(57)【要約】【課題】車両の高速走行時における変速装置の効率を改善する。【解決手段】変速比を無段階に変化させることが可能な無段変速機１４と複数の変速比の中で変速比を切り換えることが可能な有段変速機１６とが直列接続されている。電子制御ユニット４２は、車速センサ４４で検出された車速Ｖが所定速度Ｖ０以下の場合は、有段変速機１６の入出力を直結してその変速比γａｔを１に固定するとともに、無段変速機１４の変速比γｃｖｔを車速Ｖに基づいて制御する。一方、電子制御ユニット４２は、車速Ｖが所定速度Ｖ０よりも高い場合は、有段変速機１６の変速比γａｔを１よりも小さい変速比に固定するとともに、無段変速機１４の変速比γｃｖｔを車速Ｖが所定速度Ｖ０の場合よりも増大させてその動力伝達効率ηｃｖｔが高効率状態となる変速比に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動するために動力源からの動力を変速して車両の駆動輪に伝達する車両用変速装置であって、
変速比を無段階に変化させることが可能な無段変速機と、
無段変速機と直列接続され、複数の変速比の中で変速比を切り換えることが可能な有段変速機と、
車両速度を検出する車両速度検出部と、
車両速度検出部で検出された車両速度に基づいて、無段変速機の変速比及び有段変速機の変速比をそれぞれ制御することで、無段変速機及び有段変速機全体での変速比を制御する変速制御部と、
を備え、
変速制御部は、車両速度検出部で検出された車両速度が所定速度よりも高い場合に、有段変速機の変速比を該車両速度が該所定速度以下の場合よりも減少させるとともに、無段変速機の変速比を該車両速度が該所定速度の場合よりも増大させてその効率が所定の高効率となる変速比に制御することを特徴とする車両用変速装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用変速装置であって、
変速制御部は、車両速度検出部で検出された車両速度が前記所定速度よりも高い場合に、無段変速機の変速比を１及びその近傍の範囲内に制御することを特徴とする車両用変速装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用変速装置であって、
変速制御部は、車両速度検出部で検出された車両速度が前記所定速度よりも高い場合に、無段変速機の変速比を１に制御することを特徴とする車両用変速装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の車両用変速装置であって、
変速制御部は、車両速度検出部で検出された車両速度が前記所定速度よりも高い場合に、有段変速機の変速比を１よりも小さい変速比に制御することを特徴とする車両用変速装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の車両用変速装置であって、
変速制御部は、車両速度検出部で検出された車両速度が前記所定速度以下の場合に、有段変速機の変速比を固定するとともに、無段変速機の変速比を該車両速度に基づいて制御することを特徴とする車両用変速装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両用変速装置であって、
変速制御部は、車両速度検出部で検出された車両速度が前記所定速度以下の場合に、有段変速機の変速比を１に固定することを特徴とする車両用変速装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載の車両用変速装置であって、
無段変速機は、プライマリプーリ及びセカンダリプーリへのベルトの掛かり径を無段階に変化させることで変速比を無段階に変化させることが可能なベルト式無段変速機であることを特徴とする車両用変速装置。
【請求項８】
変速比を無段階に変化させることが可能な無段変速機と複数の変速比の中で変速比を切り換えることが可能な有段変速機とが直列接続され、車両を駆動するために動力源からの動力を変速して車両の駆動輪に伝達する車両用変速装置にて用いられる制御装置であって、
車両速度を検出する車両速度検出部と、
車両速度検出部で検出された車両速度に基づいて、無段変速機の変速比及び有段変速機の変速比をそれぞれ制御することで、無段変速機及び有段変速機全体での変速比を制御する変速制御部と、
を備え、
変速制御部は、車両速度検出部で検出された車両速度が所定速度よりも高い場合に、有段変速機の変速比を該車両速度が該所定速度以下の場合よりも減少させるとともに、無段変速機の変速比を該車両速度が該所定速度の場合よりも増大させてその効率が所定の高効率となる変速比に制御することを特徴とする車両用変速装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を駆動するために動力源からの動力を変速して車両の駆動輪に伝達する車両用変速装置及びその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用変速機としては、複数の変速比の中で変速比を切り換えることが可能な有段変速機（遊星歯車機構）や、変速比を無段階に変化させることが可能な無段変速機が用いられている。さらに、有段変速機（遊星歯車機構）と無段変速機とを組み合わせた構成も提案されており、その関連技術が下記特許文献１〜３に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２０３０１４号公報
