JP4593654B2 - 有段自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は有段自動変速機の摩擦締結要素が故障した際のフェール制御に関する。

有段自動変速機は、遊星歯車機構と複数の摩擦締結要素を有し、所望の変速段となるように各摩擦締結要素の締結状態を切り換えることで変速段を切り換える。摩擦締結要素の中には、要求される締結容量が変速段によって異なるものがあるが、このような摩擦締結要素に供給される作動油圧を要求される締結容量に応じて変化させるとなると油圧制御が複雑になる。

そこで、特許文献１に開示される自動変速機では、１つの摩擦締結要素に対し作動油圧が供給される２つの油圧室を独立して設け、要求される締結容量に応じて一方の油圧室又は両方の油圧室へ油圧を供給することで、油圧制御を複雑にすることなく締結容量を可変にしている。
特開平５−２８８２６４号公報

上記容量可変摩擦締結要素の油圧システムとしては、例えば、元圧から摩擦締結要素への作動油圧を調圧する調圧弁と、２つの油圧室の一方への作動油圧の供給を制御する切換弁とで構成される油圧システムが考えられる。

この油圧システムによれば、調整弁、切換弁を制御することで３つの油圧供給状態を作り出すことができる。すなわち、調圧弁を油圧供給位置、切換弁を開弁位置にすれば２つの油圧室に作動油圧を供給する状態となり、調圧弁を油圧供給位置、切換弁を閉弁位置にすれば一方の油圧室にのみ作動油圧を供給する状態となる。また、調圧弁を油圧非供給位置にすればいずれの油圧室にも作動油圧を供給しない状態となる。

この油圧システムによれば、バリなどの噛み込みにより、切換弁が開弁位置でスティックしても（以下、このような故障を「常開故障」という。）、調圧弁を油圧非供給位置にすることで２つの油圧室への作動油圧の供給を停止できるので、調圧弁さえ正常に作動していれば摩擦締結要素が常時締結状態となることはなく、他の摩擦締結要素の締結と干渉して変速機のインターロックが生じることはない。

しかしながら、切換弁の常開故障に続き、調圧弁が油圧供給位置でスティックすると、２つの油圧室に常時作動油圧が供給されて摩擦締結要素が常時締結状態となり、この状態で他の摩擦締結要素が締結されると変速機のインターロックが生じる。このため、切換弁が常開故障を起こしているか判定し、切換弁が常開故障を起こしていると判定した場合には使用する変速段を制限する等のフェール制御を行うことが望ましい。

本発明は、このような技術的課題を鑑みてなされたもので、切換弁の常開故障を精度良く判定することを目的とする。

本発明は、遊星歯車と、複数の摩擦締結要素とを備え、前記複数の摩擦締結要素の締結解放状態を切り換えることで複数の変速段を実現する自動変速機において、前記複数の摩擦締結要素のうち少なくとも１つの摩擦締結要素は、第１油圧室及び第２油圧室を備え、前記第１油圧室及び前記第２油圧室への作動油圧の供給状態を変更することで締結容量を変更することが可能な容量可変摩擦締結要素であり、前記自動変速機が、元圧から前記容量可変摩擦締結要素に供給する作動油圧を調圧する調圧弁と、前記調圧弁と前記第１油圧室を接続する第１油路と、前記調圧弁と前記第２油圧室を接続する第２油路と、前記第２油路に設けられ、前記第２油路の連通状態を切り換える切換弁と、前記容量可変摩擦締結要素を解放状態とする第１変速段から、前記容量可変摩擦締結要素を締結状態とする第２変速段への変速時に、前記切換弁により前記第２油路を非連通状態とし、前記調圧弁から前記第１油圧室にのみ油圧を供給するようにする切換弁制御手段と、変速時の動特性が目標とする動特性に近づくように前記作動油圧を補正する学習制御手段と、前記学習制御手段により補正された前記作動油圧に基づき前記第１変速段から前記第２変速段への変速が行われる時、当該変速時の動特性を表すパラメータに基づき、前記切換弁が前記第２油路を連通状態にしたままになる常開故障を起こしているか判定する故障判定手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、第１の変速段から第２の変速段への変速時の動特性を表すパラメータ（例えば、変速時間）に基づいて切換弁の常開故障の判定が行われる。切換弁が常開故障を起こしている場合、その影響が変速時の動特性を表すパラメータに表れるので、変速時の動特性を表すパラメータに基づき切換弁の常開故障を判定することで切換弁の常開故障を精度良く判定することができる。

また、個体差により変速時の動特性を表すパラメータには初期バラつきがあり、この初期バラつきがある状態で上記常開故障の判定を行うと、切換弁が常開故障を起こしていないにも関わらず常開故障であると誤判定してしまう可能性があるが、本発明によれば、変速時の動特性を目標とする動特性に近づける学習制御が行われた後に上記故障判定が行われるので、このような誤判定を防止することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明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。この変速機は、前進７速後退１速の有段自動変速機である。エンジンＥｇの回転がトルクコンバータＴＣを介して入力軸Ｉｓに入力され、４つの遊星ギアと７つの摩擦締結要素とによって回転速度が変速された後、出力軸Ｏｓから出力される。

