JP2004352244A - 自動車用変速機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
任意の運転状態で変速時間を一定にでき、かつ変速ショックの少ない自動変速機の制御装置を提供すること。
【解決手段】
自動変速機２に入力されるトルクに基づいてギヤトレイン１６の変速比を切換えるクラッチの摩擦部材に対する締結力を制御し、更に入力トルクと入力回転数に基づいて入力トルクを補正制御するようにしたもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動変速機の制御装置に係り、特に多段式歯車減速機構の変速比を摩擦クラッチ機構により切換える方式の自動変速機を用いた自動車用の自動変速機を対象とした制御装置に関する。

自動車の動力伝達系には一般に変速機を要するが、近年、この変速機として、流体式トルクコンバータに多段式歯車機構を組合わせ、その多段式歯車減速機構の変速比を摩擦クラッチ機構により切換える方式の自動変速機が多用されるようになり、これにより自動車の滑らかな運行と、運転性の向上に大きく寄与している。

ところで、自動変速機の制御に際しては、変速ショックが小さく、且つ変速時間が所定時間以内になるようにする必要がある。変速ショックが大きいと乗り心地が悪くなり、変速に要する時間が長くなると、摩擦部材の摩耗が多くなって変速機の耐用時間に影響が現れてしまうからである。

なお、ここで摩擦部材とは、開放状態ではトルクを伝達させず、締結により必要なトルクの伝達が得られるようにするもので、摩擦クラッチ機構を構成する部材のことである。

ここで、変速ショックを小さくするためには、この摩擦部材をゆっくりと締結させ、伝達トルクの立上りを緩やかにしてやれば良いが、反面、変速時間が長くなってしまうので、変速ショックの低減と変速時間の短縮の両立を図る必要がある。

従来技術では、このような変速ショックの低減と変速時間の短縮を両立させるため、点火時期の遅角(リタード)や、燃料カットにより一時的に低下させたり、変速中の摩擦部材の作用力を運転状態によってテーブル化し、実験的或は経験的に制御していた。

上記従来技術は、運転モードの切換えについて配慮がされておらず、多大な工数を要したり、運転性が悪化したりするという問題があった。

すなわち、従来技術では、作用圧のテーブルを作成する場合、例えばエコノミィモードやパワーモード等の運転状態毎に各モード毎に作用圧を決める必要があり、従って、多大な工数を要することになり、マニュアルモードのように、乗員が任意に変速を実施できるようにした自動変速機では、変速ショックが悪化したり、変速時間が所定以内にならない領域を避けるため、変速許可領域を制限しなければならず、運転性が悪化してしまうのである。

本発明の目的は、任意の運転状態で変速時間を一定にでき、かつ変速ショックの少ない自動変速機の制御装置を提供することにある。

上記目的は、摩擦部材の締結及び解放により変速比を変える方式の自動変速機を用いた自動車用変速機の制御装置において、前記摩擦部材の入力トルクを演算する入力トルク演算手段と、前記入力トルクに基いて前記摩擦部材が締結されたときの伝達トルクを演算する伝達トルク演算手段と、前記伝達トルクに基いて前記摩擦部材の締結圧を制御する締結圧制御手段と、前記摩擦部材の入力回転数を取込む入力回転取込手段と、前記入力回転数と前記入力トルクに基いてエンジントルク補正量を演算するエンジントルク補正量演算手段と、
前記エンジントルク補正量に基づいてエンジンのトルクを補正するエンジントルク補正手段とを設けることにより達成される。

このとき、エンジンの点火時期を補正する点火時期補正手段又は燃料供給をカットする燃料カット手段の少なくとも一方の手段と、前記エンジンに供給する空気量を補正する吸入空気量補正手段とで、前記エンジントルク補正手段が構成されるようにしても上記目的を達成することができる。

また、同じく、このとき、前記点火時期補正手段と燃料カット手段は、変速開始時、最初から動作された後、前記吸入空気量補正手段の動作が終了する前に動作を終了するようにしても上記目的を達成することができる。

同じく、このとき、前記吸入空気量補正手段を、変速開始時、一時的に、前記エンジントルク補正量より大きな補正量に制御されるように構成しても上記目的が達成できる。

同じく、このとき、前記伝達トルクの大きさが、変速前の出力軸トルクの大きさと変速後の出力軸トルクの大きさの間の値に定められているようにしても上記目的を達成する構成とができる。

