(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シフトレバーを切替操作することにより、所定の係合要素を係合または解放し、走行レンジとニュートラルレンジとに切替可能とした車両用自動変速機において、
シフトレバーが走行レンジからニュートラルレンジを経て再び走行レンジへ切り替えられたことを検出する工程と、
上記切替時におけるニュートラルレンジ状態での入力回転数を検出する工程と、上記検出された入力回転数が目標回転数以上に復帰するまでの間、走行レンジにおいて係合される係合要素への油圧供給を遅延させる工程と、を有することを特徴とする車両用自動変速機の制御方法。
【請求項２】
上記係合要素への油圧供給の開始時に一時的に高い油圧を供給してがた詰めを行なう工程を含み、ニュートラルレンジでの保持時間が短くなるに従い、がた詰め量を小さくするか、あるいはニュートラルレンジでの保持時間が設定時間より短い時にはがた詰めを禁止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方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用自動変速機の制御方法、特にシフトレバーをＤ→Ｎ→Ｄ、Ｒ→Ｎ→Ｒのように走行レンジからニュートラルレンジを経て再び走行レンジへ切り替えた場合のショックを軽減する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両用の自動変速機は、シフトレバーを切替操作することにより、所定の係合要素を係合または解放し、走行レンジとニュートラルレンジとに切替可能となっている。シフトレバーはマニュアルバルブと機械的に連結されており、マニュアルバルブの油路を切り替え、係合要素への元圧の給排を行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両停止状態で運転者がシフトレバーを操作してＤ→Ｎ→Ｄ、Ｒ→Ｎ→Ｒのように走行レンジからニュートラルレンジを経て再び走行レンジへ切り替える場合がある。特に、このような操作を素早く行なった場合には、ガレージショックと呼ばれるショックが発生するという問題がある。
【０００４】
図１１はシフトレバーをＮ→Ｄ→Ｎ→Ｄに切り替えた時の係合要素の油圧、タービン回転数および出力軸トルクの時間変化を示したものである。
１回目のＮレンジにおいては、タービン回転数はアイドル回転数とほぼ等しい回転数を維持しているが、Ｄレンジに切り替わるとともに、係合要素に油圧が供給されて係合を開始するため、タービン回転数はほぼ０ｒｐｍ（車両が停止状態にある場合）まで徐々に低下する。この時には、トルクコンバータによるショック吸収機能が働くので、シフトショックは殆ど発生しない。
次に、再びＮレンジへ切り替えると、係合要素の油圧が抜け始めるので、タービン回転数は上昇し始める。しかし、素早くＮレンジからＤレンジへ切り替えた場合には、Ｎレンジでの保持時間が短いため、係合要素の油圧が十分に抜ける前に油圧の供給が開始される。そのため、タービン回転数が０ｒｐｍまで急降下し、トルクコンバータによるショック吸収機能が働かず、ショックが発生することになる。
このようなショックは、特に低温時において発生しやすい。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、シフトレバーを走行レンジからニュートラルレンジを経て再び走行レンジへ素早く切り替えた場合のショックを効果的に軽減できる車両用自動変速機の制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項１に記載の発明によって達成される。すなわち、請求項１に記載の発明は、シフトレバーを切替操作することにより、所定の係合要素を係合または解放し、走行レンジとニュートラルレンジとに切替可能とした車両用自動変速機において、シフトレバーが走行レンジからニュートラルレンジを経て再び走行レンジへ切り替えられたことを検出する工程と、上記切替時におけるニュートラルレンジ状態での入力回転数を検出する工程と、上記検出された入力回転数が目標回転数以上に復帰するまでの間、走行レンジにおいて係合される係合要素への油圧供給を遅延させる工程と、を有することを特徴とする車両用自動変速機の制御方法である。
