JP2018146109A - 変速制御装置、それを用いた車両及び変速制御方法 - Google Patents

変速制御装置、それを用いた車両及び変速制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】更なる運転性の向上を図ることができる変速制御装置、それを用いた車両及び変速制御方法を提供する。
【解決手段】変速制御装置が制御する変速機構は、複数の係合機構を備え、且つ複数の変速段のうち何れか1段を確立するために3つの係合機構を係合させる。変速制御装置は、手動操作に基いて設定された目標変速段へ変速するものであり、目標変速段への変速が、1つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の係合機構のうちの2つ以上の係合機構を切り換える必要がある場合には、飛び越す変速段を経由して切り換えられる係合機構が1つずつ切り換わるように目標変速段まで変速する。
【選択図】図9

Description

本発明は、自動車に搭載される変速機の制御に用いられる変速制御装置、それを用いた車両及び変速制御方法に関する。
従来、1つの変速段を確立するために複数の係合機構を係合させる自動変速機の変速制御装置が知られている(例えば、日本国特開2014−202248号公報参照)。
また、従来の変速制御装置においては、1段ずつの変速では変速応答性が悪くなる場合には、1つの変速段を飛ばして変速する所謂飛び段変速をして、車両の運転性を向上させるにように制御することも行われている。
特開2014−202248号公報
従来の変速制御装置では、例えば、現在の変速段を確立するために係合されている2つの係合機構の両方を解放してしまうと駆動力抜けが発生する虞がある。従って、駆動力抜けを防止しつつ変速を行う場合ためには、係合されている2つの係合機構のうち何れか一方だけを解放させて、他の係合機構を係合させることにより変速できる変速段にのみ直接変速することができる。
従って、従来の変速制御装置において、自動変速による変速に加えて、運転者の手動入力による変速を行う場合に、運転者が真に要求する減速度を実現できないなど虞がある。
本発明は、更なる運転性の向上を図ることができる変速制御装置、それを用いた車両及び変速制御方法を提供することを目的とする。
[1]上記目的を達成するため、本発明は、
駆動源(例えば、実施形態のエンジンE。以下同一。)から出力される回転速度を手動操作(例えば、実施形態のパドルシフトレバー33の操作。以下同一。)で複数の変速段(例えば、実施形態の1速段から10速段、及び後進段。以下同一。)に変速可能な変速機構(例えば、実施形態の自動変速機3。以下同一。)を制御する変速制御装置(例えば、実施形態の変速制御装置ECU。以下同一。)であって、
前記変速機構は、複数の係合機構を備え、且つ複数の変速段のうち何れか1つの段を確立するために複数の係合機構(例えば、実施形態のクラッチC1〜C3、ブレーキB1〜B3、ツーウェイクラッチF1。以下同一。)を係合させるものであり、
前記変速制御装置は、前記手動操作に基いて目標変速段を設定し(例えば、実施形態のSTEP2。以下同一。)、設定された前記目標変速段へ変速するものであり(例えば、実施形態のSTEP8。以下同一。)、
前記目標変速段への変速が、1つ以上の変速段を飛び越した変速であり(例えば、実施形態のSTEP4で「YES」。以下同一。)、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要がある場合には(例えば、実施形態のSTEP5で「NO」。以下同一。)、飛び越す変速段を経由して切り換えられる係合機構が1つずつ切り換わるように前記目標変速段まで変速することを特徴とする(例えば、実施形態のSTEP9〜11及びSTEP8。以下同一。)。
本発明によれば、直接変速することができない変速段であっても飛び越す変速段を経由して変速することが可能となり、運転者の意思に沿って設定された適切な目標変速段まで変速させることができる。従って、変速制御装置の運転性を向上させることができる。
[2]また、本発明においては、前記目標変速段への変速が、2つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要があって、且つ飛び越す変速段に飛び段変速可能である変速段が存在する場合には、飛び段変速可能な飛び越す変速段を経由して、且つ切り換えられる係合機構が1つずつ切り換わるように前記目標変速段まで変速することが好ましい。
本発明によれば、経由する変速段へ飛び段変速するため、1段の変速を行った後に飛び段変速する場合と比較して、運転者の意図に近い変速を先に行うことができる。これにより、変速制御装置の運転性をより向上させることができる。
[3]また、本発明においては、前記目標変速段への変速が、2つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要があって、且つ飛び越す変速段に前記目標変速段へ飛び段変速可能である変速段が存在する場合には、前記目標変速段へ飛び段変速可能な飛び越す変速段を経由して、且つ切り換えられる係合機構が1つずつ切り換わるように、前記飛び越す変速段に変速が完了した後、前記飛び越す変速段から飛び段変速で前記目標変速段まで変速することができる。
本発明によれば、経由する変速段から目標変速段へは飛び段変速するため、飛び段変速を行うことなく1段ずつ変速していく場合と比較して、目標変速段への変速を迅速に行うことができる。また、直接変速することができない変速段であっても飛び越す変速段を経由して変速することが可能となり、運転者の意思に沿って設定された適切な目標変速段まで変速させることができる。従って、変速制御装置の運転性を向上させることができる。
[4]また、本発明においては、前記変速機構は、複数の前記変速段のうち何れか1つの段を確立するために3つ以上の係合機構を係合させるものとすることもできる。
[5]また、本発明の車両は、前記変速制御装置と、前記駆動源と、複数の前記係合機構を有する前記変速機構と、を備えることを特徴とする。本発明によれば、直接変速することができない変速段であっても飛び越す変速段を経由して変速することが可能となり、運転者の意思に沿って設定された適切な目標変速段まで変速させることができる。従って、車両の運転性を向上させることができる。
[6]また、本発明は、
駆動源から出力される回転速度を手動操作で複数の変速段に変速可能な変速機構を制御する変速制御装置であって、
前記変速機構は、複数の係合機構を備え、且つ複数の変速段のうち何れか1段を確立するために複数の係合機構を係合させるものであり、
前記変速制御装置は、前記手動操作に基いて目標変速段を設定し(例えば、実施形態のSTEP22。以下同一。)、設定された前記目標変速段へ変速するものであり(例えば、実施形態のSTEP28。以下同一。)、
前記目標変速段への変速が、1つ以上の変速段を飛び越した変速であり(例えば、実施形態のSTEP24で「YES」。以下同一。)、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要がある場合には(例えば、実施形態のSTEP25で「NO」。以下同一。)、前記目標変速段を、飛び越える予定の変速段のうち切り換えられる係合機構が1つである変速段に変更することを特徴とする(例えば、実施形態のSTEP29。以下同一。)。
本発明によれば、目標変速段への変速が直接行えない変速段である場合でも、目標変速段を飛び越す変速段に変更することで、手動変速操作に沿って変速比が最初の目標変速段に近い変速段へ変速を行うことができる。これにより、変速制御装置の運転性を向上させることができる。
[7]また、本発明においては、前記目標変速段への変速が、2つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要があって、且つ飛び越す変速段に飛び段変速可能である変速段が存在する場合には、前記目標変速段を、飛び段変速可能な飛び越す変速段に変更することができる。
本発明によれば、経由する変速段へ飛び段変速するため、運転者の意図に近い変速段へ迅速に変速することができる。これにより、変速制御装置の運転性をより向上させることができる。
[8]また、本発明においては、前記変速機構は、複数の前記変速段のうち何れか1つの段を確立するために3つ以上の係合機構を係合させるものとすることもできる。
[9]また、本発明の車両は、前記変速制御装置と、前記駆動源と、複数の前記係合機構を有する前記変速機構と、を備える。
本発明によれば、目標変速段への変速が直接行えない変速段である場合でも、目標変速段を飛び越す変速段に変更することで、手動変速操作に沿って変速比が最初の目標変速段に現在よりも近い変速段へ変速を行うことができる。これにより、車両の運転性を向上させることができる。
[10]また本発明の変速制御方法は、
駆動源から出力される回転速度を手動操作で複数の変速段に変速可能な変速機構を制御する変速制御方法であって、
