(57)【要約】【課題】トロイダル型無段変速ユニット１Ａと遊星歯車式変速ユニット２Ａ、３Ａ、４Ａと組み合わせた無段変速装置にマニュアルモードを設定した場合に、運転者に与える違和感を最小限に抑えつつ、低速モードと高速モードとの切換を含む変速動作を素早く行なえる構造を実現する。【解決手段】入力軸７Ａと出力軸８Ａとの間の減速比を、それぞれが予め設定された互いに異なる減速比である複数段の値に保持すると共に、運転者の操作に基づいて、保持された減速比を変更する機能を持たせる。上記減速比に関する複数段の値のうちの何れかの値を、上記低速モードと上記高速モードとを切り換える際の減速比に一致させる。運転者が変速動作をした瞬間と変速ショックが発生する瞬間とが一致する為、違和感の低減を図れ、上記課題を解決できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と出力軸との間に設けたトロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットとをクラッチ装置を介して組み合わせて成り、このクラッチ装置は、上記入力軸と上記出力軸との間の減速比を大きくする低速モードを実現する際に接続されて、同じく小さくする高速モードを実現する際に接続を断たれる低速用クラッチと、この高速モードを実現する際に接続されて上記低速モードを実現する際に接続を断たれる高速用クラッチと、これら各クラッチの断接状態を切り換える制御器とから成り、この制御器は、これら各クラッチの断接を制御する事により、変速状態を上記低速モードと上記高速モードとのうちの何れかのモードにするものである無段変速装置に於いて、上記制御器は、上記入力軸と上記出力軸との間の減速比を、それぞれが予め設定された互いに異なる減速比である複数段の値に保持する機能と、運転者の操作に基づいて、保持された減速比を変更する機能とを有し、上記減速比に関する複数段の値のうちの何れかの値を、上記低速モードと上記高速モードとを切り換える際の減速比に一致させた事を特徴とする無段変速装置。
【請求項２】
制御器が、運転者の操作に基づいて入力軸と出力軸との間の減速比を、複数段に設定した値のうちの何れかの値に変更する第一の機能と、この減速比を運転者の操作に基づかずに走行状態に応じて自動的に変更する第二の機能とを有するものであり、上記第一の機能により減速比を変更する状態で上記制御器は、低速用クラッチと高速用クラッチとを同時に接続する瞬間を出現させずに低速モードと高速モードとの切換を行ない、上記第二の機能により減速比を変更する状態でこれら低速モードと高速モードとの切換を行なう場合に上記制御器は、上記低速用クラッチと上記高速用クラッチとのうちの一方のクラッチでそれまで接続されていなかったクラッチの接続を開始するのに先立って、トロイダル型無段変速ユニットの変速比を調節する事により、上記一方のクラッチを介して接続される１対の部材同士の回転速度を略一致させてからこの一方のクラッチの接続を開始し、この一方のクラッチの動力伝達が開始されてから、それまで接続されていた他方のクラッチの接続を断つ事により、上記一方のクラッチが動力伝達を始めてからこの他方のクラッチの接続が断ち切られる迄の間に、これら両クラッチにより同時に動力の伝達が行なわれる瞬間を設定する、請求項１に記載した無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両（自動車）用自動変速装置として利用する、トロイダル型無段変速ユニットを組み込んだ無段変速装置の改良に関し、迅速な変速比の変更を行なった場合にも、低速モードと高速モードとの切換時の変速比の変動に伴う違和感を低減できる構造を実現するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用自動変速装置としてトロイダル型無段変速機が研究され、一部で実施されている。又、トロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットとを組み合わせて、変速比の幅を広くする無段変速装置も、例えば特許文献１〜３に記載されている様に、従来から知られている。図１は、このうちの特許文献１に記載された、図２は、同じく特許文献２に記載された、図３は、同じく特許文献３に記載された、それぞれ無段変速装置を示している。何れの無段変速装置の場合も、１組のトロイダル型無段変速ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃと、第一組の遊星歯車式変速ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃと、第二組の遊星歯車式変速ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃと、第三組の遊星歯車式変速ユニット４Ａ、４Ｂ、４Ｃとを組み合わせて成る。又、動力の伝達状態を高速モードと低速モードとに切り換える、高速用クラッチ５Ａ、５Ｂ、５Ｃと低速用クラッチ６Ａ、６Ｂ、６Ｃとを備える。
