JP7072009B2 - 車両用自動変速機の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載される車両用自動変速機の制御装置に関する。
例えば、車両の動力伝達装置には、エンジンなどの駆動源から入力軸に入力される回転を変速して出力軸へと伝達する自動変速機が設けられている。この自動変速機は、一般的には、遊星ギヤ機構と、クラッチやブレーキなどの係合機構を備えており、係合機構によって動力伝達経路を切り替えることによって各変速段を確立するようにしている。
ところで、自動変速機に備えられるクラッチやブレーキなどの係合機構には、油圧式のもの以外に機械式係合機構も採用されており、この機械式係合機構として、双方向の回転規制を行う状態に切り替えが可能なツーウェイクラッチをブレーキとして用いる提案もなされている(例えば、特許文献1参照)。
上述のように、ツーウェイクラッチをブレーキとして用いる場合には、このツーウェイクラッチに接続された回転要素を、一方向の回転のみを規制する状態と、双方向の回転を規制する状態とに切り替えることができる。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た回転要素がケーシングに固定された状態となるため、この回転要素が回転しているときに状態を切り替えると、異音や振動が発生したり、ツーウェイクラッチの破損を招く可能性があるという不具合が発生する。このような不具合を解消するために、回転要素を静止させる係合の組合せを経由して切り替えを行うことが考えられる。
しかしながら、回転要素を静止させるための係合の組合せの設定に時間が掛かると、変速段の切り替えに時間が掛かる場合がある。なお、車両が停止している場合や車速が極めて低い場合には、遊星ギヤ機構の各回転要素の回転速度が低いためにツーウェイクラッチを切り替える際に発生する異音や振動は小さいものとなる。
そこで、特許文献2には、ワンウェイクラッチなどの機械式係合機構の切り替えに際して異音や振動の発生を抑制するとともに、発生する異音や振動が小さいと見込める場合には機械式係合機構の切替時間を短縮するようにした自動変速機の制御装置が提案されている。
特開2014-202340号公報 特開2017-089892号公報
例えば、変速段を後進段(リバース)に切り替える際には、機械式係合機構を一方向回転可能状態から双方向回転不能状態(ロック状態)に切り替える必要があるが、特許文献2において提案された自動変速機の制御装置においては、シフトポジションとして後進段(RVS)が選択されると、所定の係合機構の係合を開始して前記入力軸の回転を停止させて機械式係合機構を固定(ロック)する切替準備処理(リバース準備処理)を行っている。
しかしながら、特許文献2において提案された制御装置では、高車速(例えば、15km/h)で後進段(RVS)が選択されても、車速が後進段への切り替えが可能な値まで下がってから(リバースが確定してから)でなければリバース準備処理を実行することができないため、後進段への切り替えに対する応答性が悪いという問題がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、後進段への切り替えに対する応答性を高めることができる車両用自動変速機の制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明は、駆動力が入力される入力軸(10)と、駆動力を出力する出力部材(11)と、前記入力軸(10)に入力された駆動力を前記出力部材(11)に伝達する複数の遊星ギヤ機構(P1~P4)と、前記複数の遊星ギヤ機構(P1~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可能な複数の係合機構(C1~C3,B1~B3,F1)と、を備え、前記複数の係合機構(C1~C3,B1~B3,F1)のうちの1つは、前記複数の遊星ギヤ機構(P1~P4)が備える複数の回転要素のうちの所定の回転要素(Cr1,Cr2)の第1の方向の回転のみを規制する第1の状態と、前記回転要素(Cr1,Cr2)の前記第1の方向と該第1の回転方向とは逆の第2の回転方向との双方向の回転を規制する第2の状態とに切替可能な機械式係合機構(F1)であり、前記複数の変速段は、前記機械式係合機構(F1)が前記第1の状態と前記第2の状態の何れにおいても確立可能な前進最低速段(1st)と、前記前進最低速段(1st)よりも変速比が高くて前記機械式係合機構(F1)が前記第2の状態にあるときには確立不能な前進段(2nd~10th)と、前記機械式係合機構(F1)が前記第2の状態にあるときに確立可能な後進段(RVS)と、を含み、前記所定の係合機構(C1,C3,B3)は、変速段が前記前進最低速段(1st)であって、かつ、前記機械式係合機構(F1)が前記第1の状態にある場合に、係合によって前記所定の回転要素(Cr1,Cr2)の前記第2の方向の回転を規制する係合機構である車両用自動変速機(1)の制御装置であって、該制御装置は、車速を検出する車速センサ(114)と、前記複数の係合機構(C1~C3,B1~B3,F1)を制御する制御手段(100)と、を備え、前記制御手段(100)は、変速段が前記前進最低変速段(1st)であって、かつ、前記機械式係合機構(F1)が前記第1の状態にある場合に、前記所定の係合機構(C1,C3,B3)を係合させることができる機能を備え、前記機械式係合機構(F1)が前記第1の状態にあって、車両が前記後進段(RVS)が確立可能な最も高い車速以上の車速で走行しているときに前記後進段(RVS)が選択されると、前記所定の係合機構(C1,C3,B3)の係合を開始して前記入力軸(10)の回転を停止させるリバース準備処理を実行することを特徴とする。
本発明によれば、車両が高速で走行している場合であっても、運転者によって後進段(RVS)が選択されると、直ちに所定の係合機構の係合を開始して入力軸の回転を停止させるリバース準備処理を実行するようにしたため、従来のように車速が規定値(例えば、6km/h)に低下するまでリバース準備処理を実行しないで待機する必要がなく、車両用自動変速機の後進段への切り替えに対する応答性を高めることができる。
