変速比制御装置
【課題】車両が停車しているときのフリクションを最小化できる変速比制御装置を提供すること。
【解決手段】車両が走行するための動力を発生する動力源と、動力源からの動力を車両の駆動輪に伝達する変速機と、変速機と駆動輪の間に配置され、動力源からの動力のみを駆動輪側に伝達可能なワンウェイクラッチと、を有した、動力源から駆動輪への動力を伝達する変速機構と、を備えた駆動システムにおいて、変速機構の変速比を制御する変速比制御装置は、車両が停車しているとき、車両のドライバによる車両のアクセル操作は行われておらず、制動操作が行われていれば、変速比を無限大に設定するよう変速機構を制御する。
【解決手段】車両が走行するための動力を発生する動力源と、動力源からの動力を車両の駆動輪に伝達する変速機と、変速機と駆動輪の間に配置され、動力源からの動力のみを駆動輪側に伝達可能なワンウェイクラッチと、を有した、動力源から駆動輪への動力を伝達する変速機構と、を備えた駆動システムにおいて、変速機構の変速比を制御する変速比制御装置は、車両が停車しているとき、車両のドライバによる車両のアクセル操作は行われておらず、制動操作が行われていれば、変速比を無限大に設定するよう変速機構を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速機構の変速比を制御する変速比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの出力軸の回転運動を揺動運動に変換し、更に揺動運動を回転運動に変換して変速機の出力軸から出力する方式のＩＶＴ（Infinity Variable Transmission）と呼ばれる無段変速機が知られている。当該方式の変速機では、クラッチを使用せずに変速比を無段階に変更できると共に、変速比の最大値を無限大に設定することができる。なお、当該変速機において、変速比が無限大に設定されたときの出力回転数はゼロである。
【０００３】
図３は、ＩＶＴと呼ばれる無段変速機の一部の構成を軸線方向から見た側断面図である。図３に示す無段変速機は、内燃機関等の動力源からの回転動力を受けることで入力中心軸線Ｏ１の周りを回転する入力軸１０１と、入力軸１０１と一体回転する偏心ディスク１０４と、入力側と出力側を結ぶ連結部材１３０と、出力側に設けられたワンウェイクラッチ１２０とを備える。
【０００４】
偏心ディスク１０４は、第１支点Ｏ３を中心とした円形形状に形成されている。第１支点Ｏ３は、入力中心軸線Ｏ１に対して変更可能な偏心量ｒ１を保ちつつ、入力中心軸線Ｏ１の周りに入力軸１０１と共に回転するように設定されている。したがって、偏心ディスク１０４は、偏心量ｒ１を保った状態で、入力中心軸線Ｏ１の周りを入力軸１０１が回転するに伴って偏心回転するように設けられている。
【０００５】
偏心ディスク１０４は、図３に示すように、外周側円板１０５と、入力軸１０１に一体形成された内周側円板１０８とで構成されている。内周側円板１０８は、入力軸１０１の中心軸線である入力中心軸線Ｏ１に対して一定の偏心距離だけ中心を偏倚させた肉厚円板として形成されている。外周側円板１０５は、第１支点Ｏ３を中心にした肉厚円板として形成されており、その中心（第１支点Ｏ３）を外れた位置に中心を持つ第１円形孔１０６を有している。そして、この第１円形孔１０６の内周に回転可能に内周側円板１０８の外周が嵌っている。
【０００６】
また、内周側円板１０８には、入力中心軸線Ｏ１を中心とすると共に周方向の一部が内周側円板１０８の外周に開口した第２円形孔１０９が設けられており、その第２円形孔１０９の内部にピニオン１１０が回転自在に収容されている。ピニオン１１０の歯は、第２円形孔１０９の外周の開口を通して、外周側円板１０５の第１円形孔１０６の内周に形成した内歯歯車１０７に噛み合っている。
【０００７】
このピニオン１１０は、入力軸１０１の中心軸線である入力中心軸線Ｏ１と同軸に回転するように設けられている。即ち、ピニオン１１０の回転中心と入力軸１０１の中心軸線である入力中心軸線Ｏ１とが一致している。ピニオン１１０は、アクチュエータにより、第２円形孔１０９の内部で回転させられる。通常時は、入力軸１０１の回転と同期させてピニオン１１０を回転させ、同期する回転数を基準として、ピニオン１１０に入力軸１０１の回転数を上回るか下回るかする回転数を与えることにより、ピニオン１１０を入力軸１０１に対して相対回転させる。例えば、ピニオン１１０およびアクチュエータ１８０の出力軸が互いに連結されるように配置し、アクチュエータ１８０の回転が入力軸１０１の回転に対して回転差が生じる場合には、その回転差に減速比をかけた分だけ入力軸１０１とピニオン１１０の相対角度が変化する減速機構（例えば遊星歯車）を用いることで実現できる。この際、アクチュエータ１８０と入力軸１０１の回転差がなく同期している場合には偏心量ｒ１は変化しない。
【０００８】
従って、ピニオン１１０を回すことにより、ピニオン１１０の歯が噛合している内歯歯車１０７つまり外周側円板１０５が内周側円板１０８に対して相対回転し、それにより、ピニオン１１０の中心（入力中心軸線Ｏ１）と外周側円板１０５の中心（第１支点Ｏ３）との間の距離（つまり偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１）が変化する。
【０００９】
この場合、ピニオン１１０の回転によって、ピニオン１１０の中心（入力中心軸線Ｏ１）に外周側円板１０５の中心（第１支点Ｏ３）を一致させることができるように設定されており、両中心を一致させることにより、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を「ゼロ」に設定できる。
【００１０】
また、ワンウェイクラッチ１２０は、入力中心軸線Ｏ１から離れた出力中心軸線Ｏ２の周りを回転する出力部材（クラッチインナー）１２１と、外部から回転方向の動力を受けることで出力中心軸線Ｏ２の周りを揺動するリング状の入力部材（クラッチアウター）１２２と、入力部材１２２および出力部材１２１を互いにロック状態または非ロック状態にするために入力部材１２２と出力部材１２１の間に挿入された複数のローラ（係合部材）１２３とを有する。なお、ワンウェイクラッチ１２０には、出力部材１２１の断面における辺数と同数のローラ１２３が設けられている。
【００１１】
ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２から出力部材１２１への動力（トルク）の伝達は、入力部材１２２の正方向（図３中矢印ＲＤ１方向）の回転速度が出力部材１２１の正方向の回転速度を超えた条件でのみ行われる。つまり、ワンウェイクラッチ１２０では、入力部材１２２の回転速度が出力部材１２１の回転速度より高くなったときに初めてローラ１２３を介しての噛み合い（ロック）が発生し、入力部材１２２の揺動動力が出力部材１２１の回転運動に変換される。
【００１２】
入力部材１２２の周方向の１箇所には張り出し部１２４が設けられており、その張り出し部１２４に、出力中心軸線Ｏ２から離間した第２支点Ｏ４が設けられている。そして、入力部材１２２の第２支点Ｏ４上にピン１２５が配置され、このピン１２５によって、連結部材１３０の先端（他端部）１３２が入力部材１２２に回転自在に連結されている。
【００１３】
連結部材１３０は、一端側にリング部１３１を有し、そのリング部１３１の円形開口１３３の内周が、ベアリング１４０を介して、偏心ディスク１０４の外周に回転自在に嵌合されている。従って、このように連結部材１３０の一端が偏心ディスク１０４の外周に回転自在に連結されると共に、連結部材１３０の他端が、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２上に設けられた第２支点Ｏ４に回動自在に連結されることにより、図４に示すように、入力中心軸線Ｏ１、第１支点Ｏ３、出力中心軸線Ｏ２、第２支点Ｏ４の４つの節を回動点とする四節リンク機構が構成される。
【００１４】
図４は、四節リンク機構として構成された無段変速機の駆動力伝達原理の説明図である。この四節リンク機構では、入力軸１０１から偏心ディスク１０４に与えられる回転運動が、連結部材１３０を介して、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２に対して該入力部材１２２の揺動運動として伝えられ、その入力部材１２２の揺動運動が出力部材１２１の回転運動に変換される。偏心ディスク１０４を回転させる入力軸１０１が１回転すると、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２は１往復揺動する。図４に示すように、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１の値に関係なく、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動周期は常に一定である。入力部材１２２の角速度ω２は、偏心ディスク１０４（入力軸１０１）の回転角速度ω１と偏心量ｒ１によって決まる。
【００１５】
