JP2811910B2

JP2811910B2 - 車両用自動変速機の制御装置

Info

Publication number: JP2811910B2
Application number: JP2118370A
Authority: JP
Inventors: 壽幸浅田; 秀夫友松; 康夫北條
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-05-08
Filing date: 1990-05-08
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: JPH0415359A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は自動車等の車両用の自動変速機において変
速を制御するための装置に関し、特に通常の走行の際に
設定される複数の主変速段と通常の走行の際には設定さ
れることのない中間変速段とを備えている自動変速機の
変速を制御するための装置に関するものである。

従来の技術周知のように車両用の有段自動変速機は、一般に、ク
ラッチやブレーキなどの係合手段を適宜に係合・解放さ
せて、動力の伝達経路を変えて変速比の相違する多種類
の変速段に設定するよう構成されている。その各変速段
は、基本的にはエンジン負荷と車速とに応じて決めてお
り、具体的には、エンジン負荷が増大し、あるいは車速
が低下すれば、ダウンシフトが生じるようシフトバルブ
を切換え動作させて所定の係合手段を係合させ、また反
対にエンジン負荷が低下し、あるいは車速が増大すれ
ば、アップシフトが生じるようシフトバルブを切換え動
作させて他の所定の係合手段を係合させる。このような
シフトバルブの切換え動作は、油圧によって生じさせる
が、その手段として最近では、スロットル開度センサー
や車速センサーなどのセンサーから入力される信号に基
づいて走行条件を電気的に演算し、この結果によってソ
レノイドバルブを動作させ、それに伴う油圧の供給箇所
の変更によってシフトバルブを切換え動作させて変速を
行なう電子制御式自動変速機が、広く使用されるように
なってきている。この種の自動変速機では、走行条件を
直ちに油圧に変換せずに、電気的な処理を経て油圧に変
換されるので、制御のための信号として油圧のみを使用
する油圧式自動変速機と比較して故障発生可能箇所が多
くなり、またその半面、電気的な信号処理系統にエンジ
ン負荷や車速などの走行条件に基づかない信号を介入さ
せることにより、所望の変速段に変速することも可能で
ある。

そこで従来、本出願人は、ソレノイドを駆動して変速
段を設定する自動変速機において、断線や短絡などの故
障がソレノイドに発生した場合に、その故障したソレノ
イドの駆動を中止とするとともにこれに替えて他のソレ
ノイドを駆動することにより故障前の変速段に最も近い
変速段に変速する装置を、特公昭61−58694号によって
既に提案した。

発明が解決しようとする課題上述した本出願人の提案にかかる装置によれば、いず
れかのソレノイドがフェールしてもこれに替えて他のソ
レノイドを駆動して他の変速段に設定するために、連続
して走行することはできる。しかしながらソレノイドの
故障の後に設定される変速段は、故障前の変速段に対し
て変速比が大きく相違する変速段である場合が多く、た
とえそうでないとしてもソレノイドの故障の前後で変速
段は少なくとも１段相違することになる。そのため上記
の装置を使用した自動変速機では、駆動させているいず
れかのソレノイドが走行中にフェールした場合、変速に
よって急激なトルクの変動が発生するとともに、トルク
の大幅な過不足が生じて走行性能が損われるおそれがあ
り、この点に改善の余地があった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、
変速段を設定するためのいずれかの係合手段に係合異常
が生じても、走行性能を特に悪化させずに継続して走行
することのできる車両用自動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。