前記変速機構は、複数の係合機構を備え、且つ複数の変速段のうち何れか1段を確立するために複数の係合機構を係合させるものであり、
前記変速制御方法は、
前記手動操作に基いて目標変速段を設定する目標工程(例えば、実施形態のSTEP2。以下同一。)と、
前記目標変速段への変速が、1つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要がある直接変速不能状態であるか否かを確認する確認工程(例えば、実施形態のSTEP4〜5。以下同一。)と、
前記直接変速不能状態である場合には、飛び越す変速段を経由して切り換えられる係合機構が1つずつ切り換わるように前記目標変速段まで変速する変速工程(例えば、実施形態のSTEP9〜11及びSTEP8。以下同一。)と、
を備えることを特徴とする。
本方法の発明によれば、直接変速することができない変速段であっても飛び越す変速段を経由して変速することが可能となり、運転者の意思に沿って設定された適切な目標変速段まで変速させることができる。これにより、本発明の変速制御方法は、運転性を向上させることができる。
[11]また、本方法の発明においては、前記確認工程は、前記目標変速段への変速が、2つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要があって、且つ飛び越す変速段に飛び段変速可能である変速段が存在する直接変速不能状態であるか否かを確認するものであり、前記変速工程は、前記直接変速不能状態である場合には、飛び段変速可能な飛び越す変速段を経由して、且つ切り換えられる係合機構が1つずつ切り換わるように前記目標変速段まで変速することが好ましい。
本方法の発明によれば、経由する変速段へ飛び段変速するため、1段の変速を行った後に飛び段変速する場合と比較して、運転者の意図に近い変速を先に行うことができる。これにより、本発明の変速制御方法は、運転性をより向上させることができる。
[12]また、本方法の発明においては、前記確認工程は、前記目標変速段への変速が、2つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要があって、且つ飛び越す変速段に前記目標変速段へ飛び段変速可能である変速段が存在する直接変速不能状態であるか否かを確認するものであり、前記変速工程は、前記直接変速不能状態である場合には、前記目標変速段へ飛び段変速可能な飛び越す変速段を経由して、且つ切り換えられる係合機構が1つずつ切り換わるように前記目標変速段まで変速するようにしてもよい。
本発明によれば、経由する変速段から目標変速段へは飛び段変速するため、飛び段変速を行うことなく1段ずつ変速していく場合と比較して、目標変速段への変速を迅速に行うことができる。また、直接変速することができない変速段であっても飛び越す変速段を経由して変速することが可能となり、運転者の意思に沿って設定された適切な目標変速段まで変速させることができる。従って、本発明の変速制御方法によれば、運転性を向上させることができる。
[13]また、本方法の発明においては、前記変速機構は、複数の前記変速段のうち何れか1つの段を確立するために3つ以上の係合機構を係合させるものにも用いることができる。
[14]また、本発明の変速制御方法は、
駆動源から出力される回転速度を手動操作で複数の変速段に変速可能な変速機構を制御する変速制御方法であって、
前記変速機構は、複数の係合機構を備え、且つ複数の変速段のうち何れか1段を確立するために複数の係合機構を係合させるものであり、
前記変速制御方法は、
前記手動操作に基いて目標変速段を設定する目標工程(例えば、実施形態のSTEP22。以下同一。)と、
前記目標変速段への変速が、1つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要がある直接変速不能状態であるか否かを確認する確認工程(例えば、実施形態のSTEP24〜25。以下同一。)と、
前記直接変速不能状態である場合には、目標変速段を飛び越える予定の変速段のうち切り換えられる係合機構が1つである変速段に変更する変更工程(例えば、実施形態のSTEP29。以下同一。)と、を備えることを特徴とする。
本方法の発明によれば、目標変速段への変速が直接行えない変速段である場合でも、目標変速段を飛び越す変速段に変更することで、手動変速操作に沿って変速比が最初の目標変速段に近い変速段へ変速を行うことができる。これにより、本発明の変速制御方法は、運転性の向上を図ることができる。
[15]また、本方法の発明においては、前記確認工程は、前記目標変速段への変速が、2つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうち少なくとも2つの前記係合機構を切り換える必要があって、且つ飛び越す変速段に飛び段変速可能である変速段が存在する直接変速不能状態であるか否かを確認するものであり、前記変更工程は、前記直接変速不能状態である場合には、目標変速段を、飛び越す変速段であって且つ飛び段変速可能である変速段に変更することが好ましい。
本方法の発明によれば、経由する変速段へ飛び段変速するため、運転者の意図に近い変速段へ迅速に変速することができる。これにより、変速制御装置の運転性をより向上させることができる。
[16]また、本方法の発明は、前記変速機構は、複数の前記変速段のうち何れか1つの段を確立するために3つ以上の係合機構を係合させるものにも適用することができる。
図1は、本発明の実施形態の変速制御装置を搭載した車両を模式的に示す説明図である。 図2は、本実施形態の変速制御装置が制御する変速機構を示すスケルトン図である。 図3は、本実施形態の変速機構の共線図である。 図4は、本実施形態の各変速段における各係合機構の係合状態を示す説明図である。 図5は、本実施形態のツーウェイクラッチの固定状態を断面で示す説明図である。 図6は、本実施形態のツーウェイクラッチの逆転阻止状態を断面で示す説明図である。 図7は、本実施形態のツーウェイクラッチの固定状態を示す斜視図である。 図8は、本実施形態のツーウェイクラッチの逆転阻止状態を示す斜視図である。 図9は、本実施形態の変速制御装置の作動を示すフローチャートである。 図10は、本実施形態の変速制御装置の変速の一例を示すタイミング図である。 図11は、本発明の他の実施形態の変速制御装置の作動を示すフローチャートである。 図12は、本実施形態の変速制御装置の変速の他の例を示すタイミング図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態の変速制御方法を用いた変速制御装置を搭載する車両について説明する。
図1に示すように、本実施形態の変速制御装置ECUを搭載した車両Vは、エンジンE(内燃機関、駆動源。エンジンEに代えて電動機を用いてもよい。)を、クランクシャフト1が車体左右方向を向くように横置きに車体へ搭載されている。エンジンEから出力される駆動力は、動力伝達装置PTに伝達される。そして、動力伝達装置PTは、エンジンEの駆動力を選択された変速比に対応して調整して、左右の駆動輪(前輪WFL,WFR)に伝達する。
動力伝達装置PTは、クランクシャフト1に接続されたトルクコンバータ2と、トルクコンバータ2に接続された自動変速機3と、自動変速機3に接続されたフロントデファレンシャルギヤ4とで構成される。
フロントデファレンシャルギヤ4は、前部左車軸7L及び前部右車軸7Rを介して左右の前輪WFL,WFRに接続される。
図2は、自動変速機3のスケルトン図である。この自動変速機3は、筐体としての変速機ケース10内に回転自在に軸支した、エンジンEが出力する駆動力がロックアップクラッチ及びダンパを有するトルクコンバータ2を介して伝達される入力部材としての入力軸11と、入力軸11と同心に配置された出力ギヤからなる出力部材13とを備えている。
出力部材13の回転は、出力部材13と噛合するアイドルギヤ21と、アイドルギヤ21を軸支するアイドル軸23と、アイドル軸23に軸支されるファイナルドライブギヤ25と、ファイナルドライブギヤ25に噛合するファイナルドリブンギヤ27を備えるフロントデファレンシャルギヤ4と、を介して車両の左右の前輪WFL,WFRに伝達される。なお、トルクコンバータ2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。また、フロントデファレンシャルギヤ4に代えてプロペラシャフトを接続して、後輪駆動車両に適用することもできる。また、フロントデファレンシャルギヤ4にトランスファーを介してプロペラシャフトを接続して、四輪駆動車両に適用することもできる。
筐体としての変速機ケース10内には、駆動源ENG側から順に第1〜第4の4つの遊星歯車機構PG1〜4が入力軸11と同心に配置されている。第3遊星歯車機構PG3は、サンギヤScと、リングギヤRcと、サンギヤScとリングギヤRcとに噛合するピニオンPcを自転及び公転自在に軸支するキャリアCcとからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されている。
