特許 6984412 変速機の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6984412

(24)【登録日】2021年11月29日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】変速機の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 61/02 20060101AFI20211213BHJP

   F16H 59/42 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   F16H61/02

   F16H59/42

【請求項の数】1

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2017-254501(P2017-254501)

(22)【出願日】2017年12月28日

(65)【公開番号】特開2019-120299(P2019-120299A)

(43)【公開日】2019年7月22日

【審査請求日】2020年6月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】守友 進

(72)【発明者】

【氏名】塚本 典弘

(72)【発明者】

【氏名】加藤 諭

(72)【発明者】

【氏名】永井 健吾

(72)【発明者】

【氏名】尾渡 正和

【審査官】 藤村 聖子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−２６９０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０６７２０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ６１／０２

Ｆ１６Ｈ ５９／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有段変速用のクラッチを備える変速機の制御装置において、
前記クラッチの係合を伴う変速中である場合、前記変速機の入力軸回転数が所定回転数以下であり、かつ係合油圧が所定値以上である状態が所定時間以上経過したとき、変速が終了したと判断することを特徴とする変速機の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、変速機の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動変速機を有する車両の変速制御装置において、タービン回転速度に基づいてイナーシャ相の開始を検出できない場合には、所定時間経過後に強制的に変速動作を終了させる技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−１２７１６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した従来技術では、予め設定された時間が経過しないと変速動作を終了させることができない。このため、アップシフト変速時に停車した場合に上述した制御を行うと、停車後すぐに発進要求があっても所定時間経過しなければダウンシフト変速を行わないため、発進時に必要な駆動力を得ることができない。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、変速終了後の新たな変速要求に対して速やかに対応することができる変速機の制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る変速機の制御装置は、有段変速用のクラッチを備える変速機の制御装置において、前記クラッチの係合を伴う変速中である場合、前記変速機のアウトプット回転数が所定回転数以下であり、かつ係合油圧が所定値以上である状態が所定時間以上経過したとき、変速が終了したと判断することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、クラッチの係合を伴う変速中である場合、変速機のアウトプット回転数が所定回転数以下であり、かつ係合油圧が所定値以上である状態が所定時間以上経過したとき、変速が終了したと判断するため、変速終了後の新たな変速要求に対して速やかに対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、動力伝達機構を備える車両を模式的に示すスケルトン図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態に係る変速機の制御装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。

【図3】図３は、本発明の実施の形態に係る変速機の制御装置が行う処理の作用を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。

【0010】

図１は、動力伝達機構を備える車両を模式的に示すスケルトン図である。車両Ｖｅは、動力源としてエンジン１を備えている。動力伝達機構１００において、エンジン１から出力された動力は、トルクコンバータ２、入力軸３、前後進切替機構４、ベルト式無段変速機（以下「ＣＶＴ」という）５あるいはギヤ列６、出力軸７、カウンタギヤ機構８、デファレンシャルギヤ９、車軸１０を介して駆動輪１１に伝達される。

【0011】

具体的には、トルクコンバータ２は、エンジン１に連結されたポンプインペラ２ａと、ポンプインペラ２ａに対向して配置されたタービンランナ２ｂと、ポンプインペラ２ａとタービンランナ２ｂとの間に配置されたステータ２ｃとを備えている。ポンプインペラ２ａはエンジン１のクランクシャフト１ａと一体回転する。タービンランナ２ｂには入力軸３が一体回転するように連結されている。トルクコンバータ２はロックアップクラッチを備え、その係合状態ではポンプインペラ２ａとタービンランナ２ｂとが一体回転し、その開放状態ではエンジン１から出力された動力が作動流体を介してタービンランナ２ｂに伝達される。なお、ステータ２ｃは一方向クラッチを介してケースなどの固定部に保持されている。

【0012】

入力軸３は、前後進切替機構４に連結されている。前後進切替機構４は、エンジントルクを駆動輪１１へ伝達する際、駆動輪１１に作用するトルクの方向を前進方向と後進方向とに切り替える。前後進切替機構４は差動機構からなり、図１に示す例ではダブルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。その前後進切替機構４は、サンギヤ４Ｓと、サンギヤ４Ｓに対して同心円上に配置されたリングギヤ４Ｒと、サンギヤ４Ｓに噛み合っている第１ピニオンギヤ４Ｐ_１と、第１ピニオンギヤ４Ｐ_１およびリングギヤ４Ｒに噛み合っている第２ピニオンギヤ４Ｐ_２と、各ピニオンギヤ４Ｐ_１，４Ｐ_２を自転可能かつ公転可能に保持しているキャリヤ４Ｃとを備えている。サンギヤ４Ｓには、ギヤ列６の駆動ギヤ６１が一体回転するように連結されている。キャリヤ４Ｃには、入力軸３が一体回転するように連結されている。

