JPH0415359A - 車両用自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は自動車等の車両用の自動変速機において変速
を制御するための装置に関し、特に通常の走行の際に設
定される複数の主変速段と通常の走行の際には設定され
ることのない中間変速段とを備えている自動変速機の変
速を制御するための装置に関するものである。

従来の技術 周知のように車両用の有段自動変速機は、一般に、クラ
ッチやブレーキなどの係合手段を適宜に係合・解放させ
て、動力の伝達経路を変えて変速比の相違する多種類の
変速段に設定するよう構成されている。その各変速段は
、基本的にはエンジン負荷と車速とに応して決めており
、具体的には、エンジン負荷が増大し、あるいは車速が
低下すれば、ダウンシフトが生じるようシフトバルブを
切換え動作させて所定の係合手段を係合させ、また反対
にエンジン負荷が低下し、あるいは車速が増大すれば、
アップシフトが生じるようンフトノくルブを切換え動作
させて他の所定の係合手段を係合させる。このようなシ
フトバルブの切換え動作は、油圧によって生じさせるが
、その手段として最近では、スロットル開度センサーや
車速センサーなどのセンサーから入力される信号に基づ
いて走行条件を電気的に演算し、その結果によってソレ
ノイドバルブを動作させ、それに伴う油圧の供給箇所の
変更によってシフトバルブを切換え動作させて変速を行
なう電子制御式自動変速機が、広く使用されるようにな
ってきている。この種の自動変速機では、走行条件を直
ちに油圧に変換せずに、電気的な処理を経て油圧に変換
されるので、制御のための信号として油圧のみを使用す
る油圧式自動変速機と比較して故障発生可能箇所が多く
なり、またその半面、電気的な信号処理系統にエンジン
負荷や車速などの走行条件に基づかない信号を介入させ
ることにより、所望の変速段に変速することも可能であ
る。

そこで従来、本出願人は、ソレノイドを駆動して変速段
を設定する自動変速機において、断線や短絡などの故障
がソレノイドに発生した場合に、その故障したソレノイ
ドの駆動を中止するとともにこれに替えて他のソレノイ
ドを駆動することにより故障前の変速段に最も近い変速
段に変速する装置を、特公昭６１５８６９４号によって
既に提案した。

発明が解決しようとする課題 上述した本出願人の提案にかかる装置によれば、いずれ
かのソレノイドがフェールしてもこれに替えて他のソレ
ノイドを駆動して他の変速段に設定するために、継続し
て走行することはできる。しかしながらソレノイドの故
障の後に設定される変速段は、故障前の変速段に対して
変速比が大きく相違する変速段である場合が多く、たと
えそうてないとしてもソレノイドの故障の前後で変速段
は少なくとも１段相違することになる。そのため上記の
装置を使用した自動変速機では、駆動させているいずれ
かのソレノイドが走行中にフェールした場合、変速によ
って急激なトルクの変動が発生するとともに、トルクの
大幅な過不足が生じて走行性能が損われるおそれがあり
、この点に改善の余地があった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、変
速段を設定するためのいずれかの係合手段に保合異常が
生じても、走行性能を特に悪化させずに継続して走行す
ることのできる車両用自動変速機の制御装置を提供する
ことを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この発明は、上述した目的を第１図に原理的に示す構成
によって達成するものである。すなわちエンジンＥの出
力側に連結された自動変速機Ａは、車両の走行条件に基
づいて係合手段を係合・解放させることにより設定され
る主変速段と、変速比が主変速段の変速比の中間の値と
なりかつ車両の走行条件に基づかずに前記係合手段を保
合・解放させることにより設定される中間変速段とを備
えた構成である。ここで走行条件に基づかずに設定され
る中間変速段には、その文言どおりの中間変速段の他に
、例えばパワーモードやエコノミーモードあるいはノー
マルモードなどのモードの切換えを行える自動変速機で
あって、選択されているモードでは走行条件に基づいて
設定されることがないが、他のモードでは走行条件に基
づいて設定されることのある変速段も含まれている。こ
の自動変速機Ａの変速を制御する制御装置は、所定の主
変速段を設定するために動作している係合手段の動作異
常を検出する係合異常検出手段１０と、この係合異常検
出手段１０からの出力に基づいて前記所定の主変速段に
接近しかつ前記異常のある係合手段を係合させない中間
変速段へ変速させる変速信号を出力する変速段切換手段
１１と、その中間変速段を設定するための設定信号を油
圧制御装置Ｃに出力する中間変速段設定手段１２とを特
徴的な手段として備えている。なお、通常時は、エンジ
ン負荷θや車速Ｖなどの走行条件を走行条件検出器１３
から主変速段設定手段１４に入力し、ここで走行条件に
応じた変速段を決めてその主変速段のための設定信号を
油圧制御装置Ｃに出力するように構成することができる
。

