JP5970604B2 - 自動変速機の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機構と有段変速機構と備える自動変速機の制御装置に関する。

無段変速機構（バリエータ）と、複数の前進ギヤ段に選択的に切り換えられる有段の副変速機構とを有する変速機が知られている。このような変速機では、バリエータのみにより構成される無段変速機と比較して、副変速機構により変速領域を拡大することができるので、エンジンの効率を向上させて燃費を向上させることができる。

このような変速機において、ＪＰ２０１２−５７７１０Ａには、運転者のシフト操作により変速比を選択可能に制御するいわゆるマニュアル変速モードを備えた変速機が知られている。マニュアル変速モードにおいては、バリエータの変速比のみを変更して変速機全体の変速比であるスルー変速比を目標変速比へと到達させた後に、スルー変速比が変化しないようにバリエータの変速比を副変速機構の変速比の変化に対応して変化させながら副変速機構の変速を行う無段変速機が開示されている。

また、ＪＰ２０００−１２０８６０Ａには、有段の自動変速機において、第１の変速段から第２の変速段への変速と第２の変速段から第１の変速段への変速とが繰り返される多重変速が行われると、摩擦締結要素の熱的負荷が増加して耐久性が低下する場合がある。そこで、これを防止するために、多重変速を検出する多重変速検出手段と、前記多重変速が行われている間に積算値が設定値に到達したときに、多重変速を禁止する多重変速禁止手段とを有する自動変速機の制御装置が開示されている。

ＪＰ２０１２−５７７１０Ａに記載のようなバリエータと副変速機構とを有する無段変速機では、変速比を無段階で変速可能なバリエータでの変速を主とし、副変速機構の変速による変速ショックの発生を少なくするために、副変速機構における変速機会を少なくする制御を行っている。このような制御により、副変速機構に用いられる摩擦締結要素の熱的負荷に対する耐久性を小さくすることができ、コストやサイズ、重量を減少させることができる。

一方で、運転者により任意の変速比が選択されるマニュアル変速モードを設定した場合は、運転者の操作により、副変速機構の変速が頻繁に発生する変速が指示される場合がある。このような変速が行われると、摩擦締結要素の熱的負荷が増加し、摩擦締結要素の耐久性が低下する虞がある。

摩擦締結要素の耐久性が低下することを防止するために、ＪＰ２０００−１２０８６０Ａに記載のように、積算値が設定値に達したときに変速を禁止するように制御してもよい。しかしながら、この場合は、運転者の指示による変速が実行されない場合が生じ、運転性が低下する。また、加速時など車両の動力性能の向上を達成することが困難となる可能性がある。

別の手法として、摩擦締結要素の耐久性を向上するため、摩擦材を増加するなどして熱的容量を増加させてもよい。しかしながら、この場合は、変速機の重量やサイズが増加してしまうので、車両への搭載性や燃費性能が低下するという問題が新たに発生する。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、無段変速機構と有段変速機構を備える自動変速機において、マニュアル変速モードにおいても、運転性を確保しながら、車両への搭載性や燃費性能を低下させない自動変速機の制御装置を提供することを目的とする。

本発明のある実施態様によると、変速比を無段階に変更可能な無段変速機構と、無段変速機構に直列に接続され、複数の摩擦締結要素の締結及び解放により複数の変速段を切換え可能な有段変速機構と、からなる自動変速機と、無段変速機構の変速比及び有段変速機構の変速段を変更して、自動変速機を目的の変速比へと制御する制御部と、を備える自動変速機の制御装置に適用される。この制御部は、有段変速機構の特定の摩擦締結要素を締結することにより達成される特定の変速段への変速が行われた後、所定の時間経過条件が成立したかを判定する判定手段と、判定手段により所定の時間経過条件が成立したと判定されるまでは、有段変速機構が再び特定の変速段に変速することを禁止すると共に、無段変速機構の変速のみを許可して、自動変速機を目的の変速比へと制御する規制手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の別の実施態様によると、変速比を無段階に変更可能な無段変速機構と、無段変速機構に直列に接続され、複数の摩擦締結要素の締結及び解放により複数の変速段を切換え可能な有段の有段変速機構と、からなる自動変速機と、無段変速機構の変速比及び有段変速機構の変速段を変更して、自動変速機を目的の変速比へと制御する制御部と、を備える自動変速機の制御装置における制御方法に適用される。この制御方法は、有段変速機構の特定の摩擦締結要素を締結することにより達成される特定の変速段への変速が行われた後、所定の時間経過条件が成立したかを判定し、所定の時間経過条件が成立したと判定されるまでは、有段変速機構が再び特定の変速段に変速することを禁止すると共に、無段変速機構の変速を許可して、自動変速機を目的の変速比へと制御する。

上記態様によると、特定の摩擦締結要素を締結することにより達成される特定の変速段への変速が行われた後、所定の時間経過条件が成立するまでは、当該特定の変速段への変速を禁止して、無段変速機構の変速のみを許可する。このように構成することにより、有段変速機構においては摩擦締結要素の熱的負荷が増加するような変速を禁止しつつ、無段変速機構により目的の変速比への変速を行うことができる。これにより、運転性が低下することを防止できると共に、摩擦締結要素の容量を増加させる必要がなくなるため、車両への搭載性や燃費性能を低下させることがない。

図１は、本実施形態の無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。 図２は、本発明の実施形態のマニュアル変速モード変速マップの一例の説明図である。 図３Ａは、本発明の実施形態のマニュアル変速モードの変速制御のフローチャートである。 図３Ｂは、本発明の実施形態のマニュアル変速モードの変速制御のフローチャートである。 図４は、本発明の実施形態における参考図であり、段飛び変速のタイムチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は本実施形態の無段変速機を搭載した車両の構成を示す説明図である。

車両は動力源としてエンジン１を備える。エンジン１の出力回転は、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータ２、自動変速機（以下、単に「変速機４」という。）、終減速装置６を介して駆動輪へと伝達される。

