JP7258447B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機を制御する制御装置に関する。

自動車などの車両に搭載される変速機として、動力を無段階に変速する無段変速機構を備え、インプット軸とアウトプット軸との間で動力を２つの経路で分割して伝達可能な動力分割式の無段変速機が提案されている。

動力分割式の無段変速機の一例では、無段変速機構は、公知のベルト式の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）と同様の構成、つまりプライマリプーリおよびセカンダリプーリに無端状のベルトが巻き掛けられた構成を有している。無段変速機構のプライマリ軸には、インプット軸に入力されるエンジンの動力が伝達される。無段変速機構のセカンダリ軸は、遊星歯車機構のサンギヤに接続されている。

また、動力分割式の無段変速機には、平行軸式歯車機構が備えられている。平行軸式歯車機構は、インプット軸の動力が伝達／遮断されるスプリットドライブギヤと、スプリットドライブギヤとギヤ列を構成し、遊星歯車機構のキャリヤと一体回転するスプリットドリブンギヤとを備えている。遊星歯車機構のリングギヤには、アウトプット軸が接続されている。アウトプット軸の回転は、デファレンシャルギヤに伝達され、デファレンシャルギヤから左右の駆動輪に伝達される。

前進走行時における動力伝達モードとして、ベルトモードおよびスプリットモードが設けられている。

ベルトモードでは、インプット軸とスプリットドライブギヤとの間での動力の伝達／遮断を切り替える第１クラッチが解放されて、スプリットドライブギヤが自由回転状態にされ、遊星歯車機構のキャリヤが自由回転状態にされる。また、遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとを結合／分離する第２クラッチが係合されて、サンギヤとリングギヤとが結合される。そのため、無段変速機構から出力される動力により、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。したがって、ベルトモードでは、無段変速機構の変速比であるベルト変速比（プーリ比）が大きいほど、その変速比に比例して、動力分割式無段変速機全体での変速比であるトータル変速比（インプット軸の回転数／アウトプット軸の回転数）が大きくなる。

スプリットモードでは、第２クラッチが解放されて、遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとの結合が解除される。また、第１クラッチが係合されて、インプット軸からスプリットドライブギヤに動力が伝達される。インプット軸からスプリットドライブギヤに伝達される動力は、スプリットドライブギヤからスプリットドリブンギヤを介することにより一定の変速比（スプリット点）で変速されて、遊星歯車機構のキャリヤに入力される。サンギヤは、ベルト変速比に応じた回転数で回転する。そのため、スプリットモードでは、ベルト変速比が大きいほどトータル変速比が小さくなり、スプリット点以下のトータル変速比を実現することができる。

特開２０１６－１４２３０２号公報

動力分割式の無段変速機における変速制御では、たとえば、変速線図に従って、アクセル開度（アクセルペダルの最大操作量に対する操作量の割合）および車速に応じた目標回転数が設定され、無段変速機に入力される回転数を目標回転数に一致させる変速比が目標変速比に設定される。そして、トータル変速比が目標変速比に一致するように、ベルト変速比が変更される。

ベルトモードとスプリットモードとの切り替えは、目標変速比とスプリット点の変速比（スプリットギヤ比）との比較により判定される。すなわち、ベルトモードにおいて、目標変速比がスプリットギヤ比以下（Ｈｉ側）であれば、ベルトモードからスプリットモードへの切り替えが判定される。また、スプリットモードにおいて、目標変速比がスプリットギヤ比以上（Ｌｏ側）であれば、スプリットモードからベルトモードへの切り替えが判定される。

図８は、スプリットモードからベルトモードへの切替時における切替制御の実行状態、解放側制御圧および係合側制御圧の時間変化を示す図である。

スプリットモードからベルトモードへの切り替えが判定されると、解放側の第１クラッチを解放するための解放制御（切替制御）が開始される（時刻Ｔ１１）。解放制御では、第１クラッチに供給される油圧の目標値である解放側制御圧が係合圧から０まで漸減される（期間Ｔ１１－Ｔ１５）。

また、スプリットモードからベルトモードへの切り替えが判定されると、解放制御の開始と同時に、係合側の第２クラッチを係合させるための係合制御（切替制御）が開始される（時刻Ｔ１１）。係合制御では、第２クラッチに供給される油圧の目標値である係合側制御圧が０から係合圧に近い充填圧に上げられ、所定の期間（期間Ｔ１１－Ｔ１２）、係合側制御圧が充填圧に保持される。係合側制御圧が充填圧に保持される期間に、第２クラッチの油室およびその油室に接続された油路に油が充填される。所定の期間が経過すると、係合側制御圧は、充填圧から初期圧まで下げられ（時刻Ｔ１２）、第２クラッチのピストンが油圧により押されて、ピストンの無効ストロークが解消されるまで（ピストンがクラッチプレートに当接するまで）、初期圧に保持される（期間Ｔ１２－Ｔ１３）。ピストンの無効ストロークが解消されると、係合側制御圧は、初期圧から係合圧まで漸増される（期間Ｔ１３－Ｔ１４）。

係合側制御圧が初期圧から係合圧まで漸増される間に、第２クラッチが係合されて、スプリットモードからベルトモードへの切り替えが完了する。そのため、アクセルペダルが踏み込まれて、目標変速比がスプリットギヤ比以上の値に設定されることにより、スプリットモードからベルトモードへの切り替えが判定されてから、その切り替えが完了するまでに時間がかかる。