【０００７】
例えばシフトレバーをＤ→Ｎ→Ｄに素早く切り替えた場合を想定すると、Ｄ→Ｎへの切替に伴って、係合要素の油圧が抜けるので、入力回転数は上昇し始める。続いて、Ｎ→Ｄレンジへ素早く切り替えると、係合要素の油圧が十分に抜ける前に油圧の供給が開始されるので、入力回転数が０ｒｐｍまで急降下してしまう。そこで、本発明ではＮレンジでの入力回転数が目標回転数以上に復帰するまでの間、係合要素への油圧供給を遅延させる。つまり、シフトレバーがＤレンジに切り替わっても、係合要素には油圧を供給せずに待機させる。これによって、次に係合要素に油圧の供給を開始した時に入力回転数が０ｒｐｍまで急降下せず、ショックが改善される。
係合要素への油圧供給を開始する時の目標入力回転数としては、あまり高く設定し過ぎると、係合要素の係合開始が遅れるので、次に係合要素に油圧を供給した時にトルクコンバータによるショック吸収機能が働くことができる最低回転数付近とするのがよい。
【０００８】
本発明の制御方法は、電磁弁を用いた電子制御式自動変速機に適用するのがよい。すなわち、シフトレバーを切り替えた場合、シフトレバーに機械的に連結されたマニュアルバルブも同時に切り替わり、マニュアルバルブを介してライン圧が係合要素の油圧回路に供給されるが、ＤレンジやＲレンジ時に係合する係合要素の油圧回路中には、この係合要素の油圧を制御するコントロールバルブが設けられている。コントロールバルブとしては、リニアソレノイド弁やデューティ制御弁などの電磁弁が用いられる。本発明では、Ｄ→Ｎ→ＤやＲ→Ｎ→Ｒの切り替わり時の入力回転数を電気的に検出し、この入力回転数に応じて電磁弁を電子制御することで、係合要素への油圧供給を自在に遅延させることができる。つまり、既存の電子制御式自動変速機を利用し、その係合要素の制御プログラムを一部変更するのみで、本発明を実施することができる。
【０００９】
ところで、係合要素には油圧を受けてクラッチ板を締結させるピストンと、ピストンを復帰付勢するリターンスプリングが設けられているが、ピストンに油圧を供給しても、即座に係合を開始する訳ではない。すなわち、油圧を受けてピストンがリターンスプリングに抗して移動し、クラッチ板に接触するまでの間が無効ストロークとなり、これが係合遅れの原因となる。このような係合遅れを解消するために、従来の自動変速機では、係合要素の係合開始時に高い油圧（例えばライン圧）を一時的にかけて無効ストロークを短時間で解消すること、つまり  「がた詰め」が広く行なわれている。なお、本発明で「がた詰め」とは、上記のようにピストンを移動させる場合に限らず、係合要素への油圧回路に油を満たすだけの制御も含むものであり、係合遅れを少しでも短縮できる制御であればよい。Ｄ→Ｎ→Ｄ、Ｒ→Ｎ→Ｒのように係合要素が係合〜解放〜係合へと状態変化を生じた場合にもがた詰めが行なわれるが、本発明のようにＮレンジでの入力回転数が目標回転数以上に復帰するまでの間、係合要素への油圧供給を遅延させたとしても、がた詰めを行なうと入力回転数が大きく低下するので、ショックが発生する可能性がある。
【００１０】
そこで、請求項２では、Ｎレンジでの保持時間が短くなるに従い、がた詰め量を小さくするか、あるいはＮレンジでの保持時間が設定時間より短い時にはがた詰めを禁止するものである。つまり、Ｎレンジでの保持時間が短い場合には、請求項１のように係合要素への油圧供給を遅延させるとともに、Ｎレンジでの保持時間が短くなるに従いがた詰め量を小さくするか、あるいはがた詰めを禁止することで、係合遅れの解消と再係合時のショック軽減とを両立させることができる。がた詰め量を小さくする具体的方法としては、がた詰め時間を短くする方法や、がた詰め油圧を低くする方法などがある。
