JP7264124B2 - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機の制御装置に関する。

例えば特許文献１には、係合状態と解放状態とを切り替え可能な摩擦式の係合要素であるクラッチやブレーキを複数有しており、それら係合要素のうちで係合状態にする係合要素を変更することによりギヤ段が変更される遊星歯車式の自動変速機が記載されている。

上記特許文献１に記載の技術では、そうした自動変速機において、１度の変速で２段以上低いギヤ段に変速する飛び越しダウン変速を実行する場合には、一段ずつ低いギヤ段へと変速する通常のダウン変速時と比べて、変速前後における自動変速機の入力軸回転速度の変化量が大きくなり、変速ショックが起きやすい。そこで、飛び越しダウン変速の実行時には、変速前ギヤ段と変速後ギヤ段との間のギヤ段である中間ギヤ段を一旦形成し、この中間ギヤ段を形成した後に変速後ギヤ段の形成を行うようにすることで、そうした変速ショックの発生を抑えるようにしている。

特開２０１８－１７３１９号公報

ところで、中間ギヤ段を形成するに際して、その中間ギヤ段を形成する係合要素により係合される２つの回転体の回転速度差が乖離していると、変速ショックが生じるおそれがある。こうした変速ショックを抑えるには、係合要素のトルク容量が急激に増加しないように当該係合要素の係合を徐々に行うことが望ましいが、係合要素の係合を徐々に行うと中間ギヤ段の形成に要する変速時間が長くなるおそれがある。

上記課題を解決する自動変速機の制御装置は、係合状態と解放状態とを切り替え可能な摩擦式の係合要素を複数有しておりそれら係合要素のうちで係合状態にする係合要素を変更することによりギヤ段を変更する遊星歯車式の自動変速機に適用される制御装置である。この制御装置は、飛び越しダウン変速の実行時には、変速前ギヤ段を形成する複数の係合要素を解放した後、変速前ギヤ段と変速後ギヤ段との間のギヤ段である中間ギヤ段を形成し、この中間ギヤ段を形成した後に変速後ギヤ段の形成を行う変速制御を実行するとともに、前記中間ギヤ段を形成する係合要素によって接続される２つの回転体の回転速度差を減少させることが可能な係合要素を速度差低減要素としたときに、前記変速制御の実行中であって前記中間ギヤ段を形成する前に前記速度差低減要素にトルク容量を発生させる係合前処理を実行する。

同構成によれば、中間ギヤ段の形成に先立って上記係合前処理が実行されることにより、中間ギヤ段を形成する係合要素により接続される２つの回転体の回転速度差が減少するようになる。そのため、係合前処理を実行しない場合と比較して、中間ギヤ段の形成をより早期に開始しても変速ショックの発生が抑えられる。従って、変速ショックの発生を抑えつつ中間ギヤ段の変速時間を短縮することができる。

また、上記制御装置において、変速後ギヤ段を形成する係合要素に前記速度差低減要素が含まれていることを条件に前記係合前処理を実行してもよい。
変速後ギヤ段を形成する係合要素に上記速度差低減要素が含まれていないときに上記係合前処理を実行する場合には、変速後ギヤ段の形成に必要な係合要素に加えて上記速度差低減要素も制御する必要がある。この点、同構成によれば、変速後ギヤ段を形成する係合要素に上記速度差低減要素が含まれていることを条件に上記係合前処理は実行される。そのため、変速制御の実行に際して制御が必要な係合要素の数を減らすことができる。

また、上記制御装置において、前記自動変速機の入力軸が前記中間ギヤ段の同期回転速度以上になった場合に、前記中間ギヤ段の形成を開始する処理を実行してもよい。
自動変速機の入力軸が中間ギヤ段の同期回転速度以上になっている場合には、中間ギヤ段を形成する係合要素によって相対回転が規制される２つの回転体の回転速度差は、変速ショックの発生を抑えることができる程度に小さくなっている。そこで、同構成では、自動変速機の入力軸が中間ギヤ段の同期回転速度以上になった場合に中間ギヤ段の形成を開始するようにしている。従って、中間ギヤ段を形成する際の変速ショックの発生をより一層抑えることができる。

一実施形態の自動変速機の制御装置を備える車両の模式図。 同実施形態の自動変速機の内部構造を示す模式図。 同実施形態の自動変速機における各ギヤ段と係合要素の状態との関係を示す表。 同実施形態の制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態の制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態の作用を示すタイミングチャート。 同実施形態の自動変速機が備える各回転要素の回転速度を示す速度線図。

以下、自動変速機の制御装置の一実施形態について、図１～図７を参照して説明する。
図１に示すように、車両５００は、内燃機関１０及び電動機３０といった２つの原動機を搭載したハイブリッド車両として構成されている。内燃機関１０は、気筒に燃料を供給する燃料噴射弁１２を備えている。内燃機関１０の燃焼室では、吸入された空気と燃料噴射弁１２から噴射された燃料との混合気が燃焼することにより機関出力が得られる。

内燃機関１０の出力軸であるクランクシャフト１８は、クラッチ機構２０を介して電動機３０の出力軸３１に接続されている。電動機３０の出力軸３１は、クラッチ機構２０の出力軸２１に接続されている。

クラッチ機構２０が係合状態のときにはクランクシャフト１８と電動機３０の出力軸３１とが連結される一方、解放状態のときにはクランクシャフト１８と電動機３０の出力軸３１との連結が解除される。

電動機３０は、ＰＣＵ（Power Control Unit）２００を介して走行用の高圧バッテリ３００と電力の授受を行う。ＰＣＵ２００は、高圧バッテリ３００から入力された直流電圧を昇圧して出力する昇圧コンバータ２１０、昇圧コンバータ２１０で昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して電動機３０に出力するインバータ２２０、高圧バッテリ３００の直流電圧を補機駆動用の電圧に降圧するＤＣ－ＤＣコンバータ２３０等を備えている。また、ＰＣＵ２００は、高圧バッテリ３００の充電率ＳＯＣ（ＳＯＣ＝バッテリの残容量［Ａｈ］／バッテリの満充電容量［Ａｈ］×１００％）を検出する。

