JP6528148B2 - 自動変速機の油圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、変速クラッチを備えた自動変速機の制御装置に関し、特に自動車に用いられる自動変速機の油圧制御装置に関する。

従来から、自動車に用いられる自動変速機では、トルクコンバータと、遊星ギヤから構成される変速歯車機構とを組み合せたものが用いられている。この変速歯車機構では、動力伝達経路を複数の変速クラッチ等の摩擦係合要素の係合と解放とを適宜制御して、変速歯車機構を構成する遊星ギヤの複数の回転要素の回転をそれぞれ制御することにより、自動変速制御が行われる。

この摩擦係合要素は、一般に、ドラム部材と、このドラム部材の内周側に設けられたハブと、このドラムとハブとの間に列設されてドラムとハブとに交互に係合された複数の摩擦プレートとから構成される。このドラム、又はハブのいずれか一方に係合するように配設された摩擦プレートの表面には、摩擦材としてのフェーシングが貼り付けられる。

一般に、このフェーシングの摩擦係数は、作動油の温度により変動することが知られている。特に高油温時においては、摩擦材も高温となって摩擦係数が低下し、常温時の変速と比べて変速時間が長くなる。このため、特にアップシフト時には、係合しようとする摩擦係合要素におけるフェーシングの発熱量が増大し、フェーシングを損傷させてしまう。結果として、車両の変速時のショックが増大したり、十分な動力が伝達されず走行不能となることが懸念される。

このフェーシングの発熱量を抑制するため、例えば係合時間を短縮するべく、係合側の摩擦係合要素を押圧する係合油圧を一度に大きく増大する制御を行うことが可能であるものの、動力伝達経路の切替えがスムーズに行われなくなる。結果、変速時のショックが大きくなるという問題が残る。

また、特許文献１では、摩擦係合要素を通過した直後の作動油の油温を、油温検出手段で検知し、その油温をもとに摩擦係合要素のフェーシングの摩擦係数を算出する自動変速機の制御装置が開示されている。しかしながら、特許文献１の構成によれば、上記油温検出手段を必要とするため構成が複雑となり、自動変速機のコストが増大したり、油温検出手段を配設するためのスペースが必要になる、という問題が生じる。

特開２００７−２３９９００号公報

本発明は、上記課題に鑑み創作されたものであり、油温検出手段等を付加することなく、油圧制御の構成のみにより、特にアップシフトの変速時における変速ショックを抑制しながら、係合側の摩擦係合要素におけるフェーシングの発熱量を低減することが可能な自動変速機の油圧制御装置の提供を目的とする。

本発明は、自動変速機の摩擦係合要素の係合時の油圧制御装置を提供する。この自動変速機の油圧制御装置は、上述した課題を解決するために、
トルクコンバータのタービン回転速度を低下させる制御が開始された状態で、
作動油の温度に応じて予め定められた油圧分を係合油圧に加算する第一油圧加算手段と、
該第一油圧加算手段による油圧加算後、所定時間内にタービン回転速度が一定量低下しないときに前記第一油圧加算手段で加算した油圧をさらに上昇させる第二油圧加算手段と、を有し、前記所定時間は、作動油の温度が高いほど短縮されるように設定されている。

本発明の自動変速機の油圧制御装置によれば、アップシフト変速時において、作動油の油温に応じて、段階的に係合油圧が増大される。これにより、特別な手段を付加することなく、変速ショックを抑制しながら、係合側の摩擦係合要素におけるフェーシングの発熱量を低減することができる。結果、フェーシングの損傷が防止され、車両の変速時のショックが増大したり、走行不能となることを回避することが可能となる。また、自動変速機のコストやスペースの増大も防止される。

