JP2006037987A - 自動変速機の制御装置、自動変速の作動装置、および自動変速機の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
シフトレンジ操作時のギア切替えをスムーズに行なえる自動変速機の制御装置、自動変速の作動装置、および自動変速機の制御方法を提供することにある。
【解決手段】
パワートレイン制御ユニット１００は、シフトレンジが非走行レンジから後退レンジを含む走行レンジへ切り替わった状態を検知すると、入力軸の回転数が所定回転数よりも低い場合は、入力クラッチ２を制御することによって、入力軸の回転数を所定の回転数に制御したのちに、噛合い伝達手段を非噛合い位置から噛合い位置まで移動するように制御する。入力軸の回転数が所定の回転数よりも高い場合は、アシストクラッチ２０３を制御することによって、入力軸の回転数を所定の回転数に制御したのちに、噛合い伝達手段を非噛合い位置から噛合い位置まで移動するように制御する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、自動変速機の制御装置、自動変速の作動装置、および自動変速機の制御方法に係り、特に、ギア切替時に用いるに好適な自動変速機の制御装置、自動変速の作動装置、および自動変速機の制御方法に関する。

手動変速機の自動車はトルクコンバータを用いた変速機を搭載する自動車に比べ燃費がすぐれているが、発進時のクラッチとアクセルの連携操作が難しいものとなっている。この発進時のクラッチとアクセルの連携操作がうまくいかないと、クラッチ締結時に大きなショックが発生したり、クラッチ圧が足りなければエンジン回転数が急激に上昇する、所謂吹き上がり現象が生じる。また、エンジン回転数が十分でない内にクラッチを急に締結しようとしたり、坂道で発進するときなどでエンジンが停止してしまう、所謂エンストを起こすことがある。

これらを解決すべく、手動変速機の機構を用いてクラッチとギアチェンジを自動化したシステム、自動化マニュアルトランスミッション（以下自動ＭＴ）が開発されている。しかし、従来の自動ＭＴにおける変速時の制御では、クラッチの開放・締結操作により駆動トルクの中断が発生し、乗員に違和感を与えることがある。

そこで、例えば、特許２７０３１６９号公報に記載のように、自動ＭＴに伝達トルク可変手段である摩擦式クラッチのアシストクラッチを設け、変速を行う際に、アシストクラッチを制御することで、変速中もアシストクラッチによって駆動トルクを伝達し、駆動トルク中断を回避してスムーズな変速を実現しようとするものが知られている。

特許２７０３１６９号公報

しかしながら、特許２７０３１６９号公報に記載のように伝達トルク可変手段を設けたものでは、シフトレンジ操作時のギア切替えにおいては、ギアの先端同士が当接した状態で停止している場合に係合が困難であるし、シフトレンジ操作時の直前の状況によって入力軸がまだ十分回転しているような場合にギア切替えを行なおうとすると、シンクロナイザ機構へ負担もかかるしギア鳴きの発生する可能性もある。

本発明の目的は、シフトレンジ操作時のギア切替えをスムーズに行なえる自動変速機の制御装置、自動変速の作動装置、および自動変速機の制御方法を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、歯車式変速機の入力軸と出力軸の間に複数のトルク伝達機構を有する自動変速機に用いられる自動変速機の制御装置であって、シフトレンジが非走行レンジから後退レンジを含む走行レンジへ切り替わった状態を検知すると、前記入力軸の回転数が所定回転数よりも低い場合は、前記トルク伝達機構を制御することによって、前記入力軸の回転数を所定の回転数に制御したのちに、噛合い伝達手段を非噛合い位置から噛合い位置まで移動するように制御する制御手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、シフトレンジ操作時のギア切替えをスムーズに行なえるものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記複数のトルク伝達機構の内、少なくとも１つの変速段の前記トルク伝達機構が伝達トルク可変手段であり、一方の変速段から他方の変速段へ変速するときに前記伝達トルク可変手段を制御するようにしており、前記制御手段は、シフトレンジが非走行レンジから後退レンジを含む走行レンジへ切り替わった状態を検知すると、前記入力軸の回転数が所定の回転数よりも高い場合は、前記伝達トルク可変手段を制御することによって、前記入力軸の回転数を所定の回転数に制御したのちに、前記噛合い伝達手段を非噛合い位置から噛合い位置まで移動するように制御するようにしたものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記入力軸の回転数を所定の回転数に制御する際、十分低い回転数に制御するようにしたものである。

（４）また、上記目的を達成するために、本発明は、歯車式変速機の入力軸と出力軸の間に複数のトルク伝達機構を駆動する作動機構と、この作動機構を制御する制御手段と有する自動変速機の作動装置であって、前記制御手段は、シフトレンジが非走行レンジから後退レンジを含む走行レンジへ切り替わった状態を検知すると、前記入力軸の回転数が所定回転数よりも低い場合は、前記トルク伝達機構を制御することによって、前記入力軸の回転数を所定の回転数に制御したのちに、噛合い伝達手段を非噛合い位置から噛合い位置まで移動するように制御するようにしたものである。
かかる構成により、シフトレンジ操作時のギア切替えをスムーズに行なえるものとなる。

（５）さらに、上記目的を達成するために、本発明は、歯車式変速機の入力軸と出力軸の間に複数のトルク伝達機構を有する自動変速機を制御する自動変速機の制御方法であって、シフトレンジが非走行レンジから後退レンジを含む走行レンジへ切り替わった状態を検知すると、前記入力軸の回転数が所定回転数よりも低い場合は、前記トルク伝達機構を制御することによって、前記入力軸の回転数を所定の回転数に制御したのちに、噛合い伝達手段を非噛合い位置から噛合い位置まで移動するように制御するようにしたものである。
かかる方法により、シフトレンジ操作時のギア切替えをスムーズに行なえるものとなる。

