JP5080545B2

JP5080545B2 - 自動変速機

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Publication number: JP5080545B2
Application number: JP2009250668A
Authority: JP
Inventors: 高輝河口; 史貴永島; 真也持山; 良秀新祖
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: JP2010025346A

Description

本発明は有段式自動変速機の摩擦要素に故障が生じた際の故障部位特定制御に関する。

有段式自動変速機は、遊星歯車機構と複数の摩擦要素を有し、所望の変速段となるように各摩擦要素の締結状態を切り換えることで変速段を切り換える。

このような自動変速機において、摩擦要素に解放故障や締結故障が生じた場合、走行性を確保するために故障した摩擦要素を特定する制御を行うことが知られている。

例えば、摩擦要素が故障したときの特性データを変速段ごとに予め格納しておき、この格納されているデータと実際のギア比とに基づいて故障した摩擦要素、及び解放故障か締結故障かという故障形態を特定する技術が特許文献１に開示されている。
特開平１１−２８０８８６号公報

上記従来の技術は、イグニッションをオンにした直後に各摩擦要素の正常・異常判定を１回だけ実行し、正常判定の場合には次回イグニッションをオンにするまで正常・異常判定を実行しない、すなわちこのドライビングサイクル中には実行しないものである。従って、走行中に摩擦要素の故障が生じても異常判定されるのは次回イグニッションオン時であるので、摩擦要素の特定までに多大な時間を要し、走行性が悪化する。一般的に、運転者は車両に何らかの故障が生じた場合、エンジンが再始動不能になることを危惧してイグニッションをオフにしないことが多く、この場合には上記問題が特に顕著である。

本発明は、故障が発生したことを早期に検出して故障部位を特定し、走行性の悪化を極力抑えることを目的とする。

本発明は、遊星歯車と、複数の摩擦要素とを備え、複数の摩擦要素の締結解放状態を切り換えることで指令変速段を達成し、かつ該指令変速段として複数の変速段を備える自動変速機において、摩擦要素において、締結指令が出力されているにもかかわらず締結できない解放故障、又は解放指令が出力されているにもかかわらず解放できない締結故障が発生したか否かを車両の運転中に繰り返し検出する故障検出手段と、故障検出手段によって故障の発生を検出した後に初めて車速が所定値以下に低下したとき、故障した摩擦要素を特定する制御を開始する故障部位特定制御手段と、故障部位特定制御手段によって故障した摩擦要素が特定されたとき、特定された摩擦要素に基づいて使用可能な複数の変速段を決定し、使用可能な複数の変速段のみを用いて変速制御を行うリンプホーム制御手段とを備え、故障部位特定制御手段は、指令変速段を、複数の変速段から選択された１つ以上の変速段に順次移行させながら故障した摩擦要素を特定するように制御し、故障部位特定制御手段によって指令変速段を順次移行させている間は、車両の走行状態に基づく自動変速を禁止する。

本発明によれば、摩擦要素に故障が生じたか否かを車両が運転中に繰り返し検出しており、摩擦要素の故障が検出されたときには、その後初めて車速が所定値以下に低下したところで故障した摩擦要素を特定する制御が開始されるので、摩擦要素が故障してから故障が検出され、故障した摩擦要素を特定するまでに要する時間を短縮することができる。よって、より早くリンプホーム制御を開始できるので走行性の悪化を最小限に抑えることができる。

また、指令変速段を、複数の変速段から選択された１つ以上の変速段に、順次移行させながら故障した摩擦要素を特定していき、故障した摩擦要素が特定できたときには、移行されずに残った変速段へ移行させることなくリンプホーム制御を行うので、故障した摩擦要素を特定できた後に指令変速段を順次移行させることによる無駄な制御を省略することができ、走行性の悪化をさらに抑えることができる。

さらに、指令変速段を順次移行させているときには車両の走行状態に基づく自動変速を禁止するので、指令変速段を選択された変速段に確実に移行させることができ、早期に故障した摩擦要素を特定することができる。

本実施形態における自動変速機の構成を示すスケルトン図である。ＣＶＵの油圧回路を表す回路図である。変速段ごとの各締結要素の締結状態を示す締結表である。各変速段における各回転部材の回転状態を示す共線図である。本実施形態における自動変速機の制御を示すフローチャートである。１速及び１．５速における各回転部材の回転状態を示す共線図である。２速における各回転部材の回転状態を示す共線図である。３速における各回転部材の回転状態を示す共線図である。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。

図１は本実施形態における自動変速機の構成を示すスケルトン図である。本実施形態における自動変速機は、前進７速後退１速の有段式自動変速機であり、エンジンＥｇの駆動力がトルクコンバータＴＣを介して入力軸Ｉｎｐｕｔから入力され、４つの遊星ギアと７つの摩擦要素とによって回転速度が変速されて出力軸Ｏｕｔｐｕｔから出力される。また、トルクコンバータＴＣのポンプインペラと同軸上にオイルポンプＯＰが設けられ、エンジンＥｇの駆動力によって回転駆動され、オイルを加圧する。

また、エンジンＥｇの駆動状態を制御するエンジンコントローラ（ＥＣＵ）１０と、自動変速機の変速状態等を制御する自動変速機コントローラ（ＡＴＣＵ）２０と、ＡＴＣＵ２０の出力信号に基づいて各締結要素の油圧を制御するコントロールバルブユニット（ＣＶＵ）３０とが設けられている。なお、ＥＣＵ１０とＡＴＣＵ２０とは、ＣＡＮ通信線等を介して接続され、相互にセンサ情報や制御情報を通信により共有している。

ＥＣＵ１０には、運転者のアクセルペダル操作量を検出するＡＰＯセンサ１、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ２、及びスロットル開度を検出するスロットルセンサ７が接続されている。ＥＣＵ１０は、エンジン回転速度やアクセルペダル操作量に基づいて燃料噴射量やスロットル開度を制御し、エンジンの回転速度及びトルクを制御する。