クラッチ機構２０の出力軸２１は、ロックアップクラッチ４５を有するトルクコンバータ４２の入力軸４１に接続されている。この入力軸４１は、クラッチ機構２０を介してクランクシャフト１８に接続される。また、トルクコンバータ４２の出力軸は、自動変速機４００の入力軸４００ｉに接続されている。

トルクコンバータ４２は、上記入力軸４１に接続されたポンプインペラ４２Ｐと、自動変速機４００の入力軸４００ｉに接続されたタービンインペラ４２Ｔとを備えている。このトルクコンバータ４２では、流体のＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）を介してポンプインペラ４２Ｐとタービンインペラ４２Ｔとの間におけるトルク伝達が行われることにより、当該トルクコンバータ４２の入力軸と出力軸との間におけるトルク伝達が行われる。

自動変速機４００は周知の構造を有した遊星歯車式の多段変速機であり、複数の遊星歯車機構と、係合状態及び解放状態を切り替え可能な摩擦式の係合要素である４つのクラッチＣ１～Ｃ４及び２つのブレーキＢ１、Ｂ２を有している。そして、それら係合要素のうちで係合状態にする係合要素を変更することによりギヤ段が変更される。

自動変速機４００の出力軸４００ｏはディファレンシャルギヤ６０に接続されている。ディファレンシャルギヤ６０の出力軸には車両５００の駆動輪６５が接続されている。
自動変速機４００のクラッチＣ１～Ｃ４及びブレーキＢ１、Ｂ２の操作、ロックアップクラッチ４５の操作、クラッチ機構２０の操作は、図示しないオイルポンプから作動油が供給される油圧回路９０を制御することにより実施される。ちなみに、油圧供給が停止されていた自動変速機４００の係合要素（クラッチＣ１～Ｃ４及びブレーキＢ１、Ｂ２）に対して油圧供給を開始する際には、係合要素に対して作動油を速やかに供給するために、係合要素への供給油圧を一次的に増大させる周知のクイックアプライ制御が実行される。

内燃機関１０の制御、電動機３０の制御、クラッチ機構２０及びロックアップクラッチ４５及び自動変速機４００を制御する油圧回路９０の制御など、各種制御は、車両５００に搭載された制御装置１００によって実行される。

制御装置１００は、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）１１０や、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリ１２０を備えている。そして、メモリ１２０に記憶されたプログラムをＣＰＵ１１０が実行することにより各種制御を実行する。なお、図示はしないが、制御装置１００は、内燃機関用の制御ユニットやＰＣＵ用の制御ユニットや自動変速機用の制御ユニットなど、複数の制御ユニットで構成されている。

制御装置１００には、クランクシャフト１８の回転角を検出するクランク角センサ７０や、電動機３０の回転速度であるモータ回転速度Ｎｍを検出する回転速度センサ７１や、内燃機関１０の吸入空気量ＧＡを検出するエアフロメータ７２が接続されており、それら各種センサからの出力信号が入力される。また、制御装置１００には、アクセルペダルの操作量であるアクセル操作量ＡＣＣＰを検出するアクセルポジジョンセンサ７３や、車両５００の車速ＳＰを検出する車速センサ７４や、タービンインペラ４２Ｔの回転速度であるタービン回転速度Ｎｔを検出する回転速度センサ７５が接続されており、それら各種センサからの出力信号が入力される。なお、制御装置１００は、クランク角センサ７０の出力信号Ｓｃｒに基づいて機関回転速度ＮＥを演算する。また、制御装置１００は、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡに基づいて機関負荷率ＫＬを演算する。

制御装置１００は、モータ走行モード、ハイブリッド走行モード、エンジン走行モードのうちのいずれかの走行モードで車両５００を走行させる。モータ走行モードでは、制御装置１００は、クラッチ機構２０を解放して電動機３０の動力で駆動輪６５を回転させる。ハイブリッド走行モードでは、制御装置１００は、クラッチ機構２０を係合して、内燃機関１０及び電動機３０の動力で駆動輪６５を回転させる。エンジン走行モードでは、制御装置１００は、クラッチ機構２０を係合して、内燃機関１０の動力で駆動輪６５を回転させる。

図２に上記自動変速機４００の構造を示す。自動変速機４００は、例えば１０段変速式の変速機として構成されており、上記入力軸４００ｉ、上記出力軸４００ｏ、入力軸４００ｉや出力軸４００ｏの軸方向に並べて配設されるシングルピニオン式の第１遊星歯車４２１及び第２遊星歯車４２２、ダブルピニオン式遊星歯車とシングルピニオン式遊星歯車とを組み合わせて構成される複合遊星歯車機構としてのラビニヨ式遊星歯車機構４２５を備えている。

更に、自動変速機４００は、入力軸４００ｉから出力軸４００ｏまでの動力伝達経路を変更するための係合要素として、上述した４つのクラッチＣ１～Ｃ４及び２つのブレーキＢ１、Ｂ２を備えている。

第１遊星歯車４２１及び第２遊星歯車４２２、並びにラビニヨ式遊星歯車機構４２５は、内燃機関１０側（図１における左側）からラビニヨ式遊星歯車機構４２５、第２遊星歯車４２２、第１遊星歯車４２１という順序で並ぶようにトランスミッションケース４１１内に配置されている。これにより、ラビニヨ式遊星歯車機構４２５は、トルクコンバータ４２に近接するように配置され、第１遊星歯車４２１は、出力軸４００ｏに近接するように配置され、第２遊星歯車４２２は、ラビニヨ式遊星歯車機構４２５と第１遊星歯車４２１との間に配置されている。

