JP6430887B2 - 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。

自動変速機は、一般に遊星歯車機構と、クラッチ、ブレーキといった係合機構とを備え、係合機構により動力伝達経路を切り換えることで各変速段を実現している。係合機構としては、油圧式係合機構の他、機械式係合機構の採用も提案されており、特に、双方向の回転規制を行う状態に切り替え可能なクラッチ（ツーウェイクラッチ）をブレーキとして用いた構成も提案されている（例えば特許文献１）。

特開２０１４−１９６８２３号公報

機械式係合機構は、機械的な駆動伝達を行う構成である。このため、機構内部の係合部に対する負荷の作用状態によって、その状態の切り替えが円滑に行えない場合がある。負荷の作用状態は車両の走行状態に左右される場合が多い。そこで、走行状態を条件として機械式係合機構の切り替えを行えばよいが、切り替えが必要なときに走行状態が適していなければ切り替えることができない場合がある。

本発明の目的は、機械式係合機構の切り替えが困難な走行状態に事前対応することにある。

本発明によれば、
自動変速機の制御装置であって、
前記自動変速機は、
トルクコンバータを介して駆動源から駆動力が入力される入力軸と、
出力部材と、
前記入力軸に入力された駆動力を前記出力部材に伝達する複数の遊星歯車機構と、
前記複数の遊星歯車機構における駆動力の伝達経路を切り替えて複数の変速段を確立可能な複数の係合機構と、を含み、
前記複数の係合機構のうちの一つは、ブレーキとして機能する機械式係合機構であり、
前記機械式係合機構は、
前記複数の遊星歯車機構が備える複数の回転要素のうちの所定の回転要素の第一の方向の回転のみ規制する第一の状態と、前記所定の回転要素の前記第一の方向及び前記第一の方向とは逆の第二の方向の双方向の回転を規制する第二の状態と、に切り替え可能であり、
前記複数の変速段は、
前記機械式係合機構が前記第一の状態及び前記第二の状態のいずれでも確立可能な前進最低速段と、
前記前進最低速段よりも変速比が高く、前記機械式係合機構が前記第二の状態では確立不能な前進段と、
前記機械式係合機構が前記第二の状態で確立する後進段と、を含み、
前記制御装置は、
車両が降坂走行か否かを判定する降坂判定手段と、
前記機械式係合機構の状態を切り替える切替制御手段と、を備え、
前記切替制御手段は、
変速段が前記前進最低速段であって、かつ、前記機械式係合機構が前記第二の状態の場合、前記降坂判定手段が降坂走行と判定した場合に、前記機械式係合機構を前記第一の状態に切り替え可能である、
ことを特徴とする制御装置が提供される。

本発明によれば、機械式係合機構の切り替えが困難な走行状態に事前対応することができる。

本発明の一実施形態に係る自動変速機のスケルトン図。 （Ａ）は係合機構の係合表の例を示す図、（Ｂ）は遊星歯車機構のギヤレシオを示す図。 図１の自動変速機の速度線図。 （Ａ）は図１の自動変速機の制御装置の例を示すブロック図、（Ｂ）は油圧センサの配設例を示す図。 後進レンジ選択時の処理の概要説明図。 図４の制御装置の処理例を示すフローチャート。 機械式係合機構の説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は機械式係合機構の説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は機械式係合機構の説明図。 図４の制御装置の処理例を示すフローチャート。

図１は本発明の一実施形態に係る自動変速機１のスケルトン図である。図１を参照して、自動変速機１は、その変速機ケースを構成するケーシング１２内に回転自在に軸支された入力軸１０と、ケーシング１２に支持された支持部材１２ａに、入力軸１０と同軸回りに回転自在に支持された出力部材１１と、出力軸（カウンタ軸）１３と、を備える。

入力軸１０には、内燃機関ＥＧ（単にＥＧと呼ぶ場合がある）からの駆動力が入力され、該駆動力により入力軸１０は回転する。入力軸１０と内燃機関ＥＧとの間には発進デバイスが設けられている。発進デバイスとしては、クラッチタイプの発進デバイス（単板クラッチや多板クラッチ等）や、流体継手タイプの発進デバイス（トルクコンバータ等）を挙げることができるが、本実施形態では、トルクコンバータＴＣを設けている。したがって、内燃機関ＥＧの駆動力はトルクコンバータＴＣを介して入力軸１０に入力される。

出力部材１１は、入力軸１０と同心のギヤを備え、出力軸１３はこのギヤに噛み合うギヤを備える。入力軸１０の回転は以下に述べる変速機構により変速されて出力軸１３に伝達される。出力軸１３の回転（駆動力）は、例えば、不図示の差動歯車装置を介して駆動輪に伝達されることになる。

自動変速機１は変速機構として、遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４と、係合機構Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３及びＦ１を備える。本実施形態の場合、遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４はいずれもシングルピニオン型の遊星歯車機構である。遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４によって、入力軸１０から出力部材１１に駆動力を伝達する。遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４は、駆動力の伝達経路を複数経路形成可能である。そして、係合機構Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３及びＦ１によって遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４における駆動力の伝達経路を切り替えて複数の変速段を確立する。

遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４は、サンギヤＳ１乃至Ｓ４と、リングギヤＲ１乃至Ｒ４と、ピニオンギヤを支持するキャリアＣｒ１乃至Ｃｒ４と、を回転要素（合計で１２個）として備え、入力軸１０と同軸上に配設されている。

後述する図３の速度線図におけるギヤレシオに対応する間隔での並び順で順序付けを行うと、遊星歯車機構Ｐ１のサンギヤＳ１、キャリアＣｒ１、リングギヤＲ１を、この順に、第１の回転要素、第２の回転要素、第３の回転要素、と呼ぶことができる。

