JP2021134900A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】準備処理中のシフトレンジの切り替えに対応可能な自動変速機の制御装置を提供すること。【解決手段】ツーウェイクラッチがワンウェイ状態でシフトレンジが後進レンジに切り替えられた場合、入力軸等を停止させる準備処理においてロック状態に切り替えてから後進レンジに対応する係合機構の係合を開始する。制御手段は、シフトレンジが、準備処理の途中で、後進レンジから前進レンジに切り替えられた場合、準備処理の進行度合いに応じた異なる手順で係合制御を行って所定の前進変速段を確立させる。【選択図】図７

Description

本発明は自動変速機の制御装置に関する。

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が確立される自動変速機が知られている。係合機構としては、油圧式係合機構の他、機械式係合機構の採用も提案されており、特に、双方向の回転規制を行う状態に切り替え可能なクラッチ（ツーウェイクラッチ）をブレーキとして用いた構成も提案されている。

ブレーキとしてツーウェイクラッチを用いた場合、ツーウェイクラッチに接続される回転要素を、一方向の回転のみ規制する状態（逆方向の回転は許容される）と、双方向の回転を規制する状態とに切り替え可能である。双方向の回転を規制する状態に切り替える際には、ツーウェイクラッチに接続される回転要素がケーシングに固定された状態となることから、この回転要素が回転しているときに切り替えると異音や振動の発生やツーウェイクラッチの破損の要因となる。そこで、この回転要素の回転を停止させる準備処理を行った上で、切り替えを行うことが提案されている（特許文献１）。

特許第６１１６５１１号公報

しかし、準備処理中にシフトレンジが切り替えられる場合がある。この切り替えには即座に対応できることが望ましいが、異音や振動が発生する場合がある。

本発明の目的は、準備処理中のシフトレンジの切り替えに対応可能な自動変速機の制御装置を提供することにある。

本発明によれば、
自動変速機の制御装置であって、
前記自動変速機は、
トルクコンバータを介して駆動源から駆動力が入力される入力軸と、
出力部材と、
前記入力軸に入力された駆動力を前記出力部材に伝達する複数の遊星歯車機構と、
前記複数の遊星歯車機構における駆動力の伝達経路を切り替えて複数の変速段を確立可能な複数の係合機構と、を含み、
前記複数の係合機構のうちの一つは、ブレーキとして機能する機械式係合機構であり、
前記機械式係合機構は、所定の回転要素の第一の方向の回転のみ許容する第一の状態と、前記所定の回転要素の前記第一の方向及び前記第一の方向とは逆の第二の方向の双方向の回転を規制する第二の状態とに切り替え可能であり、
前記機械式係合機構は、後進レンジにおいて前記第二の状態とされ、
前記制御装置は、
前記複数の係合機構の係合及び解放を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、
前記機械式係合機構が前記第一の状態でシフトレンジが前記後進レンジに切り替えられた場合、準備処理を実行してから前記後進レンジに対応する係合機構の係合を開始し、
前記準備処理は、
前記所定の回転要素を前記入力軸と連結してその回転を停止させる係合組合せを経由させてから前記機械式係合機構を前記第一の状態から前記第二の状態に切り替える処理であり、
前記制御手段は、
前記シフトレンジが、前記準備処理の途中で、前記後進レンジから前進レンジに切り替えられた場合、前記準備処理の進行度合いに応じた異なる手順で前記複数の係合機構を制御することにより、所定の前進変速段を確立させる、
ことを特徴とする制御装置が提供される。

本発明によれば、準備処理中のシフトレンジの切り替えに対応可能な自動変速機の制御装置を提供することができる。

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。 （Ａ）は図１の自動変速機の制御装置の例を示すブロック図、（Ｂ）は油圧センサの配設例を示す図。 後進レンジ選択時の処理の概要説明図。 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。 インギヤ制御Ａの説明図。 インギヤ制御Ｂの説明図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

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、出力軸（カウンタ軸）１３と、を備える。

入力軸１０には、内燃機関ＥＧ（単にＥＧと呼ぶ場合がある）からの駆動力が入力され、該駆動力により入力軸１０は回転する。入力軸１０と内燃機関ＥＧとの間には発進デバイスが設けられている。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が、本実施形態では、トルクコンバータＴＣを設けている。したがって、内燃機関ＥＧの駆動力はトルクコンバータＴＣを介して入力軸１０に入力される。

出力部材１１は、入力軸１０と同心のギヤを備え、出力軸１３はこのギヤに噛み合うギヤを備える。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軸１３に伝達される。出力軸１３の回転（駆動力）は、例えば、不図示の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。遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４によって、入力軸１０から出力部材１１に駆動力を伝達する。遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４は、駆動力の伝達経路を複数経路形成可能である。そして、係合機構Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３及びＦ１によって遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４における駆動力の伝達経路を切り替えて複数の変速段を確立する。

