JP2013053727A - 車両の動力伝達制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＭＴを搭載した車両において、発進制御中において加速操作部材の操作量が急激に減少された場合に発生し易い減速方向のショックの発生を抑制すること。
【解決手段】車両が発進する際、エンジントルクＴｅはアクセル開度に基づいて決定される値に調整される。クラッチトルクＴｃは、通常、エンジンの出力軸の回転速度Ｎｅと変速機の入力軸の回転速度Ｎｉとの差（ΔＮ＝Ｎｅ−Ｎｉ）に基づいて決定される値に調整される（通常発進制御）。通常発進制御中において、アクセル開度の急激な減少が検出されたとき、Ｔｃは、「回転速度差ΔＮに基づいて決定される値」から（ΔＮとは無関係に）減少させられる。これにより、アクセル開度の急激な減少後、Ｔｃが直ちに減少し得る。従って、エンジンの出力軸に発生している減速トルクに基づく大きな減速トルクが駆動輪に伝達され得なくなり、減速方向のショックの発生が抑制される。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の動力伝達制御装置に関する。

近年、複数の変速段を有し且つトルクコンバータを備えていない有段変速機と、内燃機関の出力軸と有段変速機の入力軸との間に介装されてクラッチトルク（クラッチが伝達し得るトルクの最大値）を調整可能なクラッチと、車両の走行状態に応じてクラッチアクチュエータ及び変速アクチュエータを用いてクラッチトルク及び有段変速機の変速段を制御する制御手段と、を備えた動力伝達制御装置が開発されてきている（例えば、特許文献１を参照）。係る動力伝達制御装置は、オートメイティッド・マニュアル・トランスミッション（ＡＭＴ）とも呼ばれる。

ＡＭＴを搭載した車両では、変速作動（変速機の変速段を変更する作動）が行われる際、変速作動の開始前にクラッチアクチュエータの作動によりクラッチが接合状態（クラッチトルク＞０）から分断状態（クラッチトルク＝０）へと変更され、クラッチが分断状態に維持された状態で変速アクチュエータの作動により変速作動が行われ、変速作動の終了後にクラッチアクチュエータの作動によりクラッチが分断状態から接合状態へと戻される。

特開２００６−９７７４０号公報

ＡＭＴを搭載した車両では、通常、車両が停止している状態において、ブレーキペダルが解放され又はアクセルペダルが踏み込まれると、クラッチトルクが「内燃機関の出力軸と有段変速機の入力軸との回転速度差に基づいて決定される値」に調整されてクラッチが滑りを伴う半接合状態に制御される。より具体的には、前記回転速度差が大きいほど、クラッチトルクがより大きい値に調整される。以下、この制御を「通常発進制御」と呼ぶ。この通常発進制御の開始・実行により、内燃機関の出力軸に発生している駆動トルク（車両を加速させる方向のトルク）が駆動輪に伝達され、車両が発進する。

通常発進制御の実行中において、運転者がアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を大きい値から急激に減少（特に、ゼロまで減少）させると、その直後において比較的大きな減速方向のショックが車両に発生し易い。これは、以下の理由に基づくと考えられる。

即ち、通常発進制御中において、アクセル開度が大きいとき、内燃機関の出力軸に発生する駆動トルクが大きいことに起因して、内燃機関の出力軸の回転速度が大きい値になる。この結果、前記回転速度差も大きくなって、クラッチトルクが大きい値に調整される。この結果、駆動輪に大きな駆動トルクが伝達されて車両が加速していく。

この状態において、アクセル開度が急激に減少（特に、ゼロまで減少）すると、内燃機関の出力軸が発生するトルクは駆動トルクから減速トルク（車両を減速させる方向のトルク、所謂エンジンブレーキに相当）に直ちに切り替わる。一方、内燃機関の内部から出力軸までの慣性モーメントの存在に起因して、内燃機関の出力軸に減速トルクが発生しても、内燃機関の出力軸の回転速度は直ちには低下し得ない。従って、前記回転速度差も大きい値から直ちには低下し得ない。換言すれば、クラッチトルクも直ちには低下し得ない。