同様に、遊星歯車機構Ｐ２のリングギヤＲ２、キャリアＣｒ２、サンギヤＳ２を、この順に、第４の回転要素、第５の回転要素、第６の回転要素、と呼ぶことができる。

同様に、遊星歯車機構Ｐ３のサンギヤＳ３、キャリアＣｒ３、リングギヤＲ３を、この順に、第７の回転要素、第８の回転要素、第９の回転要素、と呼ぶことができる。

同様に、遊星歯車機構Ｐ４のリングギヤＲ４、キャリアＣｒ４、サンギヤＳ４を、この順に、第１０の回転要素、第１１の回転要素、第１２の回転要素、と呼ぶことができる。

係合機構Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３及びＦ１は、クラッチ又はブレーキとして機能する。クラッチは、自動変速機１が備える回転要素間の断続を行う。ブレーキは、自動変速機１が備える回転要素と、ケーシング１２との間の断続を行う。自動変速機１が備える回転要素とは、入力軸１０、遊星歯車機構Ｐ１乃至Ｐ４のサンギヤ、リングギヤ、キャリアを含む。

本実施形態の場合、係合機構Ｃ１〜Ｃ３はクラッチであり、係合機構Ｂ１〜Ｂ３及びＦ１はブレーキである。したがって、係合機構Ｃ１〜Ｃ３をクラッチＣ１〜Ｃ３と呼び、係合機構Ｂ１〜Ｂ３及びＦ１をブレーキＢ１〜Ｂ３及びＦ１と呼ぶ場合がある。係合機構Ｃ１〜Ｃ３及びＢ１〜Ｂ３を係合状態（締結状態）と解除状態とで切り換えることで、また、係合機構Ｆ１の状態を切り替えることで、入力軸１０から出力部材１１への駆動力の伝達経路が切り替えられ、複数の変速段が実現される。

本実施形態の場合、係合機構Ｃ１〜Ｃ３及びＢ１〜Ｂ３は、いずれも油圧式摩擦係合機構を想定している。油圧式摩擦係合機構としては、乾式又は湿式の単板クラッチ、乾式又は湿式の多板クラッチ等が挙げられる。

係合機構Ｆ１は、所定の回転要素（ここでは互いに連結されているキャリアＣｒ１及びＣｒ２）とケーシング１２との間に設けられている。係合機構Ｆ１は、所定の回転要素（キャリアＣｒ１及びＣｒ２）の一方向の回転のみ規制し逆方向の回転を許容する一方向回転許容状態（ＯＷＣと呼ぶ場合がある）と、その双方向の回転を規制する回転阻止状態（ＴＷＣと呼ぶ場合がある）と、に切り替え可能である。

一方向回転許容状態とは、いわゆるワンウェイクラッチと同じ機能となる状態であり、回転方向の一方では駆動伝達し、逆方向では空転させる状態である。本実施形態の場合、係合機構Ｆ１はブレーキとして機能するので、係合機構Ｆ１が一方向回転許容状態の場合、所定の回転要素（キャリアＣｒ１及びＣｒ２）の一方向の回転のみ許容される状態となる。回転阻止状態とは、回転方向の双方向で駆動伝達する状態である。本実施形態の場合、係合機構Ｆ１はブレーキとして機能するので、係合機構Ｆ１が回転阻止状態の場合、所定の回転要素（キャリアＣｒ１及びＣｒ２）は双方向の回転が阻止される。

係合機構Ｆ１の構造例は後述するが、例えば、公知のツーウェイクラッチを採用可能である。公知のツーウェイクラッチとしては、対応する油圧アクチュエータ又は電磁アクチュエータの駆動制御により、一方向回転許容状態、回転阻止状態、及び、双方向回転許容状態に切り替えることが可能なものがある。また、公知のツーウェイクラッチとして、一方向回転許容状態は更に、正方向の回転許容状態と逆方向の回転許容状態とに切り替え可能なものがある。本実施形態では、一方向回転許容状態と回転阻止状態とに切り替えられれば足り、かつ、一方向回転許容状態は片側の回転方向の許容状態のみ利用できれば足りる。しかし、双方向回転許容状態等、他の状態を選択できるツーウェイクラッチを採用しても構わない。

次に、各構成間の連結関係について図１を参照して説明する。

遊星歯車機構Ｐ３のサンギヤＳ３は、入力軸１０に連結されている。リングギヤＲ３は遊星歯車機構Ｐ２のサンギヤＳ２に連結されている。キャリアＣｒ３は遊星歯車機構Ｐ１のリングギヤＲ１及び遊星歯車機構Ｐ４のキャリアＣｒ４に連結されている。遊星歯車機構Ｐ２のキャリアＣｒ２は遊星歯車機構Ｐ１のキャリアＣｒ１に連結されている。リングギヤＲ２は出力部材１１に連結されている。したがって、遊星歯車機構Ｐ２は出力軸１３に駆動伝達を行う遊星歯車機構である。

クラッチＣ１は、その係合状態において入力軸１０と遊星歯車機構Ｐ１のキャリアＣｒ１及びこれに連結されるキャリアＣｒ２とを連結し、その解放状態においてこれらの連結を解除する。なお、解放状態のことを係合解除状態と呼ぶ場合がある。クラッチＣ２は、その係合状態において遊星歯車機構Ｐ３のリングギヤＲ３と遊星歯車機構Ｐ４のサンギヤＳ４とを連結し、その解放状態においてこれらの連結を解除する。クラッチＣ３は、その係合状態において入力軸１０と遊星歯車機構Ｐ４のリングギヤＲ４とを連結し、その解放状態においてこれらの連結を解除する。

ブレーキＢ１は、その係合状態においてケーシング１２と遊星歯車機構Ｐ１のサンギヤＳ１とを連結し、その解放状態においてこれらの連結を解除する。ブレーキＢ２は、その係合状態においてケーシング１２と遊星歯車機構Ｐ４のサンギヤＳ４とを連結し、その解放状態においてこれらの連結を解除する。ブレーキＢ３は、その係合状態においてケーシング１２と遊星歯車機構Ｐ４のリングギヤＲ４とを連結し、その解放状態においてこれらの連結を解除する。

