動力伝達装置
【課題】動力伝達装置の耐久性や作動品質を確保しつつ燃費性能を向上させる。
【解決手段】エンジン１１には入力径路１９が接続され、駆動輪１４ｆ，１４ｒには出力径路２６が接続される。入力径路１９と出力径路２６との間には、無段変速機３９を備えた無段変速径路３０とギヤ列４５を備えたギヤ列径路３１とが並列に設けられる。モードクラッチ５０のシンクロスリーブ５２をスプライン歯５３に噛み合わせると入力径路１９は無段変速径路３０に接続され、シンクロスリーブ５２をスプライン歯５４に噛み合わせると入力径路１９はギヤ列径路３１に接続される。入力径路１９の接続先をギヤ列径路３１から無段変速径路３０に切り換える際には、電動モータ９１によって無段変速機３９が回転駆動される。これにより、燃費向上のために無段変速機３９を停止させても、モードクラッチ５０は滑らかに切り換えられ、動力伝達装置の耐久性や作動品質が確保される。
【解決手段】エンジン１１には入力径路１９が接続され、駆動輪１４ｆ，１４ｒには出力径路２６が接続される。入力径路１９と出力径路２６との間には、無段変速機３９を備えた無段変速径路３０とギヤ列４５を備えたギヤ列径路３１とが並列に設けられる。モードクラッチ５０のシンクロスリーブ５２をスプライン歯５３に噛み合わせると入力径路１９は無段変速径路３０に接続され、シンクロスリーブ５２をスプライン歯５４に噛み合わせると入力径路１９はギヤ列径路３１に接続される。入力径路１９の接続先をギヤ列径路３１から無段変速径路３０に切り換える際には、電動モータ９１によって無段変速機３９が回転駆動される。これにより、燃費向上のために無段変速機３９を停止させても、モードクラッチ５０は滑らかに切り換えられ、動力伝達装置の耐久性や作動品質が確保される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無段変速機を備える動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される無段変速機(ＣＶＴ)として、一対のプーリに対してチェーンやベルトを巻き掛けるようにしたベルトドライブ式無段変速機や、一対のディスク間にパワーローラを挟み込むようにしたトロイダル式無段変速機がある。これらの無段変速機は変速比を無段階に調整することができるため、車両の動力性能や燃費性能を向上させることが可能となる。しかしながら、無段変速機を備える動力伝達装置においては、例えばオーバードライブ側で変速比を一定に保持しながら走行する場合、つまり無段変速を実行せずに走行する場合であっても、無段変速機に対して作動油を供給し続けることが必要となっていた。このように、無段変速機に作動油を供給し続けることは、オイルポンプを駆動するエンジンの燃費性能を低下させる要因となることから、無段変速機とギヤ列とを並列に配置するようにした動力伝達装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。この動力伝達装置は、低中車速領域では無段変速機を介して動力を伝達する一方、高車速領域では無段変速機を用いることなくギヤ列を介して動力を伝達している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２２０７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の動力伝達装置は、ギヤ列から無段変速機に動力伝達径路を切り換える際に、無段変速機に対する負荷の急激な増大を回避するため、高車速領域においても無段変速機を無負荷で空転させ続けていた。これにより、無段変速機の耐久性を向上させるととともに、動力伝達径路を切り換える際のショックを防止することが可能となる。しかしながら、無段変速機を無負荷で空転させる場合であっても、チェーン等のスリップを防止する必要があることから、無段変速機に対する作動油の供給を継続する必要がある。このように、無段変速機を無負荷で空転させ続けることにより、動力伝達径路を切り換える際の負荷変動を抑制し、動力伝達装置の耐久性や作動品質を向上させることは、車両の燃費性能を低下させる要因となっていた。
【０００５】
本発明の目的は、動力伝達装置の耐久性や作動品質を確保しつつ、車両の燃費性能を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の動力伝達装置は、エンジンに接続される入力径路と、駆動輪に接続される出力径路とを備える動力伝達装置であって、前記入力径路と前記出力径路との間に設けられ、前記入力径路から前記出力径路に無段変速機を介して動力を伝達する無段変速径路と、前記入力径路と前記出力径路との間に設けられ、前記入力径路から前記出力径路に固定伝達比で動力を伝達する固定伝達径路と、前記無段変速径路および前記固定伝達径路と前記入力径路との間に設けられ、前記入力径路と前記無段変速径路とを接続する第１締結状態と、前記入力径路と前記固定伝達径路とを接続する第２締結状態とに切り換えられる入力側クラッチと、前記入力側クラッチを第２締結状態から第１締結状態に切り換える際に、前記無段変速機の回転体を回転させる電動モータとを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の動力伝達装置は、前記無段変速機と前記出力径路との間に設けられ、前記入力側クラッチが第２締結状態となるときに解放状態に切り換えられ、前記無段変速機を停止させる停止クラッチを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の動力伝達装置は、前記無段変速径路および前記固定伝達径路と前記駆動輪との間に設けられ、前記電動モータによって前記回転体を回転させる際に解放状態に切り換えられ、前記エンジンと前記駆動輪とを切り離す出力側クラッチを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の動力伝達装置は、前記入力側クラッチは噛合クラッチであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の動力伝達装置は、前記停止クラッチは噛合クラッチであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、入力側クラッチを第２締結状態から第１締結状態に切り換える際に、電動モータによって無段変速機の回転体を回転させるようにしたので、締結ショックを抑制しながら入力側クラッチを第１締結状態に切り換えることが可能となる。これにより、入力径路から無段変速径路を切り離して無段変速機を停止させてから、再び入力側クラッチを切り換えて入力径路に無段変速機を接続する場合であっても、動力伝達装置の耐久性や作動品質を確保することができるため、無段変速機を積極的に停止させて車両の燃費性能を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態である動力伝達装置を示すスケルトン図である。
【図２】動力伝達装置の一部を制御系とともに示す概略図である。
【図３】(ａ)は無段変速モードに設定された動力伝達装置を示す概略図であり、(ｂ)は固定ギヤモードに設定された動力伝達装置を示す概略図である。
【図４】目標変速比を設定する際に参照される変速特性マップの一例を示す線図である。
