CN103608601A - 机械式自动变速装置的控制系统 - Google Patents

Abstract

利用发动机扭矩计算部（31），基于发动机（10）的转速、吸入空气量及燃料喷射量，计算发动机扭矩Teg。另外，利用旋转变化量计算部（32），计算转速变化量aeg。并且，利用离合器扭矩计算部（33），基于发动机扭矩Teg、转速变化量aeg、发动机惯性矩Ieg及式（1），计算离合器扭矩Tcl。然后，利用离合器行程计算部（34），根据表示离合器扭矩Tcl与离合器行程Scl的关系的对应图，计算离合器行程Scl，使离合器操作部（25）动作，以成为离合器行程Scl。

Description

机械式自动变速装置的控制系统

技术领域

本发明涉及一种机械式自动变速装置的控制系统，详细地说，涉及一种变速时的离合器控制。

背景技术

作为车辆的变速装置，已知一种机械式自动变速装置，其可以通过利用致动器使手动变速装置中的变速器的操作（选择及换档）、及离合器的断开/接合动作，从而进行自动变速（专利文献1）。在该自动变速装置中，由于如果在变速时将离合器切断，则发动机的动力突然切断，因此有时会产生冲击。

因此，在自动变速装置中，例如，通过如专利文献1所示，使发动机扭矩成为无负载状态而将离合器切断，或者如专利文献2所示，与发动机扭矩相对应，使切断离合器的速度改变，或者如专利文献3所示，控制发动机扭矩以使得车辆的加速度变为零，然后切断离合器，从而将由于离合器切断时的发动机动力切断而产生的扭矩变动降低，使变速时的冲击降低。

专利文献1：日本特开2004－270812号公报

专利文献2：日本特开2007－211945号公报

专利文献3：日本专利3752959号公报

专利文献4：日本专利3417823号公报

发明内容

但是，上述专利文献的自动变速装置，基于发动机扭矩控制离合器的切断，未考虑施加在从离合器至驱动轮的驱动系部件上的负载。

因此，由于伴随离合器的切断，施加在离合器及其后的驱动系部件上的发动机侧的惯性急剧消失，因此驱动系部件的负载急剧释放，驱动系部件的旋转（例如，离合器转速）会产生较大变动，甚至会产生变速时的冲击，因而不优选。

另外，在例如上述专利文献1的技术中，在伴随变速而将离合器切断时，首先将离合器以规定速度向切断方向操作，然后在离合扭矩（经由离合器传递的扭矩）充分下降而不会产生冲击的规定定时，使离合器的操作速度增加而完成切断。

也就是说，由于从离合器的切断操作开始至规定定时为止仅使用固定的操作速度非常重要，因此如果为了抑制冲击而使离合器操作速度下降，则变速时间延长，为了缩短变速时间而使离合器操作速度增加，则会产生冲击。由此，离合器切断时的冲击抑制和变速时间的缩短化成为矛盾的关系，无法同时满足这二者。

本发明就是为了解决这种问题而提出的，其目的在于提供一种可以降低变速时的冲击的机械式自动变速装置的控制系统。

为了实现上述目的，本发明的机械式自动变速装置的控制系统的特征在于，具有：变速单元，其搭载在车辆上，具有输入轴、输出轴、多个齿轮列及多个切换单元，该输入轴经由离合器而被输入来自内燃机的动力，该输出轴向前述车辆的驱动轮输出动力，该多个齿轮列设置在前述输入轴和前述输出轴上，该多个切换单元切换前述多个齿轮列的卡合状态，该变速单元使前述多个切换单元动作，对从前述内燃机输入的动力进行增减速而输出；以及控制单元，其对前述离合器和前述多个切换单元的动作进行控制，前述控制单元在前述齿轮列的卡合状态切换时，对前述离合器进行操作，以使得在作为施加在前述离合器上的负载的驱动系负载为0时，切断前述离合器（技术方案1）。

优选具有运转状态检测单元，其检测前述内燃机的运转状态，前述控制单元基于由前述运转状态检测单元检测出的前述内燃机的输出扭矩、预先设定的前述内燃机的惯性矩、以及由前述运转状态检测单元检测出的前述内燃机的转速变化量，计算前述驱动系负载（技术方案2）。

