JP2017067206A - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】第1摩擦係合要素および第2摩擦係合要素を係合させて所定の変速段を一時的に構成する際に、第1摩擦係合要素の係合と第2摩擦係合要素の係合とのタイムラグを短縮できる、自動変速機の制御装置を提供する。【解決手段】シフトレバーをNポジションからDポジションに移動させるN−D操作が行われると、ブレーキおよびクラッチを係合させて、2速段を一時的に構成した後、ブレーキを解放させて、1速段を構成するスクォート制御が実行される。このスクォート制御を実行する際、ブレーキに供給されるB1圧を制御するためのB1ソレノイドバルブが全開にされず、ブレーキには、少なくとも入力トルクに応じた伝達トルク容量をブレーキB1に確保可能な必要伝達圧が供給される。その一方で、クラッチに供給されるC2圧が上げられる。【選択図】図4

Description

本発明は、自動変速機の制御装置に関する。
自動車などの車両では、たとえば、エンジンからの駆動力が変速機に入力され、変速機で変速された駆動力が駆動輪に伝達される。変速機としては、有段式の自動変速機(AT:Automatic Transmission)が広く知られている。
自動変速機には、Pレンジ(駐車レンジ)、Rレンジ(後進レンジ)、Nレンジ(中立レンジ)およびDレンジ(前進レンジ)が設けられている。これらのレンジは、車室内に配設されたシフトレバーの操作(シフト操作)により選択され、その選択されたレンジに応じて、自動変速機に備えられている摩擦係合要素が係合/解放される。具体的には、PレンジおよびNレンジでは、すべての摩擦係合要素が解放される。Rレンジでは、特定の摩擦係合要素が係合される。Dレンジでは、Rレンジで係合される摩擦係合要素が解放され、それ以外の摩擦係合要素の係合および解放の組合せにより、複数の変速段が選択的に構成される。摩擦係合要素は、油圧により係合/解放される。
NレンジからDレンジへの切り替えを指示するシフト操作(N−D操作)が行われると、すべての摩擦係合要素が解放された状態から、1速段を構成するための摩擦係合要素に油圧が供給されて、その摩擦係合要素が係合される。1速段が構成されると、エンジンからの駆動力が1速段の変速比で減速され、この減速により増大したトルクが自動変速機から出力される。そのため、自動変速機の出力トルクが急激に増大し、そのトルク変化によるショックが発生する。
そこで、N−D操作の際には、2速段を一時的に構成した後に1速段を構成する、いわゆるスクォート制御が行われる。このスクォート制御により、N−D操作の際の自動変速機の出力トルクの急激な増大を抑制することができ、N−D操作の際に生じるショックを緩和することができる。
特開2015−117738号公報
自動変速機の中には、2速段が2個の摩擦係合要素の係合によって構成されるものがある。この自動変速機におけるスクォート制御では、2速段を構成するための2個の摩擦係合要素の一方に供給される油圧を調整するためのバルブが全開にされて、当該一方の摩擦係合要素に最大油圧が供給され、他方の摩擦係合要素に供給される油圧が緩やかに上げられる。これにより、一方の摩擦係合要素が先に係合し、その後に他方の摩擦係合要素が係合して、2速段が構成される。
ところが、エンジンの始動直後など、エンジン回転数が低い状態では、エンジンにより駆動されるオイルポンプが吐出するオイルの流量が少ない。そのため、2個の摩擦係合要素に供給されるオイルの総量に不足が生じ、他方の摩擦係合要素の係合が遅くなるおそれがある。
本発明の目的は、第1摩擦係合要素および第2摩擦係合要素を係合させて所定の変速段を一時的に構成する際に、第1摩擦係合要素の係合と第2摩擦係合要素の係合とのタイムラグを短縮できる、自動変速機の制御装置を提供することである。
前記の目的を達成するため、本発明に係る自動変速機の制御装置は、エンジンにより駆動されるオイルポンプの発生油圧が供給される油圧回路および油圧回路から供給される油圧により係合する複数の摩擦係合要素を備え、複数の摩擦係合要素の係合および解放の組合せにより複数の変速段が選択的に構成される自動変速機の制御装置であって、油圧回路を制御して、複数の摩擦係合要素のうちの解放状態にある第1摩擦係合要素および第2摩擦係合要素を係合させて所定の変速段を一時的に構成した後、所定の変速段よりも低速側の変速段を構成する変速制御を実行する際に、第1摩擦係合要素に供給される油圧を制御するために油圧回路に設けられているバルブを全開させずに、少なくとも自動変速機への入力トルクに応じた伝達トルク容量が第1摩擦係合要素に確保される油圧を油圧回路から第1摩擦係合要素に供給させ、当該供給と並行して、油圧回路から第2摩擦係合要素に供給される油圧を上昇させる。