同じく、このとき、前記吸入空気量補正手段による補正が得られなくなったとき、前記入力トルクと前記入力回転数から前記伝達トルクを演算し、前記締結圧制御手段に供給するようにしても、上記目的を達成することができる。

同じく、このとき、前記エンジンが、電気モータ又は電気モータと内燃機関で構成され、前記エンジントルク補正手段が、モータ駆動電流制御手段で構成されているようにしても、上記目的を達成することができる。

本発明によれば、出力軸トルクに応じて最適なクラッチの伝達トルクが決められるので、変速ショックを充分に小さく抑えることができ、快適な乗り心地を容易に得ることができる。

また、本発明によれば、入力トルクであるタービントルクと、入力回転数となるタービン回転数からトルク補正量が求められ、更にトルク補正制御の精度と応答性の両立が容易に得られるので、変速時間が安定して制御でき、自動変速機の耐用期間を伸ばすことができる。

以下、本発明による自動車用変速機制御装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明を、電子制御スロットル方式のエンジンが搭載された自動車に適用した場合の一実施形態で、１はエンジン、２は自動変速機(ＡＴ)、３はプロペラシャフト、４は差動装置、５は駆動輪、６は自動変速機の油圧回路、７は絞り弁制御器、８は自動変速機制御ユニット(ＡＴＣＵ)、９はエンジン制御ユニット(ＥＣＵ)、１０は絞り弁制御ユニット(ＴＨＣＵ)であり、自動変速機制御ユニット８とエンジン制御ユニット９、それに絞り弁制御ユニット１０はＣＡＮなどの通信線で結ばれていて、相互に信号の授受ができるように構成されている。

更に、１１はエアークリーナ、１２はエアーフローセンサ(吸入空気流量計)、１３は吸気マニホールド、１４はインジェクタ(燃料噴射弁)である。なお、この実施形態では、一例として４気筒のエンジンを対象としているので、インジェクタ１４は４基ある。

自動変速機２は、大きく分けてトルクコンバータ１５とギアトレイン１６で構成されており、更にトルクコンバータ１５のトルク出力側となるタービンの回転数を検出するための回転数センサ１７と、自動変速機２の出力軸に接合されているプロペラシャフト３の回転数を検出する出力軸回転数センサ１８が付設されている。

エンジン制御ユニット９は、エンジン１の回転数を計測するためのクランク角センサ
１９，エアーフローセンサ１２から信号を取込み、エンジン回転数Ｎe を計測し、燃料噴射量などエンジンの制御に必要なデータを演算し、インジェクタ１４に開弁駆動信号を出力して燃料噴射量ＴP を制御する。このとき、各気筒毎にインジェクタ１４及び駆動回路を設けることにより、任意の気筒の燃料をカットすることができる。

また、エンジン制御ユニット９は、図示していないが、クランク角センサ１９の信号に基づいて点火プラグに点火信号を出力し、点火時期を制御する。

そして、エンジン制御ユニット９は、点火時期のリタード(遅れ)を制御する点火時期補正手段としての機能と、燃料のカット(供給停止)を制御する燃料カット制御手段としての機能を果たすように構成してあり、これにより、自動変速機制御ユニット８からの要求により、必要なとき、点火時期をリタード(遅れ)させ、燃料をカットさせてエンジン１のトルクを低下させることができる。

絞り弁制御ユニット１０は、乗員によるアクセルペダルの踏込み量を計測するアクセルポジションセンサ２０(ＡＰＳ)の信号と、絞り弁の開度を計測するスロットルセンサ２１の信号、それにエンジン制御ユニット９と自動変速機制御ユニット８から供給されるスロットル補正信号に基づいて、絞り弁制御器７に信号を送り、所定のスロットル開度を得るように制御する。

自動変速機制御ユニット８は、タービン回転数センサ１７から供給されるタービン回転数Ｎt と、出力軸回転数センサ１８から供給される出力回転数Ｎｏ、自動変速機油温センサ(ＡＴＦ)２２から供給される変速機油の温度Ｔａｆなど各種の信号と、エンジン制御ユニット８から供給されるエンジン回転数Ｎｅ、絞り弁制御ユニット１０から供給されるスロットル開度ＴＶＯなどの車両状態情報により、必要とする各種の演算を実行し、最適変速比を選択する。

そして、選択された最適変速比に応じて油圧回路６の電磁弁２３ａには開弁駆動信号を、そして制御ソレノイド２３ｂには制御信号を、夫々供給し、電磁弁２３ａにより油圧回路６の油圧経路の切換えを行い、制御ソレノイド２３ｂにより油圧回路６の油圧Ｐ_L を制御する。ここで、この油圧Ｐ_L は、ギアトレイン１６による変速比を切換えるための摩擦クラッチ機構に供給される油の圧力であり、これにより摩擦クラッチ機構の摩擦部材を締結させる力が決まるものである。

