JP4458741B2 - 車両用自動変速機の制御方法及び制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用自動変速機の制御方法、特に直結段におけるフレッティング摩耗を低減するための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特公平７−１０２７９２号公報
一般に、車両用自動変速機は複数の係合要素と遊星歯車装置とを備えており、車速やスロットル開度などの運転条件に応じて、変速マップから自動的に変速段を決定し、係合要素を選択的に係合させることにより遊星歯車装置を所定の方向に回転させ、所望の変速段に制御している。例えば、前進４速の変速段を持つ自動変速機の場合、３速段が遊星歯車装置のプラネタリギヤが相対回転しない直結段である場合が多い。
【０００３】
遊星歯車装置は、周知のように、サンギヤ、ピニオンギヤ、リングギヤ、キャリヤなどで構成されるが、直結段の場合には、これらプラネタリギヤが相対回転しないので、各ギヤは同じ歯面で噛み合った状態のまま一体回転することになる。ところが、直結段で長時間連続運転を続けていると、遊星歯車装置の各ギヤは同じ歯面で当たった状態のまま保持されることになり、その間にエンジントルクの変動等により入力回転速度が変動すると、各ギヤの歯面の摩擦により局部摩耗（フレッティング摩耗）が発生することがある。このような局部摩耗は、ギヤの噛み合いを悪化させ、ギヤノイズなどの問題を生じさせる。
このような局部摩耗を抑制するため、ギヤを特殊な耐摩耗性材料で形成したり、潤滑経路を変更するなどの対策を採ることも可能であるが、コスト上昇を招く欠点がある。
【０００４】
特許文献１には、高低２つのギヤ段に切換可能な遊星歯車装置を持つ副変速機と、無段変速機とを組み合わせた車両用変速機において、高速ギヤ段で走行している時、アクセル操作量による無段変速機の変速比の変化量が高速ギヤ段から低速ギヤ段への変速比の増加割合以上となった時、副変速機のギヤ段を低速段に自動的に切り換える制御方法が提案されている。
この制御方法では、高速ギヤ段で走行している間は、遊星歯車装置のプラネタリギヤが相対回転せず、一体回転するので、上記と同様の問題が発生する。その問題を解消するため、無段変速機の変速比の変化予測量が副変速機の高低ギヤ段の変速比を越えた場合には、無段変速機ではなく副変速機を制御することで、プラネタリギヤの局部摩耗を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１による制御方法では、副変速機の高低ギヤ段の変速比以上の変化が無段変速機側で生じないと、遊星歯車装置のプラネタリギヤが相対回転しないので、局部摩耗が長時間継続する恐れがある。
また、特許文献１のように、アクセル操作量が大きく、変速比が大きく変化しうる状況であれば、一般の自動変速機においては直結段が連続することがなく、プラネタリギヤの局部摩耗自体が発生しない。したがって、特許文献１のような制御方法では、一般の自動変速機における問題を解消できない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、直結段で長時間連続運転された場合に、プラネタリギヤの局部摩耗を容易に防止できる車両用自動変速機の制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項１及び２に記載の発明により達成される。
請求項１に係る発明は、複数の係合要素と遊星歯車装置とを備え、車両の運転条件に応じて変速マップから自動的に変速段を決定し、上記係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を構成するとともに、上記複数の変速段のうちの１つが上記遊星歯車装置のプラネタリギヤが相対回転しない直結段である車両用自動変速機において、上記直結段が所定時間以上継続されたことを検出する工程と、上記直結段が所定時間以上継続されたとき、係合状態にある係合要素の１つを一時的に緩めることにより、別の変速段に変更することなく上記プラネタリギヤに相対回転を与える工程と、を備えたことを特徴とする車両用自動変速機の制御方法である。
請求項２に係る発明は、複数の係合要素と遊星歯車装置とを備え、車両の運転条件に応じて変速マップから自動的に変速段を決定し、上記係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を構成するとともに、上記複数の変速段のうちの１つが上記遊星歯車装置のプラネタリギヤが相対回転しない直結段である車両用自動変速機において、上記直結段が所定時間以上継続されたことを検出する手段と、上記直結段が所定時間以上継続されたとき、係合状態にある係合要素の１つを一時的に緩めることにより、別の変速段に変更することなく上記プラネタリギヤに相対回転を与える手段と、を備えたことを特徴とする車両用自動変速機の制御装置である。
