JP2010078030A - 無段変速機及びその変速制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】副変速機構の変速段の変更条件を適正化し、車両の燃費性能を向上させる。
【解決手段】変速制御手段（変速機コントローラ１２、油圧制御回路１１）は、バリエータ２０及び副変速機構３０の全体の変速比であるスルー変速比がモード切換変速比よりも大きな変速比から小さな変速比に変化したときに副変速機構３０の変速段を第１変速段から第２変速段に変更するとともに、バリエータ２０の変速比を変速比大側に変更する。モード切換変速比は高速モード最Ｌｏｗ変速比に等しく設定される。
【選択図】図６

Description

本発明は、無段変速機及びその変速制御方法に関し、特に、無段変速機がベルト式無段変速機構と副変速機構を備えるものに関する。

ベルト式無段変速機（以下、「ＣＶＴ」という。）は、溝幅変更可能な一対のプーリとこれらの間に掛け回されたベルトとを備え、プーリの溝幅をそれぞれ変更することで変速比を無段階に変化させることができる変速機である。ＣＶＴを搭載した車両では、従来の有段変速機を備えた車両に比べてエンジンをより効率のよい運転条件で使用することができ、車両の動力性能と燃費性能の向上が期待できる。

ＣＶＴを搭載した車両の動力性能と燃費性能をさらに向上させるには、ＣＶＴがとりうる変速比の範囲（以下、「レシオ範囲」という。）を拡大するのが好適である。ＣＶＴのレシオ範囲を拡大すれば、発進時・加速時にはより変速比大側の変速比を使用して車両の動力性能をさらに向上させ、高速走行時にはより変速比小側の変速比を使用して車両の燃費性能をさらに向上させることができる。

ＣＶＴのレシオ範囲を拡大するにはプーリの径を拡大すればよいが、この方法ではＣＶＴが大型化して重量が増大し、好ましくない。

そこで、特許文献１、２では、ＣＶＴの前段あるいは後段に前進２段の副変速機構を直列に設け、車両の運転条件に応じてこの副変速機構の変速段を変更するように構成することで、ＣＶＴを大型化することなく広いレシオ範囲を実現している。
特開昭６０−３７４５５号公報 特開昭６１−２４１５６１号公報

上記ＣＶＴに副変速機構を組み合わせた変速機においては、副変速機構の変速段をいかなる条件で変更するかが課題となる。

この点に関し、特許文献１においては、予め決められた変速パターンに従い、車速及びスロットル開度に基づき副変速機構の変速段を変更するようにしている。また、特許文献２においては、副変速機構の変速ショックが緩和される条件が成立したときに副変速機構の変速段を変更するようにしている。

しかしながら、上記従来技術における副変速機構の変速段の変更条件は、燃費性能の向上を目的としたものではなく、燃費性能の向上という観点からは、なお改良の余地があった。

本発明は、このような従来技術に鑑みてなされたもので、副変速機構の変速段の変更条件を適正化することで、車両の燃費性能を向上させることを目的とする。

本発明のある態様によれば、車両に搭載される無段変速機であって、変速比を無段階に変更することができるベルト式無段変速機構（以下、「バリエータ」という）と、前記バリエータに対して直列に設けられ、前進用変速段として第１変速段とこの第１変速段よりも変速比の小さな第２変速段とを含む副変速機構と、前記車両の運転条件に基づき、前記バリエータの変速比と前記副変速機構の変速段とを変更することで、前記バリエータ及び前記副変速機構の全体の変速比であるスルー変速比を変更する変速制御手段と、を備え、前記バリエータの変速比が最Ｈｉｇｈ変速比で前記副変速機構の変速段が前記第１変速段であるときの前記スルー変速比は、前記バリエータの変速比が最Ｌｏｗ変速比で前記副変速機構の変速段が前記第２変速段であるときの前記スルー変速比（以下、「高速モード最Ｌｏｗ変速比」という。）よりも小さく、前記高速モード最Ｌｏｗ変速比がモード切換変速比として設定され、前記変速制御手段は、前記スルー変速比が前記モード切換変速比を跨いで変化したときに前記副変速機構の変速段を変更するとともに前記バリエータの変速比を前記副変速機構の変速比が変化する方向と逆の方向に変更する、ことを特徴とする無段変速機が提供される。

