JP2016161040A - 変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各回転部材の回転数に差がある状態でドグ歯を係合させることができるとともに、係合時にショックが生じることを抑制することができる変速機の制御装置を提供する。【解決手段】噛み合い式係合装置および摩擦係合装置を係合させることにより設定される所定の変速段へ、その噛み合い式係合装置を解放させ、かつ摩擦係合装置を係合させることにより設定される他の変速段から変更する際に、第２係合装置の伝達トルク容量を低下させ（ステップＳ３）、かつ第１係合装置を係合させ（ステップＳ５）、その後に第２係合装置の伝達トルク容量を増大させる（ステップＳ６）ように構成されている。【選択図】図１

Description

この発明は、噛み合うことによりトルクを伝達する第１係合装置と、伝達トルク容量を変化させることができる第２係合装置とを備えた変速機の制御装置に関し、特に、第１係合装置および第２係合装置を係合させることにより所定の変速段を設定するように構成された変速機の制御装置に関するものである。

特許文献１には、三つの摩擦係合装置と、三つの噛み合い式係合装置とを備えた変速機が記載されている。この変速機は、前進第１速段から前進第８速段と、後進第１速段とを設定することができる有段変速機であって、この変速機においては、各係合装置のうちの三つの係合装置を適宜選択して係合させることにより各変速段が設定される。一方、噛み合い式係合装置を係合させる際には、入力側回転部材と出力側回転部材との回転数を同期させることになり、変速応答性が悪化する可能性がある。したがって、この変速機では、隣り合う変速段で共通して係合させられる係合装置を噛み合い式係合装置とすることにより、噛み合い式係合装置を係合させるための同期制御の発生頻度を抑制している。

特許文献２には、一方の回転部材を他方の回転部材側に押圧して、それぞれの回転部材に形成されたドグ歯同士を噛み合わせるように構成された噛み合い式係合装置が記載されている。この噛み合い式係合装置は、各回転部材の回転数にある程度の差があっても、各ドグ歯を係合させることができるように構成されている。具体的には、係合過渡期に相手側のドグ歯に向いた先端の中央部が突出するように傾斜面が形成されている。

特開２０１３−１５１９９７号公報 特開２０１４−１０５８４５号公報

特許文献１に記載された噛み合い式係合装置のドグ歯の先端に、特許文献２に記載されたドグ歯のように傾斜面を形成することにより、各回転部材の回転数を同期させることによる変速応答性の悪化を抑制することができる。一方、ドグ歯を係合させる際に、各回転部材の回転数に差があると、噛み合い過渡期にドグ歯の歯面に作用する摩擦力が大きくなり、各ドグ歯を噛み合わせにくくなる。また、噛み合い式係合装置は、伝達トルク容量を変化させることができないので、各回転部材の回転数に差がある状態で各ドグ歯を噛み合わせると、いずれか一方の回転部材の回転数が急激に変化してショックが生じる可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、各回転部材の回転数に差がある状態でドグ歯を係合させることができるとともに、係合時にショックが生じることを抑制することができる変速機の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、第１ドグ歯を有する第１部材と、前記第１ドグ歯に噛み合う第２ドグ歯を有する第２部材とを備え、前記各ドグ歯を噛み合わせることにより前記第１部材と前記第２部材とをトルク伝達可能にする第１係合装置と、相対回転可能に設けられた第３部材と第４部材とを備え、かつ前記第３部材と前記第４部材との伝達トルク容量を変化させることができる第２係合装置とを備え、前記第１係合装置および前記第２係合装置を係合させることにより所定の変速段を設定するように構成された変速機の制御装置において、前記第１係合装置および前記第２係合装置を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記第１係合装置を解放させ、かつ前記第２係合装置を係合させることにより設定される他の変速段から、前記所定の変速段に変更する際に、前記第２係合装置の伝達トルク容量を低下させた状態で、前記第１係合装置を係合させ、その後に前記第２係合装置の伝達トルク容量を増大させるように構成されていることを特徴とするものである。

この発明では、前記コントローラは、前記他の変速段から前記所定の変速段に変更する際における前記第２係合装置の伝達トルク容量を、前記第１係合装置が係合することにより前記第２係合装置にトルクが伝達された場合に、前記第３部材と前記第４部材とが相対回転する所定の伝達トルク容量まで低下させるように構成してもよい。

この発明では、前記コントローラは、前記第２係合装置の伝達トルク容量が前記所定の伝達トルク容量まで低下した後に、前記第１ドグ歯と前記第２ドグ歯とが噛み合い始めるように構成してもよい。

この発明では、前記コントローラは、前記第１係合装置が係合した後における前記第２係合装置の伝達トルク容量を、漸次的に増大させられるように構成してもよい。

この発明では、前記第１ドグ歯と前記第２ドグ歯とが噛み合い始める際に、前記第１ドグ歯と前記第２ドグ歯とが接触した場合に、その接触する面に作用する荷重により前記第１部材と前記第２部材とが相対回転するように、前記第１ドグ歯と前記第２ドグ歯との少なくともいずれか一方の接触面が傾斜して形成されてもよい。

