JPS6228553A - 動力伝達装置の変速方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車における動力伝達装置の変速方法に関
する。

［従来の技術］ 従来、自動車における変速機として、外部から変速比を
制御することができる無段変速機は、エンジンの出力馬
力が小さなものにのみ実用され、エンジンの出力馬力が
大きな自動車には実用されていない。

［発明が解決しようとする問題点］ このことは、自動車用として小型軽量にして、動力伝達
馬力が大きく、しかもその変速範囲の十分に広い無段変
速機の開発が困難であったからである。

本発明の目的は、上記のような問題を解消し、大きな出
力エンジンを搭載した自動車にも十分に搭載を可能とす
る無段変速機用の動力伝達装置の変速方法を提供するこ
とにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は下記のような構成からなっている６エンジンと
駆動輪との間の駆動系には、無段変速機と有段変速機を
直列に介設し、 Ｔｊａ記エフェンジン転速度か所定の回転速度以下とな
っている状態においては、前記有段変速機における各変
速段の切り換えと前記無段変速機の変速とを組合せて前
記駆動輪を駆動し、前記エンジンの回転速度が前記所定
の回転速度以上となっている状態においては、前記無段
変速機を一定の変速比に固定し、前記有段変速機におけ
る変速段のみの切り換えによって前記駆動輪を駆動する
、 以上の作動からなっている。

［作用コ エンジンの回転速度が所定の回転速度以下の状態にある
ときの作用は、下記のようになっている。

無段変速機における変速比を操作することによって、エ
ンジンと駆動輪との間の変速操作をし、その変速操作に
おいて、無段変速機の変速が最大の変速比に達して、エ
ンジンから駆動輪までの間における変速比をそれ以上に
大きくすることかできなくなったときは、有段変速機に
おける変速段を更に上位の変速段にシフトアップして、
そのシフトアップした有段変速機の設定状態において、
無段変速機の変速比を必要な変速比に制御してゆく。

逆に、無段変速機の変速が最小の変速比に達して、エン
ジンから駆動輪までの間における変速比をそれ以下に小
さくすることができなくなったときは、有段変速機にお
ける変速段を更に下位の変速段にシフトダウンして、そ
のシフトダウンした有段変速機の設定状ＩＥにおいて、
無段変速機の変速比を必要な変速比に制御してゆく。

上記作用に対し、エンジンの回転速度が所定の回転速度
以上となっている状態においては、無段変速機を一定の
変速比に固定し、有段変速機における変速段のみの切り
換えによって駆動輪を駆動する。

その結果、この状態においては、無段変速機における無
段変速に関与する機構の部分を休止させることができる
。

［実施例コ 第１図は、本発明における動力伝達装置の変速方法を実
施するための装置として、その一実施例としての動力伝
達装置をシステム図によって示したものである。

第１図において、エンジン１の出力軸１ａは無段変速機
２における入力軸となっており、無段変速機２における
出力軸は有段変速機３における入力軸と共通の中間軸２
ａとなっており、有段変速機３の出力軸３ａは最終減速
機４および駆動軸４ａを介して駆動輪５を駆動する構成
となっている。

アクセルペダル７はエンジン１における燃料調節装置１
ｂ（ガソリンニシンにおいては、例えばキャブレタに相
当）に連動し、制御装置６はアクセルペダル７の位置お
よびその踏み込み速度、エンジン出力軸１ａの回転速度
および中間軸２ａの回転速度をそれぞれ検出している。

無段変速機２の変速比ｅｍ（エンジン出力軸１ａの回転
速度によって中間軸２ａにおける回転速度を除した値）
は、制御装置６によって操作され、その変速比設定の構
成は、アクセルペダル７における踏み込み位置を送信す
る信号線７ａが関数変換器７ｂを介して比較増幅器６ａ
の一方の入力回路へ入力し、エンジン出力軸１ａの回転
速度を検出している検出器ＩＣの信号線１ｄは比較増幅
器６ａにおける他方の入力回路へ入力し、比較増幅器６
ａの出力信号線６ｂは無段変速機２の変速比ａｍを制御
する回路となっている。

ここで、関数変換器７ｂの関数変換は、アクセルペダル
７の踏み込み量ｅとエンジン１の回転速度ｎとの関係に
おいて、第４図におけるコントロール線Ｃとなる関係の
関数変換を行なっている。

すなわち、第４図は、縦軸にエンジン１の出力トルクＴ
を示し、横軸にエンジンｌの回転速度ｎを示し、パラメ
ータにアクセルペダル７の踏み込み量ｅを示し、踏み込
み量Ｏｏはその踏み込み量が零のときの値を示し、踏み
込み量θｍはその踏み込み量が最大となっているときの
値を示している。

したがって、比較増幅器６ａにおいてコントロール線Ｃ
となる関係の関数変換をすることは、信号線７ａにおけ
る踏み込み量の信号値がｅなるとき、関数変換器７ｂか
らの信号線７Ｃにおける出力信号が、コントロール線Ｃ
との交点となっている作動点ｐにおけるエンジン回転速
度ｎに等しい指示信号ｎｏとなることを意味している。

このことは、第４図において踏み込み量がｅとなってい
るとき、制御装置６が比較増幅器６ａに指示信号ｎｏを
与え、その指示に従って無段変速機２における変速比を
制御し、その制御によってエンジン１の作動をコントロ
ール線Ｃ上の作動点ｐ上に位置させることである。