この構成によれば、複数の摩擦係合要素のうちの第1摩擦係合要素および第2摩擦係合要素を係合させて所定の変速段を一時的に構成した後、所定の変速段よりも低速側の変速段を構成する変速制御が実行される。この変速制御を実行する際、第1摩擦係合要素に供給される油圧を制御するためのバルブが全開にされず、第1摩擦係合要素には、少なくとも入力トルクに応じた伝達トルク容量を第1摩擦係合要素に確保可能な油圧が供給される。その一方で、第2摩擦係合要素に供給される油圧が上げられる。第1摩擦係合要素に油圧が全開供給されず、第1摩擦係合要素に供給される油圧が抑えられるので、その抑えられた分の油圧を第2摩擦係合要素に供給することが可能になる。その結果、第2摩擦係合要素の係合が遅くなることを抑制でき、第1摩擦係合要素の係合と第2摩擦係合要素の係合とのタイムラグを短縮することができる。
変速制御は、自動変速機の中立レンジから前進レンジへの切替時に実行されてもよい。
この場合、自動変速機の中立レンジから前進レンジへの切替時におけるショックの発生を抑制でき、かつ、所定の変速段から低速側の変速段へ速やかに変速させることができる。その結果、自動変速機が搭載された車両の発進性能を向上させることができる。
また、制御装置が所定のエンジン停止条件が成立したことに応答してエンジンを停止させるアイドリングストップ制御が実行される車両に搭載される場合であって、エンジンの停止時に第1摩擦係合要素および第2摩擦係合要素が解放される場合、変速制御は、エンジンの再始動時に実行されてもよい。
この場合、エンジン再始動時におけるショックの発生を抑制でき、かつ、所定の変速段から低速側の変速段へ速やかに変速させることができる。その結果、エンジンの再始動時における車両の発進性能を向上させることができる。
本発明によれば、第1摩擦係合要素および第2摩擦係合要素を係合させて所定の変速段を一時的に構成する際に、第2摩擦係合要素の係合が遅くなることを抑制でき、第1摩擦係合要素の係合と第2摩擦係合要素の係合とのタイムラグを短縮することができる。
本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載された車両の要部の構成を示す図である。 車両の駆動系統の構成を示すスケルトン図である。 自動変速機に備えられた係合要素の状態を示す図である。 スクォート制御時のエンジン回転数、タービン回転数、B1圧およびC2圧の時間変化を示す図である。
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
<車両の要部構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載された車両1の要部の構成を示す図である。
車両1は、エンジン2を駆動源とする自動車である。
エンジン2の出力は、トルクコンバータ3および自動変速機4を介して、車両1の駆動輪(たとえば、左右の前輪)に伝達される。エンジン2には、エンジン2の燃焼室への吸気量を調整するための電子スロットルバルブ、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ(燃料噴射装置)および燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグなどが設けられている。また、エンジン2には、その始動のためのスタータが付随して設けられている。自動変速機4は、有段式の自動変速機である。
車両1には、CPU、ROMおよびRAMなどを含む構成の複数のECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)が備えられている。ECUには、エンジンECU11、ATECU12、ブレーキECU13およびIDS(アイドリングストップ)ECU14が含まれる。複数のECUは、CAN(Controller Area Network)通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。
