JP2739121B2 - 自動変速機の変速制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、自動変速機の変速制御装置に係り、特に、
直列に連結された第１変速機部及び第２変速機部を備
え、例えば前記第１変速機部のローギヤシフト及び第２
変速機部のハイギヤシフトを同時に行なわせることによ
り、全体としてダウンシフトを達成するような変速を実
行することのある自動変速機の変速制御装置に関する。

【従来の技術】

近年の車両用自動変速機の急速な普及に伴ない、主に
燃費の向上を意図して車速及びスロツトル開度等に関係
して変速段を自動的に切換え得る第１変速機部に、変速
比が１以下となるいわゆるオーバードライブ装置を第２
変速機部として直列に付設したものが多く採用されてき
ている。 又、このような第２変速機部を第１変速機部の変速に
積極的に同調させ、比較的大きな変速ギヤ比の第１変速
機部と比較的小さな変速ギヤ比の第２変速機部とを同時
又は交互にシフトさせることにより、例えば第３図Ａ部
分に示されるような変速制御を行わせることによつて前
進６段の多段変速を達成するようにしたものも既に知ら
れている（例えば特開昭57−37140）。 このようにすることによつて、容易に多段変速が実現
でき、燃費の向上、動力性能の向上、摩擦係合装置の負
担低下等の多くの利点を得ることができる。 しかしながら、このような自動変速機にあつては、例
えば第３図の第３速段から第２速段へのダウンシフト、
第５速段から第４速段へのダウンシフトのように第１変
速機部と第２変速機部とを互いに逆方向にシフトするこ
とによつて新たな変速段を達成する場合が生じるが、こ
のとき、単に各シフトを個別に制御していたのでは、個
々のシフトのタイミングがずれ、変速シヨツクの増大が
避けられないだけでなく、ダウンシフト後にアツプシフ
トのみが残存したり、逆にアツプシフト後にダウンシフ
トのみが残存したりするというような奇妙な運転感覚と
なる場合がある。 このような問題に鑑み、出願人は先に、特開昭62−16
5050において、第２変速機部の実質的な変速が第１変速
機部の実質的な変速中に開始、完了するように構成する
と、良好な変速特性が得られることを開示した。なお、
ここで実質的な変速とは、回転メンバが変速に起因した
回転数変化を生ずる期間のことで、一般にイナーシヤ相
と呼ばれる。即ち、この出願により第２変速機部の変速
開始が第１変速機部のイナーシヤ相の開始より前であつ
てはならず、又、第２変速機部の変速完了が第１変速機
部のイナーシヤ相の完了の後であつてはならないことを
開示したものである。 ところで、第１変速機部によつてローギヤシフトを行
うと共に、第２変速機部によつてハイギヤシフトを行
い、全体としてダウンシフトを達成するような変速の場
合は、第１変速機部のイナーシヤ相の開始の後に第２変
速機部のイナーシヤ相を開始させるために、タイマが用
いられる。これは、一般に、ローギヤシフトは摩擦係合
装置を開放することによつて達成されるために、変速指
令を出してから実際に変速が開始するまで（イナーシヤ
相が開始するまで）のタイムラグが小さく、一方、ハイ
ギヤシフトは摩擦係合装置を係合させることによつて達
成するため、変速指令を出してからイナーシヤ相が開始
するまでのタイムラグが大きいためである。そのため、
従来は、まずタイムラグの大きいハイギヤシフトの指令
を出し、タイマによつてそれから暫く経過した後にロー
ギヤシフトの指令を出し、結果として実際にローギヤシ
フトのイナーシヤ相が開始された直後にハイギヤシフト
のイナーシヤ相が開始されるような構成をとらざるを得
なかつたものである。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、摩擦係合装置を係合あるいは開放させ
るときの油圧には不可避的にばらつきが存在する。しか
も、例えばこの油圧が高めにばらついたときには、ハイ
ギヤシフトについては早めに係合が達成されるにもかか
わらず、ローギヤシフトについてはいつまでも開放が実