ＡＴＣＵ２０には、第１キャリアＰＣ１の回転速度を検出する第１タービン回転速度センサ３、第１リングギアＲ１の回転速度を検出する第２タービン回転速度センサ４及び運転者のシフトレバー操作状態を検出するインヒビタスイッチ６が接続され、Ｄレンジにおいて車速Ｖｓｐとアクセルペダル操作量ＡＰＯとに基づく最適な指令変速段を選択し、コントロールバルブユニットＣＶＵに指令変速段を達成する制御指令を出力する。

次に、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転を変速しながら出力軸Ｏｕｔｐｕｔへと伝達する変速ギア機構について説明する。変速ギア機構には入力軸Ｉｎｐｕｔ側から軸方向出力軸Ｏｕｔｐｕｔ側に向けて、順に第１遊星ギアセットＧＳ１及び第２遊星ギアセットＧＳ２が配置されている。また、摩擦要素として複数のクラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が配置され、さらに複数のワンウェイクラッチＦ１、Ｆ２が配置されている。

第１遊星ギアＧ１は、第１サンギアＳ１と、第１リングギアＲ１と、両ギアＳ１、Ｒ１に噛み合う第１ピニオンＰ１を支持する第１キャリアＰＣ１と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。第２遊星ギアＧ２は、第２サンギアＳ２と、第２リングギアＲ２と、両ギアＳ２、Ｒ２に噛み合う第２ピニオンＰ２を支持する第２キャリアＰＣ２と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。第３遊星ギアＧ３は、第３サンギアＳ３と、第３リングギアＲ３と、両ギアＳ３、Ｒ３に噛み合う第３ピニオンＰ３を支持する第３キャリアＰＣ３と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。第４遊星ギアＧ４は、第４サンギアＳ４と、第４リングギアＲ４と、両ギアＳ４、Ｒ４に噛み合う第４ピニオンＰ４を支持する第４キャリアＰＣ４と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。

入力軸Ｉｎｐｕｔは、第２リングギアＲ２に連結され、エンジンＥｇからの回転駆動力をトルクコンバータＴＣ等を介して入力する。出力軸Ｏｕｔｐｕｔは、第３キャリアＰＣ３に連結され、出力回転駆動力をファイナルギア等を介して駆動輪に伝達する。

第１連結メンバＭ１は、第１リングギアＲ１と第２キャリアＰＣ２と第４リングギアＲ４とを一体的に連結するメンバである。第２連結メンバＭ２は、第３リングギアＲ３と第４キャリアＰＣ４とを一体的に連結するメンバである。第３連結メンバＭ３は、第１サンギアＳ１と第２サンギアＳ２とを一体的に連結するメンバである。

第１遊星ギアセットＧＳ１は、第１遊星ギアＧ１と第２遊星ギアＧ２とを、第１連結メンバＭ１と第３連結メンバＭ３とによって連結して、４つの回転要素から構成される。また、第２遊星ギアセットＧＳ２は、第３遊星ギアＧ３と第４遊星ギアＧ４とを、第２連結メンバＭ２によって連結して、５つの回転要素から構成される。

第１遊星ギアセットＧＳ１では、トルクが入力軸Ｉｎｐｕｔから第２リングギアＲ２に入力され、入力されたトルクは第１連結メンバＭ１を介して第２遊星ギアセットＧＳ２に出力される。第２遊星ギアセットＧＳ２では、トルクが入力軸Ｉｎｐｕｔから直接第２連結メンバＭ２に入力されるとともに、第１連結メンバＭ１を介して第４リングギアＲ４に入力され、入力されたトルクは第３キャリアＰＣ３から出力軸Ｏｕｔｐｕｔに出力される。

インプットクラッチＣ１は、入力軸Ｉｎｐｕｔと第２連結メンバＭ２とを選択的に断接するクラッチである。ダイレクトクラッチＣ２は、第４サンギアＳ４と第４キャリアＰＣ４とを選択的に断接するクラッチである。

Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３は、第３サンギアＳ３と第４サンギアＳ４とを選択的に断接するクラッチである。また、第３サンギアＳ３と第４サンギアＳ４との間には、第２ワンウェイクラッチＦ２が配置されている。これにより、Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３が解放され、第３サンギアＳ３よりも第４サンギアＳ４の回転速度が大きい時、第３サンギアＳ３と第４サンギアＳ４とは独立した回転速度を発生する。よって、第３遊星ギアＧ３と第４遊星ギアＧ４が第２連結メンバＭ２を介して接続された構成となり、それぞれの遊星ギアが独立したギア比を達成する。

フロントブレーキＢ１は、第１キャリアＰＣ１の回転を選択的に停止させるブレーキである。また、フロントブレーキＢ１と並列に第１ワンウェイクラッチＦ１が配置されている。ローブレーキＢ２は、第３サンギアＳ３の回転を選択的に停止させるブレーキである。２３４６ブレーキＢ３は、第１サンギアＳ１及び第２サンギアＳ２を連結する第３連結メンバＭ３の回転を選択的に停止させるブレーキである。リバースブレーキＢ４は、第４キャリアＰＣ４の回転を選択的に停止させるブレーキである。

次に図２を参照しながらＣＶＵ３０の油圧回路について説明する。図２はＣＶＵの油圧回路を表す回路図である。

油圧回路には、エンジンにより駆動された油圧源としてのオイルポンプＯＰと、運転者のシフトレバー操作と連動して、ライン圧ＰＬを供給する油路を切り換えるマニュアルバルブＭＶと、ライン圧を所定の一定圧に減圧するパイロットバルブＰＶとが設けられる。