本発明の目的は、第２モード（スプリットモード）から第１モード（ベルトモード）への切り替えの応答性を改善できる、制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る制御装置は、インプット軸とアウトプット軸との間の第１動力伝達経路上に介在されて、油圧により係合／解放される第１係合要素と、インプット軸とアウトプット軸との間の第２動力伝達経路に介在されて、油圧により係合／解放される第２係合要素とを備え、第２動力伝達経路上にベルト変速機構を有し、第１係合要素の解放および第２係合要素の係合により、ベルト変速機構によるベルト変速比が大きいほどインプット軸とアウトプット軸との間でのトータル変速比が大きくなる第１モードとなり、第１係合要素の係合および第２係合要素の解放により、ベルト変速比が大きいほどトータル変速比が小さくなる第２モードとなり、ベルト変速比が一定の切替値であるときに、第１モードと第２モードとが切り替わってもトータル変速比が変化しないように構成された無段変速機を制御する制御装置であって、トータル変速比の目標である目標変速比を設定する目標変速比設定手段と、トータル変速比が目標変速比設定手段により設定される目標変速比に一致するように、ベルト変速比を変更するベルト変速比変更手段と、第１モードにおいて、目標変速比設定手段により設定される目標変速比が切替値以下であれば、第１モードから第２への切り替えを判定し、第２モードにおいて、目標変速比設定手段により設定される目標変速比が切替値以上であれば、第２モードから第１モードへの切り替えを判定する切替判定手段と、第２モードにおいて、切替判定手段により第２モードから第１モードへの切り替えが判定される前に、ベルト変速比が切替値よりも大きい待機閾値以上から待機閾値未満に変化したことに応じて、第２係合要素に油圧を供給して、第２係合要素が伝達トルク容量を持ち始める油圧以下の待機圧が第２係合要素に作用した状態とし、当該状態で第２係合要素を待機させる係合待機手段とを含む。

この構成によれば、無段変速機では、インプット軸とアウトプット軸との間の第１動力伝達経路上に第１係合要素が介在され、インプット軸とアウトプット軸との間の第２動力伝達経路上に第２係合要素が介在されている。第１係合要素の解放および第２係合要素の係合によって、無段変速機が第１モードとなり、この第１モードでは、ベルト変速機構によるベルト変速比が大きいほど、インプット軸とアウトプット軸との間でのトータル変速比が大きくなる。一方、第１係合要素の係合および第２係合要素の解放によって、無段変速機が第２モードとなり、この第２モードでは、ベルト変速比が大きいほど、トータル変速比が小さくなる。ベルト変速比が一定の切替値であるときには、第１モードと第２モードとが切り替わってもトータル変速比が変化しない。

変速制御では、トータル変速比の目標である目標変速比が設定されて、トータル変速比が目標変速比に一致するように、ベルト変速比が変更される。第１モードにおいて、切替値以下の目標変速比が設定された場合、第１モードから第２モードへの切り替えが判定される。第２モードにおいて、切替値以上の目標変速比が設定された場合、第２モードから第１モードへの切り替えが判定される。

第２モードでは、第２モードから第１モードへの切り替えが判定される前に、ベルト変速比が切替値よりも大きい待機閾値以上から待機閾値未満に変化したことに応じて、第２係合要素に油圧が供給されて、第２係合要素は、伝達トルク容量を持ち始める油圧以下の待機圧が作用した状態とされる。

当該状態で第２係合要素を待機させておけば、第２モードから第１モードへの切り替えが判定されたことに応じて、第２係合要素に供給される油圧を上げることにより、第２係合要素を速やかに係合させて、第２モードから第１モードへの切り替えを完了させることができる。したがって、第２モードから第１モードへの切り替えが判定されてから、その切り替えが完了するまでに要する時間を従来よりも短縮することができる。その結果、アクセルペダルの踏み込み（アクセル操作の操作量の増大）に対する第２モードから第１モードへの切り替えの応答性を改善することができ、ひいては、車両の加速の応答性を改善することができる。

第２係合要素は、プレートとディスクとが対向して設けられ、油室に供給される油圧によって、ピストンがリターンスプリングの弾性力に抗して移動し、ピストンがプレートをディスクに押し付けることにより係合する摩擦係合要素であってもよい。この場合、待機圧は、ピストンがプレートに当接する位置まで移動した状態でのリターンスプリングの弾性力以下の力をピストンに付与する油圧に設定されてもよい。

これにより、待機圧を第２係合要素が伝達トルク容量を持ち始める油圧以下の油圧に設定することができる。

本発明によれば、第２モードから第１モードへの切り替えの応答性を改善することができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載される車両の駆動系の構成を示すスケルトン図である。 車両の前進時および後進時におけるクラッチおよびブレーキの状態を示す図である。 遊星歯車機構のサンギヤ、キャリヤ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。 ベルト変速機構によるベルト変速比と変速機の全体でのトータル変速比との関係を示す図である。 車両の制御系の構成を示すブロック図である。 クラッチの構成を示す断面図である。 スプリットモードからベルトモードへの切替時における切替制御の実行状態、解放側制御圧および係合側制御圧の時間変化を示す図である。 従来の切替制御における実行状態、解放側制御圧および係合側制御圧の時間変化を示す図である。

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。

＜車両の駆動系＞
図１は、車両１の駆動系の構成を示すスケルトン図である。

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の動力は、トルクコンバータ３および無段変速機４を介して、デファレンシャルギヤ５に伝達され、デファレンシャルギヤ５から左右のドライブシャフト６Ｌ，６Ｒを介してそれぞれ左右の駆動輪７Ｌ，７Ｒに伝達される。

