JP2007187227A - 自動変速機の制御装置、制御方法および自動変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク相におけるクラッチ伝達トルクの変動を押さえて、変速性能を向上させることが可能な自動変速機の制御装置，制御方法及び自動変速装置を提供することにある。
【解決手段】変速機制御装置１００は、複数のクラッチ３ａ，３ｂの内、解放側クラッチに作用する係合力を曲線的に変化させるとともに、締結側クラッチに作用する係合力を曲線的に変化させる。具体的一例としては、目標出力軸トルク設定手段１１０は、変速動作のトルク相における前記変速機の出力軸に伝達されるトルクの目標値を曲線的に設定する。係合側クラッチトルク演算手段１４０は、設定した目標出力軸トルクに基づいて、係合側クラッチに作用する係合力を演算する。解放側クラッチトルク演算手段１５０は、設定した目標出力軸トルクに基づいて、解放側クラッチに作用する係合力を演算する。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動変速機の制御装置、制御方法および自動変速装置に係り、特に、複数のクラッチを有し一方のクラッチを締結しつつ、他方のクラッチを解放して変速を実行する、所謂クラッチ・ツウ・クラッチ変速を行う自動変速機の制御装置、制御方法および自動変速装置に関する。

近年、自動車の低燃費と運転性との観点から歯車式変速機を自動化した自動変速機が普及している。このような自動変速機としては、例えば、特開平６−２２１３４７号公報に記載のように、エンジンに連結される２つのクラッチと、これらクラッチのクラッチ出力軸と変速機出力軸との間を歯車選択装置の選択操作により選択的に連結する複数の歯車列とを備え、一方のクラッチを係合するとともに他方のクラッチを解放することにより、所望のギア段を形成する形態の所謂ツインクラッチ式の自動変速機が知られている。ツインクラッチ式変速機では、変速動作のトルク相において係合側のクラッチ伝達トルクを増加させ、解放側のクラッチ伝達トルクを減少させることにより、エンジンにて発生したトルクの伝達経路が変速機内部で切り替わり、変速動作が実現するものである。

トルク相におけるクラッチ伝達トルクの制御方法として、例えば、特開２００４−２５１４５６号公報に記載のように、係合側クラッチの伝達トルクを直線的に増加させ、解放側クラッチの伝達トルクを直線的に減少させて、クラッチ・ツウ・クラッチ変速を実行するものが知られている。

特開平６−２２１３４７号公報 特開２００４−２５１４５６号公報

しかしながら、特開２００４−２５１４５６号公報に記載のように、直線的にクラッチ伝達トルクを設定するため、トルク相の開始時と終了時において、クラッチ伝達トルクの変化が急激であるため、変速機出力軸トルク波形にオーバーシュートが発生し、変速時のショックが大きくなるという問題があった。

本発明の目的は、トルク相におけるクラッチ伝達トルクの変動を押さえて、変速性能を向上させることが可能な自動変速機の制御装置，制御方法及び自動変速装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、複数のクラッチに作用する係合力を個々に制御し、一方のクラッチを係合すると同時に他方のクラッチを解放することにより、変速動作を実現する自動変速機の制御装置であって、前記複数のクラッチの内、解放側クラッチに作用する係合力を曲線的に変化させるとともに、締結側クラッチに作用する係合力を曲線的に変化させる制御手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、トルク相におけるクラッチ伝達トルクの変動を押さえて、変速性能を向上させ得るものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、 前記制御手段は、前記変速動作のトルク相における前記変速機の出力軸に伝達されるトルクの目標値を曲線的に設定した後、このトルク目標値に基づいて、前記解放側クラッチに作用する係合力を求めるようにしたものである。

（３）上記（２）において、好ましくは、前記制御手段は、前記変速動作のトルク相における前記変速機の出力軸に伝達されるトルクの目標値を曲線的に設定する目標出力軸トルク設定手段と、前記設定した目標出力軸トルクに基づいて、前記係合側クラッチに作用する係合力を演算する係合側クラッチトルク演算手段と、前記設定した目標出力軸トルクに基づいて、前記解放側クラッチに作用する係合力を演算する解放側クラッチトルク演算手段とを備えるようにしたものである。

（４）上記（２）において、好ましくは、前記制御手段は、前記変速動作がアップシフトのとき、前記設定した目標出力軸トルクに基づいて、前記係合側クラッチに作用する係合力を演算し、前記演算した係合側クラッチに作用する係合力に基づいて、前記解放側クラッチに作用する係合力を演算するようにしたものである。

（５）上記（２）において、好ましくは、前記制御手段は、前記変速動作がダウンシフトのとき、前記設定した目標出力軸トルクに基づいて、前記解放側クラッチに作用する係合力を演算し、前記決定した解放側クラッチに作用する係合力に基づいて、前記係合側クラッチに作用する係合力を演算するようにしたものである。

（６）また、上記目的を達成するために、本発明は、複数のクラッチに作用する係合力を個々に制御し、一方のクラッチを係合すると同時に他方のクラッチを解放することにより、エンジンの発生トルクの伝達経路を切り替えて変速動作を実現する自動変速機の制御方法であって、前記複数のクラッチの内、解放側クラッチに作用する係合力を曲線的に変化させるとともに、締結側クラッチに作用する係合力を曲線的に変化させるようにしたものである。
かかる構成により、トルク相におけるクラッチ伝達トルクの変動を押さえて、変速性能を向上させ得るものとなる。

