JP2014240686A - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アイドルＮ制御を設けられた自動変速機の制御装置において、アイドルＮからの復帰における車両後退を容易な構成で防止する。【解決手段】 回転を許容する方向を切換え可能な２WAYクラッチの方向切換えにより1速段と後進段を切換える車両の自動変速機の制御装置において、所定条件が成立すると駆動源からの駆動力を自動変速機の出力軸へ伝達しないアイドルニュートラル制御を自動変速機は備えており、アイドルニュートラル制御が行なわれた時には入力軸の回転を許容するとともに少なくとも車両が後退する方向に移動する回転方向で自動変速機の出力軸が車両の車輪から回転させると自動変速機の出力軸がケーシングに固定される２WAYクラッチを含む係合組合せが選択される。【選択図】図９

Description

本発明は、遊星歯車機構を用いた自動変速機を制御する制御装置に関し、特に、所謂アイドル・ニュートラル制御（車両がＤレンジで停止時に自動変速機をニュートラル状態もしくは半ニュートラル状態に強制的に移行させる制御、以下「アイドルＮ制御」）から元の通常制御に復帰するに際しての、坂道などによる車両の思わぬ後退を防止することの改良に関する。

走行性能や運転性能の向上のため、自動車の自動変速機は変速段の多段化が進んでいる。自動変速機は、一般に遊星歯車機構と、クラッチ、ブレーキといった係合機構とを備え、係合機構により動力伝達経路を切り換えることで各変速段を実現している。また、このような自動変速機は、駆動源からの回転動力を車両の駆動輪に伝達するために、この駆動源と駆動輪との間に設けられたトルココンバータ（発進機構）を介在させている。

近年の車両の自動変速機では、車両の停止時には、トルクコンバータでのエネルギーロスを低下させるために、変速機を自動的にアイドルニュートラルモードに移行させる、所謂「アイドルニュートラル制御」（以下、「アイドルＮ制御」と略す）を行う自動変速機制御装置が実施されている。

このアイドルＮ制御を組み込まれた車両では、車両停止が例えば上り坂においてなされたときは、前記トルクコンバータのクリープトルクはない、若しくは極めて小さいために、車両後退を防止することは期待できず、傾斜において、後退を防ぐことはできない。

アイドルＮ制御からの復帰時におけるこの車両後退を防止するために、例えば、特許文献１は、後退斜面を検知する回転センサを用いて、斜面角度の精度の高い検出を行っている。これは、後退時の回転速度は低速であり、通常の回転センサでは後退状態を検出できず、特殊な構造のセンサを設けることにより、積極的に後退を検知しようとするものである。

一方、特許文献２は、ブレーキマスタシリンダ圧を検知することにより、ブレーキ操作位置における傾斜度を検出するようにしている。即ち、フットブレーキの操作量を検知する検知部としてブレーキ油圧センサが用いられ、このブレーキ油圧センサにより検知された油圧が所定値Ａ以上であると、フットブレーキ踏込みの条件が成立して、クリープ防止制御（ニュートラル制御）が行なわれる。ニュートラル制御開始時と復帰時とでブレーキ操作量の閾値に差を設け、制御開始と復帰とにいわゆるヒステリシスを設けるようにしたため、運転者の意図せぬときにニュートラル制御に入ってしまうのを防止できる。また、フットブレーキをかなり踏込まないとニュートラル制御に入らないため、特にクリープ車速以下での走行が要求される縦列駐車や車庫入れ等の運転操作が非常に容易となる、といったメリットがある。

特許第４７１１４４３号公報 特許第４８３９８６５号公報

しかしながら、上記従来技術は、いずれも、変速機内の回転体の低速度回転を特別に検知するセンサ、フットブレーキ圧を検出するセンサなどを別途設けることが必要であった。センサを新たに設けることはコスト面の問題を招く。

また、上記２文献の従来技術の技術思想は、別途設けたハードウエアセンサに頼るというものではなく、寧ろ、自動変速機での制御の態様が、後退を回避するために、後退そのものを検知する制御ロジックを設ける（文献１）、あるいは、後退しない条件（ブレーキ圧等）でのみアイドルＮ制御を許可するという、複雑な制御ロジックを設けるというものである。

本発明の目的は、後退を検出するセンサを必要とせず、または、簡易な制御ロジックで車両後退を防止することできる、自動変速機用制御装置を提案するものである。

本発明は、上記課題を達成するために提案され、ここに、実施形態として、一乃至数例が開示された。

この実施形態によれば、自動変速機と制御装置の構成は概略、「複数の変速段の中から車両の走行状態に応じて変速段を選択することにより、駆動源からの駆動力について、選択した変速段に応じて変速させた駆動力を前記車両の駆動輪に伝達する自動変速機、の変速動作を制御する自動変速機制御装置」である。

