JP2008019946A - 車両用自動変速機の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】ツインクラッチ式トランスミッションを備えた自動変速機の特質を一層際立たせて、典型的にはスポーツ走行を楽しみたいというドライバのニーズに応じる。
【解決手段】ドライバが手動設定ダイヤルを使って発進時にクラッチを締結するエンジン回転数を設定しているときには、S3でＤＳＣ制御を一時停止した後に当該設定されたエンジン回転数で発進時のクラッチが締結制御が実行される(S4)。そして、ドライバが設定したクラッチミート設定回転数が所定値よりも大きな値（例えば5000rpm）のときには、発進時に１速から２速にシフトアップした後に、ドライバが設定した高いエンジン回転数を初期値へリセットされる。
【選択図】図１０

Description

本発明は車両用自動変速機の制御システムに関し、より詳しくは２つのクラッチを備えたツインクラッチ式トランスミッションを採用した車両用自動変速機の制御システムに関する。

現在の自動車では、変速操作を自動化した自動変速機が普及しているが、自動変速機の一つとして、機械式のクラッチをアクチュエータで操作することで変速を行う自動変速機が知られている。

特許文献１は、２つのクラッチを備えた自動変速機を開示している。このツインクラッチ式のトランスミッションは、同軸上に配置された２つの入力軸の各々にクラッチと、各入力軸と出力軸との間に配設された複数段の変速ギアとを含み、第１、第２のクラッチの締結及び解放を制御することで変速が可能である。特に、例えば第１クラッチが締結され、第２クラッチが解放されているときに、この第２クラッチに関連した入力軸側で、次に選択されるであろう変速段のギアを事前に噛み合わせておくことで、締結するクラッチを第１クラッチから第２クラッチに切り替えると実質的に同時の変速が可能になる。したがって、ツインクラッチ式トランスミッションは、素早い変速が可能であるためスポーツ走行を好むドライバの嗜好に合致したトランスミッションと云うことができる。

特開２００５−２３３３３０号公報

上記のツインクラッチ式トランスミッションを備えた自動変速機は、上述したように素早い変速と、エンジンと車輪とが機械的に直結した走行性能を楽しむことができるという特質を備えている。この特質は、車の走り(典型的にはスポーツ走行)を楽しむドライバの好みに合致するものである。

そこで、本発明の目的は、ツインクラッチ式トランスミッションを備えた自動変速機の特質を一層際立たせて、典型的にはスポーツ走行を楽しみたいというドライバのニーズに応じることのできる自動変速機の制御システムを提供することにある。

上記の技術的課題は、本発明によれば、
エンジン駆動力が入力される第１、第２の２つの入力軸に関連した第１、第２のクラッチと、前記第１、第２の入力軸と出力軸との間に配設された複数段の変速ギアとを有するツインクラッチ式トランスミッションを備えた車両用自動変速機の制御システムにおいて、
ドライバが手動で操作することにより、発進時に前記クラッチを締結するエンジン回転数を設定するマニュアル式のクラッチミート回転数設定手段と、
該クラッチミート回転数設定手段により設定されたエンジン回転数に従って、発進時に前記クラッチを締結する発進制御手段とを備えていることを特徴とする車両用自動変速機の制御システムを提供することにより達成される。

このように本発明によれば、ドライバが自らの意図でマニュアルで発進時のクラッチ締結エンジン回転数を設定することができるため、自分の好みに合致した発進が可能になり、素早い変速が可能なツインクラッチ式トランスミッションの特質をスポーツ走行を楽しみたいドライバの好みに合致させることができる。

前記クラッチミート回転数設定手段は、ドライバが任意に且つ無段階にエンジン回転数を設定することのできる、例えばダイヤル式の設定手段をドライバの手元に配置してもよいし、変形例として、自動変速機の発進制御のモードとして、クラッチを締結するエンジン回転数の異なる複数のモードを用意し、ドライバのスイッチ操作によって発進時のモードを切替えするようにしてもよい。