第１遊星歯車４２１は、外歯歯車である第１サンギヤ４２１ｓと、第１サンギヤ４２１ｓと同心円上に配置される内歯歯車である第１リングギヤ４２１ｒと、第１サンギヤ４２１ｓ及び第１リングギヤ４２１ｒにそれぞれ噛合する複数の第１ピニオンギヤ４２１ｐと、複数の第１ピニオンギヤ４２１ｐを自転自在かつ公転自在に保持する第１キャリヤ４２１ｃとを有している。

第１遊星歯車４２１の第１キャリヤ４２１ｃは、図２に示すように、入力軸４００ｉに連結された自動変速機４００の中間軸４００ｍに常時連結されている。これにより、原動機から入力軸４００ｉに動力が伝達されているとき、第１キャリヤ４２１ｃには、原動機からの動力が入力軸４００ｉ及び中間軸４００ｍを介して常時伝達される。

第１キャリヤ４２１ｃは、クラッチＣ４の係合時に第１遊星歯車４２１の入力要素（自動変速機４００の第１入力要素）として機能し、クラッチＣ４の解放時には空転する。また、第１リングギヤ４２１ｒは、クラッチＣ４の係合時に当該第１遊星歯車４２１の出力要素（自動変速機４００の第１出力要素）として機能する。

第２遊星歯車４２２は、外歯歯車である第２サンギヤ４２２ｓと、第２サンギヤ４２２ｓと同心円上に配置される内歯歯車である第２リングギヤ４２２ｒと、第２サンギヤ４２２ｓおよび第２リングギヤ４２２ｒにそれぞれ噛合する複数の第２ピニオンギヤ４２２ｐと、複数の第２ピニオンギヤ４２２ｐを自転自在かつ公転自在に保持する第２キャリヤ４２２ｃとを有している。

第２遊星歯車４２２の第２サンギヤ４２２ｓおよび第１遊星歯車４２１の第１サンギヤ４２１ｓは回転体である中間メンバ４１０に固定されており、これにより第２サンギヤ４２２ｓは第１サンギヤ４２１ｓと常時一体となって回転または停止する。

また、第２遊星歯車４２２の第２キャリヤ４２２ｃは、出力軸４００ｏに常時連結されており、当該出力軸４００ｏと常時一体となって回転または停止する。これにより、第２キャリヤ４２２ｃは、第２遊星歯車４２２の出力要素（自動変速機４００の第２出力要素）として機能する。更に、第２遊星歯車４２２の第２リングギヤ４２２ｒは、当該第２遊星歯車４２２の固定可能要素（自動変速機４００の第１固定可能要素）として機能する。

ラビニヨ式遊星歯車機構４２５は、外歯歯車である第３サンギヤ４２３ｓおよび第４サンギヤ４２４ｓと、第３サンギヤ４２３ｓと同心円上に配置される内歯歯車である第３リングギヤ４２３ｒと、第３サンギヤ４２３ｓに噛合する複数の第３ピニオンギヤ（ショートピニオンギヤ）４２３ｐと、第４サンギヤ４２４ｓおよび複数の第３ピニオンギヤ４２３ｐに噛合すると共に第３リングギヤ４２３ｒに噛合する複数の第４ピニオンギヤ（ロングピニオンギヤ）４２４ｐと、複数の第３ピニオンギヤ４２３ｐおよび複数の第４ピニオンギヤ４２４ｐを自転自在かつ公転自在に保持する第３キャリヤ４２３ｃとを有している。

このラビニヨ式遊星歯車機構４２５は、ダブルピニオン式遊星歯車（第３遊星歯車）とシングルピニオン式遊星歯車（第４遊星歯車）とを組み合わせて構成される複合遊星歯車機構である。すなわち、ラビニヨ式遊星歯車機構４２５の第３サンギヤ４２３ｓ、第３キャリヤ４２３ｃ、第３ピニオンギヤ４２３ｐおよび第４ピニオンギヤ４２４ｐ、並びに第３リングギヤ４２３ｒは、ダブルピニオン式の第３遊星歯車を構成する。また、ラビニヨ式遊星歯車機構４２５の第４サンギヤ４２４ｓ、第３キャリヤ４２３ｃ、第４ピニオンギヤ４２４ｐ、および第３リングギヤ４２３ｒは、シングルピニオン式の第４遊星歯車を構成する。

また、ラビニヨ式遊星歯車機構４２５（第３遊星歯車および第４遊星歯車）を構成する回転要素のうち、第４サンギヤ４２４ｓは、ラビニヨ式遊星歯車機構４２５の固定可能要素（自動変速機４００の第２固定可能要素）として機能する。

更に、第３キャリヤ４２３ｃは、入力軸４００ｉに常時連結されると共に、上記中間軸４００ｍを介して第１遊星歯車４２１の第１キャリヤ４２１ｃに常時連結される。これにより、原動機から入力軸４００ｉに動力が伝達されているとき、第３キャリヤ４２３ｃには、原動機からの動力が入力軸４００ｉを介して常時伝達される。従って、第３キャリヤ４２３ｃは、ラビニヨ式遊星歯車機構４２５の入力要素（自動変速機４００の第２入力要素）として機能する。また、第３リングギヤ４２３ｒは、当該ラビニヨ式遊星歯車機構４２５の第１出力要素として機能し、第３サンギヤ４２３ｓは、当該ラビニヨ式遊星歯車機構４２５の第２出力要素として機能する。

クラッチＣ１は、中間メンバ４１０に固定されている第１遊星歯車４２１の第１サンギヤ４２１ｓおよび第２遊星歯車４２２の第２サンギヤ４２２ｓと、ラビニヨ式遊星歯車機構４２５の第１出力要素である第３リングギヤ４２３ｒとの接続及び接続解除を行う係合要素である。このクラッチＣ１は、ラビニヨ式遊星歯車機構４２５（第３遊星歯車）に近接するように第２遊星歯車４２２とラビニヨ式遊星歯車機構４２５との間に配置されている。

