JP2007091193A - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加速時に出力抑制制御が実行されるエンジンに接続された自動変速機において、クラッチ掴み換え変速でのダウンシフト変速を良好に実行する。
【解決手段】ＥＣＴ＿ＥＣＵは、クラッチｔｏクラッチ変速でのパワーオンダウンシフトが開始されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、加速ショック抑制制御を実行中であるか否かを判断するステップ（Ｓ１１０）、加速ショック抑制制御を実行していて（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、変速開始からの積算時間がしきい値を越えると、トルク相が終了してトルク伝達に関係しないイナーシャ相が開始されたと判断するステップ（Ｓ１３０）、トルク相が終了してイナーシャ相が開始されたと判断すると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、加速ショック抑制制御を中止するステップ（Ｓ１４０）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載された自動変速機の変速を制御する制御装置に関する。

車両に搭載される自動変速機は、エンジンからの出力が入力されるトルクコンバータと、そのトルクコンバータからの出力によって駆動される変速歯車機構とが組み合わされて構成される。クラッチやブレーキ等の複数の摩擦係合要素を選択的に係合および解放させることにより、この変速歯車機構の動力伝達経路を切り換えて、運転者の要求や運転状態に応じて所定の変速段へ自動的に変速させる。このような自動変速機においては、変速用の摩擦係合要素に加えて、エンジンブレーキ用の摩擦係合要素が備えられる。このエンジンブレーキ用摩擦係合要素は、通常、駆動時にのみ動力を伝達するものであって、１レンジや２レンジ等の所定の変速段で係合されることにより、それらの変速段での減速走行時にエンジンブレーキを作動させる。

このような自動変速機の変速において、異なる摩擦係合要素を係合する制御と解放する制御とを同時に行なう摩擦係合要素の掴み換えによって変速する、いわゆるクラッチｔｏクラッチ変速と、係合側の摩擦係合要素にワンウェイクラッチを配し、解放側の摩擦係合要素が解放されてエンジン回転数が変化して同期回転数に近付くにつれてワンウェイクラッチが徐々に係合される、いわゆるクラッチtoワンウェイクラッチ変速とがある。

このような観点とは別に、車両駆動系と内燃機関との間で伝達されるトルクの向きが反転する時期があり、このトルクの反転によって車両駆動系を構成する変速機において生じるトルクショックによりドライバビリティが悪化することがある。しかもこのトルク反転時期における内燃機関の回転速度と車両駆動系の回転速度との速度差が大きいほど、このトルク反転に伴うトルクショックは大きいものとなり、ドライバビリティが悪化するという問題がある。

特開２００４−１２４８５７号公報（特許文献１）は、このようなショックを極力抑制してドライバビリティの悪化を抑制する内燃機関のスロットル開度制御装置を開示する。この制御装置は、車両に搭載される内燃機関のスロットル開度をアクセル開度に基づいて設定される目標開度に変更する際に同スロットル開度を所定の徐変速度をもって徐々に変更する内燃機関のスロットル開度制御装置であって、スロットル開度の変更に伴って変化する機関出力軸の回転速度についてその変化速度が車両駆動系と内燃機関との間で伝達されるトルクの向きが反転する時期において小さくなるように、徐変速度を所定期間低下させる速度設定手段を備える。

この制御装置によると、内燃機関出力軸の回転速度についてその変化速度が小さく抑えられるため、車両駆動系と内燃機関との間で伝達されるトルクの向きが反転するときに発生するショックを極力抑制してドライバビリティの悪化を抑制することができる。
特開２００４−１２４８５７号公報

上述したクラッチｔｏクラッチ変速、または、クラッチtoワンウェイクラッチ変速でダウンシフトされるときには、一方の摩擦係合要素を解放して、その後、自動変速機の入力軸回転数がダウンシフト後の変速ギヤ段に同期するように内燃機関の回転数が上昇させられる。