【特許文献２】特表２００１−５１５１８７号公報
【特許文献３】特開昭６０−３７４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
無段変速機の効率は、その変速比が１であるときに最大となり、変速比１を境に減速側及び増速側で低下する。さらに、無段変速機の回転数の増加によっても、ベアリング損失等が増大することで無段変速機の効率が低下する。車両の高速走行時には、無段変速機の増速域が高回転で使用される。そのため、無段変速機の効率は、特に車両の高速走行時に低下する。
【０００５】
本発明は、車両の高速走行時の効率を改善することができる車両用変速装置及びその制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る車両用変速装置及びその制御装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る車両用変速装置は、車両を駆動するために動力源からの動力を変速して車両の駆動輪に伝達する車両用変速装置であって、変速比を無段階に変化させることが可能な無段変速機と、無段変速機と直列接続され、複数の変速比の中で変速比を切り換えることが可能な有段変速機と、車両速度を検出する車両速度検出部と、車両速度検出部で検出された車両速度に基づいて、無段変速機の変速比及び有段変速機の変速比をそれぞれ制御することで、無段変速機及び有段変速機全体での変速比を制御する変速制御部と、を備え、変速制御部は、車両速度検出部で検出された車両速度が所定速度よりも高い場合に、有段変速機の変速比を該車両速度が該所定速度以下の場合よりも減少させるとともに、無段変速機の変速比を該車両速度が該所定速度の場合よりも増大させてその効率が所定の高効率となる変速比に制御することを要旨とする。
【０００８】
車両の高速走行時には無段変速機の増速域が高回転で使用されることで無段変速機の効率が低下しやすくなるが、本発明によれば、高速走行時に無段変速機の効率を高効率状態に保ちながら無段変速機及び有段変速機全体で変速比を保った状態を実現することができる。したがって、高速走行時に、無段変速機の効率の低下を防止することができ、変速装置の効率を改善することができる。
【０００９】
本発明の一態様では、変速制御部は、車両速度検出部で検出された車両速度が前記所定速度よりも高い場合に、無段変速機の変速比を１及びその近傍の範囲内に制御することが好適である。また、本発明の一態様では、変速制御部は、車両速度検出部で検出された車両速度が前記所定速度よりも高い場合に、無段変速機の変速比を１に制御することが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、変速制御部は、車両速度検出部で検出された車両速度が前記所定速度よりも高い場合に、有段変速機の変速比を１よりも小さい変速比に制御することが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、変速制御部は、車両速度検出部で検出された車両速度が前記所定速度以下の場合に、有段変速機の変速比を固定するとともに、無段変速機の変速比を該車両速度に基づいて制御することが好適である。この態様では、変速制御部は、車両速度検出部で検出された車両速度が前記所定速度以下の場合に、有段変速機の変速比を１に固定することが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、無段変速機は、プライマリプーリ及びセカンダリプーリへのベルトの掛かり径を無段階に変化させることで変速比を無段階に変化させることが可能なベルト式無段変速機であることが好適である。
【００１３】
また、本発明に係る車両用変速装置の制御装置は、変速比を無段階に変化させることが可能な無段変速機と複数の変速比の中で変速比を切り換えることが可能な有段変速機とが直列接続され、車両を駆動するために動力源からの動力を変速して車両の駆動輪に伝達する車両用変速装置にて用いられる制御装置であって、車両速度を検出する車両速度検出部と、車両速度検出部で検出された車両速度に基づいて、無段変速機の変速比及び有段変速機の変速比をそれぞれ制御することで、無段変速機及び有段変速機全体での変速比を制御する変速制御部と、を備え、変速制御部は、車両速度検出部で検出された車両速度が所定速度よりも高い場合に、有段変速機の変速比を該車両速度が該所定速度以下の場合よりも減少させるとともに、無段変速機の変速比を該車両速度が該所定速度の場合よりも増大させてその効率が所定の高効率となる変速比に制御することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、車両の高速走行時に、無段変速機の効率の低下を防止することができ、変速装置の効率を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る車両用変速装置の概略構成を示す図である。本実施形態に係る車両用変速装置においては、無段変速機１４及び有段変速機１６がエンジン（動力源）と車両の駆動輪との間で直列に接続されており、エンジンからの動力が無段変速機１４及び有段変速機１６で変速されてから駆動輪に伝達されることで、車両が駆動される。
