(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力回転数と出力回転数との比率である入出力回転数比を連続的に変化させることのできる無段変速機構と歯車変速機構とを含み、かつ前記入出力回転数比が増大することに伴って変速比が増大する第一の変速モードと前記入出力回転数比が増大することに伴って変速比が低下する第二の変速モードとを選択的に設定できる無段変速機の制御装置において、
前記各変速モードに共通する変速比もしくは該変速比に近似する変速比を経由する緩衝変速制御を介することなく一方の変速モードで設定される変速比から他方の変速モードで設定される変速比に変速する飛び変速を制限する飛び変速制限条件の成立を判断する飛び変速制限条件成立判断手段と、
前記飛び変速制限条件成立判断手段による判断結果に応じて前記飛び変速を許可もしくは禁止する許可・禁止手段と
を備え、
前記飛び変速制限条件成立判断手段は、前記無段変速機が連結されかつ変速時にトルクが一時的に低下するように制御されるエンジンのトルクを制御できない状態か否かを判断する手段を含み、
前記許可・禁止手段は、前記エンジンのトルクを制御できない状態であることが前記飛び変速制限条件成立判断手段が判断した場合に前記飛び変速を禁止する手段を含む
ことを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項２】
前記飛び変速制限条件成立判断手段は、排ガス浄化触媒の負荷が過剰であること、エンジン水温が低いこと、バッテリー電圧が低いこと、前記エンジンの点火時期の遅角制御の頻度が高いことのいずれかの場合を、前記エンジンのトルクを制御できない状態と判断する手段を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の制御装置。
【請求項３】
入力回転数と出力回転数との比率である入出力回転数比を連続的に変化させることのできる無段変速機構と歯車変速機構とを含み、かつ前記入出力回転数比が増大することに伴って変速比が増大する第一の変速モードと前記入出力回転数比が増大することに伴って変速比が低下する第二の変速モードとを選択的に設定できる無段変速機の制御装置において、
前記各変速モードに共通する変速比もしくは該変速比に近似する変速比を経由する緩衝変速制御を介することなく一方の変速モードで設定される変速比から他方の変速モードで設定される変速比に変速する飛び変速を制限する飛び変速制限条件の成立を判断する飛び変速制限条件成立判断手段と、
前記飛び変速制限条件成立判断手段による判断結果に応じて前記飛び変速を許可もしくは禁止する許可・禁止手段と
を備え、
前記飛び変速制限条件成立判断手段は、前記無段変速機構の油温が所定値より低いことにより前記飛び変速を制限する判断を成立させる手段を含み、
前記許可・禁止手段は、前記無段変速機構の油温が所定値より低いことにより前記飛び変速を制限する判断が前記飛び変速制限条件成立判断手段で成立した場合に前記飛び変速を禁止する手段を含む
ことを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項４】
所定の変速比を設定することを制限することが要求される変速比制限条件の成立を判断する変速比制限条件成立判断手段と、
その変速比制限条件が成立したことが前記変速比制限条件成立判断手段によって判断された場合に、前記変速モードのうち制限するべき変速比が含まれる変速モードの設定を禁止する変速モード禁止手段と
を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無段変速機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機の制御装置に関し、特に変速比と変速モードとを変更できるように構成された無段変速機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の変速機に用いられる無段変速機構として、従来、ベルト式のものやトラクション式（トロイダル式）のものなどが知られている。これらの無段変速機構は、変速比を連続的に変化させるために、トルクの伝達を、ベルトやパワーローラなどの伝動部材とプーリーやディスクなどの回転体との間の摩擦力や油膜のせん断力などによっておこなうように構成されている。そのため、伝達できるトルクが制約されたり、また変速比が大きい場合や反対に小さい場合に動力の伝達効率が低下し、さらには実用上設定可能な変速比が制限されるなどの問題がある。
【０００３】
そこで従来、無段変速機構を単独で使用して変速機を構成せずに、遊星歯車機構などの歯車機構を併用して変速機を構成することがおこなわれている。その一例が特表平１１−５０４４１５号公報に記載されている。この公報に記載された変速機の一例を簡単に説明すると、無段変速機構の駆動プーリーがエンジンに連結されるとともに、従動プーリーが遊星歯車機構のサンギヤに連結されている。そのサンギヤと同心円上に配置されているリングギヤが出力軸に連結され、さらにサンギヤとリングギヤとに噛合しているピニオンギヤを保持したキャリヤが、歯車機構およびクラッチを介して入力軸に連結されている。また、その遊星歯車機構の全体を一体化して回転させるために遊星歯車機構における所定の二つの回転要素を選択的に連結するいわゆる一体化クラッチが設けられている。
【０００４】
したがって遊星歯車機構の全体を一体化した場合には、エンジンの出力トルクが無段変速機構を介して遊星歯車機構および出力軸に伝達され、その結果、無段変速機構で設定した変速比が、変速機の全体としての変速比になる。これに対して、無段変速機構の出力トルクをサンギヤに伝達する一方、入力軸から前記歯車機構を介してキャリヤにトルクを伝達すると、無段変速機構で設定される変速比が大きくなるのに従ってサンギヤの回転数がキャリヤの回転数より小さくなるので、出力回転数であるリングギヤの回転数がキャリヤの回転数より増大する。
【０００５】