エンジン２は、Ｅ／Ｇ出力軸１１を備えている。Ｅ／Ｇ出力軸１１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、フロントカバー２１、ポンプインペラ２２、タービンランナ２３およびロックアップ機構２４を備えている。フロントカバー２１には、Ｅ／Ｇ出力軸１１が接続され、フロントカバー２１は、Ｅ／Ｇ出力軸１１と一体に回転する。ポンプインペラ２２は、フロントカバー２１に対するエンジン２側と反対側に配置されている。ポンプインペラ２２は、フロントカバー２１と一体回転可能に設けられている。タービンランナ２３は、フロントカバー２１とポンプインペラ２２との間に配置されて、フロントカバー２１と共通の回転軸線を中心に回転可能に設けられている。

ロックアップ機構２４は、ロックアップピストン２５を備えている。ロックアップピストン２５は、フロントカバー２１とタービンランナ２３との間に設けられている。ロックアップ機構２４は、ロックアップピストン２５とフロントカバー２１との間の解放油室２６の油圧とロックアップピストン２５とポンプインペラ２２との間の係合油室２７の油圧との差圧により、ロックアップオン（係合）／オフ（解放）される。すなわち、解放油室２６の油圧が係合油室２７の油圧よりも高い状態では、その差圧により、ロックアップピストン２５がフロントカバー２１から離間し、ロックアップオフとなる。係合油室２７の油圧が解放油室２６の油圧よりも高い状態では、その差圧により、ロックアップピストン２５がフロントカバー２１に押し付けられて、ロックアップオンとなる。

ロックアップオフの状態では、Ｅ／Ｇ出力軸１１が回転されると、ポンプインペラ２２が回転する。ポンプインペラ２２が回転すると、ポンプインペラ２２からタービンランナ２３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２３で受けられて、タービンランナ２３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２３には、Ｅ／Ｇ出力軸１１のトルクよりも大きなトルクが発生する。

ロックアップオンの状態では、Ｅ／Ｇ出力軸１１が回転されると、Ｅ／Ｇ出力軸１１、ポンプインペラ２２およびタービンランナ２３が一体となって回転する。

無段変速機４は、インプット軸３１およびアウトプット軸３２を備え、インプット軸３１に入力される動力を２つの経路に分岐してアウトプット軸３２に伝達可能に構成された、いわゆる動力分割式（トルクスプリット式）変速機である。２つの動力伝達経路を構成するため、無段変速機４は、ベルト変速機構３３、前減速ギヤ機構３４、遊星歯車機構３５およびスプリット変速機構３６を備えている。

インプット軸３１は、トルクコンバータ３のタービンランナ２３に連結され、タービンランナ２３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３２は、インプット軸３１と平行に設けられている。アウトプット軸３２には、出力ギヤ３７が相対回転不能に支持されている。出力ギヤ３７は、デファレンシャルギヤ５（デファレンシャルギヤ５のリングギヤ）と噛合している。

ベルト変速機構３３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、ベルト変速機構３３は、プライマリ軸４１と、プライマリ軸４１と平行に設けられたセカンダリ軸４２と、プライマリ軸４１に相対回転不能に支持されたプライマリプーリ４３と、セカンダリ軸４２に相対回転不能に支持されたセカンダリプーリ４４と、プライマリプーリ４３とセカンダリプーリ４４とに巻き掛けられたベルト４５とを備えている。

プライマリプーリ４３は、プライマリ軸４１に固定された固定シーブ５１と、固定シーブ５１にベルト４５を挟んで対向配置され、プライマリ軸４１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５２とを備えている。可動シーブ５２に対して固定シーブ５１と反対側には、プライマリ軸４１に固定されたシリンダ５３が設けられ、可動シーブ５２とシリンダ５３との間に、油圧室５４が形成されている。

セカンダリプーリ４４は、セカンダリ軸４２に固定された固定シーブ５５と、固定シーブ５５にベルト４５を挟んで対向配置され、セカンダリ軸４２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５６とを備えている。可動シーブ５６に対して固定シーブ５５と反対側には、セカンダリ軸４２に固定されたシリンダ５７が設けられ、可動シーブ５６とシリンダ５７との間に、油圧室５８が形成されている。回転軸線方向において、固定シーブ５５と可動シーブ５６との位置関係は、プライマリプーリ４３の固定シーブ５１と可動シーブ５２との位置関係と逆転している。

ベルト変速機構３３では、プライマリプーリ４３の油圧室５４およびセカンダリプーリ４４の油圧室５８に供給される油圧がそれぞれ制御されて、プライマリプーリ４３およびセカンダリプーリ４４の各溝幅が変更されることにより、ベルト変速比（プーリ比）が連続的に無段階で変更される。

具体的には、ベルト変速比が小さくされるときには、プライマリプーリ４３の油圧室５４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４３の可動シーブ５２が固定シーブ５１側に移動し、固定シーブ５１と可動シーブ５２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４３に対するベルト４５の巻きかけ径が大きくなり、セカンダリプーリ４４の固定シーブ５５と可動シーブ５６との間隔（溝幅）が大きくなる。その結果、プライマリプーリ４３とセカンダリプーリ４４とのプーリ比が小さくなる。