したがって、特許文献１に記載されたように、スロットル開度を制御して、ショックを低減させるようにしているときにクラッチｔｏクラッチ変速、または、クラッチtoワンウェイクラッチ変速によるダウンシフトが行なわれた場合には、内燃機関の出力が低減されているので、内燃機関の回転数の上昇に比較的時間を必要とし、同期回転数に到達するのが遅延することがあり得る。変速後同期回転数への到達の遅延は、最終的には変速時間を長引かせることにもなり、運転者の求める変速フィーリングを実現できなかった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、加速時に出力抑制制御が実行される内燃機関の出力軸に接続された自動変速機において、ダウンシフト変速を良好に実行する、自動変速機の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る自動変速機の制御装置は、車両が加速状態へ移行するときに動力源の出力を制限するための出力制限手段と、出力制限手段による制御が実行されているか否かを検知するための検知手段と、自動変速機の変速が実行されているか否かを検知するための変速検知手段と、自動変速機の変速が実行されていることが検知された場合に、変速の段階がイナーシャ相に移行したか否かを判定するための判定手段と、出力制限手段による制御が実行されていることが検知され、かつ、判定手段によりイナーシャ相に移行したと判定された場合に、出力制限手段による制御を中止するように、出力制限手段を制御するための中止手段とを含む。

第１の発明によると、たとえば、パワーオンダウンシフトである場合、車両が加速状態へ移行するときであるので、動力源の出力を制限することが行なわれる。一方、ダウンシフトの場合において変速の段階（フェーズ）がトルク相からイナーシャ相に移行するとトルク伝達されないので、出力制限手段による動力源の出力を制限することも中止しても、トルクの向きが変更されることによる加速ショックは発生しない。そこで、出力制限手段による制限制御をイナーシャ相に入ると直ちに中止して、動力源の回転数をダウンシフト変速後の同期回転数まで上昇させることにより、変速時間を短くすることができる。また、トルクを上昇させているので、ダウンシフト変速後に十分な加速を実現できる。その結果、加速時に出力抑制制御が実行される内燃機関の出力軸に接続された自動変速機において、ダウンシフト変速を良好に実行する、自動変速機の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、変速検知手段は、パワーオンダウンシフト変速を検知するための手段を含む。

第２の発明によると、パワーオンダウンシフトであるので、非加速状態から加速状態へ移行するときの動力源の出力を制限されるとともに、ダウンシフト変速が実行される。ダウンシフト変速においてイナーシャフェーズに入ると制限制御を中止してしまい、ダウンシフト変速後の同期回転数まで動力源の回転数を速やかに上昇させて、変速時間を短縮できる。

第３の発明に係る制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、出力制限手段は、エンジンのスロットルバルブの開度を制限するための手段を含む。

第３の発明によると、非加速状態から加速状態へ移行するときに、動力源であるエンジンの出力の制限がスロットルバルブの開度を制限することにより行なうことができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施の形態に係る制御装置を含む車両のパワートレーンについて説明する。本実施の形態に係る制御装置は、図１に示すＥＣＵ(Electronic Control Unit)１０００により実
現される。本実施の形態では、自動変速機を、トルクコンバータを備えた、遊星歯車式減速機構を有するものとして説明する。また、車両駆動用の動力源としてエンジンを搭載した車両について説明するが、本発明は原動機がエンジンに限定されるものではなく、モータなどであってもよい。

図１に示すように、この車両のパワートレーンは、エンジン１００と、トルクコンバータ２００と、自動変速機３００と、ＥＣＵ１０００とから構成される。エンジン１００の出力軸は、トルクコンバータ２００の入力軸に接続される。エンジン１００とトルクコンバータ２００とは回転軸により連結されている。したがって、エンジン回転数センサ４００により検知されるエンジン１００の出力軸回転数ＮＥ（エンジン回転数ＮＥ）とトルクコンバータ２００の入力軸回転数（ポンプ回転数）とは同じである。

トルクコンバータ２００は、入力軸と出力軸とを直結状態にするロックアップクラッチ２１０と、入力軸側のポンプ羽根車２２０と、出力軸側のタービン羽根車２３０と、ワンウェイクラッチ２５０を有し、トルク増幅機能を発現するステータ２４０とから構成される。トルクコンバータ２００と自動変速機３００とは、回転軸により接続される。トルクコンバータ２００の出力軸回転数ＮＴ（タービン回転数ＮＴ＝自動変速機３００の入力軸回転数ＮＩＮ）は、タービン回転数センサ４１０により検知される。自動変速機３００の出力軸回転数ＮＯＵＴは、出力軸回転数センサ４２０により検知される。