近時の車両には、車輪の空転を抑制して車両の挙動を制御するＤＳＣ等の車両挙動制御を含むものが多いが、上述した発進時のエンジン回転数をドライバが設定したときには、車両挙動制御が働いてドライバが意図した発進が出来なくなることが考えられる。このことから、発進時のエンジン回転数をドライバが設定したときには車両挙動制御を一時的に停止するのが好ましい。

また、上述したクラッチミート回転数設定手段を使ってドライバが所望のエンジン回転数を設定する場合に、これを高い設定値に変化させる操作の他に、所定のエンジン回転数を超えた値を設定しようとするときには追加の操作を要求するのが好ましい。例えば、５０００rpmというように発進時にクラッチミートするエンジン回転数を高い値に設定することは、訓練されたドライバが特別な発進を実行するときに必要とされるものであり、訓練を受けていないドライバにとっては発進時の車両の挙動を制御するのが難しい場合がある。したがって、このようなエンジン回転数に設定する操作に対して、上述した追加の操作を要求することで、誤って非常に高いエンジン回転数を設定しまう事態の発生を未然に防止することができる。

また、このような特別な発進を実行した場合には、その後に、設定されたエンジン回転数を強制的に初期値に戻すのが好ましい。これにより、再三に亘って非常に高いエンジン回転数を使った発進の回数を抑えて、トランスミッションの信頼性や車両の耐久性を確保することができる。

本発明の他の目的及び本発明の作用効果は、以下の本発明の好ましい実施例の詳細な説明から明らかになろう。

以下に、添付の図面に基づいて本発明の実施例を詳しく説明する。

図１〜図３は高回転型エンジン（典型的にはロータリエンジン）を搭載した車両に組み込まれた自動変速機としてのツインクラッチ式トランスミッションの概要を示す図であり、より詳しくは、前進に関連した構造を示す図である。これらの図面を参照して、１はツインクラッチ式トランスミッションであり、トランスミッション１のハウジング２内には、第１、第２の２つの入力軸３、４が同軸上に配置され、各入力軸３、４に対応して第１、第２のクラッチ５、６が配設されている。ハウジング２内には、また、第１、第２の入力軸３、４と並行に出力軸７が配設されている。

第１クラッチ５に関連した第１入力軸３と出力軸７との間には、第１速、第３速、第５速の各変速段のギアＤ１、Ｄ３、Ｄ５が配設されている。他方、第２クラッチ６に関連した第２入力軸４と出力軸７との間には、第２速、第４速の各変速段のギアＤ２、Ｄ４が配設されており、後に説明するように第１、第２クラッチ５、６を選択的に締結することにより前進５段の変速が実行される。この前進５段のトランスミッションは単なる例示に過ぎず、例えば、第１入力軸３と出力軸７との間に、第１速、第３速、第５速、第７速の変速ギアを配設し、第２入力軸４と出力軸７との間に第２速、第４速、第６速の各段の変速ギアを配設することにより前進７段の変速が実行可能である。なお、図１などに示す参照符号８はシンクロ機構である。

第１、第２のクラッチ５、６の係脱及び各変速ギアＤ１〜Ｄ５の噛み合い及び噛み合い解除は図外の複数のアクチュエータによって実施され、これらアクチュエータの動作は後に説明する電子制御によって制御される。図２は、例示として、第３速変速段（Ｄ３）が選択されている状態を示す。第３速変速段（Ｄ３）では第１クラッチ５が締結され、第２クラッチ６が解放された状態にある。この状態では、エンジン駆動力は、第１クラッチ５、第１入力軸３から第３速ギアＤ３に入力され、この第３速ギアＤ３で変速されて出力軸７から出力される。なお、この第３速変速段（Ｄ３）が選択されている状態では、第２クラッチ６は解放された状態にあり、第２入力軸４は空転状態にある。