【００１０】
請求項１の場合、直結段で所定時間以上連続走行したときには、係合状態にある係合要素の１つを一時的に緩めることにより、変速比を一時的に変化させ、遊星歯車装置のプラネタリギヤに相対回転を与える。この回転はギヤの歯当たりをずらすためであり、一時的かつ部分的でよく、１歯分だけ回すだけでもよい。こうしてプラネタリギヤの歯当たりを変化させることで、ギヤの局部摩耗を防止できる。
なお、係合要素を緩めた時の変速方向は、高速段方向またはニュートラル方向とするのがよい。低速段方向へ変速しようとすると、変速ショックを伴う可能性があるからである。
このようにギヤの材質変更や潤滑経路の変更を行なうことなく、プログラムを変更するだけで、低コストで局部摩耗を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明にかかる自動変速機を搭載した車両のシステムを示す。
エンジン１の出力は自動変速機２のトルクコンバータ３を経て変速機構４に伝達され、さらに変速機構４は出力軸５を介して車輪（図示せず）に連結されている。自動変速機２はエンジン１によりトルクコンバータ３を介して駆動されるオイルポンプ６を備え、このオイルポンプ６の吐出圧は油圧制御装置７へ送られる。油圧制御装置７は変速制御用の第１〜第３ソレノイドバルブ２１〜２３を備えており、これらソレノイドバルブ２１〜２３をＡＴコントローラ２０で制御することにより、変速機構４に内蔵されている各種摩擦係合要素の油圧を走行状態に応じて制御し、後述する複数の変速段を切り換えている。ここでは、ＡＴコントローラ２０にエンジン回転数センサ２４，スロットル開度センサ２５，タービン回転数センサ２６，車速センサ２７，シフトポジションセンサ２８，ＯＤスイッチ２９などから信号が入力されているが、この他の信号を入力してもよい。なお、ＯＤスイッチ２９とは、直結段（３速）より高速段のＯＤ（４速）への変速を禁止／許可するための手動スイッチであり、ＯＤスイッチ２９がＯＦＦ状態ではＯＤへの変速が禁止され、直結段が最高速段となる。
なお、上記実施例では油圧制御装置７に変速制御用の３個のソレノイドバルブ２１〜２３を設けたが、この他にロックアップクラッチ制御用やライン圧制御用などのソレノイドバルブを設けてもよい。
【００１４】
図２は変速機構４の一例を示す。
変速機構４は、トルクコンバータ３を介してエンジン動力が伝達される入力軸１０、摩擦係合要素である３個のクラッチＣ１〜Ｃ３および２個のブレーキＢ１，Ｂ２、ワンウエイクラッチＦ、ラビニヨウ型遊星歯車装置１１、差動装置１４などを備えている。
遊星歯車装置１１のフォワードサンギヤ１１ａと入力軸１０とはＣ１クラッチを介して連結されており、リヤサンギヤ１１ｂと入力軸１０とはＣ２クラッチを介して連結されている。キャリヤ１１ｃはセンターシャフト１５と連結され、センターシャフト１５はＣ３クラッチを介して入力軸１０と連結されている。また、キャリヤ１１ｃはＢ２ブレーキとキャリヤ１１ｃの正転（エンジン回転方向）のみを許容するワンウェイクラッチＦとを介して変速機ケース１６に連結されている。キャリヤ１１ｃは２種類のピニオンギヤ１１ｄ，１１ｅを支持しており、フォワードサンギヤ１１ａは軸長の長いロングピニオン１１ｄと噛み合い、リヤサンギヤ１１ｂは軸長の短いショートピニオン１１ｅを介してロングピニオン１１ｄと噛み合っている。ロングピニオン１１ｄのみと噛み合うリングギヤ１１ｆは出力ギヤ１２に結合されている。出力ギヤ１２は中間軸１３を介して差動装置１４と接続されている。
【００１５】
変速機構４は、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３、ブレーキＢ１，Ｂ２およびワンウェイクラッチＦの作動によって、図３のように前進４段、後退１段の変速段を実現している。図３において、●は油圧の作用状態を示している。なお、Ｂ２ブレーキは後退時とＬレンジの第１速時に係合する。また、図３には第１〜第３ソレノイドバルブ（ＳＯＬ１〜ＳＯＬ３）２１〜２３の作動状態も示されている。○は通電状態、×は非通電状態を示す。なお、この作動表は定常状態の作動を示している。
Ｄレンジの３速は、遊星歯車装置１１の各プラネタリギヤが相対回転しない直結段であり、４速はＯＤ（オーバードライブ）である。
【００１６】
第１ソレノイドバルブ２１はＢ１ブレーキ制御用であり、第２ソレノイドバルブ２２はＣ２クラッチ制御用であり、第３ソレノイドバルブ２３はＣ３クラッチ制御用とＢ２ブレーキ制御用とを兼ねている。第３ソレノイドバルブ２３がＣ３クラッチ制御用とＢ２ブレーキ制御用とを兼ねる理由は、Ｂ２ブレーキはＤレンジでは作動せず、Ｌレンジのエンジンブレーキ制御とＲレンジの過渡制御でのみ使用されるので、Ｄレンジで作動されるＣ３クラッチと干渉しないからである。