本発明の一実施形態に係る自動変速機の油圧制御装置で制御される自動変速機の説明図であって、（ａ）は要部の斜視図であり、（ｂ）は係合要素の各変速段での作動状態を示す図表である。 本発明の一実施形態に係る自動変速機の油圧制御装置の制御フローの要部を例示するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る自動変速機の油圧制御装置によるアップシフト時において、第一油圧加算手段、及び第二油圧加算手段による油圧補正等を実施しない場合のアップシフト時の各要素の回転速度、電磁弁への指示電流値と出力油圧、総発熱量を例示するタイムチャートである。 本発明の一実施形態に係る自動変速機の油圧制御装置によるアップシフト時において、係合側要素の係合油圧が第一油圧加算手段により加算された場合の、各要素の回転速度、電磁弁への指示電流値と出力油圧、総発熱量を例示するタイムチャートである。 本発明の一実施形態に係る自動変速機の油圧制御装置によるアップシフト時において、係合側要素の係合油圧が第一油圧加算手段により加算され、さらに第二油圧加算手段により上昇された場合の、各要素の回転速度、電磁弁への指示電流値と出力油圧、総発熱量を例示するタイムチャートである。 本発明の一実施形態に係る自動変速機の油圧制御装置が備えるマップを例示する図表である。

《自動変速機の構成》
以下にまず、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る自動変速機の油圧制御装置により制御される自動変速機の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る自動変速機の油圧制御装置で制御される自動変速機の説明図であって、（ａ）は要部の斜視図であり、（ｂ）は係合要素の各変速段での作動状態を示す図表である。

図１（ａ）に示すように、自動変速機（図示せず）は、変速歯車機構３６を備える。この変速歯車機構３６は、概ねフロントプラネタリサンギヤ、フロントプラネタリリングギヤ、及びプラネタリロングピニオンから構成される第１遊星ギヤ３２と、リヤプラネタリサンギヤ、プラネタリキャリア、プラネタリショートピニオン、及びプラネタリロングピニオンから構成される第２遊星ギヤ３４と、を備える。

変速歯車機構３６は、上記した変速歯車機構を構成する遊星ギヤの複数の回転要素の回転を制御する、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３クラッチ、及びＢ１，Ｂ２ブレーキを備える。この変速歯車機構３６では、動力伝達経路を変速クラッチＣ１〜Ｃ３，Ｂ１〜Ｂ２の摩擦係合要素の係合と解放とを適宜制御して、変速歯車機構３６を構成する遊星ギヤの回転要素の回転を、それぞれ制御することで、自動変速制御が行われる。

例えば第２速（２ｎｄ。以下、単に「２速」とも称する）から第３速（３ｒｄ。以下、単に「３速」とも称する）へのアップシフト時には、図１（ｂ）に示すように、Ｃ２クラッチの係合が維持された状態で、Ｂ１ブレーキの係合が開放され、Ｃ３クラッチが係合される。これにより第２速から第３速へのアップシフトが完了する。この各クラッチ、及びブレーキの係合・開放は、図示しない制御手段から出力される、各クラッチ、及びブレーキの油圧制御信号（以下、「指示電流値」とも称する）により行われる。

《従来の油圧制御装置によるアップシフト制御》
次に、本発明の一実施形態に係る自動変速機の油圧制御装置によるアップシフト時の制御について説明する前提として、従来の油圧制御装置によるアップシフト時の制御について、図面を参照しながら詳細に説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る自動変速機の油圧制御装置による第２速から第３速へのアップシフト時において、第一油圧加算手段、及び第二油圧加算手段による油圧補正等を実施しない場合のアップシフト時の各要素の回転速度、電磁弁への指示電流値と出力油圧、総発熱量を例示するタイムチャートである。

２速から３速へのアップシフト時には、上述したように、Ｃ２クラッチの係合が維持された状態で、Ｂ１ブレーキの係合が開放され、Ｃ３クラッチが係合される。図３に示すように、Ｃ２クラッチの係合油圧は略一定の値を維持する。このことは、Ｃ２クラッチの係合が維持されることを意味する。

図３の時間Ｔ０ｃでは、油圧制御装置（図示せず）によりＣ３クラッチの指示電流値が低下される。本実施形態におけるＣ３クラッチの係合・開放を油圧制御する電磁弁（図示せず）は、ノーマルオープン型であり、指示電流値の低下に沿って出力圧が増大する。このため、時間Ｔ０ｃで指示電流値が低下されると、Ｃ３クラッチの係合圧（以下、単に「Ｃ３油圧」とも称する）が立ち上がり、上昇を始める。