本発明によれば、伝達トルク可変手段を備えた自動変速機において、シフトレンジ操作時のギア切替えをスムーズに行なえるものとなる。

以下、図１〜図９を用いて、本発明の一実施形態による自動変速機の制御装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置を用いる自動車の構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による自動変速機の制御装置を用いる自動車のシステム構成を示すスケルトン図である。

駆動力源であるエンジン１には、エンジン１の回転数を計測するエンジン回転数センサ（図示せず），エンジントルクを調節する電子制御スロットル（図示せず），吸入空気量に見合う燃料量を噴射するための燃料噴射装置（図示せず）などが設けられている。エンジン制御ユニット１０１により、吸入空気量，燃料量，点火時期等を操作することで、エンジン１のトルクを高精度に制御することができる。燃料噴射装置には、燃料が吸気ポートに噴射される吸気ポート噴射方式あるいはシリンダ内に直接噴射される筒内噴射方式があるが、エンジンに要求される運転域（エンジントルク、エンジン回転数で決定される領域）を比較して燃費が低減でき、かつ排気性能が良い方式のエンジンを用いるのが有利である。駆動力源としては、ガソリンエンジンのみならず、ディーゼルエンジン、天然ガスエンジンや、電動機などでもよいものである。

入力軸クラッチ（発進クラッチ）２は、入力軸クラッチ入力ディスク２ａと、入力軸クラッチ出力ディスク２ｂとから構成されている。エンジン１には、入力軸クラッチ入力ディスク２ａが連結されており、入力軸クラッチ入力ディスク２ａと入力軸クラッチ出力ディスク２ｂを係合・開放することで、エンジン１のトルクを変速機入力軸１０に伝達・遮断することが可能である。入力軸クラッチ２には、一般に乾式単板方式が用いられるが、湿式多板クラッチや電磁クラッチなどすべての摩擦伝達手段を用いることも可能である。入力軸クラッチ入力ディスク２ａと入力軸クラッチ出力ディスク２ｂ間の押付け力（入力軸クラッチトルク）の制御には、油圧によって駆動するアクチュエータ２２が用いられており、この押付け力（入力軸クラッチトルク）を調節することで、エンジン１の出力を入力軸１０へ伝達・遮断を行うことができる。

入力軸１０には、第１ドライブギア４，第２ドライブギア５，第３ドライブギア６，第４ドライブギア７，第５ドライブギア８，後進ドライブギア（図示せず），および第７ドライブギア２０１が設けられている。第１ドライブギア４，第２ドライブギア５は変速機入力軸１０に固定されており、第３ドライブギア６，第４ドライブギア７，第５ドライブギア８，後進ドライブギア，第７ドライブギア２０１は、変速機入力軸１０に対して回転自在に設けられている。また、入力軸回転数検出手段として、変速機入力軸１０の回転数を検出するためのセンサ２９が設けられている。

一方、変速機出力軸１８には、第１ドリブンギア１２，第２ドリブンギア１３，第３ドリブンギア１４，第４ドリブンギア１５，第５ドリブンギア１６，後進ドリブンギア（図示せず）が設けられている。第１ドリブンギア１２，第２ドリブンギア１３は変速機出力軸１８に対して回転自在に設けられており、第３ドリブンギア１４，第４ドリブンギア１５，第５ドリブンギア１６，後進ドリブンギア（図示せず），第７ドリブンギア２０２は変速機出力軸１８に固定されている。また、出力軸回転数検出手段として、変速機出力軸１８の回転数を検出するためのセンサ３０が設けられている。

第１ドリブンギア１２は、第１ドライブギア４と噛合しており、第２ドリブンギア１３は、第２ドライブギア５と噛合している。また、第３ドリブンギア１４は、第３ドライブギア６と噛合しており、第４ドリブンギア１５は、第４ドライブギア７と噛合している。さらに、第５ドリブンギア１６は、第５ドライブギア８と噛合しており、後進ドリブンギア（図示せず）は、逆転ギア（図示せず）を介して後進ドライブギア（図示せず）と噛合しており、第７ドリブンギア２０２は、第７ドライブギア２０１と噛合している。

第１ドリブンギア１２と第２ドリブンギア１３の間には、第１ドリブンギア１２を変速機出力軸１８に係合させたり、第２ドリブンギア１３を変速機出力軸１８に係合させる、噛合い伝達手段である第１噛合いクラッチ１９が設けられている。したがって、第１ドライブギア４または第２ドライブギア５から第１ドリブンギア１２または第２ドリブンギア１３に伝達された回転トルクは、第１噛合いクラッチ１９に伝達され、第１噛合いクラッチ１９を介して変速機出力軸１８に伝達されることになる。

また、第３ドライブギア６と第４ドライブギア７の間には、第３ドライブギア６を変速機入力軸１０に係合させたり、第４ドライブギア７を変速機入力軸１０に係合させる、噛合い伝達手段である第２噛合いクラッチ２０が設けられている。したがって、第３ドライブギア６または第４ドライブギア７に伝達された回転トルクは、第２噛合いクラッチ２０を介して第３ドリブンギア１４または第４ドリブンギア１５に伝達され、変速機出力軸１８に伝達されることになる。

また、第５ドライブギア８と後進ドライブギア（図示せず）の間には、第５ドライブギア８を変速機入力軸１０に係合させたり、後進ドライブギアを、変速機入力軸１０に係合させる、噛合い伝達手段である第３噛合いクラッチ２１が設けられている。したがって、第５ドライブギア８または後進ドライブギアに伝達された回転トルクは、第３噛合いクラッチ２１を介して第５ドリブンギア１６または後進ドリブンギアに伝達され、変速機出力軸１８に伝達されることになる。ここで、噛合いクラッチには、摩擦力によって回転数をスムーズに合わせるシンクロナイザ機構を付加することが望ましいものである。