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（合計で１２個）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、クラッチ又はブレーキとして機能する。クラッチは、自動変速機１が備える回転要素間の断続を行う。ブレーキは、自動変速機１が備える回転要素と、ケーシング１２との間の断続を行う。自動変速機１が備える回転要素とは、入力軸１０、遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４のサンギヤ、リングギヤ、キャリアを含む。

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。したがって、係合機構Ｃ１〜Ｃ３をクラッチＣ１〜Ｃ３と呼び、係合機構Ｂ１〜Ｂ３及びＦ１をブレーキＢ１〜Ｂ３及びＦ１と呼ぶ場合がある。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への駆動力の伝達経路が切り替えられ、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、いずれも油圧式摩擦係合機構を想定している。油圧式摩擦係合機構としては、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（ここでは互いに連結されているキャリアＣｒ１及びＣｒ２）とケーシング１２との間に設けられている。係合機構Ｆ１は、所定の回転要素（キャリアＣｒ１及びＣｒ２）の一方向の回転のみ規制し逆方向の回転を許容する一方向回転許容状態（ＯＷＣと呼ぶ場合がある）と、その双方向の回転を規制する回転阻止状態（ＬＯＣＫと呼ぶ場合がある）と、に切り替え可能である。

一方向回転許容状態とは、いわゆるワンウェイクラッチと同じ機能となる状態であり、回転方向の一方では駆動伝達し、逆方向では空転させる状態である。本実施形態の場合、係合機構Ｆ１はブレーキとして機能するので、係合機構Ｆ１が一方向回転許容状態の場合、所定の回転要素（キャリアＣｒ１及びＣｒ２）の一方向の回転のみ許容される状態となる。回転阻止状態とは、回転方向の双方向で駆動伝達する状態である。本実施形態の場合、係合機構Ｆ１はブレーキとして機能するので、係合機構Ｆ１が回転阻止状態の場合、所定の回転要素（キャリアＣｒ１及びＣｒ２）は双方向の回転が阻止される。

係合機構Ｆ１の構造例は後述するが、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、対応する油圧アクチュエータ又は電磁アクチュエータの駆動制御により、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なものがある。また、公知のツーウェイクラッチとして、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なものがある。本実施形態では、一方向回転許容状態と回転阻止状態とに切り替えられれば足り、かつ、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できれば足りる。しかし、双方向回転許容状態等、他の状態を選択できるツーウェイクラッチを採用しても構わない。

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。したがって、遊星歯車機構Ｐ２は出力軸１３に駆動伝達を行う遊星歯車機構である。

クラッチＣ１は、その係合状態において入力軸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とを連結し、その解放状態においてこれらの連結を解除する。なお、解放状態のことを係合解除状態と呼ぶ場合がある。クラッチＣ２は、その係合状態において遊星歯車機構Ｐ３のリングギヤＲ３と遊星歯車機構Ｐ４のサンギヤＳ４とを連結し、その解放状態においてこれらの連結を解除する。クラッチＣ３は、その係合状態において入力軸１０と遊星歯車機構Ｐ４のリングギヤＲ４とを連結し、その解放状態においてこれらの連結を解除する。

ブレーキＢ１は、その係合状態においてケーシング１２と遊星歯車機構Ｐ１のサンギヤＳ１とを連結し、その解放状態においてこれらの連結を解除する。ブレーキＢ２は、その係合状態においてケーシング１２と遊星歯車機構Ｐ４のサンギヤＳ４とを連結し、その解放状態においてこれらの連結を解除する。ブレーキＢ３は、その係合状態においてケーシング１２と遊星歯車機構Ｐ４のリングギヤＲ４とを連結し、その解放状態においてこれらの連結を解除する。

ブレーキＦ１は、既に述べたとおり、一方向回転許容状態の場合に、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）の一方向の回転のみ規制し、回転阻止状態の場合に、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）をケーシング１２に固定された状態とする。

次に、図２（Ａ）は自動変速機１が備える係合機構の係合組合せを示す係合表（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）の「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。

本実施形態の場合、前進１０段（１ｓｔ〜１０ｔｈ）、後進１段（ＲＶＳ）を確立可能である。”Ｐ／Ｎ”は、非走行レンジを示しており、”Ｐ”がパーキングレンジ、”Ｎ”がニュートラルレンジである。”ＲＰＭ”は後述するＲＶＳ準備処理における係合組合せを示しており、この処理においてブレーキ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。

図２（Ａ）の係合表の例において、「○」は係合状態であることを示し、無印は解放状態であることを示す。なお、変速段の確立に必須ではないが、隣接する前後の変速段への移行をスムーズにするために、係合状態としている係合機構は「（○）」と表示されている。

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す。一速段（１ｓｔ）の場合、ブレーキＦ１は回転阻止状態と一方向回転許容状態のいずれの状態でもよいが、通常は一方向回転許容状態とされ、エンジンブレーキを有効化する場合は回転阻止状態が選択される。

非走行レンジ（Ｐ／Ｎ）においては、ブレーキＦ１の状態は回転阻止状態と一方向回転許容状態のいずれの状態でもよい。本実施形態の場合、非走行レンジ（Ｐ／Ｎ）に移行する前の状態を継承するものとする。