時間Ｔ１ｃでは、Ｃ３クラッチの係合を準備するための所定のＣ３指示電流値ＣＶｓが出力される。

上記により、Ｃ３油圧が上昇される一方で、Ｂ１ブレーキを開放するためのＢ１指示電流値は漸減され、Ｂ１クラッチの係合圧（図示せず。以下、単に「Ｂ１油圧」とも称する）は漸減される。本実施形態におけるＢ１ブレーキの係合・開放を油圧制御する電磁弁（図示せず）は、ノーマルクローズ型であり、指示電流値の上昇に沿って出力圧が増大する。

時間Ｔ２ｃからＴ３ｃにかけて、係合側の上記Ｃ３指示電流値が大きく低下し、所定のＣ３指示電流値ＣＶｃが出力される。このＣ３指示電流値ＣＶｃは、本発明の一実施形態に係る自動変速機の油圧制御装置が備えるマップを例示する図表である図６のうち、（ａ）に例示するタービントルクと指示電流値とのマップを元に算出される初期電流値である。例えば、タービントルクが１００Ｎ・ｍの場合には、初期値３７６．０ｍＡが出力される。

上記により、Ｃ３油圧がさらに上昇する。一方、開放側のＢ１ブレーキのＢ１指示電流値は低下される。これにより、Ｂ１油圧が所定量だけ低下され、その後、時間Ｔ５ｃまで略一定に維持される。

時間Ｔ３ｃからＴＳｃまでの時間は、上記Ｃ３指示電流値に対してＣ３油圧が応答するまでの待機時間である。この待機時間ＴＷｃの間に、上記したＣ３油圧の上昇によりＣ３クラッチが係合を開始すると、図示しないトルクコンバータに内蔵され自動変速機への入力回転となるタービン回転速度が下降する。

詳述すると、トルクコンバータはエンジンの出力軸と、自動変速機との間に配設される流体継手である。このため、タービン回転速度は、エンジン回転速度に、それを超えない範囲で近似する。エンジン回転速度は、２速時よりも３速時の方が低くなるため、タービン回転速度も低下することとなる。

図３では、上記待機時間ＴＷｃが経過して、時間ＴＳｃに至ってもタービン回転速度が低下しない。このことは、自動変速機の作動油であり、かつ各クラッチ、ブレーキを潤滑する潤滑油でもある作動油が高油温となり、先述したように摩擦材も高温となって摩擦係数が低下し、常温時の変速と比べて変速時間が長くなっていることを意味している。

図３の場合、時間ＴＳｃでＣ３指示電流値を漸減させて、Ｃ３油圧を上昇させるスイープモードへの切替えが行われる。これにより、Ｃ３クラッチの係合が開始されて、時間ＴＴｃでタービン回転速度の低下が始まる。

時間ＴＴｃからＴ４ｃで、タービン引き込み処理を行い、タービン回転速度が３速時のタービン回転速度まで低下される。このタービン引き込み処理とは、タービンの回転速度を、その目標変化率に応じてフィードバック制御を行うことを示す。

時間Ｔ５ｃでＣ３指示電流値が略ゼロまで大きく低下されて、Ｃ３クラッチの係合制御が完了される。また、Ｂ１指示電流値が略ゼロまで大きく低下されて、Ｂ１ブレーキの開放制御が完了される。以上で、２速から３速への変速が完了する。

上述してきた従来の油圧制御装置によるアップシフト制御では、変速時間、即ち、図３のＴ０ｃからＴ５ｃまでの時間が長くなる。このため図３に示すように、変速時間におけるフェーシングの総発熱量が大きくなってしまい、従来の油圧制御装置では、フェーシングの損傷に至る可能性が高くなるという問題がある。

《本発明の油圧制御装置によるアップシフト制御》
本発明の油圧制御装置によるアップシフト制御では、まず、作動油の温度に応じて予め定められた油圧分を係合油圧に加算する第一油圧加算制御が実施される。次に、この第一油圧加算制御による油圧加算後、所定時間内にタービン回転速度が一定量低下しない場合には、上記第一油圧加算制御で加算した油圧をさらに上昇させる第二油圧加算制御が実施される。