ここで、制御装置(100)は、シフトポジションを検出するシフトポジション検出手段(112)を備え、前記制御手段(100)は、前記シフトポジション検出手段(112)がニュートラル(N)を検出すると、前記リバース準備処理を実行するようにしてもよい。この場合、前記所定の係合機構(C1,C3,B3)は、油圧の供給を受けて係合する油圧式係合機構であって、前記制御手段(100)は、前記シフトポジション検出手段(112)がニュートラル(N)を検出すると、前記所定の係合機構(C1,C3,B3)への油圧の供給を開始するようにしてもよい。
上記構成によれば、例えば、運転者が後進段(RVS)を選択する場合には、シフトポジションは必ずニュートラル(N)を通過するため、シフトポジション検出手段がニュートラル(N)を検出すると同時にリバース準備処理を実行することができる。
そして、前記制御装置(100)は、前記入力軸(10)の回転数を検出する回転数検出手段(111)を備え、変速段として前記後進段(RVS)が選択された場合には、前記リバース準備処理を実行した後に前記回転数検出手段(111)によって検出される前記入力軸(10)の回転数が規定値未満であって、かつ、前記車速センサ(114)によって検出される車速が規定値以下である場合には、変速段を前記後進段(RVS)に切り替えるようにしてもよい。ここで、前記入力軸(10)の回転数の規定値は、0またはそれに近い微小値であり、車速の前記規定値は、シフトポジションがドライブ(D)に切り替えられても変速段として前進最低速段(1st)が選択される車速であるものとする。
上記構成によれば、リバース準備処理が完了しても、車速が規定値を超えている場合には、機械式係合機構の第2の状態側(ロック側)への切り替えは行われず、その間、機械式係合機構は、第1の状態(一方向回転許容状態)が継続される。このため、この状態で運転者がシフトポジションをドライブ(D)とするシフト操作を行った場合であっても、機械式係合機構を第1の状態(一方向回転許容状態)に切り替える必要がなく、変速段を2速段(2nd)以上に容易に設定することができる。
本発明によれば、車両用自動変速機の後進段への切り替えに対する応答性を高めることができるという効果が得られる。
車両用自動変速機の基本構成を示すギヤトレインのスケルトン図である。 車両用自動変速機における係合機構の係合表を示す図である。 車両用自動変速機の各遊星ギヤ機構のギヤレシオを示す図である。 車両用自動変速機の共線図(速度線図)である。 本発明に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 油圧センサの配置例を示す図である。 本発明に係る制御装置における後進(リバース)選択時の各係合機構の係合動作を示す図である。 本発明に係る制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 図8に示す処理手順のうちのリバース準備実施中判定の手順を示すフローチャートである。 図8に示す処理手順のうちの機械式係合機構のロック側切替条件成立の判定手順を示すフローチャートである。 図8に示す処理手順のうちのリバース予約の判定手順を示すフローチャートである。 図8に示す処理手順のうちのリバース確定の判定手順を示すフローチャートである。 (a)は本発明に係る制御装置の処理手順を示すタイミングチャート、(b)は従来の制御装置の処理手順を示すタイミングチャートである。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
[車両用自動変速機]
<車両用自動変速機の基本構成>
まず、本発明に係る制御装置を備える車両用自動変速機(以下、単に「自動変速機」と称する)1の基本構成を図1に基づいて以下に説明する。
図1は自動変速機1の基本構成を示すギヤトレインのスケルトン図であり、同図には自動変速機1の軸心より上側半分が図示されている。
図示の自動変速機1は、変速機ケースを構成するケーシング12内に回転可能に支持された入力軸10と、該入力軸10と同軸回りに回転可能に配置された出力部材11と出力軸13を備えている。ここで、出力部材11は、ケーシング12に支持された支持部材12aによって回転可能に支持されている。
上記入力軸10は、駆動源であるエンジンEGからの駆動力が入力されるが、この入力軸10とエンジンEGとの間には、流体継手タイプの発進デバイスとしてのトルクコンバータTCが設けられている。したがって、エンジンEGからの駆動力は、トルクコンバータTCを介して入力軸10に伝達され、この駆動力によって入力軸10が所定の速度で回転駆動される。
また、前記出力部材11と出力軸13は、入力軸10と同心のギヤをそれぞれ備えており、これらのギヤ同士が噛み合うことによって、入力軸10の回転は、以下において説明する変速機構によって変速されて出力部材11を経て出力軸13へと伝達される。そして、出力軸13の回転は、例えば不図示のディファレンシャル機構(差動機構)を介して不図示の左右の車軸へと伝達され、各車軸に取り付けられた不図示の駆動輪が回転駆動されることによって車両が所定の速度で走行する。
ところで、自動変速機1は、変速機構として4つの遊星ギヤ機構P1,P2,P3,P4と、係合機構である3つのクラッチC1,C2,C3と3つのブレーキB1,B2,B3および1つの機械式係合機構F1を備えている。ここで、本実施の形態においては、4つの遊星ギヤ機構P1~P4は、何れもシングルピニオン型を採用するものであって、これらの遊星ギヤ機構P1~P4によって入力軸10の回転が変速されて出力部材11へと伝達される。すなわち、係合機構を構成するクラッチC1~C3とブレーキB1~B3および機械式係合機構F1は、遊星ギヤ機構P1~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(本実施の形態では、前進10段、後進1段)を確立する。
ここで、4つの遊星ギヤ機構P1~P4は、サンギヤS1~S4と、リングギヤR1~R4と、サンギヤS1~S4とリングギヤR1~R4に噛合するピニオンギヤ(遊星ギヤ)を回転可能に支持するキャリアCr1~Cr4を複数(計12個)の回転要素としてそれぞれ備えており、これらは入力軸10と同軸上に配設されている。