この場合において、その変速比を具体的に決定する方法
は、下記のようになっている。

比較増幅器６ａが、信号線１ｄにおける信号値（実のエ
ンジン回転速度ｎを示した値）から信号線７Ｃにおける
信号値（指示信号値ｎｏに相当した値）を減算し、その
ｇ算値が正となっているときは、実のエンジン回転速度
ｎが指示信号値ｎｏより大き過ぎたとして、その減算値
（信号線６ｂの信号値）によって、変速比を増大させエ
ンジンｌの負荷を大きくしてゆき、逆に、その減算値が
負となっているときは、実のエンジン回転速度ｎが指示
信号値ｎｏより小さ過ぎたとして、その減算値（信号線
６ｂの信号値）によって変速比を減少させ、その減少に
よっテエンジン１の負荷を軽減させ、その結果、エンジ
ン１の作動は常に、コントロール線Ｃ上を作動するよう
になるものである。

このように変速をする無段変速機２の実施例としてはト
ロイダル方式、ベルト方式あるいは油圧変速機方式等の
種々の方式があるが、第２図には、そのうち出力分割方
式の油圧変速機をシステム図よって示したものであり、
その構成は、差動歯車２０におけるキャリヤ２０ｂにエ
ンジン出力軸１ａが連動し、リング歯車２０ａに中間軸
２ａが連動し、太陽歯車２０ｃには反力歯車２０ｄが連
動し１反力歯車２０ｄには、歯車２１ａを介して油圧ポ
ンプモータ２１が連動し、エンジン出力軸１ａには回転
摺動を可能に歯車２ｄが嵌合し、歯車２ｄとエンジン出
力軸１ａに嵌着したハブ２ｂとの軸方向の間には、ハブ
２ｂと歯車２ｄとを選択的に係合離脱させるスリーブ２
Ｃを介設し、歯車２ｄには、歯車２２ｂを介して油圧ポ
ンプモータ２２が連動し、油圧ポンプモータ２１と油圧
ポンプモータ２２との間を連通している一方の油圧管路
２ｆと他方の油圧管路２ｇとの間には、バイパス弁２ｅ
と、シャトル弁２ｍおよび２ｊ、リリーフ弁２１および
油圧源２ｋからなる圧油過給回路を介設している。

また、差動歯車２０は、反力歯車２０ｄを停止させたと
きのエンジン出力軸１ａと中間軸２ａとの間の変速比（
基準速度比ｅｃ）が１．４０に設定しである。

通常この種、動力分割型の油圧変速機における使用可能
な変速範囲は、 ｅｃ／ｅｍｉｎ＝１．６１　　　　　　（１）ｅｍａｘ
／ｅｃ＝１．７２　　　　　　（２）程度となっている
。

したがって、（１）および（２）式より、ｅｍ＝　ｅｍ
ｉ　ｎ＝＝０．８７ ｅｍ＝ｅｍａｘ＝２．４０ となる。

なお、ｅｍｉ　ｎは、無段変速機２における最小変速比
であり、ｅｍａｘは、無段変速機２における最大変速比
である。

このような油圧変速機における上記の変速は下記のよう
に行なわれるものとなっている。

第２図において、エンジン出力軸１ａが駆動されている
状態においては、油圧管路２ｆが高圧状態となり、油圧
管路２ｇが低圧状態となり、そのため、油圧源２ｋから
の圧油は、シャトル弁２ｊを介して油圧管路２ｇへ過給
され、逆に、エンジン出力軸１ａによってエンジンブレ
ーキをかけているときは、油圧管路２ｇが高圧状態とな
り、油圧管路２ｆが低圧状態となり、そのため、油圧源
２ｋからの圧油は、シャトル弁２ｊを介して油圧管路２
ｆへ過給され、この過給は、油圧変速機における漏れ油
の補給となっており、油圧管路２ｆあるいは２ｇのいず
れかの管路が所定の圧力以上となったときは、シャトル
弁２ｍからリリーフ弁２１を介して、過度の油圧となら
ないように圧油がリリーフするようになっている。

このような油圧７Ｒ２ｋからの過給が行なわれ、バイパ
ス弁２ｅを閉じ、スリーブ２Ｃが歯車２ｄをハブ２ｂに
係合させた状態とし、且つエンジン出力軸１ａが駆動さ
れている状態において、制御装置６によって油圧ポンプ
モータ２２における押しのけ容積を変化させてゆくと、
油圧ポンプモータ２１と油圧ポンプモータ２２との間を
流れる作動油の量が変化し、そのことによって、油圧ポ
ンプモータ２２における回転速度と油圧ポンプモータ２
１における回転速度の比、すなわちキャリヤ２０ｂと太
陽歯車２０ｃとの回転速度比が変化し、そのことによっ
てエンジン出力軸１ａの回転速度に対する中間軸２ａの
回転速度が変化する。すなわち無段変速機２の変速比ｅ
ｍが変化するようになっている。

上記無段変速機２の構成に対し、第３図は、第１図にお
ける有段変速＠３の具体的な実施例をスケルトンによっ
て示し、中間軸２ａに゛嵌着した歯車３ｂは両市３ｄと
歯車係合し、歯車３ｄは副軸３Ｃに嵌着し、副軸３Ｃに
は歯車３ｅ、３ｆおよび３ｇのそれぞれが嵌着し、出力
軸３ａには、歯車３ｈ、３＋および３ｊがそれぞれ回転
摺動を可能に嵌合し、且つ出力軸３ａにはハブ３Ｐおよ
び３ｑがそれぞれ嵌着し、３におよび３ｍは、それぞれ
スリーブである。