このように、変速機入力軸１０の回転トルクを、第１噛合いクラッチ１９または第２噛合いクラッチ２０または第３噛合いクラッチ２１に伝達するためには、第１噛合いクラッチ１９または第２噛合いクラッチ２０または第３噛合いクラッチ２１のうちいずれか一つを変速機入力軸１０の軸方向もしくは変速機出力軸１８の軸方向に移動させ、第１ドリブンギア１２，第２ドリブンギア１３，第３ドライブギア６，第４ドライブギア７，第５ドライブギア８または後進ドライブギアのいずれか一つと係合する必要があり、第１ドリブンギア１２，第２ドリブンギア１３，第３ドライブギア６，第４ドライブギア７，第５ドライブギア８または後進ドライブギアのいずれか一つと変速機入力軸１０もしくは変速機出力軸１８とを係合するには、第１噛合いクラッチ１９または第２噛合いクラッチ２０または第３噛合いクラッチ２１のいずれか一つを移動する訳である。第１噛合いクラッチ１９または第２噛合いクラッチ２０または第３噛合いクラッチ２１のいずれか一つを移動するには、シフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４，セレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６によって、シフト／セレクト機構２７を動作させることによって行う。第１噛合いクラッチ１９または第２噛合いクラッチ２０または第３噛合いクラッチ２１のいずれか一つを第１ドリブンギア１２，第２ドリブンギア１３，第３ドライブギア６，第４ドライブギア７，第５ドライブギア８または、後進ドライブギアのいずれか一つに締結させることで、変速機入力軸１０の回転トルクを、第１噛合いクラッチ１９または第２噛合いクラッチ２０または第３噛合いクラッチ２１のいずれか一つを介して駆動輪出力軸１８へと伝達することができる。

シフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４、およびセレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６は、電磁弁を用いて構成するか、または電動機等によって構成してもよいものである。また、シフト／セレクト機構２７は、シフターレール，シフターフォークなどによって構成するか、またはドラム式としてもよいものであるまた、シフト／セレクト機構２７には、走行時のギア抜け防止のためにギア位置を保持する位置保持機構（図示せず）が設けられている。シフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４，セレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６の動作と、第１噛合いクラッチ１９，第２噛合いクラッチ２０，、第３噛合いクラッチ２１の動作関係については、図４を用いて後述する。

また、入力軸１０には、伝達トルク可変手段の一方式であるアシストクラッチ２０３が備えられている。アシストクラッチ２０３は、アシストクラッチ入力ディスク２０３ａと、アシストクラッチ出力ディスク２０３ｂとから構成される。第７ドライブギア２０１と、アシストクラッチ入力ディスク２０３ａが連結され、変速機入力軸１０とアシストクラッチ出力ディスク２０３ｂが連結され、アシストクラッチ入力ディスク２０３ａとアシストクラッチ出力ディスク２０３ｂを係合することで、第７ドリブンギア２０２のトルクを変速機出力軸１８に伝達することが可能である。

アシストクラッチ入力ディスク２０３ａとアシストクラッチ出力ディスク２０３ｂ間の押付け力（アシストクラッチトルク）の制御には、油圧によって駆動するアクチュエータ２０５が用いられており、この押付け力（アシストクラッチトルク）を調節することで、エンジン１の出力を伝達することができるようになっている。

伝達トルク可変手段は、摩擦伝達手段を用いて構成するか、または電動発電機などによって構成してもよいものである。ここで、摩擦伝達手段は、摩擦面の押し付け力によって摩擦力を発生させてトルクを伝達する手段であり、代表的なものとして、摩擦クラッチがある。摩擦クラッチには、乾式単板クラッチ，乾式多板クラッチ，湿式多板クラッチ，電磁クラッチ等がある。本実施例では、アシストクラッチ２０３には、摩擦伝達手段である湿式多板クラッチを用いているが、他の全ての伝達トルク可変手段を用いることが可能である。

このように、第１ドライブギア４，第２ドライブギア５，第３ドライブギア６，第４ドライブギア７，第５ドライブギア８，後進ドライブギア，第７ドライブギア２０１から、第１ドリブンギア１２，第２ドリブンギア１３，第３ドリブンギア１４，第４ドリブンギア１５，第５ドリブンギア１６，後進ドリブンギア，第７ドリブンギア２０２を介して変速機出力軸１８に伝達された変速機入力軸１０の回転トルクは、変速機出力軸１８に連結されたディファレンシャルギア（図示せず）を介して車軸（図示せず）に伝えられる。

入力軸クラッチ入力ディスク２ａと入力軸クラッチ出力ディスク２ｂ間の押付け力（入力軸クラッチトルク）を発生させる入力軸クラッチアクチュエータ２２と、アシストクラッチ入力ディスク２０３ａとアシストクラッチ出力ディスク２０３ｂ間の押付け力（アシストクラッチトルク）を発生させるアシストクラッチアクチュエータ２０５は、油圧制御ユニット１０２によって、各アクチュエータに設けられた電磁弁（図示せず）の電流を制御することで各アクチュエータに設けられた油圧シリンダ（図示せず）のストローク量を調節して各アクチュエータの油圧を制御し、各クラッチの伝達トルクの制御を行っている。

