JP2007155047A - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アップシフト変速が実行されてもエンジン回転数を低下させないで運転者に加速の伸び感を与える。
【解決手段】ＥＣＵは、アクセル開度ＡＣＣを検知するステップ（Ｓ１００）と、ＡＣＣの変化率を算出するステップ（Ｓ２００）と、ＡＣＣおよび／またはＡＣＣの変化率が大きい変速中（Ｓ３００にてＹＥＳ、Ｓ４００にてＹＥＳ）には、変速後のエンジン回転数変化目標値を算出するステップ（Ｓ５００）と、変速後のエンジン回転数変化目標値を用いてロックアップクラッチの目標スリップ量を算出するステップ（Ｓ６００）と、ロックアップクラッチの目標スリップ量を用いてロックアップクラッチの制御値を算出するステップ（Ｓ７００）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載される自動変速機の制御装置に関し、特に、運転者の加速要求に応えることができる制御装置に関する。

車両に搭載される自動変速機は、エンジンとトルクコンバータ等を介して繋がるとともに複数の動力伝達経路を有してなる変速機構を有して構成され、たとえば、アクセルペダル開度（スロットル開度）および車速に基づいて自動的に動力伝達経路の切り換えを行なう、すなわち自動的に変速比（走行速度段）の切り換えを行なうように構成される。一般的に、自動変速機を有した車両には運転者により操作されるシフトレバーが設けられ、シフトレバー操作に基づいて変速ポジション（たとえば、後進走行ポジション、ニュートラルポジション、前進走行ポジション）が設定され、このように設定された変速ポジション内（通常は、前進走行ポジション内）において自動変速制御が行なわれる。

通常、車両走行中に選択される前進走行ポジションにおいては、車速とスロットル開度とから決定される変速線（変速マップ）に基づいて、変速制御が実行される。このような変速線は、アップシフト変速の場合とダウンシフト変速の場合とを区別して設定されている。これは、アップシフト変速の場合もダウンシフト変速の場合も同じ変速線を用いると、たとえば、車速が上昇してアップシフト変速すると、減速して変速線を跨いでダウンシフトが実行され、このダウンシフトが実行されると再び車速が上昇してアップシフト変速が行なわれ、変速線近傍でアップシフト変速とダウンシフト変速とを繰り返すハンチング現象を発生させてしまう。このようなハンチング現象を回避するために、たとえば、アップシフト変速線を燃費最適線や排ガス浄化最適線に合致させておいて、そのアップシフト変速線よりも低速側にヒステリシス性を確保されるように、ダウンシフト変速線を設定している。

このような自動変速機の制御装置に関して、機械式自動変速機ではあるが、特開２００１−３２４００４号公報（特許文献１）においては、アクセルペダル開度やその変化率が予め定められた値以上である場合には、アップシフト変速線を高車速側に変更して、アップシフト変速しないようにして、変速時の失速感を防止している。
特開２００１−３２４００４号公報

しかしながら、このようにアクセルペダル開度やその変化率が予め定められた値以上である場合には運転者が比較的強い加速感を要求していると考えられる。このような場合において、アップシフト変速されることにより動力源（エンジン、モータ等）の回転数は低下する。運転者（特に聴覚）に加速の伸び感を付与するためには好ましくない。すなわち、運転者がアクセルペダルを踏んで加速感を期待しているときにアップシフト変速により動力源の回転数が低下すると、たとえばエンジンの音色（周波数、音量）が低下してしまい。聴覚による加速の伸び感を体感できない。特許文献１においては、アップシフト変速を遅らせるものに過ぎず、アップシフト変速が発生すると動力源の回転数低下により運転者が加速感を十分に体感できない。また、アップシフト変速を禁止してしまうと、動力源の過回転を招くことにもなり好ましくない。

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、動力源の回転数を低下させることを回避して、運転者の加速要求に応じることができる自動変速機の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、動力源に接続された自動変速機を制御する。この自動変速機は動力源の出力軸に接続された流体継手と、流体継手の出力軸に接続された変速機構とを含み、流体継手は入出力軸間を機械的に接続するクラッチを備える。この制御装置は、運転者の加速要求を検知するための検知手段と、運転者の加速要求が検知された場合において、動力源の回転数を低下させないように、クラッチの締結力を制御するための制御手段とを含む。