この「自動変速機」は、「前記駆動源との間に設けられた発進機構」と、「サンギヤ，キャリア，リングギヤの回転要素を備えた複数の遊星歯車機構（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）」と、「前記遊星歯車機構の回転要素を連結し、または固定する複数の係合機構であって、これら複数の係合機構と前記回転要素との係合の組合せによって前記自動変速機のための複数の変速段を確立させる複数の係合機構（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｆ１）であって、前記複数の係合要素のひとつが、前記複数の遊星歯車機構のひとつの回転要素の回転方向の切換えを許可する機械式係合機構(F1）である、前記複数の係合機構」と、を具備するものである。

そして、「制御装置」は、以下のＡ乃至Ｃの構成を有する。
（Ａ）「前記機械式係合機構(F1)が、前進段と後進段との間での回転方向の切換えと、前記前進段と後進段の夫々での回転許容とがなされるように、前記駆動源からの駆動力を前記出力軸への伝達を停止するニュートラル制御モード」と、
（Ｂ）「前記ニュートラル制御を許可するか否かを判断するニュートラル制御許可判断手段（Ｓ２，Ｓ４）」と、
（Ｃ）「前記ニュートラル制御判断手段がニュートラル制御を許可すると判断するときは、前記自動変速機の入力軸の回転を許容するとともに、前記自動変速機の出力軸が、前記車両が後退する方向の移動に相当する回転方向で、前記車両の車輪により回転させられる場合には、少なくとも前記機械式係合機構（F１）を含む前記複数の係合機構を、前記自動変速機の出力軸が前記自動変速機のケーシングに固定されるように設定する、係合制御手段」。

上記構成の実施形態に関わる「自動変速機の制御装置」によれば、回転を許容する方向を切換え可能な、例えば２WAYクラッチなどのような「機械式係合機構」の方向切換えにより、1速段と後進段を切換える車両の自動変速機の制御装置において、所定条件が成立すると駆動源からの駆動力を自動変速機の出力軸へ伝達しないアイドルＮ制御を自動変速機は備えている。「アイドルＮ制御」が行なわれた時には、入力軸の回転を許容するとともに、少なくとも車両が後退する方向に移動する回転方向で自動変速機の出力軸が車両の車輪から回転させると自動変速機の出力軸がケーシングに固定される２WAYクラッチを含む係合組合せが選択される。

本発明によれば、特に請求項１に記載の構成を有する場合には、ニュートラル制御中の車両の前後進方向への移動を入力軸はフリー、出力軸は固定する自動変速機の係合組合せで車両の移動を規制するので、車両後退を防止できる。

また、アイドルNから前進1速への移行制御が1係合の入れ替えだけでできるため、制御が容易となる効果がある。

また、本発明では、従来のように、後退状態を検出するセンサや、ブレーキ圧を検出するセンサは不要となったことにより、移動規制に、特別なデバイスを車両に付与する必要がなく、コスト低減、重量の低減と燃費向上を図ることができる。

本願発明の実施形態に係る自動変速機のスケルトン図、 図１Ａの自動変速機を構成する４つの遊星歯車機構（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）の構造を遊星歯車機構Ｐ１に代表させて描いた遊星歯車機構ブロック図、 図１Ａの自動変速機の４つの遊星歯車機構（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４または、ＰＧＳ１，ＰＧＳ２，ＰＧＳ３，ＰＧＳ４）の各々が提供する変速比を示す図、 図２Ａの変速比を有する４つの遊星歯車機構（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）を図１Ａに用いて最終的に得られる前進１０段、後進１段の最終変速比を示す図、 図１Ａの自動変速機で図２Ｂの各変速段毎の変速比をもたらすための、クラッチＣ１乃至Ｃ３とブレーキＢ１乃至Ｂ３の結合若しくは解除の組合せパターンを示す図、 図４Ａは実施形態の自動変速中に用いられている２方向クラッチ（ＴＷＣ）の、初期状態（２方向自由回転）を説明する図、図４Ｂは、図４ＡのＴＷＣクラッチの一方向回転フリーの状態を説明する図、 実施形態の自動変速機の制御装置（ＥＣＵ）と、変速機との間で交わされる信号を説明する図、 図１Ａの自動変速機の遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４の速度線図、 ＴＷＣ（Ｆ１クラッチ）の動作する説明する図で、両回方向でロック状態にある場合（左側の説明図）と、反時計方向ロック（中央の説明図）の場合と、両回転方向でフリーの状態（右側の説明図）の場合とを説明する。 図７の速度線図について、ＴＷＣ（Ｆ１）が後進（Ｒ）側にあるときに、全ての変速段でロック状態にあることを説明する図、 図７の速度線図について、ＴＷＣ（Ｆ１）が前進（Ｄ）側にあるときに、１段と後進段でロック状態にあり、２変速段以上で前進方向でフリーであることを説明する図、 実施形態の自動変速機についての、アイドルＮ制御から離脱するときの制御手順にかかる動作を説明するフローチャート、 図９の制御手順の内、アイドルＮ制御から１速インギアに変化するときの変速ショックを防止する制御ロジックを説明する図。 図９の制御手順の内、アイドルＮ制御から２速以上の変速段に変位するときのインギア変速ショックの発生を防止する制御ロジックを説明する図。