トルクコンバータＴＣはインペラ側とタービン側とを断続可能なロックアップクラッチＬＵＣを備えるロックアップクラッチ付きトルクコンバータである。トルクコンバータＴＣのポンプインペラと同軸上にはオイルポンプＯＰが設けられる。オイルポンプＯＰはエンジンＥｇの駆動力によって回転駆動され、オイルを加圧し、変速機内の所望の部位へとオイルを圧送する。

車両には、エンジンＥｇの駆動状態を制御するエンジンコントロールユニット（以下、「ＥＣＵ」）１０と、自動変速機の変速状態等を制御する自動変速機コントロールユニット（以下、「ＡＴＣＵ」）２０と、ＡＴＣＵ２０の出力信号に基づいて各摩擦締結要素の油圧を制御するコントロールバルブユニット（以下、「ＣＶＵ」）３０とが設けられている。ＥＣＵ１０とＡＴＣＵ２０とは、ＣＡＮ通信線等を介して接続され、相互にセンサ情報や制御情報を通信により共有する。

ＥＣＵ１０には、運転者のアクセルペダル操作量を検出するＡＰＯセンサ１と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ２とが接続される。ＥＣＵ１０は、エンジン回転速度、アクセルペダル操作量に基づいてエンジンの燃料噴射量、吸入空気量を制御し、エンジンの回転速度、トルクを制御する。

ＡＴＣＵ２０には、第１キャリアＰＣ１の回転速度を検出する第１タービン回転速度センサ３、第１リングギアＲ１の回転速度を検出する第２タービン回転速度センサ４、出力軸Ｏｓの回転速度を検出する出力軸回転速度センサ５、及びシフトレバー位置を検出するインヒビタスイッチ６が接続され、ＡＴＣＵ２０にはこれらセンサの検出信号が入力される。入力軸Ｉｓの回転速度は、第１キャリアＰＣ１の回転速度、第２キャリアＰＣ２の回転速度、第１リングギアＲ１と第１サンギアＳ１との歯数比及び第２リングギアＲ２と第２サンギアＳ２との歯数比から算出することが可能であるが、入力軸Ｉｓに回転速度センサを取り付け、入力軸Ｉｓの回転速度を直接検出するようにしてもよい。

図１を参照しながら上記変速機の変速ギア機構についてさらに説明する。

変速機内には、入力軸Ｉｓ側から順に第１遊星ギアセットＧＳ１及び第２遊星ギアセットＧＳ２が配置されている。また、摩擦締結要素として複数のクラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が配置されている。また、複数のワンウェイクラッチＦ１、Ｆ２が配置されている。

第１遊星ギアＧ１は、第１サンギアＳ１と、第１リングギアＲ１と、両ギアＳ１、Ｒ１に噛み合う第１ピニオンＰ１を支持する第１キャリアＰＣ１と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。第２遊星ギアＧ２は、第２サンギアＳ２と、第２リングギアＲ２と、両ギアＳ２、Ｒ２に噛み合う第２ピニオンＰ２を支持する第２キャリアＰＣ２と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。第３遊星ギアＧ３は、第３サンギアＳ３と、第３リングギアＲ３と、両ギアＳ３、Ｒ３に噛み合う第３ピニオンＰ３を支持する第３キャリアＰＣ３と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。第４遊星ギアＧ４は、第４サンギアＳ４と、第４リングギアＲ４と、両ギアＳ４、Ｒ４に噛み合う第４ピニオンＰ４を支持する第４キャリアＰＣ４と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。

入力軸Ｉｓは、第２リングギアＲ２に連結され、エンジンＥｇからの回転がトルクコンバータＴＣを介して入力される。出力軸Ｏｓは、第３キャリアＰＣ３に連結され、出力回転をファイナルギア等を介して駆動輪に伝達する。

第１連結メンバＭ１は、第１リングギアＲ１と第２キャリアＰＣ２と第４リングギアＲ４とを一体的に連結するメンバである。第２連結メンバＭ２は、第３リングギアＲ３と第４キャリアＰＣ４とを一体的に連結するメンバである。第３連結メンバＭ３は、第１サンギアＳ１と第２サンギアＳ２とを一体的に連結するメンバである。

第１遊星ギアセットＧＳ１は、第１遊星ギアＧ１と第２遊星ギアＧ２とを、第１連結メンバＭ１と第３連結メンバＭ３とによって連結して、４つの回転要素から構成される。また、第２遊星ギアセットＧＳ２は、第３遊星ギアＧ３と第４遊星ギアＧ４とを、第２連結メンバＭ２によって連結して、５つの回転要素から構成される。

第１遊星ギアセットＧＳ１では、回転が入力軸Ｉｓから第２リングギアＲ２に入力され、入力された回転は第１連結メンバＭ１を介して第２遊星ギアセットＧＳ２に出力される。第２遊星ギアセットＧＳ２では、回転が入力軸Ｉｓから直接第２連結メンバＭ２に入力されるとともに、第１連結メンバＭ１を介して第４リングギアＲ４に入力され、入力された回転は第３キャリアＰＣ３から出力軸Ｏｓに出力される。