二速段（２ｎｄ）から十速段（１０ｔｈ）において、ブレーキＦ１は一方向回転許容状態とされるが、自動変速機１の構成上、空転状態となる。このため、ブレーキＦ１の状態を”（△）”と表示している。仮に、ブレーキＦ１が、上述した双方向回転許容状態を選択可能な機械式係合機構の場合、二速段（２ｎｄ）から十速段（１０ｔｈ）においてブレーキＦ１を双方向回転許容状態とすることも可能である。

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の回転要素間のギヤ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。なお、図３において、出力軸１３に対応する要素は図示を省略している。

＜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、内燃機関ＥＧやトルクコンバータＴＣの各制御も行うことが可能であるが、本実施形態の場合、内燃機関ＥＧは制御装置１００とは別に設けたエンジンＥＣＵ２００により制御される構成を想定している。制御装置１００はエンジンＥＣＵ２００から内燃機関ＥＧや車両の各種情報を受信することができる。各種情報としては、内燃機関ＥＧの駆動力（出力トルク）を挙げることができる。また、制御装置１００は、自動変速機１の情報をエンジンＥＣＵ２００に送信することもできる。

制御装置１００は、ＣＰＵ等の処理部１０１と、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶部１０２と、外部デバイスやエンジンＥＣＵ２００と処理部１０１とをインタフェースするＩＦ部１０３と、を備える。ＩＦ部１０３は例えば通信インタフェースや入出力インタフェース等から構成される。

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に設けられる各種のセンサが含まれるが、図４（Ａ）では以下のセンサを例示している。入力軸回転数センサ１１１は入力軸１０の回転数（回転速度）を検出するセンサである。油圧センサ１１２には、係合機構Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３の各作動油の油圧を検出するセンサが含まれる。ＳＰセンサ（シフトポジションセンサ）１１３は運転者が選択したシフトレンジ（シフトポジション）を検出するセンサである。シフトレンジとして、Ｐレンジ（パーキングレンジ）、Ｒレンジ（後進レンジ）、Ｎレンジ（ニュートラルレンジ）、Ｄレンジ（前進レンジ）、Ｓレンジ（スポーツレンジ）の５種類を想定している。

Ｄレンジが選択された場合、処理部１０１は記憶部１０２に記憶された変速マップにしたがって一速段（１ｓｔ）から十速段（１０ｔｈ）のいずれかを選択して変速を行う。Ｓレンジが選択された場合、Ｄレンジと異なる変速マップにしたがって一速段（１ｓｔ）から十速段（１０ｔｈ）のいずれかを選択して変速を行う。Ｒレンジが選択された場合、処理部１０１は後進段を選択する。

本実施形態の場合、乗員はダイヤル１１３ａを回転させることにより、シフトレンジを切り替え可能である。ダイヤル１１３ａの回転方向に対して、シフトレンジの切り替え順序は決まっている。例えば、Ｐレンジの選択中にダイヤル１１３ａを時計方向に回転するとシフトレンジは、Ｐ→Ｒ→Ｎ→Ｄ→Ｓの順に切り替えられる。乗員が、ＰレンジからＤレンジを選択しようとした場合、ダイヤル１１３ａの回転途中で通過するＲレンジ及びＮレンジの選択が制御上は認識されるが、一瞬で切り替わる。ＲレンジやＮレンジへの切り替え処理は中断されることになり、乗員はＰレンジからＤレンジへ直接切り替わったように感じることになる。

各種のアクチュエータ１２０には、自動変速機１に設けられる各種のアクチュエータが含まれる。例えば、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。

図４（Ｂ）は油圧センサ１１２の配設例を示す。油圧センサ１１２は、例えば、係合機構Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３毎に設けることができる。これにより各係合機構の作動油の油圧を検出することができる。なお、油圧センサ１１２は必ずしも各係合機構に設ける必要があるわけではない。

各係合機構には、作動油を供給する電磁弁ＬＳが割り当てられており、作動油の供給ラインＬを電磁弁ＬＳで開放又は遮断することで、係合機構の係合、解放（係合解除）を切り替えることができる。油圧センサ１１２は電磁弁ＬＳから係合機構に供給される作動油が供給されるように設けられ、油圧センサ１１２の検出結果は係合機構に供給される作動油の油圧を示すことになる。供給ラインＬには内燃機関ＥＧにより駆動されるオイルポンプ１１６により作動油が圧送される。

＜ブレーキＦ１のＬＯＣＫ切替制御＞
本実施形態の場合、後進段ではブレーキＦ１が回転阻止状態である。前進段や非走行レンジから後進段に切り替える際、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場合がある。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側との差回転数が０であることが好ましい。換言するとキャリアＣｒ２の回転が停止される（回転数が０である）ことが好ましい。