この発明では、前記所定の変速段を設定した際における変速比は、前記他の変速段を設定した際における変速比よりも大きい変速比であり、前記コントローラは、前記変速機の入力回転数が減少している際に、前記他の変速段から前記所定の変速段に変更するように構成してもよい。

この発明では、前記所定の変速段を設定した際における変速比は、前記他の変速段を設定した際における変速比よりも小さい変速比であり、前記コントローラは、前記変速機の入力回転数が増加している際に、前記他の変速段から前記所定の変速段に変更するように構成してもよい。

この発明によれば、ドグ歯を噛み合わせることにより第１部材と第２部材とをトルク伝達可能にする第１係合装置と、第３部材と前記第４部材との伝達トルク容量を変化させることができる第２係合装置とを備え、第１係合装置および第２係合装置を係合させることにより所定の変速段が設定される。一方、第１係合装置を解放させ、かつ第２係合装置を係合させることにより他の変速段が設定される。つまり、第２係合装置は、所定の変速段と他の変速段とで係合される。その所定の変速段へ他の変速段から変更する際には、第１係合装置を係合させる過渡期に、一時的に第２係合装置の伝達トルク容量が低下させられる。このように第２係合装置の伝達トルク容量を一時的に低下させることにより、噛み合い式の係合装置である第１係合装置を係合させる間は、変速機をニュートラル状態またはそれに近い状態にすることができる。そのため、各ドグ歯を係合させることに伴って第１部材や第２部材などの変速機を構成する回転部材の回転数が変化した場合であっても、その回転数の変化を要因としたトルクが変速機から出力されることを抑制することができる。その結果、変速段の変更に伴ってショックが生じることを抑制することができる。

この発明に係る制御装置の制御の一例を説明するためのフローチャートである。 エンジンの出力トルクが比較的小さいときに、図１に示す制御を実行した場合における入力軸の回転数と、第３サンギヤの回転数と、第２キャリヤの回転数との変化、および車両の加速度の変化を示すタイムチャートである。 エンジンの出力トルクが比較的大きいときに、図１に示す制御を実行した場合における入力軸の回転数と、第３サンギヤの回転数と、第２キャリヤの回転数との変化、および車両の加速度の変化を示すタイムチャートである。 この発明における変速機の一例を示すスケルトン図である。 各変速段を設定する際に係合させられる係合機構を示す係合表である。 その変速機における各回転要素の運転状態を示す共線図である。 前進第２速段から前進第１速段へ変更することによる第２遊星歯車機構における各回転要素の回転数の変化を示す共線図である。 第２ブレーキの一例を説明するための模式図である。

この発明は、ドグ歯を噛み合わせることにより二つの部材をトルク伝達可能にする第１係合機構と、相対回転可能に設けられた二つの部材の伝達トルク容量を変化させることができる第２係合機構とを備えた変速機を対象とすることができる。そのように構成された変速機１の一例を図４に示している。この変速機１は、車両に搭載されたものであって、従来知られているダブルピニオン型の遊星歯車機構（以下、第１遊星歯車機構と記す）２と、ラビニョ型の遊星歯車機構（以下、第２遊星歯車機構と記す）３とを有している。この変速機１は、駆動力源であるエンジン４の出力軸５に、図示しないトルクコンバータを介して連結されている。また、この変速機１は、前進第１速段から前進第８速段までの変速段と、後進第１速段および後進第２速段の変速段とを設定することができるように構成され、エンジン４の目標回転数や、要求される駆動力などに応じていずれかの変速段を設定する。

上記第１遊星歯車機構２は、ハウジングなどの固定部６に連結された第１サンギヤ７と、第１サンギヤ７に噛み合う第１インナーピニオンギヤ８と、第１インナーピニオンギヤ８に噛み合う第１アウターピニオンギヤ９と、第１アウターピニオンギヤ９に噛み合う第１リングギヤ１０と、第１インナーピニオンギヤ８および第１アウターピニオンギヤ９を自転および公転可能に保持し、かつ入力軸１１に連結された第１キャリヤ１２とによって構成されている。すなわち、第１遊星歯車機構２は、エンジン４が駆動力を出力している場合に、第１キャリヤ１２が入力要素として機能し、第１サンギヤ７が反力要素として機能し、第１リングギヤ１０が出力要素として機能するように構成された三つの回転要素を有する差動機構である。また、上記のように第１サンギヤ７は、固定部６に連結されているので、第１遊星歯車機構２は、減速機として機能する。

第２遊星歯車機構３は、入力軸１１と同心円上に配置された第２サンギヤ１３および第３サンギヤ１４と、第３サンギヤ１４に噛み合う第２インナーピニオンギヤ１５と、第２インナーピニオンギヤ１５および第２サンギヤ１３に噛み合う第２アウターピニオンギヤ１６と、第２インナーピニオンギヤ１５および第２アウターピニオンギヤ１６を自転および公転可能に保持する第２キャリヤ１７と、第２アウターピニオンギヤ１６に噛み合う第２リングギヤ１８とによって構成されている。すなわち、第２遊星歯車機構３は、シングルピニオン型の遊星歯車機構とダブルピニオン型の遊星歯車機構との二つの回転要素を共有して構成されており、第２サンギヤ１３、第３サンギヤ１４、第２キャリヤ１７、第２リングギヤ１８の四つの回転要素を有する差動機構である。

