JP2015108387A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】係合機構固有のセンサ数を削減すること。【解決手段】駆動源からの動力により回転する入力軸と、複数の遊星歯車機構と、複数の係合機構と、を備えた自動変速機であって、前記複数の係合機構は、第１〜第３の摩擦係合機構を含み、前記自動変速機は、更に、前記第１の摩擦係合機構に対する作動油の供給と前記第１の摩擦係合機構からの作動油の排出とを切り替える切替弁と、油圧検知手段と、を備え、前記切替弁は、前記油圧検知手段による作動油圧の検知対象を、前記第２の摩擦係合機構と前記第３の摩擦係合機構とで切り替え可能である。【選択図】図５

Description

本発明は自動変速機に関する。

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。変速段の切り換えを確実に行うためには、係合機構の動作確認を行う場合がある。動作確認が行えれば、次の制御に移行し、動作確認ができなければ故障等の異常が発生しているとして、その対応を行う。動作確認は、その係合機構に固有のセンサを用いて行われるのが一般的である。例えば、油圧の係合機構の場合には、係合機構に供給される油圧を監視して、係合機構の動作確認を行うことが提案されている（例えば特許文献１）。

特開平９−１７７９５８号公報

しかし、個々の係合機構に固有のセンサを設けることはコストアップの要因となる。

本発明の目的は、係合機構固有のセンサ数を削減することにある。

本発明によれば、駆動源からの動力により回転する入力軸と、サンギヤ、キャリア、リングギヤからなる複数の回転要素を備える複数の遊星歯車機構と、前記回転要素間、前記入力軸と前記回転要素との間、又は、前記回転要素とケーシングとの間、のいずれかを連結可能な複数の係合機構と、を備えた自動変速機であって、前記複数の係合機構は、第１の摩擦係合機構と、第２の摩擦係合機構と、第３の摩擦係合機構と、を含み、前記自動変速機は、更に、前記第１の摩擦係合機構に対する作動油の供給と前記第１の摩擦係合機構からの作動油の排出とを切り替える切替弁と、油圧検知手段と、を備え、前記切替弁は、前記油圧検知手段による作動油圧の検知対象を、前記第２の摩擦係合機構と前記第３の摩擦係合機構とで切り替え可能である、ことを特徴とする自動変速機が提供される。

この構成によれば、前記第２の摩擦係合機構と前記第３の摩擦係合機構とで前記油圧検知手段を共用でき、係合機構固有のセンサ数を削減することができる。前記油圧検知手段の検知対象は、前記第１の摩擦係合機構に用いる前記切替弁を用いて切り替えるので、前記油圧検知手段を共用するための機構に要するコストアップもほとんどない。

また、本発明においては、前記切替弁は、第１の位置と第２の位置とで変位可能な弁体を備え、前記第１の位置は、前記第１の摩擦係合機構から作動油を排出させると共に前記検知対象を前記第２の摩擦係合機構とする位置であり、前記第２の位置は、前記第１の摩擦係合機構に対して作動油を供給可能であると共に前記検知対象を前記第３の摩擦係合機構とする位置であってもよい。

この構成によれば、前記第１の摩擦係合機構の作動状態と関連して前記油圧検知手段の検知対象を切り替えることができる。

また、本発明においては、前記自動変速機を制御する制御手段と、前記切替弁を介して前記第１の摩擦係合機構に作動油を供給する制御弁と、を更に備え、前記制御手段は、変速段を非走行段とする場合に、前記弁体を前記第１の位置に位置させてもよい。

この構成によれば、非走行段の場合には前記第１の摩擦係合機構に対する作動油の供給を前記切替弁で遮断でき、前記切替弁に前記制御弁のフェールセーフ機能を持たせることができる。

また、本発明においては、前記自動変速機を制御する制御手段を更に備え、前記制御手段は、変速段を後進段とする場合に、前記第２の摩擦係合機構を係合状態とし、前記第３の摩擦係合機構を解除状態とする準備処理を経由した後、前記第２の摩擦係合機構を解除状態とし、前記制御手段は、前記準備処理では、前記弁体を前記第１の位置に位置させてもよい。

この構成によれば、前記第２の摩擦係合機構の作動確認が必要な場合に、前記油圧検知手段の検知対象を前記第２の摩擦係合機構に切り替えることができる。

また、本発明においては、前記複数の係合機構は、所定の前記回転要素と前記ケーシングとの間に設けられた機械式係合機構を含み、前記機械式係合機構は、前記所定の回転要素の一方向の回転のみ規制する一方向回転許容状態と、前記所定の回転要素の双方向の回転を規制する回転阻止状態と、に切り替え可能であり、前記制御手段は、前記準備処理において、前記油圧検知手段の検出結果にしたがって、前記機械式係合機構を前記一方向回転許容状態から前記回転阻止状態に切り替えてもよい。

この構成によれば、前記油圧検知手段による前記第２の摩擦係合機構の作動油圧の検知結果を契機として前記機械式係合機構の状態を切り替えることができる。

また、本発明においては、前記自動変速機を制御する制御手段を更に備え、前記制御手段は、変速段を所定の前進段からシフトアップする場合に、前記弁体を前記第１の位置に位置させてもよい。

この構成によれば、前記第２の摩擦係合機構の作動確認が必要となるシフトアップの際に、前記油圧検知手段の検知対象を前記第２の摩擦係合機構に切り替えることができる。

また、本発明においては、前記自動変速機を制御する制御手段を更に備え、前記制御手段は、前記弁体の変位制御開始後、所定の時間の経過後に前記油圧検知手段の検知結果を取得してもよい。

