车辆用变速机的变速控制装置的制作方法

专利名称：车辆用变速机的变速控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制搭载于车辆的变速机的变速比的装置，特别地涉及控制由无级变 速机构和有级变速机构所构成的变速机的变速比的装置。
背景技术：
作为这种变速机，已知有将有级变速部相对于可以使变速比连续性地变化的机构 串联连结而构成的装置，该有级变速部具备多个齿轮对和把这些齿轮对在输入轴和输出轴 之间选择性地切换到能够传递转矩的状态的切换机构。这一例已在日本特开2007-177925 号公报和日本特开2003-113934号公报中记载。这些日本特开2007-177925号公报或日本 特开2003-113934号公报中所述的变速机构成为，在二根中间轴和一根输出轴之间设置用 于设定各变速级的齿轮对，并且，在各中间轴之间设置内置了马达的差动机构。也就是说， 若变更传递转矩的齿轮对执行了变速，则变速比阶跃性地变化，所以在执行这样的变速时， 通过马达使变速后传递转矩的齿轮对的转速变化，并使将通过切换机构被相互连结的旋转 部件彼此的转速成为大致相同的同步成立。这是为了使变速比平滑地变化。另外，作为另外的例，已知有如下构成的混合动力驱动装置设置有，把多组行星 齿轮机构的旋转部件彼此连结，同时变更其连结关系，并且选择性地固定这些旋转部件，由 此，在能够设定多个变速级的齿轮机构的输入侧，把发动机的动力分割到马达和齿轮机构 侧的行星齿轮机构式的动力分割机构。该例已在日本特开2004-150627号公报中记载。根 据这种混合动力驱动装置，通过控制马达的转速，能够适当地变更齿轮变速机构的输入转 速，所以可以通过马达进行利用齿轮变速机构执行变速时的所谓的同步控制。另一方面，日本特开平06-257655号公报中记载了可以使变速比连续性地变化的 机构的一例。该日本特开平06-257655号公报中所述的机构具备，将球体与V滑轮的外周 面接触而配置，并且使锥形面与该球体接触而夹住球体的第1及第2的旋转体。而且，构成 为，把V滑轮作为驱动部件，并且使一方的旋转体怠速旋转，而且把另一方的旋转体作为输 出部件，把V滑轮和各旋转体向轴线方向移动而使与球体接触的部位的半径变化，从而使 变速比变化。在上述的日本特开2007-177925号公报及日本特开2003-113934号公报以及日 本特开2004-150627号公报等中记载的变速机中，即使阶跃性地产生齿轮变速机构中的变 速，也可以通过对马达进行控制，来设定这些变速级之间的变速比，进行变速时的所谓的旋 转同步，所以能够实现平滑的变速，同时能够实现实际上的无级变速。但是，因为利用马达 进行用于旋转同步的转速控制，所以除了发动机以外还必需马达，因此有可能使作为装置 的整体的构成大型化，或使能量效率下降。另外，在日本特开平06-257655号公报中记载的机构中，可以使输入部件和输出 部件之间的转速比连续性地变化，但是，为此，必须使V滑轮和各旋转体向轴线方向移动， 用于变速的控制因此是特殊的，所以存在能够应用的装置被限定的不理想情况。另外，因为 构成为使任意一个旋转体怠速旋转，所以无法作为所谓的三部件变速机而构成。发明内 容本发明是着眼于上述的技术课题而完成的，其目的在于，提供伴随所谓的旋转同 步，平滑地执行有级变速机构中的变速，从而能够实现无级变速，而且构成紧凑的装置。本发明是一种车辆用变速机的变速控制装置，该车辆用变速机是把变速比连续性 地变化的无级变速机构和变速比阶跃性地变化的有级变速机构串联连结而成的变速机，其 特征在于，上述无级变速机构具备以中心轴线为中心进行旋转的第1旋转体；外周面形成 为平滑的曲面并且以能够使旋转中心轴线倾斜的方式与上述第1旋转体的外周面能够传 递转矩地接触的滚动体；在上述滚动体的隔着旋转中心轴线而与上述第1旋转部件相反的 一侧，能够传递转矩地与上述滚动体的外周面接触，并且能够相对于上述第1旋转部件相 对旋转的第2旋转部件及第3旋转部件，上述有级变速机构具备与上述第2旋转部件连结 的第1中间轴；与上述第3旋转部件连结的第2中间轴；选择性地以能够传递转矩的方式与 上述第1中间轴及第2中间轴连结的输出部件；设置在上述第1中间轴和上述输出部件之 间并且把上述第1中间轴和输出部件的转速比设定为规定的比率的第1传动机构；把该第 1传动机构选择性地在能够传递转矩的状态和不传递转矩的状态之间进行切换的第1切换 机构；设置在上述第2中间轴和上述输出部件之间并且把上述第2中间轴和输出部件的转 速比设定为与由上述第1传动机构设定的比率不同的比率的第2传动机构；把该第2传动 机构选择性地在能够传递转矩的状态和不传递转矩的状态之间进行切换的第2切换机构， 还具备同步指令单元，在把上述第1切换机构和第2切换机构中的任意一方的切换机构从 释放状态切换到接合状态而执行变速时，以该一方的切换机构的转速和该一方的切换机构 所接合的被接合部件的转速一致的方式使上述滚动体的旋转中心轴线倾斜；和变速执行单 元，在上述各转速的差成为预先决定的规定值以下的情况下，使上述任意一方的切换机构 进行切换动作而成为接合状态。本发明的变速控制装置还可以具备恢复单元，在上述任意一方的切换机构进行 切换动作而成为接合状态后，把上述滚动体的旋转中心轴线恢复到上述第2旋转部件的转 速和上述第3旋转部件的转速成为相等的状态。另外，本发明的变速控制装置还可以具备变速指示单元，指示在上述变速机中设 定的变速比；和中立指示单元，在该变速指示单元所指示的变速比是能够基于上述第1传 动机构或第2传动机构设定的变速比的情况下，把上述滚动体的旋转中心轴线设定为上述 第2旋转部件的转速和上述第3旋转部件的转速成为相等的状态。另一方面，本发明的变速控制装置还可以具备倾转角度控制单元，直到上述各转 速的差成为预先决定的规定值以下为止，使上述滚动体的旋转中心轴线的倾斜角度增大， 并且在上述各转速的差成为预先决定的规定值以下后，使上述滚动体的旋转中心轴线的倾 斜角度减小。本发明的变速控制装置，除了这些构成以外，还可以具备同步速度控制单元，使 以使得上述各转速的差成为预先决定的规定值以下的方式使上述滚动体的旋转中心轴线 倾斜而产生的变速比的变化率，在刚刚开始倾斜后和上述各转速的差即将成为预先决定的 规定值以下之前不同。该同步速度控制单元可以包含使上述各转速的差即将成为预先决定的规定值以下之前的变速比的上述变化率与刚刚开始倾斜之后的速度相比相对小的单元。 还具备在使同步速度如上述那样快慢变化的情况下检测上述变速机的油温的油 温检测单元，并且上述同步速度控制单元包含在上述油温检测单元所检测出的油温相对 较低的情况下，与所检测出的油温相对较高的情况相比，使上述各转速的差即将成为预先 决定的规定值以下之前的变速比的上述变化率小的单元。另外，还具备在使同步速度如上述那样快慢变化的情况下检测与上述变速机连结 的驱动力源的输出转矩的负载检测单元，并且上述同步速度控制单元可以包含在上述负 载检测单元所检测出的上述输出转矩是相对较低的转矩的情况下，与所检测出的上述输出 转矩是相对较高的转矩的情况相比，使上述各转速的差即将成为预先决定的规定值以下之 前的变速比的上述变化率小的单元。此外，还具备在使同步速度如上述那样快慢变化的情况下检测与上述变速机连结 的驱动力源的输出转速的转速检测单元，并且上述同步速度控制单元可以包含在由上述 转速检测单元所检测出的上述转速是相对较高的转速的情况下，与所检测出的上述转速是 相对较低的转速的情况相比，使上述各转速的差即将成为预先决定的规定值以下之前的变 速比的上述变化率小的单元。另外，还具备在使同步速度如上述那样快慢变化的情况下选择使上述车辆的驱动 转矩相对减小的行驶模式的模式切换单元，并且上述同步速度控制单元可以包含在选择 了使上述驱动转矩相对减小的行驶模式的情况下，与未选择使上述驱动转矩相对减小的行 驶模式的情况相比，使上述各转速的差即将成为预先决定的规定值以下之前的变速比的上 述变化率小的单元。