【図５】(ａ)および(ｂ)は固定ギヤモードから無段変速モードに切り換えられる際の動力伝達装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である動力伝達装置１０を示すスケルトン図である。図１に示すように、車両に搭載される動力伝達装置１０は、エンジン１１、トルクコンバータ１２、前後進切換機構１３および駆動輪１４ｆ，１４ｒを有している。エンジン１１のクランク軸１５にはトルクコンバータ１２が連結されており、トルクコンバータ１２のタービン軸１６にはギヤ列１７を介して共通入力軸１８が連結されている。このようなトルクコンバータ１２、タービン軸１６、ギヤ列１７、共通入力軸１８等により、エンジン１１に接続される入力径路１９が構成されている。また、前輪(駆動輪)１４ｆには、前輪出力軸２０およびギヤ列２１を介して前後進出力軸２２が連結されており、後輪(駆動輪)１４ｒには、後輪出力軸２３およびトランスファクラッチ２４を介して前後進出力軸２２が連結されている。さらに、前後進出力軸２２には前後進切換機構１３を介して共通出力軸２５が連結されている。このような前輪出力軸２０、ギヤ列２１、後輪出力軸２３、トランスファクラッチ２４、前後進出力軸２２、前後進切換機構１３、共通出力軸２５等により、前輪１４ｆおよび後輪１４ｒに接続される出力径路２６が構成されている。また、入力径路１９と出力径路２６との間には、無段変速径路３０とギヤ列径路(固定伝達径路)３１とが並列に設けられている。そして、後述するモードクラッチ５０を制御することにより、車両の走行モードを、無段変速径路３０を介して変速しながら動力を伝達する無段変速モードと、ギヤ列径路３１を介して固定伝達比で動力を伝達する固定ギヤモードとに切り換えることが可能となる。なお、車両発進時には無段変速モードが設定されており、その後の走行状況に応じて無段変速モードから固定ギヤモードに切り換えられるようになっている。
【００１４】
無段変速径路３０は、共通入力軸１８の径方向外方に回転自在に配置される中空のプライマリ軸３２と、プライマリ軸３２に対して平行に配置されるセカンダリ軸３３とを有している。プライマリ軸３２にはプライマリプーリ(回転体)３４が設けられており、プライマリプーリ３４の背面側にはプライマリ油室３５が区画されている。セカンダリ軸３３にはセカンダリプーリ(回転体)３６が設けられており、セカンダリプーリ３６の背面側にはセカンダリ油室３７が区画されている。また、プライマリプーリ３４とセカンダリプーリ３６とには駆動チェーン３８が巻き掛けられている。このように、プライマリ軸３２とセカンダリ軸３３とは無段変速機３９を介して連結されており、プライマリ油室３５およびセカンダリ油室３７の油圧を制御することにより、プライマリ軸３２からセカンダリ軸３３に対する無段変速が可能となる。また、無段変速径路３０は、セカンダリ軸３３に対して平行に配置されるとともに、共通出力軸２５に対して同軸上に配置される変速出力軸４０を有している。この変速出力軸４０とセカンダリ軸３３とは、ギヤ列４１を介して連結されている。また、無段変速径路３０に対して並列となるギヤ列径路３１は、共通出力軸２５に対して平行に配置されるとともに、共通入力軸１８に対して同軸上に配置されるギヤ軸４２を有している。ギヤ軸４２には駆動ギヤ４３が固定されており、共通出力軸２５には駆動ギヤ４３に噛み合う従動ギヤ４４が固定されている。これらの駆動ギヤ４３と従動ギヤ４４とによって、ギヤ軸４２から共通出力軸２５に固定伝達比(一定の変速比)で動力を伝達するギヤ列４５が構成されている。
【００１５】
図１に示すように、無段変速径路３０およびギヤ列径路３１と入力径路１９との間には、モードクラッチ(入力側クラッチ)５０が設けられている。このモードクラッチ５０は、噛合クラッチであるシンクロメッシュ機構によって構成されている。モードクラッチ５０は、共通入力軸１８に固定されるシンクロハブ５１と、これに常時噛み合うシンクロスリーブ５２とを備えている。また、モードクラッチ５０は、プライマリ軸３２に固定されるスプライン歯５３と、ギヤ軸４２に固定されるスプライン歯５４とを備えている。後述する電動アクチュエータ８４によってシンクロスリーブ５２を矢印ａ方向にスライドさせることにより、シンクロスリーブ５２とスプライン歯５３とが噛み合う一方、シンクロスリーブ５２とスプライン歯５４との噛み合いを外すことが可能となる。これにより、モードクラッチ５０は第１締結状態に切り換えられ、入力径路１９を構成する共通入力軸１８と無段変速径路３０を構成するプライマリ軸３２とが接続される。一方、シンクロスリーブ５２を矢印ｂ方向にスライドさせることにより、シンクロスリーブ５２とスプライン歯５４とが噛み合う一方、シンクロスリーブ５２とスプライン歯５３との噛み合いを外すことが可能となる。これにより、モードクラッチ５０は第２締結状態に切り換えられ、入力径路１９を構成する共通入力軸１８とギヤ列径路３１を構成するギヤ軸４２とが接続される。なお、図１に示すように、シンクロスリーブ５２をスプライン歯５３，５４の間で停止させることにより、モードクラッチ５０を解放状態に切り換えることができ、共通入力軸１８からプライマリ軸３２とギヤ軸４２との双方を切り離すことも可能となる。
【００１６】
また、無段変速径路３０と出力径路２６との間には停止クラッチ６０が設けられている。この停止クラッチ６０は、噛合クラッチであるシンクロメッシュ機構によって構成されている。停止クラッチ６０は、共通出力軸２５に固定されるシンクロハブ６１と、これに常時噛み合うシンクロスリーブ６２とを備えている。また、停止クラッチ６０は、変速出力軸４０に固定されるスプライン歯６３を備えている。後述する電動アクチュエータ８４によってシンクロスリーブ６２を矢印ａ方向にスライドさせることにより、シンクロスリーブ６２とスプライン歯６３とを噛み合わせることが可能となる。これにより、停止クラッチ６０は締結状態に切り換えられ、無段変速径路３０を構成する変速出力軸４０と出力径路２６を構成する共通出力軸２５とが接続される。一方、シンクロスリーブ６２を矢印ｂ方向にスライドさせることにより、シンクロスリーブ６２とスプライン歯６３との噛み合いを外すことが可能となる。これにより、停止クラッチ６０は解放状態に切り換えられ、無段変速径路３０を構成する変速出力軸４０と出力径路２６を構成する共通出力軸２５とが切り離される。なお、無段変速機３９よりも出力径路２６側の無段変速径路３０に停止クラッチ６０を設置しても良い。
【００１７】
また、出力径路２６に設けられる前後進切換機構１３は、遊星歯車列７０を備えている。遊星歯車列７０は、共通出力軸２５に固定されるリングギヤ７１と、これの径方向内方に配置されるサンギヤ７２とを備えている。リングギヤ７１とサンギヤ７２との間には相互に噛み合うプラネタリピニオンギヤ７３が設けられている。プラネタリピニオンギヤ７３はキャリア７４に支持されており、サンギヤ７２には前後進出力軸２２が固定されている。また、前後進切換機構１３は、共通出力軸２５とサンギヤ７２との間に前進クラッチ(出力側クラッチ)７５を有している。この前進クラッチ７５は油圧式の摩擦クラッチであり、締結油室７６に作動油を供給することで締結状態に切り換えられる一方、締結油室７６から作動油を排出することで解放状態に切り換えられる。また、前後進切換機構１３は、ハウジング７７とキャリア７４との間に後退ブレーキ７８を有している。この後退ブレーキ７８は油圧式の摩擦ブレーキであり、締結油室７９に作動油を供給することで締結状態に切り換えられる一方、締結油室７９から作動油を排出することで解放状態に切り換えられる。後退ブレーキ７８を解放状態に切り換えて前進クラッチ７５を締結状態に切り換えることにより、共通出力軸２５の回転がそのまま前後進出力軸２２に伝達され、車両を前進走行させることが可能となる。また、前進クラッチ７５を解放状態に切り換えて後退ブレーキ７８を締結状態に切り換えることにより、キャリア７４を固定して前後進出力軸２２の回転方向を逆転させることができ、車両を後退走行させることが可能となる。なお、前進クラッチ７５および後退ブレーキ７８を解放状態に切り換えることにより、共通出力軸２５と前後進出力軸２２とは切り離され、前後進切換機構１３は前後進出力軸２２に動力を伝達しないニュートラル状態となる。
【００１８】
図２は動力伝達装置１０の一部を制御系とともに示す概略図である。まず、図１に示すように、動力伝達装置１０は、ポンプインペラ８０およびチェーン機構８１を介してエンジン１１に連結されるオイルポンプ８２を有している。図２に示すように、プライマリ油室３５、セカンダリ油室３７、締結油室７６、締結油室７９等に作動油を供給制御するため、動力伝達装置１０内には複数のソレノイドバルブを備えたバルブユニット８３が設けられている。オイルポンプ８２とバルブユニット８３とは図示しない油路を介して接続されており、オイルポンプ８２から吐出される作動油は、バルブユニット８３を経て無段変速機３９や前後進切換機構１３等に供給される。