Ｅ記第３図の構成において、 １）図示のようにスリーブ３ｋを中立位置へ設定し、ス
リーブ３ｍをハブ３ｑと歯車３ｊが係合する状態に設定
すると、動力の流れは、中間軸２ａ、歯車３ｂおよび３
ｄ、副軸３ｃ、歯車３ｇおよび３ｊ、スリーブ３ｍおよ
びハブ３ｑを介して出力軸３ａに伝動した第１速の変速
段に設定し、この第１速の変速段に設定した状態におい
て、無段変速機２を上述の最小変速比ｅｍｉｎから最大
変速比ｅ　ｍ　ａ　ｘまで変速すると、その場合におけ
るエンジン出力軸１ａから出力軸３ａまでの総合変速比
ｅ（出力軸３ａの回転速度をエンジン出力軸１ａの回転
速度によって除した値）の変速範囲は、第５図における
モードＭｌの範囲（ｅ＝０．３２〜０．８７）となり、 ２）スリーブ３ｋを中立位置へ設定したままとし、スリ
ーブ３ｍをハブ３ｑと歯車３１が係合する状態に設定す
ると、動力の流れは、中間軸２ａ、歯車３ｂおよび３ｄ
、副軸３Ｃ１歯車３ｆおよび３１、スリーブ３ｍおよび
ハブ３ｑを介して出力＠ｌｌ３ａに伝動した第２速の変
速段に設定し、この第２速の変速段に設定した状態にお
いて、無段変速機２を上述の最小変速比ｅｍｉｎから最
大変速比ｅ　ｍ　ａ　ｘまで変速すると、その場合にお
けるエンジン出力軸１ａから出力軸３ａまでの総合変速
比ｅの変速範囲は、第５図におけるモードＭ２の範囲（
ｅ＝０　、４５〜１．２４）となり、 ３）スリーブ３ｍを中立位置へ設定し、スリーブ３ｋを
ハブ３ｐと歯車３ｈが係合する状態に設定すると、動力
の流れは、中間軸２ａ、歯車３ｂおよび３ｄ、副軸３ｃ
、歯車３ｅおよび３ｈ、スリーブ３におよびハブ３ｐを
介して出力軸３ａに伝動した第３速の変速段に設定し、
この第３速の変速段に設定した状態において。

無段変速機２を上述の最小変速比ｅｍｉｎから最大変速
比ｅ　ｍ　ａ　ｘまで変速すると、その場合におけるエ
ンジン出力軸１ａから出力軸３ａまでの総合変速比ｅの
変速範囲は、第５図におけるモードＭ３の範囲（ｅ＝０
　、６２〜１　、７１）となり、 ４）スリーブ３ｍを中立位置へ設定したままとし、スリ
ーブ３ｋをハブ３ｐと歯車３ｂが係合する状態に設定す
ると、動力の流れは、中間軸２ａ、歯車３ｂ、スリーブ
３に、９よびハブ３ｐを介して出力軸３ａに伝動する第
４速の変速段に設定し、この第４速の変速段に設定した
状態において、無段変速機２を」二連の最小変速比ｅｍ
ｉ　ｎから最大変速比ｅｍａｘまで変速すると、その場
合におけるエンジン出力軸１ａから出力軸３ａまでの総
合変速比ｅの変速範囲は、第５図におけるモードＭ４の
範囲（ｅ＝０．８７〜２．４０）となる、 上記変速を可能とすることができるようになっている。

以上の本発明における実施例の構成において、以下その
作用を説明する。

第１図において、自動車が停止している状態においては
、有段変速機３が第１速の変速段に設定されている。

この状態において、アクセルペダル７を踏み込んでゆく
と、制御装置６は、その踏み込み量ｅに応じて無段変速
機２の変速比ｅｍを変化させてゆくことによって、エン
ジン１を第４図におけるコントロール線Ｃ上に作動させ
ながら、その出力馬力を増大させてゆく。

この場合において、エンジン出力軸１ａと出力軸３ａと
の間の総合変速比ｅは、第５図におけるモードＭ１が使
用される状態となっているため、総合変速比ｅのうちｅ
＝ｏ〜０．３２の間においては無段変速機２のクラッチ
作用によって総合変速比ｅを増大させてゆく。

ここで、上記フランチ作用は、第２図の構成の場合、そ
の出力分割方式の油圧変速機となっていることから、変
速比ｅｍが零近傍において油圧管路２ｆの油圧が所定の
圧力以上に高くなり、その高圧となった油圧管路２ｆに
おける圧油の一部がリリーフ弁２１からシャトル弁２ｊ
を介して油圧管路２ｇ側ヘリリーフし、そのリリーフ作
用が上記クラッチ作用に相当しているこのようなモード
Ｍ１における変速操作において、その総合変速比ｅが第
５図に示すｅ＝０．８７に達し、且つ比較増幅器６ａに
おける出力値（信号線６ｂの値）が正の方向へ一定の値
以上の速度をもって増大しているときは、下記の作動に
よって、その使用モードをモードＭ１からモードＭ４に
切り換える。

制御装置６は、上記のようなモードＭ１の操作において
、その総合変速比ｅが上記のｅ＝０．８７の状態に達す
ると、一時的に燃料調部装置１ｂにおけるエンジンｌへ
の燃料供給を下げてゆき、その下げは、第２図における
油圧管路２ｆの油圧と油圧管路２ｇにおける油圧との差
が零となるまで下げてゆく。