本発明の別の態様によれば、車両に搭載され、変速比を無段階に変更することができるベルト式無段変速機構（以下、「バリエータ」という）と、前記バリエータに対して直列に設けられ、前進用変速段として第１変速段とこの第１変速段よりも変速比の小さな第２変速段とを含む副変速機構と、前記車両の運転条件に基づき、前記バリエータの変速比と前記副変速機構の変速段とを変更することで、前記バリエータ及び前記副変速機構の全体の変速比であるスルー変速比を変更する変速制御手段とを備えた無段変速機の変速制御方法であって、前記バリエータの変速比が最Ｈｉｇｈ変速比で前記副変速機構の変速段が前記第１変速段であるときの前記スルー変速比は、前記バリエータの変速比が最Ｌｏｗ変速比で前記副変速機構の変速段が前記第２変速段であるときの前記スルー変速比（以下、「高速モード最Ｌｏｗ変速比」という。）よりも小さく、前記高速モード最Ｌｏｗ変速比をモード切換変速比として設定し、前記スルー変速比が前記モード切換変速比を跨いで変化したときに前記副変速機構の変速段を変更するとともに前記バリエータの変速比を前記副変速機構の変速比が変化する方向と逆の方向に変更する、ことを特徴とする変速制御方法が提供される。

バリエータを構成するプーリとベルトとの間の幾何学的関係により、同程度の変速比変化量であればバリエータの変速比が変速比大側にあるほどプーリの可動円錐板の変位量は少なくて済む（図３）。本発明のこれらの態様によれば、副変速機構の変速段を変更する時、バリエータの変速比は最Ｌｏｗ変速比を最大値とする変速比大側の変速比範囲内で変化し、プーリの可動円錐板の変位量が最小限に抑えられる。これにより、バリエータの変速に要するエネルギ、例えば、可動円錐板を油圧により駆動する構成ではその油圧を発生させるオイルポンプの駆動エネルギが低減され、車両の燃費性能が向上する。

また、副変速機構の変速比の変化方向と逆の方向にバリエータの変速比が変更されるので、スルー変速比の段差により生じる入力回転の変化にともなう運転者の違和感を抑えることができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、ある変速機構の「変速比」は、当該変速機構の入力回転速度を当該変速機構の出力回転速度で割って得られる値である。また、「最Ｌｏｗ変速比」は当該変速機構の最大変速比を意味し、「最Ｈｉｇｈ変速比」は当該変速機構の最小変速比を意味する。

図１は本発明の実施形態に係る無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。この車両は動力源としてエンジン１を備える。エンジン１の出力回転は、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータ２、第１ギヤ列３、無段変速機（以下、単に「変速機４」という。）、第２ギヤ列５、終減速装置６を介して駆動輪７へと伝達される。第２ギヤ列５には駐車時に変速機４の出力軸を機械的に回転不能にロックするパーキング機構８が設けられている。

また、車両には、エンジン１の動力の一部を利用して駆動されるオイルポンプ１０と、オイルポンプ１０からの油圧を調圧して変速機４の各部位に供給する油圧制御回路１１と、油圧制御回路１１を制御する変速機コントローラ１２とが設けられている。油圧制御回路１１と変速機コントローラ１２が変速制御手段を構成する。

各構成について説明すると、変速機４は、ベルト式無段変速機構（以下、「バリエータ２０」という。）と、バリエータ２０に直列に設けられる副変速機構３０とを備える。「直列に設けられる」とはエンジン１から駆動輪７に至るまでの動力伝達経路においてバリエータ２０と副変速機構３０が直列に設けられるという意味である。副変速機構３０は、この例のようにバリエータ２０の出力軸に直接接続されていてもよいし、その他の変速ないし動力伝達機構（例えば、ギヤ列）を介して接続されていてもよい。あるいは、副変速機構３０はバリエータ２０の前段（入力軸側）に接続されていてもよい。