＜自動変速機の係合機構の構成＞
図１Ａは、本発明を、前進１０段、後進１段の変速段を有する自動変速機に適用した実施形態を示している。この実施形態の自動変速機は、変速機ケース１内に回転自在に軸支した、図外の内燃機関（エンジン）等の駆動源ＥＮＧが出力する駆動力がロックアップクラッチＬＣ及びダンパＤＡを有するトルクコンバータＴＣを介して伝達される入力軸２と、入力軸２と同心に配置された出力ギヤからなる出力部材３とを備えている。出力部材３の回転は、図外のデファレンシャルギヤやプロペラシャフトを介して車両の左右の駆動輪に伝達される。尚、トルクコンバータＴＣに代えて、摩擦係合自在に構成される単板型又は多板型の発進クラッチを設けてもよい。

変速機ケース１内には、第１〜第４の４つの遊星歯車機構Ｐ１〜Ｐ４が入力軸２と同心に配置されている。

４つの遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４の各々は、遊星歯車機構Ｐ１により代表させた図１Ｂに図示されているように、下から上に向かって順に、サンギヤＳ１と、ピニオンＰ１と、リングギヤＲ１と、前記サンギヤＳ１とピニオンＰ１に歯合するリングギヤＲ１と、前記ピニオンＰ１を自転及び公転自在に軸支するキャリアＣａ１とから成る所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構（キャリアを固定した場合、サンギヤとリングギヤが互いに異なる方向に回転するため、マイナス遊星歯車機構又はネガティブ遊星歯車機構ともいう。因みに、リングギヤを固定した場合には、サンギヤとキャリアとが同一方向に回転する。）で構成されている。

この実施形態の自動変速機は前進１０段を可能にするために、上記４つのシングルピニオン型の遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４の他に、前段の任意の回転体と後段の任意の回転体に断続的に接続するクラッチ（Ｃ１乃至Ｃ３）と、回転駆動力を制動する目的で一方が変速機ケースに接続されているブレーキＢ１乃至Ｂ３とを有する。これらのクラッチＣ１乃至Ｃ３とブレーキＢ１乃至Ｂ３は、本発明の「係合機構」を例示する。

なお、クラッチＣ１乃至Ｃ３とブレーキＢ１乃至Ｂ３はオイルにより駆動される所謂湿式のクラッチ板やブレーキ板を有している。

なお、本明細書並びに図面では、遊星歯車機構内の「キャリア」には記号「Ｃａ」を用い、遊星歯車機構外で、回転駆動力を前段から後段に伝達するのを断続する所謂「クラッチ」には記号「Ｃ」を用いて区別する。

図１Ａの実施形態の自動変速機は、ブレーキとクラッチとの双方の機能を使い分けることができる双方向クラッチＦ１（「Two-way clutch」または「TWC」）を、その一端がケーシング１に固着されたＦ１位置に有してなる。

本事件の自動変速機は、図１Ａに示した相互接続関係を与えられた４つの遊星歯車機構（Ｐ１（または「ＰＧＳ１」）乃至Ｐ４（または「ＰＧＳ４」）と上述の７つの係合機構（３つのクラッチＣ１乃至Ｃ３、機械的係合機構としての１つのＦ１（ＴＷＣ）と、３つのブレーキＢ１乃至Ｂ３）を、図３の組合せで示したＯＮ/ＯＦＦの選択的作動により、図２Ｂに示された後進１段（Ｒ１）と前進１０段（1ｓｔ乃至10th）の変速比を実現する。

本発明の目的は、アイドルＮ制御実行時にこのアイドルＮ制御を抜けようとするときの予期しない車両の後退（即ち車両駆動輪に逆転）を起こさないという、ものであるが、この目的に鑑みれば、図２Ａの各遊星歯車機構の変速比の値の変更、図２Ｂに示された変速段数の数の変更並びに各変速段毎の変速比の値の変更は、本発明の適用上、本質的ではない。即ち、本発明は、任意の遊星歯車機構の構成、任意の段数、任意の変速比について適用可能である。

また、同じ理由で、本発明は、図３に示された７つの係合機構と４つの遊星歯車機構との組合せによって得られる１１通りの変速段に縛られるものではない。
＜ＴＷＣ（双方向クラッチ）＞
図１Ａの自動変速機の、クラッチＣ１乃至Ｃ３とブレーキＢ１乃至Ｂ３とは、使用されるところの相違により、クラッチとブレーキとを名称として使い分けているが、機構としては、共に、クラッチ構造を有していることには代わらない。即ち、「クラッチ」とは、クラッチを断続することにより、入力の回転運動を出力するのを断続し、「ブレーキ」は一方を自動変速機のケーシング１などに固定することにより、当該ブレーキのクラッチ機構を断続することにより、ブレーキに入力される回転運動を、制動しない/制動するの切り替え動作を行う。