この構成によれば、前記弁体等の応答時間に起因する前記油圧検知手段の誤検知の発生を抑制することができる。

また、本発明においては、前記自動変速機を制御する制御手段を更に備え、複数の遊星歯車機構が、第１〜第３の前記回転要素を備える第１の遊星歯車機構と、第４〜第６の前記回転要素を備える第２の遊星歯車機構と、第７〜第９の前記回転要素を備える第３の遊星歯車機構と、第１０〜第１２の前記回転要素を備える第４の遊星歯車機構と、を含み、前記第７の回転要素と前記入力軸とが連結され、前記第４の回転要素と出力部材とが連結され、前記第２の回転要素と前記第５の回転要素とが連結され、前記第１の摩擦係合機構は、前記第１の回転要素と前記ケーシングとを連結可能な第１のブレーキであり、前記第２の摩擦係合機構は、前記第２の回転要素と前記第７の回転要素とを連結可能な第１のクラッチであり、前記第３の摩擦係合機構は、前記第９の回転要素と前記第１２の回転要素とを連結可能な第２のクラッチであり、前記複数の係合機構は、前記第５の回転要素と前記ケーシングとを連結可能な機械式係合機構と、前記第１０の回転要素と前記入力軸とを連結可能な第３のクラッチと、前記第１２の回転要素と前記ケーシングとを連結可能な第２のブレーキと、前記第１０の回転要素と前記ケーシングとを連結可能な第３のブレーキと、を含み、前記機械式係合機構は、前記第５の回転要素の一方向の回転のみ規制する一方向回転許容状態と、前記第５の回転要素の双方向の回転を規制する回転阻止状態と、前記第５の回転要素の双方向の回転を許容する双方向回転許容状態と、に切り替え可能であり、前記制御手段は、変速段を後進段とする場合に、前記第１のクラッチと前記第３のクラッチと前記第３のブレーキとを係合状態とし、前記弁体を前記第１の位置に位置させる準備処理を実行可能であり、前記制御手段は、前記準備処理において、前記準備処理において、前記油圧検知手段の検出結果にしたがって、前記機械式係合機構を前記一方向回転許容状態から前記回転阻止状態に切り替えてもよい。

この構成によれば、前記機械式係合機構を前記一方向回転許容状態から前記回転阻止状態に切り替える際に異音等が発生することを抑制できる。

本発明によれば、係合機構固有のセンサ数を削減することができる。

本発明の一実施形態に係る自動変速機のスケルトン図。 （Ａ）は係合機構の係合表の例を示す図、（Ｂ）は遊星歯車機構のギヤレシオを示す図。 図１の自動変速機の速度線図。 図１の自動変速機の制御装置の例を示すブロック図。 一部の係合機構に関わる油圧システムの回路図。 後進段選択時の処理の概要説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は図４の制御装置の処理例を示すフローチャート。 図４の制御装置の処理例を示すフローチャート。 後進段選択時の動作状態のタイミングチャート。 別例の油圧システムの回路図。 図４の制御装置の処理例を示すフローチャート。 図１０の油圧システムを採用した場合におけるシフトアップ時の動作状態のタイミングチャート。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の一実施形態に係る自動変速機１のスケルトン図である。図１を参照して、自動変速機１は、その変速機ケースを構成するケーシング１２内に回転自在に軸支された入力軸１０と、ケーシング１２に支持された支持部材１２ａに、入力軸１０と同軸回りに回転自在に支持された出力部材１１と、を備える。

入力軸１０には、内燃機関や電動機といった駆動源（不図示）からの動力が入力され、該動力により入力軸１０は回転する。入力軸１０と駆動源との間には発進デバイスを設けることができる。発進デバイスを設けることで、変速ショックの緩和等を図ることができる。発進デバイスとしては、クラッチタイプの発進デバイス（単板クラッチや多板クラッチ等）や、流体継手タイプの発進デバイス（トルクコンバータ等）を挙げることができる。

出力部材１１は、入力軸１０と同心の出力ギヤを備え、入力軸１０の回転は以下に述べる変速機構により変速されて出力部材１１に伝達される。出力部材１１の回転は、例えば、不図示のカウンタ軸、差動歯車装置を介して駆動輪に伝達されることになる。

自動変速機１は変速機構として、遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４と、係合機構Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３及びＦ１を備える。本実施形態の場合、遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４はいずれもシングルピニオン型の遊星歯車機構である。

回転要素は合計で１２個設けられている。遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４は、サンギヤＳ１乃至Ｓ４と、リングギヤＲ１乃至Ｒ４と、ピニオンギヤを支持するキャリアＣｒ１乃至Ｃｒ４と、を回転要素として備え、入力軸１０と同軸上に配設されている。

後述する図３の速度線図におけるギヤレシオに対応する間隔での並び順で順序付けを行うと、遊星歯車機構Ｐ１のサンギヤＳ１、キャリアＣｒ１、リングギヤＲ１を、この順に、第１の回転要素、第２の回転要素、第３の回転要素、と呼ぶことができる。同様に、遊星歯車機構Ｐ２のリングギヤＲ２、キャリアＣｒ２、サンギヤＳ２を、この順に、第４の回転要素、第５の回転要素、第６の回転要素、と呼ぶことができる。同様に、遊星歯車機構Ｐ３のサンギヤＳ３、キャリアＣｒ３、リングギヤＲ３を、この順に、第７の回転要素、第８の回転要素、第９の回転要素、と呼ぶことができる。同様に、遊星歯車機構Ｐ４のリングギヤＲ４、キャリアＣｒ４、サンギヤＳ４を、この順に、第１０の回転要素、第１１の回転要素、第１２の回転要素、と呼ぶことができる。

係合機構Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３及びＦ１は、遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４の所定の回転要素間、入力軸１０と所定の回転要素との間、又は、所定の回転要素とケーシング１２との間、のいずれかを解除可能に連結する。本実施形態の場合、係合機構Ｃ１〜Ｃ３はクラッチであり、係合機構Ｂ１〜Ｂ３及びＦ１はブレーキである。係合機構Ｃ１〜Ｃ３及びＢ１〜Ｂ３を係合状態（締結状態）と解除状態とで切り換えることで、また、係合機構Ｆ１の状態を切り替えることで、入力軸１０から出力部材１１への動力伝達経路が切り換えられ、複数の変速段が実現される。