バリエータ２０は、プライマリプーリ２１と、セカンダリプーリ２２と、プーリ２１、２２の間に掛け回されるＶベルト２３とを備える。プーリ２１、２２は、それぞれ固定円錐板と、この固定円錐板に対してシーブ面を対向させた状態で配置され固定円錐板との間にＶ溝を形成する可動円錐板と、この可動円錐板の背面に設けられて可動円錐板を軸方向に変位させる油圧シリンダ２３ａ、２３ｂとを備える。油圧シリンダ２３ａ、２３ｂに供給される油圧を調整すると、Ｖ溝の幅が変化してＶベルト２３と各プーリ２１、２２との接触半径が変化し、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏが無段階に変化する。

副変速機構３０は前進２段・後進１段の変速機構である。副変速機構３０は、２つの遊星歯車のキャリアを連結したラビニョウ型遊星歯車機構３１と、ラビニョウ型遊星歯車機構３１を構成する複数の回転要素に接続され、それらの連係状態を変更する複数の摩擦締結要素（Ｌｏｗブレーキ３２、Ｈｉｇｈクラッチ３３、Ｒｅｖブレーキ３４）とを備える。各摩擦締結要素３２〜３４への供給油圧を調整し、各摩擦締結要素３２〜３４の締結・解放状態を変更すると、副変速機構３０の変速段が変更される。例えば、Ｌｏｗブレーキ３２を締結し、Ｈｉｇｈクラッチ３３とＲｅｖブレーキ３４を解放すれば副変速機構３０の変速段は１速となる。Ｈｉｇｈクラッチ３３を締結し、Ｌｏｗブレーキ３２とＲｅｖブレーキ３４を解放すれば副変速機構３０の変速段は１速よりも変速比が小さな２速となる。また、Ｒｅｖブレーキ３４を締結し、Ｌｏｗブレーキ３２とＨｉｇｈクラッチ３３を解放すれば副変速機構３０の変速段は後進となる。なお、以下の説明では、副変速機構３０の変速段が１速であるとき「変速機４が低速モードである」と表現し、２速であるとき「変速機４が高速モードである」と表現する。

変速機コントローラ１２は、図２に示すように、ＣＰＵ１２１と、ＲＡＭ・ＲＯＭからなる記憶装置１２２と、入力インターフェース１２３と、出力インターフェース１２４と、これらを相互に接続するバス１２５とから構成される。

入力インターフェース１２３には、エンジン１のスロットルバルブの開度（以下、「スロットル開度ＴＶＯ」という。）を検出するスロットル開度センサ４１の出力信号、変速機４の入力回転速度（＝プライマリプーリ２１の回転速度、以下、「プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ」という。）を検出する回転速度センサ４２の出力信号、車両の走行速度（以下、「車速ＶＳＰ」という。）を検出する車速センサ４３の出力信号、変速機４の油温を検出する油温センサ４４の出力信号、セレクトレバーの位置を検出するインヒビタスイッチ４５の出力信号などが入力される。

記憶装置１２２には、変速機４の変速制御プログラム、この変速制御プログラムで用いる変速マップ（図４）が格納されている。ＣＰＵ１２１は、記憶装置１２２に格納されている変速制御プログラムを読み出して実行し、入力インターフェース１２３を介して入力される各種信号に対して各種演算処理を施して変速制御信号を生成し、生成した変速制御信号を出力インターフェース１２４を介して油圧制御回路１１に出力する。ＣＰＵ１２１が演算処理で使用する各種値、その演算結果は記憶装置１２２に適宜格納される。