その際、ピニオン１１０、ピニオン１１０を収容する第２円形孔１０９を備えた内周側円板１０８、内周側円板１０８を回転可能に収容する第１円形孔１０６を備えた外周側円板１０５、アクチュエータ１８０などにより構成された変速比可変機構１１２の前記ピニオン１１０をアクチュエータ１８０で動かすことにより、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を変化させることができる。そして、偏心量ｒ１を変更することで、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２を変更することができ、それにより、入力軸１０１の回転数に対する出力部材１２１の回転数の比（変速比：レシオｉ）を変えることができる。即ち、入力中心軸線Ｏ１に対する第１支点Ｏ３の偏心量ｒ１を調節することで、偏心ディスク１０４からワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２に伝えられる揺動運動の揺動角度θ２を変更し、それにより、入力軸１０１に入力される回転動力が、偏心ディスク１０４および連結部材１３０を介してワンウェイクラッチ１２０の出力部材１２１に回転動力として伝達される際の変速比を変更することができる。
【００１６】
図５（ａ）〜（ｄ）及び図６（ａ）〜（ｃ）は、図３に示した無段変速機における変速比可変機構１１２による変速原理の説明図である。図５及び図６に示すように、変速比可変機構１１２のピニオン１１０を回転させて、内周側円板１０８に対して外周側円板１０５を回転させることにより、偏心ディスク１０４の入力中心軸線Ｏ１（ピニオン１１０の回転中心）に対する偏心量ｒ１を調節することができる。
【００１７】
例えば、図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を「大」にした場合は、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２を大きくすることができるので、小さな変速比ｉを実現することができる。また、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を「中」にした場合は、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２を「中」にすることができるので、中くらいの変速比ｉを実現することができる。また、図５（ｃ）及び図６（ｃ）に示すように、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を「小」にした場合は、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２を小さくすることができるので、大きな変速比ｉを実現することができる。また、図５（ｄ）に示すように、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を「ゼロ」又は極小値未満にした場合は、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２を「ゼロ」又は「極小値」にすることができるので、変速比ｉを「無限大（∞）」にすることができる。なお、上記極小値の偏心量ｒ１は、当該無段変速機において、入力軸１０１に入力された回転動力がワンウェイクラッチ１２０の出力部材１２１に伝達される最も低い値の偏心量である。
【００１８】
当該無段変速機の変速比可変機構１１２において偏心量ｒ１がゼロのとき、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２はゼロである。また、偏心量ｒ１がゼロより大きく極小値未満のとき、入力部材１２２は微小な揺動角度θ２で揺動運動する。但し、このとき揺動運動は、後述するロータ１２３のトーション特性より吸収されるため、出力部材１２１に伝達されない。したがって、偏心量ｒ１がゼロのときに限らず、極小値未満のときであっても、変速比ｉは、結果として、「無限大（∞）」である。
【００１９】
図７は、ワンウェイクラッチ１２０の断面図及びその一部拡大図である。また、図８（ａ）〜（ｃ）は、ワンウェイクラッチ１２０の各状態における一部拡大図である。図７及び図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、出力部材１２１のローラ１２３と接する面は、入力部材１２２の揺動運動に応じてその揺動方向にローラ１２３が移動可能な窪みを有する。但し、当該窪みの深さは、入力部材１２２が図７に示す空転方向の位置とトルク伝達方向の位置とで異なり、空転方向の位置の深さはトルク伝達方向の位置の深さよりも深い。
【００２０】
入力部材１２２が相対的に出力部材１２１よりも空転方向に振れると、ローラ１２３も空転方向に移動する。空転方向の位置における入力部材１２２から出力部材１２１までの空間はローラ１２３の大きさよりも若干広い。このため、当該位置に移動したローラ１２３は空転する。一方、入力部材１２２が相対的に出力部材１２１よりもトルク伝達方向に振れると、ローラ１２３もトルク伝達方向に移動する。トルク伝達方向の位置における入力部材１２２から出力部材１２１までの空間はローラ１２３の大きさよりも若干狭い。このため、当該位置に移動したローラ１２３は、図８（ａ）に示すように、入力部材１２２と出力部材１２１とによって挟まれ、それぞれから対向する方向に圧力を受ける。このとき、ローラ１２３を介した入力部材１２２と出力部材１２１の噛み合い（ロック）が発生し、入力部材１２２の揺動動力が出力部材１２１の回転運動に変換される。この後、入力部材１２２の回転速度が出力部材１２１の回転速度より低下して、入力部材１２２が相対的に出力部材１２１よりも空転方向に振れると、ローラ１２３を介したロックが解除されて、図８（ｃ）に示したように、ワンウェイクラッチ１２０はフリーな状態（空転状態）に戻る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特表２００５−５０２５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明の目的は、車両が停車しているときのフリクションを最小化できる変速比制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の変速比制御装置は、車両が走行するための動力を発生する動力源（例えば、実施の形態での内燃機関１５３）と、前記動力源からの動力を前記車両の駆動輪（例えば、実施の形態での駆動輪１６９）に伝達する変速機と、前記変速機と前記駆動輪の間に配置され、前記動力源からの動力のみを前記駆動輪側に伝達可能なワンウェイクラッチ（例えば、実施の形態でのワンウェイクラッチ１２０）と、を有した、前記動力源から前記駆動輪への動力を伝達する変速機構（例えば、実施の形態での無段変速機１５５）と、を備えた駆動システムにおいて、前記変速機構の変速比を制御する変速比制御装置（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ１６３）であって、前記車両が停車しているとき、前記車両のドライバによる前記車両のアクセル操作は行われておらず、制動操作が行われていれば、前記変速比を無限大に設定するよう前記変速機構を制御することを特徴としている。
【００２４】
さらに、請求項２に記載の発明の変速比制御装置では、車両が走行するための動力を発生する動力源（例えば、実施の形態での内燃機関１５３）からの回転動力を受けることで入力中心軸線（例えば、実施の形態での入力中心軸線Ｏ１）の周りを回転する入力軸（例えば、実施の形態での入力軸１０１）と、前記入力中心軸線に対する偏心量（例えば、実施の形態での偏心量ｒ１）を変更可能な第１支点（例えば、実施の形態での第１支点Ｏ３）をそれぞれの中心に有して、該偏心量を保ちつつ前記入力中心軸線の周りを前記入力軸と共に回転する偏心ディスク（例えば、実施の形態での偏心ディスク１０４）と、前記入力中心軸線から離れた出力中心軸線（例えば、実施の形態での出力中心軸線Ｏ２）の周りを回転する出力部材（例えば、実施の形態での出力部材１２１）と、外部から回転方向の動力を受けることで前記出力中心軸線の周りを揺動する入力部材（例えば、実施の形態での入力部材１２２）と、前記入力部材及び前記出力部材を互いにロック状態又は非ロック状態にする係合部材（例えば、実施の形態でのローラ１２３）と、を有し、前記入力部材の正方向の回転速度が前記出力部材の正方向の回転速度を上回ったとき、前記入力部材に入力された回転動力を前記出力部材に伝達し、それにより前記入力部材の揺動運動を前記出力部材の回転運動に変換するワンウェイクラッチ（例えば、実施の形態でのワンウェイクラッチ１２０）と、一端が前記偏心ディスクの外周に前記第１支点を中心に回転自在に連結され、他端が前記ワンウェイクラッチの前記入力部材上の前記出力中心軸線から離間した位置に設けられた第２支点（例えば、実施の形態での第２支点Ｏ４）に回動自在に連結されることで、前記入力軸から前記偏心ディスクに与えられる回転運動を、前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に対し当該入力部材の揺動運動として伝える連結部材（例えば、実施の形態での連結部材１３０）と、前記入力中心軸線に対する前記第１支点の偏心量を調節することで、前記偏心ディスクから前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に伝えられる揺動運動の揺動角度を変更するアクチュエータ（例えば、実施の形態でのアクチュエータ１８０）を有し、それにより、前記入力軸に入力される回転動力が前記偏心ディスク及び前記連結部材を介して前記ワンウェイクラッチの出力部材に回転動力として伝達される際の変速比を変更すると共に、前記偏心量を前記出力部材に回転動力が伝達されないよう設定することで前記変速比を無限大に設定可能な変速比可変機構（例えば、実施の形態での変速比可変機構１１２）と、を備えた四節リンク機構式の無段変速機における前記変速比を制御する変速比制御装置（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ１６３）であって、前記車両が停車しているとき、前記車両のドライバによる前記車両のアクセル操作は行われておらず、制動操作が行われていれば、前記偏心量を前記出力部材に回転動力が伝達されないよう設定することで前記変速比を無限大に設定するよう前記無段変速機を制御することを特徴としている。