課題を解決するための手段この発明は、上述した目的を第１図に原理的に示す構
成によって達成するものである。すなわちエンジンＥの
出力側に連結された自動変速機Ａは、車両の走行条件に
基づいて係合手段を係合・解放させることにより設定さ
れ、かつ、変速比の異なる複数の主変速段と、変速比
が、連続する主変速段同士の変速比の中間の値となりか
つ車両の走行条件に基づかずに前記係合手段を係合・解
放させることにより設定される中間変速段とを備えた構
成である。ここで走行条件に基づかずに設定される中間
変速段には、その文言どおりの中間変速段の他に、例え
ばパワーモードまエコノミーモードあるいはノーマルモ
ードなどのモードの切換えを行える自動変速機であっ
て、選択されているモードでは走行条件に基づいて設定
されることがないが、他のモードでは走行条件に基づい
て設定されることのある変速段も含まれている。この自
動変速機Ａの変速を制御する制御装置は、所定の主変速
段を設定するために動作している係合手段の動作異常を
検出する係合異常検出手段10と、この係合異常検出手段
10からの出力に基づいて前記所定の主変速段に接近する
変速比を有し、かつ、異常のある係合手段以外の係合手
段の動作により設定される中間変速段へ変速させる変速
信号を出力する変速段切換手段11と、その中間変速段を
設定するための設定信号を油圧制御装置Ｃに出力する中
間変速段設定手段12とを特徴的な手段として備えてい
る。なお、通常時は、エンジン負荷θや車速Ｖなどの走
行条件を走行条件検出器13から主変速段設定手段14に入
力し、ここで走行条件に応じた変速段を決めてその主変
速段のための設定信号を油圧制御装置Ｃに出力するよう
に構成することができる。

作用この発明の制御装置においては、通常時は、走行条件
に応じたいずれかの主変速段に設定しており、その主変
速段を設定するためのいずれかの係合手段に滑りや固着
あるいは全く係合しないいなどの動作異常が生じるとこ
れを係合異常検出手段10が検出して信号を出力する。そ
れに伴って変速段切換手段11が、前記主変速段に近接す
る変速比を有する中間変速段への変速を指示する変速信
号を中間変速段設定手段12に出力し、これにより油圧制
御装置Ｃが故障のない係合手段を係合させて前記主変速
段に近接する中間変速段への変速を実行する。

実施例つぎにこの発明を実施例に基づいて説明する。

第２図はこの発明の一例を示すブロック図であって、
エンジンＥに連結された自動変速機Ａは、後述する複数
組の遊星歯車機構を主体とし、複数の摩擦係合手段の係
合・解放の組合せによって複数の変速段に設定するよう
構成された歯車列を備えている。また各変速段を設定す
るべく摩擦係合手段に油圧を供給し、あるいは排出する
油圧制御装置Ｃが設けられており、この油圧制御装置Ｃ
としては油圧ポンプ、調圧弁、シフトバルブ、電磁弁等
を含む従来一般の自動変速機で採用されているものを使
用することができる。また各変速段を設定するべく油圧
制御装置Ｃを制御する電子コントロールユニット20が設
けられている。この電子コントロールユニット20の入出
力装置21には、エンジンにおけるスロットル開度θを検
出して出力するスロットル開度センサー22と、自動変速
機Ａにおけるタービン回転数や出力軸回転数を検出して
車速Ｖとして出力する車速センサー23と、摩擦係合手段
の動作異常を検出するべく歯車列におけるいずれかの回
転部材の回転数を検出する回転数センサー24とが接続さ
れている。

一方、電子コントロールユニット20は、変速段を設定
するための情報を記憶させたメモリー25と、演算装置
（CPU）26とを含んでいる。メモリー25は、設定可能な
変速段のうち車速Ｖとスロットル開度θとをパラメータ
として決めることのできる主変速段を定める変速線図お
よびそれぞれの変速段を設定するための摩擦係合手段の
係合・解放の組合せパターン（係合・解放パターン）
と、変速比が主変速段の変速比の中間の値であって摩擦
係合手段の動作異常が検出された場合に設定する中間変
速段およびその中間変速段を設定するための係合・解放
パターンとを記憶しており、前記各センサー22,23,24か
ら入出力装置21に信号が入力されると、これらの信号と
メモリー25に記憶させた情報とに基づいて演算装置26で
演算が行なわれ、設定すべき変速段が決定されるととも
にその変速段を設定するための係合・解放パターンが選
択されるようになっている。具体的には後述する。