以上より、アクセル開度の急激な減少後の短期間に亘って、「内燃機関の出力軸に減速トルクが発生し、且つ、クラッチトルクが依然として大きい値に調整される状態」が発生し得る。この結果、この短期間に亘って、駆動輪に大きな減速トルクが伝達されることによって、比較的大きな減速方向のショックが車両に発生し得る。このような減速方向のショックの発生を抑制することが望まれているところである。

本発明の目的は、ＡＭＴを搭載した車両に適用される車両の動力伝達制御装置であって、通常発進制御中において加速操作部材の操作量が急激に減少された場合に発生し易い減速方向のショックの発生を抑制することができるものを提供することにある。

本発明による車両の動力伝達制御装置は、有段変速機（Ｔ／Ｍ）と、クラッチ（Ｃ／Ｔ）と、制御手段（ＥＣＵ、ＡＣＴ１、ＡＣＴ２）とを備える。

前記有段変速機は、前記内燃機関の出力軸（Ａ１）から動力が入力される入力軸（Ａ２）と、前記車両の駆動輪へ動力を出力する出力軸（Ａ３）とを備える。前記有段変速機は、減速比（前記出力軸の回転速度（Ｎｏ）に対する前記入力軸の回転速度（Ｎｉ）の割合）が異なる予め定められた複数の変速段を有し、且つトルクコンバータを備えていない。

前記クラッチは、前記内燃機関の出力軸と前記有段変速機の入力軸との間に介装されていて、クラッチトルク（前記クラッチが伝達し得るトルクの最大値）が調整可能となっている。

前記制御手段は、前記車両の走行状態に基づいて、前記クラッチのクラッチトルク（Ｔｃ）、及び前記有段変速機の変速段を制御する。即ち、この動力伝達制御装置は、上述したＡＭＴを搭載した車両に適用される。前記制御手段は、前記車両停止状態にて、上述した「通常発進制御」を実行することにより、車両を発進させる。

この動力伝達制御装置の特徴は、前記制御手段が、「通常発進制御」の実行中において、前記加速操作部材の操作量の急激な減少が検出されたことに基づいて、前記クラッチトルクを「前記回転速度差に基づいて決定される値」から減少するように構成されたことにある。ここにおいて、前記加速操作部材の操作量の減少勾配が所定値を超えたことに基づいて、前記加速操作部材の操作量の急激な減少が検出され得る。また、クラッチトルクは、「前記回転速度差に基づいて決定される値」からゼロまで減少させられてもよい。

これによれば、加速操作部材の操作量の急激な減少後、クラッチトルクが直ちに減少する。従って、内燃機関の出力軸に発生している減速トルクに基づく大きな減速トルクが駆動輪に伝達され得なくなり、この結果、上述した減速方向のショックの発生が抑制され得る。

本発明の実施形態に係る車両の動力伝達制御装置を搭載した車両の概略構成図である。 図１に示したクラッチについての「ストローク−トルク特性」を規定するマップを示したグラフである。 本発明の実施形態により実行される、発進時の制御の概要を示したフローチャートである。 本発明の実施形態によって発進時にアクセル開度に対してエンジントルクが調整される際の、アクセル開度とエンジントルクとの関係の一例を示したグラフである。 本発明の実施形態によって発進時に回転速度差に対してクラッチトルクが調整される際の、回転速度差とクラッチトルクとの関係の一例を示したグラフである。

以下、本発明による車両の動力伝達制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

（構成）
図１は、本発明の実施形態に係る動力伝達制御装置（以下、「本装置」と称呼する。）を搭載した車両の概略構成を示している。この車両は、動力源として内燃機関を備え、且つ、トルクコンバータを備えない有段変速機とクラッチとを使用した所謂オートメイティッド・マニュアル・トランスミッション（ＡＭＴ）を搭載した車両である。