【００２５】
さらに、請求項３に記載の発明の変速比制御装置では、前記車両が停車しているとき、前記車両のドライバによって前記車両のアクセル操作及び制動操作の双方が行われていれば、前記変速比を、無限大以下であって、前記入力部材の前記揺動角度が最大トーションアングル以下となる変速比に設定することを特徴としている。
【００２６】
さらに、請求項４に記載の発明の変速比制御装置では、前記車両のドライバによって前記車両のアクセル操作及び制動操作のいずれも行われていないとき、アイドル運転している前記動力源からの動力によって前記車両が微速走行するよう、前記変速比を設定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１〜４に記載の発明の変速比制御装置によれば、車両が停車しているときのフリクションを最小化できる。
請求項３に記載の発明の変速比制御装置によれば、変速機構又は無段変速機の出力側には駆動力が出力されず、制動操作が解除された後のドライバの加速要求にレスポンス良く対応することができる。
請求項４に記載の発明の変速比制御装置によれば、フリクションの最小化と発進時のレスポンスを両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】パラレル方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図
【図２】マネジメントＥＣＵ１６３による無段変速機１５５の変速比を制御する際の動作を示すフローチャート
【図３】ＩＶＴと呼ばれる無段変速機の一部の構成を軸線方向から見た側断面図
【図４】四節リンク機構として構成された無段変速機の駆動力伝達原理の説明図
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、図３に示した無段変速機における変速比可変機構１１２による変速原理の説明図
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、図３に示した無段変速機における変速比可変機構１１２による変速原理の説明図
【図７】ワンウェイクラッチ１２０の断面図及びその一部拡大図
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、ワンウェイクラッチ１２０の各状態における一部拡大図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
本実施形態の変速比制御装置は、ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）に搭載される。ＨＥＶは、電動機及び内燃機関を備え、車両の走行状態に応じて電動機及び／又は内燃機関の駆動力によって走行する。ＨＥＶには、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の２種類がある。シリーズ方式のＨＥＶは、電動機の動力によって走行する。内燃機関は発電のためだけに用いられ、内燃機関の動力によって発電機で発電された電力は蓄電器に充電されるか、電動機に供給される。また、パラレル方式のＨＥＶは、電動機及び内燃機関のいずれか一方又は双方の動力によって走行する。
【００３１】
図１は、パラレル方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。図１に示すように、パラレル方式のＨＥＶ（以下、単に「車両」という）は、電動機（Mot）１５１と、内燃機関（ENG）１５３と、四節リンク機構の無段変速機１５５と、メインクラッチ１５６と、ディファレンシャルギア１５７と、クラッチ１５９と、車速センサ１６１と、マネジメントＥＣＵ（MG ECU）１６３とを備える。なお、図１中の点線の矢印は値データを示し、実線の矢印は指示内容を含む制御信号を示す。
【００３２】
電動機１５１は、車両が走行するための動力を発生する。電動機１５１の出力は、クラッチ１５９及びディファレンシャルギア１５７を介して車軸１６７に伝達される。内燃機関１５３は、車両が走行するための動力を発生する。内燃機関１５３の出力は無段変速機１５５に入力される。
【００３３】
無段変速機１５５は、図３〜図８を参照して上記説明したＩＶＴ（Infinity Variable Transmission）と呼ばれる無段変速機（以下「ＢＤ」とも表記する）である。本実施形態では、無段変速機１５５と内燃機関１５３の間にクラッチを必要とせず、無段変速機１５５の入力軸には内燃機関１５３の出力がそのまま入力される。また、無段変速機１５５の出力は、メインクラッチ１５６及びディファレンシャルギア１５７を介して車軸１６７に伝達される。
【００３４】
無段変速機１５５は、内燃機関１５３の出力軸の回転運動を揺動運動に変換し、更に揺動運動を回転運動に変換する。このため、無段変速機１５５では、偏心量ｒ１を調整することで変速比を無段階に変更できると共に、変速比の最大値を無限大に設定することができる。なお、無段変速機１５５において、変速比が無限大に設定されたときの出力回転数はゼロである。図３に示すように、無段変速機１５５は、入力軸が内燃機関１５３のクランク軸に直結された偏心体駆動装置と、出力側に設けられたワンウェイクラッチ１２０と、偏心体駆動装置とワンウェイクラッチ１２０を結ぶ連結部材１３０とを備える。
【００３５】
偏心体駆動装置は、内燃機関１５３からの回転動力を受けることで入力中心軸線Ｏ１の周りを回転する入力軸１０１と、入力軸１０１と一体回転する偏心ディスク１０４とを有する。また、偏心体駆動装置には、入力中心軸線Ｏ１と同軸に回転するピニオン１１０が設けられている。ピニオン１１０を回すことにより、ピニオン１１０の中心（入力中心軸線Ｏ１）と第１支点Ｏ３との間の距離（つまり偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１）が変化する。ピニオン１１０の回転によって、入力中心軸線Ｏ１に第１支点Ｏ３を一致させると、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１は「ゼロ」となり、無段変速機１５５における変速比は無限大となる。
【００３６】
ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２から出力部材１２１への動力の伝達は、入力部材１２２の正方向（図３中矢印ＲＤ１方向）の回転速度が出力部材１２１の正方向の回転速度を超えた条件でのみ行われる。つまり、ワンウェイクラッチ１２０では、入力部材１２２の回転速度が出力部材１２１の回転速度より高くなったときに初めてローラ１２３を介しての噛み合い（ロック）が発生し、入力部材１２２の揺動動力が出力部材１２１の回転運動に変換される。したがって、図１に示した車両では、内燃機関１５３の出力によるワンウェイクラッチ１２０における入力部材１２２の正方向の回転速度が出力部材１２１の正方向の回転速度を超えた条件でのみ、内燃機関１５３からの動力が無段変速機１５５を介して駆動輪１６９に伝達される。なお、当該条件を満たした無段変速機１５５の状態を「エンゲージ状態」といい、当該条件を満たさない無段変速機１５５の状態を「ディスエンゲージ状態」という。
【００３７】
なお、ワンウェイクラッチ１２０を構成するローラ１２３は、一般的には高い剛性を有する金属等の物質によって形成されてはいるが、トーション（ねじれ）特性を有する。このトーション特性は、入力部材１２２及び出力部材１２１に対するローラ１２３の滑りによる特性と、入力部材１２２及び出力部材１２１からの圧力による弾性変形による特性とを合わせた特性である。
【００３８】
弾性変形による特性は、「最大トーションアングル」と呼ばれる、出力部材１２１と入力部材１２２の相対的なねじれ角によって表される。最大トーションアングルとは、無段変速機１５５がエンゲージ状態のときに、ワンウェイクラッチ１２０における入力部材１２２の出力部材１２１に対する相対角度において、エンゲージ開始時の相対角度を０としたとき、出力部材１２１と入力部材１２２の間で相対的なねじれが生じ、ローラ１２３と入力部材１２２及び出力部材１２１との接触面圧が寿命に係る信頼性を保証する上での最大面圧となったときの、出力部材１２１に対する入力部材１２２の相対角度を意味する。
【００３９】
メインクラッチ１５６は、無段変速機１５５からディファレンシャルギア１５７までの駆動力伝達経路を開閉する。クラッチ１５９はマネジメントＥＣＵ１６３によって制御される。メインクラッチ１５６はマネジメントＥＣＵ１６３によって制御される。ディファレンシャルギア１５７は、電動機１５１及び／又は内燃機関１５３から伝達された駆動力を車両左右の車軸１６７に分配する。クラッチ１５９は、電動機１５１からディファレンシャルギア１５７までの駆動力伝達経路を開閉する。クラッチ１５９はマネジメントＥＣＵ１６３によって制御される。
【００４０】
