JP2016023778A

JP2016023778A - 駆動制御装置

Info

Publication number: JP2016023778A
Application number: JP2014150037A
Authority: JP
Inventors: 槙吾小泉; Shingo Koizumi
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2016-02-08
Also published as: DE102015213683A1; DE102015213683B4

Abstract

【課題】ギヤ同士の噛み合いをスムーズに行わせて、快適な変速操作を実現する。【解決手段】エンジンから回転駆動力を受け取って、変速ギヤを介して回転駆動力を出力する変速機と、エンジンの回転駆動力を変速機に伝達する経路に配置されて当該伝達経路の接続または遮断を切り換えるクラッチと、を備える車両に搭載されて変速機およびクラッチの駆動を制御する駆動制御装置であって、ＡＭＴ制御部は、ＮレンジからＤレンジへの変速操作が検出されたときにクラッチの接続動作を開始して（Ｓ１１、Ｓ１２）、インプットシャフトの回転数が第１の閾値ＴＨａ以上になったときにクラッチを遮断し（Ｓ１３、Ｓ１４）、その回転数が第２の閾値ＴＨｂ以下になったときに変速操作に応じた変速ギヤを噛み合わせるように変速機の駆動を制御する（Ｓ１５、Ｓ１６）。【選択図】図３

Description

本発明は、変速機を介在させるエンジンの回転駆動力の伝達を制御する駆動制御装置に関する。

従来、車両等に搭載するエンジンの回転駆動は、変速機を介在させて伝達することが行われており、その変速機では、減速比が異なるギヤの組み合わせを変更することにより伝達する回転駆動を変速させるタイプのものが実用化されている。

この種の変速機には、クラッチを介して、ギヤの組み合わせの変更制御を自動化するＡＭＴ（Auto Manual Transmission）がある。なお、伝達経路としては、減速比が異なるギヤを２系統に分けてクラッチによる伝達経路の接続と遮断とを迅速に行い得るようにするＤＣＴ（Dual Clutch Transmission）がある。

このＡＭＴは、特許文献１に記載されているように、アクチュエータをＡＭＴ制御部で制御することにより、クラッチによる伝達経路の接続や遮断とともに、減速比の異なるギヤ同士を噛み合わせる際の同期を取るようになっている。

特開２０１２−２３６５０８号公報

しかしながら、変速機では、インプットシャフトの回転停止時に変速操作を行うときに、選択されたギヤ同士を噛み合わせるギヤイン状態にすることが、そのギヤ同士の位相によって妨げられる位置関係にある、所謂、ギヤインブロック状態になってしまう場合がある。この場合には、一旦、ニュートラルレンジに切り換える変速操作を行った後に、目的のギヤ同士を噛み合わせるように変速操作することが知られている。

このときには、ニュートラルレンジへ一旦切り換えてギヤインブロック状態を解消する動作を行った後に、目的のギヤ同士を噛み合わせる動作を行うことから、変速操作を開始してからギヤイン状態になるまでに時間が掛かってしまう。このため、車両に搭載される場合には、ドライバビリティを損なってしまうことになる。

この問題は、自動変速機を採用する場合にも同様に発生し、特に、変速操作を自動化した場合には、一旦、ニュートラルレンジへの切換を確認する制御等が必要になって、より時間が掛かってしまい、ドライバビリティの改善が求められる。

そこで、本発明は、ギヤ同士の噛み合いをスムーズに行わせて、快適な変速操作を実現する駆動制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する駆動制御装置の発明の一態様は、エンジンから回転駆動力を受け取って、変速ギヤを介して前記回転駆動力を出力する変速機と、前記エンジンの回転駆動力を前記変速機に伝達する経路に配置されて当該伝達経路の接続または遮断を切り換えるクラッチと、を備える装置に搭載されて前記変速機および前記クラッチの駆動を制御する駆動制御装置であって、前記変速機の変速ギヤを選択する変速操作、および前記変速機のインプットシャフトの回転数に基づいて前記クラッチおよび前記変速機の駆動を制御する変速制御部を備えて、前記変速制御部は、前記変速操作を検出したときに前記クラッチの伝達経路を接続して、前記インプットシャフトの回転数が予め設定されている第１の閾値以上になったときに前記クラッチの伝達経路を遮断し、前記インプットシャフトの回転数が予め設定されている第２の閾値以下になったときに前記変速操作に応じた前記変速ギヤを噛み合わせるように前記変速機の駆動を制御するものである。