【０００３】
そして、このうちの高速用クラッチ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの接続を断って低速用クラッチ６Ａ、６Ｂ、６Ｃを接続した低速モード状態では、上記トロイダル型無段変速ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃの変速比の調節に基づいて、入力軸７Ａ、７Ｂ、７Ｃを一方向に回転させた状態のまま出力軸８Ａ、８Ｂ、８Ｃを、停止状態（ギヤードニュートラル状態）を挟んで両方向に回転駆動自在とする。これに対して、上記高速用クラッチ５Ａ、５Ｂ、５Ｃを接続して上記低速用クラッチ６Ａ、６Ｂ、６Ｃの接続を断った高速モード状態では、上記入力軸７Ａ、７Ｂ、７Ｃに加えられた動力を、上記トロイダル型無段変速ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃをバイパスして上記第一組の遊星歯車式変速ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃに送る、所謂パワースプリット状態を実現する。そして、このトロイダル型無段変速ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃの変速比の調節に基づいて、上記第一組の遊星歯車式変速ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃの変速比を変更する。
【０００４】
トロイダル型無段変速ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃと各遊星歯車式変速ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、４Ａ、４Ｂ、４Ｃとを高速用、低速用両クラッチ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、６Ａ、６Ｂ、６Ｃを介して組み合わせて成り、低速モードと高速モードとを有する無段変速装置の場合、低速モードと高速モードとの切換時に、上記トロイダル型無段変速ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃを通過するトルクの大きさ並びに方向が急激に変動する。そして、このトロイダル型無段変速ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、通過するトルク（通過トルク）の大きさに応じて構成各部材が、このトルクの方向に応じた方向に、変位若しくは弾性変形する。そして、この変位若しくは弾性変形に応じて、上記トロイダル型無段変速ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃの変速比が変化する、所謂トルクシフトが発生する。
【０００５】
従って、何らの対策も施さない場合には、上記無段変速装置のモード切換時に、上記トルクシフトにより、無段変速装置全体としての変速比が急変動する。この様な変速比の急変動が発生すると、変速ショックが発生し、運転者を初めとする乗員に不快感を与える為、好ましくない。これに対して、モード切換時に於ける変速比の急変動を防止する技術が、特許文献４〜８に記載されて、従来から知られている。
【０００６】
これら各特許文献４〜８に記載された技術により、上記無段変速装置のモード切換時に於ける変速ショックを相当程度は軽減できる。但し、上記トルクシフトに基づく変速ショックは、上記無段変速装置として宿命的なものであり、完全になくす事は、現状では難しい。特に、変速動作を素早く行なおうとする程、上記変速ショックを低く抑える事が難しくなる。例えば、特許文献８に記載された従来技術の場合、低速モードと高速モードとの切換時に、低速用、高速用両クラッチにより同時に動力の伝達が行なわれる瞬間を設定する。即ち、低速用クラッチと高速用クラッチとのうちの一方のクラッチでそれまで接続されていなかったクラッチの接続を開始するのに先立って、トロイダル型無段変速ユニットの変速比を調節する事により、上記一方のクラッチを介して接続される１対の部材同士の回転速度を略一致させる。次いで、この一方のクラッチの接続を開始し、この一方のクラッチの動力伝達が開始されてから、それまで接続されていた他方のクラッチの接続を断つ作業を開始する。この様にして、上記一方のクラッチが動力伝達を始めてから上記他方のクラッチの接続が断ち切られる迄の間に、これら両クラッチにより同時に動力の伝達が行なわれる瞬間を設定する。
【０００７】