另外，优选具有行驶状态检测单元，其检测前述车辆的行驶状态，前述控制单元对前述驱动系负载与前述离合器行程的关系进行对应图管理，基于由前述行驶状态检测单元检测出的前述车辆的行驶状态对前述对应图进行校正，基于校正后的前述对应图计算前述离合器行程（技术方案3）。

另外，优选前述控制单元具有：离合器滑动指标计算单元，其基于前述离合器的输入、输出转速计算与该离合器的滑动状态相关的滑动指标；半离合状态判定单元，其在前述离合器向切断方向的操作中，基于由前述离合器滑动指标计算单元计算出的滑动指标，判定前述离合器是否处于已产生滑动的半离合状态；以及离合器操作速度控制单元，其在由前述半离合状态判定单元判定为半离合状态时，使前述离合器的操作速度增加（技术方案4）。

进一步优选前述离合器操作速度控制单元，在判定为前述半离合状态时，使前述离合器的操作速度以规定的变化率连续地增加（技术方案5）。

发明的效果

根据本发明的机械式自动变速装置的控制系统，在齿轮列的卡合状态切换时进行离合器的操作，以使得在驱动系负载为0时切断离合器。

这样，由于在驱动系负载为0时进行离合器操作，因此可以防止伴随内燃机无负载下的离合器切断而由离合器施加在驱动轮侧的驱动系部件上的从内燃机侧传递的力（惯性力等）的急剧减小，从而可以防止驱动系部件的负载急剧释放。

因此，可以防止驱动系部件的旋转（例如，离合器转速）产生较大变动，从而可以防止变速时的冲击产生（技术方案1）。

另外，由于基于内燃机的输出扭矩、内燃机的惯性矩及内燃机的转速变化量，计算驱动系负载，无需设置检测驱动系负载的传感器类，因此抑制成本增加，并且可以准确地计算驱动系负载（技术方案2）。

另外，利用基于由行驶状态检测单元检测出的车辆的行驶状态而校正的驱动系负载与离合器行程的对应图计算离合器行程量，即使在例如车辆的行驶距离延长而离合器恶化的情况下，也可以考虑离合器的恶化而准确地计算离合器行程（技术方案3）。

另外，在离合器向切断方向的操作中，基于离合器的输入、输出转速计算与离合器的滑动状态相关的滑动指标，基于该滑动指标判定离合器是否处于半离合状态，在判定为半离合状态时使离合器的操作速度增加，在离合器处于半离合状态下，即使将向切断方向的操作速度增加，也不会产生较大的冲击，另一方面，由于操作速度的增加而使离合器的切断完成的定时提前。由此，可以同时实现离合器切断时的冲击抑制和变速时间的缩短化，从而可以提高变速感（技术方案4）。

另外，由于在判定为半离合状态时，使离合器的操作速度以规定的变化率连续地增加，因此可以进一步地同时实现冲击抑制和变速时间的缩短化（技术方案5）。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式涉及的机械式自动变速装置的控制系统的概略结构图。

图2是表示本发明的第1实施方式涉及的机械式自动变速装置的控制系统的离合器动作控制顺序的控制框图。

图3是以时间序列表示本发明的第1实施方式涉及的机械式自动变速装置的控制系统的变速操作时的离合器控制状态的图。

图4是表示本发明的第1实施方式涉及的机械式自动变速装置的控制系统的离合器扭矩与离合器行程的关系的对应图。

图5是表示本发明的第2实施方式涉及的机械式自动变速装置的控制系统的离合器动作控制顺序的控制框图。

图6是以时间序列表示本发明的第2实施方式涉及的机械式自动变速装置的控制系统的变速操作时的离合器控制状态的图。

图7是以时间序列表示其他实施方式中的变速操作时的离合器控制状态的图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