この車両は、エンジンＥ／Ｇと、変速機Ｔ／Ｍと、クラッチＣ／Ｔと、を備えている。Ｅ／Ｇは、周知の内燃機関の１つであり、例えば、ガソリンを燃料として使用するガソリンエンジン、軽油を燃料として使用するディーゼルエンジンである。Ｅ／Ｇの出力軸Ａ１は、Ｃ／Ｔを介してＴ／Ｍの入力軸Ａ２と接続されている。

変速機Ｔ／Ｍは、前進用の複数（例えば、５つ）の変速段、後進用の１つの変速段、及びニュートラル段を有するトルクコンバータを備えない周知の有段変速機の１つである。Ｔ／Ｍの出力軸Ａ３は、図示しないプロペラシャフト、図示しないディファレンシャル等を介して車両の駆動輪と接続されている。Ｔ／Ｍの変速段の切り替えは、変速機アクチュエータＡＣＴ２を制御することで実行される。変速段を切り替えることで、減速比（出力軸Ａ３の回転速度Ｎｏに対する入力軸Ａ２の回転速度Ｎｉの割合）が変更される。

クラッチＣ／Ｔは、周知の構成の１つを備えていて、Ｅ／Ｇの出力軸Ａ１とＴ／Ｍの入力軸Ａ２との間で、伝達し得るトルクの最大値（クラッチトルクＴｃ）を調整可能に構成されている。具体的には、クラッチＣ／Ｔは、変速機Ｔ／Ｍの入力軸Ａ２に一体回転するように設けられた周知の構成の１つを有する摩擦クラッチディスクである。クラッチディスクは、エンジンＥ／Ｇの出力軸Ａ１に一体回転するように設けられたフライホイールに対して互いに向き合うように同軸的に配置されている。フライホイールに対するクラッチディスクの軸方向の位置が調整可能となっている。クラッチＣ／Ｔ（具体的には、クラッチディスク）の軸方向位置は、クラッチアクチュエータＡＣＴ１により調整される。即ち、この車両には、クラッチペダルは備えられていない。

以下、クラッチＣ／Ｔ（クラッチディスク）の「原位置」からの接合方向（圧着方向）への軸方向の移動量をクラッチストロークと呼ぶ。「原位置」は、例えば、クラッチディスクの軸方向の可動範囲内における基準となる位置、前記可動範囲におけるフライホイールから遠い側の端位置（ストッパに当接する位置）である。クラッチＣ／Ｔが「原位置」にあるとき、クラッチストロークが「０」となる。

図２に示すように、クラッチストロークを調整することにより、クラッチトルクＴｃが調整される。「Ｔｃ＝０」の状態では、エンジンＥ／Ｇの出力軸Ａ１と変速機Ｔ／Ｍの入力軸Ａ２との間で動力が伝達されない。この状態を「分断状態」と呼ぶ。また、「Ｔｃ＞０」の状態では、出力軸Ａ１と入力軸Ａ２との間で動力が伝達される。この状態を「接合状態」と呼ぶ。

また、接合状態において、クラッチＣ／Ｔに滑りが発生していない状態（出力軸Ａ１の回転速度Ｎｅと入力軸Ａ２の回転速度Ｎｉとが一致している状態）を特に「完全接合状態」と呼び、クラッチＣ／Ｔに滑りが発生している状態（ＮｅとＮｉとが一致していない状態）を特に「半接合状態」と呼ぶ。

また、本装置は、アクセルペダルＡＰの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサＳ１と、シフトレバーＳＦの位置を検出するシフト位置センサＳ２と、ブレーキペダルＢＰの操作の有無を検出するブレーキセンサＳ３と、出力軸Ａ１の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサＳ４と、入力軸Ａ２の回転速度Ｎｉを検出する回転速度センサＳ５と、クラッチストロークＳｔを検出するクラッチストロークセンサＳ６と、車輪の回転速度を検出する車輪速度センサＳ７と、を備えている。