この様な特許文献８に記載された技術によれば、モード切換時に発生する、トルクシフトに基づく変速ショックを十分に低く抑える事が可能ではあるが、モード切換に或る程度の時間が必要になる。この理由は、低速用、高速用両クラッチを接続する為には、「クラッチ制御弁の開放→クラッチ装置の油圧室内への作動油の送り込み（送り込み完了以前には油圧は上昇しない）→クラッチ板による動力伝達開始」と言った行程が必要になる為である。上記油圧室内に圧油を送り込む為のポンプの吐出流量、上記クラッチ制御弁の定格流量、油圧回路中の油路及び上記油圧室等の容積等には、設計的な制約があり、上述の様な行程で行なうクラッチ接続には、或る程度の時間を要する事は避けられない。勿論、上記モード切換の間は、無段変速装置の変速比は固定のままである（モード切換の間に変速比を変える事はできない）。トルクシフトに基づく変速ショック低減の為の技術として従来から知られている他の技術の場合も、この変速ショックを十分に低減する為には、モード切換に要する時間が長くなる事が避けられない。従って、素早い変速を行なう面からは、上記トルクシフトに基づく変速ショック低減の為の技術は不利である。
【０００８】
一方、自動車用の無段変速装置の場合、自動変速を行なう場合には、変速比を連続的に変化させるが、運転者の意思で変速比を有段式に変化させる、所謂マニュアルモードを設ける事も、広く行なわれている。例えば、トロイダル型無段変速機の分野でも、実現可能な変速比を分割し、６段乃至は８段の変速操作を、運転者の意思で行なえる様にする事が、既に行なわれている。従来から行なわれているのは、トロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットと組み合わせた無段変速装置ではない（トロイダル型無段変速ユニット単体として構成した自動変速機である）が、この無段変速装置を自動車用自動変速機として実施する場合にも、上記マニュアルモードを設定する事が考えられる。但し、運転者がマニュアルモードを使用する場合には、素早い変速動作を期待する場合が多く、変速ショック低減の為の一時的な現象とは言え、変速動作が遅れる事は好ましくない。即ち、例えば、運転者は、２速から３速に変速した直後に、４速への変速動作を行なう場合があるが、この３速と４速との間で低速モードから高速モードへの切換が行なわれると、上記４速への変速動作を行なっても、実際に変速が行なわれるまでに時間的遅れを生じる。この様な変速遅れは、運転者に違和感を与え、無段変速装置の商品価値を低下させる為、好ましくない。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２２０７１９号公報
【特許文献２】特開２００３−３０７２６６号公報
【特許文献３】特開２００２−１３９１２４号公報
【特許文献４】特開平１１−１０８１４７号公報
【特許文献５】特開平１１−１０８１４８号公報
【特許文献６】特開２００３−１１３９３５号公報
【特許文献７】特開２００３−１９４２０７号公報
【特許文献８】特開２００５−２９１４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、トロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットとを組み合わせた無段変速装置にマニュアルモードを設定した場合に、運転者に与える違和感を最小限に抑えつつ、低速モードと高速モードとの切換を含む変速動作を素早く行なえる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の無段変速装置は、前述した従来から知られている無段変速装置と同様に、入力軸と出力軸との間に設けたトロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットとをクラッチ装置を介して組み合わせて成る。そして、このクラッチ装置は、上記入力軸と上記出力軸との間の減速比を大きくする低速モードを実現する際に接続されて、同じく小さくする高速モードを実現する際に接続を断たれる低速用クラッチと、この高速モードを実現する際に接続されて上記低速モードを実現する際に接続を断たれる高速用クラッチと、これら各クラッチの断接状態を切り換える制御器とから成る。又、この制御器は、これら各クラッチの断接を制御する事により、変速状態を上記低速モードと上記高速モードとのうちの何れかのモードにするものである。
【００１２】
特に、本発明の無段変速装置に於いては、上記制御器は、上記入力軸と上記出力軸との間の減速比を、それぞれが予め設定された互いに異なる減速比である複数段の値に保持する機能を有する。又、運転者の操作に基づいて、保持された減速比を変更する機能を有する。そして、上記減速比に関する複数段の値のうちの何れかの値を、上記低速モードと上記高速モードとを切り換える際の減速比に一致させている。このモード切換の際の減速比に一致する、上記複数段の値のうちの何れかの値としては、前述した様に、６段乃至は８段の変速操作を実現可能とする場合で、２速乃至３速程度に設定する。又、この場合に、モード切換は、当該一致させた減速比の変速段（２速乃至３速）から運転者が変速（シフトアップ、シフトダウン）した際（変速した瞬間）に行なう事ができる。即ち、運転者が当該変速段（２速乃至３速）に変速（シフトアップ、シフトダウン）し、実際の減速比が当該一致させた減速比に達すれば、モード切換を行なう事ができる。但し、この状態では行なわず、上記運転者が当該変速段（２速乃至３速）から変速（シフトアップ、シフトダウン）する際にモード切換を行なう様にする事もできる（モード切換のタイミングは、上記減速比を一致させた変速段のシフトアップ側、シフトダウン側の何れに設定しても良い）。又、シフトアップ時よりもシフトダウン時に素早い変速動作を行なう事が乗り心地性能の確保を図れる車両の場合には、当該変速段（２速乃至３速）では低速モードとなる様に（低速用クラッチを接続する様に）設定する事もできる。
