(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動変速機において、
駆動機関からの駆動力を受ける入力軸と、
車輪に駆動力を伝達する出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸との間の動力伝達特性を設定する複数の係合要素と、
前記係合要素のそれぞれに対応づけて設けられ、制御電流に応じた油圧を前記係合要素に供給することにより、当該係合要素の係合制御を行う複数のソレノイドバルブと、
前記係合要素を解放及び係合するための前記制御電流を求め、当該制御電流を前記ソレノイドバルブに供給する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記係合要素が係合した状態において、前記係合要素を係合させるのに必要な油圧以上の油圧領域において、前記係合要素へ供給する油圧を振動させることを特徴とする自動変速機。
【請求項２】
前記係合要素へ供給する油圧の振動を、前記係合要素ごとに行うことを特徴とする請求項１に記載された自動変速機。
【請求項３】
前記油圧を振動させた時間をカウントし、当該カウントが設定値になるまで、前記油圧を振動させることを特徴とする請求項１に記載された自動変速機。
【請求項４】
前記係合要素が係合状態から解放状態へと変化した場合、当該係合要素に関するカウントを中止すると共に、当該係合要素が解放状態から係合状態へ再度変化した場合に、当該係合要素に関するカウントを再開することを特徴とする請求項３に記載された自動変速機。
【請求項５】
前記自動変速機中のミッションオイルの温度に応じて、前記設定値を変えることを特徴とする請求項１に記載された自動変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機に係り、特に係合要素に供給する油圧の応答性を向上させる油圧制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デューティソレノイドバルブと切り換え弁とを組み合わせたコンベンショナルな油圧回路を用いた自動変速機（ＡＴ）に代えて、ダイレクトＡＴと呼ばれる技術が注目されている。ダイレクトＡＴは、クラッチやブレーキ（以下、これらを係合要素という）ごとに、ソレノイドバルブを設け、各係合要素の係合制御（すなわち油圧の制御）を、対応したバルブにより行う方式である。このような方式が注目されている理由は、正確な油圧制御を行うことが期待できるからであり、かつ、油圧回路を単純化できるからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このダイレクトＡＴは、スプール等を用いて調圧を行って油圧を制御するコンベンショナルな油圧回路と比べて、その構造上、必然的にオイルのリーク量が少なくなる。従って、ダイレクトＡＴではオイルの流量が少なくなり、摩擦係合装置のチャンバへ供給されるオイルの流量も少なくなる。その結果、油圧の制御直後に摩擦係合装置のチャンバ内に存在するエアが抜けにくくなり、摩擦係合装置の油圧制御性を悪化させるといった問題がある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、ダイレクトＡＴにおいて、摩擦係合装置の油圧応答性を向上させることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本発明は、自動変速機において、駆動機関からの駆動力を受ける入力軸と、車輪に駆動力を伝達する出力軸と、入力軸と出力軸との間の動力伝達特性を設定する複数の係合要素と、係合要素のそれぞれに対応づけて設けられ、制御電流に応じた油圧を係合要素に供給することにより、この係合要素の係合制御を行う複数のソレノイドバルブと、係合要素を解放及び係合するための制御電流を求め、当該制御電流をソレノイドバルブに供給する制御手段とを有し、上記制御手段は、係合要素が係合した状態において、係合要素を係合させるのに必要な油圧以上の油圧領域において、係合要素へ供給する油圧を振動させる自動変速機を提供する。
【０００６】
ここで、上記の構成において、係合要素へ供給する油圧の振動を、係合要素ごとに行うことが好ましい。
【０００７】