【００１９】
図２に示すように、動力伝達装置１０は、モードクラッチ５０および停止クラッチ６０の作動状態を切り換える電動アクチュエータ８４を有している。電動アクチュエータ８４は、アクチュエータ本体８５に対して伸縮自在となるロッド部材８６を有している。ロッド部材８６には、モードクラッチ５０のシンクロスリーブ５２に係合するフォーク部材８７が固定されるとともに、停止クラッチ６０のシンクロスリーブ６２に係合するフォーク部材８８が固定されている。電動アクチュエータ８４のロッド部材８６を矢印ａ方向に引き込むことにより、モードクラッチ５０は第１締結状態に切り換えられ、停止クラッチ６０は締結状態に切り換えられる。一方、電動アクチュエータ８４のロッド部材８６を矢印ｂ方向に押し出すことにより、モードクラッチ５０は第２締結状態に切り換えられ、停止クラッチ６０は解放状態に切り換えられる。
【００２０】
また、セカンダリ軸３３には従動ギヤ９０が固定されており、この従動ギヤ９０の近傍には電動モータ９１が設けられている。電動モータ９１は従動ギヤ９０に噛み合うピニオンギヤ９２を有しており、ピニオンギヤ９２は突出位置および退避位置に移動自在となっている。ピニオンギヤ９２を破線で示した突出位置に移動させることにより、ピニオンギヤ９２を従動ギヤ９０に噛み合わせることができ、電動モータ９１を用いてセカンダリプーリ３６を回転させることが可能となる。一方、ピニオンギヤ９２を実線で示した退避位置に移動させることにより、ピニオンギヤ９２と従動ギヤ９０との噛み合いを外すことが可能となる。
【００２１】
前述した無段変速機３９、前後進切換機構１３、電動アクチュエータ８４、電動モータ９１等の各作動部を制御するため、動力伝達装置１０には制御ユニット９３が設けられている。また、制御ユニット９３には車両状態を検出する各種センサが接続されている。制御ユニット９３に接続される各種センサとしては、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルペダルセンサ９４、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキペダルセンサ９５、車速を検出する車速センサ９６、エンジン回転数(クランク軸１５の回転速度)を検出するエンジン回転数センサ９７、セレクトレバーの操作位置を検出するインヒビタスイッチ９８、プライマリ回転数(プライマリ軸３２の回転速度)を検出するプライマリ回転数センサ９９、セカンダリ回転数(セカンダリ軸３３の回転速度)を検出するセカンダリ回転数センサ１００、入力回転数(共通入力軸１８の回転速度)を検出する入力回転数センサ１０１等がある。なお、制御ユニット９３は、制御信号等を演算するＣＰＵ、制御プログラム、演算式、マップデータ等を格納するＲＯＭ、一時的にデータを格納するＲＡＭ等を備えている。
【００２２】
続いて、車両発進時に設定される無段変速モードと、その後の走行状況に応じて設定される固定ギヤモードとの切り換え手順について説明する。図３(ａ)は無段変速モードに設定された動力伝達装置１０を示す概略図であり、図３(ｂ)は固定ギヤモードに設定された動力伝達装置１０を示す概略図である。なお、図３(ａ)および(ｂ)には前進走行時の動力伝達装置１０が示されている。また、図４は目標変速比を設定する際に参照される変速特性マップの一例を示す線図である。前述したように、車両発進時の走行モードとしては、無段変速機３９を介して動力を伝達する無段変速モードに設定されている。図３(ａ)に示すように、無段変速モードにおいては、モードクラッチ５０が第１締結状態に切り換えられ、停止クラッチ６０が締結状態に切り換えられる。これにより、入力径路１９と出力径路２６とが無段変速径路３０を介して連結されるため、白抜きの矢印で示すように、入力径路１９から出力径路２６に無段変速機３９を経て変速された動力が伝達される。この無段変速モードにおいては、所定時間毎に車速とアクセル開度(アクセルペダルの踏み込み量)に基づき図４の変速特性マップを参照し、無段変速機３９の目標変速比を決定している。
【００２３】
図４に示すように、変速特性マップには、最大変速比を示す特性線Ｌｏｗと、最小変速比を示す特性線Ｈｉｇｈとが設定されている。また、変速特性マップには、特性線Ｌｏｗ，Ｈｉｇｈの間に、アクセル開度に対応した複数の特性線Ａ１〜Ａ８が設定されている。アクセル開度が全閉の場合には特性線Ａ１が参照され、アクセル開度が大きくなるにつれて特性線Ａ２〜Ａ７が参照され、アクセル開度が全開の場合には特性線Ａ８が参照される。このような変速特性マップを、制御ユニット９３は車速とアクセル開度に基づき参照し、プライマリプーリ３４の目標回転数である目標プライマリ回転数を決定する。次いで、制御ユニット９３は、セカンダリ回転数センサ１００によって検出される実セカンダリ回転数と、変速特性マップから求められた目標プライマリ回転数とに基づいて、無段変速機３９の目標変速比を算出する。そして、制御ユニット９３は、無段変速機３９を目標変速比に向けて制御すべく、プライマリ油室３５に供給するプライマリ圧と、セカンダリ油室３７に供給するセカンダリ圧とを設定し、バルブユニット８３に対して制御信号を出力する。
【００２４】
このような無段変速モードにおいて、例えば、高車速領域でアクセルペダルが所定値以下で操作されることにより、目標変速比が最小変速比(特性線Ｈｉｇｈ)に設定された状況が継続されると、制御ユニット９３は、無段変速モードから固定ギヤモードへの切り換えを決定する。無段変速モードから固定ギヤモードに切り換える際には、図３(ｂ)に示すように、モードクラッチ５０が第２締結状態に切り換えられ、停止クラッチ６０が解放状態に切り換えられる。これにより、入力径路１９と出力径路２６とがギヤ列径路３１を介して連結されるため、白抜きの矢印で示すように、入力径路１９から出力径路２６にギヤ列４５を介して固定伝達比で動力が伝達される。ここで、ギヤ列径路３１に設けられるギヤ列４５のギヤ比は、無段変速機３９の最小変速比と同じ変速比に設定されている。すなわち、無段変速モードにおいて無段変速機３９が最小変速比(特性線Ｈｉｇｈ)に制御されている場合には、共通入力軸１８(シンクロスリーブ５２)の回転速度に対してギヤ軸４２の回転速度が同期した状態となる。このため、シンクロスリーブ５２をスライドさせるだけで、モードクラッチ５０を第１締結状態から第２締結状態に滑らかに切り換えることが可能となる。
【００２５】
そして、図３(ｂ)に示すように、固定ギヤモードにおいては、モードクラッチ５０が第２締結状態に切り換えられるとともに、停止クラッチ６０が解放状態に切り換えられることから、入力径路１９と出力径路２６との双方から無段変速径路３０を切り離すことが可能となる。これにより、固定ギヤモードによる走行中であっても、プライマリプーリ３４やセカンダリプーリ３６の回転を停止させることができ、無段変速機３９に対する作動油の供給量を大幅に引き下げることが可能となる。したがって、オイルポンプ８２の負荷を大幅に低減することができ、オイルポンプ８２を駆動するエンジン１１の燃料消費量を抑制することが可能となる。また、モードクラッチ５０や停止クラッチ６０は作動状態を維持するための油圧を必要としない噛合クラッチによって構成されており、この点からもエンジン１１の燃料消費量を抑制することが可能となっている。なお、無段変速機３９が最小変速比に制御された状態のもとで、入力径路１９および出力径路２６から無段変速径路３０が切り離されることから、固定ギヤモードで停止する無段変速機３９は最小変速比のまま停止されている。また、無段変速モードに復帰する際の応答性を高めるため、固定ギヤモードにおいてもプライマリ油室３５やセカンダリ油室３７を作動油で満たすように少量の作動油が無段変速機３９に供給されている。
【００２６】