第１〜第３ソレノイドバルブ２１〜２３は微妙な油圧制御を行なう必要があるため、デューティソレノイドバルブまたはリニアソレノイドバルブが用いられる。また、この実施例では、第１ソレノイドバルブ２１は常閉型、第２，第３ソレノイドバルブ２２，２３は常開型が用いられている。
【００１７】
上記構成の自動変速機において、直結段（３速）では遊星歯車装置１１の各ギヤが相対回転しないので、各ギヤは同じ歯面で噛み合った状態のまま一体回転する。このような直結段での運転が長時間連続すると、エンジントルクの変動等により入力回転速度が変動した時、各ギヤの局部摩耗が発生する。そこで、本発明では、プラネタリギヤの局部摩耗を抑制するため、次のような制御を実施している。
【００１８】
図４は本発明の第１の制御方法を示す。この制御方法は、ＯＤスイッチ２９がＯＦＦ状態で走行していることを運転者が知らずに長時間運転した場合に、直結段での運転が長時間連続するのを防止するものである。
制御がスタートすると、まずＯＤスイッチ２９がＯＦＦ状態、つまりＯＤ（４速）への変速が禁止されているかどうかを判定する（ステップＳ１）。ＯＤスイッチ２９がＯＦＦ状態の場合には、続いて変速段が直結段（３速）であるかどうかを判定する（ステップＳ２）。変速段が直結段である場合には、直結段での連続走行時間を計測し、その時間が所定時間以上となったかどうかを判定する（ステップＳ３）。所定時間としては、例えば３０分程度がよい。直結段での連続走行時間が所定時間未満であれば、さらに時間計測を続行し、所定時間以上となった時点で、ＡＴコントローラ２０がＯＤスイッチを強制的にＯＮ状態へ切り換え、ＯＤへの変速を許可する（ステップＳ４）。
ＯＤスイッチがＯＦＦ状態でかつ直結段で連続走行している場合には、ＯＤスイッチがＯＮ状態であれば、ＯＤの変速領域にあることが多いので、ＯＤスイッチがＯＮになると同時にＯＤへ変速される。そのため、遊星歯車装置１１のギヤに相対回転が発生し、各ギヤが同じ歯面で噛み合った現象が解消され、局部摩耗が防止される。また、高速段側への変速であるから、ショックは殆ど発生しない。さらに、ＯＤスイッチ２９を自動的にＯＮすることで、ＯＤ／ＯＦＦスイッチの切り忘れを防止でき、燃費向上に役立つという効果もある。
【００１９】
図５は本発明の第２の制御方法を示す。
この制御方法は、ＯＤスイッチとは関係なく、直結段での連続走行時間が長くなった場合に、直結段で係合している係合要素の１つを一時的に緩めることにより、プラネタリギヤに相対回転を与えるものである。
制御がスタートすると、変速段が直結段（３速）であるかどうかを判定する（ステップＳ５）。変速段が直結段である場合には、直結段での連続走行時間を計測し、その時間が所定時間以上となったかどうかを判定する（ステップＳ６）。直結段での連続走行時間が所定時間未満であれば、さらに時間計測を続行し、所定時間以上となった時点で、Ｃ２クラッチを緩めるべくＡＴコントローラ２０が指令を与える（ステップＳ７）。具体的には、Ｃ２クラッチ制御用の第２ソレノイドバルブ２２を一時的にＯＮさせる。
Ｃ２クラッチが僅かに緩むことによってニュートラル状態に近づくので、遊星歯車装置１１のギヤに相対回転が発生し、各ギヤが同じ歯面で噛み合った現象が解消され、局部摩耗が防止される。Ｃ２クラッチを緩める操作は、ごく短時間でよく、そのためエンジンの吹き上がりや変速ショックは殆ど発生しない。
なお、直結段では、Ｃ２クラッチのほかにＣ３クラッチも係合しているので、Ｃ２クラッチに代えてＣ３クラッチを緩めてもよい。但し、Ｃ３クラッチを緩めると、１速状態への変速となり、ショックが発生する可能性があるが、図２に示される変速機の場合、１速ではワンウエイクラッチＦの働きによりエンジンブレーキが働かないので、ショックは発生しない。
【００２０】
図６は本発明の第３の制御方法を示す。
この制御方法は、複数の変速モード（第１と第２の変速モード）を備え、これら変速モードを運転者がスイッチによって切り換え可能な自動変速機に適用される。例えば、図７に示すように、第１変速モードが動力性能を重視したパワーモードであり、第２変速モードが燃費性能を重視したエコノミーモードである場合には、第１変速モードは第２変速モードに比べて直結段の領域が広く、しかも直結段の領域がより低車速側にある。したがって、第１変速モードで走行している場合には、直結段での運転が長時間連続することがあり、プラネタリギヤの局部摩耗が発生することがある。その対策の１つとして、図６の制御方法が実施される。
【００２１】
