JP2002144923A - 車両用自動変速機の制御装置 - Google Patents
車両用自動変速機の制御装置Info
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Abstract
速特性を向上することである。 【解決手段】 入力軸に装着される複数の駆動歯車と、
出力軸に装着され駆動歯車と噛み合う複数の従動歯車と
が噛み合って構成される変速ギヤ列のうち動力伝達を行
う変速ギヤ列を低速段への切り換える際に、エンジンの
回転数Neを入力軸の回転数Nmより所定値αだけ高く
設定する。これにより、湿式クラッチのドラッグトルク
は入力軸の回転を高める方向に働き入力軸と出力軸の回
転数の差が小さくなり湿式多板クラッチを用いた車両用
自動変速機の変速特性を向上することができる。
Description
る自動変速機の制御装置に関し、特に、複数の変速ギヤ
列を有する自動変速機に適用して有効な技術に関するも
のである。
マニュアル式変速機(MT)は、エンジンに連結され複
数の駆動歯車が装着される入力軸と、駆動歯車と対とな
った複数の従動歯車が装着され駆動輪に連結される出力
軸とを有しており、入力軸と出力軸との間には複数の変
速ギア列が設けられている。このMTにあっては、変速
時にクラッチを切断後、複数の変速ギヤ列の中から、動
力の伝達を行う歯車対の切り換えをシンクロメッシュ機
構などの切り換え機構を手動により切り換え、クラッチ
を接続することで変速動作つまりシフトチェンジが行わ
れる。
アクチュエータによって行うようにすると、マニュアル
式変速機の構成をベースとした自動変速機とすることが
できる。複数の変速ギヤ列を有するこのタイプの自動変
速機(Automated Manual Transmission。以下AMTと
略す)は、自動変速機構にプラネタリーギヤなどを有す
る通常のトルクコンバータ式自動変速機(AT)に比し
て部品点数を少なくして軽量化を図り易く、しかも駆動
系の伝達効率が高いという利点を有している。
間にこれらを接続状態と切断状態に切り換えるメインク
ラッチが設けられるが、このメインクラッチとしては、
乾式クラッチと比べて耐久性と制御性とに優れる湿式ク
ラッチが使われることがある。湿式クラッチは、クラン
ク軸に固定される駆動側クラッチディスクと、入力軸に
固定される被駆動側クラッチディスクとを、圧着、離反
することにより動力の伝達と遮断を行うようになってい
る。
チディスクと被駆動側クラッチディスクとの間には潤滑
油が満たされるため、クラッチ切断時に潤滑油の流体摩
擦によるドラッグトルクが発生することになる。したが
って、湿式クラッチを用いたAMTのダウンシフト時に
おける入力軸の回転数は、ダウンシフト時に湿式クラッ
チを切断すると同時にエンジンのスロットルを絞ると、
湿式クラッチのドラッグトルクにより大きく落ち込むこ
とになる。そのため、入力軸と出力軸との回転差が大き
くなり回転同期を行うシンクロメッシュ機構の負荷が過
大となり、変速時間が伸びたりシンクロメッシュ機構の
損傷が起こりかねないという問題があった。特に低油温
時には潤滑油の粘度が大きくなることからその傾向が強
くなる。
2873690号公報に示される機構では、湿式クラッチの潤
滑回路にバルブを設けて変速時に湿式クラッチ内の潤滑
油を排出するようにしている。しかし、潤滑油を排出す
ることによりドラッグトルクを低減することはできる
が、そのために複雑な潤滑経路が必要となりスペースや
コスト上の問題がある。
両用自動変速機の変速特性を向上することにある。
機の制御装置は、複数の駆動歯車が設けられた入力軸
と、前記駆動歯車と噛み合う複数の従動歯車が設けられ
た出力軸とを備え、前記入力軸から前記出力軸に対し動
力を伝達する変速ギヤ列の切り換えを油圧駆動されるア
クチュエータによって行う車両用自動変速機の制御装置
であって、エンジンの回転数を調整する電子制御スロッ
トルと、前記エンジンと前記入力軸との間に設けられ、
前記エンジンと前記入力軸とを接続し、前記変速ギヤ列
の切り換え時に切断する湿式クラッチと、前記アクチュ
エータによる前記変速ギヤ列の低速段への切り換え時に
は、前記エンジンの回転数を前記入力軸の回転数より所
定値だけ高く設定する制御手段とを有することを特徴と
する。
前記湿式クラッチに満たされる潤滑油の油温が低いほど
前記所定値を小さく設定するのがよい。
の切り換え中のエンジンの回転数を入力軸の回転数より
所定値だけ高く設定することにより、湿式クラッチを用
いた車両用自動変速機の変速特性を向上することができ
る。
に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施の形
態である車両用自動変速機を示すスケルトン図である。
クやエンジン回転数を調整する電子制御スロットル2が