一方、実施形態のＴＷＣ（Ｆ１）は、入力の前進と後進とに関わる互いに反対の回転運動と、出力の前進と後進とに関わる互いに反対の回転運動との間で、３つの状態を現出させるものである。即ち、
（ｉ）前進方向も後進方向もロックする、
（ｉｉ）前進方向（或いは後進方向）についてはロックし、後進方向（或いは前進方向）についてはフリーである、
（ｉｉｉ）前進方向及び後進方向の双方向でフリーである。

このようなＴＷＣ（若しくはＦ１）の動作を概念的に把握すれば、クラッチやブレーキを「係合機構」とすれば、ＴＷＣは、「機械的係合機構」と呼ぶべきで、その概念を言葉で表せば、「遊星歯車機構のある１つの回転要素の回転可能方向を切換可能な係合機構」と表現することができる。

図４Ａと図４Ｂを用いて、本実施形態で、「機械的係合機構」としての双方向クラッチＦ１について説明する。

本実施形態の係合機構Ｆ１はＴＷＣ（２方向クラッチ）であり、原理的には、図４Ａまたは図４Ｂに示されているように、３つのリング（ＴＷ１、ＴＷ２，ＴＷ３）、即ち、図１Ａの実施形態の遊星歯車機構Ｐ１のキャリアＣａ１と遊星歯車機構Ｐ２のキャリアＣａ２とが結合された回転体に連結される内側のインナーリングＴＷ１と、インナーリングＴＷ１の径方向外方に所定間隔を存して配置されると共に変速機ケース１に連結されたアウターリングＴＷ２と、インナーリングＴＷ１とアウターリングＴＷ２との間に配置された保持リングＴＷ３とを備える。

これら３つのリングＴＷ１乃至ＴＷ３は、リングの回転軸方向に伸びた実質シリンダ形状を有するが、インナーリングＴＷ１の外側の外周面（即ち、インナーリングに近い方の外周面）には、所定の回転方向長さを有する複数のカム面ＴＷ１ａがこの外周に沿って等間隔で形成されている。このカム面ＴＷ１ａは、平面若しくは凹面であってもよい。保持リングＴＷ３には、インナーリングＴＷ１の複数のカム面ＴＷ１ａの夫々に対応させて、複数の切欠孔ＴＷ３ａが設けられている。この切欠孔ＴＷ３ａには、ローラＴＷ４が収容される。また、保持リングＴＷ３に設けられた複数個の切欠孔ＴＷ３ａの各々の孔直径はローラＴＷ４の直径よりも僅かに大きく設定されている。

アウターリングＴＷ２の内側外周面には、インナーリングＴＷ１に設けられたカム面ＴＷ１ａは形成されていない。アウターリングＴＷ２の内側外周面とインナーリングＴＷ１の外側外周面の周面間距離は、ローラＴＷ４の直径よりも小さい、しかし、インナーリングＴＷ１の夫々のカム面の、リング回転方向に沿った中央位置での、カム面ＴＷ１ａとアウターリングＴＷ２の内側外周面との距離（前記中央位置が実質最大距離となる）は、ローラＴＷ４の直径よりも大きい（図４Ａの例では、間隔Ａ分だけ）。

従って、図４Ａのように、最内側にインナーリングＴＷ１、中間に保持リングＴＷ３、最外側にアウターリングＴＷ２が配され、保持リングＴＷ３の複数個の切欠孔ＴＷ３ａの夫々に１つのローラＴＷ４が置かれた場合には、ローラＴＷ４は、切欠孔ＴＷ３ａに挟まれ、且つ、アウターリングの外側周面とインナーリングのカム面との間に挟まれて自在に回転可能である。

図４Ａ、図４Ｂの２ウェイクラッチＴＷ（図１ＡのＦ１（ＴＷＣ））は、後述（図５参照）の第１と第２の２つの電磁クラッチ（図５の３０と３１）を備える。第１電磁クラッチは、これに通電されることにより、アウターリングＴＷ２と保持リングＴＷ３とを連結するように構成されている。第１電磁クラッチが通電されていない場合には、保持リングＴＷ３は、インナーリングＴＷ１及びアウターリングＴＷ２に対して相対回転自在となる。