また、油圧を振動させた時間をカウントし、このカウントが設定値になるまで、油圧を振動させるようにしてもよい。この場合、ある係合要素が係合状態から解放状態へと変化した場合、この係合要素に関するカウントを中止すると共に、この係合要素が解放状態から係合状態へ再度変化した場合に、この係合要素に関するカウントを再開するようにすることが好ましい。
【０００８】
一方、ミッションオイルの温度に応じて、上記の設定値が異なるようにしてもよい。
【０００９】
さらに、油圧の振動は、駆動機関の始動時からの経過時間が制限時間以下の時間帯において実行されるようにすることが好ましい。
【００１０】
【作用】
上記の構成によれば、係合状態にある係合要素の油圧は、係合状態を維持しながら強制的に振動される。これにより、作動油の流れを強制的に生じさせることができ、係合要素のチャンバ内に混入している可能性のあるエアが排出される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、一例としての自動変速機（ＡＴ）における概略的構造を示す図である。エンジンのクランクシャフト９からの駆動力は、トルクコンバータ１０を介して、この変速機のタービンシャフト１１に伝達される。変速機の入力軸であるタービンシャフト１１は、リアプラネタリ２のサンギアに連結されている。一方、変速機の出力軸であるリダクションドライブシャフト１２は、フロントプラネタリ１のリングギア及びリアプラネタリ２のプラネタリキャリアに連結されている。２つのプラネタリギア１、２における各メンバ（サンギア、プラネタリキャリア、リングギア）は、図示したように、３つの多板クラッチ（リバースクラッチ３、ハイクラッチ５、ロークラッチ６）、２つの多板ブレーキ（２＆４ブレーキ４、ロー＆リバースブレーキ７）、ローワンウェイクラッチ８に連結されている。これらの係合要素（クラッチ、ブレーキ）は、変速段に応じて選択的に係合または解放される。これにより、この変速機は前進４段、後進１段の変速を行うことができる。
【００１２】
図２は、上記の変速機における変速位置と係合要素の係合状態との関係を示した表である。この表において、○印は、該当する係合要素が係合していることを表し、ブランクは解放していることを表している。また、◎印は、該当する駆動時のみ係合していることを表している。この変速機では、１速−２速間変速を除き、クラッチ・ツウ・クラッチ（Clutch to Clutch）変速が行われる。クラッチ・ツウ・クラッチ変速とは、前段係合要素を解放すると同時に、後段係合要素を係合していく変速である。一方、ローワンウェイクラッチ８が作用する１速−２速間の変速では、２＆４ブレーキ４の係合制御だけで変速が達成される。
【００１３】
図３は、自動変速機の制御機構を全体的に示した説明図である。この制御機構は、主として、エンジン２１、変速機構２２、油圧制御機構２３、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２４で構成されている。エンジン２１により発生したトルクは、トルクコンバータ１０、タービンシャフト１１、及び変速機構２２を介してリダクションドライブシャフト１２に伝達される。このシャフト１２のトルクは、ドライブピニオンシャフト１５を介して、デファレンシャルギア１６に伝達され、前輪を駆動する。
【００１４】
スロットル開度センサＳ１は、エンジン２１のスロットル開度θを検出するためのセンサである。エンジン回転数センサＳ２は、クランクシャフト９の回転数、すなわちエンジン回転数ωE を検出するセンサである。また、タービン回転数センサＳ３は、タービンシャフト１１の回転数ω1 を検出するセンサである。アウトプット回転数センサＳ４は、リダクションドライブシャフト１２（本実施例における出力軸）の回転数ω5 を検出するセンサである。これらの回転数を検出するセンサは、例えば電磁ピックアップを用いてもよい。係合要素に供給される油圧は、これら４つのセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの出力をパラメータとして、後述する変速モデルに代入し、その演算結果に基づいて制御される。
【００１５】