本実施形態の場合、係合機構Ｃ１〜Ｃ３及びＢ１〜Ｂ３は、いずれも摩擦式の油圧係合機構を想定している。摩擦式の油圧係合機構としては、乾式又は湿式の単板クラッチ、乾式又は湿式の多板クラッチ等が挙げられる。

係合機構Ｆ１は、所定の回転要素（ここではキャリアＣｒ１、Ｃｒ２）の一方向の回転のみ規制する一方向回転許容状態と、その双方向の回転を規制する回転阻止状態と、その双方向の回転を許容する双方向回転許容状態と、に切り替え可能な機械式係合機構である。係合機構Ｆ１としては、例えば、公知のツーウェイクラッチを採用可能である。公知のツーウェイクラッチとしては、その電磁アクチュエータの制御により、一方向回転許容状態、回転阻止状態、及び、双方向回転許容状態に切り替えることが可能であり、一方向回転許容状態は更に、正方向の回転許容状態と逆方向の回転許容状態とに切り替え可能であるが、本実施形態では一方向回転許容状態は片側の回転方向の許容状態のみ利用する。

次に、各構成間の連結関係について図１を参照して説明する。

遊星歯車機構Ｐ３のサンギヤＳ３は、入力軸１０に連結されている。リングギヤＲ３は遊星歯車機構Ｐ２のサンギヤＳ２に連結されている。キャリアＣｒ３は遊星歯車機構Ｐ１のリングギヤＲ１及び遊星歯車機構Ｐ４のキャリアＣｒ４に連結されている。遊星歯車機構Ｐ２のキャリアＣｒ２は遊星歯車機構Ｐ１のキャリアＣｒ１に連結されている。リングギヤＲ２は出力部材１１に連結されている。

クラッチＣ１は入力軸１０と遊星歯車機構Ｐ１のキャリアＣｒ１（及びこれに連結されるキャリアＣｒ２）とを連結及び連結解除する。クラッチＣ２は、遊星歯車機構Ｐ３のリングギヤＲ３と遊星歯車機構Ｐ４のサンギヤＳ４とを連結及び連結解除する。クラッチＣ３は入力軸１０と遊星歯車機構Ｐ４のリングギヤＲ４とを連結及び連結解除する。

ブレーキＢ１はケーシング１２と遊星歯車機構Ｐ１のサンギヤＳ１とを連結及び連結解除する。ブレーキＢ２はケーシング１２と遊星歯車機構Ｐ４のサンギヤＳ４とを連結及び連結解除する。ブレーキＢ３はケーシング１２と遊星歯車機構Ｐ４のリングギヤＲ４とを連結及び連結解除する。

ブレーキＦ１はケーシング１２と遊星歯車機構Ｐ２のキャリアＣｒ２（及びこれに連結されるキャリアＣｒ１）とを連結及び連結解除する。連結解除の場合、ブレーキＦ１は双方向回転許容状態にある。連結の場合、ブレーキＦ１は一方向回転許容状態又は回転阻止状態にある。

次に、図２（Ａ）は自動変速機１が備える係合機構の係合表（締結表）、図２（Ｂ）は自動変速機１が備える遊星歯車機構のギヤレシオ、図３は自動変速機１の速度線図である。

図２（Ａ）１の係合表の例において、「○」は係合状態（構成間を連結する状態）であることを示し、無印は解除状態であることを示す。ブレーキＦ１については、「○」は回転阻止状態であることを示し、「△」は一方向回転許容状態であることを示し、無印は双方向回転許容状態であることを示す。回転阻止状態及び一方向回転許容状態は係合状態と呼ぶことにする。「ギヤレシオ」は入力軸１０−出力部材１１間のギヤレシオを示す。

自動変速機１では、各変速段において係合機構Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３及びＦ１のうちの３つを係合状態とすることで、前進１０段、後進１段（ＲＶＳ）の変速段を実現している。

図３の速度線図は、入力軸１０への入力に対する各要素の、各変速段における回転速度比を示している。縦軸は速度比を示し、「１」が入力軸１０と同回転数であることを示し、「０」は停止状態であることを示す。横軸は遊星歯車機構Ｐ１〜Ｐ４の回転要素間のギアレシオに基づいている。λはキャリアＣｒとサンギヤＳとのギヤレシオを示している。

＜制御装置＞
図４は自動変速機１の制御装置１００のブロック図である。制御装置１００は自動変速機１だけでなく、その駆動源及びこれらの間の発進デバイスの各制御も行うことが可能である。制御装置１００は、ＣＰＵ等の処理部１０１と、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶部１０２と、外部デバイスと処理部１０１とをインターフェースするインターフェース部１０３と、を備える。

処理部１０１は記憶部１０２に記憶されたプログラムを実行し、各種のセンサ１１０の検出結果に基づいて、各種のアクチュエータ１２０を制御する。

各種のセンサ１１０には、自動変速機１やその駆動源に設けられる各種のセンサが含まれるが、後述する制御例との関係では、例えば、入力回転センサ１１１、シフトポジションセンサ１１２、油圧センサ１１３が含まれる。入力回転センサ１１１は入力軸１０の回転を検出するセンサである。シフトポジションセンサ１１２は運転者が選択した変速段を検知する。油圧センサ１１３には、係合機構Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３の作動油圧を検知するセンサが含まれ、特に、後述する油圧センサＳＲ１、ＳＲ２が含まれる。

各種のアクチュエータ１２０には、自動変速機１やその駆動源に設けられる各種のアクチュエータが含まれるが、後述する制御例との関係では、係合機構Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３及びＦ１の動作状態を切り替える電磁ソレノイド等の電磁アクチュエータが含まれる。

＜油圧システム＞
一般に油圧式の係合機構には、その動作確認等のため、係合機構に供給される作動油圧を検出するセンサが各係合機構に設けられている。例えば、作動油圧が規定値以上であれば、係合機構が係合状態にあると判定する。しかし、係合機構固有のセンサを設けるとコストがアップする。そこで、本実施形態では一部の係合機構について油圧センサを共用する。

