(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆転防止作用を奏する一方向係合要素を係合させて前進用低速段を達成し、摩擦係合要素を係合させ且つ前記一方向係合要素を遊転させて前進用高速段を達成すると共に、前記摩擦係合要素の係合時に前記一方向係合要素の係合を伴って出力軸の逆転を規制可能な自動変速機において、
車速を判定する車速判定手段と、
予め前記自動変速機のトルクコンバータの特性を前提として、前記前進用低速段を達成して摩擦係合要素への油圧を予め設定された低圧側の設定圧に制御したときの出力トルクと、前記前進用高速段を達成したときの出力トルクとが最接近するときの車速近傍に設定された所定車速に基づき、前記前進用低速段の達成時において、前記車速判定手段にて検出された車速が前記所定車速未満のときに、前記摩擦係合要素への油圧を予め設定された高圧側の設定圧に制御し、前記車速判定手段にて検出された車速が前記所定車速以上のときに、前記摩擦係合要素への油圧を前記低圧側の設定圧に制御する油圧制御手段と
を備えたことを特徴とする自動変速機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機の制御装置に係り、詳しくは走行レンジで停車中に生ずるクリープ力を低減するクリープ力低減機能、及び登坂路での後退を防止する後退防止機能を備えた制御装置に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
周知のように、Ｄレンジ（走行レンジ）で停車中の自動変速機は、次回の発進に備えるために変速機構を第１速段に保持しており、エンジンのトルクがトルクコンバータを介して駆動輪に伝達されて、車両が僅かに前進する所謂クリープ現象が生じている。このクリープ現象に抗して車両を停止保持するために運転者にはブレーキ操作が要求されると共に、このときの制動力とエンジントルクとの拮抗によりアイドル振動が増大するという不具合がある。
【０００３】
一方、登坂路等におけるＤレンジでの停車時には、クリープ力が車両に作用する後退力を上回っていれば車両を停止保持できるが、アイドル運転時のエンジントルクは低いことから、比較的緩やかな勾配であってもトルコンタービンの逆転を伴って後退してしまう虞がある。
そこで、例えば特公平３−２１７８９号公報に記載のように、停車中等において第１速段に加えて第２速段を達成するための摩擦係合要素（クラッチ又はブレーキ）を所定油圧で作動させるようにした自動変速機の制御装置が提案されている。つまり、この制御装置では、エンジントルクの一部を変速比の高い第２速段を介して駆動輪側に伝達することにより、全体としての駆動輪側への伝達トルク（クリープ力）を低減し、もって、ブレーキ操作力やアイドル振動に関する前段の不具合を解消しているのである（以下、この機能をクリープ力低減機能と称する）。クリープ力は第２速段の摩擦係合要素への油圧を高めるほど低減されるが、クリープ力が過小の場合には運転者に違和感を与えるため、適切なクリープ力を確保可能な油圧に調整する必要がある。
【０００４】
又、第１速段を達成させるためのワンウェイクラッチは、各要素の相互関係上、第２変速段の摩擦係合要素が完全係合した場合に変速機内部でインターロック状態を形成して、変速機の出力軸の逆転を規制する作用を奏する。上記した公報の制御装置ではこの現象を利用しており、第２速段の摩擦係合要素への油圧を高めて完全係合（速度０）させ、出力軸の逆転、つまり登坂路での車両の後退を防止している（以下、この機能を後退防止機能と称する）。この場合の後退防止可能な勾配の限界は、第２変速段の摩擦係合要素への油圧に応じて決定され、油圧が高いほど良好な後退防止機能が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように良好な後退防止機能を得るために第２変速段の摩擦係合要素への油圧を高めると、クリープ力は適正値を越えて過度に低下することになり、クリープ力確保の点からは望ましくない。つまり、後退防止機能とクリープ力の確保とはトレードオフの関係にある。