また、ローブレーキＢ２の締結圧を調圧する第１調圧弁ＣＶ１と、インプットクラッチＣ１の締結圧を調圧する第２調圧弁ＣＶ２と、フロントブレーキＢ１の締結圧を調圧する第３調圧弁ＣＶ３と、Ｈ＆ＲＬクラッチＣ３の締結圧を調圧する第４調圧弁ＣＶ４と、２３４６ブレーキＢ３の締結圧を調圧する第５調圧弁ＣＶ５と、ダイレクトクラッチＣ２の締結圧を調圧する第６調圧弁ＣＶ６とが設けられる。

また、ローブレーキＢ及びインプットクラッチＣ１への供給油路のうち、どちらか一方のみを連通状態に切り換える第１切換弁ＳＶ１と、ダイレクトクラッチＣ２に対しＤレンジ圧及びＲレンジ圧の供給油路のうち、どちらか一方のみを連通状態に切り換える第２切換弁ＳＶ２と、リバースブレーキＢ４に対して供給する油圧を第６調圧弁ＣＶ６からの供給油圧とＲレンジ圧からの供給油圧との間で切り換える第３切換弁ＳＶ３と、第６調圧弁ＣＶ６から出力された油圧を油路１２３と油路１２２との間で切り換える第４切換弁ＳＶ４とが設けられる。

また、ＡＴＣＵ２０からの制御信号に基づいて、第１調圧弁ＣＶ１に対し調圧信号を出力する第１ソレノイドバルブＳＯＬ１と、第２調圧弁ＣＶ２に対し調圧信号を出力する第２ソレノイドバルブＳＯＬ２と、第３調圧弁ＣＶ３に対し調圧信号を出力する第３ソレノイドバルブＳＯＬ３と、第４調圧弁ＣＶ４に対し調圧信号を出力する第４ソレノイドバルブＳＯＬ４と、第５調圧弁ＣＶ５に対し調圧信号を出力する第５ソレノイドバルブＳＯＬ５と、第６調圧弁ＣＶ６に対し調圧信号を出力する第６ソレノイドバルブＳＯＬ６と、第１切換弁ＳＶ１及び第３切換弁ＳＶ３に対し切り換え信号を出力する第７ソレノイドバルブＳＯＬ７とが設けられる。

エンジンにより駆動されるオイルポンプＯＰの吐出圧は、ライン圧に調圧された後、油路１０１及び油路１０２に供給される。油路１０１には、運転者のシフトレバー操作に連動して作動するマニュアルバルブＭＶと接続された油路１０１ａと、フロントブレーキＢ１の締結圧の元圧を供給する油路１０１ｂと、Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３の締結圧の元圧を供給する油路１０１ｃとが接続される。

マニュアルバルブＭＶには、油路１０５と、後退走行時に選択されるＲレンジ圧を供給する油路１０６が接続され、シフトレバー操作に応じて油路１０５と油路１０６とを切り換える。

油路１０５には、ローブレーキＢ２の締結圧の元圧を供給する油路１０５ａと、インプットクラッチＣ１の締結圧の元圧を供給する油路１０５ｂと、２３４６ブレーキＢ３の締結圧の元圧を供給する油路１０５ｃと、ダイレクトクラッチＣ２の締結圧の元圧を供給する油路１０５ｄと、後述する第２切換弁ＳＶ２の切り換え圧を供給する油路１０５ｅとが接続される。

油路１０６には、第２切換弁ＳＶ２の切り換え圧を供給する油路１０６ａと、ダイレクトクラッチＣ２の締結圧の元圧を供給する油路１０６ｂと、リバースブレーキＢ４の締結圧を供給する油路１０６ｃとが接続される。

油路１０２にはパイロットバルブＰＶを介してパイロット圧を供給する油路１０３が接続される。油路１０３には、第１ソレノイドバルブＳＯＬ１にパイロット圧を供給する油路１０３ａと、第２ソレノイドバルブＳＯＬ２にパイロット圧を供給する油路１０３ｂと、第３ソレノイドバルブＳＯＬ３にパイロット圧を供給する油路１０３ｃと、第４ソレノイドバルブＳＯＬ４にパイロット圧を供給する油路１０３ｄと、第５ソレノイドバルブＳＯＬ５にパイロット圧を供給する油路１０３ｅと、第６ソレノイドバルブＳＯＬ６にパイロット圧を供給する油路１０３ｆと、第７ソレノイドバルブＳＯＬ７にパイロット圧を供給する油路１０３ｇとが設けられる。

次に、図３、図４を参照しながら変速ギア機構の作動について説明する。図３は、変速段ごとの各締結要素の締結状態を示す締結表であり、○印は当該締結要素が締結状態となることを示し、（○）印はエンジンブレーキが作動するレンジ位置が選択されているときに当該締結要素が締結状態となることを示す。図４は、各変速段における各回転部材の回転状態を示す共線図である。

１速では、ローブレーキＢ２のみが締結され、第１ワンウェイクラッチＦ１及び第２ワンウェイクラッチＦ２が係合する。またエンジンブレーキ作用時は、フロントブレーキＢ１及びＨ＆ＬＲクラッチＣ３がさらに締結される。

第１ワンウェイクラッチＦ１が係合することで、第１キャリアＰＣ１の回転が制止されるので、入力軸Ｉｎｐｕｔから第２リングギアＲ２に入力された回転は、第１遊星ギアセットＧＳ１によって減速され、この回転は第１連結メンバＭ１から第４リングギアＲ４に出力される。また、ローブレーキＢ２が締結され、第２ワンウェイクラッチＦ２が係合することで、第３サンギアＳ３及び第４サンギアＳ４の回転が制止されるので、第４リングギアＲ４に入力された回転は、第２遊星ギアセットＧＳ２により減速され、第３キャリヤＰＣ３から出力される。