行されないことになるため、この油圧のばらつきはそれ
が高目にばらついても低目にばらついても両変速のタイ
ミングが互いによりずれる方向に機能してしまうことに
なる。 又、エンジンによつて発生されるトルクも（たとえス
ロツトルが同一であつたとしても）ある範囲でばらつい
てしまうのは避けられない。例えば、吸気温が低くなつ
たときには、同一スロツトル開度であつてもエンジント
ルクは高くなり、その結果、特にハイギヤシフトの係合
が遅くなる傾向となる。 更には摩擦係合装置のピストンの開放から係合開始に
至るストロークの長短も、係合タイミングのばらつきと
して顕在化する。 従つて、このようなばらつきにより、タイマによつて
両者のタイミングを規定しようとするのには自ら限界が
あり、甚しいときには、前述したような奇妙な変速感覚
が発生したりするという不具合があつたものである。 このような従来の問題に鑑み、出願人は先に、タイマ
によつて両変速のタイミングを規定するのではなく、実
際の回転メンバの回転状態から直接規定するようにし、
ばらつきによつて変速シヨツクが著しく大きくなつた
り、あるいは著しく奇妙な変速感覚が発生したりするの
を防止するようにした技術を提案した（特願平１−1434
55:未公知）。 しかしながら、このように実際の回転メンバの回転状
態から第２変速機部のハイギヤシフトのイナーシヤ相を
検出してから第１変速機部のローギヤシフトの変速指令
を出すようにした場合、ときに第２変速機部のイナーシ
ヤ相がなかなか始まらず、従つて、これに連動して第１
変速機部におけるローギヤシフトもなかなか始まらない
ことがあるという問題が新たに生じることが判明した。 本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであ
つて、タイマによる規定とイナーシヤ相の検出による規
定とを併用し、通常は回転状態から良好なタイミングで
それぞれの変速を制御すると共に、たとえ第２変速機部
のイナーシヤ相の開始がかなり遅れるようなことがあつ
たときでも、タイマによつて強制的に第１変速機部のロ
ーギヤシフトを開始させ、変速がいつまでも終了しない
というような不具合が発生しないようにすることを目的
とする。

【課題を解決しようとする手段】 本発明は、第１図にその要旨を示すように、直列に連
結された第１変速機部及びこれよりギヤ比間隔の小さい
第２変速機部を備え、前記第１変速機部の摩擦係合装置
の解放によるシフト、及び第２変速機部の摩擦係合装置
の係合による第１変速機部と逆方向のシフトを同時に行
なわせることにより、全体として第１変速機部と同一方
向のシフトを達成する変速を実行することのある自動変
速機の変速制御装置において、前記第２変速機部の摩擦
係合装置の係合の開始を指示する手段と、該係合開始か
ら所定時間が経過したことを規定するタイマ手段と、前
記第２変速機部でのシフトのイナーシヤ相の開始を回転
メンバの回転状態から検出する手段と、該イナーシヤ相
の開始又は前記タイマ手段による所定時間の経過のいず
れかが検出されると同時に、前記第１変速機部の摩擦係
合装置の解放の開始を指示する手段と、を備えたことに
より、上記目的を達成したものである。

【作用】

本発明の作用をよりわかり易くするために、摩擦係合
装置の解放によつてローギヤシフトを達成し、係合によ
つてハイギヤシフトを達成する一般的な自動変速機を例
にとつて説明する。 本発明においては、第１変速機部によつてローギヤシ
フトを行うと共に、これよりギア比間隔の小さい第２変
速機部によつてハイギヤシフトを行い、全体としてダウ
ンシフトを達成するような変速の場合に、変速指令を出
してからのタイムラグを考慮して、まず係合によつて達
成される第２変速機部のハイギヤシフトの指令を出し、
このハイギヤシフトの指令によつて実際にハイギヤシフ
トの変速が開始したこと（イナーシヤ相に入つたこと）
を回転メンバの回転状態から直接検出する。次いで、こ
の検出と同時に第１変速機部のローギヤシフト指令を出
すことをその基本としている。 ところで、ブレーキB₀は例えば第３速段から第２速段