次に、図２により、自動変速機２のギヤトレイン１６について説明する。

この実施形態は、ギヤトレイン１６として、２組の遊星ギヤと５基の摩擦クラッチ機構を備えた多段式歯車減速機構を用い、これにより１速から４速まで前進４段のギヤ位置が与えられるように構成したもので、このギヤトレイン１６の入力回転軸、つまりトルクコンバータ１５のタービンの回転軸には、ハイクラッチ２４の一方の軸とリヤ側サンギヤ
２５、それにリバースクラッチ２６の一方の軸が結合されている。そして、ハイクラッチ２４の他方の軸は、フロントピニオンギヤ２７と、ロークラッチ２８の一方の軸、それにロー＆リバースブレーキ２９の回転側に結合されている。

次に、リバースクラッチ２６の他方の軸は“２４”ブレーキ３０の回転側とフロントサンギヤ３１に結合され、ロークラッチ２８の他方の軸はリアインターナルギヤ３２に結合され、更にロー＆リバースブレーキ２９の固定側及び“２４”ブレーキ３０の固定側は、何れも自動変速機２の本体に固定されている。

そして、フロントインターナルギヤ３３とリアピニオンギヤ３４が出力回転軸に結合されている。

従って、このギヤトレイン１６による各ギヤ位置と、各クラッチの開放・締結との関係は、表１に示すようになる。

そして、この表１から、例えば１速から２速にアップシフトするときは、ロー＆リバースブレーキ２９を解放し、“２４”ブレーキ３０を締結してやれば良いことが判る。

従って、ギヤトレイン１６の各ブレーキ及びクラッチの解放，締結を制御することにより任意の変速比が得られることになり、このための制御は、自動変速機制御ユニット８により電磁弁２３ａを制御して油圧回路６を切換えることにより得ることができる。

次に、図３の動作チャートにより、変速に伴うトルクの伝達関係について説明する。

この図３は、アップシフト、つまりギヤ位置を変速比が小さくなる方向に制御したときの動作チャートを示したもので、ここで、変速開始時点は、これまで繋がっていたクラッチが解放され、新たに締結されるクラッチにトルクの伝達が切換った時点のことであり、図ではＳで示してある。

なお、アップシフトでは、解放側のクラッチは、変速開始まで伝達トルクを入力トルクと同じトルクに制御し、ギヤ比(ギヤ位置)の変化や、出力回転数の落ち込み等により、変速開始であると判断されたら一気に制御油圧を抜き、変速中はトルク伝達に関わらないようしており、従って、基本的に締結側のクラッチの制御だけで得られるので、ここでは、締結側のクラッチの制御に重点をおいて説明する。

まず、時点Ｓで変速が開始されると、出力軸トルクは、図示のように、一旦、変速後のトルクＴo２ まで落ち込む(トルク相という)。

そして、この後、ギヤ比が、変速前のギヤ比ｇr１から変速後のギヤ比ｇr２まで低下するので、入力回転数であるタービン回転数もＮt１からＮt２に低下してゆき、この結果、この回転数の低下により慣性エネルギが消費され、これによるトルクが、(1)式で示す慣性トルクＴｊとして発生する(イナーシャ相という)。

Ｔｊ＝Ｊ・ｄωｔ／ｄｔ …………(1)
ここで、Ｊは慣性モーメントで、ωｔは入力回転軸の回転角速度である。

なお、通常はエンジン１による慣性モーメントが最も大きいので、Ｊ＝エンジン１の慣性モーメントと考えても問題ない。

そして、この慣性トルクＴｊの大きさは、図示のように、このとき締結されるクラッチの伝達トルクＴｃで制限されるが、このときクラッチに供給された作用油圧をＰｃとすると、クラッチの伝達トルクＴｃは、次の(2)式で表すことができる。

Ｔｃ＝μ・Ｒ・Ｎ・(Ａ・Ｐc −Ｆ) …………(2)
ここで、μはクラッチの摩擦係数、Ｒはクラッチの有効半径、Ｎはクラッチ枚数、Ａはクラッチ操作用ピストンの受圧面積、そしてＦはクラッチ反力である。