クラッチＣ２は、中間メンバ４１０に固定されている第１遊星歯車４２１の第１サンギヤ４２１ｓおよび第２遊星歯車４２２の第２サンギヤ４２２ｓと、ラビニヨ式遊星歯車機構４２５の第２出力要素である第３サンギヤ４２３ｓとの接続及び接続解除を行う係合要素である。このクラッチＣ２は、ラビニヨ式遊星歯車機構４２５（第３遊星歯車）に近接するように第２遊星歯車４２２とラビニヨ式遊星歯車機構４２５との間に配置されている。

クラッチＣ３は、第２遊星歯車４２２の第２リングギヤ４２２ｒとラビニヨ式遊星歯車機構４２５の第１出力要素である第３リングギヤ４２３ｒとの接続及び接続解除を行う係合要素である。このクラッチＣ３は、第２遊星歯車４２２に近接するように第２遊星歯車４２２とラビニヨ式遊星歯車機構４２５との間に配置されている。

クラッチＣ４は、第１遊星歯車４２１の出力要素である第１リングギヤ４２１ｒと出力軸４００ｏとの接続及び接続解除を行う係合要素である。このクラッチＣ４は、４つのクラッチＣ１～Ｃ４および２つのブレーキＢ１，Ｂ２の中で最も出力軸４００ｏに近接する位置に配置されている。

ブレーキＢ１は、ラビニヨ式遊星歯車機構４２５の固定可能要素である第４サンギヤ４２４ｓをトランスミッションケース４１１に対して回転不能に固定すると共に当該第４サンギヤ４２４ｓをトランスミッションケース４１１に対して回転自在に解放する係合要素である。このブレーキＢ１は、４つのクラッチＣ１～Ｃ４および２つのブレーキＢ１，Ｂ２の中で最もトルクコンバータ４２に近接する位置に配置されている。

ブレーキＢ２は、第２遊星歯車４２２の固定可能要素である第２リングギヤ４２２ｒをトランスミッションケース４１１に対して回転不能に固定すると共に当該第２リングギヤ４２２ｒをトランスミッションケース４１１に対して回転自在に解放する係合要素である。このブレーキＢ２は、第２遊星歯車４２２とラビニヨ式遊星歯車機構４２５との間に配置されている。

図３に、自動変速機４００にて形成される前進用のギヤ段と係合要素の状態との関係を示す。なお、ギヤ段を示す数字（例えば１速段の「１」）が大きくなるほどギヤ段の変速比は小さくなる。また、以下では、ｎ速段（１≦ｎ≦１０）を形成するために係合状態にされる係合要素のことを、ｎ速段を形成する係合要素という。

最も変速比が大きい１速段を形成する係合要素、つまり１速段を形成するために係合状態にされる係合要素は、クラッチＣ１、クラッチＣ２、及びブレーキＢ２であり、残りの係合要素であるクラッチＣ３、クラッチＣ４、及びブレーキＢ１は解放状態にされる。

２速段を形成するために係合状態にされる係合要素は、クラッチＣ１、ブレーキＢ１、及びブレーキＢ２であり、残りの係合要素であるクラッチＣ２、クラッチＣ３、及びクラッチＣ４は解放状態にされる。

３速段を形成するために係合状態にされる係合要素は、クラッチＣ２、ブレーキＢ１、及びブレーキＢ２であり、残りの係合要素であるクラッチＣ１、クラッチＣ３、及びクラッチＣ４は解放状態にされる。

４速段を形成するために係合状態にされる係合要素は、クラッチＣ４、ブレーキＢ１、及びブレーキＢ２であり、残りの係合要素であるクラッチＣ１、クラッチＣ２、及びクラッチＣ３は解放状態にされる。

５速段を形成するために係合状態にされる係合要素は、クラッチＣ２、クラッチＣ４、及びブレーキＢ１であり、残りの係合要素であるクラッチＣ１、クラッチＣ３、及びブレーキＢ２は解放状態にされる。

６速段を形成するために係合状態にされる係合要素は、クラッチＣ１、クラッチＣ４、及びブレーキＢ１であり、残りの係合要素であるクラッチＣ２、クラッチＣ３、及びブレーキＢ２は解放状態にされる。

７速段を形成するために係合状態にされる係合要素は、クラッチＣ１、クラッチＣ３、及びクラッチＣ４であり、残りの係合要素であるクラッチＣ２、ブレーキＢ１、及びブレーキＢ２は解放状態にされる。

８速段を形成するために係合状態にされる係合要素は、クラッチＣ３、クラッチＣ４、及びブレーキＢ１であり、残りの係合要素であるクラッチＣ１、クラッチＣ２、及びブレーキＢ２は解放状態にされる。

９速段を形成するために係合状態にされる係合要素は、クラッチＣ１、クラッチＣ３、及びブレーキＢ１であり、残りの係合要素であるクラッチＣ２、クラッチＣ４、及びブレーキＢ２は解放状態にされる。

最も変速比が小さい１０速段を形成するために係合状態にされる係合要素は、クラッチＣ２、クラッチＣ３、及びブレーキＢ１であり、残りの係合要素であるクラッチＣ１、クラッチＣ４、及びブレーキＢ２は解放状態にされる。

このように、本実施形態では、複数有る係合要素のうちの３つの係合要素を係合状態にすることによりギヤ段が形成される。そして、係合状態になっている３つの係合要素のうちの１つを別の係合要素に変更することにより、一段高いギヤ段への変更（例えば４速段から５速段への変更など）や、一段低いギヤ段への変更（例えば４速段から３速段への変更など）が行われる。

また、１度の変速で２段以上低いギヤ段に変速する飛び越しダウン変速を実行する場合には（例えば４速段から２速段への変速や、８速段から３速段への変速など）、係合状態になっている３つの係合要素のうちの２つが別の係合要素に変更される。なお、こうした飛び越しダウン変速が実行される状況としては、車両運転者の加速要求が非常に高い場合、例えばアクセルペダルが大きく踏みこまれることによりキックダウン変速が行われる場合などが挙げられる。