そこで、キャリアＣｒ２の回転数が０となる係合機構の組み合わせを経由させる。本実施形態の場合、キャリアＣｒ２の回転数を直接計測するセンサはないことから、キャリアＣｒ２と入力軸１０とを連結状態とし、入力軸回転数センサ１１２の検出結果等からキャリアＣｒ２の回転数が０であることを確認する。その後、ブレーキＦ１を回転阻止状態に切り替える。

図５は、一例として、Ｄレンジ（前進一速段選択中）からＮレンジを通過してＲレンジに切り替えられた際の係合機構の係合組合せを示す。変速段が前進一速段にある場合、図２（Ａ）に示したようにブレーキＢ１、Ｂ２が係合状態にある。ブレーキＦ１は一方向回転許容状態にある場合を想定する。

まず、図５の段階１に示すように、ブレーキＢ１、Ｂ２を解放状態に制御する。ブレーキＢ１、Ｂ２の解放が完了すると、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。リングギヤＲ２及び出力軸１３は回転自在であり、駆動輪は自由回転可能になる。よって車両が不測の挙動を示す事態を回避できる。

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が入力軸１０に連結された状態となる。

なお、本実施形態では、段階１の次に段階２を行う構成としたが、段階１と段階２とを同時に行ってもよい。具体的には、ブレーキＢ１、Ｂ２を解放状態にする制御を行いながら、クラッチＣ１、Ｃ３及びブレーキＢ３を係合する制御を行ってもよい。このようにすることで、変速段を後進段に切り替える際の応答性を向上することができる。

次に、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、キャリアＣｒ２の回転数が０であることが確認される条件である。基本的には、クラッチＣ１の係合完了と、入力回転数センサ１１１の検出結果＜所定値（例えば０とみなせる値）である。クラッチＣ１の係合完了は、例えば、クラッチＣ１の油圧センサ１１２の検出結果が所定油圧を示す場合や、クラッチＣ１用の電磁弁ＬＳに対する制御量が規定値に達した場合等に係合が完了したと判定することができる。他の係合機構の係合完了についても、同様の判定手法を採用することができる。

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））。

段階２及び３の処理をＲＶＳ準備処理と呼び、段階４の処理をＲＶＳインギヤ処理と呼ぶ場合がある。制御上、段階１が完了した段階で変速段の制御状態としてＲＶＳ準備モードを設定し、ＲＶＳ準備モードが設定されるとＲＶＳ準備処理を行う。また、段階３が完了した段階で変速段の制御状態としてＲＶＳインギヤモードを設定し、ＲＶＳインギヤモードが設定されるとＲＶＳインギヤ処理を行う。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。

図５の制御内容に関する処理部１０１が実行する処理例を図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照して説明する。

図６（Ａ）を参照する。Ｓ１１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へ切り替える条件が成立したか否かを判定する。該当する場合はＳ１２へ進み、該当しない場合はＳ１４へ進む。本実施形態では、ブレーキＦ１が一方向回転許容状態の場合であって、乗員がシフトレンジを他のレンジからＲレンジに切り替えたことがＳＰセンサ１１３によって検出された場合、この条件が成立したと判定する。Ｒレンジへの切り替えは、Ｒレンジの通過を含む。例えば、Ｐレンジから乗員がダイヤル１１３ａを回転してＤレンジを選択する際には、Ｒレンジを通過する。この通過の際も、処理部１０１はＲレンジが（一瞬ではあるが）選択されたと認識する。

Ｓ１２では、図５の段階１で説明したように、係合状態の係合機構（例えばブレーキＢ１、Ｂ２）を解除する。ＰレンジやＮレンジからＲレンジに切り替えられた場合のように係合状態の係合機構が無い場合は次の処理へ進む。Ｓ１３では制御モードとして、ＲＶＳ準備モードを設定する。その後、Ｓ１５へ進む。

Ｓ１４ではＲＶＳ準備モードを設定中か否かを判定する。該当する場合、Ｓ１５へ進み、該当しない場合はＳ１６へ進む。Ｓ１５ではＲＶＳ準備処理を行う。詳細は後述する。Ｓ１６では他の処理を行って処理を終了する。

図６（Ｂ）を参照する。同図はＳ１５のＲＶＳ準備処理を示すフローチャートである。Ｓ２１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、係合機構等の必要油圧が確保される範囲で内燃機関ＥＧの出力を減少させる。

Ｓ２２ではブレーキＦ１の、回転阻止状態への切り替えが完了したか否かを判定する。該当する場合はＳ２６へ進み、該当しない場合はＳ２３へ進む。

Ｓ２３では図５の段階２説明したように、クラッチＣ１、Ｃ３及びブレーキＢ３を係合する制御を開始する。クラッチＣ１、Ｃ３及びブレーキＢ３の係合は、これらの電磁弁ＬＳに対する制御量を段階的に増加させることにより行うことができ、Ｓ２３の工程が複数回繰り返されることにより、係合が完了することになる。

Ｓ２４では、図５の段階２で説明したように、クラッチＣ１の係合が完了し、かつ、入力軸１０の回転数＝０か否かを判定する。これらの条件を全て満たす場合はＳ２５へ進み、満たさない場合は処理を終了する。