すなわち、油圧変速機において、油圧管路２ｆの油圧と
油圧管路２ｇにおける油圧との差が零となることは、エ
ンジン出力軸１ａが無段変速機２を駆動しているトルク
が零となった状態となって、エンジン出力軸１ａが駆動
輪５を駆動もせず且つ駆動輪５によってエンジン出力軸
１ａが駆動されるようなこともない状態となっているこ
とを意味している。

したがって、この状態においては、有段変速機３内にお
けるトルク伝達状態も無負荷の状態となっているから、 １）その無負荷状態となった瞬間において、制御装置６
はスリーブ３ｍを図示の状態から中立の位置へ設定する
。

この場合において、このようにスリーブ３ｍが中立の位
置へ設定されたことによって、エンジン出力軸１ａと駆
動輪５との間の伝動状態が切り離されたことになるが、
この状態において、エンジン出力軸１ａは駆動輪５側を
駆動もせず駆動もされない駆動トルク零の状態（エンジ
ン１の摩擦抵抗トルクと平行した状態）となっているか
ら、そのスリーブ３ｍの中立設定した後もエンジン出力
軸１ａの回転速度は、その中立直前と同一の回転速度を
維持している。

２）このように上記１）の設定が終了し且つエンジン出
力軸１ａの回転速度が一定の回転速度を維持している状
態において、制御装置６は、無段変速機２の変速比ｅｍ
を最小の変速比に設定する。

ここで、上記１）および２）の動作は非常に短い時間（
例えば１秒以内）に行なわれるため、出力軸３ａもその
自動車の走行慣性力によって、一定の回転速度を維持し
ている。

このように、エンジン出力軸１ａおよび出力軸３ａの回
転速度が一定の状態を維持している際において、無段変
速機２の変速比ｅｍが最小に設定されたことは、第５図
から明らかなように、モードＭ４における総合変速比ｅ
がｅ＝０．８７の最小となっている状態に等しい状態を
示している。すなわち、この状態は有段変速機３が第４
速に設定され且つ無段変速機２における変速比ｅｍが最
小の値に設定されている状態に等しい状態となり、この
場合、無段変速Ｊａ２における変速比ｅｍは既に最小の
値に設定されているため、この状態において、歯車３ｂ
とハブ３ｐの回転速度が一体となって回転しているに等
しい同期の状態になっていることになる。

そこで、この同期状態において、 ３）制御装置６は、スリーブ３ｋを第３図における中立
の位置から左方へ移行させて第４速の変速段を設定し、
動力伝達装置全体としては、第５図におけるモードＭ４
の状態に設定したことになる。

ここで、モードＭｌからモートＭ　４へのモード変換は
、エンジン出力軸１ａと出力軸３ａの回転速度をそのま
まの回転速度に維持したまま、エンジン出力軸１ａと出
力軸３ａとの間において、総合変速比ｅがモードＭ１に
おけるｅ＝０．８７からモードＭ４におけるｅ＝０　、
８７へ変化したのみであって、総合変速比ｅは連続的し
て無段階にモードＭｌからモードＭ４に切り換えられて
いる。

したがって、上記モードの切り換えにおけるショックは
全く生じない。

４）このように上記モードの変換が終了すると、制御装
置６は、燃料調節装置１ｂにおけるエンジン１への燃料
供給の位置をアクセルペダル７の指示する位置へ戻し、
それ以後の作動・は、アクセルペダル７の指示に従って
、エンジン１を第４図のコントロール線Ｃ上において作
動させることになる。

また、上記のモードＭ４における作動において、総合変
速比ｅが減少して、その総合変速比ｅが最小の０．８７
に達し且つ比較増幅器６ａの出力における値の減少速度
が一定の速度以上であったときは、上記１）〜４）まで
の作動と同様の操作によって、モードＭ４からモードＭ
１へのモード変換をすることになる。

また、上記モード変換において、エンジン出力軸１ａの
トルクが零となる検出は、エンジン出力軸１ａから駆動
輪５までにおけるトルクを直接に検出してもよく、無段
変速機２がベルト式の無段変速機である場合は、ベルト
の張力を検出してトルク零の状態を検出してもよい。

また、上記のトルク検出は、エンジン出力軸１ａの回転
速度がモード変換の最中において一定回転速度を維持し
ているように行なっているものであるから、その操作は
、そのモード変換奈開始する直前のエンジン出力軸１ａ
における回転速度を記憶させておき、有段変速機３にお
いてエンジン出力軸ｌａ側と駆動輪５側とが切り離され
ると同時に、制御装置６が、エンジン出力＠ｌａについ
てその記憶している回転速度となるまで燃料調節装置１
ｂを調整することとしてもよい。

また、上記変速操作において、総合変速比ｅがｅ＝０．
８７を中心に、所定の時間（例えば１０秒）以内におい
て、所定の回数（例えば３回）以上、モードＭｌ側とモ
ートＭ４側との間を往復する、いわゆるハンティング現
象を生じたときは、モードＭ２を選択すれば、そのよう
なハンティングを防止できる。

この場合、そのモード変換は、例えば、モードＭ４から
モードＭ２へ変換するときは、基本的には上記１）〜４
）までの操作を行ない、その作動において、モードＭ２
に変換するため、第３図においてスリーブ３ｍを左端へ
移行させることによって第２速の変速段を設定するとき
、無段変速機２の変速比ｅｍを操作し、その変速比が歯
車３１とハブ３ｑが同期する変速比に相当するまで変速
比ｅｍを調整し、その同期した時点において第３速に設
定すればよい。