このように、上記の公報に記載された変速機では、無段変速機構における変速比が増大することに応じて変速機の全体としての変速比が増大する変速の形態（変速モード）と、無段変速機構における変速比が増大することに応じて変速機の全体としての変速比が低下する変速の形態（変速モード）とを設定することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機の利点は、内燃機関を動力源とする車両の変速機として使用した場合に、内燃機関の回転数を任意に設定して燃費の向上を図ることができる点にある。しかしながら、変速機を搭載した車両に対する要求は、燃費が良いことだけではないのであって、動力性能やドライバビリティあるいは乗り心地などが良好であることも要求される。そのため、無段変速機で設定する変速比は、燃費以外の要請から設定する場合もあり、そのような制御は、例えば高車速側の変速比（小さい変速比）を禁止することにより実行することがある。
【０００７】
上記の公報に記載された従来の無段変速機においてこのような変速比の制限制御を実行する場合、変速比を実質的に変更するのは無段変速機構による入出力回転数比であるから、無段変速機構における入出力回転数比を制限することになる。しかしながら、上記の無段変速機構と遊星歯車機構とを含む変速機では、二種類の変速モードが可能であることにより、特定の入出力回転数比に対して二つの変速比が可能である。そのため、制限する変速比によっては、制限されたことによる変速比の限界値が、一方の変速モードに僅かに入っていて、設定可能な変速比が制限されているにもかかわらず、走行中に変速比の変更と変速モードの切り換えとを繰り返しおこなわなければならない事態が生じ、その結果、変速制御が複雑になったり、あるいは変速比が制限されて通常とは異なる駆動状態となることに加えて、変速に伴うショックが悪化するなどの可能性があった。
【０００８】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、変速モードの変更可能な無段変速機における変速の制限を、動力性能やドライバビリティなどを損なうことなく実行することのできる制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、所定の条件の成立に応じて、変速比の制限に替えて特定の変速モードを禁止し、また変速モードの変更を伴って変速比がステップ的に変化する変速を禁止するように構成したことを特徴とするものである。より具体的には、請求項１の発明は、入力回転数と出力回転数との比率である入出力回転数比を連続的に変化させることのできる無段変速機構と歯車変速機構とを含み、かつ前記入出力回転数比が増大することに伴って変速比が増大する第一の変速モードと前記入出力回転数比が増大することに伴って変速比が低下する第二の変速モードとを選択的に設定できる無段変速機の制御装置において、前記各変速モードに共通する変速比もしくは該変速比に近似する変速比を経由する緩衝変速制御を介することなく一方の変速モードで設定される変速比から他方の変速モードで設定される変速比に変速する飛び変速を制限する飛び変速制限条件の成立を判断する飛び変速制限条件成立判断手段と、前記飛び変速制限条件成立判断手段による判断結果に応じて前記飛び変速を許可もしくは禁止する許可・禁止手段とを備え、前記飛び変速制限条件成立判断手段は、前記無段変速機が連結されかつ変速時にトルクが一時的に低下するように制御されるエンジンのトルクを制御できない状態か否かを判断する手段を含み、前記許可・禁止手段は、前記エンジンのトルクを制御できない状態であることが前記飛び変速制限条件成立判断手段が判断した場合に前記飛び変速を禁止する手段を含むことを特徴とする制御装置である。
【００１０】
したがって請求項１の発明では、第一の変速モードと第二の変速モードとが可能であるから、変速モードを切り換えると変速比がステップ的に変化する。このような変速の仕方が飛び変速である。これに対して各変速モードに共通する変速比が存在し、その共通する変速比が設定されている状態で変速モードを切り換えても変速比が変化しない。この共通する変速比もしくはこれに近似する変速比を経由させて実行する変速制御が緩衝変速制御である。請求項１の発明では、上記の飛び変速を制限する条件が成立しているか否かが判断される。その条件は、変速時にトルクが一時的に低下させられるエンジンのトルクの制御ができない状態である。そして、その条件が成立している場合には、飛び変速が禁止されて緩衝変速制御を介した変速が実行され、また反対に前記条件が成立していない場合には、飛び変速が許可される。その結果、変速比をステップ的に変化させる変速制御が抑制され、ドライバビリティなどの悪化が防止もしくは抑制される。また、許可された場合には、動力性能が要求に応じたものとなる。
【００１１】
また、請求項１の発明における前記飛び変速制限条件成立判断手段により判断される制限条件すなわちエンジンのトルクを制御できない状態には、請求項２に記載されているように、排ガス浄化触媒の負荷が過剰であること、エンジン水温が低いこと、バッテリー電圧が低いこと、前記エンジンの点火時期の遅角制御の頻度が高いことのいずれかを含むことができる。
さらに、請求項３の発明は、入力回転数と出力回転数との比率である入出力回転数比を連続的に変化させることのできる無段変速機構と歯車変速機構とを含み、かつ前記入出力回転数比が増大することに伴って変速比が増大する第一の変速モードと前記入出力回転数比が増大することに伴って変速比が低下する第二の変速モードとを選択的に設定できる無段変速機の制御装置において、前記各変速モードに共通する変速比もしくは該変速比に近似する変速比を経由する緩衝変速制御を介することなく一方の変速モードで設定される変速比から他方の変速モードで設定される変速比に変速する飛び変速を制限する飛び変速制限条件の成立を判断する飛び変速制限条件成立判断手段と、前記飛び変速制限条件成立判断手段による判断結果に応じて前記飛び変速を許可もしくは禁止する許可・禁止手段とを備え、前記飛び変速制限条件成立判断手段は、前記無段変速機構の油温が所定値より低いことにより前記飛び変速を制限する判断を成立させる手段を含み、前記許可・禁止手段は、前記無段変速機構の油温が所定値より低いことにより前記飛び変速を制限する判断が前記飛び変速制限条件成立判断手段で成立した場合に前記飛び変速を禁止する手段を含むことを特徴とする無段変速機の制御装置である。