【0013】

また、サンギヤ４Ｓとキャリヤ４Ｃとを選択的に一体回転させる第１クラッチＣ１が設けられている。第１クラッチＣ１は、車両Ｖｅの発進時に係合する発進クラッチとして機能する。動力伝達機構１００では、第１クラッチＣ１を係合させることによって、前後進切替機構４全体が一体回転する。さらに、リングギヤ４Ｒを選択的に回転不能に固定するブレーキＢ１が設けられている。ブレーキＢ１は、車両Ｖｅの後進時に係合する。例えば、第１クラッチＣ１を係合させ、かつブレーキＢ１を開放させると、サンギヤ４Ｓとキャリヤ４Ｃとが一体回転する。つまり、入力軸３と駆動ギヤ６１とが一体回転する。また、第１クラッチＣ１を開放させ、かつブレーキＢ１を係合させると、サンギヤ４Ｓとキャリヤ４Ｃとが逆方向に回転する。つまり、入力軸３と駆動ギヤ６１とは逆方向に回転する。これら第１クラッチＣ１およびブレーキＢ１は油圧式である。

【0014】

車両Ｖｅでは、無段変速部であるＣＶＴ５と、有段変速部であるギヤ列６とが、並列に配置されている。入力軸３と出力軸７との間の動力伝達経路として、ＣＶＴ５を介する動力伝達経路（第１経路）と、ギヤ列６を介する動力伝達経路（第２経路）とが、並列に形成されている。

【0015】

ＣＶＴ５は、入力軸３と一体回転するプライマリプーリ５１と、セカンダリシャフト５４と一体回転するセカンダリプーリ５２と、一対のプーリ５１，５２に形成されたＶ溝に巻き掛けられたベルト５３とを備えている。入力軸３はプライマリシャフトとなる。各プーリ５１，５２のＶ溝幅を変化させることによってベルト５３の巻き掛け径が変化するので、ＣＶＴ５の変速比γを連続的に変化させることができる。ＣＶＴ５の変速比γは、最大変速比から最小変速比の範囲内で連続的に変化する。

【0016】

プライマリプーリ５１は、入力軸３と一体化された固定シーブ５１ａと、入力軸３上で軸線方向に移動可能な可動シーブ５１ｂと、可動シーブ５１ｂに推力を付与するプライマリ油圧アクチュエータ５１ｃとを備えている。固定シーブ５１ａのシーブ面と可動シーブ５１ｂのシーブ面とが対向して、プライマリプーリ５１のＶ溝を形成する。プライマリ油圧アクチュエータ５１ｃは、可動シーブ５１ｂの背面側に配置されている。プライマリ油圧アクチュエータ５１ｃに供給される油圧によって、可動シーブ５１ｂを固定シーブ５１ａ側へ移動させる推力が発生する。

【0017】

セカンダリプーリ５２は、セカンダリシャフト５４と一体化された固定シーブ５２ａと、セカンダリシャフト５４上で軸線方向に移動可能な可動シーブ５２ｂと、可動シーブ５２ｂに推力を付与するセカンダリ油圧アクチュエータ５２ｃとを備えている。固定シーブ５２ａのシーブ面と可動シーブ５２ｂのシーブ面とが対向して、セカンダリプーリ５２のＶ溝を形成する。セカンダリ油圧アクチュエータ５２ｃは、可動シーブ５２ｂの背面側に配置されている。セカンダリ油圧アクチュエータ５２ｃに供給される油圧によって、可動シーブ５２ｂを固定シーブ５２ａ側へ移動させる推力が発生する。

【0018】

ＣＶＴ５の下流側には、エンジン１を駆動輪１１から切り離すためのクラッチとして第２クラッチＣ２が設けられている。第２クラッチＣ２は、セカンダリシャフト５４と出力軸７との間に設けられており、出力軸７からＣＶＴ５を選択的に切り離すことができる。第２クラッチＣ２を開放させることによって、ＣＶＴ５と出力軸７との間がトルク伝達不能に遮断され、エンジン１に加えＣＶＴ５が駆動輪１１から切り離される。例えば、第２クラッチＣ２を係合させると、ＣＶＴ５と出力軸７との間が動力伝達可能に接続され、セカンダリシャフト５４と出力軸７とが一体回転する。第２クラッチＣ２を開放させると、セカンダリシャフト５４と出力軸７との間がトルク伝達不能に遮断され、エンジン１およびＣＶＴ５が駆動輪１１から切り離される。第２クラッチＣ２は油圧式である。油圧アクチュエータによって第２クラッチＣ２の係合要素同士が摩擦係合するように構成されている。以上の構成を有するＣＶＴ５は、発進ギヤ付ベルト式ＣＶＴ（ＷＣＶＴ）である。