エンジンECU11には、アクセルセンサ21およびエンジン回転数センサ22などが接続されている。
アクセルセンサ21は、アクセルペダル(図示せず)の操作量に応じた信号をエンジンECU11に入力する。エンジンECU11は、アクセルセンサ21から入力される信号に基づいて、アクセルペダルの最大操作量に対する操作量の割合、つまりアクセルペダルが踏み込まれていないときを0%とし、アクセルペダルが最大に踏み込まれたときを100%とする百分率であるアクセル開度を演算する。
エンジン回転数センサ22は、エンジン2の回転(クランクシャフトの回転)に同期したパルス信号をエンジンECU11に入力する。エンジンECU11は、エンジン回転数センサ22から入力されるパルス信号の周波数をエンジン2の回転数(エンジン回転数)に換算する。
エンジンECU11は、各種センサから入力される信号から得られる数値および他のECUから入力される種々の情報などに基づいて、エンジン2の始動、停止および出力調整のため、エンジン2に設けられた電子スロットルバルブ、インジェクタおよび点火プラグなどを制御する。
ATECU12には、シフトポジションセンサ23およびタービン回転数センサ24などが接続されている。
シフトポジションセンサ23は、シフトレバー(セレクトレバー)のポジションに応じた信号をATECU12に入力する。シフトレバーのポジションとして、たとえば、Pポジション、Rポジション、NポジションおよびDポジションが設けられている。Pポジション、Rポジション、NポジションおよびDポジションは、それぞれシフトレンジのPレンジ(駐車レンジ)、Rレンジ(後進レンジ)、Nレンジ(中立レンジ)およびDレンジ(前進レンジ)に対応する。シフトレバーは、Pポジション、Rポジション、NポジションおよびDポジションの間でシフト操作することができ、そのシフト操作により、シフトレンジの切り替えを指示することができる。
タービン回転数センサ24は、トルクコンバータ3のタービンランナの回転に同期したパルス信号をATECU12に入力する。ATECU12は、タービン回転数センサ24から入力されるパルス信号の周波数をタービンランナの回転数であるタービン回転数に換算する。
ATECU12は、各種センサから入力される信号から得られる数値および他のECUから入力される種々の情報などに基づいて、車両の走行状態(変速段、スロットル開度、車速、タービン回転数、シフトポジションなど)に応じた目標変速段を設定し、自動変速機4の変速段を目標変速段に変更するため、自動変速機4の各部に油圧を供給するための油圧回路25に含まれるバルブを制御する。
ブレーキECU13には、ブレーキセンサ26および車速センサ27などが接続されている。
ブレーキセンサ26は、車室内に配設されたブレーキペダルの操作量に応じた信号を出力し、ブレーキECU13は、そのブレーキセンサ26から入力される信号に基づいて、ブレーキペダルの操作量を取得する。
車速センサ27は、たとえば、車両1の走行に伴って回転する磁性体からなるロータと、ロータと非接触に設けられた電磁ピックアップとを備えている。ロータが一定角度回転する度に、電磁ピックアップからパルス信号が出力され、そのパルス信号がブレーキECU13に入力される。パルス信号の周波数は、車速に対応するので、ブレーキECU13は、車速センサ27から入力されるパルス信号の周波数を車速に換算して取得することができる。
ブレーキECU13は、ブレーキペダルの操作量、車両1の車速、他のECUから入力される種々の情報などに基づいて、ブレーキアクチュエータ28などを制御し、車両1の姿勢が安定に保たれた状態で車両1が制動されるように、各ブレーキから車輪に付与される制動力を制御する。
車両1は、アイドリングストップ機能を搭載している。IDSECU14は、アイドリングストップ機能のための制御であるアイドリングストップ制御を実行する。このアイドリングストップ制御に必要な情報として、IDSECU14には、ブレーキECU13から車速およびブレーキペダルの操作量などの情報が入力される。