設けられており、通常は図示しないアクセルペダルの踏
込み量に応じた電子制御装置からの出力信号により電子
制御スロットル2を開閉してエンジン制御を行う。ま
た、電子制御スロットル2は、必要に応じてアクセルペ
ダルの踏込み量に関係なく、検出された運転状態により
予め設定されたマップなどに基づきアクチュエータによ
り開閉してエンジン制御を行うことが可能である。
伝達する車両用自動変速機は、エンジン1のクランク軸
3に連結される入力軸4と、これに平行となり駆動輪に
連結される出力軸5とを有している。エンジン1のクラ
ンク軸3と入力軸4との間には図示しないアクチュエー
タにより制御される湿式クラッチ6が入力クラッチつま
りメインクラッチとして設けられており、エンジン1と
入力軸4との接続と切断とを自動的に行うようになって
いる。この湿式クラッチ6は、クランク軸3に固定され
たクラッチドラム7に設けられた複数の駆動側クラッチ
ディスク7aと、入力軸4に固定されたクラッチハブ8
に設けられた複数の被駆動側クラッチディスク8aとを
有している。これらの駆動側クラッチディスク7aと被
駆動側クラッチディスク8aとを圧着することによりエ
ンジン1と入力軸4とを接続し、変速動作時にはそれぞ
れのディスクを離反することによりエンジン1と入力軸
4とを切断するようになっている。湿式クラッチ6の内
部には潤滑油としてのATF(Automatic Transmission
Fluid)が満たされており、ATFの流体摩擦や冷却効
果により制御性や耐久性を向上させている。
歯車11〜15が回転自在に取り付けられており、出力
軸5には第1速から第5速までの従動歯車21〜25が
固定されている。それぞれの駆動歯車11〜15は対応
する従動歯車21〜25に噛み合って変速ギヤ列となっ
ており、動力を伝達することになる変速ギヤ列を切り換
えることによって変速動作が行われる。
速の駆動歯車12との間に切り換え機構としての第1の
シンクロメッシュ機構31が設けられている。また、第
3速の駆動歯車13と第4速の駆動歯車14との間に第
2のシンクロメッシュ機構32が設けられ、第5速の駆
動歯車15に隣接させて第3のシンクロメッシュ機構3
3が設けられている。入力軸4と出力軸5には、それぞ
れ図示しない後退用の歯車が設けられており、図示しな
いアイドラギヤを介して両方の後退用歯車を噛み合わせ
ることにより、入力軸4の回転は逆転して出力軸5に伝
達される。
定されたシンクロハブ31aとこれに常時噛み合うシン
クロスリーブ31bとを有し、このシンクロスリーブ3
1bを第1速の駆動歯車11に一体形成されたスプライ
ン11aに噛み合わせると、変速比は第1速に設定さ
れ、逆に第2速の駆動歯車12に一体形成されたスプラ
イン12aに噛み合わせると第2速に設定される。他の
シンクロメッシュ機構32、33も同様に、入力軸4に
固定されたシンクロハブ32a、33aと、これらをそ
れぞれ常時噛み合うシンクロスリーブ32b、33bと
を有し、これらにそれぞれ対応するスプライン13a、
14aおよび15aのいずれかに噛み合わせることによ
り、変速比は第3速から第5速に設定される。なお、そ
れぞれのシンクロスリーブ31b、32bおよび33b
の軸方向の噛み合い移動によるシフトチェンジ動作は、
図示しないアクチュエータにより自動的に行われるよう
になっている。
ように電子制御スロットル2、湿式クラッチ6、シフト
チェンジの作動はそれぞれアクチュエータによって自動
的に行われるようになっている。これらのアクチュエー
タは制御手段としての制御装置41によりその作動が制
御されている。制御装置41には、エンジン回転数セン
サ42、入力軸回転数センサ43、ATF油温センサ4
4からの信号が入力されている。これにより制御装置4
1は、エンジン回転数センサ42、入力軸回転数センサ
43により検出されたエンジン1の回転数Neと入力軸
4の回転数Nmと、ATF油温センサ44により検出さ
れたATFの油温などの情報から車両の運転状態を判断
し、予め設定されたマップに基づいて各アクチュエータ
の作動を制御することにより変速動作が自動的に行われ
る。
速動作について説明する。まず、エンジン駆動状態のも
とで車両室内に設けられたセレクトレバーを運転者が操
作することによりニュートラルが選択されたとする。こ
のとき湿式クラッチ6は、制御装置41に制御されるア
クチュエータによりエンジン1と入力軸4とを切断する
状態に保持される。
と、制御装置41は、湿式クラッチ6を接続するように
アクチュエータを制御し、エンジン1と入力軸4とは接
続状態となる。この時、湿式クラッチ6の作動優先順序
は、シンクロスリーブ31bがスプライン11aに噛み
合って第1速の変速ギヤ列が動力伝達状態となることを
達成させてから湿式クラッチ6を係合するように作動さ