インプットクラッチＣ１は、入力軸Ｉｓと第２連結メンバＭ２とを選択的に断接するクラッチである。ダイレクトクラッチＣ２は、第４サンギアＳ４と第４キャリアＰＣ４とを選択的に断接するクラッチである。

Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３は、第３サンギアＳ３と第４サンギアＳ４とを選択的に断接するクラッチである。また、第３サンギアＳ３と第４サンギアの間には、第２ワンウェイクラッチＦ２が配置されている。これにより、Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３が解放され、第３サンギアＳ３よりも第４サンギアＳ４の回転速度が大きい時、第３サンギアＳ３と第４サンギアＳ４とは独立した回転速度を発生する。よって、第３遊星ギアＧ３と第４遊星ギアＧ４が第２連結メンバＭ２を介して接続された構成となり、それぞれの遊星ギアが独立した変速比を達成する。

フロントブレーキＢ１は、第１キャリアＰＣ１の回転を選択的に停止させるブレーキである。また、フロントブレーキＢ１と並列に第１ワンウェイクラッチＦ１が配置されている。ローブレーキＢ２は、第３サンギアＳ３の回転を選択的に停止させるブレーキである。２３４６ブレーキＢ３は、第１サンギアＳ１及び第２サンギアＳ２を連結する第３連結メンバＭ３の回転を選択的に停止させるブレーキである。リバースブレーキＢ４は、第４キャリアＰＣ４の回転を選択的に停止させるブレーキである。

図２は、変速段ごとの各摩擦締結要素の締結状態を示す締結表である。

図中○印は摩擦締結要素が締結状態となることを示し、（○）印はエンジンブレーキが作動するレンジ位置が選択されているときに摩擦締結要素が締結状態となることを示す。これに示すように各摩擦締結要素の締結状態を切り換えることで所望の変速段を実現することができる。

これによると、１速では、ローブレーキＢが締結状態となり、第１ワンウェイクラッチＦ１及び第２ワンウェイクラッチＦ２が係合する。２速では、ローブレーキＢ２及び２３４６ブレーキＢ３が締結状態となり、第２ワンウェイクラッチＦ２が係合する。３速では、ローブレーキＢ２、２３４６ブレーキＢ３及びダイレクトクラッチＣ２が締結状態となり、第１ワンウェイクラッチＦ１及び第２ワンウェイクラッチＦ２はいずれも係合しない。

また、４速では、２３４６ブレーキＢ３、ダイレクトクラッチＣ２及びＨ＆ＬＲクラッチＣ３が締結状態となる。５速では、インプットクラッチＣ１、ダイレクトクラッチＣ２及びＨ＆ＬＲクラッチＣ３が締結状態となる。６速では、２３４６ブレーキＢ３、インプットクラッチＣ１及びＨ＆ＬＲクラッチＣ３が締結状態となる。７速では、フロントブレーキＢ１、インプットクラッチＣ１及びＨ＆ＬＲクラッチＣ３が締結状態となり、第１ワンウェイクラッチＦ１が係合する。

後退速では、リバースブレーキＢ４、フロントブレーキＢ１及びＨ＆ＬＲクラッチＣ３が締結状態となる。

次に、ローブレーキＢ２について説明する。ローブレーキＢ２は、図２に示した通り、１速〜３速のみで締結され、変速段に応じて締結容量を変更することができる容量可変摩擦締結要素である。

図３に示すように、ローブレーキＢ２は、互い違いに配置される複数の第１摩擦板３３及び第２摩擦板を備え、ピストン３５により第１摩擦板３３を第２摩擦板３４に押し付けることで締結する。

また、ピストン３５は、背面に２つの独立した第１受圧部３６ａ及びそれよりも受圧面積の大きな第２受圧部３６ｂを有し、さらに、第１受圧部３６ａ、第２受圧部３６ｂそれぞれに作動油圧を作用させる第１油圧室３７、第２油圧室３８が設けられている。

この構成により、大きな締結容量が要求される１速、２速では第１油圧室３７、第２油圧室３８の両方に作動油圧を供給し、１速、２速ほど大きな締結容量が要求されない３速では第１油圧室３７にのみ作動油圧を供給することで、ローブレーキＢ２の締結容量を変更することが可能である。

すなわち、第１油圧室３７、第２油圧室３８の両方に作動油圧を供給すると、ローブレーキＢ２の締結容量は第１受圧部３６ａと第２受圧部３６ｂの受圧面積の和に作動油圧を掛けた値となり、ローブレーキＢ２の締結容量は大きくなる。一方、第１油圧室３７にのみ作動油圧を供給すると、ローブレーキＢ２の締結容量は第１受圧部３６ａの受圧面積の和に作動油圧を掛けた値となり、ローブレーキＢ２の締結容量は小さくなる。