所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構は、キャリアを固定してサンギヤを回転させると、リングギヤがサンギヤと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。なお、所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構は、リングギヤを固定してサンギヤを回転させると、キャリアがサンギヤと同一方向に回転する。
図3の上から2段目に示す第3遊星歯車機構PG3の共線図(サンギヤ、キャリア、リングギヤの3つの要素の相対回転速度の比を直線(速度線)で表すことができる図)を参照して、第3遊星歯車機構PG3の3つの要素Sc,Cc,Rcを、共線図におけるギヤ比(リングギヤの歯数/サンギヤの歯数)に対応する間隔での並び順に左側から夫々第1要素、第2要素及び第3要素とすると、第1要素はサンギヤSc、第2要素はキャリアCc、第3要素はリングギヤRcになる。
ここで、サンギヤScとキャリアCc間の間隔とキャリアCcとリングギヤRc間の間隔との比は、第3遊星歯車機構PG3のギヤ比をhとして、h:1に設定される。なお、共線図において、下の横線と上の横線(4th及び6thと重なる線)は夫々回転速度が「0」と「1」(入力軸11と同じ回転速度)であることを示している。
第4遊星歯車機構PG4も、サンギヤSdと、リングギヤRdと、サンギヤSd及びリングギヤRdに噛合するピニオンPdを自転及び公転自在に軸支するキャリアCdとからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される。
図3の上から1段目(最上段)に示す第4遊星歯車機構PG4の共線図を参照して、第4遊星歯車機構PG4の3つの要素Sd,Cd,Rdを、共線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に左側から夫々第4要素、第5要素及び第6要素とすると、第4要素はリングギヤRd、第5要素はキャリアCd、第6要素はサンギヤSdになる。サンギヤSdとキャリアCd間の間隔とキャリアCdとリングギヤRd間の間隔との比は、第4遊星歯車機構PG4のギヤ比をiとして、i:1に設定される。
第1遊星歯車機構PG1も、サンギヤSaと、リングギヤRaと、サンギヤSa及びリングギヤRaに噛合するピニオンPaを自転及び公転自在に軸支するキャリアCaとからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される。
図3の上から3段目に示す第1遊星歯車機構PG1の共線図を参照して、第1遊星歯車機構PG1の3つの要素Sa,Ca,Raを、共線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に左側から夫々第7要素、第8要素及び第9要素とすると、第7要素はサンギヤSa、第8要素はキャリアCa、第9要素はリングギヤRaになる。サンギヤSaとキャリアCa間の間隔とキャリアCaとリングギヤRa間の間隔との比は、第1遊星歯車機構PG1のギヤ比をjとして、j:1に設定される。
第2遊星歯車機構PG2も、サンギヤSbと、リングギヤRbと、サンギヤSb及びリングギヤRbに噛合するピニオンPbを自転及び公転自在に軸支するキャリアCbとからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される。
図3の上から4段目(最下段)に示す第2遊星歯車機構PG2の共線図を参照して、第2遊星歯車機構PG2の3つの要素Sb,Cb,Rbを、共線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に左側から夫々第10要素、第11要素及び第12要素とすると、第10要素はリングギヤRb、第11要素はキャリアCb、第12要素はサンギヤSbになる。サンギヤSbとキャリアCb間の間隔とキャリアCbとリングギヤRb間の間隔との比は、第2遊星歯車機構PG2のギヤ比をkとして、k:1に設定される。
第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)は、入力軸11に連結されている。また、第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)は、出力ギヤからなる出力部材13に連結されている。
また、第3遊星歯車機構PG3のキャリアCc(第2要素)と第4遊星歯車機構PG4のキャリアCd(第5要素)と第1遊星歯車機構PG1のリングギヤRa(第9要素)とが連結されて、第1連結体Cc−Cd−Raが構成されている。また、第3遊星歯車機構PG3のリングギヤRc(第3要素)と第2遊星歯車機構PG2のサンギヤSb(第12要素)とが連結されて、第2連結体Rc−Sbが構成されている。また、第1遊星歯車機構PG1のキャリアCa(第8要素)と第2遊星歯車機構PG2のキャリアCb(第11要素)とが連結されて、第3連結体Ca−Cbが構成されている。
また、本実施形態の自動変速機は、第1から第3の3つのクラッチC1〜C3と、第1から第3の3つのブレーキB1〜B3と、1つのツーウェイクラッチF1からなる7つの係合機構を備える。
第1クラッチC1は、油圧作動型の湿式多板クラッチであり、第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)と第3連結体Ca−Cbとを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。
第3クラッチC3は、油圧作動型の湿式多板クラッチであり、第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)と第4遊星歯車機構PG4のリングギヤRd(第4要素)とを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。
第2クラッチC2は、油圧作動型の湿式多板クラッチであり、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)と第2連結体Rc−Sbとを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。
ツーウェイクラッチF1は、第4ブレーキB4としての機能を兼ね備えるものであり、第3連結体Ca−Cbの正転(入力軸11及び出力部材13の回転方向と同一方向への回転)を許容し、逆転を阻止する逆転阻止状態と、第3連結体Ca−Cbを変速機ケース10に固定する固定状態とに切換自在に構成されている。
ツーウェイクラッチF1は、逆転阻止状態において、第3連結体Ca−Cbに正転方向に回転しようとする力が加わった場合に、この回転が許容されて開放状態となり、逆転方向に回転しようとする力が加わった場合に、この回転が阻止されて変速機ケース10に固定される固定状態となる。本実施形態においては、ツーウェイクラッチが切換機構に該当する。
第1ブレーキB1は、油圧作動型の湿式多板ブレーキであり、第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSa(第7要素)を変速機ケース10に固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在に構成されている。
第2ブレーキB2は、油圧作動型の湿式多板ブレーキであり、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)を変速機ケース10に固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在に構成されている。第3ブレーキB3は、油圧作動型の湿式多板ブレーキであり、第4遊星歯車機構PG4のリングギヤRd(第4要素)を変速機ケース10に固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在に構成されている。
各クラッチC1〜C3及び各ブレーキB1〜B3、ツーウェイクラッチF1は、図1に示すトランスミッション・コントロール・ユニット(TCU)で構成される変速制御装置ECUにより、車両の走行速度等の車両情報に基づいて、状態が切り換えられる。
変速制御装置ECUは、図示省略したCPUやメモリ等により構成された電子ユニットで構成され、車両Vの走行速度やアクセル開度、エンジンEの回転速度や出力トルク、パドルシフトレバー33の操作情報等の所定の車両情報を受信することができると共に、メモリなどの記憶装置に保持された制御プログラムをCPUで実行することにより、自動変速機3(変速機構)を制御する。
図1に示すように、本実施形態の車両Vのハンドル31にはパドルシフトレバー33が設けられており、右パドル33uを手前に引くことで手動操作によるアップシフトとなり、左パドル33dを手前に引くことで手動操作によるダウンシフトとなる。パドルシフトレバー33の操作信号は変速制御装置ECUに送信される。