共用の対象とする係合機構は、クラッチＣ１とクラッチＣ２とする。図２（Ａ）に示すようにクラッチＣ１は、５速段〜１０速段で係合状態にあり、係合状態となる変速段がまとまっている。つまり、シフトアップ、シフトダウン時に、係合状態が切り替わる頻度が比較的低く、作動油圧の検知回数が比較的少ない。そこで、油圧センサの共用対象は、クラッチＣ１と、制御上、これと組み合わせて差支えのないクラッチＣ２としている。

油圧センサを共用するためには、検知対象を切り替える仕組みが必要となる。本実施形態では、ブレーキＢ１の切替弁を利用する。図５は自動変速機１の油圧システムの一部を示し、特に、ブレーキＢ１、クラッチＣ１及びＣ２に関わる部分を示している。

ポンプＰは作動油を供給するポンプであり、ライン圧を発生する。ポンプＰは例えば内燃機関や電動機を駆動源として駆動される。

切替弁ＣＶはポート間の連通状態を切り替える弁体ＳＰを備える。弁体ＳＰは、制御弁ＳＨＤによる作動油の供給、遮断とリターンスプリングとによって変位可能となっている。制御弁ＳＨＤは電磁弁であり、ＯＦＦ時に作動油を切替弁ＣＶに供給し、ＯＮ時に作動油の供給を遮断する。図５は、制御弁ＳＨＤがＯＮ時の状態を示し、切替弁ＣＶに対する作動油の供給が遮断されている。この時、弁体ＳＰはリターンスプリングの付勢により同図に示す左側の位置（作動位置とも呼ぶ）に位置している。制御弁ＳＨＤをＯＦＦにすると、切替弁ＣＶに対して作動油が供給され、弁体ＳＰは不図示の右側の位置（セット位置とも呼ぶ）に変位する。

弁体ＳＰが作動位置にある場合、ポートＰ０とポートＰ１が連通状態となり、ポートＰ１とポートＰ２とは遮断状態となる。また、ポートＰ３とポートＰ４が連通状態となり、ポートＰ４とポートＰ５とは遮断状態となる。図５中、実線矢印は弁体ＳＰが作動位置にある場合の作動油の流れ方向を示している。

弁体ＳＰがセット位置にある場合、ポートＰ１とポートＰ２が連通状態となり、ポートＰ０とポートＰ１とは遮断状態となる。また、ポートＰ４とポートＰ５が連通状態となり、ポートＰ３とポートＰ４とは遮断状態となる。図５中、破線矢印は弁体ＳＰが作動位置にある場合の作動油の流れ方向を示している。

ポートＰ０は作動油を排出するポートである。ポートＰ１はブレーキＢ１と連通している。ポートＰ２は制御弁ＬＳＧ及び油圧センサＳＲ１と連通している。ポートＰ３はクラッチＣ１と連通している。ポートＰ４は油圧センサＳＲ２と連通している。ポートＰ５はクラッチＣ２と連通している。

制御弁ＬＳＧは、切替弁ＣＶを介してブレーキＢ１に作動油を供給する電磁弁であり、ＯＮ時に作動油を供給し、ＯＦＦ時に作動油の供給を遮断する。制御弁ＬＳＧがＯＮの場合、油圧センサＳＲ１とポートＰ２に作動油が供給される。弁体ＳＰをセット位置に変位すると、ブレーキＢ１に作動油が供給されてブレーキＢ１が係合状態となる。油圧センサＳＲ１の検知結果からブレーキＢ１が係合状態にあるか否かを判定できる。弁体ＳＰが作動位置に位置している場合は、制御弁ＬＳＧをＯＮにしてもブレーキＢ１に作動油が供給されず、ブレーキＢ１の作動油はポートＰ０から排出される。

つまり、切替弁ＣＶは、制御弁ＬＳＧが異常によりＯＮ状態となったとしても、ブレーキＢ１に作動油が供給されないようにするためのフェールセーフとして機能させることができる。ブレーキＢ１は図２（Ａ）に示すように低速段で係合状態とされる。変速段がニュートラルやパーキングレンジといった非走行段の場合、弁体ＳＰは作動位置に位置させる。制御弁ＬＳＧが異常によりＯＮ状態となったとしても、ブレーキＢ１が係合状態にならず、低速段の組み合わせが成立してしまって異常走行を生じる事態を回避できる。

制御弁ＬＳＣは、クラッチＣ２に作動油を供給する電磁弁であり、ＯＮ時に作動油を供給し、ＯＦＦ時に作動油の供給を遮断する。制御弁ＬＳＣがＯＮの場合、クラッチＣ２とポートＰ５に作動油が供給される。制御弁ＬＳＤは、クラッチＣ１に作動油を供給する電磁弁であり、ＯＮ時に作動油を供給し、ＯＦＦ時に作動油の供給を遮断する。

油圧センサＳＲ２の検知対象の切り替えについて説明する。弁体ＳＰがセット位置に位置している場合、ポートＰ５とポートＰ４とが連通状態になるため、油圧センサＳＲ２によりクラッチＣ２の作動油圧が検知される。よって、クラッチＣ２が係合状態にあるか否かを判定できる。制御弁ＬＳＤがＯＮの場合、クラッチＣ１とポートＰ３に作動油が供給される。弁体ＳＰが作動位置に位置している場合、ポートＰ３とポートＰ４とが連通状態になるため、油圧センサＳＲ２によりクラッチＣ１の作動油圧が検知される。よって、クラッチＣ１が係合状態にあるか否かを判定できる。こうして、ブレーキＢ１の作動状態と関連して油圧センサＳＲ２の検知対象を切り替えることができる。