（７）さらに、上記目的を達成するために、本発明は、複数のクラッチを有する自動変速機と、前記複数のクラッチに作用する係合力を個々に制御し、一方のクラッチを係合すると同時に他方のクラッチを解放することにより、変速動作を実現する自動変速機の制御装置とを有する自動変速装置であって、前記自動変速機の制御装置は、前記複数のクラッチの内、解放側クラッチに作用する係合力を曲線的に変化させるとともに、締結側クラッチに作用する係合力を曲線的に変化させる制御手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、トルク相におけるクラッチ伝達トルクの変動を押さえて、変速性能を向上させ得るものとなる。

本発明によれば、トルク相におけるクラッチ伝達トルクの変動を押さえて、変速性能を向上させることができる。

以下、図１〜図１０を用いて、本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置および制御方法について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の主要部を示すシステム構成図である。

車両の動力源であるエンジン１の出力は、第１クラッチ３ａ及び／又は第２クラッチ３ｂを介して、自動変速機２に伝達される。第１クラッチ３ａは、自動変速機２が有する前進６速、後進１速の変速用歯車列のうち、偶数段の歯車列（２速段、４速段、６速）と後進段に連結している。また、第２クラッチ３ｂは、奇数段（１速段、３速段、５速段）に連結している。エンジン１にて発生した駆動トルクは、第１クラッチ３ａまたは第２クラッチ３ｂを経由して自動変速機２へと入力され、各変速段に対応した所定歯車列および軸を経由して、図示していない駆動輪へと伝達される。自動変速機２の詳細構成については、図２を用いて後述する。

また、電子制御系の構成としては、変速機制御装置１００と、エンジン制御装置２００を有し、両者は、双方向データ通信により各種のデータが情報交換される構成となっている。

変速機制御系は、アクセル開度センサ１０１と、クラッチ回転数センサ１０２と、出力軸回転数センサ（車速センサ）１０３と、シフト位置センサ（変速段検出手段）１０４と、ブレーキスイッチ１０５と、第１クラッチアクチュエータ４ａと、第２クラッチアクチュエータ４ｂと、シフトアクチュエータ５により構成される。アクセル開度センサ１０１は、運転者のアクセル操作量ＡＰＳを検出し、その信号を変速機制御装置１００に出力する。クラッチ回転数センサ１０２は、第１クラッチ３ａおよび第２クラッチ３ｂの出力軸、すなわち変速機入力軸の回転速度Ｎｃをそれぞれ検出し、その信号を変速機制御装置１００に出力する。出力軸回転数センサ１０３は、自動変速機２の出力軸における回転速度Ｎｏを検出し、その信号を変速機制御装置１００に出力する。シフト位置センサ１０４は、シフトアクチュエータ５の動作により所定変速段を形成しているギア位置ＰＮＲＤを検出し、その信号を変速機制御装置１００に出力する。ブレーキスイッチ１０５は、運転者のブレーキ操作の有無Ｂｒを検出し、その信号を変速機制御装置１００に出力する。第１クラッチアクチュエータ４ａおよび第２クラッチアクチュエータ４ｂは、変速機制御装置１００からの制御指令に基づいて、第１クラッチ３ａおよび第２クラッチ３ｂに作用する係合力を調整し、エンジン１からの動力の伝達・遮断を行って車両を発進させたり停止させたりする。さらに、走行中に第１クラッチ３ａおよび第２クラッチ３ｂの係合・解放を行うことで、変速機内部のトルク伝達経路が切り替わり、クラッチ・ツウ・クラッチ変速動作を実現する。ここで、クラッチアクチュエータは油圧式、あるいは電気式など構成を限定するものではなく、クラッチに作用する係合力を調整するアクチュエータであればよいものである。

シフトアクチュエータ５は、歯車選択装置であり、変速機制御装置１００からの制御指令に基づいて、自動変速機２に搭載されている図示していない１−３速シフトフォーク，５速シフトフォーク，２−４速シフトフォーク，６−Ｒ速シフトフォークを選択的に作動させて、変速機入力軸と変速機出力軸とを連結状態とし、所定変速段を形成する。

エンジン制御系は、アクセル開度センサ１０１と、スロットル開度センサ２０２と、エンジン回転数センサ２０３と、空気量センサ２０４と、電制スロットル６により構成される。アクセル開度センサ１０１は、運転者のアクセル操作量ＡＰＳを検出し、その信号をエンジン制御装置２００に出力する。スロットル開度センサ２０２は、電制スロットル６のスロットルバルブの開度θTHを検出し、その信号をエンジン制御装置２００に出力する。エンジン回転数センサ２０３は、エンジン１の回転速度Ｎｅを検出し、その信号をエンジン制御装置２００に出力する。空気量センサ２０４は、エンジン１の吸気ポート（図示していない）に流入する空気量Ｑａを計測し、その信号をエンジン制御装置２００に出力する。電制スロットル６は、エンジン制御装置２００からの制御指令に基づいて、エンジン吸気系に設けられたスロットルバルブ開度を制御する。なお、変速機制御装置１００はエンジン制御装置２００に対して要求トルク指令を送信し、エンジン制御装置２００では、受信した要求トルク指令に基づいて電制スロットル６を作動させたり、あるいは点火時期を変化させることで、エンジン１の発生トルクを制御することができる。