なお、本発明の手動操作するための操作部としては、実施形態のパドルシフトレバー33に限らず、他の操作部、例えば、運転席と助手席の間に配置されたシフトレバーやハンドルに配置されたボタンであってもよい。
図2に示すように、入力軸11の軸線上には、駆動源ENG及びトルクコンバータTC側から、第1クラッチC1、第1遊星歯車機構PG1、第2遊星歯車機構PG2、第3遊星歯車機構PG3、第2クラッチC2、第4遊星歯車機構PG4、第3クラッチC3の順番で配置されている。
そして、第3ブレーキB3が第4遊星歯車機構PG4の径方向外方に配置され、第2ブレーキB2が第2クラッチC2の径方向外方に配置され、第1ブレーキB1は第1クラッチC1の径方向外方に配置され、ツーウェイクラッチF1は第1遊星歯車機構PG1の径方向外方に配置されている。
このように、3つのブレーキB1〜B3及びツーウェイクラッチF1を遊星歯車機構又はクラッチの径方向外方に配置することにより、ブレーキB1〜B3及びツーウェイクラッチF1を遊星歯車機構及びクラッチと共に入力軸11の軸線上に並べて配置した場合に比べて、自動変速機3の軸長の短縮化を図ることができる。なお、第3ブレーキB3を第3クラッチC3の径方向外方に配置し、第2ブレーキB2を第4遊星歯車機構PG4の径方向外方に配置してもよい。
次に、図3及び図4を参照して、実施形態の自動変速機3の各変速段を確立させる場合を説明する。
1速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態(図4のR)とし、第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を固定状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態(R)とし、第1ブレーキB1を固定状態とすることで、第3連結体Ca−Cb及び第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSa(第7要素)の逆転が阻止され、第3連結体Ca−Cb及び第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSa(第7要素)の回転速度が「0」になる。
これにより、第1遊星歯車機構PG1の第7から第9の3つの要素Sa,Ca,Raが相対回転不能なロック状態となり、第1遊星歯車機構PG1のリングギヤRa(第9要素)を含む第1連結体Cc−Cd−Raの回転速度も「0」になる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「1st」となり、1速段が確立される。
なお、1速段を確立させるためには第2ブレーキB2を固定状態とする必要はないが、1速段から後述する2速段へスムーズに変速できるように1速段で固定状態とさせている。また、1速段でエンジンブレーキを効かせる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態(R)から固定状態(L)に切り換えればよい。
2速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態(R)とし、第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を固定状態とし、第2クラッチC2を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。また、第1ブレーキB1を固定状態とすることで、第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSa(第7要素)の回転速度が「0」になる。また、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度が「0」になる。
また、第2クラッチC2を連結状態とするで、第2連結体Rc−Sbの回転速度が、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度と同一速度の「0」になる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「2nd」となり、2速段が確立される。
3速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を固定状態とし、第3クラッチC3を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。また、第1ブレーキB1を固定状態とすることで、第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSa(第7要素)の回転速度が「0」になる。また、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度が「0」になる。
また、第3クラッチC3を連結状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が、入力軸11に連結された第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」となる。第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度が「0」、リングギヤRd(第4要素)の回転速度が「1」となるため、キャリアCd(第5要素)の回転速度、即ち第1連結体Cc−Cd−Raの回転速度は、i/(i+1)となる。
そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「3rd」となり、3速段が確立される。
4速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第1ブレーキB1を固定状態とし、第2クラッチC2及び第3クラッチC3を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。また、第1ブレーキB1を固定状態とすることで、第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSa(第7要素)の回転速度が「0」になる。
また、第2クラッチC2を連結状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)と第2連結体Rc−Sbとが同一速度で回転する。これにより、第3遊星歯車機構PG3と第4遊星歯車機構PG4との間では、キャリアCc(第2要素)とキャリアCd(第5要素)とが連結され、リングギヤRc(第3要素)とサンギヤSd(第6要素)とが連結されることとなり、第2クラッチC2を連結状態とする4速段においては、第3遊星歯車機構PG3と第4遊星歯車機構PG4とで4つの要素からなる1つの共線図を描くことができる。
そして、第3クラッチC3を連結状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が、第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」となり、第3遊星歯車機構PG3と第4遊星歯車機構PG4とで構成される4つの要素のうちの2つの要素の回転速度が同一速度の「1」となる。
従って、第3遊星歯車機構PG3及び第4遊星歯車機構PG4の各要素が相対回転不能なロック状態となり、第3遊星歯車機構PG3及び第4遊星歯車機構PG4の全ての要素の回転速度が「1」となる。そして、第3連結体Ca−Cbの回転速度がj/(j+1)となり、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「4th」となり、4速段が確立される。
5速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第1ブレーキB1を固定状態とし、第1クラッチC1及び第3クラッチC3を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。また、第1ブレーキB1を固定状態とすることで、第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSa(第7要素)の回転速度が「0」になる。
また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの回転速度が第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」になる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「5th」となり、5速段が確立される。
なお、5速段を確立させるためには第3クラッチC3を連結状態とする必要はない。しかしながら、4速段及び後述する6速段では第3クラッチC3を連結状態とする必要があるため、5速段から4速段へのダウンシフト、及び5速段から後述する6速段へのアップシフトをスムーズに行えるように5速段でも連結状態とさせている。