作　　　　　用 この発明の制御装置においては、通常時は、走行条件に
応じたいずれかの主変速段に設定しており、その主変速
段を設定するためのいずれかの係合手段に滑りや固着あ
るいは全く係合しないなどの動作異常が生じるとこれを
係合異常検出手段１０が検出して信号を出力する。それ
に伴って変速段切換手段１１が、前記主変速段に近接す
る中間変速段への変速を指示する変速信号を中間変速段
設定手段１２に出力し、これにより油圧制御装置Ｃが故
障のない保合手段を係合させて前記主変速段に近接する
中間変速段への変速を実行する。

実　　施　　例 つぎにこの発明を実施例に基づいて説明する。

第２図はこの発明の一例を示すブロック図であって、エ
ンジンＥに連結された自動変速機Ａは、後述する複数組
の遊星歯車機構を主体とし、複数の摩擦係合手段の係合
・解放の組合せによって複数の変速段に設定するよう構
成された歯車列を備えている。また各変速段を設定する
べく摩擦係合手段に油圧を供給し、あるいは排出する油
圧制御装置Ｃが設けられており、この油圧制御装置Ｃと
しては油圧ポンプ、調圧弁、シフトバルブ、電磁弁等を
含む従来一般の自動変速機で採用されているものを使用
することができる。また各変速段を設定するべく油圧制
御装置Ｃを制御する電子コントロールユニット２０が設
けられている。この電子コントロールユニット２０の入
出力装置２１には、エンジンにおけるスロットル開度θ
を検出して出力するスロットル開度センサー２２と、自
動変速機Ａにおけるタービン回転数や出方軸回転数を検
出して車速■として出力する車速センサー２３と、摩擦
係合手段の動作異常を検出するべく歯車列におけるいず
れかの回転部材の回転数を検出する回転数センサー２４
とが接続されている。

一方、電子コントロールユニット２ｏは、変速段を設定
するための情報を記憶させたメモリー２５と、演算装置
（ＣＰＵ）２６とを含んでいる。

メモリー２５は、設定可能な変速段のうち車速Ｖとスロ
ットル開度θとをパラメータとして決めることのできる
主変速段を定める変速線図およびそれぞれの変速段を設
定するためのマ擦係合手段の係合・解放の組合せパター
ン（係合・解放パターン）と、変速比が主変速段の変速
比の中間の値であって摩擦係合手段の動作異常が検出さ
れた場合に設定する中間変速段およびその中間変速段を
設定するための係合・解放パターンとを記憶しており、
前記各センサー２２．２３．２４から入出力装置１１２
１に信号が人力されると、これらの信号とメモリー２５
に記憶させた情報とに基づいて演算装置２６で演算が行
なわれ、設定すべき変速段が決定されるとともにその変
速段を設定するための係合・解放パターンが選択される
ようになっている。具体的には後述する。

前記の選択された係合・解放パターンは、入出力装置２
１から油圧制御袋ｆｌｉｉｃに指令信号を出力すること
によって、所定の摩擦係合手段に対して油圧が給排され
ることにより設定される。