【００１７】
無段変速機１４は、プライマリプーリ（駆動プーリ）３０と、セカンダリプーリ（従動プーリ）３２と、プライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２に巻き掛けられた無端ベルト３４と、を備えるベルト式無段変速機である。プライマリプーリ３０はエンジンに連結されており、プライマリプーリ３０にはエンジンの発生する動力が伝達される。無段変速機１４は、プライマリプーリ３０に入力された動力を変速してセカンダリプーリ３２へ伝達する。
【００１８】
プライマリプーリ３０は、軸方向に移動可能なプライマリ可動シーブ３０ａとプライマリ固定シーブ３０ｂとを含んで構成されており、セカンダリプーリ３２は、軸方向に移動可能なセカンダリ可動シーブ３２ａとセカンダリ固定シーブ３２ｂとを含んで構成されている。無端ベルト３４は、プライマリ可動シーブ３０ａとプライマリ固定シーブ３０ｂとの間、及びセカンダリ可動シーブ３２ａとセカンダリ固定シーブ３２ｂとの間に挟持されている。プライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２に供給される油圧によって、プライマリ可動シーブ３０ａ及びセカンダリ可動シーブ３２ａが軸方向に移動することで、無端ベルト３４がプライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２に巻き掛かる部分の回転半径（掛かり径）が無段階に変化する。これによって、無段変速機１４の変速比γｃｖｔ（＝プライマリプーリ回転速度Ｎｐ／セカンダリプーリ回転速度Ｎｓ）が無段階に変化する。ここでの変速比γｃｖｔの可変範囲は、１を含む範囲に設定されている。
【００１９】
有段変速機１６は、無段変速機１４の出力側（セカンダリプーリ３２）と連結されており、遊星歯車機構１８と複数のクラッチ（摩擦係合装置）Ｃ１，Ｃ２とを備える。遊星歯車機構１８は、サンギアＳとキャリアＣとリングギアＲとを含む。キャリアＣはセカンダリプーリ３２に連結されており、サンギアＳは駆動輪に連結されている。クラッチＣ１はその係合によってサンギアＳとキャリアＣとを連結することが可能であり、クラッチＣ２はその係合によってリングギアＲの回転をロックすることが可能である。クラッチＣ１，Ｃ２の係合／解放は、クラッチＣ１，Ｃ２への供給油圧によって切り換えることができる。
【００２０】
クラッチＣ１が係合され且つクラッチＣ２が解放されている場合は、サンギアＳとキャリアＣとリングギアＲとが一体となって回転し、有段変速機１６の変速比γａｔ（＝キャリア回転速度Ｎｉｎ／サンギア回転速度Ｎｏｕｔ）が１となる。つまり、有段変速機１６の入力側と出力側とが直結される（有段変速機１６が直結状態となる）。一方、クラッチＣ２が係合され且つクラッチＣ１が解放されている場合は、無段変速機１４（セカンダリプーリ３２）からキャリアＣに入力された動力が変速（増速）されてサンギアＳに伝達される。つまり、有段変速機１６が増速状態となり、有段変速機１６の変速比γａｔが１よりも小さくなる。ここでの変速比γａｔの値γ１（γ１＜１）については、サンギアＳとリングギアＲの歯数比ρ（ρ＜１）により調整が可能である。サンギアＳに伝達された動力は、駆動輪へ出力されることで車両の駆動に用いられる。このように、有段変速機１６においては、複数のクラッチＣ１，Ｃ２の中で係合するクラッチを切り換えることで、複数の変速比（１と１よりも小さい値）の中で変速比γａｔを切り換えることが可能である。
【００２１】
無段変速機１４のプライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２に供給される油圧と、有段変速機１６のクラッチＣ１，Ｃ２に供給される油圧は、油圧制御装置４０によって供給され、それらの油圧は電子制御ユニット４２によって制御される。また、本実施形態では、車両速度に基づいて無段変速機１４及び有段変速機１６の変速制御を行うために、車両速度（車速）Ｖを検出する車速センサ４４が設けられている。
【００２２】
