JP5830174B2 - ロック機構付き摩擦要素を備えた自動変速機及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロック機構付き摩擦要素を備えた自動変速機の制御に関する。

自動変速機のクラッチ・ブレーキとして、同軸に配置される２つの部材（クラッチの場合は双方が回転要素、ブレーキの場合は一方が回転要素で他方が非回転要素）を連結するために、油圧によって動作する摩擦要素が用いられている（ＪＰ７−１２２２１Ａ）。

かかる摩擦要素においては、例えば、２つの部材それぞれに複数の摩擦プレートが軸方向に摺動自在に取り付けられ、かつ、２つの部材の摩擦プレートが交互に配置される。そして、油圧ピストンによって２つの部材の摩擦プレートを互いに押し付けると、２つの部材が摩擦プレートを介して連結される。

上記摩擦要素においては、締結状態を維持するには、エンジンで油圧ポンプを駆動して油圧ピストンに油圧を供給し続ける必要があり、自動変速機を搭載した車両の燃費が悪化するという問題がある。

そこで、摩擦要素が締結するまでは油圧を供給するが、摩擦要素が締結した後はロック機構によって油圧ピストンの動きを規制し、油圧を下げても摩擦要素が締結状態を維持できるようにすることが考えられる。当該構成によれば、油圧ポンプの負荷を下げることができ、車両の燃費を向上させることができる。

しかしながら、ロック機構がうまく作動しない場合やロック機構が正常に作動しても摩擦要素が摩耗している場合等には摩擦要素が滑る可能性がある。摩擦要素が滑ると変速機は駆動力を十分に伝達できず車両の動力性能が低下するので、摩擦要素が滑った場合には滑りを抑える必要がある。

本発明の目的は、ロック機構付きの摩擦要素を備えた自動変速機において、ロック機構付きの摩擦要素が滑った場合に摩擦要素の滑りを抑制することである。

本発明のある態様によれば、自動変速機であって、動力伝達経路に配置され、締結側油室にＯＮ圧を供給するとロック機構がロック状態になり、前記ロック機構がロック状態になると前記締結側油室の油圧を下げても締結状態を維持する摩擦要素と、車両走行時は、前記締結側油室に前記ＯＮ圧を供給して前記摩擦要素を締結するとともに前記ロック機構をロック状態にし、前記締結側油室の油圧を下げる締結処理を行い、前記締結処理で前記摩擦要素を締結したにもかかわらず前記摩擦要素が滑った場合は、前記締結側油室に前記ＯＮ圧を供給する制御装置と、を備えた自動変速機が提供される。また、これに対応する制御方法が提供される。

上記態様によれば、締結処理で摩擦要素を締結したにもかかわらず摩擦要素が滑った場合には締結側油室にＯＮ圧が供給されるので、摩擦要素の滑りが抑えられる。これにより、摩擦要素が滑ることによる車両の動力性能の低下を抑えることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る自動変速機を備えた車両の概略構成図である。 図２は、フォワードクラッチ及びこれを動作させるクラッチ動作パックの断面図である。 図３は、変速機コントローラが行う滑り検出・抑制処理の内容を示したフローチャートである。 図４は、変速機コントローラが行う検証処理の内容を示したフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る自動変速機を備えた車両の概略構成を示している。車両は、エンジン１、トルクコンバータ２、変速機３を備え、エンジン１の出力回転は、トルクコンバータ２、変速機３、図示しないデファレンシャルギヤユニットを介して図示しない駆動輪へと伝達される。

変速機３は、有段又は無段の自動変速機である。変速機３は、リバースブレーキ４と、フォワードクラッチ５とを備える。変速機３は、リバースブレーキ４が締結されている状態ではエンジン１の回転を反転して出力し、フォワードクラッチ５が締結されている状態ではエンジン１の回転を回転方向を維持したまま出力する。

リバースブレーキ４は、締結圧を供給することで締結し、締結状態を維持するには締結圧を供給し続ける必要のある従来の摩擦要素である。リバースブレーキ４を解放するには締結圧の供給を停止すればよい。