このように本発明の一態様によれば、変速操作の要求時（検出時）には、検出するインプットシャフトの回転数に応じてクラッチによる伝達経路の接続や遮断を適宜行うことで、ニュートラルレンジへ切り換えることなく、ギヤインブロックを生じさせずに、変速ギヤ同士を噛み合わせることができる。

したがって、ギヤ同士の噛み合いをスムーズに行わせることができ、快適な変速操作を実現することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る駆動制御装置を搭載する車両の一例を示す図であり、その概略全体構成を示す模式ブロック図である。図２は、自動変速機の変速ギヤとエンジンとの接続を説明する構成図である。図３は、変速操作時のクラッチ制御を説明するフローチャートである。図４は、変速操作時のクラッチ制御を説明するタイミングチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１〜図４は本発明の一実施形態に係る駆動制御装置を搭載する車両の一例を示す図である。

図１において、車両１は、内燃機関からなるエンジン２と共に、このエンジン２の動力（回転駆動力）を伝達する動力伝達システムの一部を構成する自動変速機（ＡＭＴ）２０やディファレンシャル装置５０を搭載している。

この車両１は、図２のスケルトン図にも図示するように、エンジン２のクランクシャフト３と自動変速機２０のインプットシャフト２１との間にクラッチ４が設けられており、そのクラッチ４がクランクシャフト３とインプットシャフト２１とを接続し、またはその接続を遮断することにより、エンジン２の動力を自動変速機２０以降の下流側へと出力・伝達させて駆動輪５５、５６を転動させ車両１を走行させる。

クラッチ４は、一対のクラッチディスク４ａからなり、このクラッチディスク４ａは、例えば、エンジン２のクランクシャフト３および自動変速機２０のインプットシャフト２１の端部に互いに対面するようにそれぞれ連結されている。また、クラッチ４は、この一対のクラッチディスク４ａ同士を接離方向に移動させるクラッチ用アクチュエータ５が接続されており、このクラッチ用アクチュエータ５は、ＡＭＴ制御部４５に接続されてその駆動を制御するようになっている。

このクラッチ４は、一対のクラッチディスク４ａ同士を互いに接触または離隔させる方向に移動させることにより、クラッチディスク４ａ同士の接触圧に応じて相対回転を制限または許容することで、エンジン２のクランクシャフト３から出力される動力を自動変速機２０のインプットシャフト２１に入力して伝達する際の自動変速機２０の変速比の切り換えを実現している。

自動変速機２０は、クラッチ４を介してエンジン２の動力が入力されるインプットシャフト２１に加えて、このインプットシャフト２１と平行に配置されるアウトプットシャフト２２を備えており、アウトプットシャフト２２は、エンジン２から受け取って変速させた動力を駆動輪５５、５６に向けて出力する。

この自動変速機２０は、１速ギヤ列２３、２速ギヤ列２４、３速ギヤ列２５、および４速ギヤ列２６等を有して、インプットシャフト２１の動力を異なる変速比に変速してアウトプットシャフト２２に伝達する変速機構として構築されている。なお、自動変速機２０では、インプットシャフト２１の入力端側（エンジン２側）から、１速ギヤ列２３、２速ギヤ列２４、３速ギヤ列２５、および４速ギヤ列２６の順番で配置されている。また、駆動輪５５、５６の回転方向を逆転させるリバース用ギヤ列は図示することを割愛している。

１速ギヤ列２３は、インプットシャフト２１に回転自在に支持された１速入力ギヤ３１と、この１速入力ギヤ３１に噛合しつつアウトプットシャフト２２に固定されている１速出力ギヤ３２とからなる。２速ギヤ列２４は、インプットシャフト２１に回転自在に支持された２速入力ギヤ３３と、この２速入力ギヤ３３に噛合しつつアウトプットシャフト２２に固定されている２速出力ギヤ３４とからなる。３速ギヤ列２５は、インプットシャフト２１に回転自在に支持された３速入力ギヤ３５と、この３速入力ギヤ３５に噛合しつつアウトプットシャフト２２に固定されている３速出力ギヤ３６とからなる。４速ギヤ列２６は、インプットシャフト２１に回転自在に支持された４速入力ギヤ３７と、この４速入力ギヤ３７に噛合しつつアウトプットシャフト２２に固定されている４速出力ギヤ３８とからなる。そして、アウトプットシャフト２２の出力端には出力ギヤ（終減速駆動ギヤ）３９が固定されている。