変速機制御装置１００では、クラッチ・ツウ・クラッチ変速動作のトルク相において変速機出力軸に発生させるべく伝達トルクの目標波形を設定する。本実施形態では、このトルク相における目標波形は曲線的に滑らかに設定する。そして、この目標波形に基づいて、エンジン１の発生トルクを係合側クラッチと解放側クラッチとで分担するためのトルク分担比を演算する。そして、駆動軸側（変速制御中は解放側）の変速機入力軸において発生しているトルクを推定し、この推定値と上記演算したトルク分担比に基づいて、それぞれのクラッチの目標トルクを演算する。

このように、変速機制御装置１００の主要部を構成することにより、トルク相におけるクラッチ伝達トルクの設定自由度が増大し、変速性能を向上させることが可能となる。

次に、図２を用いて、本実施形態による自動変速機の構成について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の構成を示すスケルトン図である。

図２は、ツインクラッチ式変速機を示している。エンジン１とクラッチユニット３は直結され、第１クラッチ３ａは第１入力軸４１ａに、第２クラッチ３ｂは第２入力軸４１ｂに直結されている。第２クラッチ入力軸４１ｂは中空になっており、第１入力軸４１ａは第２入力軸４１ｂの中空部分を貫通し、回転方向への相対運動が可能な構成となっている。第１入力軸４１ａには、２速ドライブギア５２，４速ドライブギア５４，および６速ドライブギア５６が固定されており、第１入力軸４１ａに対しては回転自在となっている。また、第２入力軸４１ｂには、１速ドライブギア５１，３速ドライブギア５３，５速ドライブギア５５，および図示していないＲ速ドライブギアが固定されており、第１入力軸４１ａに対しては、回転自在となっている。また、第１クラッチ回転数センサ１０２ａが２速ドライブギア５２に、第２クラッチ回転数センサ１０２ｂが１速ドライブギア５１に取り付けられており、それぞれの軸の回転数を検出する。

また、変速機出力軸４２には、１速ドリブンギア６１，２速ドリブンギア６２，３速ドリブンギア６３，４速ドリブンギア６４，５速ドリブンギア６５，６速ドリブンギア６６，および図示していないＲ速ドリブンギアが回転自在に取り付けられている。そして、１速ドリブンギア６１と３速ドリブンギア６３との間には、回転同期機構を有した第１噛合いクラッチ７０ａが設けられている。また、図示していないシフトアクチュエータ５を制御して１−３速シフトフォークを操作し、第１噛合いクラッチ７０ａを左右方向に移動させることにより、１速ドリブンギア６１、あるいは３速ドリブンギア６３を変速機出力軸４２と連結状態にすることができる。したがって、１速ドライブギア５１、または３速ドライブギア５３から１速ドリブンギア６１または３速ドリブンギア６３に伝達された伝達トルクは、第１噛合いクラッチ３０９を介して変速機出力軸４２に伝達される。

同様に、５速ドリブンギア６５には、第２噛合いクラッチ７０ｂが設けられている。そして、図示しないシフトアクチュエータ５を制御して５速シフトフォークを操作し、第２噛合いクラッチ７０ｂを左方向に移動させることにより、５速ドリブンギア６５を変速機出力軸４２と連結状態にすることができる。２速ドリブンギア６２と４速ドリブンギア６４との間には、第３噛合いクラッチ７０ｃが設けられている。そして、図示しないシフトアクチュエータ５を制御して２−４速シフトフォークを操作し、第３噛合いクラッチ７０ｃを左右方向に移動させることにより、２速ドリブンギア６２、あるいは４速ドリブンギア６４を変速機出力軸４２と連結状態にすることができる。６速ドリブンギア６６および図示しないＲ速ドリブンギアとの間には、第４噛合いクラッチ７０ｄが設けられている。そして、図示しないシフトアクチュエータ５を制御して６−Ｒ速シフトフォークを操作し、第４噛合いクラッチ７０ｄを左右方向に移動させることにより、６速ドリブンギア６６、あるいはＲ速ドリブンギアを変速機出力軸４２と連結状態にすることができる。出力軸回転数センサ１０３は１速ドリブンギア６１に取り付けられており、変速機出力軸４２の回転数を検出する。

変速機制御装置１００において変速指令が発生すると、係合側クラッチの軸に連結したギア操作が完了しているか否かを判断する。完了している場合には、図１に示した第１クラッチアクチュエータ４ａおよび第２クラッチアクチュエータ４ｂを動作させて、第１クラッチ３ａおよび第２クラッチ３ｂを係合・解放することでクラッチ・ツウ・クラッチ変速を実行する。

次に、図３〜図８を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置の主要部の構成及び制御内容について説明する。
最初に、図３を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置の主要部の構成について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の主要部の構成を示すブロック図である。