さらに、第１遊星歯車機構２における各回転要素と、第２遊星歯車機構３における各回転要素とを選択的に係合させる複数のクラッチや、いずれかの回転要素を停止させるブレーキが設けられている。具体的には、第１リングギヤ１０と第３サンギヤ１４とを連結する第１クラッチＣ１が設けられ、入力軸１１または第１キャリヤ１２と第２キャリヤ１７とを連結する第２クラッチＣ２が設けられ、第１リングギヤ１０と第２サンギヤ１３とを連結する第３クラッチＣ３が設けられ、第１キャリヤ１２と第２サンギヤ１３とを連結する第４クラッチＣ４が設けられている。これら各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、従来知られた摩擦クラッチと同様に構成されており、油圧アクチュエータの制御量に基づいて伝達トルク容量を変更することができる。

また、固定部６に第２サンギヤ１３を連結することにより、第２サンギヤ１３を停止させる第１ブレーキＢ１が設けられ、同様に固定部６に第２キャリヤ１７を連結することにより、第２キャリヤ１７を停止させる第２ブレーキＢ２が設けられている。この第１ブレーキＢ１は、従来知られた摩擦クラッチと同様に構成され、伝達トルク容量を変化させることにより第２サンギヤ１３に作用させる制動力を制御することができる。その伝達トルク容量は、図示しない油圧アクチュエータの油圧を制御することにより変化させられる。一方、第２ブレーキＢ２は、後述する各ドグ歯を噛み合わせることにより第２キャリヤ１７と固定部６とを連結して、第２キャリヤ１７を停止させるように構成されている。なお、各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４および第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量は、電磁アクチュエータにより制御されてもよく、その手段は限定されない。

そして、エンジン４や各係合装置などを制御するための電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す）１９が設けられている。このＥＣＵ１９は、この発明の実施例における「コントローラ」に相当するものであって、従来知られたものと同様にマイクロコンピュータを主体として構成されている。また、このＥＣＵ１９は、図示しないセンサから信号が入力され、その入力された信号と、予め記憶されたマップや演算式などとに基づいてエンジン４や各係合装置に信号を出力するように構成されている。その一例としては、車速センサにより検出された車速と、アクセル開度センサにより検出されたアクセル開度との信号が、ＥＣＵ１９に入力される。そして、ＥＣＵ１９には、従来知られているように車速とアクセル開度とをパラメータとして予め用意された変速マップが記憶されており、上記入力された信号と変速マップとにより変速段を定める。ついで、その定められた変速段に応じた信号を、上記の各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４や各ブレーキＢ１，Ｂ２に出力する。

各変速段を設定する際に係合させられる係合機構を、図５の係合表に示している。なお、図５において「○」は、クラッチまたはブレーキが係合している状態を示し、「−」は、クラッチまたはブレーキが解放している状態を示している。図５に示すように、第１クラッチＣ１と第２ブレーキＢ２とを係合させることにより前進第１速段が設定され、第１クラッチＣ１と第１ブレーキＢ１とを係合させることにより前進第２速段が設定され、第１クラッチＣ１と第３クラッチＣ３とを係合させることにより前進第３速段が設定され、第１クラッチＣ１と第４クラッチＣ４とを係合させることにより前進第４速段が設定され、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２とを係合させることにより前進第５速段が設定され、第２クラッチＣ２と第４クラッチＣ４とを係合させることにより前進第６速段が設定され、第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３とを係合させることにより前進第７速段が設定され、第２クラッチＣ２と第１ブレーキＢ１とを係合させることにより前進第８速段が設定される。また、第２ブレーキＢ２と第３クラッチＣ３とを係合させることにより後進第１速段が設定され、第２ブレーキＢ２と第４クラッチＣ４とを係合させることにより後進第２速段が設定される。

なお、前進第１速段を設定している際の変速比が最も大きくなり、前進第８速段を設定している際の変速比が最も小さくなるように構成されており、また、前進第６速段を設定している際の変速比が「１」になるように構成されている。この前進第１速段が、この発明を実施した場合における「所定の変速段」に相当し、その前進第１速段が設定されている際における変速比よりも大きい変速比を設定する前進第２速段が、この発明を実施した場合における「他の変速段」に相当し、第２ブレーキＢ２が、この発明を実施した場合における「第１係合機構」に相当し、第１クラッチＣ１が、この発明を実施した場合における「第２係合機構」に相当する。

図６には、各回転要素の運転状態を共線図で示している。なお、図６における縦軸は、各回転要素の回転数を示しており、また、変速機１の入力回転数（入力軸１１の回転数）を一定として示している。以下の説明では、各回転要素の回転方向が、エンジン４の回転方向と同一方向の場合を、正回転と記し、エンジン４の回転方向と反対方向の場合を、負回転と記す。また、負回転で回転している際に、その回転数を低下させる方向に作用するトルク、または正回転で回転している際に、その回転数を増大させる方向に作用するトルクを、正トルクと記し、正回転で回転している際に、その回転数を低下させる方向に作用するトルク、または負回転で回転している際に、その回転数を増大させる方向に作用するトルクを、負トルクと記す。したがって、図６では、正回転が、「０」よりも上側となり、負回転が、「０」よりも下側になり、各回転要素に対して上方向に作用するトルクが、正トルクとなり、下方向に作用するトルクが、負トルクとなる。