また、この場合において、歯車３１とハブ３ｑが同期す
る時点の確認は、第３速における歯車比が分っているた
め、モード変換直前の出力軸３ａの回転速度とその歯車
比を使用して、その同ｊ＜Ｊｌするときに中間軸２ａが
達していなければならない目標の回転速度を算出し、そ
の変速操作によって中間軸２ａの実回転速度が、その目
標回転速度に達したとき、その第２速への設定を行なえ
ばよい。

また、逆にモードＭ２からモードＭ４へ、あるいはモー
ドＭ１への変換時にも同様に行なえばよい。

また、このようなモードの使用において、第６図は、通
常の乗用車が平坦舗装路を定常走行している場合の車速
Ｖ（ｋｍ／ｈ）と総合変速比ｅとの関係の例を示したも
のである。

この第６図から理解できるように、総合変速比ｅ＝０．
８７〜２．４０の変速範囲を有するモードＭ４は、車速
Ｖが３０ｋｍ／ｈ以上の殆どの車速において、モード変
換をすることなく、モードＭ４のままで走行できること
になり、しかもそのモードＭ４は有段変速機３を直結（
第４速）として使用するため、有段変速機３における動
力伝達効率を最良の状態として使用することが可能とな
っている。

以上のような変速操作において、エンジン１の回転速度
が所定の回転速度、例えばその回転速度が３５０Ｏｒｐ
ｍ以上となったときは、無段変速機２を機械的に一定の
変速比に固定してエンジン出力軸１ａと中間軸２ａとの
間は、変速機としてではなく、単なる一定変速比の伝動
機構として無段変速機２の実質上の作動を停止させ、エ
ンジン１と駆動輪５との間の変速は、従来における歯車
変速機のみの変速と同し有段変速機３のみによる下記の
ような変速作用をさせる。

上記のように、エンジン１の回転速度ｎか所定の回転速
度となったとき、そのエンジン１における作動点は第４
図において２１となっており、エンジン１の回転速度ｎ
がこの作動点ｐ１を越えたとき、制御装置６は、燃料調
節装置ｌｂを上述のように、一時的に、エンジン出力軸
１ａにおける駆動輪５を駆動するトルクが零となるよう
に設定し、この状態において、制御装置６は、現在にお
けるアクセルペダル７の踏み込みｉｏと現在における車
速■とから有段変速機３が採用すべき変速段を選択する
。

この場合において、有段変速機３における変速段の選択
は、下記のように行なっている。

有段変速機３のみによってエンジン出力軸１ａから駆動
輪５までの間の変速をする場合、そのいずれかの変速段
を採用したエンジン１の作動は、コントロール線Ｃに近
似させて、第４図における制御線Ｃ１、ＣＯおよびＣ２
の範囲内において作動するように設定し、この作動にお
いて、第４図における制御線Ｃ１、ＣＯおよびＣ２の示
す特性は、踏み込み量ｅとエンジン回転速度ｎとの関係
によって再整理することが可能であり、且つ有段変速機
３においてそれぞれ変速段が決定されれば、エンジン回
転速度ｎと自動車の車速Ｖとが比例関係にあるため、結
局、制御線Ｃ１，ＣＯおよびＣ２の示す特性は、各変速
段ごとに、踏み込み量θと車速Ｖとの関係において整理
することが可能となり、その結果は第７図に示す関係と
なる。

すなわち、第７図において、アクセルペダル７が踏み込
まれて、車速Ｖが増大して、第１速の変速段Ｒ１の領域
を越えると、有段変速機３は第２速の変速段Ｒ２に切り
換えられ、第２速の変速段Ｒ２の領域を越えると、有段
変速機３は第３速の変速段Ｒ３に切り換えられ、更に第
３速の変速段Ｒ３の領域を越えると、有段変速機３は第
４速の変速段Ｒ４に切り換えられてゆくことになり、逆
に、車速Ｖが低下してゆくときは、それぞれの変速段の
領域を通過するごとに、その変速段を下位の変速段に切
り換えてゆくようになっている。

このような第７図における特性を使用した変速段の選択
において、制御装置６は、作動点ｐｌ　（第４図）とな
っている現在の踏み込み量θ１と車速■とから、有段変
速機３において使用すべき変速段を選択し、その変速段
に設定してゆく作用は、次に第３図において、スリーブ
３におよび３ｍを中立位置へ設定する。

この状態においては、上述したと同様、非常に短い時間
における変速段選定の間であると同時に、エンジン出力
軸１ａを上記のように駆動トルクが零となる状態に設定
しているから、エンジン出力軸１ａと出力軸３ａの回転
は、その中立とした状態においても一定の回転を維持し
ている。

この状態において、無段変速機２の変速比ｅｍを操作す
ると（まだ、この段階においては、無段変速機２を一定
の変速比に固定していない）、エンジン出力軸１ａおよ
び出力軸３ａが一定の回転速度となっていることに対し
、中間軸２ａの回転速度が調整され、その変速段の選択
が同期して設定できるように中間軸２ａの回転を制御す
る。