油圧制御回路１１は複数の流路、複数の油圧制御弁で構成される。油圧制御回路１１は、変速機コントローラ１２からの変速制御信号に基づき、複数の油圧制御弁を制御して油圧の供給経路を切り換えるとともにオイルポンプ１０で発生した油圧から必要な油圧を調製し、これを変速機４の各部位に供給する。これにより、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏ、副変速機構３０の変速段が変更され、変速機４の変速が行われる。

図３はバリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏとプーリ２１、２２の可動円錐板の軸方向位置（＝油圧シリンダ２３ａ、２３ｂのストローク）の関係の一例を示している。バリエータ２０におけるプーリ２１、２２とＶベルト２３との間の幾何学的関係により、バリエータ２０に同じ変速比変化量ΔｖＲａｔｉｏを生じさせる場合であっても、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏが変速比大側にある方がプーリ２１、２２の可動円錐板の変位量は少なくなる。したがって、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを同程度変化させるのであれば、変速比大側で変化させた方が油圧シリンダ２３ａ、２３ｂで必要とされる油量が少なくて済み、油量収支上有利となる。

変速機コントローラ１２はバリエータ２０のこのような特性を考慮し、バリエータ２０における油量収支が有利となるよう、車両の運転条件（この実施形態では車速ＶＳＰ、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ、スロットル開度ＴＶＯ）に基づき、バリエータ２０、副変速機構３０の変速を行う。油量収支が有利になればオイルポンプ１０の駆動に要するエネルギが低減され、車両の燃費性能が向上する。変速制御の具体的内容については後述する。

図４は変速機コントローラ１２の記憶装置１２２に格納される変速マップの一例を示している。

この変速マップ上では変速機４の動作点が車速ＶＳＰとプライマリ回転速度Ｎｐｒｉとに基づき決定される。変速機４の動作点と変速マップ左下隅の零点を結ぶ線の傾きが変速機４の変速比（バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏに副変速機構３０の変速比を掛けて得られる全体の変速比、以下、「スルー変速比Ｒａｔｉｏ」という。）を表している。この変速マップには、従来のベルト式無段変速機の変速マップと同様に、スロットル開度ＴＶＯ毎に変速線が設定されており、変速機４の変速はスロットル開度ＴＶＯに応じて選択される変速線に従って行われる。なお、図４には簡単のため、全負荷線（スロットル開度ＴＶＯ＝８／８のときの変速線）、パーシャル線（スロットル開度ＴＶＯ＝４／８のときの変速線）、コースト線（スロットル開度ＴＶＯ＝０のときの変速線）のみが示されている。

変速機４が低速モードのときは、変速機４はバリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを最大にして得られる低速モード最Ｌｏｗ線とバリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを最小にして得られる低速モード最Ｈｉｇｈ線の間で変速することができる。このとき、変速機４の動作点はＡ領域とＢ領域内を移動する。一方、変速機４が高速モードのときは、変速機４はバリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを最大にして得られる高速モード最Ｌｏｗ線とバリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを最小にして得られる高速モード最Ｈｉｇｈ線の間で変速することができる。このとき、変速機４の動作点はＢ領域とＣ領域内を移動する。

副変速機構３０の各変速段の変速比は、低速モード最Ｈｉｇｈ線に対応する変速比（低速モード最Ｈｉｇｈ変速比）が高速モード最Ｌｏｗ線に対応する変速比（高速モード最Ｌｏｗ変速比）よりも小さくなるように設定される。これにより、低速モードでとりうる変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏの範囲である低速モードレシオ範囲と高速モードでとりうる変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏの範囲である高速モードレシオ範囲とが部分的に重複し、変速機４の動作点が高速モード最Ｌｏｗ線と低速モード最Ｈｉｇｈ線で挟まれるＢ領域にあるときは、変速機４は低速モード、高速モードのいずれのモードも選択可能になっている。

