JP2738202B2 - 車両用自動変速機の変速制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用自動変速機の、
ニュートラルレンジ（Ｎ）からドライブレジ（Ｄ）への
切り換え時の変速制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車に搭載される自動変速機は、油圧
式多板クラッチや油圧式ブレーキ等の摩擦係合手段を多
数備えており、係合させる摩擦係合手段の組み合わせを
変えることで、シフトチェンジを実施している。例え
ば、自動車の走行中、走行モードを一旦Ｎレンジに変更
した後、再びＤレンジに変更した場合において、自動変
速機を制御するコントローラが、走行に適している変速
段として、例えば、第３速を選択したときには、このコ
ントローラは、自動変速機の第１の摩擦係合手段（これ
をＯＤ（オーバ・ドライブ）クラッチという）を急激に
係合させると共に、第２の摩擦係合手段（これをＵＤ
（アンダー・ドライブ）クラッチという）を徐々に係合
させ、ニュートラルから第３速へのシフトチェンジを実
施する。

【０００３】ところで、前記各クラッチは、多数の摩擦
係合板を互いに摩擦係合させることでトルク伝達を行っ
ている。各摩擦係合板間には、所定のクリアランスが設
けられており、クラッチの係合が完全に解除されている
状態において、各摩擦係合板間に大きい引きずりトルク
が発生することを防止している。このため、前記各クラ
ッチに作動油圧を供給し始めてから、各摩擦係合板同士
が実際に摩擦係合を開始するまでには、無効ストローク
を移動するための所謂がた詰め操作が必要となる。この
がた詰め操作に要する時間は実験により予め求められて
いるが、製造上の精度のばらつき等に起因して各クラッ
チ間で異なることが多く、また、各摩擦係合板の磨耗等
により変化する。

【０００４】コントローラは、各クラッチ毎に実験で求
められた各がた詰め時間を予め記憶しておき、さらに、
所謂学習制御を行うことで、これらのがた詰め時間を適
宜更新している。そして、コントローラは、これらのが
た詰め時間に基づいて各クラッチをがた詰め操作した
後、引き続き、各クラッチの係合を開始し、前述したよ
うに自動変速機をＮレンジからＤレンジの第３速にシフ
トチェンジさせている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動変速機
のシフトチェンジを実施する場合、変速ショックを減少
させるためには、急激に係合される側のクラッチ（上述
の場合ではＯＤクラッチ）の係合を、徐々に係合される
側のクラッチ（上述の場合ではＵＤクラッチ）の係合が
完了する以前に完了させていることが望ましい。

【０００６】しかしながら、各クラッチのがた詰め時間
が異なり、従って、ＯＤクラッチよりもＵＤクラッチの
方が先にがた詰め操作を終了し、ＵＤクラッチの係合が
先に開始されることがある。このような場合には、自動
変速機の変速ショックが発生する虞があり、シフトフィ
ーリングに劣る問題が生じる。本発明は、上述の問題点
を解決するためになされたもので、一の変速段を確立す
るために２以上の摩擦係合手段を係合させる自動変速機
の変速ショックの低減を図る変速制御方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、一の変速段を確立するために、少な
くとも第１及び第２摩擦係合手段を係合させる車両用自
動変速機の変速制御方法において、第１摩擦係合手段
を、係合が完全に解除された状態の待機位置から、係合
を開始する直前位置までの無効ストロークを移動させた
後、これに引き続いて当該第１摩擦係合手段を急激に係
合させる一方、第２摩擦係合手段を、係合が完全に解除
された状態の待機位置から、係合を開始する直前位置ま
での無効ストロークを移動させた後、これに引き続いて
当該第２摩擦係合手段を徐々に係合させ、前記第１摩擦
係合手段の無効ストロークの移動を、少なくとも第２摩
擦係合手段の無効ストロークの移動が完了するまでに完
了させるようにする車両用自動変速機の変速制御方法が
提供される。

【０００８】

【作用】第１及び第２摩擦係合手段は、無効ストローク
を移動して、所謂がた詰め操作を完了した後、これに引
き続いてこれらの係合操作が開始される。第１摩擦係合
手段は、第２摩擦係合手段よりも先に無効ストロークの
移動を完了するので、第１摩擦係合手段が無効ストロー
クの移動を完了した時点では、第２係合手段は未だ係合
解除状態にあり、伝達トルクを発生させない。このた
め、例え、第１摩擦係合手段が無効ストロークの移動を
完了した時点で、既に第２摩擦係合手段が係合を開始し
ていたとしても変速ショックが生じる虞がない。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。図１は、本発明に係る変速制御方法を実施
する車両用自動変速機の概略構成を示している。図中符
号１は、内燃エンジンを示し、このエンジン１の出力
は、自動変速機２を介して駆動輪（図示せず）に伝達さ
れる。