また、車両運転者によるシフトアップスイッチ又はシフトダウンスイッチの操作に基づいてギヤ段を切り替えることのできる手動変速モードを備える車両の場合には、シフトダウンスイッチが連続して操作されることによって上記飛び越しダウン変速が要求された場合などが挙げられる。

ここで、上述した飛び越しダウン変速の実行時には、変速前後における自動変速機４００の入力軸回転速度の変化量が大きくなり、変速ショックが起きやすい。そこで、本実施形態では、飛び越しダウン変速を実行する際には、変速前ギヤ段を形成する複数の係合要素を解放した後、変速前ギヤ段と変速後ギヤ段との間のギヤ段である中間ギヤ段を形成し、この中間ギヤ段を形成した後に変速後ギヤ段の形成を行う変速制御を実行するようにしている。なお、本実施形態では、変速後ギヤ段を形成する３つの係合要素のうちの２つの係合要素が同一で、残りの１つが異なるギヤ段が上記中間ギヤ段として設定される。また、中間ギヤ段としては、変速前ギヤ段及び変速後ギヤ段の組み合わせに応じて事前に設定された各種のギヤ段が設定される。

以下、車両走行中に上記飛び越しダウン変速を実行するために制御装置１００が実行する処理について、図４及び図５を参照して説明する。なお、図４及び図５に示す飛び越しダウン変速処理は、制御装置１００のメモリ１２０に記憶されたプログラムをＣＰＵ１１０が実行することにより実現される。また、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、ステップ番号を表現する。

図４に示す本処理を開始すると、制御装置１００は、上述した飛び越しダウン変速の要求が有るか否かを判定する（Ｓ１００）。そして、制御装置１００は、飛び越しダウン変速の要求が有ると判定するまで、Ｓ１００の処理を繰り返し実行する。

飛び越しダウン変速の要求が有ると判定する場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）、制御装置１００は、変速前ギヤ段を形成していた２つの係合要素を解放する処理を実行する（Ｓ１１０）。このＳ１１０では、解放する２つの係合要素がともに上記中間ギヤ段を形成する係合要素ではない場合、それら２つの係合要素はともに完全解放される。なお、この完全解放とは、係合要素への油圧供給を停止して係合要素を完全に解放状態にすることをいう。一方、解放する２つの係合要素の一方が上記中間ギヤ段を形成する係合要素である場合には、中間ギヤ段を形成する係合要素は解放されてパック詰め状態にされると共に、他方の係合要素は完全解放される。なお、パック詰め状態とは、係合要素の摩擦部材同士が当接する直前の状態になっておりトルク容量がほぼ「０」になっている状態のことをいう。

次に、制御装置１００は、変速後ギヤ段の係合要素に速度差低減要素が含まれているか否かを判定する（Ｓ１２０）。
速度差低減要素は、中間ギヤ段を形成する係合要素によって係合される２つの回転体の回転速度差を減少させることが可能な係合要素であり、本実施形態では、後述のようにブレーキＢ２がこの速度差低減要素に相当している。

そして、Ｓ１２０にて、変速後ギヤ段の係合要素に速度差低減要素が含まれていると判定する場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、中間ギヤ段の係合要素及び変速後ギヤ段の係合要素のうちで速度差低減要素を除く係合要素をパック詰め状態にする処理を実行する（Ｓ１３０）。

次に、制御装置１００は、係合前処理を実行する（Ｓ１４０）。この係合前処理として、制御装置１００は、速度差低減要素に供給する油圧の指示圧Ｃｐとして予め定めた規定係合圧Ｋｐを設定することにより、当該速度差低減要素にトルク容量を発生させる。こうして速度差低減要素にトルク容量が発生すると、中間ギヤ段を形成する係合要素によって係合される上記２つの回転体の回転速度差が減少するようになる。なお、上記規定係合圧Ｋｐとしては、速度差低減要素の係合による変速ショックの発生を抑えつつ、上記２つの回転体の回転速度差を速やかに減少させることが可能な適合値が予め設定されている。ちなみに、係合前処理を実行する際には、速度差低減要素に対してまず初めに上述したクイックアプライ制御が実施される。

次に、制御装置１００は、中間ギヤ段の係合要素及び変速後ギヤ段の係合要素のうちで速度差低減要素を除く係合要素をパック詰め状態にする処理を実行する（Ｓ１４０）。
他方、上記Ｓ１２０にて、変速後ギヤ段の係合要素に速度差低減要素が含まれていないと判定する場合（Ｓ１２０：ＮＯ）、制御装置１００は、中間ギヤ段の係合要素及び変速後ギヤ段の係合要素の全てをパック詰め状態にする処理を実行する（Ｓ１５０）。なお、上記Ｓ１４０や上記Ｓ１５０にて係合要素をパック詰め状態にする際には、まず初めに上述したクイックアプライ制御が実施される。

こうして、Ｓ１４０の処理、またはＳ１５０の処理を実行すると、制御装置１００は、以下に説明するＳ１６０の処理を実行する。
Ｓ１６０において、制御装置１００は、以下の条件（Ａ）及び条件（Ｂ）のいずれかが成立しているか否かを判定する（Ｓ１６０）。

条件（Ａ）：同期予測時間ＣＴが判定値Ａ以下である。
条件（Ｂ）：タービン回転速度Ｎｔが中間ギヤ段の同期回転速度以上である。
なお、条件（Ａ）の同期予測時間ＣＴとは、現在のタービン回転速度Ｎｔが、変速後ギヤ段の同期回転速度に達するまでに要する予測時間であり、変速中のタービン回転速度Ｎｔの変化速度と現在のタービン回転速度Ｎｔとに基づいて制御装置１００が算出する。また、判定値Ａとしては、同期予測時間ＣＴがこの判定値Ａ以下になったことに基づき、中間ギヤ段の形成及び変速後ギヤ段の形成に必要な１つ目の係合要素の係合を開始するのに適したタイミングであることを適切に判定できるように、その値の大きさは予め設定されている。