車両には、エンジン１の動力の一部を利用して駆動されるオイルポンプ１０と、オイルポンプ１０からの油圧を調圧して変速機４の各部位に供給する油圧制御回路１１と、油圧制御回路１１を制御する変速機コントローラ１２とが設けられている。

変速機４は、無段変速機構（以下、「バリエータ２０」という。）と、バリエータ２０に対して直列に設けられる有段変速機構（以下、「副変速機構３０」という。）と、を備える。

バリエータ２０は、プライマリプーリ２１と、セカンダリプーリ２２と、プーリ２１、２２の間に掛け回されるＶベルト２３とを備えるベルト式無段変速機構である。プーリ２１、２２は、それぞれ固定円錐板と、固定円錐板に対してシーブ面を対向させた状態で配置され固定円錐板との間にＶ溝を形成する可動円錐板と、可動円錐板の背面に設けられて可動円錐板を軸方向に変位させる油圧シリンダ２３ａ、２３ｂとを備える。油圧シリンダ２３ａ、２３ｂに供給される油圧を調整すると、Ｖ溝の幅が変化してＶベルト２３と各プーリ２１、２２との接触半径が変化し、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏが無段階に変化する。

副変速機構３０は前進２段・後進１段の変速機構である。副変速機構３０は、遊星歯車機構と、遊星歯車機構の連係状態を変更する複数の摩擦締結要素３１（例えばＬｏｗブレーキ、Ｈｉｇｈクラッチ、Ｒｅｖブレーキ）と、を備える。

摩擦締結要素３１への供給油圧を調整して、摩擦締結要素３１の締結・解放状態を変更すると、副変速機構３０の変速段が変更される。例えば、Ｌｏｗブレーキを締結し、ＨｉｇｈクラッチとＲｅｖブレーキを解放すれば副変速機構３０の変速段は１速となる。Ｈｉｇｈクラッチを締結し、ＬｏｗブレーキとＲｅｖブレーキを解放すれば副変速機構３０の変速段は１速よりも変速比が小さな２速となる。Ｒｅｖブレーキを締結し、ＬｏｗブレーキとＨｉｇｈクラッチを解放すれば副変速機構３０の変速段は後進となる。

変速機コントローラ１２には、アクセルペダルの開度（以下、「アクセル開度ＡＰＯ」という）を検出するアクセル開度センサ４１の出力信号、変速機４の入力回転速度（＝プライマリプーリ２１の回転速度、以下、「プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ」という）を検出する回転速度センサ４２の出力信号、車両の走行速度（以下、「車速ＶＳＰ」という）を検出する車速センサ４３の出力信号、変速機４の油温を検出する油温センサ４４の出力信号、セレクトレバー４５の位置を検出するインヒビタスイッチ４６の出力信号、ブレーキペダルが踏み込まれていることを検出するブレーキスイッチ４７の出力信号などが入力される。また、変速機コントローラ１２には、ステアリング５２に備えられたパドルレバー５１の操作状態を検出するパドルスイッチ５０の信号出力が入力される。

変速機コントローラ１２は、入力された信号に基づいて、目標変速比を決定し、目標変速比に変速機４の全体の変速比であるスルー変速比Ｒａｔｉｏが追従するように、予め記録されている変速マップ等を参照して、バリエータ２０の変速比及び副変速機構３０の変速段を制御するための変速制御信号を生成し、生成した変速制御信号を油圧制御回路１１に出力する。

油圧制御回路１１は変速機コントローラ１２からの変速制御信号に基づき、オイルポンプ１０で発生した油圧から必要な油圧を調整し、これを変速機４の各部位に供給する。これにより、バリエータ２０の変速比、副変速機構３０の変速段が変更され、変速機４の変速が行われる。

このように、変速機コントローラ１２が、車両の状態に応じて、自律して変速機４の変速比を決定する自動変速モードを備える。

なお、変速機コントローラ１２及び油圧制御回路１１の動作、特にバリエータ２０と副変速機構３０とを同時に変速制御する協調変速については、本出願人により既に出願され公開された特開２０１２−５７７１０号公報を参照されたい。

本実施形態の変速機４は、運転者の意図により変速機４を所定の変速比に固定することができるモード（マニュアル変速モード）を備える。

変速機コントローラ１２は、変速比が所定の変速比に固定された複数の変速線を備える変速マップ（マニュアル変速モード変速マップ）をあらかじめ備えている。そして、運転者からマニュアル変速モードでの変速指示があった場合に、指示された変速線に変速比を固定するように制御する。

図２は、本実施形態のマニュアル変速モード変速マップの一例の説明図である。

運転者は、マニュアル変速モードへの移行を希望する場合は、セレクトレバー４５や、ステアリング５２に備えられたパドルレバー５１を操作して、マニュアル変速モードへの移行を指示する。これを受けて変速機コントローラ１２は、変速マップを図２に示すマニュアル変速モードの変速マップへと変更する。これにより、マニュアル変速モードに移行する。

図２に示すマニュアル変速モード変速マップは、副変速機構３０の変速比が１速である低速モードの最Ｌｏｗ線にほぼ沿うように設定されたＭ１速線と、副変速機構３０の変速比が２速である高速モードの最Ｈｉｇｈ線にほぼ沿うように設定されたＭ７速線と、Ｍ１速線とＭ７速線との間に設定されたＭ２速線〜Ｍ６速線と、の合計７速からなる変速線が設定されている。

マニュアル変速モード変速マップにおいて、副変速機構３０が１速（低速モード）の場合は、バリエータ２０の変速により、Ｍ１速からＭ５速までが到達可能である。副変速機構３０が２速（高速モード）の場合は、バリエータ２０の変速により、Ｍ３速からＭ７速までが到達可能である。