【００１０】自動変速機２は、トルクコンバータ４、歯
車変速装置３、油圧回路５及びコントローラ４０等より
構成され、自動変速機２の走行レンジは、運転者がシフ
トレバー（図示せず）を操作することで選択される。こ
のシフトレバーは、運転席に配設されている。歯車変速
装置３は、図２に示すように、複数の遊星歯車機構を利
用したパワートレーンと、各変速段を操作する変速摩擦
係合手段等より構成されている。この変速摩擦係合手段
は、第１〜第３クラッチ３３〜３５と、第１及び第２ブ
レーキ３６，３７等より構成されており、これらのう
ち、作動しているクラッチやブレーキの組み合わせを変
えることで、シフトチェンジが実施される。即ち、表１
に示す組み合わせに従って各クラッチやブレーキを作動
させると、対応する変速段が確立される。

【００１１】

【表１】 ここで、表中、Ｃはクラッチを、Ｂはブレーキを、Ｒｅ
ｖはリバースを、Ｎはニュートラルを、Ｐはパーキング
を意味する。また、表中、○は作動を示す。

【００１２】例えば、各摩擦係合手段のうち、第１クラ
ッチ３３と第１ブレーキ３６のみを係合させた場合に
は、第１速が確立され、また、第１クラッチ３３と第２
クラッチ３４のみを係合させた場合には、第３速が確立
される。図３は、第１クラッチ３３の断面を示し、この
第１クラッチ３３は、多数の摩擦係合板５０を有してい
る。そして、後述する油路１４からポート５１を介して
この第１クラッチ３３内に作動油が供給されると、ピス
トン５２が往動して各摩擦係合板５０を摩擦係合させ
る。一方、リターンスプリング５３により押圧されて、
ポート５１を介して油路１４内に作動油を排出させなが
ら、ピストン５２が復動すると、各摩擦係合板５０同士
の摩擦係合は解除される。

【００１３】そして、第１クラッチ３３の係合を完全に
解除する場合には、各摩擦係合板５０を待機位置で待機
させる。この待機位置では、各摩擦係合板５０間には、
引きずりトルクの発生を防止するために充分なクリアラ
ンスが設けられている。このため、第１クラッチ３３を
係合させる場合には、先ず、上述のクリアランスを略０
にする位置、即ち、摩擦係合が生じる直前位置にまで各
摩擦係合板５０を無効ストロークだけ移動させる、所謂
がた詰め操作を行う必要がある。

【００１４】なお、第２及び第３クラッチ３４，３５
は、上述した第１クラッチ３３とは、がた詰め操作に要
する時間、即ち、がた詰め時間が異なるものの、これら
は同様に構成されている。それ故、第２及び第３クラッ
チ３４，３５についての説明及び図示を省略する。ま
た、第１及び第２ブレーキ３６，３７に関しても、従来
からあるものを使用しており、これらのブレーキを係合
させる場合にも、その待機位置から摩擦係合開始直前位
置までの無効ストロークを移動させることには変わりが
ない。

【００１５】各変速摩擦係合手段の各々は、油圧回路５
に備えられたデューティソレノイド弁（以下、単にソレ
ノイド弁と記す）で操作される。つまり、この油圧回路
５には、各クラッチ３３〜３５及び各ブレーキ３６，３
７の各々に対応してソレノイド弁が１つずつ設けられ、
これらを互いに独立して操作する。なお、各ソレノイド
弁は、各クラッチ３３〜３５や各ブレーキ３６，３７を
同様にして操作するので、第１クラッチ３３を操作する
ソレノイド弁１１について図４に基づきながら説明し、
他の各クラッチ３４，３５や各ブレーキ３６，３７を操
作するソレノイド弁についての説明は省略する。

【００１６】図４は、油圧回路５の一部を示し、第１ク
ラッチ３３に油圧を供給できるソレノイド弁１１を備え
ている。このソレノイド弁１１は、常閉型の２位置切換
弁で、３箇所にポート１１ａ〜１１ｃを有している。第
１のポート１１ａには、オイルポンプ（図示せず）に延
びる第１油路１３が接続されている。この第１油路１３
の途中には、図示しない制御弁や調圧弁等が介在されて
おり、シフトレバーで選択された走行レンジに応じて、
所定圧に調圧された作動油圧（ライン圧）が供給されて
いる。