変速機制御装置１００は、目標出力軸トルク設定手段１１０と、入力軸トルク推定手段１２０と、トルク分担比決定手段１３０と、係合側クラッチトルク演算手段１４０と、解放側クラッチトルク演算手段１５０とで構成される。目標出力軸トルク設定手段１１０は、アクセル開度センサ１０１にて検出した信号APSと、変速前後のギア比とを用いて、トルク相における変速機出力軸トルクの目標波形TTOTを曲線的に設定する。目標出力軸トルク設定手段１１０の詳細制御内容については、図４〜図６を用いて後述する。入力軸トルク推定手段１２０は、エンジン回転数センサ２０３にて検出した信号Ｎｅと、空気量センサ２０４にて検出した信号Ｑａとを用いて、第１クラッチ３ａおよび第２クラッチ３ｂを介して自動変速機２へ伝達される入力トルクSTINを推定する。

トルク分担比演算手段１３０は、目標出力軸トルク設定手段１１０において設定した目標出力軸トルクTTOTに基づいて、トルク相における係合側クラッチおよび解放側クラッチとのトルク分担比（係合側：ＧＴＣＯＮ，開放側：１−ＧＴＣＯＮ）を演算する。トルク分担比演算手段１３０の詳細制御内容については、図７及び図８を用いて後述する。係合側クラッチトルク演算手段１４０は、トルク相において推定入力トルクのうち係合側クラッチが受け持つべき伝達トルクＴＴＣＯＮを演算し、その結果を係合側クラッチアクチュエータ４ａに出力する。同様に解放側クラッチトルク演算手段１５０では、解放側クラッチが受け持つべき伝達トルクＴＴＣＯＦを演算し、その結果を解放側クラッチアクチュエータ４ｂに出力する。

このように、変速機制御装置１００の主要部を構成することにより、トルク相におけるクラッチ伝達トルクの設定自由度が増大し、変速性能を向上させることが可能となる。

次に、図４〜図６を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置の目標出力軸トルク設定手段１１０の制御内容について説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の目標出力軸トルク設定手段の制御内容を示すフローチャートである。図５及び図６は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の目標出力軸トルク設定手段が用いるマップの説明図である。

ステップＳ４０１において、目標出力軸トルク設定手段１１０は、各センサにて検出した信号および信号から演算した各種パラメータを読み込む。次に、ステップＳ４０２において、エンジン制御ユニット２００にて演算したドライバ要求トルクTTINを読み込む。ドライバ要求トルクTTINは、アクセル開度APSおよびエンジン回転数Ｎｅとを用いた周知の演算手法により算出される。

次に、ステップＳ４０３において、変速前の目標出力軸トルクTTOTPREを算出する。変速前の目標出力軸トルクTTOTPREは、変速前のギア比をGRPREとすると、以下の式（１）により算出される。

TTOTPRE ＝ TTIN × GRPRE [Nm] …（１）

同様に、ステップＳ４０４において、変速後の目標出力軸トルクTTOTNXTを算出する。変速後の目標出力軸トルクTTOTNXTは、変速後のギア比をGRNXTとすると、以下の式（２）により算出される。

TTOTNXT ＝ TTIN × GRNXT [Nm] …（２）

次に、ステップＳ４０５において、トルク相のクラッチ制御を実行する制御時間の目標値TTMTRQを設定する。具体的には、図５に示すようにアクセル開度APSのデータテーブルによりトルク相目標制御時間が設定されており、またデータテーブルは変速種毎に設定されている。

次に、ステップＳ４０６において、設定したトルク相目標制御時間に対する実際の経過時間の割合を示すトルク相経過率RTTRQを算出する。トルク相経過率RTTRQは、トルク相の経過時間をTMRTRQとすると、以下の式（３）により算出される。

RTTRQ ＝ TMRTRQ ÷ TTMTRQ × 100 [%] …（３）

次に、ステップＳ４０７において、トルク相における目標出力軸トルクの波形を変化ゲインGTOTRQとして設定する。具体的には、図６に示すようにステップＳ４０６において算出されたトルク相経過率RTTRQとステップＳ４０２において読み込まれたドライバ要求トルクTTINとのデータマップにより、目標出力軸トルク変化ゲインGTOTRQが設定される。さらに、データマップは変速種毎に設定されている。ここで、トルク相における変速機出力軸トルク波形は、トルク相開始時の値からトルク相終了時の値まで曲線的に変化させると、体感的に良好な変速性能が得られることが実験的に明らかである。よって、目標出力軸トルク変化ゲインGTOTRQは、トルク相経過率RTTRQに対して曲線的に変化するよう設定されている。

次に、ステップＳ４０８において、変速前の目標出力軸トルクTTOTPRE、変速後の目標出力軸トルクTTOTNXT、および目標出力軸トルク変化ゲインGTOTRQを用いて、トルク相における目標出力軸トルクTTOTを算出する。トルク相における目標出力軸トルクTTOTは、具体的には、以下の式（４）により算出される。

TTOT ＝TTOTPRE×（1 −GTOTRQ ）＋TTOTNXT×GTOTRQ [Nm] …（４）

このように、ステップＳ４０１からＳ４０８の処理を実行し、目標出力軸トルクTTOTを設定する一連の処理フローが終了する。

次に、図７を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置のトルク分担比演算手段１３０の制御内容について説明する。
図７は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置のトルク分担比演算手段の制御内容を示すフローチャートである。