ブレーキＦ１は、既に述べたとおり、一方向回転許容状態の場合に、遊星歯車機構Ｐ２のキャリアＣｒ２（及びこれに連結されるキャリアＣｒ１）の一方向の回転のみ規制し、回転阻止状態の場合に、遊星歯車機構Ｐ２のキャリアＣｒ２（及びこれに連結されるキャリアＣｒ１）をケーシング１２に固定された状態とする。

次に、図２（Ａ）は自動変速機１が備える係合機構の係合組合せを示す係合表（締結表）、図２（Ｂ）は自動変速機１が備える遊星歯車機構のギヤレシオ、図３は自動変速機１の速度線図である。図２（Ａ）の「ギヤレシオ」は入力軸１０−出力部材１１間のギヤレシオを示す。

本実施形態の場合、前進１０段（１ｓｔ〜１０ｔｈ）、後進１段（ＲＶＳ）を確立可能である。”Ｐ／Ｎ”は、非走行レンジを示しており、”Ｐ”がパーキングレンジ、”Ｎ”がニュートラルレンジである。”ＲＰＭ”は後述するＲＶＳ準備処理における係合組合せを示しており、この処理においてブレーキＦ１は一方向回転許容状態から回転阻止状態に切り替えられる。

図２（Ａ）の係合表の例において、「○」は係合状態であることを示し、無印は解放状態であることを示す。なお、変速段の確立に必須ではないが、隣接する前後の変速段への移行をスムーズにするために、係合状態としている係合機構が含まれている。例えば、一速段（１ｓｔ）の場合、ブレーキＢ２の係合は必須ではないが、後進段（ＲＶＳ）や二速段（２ｎｄ）へ移行する場合に、係合状態を切り替える係合機構を少なくする目的で、係合状態としている。同様に、五速段（５ｔｈ）の場合、クラッチＣ３の係合は必須ではないが、四速段（４ｔｈ）や六速段（６ｔｈ）への移行する場合に、係合状態を切り替える係合機構を少なくする目的で、係合状態としている。

ブレーキＦ１については、「○」は回転阻止状態であることを示し、「△」は一方向回転許容状態であることを示す。一速段（１ｓｔ）の場合、ブレーキＦ１は回転阻止状態と一方向回転許容状態のいずれの状態でもよいが、回転阻止状態の場合、エンジンブレーキが有効化される。一速段においてはブレーキＦ１が一方向回転許容状態で、ブレーキＢ３の係合、解放により、エンジンブレーキの有効化と無効化とを切り替えられる。図２（Ａ）において、一速段（１ｓｔ）におけるブレーキＢ３の”（○）”は、このことを示している。

一速段（１ｓｔ）の場合にブレーキＦ１をどちらの状態とするかのアルゴリズムは適宜設計できるが、本実施形態では、一速段（１ｓｔ）に移行する前の状態を継承するものとする。例えば、後進段（ＲＶＳ）から一速段（１ｓｔ）に移行する場合、一速段（１ｓｔ）は回転阻止状態のままとする。ただし、車速が所定速度よりも高くなった場合等は、一方向回転許容状態に切り替える。同様に、他の前進段（２ｎｄ〜１０ｔｈ）から一速段（１ｓｔ）に移行する場合、一速段（１ｓｔ）は一方向回転許容状態のままとする。

非走行レンジ（Ｐ／Ｎ）においても、ブレーキＦ１の状態は回転阻止状態と一方向回転許容状態のいずれの状態でもよい。本実施形態の場合、一速段（１ｓｔ）と同様に、非走行レンジ（Ｐ／Ｎ）に移行する前の状態を継承するものとする。

二速段（２ｎｄ）から十速段（１０ｔｈ）において、ブレーキＦ１は一方向回転許容状態とされるが、自動変速機１の構成上、空転状態となる。このため、ブレーキＦ１の状態を”（△）”と表示している。仮に、ブレーキＦ１が、上述した双方向回転許容状態を選択可能な機械式係合機構の場合、二速段（２ｎｄ）から十速段（１０ｔｈ）においてブレーキＦ１を双方向回転許容状態とすることも可能である。

なお、本実施形態の場合、二速段（２ｎｄ）から十速段（１０ｔｈ）においてはいずれも、ブレーキＦ１の状態として、一方向回転許容状態が選択される構成であり、回転阻止状態では確立不能であるが、自動変速機１の構成次第で、回転阻止状態が選択される構成も採用可能である。

図３の速度線図は、入力軸１０への入力に対する各要素の、各変速段における回転速度比を示している。縦軸は速度比を示し、「１」が入力軸１０と同回転数であることを示し、「０」は停止状態であることを示す。横軸は遊星歯車機構Ｐ１〜Ｐ４の回転要素間のギヤレシオに基づいている。λはキャリアＣｒとサンギヤＳとのギヤレシオを示している。なお、図３において、出力軸１３に対応する要素は図示を省略している。

＜制御装置＞
図４は自動変速機１の制御装置１００のブロック図である。制御装置１００は自動変速機１だけでなく、内燃機関ＥＧやトルクコンバータＴＣの各制御も行うことが可能であるが、本実施形態の場合、内燃機関ＥＧは制御装置１００とは別に設けたエンジンＥＣＵ２００により制御される構成を想定している。制御装置１００はエンジンＥＣＵ２００から内燃機関ＥＧや車両の各種情報を受信することができる。また、制御装置１００は、自動変速機１の情報をエンジンＥＣＵ２００に送信することもできる。

制御装置１００は、ＣＰＵ等の処理部１０１と、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶部１０２と、外部デバイスやエンジンＥＣＵと処理部１０１とをインターフェースするＩＦ部１０３と、を備える。ＩＦ部１０３は例えば通信インタフェースや入出力インタフェース等から構成される。