また、油圧制御ユニット１０２によって、セレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６に設けられた電磁弁（図示せず）の電流を制御することで各アクチュエータに設けられた油圧シリンダ（図示せず）のストローク量を調節して各アクチュエータの油圧を制御し、第１噛合いクラッチ１９、第２噛合いクラッチ２０、第３噛合いクラッチ２１のいずれを移動するか選択している。

また、油圧制御ユニット１０２によって、シフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４各アクチュエータに設けられた電磁弁（図示せず）の電流を制御することで各アクチュエータに設けられた油圧シリンダ（図示せず）のストローク量を調節して各アクチュエータの油圧を制御することによって、第１噛合いクラッチ１９，第２噛合いクラッチ２０，第３噛合いクラッチ２１を動作させる荷重を制御できる。

本実施例においては、シフト／セレクト機構２７を駆動するアクチュエータであるシフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４、およびセレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６には、油圧アクチュエータを用いているが、電動機等による電気アクチュエータによって構成してもよいものである。また、シフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４のかわりに一つのアクチュエータとして構成してもよく、また、セレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６のかわりに一つのアクチュエータとして構成してもよいものである。また、第１噛合いクラッチ１９，第２噛合いクラッチ２０，第３噛合いクラッチ２１を動作させる機構としては、シフターレール，シフターフォークなどによって構成するか、またはドラム式など、噛合いクラッチ１９，２０，２１を移動させるための他の手段を用いても構成可能である。

また、本実施例においては、入力軸クラッチアクチュエータ２２，アシストクラッチアクチュエータ２０５には、油圧アクチュエータを用いているが、電動機等による電気アクチュエータによって構成してもよいものである。

また、エンジン１は、エンジン制御ユニット１０１により、吸入空気量，燃料量，点火時期等を操作することで、エンジン１のトルクを高精度に制御するようになっている。

そして、油圧制御ユニット１０２とエンジン制御ユニット１０１は、パワートレイン制御ユニット１００によってコントロールされている。パワートレーン制御ユニット１００，エンジン制御ユニット１０１，油圧制御ユニット１０２は、通信手段１０３によって相互に情報を送受信する。

本実施例においては、油圧アクチュエータを用いているため、油圧アクチュエータを制御する油圧制御ユニット１０２を用いているが、電動機等による電気アクチュエータの場合は、油圧制御ユニット１０２のかわりに電動機制御ユニットとなる。

シフトレンジ操作手段１１０は、非走行レンジであるパーキング（Ｐ）やニュートラル（Ｎ）と、走行レンジであるドライブ（Ｄ）やリバース（Ｒ）等のシフトレンジを操作するために備えられている。シフトレンジ操作手段１１０によってシフトレンジが操作されると、そのときのシフトレンジの情報がパワートレイン制御ユニット１００に入力する。

次に、図２を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置を用いる自動車の他の構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による自動変速機の制御装置を用いる自動車の他のシステム構成を示すスケルトン図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

本構成例が、図１に示した構成例と異なる点は、図１に示した構成例が、変速機入力軸１０及び変速機出力軸１８の２軸で構成されているのに対し、本構成例は、カウンタ軸２０８を含んだ３軸で構成している点である。すなわち、エンジン１の動力は、入力ドライブギア２０６から入力ドリブンギア２０７に伝えられ、カウンタ軸２０８から第１ドライブギア４，第２ドライブギア５，第３ドライブギア６，第４ドライブギア７，第５ドライブギア８，後進ドライブギア（図示せず），第７ドライブギア２０１と、第１ドリブンギア１２，第２ドリブンギア１３，第３ドリブンギア１４，第４ドリブンギア１５，第５ドリブンギア１６，後進ドリブンギア（図示せず），第７ドリブンギア２０２を介して変速機出力軸１８に伝達される。

図１，図２に示した構成例においては、伝達トルク可変手段の一方式であるアシストクラッチの連結する第７ドライブギアおよび第７ドリブンギアのギア比は、第３ドライブギア６および第３ドリブンギア１４によって構成される第３変速段のギア比と、第４ドライブギア７および第４ドリブンギア１５によって構成される第４変速段のギア比との間に設定されているが、伝達トルク可変手段の設定ギア比は、第３変速段と第４変速段の間のギア比としても良いし、第３変速段相当としても良く、また、第４変速段相当としても良いし、最高変速段相当としてもよいものである。また、所定の変速段として設けられた噛合い伝達手段のかわりに伝達トルク可変手段を設置することも可能である。さらには複数の伝達トルク可変手段として、様々な変速段へ複数設置することも可能である。

次に、図３を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置を用いる自動車のその他の構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による自動変速機の制御装置を用いる自動車のその他のシステム構成を示すスケルトン図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

本構成例が、図１に示した構成例と異なる点は、図１に示したアクチュエータ２２，シフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４，セレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６，アクチュエータ２０５が油圧アクチュエータであったのに対して、電動のアクチュエータ２２Ａ，シフト第１アクチュエータ２３Ａ，シフト第２アクチュエータ２４Ａ，セレクト第１アクチュエータ２５Ａ，セレクト第２アクチュエータ２６Ａ，アクチュエータ２０５Ａを用いた点である。したがって、図１に示した油圧制御ユニット０１２は不要となっている。

このように、本発明は、複数の歯車列を備えた歯車式変速機と、変速機の入力軸と出力軸の間に複数のトルク伝達手段を備え、トルク伝達手段の少なくとも１つを伝達トルク可変手段とした種々の変速機に適用可能である。

次に、図４を用いて、本実施形態による自動変速機におけるシフト／セレクトアクチュエータとギアの噛合の関係について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による自動変速機におけるシフト／セレクトアクチュエータとギアの噛合の関係の説明図である。