最初に、ステップＳ７０１において、トルク分担比演算手段１３０は、各センサにて検出した信号および信号から演算した各種パラメータを読み込む。次に、ステップＳ７０２において、目標出力軸トルク設定手段にて設定した目標出力軸トルクTTOTの中の目標出力軸トルク変化ゲインGTOTRQを読み込む。

次に、ステップＳ７０３において、変速指令がアップシフトが否かの判断を実行する。ＹＥＳの場合にはステップＳ７０４に進み、ＮＯの場合にはダウンシフトと判断しステップＳ７０５に進む。ここで、アップシフトの場合は、係合側クラッチの伝達トルクを増加することにより、解放側クラッチで受け持っていた伝達トルクが減少し、エンジンの発生トルクが移り変わる。つまり、トルク相における変速機出力軸トルクは、係合側クラッチの伝達トルクに依存する。よって、ステップＳ７０４では、係合側クラッチのトルク分担比GTCONとして、読み込んだ目標出力軸トルク変化ゲインGTOTRQを代入する。そして、解放側クラッチのトルク分担比GTCOFは、（１−GTCON）により算出される。

一方、ダウンシフトの場合は、解放側クラッチの伝達トルクを減少させることにより、エンジンの発生トルクが係合側クラッチへと移り変わる。つまり、トルク相における変速機出力軸トルクは、解放側クラッチの伝達トルクに依存する。よって、ステップＳ７０５では、解放側クラッチのトルク分担比GTCOFとして、（１−GTOTRQ）を代入する。ここで、ダウンシフトではギア比の大小関係から符号が反転するため、（１−GTOTRQ）の演算となっている。そして、係合側クラッチの分担比GTCONは、（１−GTCOF）により算出される。

このように、ステップＳ７０１からＳ７０５の処理を実行し、トルク分担比を演算する一連の処理フローが終了する。

次に、図８を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置の全体としての制御内容について説明する。
図８は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の全体としての制御内容を示すフローチャートである。

最初に、ステップＳ８０１において、変速機制御装置１００は、各センサにて検出した信号および信号から演算した各種パラメータを読み込む。

次に、ステップＳ８０２において、入力軸トルク推定手段１２０は、エンジン回転数NEの単位時間あたりの変化量をエンジン回転数変化DNEとして算出する。ここでは、一例として５０ｍｓ間の変化量を算出する。５０ｍｓ前のエンジン回転数をNEz5とすると、エンジン回転数変化DNEは、以下の式（５）により算出される。

DNE ＝ （ NE − NEz5 ）÷ 50 [rpm/ms] …（５）

次に、ステップＳ８０３において、入力軸トルク推定手段１２０は、算出したエンジン回転数変化DNEを周知のディジタルフィルタ手法によりフィルタリング処理し、フィルタ後エンジン回転数変化DNEFLとして算出する。

次に、ステップＳ８０４において、入力軸トルク推定手段１２０は、エンジンにて発生しているトルクを推定エンジントルクSTEGとして演算する。推定エンジントルクSTEGを算出する一例としては、エンジン回転数NEおよび空気量Qaとのデータテーブルにより算出することができる。

次に、ステップＳ８０５において、入力軸トルク推定手段１２０は、クラッチを介して自動変速機に入力される入力軸の発生トルクを算出する。上述の推定エンジントルクSTEGは、エンジンの出力軸に発生するトルクであり、クラッチにて受け持つ実際の変速機に入力されるトルクは、エンジン回転数変化による慣性トルクを考慮する必要がある。よって、推定入力トルクSTINは、以下の式（６）により算出する。

STIN ＝ STEG − DNEFL [Nm] …（６）

次に、ステップ８０６において、係合側クラッチトルク演算手段１４０は、算出した推定入力トルクSTINと上述の係合側トルク分担比GTCONとを乗じて、トルク相における係合側クラッチにて受け持つべきクラッチ伝達トルクTTCONとする。

同様に、ステップＳ８０７において、解放側クラッチトルク演算手段１５０は、算出した推定入力トルクSTINと上述の解放側トルク分担比GTCOＦとを乗じて、トルク相における解放側クラッチにて受け持つべきクラッチ伝達トルクTTCOFとする。

このように、ステップＳ８０１からＳ８０７の処理を実行し、入力軸トルク推定演算、および係合側と解放側とのクラッチ伝達トルクを演算する一連の処理フローが終了する。

以上述べたように、変速機制御装置１００の処理フローを構成することにより、トルク相におけるクラッチ伝達トルクの設定自由度が増大し、変速性能を向上させることが可能となる。

次に、図９を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置によるアップシフト時の制御動作について説明する。
図９は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置によるアップシフト時の制御動作を示すタイムチャートである。

図９において、図９（Ａ）の縦軸は、上述の目標出力軸トルクTTOTを示す。図９（Ｂ）の縦軸は、上述のエンジン回転数NE、係合側クラッチ回転数NION、および解放側クラッチ回転数NIOFを示している。また、図９（Ｃ）の縦軸は、上述の係合側トルク分担比GTCON、および解放側トルク分担比GTCOFを示す。図９（Ｄ）の縦軸は、上述の推定入力トルクSTIN、係合側クラッチ目標トルクTTCON、および解放側クラッチ目標トルクTTCOFを示している。また、各図の横軸は、時間を示している。