前記の選択された係合・解放パターンは、入出力装置
21から油圧制御装置Ｃに指令信号を出力することによっ
て、所定の摩擦係合手段に対して油圧が給排されること
により設定される。

ここで上記の自動変速機Ａにおける歯車列の一例を示
すと第３図のとおりであり、ここに示す例は、三組のシ
ングルピニオン型遊星歯車機構1,2,3を主体として構成
され、それらの遊星歯車機構1,2,3における各要素が次
のように連結されている。すなわち第１遊星歯車機構１
のキャリヤ1Cと第３遊星歯車機構３のリングギヤ3Rとが
一体となって回転するよう連結されるとともに、第２遊
星歯車機構２のリングギヤ2Rと第３遊星歯車機構３のキ
ャリヤ3Cとが一体となって回転するよう連結されてい
る。また第１遊星歯車機構１のサンギヤ1Sは第２クラッ
チ手段K2を介して第２遊星歯車機構２のキャリヤ2Cに連
結される一方、第４クラッチ手段K4を介して第２遊星歯
車機構２のサンギヤ2Sに連結され、さらに第２遊星歯車
機構２のキャリヤ2Cは第３遊星歯車機構３のサンギヤ3S
に一体となって回転するよう連結されている。

なお、上記の各要素の連結構造としては、中空軸や中
実軸もしくは適宜のコネクティングドラムなどの一般の
自動変速機で採用されている連結構造などを採用するこ
とができる。

入力軸４は、トルクコンバータや流体継手などの動力
伝達手段（図示せず）を介してエンジンＥに連結されて
おり、この入力軸４と第１遊星歯車機構１のリングギヤ
1Rとの間には、両者を選択的に連結する第１クラッチ手
段K1が設けられ、また入力軸４と第１遊星歯車機構１の
サンギヤ1Sとの間には、両者を選択的に連結する第３ク
ラッチ手段K3が設けられている。

なお、実用にあたっては、各構成部材の配置上の制約
があるから、各クラッチ手段K1,K2,K3,K4に対する連結
部材としてコネクティングドラムなどの適宜の中間部材
を介在させ得ることは勿論である。

また上記の遊星歯車機構1,2,3における回転部材の回
転を阻止するブレーキ手段として、第２遊星歯車機構２
のキャリヤ2Cの回転を選択的に阻止する第２ブレーキ手
段B2と、第２遊星歯車機構２のサンギヤ2Sの回転を選択
的に阻止する第３ブレーキ手段B3とが設けられている。
これらのブレーキ手段は多板構造のもの以外に、トラン
スミッションケース（以下、単にケースと記す）６との
間に設けた一方向クラッチやこの一方向クラッチと並列
の関係に配置したッバンドブレーキなどを単独で、もし
くは組合せて構成することができる。なお、実用にあた
っては、これらのブレーキ手段B2,B3とこれらのブレー
キ手段B2,B3によって固定すべき各要素との間もしくは
ケース６との間に適宜の連結部材を介在させ得ることは
勿論である。

そしてプロペラシャフトやカウンタギヤ（それぞれ図
示せず）に回転を伝達する出力軸５が、互いに連結され
た第２遊星歯車機構２のリングギヤ2Rと第３遊星歯車機
構３のキャリヤ3Cに対して連結されている。

上記の自動変速機Ａでは、前進５段・後進１段を主た
る変速段とし、これに前進第２速と第３速との間に所謂
第2.5速の中間変速段を付加し、かつ前進第３速と第４
速との間に所謂第3.2速と第3.5速との二つの中間変速段
を付加した前進８段・後進１段の変速段を設定すること
が原理的には可能であり、これらを作動表として示せば
第１表のとおりである。なお、第１表において、○印は
係合することを示し、空欄は解放することを示し、また
＊印は係合させてもよいことを示す。また第１表に示す
変速段の変速比は、各遊星歯車機構1,2,3のギヤ比（サ
ンギヤの歯車とリングギヤの歯数との比）を、ρ１＝0.
450,＝ρ２＝ρ３＝0.405とした場合の値である。