上述したように前進第１速段では、第１クラッチＣ１を係合することにより、第１リングギヤ１０と第３サンギヤ１４とを連結している。したがって、第１リングギヤ１０を介してエンジン４から第３サンギヤ１４に正トルクが入力されるので、その第３サンギヤ１４が、第２遊星歯車機構３の入力要素として機能する。また、前進第１速段では、第２ブレーキＢ２を係合することにより、第２キャリヤ１７と固定部６とを連結しているので、第２キャリヤ１７の回転数が「０」に維持される。したがって、その第２キャリヤ１７が、第２遊星歯車機構３の反力要素として機能する。その結果、変速機１に入力されたトルクは、変速機１のギヤ比に応じて増幅されて第２リングギヤ１８から出力される。

また、前進第２速段も前進第１速段と同様に第１クラッチＣ１が係合させられている。したがって、第１リングギヤ１０を介してエンジン４から第３サンギヤ１４に正トルクが入力されるので、その第３サンギヤ１４が、第２遊星歯車機構３の入力要素として機能する。一方、前進第２速段では、第１ブレーキＢ１を係合することにより、第２サンギヤ１３と固定部６とを連結しているので、第２サンギヤ１３の回転数が「０」に維持される。したがって、その第２サンギヤ１３が、第２遊星歯車機構３の反力要素として機能する。その結果、変速機１に入力されたトルクは、変速機１のギヤ比に応じて増幅されて第２リングギヤ１８から出力される。

上記前進第２速段から前進第１速段へ変更することによる第２遊星歯車機構３における各回転要素の回転数の変化を図７に示している。なお、図７では、車速を一定として示している。図７に示すように前進第２速段から前進第１速段へ変更すると、第３サンギヤ１４の回転数は増大する。上記のように第３サンギヤ１４は、第１遊星歯車機構２を介してエンジン４に連結されているので、変速に伴ってエンジン回転数が増大する。

一方、第２キャリヤ１７の回転数は低下して「０」になるとともに、第２ブレーキＢ２を係合させて第２キャリヤ１７の回転を停止させる。第２ブレーキＢ２は、上述したように第２キャリヤ１７と固定部６とを噛み合わせるように構成された噛み合い式の係合装置である。したがって、第２キャリヤ１７が回転しているときに、第２係合装置３を係合させると、第２キャリヤ１７の回転数が急激に変化する。そのような回転数の急変によるショックを低下するためや、各ドグ歯に生じる摩擦力を低減するためなどの種々の理由により、第２キャリヤ１７を停止させた後に固定部６に噛み合わせることが好ましい。一方、そのように第２キャリヤ１７が停止するのを待ってから固定部６に噛み合わせると、第２ブレーキＢ２を係合させるまでの時間が長くなる可能性がある。また、第２キャリヤ１７を停止させるための制御が複雑になる可能性がある。そのため、この第２ブレーキＢ２は、第２キャリヤ１７がある程度回転していても、係合することができるように構成されている。

その構成の一例を図８に模式的に示している。図８に示す第２ブレーキＢ２は、固定部６に係合したピストン２０と、第２キャリヤ１７とが係合するように構成されている。具体的には、第２キャリヤ１７の側面とピストン２０とが軸線方向で対向して設けられており、第２キャリヤ１７におけるピストン２０と対向した面には、軸線方向に突出した第１ドグ歯２１が、円周方向に所定の間隔を空けて複数形成され、ピストン２０における第２キャリヤ１７と対向した面には、軸線方向に突出しかつ第１ドグ歯２１と噛み合う第２ドグ歯２２が、円周方向に所定の間隔を空けて複数形成されている。このピストン２０は、環状に形成された部材であって、その外周面と固定部６の内周面とがスプライン係合している。すなわち、ピストン２０は、軸線方向に移動することができ、かつ回転することができないように固定部６に係合している。なお、第２キャリヤ１７がこの発明の実施例における「第１部材」に相当し、固定部６およびピストン２０がこの発明の実施例における「第２部材」に相当する。

このピストン２０を第２キャリヤ１７側に向けて押圧する油圧アクチュエータ２３と、その油圧アクチュエータ２３による押圧力に対抗してバネ力をピストン２０に作用させるリターンスプリング２４とが設けられている。したがって、油圧アクチュエータ２３に供給される油圧を増大させることにより、ピストン２０が第２キャリヤ１７に接近し、それとは反対に、油圧アクチュエータ２３に供給された油圧を低減させることにより、リターンスプリング２４のバネ力によってピストン２０が第２キャリヤ１７から離隔する。