また、自動変速機２０は、これらの変速ギヤ列２３、２４、２５、２６を切り換える装置として、インプットシャフト２１上の１速入力ギヤ３１と２速入力ギヤ３３との間に第１同期装置４１を有し、インプットシャフト２１上の３速入力ギヤ３５と４速入力ギヤ３７との間に第２同期装置４２を有している。この自動変速機２０は、その第１同期装置４１に１速と２速との切換動作をさせる第１同期装置用アクチュエータ４３と、同様に第２同期装置４２に３速と４速との切換動作をさせる第２同期装置用アクチュエータ４４と、を有している。これら第１、第２同期装置用アクチュエータ４３、４４は、クラッチ用アクチュエータ５と同様に、ＡＭＴ制御部４５に接続されて、それぞれの駆動が制御されるようになっている。

また、車両１は、ディファレンシャル装置５０のギヤケース５１に固定されているリングギヤ５２が自動変速機２０のアウトプットシャフト２２の出力ギヤ３９に噛合している。ディファレンシャル装置５０では、ギヤケース５１内の図示しない差動ギヤに、一端側に駆動輪５５、５６が連結されている、左右の駆動軸５３、５４の基端側が連結されている。このようにして、車両１は、エンジン２の動力を自動変速機２０により変速させつつディファレンシャル装置５０を介して左右の駆動輪５５、５６を転動させて走行させるようになっている。

そして、ＡＭＴ制御部４５は、ＣＰＵやメモリなどにより構築されており、予めメモリ内に格納されている各種制御プログラムを設定済みまたは取得したパラメータ等に基づいて実行することにより自動変速機２０の変速制御処理を行う。なお、ＡＭＴ制御部４５は、クラッチ用アクチュエータ５や第１、第２同期装置用アクチュエータ４３、４４に加えて、後述するセレクタモジュール６０を含めて各部とＣＡＮ（Controller Area Network）を介して接続されており、所謂、ＣＡＮ通信により各種情報のやり取りをするようになっている。

また、ＡＭＴ制御部４５は、車両１に乗車する運転者が自動変速機２０による変速比を変更する際に操作する、不図示のセレクトレバーの選択位置を検出するセンサを備えるセレクタモジュール６０を接続されている。セレクタモジュール６０は、例えば、Ｐ（パーキング）、Ｒ（リバース）、Ｎ（ニュートラル）、Ｄ（ドライブ）の各レンジを備えており、自動変速機２０が備える１速ギヤ列２３等の変速段に対応する各レンジを選択するセレクトレバーの位置の検出情報をＡＭＴ制御部４５に出力する。なお、本実施形態では、１速ギヤ列２３〜４速ギヤ列２６を自動変速するＤレンジを選択する変速操作がなされた場合を一例にして説明するが、これに限るものではなく、１速、２速、３速、４速と運転者が手動で行う変速操作に適用してもよいことは言うまでもない。

このＡＭＴ制御部４５は、セレクタモジュール６０から受け取るセレクトレバーの選択レンジの位置情報に基づいて、クラッチ用アクチュエータ５や、第１、第２同期装置用アクチュエータ４３、４４の駆動を制御して、クラッチ４を動作（クラッチディスク４ａ同士の接離）させつつ、自動変速機２０のインプットシャフト２１上の１速ギヤ列２３等の切換動作を実行させる。すなわち、ＡＭＴ制御部４５は、セレクトレバーによるレンジの選択操作から自動変速機２０の変速段（変速ギヤ）の変速操作がなされたことを検出する変速検出部として機能する。