車速センサ１６１は、車両の走行速度（車速）を検出する。車速センサ１６１によって検出された車速ＶＰを示す信号は、マネジメントＥＣＵ１６３に送られる。なお、マネジメントＥＣＵ１６３には、車速センサ１６１からの信号の他、ドライバによる操作量を示す信号が入力される。本実施形態では、ドライバによる操作量として、アクセルペダルの開度（ＡＰ開度）、ブレーキペダルの踏込量（ＢＲＫ踏込量）、及びシフトレバー等によって設定されたギアポジションが含まれる。
【００４１】
マネジメントＥＣＵ１６３は、電動機１５１、内燃機関１５３及び無段変速機１５５等の統括制御を行う。本実施形態では、特に、マネジメントＥＣＵ１６３は、車速ＶＰ、ＡＰ開度、ＢＲＫ踏込量及びギアポジションに基づいて、無段変速機１５５における変速比（以下「レシオ」ともいう）を設定する。さらに、マネジメントＥＣＵ１６３は、無段変速機１５５の変速比が当該設定した変速比となるよう、無段変速機１５５の偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を制御する。
【００４２】
図２は、マネジメントＥＣＵ１６３による無段変速機１５５の変速比を制御する際の動作を示すフローチャートである。図２に示すように、マネジメントＥＣＵ１６３は、ギアポジションがＤレンジ（ドライブレンジ）であるか否かを判定し、ＤレンジであればステップＳ１０３に進み、ＤレンジでなければステップＳ１２１に進む。なお、マネジメントＥＣＵ１６３は、ギアポジションがＤレンジであれば、メインクラッチ１５６を締結する。ステップＳ１２１では、マネジメントＥＣＵ１６３は、無段変速機１５５の変速比を無限大（∞）に設定する。
【００４３】
ステップＳ１０３では、マネジメントＥＣＵ１６３は、車速ＶＰが０であるか、すなわち、車両が停車状態であるか否かを判定する。ステップＳ１０３での判断の結果、車速ＶＰが０であればステップＳ１０５に進み、車速ＶＰが０でなければステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３では、マネジメントＥＣＵ１６３は、走行時における車速ＶＰ及びＡＰ開度等に基づく変速比を設定する。ステップＳ１０５では、マネジメントＥＣＵ１６３は、ＢＲＫ踏込量からブレーキペダルが踏まれている（ブレーキＯＮ）か否かを判断する。ステップＳ１０５での判断の結果、ブレーキペダルが踏まれていると判断された場合はステップＳ１０７に進み、ブレーキペダルが踏まれていないと判断された場合はステップＳ１０９に進む。
【００４４】
ステップＳ１０７及びステップＳ１０９のいずれにおいても、マネジメントＥＣＵ１６３は、ＡＰ開度からアクセルペダルが踏まれている（アクセルＯＮ）か否かを判断する。ステップＳ１０７での判断の結果、アクセルペダルが踏まれていると判断された場合はステップＳ１１１に進み、アクセルペダルが踏まれていないと判断された場合はステップＳ１１３に進む。一方、ステップＳ１０９での判断の結果、アクセルペダルが踏まれていると判断された場合はステップＳ１１５に進み、アクセルペダルが踏まれていないと判断された場合はステップＳ１１７に進む。
【００４５】
ステップＳ１１１では、マネジメントＥＣＵ１６３は、無段変速機１５５の変速比を、無限大（∞）以下であって、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２が最大トーションアングル以下となる変速比に設定する。ステップＳ１１３では、マネジメントＥＣＵ１６３は、無段変速機１５５の変速比を無限大（∞）に設定する。ステップＳ１１５では、マネジメントＥＣＵ１６３は、発進時における車速ＶＰ及びＡＰ開度等に基づく変速比を設定する。ステップＳ１１７では、マネジメントＥＣＵ１６３は、無段変速機１５５の変速比を、アイドル運転している内燃機関１５３から無段変速機１５５を介して駆動輪１６９に伝達される動力によって車両が微速走行するよう、無段変速機１５５の変速比を設定する。なお、微速走行時の車速ＶＰは５ｋｍ／時以下である。
【００４６】
マネジメントＥＣＵ１６３は、ステップＳ１１１〜Ｓ１１７のいずれかを行った後、無段変速機１５５の変速比が当該設定した変速比となるよう、無段変速機１５５の偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を制御する（ステップＳ１１９）。
【００４７】
本実施形態では、ギアポジションがＤレンジの状態で車両が停車中に、ブレーキペダルが踏まれアクセルペダルが踏まれていないときは、無段変速機１５５の変速比が無限大（∞）に設定される。無段変速機１５５の変速比が無限大（∞）のときのフリクションは非常に小さい。したがって、この状態のときの燃費向上が図れる。
【００４８】
また、ギアポジションがＤレンジの状態で車両が停車中に、ブレーキペダルが踏まれ、かつ、アクセルペダルも踏まれているときは、無段変速機１５５の変速比が無限大（∞）以下であって、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２が最大トーションアングル以下となる変速比に設定される。このとき、無段変速機１５５の出力側には駆動力が出力されず、ブレーキペダルが放された後のドライバの加速要求にレスポンス良く対応することができる。
【００４９】
さらに、ギアポジションがＤレンジの状態でブレーキペダル及びアクセルペダルのいずれも踏まれていないときは、アイドル運転している内燃機関１５３から無段変速機１５５を介して駆動輪１６９に伝達される動力によって車両が微速走行するよう、無段変速機１５５の変速比が設定される。したがって、フリクションの最小化と発進時のレスポンスを両立できる。
【符号の説明】
【００５０】
１０１ 入力軸
１０４ 偏心ディスク
１２０ ワンウェイクラッチ
１２１ 出力部材
１２２ 入力部材
１２３ ローラ（係合部材）
１３０ 連結部材
１５１ 電動機（Mot）
１５３ 内燃機関（ENG）
１５５ 無段変速機（ＢＤ）
１５６ メインクラッチ
１５７ ディファレンシャルギア
１５９ クラッチ
１６１ 車速センサ
１６３ マネジメントＥＣＵ（MG ECU）
１６７ 車軸
１６９ 駆動輪
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速機構の変速比を制御する変速比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの出力軸の回転運動を揺動運動に変換し、更に揺動運動を回転運動に変換して変速機の出力軸から出力する方式のＩＶＴ（Infinity Variable Transmission）と呼ばれる無段変速機が知られている。当該方式の変速機では、クラッチを使用せずに変速比を無段階に変更できると共に、変速比の最大値を無限大に設定することができる。なお、当該変速機において、変速比が無限大に設定されたときの出力回転数はゼロである。
【０００３】
図３は、ＩＶＴと呼ばれる無段変速機の一部の構成を軸線方向から見た側断面図である。図３に示す無段変速機は、内燃機関等の動力源からの回転動力を受けることで入力中心軸線Ｏ１の周りを回転する入力軸１０１と、入力軸１０１と一体回転する偏心ディスク１０４と、入力側と出力側を結ぶ連結部材１３０と、出力側に設けられたワンウェイクラッチ１２０とを備える。
【０００４】
偏心ディスク１０４は、第１支点Ｏ３を中心とした円形形状に形成されている。第１支点Ｏ３は、入力中心軸線Ｏ１に対して変更可能な偏心量ｒ１を保ちつつ、入力中心軸線Ｏ１の周りに入力軸１０１と共に回転するように設定されている。したがって、偏心ディスク１０４は、偏心量ｒ１を保った状態で、入力中心軸線Ｏ１の周りを入力軸１０１が回転するに伴って偏心回転するように設けられている。
【０００５】
偏心ディスク１０４は、図３に示すように、外周側円板１０５と、入力軸１０１に一体形成された内周側円板１０８とで構成されている。内周側円板１０８は、入力軸１０１の中心軸線である入力中心軸線Ｏ１に対して一定の偏心距離だけ中心を偏倚させた肉厚円板として形成されている。外周側円板１０５は、第１支点Ｏ３を中心にした肉厚円板として形成されており、その中心（第１支点Ｏ３）を外れた位置に中心を持つ第１円形孔１０６を有している。そして、この第１円形孔１０６の内周に回転可能に内周側円板１０８の外周が嵌っている。
【０００６】
また、内周側円板１０８には、入力中心軸線Ｏ１を中心とすると共に周方向の一部が内周側円板１０８の外周に開口した第２円形孔１０９が設けられており、その第２円形孔１０９の内部にピニオン１１０が回転自在に収容されている。ピニオン１１０の歯は、第２円形孔１０９の外周の開口を通して、外周側円板１０５の第１円形孔１０６の内周に形成した内歯歯車１０７に噛み合っている。
【０００７】
このピニオン１１０は、入力軸１０１の中心軸線である入力中心軸線Ｏ１と同軸に回転するように設けられている。即ち、ピニオン１１０の回転中心と入力軸１０１の中心軸線である入力中心軸線Ｏ１とが一致している。ピニオン１１０は、アクチュエータにより、第２円形孔１０９の内部で回転させられる。通常時は、入力軸１０１の回転と同期させてピニオン１１０を回転させ、同期する回転数を基準として、ピニオン１１０に入力軸１０１の回転数を上回るか下回るかする回転数を与えることにより、ピニオン１１０を入力軸１０１に対して相対回転させる。例えば、ピニオン１１０およびアクチュエータ１８０の出力軸が互いに連結されるように配置し、アクチュエータ１８０の回転が入力軸１０１の回転に対して回転差が生じる場合には、その回転差に減速比をかけた分だけ入力軸１０１とピニオン１１０の相対角度が変化する減速機構（例えば遊星歯車）を用いることで実現できる。この際、アクチュエータ１８０と入力軸１０１の回転差がなく同期している場合には偏心量ｒ１は変化しない。
