JP2017125517A - 車両の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドグクラッチを係合させることにより所定の変速段を設定する際に、適切なタイミングでドグクラッチを係合させることができる車両の変速制御装置を提供する。【解決手段】ダウンシフト時にドグクラッチを係合させる車両の変速制御装置において、前記アクチュエータを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記ダウンシフト時に前記ドグクラッチを係合させる制御指示を行い、前記制御指示に伴う前記入力回転数の変化量を求め、前記変化量が目標変化量より所定値以上大きい場合に次回の前記ダウンシフト時における前記ドグクラッチを係合させるための制御指示による前記制御量を減少させる。【選択図】図１

Description

この発明は、変速比を段階的に変化させることができる車両の変速制御装置に関し、特に、所定の変速段を設定するための係合機構にドグクラッチを用いた車両の変速制御装置に関するものである。

特許文献１には、遊星歯車機構を備えた車両用自動変速機が記載されている。その車両用自動変速機は、遊星歯車機構における一つの回転要素を、ドグクラッチを係合させることによって固定して後進段を設定するように構成されている。また、このドグクラッチを後進段を設定するときにのみ使用するように構成され、さらに、ドグクラッチが係合されることに先行して係合される摩擦係合部材が設けられている。

特開平１０−８９４２１号公報

上記の特許文献１に記載された構成のようなドグクラッチを、所定の変速段（前進変速段）を設定するために係合させる場合がある。その所定の変速段にドグクラッチを係合させて変速する際に、タービン回転数が、その変化量（変化率）に基づいて所定の変速段が設定されるときのタービン回転数となるタイミングを予測する。その予測されたタイミングにより、ドグクラッチを係合させるために予め定められた油圧の供給を開始するタイミングを決定するように制御される。しかしながら、経時的な変化や個体差などによって油圧を供給してからドグクラッチが係合するまでの時間が、設計上定められた時間と異なる可能性がある。したがって、ドグクラッチに差回転が生じている状態で係合する場合があり、そのような場合にはドグクラッチの係合時にショックが生じるおそれがある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、ドグクラッチを係合させることにより所定の変速段を設定する際に、適切なタイミングでドグクラッチを係合させることができる車両の変速制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと前記エンジンの出力側に連結された有段自動変速機と、前記有段自動変速機で所定の変速段を設定するために係合されるドグクラッチと、前記ドグクラッチを係合させるとともに制御量に応じて前記ドグクラッチの係合タイミングを変更可能なアクチュエータとを備え、ダウンシフト時に前記ドグクラッチを係合させる車両の変速制御装置において、前記アクチュエータを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記ダウンシフト時に前記ドグクラッチを係合させる制御指示を行い、前記制御指示に伴う前記入力回転数の変化量を求め、前記変化量が目標変化量より所定値以上大きい場合に次回の前記ダウンシフト時における前記ドグクラッチを係合させるための制御指示による前記制御量を減少させるように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、ダウンシフトに伴ってドグクラッチを係合させるときに、入力回転数の変化量が目標変化量より所定値以上大きい場合には、次回のアクチュエータの制御量を減少させるように制御する。ドグクラッチは、アクチュエータの制御量を減少させることにより、係合するタイミングがそれまでのタイミングより遅らされる。すなわち、次回のダウンシフト時には、経時的な変化や個体差を考慮した制御量が設定されており、ドグクラッチが目標の係合タイミングよりも早期に係合されることを抑制することができる。したがって、適切なタイミングでドグクラッチを係合させることができ、その係合時にショックが生じることを抑制あるいは回避することができる。

この発明に係る変速制御装置の制御の一例を説明するためのフローチャートである。 この発明における変速制御装置の一例を示すスケルトン図である。 各変速段を設定する際に係合させられる係合機構を示す係合表である。 パワーオンダウンシフトを実行したときのタービン回転数などの変化を説明するための図である。 コースト走行時に第１速段へダウンシフトする際のタービン回転数などの変化を説明するための図である。

この発明におけるドグクラッチを有する有段自動変速機（変速制御装置）の一例を図２に模式的に示している。図２に示す変速制御装置１は、前進第１速段から前進８速段および後進第１速段ならびに後進第２速段を設定することができる有段式の変速制御装置であって、二つの遊星歯車機構２，３を備えている。その構成を簡単に説明すると、まず、車両の動力源であるエンジン４側にダブルピニオン型の遊星歯車機構（以下、第１遊星歯車機構と記す）２が設けられている。この第１遊星歯車機構２における第１キャリヤ５の入力軸１５は、図示しないトルクコンバータなどを介してエンジン４の出力軸６に連結され、第１サンギヤ７は、ハウジングなどの固定部８に連結されている。