更に、本装置は、電子制御ユニットＥＣＵを備えている。ＥＣＵは、上述のセンサＳ１〜Ｓ７、並びにその他のセンサ等からの情報等に基づいて、上述のアクチュエータＡＣＴ１、ＡＣＴ２を制御することで、Ｃ／Ｔのクラッチストローク（従って、クラッチトルクＴｃ）、及び、Ｔ／Ｍの変速段を制御する。また、ＥＣＵは、Ｅ／Ｇの燃料噴射量（スロットル弁の開度）を制御することでＥ／Ｇの出力軸Ａ１の駆動トルクを制御する。具体的には、アクセル開度が大きくなるに従ってＥ／Ｇの駆動トルクが大きくなるように燃料噴射量（スロットル弁の開度）が制御される。

車両走行中において、シフトレバーＳＦの位置が「自動モード」に対応する位置にある場合、ＥＣＵ内のＲＯＭ（図示せず）に記憶された変速マップと、上述のセンサからの情報とに基づいて選択すべき変速段（選択変速段）が決定される。シフトレバーＳＦの位置が「手動モード」に対応する位置にある場合、運転者によるシフトレバーＳＦの操作に基づいて選択変速段が決定される。変速機Ｔ／Ｍでは、複数の変速段のうち現在の選択変速段が実現（確立）される。変速段が選択変速段に確立している（固定された）状態で車両が走行する場合、通常、クラッチＣ／Ｔは、完全接合状態に維持される。

一方、車両走行中において、選択変速段が変化したとき、変速機Ｔ／Ｍの変速作動（変速段が変更される際の作動）が行われる。変速作動の開始は、変速段の変更に関連して移動する部材（具体的には、スリーブ）の移動の開始に対応し、変速作動の終了は、その部材の移動の終了に対応する。変速作動が行われる際、変速作動の開始前にクラッチＣ／Ｔが接合状態（完全接合状態、Ｔｃ＞０）から分断状態（Ｔｃ＝０）へと変更され、クラッチが分断状態に維持された状態で変速作動が行われ、変速作動の終了後にクラッチが分断状態から接合状態（完全接合状態）へと戻される。以上、この車両は、ＡＭＴを搭載した車両である。

（発進時の制御）
次に、車両が発進する際の制御について説明する。本装置では、車両が停止している状態において、ブレーキペダルＢＰが解放され、又はアクセルペダルＡＰが踏み込まれると、「発進時の制御」が開始される。以下、「発進時の制御」について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

ステップ３０５では、アクセル開度に基づいて、Ｅ／Ｇの出力軸Ａ１のトルク（エンジントルク）Ｔｅが制御される。具体的には、Ｔｅは、図４に示すマップに、アクセル開度センサＳ１によって検出されたアクセル開度を適用することによって得られる値に調整される。これにより、アクセル開度が大きいほどＴｅがより大きい値に調整される。

ステップ３１０では、アクセル開度の急激な減少が検出されたか否かが判定される。アクセル開度の「急激な減少」は、アクセル開度センサＳ１によって検出されたアクセル開度の減少勾配が所定値を超えたこと、アクセル開度の減少勾配が所定値を超えた状態が維持されながらアクセル開度の減少量が所定値を超えたこと、等に基づいて検出され得る。

アクセル開度の「急激な減少」が検出されない場合、ステップ３１５、３２０が実行される。ステップ３１５では、回転速度差ΔＮが、回転速度センサＳ４によって検出されたＥ／Ｇの出力軸Ａ１の回転速度Ｎｅから、回転速度センサＳ５によって検出されたＴ／Ｍの入力軸Ａ２の回転速度Ｎｉを減じることによって算出される。ステップ３２０では、この回転速度差Δに基づいて、クラッチトルクＴｃが制御される。具体的には、Ｔｃは、図５に示すマップに前記算出された回転速度差ΔＮを適用することによって得られる値に調整される。これにより、ΔＮが大きいほどＴｃがより大きい値に調整される。