図２に自動変速機３００の作動表を示す。図２に示す作動表によると、摩擦要素であるクラッチ要素（図中のＣ１〜Ｃ４）や、ブレーキ要素（Ｂ１〜Ｂ４）、ワンウェイクラッチ要素（Ｆ０〜Ｆ３）が、どのギヤ段の場合に係合および解放されるかを示している。車両の発進時に使用される１速時には、クラッチ要素（Ｃ１）、ワンウェイクラッチ要素（Ｆ０、Ｆ３）が係合する。本発明に係る制御の対象であるクラッチｔｏクラッチ変速（ダウンシフト）は、この図における６速から５速へのダウンシフト変速の場合に発生する。また、同様に本発明に係る制御の対象であるクラッチtoワンウェイクラッチ変速（ダウンシフト）は、この図における５速から４速、４速から３速、３速から２速、２速から１へのダウンシフト変速の場合に発生する。以下、６速から５速へのダウンシフト変速について例示する。

これらのパワートレーンを制御するＥＣＵ１０００は、エンジン１００を制御するエンジンＥＣＵ１０１０と、自動変速機３００を制御するＥＣＴ(Electronic Controlled Automatic Transmission)＿ＥＣＵ１０２０とを含む。

ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０には、タービン回転数センサ４１０からタービン回転数ＮＴを表わす信号が、出力軸回転数センサ４２０から出力軸回転数ＮＯＵＴを表わす信号が入力される。また、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０には、エンジンＥＣＵ１０１０から、エンジン回転数センサ４００にて検知されたエンジン回転数ＮＥを表わす信号と、スロットルポジションセンサにて検知されたスロットル開度を表わす信号とが入力される。

これら回転数センサは、トルクコンバータ２００の入力軸、トルクコンバータ２００の出力軸および自動変速機３００の出力軸に取り付けられた回転検出用ギヤの歯に対向して設けられている。これらの回転数センサは、トルクコンバータ２００の入力軸、トルクコンバータ２００の出力軸および自動変速機３００の出力軸の僅かな回転の検出も可能なセンサであり、たとえば、一般的に半導体式センサと称される磁気抵抗素子を使用したセンサである。

ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０から、自動変速機３００のリニアソレノイドにソレノイド制御信号が出力される。図２に示すクラッチ要素（Ｃ１〜Ｃ４）や、ブレーキ要素（Ｂ１〜Ｂ４）、ワンウェイクラッチ要素（Ｆ０〜Ｆ３）を、係合させたり解放させたりする。たとえば、６速から５速へのダウンシフト時においては、クラッチＣ３が解放から係合されるように締結圧が制御され、ブレーキＢ２が係合から解放されるように締結圧が制御される。実際には、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、ソレノイド制御信号を油圧回路のリニアソレノイドバルブに出力している。ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、後述する目標の油圧（目標の締結圧を実現する油圧）を算出し、その目標油圧等により油圧サーボへの油圧を算出してソレノイドバルブに出力する。

油圧回路は、たとえば２個のリニアソレノイドバルブを有するとともに、自動変速機のプラネタリギヤユニットの伝達経路を切換えて、前進６速、後進１速の変速段を達成する複数の摩擦係合要素（クラッチおよびブレーキ）を係合及び解放する複数の油圧サーボを有する。また、リニアソレノイドバルブの入力ポートにはソレノイドモジュレータ圧が供給されており、これらリニアソレノイドバルブの出力ポートからの制御油圧がそれぞれプレッシャコントロールバルブの制御油室に供給されている。プレッシャコントロールバルブは、ライン圧がそれぞれ入力ポートに供給されており、制御油圧にて調圧された出力ポートからの調圧が、それぞれシフトバルブを介して適宜各油圧サーボに供給される。

このような油圧回路は、一例であって、実際には、自動変速機に対応して油圧サーボは多数備えられており、これら油圧サーボへの油圧を切換えるシフトバルブも多数備えている。また、油圧サーボは、シリンダにオイルシールにより油密状に嵌合するピストンを有しており、そのピストンは、油圧室に作用するプレッシャコントロールバルブからの調圧油圧に基づき、戻しスプリングに抗して移動し、外側摩擦プレートおよび内側摩擦材を接触する。その摩擦プレートおよび摩擦材は、クラッチのみならずブレーキも同様である。