油圧制御機構２３中のオイルポンプ３６は、オイルパン３７から吸入した制御油を吐出する。レギュレータバルブ３８により所定の油圧に調整された制御油は、５つのリニアソレノイドバルブ３１、３２、３３、３４、３５に供給される。ここで、リニアソレノイドバルブは係合要素ごとに設けられている。それぞれのリニアソレノイドバルブは、油圧制御回路５１からの電流値に応じて、それに対応した係合要素を直接的かつリニア（電流値に応じて連続した制御量を生じる）に係合制御する。係合要素ごとにソレノイドバルブを設け、各係合要素の係合制御を、対応したバルブにより直接的に行う方式は、一般にダイレクトＡＴと呼ばれている。
【００１６】
図４は、リニアソレノイドバルブの構造を示す断面図である。制御電流に応じて電磁石により発生された磁界が、スプール弁を移動させ、これにより供給ポートと出力ポートが連通される。リニアソレノイドバルブを用いたダイレクトＡＴ方式では、制御電流に応じてリニアに油圧を調整できる。また、デューティソレノイドバルブで必要とされるアキュムレータを用いる必要がない。従って、リニアソレノイドバルブを用いたダイレクトＡＴ方式は、インターロックや突き上げ感を生じさせないような精度の高い油圧制御を、リニアソレノイドバルブへ供給する電流制御により行うことができる。本実施例では、このリニアソレノイドバルブとして、電流が０の時に最大コントロール圧を供給するノーマリー・ハイ（Normally-High ）のバルブを用いている。図５は、変速段及び各リニアソレノイドバルブの開閉状態の関係を示した表である。
【００１７】
なお、リニアソレノイドを用いたダイレクトＡＴ方式に代えて、デューティソレノイドバルブを用いたダイレクトＡＴにおいても、本発明を適用することができる。
【００１８】
ＥＣＵ２４は、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、入力回路４４、及び出力回路４５で構成されている。４つのセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４から出力された信号は、入力回路４４に入力される。ＣＰＵ４１はこれらのセンサからの情報に応じた演算等を行う。演算結果としての制御情報は、出力回路４５を介して油圧制御回路５１に出力される。油圧制御回路５１は、出力回路４５からの制御信号から各リニアソレノイドバルブを動作させる電流値を求め、これを各々のリニアソレノイドバルブに供給する。
【００１９】
（油圧の振動制御）
図６は、本実施例における油圧制御のフローチャートであり、図７は、油圧の振動制御を説明するための図である。また、図８は、アップシフト（２−３変速）におけるタイミングチャートである。ここでは、ハイクラッチ５が係合される２速から３速への変速を例に説明する。但し、これは一例であり、以下に述べる制御は自動変速機を構成するすべての係合要素について実行することが可能である。
【００２０】
まず、エンジンがスタートしたか否かが判断され（ステップ１）、エンジンがスタートした場合のみステップ２以下が実行され、カウンタ値ＣＴに０がセットされる（ステップ２）。このカウンタ値ＣＴは、ハイクラッチ５に供給する油圧を振動させた時間をカウントするために用いられる。
【００２１】
次に、ハイクラッチ５が係合しているか否かが判断される（ステップ３）。２速から３速への変速では、２速時に係合状態にある２＆４ブレーキ４が解放され、２速時に解放状態にあったハイクラッチ５が係合される。この変速は、図８に示したように、変速開始時制御（１）、トルク相制御（２）、イナーシャ相制御（３）、変速終了時制御（４）という順序で進行する。
【００２２】
変速開始時制御（１）では、解放側の２＆４ブレーキ４の油圧ＰD を低下させ、２＆４ブレーキ４に滑りを生じさせる。この滑りの発生によって、エンジンに所定量の吹上がり（タービン回転数ω1 が所定値上昇）が生じると、トルク相制御（２）へと移行する。この制御では、変速開始時制御（１）において発生したエンジンの吹上がりを維持するように、２＆４ブレーキ４の油圧ＰD を徐々に減少させていく。そして、それと同時に、この変速における係合側であるハイクラッチ５の油圧ＰH を徐々に増加させていく。やがて、タービン回転数ω1 の回転数が減少に転じ、タービン回転数ω1 が変速前の変速比（２速の変速比）Ｒ2 と一致すると、その時点でトルク相制御（２）は終了し、イナーシャ相制御（３）が開始する。