Ｓ２５では、図５の段階３で説明したように、ブレーキＦ１の状態を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側との差回転数が０の状態で切り替えられるため、異音や振動の発生を防止し、また、ブレーキＦ１の破損を回避できる。

Ｓ２６では、ＲＶＳ準備モードの設定を解除する。Ｓ２７では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（例えば図６（Ａ）のＳ１６）で、図５の段階４で説明したように、クラッチＣ１及びブレーキＢ３を解除し、ブレーキＢ２を係合する処理が行われる。以上により、処理が終了する。

次に、ＲＶＳ準備処理の途中（Ｓ２５のＦ１の切替制御前）でシフトレンジがＲレンジからＤレンジに切り替えられた場合の処理の例について説明する。このような状態は、例えば、Ｐレンジから乗員がダイヤル１１３ａを回転してＤレンジを選択する際に、Ｒレンジを通過することで生じ得る。この場合、ＲＶＳ準備処理を完了してからＤレンジの変速段（本実施形態では一速段）のインギヤを行うと発進までに時間がかかる場合がある。一方、ＲＶＳ準備処理は入力軸１０の回転を停止させる処理であるから、ＲＶＳ準備処理を即座に中断してＤレンジの変速段にインギヤしようとする場合、入力軸１０の回転状態に応じて、異音の発生やインギヤに時間がかかる場合がある。そこで本実施形態ではＲＶＳ準備処理の進行度合いに応じた異なる手順でＤレンジの変速段にインギヤする。図７はその処理例を示すフローチャートである。

Ｓ３１では、ＲＶＳ準備モードの設定中か否かを判定する。設定中である場合はＳ３２へ進み、設定中でない場合は処理を終了する。Ｓ３２ではＳＰセンサ１１３の検知結果に基づき、Ｄレンジが選択されたか否かを判定する。Ｄレンジが選択された場合はＳ３３へ進み、Ｄレンジが選択されていない場合は処理を終了する。

Ｓ３３〜Ｓ３８は、Ｄレンジの変速段のインギヤを行うための制御をＲＶＳ準備処理の進行度合いに応じて選択する処理である。本実施形態では、ＲＶＳ準備処理を初期段階と、それ以降からＳ２５のＦ１の切替制御前とに分け、インギヤ制御Ａかインギヤ制御Ｂのいずれかを選択する。

ＲＶＳ準備処理の初期段階では、入力軸１０がほとんど減速されずに回転している。自動変速機１の負荷が低い状態にあり、係合機構を解放してもショックの発生がほとんどない。一方、入力軸１０の回転が停止している状態では内燃機関ＥＧの出力によって自動変速機１に負荷が作用しているが、自動変速機１内の回転要素の回転が停止しているか、それに近い状態にあるため、係合機構を急係合してもショックの発生がほとんどない。こうした特性を考慮して、インギヤ制御Ａとインギヤ制御Ｂとのいずれかを選択する。

Ｓ３３では、ＲＶＳ準備処理が初期段階であるか否かを判定する。初期段階である場合はＳ３４へ進み、初期段階でない場合はＳ３６へ進む。初期段階とは、例えば、入力軸１０の回転減少率（現回転数／初期回転数×１００）が所定の範囲内である段階である。所定の範囲は、例えば、３％以下の範囲、或いは、５％以下の範囲である。初期段階とは、例えば、ＲＶＳ準備処理を開始してからの経過時間が所定の範囲内の段階である。所定の範囲は、例えば、０．５秒以下の範囲である。また、初期段階とは、例えば、ＲＶＳ準備処理で係合される係合機構Ｃ１、Ｃ３、Ｂ３の油圧が所定値以下の段階である。

Ｓ３４では、ＲＶＳ準備モードの設定を解除し、Ｓ３５でインギヤ制御Ａを開始する。Ｓ３６では、入力軸１０の回転が停止しているか否かを判定する。例えば、入力回転数センサ１１１の検出結果＜所定値（例えば０とみなせる値）である場合に入力軸１０の回転が停止していると判定する。停止している場合は、Ｓ３７へ進み、停止していない場合は停止するまでＲＶＳ準備処理を続行するため、処理を終了する。Ｓ３７では、インギヤ制御Ｂを開始し、また、ＲＶＳ準備モードの設定を解除する（ＲＶＳ準備処理の解除を開始する）。

図８はインギヤ制御Ａの例を示す状態遷移図である。シフトレンジ、制御内容、係合機構の係合度合い（油圧）の時間的な変化の例を模式的に示している。油圧変化は、実線が係合時の変化を、破線が解放時の変化を示している。シフトレンジがＰレンジ→Ｒレンジと切り替わった段階でＲＶＳ準備処理が開始され（時間Ｔ１）、クラッチＣ１及びＣ３、ブレーキＢ３の係合が開始される。時間Ｔ２の段階で、シフトレンジがＤレンジに切り替わっている。ＲＶＳ準備処理が初期段階であるため、ＲＶＳ準備処理を中断して、インギヤ制御Ａが実行される。