そして、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、所定の変速比を設定することを制限することが要求される変速比制限条件の成立を判断する変速比制限条件成立判断手段と、その変速比制限条件が成立したことが前記変速比制限条件成立判断手段によって判断された場合に、前記変速モードのうち制限するべき変速比が含まれる変速モードの設定を禁止する変速モード禁止手段とを更に備えていることを特徴とする無段変速機の制御装置である。
【００１２】
したがって請求項２の発明では、エンジンのトルクの制御が制限されている場合、例えば排ガス浄化触媒の負荷が過剰であること、エンジン水温が低いこと、バッテリー電圧が低いこと、前記エンジンの点火時期の遅角制御の頻度が高いことの判断が成立した場合に、飛び変速が制限される。
また、請求項３の発明では、油温が所定値より低い場合には、飛び変速が制限される。
さらに、請求項４の発明では、所定の変速比制限条件が成立した場合、制限された変速比を設定するいずれかの変速モード自体が禁止される。その結果、上記のように変速比が制限される状況では、いずれかの変速モード内での変速比の変更制御よりも複雑な制御である変速モードの切り換え制御が発生しないので、動力性能やドライバビリティの悪化を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とする車両における駆動系統（パワートレーン）の一例について図２を参照して説明する。ここに示す例では、内燃機関（エンジン）１の出力側に連結された変速機２が、ベルト式の無段変速機構３と歯車変速機構としてのシングルピニオン型遊星歯車機構４とを主体として構成されている。ここで、エンジン１は、要は、燃料を燃焼して動力を出力する動力装置であって、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、天然ガスエンジンなどを採用することができ、またモータあるいはモータ・ジェネレータと併用されたものであってもよい。また、このエンジン１は、スロットル開度などの負荷を電気的に制御できるように構成されており、その一例として電子スロットルバルブを備えたエンジン１が使用されている。
【００１４】
そのエンジン１の出力軸と同一軸線上に入力軸（すなわち入力部材）５が配置され、その入力軸５とエンジン１とがダンパー６を介して連結されている。すなわちエンジン１の出力軸と入力軸５とは、常時、共に回転するように構成されている。
【００１５】
その入力軸５に無段変速機構３における一方の回転体である駆動プーリー７が取り付けられている。この駆動プーリー７は、固定シーブに対して可動シーブを軸線方向に移動させて両者の間隔すなわち溝幅を大小に変化させるように構成されている。なお、その可動シーブは、固定シーブに対してエンジン１とは反対側（すなわち図２での左側）に配置されている。それに伴って可動シーブを軸線方向に前後動させるためのアクチュエータ８が、可動シーブの背面側（図２での左側）に配置されている。
【００１６】
また、無段変速機構３における他方の回転体である従動プーリー９が、上記の駆動プーリー７と平行に配置されている。この従動プーリー９は、上記の駆動プーリー７と同様の構成であって、固定シーブと可動シーブとを有し、その可動シーブをアクチュエータ１０によって前後動させて溝幅を変更するように構成されている。なお、各プーリー７，９の溝幅は、一方が増大することに伴って他方が減少するように制御され、その際にそれぞれのプーリー７，９の軸線方向での中心位置が変化しないようにするために、従動プーリー９におけるアクチュエータ１０は、駆動プーリー７におけるアクチュエータ８とは軸線方向で反対側すなわち図２での右側に配置されている。
【００１７】
そして、これらのプーリー７，９に伝動部材であるベルト１１が巻掛けられている。したがって、各プーリー７，９の溝幅を互いに反対方向に変化させることにより、これらのプーリー７，９に対するベルト１１の巻掛け有効径が変化して入力回転数と出力回転数との比率である入出力回転数比γが連続的に変化するようになっている。また、従動プーリー９に対してトルクを入出力するために、その従動プーリー９に中間軸１２が取り付けられている。
【００１８】
つぎに、遊星歯車機構４について説明すると、図２に示す遊星歯車機構４は、外歯歯車であるサンギヤ１３と、そのサンギヤ１３に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１４と、これらのサンギヤ１３とリングギヤ１４とに噛合したピニオンギヤを自転および公転自在に保持したキャリヤ１５とを回転要素とするものであって、上記の各プーリー７，９の中心軸線の間、すなわち入力軸５と中間軸１２との間に配置されている。
【００１９】
その遊星歯車機構４の中心軸線に沿って出力軸１６が貫通して配置されている。その出力軸１６の一方の端部が、ベルト１１側に延びており、その端部と前記リングギヤ１４とが、コネクティングドラムなどの適宜の連結部材によって一体的に連結されている。またそのリングギヤ１４とサンギヤ１３とを選択的に連結する直結クラッチＣd が設けられている。すなわちこの直結クラッチＣd は、遊星歯車機構４における２つの回転要素を連結して遊星歯車機構４の全体を一体化して回転させるためのものである。
【００２０】
前記サンギヤ１３を一体化させてある中空軸が出力軸１６の外周側に回転自在に嵌合されている。その中空軸の一方の端部が、前記直結クラッチＣd とは反対側に延びており、その中空軸の端部にその中空軸と前記中間軸１２を連結するギヤ対１７Ａ，１７Ｂが設けられている。なお、このギヤ対１７Ａ，１７Ｂは、中間軸１２から中空軸に向けては減速機構となるように構成されている。