【０００８】
従って、ピニオン１１０を回すことにより、ピニオン１１０の歯が噛合している内歯歯車１０７つまり外周側円板１０５が内周側円板１０８に対して相対回転し、それにより、ピニオン１１０の中心（入力中心軸線Ｏ１）と外周側円板１０５の中心（第１支点Ｏ３）との間の距離（つまり偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１）が変化する。
【０００９】
この場合、ピニオン１１０の回転によって、ピニオン１１０の中心（入力中心軸線Ｏ１）に外周側円板１０５の中心（第１支点Ｏ３）を一致させることができるように設定されており、両中心を一致させることにより、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を「ゼロ」に設定できる。
【００１０】
また、ワンウェイクラッチ１２０は、入力中心軸線Ｏ１から離れた出力中心軸線Ｏ２の周りを回転する出力部材（クラッチインナー）１２１と、外部から回転方向の動力を受けることで出力中心軸線Ｏ２の周りを揺動するリング状の入力部材（クラッチアウター）１２２と、入力部材１２２および出力部材１２１を互いにロック状態または非ロック状態にするために入力部材１２２と出力部材１２１の間に挿入された複数のローラ（係合部材）１２３とを有する。なお、ワンウェイクラッチ１２０には、出力部材１２１の断面における辺数と同数のローラ１２３が設けられている。
【００１１】
ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２から出力部材１２１への動力（トルク）の伝達は、入力部材１２２の正方向（図３中矢印ＲＤ１方向）の回転速度が出力部材１２１の正方向の回転速度を超えた条件でのみ行われる。つまり、ワンウェイクラッチ１２０では、入力部材１２２の回転速度が出力部材１２１の回転速度より高くなったときに初めてローラ１２３を介しての噛み合い（ロック）が発生し、入力部材１２２の揺動動力が出力部材１２１の回転運動に変換される。
【００１２】
入力部材１２２の周方向の１箇所には張り出し部１２４が設けられており、その張り出し部１２４に、出力中心軸線Ｏ２から離間した第２支点Ｏ４が設けられている。そして、入力部材１２２の第２支点Ｏ４上にピン１２５が配置され、このピン１２５によって、連結部材１３０の先端（他端部）１３２が入力部材１２２に回転自在に連結されている。
【００１３】
連結部材１３０は、一端側にリング部１３１を有し、そのリング部１３１の円形開口１３３の内周が、ベアリング１４０を介して、偏心ディスク１０４の外周に回転自在に嵌合されている。従って、このように連結部材１３０の一端が偏心ディスク１０４の外周に回転自在に連結されると共に、連結部材１３０の他端が、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２上に設けられた第２支点Ｏ４に回動自在に連結されることにより、図４に示すように、入力中心軸線Ｏ１、第１支点Ｏ３、出力中心軸線Ｏ２、第２支点Ｏ４の４つの節を回動点とする四節リンク機構が構成される。
【００１４】
図４は、四節リンク機構として構成された無段変速機の駆動力伝達原理の説明図である。この四節リンク機構では、入力軸１０１から偏心ディスク１０４に与えられる回転運動が、連結部材１３０を介して、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２に対して該入力部材１２２の揺動運動として伝えられ、その入力部材１２２の揺動運動が出力部材１２１の回転運動に変換される。偏心ディスク１０４を回転させる入力軸１０１が１回転すると、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２は１往復揺動する。図４に示すように、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１の値に関係なく、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動周期は常に一定である。入力部材１２２の角速度ω２は、偏心ディスク１０４（入力軸１０１）の回転角速度ω１と偏心量ｒ１によって決まる。
【００１５】
その際、ピニオン１１０、ピニオン１１０を収容する第２円形孔１０９を備えた内周側円板１０８、内周側円板１０８を回転可能に収容する第１円形孔１０６を備えた外周側円板１０５、アクチュエータ１８０などにより構成された変速比可変機構１１２の前記ピニオン１１０をアクチュエータ１８０で動かすことにより、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を変化させることができる。そして、偏心量ｒ１を変更することで、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２を変更することができ、それにより、入力軸１０１の回転数に対する出力部材１２１の回転数の比（変速比：レシオｉ）を変えることができる。即ち、入力中心軸線Ｏ１に対する第１支点Ｏ３の偏心量ｒ１を調節することで、偏心ディスク１０４からワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２に伝えられる揺動運動の揺動角度θ２を変更し、それにより、入力軸１０１に入力される回転動力が、偏心ディスク１０４および連結部材１３０を介してワンウェイクラッチ１２０の出力部材１２１に回転動力として伝達される際の変速比を変更することができる。
【００１６】
図５（ａ）〜（ｄ）及び図６（ａ）〜（ｃ）は、図３に示した無段変速機における変速比可変機構１１２による変速原理の説明図である。図５及び図６に示すように、変速比可変機構１１２のピニオン１１０を回転させて、内周側円板１０８に対して外周側円板１０５を回転させることにより、偏心ディスク１０４の入力中心軸線Ｏ１（ピニオン１１０の回転中心）に対する偏心量ｒ１を調節することができる。
【００１７】
例えば、図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を「大」にした場合は、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２を大きくすることができるので、小さな変速比ｉを実現することができる。また、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を「中」にした場合は、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２を「中」にすることができるので、中くらいの変速比ｉを実現することができる。また、図５（ｃ）及び図６（ｃ）に示すように、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を「小」にした場合は、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２を小さくすることができるので、大きな変速比ｉを実現することができる。また、図５（ｄ）に示すように、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を「ゼロ」又は極小値未満にした場合は、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２を「ゼロ」又は「極小値」にすることができるので、変速比ｉを「無限大（∞）」にすることができる。なお、上記極小値の偏心量ｒ１は、当該無段変速機において、入力軸１０１に入力された回転動力がワンウェイクラッチ１２０の出力部材１２１に伝達される最も低い値の偏心量である。
【００１８】
当該無段変速機の変速比可変機構１１２において偏心量ｒ１がゼロのとき、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２はゼロである。また、偏心量ｒ１がゼロより大きく極小値未満のとき、入力部材１２２は微小な揺動角度θ２で揺動運動する。但し、このとき揺動運動は、後述するロータ１２３のトーション特性より吸収されるため、出力部材１２１に伝達されない。したがって、偏心量ｒ１がゼロのときに限らず、極小値未満のときであっても、変速比ｉは、結果として、「無限大（∞）」である。
【００１９】
図７は、ワンウェイクラッチ１２０の断面図及びその一部拡大図である。また、図８（ａ）〜（ｃ）は、ワンウェイクラッチ１２０の各状態における一部拡大図である。図７及び図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、出力部材１２１のローラ１２３と接する面は、入力部材１２２の揺動運動に応じてその揺動方向にローラ１２３が移動可能な窪みを有する。但し、当該窪みの深さは、入力部材１２２が図７に示す空転方向の位置とトルク伝達方向の位置とで異なり、空転方向の位置の深さはトルク伝達方向の位置の深さよりも深い。
【００２０】