このように本実施形態では、クラッチＣ１とクラッチＣ２とで油圧センサＳＲ２を共用でき、係合機構固有のセンサ数を削減することができる。油圧センサＳＲ２の検知対象は、切替弁ＣＶを用いて切り替えるので、油圧センサＳＲ２を共用するための機構に要するコストアップもほとんどない。

＜検圧対象の切り替え制御例＞
油圧センサＳＲ２の検圧対象をクラッチＣ１とクラッチＣ２とで切り替える制御例について説明する。ここでは、変速段を前進１速段から後進段に切り替える場合を例示し、その内容についてはじめに説明する。

＜変速段の切り替え＞
本実施形態の場合、前進１速段から後進段に切り替える際、図２（Ａ）に示したように、ブレーキＦ１は一方向回転許容状態から回転阻止状態に切り替えられる。この時、異音の発生や振動低減のため、ブレーキＦ１のケーシング１２側と、キャリアＣｒ２側との差回転が０又は略０であることが好ましい。そこで、入力軸１０が回転しない係合機構の組み合わせを経由させ、クラッチＣ１を係合状態とする。クラッチＣ１の係合状態が確認できれば、ブレーキＦ１のケーシング１２側と、キャリアＣｒ２側との差回転が０であると判定でき、ブレーキＦ１を一方向回転許容状態から回転阻止状態に切り替える。

図６は、変速段を前進１速段から後進段に切り替える際の係合機構の係合動作を示す。変速段が前進１速段にある場合、図２（Ａ）に示したようにブレーキＢ１、Ｂ２が係合状態にあり、ブレーキＦ１は一方向回転許容状態にある。まず、図６の段階１に示すように、ブレーキＢ１、Ｂ２を係合解除状態に制御する。ブレーキＢ１、Ｂ２の係合解除が完了すると、次の段階２に移行する。

段階２では、クラッチＣ１、Ｃ３及びブレーキＢ３を係合する。図３の速度線図から明らかなように、クラッチＣ３及びブレーキＢ３を係合することで、入力軸１０はケーシング１２に固定された状態となる。クラッチＣ１を係合することでキャリアＣｒ２、Ｃｒ４が入力軸１０に連結された状態となる。所定の条件が成立すると、次の段階３に移行する。所定の条件は、例えば入力回転センサ１１１により入力軸１０の回転数＜規定回転数が、油圧センサＳＲ２によりクラッチＣ１の作動油圧≧規定油圧が、それぞれ検知された場合等であり、油圧センサＳＲ２によるクラッチＣ１の作動油圧の検知結果を少なくとも契機としてブレーキＦ１の状態を切り替える。

段階３では、ブレーキＦ１を一方向回転許容状態から回転阻止状態に切り替える。ブレーキＦ１のケーシング１２側と、キャリアＣｒ２側との差回転が０であるため、異音や振動が発生することを回避できる。ブレーキＦ１の切り替えが完了すると、段階４に進む。

段階４では、クラッチＣ１、ブレーキＢ３を解除し、ブレーキＢ２を係合する。以上により、後進段の組み合わせが成立する（図２（Ａ））。

図６の制御内容について、処理部１０１が実行する処理例を図７（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。

図７（Ａ）を参照して、Ｓ１では、係合機構Ｆ１を一方向回転許容状態から回転阻止状態へ切り替える条件が成立したか否かを判定する。例えば、シフトポジションセンサ１１３により運転者が後進段を選択したことが検知された場合、この条件が成立したと判定する。該当する場合はＳ２へ進み、該当しない場合はＳ４へ進む。

Ｓ２では、図６の段階１で説明したように、ブレーキＢ１、Ｂ２を解除する。Ｓ３では変速段の制御状態として、準備モードを設定する。このようなモード設定は例えば記憶部１０２にモード情報の記憶領域を設けて管理する。その後、Ｓ５へ進む。

Ｓ４では準備モードを設定中か否かを判定する。該当する場合Ｓ５へ進み、該当しない場合はＳ６へ進む。Ｓ５では準備処理を行う。詳細は後述する。Ｓ６では他の処理を行って一単位の処理を終了する。

図７（Ｂ）はＳ５の準備処理を示すフローチャートである。Ｓ１１では自動制御装置１の駆動源のトルク制限を実行する。例えば、駆動源が内燃機関で、内燃機関により油圧式係合機構の油圧を発生させている場合、必要油圧が確保される範囲で出力を減少させる。

Ｓ１２ではブレーキＦ１の回転阻止状態への移行が完了したか否かを判定する。該当する場合はＳ１６へ進み、該当しない場合はＳ１３へ進む。

Ｓ１３では図６の段階２で説明したように、クラッチＣ１、Ｃ３及びブレーキＢ３を係合する制御を行う。Ｓ１４では所定の条件が成立したか否かを判定する。ここでの条件は、例えば、油圧センサＳＲ２の検知結果によりクラッチＣ１が係合していることが確認されること（検知結果≧規定油圧）、入力回転センサ１１１が示す入力軸１０の回転数が規定回数未満であること、ライン油圧がブレーキＦ１の状態切替に必要な油圧以上であること、等を挙げることができる。入力軸１０の回転数の閾値は、係合機構Ｆ１の状態切替時に異音、振動が実質的に生じない範囲の回転数を設定することが可能である。条件不成立の場合は一単位の処理を終了する。条件成立の場合はＳ１５へ進む。

Ｓ１５では、図６の段階３で説明したように、ブレーキＦ１を回転阻止状態へ切り替える制御を開始する。その後、一単位の処理を終了する。

Ｓ１６では、準備モードの設定を解除する。Ｓ１７では、変速段の制御状態として、ＲＶＳインギヤモードを設定する。この設定により、別ルーチンで、図６の段階４で説明したように、クラッチ構Ｃ１及びブレーキＢ３を解除し、クラッチＣ３を係合する処理が行われる。以上により、準備処理が終了する。