図４は、シフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４、およびセレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６によって、シフト／セレクト機構２７、すなわちシフト位置，セレクト位置を制御することによる、第１噛合いクラッチ１９，第２噛合いクラッチ２０，第３噛合いクラッチ２１と、第１ドリブンギア１２，第２ドリブンギア１３，第３ドリブンギア１４，第４ドリブンギア１５，第５ドリブンギア１６，後進ドリブンギアの噛合いの関係を示している。

セレクト第１アクチュエータ２５を加圧し、セレクト第２アクチュエータ２６は抜圧して、セレクト位置をＳＬ１の位置として第１噛合いクラッチ１９を移動することを選択し、シフト第１アクチュエータ２３を加圧し、シフト第２アクチュエータ２４は抜圧して、シフト荷重を制御してシフト位置を制御し、シフト位置をＳＦ１の位置とすることで、シフト位置，セレクト位置が点Ｐ１の位置に移動し、第１噛合いクラッチ１９と第１ドリブンギア１２が噛合して、第１速度段となる。

セレクト第１アクチュエータ２５を加圧し、セレクト第２アクチュエータ２６は抜圧して、セレクト位置をＳＬ１の位置として第１噛合いクラッチ１９を移動することを選択し、シフト第１アクチュエータ２３を抜圧し、シフト第２アクチュエータ２４は加圧して、シフト荷重を制御してシフト位置を制御し、シフト位置をＳＦ３の位置とすることで、シフト位置，セレクト位置が点Ｐ２の位置に移動し、第１噛合いクラッチ１９と第２ドリブンギア１３が噛合して、第２速度段となる。

セレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６をともに加圧して、セレクト位置をＳＬ２の位置として第２噛合いクラッチ２０を移動することを選択し、シフト第１アクチュエータ２３を加圧し、シフト第２アクチュエータ２４は抜圧して、シフト荷重を制御してシフト位置を制御し、シフト位置をＳＦ１の位置とすることで、シフト位置，セレクト位置が点Ｐ３の位置に移動し、第２噛合いクラッチ２０と第３ドライブギア６が噛合して、第３速度段となる。

セレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６をともに加圧して、セレクト位置をＳＬ２の位置として第２噛合いクラッチ２０を移動することを選択し、シフト第１アクチュエータ２３は抜圧し、シフト第２アクチュエータ２４は加圧して、シフト荷重を制御してシフト位置を制御し、シフト位置をＳＦ３の位置とすることで、シフト位置，セレクト位置が点Ｐ４の位置に移動し、第２噛合いクラッチ２０と第４ドライブギア７が噛合して、第４速度段となる。

セレクト第１アクチュエータ２５は抜圧し、セレクト第２アクチュエータ２６は加圧して、セレクト位置をＳＬ３の位置として第２噛合いクラッチ２１を移動することを選択し、シフト第１アクチュエータ２３は加圧し、シフト第２アクチュエータ２４は抜圧して、シフト荷重を制御してシフト位置を制御し、シフト位置をＳＦ１の位置とすることで、シフト位置，セレクト位置が点Ｐ５の位置に移動し、第３噛合いクラッチ２１と第５ドライブギア８が噛合して、第５速度段となる。

セレクト第１アクチュエータ２５は抜圧し、セレクト第２アクチュエータ２６は加圧して、セレクト位置をＳＬ３の位置として第３噛合いクラッチ２１を移動することを選択し、シフト第１アクチュエータ２３は抜圧し、シフト第２アクチュエータ２４は加圧して、シフト荷重を制御してシフト位置を制御し、シフト位置をＳＦ３の位置とすることで、シフト位置，セレクト位置が点ＰＲの位置に移動し、第３噛合いクラッチ２１と後進ドライブギア（図示せず）が噛合して、後進段となる。

シフト第１アクチュエータ２３と、シフト第２アクチュエータ２４をともに加圧して、シフト荷重を制御することによってシフト位置を制御し、シフト位置をＳＦ２の位置とすると、ギア噛合は解放され、ニュートラルとなる。

次に、図５を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置における各制御ユニット間の入出力信号関係について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による自動変速機の制御装置における各制御ユニット間の入出力信号関係を示すブロック図である。

図５は、パワートレーン制御ユニット１００と、エンジン制御ユニット１０１と、油圧制御ユニット１０２との間の通信手段１０３による入出力信号関係を示している。パワートレーン制御ユニット１００は、入力部１００ｉ，出力部１００ｏ，コンピュータ１００ｃを備えたコントロールユニットとして構成される。同様に、エンジン制御ユニット１０１も、入力部１０１ｉ，出力部１０１ｏ，コンピュータ１０１ｃを備えたコントロールユニットとして構成され、油圧制御ユニット１０２も、入力部１０２ｉ，出力部１０２ｏ，コンピュータ１０２ｃを備えたコントロールユニットとして構成される。

パワートレーン制御ユニット１００からエンジン制御ユニット１０１に、通信手段１０３を用いてエンジントルク指令値ＴＴｅが送信される。エンジン制御ユニット１０１はエンジントルク指令値ＴＴｅを実現するように、エンジン１の吸入空気量，燃料量，点火時期等（図示せず）を制御する。また、エンジン制御ユニット１０１内には、変速機への入力トルクとなるエンジントルクの検出手段（図示せず）が備えられ、エンジン制御ユニット１０１によってエンジン１の回転数Ｎｅ，エンジン１が発生したエンジントルクＴｅを検出し、通信手段１０３を用いてパワートレーン制御ユニット１００に送信する。エンジントルク検出手段には、トルクセンサを用いるか、またはインジェクタの噴射パルス幅や吸気管内の圧力とエンジン回転数等など、エンジンのパラメータによる推定手段としてもよいものである。