このとき、ＡＭＴ制御部４５は、インプットシャフト２１の単位時間当たりの回転数を検出する回転数センサ２９（回転数検出部）から検出信号を受け取って、クラッチ用アクチュエータ５の駆動を制御しクラッチ４を動作させるギヤインブロック回避機能を備えている。ＡＭＴ制御部４５は、セレクタモジュール６０からセレクトレバーによるレンジ選択（変速操作の検出情報）を受け取ったときに、ギヤインブロック回避変速制御プログラムを実行して、回転数センサ２９から受け取るインプットシャフト２１の回転数（検出情報）に基づいてクラッチ４のクラッチディスク４ａ同士の接続・遮断動作を適宜実行する。すなわち、ＡＭＴ制御部４５が変速制御部を構成している。なお、回転数センサ２９は、本実施形態の専用部品である必要はなく、他の制御処理等で使用するものを流用してもよい。

例えば、ＡＭＴ制御部４５は、車両１の停止時などにＮレンジが選択されていて自動変速機２０のインプットシャフト２１が回転停止状態である場合に、セレクタモジュール６０からＤレンジへの変速操作を受け取ったときに、ギヤインブロック回避変速制御プログラムを実行する。このＡＭＴ制御部４５は、まずは、クラッチ用アクチュエータ５を駆動させて、遮断状態のクラッチ４のクラッチディスク４ａ同士を接近させて接続し、予めメモリ内に設定されている第１の閾値ＴＨａまでインプットシャフト２１の回転数が上昇したことを確認する。ＡＭＴ制御部４５は、この確認後に、そのクラッチディスク４ａ同士を離隔させて接続を遮断し、予めメモリ内に設定されている第２の閾値ＴＨｂまでインプットシャフト２１の回転数が降下したことを確認したときに、自動変速機２０の１速ギヤ列２３をインプットシャフト２１側に噛み合わせる変速制御を実行する。

このＡＭＴ制御部４５のメモリ内に設定する第１の閾値ＴＨａおよび第２の閾値ＴＨｂとしては、迅速に制御処理を実行するために、インプットシャフト２１が停止状態から回転状態に移行したことを回転開始直後に判別可能な程度に小さな低回転数が設定されている。そのうちの第２の閾値ＴＨｂとしては、インプットシャフト２１の回転数が第１の閾値ＴＨａから低下したことを判別可能な程度に差分が小さい回転数が設定されている。

詳細には、図３のフローチャートと図４のタイミングチャートに示すように、ＡＭＴ制御部４５は、セレクタモジュール６０の位置検出情報からセレクトレバーによりＮレンジからＤレンジに切り換える変速操作がなされたことを確認したタイミングＡのときに（ステップＳ１１）、クラッチ用アクチュエータ５を駆動させてクラッチ４のクラッチディスク４ａ同士を接近させて繋ぎ込む接続動作を開始する（ステップＳ１２）。このとき、クラッチ４は、クラッチディスク４ａ同士が一体回転する完全接続状態になる前に、互いに異なる回転数で回転する摺動状態の所謂、半クラッチ状態となるタイミングＢからトルクの伝達を開始して、インプットシャフト２１が回転を開始する。

次いで、ＡＭＴ制御部４５は、インプットシャフト２１の回転数が第１の閾値ＴＨａ以上になったことを確認したタイミングＣのときに（ステップＳ１３）、クラッチ用アクチュエータ５を駆動させてクラッチ４のクラッチディスク４ａ同士を離隔させて解放（遮断）状態にする（ステップＳ１４）。

次いで、ＡＭＴ制御部４５は、クラッチ４のクラッチディスク４ａ同士が離隔して動力の伝達が遮断されている状態になって、インプットシャフト２１の回転数が第２の閾値ＴＨｂ以下まで低下したことを確認したタイミングＤのときに（ステップＳ１５）、第１同期装置用アクチュエータ４３を駆動させて、自動変速機２０のインプットシャフト２１上の１速ギヤ列２３を噛み合わせる切換動作を実行させる（ステップＳ１６）。

このとき、自動変速機２０は、インプットシャフト２１が第２の閾値ＴＨｂ以下の低速回転をしつつ１速ギヤ列２３を噛み合わせることができ、インプットシャフト２１が回転停止しているために、１速ギヤ列２３内で歯が突き当たって噛み合うことを拒否されるギヤインブロックの発生を回避し、確実に変速切換を完了することができる。なお、図４のタイミングチャート中におけるタイミングＤの後に、インプットシャフト２１の回転が停止しているのは、１速ギヤ列２３が噛み合うことによる負荷が掛かって停止しているだけであり、この後に、クラッチ４が再度動作してクラッチディスク４ａ同士が接続状態になる際に回転を開始してエンジン２の動力を適した変速比で伝達することになる。