【００１７】また、第２のポート１１ｂには、第１クラ
ッチ３３に延びる第２油路１４が、第３のポート１１ｃ
には、図示しないオイルタンクへ延びる第３油路１５が
それぞれ接続されている。これら第２及び第３油路１
４，１５の途中には、それぞれ絞り１６，１７が設けら
れている。第２油路１４に設けられた絞り１６の流路面
積は、第３油路１５に設けられた絞り１７の流路面積に
比べて大きく設定されている。さらに、第１クラッチ３
３と絞り１６間の第２油路１４の途中には、アキューム
レータ１８が接続されている。

【００１８】ソレノイド弁１１は、コントローラ４０に
電気的に接続されており、このコントローラ４０により
所定の周期、例えば、５０ヘルツの制御周期でデューテ
ィ比制御される。そして、ソレノイド弁１１のソレノイ
ド１１ｅが消勢されている場合には、弁体１１ｆはリタ
ーンスプリング１１ｇに押圧されて第１のポート１１ａ
と第２ポート１１ｂを遮断する一方、ソレノイド１１ｅ
が付勢されている場合には、弁体１１ｆは、リターンス
プリング１１ｇのばね力に抗してリフトし、第１のポー
ト１１ａと第２のポート１１ｂを連通させる。なお、第
２のポート１１ｂと第３のポート１１ｃは、常時連通し
ている。

【００１９】コントローラ４０は、図示しないＲＯＭ，
ＲＡＭ等の記憶装置、中央演算装置、入出力装置、カウ
ンタ等を内蔵している。このコントローラ４０の入力側
には、種々のセンサ、例えば、Ｎｔセンサ２１，Ｎｏセ
ンサ２２，θｔセンサ２３等が電気的に接続されてい
る。前記Ｎｔセンサ２１は、トルクコンバータ４のター
ビンの回転速度Ｎｔを検出するタービン回転速度センサ
である。また、前記Ｎｏセンサ２２は、図示しないトラ
ンスファドライブギヤの回転速度Ｎｏを検出するトラン
スファドライブギヤ回転速度センサである。コントロー
ラ４０は、この回転速度Ｎｏに基づいて車速Ｖを求める
ことができる。そして、前記θｔセンサ２３は、エンジ
ン１の図示しない吸気通路途中に配設されたスロットル
弁の弁開度θｔを検出するスロットル弁開度センサであ
る。これら各センサ２１〜２３は、所定の時間周期毎に
検出信号をコントローラ４０に供給している。

【００２０】このコントローラ４０は、シフトレバーで
選択された走行レンジや、自動車の走行状態に応じて、
記憶装置に記憶されたプログラムに従い、自動変速機２
のシフトチェンジを実施する。つまり、コントローラ４
０は、シフトレバーで選択されている走行レンジと、各
Ｎｔセンサ２１，Ｎｏセンサ２２、θｔセンサ２３等か
らの信号を監視し続け、これらの情報に基づき自動変速
機のシフトチェンジ実行の可否を判断する。

【００２１】例えば、自動変速機を、ニュートラルから
第３速にシフトチェンジする場合について説明する。こ
のシフトチェンジの態様は、自動車の走行中、シフトレ
バーがＮレンジに選択された後、再びこのシフトレバー
をＤレンジに選択させた場合において、自動車の走行に
適した変速段は第３速であると、コントローラ４０が判
断したときに実現される。

【００２２】そして、この場合には、解除されている第
１及び第２クラッチ３３，３４を係合させる（表１参
照）。この場合において、コントローラ４０は、第２ク
ラッチ３４を急激に係合させる一方、第１クラッチ３３
を徐々に係合させて、変速ショックを減少させる。図５
は、第１及び第２クラッチ３３，３４を係合させる場合
の操作手順を示している。

【００２３】先ず、コントローラ４０は、ステップＳ６
０において、第１クラッチ３３及び第２クラッチ３４の
がた詰め時間Ｔ１，Ｔ２を読み込む。なお、各がた詰め
時間Ｔ１，Ｔ２は、実験等により求められ、コントロー
ラ４０の記憶装置に予め記憶されている。そして、これ
らの値は、コントローラ４０が所謂学習制御を行うこと
で適宜最適値に更新されている。