かなり急勾配でも後退防止可能なように第２速段の油圧を高めた場合、アイドル回転付近のエンジントルクが十分な車両であれば適正なクリープ力を確保できるが、例えば軽自動車のように、車重に比較してアイドル回転付近のトルクが不足しがちな車両では、登坂路で作用する後退力に対して自動変速機への絶対的な入力トルクが小さいことからクリープ力が不足し、後退防止機能とクリープ力の確保とを両立させることができないという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、後退防止機能と適正なクリープ力を確保したクリープ力低減機能とを両立させることができる自動変速機の制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、一方向係合要素を係合させて前進用低速段を達成し、摩擦係合要素を係合させ且つ前記一方向係合要素を遊転させて前進用高速段を達成すると共に、前記摩擦係合要素の係合時に一方向係合要素の係合を伴って出力軸の逆転を規制可能な自動変速機において、車速を判定する車速判定手段と、予め自動変速機のトルクコンバータの特性を前提として、前進用低速段を達成して摩擦係合要素への油圧を予め設定された低圧側の設定圧に制御したときの出力トルクと、前進用高速段を達成したときの出力トルクとが最接近するときの車速近傍に設定された所定車速に基づき、前進用低速段の達成時において、車速判定手段にて検出された車速が所定車速未満のときに、摩擦係合要素への油圧を予め設定された高圧側の設定圧に制御し、前記車速判定手段にて検出された車速が所定車速以上のときに、摩擦係合要素への油圧を予め設定された低圧側の設定圧に制御する油圧制御手段とから構成している。
【０００８】
前進用低速段が達成されているときに、高速段の摩擦係合要素に係合用の油圧が供給されると、その摩擦係合要素を介してもトルク伝達がなされるため、クリープ力（出力トルク）は低減されることになり、このときに登坂路で車両に後退力が作用して出力軸が逆転しようとすると、一方向係合要素を介して出力軸の逆転が規制されて、車両の後退が防止される。
【０００９】
ここで、車速が所定車速未満で主に登坂路での後退防止機能が要求されるときには、油圧制御手段により摩擦係合要素への油圧が高圧側の設定圧に制御されるため、摩擦係合要素の係合力、即ち車両に作用する後退力に対向する力が強められて、後退防止可能な勾配の限界が高められ、又、車速が所定車速以上で適正なクリープ力の確保が要求されるときには、油圧制御手段により摩擦係合要素への油圧が低圧側の設定圧に制御されるため、摩擦係合要素の係合力が弱められて、クリープ力の過度の低減が防止されて適正値に保たれる。
そして、所定車速より低車速側では、高圧側への油圧切換により摩擦係合要素が係合するため前進用高速段の特性に倣って出力トルクが推移し、所定車速より高車速側では、前進用低速段の特性から摩擦係合要素を介して伝達されるトルク分を減少させた特性に倣って出力トルクが推移するため、このように双方の出力トルクが最接近する車速近傍に切換ポイントを定めれば、摩擦係合要素への油圧が切換えられる際の出力トルクの変動が最小限に抑制される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した自動変速機の制御装置の一実施例を説明する。
本実施例の自動変速機１はフロントエンジンリアドライブ（ＦＲ）用として構成され、図１の全体構成図に示すように、エンジン２と結合された状態で図示しない車両に搭載されている。エンジン２のクランクシャフト２ａはトルクコンバータ３を介して変速機構４に接続され、その変速機構４はプロペラシャフト５、図示しないディファレンシャルギア及びドライブシャフトを介して左右の駆動輪に連結されている。
【００１２】
前記トルクコンバータ３はポンプインペラ３ａ、タービンランナ３ｂ、ステータ３ｃから構成されている。エンジン２のクランクシャフト２ａと共にポンプインペラ３ａが回転すると、その回転はＡＴＦを介してタービンランナ３ｂに伝達され、このタービンライナ３ｂに接続された変速機構４の入力軸６を回転駆動する。
【００１３】
変速機構４には遊星歯車機構７が組み込まれ、この遊星歯車機構７は、入力軸６を中心として回転可能なキャリア８、同キャリア８に回転可能に支持されて相互に歯合するショートピニオンギア９及びロングピニオンギア１０、ロングピニオンギア１０の外周側において歯合するアニュラスギア１１、ロングピニオンギア１０の内周側において歯合するフォワードサンギア１２、ショートピニオンギア９の内周側において歯合するリバースサンギア１３から構成されている。
【００１４】
リバースサンギア１３はフロントクラッチ１５を介して前記した入力軸６に接続され、このフロントクラッチ１５は摩擦係合要素としてのセカンドブレーキ１６を介して自動変速機１のケーシング１ａに接続されている。フォワードサンギア１２はリアクラッチ１７を介して入力軸６に接続され、アニュラスギア１１は前記プロペラシャフト５と接続された出力軸１８に連結されている。キャリア８は、一方でエンドクラッチ１９を介して入力軸６に接続されると共に、他方で機能上並列配置されたローリバースブレーキ２０及び一方向係合要素としてのワンウェイクラッチ（以下，ＯＷＣと略する）２１を介してケーシング１ａに接続されており、ＯＷＣ２１は図１において矢印Ｂ方向（後述のように車両を前進側に駆動する方向）へのキャリア８の回転を阻止する。