このように、本実施形態においては、ＡＭＴ制御部４５がＮレンジからＤレンジを選択する変速操作を検出した場合に、クラッチ４の接続動作を開始してインプットシャフト２１の回転数が低回転数で判別可能な第１の閾値ＴＨａ以上になったときにクラッチ４を遮断し、その回転数が第１の閾値ＴＨａからの低下を判別可能な第２の閾値ＴＨｂ以下になったときに自動変速機２０の１速ギヤ列２３をインプットシャフト２１側に噛み合わせる。このように、クラッチディスク４ａ同士の接近を精度よく検出することが難しいストロークによりクラッチ４の接触の有無を確認してギヤの噛み合わせを行わせるのではなく、検出の容易なインプットシャフト２１の回転数を閾値ＴＨａ、ＴＨｂと比較するだけで、変速操作を確実に完了することができる。

したがって、車両１の停止状態から走行を開始するためにＤレンジを選択する変速操作をする際に、１速ギヤ列２３の噛み合いが拒否されるギヤインブロックの発生を簡易に回避することができ、一旦、ニュートラルレンジに戻す必要なく（ニュートラルレンジに戻すために時間が掛かって、動力伝達が直ちに開始されずに、不安感を感じさせてしまうことなく）、快適に変速操作を完了して走行を開始することができる。

また、本実施形態の他の態様としては、上述実施形態では、停止状態時におけるＮレンジからＤレンジへの変速操作を実行する制御処理を一例として説明するが、これに限るものではなく、例えば、停止状態時におけるＮレンジからＲレンジへの変速操作にも適用することができる。また、停止状態時におけるＤレンジからＲレンジや、ＲレンジからＤレンジへの変速操作時にも適用することができ、この場合には、レンジ切換時にギヤ列との噛み合いを解消したインプットシャフト２１を一時的に動力伝達可能に、クラッチ４を接続状態にするようにすればよい。

ここで、クラッチ４のクラッチディスク４ａ同士を互いに異なる回転数で回転可能な状態で摺動接触する、所謂、半クラッチ状態で変速ギヤを噛み合わせる機能を備えて、外乱等による変動を抑制してギヤ鳴き等を制限可能な場合には、停止時に限らず、停止前の変速操作時から半クラッチ状態を利用することで、即時にインプットシャフト２１を所望の回転数で回転させてギヤの噛み合いを実行し、変速操作を完了するようにしてもよい。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１車両
２エンジン
３クランクシャフト
４クラッチ
４ａクラッチディスク
５クラッチ用アクチュエータ
２０自動変速機（変速機）
２１インプットシャフト
２３〜２６１速ギヤ列〜４速ギヤ列（変速ギヤ）
２９回転数センサ（回転数検出部）
４３、４４第１、第２同期装置用アクチュエータ
４５ＡＭＴ制御部（変速検出部、変速制御部）
５０ディファレンシャル装置
６０セレクタモジュール
ＴＨａ第１の閾値
ＴＨｂ第２の閾値

Claims

エンジンから回転駆動力を受け取って、変速ギヤを介して前記回転駆動力を出力する変速機と、前記エンジンの回転駆動力を前記変速機に伝達する経路に配置されて当該伝達経路の接続または遮断を切り換えるクラッチと、を備える装置に搭載されて前記変速機および前記クラッチの駆動を制御する駆動制御装置であって、
前記変速機の変速ギヤを選択する変速操作、および前記変速機のインプットシャフトの回転数に基づいて前記クラッチおよび前記変速機の駆動を制御する変速制御部を備えて、
前記変速制御部は、前記変速操作を検出したときに前記クラッチの伝達経路を接続して、前記インプットシャフトの回転数が予め設定されている第１の閾値以上になったときに前記クラッチの伝達経路を遮断し、前記インプットシャフトの回転数が予め設定されている第２の閾値以下になったときに前記変速操作に応じた前記変速ギヤを噛み合わせるように前記変速機の駆動を制御する、駆動制御装置。
前記第２の閾値は、前記第１の閾値から前記インプットシャフトの回転数が低下したことを判別可能な値で、前記第１の閾値との差分が小さくなるように設定される、請求項１に記載の駆動制御装置。