また、Ｎレンジでの保持時間が設定時間より短い時にはがた詰めを禁止する方法の場合には、係合遅れの解消と再係合時のショック低減とを両立させることができるとともに、制御が簡単になるという利点がある。
【００１１】
請求項２の制御方法は、自動変速機の油温が設定温度より低い場合のみ実施してもよい。つまり、ＡＴＦ油温が低い時には油の粘度が高くなり、油圧の立ち下がりが鈍くなるので、Ｎレンジの保持時間と係合ショックとの関係も高温時とで異なる。そこで、油温が設定温度より低い場合のみ請求項２の制御を実施し、油温が設定温度より高い場合には、通常通りの制御を行なってもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明にかかる車両用自動変速機を搭載した車両のシステムを示す。
エンジン１の出力は自動変速機２のトルクコンバータ３を経て変速機構４に伝達され、さらに変速機構４は出力軸５を介して車輪（図示せず）に連結されている。自動変速機２はエンジン１によりトルクコンバータ３を介して駆動されるオイルポンプ６を備え、このオイルポンプ６の吐出圧は油圧制御装置７へ送られる。油圧制御装置７は第１〜第４電磁弁２１〜２４を備えており、これら電磁弁２１〜２４を電子制御装置２０で制御することにより、変速機構４に内蔵されている各種係合要素の油圧を走行状態に応じた各種の信号に応じて制御している。ここでは、電子制御装置２０にシフトポジション，入力回転数（タービン回転数），車速，スロットル開度，ＡＴＦ油温などの信号が入力されている。
【００１３】
図２は変速機構４の一例を示す。
変速機構４は、トルクコンバータ３を介してエンジン動力が伝達される入力軸１０、係合要素である３個のクラッチＣ１〜Ｃ３および２個のブレーキＢ１，Ｂ２、ワンウエイクラッチＦ、ラビニヨウ型遊星歯車機構１１、差動装置１４などを備えている。
遊星歯車機構１１のフォワードサンギヤ１１ａはＣ１クラッチを介して入力軸１０と連結されており、フォワードサンギヤ１１ａはＢ１ブレーキを介して変速機ケース１６とも連結されている。リヤサンギヤ１１ｂはＣ２クラッチを介して入力軸１０と連結されている。キャリヤ１１ｃはセンターシャフト１５およびＣ３クラッチを介して入力軸１０と連結されている。また、キャリヤ１１ｃはＢ２ブレーキとキャリヤ１１ｃの正転（エンジン回転方向）のみを許容するワンウェイクラッチＦとを介して変速機ケース１６に連結されている。キャリヤ１１ｃは２種類のピニオンギヤ１１ｄ，１１ｅを支持しており、フォワードサンギヤ１１ａは軸長の長いロングピニオン１１ｄと噛み合い、リヤサンギヤ１１ｂは軸長の短いショートピニオン１１ｅを介してロングピニオン１１ｄと噛み合っている。ロングピニオン１１ｄのみと噛み合うリングギヤ１１ｆは出力ギヤ１２に結合されている。出力ギヤ１２は中間軸１３を介して差動装置１４と接続されている。
【００１４】
変速機構４は、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３、ブレーキＢ１，Ｂ２およびワンウェイクラッチＦの作動によって図３のように前進４段、後退１段の変速段を実現している。図３において、●は油圧の作用状態を示している。なお、Ｂ２ブレーキは後退時とＬレンジの第１速時に係合する。また、図３には第１〜第４電磁弁２１〜２４の作動状態も示されている。○は通電状態、×は非通電状態、△は一時的な通電状態を示す。なお、この作動表は定常状態の作動を示している。
【００１５】