而且，本发明的变速控制装置中的上述同步速度控制单元可以包含在由上述有 级变速机构设定的变速比相对较大的情况下，与由上述有级变速机构设定的变速比相对较 小的情况相比，使上述各转速的差即将成为预先决定的规定值以下之前的变速比的上述变 化率小的单元。而且，还具备在使同步速度如上述那样快慢变化的情况下检测与上述变速机连结 的驱动力源的转速的变化速度的转速变化速度检测单元，并且上述同步速度控制单元可以 包含在由上述转速变化速度检测单元所检测出的上述驱动力源的转速的增大速度相对较 快的情况下，与所检测出的上述驱动力源的转速的增大速度相对较慢的情况相比，使上述 各转速的差即将成为预先决定的规定值以下之前的变速比的上述变化率小的单元。而且，在本发明中，上述同步指令单元可以包含在使上述滚动体的旋转中心轴线 超过上述转速一致的倾斜角度而倾斜后，以使得上述转速的差成为预先决定的规定值以下 的方式使倾斜角度恢复的单元；上述变速执行单元可以包含在上述倾斜角度恢复从而上 述各转速的差成为预先决定的规定值以下的情况下，使上述任意一方的切换机构进行切换 动作而成为接合状态的单元。在本发明的变速控制装置中，通过使无级变速机构的滚动体的旋转中心轴线倾斜 也就是说使滚动体倾转，从而，从该旋转中心轴线到各旋转体所接触的部位的距离即旋转 半径发生变化，所以第1中间轴所连结的第2旋转体和第2中间轴所连结的第3旋转体之 间的转速的比率即变速比发生变化。更具体地说，第2旋转体和第3旋转体的任意一方的 转速增大，并且另一方的转速下降，相对于第1旋转体的增速和减速同时产生。另一方面，在有级变速机构中，使任意一个切换机构接合，来设定经由任意一个传动机构向输出部件 传递转矩的状态，由此，设定与该传动机构相应的变速比。结果是，作为变速机的整体的变 速比成为与无级变速机构中的变速比和有级变速机构中的变速比相应的值。 在从任意一方的中间轴向输出部件传递转矩的情况下，在另一方的中间轴和输出 部件之间不传递转矩，但在另一方的中间轴和输出部件之间所设置的传动机构由于与该另 一方的中间轴或者输出部件连结而旋转。以使得切换应该传递转矩的传动机构的方式使切 换机构动作，由此来执行在该有级变速机构中的变速。即，以使得把不传递转矩的传动机构 与中间轴或者输出部件连结的方式，使释放状态的切换机构向接合状态进行动作。在这种 情况下，若使无级变速机构中的滚动体倾转了，则如上述那样同时产生增速和减速，所以通 过把该倾转方向及倾转角度设为与在有级变速机构中应该执行的变速相应的倾转方向及 倾转角度，从而应该接合的切换机构和该切换机构所接合的对方部件的转速逐渐地成为相 等。而且，若这些转速一致等、这些转速的差成为预先决定的规定值以下，则切换机构被切 换到接合状态。因此，不会有由于切换机构被切换到接合状态而使转速急骤地或者较大地 变化的情况，所以不产生冲击等，而能够实现平滑的变速。此外，之前接合的切换机构被切 换到释放状态，变速结束。因此，即使有级变速机构中的变速成为阶跃性的变速，作为变速 机整体的变速，也成为在变速的前后不产生变速比的级差的无级变速。而且，通过使上述 滚动体倾转而形成同步状态来实现这样的无级变速，所以为了该变速不需要特别的动力装 置，同时也没有动力的消耗。因此，根据本发明，可以将作为装置整体的构成紧凑化。另外，根据具备上述的恢复单元的构成，可以把作为变速机的整体的变速比设为 在有级变速机构中所设定的变速比，并且可以使无级变速机构在为接下来的变速准备的状 态中进行待机。此外，根据具备上述的中立指示单元的构成，对于用于在接下来的变速时进行所 谓的同步控制的滚动体的倾转量，在正侧及负侧都可以采取较大的值，所以在接下来的变 速时的滚动体的倾转控制变得容易。本发明可以具备上述的倾转角度控制单元，在设为这样的构成的情况下，在上述 各转速的差成为预先决定的规定值以下而切换机构进行了切换动作后，恢复到无级变速机 构的变速比成为“1”的所谓的中立状态，因此，在进行所谓的同步控制时，只要以成为在有 级变速机构中所设定的变速比彼此的中间的变速比的方式使滚动体倾转即可，滚动体的倾 转控制或者同步控制变得容易。本发明中，可以构成为，在进行基于无级变速机构的所谓的同步控制时，使上述各 转速的差即将成为预先决定的规定值以下之前的变速比的变化率相对减小。如果是这样的 构成，则在把切换机构切换到接合状态时，即使在该切换机构和对方部件之间存在转速差， 该转速差也变得较小，所以可以防止或者降低伴随于切换机构的切换的冲击。而且，将在同步即将成立之前使之下降的变速比的变化率，设为与油温和驱动力 源的输出转矩即变速机的输入转矩、驱动力源的转速即变速机的输入转速、该转速的变化 率、所选择的行驶模式和在有级变速机构中所设定的变速比等相应的变化率，所以同步时 的变速比变化率根据这些动作状态而被最佳化，可以更有效地防止或抑制冲击。此外，本发明，可以构成为，在使滚动体倾转进行所谓的同步控制的情况下，直到 超过同步状态为止，暂时使滚动体倾转，此后，使滚动体的倾转角度恢复到同步状态。如果是这样的构成，则在同步控制中不用特别地进行使变速比变化率缓和的控制，而可以使切 换机构和其对方部件的转速迅速地一致或者近似，其结果是，不会使冲击恶化，而能够将同 步控制或伴随同步控制的变速控制迅速进行，或者可以避免或抑制变速的延迟。


图1是用于说明由本发明的变速控制装置所执行的同步控制的一例的流程图。图2是表示基于本发明的同步控制时的变速指示值和倾转角度指示值之间的关 系的曲线图。图3是表示从第1速向第2速升挡时的同步控制中的变速指示值、倾转角度指示 值、转速、爪形离合器的动作状态的变化的时间图。图4是表示基于倾转角度指示基值的倾转角度指示值的一例的曲线图。图5是表示用于进行图4所示的控制的控制方框的一例的方框图。图6是表示在即将同步之前使倾转角度变化斜率变缓的控制中的倾转角度指示 值的变化的一例的曲线图。图7是用于说明使在即将同步之前的倾转角度变化斜率不同的控制的流程图。图8是表示根据油温而在即将同步之前使倾转角度变化斜率不同的情况下的倾 转角度指示值的变化模式的曲线图。图9是表示根据发动机负载而在即将同步之前使倾转角度变化斜率不同的情况 下的倾转角度指示值的变化模式的曲线图。图10是表示根据发动机转速而在即将同步之前使倾转角度变化斜率不同的情况 下的倾转角度指示值的变化模式的曲线图。图11是表示根据行驶模式而在即将同步之前使倾转角度变化斜率不同的情况下 的倾转角度指示值的变化模式的曲线图。图12是表示根据有级变速机构中的变速比而在即将同步之前使倾转角度变化斜 率不同的情况下的倾转角度指示值的变化模式的曲线图。图13是表示根据发动机转速的上升斜率而在即将同步之前使倾转角度变化斜率 不同的情况下的倾转角度指示值的变化模式的曲线图。图14是表示进行了在使倾转角度变化到暂时超过同步状态后恢复到同步状态的 控制的的情况下的变速指示值、倾转角度指示值、转速和爪形离合器的动作状态的变化的 时间图。图15是省略一部分而示意性地表示用于本发明的无级变速机构的一例的截面 图。图16是示意性地表示使图15所示的无级变速机构的滚动体倾转的倾转角调整机 构的一例的截面图。图17的(a)及(b)分别是示意性地表示图16所示的倾转角调整机构的动作状态 的截面图。图18是图15所示的无级变速机构的机构说明图。图19是表示用于本发明的无级变速机构的滚动体的倾转角度和C0S(a+i3)及 οο8(α-β)值的关系的曲线图。
图20是表示图15所示的无级变速机构的滚动体的倾转角度和各圆盘的转速的关 系的曲线图。 图21是示意性地表示设置在本发明中使用的无级变速机构和输出部件之间的变 速机的一例的图。图22是表示向本发明的变速控制装置中使用的电子控制装置输入的信号及从电 子控制装置输出的信号的方框图。