車両の運動性能の向上や副変速機構３０の変速による変速ショックを防止する目的で、マニュアル変速モード変速マップには、副変速機構３０の変速線として１−２ＵＰ線と２−１ＤＯＷＮ線とが設定されている。

副変速機構３０が２速である場合に、２−１ＤＯＷＮ線を越えてダウンシフト側に変速が指示された場合は（例えば図２中の矢印（１））、変速機コントローラ１２は２−１ＤＯＷＮ線に基づいて副変速機構３０を２速から１速へとダウンシフトさせる。

副変速機構３０が１速である場合に、１−２ＵＰ線を越えてアップシフト側に変速が行われる場合は（例えば図２中の矢印（２））、変速機コントローラ１２は１−２ＵＰ線に基づいて副変速機構３０を１速から２速へとアップシフトさせる。

このように、マニュアル変速モードにおいては、各変速線の間の変速はバリエータ２０のみでの変速が可能な場合と、副変速機構３０の変速を伴う場合とが存在する。

次に、マニュアル変速モードにおける変速機コントローラ１２の動作を説明する。

マニュアル変速モードでは、運転者の意図により変速段が変速される。変速機コントローラ１２は、指示されたマニュアル変速段となるようにバリエータ２０及び副変速機構３０の変速を行う。このとき、ある変速段から他の変速段への指示がされたときに、副変速機構３０の変速線を跨ぐような変速である場合は、副変速機構３０においてアップシフト又はダウンシフトが行われる。副変速機構３０の変速は、摩擦締結要素３１（Ｌｏｗブレーキ又はＨｉｇｈクラッチ）を締結、解放することにより行われる。

運転者の指示により、副変速機構３０の変速が行われる変速が短時間に連続して行われた場合は、副変速機構３０の摩擦締結要素３１が短時間で締結、解放が行われる。このような場合、摩擦締結要素３１がスリップ状態となる期間が長くなり、摩擦締結要素に加わる熱的な負荷が大きくなり、摩擦締結要素の耐久性に影響を及ぼす場合があるといった問題が生じる。以下にその詳細を説明する。

本実施形態の変速機４は、バリエータ２０と副変速機構３０とを有する無段変速機である。変速機コントローラ１２は、変速比を無段階で変速可能なバリエータ２０での変速を主とし、副変速機構３０の変速による変速ショックの発生を極力少なくするために、自動変速モードにおいては、副変速機構３０における変速機会を極力少なくするように変速制御を行っている。

自動変速モードにおいて副変速機構３０の変速機会を減少させるように制御することにより、副変速機構３０に用いられる摩擦締結要素３１の熱的負荷に対する耐久性を小さくすることができるため、摩擦締結要素３１の容量を必要最低限として、コストやサイズ、重量を減少させることができる。

一方で、運転者によって任意の変速比が選択されるマニュアル変速モードを設定した場合は、運転者によって副変速機構３０の変速が連続して発生する変速が指示される場合がある。このような変速が行われると、摩擦締結要素３１のスリップ状態が連続して発生し、摩擦熱により摩擦締結要素３１の熱的負荷が増加して、摩擦締結要素３１の耐久性が低下する虞がある。

摩擦締結要素３１の耐久性が低下することを防止するために、摩擦締結要素３１の熱的負荷の積算値が設定値に達したときに変速を禁止するように制御してもよい。しかしこの場合は、それ以降、運転者が意図した任意の変速段に変速できないために、運転性が低下し、加速時など車両の動力性能の向上を達成することが困難となる。

摩擦締結要素の耐久性を向上するために、摩擦材を増加するなどして熱的容量を増加させることもできる。しかしこの場合は、変速機の重量やサイズが増加して車両への搭載性や燃費性能が低下するという問題が新たに発生する。

そこで、本発明の実施形態では、次のような構成により、運転者の意図を反映させて運転性を確保しつつ、副変速機構３０の摩擦締結要素３１の熱的負荷の増加を抑制した。

本実施形態では、変速機コントローラ１２が、副変速機構３０の変速が発生した場合に、他の変速段から特定の変速段への第１の変速（例えば２速から１速へのダウンシフト）と特定の変速段から他の変速段への第２の変速（例えば１速から２速へのアップシフト）とが発生した場合に、第１の変速と第２の変速とにおいて摩擦締結要素３１が締結状態となっている時間を計測する。

そして、再び他の変速段から特定の変速段への第３の変速（例えば２速から１速へのダウンシフト）が指示されたときに、計測された時間に基づく時間経過条件により、第３の変速を実行するか禁止するかを決定する。副変速機構３０の変速を禁止した場合は、バリエータ２０の変速のみで指示された変速段への変速が達成可能である場合は、バリエータ２０の変速を行う。

図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の実施形態の変速機コントローラ１２が実行する変速制御のフローチャートである。

図３Ａ及び図３Ｂに示すフローチャートは、変速機コントローラ１２において所定の周期（例えば１０ｍｓ）で実行され、変速機４をマニュアル変速モードで変速させる場合の制御を示す。

変速機コントローラ１２は、まず、ステップＳ１０１において、変速機４がマニュアル変速モードであるか否かを判定する。マニュアル変速モードか否かは、運転者により、セレクトレバー４５やステアリング５２に備えられたパドルレバー５１が操作されてマニュアル変速モードへの移行が指示された場合に、マニュアル変速モードであると判定する。

マニュアル変速モードでないと判定した場合は、本フローチャートを終了して、他の処理に戻る。本フローチャートの実行中に運転者からマニュアル変速モードを終了して自動変速モードとする指示がされた場合は、変速機コントローラ１２は、本フローチャートの処理を一旦終了し、自動変速モードにて変速機４の変速比を制御する。

マニュアル変速モードであると判定した場合は、変速機コントローラ１２は、運転者からのマニュアル変速モードの変速指示があるかを判定する（Ｓ１０２）。

変速指示がないと判定した場合は、変速機コントローラ１２は、変速機４の現在の変速比を保持するように変速機４を制御して（Ｓ１０４）、本フローチャートによる処理を一旦終了し、他の処理に戻る。