ローブレーキＢ２の油圧回路について説明すると、オイルポンプＯＰの吐出圧は、プレッシャレギュレータ弁３１の開度に応じて調圧されてライン圧ＰＬとなる。ライン圧ＰＬは、マニュアルバルブ３２において切り換えられる油路に従ってローブレーキＢ２をはじめとする各摩擦締結要素へと供給される。

ローブレーキＢ２に供給される作動油圧は、調圧弁３９、調圧弁３９と第１油圧室３７を接続する第１油路６１に設けられる第１切換弁４０、及び、調圧弁３９と第２油圧室３８を接続する第２油路６２に設けられる第２切換弁４１により制御される。

調圧弁３９はリニアソレノイド５０の作動量に応じて弁開度が制御され、油圧供給位置ではローブレーキＢ２に供給される作動油圧をライン圧ＰＬから調圧する。

第１切換弁４０は、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド５１からの信号圧により、第１油路６１を連通状態とする開弁位置と非連通状態とする閉弁位置を切り換えることができる。

第２切換弁４１は、インプットクラッチＣ１及びダイレクトクラッチＣ２への供給圧を信号圧とし、インプットクラッチＣ１及びダイレクトクラッチＣ２へ油圧が供給されていないときは、第２油路６２を連通状態とする開弁位置となり、インプットクラッチＣ１又はダイレクトクラッチＣ２へ油圧が供給されているときは第２油路６２を非連通状態とする閉弁位置となる。

作動油圧は、第１切換弁４０及び第２切換弁４１のいずれもが閉弁位置になっているときは第１油圧室３７、第２油圧室３８いずれにも供給されない。第１切換弁４０及び第２切換弁４１の一方が開弁位置になっているときは、開弁位置となっている方の切換弁を介して第１油圧室３７又は第２油圧室３８へ供給される。第１切換弁４０及び第２切換弁４１の両方が開弁位置となっているときは、第１油圧室３７及び第２油圧室３８に供給される。

続いて、ＡＴＣＵ２０の制御内容について説明する。

−変速制御−
ＡＴＣＵ２０は、車速とアクセルペダル操作量とに基づき所定の変速マップを参照することで最適な指令変速段を選択し、指令変速段が達成されるようＣＶＵ３０に制御指令を出力する。

−回転同期制御−
ＡＴＣＵ２０は、変速時間の短縮及び変速ショックを低減するために、回転同期制御を行う。この回転同期制御によれば、変速時は、変速前の変速段で動力伝達する摩擦締結要素を解放した後、エンジン回転速度を変速後のエンジン回転速度に近づけるようにエンジン出力を制御してエンジン回転速度を変速後のエンジン回転速度に近づける。そして、エンジン回転速度が変速後のエンジン回転速度に近づいたところで変速後の変速段で動力伝達する摩擦締結要素を締結する。この回転同期制御はダウンシフト時に行うのが好適であるが、アップシフト時に行うようにしてもよい。

−学習制御−
ＡＴＣＵ２０は、変速時の動特性が目標とする動特性になるように作動油圧の補正を行う。具体的には、変速指令が出されてから変速が完了するまでの時間（変速時間）が所望の変速時間（目標変速時間）となるように、実変速時間と目標変速時間の偏差に基づき、摩擦締結要素に供給する作動油圧を補正する。これは個体差により初期作動油圧にバラつきがあり変速時間が異なるので、これを修正するためである。

図４はＡＴＣＵ２０が行う学習制御の詳細を示している。

これを参照しながら学習制御の内容について説明すると、まず、ステップＳ１では変速指令が出されたか判断する。変速マップを参照することで決定される指令変速段が前回値から変化したときは、変速指令が出されたと判断する。

変速指令が出されている場合はステップＳ２に進み、スロットル開度、変速種類（アップシフト又はダウンシフト）を検知する。そして、ステップＳ３では、スロットル開度、変速種類に基づき、所定のマップを参照することで目標変速時間ｔ＿ｔａｒｇｅｔを設定する。

ステップＳ４では変速時間ｔを測定する。ここでは変速時間ｔとして実変速比（＝入力軸Ｉｓの回転速度／出力軸Ｏｓの回転速度）が変化している時間、すなわちイナーシャフェーズ時間を測定する。具体的には、変速前変速段の変速比と実変速比の偏差の絶対値が所定値以上大きくなったら変速開始と判断し、変速後変速段の変速比と実変速比の偏差の絶対値が所定値以上小さくなったら変速終了と判断し、この間の時間を測定する。変速時間ｔの測定方法はこれに限らず、例えば、入力軸Ｉｓの回転速度の変化に基づいて測定するようにしてもよい。

ステップＳ５では変速時間ｔと目標変速時間ｔ＿ｔａｒｇｅｔの偏差の絶対値が所定の微小時間Δよりも小さいか判断する。偏差の絶対値が微小時間Δよりも小さい時は、変速時間ｔが目標時間ｔ＿ｔａｒｇｅｔと略一致しており、摩擦締結要素に供給する作動油圧を補正する必要はないので、処理を終了する。

