JP5181612B2 - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される自動変速機の制御装置に関する。

エンジン（内燃期間）を搭載した車両において、エンジンが発生するトルク及び回転速度を車両の走行状態に応じて適切に駆動輪に伝達する変速機として、エンジンと駆動輪との間の変速比を自動的に最適設定する自動変速機が知られている。

車両に搭載される自動変速機としては、例えば、クラッチ及びブレーキと遊星歯車装置とを用いて変速段（ギヤ段）を設定する遊星歯車式変速機や、変速比を無段階に調整するベルト式無段変速機（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）がある。

遊星歯車式の自動変速機が搭載された車両においては、車速とアクセル開度（またはスロットル開度）に応じた最適な変速段を得るための変速線（変速段の切り替えライン）を有する変速マップがＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等に記憶されており、車速及びアクセル開度に基づいて変速マップを参照して目標変速段を算出し、その目標変速段に基づいて、摩擦係合要素であるクラッチ、ブレーキ及びワンウェイクラッチなどを、所定の状態に係合または解放することによって変速段を自動的に設定している。

このような自動変速機が搭載された車両においては、運転者により操作されるシフトレバーが設けられており、そのシフトレバーを操作することにより、自動変速機のシフトポジションを、例えばＰ位置（パーキングレンジ）、Ｒ位置（後進走行レンジ）、Ｎ位置（ニュートラルレンジ）、Ｄ位置（前進走行レンジ）等に切り変えることができる。

さらに、自動変速機が搭載された車両において、前後車輪の速度差や駆動輪のスリップ率などによって路面の摩擦係数（以下、路面μという）を検出し、その検出した路面μが所定値以下である場合、駆動力を下げるために発進時・停止時の変速段を２速に設定するという制御が行われている（例えば、特許文献１参照）。

また、スノーモードが設定された車両では、運転者によりスノーモードスイッチが操作（ＯＮ）されたときに、発進時の変速段を１速ではなく、２速以上に設定している（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−２４９０５０号公報 特許２０００−１０４８１６号公報（段落［０００７］） 特許２００５−７６７７２号公報

ところで、自動変速機において、例えば、１速の係合要素にワンウェイクラッチがある場合、２速以上の変速段を形成した際に、自動変速機の出力軸（駆動輪）の逆回転が阻止（ヒルホールド）される構成のものがある。

こうした構成の自動変速機が搭載された車両において、上記したように、路面μが低い場合やスノーモードが設定されている場合、２速以上の変速段で停止した際に自動変速機が逆回転できなくなるため、車両が後退するとワンウェイクラッチに大きな負荷（車両のイナーシャ）が掛かってしまい、ワンウェイクラッチが破損するおそれがある。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、車両後退方向の回転がワンウェイクラッチによって阻止可能な変速段（２速以上の変速段）を有する自動変速機において、２速以上の変速段での停止・発進性能を確保しながら、ワンウェイクラッチを保護することが可能な制御の実現を目的とする。

本発明は、車両に搭載される有段式の自動変速機であって、車両後退方向の回転が低変速段側のワンウェイクラッチによって阻止可能な特定の変速段を有する自動変速機の制御装置を前提としている。このような自動変速機の制御装置において、車両後退の可能性があるか否かを判定する車両後退判定手段と、前記車両後退判定手段にて車両後退の可能性があると判定された場合に、前記特定の変速段の形成を禁止する変速段形成制御手段とを備え、前記車両後退判定手段にて車両後退の可能性があると判定された場合は、車両後退方向の回転が１速のワンウェイクラッチによって阻止可能な２速の形成を禁止して１速を形成し、前記２速の形成を禁止した後、車両後退の可能性がないと判定された場合は２速の形成を許可することを特徴としている。

本発明の具体的な構成として以下のものを挙げることができる。まず、前記車両後退判定手段は、「路面の勾配が登坂路である」の条件が成立したときに「車両後退の可能性がある」と判定する。

また、前記変速段形成制御手段は、前記２速の形成を禁止した後、「ブレーキＯＮである」、または「路面の勾配が非登坂路である」の条件が成立したとき（車両後退の可能性がないとき）に、前記２速の形成を許可する。

本発明によれば、車両後退の可能性がある否かを判定し、車両が後退する状況にあるときには、ヒルホールドとなる２速の形成を禁止しているので、登坂路での車両停止時におけるワンウェイクラッチの破損を防止することができる。また、車両が後退する可能性がないときには２速形成を許可することで、路面μが低い状況での車両の停止・発進性能を確保することができる。

この場合、２速の形成を禁止して１速を形成している状態から、２速形成の許可により１→２変速を実施する際に、車速が０である場合には１→２変速を２速形成許可からの経過時間に基づいて制御する。具体的には、２速形成許可（１→２変速開始）からの経過時間を計測するカウンタを用い、１→２変速を実施する際の車速が０（車両停止）である場合には、前記カウンタにて計測される時間が、予め設定された判定値（具体的には、車両停止時において１→２変速に要する時間を考慮した値）に達した時点で１→２変速を終了するという制御を実行する。

このような構成を採用すれば、自動変速機の油圧指示値を新たに追加設定する等の複雑な処理を行うことなく、車両停止時における１→２変速制御（２速禁止→許可時の制御）を簡単な構成で実現することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の制御装置を含む車両のパワートレーンについて図１及び図２を参照して説明する。