図４Ａ、図４ＢのＴＷＣクラッチ、即ち、図１ＡのクラッチＦ１の動作機能は、上記第１電磁クラッチ（第１０図の電磁クラッチ３０）に対する通電のＯＮ/ＯＦＦ制御により、アウターリングとインナーリングとの係合を、換言すれば、アウターリングＴＷ２は上述したように、ケーシング１に固着され、インナーリングＴＷ１は、遊星歯車機構Ｐ１のキャリアＣａ１と遊星歯車機構Ｐ２のキャリアＣａ２との結合回転体に結合されているので、電磁クラッチ３０に通電することは、アウターリングＴＷ２とインナーリングＴＷ１との結合をもたらし、これは遊星歯車機構Ｐ１と遊星歯車機構Ｐ２の両キャリアをロックすることに帰結する。

また、電磁クラッチ３０への通電をＯＦＦすることは、インナーリングＴＷ１をフリーにし、従って、遊星歯車機構Ｐ１と遊星歯車機構Ｐ２の両キャリアは、クラッチＣ１乃至Ｃ３とブレーキＢ１乃至Ｂ３の係合状態に依存する。

第１電磁クラッチが通電されている場合には、保持リングＴＷ３は、アウターリングＴＷ２を介して変速機ケース１に固定されることとなる。この場合、インナーリングＴＷ１が正転及び逆転のどちらに回転しようとしても、図４Ｂなどに示すように、アウターリングＴＷ２はケーシングによりロックされており、一方、保持リングＴＷ３はインナーリングＴＷ１に固定されているため、保持リングＴＷ３に実質的に一体のローラＴＷ４は、カム面ＴＷ１ａの、インナーリングＴＷ１と保持リングＴＷ３の回転方向について下流側の端部に位置することとなる。

図４Ｂは、インナーリングＴＷ１と保持リングＴＷ３が一体となってＣＣＷ方向に回っていることにより、ローラＴＷ４は孔ＴＷ１ａの右側端部に接している、例を示している。このとき、ローラＴＷ４がカム面ＴＷ１ａとアウターリングＴＷ２の内周面とに挟まれて、インナーリングＴＷ１の回転がケーシングに結合されているアウターリングＴＷ２によって阻止される。即ち、２ウェイクラッチＴＷはロック状態となる。

第２電磁クラッチ（第１０図の３１）の動作について説明する。

第２電磁クラッチクラッチは、図４Ｂに示すように切欠孔ＴＷ３ａがカム面ＴＷ１ａの、同図について「右側」の端部に位置する状態で保持リングＴＷ３をインナーリングＴＷ１に連結させる第１の状態と、図８（ｃ）に示すように切欠孔ＴＷ３ａがカム面ＴＷ１ａの他方の端部に位置する状態で保持リングＴＷ３をインナーリングＴＷ１に連結させる第２の状態と、保持リングＴＷ３とインナーリングＴＷ１との連結を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。

図４Ａと図４Ｂにおける時計回り方向を逆転方向とすると、この２ウェイクラッチＴＷは、第１電磁クラッチを通電されていない状態（通電オフ状態）としてアウターリングＴＷ２と保持リングＴＷ３との連結を断つと共に、第２電磁クラッチを第１の状態とすることにより、逆転阻止状態となる。

即ち、ＴＷＣは、その一端がケーシングに固定され、入力には、遊星歯車機構Ｐ１のキャリアＣａ１と遊星歯車機構Ｐ２のキャリアＣａ２とが同軸で接続されており、従って、上記第１電磁クラッチ信号と第２電磁クラッチ信号とにより、キャリアＣａ１とキャリアＣａ２とは、共に、
（ｉ）前進方向も後進方向もロックする、
（ｉｉ）前進方向でロックし、後進方向ではフリーである、
（ｉｉｉ）前進方向でフリーとし、後進方向ではロックさせる、
（ｉｖ）前進方向及び後進方向の双方向でフリーである。
という４つの状態を現出できる。しかしながら、ＴＷＣ（Ｆ１）は、遊星歯車機構Ｐ２と共に用いられていることから、図７に示すように、
（ｉ）前進方向も後進方向もロックする、
（ｉｉ）前進方向でフリーとし、後進方向ではロックさせる、
（ｉｉｉ）前進方向及び後進方向の双方向でフリーである。
の３状態を制御できれば十分である。
＜制御手順＞
図１Ａの自動変速機の制御装置の構成を図５に示す。

電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、アクセルペダル開度信号ＡＰ、シフト位置信号ＳＨＩＦＴ、主軸回転数ＮＭ、エンジン回転数ＮＥなどを入力し、前述の第１電磁クラッチ信号３０などを出力する。

また、図５には不図示ではあるが、クラッチＣ１―Ｃ３，ブレーキＢ１―Ｂ３，ＴＷＣ（Ｆ１）は、夫々の係合対が油圧作動室を有し、この作動室に印加される流体は、ＥＣＵからの駆動信号によりソレノイドがオンすると、不図示のポンプから供給されて、夫々、クラッチ、ブレーキなどが作動する。