第１表に掲げた変速段のうち第１速、第２速、第３
速、第４速、第５速の各変速段が前進段での主変速段で
あって、その変速比は等化級数に近い関係にあり、これ
らの主変速段はエンジン負荷や車速などの走行条件に基
づいて設定される。すなわち前記スロットル開度センサ
ー22の検出信号および車速センサー23の検出信号が前記
入出力装置21に入力されると、これらの信号と前記メモ
リー25から出力されたデータとに基づいて演算装置26で
演算が行なわれ、走行条件に応じた主変速段が決定され
る。これは車速Ｖとスロットル開度θとをパラメータと
した変速線図に従って変速段を決める公知の方法と同様
である。そして決定された主変速段およびその主変速段
を設定するための係合・解放パターンが指令信号として
油圧制御装置Ｃに与えられ、油圧制御装置Ｃはその係合
・解放パターンを実現するよう所定の摩擦係合手段に油
圧を供給し、あるいは排出する。

他方、前記回転数センサー24は歯車列における所定の
回転部材の回転数、例えば第３図に示す第２遊星歯車機
構２のキャリヤ2Cの回転数を検出して前記入出力装置21
に入力するようになっている。そして電子コントロール
ユニット20は、第３速等の第２遊星歯車機構２のキャリ
ヤ2Cの回転を止めるべく第２ブレーキ手段B2を係合させ
る主変速段に変速した際に、前記キャリヤ2Cの回転数変
化を求め、その変化の度合い（例えば単位時間当りの変
動回転数の大小）から第２ブレーキ手段B2の滑りや固着
などの係合異常を検出する。こうして第２ブレーキ手段
B2などの摩擦係合手段の係合異常が検出されると、演算
装置26は、設定してある主変速段あるいは設定しようと
している主変速段に近接する変速比を有する中間変速段
を選択し、その中間変速段を設定するための摩擦係合手
段の係合・解放パターンを指示する指令信号を油圧制御
装置Ｃに出力する。具体例には、例えば第４速から第３
速に変速するべく第２ブレーキ手段B2を係合させた際に
第２遊星歯車機構２のキャリヤ2Cの回転数の減少が緩慢
であった場合、第２ブレーキ手段B2が滑っていると判断
され、電子コントロールユニット20は、第３速に近接す
る中間変速段であってかつ第２ブレーキ手段B2を係合さ
せない第2.5速あるいは第3.2速への変速を指令する信号
を出力する。なお、その場合、選択の余地のある中間変
速段が二種類あるので、第２図に示す実施例の装置で
は、スロットル開度θをも変速段の決定のための判断デ
ータとしており、スロットル開度θが大きければ、すな
わちエンジン負荷が大きければ、大きいトルクを得るべ
く低速段側の中間変速段（第2.5速）を選択し、また反
対にスロットル開度θが小さければ、すなわちエンジン
負荷が小さければ、小さいトルクを得るべく高速段側の
中間変速段（第3.2速）を選択する。

したがって上記の中間変速段へ変速を行なう制御であ
れば、主変速段に対する変速比の変動が小さいので、ト
ルク変動が少なくなる。具体的には、例えば第３速の変
速比は“1.405"であって、第2.5速は“1.619"であるか
ら、その増大幅は1.619/1.405＝1.15であり、また第3.2
速は“1.299"であるから、その減少幅は、 1.299/1.405＝0.925であり、変速比およびトルクの変化
が少なくなる。