首先，对本发明的第1实施方式涉及的机械式自动变速装置的控制系统进行说明。

（第1实施例）

图1是本发明的第1实施方式涉及的机械式自动变速装置的控制系统的概略结构图。下面，对该机械式自动变速装置的控制系统的结构进行说明。

如图1所示，机械式自动变速装置的控制系统，搭载在未图示的车辆上，大体上由发动机（内燃机）10、机械式自动变速器（变速单元）20、以及电子控制单元（以下称为ECU）（控制单元）30构成。此外，各结构要素电气地连接。

发动机10与驾驶员对未图示的加速器踏板的操作量相对应而产生动力。另外，在发动机10上设置有：曲轴角传感器（运转状态检测单元）11，其检测发动机10的转速即离合器21的输入侧的转速；空气流量传感器（运转状态检测单元）12，其检测发动机10的吸入空气量；以及燃料喷射阀（运转状态检测单元）13，其喷射燃料而调整发动机10的输出。

机械式自动变速器20使未图示的多个变速部（切换单元）动作，切换齿轮列的卡合状态，与车速相对应而对由发动机产生的动力进行变速并放大，将动力向未图示的轮胎传递。另外，机械式自动变速器20具有离合器21、输入轴22、输出轴23、传动轴24、离合器操作部25、输出轴旋转传感器（行驶状态检测单元）26、以及离合器转速传感器27。

离合器21安装在发动机10和输入轴22之间，将发动机10产生的动力向输入轴22传递或切断。

传动轴24与输出轴23连接，将变速后的动力向轮胎传递。

离合器操作部25由致动器等构成，进行离合器21的断开/接合。另外，在离合器操作部25中内置行程传感器，其检测离合器21的行程量。

输出轴旋转传感器26检测输出轴23的转速，可以基于该传感器的检测信号、输出轴23之后的变速比（最终减速比）和轮胎外周，计算车辆的车速。

离合器转速传感器27对离合器21的输出侧的转速进行检测，基于该传感器的检测信号和检测发动机10的转速的曲轴角传感器11的检测信号，可计算离合器21的输入、输出转速差。此外，离合器的输入转速是发动机10的转速，离合器21的输出转速是离合器21的转速。

ECU 30是用于进行车辆的综合控制的控制装置，包含输入、输出装置、存储装置（ROM、RAM、非易失性RAM等）及中央运算处理装置（CPU）等而构成。

在ECU 30的输入侧，电气地连接曲轴角传感器11、空气流量传感器12、燃料喷射阀13、离合器操作部25及离合器转速传感器27等传感器类，来自这些传感器类的检测信息输入至ECU 30。

另一方面，在ECU 30的输出侧，电气地连接离合器操作部25。

ECU 30根据利用这些传感器类检测出的检测信息，对车速等车辆的行驶状态、发动机扭矩等发动机10的运转状态进行计算。另外，ECU 30对这些行驶状态、运转状态及驾驶员对未图示的变速操作部的操作状况进行判别，控制离合器操作部25及变速部而进行机械式自动变速器的变速。

下面，对如上述构成的本发明的第1实施例涉及的机械式自动变速装置的控制系统的ECU 30中的离合器21的动作控制进行说明。

图2是表示本发明的第1实施例涉及的机械式自动变速装置的控制系统的离合器动作控制顺序的控制框图。

另外，图3是以时间序列表示本发明的第1实施例涉及的机械式自动变速装置的控制系统的ECU 30中的变速操作时的离合器控制状态的图，图中粗虚线表示发动机10输出的扭矩即发动机扭矩Teg，粗实线表示施加在离合器21上的扭矩即离合器扭矩（驱动负载）Tcl，细虚线表示离合器21完全接合的完全接合位置，点划线表示离合器21开始进行动力传递的半离合开始位置，双点划线表示离合器21完全断开的完全断开位置。

另外，图4是表示离合器扭矩Tcl与离合器行程Scl的关系的对应图，图中虚线表示校正前，实线表示校正后。该校正前是指与离合器21为新品时的离合器行程Scl相对应的可传递的离合器扭矩Tcl。另外，修正后是指与考虑了由于车辆的车速及行驶距离等行驶状况而产生的离合器21的恶化程度的离合器行程Scl相对应的可传递的离合器扭矩Tcl。另外，该对应图设定为，在离合器扭矩Tcl=0时离合器行程Scl成为半离合位置。