フォワードクラッチ５は、後述するように、ロック機構ＢＬを備えた摩擦要素である。フォワードクラッチ５にＯＮ圧を供給し、ロック機構ＢＬがロック状態になれば、ＯＮ圧の供給を停止してもフォワードクラッチ５は締結状態を維持することができる。フォワードクラッチ５を解放するには、フォワードクラッチ５にＯＦＦ圧を供給し、ロック機構ＢＬを解除状態にすればよく、一旦ロック機構ＢＬが解除状態になればＯＦＦ圧の供給を停止してもフォワードクラッチ５は解放状態を維持することができる。フォワードクラッチ５の構成については後で詳しく説明する。

なお、リバースブレーキ４及びフォワードクラッチ５は、両者が同時に締結されると変速機３の入出力軸が回転不能になるいわゆるインターロック状態になるので、これらの締結は択一的に行われる。

油圧制御回路７は、エンジン１によって駆動される油圧ポンプ８からの油圧をライン圧に調圧するレギュレータバルブと、ライン圧を元圧としてフォワードクラッチ５を含む摩擦要素（変速機３が無段変速機の場合は加えて無段変速機構の構成要素）に供給する油圧を調圧するソレノイドバルブと、油圧ポンプ８、各バルブ及び各摩擦要素の間を接続する油路を備える。

油圧制御回路７の各バルブは、変速機コントローラ９からの制御信号に基づき制御される。変速機コントローラ９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等で構成され、各種センサ及びエンジンコントローラから入力される各種信号に基づき車両の運転状態を判断し、運転状態に適した変速段（変速機３が無段変速機の場合は変速比）が実現されるよう、油圧制御回路７に指令を出力する。

変速機コントローラ９には、エンジン１の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ１０１、変速機３の入力回転速度を検出する回転速度センサ１０２、変速機３の出力回転速度を検出す回転速度センサ１０３、セレクトスイッチ１１によって選択されている変速機３のモードを検出するモード検出スイッチ１０４、アクセルペダルの操作量（以下、「アクセル開度ＡＰＯ」という。）を検出するアクセル開度センサ１０５、ブレーキのＯＮ／ＯＦＦを検出するブレーキスイッチ１０６等からの信号等が入力される。

セレクトスイッチ１１は、レバー式又はボタン式であり、レバー又はボタンを操作することによって、変速機３のモードとして、パーキングモード（以下、「Ｐモード」という。）、リバースモード（以下、「Ｒモード」という。）、ニュートラルモード（以下、「Ｎモード」という。）及びドライブモード（以下、「Ｄモード」という。）のいずれかのモードを選択することができる。

変速機コントローラ９は、セレクトスイッチ１１によって選択されたモードに応じて、リバースブレーキ４及びフォワードクラッチ５をそれぞれ締結または解放する。具体的には、Ｄモードでは、リバースブレーキ４が解放され、フォワードクラッチ５が締結される。Ｒモードでは、リバースブレーキ４が締結され、フォワードクラッチ５が解放される。Ｐモード及びＮモードでは、リバースブレーキ４及びフォワードクラッチ５が解放される。

次に、フォワードクラッチ５の詳細な構成について説明する。

図２は、フォワードクラッチ５、及び、これを動作させるクラッチ動作パック６の断面を示している。以下、各構成について説明する。

フォワードクラッチ５は、クラッチドラム５１と、クラッチハブ５２と、ドリブンプレート５３と、ドライブプレート５４と、リテーナプレート５５とを備える。

クラッチドラム５１及びクラッチハブ５２は同軸に配置される。クラッチドラム５１には、図示しない回転要素（軸、ギヤ等）が連結される。クラッチハブ５２には、図示しない別の回転要素（軸、ギヤ等）が連結される。

クラッチドラム５１には、スプライン結合によって軸方向に摺動自在にドリブンプレート５３が取り付けられる。クラッチハブ５２には、スプライン結合によって軸方向に摺動自在にドライブプレート５４が取り付けられる。４枚のドリブンプレート５３と４枚のドライブプレート５４は、交互に配置され、ドライブプレート５４の両側の摩擦面には、クラッチフェーシングが貼り付けられる。