電子制御ユニット４２は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、を備える。この電子制御ユニット４２には、車速センサ４４により検出された車速Ｖを示す信号等が入力ポートを介して入力されている。一方、電子制御ユニット４２からは、無段変速機１４の変速比γｃｖｔを制御するための無段変速制御信号、及び有段変速機１６の変速比γａｔを制御するための有段変速制御信号等が出力ポートを介して出力されている。無段変速機１４の変速比γｃｖｔの制御については、プライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２への供給油圧を制御することで行うことができる。そして、有段変速機１６の変速比γａｔの制御については、クラッチＣ１，Ｃ２への供給油圧を制御してクラッチＣ１，Ｃ２の係合／解放を制御することで行うことができる。電子制御ユニット４２は、車速センサ４４により検出された車速Ｖに基づいて、無段変速機１４の変速比γｃｖｔ及び有段変速機１６の変速比γａｔをそれぞれ制御することで、無段変速機１４及び有段変速機１６全体での変速比γ（＝γｃｖｔ×γａｔ）を制御することができる。
【００２３】
次に、本実施形態に係る車両用変速装置の動作、特に、無段変速機１４の変速比γｃｖｔ及び有段変速機１６の変速比γａｔの制御について説明する。
【００２４】
電子制御ユニット４２は、車速センサ４４により検出された車速Ｖが所定速度Ｖ０以下である場合（通常走行時）は、クラッチＣ１を係合状態且つクラッチＣ２を解放状態に制御することで、有段変速機１６を直結状態に制御する。つまり、図２Ｂに示すように、有段変速機１６の変速比γａｔを１に固定する。それとともに、電子制御ユニット４２は、車速Ｖに基づいて無段変速機１４の変速比γｃｖｔを制御する。ここでは、図２Ａに示すように、エンジンの効率が所定値以上となる高効率状態でエンジンの運転を行うことができるよう車速Ｖの増大に対して無段変速機１４の変速比γｃｖｔを徐々に減少させる（１／γｃｖｔを徐々に増大させる）。この場合は、無段変速機１４及び有段変速機１６全体での変速比γは、図２Ｃに示すように、車速Ｖの増大に対して徐々に減少する（車速Ｖの増大に対して１／γｃｖｔが徐々に増大する）。なお、車速Ｖが所定速度Ｖ０であるときの無段変速機１４の変速比γ２は、図２Ａに示すように、１よりも小さい値（増速状態）になる。
【００２５】
一方、電子制御ユニット４２は、車速センサ４４により検出された車速Ｖが所定速度Ｖ０よりも高い場合（高速走行時）は、クラッチＣ２を係合状態且つクラッチＣ１を解放状態に制御することで、有段変速機１６を増速状態に制御する。つまり、有段変速機１６の変速比γａｔを１よりも小さい変速比に固定する。これによって、図２Ｂに示すように、有段変速機１６の変速比γａｔを車速Ｖが所定速度Ｖ０以下の場合（通常走行時）よりも減少させる。それとともに、電子制御ユニット４２は、無段変速機１４の変速比γｃｖｔを車速Ｖが所定速度Ｖ０の場合（γ２）よりも増大させてその動力伝達効率ηｃｖｔが所定の高効率となる変速比に制御する。
【００２６】
図３に示すように、無段変速機１４の効率（動力伝達効率）ηｃｖｔは、プライマリプーリ３０への無端ベルト３４の掛かり径及びセカンダリプーリ３２への無端ベルト３４の掛かり径が等しいとき、つまりその変速比（減速比）γｃｖｔが１であるときに最大となり、変速比γｃｖｔが１から離れるにつれて徐々に低下する。そのため、ここでの所定の高効率となる変速比としては、例えば１を設定することができる。つまり、電子制御ユニット４２は、車速Ｖが所定速度Ｖ０よりも高い場合（高速走行時）に、無段変速機１４の変速比γｃｖｔを１に制御することで、無段変速機１４の動力伝達効率ηｃｖｔを最大にすることができる。また、ここでの所定の高効率となる変速比として、図３に示すように動力伝達効率ηｃｖｔが所定値η１以上となる変速比範囲γ３〜γ４（γ２＜γ３＜１＜γ４）、例えば１及びその近傍の範囲を設定することもできる。つまり、電子制御ユニット４２は、車速Ｖが所定速度Ｖ０よりも高い場合に、無段変速機１４の変速比γｃｖｔをγ３以上且つγ４以下の範囲内、例えば１及びその近傍の範囲内に制御することで、無段変速機１４の動力伝達効率ηｃｖｔを所定値η１以上の高効率状態にすることができる。そして、車速Ｖが所定速度Ｖ０を超えた場合に、無段変速機１４の変速比γｃｖｔ及び有段変速機１６の増速状態での変速比γ１をγｃｖｔ×γ１＝γ２が成立するように設定することで、図２Ｃに示すように、無段変速機１４及び有段変速機１６全体での変速比γが所定速度Ｖ０を境に急激に変化するのを防止することができる。
【００２７】
図２Ａは、車速Ｖが所定速度Ｖ０よりも高い場合に無段変速機１４の変速比γｃｖｔを１に固定した例を示している。その場合は、有段変速機１６の増速状態での変速比γ１を車速Ｖが所定速度Ｖ０であるときの無段変速機１４の変速比γ２に等しく設定することで、車速Ｖが所定速度Ｖ０よりも高いときの無段変速機１４及び有段変速機１６全体での変速比γは、有段変速機１６の増速状態での変速比γ１に固定される。ただし、車速Ｖが所定速度Ｖ０よりも高い場合に、無段変速機１４の変速比γｃｖｔを車速Ｖに基づいて変化させることもでき、例えば車速Ｖの増大に対して無段変速機１４の変速比γｃｖｔを徐々に減少させることもできる。その場合は、無段変速機１４の動力伝達効率ηｃｖｔを所定値η１以上の高効率状態に保つように、車速Ｖに基づいて無段変速機１４の変速比γｃｖｔをγ３以上且つγ４以下の範囲内、例えば１及びその近傍の範囲内で変化させることが好ましい。