続いて、固定ギヤモードから無段変速モードに切り換える際の手順について説明する。ここで、図５(ａ)および(ｂ)は固定ギヤモードから無段変速モードに切り換えられる際の動力伝達装置１０を示す概略図である。固定ギヤモードにおいて、例えば、低車速領域に車速が低下したり、アクセルペダルが所定値を超えて踏み込まれたりすると、制御ユニット９３は、固定ギヤモードから無段変速モードへの切り換えを決定する。すなわち、図４の変速特性マップにおいて、無段変速機３９の目標変速比が最小変速比よりも大きく設定される走行状況になると、固定ギヤモードから無段変速モードへの切り換えが決定される。そして、図５(ａ)に示すように、制御ユニット９３は、前進クラッチ７５を解放状態に切り換えるとともに、エンジン１１の図示しない補機類を制御してエンジン回転数を低下させる。さらに、制御ユニット９３は、電動モータ９１のピニオンギヤ９２を突出位置に移動させるとともに、共通入力軸１８の回転速度にプライマリ軸３２の回転速度が達するまで電動モータ９１のピニオンギヤ９２を回転駆動する。このように、電動モータ９１を用いてセカンダリプーリ３６およびプライマリプーリ３４を回転させ、共通入力軸１８とプライマリ軸３２との回転速度を同期させた後に、制御ユニット９３は、モードクラッチ５０を第１締結状態に切り換えるとともに停止クラッチ６０を締結状態に切り換える。そして、モードクラッチ５０および停止クラッチ６０の切り換えが完了すると、電動モータ９１のピニオンギヤ９２は退避位置に移動して停止するとともに、前進クラッチ７５は再び締結状態に切り換えられる。
【００２７】
前述したように、固定ギヤモードから無段変速モードに復帰させる際には、電動モータ９１を用いてプライマリプーリ３４およびセカンダリプーリ３６を回転させるようにしたので、締結ショックを招くことなくモードクラッチ５０や停止クラッチ６０を切り換えることが可能となる。すなわち、車両の燃費性能を向上させるため、固定ギヤモードにおいて無段変速機３９を停止させているが、無段変速モードへの復帰時には電動モータ９１を用いて回転を同期させるようにしたので、モードクラッチ５０や停止クラッチ６０を滑らかに切り換えることができ、動力伝達装置１０の耐久性や作動品質を確保することが可能となる。また、電動モータ９１を用いて回転を同期させる際に、前進クラッチ７５を解放するとともにエンジン回転数を引き下げている。これにより、共通入力軸１８の回転速度を引き下げることができるため、電動モータ９１によるプライマリ軸３２の回転速度の引き上げ目標値を低下させることが可能となる。すなわち、共通入力軸１８にプライマリ軸３２を素早く同期させることができ、固定ギヤモードから無段変速モードに素早く切り換えることが可能となる。
【００２８】
また、前述の説明では、ギヤ列径路３１に組み込まれるギヤ列４５のギヤ比を、無段変速機３９の最小変速比に設定しているが、これに限られることはない。例えば、ギヤ列径路３１に組み込まれるギヤ列４５のギヤ比を、無段変速機３９の最大変速比(特性線Ｌｏｗ)に設定しても良く、無段変速機３９の最大変速比よりも大きな変速比に設定しても良い。これにより、例えば、荷物積載用や登坂走行用にエクストラローが設定される動力伝達装置において、エクストラローが選択されたときに固定ギヤモードを実行することが可能となる。また、ギヤ列径路３１に組み込まれるギヤ列４５のギヤ比として、無段変速機３９の最小変速比よりも小さな変速比に設定しても良く、無段変速機３９の最大変速比と最小変速比との間の変速比に設定しても良い。
【００２９】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前述の説明では、固定伝達径路としてギヤ列４５を備えたギヤ列径路３１を設けているが、これに限られることはなく、スプロケットにチェーンを巻き掛けることによって固定伝達比で動力を伝達する固定伝達径路であっても良く、プーリにベルトを巻き掛けることによって固定伝達比で動力を伝達する固定伝達径路であっても良い。また、前述の説明では、ピニオンギヤ９２を突出位置と退避位置とに移動させるようにした電動モータ９１を用いているが、これに限られることはなく、例えば、一方向クラッチを組み込むことで従動ギヤ９０にピニオンギヤ９２を常時噛み合わせるようにした電動モータを用いても良い。
【００３０】
また、前述の説明では、電動モータ９１を用いて回転を同期させる際に、前進クラッチ７５を解放するとともにエンジン回転数を引き下げているが、これに限られることはなく、前進クラッチ７５を締結状態に維持しても良く、前進クラッチ７５を滑り状態に制御しても良く、エンジン回転数を維持しても良い。また、前述の説明では、モードクラッチ５０および停止クラッチ６０をシンクロメッシュ機構によって構成しているが、これに限られることはなく、ドグクラッチや摩擦クラッチを用いてモードクラッチ５０および停止クラッチ６０を構成しても良い。また、前述の説明では、前進クラッチ７５を摩擦クラッチによって構成しているが、これに限られることはなく、シンクロメッシュ機構やドグクラッチを用いて前進クラッチ７５を構成しても良い。
【００３１】
また、前述の説明では、電動モータ９１によってセカンダリ軸３３を駆動しているが、これに限られることはなく、電動モータ９１によってプライマリ軸３２を駆動しても良い。また、前述の説明では、モードクラッチ５０の前後の回転数差から同期状態を判定しているが、これに限られることはなく、停止クラッチ６０の前後の回転数差から同期状態を判定しても良い。また、前述の説明では、モードクラッチ５０および停止クラッチ６０を１つの電動アクチュエータ８４で操作しているが、これに限られることはなく、モードクラッチ５０と停止クラッチ６０とを別個の電動アクチュエータで操作しても良い。また、電動アクチュエータ８４に限られることはなく、油圧アクチュエータによってモードクラッチ５０および停止クラッチ６０を操作しても良い。
【００３２】
また、図示する無段変速機３９は、ベルトドライブ式の無段変速機であるが、これに限られることはなく、トロイダル式の無段変速機を備えた動力伝達装置に対して本発明を適用しても良い。また、図示する動力伝達装置１０は、四輪駆動車用の動力伝達装置であるが、これに限られることはなく、前進駆動車用や後輪駆動車用の動力伝達装置に対して本発明を適用しても良い。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 動力伝達装置
１１ エンジン
１４ｆ 前輪(駆動輪)
１４ｒ 後輪(駆動輪)
１９ 入力径路
２６ 出力径路
３０ 無段変速径路
３１ ギヤ列径路(固定伝達径路)
３４ プライマリプーリ(回転体)
３６ セカンダリプーリ(回転体)
３９ 無段変速機
５０ モードクラッチ(入力側クラッチ，噛合クラッチ)
６０ 停止クラッチ(噛合クラッチ)
７５ 前進クラッチ(出力側クラッチ)
９１ 電動モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無段変速機を備える動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される無段変速機(ＣＶＴ)として、一対のプーリに対してチェーンやベルトを巻き掛けるようにしたベルトドライブ式無段変速機や、一対のディスク間にパワーローラを挟み込むようにしたトロイダル式無段変速機がある。これらの無段変速機は変速比を無段階に調整することができるため、車両の動力性能や燃費性能を向上させることが可能となる。しかしながら、無段変速機を備える動力伝達装置においては、例えばオーバードライブ側で変速比を一定に保持しながら走行する場合、つまり無段変速を実行せずに走行する場合であっても、無段変速機に対して作動油を供給し続けることが必要となっていた。このように、無段変速機に作動油を供給し続けることは、オイルポンプを駆動するエンジンの燃費性能を低下させる要因となることから、無段変速機とギヤ列とを並列に配置するようにした動力伝達装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。この動力伝達装置は、低中車速領域では無段変速機を介して動力を伝達する一方、高車速領域では無段変速機を用いることなくギヤ列を介して動力を伝達している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２２０７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の動力伝達装置は、ギヤ列から無段変速機に動力伝達径路を切り換える際に、無段変速機に対する負荷の急激な増大を回避するため、高車速領域においても無段変速機を無負荷で空転させ続けていた。これにより、無段変速機の耐久性を向上させるととともに、動力伝達径路を切り換える際のショックを防止することが可能となる。しかしながら、無段変速機を無負荷で空転させる場合であっても、チェーン等のスリップを防止する必要があることから、無段変速機に対する作動油の供給を継続する必要がある。このように、無段変速機を無負荷で空転させ続けることにより、動力伝達径路を切り換える際の負荷変動を抑制し、動力伝達装置の耐久性や作動品質を向上させることは、車両の燃費性能を低下させる要因となっていた。