この例の車両のパワートレーンは、エンジン１と、自動変速機２と、エンジンＥＣＵ３と、ＥＣＴ＿ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ＿ＥＣＵ）５とから構成されており、そのＥＣＴ＿ＥＣＵ５により実行されるプログラムによって自動変速機２の制御装置が実現されている。

次に、エンジン１、自動変速機２、エンジンＥＣＵ３、ＥＣＴ＿ＥＣＵ５の各部について以下に説明する。

−エンジン−
エンジン１は、外部から吸入する空気と、インジェクタ（燃料噴射弁）１１から噴射される燃料とを適宜の比率で混合した混合気を燃焼させることにより、回転動力を発生するものである。このインジェクタ１１は、エンジンＥＣＵ３により制御される。エンジン１の出力軸であるクランクシャフト８は、トルクコンバータ２０の入力軸に接続される。クランクシャフト８の回転数（エンジン回転数）は、エンジン回転数センサ９１によって検出される。

エンジン１に吸入される空気量は、電子制御式のスロットルバルブ１２により調整される。スロットルバルブ１２は、運転者のアクセルペダル操作とは独立してスロットル開度を電子的に制御することが可能であり、その開度（スロットル開度）はスロットル開度センサ９６によって検出される。

スロットルバルブ１２のスロットル開度はエンジンＥＣＵ３によって駆動制御される。具体的には、エンジン回転数センサ９１によって検出されるエンジン回転数、運転者のアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）等のエンジン１の運転状態に応じた最適な吸入空気量（目標吸気量）が得られるようにスロットルバルブ１２のスロットル開度を制御している。より詳細には、スロットル開度センサ９６を用いてスロットルバルブ１２の実際のスロットル開度を検出し、その実スロットル開度が、上記目標吸気量が得られるスロットル開度（目標スロットル開度）に一致するように、スロットルバルブ１２のスロットルモータ１３をフィードバック制御している。

−自動変速機−
自動変速機２は、トルクコンバータ２０、変速機構部３０、油圧制御回路４０、オイルポンプ６０などを備えている。この例の自動変速機２では、前進８段、後進１段の変速が可能になっている。

トルクコンバータ２０はエンジン１のクランクシャフト８に回転連結される。トルクコンバータ２０は、図２に示すように、ポンプインペラ２１、タービンランナ２２、ステータ２３、ワンウェイクラッチ２４、ステータシャフト２５、及び、ロックアップクラッチ２６などによって構成されている。

ワンウェイクラッチ２４は、ステータ２３を自動変速機２のケース２ａに一方向の回転のみ許容して支承するものである。ステータシャフト２５は、ワンウェイクラッチ２４のインナレースを自動変速機２のケース２ａに固定するものである。ロックアップクラッチ２６は、トルクコンバータ２０のポンプインペラ２１とタービンランナ２２とを直結可能とするものであり、必要に応じて、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２とを直結する係合状態と、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２とを切り離す解放状態と、係合状態と解放状態との中間の半係合状態とに切り替えられる。

変速機構部３０は、トルクコンバータ２０から入力軸９に入力される回転動力を変速して出力軸１０に出力するものであって、図２及び図３に示すように、フロントプラネタリ３１、リアプラネタリ３２、中間ドラム３３、第１クラッチ（入力クラッチ）Ｃ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、及び、ワンウェイクラッチＦ１などを備えている。

フロントプラネタリ３１は、ダブルピニオンタイプの歯車式遊星機構であって、第１サンギヤＳ１と、第１リングギヤＲ１と、複数個のインナーピニオンギヤＰ１と、複数個のアウターピニオンギヤＰ２と、第１キャリアＣＡ１とを備えている。

第１サンギヤＳ１は、自動変速機２のケース２ａに固定されて回転不可能とされ、第１リングギヤＲ１は、中間ドラム３３に第３クラッチＣ３を介して一体回転可能な状態または相対回転可能な状態に支持されており、第１リングギヤＲ１の内径側に第１サンギヤＳ１が同心状に挿入されている。

複数個のインナーピニオンギヤＰ１及び複数個のアウターピニオンギヤＰ２は、第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１との対向環状空間の円周複数箇所に介装されており、複数個のインナーピニオンギヤＰ１は第１サンギヤＳ１に噛み合い、また、複数個のアウターピニオンギヤＰ２はインナーピニオンギヤＰ１及び第１リングギヤＲ１に噛み合っている。

第１キャリアＣＡ１は、両ピニオンギヤＰ１，Ｐ２を回転可能に支持するもので、この第１キャリアＣＡ１の中心軸部が入力軸９に一体的に連結され、この第１キャリアＣＡ１において両ピニオンギヤＰ１，Ｐ２を支持する各支持軸部が、第４クラッチＣ４を介して中間ドラム３３に一体回転可能な状態または相対回転可能な状態に支持されている。中間ドラム３３は、第１リングギヤＲ１の外径側に回転可能に配置されており、第１ブレーキＢ１を介して自動変速機２のケース２ａに回転不可能な状態または相対回転可能な状態に支持されている。

