JP2004286182A

JP2004286182A - 自動変速機及び自動変速機の待機油圧値設定方法

Info

Publication number: JP2004286182A
Application number: JP2003081939A
Authority: JP
Inventors: Kiyoharu Takagi; 清春高木; Akira Aikawa; 暁相川
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-14
Also published as: US20060148614A1; US7108632B2

Abstract

【課題】高精度かつ、頑健な待機油圧値の設定方法を提供する。
【解決手段】自動変速機の電子制御部は、ステップ圧ΔＰが微少で、ステップ間隔Δｔが十分に長い階段状油圧波形制御を行う。このとき、流量変化を無視でき、また、ピストン速度も遅く一定であり、リターンスプリング相当圧が得られる。自動変速機の電子制御部は、学習モードにおいて、上記のような油圧の駆動制御を行うとともに、タービン回転数Ｎｔとエンジン回転数Ｎｅとの差分値Ｎｔｅを、時間間隔Δｔより十分に短い測定サイクルで監視し、ピストンのストロークが流量制御の領域を脱したか否か（ピストンエンド）を検出し、該時点の係合油圧Ｐｃを、摩擦係合要素に係る待機油圧値として設定する。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機及び自動変速機の待機油圧値設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機の油圧制御において、油圧源からの油圧を電磁弁によって直接制御して、摩擦係合要素（摩擦クラッチ、摩擦ブレーキ）への供給油圧を制御し、各摩擦係合要素の係合・非係合を行う方式が知られている。例えば、特開２００２−２９５５２９号公報には、本方式において、「クラッチがつながり始めるまでの遊び領域はクラッチを急接し、クラッチがつながり始めたら接続速度を切り換えてゆっくりつなぐ」制御を行うべく、電子コントロールユニットに、トルク伝達開始点（トルク点）として、デューティパルスのデューティ比を学習させて、最適な電磁弁の開放制御を行うクラッチのトルク点学習方法が紹介されている。
【０００３】
図８に示されるように、クラッチピストン（以下、単にピストンという）のピストンストロークの前半部の遊び領域では、流体を該摩擦係合要素に急速充填するいわゆるプリチャージを行なってピストン動作を増速することが行われている。そして、所定のプリチャージ時間の経過後は、摩擦係合要素の係合開始寸前でピストン速度を０近くに減速させた状態にし、その反力要素のリターンスプリング相当の低い油圧（待機油圧）に保持し、ピストンを待機させて、応答性、追随性を向上させる必要がある。かくして、変速動作の短縮と、変速ショックの防止とを両立させることができる。
【０００４】
しかしながら、リターンスプリングのばね力自体ばらつきが存在すること、また、一般の圧制御と異なり、ピストンがストロークするため流量制御の領域となり、コントロールバルブ性能以外の各諸元、例えばオイルポンプの叶出量等が影響して、指示圧と実圧が一致しないという事情が存在する。こうしたことから、リターンスプリング相当圧（待機油圧）を精度よく検出・設定する方法の提案が望まれている。とりわけ、車両の出荷初期時において、適当なピストンの待機制御のためのリターンスプリング相当圧（待機油圧）を設定できれば、自動変速機、エンジン、電磁弁等のばらつきに起因する車両の個体差を吸収でき、安定した品質を提供できると考えられる。
【０００５】
このような車両毎の個体差を考慮したリターンスプリング相当圧（待機油圧）を設定する技術として、例えば、特開平８−３３８５１９号公報には、入力軸回転数の変化をモニタし、該変化に基いて、締結力発生ぎりぎりの臨界圧、即ち、待機圧を修正することのできる流体作動式摩擦要素の締結制御装置が紹介されている。また、特開平８−３０３５６８号公報には、適切なニュートラル制御を行い、クラッチの係合が開始されるときの係合開始圧に基いて、最適な初期係合圧、即ち、待機圧を設定可能な自動変速機の制御装置が紹介されている。