【００２８】
以上説明した本実施形態では、車速Ｖが増大して所定速度Ｖを超えた場合（高速走行時）には、有段変速機１６の変速比γａｔを１（直結状態）からγ１（増速状態）に減少させるとともに、無段変速機１４の変速比γｃｖｔをγ２（増速状態）からその動力伝達効率ηｃｖｔが高効率状態となる変速比（例えば１やその近傍の範囲）に増大させる。車両の高速走行時には、無段変速機１４の増速域が高回転で使用されることで無段変速機１４の動力伝達効率ηｃｖｔが低下しやすくなるが、本実施形態では、高速走行時に限って有段変速機１６を増速状態に切り換えることで、高速走行時に無段変速機１４の動力伝達効率ηｃｖｔを高効率状態に保ちながら無段変速機１４及び有段変速機１６全体で増速状態を実現することができる。したがって、高速走行時に、無段変速機１４の動力伝達効率ηｃｖｔの低下を防止することができ、変速装置（無段変速機１４及び有段変速機１６全体）の動力伝達効率を改善することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、有段変速機１６の増速によって変速装置の増速を実現することができるので、無段変速機１４の変速比γｃｖｔの可変範囲を増速側に関して狭めることができる。したがって、プライマリプーリ３０の最外径を小さくすることができ、プライマリプーリ３０の小型化及び軽量化を実現することができる。さらに、セカンダリプーリ３２の最内径を増大させることができるので、スプライン部を軸中心へ入れ込むことで軸長さの短縮が可能となる。その結果、無段変速機１４の小型化及び軽量化を実現することができる。
【００３０】
また、本実施形態では、車速Ｖが所定速度Ｖ以下の場合（通常走行時）には有段変速機１６を直結状態に制御することで、通常走行時における無段変速機１４及び有段変速機１６全体での動力伝達効率は、無段変速機１４単体での動力伝達効率ηｃｖｔとほぼ同等となる。したがって、通常走行時における変速装置の動力伝達効率の低下を防止することができる。さらに、有段変速機１６は、直結状態と増速状態との切り換えが可能なシンプルな構造であるため、変速装置の大型化を招くこともない。
【００３１】
本実施形態では、図４に示すように、有段変速機１６を無段変速機１４の入力側（プライマリプーリ３０）に連結することもできる。図４に示す構成例では、キャリアＣはエンジンに連結されており、サンギアＳは無段変速機１４（プライマリプーリ３０）に連結されている。他の構成については、図１に示す構成例と同様である。ただし、有段変速機１６を無段変速機１４の出力側（セカンダリプーリ３２）に連結する方が、高速走行時における無段変速機１４（プライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２）の回転速度を下げることができるので、無段変速機１４の動力伝達効率ηｃｖｔをより向上させることができる。
【００３２】
また、一般的には、車両の前進／後退を切り換えるための前後進切換装置が無段変速機１４の入力側に設けられている。この前後進切換装置は、有段変速機１６と同様に、遊星歯車機構と複数のクラッチ（摩擦係合装置）とを備える。そのため、本実施形態では、有段変速機１６の遊星歯車機構１８と前後進切換装置の遊星歯車機構とを組み合わせることもできる。これによって、有段変速機１６及び前後進切換装置の小型化を実現することができる。
【００３３】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用変速装置の概略構成を示す図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係る車両用変速装置の動作を説明する図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に係る車両用変速装置の動作を説明する図である。
【図２Ｃ】本発明の実施形態に係る車両用変速装置の動作を説明する図である。
【図３】無段変速機の効率の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る車両用変速装置の他の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１４  無段変速機、１６  有段変速機、１８  遊星歯車機構、３０  プライマリプーリ、３２  セカンダリプーリ、３４  無端ベルト、４０  油圧制御装置、４２  電子制御ユニット、４４  車速センサ。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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