《本発明の油圧制御装置における第一油圧加算制御によるアップシフト制御》
以下に、まず、作動油の温度に応じて予め定められた油圧分を係合油圧に加算する第一油圧加算制御について図を参照しながら詳細に説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る自動変速機の油圧制御装置による第２速から第３速へのアップシフト時において、係合側要素であるＣ３クラッチの係合油圧が、第一油圧加算制御により加算された場合の、各要素の回転速度、電磁弁への指示電流値と出力油圧、発熱量を例示するタイムチャートである。

図４のＴ０ａでは、上記のＴ０ｃ時と同様にＣ３クラッチの指示電流値が低下され、Ｃ３油圧が立ち上がり、上昇を始める。Ｔ１ａでは、Ｃ３クラッチを係合するための所定のＣ３指示電流値ＣＶｓが出力される。これにより、Ｃ３油圧が上昇する。一方、Ｂ１ブレーキを開放するためのＢ１指示電流値は、上記と同様に漸減される。

時間Ｔ２ａからＴ３ａにかけて、係合側の上記Ｃ３指示電流値が大きく低下し、所定のＣ３指示電流値ＣＶａが出力される。これにより、Ｃ３油圧がさらに上昇する。一方、開放側のＢ１ブレーキのＢ１指示電流値は低下される。これにより、Ｂ１油圧が所定量だけ低下され、その後、時間Ｔ５ａまで略一定に維持される。

上記で出力されるＣ３指示電流値ＣＶａは、図６のうち、（ａ）に例示するタービントルクと指示電流値とのマップを元に算出される初期電流値から、（ｂ）に例示されるタービントルクと作動油の温度とのマップを元に算出される補正値が減算された補正初期電流値である。例えば、タービントルクが１００Ｎ・ｍで油温が１２０℃の場合には、初期値３７６．０ｍＡから補正値２４．４ｍＡが減算され、３５１．６ｍＡが出力される。

上記のように、高油温時のＣ３指示電流値ＣＶａは、先述した従来のＣ３指示電流値ＣＶｃと比して、補正値の分だけ小さくなる（ＣＶａ＜ＣＶｃ）。また、上述したように、このＣ３クラッチの係合・開放を油圧制御する電磁弁（図示せず）は、ノーマルオープン型であり、指示電流値の低下に沿って出力圧が増大する。このため、図示しない電磁弁から出力されるＣ３油圧は、上記補正値に応じて増加される。

時間Ｔ３ａからＴＳａまでの時間は、上述したのと同様に、上記Ｃ３指示電流値に対してＣ３油圧が応答するまでの待機時間である。この待機時間ＴＷａは、図６（ｃ）に例示する作動油の油温によるマップを元に算出される。待機時間ＴＷａが経過するまでに、上記したＣ３油圧の上昇によりＣ３クラッチが係合を開始すると、図３のＴＴａで上記タービン回転速度が下降を開始する。

上記により、後に詳述する上記第一油圧加算制御で加算した油圧をさらに上昇させる第二油圧加算制御は実施されず、時間ＴＴａからＴ４ａで、上述したタービンの引き込み処理を行い、タービン回転速度が３速時のタービン回転速度まで低下される。

時間Ｔ５ａでＣ３指示電流値が略ゼロまで大きく低下されて、Ｃ３クラッチの係合制御が完了される。また、Ｂ１指示電流値が略ゼロまで大きく低下されて、Ｂ１ブレーキの開放制御が完了される。以上で、２速から３速への変速が完了する。

上述してきた本発明の油圧制御装置によるアップシフト制御では、第一油圧加算制御により、補正初期電流値ＣＶａが、上述した初期電流値ＣＶｃと比して補正値分だけ小さくなり、Ｃ３油圧が加算される。結果、変速時間、即ち、図４のＴ０ａからＴ５ａまでの時間が短縮され、変速時間におけるフェーシングの総発熱量の低減が可能となる。

