JP2013068272A - 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、駆動輪にスリップが発生し易い状態においてキックダウンがなされる場合において、車輪のスリップを抑制しつつ駆動輪の駆動トルクを増大すること。
【解決手段】車両の走行状態に基づいて複数の変速段のうち選択されるべき変速段（要求変速段）が決定され、変速機の変速段が現在の要求変速段に制御される。車輪のスリップが検出されていない状態では、要求変速段が低速側に２段以上移動した場合、変速機の変速段が「変更前の要求変速段」から「変更後の要求変速段」に一回で変更される（スキップシフト）。車輪のスリップが検出された状態では、要求変速段が低速側に２段以上移動した場合、スキップシフトが実行されず、変速機の変速段が、「変更前の要求変速段」から「変更後の要求変速段」に向けて複数回に分けて１段ずつ順に変更されていく。
【選択図】図５

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、車両の走行状態（特に、車速及びアクセル開度）に基づいて前記複数の変速段のうち選択されるべき変速段（要求変速段）が決定され、有段変速機の変速段が現在の要求変速段になるように制御されていく。加えて、要求変速段が変化した場合における段数差が２段以上である場合、通常、有段変速機の変速段が、変更前の要求変速段から変更後の要求変速段に一回で変更される。以下、この作動を「スキップシフト」と呼ぶ。典型的には、スキップシフトは、アクセル開度が急増したことに基づいて変速段が低速側に変更される際（所謂キックダウンの際）に実行される（スキップダウンシフト）。

ところで、キックダウンの際、変速段が１段だけ低速側に変更される場合と比べて、スキップダウンシフトがなされる場合、駆動輪の駆動トルクの増大量が大きい。従って、路面摩擦係数が小さい路面（低μ路面）を車両が走行する等、駆動輪にスリップが発生し易い状態においてスキップダウンシフトがなされると、駆動輪の駆動トルクの急増に起因して、車両の走行状態が不安定になり易い。

この問題に対処するため、駆動輪にスリップが発生し易い状態においてはキックダウンそのものを禁止することも考えられる。しかしながら、この場合、「変速段を低速側に移行してより大きい駆動トルク（従って、より大きい加速度）を得たい」という運転者の要求に応えることができない。

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、駆動輪にスリップが発生し易い状態においてキックダウンがなされる場合において、車輪のスリップを抑制しつつ駆動輪の駆動トルクを増大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）とを備えた、上述したものと同じ形式の動力伝達制御装置である。

前記制御手段は、車両の車輪（特に、駆動輪）のスリップが検出されていない状態では、前記要求変速段が変化した場合における段数差が２段以上である場合、スキップシフト（特に、スキップダウンシフト）が実行される。

この動力伝達制御装置の特徴は、前記車輪（特に、駆動輪）のスリップが検出された状態では、前記制御手段が、前記要求変速段が変化した場合における段数差が２段以上である場合、スキップシフトを実行せず、前記有段変速機の変速段を変更前の前記要求変速段から変更後の前記要求変速段に向けて複数回に分けて１段ずつ順に変更していくように構成されたことにある。

これによれば、駆動輪の駆動トルクが複数回に分けて段階的に増大していくため、スキップダウンシフトがなされる場合と比べて、駆動輪のスリップが発生する時期を遅らすことができる（後述する図５を参照）。換言すれば、車輪のスリップが抑制され得る。加えて、駆動輪の駆動トルクが増大していくので、「変速段を低速側に移行してより大きい駆動トルク（従って、より大きい加速度）を得たい」という運転者の要求に応えることができる。

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。 図１に示した変速機についての「車速及びアクセル開度」と「選択されるべき変速段」との関係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、変速段の制御の概要を示したフローチャートである。 車輪のスリップが検出された状態において、スキップシフトに代えて、複数回に分けて１段ずつ順に変速段が低速側に変更されていく場合の作動の一例を示したタイムチャートである。

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、６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。

本装置は、ＥＣＵ内のＲＯＭ（図示せず）において、図３に示すような変速マップを記憶している。図３は、前進用の変速段として１速〜６速を備えられた場合の一例を示す。本装置では、変速マップに基づいて変速機Ｔ／Ｍの変速段が決定される。より具体的には、本装置では、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、車輪速度センサＳ７から得られる車輪速度に基づいて算出される車速と、アクセル開度センサＳ１から得られるアクセル開度との組み合わせが、変速マップ上におけるどの変速段の領域に対応するかによって、選択されるべき１つの変速段（以下、「要求変速段」と呼ぶ。）が選択される。例えば、現在の車速がαで現在のアクセル開度がβである場合（図３に示す黒点を参照）、要求変速段として「３速」が選択される。

このような変速マップは、車速とアクセル開度との組み合わせに対して最適な変速段を適合する実験を、前記組み合わせを種々変更しながら繰り返し行うことにより作製され得る。一方、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の操作に基づいて要求変速段が選択される。

変速機Ｔ／Ｍでは、複数の変速段のうち現在の要求変速段が実現（確立）される。変速段が要求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、要求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。