【００１５】
以上のクラッチ及びブレーキは油圧源２２から供給されるＡＴＦにより選択的に係合し、図２に示すように、それらの係合状態の組み合わせに応じて、前進４段後進１段の変速段が達成される。尚、図２では、クラッチ及びブレーキの係合を○で、ＯＷＣの係合を△で表している。例えば、第１速段への切換時にはリアクラッチ１７が係合されるため、図１に示すように、入力軸６の矢印Ａ方向への回転はリアクラッチ１７を介してフォワードサンギア１２に伝達され、更にショートピニオンギア９及びロングピニオン１０を経由してアニュラスギア１１と共に出力軸１８を矢印Ａ方向に回転させる。アニュラスギア１１の回転反力はキャリア８を矢印Ｂ方向へ回転させるように作用するが、上記したＯＷＣ２１の係合によりキャリア８の回転は阻止されるため、ロングピニオン１０の回転力は全てアニュラスギア１１に伝達され、これにより第１速段が達成される。尚、このときのリバースサンギア１３は空転することによりロングピニオン１０の回転を許容している。
【００１６】
又、この第１速段から第２速段への切換時には、上記したリアクラッチ１７に加えてセカンドブレーキ１６が係合されてリバースサンギア１３を固定するため、ロングピニオン１０はリバースサンギア１３の周囲を矢印Ａ方向に公転し、その回転分だけ矢印Ａ方向へのアニュラスギア１１の回転が増速されて、第２速段が達成される。このときのロングピニオン１０の公転方向はＯＷＣ２１の係合方向（矢印Ｂ方向）とは逆であるため、ＯＷＣ２１は遊転してキャリア８の回転がＯＷＣ２１に阻止されることはない。
【００１７】
そして、以上の説明から明らかなように、第２速段はセカンドブレーキ１６の係合によって達成されることから、関連する背景技術で説明した停車中でのクリープ力低減機能及び後退防止機能を得るために、本実施例の自動変速機１ではセカンドブレーキ１６の係合状態を調整している。
一方、車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＡ／Ｔ−ＣＵ（自動変速機制御ユニット）３１が設置されており、自動変速機１の総合的な制御を行う。Ａ／Ｔ−ＣＵ３１の入力側には、エンジン２のスロットル開度θＴＨを検出するスロットルセンサ３２、自動変速機１の出力軸１８の回転数Ｎｏｕｔを検出する車速判定手段としての出力軸回転数センサ３３、及び運転者にて選択されたシフトポジション（例えば、Ｎレンジ、Ｄレンジ、Ｐレンジ，Ｒレンジ等）を検出するシフトポジションセンサ３４等の各種センサが接続されている。又、Ａ／Ｔ−ＣＵ３１の出力側には、前記した油圧源２２からのＡＴＦを切換制御して変速機構４のクラッチやブレーキを作動させるための多数のソレノイド３５が接続されている。
【００１８】
次に、上記のように構成された自動変速機１の制御装置が実行するセカンドブレーキ１６の油圧制御を図３のフローチャートに従って説明する。
ここで、Ａ／Ｔ−ＣＵ３１は別の変速制御ルーチンを実行することにより、変速機構４のクラッチ及びブレーキの係合状態を切換えて変速制御を実行している。詳細は説明しないが、例えばシフトポジションセンサ３４により検出されたシフトポジションがＤレンジのときには、スロットルセンサ３２にて検出されたスロットル開度θＴＨ、及び出力軸回転数センサ３３にて検出された出力軸回転数Ｎｏｕｔから求めた車速Ｖに基づき、図示しない変速点マップに従って変速段を決定し、その変速段を達成すべくソレノイド３５を制御して、変速機構４のクラッチ及びブレーキの係合状態を切換える。
【００１９】
以上の変速制御を行いつつＡ／Ｔ−ＣＵ３１は図３に示すセカンドブレーキ油圧制御ルーチンを所定時間毎に実行する。まず、ステップＳ２でセカンドブレーキ１６に対する油圧制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。この実行条件としては、車速Ｖ＜所定値Ｖ１、及びスロットル開度θＴＨ＝０（スロットルバルブ全閉）の条件が定められており、両条件が共に満たされて車両が停車若しくは極低速のクリープ中と推測されるときに、実行条件が成立したと判定する。尚、スロットルセンサ３２にアイドルスイッチを内蔵している場合には、アイドルスイッチのＯＮ動作に基づいてスロットルバルブ全閉を判別してもよい。
【００２０】