上述した係合異常時の変速制御をフローチャートに従
って説明すれば、以下のとおりである。第４図において
電子コントロールユニット20に入力された信号に基づい
ていずれかの係合手段に係合異常（例えば滑り）がある
か否かを判断し（ステップ１）、その判断結果が“ノ
ー”であれば本制御は終了し、また反対に“イエス”で
あれば、ステップ２に進んでエジン負荷が大きいか否か
を判断する。これは例えばスロットル開度θが予め定め
た基準値より大きいか否かによって判断することができ
る。このステップ２の判断結果が“イエス”であれば、
大きいトルクを必要としていることになるので、現行の
主変速段もしくは走行条件に基づいて決定され主変速段
より低速段側の中間変速段に変速する（ステップ３）。
具体的な例としては、主変速段が第３速であれば、第2.
5速に変速することになる。またステップ２の判断結果
が“ノー”であれば、大きなトルクは必要ないことにな
るので、現行の主変速段もしくは走行条件に基づいて決
定された主変速段より高速段側の中間変速段に変速する
（ステップ４）。具体的な例としては、主変速段が第３
速であれば、第3.2速に変速することになる。

なお、上述した実施例では、回転数センサー24で検出
される回転数に基づいて摩擦係合手段の係合異常を検出
する例について説明したが、この発明において係合手段
の係合異常を検出する方法は各種可能であって、例えば
係合手段に供給する油圧を検出してその変化の度合いか
ら係合異常を求める方法、電磁弁を使用している場合に
はその電気回路での異常を検出する方法、入力軸４や出
力軸５の回転数変化から求める方法などが可能である。
また異常検出の対象とされる係合手段は、上記の第２ブ
レーキ手段B2に限られないことは勿論である。さらにこ
の発明は、通常時は使用されない中間変速段を備えた自
動変速機を対象とした制御装置に適用することができる
のであり、この種の自動変速機の例としては、例えば本
出願人が既に提案した特願平１−185151号、特願平１−
185152号、特願平１−186991号、特願平１−186992号、
特願平１−205478号、特願平１−280957号などの明細書
および図面に記載した各構成のものを挙げることができ
る。

発明の効果以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、主
変速段を設定するための係合手段のいずれかに係合異常
があった場合に、その主変速段に近接する変速比を有
し、かつ、走行条件に基づかず設定される中間変速段で
あって、前記係合手段を係合させない中間変速段に設定
するので、トルク変動が少なくなり、その結果、走行性
能を損わずに継続して走行することができる。

【図面の簡単な説明】第１図はこの発明の基本構成を示すブロック図、第２図
はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、第３図
は歯車列の一例を示すスケルトン図、第４図はこの発明
における制御ルーチンを示すフローチャートである。 1,2,3……遊星歯車機構、1S,2S,3S……サンギヤ、1C,2
C,3C……キャリヤ、1R,2R,3R……リングギヤ、４……入
力軸、５……出力軸、10……係合異常検出手段、11……
変速段切換手段、12……中間変速段設定手段、20……電
子コントロールユニット、22……スロットル開度センサ
ー、23……車速センサー、24……回転数センサー、25…
…メモリー、26……演算装置、Ａ……自動変速機、Ｃ…
…油圧制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/40 - 63/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の走行条件に基づいて係合手段を係合
・解放させることにより設定され、かつ、変速比の異な
る複数の主変速段と、変速比が、連続する主変速段同士
の変速比の中間の値となりかつ車両の走行条件に基づか
ずに前記係合手段を係合・解放させることにより設定さ
れる中間変速段とを備えた車両用自動変速機において、
所定の主変速段を設定するために動作している係合手段
の動作異常を検出する係合異常検出手段と、この係合異
常検出手段からの出力に基づいて前記所定の主変速段に
接近する変速比を有し、かつ前記異常のある係合手段以
外の係合手段の動作により設定される中間変速段へ変速
させる変速信号を出力する変速段切換手段と、その中間
変速段を設定するための設定信号を出力する中間変速段
設定手段とを備えていることを特徴とする車両用自動変
速機の制御装置。