具体实施例方式接着，基于具体例来说明本发明。本发明中的车辆用变速机以把无级变速机构和 有级变速机构串联连结而构成，图15表示该无级变速机构(DUO-CVT)I的一例。该无级变 速机构1，构成为，在三个旋转部件(旋转体)之间进行转矩的传递，并且使作为第1旋转 体的输入部件和作为第2旋转体的第1输出部件之间的变速比，及输入部件和作为第3旋 转体的第2输出部件之间的变速比连续性地(无阶段)变化。在图15中，符号2表示输入 轴，在其外周侧安装有与输入轴2 —体旋转的辊3。这些输入轴2和辊3相当于本发明中的 第1旋转体。该辊3是圆筒状的部件，其外周面成为转矩传递面。以与该转矩传递面接触 的状态配置有多个滚动体4。此外，如图21所示那样，原动机50以能够传递转矩的方式与 输入轴2连接。该原动机50是车辆的驱动力源，作为原动机50，例如，可以使用发动机、电 动马达之中的至少一方。在该实施例中，对作为原动机50使用了发动机的情况进行说明， 以下，为了方便，把原动机50记作发动机50。该滚动体4，如后述那样，成为转矩传递中的传递体，并且用于使无级变速机构1 的变速比变化，以伴随输入轴2及辊3的旋转能够圆滑地旋转的方式其外周面形成为平滑 的曲面。具体地说，该滚动体4由钢球等球体或如橄榄球那样的截面成为椭圆形状或者长 圆形状的部件等构成。此外，在以下的说明中，说明滚动体4由钢球等球(球体)构成的例， 从而，有时把滚动体4记作球4。这些多个球4等间隔地被配置在辊3的外周侧，并且分别与辊3以能够传递转矩 的方式接触。如图16及图17所示那样，各球4，具备贯通其中心的支撑轴5，以以该支撑轴 5为中心，S卩，以旋转中心轴线Xl为中心自转的方式被保持。作为用于以不使该球4公转 而是自转的方式保持该球4的机构，如图16所示那样，在无级变速机构1的壳体设置了一 体化的支持部(或者托架)53。该支持部53以延伸到球4附近的状态形成，由该支持部53 保持支撑轴5。具体地说，构成为，在贯通了球4的支撑轴5的两端部，安装了前端部延伸 到推力中间轮22的表面附近的球固定子23，通过该球固定子23沿着形成于支持部53的 槽进行动作，支撑轴5的旋转中心轴线Xl在图16所示的平面内摆动。在这种情况下，支持 部53也可以以自由旋转的方式保持支撑轴5，或者也可以构成为，以不旋转的方式保持支 撑轴5，球4相对于该支撑轴5旋转。上述的支持部53在无级变速机构1的壳体中固定而 被设置，该支持部53以不能旋转的方式构成。支持上述滚动体4的支撑轴5的旋转中心轴线XI，如图18所示那样，位于包含输 入轴2及辊3的旋转中心轴线X2的平面内，并且在该状态下以旋转中心轴线Xl相对于旋 转中心轴线X2倾斜的方式被保持。也就是说，在图15中，以支撑轴5 (即旋转中心轴线) 左右摆动的方式构成。这样图16及图17表示了用于这样使球4或该支撑轴5倾斜的倾转角调整机构6的一例。 在图16及图17所示的例中，在输入轴2的内部形成了中空部7，具有与该中空部 7同样内径的贯通孔8的中空圆筒状的滑动杆9被插在输入轴2的轴线方向的中间部。该 中空部7和贯通孔8联合而形成一个汽缸10，在该汽缸10的内部，以维持液密状态并在轴 线方向上前后移动的方式配置了活塞11。在该活塞11的轴线方向的一方的端部侧，配置了 在轴线方向上推压活塞U的复位弹簧12。另外，沿着该轴线方向在输入轴2的内部形成的油路13与汽缸10中的上述复位 弹簧12相反侧的部分连通。该油路13的另一方的端部在输入轴2的外周面之中的与壳体 14嵌合的部分开口。而且，在该壳体14中，形成了与油压发生装置15连通的油路16，这些 油路13、16在输入轴2和壳体14的嵌合处连通。此外，油压发生装置15包含用于控制针 对油路16的压力油的供给及排出的控制机器(未图示)。因此，构成为，由油压发生装置 15进行向汽缸10供给向图16及图17的左方推压上述活塞11而使之移动的油压的控制和 排出该油压的控制。在上述滑动杆9中，沿着轴线方向形成了贯通其内外的规定长度的缝隙17。该缝 隙17的长度比上述的活塞11的长度短，从而即使是在活塞11在轴线方向上前后移动的情 况下，该缝隙17也能由活塞11封闭。在该活塞11中，安装了贯通滑动杆9的缝隙17并向 滑动杆9的外周侧突出的销18。另外，在滑动杆9的外周面，嵌合了能够在轴线方向上移动 并且在旋转方向上一体化的圆筒状的辊固定子19。而且，在活塞11上安装的上述销18的 前端通过插入辊固定子19而与之连结。因此，活塞11和辊固定子19，以通过销18 —体化 的方式被连结。上述的辊3，如上述那样，嵌合在与活塞11 一起在轴线方向上前后移动的辊固定 子19的外周面，并且通过键20在旋转方向实现一体化且通过卡环21在轴线方向实现一体 化。辊3为了即使在轴线方向上移动也维持与球4之间的接触，而在轴线方向上具有规定 的长度。而且，在该辊3的轴线方向的两端部安装了外表面形成圆锥状的推力中间轮22。 而且，在贯通球4的支撑轴5的两端部安装了前端部延伸到推力中间轮22的表面附近的球 固定子23，在该球固定子23的前端部安装了与推力中间轮22的表面进行接触的导辊24。 上述支撑轴5及由其支撑的球4，不在沿着输入轴2的旋转中心轴线X2的方向上移动，而是 以支撑轴5倾转的方式被保持。因此，图16及图17所示的倾转角调整机构6，构成为，若推 力中间轮22及安装了推力中间轮22的辊3在轴线方向上移动了，则导辊24沿着推力中间 轮22的表面在图16及图17的上下方向上移动，支撑轴5及由其所支撑的球4倾转。上述图17(a)及图17(b)表示了倾转角调整机构6的动作状态，若从油压发生装 置15向汽缸10供给了压力油，则由于该压力变得比复位弹簧12的弹力大，所以活塞11在 压缩复位弹簧12的同时向图17的左方移动。通过销18辊固定子19与该活塞11连结，所 以辊3及其左右两侧的推力中间轮22向图17的左方移动。因此，已接触推力中间轮22的 倾斜的表面的导辊24沿着推力中间轮22的表面滚动，通过球固定子23与导辊24连结的 支撑轴5如图17(a)所示那样向右下方倾斜。与此相反，若从汽缸10排出了压力油，则由于使其压力变得比复位弹簧12的弹力 小，则活塞11被复位弹簧12推压，而向图17的右方移动。通过销18辊固定子19与该活 塞11连结，所以辊3及其左右两侧的推力中间轮22向图17的右方移动。因此，已接触推力中间轮22的倾斜的表面的导辊24沿着推力中间轮22的表面滚动，通过球固定子23与 导辊24连结的支撑轴5如图17(b)所示那样向左下方倾斜。这样，通过控制汽缸10内的 压力油的量，可以调整活塞11的位置即球4及支撑之的支撑轴5的倾转角度。而且，可以 通过计算出在无级变速机构1中设为目标的变速比并利用基于该目标变速比和实际变速 比的偏差的反馈控制来进行该倾转角度的控制。 使上述球4及其支撑轴5倾转是为了使无级变速机构1的变速比变化，借助于该 球4来传递转矩的两个输出部件以与球4的外周面接触的状态被配置。在图15及图18所 示的例中，作为2个输出部件，设置了第1输出圆盘25及第2输出圆盘26。这些圆盘25、 26，是以以上述输入轴2的旋转中心轴线X2为中心旋转的方式而配置的形成薄的盘形或 者薄的碗形的旋转部件，使其开口端的内周边缘以能够传递转矩的状态与球4的外周面接 触。此外，球4和各圆盘25、26之间的接触及球4和上述辊3之间的接触，可以是各自的原 材料直接接触的金属接触，或者也可以是借助于牵引油的油膜的接触。优选第1输出圆盘25及第2输出圆盘26 —起形成为同样形状或者对称形状，这 些圆盘25、26被配置在隔着球4左右对称的位置上。因此，各圆盘25、26与球4的外周面 中的左右对称的位置接触。若更具体地说明，则图18是机构说明图，各圆盘25、26的开口 端部与隔着直线L在左右两侧相互对称的位置接触，该直线L是连接球4的中心0和球4 与上述辊3接触的点P而成的直线。各个接触位置P1、P2的圆周速度与距离球4的旋转中 心轴线Xl的距离rl、r2成比例，所以，在球4不倾转而支撑轴5与输入轴2平行的状态下， 各接触位置PI、P2的圆周速度即各圆盘25、26的旋转速度相等，若球4倾转而支撑轴5相 对于输入轴2倾斜了，则任意一方的圆盘25 (26)的旋转速度变得相对地快，并且另一方的 圆盘26(25)的旋转速度变得相对地慢。此外，也能够构成为，在支撑轴5倾斜了的状态下 各圆盘25、26的旋转速度相等，在这种情况下，针对球4的各圆盘25、26的接触位置成为从 以上述直线L为中心的对称位置多少离开的位置。