本実施形態では、クラッチやブレーキに印加される流体圧力を後述の制御では知っておく必要がある。流体圧は油圧センサを設けることでも可能であるが、本実施形態では、オイルポンプの作動時間（オイルの温度）、また、クラッチやブレーキにオイルを印加するソレノイドの印加時間から、相対的な油圧を知ることとしている。この結果、油圧センサは不要とした。

図６は、図１Ａの自動変速機の速度線図を示す。また、図７は、本実施形態の目的であるアイドルＮ制御状態から１速（または２速）にシフトアップして発進しようとするときに、車軸がロックされる様子を説明する。

図８Ａは、図７の速度線図について、ＴＷＣ（Ｆ１）が後進（Ｒ）側にあるときに、全ての変速段でロック状態にあることを説明する。また、図８Ｂは、図７の速度線図について、ＴＷＣ（Ｆ１）が前進（Ｄ）側にあるときに、１段と後進段でロック状態にあり、２変速段以上で前進方向でフリーであることを説明する。

図９は、実施形態の制御手順を説明する。図９の、ステップＳ２では、アイドルＮ制御の条件が成立しているかをチェックする。ここで、アイドルＮ制御条件とは、ブレーキペダル信号がＯＮ（ブレーキペダルが踏まれている）、車速が略ゼロである、油温が所定の温度状態にある。この状態が検知されると、制御はステップＳ３０に進み、アイドルＮ制御を行う。アイドルＮ制御とは、ステップＳ３０に説明しているように、クラッチＣ２と、ブレーキＢ２とをオンすることである。クラッチＣ２と、ブレーキＢ２とをオンにすると、遊星歯車機構Ｐ４のサンギアＳ４がロックされ、クラッチＣ２に結合されている遊星歯車機構Ｐ２のサンギアＳ２もロックされる。

入力側の遊星歯車機構Ｐ４のサンギアＳ４がロックされても、クラッチＣ３はＯＦＦであるので、入力軸はフリーである。アイドルＮ制御モードでは、入力軸がフリーであるので、コンバータでのエネルギーロスは低減され、アイドルＮ制御時の燃費は改善される。

クラッチＣ２と、ブレーキＢ２がオンされて、遊星歯車機構Ｐ２のサンギアＳ２の回転数がゼロとなると、図７の速度線図から明らかなように、遊星歯車機構Ｐ２のキャリアＣａ２とリングギアＲ２の回転数はゼロとなる。即ち、遊星歯車機構Ｐ２のリングギアＲ２の出力は軸出力であり、この速度が零と保たれることにより、車両の思わぬ後退は防止される。

この制御についての図面による説明は、図８Ａの遊星歯車機構Ｐ２での速度線１００を、参照。

次に、図９の制御手順で、ドライバがブレーキペダルを離したなどにより、アイドルＮ制御条件が成立しないことを検知した場合について説明する。

この場合には、ステップＳ２からステップＳ４に進み、ステップＳ６で、ＴＷＣ（Ｆ１係合要ステップＳ）がＤ側にあるか、Ｒ側にあるかを調べる。図３の表から明らかなように、ＴＷＣ（Ｆ１）は、後進（Ｒ）と１速のときのみＯＮであり、２速以上では、ＯＦＦである。即ち、図９の制御手順では、アイドルＮ制御から２速以上への変速段にシフトチェンジして抜けるときは、ステップＳ８でＹＥＳの判定がなされて、ステップＳ１０で、２速インギアモードの完了が認定されるまでは、ステップＳ１２の２速インギアモードに移行する制御を行う。

アイドルＮ制御から２速（以上）へ遷移する場合を考える。
＜インギアショックの発生防止＞
ブレーキＢ１をオンにする。ブレーキＢ１がＯＮになると、遊星歯車機構Ｐ１のサンギアＳ１は回転数ゼロにロックされるので、遊星歯車機構Ｐ１のキャリアＣａ１（この速度もゼロである）により、遊星歯車機構Ｐ２のキャリアＣａ２も回転数ゼロの抑えられて、これ故に、変速機の主軸（遊星歯車機構Ｐ２のリングギアＲ２）の回転数は低く抑えられるので、アイドルＮ制御モードから２速以上で発進するときは、ステップＳ１２での、２速インギアモードを介在させて、インギアショックの発生を防止する。

