JP6220437B2 - 制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は自動変速機の制御装置に関する。
自動変速機は、一般に遊星歯車機構と、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を実現している。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(例えば特許文献1)。
特開2014−202340号公報
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、この回転要素を静止させる係合組合せを経由して、切り替えを行うことが考えられる。
しかし、上記回転要素を静止させる係合組合せの確立に時間がかかると、変速段の切り替えに時間がかかる場合がある。一方、車両が停車している場合や車速が極低速の場合には、遊星歯車機構の各回転要素の回転数が低く、異音や振動の発生が小さい。
本発明の目的は、機械式係合機構の切り替えに際し、異音や振動の発生を抑制する一方、異音や振動の発生が小さいと見込める場合には機械式係合機構の切り替え時間を短縮することにある。
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、
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は、
ブレーキとして機能する機械式係合機構と、
複数の油圧式摩擦係合機構と、を含み、
前記機械式係合機構は、
前記複数の遊星歯車機構が備える複数の回転要素のうちの所定の回転要素の一方向の回転のみ規制する第一の状態と、前記所定の回転要素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、
前記制御装置は、
車速を検出する検出手段と、
シフトポジションを検出する検出手段と、
前記複数の係合機構を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、所定の切替条件が成立した場合に、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切替制御を実行し、
前記切替制御では、前記複数の油圧式摩擦係合機構の中から選択される複数の油圧式摩擦係合機構を係合状態にする係合制御の後、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、
前記係合制御では、車速検出結果が閾値以下の場合は、該閾値を超える場合よりも、短時間で係合を完了させる油圧供給制御を行
前記複数の変速段は、
前記機械式係合機構が前記第一の状態で確立可能な少なくとも一つの前進段と、
前記機械式係合機構が前記第二の状態で確立する後進段と、を含み、
前記所定の切替条件は、前記シフトポジションが後進レンジへ切り替えられたことが検出されたことを少なくとも含み、
前記シフトポジションが非走行レンジに切り替えられた場合であって、車速検出結果が前記閾値以下の場合にも前記切替制御を行い、かつ、この切替制御における前記係合制御では、前記短時間で係合を完了させる油圧供給制御を行う、
ことを特徴とする制御装置が提供される。
また、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、
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は、
ブレーキとして機能する機械式係合機構と、
複数の油圧式摩擦係合機構と、を含み、
前記機械式係合機構は、
前記複数の遊星歯車機構が備える複数の回転要素のうちの所定の回転要素の一方向の回転のみ規制する第一の状態と、前記所定の回転要素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、
前記制御装置は
車速を検出する検出手段と、
前記複数の係合機構を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、所定の切替条件が成立した場合に、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切替制御を実行し、
前記切替制御では、前記複数の油圧式摩擦係合機構の中から選択される複数の油圧式摩擦係合機構を係合状態にする係合制御の後、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、
前記係合制御では、車速検出結果が閾値以下の場合は、該閾値を超える場合よりも、短時間で係合を完了させる油圧供給制御を行い、
前記制御手段は、前記所定の切替条件が成立した場合に、前記複数の油圧式摩擦係合機構のうち、ブレーキとして機能する所定の油圧式摩擦係合機構を係合状態から係合解除状態に切り替える解除制御を行い、
前記複数の遊星歯車機構の一つは、前記所定の回転要素と連結された回転要素と、前記所定の油圧式摩擦係合機構によってケーシングと断続される回転要素と、を含む遊星歯車機構であり、
前記解除制御では、車速検出結果が閾値以下の場合は、該閾値を超える場合よりも、前記所定の油圧式摩擦係合機構の係合解除を遅らせる、
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、機械式係合機構の切り替えに際し、異音や振動の発生を抑制する一方、異音や振動の発生が小さいと見込める場合には機械式係合機構の切り替え時間を短縮することができる。