【００２４】次に、コントローラ４０は、ステップＳ６
１に進み、第１クラッチ３３のがた詰め時間Ｔ１を、第
２クラッチ３４のがた詰め時間Ｔ２と余裕時間Ｔｍの和
と比較する。ここで、余裕時間Ｔｍは、第２クラッチ３
４の無効ストローク時間のばらつきや、経年変化を考慮
して微小値に設定してある。そして、条件Ｔ１≧Ｔ２＋
Ｔｍを満たす場合には、コントローラ４０はステップＳ
６２に進む。この場合には、がた詰め時間Ｔ２はがた詰
め時間Ｔ１に比べて十分に短い時間であり、第１クラッ
チ３３と第２クラッチ３４のがた詰め操作を同時に開始
しても、第２クラッチ３４のがた詰め操作は、第１クラ
ッチ３３のがた詰め操作よりも先に完了する（図６）。

【００２５】従って、ステップＳ６２において、コント
ローラ４０は、第２クラッチ３４及び第１クラッチ３３
の各ソレノイド弁１１を、デューティ率１００％で同時
に駆動させる（図６中ａ時点）。これにより、各クラッ
チ３３，３４のがた詰め操作が同時に開始され、図６に
示すように、各クラッチ３３，３４の各油圧は、緩やか
に上昇する。

【００２６】そして、コントローラ４０は、ステップＳ
６３に進み、がた詰め操作を開始してからの時間が、前
記がた詰め時間Ｔ１に達したか否かを判断し、時間Ｔ１
が経過するまで、このステップＳ６３を繰り返し実行す
る。このとき、第２クラッチ３４に関しては、ａ時点か
らの経過時間が時間Ｔ２に達したとき（図６中ｂ時点）
に、がた詰め操作が完了する。従って、図６に示すよう
に、以後、第２クラッチ３４の油圧は急上昇し、第２ク
ラッチ３４は急激に係合される。

【００２７】そして、このステップＳ６３において時間
Ｔ１が経過すると（図６中ｃ時点）、第１クラッチ３３
のがた詰め操作が完了し、コントローラ４０は、ステッ
プＳ６３を抜けてステップＳ６４に進む。ステップＳ６
４においては、コントローラ４０は、第１クラッチ３３
側のソレノイド弁１１を所定の初期デューティ率Ｄａで
駆動して、フィードバック制御を開始する。このフィー
ドバック制御は、入力軸回転速度Ｎｔを出力軸側の回転
数に同期させるために、所定の制御則、例えば、入力軸
回転速度変化率（Ｎｔ）’が目標回転速度変化率（Ｎ
ｉ）’に一致するように、第１クラッチ３３に供給する
作動油圧をフィードバック制御するものであり、これに
より入力軸回転速度Ｎｔは、同期回転速度に向けて変化
していく。

【００２８】そして、ステップＳ６５を繰り返し実行
し、前記フィードバック制御を続けて第１クラッチ３３
を徐々に係合させ、回転速度Ｎｔが同期回転速度に到達
するのを待つ。そして、同期が完了するとフィードバッ
ク制御も完了し、コントローラ４０はステップＳ６５を
抜けてステップＳ６６に進む。ステップＳ６６では、コ
ントローラ４０は、第１クラッチ３３を操作するソレノ
イド弁１１をデューティ率１００％で駆動する（図６中
ｄ時点）。これにより、第１クラッチ３３は、係合状態
に保持され、第３速段が確立される。

【００２９】このように、コントローラ４０は、第２ク
ラッチ３４の係合完了後に、第１クラッチ３４の係合を
完了させることができ、自動変速機２は、第３速に滑ら
かにシフトチェンジされる。一方、ステップＳ６１にお
いて、前述の条件Ｔ１≧Ｔ２＋Ｔｍを満たさない場合に
は、ステップＳ７０に進む。この場合には、がた詰め時
間Ｔ１は、がた詰め時間Ｔ２に比べて短いことを意味
し、第１クラッチ３３のがた詰め操作よりも先に、第２
クラッチ３４のがた詰め操作を完了させるには、第１ク
ラッチ３３のがた詰め操作の開始時点を遅らせる必要が
ある（図７）。

【００３０】ステップＳ７０において、コントローラ４
０は、第２クラッチ３４を操作するソレノイド弁をデュ
ーティ率１００％で駆動し（図７中ｆ時点）、先ず、第
２クラッチ３４のがた詰め操作を開始する。そして、ス
テップＳ７１において、時間Ｔ２と時間Ｔｍの和から時
間Ｔ１を除算してΔＴを求めた後、ステップＳ７２にお
いて、ΔＴの経過を判断する。なお、このΔＴが経過す
るまでは、第１クラッチ３３に関しては、がた詰め操作
は行われない。