【００２１】
また、前記入力軸５の外周に駆動歯車１８Ａが回転自在に嵌合されており、この駆動歯車１８Ａと入力軸５とを選択的に連結するクラッチＣh が設けられている。この駆動歯車１８Ａに噛合した従動歯車１８Ｂが、前記中空軸の外周側に回転自在に嵌合されている。これらのギヤ対１８Ａ，１８Ｂは、駆動歯車１８Ａから従動歯車１８Ｂに向けて増速機構となるように構成されている。すなわち、駆動歯車１８Ａが従動歯車１８Ｂより大径に形成されている。より具体的には、前述したギヤ対１７Ａ，１７Ｂのギヤ比をαとした場合、この駆動歯車１８Ａと従動歯車１８Ｂとからなるギヤ対のギヤ比は、（γmin ×α）に設定されている。なお、γmin は無段変速機構３で設定される入出力回転数比γの最小値である。
【００２２】
したがって、無段変速機構３および第１のギヤ対１７Ａ，１７Ｂを介してサンギヤ１３にトルクを伝達し、かつ第２のギヤ対１８Ａ，１８Ｂを介してキャリヤ１５にトルクを伝達した場合には、サンギヤ１３とキャリヤ１５とが同速度で回転し、遊星歯車機構４の全体が一体となって回転する。これは、前述した直結クラッチＣd を係合させている状態と同じである。
【００２３】
そして、その従動歯車１８Ｂが遊星歯車機構４におけるキャリヤ１５に連結され、またその従動歯車１８Ｂおよびキャリヤ１５を選択的に固定する固定手段としてのブレーキＢr が設けられている。このブレーキＢr は、図２に示す例では、摩擦式のブレーキすなわち湿式多板ブレーキが使用されている。なお、このブレーキＢr は摩擦式であればよく、したがってバンドブレーキであってもよい。また、このブレーキＢr は、要は、キャリヤ１５の回転を選択的に止めることができればよいので、クラッチＣh もしくは駆動ギヤ１８Ａを固定するように、入力軸５と同一軸線上に配置してもよい。
【００２４】
さらに、前記出力軸１６の他方の端部すなわちベルト１１とは反対側に延びた端部には、出力ギヤ（すなわち出力部材）１９が取り付けられており、この出力ギヤ１９が例えばフロントディファレンシャル２０のリングギヤ２１に噛合し、フロントディファレンシャル２０に対してトルクを出力するように構成されている。
【００２５】
なお、上記の直結クラッチＣd およびクラッチＣh ならびにブレーキＢr は、一例として油圧によって動作する構成のものが採用されており、したがって特には図示しないが、これらの係合解放機構を制御する油圧制御装置が設けられている。また、これらの係合解放機構の係合・解放状態を制御するとともに、無段変速機構３で設定する入出力回転数比γを制御するための電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）２２が設けられている。この電子制御装置２２は、マイクロコンピュータを主体として構成されたものであって、制御データとして各種の検出信号が入力され、それらの入力信号および予め記憶しているデータならびにプログラムに従って、以下に説明する変速モードの切り換えや変速制御を実行するようになっている。
【００２６】
ここで、電子制御装置２２に入力されている制御データの例を挙げると、図３に示すように、エンジン水温（Ｅ／Ｇ水温）、キックダウンスイッチ（ＫＤ  ＳＷ）の信号、シフトレバー（図示せず）によって選択した変速レンジを示す信号（レバー信号）、マニュアル操作で変速比もしくは変速段を選択もしくは制限するスイッチからの信号（例えばステアマチック信号）、車速、無段変速機構３の油温（ＣＶＴ油温）、その他の信号が電子制御装置２２に入力されている。なお、キックダウンスイッチとは、図示しないアクセルペダルを最大限近くまで踏み込んだ場合にオン動作させられるスイッチであって、このキックダウンスイッチがオン動作することによる出力信号によって、要求出力量の大きいことを判断することができる。
【００２７】
また、変速レンジとは、後進段を設定するリバース（Ｒ）レンジ、出力軸トルクを発生させないパーキング（Ｐ）レンジおよびニュートラル（Ｎ）レンジ、前進走行するためのドライブ（Ｄ）レンジ、エンジンブレーキを効かせるブレーキ（Ｂ）レンジである。さらに、前記その他の信号には、アクセル開度、スロットル開度、変速機２の入出力回転数、前記各プーリー７，９の回転数などの検出信号が含まれる。さらに、後述するエンジン電子制御装置からエンジントルク制御の可否信号が入力される。
【００２８】
また、動力源の出力すなわち上記のエンジン１の負荷を電気的に制御するための電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）２３が設けられている。このエンジン用の電子制御装置２３は、上記の変速機用電子制御装置２２と同様にマイクロコンピュータを主体として構成されたものであって、この電子制御装置２３は、例えば、アクセル開度などで表される出力要求量と車速などの走行状態とを含む制御データに基づいて目標トルクを求め、出力トルクがその目標トルクとなるようにエンジン１の負荷を設定する制御である。そして、上記の各電子制御装置２２，２３は相互にデータ通信可能に接続されている。
【００２９】
上述した無段変速機構３および遊星歯車機構４を有する変速機２では、無段変速機構３のみの変速作用で変速比を設定する変速モード、すなわち無段変速機構３における入出力回転数比γの増大・減少に応じて変速機２の変速比が増大・減少する変速モード（仮にダイレクトモードあるいはＬモードという）と、無段変速機構３の変速作用と遊星歯車機構４の変速作用との両方で変速比を設定する変速モード、すなわち無段変速機構３における入出力回転数比γが増大・減少すると、それとは反対に変速機２の変速比が変化する変速モード（仮に動力循環モードあるいはＨモードという）との２つの変速モードでの変速をおこなうことができる。これらの変速モードについて、上記の変速機２の変速作用と併せて説明する。
【００３０】
