は、Ｃ１カットバルブ１０３のドレンポート１３０と連通している。

切替バルブ１０５は、ノーマルクローズタイプのソレノイドバルブである。切替バルブ１０５の入力ポートには、マニュアルバルブからＤ圧が入力される。切替バルブ１０５は、電磁コイルへの通電（オン）により開成し、電磁コイルへの通電の遮断（オフ）により閉成する。切替バルブ１０５が開いた状態では、切替バルブ１０５の出力ポートからＤ圧が出力され、切替バルブ１０５が閉じられることにより、その出力ポートからのＤ圧の出力が停止される。切替バルブ１０５の出力ポートは、Ｃ１カットバルブ１０３の信号ポート１２４およびＣ２カットバルブ１０４の信号ポート１４４と連通している。

＜回路動作＞
動力分割式無段変速機４では、シフトポジションがＰポジションまたはＲポジションからＮポジションを経由してＤポジションに切り替えられると、Ｄレンジのベルトモードが構成されるまでの変速過渡の期間、切替バルブ１０５がオンされて、油圧回路１７の状態が図５Ｂに示される状態に保持される。また、ベルトモードとスプリットモードとが切り替えられる際には、変速過渡の期間、切替バルブ１０５がオンされて、油圧回路１７の状態が図５Ｂに示される状態に保持される。

すなわち、切替バルブ１０５がオンされることにより、切替バルブ１０５からＣ１カットバルブ１０３の信号ポート１２４およびＣ２カットバルブ１０４の信号ポート１４４にＤ圧が入力（供給）される。Ｄ圧の入力により、Ｃ１カットバルブ１０３の第１スプール１１１およびＣ２カットバルブ１０４のスプール１３１は、強制的に下位置に位置する。

Ｃ１カットバルブ１０３の第１スプール１１１が下位置に位置する状態では、Ｃ１カットバルブ１０３のスリーブ１１３内において、ＳＬ１入力ポート１２２およびＳＬ２入力ポート１２３がそれぞれＣ１出力ポート１２６およびＣ２出力ポート１２７と連通する。また、Ｃ２カットバルブ１０４のスプール１３１が下位置に位置する状態では、Ｃ２カットバルブ１０４のスリーブ１３２内において、ＳＬ１入力ポート１４２およびＳＬ２入力ポート１４３がそれぞれＳＬ１出力ポート１４７およびＳＬ２出力ポート１４８と連通する。

そのため、切替バルブ１０５がオンされている状態では、ＳＬ１ソレノイドバルブ１０１で調圧されたＳＬ１圧をＣ２カットバルブ１０４およびＣ１カットバルブ１０３を介してクラッチＣ１に供給することができ、ＳＬ２ソレノイドバルブ１０２で調圧されたＳＬ２圧をＣ２カットバルブ１０４およびＣ１カットバルブ１０３を介してクラッチＣ２に供給することができる。この状態において、ＳＬ１圧が０に調圧されて、クラッチＣ１が解放され、ＳＬ２圧が所定の係合保持圧に調圧されて、クラッチＣ２が係合されることにより、ベルトモードが構成される。係合保持圧は、たとえば、Ｄ圧の１／２に設定されている。Ｃ１カットバルブ１０３では、ＳＬ２圧が信号ポート１２５に入力されるが、切替バルブ１０５がオンされている間は、信号ポート１２４に係合保持圧よりも大きいＤ圧が入力されているので、第１スプール１１１が下位置に保持される。

ベルトモードが構成されると、切替バルブ１０５がオフされる。切替バルブ１０５のオフにより、Ｃ１カットバルブ１０３の信号ポート１２４およびＣ２カットバルブ１０４の信号ポート１４４へのＤ圧の入力が停止する。そのため、Ｃ１カットバルブ１０３では、信号ポート１２５に入力される係合保持圧（ＳＬ２圧）により、第１スプール１１１が下位置から上位置に変位する。