ＲＶＳ準備処理の初期段階では、上記の通り、入力軸１０がほとんど減速されずに回転しており、自動変速機１の負荷が低い状態にある。したがって、インギヤ制御Ａの前にＲＶＳ準備処理を解除してクラッチＣ１及びＣ３、ブレーキＢ３を直ちに解放する。これらを直ちに解放してもショックがほとんど生じず、振動や異音の発生を回避できる。クラッチＣ１及びＣ３、ブレーキＢ３の解放が完了すると、インギヤ制御Ａを実行し、一速段に対応する係合組合せを成立させるため、ブレーキＢ１及びＢ２の係合を開始する（時間Ｔ３）。クラッチＣ１及びＣ３、ブレーキＢ３の解放完了は例えば油圧センサ１１２の検知結果から判断することができる。時間Ｔ４の段階では、ブレーキＢ１の係合が、車両に前進の駆動力が発生する程度に進む。

図９はインギヤ制御Ｂの例を示す状態遷移図である。シフトレンジがＰレンジ→Ｒレンジと切り替わった段階でＲＶＳ準備処理が開始され（時間Ｔ１１）、クラッチＣ１及びＣ３、ブレーキＢ３の係合が開始される。その後、シフトレンジがＤレンジに切り替わっている。図８に示した例よりも、ＲＶＳ準備処理の経過時間が長く、処理が進行している。ＲＶＳ準備処理が初期段階を過ぎているため、入力軸１０の回転停止後にインギヤ制御Ｂが実行される（時刻Ｔ１２）。

インギヤ制御Ｂでは、一速段に対応する係合組合せを成立させるため、ブレーキＢ１及びＢ２の係合を開始する。入力軸１０の回転が停止しているので、自動変速機１内の回転要素の回転が停止しているか、それに近い状態にあるため、ブレーキＢ１及びＢ２を急係合してもショックの発生がほとんどない。このため、インギヤ制御Ｂでは図８のインギヤ制御Ａの場合と比べて供給油圧の立ち上がりを速くし、ブレーキＢ１及びＢ２を急係合している。

ブレーキＢ１及びＢ２の係合開始と並行して、クラッチＣ１及びＣ３、ブレーキＢ３の解放を開始する。このとき、クラッチの容量変化としては前進段インギヤの後でＲＶＳ準備処理が解除される順番となるように制御する。すなわち、係合を開始するブレーキと、係合を開放するクラッチ、ブレーキが係合力を発揮する期間を重複させることで、入力軸１０の回転が停止したまま、ブレーキＢ１及びＢ２が係合されるように制御する。

この結果、自動変速機１内にインターロック（ＩＬ）が一時的に発生する（時間Ｔ１２〜Ｔ１３）。クラッチＣ１及びＣ３、ブレーキＢ３の解放完了によって車両に前進の駆動力が発生するが、インターロック中に自動変速機１の軸要素に捻じれが生じている場合があり、発進時に僅かにショックを生じる場合がある。ショックの発生を抑制するため、インギヤ制御Ｂが実行される場合ではインギヤ制御Ａが実行される場合と比べて、ＲＶＳ準備処理の解除におけるクラッチＣ１及びＣ３、ブレーキＢ３の解放を緩やかに行う。

また、本実施形態ではショックの発生を抑制するため、クラッチＣ１及びＣ３、ブレーキＢ３の解放完了順序が、一速段よりも高速側の変速段が確立した後、一速段が確立するように設定されている。高速側の変速段は、ここでは三速段である。三速段はブレーキＢ１、Ｂ２、クラッチＣ３の係合で確立する（図２（Ａ））。クラッチＣ３の解放完了を遅くすることで、時間Ｔ１３〜時間Ｔ１４の期間で三速段が確立する。これにより車両の発進加速を緩めることができ、ショックの発生を抑制できる。なお、高速側の変速段は、三速段に限られない。ＲＶＳ準備処理で係合される係合機構と、高速側の変速段及び一速段の係合機構との重なりに依存する。

時間Ｔ１３でクラッチＣ１の解放完了によりインターロックが解消され、車両に前進の駆動力が発生する。車両の発進段階ではわずかな時間だけ三速段で走行し、その後、一速段が確立して走行することになる。

このように本実施形態によれば、ＲＶＳ準備処理中のシフトレンジのＤレンジへの切り替えに対応して、より応答性よく、かつ、ショックを抑制した車両の発進が可能となる。なお、ブレーキＦ１がＬＯＣＫに切り替えられた後、或いは、ＬＯＣＫへの切り替えが開始された場合はＬＯＣＫに切り替わってからＤレンジへの通常の切り替え制御（一速段のインギヤ）を行えばよく、乗員に対して応答性の低下を感じさせることはない。