変速指示があると判定した場合は、ステップＳ１１１に移行し、変速機コントローラ１２は、現在の変速比から指示された変速比に変更する場合に、副変速機構３０の変速を伴う変速であるか否かを判定する（Ｓ１１１）。

変速機コントローラ１２は、前述のマニュアル変速モードのマップを参照し、１−２ＵＰ線又は２−１ＤＯＷＮ線を跨ぐような変速が行われる場合に、副変速機構３０の変速を伴う変速であると判定する。

副変速機構３０の変速を伴う変速でないと判定した場合は、指示された変速比はバリエータ２０の変速のみで実現可能である。この場合は、ステップＳ１０３に移行して、変速機コントローラ１２は、バリエータ２０の変速比を指示された変速段へと変速させる。その後、本フローチャートによる処理を一旦終了し、他の処理に戻る。

副変速機構３０の変速を伴う変速であると判定した場合は、ステップＳ１１２に移行して、変速機コントローラ１２は、指示された変速段への変速のために、副変速機構３０の変速（アップシフト又はダウンシフト）を行う。

ステップＳ１１２では、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速を開始すると共にバリエータ２０の変速を開始して、これらにより協調変速を実行する。

このように実行される協調変速において、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の摩擦締結要素３１が定常状態となってからの継続時間カウンタＴ１の計時を開始する（Ｓ１１３）。

継続時間カウンタＴ１の計時は、例えば、継続時間カウンタＴ１をリセットした後、所定間隔でカウントアップするタイマ値を取得し、取得した値を継続時間カウンタＴ１に加算することにより行われる。

摩擦締結要素３１が定常状態とは、摩擦締結要素３１のスリップが収束して締結状態又は解放状態となった状態をいう。例えば、副変速機構３０をアップシフト（１−２変速）する場合は、締結状態のＬｏｗブレーキを解放し、解放状態のＨｉｇｈクラッチを締結させる。このとき、解放側の摩擦締結要素３１をスリップさせると共に締結側の摩擦締結要素３１の締結容量を増加させ、締結側の摩擦締結要素３１の締結が完了した後、解放側の摩擦締結要素３１を解放させる。

この一連の動作において、少なくとも一つの摩擦締結要素３１に入力回転速度と出力回転速度とに差が生じる状態であるスリップが発生する。本実施形態では、摩擦締結要素３１において入力回転速度と出力回転速度とに差が生じる状態を「スリップ状態」と呼ぶ。スリップ状態では摩擦締結要素３１の摩擦板が差回転を生じることにより摩擦による熱が発生する。

その後、摩擦締結要素３１のスリップ状態が収束し、締結側の摩擦締結要素３１が締結状態（入力回転速度と出力回転速度との差が無くなった状態）となった状態又は解放側の摩擦締結要素３１がトルクを伝達しない解放状態となった状態を「定常状態」と呼ぶ。

変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速を開始して摩擦締結要素３１がスリップ状態となってから定常状態となったことを検出した場合に、ステップＳ１１３において継続時間カウンタＴ１の計時を開始し、後述する計時が終了するまで、継続時間カウンタＴ１の計時を継続する（Ｓ１１４）。

次に、変速機コントローラ１２は、ステップＳ１０２に続いて更に運転者からのマニュアル変速モードの変速指示があるか否かを判定する（Ｓ１１５）。変速指示が行われていないと判定した場合は、ステップＳ１１４に戻り、継続時間カウンタＴ１の計時を継続する。

更に変速指示が行われたと判定した場合は、ステップＳ１１６に移行して、副変速機構３０の変速を伴う変速であるか否かを判定する。

副変速機構３０の変速を伴う変速でないと判定した場合は、指示された変速比はバリエータ２０の変速のみで実現可能である。この場合はステップＳ１１７に移行して、変速機コントローラ１２は、バリエータ２０を指示された変速比へと変速させる制御を行う。その後、ステップＳ１１４に戻り、処理を継続する。

副変速機構３０の変速を伴う変速であると判定した場合は、指示された変速比は、副変速機構３０の変速（第２の変速）を行う必要がある。この場合はステップＳ１２１に移行して副変速機構３０の変速処理を開始する。

変速処理においては、前述のように摩擦締結要素３１がスリップ状態となる。従って、ステップＳ１１３において定常状態となった摩擦締結要素３１は、ステップＳ１２１の時点で定常状態が終了する。

そこで、ステップＳ１２２において、変速機コントローラ１２は、ステップＳ１１３において開始した継続時間カウンタＴ１の計時を終了し、計時を終了した時点の継続時間カウンタＴ１の値を記録する。

次に、変速機コントローラ１２は、ステップＳ１２１において変速を開始した副変速機構３０の摩擦締結要素がスリップ状態から定常状態となったことを検出した場合に、ステップＳ１２３において継続時間カウンタＴ２の計時を開始し、計時の終了条件が成立するまで、継続時間カウンタＴ２の計時を継続する（Ｓ１２４）。

継続時間カウンタＴ２の計時は、継続時間カウンタＴ１と同様に、例えば、継続時間カウンタＴ２をリセットした後、所定間隔でカウントアップするタイマ値を取得し、取得した値を継続時間カウンタＴ２に加算することにより行われる。

ここで、変速機コントローラ１２は、ステップＳ１１６に続いて更に運転者からのマニュアル変速モードの変速指示があるか否かを判定する（Ｓ１２５）。変速指示が行われていないと判定した場合は、ステップＳ１２４に戻り、継続時間カウンタＴ２の計時を継続する。

更に変速指示が行われたと判定した場合は、ステップＳ１２６に移行して、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速を伴う変速であるか否かを判定する。