図３は、第４速変速段（Ｄ４）が選択されている状態を示す。第４速変速段（Ｄ４）では、第３速変速段（Ｄ３）とは異なり、第２クラッチ６が締結され、第１クラッチ５が解放された状態にある。したがって、エンジン駆動力は、第２クラッチ６、第２入力軸４から第４速ギアＤ４に入力され、この第４速ギアＤ４で変速されて出力軸７から出力される。なお、この第４速変速段（Ｄ４）が選択されている状態では、第１クラッチ５は解放された状態にあり、第１入力軸３は空転状態にある。

ツインクラッチ式トランスミッション１は、例えば、第１クラッチ５を締結し、その一方で第２クラッチ６を解放しているときに、空転状態にある第２入力軸４に関連した変速ギアＤ２又はＤ４を事前に噛合させて次の変速に備えることができるため、クラッチ６、７の切替えによって瞬時の変速が可能になる。

図４を参照して、ツインクラッチ式トランスミッション１の変速制御は、ＣＰＵなどで構成された変速制御ユニット１０によって行われ、変速制御ユニット１０は、ドライバの操作に委ねられるシフトレバー１１（図５）からの信号が入力される。

図５を参照して、シフトレバー１１は、リバース（Ｒ）やニュートラル（Ｎ）の他に、前進に関連したＤレンジ、２速レンジ、Ｌレンジを有し、例えばＤレンジにセットしたときには、アクセル開度などの運転状態量に応じた変速ギアがセットされる（自動変速モード）。この自動変速モードでは、例えばＤレンジを選択すると、所定のスケジュールに従って、シフトアップ時には、１速から２速、２速から３速というように１段ずつシフトアップが実行され、また、シフトダウン時には、５速から４速、４速から３速というように１段ずつシフトダウンが実行され、また、この変速時のエンジン回転数に応じてクラッチ締結の速度が制御される。

シフトレバー１１は、Ｄレンジからゲート１２を通じて左側にシフトすると、変速制御が自動変速モードからマニュアル変速モードへ切り替わる。このマニュアル変速モードは、ドライバがシフトレバー１１を直線的に＋側に１回シフトさせると１段のシフトアップが実行される。逆にシフトレバー１１を−側に直線的に１回シフトさせると１段のシフトダウンが実行される。

以上がツインクラッチ式トランスミッション１の基本的な変速制御であるが、トランスミッション１の変速制御を実行するために、変速制御ユニット１０には、前述したシフトレバー１１からの信号の他に、車速センサ２０、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ２１、アクセルペダルの操作速度を検出するアクセル操作速度センサ２２、エンジン負荷センサ２３、ブレーキスイッチ２４からの信号が入力される。変速制御ユニット１０は、これらの信号に基づいて変速制御信号を生成し、そして、第１、第２クラッチ５、６に対してクラッチ締結信号又は解放信号を供給し、また、変速ギアＤ１〜Ｄ５のアクチュエータに対して変速機構に対して変速信号を供給する。

なお、変速制御ユニット１０には、第１、第２クラッチ５、６の状態を検出するクラッチセンサ２５、第１、第２入力軸３、４及び出力軸７の回転状態を検出するシャフトセンサ２６、シフトレバー１１のポジションを検出するシフトセンサ２７からの信号が入力され、これらの信号に基づいてトランスミッション１の状態を検出して、常時、フィードバック制御が行われる。

上記の変速制御に関連して、車両の発進時にクラッチを締結(クラッチミート)するエンジン回転数をドライバが手動操作で設定することができるようになっている。発進時のクラッチミートのエンジン回転数に関する任意の手動設定は、ドライバがマニュアル変速モードを選択したときに限定して、これを許容するようにしてもよいし、自動変速モードでも、これを許容してドライバが設定したエンジン回転数で発進時にクラッチを締結するようにしてもよい。

このクラッチミートを実行するエンジン回転数を手動で設定するための手段には、例えばインストルメントパネル３０において、ハンドル１２の脇に設置された手動設定ダイヤル３１（図６）が含まれる。