【０００５】
本発明の目的は、動力伝達装置の耐久性や作動品質を確保しつつ、車両の燃費性能を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の動力伝達装置は、エンジンに接続される入力径路と、駆動輪に接続される出力径路とを備える動力伝達装置であって、前記入力径路と前記出力径路との間に設けられ、前記入力径路から前記出力径路に無段変速機を介して動力を伝達する無段変速径路と、前記入力径路と前記出力径路との間に設けられ、前記入力径路から前記出力径路に固定伝達比で動力を伝達する固定伝達径路と、前記無段変速径路および前記固定伝達径路と前記入力径路との間に設けられ、前記入力径路と前記無段変速径路とを接続する第１締結状態と、前記入力径路と前記固定伝達径路とを接続する第２締結状態とに切り換えられる入力側クラッチと、前記入力側クラッチを第２締結状態から第１締結状態に切り換える際に、前記無段変速機の回転体を回転させる電動モータとを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の動力伝達装置は、前記無段変速機と前記出力径路との間に設けられ、前記入力側クラッチが第２締結状態となるときに解放状態に切り換えられ、前記無段変速機を停止させる停止クラッチを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の動力伝達装置は、前記無段変速径路および前記固定伝達径路と前記駆動輪との間に設けられ、前記電動モータによって前記回転体を回転させる際に解放状態に切り換えられ、前記エンジンと前記駆動輪とを切り離す出力側クラッチを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の動力伝達装置は、前記入力側クラッチは噛合クラッチであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の動力伝達装置は、前記停止クラッチは噛合クラッチであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、入力側クラッチを第２締結状態から第１締結状態に切り換える際に、電動モータによって無段変速機の回転体を回転させるようにしたので、締結ショックを抑制しながら入力側クラッチを第１締結状態に切り換えることが可能となる。これにより、入力径路から無段変速径路を切り離して無段変速機を停止させてから、再び入力側クラッチを切り換えて入力径路に無段変速機を接続する場合であっても、動力伝達装置の耐久性や作動品質を確保することができるため、無段変速機を積極的に停止させて車両の燃費性能を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態である動力伝達装置を示すスケルトン図である。
【図２】動力伝達装置の一部を制御系とともに示す概略図である。
【図３】(ａ)は無段変速モードに設定された動力伝達装置を示す概略図であり、(ｂ)は固定ギヤモードに設定された動力伝達装置を示す概略図である。
【図４】目標変速比を設定する際に参照される変速特性マップの一例を示す線図である。
【図５】(ａ)および(ｂ)は固定ギヤモードから無段変速モードに切り換えられる際の動力伝達装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である動力伝達装置１０を示すスケルトン図である。図１に示すように、車両に搭載される動力伝達装置１０は、エンジン１１、トルクコンバータ１２、前後進切換機構１３および駆動輪１４ｆ，１４ｒを有している。エンジン１１のクランク軸１５にはトルクコンバータ１２が連結されており、トルクコンバータ１２のタービン軸１６にはギヤ列１７を介して共通入力軸１８が連結されている。このようなトルクコンバータ１２、タービン軸１６、ギヤ列１７、共通入力軸１８等により、エンジン１１に接続される入力径路１９が構成されている。また、前輪(駆動輪)１４ｆには、前輪出力軸２０およびギヤ列２１を介して前後進出力軸２２が連結されており、後輪(駆動輪)１４ｒには、後輪出力軸２３およびトランスファクラッチ２４を介して前後進出力軸２２が連結されている。さらに、前後進出力軸２２には前後進切換機構１３を介して共通出力軸２５が連結されている。このような前輪出力軸２０、ギヤ列２１、後輪出力軸２３、トランスファクラッチ２４、前後進出力軸２２、前後進切換機構１３、共通出力軸２５等により、前輪１４ｆおよび後輪１４ｒに接続される出力径路２６が構成されている。また、入力径路１９と出力径路２６との間には、無段変速径路３０とギヤ列径路(固定伝達径路)３１とが並列に設けられている。そして、後述するモードクラッチ５０を制御することにより、車両の走行モードを、無段変速径路３０を介して変速しながら動力を伝達する無段変速モードと、ギヤ列径路３１を介して固定伝達比で動力を伝達する固定ギヤモードとに切り換えることが可能となる。なお、車両発進時には無段変速モードが設定されており、その後の走行状況に応じて無段変速モードから固定ギヤモードに切り換えられるようになっている。
【００１４】
無段変速径路３０は、共通入力軸１８の径方向外方に回転自在に配置される中空のプライマリ軸３２と、プライマリ軸３２に対して平行に配置されるセカンダリ軸３３とを有している。プライマリ軸３２にはプライマリプーリ(回転体)３４が設けられており、プライマリプーリ３４の背面側にはプライマリ油室３５が区画されている。セカンダリ軸３３にはセカンダリプーリ(回転体)３６が設けられており、セカンダリプーリ３６の背面側にはセカンダリ油室３７が区画されている。また、プライマリプーリ３４とセカンダリプーリ３６とには駆動チェーン３８が巻き掛けられている。このように、プライマリ軸３２とセカンダリ軸３３とは無段変速機３９を介して連結されており、プライマリ油室３５およびセカンダリ油室３７の油圧を制御することにより、プライマリ軸３２からセカンダリ軸３３に対する無段変速が可能となる。また、無段変速径路３０は、セカンダリ軸３３に対して平行に配置されるとともに、共通出力軸２５に対して同軸上に配置される変速出力軸４０を有している。この変速出力軸４０とセカンダリ軸３３とは、ギヤ列４１を介して連結されている。また、無段変速径路３０に対して並列となるギヤ列径路３１は、共通出力軸２５に対して平行に配置されるとともに、共通入力軸１８に対して同軸上に配置されるギヤ軸４２を有している。ギヤ軸４２には駆動ギヤ４３が固定されており、共通出力軸２５には駆動ギヤ４３に噛み合う従動ギヤ４４が固定されている。これらの駆動ギヤ４３と従動ギヤ４４とによって、ギヤ軸４２から共通出力軸２５に固定伝達比(一定の変速比)で動力を伝達するギヤ列４５が構成されている。
【００１５】