偏差の絶対値が微小時間Δよりも大きい時は、さらに、ステップＳ６で変速時間ｔが目標変速時間ｔ＿ｔａｒｇｅｔよりも大きいか判断する。変速時間ｔが目標変速時間ｔ＿ｔａｒｇｅｔよりも大きいときは、変速時間ｔが長過ぎるので、ステップＳ７に進んで摩擦締結要素に供給する作動油圧を増大補正し、次回変速以降の変速時間ｔを短縮する。

逆に、目標変速時間ｔ＿ｔａｒｇｅｔよりも小さいときは、変速時間ｔが短すぎるので、ステップＳ８に進んで摩擦締結要素に供給する作動油圧を減少補正し、次回以降の変速時間ｔを長くする。

この学習制御を行うことより、変速時間ｔが目標変速時間ｔ＿ｔａｒｇｅｔに近づくように摩擦締結要素に供給される作動油圧が補正され、変速時間ｔの初期バラつきが解消される。

−故障判定制御−
また、上記構成の自動変速機では、第２切換弁４１がバリなどを噛み込むことで開弁位置にスティックし（以下、「常開故障」という。）、さらにその後に調圧弁３９が油圧供給位置にスティックしたときには、第２油圧室３８へ常時油圧が供給される。そして、その後の変速によってローブレーキＢ２以外のクラッチ又はブレーキがローブレーキＢ２と同時に締結されると、変速機がインターロックを起こし、駆動力を伝達できなくなる。

そこで、ＡＴＣＵ２０は、以下に説明する故障判定制御により、第２切換弁４１が常開故障を起こしているか判定し、常開故障を起こしていると判定した場合にはインターロックを生じさせないよう所定のフェール制御を行う。

図５はＡＴＣＵ２０が行う故障判定制御の詳細を示している。以下、これを参照しながら故障判定制御の内容について説明する。

まず、ステップＳ１１ではコースト４−３変速について上記学習制御が実行された回数（学習回数）が所定回数を超えているか判断し、超えている場合にのみステップＳ１２以降に進んで故障判定を開始する。コースト４−３変速についての学習回数が所定回数を超えていることを故障判定の開始条件とするのは、学習が進んでいないうちに故障判定を行うと、初期バラつきにより変速時間が短くなっている場合にも第２切換弁４１の常開故障であると誤判定してしまうため、このような誤判定を防止するためである。

ステップＳ１２では第１カウンタＣ１をクリアする。第１カウンタＣ１は、変速時間ｔが故障判定しきい値ｔｅｒ以下であると判定された回数を計測するカウンタである。

ステップＳ１３ではタイマＴをクリアする。タイマＴは、コースト４−３変速が開始されてからの経過時間を測定するタイマである。

ステップＳ１４ではコースト４−３変速中か否かを判定する。コースト４−３変速中であればステップＳ１５に進み、コースト４−３変速中でなければステップＳ１３に戻る。コースト４−３変速中とは、車両がアクセルオフで惰性走行しているコースト走行中で、かつ、４速から３速に変速中である状態を指す。コースト走行時であることは、図示しないアイドルスイッチがＯＮであるか否かにより判定される。コースト走行時であることは、その他、例えばＡＰＯセンサ１からアクセルペダル操作量が所定値以下か否かで判断したり、スロットル開度が所定値以下か否かで判断してもよい。

ステップＳ１５ではロックアップクラッチＬＵＣが完全解放されているか判断し、完全解放でない場合（ロックアップクラッチＬＵＣが締結又は部分締結の場合）にステップＳ１６に進み、完全解放されている場合はステップＳ１３に戻る。すなわち、ロックアップクラッチＬＵＣが完全解放されている場合は第２切換弁４１の故障判定を行わない。

ステップＳ１６では回転同期制御中か判断し、回転同期制御中でない場合にステップＳ１７に進み、回転同期制御中はステップＳ１３に戻る。すなわち、回転同期制御中は第２切換弁４１の故障判定を行わない。

ステップＳ１７では判定許可条件が成立しているか否かを判定する。判定許可条件が成立していればステップＳ１８へ進み、非成立であればステップＳ１３へ戻る。判定許可条件とは、インヒビタスイッチ６が正常であること、駆動輪のスピンを検知していないこと、車両の急減速が生じていないこと、及びシフト位置がＤレンジにあることであり、以上の全ての条件を満たすとき判定許可条件が成立したと判定される。

ステップＳ１８ではタイマＴを加算する。

ステップＳ１９では４−３変速が終了したか否かを判定する。４−３変速が終了したと判定されると、その時のタイマＴの値を変速時間ｔとして記憶し、ステップＳ２０へ進む。４−３変速が終了していないと判定されるとステップＳ１４へ戻る。４−３変速の終了判定はイナーシャフェーズが終了したことにより行う。

ステップＳ２０では、変速時間ｔが故障判定しきい値ｔｅｒ以下であるか否かを判定する。変速時間ｔが故障判定しきい値ｔｅｒ以下であればステップＳ２１へ進み、変速時間ｔが故障判定しきい値ｔｅｒより長ければステップＳ１２へ戻る。故障判定しきい値ｔｅｒは第２切換弁４１が正常に動作しているときにとりうる最小の変速時間よりも短く設定される。