その第１遊星歯車機構２を挟んでエンジン４とは反対側にラビニョ型の遊星歯車機構（以下、第２遊星歯車機構と記す）３が設けられている。この第２遊星歯車機構３は、エンジン４または第１遊星歯車機構２から入力されたトルクを図示しない駆動輪に伝達するものであって、第２遊星歯車機構３における第２キャリヤ９は、上記第１キャリヤ５に、第２クラッチＣ２を介してトルク伝達可能に連結されている。また、第２サンギヤ１０は、第１遊星歯車機構２における第１リングギヤ１１に第３クラッチＣ３を介してトルク伝達可能に連結されるとともに、第１キャリヤ５に第４クラッチＣ４を介してトルク伝達可能に連結されている。さらに、第３サンギヤ１２は、第１クラッチＣ１を介してトルク伝達可能に連結されている。そして、第２リングギヤ１３が、図示しない駆動輪にトルク伝達可能に連結されている。

さらに、上記第２サンギヤ１０の回転を停止させるための第１ブレーキＢ１、および第２キャリヤ９の回転を停止させるための第２ブレーキＢ２が設けられている。この第１ブレーキＢ１は、従来知られた摩擦係合機構であって、伝達トルク容量を制御することができるように構成されている。一方、第２ブレーキＢ２は、この発明におけるドグクラッチに相当するものであって、固定部８に形成されたドグ歯と、第２キャリヤ９に形成されたドグ歯とを噛み合わせることにより、第２キャリヤ９の回転を停止させるように構成されている。また、ドグクラッチＢ２は、図示しない油圧アクチュエータの制御量に応じて係合あるいは解放とそのタイミングが制御される。

この実施形態では、上記の各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４および各ブレーキＢ１，Ｂ２を係合あるいは解放する制御や、エンジン４の燃料の供給などを電気的に制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）１４が設けられている。ＥＣＵ１４は、この発明におけるコントローラに相当し、マイクロコンピュータを主体として構成されている。また、ＥＣＵ１４は、車速やアクセル開度などのデータが入力され、それらの入力されたデータおよび予め記憶しているデータを使用して演算を行い、演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。

図４は、図３に示す変速制御装置の係合表を示している。なお、図４に示す「○」は、係合している状態を示し、「−」は、解放している状態を示している。図４に示すように前進第１速段は、第１クラッチＣ１と第２ブレーキＢ２とを係合させることにより設定され、前進第２速段は、第１クラッチＣ１と第１ブレーキＢ１とを係合させることにより設定される。すなわち、前進第１速段と前進第２速段との変速段の切替は、第１クラッチＣ１を係合させた状態で、第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２とのいずれか一方のブレーキＢ１（Ｂ２）を解放するとともに、他方のブレーキＢ２（Ｂ１）を係合させることにより行われる。

つぎに、この実施形態において、第２速段（２ｎｄ）から所定の変速段である第１速段（１ｓｔ）へパワーオンダウンシフト（パワーＯＮダウンシフト）で変速されるときに、第２ブレーキ（ドグクラッチ）Ｂ２を係合させる際の制御について図１を参照して説明する。図１に示す制御は、この発明のコントローラに相当するＥＣＵ１４によって実行される。以下の説明では、第２ブレーキＢ２をドグクラッチＢ２と称する。

まず、走行中の車両において、パワーオンダウンシフトが実行されているか否かがステップＳ１で判断される。このステップＳ１は、従来知られている制御と同様に、アクセル開度や車速などに基づいて判断される。パワーオンダウンシフトが実行されていないことにより、ステップＳ１が否定的に判断された場合には、この制御を一旦抜ける。

一方、パワーオンダウンシフトが実行されていると判断されたことにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、パワーオンダウンシフトが実行されたときの入力軸１５の回転数である入力回転数（タービン回転数）の変化量（変化率）を求め、目標の値（目標値）である第１変化量と求められた値（実測値）である第２変化量（変化率）とを比較する。比較した結果、それらの変化量（変化率）の差が、予め定められた所定値以上大きいか否かが判定される。