本発明の一実施形態に係る自動変速機のスケルトン図。 係合機構の係合表の例を示す図。 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。 図1の自動変速機の制御装置の例を示すブロック図。 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。 油圧供給制御例を示すタイミングチャート。 油圧供給制御例を示すタイミングチャート。 図4Aの制御装置の処理例を示すフローチャート。 図4Aの制御装置の処理例を示すフローチャート。 図4Aの制御装置の処理例を示すフローチャート。
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)と解放状態(係合解除状態)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(TWC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としては、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。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2A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2B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2A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2A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が含まれている。例えば、一速段(1st)の場合、ブレーキB2の係合は必須ではないが、後進段(RVS)や二速段(2nd)へ移行する場合に、係合状態を切り替える係合機構を少なくする目的で、係合状態としている。同様に、五速段(5th)の場合、クラッチC3の係合は必須ではないが、四速段(4th)や六速段(6th)への移行する場合に、係合状態を切り替える係合機構を少なくする目的で、係合状態としている。
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、回転阻止状態の場合、エンジンブレーキが有効化され、一方向回転許容状態の場合、エンジンブレーキが効かなくなる。一速段(1st)の場合にブレーキF1をどちらの状態とするかのアルゴリズムは適宜設計できるが、例えば、一速段(1st)に移行する前の状態を継承するものとしてもよい。具体的には、後進段(RVS)から一速段(1st)に移行する場合、一速段(1st)は回転阻止状態のままとする。ただし、車速が所定速度よりも高くなった場合等に一方向回転許容状態に切り替えてもよい。同様に、他の前進段(2nd〜10th)から一速段(1st)に移行する場合、一速段(1st)は一方向回転許容状態のままとする。
非走行レンジ(P/N)においても、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。したがって、一速段(1st)と同様に、非走行レンジ(P/N)に移行する前の状態を継承してもよい。
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。
なお、本実施形態の場合、二速段(2nd)から十速段(10th)においてはいずれも、ブレーキF1の状態として、一方向回転許容状態が選択される構成であるが、自動変速機1の構成次第で、回転阻止状態が選択される構成も採用可能である。
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4A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。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ECUと処理部101とをインターフェースする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4A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。SPセンサ(シフトポジションセンサ)112は運転者が選択したシフトポジションを検出するセンサである。本実施形態の場合、シフトポジションとして、Pレンジ(パーキングレンジ)、Dレンジ(前進レンジ)、Nレンジ(ニュートラルレンジ)、Rレンジ(後進レンジ)の4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。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。
油圧センサ113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。車速センサ114は、自動変速機1が搭載される車両の走行速度を検出する。
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。こうして、処理部101は各種のアクチュエータ120を制御する。
図4Bは油圧センサ113の配設例を示す。油圧センサ113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113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、解放を切り替えることができる。油圧センサ113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113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115により作動油が圧送される。