すなわち、その変速段を設定した場合における中間軸２
ａと出力軸３ａとの間の歯車比をＺ（通常の表現と同じ
に、出力軸３ａの回転速度ｎ３ａによって中間軸２ａの
回転速度ｎ２ａを除した値）とすると、 ｎ２　ａ　ｏ＝Ｚ＊　ｎ３ａ　　　　　　　　（３）の
関係にあり、Ｚは既知の値であり、且つｎ３ａは上記中
立にする直前において、そのとき有段変速機３が使用し
ていた変速段と中間軸２ａの回転速度から知ることが可
能となっているから、ｎ２ａｏの値を算出することがで
きる。ここで、Ｈ２ａｏは、その選択しようとしている
変速段の設定において、その設定が同期した状態におい
て設定することができる中間軸２ａの目標の回転速度で
ある。

このように、制御装置６がｎ２ａｏを算出し、且つ無段
変速機２の変速操作によって、中間ｔｊｄ＋９１の車の
同虹濾ぼｎ２λが。

ｎ２ａ＝ｎ２ａ。

となるまで変速して同期状態を設定し、その同期状態に
おいて、制御装置６は有段変速機３をその変速段に設定
する。

このように設定した状態において、制御装置６は第２図
におけるスリ、−ブ２Ｃを図示の状態から右方へ移行さ
せ、ハブ２ｂと歯車２ｄとの係合を離脱させ、歯車２ｄ
および２２ｂおよび油圧ポンプモータ２２を自由回転で
きる状態に設定し、且つ油圧ポンプモータ２２の押しの
け容積を零に設定する。

このように、油圧ポンプモータ２２の押しのけ容積が零
に設定され且つエンジン出力軸１ａから切り離されたこ
とは、油圧ポンプモータ２２かいずれからも干渉されず
に作動を停止することになり、又、油圧ポンプモータ２
２における押しのけ容積が零となったことは、油圧ポン
プモータ２１と油圧ポンプモータ２２との間の圧油の流
れを停止させたことになるから、油圧ポンプモータ２１
の回転は、流体的に拘束され停止する。

すなわち、無段変速機２は太陽歯車２０ｃを停止させた
単なる増速歯車となる。ここで、差動歯車２０が、太陽
歯車２０ｃを画定したことによる歯車比（中間軸２ａの
回転速度によってエンジン出力軸１ａの回転速度を除し
た値、すなわち上述の基準速度ｅｃの逆数）は、０．７
１４となっている。

この場合において、無段変速機２がベルト式等の他の形
式の無段変速機であったときは、上記のように無段変速
機を構成している機構部分を停止させるために、エンジ
ン出力軸１ａと中間軸２ａを機械的に直結し、そのベル
ト駆動部分を駆動系から切り離すようにすればよい。

上記有段変速機３のみによる駆動の準備が完了した時点
において、制御装置６は、再び燃料調節装置１ｂの設定
をアクセルペダル７による設定の位置へ戻す。

この状態は、第４図において、踏み込み量ｅ１と同−踏
み込み最上の作動点ｐ２となる。

このような作用に続いて、さらにアクセルペダル７が踏
み込まれてゆき車速Ｖが増速してゆき、アクセルペダル
７の踏み込み量ｅが制御線ｃＯを越えようとする作動点
ｐ３に達すると、制御装置６は変速段をシフトダウンす
る。

このシフトダウンは、下記のように行なっている。

作動点ｐ３に達すると、制御装置６は、一時的に燃料調
節装置１ｂにおける燃料供給量を十分に下げ、その下げ
たとき、その使用していた変速段の第３図におけるスリ
ーブ３　ｋ’あるいは３ｍを中立位置へ設定し、その設
定した状態において、制御装置６は、これからシフトダ
ウンする新たな変速段の歯車比Ｚを使用して、前記（３
）式からｎ２ａｏを算出し、その中立位置の状態におい
て、制御装置６は、中間軸２ａにおける実の回転速度ｎ
２ａと目標回転速度ｎ２ａＯとを比較しながら、燃料調
節装置ｉｂを調節し、ｎ２ａ＝ｎ２ａｏとなったとき、
制御装置６は、その中立位置から新たな変速段へシフト
ダウンをする。

このシフトダウンが完了した新たな作動点は第４図にお
いてｐ４となり、更に制御装置６が燃料調節装置１ｂの
設定をアクセルペダル７が指示している位置に戻してゆ
くとき、自動車の車速Ｖが希望の車速に達したとき、運
転者は、その希望した車速に対応したアクセルペダル７
の踏み込み量ｅに調整し、その作動点はｐ５となる。

このような自動車の加速に対し、この作動点Ｐ５から車
速Ｖを下げてゆくときは、アクセルペダル７の踏み込み
量ｅを戻してゆくことになるが、その場合におけるエン
ジンｌの作動は。

作動点ｐ５、ｐ６およびｐ７の軌跡のように作動する。

この場合において、作動点ｐ６は作動点ｐ１と同じエン
ジンｌの出力馬力に相当する位置であり、この位置以下
のエンジン１の作動点であれば、本来、同じエンジン１
の出力馬力となる作動点ｐ１に戻し、無段変速機２によ
る上述のような変速に戻してもよいことになる。

しかし、作動点ｐｉを中心に出力馬力を増減するいわゆ
るハンティング現象が生じる恐れもあるため、その車速
Ｖを戻してからの、無段変速機２による変速に切り換わ
るのは、出力馬カ一定のラインＶ１より十分に回転速度
の低いｐ７に相当するエンジン１の回転速度以下となっ
たとき、再び無段変速機２を使用した変速に戻す。