処理部１０１は記憶部１０２に記憶されたプログラムを実行し、各種のセンサ１１０の検出結果に基づいて、各種のアクチュエータ１２０を制御する。

各種のセンサ１１０には、自動変速機１に設けられる各種のセンサが含まれるが、図４では以下のセンサを例示している。

入力回転数センサ１１１は内燃機関ＥＧからトルクコンバータＴＣへ入力される回転数、つまり内燃機関ＥＧの出力軸の回転数（回転速度）を検出するセンサである。入力軸回転数センサ１１２は入力軸１０の回転数（回転速度）を検出するセンサである。トルクコンバータＴＣのスリップ率：ＥＴＲは以下の式で算出される。
ＥＴＲ（％）＝（入力軸回転数センサ１１２の検出回転数）／（入力回転数センサ１１１の検出回転数）×１００
出力回転数センサ１１３は出力軸１３の回転数（回転速度）を検出するセンサである。

ＳＰセンサ（シフトポジションセンサ）１１３は運転者が選択したシフトポジションを検出するセンサである。本実施形態の場合、シフトポジションとして、Ｐレンジ（パーキングレンジ）、Ｄレンジ（前進レンジ）、Ｎレンジ（ニュートラルレンジ）、Ｒレンジ（後進レンジ）の４種類を想定している。Ｄレンジが選択された場合、処理部１０１は記憶部１０２に記憶された変速マップにしたがって一速段（１ｓｔ）から十速段（１０ｔｈ）のいずれかを選択して変速を行う。Ｒレンジが選択された場合、処理部１０１は後進段を選択する。

油圧センサ１１５には、係合機構Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３の各作動油の油圧を検出するセンサが含まれる。車速センサ１１６は、自動変速機１が搭載される車両の走行速度を検出する。

傾斜センサ１１０Ａは、車両の走行路の傾斜を検出する。これにより、車両が降坂走行か否かを検出できる。アクセル開度センサ１１０Ｂは、アクセル開度を検出する。例えば、アクセルペダルの回動量を検出する。

各種のアクチュエータ１２０には、自動変速機１に設けられる各種のアクチュエータが含まれる。例えば、係合機構Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３及びＦ１の動作状態を切り替える電磁ソレノイド等の電磁アクチュエータが含まれる。こうして、処理部１０１は各種のアクチュエータ１２０を制御する。

図４（Ｂ）は油圧センサ１１５の配設例を示す。油圧センサ１１５は、例えば、係合機構Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３毎に設けることができる。これにより各係合機構の作動油の油圧を検出することができる。なお、油圧センサ１１５は必ずしも各係合機構に設ける必要があるわけではない。

各係合機構には、作動油を供給する電磁弁ＬＳが割り当てられており、作動油の供給ラインＬを電磁弁ＬＳで開放又は遮断することで、係合機構の係合、解放を切り替えることができる。油圧センサ１１５は電磁弁ＬＳから係合機構に供給される作動油が供給されるように設けられ、油圧センサ１１５の検出結果は係合機構に供給される作動油の油圧を示すことになる。供給ラインＬには内燃機関ＥＧにより駆動されるオイルポンプ１１７により作動油が圧送される。

＜ブレーキＦ１のＴＷＣ切替制御＞
本実施形態の場合、後進段ではブレーキＦ１が回転阻止状態である。前進段や非走行レンジから後進段に切り替える際、ブレーキＦ１を一方向回転許容状態から回転阻止状態に切り替える場合がある。この時、異音の発生や振動低減のため、ブレーキＦ１のケーシング１２側と、キャリアＣｒ２側との差回転数が０であることが好ましい。換言するとキャリアＣｒ２の回転数が０であることが好ましい。

そこで、キャリアＣｒ２の回転数が０となる係合機構の組み合わせを経由させる。本実施形態の場合、キャリアＣｒ２の回転数を直接計測するセンサはないことから、キャリアＣｒ２と入力軸１０とを連結状態とし、入力軸回転数センサ１１２の検出結果等からキャリアＣｒ２の回転数が０であることを確認する。その後、ブレーキＦ１を回転阻止状態に切り替える。

図５は、変速段を前進一速段から後進段に切り替える際の係合機構の係合組合せを示す。変速段が前進一速段にある場合、図２（Ａ）に示したようにブレーキＢ１、Ｂ２が係合状態にある。ブレーキＦ１は一方向回転許容状態にある場合を想定する。

まず、図５の段階１に示すように、ブレーキＢ１、Ｂ２を解放状態に制御する。ブレーキＢ１、Ｂ２の解放が完了すると、次の段階２に移行する。

段階２では、クラッチＣ１、Ｃ３及びブレーキＢ３を係合する。リングギヤＲ２及び出力軸１３は回転自在であり、駆動輪は自由回転可能になる。よって車両が不測の挙動を示す事態を回避できる。

図３の速度線図から明らかなように、クラッチＣ３及びブレーキＢ３を係合することで、入力軸１０はケーシング１２に固定された状態となる。クラッチＣ１を係合することでキャリアＣｒ２が入力軸１０に連結された状態となる。

なお、本実施形態では、段階１の次に段階２を行う構成としたが、段階１と段階２とを同時に行ってもよい。具体的には、ブレーキＢ１、Ｂ２を解放状態にする制御を行いながら、クラッチＣ１、Ｃ３及びブレーキＢ３を係合する制御を行ってもよい。このようにすることで、変速段を後進段に切り替える際の応答性を向上することができる。

次に、所定の条件が成立すると、次の段階３に移行する。所定の条件は、キャリアＣｒ２の回転数が０であることが確認される条件である。基本的には、クラッチＣ１の係合完了と、入力回転数センサ１１１の検出結果＜所定値（例えば０とみなせる値）である。クラッチＣ１の係合完了は、例えば、Ｃ１油圧センサ１１４の検出結果が所定油圧を示す場合や、クラッチＣ１用の電磁弁ＬＳに対する制御量が規定値に達した場合等に係合が完了したと判定することができる。他の係合機構の係合完了についても、同様の判定手法を採用することができる。