後述する図4の共線図(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づけを行うと、遊星ギヤ機構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」と称することができる。同様に、遊星ギヤ機構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」と称することができ、遊星ギヤ機構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」と称することができる。そして、遊星ギヤ機構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」と称することができる。
ところで、係合機構を構成する各3つのクラッチC1~C3とブレーキB1~B3を係合状態(締結状態)または係合解除状態(開放状態)に切り替え、機械式係合機構F1の状態を切り替えることによって、入力軸10から出力部材11への動力伝達経路が切り替えられて複数の変速段が確立される。なお、本実施の形態では、クラッチC1~C3とブレーキB1~B3には、何れも油圧式摩擦係合機構が用いられており、この油圧式摩擦係合機構としては、乾式または湿式の単板或いは多板クラッチ或いは単板或いは多板ブレーキが用いられている。
また、機械式係合機構F1は、所定の回転要素(本実施の形態では、互いに連結されているキャリアCr1とCr2)とケーシング12との間に設けられている。この機械式係合機構F1は、所定の回転要素(キャリアCr1とCr2)の一方向の回転のみを規制し逆方向の回転を許容する「一方向回転許容状態」(ワンウェイクラッチ(OWC)状態)と、その双方向の回転を規制する「回転阻止状態」(ツーウェイクラッチ(TWC)状態)とに切り替え可能である。
ここで、上記「一方向回転許容状態」とは、いわゆるワンウェイクラッチ(OWC)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、他方向では空転させる状態である。本実施の形態では、機械式係合機構F1は、ブレーキとして機能するため、以下、この機械式係合機構F1を「ブレーキF1」と称する。このブレーキF1が「一方向回転許容状態」にある場合には、所定の回転要素(キャリアCr1とCr2)の一方向の回転のみが許容される状態となる。
また、前記「回転阻止状態」とは、回転方向の双方向で駆動伝達が行われる状態であって、本実施の形態では、ブレーキF1は、ブレーキとして機能し、このブレーキF1が「回転阻止状態」にある場合には、所定の回転要素(キャリアCr1とCr2)は、双方向の回転が阻止されるロック状態にある。
ブレーキF1としては、例えば、公知のツーウェイクラッチ(TWC)を採用することができる。ここで、公知のツーウェイクラッチとしては、油圧アクチュエータや電磁アクチュエータの駆動制御によって、「一方向回転許容状態」、「双方向回転阻止状態」または「双方向回転許容状態」の何れかに切り替えることが可能なものがある。また、「一方向回転許容状態」をさらに「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もある。本実施の形態では、「一方向回転許容状態」と「双方向回転阻止状態」とに切り替えられればよく、「一方向回転許容状態」は、片側の回転方向の許容状態のみを利用することができれば足りる。しかし、「双方向回転許容状態」等の他の状態を選択することができるツーウェイクラッチを用いてもよい。
<各構成要素間の連結関係>
ここで、自動変速機1における各構成要素間の連結関係を図1に基づいて説明する。
遊星ギヤ機構P3のサンギヤS3は、入力軸10に連結され、キャリアCr3は、遊星ギヤ機構P1のリングギヤR1と遊星ギヤ機構P4のキャリアCr4に連結されている。また、遊星ギヤ機構P2のキャリアCr2は、遊星ギヤ機構P1のキャリアCr1に連結され、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、遊星ギヤ機構P2は、出力軸13に対して駆動力を出力する機能を果たす。
クラッチC1は、係合状態において入力軸10と遊星ギヤ機構P1のキャリアCr1と遊星ギヤ機構P2のキャリアCr2とを連結し、開放状態においてこれらのキャリアCr1とCr2との連結を解除する。また、クラッチC2は、係合状態において遊星ギヤ機構P3のリングギヤR3と遊星ギヤ機構P4のサンギヤS4とを連結し、開放状態においてこれらのリングギヤR3とサンギヤS4との連結を解除する。そして、クラッチC3は、係合状態において入力軸10と遊星ギヤ機構P4のリングギヤR4とを連結し、開放状態においてこれらの入力軸10とリングギヤR4との連結を解除する。
ブレーキB1は、係合状態においてケーシング12と遊星ギヤ機構P1のサンギヤS1とを連結し、開放状態においてケーシング12とサンギヤS1との連結を解除する。また、ブレーキB2は、係合状態においてケーシング12と遊星ギヤ機構P4のサンギヤS4とを連結し、開放状態においてこれらのケーシング12とサンギヤS4との連結を解除する。そして、ブレーキB3は、係合状態においてケーシング12と遊星ギヤ機構P4のリングギヤR4とを連結し、開放状態においてこれらのケーシング12とリングギヤR4との連結を解除する。
ブレーキF1は、前述のように、これが「一方向回転許容状態」にある場合には、遊星ギヤ機構P2のキャリアCr2(とこれに連結されたキャリアCr1)の一方向の回転のみを規制し、これが「双方向回転阻止状態」にある場合には、遊星ギヤ機構P2のキャリアCr2(とこれに連結されたキャリアCr1)をケーシング12に固定した状態とする。
<自動変速機の作動>
ここで、本実施の形態に係る自動変速機1の作動を図2~図4に基づいて以下に説明する。
図2は自動変速機1の各係合機構C1~C3、B1~B3およびF1の係合表、図3は同自動変速機1の各遊星ギヤ機構P1~P4のギヤレシオを示す図、図4は同自動変速機1の共線図(速度線図)である。なお、図2に示す「ギヤレシオ」は、入力軸10と出力部材11間のギヤレシオを示す。
本実施の形態に係る自動減速機1においては、前進10段(1st~10th)、後進1段(RVS)の変速段の確立が可能である。なお、図2における「P/N」は、非走行レンジを示しており、「P」はパーキングレンジを示し、「N」はニュートラルレンジを示している。また、「RPM」は後述するリバース準備処理(以下、「RVS準備処理」と称する)におけるクラッチC1~C3とブレーキB1~B3およびブレーキF1の係合の組み合わせを示しており、このRVS準備処理においては、ブレーキF1は、「一方向回転許容状態(OWC)」から「双方向回転阻止状態(TWC)」へと切り替えられる。