すなわち、図４の共線図に示すように、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転は第１遊星ギアセットＧＳ１で減速され、さらに第２遊星ギアセットＧＳ２で減速され、出力軸Ｏｕｔｐｕｔから出力される。

２速では、ローブレーキＢ２及び２３４６ブレーキＢ３が締結され、第２ワンウエイクラッチＦ２が係合する。またエンジンブレーキ作用時は、Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３がさらに締結される。

２３４６ブレーキＢ３が締結されることで、第１サンギアＳ１及び第２サンギアＳ２の回転が制止されるので、入力軸Ｉｎｐｕｔから第２リングギアＲ２に入力された回転は、第２遊星ギアＧ２のみによって減速され、この回転は第１連結メンバＭ１から第４リングギアＲ４に出力される。また、ローブレーキＢ２が締結され、第２ワンウェイクラッチＦ２が係合することで、第３サンギアＳ３及び第４サンギアＳ４の回転が制止されるので、第４リングギアＲ４に入力された回転は、第２遊星ギアセットＧＳ２によって減速され、第３キャリヤＰＣ３から出力される。

３速では、ローブレーキＢ２、２３４６ブレーキＢ３及びダイレクトクラッチＣ２が締結される。

２３４６ブレーキＢ３が締結されることで、第１サンギアＳ１及び第２サンギアＳ２の回転が制止されるので、入力軸Ｉｎｐｕｔから第２リングギアＲ２に入力された回転は、第２遊星ギアＧ２により減速され、この回転が第１連結メンバＭ１から第４リングギアＲ４に出力される。また、ダイレクトクラッチＣ２が締結されることで、第４遊星ギアＧ４は一体となって回転する。従って、第４遊星ギアＧ４はトルク伝達に関与するが減速作用には関与しない。また、ローブレーキＢ２が締結されることで、第３サンギアＳ３の回転が制止されるので、第４リングギアＲ４と一体に回転する第４キャリヤＰＣ４から第２連結メンバＭ２を介して第３リングギアＲ３に入力された回転は、第３遊星ギアＧ３により減速され、第３キャリヤＰＣ３から出力される。

すなわち、図４の共線図に示すように、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転は第１遊星ギアセットＧＳ１で減速され、さらに第２遊星ギアセットＧＳ２のうち第３遊星ギアＧ３で減速され、出力軸Ｏｕｔｐｕｔから出力される。

４速では、２３４６ブレーキＢ３、ダイレクトクラッチＣ２及びＨ＆ＬＲクラッチＣ３が締結される。

２３４６ブレーキＢ３が締結されることで、第１サンギアＳ１及び第２サンギアＳ２の回転が制止されるので、入力軸Ｉｎｐｕｔから第２リングギアＲ２に入力された回転は、第２遊星ギアＧ２のみによって減速され、この回転は第１連結メンバＭ１から第４リングギアＲ４に出力される。また、ダイレクトクラッチＣ２及びＨ＆ＬＲクラッチＣ３が締結されることで、第２遊星ギアセットＧＳ２は一体で回転するので、第４リングギアＲ４に入力された回転は、そのまま第３キャリヤＰＣ３から出力される。

すなわち、図４の共線図に示すように、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転は第１遊星ギアセットＧＳ１で減速され、第２遊星ギアセットＧＳ２では減速されることなく、出力軸Ｏｕｔｐｕｔから出力される。

５速では、インプットクラッチＣ１、ダイレクトクラッチＣ２及びＨ＆ＬＲクラッチＣ３が締結される。

インプットクラッチＣ１が締結されることで、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転は第２連結メンバＭ２に直接入力される。また、ダイレクトクラッチＣ２及びＨ＆ＬＲクラッチＣ３が締結されることで、第２遊星ギアセットＧＳ２は一体で回転するので、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転は、そのまま第３キャリアＰＣ３から出力される。

すなわち、図４の共線図に示すように、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転は第１遊星ギアセットＧＳ１及び第２遊星ギアセットＧＳ２で減速されることなく、そのまま出力軸Ｏｕｔｐｕｔから出力される。

６速では、インプットクラッチＣ１、Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３及び２３４６ブレーキＢ３が締結される。

インプットクラッチＣ１が締結されることで、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転は第２リングギアに入力されると共に、第２連結メンバＭ２に直接入力される。また、２３４６ブレーキＢ３が締結されることで、第１サンギアＳ１及び第２サンギアＳ２の回転は制止されるので、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転は第２遊星ギアＧ２により減速され、第１連結メンバＭ１から第４リングギアＲ４に出力される。

また、Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３が締結されることで、第３サンギアＳ３及び第４サンギアＳ４は一体回転するので、第２遊星ギアセットＧＳ２は、第４リングギアＲ４の回転と、第２連結メンバＭ２の回転とによって規定される回転を第３キャリヤＰＣ３から出力する。

すなわち、図４の共線図に示すように、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転の一部は第１遊星ギアセットＧＳ１において減速され、第２遊星ギアセットＧＳ２においては増速されて、出力軸Ｏｕｔｐｕｔから出力される。

７速では、インプットクラッチＣ１、Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３及びフロントブレーキＢ１が締結され、第１ワンウェイクラッチＦ１が係合する。

インプットクラッチＣ１が締結されることで、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転は第２リングギアＲ２に入力されると共に、第２連結メンバＭ２に直接入力される。また、フロントブレーキＢ１が締結されることで、第１キャリアＰＣ１の回転は制止されるので、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転は第１遊星ギアセットＧＳ１により減速され、この回転は第１連結メンバＭ１から第４リングギアＲ４に出力される。

後退速では、Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３、フロントブレーキＢ１及びリバースブレーキＢ４が締結される。