リアプラネタリ３２は、ラビニオタイプの歯車式遊星機構であって、大径の第２サンギヤＳ２と、小径の第３サンギヤＳ３と、第２リングギヤＲ２と、複数個のショートピニオンギヤＰ３と、複数個のロングピニオンギヤＰ４と、第２キャリアＣＡ２とを含む構成となっている。第２サンギヤＳ２は、中間ドラム３３に連結され、第３サンギヤＳ３は、第１クラッチＣ１を介してフロントプラネタリ３１の第１リングギヤＲ１に一体回転可能または相対回転可能に連結され、第２リングギヤＲ２は、出力軸１０に一体に連結されている。

複数個のショートピニオンギヤＰ３は、第３サンギヤＳ３に噛み合い、また、複数個のロングピニオンギヤＰ４は、第２サンギヤＳ２及び第２リングギヤＲ２に噛み合っているとともに、ショートピニオンギヤＰ３を介して第３サンギヤＳ３に噛み合っている。第２キャリアＣＡ２は、両ピニオンギヤＰ３，Ｐ４を回転可能に支持するもので、この第２キャリアＣＡ２の中心軸部が第２クラッチＣ２を介して入力軸９に連結され、この第２キャリアＣＡ２において両ピニオンギヤＰ３，Ｐ４を支持する各支持軸部が、第２ブレーキＢ２及びワンウェイクラッチＦ１を介して自動変速機２のケース２ａに支持されている。

なお、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１、及び、第２ブレーキＢ２は、オイルの粘性を利用した湿式多板摩擦係合装置とされている。

第１クラッチＣ１は、リアプラネタリ３２の第３サンギヤＳ３をフロントプラネタリ３１の第１リングギヤＲ１に対して一体回転可能な係合状態または相対回転可能な解放状態とするものである。第２クラッチＣ２は、リアプラネタリ３２の第２キャリアＣＡ２を入力軸９に対して、一体回転可能な係合状態または相対回転可能な解放状態とするものである。

第３クラッチＣ３は、フロントプラネタリ３１の第１リングギヤＲ１を中間ドラム３３に対して一体回転可能な係合状態または相対回転可能な解放状態とするものである。第４クラッチＣ４は、フロントプラネタリ３１の第１キャリアＣＡ１を中間ドラム３３に対して一体回転可能な係合状態または相対回転可能な解放状態とするものである。

第１ブレーキＢ１は、中間ドラム３３を自動変速機２のケース２ａに対して一体化して回転不可能な係合状態または相対回転可能な解放状態とするものである。第２ブレーキＢ２は、リアプラネタリ３２の第２キャリアＣＡ２を自動変速機２のケース２ａに対して一体化して回転不可能な係合状態または相対回転可能な解放状態とするものである。

また、ワンウェイクラッチＦ１は、リアプラネタリ３２の第２キャリアＣＡ２の一方向のみの回転を許容するものである。

ここで、自動変速機２における各変速段（第１速段〜第８速段、後進段）を成立させる条件について図４及び図５を参照して説明する。

図４は、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、及び、ワンウェイクラッチＦ１の係合状態または解放状態と各変速段との関係を示す係合表（作動表）である。この図４において、○印は「係合状態」、×印は「解放状態」、◎印は「エンジンブレーキ時に係合状態」、△印は「駆動時のみ係合状態」を示す。

図５は、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、及び、ワンウェイクラッチＦ１の係合により成立される変速段（第１速段〜第８速段、後進段）と、そのときの前後２つのプラネタリ３１，３２における各構成要素の回転数比との関係を示す速度線図である。

この図５において、各縦軸方向は、２つのプラネタリ３１，３２における各構成要素の速度比であり、各縦軸の間隔は各要素のギヤ比に応じて設定される。また、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、及び、ワンウェイクラッチＦ１が係合される点に、それぞれ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｂ１、Ｂ２、Ｆ１を記入している。さらに、図５に記載している入力１〜入力４とは、入力軸９からの回転動力の入力位置を示し、また、図５に記載している出力とは、出力軸１０に出力させる回転動力の出力位置を示している。

そして、図４及び図５に示すように、この例の自動変速機２において、第１クラッチＣ１を係合させると前進段の１速（１ｓｔ）が成立し、この１速ではワンウェイクラッチＦ１が係合する。第１クラッチＣ１及び第１ブレーキＢ１を係合させると前進段の２速（２ｎｄ）が成立する。第１クラッチＣ１及び第３クラッチＣ３を係合させると前進段の３速（３ｒｄ）が成立する。第１クラッチＣ１及び第４クラッチＣ４を係合させると前進段の４速（４ｔｈ）が成立する。

また、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を係合させると前進段の５速（５ｔｈ）が成立する。第２クラッチＣ２及び第４クラッチＣ４を係合させると前進段の６速（６ｔｈ）が成立する。第２クラッチＣ２及び第３クラッチＣ３を係合させると前進段の７速（７ｔｈ）が成立する。第２クラッチＣ２及び第１ブレーキＢ１を係合すると前進段の８速（８ｔｈ）が成立する。一方、第４クラッチＣ４及び第２ブレーキＢ２を係合させると後進段（Ｒ）が成立する。