従って、慣性トルクＴｊは、次の(3)式で表す大きさになる。

Ｔｊ＝Ｔc−Ｔo２ …………(3)
次に、このときの慣性エネルギを全て慣性トルクＴｊとして消費するのに要する時間が変速時間Δｔであるが、この変速時間は通常０.５ｓ 程度であり、この間、車速は一定であるとすると、変速後のタービン回転数Ｎt２は次の(4)式で表される。

Ｎt２＝ｇr２／ｇr１・Ｎt１ …………(4)
ここで、Ｎt１は変速後のタービン回転数である。

また、ここで、
ｄωｔ／ｄｔ∝(Ｎt１−Ｎt２)／Δｔ …………(5)
であり、従って、これら(4)式と(5)式から、
ｄωｔ／ｄｔ＝ｋｗ・Ｎt１／Δｔ …………(6)
と表される。ここで、ｋｗは変速種毎に決まる定数である。

そこで、(3)式を、(1)式と(6)式、及びタービントルクＴｔと変速前タービン回転数
Ｎt１により整理すると、次の(7)式が得られる。

Ｔｃ＝ｇr２・Ｔｔ＋Ｊ・ｋｗ・Ｎt１／Δｔ …………(7)
従って、クラッチの伝達トルクＴｃを(7)式で求め、これから(2)式を用いて作用油圧
Ｐｃを決めてやれば、所望の変速時間Δｔにより変速することができる。

しかし、実際には、自動車の種々の運転状態において、タービントルクＴｔと変速前タービン回転数Ｎt１は任意の値となる。

従って、クラッチの伝達トルクＴｃは不定値になるので、特に変速前タービン回転数
Ｎt１が高い領域では、伝達トルクＴｃが、変速前の出力軸トルクＴo１より高くなり、突き上げるようなショックが発生してしまう。

従って、このような変速ショックを常に最適な状態にするためには、伝達トルクＴｃを、次の(8)式を満足する値に決めてやればよい。

Ｔo１＞Ｔｃ＞Ｔo２ …………(8)
この(8)式が満足されている状態の一例を図４に示す。

そして、この実施形態では、伝達トルクＴｃが、図４に示すように、変速前後の出力軸トルクの中間にくるように制御するように構成してあり、この場合、伝達トルクＴｃは、次の(9)式で表す値にする。

Ｔｃ＝(Ｔo１＋Ｔo２)／２ …………(9)
なお、この伝達トルクＴｃについては、必ずしもこの(9)式によって決めなければならないという訳ではない。

例えばマニュアル変速モードにしたときなど、変速時間を短くしたい場合は、次の(10)式によって決めても良い。

Ｔｃ＝Ｔｏ１ …………(10)
そして、この場合は、変速時間Δｔも通常より短くなるよう決めればよい。

ところで、この(9)式により伝達トルクＴｃを決めた場合、上記したように、このままでは変速時間が不定になる。

そこで、この実施形態では、(7)式に、トルク補正量Ｔdｗ(トルクダウン量)の項を加えた次の(11)式により、伝達トルクＴｃを導出するようにしている。

Ｔｃ＝ｇr２・(Ｔｔ−Ｔdｗ)＋Ｊ・ｋｗ・Ｎt１／Δｔ ……(11)
こうして、(9)式と(11)式によりトルク補正量Ｔdｗを求めると、次の(12)式が得られる。

Ｔdｗ＝ｋα・Ｔｔ＋ｋβ・Ｎt１／Δｔ …………(12)
ここで、ｋα、ｋβは変速種毎に決まる定数である。

このように、入力トルクをトルク補正量Ｔdｗだけ補正すれば、常に(9)式で決まる変速ショックの小さい伝達トルクＴｃにより、所望の変速時間Δｔのもとで制御できる。

ところで、内燃機関のトルクは、吸入空気量によって制御できる。

そこで、この実施形態では、自動変速機制御ユニット８から、スロットル開度ＴＶＯを補正(補正量ＴＶＯｅ)し、吸入空気量を制御するように、絞り弁制御ユニット１０に要求することにより、内燃機関のトルクが制御されるようにしている。

また、内燃機関のトルクは、点火時期や燃料カットによっても制御できる。

これら点火時期や燃料カットによる方法は、トルクの正確な制御という点では劣るが、応答性の点でははるかに優れている。

そこで、この実施形態では、自動変速機制御ユニット８から、点火時期リタード（制御量Ａgｒ）や、任意の気筒に対する燃料カット(要求指令Ｆｃ) を、エンジン制御ユニット９に対して要求することにより実現するようにしている。