このクラッチミート回転数手動設定ダイヤル３１は、ドライバーが右側（時計方向）に回転させると設定値を無段階に大きくすることができ、逆方向(反時計方向)に回転させると設定値を無段階に小さくすることができる。ドライバの操作によって設定された発進時のクラッチミート回転数は、ドライバが目で、常時、確認できる表示が行われる。この表示は、具体的には、エンジン回転数を表示するアナログ式のタコメータ３２がインストルメントパネル３０に設置されているのであれば（図６、図７）、このタコメータ３２の各目盛り３３を発光又は発色させる例えば青色ランプ(図示せず)を設置して、例えばドライバが５０００rpmに設定したのであれば、５０００rpmを指し示す目盛り３３ａを青色に点灯する等によって、ドライバが設定したクラッチミート回転数を表示するようにすればよい。

設定されたクラッチミート回転数の表示として、図８に例示するように、タコメータ３２の数値表示の回りに円弧状に延びるガイドスリット３５を設け、このガイドスリット３５に案内されて移動する例えば赤色の矢印３６を設け、この矢印３６で、設定されたエンジン回転数を指し示すようにしてもよい。なお、矢印３６は、手動設定ダイヤル３１を操作すると、これに連動するモータ(図示せず)によってガイドスリット３５に沿って移動する。

また、所定のエンジン回転数(例えば４９００rpm)よりも高いエンジン回転数（例えば５０００rpm）をドライバが設定した場合、このような高いエンジン回転数で発進時にクラッチミートすることは、車両の発進性能の限界を試すような特別な状況下で行うものであり、また、発進時の車両の挙動を制御するのに高度の運転技量が必要とされる。このように高いエンジン回転数をドライバが設定する場合には、例えばクラッチミート回転数手動設定ダイヤル３１を時計方向に回転させるのに加えて、このダイヤル３１を押す操作を求めるなど、ダイヤル３１の設定操作に付加的な操作を要求することにより、今現在設定しようとしているエンジン回転数が、通常であれば選択されないエンジン回転数であることをドライバに認識させると共に、誤って高いエンジン回転数が設定されるのを防止する安全対策のための手段を設けるのが好ましい。

更に付加的な安全対策として、また、このような高いエンジン回転数をクラッチミート回転数としてドライバが設定した場合には、発進時のドライバに注意を促すために、図７に示すように、タコメータ３２の目盛り３３の例えば、設定されたエンジン回転数を指し示す目盛り３３ａを除く全てを赤色に点滅させるのが好ましい。この警告表示手段の変形例を図９に示す。この図９の例では、比較的大きな赤色ランプからなる警告ランプ３８がタコメータ３２に設けられ、このドライバが所定値(例えば４９００rpm)よりも高いエンジン回転数を設定したときには、警告ランプ３８が点灯又は点滅される。

図１０は、発進時のクラッチミートのエンジン回転数をドライバが任意に設定することに関連した制御の一例を説明するためのフローチャートである。同図を参照して、先ずステップＳ１でドライバがクラッチミート回転数を設定しているか否かの判定が行われ、ＹＥＳつまりドライバが手動設定ダイヤル３１を使って発進時にクラッチを締結するエンジン回転数を設定しているときにはステップＳ２に進んで、発進時のアクセル操作が所定のアクセル操作よりも大であるか否かの判定が行われる。発進時の様々なエンジン回転数に対応して、当該エンジン回転数で発進するときに行うであろうアクセル踏み込み量及び／又はアクセル踏み込み速度が予め規定されており、ドライバが設定したクラッチミート回転数に対応したアクセル踏み込み量及び／又はアクセル踏み込み速度と、実際に実行されたアクセル操作とを比較して、ドライバが実行したアクセル操作が規定値よりも大であれば、ステップＳ３に進んで、車輪の空転を抑制するブレーキ制御やスロットル制御を伴う車両挙動制御（例えば図４のＤＳＣ制御ユニット４０による制御）を一時的に停止した後に、ステップＳ４でドライバが設定したエンジン回転数でクラッチの締結が実行される。