球4和各圆盘25、26之间的转矩传递，通过摩擦来进行，或者通过借助于牵引油的 摩擦来进行，所以能够传递的转矩成为与球4和各圆盘25、26之间的接触压力成比例的转 矩。因此，以成为希望的传递转矩容量的方式，各圆盘25、26被向球4推压，以规定的压力 与球4接触。虽然没有特别地图示用于此的推压机构，但是由盘形弹簧等弹性机构或利用 油压在轴线方向上推压圆盘25、26的油压机构等构成。接着对上述的无级变速机构1的作用进行说明。例如，若作为换挡挡位选择了 D (驱动范围)范围，从发动机50向输入轴2传递了转矩，辊3与输入轴2 —起进行旋转， 则转矩被传递到与其外周面接触的球4而使球4旋转。其旋转方向是与辊3的旋转方向相 反的方向。第1输出圆盘25及第2输出圆盘26以能够传递转矩的方式与球4的外周面接 触，所以转矩从球4传递到各圆盘25、26而使各圆盘25、26旋转。这些圆盘25、26的旋转 方向与球4的旋转方向相同，从而各圆盘25、26向与输入轴2相反的方向进行旋转。也就 是说，球4作为中间轮或者行星辊而发挥功能，输入轴2的转矩借助于球4被向各圆盘25、 26传递。在这种情况下，球4相对于辊3的转速和各圆盘25、26的转速(或者旋转速度)， 根据各个与球4之间的接触位置的旋转半径(距离球4的旋转中心轴线或支撑轴5的中心 轴线的距离)来决定，这些旋转半径如以下说明的那样，根据球4(或者该支撑轴5)的倾转 角度α不同而变化。因此，通过使球4的倾转角度α变化，可以使第1输出圆盘25及第2输出圆盘26的转速相对于输入轴2的转速的比率即变速比发生变化。 若参照图18对此具体地说明，则在各圆盘25、26与球4的外周面中的以上述的直 线L为中心左右对称的位置接触的情况下，从处于未倾斜的状态(中立位置或者中立状态) 的支撑轴5的中心线到该接触位置PI、P2的距离(即旋转半径)变得比球4的半径r小。 如果把该比例(接触位置系数)设为k的话，则β = cos_1k在此，β是上述各接触位置Ρ1、Ρ2的从上述直线L开始的张开角度。从支撑轴5 未倾斜时的中心轴线到各接触位置Ρ1、Ρ2的距离成为(kXr)。另外，若把辊3的半径设为 rs、把各圆盘25、26的与球4接触的部分的半径(从输入轴2的中心轴线开始的半径旋转 半径)设为rd，则rd = rs+r (Ι+k) ο在将球4的倾转角度(即支撑轴5的相对于输入轴2的倾斜角度)设为α的情 况下的第1输出圆盘25的针对球4的接触位置Pl的旋转半径rl、第2输出圆盘26的针对 球4的接触位置P2的旋转半径r2、球4的针对辊3的接触点P的旋转半径r3分别以下述 的式表示。此外，所谓旋转半径，就是距离支撑轴5的中心轴线(球4的旋转中心轴线)的距离。rl = rXsin[ π /2-(α +β )] = rXcos(a +β )r2 = rXsin[ π /2+(a -β )] = rXcos(a -β )r3 = rXcos a从而，在把输入轴2(辊3)的转速设为nr的情况下的第1输出圆盘25的转速nl 和第2输出圆盘26的转速n2成为nl = nrXrs/r3Xrl/rdn2 = nrX rs/r3 X r2/rd。此外，这些转速的比是n2/nl = cos(a-β )/cos(a+β )。如果用曲线图表示把上述的β值设为一定值(例如30° )而使球4的倾转角度 α变化的情况下的COs(a-i3)及cos(a+i3)的值的变化，则如图19所示那样。也就是 说，若倾转角度α向正方向或负方向发生了变化，则coS(a-i3)及C0S(a+i3)的一方增 大，并且另一方减小。也就是说，减速和增速同时发生。而且，其变化是连续的。若求出随着倾转角度α的变化的各圆盘25、26的转速的变化并以曲线图表示，则 如图20所示那样。图20中的符号Dl表示第1输出圆盘25的转速，符号D2表示第2输出 圆盘26的转速。根据该图20可知，若倾转角度α向正方向增大了(在图18中支撑轴5 向右下方倾斜)，则随着倾转角度α增大，第1输出圆盘25的转速下降并且第2输出圆盘 26的转速增大。与此相反，若倾转角度α向负方向增大了(在图18中支撑轴5向左下方 倾斜)，则随着倾转角度α向负方向增大，第1输出圆盘25的转速增大并且第2输出圆盘 26的转速下降。这样，根据上述无级变速机构1，可以在输入轴2和两个输出圆盘25、26共计三个 旋转部件之间进行转矩传递。另外，可以使在输入轴2和一方的输出圆盘25(26)之间的变 速比以及在输入轴2和另一方的输出圆盘26(25)之间的变速比同时并且无阶段地变化，而且可以使增速和减速同时发生。而且，可以使之作为相对于输入轴2的转速使各圆盘25、26 的转速减小的减速机而发挥功能。 利用图21来说明在上述的无级变速机构1和作为输出部件的输出轴42之间设置 的有级变速机构30的一例。输出轴42是利用从发动机50传递来的转矩被驱动的部件，在 由发动机50输出的转矩的传递方向上，在与无级变速机构1相比靠近有级变速机构30的 一侧被配置。图21所示的有级变速机构30是以能够设定前进4级的变速级的方式构成的 例，输入轴2借助于输入用传动机构31与发动机50连结。该输入传动机构31由起步离合 器或转矩变换器等构成，为了即使是搭载了有级变速机构30的车辆已停止的状态，也能够 使发动机50持续旋转，而设置了输入传动机构31。在图21所示的例中，上述的第1输出圆 盘25及第2输出圆盘26，作为在外周面具备齿轮的副轴驱动齿轮而被构成。设置了与该第 2输出圆盘26啮合的第1副轴从动齿轮32和与第1输出圆盘25啮合的第2副轴从动齿 轮33。此外，第1副轴从动齿轮32被安装在第1中间轴34上，同时第2副轴从动齿轮33 被安装在第2中间轴35上。因此，各中间轴34、35相互平行地被配置，同时与上述输入轴 2平行。在第1中间轴34上以自由旋转的方式安装了第1速用驱动齿轮36和第3速用驱 动齿轮37。另外，在这些第1速用驱动齿轮36和第3速用驱动齿轮37之间设置了与本发 明中的切换机构相当的第1爪形离合器38。该第1爪形离合器38，用于选择性地将第1速 用驱动齿轮36和第3速用驱动齿轮37与第1中间轴34连结，具备选择性地与这些驱动齿 轮36、37啮合并且与第1中间轴34花键嵌合的卡爪。使该卡爪向第1中间轴34的轴线方 向移动的机构，可以是通过手动操作使卡爪移动的机构和通过电气控制利用油压或者电磁 力进行动作的机构中的任意一种。此外，对于第1切换机构，也可以代替爪形离合器38，而 置换为同步装置和多板离合器等。另外，在第2中间轴35上以自由旋转的方式安装了第2速用驱动齿轮39和第4 速用驱动齿轮40。另外，在这些第2速用驱动齿轮39和第4速用驱动齿轮40之间设置了 与本发明中的切换机构相当的第2爪形离合器41。该第2爪形离合器41，用于选择性地将 第2速用驱动齿轮39和第4速用驱动齿轮40与第2中间轴35连结，具备选择性地与这些 驱动齿轮39、40啮合并且与第2中间轴35花键嵌合的卡爪。使该卡爪向第2中间轴35的 轴线方向移动的机构，可以是通过手动操作而使卡爪移动的机构和通过电气控制利用油压 或者电磁力进行动作的机构中的任意一种。此外，对于第2切换机构，也可以代替爪形离合 器41，而置换为同步装置和多板离合器等。与上述的第1中间轴34及第2中间轴35平行并以自由旋转的方式配置了输出轴 42，在该输出轴42上安装了第1速用从动齿轮43、第2速用从动齿轮44、第3速用从动齿 轮45、第4速用从动齿轮46。该第1速用从动齿轮43与上述的第1速用驱动齿轮36啮合， 第2速用从动齿轮44与上述的第2速用驱动齿轮39啮合。另外，第3速用从动齿轮45与 上述的第3速用驱动齿轮37啮合，第4速用从动齿轮46与上述的第4速用驱动齿轮40啮 合。此外，输出轴42，例如借助于齿轮对47与差速器48连结。在此，对于上述的第1速用 的齿轮对乃至第4速用的齿轮对中的齿轮比(各个从动齿轮的齿数相对于驱动齿轮的齿数 的比)，在第1速用的齿轮对中最大，按照第2速用的齿轮对、第3速用的齿轮对的顺序逐步 地变小，第4速用的齿轮对的齿轮比成为最小。