《本発明の油圧制御装置における第一及び第二油圧加算制御によるアップシフト制御》
以下に、上述した第一油圧加算制御に加えて、この第一油圧加算制御による油圧加算後、所定時間内にタービン回転速度が一定量低下しない場合に、上記第一油圧加算制御で加算した油圧をさらに上昇させる第二油圧加算制御が実施される場合について、図を参照しながら詳細に説明する。

図５は、本発明の一実施形態に係る自動変速機の油圧制御装置による第２速から第３速へのアップシフト時において、係合側要素の係合油圧が第一油圧加算手段により加算され、さらに第二油圧加算手段により上昇された場合の、各要素の回転速度、電磁弁への指示電流値と出力油圧、総発熱量を例示するタイムチャートである。

図４に示し上述した、係合側要素であるＣ３クラッチの係合油圧が、第一油圧加算制御により加算された場合との相違点に注目して説明すると、図５の場合は、時間Ｔ３ｂからＴＳｂの所定の待機時間ＴＷｂが経過してもタービン回転速度が一定量、低下していない。

この場合に、上記第一油圧加算制御で加算した油圧ＣＶｂをさらに上昇させる第二油圧加算制御が実施される。詳述すると、図５において、待機時間ＴＷｂを短縮し、時間ＴＳｂで上記スイープモードへの切替えが行われる。この待機時間ＴＷｂの短縮は、図６（ｃ）に示し上述した、待機時間のマップを元に行われ、作動油の温度が高いほど、大きく短縮されるように設定されている。

上記により、係合側のＣ３クラッチの係合油圧が前倒しで上昇される。これにより、Ｃ３クラッチの係合が早められて、時間Ｔ４ｂでタービン回転速度が３速時のタービン回転速度まで低下される。

上記により、上記第一油圧加算制御で加算した油圧ＣＶｂをＣ３クラッチに付与してもタービン回転速度が低下しない場合においても、変速時間、即ち、図５のＴ０ｂからＴ５ｂまでの時間が短縮されることとなる。結果、変速時間におけるフェーシングの総発熱量の低減が可能となる。

また、図４、及び図５に示すように、タービン回転速度が２速時のタービン回転速度から、３速時のタービン回転速度へ滑らかに遷移していることから明らかなように、変速時間を短縮した場合においても、変速時のショックも抑制される。

上述してきた本発明の制御フローについて、本発明の一実施形態に係る自動変速機の油圧制御装置の制御フローの要部を例示するフローチャートである図２を参照しながら説明する。図２のＳＴＥＰ１０（以下、単に「Ｓ１０」とも称する）は、図４及び図５の時間ゼロに相当する。Ｓ１２では、係合側のＣ３クラッチの係合が準備される。この準備は、図４及び図５の時間Ｔ０（ａ，ｂ）〜Ｔ２（ａ，ｂ）にそれぞれ相当する。

図２のＳ１４では、作動油の温度が、Ｃ３クラッチの係合油圧に対する、上記第一油圧加算制御による加算補正を要する油温にあるか、が確認される。上記第一油圧加算制御による加算補正が不要な場合、Ｓ１６で、補正値を減算しない指示電流値の初期値が出力される。

図２のＳ１８では、タービン回転速度が所定量、低下したかが確認される。タービン回転速度が所定量、低下していれば、Ｓ４０，Ｓ５０と進み、本発明の一実施形態に係る制御が終了される。上記した一連の制御は、図３に示し上述した、第一油圧加算手段、及び第二油圧加算手段による油圧補正等を実施しない場合に相当する。

図２のＳ１４で、作動油の温度が、Ｃ３クラッチの係合油圧に対する、上記第一油圧加算制御による加算補正を要する油温にある、と判定されると、Ｓ２０へ進む。Ｓ２０では、上述した初期電流値（図３のＣＶｃ）から、補正値が減算された補正初期電流値（それぞれ図４，図５のＣＶａ，ＣＶｂ）である。

上記補正初期電流値が出力されると、Ｓ１８へ進み、タービン回転速度が所定量、低下していれば、Ｓ４０，Ｓ５０と進み、本発明の一実施形態に係る制御が終了される。上記した一連の制御は、図４に示し上述した、第一油圧加算手段による油圧補正のみが実施される場合に相当する。