フロントブレーキＢ１が締結されることで、第１キャリアＰＣ１の回転は制止されるので、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転は第１遊星ギアセットＧＳ１により減速され、この回転が第１連結メンバＭ１から第４リングギアＲ４に出力される。

また、Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３が締結されることで、第３サンギアＳ３及び第４サンギアＳ４は一体的に回転し、リバースブレーキＢ４が締結されることで、第２連結メンバＭ２の回転は制止されるので、第２遊星ギアセットＧＳ２では、第４リングギアＲ４の回転が第４サンギアＳ４、第３サンギアＳ３、第３キャリアＰＣ３と、反転しながら伝達され、第３キャリヤＰＣ３から出力する。

すなわち、図４の共線図に示すように、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転は第１遊星ギアセットＧＳ１において減速され、第２遊星ギアセットＧＳ２において反転されて、出力軸Ｏｕｔｐｕｔから出力される。

自動変速機は以上のように構成され、車速及びスロットル開度に基づいて設定される変速線に従って、１速〜７速の間で所望の変速段に切り換えられる。このとき、いずれかの摩擦要素が故障した場合には所望の変速段を達成することができなくなり、走行性が悪化する。そこで、摩擦要素が故障した場合にＡＴＣＵ２０において行う制御について図５のフローチャートを参照しながら説明する。

図５は、本実施形態における自動変速機の制御を示すフローチャートである。本制御は、自動変速機のいずれかの摩擦要素が故障した場合に、故障した摩擦要素を特定するとともにその故障が解放故障であるか締結故障であるかを特定し、故障部位及び故障形態に応じてリンプホーム制御を行うものである。なお、解放故障とは締結指令を出力した摩擦要素が完全締結することなく解放したままとなる故障であり、締結故障とは解放指令を出力した摩擦要素が解放することなく締結したままとなる故障である。

ステップＳ１（故障検出手段）では、インターロック故障、ギア比異常、ニュートラル異常及び過回転のいずれかの異常を検知したか否かを判定する。いずれかの異常を検知した場合にはステップＳ２へ進み、いずれも検知していなければ再度ステップＳ１を実行する。

インターロック故障とは、摩擦要素の締結指令に対して、指令されていない余分な摩擦要素が締結することにより変速機の入力軸Ｉｎｐｕｔ又は出力軸Ｏｕｔｐｕｔの回転がロックされる状態をいい、例えばブレーキ非作動時の車両の減速度が所定値以上となったときインターロック故障が発生したと検知される。

ニュートラル異常とは、摩擦要素の締結指令に対して、指令されている摩擦要素の一部が締結しないことにより入力軸の動力が出力軸に伝達されない状態をいい、例えば指令変速段のギア比に対して実ギア比が所定値以上大きくなったときニュートラル異常が発生したと検知される。

ギア比異常とは、摩擦要素の締結指令に対して、摩擦要素の締結容量が不足している状態、又は指令されていない余分な摩擦要素が締結容量を有する状態をいい、例えば指令変速段のギア比に対して実ギア比が所定値以上乖離している場合であって、ニュートラル異常と判定されないときギア比異常が発生したと検知される。

過回転とは、入力軸Ｉｎｐｕｔ及び出力軸Ｏｕｔｐｕｔ以外の回転メンバの回転速度が、正常に指令変速段を達成しているときにはとり得ない回転速度まで上昇している状態をいい、例えば所定の回転メンバの回転速度を直接又は間接的に検出し、この回転速度が所定値以上となった場合に過回転が発生したと検知される。

ステップＳ２では、ステップＳ１において検出された故障又は異常に応じて暫定リンプホームを行う。暫定リンプホームは、例えば変速段を故障又は異常が検知されたときの変速段以外の変速段に固定することで行われる。

ステップＳ３では、車両が停止したか否かを判定する。車両が停止していればステップＳ４へ進み、停止していなければ再度ステップＳ３を実行する。なお、車両が停止したか否かは車速が所定車速（例えば５ｋｍ／ｈ）以下になったか否かによって判定する。

ステップＳ４（故障部位特定制御手段）では、ステップＳ１において検出された故障がニュートラル異常であって、かつ検出時の指令変速段が１〜３速であるか否かを判定する。条件を満足する場合にはステップＳ５（リンプホーム制御手段）へ進み、本リンプホームとして４、５、６速を用いて変速制御を行う。ニュートラル異常でない場合又は指令変速段が１〜３速でない場合にはステップＳ６へ進む。

検出された故障がニュートラル異常であって、かつ検出時の指令変速段が１〜３速である場合には、１〜３速において常に締結状態であるローブレーキＢ２の解放故障が発生したと推定できるので、ローブレーキＢ２を使用する１〜３速を避けて４、５、６速を用いて変速制御を行う。

以下に示す制御では、指令変速段を１速から３速まで経験させて、指令変速段に対して実変速段が正常な値を示すか否かによって故障部位を特定するように探り制御を行う。

ステップＳ６では、指令変速段を１速に設定する。ここで、指令変速段は車速やスロットル開度にかかわらず１速に設定される。後述するステップＳ１７、Ｓ２８においても同様にそれぞれ２速、３速に固定される。すなわち、本ステップ以降のステップを実行中に車速やスロットル開度に基づいてシフトアップ又はシフトダウンすることは禁止される。

ステップＳ７では、出力軸回転速度センサ５、第１タービン回転速度センサ３、第２タービン回転速度センサ４、スロットルセンサ７、エンジン回転速度センサ２及びインヒビタスイッチ６の各信号が正常であるか否かを判定する。信号が正常であればステップＳ９へ進み、信号が異常であればステップＳ８へ進んで指令変速段を１速に固定し、以降は１速にて走行を続ける。