这些各变速级用的齿轮对与本发明中的传动机构相当。 图21所示的有级变速机构30，可以作为对上述的爪形离合器38、41进行电气切换 控制的自动变速机而构成，在这种情况下，为了控制这些爪形离合器38、41，设置了图22所 示的电子控制装置52。向该电子控制装置52输入如下的信号油门开度、发动机转速、变 速机输入转速(输入轴2的转速)、输入轴#1转速(第1中间轴34的转速)、输入轴#2转 速(第2中间轴35的转速)、换挡信号(换挡范围的信号)、起步离合器位置(输入传动机 构31的接合/释放状态)、变速离合器位置(爪形离合器38、41的位置)、Ball倾角(球 4的倾转角度)、车轮速度、发动机水温、制动器灯信号、制动器压力、车体倾角(车体的前后 方向的倾斜角度)、模式选择信号(雪地模式和正常模式之间的切换开关的信号)等。上述的变速机的变速比成为与在无级变速机构1中所设定的变速比和在有级变 速机构30中所设定的变速比相应的值，可以设定前进4级的变速比。例如若在将无级变速 机构1的变速比设定为规定值(例如“1”)的状态下，使图21所示的第1爪形离合器38向 图21的左侧移动而使之与第1速用驱动齿轮36接合了，则借助于第1中间轴34及第1速 用的齿轮对从无级变速机构1向输出轴42传递转矩，从而第1速被设定。另外，若使第2 爪形离合器41向图21的左侧移动而使之与第2速用驱动齿轮39接合了并且将第1爪形 离合器38返回到中立位置而解除了与第1速用驱动齿轮36之间的接合，则借助于第2中 间轴35及第2速用的齿轮对从无级变速机构1向输出轴42传递转矩，从而第2速被设定。 此外，若使第1爪形离合器38向图21的右侧移动而使之与第3速用驱动齿轮37接合并且 将第2爪形离合器41返回到中立位置而解除了与第2速用驱动齿轮39之间的接合，则借 助于第1中间轴34及第3速用的齿轮对从无级变速机构1向输出轴42传递转矩，从而第3 速被设定。而且，若使第2爪形离合器41向图21的右侧移动而使之与第4速用驱动齿轮 40接合了并且将第1爪形离合器38返回到中立位置而解除了与第3速用驱动齿轮37之间 的接合了，则借助于第2中间轴35及第4速用的齿轮对从无级变速机构1向输出轴42传 递转矩，从而第4速被设定。在这样为了设定成为目标的变速级而使爪形离合器38、41接合的情况下，在这些 爪形离合器38、41和作为对方部件的各变速级用的驱动齿轮之间产生了转速差。因此，本 发明的变速控制装置，构成为，进行消除该转速差的同步控制。该同步控制，构成为，通过无 级变速机构1进行，具体地说，根据应该设定的变速比使上述球4倾转。也就是说，若使球 4倾转了，则产生针对任意一方的中间轴34 (35)的增速作用和针对另一方的中间轴35 (34) 的减速作用，所以例如在进行升挡的情况下，以使得以当前变速比来传递转矩的中间轴的 转速增大并且以应该设定的目标变速比来传递转矩的中间轴的转速减小的方式，使球4倾 转。图1以流程图表示了该控制例。首先，读入变速指示值(步骤Si)。该变速指示值 是基于由油门开度等为代表的要求驱动量和车速等车辆的行驶状态而决定的变速比，在是 上述的变速机时，在以由有级变速机构30设定4级的变速级的方式而构成的情况下，各个 变速级成为变速指示值。基于该变速指示值来求出球4的倾转角度(步骤S2)。如参照图 18 图20说明的那样，在无级变速机构1中产生的变速，根据球4的倾转方向不同而不同， 同时变速比根据其倾转角度不同而不同，所以基于变速指示值求出这些倾转方向及倾转角 度。
若参照图2说明其一例，则图2表示了从第1速向第2速升挡的情况下的例，在借 助于上述的第1速用的齿轮对向输出轴42传递转矩的第1速状态下，无级变速机构1的变 速比被设定为“1”。也就是说，将球4的倾转角度维持在中立位置，以使得各圆盘25、26的 转速成为相同。在该状态下，各中间轴34、35以相同速度旋转，与此相对，第2速用驱动齿 轮39以将输出轴42的转速乘以第2速用的齿轮对的齿轮比而得到的转速旋转，在第2中 间轴35上的第2爪形离合器41和作为其接合对方的第2速用驱动齿轮39之间产生了转 速差。也就是说，第2中间轴35以相对高的速度旋转。为了使这些转速一致并使其同步， 只要使第2速用驱动齿轮39的转速增大并且使第2爪形离合器41的转速下降即可，因此， 球4的倾转方向是，与第1中间轴34连结的第2输出圆盘26的转速增大并且与第2中间 轴35连结的第1输出圆盘25的转速下降的方向。在图示的例中，使支撑轴5向右下方倾 转。另外，其倾转角度是，在利用第1速用的齿轮对传递转矩的状态下，作为变速机整体的 变速比(综合变速比)成为基于第1速用的齿轮对的变速比和基于第2速用的齿轮对的变 速比之间的变速比(例如1.5速的变速比)的角度。此外，对于这样的所谓的同步倾转角 度，可以按每个变速级或者每个变速模式作为映射预先准备好。在上述的步骤S2中，经过 这样运算，或基于映射来求出倾转角度。在接着的步骤S3中，以成为所计算出的倾转角度的方式进行倾转指示。而且，判 断同步是否成立(步骤S4)。该所谓的同步判断是判断是否即使使爪形离合器等切换机构 进行切换动作也不产生大的转速变化，因此，能够通过直接检测出由切换机构连结的或者 该连结被解除的旋转部件的转速来进行判断，另外，除此以外，能够基于与这些转速有关系 的其他的旋转部件的转速来判断。例如，可以通过比较将输出轴42的转速乘以变速后的变 速比而得到的值和变速后向输出轴42传递转矩的中间轴的转速来进行。更具体地说，可以 根据将输出轴42的转速乘以第2速用的齿轮对中的齿轮比而得到的值是否成为了第2中 间轴35的转速来判断。当由于同步未成立而在步骤S4中做出否定判断的情况下，继续步 骤S3的控制。与此相反，当同步成立且在步骤S4中做出肯定判断的情况下，输出用于将用 于设定变速后的变速比的爪形离合器切换到接合状态的切换指示(步骤S5)。同时，输出释 放这以前已接合的爪形离合器的切换指示。而且，输出将球4的倾转角度恢复到中立位置 的恢复指令(步骤S6)。图3作为时间图表示了在从第1速向第2速升挡时执行上述的同步控制的情况下 的变速指示值、倾转角度指示值、转速、爪形离合器的动作状态的变化。在已设定了第1速 的状态下，第1爪形离合器38与第1速用驱动齿轮36接合并且第2爪形离合器41成为释 放状态(OFF状态)。另外，各中间轴34、35及第1速用驱动齿轮36以同样的转速旋转，与 此相对，第2速用驱动齿轮39以将输出轴42的转速乘以第2速用的齿轮对的齿轮比而得 到的转速来旋转，该转速成为比第2中间轴35低的转速。若在该状态下向第2速升挡的判 断成立(tl时间点)，则变速指示值以成为与第2速相当的值的方式进行变化。与此相伴， 进行球4的倾转指示，以第2输出圆盘26侧升挡而第1输出圆盘25侧降挡的方式使球4倾 转。因此，第1中间轴34及通过第1爪形离合器38与之连结的第1速用驱动齿轮36以及 输出轴42的转速逐渐增大，作为变速机整体的变速比向着第2速进行变化。与此同样地， 与输出轴42连结的第2速用驱动齿轮39的转速逐渐增大。相对于此，与第1输出圆盘25 连结的第2中间轴35的转速逐渐下降。