図2に示す作動表において、「○」は係合状態であることを示し、無印は開放状態であることを示している。なお、変速段に必須ではないが、隣接する前後の変速段への移行をスムーズに行うために、作動表には、係合状態(「○」で表示)としている係合機構が含まれている。例えば、1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2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の数を少なくする目的で係合状態としている。同様に、5速段(5th)の場合、クラッチC3の係合は必須ではないが、4速段(4th)や6速段(6th)へ移行する場合に、係合状態を切り替える係合機構の数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、「○」は双方向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している。1速段(1st)の場合、ブレーキF1は、双方向回転阻止状態と一方向回転許容状態の何れの状態であってもよいが、双方向回転阻止状態である場合には、エンジンブレーキが有効化され、一方向回転許容状態である場合には、エンジンブレーキが効かなくなる。1速段(1st)の場合にブレーキF1を何れの状態とするかのアルゴリズムは適宜設計することができるが、例えば、1速段(1st)に移行する前の状態を継続するものとしてもよい。具体的には、後進段(RVS)から1速段(1st)に移行する場合、1速段(1st)は双方向回転阻止状態のままとする。但し、車速が所定速度よりも高くなった場合などにおいて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1速段(1st)に移行する場合、1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、双方向回転阻止状態と一方向回転許容状態の何れの状態であってもよい。したがって、1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続してもよい。
2速段(2nd)~10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の構造上から空転状態となる。このため、図2に示す作動表においては、ブレーキF1の状態を「(△)」と表示している。仮に、ブレーキF1が、双方向回転許容状態を選択可能なものである場合、2速段(2nd)~10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、本実施の形態においては、2速段(2nd)~10速段(10th)においては何れもブレーキF1の状態として、一方向回転許容状態が選択される構成としているが、自動変速機1の構成によっては、双方向回転阻止状態が選択される構成も採用することができる。
図4に示す速度線図(共線図)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。図4の縦軸は、速度比を示しており、速度比「1」が入力軸10と同速度であることを示し、速度比「0」は、停止状態であることを示している。そして、横軸は、遊星ギヤ機構P1~P4の回転要素間のギヤレシオを示しており、図中の「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4には、出力軸13に対応する要素については図示を省略している。
[自動変速機の制御装置]
次に、本発明に係る自動変速機1の制御装置について説明する。
<制御装置の基本構成>
図5は自動変速機1の制御装置100の基本構成を示すブロック図であり、図示の制御装置100は、自動変速機1のみならず、エンジンEGやトルクコンバータTC(図1参照)の各制御も行うことが可能である。本実施の形態においては、エンジンEGは、制御装置100とは別に設けられたエンジンECU200によって制御される構成が採用されている。この場合、制御装置100は、エンジンECU200からエンジンEGや車両の各種情報を受信することができるとともに、自動変速機1の情報をエンジンECU200に送信することができる。
制御装置100は、CPUなどの処理部101と、RAMやROMなどを備える記憶部102と、外部デバイスやエンジンECU200と処理部101とをインターフェースするIF部103を備えている。ここで、IF部103は、例えば、通信インターフェースや入出力インターフェースなどによって構成されている。
処理部101は、記憶部102に記憶されている各種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を駆動制御する。
また、各種のセンサ110には、自動変速機1に設けられた各種センサが含まれるが、各種センサとしては、入力軸回転数センサ111、SPセンサ(シフトポジションセンサ)112、油圧センサ113、車速センサ114などが挙げられる。
上記入力軸回転センサ111は、入力軸10(図1参照)の回転数(回転速度)を検出するセンサであり、SP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。ここで、シフトポジションとしては、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)およびRレンジ(後進レンジ)の4種類のレンジが設定されている。運転者によってDレンジが選択された場合には、処理部101は、記憶部102に記憶されている車速マップにしたがって1速段(1st)~10速段(10th)の何れかを選択して変速を行う。また、Rレンジが選択された場合には、処理部101は、後進段(RVS)を選択する。
前記油圧センサ113は、クラッチC1~C3とブレーキB1~B3に供給される各作動油の油圧を検出し、車速センサ114は、自動変速機1が搭載された車両の走行速度(車速)を検出する。
処理部101によって駆動制御される各種のアクチュエータ120には、自動変速機1に設けられたクラッチC1~C3とブレーキB1~B3およびブレーキF1の動作状態を切り替える電磁ソレノイドなどの電磁アクチュエータが含まれる。