第１の発明によると、運転者がアクセルペダルを踏んで加速要求すると、車速が次第に増加して、変速マップに従いアップシフト変速が実行される。アップシフト変速後には、動力源の一例であるエンジン回転数は低下する。エンジン回転数の低下はエンジン音量の低下となり、運転者の加速要求に対して運転者の聴覚にはエンジン音量が低下してしまい、好ましくない。そこで、自動変速機の流体継手の一例であるトルクコンバータのクラッチ（ロックアップクラッチ）の締結力を制御して、ロックアップクラッチの係合力を弱める。このようにすると、タービン回転数がアップシフト変速後の同期回転数まで低下しても、ロックアップクラッチが係合していなければ、エンジン回転数がタービン回転数に一致することはなく、エンジン回転数を低下させることを回避できる。このときに、アップシフト変速を実行しながらもエンジンの回転数変化を所望のパターンで（たとえばアクセル開度に対応したパターンで）、エンジン回転数を低下させないようにして、運転者に加速の伸び感を与えることができる。その結果、動力源の回転数を低下させることを回避して、運転者の加速要求に応じることができ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は、第１の発明の構成に加えて、所望のギヤ比を形成するように変速機構を制御するための変速制御手段をさらに含む。制御手段は、運転者の加速要求が検知された場合においてアップシフト変速された場合に、動力源の回転数を低下させないように、クラッチの締結力を制御するための手段を含む。

第２の発明によると、アップシフト変速すると、タービン回転数が変速後の小さなギヤ比（高速側ギヤ段）の同期回転数まで低下してもエンジン回転数を低下させないで、運転者に加速の伸び感を与えることができる。

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、制御手段は、動力源の回転変化パターンを設定するための回転変化パターン設定手段と、設定された回転変化パターンとなるようにクラッチの締結力を制御するための手段とを含む。

第３の発明によると、動力源の一例であるエンジンの回転数を、運転者に加速の伸び感を与えることができるようなパターンで変化させることができる。

第４の発明に係る制御装置においては、第３の発明の構成に加えて、回転変化パターン設定手段は、動力源の回転数が運転者の加速要求に対応して増加するように回転変化パターンを設定するための手段を含む。

第４の発明によると、動力源の一例であるエンジンの回転数を、運転者の加速要求に対応したパターンで増加させるので、運転者に加速の伸び感を与えることができる。

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。

図１に、本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵを含む車両のパワートレーンについて説明する。

図１に示すように、この車両には、エンジン１００と、自動変速機２００（トルクコンバータ２１０変速機構２２０）と、これらを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）５００と、ＥＣＵ５００にアクセルペダルの開度を示す信号を入力するアクセルペダル開度センサ６００とを含む。なお、本実施の形態に係る制御装置は、このようなパワートレーンを有する車両に限定されて適用されるものではない。このパワートレーンの構成要素に加えて、エンジンをアシストするモータ（モータジェネレータ）を有していてもかまわない。さらに、エンジンを有さないで、動力源としてモータ（モータジェネレータ）のみを有するパワートレーンであってもよい。すなわち、動力源は、車両に最も一般的に用いられるエンジンに限定されない。

なお、以下においては、図１に示すようにエンジン１００、トルクコンバータ２１０および変速機構２２０と有する自動変速機２００を有するパワートレーンについて適用される場合について説明する。

ＥＣＵ５００は、エンジン１００に対して、スロットル開度指令信号などの制御信号を出力し、エンジン回転数信号などの検知信号を受信する。

また、ＥＣＵ５００は、トルクコンバータ２１０のロックアップクラッチに係合または開放（スリップを含む）を指令する制御信号を出力する。また、ＥＣＵ５００は、変速機２２０に対して油圧指令信号である制御信号を出力したり、変速機構２２０から出力軸回転数信号などの検知信号が入力されたりする。

上述のように、自動変速機２００は、流体継手であるトルクコンバータ２１０と、変速機構である（１）歯車式の有段変速機構、（２）ベルト式の無段変速機構、（３）トラクション式の無段変速機構のいずれかとから構成される。以下においては、変速機構２２０は、歯車式の前進６段の変速機構として説明する。

この流体継手であるトルクコンバータ２１０は、上述のようにロックアップクラッチを備える。ロックアップクラッチはトルクコンバータ２１０の駆動側の部材（エンジン１００側のポンプインペラー）と従動側の部材（変速機構２２０側のタービンランナ）とを機械的に直接連結するものである。このようなロックアップクラッチを係合させるロックアップ領域を、通常、たとえば車速とスロットル開度とに基づいて設定している。