ベルト変速比が大きくされるときには、プライマリプーリ４３の油圧室５４に供給される油圧が下げられる。これにより、セカンダリプーリ４４の推力（セカンダリ推力）に対するプライマリプーリ４３の推力（プライマリ推力）の比である推力比が小さくなり、セカンダリプーリ４４の固定シーブ５５と可動シーブ５６との間隔が小さくなるとともに、固定シーブ５１と可動シーブ５２との間隔が大きくなる。その結果、プライマリプーリ４３とセカンダリプーリ４４とのプーリ比が大きくなる。

一方、プライマリプーリ４３およびセカンダリプーリ４４の推力は、プライマリプーリ４３およびセカンダリプーリ４４とベルト４５との間で滑り（ベルト滑り）が生じない大きさを必要とする。そのため、ベルト滑りを生じない必要十分な挟圧が得られるよう、プライマリプーリ４３の油圧室５４およびセカンダリプーリ４４の油圧室５８に供給される油圧が制御される。

前減速ギヤ機構３４は、インプット軸３１に入力される動力を逆転かつ減速させてプライマリ軸４１に伝達する構成である。具体的には、前減速ギヤ機構３４は、インプット軸３１に相対回転不能に支持されるインプット軸ギヤ６１と、インプット軸ギヤ６１よりも大径で歯数が多く、プライマリ軸４１にスプライン嵌合により相対回転不能に支持されて、インプット軸ギヤ６１と噛合するプライマリ軸ギヤ６２とを含む。

遊星歯車機構３５は、サンギヤ７１、キャリヤ７２およびリングギヤ７３を備えている。サンギヤ７１は、セカンダリ軸４２にスプライン嵌合により相対回転不能に支持されている。キャリヤ７２は、アウトプット軸３２に相対回転可能に外嵌されている。キャリヤ７２は、複数個のピニオンギヤ７４を回転可能に支持している。複数個のピニオンギヤ７４は、円周上に配置され、サンギヤ７１と噛合している。リングギヤ７３は、複数個のピニオンギヤ７４を一括して取り囲む円環状を有し、各ピニオンギヤ７４にセカンダリ軸４２の回転径方向の外側から噛合している。また、リングギヤ７３には、アウトプット軸３２が接続され、リングギヤ７３は、アウトプット軸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。

スプリット変速機構３６は、スプリットドライブギヤ８１と、スプリットドライブギヤ８１と噛合するスプリットドリブンギヤ８２とを含む平行軸式歯車機構である。

スプリットドライブギヤ８１は、インプット軸３１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８２は、遊星歯車機構３５のキャリヤ７２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８２は、スプリットドライブギヤ８１よりも小径に形成され、スプリットドライブギヤ８１よりも少ない歯数を有している。

また、アウトプット軸３２には、パーキングギヤ８３が相対回転不能に支持されている。パーキングギヤ８３の周囲には、パーキングポール（図示せず）が設けられている。パーキングポールがパーキングギヤ８３の歯溝に係合することにより、パーキングギヤ８３の回転が規制（パーキングロック）され、パーキングポールがパーキングギヤ８３の歯溝から離脱することにより、パーキングギヤ８３の回転が許容（パーキングロック解除）される。

また、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、油圧により、インプット軸３１とスプリットドライブギヤ８１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、油圧により、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３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、油圧により、遊星歯車機構３５のキャリヤ７２を制動する係合状態と、キャリヤ７２の回転を許容する解放状態とに切り替えられる。

＜動力伝達モード＞
図２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は、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１、キャリヤ７２およびリングギヤ７３の回転数（回転速度）の関係を示す共線図である。図４は、ベルト変速機構３３によるベルト変速比と無段変速機４の全体でのトータル変速比との関係を示す図である。

図２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。

車両１の車室内には、運転者が操作可能な位置に、シフトレバー（セレクトレバー）が配設されている。シフトレバーの可動範囲には、たとえば、Ｐ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジションおよびＤ（ドライブ）ポジションの各レンジ位置がこの順に一列に並べて設けられている。

シフトレバーがＰポジションに位置する状態では、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１のすべてが解放され、パーキングギヤ８３が固定されることにより、無段変速機４の変速レンジの１つであるＰレンジ（駐車レンジ）が構成される。また、シフトレバーがＮポジションに位置する状態では、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１のすべてが解放されて、パーキングロックギヤが固定されないことにより、無段変速機４の変速レンジの１つであるＮレンジ（中立レンジ）が構成される。クラッチＣ１およびブレーキＢ１の両方が解放された状態では、エンジン２の動力がセカンダリ軸４２まで伝達されて、セカンダリ軸４２が回転するが、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１およびピニオンギヤ７４が空転し、エンジン２の動力は駆動輪７Ｌ，７Ｒに伝達されない。

シフトレバーがＤポジションに位置する状態では、無段変速機４の変速レンジの１つであるＤレンジ（前進レンジ）が構成される。このＤレンジでの動力伝達モードには、ベルトモード（第１モードの一例）およびスプリットモード（第２モードの一例）が含まれる。ベルトモードとスプリットモードとは、クラッチＣ１が係合している状態とクラッチＣ２が係合している状態との切り替え（クラッチＣ１，Ｃ２の掛け替え）により切り替えられる。

ベルトモードでは、図２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８１がインプット軸３１から切り離され、遊星歯車機構３５のキャリヤ７２がフリー（自由回転状態）になり、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３とが直結される。