ここで、油圧センサ113の配置例を図6に示すが、油圧センサ113は、クラッチC1~C3、ブレーキB1~B3およびブレーキF1ごとに設けることができる。これにより、クラッチC1~C3、ブレーキB1~B3およびブレーキF1にそれぞれ供給される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、必ずしもクラッチC1~C3、ブレーキB1~B3ごとにそれぞれ設ける必要はない。
ところで、図6に示すように、エンジンEGによって駆動されるオイルポンプ115から係合機構(クラッチC1~C3、ブレーキB1~B3)への作動油の供給ラインLには、電磁弁LSと油圧センサ113が設けられている。ここで、電磁弁LSは、作動油の供給ラインLを開放または遮断することによって、係合機構(クラッチC1~C3、ブレーキB1~b3)の係合と開放を切り替える機能を果たす。
<ブレーキF1の切替制御>
本実施の形態に係る自動変速機1においては、後進段(RVS)が選択された場合にはブレーキF1は、回転阻止状態にある。前進段(Dレンジ)や非走行レンジ(P/Nレンジ)から後進段(RVS)に切り替える際には、ブレーキF1を一方向回転許容状態(OWC)から双方向回転阻止状態(TWC)に切り替える場合がある。このとき、異音や振動の発生を抑えるためには、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であることが望ましい。すなわち、キャリアCr2の回転数が0であることが望ましい。
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必要がある。本実施の形態においては、キャリアCr2の回転数を直接計測するセンサが設けられていないため、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(図5参照)の検出結果などからキャリアCr2の回転数が0であることを確認するようにしている。そして、その後にブレーキF1を双方向回転阻止状態(ロック状態)に切り替えるようにしている。
図7は変速段を前進1速段(1st)から前進10速段(10th)および後進段(RVS)に切り替える際の係合機構(クラッチC1~C3,ブレーキB1~B3,F1)の係合組み合わせを示す図である。ここで、変速段が前進1速段(1st)にある場合には、図2に示すように、ブレーキB1,B2は係合状態(図7において「○」にて表示)にある。このとき、ブレーキF1は、一方向回転許容状態(図7に「△」にて表示)にあるものとする。
まず、図7の段階1に示すように、ブレーキB1,B2を開放状態(「↓」にて表示)に制御する。ブレーキB1,B2の開放を開始すると、次に段階2に移行する。
段階2においては、クラッチC1,C3とブレーキB3を係合させる。このとき、リングギヤR2と出力軸13は、回転可能であるため、不図示の駆動輪も自由回転可能になる。このため、車両が不測の挙動を示す事態の発生が防がれる。
図4に示す速度線図(共線図)から明らかなように、クラッチC3とブレーキB3を係合させることによって、入力軸10は、ケーシング12に固定された状態となる。また、クラッチC1を係合させることによって、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を開放状態とする制御を行いながら、クラッチC1,C3とブレーキB3を係合させる制御を行う。このようにすることによって、変速段を後進段(RVS)に切り替える際の応答性を高めることができる。
以上の段階1と段階2を経ることによって、クラッチC1,C3とブレーキB3を係合させて入力軸10の回転を停止させるRVS準備処理が実行される。このRVS準備処理が実行された後、所定の条件が成立すると、次の段階3に移行する。ここで、所定の条件とは、キャリアCr2の回転数が0又はそれに近い微小値であることが確認されるという条件である。具体的には、クラッチC1の係合完了と、入力軸回転数センサ111の検出結果<所定値(例えば、0とみなせる値)が満足されることである。クラッチC1の係合完了は、例えば、クラッチC1用の油圧センサ113の検出結果が所定値を示すことや、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ことなどによって判定することができる。なお、他の係合機構の係合完了についても、同様の判定手法によって判定することができる。
段階3においては、ブレーキF1を一方向回転許容状態から双方向回転阻止状態(ロック状態)に切り替える。このとき、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又はそれに近い値であるため、異音や振動の発生を防ぐことができる。そして、ブレーキF1の切り替えが完了すると、段階4へと進む。段階4においては、クラッチC1とブレーキB3を解除し、ブレーキB2を係合させる。
以上の段階3と段階4を経ることによって、ブレーキF1が双方向回転阻止状態(ロック状態)に切り替えられ、変速段が後進段(RVS)に切り替えられる処理(以下、「RVSインギヤ処理」と称する)が実行され、車両は後進走行を開始する。
<後進段への切替制御>
次に、本発明に係る制御装置100による後進段(RVS)への切替制御について説明する。
制御装置100は、変速段が前進最低変速段である1速段(1st)であって、かつ、ブレーキF1が一方向回転許容状態(第1の状態)にある場合に、所定の係合機構であるクラッチC1,C3とブレーキB3を係合させることができる機能を備えている。
また、制御装置100は、変速段が1速段(1st)であって、かつ、ブレーキF1が双方向回転阻止状態(第2の状態)にあって所定の係合機構であるクラッチC1,C3とブレーキB3が係合している場合に、ブレーキF1を一方向回転許容状態(第1の状態)に切り替えることができる機能を備えている。
上記機能を備える制御装置100は、ブレーキF1が一方向回転許容状態(第1の状態)にあって、車両が後進段(RVS)が確立可能な最も高い車速以上の車速で走行しているときに変速段として後進段(RVS)が選択されると、直ちにRVS準備処理を開始する。具体的には、所定の係合機構であるクラッチC1,C3とブレーキB3に油圧を供給してこれらの係合を開始し、入力軸10の回転を停止させる。具体的には、SPセンサ112がシフトポジションとしてニュートラル(N)を検出すると同時にクラッチC1,C3とブレーキB3への油圧の供給を開始してRVS準備処理を実行する。