また、エンジンとして、電気モータ或いは電気モータと内燃機関を併用する自動車では、トルク補正の方法として、電気モータの電流を制御(モータ駆動電流制御手段)することで実現される。

次に、この実施形態において、変速時の制御に用いる基本制御量を算出する方法について、図５により説明する。

まず、演算処理４０は、スロットル開度ＴＶＯとエンジン回転数Ｎｅを取り込み、予めテーブルデータとして設定してあるエンジントルクマップからエンジントルクＴｅを算出する。このときのスロットル開度ＴＶＯは絞り弁制御ユニット１０から供給され、エンジン回転数Ｎｅはエンジン制御ユニット９から供給される。

ここで算出されるスロットル開度ＴＶＯは、自動変速機制御ユニット８から要求されるスロットル補正量ＴＶＯｅを含まない開度である。

一方、演算処理４１により、タービン回転数Ｎｔとエンジン回転数Ｎｅの比をとって速度比ｅを求め、演算処理４２では、この速度比ｅから、予めテーブルデータとして設定してあるトルク比テーブルを用いてトルク比ｔを算出する。

ここで、このトルク比ｔとは、トルクコンバータ１５によるトルクの増幅率のことである。

次に、演算処理４３で、このトルク比ｔと演算手段４０で求めたエンジントルクＴｅを乗算してタービントルクＴｔを求め、このタービントルクＴｔに、演算処理４４で、変速種毎に決まっている定数ｋｐを乗算してクラッチの伝達トルクＴc を算出する。

ここで、(9)式の場合には、定数ｋｐは、次の(13)式で表される値になる。

ｋｐ＝(ｇr１＋ｇr２)／２ …………(13)
次に、演算処理４５では、予めテーブルデータとして設定してあるテーブルを用い、この伝達トルクＴｃからクラッチ作用圧Ｐｃを算出する。

次に、演算処理４６では、変速前のギヤ比ｇr１ に出力軸回転数Ｎｏを掛けて変速前のタービン回転数Ｎt１を求める。

ここで実際のタービン回転数Ｎｔを使わない理由は次の通りである。

すなわち、上記したように、タービン回転数Ｎｔは、変速したときのギヤ比の変化により変速後の回転数に低下するため、変速前の回転数を求めるためには、タイマ或いはギヤ比の変化で判断しなければならない。

それに対して、出力軸回転数に変速前のギヤ比を掛けてやれば、変速中でも変速前のタービン回転数を特別な処理なしで求めることになるからであり、これにより、処理が簡素化できるからである。

演算処理４７では、この変速前タービン回転数Ｎt１ と、先に求めたタービントルク
Ｔｔ、及び目標変速時間Δｔを(12) 式に代入し、トルク補正量Ｔdｗを求め、更にトルク補正量Ｔdｗをトルク比ｔで除算し、エンジンのトルクに対するエンジントルク補正量
Ｔdｗ'を求める。

また、演算処理４８では、トルク補正を含まないエンジントルクＴｅからエンジントルク補正量Ｔdｗ' を差し引き、目標エンジントルクＴeｓを求め、次いで演算処理４９では、予めテーブルデータとして設定してあるテーブルを用い、エンジン回転数Ｎｅと目標エンジントルクＴeｓ から目標スロットル開度ＴＶＯｓを求め、更に演算処理５０では、現在のスロットル開度ＴＶＯから目標スロットル開度ＴＶＯｓを差し引いてスロットル補正量ＴＶＯｅを求めるのである。

一方、演算処理５１では、エンジントルク補正量Ｔdｗ'により、エンジンの点火時期リタード量Ａgｒと燃料カット指令Ｆｃを算出する。

これは、上記したように、スロットル補正だけでは応答遅れがあるので、応答性の良い点火時期リタードや気筒カットにより補正開始時の応答を補償するためである。

ここで、電気モータの場合は、電流変化に対するトルクの応答遅れが少ないので、エンジントルク補正量Ｔdｗ'によりモータの駆動電流補正量を求めて制御すればよい。

ところで、これまで計算してきた内容では、エンジントルクをベースにして結果が求められており、このため、エアコンなどの負荷によりエンジントルクがずれると制御に誤差が生じてしまう。

そこで、この実施形態では、非変速状態のき、図６に示すようにしてトルクを求め、エンジントルク誤差ΔＴによりタービントルクＴｔを補正し、これにより精度よくトルクが算出できるようにしており、以下、この点について説明する。