せる。これにより、エンジン1の動力は湿式クラッチ6
を介して入力軸4に伝達され、車両は走行することにな
る。
ロットル2が開動作し、車速の上昇に伴い、アップシフ
ト変速動作が行われ、車速の低下やアクセルペダルを深
く踏み込んだキックダウン操作時に伴ってダウンシフト
変速動作が行われる。これらの変速動作に際しては、湿
式クラッチ6は切断状態となり、エンジン回転数はスロ
ットルバルブを絞ることにより下げられる。例えば第1
速から第2速へアップシフトが行われるときには、湿式
クラッチ6を切断状態として、スプライン11aに噛み
合っているシンクロスリーブ31bを第2速の駆動歯車
12のスプライン12aに噛み合わせた後に、湿式クラ
ッチ6を再接続する。これに対して、第2速から第1速
へダウンシフトが行われるときには、湿式クラッチ6を
切断状態として、シンクロスリーブ31bがスプライン
11aに噛み合わせた後に、湿式クラッチ6を再接続す
る。他の変速段へのアップシフト変速動作およびダウン
シフト変速動作についても同様であり、これらの変速動
作は制御装置41に予めプログラムされた変速パターン
に従って自動的に行われる。
の内部にATFが満たされているため、駆動側クラッチ
ディスク7aと被駆動側クラッチディスク8aとの間に
はATFの流体摩擦によるドラッグトルクが発生する。
そのため、入力軸4の回転数Nmは湿式クラッチ6の切
断時であってもそのドラッグトルクによりクランク軸3
の回転数の変化に伴って変化することになり、変速動作
時にスロットルバルブを大きく絞ってエンジン回転数を
低下させると、エンジン回転数が入力軸4の回転数より
も低くなる。エンジン回転数が低くなると、アップシフ
ト動作に際しては円滑に変速動作を行うことができて
も、ダウンシフト動作の際には、シンクロメッシュ機構
の負荷が過大となってしまう。
ンシフト時には、エンジン1の回転数Neを入力軸4の
回転数Nmより補正値αだけ高くなるように制御し、入
力軸4の回転数Nmをシンクロメッシュ機構の回転同期
に必要な回転数にまで引き上げるようにしている。
ける第2速から第1速にシフトチェンジする際の制御手
順を示したフローチャートであり、図2(B)は図2
(A)に示すフローチャートにおけるETCのサブルー
チンを示したフローチャートである。また図3(A1)
〜(A4)は図1に示す車両用自動変速機における第2
速から第1速にシフトチェンジする際の制御状態を示し
たタイムチャートであり、図3(B1)〜(B4)は比
較例としてETC制御を行わない場合における制御状態
を示したタイムチャートである。
速から第1速へのダウンシフト変速動作における制御手
順を示すと、車速の低下やアクセルを深く踏み込んだキ
ックダウン操作によりステップS1においてダウンシフ
トが必要と判断されたときには、制御装置41から第2
速から第1速への変速指令が出される。変速指令が出さ
れると、ステップS2において湿式クラッチ6が図3
(A3)に示すようにクランク軸3と入力軸4とを切断
する状態に制御される。
に示すようにスプライン12aに噛み合っているシンク
ロスリーブ31bをスプライン11aへの噛み合わせに
切り換えるシフトチェンジ動作を開始する。シンクロス
リーブ31bのシフトストロークが増し、ニュートラル
の位置に達したときには入力軸4と出力軸5との動力伝
達は行われなくなる。よって、入力軸4の回転数Nm
は、湿式クラッチ6のドラッグトルクによりクランク軸
3の回転数に伴って変化するようになる。
伴い、ステップS4のETC制御が実行される。ETC
制御とは、電子制御スロットル2をアクセルペダルの踏
込み量に関係なく、検出された運転状態により予め設定
されたマップなどに基づき行う制御のことである。ET
C制御が実行されると、図2(B)に示すように、ステ
ップS5においてエンジン回転数センサ42、入力軸回
転数センサ43、ATF油温センサ44からの信号を読
み出してエンジン回転数Ne、入力軸回転数Nm、AT
F油温を検出する。
ATF油温と回転数補正値αとの関係を示す特性図であ
り、ステップS5において検出したATF油温からステ
ップ6では所定の回転数補正値αを設定する。ATFの
粘度は油温が高いときには小さく、油温が低くなるにつ
れて大きくなる特性を持つ。そのため、油温が低くなる
につれて流体摩擦が大きくなり、湿式クラッチ6におけ
るドラッグトルクも増大することになる。ステップS6
では、この油温の変化に関わらずシンクロメッシュ機構
31の回転同期が円滑になされるべく入力軸4の回転数
を適正な回転数に維持するために、所定の回転数補正値
αを油温に応じた値に設定するようにしている。
数補正値αをもとに、入力軸4の回転数Nmと回転数補
正値αとを加算した回転数とエンジン回転数Neとが比
較される。ステップS7においてエンジン1の回転数N