6速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第1から第3の3つのクラッチC1〜C3を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。
また、第2クラッチC2及び第3クラッチC3を連結状態とすることで、4速段で説明したように、第3遊星歯車機構PG3と第4遊星歯車機構PG4の各要素が相対回転不能な状態となり、第2連結体Rc−Sbの回転速度が「1」となる。また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの回転速度が「1」となる。
従って、第2遊星歯車機構PG2は、キャリアCb(第11要素)とサンギヤSb(第12要素)とが同一速度の「1」となり、各要素が相対回転不能なロック状態となる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「6th」の「1」となり、6速段が確立される。
7速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第2ブレーキB2を固定状態とし、第1クラッチC1及び第3クラッチC3を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。
また、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度が「0」になる。また、第3クラッチC3を連結状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が、第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」となり、第4遊星歯車機構PG4のキャリアCd(第5要素)を含む第1連結体Cc−Cd−Raの回転速度がi/(i+1)となる。
また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの回転速度が、入力軸11に連結された第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」になる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「7th」となり、7速段が確立される。
8速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第2ブレーキB2を固定状態とし、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。
また、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度が「0」になる。また、第2クラッチC2を連結状態とすることで、第2連結体Rc−Sbの回転速度が第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度と同一速度の「0」になる。
また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの回転速度が第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」になる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「8th」となり、8速段が確立される。
9速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第2ブレーキB2及び第3ブレーキB3を固定状態とし、第1クラッチC1を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。
また、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度が「0」になる。また、第3ブレーキB3を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度も「0」となる。このため、第4遊星歯車機構PG4の各要素Sd,Cd,Rdは相対回転不能なロック状態となり、第4遊星歯車機構PG4のキャリアCd(第5要素)を含む第1連結体Cc−Cd−Raの回転速度も「0」になる。
また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの回転速度は第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」となる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「9th」となり、9速段が確立される。
10速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第3ブレーキB3を固定状態とし、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。
また、第2クラッチC2を連結状態とすることで、第2連結体Rc−Sbと第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)とが同一速度で回転する。また、第3ブレーキB3を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が「0」になる。また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの回転速度が第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」となる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRd(第10要素)の回転速度が図3に示す「10th」となり、10速段が確立される。
後進段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を固定状態(図4のL)とし、第2ブレーキB2を固定状態とし、第3クラッチC3を連結状態とする。第2ブレーキB2を固定状態とし、第3クラッチC3を連結状態とすることで、第1連結体Cc−Cd−Raの回転速度がi/(i+1)となる。また、ツーウェイクラッチF1を固定状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの回転速度が「0」になる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す逆転の「Rvs」となり、後進段が確立される。
なお、図3中の破線で示す速度線は、4つの遊星歯車機構PG1〜PG4のうち動力伝達する遊星歯車機構に追従して他の遊星歯車機構の各要素が回転(空回り)することを表している。
図4は、上述した各変速段におけるクラッチC1〜C3、ブレーキB1〜B3、ツーウェイクラッチF1の状態を纏めて表示した図であり、第1から第3の3つのクラッチC1〜C3、第1から第3の3つのブレーキB1〜B3の列の「○」は連結状態又は固定状態を示し、空欄は開放状態を示している。また、ツーウェイクラッチF1の列の「R」は逆転阻止状態を示し、「L」は固定状態を示している。
また、下線を付した「R」及び「L」はツーウェイクラッチF1の働きで第3連結体Ca−Cbの回転速度が「0」となることを示している。また、「R/L」は、通常時は逆転阻止状態の「R」であるが、エンジンブレーキを効かせる場合には固定状態の「L」に切り換えることを示している。
また、図4には、第3遊星歯車機構PG3のギヤ比hを2.734、第4遊星歯車機構PG4のギヤ比iを1.614、第1遊星歯車機構PG1のギヤ比jを2.681、第2遊星歯車機構PG2のギヤ比kを1.914とした場合における各変速段の変速比(入力軸11の回転速度/出力部材13の回転速度)、及び公比(各変速段間の変速比の比。所定の変速段の変速比を所定の変速段よりも1段高速側の変速段の変速比で割った値。)も示しており、これによれば、公比を適切に設定できることが分かる。
次に、図5から図8を参照して、ツーウェイクラッチF1について詳しく説明する。ツーウェイクラッチF1は、第3連結体Ca−Cbを変速機ケース10に固定する固定状態と、第3連結体Ca−Cbの正転を許容し逆転を阻止する逆転阻止状態とに切換自在に構成されている。
図5及び図6に断面で示すように、ツーウェイクラッチF1は、変速機ケース10に固定された固定プレートTW11と、回転プレートTW12とを備える。図7に示すように、固定プレートTW11は、環状(ドーナツ状)に形成されている。また、図7では省略しているが、回転プレートTW12も固定プレートTW11と同様に環状(ドーナツ状)に形成されており、固定プレートTW11と回転プレートTW12とは、同心に配置されている。