図３を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０において実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳを略す）１００にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、クラッチｔｏクラッチのダウンシフト変速（たとえば、６速→５速のパワーオンダウンシフト変速）が開始されたか否かを判断する。この判断は、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０に入力される変速指令信号に基づいて判断されたり、自動変速線図に基づいてエンジン１００のスロットル開度および車速に基づいて判断する。クラッチｔｏクラッチのパワーオンダウンシフト変速が開始されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。なお、以下においては、アクセルペダルが踏み込まれて（キックダウン）、６速から５速への変速であって、クラッチＣ３が解放から係合され、ブレーキＢ２が係合から解放される場合を説明する。

Ｓ１１０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、エンジン１００が加速ショック抑制制御実行中であるか否かを判断する。この加速ショック抑制制御とは、特許文献１に開示された制御装置により実行されるものであって、非加速時から加速時に移行した場合に、エンジン１００から駆動輪へのトルクの向きが逆になるときの加速ショックを回避するものであって、スロットルバルブの開度を絞ってエンジン１００の出力を抑制する。エンジン１００が加速ショック抑制制御実行中であると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１２０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、変速開始からの積算時間ΣＴを算出する。Ｓ１３０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、変速開始からの積算時間ΣＴがしきい値よりも大きいか否かを判断する。変速開始からの積算時間ΣＴがしきい値よりも大きいと（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、トルク相が終了してイナーシャ相が開始されたと判断されて、処理はＳ１４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３０にてＮＯ）、処理はＳ１５０へ移される。

なお、トルク相が終了してイナーシャ相が開始されたという判断は、このような変速開始からの積算時間ΣＴに基づいて行なうものに限定されない。たとえば、出力軸回転数ＮＯＵＴと自動変速機３００のギヤ比とから求めた変速前の入力軸回転数ＮＩＮと、実際に検知された入力軸回転数ＮＩＮとの偏差に基づいて行なったり、変速制御における油圧制御値と油圧応答係数から算出されるクラッチ容量とに基づいて行なったりしてもよい。

Ｓ１４０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、加速ショック抑制制御を中止する。Ｓ１５０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、加速ショック抑制制御を継続する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０を搭載した車両の動作について説明する。

自動変速機３００の変速ギヤ段が６ｔｈで車両が走行中に、運転者がアクセルペダルを操作していない状態からアクセルペダルを踏み込むと、クラッチｔｏクラッチのパワーオンダウンシフト変速が開始される（Ｓ１００にてＹＥＳ）。すなわち、エンジン１００のスロットル開度および車速により、自動変速線図に基づき変速判断、この場合には６速から５速へのダウンシフトが開始される。このとき、この変速制御においては、運転者は、アクセルペダルを略一定な操作を保持して、変速中、エンジン１００から車輪側へ動力伝達されるパワーオン状態でダウンシフト制御されると想定する。

エンジン１００に対して加速ショック抑制制御が実行中であると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、変速開始からの積算時間ΣＴがしきい値よりも大きいと（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、すでにトルク相が終了してイナーシャ相が開始されたと判断される。

イナーシャ相が開始されると、エンジン１００の加速ショック抑制制御が中止される（Ｓ１４０）。

図４（Ａ）に本発明における各種状態量の時間変化を示す。なお、比較のために、図４（Ｂ）に従来における各種状態量の時間変化を示す。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）の時刻Ｔ（１）でアクセルペダルが踏み込まれてスロットルバルブが開かれ始める。従来においては、トルク相が終了してイナーシャ相が開始されても加速ショック抑制制御が時刻Ｔ（４）まで行われていた。本発明においては、その時刻Ｔ（４）よりも早いタイミングで加速ショック抑制制御を終了させる。すなわち、図４（Ａ）に示す時刻Ｔ（２）においてイナーシャ相が開示されたと判断されると、加速ショック抑制制御を中止する（Ｓ１４０）。加速ショック抑制制御を中止することで、直ちにエンジントルクを増大させて、イナーシャ相中の入力軸回転数ＮＩＮ（エンジン１００の回転数ＮＥを相関関係）を引き上げることができる。イナーシャ相が開始されていると判断される場合には、すでにトルク伝達できる状態ではなくなっているので加速ショックを抑制する制御を実行する必要がない。