【００３１】ステップＳ７２において、ΔＴが経過する
と、コントローラ４０はステップＳ７３に進み、第１ク
ラッチ３３を操作するソレノイド弁１１をデューティ率
１００％で駆動して、第１クラッチ３３のがた詰め操作
を開始する（図中ｇ時点）。これにより、第１及び第２
クラッチ３３，３４は、ともにがた詰め操作されること
になる。

【００３２】そして、ステップＳ７３を抜けると、コン
トローラ４０は、前述のステップＳ６３に進み、ｇ時点
より時間Ｔ１が経過するまで第１クラッチ３３をがた詰
め操作し続ける。このとき、第２クラッチ３４に関して
は、そのがた詰め操作は、図中ｆ時点より時間Ｔ２が経
過したとき（図中ｈ時点）に完了する。そして、以後、
図に示すように、第２クラッチ３４の油圧は急上昇し、
第２クラッチ３４は急激に係合される。

【００３３】一方、図５のステップＳ６３において、ｇ
時点より時間Ｔ１が経過すると（図７中ｋ時点）、第１
クラッチ３３のがた詰め操作が完了する。これに引き続
き、コントローラ４０は上述した場合と同様に、ステッ
プＳ６４以降を実行し、第１クラッチ３３を徐々に係合
させる。そして、第１クラッチ３３が完全に係合すると
（図７中ｐ時点）、コントローラ４０はソレノイド弁１
１をデューティ率１００％で駆動し、このクラッチ３３
の係合状態を保持する。これにより、自動変速機２は滑
らかにシフトチェンジされ、第３速が確立される。

【００３４】なお、本実施例においては、自動変速機２
をニュートラルからＤレンジの第３速にシフトチェンジ
する場合について説明したが、この態様のシフトチェン
ジに限るものではない。また、一の変速段を確立するの
に、３つあるいはそれ以上の係合手段を係合させる必要
がある場合には、上述のように入力軸回転速度Ｎｔの制
御に使用する摩擦係合手段、即ち、無効ストロークを移
動させた後に徐々に係合させる摩擦係合手段を残して、
それ以外の摩擦係合手段は、徐々に係合させる摩擦係合
手段の無効ストロークの移動が完了するまでに、それら
の無効ストロークの移動を完了させておけば良い。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
上述の方法で車両用自動変速機の変速制御を実施するの
で、変速ショックが減少してシフトフィーリングを良好
にすることができ、また、シフトレスポンスの向上を図
ることができる等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る方法が実施される車両用自動変速
機の概略構成図である。

【図２】図１の歯車変速装置の概略構成図である。

【図３】図２のクラッチを示す断面図である。

【図４】図２及び図３のクラッチを操作する油圧回路の
一部を示す概略構成図である。

【図５】図１の自動変速機をニュートラルから第３速に
シフトチェンジする場合に結合する第１及び第２クラッ
チの操作手順を示す流れ図である。

【図６】図５のステップＳ６１の条件を満たす場合の、
各クラッチの油圧変化と各ソレノイド弁のデューティ率
変化との関係を示す図である。

【図７】図５のステップＳ６１の条件を満たさない場合
の、各クラッチの油圧変化と各ソレノイド弁のデューテ
ィ率変化との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 自動変速機 ３ 歯車変速装置 ５ 油圧回路 １１ ソレノイド弁 １３〜１５ 油路 ３３〜３５ クラッチ ３６，３７ ブレーキ ４０ コントローラ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一の変速段を確立するために、少なくと
   も第１及び第２摩擦係合手段を係合させる車両用自動変
   速機の変速制御方法において、 第１摩擦係合手段を、係合が完全に解除された状態の待
   機位置から、係合を開始する直前位置までの無効ストロ
   ークを移動させた後、これに引き続いて当該第１摩擦係
   合手段を急激に係合させる一方、第２摩擦係合手段を、
   係合が完全に解除された状態の待機位置から、係合を開
   始する直前位置までの無効ストロークを移動させた後、
   これに引き続いて当該第２摩擦係合手段を徐々に係合さ
   せ、前記第１摩擦係合手段の無効ストロークの移動を、
   少なくとも第２摩擦係合手段の無効ストロークの移動が
   完了するまでに完了させることを特徴とする車両用自動
   変速機の変速制御方法。