<ブレーキF1の切替制御>
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111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、変速段を前進一速段から後進段に切り替える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の解放を開始すると、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、段階1と段階2とは並行して行うことができる。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う。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、C1油圧センサ113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2A)。
段階1〜段階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、変速段の制御状態として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が実行する処理例は図8及び図9を参照して後述する。
<油圧供給制御>
RVS準備処理では、複数の係合機構C1、C3、B3が係合される。これらは油圧式摩擦係合機構であり、作動油の供給量によって係合完了に要する時間が異なってくる。また、各係合機構C1、C3、B3に対する作動油の供給タイミングによって、これら三つの係合機構の係合完了に要するトータルの時間が異なってくる。
単位時間あたりの作動油の供給量を多くすれば、係合完了に要する時間が短くなる。但し、その分だけ異音や振動が発生し易い。単位時間当たりの作動油の供給量を少なくすれば、相対的に係合完了に要する時間が長くなるが、異音や振動の発生が小さくなる。
また、各係合機構C1、C3、B3を同時に係合すれば、係合完了に要する時間が短くなる。但し、その分だけ異音や振動が発生し易い。各係合機構C1、C3、B3を時間をずれして係合すれば、相対的に係合完了に要する時間が長くなるが、異音や振動の発生が小さくなる。
RVS準備処理の狙いは、異音や振動の発生の抑制にある。しかし、RVS準備処理に時間がかかると、運転者がRレンジを選択してから後進段が確立するまでにタイムラグが生じ、スムーズに発進できない場合がある。したがって、RVS準備処理を短時間で終えることが望ましい。
そこで、本実施形態では、RVS準備処理を実行するときの車速に応じて、油圧供給制御を異なるものとする。停車中や、極低車速の場合、自動変速機1内の全回転要素は、静止しているか、イナーシャが小さい状態にある。したがって、この場合には、係合機構C1、C3、B3を短時間で係合しても、異音や振動は小さいと考えられる。したがって、停車中や極低車速の場合は、単位時間当たりの作動油の供給量を多くする制御を行う(油圧供給制御Bと呼ぶ)。
一方、一定以上の車速がある場合は、自動変速機1内に、回転中の回転要素が存在する。この場合には、異音や振動の抑制を優先し、単位時間当たりの作動油の供給量を少なくする制御を行う(油圧供給制御Aと呼ぶ)。
こうして、機械式係合機構F1の切り替えに際し、異音や振動の発生を抑制する一方、異音や振動の発生が小さいと見込める場合には機械式係合機構F1の切り替え時間を短縮することができる。一般には、DレンジからRレンジへ切り替えられる場合は、停車中か極低車速の場合が多いと考えられる。したがって、油圧供給制御Bの採用によって、異音や振動を小さくしつつ、スムーズな発進(後進)を行える。
油圧供給制御A及びBの比較例について図6を参照して説明する。同図はRVS準備処理において係合機構C1、C3、B3の供給油圧の変化を示すタイミングチャートである。”P”は係合完了時の油圧を示している。
図6のEX1は、油圧供給制御Aの例を示している。シフトポジションSPがDレンジからRレンジへ切り替えられると、RVS準備処理が開始され、係合機構C1、C3、B3に作動油が供給される。EX1では、係合機構C1、C3、B3を同時に係合する例を示している。各係合機構C1、C3、B3には、対応する電磁弁LSの流量制御によって、多段階で流量が増大され、油圧Pに達して係合状態となる。多段階で流量を増大することにより、係合までの時間は長くなるが、異音や振動は小さくなる。
図6のEX2は、油圧供給制御Aの別の例を示している。EX1に代えてこのEX2を採用してもよい。シフトポジションSPがDレンジからRレンジへ切り替えられると、RVS準備処理が開始され、係合機構C1、C3、B3に時間をずらして作動油が供給される。係合機構B3、C3が優先的に係合され、その後、係合機構C1が係合される。これは、入力軸10を固定した後、係合機構C1を係合して、キャリアCr2の回転数を0にする意味がある。係合機構C1、C3、B3に時間をずらして作動油を供給することにより、全部の係合完了までの時間は長くなるが、異音や振動は小さくなる。
図6のEX3は、油圧供給制御Bの例を示している。シフトポジションSPがDレンジからRレンジへ切り替えられると、RVS準備処理が開始され、係合機構C1、C3、B3に作動油が供給される。油圧供給制御Bでは油圧供給制御Aよりも短時間で係合を完了させる。EX3では、係合機構C1、C3、B3を同時に係合し、かつ、対応する電磁弁LSの流量制御によって、1回で(或いは数段階で)油圧Pに到達可能な作動油を供給する。油圧供給制御Bを行う場合、自動変速機1内の全回転要素は、静止しているか、イナーシャが小さい状態にある。したがって、急激に係合しても異音や振動は小さく、短時間で係合を完了できる。