段階３では、ブレーキＦ１を一方向回転許容状態から回転阻止状態に切り替える。ブレーキＦ１のケーシング１２側と、キャリアＣｒ２側との差回転が０であるため、異音や振動が発生することを回避できる。ブレーキＦ１の切り替えが完了すると、段階４に進む。段階４では、クラッチＣ１、ブレーキＢ３を解除し、ブレーキＢ２を係合する。以上により、後進段の組み合わせが成立する（図２（Ａ））。

段階２及び３の処理をＲＶＳ準備処理と呼び、段階４の処理をＲＶＳインギヤ処理と呼ぶ場合がある。制御上、段階１が完了した段階で変速段の制御状態としてＲＶＳ準備モードを設定し、ＲＶＳ準備モードが設定されるとＲＶＳ準備処理を行う。また、段階３が完了した段階で変速段の制御状態としてＲＶＳインギヤモードを設定し、ＲＶＳインギヤモードが設定されるとＲＶＳインギヤ処理を行う。このようなモード設定は例えば記憶部１０２にモード情報の記憶領域を設けて管理する。

図５の制御内容に関する処理部１０１が実行する処理例を図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照して説明する。

図６（Ａ）を参照する。Ｓ１１では、ブレーキＦ１を一方向回転許容状態から回転阻止状態へ切り替える条件が成立したか否かを判定する。本実施形態では、ブレーキＦ１が一方向回転許容状態の場合であって、ＳＰセンサ１１４により運転者がシフトレンジを他のレンジから後進レンジに切り替えたことが検出された場合、この条件が成立したと判定する。該当する場合はＳ１２へ進み、該当しない場合はＳ１４へ進む。

Ｓ１２では、図５の段階１で説明したように、係合状態の係合機構（例えばブレーキＢ１、Ｂ２）を解除する。Ｓ１３では制御モードとして、ＲＶＳ準備モードを設定する。その後、Ｓ１５へ進む。

Ｓ１４ではＲＶＳ準備モードを設定中か否かを判定する。該当する場合、Ｓ１５へ進み、該当しない場合はＳ１６へ進む。Ｓ１５ではＲＶＳ準備処理を行う。詳細は後述する。Ｓ１６では他の処理を行って一単位の処理を終了する。

図６（Ｂ）を参照する。同図はＳ１５のＲＶＳ準備処理を示すフローチャートである。Ｓ２１では自動制御装置１の駆動源のトルク制限を実行する。例えば、係合機構等の必要油圧が確保される範囲で内燃機関ＥＧの出力を減少させる。

Ｓ２２ではブレーキＦ１の、回転阻止状態への切り替えが完了したか否かを判定する。該当する場合はＳ２６へ進み、該当しない場合はＳ２３へ進む。

Ｓ２３では図５の段階２説明したように、クラッチＣ１、Ｃ３及びブレーキＢ３を係合する制御を開始する。クラッチＣ１、Ｃ３及びブレーキＢ３の係合は、これらの電磁弁ＬＳに対する制御量を段階的に増加させることにより行うことができ、Ｓ２３の工程が複数回繰り返されることにより、係合が完了することになる。

Ｓ２４では、図５の段階２で説明したように、クラッチＣ１の係合が完了し、かつ、入力軸１０の回転数＝０か否かを判定する。これらの条件を全て満たす場合はＳ２５へ進み、満たさない場合は一単位の処理を終了する。

Ｓ２５では、図５の段階３で説明したように、ブレーキＦ１の状態を回転阻止状態に切り替える。ブレーキＦ１のケーシング１２側と、キャリアＣｒ２側との差回転数が０の状態で切り替えられるため、異音や振動の発生を防止し、また、ブレーキＦ１の破損を回避できる。

Ｓ２６では、ＲＶＳ準備モードの設定を解除する。Ｓ２７ではＲＶＳインギヤモードを設定する。この設定により、別ルーチン（例えば図６（Ａ）のＳ１６）で、図５の段階４で説明したように、クラッチＣ１及びブレーキＢ３を解除し、ブレーキＢ２を係合する処理が行われる。以上により、処理が終了する。

＜機械式係合機構＞
ブレーキＦ１は、機械的な駆動伝達を行う構成である。この種の係合機構の場合、内部の係合部に対する負荷の作用状態によって、状態の切り替えが円滑に行えない場合がある。この点を以下に説明する。

図７は本実施形態におけるブレーキＦ１の構造例を示す部分斜視図である。図８（Ａ）は図７のＸ−Ｘ線断面図である。

ブレーキＦ１は、ケーシング１２に固定される固定プレートＴＷ１１と、キャリアＣｒ１及びＣｒ２に固定される回転プレートＴＷ１２（図７において不図示）と、切替プレートＴＷ２０とを備える。固定プレートＴＷ１１は、環状（ドーナツ状）に形成されている。また、回転プレートＴＷ１２も固定プレートＴＷ１１と同様に環状（ドーナツ状）に形成されており、固定プレートＴＷ１１と回転プレートＴＷ１２とは、同心に配置されている。

固定プレートＴＷ１１には、収納部ＴＷ１５、ＴＷ１６が形成されている。収納部ＴＷ１５には揺動部ＴＷ１３が揺動自在に設けられている。また、収納部ＴＷ１６には揺動部ＴＷ１４が揺動自在に設けられている。揺動部ＴＷ１３と揺動部ＴＷ１４とでは、揺動中心が互いに逆の端部に位置している。収納部ＴＷ１５には揺動部ＴＷ１３を一方向に不正するばね１７ａが設けられ、収納部ＴＷ１６には揺動部ＴＷ１４を一方向に付勢するばね１７ｂが設けられている。

回転プレートＴＷ１２には、揺動部ＴＷ１３と係合する凹部ＴＷ１８が形成され、また、揺動部ＴＷ１４と係合する凹部ＴＷ１９が形成されている。

切替プレートＴＷ２０は、固定プレートＴＷ１１と回転プレートＴＷ１２との間に配置されている。切換プレートＴＷ２０も環状（ドーナツ状）に形成されている。切換プレートＴＷ２０には、揺動部ＴＷ１３、ＴＷ１４に対応する位置に切欠孔ＴＷ２０ａ、ＴＷ２０ｂが設けられている。切換プレートＴＷ２０の外縁には、径方向外方に突出する突部ＴＷ２０ｃが設けられている。切換プレートＴＷ２０は固定プレートＴＷ１１に対して揺動自在とされており、突部ＴＷ２０ｃを電磁アクチュエータや油圧アクチュエータで付勢することで、固定プレートＴＷ１１に対して切換プレートＴＷ２０を揺動できる。