アイドリングストップ制御では、車両1の走行中に、ブレーキペダルが操作される(踏み込まれる)と、IDSECU14により、所定のエンジン停止条件が成立しているか否かが繰り返し判断される。エンジン停止条件は、たとえば、車速が所定のアイドリングストップ実施車速(たとえば、10km/h)以下であり、かつ、ブレーキペダルが一定時間以上操作されているという条件である。エンジン停止条件が成立すると、IDSECU14からエンジンECU11にIDS要求が出力され、エンジンECU11により、エンジン2が自動停止される。
アイドリングストップ制御によるエンジン2の自動停止中は、所定のエンジン再始動条件が成立しているか否かが繰り返し判断される。エンジン再始動条件は、たとえば、エンジン2の自動停止中に、ブレーキペダルの操作が解除される(ブレーキペダルから運転者の足が離される)という条件である。再始動条件が成立すると、IDSECU14により、エンジンECU11に再始動要求が出力され、エンジンECU11により、エンジン2が再始動される。
<駆動系統の構成>
図2は、車両1の駆動系統の構成を示すスケルトン図である。
トルクコンバータ3は、ポンプインペラ31、タービンランナ32およびロックアップクラッチ33を備えている。ポンプインペラ31には、エンジン2の出力軸(E/G出力軸)が連結されており、ポンプインペラ31は、E/G出力軸と同一の回転軸線を中心に一体的に回転可能に設けられている。タービンランナ32は、ポンプインペラ31と同一の回転軸線を中心に回転可能に設けられている。ロックアップクラッチ33は、ポンプインペラ31とタービンランナ32とを直結/分離するために設けられている。ロックアップクラッチ33が係合されると、ポンプインペラ31とタービンランナ32とが直結され、ロックアップクラッチ33が解放されると、ポンプインペラ31とタービンランナ32とが分離される。
ロックアップクラッチ33が解放された状態において、E/G出力軸が回転されると、ポンプインペラ31が回転する。ポンプインペラ31が回転すると、ポンプインペラ31からタービンランナ32に向かうオイルの流れが生じる。このオイルの流れがタービンランナ32で受けられて、タービンランナ32が回転する。このとき、トルクコンバータ3の増幅作用が生じ、タービンランナ32には、E/G出力軸の動力(トルク)よりも大きな動力が発生する。
ロックアップクラッチ33が係合された状態では、E/G出力軸が回転されると、E/G出力軸、ポンプインペラ31およびタービンランナ32が一体となって回転する。
トルクコンバータ3と自動変速機4との間には、オイルポンプ5が設けられている。オイルポンプ5のポンプ軸は、ポンプインペラ31と一体的に回転可能に設けられている。これにより、エンジン2の動力によりポンプインペラ31が回転されると、オイルポンプ5のポンプ軸が回転し、オイルポンプ5が油圧を発生する。油圧回路25には、オイルポンプ5の発生油圧が供給される。
自動変速機4は、前進4段/後進1段の変速段を有する4速ATである。自動変速機4は、インプット軸41、アウトプット軸42、センタ軸43およびラビニヨ型の遊星歯車機構44を備えている。
インプット軸41は、トルクコンバータ3のタービンランナ32に連結され、タービンランナ32と同一の回転軸線を中心に一体的に回転可能に設けられている。
アウトプット軸42は、インプット軸41と平行に設けられている。
センタ軸43は、インプット軸41に対してエンジン2側と反対側に離間して、インプット軸41と同一の回転軸線上に設けられている。
遊星歯車機構44には、フロントサンギヤ51、リヤサンギヤ52、キャリア53、リングギヤ54、ロングピニオンギヤ55およびショートピニオンギヤ56が含まれる。フロントサンギヤ51は、センタ軸43に相対回転可能に外嵌されている。リヤサンギヤ52は、フロントサンギヤ51に対してエンジン2側と反対側に設けられ、センタ軸43に相対回転可能に外嵌されている。キャリア53には、センタ軸43が接続され、キャリア53は、センタ軸43と一体的に回転可能に設けられている。キャリア53は、ロングピニオンギヤ55およびショートピニオンギヤ56を回転可能に支持している。リングギヤ54は、リヤサンギヤ52の回転径方向の外側において、キャリア53の周囲を取り囲む円環状を有し、ロングピニオンギヤ55と噛合している。ロングピニオンギヤ55は、ショートピニオンギヤ56の軸長よりも長い軸長を有しており、フロントサンギヤ51と噛合している。ショートピニオンギヤ56は、リヤサンギヤ52およびロングピニオンギヤ55と噛合している。