また、この変速マップ上には副変速機構３０の変速を行うモード切換変速線（副変速機構３０の１−２変速線）が高速モード最Ｌｏｗ線と重なるように設定されている。つまり、モード切換変速線に対応するスルー変速比（以下、「モード切換変速比ｍＲａｔｉｏ」という。）は高速モード最Ｌｏｗ変速比と等しい値に設定される。変速機４の動作点がモード切換変速線を横切った場合、すなわち、変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏがモード切換変速比ｍＲａｔｉｏを跨いで変化した場合は、変速機コントローラ１２はモード切換変速制御を行う。このモード切換変速制御では、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速を行うとともに、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを副変速機構３０の変速比が変化する方向と逆の方向に変更する。

具体的には、変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏがモード切換変速比ｍＲａｔｉｏよりも大きい状態から小さい状態になったときは、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速段を１速から２速に変更（副変速機構１−２変速）するとともに、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを変速比大側に変更する。逆に、変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏがモード切換変速比ｍＲａｔｉｏよりも小さい状態から大きい状態になったときは、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速段を２速から１速に変更（副変速機構２−１変速）するとともに、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを変速比小側に変更する。モード切換変速時、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを副変速機構３０の変速比変化と逆の方向に変化させるのは、変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏの段差により生じる入力回転の変化にともなう運転者の違和感を抑えるためである。

図５は変速機コントローラ１２の記憶装置１２２に格納される変速制御プログラムの一例を示している。これを参照しながら変速機コントローラ１２が実行する変速制御の具体的内容について説明する。

ステップＳ１では、変速機コントローラ１２は、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ、車速ＶＳＰ、スロットル開度ＴＶＯを読み込む。

ステップＳ２では、変速機コントローラ１２は、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ、車速ＶＳＰ、終減速装置６の減速比ｆＲａｔｉｏに基づき、そのときの変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏ（現在値）を算出する。

ステップＳ３では、変速機コントローラ１２は、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ、車速ＶＳＰに基づき、記憶装置１２２に格納されている変速マップ（図４）を参照して、現在のプライマリ回転速度Ｎｐｒｉ、車速ＶＳＰ、スロットル開度ＴＶＯに基づき、変速機４が次に達成すべき変速比である到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏ（目標値）を算出する。

ステップＳ４、Ｓ５では、変速機コントローラ１２は、スルー変速比Ｒａｔｉｏがモード切換変速比ｍＲａｔｉｏを横切ったか判断する。この判断は、スルー変速比Ｒａｔｉｏとその前回値（図５に示す処理を前回実行したときにステップＳ２で演算された値）をモード切換変速比ｍＲａｔｉｏと比較することによりなされる。

スルー変速比Ｒａｔｉｏがモード切換変速比ｍＲａｔｉｏを変速比大側から変速比小側に横切った場合は処理がステップＳ４からステップＳ６に進み、変速比小側から変速比大側に横切った場合は処理がステップＳ５からステップＳ９に進む。また、スルー変速比Ｒａｔｉｏがモード切換変速比ｍＲａｔｉｏを横切っていない場合は、処理がステップＳ５からステップＳ１２に進む。

ステップＳ６〜Ｓ８では、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速段を１速から２速に変更するとともに、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを変速比大側に変更する（副変速機構１−２変速及びバリエータ戻し変速）。

ステップＳ６では、変速機コントローラ１２は、ステップＳ３で算出した到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏと副変速機構３０の２速の変速比（変速後の変速比）に基づき、モード切換変速完了後にバリエータ２０が達成すべき変速比である到達バリエータ変速比ｖＤＲａｔｉｏ（目標値）を算出する。

ステップＳ７では、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速段を１速から２速に変速するときの目標変速時間ｔ１２と、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏ（現在値）と到達バリエータ変速比ｖＤＲａｔｉｏの偏差とに基づき、副変速機構３０の変速が完了したときにバリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏが到達バリエータ変速比ｖＤＲａｔｉｏとなるようにモード切換変速におけるバリエータ２０の変速特性（変速速度、変速速度の増加減少傾向等）を設定する。副変速機構３０の目標変速時間ｔ１２は固定値としてもよいし、車速ＶＳＰ、エンジントルク、副変速機構３０への入力トルクに応じて変更するようにしてもよい。バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏは、ステップＳ１で算出したスルー変速比Ｒａｔｉｏと、副変速機構３０のそのときの変速段（１速）の変速比とに基づき算出する。