図１に示すように、無段変速径路３０およびギヤ列径路３１と入力径路１９との間には、モードクラッチ(入力側クラッチ)５０が設けられている。このモードクラッチ５０は、噛合クラッチであるシンクロメッシュ機構によって構成されている。モードクラッチ５０は、共通入力軸１８に固定されるシンクロハブ５１と、これに常時噛み合うシンクロスリーブ５２とを備えている。また、モードクラッチ５０は、プライマリ軸３２に固定されるスプライン歯５３と、ギヤ軸４２に固定されるスプライン歯５４とを備えている。後述する電動アクチュエータ８４によってシンクロスリーブ５２を矢印ａ方向にスライドさせることにより、シンクロスリーブ５２とスプライン歯５３とが噛み合う一方、シンクロスリーブ５２とスプライン歯５４との噛み合いを外すことが可能となる。これにより、モードクラッチ５０は第１締結状態に切り換えられ、入力径路１９を構成する共通入力軸１８と無段変速径路３０を構成するプライマリ軸３２とが接続される。一方、シンクロスリーブ５２を矢印ｂ方向にスライドさせることにより、シンクロスリーブ５２とスプライン歯５４とが噛み合う一方、シンクロスリーブ５２とスプライン歯５３との噛み合いを外すことが可能となる。これにより、モードクラッチ５０は第２締結状態に切り換えられ、入力径路１９を構成する共通入力軸１８とギヤ列径路３１を構成するギヤ軸４２とが接続される。なお、図１に示すように、シンクロスリーブ５２をスプライン歯５３，５４の間で停止させることにより、モードクラッチ５０を解放状態に切り換えることができ、共通入力軸１８からプライマリ軸３２とギヤ軸４２との双方を切り離すことも可能となる。
【００１６】
また、無段変速径路３０と出力径路２６との間には停止クラッチ６０が設けられている。この停止クラッチ６０は、噛合クラッチであるシンクロメッシュ機構によって構成されている。停止クラッチ６０は、共通出力軸２５に固定されるシンクロハブ６１と、これに常時噛み合うシンクロスリーブ６２とを備えている。また、停止クラッチ６０は、変速出力軸４０に固定されるスプライン歯６３を備えている。後述する電動アクチュエータ８４によってシンクロスリーブ６２を矢印ａ方向にスライドさせることにより、シンクロスリーブ６２とスプライン歯６３とを噛み合わせることが可能となる。これにより、停止クラッチ６０は締結状態に切り換えられ、無段変速径路３０を構成する変速出力軸４０と出力径路２６を構成する共通出力軸２５とが接続される。一方、シンクロスリーブ６２を矢印ｂ方向にスライドさせることにより、シンクロスリーブ６２とスプライン歯６３との噛み合いを外すことが可能となる。これにより、停止クラッチ６０は解放状態に切り換えられ、無段変速径路３０を構成する変速出力軸４０と出力径路２６を構成する共通出力軸２５とが切り離される。なお、無段変速機３９よりも出力径路２６側の無段変速径路３０に停止クラッチ６０を設置しても良い。
【００１７】
また、出力径路２６に設けられる前後進切換機構１３は、遊星歯車列７０を備えている。遊星歯車列７０は、共通出力軸２５に固定されるリングギヤ７１と、これの径方向内方に配置されるサンギヤ７２とを備えている。リングギヤ７１とサンギヤ７２との間には相互に噛み合うプラネタリピニオンギヤ７３が設けられている。プラネタリピニオンギヤ７３はキャリア７４に支持されており、サンギヤ７２には前後進出力軸２２が固定されている。また、前後進切換機構１３は、共通出力軸２５とサンギヤ７２との間に前進クラッチ(出力側クラッチ)７５を有している。この前進クラッチ７５は油圧式の摩擦クラッチであり、締結油室７６に作動油を供給することで締結状態に切り換えられる一方、締結油室７６から作動油を排出することで解放状態に切り換えられる。また、前後進切換機構１３は、ハウジング７７とキャリア７４との間に後退ブレーキ７８を有している。この後退ブレーキ７８は油圧式の摩擦ブレーキであり、締結油室７９に作動油を供給することで締結状態に切り換えられる一方、締結油室７９から作動油を排出することで解放状態に切り換えられる。後退ブレーキ７８を解放状態に切り換えて前進クラッチ７５を締結状態に切り換えることにより、共通出力軸２５の回転がそのまま前後進出力軸２２に伝達され、車両を前進走行させることが可能となる。また、前進クラッチ７５を解放状態に切り換えて後退ブレーキ７８を締結状態に切り換えることにより、キャリア７４を固定して前後進出力軸２２の回転方向を逆転させることができ、車両を後退走行させることが可能となる。なお、前進クラッチ７５および後退ブレーキ７８を解放状態に切り換えることにより、共通出力軸２５と前後進出力軸２２とは切り離され、前後進切換機構１３は前後進出力軸２２に動力を伝達しないニュートラル状態となる。
【００１８】
図２は動力伝達装置１０の一部を制御系とともに示す概略図である。まず、図１に示すように、動力伝達装置１０は、ポンプインペラ８０およびチェーン機構８１を介してエンジン１１に連結されるオイルポンプ８２を有している。図２に示すように、プライマリ油室３５、セカンダリ油室３７、締結油室７６、締結油室７９等に作動油を供給制御するため、動力伝達装置１０内には複数のソレノイドバルブを備えたバルブユニット８３が設けられている。オイルポンプ８２とバルブユニット８３とは図示しない油路を介して接続されており、オイルポンプ８２から吐出される作動油は、バルブユニット８３を経て無段変速機３９や前後進切換機構１３等に供給される。
【００１９】
図２に示すように、動力伝達装置１０は、モードクラッチ５０および停止クラッチ６０の作動状態を切り換える電動アクチュエータ８４を有している。電動アクチュエータ８４は、アクチュエータ本体８５に対して伸縮自在となるロッド部材８６を有している。ロッド部材８６には、モードクラッチ５０のシンクロスリーブ５２に係合するフォーク部材８７が固定されるとともに、停止クラッチ６０のシンクロスリーブ６２に係合するフォーク部材８８が固定されている。電動アクチュエータ８４のロッド部材８６を矢印ａ方向に引き込むことにより、モードクラッチ５０は第１締結状態に切り換えられ、停止クラッチ６０は締結状態に切り換えられる。一方、電動アクチュエータ８４のロッド部材８６を矢印ｂ方向に押し出すことにより、モードクラッチ５０は第２締結状態に切り換えられ、停止クラッチ６０は解放状態に切り換えられる。
【００２０】
また、セカンダリ軸３３には従動ギヤ９０が固定されており、この従動ギヤ９０の近傍には電動モータ９１が設けられている。電動モータ９１は従動ギヤ９０に噛み合うピニオンギヤ９２を有しており、ピニオンギヤ９２は突出位置および退避位置に移動自在となっている。ピニオンギヤ９２を破線で示した突出位置に移動させることにより、ピニオンギヤ９２を従動ギヤ９０に噛み合わせることができ、電動モータ９１を用いてセカンダリプーリ３６を回転させることが可能となる。一方、ピニオンギヤ９２を実線で示した退避位置に移動させることにより、ピニオンギヤ９２と従動ギヤ９０との噛み合いを外すことが可能となる。
【００２１】
前述した無段変速機３９、前後進切換機構１３、電動アクチュエータ８４、電動モータ９１等の各作動部を制御するため、動力伝達装置１０には制御ユニット９３が設けられている。また、制御ユニット９３には車両状態を検出する各種センサが接続されている。制御ユニット９３に接続される各種センサとしては、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルペダルセンサ９４、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキペダルセンサ９５、車速を検出する車速センサ９６、エンジン回転数(クランク軸１５の回転速度)を検出するエンジン回転数センサ９７、セレクトレバーの操作位置を検出するインヒビタスイッチ９８、プライマリ回転数(プライマリ軸３２の回転速度)を検出するプライマリ回転数センサ９９、セカンダリ回転数(セカンダリ軸３３の回転速度)を検出するセカンダリ回転数センサ１００、入力回転数(共通入力軸１８の回転速度)を検出する入力回転数センサ１０１等がある。なお、制御ユニット９３は、制御信号等を演算するＣＰＵ、制御プログラム、演算式、マップデータ等を格納するＲＯＭ、一時的にデータを格納するＲＡＭ等を備えている。
【００２２】