リングギヤ54には、第1出力ギヤ61が共通の回転軸線を有するように保持されている。第1出力ギヤ61には、アウトプット軸42に相対回転不能に支持された第2出力ギヤ62が噛合している。また、アウトプット軸42には、第3出力ギヤ63が相対回転不能に支持されており、第3出力ギヤ63は、デファレンシャルギヤ6に備えられたリングギヤ64と噛合している。これにより、リングギヤ54の回転は、第1出力ギヤ61、第2出力ギヤ62、アウトプット軸42および第3出力ギヤ63を経由してデファレンシャルギヤ6に伝達される。
また、自動変速機4は、3個のクラッチC1〜C3、2個のブレーキB1,B2およびワンウェイクラッチFを備えている。
クラッチC1は、インプット軸41とフロントサンギヤ51とを連結する係合状態(オン)と、その連結を解除する解放状態(オフ)とに切り替えられる。
クラッチC2は、インプット軸41とリヤサンギヤ52とを連結する係合状態(オン)と、その連結を解除する解放状態(オフ)とに切り替えられる。
クラッチC3は、インプット軸41とセンタ軸43(キャリア53)とを連結する係合状態(オン)と、その連結を解除する解放状態(オフ)とに切り替えられる。
ブレーキB1は、フロントサンギヤ51を制動する係合状態(オン)と、フロントサンギヤ51の回転を許容する解放状態(オフ)とに切り替えられる。
ブレーキB2は、キャリア53を制動する係合状態(オン)と、キャリア53の回転を許容する解放状態(オフ)とに切り替えられる。
ワンウェイクラッチFは、キャリア53の正転(エンジンの出力軸と同方向の回転)のみを許容する。
図3は、Pレンジ、Rレンジ、NレンジおよびDレンジにおけるクラッチC1〜C3、ブレーキB1,B2およびワンウェイクラッチFの状態を示す図である。
図3において、「○」は、クラッチC1〜C3およびブレーキB1,B2が係合状態であることを示している。また、ワンウェイクラッチFがキャリア53の逆転を阻止する係合状態であることを示す。
PレンジおよびNレンジでは、クラッチC1〜C3およびブレーキB1,B2が解放される。
Rレンジ(リバース)では、クラッチC1およびブレーキB2が係合され、クラッチC2,C3およびブレーキB1が解放される。
Dレンジの1速段では、クラッチC2が係合され、クラッチC1,C3およびブレーキB1,B2が解放される。
Dレンジの2速段では、クラッチC2およびブレーキB1が係合され、クラッチC1,C3およびブレーキB2が解放される。
Dレンジの3速段では、クラッチC2,C3が係合され、クラッチC1およびブレーキB1,B2が解放される。
Dレンジの4速段では、クラッチC3およびブレーキB1が係合され、クラッチC1,C2およびブレーキB2が解放される。
<スクォート制御>
図4は、スクォート制御時のエンジン回転数、タービン回転数、B1圧(ブレーキB1に供給される油圧)およびC2圧(クラッチC2に供給される油圧)の時間変化を示す図である。
NレンジからDレンジへの切り替えを指示するシフト操作、つまりシフトレバーをNポジションからDポジションに移動させるN−D操作が行われると、ATECU12により、スクォート制御が実行される。スクォート制御では、ブレーキB1およびクラッチC2が係合されて、2速段が構成された後、クラッチC2が係合されたまま、ブレーキB1が解放されて、1速段が構成される。
このスクォート制御において、ブレーキB1およびクラッチC2に供給される油圧は、次のように制御される。
N−D操作が行われたことに応答して、自動変速機4への入力トルクに対してブレーキB1に必要とされる必要伝達トルク容量が算出される。この必要伝達トルク容量は、たとえば、自動変速機4への入力トルクに対してブレーキB1に滑りが発生しない伝達トルク容量である。そして、ブレーキB1に必要伝達トルク容量が確保される油圧である必要伝達圧が取得され、その必要伝達圧がブレーキB1に供給されるように、ブレーキB1に供給される油圧(B1圧)を制御するB1ソレノイドバルブ71(図1参照)の指示電流値(B1ソレノイドバルブ71に供給される電流の目標値)が設定される。