以上のように、この例の自動変速機２では、摩擦係合要素である第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１，第２ブレーキＢ２、及び、ワンウェイクラッチＦ１などが、所定の状態に係合または解放されることによって変速段（ギヤ段）が設定される。第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１、及び、第２ブレーキＢ２の係合・解放は油圧制御回路４０及びＥＣＴ＿ＥＣＵ５によって制御される。

油圧制御回路４０は、変速機構部３０の変速動作を制御するものであって、リニアソレノイドバルブ、ＯＮ−ＯＦＦソレノイドバルブ、アキュームレータなどによって構成されており、それらリニアソレノイドバルブ及びＯＮ−ＯＦＦソレノイドバルブの励磁・非励磁を制御して油圧回路を切り替えることによって、変速機構部３０の第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１、及び、第２ブレーキＢ２の係合・解放を制御するようにしている。油圧制御回路４０のリニアソレノイドバルブ及びＯＮ−ＯＦＦソレノイドバルブの励磁・非励磁は、ＥＣＴ＿ＥＣＵ５からのソレノイド制御信号（指示油圧信号）によって制御される。

一方、車両の運転席の近傍には、図６に示すようなシフト装置７が配置されている。このシフト装置７にはシフトレバー７１が変位可能に設けられている。また、シフト装置７には、Ｒ位置（リバースレンジ）、Ｎ位置（ニュートラルレンジ）、Ｄ位置（ドライブレンジ）、及び、Ｓ位置（シーケンシャルレンジ）が設定されており、運転者が所望の変速位置へシフトレバー７１を変位させることが可能になっている。これらＲ位置、Ｎ位置、Ｄ位置、Ｓ位置（下記の「＋」位置及び「−」位置も含む）の各変速位置（レンジ）は、シフトポジションセンサ９４によって検出される。

そして、シフトレバー７１の変速位置が選択される状況と、そのときの自動変速機２の動作状況について、各変速位置（「Ｎ位置」、「Ｒ位置」、「Ｄ位置」、「Ｓ位置」）ごとに説明する。

「Ｎ位置」は、自動変速機２の入力軸９と出力軸１０との連結を切断する際に選択される位置であり、シフトレバー７１がこの「Ｎ位置」に操作されると、自動変速機２の第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２の全てが解放される（図４参照）。

「Ｒ位置」は、車両を後退させる際に選択される位置であり、シフトレバー７１がこのＲ位置に操作されると、自動変速機２は後進段に切り替えられる。

「Ｄ位置」は、車両を前進させる際に選択される位置であり、シフトレバー７１がこのＤ位置に操作されると、車両の運転状態などに応じて、自動変速機２の複数の前進変速段（前進８速）が自動的に変速制御される。

「Ｓ位置」は、シーケンシャルモード（マニュアルモード）での走行の際、つまり、複数の前進変速段（前進８速）の変速動作を運転者が手動によって行う際に選択される位置であって、このＳ位置の前後に「−」位置及び「＋」位置が設けられている。「＋」位置は、シーケンシャルモードのアップシフトのときにシフトレバー７１が操作される位置であり、「−」位置は、シーケンシャルモードのダウンシフトのときにシフトレバー７１が操作される位置である。

そして、シフトレバー７１がＳ位置にあるときに、シフトレバー７１がＳ位置を中立位置として「＋」位置または「−」位置に操作されると、自動変速機２の前進変速段がアップまたはダウンされる。具体的には、「＋」位置への１回操作ごとに変速段が１段ずつアップ（例えば１ｓｔ→２ｎｄ→・・・→８ｔｈ）される。一方、「−」位置への１回操作ごとに変速段が１段ずつダウン（例えば８ｔｈ→７ｔｈ→・・・→１ｓｔ）される。

−エンジンＥＣＵ・ＥＣＴ＿ＥＣＵ−
エンジンＥＣＵ３及びＥＣＴ＿ＥＣＵ５は、マイクロコンピュータを主体に構成された電子制御ユニットであって、ともにほぼ同様のハードウエア構成になっている。ここではＥＣＴ＿ＥＣＵ５の具体構成を図７に示している。

ＥＣＴ＿ＥＣＵ５は、油圧制御回路４０を制御することにより変速機構部３０における適宜の変速段つまり動力伝達経路を成立させるものである。すなわち、ＥＣＴ＿ＥＣＵ５は、図７に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５３と、バックアップＲＡＭ５４と、入力インターフェース５５と、出力インターフェース５６とが、双方向性バス５７によって相互に接続された構成になっている。

ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶された各種制御プログラムや制御マップに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ５２には、変速機構部３０の変速動作を制御するための各種制御プログラムが記憶されている。ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ５４は、各種の保存すべきデータを記憶する不揮発性のメモリである。

入力インターフェース５５には、エンジン回転数センサ９１、タービン回転数センサ９２、出力軸回転数センサ９３、シフトポジションセンサ９４、アクセル開度センサ９５、スロットル開度センサ９６、車速センサ９７、Ｇセンサ（振り子式）９８、ブレーキペダルセンサ９９、及び、ブレーキ圧センサ１０１などが接続されており、これらの各センサからの信号がＥＣＴ＿ＥＣＵ５に入力される。また、出力インターフェース５６には、自動変速機２を制御する油圧制御回路４０などが接続されている。