上記ステップＳ２で、ＮＯと判定されたされたときには（例えば、比較的ゆっくりとしたアクセル操作）、ドライバの意図とは無関係の初期設定されているエンジン回転数でクラッチの締結制御が実行される（ステップＳ５）。これにより、クラッチミートのエンジン回転数を手動で設定しているにも関わらず、何らかの事情（道路の混み具合など）でゆっくりとした発進が好ましい場合に、ドライバが手動で設定したエンジン回転数の設定値を変更する手間無しに通常の発進が可能となる。

次のステップＳ６では、発進時のシフトアップつまり１速から２速へのシフトアップが実行されたか否かの判定が行われ、２速へのシフトアップが実行されたときにはステップＳ７に進んで、上記ステップＳ３で行ったＤＳＣ制御の一時停止を解除してＤＳＣ制御が復活される。

次のステップＳ８では、クラッチミート設定回転数が所定値（上記の例であれば４９００rpm）よりも大きな値であったか否かの判定が行われ、ＹＥＳ(大)であるときには、ドライバが設定したクラッチミート設定回転数が初期値へリセットされる。すなわち、ドライバが手動で設定したエンジン回転数の設定値が解除される。これにより、滅多に設定することのない高いエンジン回転数をドライバが設定したとしても、この設定値で発進するのは一度限りに制限することができる。なお、高いエンジン回転数の設定を強制解除したときには、上述したタコメータ３２のメモリ３３ａの点灯や警告表示（警告ランプ３８が点灯又は点滅）も解除される。

如上のように、自動変速制御でありながら、ドライバの好みに応じてドライバが希望するエンジン回転数で発進時にクラッチを締結することができるためドライバのニーズに応じた発進が可能となる。特にスポーツ走行を好むドライバは発進時の車両の操作を楽しむことができる。

また、ドライバがクラッチミート回転数を設定したときには、車輪の空転を伴う比較的高いエンジン回転数でクラッチミートさせる発進を楽しもうとしているときに、ＤＳＣなどの車両挙動制御が動作して、これを抑える方向にブレーキ制御やスロットル制御が実施されるのを抑えることができる。

また、極めて高いエンジン回転数をドライバが設定したときに警告表示（例えば図９の警報ランプ３８の点灯又は点滅）を行うことで、ドライバに注意を促すことができる。また、このような高いエンジン回転数で発進する回数を制限することで、トランスミッション１や車両の耐久性及び信頼性を確保することができる。

更に、上記の第１実施例では、回転式の設定ダイヤル３１を使ってクラッチミート回転数を手動で設定するようにしたが、これに代えて、図５に仮想線で示すように、発進制御モード切替スイッチ群４２を設けて、これを操作することで、各スイッチ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ毎に割り付けたエンジン回転数が発進時のクラッチミート回転数として設定されるようにしてもよい。

ちなみに、シフトレバー１１の近傍に配置したモード切替スイッチ群４２は、通常発進モード選択スイッチ４２ａ、スポーツ発進モード選択スイッチ４２ｂ、雪道発進モード選択スイッチ４２ｃとで構成されている。通常発進モード選択スイッチ４２ａを押すと、自動変速制御に含まれるスケジュールに従ったエンジン回転数で発進時のクラッチ締結が行われる。スポーツ発進モード選択スイッチ４２ｂを押すと、例えば４０００rpmというエンジン回転数が自動設定され、このエンジン回転数で発進時のクラッチ締結が行われる。雪道発進モード選択スイッチ４２ｃを押すと、通常発進モードと実質的に同じエンジン回転数でクラッチ締結が行われるが、クラッチを締結する速度が比較的ゆっくりとした速度に設定される。

好ましい態様として、選択した発進モードは、図１１に例示するように、例えばタコメータ３２などを含むインスツルメントパネル３０に表示ランプ４４を設け、ドライバが選択した発進モードを表示するのがよい。図１１の参照符号４４ａは、通常発進モード選択スイッチ４２ａを押したときに点灯する通常発進選択ランプであり、４４ｂは、スポーツ発進モード選択スイッチ４２ｂを押したときに点灯するスポーツ発進選択ランプであり、４４ｃは、雪道発進モード選択スイッチ４２ｃを押したときに点灯する雪道発進選択ランプである。