このステップ３１５、３２０の実行によって達成されるＴｃの制御が前記「通常発進制御」に相当する。この通常発進制御の実行により、クラッチＣ／Ｔが半接合状態に制御され、車両が発進する。

この通常発進制御中において、ステップ３１０にて、アクセル開度の急激な減少が検出されたとき、ステップ３２５が実行される。ステップ３２５では、クラッチトルクＴｃが図５に示すマップに基づいて決定される値（即ち、回転速度差ΔＮに基づいて決定される値）から（ΔＮとは無関係に）減少させられる。

このとき、Ｔｃは、図５に示すマップに基づいて決定される値から、（ΔＮとは無関係に且つ）アクセル開度に応じて減少させられる。具体的には、アクセル開度の減少量が大きいほどＴｃの減少量がより大きい値に調整され得、また、アクセル開度の減少勾配が大きいほどＴｃの減少勾配がより大きい値に調整され得る。即ち、Ｔｃはアクセル開度のみに基づいて調整される。なお、Ｔｃは、図５に示すマップに基づいて決定される値から、（ΔＮとは無関係に且つ）アクセル開度とは無関係に減少させられてもよい。また、Ｔｃは、図５に示すマップに基づいて決定される値からゼロまで減少させられてもよい。

以下、このステップ３２５の処理について説明する。通常発進制御（ステップ３１５、３２０を参照）の実行中において、運転者がアクセル開度を大きい値から急激に減少（特に、ゼロまで減少）させた場合、この通常発進制御がなおも継続されると、その直後において比較的大きな減速方向のショックが車両に発生し易い。これは、以下の理由に基づくと考えられる。

即ち、通常発進制御中において、アクセル開度が大きいとき、Ｅ／Ｇの出力軸Ａ１に発生する駆動トルク（車両を加速させる方向のトルク）が大きいことに起因して、Ｎｅが大きい値になる。この結果、ΔＮも大きくなって、Ｔｃが大きい値に調整される。この結果、駆動輪に大きな駆動トルクが伝達されて車両が加速していく。

この状態において、アクセル開度が急激に減少（特に、ゼロまで減少）すると、出力軸Ａ１が発生するトルクは駆動トルクから減速トルク（車両を減速させる方向のトルク、所謂エンジンブレーキに相当）に直ちに切り替わる。一方、Ｅ／Ｇの内部から出力軸Ａ１までの慣性モーメントの存在に起因して、出力軸Ａ１に減速トルクが発生しても、Ｎｅは直ちには低下し得ない。従って、ΔＮも大きい値から直ちには低下し得ない。換言すれば、Ｔｃも直ちには低下し得ない。

以上より、アクセル開度の急激な減少後の短期間に亘って、「Ｅ／Ｇの出力軸Ａ１に減速トルクが発生し、且つ、Ｔｃが依然として大きい値に調整される状態」が発生し得る。この結果、この短期間に亘って、駆動輪に大きな減速トルクが伝達されることによって、比較的大きな減速方向のショックが車両に発生し得る。

これに対し、通常発進制御中においてアクセル開度の急激な減少が検出されたときにステップ３２５の処理が実行されると、アクセル開度の急激な減少後、Ｔｃが直ちに減少し得る。従って、出力軸Ａ１に発生している減速トルクに基づく大きな減速トルクが駆動輪に伝達され得なくなり、この結果、上述した減速方向のショックの発生が抑制され得る。