続いて、車両発進時に設定される無段変速モードと、その後の走行状況に応じて設定される固定ギヤモードとの切り換え手順について説明する。図３(ａ)は無段変速モードに設定された動力伝達装置１０を示す概略図であり、図３(ｂ)は固定ギヤモードに設定された動力伝達装置１０を示す概略図である。なお、図３(ａ)および(ｂ)には前進走行時の動力伝達装置１０が示されている。また、図４は目標変速比を設定する際に参照される変速特性マップの一例を示す線図である。前述したように、車両発進時の走行モードとしては、無段変速機３９を介して動力を伝達する無段変速モードに設定されている。図３(ａ)に示すように、無段変速モードにおいては、モードクラッチ５０が第１締結状態に切り換えられ、停止クラッチ６０が締結状態に切り換えられる。これにより、入力径路１９と出力径路２６とが無段変速径路３０を介して連結されるため、白抜きの矢印で示すように、入力径路１９から出力径路２６に無段変速機３９を経て変速された動力が伝達される。この無段変速モードにおいては、所定時間毎に車速とアクセル開度(アクセルペダルの踏み込み量)に基づき図４の変速特性マップを参照し、無段変速機３９の目標変速比を決定している。
【００２３】
図４に示すように、変速特性マップには、最大変速比を示す特性線Ｌｏｗと、最小変速比を示す特性線Ｈｉｇｈとが設定されている。また、変速特性マップには、特性線Ｌｏｗ，Ｈｉｇｈの間に、アクセル開度に対応した複数の特性線Ａ１〜Ａ８が設定されている。アクセル開度が全閉の場合には特性線Ａ１が参照され、アクセル開度が大きくなるにつれて特性線Ａ２〜Ａ７が参照され、アクセル開度が全開の場合には特性線Ａ８が参照される。このような変速特性マップを、制御ユニット９３は車速とアクセル開度に基づき参照し、プライマリプーリ３４の目標回転数である目標プライマリ回転数を決定する。次いで、制御ユニット９３は、セカンダリ回転数センサ１００によって検出される実セカンダリ回転数と、変速特性マップから求められた目標プライマリ回転数とに基づいて、無段変速機３９の目標変速比を算出する。そして、制御ユニット９３は、無段変速機３９を目標変速比に向けて制御すべく、プライマリ油室３５に供給するプライマリ圧と、セカンダリ油室３７に供給するセカンダリ圧とを設定し、バルブユニット８３に対して制御信号を出力する。
【００２４】
このような無段変速モードにおいて、例えば、高車速領域でアクセルペダルが所定値以下で操作されることにより、目標変速比が最小変速比(特性線Ｈｉｇｈ)に設定された状況が継続されると、制御ユニット９３は、無段変速モードから固定ギヤモードへの切り換えを決定する。無段変速モードから固定ギヤモードに切り換える際には、図３(ｂ)に示すように、モードクラッチ５０が第２締結状態に切り換えられ、停止クラッチ６０が解放状態に切り換えられる。これにより、入力径路１９と出力径路２６とがギヤ列径路３１を介して連結されるため、白抜きの矢印で示すように、入力径路１９から出力径路２６にギヤ列４５を介して固定伝達比で動力が伝達される。ここで、ギヤ列径路３１に設けられるギヤ列４５のギヤ比は、無段変速機３９の最小変速比と同じ変速比に設定されている。すなわち、無段変速モードにおいて無段変速機３９が最小変速比(特性線Ｈｉｇｈ)に制御されている場合には、共通入力軸１８(シンクロスリーブ５２)の回転速度に対してギヤ軸４２の回転速度が同期した状態となる。このため、シンクロスリーブ５２をスライドさせるだけで、モードクラッチ５０を第１締結状態から第２締結状態に滑らかに切り換えることが可能となる。
【００２５】
そして、図３(ｂ)に示すように、固定ギヤモードにおいては、モードクラッチ５０が第２締結状態に切り換えられるとともに、停止クラッチ６０が解放状態に切り換えられることから、入力径路１９と出力径路２６との双方から無段変速径路３０を切り離すことが可能となる。これにより、固定ギヤモードによる走行中であっても、プライマリプーリ３４やセカンダリプーリ３６の回転を停止させることができ、無段変速機３９に対する作動油の供給量を大幅に引き下げることが可能となる。したがって、オイルポンプ８２の負荷を大幅に低減することができ、オイルポンプ８２を駆動するエンジン１１の燃料消費量を抑制することが可能となる。また、モードクラッチ５０や停止クラッチ６０は作動状態を維持するための油圧を必要としない噛合クラッチによって構成されており、この点からもエンジン１１の燃料消費量を抑制することが可能となっている。なお、無段変速機３９が最小変速比に制御された状態のもとで、入力径路１９および出力径路２６から無段変速径路３０が切り離されることから、固定ギヤモードで停止する無段変速機３９は最小変速比のまま停止されている。また、無段変速モードに復帰する際の応答性を高めるため、固定ギヤモードにおいてもプライマリ油室３５やセカンダリ油室３７を作動油で満たすように少量の作動油が無段変速機３９に供給されている。
【００２６】
続いて、固定ギヤモードから無段変速モードに切り換える際の手順について説明する。ここで、図５(ａ)および(ｂ)は固定ギヤモードから無段変速モードに切り換えられる際の動力伝達装置１０を示す概略図である。固定ギヤモードにおいて、例えば、低車速領域に車速が低下したり、アクセルペダルが所定値を超えて踏み込まれたりすると、制御ユニット９３は、固定ギヤモードから無段変速モードへの切り換えを決定する。すなわち、図４の変速特性マップにおいて、無段変速機３９の目標変速比が最小変速比よりも大きく設定される走行状況になると、固定ギヤモードから無段変速モードへの切り換えが決定される。そして、図５(ａ)に示すように、制御ユニット９３は、前進クラッチ７５を解放状態に切り換えるとともに、エンジン１１の図示しない補機類を制御してエンジン回転数を低下させる。さらに、制御ユニット９３は、電動モータ９１のピニオンギヤ９２を突出位置に移動させるとともに、共通入力軸１８の回転速度にプライマリ軸３２の回転速度が達するまで電動モータ９１のピニオンギヤ９２を回転駆動する。このように、電動モータ９１を用いてセカンダリプーリ３６およびプライマリプーリ３４を回転させ、共通入力軸１８とプライマリ軸３２との回転速度を同期させた後に、制御ユニット９３は、モードクラッチ５０を第１締結状態に切り換えるとともに停止クラッチ６０を締結状態に切り換える。そして、モードクラッチ５０および停止クラッチ６０の切り換えが完了すると、電動モータ９１のピニオンギヤ９２は退避位置に移動して停止するとともに、前進クラッチ７５は再び締結状態に切り換えられる。
【００２７】
前述したように、固定ギヤモードから無段変速モードに復帰させる際には、電動モータ９１を用いてプライマリプーリ３４およびセカンダリプーリ３６を回転させるようにしたので、締結ショックを招くことなくモードクラッチ５０や停止クラッチ６０を切り換えることが可能となる。すなわち、車両の燃費性能を向上させるため、固定ギヤモードにおいて無段変速機３９を停止させているが、無段変速モードへの復帰時には電動モータ９１を用いて回転を同期させるようにしたので、モードクラッチ５０や停止クラッチ６０を滑らかに切り換えることができ、動力伝達装置１０の耐久性や作動品質を確保することが可能となる。また、電動モータ９１を用いて回転を同期させる際に、前進クラッチ７５を解放するとともにエンジン回転数を引き下げている。これにより、共通入力軸１８の回転速度を引き下げることができるため、電動モータ９１によるプライマリ軸３２の回転速度の引き上げ目標値を低下させることが可能となる。すなわち、共通入力軸１８にプライマリ軸３２を素早く同期させることができ、固定ギヤモードから無段変速モードに素早く切り換えることが可能となる。
【００２８】
また、前述の説明では、ギヤ列径路３１に組み込まれるギヤ列４５のギヤ比を、無段変速機３９の最小変速比に設定しているが、これに限られることはない。例えば、ギヤ列径路３１に組み込まれるギヤ列４５のギヤ比を、無段変速機３９の最大変速比(特性線Ｌｏｗ)に設定しても良く、無段変速機３９の最大変速比よりも大きな変速比に設定しても良い。これにより、例えば、荷物積載用や登坂走行用にエクストラローが設定される動力伝達装置において、エクストラローが選択されたときに固定ギヤモードを実行することが可能となる。また、ギヤ列径路３１に組み込まれるギヤ列４５のギヤ比として、無段変速機３９の最小変速比よりも小さな変速比に設定しても良く、無段変速機３９の最大変速比と最小変速比との間の変速比に設定しても良い。