なお、油圧供給制御Bを実行するにあたり、機械式係合機構F1を切り替える上では、特に、キャリアCr2が静止していることが重要である。よって、キャリアCr2の静止状態が維持されるように、図5の段階1における係合機構キB1の解放を、油圧供給制御Aを実行する場合によりも遅らせてもよい。図7のEX11、EX12は、RVS準備処理において係合機構B1の供給油圧の変化を示すタイミングチャートである。
EX11は、油圧供給制御Aの場合を、EX12は油圧供給制御Bの場合をそれぞれ示している。シフトポジションSPがDレンジからRレンジへ切り替えられると、RVS準備処理が開始され、係合機構B1に対する作動油の供給が断たれ、係合機構B1の油圧が低下する。しかし、油圧供給制御Bを行う場合は、係合機構B1の油圧をある程度維持し、係合機構B1を半係合状態とする。係合機構B1を半係合状態とすることで、サンギアS1が回転し辛い状態となり、静止中のキャリアCr1やリングギアR1の回転開始が抑制される。キャリアCr2はキャリアCr1に連結されているので、キャリアCr2の回転開始も抑制され、したがって、その静止状態が維持される。一定時間の経過か、係合機構C1の油圧が油圧Pに達すると係合機構B1を解放する。
<RVS準備処理の他の例>
RVS準備処理を短時間で終了するために、3つの係合機構C1、C3、B3のうちの一つ(例えばB3)をDレンジ選択中の段階で係合又は半係合させてもよい。本実施形態の自動変速機1の構成の場合、ブレーキF1が一方向回転許容状態で図2Aの一速段の係合組合せの場合、係合機構B3の係合、解放により、エンジンブレーキの有効化と無効化とを切り替えられる。よって、係合機構B3の事前係合を開始しても、走行に支障を与えることはない。したがって、例えば、停車中や低車速の場合に、Dレンジ選択中にB3を係合又は半係合させて、Rレンジへの切り替えに備えてもよい。
<後進段への切替制御>
図5の制御内容について、処理部101が実行する処理例を図8、図9を参照して説明する。
まず、図8を参照する。S1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。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、SPセンサ112により運転者がシフトレンジをDレンジ(例えば一速段)から後進レンジに切り替えたことが検出された場合、この条件が成立したと判定する。該当する場合はS2へ進み、該当しない場合はS6へ進む。
S2では制御モードとして、RVS準備モードを設定する。その後、S3へ進む。S3では、車速センサ114の車速検出結果が閾値V以下か否かを判定する。閾値Vは停車に相当する値(例えば0km/h)とすることができる。車速検出結果が閾値V以下であればS5へ進み、閾値を超える場合はS4へ進む。S4では、これから開始されるRVS準備処理における油圧制御として、上述した油圧供給制御Aを設定し、S5では油圧供給制御Bを設定する。
なお、車速センサ114の検出精度によっては、0km/hが検出されたとしても、実際には、車両が極低車速で低速している場合がある。しかし、既に述べたように、極低車速の場合、自動変速機1内の全回転要素は、イナーシャが小さい状態にあるので、油圧供給制御Bを採用可能である。
S6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、S7へ進み、該当しない場合はS8へ進む。S7ではRVS準備処理を行う。詳細は後述する。S8では他の処理を行って一単位の処理を終了する。
図9を参照する。同図はS7のRVS準備処理を示すフローチャートである。S11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。
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(例えば係合機構B1、B2)を解放する係合解除制御を開始する。係合機構B1の解放については、油圧供給制御Aが設定されている場合は、図7のEX11に例示した通常の制御とし、油圧供給制御Bが設定されている場合は、図7のEX12に例示した通常の制御よりも遅れて解放させる制御とする。
S13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S17へ進み、該当しない場合はS14へ進む。
S14では図5の段階2で説明したように、係合機構C1、C3及びB3を係合する制御を開始する。油圧供給制御Aが設定されている場合には、図6のEX1やEX2に例示した制御を行う。S14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。油圧供給制御Bが設定されている場合には、図6のEX3に例示した制御を行う。S14の工程が1回、或いは、数回行われることにより、係合が完了することになる。
S15では、、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S16へ進み、満たさない場合は一単位の処理を終了する。
S16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。
S17では、RVS準備モードの設定を解除する。S18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8のS8)で、図5の段階4で説明したように、係合機構C1及び係合機構B3を解除し、係合機構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。
<Dレンジから非走行レンジへの切り替え>