そして、制御装置１００は、条件（Ａ）及び条件（Ｂ）のいずれかが成立するまで、Ｓ１６０の処理を繰り返し実行する。
Ｓ１６０にて、上記条件（Ａ）及び上記条件（Ｂ）のいずれかが成立していると判定する場合（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、中間ギヤ段の形成及び変速後ギヤ段の形成に必要な１つ目の係合要素を係合させる処理を実行する（Ｓ１７０）。

図５に示すように、Ｓ１７０の処理を実行した後、制御装置１００は、タービン回転速度Ｎｔが中間ギヤ段の同期回転速度以上になったか否かを判定する（Ｓ１８０）。そして、制御装置１００は、タービン回転速度Ｎｔが中間ギヤ段の同期回転速度以上になったと判定するまでＳ１８０の処理を繰り返し実行する。なお、上記Ｓ１６０にて条件（Ｂ）が成立していると判定されている場合、このＳ１８０ではただちに肯定判定される。

Ｓ１８０において、タービン回転速度Ｎｔが中間ギヤ段の同期回転速度以上になったと判定する場合（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、現在の同期予測時間ＣＴが判定値Ｂ以下であるか否かを判定する（Ｓ１９０）。判定値Ｂとしては、同期予測時間ＣＴがこの判定値Ｂ以下になったことに基づき、変速中のタービン回転速度Ｎｔの上昇速度Ｎｔｄを低下させ始めるのに適したタイミングであることを適切に判定できるように、その値の大きさは予め設定されている。

そして、制御装置１００は、同期予測時間ＣＴが判定値Ｂ以下であると判定するまでＳ１９０の処理を繰り返し実行する。
Ｓ１９０にて、同期予測時間ＣＴが判定値Ｂ以下であると判定する場合（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、中間ギヤ段を形成する２つ目の係合要素の係合圧を一時的に増大させる処理を実行する（Ｓ２００）。このＳ２００の処理により、中間ギヤ段を形成する２つ目の係合要素が一時的に係合される。なお、Ｓ２００において、制御装置１００は、タービン回転速度Ｎｔの上昇速度Ｎｔｄが規定の値となるように、中間ギヤ段を形成する２つ目の係合要素の指示圧Ｃｐをフィードバック制御する。

次に、制御装置１００は、現在の同期予測時間ＣＴが判定値Ｃ以下であるか否かを判定する（Ｓ２１０）。判定値Ｃとしては、同期予測時間ＣＴがこの判定値Ｃ以下になったことに基づき、現在のタービン回転速度Ｎｔは変速後ギヤ段の同期回転速度に接近しており、変速後ギヤ段の形成を完了させる以下のＳ２２０の処理を開始するのに適したタイミングであることを適切に判定できるように、その値の大きさは予め設定されている。

そして、制御装置１００は、同期予測時間ＣＴが判定値Ｃ以下であると判定するまでＳ２１０の処理を繰り返し実行する。
Ｓ２１０にて、同期予測時間ＣＴが判定値Ｃ以下であると判定する場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、中間ギヤ段を形成する２つ目の係合要素を解放するとともに、変速後ギヤ段を形成する２つ目の係合要素を係合させることにより、変速後ギヤ段の形成を完了させる処理を実行する（Ｓ２２０）。このＳ２２０では、中間ギヤ段を形成する２つ目の係合要素Ｍ２と、変速後ギヤ段を形成する２つ目の係合要素Ｆ２との掛け替えが適切に行われるように、係合要素Ｍ２の指示圧Ｃｐの低下速度と係合要素Ｆ２の指示圧Ｃｐの増加速度とが調整される。そして、係合要素Ｍ２は最終的に完全解放されることにより中間ギヤ段の形成が解除されるとともに、係合要素Ｆ２は滑りが起きないように完全係合されることにより変速後ギヤ段の形成に必要な２つ目の係合要素が完全係合される。

次に、制御装置１００は、変速後ギヤ段の形成が完了したか否かを判定する（Ｓ２３０）。このＳ２３０において制御装置１００は、タービン回転速度Ｎｔが変速後ギヤ段の同期回転速度となっている場合に、変速後ギヤ段の形成が完了したと判定する。そして、制御装置１００は、変速後ギヤ段の形成が完了したと判定するまでＳ２３０の処理を繰り返し実行する。

そして、制御装置１００は、変速後ギヤ段の形成が完了したと判定する場合（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、本処理を終了する。
図６に、上述した飛び越しダウン変速の実行態様についてその一例を示す。なお、図６には、８速段から３速段への飛び越しダウン変速を行う場合の例を示しており、中間ギヤ段に相当するギヤ段は５速段になっている。また、この図６に示す例では、中間ギヤ段の形成及び変速後ギヤ段の形成に必要な１つ目の係合要素はクラッチＣ２であり、中間ギヤ段を形成する２つ目の係合要素はクラッチＣ４であり、変速後ギヤ段を形成する２つ目の係合要素及び速度差低減要素はブレーキＢ２になっている。

また、この図６に示す例では、変速前ギヤ段を形成していた２つの係合要素を解放するに際して、それら２つの係合要素の一方が中間ギヤ段を形成する係合要素である場合、つまり図４に示したＳ１１０の処理にて、中間ギヤ段を形成する係合要素（クラッチＣ４）は解放されてパック詰め状態にされると共に、他方の係合要素（クラッチＣ３）は完全解放される場合の作用を示す。

時刻ｔ１において、飛び越しダウン変速が開始されると、図４に示したＳ１１０の処理が実行されることにより、変速前ギヤ段（８速段）を形成する係合要素のうちの２つの係合要素であるクラッチＣ３及びクラッチＣ４が解放される。ここでは、中間ギヤ段を形成する係合要素ではないクラッチＣ３については完全解放される。また、中間ギヤ段を形成する係合要素であるクラッチＣ４についてはパック詰めされた状態になるまで解放される。また、Ｓ１３０の処理が実行されることにより、中間ギヤ段（５速段）及び変速後ギヤ段（３速段）の係合要素のうちで速度差低減要素を除く係合要素であるクラッチＣ２に油圧が供給されてパック詰め状態にされる。