具体的には、予測されたタービン回転数の第１変化量に基づいて、タービン回転数が第１速段を設定したときの回転数となるタイミングが予測される。そして、その予測されたタイミングに基づいて、ドグクラッチＢ２を係合させるために油圧アクチュエータの制御を開始するタイミングが決定される。油圧アクチュエータの制御を開始するタイミングは、油圧を供給可能な最大値（ＭＡＸ圧）で供給したときに、ドグクラッチＢ２の回転数が同期する、つまり固定部８と第２キャリヤ９との回転数が同期するタイミングとなるように決定される。そのように決定されたタイミングで油圧アクチュエータの制御が実行されたときに、ダウンシフトの開始から完了までのタービン回転数の第２変化量が求められる。なお、第１変化量は、予測して決定されることに限らず、プリセット値によって決定されてもよい。その場合には、目標値である第１変化量に基づいて油圧アクチュエータの制御が開始されるタイミングが決定される。そして、タービン回転数における第１変化量と第２変化量とを比較したときの差が、所定値以上大きいか否かが判定される。第１変化量と第２変化量との差が所定値より小さいことにより、ステップＳ２で否定的に判断された場合には、この制御を一旦抜ける。

これに対して、第１変化量と第２変化量との差が所定値以上大きいことにより、ステップＳ２で肯定的に判断された場合には、ステップＳ３に進み、ドグクラッチＢ２が油圧に対して応答の早い個体（ドグクラッチ）であると判断される。油圧応答の早い個体とは、例えば、経時的な変化や個体差などによって油圧を供給してからドグクラッチＢ２が係合するまでの時間が、設計上定められた時間よりも早く係合するドグクラッチＢ２のことである。

油圧応答の早いドグクラッチ（個体）であると判定された場合には、ステップＳ４に進み、次のドグクラッチＢ２を係合させるための制御指示による油圧の供給量を変更する。具体的には、第２速段から第１速段へのダウンシフト時に、タービン回転数が第１速段の同期回転数に達するタイミングでドグクラッチＢ２が係合するように、供給する油圧の量を、供給可能な最大値（ＭＡＸ圧）から減少させる。そして、この減少させる油圧の供給量は、第１変化量と第２変化量との差分に基づいて決定される。

この構成により、第２速段から第１速段へのダウンシフトに伴ってドグクラッチＢ２を係合させるときに、タービン回転数の変化量が目標変化量より所定値以上大きい場合には、次回の油圧アクチュエータの制御量を減少させるように制御する。ドグクラッチＢ２は、油圧アクチュエータの制御量を減少させることにより、係合するタイミングがそれまでのタイミングより遅らされる。すなわち、次回のダウンシフト時には、経時的な変化や個体差を考慮した制御量が設定されており、ドグクラッチＢ２が目標の係合タイミングよりも早期に係合されることを抑制することができる。したがって、適切なタイミングでドグクラッチＢ２を係合させることができるため、差回転が大きいことによるショックや、ダウンシフト時にタイアップ状態が発生することによってショックが生じることを抑制あるいは回避することができる。

つぎに、上述した制御を実行したときのタービン回転数などの変化を図４および図５を参照して説明する。図４は、ドグクラッチＢ２の個体差があることを判定するときのタイムチャートである。図４に示すように、タービン回転数は、エンジン４の回転数に伴って増減するため、アクセル開度が大きくなる（アクセルＯＮ）につれて次第に増大される。タービン回転数が増大する一方でダウンシフトが必要であると判断された場合には、上述した第１ブレーキＢ１を解放してドグクラッチＢ２を係合する。なお、図４および図５では、アクセル開度が大きくなり始めるタイミングとダウンシフトを実行するように判定されるタイミングとが同じタイミングである。

第１ブレーキＢ１は、ダウンシフトに伴って解放されるため、ダウンシフトの指示が出力されると次第に係合圧が小さくなって解放される。それに対してドグクラッチＢ２は、ダウンシフトに伴って係合されるため、タービン回転数の第１変化量によって決定した所定のタイミングに達すると、係合するように指示が出力される。油圧アクチュエータは、ドグクラッチＢ２を係合するための制御指示が出力されると油圧の供給を開始する。このとき供給される油圧は、供給可能な最大値（ＭＡＸ圧）で供給される。