副変速機構３０の変速を伴う変速でないと判定した場合は、指示された変速比はバリエータ２０の変速のみで実現可能である。この場合はステップＳ１２７に移行して、変速機コントローラ１２は、バリエータ２０を指示された変速比へと変速させる制御を行う。その後、ステップＳ１２４に戻り、処理を継続する。

副変速機構３０の変速を伴う変速であると判定した場合は、ステップＳ１３１に移行する。

ここで、副変速機構３０の変速を行うことは、副変速機構３０の摩擦締結要素が再びスリップ状態となることを意味する。特に、本実施形態の副変速機構３０は、前進時は二つの摩擦締結要素３１（Ｌｏｗブレーキ及びＨｉｇｈクラッチ）の締結及び解放により、１速と２速とを変更するものである。

従って、ステップＳ１１１において副変速機構３０の第１変速が行われ、ステップＳ１１６において更に副変速機構３０の第２の変速が行われた後に、副変速機構３０の第３の変速が行われることとなった場合は、第１の変速と第３の変速とでは、同一の摩擦締結要素３１（例えばＬｏｗブレーキ）が再びスリップ状態となる。この間、すなわち、当該摩擦締結要素３１（例えばＬｏｗブレーキ）がスリップ状態となってから再びスリップ状態となるまでの間が十分な時間が経過していない場合には、摩擦締結要素３１の熱的負荷が増加して、当該摩擦締結要素３１（例えばＬｏｗブレーキ）の耐久性が劣化する可能性がある。

そこで、変速機コントローラ１２は、第１の変速と第３の変速との間で、摩擦締結要素３１がスリップ状態でない定常状態であった期間が所定の時間経過条件に満たない場合は、第３の変速を禁止する。

ステップＳ１２６において副変速機構３０の変速を伴う変速であると判定した場合はステップＳ１３１に移行し、変速機コントローラ１２は、ステップＳ１２３で計時を開始した継続時間カウンタＴ２の現時点での値と、ステップＳ１２２で記録した継続時間カウンタＴ１との和（Ｔ１＋Ｔ２）を算出し、和（Ｔ１＋Ｔ２）が所定の閾値未満であるか否かを判定する。ステップＳ１３１の時点では、継続時間カウンタＴ２の計時は停止させない。

継続時間カウンタＴ１と継続時間カウンタＴ２とは、それぞれ摩擦締結要素３１が定常状態（締結状態）である時間の累積値を示す。従って、和（Ｔ１＋Ｔ２）は、摩擦締結要素３１が熱を発しておらず、潤滑油により冷却されている期間を示す。

摩擦締結要素３１がスリップ状態となると、摩擦熱により摩擦締結要素３１の温度が上昇する。摩擦締結要素３１が定常状態である場合には潤滑油により冷却される。前述のように、第１の変速、第２の変速及び第３の変速が行われた場合は、スリップ状態と定常状態とが繰り返される。

このとき、定常状態である期間が所定の時間経過条件よりも大きければ、摩擦締結要素３１は十分に冷却されて、次にスリップ状態となっても摩擦締結要素３１の熱的負荷が、耐久性に影響を与えるほど増加することがない。

一方で、摩擦締結要素３１が定常状態である期間が所定の時間経過条件に満たない場合、すなわち、スリップ状態となってから再びスリップ状態となるまでの期間が小さい場合は、摩擦締結要素３１が十分に冷却されないため、次にスリップ状態となったときの摩擦熱により、摩擦締結要素３１の熱的負荷が、設計により定めた耐久性の限度を超える可能性が生じる。

ステップＳ１３１において、継続時間カウンタＴ１と継続時間カウンタＴ２との和（Ｔ１＋Ｔ２）が、所定の閾値以上であると判定した場合は、変速機コントローラ１２は、摩擦締結要素３１は次に発生するスリップ状態に備えて十分に冷却されていると判断し、ステップＳ１４０に移行し、副変速機構３０の変速を行い、同時にバリエータ２０の変速も行う。

一方、ステップＳ１３１において、継続時間カウンタＴ１と継続時間カウンタＴ２との和（Ｔ１＋Ｔ２）が、所定の閾値未満であると判定した場合は、変速機コントローラ１２は、摩擦締結要素３１が、次に発生するスリップ状態に対して冷却が十分でないと判定する。この場合はステップＳ１３２に移行し、副変速機構３０の変速を禁止する。

次に、ステップＳ１３３に移行し、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速が禁止された状態で、運転者により指示された変速段がバリエータ２０の変速のみにより到達可能な変速比であるか否かを判定する。

図２に示すマニュアル変速モード変速マップにおいては、前述のようにショック発生の防止や運動性能を考慮して、１−２ＵＰ線及び２−１ＤＯＷＮ線が設定されている。一方、副変速機構３０が１速又は２速である場合にでは、バリエータ２０の変速により、１−２ＵＰ線及び２−１ＤＯＷＮ線を超えた範囲で到達可能である。

ステップＳ１３３において、運転者により指示された変速段がバリエータ２０の変速のみにより到達可能な変速比であると判定した場合は、ステップＳ１３４に移行して、変速機コントローラ１２は、バリエータ２０の変速のみを行い、指示された変速段へと変速を行う。

一方、ステップＳ１３３において、運転者により指示された変速段が、バリエータ２０の変速のみによっては到達し得ない変速比であると判定した場合、例えば、副変速機構３０が２速である場合にＭ２速が指示された場合は、ステップＳ１３５に移行して、変速機コントローラ１２は、現在の変速比を保持する。言い換えると、運転者により指示された変速比への変速を行うことなく、現在の変速比を保持する。

ステップ１３４又はステップＳ１３５の処理の後、ステップＳ１３６に移行して、変速機コントローラ１２は、継続時間カウンタＴ１と、継続時間カウンタＴ２の現時点での値との和（Ｔ１＋Ｔ２）が、所定の閾値以上となったか否かを判定する。