図5に示すように、固定プレートTW11における回転プレートTW12と対向する対向面TW11aには、固定プレートTW11の周方向一方側(回転プレートTW12が正転する方向)の端部を軸に周方向他方側(回転プレートTW12が逆転する方向)の端TW13aが揺動する板状の正転阻止側揺動部TW13と、固定プレートTW11の周方向他方側(逆転方向)の端部を軸に周方向一方側(正転方向)の端TW14aが揺動する板状の逆転阻止側揺動部TW14とが設けられている。
また、固定プレートTW11の対向面TW11aには、正転阻止側揺動部TW13と逆転阻止側揺動部TW14とを夫々収納可能に凹んだ収納部TW15,TW16が設けられている。収容部TW15,TW16の底面には、対応する揺動部TW13,TW14の揺動する端TW13a,TW14aを収容部TW15,TW16から突出させるように、各揺動部TW13,TW14を付勢するバネからなる付勢部材TW17a,TW17bが設けられている。
回転プレートTW12における固定プレートTW11と対向する対向面TW12aには、揺動部TW13,TW14に対応する位置に穴部TW18,TW19が設けられている。正転阻止側揺動部TW13に対応する位置に設けられた第1穴部TW18には、その回転プレートTW12の周方向他方側(逆転方向側)に位置させて、正転阻止側揺動部TW13の揺動する端TW13aと係合可能な段形状からなる第1係合部TW18aが設けられている。
逆転阻止側揺動部TW14に対応する位置に設けられた第2穴部TW19には、その回転プレートTW12の周方向一方側(正転方向側)に位置させて、逆転阻止側揺動部TW14の揺動する端TW14aと係合可能な段形状からなる第2係合部TW19aが設けられている。
図5及び図7に示すように、正転阻止側揺動部TW13の端TW13aと第1係合部TW18aとが係合可能な状態であり、且つ、逆転阻止側揺動部TW14の端TW14aと第2係合部TW19aとが係合可能な状態であるときには、回転プレートTW12が正転逆転共に阻止される。従って、各端TW13a,TW14aと、それに対応する係合部TW18a,TW19aとが、互いに係合する状態が、他の実施形態のツーウェイクラッチF1における固定状態となる。
固定プレートTW11と回転プレートTW12との間には、切換プレートTW20が挟まれている。図7に示すように、切換プレートTW20も環状(ドーナツ状)に形成されている。切換プレートTW20には、揺動部TW13,TW14に対応する位置に切欠孔TW20a,TW20bが設けられている。
切換プレートTW20の外縁には、径方向外方に突出する突部TW20cが設けられている。図8に示すように、切換プレートTW20は固定プレートTW11に対して揺動自在とされている。
切換プレートTW20を図7に示す固定状態から図8に示す状態に揺動させたとき、図6に示すように、正転阻止側揺動部TW13に対応する第1切欠孔TW20aは正転阻止側揺動部TW13を超えて、正転阻止側揺動部TW13は、切換プレートTW20に押されて、付勢部材TW17aの付勢力に抗し、収納部TW15内に収納される。これにより、正転阻止側揺動部TW13の端TW13aと第1係合部TW18aとの係合が阻止される。従って、回転プレートTW12の正転側の回転が許容される。
また、図8に示すように、逆転阻止側揺動部TW14に対応する第2切欠孔TW20bは、切換プレートTW20を図7に示す固定状態から図8に示す状態に揺動させたときでも、逆転阻止側揺動部TW14が収納部TW16に収容させることなく端TW14aが第2係合部TW19aと係合できるように構成されている。
これらのことから図6及び図8に示す状態は、本実施形態のツーウェイクラッチF1における逆転阻止状態となる。
次に、図9及び図10を参照して、本実施形態の変速制御装置ECUの作動を説明する。図9は、本実施形態の変速制御装置ECUの作動を示すフローチャートである。まず、STEP1で受信したパドルシフトレバー33の手動操作情報に基き、運転者の手動操作によるダウンシフトであるか否かを確認する。
ダウンシフトである場合には、STEP2に進み、手動操作情報を含む所定の車両情報に基いて目標変速段を設定する(目標工程)。STEP1でダウンシフトでない場合には、STEP3に進み、変速の予約が変速制御装置ECUが備える記憶装置に記憶されているか否かを確認する。STEP3で変速の予約が記憶されていない場合には、今回の処理を終了する。STEP3で変速の予約が記憶されている場合には、STEP7に進む。
STEP2で、手動操作情報を含む所定の車両情報に基いて目標変速段を設定した後は、STEP4に進み、手動操作に基づき変速制御装置ECUで選択された目標変速段が1つ以上の変速段を飛ばして変速する必要がある飛び段変速が必要な変速段であるか否かを確認する。飛び段変速ではなく1段の変速である場合には、STEP6に進み、1段の変速を次の変速として実行できるように予約して、変速制御装置ECUが備える記憶装置に記憶させる。
なお、STEP4では、既に前回の手動操作によって1段ずつの変速予約が入っており、今回の手動操作による変速は1段ずつの変速であるものの、前回の予約と合わせた結果として飛び段変速となる場合も飛び段変速として認識するものとする。換言すれば、複数の予約が合わさることによって1段ずつの変速だった予約が、全体として、1段以上の変速段を飛び越して変速できるような場合も飛び段変速として認識するものとする。
STEP4で飛び段変速である場合には、STEP5に進み、1つの係合機構を開放し新たな1つの係合機構を係合させることで飛び段変速することができる変速、所謂直接変速が可能であるか否かを確認する。例えば、現在確立されている変速段の係合されている3つの係合機構のうち2つの係合機構を開放して、新たな2つの係合機構を係合させなければならない変速は、直接的な変速ができず、直接変速ではない。この直接変速できない変速段が目標変速段として設定されている状態を直接変速不能状態と定義する。
本実施形態では、STEP4及びSTEP5の処理が本発明の確認工程に該当する。
STEP5で直接変速が可能である場合には、STEP6で飛び段変速の予約を入れる。
そして、STEP7で現在、変速中であるか否かを確認する。STEP7で変速中である場合には、予約された変速を実行することができないため、今回の処理を終了する。STEP7で変速中ではないことを確認すると、STEP8に進み、予約していた変速を実行させて、今回の処理を終了する。
STEP5で直接変速できない場合には、STEP9に分岐し、飛び越す予定の変速段のうち1つの係合機構の切換で変速可能な変速段を中継変速段として設定すると共に、STEP6に進んで、設定された中継変速段と共に、直接変速することができない目標変速段を最終的な変速完了予定の変速段として予約する。
ここで、直接変速可能な中継変速段の候補が複数存在し、その中で飛び段変速できる中継変速段が存在する場合には、飛び段変速可能な変速段を中継変速段として設定することが好ましい。飛び段変速可能な変速段を中継変速段として設定すれば、中継変速段を目標変速段の変速比により近い変速段に設定することができるため、1段ずつ変速していく場合と比較して、運転者の変速要求にできるだけ迅速に沿った変速段を設定することができる。
なお、中継変速段は、1段変速で変速可能な変速段を設定し、中継変速段から最終的な目標変速段へ1度の変速で変速可能な直接変速ができる変速段を中継変速段として設定することもできる。このように変速すれば、中継変速段から最終的な目標変速段へ飛び段変速するため、1段ずつ変速する場合と比較して、最終的な目標変速段へ迅速に変速させることができる。
そして、STEP7に進み、現在変速中であるか否かを確認して、変速中でなければ、STEP8に進み、中継変速段への変速を実行して、中継変速段への変速が完了すると、最終的な目標変速段への変速を実行して、今回の処理を終了する。
本実施形態では、STEP9からSTEP11までの処理、及びSTEP8の処理が、本発明の変速工程に該当する。
変速制御装置ECUは、所定の制御周期(例えば10ms)で図9の処理を繰り返し実行する。
図10は、10速段で走行中に運転者のパドルシフトレバー33の手動操作によって、複数回ダウンシフトしていく状態を示すタイミング図である。横軸は時間軸であり、上から順に「パドルシフトレバー33の操作スイッチのオン・オフ情報」、「実線で示す現在の目標変速段、及び一点鎖線で示す予約された変速段」、「運転者に報知される変速段」、「エンジンEの回転数」、「現在の変速段」の変化を示している。なお、「現在の変速段」の「10−8」、「8−6」、「6−5」は夫々最初の数字の変速段から後の数字の変速段へ変速中であることを示している。
まず時刻t1でダウンシフト要求を受信すると、10速段から9速段を飛ばして8速段まで変速させる。これは、10速段から9速段へのダウンシフトは変速比の変更幅が小さく、運転者が減速感を得られず、または十分な加速度を得られないためである。