へのダウントクトのときにも、又、第１速段から第２速
段へのアツプシフトのときもに係合（第２変速機部のハ
イギヤシフト）されるが、第７図に示されるように、前
者の場合は後者の場合のに比べその変速点がかなり低く
なることがある。一般に変速点がこれだけ低くなると、
トルクコンバータでのトルク増幅分の影響が大きくな
り、自動変速機への入力トルクはかなり高くなる。その
結果、同じ油圧で両変速を実行した場合、第３速段から
第２速段へのダウンシフト時における第２変速機部のロ
ーギヤシフトの方が遅くなる傾向となる（従来は、第２
変速機部がローギヤシフトされるのは、第１変速機部が
第３速状態のときだけだつたので、このような不具合は
なかつた。）。 本発明では、第２変速機部のハイギヤシフト指令から
所定時間が経過したか否かをモニタし、所定時間が経過
しても、なお第２変速機部のハイギヤシフトのイナーシ
ヤ相が開始したと検出されないときは、この時点で第１
変速機部のローギヤシフトの指令を出すようにしてい
る。 第１変速機部のローギヤシフトが実行されると、それ
に伴つて第２変速機部のハイギヤシフトの進行はより速
まるため、第１変速機部のローギヤシフトの後、更にい
つまでも第２変速機部の変速の進行が継続するというこ
とはない。 この結果、各種ばらつきの如何に拘らずハイギヤシフ
トのイナーシヤ相の開始とローギヤシフトのイナーシヤ
相の開始とが著しくずれてしまうのを防止することがで
き、大きな変速シヨツクや奇妙な変速感覚が発生するの
を防止することができるようになると共に、変速時間が
大きく伸びたりすることがあるという不具合を防止でき
るようになる。 なお、本発明によれば、通常の場合は、ハイギヤシフ
トのイナーシヤ相の開始を検出してからローギヤシフト
の指令を出すため、厳密には自動変速機が全体としてダ
ウンシフトを達成しなければならないにもかかわらず僅
かにアツプシフトの方が必ず先行することになる。しか
しながら、ローギヤシフトは、変速指令を出してからの
タイムラグがほとんどないため、それが顕在化するのは
極めて僅かなものである。 本発明は、この僅かなアツプシフトの先行はこれを許
容するものの、たとえ各種ばらつきが大きく存在しても
両者の開始タイミングがそれ以上に大きくずれることは
決してないことに益を見出したものである。しかもタイ
マを用いて第２変速機部のイナーシヤ相の開始タイミン
グの決定の補完をしているため、変速時間の増大も防止
できる。 なお、本発明の技術理想は、趣旨より、第１変速機部
が「解放によつて」シフトされると共に、ギア間隔の小
さい第２変速機部が「係合によつて」第１変速機部と反
対方向にシフトされ、全体として第１変速機部と同一方
向のシフトが達成される場合に適用され得るのは自明で
ある。

【実施例】

以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。 第２図にこの実施例が適用される車両用自動変速機の
全体概要を示す。 この自動変速機は、そのトランスミツシヨン部として
トルクコンバータ20と、第２変速機部40と、前進３段、
後進１段の第１変速機部60とを備える。 前記トルクコンバータ20は、ポンプ21、タービン22、
ステータ23、及びロツクアツプクラツチ24を備える。ポ
ンプ21は、エンジン１のクランク軸10と連結され、ター
ビン22は第２変速機部40における遊星歯車装置のキヤリ
ア41に連結されている。 前記第２変速機部40においては、このキヤリア41によ
つて回転可能に支持されたプラネタリピニオン42がサン
ギヤ43及びリングギヤ44と歯合している。又、サンギヤ
43とキヤリア41との間には、クラツチC₀及び一方向クラ
ツチF₀が設けられており、サンギヤ43とハウジングHuと
の間には、ブレーキB₀が設けられている。 前記第１変速機部60には、遊星歯車装置としてフロン
ト側及びリヤ側の２列が備えられている。この遊星歯車
装置は、それぞれ共通のサンギヤ61、リングギヤ62、6