【０００６】
しかしながら、特開平８−３３８５１９号公報に記載の技術では、元来入力軸回転数変化は微小であり、エンジン回転数の変動やノイズによって誤検知しやすいうえ、初期状態の、解放制御、若しくは、プリチャージ制御が不適切である場合、入力軸回転数変化そのものが無くなってしまうという問題点がある。従って、長期的な学習には応用できても、出荷初期時に適用するには不向きである。
【０００７】
また、特開平８−３３８５１９号公報に記載の技術をもってしても、自動変速機毎に特性が異なる以上、係合開始圧検出に用いるしきい値を自動変速機毎に変更する必要があるうえ、温度（油温）の変化による影響を考慮する必要がある。また、本件公報に記載の技術は、最適なニュートラル制御から発したものゆえ、Ｎ→ＤのＣ_１クラッチの様に比較的入力トルクが小さく、入力軸回転変化に対して同等以下の回転変化となる摩擦係合要素における待機圧の検出には、好ましく適用できるが、その他の摩擦係合要素における待機圧の検出には、回転変化が激しいため、必要な検出精度を期待できない。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２９５５２９号公報
【特許文献２】
特開平８−３３８５１９号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平８−３０３５６８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した各事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、車両の個体差や温度等の諸条件に変化に拘わらず適用できる、高精度かつ、頑健な待機油圧値の設定方法、及び、このような待機油圧値の設定機能を具備した自動変速機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段を提供する本発明の第１の視点によれば、係合・非係合の組合せにより複数の変速段を構成する複数の摩擦係合要素と、供給する油圧の制御によって該摩擦係合要素の係合・非係合を制御する制御部と、を有する自動変速機であって、プリチャージ後の待機油圧値を学習するための学習モードへの切替え手段と、前記学習モードへの切替によって起動される、少なくともタービン回転数よりなる入力値に基いて待機油圧値を決定する待機油圧値決定手段と、を有し、車両停止状態において、前記学習モードに切替えられた場合に、前記待機油圧値決定手段は、前記自動変速機の入力軸回転数を維持した状態で、制御部をして、待機油圧値を設定する摩擦係合要素に係る油圧を、所定の時間間隔毎に漸増させて、該摩擦係合要素を係合側に推移させ、更に、所定の判定サイクルで、入力値を測定するとともに、所定サイクル分記憶保持し、更に、現入力値と所定の判定サイクル前の入力値との差分値を、算出するとともに、記憶保持し、現判定サイクルにおいて、タービン回転数の減少に起因する入力値の変化が、所定のノイズ除去条件を充足し、かつ、前記現判定サイクルにおける差分値と、前回の判定サイクルにおける差分値が、いずれも予め定めるしきい値を超え、かつ、前記両判定サイクルにおける差分値がタービン回転数の減少傾向を示す場合に、該時点の油圧を、待機油圧として学習設定することを特徴とする自動変速機が提供される。
【００１２】