タービン回転数センサ９２は、トルクコンバータ２０のタービン回転数Ｎｔ（入力軸９の回転数）を検出するものである。出力軸回転数センサ９３は、出力軸１０の回転数（出力軸回転数Ｎｏｕｔ）を検出するものである。

シフトポジションセンサ９４は、上記したようにシフトレバー７１の操作位置（ニュートラルレンジ、走行レンジ等）を検知するものである。アクセル開度センサ９５は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するものである。

車速センサ９７は、車両の走行速度を検出するものである。Ｇセンサ９８は、車両の前後左右の加速度を検出するものである。また、この例では、振り子式のＧセンサ９８を用いているので、車両が走行する路面の勾配を検出することができる。ブレーキペダルセンサ９９は、運転者によってブレーキペダルがＯＮ操作（制動操作）された際にブレーキＯＮ信号を出力するものである。ブレーキ圧センサ１０１は、ブレーキマスタシリンダの油圧を検出するものである。

なお、ＥＣＴ＿ＥＣＵ５は、エンジンＥＣＵ３との間でデータ通信可能な状態で接続されており、必要に応じてエンジンＥＣＵ３からエンジン制御に関する種々の情報を取得するようになっている。

そして、ＥＣＴ＿ＥＣＵ５は、自動変速機２の変速段を設定するソレノイド制御信号（油圧指令信号）を油圧制御回路４０に出力する。このソレノイド制御信号に基づいて、油圧制御回路４０のリニアソレノイドバルブやＯＮ−ＯＦＦソレノイドバルブの励磁・非励磁などが制御され、所定の変速変速段（１速〜８速）を構成するように、自動変速機２の第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、及び、ワンウェイクラッチＦ１などが、所定の状態に係合または解放される。

また、ＥＣＴ＿ＥＣＵ５は、油圧制御回路４０にロックアップクラッチ制御信号（油圧指令信号）を出力する。このロックアップクラッチ制御信号に基づいて、油圧制御回路４０のロックアップソレノイドバルブの励磁・非励磁などが制御されてトルクコンバータ２０のロックアップクラッチ２６が係合または解放される。

次に、ＥＣＴ＿ＥＣＵ５が実行する「変速制御」、及び、「２速形成の禁止・許可制御」について説明する。

−変速制御−
まず、自動変速機２の変速制御に用いる変速マップについて図８を参照して説明する。

図８に示す変速マップは、車速及びアクセル開度をパラメータとし、それら車速及びアクセル開度に応じて、適正な変速段（最適な燃費となる変速段）を求めるための複数の領域が設定されたマップである。変速マップは、ＥＣＴ＿ＥＣＵ５のＲＯＭ５２に記憶されている。変速マップの各領域は、複数の変速線（変速段の切り替えライン）によって区画されている。なお、図８において、シフトアップ線（変速線）を実線で示し、シフトダウン線（変速線）を破線で示している。また、シフトアップ及びシフトダウンの各切り替え方向を図中に数字と矢印とを用いて示している。

次に、変速制御の基本動作について説明する。

ＥＣＴ＿ＥＣＵ５は、車速センサ９７の出力信号（または出力軸回転数センサ９３の出力信号）から車速を算出するとともに、アクセル開度センサ９５の出力信号からアクセル開度を算出し、それら車速及びアクセル開度に基づいて、図８の変速マップを参照して目標変速段を算出し、その目標変速段と現状変速段とを比較して変速動作が必要であるか否かを判定する。その判定結果により、変速動作が必要ない場合には（目標変速段と現状変速段とが同じで、変速段が適切に設定されている場合には）、現状変速段を維持するソレノイド制御信号（指示油圧信号）を自動変速機２の油圧制御回路４０に出力する。

一方、目標変速段と現状変速段とが異なる場合には変速動作を行う。例えば、自動変速機２の変速段が「５速」の状態で走行している状況から、車両の走行状態が変化して、例えば図８の点ＰＡから点ＰＢに変化した場合、シフトダウン変速線［５→４］を跨ぐ変化となるので、変速マップから算出される目標変速段が「４速」となり、その４速の変速段を設定するソレノイド制御信号（指示油圧信号）を自動変速機２の油圧制御回路４０に出力して、５速の変速段から４速の変速段への変速（５→４ダウンシフト）を行う。

−２速形成の禁止・許可制御−
まず、自動変速機が搭載された車両においては、上述したように、前後車輪の速度差や駆動輪のスリップ率などによって路面μを検出し、その検出した路面μが所定の判定値よりも低い場合、駆動力を下げるために発進時・停止時の変速段を２速に設定するという制御が行われている。また、スノーモードが設定された車両では、運転者によりスノーモードスイッチが操作（ＯＮ）されたときに、発進時の変速段を１速ではなく２速以上に設定している。しかし、このような制御（２速形成モード）により常時２速で停止すると、自動変速機が逆回転できなくなるため、ワンウェイクラッチが破損するおそれがある。

この点について具体的に説明する。図４及び図５に示すように、この例の自動変速機２において２速を形成した場合、第１クラッチＣ１及び第１ブレーキＢ１が係合する。この２速形成状態から車両が後退（出力軸１０が逆回転）すると、１速で係合するワンウェイクラッチＦ１によって自動変速機２の逆回転が阻止（ヒルホールド）されるため、ワンウェイクラッチＦ１に大きな負荷（車両のイナーシャ）が掛かってしまい、ワンウェイクラッチＦ１が破損するおそれがある。