3、プラネタリピニオン64、65、及びキヤリア66、67か
らなる。 第２変速機部40のリングギヤ44は、クラツチC₁を介し
て前記リングギヤ62に連結されている。又、前記リング
ギヤ44とサンギヤ61との間には、クラツチC₂が設けられ
ている。更に、前記キヤリア66は、前記リングギヤ63と
連結されており、これらキヤリア66及びリングギヤ63は
出力軸70と連結されている。一方、前記キヤリア67とハ
ウジングHuとの間にはブレーキB₃及び一方向クラツチF₂
が設けられており、更に、サンギヤ61とハウジングHuと
の間には、一方向クラツチF₁を介してブレーキB₂が設け
られ、又、サンギヤ61とハウジングHuとの間には、ブレ
ーキB₁が設けられている。 この自動変速機は、上述のごときトランスミツシヨン
部を備え、エンジン１の負荷状態を反映しているスロツ
トル開度θを検出するスロツトルセンサ100、及び車速N
₀を検出する車速センサ102等の信号を入力された中央処
理装置（ECU）104によつて、予め設定された変速パター
ンに従つて油圧制御回路100内の電磁ソレノイドバルブS
₁〜S₃、及びS_Lが駆動・制御され、第３図Ｂ部分に示さ
れるような、各クラツチ、ブレーキ等の継合の組合せが
行われて変速制御がなされる。 又、第３図において○印は係合状態を示し、又、×印
はエンジンブレーキ使用時にのみ係合状態となることを
示している。 図から明らかなように、このタイプの自動変速機にあ
つては、第３速段から第２速段へのダウンシフト、ある
いは第５速段から第４速段へのダウンシフトが本発明を
適用し得る変速に相当している。 前記電磁ソレノイドバルブS₁,S₂は、第４図に示され
るように、第１変速機部60の第１、第２シフトバルブの
制御を行い、前記電磁ソレノイドバルブS₃は、第２変速
機部40の高速側及び低速側を切換える第３シフトバルブ
の制御を行い、又、前記電磁ソレノイドバルブS_Lはトル
クコンバータ20のロツクアツプクラツチ24の制御をそれ
ぞれ行うようになつている。 なお、油圧制御装置の各機器の具体的な構成及び作用
については、従来と特に変わるところはない。 第２図において符号110はシフトポジションセンサ
で、運転者によつて操作されるＮ、Ｄ、Ｒ等の位置を検
出するもの、112はパターンセレクトスイツチで、Ｅ
（経済走行）、Ｐ（パワー走行）等を選択するものであ
り、又、114はエンジンの冷却水温度を検出する水温セ
ンサを示し、116はフツトブレーキ、118はサイドブレー
キの作動を検出するブレーキスイツチをそれぞれ示して
いる。 ここにおいて、この実施例では、前記中央処理装置10
4にこれらの入力信号の他に、クラツチC₂の回転速度を
検出するための回転数センサ120の信号Nc₂、クラツチC₀
の回転速度を検出するための回転センサ122の信号Nc₀が
併せて入力されている。 次に、第５図の流れ図を用いて、この実施例の作用を
説明する。この流れ図は第３速段から第２速段への変速
に本発明を適用している。 まず、ステツプ901においてフラグＦの値が判定され
る。このフラグＦは当該流れ図をコントロールするため
のもので、当初は零に設定されているため、ステツプ90
2に進む。 ステツプ902においては、スロツトル開度θ及び自動
変速機の出力軸回転速度N₀から変速判断の有無（変速の
必要性）を判定する。変速判断がなければそのままリセ
ツトされる。 変速判断があつた場合には、ステツプ903に進んで、
当該変速の種類が第３速段から第２速段へのダウンシフ
トであるか否かをチエツクする。 この変速でなかつた場合には、ステツプ906に進んで
通常の変速処理がなされる。もし第３速段から第２速段
へのダウンシフトであると判定された場合には、ステツ
プ904に進み、第３図の係合線図に従つてブレーキB₀の
油圧供給指令（係合指令）及びクラツチC₀ドレンの指令
を行う。即ち、第２変速機部のハイギヤシフト指令を発
生する。 その後、ステツプ905でこの第２変速機部のハイギヤ
シフトのイナーシヤ相が開始したか否かをチエツクす
る。このイナーシヤ相の開始の具体的チエツク方法とし