なお、このステップ３２５の処理によって得られる「Ｔｃが図５に示すマップに基づいて決定される値より小さい値に調整されている状態」は、所定時間が経過したこと、アクセル開度が再び増大したこと等に基づいて終了する。前記「所定時間」としては、例えば、「車両のエンジンＥ／Ｇから駆動輪までの動力伝達系統が有する振動系の固有振動数に基づく振動周期の半分の期間」が採用され得る。この場合、具体的には、前記「所定時間」として０．１秒程度が想定される。この固有振動数（従って、振動周期）は、所定の実験や、車両の諸元等に基づくシミュレーション等を通して予め取得され得る。その後は、通常発進制御（ステップ３１５、３２０を参照）が再開される。そして、通常発進制御中において、ΔＮがゼロ（或いは、ゼロ近傍）になったことに基づいて、図３に示す「発進時の制御」（通常発進制御を含む）が終了する。「発進時の制御」の終了後は、上述した車両走行中における制御が開始・実行されていく。

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態では、１本の入力軸を備えた変速機と、その１本の入力軸に接続された１つのクラッチと、を含む動力伝達制御装置が適用されているが、２本の入力軸を備えた変速機と、それら２本の入力軸のそれぞれと接続された２つのクラッチと、を含む動力伝達制御装置が適用されてもよい。この装置は、ダブル・クラッチ・トランスミッション（ＤＣＴ）とも呼ばれる。

Ｔ／Ｍ…変速機、Ｅ／Ｇ…エンジン、Ｃ／Ｔ…クラッチ、Ａ１…エンジンの出力軸、Ａ２…変速機の入力軸、Ａ３…変速機の出力軸、ＡＣＴ１…クラッチアクチュエータ、ＡＣＴ２…変速機アクチュエータ、ＥＣＵ…電子制御ユニット

Claims (4)

1. 車両の内燃機関の出力軸から動力が入力される入力軸と、前記車両の駆動輪へ動力を出力する出力軸とを備え、前記出力軸の回転速度に対する前記入力軸の回転速度の割合である減速比が異なる予め定められた複数の変速段を有する有段変速機と、
   前記内燃機関の出力軸と前記有段変速機の入力軸との間に介装されたクラッチであってクラッチが伝達し得るトルクの最大値であるクラッチトルクを調整可能なクラッチと、
   前記車両の走行状態に基づいて、前記クラッチのクラッチトルク、及び前記有段変速機の変速段を制御する制御手段と、
   を備えた車両の動力伝達制御装置であって、
   前記制御手段は、
   前記内燃機関の出力軸の回転速度を検出する第１検出手段と、
   前記有段変速機の入力軸の回転速度を検出する第２検出手段と、
   前記車両の運転者により操作される加速操作部材の操作量を検出する第３検出手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記車両停止状態にて、前記クラッチトルクを前記内燃機関の出力軸と前記有段変速機の入力軸との回転速度差に基づいて決定される値に調整して前記クラッチを滑りを伴う半接合状態に制御する通常発進制御を実行することにより、前記車両を発進させるように構成され、
   前記制御手段は、
   前記通常発進制御の実行中において、前記加速操作部材の操作量の急激な減少が検出されたことに基づいて、前記クラッチトルクを前記回転速度差に基づいて決定される値から減少するように構成された、車両の動力伝達制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の動力伝達制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記加速操作部材の操作量の減少勾配が所定値を超えたことに基づいて、前記加速操作部材の操作量の急激な減少を検出するように構成された、車両の動力伝達制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両の動力伝達制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記クラッチトルクが前記回転速度差に基づいて決定される値から減少させられる際、前記クラッチトルクを前記加速操作部材の操作量に応じて減少するように構成された、車両の動力伝達制御装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の車両の動力伝達制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記クラッチトルクが前記回転速度差に基づいて決定される値より小さい値に調整される状態を、前記車両の前記内燃機関から前記駆動輪までの動力伝達系統が有する振動系の固有振動数に基づく振動周期の半分の期間だけ維持した後、前記クラッチトルクを前記回転速度差に基づいて決定される値に復帰させるように構成された車両の動力伝達制御装置。

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