クラッチドラム５１は、ドリブンプレート５３及びドライブプレート５４を介して、クラッチドラム５１に連結された回転要素から入力される回転をクラッチハブ５２に伝達する。

リテーナプレート５５は、油圧ピストン６１とは反対側の端部に配置されたドライブプレート５４と、クラッチドラム５１内周の溝に固定されたスナップリング６４との間に介装される。リテーナプレート５５は片面が摩擦面である。また、リテーナプレート５５は、軸方向の厚みがドリブンプレート５３より厚く、ドリブンプレート５３及びドライブプレート５４の倒れを防止する。

クラッチ動作パック６は、油圧ピストン６１と、ＯＮ圧ピストン室６２と、ＯＦＦ圧ピストン室６３と、スナップリング６４と、ダイヤフラムスプリング６５と、仕切りプレート６６と、ロック機構ＢＬとを備える。

油圧ピストン６１は、フォワードクラッチ５に対して軸方向に変位可能に配置される。油圧ピストン６１の一方の面がＯＮ圧受圧面６１ａであり、他方の面がＯＦＦ圧受圧面６１ｂである。

ＯＮ圧ピストン室６２は、油圧ピストン６１のＯＮ圧受圧面６１ａにＯＮ圧を作用させるために、クラッチドラム５１と油圧ピストン６１との間に画成される。

ＯＦＦ圧ピストン室６３は、油圧ピストン６１のＯＦＦ圧受圧面６１ｂにＯＦＦ圧を作用させるために、クラッチドラム５１に固定された仕切りプレート６６と、油圧ピストン６１との間に画成される。

スナップリング６４は、フォワードクラッチ５を挟んで油圧ピストン６１の反対側の位置に配置され、フォワードクラッチ５を軸方向に支持する。

ダイヤフラムスプリング６５は、油圧ピストン６１のクラッチ側端面６１ｃとフォワードクラッチ５のピストン側端面５ａとの間に介装される。ダイヤフラムスプリング６５は、軸方向に２枚重ねで配置され、油圧ピストン６１をスナップリング６４に向かう締結方向に移動させると、フォワードクラッチ５に締結力を作用させる。

ロック機構ＢＬは、クラッチドラム５１に内蔵されていて、油圧ピストン６１と、ボール保持ピストン６７と、ボール６８とで構成される。

油圧ピストン６１は、フォワードクラッチ５に対して軸方向に変位可能に配置される。油圧ピストン６１には、収納部６１ｄと、テーパー面６１ｅとが設けられる。収納部６１ｄは、油圧ピストン６１の解放方向への移動を規制するときにボール６８を収納する。テーパー面６１ｅは、収納部６１ｄに連続して形成され、油圧ピストン６１が解放方向にストロークすると、ボール６８を内側に押し込む。

ボール保持ピストン６７は、油圧ピストン６１を覆うクラッチドラム５１の内周円筒部５１ａと、クラッチドラム５１から軸方向に突出する仕切り円筒壁部５１ｂとによって画成される円筒空間に配置される。ボール保持ピストン６７は、ＯＮ圧またはＯＦＦ圧が作用すると軸方向に移動する。ボール保持ピストン６７の外周面と仕切り円筒壁部５１ｂとの間はシールリング８４によってシールされ、ボール保持ピストン６７の内周面と内周円筒部５１ａとの間はシールリング８５によってシールされ、油圧ピストン６１の内周面と仕切り円筒壁部５１ｂとの間はシールリング８６によってシールされる。これにより、油圧ピストン６１の両側にＯＮ圧ピストン室６２とＯＦＦ圧ピストン室６３とが画成される。

クラッチドラム５１に開口されたＯＮ圧ポート５１ｄとＯＮ圧ピストン室６２とは、ボール保持ピストン６７に形成されたＯＮ圧連通溝６７ａと、仕切り円筒壁部５１ｂに開口されたＯＮ圧連通穴５１ｅとを介して連通される。クラッチドラム５１に開口されたＯＦＦ圧ポート５１ｆとＯＦＦ圧ピストン室６３とは、ボール保持ピストン６７に形成されたＯＦＦ圧連通溝６７ｂと、仕切り円筒壁部５１ｂの端部と仕切りプレート６６との間に確保されたＯＦＦ圧連通隙間とを介して連通される。