ステップＳ２１では、第１カウンタＣ１を加算し、変速時間ｔが故障判定しきい値ｔｅｒ以下であると判定された回数をカウントする。

ステップＳ２２では第１カウンタＣ１が第１しきい値Ｃ１ｔｈ以上であるか否かを判定する。第１カウンタＣ１が第１しきい値Ｃ１ｔｈ以上であればステップＳ２３へ進み、そうでなければステップＳ１３へ戻る。

第１しきい値Ｃ１ｔｈは、１ドライブサイクル内でコースト４−３変速の変速時間ｔが故障判定しきい値ｔｅｒよりも短い状態が連続して起こったときに、これが一時的な動作不良ではなく、第２切換弁４１が常開故障を起こしていると確実にいえる程度の回数に設定される。なお、１ドライブサイクルとは、イグニッションキー（又はエンジンスタートスイッチ）がＯＮ位置に操作されてからＯＦＦ位置に戻されるまでの期間である。

ステップＳ２３ではフラグＦが１であるか否かを判定する。フラグＦが１であればステップＳ２４へ進み、フラグＦが０であればステップＳ２６へ進む。このフラグＦは、後述する第２カウンタＣ２が一度でも加算されたことを示す。

ステップＳ２４では前回のドライブサイクルにおいて第２カウンタＣ２が加算されたか否かを判定する。前回のドライブサイクルにおいて第２カウンタＣ２が加算されていればステップＳ２６へ進み、加算されていなければステップＳ２５へ進み、第２カウンタＣ２をクリアする。第２カウンタＣ２は、第１カウンタＣ１が第１しきい値Ｃ１ｔｈ以上となったドライブサイクル数が連続した回数を計測するものである。

ステップＳ２６では第２カウンタＣ２を加算する。

ステップＳ２７ではフラグＦを１にセットする。

ステップＳ２８では第２カウンタＣ２が第２しきい値Ｃ２ｔｈ以上であるか否かを判定する。第２カウンタＣ２が第２しきい値Ｃ２ｔｈ以上であればステップＳ２９へ進み、第２しきい値Ｃ２ｔｈより小さければステップＳ３０へ進む。

ステップＳ２９ではフェール制御を開始する。フェール制御では、車両がフェール制御開始後に初めて停車するまでは全変速段を用いた通常の変速を行うが、その後の走行では使用する変速段を１速〜３速の間に制限する。すなわち、ローブレーキＢ２を解放しなければ変速機のインターロックを生じる変速段には変速しないように変速段を制限し、インターロックを防止する。

ステップＳ３０ではドライブサイクルが終了したか否かを判定する。ドライブサイクルが終了していればステップＳ１２へ戻り、ドライブサイクルが終了していなければステップＳ３０を再度実行する。ドライブサイクルの終了はイグニッションキーがＯＦＦ位置に戻されたか否かによって判定される。

したがって、以上の故障判定制御によれば、変速時間ｔに基づき第２切換弁４１の故障判定が行われ、第２切換弁４１の常開故障が１ドライブサイクル内で連続して判定され、かつ、そのような状態が複数回のドライブサイクルを経ても解消されない場合にのみ、ローブレーキＢ２を解放する必要のある変速段の使用を禁止するフェール制御が実行される。

続いて上記制御を行うことによる作用効果について説明する。

上記制御によれば、４速から３速への変速時の動特性を表すパラメータとして変速時間（イナーシャフェーズ時間）を計測し、これに基づいて第２切換弁４１が常開故障を起こしているか判定する。第２切換弁４１が常開故障を起こしている場合、４−３変速時の変速時間が短くなるので、４−３変速時の変速時間に基づき第２切換弁４１の常開故障を判定することで第２切換弁４１の常開故障を精度良く判定することができる。

なお、個体差により変速時間には初期バラつきがあり、この初期バラつきがある状態で上記故障判定を行うと、第２切換弁４１が常開故障を起こしていないにも関わらず常開故障であると誤判定してしまう可能性があるが、上記制御によれば、学習制御により変速時間の初期ばらつきが解消された後に上記故障判定が行われるので、このような誤判定を防止することができる。

図６は、第２切換弁４１が正常な時の４−３変速時の様子を示したタイムチャートである。

時刻ｔ１において４−３変速指令が出力されると、Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３の指令圧がステップ的に減少してローブレーキＢ２の指令圧が徐々に上昇する。時刻ｔ２においてＨ＆ＬＲクラッチＣ３が完全解放されてローブレーキＢ２が締結し始めると、実変速比が３速に対応する変速比へと変化するので、入力軸Ｉｓの回転速度が上昇し始めるとともに出力軸Ｏｓの減速度が増大する。