ては、例えばクラツチC₀（第２変速機部のサンギヤ）の
回転速度Nc₀、クラツチC₂の回転速度Nc₂の回転速度N
c₂、及び出力軸回転速度を検出し、（１）式によつてNc
₁（クラツチC₁の回転速度）を求め、（２）の成否を判
定する方法が採用できる。なお（２）式においてΔＮは
主にセンサ系の誤差の影響を排除するために設けられた
定数ρは、第１変速機部のサンギヤとリングギヤの比で
ある。 Nc₁＝N₀＋（N₀＋Nc₂）ρ …（１） Nc₀＜Nc₁−ΔＮ ………（２） イナーシヤ相が開始していなければ、ステツプ907に
進んで変速指令（ステツプ904）から一定時間が経過し
たか否かが判断される。一定時間が経過していなかつた
ときは、即ち、イナーシヤ相も開始しておらず、且つ変
速指令から一定時間も経過していないと判断されたとき
は、ステツプ908に進んでフラグＦを１に設定した後リ
セツトされ、次のフローでステツプ901を介してステツ
プ905以下の判断が繰返される。 イナーシヤ相が開始したと判断された場合には、直ち
にステツプ909に進んで、ブレーキB₂のドレン指令（解
放指令）、即ち第１変速機部のローギヤシフト指令が出
される。 又、イナーシヤ相が開始していなくても変速指令から
一定時間経過したと判断されたときは、ステツプ909に
進んで第１変速機部のローギヤシフト指令が出されるよ
うになつている。 ステツプ909でブレーキB₂のドレン指令を出した後
は、ステツプ908でフラグＦが再び零に設定し直され、
当該制御を終了する。 この結果、まず第２変速機部のハイギヤシフト指令が
出され、第２変速機部がイナーシヤ相に入つたと同時に
第１変速機部のローギヤシフト指令が出されるため、第
１変速機部及び第２変速機部のイナーシヤ相の開始は、
各種ばらつき等の如何にかかわらずそれほど大きな誤差
とはならない。 又、イナーシヤ相がなかなか始まらない場合であつて
も変速指令から一定時間が経過すると第１変速機部のロ
ーギヤシフト指令が出されるため、応答性が損なわれる
こともない。 次に、第６図を用いて、本実施例の効果をより具体的
に説明する。 ここでは、本発明が最も効果ある例として、第６速段
で走行中に第５速段→第２速段の変速判断が連続してあ
つたときを取り上げる。 応答性が問題となるのは、第６速段又は第５速段の状
態からアクセルを早く踏み込んだ場合である。第７図に
変速マツプの例を示すように、アクセルを強く踏み込ん
だ場合にこのような変速判断が行われる可能性（頻度）
は大きい。 第６図の説明に戻る。まずａ点でアクセル踏み込みに
よる第６速段から第５速段への変速判断が行われる。ソ
レノイドを駆動してブレーキB₀のドレン及びクラツチC₀
の供給指令を行う。ｂ点からブレーキB₀の解放に伴つて
該ブレーキB₀の滑りが始まる。ｃ点で第５速段から第２
速段への変速が判断される。ここで、ブレーキB₀の供
給、クラツチC₀のドレン、及びクラツチC₂のドレン指令
を行う。ブレーキB₀の油圧P_B0は、この時点では完全に
ドレンしきつていないため、比較的高圧状態にある（P
_B0′）。又、クラツチC₂の油圧Pc₂がドレンし、その滑
りがｄ点から開始する。この滑りは、ブレーキB₀の回転
数を下げる効果があるため、該ブレーキB₀の係合（第２
変速機部のハイギヤシフト）を助長するように機能す
る。 このようにして第２変速機部の係合が進行しｅ点で該
第２変速機部の変速が終了する。 従来技術では、一定時間T_DEL（ｇ点）にブレーキB₂の
ドレン指令が出される。従つて、ｆ点で第１変速機部に
おける第３速から第２速へのローギヤシフトが終ると、
図の破線のように出力軸トルクのオーバーシユートが発
生し、その後ａ地点から第１変速機部の第２速→第１速
のローギヤシフトが始まることになり、ｊ点で変速が完
了することになる。 これに対し、本発明では、第２変速機部のイナーシヤ
相開始とタイマとのいずれか早い方でブレーキB₂のドレ
ン指令をかけるため、ｃ′点で直ちにブレーキB₂のドレ
ン指令を発生することができる。それは、この時点でNc
₀＜Nc₁−ΔＮが成立するためイナーシヤ相が開始された