図６において、まず演算処理９０では、タービン回転数Ｎｔをエンジン回転数Ｎｅで除算し、トルクコンバータ１５のスリップ比ｅを求める。そして、演算処理９１では、このスリップ比ｅから、トルク比テーブルを用いてトルク比ｔを算出し、これと並行して演算処理９２では、ポンプ容量係数テーブルを用いてポンプ容量係数τを算出する。

演算処理９３ではエンジン回転数Ｎｅの２乗を求め、演算処理９４では、このエンジン回転数Ｎｅの２乗にトルク比ｔとポンプ容量係数τを乗算し、トルコン特性タービントルクＴtｔを算出する。

また、演算処理９５では、スロットル開度ＴＶＯとエンジン回転数Ｎｅから、エンジンのトルクマップを用いてエンジントルクＴｅを算出する。

演算処理９６では、エンジン回転数Ｎｅの前回値との差をとり、エンジン回転数変化量ΔＮｅを算出し、次いで、このエンジン回転数変化量ΔＮｅに、演算処理９７により慣性モーメントＪｅを乗算して、その値を演算処理９８でエンジントルクＴｅに加算し、慣性トルクＴｅ'を算出する。

演算処理９９では、この慣性トルクＴｅ' に、先に演算処理９２で算出したトルク比ｔを乗算して、エンジン特性タービントルクＴtｅを算出する。

演算処理１０１では、エンジン特性タービントルクＴtｅ から、定数設定手段１００から与えられる補機補正トルクΔＴを差し引いて、補正エンジン側タービントルクＴtｅ'を算出する。

演算処理１０２では、スリップ比ｅの値が１の近傍にあるか否か、及び変速機が変速中であるか否かを判定し、何れも真ならばタービントルクＴｔとして補正エンジン側タービントルクＴtｅ'を選択し、何れかが否ならばタービントルクＴｔとしてトルコン特性タービントルクＴtｔを選択する。

この演算処理１０２は、図１０に示すように、ポンプ容量係数τの特性がスリップ比ｅの１近傍で０となり、このときはトルコン特性タービントルクＴｔｔが計算不能になるのを回避する点と、目標トルクとして計算される補正エンジン側タービントルクＴtｅ'を使うことにより、変速中のトルク計算の応答性が補償されるという点で、二重の意味がある。

ここで、定数設定手段１００による補機補正トルクΔＴは、スリップ比ｅが１近傍になく、且つ、エンジン負荷が安定しているとき、次の(14)式により求めれば良い。

ΔＴ＝Ｔtｅ−Ｔtｔ …………(14)
なお、上記のように差分から求める方法以外にも、エアコンの状態やステアリングの状態等の補記動作状態から推定してもよい。

しかし、上記の方法によれば、タービントルクが常に補記分、正しく補正されるので、演算処理４４(図５)と演算処理４７における演算誤差が少くなり、精度よく制御できる。

次に、このようにして算出した基本制御量を、変速制御に使用する方法について、図７のタイムチャートと図８のフローチャートにより説明する。

なお、ここでは、アップシフト時で、且つトルクを低下させる制御の場合について説明する。

図７は、変速前ギヤ比ｇr１から変速後ギヤ比ｇr２に変速した状態を時間軸で表わしたもので、ここで、まずｇrｓ は、変速が開始されたことを判定するギヤ比レベルで、変速前ギヤ比ｇr１ より若干小さい値で、回転計測誤差によるばらつきよりも大きな値に設定する。

次に、期間ｔｄは、ギヤ比がレベルｇrｓ 以下になってからの所定時間で、この値は、スロットル変化に対するトルクの応答遅れ時間となるもので、定数としてもよいが、現在のスロットル開度ＴＶＯの関数、或いはその他エンジン運転状態量の関数として求めるようにしてもよい。

そして、この期間ｔｄの間、算出したスロットル補正量ＴＶＯｅにオーバーシュート量ａＴＶＯｅを加算し、このオーバーシュート量ａＴＶＯｅを経過時間とともに減少させて行き、最終的にスロットル補正量ＴＶＯｅに近づけるよう制御する。

更に、この期間ｔｄの間に点火時期リタード又は燃料カットを実施することにより応答遅れを補償する。

これにより、応答時間を速くすることができる。

なお、期間ｔｄ以降は、スロットル補正により所望のトルクが安定して選られるようになるので、トルク補正量が正確に制御し難い点火時期リタードや燃料カットは止めるが、この際、トルクに段差が出ないよう徐々に復帰するようしている。