【００２９】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前述の説明では、固定伝達径路としてギヤ列４５を備えたギヤ列径路３１を設けているが、これに限られることはなく、スプロケットにチェーンを巻き掛けることによって固定伝達比で動力を伝達する固定伝達径路であっても良く、プーリにベルトを巻き掛けることによって固定伝達比で動力を伝達する固定伝達径路であっても良い。また、前述の説明では、ピニオンギヤ９２を突出位置と退避位置とに移動させるようにした電動モータ９１を用いているが、これに限られることはなく、例えば、一方向クラッチを組み込むことで従動ギヤ９０にピニオンギヤ９２を常時噛み合わせるようにした電動モータを用いても良い。
【００３０】
また、前述の説明では、電動モータ９１を用いて回転を同期させる際に、前進クラッチ７５を解放するとともにエンジン回転数を引き下げているが、これに限られることはなく、前進クラッチ７５を締結状態に維持しても良く、前進クラッチ７５を滑り状態に制御しても良く、エンジン回転数を維持しても良い。また、前述の説明では、モードクラッチ５０および停止クラッチ６０をシンクロメッシュ機構によって構成しているが、これに限られることはなく、ドグクラッチや摩擦クラッチを用いてモードクラッチ５０および停止クラッチ６０を構成しても良い。また、前述の説明では、前進クラッチ７５を摩擦クラッチによって構成しているが、これに限られることはなく、シンクロメッシュ機構やドグクラッチを用いて前進クラッチ７５を構成しても良い。
【００３１】
また、前述の説明では、電動モータ９１によってセカンダリ軸３３を駆動しているが、これに限られることはなく、電動モータ９１によってプライマリ軸３２を駆動しても良い。また、前述の説明では、モードクラッチ５０の前後の回転数差から同期状態を判定しているが、これに限られることはなく、停止クラッチ６０の前後の回転数差から同期状態を判定しても良い。また、前述の説明では、モードクラッチ５０および停止クラッチ６０を１つの電動アクチュエータ８４で操作しているが、これに限られることはなく、モードクラッチ５０と停止クラッチ６０とを別個の電動アクチュエータで操作しても良い。また、電動アクチュエータ８４に限られることはなく、油圧アクチュエータによってモードクラッチ５０および停止クラッチ６０を操作しても良い。
【００３２】
また、図示する無段変速機３９は、ベルトドライブ式の無段変速機であるが、これに限られることはなく、トロイダル式の無段変速機を備えた動力伝達装置に対して本発明を適用しても良い。また、図示する動力伝達装置１０は、四輪駆動車用の動力伝達装置であるが、これに限られることはなく、前進駆動車用や後輪駆動車用の動力伝達装置に対して本発明を適用しても良い。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 動力伝達装置
１１ エンジン
１４ｆ 前輪(駆動輪)
１４ｒ 後輪(駆動輪)
１９ 入力径路
２６ 出力径路
３０ 無段変速径路
３１ ギヤ列径路(固定伝達径路)
３４ プライマリプーリ(回転体)
３６ セカンダリプーリ(回転体)
３９ 無段変速機
５０ モードクラッチ(入力側クラッチ，噛合クラッチ)
６０ 停止クラッチ(噛合クラッチ)
７５ 前進クラッチ(出力側クラッチ)
９１ 電動モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに接続される入力径路と、駆動輪に接続される出力径路とを備える動力伝達装置であって、
前記入力径路と前記出力径路との間に設けられ、前記入力径路から前記出力径路に無段変速機を介して動力を伝達する無段変速径路と、
前記入力径路と前記出力径路との間に設けられ、前記入力径路から前記出力径路に固定伝達比で動力を伝達する固定伝達径路と、
前記無段変速径路および前記固定伝達径路と前記入力径路との間に設けられ、前記入力径路と前記無段変速径路とを接続する第１締結状態と、前記入力径路と前記固定伝達径路とを接続する第２締結状態とに切り換えられる入力側クラッチと、
前記入力側クラッチを第２締結状態から第１締結状態に切り換える際に、前記無段変速機の回転体を回転させる電動モータとを有することを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１記載の動力伝達装置において、
前記無段変速機と前記出力径路との間に設けられ、前記入力側クラッチが第２締結状態となるときに解放状態に切り換えられ、前記無段変速機を停止させる停止クラッチを有することを特徴とする動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の動力伝達装置において、
前記無段変速径路および前記固定伝達径路と前記駆動輪との間に設けられ、前記電動モータによって前記回転体を回転させる際に解放状態に切り換えられ、前記エンジンと前記駆動輪とを切り離す出力側クラッチを有することを特徴とする動力伝達装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力伝達装置において、
前記入力側クラッチは噛合クラッチであることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の動力伝達装置において、
前記停止クラッチは噛合クラッチであることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項１】
エンジンに接続される入力径路と、駆動輪に接続される出力径路とを備える動力伝達装置であって、
前記入力径路と前記出力径路との間に設けられ、前記入力径路から前記出力径路に無段変速機を介して動力を伝達する無段変速径路と、
前記入力径路と前記出力径路との間に設けられ、前記入力径路から前記出力径路に固定伝達比で動力を伝達する固定伝達径路と、
前記無段変速径路および前記固定伝達径路と前記入力径路との間に設けられ、前記入力径路と前記無段変速径路とを接続する第１締結状態と、前記入力径路と前記固定伝達径路とを接続する第２締結状態とに切り換えられる入力側クラッチと、
前記入力側クラッチを第２締結状態から第１締結状態に切り換える際に、前記無段変速機の回転体を回転させる電動モータとを有することを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１記載の動力伝達装置において、
前記無段変速機と前記出力径路との間に設けられ、前記入力側クラッチが第２締結状態となるときに解放状態に切り換えられ、前記無段変速機を停止させる停止クラッチを有することを特徴とする動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の動力伝達装置において、
前記無段変速径路および前記固定伝達径路と前記駆動輪との間に設けられ、前記電動モータによって前記回転体を回転させる際に解放状態に切り換えられ、前記エンジンと前記駆動輪とを切り離す出力側クラッチを有することを特徴とする動力伝達装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力伝達装置において、
前記入力側クラッチは噛合クラッチであることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の動力伝達装置において、
前記停止クラッチは噛合クラッチであることを特徴とする動力伝達装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１１３３３８（Ｐ２０１３−１１３３３８Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８０２７（Ｐ２０１１−２５８０２７）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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