ここで、指令変速段が１速のときにはローブレーキＢ２に対して締結指令がなされ、この状態で他の摩擦要素が締結故障しても実ギア比が１速に対応するギア比以外となるだけで、インターロックなどの故障がさらに生じることはない。そこで、信号が異常となって故障部位を正確に特定することができないような状況では、指令変速段を１速に固定することで、誤ったリンプホームを行って走行性の悪化や摩擦要素の過剰な摩耗が生じることを防止する。

ステップＳ９（故障特定禁止判定手段）では、車速Ｖｓｐが所定速度より高いか否か、タービンランナの回転速度ＴｂｎＲＥＶが所定回転より高いか否か、スロットルバルブの開度Ｔｖｏが所定開度より大きいか否か、エンジン回転速度からタービンランナの回転速度を減算した値Ｎｅ−Ｎｔが所定値より大きいか否かをそれぞれ判定する。全ての条件を満足する場合にはステップＳ１０へ進み、１つでも満たさない場合にはステップＳ７へ戻る。

変速機の出力軸Ｏｕｔｐｕｔが回転してないとギア比を正確に検出することができないので、所定速度はギア比を正確に検出できる程度の車速であることを判断できるような値に設定される。また、同様に変速機の入力軸Ｉｎｐｕｔが回転してないとギア比を正確に検出することができないので、所定回転はギア比を正確に検出できる程度にタービンランナが回転していることを判断できるような値に設定される。さらに、エンジンＥｇの駆動力が変速機の入力軸Ｉｎｐｕｔから出力軸Ｏｕｔｐｕｔへと伝達されていること、すなわちコースト状態でなくドライブ状態であることを判断できるように、所定開度及び所定値が設定される。

ステップＳ１０（レバー位置検知手段）では、レンジ信号がＰ、Ｒ、Ｎ以外であるか否かを判定する。レンジ信号がＰ、Ｒ、Ｎ以外、すなわち前進走行レンジであればステップＳ１１へ進み、レンジ信号がＰ、Ｒ、ＮであればステップＳ７へ戻る。

摩擦要素は、摩擦要素の油圧を調圧する調圧弁のスプールとバルブボディのボアとの間にコンタミなどを噛み込むことでバルブスティックによる締結故障を生じることが多い。このような故障を生じているときに、前進走行レンジからＰ、Ｒ、Ｎレンジへとレンジが変更されると油圧がマニュアルポートから排出されるので、調圧弁に作用している油圧の変動が大きく、その結果スプールがバルブボディからはずれて、締結故障が解消されることがある。そこで、本制御実行中に前進走行レンジからＰ、Ｒ、Ｎレンジへとレンジが変更されたときは、それまでのデータをリセットして再度制御をやり直すこととする。

ステップＳ１１では、実ギア比を検出する。実ギア比は変速機の入力軸Ｉｎｐｕｔの回転速度から出力軸Ｏｕｔｐｕｔの回転速度を除算して演算される。

ステップＳ１２では、指令変速段が１速に設定されてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間は、ステップＳ９の条件を一時的に満たした場合を除外するのに十分な時間とされ、例えば２ｓに設定される。

ステップＳ１３（故障部位特定制御手段）では、実ギア比が１．５速相当であるか否かを判定する。実ギア比が１．５速相当であればステップＳ１４（リンプホーム制御手段）へ進んで、本リンプホームとして３、４、５速を用いて変速制御を行い、実ギア比が１．５速以外であればステップＳ１５へ進む。ここで、実ギア比が１．５速相当となるのは、図６の共線図よりローブレーキＢ２、第１ワンウェイクラッチＦ１及びダイレクトクラッチＣ２が締結されるときである。現在の指令変速段は１速であり締結指令はローブレーキＢ２にのみ出力されていることから、ダイレクトクラッチＣ２が締結故障していると判断できる。よって、ダイレクトクラッチＣ２を締結する変速段である３、４、５速のみを用いて変速制御する。

ステップＳ１５（故障部位特定制御手段）では、実ギア比が２速相当であるか否かを判定する。実ギア比が２速相当であればステップＳ１６（リンプホーム制御手段）へ進んで、本リンプホームとして２、３、４速を用いて変速を行い、実ギア比が２速以外であればステップＳ１７へ進む。ここで、指令変速段が１速であるにもかかわらず実ギア比が２速相当となるのは、図３の締結表の１速と２速とを見比べると２３４６ブレーキが締結故障している場合であるので、２３４６ブレーキを締結する変速段のうち２、３、４速のみを用いて変速制御する。

ステップＳ１７では、指令変速段を２速に設定する。

ステップＳ１８では、出力軸回転速度センサ５、第１タービン回転速度センサ３、第２タービン回転速度センサ４、スロットルセンサ７、エンジン回転速度センサ２及びインヒビタスイッチ６の各信号が正常であるか否かを判定する。信号が正常であればステップＳ２０へ進み、信号が異常であればステップＳ１９へ進んで指令変速段を１速に固定する。

ステップＳ２０（故障特定禁止判定手段）では、車速Ｖｓｐが所定速度より高いか否か、タービンランナの回転速度ＴｂｎＲＥＶが所定回転より高いか否か、スロットルバルブの開度Ｔｖｏが所定開度より大きいか否か、エンジン回転速度からタービンランナの回転速度を減算した値Ｎｅ−Ｎｔが所定値より大きいか否かをそれぞれ判定する。全ての条件を満足する場合にはステップＳ２１へ進み、１つでも満たさない場合にはステップＳ１８へ戻る。

ステップＳ２１（レバー位置検知手段）では、レンジ信号がＰ、Ｒ、Ｎ以外であるか否かを判定する。レンジ信号がＰ、Ｒ、Ｎ以外、すなわち前進走行レンジであればステップＳ２２へ進み、レンジ信号がＰ、Ｒ、ＮであればステップＳ６へ戻る。