また、各ドグ歯２１，２２は、第２キャリヤ１７がある程度回転しているまま噛み合わせることができるように構成されている。なお、後述するように各ドグ歯２１，２２を噛み合わせる際には、運転状態に応じて第２キャリヤ１７の回転する方向が異なる。したがって、図８に示す各ドグ歯２１，２２は、第２キャリヤ１７が正回転しているまま噛み合わせることも、負回転しているまま噛み合わせることもできるように構成されている。具体的には、第１ドグ歯２１の先端部に、歯幅方向における中央部が突出するように傾斜面が形成され、同様に第２ドグ歯２２の先端部に、歯幅方向における中央部が突出するように傾斜面が形成されている。すなわち、各ドグ歯２１，２２が噛み合う過渡期において、各ドグ歯２１，２２の先端が接触した場合に、その接触した面に作用する荷重により第２キャリヤ１７が固定部６に対して相対回転して各ドグ歯２１，２２が噛み合うように、各ドグ歯２１，２２の先端に傾斜面が形成されている。なお、第１ドグ歯２１と第２ドグ歯２２とのいずれか一方に傾斜面を形成していてもよい。

上記のように構成された変速機１では、アクセル操作されておらず、かつ減速している時（コースト走行時）に、変速後の目標回転数となる第１同期回転数（後述する）が低下しているのに対し、入力軸１１の回転数は、第１同期回転数に向けて増大させることになる。すなわち、第１同期回転数の変化率と、第１同期回転数に対する入力軸１１の回転数の変化率との正負が逆転する。そのような場合には、変速によるショックを抑制することの要求が高く、また、入力軸１１を第１同期回転数に併せることが困難である。したがって、入力軸１１の回転数と、第１同期回転数とに差がある状態で、第２ブレーキＢ２を係合させることができるとともに、そのように第２ブレーキＢ２を係合させる際にショックが生じることを抑制することが好ましい。そのため、この実施例では、図１に示すフローチャートに基づいて変速制御を行うように構成されている。なお、図１に示すフローチャートは、予め定められた所定時間毎に繰り返し実行される。また、この制御は、上述したＥＣＵ１９により実行される。

この制御では、まず、前進第２速段（2nd ）から前進第１速段（1st ）への変速要求があるか否かを判断する（ステップＳ１）。このステップＳ１は、上述したように車速やアクセル開度などのＥＣＵ１９に入力される信号と、予めＥＣＵ１９に記憶された変速マップとにより判断することができる。前進第２速段から前進第１速段への変速要求がなく、ステップＳ１で否定的に判断された場合には、このルーチンを一旦終了する。

一方、前進第２速段から前進第１速段への変速要求があり、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、第１ブレーキＢ１を解放させ始める（ステップＳ２）。具体的には、第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を制御する油圧アクチュエータの油圧を漸次的に低下させ始める。このように第１ブレーキＢ１を解放させている過渡期には、その伝達トルク容量と、エンジン４の出力トルクとに応じて第２サンギヤ１３、第２キャリヤ１７、第３サンギヤ１４の回転数が変化する。

ついで、第１クラッチＣ１の伝達トルク容量を低下させ始める（ステップＳ３）。これは、第１クラッチＣ１が係合したまま、第２ブレーキＢ２を係合させた場合に、第２キャリヤ１７のイナーシャトルクなどに基づいたトルクが変速機１から出力されることを抑制するためである。したがって、ステップＳ３における第１クラッチＣ１の伝達トルク容量は、変速機１がニュートラルまたはそれに近い状態になるように低下させられる。一方、後述するように第１クラッチＣ１は、再度係合させられる。したがって、第１クラッチＣ１を制御する油圧アクチュエータには、トルク伝達面が接触する程度の油圧を供給している状態とすることが好ましい。なお、ステップＳ２およびステップＳ３は、第２キャリヤ１７の回転数が低下するように、減速している際に駆動輪から変速機１に入力されるトルクや、エンジン４の出力トルクなどに応じて協調制御することが好ましい。なおまた、ステップＳ２とステップＳ３とを実行する順序は特に限定されず、ステップＳ３をステップＳ２に先行してもよく、またはステップＳ２とステップＳ３とを同時に実行してもよい。

上記のように第１ブレーキＢ１を解放させ、かつ第１クラッチＣ１の伝達トルク容量を低減することにより、変速機１からトルクが出力されることなく、第２ブレーキＢ２を係合させることができる。一方、第２キャリヤ１７が高回転数で回転していると、第２ブレーキＢ２を係合させる際に各ドグ歯２１，２２の先端同士が接触して第１ドグ歯２１が弾かれる可能性や、各ドグ歯２１，２２に作用する第２キャリヤ１７のイナーシャトルクにより各ドグ歯２１，２２の耐久性が低下する可能性がある。そのため、この制御では、第２キャリヤ１７の回転数が、第２ブレーキＢ２を係合させることができる所定の回転数α以下か否かが判断される（ステップＳ４）。このステップＳ４における所定の回転数αは、第２キャリヤ１７と一体に回転する部材の質量や、各ドグ歯２１，２２の剛性などに応じて定めることができる。