図８（Ａ）は回転阻止状態を示している。すなわち、揺動部ＴＷ１３が凹部ＴＷ１８と係合し、また、揺動部ＴＷ１４が凹部ＴＷ１９と係合している。このため、回転プレートＴＷ１２は、固定プレートＴＷ１１に対して相対回転不能である。

回転阻止状態から切替プレートＴＷ２０を揺動させることで、一方向回転許容状態に切り替えることができる。図８（Ｂ）はその一例を示している。同図の例では、切替プレートＴＷ２０の移動により、揺動部ＴＷ１３が切替プレートＴＷ２０の切欠孔ＴＷ２０ａの縁に押圧され、収納部ＴＷ１５に収納された状態を示す。これにより、揺動部ＴＷ１３と凹部ＴＷ１８との係合が解除される。この状態では、揺動部ＴＷ１４と凹部ＴＷ１９との係合は維持されており、したがって、回転プレートＴＷ１２は、固定プレートＴＷ１１に対して一方向にのみ回転可能である（一方向回転許容状態）。

こうして切替プレートＴＷ２０の位置に応じて、回転阻止状態と一方向回転許容状態とに切り替えることができる。

次に、ブレーキＦ１の状態の切り替えが円滑に行えない場合について説明する。本実施形態の場合、既に述べたとおり、一速段でブレーキＦ１が回転阻止状態の場合、エンジンブレーキが有効化される。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）を参照する。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は一速段でブレーキＦ１が回転阻止状態の場合を想定している。

図９（Ａ）は加速時を示しており、矢印Ｄ１方向に内燃機関ＥＧの駆動力が、キャリアＣｒ１及びＣｒ２に固定される回転プレートＴＷ１２に作用する。この負荷は揺動部ＴＷ１４で負担されており、揺動部ＴＷ１３では負担されていない。したがって、切替プレートＴＷ２０を揺動させて図８（Ｂ）の一方向回転許容状態に切り替えることが可能である。

図９（Ｂ）は減速時や、車両が坂道を惰性で降下している場合を示している。矢印Ｄ２方向に車輪からの駆動力が、キャリアＣｒ１及びＣｒ２に固定される回転プレートＴＷ１２に作用する。この負荷は揺動部ＴＷ１３で負担されており、揺動部ＴＷ１４では負担されていない。この状態で切替プレートＴＷ２０の揺動によって揺動部ＴＷ１３を図８（Ｂ）の状態に揺動させようとしても、揺動部ＴＷ１３の端部が凹部ＴＷ１８と噛み合っているので、切り替えが円滑に行えない場合が生じる。つまり、一速段選択時においては、ブレーキＦ１を回転阻止状態から一方向回転許容状態に切り替える際に、走行状態の制約を受けることになる。

その対策として、一速段選択時においては、ブレーキＦ１を常に一方向回転許容状態としておくことも考えられる。しかし、車庫入れの場合等には、前進レンジと後進レンジとが交互に繰り返し選択される場合がある。後進段を確立するためにはＲＶＳ準備処理によりブレーキＦ１を回転阻止状態とする必要があり、運転者がＲレンジを選択してから後進段が確立するまでにタイムラグが生じ、スムーズに発進できない場合がある。

本実施形態では、以下の切替制御により、ブレーキＦ１の切り替えが困難な走行状態に事前対応する。既に述べたとおり、車両が坂道を惰性で降下している場合に図９（Ｂ）で示したように切り替えが困難となる。そこで、本実施形態では、車両が降坂走行か否かを判定し、降坂走行の場合は、事前にブレーキＦ１を一方向回転許容状態とする。これにより、ブレーキＦ１の一方向回転許容状態への切り替えが困難な走行状態に事前対応することができる。

＜ブレーキＦ１のＯＷＣ切替制御＞
一速段の場合に、ブレーキＦ１をＴＷＣからＯＷＣに切り替える切替制御に関して処理部１０１が実行する処理例について図１０を参照して説明する。

Ｓ３１では、ブレーキＦ１がＴＷＣ（回転阻止状態）であるか否かを判定する。ブレーキＦ１がＴＷＣの場合はＳ３２へ進み、ＯＷＣ（一方向回転許容状態）の場合は一単位の処理を終了する。Ｓ３２では現在の変速段が一速段か否かを判定する。一速段の場合はＳ３３へ進み、一速段ではない場合は一単位の処理を終了する。

Ｓ３３では、車速が規定車速未満か否かを判定する。車速が規定車速未満の場合はＳ３４へ進み、規定車速以上の場合はＳ３６へ進む。車速が規定車速未満の場合、後進段へ切り替えられる可能性がある。そこで本実施形態では、切り替えの条件に、車速が規定車速以上であることを含めている。しかし、この車速の条件を含めない構成も採用可能である。規定車速は、例えば、８ｋｍ／ｈとすることができる。或いは、例えば、５ｋｍ／ｈとしてもよい。或いは、例えば、３ｋｍ／ｈとしてもよい。この車速の条件に加えて、アクセル開度の条件も加えてもよい。例えば、車速が規定車速以上で、かつ、アクセル開度が所定開度以上の場合にＳ３６へ進むようにしてもよい。アクセル開度はアクセル開度センサ１１０Ｂの検知結果から判定すればよい。

Ｓ３４では、変速制御の処理により、或いは、運転者の指示（例えばパドル操作、雪道走行モードの選択等）により２速段以上の前進段の選択が要求されているか否かを判定する。要求されている場合は、後進段へ切り替えられる可能性が低く、変速要求に対応すべくＳ３６へ進む。要求されていない場合は後進段へ切り替えられる可能性があり、ブレーキＦ１をＴＷＣのまま維持した方がよい場合があるためＳ３５へ進む。なお、このシフトアップの条件を含めない構成も採用可能である。