ここで上記の自動変速機Ａにおける歯車列の一例を示す
と第３図のとおりであり、ここに示す例は、三組のシン
グルビニオン型遊星歯車機構１゜２．３を主体として構
成され、それらの遊星歯車機構１，２．３における各要
素が次のように連結されている。すなわち第１ａ星歯車
機構１のキャリヤＩＣと第３遊星歯車機構３のリングギ
ヤ３Ｒとが一体となって回転するよう連結されるととも
に、第２遊星歯車機構２のリングギヤ２Ｒと第３遊星歯
車機構３のキャリヤ３ｃとが一体となって回転するよう
連結されている。また第１遊星歯車機構１のサンギヤ１
ｓは第２クラッチ手段に２を介して第２遊星歯車機構２
のキャリヤ２ｃに連結される一方、第４クラッチ手段に
４を介して第２遊星歯車機構２のサンギヤ２ｓに連結さ
れ、さらに第２遊星歯車機構２のキャリヤ２ｃは第３遊
星歯車機構３のサンギヤ３ｓに一体となって回転スるよ
う連結されている。

なお、上記の各要素の連結構造としては、中空軸や中実
軸もしくは適宜のコネクティングドラムなどの一般の自
動変速機で採用されている連結構造などを採用すること
ができる。

入力軸４は、トルクコンバータや流体継手などの動力伝
達手段（図示せず）を介してエンジンＥに連結されてお
り、この入力軸４と第１遊星歯車機構１のリングギヤＩ
Ｒとの間には、両者を選択的に連結する第１クラッチ手
段Ｋｌが設けられ、また入力軸４と第１遊星歯車機構１
のサンギヤＩＳとの間には、両者を選択的に連結する第
３クラッチ手段に３が設けられている。

なお、実用にあたっては、各構成部材の配置上の制約が
あるから、各クラッチ手段Ｋｌ、に２゜Ｋ３．に４に対
する連結部材としてコネクテイングドラムなどの適宜の
中間部材を介在させ得ることは勿論である。

また上記の遊星歯車機構１．２．３における回転部材の
回転を阻止するブレーキ手段として、第２遊星歯車機構
２のキャリヤ２Ｃの回転を選択的に阻止する第２ブレー
キ手段Ｂ２と、第２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓの回
転を選択的に阻止する第３ブレーキ手段Ｂ３とが設けら
れている。これらのブレーキ手段は多板構造のもの以外
に、トランスミッションケース（以下、単にケースと記
す）６との間に設けた一方向クラッチやこの一方向クラ
ッチと並列の関係に配置したバンドブレーキなどを単独
で、もしくは組合せて構成することができる。なお、実
用にあたっては、これらのブレーキ手段Ｂ２．Ｂ３とこ
れらのブレーキ手段Ｂ２、Ｂ３によって固定すべき各要
素との間もしくはケース６との間に適宜の連結部材を介
在させ得ることは勿論である。

そしてプロペラシャフトやカウンタギヤ（それぞれ図示
せず）に回転を伝達する出力軸５が、互いに連結された
第２遊星歯車機構２のリングギヤ２Ｒと第３遊星歯車機
構３のキャリヤ３Ｃに対して連結されている。

上記の自動変速機Ａでは、前進５段・後進１段を主たる
変速段とし、これに前進第２速と第３速との間に所謂第
２５速の中間変速段を付加し、かつ前進第３速と第４速
との間に所謂第３，２速と第３．５速との二つの中間変
速段を付加した前進８段・後進１段の変速段を設定する
ことが原理的には可能であり、これを作動表として示せ
ば第１表のとおりである。なお、第１表において、Ｏ印
は係合することを示し、空欄は解放することを示し、ま
た＊印は係合させてもよいことを示す。また第１表に示
す変速段の変速比は、各遊星歯車機構１゜２．３のギヤ
比（サンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比）を、ρ
１工０．４５０．　　ρ２＝ρ３＝０４０５とした場合
の値である。