入力部材１２２が相対的に出力部材１２１よりも空転方向に振れると、ローラ１２３も空転方向に移動する。空転方向の位置における入力部材１２２から出力部材１２１までの空間はローラ１２３の大きさよりも若干広い。このため、当該位置に移動したローラ１２３は空転する。一方、入力部材１２２が相対的に出力部材１２１よりもトルク伝達方向に振れると、ローラ１２３もトルク伝達方向に移動する。トルク伝達方向の位置における入力部材１２２から出力部材１２１までの空間はローラ１２３の大きさよりも若干狭い。このため、当該位置に移動したローラ１２３は、図８（ａ）に示すように、入力部材１２２と出力部材１２１とによって挟まれ、それぞれから対向する方向に圧力を受ける。このとき、ローラ１２３を介した入力部材１２２と出力部材１２１の噛み合い（ロック）が発生し、入力部材１２２の揺動動力が出力部材１２１の回転運動に変換される。この後、入力部材１２２の回転速度が出力部材１２１の回転速度より低下して、入力部材１２２が相対的に出力部材１２１よりも空転方向に振れると、ローラ１２３を介したロックが解除されて、図８（ｃ）に示したように、ワンウェイクラッチ１２０はフリーな状態（空転状態）に戻る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特表２００５−５０２５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明の目的は、車両が停車しているときのフリクションを最小化できる変速比制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の変速比制御装置は、車両が走行するための動力を発生する動力源（例えば、実施の形態での内燃機関１５３）と、前記動力源からの動力を前記車両の駆動輪（例えば、実施の形態での駆動輪１６９）に伝達する変速機と、前記変速機と前記駆動輪の間に配置され、前記動力源からの動力のみを前記駆動輪側に伝達可能なワンウェイクラッチ（例えば、実施の形態でのワンウェイクラッチ１２０）と、を有した、前記動力源から前記駆動輪への動力を伝達する変速機構（例えば、実施の形態での無段変速機１５５）と、を備えた駆動システムにおいて、前記変速機構の変速比を制御する変速比制御装置（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ１６３）であって、前記車両が停車しているとき、前記車両のドライバによる前記車両のアクセル操作は行われておらず、制動操作が行われていれば、前記変速比を無限大に設定するよう前記変速機構を制御することを特徴としている。
【００２４】
さらに、請求項２に記載の発明の変速比制御装置では、車両が走行するための動力を発生する動力源（例えば、実施の形態での内燃機関１５３）からの回転動力を受けることで入力中心軸線（例えば、実施の形態での入力中心軸線Ｏ１）の周りを回転する入力軸（例えば、実施の形態での入力軸１０１）と、前記入力中心軸線に対する偏心量（例えば、実施の形態での偏心量ｒ１）を変更可能な第１支点（例えば、実施の形態での第１支点Ｏ３）をそれぞれの中心に有して、該偏心量を保ちつつ前記入力中心軸線の周りを前記入力軸と共に回転する偏心ディスク（例えば、実施の形態での偏心ディスク１０４）と、前記入力中心軸線から離れた出力中心軸線（例えば、実施の形態での出力中心軸線Ｏ２）の周りを回転する出力部材（例えば、実施の形態での出力部材１２１）と、外部から回転方向の動力を受けることで前記出力中心軸線の周りを揺動する入力部材（例えば、実施の形態での入力部材１２２）と、前記入力部材及び前記出力部材を互いにロック状態又は非ロック状態にする係合部材（例えば、実施の形態でのローラ１２３）と、を有し、前記入力部材の正方向の回転速度が前記出力部材の正方向の回転速度を上回ったとき、前記入力部材に入力された回転動力を前記出力部材に伝達し、それにより前記入力部材の揺動運動を前記出力部材の回転運動に変換するワンウェイクラッチ（例えば、実施の形態でのワンウェイクラッチ１２０）と、一端が前記偏心ディスクの外周に前記第１支点を中心に回転自在に連結され、他端が前記ワンウェイクラッチの前記入力部材上の前記出力中心軸線から離間した位置に設けられた第２支点（例えば、実施の形態での第２支点Ｏ４）に回動自在に連結されることで、前記入力軸から前記偏心ディスクに与えられる回転運動を、前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に対し当該入力部材の揺動運動として伝える連結部材（例えば、実施の形態での連結部材１３０）と、前記入力中心軸線に対する前記第１支点の偏心量を調節することで、前記偏心ディスクから前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に伝えられる揺動運動の揺動角度を変更するアクチュエータ（例えば、実施の形態でのアクチュエータ１８０）を有し、それにより、前記入力軸に入力される回転動力が前記偏心ディスク及び前記連結部材を介して前記ワンウェイクラッチの出力部材に回転動力として伝達される際の変速比を変更すると共に、前記偏心量を前記出力部材に回転動力が伝達されないよう設定することで前記変速比を無限大に設定可能な変速比可変機構（例えば、実施の形態での変速比可変機構１１２）と、を備えた四節リンク機構式の無段変速機における前記変速比を制御する変速比制御装置（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ１６３）であって、前記車両が停車しているとき、前記車両のドライバによる前記車両のアクセル操作は行われておらず、制動操作が行われていれば、前記偏心量を前記出力部材に回転動力が伝達されないよう設定することで前記変速比を無限大に設定するよう前記無段変速機を制御することを特徴としている。
【００２５】
さらに、請求項３に記載の発明の変速比制御装置では、前記車両が停車しているとき、前記車両のドライバによって前記車両のアクセル操作及び制動操作の双方が行われていれば、前記変速比を、無限大以下であって、前記入力部材の前記揺動角度が最大トーションアングル以下となる変速比に設定することを特徴としている。
【００２６】
さらに、請求項４に記載の発明の変速比制御装置では、前記車両のドライバによって前記車両のアクセル操作及び制動操作のいずれも行われていないとき、アイドル運転している前記動力源からの動力によって前記車両が微速走行するよう、前記変速比を設定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１〜４に記載の発明の変速比制御装置によれば、車両が停車しているときのフリクションを最小化できる。
請求項３に記載の発明の変速比制御装置によれば、変速機構又は無段変速機の出力側には駆動力が出力されず、制動操作が解除された後のドライバの加速要求にレスポンス良く対応することができる。
請求項４に記載の発明の変速比制御装置によれば、フリクションの最小化と発進時のレスポンスを両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】パラレル方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図
【図２】マネジメントＥＣＵ１６３による無段変速機１５５の変速比を制御する際の動作を示すフローチャート
【図３】ＩＶＴと呼ばれる無段変速機の一部の構成を軸線方向から見た側断面図
【図４】四節リンク機構として構成された無段変速機の駆動力伝達原理の説明図
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、図３に示した無段変速機における変速比可変機構１１２による変速原理の説明図
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、図３に示した無段変速機における変速比可変機構１１２による変速原理の説明図
【図７】ワンウェイクラッチ１２０の断面図及びその一部拡大図
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、ワンウェイクラッチ１２０の各状態における一部拡大図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
本実施形態の変速比制御装置は、ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）に搭載される。ＨＥＶは、電動機及び内燃機関を備え、車両の走行状態に応じて電動機及び／又は内燃機関の駆動力によって走行する。ＨＥＶには、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の２種類がある。シリーズ方式のＨＥＶは、電動機の動力によって走行する。内燃機関は発電のためだけに用いられ、内燃機関の動力によって発電機で発電された電力は蓄電器に充電されるか、電動機に供給される。また、パラレル方式のＨＥＶは、電動機及び内燃機関のいずれか一方又は双方の動力によって走行する。
【００３１】
図１は、パラレル方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。図１に示すように、パラレル方式のＨＥＶ（以下、単に「車両」という）は、電動機（Mot）１５１と、内燃機関（ENG）１５３と、四節リンク機構の無段変速機１５５と、メインクラッチ１５６と、ディファレンシャルギア１５７と、クラッチ１５９と、車速センサ１６１と、マネジメントＥＣＵ（MG ECU）１６３とを備える。なお、図１中の点線の矢印は値データを示し、実線の矢印は指示内容を含む制御信号を示す。
【００３２】
電動機１５１は、車両が走行するための動力を発生する。電動機１５１の出力は、クラッチ１５９及びディファレンシャルギア１５７を介して車軸１６７に伝達される。内燃機関１５３は、車両が走行するための動力を発生する。内燃機関１５３の出力は無段変速機１５５に入力される。