Ｓ３５では、車両が降坂走行か否かを判定する。降坂走行か否かの判定は、傾斜センサ１１０Ａの検知結果に基づき行うことができる。この他、例えば、アクセル開度センサ１１０Ｂの検知結果と車速センサ１１６の検知結果とに基づいて判定することもでき、具体的には、アクセル開度全閉で、加速状態にある場合は降坂走行と判定できる。Ｓ３５の判定で降坂走行と判定した場合はＳ３６へ進み、降坂走行でないと判定した場合は一単位の処理を終了し、ブレーキＦ１はＴＷＣが維持される。

Ｓ３６では、ブレーキＦ１に対して作用するＤ２方向の負荷が低いか否かを判定する。負荷の判定は、他のパラメータも採用可能であるが、本実施形態では、トルクコンバータＴＣのスリップ率を基準とし、トルクコンバータＴＣのスリップ率が規定値未満か否かを判定する。具体的には、上述したＥＴＲが１００％未満か否かを判定する。ＥＴＲが１００％未満の場合はＳ３７へ進み、１００％以上の場合は一単位の処理を終了する。

ＥＴＲが１００％未満の場合とは、入力回転数センサ１１１の検出回転数が入力軸回転数センサ１１２の検出回転数よりも大きい場合、つまり、内燃機関ＥＧから駆動力が入力されており、車両は加速状態にある。逆にＥＴＲが１００％未満でない場合とは、入力回転数センサ１１１の検出回転数が入力軸回転数センサ１１２の検出回転数以下の場合、つまり、車両は、定速中又は減速中或いは車両が坂道を惰性で降下している場合であり、キャリアＣｒ１、Ｃｒ２に対して（ブレーキＦ１に対して）Ｄ２方向の負荷が強くかかり易い状態である。

ＥＴＲが１００％未満の場合、キャリアＣｒ１、Ｃｒ２に対して（ブレーキＦ１に対して）Ｄ２方向の負荷が作用する状態ではないので、Ｓ３７でブレーキＦ１をＴＷＣからＯＷＣに切り替える。本実施形態では、このように負荷状況を参照することでより安全にブレーキＦ１の切り替えを行うことができるが、負荷状況を参照しない構成も採用可能である。

ＥＴＲが１００％以上の場合、キャリアＣｒ１、Ｃｒ２に対して（ブレーキＦ１に対して）Ｄ２方向の負荷が作用する状態であるので、ブレーキＦ１の切り替えは行わない。

ただし、車両が坂道を惰性で降下している場合について述べると、Ｓ３５〜Ｓ３７の処理で事前にブレーキＦ１がＯＷＣに切り替えられているので、ブレーキＦ１がＴＷＣで、かつ、車両が坂道を惰性で降下しているという走行状態に至る状況は実質的に回避される。こうして、ブレーキＦ１のＴＷＣからＯＷＣへの切り替えが困難な走行状態になる前にブレーキＦ１がＯＷＣへ切り替えられ、切り替えが困難な走行状態に事前対応することができる。

＜実施形態のまとめ＞
１．上記実施形態の制御装置(例えば100)は、
自動変速機(例えば1)の制御装置であって、
前記自動変速機は、
トルクコンバータ(例えばTC)を介して駆動源(例えばEG)から駆動力が入力される入力軸(例えば10)と、
出力部材(例えば11)と、
前記入力軸に入力された駆動力を前記出力部材に伝達する複数の遊星歯車機構(例えばP1-P4)と、
前記複数の遊星歯車機構における駆動力の伝達経路を切り替えて複数の変速段を確立可能な複数の係合機構(例えばC1-C3,B1-B3,F1)と、を含み、
前記複数の係合機構のうちの一つは、ブレーキとして機能する機械式係合機構(例えばF1)であり、
前記機械式係合機構は、
前記複数の遊星歯車機構が備える複数の回転要素のうちの所定の回転要素(例えばCr1,Cr2)の第一の方向(例えばD1)の回転のみ規制する第一の状態(例えばOWC)と、前記所定の回転要素の前記第一の方向及び前記第一の方向とは逆の第二の方向(例えばD2)の双方向の回転を規制する第二の状態(例えばTWC)と、に切り替え可能であり、
前記複数の変速段は、
前記機械式係合機構が前記第一の状態及び前記第二の状態のいずれでも確立可能な前進最低速段(例えば1st)と、
前記前進最低速段よりも変速比が高く、前記機械式係合機構が前記第二の状態では確立不能な前進段(例えば2nd-10th)と、
前記機械式係合機構が前記第二の状態で確立する後進段(例えばRVS)と、を含み、
前記制御装置は、
車両が降坂走行か否かを判定する降坂判定手段(例えばS35)と、
前記機械式係合機構の状態を切り替える切替制御手段(例えばS37)と、を備え、
前記切替制御手段は、
変速段が前記前進最低速段であって、かつ、前記機械式係合機構が前記第二の状態の場合、前記降坂判定手段が降坂走行と判定した場合に、前記機械式係合機構を前記第一の状態に切り替え可能である、
ことを特徴とする。

この構成によれば、降坂走行の場合に、前記機械式係合機構が前記第一の状態に切り替え可能であるので、車両が坂道を惰性で降下している等、前記第一の状態に切り替えることが困難な走行状態になる前に前記機械式係合機構が前記第一の状態に切り替えられ、該走行状態に事前対応できる。