和（Ｔ１＋Ｔ２）が、未だ所定の閾値未満であると判定した場合は、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速の禁止を継続したまま、ステップＳ１３９に移行する。ステップＳ１３９では、変速機コントローラ１２は、運転者により更に変速の指示がされたか否かを判定する。

このとき、運転者により更に変速の指示がされた場合は、ステップＳ１３１において和（Ｔ１＋Ｔ２）が所定の閾値未満であると判定した場合と同様に、副変速機構３０の変速が禁止されたまま、ステップＳ１３３に移行する。このとき、バリエータ２０の変速により到達可能な変速段であれば、ステップＳ１３４に移行してバリエータ２０を変速させる。

ステップＳ１３９において、変速の指示がされていない場合は、ステップＳ１３５に移行して、現在の変速比を保持する。

ステップＳ１３６において、継続時間カウンタＴ１と継続時間カウンタＴ２との和（Ｔ１＋Ｔ２）が、所定の閾値以上となったと判定した場合は、前述のように摩擦締結要素３１は十分に冷却されて、次にスリップ状態となっても摩擦締結要素３１の温度が限度を超えて上昇することがない。そこで、変速機コントローラ１２は、ステップＳ１３７に移行し、継続時間カウンタＴ２の計時を終了し、ステップＳ１３８に移行し、副変速機構３０の変速禁止を解除してから、ステップＳ１４０に移行し、必要であれば副変速機構３０の変速を行うと共に、バリエータ２０の変速を行う。

ステップＳ１４０の処理について、具体的には、ステップＳ１３４において副変速機構３０の変速を行うことなくバリエータ２０のみで達成した変速比について、副変速機構３０の変速が必要であったとした場合は、副変速機構３０の変速を行うとともにバリエータ２０の変速を行って、変速段を維持しながら副変速機構３０を変速させる。

例えば、図２のマニュアル変速モード変速マップにおいて、車速Ｓ付近で変速段をＭ６からＭ３までの変速指示があった場合は（図２中の矢印（３））、２−１ＤＯＷＮ線を跨ぐため、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０を１速へとダウンシフトさせる。このとき、ステップＳ１３１において閾値未満であると判定した場合では、Ｍ３速は副変速機構３０が２速であっても到達可能であるため、副変速機構３０の変速を禁止したまま、バリエータ２０の変速のみでＭ３速に相当する変速比に制御する。

その後、ステップＳ１３６において所定の閾値以上となったと判定した場合は、変速機コントローラ１２は、Ｍ３速に対応する変速比を維持したまま、副変速機構３０を２速から１速へと変速させると共に、バリエータ２０の変速比を副変速機構の変速比の変化とは逆方向に変速させる（協調変速を行う）。このように、所定の時間経過条件が成立した場合は、副変速機構３０の摩擦締結要素３１の熱的負荷が緩和されたと判定し、副変速機構３０の変速の禁止を解除して、マニュアル変速モード変速マップに従った制御を行う。

本実施形態における所定の閾値は、副変速機構３０の摩擦締結要素３１がスリップ状態となってから定常状態となり、再びスリップ状態となるまでの期間において、摩擦締結要素３１が十分に冷却されて、次にスリップ状態となっても摩擦締結要素３１の温度が限度を超えて上昇することがない程度の値に、例えば実験やシミュレーション等により摩擦締結要素３１の容量に応じて適宜設定される。

図４は、本発明の実施形態のマニュアル変速モード時における変速制御のタイムチャートである。

図４のタイムチャートでは、上段から、運転者により指示されたマニュアル変速モードの変速段、副変速機構３０の状態（２速の定常状態、１速の定常状態及びスリップ状態）、バリエータ２０の変速比及び副変速機構３０の変速比が、それぞれ時間軸上に示されている。

図４のタイムチャートにおいて、まず、副変速機構３０の変速段が２速であり、マニュアル変速モードの変速段がＭ４速となっている。

ここで、タイミングｔ０１において運転者によりＭ４速からＭ３速への変速が指示される。Ｍ４速からＭ３速への変速は２−１ＤＯＷＮ線を跨ぐため、変速機コントローラ１２は、マニュアル変速モード変速マップに従って、副変速機構３０を２速から１速へとダウンシフトする変速制御を行う（第１の変速）。

第１の変速の変速制御では、タイミングｔ０１で摩擦締結要素３１のうち特定の摩擦締結要素３１をスリップ状態とした後、タイミングｔ０２においてスリップ状態が解消されて定常状態となる。これにより副変速機構３０が１速となる。変速機コントローラ１２は、副変速機構３０が定常状態となったタイミングｔ０２で、継続時間カウンタＴ１の計時を開始する。

副変速機構３０が変速を行っている間は、変速機コントローラ１２は、バリエータ２０の変速比を制御してスルー変速比の変化を抑制しながら、変速機４としての変速比（スルー変速比）がＭ４速からＭ３速となるように制御する。

その後、運転者によりＭ３速からＭ４速、Ｍ５速を経てＭ６速への変速が指示される（タイミングｔ０３、ｔ０４及びｔ０６）。Ｍ４速からＭ５速へのアップシフトは１−２ＵＰ線を跨ぐため、変速機コントローラ１２は、マニュアル変速モード変速マップに従って、副変速機構３０を１速から２速へとアップシフトする変速制御を実行する（第２の変速）。

第２の変速の変速制御では、タイミングｔ０５で摩擦締結要素３１をスリップ状態に制御する。このとき、変速機コントローラ１２は、継続時間カウンタＴ１の計時を終了し、計時を終了した時点の値を記録する。

そして、タイミングｔ０７においてスリップ状態が解消して定常状態となり、副変速機構３０が１速から２速となる。変速機コントローラ１２は、副変速機構３０が定常状態となったタイミングｔ０７で、継続時間カウンタＴ２の計時を開始する。