なお、エンジン１００の回転数をＮＥ（エンジン回転数）、トルクコンバータ２１０の出力軸回転数をＮＴ（タービン回転数）、自動変速機２００の出力軸回転数をＮＯＵＴ（出力回転数）とする。また、変速機構のギヤ比は、タービン回転数ＮＴ／出力軸回転数ＮＯＵＴになる。

図２に、ＥＣＵ５００に記憶される変速マップ（アップシフト変速線のみ）を示す。図２に示すように、アップシフト変速線を表わす変速マップは、車速を横軸として、エンジン１００に送り込む空気量を調整するスロットルバルブの開度（スロットル開度）（またはアクセルペダルの開度であるアクセル開度）を縦軸として、表わされる。

高車速側ほど低いギヤ比（高車速側のギヤ段）にアップシフト変速するように規定されている。このような変速線は一例であって、本発明がこのような変速マップに限定されるものではない。

図３を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ５００で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と略す。）１００にて、ＥＣＵ５００は、運転者により操作されたアクセルペダルの開度であるアクセル開度ＡＣＣを検知する。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ５００は、検知したアクセル開度ＡＣＣを時間微分してアクセル開度変化率ｄＡＣＣ／ｄｔを算出する。

Ｓ３００にて、ＥＣＵ５００は、アクセル開度ＡＣＣがＡＣＣしきい値以上であるか、および／または、アクセル開度変化率ｄＡＣＣ／ｄｔがｄＡＣＣ／ｄｔしきい値以上であるか否かを判断する。アクセル開度ＡＣＣがＡＣＣしきい値以上であるか、および／または、アクセル開度変化率ｄＡＣＣ／ｄｔがｄＡＣＣ／ｄｔしきい値以上であると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ４００へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ４００にて、ＥＣＵ５００は、アップシフト変速中であるか否かを判断する。アップシフト変速中であると（Ｓ４００にてＹＥＳ）、処理はＳ５００へ移される。もしそうでないと（Ｓ４００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ５００にて、ＥＣＵ５００は、アップシフト変速後における、エンジン回転数ＮＥの変化目標値ｄＮＥ／ｄｔを算出する。

Ｓ６００にて、ＥＣＵ５００は、アップシフト変速後のロックアップクラッチの目標スリップ量ｓｌｐｔｇｔを算出する。なお、目標スリップ量ｓｌｐｔｇｔ＝（現在のエンジン回転数ＮＥ＋変速後のエンジン回転数ＮＥの変化目標値ｄＮＥ／ｄｔ）−ＮＯＧＥＡＲにより算出される。なお、ＮＯＧＥＡＲ（＝ＮＴ）＝自動変速機２００の出力軸回転数ＮＯＵＴ×ギヤ比により算出される。

Ｓ７００にて、ＥＣＵ５００は、ロックアップクラッチの制御値Ｐｓｌｐを算出する。Ｆを関数として、Ｐｓｌｐ＝Ｆ（ｓｌｐｔｇｔ，ＮＯＵＴ，ＡＣＣ）により算出できる。

Ｓ８００にて、ＥＣＵ５００は、アップシフト変速終了であるか否かを判断する。アップシフト変速終了すると（Ｓ８００にてＹＥＳ）、この処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ８００にてＮＯ）、処理はＳ７００へ戻される。

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ＥＣＵ５００の動作を図４を参照して説明する。

車両の走行中において、運転者によりアクセルペダルが踏まれて、図２の矢印のように変速マップ上を推移して、時刻ｔ（２）において２速から３速へアップシフトしたと想定する。

アクセル開度ＡＣＣが検知され（Ｓ１００）、アクセル開度ＡＣＣを時間微分してアクセル開度変化率ｄＡＣＣ／ｄｔが算出される（Ｓ２００）。

アクセル開度ＡＣＣがＡＣＣしきい値以上である、および、アクセル開度変化率ｄＡＣＣ／ｄｔがｄＡＣＣ／ｄｔしきい値以上であるの少なくとも一方の条件を満足して（Ｓ３００にてＹＥＳ）、時刻ｔ（２）において、２速から３速へのアップシフト変速線を横切って変速中になる（Ｓ４００にてＹＥＳ）。