インプット軸３１に入力される動力は、前減速ギヤ機構３４により逆転かつ減速されて、ベルト変速機構３３のプライマリ軸４１に伝達され、プライマリ軸４１およびプライマリプーリ４３を回転させる。プライマリプーリ４３の回転は、ベルト４５を介して、セカンダリプーリ４４に伝達され、セカンダリプーリ４４およびセカンダリ軸４２を回転させる。遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３とが直結されているので、セカンダリ軸４２と一体となって、サンギヤ７１、リングギヤ７３およびアウトプット軸３２が回転する。したがって、ベルトモードでは、図３および図４に示されるように、無段変速機４全体でのトータル変速比がベルト変速機構３３のベルト変速比に前減速比（インプット軸３１の回転数／プライマリ軸４１の回転数）を乗じた値と一致する。

スプリットモードでは、図２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３１とスプリットドライブギヤ８１とが結合されて、インプット軸３１の回転がスプリットドライブギヤ８１およびスプリットドリブンギヤ８２を介して遊星歯車機構３５のキャリヤ７２に伝達可能になり、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３とが切り離される。

インプット軸３１に入力される動力は、スプリットドライブギヤ８１からスプリットドリブンギヤ８２を介して遊星歯車機構３５のキャリヤ７２に増速されて伝達される。キャリヤ７２に伝達される動力は、キャリヤ７２からサンギヤ７１およびリングギヤ７３に分割して伝達される。サンギヤ７１の動力は、セカンダリ軸４２、セカンダリプーリ４４、ベルト４５、プライマリプーリ４３およびプライマリ軸４１を介してプライマリ軸ギヤ６２に伝達され、プライマリ軸ギヤ６２からインプット軸ギヤ６１に伝達される。そのため、ベルトモードでは、インプット軸ギヤ６１が駆動ギヤとなり、プライマリ軸ギヤ６２が被動ギヤとなるのに対し、スプリットモードでは、プライマリ軸ギヤ６２が駆動ギヤとなり、インプット軸ギヤ６１が被動ギヤとなる。

スプリットドライブギヤ８１とスプリットドリブンギヤ８２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３１に入力される動力が一定であれば、遊星歯車機構３５のキャリヤ７２の回転が一定速度に保持される。そのため、ベルト変速比が上げられると、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１の回転数が下がるので、図３に破線で示されるように、遊星歯車機構３５のリングギヤ７３（アウトプット軸３２）の回転数が上がる。その結果、スプリットモードでは、図４に示されるように、ベルト変速機構３３のベルト変速比が大きいほど、無段変速機４のトータル変速比が小さくなり、ベルト変速比に対するトータル変速比の感度（ベルト変速比の変化量に対するトータル変速比の変化量の割合）がベルトモードと比べて低い。

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３２の回転は、出力ギヤ３７を介して、デファレンシャルギヤ５に伝達される。これにより、車両１のドライブシャフト６Ｌ，６Ｒおよび駆動輪７Ｌ，７Ｒが前進方向に回転する。

シフトレバーがＲポジションに位置する状態では、無段変速機４の変速レンジの１つであるＲレンジ（後進レンジ）が構成される。Ｒレンジでは、図２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８１がインプット軸３１から切り離され、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３とが切り離され、遊星歯車機構３５のキャリヤ７２が制動される。

インプット軸３１に入力される動力は、前減速ギヤ機構３４により逆転かつ減速されて、ベルト変速機構３３のプライマリ軸４１に伝達され、プライマリ軸４１からプライマリプーリ４３、ベルト４５およびセカンダリプーリ４４を介してセカンダリ軸４２に伝達され、セカンダリ軸４２と一体に、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１を回転させる。遊星歯車機構３５のキャリヤ７２が制動されているので、サンギヤ７１が回転すると、遊星歯車機構３５のリングギヤ７３がサンギヤ７１と逆方向に回転する。このリングギヤ７３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７３の回転方向と逆方向となる。そして、リングギヤ７３と一体に、アウトプット軸３２が回転する。アウトプット軸３２の回転は、出力ギヤ３７を介して、デファレンシャルギヤ５に伝達される。これにより、車両１のドライブシャフト６Ｌ，６Ｒおよび駆動輪７Ｌ，７Ｒが後進方向に回転する。

車両１の前進時には、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１とリングギヤ７３との直結により、サンギヤ７１の回転速度とリングギヤ７３の回転速度とが一致するのに対し、車両１の後進時には、遊星歯車機構３５の構成上、リングギヤ７３の回転速度がサンギヤ７１の回転速度よりも必ず低くなる。そのため、Ｒレンジでは、変速比が最大プーリ比よりも大きくなり、ＤレンジおよびＲレンジで最大プーリ比が構成されている場合、車両１の後進時に、前進時と比較して、変速比が大きくなり、アウトプット軸３２から出力される動力が大きくなる。

＜車両の制御系＞
図５は、車両１の制御系の構成を示すブロック図である。

車両１には、複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が搭載されている。各ＥＣＵは、マイコン（マイクロコントローラユニット）を備えており、マイコンには、たとえば、ＣＰＵ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリおよびＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリが内蔵されている。複数の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。図５には、複数のＥＣＵのうちの１つのＥＣＵ９１が示されている。

トルクコンバータ３および無段変速機４を含むユニットには、各部に油圧を供給するための油圧回路９２が備えられている。ＥＣＵ９１は、無段変速機４の変速制御などのため、油圧回路９２に含まれる各種のバルブなどを制御する。