時刻ｔ０において、変速指令（アップシフト）が発生すると、係合側クラッチの出力軸に連結した変速ギアが正しく選択されていないため、まずギア締結動作が実行される。

次に、時刻ｔ１において、所望の変速ギアの勘合が検出されると、トルク相のクラッチ制御が開始される。トルク相制御が開始すると、目標出力軸トルク設定手段１１０は、図９（Ａ）に示すように、目標出力軸トルクTTOTがトルク相終了時まで曲線的に変化するよう設定する。そして、トルク分担比演算１３０にて設定された目標出力軸トルク波形に基づいて、図９（Ｃ）に示すように、係合側クラッチのトルク分担比GTCONが演算され、トルク相の経過にともなって０から１へと増加する。一方、解放側クラッチのトルク分担比GTCOFはGTCONに基づいて演算され、トルク相の経過にともなって１から０へと減少する。そして、入力軸トルク推定手段１２０にて演算した推定入力トルクSTINにトルク分担ゲインを乗じて、図９（Ｄ）に示すように、係合側クラッチ目標トルクTTCON、および解放側クラッチ目標トルクTTCOFが演算される。

次に、時刻ｔ２において、トルク相が終了したことを判断すると、変速制御としてはイナーシャ相の制御に移行する。イナーシャ相では、推定入力トルクSTINとエンジン回転数NEの変化により発生するイナーシャトルクとの総和を締結側クラッチにより伝達する。ここで、イナーシャ相における目標出力軸トルクTTOTは、図９（Ａ）に破線で示すように、イナーシャトルクの増加分を発生させないよう設定している。そこで、トルク相と同様にイナーシャ相の目標制御時間を設定し、この目標制御時間とイナーシャ相前後の回転数差とを用いて回転変化にともなうイナーシャトルクを演算する。そして、このイナーシャトルク分をエンジン制御装置２００にトルクダウン要求指令として出力する。エンジン制御装置２００では、現在発生しているエンジントルクからイナーシャトルク分を減少させるよう点火時期または燃料噴射量を変更する。ここで、エンジンの発生トルクはトルクダウン要求により一時的に減少するが、推定エンジントルクSTEGはようにエンジン回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑａとにより算出されるため、トルクダウン要求の影響を受けることなく算出される。

そして、時刻ｔ３において、図９（Ｂ）に示すように、エンジン回転数NEが係合側クラッチ回転数NIONと一致したことを判断して、アップシフト時の一連の変速制御が終了する。

ここで、トルク相における変速性能を改善する場合には、目標出力軸トルク設定手段１１０にて設定するトルク変化ゲインGTOTRQを変更することで、所望の変速性能を実現させることができる。例えば、図中に実線で示す特性を通常の変速制御とするとき、図９（Ａ），（Ｃ），（Ｄ）に一点鎖線で示すように、各特性を変えることができる。トルク相における目標出力軸トルクを、図９（Ａ）に一点鎖線で示すように変更することで、図９（Ｃ）に一点鎖線で示すように、係合側クラッチのトルク分担比GTCONと、解放側クラッチのトルク分担比GTCOFが変わり、その結果、図９（Ｄ）に示すように、係合側クラッチ目標トルクTTCON、および解放側クラッチ目標トルクTTCOFが変更される。結果として、図中に実線で示す場合のトルク相における変速時間がＴ１なのに対して、図中に一点鎖線で示す場合のトルク相における変速時間はＴ２となり、トルク相における変速時間Ｔ１より短くできる。従って、多少トルク変動が生じても素早い変速動作を希望するスポーティ走行の場合などは、図中に一点鎖線で示す特性とすることができる。

さらに、本実施形態では、トルク相における目標出力軸トルクTTOTを曲線的に滑らかに設定することが可能である。従来の方式は、係合側クラッチの伝達トルクを直線的に増加させ、解放側クラッチの伝達トルクを直線的に減少させて、クラッチ・ツウ・クラッチ変速を実行するものである。この場合、図９（Ｄ）のＸ部（トルク相の始めにクラッチ目標トルクが変化する部分）とＹ部（トルク相の終わりにクラッチ目標トルクが変化する部分）において、本実施形態のように曲線的に変化させる場合に比べて、クラッチ目標トルクの変化率が大きくなる。クラッチ目標トルクの変化率が大きいというのことは、Ｘ部やＹ部において、トルク変動が大きいことを意味し、結果として、変速時のショックとして、車両の運転者に不快感を与えることになる。それに対して、本実施形態では、トルク相における目標出力軸トルクTTOTを曲線的に滑らかに設定するので、変速時のショックを低減することができ、変速性能を向上できる。

このように、アップシフト時のトルク相における目標出力軸トルクを曲線的に設定し、これに基づいてクラッチ伝達トルクを演算することにより、クラッチ伝達トルクの設定自由度が増大し、変速性能を向上させることが可能となる。