アイドルＮ制御からの抜けるときの変速段がＬＯＷ、即ち、１速へ抜ける場合の制御手順について説明する。

この場合は、ステップＳ２でＮＯ、ステップＳ４でＮＯ、ステップＳ８でＮＯとなって、ステップＳ２０でブレーキＢ１をオンにする。ステップＳ２２では、ブレーキＢ１の作動流体の圧力を計算する。前述したように、本実施形態では、車両の後退状態を検出するためではあっても、コスト要因から、ブレーキの圧力を検出するセンサを設けないようにしている。ステップＳ２２でのブレーキ圧力Ｂ１は、最初にステップＳ２０で、ブレーキＢ１をオンしてからの経過時間にブレーキ圧力Ｂ１は比例するであろうとの予測に基づいている。ブレーキＢ１をオンにした時間が短いうちは、当然、ステップＳ２２では、
Ｂ１圧≧＃規定値Ｂ１
が未成立であるから、クラッチＣ２には、ゼロでない値「＃規定圧Ｃ２」の圧力をクラッチＣ２に印加する。この「＃規定圧Ｃ２」の値は、１速（若しくは低速）インギアモード状態にある時間の間（Ｂ１圧≧＃規定値Ｂ１がＮＯ）、クラッチＣ２の締結力が弱くなったために車両がずるずると後退するのを防ぐためである。

Ｂ１圧≧＃規定値Ｂ１が成立するような時間が経過すれば、ブレーキＢ１は締結力が強まるので、遊星歯車機構Ｐ１のサンギアＳ１，キャリアＣａ１を介して、遊星歯車機構Ｐ２のキャリアＣａ２も、リングギアＲ２も、ロック状態に抑えられるようになっているので、換言すれば、クラッチＣ２をＯＦＦにしても、車両後退はないと考えられるので、ステップＳ２６で、クラッチＣ２をＯＦＦにする。

図１０Ａと図１０Ｂとは、図９の制御手順の低速段への復帰か、低速段以上（２足以上）への復帰かに応じて、インギア時のショックを防止する制御（ステップＳ１２乃至ステップＳ２６の制御）に関わるクラッチ、ブレーキについての、油圧、係合状態、主軸状態の変化を示すタイミングチャートである。特に、図１０Ａは低速段への変化を行う場合の制御に関わるステップＳ２０乃至ステップＳ２６に関わる制御部分を、図１０Ｂは２速段への変化を行う場合の制御に関わるステップＳ１０乃至ステップＳ１４に関わる制御部分を表す。

図１０Ａ、図１０Ｂにおいて、「アイドルＮ係合」とは、本実施形態（図１Ａ）の自動変速機が、アイドル中の車両後退を防止するために、変速機の出力軸をロックするクラッチ/ブレーキの係合動作を行うところ、その出力軸をロックするために、Ｃ２クラッチとＢ２クラッチをオンにする係合状態を指すものであり、この明細書や図面で特に、「アイドルＮ係合」と呼ぶものである。本実施形態では、Ｃ２とＢ２を契合すると、変速機の出力軸はロックされ（アイドルＮ制御時おける車両後退の防止）、入力軸はフリー状態（エンジン負荷の軽減による燃費改善）となる。

即ち、本実施形態では、「アイドルＮ係合」に関わるクラッチとブレーキは図１ＡのＣ２クラッチとＢ２ブレーキである。一方、本発明の、車両停止時にアイドル・ニュートラル制御を行う際の車両後退を防止する技術は種々の形態（即ち、クラッチやブレーキの色々なバリエーション）の自動変速機にも適用できる。そのような変形における、変速機出力軸のロックと入力軸をフリーに置くクラッチ/ブレーキの組合せを、本明細書では一般的に「アイドルＮ係合」と呼ぶのである。
＜その他＞
図９のステップＳ３０の「Ｂ１油圧を半係合が達成できる圧力に設定する」ことの意義は、ブレーキＢ１が半分動作することにより、アイドルＮ制御を終了し、インギアしたときの動作がスムーズにいくようにするためである。
＜実施形態の効果＞
＜効果１＞
従来のアイドルＮ制御では、アイドルＮからの復帰時の車両後退が課題であり、従来では傾斜角センサやブレーキ圧を検知して対策していた。それに対して、本実施形態では、アイドルＮ係合を２つの係合要素（Ｃ２／Ｂ２）を係合することによって、入力軸回転についてはＦＲＥＥ、出力軸回転については、後退方向でロック（または、前進・後退方向ロック可能）であり、したがって、上記従来技術の課題を克服達成できる。即ち、センサを不要とし、入力軸フリー状態を作ることでエンジン負荷を低減する。
＜効果２＞
アイドルＮ制御時係合は、（Ｃ２／Ｂ２：ｏｎ）のため、１速係合（Ｂ１／Ｂ２：ｏｎ）への移行がＢ１、Ｃ２の入れ替えで可能である。即ち、実施形態の制御は制御の構成が単純である。これは、ＴＷＣという、１つで３役から４役の係合動作を実施できるユニットを用いているからである。
＜効果３＞
実施形態の制御手順は、インギア状態現出に伴うショック防止を周到に行っている。これにより、アイドルＮ制御から離脱するときに、不測の後退を防止できるという効果を得ることができる。
＜効果４＞
上記Ｃ２・Ｂ２係合状態では、ＴＷＣのＤ側では出力軸後退方向ロック・前進方向フリーで勾配による後退回避が可能であり、他方、ＴＷＣのＲ側では出力軸ロック状態であり、勾配による後退および前進を回避可能である。
＜効果５＞
アイドルＮ時にＢ１を微係合することで、発進時の応答性を確保する。
＜効果６＞
アイドルＮから１速への移行は、Ｂ２はｏｎしたまま、Ｃ２とＢ１の入れ替えで行う。その際、後退しない様にＣ２圧を残しつつ、後退しない程度Ｂ１圧が出たら、Ｃ２を完全にＯＦＦする。
＜効果７＞
ＴＷＣのＤ側では、アイドルＮ係合Ｃ２・Ｂ２係合状態でＢ１を係合することで、２速インギアとなり、その後Ｃ２をオフすることで１速とすることで、インギアショックを低減する。