こうしてクラッチＣ３及びクラッチＣ４が解放されることにより、自動変速機４００の状態はニュートラル状態になるため、機関回転速度ＮＥは上昇し始める。そして、この機関回転速度ＮＥの上昇に伴ってトルクコンバータ４２の入力軸４１の回転速度も上昇し始め、この入力軸４１の回転速度上昇に伴ってタービン回転速度Ｎｔも上昇していく。

次に、時刻ｔ２においてＳ１４０の処理が実行されると、速度差低減要素であるブレーキＢ２に対して係合前処理が実行される。この係合前処理が開始されると、まず初めにブレーキＢ２に対してクイックアプライ制御が実行される。そしてこのクイックアプライ制御が終了した時刻ｔ３以降において、ブレーキＢ２の係合圧は上述した規定係合圧Ｋｐに維持されて当該ブレーキＢ２にはトルク容量が発生した状態になる。

こうしてブレーキＢ２にトルク容量が発生すると、第２遊星歯車４２２の第２リングギヤ４２２ｒはその回転が抑制されるようになる。ここで、第２遊星歯車４２２の第２キャリヤ４２２ｃは、出力軸４００ｏとともに回転しているため、第２リングギヤ４２２ｒの回転が抑制されると、遊星歯車機構の機能として第２サンギヤ４２２ｓの回転速度は増速される。こうして第２サンギヤ４２２ｓの回転速度が増速されることにより、第２サンギヤ４２２ｓが固定されている中間メンバ４１０の回転速度は時刻ｔ３以降、徐々に増大していく。

次に、時刻ｔ４において、タービン回転速度Ｎｔが中間ギヤ段の同期回転速度以上になることでＳ１７０の処理が実行されると、中間ギヤ段（５速段）及び変速後ギヤ段（３速段）を形成する１つ目の係合要素であるクラッチＣ２が係合される。

そして、時刻ｔ５において、同期予測時間ＣＴが判定値Ｂ以下になることで図５に示したＳ２００の処理が実行されると、中間ギヤ段（５速段）を形成する２つ目の係合要素であるクラッチＣ４の係合圧が一時的に増大されることにより、それまでパック詰め状態であったクラッチＣ４は係合するようになる。こうしてクラッチＣ４、クラッチＣ２、及びブレーキＢ１が係合状態になることにより、中間ギヤ段である５速段が一時的に形成されて、自動変速機４００のトルク容量が増加することにより、タービン回転速度Ｎｔの上昇速度Ｎｔｄは徐々に低下していく。

そして、時刻ｔ６において、同期予測時間ＣＴが判定値Ｃ以下になることでＳ２２０の処理が実行されると、中間ギヤ段を形成する２つ目の係合要素であるクラッチＣ４の解放と、変速後ギヤ段を形成する２つ目の係合要素であるブレーキＢ２の係合が実行されることにより、変速後ギヤ段である３速段の形成を完了させる処理が開始される。そして、クラッチＣ４とブレーキＢ２との掛け替えが完了すると、クラッチＣ４は完全解放されるとともに、ブレーキＢ２は完全係合されて変速後ギヤ段（３速段）の形成が完了する。

図７に、上記係合前処理によって得られる作用を示す。
なお、図７に示す速度Ｎ１は、変速前ギヤ段（８速段）が形成されているときの中間メンバ４１０の回転速度、つまり第１サンギヤ４２１ｓ及び第２サンギヤ４２２ｓの回転速度を示している。また、速度Ｎ２は、変速前ギヤ段を形成していたクラッチＣ３及びクラッチＣ４が解放されたときの中間メンバ４１０の回転速度を示しており、速度Ｎ１よりもやや高い速度である。また、速度Ｎ４は、中間ギヤ段（５速段）を形成する１つ目の係合要素であるクラッチＣ２が係合しているときの中間メンバ４１０の回転速度を示しており、後述の速度Ｎ３や上記速度Ｎ２よりも高い速度である。また、速度Ｎ５は変速後ギヤ段（３速段）が形成されているときの中間メンバ４１０の回転速度を示しており、速度Ｎ４よりも高い速度である。また、速度差ΔＮ１は、速度Ｎ４と速度Ｎ２との差を示す（ΔＮ１＝速度Ｎ４－速度Ｎ２）。また、速度差ΔＮ２は、速度Ｎ３と速度Ｎ２との差を示す（ΔＮ２＝速度Ｎ３－速度Ｎ２）。また、速度差ΔＮ３は、速度Ｎ４と速度Ｎ３との差を示す（ΔＮ３＝速度Ｎ４－速度Ｎ３）。また、Ｎｉｎは自動変速機４００の入力軸４００ｉの回転速度を示しており、Ｎｏｕｔは自動変速機４００の出力軸４００ｏの回転速度を示す。

まず、変速前ギヤ段を形成していたクラッチＣ３及びクラッチＣ４が解放された後、中間ギヤ段を形成する係合要素であるクラッチＣ２が係合されるまでは、当該クラッチＣ２によって接続される２つの回転体、つまり中間メンバ４１０と、ラビニヨ式遊星歯車機構４２５が備える第３サンギヤ４２３ｓとの間に回転速度差が生じている。より具体的には、第３サンギヤ４２３ｓに対して中間メンバ４１０の回転速度は低くなっている。

上記係合前処理の実行によりブレーキＢ２にトルク容量が発生すると、上述したように中間メンバ４１０は増速される。そのため、クラッチＣ３及びクラッチＣ４の解放後、係合前処理が実行されると、図７に示すように、中間メンバ４１０の回転速度は速度Ｎ２から速度Ｎ３まで上昇する。