こうして設定された指示電流値に基づいて、B1ソレノイドバルブ71に供給される電流が制御されることにより(時刻T1)、ブレーキB1に必要伝達圧が供給される。この必要伝達圧は、B1ソレノイドバルブ71の全開時にブレーキB1に供給される最大圧よりも低い。その後、ブレーキB1に供給されるB1圧が必要伝達圧に保持される。
ブレーキB1に必要伝達圧が供給される一方で、クラッチC2に供給される油圧を制御するC2ソレノイドバルブ72(図1参照)が制御される。すなわち、C2ソレノイドバルブ72の指示電流値(C2ソレノイドバルブ72に供給される電流の目標値)が漸増される。これにより、クラッチC2に供給される油圧(C2圧)が上昇する。
B1圧が必要伝達圧に保持されている間に、タービン回転数が上昇する。タービン回転数が2速段の同期回転数(2速同期回転数)を含む所定範囲内に入ったか否かが判定(2速同期判定)され、タービン回転数が当該所定範囲内に入ったことが判定されると、B1ソレノイドバルブ71の指示電流値が下げられて、B1圧が所定圧まで下がる(時刻T2)。
その後、B1ソレノイドバルブ71の指示電流値が一定の時間勾配下げられることにより、B1圧が漸減する(時間T2−T3)。そして、低下から上昇に転じたタービン回転数が1速段の同期回転数を含む所定範囲内に入ったことが判定(1速同期判定)されると(時刻T3)、B1ソレノイドバルブ71の指示電流値が0に下げられて、B1圧が0に低下する。
<作用効果>
以上のように、シフトレバーをNポジションからDポジションに移動させるN−D操作が行われると、ブレーキB1およびクラッチC2を係合させて、2速段を一時的に構成した後、ブレーキB1を解放させて、1速段を構成するスクォート制御が実行される。このスクォート制御を実行する際、ブレーキB1に供給されるB1圧を制御するためのB1ソレノイドバルブ71が全開にされず、ブレーキB1には、少なくとも入力トルクに応じた伝達トルク容量をブレーキB1に確保可能な必要伝達圧が供給される。その一方で、クラッチC2に供給されるC2圧が上げられる。B1圧が最大圧(B1ソレノイドバルブ71の全開時のB1圧)よりも低く抑えられるので、図4に実線で示されるC2圧の時間変化と二点鎖線で示される従来の制御によるC2圧の時間変化とを比較して理解されるように、B1圧が抑えられた分の油圧がクラッチC2にC2圧として供給可能になる。その結果、クラッチC2の係合が遅くなることを抑制でき、ブレーキB1の係合とクラッチC2の係合とのタイムラグを短縮することができる。
<変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、前述の実施形態では、N−D操作の際のスクォート制御を取り上げたが、アイドリング制御によるエンジン2の再始動に応答して1速段が構成される際のスクォート制御に本発明が適用されてもよい。これにより、エンジン2の再始動時におけるショックの発生を抑制することができる。
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
2 エンジン
4 自動変速機
5 オイルポンプ
12 ATECU(制御装置)
25 油圧回路
71 B1ソレノイドバルブ(バルブ)
B1 ブレーキ(第1摩擦係合要素)
C2 クラッチ(第2摩擦係合要素)

Claims (1)

  1. エンジンにより駆動されるオイルポンプの発生油圧が供給される油圧回路および前記油圧回路から供給される油圧により係合する複数の摩擦係合要素を備え、前記複数の摩擦係合要素の係合および解放の組合せにより複数の変速段が選択的に構成される自動変速機の制御装置であって、
    前記油圧回路を制御して、前記複数の摩擦係合要素のうちの解放状態にある第1摩擦係合要素および第2摩擦係合要素を係合させて所定の変速段を一時的に構成した後、前記所定の変速段よりも低速側の変速段を構成する変速制御を実行する際に、
    前記第1摩擦係合要素に供給される油圧を制御するために前記油圧回路に設けられているバルブを全開させずに、少なくとも前記自動変速機への入力トルクに応じた伝達トルク容量が前記第1摩擦係合要素に確保される油圧を前記油圧回路から前記第1摩擦係合要素に供給させ、
    当該供給と並行して、前記油圧回路から前記第2摩擦係合要素に供給される油圧を上昇させる、制御装置。
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