第１電磁弁２１はＢ１ブレーキ制御用であり、第２電磁弁２２はＣ２クラッチ制御用であり、第３電磁弁２３はＣ３クラッチ制御用とＢ２ブレーキ制御用とを兼ねている。また、第４電磁弁２４はＬレンジ（１速）時とＲレンジの切換過渡時の制御用である。第１〜第３電磁弁２１〜２３は微妙な油圧制御を行なうため、デューティ制御弁またはリニアソレノイド弁が用いられ、第４電磁弁２４はＯＮ／ＯＦＦ切換弁が用いられる。
なお、油圧制御装置７には、変速制御用の４個の電磁弁２１〜２４の他に、トルクコンバータ３のロックアップ制御用やライン圧制御用などの電磁弁を設けてもよい。
【００１６】
図４はＣ２クラッチの油圧回路の一例を示す概略図である。
マニュアルバルブ３０にはライン圧ＰＬ  が常時入力されており、マニュアルバルブ３０をシフトレバー３１の操作と連動してＤ位置へ切り替えることにより、ライン圧ＰＬ  は常開型の第２電磁弁２２を介してＣ２クラッチへ供給される。
図４において、×はドレーンを示す。
なお、図４では、Ｃ２クラッチを第２電磁弁２２単体で制御する例を示すが、電磁弁と電磁弁の信号圧によって制御されるスプール弁との組み合わせでもよいし、別の弁を介在させてもよいことは勿論である。
【００１７】
次に、本発明にかかる制御方法の一例を図５に示す。図５は、シフトレバーをＮ→Ｄ→Ｎ→Ｄへ切り替えた場合、つまりＣ２クラッチが解放〜係合〜解放〜係合へと状態変化した場合の第２電磁弁の供給電流、Ｃ２クラッチ圧、タービン回転数および出力軸トルクの時間変化を示す。
最初のＮレンジにおいては、マニュアルバルブ３０からの供給油路がドレーンされているので、Ｃ２クラッチは解放され、タービン回転数はアイドル回転数とほぼ等しい回転数を維持している。Ｄレンジに切り替わるとともに、マニュアルバルブ３０から第２電磁弁２２を介してＣ２クラッチに油圧が供給され、Ｃ２クラッチが係合を開始するため、タービン回転数はほぼ０ｒｐｍ（車両が停止状態にある場合）まで徐々に低下する。この時点では、シフトショックは殆ど発生しない。
ここで再びＮレンジへ切り替えると、Ｃ２クラッチの油圧が抜けるので、タービン回転数は上昇し始めるが、そこで素早くＮレンジからＤレンジへ切り替えた場合には、タービン回転数が０ｒｐｍまで急降下し、ショックが発生する可能性がある。しかしながら、本発明ではシフトレバーがＮレンジからＤレンジへ切り替えられても、タービン回転数が目標回転数Ｎ０  に達するまで第２電磁弁２２をＯＮ（ドレーン）状態に維持し、Ｃ２クラッチへの油圧供給を遅延または待機させる。この目標回転数Ｎ０  は、Ｃ２クラッチへ油圧が供給された時に瞬間的に低下するタービン回転数より高い回転数Ｎ０  に設定されている。したがって、次にＣ２クラッチへ油圧供給が開始された時、タービン回転数が０ｒｐｍまで急降下せず、トルクコンバータがショックを吸収できるので、シフトショックを改善することができる。
Ｎ→Ｄへ切り替えた後、タービン回転数が目標回転数Ｎ０  に達するまでの遅延期間Ｔ０  は、ＡＴＦ油温やクラッチ容量にもよるが、１００ｍｓｅｃ程度である。その間にタービン回転数は数百回転以上上昇するので、Ｃ２クラッチの再係合時のショックを解消できる。
【００１８】
図６はシフトレバーをＤ→Ｎ→ＤまたはＲ→Ｎ→Ｒへ切り替えた時の本発明の制御方法を示す。
スタートすると、まずシフトレバーをＤ→Ｎ→ＤまたはＲ→Ｎ→Ｒへ切り替えたか否かを判別する（ステップＳ１）。切り替えた場合には、ＤまたはＲレンジへ切り替える直前のＮレンジ時におけるタービン回転数Ｎｔを検出し（ステップＳ２）、このタービン回転数Ｎｔを目標回転数Ｎ０  と比較する（ステップＳ３）。Ｎｔ＜Ｎ０  の時には、再びステップＳ３に戻り、タービン回転数Ｎｔが上昇するのを待つ。つまり、シフトレバーをＤレンジまたはＲレンジへ切り替えた後もＮレンジ状態を維持する。やがてＮｔ≧Ｎ０  になると、係合要素（Ｄ→Ｎ→Ｄの場合にはＣ２クラッチ，Ｒ→Ｎ→Ｒの場合にはＢ２ブレーキ）への油圧供給を開始し、ＤレンジまたはＲレンジへ移行する。具体的には、電子制御装置２０が第２電磁弁２２または第３電磁弁２３への供給電流の制御を開始することにより、Ｃ２クラッチまたはＢ２ブレーキを徐々に締結する。