而且，若变速比成为第1速和第2速中间的所谓的1. 5速左右(t2时间点)，则第 2中间轴35的转速即第2爪形离合器41的转速和作为其接合的对方部件的第2速用驱动 齿轮39的转速大致一致。也就是说，这些转速的差成为预先决定的规定值以下，则同步成 立。因此，在该时间点，将第2爪形离合器41切换到接合状态。另外，将第1爪形离合器38 切换到释放状态。此后，球4的倾转角度向着中立位置返回。因此，在无级变速机构1中， 在第1输出圆盘25侧产生升挡，在第2输出圆盘26侧产生降挡，所以第1中间轴34的转 速逐渐下降，另外，第2中间轴35及与之连结的第2速用驱动齿轮39以及输出轴42的转 速逐渐增大。而且，球4返回到中立位置而无级变速机构1的变速比成为“1”，与此相伴，由 于作为变速机整体的变速比成为第2速的变速比(t3时间点)，从而变速结束。第2速和第3速之间的变速及第3速和第4速之间的变速也按上述的第1速和第 2速之间的变速的方式来执行。此外，在上述的从第1速向第2速变速的情况下，将向输出 轴42传递转矩的中间轴从第1中间轴34切换到第2中间轴35，而在从第2速切换到第3 速的情况下，向输出轴42传递转矩的中间轴从第2中间轴35切换到第1中间轴34，与从 第1速向第2速变速的情况及从第3速向第4速变速的情况相反，所以球4的倾转的方向 和从释放状态切换到接合状态的爪形离合器，与上述的从第1速向第2速变速的情况相反。然而，根据变速指示值输出上述的同步控制时的球4的倾转角度，但在这种情况 下，优选构成为，预先决定与变速指示值相应的倾斜角度指示基值，基于该基值，输出与变 速指示值相应的倾转角度指示值。若具体地说明，则例如图4所示那样，预先将同步控制开 始时的倾斜角度指示基值设为“0”，将同步成立的时间点的倾斜角度指示基值设为“0.5”， 将变速结束时的倾斜角度指示基值设为“1”。另外，预先准备用于计算与该倾斜角度指示基 值相对应的倾斜角度指示值的函数。此外，该函数被设置为在同步前和同步后倾斜角度的 变化方向反转的函数。以方框图表示这样的控制系统则如图5所示的那样，输入变速指示值的基值运算 器Bi，构成为，例如以成为上述的图4所示的关系的方式来运算预先决定的倾斜角度指示 基值Ybb。另外，倾斜角度指示值运算器B2，构成为，基于倾斜角度指示基值Ybb和预先 准备的函数，求出倾斜角度指示值Yb( = F(Ybb))。在这样构成的情况下，当变速指示值 为“1”时将倾斜角度指示值Yb设定为“0”，当变速指示值为“1. 2”时根据该增大量“0. 2” 将倾斜角度指示值Yb设定为“0. 2”，当变速指示值为“1. 5”时为了成为同步状态将倾斜角 度指示值Yb设定为“0. 5”，当变速指示值是“1. 8”时根据距离“0. 5”的减小量“0. 3”将 倾斜角度指示值Yb设定为“0.2”，当变速指示值为“2”时将倾斜角度指示值Yb设定为 “0”。因此，能够使倾斜角度指示值与变速指示值相对应，通过简单的运算来求出，其结果 是，不需要准备复杂的映射等，可以在使用电子控制装置的情况下使其存储容量下降，进而 可以实现低成本化。当如上述那样指示球4的倾斜角度时，也可以以使该倾斜角度一样地变化的方式 来进行，但与此不同，对于达到同步的过程，也可以使倾斜角度的增大率即实现同步的过程 中的变速比的变化率进行大小变化。也就是说，优选在使爪形离合器38、41接合时，与对方 部件之间的转速差为零，但是难以使转速差完全地为零，另外，如果尽可能地在接近零时切 换到接合状态，则变速延迟有可能变得明显。因此，在实现使球4倾转的同步状态时，最初，加快其倾转速度，在即将同步之前减慢倾转速度 ，如此来进行控制。将该例示于图6，刚刚开始同步控制之后的倾斜角度指示 值的变化斜率S 1，与直到同步状态为止使倾斜角度指示值一样地变化的情况下的斜率相 比，大。也就是说，球4的倾转速度快。与此相对，在倾斜角度指示值接近实现同步的值之 后的倾斜角度指示值的变化斜率S 2，与在此之前的变化斜率δ 1及直到同步状态为止使 倾斜角度指示值一样地变化的情况下的斜率相比，小。进行使倾转速度这样变化的控制的 功能单元与本发明中的同步速度控制单元相当。因此，在如图6所示那样控制了倾斜角度指示值的情况下，在进行同步成立的判 定，并使爪形离合器等切换机构向接合状态进行了切换动作时，即使该应该相互接合的部 件的转速产生差，其转速差也足够小，所以可以防止伴随爪形离合器等切换机构切换到接 合状态而产生的冲击，或者可以充分地降低该冲击。此外，产生伴随着使爪形离合器等切换机构向接合状态进行切换动作的冲击的可 能性和该冲击的影响，根据车辆的状态和行驶环境等不同而各不相同。因此，优选，使在即 将同步之前将上述倾斜角度指示值的变化斜率即同步控制过程中的变速比的变化率缓和 的程度，根据车辆中的各种要因不同而不同。将该例示于以下。图7所示的例是如下构成的例根据在即将同步之前使上述倾斜角度指示值的变 化斜率即同步控制过程中的变速比的变化率更缓和的条件(缓速条件)是否成立，选择达 到同步的过程中的倾斜角度指示值的变化模式。也就是说，首先，判断缓速条件是否已成立 (步骤Sll)。以下将列举该缓速条件的例。在根据缓速条件已成立而在步骤Sll中做出肯 定判断的情况下，作为倾斜角度指示值的变化模式选择模式I (步骤S12)。该模式I是如下 的模式在刚刚开始同步控制之后的变化斜率相对地更大，从而在即将同步之前的变化斜 率相对地更小。另一方面，在根据缓速条件未成立而在步骤Sll中做出否定判断的情况下， 选择模式π (步骤S13)。该模式II是如下的模式相对于刚刚开始同步控制之后的变化斜 率，使即将同步之前的变化斜率缓和，然而刚刚开始同步控制之后的变化斜率与基于模式I 的斜率相比小，从而在即将同步之前的变化斜率与基于模式I的斜率相比大。在上述的步骤Sll中所判断的缓速条件的一例是，变速机中的油温较低。也就是 说，可以构成为，当油温传感器(未图示)等油温检测单元所检测出的温度是在预先决定的 基准温度以下的情况下，缓速条件成立。将这种情况下的低温时的变化模式I及高温时的 变化模式II示于图8。如果这样来构成，则，即使由于油温较低而使摩擦较大等情况成为主 要原因，导致使球4倾转的控制或其动作不稳定，切换机构成为接合状态的时间点的转速 差也充分地小，所以可以防止或降低伴随切换机构切换到接合状态的冲击。另外，作为在上述的步骤Sll中所判断的缓速条件，可以采用发动机负载(发动机 输出转矩)是轻负载。也就是说，如果发动机负载是轻负载，则，车辆的加速度较小，因此， 由于切换机构接合而产生的基于惯性转矩等的加速度容易感觉到。因此，在步骤Sll中，利 用基于节气门开度和转矩传感器(未图示)的输出值等来检测负载的负载检测单元判断是 否是轻负载，在做出肯定判断的情况下，选择模式I (步骤S12)，与此相反在由于是高负载 而在步骤Sll中做出否定判断的情况下，选择模式II (步骤S13)。根据发动机负载所选择的各变化模式Ι、ΙΙ的例示于图9。也就是说，当由于是轻 负载而选择了模式I的情况下，即将同步之前的倾转角度的变化斜率S 2变得缓和。从而， 即使由于切换机构切换到接合状态，而消除了转速差，也由于该转速差已变小，所以基于转速差被消除而引起的惯性转矩较小，其结果是，所产生的冲击较小，所以感觉到该冲击的可 能性较低，另外，即使感觉到也不会特别地有不协调感。另一方面，若由于是高负载而选择 了模式II，则即将同步之前的倾转角度的变化斜率δ 2比模式I大，为此，即使由于切换机 构切换到接合状态而产生了冲击，由于车辆的加速度较大，所以也很难感觉到该冲击，不会 有不协调感。此外，作为在上述的步骤Sll中所判断的缓速条件，可以采用发动机转速(变速 机的输入转速)是高转速。也就是说，如果发动机转速是高转速，则通过使切换机构向接 合状态进行切换动作而产生的转速的变化变大，或都因为这个原因惯性转矩变大的可能性 较高。因此，在步骤Sll中，利用基于发动机转速传感器(未图示)的输出值等来检测发 动机转速的转速检测单元判断是否为高转速，在做出肯定判断的情况下，选择模式I (步骤
512)，与此相反，由于是低转速而在步骤Sll中做出否定判断的情况下，选择模式II(步骤