また、制御装置100は、変速段として後進段(RVS)が選択された場合には、前記RVS準備処理を実行した後に入力軸回転数センサ111によって検出される入力軸10の回転数が規定値未満であって、かつ、車速センサ114によって検出される車速が規定値未満である場合には、変速段を後進段(RVS)に切り替えるRVSインギヤ処理を実行する。ここで、入力軸10の回転数の規定値は、0またはそれに近い微小値であり、車速の規定値は、シフトポジションがドライブレンジ(D)に切り替えられても変速段として1速段(1st)が選択される車速である。
ここで、本発明に係る制御装置100による制御手順を図8~図13に基づいて以下に具体的に説明する。
図8は本発明に係る制御装置の処理手順を示すフローチャート、図9は図8に示す処理手順のうちのリバース準備実施中判定の手順を示すフローチャート、図10は図8に示す処理手順のうちの機械式係合機構のロック側切替条件成立の判定手順を示すフローチャート、図11は図8に示す処理手順のうちのリバース予約の判定手順を示すフローチャート、図12は図8に示す処理手順のうちのリバース確定の判定手順を示すフローチャート、図13(a)は本発明に係る制御装置の処理手順を示すタイミングチャート、図13(b)は従来の制御装置の処理手順を示すタイミングチャートである。
車両の前進走行中に運転者が不図示のダイヤルシフタを操作してシフトポジションをドライブ(D)から後進(R)に切り替えると同時に、制御装置100は、前述のようにRVS準備処理を実行する。なお、実際にはシフトポジションとして後進(R)が選択されると、図13に示すように、後進(R)に切り替えられる前にシフトポジションは必ずニュートラル(N)を通過するが、このニュートラル(N)を通過する間及び、ドライバがシフター操作で「R」を選択したが車速が高いために処理部が「R」を受け付けずに制御処理として制御指示を「N」とし、車速が下がったら自動で「R」とする状態を「RVS予約」と定義する。すなわち、図13(a)に示すように、時間t1において運転者によるダイヤルシフタの操作によってシフトポジションが後進(R)に切り替えられると、RVS予約がなされると同時にRVS準備処理が実行される。
RVS準備処理が実行されると、ブレーキF1がロック状態(第2の状態:双方向回転阻止状態)にあるか否かが判定される(図8のステップS1)。その判定の結果、ブレーキF1がロック状態にない場合(ステップS1:No)には、RVS準備処理を実行中であるか否かが判定される(ステップS2)。この判定の詳細を図9に示すが、RVS準備処理が実行されると、クラッチC1,C3とブレーキB3に油圧が供給されてこれらの係合制御がなされ(図9のステップS21)、処理が終了する(ステップS22)。
上述のように、クラッチC1,C3とブレーキB3に油圧が供給されてこれらの係合が開始されると、入力軸10がケーシング12側に固定されるため、図13(a)に示すように、入力軸10の回転が次第に低下する。また、ブレーキF1の回転側に連結されたキャリアCr2,Cr2が入力軸10に連結されるため、これらのキャリアCr1,Cr2の回転も入力軸10と共に次第に低下する。この結果、ツーウェイクラッチとしての機能を有するブレーキF1においては、固定側(ケーシング12側)と回転側(クラッチCr1,Cr2側)との差回転が次第に小さくなる。
ところで、本実施の形態では、図13(a)に示すように、クラッチC1,C3とブレーキB3への油圧の供給は、同時に開始されるのではなく、時間差をもってなされる。具体的には、先ず、最初にブレーキB3、次にクラッチC3、そして最後にクラッチC1に対して油圧の供給が互いに所定の時間差をもってなされる。このようにすることによって、これらのブレーキB3とクラッチC3,C1が時間差をもって係合されるため、これらの係合時の衝撃が小さく抑えられて異音や振動の発生も抑制される。
そして、RVS準備処理を実行中である場合(ステップS2:Yes)には、ブレーキF1のロック側切替条件が成立しているか否かが判定される(ステップS3)。この判定の詳細を図10に示すが、この判定においては、クラッチC1の係合(締結)が完了したか否かが判定される(図10のステップS31)。この判定は、油圧センサ113(図5参照)によって検出されるクラッチC1に供給される油圧が規定値Psを超えているか否かによってなされる。
上記判定の結果、クラッチC1の係合(締結)が完了している場合(ステップS31:Yes)には、入力軸回転数センサ111(図5参照)によって検出される入力軸10の回転数が0rpmであるか否か(入力軸10の回転が停止しているか否)が判定され、入力軸10の回転数が0rpmである場合(ステップS32:Yes)には、ブレーキF1のロック側切替条件が成立しているものと判定され(ステップS33)、処理が終了する(ステップS34)。なお、本実施の形態では、ブレーキF1のロック側切替条件の成立の要件の1つを入力軸10の回転数が0rpmであるものとしたが、入力軸10の回転数が0rpmに近い微小な値であることを要件としてもよい。
他方、クラッチC1の係合(締結)が完了していない場合(ステップS31:No)、或いは入力軸10の回転数が0rpmでなく、入力軸10が回転している場合(ステップS32:No)の場合には、ブレーキF1のロック側切替条件は成立していないものとして処理を終了する(ステップS34)。
ここで、図8に示す処理の説明に戻ると、ブレーキF1のロック側切替条件が成立している場合(ステップS3:Yes)には、車速センサ114(図5参照)によって検出される車速が規定値Vs(図13(a)参照)以下であるか否かが判定される(ステップS4)。ここで、車速の規定値Vsとは、シフトポジションがドライブ(D)に切り替えられても変速段として1速段(1st)が選択される車速であって、本実施の形態では、6km/hに設定されている。この判定の結果、車速が規定値Vs以下である場合(ステップS4:Yes)には、RVS準備処理が継続され、ブレーキF1がロック側に切り替えられる(ステップS5)。
他方、ブレーキF1のロック側切替条件が成立していない場合(ステップS3:No)、或いはブレーキF1のロック切替条件が成立していても(ステップS3:Yes)、車速が規定値Vsを超えている場合(ステップS4:No)には、RVS準備処理が継続され、ブレーキF1はロック側に切り替えられず、一方向回転許容状態(OWC状態)が維持される(ステップS6,S7)。