【００１３】
上述の様な本発明を実施する場合に、より具体的には、請求項２に記載した様に、上記制御器に、運転者の操作に基づいて入力軸と出力軸との間の減速比を、複数段に設定した値のうちの何れかの値に変更する第一の機能と、この減速比を運転者の操作に基づかずに走行状態に応じて自動的に変更する第二の機能とを持たせる。
そして、上記制御器は、上記第一の機能により減速比を変更する状態で、低速用クラッチと高速用クラッチとを同時に接続する瞬間を出現させずに低速モードと高速モードとの切換を行なう。
又、上記制御器は、上記第二の機能により減速比を変更する状態でこれら低速モードと高速モードとの切換を行なう場合に、上記低速用クラッチと上記高速用クラッチとのうちの一方のクラッチでそれまで接続されていなかったクラッチの接続を開始するのに先立って、トロイダル型無段変速ユニットの変速比を調節する事により、上記一方のクラッチを介して接続される１対の部材同士の回転速度を略一致させてから、この一方のクラッチの接続を開始する。そして、この一方のクラッチの動力伝達が開始されてから、それまで接続されていた他方のクラッチの接続を断つ事により、上記一方のクラッチが動力伝達を始めてからこの他方のクラッチの接続が断ち切られる迄の間に、これら両クラッチにより同時に動力の伝達が行なわれる瞬間を設定する。
【発明の効果】
【００１４】
上述の様に構成する本発明の無段変速装置によれば、トロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットとを組み合わせた無段変速装置にマニュアルモードを設定した場合に、運転者に与える違和感を最小限に抑えつつ、低速モードと高速モードとの切換を含む変速動作を素早く行なえる構造を実現できる。
即ち、本発明の無段変速装置の場合には、低速モードと高速モードとの切換時にトルクシフトに基づく変速ショックが発生しても、発生する瞬間は、運転者が自らの意思で変速操作を行なった瞬間に一致する。一般的な手動変速機の場合も、クラッチ接続をていねいに行なわない限り、或る程度の変速ショックは発生するので、変速動作と同時に発生する変速ショックは、変速動作を行なっていない状態で変速ショックが発生する場合に比べて、運転者に与える違和感が小さい。従って、上記低速モードと高速モードとの切換時に、特に変速ショックを低減する為の動作を行なわなくても、運転者に与える違和感を少なくできる。この為、上記モード切換に要する時間を短くして、運転者が行なう変速動作と、実際に変速される瞬間との間に、時間的遅れが発生する事を防止して、無段変速装置の商品価値の向上を図れる。
【００１５】
尚、本発明の無段変速装置を実施する場合には、上記マニュアルモードを設定した場合でも、減速比を運転者の操作に基づかずに走行状態に応じて自動的に変更するオートモードも設定すると考えられる。この様なオートモードでの減速比調節は、運転者の変速操作に基づかずに行なわれるので、このオートモードでの運転時に上記低速モードと高速モードとの切換が行なわれ、トルクシフトに基づく変速ショックが発生すると、運転者に違和感を与える。これに対して、請求項２に記載した構造によれば、本発明の効果を担保しつつ、上述の様な、オートモードでの違和感の発生を防止できる。即ち、上記請求項２に記載した構造の場合には、上記マニュアルモードを選択した状態では、低速用クラッチと高速用クラッチとを同時に接続する瞬間を出現させずに、上記低速モードと上記高速モードとの切換を行なう為、これら両モード同士の切換に要する時間を短縮できる。これに対して、上記オートモードを選択した状態では、前述の特許文献８に記載した様に、上記低速用クラッチと上記高速用クラッチとを同時に接続する瞬間を出現させつつ、上記低速モードと上記高速モードとの切換を行なう為、上記トルクシフトに基づく変速ショックを抑えられる。
【００１６】