図６の制御がスタートすると、変速モードがエコノミーモードかパワーモードかを判定する（ステップＳ８）。パワーモードであれば、続いて変速段が直結段（３速）であるかどうかを判定する（ステップＳ９）。変速段が直結段である場合には、直結段での連続走行時間を計測し、その時間が所定時間以上となったかどうかを判定する（ステップＳ１０）。直結段での連続走行時間が所定時間未満であれば、さらに時間計測を続行し、所定時間以上となった時点で、ＡＴコントローラ２０が変速モードを自動的にエコノミーモードへ切り換える（ステップＳ１１）。その結果、車速とスロットル開度とによって決定される変速点がエコノミーモードのＯＤ（４速）領域に移るため、ＯＤへ変速される。
例えば、図７のＡ点に示すように、パワーモードが選択された状態で、スロットル開度４０％、車速８０ｋｍ／ｈで走行している時には、変速段は３速（直結段）であるが、エコノミーモードに切り換わると、変速段は４速（ＯＤ）になる。この場合も、第１，第２の制御方法と同様に、直結段から高速段への変速により、遊星歯車装置１１のギヤに相対回転が発生し、プラネタリギヤの局部摩耗が防止される。しかも、直結段からＯＤへ変速されても、高速段側への変速であるから、ショックは殆ど発生しない。
【００２２】
上記実施例では、前進４速の変速段を持つ自動変速機について説明したが、本発明はそれ以外の変速段を持つ自動変速機にも適用できる。例えば、前進３速の変速段を有し、第３速が直結段である場合や、前進５速の変速段を有し、第４速が直結段で、第５速がＯＤの場合などである。
図６の制御方法では、運転者がスイッチによって変速モードを切り換えるようにしたが、アクセルペダルの開速度などによって自動的に変速モードを切り換えるようにしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に係る発明によれば、プラネタリギヤが相対回転しない直結段で所定時間以上連続走行したときには、係合状態にある係合要素の１つを一時的に緩めることにより、変速比を一時的に変化させ、遊星歯車装置のプラネタリギヤに相対回転を与えるようにしたので、プラネタリギヤの局部摩耗を防止することができる。また、ギヤの材質変更や潤滑経路の変更を行なうことなく、プログラムを変更するだけで済むので、プラネタリギヤの局部摩耗を低コストで防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における車両用自動変速機を搭載したシステム図である。
【図２】図１の自動変速機の変速機構のスケルトン図である。
【図３】図２に示す変速機構の各摩擦係合要素およびソレノイドバルブの作動表である。
【図４】本発明の第１の制御方法のフローチャート図である。
【図５】本発明の第２の制御方法のフローチャート図である。
【図６】本発明の第３の制御方法のフローチャート図である。
【図７】第３の制御方法が適用される自動変速機の２つの変速モードの変速線図である。
【符号の説明】
２ 自動変速機
４ 変速機構
１１ 遊星歯車装置
２０ ＡＴコントローラ
２１〜２３ 変速制御用ソレノイドバルブ
２９ ＯＤスイッチ
Ｃ１〜Ｃ３，Ｂ１，Ｂ２ 係合要素

Claims (2)

1. 複数の係合要素と遊星歯車装置とを備え、車両の運転条件に応じて変速マップから自動的に変速段を決定し、上記係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を構成するとともに、上記複数の変速段のうちの１つが上記遊星歯車装置のプラネタリギヤが相対回転しない直結段である車両用自動変速機において、
   上記直結段が所定時間以上継続されたことを検出する工程と、
   上記直結段が所定時間以上継続されたとき、係合状態にある係合要素の１つを一時的に緩めることにより、別の変速段に変更することなく上記プラネタリギヤに相対回転を与える工程と、を備えたことを特徴とする車両用自動変速機の制御方法。
2. 複数の係合要素と遊星歯車装置とを備え、車両の運転条件に応じて変速マップから自動的に変速段を決定し、上記係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を構成するとともに、上記複数の変速段のうちの１つが上記遊星歯車装置のプラネタリギヤが相対回転しない直結段である車両用自動変速機において、
   上記直結段が所定時間以上継続されたことを検出する手段と、
   上記直結段が所定時間以上継続されたとき、係合状態にある係合要素の１つを一時的に緩めることにより、別の変速段に変更することなく上記プラネタリギヤに相対回転を与える手段と、を備えたことを特徴とする車両用自動変速機の制御装置。

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