次にｇrｅは、変速の終了を判定するギヤ比レベルで、トルク補正を終了させるトリガ
(契機)となるものであり、その値は、変速後ギヤ比ｇr２ より若干大きい値で、スロットル変化に対するトルクの応答遅れ時間を考慮して実際の終了より速く終わらせるように設定する。

次に、図８により説明すると、このフローチャートは、変速指令が出てから所定時間
(例えば１０ｍｓ)毎に実行される処理である。

まず、処理６０で、現在のギヤ比ｇｒが変速開始判定ギヤ比レベルｇrｓ以下になったか否かを判定し、不成立(Ｎ)であれば処理６１に進み、ここでスロットル開度オーバーシュートタイマＴｍｅと、点火時期の実制御量ｒＡｇｒ、それに実スロットル補正量rTVOeを夫々０にし、これにより補正が行われないようにする。

しかして、処理６０で成立(Ｙ)したときは、まず処理６２で、スロットル開度オーバーシュートタイマＴｍｅを調べ、それがトルクの応答遅れ時間ｔｄを経過したか否かを判定し、未経過(Ｎ)の場合は処理６３に進み、ここで計算されたＴＶＯｅとオーバーシュート量ａＴＶＯｅ及びスロットル開度オーバーシュートタイマＴｍｅの経過状況から実スロットル補正量ｒＴＶＯｅを計算する。

ここで、処理６３の算出式を使うことで、スロットル補正量のオーバーシュート量が最大値ａＴＶＯｅから時間の経過毎に減少し、最終的にスロットル補正量ＴＶＯｅに収束させることができる。

処理６４では、実点火時期リタード量ｒＡｇｒを計算された値Ａｇｒとする。

ここで、点火時期リタードに代えて、例えば燃料カットを実施してもよく、この場合、カットする気筒数は、エンジントルク補正量Ｔdｗ'に応じて決めればよい。

そして、処理６５では、スロットル開度オーバーシュートタイマＴｍｅを１インクリメントさせる。

一方、処理６２が成立(Ｙ)の場合は、処理６６で現在のギヤ比ｇｒが変速終了判定ギヤ比ｇｒｅ以下になったか否かを判定し、不成立(Ｎ)のときは処理６７で実点火時期リタード量ｒＡｇｒを所定量ｋＡｇｒだけ戻し、処理６８と処理６９で点火時期リタード量rAgrが０まで戻ったか判断する。

このように、点火時期リタード量ｒＡｇｒを徐々に戻すことにより、トルクの段差を小さくできる。

点火時期リタードに代え、燃料カットにした場合も同様で、カットする気筒数を段階的に戻すことによりトルク段差を小さくできる。

処理７０では、実スロットル補正量ｒＴＶＯｅを、計算されたスロットル補正量TVOeにする。

一方、処理６６が成立(Ｙ)の場合は、処理７１で、実点火時期リタード量ｒＡｇｒと実スロットル補正量ｒＴＶＯｅを共に０にして補正を終了する。

そして、処理７２で、計算された油圧Ｐｃを、制御に用いる実油圧ｒＰｃに入れるのであるが、このとき、より変速ショックをより小さくするため、図９に示すクラッチの摩擦係数μの条件で油圧Ｐｃを算出するようにしてもよい。

この場合は、例えば(14)式により、クラッチ間速度ΔＮｃを算出し、これにより、図９の特性から摩擦係数μを求め、上記した(2) 式により油圧Ｐｃを求めるようにすればよい。

ΔＮｃ＝Ｎｔ−ｇｒ２・Ｎｏ …………(15)
処理７３では、各フローで求めた実圧力ｒＰｃと実点火時期リタード量ｒＡｇｒ、それに実スロットル補正量ｒＴＶＯｅを夫々制御ソレノイド２３ｂ、エンジン制御ユニット９、絞り弁制御ユニット１０に出力する。

ここで、絞り弁制御ユニット１０の故障などにより、所望のトルク制御ができない場合は、(7)式により伝達トルクＴｃを決めるようにしてもよい。

こうすれば、トルク制御ができなくなったときでも、変速時間が長くなってしまうことがなくなり、クラッチが故障してしまう虞れを無くすことができる。

従って、この実施形態によれば、出力軸トルクに応じて最適なクラッチの伝達トルクが決められ、クラッチ油圧が制御されるので、変速ショックを充分に小さく抑えることができる。