２．上記実施形態の制御装置(例えば100)は、
車速を検出する検出手段(例えば116)を更に備え、
前記切替制御手段は、
変速段が前記前進最低速段であって、かつ、前記機械式係合機構が前記第二の状態の場合、
前記検出手段が検出した車速が規定車速以上の場合に前記機械式係合機構を前記第一の状態に切り替え可能であり、
前記検出手段が検出した車速が前記規定車速未満の場合に前記機械式係合機構を前記第二の状態に維持可能であり、
前記検出手段が検出した車速が前記規定車速未満の場合であっても、前記降坂判定手段が降坂走行と判定した場合に、前記機械式係合機構を前記第一の状態に切り替え可能である(例えばS33,S35)、
ことを特徴とする。

この構成によれば、後進段の選択可能性がある比較的低車速の場合には前記機械式係合機構を前記第二の状態に維持する一方、その場合であっても、降坂走行の場合には前記第一の状態に切り替えておくことで、その後、車両が坂道を惰性で降下して前記第一の状態に切り替える必要が生じる場合に事前対応しておくことができる。

３．上記実施形態の制御装置(例えば100)は、
車両が降坂走行か否かを検出する検出手段(例えば110A)を更に備え、
前記降坂判定手段は前記検出手段の検出結果に基づいて車両が降坂走行か否かを判定する、
ことを特徴とする。

この構成によれば、前記検出手段の検出結果を利用することで、比較的簡易且つ正確に車両が降坂走行か否かを判定できる。

４．上記実施形態の制御装置(例えば100)は、
前記切替制御手段は、
前記検出手段が検出した車速が前記規定車速未満の場合であっても、前記前進最低速段よりも変速比の高い変速段への変速が要求された場合に、前記機械式係合機構を前記第一の状態に切り替え可能である(例えばS33,S34)、
ことを特徴とする。

この構成によれば、後進段の選択可能性がある比較的低車速の場合には前記機械式係合機構を前記第二の状態に維持する一方、その場合であっても、より高速段への変速が要求された場合には、前記第一の状態に切り替えておくことで、変速要求に対応することができる。

５．上記実施形態の制御装置(例えば100)は、
変速段が前記前進最低速段であって、かつ、前記機械式係合機構が前記第二の状態の場合に、前記所定の回転要素に作用する前記第二の方向の負荷が低いか否かを判定する負荷判定手段(例えばS36)を更に備え、
前記切替制御手段は、
前記負荷判定手段が負荷が低いと判定したことを少なくとも条件として、前記機械式係合機構を前記第一の状態に切り替え可能である、
ことを特徴とする。

この構成によれば、より安全に前記機械式係合機構を前記第一の状態へ切り替えることができる。

Ｐ１〜Ｐ４ 遊星歯車機構
Ｃ１〜Ｃ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｆ１ 係合機構
１ 自動変速機
１００ 制御装置

Claims (5)

1. 自動変速機の制御装置であって、
   前記自動変速機は、
   トルクコンバータを介して駆動源から駆動力が入力される入力軸と、
   出力部材と、
   前記入力軸に入力された駆動力を前記出力部材に伝達する複数の遊星歯車機構と、
   前記複数の遊星歯車機構における駆動力の伝達経路を切り替えて複数の変速段を確立可能な複数の係合機構と、を含み、
   前記複数の係合機構のうちの一つは、ブレーキとして機能する機械式係合機構であり、
   前記機械式係合機構は、
   前記複数の遊星歯車機構が備える複数の回転要素のうちの所定の回転要素の第一の方向の回転のみ規制する第一の状態と、前記所定の回転要素の前記第一の方向及び前記第一の方向とは逆の第二の方向の双方向の回転を規制する第二の状態と、に切り替え可能であり、
   前記複数の変速段は、
   前記機械式係合機構が前記第一の状態及び前記第二の状態のいずれでも確立可能な前進最低速段と、
   前記前進最低速段よりも変速比が高く、前記機械式係合機構が前記第二の状態では確立不能な前進段と、
   前記機械式係合機構が前記第二の状態で確立する後進段と、を含み、
   前記制御装置は、
   車両が降坂走行か否かを判定する降坂判定手段と、
   前記機械式係合機構の状態を切り替える切替制御手段と、を備え、
   前記切替制御手段は、
   変速段が前記前進最低速段であって、かつ、前記機械式係合機構が前記第二の状態の場合、前記降坂判定手段が降坂走行と判定した場合に、前記機械式係合機構を前記第一の状態に切り替え可能である、
   ことを特徴とする制御装置。
2. 請求項１に記載の制御装置であって、
   車速を検出する検出手段を更に備え、
   前記切替制御手段は、
   変速段が前記前進最低速段であって、かつ、前記機械式係合機構が前記第二の状態の場合、
   前記検出手段が検出した車速が規定車速以上の場合に前記機械式係合機構を前記第一の状態に切り替え可能であり、
   前記検出手段が検出した車速が前記規定車速未満の場合に前記機械式係合機構を前記第二の状態に維持可能であり、
   前記検出手段が検出した車速が前記規定車速未満の場合であっても、前記降坂判定手段が降坂走行と判定した場合に、前記機械式係合機構を前記第一の状態に切り替え可能である、
   ことを特徴とする制御装置。
3. 請求項１に記載の制御装置であって、
   車両が降坂走行か否かを検出する検出手段を更に備え、
   前記降坂判定手段は前記検出手段の検出結果に基づいて車両が降坂走行か否かを判定する、
   ことを特徴とする制御装置。
4. 請求項２に記載の制御装置であって、
   前記切替制御手段は、
   前記検出手段が検出した車速が前記規定車速未満の場合であっても、前記前進最低速段よりも変速比の高い変速段への変速が要求された場合に、前記機械式係合機構を前記第一の状態に切り替え可能である、
   ことを特徴とする制御装置。
5. 請求項１に記載の制御装置であって、
   変速段が前記前進最低速段であって、かつ、前記機械式係合機構が前記第二の状態の場合に、前記所定の回転要素に作用する前記第二の方向の負荷が低いか否かを判定する負荷判定手段を更に備え、
   前記切替制御手段は、
   前記負荷判定手段が負荷が低いと判定したことを少なくとも条件として、前記機械式係合機構を前記第一の状態に切り替え可能である、
   ことを特徴とする制御装置。

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