ボール保持ピストン６７には、収納部６７ｃと、テーパー面６７ｄと、ロック面６７ｅとが設けられる。収納部６７ｃは、油圧ピストン６１の解放方向への移動を許容するときにボール６８を収納する。テーパー面６７ｄ及びロック面６７ｅは、収納部６７ｃに連続して形成され、ボール保持ピストン６７がフォワードクラッチ５に向かう方向にストロークすると、テーパー面６７ｄがボール６８を外側に押し出し、ロック面６７ｅが押し出されたボール６８をその位置にロックする。

ボール６８は、仕切り円筒壁部５１ｂに開口したボール穴５１ｃに設けられる。ボール６８は、ＯＮ圧またはＯＦＦ圧の作用による油圧ピストン６１及びボール保持ピストン６７の軸方向移動に伴ってピストン６１、６７のテーパー面６１ｅ、６７ｄから力を受け、ロック位置とロック解除位置との間を径方向に移動する。

以上説明した構成によれば、ＯＮ圧ピストン室６２にＯＮ圧を供給すると、油圧ピストン６１がフォワードクラッチ５に近づく締結方向に移動し、押し縮められたダイヤフラムスプリング６５の付勢力によってフォワードクラッチ５が締結状態となる。油圧ピストン６１が締結方向に移動すると、回転による遠心力と油圧によってボール６８が外径方向に移動し、収納部６１ｄにボール６８が収納される。そして、ボール保持ピストン６７へのＯＮ圧作用に伴ってボール保持ピストン６７が軸方向（フォワードクラッチ５に向かう方向）に移動し、収納部６７ｃに保持されるボール６８を、ロック面６７ｅにより保持する。

これによりロック機構ＢＬがロック状態となって油圧ピストン６１の解放方向の移動が規制され、ＯＮ圧をドレーンしてもフォワードクラッチ５の締結状態が維持される。ＯＮ圧ピストン室６２へのＯＮ圧の供給は締結動作中のみであり、フォワードクラッチ５の締結状態を維持するためのＯＮ圧の供給は不要である。

上記ＯＮ圧の給排によってロック機構ＢＬをロック状態にし、これによってフォワードクラッチ５を締結状態に維持する変速機コントローラ９の制御を締結処理と呼び、変速機コントローラ９は、セレクトスイッチ１１によってＤモードが選択された場合に締結処理を実行する。

また、ＯＦＦ圧ピストン室６３にＯＦＦ圧を供給すると、ボール保持ピストン６７がロック面６７ｅによるボール６８の保持位置から保持解除位置まで、軸方向（フォワードクラッチ５から離れる方向）に移動する。ＯＦＦ圧による力とダイヤフラムスプリング６５による締結力の反力を合わせた力が油圧ピストン６１に作用し、油圧ピストン６１がリターン方向にストロークするとともにボール６８をロック解除方向に押し返す。ボール６８がロック解除位置まで移動すると、ロック機構ＢＬがアンロック状態となり、フォワードクラッチ５が解放される。

フォワードクラッチ５を解放するときＯＮ圧はゼロの状態なので、ＯＦＦ圧をドレーンしてもボール６８をボール保持ピストン６７の収納部６７ｃに収納した状態が維持される。ＯＦＦ圧ピストン室６３へのＯＦＦ圧の供給は解放動作中のみであり、フォワードクラッチ５の解放状態を維持するためのＯＦＦ圧の供給は不要である。

上記ＯＦＦ圧の給排によってロック機構ＢＬをアンロック状態にし、これによってフォワードクラッチを解放状態に維持する変速機コントローラ９の制御と解放処理と呼び、変速機コントローラ９は、セレクトスイッチ１１によってＤモード以外が選択された場合に解放処理を実行する。