油圧制御の実行条件が成立してステップＳ２の判定がＹＥＳ（肯定）になると、Ａ／Ｔ−ＣＵ３１はステップＳ４に移行して、車速Ｖが予め設定された切換ポイントＶ０（所定車速）未満か否かを判定する（Ｖ０＜Ｖ１）。切換ポイントＶ０の設定手順については後述するが、例えば３ｋｍ／ｈ程度の極低速に設定されており、この切換ポイントＶ０を境界として、低速側では主に後退防止機能が要求され、高速側では主に適切なクリープ力確保が要求される。
【００２１】
ステップＳ４の判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ６でソレノイド３５を駆動制御して、セカンドブレーキ１６の油圧Ｐを予め設定された高域設定圧ＰＨｉに調整した後、このルーチンを終了する。又、図４の判定がＮＯ（否定）の場合には、ステップＳ８でセカンドブレーキ１６の油圧Ｐを予め設定された低域設定圧ＰＬｏ（＜ＰＨｉ）に調整した後、このルーチンを終了する。
【００２２】
尚、本実施例では、ステップＳ４乃至ステップＳ８の処理を実行するときのＡＴ−ＣＵ３１が油圧制御手段として機能する。
次に、以上の油圧制御が行われたときのセカンドブレーキ１６の作用を説明する。
図４乃至図７に示すトルクの作用状態を表す説明図では、縦軸にトルクの作用方向及び大きさを、横軸に変速比の相互関係を示している。まず、クリープ力低減機能に関して説明すると、通常の第１速段のみの係合時には、図４に示すように、入力されたトルクは第１速段の変速比により変換されて出力され、その出力トルクがクリープ力として車両に作用する。
【００２３】
これに対して停車に伴ってセカンドブレーキ１６が係合されると、エンジントルクの一部が第２速段を介して駆動輪側に伝達される（回転関係は第１速段のまま）。自動変速機１は完全な第１速段に比較してやや第２速段寄りのトルク伝達状態となる。
その結果、図５に示すように、第２速段を介して入力されたトルクが負側に作用するため、同一入力トルクであっても出力トルク（クリープ力）は低減される。セカンドブレーキ１６の係合状態に応じてクリープ力は完全な第２速段相当まで低減可能ではあるが、クリープ力が過小の場合には運転者に違和感を与えるため、現実的には完全な第１速段よりやや低い程度にクリープ力の低減を留める。
【００２４】
一方、後退防止機能に関して説明すると、通常の第１速段のみの係合時には、図６に示すように、登坂路の勾配による後退力がクリープ力を上回った時点で、ＯＷＣ２１を支点としてアームが右下がりに傾斜して車両は後退し始める。車両後退に伴って出力軸１８と共にアニュラスギア１１は図１の矢印Ｂ方向に強制回転されるが、このとき、ＯＷＣ２１により矢印Ｂ方向へのキャリア８の回転が阻止されているため、ロングピニオンギア１０を介してリバースサンギア１３が矢印Ａ方向に回転される現象が生じている。
【００２５】
この状態でセカンドブレーキ１６を係合させると、リバースサンギア１３の回転が規制されるため、ロングピニオンギア１０を介してアニュラスギア１１と共に出力軸１８の回転が規制されて、車両の後退が防止される。即ち、図７に示すように、セカンドブレーキ１６の係合によりＯＷＣ２１を支点としてアームが水平に保持されるため、車両の後退が防止されるのである。図から明らかなように、セカンドブレーキ１６の係合力の増加に比例して、後退防止可能な勾配の限界が高められる。
【００２６】
そして、以上の後退防止機能は車両停止付近で要求され、クリープ力低減機能は車両がクリープ現象により前進し始めた時点で要求されることから、上記のように本実施例では切換ポイントＶ０を境界とし、重要視される側の機能を優先してセカンドブレーキ１６への油圧Ｐを切換えている。即ち、切換ポイントＶ０より低車速側では、比較的高圧の高域設定圧ＰＨｉを適用することでセカンドブレーキ１６を強固に係合させて、車両の後退防止を確実なものとし、又、切換ポイントＶ０より高車速側では、比較的低圧の低域設定圧ＰＬｏを適用することでセカンドブレーキ１６の係合を弱め、もって、クリープ力を過度に低減することなく適正値に保つ。従って、例えば軽自動車のように、車重に比較してアイドル回転付近のトルクが不足しがちな車両であっても、適正なクリープ力を確保したクリープ力低減機能と後退防止機能とを確実に両立させることができる。
【００２７】
一方、切換ポイントＶ０でセカンドブレーキ１６の油圧Ｐが切換えられると変速機構４の作動状態が変更されるため、出力トルクの急変が生ずる。上記のように切換ポイントＶ０は双方の機能の優先度から大雑把に定められるが、その境界付近ではある程度自由に設定できるため、本実施例では出力トルクの変動が最小となる車速Ｖを切換ポイントＶ０として設定している。
【００２８】