【００１９】
図５，図６ではＣ２クラッチの係合時にがた詰めを行なわない例について説明したが、次にがた詰めを行なう例について図７に従って説明する。
ここでは、Ｎレンジの保持時間（Ｃ２クラッチの解放時間）が短くなるに従い、がた詰め時間を短くする方法について説明する。
図７はシフトレバーをＮ→Ｄ→Ｎ→Ｄへ切り替えた場合のＣ２クラッチ制御用電磁弁２２への供給電流の変化を示す。なお、ここでは電磁弁として電流ＯＦＦ状態で出力油圧がＯＮする常開型弁を用いたが、常閉型弁の場合にはＯＮとＯＦＦとが逆になる。
１回目のＮ→Ｄへの切替時には、それ以前のＮレンジの保持時間が長いので、通常どおりのがた詰め時間Ｔａでがた詰めを行なってもショックは殆ど発生せず、クラッチ係合遅れを効果的に解消できる。
一方、２回目のＮ→Ｄへの切替時には、図５と同様にタービン回転数が目標回転数Ｎ０  まで上昇する間、Ｃ２クラッチへの油圧供給を遅延させるため、待機時間Ｔ０  を設ける。しかし、待機時間Ｔ０  を設けてもタービン回転数が通常時のアイドル回転数まで上昇していないので、通常どおりのがた詰め時間Ｔａを設けるとショックが発生する可能性がある。そこで、Ｎレンジの保持時間Ｔｎが短い場合には、がた詰め時間Ｔｂを通常時より短くすることで、がた詰め量を小さくしている。
その結果、２回目のＮ→Ｄへの切替時のがた詰め量が小さくなり、タービン回転数が大きく低下しないので、ショックを回避することができる。
【００２０】
図８はＮレンジの保持時間Ｔｎとがた詰め時間Ｔｃとの関係を示す。
図８の（ａ）では、保持時間Ｔｎの増加に伴ってがた詰め時間Ｔｃもほぼ比例的に増加するように設定してある。そして、所定の保持時間Ｔｎｏを越えると、がた詰め時間Ｔｃは基準時間Ｔｃｏとなり、一定となる。
なお、図８の（ａ）の実線は保持時間Ｔｎとがた詰め時間Ｔｃとが比例的関係にある場合であるが、破線で示すように階段状に設定してもよいし、さらに図８の（ｂ）のように所定の保持時間Ｔｎｏ以下ではがた詰め時間Ｔｃを０、つまりがた詰めを禁止するようにしてもよい。がた詰めを禁止すれば、その時のタービン回転数の変化は図５のようになる。
このように、保持時間Ｔｎに応じてがた詰め時間Ｔｃを可変することで、係合要素の係合遅れの防止と、ショックの解消とを両立できる。
【００２１】
図９はがた詰め制御の他の実施例、つまりＮレンジの保持時間が短くなるに従いがた詰め油圧（電流値）を低くする方法を示す。
この場合も、図７と同様に、シフトレバーをＮ→Ｄ→Ｎ→Ｄへ切り替えた場合のＣ２クラッチ制御用電磁弁（常開型）２２への供給電流の変化を示す。
１回目のＮ→Ｄへの切替時には、それ以前のＮレンジの保持時間が長いので、通常どおりのがた詰め油圧Ｐａでがた詰めを行なってもショックは殆ど発生せず、クラッチ係合遅れを効果的に解消できる。
２回目のＮ→Ｄへの切替時には、Ｎレンジ時の保持時間Ｔｎが短いので、タービン回転数が目標回転数Ｎ０  まで上昇する間（時間Ｔ０  ）、Ｃ２クラッチへの油圧供給を遅延させる。そして、Ｃ２クラッチへの油圧の供給を開始する際、がた詰め油圧Ｐｂを通常時より低くすることで、がた詰め量を小さくしている。
その結果、２回目のＮ→Ｄへの切替時のがた詰め量が小さくなり、タービン回転数が大きく低下しないので、ショックを回避することができる。
【００２２】
図１０は保持時間Ｔｎとがた詰め油圧Ｐｃとの関係を示す。
図１０の（ａ）では、保持時間Ｔｎの増加に伴ってがた詰め油圧Ｐｃもほぼ比例的に増加するように設定してある。そして、所定の保持時間Ｔｎｏを越えると、がた詰め油圧Ｐｃは基準圧力Ｐｃｏとなり、一定となる。