ところで、フォワードクラッチ５は、上記の通り、締結処理によって締結状態となってロック機構ＢＬがロック状態となれば、ＯＮ圧ピストン室６２にＯＮ圧を供給しなくても締結状態を維持することができる。しかしながら、ボール６８がうまく収納部６１ｄに収容されない、ボール６８がうまくロック面６７ｅに保持されない、ドリブンプレート５３又はドライブプレート５４のクラッチフェーシングが摩耗している等によって、締結状態であってもフォワードクラッチ５が滑る場合があり、滑りが発生した場合には滑りを抑える必要がある。

そこで、変速機コントローラ９は、締結処理によってフォワードクラッチ５を締結した場合は、以下に説明する滑り検出・抑制制御を行う。

図３は、変速機コントローラ９が行う滑り検出・抑制処理の内容を示したフローチャートであり、車両走行時（Ｄモード選択時）に実行される。

滑り検出・抑制処理では、変速機コントローラ９は、まず、変速機３の入力回転速度及び出力回転速度に基づき、フォワードクラッチ５が滑ったか判定する（Ｓ１１）。フォワードクラッチ５の滑りは、入力回転速度との出力回転速度との偏差又は比の変化に基づき判定することができる。

フォワードクラッチ５が滑ったと判定された場合は、処理がＳ１２に進み、変速機コントローラ９はＯＮ圧ピストン室６２にＯＮ圧を供給する。このとき供給するＯＮ圧は油圧制御回路７から供給しうる最大圧である。これにより、油圧ピストン６１がダイヤフラムスプリング６５をさらに押し縮め、フォワードクラッチ５の締結力が高められるので、フォワードクラッチ５の滑りが抑制される。

その後、変速機コントローラ９は、フォワードクラッチ５の滑りが一時的なものかを検証する検証処理を行うが（Ｓ１３）、これについては後で説明する。

フォワードクラッチ５が滑ったと判定されなかった場合は、処理を終了する。

図４は、検証処理（図３のＳ１３）の内容を示したフローチャートである。

検証処理では、変速機コントローラ９は、まず、ＯＮ圧ピストン室６２の油圧をΔＰだけ減少させる（Ｓ２１）。

そして、変速機コントローラ９は、ＯＮ圧ピストン室６２の油圧を下げたことによってフォワードクラッチ５が滑ったかを判定する。判定はＳ１１と同様に変速機３の入力回転速度及び出力回転速度に基づき行われる。

フォワードクラッチ５が滑った場合は、処理がＳ２３に進み、ＯＮ圧ピストン室６２にＯＮ圧（最大圧）が再び供給され、フォワードクラッチ５の滑りが抑制される。そして、以降実行される締結処理では、ロック機構ＢＬのロック状態に関係無く、ＯＮ圧ピストン室６２にＯＮ圧を供給し続けるようにする。

一方、Ｓ２２で滑りが発生していないと判定された場合は処理がＳ２４に進み、変速機コントローラ９は、ＯＮ圧ピストン室６２の油圧が０ＭＰａになったか判定する。ＯＮ圧ピストン室６２の油圧が０ＭＰａになっていない場合は、処理がＳ２１に戻り、ＯＮ圧ピストン室６２の油圧をさらに下げて（Ｓ２１）、フォワードクラッチ５が滑ったかの判定を再度行う（Ｓ２２）。

ＯＮ圧ピストン室６２の油圧が０ＭＰａになっていると判定された場合は、Ｓ１１で判定されたフォワードクラッチ５の滑りは一時的なものであるとしてＯＮ圧ピストン室６２の油圧を下げたまま処理を終了し、以後、通常の締結処理に復帰する。

したがって、上記滑り検出・抑制処理によれば、締結処理によってフォワードクラッチ５を締結させたにもかかわらずフォワードクラッチ５が滑った場合にはＯＮ圧ピストン室６２にＯＮ圧が供給されるので（Ｓ１１：ＹＥＳ、Ｓ１２）、フォワードクラッチ５の滑りが抑えられる。これにより、フォワードクラッチ５が滑ることによる車両の動力性能の低下を抑えることができる。