第２キャリヤ１７の回転数が所定の回転数αよりも高回転数であり、ステップＳ４で否定的に判断された場合は、第２キャリヤ１７の回転数が所定の回転数α以下になるまで、繰り返しステップＳ４が実行される。それとは反対に、第２キャリヤ１７の回転数が所定の回転数α以下であって、ステップＳ４で肯定的に判断された場合には、第２ブレーキＢ２を係合させる（ステップＳ５）。すなわち、第２ブレーキＢ２を制御する油圧アクチュエータ２３の油圧を増大させる。なお、その油圧アクチュエータ２３には、各ドグ歯２１，２２の先端面が接触しない位置まで各ドグ歯２１，２２を接近させるために、ステップＳ５に先行して油圧を供給して、ピストン２０を移動させておいてもよい。

そして、第２ブレーキＢ２が係合した後に、第１クラッチＣ１の伝達トルク容量を、第１クラッチＣ１が滑らない伝達トルク容量まで滑らかに増大させて（ステップＳ６）、このルーチンを一旦終了する。なお、ステップＳ６では、変速機１の出力トルクが急激に変化しないように、第１クラッチＣ１の伝達トルク容量の変化率などを定めることが好ましい。

図２は、図１に示す制御を実行した場合における入力軸１１の回転数と、第３サンギヤ１４の回転数と、第２キャリヤ１７の回転数との変化、および車両の加速度の変化を示している。なお、図２には、エンジン４の出力トルクは、変速時に第１ブレーキＢ１を解放させ、かつ第１クラッチＣ１の伝達トルク容量を低下させた場合であっても、入力軸１１の回転数がほぼ一定に保たれる程度の比較的低いトルクに維持されている場合について示している。

図２に示すように前進第２変速段が設定され、かつ一定の減速度で減速している場合には、その変速比と車速とに応じて入力軸１１の回転数が低下する（ｔ１時点まで）。ここでは、第１ブレーキＢ１および第１クラッチＣ１が係合されているので、入力軸１１の回転数に比例して第２キャリヤ１７および第３サンギヤ１４の回転数が低下する。

このように走行している際に前進第２速段から前進第１速段への変速の要求があり、図１におけるステップＳ１で肯定的に判断されると（ｔ１時点）、第１クラッチＣ１の伝達トルク容量を低下させ始め、かつ第１ブレーキＢ１を解放させ始める。したがって、前進第２速段の変速比と車速とに基づく回転数（以下、第２同期回転数と記す）が低下しているのに対し、入力軸１１の回転数はほぼ一定に保たれる。その状態で、更に車速が低下すると、第２遊星歯車機構３のギヤ比と車速とに応じて第２キャリヤ１７の回転数が低下する。この場合、第１ブレーキＢ１は、スリップしている。一方、第１クラッチＣ１を介して第３サンギヤ１４と入力軸１１とは、一体に回転する。これは、第１ブレーキＢ１を解放していることにより、入力軸１１から第３サンギヤ１４に入力されるトルクに対する反力が小さいためである。

このように第２キャリヤ１７の回転数が低下して、第２キャリヤ１７の回転数が所定の回転数α以下になると（ｔ２時点）、図１におけるステップＳ４で肯定的に判断されて、第２ブレーキＢ２を係合させる。なお、各ドグ歯２１，２２の先端同士には、少なからず隙間があるので、その隙間分、第１ドグ歯２１が移動するまでの間は、第２キャリヤ１７の回転数が低下している。

そして、各ドグ歯２１，２２が接触すると（ｔ３時点）、入力軸１１から第３サンギヤ１４に入力されるトルクに対する反力が作用する。この際、各ドグ歯２１，２２は、上記の傾斜面に沿って回動しながら噛み合う。したがって、その回動量に応じて第２キャリヤ１７の回転数（回転角度）が「０」まで低下する。また、車速と第２キャリヤ１７の回転数とに応じて第３サンギヤ１４の回転数が、前進第１速段のギヤ比と車速とに応じた回転数（以下、第１同期回転数と記す）まで増大する。この際には、第１クラッチＣ１の伝達トルク容量が低くなっているので、各ドグ歯２１，２２が接触することによる各部材の回転数変化などに起因するトルクが駆動輪に伝達され難い。したがって、図に示すように車両の加速度は、ほとんど変化しない。すなわち、第２ブレーキＢ２を係合させることによりショックが生じることを抑制することができる。なお、第１クラッチＣ１の伝達トルク容量は低くなっているので、第３サンギヤ１４の回転数が増大しても第１クラッチＣ１がスリップして入力軸１１の回転数は一定に保たれる。

ついで、第２ブレーキＢ２が完全に係合すると（ｔ４時点）、第２キャリヤ１７が停止したままになる。また、第１クラッチＣ１の伝達トルク容量が漸次的に増大させられる。したがって、入力軸１１の回転数が、次第に第１同期回転数まで引き上げられるので、第１クラッチＣ１を係合させることによるショックを抑制することができる。なお、入力軸１１と第３サンギヤ１４とが一体に回転した後（ｔ５時点以降）は、第１クラッチＣ１が滑らないように、第１クラッチＣ１の伝達トルク容量が予め定められた伝達トルク容量までステップ的に増大させられる。