その後、時刻ｔ３においてローブレーキＢ２が完全締結すると、出力軸Ｏｓの減速度はほぼゼロとなり、入力軸Ｉｓの回転速度はほぼ一定となる。そして、時刻ｔ４において調圧弁３９の開度を最大開度にしてローブレーキＢ２の指令圧がステップ的に上昇する。

第２切換弁４１が正常に動作している場合は、４−３変速時の変速時間ｔが故障判定しきい値ｔｅｒよりも長くなるので、第２切換弁４１は正常であると判定される。

これに対し、図７は、第２切換弁４１が常開故障を起こしている時の４−３変速時の様子を示したタイムチャートである。

第２切換弁４１が開弁位置にスティックし、第２油圧室３８へ常時油圧が供給される常開故障を起こしているときは、４−３変速時のローブレーキＢ２の指令圧が同一でも、調圧弁３９と第２油圧室３８との間の油路が常時連通状態となっているため、本来供給されない第２油圧室３８にも作動油圧が供給され、ローブレーキＢ２の締結容量は容量過多となる。このため、時刻ｔ２で変速を開始すると、変速が急速に進行し、入力軸Ｉｓの回転速度の上昇率及び出力軸Ｏｓの減速度が正常時よりも大きくなり、変速時間が正常時よりも大幅に短くなる。

したがって、第２切換弁４１が常開故障を起こしている場合は、４−３変速時の変速時間ｔが故障判定しきい値ｔｅｒよりも短くなり、第２切換弁４１が常開故障を起こしていると判定される。

このように、上記制御によれば、第２切換弁４２が常開故障を起こしているかを４−３変速時の変速時間に基づいて正確に判定することが可能である。そして、上記制御では、第２切換弁４１が常開故障を起こしていることが判定された場合は、ローブレーキＢ２を解放しなければ変速機のインターロックが生じる変速段の使用を制限するフェール制御を行うので、第２切換弁４１の常開故障に続き調圧弁３９がさらに故障したとしても、変速機がインターロックを起こすことはない。

また、コースト状態でのダウンシフト時は締結側摩擦締結要素が締結することによってタービン回転速度を上昇させるが、ロックアップクラッチＬＵＣが完全に解放されている場合は変速機入力軸側のイナーシャが小さくなってタービン回転速度を上昇させやすくなるため変速時間が短くなる。このような状況で故障判定を行うと、第２切換弁４１が常開故障を起こしていると誤判定する可能性が高くなる。

しかしながら、上記制御によれば、ロックアップクラッチＬＵＣが解放されたコンバータ状態での変速時は第２切換弁４１の故障判定を行わないので、コンバータ状態での変速により変速時間が短くなったのを誤って第２切換弁４１の常開故障と誤判定してしまうのを防止できる。

また、回転同期制御による変速時も同様に第２切換弁４１が正常であっても変速時間が短くなるので、上記制御では、回転同期制御が行われる変速時は第２切換弁４１の故障判定を行わないようにしている。これにより、回転同期制御により変速時間が短くなったのを誤って第２切換弁４１の常開故障と誤判定してしまうのを防止できる。

さらに、上記制御によれば、第２切換弁４１の常開故障が連続して判定されたドライブサイクルを連続して所定回数繰り返したときにフェール制御を行うようにしたので、第２切換弁４１の常開故障が確かなときにのみフェール制御を行うことができる。第２切換弁４１がスティックしたものの、その後、すぐにスティックが解消する場合のように、一時的な動作不良ではフェール制御が行われないので、制御の信頼性が向上するとともに、不必要にフェール制御が実行されることによる走行性の悪化を防止できる。

また、フェール制御では、ローブレーキＢ２と同時に締結するとインターロックを生じる摩擦締結要素を締結状態とする変速段である４速から７速には変速しないようにした。これにより、第２切換弁４１の常開故障後に調圧弁３９が故障したとしても、インターロックの発生を確実に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、本発明の技術的範囲はここで説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。

例えば、実施形態では、変速時の動特性を表すパラメータとして変速時間を用い、これに基づいて第２切換弁４１が常開故障を起こしているか判定しているが、第２切換弁４１の常開故障の判定方法これに限定されるものではない。例えば、出力軸Ｏｓの加速度、入力軸Ｉｓの回転速度の変化率、実変速比の変化率等を変速時の動特性を表すパラメータとして用い、これに基づき第２切換弁４１の常開故障を判定することも可能である。

また、実施形態では、学習制御に関し、スロットル開度及び変速種類毎に目標変速時間を設定し、これと実変速時間との偏差に基づき作動油圧を補正する制御を示したが、初期バラつきを解消する学習制御の内容はこれに限定されるものではない。学習制御は、例えば、出力軸Ｏｓの加速度、入力軸Ｉｓの回転速度の変化率、自動変速機の実変速比の変化率等の比較に基づいて作動油圧を補正する制御であってもよい。

また、学習制御、故障判定制御において、変速時間としてイナーシャフェーズ時間を用いたが、変速時間としてトルクフェーズ時間、あるいは両フェーズの合計時間を用いてもよい。例えば、学習制御ではトルクフェーズ時間あるいは両フェーズの合計時間を目標時間と比較に基づき作動油圧を補正してもよいし、故障判定制御ではトルクフェーズ時間あるいは両フェーズの合計時間に基づき第２切換弁４１の常開故障を判定してもよい。