513)。根据发动机转速所选择的各变化模式I、II的例示于图10。也就是说，在由于是 高转速而选择了模式I的情况下，即将同步之前的倾转角度的变化斜率S2变得缓和。从 而即使由于切换机构切换到接合状态而消除了转速差，也由于该转速差已变小，所以基于 转速差被消除而引起的惯性转矩较小，其结果是，所产生的冲击较小，所以感觉到此冲击的 可能性较低，另外，即使体感到了也不会特别地有不协调感。另一方面，若由于是低转速而 选择了模式II，则即将同步之前的倾转角度的变化斜率δ 2比模式I大，为此，即使由于切 换机构切换到接合状态而消除了转速差，也由于发动机转速是低转速，本来转速差就小，所 以惯性转矩和起因于此的冲击较小，不会有不协调感。此外，在本发明中，作为上述缓速条件可以采用所选择的行驶模式。具体地说，可 以将选择了雪地模式作为缓速条件，在该雪地模式中，使驱动转矩相对减小，或者，在起步 时将变速比设定为相对高速侧的变速比，从而相对地减小驱动转矩。也就是说，在上述的图 7所示的步骤Sll中，判断是否由模式选择开关(未图示)等模式切换单元选择了雪地模 式，在做出肯定判断的情况下，选择模式I (步骤S12)，与此相反，当由于是低转速而在步骤 Sll中做出否定判断的情况下，选择模式II (步骤S13)。根据有无选择雪地模式所选择的各变化模式I、II的例示于图11。也就是说，在 由于选择了雪地模式而选择了模式I的情况下，即将同步之前的倾转角度的变化斜率δ 2 变得缓和。从而，即使由于切换机构切换到接合状态而消除了转速差，也由于该转速差已变 小，所以基于转速差被消除而引起的惯性转矩变小。与此相反，若由于选择了通常的行驶模 式，也就是说由于未选择雪地模式，而在步骤Sll中做出否定判断并选择了模式II，则即将 同步之前的倾转角度的变化斜率δ 2比模式I大，为此，由于切换机构切换到接合状态而消 除了转速差所产生的惯性转矩相对地变大。因此，如果选择了雪地模式而路面是容易打滑 的状态，则在同步时基于使切换机构接合而产生的驱动转矩的变化较小，其结果是，可以抑 制轮胎打滑。另外，如果选择了通常模式，则在同步时随着使切换机构接合，相对地产生较 大的惯性转矩，即使与此相伴驱动转矩发生变化，由于路面的摩擦系数相对较大，也不会产 生轮胎打滑的现象。而且，能够避免在路面摩擦系数相对较大的状态下的同步延迟和变速 延迟。而且，本发明中，作为上述缓速条件，可以采用在有级变速机构30中所设定的变速比(变速级)是低速级。具体地说，如果是上述的变速机，可以将在有级变速机构30中 设定了第1速或第2速作为缓速条件。也就是说，在上述的图7所示的步骤Sll中，判断是 否在有级变速机构30中设定了低速级，在做出肯定判断的情况下，选择模式I (步骤S12)， 与此相反，由于设定了高速级而在步骤Sll中做出否定判断的情况下，选择模式II (步骤 S13)。根据在有级变速机构30中所设定的变速级而选择的各变化模式I、II的例示于图 12。也就是说，在由于设定了低速级而选择了模式I的情况下，即将同步之前的倾转角度的 变化斜率S 2变得缓和。从而即使在切换机构切换到接合状态时消除转速差，该转速差也 已变小。也就是说，因为同步时的转速变化率变小，所以即使所设定的变速级是低速级，也 可以抑制发动机50的转速过渡性地增大的所谓的突然加速。因此，伴随转速变化的惯性转 矩变小，所以可以抑制冲击。另外，与此相反，若由于设定了高速级而在步骤Sll中做出否 定判断从而选择了模式II，则即将同步之前的倾转角度的变化斜率δ 2比模式I大。如果 所设定的变速级是高速级，则变速时的发动机50的突然加速本来就相对较小，从而不会使 冲击恶化。另外，能够避免同步的延迟和变速的延迟。此外，在本发明中，作为上述缓速条件，可以采用变速时的发动机50的转速的上 升斜率较大。例如，在由于油门开度较大而发动机50的转速急速地增大的情况下，可以将 此作为上述缓速条件。也就是说，在上述的图7所示的步骤Sll中，判断根据发动机转速的 变化量所求出的上升斜率(上升率)是否在预先决定的规定值以上，在做出肯定判断的的 情况下，选择模式I (步骤S12)，与此相反，当由于发动机转速的上升斜率比规定值小而在 步骤Sll中做出否定判断的情况下，选择模式II (步骤S13)。根据发动机转速的上升斜率而选择的各变化模式Ι、ΙΙ的例示于图13。也就是说， 当由于发动机转速的上升斜率较大而选择了模式I的情况下，即将同步之前的倾转角度的 变化斜率δ 2变得缓和，即使在切换机构切换到接合状态时消除转速差，该转速差也已变 小。也就是说，即使发动机转速的上升率较大，也由于同步时的转速变化率变小，所以伴随 转速变化的惯性转矩变小，从而可以抑制冲击。另外，与此相反，若由于发动机转速的上升 斜率较小而在步骤Sll中做出否定判断从而选择了模式II，则即将同步之前的倾转角度的 变化斜率δ 2比模式I大。但是，由于发动机转速的上升斜率较小，则同步时的转速变化较 小，从而能够防止冲击的恶化。另外，能够避免同步的延迟和变速的延迟。本发明，可以代替如上述那样改变球4的倾转角度的变化速度以防止或抑制冲 击，而构成为，在将球4的倾转角度增大到同步成立的角度以上之后，返回到同步成立的角 度，由此防止或抑制冲击。图14是表示在进行从第1速向第2速的升挡时执行该控制的情 况下的变速指示值、倾转角度指示值、转速、爪形离合器的动作状态的变化的时间图。在已 设定了第1速的状态下，第1爪形离合器38与第1速用驱动齿轮36接合，并且第2爪形离 合器41成为释放状态(OFF状态)。另外，各中间轴34、35及第1速用驱动齿轮36以同样 的转速旋转，与此相对，第2速用驱动齿轮39以将输出轴42的转速乘以第2速用的齿轮对 的齿轮比而得到的转速旋转，该转速成为比第2中间轴35低的转速。若在该状态下向第2 速升挡的判断成立了(til时间点)，则变速指示值以成为与第2速相当的值的方式变化。 与此相伴，进行球4的倾转指示，以第2输出圆盘26侧成为升挡且第1输出圆盘25侧成为 降挡的方式使球4倾转。因此，第1中间轴34及利用第1爪形离合器38与之连结的第1速用驱动齿轮36以及输出轴42的转速逐渐增大，作为变速机整体的变速比向第2速变化。 与此相同，与输出轴42连结的第2速用驱动齿轮39的转速逐渐增大。相对于此，与第1输 出圆盘25连结的第2中间轴35的转速逐渐下降。在这样的变化过程中，第2中间轴35的转速和第2速用驱动齿轮39的转速一致 (tl2时间点)。也就是说，暂时同步成立。这可以基于第2中间轴35的转速和输出轴42的 转速来判断。球4的倾转在此后也继续，若变速比成为了第1速和第2速的中间的变速比 (tl3时间点)，则如上述那样，使球4倾转的方向反转，倾转角度逐渐变小。其结果是，第1 中间轴34及与此相连结的第1速用驱动齿轮36以及输出轴42的转速下降。另外，与此配 合，第2速用驱动齿轮39的转速下降，但与此相反地，第2中间轴35的转速增大。因此，第 2中间轴35的转速(即第2爪形离合器41的转速)和作为第2爪形离合器41接合的对方 部件的第2速用驱动齿轮39的转速再次一致。也就是说，同步再次成立(tl4时间点)。而且，在该再次同步的时间点使第2爪形离合器41向接合状态进行切换动作，第 2速用驱动齿轮39与第2中间轴35连结，同时将第1爪形离合器38切换到释放状态。此 后，使球4的倾转角度向中立位置返回。因此，在无级变速机构1中，还进行第1输出圆盘 25侧的升挡，还进行第2输出圆盘26侧的降挡，所以第1中间轴34的转速逐渐下降，另外 第2中间轴35及与之连结的第2速用驱动齿轮39以及输出轴42的转速逐渐增大。而且， 球4返回到中立位置，无级变速机构1的变速比成为“1”，与此相伴，由于作为变速机整体的 变速比成为第2速的变速比(tl5时间点)，变速结束。在第2速和第3速之间的变速以及在第3速和第4速之间的变速也按照上述的第 1速和第2速之间的变速执行。此外，相对于上述的从第1速向第2速变速的情况下向输出 轴42传递转矩的中间轴从第1中间轴34切换到第2中间轴35，在从第2速切换到第3速 的情况下，向输出轴42传递转矩的中间轴从第2中间轴35切换到第1中间轴34，与从第1 速向第2速变速的情况及从第3速向第4速变速的情况相反，所以球4的倾转的方向和从 释放状态切换到接合状态的爪形离合器与上述的从第1速向第2速变速的情况相反。从而，如果构成为，如图14所示那样，使球4的倾转角度变化，则可以可靠地检测 出同步成立的状态，所以提高了同步的检出精度，与此相伴，消除了将切换机构切换到接合 状态的时刻的偏差，从而可以防止或抑制冲击。另外，不需要使球4的倾转角度的变化速度 快慢变化，而能够一样地设定其变化速度，所以能够避免或抑制同步和变速的延迟。在此，若简单地说明上述的具体例和本发明的关系，则执行图1所示的步骤S2及 步骤S3的控制的功能单元与本发明中的同步指令单元相当，执行步骤S4的控制的功能单 元，执行步骤S5的控制的功能单元与本发明中的变速执行单元相当。此外，执行步骤S6的 控制的功能单元与本发明中的恢复单元或中立指示单元相当，执行步骤Sl的控制的功能 单元与本发明中的变速指示单元相当。而且，执行图7所示的步骤S12及步骤S13的控制 的功能单元与本发明中的倾转角度控制单元相当。此外，本发明中的有级变速机构不限定于把按每个变速级设置的齿轮对作为主体 而构成的机构，也可以是把多组行星齿轮机构和对它们的旋转部件彼此选择性地进行连结 和选择性地进行固定的接合机构作为主体而构成的机构。另外，用于使无级变速机构中的 滚动体倾转的机构不限定于上述的流体压力式的机构，也可以是利用滚珠丝杆和凸轮机构 等产生前后动作的构成。此外，本发明中的切换机构，不限定于爪形离合器，也可以是具备同步功能的啮合式的机构和摩擦离合器等其他的构成。