ステップＳ８では、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の１−２変速及びバリエータ２０の戻し変速を開始する。これにより、副変速機構３０の変速段は１速から２速に変更され、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏは変速比大側に変更される。ステップＳ７で設定した変速特性に従いバリエータ２０を変速させることで、副変速機構３０の変速完了と略同時にバリエータ２０の変速も完了する。

一方、ステップＳ９〜Ｓ１１では、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速段を２速から１速に変更するとともに、変速比ｖＲａｔｉｏを変速比小側に変更する（副変速機構２−１変速及びバリエータ戻し変速）。

ステップＳ９では、変速機コントローラ１２は、ステップＳ３で算出した到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏと副変速機構３０の１速の変速比（変速後の変速比）に基づき、モード切換変速完了後にバリエータ２０が達成すべき変速比である到達バリエータ変速比ｖＤＲａｔｉｏ（目標値）を算出する。

ステップＳ１０では、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速段を２速から１速に変速するときの目標変速時間ｔ２１と、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏ（現在値）と到達バリエータ変速比ｖＤＲａｔｉｏの偏差とに基づき、副変速機構３０の変速が完了したときにバリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏが到達バリエータ変速比ｖＤＲａｔｉｏとなるようにモード切換変速におけるバリエータ２０の変速特性（変速速度、変速速度の増加減少傾向等）を設定する。副変速機構３０の目標変速時間ｔ２１は固定値としてもよいし、車速ＶＳＰ、エンジントルク、副変速機構３０への入力トルクに応じて変更するようにしてもよい。バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏは、ステップＳ１で算出したスルー変速比Ｒａｔｉｏと、副変速機構３０のそのときの変速段（２速）の変速比とに基づき算出する。

ステップＳ１１では、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の２−１変速及びバリエータ２０の戻し変速を開始する。これにより、副変速機構３０の変速段は２速から１速に変更され、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏは変速比小側に変更される。ステップＳ１０で設定した変速特性に従いバリエータ２０を変速させることで、副変速機構３０の変速完了と略同時にバリエータ２０の変速も完了する。

また、ステップＳ１２〜Ｓ１３では、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速段の変更は行わず、バリエータ２０の変速（通常変速）のみを行う。

ステップＳ１２では、変速機コントローラ１２は、ステップＳ３で算出した到達スルー変速比ＤＲａｔｉｏとそのときの副変速機構３０の変速段の変速比とに基づき、到達バリエータ変速比ｖＤＲａｔｉｏ（目標値）を算出する。

ステップＳ１３では、変速機コントローラ１２は、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏ（現在値）が所望の変速特性（例えば、一次遅れ応答）で到達バリエータ変速比ｖＤＲａｔｉｏまで変化するようにバリエータ２０の変速を行う。

続いて、上記変速制御を行うことによる作用効果について説明する。

図６は部分負荷状態（ここではスロットル開度＝４／８）で車両が加速した場合の変速機４の動作点が変速マップ上でどのように移動するかを示した図である。図７はそのときにスルー変速比Ｒａｔｉｏ、副変速機構変速比、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏ、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ、車速ＶＳＰがどのように変化するかを示したタイミングチャートである。

停車状態（車速ＶＳＰ＝０）から運転者がアクセルペダルを踏み込むと車両が加速し始める。発進時、変速機４は低速モードになっており、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏは最Ｌｏｗ変速比であり、副変速機構３０の変速段は１速である。

加速中、変速機４の動作点は変速マップ上にスロットル開度ＴＶＯ毎に予め設定されている変速線に沿って移動する。この例では、スロットル開度ＴＶＯを４／８としているので、図６中太矢印で示すようにパーシャル線に沿って変速機４の動作点が移動する。