【００３３】
無段変速機１５５は、図３〜図８を参照して上記説明したＩＶＴ（Infinity Variable Transmission）と呼ばれる無段変速機（以下「ＢＤ」とも表記する）である。本実施形態では、無段変速機１５５と内燃機関１５３の間にクラッチを必要とせず、無段変速機１５５の入力軸には内燃機関１５３の出力がそのまま入力される。また、無段変速機１５５の出力は、メインクラッチ１５６及びディファレンシャルギア１５７を介して車軸１６７に伝達される。
【００３４】
無段変速機１５５は、内燃機関１５３の出力軸の回転運動を揺動運動に変換し、更に揺動運動を回転運動に変換する。このため、無段変速機１５５では、偏心量ｒ１を調整することで変速比を無段階に変更できると共に、変速比の最大値を無限大に設定することができる。なお、無段変速機１５５において、変速比が無限大に設定されたときの出力回転数はゼロである。図３に示すように、無段変速機１５５は、入力軸が内燃機関１５３のクランク軸に直結された偏心体駆動装置と、出力側に設けられたワンウェイクラッチ１２０と、偏心体駆動装置とワンウェイクラッチ１２０を結ぶ連結部材１３０とを備える。
【００３５】
偏心体駆動装置は、内燃機関１５３からの回転動力を受けることで入力中心軸線Ｏ１の周りを回転する入力軸１０１と、入力軸１０１と一体回転する偏心ディスク１０４とを有する。また、偏心体駆動装置には、入力中心軸線Ｏ１と同軸に回転するピニオン１１０が設けられている。ピニオン１１０を回すことにより、ピニオン１１０の中心（入力中心軸線Ｏ１）と第１支点Ｏ３との間の距離（つまり偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１）が変化する。ピニオン１１０の回転によって、入力中心軸線Ｏ１に第１支点Ｏ３を一致させると、偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１は「ゼロ」となり、無段変速機１５５における変速比は無限大となる。
【００３６】
ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２から出力部材１２１への動力の伝達は、入力部材１２２の正方向（図３中矢印ＲＤ１方向）の回転速度が出力部材１２１の正方向の回転速度を超えた条件でのみ行われる。つまり、ワンウェイクラッチ１２０では、入力部材１２２の回転速度が出力部材１２１の回転速度より高くなったときに初めてローラ１２３を介しての噛み合い（ロック）が発生し、入力部材１２２の揺動動力が出力部材１２１の回転運動に変換される。したがって、図１に示した車両では、内燃機関１５３の出力によるワンウェイクラッチ１２０における入力部材１２２の正方向の回転速度が出力部材１２１の正方向の回転速度を超えた条件でのみ、内燃機関１５３からの動力が無段変速機１５５を介して駆動輪１６９に伝達される。なお、当該条件を満たした無段変速機１５５の状態を「エンゲージ状態」といい、当該条件を満たさない無段変速機１５５の状態を「ディスエンゲージ状態」という。
【００３７】
なお、ワンウェイクラッチ１２０を構成するローラ１２３は、一般的には高い剛性を有する金属等の物質によって形成されてはいるが、トーション（ねじれ）特性を有する。このトーション特性は、入力部材１２２及び出力部材１２１に対するローラ１２３の滑りによる特性と、入力部材１２２及び出力部材１２１からの圧力による弾性変形による特性とを合わせた特性である。
【００３８】
弾性変形による特性は、「最大トーションアングル」と呼ばれる、出力部材１２１と入力部材１２２の相対的なねじれ角によって表される。最大トーションアングルとは、無段変速機１５５がエンゲージ状態のときに、ワンウェイクラッチ１２０における入力部材１２２の出力部材１２１に対する相対角度において、エンゲージ開始時の相対角度を０としたとき、出力部材１２１と入力部材１２２の間で相対的なねじれが生じ、ローラ１２３と入力部材１２２及び出力部材１２１との接触面圧が寿命に係る信頼性を保証する上での最大面圧となったときの、出力部材１２１に対する入力部材１２２の相対角度を意味する。
【００３９】
メインクラッチ１５６は、無段変速機１５５からディファレンシャルギア１５７までの駆動力伝達経路を開閉する。クラッチ１５９はマネジメントＥＣＵ１６３によって制御される。メインクラッチ１５６はマネジメントＥＣＵ１６３によって制御される。ディファレンシャルギア１５７は、電動機１５１及び／又は内燃機関１５３から伝達された駆動力を車両左右の車軸１６７に分配する。クラッチ１５９は、電動機１５１からディファレンシャルギア１５７までの駆動力伝達経路を開閉する。クラッチ１５９はマネジメントＥＣＵ１６３によって制御される。
【００４０】
車速センサ１６１は、車両の走行速度（車速）を検出する。車速センサ１６１によって検出された車速ＶＰを示す信号は、マネジメントＥＣＵ１６３に送られる。なお、マネジメントＥＣＵ１６３には、車速センサ１６１からの信号の他、ドライバによる操作量を示す信号が入力される。本実施形態では、ドライバによる操作量として、アクセルペダルの開度（ＡＰ開度）、ブレーキペダルの踏込量（ＢＲＫ踏込量）、及びシフトレバー等によって設定されたギアポジションが含まれる。
【００４１】
マネジメントＥＣＵ１６３は、電動機１５１、内燃機関１５３及び無段変速機１５５等の統括制御を行う。本実施形態では、特に、マネジメントＥＣＵ１６３は、車速ＶＰ、ＡＰ開度、ＢＲＫ踏込量及びギアポジションに基づいて、無段変速機１５５における変速比（以下「レシオ」ともいう）を設定する。さらに、マネジメントＥＣＵ１６３は、無段変速機１５５の変速比が当該設定した変速比となるよう、無段変速機１５５の偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を制御する。
【００４２】
図２は、マネジメントＥＣＵ１６３による無段変速機１５５の変速比を制御する際の動作を示すフローチャートである。図２に示すように、マネジメントＥＣＵ１６３は、ギアポジションがＤレンジ（ドライブレンジ）であるか否かを判定し、ＤレンジであればステップＳ１０３に進み、ＤレンジでなければステップＳ１２１に進む。なお、マネジメントＥＣＵ１６３は、ギアポジションがＤレンジであれば、メインクラッチ１５６を締結する。ステップＳ１２１では、マネジメントＥＣＵ１６３は、無段変速機１５５の変速比を無限大（∞）に設定する。
【００４３】
ステップＳ１０３では、マネジメントＥＣＵ１６３は、車速ＶＰが０であるか、すなわち、車両が停車状態であるか否かを判定する。ステップＳ１０３での判断の結果、車速ＶＰが０であればステップＳ１０５に進み、車速ＶＰが０でなければステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３では、マネジメントＥＣＵ１６３は、走行時における車速ＶＰ及びＡＰ開度等に基づく変速比を設定する。ステップＳ１０５では、マネジメントＥＣＵ１６３は、ＢＲＫ踏込量からブレーキペダルが踏まれている（ブレーキＯＮ）か否かを判断する。ステップＳ１０５での判断の結果、ブレーキペダルが踏まれていると判断された場合はステップＳ１０７に進み、ブレーキペダルが踏まれていないと判断された場合はステップＳ１０９に進む。
【００４４】
ステップＳ１０７及びステップＳ１０９のいずれにおいても、マネジメントＥＣＵ１６３は、ＡＰ開度からアクセルペダルが踏まれている（アクセルＯＮ）か否かを判断する。ステップＳ１０７での判断の結果、アクセルペダルが踏まれていると判断された場合はステップＳ１１１に進み、アクセルペダルが踏まれていないと判断された場合はステップＳ１１３に進む。一方、ステップＳ１０９での判断の結果、アクセルペダルが踏まれていると判断された場合はステップＳ１１５に進み、アクセルペダルが踏まれていないと判断された場合はステップＳ１１７に進む。
【００４５】
ステップＳ１１１では、マネジメントＥＣＵ１６３は、無段変速機１５５の変速比を、無限大（∞）以下であって、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２が最大トーションアングル以下となる変速比に設定する。ステップＳ１１３では、マネジメントＥＣＵ１６３は、無段変速機１５５の変速比を無限大（∞）に設定する。ステップＳ１１５では、マネジメントＥＣＵ１６３は、発進時における車速ＶＰ及びＡＰ開度等に基づく変速比を設定する。ステップＳ１１７では、マネジメントＥＣＵ１６３は、無段変速機１５５の変速比を、アイドル運転している内燃機関１５３から無段変速機１５５を介して駆動輪１６９に伝達される動力によって車両が微速走行するよう、無段変速機１５５の変速比を設定する。なお、微速走行時の車速ＶＰは５ｋｍ／時以下である。
【００４６】
マネジメントＥＣＵ１６３は、ステップＳ１１１〜Ｓ１１７のいずれかを行った後、無段変速機１５５の変速比が当該設定した変速比となるよう、無段変速機１５５の偏心ディスク１０４の偏心量ｒ１を制御する（ステップＳ１１９）。
【００４７】
本実施形態では、ギアポジションがＤレンジの状態で車両が停車中に、ブレーキペダルが踏まれアクセルペダルが踏まれていないときは、無段変速機１５５の変速比が無限大（∞）に設定される。無段変速機１５５の変速比が無限大（∞）のときのフリクションは非常に小さい。したがって、この状態のときの燃費向上が図れる。
【００４８】