パワートレーン制御ユニット１００から油圧制御ユニット１０２に入力軸クラッチ目標トルクＴＴｓｔａ，目標シフト荷重Ｆｓｆｔ，目標セレクト位置ｔｐＳＥＬ，アシストクラッチ目標トルクＴＴａが送信され、油圧制御ユニット１０２は、入力軸クラッチ目標トルクＴＴｓｔａを実現するよう、入力軸クラッチアクチュエータ２２を制御して、入力軸クラッチ入力ディスク２ａ，入力軸クラッチ出力ディスク２ｂを係合・開放する。また、目標シフト荷重Ｆｓｆｔ，目標セレクト位置ｔｐＳＥＬを実現するよう、シフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４，セレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６を制御し、シフト／セレクト機構２７を操作することにより、シフト位置，セレクト位置を制御し、第１噛合いクラッチ１９，第２噛合いクラッチ２０，第３噛合いクラッチ２１の噛合・解放を行う。またアシストクラッチ目標トルクＴＴａを実現するよう、アシストクラッチアクチュエータ２０５を制御して、アシストクラッチ入力ディスク２０３ａ，アシストクラッチ出力ディスク２０３ｂを係合・開放する。

また、油圧制御ユニット１０２によって、入力軸クラッチの係合、開放を示す位置信号ｒｐＳＴＡ，シフト位置信号ｒｐＳＦＴ，セレクト位置信号ｒｐＳＥＬを検出し、パワートレーン制御ユニット１００に送信する。

また、パワートレーン制御ユニット１００には、入力軸回転センサ２９，出力軸回転センサ３０から、入力軸回転数Ｎｉ，出力軸回転数Ｎｏがそれぞれ入力され、また、シフト操作手段１１０からＰレンジ，Ｒレンジ，Ｎレンジ，Ｄレンジ等のシフトレバー位置を示すレンジ位置信号ＲｎｇＰｏｓと、アクセルペダル踏み込み量Ａｐｓと、ブレーキが踏み込まれているか否かを検出するブレーキスイッチからのＯＮ／ＯＦＦ信号Ｂｒｋが入力される。

パワートレーン制御ユニット１００は、例えば、運転者がシフトレンジをＤレンジ等にしてアクセルペダルを踏み込んだときは運転者に発進，加速の意志があると判断し、また、運転者がブレーキペダルを踏み込込んだときは運転者に減速・停止の意志があると判断する。そして、パワートレーン制御ユニット１００は、運転者の意図を実現するように、エンジントルク指令値ＴＴｅ，入力軸クラッチ目標トルクＴＴｓｔａ，目標シフト荷重Ｆｓｆｔ，目標セレクト位置ｔｐＳＥＬを設定する。また、出力軸回転数Ｎｏから算出する車速Ｖｓｐとアクセルペダル踏み込み量Ａｐｓから変速段を設定し、設定した変速段への変速動作を実行するよう、エンジントルク指令値ＴＴｅ，入力軸クラッチ目標トルクＴＴｓｔａ，目標シフト荷重Ｆｓｆｔ，目標セレクト位置ｔｐＳＥＬ，アシストクラッチ目標トルクＴＴａを設定する。ここで、目標シフト荷重Ｆｓｆｔ＞０のときは、油圧制御ユニット１０２は、図４のシフト位置がＳＦ１側へ移動する向きにシフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４を制御し、Ｆｓｆｔ＜０のときは、油圧制御ユニット１０２は、図４のシフト位置がＳＦ３側へ移動する向きシフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４を制御する。

次に、図６〜図９を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置によるシフトレンジ操作時のギア締結制御の制御内容について説明する。
最初に、図６を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置によるシフトレンジ操作時のギア締結制御の制御内容について説明する。
図６は、本発明の一実施形態による自動車の制御装置によるシフトレンジ操作時のギア締結制御の制御内容を示すフローチャートである。

以下に示すシフトレンジ操作時のギア締結制御の内容は、パワートレーン制御ユニット１００のコンピュータ１００ｃにプログラミングされ、あらかじめ定められた周期で繰り返し実行される。すなわち、以下のステップ５０１〜５０６の処理は、パワートレーン制御ユニット１００によって実行される。

最初に、ステップ５０１において、パラメータを読み込み、ステップ５０２において、レンジ位置信号ＲｎｇＰｏｓが非走行レンジ（Ｐレンジ、Ｎレンジ等）から走行レンジ（Ｄレンジ、Ｒレンジ等）へ変化したか否かを検出する。

非走行レンジ（Ｐレンジ、Ｎレンジ等）から走行レンジ（Ｄレンジ、Ｒレンジ等）へ変化したことを検出すると、ステップ５０３において、入力軸回転数Ｎｉが所定の範囲（所定値Ａ≦入力軸回転数Ｎｉ≦所定値Ｂ）にあるか否かを判定し、入力軸回転数Ｎｉが所定の範囲に無い場合、すなわち，ギア締結を行なうのに適切な回転数差が歯車に生じていない場合はステップ５０４へ進み、入力軸回転数Ｎｉが所定の範囲にある場合はステップ５０５へ処理を移す。

ギア締結を行なうのに適切な回転数差が歯車に生じていない場合は、ステップ５０４において、入力軸回転数Ｎｉが所定の範囲となるようにクラッチを制御する（入力軸回転数制御）。入力軸回転数制御の詳細については、図７を用いて後述する。

入力軸回転数Ｎｉが所定の範囲にある場合は、ステップ５０５において、レンジ位置信号ＲｎｇＰｏｓに応じて所望のギアを締結する。次に、ステップ５０６において、センシングしたシフト位置等を用いてギア締結の完了を判定する。シフト位置の判定は、例えば１速の場合、図４におけるシフト位置ｒｐＳＦＴがＳＦ１付近の所定範囲内であるか否かで判定する。ギア締結が完了するまで、ステップ５０５の処理を継続し、ギア締結が完了したと判定すると、制御を完了する。