＜実施形態のまとめ＞
上記実施形態は、少なくとも以下の制御装置を開示する。

１．上記実施形態の制御装置(100)は、
自動変速機(1)の制御装置であって、
前記自動変速機は、
トルクコンバータ(TC)を介して駆動源(EG)から駆動力が入力される入力軸(10)と、
出力部材(11)と、
前記入力軸に入力された駆動力を前記出力部材に伝達する複数の遊星歯車機構(P1-P4)と、
前記複数の遊星歯車機構における駆動力の伝達経路を切り替えて複数の変速段を確立可能な複数の係合機構(C1-C3,B1-B3,F1)と、を含み、
前記複数の係合機構のうちの一つは、ブレーキとして機能する機械式係合機構(F1)であり、
前記機械式係合機構は、所定の回転要素(Cr1,Cr2)の第一の方向の回転のみ許容する第一の状態(OWC)と、前記所定の回転要素の前記第一の方向及び前記第一の方向とは逆の第二の方向の双方向の回転を規制する第二の状態(LOCK)とに切り替え可能であり、
前記機械式係合機構は、後進レンジにおいて前記第二の状態とされ、
前記制御装置は、
前記複数の係合機構の係合及び解放を制御する制御手段(101)を備え、
前記制御手段は、
前記機械式係合機構が前記第一の状態でシフトレンジが前記後進レンジに切り替えられた場合、準備処理(S15)を実行してから前記後進レンジに対応する係合機構の係合を開始し(S27)、
前記準備処理は、
前記所定の回転要素を前記入力軸と連結してその回転を停止させる係合組合せ(C1,C3,B3)を経由させてから前記機械式係合機構を前記第一の状態から前記第二の状態に切り替える処理であり(S23-S25)、
前記制御手段は、
前記シフトレンジが、前記準備処理の途中で、前記後進レンジから前進レンジに切り替えられた場合、前記準備処理の進行度合いに応じた異なる手順で前記複数の係合機構を制御することにより、所定の前進変速段を確立させる(S31-S37)。
この実施形態によれば、準備処理中のシフトレンジの切り替えに対応可能な自動変速機の制御装置を提供することができる。

２．上記実施形態の制御装置(100)では、
前記制御手段は、
前記シフトレンジが、前記準備処理の途中で、前記後進レンジから前記前進レンジに切り替えられた場合であって、前記所定の回転要素の回転が停止している段階では、前記所定の前進変速段に対応する係合機構の係合開始と、前記係合組合せにおいて係合状態とされている係合機構の解放開始と、を行う(S37,図9)。
この実施形態によれば、前記所定の回転要素と連結される前記入力軸の回転が停止していることを利用して、前記所定の前進変速段に対応する係合機構のインギヤを早期に行え、車両の発進応答性を向上できる。

３．上記実施形態の制御装置(100)では、
前記係合組合せにおいては、複数の係合機構(C1,C3,B3)が係合されており、
前記所定の前進変速段に対応する係合機構の係合開始と、前記係合組合せにおいて係合されている前記複数の係合機構の解放開始とによってインターロック(IL)が生じ、
前記解放開始後においては、前記係合組合せにおける前記複数の係合機構の解放完了順序が、前記所定の前進変速段よりも高速側の変速段(3rd)が確立した後、前記所定の前進変速段(1st)が確立するように設定されている(図9)。
この実施形態によれば、インターロックの発生に起因した車両発進時のショックを抑制することができる。

４．上記実施形態の制御装置(100)では、
前記制御手段は、
前記シフトレンジが、前記準備処理の途中で、前記後進レンジから前記前進レンジに切り替えられた場合であって、前記準備処理の初期の段階では、前記係合組合せにおいて係合状態とされている係合機構(C1,C3,B3)の解放を行った後、前記所定の前進変速段に対応する係合機構の係合開始を行う(S35,図8)。
この実施形態によれば、前記自動変速機の負荷が低いことを利用して、前記準備処理を早期に中断し、前記所定の前進変速段の係合を開始することができ、車両の発進応答性を向上できる。

５．上記実施形態の制御装置(100)では、
前記制御手段は、
前記シフトレンジが、前記準備処理の途中で、前記後進レンジから前記前進レンジに切り替えられた場合であって、
前記準備処理の初期の段階では、前記係合組合せにおいて係合状態とされている係合機構の解放を行った後、前記所定の前進変速段に対応する係合機構の係合開始を行い、
前記準備処理の初期段階から前記所定の回転要素の回転が停止するまでの段階では、前記所定の回転要素の回転が停止するまで待ち、
前記所定の回転要素の回転が停止している段階では、前記所定の前進変速段に対応する係合機構の係合開始と、前記係合組合せにおいて係合状態とされている係合機構の解放開始と、を行う。
この実施形態によれば、前記準備処理の初期段階では、前記自動変速機の負荷が低いことを利用して、前記準備処理を早期に中断し、前記所定の前進変速段の係合を開始することができ、車両の発進応答性を向上できる。また、初期段階後においては、前記所定の回転要素と連結される前記入力軸の回転が停止していることを利用して、前記所定の前進変速段に対応する係合機構のインギヤを早期に行え、車両の発進応答性を向上できる。