つぎに、変速時におけるエンジン４の出力トルクが比較的高い場合、すなわち、第１ブレーキＢ１を解放させ、かつ第１クラッチＣ１の伝達トルク容量を低下させた際に、入力軸１１の回転数が増大する場合における、入力軸１１の回転数と、第３サンギヤ１４の回転数と、第２キャリヤ１７の回転数との変化、および車両の加速度の変化を図３を参照して説明する。

図３に示す例も図２と同様に前進第２変速段が設定され、かつ一定の減速度で減速しており、その変速比と車速とに応じて入力軸１１の回転数が低下している（ｔ１１時点まで）。ここでは、第１ブレーキＢ１および第１クラッチＣ１が係合されているので、入力軸１１の回転数に比例して第２キャリヤ１７および第３サンギヤ１４の回転数が低下する。

このように走行している際に前進第２速段から前進第１速段への変速の要求があり、図１におけるステップＳ１で肯定的に判断されると（ｔ１１時点）、第１クラッチＣ１の伝達トルク容量を低下させ始め、かつ第１ブレーキＢ１を解放させ始める。したがって、第２同期回転数が低下しているのに対し、入力軸１１の回転数は、エンジン４の出力トルクに応じて増大させられる。その状態で、更に車速が低下すると、第２遊星歯車機構３のギヤ比と車速とに応じて第２キャリヤ１７の回転数が低下する。この場合、第１ブレーキＢ１は、スリップしている。一方、第１クラッチＣ１を介して第３サンギヤ１４と入力軸１１とは、一体に回転する。これは、第１ブレーキＢ１を解放していることにより、入力軸１１から第３サンギヤ１４に入力されるトルクに対する反力が小さいためである。

このように第２キャリヤ１７の回転数が低下して、第２キャリヤ１７の回転数が所定の回転数α以下になると（ｔ１２時点）、図１におけるステップＳ４で肯定的に判断されて、第２ブレーキＢ２を係合させる。なお、各ドグ歯２１，２２の先端同士には、少なからず隙間があるので、その隙間分、第１ドグ歯２１が移動するまでの間は、第２キャリヤ１７の回転数が低下している。図３に示す例では、エンジン４の出力トルクが高く、入力軸１１の回転数が第１同期回転数よりも一旦高くなる。したがって、第２キャリヤ１７は、一時的に、反転する。

そして、各ドグ歯２１，２２が接触すると（ｔ１３時点）、入力軸１１から第３サンギヤ１４に入力されるトルクに対する反力が作用する。この際、各ドグ歯２１，２２は、上記の傾斜面に沿って回動しながら噛み合う。したがって、その回動量に応じて第２キャリヤ１７の回転数（回転角度）が「０」まで増大する。また、車速と第２キャリヤ１７の回転数とに応じて第３サンギヤ１４の回転数が、第１同期回転数まで低下する。この際には、第１クラッチＣ１の伝達トルク容量が低くなっているので、各ドグ歯２１，２２が接触することによる各部材の回転数変化などに起因するトルクが駆動輪に伝達され難い。したがって、図に示すように車両の加速度は、ほとんど変化しない。すなわち、第２ブレーキＢ２を係合させることによりショックが生じることを抑制することができる。なお、第１クラッチＣ１の伝達トルク容量は低くなっているので、入力軸１１の回転数は、増大し続けている。

ついで、第２ブレーキＢ２の係合が完了すると（ｔ１４時点）、第２キャリヤ１７が停止したままになる。また、第１クラッチＣ１の伝達トルク容量が漸次的に増大させられる。したがって、入力軸１１の回転数が、次第に第１同期回転数まで引き下げられるので、第１クラッチＣ１を係合させることによるショックを抑制することができる。なお、入力軸１１と第３サンギヤ１４とが一体に回転した後（ｔ１５時点以降）は、第１クラッチＣ１が滑らないように、第１クラッチＣ１の伝達トルク容量が予め定められた伝達トルク容量までステップ的に増大させられる。

上述したように第２ブレーキＢ２を係合させる時点で、第１クラッチＣ１の伝達トルク容量を、一旦、低下させておくことにより、第２ブレーキＢ２を係合することによる各部材の回転数の変化に起因するトルクの変動を抑制することができる。その結果、車両の加速度が急激に変化することを抑制することができ、ショックが生じることを抑制することができる。言い換えると、第２キャリヤ１７の回転数が「０」に低下する以前に、第２ブレーキＢ２を係合させ始めることができる。したがって、前進第２速段から前進第１速段への変速時間を短くすることができる。また、第２ブレーキＢ２を係合させる際には、第１クラッチＣ１を滑らせることができ、各ドグ歯２１，２２の歯面に作用する荷重を小さくすることができる。すなわち、各ドグ歯２１，２２を噛み合わせる際における摩擦抵抗を低減することができる。そのため、第２ブレーキＢ２を係合させるために油圧アクチュエータ２３に供給する油圧を低減することができるので、その分、動力損失を低減することができる。