次に、図７を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置によるシフトレンジ操作時のギア締結制御の中の入力軸回転数制御（図６のステップ５０４）の制御内容について説明する。
図７は、本発明の一実施形態による自動車の制御装置によるシフトレンジ操作時のギア締結制御の中の入力軸回転数制御の制御内容を示すフローチャートである。

以下に示すシフトレンジ操作時の入力軸回転数制御の内容は、パワートレーン制御ユニット１００のコンピュータ１００ｃにプログラミングされ、あらかじめ定められた周期で繰り返し実行される。すなわち、以下のステップ５０１〜５０６の処理は、パワートレーン制御ユニット１００によって実行される。

ステップ６０１において、入力軸回転数Ｎｉが所定値Ａ未満か否かを判定し、入力軸回転数Ｎｉが所定値Ａ未満の場合はステップ６０２へ進み、入力軸回転数Ｎｉが所定値Ａ以上の場合はステップ６０５へ進む。ステップ６０１で入力軸回転数Ｎｉが所定値Ａ以上と判定した場合、すなわち，この場合は、図６のステップ５０３において入力軸回転数Ｎｉが所定の範囲（所定値Ａ≦入力軸回転数Ｎｉ≦所定値Ｂ）に無いと前もって判定しているため、入力軸回転数がギア締結を行なうのに比較的高い回転数所定値Ｂより高い回転数にあるという判定となる。

入力軸回転数Ｎｉが所定値Ａ未満の場合は、ステップ６０２において、入力軸クラッチ２を締結する制御を行なう。この時入力軸クラッチの締結量（ＴＴｓｔａ）は、なるべく移動距離が短く、かつ所望の回転数上昇を得られるような微締結とするのが望ましいものである。このように制御することで、短時間で入力軸回転数を所定の回転数に制御できる。

次に、ステップ６０３において、入力軸回転数が所定値Ａ未満の場合は、ステップ６０２の制御を継続し、入力軸回転数が所定値Ａ以上になったと判定すると、ステップ６０４へ進む。

次に、ステップ６０４において、入力軸クラッチの目標トルク（ＴＴｓｔａ）を低減し、入力軸クラッチ２を解放する。

一方、ステップ６０１の判定において、入力軸回転数Ｎｉが所定値Ａ以上の場合は、ステップ６０５において、アシストクラッチを締結する制御を行なう。この時アシストクラッチの締結量（ＴＴａ）は、なるべく短時間で、かつ所望の回転数低下を得られるような締結量とするのが望ましいものである。このように制御することで、短時間で入力軸回転数を所定の回転数に制御できる。

ステップ６０６において、入力軸回転数が所定値Ｂより高い回転数の場合は、ステップ６０５の制御を継続する。入力軸回転数が所定値Ｂ以下になったと判定すると、ステップ６０７へ進む。

次に、ステップ６０７において、アシストクラッチ２０３の目標トルク（ＴＴａ）を低減し、アシストクラッチ２０３を解放する。

次に、図８を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置によるＮ→Ｒシフトレンジ操作時のギア締結制御の制御内容について説明する。
図８は、本発明の一実施形態による自動車の制御装置によるＮ→Ｒシフトレンジ操作時のギア締結制御の制御内容を示すタイムチャートである。図８（Ａ）はレンジ位置信号ＲｎｇＰｏｓの変化を示している。図８（Ｂ）は入力軸クラッチ目標トルクを示している。図８（Ｃ）は入力軸回転数Ｎｉを示している。図８（Ｄ）はシフト位置信号を示している。図８において、時刻ｔ２から時刻ｔ４の期間がＮ→Ｒシフトレンジ操作時の入力軸回転数制御期間となっている。

入力軸回転数が所定値Ａ未満の時の入力軸回転数制御においては、時刻ｔ１において、図８（Ａ）に示すように、運転者がシフトレンジをＮからＲへ操作したとすると、図８（Ｂ）に示すように、時刻ｔ２において、ステップ６０２の処理により、入力軸クラッチ目標トルクを立上げ、入力軸回転数を上昇する制御を開始する。

時刻ｔ３において、図８（Ｃ）に示すように、入力軸回転数が所定値Ａ以上となると、図８（Ｂ）に示すように、ステップ６０４の処理により、入力軸クラッチ目標トルクを立ち下げる。

時刻ｔ４において、図８（Ｄ）に示すように、ステップ５０５の処理により、ギア締結を開始し、時刻ｔ５において、シフト位置が目標とする所定範囲内となり、ギア締結制御終了となる。

次に、図９を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置によるＮ→Ｄシフトレンジ操作時のギア締結制御の制御内容について説明する。
図９は、本発明の一実施形態による自動車の制御装置によるＮ→Ｄシフトレンジ操作時のギア締結制御の制御内容を示すタイムチャートである。図９（Ａ）はレンジ位置信号ＲｎｇＰｏｓの変化を示している。図９（Ｂ）はアシストクラッチ目標トルクを示している。図９（Ｃ）は入力軸回転数Ｎｉを示している。図９（Ｄ）はシフト位置信号を示している。図９において、時刻ｔ２から時刻ｔ４の期間がＮ→Ｄシフトレンジ操作時の入力軸回転数制御期間となっている。

入力軸回転数が所定値Ｂより高い時の入力軸回転数制御においては、時刻ｔ１において、図９（Ａ）に示すように、運転者がシフトレンジをＮからＤへ操作したとすると、図９（Ｂ）に示すように、時刻ｔ２において、ステップ６０５の処理により、アシストクラッチ目標トルクを立上げ、入力軸回転数を低減する制御を開始する。