６．上記実施形態の制御装置(100)では、
前記複数の係合機構は、前記機械式係合機構を除いて油圧式摩擦係合機構であり、
前記準備処理の初期の段階で前記所定の前進変速段に対応する係合機構の係合開始を行う場合よりも、前記所定の回転要素の回転が停止している段階で前記所定の前進変速段に対応する係合機構の係合開始を行う場合の方が、急な係合である(図8,図9)。
この実施形態によれば、前記準備処理の初期段階後において車両の発進応答性を向上できる。

以上、発明の実施形態について説明したが、発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

Ｐ１〜Ｐ４ 遊星歯車機構、Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｆ１ 係合機構、１ 自動変速機、１００ 制御装置

Claims (6)

1. 自動変速機の制御装置であって、
   前記自動変速機は、
   トルクコンバータを介して駆動源から駆動力が入力される入力軸と、
   出力部材と、
   前記入力軸に入力された駆動力を前記出力部材に伝達する複数の遊星歯車機構と、
   前記複数の遊星歯車機構における駆動力の伝達経路を切り替えて複数の変速段を確立可能な複数の係合機構と、を含み、
   前記複数の係合機構のうちの一つは、ブレーキとして機能する機械式係合機構であり、
   前記機械式係合機構は、所定の回転要素の第一の方向の回転のみ許容する第一の状態と、前記所定の回転要素の前記第一の方向及び前記第一の方向とは逆の第二の方向の双方向の回転を規制する第二の状態とに切り替え可能であり、
   前記機械式係合機構は、後進レンジにおいて前記第二の状態とされ、
   前記制御装置は、
   前記複数の係合機構の係合及び解放を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記機械式係合機構が前記第一の状態でシフトレンジが前記後進レンジに切り替えられた場合、準備処理を実行してから前記後進レンジに対応する係合機構の係合を開始し、
   前記準備処理は、
   前記所定の回転要素を前記入力軸と連結してその回転を停止させる係合組合せを経由させてから前記機械式係合機構を前記第一の状態から前記第二の状態に切り替える処理であり、
   前記制御手段は、
   前記シフトレンジが、前記準備処理の途中で、前記後進レンジから前進レンジに切り替えられた場合、前記準備処理の進行度合いに応じた異なる手順で前記複数の係合機構を制御することにより、所定の前進変速段を確立させる、
   ことを特徴とする制御装置。
2. 請求項１に記載の制御装置であって、
   前記制御手段は、
   前記シフトレンジが、前記準備処理の途中で、前記後進レンジから前記前進レンジに切り替えられた場合であって、前記所定の回転要素の回転が停止している段階では、前記所定の前進変速段に対応する係合機構の係合開始と、前記係合組合せにおいて係合状態とされている係合機構の解放開始と、を行う、
   ことを特徴とする制御装置。
3. 請求項２に記載の制御装置であって、
   前記係合組合せにおいては、複数の係合機構が係合されており、
   前記所定の前進変速段に対応する係合機構の係合開始と、前記係合組合せにおいて係合されている前記複数の係合機構の解放開始とによってインターロックが生じ、
   前記解放開始後においては、前記係合組合せにおける前記複数の係合機構の解放完了順序が、前記所定の前進変速段よりも高速側の変速段が確立した後、前記所定の前進変速段が確立するように設定されている、
   ことを特徴とする制御装置。
4. 請求項１に記載の制御装置であって、
   前記制御手段は、
   前記シフトレンジが、前記準備処理の途中で、前記後進レンジから前記前進レンジに切り替えられた場合であって、前記準備処理の初期の段階では、前記係合組合せにおいて係合状態とされている係合機構の解放を行った後、前記所定の前進変速段に対応する係合機構の係合開始を行う、
   ことを特徴とする制御装置。
5. 請求項１に記載の制御装置であって、
   前記制御手段は、
   前記シフトレンジが、前記準備処理の途中で、前記後進レンジから前記前進レンジに切り替えられた場合であって、
   前記準備処理の初期の段階では、前記係合組合せにおいて係合状態とされている係合機構の解放を行った後、前記所定の前進変速段に対応する係合機構の係合開始を行い、
   前記準備処理の初期段階から前記所定の回転要素の回転が停止するまで段階では、前記所定の回転要素の回転が停止するまで待ち、
   前記所定の回転要素の回転が停止している段階では、前記所定の前進変速段に対応する係合機構の係合開始と、前記係合組合せにおいて係合状態とされている係合機構の解放開始と、を行う、
   ことを特徴とする制御装置。
6. 請求項５に記載の制御装置であって、
   前記複数の係合機構は、前記機械式係合機構を除いて油圧式摩擦係合機構であり、
   前記準備処理の初期の段階で前記所定の前進変速段に対応する係合機構の係合開始を行う場合よりも、前記所定の回転要素の回転が停止している段階で前記所定の前進変速段に対応する係合機構の係合開始を行う場合の方が、急な係合である、
   ことを特徴とする制御装置。

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