＜弁体の変位制御＞
次に、弁体ＳＰの変位制御について説明する。既に述べたとおり、弁体ＳＰの位置により、油圧センサＳＲ２の検知対象が切り替わる。したがって、弁体ＳＰの変位制御は、油圧センサＳＲ２の検知対象の切り替え制御でもある。ここで、弁体ＳＰの変位には応答時間がかかる。弁体ＳＰの変位途中における油圧センサＳＲ２の検知結果は誤検知の可能性を含む。そこで、弁体ＳＰの変位制御開始後、所定の遅延時間の経過後に油圧センサＳＲ２の検知結果を取得するようにする。弁体ＳＰをセット位置から作動位置に変位するときに遅延時間を計時するソフトウエアカウンタをＣ１用タイマと呼び、弁体ＳＰを作動位置からセット位置に変位するときに遅延時間を計時するソフトウエアカウンタをＣ２用タイマと呼ぶ。

図８は弁体ＳＰの変位制御例を示すフローチャートである。ここでは、変速段が非走行段の場合及び準備モードの場合に弁体ＳＰを作動位置に変位させ、その他の場合はセット位置に変位される場合を想定する。クラッチＣ１が係合しているか否かの作動確認が必要な場合としては、準備モード以外にも前進５速段以降の場合が挙げられるが（図２（Ａ））、ここでは油圧センサＳＲ２の検圧による係合確認は行わず、制御量が係合状態に達した場合に、係合したものとみなす制御を想定する。

Ｓ２１では、Ｃ１用タイマ、Ｃ２用タイマを１つ減算する。これらのタイマの最小値は０とする。Ｓ２２では変速段として非走行段（パーキング（Ｐレンジ）又はニュートラル（Ｎレンジ））を選択中か否かを判定する。該当する場合はＳ３５へ進み、Ｃ２用タイマに初期値を設定する。Ｓ３６では制御弁ＳＨＤをＯＮにして弁体ＳＰを作動位置に変位させる。以上により一単位の処理が終了する。

Ｓ２２で変速段が走行段を選択中と判定した場合はＳ２３へ進む。Ｓ２３では、変速段の制御状態が準備モード中か否かを判定する。該当する場合はＳ２４へ進み、該当しない場合はＳ３０へ進む。Ｓ２４ではクラッチＣ１が係合状態か否かを判定する。該当する場合はＳ３０へ進み、該当しない場合はＳ２５へ進む。

Ｓ２５では、Ｃ２用タイマに初期値を設定する。Ｓ２６では制御弁ＳＨＤをＯＮにする。弁体ＳＰは作動位置に位置して油圧センサＳＲ２の検知対象はクラッチＣ１となるが、弁体ＳＰの変位には応答時間がかかる。Ｓ２７ではＣ１用タイマが０か否かを判定する。該当する場合は弁体ＳＰの作動位置への変位が完了したとみなしてＳ２８へ進み、油圧センサＳＲ２の検圧を許可する。油圧センサＳＲ２の検知結果を取得してクラッチＣ１が係合状態にあるか否かを判定可能となる。Ｓ２７でＣ１用タイマが０でない場合は、弁体ＳＰの作動位置への変位が完了していないとみなしてＳ２９へ進み、油圧センサＳＲ２の検圧を不許可とする。

Ｓ３０では、Ｃ１用タイマに初期値を設定する。Ｓ３１では制御弁ＳＨＤをＯＦＦにする。弁体ＳＰはセット位置に位置して油圧センサＳＲ２の検知対象はクラッチＣ２となるが、弁体ＳＰの変位には応答時間がかかる。Ｓ２３ではＣ２用タイマが０か否かを判定する。該当する場合は弁体ＳＰのセット位置への変位が完了したとみなしてＳ３３へ進み、油圧センサＳＲ２の検圧を許可する。油圧センサＳＲ２の検知結果を取得してクラッチＣ２が係合状態にあるか否かを判定可能となる。Ｓ３２でＣ２用タイマが０でない場合は、弁体ＳＰのセット位置への変位が完了していないとみなしてＳ３４へ進み、油圧センサＳＲ２の検圧を不許可とする。

図９は後進段選択時の動作状態のタイミングチャートであり、上述した内容をまとめたものである。

シフトポジションセンサ１１２によりシフトポジションが前進段から後進段へ切り替えられたことが検知されると、変速段の制御状態は、１速→準備モード→ＲＶＳインギアモードへ順次移行する。電磁弁ＳＨＤは準備モードが設定されるとＯＮになる。弁体ＳＰの位置は、電磁弁ＳＨＤのＯＮ−ＯＦＦに合わせてセット位置→作動位置→セット位置と変位する。

弁体ＳＰの変位に伴い油圧センサＳＲ２の検圧許可状態は、クラッチＣ２検圧許可→クラッチＣ１検圧許可→クラッチＣ２検圧許可と変化する。検圧許可が切り替わる際には遅延時間ＤＴの経過を要する。遅延時間ＤＴは上述したＣ１用タイマ、Ｃ２用タイマで管理される。

準備モード中、油圧センサＳＲ２の出力（検知結果）はクラッチＣ１の作動油圧を示す。これが規定値に到達するとクラッチＣ１の係合が完了したとみなす。クラッチＣ１の係合完了、入力回転センサ１１１による入力軸１０の回転数≒０の検知等といった所定の条件の成立により、ブレーキＦ１が一方向回転許容状態から回転阻止状態に切り替えられる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、油圧センサＳＲ２の共用の対象とする係合機構を、クラッチＣ１とクラッチＣ２としたが、これに限られない。図１０は図１〜図３に示した仕様を満たす他の共用例を示す油圧システムの回路図である。以下、図５の例と異なる点について説明する。

図１０の例では、油圧センサＳＲ２の共用の対象とする係合機構は、クラッチＣ１とブレーキＢ３としている。ブレーキＢ３は、９速段〜１０速段で係合状態にあり、係合状態となる変速段がまとまっていて、かつ、少ない。つまり、シフトアップ、シフトダウン時に、係合状態が切り替わる頻度が比較的低く、作動油圧の検知回数が比較的少ない。そこで、油圧センサの共用対象の一つをブレーキＢ３としている。