（変速段の制御）
次に、変速段の制御について、図４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４０５では、車輪（特に、駆動輪）のスリップが検出されたか否かが判定される。「スリップ」は、各輪の車輪速度センサＳ７の検出結果等に基づいて周知の手法を利用して検出され得る。具体的には、各輪の車輪速度センサＳ７の検出結果に基づいて算出される車体速度と車輪速度との差が所定の微小値以上の場合に「スリップ」が検出され得る。

車輪（特に、駆動輪）のスリップが検出されていない場合（ステップ４０５で「Ｎｏ」）、ステップ４１０にて、通常制御が実行される。通常制御では、要求変速段が変化した場合において段数差が２段以上である場合、Ｔ／Ｍの変速段が、「変更前の要求変速段」から「変更後の要求変速段」に一回で変更される。即ち、スキップシフトが実行される。典型的には、アクセル開度が急増したことに基づいて要求変速段が低速側に２段以上移動した場合、スキップダウンシフトが実行される。

一方、車輪（特に、駆動輪）のスリップが検出された場合（ステップ４０５で「Ｙｅｓ」）、ステップ４１５にて、特殊制御が実行される。特殊制御では、要求変速段が変化した場合における段数差が２段以上である場合、スキップシフトが実行されず、Ｔ／Ｍの変速段が、「変更前の要求変速段」から「変更後の要求変速段」に向けて複数回に分けて１段ずつ順に変更されていく。

以下、この特殊制御による作用・効果について、図５に示すタイムチャートを参照しながら説明する。図５に示す例では、「５速」で車両走行中において、時刻ｔ１の直後にて、アクセル開度の一時的な急増・急減によって駆動輪の駆動トルクが一時的にスリップ限界を超えたことに起因して、駆動輪にスリップが検出されている。

図５に示す例では、時刻ｔ１以降の時刻ｔ２にて、アクセル開度のステップ的な増大に起因して、要求変速段が「５速」から「２速」に移動している（キックダウン）。このとき、前記通常制御が実行されると、破線で示すように、「５速」から「２速」へのスキップダウンシフトが実行される。この場合、スキップダウンシフトによる駆動トルクの１回の増大量が大きいので、時刻ｔ２の直後にて、駆動輪の駆動トルクがスリップ限界を超えている。従って、時刻ｔ２の直後から駆動輪のスリップ量が大きい値で推移する（微細なドットで示した領域を参照）。この結果、時刻ｔ２の直後から、駆動輪のスリップに起因して車両加速度が低下する。

これに対し、本装置では、前記特殊制御が実行される。即ち、実線で示すように、時刻ｔ２以降、「５速」から「２速」に向けて、３回に分けて１段ずつ順に変速段が低速側に変更されていく。この場合、スキップシフトが実行される場合と比較して駆動輪の駆動トルクの１回の増大量が小さいので、時刻ｔ２の直後では駆動輪の駆動トルクがスリップ限界を超えていない。換言すれば、スキップシフトが実行される場合と比較して、駆動輪の駆動トルクがスリップ限界を超える時期が遅くなる。即ち、駆動輪のスリップが発生する時期を遅らすことができる（斜線で示した領域を参照）。この結果、駆動輪にスリップが発生するまでの期間では、駆動トルクの増大に応じて車両加速度が増大し得る。

以上のように、本装置によれば、駆動輪にスリップが発生し易い状態においてキックダウンがなされる場合において、通常制御に代えて特殊制御が実行されることによって、車輪のスリップを抑制しつつ駆動輪の駆動トルクを増大する（従って、車両加速度を増大する）ことができる。

図５に示す例において、「５速」から「２速」に向けて３回に分けて１段ずつ順に変速段が低速側に変更されていく際、各変速段が維持される時間が等しくてもよいし、各変速段が維持される時間が次第に短くされてもよい。また、図５に示す例において、車輪のスリップが一度検出された時点である時刻ｔ１からの予め定められた所定期間Ｔ１（図５を参照）に亘って、スキップ（ダウン）シフトが実行されないように構成されてもよい。

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 (3)

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、
   前記車両の車輪のスリップを検出する検出手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記車両の走行状態に基づいて前記複数の変速段のうち選択されるべき変速段である要求変速段を決定し、前記有段変速機の変速段を現在の前記要求変速段になるように制御するよう構成され、
   前記制御手段は、
   前記車輪のスリップが検出されていない状態では、前記要求変速段が変化した場合における段数差が２段以上である場合、前記有段変速機の変速段を変更前の前記要求変速段から変更後の前記要求変速段に一回で変更するスキップシフトを実行するように構成され、
   前記車輪のスリップが検出された状態では、前記要求変速段が変化した場合における段数差が２段以上である場合、前記スキップシフトを実行せず、前記有段変速機の変速段を変更前の前記要求変速段から変更後の前記要求変速段に向けて複数回に分けて１段ずつ順に変更していくように構成された、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、
   前記有段変速機の変速段が変更前の前記要求変速段から変更後の前記要求変速段に向けて複数回に分けて１段ずつ順に変更される際、各変速段が維持される時間を次第に短く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、
   前記車輪のスリップが一度検出された時点からの予め定められた所定期間に亘って、前記スキップシフトを実行しないように構成された、車両の動力伝達制御装置。

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