以下、この切換ポイントＶ０の設定手順を説明する。トルクコンバータ３は図８の性能曲線に示すように、その速度比ｎ（＝タービン軸回転数／ポンプ軸回転数）に応じてトルク比ｔ（＝タービン軸トルク／ポンプ軸トルク）を変化させ、速度比ｎが所定値以下の領域でトルク増大作用を奏する。この特性を前提として、アイドル状態における第１速段のときの出力トルク（実線で示す）及び第２速段のときの出力トルク（一点鎖線で示す）を車速Ｖに対比させて表すと、図９に示すように表現できる。尚、双方の出力トルクの相違は変速比に起因するものであり、当然ながら第２速段の方が車速Ｖが増加し、出力トルクは低下している。
【００２９】
クリープ力低減機能を奏するべくセカンドブレーキ１６への油圧Ｐが低域設定圧ＰＬｏに切換えられたとき、その出力トルクは、実線で示す第１速段のみの場合からハッチング相当分だけ減少して、破線で示す特性に倣って変化する。又、後退防止機能を奏するべく油圧Ｐが高域設定圧ＰＨｉに切換えられたとき、セカンドブレーキ１６の完全係合により前進側の出力トルクは一点鎖線で示す第２速段の特性に倣って変化する。
【００３０】
従って、出力トルクは、切換ポイントＶ０より低車速側で一点鎖線の特性に倣って推移し、切換ポイントＶ０より高車速側で破線の特性に倣って推移することになるため、双方の特性が最も接近した車速Ｖを切換ポイントＶ０として油圧制御を行えば、図中の太い実線で示すように出力トルクの変動を最小限に抑制して、ショックの発生を防止することができる。尚、図では一点鎖線と破線の特性が偶然に接しているが、両特性は部分的に重なり合う場合も逆に離間する場合もある。しかしながら、いずれの場合であっても最接近位置を切換ポイントＶ０に定めれば、トルク変動を最小限とすることができる。
【００３１】
ところで、以上の説明から明らかなように、切換ポイントＶ０は自動変速機１側の仕様、具体的にはトルクコンバータ３の特性と第１速段及び第２速段の変速比に基づいて決定される。従って、同一の変速機１であれば異種エンジンと組み合わせた場合でも、共通の切換ポイントＶ０を制御パラメータとして適用できる。
【００３２】
以上で実施例の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では前進４段後進１段を達成するＦＲ用の自動変速機１として具体化したが、その仕様はこれに限らず、前進５段後進１段の自動変速機やフロントエンジンフロントドライブ（ＦＦ）用の自動変速機に具体化してもよい。又、各変速段を達成するための摩擦係合要素の構成についても限定されることはなく、種々に変更可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明の自動変速機の制御装置によれば、低車速側では登坂路での後退防止機能を優先し、高車速側では適正なクリープ力を確保した上でのクリープ力の低減機能を優先するように、車速に応じて摩擦係合要素への油圧を切換えているため、双方を確実に両立でき、更に、前進用低速段を達成したときの出力トルクと前進用高速段を達成したときの出力トルクとが最接近するときの車速近傍に基づいて摩擦係合要素への油圧を切換制御するため、油圧切換の際の出力トルクの変動を最小限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の自動変速機の制御装置を示す全体構成図である。
【図２】各変速段でのクラッチ及びブレーキの係合状態を示す説明図である。
【図３】Ａ／Ｔ−ＣＵが実行するセカンドブレーキ油圧制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】第１速段のみ係合させたときのトルクの作用状態を表す説明図である。
【図５】第２速段の係合によりクリープ力を低減させたときのトルクの作用状態を表す説明図である。
【図６】登坂路の勾配で車両が後退したときのトルクの作用状態を表す説明図である。
【図７】第２速段の係合により車両後退を防止したときのトルクの作用状態を表す説明図である。
【図８】トルクコンバータの性能曲線を示す説明図である。
【図９】切換ポイントＶ０の設定状況を示す説明図である。
【符号の説明】
１６    セカンドブレーキ（摩擦係合要素）
２１    ＯＷＣ（一方向係合要素）
３１    ＡＴ−ＣＵ（油圧制御手段）
３３    出力軸回転数センサ（車速判定手段）
Ｖ      車速
Ｖ０      切換ポイント（所定車速）
Ｐ      油圧
ＰＨｉ    高域設定圧
ＰＬｏ    低域設定圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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