ＴＷＣのＤ側では、アイドルＮ係合時に前進方向フリーなため、低車速でアイドルＮ係合に入れても良い。

Claims (5)

1. 複数の変速段の中から車両の走行状態に応じて変速段を選択することにより、駆動源からの駆動力について、選択した変速段に応じて変速させた駆動力を前記車両の駆動輪に伝達する自動変速機、の変速動作を制御する自動変速機制御装置であって、
   この自動変速機は、
   前記駆動源との間に設けられた発進機構と、
   サンギヤ，キャリア，リングギヤの回転要素を備えた複数の遊星歯車機構（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）と、
   前記遊星歯車機構の回転要素を連結し、または固定する複数の係合機構であって、これら複数の係合機構と前記回転要素との係合の組合せによって前記自動変速機のための複数の変速段を確立させる複数の係合機構（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｆ１）であって、前記複数の係合要素のひとつが、前記複数の遊星歯車機構のひとつの回転要素の回転方向の切換えを許可する機械式係合機構(F1）である、前記複数の係合機構と、を具備し、
   前記制御装置は、
   前記機械式係合機構(F1)が、前進段と後進段との間での回転方向の切換えと、前記前進段と後進段の夫々での回転許容とがなされるように、前記駆動源からの駆動力を前記出力軸への伝達を停止するニュートラル制御モードと、
   前記ニュートラル制御を許可するか否かを判断するニュートラル制御許可判断手段（Ｓ２，Ｓ４）と、
   前記ニュートラル制御判断手段がニュートラル制御を許可すると判断するときは、前記自動変速機の入力軸の回転を許容するとともに、前記自動変速機の出力軸が、前記車両が後退する方向の移動に相当する回転方向で、前記車両の車輪により回転させられる場合には、少なくとも前記機械式係合機構（F１）を含む前記複数の係合機構を、前記自動変速機の出力軸が前記自動変速機のケーシングに固定されるように設定する、係合制御手段と、を具備することを特徴とする自動変速機の制御装置。
2. 前記複数の係合機構について、前記自動変速機が前進最低速段と後進段とを確立させる係合組合せのうちの、共通する係合機構は、
   前記機械式係合機構（F１）と、
   前記機械式係合機構（F1）で固定される回転要素を備えた第１遊星歯車機構（P2）とは異なる第２遊星歯車機構（P4）の回転要素を、前記機械式係合機構（F１）に固定する第１のブレーキ（B２）と、
   前記第１のブレーキ（B２）で固定される第２遊星歯車機構（P4）の回転要素と、前記第１遊星歯車機構（P2）に属する前記機械式係合機構（F1）で固定される回転要素と、前記自動変速機の出力軸に連結される回転要素以外の回転要素、とを連結する第１のクラッチ（C2）、
   とで構成されることを特徴とする請求項１に記載の自動変速機の制御装置。
3. 前記前進最低段を確立させる係合組合せのうち、前記ニュートラル制御で係合されない第１の係合機構（Ｂ１）を、この第１の係合機構（Ｂ１）に締結力が生じない程度に、ニュートラル制御実行中に係合させる、ことを特徴とする請求項２に記載の自動変速機の制御装置。
4. 前記ニュートラル制御中に係合される係合機構の組合せである前記機械式係合機構（Ｆ１）と第１のブレーキ（Ｂ２）と第１のクラッチ（Ｃ２）とに、前記前進最低速段を形成する係合機構の組合せ（Ｆ１，Ｂ１，Ｂ２）で前記ニュートラル制御中に係合されない係合機構（Ｂ１）との組み合わせは前記前進最低変速段よりも高速の所定の前進変速段（２ｎｄ）を確立させる係合機構の組合せであり、
   前記所定の変速段を確立させた後に前記前進最低速段を確立する係合組合せに移行することを特徴とする請求項３に記載の自動変速機の制御装置。
5. 前記車両が前進方向に移動している時に所定の車速以下からニュートラル制御を行なう場合は前記機械式係合機構を前進方向への回転を許容する回転方向に切換えることを特徴とする請求項１から４に記載の自動変速機の制御装置。