なお、この発明に係る変速機の制御装置は、前進第２速段から前進第１速段への変速に限らず、前進第３速段や前進第４速段から前進第１速段に変更する場合にも同様の制御を行うことができる。また、変速機の構成は、上記に示す構成に限らず、噛み合い式係合装置と摩擦係合装置とを係合させることにより所定の変速段が設定され、かつ摩擦係合装置と更に他の係合装置とを係合させることにより他の変速段が設定されるように構成されたものであればよい。その場合には、他の変速段から所定の変速段へ変更する際に、摩擦係合装置の伝達トルク容量を一時的に低下させ、その間に、噛み合い式係合装置を係合させるように構成すればよい。したがって、上述したようにダウンシフトする場合に限らず、アップシフトする場合であってもよく、また、前進第３速段から前進第１速段への変速のように、いわゆる「飛び変速」する場合であっても同様の制御を行うことができる。

さらに、上述したように第１同期回転数の変化率と、第１同期回転数に対する入力軸の回転数の変化率との正負が逆転する場合には、変速によるショックを抑制することの要求が高い。したがって、上述したように減速時にダウンシフトする場合や、増速時にアップシフトする場合に、この制御を行うことが好ましい。一方、この発明に係る制御装置は、そのような変速に限らず、第１同期回転数の変化率と、第１同期回転数に対する入力軸の回転数の変化率との正負が同一の場合であってもよい。

また、この発明における第１係合装置は、外周面に歯が形成された回転部材と、内周面に歯が形成された円筒部材とを係合させることにより二つの部材をトルク伝達するように構成されたものであってもよく、上述した構成に限定されない。さらに、上述した例のようにブレーキとして機能するものに限らず、係合させる二つの部材がそれぞれ回転するように構成され、各ドグ歯を係合させることにより、その二つの部材を一体に回転させるクラッチとして機能するものであってもよい。

１…変速機、 ２…第１遊星歯車機構、 ３…第２遊星歯車機構、 ４…エンジン、 ５…出力軸、 ６…固定部、 ７，１３，１４…サンギヤ、 ８，１５…インナーピニオンギヤ、 ９，１６…アウターピニオンギヤ、 １０，１８…リングギヤ、 １１…入力軸、 １２，１７…キャリヤ、 １９…電子制御装置（ＥＣＵ）、 ２０…ピストン、 ２１，２２…ドグ歯。

Claims (7)

1. 第１ドグ歯を有する第１部材と、前記第１ドグ歯に噛み合う第２ドグ歯を有する第２部材とを備え、前記各ドグ歯を噛み合わせることにより前記第１部材と前記第２部材とをトルク伝達可能にする第１係合装置と、
   相対回転可能に設けられた第３部材と第４部材とを備え、かつ前記第３部材と前記第４部材との伝達トルク容量を変化させることができる第２係合装置とを備え、
   前記第１係合装置および前記第２係合装置を係合させることにより所定の変速段を設定するように構成された変速機の制御装置において、
   前記第１係合装置および前記第２係合装置を制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記第１係合装置を解放させ、かつ前記第２係合装置を係合させることにより設定される他の変速段から、前記所定の変速段に変更する際に、前記第２係合装置の伝達トルク容量を低下させた状態で、前記第１係合装置を係合させ、その後に前記第２係合装置の伝達トルク容量を増大させるように構成されている
   ことを特徴とする変速機の制御装置。
2. 請求項１に記載の変速機の制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記他の変速段から前記所定の変速段に変更する際における前記第２係合装置の伝達トルク容量を、前記第１係合装置が係合することにより前記第２係合装置にトルクが伝達された場合に、前記第３部材と前記第４部材とが相対回転する所定の伝達トルク容量まで低下させるように構成されている
   ことを特徴とする変速機の制御装置。
3. 請求項２に記載の変速機の制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記第２係合装置の伝達トルク容量が前記所定の伝達トルク容量まで低下した後に、前記第１ドグ歯と前記第２ドグ歯とが噛み合い始めるように構成されている
   ことを特徴とする変速機の制御装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の変速機の制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記第１係合装置が係合した後における前記第２係合装置の伝達トルク容量を、漸次的に増大させられるように構成されている
   ことを特徴とする変速機の制御装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の変速機の制御装置において、
   前記第１ドグ歯と前記第２ドグ歯とが噛み合い始める際に、前記第１ドグ歯と前記第２ドグ歯とが接触した場合に、その接触する面に作用する荷重により前記第１部材と前記第２部材とが相対回転するように、前記第１ドグ歯と前記第２ドグ歯との少なくともいずれか一方の接触面が傾斜して形成されている
   ことを特徴とする変速機の制御装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の変速機の制御装置において、
   前記所定の変速段を設定した際における変速比は、前記他の変速段を設定した際における変速比よりも大きい変速比であり、
   前記コントローラは、
   前記変速機の入力回転数が減少している際に、前記他の変速段から前記所定の変速段に変更するように構成されている
   ことを特徴とする変速機の制御装置。
7. 請求項１から５のいずれかに記載の変速機の制御装置において、
   前記所定の変速段を設定した際における変速比は、前記他の変速段を設定した際における変速比よりも小さい変速比であり、
   前記コントローラは、
   前記変速機の入力回転数が増加している際に、前記他の変速段から前記所定の変速段に変更するように構成されている
   ことを特徴とする変速機の制御装置。

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