第　　１　　表 第１表に掲げた変速段のうち第１速、第２速、第３速、
第４速、第５速の各変速段が前進段での主変速段であっ
て、その変速比は等比級数に近い関係にあり、これらの
主変速段はエンジン負荷や車速などの走行条件に基づい
て設定される。すなわち前記スロットル開度センサー２
２の検出信号および車速センサー２３の検出信号が前記
入出力装置２１に入力されると、これらの信号と前記メ
モリー２５から出力されたデータとに基ついて演算装置
２６で演算が行なわれ、走行条件に応した主変速段が決
定される。これは車速Ｖとスロットル開度θとをパラメ
ータとした変速線図に従って変速段を決める公知の方法
と同様である。そして決定された主変速段およびその主
変速段を設定するための係合・解放パターンが指令信号
として油圧制御装置Ｃに与えられ、油圧制御装置Ｃはそ
の係合・解放パターンを実現するよう所定の原振係合手
段に油圧を供給し、あるいは排出する。

他方、前記回転数センサー２４は歯車列における所定の
回転部材の回転数、例えば第３図に示す第２遊星歯車機
構２のキャリヤ２Ｃの回転数を検出して前記入出力装置
２１に入力するようになっている。そして電子コントロ
ールユニット２０は、第３速等の第２遊星歯車機構２の
キャリヤ２Ｃの回転を止めるべく第２ブレーキ手段Ｂ２
を係合させる主変速段に変速した際に、前記キャリヤ２
Ｃの回転数変化を求め、その変化の度合い（例えば単位
時間当りの変動回転数の大小）から第２ブレーキ手段Ｂ
２の滑りや固着などの係合異常を検出する。こうして第
２ブレーキ手段８２などの摩擦係合手段の係合異常が検
出されると、演算装置２６は、設定しである主変速段あ
るいは設定しようとしている主変速段に近接する中間変
速段を選択し、その中間変速段を設定するための摩擦係
合手段の係合・解放パターンを指示する指令信号を油圧
制御装置Ｃに出力する。具体的には、例えば第４速から
第３速に変速するべく第２ブレーキ手段Ｂ２を係合させ
た際に第２遊星歯車機構２のキャリヤ２Ｃの回転数の減
少が緩慢であった場合、第２ブレーキ手段Ｂ２が滑って
いると判断され、電子コントロールユニット２０は、第
３速に近接する中間変速段であってかつ第２ブレーキ手
段Ｂ２を係合させない第２．５速あるいは第３２速への
変速を指令する信号を出力する。なお、その場合、選択
の余地のある中間変速段が二種類あるので、第２図に示
す実施例の装置では、スロットル開度θをも変速段の決
定のための判断データとしており、スロットル開度θが
大きければ、すなわちエンジン負荷が大きければ、大き
いトルクを得るべく低速段側の中間変速段（第２５速）
を選択し、また反対にスロットル開度θが小さければ、
すなわちエンジン負荷が小さければ、小さいトルクを得
るべく高速段側の中間変速段（第３２速）を選択する。

したがって上記の中間変速段へ変速を行なう制御であれ
ば、主変速段に対する変速比の変動が小さいので、トル
ク変動が少なくなる。具体的には、例えば第３速の変速
比は“１４ｏ５”であって、第２５速は’　１．６１９
”であるから、その増大幅は１、６１９　／　１．４０
５・１１５であり、また第３２速は“１２９９”である
から、その減少幅は、１．２９９／川１０５　＝０．９
２５であり、変速比およびトルクの変化が少なくなる。