切替弁ＣＶのポートＰ３はブレーキＢ１と連通している。ポートＰ５はクラッチＣ１と連通している。制御弁ＬＳＥは、ブレーキＢ３に作動油を供給する電磁弁であり、ＯＮ時に作動油を供給し、ＯＦＦ時に作動油の供給を遮断する。制御弁ＬＳＥがＯＮの場合、ブレーキＢ３とポートＰ３に作動油が供給される。

油圧センサＳＲ２の検知対象の切り替えについて説明する。弁体ＳＰがセット位置に位置している場合、ポートＰ５とポートＰ４とが連通状態になるため、油圧センサＳＲ２によりクラッチＣ１の作動油圧が検知される。よって、クラッチＣ１が係合状態にあるか否かを判定できる。弁体ＳＰが作動位置に位置している場合、ポートＰ３とポートＰ４とが連通状態になるため、油圧センサＳＲ２によりブレーキＢ３の作動油圧が検知される。よって、ブレーキＢ３が係合状態にあるか否かを判定できる。こうして、ブレーキＢ１の作動状態と関連して油圧センサＳＲ２の検知対象を切り替えることができる。

＜検圧対象の切り替え制御例＞
第２実施形態における油圧センサＳＲ２の検圧対象をクラッチＣ１とブレーキＢ３とで切り替える制御例について説明する。ここでは、前進８速段→前進９速段に変速段を切り替える際に、油圧センサＳＲ２の検圧対象をブレーキＢ３としてその作動確認を行い、他の場合は基本的にクラッチＣ１を検圧対象とする場合を想定する。

図１１は、第２実施形態における弁体ＳＰの変位制御例を示すフローチャートである。基本的な内容は図８と同様である。弁体ＳＰをセット位置から作動位置に変位するときに遅延時間を計時するソフトウエアカウンタをＢ３用タイマと呼び、弁体ＳＰを作動位置からセット位置に変位するときに遅延時間を計時するソフトウエアカウンタをＣ１用タイマと呼ぶ。

Ｓ４１では、Ｃ１用タイマ、Ｂ３用タイマを１つ減算する。これらのタイマの最小値は０とする。Ｓ４２では変速段として非走行段（パーキング（Ｐレンジ）又はニュートラル（Ｎレンジ））を選択中か否かを判定する。該当する場合はＳ５４へ進み、Ｃ１用タイマに初期値を設定する。Ｓ５５では制御弁ＳＨＤをＯＮにして弁体ＳＰを作動位置に変位させる。以上により一単位の処理が終了する。

Ｓ４３ではブレーキＢ３の係合が必要か否かを判定する。具体的には、変速段の制御上、前進８速段→前進９速段の切り替えが決定されたか否かを判定する。該当する場合はＳ４４へ進み、該当しない場合はＳ４９へ進む。

Ｓ４４では、Ｃ１用タイマに初期値を設定する。Ｓ４５では制御弁ＳＨＤをＯＮにする。弁体ＳＰは作動位置に位置して油圧センサＳＲ２の検知対象はブレーキＢ１となるが、弁体ＳＰの変位には応答時間がかかる。Ｓ４６ではＢ３用タイマが０か否かを判定する。該当する場合は弁体ＳＰの作動位置への変位が完了したとみなしてＳ４７へ進み、油圧センサＳＲ２の検圧を許可する。油圧センサＳＲ２の検知結果を取得してブレーキＢ３が係合状態にあるか否かを判定可能となる。Ｓ４６でＢ３用タイマが０でない場合は、弁体ＳＰの作動位置への変位が完了していないとみなしてＳ４８へ進み、油圧センサＳＲ２の検圧を不許可とする。

Ｓ４９では、Ｂ３用タイマに初期値を設定する。Ｓ５０では制御弁ＳＨＤをＯＦＦにする。弁体ＳＰはセット位置に位置して油圧センサＳＲ２の検知対象はクラッチＣ１となるが、弁体ＳＰの変位には応答時間がかかる。Ｓ５１ではＣ１用タイマが０か否かを判定する。該当する場合は弁体ＳＰのセット位置への変位が完了したとみなしてＳ５２へ進み、油圧センサＳＲ２の検圧を許可する。油圧センサＳＲ２の検知結果を取得してクラッチＣ１が係合状態にあるか否かを判定可能となる。Ｓ５１でＣ１用タイマが０でない場合は、弁体ＳＰのセット位置への変位が完了していないとみなしてＳ５３へ進み、油圧センサＳＲ２の検圧を不許可とする。

図１２は前進８速段→前進９速段に変速段を切り替える際の動作状態のタイミングチャートであり、上述した内容をまとめたものである。

変速制御の演算の結果、変速段を前進８速段→前進９速段に切り替えることが決定されると、変速段の制御状態は、８速→シフトアップモード→９速へ順次移行する。電磁弁ＳＨＤは８速→９速のためのシフトアップモードが設定されるとＯＮになる。弁体ＳＰの位置は、電磁弁ＳＨＤのＯＮ−ＯＦＦに合わせてセット位置→作動位置→セット位置と変位する。

弁体ＳＰの変位に伴い油圧センサＳＲ２の検圧許可状態は、クラッチＣ１検圧許可→ブレーキＢ３検圧許可→クラッチＣ１検圧許可と変化する。検圧許可が切り替わる際には遅延時間ＤＴの経過を要する。遅延時間ＤＴは上述したＣ１用タイマ、Ｂ３用タイマで管理される。

シフトアップモード中、油圧センサＳＲ２の出力（検知結果）はブレーキＢ３の作動油圧を示す。これが規定値に到達するとブレーキＢ３の係合が完了したとみなすことができる。

このように本実施形態によれば、ブレーキＢ３の作動確認が必要となるシフトアップの際に、油圧センサＳＲ２の検知対象をブレーキＢ３に切り替えることができる。

Ｐ１〜Ｐ４ 遊星歯車機構
Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｆ１ 係合機構
ＣＶ 切替弁
ＳＰ 弁体
ＳＲ１、ＳＲ２ 油圧センサ
１ 自動変速機
１０ 入力軸
１２ ケーシング