すなわち、図13(a)に示すように、時間t2においてクラッチC1の係合(締結)が完了し、入力軸10の回転が0rpm(入力軸10の回転停止)であっても、車速が規定値Vsを超えている場合には、ブレーキF1のロック側への切り替えは行われず、車速が規定値Vsに低下するまでブレーキF1のロック側への切り替えは行われない。そして、その間、ブレーキF1は、一方向回転許容状態(OWC状態)が継続される。このため、この状態で運転者がシフトポジションをドライブ(D)とする操作を行った場合であっても、ブレーキF1の一方向回転所状態(OWC状態)に切り替える必要がなく、変速段を2速段(2nd)以上に容易に設定することができる。
つまり、図2に示す係合表から明らかなように、ブレーキF1をロック側(TWC側)に切り替えてしまうと、2速段(2nd)以上の前進変速段(2nd~10th)が成立せず、変速段は必ず1速段(1st)となる。このため、高車速においてブレーキF1をロック側(TWC側)に切り替えてしまうと、運転者がシフトポジションをドライブ(D)にシフトした場合には、変速段が必然的に1速段(1st)になってしまい、エンジンブレーキが効いて車両が急減速するために運転者に不快感を与えてしまう。
ここで、図13(a)に示すように、時間t2においてクラッチC1の係合(締結)が完了し、入力軸10の回転が0rpm(回転停止)となった後、時間t3において車速が規定値Vs以下に低下すると、リバースが確定し(R確定)、RVS準備処理が終了した時間t4においてブレーキB2に対する油圧の供給が開始され、時間t5において変速段が後進段(RVS)に切り替えられるRVSインギヤ処理がなされる。このため、車両に後進方向に駆動力がかかり時間t6から車両が後進し始める。
ブレーキF1がロック状態になく(ステップS1:No)、RVS準備処理が終了したためにRVS準備処理を行っていない場合(ステップS2:No)には、運転者によって後進段(RVS)へのシフトレンジの指示があったか否かの判定がなされる(ステップS8)。ここで、この判定の詳細を図11に示すが、この判定においては、運転者による後進(R)へのシフト操作(RVSシフト)があったか否かが判定される(図11のステップS81)。そして、運転者によるシフト操作があった場合(ステップS81:Yes)には、車速が規定値Vs(図13(a)参照)以下であるか否かが判定され(ステップS82)、車速が規定値Vs以上である場合(ステップS82:No)には、RVS予約(図13(a)参照)がなされ(ステップS83)、判定処理が終了する(ステップS84)。
他方、運転者によるRVSシフト操作がなされなかった場合(ステップS81:No)、或いはRVSシフト操作がなされても(ステップS81:Yes)、車速が規定値Vs以下の場合(ステップS82:Yes)には、RVS予約はなされず、処理が終了する(ステップS84)。
再び、図8に示す処理の説明に戻ると、運転者によるRVSシフトの指示がなかった場合(ステップS8:No)には、ニュートラル(N)へのシフト指示があったか否かが判定される(ステップS9)。そして、ステップ8においてRVS予約ができず(ステップS8:No)、ニュートラル(N)へのシフト指示もなかった場合(ステップS9:No)には、RVSを確定させるために運転者によって後進段(RVS)へのシフト操作がなされたか否かの判定が再びなされる(ステップS10)。ここで、この判定の詳細を図12に基づいて以下に説明する。
すなわち、まず、運転者によって後進段(RVS)へのシフト操作があったか否かが判定され(図12のステップS101)、後進段(RVS)へのシフト操作がなされた場合(ステップS101:Yes)には、油温が規定値を超えているか否かが判定される(ステップS102)。この判定の結果、油温が規定値を超えている場合(ステップS102:Yes)には、車速が第1の規定値(例えば、6km/h)以下であるか否かが判定される(ステップS103)。そして、このときの車速が第1の規定値以下である場合(ステップS104:Yes)には、RVSが確定し(ステップS104)、処理が終了する(ステップS105)。
他方、運転者による後進段(RVS)へのシフト操作がなされず(ステップS101:No)、油温が規定値未満である場合(ステップS102:No)には、車速が第2の規定値以下であるか否かが判定される(ステップS106)。ここで、車速の第2の規定値は、第1の規定値よりも小さな値であり、両者の間には、第1の規定値>第2の規定値の大小関係が成立している。
運転者による後進段(RVS)へのシフト操作がなされ(ステップS101:Yes)、油温が規定値未満である場合(ステップS102:No)であっても、そのときの車速が第2の規定値以下である場合(ステップS106:Yes)には、RVSが確定し(ステップS104)、処理が終了する(ステップS105)。これに対して、車速が第2の規定値を超えている場合(ステップS106:No)には、処理が終了する(ステップS105)。
ここで、図8に示す処理についての説明に戻ると、ステップS10においてRVSが確定しないと判定された場合(ステップS10:No)には、RVS準備処理は実行されず、ブレーキF1は、一方向回転許容状態(OWC状態)に維持され(ステップS11)、一連の処理が終了する(ステップS12)。
他方、ブレーキF1がロック状態ではなく(ステップS1:No)、RVS準備処理の実行中でもない場合(ステップS2:No)において、運転者により後進段(RVS)へのシフト操作がなされたが、実際はRVSが受け付けられない車速でありニュートラルとするが、車速が下がった場合には自動でRVSに入れるR予約状態となった場合(ステップS8:Yes)、或いは運転者により後進段(RVS)へのシフト操作がなされない場合(ステップS8:No)であっても、RVSが受け付けられる低車速でのニュートラル(N)へのシフト指示(シフト位置がDレンジからNレンジを通過してRVSへと移動することを想定している)がなされた場合(ステップS9:Yes)、或いはニュートラル(N)へのシフト指示がなされていない場合(ステップS9:No)であっても、RVSが受け付けられる低車速でのRVS操作の場合(ステップS10:Yes)には、RVS準備処理が開始される(ステップS13)。なお、このようにRVS準備処理が開始された段階においては、ブレーキF1は、一方向回転許容状態(OWC状態)にある。
ところで、当初からブレーキF1がロック状態(TWC状態)にある場合(ステップS1:Yes)には、RSV準備処理が完了しているかRVS準備処理が不要であるため(ステップS14)、そのまま処理を終了する(ステップS12)。