上述した保合異常時の変速制御をフローチャートに従っ
て説明すれば、以下のとおりである。第４図において電
子コントロールユニット２ｏに入力された信号に基づい
ていずれがの係合手段に係合具ｔ（ｆ！ｑえば滑り）が
あるか否かを判断しくステップｌ）、その判断結果が″
ノー７であれば本制御は終了し、また反対に“イエス”
であれば、ステップ２に進んでエンジン負荷が大きいか
否かを判断する。これは例えばスロットル開度θが予め
定めた基準値より大きいが否かによって判断することが
できる。このステップ２の判断結果が“イエス”であれ
ば、大きいトルクを必要としていることになるので、現
行の主変速段もしくは走行条件に基づいて決定された主
変速段より低速段側の中間変速段に変速する（ステップ
３）。具体的な例としては、主変速段が第３速であれば
、第２５速に変速することになる。またステップ２の判
断結果が“ノー”であれば、大きなトルクは必要ないこ
とになるので、現行の主変速段もしくは走行条件に基づ
いて決定された主変速段より高速段側の中間変速段に変
速する（ステップ４）。具体的な例としては、主変速段
が第３速てあれば、第３２速に変速することになる。

なお、上述した実施例では、回転数センサー２４で検出
される回転数に基づいて摩擦係合手段の係合異常を検出
する例について説明したが、この発明において係合手段
の係合異常を検出する方法は各種可能であって、例えば
係合手段に供給する油圧を検出してその変化の度合いか
ら係合異常を求める方法、電磁弁を使用している場合に
はその電気回路での異常を検出する方法、入力軸４や出
力軸５０回転数変化から求める方法などが可能である。

また異常検出の対象とされる係合手段は、上記の第２ブ
レーキ手段Ｂ２に限られないことは勿論である。さらに
この発明は、通常時は使用されない中間変速段を備えた
自動変速機を対象とした制御装置に適用することができ
るのであり、この種の自動変速機の例としては、例えば
本出願人が既に提案した特願平１−１８５１５１号、特
願平１−１８５１．５２号、特願平１−１８６９９１号
、特願平１−１８６９９２号、特願平１−２０５４７８
号、特願平１−２８０９５７号などの明細書および図面
に記載した各構成のものを挙げることができる。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、主変
速段を設定するための係合手段のいずれかに係合異常が
あった場合に、その主変速段に近接しかつ走行条件に基
づかずに設定される中間変速段であって、前記係合手段
を係合させない中間変速段に設定するので、トルク変動
が少なくなり、その結果、走行性能を損わずに継続して
走行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基本構成を示すブロック図、第２図
はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、第３図
は歯車列の一例を示すスケルトン図、第４図はこの発明
における制御ルーチンを示すフローチャートである。 １．２．３・・・遊星歯車機構、　ＩＳ、２Ｓ、３Ｓ・
・・サンギヤ、　　ＩＣ，２Ｃ，３Ｃ・・・キャリヤ、
ＩＲ，２Ｒ，３Ｒ・・リングギヤ、　４・・・入力軸、
５・・・出力軸、　１０・・・係合異常検出手段、　　
１１・・・変速段切換手段、　１２・・・中間変速段設
定手段、２０・・・電子コントロールユニット、　２２
・・・スロットル開度センサー　　２３・・・車速セン
サー２４・・・回転数センサー　　２５・・・メモリー
　　２６・・・演算装置、　Ａ・・・自動変速機、　Ｃ
・・・油圧制御装置。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　渡　辺　丈　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 車両の走行条件に基づいて係合手段を係合・解放させる
   ことにより設定される主変速段と、変速比が主変速段の
   変速比の中間の値となりかつ車両の走行条件に基づかず
   に前記係合手段を係合・解放させることにより設定され
   る中間変速段とを備えた車両用自動変速機において、 所定の主変速段を設定するために動作している係合手段
   の動作異常を検出する係合異常検出手段と、この係合異
   常検出手段からの出力に基づいて前記所定の主変速段に
   接近しかつ前記異常のある係合手段を動作させずに設定
   される中間変速段へ変速させる変速信号を出力する変速
   段切換手段と、その中間変速段を設定するための設定信
   号を出力する中間変速段設定手段とを備えていることを
   特徴とする車両用自動変速機の制御装置。