尚、上記オートモードを選択した状態での、上記低速モードと上記高速モードとの切換時には、上記低速用クラッチと上記高速用クラッチとが何れも接続されるので、トロイダル型無段変速ユニットを通過するトルクはゼロ若しくは僅少になる。一方、このトロイダル型無段変速ユニットでトルクを伝達する際には、トラクション部の面圧を確保する為に、押圧装置により、入力側、出力側各ディスクの軸方向側面と各パワーローラの周面に押し付ける必要がある。上記押圧装置として油圧式のものを使用した場合、上記低速モードと上記高速モードとの切換時には、上記押圧装置の油圧室内に導入する油圧を低く抑えられて、油圧発生の為のポンプロスを低減し、無段変速装置全体としての効率の向上を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の特徴は、トロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットとをクラッチ装置を介して組み合わせて成る無段変速装置に、運転者の操作に基づいて減速比を変更するマニュアルモードを設定した場合に、運転者に与える違和感を最小限に抑えつつ、変速動作を素早く行なえる構造を実現する点にある。図面に表れる構造に就いては、前述の図１〜３に示した構造を含め、従来から知られている無段変速装置と同様であるから、図示並びに説明は省略する。
【００１８】
尚、マニュアルモード状態で低速モードと高速モードとの切換を行なう場合には、低速用、高速用両クラッチが何れも接続を断たれた状態を出現させるが、この状態で、トロイダル型無段変速ユニットの変速比は、トルクシフトを考慮しつつ、次に実現すべきモード（低速モード又は高速モード）に見合う変速比にする事が好ましい。低速モードから高速モードに切り換える場合と、高速モードから低速モードに切り換える場合とで、モード切換時に調節するトロイダル型無段変速ユニットの変速比を変える事が難しい場合には、何れの切り換え状態で変速ショックを低く抑える方が、違和感を少なくできるかにより、上記変速比の値を設定する。例えば、高速モードから低速モードに切り換える場合の変速ショックを低く抑える方が、違和感の低減を図れる（乗り心地を向上させられる）場合には、低速用、高速用両クラッチが何れも接続を断たれた状態で上記トロイダル型無段変速機の変速比を、低速モードを実現する為の値とする。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明を実施する無段変速装置の構造に就いても、図１〜３に記載したものに限定されない。即ち、本発明は、入力軸と出力軸との間に設けたトロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットとをクラッチ装置を介して組み合わせて成り、このクラッチ装置により低速モードと高速モードとを切り換える構造であれば、実施可能である。例えば、本発明は、トロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットとを組み合わせる事により、クラッチの切換なしで、後退から停止更には前進状態までを実現する、ギヤード・ニュートラル型と呼ばれる無段変速装置に適用できる。又、本発明は、トロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットとを組み合わせる事により、低速走行時にはトロイダル型無段変速ユニットのみで動力を伝達し、高速走行時には遊星歯車式変速ユニットにより主動力を伝達すると共にトロイダル型無段変速ユニットにより変速比の調節を行なわせる、所謂パワー・スプリット型と呼ばれる無段変速装置に組み込んだ構造にも適用できる。更には、トロイダル型無段変速ユニットも、図示の様なハーフトロイダル型のものに限らず、フルトロイダル型のものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の対象となる無段変速装置の第１例を示す略断面図。
【図２】同第２例を示す半部略断面図。
【図３】同第３例を示す略断面図。
【符号の説明】
【００２１】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  トロイダル型無段変速ユニット
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ  第一組の遊星歯車式変速ユニット
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ  第二組の遊星歯車式変速ユニット
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ  第三組の遊星歯車式変速ユニット
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ  高速用クラッチ
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ  低速用クラッチ
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ  入力軸
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ  出力軸
【図１】
2007298097.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007298097.tif 000005