そこで、この例では、車両後退の可能性があるか否かを判定し、車両が後退する状況となる場合にはヒルホールドとなる２速形成を禁止し、車両後退の可能性がないときに２速形成を許可する点に特徴がある。

その具体的な制御の例を図９のフローチャートを参照して説明する。図９の制御ルーチンはＥＣＴ＿ＥＣＵ５において実行される。

ステップＳＴ１では、現在制御が２速形成モードであるか否か判定する。ステップＳＴ１の判定結果が肯定判定である場合はステップＳＴ２に進む。ステップＳＴ１の判定結果が否定判定である場合には、２速形成モードとなるまで（肯定判定が得られるまで）、ステップＳＴ１の判定処理を繰り返して行う。

なお、この例では、例えば、前後車輪の速度差や駆動輪のスリップ率などに基づいて算出される路面μが所定の判定値よりも低い場合に「２速形成モードである」と判定する。また、スノーモードスイッチ（図示せず）を備えている場合、そのスノーモードスイッチがＯＮに操作されているときに「２速形成モードである」と判定する。

ステップＳＴ２では、車両後退の可能性があるか否かを判定する。具体的には下記の条件Ｊ１１またはＪ１２の条件が成立したときに「車両後退の可能性がある」と判定する。

Ｊ１１：路面の勾配が登坂路であるとき（Ｇセンサ９８の出力信号、または、ナビゲーション装置からのナビ情報に基づいて判定）
Ｊ１２：路面の勾配（Ｇセンサ９８の出力信号、または、ナビゲーション装置からのナビ情報に基づいて判定）と、駆動力（エンジン１の発生トルク・２速のギヤ比で定まる力）とを比較して登坂性能が足りないと判定したとき
そして、ステップＳＴ２の判定結果が肯定判定である場合はステップＳＴ３に進む。ステップＳＴ２の判定結果が否定判定である場合には、このステップＳＴ２の判定処理を繰り返して行う。

ステップＳＴ３では自動変速機２の２速形成を禁止し、図４及び図５に示すように第１クラッチＣ１を係合することにより１速を形成する。なお、１速では、ワンウェイクラッチＦ１によって自動変速機２の逆回転が阻止される。

次に、ステップＳＴ４において車両の後退がないか否かを判定する。具体的には下記の条件Ｊ２１〜Ｊ２３のいずれか１つの条件が成立したときに「車両後退なし」と判定する。

Ｊ２１：ブレーキＯＮであるとき（ブレーキペダルセンサ９９の出力信号、または、ブレーキ圧センサ１０１の出力信号にて判定）
Ｊ２２：路面の勾配が非登坂路であるとき（Ｇセンサ９８の出力信号、または、ナビゲーション装置からのナビ情報に基づいて判定）
Ｊ２３：路面の勾配（Ｇセンサ９８の出力信号、または、ナビゲーション装置からのナビ情報に基づいて判定）と、駆動力（エンジン１の発生トルク・２速のギヤ比で定まる力）とを比較して登坂性能が足りると判定したとき
そして、ステップＳＴ４の判定結果が肯定判定である場合はステップＳＴ５に進む。ステップＳＴ４の判定結果が否定判定である場合には、このステップＳＴ４の判定処理を繰り返して行う。

ステップＳＴ５では２速形成を許可して１→２変速を開始する。続いてステップＳＴ６において車速＝０（ブレーキＯＮ）であるか否かを判定し、その判定結果が否定判定である場合（車両が走行中である場合）は、走行中の車両の車速つまり出力軸回転数（出力軸回転数センサ９３にて検出される出力軸回転数Ｎｏｕｔ）に基づいて、通常の１→２変速制御を実行する（ステップＳＴ７）。

具体的には、１→２変速を開始すると、自動変速機２の第１クラッチＣ１は係合状態に保持したままで、ブレーキＢ１に付与する作動油圧を所定のパターンで増加させる。そのブレーキＢ１の増圧過程において、タービン回転数センサ９２にて検出されるタービン回転数Ｎｔが、仮想タービン回転数（出力軸回転数Ｎｏｕｔ×１速のギヤ比）よりも低くなった時点でイナーシャ相が開始される。そして、タービン回転数Ｎｔが、出力軸回転数Ｎｏｕｔ（車速）と変速後の２速のギヤ比とに基づく同期回転速度に達した時点（ブレーキＢ１が完全係合した時点）で１→２速の変速を終了するという制御を実行する。

一方、車速＝０（車両停止）である場合（ステップＳＴ６が肯定判定）、出力軸回転数Ｎｏｕｔを検出できないので、ステップＳＴ７のような変速制御は実施できない。

そこで、この例では、タイマによる計測時間に基づいて１→２変速制御を実行する（ステップＳＴ８）。具体的には、ステップＳＴ５の２速形成を許可（１→２変速を開始）した時点からの経過時間をタイマにて計測し、その計測時間が予め設定した判定値に達した時点で１→２速の変速制御を終了する。このような変速制御において計測時間に対して設定する判定値は、例えば、車速＝０（出力軸回転数Ｎｏｕｔ＝０）のときに、正常な１→２変速に要する時間（ブレーキＢ１の係合開始から完全係合までの時間）を予め実験・計算等により求めておき、その結果に基づいて経験的に求めた値を判定値とする。