Dレンジから非走行レンジ(パーキングレンジ、ニュートラルレンジ)に切り替えられた場合、その後、Rレンジが選択される可能性がある。したがって、ブレーキF1が一方向回転許容状態の場合、回転阻止状態に切り替えてもよい。但し、Rレンジではなく、Dレンジに戻される可能性もある。そこで、車速が閾値V以下の場合に回転阻止状態に切り替えるものとし、かつ、油圧供給制御Bを採用する。これにより、Rレンジが選択される可能性が高い場合に、ブレーキF1を事前に回転阻止状態に切り替えておくことができ、Rレンジ選択時には、素早く後進段にインギアできる。
図10は、Dレンジから非走行レンジへ切り替えられた場合の処理部101が実行する処理例を示すフローチャートである。
S21では、SPセンサ112により運転者がシフトレンジをDレンジ(例えば一速段)から非走行レンジ(NレンジやPレンジ)に切り替えたことが検出されたか否かを判定する。検出された場合はS22へ進み、検出されない場合は一単位の処理を終了する。
S22では、ブレーキF1が回転阻止状態か否かを判定する。回転阻止状態ではない場合はS23へ進み、回転阻止状態の場合は一単位の処理を終了する。
S23では、車速センサ114の車速検出結果が閾値V以下か否かを判定する。車速検出結果が閾値V以下であればS24へ進み、閾値を超える場合は一単位の処理を終了する。
S24では制御モードとして、RVS準備モードを設定し、S25では油圧供給制御Bを設定する。これにより、油圧供給制御Bによって、図9と同様の処理が実行される。但し、S18のRVSインギアモードの設定は行わず、係合機構C1〜C3及びB1〜B3を解放した状態で待機する(図2A)。以上により処理が終了する。
<実施形態のまとめ>
1.上記実施形態の制御装置(例えば100)は、
自動変速機(例えば1)の制御装置であって、
前記自動変速機は、
駆動力が入力される入力軸(例えば10)と、
出力部材(例えば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(例えば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(例えばC1-C3,B1-B3,F1)と、を含み、
前記複数の係合機構は、
ブレーキとして機能する機械式係合機構(例えばF1)と、
複数の油圧式摩擦係合機構(例えばC1-C3,B1-B3)と、を含み、
前記機械式係合機構は、
前記複数の遊星歯車機構が備える複数の回転要素のうちの所定の回転要素(例えばCr1,Cr2)の一方向の回転のみ規制する第一の状態と、前記所定の回転要素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、
前記制御装置は、
車速を検出する検出手段(例えば114)と、
前記複数の係合機構を制御する制御手段(例えば101)と、を備え、
前記制御手段は、所定の切替条件が成立した場合に、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切替制御を実行し(例えばS7)、
前記切替制御では、前記複数の油圧式摩擦係合機構の中から選択される複数の油圧式摩擦係合機構(例えばC1,C3,B3)を係合状態にする係合制御(例えばS14)の後、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(例えばS16)、
前記係合制御では、車速検出結果が閾値(例えばV)以下の場合は、該閾値を超える場合よりも、短時間で係合を完了させる油圧供給制御(例えば油圧供給制御B)を行う、
ことを特徴とする。
この構成によれば、機械式係合機構の切り替えに際し、異音や振動の発生を抑制する一方、異音や振動の発生が小さいと見込める場合には機械式係合機構の切り替え時間を短縮することができる。
2.上記実施形態の制御装置は、
シフトポジションを検出する検出手段(例えば112)を更に備え、
前記複数の変速段は、
前記機械式係合機構が前記第一の状態で確立可能な少なくとも一つの前進段(例えば1st-10th)と、
前記機械式係合機構が前記第二の状態で確立する後進段(例えばRVS)と、を含み、
前記所定の切替条件は、前記シフトポジションが後進レンジへ切り替えられたことが検出されたことを少なくとも含む、
ことを特徴とする。
この構成によれば、変速段を前記後進段に切り替える際に、異音や振動の発生を抑制する一方、異音や振動の発生が小さいと見込める場合には機械式係合機構の切り替え時間を短縮することができる。
3.上記実施形態の制御装置は、
前記シフトポジションが非走行レンジに切り替えられた場合であって、車速検出結果が前記閾値以下の場合にも前記切替制御を行い(例えばS24)、かつ、この切替制御における前記係合制御では、前記短時間で係合を完了させる油圧供給制御を行う(例えばS25)、
ことを特徴とする。
この構成によれば、前記後進レンジ選択に備えて、予め前記機械式係合機構を切り替えておくことができ、しかも、切り替え時間を短縮することができる。
4.上記実施形態の制御装置は、
前記係合制御において選択される前記複数の油圧式摩擦係合機構は、それらの係合により前記所定の回転要素(例えばCr1,Cr2)の回転数が0となるように選択された油圧式摩擦係合機構である、
ことを特徴とする。
この構成によれば、前記機械式係合機構の切り替えによる異音や振動の発生を防止でき、また、前記機械式係合機構が破損する確率を低下させることができる。
5.上記実施形態の制御装置は、
前記閾値は、停車に相当する値(例えば0km/h)である、
ことを特徴とする。
この構成によれば、異音や振動の発生が小さくて、短時間で前記機械式係合機構の切り替えを行うことができる。
6.上記実施形態の制御装置は、