時刻t2に更なるダウンシフト要求を受信すると、現状では8速段への変速が完了していない変速途中の状態のため、7速段への1段のダウンシフトを予約という形で記憶しておく。そして、時刻t3で8速段への変速途中の状態で、2回目のダウンシフト要求を受信すると、予約変速段を7速段から6速段に変更する。これにより、8速段から6速段への飛び段変速が予約されたこととなる。そして、時刻t4で8速段への変速途中の状態で、3回目のダウンシフト要求を受信すると、予約変速段を5速段に変更する。
ここで、図4から明らかなように、8速段から5速段への変速は、各変速段を確立する際に締結される3つの係合機構のうちの2つを切り換える必要がある。このため、8速段から5速段へは直接変速することができない。従って、一時的に7速段又は6速段に変速してから5速段へ変速させる。シフトレバー操作から運転者は変速段を大きく下げたいという意図が感じられるため、ここでは6速段へ飛び段変速してから5速段へ変速することが好ましい。
時刻t5で8速段への変速が完了すると、変速制御装置ECUは予約されていた5速段へ変速すべく直ちに8速段から中継点としての6速段への変速を実行する。そして、時刻t6で6速段への変速が完了すると6速段から5速段への変速を実行する。時刻t7で5速段への変速が完了する。
なお、図10では、時刻t4のときに、6速段を中継変速段として設定し、最終的な目標変速段を5速段として予約している。しかしながら、本実施形態の変速制御装置ECUの作動はこれに限らず、例えば、7速段を中継変速段として設定し、最終的な目標変速段を5速段として予約して、7速段から5速段へ飛び段変速するようにしてもよい。これによっても、飛び段変速を介在させることによって迅速に目標変速段までの変速を完了させることができるという本発明の作用効果を奏することができる。
本実施形態の変速制御装置ECU及び変速制御方法によれば、予約変速を可能とすると共に、2つの係合機構の切り換えを要するために直接変速できない変速段であっても、中継する変速段を介して変速することができる。このため、運転者の意図に沿った変速を行うことができ、運転性の向上を図ることができる。
図11は、他の実施形態の変速制御装置ECUの作動を示すフローチャートである。STEP21からSTEP28までは、図9のSTEP1からSTEP8と同一である。STEP25で直接変速可能な変速段でない場合には、STEP29に分岐し、飛び越す予定の変速段のうち1つの係合機構の切換で変速可能な変速段を新たな目標変速段として変更して、STEP26に進み変更された新たな目標変速段への変速を予約する。そして、STEP27で現在変速中であるか否かを確認して、変速中でない場合にはSTEP28に進み、予約された目標変速段への変速を実行して、今回の処理を終了する。変速制御装置ECUは、所定の制御周期(例えば10ms)で図11の処理を繰り返し実行する。
図11の他の実施形態においては、STEP22の処理が本発明の目標工程に該当する。また、STEP24及びSTEP25の処理が本発明の確認工程に該当する。そして、STEP29の処理が本発明の変更工程に該当する。
図12は、図11の変速制御装置ECUの作動を示すタイミング図である。図12も、図10と同様に、10速段で走行中に運転者のシフトレバー操作によって、ダウンシフトする状態を示すタイミング図である。横軸は時間軸であり、上から順に「パドルシフトレバー33の操作スイッチのオン・オフ情報」、「実線で示す現在の目標変速段、及び一点鎖線で示す予約された変速段」、「運転者に報知される変速段」、「エンジンEの回転数」、「現在の変速段」の変化を示している。なお、「現在の変速段」の「10−8」、「8−6」、「6−4」は夫々最初の数字の変速段から後の数字の変速段へ変速中であることを示している。また、「運転者に報知される変速段」における「斜線」部分は、運転者のパドルシフトレバー33の手動操作が受け付けられず、シフトポジション表示部の表示を点滅させるなどして、運転者に手動操作が受け付けられていないことを報知する状態を示している。例えば、左の「斜線」部分においてはD6の表示を点滅させたり、右の「斜線」部分ではD4の表示を点滅させたりすることで運転者に手動操作が受け付けられていないこと報知することができる。
まず図12の時刻t1でダウンシフト要求を受信すると、図10と同様に、10速段から9速段を飛ばして8速段まで変速させる。
時刻t2に更なるダウンシフト要求を受信すると、現状では8速段への変速が完了していない変速途中の状態のため、7速段へのダウンシフトを予約という形で記憶しておく。そして、時刻t3で8速段への変速途中の状態で、2回目のダウンシフト要求を受信すると、予約変速段を7速段から6速段に変更して、8速段から6速段への飛び段変速を予約する。そして、時刻t4で8速段への変速途中の状態で、3回目のダウンシフト要求を受信すると、ダウンシフトを予約することができない旨を運転者にシフトポジションランプ点滅などによって報知すると共に、ダウンシフト要求を破棄する。
これは、図4から明らかなように、8速段から5速段への変速は、各変速段を確立する際に締結される3つの係合機構のうちの2つを切り換える必要がある。このため、8速段から5速段へは直接変速することができない。従って、5速段へのダウンシフト要求は受け入れずに、直接変速可能な変速段に限り変速予約できるようにしている。
時刻t5で8速段への変速が完了すると、予約されていた8速段から6速段への飛び段変速が実行される。このときから新たな予約が受け付けられる状態となる。そして、時刻t6で、6速段への飛び段変速中における1回目のダウンシフト要求を受信すると、現状では6速段への飛び段変速が完了していない変速途中の状態のため、5速段へのダウンシフトを予約という形で記憶しておく。そして、時刻t7で、6速段の飛び段変速中における2回目のダウンシフト要求を受信すると、予約変速段を5速段から4速段に変更して、6速段から4速段への飛び段変速を予約する。そして、時刻t8で、8速段から6速段への飛び段変速中における3回目のダウンシフト要求を受信するとダウンシフトを予約することができない旨を運転者にシフトポジションランプの点滅等によって、報知すると共に、ダウンシフト要求を破棄する。
これは、図4から明らかなように、6速段から3速段への変速は、各変速段を確立する際に締結される3つの係合機構のうちの2つを切り換える必要がある。このため、6速段から4速段へは直接変速することができない。従って、4速段へのダウンシフト要求は受け入れずに、直接変速可能な変速段に限り変速予約できるようにしている。
時刻t9で6速段への変速が完了すると、予約されていた6速段から4速段への飛び段変速が実行される。このときから新たな予約が受け付けられる状態となる。そして、時刻t10に4速段への飛び段変速が完了する。
図11及び図12に示した他の実施形態の変速制御装置ECUによれば、運転者の変速要求に迅速に対応することができると共に、変速完了後に新たな変速予約を受け付けることができる。このため、現状の変速操作の変更に迅速に対応することができ、運転性の向上を図ることができる。
なお、上述した実施形態の自動変速機3においては、何れか1つの変速段(例えば、10速段)を省略して前進9速段の変速を行うように構成してもよい。
また、上述した実施形態では、シフトポジションの切換えをパドルシフトレバー33の手動操作で行うものを説明した。しかしながら、シフトポジションの切換え方法については、これに限らず、例えば、ボタンの押圧などによってシフトポジションを切り換えるように構成されていてもよい。この場合、例えば、ボタンの押圧信号から選択されたシフトポジションを判断するように構成することもできる。
また、本実施形態においては、ツーウェイクラッチF1を用いたものを説明したが、ツーウェイクラッチF1に代えて、湿式多板ブレーキ及びこのブレーキに併設されたワンウェイクラッチを設けてもよい。この場合、ワンウェイクラッチは第3連結体Ca−Cbの正転を許容し逆転を阻止するように構成すると共に、湿式多板ブレーキは、後進段及び1速段におけるエンジンブレーキを掛けたい場合にのみ係合させればよい。
また、本実施形態においては、各変速段を3つの係合機構を係合させることにより確立することができる変速機構(自動変速機3)を用いて説明したが、本発明の変速機構はこれに限らない。例えば、各変速段を2つの係合機構を係合させることにより確立することができる変速機構や各変速段を4つ以上の係合機構を係合させることにより確立することができる変速機構であっても本発明を適用することができる。
1 クランクシャフト
2 トルクコンバータ
3 自動変速機(変速機構)
4 フロントデファレンシャルギヤ
10 変速機ケース(筐体)
11 入力軸(入力部材)
13 出力部材
E エンジン(内燃機関、駆動源)
PT 動力伝達装置
WFL,WFR 前輪
WRL,WRR 後輪
ECU 変速制御装置
PG1 第1遊星歯車機構
Sa サンギヤ (第7要素)
Ca キャリア (第8要素)
Ra リングギヤ (第9要素)
Pa ピニオン
PG2 第2遊星歯車機構
Sb サンギヤ (第12要素)