ただし、ステップＳＴ８の１→２変速制御に用いる判定値（正常時の判定値）は、出力軸回転数センサ９３の異常時などのフェール時において設定されるフェール時変速時間（ブレーキＢ１の係合開始から完全係合までの時間）よりも短い値とし、車両停止時における１→２変速を上記フェール時よりも早いタイミングで完了できるようにする。

以上の制御によれば、車両が後退する状況にあるときには、ヒルホールドとなる２速の形成を禁止しているので、登坂路での車両停止時におけるワンウェイクラッチＦ１の破損を防止することができる。さらに、車両が後退する可能性がないときには、２速形成を許可しているので、路面μが低い状況での車両の停止・発進性能を確保することができる。

また、車両後退の可能性がないときに２速形成を許可して１→２変速を実施する際に、車両停止（車速＝０）である場合には、２速形成許可から一定時間（判定値）が経過した時点で１→２変速を終了するという制御を行っているので、自動変速機２の油圧指示値を新たに追加設定する等の複雑な処理を行うことなく、車両停止時における１→２変速制御（２速禁止→許可時の制御）を簡単な構成で実現することができる。

−他の実施形態−
以上の例では、２速を形成したときにヒルホールドとなる構成の自動変速機の制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、３速（もしくは３速以上）を形成したときヒルホールドとなる構成の自動変速機の制御にも適用可能である。

以上の例では、前進８段変速の自動変速機の制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば前進６段などの他の任意の変速段の自動変速機の制御にも適用可能である。

以上の例では、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）型車両に搭載される自動変速機の制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両に搭載される自動変速機の制御や、４輪駆動車に搭載される自動変速機の制御にも適用できる。

ＦＦ型車両に搭載される自動変速機の一例を図１０に示す。また、その自動変速機の係合表を図１１に示す。

図１０に示す自動変速機５００は、トルクコンバータ６００と変速機構部７００とを備えている。

トルクコンバータ６００は、図２に示したのものと同様に、ポンプインペラ２１、タービンランナ２２、ステータ２３、ワンウェイクラッチ２４、及び、ロックアップクラッチ２６などを備えている。

変速機構部７００は、シングルピニオン型の第１遊星歯車装置７１１を主体として構成される第１変速部７０１と、シングルピニオン型の第２遊星歯車装置７１２及びダブルピニオン型の第３遊星歯車装置７１３を主体として構成される第２変速部７０２とを同軸線上に有し、入力軸７０３の回転を変速して出力軸７０４に伝達し、出力歯車７０５から出力する遊星歯車式多段変速機である。出力歯車７０５は、車両に搭載される差動歯車装置に直接的にもしくはカウンタ軸を介して連結される。

第１変速部７０１を構成している第１遊星歯車装置７１１は、サンギヤＳ１１、キャリアＣＡ１１、及び、リングギヤＲ１１の３つの回転要素を備えており、サンギヤＳ１１が入力軸７０３に連結される。さらに、サンギヤＳ１１は、リングギヤＲ１１が第３ブレーキＢ３を介してハウジング７０６に固定されることにより、キャリヤＣＡ１１を中間出力部材として入力軸７０３に対して減速回転される。

第２変速部７０２を構成している第２遊星歯車装置７１２及び第３遊星歯車装置７１３においては、一部が互いに連結されることによって４つの回転要素ＲＭ１１〜ＲＭ１４が構成されている。

具体的には、第３遊星歯車装置７１３のサンギヤＳ１３によって第１回転要素ＲＭ１１が構成されており、第２遊星歯車装置７１２のリングギヤＲ１２及び第３遊星歯車装置７１３のリングギヤＲ１３が互いに連結されて第２回転要素ＲＭ１２が構成されている。さらに、第２遊星歯車装置７１２のキャリアＣＡ１２及び第３遊星歯車装置７１３のキャリアＣＡ１３が互いに連結されて第３回転要素ＲＭ１３が構成されている。また、第２遊星歯車装置７１２のサンギヤＳ１２によって第４回転要素ＲＭ１４が構成されている。

第２遊星歯車装置７１２及び第３遊星歯車装置７１３は、キャリアＣＡ１２及びＣＡ１３が共通の部材にて構成されているとともに、リングギヤＲ１２及びＲ１３が共通の部材にて構成されている。さらに、第２遊星歯車装置７１２のピニオンギヤが第３遊星歯車装置７１３の第２ピニオンギヤを兼ねているラビニヨ型の遊星歯車列とされている。

第１回転要素ＲＭ１１（サンギヤＳ１３）は、中間出力部材である第１遊星歯車装置７１１のキャリアＣＡ１１に一体的に連結されており、第１ブレーキＢ１によってハウジング７０６に選択的に連結されて回転停止される。第２回転要素ＲＭ１２（リングギヤＲ１２及びＲ１３）は、第２クラッチＣ２を介して入力軸７０３に選択的に連結される一方、ワンウェイクラッチＦ１及び第２ブレーキＢ２を介してハウジング７０６に選択的に連結されて回転停止される。