副変速機構３０が変速を行っている間は、変速機コントローラ１２は、第１の変速と同様に、バリエータ２０の変速比を制御してスルー変速比の変化を抑制しながら、変速機４としての変速比がＭ３速からＭ６速となるように制御する。

その後、さらに運転者からＭ７速からＭ６速、Ｍ５速、Ｍ４速、Ｍ３速を経てＭ２速への変速が指示される（タイミングｔ０８、ｔ０９、ｔ１０）。Ｍ４速からＭ３速へのダウンシフトは２−１ＤＯＷＮ線を跨ぐため、変速機コントローラ１２は、マニュアル変速モード変速マップに従って、副変速機構３０を２速から１速へとダウンシフトする変速制御を実行する（第３の変速）。

第３の変速の変速制御では、前述のタイミングｔ０１で実行した第１の変速に対する第３の変速となる。第３の変速は、第１の変速と同じ特定の摩擦締結要素３１をスリップ状態にして同じ特定の変速段へと変速させるものである。

この場合、変速機コントローラ１２は、前述の図３のステップＳ１３１の判定を行う。すなわち、記録された継続時間カウンタＴ１と、Ｍ４速からＭ３速への指示（タイミングｔ１０）のときに計時された継続時間カウンタＴ２との和（Ｔ１＋Ｔ２）が所定の閾値よりも小さいか否かを判定する。

和（Ｔ１＋Ｔ２）が所定の閾値に満たない場合は、変速機コントローラ１２は、摩擦締結要素３１が次に発生するスリップ状態に備えて冷却が十分でないと判断し、副変速機構３０の変速を禁止して、バリエータ２０の変速のみにより到達可能な変速比へと制御する。図４に示す例では、Ｍ３速は副変速機構３０が１速の状態で到達可能であるので、変速機コントローラ１２は、バリエータ２０の変速のみによりＭ３速へと変速する。

一方、Ｍ３速からＭ２速への変速は、副変速機構３０が２速では到達し得ない。従って、Ｍ２速に対する変速指示（一点鎖線で示す）に対しては、前述のステップＳ１３５の処理が実行されて、現在の変速比、すなわちＭ３速が保持される。

その後、和（Ｔ１＋Ｔ２）が所定の閾値以上となったと判定した場合は（タイミングｔ１１）、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速の禁止を解除し（ステップＳ１３８）、前述のステップＳ１４０の処理が実行されて、副変速機構３０を２速から１速へとダウンシフトする変速制御を実行する。変速制御によりＭ２速到達可能となるので、変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の変速と共にバリエータ２０を変速させて、Ｍ２速への変速を完了させる（タイミングｔ１２）。

このような制御により、摩擦締結要素３１が定常状態である時間経過条件を満たすまで、すなわち、和（Ｔ１＋Ｔ２）が所定の閾値以上となるまで、副変速機構３０の第３の変速が禁止される。これより、摩擦締結要素３１の熱的負荷が増加して摩擦締結要素３１の耐久性が低下することを防止できる。このとき、バリエータ２０の変速により到達可能な変速比へと変速するので、運転性が低下することを防止できる。

以上のように、本発明の実施形態では、変速比を無段階に変更可能な無段変速機構であるバリエータ２０と、バリエータ２０に直列に接続され、複数の摩擦締結要素３１の締結及び解放により複数の変速段を切換え可能な有段変速機構である副変速機構３０と、からなる自動変速機４と、バリエータ２０の変速比及び副変速機構３０の変速段を変更して、自動変速機を目的の変速比へと制御する制御部としての変速機コントローラ１２と、を備える。

変速機コントローラ１２は、副変速機構３０の特定の摩擦締結要素３１を締結することにより達成される特定の変速段への変速（第１の変速）が行われた後、所定の時間経過条件が成立したか、すなわち、和（Ｔ１＋Ｔ２）が所定の閾値以上となったかを判定する判定手段として構成される。

変速機コントローラ１２は、判定手段により所定の時間経過条件が成立したと判定されるまでは、副変速機構３０が再び特定の変速段に変速すること（第３の変速）を禁止すると共に、バリエータ２０の変速のみを許可して、すなわち変速機４の動作を規制しながら目的の変速比へと制御する規制手段として構成される。

本発明の実施形態では、このような構成により、副変速機構３０の摩擦締結要素３１のスリップ状態が連続することにより熱的負荷が増加して摩擦締結要素３１の耐久性が低下すること、を防止できると共に、副変速機構３０の変速を禁止した場合にも、バリエータ２０の変速により到達可能な変速比を実現して運転性の低下を防止することができると共に、摩擦締結要素３１の容量を増加させる必要がなくなるため、車両への搭載性や燃費性能を低下させることがない。

変速機コントローラ１２は、特定の摩擦締結要素３１が締結状態である期間（継続時間カウンタＴ１及び継続時間カウンタＴ２）を計測し、計測された期間の累積値が所定の閾値に満たない場合は、副変速機構３０が再び特定の変速段に変速すること（第３の変速）を禁止する。このような構成により、副変速機構３０の摩擦締結要素３１のスリップ状態が連続することにより熱的負荷が増加して摩擦締結要素３１の耐久性が低下すること、を防止できる。

特に本実施形態では、摩擦締結要素３１の実際の温度を計測すること無く、また、摩擦締結要素の実際のスリップ時間を計測すること無く、摩擦締結要素が締結状態となっている期間の累積値により、変速の禁止を行っている。摩擦締結要素３１が締結状態であるか否かは入力回転速度と出力回転速度とにより容易に検出可能であるので、新たなセンサの設置が必要無く、変速機４のサイズやコストを上昇させることがない。

変速機コントローラ１２は、運転状態に基づいて自動的に目的の変速比を決定する自動変速モードと、運転者による指示により目的の変速比が決定されるマニュアル変速モードとを有し、運転者によりマニュアル変速モードが選択されているときに、前述のように、所定の時間経過条件が成立したと判定されるまでは、副変速機構３０が再び特定の変速段に変速すること（第３の変速）を禁止すると共に、バリエータ２０の変速のみを許可する。