ＥＣＵ９１には、制御に必要な各種センサが接続されている。センサの一例として、ＥＣＵ９１には、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回転センサ９３と、アクセルペダルの操作量に応じた検出信号を出力するアクセルセンサ９４と、車両１の走行に伴って回転する回転体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車速センサ９５とが接続されている。

また、ＥＣＵ９１には、各種センサから入力される検出信号から取得する情報以外に制御に必要な情報が他のＥＣＵから入力される。他のＥＣＵからＥＣＵ９１に入力される情報は、その情報を取得するためのセンサがＥＣＵ９１に接続されて、ＥＣＵ９１において、そのセンサの検出信号から当該情報が取得されてもよい。

＜変速制御＞
無段変速機４のトータル変速比は、ＥＣＵ９１によるベルト変速比の変更ならびにクラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１の係合／解放により制御される。この変速制御では、まず、変速線図に基づいて、アクセル開度および車速に応じた目標回転数が設定される。変速線図は、アクセル開度および車速と目標回転数との関係を定めたマップであり、ＥＣＵ９１のＲＯＭに格納されている。アクセル開度は、アクセルセンサ９４の検出信号から算出される。車速は、車速センサ９５の検出信号から算出される。目標回転数が設定されると、インプット軸３１に入力される回転数、つまりタービン回転数を目標回転数に一致させるトータル変速比の目標となる目標変速比が求められ、その目標変速比に応じたベルト変速比の目標が設定される。

その後、ベルト変速比の目標に基づいて、プライマリプーリ４３の可動シーブ５２に供給される油圧であるプライマリ圧およびセカンダリプーリ４４の可動シーブ５６に供給される油圧であるセカンダリ圧の指令値が設定され、各指令値に基づいて、ベルト変速比の目標と実ベルト変速比との偏差が零に近づくように、プライマリ圧およびセカンダリ圧が制御される。実ベルト変速比は、プライマリ回転数をセカンダリ回転数で除することにより求められる。

トータル変速比がスプリットドライブギヤ８１とスプリットドリブンギヤ８２とのギヤ比であるスプリットギヤ比に等しいスプリット点を跨いで変更される場合、そのトータル変速比の変更には、ベルトモードとスプリットモードとの切り替え（以下、単に「モード切替」という。）が伴う。モード切替は、クラッチＣ１，Ｃ２の係合の切り替えにより達成される。すなわち、クラッチＣ１，Ｃ２に供給される油圧の制御により、解放状態のクラッチＣ１（係合側）が係合され、係合状態のクラッチＣ２（解放側）が解放されることにより、ベルトモードからスプリットモードに切り替えられる。逆に、係合状態のクラッチＣ１（解放側）が解放され、解放状態のクラッチＣ２（係合側）が係合されることにより、スプリットモードからベルトモードに切り替えられる。

＜クラッチの構成＞
図６は、クラッチＣ２の構成を示す断面図である。

クラッチＣ２は、クラッチドラム１０１、クラッチハブ１０２およびクラッチピストン１０３を備えている。

クラッチドラム１０１は、内周端がアウトプット軸３２に固定され、アウトプット軸３２から軸径方向に延び、外周端部がアウトプット軸３２の回転軸線方向（以下、単に「回転軸線方向」という。）の一方側、つまりセカンダリプーリ４４側（図１参照）に屈曲して延びている。

クラッチハブ１０２は、遊星歯車機構３５のサンギヤ７１に相対回転不能に支持されている。クラッチハブ１０２は、サンギヤ７１から軸径方向に延び、外周端部がセカンダリプーリ４４側に屈曲して延びている。クラッチハブ１０２の外周端部は、クラッチドラム１０１の外周端部に対して軸径方向の内側から間隔を空けて対向している。

クラッチピストン１０３は、クラッチドラム１０１とクラッチハブ１０２との間に、回転軸線方向に移動可能に設けられている。クラッチピストン１０３は、クラッチドラム１０１に液密的に当接しており、クラッチドラム１０１とクラッチピストン１０３との間には、クラッチピストン１０３に作用する油圧が供給される油室１０４が形成されている。また、クラッチピストン１０３に対して油室１０４と反対側には、リターンスプリング１０５が設けられており、クラッチピストン１０３は、リターンスプリング１０５により、セカンダリプーリ４４側と反対側、つまりエンジン２側に弾性的に付勢されている。

クラッチドラム１０１の外周端部とクラッチハブ１０２とに軸径方向に挟まれる空間において、クラッチドラム１０１に保持される略円環状のクラッチプレート１０６とクラッチハブ１０２に保持される略円環状のクラッチディスク１０７とが回転軸線方向の一方側と反対側、つまりエンジン２側（図１参照）からその順で交互に並んでいる。回転軸線方向の一方側の最端のクラッチプレート６６に対する一方側には、略円環状のクッショニングスプリング１０８が配置されている。クッショニングスプリング１０８は、クラッチドラム１０１にその外周端部が保持されている。