先ず、エンジン１を始動する場合、各クラッチＣd ，Ｃh およびブレーキＢr を解放状態（すなわち非係合状態）としておく。エンジン１によって油圧ポンプ（図示せず）を駆動する構造の場合には、特に制御をおこなうことなくこれらの係合手段が解放状態になるが、蓄圧手段を有する場合や他の動力源で油圧ポンプを駆動するように構成されている場合には、これらの係合手段から排圧して解放状態とする。したがって、入力軸５と駆動歯車１８Ａとが遮断され、かつブレーキＢr が解放していることにより、キャリヤ１５が反力要素および入力要素のいずれとしても機能せず、さらに直結クラッチＣd が解放されて遊星歯車機構４が一体化されていないので、出力軸１６にはトルクが現れない。すなわち、変速機をニュートラル状態にしてエンジン１の始動がおこなわれる。
【００３１】
ついで前進方向への発進は、変速比を可及的に大きくする必要があるので、無段変速機構３における駆動プーリー７の溝幅を最大にしてベルト１１を巻掛ける有効径を最小とし、かつ従動プーリー９の溝幅を最小にしてその有効径を最大にすることにより、その入出力回転数比γの値を最も大きく（γmax ）する。その状態で、直結クラッチＣd を次第に係合させる。すなわち係合油圧を次第に増大させて、解放状態からスリップ状態を経て最終的には完全に係合させる。こうすることにより、そのトルク伝達容量が次第に増大するので、出力軸１６に現れるトルクの変化が滑らかになり、車両がスムースに発進する。
【００３２】
その状態を遊星歯車機構４についての共線図で示せば、図４のとおりである。すなわち直結クラッチＣd が係合することにより、遊星歯車機構４の全体が一体となって回転し、したがってエンジン（Ｅｎｇ）１から無段変速機構（ＣＶＴ）３を介してサンギヤ１３にトルクを伝達すると、出力要素であるリングギヤ１４およびこれに連結されている出力軸１６が入力要素であるサンギヤ１３と同速度で同方向に回転する。したがってこの場合の運転状態は直線Ａで表される。
【００３３】
この状態から無段変速機構３による入出力回転数比γを小さくすれば、すなわち駆動プーリー７の溝幅を次第に小さくして有効径を増大させ、それに伴って従動プーリー９の溝幅を次第に大きくして有効径を減少させれば、遊星歯車機構４に対する入力回転数が相対的に次第に大きくなるとともに、遊星歯車機構４の全体が一体的に回転するので、エンジン１の回転数に対する出力軸Ｃd の回転数が、無段変速機構３での入出力回転数比γの変化に応じて増大する。言い換えれば、車速の変化がない場合、エンジン回転数が、変速比の減少に応じて低下する。このような動作状態の変化は、図４において前記の直線Ａを回転数の増大方向である上側に平行移動させることにより表される。そして、遊星歯車機構４をいわゆる直結状態に設定して無段変速機構３の入出力回転数比γを最小値（最も高速側の値：γmin ）とした状態は、図４の直線Ｂで表される。
【００３４】
このように、直結クラッチＣd を係合させ、かつクラッチＣh を解放した状態がダイレクトモード（Ｌモード）であって、無段変速機構３の入出力回転数比γの変化がそのまま変速機２の全体としての変速比の変化として現れる。
【００３５】
入出力回転数比γを最小値γmin とした状態では、中間軸１２と中空軸との間のギヤ対１７Ａ，１７Ｂのギヤ比αに対して、駆動歯車１８Ａと従動歯車１８Ｂとのギヤ比が（γmin ×α）であるから、駆動歯車１８Ａの回転数がエンジン１の回転数と一致している。したがっていずれの回転部材においても回転変動を生じさせることなく、また出力軸トルクを変化させることなく、クラッチＣh を係合させ、かつ直結クラッチＣd を解放させることができる。この最小の入出力回転数比γmin によって設定される変速比が、各変速モードに共通する変速比であり、その変速比が設定されている状態で変速モードを切り換えても変速比が変化しないので、出力軸トルクが変化することはない。
【００３６】
このようにしてクラッチのいわゆるつかみ替えをおこない、キャリヤ１５をエンジン１の回転数に応じた回転数とするとともに、無段変速機構３によってサンギヤ１３の回転数を変化させることにより、いわゆるオーバードライブ状態を設定することができる。ここでオーバードライブ状態とは、無段変速機構３の単独で設定できる変速比より小さい変速比が設定される状態である。
【００３７】
その状態を図４に直線Ｃで示してあり、キャリヤ１５の回転数をエンジン１の回転数に応じた回転数に維持した状態で、無段変速機構３の入出力回転数比γを増大させてサンギヤ１３の回転数を低下させると、それに従って、出力要素であるリングギヤ１４およびこれに連結されている出力軸１６の回転数が増大する。すなわち変速機の全体としての変速比が更に小さくなり、車速が変化しないとすれば、エンジン回転数が低下する。これは、動力循環（リサーキュレーション）の状態である。
【００３８】
このように、直結クラッチＣd を解放させ、かつクラッチＣh を係合した状態が動力循環モード（Ｈモード）であって、無段変速機構３の入出力回転数比γの変化方向とは反対方向に変速機２の全体としての変速比が変化する。より具体的には、無段変速機構３の入出力回転数比γを増大させることにより、無段変速機構３の単独で設定できる変速比より小さい変速比が設定される。
【００３９】
なお、上述したように、無段変速機構３の入出力回転数比γを最も小さい値γmin に設定した状態では、直結クラッチＣd を解放しても、変速機２の全体が一体回転する。この状態は、ダイレクトモード（Ｌモード）での最も高速側の状態であり、かつ動力循環モード（Ｈモード）での最も低速側の状態であり、各変速モードに共通の変速状態である。言い換えれば、入出力回転数比の最小値γmin が、一方の変速モードから他方の変速モードへの移行点（切替点）となっている。なお、この移行点（切替点）は、前述した各ギヤ対１７Ａ，１７Ｂ，１８Ａ，１８Ｂの各ギヤ比によって決定される。
【００４０】