なお、図１０の（ａ）の実線は保持時間Ｔｎとがた詰め油圧Ｐｃとが比例的関係にある場合であるが、破線で示すように階段状に設定してもよいし、さらに図１０の（ｂ）のように所定の保持時間Ｔｎｏ以下ではがた詰め油圧Ｐｃを０、つまりがた詰めを禁止するようにしてもよい。
【００２３】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。
上記実施例では、３個のクラッチＣ１〜Ｃ３と２個のブレーキＢ１，Ｂ２を有する自動変速機について説明したが、これに限るものではなく、種々の係合要素を持つ自動変速機に適用可能である。
また、本発明の制御方法は、Ｄ→Ｎ→Ｄ、Ｒ→Ｎ→Ｒの切替のほか、Ｒ→Ｐ→Ｒなどの切替においても有効であり、さらにＤ→Ｎ→Ｒ→Ｎ→Ｄのように、Ｎレンジの間に別の走行レンジが介在するような場合でも、本発明は有効である。
【００２４】
上記実施例では、Ｎレンジの保持時間Ｔｎに基づいてがた詰め時間Ｔｃまたはがた詰め油圧（電流）Ｐｃの一方のみを変化させる例を示したが、両者を同時に変化させてもよい。つまり、保持時間Ｔｎが短くなるに従い、がた詰め時間Ｔｃおよびがた詰め油圧Ｐｃの双方を短く（小さく）設定してもよい。
【００２５】
上記実施例では、Ｎレンジの保持時間に基づいてがた詰め時間またはがた詰め油圧を設定したが、これに油温の条件を加味して設定してもよい。つまり、ＡＴＦ油温が低い時には油圧の立ち下がりが鈍く、保持時間と係合ショックの関係も高温時とで異なるので、油温が設定温度より低い場合のみ、保持時間が短くなるに従いがた詰め量を小さく設定し、あるいは保持時間が設定時間より短い時にがた詰めを禁止し、油温が設定温度より高い場合には、通常通りのがた詰め制御  （がた詰め時間およびがた詰め油圧が一定）を行なうようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、シフトレバーを走行レンジからニュートラルレンジを経て再び走行レンジへ切り替えた場合に、ニュートラルレンジ状態での入力回転数が目標回転数以上に復帰するまでの間、走行レンジにおいて係合される係合要素への油圧供給を遅延させるよう制御したので、入力回転数が急降下せず、シフトショックを軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における車両用自動変速機を搭載したシステム図である。
【図２】図１の自動変速機の変速機構のスケルトン図である。
【図３】図２に示す変速機構の各係合要素および電磁弁の作動表である。
【図４】Ｃ２クラッチの油圧回路の一例の概略図である。
【図５】本発明にかかるＣ２クラッチ圧、タービン回転数および出力軸トルクの時間変化図である。
【図６】本発明にかかる制御方法の一例のフローチャート図である。
【図７】本発明にがた詰め制御を併用した一例の電磁弁への供給電流の時間変化図である。
【図８】図７におけるがた詰め時間と保持時間との関係を示す図である。
【図９】本発明にがた詰め制御を併用した他の例の電磁弁への供給電流の時間変化図である。
【図１０】図９におけるがた詰め油圧と保持時間との関係を示す図である。
【図１１】従来の係合要素の油圧、タービン回転数および出力軸トルクの時間変化図である。
【符号の説明】
Ｃ２              クラッチ（係合要素）
Ｂ２            ブレーキ（係合要素）
２０                    電子制御装置
２２，２３        電磁弁
【図１】
0003592176.tif 000002
【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】
0003592176.tif 000008
【図８】
0003592176.tif 000009
【図９】
0003592176.tif 000010
【図１０】
0003592176.tif 000011
【図１１】
0003592176.tif 000012