時刻ｔ３において、図９（Ｃ）に示すように、入力軸回転数が所定値Ｂ以下となると、図９（Ｂ）に示すように、ステップ６０７の処理により、アシストクラッチ目標トルクを立ち下げる。

時刻ｔ４において、図９（Ｄ）に示すように、ステップ５０５の処理により、ギア締結を開始し、時刻ｔ５において、シフト位置が目標とする所定範囲内となり、ギア締結制御終了となっている。

なお、伝達トルク可変手段を備えていない自動変速機においても、ステップ６０２における入力軸回転数制御を実行することにより、ギア締結時のギア鳴きを解消できるものである。

以上説明したように、本実施形態によれば、レンジ操作直後にアシストクラッチあるいは発進クラッチを微係合して入力軸回転数を十分低い回転数に制御し，その後シフトを行なうことで駆動歯車と従動歯車に差回転が発生している状態でシフトを行なうことができギア締結を失敗なく行なえる。また，入力軸回転数を十分低い回転数に制御するのでギア締結時のギア鳴きを解消できる。

本発明の一実施形態による自動変速機の制御装置を用いる自動車のシステム構成を示すスケルトン図である。 本発明の一実施形態による自動変速機の制御装置を用いる自動車の他のシステム構成を示すスケルトン図である。 本発明の一実施形態による自動変速機の制御装置を用いる自動車のその他のシステム構成を示すスケルトン図である。 本発明の一実施形態による自動変速機におけるシフト／セレクトアクチュエータとギアの噛合の関係の説明図である。 本発明の一実施形態による自動変速機の制御装置における各制御ユニット間の入出力信号関係を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による自動車の制御装置によるシフトレンジ操作時のギア締結制御の制御内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による自動車の制御装置によるシフトレンジ操作時のギア締結制御の中の入力軸回転数制御の制御内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による自動車の制御装置によるＮ→Ｒシフトレンジ操作時のギア締結制御の制御内容を示すタイムチャートである。 本発明の一実施形態による自動車の制御装置によるＮ→Ｄシフトレンジ操作時のギア締結制御の制御内容を示すタイムチャートである。

符号の説明

１…エンジン
２…入力軸クラッチ
１０…変速機入力軸
１８…変速機出力軸
１９…第１噛合いクラッチ
２０…第２噛合いクラッチ
２１…第３噛合いクラッチ
２２…入力軸クラッチアクチュエータ
２３…シフト第１アクチュエータ
２４…シフト第２アクチュエータ
２５…セレクト第１アクチュエータ
２６…セレクト第２アクチュエータ
２７…シフト／セレクト機構
２９…入力軸回転センサ
３０…出力軸回転センサ
１００…パワートレイン制御ユニット
１０１…エンジン制御ユニット
１０２…油圧制御ユニット
２０３…アシストクラッチ
２０５…アシストクラッチアクチュエータ

Claims (5)

1. 歯車式変速機の入力軸と出力軸の間に複数のトルク伝達機構を有する自動変速機に用いられる自動変速機の制御装置であって、
   シフトレンジが非走行レンジから後退レンジを含む走行レンジへ切り替わった状態を検知すると、前記入力軸の回転数が所定回転数よりも低い場合は、前記トルク伝達機構を制御することによって、前記入力軸の回転数を所定の回転数に制御したのちに、噛合い伝達手段を非噛合い位置から噛合い位置まで移動するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする自動変速機の制御装置。
2. 請求項１記載の自動変速機の制御装置において、
   前記複数のトルク伝達機構の内、少なくとも１つの変速段の前記トルク伝達機構が伝達トルク可変手段であり、一方の変速段から他方の変速段へ変速するときに前記伝達トルク可変手段を制御するようにしており、
   前記制御手段は、シフトレンジが非走行レンジから後退レンジを含む走行レンジへ切り替わった状態を検知すると、前記入力軸の回転数が所定の回転数よりも高い場合は、前記伝達トルク可変手段を制御することによって、前記入力軸の回転数を所定の回転数に制御したのちに、前記噛合い伝達手段を非噛合い位置から噛合い位置まで移動するように制御することを特徴とする自動変速機の制御装置。
3. 請求項１記載の自動変速機の制御装置において、
   前記制御手段は、前記入力軸の回転数を所定の回転数に制御する際、十分低い回転数に制御することを特徴とする自動変速機の制御装置。
4. 歯車式変速機の入力軸と出力軸の間に複数のトルク伝達機構を駆動する作動機構と、この作動機構を制御する制御手段と有する自動変速機の作動装置であって、
   前記制御手段は、シフトレンジが非走行レンジから後退レンジを含む走行レンジへ切り替わった状態を検知すると、前記入力軸の回転数が所定回転数よりも低い場合は、前記トルク伝達機構を制御することによって、前記入力軸の回転数を所定の回転数に制御したのちに、噛合い伝達手段を非噛合い位置から噛合い位置まで移動するように制御することを特徴とする自動変速機の作動装置。
5. 歯車式変速機の入力軸と出力軸の間に複数のトルク伝達機構を有する自動変速機を制御する自動変速機の制御方法であって、
   シフトレンジが非走行レンジから後退レンジを含む走行レンジへ切り替わった状態を検知すると、前記入力軸の回転数が所定回転数よりも低い場合は、前記トルク伝達機構を制御することによって、前記入力軸の回転数を所定の回転数に制御したのちに、噛合い伝達手段を非噛合い位置から噛合い位置まで移動するように制御することを特徴とする自動変速機の制御方法。

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