イナーシャ相制御（３）では、ハイクラッチ５の油圧ＰH を制御して、タービン回転数ω1 を積極的に減少させる。そして、タービン回転数ω1 が変速後の変速比（３速の変速比Ｒ3 ）と同期した時点で、イナーシャ相制御（３）を終了して変速終了時制御（４）を開始する。この制御（４）では、ハイクラッチ５の油圧ＰH を、ハイクラッチ５が完全な係合状態となるのに必要な係合油圧（例えば最高圧）まで上昇させて変速を終了する。このような一連の変速の制御手順からわかるように、ハイクラッチ５が係合状態になるのは、変速終了時制御（４）の終了後（または終了直前以降）である。そこで、このような場合に、ステップ３においてハイクラッチ５が係合状態にあると判断され、ステップ４以降が実行される。
【００２３】
ステップ４ではカウンタ値ＣＴがインクリメントされる。そして、ハイクラッチ５の係合を維持した状態で油圧ＰH を振動させる（ステップ５）。ハイクラッチ５が係合状態にある限り、カウンタ値ＣＴの値は所定の間隔で順次インクリメントされていく（ステップ４）。そして、カウンタ値ＣＴが設定値ＣＴmax になるまで（ステップ６）、このような油圧の振動制御（ステップ５）が繰り返し実行される。この結果、油圧ＰH は、図７に示したように、ハイクラッチ５を係合させるために最低限必要な油圧（以下、係合油圧ＰN という）以上の油圧領域において振動させられる。一例として、油圧ＰH を、係合油圧ＰN 以上の領域において、振幅 0.4ＭＰａ、周波数 1.0Ｈｚで振動させる。ハイクラッチ５に供給される油圧ＰH は、この振動の過程で係合油圧ＰN より低くなることはないので、常にハイクラッチ５の係合状態は維持されている点に留意されたい。カウンタ値ＣＴが順次インクリメントされて設定値ＣＴmax になると、ハイクラッチ５の油圧の振動制御は終了する（ステップ６）。
【００２４】
一方、カウンタ値ＣＴが設定値ＣＴmax に到達する前に、次の変速（例えば３速から２速への変速）が行われた場合、ハイクラッチ５の油圧ＰH の振動は中断される。すなわち、ハイクラッチ５が係合状態から解放状態へと変化した時点で、ステップ３の判断により、カウンタ値ＣＴのインクリメント（ステップ４）及び油圧ＰH の振動制御（ステップ５）は中断される。そして、その後の変速により、ハイクラッチ５が再度係合した場合、カウンタＣＴをリセットすることなく、中断した時点のカウンタ値ＣＴからインクリメントを再開し、カウンタ値ＣＴが設定値ＣＴmax に到達するまで、ハイクラッチ５の油圧ＰH を振動させる。
【００２５】
このように、係合要素へ供給される油圧を振動させる理由は、係合要素の油圧応答性を向上させるためである。図９は、摩擦係合装置とリニアソレノイドバルブが連結された状態を概略的に示した図である。リニアソレノイドバルブ５０と摩擦係合装置５１は、油路５２を介して連結されている。摩擦係合装置５１中のリターンスプリング５６は、ピストン５４を押し上げ、それにより、ピストン５４に連結されたクラッチ（またはブレーキ）５３を解放するように作用する。一方、リニアソレノイドバルブ５０からオイルが供給されると、オイルはチャンバ５５内が充填される。従って、チャンバ５５内における油圧の上昇は、摩擦係合部５３を係合するように作用する。
【００２６】
エンジンの始動直後において、クラッチ（またはブレーキ）５１のチャンバ５５内にはエアが混入している可能性が高い。エアが混入した状態で摩擦係合装置５１の油圧制御を行った場合、クラッチ５３の応答に遅れが生じてしまう。そのため、エアが混入した状態では油圧制御を正確に実行できず、シフトクオリティの悪化を招きやすい。特に、係合要素の係合制御を、それに対応したソレノイドバルブ５０で直接行うダイレクトＡＴ方式は、スプール等を用いて調圧を行い油圧を制御する機構と比べて、オイルのリーク量が必然的に少なくなる。従って、摩擦係合装置５１のチャンバ５５内におけるオイルが流れにくく、エンジンの始動直後に混入しているであろうエアが抜けにくくなってしまう。このようなダイレクトＡＴ特有の問題点を解消するために、クラッチ５３が係合状態にある時、その作動油圧を振動させて、チャンバ５５内のオイルの流量を増大させる。これにより、オイルの流れが強制的に生じ、混入している可能性が高いエアを強制的に排出させることができる。その結果、オイルのリーク量が少ないダイレクトＡＴでもエアの混入による油圧制御性の悪化を抑制することが可能となる。