ここで、再び無段変速機２に戻る作用は、下記のように
なっている。

制御装置６が、アクセルペダル７の戻されていること、
及びエンジン１の回転速度ｎが第４図における作動点ｐ
７以下となったことを検出して、油圧ポンプモ゛−夕２
２における押しのけ容積を今までの零の状態から、押し
のけ容積を増大させてゆき、その増大によって油圧管路
２ｇおよび２ｆにおける圧油の流れが許容される状態と
なって、油圧ポンプモータ２１が回転し始め、その回転
によって生じた圧油は油圧ボンプモータ２２を駆動し且
つその回転速度を増速し、その回転は、歯車２２ｂを介
して歯車２ｄを増速してゆき、その増速によって、歯車
２ｄの回転速度がエンジン出力軸１ａの回転速度に等し
くなったとき、制御装置６がスリーブ２ｃを左端へ移行
させて歯車２ｄをハブ２ｂに係合する。

すなわち、この状態は、最初の説明における無段変速機
２による変速を可能とする状態に戻されたことになり、
その制御は、工゛ンジンｌの作動が第４図におけるコン
トロール線Ｃ上を作動する最初の制御に切り換わったこ
とになる。

この場合において、有段変速機３における変速段が最初
の説明のように、上位の変速段あるいは下位の変速段へ
切り換える必要が生じたときは、その最初に説明したと
同じ方法によってその切り換えを行なってゆくことにな
る。

以上のような、無段変速機２を使用した変速から有段変
速機３のみによる変速への切り換え、あるいはその逆の
切り換えは制御装置６が上記のように自動的に行なって
いるが、この切り換えは、運転者からの指示によって行
なってもよい。

すなわち、エンジン１の回転速度ｎが第４図におけるｐ
ｌの作動点に達したときは、制御装置６が、エンジン１
の回転速度を作動点２１以上の回転速度とならないよう
に燃料調節装置１ｂにおけるエンジン１への燃料供給を
抑え、赤ランプを点燈させる等して、運転者にそのこと
を知らせ、そのことによって、運転者がそれ以上のエン
ジン１の出力馬力範囲を使用したいときは、手動によっ
て有段変速機３のみの変速方法へ切り換えればよい。

また、最初から、全ての運転を有段変速ｉａ３のみの変
速によって運転したいときは１手動によって、最初から
制御装置６にその指示を与えておけばよい。

また、上記のように、自動的に第４図における作動点２
１以上を有段変速機３のみによる変速に切り換えること
は、無段変速機２のみによる全範囲の変速をする方法に
比し、それほど走行上の魅力を減するものではない。

それは、非常に特別な場合を除き、殆どの運転者の運転
は、アクセルペタルアの踏み込み量ｅを６０パーセント
以下において使用しており、また少なくとも我が国にお
ける運転者の大部分は、車速Ｖを１３０ｋｍ／ｈ以下に
おいて走行している。

このようなことを考慮し、且つエンジン１の作動を高出
力トルクとなる第４図のコントロール線Ｃ上に作動させ
ると、エンジンｌの回転速度ｎは、通常の乗用車の一般
の使用において、３５００〜４０００　ｒ　ｐ　ｍ以下
の使用となる。

これに対し、通常の乗用車におけるエンジン１が最高出
力を出すエンジン回転速度ｎは、５０００〜６０００ｒ
ｐｍとなッテいる。

すなわち、作動点ｐ１におけるエンジン回転速度ｎを上
記の３５００〜４０００ｒＰ′ｍの所定の値に設定する
れば、全走行時間の殆どを無段変速機２によって運転す
ることが可能となり、非常に特殊な場合のみ、あるいは
非常に特殊な運転を好む運転者のみが、まれにして有段
変速機３のみを使用することになる。

また、上記のことから、作動点ｐ１におけるエンジン回
転速度ｎを上記の３５００〜４０００ｒｐｍの所定の値
に設定する場合は、無段変速機２における無段変速に関
与する機構の部分は、エンジン１の最大出力馬力に対し
、エンジン１の最大出力馬力の６５パ一セント程度の範
囲内において使用されるだけでよいことになるまた、上
記第１図における実施例においては、エンジン１側から
無段変速機？および有段変速機３の順に配設しているが
、エンジン１から駆動輪５に至る間の変速比は、無段変
速機２における変速比と有段変速機３における変速比、
あるいは無段変速ｆｉ２における歯車比と有段変速機３
における歯車比との積によって決定されるものであるか
ら、無段変速機２と有段変速機３はエンジン１から駆動
輪５との間に直列に介設しておればよいものである。

したがって、第１図の構成は、エンジンｌの側から有段
変速機３および無段変速機２の順に配設する構成であっ
てもよい。

また、上記実施例において無段変速機２を出力分割型の
無段変速機とした場合、第２図の実施例における油圧ポ
ンプモータ２１および２２は、必ずしも油圧ポンプモー
タでなくともよいそれは、エンジン出力軸１ａと反力歯
車２０ｄとの間において、エンジン出力軸１ａと反力歯
車２０ｄとの回転速度の比を変化させる構成であればよ
いものであって、例えば歯車２ｄと反力歯車２０ｄとの
間にベルト式の変速機あるいはトロイダル型の変速機等
を設けてもよい。

また、第２図において、歯車２ｄとハブ２ｂとの間にお
ける係合離脱の装置は、他のいかなるクラッチでもよい
ことは、容易に理解できるであろう。

［発明の効果］ 本発明における動力伝達装置の変速方法の効果は、下記
のとおりである。

ｌ）エンジン１の回転速度が所定の回転速度以下におい
てのみ、無段変速機２を使用する構成となっているから
、無段変速機２の動力伝達能力が、エンジン１の最大出
力馬力より十分に小さなものであっても、実用に供すこ
とが可能となる。