なお、本実施形態では、最初に、目標出力軸トルクを算出し、一方で、係合側クラッチのトルク分担比GTCONと、解放側クラッチのトルク分担比GTCOFを求め、さらに、目標出力軸トルクに、係合側クラッチのトルク分担比GTCON及び解放側クラッチのトルク分担比GTCOFを乗算して、係合側クラッチ目標トルクTTCON、および解放側クラッチ目標トルクTTCOFを求めているが、これに対して、係合側クラッチ目標トルクTTCON、および解放側クラッチ目標トルクTTCOFを直接算出するようにすることもできる。このときも、トルク相における係合側クラッチ目標トルクTTCON、および解放側クラッチ目標トルクTTCOFを曲線的に滑らかに設定する。但し、この方式では、前述の本実施形態による方式に比べてデータ数が増加する問題がある。なぜならば、係合側クラッチ目標トルクTTCON、および解放側クラッチ目標トルクTTCOFのそれぞれについて、何通りかの候補を求め、最適な両者の組合せを選択する必要があるからである。一方、本実施形態では、最初に求めるのは、目標出力軸トルクだけであり、係合側クラッチのトルク分担比GTCONと、解放側クラッチのトルク分担比GTCOFとも、一方を求めれば他方が求まるので、データ数を減少することができる。

次に、図１０を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置によるダウンシフト時の制御動作について説明する。
図１０は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置によるダウンシフト時の制御動作を示すタイムチャートである。

図１０において、図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）の縦軸は、図９と同様である。また、各図の横軸は、時間を示している。

時刻ｔ０において、変速指令（ダウンシフト）が発生すると、イナーシャ相のクラッチ制御が実行される。イナーシャ相では、イナーシャ相の目標制御時間を設定し、この目標制御時間とイナーシャ相前後の回転数差とを用いて、図１０（Ａ）に示すように、回転変化にともなうイナーシャトルクを演算する。そして、解放側クラッチ目標トルクTTCONが推定入力トルクSTINをすべて受け持っている状態から、イナーシャトルク分を減少させることにより所望のエンジン回転数上昇を実現する。

次に、時刻ｔ１において、図１０（Ｂ）に示すように、エンジン回転数NEが係合側クラッチ回転数NIONと一致したことを判断すると、トルク相のクラッチ制御を開始する。トルク相制御が開始すると、目標出力軸トルク設定手段１１０は、図１０（Ａ）に示すように、目標出力軸トルクTTOTがトルク相終了時まで曲線的に変化するよう設定する。そして、トルク分担比演算１３０にて設定された目標出力軸トルク波形に基づいて、図１０（Ｃ）に示すように、解放側クラッチのトルク分担比GTCOFが演算され、トルク相の経過にともなって１から０へと減少する。一方、締結側クラッチのトルク分担比GTCONはGTCOFに基づいて演算され、トルク相の経過にともなって０から１へと増加する。そして、入力軸トルク推定手段１２０にて演算した推定入力トルクSTINにトルク分担ゲインを乗じて、図１０（Ｄ）に示すように、係合側クラッチ目標トルクTTCON、および解放側クラッチ目標トルクTTCOFが演算される。

次に、時刻ｔ２において、トルク相が終了したことを判断すると、ダウンシフト時の一連の変速制御が終了する。

ここで、トルク相における変速性能を改善する場合には、目標出力軸トルク設定手段１１０にて設定するトルク変化ゲインGTOTRQを変更することで、所望の変速性能を実現させることができる。

さらに、本実施形態では、トルク相における目標出力軸トルクTTOTを曲線的に滑らかに設定することが可能である。

このように、ダウンシフト時のトルク相における目標出力軸トルクを曲線的に設定し、これに基づいてクラッチ伝達トルクを演算することにより、クラッチ伝達トルクの設定自由度が増大し、変速性能を向上させることが可能となる。

次に、図１１を用いて、本発明の第２の実施形態による自動変速機の制御装置の構成及び動作について説明する。
図１１は、本発明の第２の実施形態による自動変速機の制御装置の主要部を示すシステム構成図である。

エンジン１にて発生したトルクは、トルクコンバータ８２を介して第１クラッチ入力軸８１ａおよび第２クラッチ入力軸８１ｂに入力される。本実施形態では、第１クラッチ８２ａが２速用クラッチであり、第２クラッチ８２ｂが３速用クラッチである。第１クラッチ８２ａの出力側には２速用ギア８３が接続されており、第２クラッチ８２ｂの出力側には３速用ギア８５が接続されている。そして、これらの変速用ギアが出力ギア８４に噛合わされ、この出力ギア８４に変速機出力軸８６が接続されている。そして、図示しないアクチュエータにより、第１クラッチ８２ａを係合状態から解放し、第２クラッチ８２ｂを解放状態から係合することによって、変速機内部のトルクの伝達経路が切り替わり、２速から３速への変速動作を実現する。