図２のＳ１８で、タービン回転速度が所定量、低下していないと判定されると、Ｓ２２へ進み、作動油の温度が、Ｃ３クラッチの係合油圧に対する、上記第一油圧加算制御による加算補正を要する油温にあるか、が再度、確認される。上記第一油圧加算制御による加算補正が不要な場合、Ｓ２４へ進む。

Ｓ２４では、Ｓ１６における初期電流値の出力から、図３に示す所定時間ＴＷｃが経過したかが確認される。所定時間ＴＷｃが経過していれば、Ｓ２６へ進み、上述したスイープモードへの切替えが行われる。これは、図４，図５の時間ＴＳに相当する。その後、図２のＳ２８へ進む。

Ｓ２８では、タービン回転速度が所定量、低下したかが確認される。タービン回転速度が所定量、低下していれば、Ｓ４０，Ｓ５０と進み、本発明の一実施形態に係る制御が終了される。一方、Ｓ２８でタービン回転速度が所定量、低下していない場合は、Ｓ２６に戻る。

また、Ｓ２２で上記第一油圧加算制御による加算補正が必要な場合は、Ｓ３０へ進む。Ｓ３０では、補正値が減算された補正初期電流値（それぞれ図４，図５のＣＶａ，ＣＶｂ）の出力から、所定の待機時間（それぞれ図４，図５のＴＷａ，ＴＷｂ）が経過したかが確認される。所定時間が経過している場合は、Ｓ２６へ進む。所定時間が経過していない場合は、Ｓ１８へ戻される。

また、Ｓ２４で、Ｓ１６での初期電流値の出力から所定時間が経過していないと判定された場合は、Ｓ１８に戻される。上記した一連の制御は、図５に示し上述した、第一油圧加算手段に続いて第二油圧加算手段による油圧補正を実施した場合に相当する。

上記で説明してきたように、本発明の自動変速機の油圧制御装置によれば、アップシフト変速時において、作動油の油温に応じて、段階的に係合油圧が増大される。これにより、制御構成の変更のみによって、変速ショックを抑制しながら、係合側の摩擦係合要素におけるフェーシングの発熱量を低減することが可能となる。

尚、上記では第２速から第３速へのアップシフト時に係合側となるＣ３クラッチを例に説明してきたが、本発明の油圧制御装置は、他の変速段における係合側の摩擦係合要素に適用することが可能である。

以上、本発明の自動変速機の油圧制御装置についての実施形態およびその概念について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲および明細書等に記載の精神や教示を逸脱しない範囲で他の変形例、改良例が得られることが当業者は理解できるであろう。

３２ 第１遊星ギヤ
３４ 第２遊星ギヤ
３６ 変速歯車機構
Ｔ０ Ｃ３クラッチの指示電流値ゼロ出力（変速制御開始）
Ｔ１ Ｃ３クラッチ係合初期電流値出力
Ｔ２ Ｃ３指示電流値の低下開始
Ｔ３ Ｃ３指示電流値の低下終了
Ｔ４ タービン回転速度が３速時（目標変速段）のタービン回転速度まで低下
Ｔ５ 変速制御完了
ＣＶ Ｃ３クラッチの指示電流値、補正初期電流値
ＴＫ 補正初期電流値の保持時間
ＴＳ スイープモードへ切替え
ＴＴ タービン回転速度の低下開始
ＴＷ 待機時間（Ｃ３指示電流値に対してＣ３油圧が応答するまでの待機時間）

Claims (1)

1. 自動変速機の摩擦係合要素の係合時の油圧制御装置であって、
   トルクコンバータのタービン回転速度を低下させる制御が開始された状態で、
   作動油の温度に応じて予め定められた油圧分を係合油圧に加算する第一油圧加算手段と、
   該第一油圧加算手段による油圧加算後、所定時間内にタービン回転速度が一定量低下しないときに前記第一油圧加算手段で加算した油圧をさらに上昇させる第二油圧加算手段と、を有し、
   前記所定時間は、作動油の温度が高いほど短縮されるように設定される、
   ことを特徴とする自動変速機の油圧制御装置。