【００２７】
なお、設定値ＣＴmax により規定される油圧の振動時間は、エアを有効に排出するのに十分な適切な時間を設定しておく必要があるが、例えば振動時間を１００秒に設定し、この時間に相当する設定値ＣＴmax を用いてもよい。
【００２８】
上記の例（ハイクラッチ５）は、単一の係合要素の油圧の振動制御について説明した。しかしながら、変速機構２２を構成するすべての係合要素について、同様の振動制御を行うことが好ましい。この場合、係合要素ごとにカウンタ値ＣＴを設定しておき、油圧を振動させた期間を係合要素ごとにカウントする。これにより、すべての係合要素に関して、油圧応答性の低下を改善することが可能となる。
【００２９】
（設定値ＣＴmax の変更）
上記の実施例は、設定値ＣＴmax が一定値であることを前提に説明している。しかしながら、この設定値ＣＴmax を、自動変速機中のミッションオイルの温度（ＡＴＦ温度）に応じて、変えることも有効である。例えば、エンジンの始動時におけるＡＴＦ温度が設定温度Ｔth以上の場合、第１の設定値ＣＴmax を用い、設定温度Ｔthより低い場合、第１の設定値ＣＴmax より大きな第２の設定値ＣＴmax ’を用いる。温度が低い場合に設定値ＣＴmax を大きくする（すなわち、振動時間を長くする）理由は、ＡＴＦ温度の低下に伴い、ミッションオイルの粘性が増大して、オイルの流れが鈍くなるからである。その結果、チャンバ内に混入したエアが抜けにくくなってしまう。そこで、ＡＴＦ温度が低い場合は、オイルの流量が減った分だけ振動時間を長く設定する。これにより、低温時においてもチャンバ内に混入したエアを有効に排出できるため、油圧応答性を改善することが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
このように本発明によれば、係合状態にある係合要素に供給する油圧を、係合を維持できる油圧以上の領域で振動させる。これにより、エンジンの開始直後にチャンバ内に混入しているであろうエアを強制的に排出することができるため、係合要素の油圧制御の応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の自動変速機における主要部の概略的構造を示す図
【図２】変速位置と係合要素の係合状態との関係を示した表
【図３】自動変速機の制御機構を全体的に示した説明図
【図４】リニアソレノイドバルブの構造を示す断面図
【図５】変速段及び各リニアソレノイドバルブの開閉状態の関係を示した表
【図６】本実施例における油圧制御のフローチャート
【図７】油圧の振動制御を説明するための図
【図８】アップシフト（２−３変速）におけるタイミングチャート
【図９】摩擦係合装置とリニアソレノイドバルブが連結された状態を概略的に示した図
【符号の説明】
１  フロントプラネタリ、２  リアプラネタリ、３  リバースクラッチ、
４  ２＆４ブレーキ、５  ハイクラッチ、６  ロークラッチ、
７  ロー＆リバースブレーキ、８  ローワンウェイクラッチ、
９  クランクシャフト、１０  トルクコンバータ、
１１  タービンシャフト、１２  リダクションドライブシャフト、
１５  ドライブピニオンシャフト、  １６  デファレンシャルギア、
２１  エンジン、２２  変速機構、  ２３  油圧制御機構、
２４  ＥＣＵ、
３１、３２、３３、３４、３５、  ５０  リニアソレノイドバルブ、
３６  オイルポンプ、３７  オイルパン、  ３８  レギュレータバルブ、
４１  ＣＰＵ、４２  ＲＯＭ、４３  ＲＡＭ、４４  入力回路、
５１  摩擦係合装置、５２  油路、５３  クラッチ（ブレーキ）、
５４  ピストン、５５  チャンバ、５６  リターンスプリング、
４５  出力回路、５１  油圧制御回路、Ｓ１  スロットル開度センサ、
Ｓ２  エンジン回転数センサ、Ｓ３  タービン回転数センサ、
Ｓ４  アウトプット回転数センサ
【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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