また、フォワードクラッチ５が滑ってＯＮ圧ピストン室６２にＯＮ圧を供給した後、ＯＮ圧ピストン室６２の油圧を下げていき、ＯＮ圧ピストン室６２の油圧を下げてもフォワードクラッチ５が滑らなかった場合は（Ｓ２１、Ｓ２２：ＮＯ、Ｓ２４：ＹＥＳ）、最初に判定されたフォワードクラッチ５の滑りが一時的なものであるとし、ＯＮ圧ピストン室６２の油圧を下げたままにして通常の締結処理に復帰するようにした。これにより、ＯＮ圧を供給し続けることによる燃費の悪化を防止することができる。

これに対し、ＯＮ圧ピストン室６２の油圧を下げたことによってフォワードクラッチ５が滑った場合は（Ｓ２１、Ｓ２２：ＹＥＳ）、最初に判定されたフォワードクラッチ５の滑りが一時的なものであるとは言えないので、それ以降の締結処理ではロック機構ＢＬのロック状態に関係無くＯＮ圧ピストン室６２にＯＮ圧を供給し続けるようにした（Ｓ２３）。これにより、フォワードクラッチ５の滑りが再発するのを防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、ロック機構ＢＬがロック状態になった後はＯＮ圧ピストン室６２に供給する油圧を停止しているが、停止させずＯＮ圧ピストン室６２の油圧を下げる構成であってもよい。同様に、ロック機構ＢＬがアンロック状態になった後はＯＦＦ圧ピストン室６３に供給する油圧を停止するようにしているが、停止させずＯＦＦ圧ピストン室６３の油圧を下げる構成であってもよい。

また、例えば、図２に示したフォワードクラッチ５の具体的構成はロック機構付き摩擦要素の一例であり、これ以外の構成のロック機構付き摩擦要素であっても本発明を適用することができる。

また、リバースブレーキ４をフォワードクラッチ５と同様にロック機構付き摩擦要素で構成し、リバースブレーキ４について上記滑り検出・抑制処理を行うようにしてもよい。

本願は日本国特許庁に２０１２年９月２６日に出願された特願２０１２−２１２１７７号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (4)

1. 自動変速機であって、
   動力伝達経路に配置され、締結側油室にＯＮ圧を供給するとロック機構がロック状態になり、前記ロック機構がロック状態になると前記締結側油室の油圧を下げても締結状態を維持する摩擦要素と、
   車両走行時は、前記締結側油室に前記ＯＮ圧を供給して前記摩擦要素を締結するとともに前記ロック機構をロック状態にし、前記締結側油室の油圧を下げる締結処理を行い、前記締結処理で前記摩擦要素を締結したにもかかわらず前記摩擦要素が滑った場合は、前記締結側油室に前記ＯＮ圧を供給する制御装置と、
   を備えた自動変速機。
2. 請求項１に記載の自動変速機であって、
   前記制御装置は、
   前記摩擦要素が滑って前記摩擦要素に前記ＯＮ圧を供給した後、前記締結側油室の油圧を下げ、前記締結側油室の油圧を下げても前記摩擦要素が滑らなかった場合は前記締結側油室の油圧を下げたままにする、
   自動変速機。
3. 請求項２に記載の自動変速機であって、
   前記制御装置は、
   前記締結側油室の油圧を下げたことで前記摩擦要素が再び滑った場合は、前記締結側油室に前記ＯＮ圧を再び供給し、それ以降の前記締結処理では前記締結側油室に前記ＯＮ圧を供給し続ける、
   自動変速機。
4. 動力伝達経路に配置され、締結側油室にＯＮ圧を供給するとロック機構がロック状態になり、前記ロック機構がロック状態になると前記締結側油室の油圧を下げても締結状態を維持する摩擦要素を備えた自動変速機の制御方法であって、
   車両走行時は、前記締結側油室に前記ＯＮ圧を供給して前記摩擦要素を締結するとともに前記ロック機構をロック状態にし、前記締結側油室の油圧を下げる締結処理を行い、
   前記締結処理で前記摩擦要素を締結したにもかかわらず前記摩擦要素が滑った場合は、前記締結側油室に前記ＯＮ圧を供給する、
   自動変速機の制御方法。

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