また、ギアポジションがＤレンジの状態で車両が停車中に、ブレーキペダルが踏まれ、かつ、アクセルペダルも踏まれているときは、無段変速機１５５の変速比が無限大（∞）以下であって、ワンウェイクラッチ１２０の入力部材１２２の揺動角度θ２が最大トーションアングル以下となる変速比に設定される。このとき、無段変速機１５５の出力側には駆動力が出力されず、ブレーキペダルが放された後のドライバの加速要求にレスポンス良く対応することができる。
【００４９】
さらに、ギアポジションがＤレンジの状態でブレーキペダル及びアクセルペダルのいずれも踏まれていないときは、アイドル運転している内燃機関１５３から無段変速機１５５を介して駆動輪１６９に伝達される動力によって車両が微速走行するよう、無段変速機１５５の変速比が設定される。したがって、フリクションの最小化と発進時のレスポンスを両立できる。
【符号の説明】
【００５０】
１０１ 入力軸
１０４ 偏心ディスク
１２０ ワンウェイクラッチ
１２１ 出力部材
１２２ 入力部材
１２３ ローラ（係合部材）
１３０ 連結部材
１５１ 電動機（Mot）
１５３ 内燃機関（ENG）
１５５ 無段変速機（ＢＤ）
１５６ メインクラッチ
１５７ ディファレンシャルギア
１５９ クラッチ
１６１ 車速センサ
１６３ マネジメントＥＣＵ（MG ECU）
１６７ 車軸
１６９ 駆動輪
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が走行するための動力を発生する動力源と、
前記動力源からの動力を前記車両の駆動輪に伝達する変速機と、前記変速機と前記駆動輪の間に配置され、前記動力源からの動力のみを前記駆動輪側に伝達可能なワンウェイクラッチと、を有した、前記動力源から前記駆動輪への動力を伝達する変速機構と、
を備えた駆動システムにおいて、前記変速機構の変速比を制御する変速比制御装置であって、
前記車両が停車しているとき、前記車両のドライバによる前記車両のアクセル操作は行われておらず、制動操作が行われていれば、前記変速比を無限大に設定するよう前記変速機構を制御することを特徴とする変速比制御装置。
【請求項２】
車両が走行するための動力を発生する動力源からの回転動力を受けることで入力中心軸線の周りを回転する入力軸と、
前記入力中心軸線に対する偏心量を変更可能な第１支点をそれぞれの中心に有して、該偏心量を保ちつつ前記入力中心軸線の周りを前記入力軸と共に回転する偏心ディスクと、
前記入力中心軸線から離れた出力中心軸線の周りを回転する出力部材と、外部から回転方向の動力を受けることで前記出力中心軸線の周りを揺動する入力部材と、前記入力部材及び前記出力部材を互いにロック状態又は非ロック状態にする係合部材と、を有し、前記入力部材の正方向の回転速度が前記出力部材の正方向の回転速度を上回ったとき、前記入力部材に入力された回転動力を前記出力部材に伝達し、それにより前記入力部材の揺動運動を前記出力部材の回転運動に変換するワンウェイクラッチと、
一端が前記偏心ディスクの外周に前記第１支点を中心に回転自在に連結され、他端が前記ワンウェイクラッチの前記入力部材上の前記出力中心軸線から離間した位置に設けられた第２支点に回動自在に連結されることで、前記入力軸から前記偏心ディスクに与えられる回転運動を、前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に対し当該入力部材の揺動運動として伝える連結部材と、
前記入力中心軸線に対する前記第１支点の偏心量を調節することで、前記偏心ディスクから前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に伝えられる揺動運動の揺動角度を変更するアクチュエータを有し、それにより、前記入力軸に入力される回転動力が前記偏心ディスク及び前記連結部材を介して前記ワンウェイクラッチの出力部材に回転動力として伝達される際の変速比を変更すると共に、前記偏心量を前記出力部材に回転動力が伝達されないよう設定することで前記変速比を無限大に設定可能な変速比可変機構と、
を備えた四節リンク機構式の無段変速機における前記変速比を制御する変速比制御装置であって、
前記車両が停車しているとき、前記車両のドライバによる前記車両のアクセル操作は行われておらず、制動操作が行われていれば、前記偏心量を前記出力部材に回転動力が伝達されないよう設定することで前記変速比を無限大に設定するよう前記無段変速機を制御することを特徴とする変速比制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の変速比制御装置であって、
前記車両が停車しているとき、前記車両のドライバによって前記車両のアクセル操作及び制動操作の双方が行われていれば、前記変速比を、無限大以下であって、前記入力部材の前記揺動角度が最大トーションアングル以下となる変速比に設定することを特徴とする変速比制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の変速比制御装置であって、
前記車両のドライバによって前記車両のアクセル操作及び制動操作のいずれも行われていないとき、アイドル運転している前記動力源からの動力によって前記車両が微速走行するよう、前記変速比を設定することを特徴とする変速比制御装置。
【請求項１】
車両が走行するための動力を発生する動力源と、
前記動力源からの動力を前記車両の駆動輪に伝達する変速機と、前記変速機と前記駆動輪の間に配置され、前記動力源からの動力のみを前記駆動輪側に伝達可能なワンウェイクラッチと、を有した、前記動力源から前記駆動輪への動力を伝達する変速機構と、
を備えた駆動システムにおいて、前記変速機構の変速比を制御する変速比制御装置であって、
前記車両が停車しているとき、前記車両のドライバによる前記車両のアクセル操作は行われておらず、制動操作が行われていれば、前記変速比を無限大に設定するよう前記変速機構を制御することを特徴とする変速比制御装置。
【請求項２】
車両が走行するための動力を発生する動力源からの回転動力を受けることで入力中心軸線の周りを回転する入力軸と、
前記入力中心軸線に対する偏心量を変更可能な第１支点をそれぞれの中心に有して、該偏心量を保ちつつ前記入力中心軸線の周りを前記入力軸と共に回転する偏心ディスクと、
前記入力中心軸線から離れた出力中心軸線の周りを回転する出力部材と、外部から回転方向の動力を受けることで前記出力中心軸線の周りを揺動する入力部材と、前記入力部材及び前記出力部材を互いにロック状態又は非ロック状態にする係合部材と、を有し、前記入力部材の正方向の回転速度が前記出力部材の正方向の回転速度を上回ったとき、前記入力部材に入力された回転動力を前記出力部材に伝達し、それにより前記入力部材の揺動運動を前記出力部材の回転運動に変換するワンウェイクラッチと、
一端が前記偏心ディスクの外周に前記第１支点を中心に回転自在に連結され、他端が前記ワンウェイクラッチの前記入力部材上の前記出力中心軸線から離間した位置に設けられた第２支点に回動自在に連結されることで、前記入力軸から前記偏心ディスクに与えられる回転運動を、前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に対し当該入力部材の揺動運動として伝える連結部材と、
前記入力中心軸線に対する前記第１支点の偏心量を調節することで、前記偏心ディスクから前記ワンウェイクラッチの前記入力部材に伝えられる揺動運動の揺動角度を変更するアクチュエータを有し、それにより、前記入力軸に入力される回転動力が前記偏心ディスク及び前記連結部材を介して前記ワンウェイクラッチの出力部材に回転動力として伝達される際の変速比を変更すると共に、前記偏心量を前記出力部材に回転動力が伝達されないよう設定することで前記変速比を無限大に設定可能な変速比可変機構と、
を備えた四節リンク機構式の無段変速機における前記変速比を制御する変速比制御装置であって、
前記車両が停車しているとき、前記車両のドライバによる前記車両のアクセル操作は行われておらず、制動操作が行われていれば、前記偏心量を前記出力部材に回転動力が伝達されないよう設定することで前記変速比を無限大に設定するよう前記無段変速機を制御することを特徴とする変速比制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の変速比制御装置であって、
前記車両が停車しているとき、前記車両のドライバによって前記車両のアクセル操作及び制動操作の双方が行われていれば、前記変速比を、無限大以下であって、前記入力部材の前記揺動角度が最大トーションアングル以下となる変速比に設定することを特徴とする変速比制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の変速比制御装置であって、
前記車両のドライバによって前記車両のアクセル操作及び制動操作のいずれも行われていないとき、アイドル運転している前記動力源からの動力によって前記車両が微速走行するよう、前記変速比を設定することを特徴とする変速比制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−６１０４３（Ｐ２０１３−６１０４３Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１０２６（Ｐ２０１１−２０１０２６）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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