第１スプール１１１が上位置に位置する状態では、図５Ａに示されるように、Ｃ１カットバルブ１０３のスリーブ１１３内において、Ｄ入力ポート１２１とＣ２出力ポート１２７とが連通する。一方、Ｃ２カットバルブ１０４のスプール１３１が下位置に位置しているので、Ｄ入力ポート１２１と連通するＣ２カットバルブ１０４のＤ出力ポート１４６がスプール１３１のランド部１３３により閉鎖されている。そのため、クラッチＣ２に供給される油圧（クラッチ圧）が係合保持圧に保持され、クラッチＣ２の係合状態が保持される。

＜クラッチ圧低減処理＞
図６は、動力分割式無段変速機４に入力される入力トルクとクラッチＣ２の係合状態の保持に必要なクラッチ圧（必要クラッチ圧）およびクラッチＣ２に供給されるクラッチ圧との関係を示すグラフである。

クラッチＣ２の係合状態に必要な必要クラッチ圧は、図６に二点鎖線で示されるように、動力分割式無段変速機４に入力されるエンジントルクに比例する。切替バルブ１０５が閉じられている時（オフされている時）にクラッチＣ２に供給されるクラッチ圧（切替バルブ閉時クラッチ圧）、つまり係合保持圧は、エンジントルクの大小にかかわらず、必要クラッチ圧を大きく上回る油圧に設定されている。そのため、クラッチＣ２に係合保持圧が供給されている状態では、車両１がスピードバンプなどの突起物を乗り越えることにより、アウトプット軸４２にイナーシャトルクが発生し、動力分割式無段変速機４に入力されるエンジントルクにイナーシャトルクが加わっても、図６に破線で示されるように、係合保持圧がイナーシャトルクを考慮した必要クラッチ圧を上回る。それゆえ、クラッチＣ２の滑りは発生せず、イナーシャトルクの大きさによっては、無段変速機構４３のプライマリプーリ５３およびセカンダリプーリ５４とベルト５５との間で滑り（ベルト滑り）が発生する。

車両１が突起物を乗り越える際に、車両１の駆動輪が路面から浮き上がることにより、タービン回転数が上昇した場合、その後に駆動輪が路面に着地したときに、タービン回転数の上昇変化率に応じたイナーシャトルクがアウトプット軸４２に発生する可能性がある。そこで、変速機ＥＣＵ１２では、ベルトモードでの車両１の走行中、一定周期で、タービン回転数の時間変化率である回転数変化率がタービン回転数を時間微分することにより算出され、その回転数変化率から、アウトプット軸４２に発生し得るイナーシャトルクが推定される。そして、その推定されたイナーシャトルクが所定トルク値以上である場合、変速機ＥＣＵ１２により、切替バルブ１０５がオンにされて、切替バルブ１０５が閉から開に切り替えられる。切替バルブ１０５の切り替えと同時またはそれ以前に、ＳＬ２ソレノイドバルブ１０２で調圧されるＳＬ２圧が係合保持圧よりも低い制限油圧（切替バルブ開時クラッチ圧）に低減される。制限油圧は、イナーシャトルクを考慮した必要クラッチ圧以下となるように設定されている。これにより、車両１がスピードバンプなどの突起物を乗り越えたときに、クラッチＣ２を滑らせることができ、アウトプット軸４２に発生するイナーシャトルクをクラッチＣ２の滑りで吸収することができる。

＜作用効果＞
このように、切替バルブ１０５の開閉の切り替えを制御することにより、車両１の通常走行中は、クラッチＣ２の滑りを抑制できながら、車両１が突起物を乗り越えたときには、クラッチＣ２を滑らせることにより、イナーシャトルクがベルト５５に作用することを抑制できる。その結果、イナーシャトルクによるベルト滑りの発生を抑制することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施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ができる。

たとえば、前述の実施形態では、回転数変化率からイナーシャトルクが推定されて、その推定されたイナーシャトルクが所定トルク値以上である場合、切替バルブ１０５が閉から開に切り替えられるとした。これに限らず、変速機ＥＣＵ１２により、ベルトモードでの車両１の走行中、一定周期で回転数変化率が算出され、その回転数変化率が所定変化率以上である場合に、切替バルブ１０５がオンにされて、切替バルブ１０５が閉から開に切り替えられてもよい。