如图3所示，判别驾驶员对变速操作部的操作状况及车辆的车速等，如果开始变速，则ECU 30使离合器操作部25动作，使离合器行程Scl向将离合器21切断的方向变化（图3a）。

然后，如图3b所示，如果离合器行程Scl成为第1规定值，则基于此时的离合器扭矩Tcl实施之后的离合器行程控制，以使得在离合器扭矩Tcl=0时离合器行程Scl成为半离合位置，即在离合器扭矩Tcl=0时离合器21无法传递动力。例如，如图3所示，在离合器行程Scl成为第1规定值之后，与第1规定值之前的离合器行程Scl的变化相比，成为斜率较小的离合器行程Scl的变化。

详细地说，如图2所示，利用发动机扭矩计算部31，基于由曲轴角传感器11检测出的发动机10的转速、由空气流量传感器12检测出的发动机10的吸入空气量、以及根据向发动机10供给燃料的燃料喷射阀13的动作状态计算出的燃料喷射量，对发动机10产生的扭矩即发动机扭矩Teg进行计算。另外，利用旋转变化量计算部32，将由曲轴转角传感器11检测出的发动机10的转速进行时间微分，计算转速变化量aeg。

并且，利用离合器扭矩计算部33，按照由发动机扭矩计算部31计算出的发动机扭矩Teg、由旋转变化量计算部32计算出的转速变化量aeg、预先存储在ECU 30中的发动机10的发动机惯性矩Ieg、以及运动方程式，基于下式（1），计算离合器扭矩Tcl。

Tcl=Teg－Ieg×aeg····（1）

然后，利用离合器行程计算部34，基于由离合器扭矩计算部33计算出的离合器扭矩Tcl、和表示考虑了由于车辆的车速及行驶距离等而产生的离合器21的恶化的图4的离合器扭矩Tcl与离合器行程Scl的关系的对应图，计算离合器行程Scl。此外，该对应图设定为，在离合器扭矩Tcl=0时离合器行程Scl成为半离合开始位置。如图3c所示，在离合器扭矩Tcl=0时离合器行程Scl为半离合开始位置。

并且，使离合器操作部25动作，而成为由离合器行程计算部34计算出的离合器行程Scl。

并且，如果离合器行程Scl成为通过半离合开始位置后的第2规定值，则使离合器操作部25动作，以使得离合器行程Scl与第1规定值之前相同地，在规定时间内进行规定的离合器行程Scl变化，即使离合器行程Scl以规定的斜率进行变化，从而使离合器21向切断方向动作，成为完全切断位置（图3d）。

这样，根据本发明的第1实施例涉及的机械式自动变速装置的控制系统，在齿轮的变速时，如果由上式（1）计算出的离合器扭矩Tcl为0，则使离合器操作部25动作，以使得离合器行程Scl成为半离合器开始位置，即离合器21无法传递动力的位置。

由此，在发动机10无负载时，通过离合器21的切断，可以防止从发动机10侧传递并施加至离合器21及其后的输入轴22、输出轴23、传动轴24等驱动系部件上的的力（惯性力等）急剧减少，而驱动系部件的负载急剧释放。

因此，可以防止驱动系部件的旋转产生较大变动，从而可以防止变速时冲击的产生。

另外，如上式（1）所示，由于基于发动机扭矩Teg运算离合器扭矩Tcl，因此在离合器21的控制中，离合器扭矩Tcl与发动机扭矩Teg的变动相对应而变化，抑制离合器21的滑动及发动机转速的快速上升，可以进行平稳的变速。特别地，由于可以抑制离合器滑动，因此可以防止在变速时由于半离合的频繁使用而产生离合器21的磨损，在车重较大的情况下的上坡行驶中进行升档时，可以避免由于离合器21的滑动而产生的失速。