その結果、無段変速機２を小型軽量とすることが可能と
なり、且つ無段変速機２を小型とすることができること
は、無段変速４１２における回転動力損失部分も小さく
なるから全体として動力伝達効率が良好になる。

また、実際の自動車の運転において、殆どの運転者はエ
ンジンｌの最大出力を使用してはおらず、まれな場合あ
るいはまれな運転者のみが、その最大出力近傍を使用し
ていることを考慮すると、その所定の回転速度の選定を
適切（例えば、エンジン１の最大出力馬力の６５パ一セ
ント程度）にすれば、実用上、殆どの走行範囲を無段変
速機２の変速によって走行することが可能となる。

２）無段変速機２を使用した変速においては、有段変速
機３を補助変速機として使用することができるため、無
段変速機２のみの変速範囲が狭くても、全体の変速範囲
を十分に広くすることができ、エンジン１の経済燃費制
御を理想とする範囲までの十分な変速制御ができること
になる。

３）変速範囲を広くする方法として、無段変速機２に有
段変速機３を連動させる方法を採用しているため、無段
変速機２と有段変速機３を独立に構成させることが可能
となり、有段変速機３とは関係なく無段変速機２を自由
に設計することが可能となるから、無段変速機２を十分
に単純化し、且つ軽量とすることができる。

４）第６図において述べたように、自動車の利用される
走行速度のうち、最も利用される車速Ｖ＝３０〜１３０
ｋｍ／ｈｃ７）範囲の走行においては、通常の自動車に
おいて、エンジン１から駆動輪５までの総合変速比ｅが
増速された範囲で使用される場合が多い。

これに対し、無段変速機２を出力分割方式の無段変速機
とし、且つ、その差動南東２０を単純差動歯車として、
そのうちキャリヤ２０ｂを無段変速機２の入力軸とし、
リング歯車２０ａを無段変速機２の出力軸とするときは
、差動歯車２０における基準速度比を増速（差動歯車２
０の入力軸の回転速度に対して、差動歯車２０の出力軸
回転速度を増速する）することが容易となる。したがっ
て、有段変速機３を直結としておけば、上記総合変速比
ｅは広い変速範囲に渡って、増速の変速をすることがで
きる。

このように、有段変速機３を直結状態において走行する
ことは、有段変速機３が他の減速された変速段に対し、
有段変速機３における動力伝達効率を５パ一セント程度
向上させることが可能となる。

このことは、自動車の最も使用される走行範囲を効率良
く使用することができることになる

【図面の簡単な説明】

第１１２は、本発明における動力伝達装置の変速方法を
実施するための動力伝達装置の一実施例をシステム図に
よって示したものであり、第２図は、第１図における無
段変速機２の具体的な一実施例をシステム図によって示
し、第３図は、第１図における有段変速機３の具体的な
一実施例をスケルトン図によって示し、第４図は、第１
図におけるエンジンｌの作動特性図を示し、第５図は、
第１図におけるエンジン出力軸１ａから出力軸３ａまで
において、有段変速機３を各変速段に設定した場合の無
段変速機２による総合変速比ｅを示したものであり、第
６図は、通常の乗用車における平坦路定常走行時の車速
Ｖと総合変速比ｅとの関係を示し、第７図は、第１図に
おける無段変速！！１２の変速比を固定し、有段変速機
３のみを使用する場合の各変速段の選定特性を示したも
のである。 実施例に使用した主なる符号は下記のとおりである。 １：エンジン、　　２：無段変速機、　　２ｂ：ハブ、
　　２Ｃニスリーブ、　　２ｄ：歯車、　　３１有段変
速機、　５：駆動輪、　６：制御装置、７：アクセルペ
ダル、　　２ｏ：差動歯車、２０ｂ：キャリヤ、　　２
０ａ：リング歯車、２０ｃ：太陽歯車、　　　２０ｄ：
反力歯車、　　２１および２２：油圧ポンプモータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンと駆動輪との間の駆動系には、無段変速機
   と有段変速機を直列に介設し、 前記エンジンの回転速度が所定の回転速度 以下となっている状態においては、前記有段変速機にお
   ける各変速段の切り換えと前記無段変速機の変速とを組
   合せて前記駆動輪を駆動し、 前記エンジンの回転速度が前記所定の回転 速度以上となっている状態においては、前記無段変速機
   を一定の変速比に固定し、前記有段変速機における変速
   段のみの切り換えによって前記駆動輪を駆動する、 以上の作動からなる動力伝達装置の変速方 法。 ２、無段変速機は、出力分割型の無段変速機であり、 前記出力分割の構成をなす差動歯車は、 該無段変速機の入力軸がキャリヤに連動し 該無段変速機における出力軸が、リング歯 車に連動し、 太陽歯車が反力歯車に連動している、 上記構成をなし、 前記反力歯車には、該反力歯車の回転速度 を制御する一方の装置が連動し、 前記一方の装置には、該一方の装置との回 転比を変化させる他方の装置が連動し、 前記他方の装置は、クラッチを介して、前 記入力軸と選択的に係合離脱を可能にしている構成とな
   っているものである、特許請求の範囲第１項記載の動力
   伝達装置の変速方法。 ３、一方の装置および他方の装置は、それぞれ油圧ポン
   プモータである特許請求の範囲第２項記載の動力伝達装
   置の変速方法。