前述の各センサは、本発明に関連するセンサを例示したものに過ぎず、エンジンＥＣＵ１１および変速機ＥＣＵ１２には、その他のセンサが接続されていてもよい。

エンジンＥＣＵ１１および変速機ＥＣＵ１２の機能の一部または全部は、１つのＥＣＵに集約されていてもよい。

また、前述の実施形態では、動力分割式無段変速機４を取り上げたが、本発明は、ベルト式の無段変速機であって、遊星歯車機構４５のような前後進切替機構がセカンダリ軸とアウトプット軸との間に設けられた構成のものに広く適用することができる。

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 動力分割式無段変速機
１７ 油圧回路
４１ インプット軸
４２ アウトプット軸
４３ 無段変速機構
４５ 遊星歯車機構
５３ プライマリプーリ
５４ セカンダリプーリ
５５ ベルト
１０５ 切替バルブ
Ｃ２ クラッチ

Claims (2)

1. エンジンの動力が入力されるインプット軸から動力を出力するアウトプット軸に至る動力伝達経路上に、動力をプライマリプーリおよびセカンダリプーリのプーリ比の変更によって無段階に変速するベルト式の無段変速機構と、キャリア、前記セカンダリプーリと一体回転可能に設けられたサンギヤおよび前記アウトプット軸と一体回転可能に設けられたリングギヤを備える遊星歯車機構とが設けられ、前進レンジにおいて、前記キャリアが自由回転状態にされて、前記サンギヤと前記リングギヤとが直結され、後進レンジにおいて、前記サンギヤと前記リングギヤとの直結が解除されて、前記キャリアが回転不能に固定される無段変速機であって、
   前記サンギヤと前記リングギヤとを直結／分離するために係合／解放される油圧式のクラッチと、
   切替バルブを備え、前記切替バルブの開閉の切り替えにより、前記クラッチに供給される油圧が係合保持圧から前記係合保持圧よりも低い制限油圧に切り替わるように構成された油圧回路と、
   前記アウトプット軸に発生するイナーシャトルクを予測するイナーシャトルク予測手段と、
   前記イナーシャトルク予測手段によって予測されたイナーシャトルクが所定トルク値以上である場合に、前記切替バルブの開閉を切り替えるバルブ切替手段とを含み、
   前記係合保持圧は、前記アウトプット軸に発生するイナーシャトルクを考慮して前記クラッチの係合状態に必要なクラッチ圧として設定された必要クラッチ圧を上回り、
   前記制限油圧は、前記必要クラッチ圧以下となるように設定されている、無段変速機。
2. エンジンの動力が入力されるインプット軸から動力を出力するアウトプット軸に至る動力伝達経路上に、動力をプライマリプーリおよびセカンダリプーリのプーリ比の変更によって無段階に変速するベルト式の無段変速機構と、キャリア、前記セカンダリプーリと一体回転可能に設けられたサンギヤおよび前記アウトプット軸と一体回転可能に設けられたリングギヤを備える遊星歯車機構とが設けられ、前進レンジにおいて、前記キャリアが自由回転状態にされて、前記サンギヤと前記リングギヤとが直結され、後進レンジにおいて、前記サンギヤと前記リングギヤとの直結が解除されて、前記キャリアが回転不能に固定される無段変速機であって、
   前記サンギヤと前記リングギヤとを直結／分離するために係合／解放される油圧式のクラッチと、
   切替バルブを備え、前記切替バルブの開閉の切り替えにより、前記クラッチに供給される油圧が係合保持圧から前記係合保持圧よりも低い制限油圧に切り替わるように構成された油圧回路と、
   前記インプット軸または前記アウトプット軸の回転数変化率を取得する回転数変化率取得手段と、
   前記回転数変化率取得手段によって取得される回転数変化率が所定変化率以上である場合に、前記切替バルブの開閉を切り替えるバルブ切替手段とを含み、
   前記係合保持圧は、前記アウトプット軸に発生するイナーシャトルクを考慮して前記クラッチの係合状態に必要なクラッチ圧として設定された必要クラッチ圧を上回り、
   前記制限油圧は、前記必要クラッチ圧以下となるように設定されている、無段変速機。

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