另外，由于基于上式（1）计算离合器扭矩Tcl，无需设置检测离合器扭矩Tcl的传感器类，因此抑制成本增加，并且可以准确地计算离合器扭矩Tcl。

另外，利用基于车辆的车速及行驶距离等行驶状态校正后的离合器扭矩Tcl与离合器行程Scl的对应图，计算离合器行程Scl，即使在例如车辆的行驶距离延长而离合器21恶化的情况下，也可以考虑离合器21的恶化而准确地计算离合器行程Scl。

并且，在变速时发动机转速较低，为了避免发动机停止而不能使发动机扭矩下降的情况下等，如果进行根据式（1）的控制则离合器不能适当切断的状况下，也可以控制为，直至可以进行按照式（1）的控制为止，在一定速度下切断离合器行程，以使得发动机不会停止，或车辆不会窜出（失控）。

另外，在图3的a和b之间，也可以与图3的b和c之间相同地，以满足式（1）的方式切断离合器21，也可以采取下述方法，例如，在图3a至c之间将发动机扭矩分为数段，一边改变斜率一边使其减小，并且以满足式（1）的方式切断离合器21。

（第2实施例）

下面，对本发明的第2实施例涉及的机械式自动变速装置的控制系统进行说明。

在第2实施例中，相对于上述第1实施例，图3c的离合器行程Scl通过半离合开始位置后的离合器的动作控制不同，以下对于与上述第1实施例的不同点进行说明。

图5是表示本发明的第2实施例涉及的机械式自动变速装置的控制系统的离合器动作控制顺序的控制框图。另外，图6是以时间序列表示本发明的第2实施例涉及的机械式自动变速装置的控制系统的ECU 30中的变速操作时的离合器控制状态的图。图中粗虚线表示发动机10输出的扭矩即发动机扭矩Teg或输出的转速即发动机转速Ne，粗实线表示施加在离合器21上的扭矩即离合器扭矩（驱动负载）Tcl或离合器21的转速即离合器转速Nc，细虚线表示离合器21完全接合的完全接合位置，点划线表示离合器21开始进行动力传递的半离合开始位置，双点划线表示离合器21完全切断的完全切断位置。另外，图中的转速差ΔN表示发动机转速Ne和离合器转速Nc的差，离合器操作速度表示由离合器操作部25使离合器动作的速度。

如图6所示，由于离合器行程Scl的增加而在某时刻，在离合输入、输出之间产生滑动（图6b），在作为离合器21的输入侧转速的发动机转速Ne和作为离合器21的输出侧转速的离合器转速Nc之间会产生转速差ΔN（滑动指标）。伴随离合器滑动，转速差ΔN逐渐增加，此时的转速差ΔN由ECU 30的离合器滑动指标计算部（离合器滑动指标计算单元）35依次计算出。

并且，如果由ECU 30的半离合状态判定部（半离合状态判定单元）36判定转速差ΔN超过预先设定的判定值ΔN0（图6c），则视为离合器21成为半离合状态，利用ECU 30的离合器操作速度控制部（离合器操作速度控制单元）37将离合器21的操作速度从a1切换为a2（＞a1）。此外，为了可靠地判定离合器21产生滑动，判定值ΔN0设定为比零稍大的值。

此外，在本实施方式中，作为与离合器滑动相关的滑动指标，使用了离合器输入、输出间的转速差ΔN，但并不限于此。例如也可以使用发动机转速Ne与离合器转速Nc的比。

利用离合器操作部25而使离合器21的操作速度增加，使离合器21更迅速地向切断方向操作。

并且，作为离合器扭矩Tcl刚下降至0之后，预先设定规定定时，例如，在离合器行程增加至规定的判定值ST0的时刻，视为到达规定定时（图6d），离合器21的操作速度从a2切换为a3（＞a2），此后，由于无需担心抑制冲击，因此操作速度a3设定为充分大的值。由此，离合器21更迅速地向切断侧被操作，直至完成断开（图6e）。