さらには、学習制御で学習するパラメータと故障判定制御で用いるパラメータが異なっていても構わない。例えば、トルクフェーズ時間を学習する場合、トルクフェーズ時間の学習が進めば作動油圧の初期ばらつきが解消され、故障判定に用いる変速の動特性を表すパラメータ（上記実施例ではイナーシャフェーズ時間）の初期ばらつきも解消されると考えられる。したがって、トルクフェーズ時間の学習制御の回数が所定回数を超えたとことを条件として、イナーシャフェーズ時間に基づく故障判定を行うことも可能である。

また、実施形態では、コースト４−３変速の学習回数が所定回数以上のときに第２切換弁４１の故障判定を行うものを示したが、故障判定に用いる変速の動特性を表すパラメータの初期ばらつきが解消された後に故障判定が行われればよく、例えば、学習制御により故障判定に用いる変速の動特性を表すパラメータの初期ばらつきが解消されたか否かを、ドライブサイクル数、走行距離に基づき判断し、解消されたと判断されたところで第２切換弁４１の常開故障を判定するようにしてもよい。

本発明に係る自動変速機を備えた車両の概略構成図である。 変速段と各摩擦締結要素の締結状態の関係を示す締結表である。 ローブレーキ及びその油圧回路を示す図である。 ＡＴＣＵが行う学習制御の内容を示すフローチャートである。 ＡＴＣＵが行う故障判定制御を示すフローチャートである。 正常時における４−３変速時のタイムチャートである。 故障時における４−３変速時のタイムチャートである。

符号の説明

Ｂ２ ローブレーキ（容量可変摩擦締結要素）
ＴＣ トルクコンバータ
ＬＵＣ ロックアップクラッチ
３６ａ 第１受圧部
３６ｂ 第２受圧部
３７ 第１油圧室
３８ 第２油圧室
３９ 調圧弁
４１ 第２切換弁
６１ 第１油路
６２ 第２油路

Claims (6)

1. 遊星歯車と、複数の摩擦締結要素とを備え、前記複数の摩擦締結要素の締結解放状態を切り換えることで複数の変速段を実現する自動変速機において、
   前記複数の摩擦締結要素のうち少なくとも１つの摩擦締結要素は、第１油圧室及び第２油圧室を備え、前記第１油圧室及び前記第２油圧室への作動油圧の供給状態を変更することで締結容量を変更することが可能な容量可変摩擦締結要素であり、
   前記自動変速機が、
   元圧から前記容量可変摩擦締結要素に供給する作動油圧を調圧する調圧弁と、
   前記調圧弁と前記第１油圧室を接続する第１油路と、
   前記調圧弁と前記第２油圧室を接続する第２油路と、
   前記第２油路に設けられ、前記第２油路の連通状態を切り換える切換弁と、
   前記容量可変摩擦締結要素を解放状態とする第１変速段から、前記容量可変摩擦締結要素を締結状態とする第２変速段への変速時に、前記切換弁により前記第２油路を非連通状態とし、前記調圧弁から前記第１油圧室にのみ油圧を供給するようにする切換弁制御手段と、
   変速時の動特性が目標とする動特性に近づくように前記作動油圧を補正する学習制御手段と、
   前記学習制御手段により補正された前記作動油圧に基づき前記第１変速段から前記第２変速段への変速が行われる時、当該変速時の動特性を表すパラメータに基づき、前記切換弁が前記第２油路を連通状態にしたままになる常開故障を起こしているか判定する故障判定手段と、
   を備えたことを特徴とする自動変速機。
2. ロックアップクラッチ付きトルクコンバータを備え、
   前記故障判定手段は、前記ロックアップクラッチが解放されているときは前記常開故障の判定を行わないことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
3. 変速時に、変速前の変速段で動力伝達する摩擦締結要素を解放し、エンジン回転速度を変速後のエンジン回転速度に近づけるようにエンジン出力を制御し、エンジン回転速度を変速後のエンジン回転速度に近づけた後に変速後の変速段で動力伝達する摩擦締結要素を締結する回転同期制御手段を備え、
   前記故障判定手段は、前記回転同期制御手段によるエンジン回転速度制御が行われているときは前記常開故障の判定を行わないことを特徴とする請求項１または２に記載の自動変速機。
4. 前記故障判定手段は、コースト走行状態における前記第１変速段から前記第２変速段への変速時動特性を表すパラメータに基づいて前記常開故障の判定を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の自動変速機。
5. 前記故障判定手段により前記切換弁が常開故障を起こしていると連続して判定されたドライブサイクル数が複数回続いたとき、一部の変速段への変速を制限するフェール制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の自動変速機。
6. 前記一部の変速段は、前記可変容量摩擦締結要素と同時に締結するとインターロックを生じる摩擦締結要素を締結状態とする変速段であることを特徴とする請求項５に記載の自動変速機。

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