权利要求
1.一种车辆用变速机的变速控制装置，该车辆用变速机是把变速比连续性地变化的无级变速机构和变速比阶跃性地变化的 有级变速机构串联连结而成的变速机，其特征在于，上述无级变速机构具备以中心轴线为中心进行旋转的第1旋转体；外周面形成为平 滑的曲面并且以能够使旋转中心轴线倾斜的方式与上述第1旋转体的外周面能够传递转 矩地接触的滚动体；在上述滚动体的隔着旋转中心轴线而与上述第1旋转部件相反的一 侧，能够传递转矩地与上述滚动体的外周面接触，并且能够相对于上述第1旋转部件相对 旋转的第2旋转部件及第3旋转部件，上述有级变速机构具备与上述第2旋转部件连结的第1中间轴；与上述第3旋转部件 连结的第2中间轴；选择性地以能够传递转矩的方式与上述第1中间轴及第2中间轴连结 的输出部件；设置在上述第1中间轴和上述输出部件之间并且把上述第1中间轴和输出部 件的转速比设定为规定的比率的第1传动机构；把该第1传动机构选择性地在能够传递转 矩的状态和不传递转矩的状态之间进行切换的第1切换机构；设置在上述第2中间轴和上 述输出部件之间并且把上述第2中间轴和输出部件的转速比设定为与由上述第1传动机构 设定的比率不同的比率的第2传动机构；和把该第2传动机构选择性地在能够传递转矩的 状态和不传递转矩的状态之间进行切换的第2切换机构，还具备同步指令单元，在把上述第1切换机构和第2切换机构中的任意一方的切换机 构从释放状态切换到接合状态而执行变速时，以该一方的切换机构的转速和该一方的切换 机构所接合的被接合部件的转速一致的方式使上述滚动体的旋转中心轴线倾斜；和变速执行单元，在上述各转速的差成为预先决定的规定值以下的情况下，使上述任意 一方的切换机构进行切换动作而成为接合状态。
2.根据权利要求1所述的车辆用变速机的变速控制装置，其中，还具备恢复单元，该恢复单元在上述任意一方的切换机构进行切换动作而成为接合状 态后，把上述滚动体的旋转中心轴线恢复到上述第2旋转部件的转速和上述第3旋转部件 的转速成为相等的状态。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用变速机的变速控制装置，其中，还具备变速指示单元，指示在上述变速机中设定的变速比；和中立指示单元，在该变速指示单元所指示的变速比是能够由上述第1传动机构或第2 传动机构设定的变速比的情况下，把上述滚动体的旋转中心轴线设定为上述第2旋转部件 的转速和上述第3旋转部件的转速成为相等的状态。
4.根据权利要求1所述的车辆用变速机的变速控制装置，其中，还具备倾转角度控制单元，该倾转角度控制单元直到上述各转速的差成为预先决定的 规定值以下为止，使上述滚动体的旋转中心轴线的倾斜角度增大，并且在上述各转速的差 成为预先决定的规定值以下后，使上述滚动体的旋转中心轴线的倾斜角度减小。
5.根据权利要求1 4的任意一项所述的车辆用变速机的变速控制装置，其中，还具备同步速度控制单元，该同步速度控制单元使以使得上述各转速的差成为预先决 定的规定值以下的方式使上述滚动体的旋转中心轴线倾斜而产生的变速比的变化率，在刚 刚开始倾斜后和上述各转速的差即将成为预先决定的规定值以下之前不同。
6.根据权利要求5所述的车辆用变速机的变速控制装置，其中，上述同步速度控制单元包含使上述各转速的差即将成为预先决定的规定值以下之前 的变速比的上述变化率与刚刚开始倾斜之后的速度相比相对小的单元。
7.根据权利要求5或6所述的车辆用变速机的变速控制装置，其中，还具备检测上述变速机的油温的油温检测单元，上述同步速度控制单元包含在上述油温检测单元所检测出的油温相对较低的情况 下，与所检测出的油温相对较高的情况相比，使上述各转速的差即将成为预先决定的规定 值以下之前的变速比的上述变化率小的单元。
8.根据权利要求5或6所述的车辆用变速机的变速控制装置，其中，还具备检测与上述变速机连结的驱动力源的输出转矩的负载检测单元，上述同步速度控制单元包含在上述负载检测单元所检测出的上述输出转矩是相对较 低的转矩的情况下，与所检测出的上述输出转矩是相对较高的转矩的情况相比，使上述各 转速的差即将成为预先决定的规定值以下之前的变速比的上述变化率小的单元。
9.根据权利要求5或6所述的车辆用变速机的变速控制装置，其中，还具备检测与上述变速机连结的驱动力源的输出转速的转速检测单元，上述同步速度控制单元包含在由上述转速检测单元所检测出的上述转速是相对较高 的转速的情况下，与所检测出的上述转速是相对较低的转速的情况相比，使上述各转速的 差即将成为预先决定的规定值以下之前的变速比的上述变化率小的单元。
10.根据权利要求5或6所述的车辆用变速机的变速控制装置，其中，还具备选择使上述车辆的驱动转矩相对减小的行驶模式的模式切换单元，上述同步速度控制单元包含在选择了使上述驱动转矩相对减小的行驶模式的情况 下，与未选择使上述驱动转矩相对减小的行驶模式的情况相比，使上述各转速的差即将成 为预先决定的规定值以下之前的变速比的上述变化率小的单元。
11.根据权利要求5或6所述的车辆用变速机的变速控制装置，上述同步速度控制单元包含在由上述有级变速机构设定的变速比相对较大的情况 下，与由上述有级变速机构设定的变速比相对较小的情况相比，使上述各转速的差即将成 为预先决定的规定值以下之前的变速比的上述变化率小的单元。
12.根据权利要求5或6所述的车辆用变速机的变速控制装置，其中，还具备检测与上述变速机连结的驱动力源的转速的变化速度的转速变化速度检测单元，上述同步速度控制单元包含在由上述转速变化速度检测单元所检测出的上述驱动力 源的转速的增大速度相对较快的情况下，与所检测出的上述驱动力源的转速的增大速度相 对较慢的情况相比，使上述各转速的差即将成为预先决定的规定值以下之前的变速比的上 述变化率小的单元。
13.根据权利要求1 4的任意一项所述的车辆用变速机的变速控制装置，上述同步指令单元包含在使上述滚动体的旋转中心轴线超过上述转速一致的倾斜角 度而倾斜后，以使得上述转速的差成为预先决定的规定值以下的方式使倾斜角度恢复的单 元；上述变速执行单元包含在上述倾斜角度恢复从而上述各转速的差成为预先决定的规 定值以下的情况下，使上述任意一方的切换机构进行切换动作而成为接合状态的单元。
全文摘要
提供利用无级变速机构的控制以无级变速的方式使有级变速机构中的变速产生的控制装置。通过使滚动体倾转，将对第1输出圆盘和第2输出圆盘同时产生减速和增速的作用的无级变速机构和变速比阶跃性变化的有级变速机构串联连结，各输出圆盘与有级变速机构中的两根中间轴分别连结，在进行有级变速机构中的变速时，使滚动体倾转，通过使一方的中间轴的转速增大同时使另一方的中间轴的转速减小，从而使应该利用切换机构接合的对方部件的转速和切换机构的转速同步(步骤S3、S4、S5)。
文档编号F16H37/02GK102112783SQ20098013092
公开日2011年6月29日 申请日期2009年4月23日 优先权日2009年4月23日
发明者小川裕之, 村上新 申请人:丰田自动车株式会社