このようなトルクコンバータ付きの自動変速機においても、変速動作のトルク相における本発明のクラッチ制御を適用することにより、同様の効果を得ることができる。

変速機制御装置１００は、図３に示した目標出力軸トルク設定手段１１０により、トルク相における変速機出力軸８６に発生する出力軸トルクの目標値TTOTを曲線的に滑らかに設定する。そして、図３に示した入力軸トルク推定１２０では、トルクコンバータ８０の諸特性を用いて、第１クラッチ入力軸８１ａおよび第２クラッチ入力軸８１ｂに発生する推定入力トルクSTINを演算する。図３に示したトルク分担比演算手段１３０は、設定した目標出力軸トルクに基づいて、係合側クラッチおよび解放側クラッチにて受け持つべき伝達トルクを決定するためのトルク分担比GTCONおよびGTCOFを演算する。そして、推定入力トルクSTINとトルク分担ゲインGTCONおよびGTCOFから、係合側クラッチ目標トルクGTCONおよび解放側クラッチ目標トルクGTCOFを演算する。

このように、トルクコンバータ付き自動変速機においても、トルク相におけるクラッチ伝達トルクの設定自由度が増大し、変速性能を向上させることが可能となる。

なお、本発明は、自動変速機の構成をツインクラッチ式変速機に限定するものではなく、複数のクラッチに作用する係合力を個々に制御し、一方のクラッチを係合すると同時に他方のクラッチを解放することにより、変速動作を実現する自動変速機であればよいものである。

本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の主要部を示すシステム構成図である。 本発明の第１の実施形態による自動変速機の構成を示すスケルトン図である。 本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の主要部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の目標出力軸トルク設定手段の制御内容を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の目標出力軸トルク設定手段が用いるマップの説明図である。 本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の目標出力軸トルク設定手段が用いるマップの説明図である。 本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置のトルク分担比演算手段の制御内容を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の全体としての制御内容を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置によるアップシフト時の制御動作を示すタイムチャートである。 本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置によるダウンシフト時の制御動作を示すタイムチャートである。 本発明の第２の実施形態による自動変速機の制御装置の主要部を示すシステム構成図である。

符号の説明

１…エンジン
２…自動変速機
３ａ…第１クラッチ
３ｂ…第２クラッチ
４ａ…第１クラッチアクチュエータ
４ｂ…第２クラッチアクチュエータ
５…シフトアクチュエータ
６…電制スロットル
１００…変速機制御装置
２００…エンジン制御装置
１１０…目標出力軸トルク設定手段
１２０…入力軸トルク推定手段
１３０…トルク分担比演算手段
１４０…係合側クラッチトルク演算手段
１５０…解放側クラッチトルク演算手段

Claims (7)

1. 複数のクラッチに作用する係合力を個々に制御し、一方のクラッチを係合すると同時に他方のクラッチを解放することにより、変速動作を実現する自動変速機の制御装置であって、
   前記複数のクラッチの内、解放側クラッチに作用する係合力を曲線的に変化させるとともに、締結側クラッチに作用する係合力を曲線的に変化させる制御手段を備えることを特徴とする自動変速機の制御装置。
2. 請求項１記載の自動変速機の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記変速動作のトルク相における前記変速機の出力軸に伝達されるトルクの目標値を曲線的に設定した後、このトルク目標値に基づいて、前記解放側クラッチに作用する係合力を求めることを特徴とする自動変速機の制御装置。
3. 請求項２記載の自動変速機の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記変速動作のトルク相における前記変速機の出力軸に伝達されるトルクの目標値を曲線的に設定する目標出力軸トルク設定手段と、
   前記設定した目標出力軸トルクに基づいて、前記係合側クラッチに作用する係合力を演算する係合側クラッチトルク演算手段と、
   前記設定した目標出力軸トルクに基づいて、前記解放側クラッチに作用する係合力を演算する解放側クラッチトルク演算手段とを備えることを特徴とする自動変速機の制御装置。
4. 請求項２記載の自動変速機の制御装置において、
   前記制御手段は、前記変速動作がアップシフトのとき、
   前記設定した目標出力軸トルクに基づいて、前記係合側クラッチに作用する係合力を演算し、
   前記演算した係合側クラッチに作用する係合力に基づいて、前記解放側クラッチに作用する係合力を演算することを特徴とする自動変速機の制御装置。
5. 請求項２記載の変速機の制御装置において、
   前記制御手段は、前記変速動作がダウンシフトのとき、
   前記設定した目標出力軸トルクに基づいて、前記解放側クラッチに作用する係合力を演算し、
   前記決定した解放側クラッチに作用する係合力に基づいて、前記係合側クラッチに作用する係合力を演算することを特徴とする変速機の制御装置。
6. 複数のクラッチに作用する係合力を個々に制御し、一方のクラッチを係合すると同時に他方のクラッチを解放することにより、エンジンの発生トルクの伝達経路を切り替えて変速動作を実現する自動変速機の制御方法であって、
   前記複数のクラッチの内、解放側クラッチに作用する係合力を曲線的に変化させるとともに、締結側クラッチに作用する係合力を曲線的に変化させることを特徴とする自動変速機の制御方法。
7. 複数のクラッチを有する自動変速機と、
   前記複数のクラッチに作用する係合力を個々に制御し、一方のクラッチを係合すると同時に他方のクラッチを解放することにより、変速動作を実現する自動変速機の制御装置とを有する自動変速装置であって、
   前記自動変速機の制御装置は、前記複数のクラッチの内、解放側クラッチに作用する係合力を曲線的に変化させるとともに、締結側クラッチに作用する係合力を曲線的に変化させる制御手段を備えることを特徴とする自動変速装置。

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