また、各クラッチＣd ，Ｃh を非係合状態（解放状態）とし、かつブレーキＢr を係合させることにより、後進走行することが可能になる。すなわち、遊星歯車機構４において、ブレーキＢr を係合させることによりキャリヤ１５が固定され、その状態で無段変速機構３を介してサンギヤ１３にトルクが入力されるから、リングギヤ１４が出力要素となってこれに連結されている出力軸１６が、サンギヤ１３とは反対方向に回転する。この状態を図４に直線Ｄで示してある。
【００４１】
上述したダイレクトモード（Ｌモード）および動力循環モード（Ｈモード）ならびに後進状態を設定するための各係合解放機構の係合・解放状態をまとめて示すと、図５のとおりである。この図５において、レンジとは、手動操作によって選択される走行の形態であって、Ｒは後進走行のためのレンジ、Ｐは停車状態を維持するためのレンジ、Ｎはニュートラル状態を設定するためのレンジ、Ｄは前進走行のためのレンジ、Ｂはエンジンブレーキを効かせるレンジをそれぞれ示す。さらに、図５において空欄は解放状態を示し、〇印は係合状態を示す。その係合状態での伝達トルク容量は、例えば油圧を電磁弁（図示せず）によって高低に調整することにより、任意に設定できるようになっている。
【００４２】
上記の変速機２で設定される速度比すなわち入力回転数Ｎi と出力回転数Ｎo との比（Ｎo ／Ｎi ：すなわち変速比の逆数）と無段変速機構３の入出力回転数比γとの関係を示せば、図６のとおりである。上記の変速機２での変速は、アクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度の信号や、設定車速や前方車両との間隔などに基づいて設定するクルーズコントロールシステムからの信号などで現される出力要求量を満たしつつ、エンジン１の回転数が燃費が最小となる最適運転点での回転数となるように、車速やアクセル開度などの走行状態に基づいて実行される。
【００４３】
その変速の形態としては、図６にＧ1 線で示すように各変速モードの中での変速、Ｇ2 線で示すように切替点を越える変速、変更の前後での前記入出力回転数比の値が最小値γmin に近似する変速、図６にＧ3 線で示すように切替点を越える変速、変更の前後のいずれかで入出力回転数比γの値が最小値γmin に近似した値となる変速、図６にＧ4 線で示すように切替点を越える変速であって変更の前後の入出力回転数比の値が共にその最小値γmin から大きく外れる変速がある。
【００４４】
これらの変速の形態のうち、Ｇ1 線で示す形態の変速は、変速モードの切り換えを伴わない変速すなわちクラッチＣd ，Ｃh の係合・解放状態の切り換えを伴わない変速であり、無段変速機構３の入出力回転数比γのみを変更することによって実行される。したがって変速比は連続的に変化し、変速比がステップ的に変化する余地はない。これに対して他の変速の形態において現在の変速比から目標とする変速比に直接変更するとすれば、クラッチＣd ，Ｃh の係合・解放状態を切り換えて変速モードを切り換える変速となり、変速比がステップ的に変化し、この発明における飛び変速となる。
【００４５】
上述した変速モードの切り換え可能な変速機２における飛び変速は、各クラッチＣd ，Ｃh の係合・解放状態を同時に変更することにより実行するが、その場合、両方のクラッチＣd ，Ｃh が過渡的に共に解放した状態になると、パワーオン時にはエンジン回転数が上昇するいわゆる吹き上りが生じ、減速時にはエンジンブレーキが効かなくなる。また反対に両方のクラッチＣd ，Ｃh が共に係合すると、いわゆるロック状態となってショックが発生する。このような事態を未然に回避するためには、各クラッチＣd ，Ｃh の係合および解放のタイミングを正確に制御する必要があり、そのため困難な制御が要求される。
【００４６】
一方、前述した切替点では、変速モードの切り換えすなわち各クラッチＣd ，Ｃh の係合・解放状態を切り換えても出力軸トルクが変化しないので、ショックやエンジン１の吹き上がりを生じることなく変速モードを切り換えることができる。したがって変速モードの切り換えを伴う変速の場合、この切替点で設定される変速比もしくはこれに近似した変速比を経由して変速をおこなうことが好ましい。このような変速制御がこの発明における緩衝変速制御である。しかしながら、この緩衝変速制御では、無段変速機構３の入出力回転数比γを切替点に変更する制御、および変速モードの切り換え制御、目標とする変速比を設定する入出力回転数比γへの変更の各制御をおこなう必要があるので、変速の遅れが生じる可能性がある。
【００４７】
そこでこの発明に係る制御装置は、変速モードの切り換えや飛び変速を可及的に少なくして動力性能やドライバビリティあるいは燃費などが悪化しないように、下記の制御を実行する。図１はその制御例を示すフローチャートであって、先ず、変速比を制限する条件が成立しているか否かが判断される。上記の変速機２における変速比は、基本的には、アクセル開度で代表される出力要求量と車速とに基づいて、エンジン１の回転数が燃費の最少となる回転数となるように制御される。しかしながら、車両に要求される運転状態は、過渡的な要求を含めて、常時燃費が最適となることに限られないのであり、その場合には、上記のいわゆる基本制御に対して変速比を制限する変速制御が実行される。
【００４８】
その変速比制限条件の例として、エンジン水温（Ｅ／Ｇ水温）が判断基準である予め定めた所定値以下か否かが判断される（ステップＳ１）。エンジン１の暖機が完了していない状態では、燃焼効率が悪く、また排ガスの性状も悪いので、暖機を促進する必要があり、またその状態では変速機２の油温が低くて変速制御が所期通りに実行できないなどの理由により、エンジン回転数を高くして暖機を促進する必要がある。このような事情でエンジン水温が低い場合には、エンジン回転数を高くするべく変速比が相対的に大きい値に維持され、高車速側の変速比（相対的に小さい変速比）が制限される。なお、エンジン水温に替えて変速機２の油温やエンジン１の油温を判定することとしてもよい。
【００４９】