また、本発明の第２の視点によれば、係合・非係合の組合せにより複数の変速段を構成する複数の摩擦係合要素と、供給する油圧の制御によって該摩擦係合要素の係合・非係合を制御する制御部と、少なくともタービン回転数よりなる入力値に基いて待機油圧値を決定する待機油圧値決定手段と、を有する自動変速機のプリチャージ後の待機油圧値設定方法において、車両停止状態において、前記自動変速機の入力軸回転数を維持した状態で、前記制御部が、待機油圧値を設定する摩擦係合要素に係る油圧を、所定の時間間隔毎に漸増し、前記摩擦係合要素を、係合側に推移させ、前記待機油圧値決定手段が、所定の判定サイクルで、入力値を測定するとともに、所定サイクル分記憶保持し、更に、現入力値と所定の判定サイクル前の入力値との差分値を、算出するとともに、記憶保持し、現判定サイクルにおいて、タービン回転数の減少に起因する入力値の変化が、所定のノイズ除去条件を充足し、かつ、前記現判定サイクルにおける差分値と、前回の判定サイクルにおける差分値が、いずれも予め定めるしきい値を超え、かつ、前記両判定サイクルにおける差分値がタービン回転数の減少傾向を示す場合に、該時点の油圧を、待機油圧として学習設定することを特徴とする待機油圧値設定方法が提供される。
【００１３】
また、自動変速機にエンジン回転数の入力手段を備える場合には、前記待機油圧値決定手段が、入力値として、タービン回転数とエンジン回転数との差分値を用いることも好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明の一実施の形態について、図面を参照して、詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態の自動変速機の全体構成を示す図である。図１を参照すると、自動変速機１は、変速機本体２と、油圧制御部３と、電子制御部４と、からなっている。
【００１５】
変速機本体２は、トルクコンバーター１０のタービン１０ａに連結された入力軸１１と、車輪側に連結された出力軸１２と、入力軸１１に連結されたダブルピニオンプラネタリギアＧ１、シングルピニオンプラネタリギアＧ２、Ｇ３と、入力軸１１とダブルピニオンプラネタリギアＧ１、シングルピニオンプラネタリギアＧ２、Ｇ３との間に配された摩擦クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３と、摩擦ブレーキＢ１、Ｂ２と、を備えている。上記構成によって、摩擦係合要素である、摩擦クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び摩擦ブレーキＢ１、Ｂ２の係合・非係合の組が、油圧制御部３及び電子制御部４によって選択され、図２に例示される任意の変速段が構成される。
【００１６】
図３は、上記摩擦係合要素として例示する湿式多板クラッチの模式図である。図３を参照すると、ピストン３１と、ピストン３１の反力要素となるリターンスプリング３２と、クラッチドラム３３側に嵌合されたドリブンプレート３３１と、クラッチハブ３４側に嵌合されたドライブプレート３４１と、を備えている。油圧制御部３により、油圧でピストン３１が前記各プレート側に十分に押し付けられると、ドリブンプレート３３１、ドライブプレート３４１とに摩擦が生じ、係合状態に遷移し、タービン回転数Ｎｔが減少する。一方、油圧制御部３により、油圧が低減されると、リターンスプリング３２がピストン３１を押し戻し、非係合状態に遷移する。
【００１７】
油圧制御部３は、電子制御部４の指示に基いて、内部の油圧回路を切り替え、摩擦係合要素を選択するとともに、供給する油圧の制御を行って、該摩擦係合要素の係合・非係合の制御を行う。
【００１８】
電子制御部４は、入力軸１１（タービン１０ａ）のタービン回転数をＮｔを検出するタービン回転センサ１３と、運転者の操作によるセレクターレバーのポジションを検出するポジションセンサ１４と、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転センサ１５と、を含む各種センサからの入力値に基いて、油圧制御部３を駆動制御するコンピュータである。また、電子制御部４は、コンピュータプログラムによって構成された、待機油圧値を学習するため動作モードへの移行を行う学習モード切替手段４１と、待機油圧値の設定処理を行う待機油圧値決定手段４２と、を備えている。電子制御部４を構成するコンピュータが検知可能な所定の操作が行われると、学習モード切替手段４１によって、後に述べる待機圧の設定処理が開始される。