時刻ｔ１で変速機４の動作点が図６中Ｘ点に到達すると、変速機４の変速比小側への変速が開始する。この変速はバリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを変速比小側に変更することで行われる。

時刻ｔ２で変速機４の動作点がモード切換変速線に到達すると、すなわち、変速機４のスルー変速比Ｒａｔｉｏがモード切換変速比ｍＲａｔｉｏに到達すると（図６中Ｙ点）、変速機４のモードを低速モードから高速モードに切り換えるモード切換変速制御が開始される。

時刻ｔ２〜ｔ３ではモード切換変速制御が行われる。モード切換変速制御では、図７に示されるように、副変速機構３０の変速段が１速から２速に変更され、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏが変速比大側に変更され、最Ｌｏｗ変速比まで戻される。

時刻ｔ３でモード切換変速制御が完了し、副変速機構３０の変速段は２速となる。これ以降の変速機４の変速はバリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏを変速比小側に変更することで行われる。

このとき、モード切換変速中のバリエータ２０の変速比変化に着目すると、バリエータ２０の変速比は最Ｌｏｗ変速比よりも小さな変速比から最Ｌｏｗ変速比まで戻される（時刻ｔ２〜ｔ３）。つまり、バリエータ２０の変速比は最Ｌｏｗ変速比を最大値とする変速比大側の変速比範囲内で変化し、バリエータ２０を構成するプーリ２１、２２とＶベルト２３との間の幾何学的関係（図３）により、プーリ２１、２２の可動円錐板の変位量は最小限に抑えられる。これにより、油圧シリンダ２３ａ、２３ｂで必要とされる油量が少なくなり、オイルポンプ１０の負荷が下がって車両の燃費性能が向上する（請求項１、２、４、５に対応）。

また、モード切換変速中、副変速機構３０の変速比の変化方向と逆の方向にバリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏが変更されるので、スルー変速比Ｒａｔｉｏの段差により生じる入力回転の変化にともなう運転者の違和感を抑えることができる（請求項１、２、４、５に対応）。

なお、ここでは加速時のモード切換変速制御の様子を示したが、減速時にも同様のモード切換変速制御が行われ、車両の燃費性能の向上、変速ショックの抑制という作用効果が奏される（請求項３、６に対応）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、副変速機構３０は前進用の変速段として１速と２速の２段を有する変速機構としたが、副変速機構３０を前進用の変速段として３段以上の変速段を有する変速機構としても構わない。そのような構成では、副変速機構の変速段を１速と２速の間で変更する制御、及び、２速と３速の間で変更する制御に対して本発明を適用すればよく、上記実施形態と同様の作用効果が奏される。

また、副変速機構３０をラビニョウ型遊星歯車機構を用いて構成したが、このような構成に限定されない。例えば、副変速機構３０は、通常の遊星歯車機構と摩擦締結要素を組み合わせて構成してもよいし、あるいは、ギヤ比の異なる複数の歯車列で構成される複数の動力伝達経路と、これら動力伝達経路を切り換える摩擦締結要素とによって構成してもよい。

また、プーリ２１、２２の可動円錐板を軸方向に変位させるアクチュエータとして油圧シリンダ２３ａ、２３ｂを備えているが、アクチュエータは油圧で駆動されるものに限らず電気的に駆動されるものあってもよい。

また、モード切換変速比を高速モード最Ｌｏｗ変速比と等しい値に設定しているが、ここでいう「等しい」には略等しい場合も含まれ、そのような場合も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の実施形態に係る無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。 変速機コントローラの内部構成を示した図である。 バリエータの変速比とプーリの可動円錐板の軸方向位置（＝油圧シリンダの伸長量）の関係の一例を示した図である。 変速機の変速マップの一例を示した図である。 変速機コントローラによって実行される変速制御プログラムの内容を示したフローチャートである。 車両加速時に変速機の動作点が移動する様子を示した図である。 車両加速時に変速機の各種パラメータが変化する様子を示したタイミングチャートである。