前述のステップＳ１０において説明したように、摩擦要素の締結故障は、前進走行レンジからＰ、Ｒ、Ｎレンジへとレンジが変更されることで解消されることがあるので、この場合に指令変速段を１速として行ったステップＳ６〜Ｓ１６での故障部位特定制御により得られた結果を保持したまま以下の制御を続行すると、過剰な制御によって走行性が悪化することがある。そこで、前進走行レンジからＰ、Ｒ、Ｎレンジへとレンジが変更されたときは再度指令変速段を１速に設定して故障部位特定制御を初めからやり直すこととしている。

ステップＳ２２では、実ギア比を検出する。

ステップＳ２３では、指令変速段が２速に設定されてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間経過していればステップＳ２４へ進み、所定時間経過していなければステップＳ１８へ戻る。

ステップＳ２４（故障部位特定制御手段）では、実ギア比が１速相当であるか否かを判定する。実ギア比が１速相当であればステップＳ２５（リンプホーム制御手段）へ進んで、本リンプホームとして１、５、７速を用いて変速制御を行い、実ギア比が１速以外であればステップＳ２６へ進む。ここで、指令変速段が２速であるにもかかわらず実ギア比が１速相当となるのは、図３の締結表の１速と２速とを見比べると２３４６ブレーキが解放故障している場合であるので、２３４６ブレーキを解放する変速段である１、５、７速のみを用いて変速制御する。

ステップＳ２６（故障部位特定制御手段）では、実ギア比がインターロック相当のギア比（ＩＬＫ）であるか否かを判定する。実ギア比がインターロック相当のギア比であればステップＳ２７（リンプホーム制御手段）へ進んで、本リンプホームとして１、２．５、７速を用いて変速を行い、実ギア比がインターロック相当のギア比以外であればステップＳ２８へ進む。インターロック故障のうち入力軸がロックしたときはギア比が小さくなり、出力軸がロックしたときはギア比が大きくなるので、ギア比が、１速相当のギア比より大きいとき、又は２速相当のギア比より小さいとき、インターロック相当のギア比であると判断される。

指令変速段が２速のとき、図７の共線図に示すようにローブレーキＢ２及び２３４６ブレーキＢ３に締結指令が出力されるが、この状態でフロントブレーキＢ１が締結故障した場合には第１キャリアＰＣ１の回転が制止されるので入力軸Ｉｎｐｕｔがロックするインターロック故障が発生する。よって、フロントブレーキＢ１を締結する変速段である１、２．５、７速のみを用いて変速制御する。

ステップＳ２８では、指令変速段を３速に設定する。

ステップＳ２９では、出力軸回転速度センサ５、第１タービン回転速度センサ３、第２タービン回転速度センサ４、スロットルセンサ７、エンジン回転速度センサ２及びインヒビタスイッチ６の各信号が正常であるか否かを判定する。信号が正常であればステップＳ３１へ進み、信号が異常であればステップＳ３０へ進んで指令変速段を１速に固定する。

ステップＳ３１（故障特定禁止判定手段）では、車速Ｖｓｐが所定速度より高いか否か、タービンランナの回転速度ＴｂｎＲＥＶが所定回転より高いか否か、スロットルバルブの開度Ｔｖｏが所定開度より大きいか否か、エンジン回転速度からタービンランナの回転速度を減算した値Ｎｅ−Ｎｔが所定値より大きいか否かをそれぞれ判定する。全ての条件を満足する場合にはステップＳ３２へ進み、１つでも満たさない場合にはステップＳ２９へ戻る。

ステップＳ３２（レバー位置検知手段）では、レンジ信号がＰ、Ｒ、Ｎ以外であるか否かを判定する。レンジ信号がＰ、Ｒ、Ｎ以外、すなわち前進走行レンジであればステップＳ３３へ進み、レンジ信号がＰ、Ｒ、ＮであればステップＳ６へ戻る。

ステップＳ３３では、実ギア比を検出する。

ステップＳ３４では、指令変速段が３速に設定されてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間経過していればステップＳ３５へ進み、所定時間経過していなければステップＳ２９へ戻る。

ステップＳ３５（故障部位特定制御手段）では、実ギア比が２速相当であるか否かを判定する。実ギア比が２速相当であればステップＳ３６（リンプホーム制御手段）へ進んで、本リンプホームとして１、２速を用いて変速制御を行い、実ギア比が２速以外であればステップＳ３７へ進む。ここで、指令変速段が３速であるにもかかわらず実ギア比が２速相当となるのは、図３の締結表の２速と３速とを見比べるとダイレクトクラッチＣ２が解放故障している場合であるので、ダイレクトクラッチＣ２を解放する変速段のうち１、２速のみを用いて変速制御する。

ステップＳ３７（故障部位特定制御手段）では、実ギア比がインターロック相当のギア比であるか否かを判定する。実ギア比がインターロック相当のギア比であればステップＳ３８（リンプホーム制御手段）へ進んで、本リンプホームとして４、５、６、７速を用いて変速を行い、実ギア比がインターロック相当のギア比以外であればステップＳ３９へ進む。

指令変速段が３速のとき、図８の共線図に示すようにダイレクトクラッチＣ２、ローブレーキＢ２及び２３４６ブレーキＢ３に締結指令が出力されるが、この状態でＨ＆ＬＲクラッチＣ３が締結故障した場合には第４キャリアＰＣ４の回転が制止されるので出力軸Ｏｕｔｐｕｔがロックするインターロック故障が発生する。よって、Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３を締結する変速段である４、５、６、７速のみを用いて変速制御する。