この加速ショックを抑制する制御を中止することで、エンジン１００の回転数が速やかに上昇してエンジン１００のトルクを増大せしめることができる。このため、図４（Ｂ）で時刻Ｔ（５）まで必要としていた変速後の同期回転数へのタービン回転数ＮＴの到達が、図４（Ａ）に示すように時刻Ｔ（３）までしか必要でなくなった。これは、変速終了の遅延が回避されたことを示す。さらに、このように速やかにタービン回転数ＮＴが上昇するので、変速後の加速レスポンスが改善され、変速に絡んだヘジテーション（息つき感）がなくなる。

以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＴ＿ＥＣＵによると、クラッチｔｏクラッチのパワーオンダウンシフト変速時に、加速ショック回避のためのエンジン出力が抑制されている場合において、トルク相が終了してイナーシャ相が開始されるとトルク伝達されることもなく加速ショックも回避する必要がないので、加速ショック回避のためのエンジン出力の抑制を中止して、エンジントルクを上昇させて、変速を速やかに終了させて応答性を向上させることができる。また、変速後のエンジンのトルク上昇が速やかに行なわれるので、変速後における良好な加速感も実現できる。

なお、たとえば５速から４速へのクラッチtoワンウェイクラッチ変速であっても、上述のクラッチｔｏクラッチ変速と同様である。さらに、エンジンの加速ショック抑制制御については、パワーオンダウンシフト時のみでなく、たとえばコーストダウンシフト中のイナーシャ相開始時にアクセルペダルが踏み込まれた場合にも実行され、この場合もイナーシャ相に移行されたことが検知されるとエンジンの加速ショック抑制制御は中止される。

請求項中の「出力制限手段」に相当する加速ショック抑制制御を行なう手段として、スロットルバルブ開度を絞ってエンジン１００の出力を制限するもののほか、点火タイミングやバルブタイミングを調節して出力制限を行なってもよいし、燃焼気筒を減少させるこことにより出力制限を行なってもよい。また、エンジン１００の出力軸にジェネレータが接続されたハイブリッド駆動装置であればジェネレータの回生量を増加させることによりエンジン１００の出力トルクの変速機への直達分を低下させるものでもよい。

加速ショック抑制制御は、公知の追従走行制御等の自動運転を行なっている場合にも実行される。この場合は、追従走行制御装置からの駆動力要求に基づいて車両が加速状態へ移行することを判断するのが好ましい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る自動変速機の制御ブロック図である。 図１に示す自動変速機の作動表である。 ＥＣＵで実行される変速制御処理のプログラムの制御構造を示す図である。 本発明の実施の形態に係る自動変速機が搭載された車両の動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１００ エンジン、２００ トルクコンバータ、２１０ ロックアップクラッチ、２２０ ポンプ羽根車、２３０ タービン羽根車、２４０ ステータ、２５０ ワンウェイクラッチ、３００ 自動変速機、３１０ 入力クラッチ、４００ エンジン回転数センサ、４１０ タービン回転数センサ、４２０ 出力軸回転数センサ、１０００ ＥＣＵ、１０１０ エンジンＥＣＵ、１０２０ ＥＣＴ＿ＥＣＵ。

Claims (3)

1. 自動変速機の制御装置であって、
   車両が加速状態へ移行するときに動力源の出力を制限するための出力制限手段と、
   前記出力制限手段による制御が実行されているか否かを検知するための検知手段と、
   前記自動変速機の変速が実行されているか否かを検知するための変速検知手段と、
   前記自動変速機の変速が実行されていることが検知された場合に、前記変速の段階がイナーシャ相に移行したか否かを判定するための判定手段と、
   前記出力制限手段による制御が実行されていることが検知され、かつ、前記判定手段により前記イナーシャ相に移行したと判定された場合に、前記出力制限手段による制御を中止するように、前記出力制限手段を制御するための中止手段とを含む、自動変速機の制御装置。
2. 前記変速検知手段は、パワーオンダウンシフト変速を検知するための手段を含む、請求項１に記載の自動変速機の制御装置。
3. 前記出力制限手段は、エンジンのスロットルバルブの開度を制限するための手段を含む、請求項１または２に記載の自動変速機の制御装置。

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