変速中においては、変速後（ここでは３速）のエンジン回転数ＮＥの変化目標値ｄＮＥ／ｄｔ（すなわち、どの程度の時間的変化でエンジン１００の回転数ＮＥを低下させないで上昇を維持するのかの時間的な割合）を算出する（Ｓ５００にてＹＥＳ）。変速後（ここでも３速）のロックアップクラッチの目標スリップ量ｓｌｐｔｇｔが算出される。この目標スリップ量ｓｌｐｔｇｔは、（現在のエンジン回転数ＮＥにエンジン回転数ＮＥの変化目標値ｄＮＥ／ｄｔを加算したエンジン回転数ＮＥを低下させない回転数からＮＯＧＥＡＲ（＝ＮＯＵＴ×３速のギヤ比）を減算する。すなわち、ロックアップクラッチのスリップ量は、エンジン回転数ＮＥ−タービン回転数ＮＴで規定され、ギヤ比＝タービン回転数／出力軸回転数ＮＯＵＴにより定義されるので、上述の数式によりロックアップクラッチの目標スリップ量ｓｌｐｔｇｔが算出できる。

ロックアップクラッチの油圧制御値ＰｓｌｐがＦ（ｓｌｐｔｇｔ，ＮＯＵＴ，ＡＡＣ）により算出される（Ｓ７００）。このような処理（Ｓ５００〜Ｓ７００）が変速終了まで（Ｓ９００にてＹＥＳ）繰り返し行なわれる。

図４に示すように、時刻ｔ（２）において２速から３速へアップシフトしたときであっても、従来においては、一点鎖線で示すようにロックアップクラッチを係合圧としていた。このため、ロックアップクラッチが完全係合してエンジン１００の回転数がタービン回転数ＮＴに一致する。本発明においては、実線で示すように、ロックアップクラッチの係合圧を、算出されたロックアップクラッチの目標スリップ量ｓｌｐｔｇｔをパラメータとして、Ｆ（ｓｌｐｔｇｔ，ＮＯＵＴ，ＡＡＣ）により算出する。このため、ロックアップクラッチの係合圧は図４の実線で示すように時間の経過とともに変化する。

このとき、本発明におけるエンジン回転数ＮＥは、実線で示されるように一様に上昇するアクセル開度に対応して一様に上昇する。従来におけるエンジン回転数ＮＥは、一点鎖線で示されるようにロックアップクラッチが係合しているので、タービン回転数ＮＴと同じ回転数となる。すなわち、エンジン回転数ＮＥが３速のタービン回転数ＮＴの同期回転数まで一旦低下してしまう。

以上のようにして、運転者がアクセルペダルを踏む等により加速を要求している場合において、アップシフト変速が実行された場合、従来はロックアップクラッチの係合しておりアップシフト変速後の同期回転数までエンジン回転数が低下して、エンジン音が小さくなり、運転者が聴覚から加速感を取得できない。本実施の形態に係る自動変速機の制御装置によると、ロックアップクラッチの係合圧をエンジン回転数がアクセル開度に対応して上昇するように、ロックアップクラッチの係合圧を決定してロックアップクラッチを係合することはない。このため、変速後の同期回転数までエンジン回転数が低下しないで一様に上昇させることができるので、エンジン音が大きくなり、運転者が聴覚から加速感を取得できる。

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。

本実施の形態に係る自動変速機の制御装置であるＥＣＵを含む制御ブロック図である。 ＥＣＵに記憶される変速線マップの一例を示す図である。 ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 図３に示すプログラムが実行された場合のタイミングチャートである。

符号の説明

１００ エンジン、２００ 自動変速機、２１０ トルクコンバータ、２２０ 変速機構、５００ ＥＣＵ、６００ アクセルペダル開度センサ。

Claims (4)

1. 動力源に接続された自動変速機の制御装置であって、
   前記自動変速機は動力源の出力軸に接続された流体継手と、前記流体継手の出力軸に接続された変速機構とを含み、
   前記流体継手は入出力軸間を機械的に接続するクラッチを備え、
   前記制御装置は、
   運転者の加速要求を検知するための検知手段と、
   運転者の加速要求が検知された場合において、前記動力源の回転数を低下させないように、前記クラッチの締結力を制御するための制御手段とを含む、自動変速機の制御装置。
2. 前記制御装置は、所望のギヤ比を形成するように前記変速機構を制御するための変速制御手段をさらに含み、
   前記制御手段は、運転者の加速要求が検知された場合においてアップシフト変速された場合に、前記動力源の回転数を低下させないように、前記クラッチの締結力を制御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. 前記制御手段は、
   前記動力源の回転変化パターンを設定するための回転変化パターン設定手段と、
   前記設定された回転変化パターンとなるように前記クラッチの締結力を制御するための手段とを含む、請求項１または２に記載の自動変速機の制御装置。
4. 前記回転変化パターン設定手段は、前記動力源の回転数が運転者の加速要求に対応して増加するように回転変化パターンを設定するための手段を含む、請求項３に記載の自動変速機の制御装置。

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