このような構成により、自動変速モードでは、変速比を無段階で変速可能なバリエータ２０での変速を主とし、副変速機構３０の変速機会を極力少なくするように変速制御を行うよう構成して、副変速機構３０に用いられる摩擦締結要素３１の熱的負荷に対する耐久性を小さくすることができる。一方で、マニュアル変速モードでは、運転者により任意の変速比が指示された場合にも、副変速機構３０の摩擦締結要素３１の熱的負荷が増加しないように制御することで、摩擦締結要素３１の熱的負荷に対する耐久性を小さくすることができる。この結果、変速機４のコストやサイズ、重量を減少させることができる。

副変速機構３０は、前進走行用の第１の変速段である１速と第２の変速段である２速とを有し、第１の摩擦締結要素（例えばＬｏｗブレーキ）を締結することにより１速が達成され、第２の摩擦締結要素（例えばＨｉｇｈクラッチ）を締結することにより２速が達成されルように構成されている。そして、副変速機構３０の第１の摩擦締結要素３１を締結することにより達成される１速への変速（第１の変速）が行われた後、所定の時間経過条件が成立したと判定されるまでは、副変速機構３０が再び１速に変速すること（第３の変速）を禁止するように構成した。

このように、同一の変速段に変速する際に必ず同一の摩擦締結要素がスリップ状態となり熱的負荷が増加するので、当該摩擦締結要素がスリップしていない定常状態の期間が所定の閾値以上となるまで変速を禁止することにより、副変速機構３０の摩擦締結要素３１のスリップ状態が連続することによる熱的負荷の増加で摩擦締結要素３１の耐久性が低下することを防止できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、バリエータ２０としてベルト式無段変速機構を備えているが、バリエータ２０は、Ｖベルト２３の代わりにチェーンがプーリ２１、２２の間に掛け回される無段変速機構であってもよい。あるいは、バリエータ２０は、入力ディスクと出力ディスクの間に傾転可能なパワーローラを配置するトロイダル式無段変速機構であってもよい。

上記実施形態では、副変速機構３０は前進用の変速段として１速と２速の２段を有する変速機構としたが、副変速機構３０を前進用の変速段として３段以上の変速段を有する変速機構としても構わない。

本願は、２０１３年３月２５日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−６２５０２に基づく優先権を主張する。これらの出願のすべての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (4)

1. 変速比を無段階に変更可能な無段変速機構と、前記無段変速機構に直列に接続され、複数の摩擦締結要素の締結及び解放により複数の変速段を切換え可能な有段変速機構と、からなる自動変速機と、
   前記無段変速機構の変速比及び前記有段変速機構の変速段を変更して、前記自動変速機を目的の変速比へと制御する制御部と、
   を備える自動変速機の制御装置であって、
   前記有段変速機構は、
   前進走行用の第１の変速段と第２の変速段とを有し、
   第１の摩擦締結要素を締結することにより前記第１の変速段が達成され、第２の摩擦締結要素を締結することにより前記第２の変速段が達成され、
   前記制御部は、
   前記有段変速機構の前記第１の摩擦締結要素を締結することにより達成される前記第１の変速段への変速が行われた後、所定の時間経過条件が成立したかを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記所定の時間経過条件が成立したと判定されるまでは、前記有段変速機構が再び前記第１の変速段に変速することを禁止すると共に、前記無段変速機構の変速を許可して、前記自動変速機を目的の変速比へと制御する規制手段と、
   を備え、
   前記規制手段は、前記第１の摩擦締結要素が締結状態又は解放状態である期間の累積値と、第２の摩擦締結要素が締結状態又は解放状態である期間の累積値との和が、所定の閾値に満たない場合に、第１の変速段に変速することを禁止する
   自動変速機の制御装置。
2. 請求項１に記載の自動変速機の制御装置であって、
   前記制御部は、
   前記特定の摩擦締結要素が締結状態又は解放状態である期間を計測し、
   前記計測された期間の累積値が所定の閾値に満たない場合は、前記有段変速機構が再び前記特定の変速段に変速することを禁止する
   自動変速機の制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の自動変速機の制御装置であって、
   前記制御部は、
   運転状態に基づいて自動的に前記目的の変速比を決定する自動変速モードと、運転者による指示により前記目的の変速比が決定されるマニュアル変速モードとを有し、
   前記マニュアル変速モードが選択されているときに、前記判定手段及び前記規制手段を作用させる
   自動変速機の制御装置。
4. 変速比を無段階に変更可能な無段変速機構と、前記無段変速機構に直列に接続され、複数の摩擦締結要素の締結及び解放により複数の変速段を切換え可能な有段の有段変速機構と、からなる自動変速機と、前記無段変速機構の変速比及び前記有段変速機構の変速段を変更して、前記自動変速機を目的の変速比へと制御する制御部と、
   を備える自動変速機の制御装置における制御方法であって、
   前記有段変速機構は、
   前進走行用の第１の変速段と第２の変速段とを有し、
   第１の摩擦締結要素を締結することにより前記第１の変速段が達成され、第２の摩擦締結要素を締結することにより前記第２の変速段が達成され、
   前記有段変速機構の前記第１の摩擦締結要素を締結することにより達成される前記第１の変速段への変速が行われた後、所定の時間経過条件が成立したかを判定し、
   前記所定の時間経過条件が成立したと判定されるまでは、前記有段変速機構が再び前記第１の変速段に変速することを禁止すると共に、前記無段変速機構の変速を許可して、前記自動変速機を目的の変速比へと制御し、
   前記第１の摩擦締結要素が締結状態又は解放状態である期間の累積値と、第２の摩擦締結要素が締結状態又は解放状態である期間の累積値との和が、所定の閾値に満たない場合に、第１の変速段に変速することを禁止する
   自動変速機の制御方法。

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