【００１９】
ところで、上記した湿式多板クラッチに代表される油圧システムの状態は、次式（１）（流体の連続式）、式（２）（ピストンの運動方程式）で表わされる。
【数１】

【数２】

【００２０】
ここで、Ｐｃ：係合油圧、Ｋ：体積弾性率、Ｖ：容積、Ｑｓ：入力流量、Ｑｂ：洩れ流量、Ａｐ：ピストン面積、ｋ×ｘ＋Ｆｓｅｔ：リターンスプリング力、ｍ：ピストン質量、Ｃ：減衰係数である。
【００２１】
ここで、十分な時間間隔をおいて、ステップ圧分油圧を上昇させてなる階段状油圧波形を用いた場合を想定する。即ち、ステップ圧が微少で、ステップ間隔が十分に長い場合には、流量変化を無視でき、また、ピストン速度も遅く一定であり、減衰力も考慮しなくても良く、ほとんど静的に近い状態と考えられる。
【００２２】
従って、このような状態において、式（２）の左辺は、第３項、第４項のみを考慮すればよいことになり、次式（３）が得られる。
【数３】

【００２３】
そして、静的な状態を保ったまま、ピストンを係合側に推移させ、ピストンのストロークの流量制御領域の終了を検出できれば、リターンスプリング相当圧Ｐｃとして、当該時点の指示圧を採用できることになる。
【００２４】
具体例として、摩擦クラッチＣ３に対する待機油圧値の設定を説明する。エンジンが起動され、車両停止状態（出力軸１２が固定）で、上記設定用のプログラムが起動されている状態で、例えば、セレクトレバーがＮレンジ（摩擦ブレーキＢ２が係合）からＲレンジ（摩擦クラッチＣ３と摩擦ブレーキＢ２が係合）に切り替えられると、電子制御部４は、油圧制御部３を介して、摩擦ブレーキＢ２を先行して係合させる。上記の通り、Ｎレンジにおいては、摩擦ブレーキＢ２を係合させたニュートラルであるから、電子制御部４は、この状態を保持する。
【００２５】
続いて、電子制御部４は、油圧制御部３を介して、時間間隔Δｔ（例えば、０．９ｓｅｃ）毎に、摩擦クラッチＣ３の油圧を、ステップ圧ΔＰ（例えば、１０Ｋｐａ）分漸次増加させるよう駆動信号を出力する。
【００２６】
図４は、上記制御によって形成される階段状の油圧波形と、タービン回転数Ｎｔの変化を表わした図である。図４に示されるとおり、電子制御部４は、上記駆動制御を行うとともに、タービン回転数Ｎｔとエンジン回転数Ｎｅとの差分値Ｎｔｅを、時間間隔Δｔより十分に短い測定サイクル、例えば１００ｍｓｅｃ間隔で監視し、ピストンのストロークが流量制御の領域を脱したか否か（ピストンエンド）を検出し（図３の判定）、該時点の係合油圧Ｐｃを、摩擦クラッチＣ３に係る待機油圧値として設定する。
【００２７】
続いて、図５を参照して、上記判定処理の詳細について説明する。まず、電子制御部４は、所定の初期化処理を行った後（ステップＳ１）、ステップ圧ΔＰ分係合油圧を増加させる（ステップＳ２）、タービン回転センサ１３、エンジン回転センサ１５とから受信し、算出した入力値Ｎｔｅを所定のｎサイクル分記憶保持すべく、前サイクルのＮｔｅ，Ｎｔｅ_１，・・・Ｎｔｅ_ｎ−１の内容を、Ｎｔｅ_１，Ｎｔｅ_２・・・Ｎｔｅ_ｎとするとともに、現サイクルの入力値Ｎｔｅを記憶保持する（ステップＳ３）。続いて、電子制御部４は、前サイクルの差分値ΔＮｔｅをΔＮｔｅ_１とし、記憶保持するとともに、現サイクルの入力値Ｎｔｅと、所定サイクル前（例えば、５００ｍｓｅｃ前）の入力値Ｎｔｅ_ｎとの差を算出し、差分値ΔＮｔｅを記憶保持する（ステップＳ４）。そして、上記の結果、以下（Ａ）乃至（Ｄ）の各条件がすべて成立したか否かによって、ピストンエンドが成立したか否かを判定する（ステップＳ５）。
（Ａ）ΔＮｔｅ＞しきい値Ｎｔｅ＿ｔｈ（例えば、１０ｒｐｍ）
（Ｂ）ΔＮｔｅ_１＞しきい値Ｎｔｅ＿ｔｈ（例えば、１０ｒｐｍ）
（Ｃ）ΔＮｔｅ＞ΔＮｔｅ_１
（Ｄ）所定のｍ回以上（例えば、ｍ＝５）、Ｎｔｅが連続して増加乃至同値。
（Ｎｔｅ＞＝Ｎｔｅ_１＞＝Ｎｔｅ_２・・・＞＝Ｎｔｅ_ｍ）
なお、上記（Ｄ）の条件は、ノイズ等による誤判定を防止するためのものである。そして、ピストンエンドが成立した場合は、当該時点の係合油圧を待機油圧値として学習設定する（ステップＳ７）。