eが入力軸4の回転数Nmと補正値αの加算値よりも高
い場合には、ステップS8が実行されて電子制御スロッ
トル2の開度を絞り回転数Neを低下させる。反対に、
エンジン1の回転数Neが入力軸4の回転数Nmと補正
値αの合計に満たない場合には、ステップS9が実行さ
れて電子制御スロットル2の開度を増して回転数Neを
上昇させる。すなわち、電子制御スロットル2の開度は
図3(A2)に示すように変速動作中にスロットルの絞
り量を調整し、図3(A1)に示すようにエンジン1の
回転数Neを入力軸4の回転数Nmより補正値αだけ高
くなるように制御する。
完了したことが判断されたならば、ステップS11にお
いて湿式クラッチ6を接続させる。これにより、ダウン
シフト動作が終了する。
に示すように、ETC制御を行わずにダウンシフト動作
を行い、スロットルバルブを閉じてエンジン回転数Ne
を入力軸の回転数よりも低くすると、湿式クラッチのド
ラッグトルクは入力軸4の回転数Nmを低める方向に働
く。このため、シンクロメッシュ機構にはドラッグトル
クによる大きな負荷が加わり、ダウンシフト時間が長く
なる。これに対して、本発明の自動変速機にあっては、
図3(A1)〜(A4)に示すように、入力軸4と出力
軸5の回転数の差は小さくなり、シンクロメッシュ機構
31の負担が軽減する。このような状態でシンクロスリ
ーブ31bを第1速のスプライン11aに噛み合わせる
ことにより、素早いシフトチェンジ動作が可能となる。
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることは言うまでもない。
ンシフトする場合を示すが、第3速から第2速へのダウ
ンシフトなど他の変速段へのダウンシフトの場合にも同
様に制御することができる。また、自動変速機にトルク
コンバータを設けるようにしても良く、その場合には、
トルクコンバータ内に湿式クラッチ6を組み込むように
しても良い。さらに、変速ギヤ列の切り換え機構として
は、シンクロメッシュ機構31〜33が使用されている
が、これに限られることなく、ドッグクラッチ切り換え
機構などを用いるようにしても良い。
前進5段となっているが、変速段については任意の段数
とすることができ、副変速機を有する動力伝達装置にも
本発明を適用することができる。図示する車両用自動変
速機は2輪駆動車用であるが、4輪駆動車にも本発明を
適用することができる。また、この変速機の車両への配
置方向は、入力軸と出力軸が車両の前後方向を向いた縦
置き式であっても、入力軸と出力軸が車幅方向を向いた
横置き式であっても本発明を適用することができる。
の切り換え中には、エンジンの回転数は入力軸の回転数
より所定値だけ高く設定されるので、湿式クラッチのド
ラッグトルクは入力軸の回転を高める方向に働く。その
ため、入力軸と出力軸の回転数の差が小さくなるため、
素早い変速や、変速終了後クラッチを再結合する際に発
生するショックの軽減が可能となり、湿式多板クラッチ
を用いた車両用自動変速機の変速特性を向上することが
できる。
を示すスケルトン図である。
第2速から第1速にシフトチェンジする際の制御手順を
示したフローチャートであり、(B)は同図(A)にお
けるETC制御のサブルーチンを示すフローチャートで
ある。
速機における第2速から第1速にシフトチェンジする際
の制御状態を示したタイムチャートであり、(B1)〜
(B4)は比較例としてETC制御を行わない場合にお
ける同様のタイムチャートである。
回転数補正値の関係を示す特性図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 複数の駆動歯車が設けられた入力軸と、
前記駆動歯車と噛み合う複数の従動歯車が設けられた出
力軸とを備え、前記入力軸から前記出力軸に対し動力を
伝達する変速ギヤ列の切り換えをアクチュエータによっ
て行う車両用自動変速機の制御装置であって、 エンジンの回転数を調整する電子制御スロットルと、 前記エンジンと前記入力軸との間に設けられ、前記エン
ジンと前記入力軸とを接続、切断する湿式クラッチと、 前記アクチュエータによる前記変速ギヤ列の低速段への
切り換え時には、前記電子制御スロットルを開動作して
前記エンジンの回転数を前記入力軸の回転数より所定値
だけ高く設定する制御手段とを有することを特徴とする
車両用自動変速機の制御装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の車両用自動変速機の制御
装置において、前記湿式クラッチに満たされる潤滑油の
油温が低いほど前記所定値を小さく設定することを特徴
とする車両用自動変速機の制御装置。
Priority Applications (3)
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