また、この実施形態によれば、入力トルクであるタービントルクＴｔと、入力回転数であるタービン回転数ＮｔとＮt１ からトルク補正量が求められ、応答の速い点火時期リタード及び燃料カットによる補正と、トルクの補正精度が高いスロットル開度補正が併用されるので、所望の変速時間を安定して得ることができる。

さらに、この実施形態では、動力源に電気モータを持つ自動車の場合、電気モータの駆動電流によりトルクが制御できるので、所望の変速時間が安定して得られる。

また、この実施形態では、故障などによりトルク制御ができなくなってしまったときでも、変速時間を所望にする伝達トルクが自動的に選択されるので、変速時間の間延びによるクラッチ摩耗を確実に防止することができる。

本発明による自動車用自動変速機制御装置の一実施形態を示すシステム構成図である。 本発明の一実施形態で用いられている自動変速機の説明図である。 自動変速機の動作を説明するためのタイミング図である。 本発明の一実施形態におけるトルク制御の一例を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による基本制御量算出処理を説明するためのブロック図である。 本発明の一実施形態による定常時のトルク算出処理を説明するためのブロック図である。 本発明の一実施形態におけるトルク補正動作を説明するためのタイミング図である。 本発明の一実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 自動変速機におけるクラッチ摩擦係数特性の一例を示す特性図である。 トルクコンバータのトルク比及びポンプ容量特性の一例を示す特性図である。

符号の説明

１…エンジン、２…自動変速機(ＡＴ)、６…油圧回路、７…絞り弁制御器、８…自動変速機制御ユニット(ＡＴＣＵ)、９…エンジン制御ユニット(ＥＣＵ)、１０…絞り弁制御ユニット(ＴＨＣＵ)、１５…トルクコンバータ、１６…ギヤトレイン、１７…タービン回転数センサ、１８…出力軸回転数センサ、２４…ハイクラッチ、２５…リヤ側サンギヤ、
２６…リバースクラッチ、２７…フロントピニオンギヤ、２８…ロークラッチ、２９…ロー＆リバースブレーキ、３０…“２４”ブレーキ、３１…フロントサンギヤ、３２…リアインターナルギヤ、３３…フロントインターナルギヤ、３４…リアピニオンギヤ。

Claims (7)

1. 摩擦部材の締結及び解放により変速比を変える方式の自動変速機を用いた自動車用変速機の制御装置において、
   前記摩擦部材の入力トルクを演算する入力トルク演算手段と、
   前記入力トルクに基いて前記摩擦部材が締結されたときの伝達トルクを演算する伝達トルク演算手段と、
   前記伝達トルクに基いて前記摩擦部材の締結圧を制御する締結圧制御手段と、
   前記摩擦部材の入力回転数を取込む入力回転取込手段と、
   前記入力回転数と前記入力トルクに基いてエンジントルク補正量を演算するエンジントルク補正量演算手段と、
   前記エンジントルク補正量に基づいてエンジンのトルクを補正するエンジントルク補正手段と、
   を備えたことを特徴とする自動車用変速機制御装置。
2. 請求項１に記載の発明において、
   エンジンの点火時期を補正する点火時期補正手段又は燃料供給をカットする燃料カット手段の少なくとも一方の手段と、前記エンジンに供給する空気量を補正する吸入空気量補正手段とで、前記エンジントルク補正手段が構成されていることを特徴とする自動車用変速機制御装置。
3. 請求項２に記載の発明において、
   前記点火時期補正手段と燃料カット手段は、変速開始時、最初から動作された後、前記吸入空気量補正手段の動作が終了する前に動作を終了するように構成されていることを特徴とする自動車用変速機制御装置。
4. 請求項２に記載の発明において、
   前記吸入空気量補正手段は、変速開始時、一時的に、前記エンジントルク補正量より大きな補正量に制御されるように構成されていることを特徴とする自動車用変速機制御装置。
5. 請求項２に記載の発明において、
   前記伝達トルクの大きさは、変速前の出力軸トルクの大きさと変速後の出力軸トルクの大きさの間の値に定められていることを特徴とする自動車用変速機制御装置。
6. 請求項２に記載の発明において、
   前記吸入空気量補正手段による補正が得られなくなったとき、前記入力トルクと前記入力回転数から前記伝達トルクを演算し、前記締結圧制御手段に供給することを特徴とする自動車用変速機制御装置。
7. 請求項１に記載の発明において、
   前記エンジンが、電気モータ又は電気モータと内燃機関で構成され、
   前記エンジントルク補正手段が、モータ駆動電流制御手段で構成されていることを特徴とする自動車用変速機制御装置。

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