第３回転要素ＲＭ１３（キャリアＣＡ１２及びＣＡ１３）は出力軸７０４に一体的に連結されている。第４回転要素ＲＭ１４（サンギヤＳ１２）は、第１クラッチＣ１を介して入力軸７０３に選択的に連結される。

なお。第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、第３ブレーキＢ３は、いずれも油圧シリンダによって摩擦係合する多板式の油圧式摩擦係合装置である。

以上の自動変速機２では、摩擦係合要素である第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、第３ブレーキＢ３、及び、ワンウエイクラッチＦ１などが、所定の状態に係合または解放されることによって変速段が設定される。

図１１は、以上の自動変速機５００の各変速段を成立させるためのクラッチ及びブレーキの係合作動を説明する係合表であり、「○」は係合を、「×」は解放をそれぞれ表している。

この図１１に示すように、この例の自動変速機５００において、クラッチＣ１を係合させると前進段の１速（１ｓｔ）が成立し、この１速ではワンウェイクラッチＦ１が係合する。第１クラッチＣ１及びブレーキＢ１を係合させると前進段の２速（２ｎｄ）が成立する。第１クラッチＣ１及び第３ブレーキＢ３を係合させると前進段の３速（３ｒｄ）が成立する。

また、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を係合させると前進段の４速（４ｔｈ）が成立する。第２クラッチＣ２及び第３ブレーキＢ３を係合させると前進段の５速（５ｔｈ）が成立する。第２クラッチＣ２及び第１ブレーキＢ１を係合させると前進段の６速（６ｔｈ）が成立する。一方、第２ブレーキＢ２及び第３ブレーキＢ３を係合させると後進段（Ｒ）が成立する。

以上の図１０に示す自動変速機５００においても、２速を形成した場合、１速で係合するワンウェイクラッチＦ１によって自動変速機の逆回転が阻止（ヒルホールド）される構成の変速機であり、そのヒルホールド時にワンウェイクラッチＦ１に大きな負荷（車両のイナーシャ）かかり、ワンウェイクラッチＦ１が破損するおそれがあるが、このような構成の自動変速機５００においても、図９に示す２速形成の禁止・許可制御を実行することにより、路面μが低い状況での停止・発進性能を確保しながら、登坂路での停止時におけるワンウェイクラッチＦ１の破損を防止することができる。

以上の例では、ガソリンエンジンを搭載した車両の制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、ディーゼルエンジン等の他のエンジンを搭載した車両の制御にも適用可能である。

本発明を適用する自動変速機が搭載された車両の概略構成図である。 自動変速機の一例を示すスケルトン図である。 自動変速機の変速機構部を模式的に示す斜視図である。 図３の自動変速機の変速機構部における各クラッチ及び各ブレーキの変速段ごとの係合状態を示す図である。 自動変速機の変速機構部の両プラネタリにおける各構成要素の回転数比を変速段ごとに示す速度線図である。 シフト装置のシフトレバー部分の構成を示す斜視図である。 ＥＣＴ＿ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 自動変速機の変速制御に用いる変速マップの一例を示す図である。 自動変速機の２速形成の禁止・許可制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 自動変速機の他の例を示すスケルトン図である。 図１０の自動変速機の変速機構部における各クラッチ及び各ブレーキの変速段ごとの係合状態を示す図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 自動変速機
３ エンジンＥＣＵ
５ ＥＣＴ＿ＥＣＵ
３０ 変速機構部
Ｃ１〜Ｃ４ クラッチ
Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ
Ｆ１ ワンウェイクラッチ
４０ 油圧制御回路
９４ シフトポジションセンサ
９８ Ｇセンサ
９９ ブレーキペダルセンサ

Claims (5)

1. 車両に搭載される有段式の自動変速機であって、車両後退方向の回転が低変速段側のワンウェイクラッチによって阻止可能な特定の変速段を有する自動変速機の制御装置において、
   車両後退の可能性があるか否かを判定する車両後退判定手段と、前記車両後退判定手段にて車両後退の可能性があると判定された場合に、前記特定の変速段の形成を禁止する変速段形成制御手段とを備え、
   前記車両後退判定手段にて「車両後退の可能性がある」と判定された場合は、前記車両後退方向の回転が１速のワンウェイクラッチによって阻止可能な２速の形成を禁止して１速を形成し、前記２速の形成を禁止した後、「車両後退の可能性がない」と判定された場合は２速の形成を許可する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２速の形成を禁止して１速を形成している状態から、２速形成の許可により１→２変速を実施する際に、車速が０である場合には、前記１→２変速を前記２速形成許可からの経過時間に基づいて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２記載の自動変速機の制御装置において、
   前記２速形成許可からの経過時間を計測するカウンタを有し、前記１→２変速を実施する際の車速が０である場合には、前記カウンタにて計測される時間が予め設定された判定値に達した時点で前記１→２変速を終了することを特徴とする自動変速機の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動変速機の制御装置において、
   前記車両後退判定手段は、「路面の勾配が登坂路である」の条件が成立したときに、「車両後退の可能性がある」と判定することを特徴とする自動変速機の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の自動変速機の制御装置において、
   前記変速段形成制御手段は、前記２速の形成を禁止した後、「ブレーキＯＮである」、または「路面の勾配が非登坂路である」の条件が成立したときに、前記２速の形成を許可することを特徴とする自動変速機の制御装置。

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