【0019】

出力軸７には、出力ギヤ７ａと従動ギヤ６３とが一体回転するように取り付けられている。出力ギヤ７ａは、減速機構であるカウンタギヤ機構８のカウンタドリブンギヤ８ａと噛み合っている。カウンタギヤ機構８のカウンタドライブギヤ８ｂは、デファレンシャルギヤ９のリングギヤ９ａと噛み合っている。デファレンシャルギヤ９には、左右の車軸１０，１０を介して左右の駆動輪１１，１１が連結されている。

【0020】

ギヤ列６は、前後進切替機構４のサンギヤ４Ｓと一体回転する駆動ギヤ６１と、カウンタギヤ機構６２と、出力軸７と一体回転する従動ギヤ６３とを含む。ギヤ列６は減速機構であって、ギヤ列６の変速比（ギヤ比）は、固定変速比であり、ＣＶＴ５の最大変速比よりも大きい所定値に設定されている。車両Ｖｅでは、発進時に、エンジン１からギヤ列６を介して駆動輪１１にトルクを伝達させるように構成されている。ギヤ列６は発進ギヤとして機能する。

【0021】

駆動ギヤ６１は、カウンタギヤ機構６２のカウンタドリブンギヤ６２ａと噛み合っている。カウンタギヤ機構６２は、カウンタドリブンギヤ６２ａと、カウンタシャフト６２ｂと、従動ギヤ６３に噛み合っているカウンタドライブギヤ６２ｃとを含む。カウンタシャフト６２ｂには、カウンタドリブンギヤ６２ａが一体回転するように取り付けられている。カウンタシャフト６２ｂは入力軸３および出力軸７と平行に配置されている。カウンタドライブギヤ６２ｃは、カウンタシャフト６２ｂに対して相対回転可能に構成されている。また、カウンタシャフト６２ｂとカウンタドライブギヤ６２ｃとを選択的に一体回転させるドグクラッチＳ１が設けられている。

【0022】

ドグクラッチＳ１は、噛合式の一対の係合要素６４ａ，６４ｂと、軸線方向に移動可能なスリーブ６４ｃとを備えている。第１係合要素６４ａは、カウンタシャフト６２ｂにスプライン嵌合されたハブである。第１係合要素６４ａとカウンタシャフト６２ｂとは一体回転する。第２係合要素６４ｂは、カウンタドライブギヤ６２ｃと一体回転するように連結されている。つまり、第２係合要素６４ｂはカウンタシャフト６２ｂに対して相対回転する。スリーブ６４ｃの内周面に形成されたスプライン歯が、各係合要素６４ａ，６４ｂの外周面に形成されたスプライン歯と噛み合うことによって、ドグクラッチＳ１は係合状態となる。ドグクラッチＳ１を係合させることによって、駆動ギヤ６１と従動ギヤ６３との間（第２経路）がトルク伝達可能に接続される。第２係合要素６４ｂとスリーブ６４ｃとの噛み合いが解除されることによって、ドグクラッチＳ１は開放状態となる。ドグクラッチＳ１を開放させることによって、駆動ギヤ６１と従動ギヤ６３との間（第２経路）はトルク伝達不能に遮断される。ドグクラッチＳ１は油圧式であり、油圧アクチュエータによってスリーブ６４ｃが軸線方向に移動する。

【0023】

本実施の形態に係る変速機の制御装置（以下、単に「制御装置」ということもある）は、電子制御装置（以下、ＥＣＵ：Electronic Control Unit）によって構成されている。ＥＣＵは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）などを有するマイクロコンピュータを主体にして構成される。ＥＣＵは、入力されたデータおよび予め記憶しているデータおよびプログラムを使用して演算を行い、その演算結果を指令信号として出力する。

【0024】

ＥＣＵには、各種センサからの信号が入力される。具体的には、ＥＣＵは、各種センサからの信号により、車両Ｖｅの速度、入力軸３の回転数すなわちタービンランナ２ｂの回転数（以下、タービン回転数）、セカンダリシャフト５４の回転数、出力軸７の回転数、クランクシャフト１ａの回転数（以下、エンジン回転数）、アクセルペダル（図示せず）の操作量、ブレーキペダル（図示せず）の操作量等を検出する。ＥＣＵは、さらにＣＶＴ５の変速比γを設定したり、各種状態の経過時間を算出したりする。

【0025】

制御装置は、摩擦クラッチの係合を伴う変速中である場合、前記変速機のアウトプット回転数が所定回転数以下であり、かつ係合油圧が所定値以上である状態が所定時間以上経過したとき、変速が終了したと判断する。

【0026】

制御装置は、有段変速に必要なクラッチの係合及び解放を油圧制御で行う。油圧制御は、ＥＣＵに搭載されるソフトウェアによって演算した指令値をもとに、ソレノイドを駆動することによって実現される。