そして、中間ギヤ段を形成する１つ目の係合要素であるクラッチＣ２が係合すると、中間メンバ４１０の回転速度は速度Ｎ３から上記速度Ｎ４まで上昇する。
ここで、上記係合前処理を実行しない場合には、クラッチＣ２の係合開始時点で中間メンバ４１０の回転速度は速度Ｎ２になっており、クラッチＣ２が係合しているときの中間メンバ４１０の回転速度である速度Ｎ４に対して速度差ΔＮ１の分だけ低くなっている。そのため、クラッチＣ２の係合開始時点では、そうした速度差ΔＮ１の分だけ、中間メンバ４１０と第３サンギヤ４２３ｓとの回転速度差も大きくなっている。

一方、本実施形態では、中間ギヤ段を形成するクラッチＣ２の係合に先立って、係合前処理が実行されるため、クラッチＣ２の係合開始時点で中間メンバ４１０の回転速度は、速度Ｎ２に対して速度差ΔＮ２の分だけ高い速度Ｎ３になっている。従って、クラッチＣ２の係合開始時点では、そうした速度差ΔＮ２の分だけ、中間メンバ４１０と第３サンギヤ４２３ｓとの回転速度差は減少している。従って、係合前処理を実行しない場合と比較して、中間ギヤ段の形成をより早期に開始しても変速ショックの発生が抑えられる。

以上説明した本実施形態によれば以下の作用効果が得られる。
（１）中間ギヤ段の形成に先立って上記係合前処理が実行されることにより、中間ギヤ段を形成する係合要素により接続される２つの回転体（中間メンバ４１０及び第３サンギヤ４２３ｓ）の回転速度差が減少するようになる。そのため、係合前処理を実行しない場合と比較して、中間ギヤ段の形成をより早期に開始しても変速ショックの発生が抑えられる。従って、変速ショックの発生を抑えつつ中間ギヤ段の変速時間を短縮することができるようになる。

（２）変速後ギヤ段を形成する係合要素に上記速度差低減要素が含まれていないときに上記係合前処理を実行する場合には、変速後ギヤ段の形成に必要な係合要素に加えて上記速度差低減要素も制御する必要がある。この点、本実施形態では、変速後ギヤ段を形成する係合要素に上記速度差低減要素が含まれていると判定される場合には（図４のＳ１２０：ＹＥＳ）、上記係合前処理が実行される（図４のＳ１４０）。そのため、変速制御の実行に際して制御が必要な係合要素の数を減らすことができる。

（３）自動変速機４００の入力軸４００ｉが中間ギヤ段の同期回転速度以上になっている場合には、中間ギヤ段を形成する係合要素によって相対回転が規制される２つの回転体の回転速度差は、変速ショックの発生を抑えることができる程度に小さくなっている。そこで、本実施形態では、自動変速機４００の入力軸４００ｉと等速で回転するタービン回転速度Ｎｔが中間ギヤ段の同期回転速度以上になった場合に（図４のＳ１６０：ＹＥＳ）、上記Ｓ１７０の処理を実行して中間ギヤ段の形成を開始するようにしている。従って、中間ギヤ段を形成する際の変速ショックの発生をより一層抑えることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・図４に示したＳ１２０及びＳ１５０を省略することにより、飛び越しダウン変速の要求がある場合には、変速後ギヤ段の係合要素にかかわらず上記係合前処理を実行するようにしてもよい。この場合でも、上記（２）以外の作用効果を得ることができる。

・図１に示したハイブリッド車両の構造は一例であり、他の構造を有するハイブリッド車両でもよい。
・上記飛び越しダウン変速処理は、ハイブリッド車両に搭載された自動変速機４００だけではなく、電動機３０を備えておらず内燃機関１０のみを備える車両の自動変速機４００において実施してもよい。

・上述した飛び越しダウン変速処理と同様な処理を実施することが可能であれば、ギヤ段を形成するために必要な係合要素の数や、飛び越しダウン変速の開始時に解放する係合要素の数は適宜変更してもよい。

・制御装置１００はＣＰＵ１１０とメモリ１２０とを備えており、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。例えば、上記各実施形態において実行されるソフトウェア処理の少なくとも一部を処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、制御装置１００は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てをプログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するメモリ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置及びプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置及びプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路及び１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。

１０…内燃機関
３０…電動機
４２…トルクコンバータ
４５…ロックアップクラッチ
１００…制御装置
２００…ＰＣＵ
３００…高圧バッテリ
４００…自動変速機
５００…ハイブリッド車両。

Claims (3)

1. 係合状態と解放状態とを切り替え可能な摩擦式の係合要素を複数有しておりそれら係合要素のうちで係合状態にする係合要素を変更することによりギヤ段を変更する遊星歯車式の自動変速機に適用される制御装置であって、
   飛び越しダウン変速の実行時には、変速前ギヤ段を形成する複数の係合要素を解放した後、変速前ギヤ段と変速後ギヤ段との間のギヤ段である中間ギヤ段を形成し、この中間ギヤ段を形成した後に変速後ギヤ段の形成を行う変速制御を実行するとともに、
   前記中間ギヤ段を形成する係合要素によって接続される２つの回転体の回転速度差を減少させることが可能な係合要素を速度差低減要素としたときに、前記変速制御の実行中であって前記中間ギヤ段を形成する前に前記速度差低減要素にトルク容量を発生させる係合前処理を実行する
   自動変速機の制御装置。
2. 変速後ギヤ段を形成する係合要素に前記速度差低減要素が含まれていることを条件に前記係合前処理を実行する
   請求項１に記載に自動変速機の制御装置。
3. 内燃機関の出力軸に接続された前記自動変速機の入力軸が前記中間ギヤ段の同期回転速度以上になった場合に、前記中間ギヤ段の形成を開始する処理を実行する
   請求項１または２に記載の自動変速機の制御装置。

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