此外，使离合器21的操作速度增加至a3的定时并不限于上述，例如也可以将离合器扭矩下降至0的时刻作为规定定时而使操作速度增加至a3。

这样，根据本发明的第2实施例涉及的机械式自动变速装置的控制系统，在开始离合器21的切断而输入、输出间的转速差ΔN超过规定的判定值ΔN0时，利用离合器操作部25使离合器21的操作速度从a1增加至a2。并且，由于此时的离合器21成为半离合状态，因此即使将操作速度增加，也不会产生较大的冲击，另一方面，由于操作速度的增加，可以将离合器21的切断完成的定时大幅地提前。因此，可以同时实现离合器切断时的冲击抑制及变速时间的缩短化，从而可以提高变速感。

以上完成了发明的实施方式的说明，但本发明的方式并不限定于上述实施方式。

例如，在本实施方式中，利用旋转变化量计算部32，将由曲轴角传感器11检测出的发动机10的转速进行时间微分，计算转速变化量age，但并不限定于此，例如，也可以将车速微分，利用轮胎直径或总减速比进行计算。这样，通过利用发动机10的转速，基于变动较小的车速计算转速变化量aeg，可以实现更平稳的变速。

另外，在本发明的第2实施例中，在离合器21的输入、输出间的转速差ΔN超过判定值ΔN0的时刻，使离合器操作速度从a1逐步地增加至a2，但本发明并不限定于此，如图7所示，例如，也可以与转速差ΔN的增加相对应，将离合器操作速度向增加侧连续地重新设定。

标号的说明

10 发动机（内燃机）

11 曲轴角传感器（运转状态检测单元）

12 空气流量传感器（运转状态检测单元）

13 燃料喷射阀（运转状态检测单元）

20 机械式自动变速器

21 离合器

25 离合器操作部

26 输出轴旋转传感器（行驶状态检测单元）

30 ECU（控制单元、离合器滑动指标计算单元、半离合状态判定单元、离合器操作速度控制单元）

Claims (5)

1.一种机械式自动变速装置的控制系统，其特征在于，具有：

变速单元，其搭载在车辆上，具有输入轴、输出轴、多个齿轮列及多个切换单元，该输入轴经由离合器而被输入来自内燃机的动力，该输出轴向前述车辆的驱动轮输出动力，该多个齿轮列设置在前述输入轴和前述输出轴上，该多个切换单元切换前述多个齿轮列的卡合状态，该变速单元使前述多个切换单元动作，对从前述内燃机输入的动力进行增减速并输出；以及

控制单元，其对前述离合器和前述多个切换单元的动作进行控制，

前述控制单元，在前述齿轮列的卡合状态切换时，对前述离合器进行操作，以使得在施加在前述离合器上的负载即驱动系负载为0时，切断前述离合器。

2.根据权利要求1所述的机械式自动变速装置的控制系统，其特征在于，

具有运转状态检测单元，其检测前述内燃机的运转状态，

前述控制单元，基于由前述运转状态检测单元检测出的前述内燃机的输出扭矩、预先设定的前述内燃机的惯性矩、以及由前述运转状态检测单元检测出的前述内燃机的转速变化量，计算前述驱动系负载。

3.根据权利要求1或2所述的机械式自动变速装置的控制系统，其特征在于，

具有行驶状态检测单元，其检测前述车辆的行驶状态，

前述控制单元对前述驱动系负载与前述离合器行程的关系进行对应图管理，基于由前述行驶状态检测单元检测出的前述车辆的行驶状态对前述对应图进行校正，基于校正后的前述对应图计算前述离合器行程。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的机械式自动变速装置的控制系统，其特征在于，

前述控制单元具有：

离合器滑动指标计算单元，其基于前述离合器的输入、输出转速，计算与该离合器的滑动状态相关的滑动指标；

半离合状态判定单元，其在前述离合器向切断方向的操作中，基于由前述离合器滑动指标计算单元计算出的滑动指标，判定前述离合器是否处于已产生滑动的半离合状态；以及

离合器操作速度控制单元，其在由前述半离合状态判定单元判定为半离合状态时，使前述离合器的操作速度增加。

5.根据权利要求4所述的机械式自动变速装置的控制系统，其特征在于，

前述离合器操作速度控制单元，在判定为前述半离合状态时，使前述离合器的操作速度以规定的变化率连续地增加。

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