符号の説明

４ 変速機
１１ 油圧制御回路（変速制御手段）
１２ 変速機コントローラ（変速制御手段）
２０ バリエータ
２１ プライマリプーリ
２２ セカンダリプーリ
２３ Ｖベルト
３０ 副変速機構

Claims (6)

1. 車両に搭載される無段変速機であって、
   変速比を無段階に変更することができるベルト式無段変速機構（以下、「バリエータ」という）と、
   前記バリエータに対して直列に設けられ、前進用変速段として第１変速段とこの第１変速段よりも変速比の小さな第２変速段とを含む副変速機構と、
   前記車両の運転条件に基づき、前記バリエータの変速比と前記副変速機構の変速段とを変更することで、前記バリエータ及び前記副変速機構の全体の変速比であるスルー変速比を変更する変速制御手段と、
   を備え、
   前記バリエータの変速比が最Ｈｉｇｈ変速比で前記副変速機構の変速段が前記第１変速段であるときの前記スルー変速比は、前記バリエータの変速比が最Ｌｏｗ変速比で前記副変速機構の変速段が前記第２変速段であるときの前記スルー変速比（以下、「高速モード最Ｌｏｗ変速比」という。）よりも小さく、
   前記高速モード最Ｌｏｗ変速比がモード切換変速比として設定され、
   前記変速制御手段は、前記スルー変速比が前記モード切換変速比を跨いで変化したときに前記副変速機構の変速段を変更するとともに前記バリエータの変速比を前記副変速機構の変速比が変化する方向と逆の方向に変更する、
   ことを特徴とする無段変速機。
2. 前記変速制御手段は、前記スルー変速比が前記モード切換変速比よりも大きな変速比から小さな変速比に変化したときに前記副変速機構の変速段を前記第１変速段から前記第２変速段に変更するとともに前記バリエータの変速比を変速比大側に変更する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記変速制御手段は、前記スルー変速比が前記モード切換変速比よりも小さな変速比から大きな変速比に変化したときに前記副変速機構の変速段を前記第２変速段から前記第１変速段に変更するとともに前記バリエータの変速比を変速比小側に変更する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の無段変速機。
4. 車両に搭載され、変速比を無段階に変更することができるベルト式無段変速機構（以下、「バリエータ」という）と、前記バリエータに対して直列に設けられ、前進用変速段として第１変速段とこの第１変速段よりも変速比の小さな第２変速段とを含む副変速機構と、前記車両の運転条件に基づき、前記バリエータの変速比と前記副変速機構の変速段とを変更することで、前記バリエータ及び前記副変速機構の全体の変速比であるスルー変速比を変更する変速制御手段とを備えた無段変速機の変速制御方法であって、
   前記バリエータの変速比が最Ｈｉｇｈ変速比で前記副変速機構の変速段が前記第１変速段であるときの前記スルー変速比は、前記バリエータの変速比が最Ｌｏｗ変速比で前記副変速機構の変速段が前記第２変速段であるときの前記スルー変速比（以下、「高速モード最Ｌｏｗ変速比」という。）よりも小さく、
   前記高速モード最Ｌｏｗ変速比をモード切換変速比として設定し、
   前記スルー変速比が前記モード切換変速比を跨いで変化したときに前記副変速機構の変速段を変更するとともに前記バリエータの変速比を前記副変速機構の変速比が変化する方向と逆の方向に変更する、
   ことを特徴とする変速制御方法。
5. 前記スルー変速比が前記モード切換変速比よりも大きな変速比から小さな変速比に変化したときに前記副変速機構の変速段を前記第１変速段から前記第２変速段に変更するとともに前記バリエータの変速比を変速比大側に変更する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の変速制御方法。
6. 前記スルー変速比が前記モード切換変速比よりも小さな変速比から大きな変速比に変化したときに前記副変速機構の変速段を前記第２変速段から前記第１変速段に変更するとともに前記バリエータの変速比を変速比小側に変更する、
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の変速制御方法。

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