油室１０４に油圧が供給されると、その油圧により、クラッチピストン１０３がリターンスプリング１０５の弾性力に抗して前側に移動する。クラッチピストン１０３の移動が進むと、クラッチピストン１０３がクッショニングスプリング１０８に当接する。油圧が上昇すると、クラッチピストン１０３がクッショニングスプリング１０８を押圧して、クッショニングスプリング１０８が弾性変形し始める。その後、クラッチピストン１０３は、油圧の上昇に伴って、リターンスプリング１０５およびクッショニングスプリング１０８の各弾性力の合力に抗して前側に移動する。クッショニングスプリング１０８の弾性変形が終了すると、クラッチピストン１０３がクッショニングスプリング１０８を介してクラッチプレート１０６を押圧し、クラッチプレート１０６とクラッチディスク１０７とが圧接することにより、クラッチＣ２が伝達トルク容量を持ち始める。その後、油圧の上昇により、クラッチプレート１０６とクラッチディスク１０７との圧接力が高まるにつれて、クラッチＣ２の伝達トルク容量が上昇する。クッショニングスプリング１０８がクラッチピストン１０３に押し切られると（クッショニングスプリング１０８の弾性変形が停止すると）、クラッチピストン１０３の移動が停止する。クラッチプレート１０６とクラッチディスク１０７とが滑りを生じずに圧接することにより、クラッチＣ２が完全に係合した状態となる。

＜スプリットモードからベルトモードへの切り替え＞
図７は、スプリットモードからベルトモードへの切替時における切替制御の実行状態、解放側制御圧および係合側制御圧の時間変化を示す図である。

ＥＣＵ９１では、ベルトモードにおいて、目標変速比がスプリット点でのベルト変速比である切替値（図４参照）、つまり切替値以下の値に設定された場合、ベルトモードからスプリットモードへの切り替えが判定される。また、ＥＣＵ９１では、スプリットモードにおいて、目標変速比が切替値以上の値に設定された場合、スプリットモードからベルトモードへの切り替えが判定される。

スプリットモードでは、ＥＣＵ９１により、目標変速比に応じたベルト変速比（目標）が待機閾値以上から待機閾値未満に変化したか否かが判定される。待機閾値は、切替値よりも大きい値に設定されている。したがって、スプリットモードにおいて、ベルト変速比が切替値に向けて低下している状況では、ＥＣＵ９１により、スプリットモードからベルトモードへの切り替えが判定される前に、ベルト変速比が待機閾値以上から待機閾値未満に変化したことが検知される。

ベルト変速比が待機閾値以上から待機閾値未満に変化した場合、ＥＣＵ９１による切替制御が開始される（時刻Ｔ１）。切替制御の開始により、クラッチＣ２に供給される油圧の目標値である係合側制御圧が０から係合圧に近い充填圧に上げられる。そして、所定の期間（期間Ｔ１－Ｔ２）、係合側制御圧が充填圧に保持される。係合側制御圧が充填圧に保持される期間に、クラッチＣ２の油室１０４およびその油室１０４に油圧を供給する油路に油が充填される。所定の期間が経過すると、係合側制御圧は、充填圧から待機圧に下げられて（時刻Ｔ２）、待機圧に保持される。係合側制御圧が待機圧に保持されることにより、クラッチＣ２のクラッチピストン１０３が油圧により押されて移動する。待機圧は、クラッチピストン１０３がクッショニングスプリング１０８に当接する位置まで移動した状態でリターンスプリング１０５が有する弾性力以下の力をクラッチピストン１０３に付与する油圧に設定されている。そのため、油圧に押されて移動するクラッチピストン１０３は、クッショニングスプリング１０８に当接すると、リターンスプリング１０５をそれ以上に圧縮させずに停止する。これにより、クラッチピストン１０３の無効ストロークが解消され、かつ、クラッチＣ２が伝達トルク容量を持たない状態となる。

なお、この実施形態において、クッショニングスプリング１０８は、本発明の「プレート」の概念に含まれる。

係合側制御圧が待機圧に保持されている状態から、目標変速比に応じたベルト変速比が待機閾値以上に戻ると、ＥＣＵ９１により、クラッチＣ２の油室１０４から油圧が抜かれて、切替制御が終了される。

係合側制御圧が待機圧に保持されている状態において、目標変速比が切替値以上の値に設定されて、スプリットモードからベルトモードへの切り替えが判定された場合には（時刻Ｔ３）、係合側制御圧が待機圧から係合圧まで漸増される（期間Ｔ３－Ｔ４）。これにより、クラッチＣ２の油室１０４に供給される油圧が漸増し、それに伴って、クラッチＣ２の伝達トルク容量が上昇する。そして、クラッチプレート１０６とクラッチディスク１０７とが滑りを生じずに圧接した状態になると、クラッチＣ２が完全に係合した状態となる。

一方、クラッチＣ１に供給される油圧の目標値である解放側制御圧が係合圧から０まで漸減される（期間Ｔ３－Ｔ５）。その漸減の途中、トルクコンバータ３のタービンランナ２３の回転が吹き上がるのを抑制するため、解放側制御圧が一定に保持される期間が設けられている。

クラッチＣ２が係合され、クラッチＣ１が解放されることにより、ベルトモードが構成され、スプリットモードからベルトモードへの切り替えが完了する（時刻Ｔ５）。

＜作用効果＞
以上のように、変速制御では、トータル変速比の目標である目標変速比が設定されて、トータル変速比が目標変速比に一致するように、ベルト変速比が変更される。ベルトモードにおいて、切替値以下の目標変速比が設定された場合、ベルトモードからスプリットモードへの切り替えが判定される。スプリットモードにおいて、切替値以上の目標変速比が設定された場合、スプリットモードからベルトモードへの切り替えが判定される。

スプリットモードでは、スプリットモードからベルトモードへの切り替えが判定される前に、目標変速比に応じたベルト変速比（目標）が切替値よりも大きい待機閾値以上から待機閾値未満に変化したことに応じて、クラッチＣ２に油圧が供給されて、クラッチＣ２は、伝達トルク容量を持ち始める油圧以下の待機圧が作用した状態とされる。