Cb キャリア (第11要素)
Rb リングギヤ (第10要素)
Pb ピニオン
PG3 第3遊星歯車機構
Sc サンギヤ (第1要素)
Cc キャリア (第2要素)
Rc リングギヤ (第3要素)
Pc ピニオン
PG4 第4遊星歯車機構
Sd サンギヤ (第6要素)
Cd キャリア (第5要素)
Rd リングギヤ (第4要素)
Pd ピニオン
C1 第1クラッチ
C2 第2クラッチ
C3 第3クラッチ
B1 第1ブレーキ
B2 第2ブレーキ
B3 第3ブレーキ
F1 ツーウェイクラッチ(切換機構)
V 車両
21 アイドルギヤ
23 アイドル軸
25 ファイナルドライブギヤ
27 ファイナルドリブンギヤ
31 ハンドル
33 パドルシフトレバー
33u 右パドル
33d 左パドル

Claims (16)

  1. 駆動源から出力される回転速度を手動操作で複数の変速段に変速可能な変速機構を制御する変速制御装置であって、
    前記変速機構は、複数の係合機構を備え、且つ複数の変速段のうち何れか1つの段を確立するために複数の係合機構を係合させるものであり、
    前記変速制御装置は、前記手動操作に基いて目標変速段を設定し、設定された前記目標変速段へ変速するものであり、
    前記目標変速段への変速が、1つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要がある場合には、飛び越す変速段を経由して切り換えられる係合機構が1つずつ切り換わるように前記目標変速段まで変速することを特徴とする変速制御装置。
  2. 請求項1記載の変速制御装置であって、
    前記目標変速段への変速が、2つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要があって、且つ飛び越す変速段に飛び段変速可能である変速段が存在する場合には、飛び段変速可能な飛び越す変速段を経由して、且つ切り換えられる係合機構が1つずつ切り換わるように前記目標変速段まで変速することを特徴とする変速制御装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の変速制御装置であって、
    前記目標変速段への変速が、2つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要があって、且つ飛び越す変速段に前記目標変速段へ飛び段変速可能である変速段が存在する場合には、前記目標変速段へ飛び段変速可能な飛び越す変速段を経由して、且つ切り換えられる係合機構が1つずつ切り換わるように、前記飛び越す変速段に変速が完了した後、前記飛び越す変速段から飛び段変速で前記目標変速段まで変速することを特徴とする変速制御装置。
  4. 請求項1から請求項3の何れか1項に記載の変速制御装置であって、
    前記変速機構は、複数の前記変速段のうち何れか1つの段を確立するために3つ以上の係合機構を係合させるものであることを特徴とする変速制御装置。
  5. 請求項1から請求項4の何れか1項に記載の変速制御装置と、
    前記駆動源と、
    複数の前記係合機構を有する前記変速機構と、
    を備えることを特徴とする車両。
  6. 駆動源から出力される回転速度を手動操作で複数の変速段に変速可能な変速機構を制御する変速制御装置であって、
    前記変速機構は、複数の係合機構を備え、且つ複数の変速段のうち何れか1段を確立するために複数の係合機構を係合させるものであり、
    前記変速制御装置は、前記手動操作に基いて目標変速段を設定し、設定された前記目標変速段へ変速するものであり、
    前記目標変速段への変速が、1つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要がある場合には、前記目標変速段を、飛び越える予定の変速段のうち切り換えられる係合機構が1つである変速段に変更することを特徴とする変速制御装置。
  7. 請求項6記載の変速制御装置であって、
    前記目標変速段への変速が、2つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要があって、且つ飛び越す変速段に飛び段変速可能である変速段が存在する場合には、前記目標変速段を、飛び段変速可能な飛び越す変速段に変更することを特徴とする変速制御装置。
  8. 請求項6または請求項7に記載の変速制御装置であって、
    前記変速機構は、複数の前記変速段のうち何れか1つの段を確立するために3つ以上の係合機構を係合させるものであることを特徴とする変速制御装置。
  9. 請求項6から請求項8の何れか1項にに記載の変速制御装置と、
    前記駆動源と、
    複数の前記係合機構を有する前記変速機構と、
    を備えることを特徴とする車両。
  10. 駆動源から出力される回転速度を手動操作で複数の変速段に変速可能な変速機構を制御する変速制御方法であって、
    前記変速機構は、複数の係合機構を備え、且つ複数の変速段のうち何れか1段を確立するために複数の係合機構を係合させるものであり、
    前記変速制御方法は、
    前記手動操作に基いて目標変速段を設定する目標工程と、
    前記目標変速段への変速が、1つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要がある直接変速不能状態であるか否かを確認する確認工程と、
    前記直接変速不能状態である場合には、飛び越す変速段を経由して切り換えられる係合機構が1つずつ切り換わるように前記目標変速段まで変速する変速工程と、
    を備えることを特徴とする変速制御方法。
  11. 請求項10記載の変速制御方法であって、
    前記確認工程は、前記目標変速段への変速が、2つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要があって、且つ飛び越す変速段に飛び段変速可能である変速段が存在する直接変速不能状態であるか否かを確認するものであり、
    前記変速工程は、前記直接変速不能状態である場合には、飛び段変速可能な飛び越す変速段を経由して、且つ切り換えられる係合機構が1つずつ切り換わるように前記目標変速段まで変速することを特徴とする変速制御方法。
  12. 請求項10記載の変速制御方法であって、
    前記確認工程は、前記目標変速段への変速が、2つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要があって、且つ飛び越す変速段に前記目標変速段へ飛び段変速可能である変速段が存在する直接変速不能状態であるか否かを確認するものであり、
    前記変速工程は、前記直接変速不能状態である場合には、前記目標変速段へ飛び段変速可能な飛び越す変速段を経由して、且つ切り換えられる係合機構が1つずつ切り換わるように前記目標変速段まで変速することを特徴とする変速制御方法。
  13. 請求項10から請求項12の何れか1項に記載の変速制御方法であって、
    前記変速機構は、複数の前記変速段のうち何れか1つの段を確立するために3つ以上の係合機構を係合させるものであることを特徴とする変速制御方法。
  14. 駆動源から出力される回転速度を手動操作で複数の変速段に変速可能な変速機構を制御する変速制御方法であって、
    前記変速機構は、複数の係合機構を備え、且つ複数の変速段のうち何れか1段を確立するために複数の係合機構を係合させるものであり、
    前記変速制御方法は、
    前記手動操作に基いて目標変速段を設定する目標工程と、
    前記目標変速段への変速が、1つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうちの2つ以上の前記係合機構を切り換える必要がある直接変速不能状態であるか否かを確認する確認工程と、
    前記直接変速不能状態である場合には、目標変速段を飛び越える予定の変速段のうち切り換えられる係合機構が1つである変速段に変更する変更工程と、
    を備えることを特徴とする変速制御方法。
  15. 請求項14に記載の変速制御方法であって、
    前記確認工程は、前記目標変速段への変速が、2つ以上の変速段を飛び越した変速であり、且つ現在係合させている複数の前記係合機構のうち少なくとも2つの前記係合機構を切り換える必要があって、且つ飛び越す変速段に飛び段変速可能である変速段が存在する直接変速不能状態であるか否かを確認するものであり、
    前記変更工程は、前記直接変速不能状態である場合には、目標変速段を、飛び越す変速段であって且つ飛び段変速可能である変速段に変更することを特徴とする変速制御方法。
  16. 請求項14または請求項15に記載の変速制御方法であって、
    前記変速機構は、複数の前記変速段のうち何れか1つの段を確立するために3つ以上の係合機構を係合させるものであることを特徴とする変速制御方法。
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