実施例の例示として前進５段のツインクラッチ式トランスミッションの構造を説明するための図。 図１に関連して第３速変速段を選択した状態を説明するための図。 図１に関連して第４速変速段を選択した状態を説明するための図。 実施例の変速制御システムの全体構成図。 自動変速モードとマニュアル変速モードとを選択可能なシフトレバーの一例を説明するための図。 インスツルメントパネルに設けた手動のクラッチミート回転数設定ダイヤルを説明するための図。 ドライバが設定したクラッチミート回転数を表示する手段及び高いエンジン回転数を設定したときにドライバに警告を表示する手段の一例を説明するための図。 ドライバが設定したクラッチミート回転数を表示する手段の他の例を説明するための図。 高いエンジン回転数を設定したときにドライバに警告を表示する手段の他の例を説明するための図。 ドライバが発進時のクラッチミート回転数を設定したときに実行される発進制御の一例を説明するためのフローチャート。 発進モード選択スイッチをドライバが操作することで、発進時のクラッチミート回転数を自動設定する場合の好ましい例として、選択した発進モードをドライバに向けて表示する手段を例示した図。

符号の説明

１ ツインクラッチ式トランスミッション
３ 第１入力軸
４ 第２入力軸
５ 第１クラッチ
６ 第２クラッチ
７ 出力軸
Ｄ１ 第１速段ギア
Ｄ２ 第２速段ギア
Ｄ３ 第３速段ギア
Ｄ４ 第４速段ギア
Ｄ５ 第５速段ギア
１０ 変速制御ユニット
１１ シフトレバー
３０ インストルメントパネル
３１ クラッチミートエンジン回転数手動設定ダイヤル
３２ タコメータ
３３ タコメータの目盛り
３８ 警告用赤色ランプ

Claims (7)

1. エンジン駆動力が入力される第１、第２の２つの入力軸に関連した第１、第２のクラッチと、前記第１、第２の入力軸と出力軸との間に配設された複数段の変速ギアとを有するツインクラッチ式トランスミッションを備えた車両用自動変速機の制御システムにおいて、
   ドライバが手動で操作することにより、発進時に前記クラッチを締結するエンジン回転数を設定するマニュアル式のクラッチミート回転数設定手段と、
   該クラッチミート回転数設定手段により設定されたエンジン回転数に従って、発進時に前記クラッチを締結する発進制御手段とを備えていることを特徴とする車両用自動変速機の制御システム。
2. 前記クラッチミート回転数設定手段が、発進時に前記クラッチを締結するエンジン回転数を無段階に設定可能である、請求項１に記載の車両用自動変速機の制御システム。
3. 発進時に前記クラッチを締結するエンジン回転数の異なる複数の発進制御モードを有し、
   前記クラッチミート回転数設定手段が、前記複数の発進制御モードを選択する切替スイッチで構成されている、請求項１に記載の車両用自動変速機の制御システム。
4. 前記複数の発進制御モードが、比較的高いエンジン回転数で前記クラッチが締結する第１発進モード選択スイッチと、比較的に低いエンジン回転数で前記クラッチを締結する第２発進モード選択スイッチとを含む、請求項３に記載の車両用自動変速機の制御システム。
5. 前記ドライバが設定したエンジン回転数で前記クラッチを締結する際に、車両挙動制御を規制する車両挙動制御規制手段を更に有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用自動変速機の制御システム。
6. 前記ドライバが無段階に設定可能な前記クラッチミート回転数設定手段が、ドライバが任意のエンジン回転数を設定するのに必要とされる操作以外に、所定のエンジン回転数以上のエンジン回転数を設定する際に追加の操作が必要とされる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用自動変速機の制御システム。
7. 前記ドライバが前記クラッチミート回転数設定手段を使って設定したエンジン回転数が所定のエンジン回転数よりも大きいときに、該設定されたエンジン回転数で発進した後に、該設定されたエンジン回転数が初期値に戻される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用自動変速機の制御システム。

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