と判断するためである。 従つて、全体の変速終了はｉ点となり、タイマ制御に
比べＴ分だけ応答性の向上効果が得られる。 又、一方、ブレーキB₂のドレン指令のタイミングを第
２変速機部のイナーシヤ相の開始のみによつて規定した
場合には、次のような不具合がある。第７図の変速マツ
プから明らかなように、同じブレーキB₀を係合させる場
合でも、第１速段から第２速段へのアツプシフト点に比
べ、第３速段から第２速段（第６速段→第２速段）への
ダウンシフト点はかなり低目の変速点となり得ることが
わかる。一般に変速点が極端に低い場合は、トルクコン
バータのトルク増幅の影響が大きく自動変速に入つてく
る入力トルクが大きくなるため、同じ油圧の場合変速時
間は長くなる傾向となる。 従来は第２変速機部のローギヤシフトは、第１変速機
部が第３速の状態のときにのみ実行されたので、後者の
側の油圧のみを考慮すればよかつたのであるが、本発明
のように同じ第２変速機部のローギヤシフトを、第１変
速機部が第２本速から第１速に変速されるときにも実行
させなければならなくなると、このような不具合を発生
してしまうこととなつたものである。 そのため、第３速段から第２速段へのダウンシフト時
に確実且つ早朝にイナーシヤ相を開始させるためには、
ブレーキB₀の係合時の油圧レベル自体を増大させるか、
あるいは第１速段から第２速段への変速時と第３速段か
ら第２速段への変速時のブレーキB₀の油圧レベルを変更
する必要があり（ただ単にブレーキB₀の作動時の油圧を
あげると第１速段から第２速段への変速のシヨツクが大
となるため）、油圧回路の変更が必須となつてくる。 本発明では、これをイナーシヤ相の開始とタイマとの
併用で第１変速機部のブレーキB₂のドレンタイミングを
確定するようにしているため、油圧回路の変更なしに各
運転条件下で応答のよい良好な特性を得ることができ
る。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、各種ばらつきの
如何に拘らず第１変速機部と第２変速機部の変速タイミ
ングを併せることができ、且つ変速が完全に終了するま
での時間が延びてしまうのを防止することができるよう
になるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の要旨を示すブロツク図、 第２図は、本発明が適用された車両用自動変速機の全体
スケルトン図、 第３図は、上記自動変速機における各摩擦係合装置の作
動状態を示す線図、 第４図は、同じく入出力関係を示す線図、 第５図は、同じく制御フローを示す流れ図、 第６図は、上記実施例装置の効果が最もよく顕われると
きの変速過渡特性線図、 第７図は、変速マツプの例を示す線図である。 B₀……第２変速機部のブレーキ、 B₂……第１変速機部のブレーキ、 40……第２変速機部、 60……第１変速機部、 120……C₀ドラム回転速度センサ、 122……C₂ドラム回転速度センサ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直列に連結された第１変速機部及びこれよ
   りギヤ比間隔の小さい第２変速機部を備え、前記第１変
   速機部の摩擦係合装置の解放によるシフト、及び第２変
   速機部の摩擦係合装置の係合による第１変速機部と逆方
   向のシフトを同時に行なわせることにより、全体として
   第１変速機部と同一方向のシフトを達成する変速を実行
   することのある自動変速機の変速制御装置において、 前記第２変速機部の摩擦係合装置の係合の開始を指示す
   る手段と、 該係合開始から所定時間が経過したことを規定するタイ
   マ手段と、 前記第２変速機部でのシフトのイナーシヤ相の開始を回
   転メンバの回転状態から検出する手段と、 該イナーシヤ相の開始又は前記タイマ手段による所定時
   間の経過のいずれかが検出されると同時に、前記第１変
   速機部の摩擦係合装置の解放の開始を指示する手段と、 を備えたことを特徴とする自動変速機の変速制御装置。