[本実施の形態の効果]
以上のように、本実施の形態では、車両が高速で走行している場合であっても、運転者によって後進段(RVS)が選択されると、直ちに所定の係合機構であるクラッチC1,C3とブレーキB3の係合を開始して入力軸10の回転を停止させるRVS準備処理を実行するようにしたため、従来のように車速が規定値(例えば、6km/h)に低下するまでRVS準備処理を実行しないで待機する必要がなく、自動変速機1の後進段(RVS)への切り替えに対する応答性を高めることができる。
具体的には、従来は、車両の速度が規定値まで低下した段階でRVS準備処理を実施していたため、図13(b)に示すように、RVS確定からRVSインギヤ処理までに図示の時間Δt2を要していたが、本実施の形態では、図13(a)に示すように、RVS確定からRVSインギヤ処理までに要する時間を図示のΔt1(<Δt2)に短縮することができる。
また、RVS準備処理が完了しても、車速が規定値Vsを超えている場合には、ブレーキF1のロック側への切り替えは行われず、車速が規定値Vsに低下するまでブレーキF1のロック側への切り替えは行われない。そして、その間、ブレーキF1は、一方向回転許容状態(OWC状態)が継続される。このため、この状態で運転者がシフトポジションをドライブ(D)とする操作を行った場合であっても、ブレーキF1の一方向回転所状態(OWC状態)に切り替える必要がなく、変速段を2速段(2nd)以上に容易に設定することができる。
因みに、ブレーキF1を第2の状態(ロック側)に切り替えてしまうと、2速段(2nd)以上の前進変速段が成立せず、変速段は必ず1速段(1st)となる。このため、高車速においてブレーキF1をロック側(TWC側)に切り替えてしまうと、運転者がシフトポジションをドライブ(D)にシフトした場合には、変速段が必然的に1速段(1st)になってしまい、エンジンブレーキが効いて車両が急減速するために運転者に不快感を与えてしまうが、本実施の形態では、このような不具合は発生しない。
なお、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。
1 車両用自動変速機
10 入力軸
11 出力部材
13 出力軸
100 制御装置(制御手段)
111 入力軸回転数センサ(回転数検出手段)
112 SPポジションセンサ(シフトポジション検出手段)
114 車速センサ(車速検出手段)
B1~B3 ブレーキ(係合機構)
C1~C3 クラッチ(係合機構)
Cr1,Cr2 キャリア(所定の回転要素)
F1 ブレーキ(機械的係合機構)
P1~P4 遊星ギヤ機構

Claims (3)

  1. 駆動力が入力される入力軸と、
    駆動力を出力する出力部材と、
    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ギヤ機構と、
    前記複数の遊星ギヤ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、を備え、
    前記複数の係合機構のうちの1つは、前記複数の遊星ギヤ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第1の方向の回転のみを規制する第1の状態と、前記回転要素の前記第1の方向と該第1の回転方向とは逆の第2の回転方向との双方向の回転を規制する第2の状態とに切替可能な機械式係合機構であり、
    前記複数の変速段は、
    前記機械式係合機構が前記第1の状態と前記第2の状態の何れにおいても確立可能な前進最低速段と、
    前記前進最低速段よりも変速比が高くて前記機械式係合機構が前記第2の状態にあるときには確立不能な前進段と、
    前記機械式係合機構が前記第2の状態にあるときに確立可能な後進段と、を含み、
    前記複数の係合機構のうちの所定の係合機構は、変速段が前記前進最低速段であって、かつ、前記機械式係合機構が前記第1の状態にある場合に、係合によって前記所定の回転要素の前記第2の方向の回転を規制する係合機構である車両用自動変速機の制御装置であって、
    車速を検出する車速センサと、
    前記入力軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
    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、
    変速段が前記前進最低変速段であって、かつ、前記機械式係合機構が前記第1の状態にある場合に、前記所定の係合機構を係合させることができる機能を備え、
    前記機械式係合機構が前記第1の状態にあって、車両が前記後進段が確立可能な最も高い車速以上の車速で走行しているときに前記後進段が選択されると、前記所定の係合機構の係合を開始して前記入力軸の回転を停止させるリバース準備処理を実行し、
    変速段として前記後進段が選択された場合には、前記リバース準備処理を実行した後に前記回転数検出手段によって検出される前記入力軸の回転数が規定値未満であって、かつ、前記車速センサによって検出される車速が規定値以下である場合には、変速段を前記後進段に切り替え、
    前記入力軸の回転数の規定値は、0またはそれに近い微小値であり、
    車速の前記規定値は、シフトポジションがドライブに切り替えられても変速段として前記前進最低速段が選択される車速である
    ことを特徴とする車両用自動変速機の制御装置。
  2. シフトポジションを検出するシフトポジション検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記シフトポジション検出手段がニュートラルを検出すると、前記リバース準備処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の車両用自動変速機の制御装置。
  3. 前記所定の係合機構は、油圧の供給を受けて係合する油圧式係合機構であって、
    前記制御手段は、前記シフトポジション検出手段がニュートラルを検出すると、前記所定の係合機構への油圧の供給を開始することを特徴とする請求項2に記載の車両用自動変速機の制御装置。
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