また、他の条件としてステアマチック信号が１段以上低速側の変速段を指示する状態（−１段以下）となっているか否かが判断される（ステップＳ２）。マニュアル操作で変速段もしくは変速比を指示する装置として、連続している変速比を複数の段階に区分し、マニュアル操作で高車速側の変速段を禁止し、それより低車速側の変速比を走行状態に基づいて自動的に設定する装置が知られている。この種の装置では、マニュアル操作によって高速側の変速段を１段ずつ制限（禁止）することができ、ステップＳ２ではそのような高速側の変速段の制限（禁止）操作がおこなわれているか否かが判断される。
【００５０】
さらに、変速比の制限条件として、エンジンブレーキレンジ（エンブレレンジ：Ｂレンジ）が選択されているか否かが判断される（ステップＳ３）。前述したように変速比は、出力要求量や車速などに基づいて設定され、したがって高車速ほど変速比が小さくなるが、変速比が小さければ、エンジンなどの動力源を強制的に回転させることに要する力を制動力として作用させるエンジンブレーキ力が小さくなる。エンジンブレーキレンジは、これに対して、マニュアル操作によって高車速側の変速比を禁止することにより、高車速状態であっても変速比を相対的に大きい変速比に制限するレンジであり、こうすることによりエンジンブレーキ力を増大させて制動性が向上する。
【００５１】
またさらに、変速比の制限条件として、登坂路に差し掛かっているか否かが判断される（ステップＳ４）。登坂路を判断する方法は、従来、種々知られており、例えばアクセル開度もしくはスロットル開度に対して加速度が相対的に小さいことによって判断することができる。登坂路を走行している場合、相対的にアクセル開度が大きくなるので、エンジン回転数を高くするために大きい変速比が設定されるが、エンジン回転数を高くすることによって車速が増大すると、エンジン回転数を燃費が最少となる回転数に抑制するように変速比が小さくなる。そうすると、車両の駆動力が低下するために、アクセルペダルが踏み込まれ、再度、変速比が増大させられる。このように、出力要求量と車速となどに基づいて変速比を制御すると、ダウンシフトとアップシフトとが交互に発生し、動力性能やドライバビリティが損なわれることがあり、そこで高車速側の変速比を制限し、相対的に大きい変速比を維持することにより、駆動力を確保すると同時に頻繁な変速を防止することがおこなわれる。
【００５２】
そしてまた、降坂路か否か（ステップＳ５）および降坂路でアクセルペダルが戻されてアクセル開度がゼロになっているか否か（アクセルオフか否か）が判断される（ステップＳ６）。降坂路の判定の方法は、従来、種々知られており、例えば前述した登坂路の判定の方法と同様に、アクセル開度もしくはスロットル開度と加速度とに基づいて判断することができる。降坂路でアクセルペダルが踏み込まれていない場合は、上述したエンジンブレーキを効かせることが好ましく、したがって高車速側の変速比が制限される。
【００５３】
上記のステップＳ１ないしステップＳ４のいずれかで肯定的に判断され、もしくはステップＳ５およびステップＳ６で肯定的に判断された場合には、禁止される変速比すなわち高車速側の変速比を設定するためのＨモードが禁止される（ステップＳ７）。具体的には、ＤレンジもしくはＢレンジが選択されている状態で、直結クラッチＣd が係合状態に維持され、かつクラッチＣh が解放状態に維持される。その結果、変速比は、無段変速機構３の入出力回転数比γを最小値γmin にして設定される変速比より大きい変速比に制限される。
【００５４】
そのため、エンジン水温が低い場合には、エンジン回転数が高くなって暖機が促進され、またステアマチックで変速比を制限している場合には、大きい駆動力を得ることができ、また減速時には大きいエンジンブレーキ力を発生させることができ、さらに登坂時には必要十分な駆動力をすることができると同時に頻繁な変速を回避できる。そして、制動を要する降坂路の走行時にはエンジンブレーキ力を確保することができる。
【００５５】
このようにこの発明の制御装置では、変速比を制限する条件が成立することに伴って変速モードが制限されるので、実効性なく変速モードを切り換えることがなくなる。そのため、前述した飛び変速が生じないので、ショックが悪化することがなく、また前述したいわゆる緩衝変速制御をおこなう必要がないので、変速の応答遅れが生じるなどの不都合を未然に回避することができる。
【００５６】
一方、上述したステップＳ１ないしステップＳ６のいずれにおいても否定的に判断された場合には、Ｈモードが許可される（ステップＳ８）。すなわち変速比を制限する条件が成立していないことにより通常の変速制御が実行される。その状態でキックダウンスイッチがオンか否かが判断される（ステップＳ９）。このキックダウンスイッチは、アクセルペダルをほぼ最大限まで踏み込んだ場合、すなわち出力要求量がほぼ最大限の場合にオン動作して信号を出力するスイッチであるから、このキックダウンスイッチがオンであれば、駆動力を急速に増大させることが要求されていることになり、また反対にオフであれば、そのような要求がないことになる。
【００５７】
そこでステップＳ９で否定的に判断された場合には、飛び変速が禁止される（ステップＳ１０）。言い換えれば、駆動力を急速に増大させる必要がないので、変速モードの切り換えを伴う変速の場合、前述した緩衝変速制御を伴って変速が実行される。例えばＨモードで設定されている変速比からＬモードで設定する変速比に変速する場合、先ず、無段変速機構３の入出力回転数比γが切替点である最小値γmin に向けて変化させられ、その切替点もしくはその近傍でクラッチＣh が解放されるとともに、直結クラッチＣd が係合させられ、さらにその後、目標とする変速比を達成するように入出力回転数比γが変化させられる。したがって変速比のステップ的な変化が生じないので、変速ショックが悪化することがなく、ドライバビリティあるいは乗り心地が良好になる。
【００５８】
これに対してステップＳ９で肯定的に判断された場合には、飛び変速制限条件が成立しているか否かが判断される。その飛び変速制限条件の一例は、エンジントルク（Ｅ／Ｇトルク）が制御できない状態であり、ステップＳ１１ではそのエンジントルクが制御可能か否かが判断される。
【００５９】