ステップＳ３９（リンプホーム制御手段）では、本リンプホームとして１、２、３速のみを用いて変速させる。１速から３速までを経験させながら各指令変速段のときに検出される実ギア比から故障を推定してきたが、いずれにも該当しなかった場合に本ステップが実行されるので、推定される故障としてはインプットクラッチＣ１の締結故障及び解放故障、並びにＨ＆ＬＲクラッチＣ３の解放故障が考えられる。そこで、上記いずれの故障であっても影響のない１、２、３速を用いて変速制御する。

以上のように本実施形態では、摩擦要素に故障が生じたか否かを車両が運転中に繰り返し検出しており、摩擦要素の故障が検知されたときには、その後初めて車速が所定車速以下に低下したところで故障した摩擦要素を特定する制御が開始されるので、摩擦要素が故障してから故障が検出され、故障した摩擦要素を特定するまでに要する時間を短縮することができる。よって、より早くリンプホーム制御を開始できるので走行性の悪化を最小限に抑えることができる（請求項１に対応）。

また、指令変速段と、実ギア比から推定される実際の変速段とに基づいて故障した摩擦要素を特定するので、ギア比が指令変速段から乖離していることを全変速段についてそれぞれ判定する必要がなく、早期に故障した摩擦要素を特定することができる（請求項２に対応）。

さらに、指令変速段を、複数の変速段から選択された１つ以上の変速段に、順次移行させながら故障した摩擦要素を特定していき、故障した摩擦要素が特定できたときには、次の、選択された変速段へ移行させることなくリンプホーム制御を行うので、故障した摩擦要素を特定できた後に指令変速段を順次移行させることによる無駄な制御を省略することができ、走行性の悪化をさらに抑えることができる。

さらに、指令変速段を所定時間ごとに順次移行させるので、車速とスロットル開度に基づいて変速指示を行う場合に比べて走行状態にかかわらず確実に変速段を移行させることができ、より早期に摩擦要素を特定することができる。特に故障時には、運転者がアクセルペダルをあまり踏み込まないので、車速とスロットル開度とによって指令変速段を移行させることにすると、指令変速段が切り替わるのに多くの時間を要することになり、本実施形態によればより早期に摩擦要素を特定することができる（請求項３に対応）。

さらに、指令変速段は所定時間ごとに順次移行され、ダウンシフトは禁止されるので、指令変速段を選択された変速段に確実に移行させることができ、早期に故障した摩擦要素を特定することができる。

さらに、車速Ｖｓｐが所定速度より高いか否か、タービンランナの回転速度ＴｂｎＲＥＶが所定回転より高いか否か、スロットルバルブの開度Ｔｖｏが所定開度より大きいか否か、エンジン回転速度からタービンランナの回転速度を減算した値Ｎｅ−Ｎｔが所定値より大きいか否かという条件を１つでも満たさない場合には摩擦要素の特定を中止し、上記条件が満足されたとき、摩擦要素の特定を中止したときの指令変速段から摩擦要素の特定を再開するので、一時的に上記条件を満たさなくなった後に再度条件を満足した場合に、既に経験した指令変速段を再度経験させることがなく、より早期に故障した摩擦要素を特定することができる。

レンジ信号がＰ、Ｒ、Ｎであると検知されたとき、故障した摩擦要素の特定を中止し、レンジ信号がＰ、Ｒ、Ｎ以外になったときは指令変速段を１速に戻して初めから故障した摩擦要素の特定制御をやり直すので、摩擦要素の一時的な故障であってレンジ位置が前進走行レンジからＰ、Ｒ、Ｎレンジへと変更されたことで故障が解消された場合に、それまで行った摩擦要素の特定制御の結果をリセットすることができ、過剰な制御を行うことなく走行性の悪化を抑制することができる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。

Ｇ１第１遊星ギア
Ｇ２第２遊星ギア
Ｇ３第３遊星ギア
Ｇ４第４遊星ギア
Ｂ１フロントブレーキ
Ｂ２ローブレーキ
Ｂ３２３４６ブレーキ
Ｂ４リバースブレーキ
Ｃ１インプットクラッチ
Ｃ２ダイレクトクラッチ
Ｃ３Ｈ＆ＬＲクラッチ
２０ＡＴＣＵ

Claims

遊星歯車と、複数の摩擦要素とを備え、前記複数の摩擦要素の締結解放状態を切り換えることで指令変速段を達成し、かつ該指令変速段として複数の変速段を備える自動変速機において、
前記摩擦要素において、締結指令が出力されているにもかかわらず締結できない解放故障、又は解放指令が出力されているにもかかわらず解放できない締結故障が発生したか否かを車両の運転中に繰り返し検出する故障検出手段と、
前記故障検出手段によって故障の発生を検出した後に初めて車速が所定値以下に低下したとき、故障した摩擦要素を特定する制御を開始する故障部位特定制御手段と、
前記故障部位特定制御手段によって故障した摩擦要素が特定されたとき、特定された摩擦要素に基づいて使用可能な複数の変速段を決定し、前記使用可能な複数の変速段のみを用いて変速制御を行うリンプホーム制御手段と、
を備え、
前記故障部位特定制御手段は、指令変速段を、前記複数の変速段から選択された１つ以上の変速段に順次移行させながら故障した摩擦要素を特定するように制御し、前記故障部位特定制御手段によって指令変速段を順次移行させている間は、車両の走行状態に基づく自動変速を禁止することを特徴とする自動変速機。
前記故障部位特定制御手段は、指令変速段と、実際に達成されたギア比から推定される実際の変速段とに基づいて故障した摩擦要素を特定することを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
前記故障部位特定制御手段は、指令変速段を、前記複数の変速段から選択された１つ以上の変速段に、所定時間毎に、順次移行させながら故障した摩擦要素を特定するように制御し、故障した摩擦要素を特定できたとき、移行されずに残った変速段へ移行させることなく前記リンプホーム制御手段へ移行させることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動変速機。