Claims (8)

1. 駆動源からの動力により回転する入力軸と、
   サンギヤ、キャリア、リングギヤからなる複数の回転要素を備える複数の遊星歯車機構と、
   前記回転要素間、前記入力軸と前記回転要素との間、又は、前記回転要素とケーシングとの間、のいずれかを連結可能な複数の係合機構と、
   を備えた自動変速機であって、
   前記複数の係合機構は、
   第１の摩擦係合機構と、
   第２の摩擦係合機構と、
   第３の摩擦係合機構と、を含み、
   前記自動変速機は、更に、
   前記第１の摩擦係合機構に対する作動油の供給と前記第１の摩擦係合機構からの作動油の排出とを切り替える切替弁と、
   油圧検知手段と、を備え、
   前記切替弁は、
   前記油圧検知手段による作動油圧の検知対象を、前記第２の摩擦係合機構と前記第３の摩擦係合機構とで切り替え可能である、
   ことを特徴とする自動変速機。
2. 請求項１記載の自動変速機であって、
   前記切替弁は、
   第１の位置と第２の位置とで変位可能な弁体を備え、
   前記第１の位置は、
   前記第１の摩擦係合機構から作動油を排出させると共に前記検知対象を前記第２の摩擦係合機構とする位置であり、
   前記第２の位置は、
   前記第１の摩擦係合機構に対して作動油を供給可能であると共に前記検知対象を前記第３の摩擦係合機構とする位置である、
   ことを特徴とする自動変速機。
3. 請求項２記載の自動変速機であって、
   前記自動変速機を制御する制御手段と、
   前記切替弁を介して前記第１の摩擦係合機構に作動油を供給する制御弁と、を更に備え、
   前記制御手段は、
   変速段を非走行段とする場合に、前記弁体を前記第１の位置に位置させる、
   ことを特徴とする自動変速機。
4. 請求項２記載の自動変速機であって、
   前記自動変速機を制御する制御手段を更に備え、
   前記制御手段は、
   変速段を後進段とする場合に、前記第２の摩擦係合機構を係合状態とし、前記第３の摩擦係合機構を解除状態とする準備処理を経由した後、前記第２の摩擦係合機構を解除状態とし、
   前記制御手段は、前記準備処理では、前記弁体を前記第１の位置に位置させる、ことを特徴とする自動変速機。
5. 請求項４記載の自動変速機であって、
   前記複数の係合機構は、
   所定の前記回転要素と前記ケーシングとの間に設けられた機械式係合機構を含み、
   前記機械式係合機構は、
   前記所定の回転要素の一方向の回転のみ規制する一方向回転許容状態と、前記所定の回転要素の双方向の回転を規制する回転阻止状態と、に切り替え可能であり、
   前記制御手段は、
   前記準備処理において、前記油圧検知手段の検出結果にしたがって、前記機械式係合機構を前記一方向回転許容状態から前記回転阻止状態に切り替える、
   ことを特徴とする自動変速機。
6. 請求項２記載の自動変速機であって、
   前記自動変速機を制御する制御手段を更に備え、
   前記制御手段は、
   変速段を所定の前進段からシフトアップする場合に、前記弁体を前記第１の位置に位置させる、
   ことを特徴とする自動変速機。
7. 請求項２記載の自動変速機であって、
   前記自動変速機を制御する制御手段を更に備え、
   前記制御手段は、
   前記弁体の変位制御開始後、所定の時間の経過後に前記油圧検知手段の検知結果を取得する、
   ことを特徴とする自動変速機。
8. 請求項１記載の自動変速機であって、
   前記自動変速機を制御する制御手段を更に備え、
   複数の遊星歯車機構が、
   第１〜第３の前記回転要素を備える第１の遊星歯車機構と、
   第４〜第６の前記回転要素を備える第２の遊星歯車機構と、
   第７〜第９の前記回転要素を備える第３の遊星歯車機構と、
   第１０〜第１２の前記回転要素を備える第４の遊星歯車機構と、を含み、
   前記第７の回転要素と前記入力軸とが連結され、
   前記第４の回転要素と出力部材とが連結され、
   前記第２の回転要素と前記第５の回転要素とが連結され、
   前記第１の摩擦係合機構は、前記第１の回転要素と前記ケーシングとを連結可能な第１のブレーキであり、
   前記第２の摩擦係合機構は、前記第２の回転要素と前記第７の回転要素とを連結可能な第１のクラッチであり、
   前記第３の摩擦係合機構は、前記第９の回転要素と前記第１２の回転要素とを連結可能な第２のクラッチであり、
   前記複数の係合機構は、
   前記第５の回転要素と前記ケーシングとを連結可能な機械式係合機構と、
   前記第１０の回転要素と前記入力軸とを連結可能な第３のクラッチと、
   前記第１２の回転要素と前記ケーシングとを連結可能な第２のブレーキと、
   前記第１０の回転要素と前記ケーシングとを連結可能な第３のブレーキと、を含み、
   前記機械式係合機構は、
   前記第５の回転要素の一方向の回転のみ規制する一方向回転許容状態と、前記第５の回転要素の双方向の回転を規制する回転阻止状態と、前記第５の回転要素の双方向の回転を許容する双方向回転許容状態と、に切り替え可能であり、
   前記制御手段は、
   変速段を後進段とする場合に、前記第１のクラッチと前記第３のクラッチと前記第３のブレーキとを係合状態とし、前記弁体を前記第１の位置に位置させる準備処理を実行可能であり、
   前記制御手段は、
   前記準備処理において、前記準備処理において、前記油圧検知手段の検出結果にしたがって、前記機械式係合機構を前記一方向回転許容状態から前記回転阻止状態に切り替える、
   ことを特徴とする自動変速機。

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