当該状態でクラッチＣ２が待機しているので、スプリットモードからベルトモードへの切り替えが判定された場合、その判定に応じて、クラッチＣ２に供給される油圧を上げることにより、クラッチＣ２を速やかに係合させて、スプリットモードからベルトモードへの切り替えを完了させることができる。したがって、スプリットモードからベルトモードへの切り替えが判定されてから、その切り替えが完了するまでに要する時間（切替変速総時間）を従来よりも短縮することができる。その結果、アクセルペダルの踏み込みに対するスプリットモードからベルトモードへの切り替えの応答性を改善することができ、ひいては、車両１の加速の応答性を改善することができる。

＜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もできる。

たとえば、前述の実施形態では、目標変速比に応じたベルト変速比が待機閾値以上から待機閾値未満に変化したことに応じて、クラッチＣ２に油圧が供給されるとしたが、ベルト変速比の実値である実ベルト変速比が待機閾値以上から待機閾値未満に変化したことに応じて、クラッチＣ２に油圧が供給される構成とされてもよい。実ベルト変速比は、プライマリ回転数をセカンダリ回転数で除することにより求めることができる。

また、前述の実施形態では、スプリット変速機構３６を経由する第１動力伝達経路とベルト変速機構３３を経由する第２動力伝達経路とに分岐して動力を伝達する構成を取り上げたが、スプリット変速機構３６は、スプリットドライブギヤ８１およびスプリットドリブンギヤ８２を含む平行軸式歯車機構に限らず、ベルト機構などのギヤ機構以外の機構であってもよい。ベルト機構が採用される場合、そのベルト機構は、変速比が固定のものであってもよいし、変速比が可変のものであってもよい。

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。

４：無段変速機
３１：インプット軸
３２：アウトプット軸
３３：ベルト変速機構
９１：ＥＣＵ（制御装置、目標変速比設定手段、ベルト変速変速手段、切替判定手段、係合待機手段）
１０３：クラッチピストン
１０４：油室
１０５：リターンスプリング
１０６：クラッチプレート（プレート）
１０７：クラッチディスク（ディスク）
１０８：クッショニングスプリング（プレート）
Ｃ１：クラッチ（第１係合要素）
Ｃ２：クラッチ（第２係合要素）

Claims (2)

1. インプット軸とアウトプット軸との間の第１動力伝達経路上に介在されて、油圧により係合／解放される第１係合要素と、前記インプット軸と前記アウトプット軸との間の第２動力伝達経路に介在されて、油圧により係合／解放される第２係合要素とを備え、前記第２動力伝達経路上にベルト変速機構を有し、前記第１係合要素の解放および前記第２係合要素の係合により、前記ベルト変速機構によるベルト変速比が大きいほど前記インプット軸と前記アウトプット軸との間でのトータル変速比が大きくなる第１モードとなり、前記第１係合要素の係合および前記第２係合要素の解放により、前記ベルト変速比が大きいほど前記トータル変速比が小さくなる第２モードとなり、前記ベルト変速比が一定の切替値であるときに、前記第１モードと前記第２モードとが切り替わっても前記トータル変速比が変化しないように構成された無段変速機を制御する制御装置であって、
   前記トータル変速比の目標である目標変速比を設定する目標変速比設定手段と、
   前記トータル変速比が前記目標変速比設定手段により設定される前記目標変速比に一致するように、前記ベルト変速比を変更するベルト変速比変更手段と、
   前記第１モードにおいて、前記目標変速比設定手段により設定される前記目標変速比が前記切替値以下であれば、前記第１モードから前記第２モードへの切り替えを判定し、前記第２モードにおいて、前記目標変速比設定手段により設定される前記目標変速比が前記切替値以上であれば、前記第２モードから前記第１モードへの切り替えを判定する切替判定手段と、
   前記第２モードにおいて、前記目標変速比設定手段により設定される前記目標変速比が前記切替値未満であって、前記切替判定手段により前記第２モードから前記第１モードへの切り替えが判定される前に、前記ベルト変速比が前記切替値よりも大きい待機閾値以上から前記待機閾値未満に変化したことに応じて、前記第２モードから前記第１モードへの切替制御を開始し、前記第２係合要素に油圧を供給して、前記第２係合要素が伝達トルク容量を持ち始める油圧以下の待機圧が前記第２係合要素に作用した状態とし、前記ベルト変速比が前記待機閾値未満である間、当該状態で前記第２係合要素を待機させ、その待機している状態において、前記目標変速比設定手段により設定される前記目標変速比が前記切替値以上の値に設定されて、前記切替判定手段により前記第２モードから前記第１モードへの切り替えが判定されると、前記第２係合要素に供給される油圧を前記待機圧から前記第２係合要素が係合する係合圧まで漸増させる係合制御手段と、を含む、制御装置。
2. 前記第２係合要素は、プレートとディスクとが対向して設けられ、油室に供給される油圧によって、ピストンがリターンスプリングの弾性力に抗して移動し、前記ピストンが前記プレートを前記ディスクに押し付けることにより係合する摩擦係合要素であり、
   前記待機圧は、前記ピストンが前記プレートに当接する位置まで移動した状態での前記リターンスプリングの弾性力以下の力を前記ピストンに付与する油圧に設定されている、請求項１に記載の制御装置。

Images