【００２８】
一方、ピストンエンドが成立していない場合は、時間間隔Δｔが継続している限り、上記ステップＳ３乃至ステップＳ５の処理を繰返し、時間間隔Δｔが終了した場合は、上記ステップＳ２に戻って、係合油圧をステップ圧ΔＰ分増加させる処理を行う（ステップＳ６）。
【００２９】
図６は、判定ポイント近傍におけるタービン回転数Ｎｔの減少の変化を示して上記判定条件を説明するための図である。なお、上記判定条件では、他にエンジン回転数Ｎｅが導入されているが、エンジン回転数Ｎｅは略一定であるため、図６では簡単のため省略している。図６に示されたとおり、黒丸を結んだ実線（Ｎｔ，Ｎｔ_１，Ｎｔ_２，・・・Ｎｔ_ｎ）が判定限界点であり、ピストンエンド成立を示すタービン回転数の急落を検知できるものとなっている。即ち、斜線領域Ｂ及びＣ内でタービン回転数Ｎｔが連続して降下していれば、上記条件（Ａ）乃至（Ｄ）が成立し、ピストンのストロークが流量制御の領域を脱した（ピストンエンド）と判定し、また、斜線領域Ａ内でタービン回転数Ｎｔが上昇しても、上記条件（Ａ）乃至（Ｄ）が成立しうる構成となっている。
【００３０】
このようにして得られるリターンスプリング相当圧は、上記式（３）に基いて、ピストンストロークを決めて、リターンスプリング荷重を単品レベルで計測した値を、ピストン面積で割った値と、精度よく一致した。即ち、車両個体のばらつきを吸収し、それぞれの自動変速機に応じたリターンスプリング相当圧が精度よく検出されており、この値は、プリチャージ後の待機油圧値として、好ましく採用可能である。
【００３１】
また、電子制御部４によるステップ圧ΔＰを調節することで、誤判定やバラツキを低減することが可能である。例えば、指示圧に対して実圧の勾配が小さい場合は、回転変化が少なくなることが予想されるが、この場合は、ステップ圧ΔＰを少し上げるだけで対応可能である。
【００３２】
なお、本実施の形態においては、入力値として、│Ｎｔ−Ｎｅ│＝Ｎｔｅを用い、エンジン回転の変動も考慮に入れている。その理由を、ここで説明する。図７は、回転変化が表れにくい摩擦係合要素について、階段状にステップアップした時の実圧とタービン回転変化を測定した図である。図７を参照すると、階段状油圧波形である故、タービン回転数の変化は、極めて緩やかである。そこで、本実施の形態においては、こうした回転変化が表れにくい摩擦係合要素の場合を考慮して、エンジン回転の変動も考慮に入れたものである。また、このようにすることで、エンジン回転変動の大きい車両についても、好ましく適用できることにもなる。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、その好ましい一実施の形態として、コンピュータの判定サイクルを１００ｍｓｅｃ、しきい値を１０ｒｐｍとした例を挙げたが、これらを特に限定するものではない。また、モータベンチ等にて利用する場合は、│Ｎｔ−Ｎｅ│＝Ｎｔｅに代えて、単にタービン回転数Ｎｔを用ればよい。この場合は、上記（Ａ）乃至（Ｄ）の条件式の不等号を逆にするとともに、しきい値を負数とすればよいことは、図６に示されたとおりである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、車両の個体差を吸収し、精度のよい待機圧を設定することが可能となる。また、本発明は、車両、自動変速機、温度等の諸条件の変化に影響を受けにくいという利点を有している。なお、本発明は、油圧振動に対して非常に強いことも、実車データから判明している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の自動変速機の全体構成を示す図である。
【図２】摩擦係合要素の係合・非係合と変速段との関係を示す図である。
【図３】摩擦係合要素として例示する湿式多板クラッチの断面模式図である。
【図４】本発明で用いる油圧波形と、タービン回転数Ｎｔの変化を表わした図である。
【図５】本発明の一実施の形態の待機油圧値の設定処理の流れを表わしたフローチャートである。