【0027】

また、制御装置は、変速前後の同期回転数（アウトプット回転数×各ギヤ変速比）とタービン回転数との関係により、変速を進行させる制御を行う。また、制御装置は、極低回転（アウトプット回転数＝０ｒｐｍ）での変速制御が可能である。

【0028】

車両Ｖｅは、ギヤモードとベルトモードの２つの走行モードを設定することが可能である。ギヤモードは前後進切替機構４からギヤ列を介して動力伝達する走行モードであり、ＣＶＴ５側が動力伝達不能に遮断され、第１クラッチＣ１が係合され、第２クラッチＣ２が開放される。これに対して、ベルトモードは、ＣＶＴ５を介して動力伝達する走行モードであり、ギヤ側が動力伝達不能に遮断され、第２クラッチＣ２が係合され、第１クラッチＣ１およびブレーキＢ１が開放されるモードである。

【0029】

図２は、変速機の制御装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。制御装置は、車両が変速中である場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、アウトプット回転が極低回転（回転数＝０ｐｐｍ）であれば（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ステップＳ３の処理へ移行し、アウトプット回転が極低回転でなければ（ステップＳ２：Ｎｏ）、ステップＳ４の処理へ移行する。ここでいう変速とは、例えばアップシフトやマニュアルダウンシフトである。

【0030】

ステップＳ３において、制御装置がコーストダウンまたは停止時ダウンの制御中である場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、制御装置の制御フェースが変速終了フェーズであれば（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、制御装置は変速終了と判断し（ステップＳ６）、一連の処理を終了する。

【0031】

ステップＳ５において、制御フェーズが変速終了フェーズでなければ（ステップＳ５：Ｎｏ）、変速終了ガード時間だけ経過したとき（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、制御装置はステップＳ６へ移行する。ステップＳ７において、変速終了ガード時間が経過していないとき（ステップＳ７：Ｎｏ）、制御装置はステップＳ２の処理に戻る。

【0032】

ステップＳ３において、制御装置がコーストダウンまたは停止時ダウンの制御中でない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、「タービン回転数が所定回転数以下であり、かつ係合油圧が所定値以上である」状態を所定時間継続している場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、制御装置はステップＳ６の処理へ移行する。ステップＳ８において、「タービン回転数が所定値以下であり、かつ係合油圧が所定値以上である」状態を所定時間継続していない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、制御装置はステップＳ７の処理へ移行する。タービン回転数に関する条件は、アウトプット回転数が０ｒｐｍの状態であってもクラッチが係合しているか否かを判断するための条件である。また、クラッチの係合油圧に関する条件は、クラッチが十分に係合できる油圧を指令しているか否かを判断するための条件である。これら２つの条件を満たす状態が所定時間継続している場合、制御装置は変速終了と判断する。

【0033】

ステップＳ４において、タービン回転数が同期回転数付近の値である場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、制御装置はステップＳ６の処理へ移行する。一方、タービン回転数が同期回転数付近の値でない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、制御装置はステップＳ７の処理へ移行する。

【0034】

ステップＳ１において、車両が変速中でない場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、制御装置はステップＳ６の処理へ移行する。

【0035】

以上説明したように、制御装置は、従来の技術と比して、アウトプット回転が極低回転（停車時を含む）である場合の変速に対して、タービン回転とクラッチ係合油圧による変速終了条件（ステップＳ８）を追加している。

【0036】

図３は、本実施の形態に係る変速機の制御装置が行う処理の作用を説明する図である。例えば、多重変速禁止時やマニュアルアップ時のアップシフト中に停車した場合、同期回転数が不明で制御装置は終了判断することができない。このような極低回転時の変速に対して、従来の制御装置は、変速終了ガード時間が経過した時点で終了を判断してダウンシフト出力を行っていた。これに対して、本実施の形態では、（１）クラッチ係合状態と判定できるタービン回転、および（２）クラッチ係合に十分な油圧指令、の２つの条件をともに満たした状態で所定時間経過したときに変速終了を判断するため、ダウンシフトの遅延時間を最小化することができる。

【0037】

以上説明した本発明の一実施の形態によれば、摩擦クラッチの係合を伴う変速中である場合、変速機のアウトプット回転数が所定回転数以下であり、かつ係合油圧が所定値以上である状態が所定時間以上経過したとき、変速が終了したと判断するため、変速終了後の新たな変速要求に対して速やかに対応することができる。

【符号の説明】

【0038】

１ エンジン
２ トルクコンバータ
２ｂ タービンランナ
５ ベルト式無段変速機
１００ 動力伝達機構
Ｃ１ 第１クラッチ
Ｃ２ 第２クラッチ

【図1】

【図2】

【図3】