ここにおけるエンジントルクの制御とは、クラッチＣd ，Ｃh に掛かるトルクを低下させ、あるいはクラッチＣd ，Ｃh で吸収するエネルギを低下させるために、変速の際に一時的にエンジントルクを低下させる制御を含み、一例として点火時期の遅角制御によってエンジントルクを低下させる制御である。この制御は、例えば排ガス浄化触媒の負荷が過剰であることや、エンジン水温が低いこと、バッテリー端子電圧が低いこと、遅角制御の頻度が高いことなどにより制限されることがあり、したがってステップＳ１１ではそのような制限条件が成立しているか否かが判断される。
【００６０】
また、飛び変速制限条件の他の例は、無段変速機構３の油温が判断基準である所定値より低いことである。飛び変速は、変速モードの切り換えすなわち各クラッチＣd ，Ｃh の係合・解放状態を切り換える制御を伴って変速比を変化させる変速の形態であり、両方のクラッチＣd ，Ｃh の係合・解放状態を適正に制御する必要があるので、作動油の粘性に影響する油温がある程度高いことが要求される。したがってステップＳ１２では無段変速機構３の油温（ＣＶＴ油温）が所定値以上か否かが判断される。
【００６１】
これらステップＳ１１もしくはステップＳ１２で否定的に判断された場合、すなわち飛び変速の制限条件が成立している場合には、ステップＳ１０に進んで飛び変速が禁止される。その結果、クラッチＣd ，Ｃh の制御が適正に実行できない状態での変速モードの切り換えが禁止されるので、変速ショックが悪化したり、あるいはクラッチＣd ，Ｃh の耐久性が低下したりすることを未然に防止することができる。
【００６２】
これに対して、ステップＳ１１およびステップＳ１２で肯定的に判断された場合には、飛び変速が許可される（ステップＳ１３）。すなわち前述した緩衝変速制御を伴わずに、一方の変速モードで設定されている変速比から他方の変速モードで設定される変速比に、変速比を直接変更させる制御が実行される。その結果、駆動力が急速かつ大きく変化し、キックダウンスイッチがオンであることにより表されている出力要求を満たし、動力性能あるいはドライバビリティを良好なものとすることができる。
【００６３】
ここで上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、図１に示すステップＳ１ないしステップＳ６の機能的手段が、請求項４における変速比制限条件成立判断手段に相当し、またステップＳ７の機能的手段が、請求項４における変速モード禁止手段に相当する。さらに、ステップＳ１１およびステップＳ１２の機能的手段が、請求項１ないし３における飛び変速制限条件成立判断手段に相当し、ステップＳ１０およびステップＳ１３の機能的手段が、請求項１ないし３における許可・禁止手段に相当する。
【００６４】
なお、上記の具体例では、変速比制限条件として図１のステップＳ１ないしステップＳ６に示す条件を挙げたが、この発明は上記の具体例に限定されないのであって、この発明における変速比制限条件は、それらの条件のいずれか一つもしくは複数であってもよく、あるいは更に他の条件を付加してもよい。また、この発明における飛び変速制限条件についても同様であって、図１のステップＳ１１およびステップＳ１２のいずれかもしくはこれらに更に他の条件を追加した条件を変速制限条件としてもよい。
【００６５】
さらに、上記の具体例では、ＬモードとＨモードとの二つの変速モードの可能な変速機を対象とする例について説明したが、この発明は上記の具体例に限定されないのであり、３つ以上の変速モードが可能な変速機を対象とする制御装置にも適用することができる。また、この発明で対象とする変速機は、要は、無段変速機と歯車変速機構とにより複数の変速モードを設定できる変速機であればよく、図２に示した構成の変速機に限定されない。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、飛び変速を制限する条件が成立しているか否かが判断され、その条件が成立している場合、例えばエンジンのトルクを制御できない状態の場合や請求項３に記載されているように油温が所定値より低い場合には、飛び変速が禁止されて緩衝変速制御を介した変速が実行され、また反対に前記条件が成立していない場合には、飛び変速が許可されるので、変速比をステップ的に変化させる変速制御が抑制され、動力性能の維持とドライバビリティあるいは乗り心地の維持との両立を図ることができる。
【００６７】
また、請求項４の発明によれば、所定の変速比制限条件が成立すると、その制限された変速比を設定する変速モード自体が禁止されるので、変速モードの切り換えが生じなくなり、その結果、変速比が制限される状況では、いずれかの変速モード内での変速比の変更制御よりも複雑な制御である変速モードの切り換え制御がおこなわれないので、動力性能やドライバビリティの悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係る制御装置による制御の一例を示すフローチャートである。
【図２】  この発明で対象とする車両の駆動系統の一例を模式的に示すスケルトン図である。
【図３】  変速機用電子制御装置に入力される制御データの例を示すブロック図である。
【図４】  その変速機での変速動作を説明するための共線図である。
【図５】  その各クラッチおよびブレーキの係合・解放状態をまとめて示す図表である。
【図６】  変速機の入力回転数と出力回転数との速度比と無段変速機構の入出力回転数比との関係を示す線図である。
【符号の説明】
１…エンジン、  ２…変速機、  ３…無段変速機構、  ４…遊星歯車機構、  Ｃd …直結クラッチ、  Ｃh …クラッチ、  ２２，２３…電子制御装置。
【図１】
0003861599.tif 000002
【図２】
0003861599.tif 000003
【図３】
0003861599.tif 000004
【図４】
0003861599.tif 000005
【図５】
0003861599.tif 000006
【図６】
0003861599.tif 000007