【図６】判定ポイント近傍のタービン回転数の変化を示して、判定条件の一例を説明するための図である。
【図７】油圧を階段状にステップアップした際の実圧とタービン回転変化を測定した図である。
【図８】自動変速機のアップシフト変速の際の波形を表わした図である。
【符号の説明】
１自動変速機
２変速機本体
３油圧制御部
４電子制御部
１０トルクコンバーター
１０ａタービン
１１入力軸
１２出力軸
１３タービン回転センサ
１４ポジションセンサ
１５エンジン回転センサ
３１ピストン
３２リターンスプリング
３３クラッチドラム
３４クラッチハブ
４１学習モード切替手段
４２待機油圧値決定手段
３３１ドリブンプレート
３４１ドライブプレート
Ｂ１、Ｂ２摩擦ブレーキ
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３摩擦クラッチ
Ｇ１ダブルピニオンプラネタリギア
Ｇ２、Ｇ３シングルピニオンプラネタリギア

Claims

係合・非係合の組合せにより複数の変速段を構成する複数の摩擦係合要素と、供給する油圧の制御によって該摩擦係合要素の係合・非係合を制御する制御部と、を有する自動変速機であって、
プリチャージ後の待機油圧値を学習するための学習モードへの切替え手段と、
前記学習モードへの切替によって起動される、少なくともタービン回転数よりなる入力値に基いて待機油圧値を決定する待機油圧値決定手段と、を有し、
車両停止状態において、前記学習モードに切替えられた場合に、前記待機油圧値決定手段は、
前記自動変速機の入力軸回転数を維持した状態で、制御部をして、待機油圧値を設定する摩擦係合要素に係る油圧を、所定の時間間隔毎に漸増させて、該摩擦係合要素を係合側に推移させ、
更に、所定の判定サイクルで、入力値を測定するとともに、所定サイクル分記憶保持し、更に、現入力値と所定の判定サイクル前の入力値との差分値を、算出するとともに、記憶保持し、
現判定サイクルにおいて、
タービン回転数の減少に起因する入力値の変化が、所定のノイズ除去条件を充足し、かつ、
前記現判定サイクルにおける差分値と、前回の判定サイクルにおける差分値が、いずれも予め定めるしきい値を超え、かつ、前記両判定サイクルにおける差分値がタービン回転数の減少傾向を示す場合に、
該時点の油圧を、待機油圧として学習設定すること、
を特徴とする自動変速機。
請求項１に記載の自動変速機において、
エンジン回転数の入力手段を有し、
前記待機油圧値決定手段は、入力値として、タービン回転数とエンジン回転数との差分値を用いること、
を特徴とする自動変速機。
係合・非係合の組合せにより複数の変速段を構成する複数の摩擦係合要素と、
供給する油圧の制御によって該摩擦係合要素の係合・非係合を制御する制御部と、少なくともタービン回転数よりなる入力値に基いて待機油圧値を決定する待機油圧値決定手段と、を有する自動変速機のプリチャージ後の待機油圧値設定方法において、
車両停止状態において、前記自動変速機の入力軸回転数を維持した状態で、
前記制御部が、待機油圧値を設定する摩擦係合要素に係る油圧を、所定の時間間隔毎に漸増し、前記摩擦係合要素を、係合側に推移させ、
前記待機油圧値決定手段が、
所定の判定サイクルで、入力値を測定するとともに、所定サイクル分記憶保持し、更に、現入力値と所定の判定サイクル前の入力値との差分値を、算出するとともに、記憶保持し、
現判定サイクルにおいて、
タービン回転数の減少に起因する入力値の変化が、所定のノイズ除去条件を充足し、かつ、
前記現判定サイクルにおける差分値と、前回の判定サイクルにおける差分値が、いずれも予め定めるしきい値を超え、かつ、前記両判定サイクルにおける差分値がタービン回転数の減少傾向を示す場合に、
該時点の油圧を、待機油圧として学習設定すること、
を特徴とする待機油圧値設定方法。
請求項３に記載の待機油圧値設定方法において、
前記待機油圧値決定手段は、入力値として、タービン回転数とエンジン回転数との差分値を用いること、
を特徴とする待機油圧値設定方法。