前記制御手段は、前記所定の切替条件が成立した場合に、前記複数の油圧式摩擦係合機構のうち、ブレーキとして機能する所定の油圧式摩擦係合機構を係合状態から係合解除状態に切り替える解除制御(例えばS12)を行い、
前記複数の遊星歯車機構の一つ(例えばP1)は、前記所定の回転要素と連結された回転要素(例えばCr1)と、前記所定の油圧式摩擦係合機構によってケーシング(例えば12)と断続される回転要素(例えばS1)と、を含む遊星歯車機構であり、
前記解除制御では、車速検出結果が閾値以下の場合は、該閾値を超える場合よりも、前記所定の油圧式摩擦係合機構の係合解除を遅らせる(例えばEX12)、
ことを特徴とする。
この構成によれば、前記所定の回転要素を静止状態に維持し易くなる。
1 自動変速機、100 制御装置、B1〜B3 係合機構、C1〜C3 係合機構、F1 係合機構

Claims (4)

  1. 自動変速機の制御装置であって、
    前記自動変速機は、
    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は、
    ブレーキとして機能する機械式係合機構と、
    複数の油圧式摩擦係合機構と、を含み、
    前記機械式係合機構は、
    前記複数の遊星歯車機構が備える複数の回転要素のうちの所定の回転要素の一方向の回転のみ規制する第一の状態と、前記所定の回転要素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、
    前記制御装置は、
    車速を検出する検出手段と、
    シフトポジションを検出する検出手段と、
    前記複数の係合機構を制御する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、所定の切替条件が成立した場合に、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切替制御を実行し、
    前記切替制御では、前記複数の油圧式摩擦係合機構の中から選択される複数の油圧式摩擦係合機構を係合状態にする係合制御の後、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、
    前記係合制御では、車速検出結果が閾値以下の場合は、該閾値を超える場合よりも、短時間で係合を完了させる油圧供給制御を行
    前記複数の変速段は、
    前記機械式係合機構が前記第一の状態で確立可能な少なくとも一つの前進段と、
    前記機械式係合機構が前記第二の状態で確立する後進段と、を含み、
    前記所定の切替条件は、前記シフトポジションが後進レンジへ切り替えられたことが検出されたことを少なくとも含み、
    前記シフトポジションが非走行レンジに切り替えられた場合であって、車速検出結果が前記閾値以下の場合にも前記切替制御を行い、かつ、この切替制御における前記係合制御では、前記短時間で係合を完了させる油圧供給制御を行う、
    ことを特徴とする制御装置。
  2. 自動変速機の制御装置であって、
    前記自動変速機は、
    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は、
    ブレーキとして機能する機械式係合機構と、
    複数の油圧式摩擦係合機構と、を含み、
    前記機械式係合機構は、
    前記複数の遊星歯車機構が備える複数の回転要素のうちの所定の回転要素の一方向の回転のみ規制する第一の状態と、前記所定の回転要素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、
    前記制御装置は、
    車速を検出する検出手段と、
    前記複数の係合機構を制御する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、所定の切替条件が成立した場合に、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切替制御を実行し、
    前記切替制御では、前記複数の油圧式摩擦係合機構の中から選択される複数の油圧式摩擦係合機構を係合状態にする係合制御の後、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、
    前記係合制御では、車速検出結果が閾値以下の場合は、該閾値を超える場合よりも、短時間で係合を完了させる油圧供給制御を行
    前記制御手段は、前記所定の切替条件が成立した場合に、前記複数の油圧式摩擦係合機構のうち、ブレーキとして機能する所定の油圧式摩擦係合機構を係合状態から係合解除状態に切り替える解除制御を行い、
    前記複数の遊星歯車機構の一つは、前記所定の回転要素と連結された回転要素と、前記所定の油圧式摩擦係合機構によってケーシングと断続される回転要素と、を含む遊星歯車機構であり、
    前記解除制御では、車速検出結果が閾値以下の場合は、該閾値を超える場合よりも、前記所定の油圧式摩擦係合機構の係合解除を遅らせる、
    ことを特徴とする制御装置。
  3. 請求項1又は請求項に記載の制御装置であって、
    前記係合制御において選択される前記複数の油圧式摩擦係合機構は、それらの係合により前記所定の回転要素の回転数が0となるように選択された油圧式摩擦係合機構である、
    ことを特徴とする制御装置。
  4. 請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の制御装置であって、
    前記閾値は、停車に相当する値である、
    ことを特徴とする制御装置。
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