固定部８と第２キャリヤ９とに設けられたドグ歯は、油圧の供給に伴い次第に接近して互いに噛み合わされる。しかしながら、図４に示すように、実測値のタービン回転数（実タービン回転数）の第２変化量は、目標とするタービン回転数（目標タービン回転数）の第１変化量に対して異なる変化量で推移している。すなわち、ドグクラッチＢ２の不可避的な個体差によって固定部８と第２キャリヤ９との回転数が同期する前に互いのドグ歯が噛み合っている。

早期にドグクラッチＢ２が係合したことにより、その変化量の差が、予め設定された所定値以上大きい場合には、油圧応答が早いドグクラッチＢ２であると判断されるため、次回以降のドグクラッチＢ２の係合時に供給される油圧の量を減少するように制御される。この制御により、油圧の供給量を減少させてドグクラッチＢ２を係合させたときの挙動を、図５を参照して説明する。

図５に示す実施形態では、コースト走行時にアクセルが踏み込まれることにより第１速段が設定されてドグクラッチＢ２が係合されるときの挙動を、油圧が補正される前後で比較して説明する。なお、以下の説明では、第２速段が設定された状態でコースト走行中にアクセルが踏み込まれることにより、ドグクラッチＢ２が係合されて第１速段にダウンシフトされるものとして説明するが、この構成に限らず、他の変速段から第１速段にダウンシフトされる場合でもよい。

図５に示すように、アクセルが踏み込まれる前のタービン回転数は、コーストダウンによって第１速段（１ｓｔ）の回転数より小さい回転数で推移しており、また、変速段は第２速段が設定されている。タービン回転数は、アクセル開度が大きくなり、エンジン４の回転数の増大に伴って増大する。また、アクセル開度が大きくなることにより、第１速段を設定するように制御されるため、ドグクラッチＢ２を係合するように指示が出力される。ドグクラッチＢ２の係合指示により、油圧アクチュエータには、補正された量の油圧が供給される。すなわち、油圧の供給量が補正前の油圧の供給量と比較して減少した量が供給される。つまり、ドグクラッチＢ２は、油圧アクチュエータの制御量を減少させることにより、係合するタイミングがそれまでのタイミングより遅らされる。したがって、ドグクラッチＢ２の回転数を同期させた状態で係合させることができ、補正後のタービン回転数は、補正前のタービン回転数と比較して急激に上昇することが抑制されている。

すなわち、油圧の供給量を補正したことによって、ドグクラッチＢ２が設計上の時間より早期に係合することを抑制することができるため、ドグクラッチＢ２が係合したときにショックが生じることを抑制あるいは回避することができる。さらに、コースト走行している状態からアクセルが踏み込まれた場合には、現在のタービン回転数と同期するためのタービン回転数との差回転が小さいことがある。そのような場合に、ドグクラッチＢ２を係合するタイミングを調整する制御では、学習した制御を反映できないおそれがある。それに対して、この実施形態の制御では、油圧の供給量を調整するため、上記の差回転が小さい場合には油圧の供給量を調整することによりドグクラッチＢ２が係合するタイミングを変更している。したがって、補正されたアクチュエータの制御量を反映できないことによりドグクラッチＢ２の係合ショックが生じることを抑制あるいは回避することができる。また、ドグクラッチＢ２が設計上の時間より早期に係合されることでエンジン４の回転数が引き上げられてしまい、乗員に引き込み感が生じることを抑制あるいは回避することができる。

なお、上述した実施形態において、ドグクラッチＢ２を係合あるいは解放する制御を油圧アクチュエータによって制御しているが、この構成に限らず、電磁アクチュエータによって制御してもよい。そのような場合には、電磁アクチュエータが通電する電流値を減少させることにより同様の制御を実行することができる。

１…変速制御装置（有段自動変速機）、 ４…エンジン、 １４…電子制御装置（ＥＣＵ）、 Ｂ２…ドグクラッチ。

Claims (1)

1. エンジンと前記エンジンの出力側に連結された有段自動変速機と、前記有段自動変速機で所定の変速段を設定するために係合されるドグクラッチと、前記ドグクラッチを係合させるとともに制御量に応じて前記ドグクラッチの係合タイミングを変更可能なアクチュエータとを備え、ダウンシフト時に前記ドグクラッチを係合させる車両の変速制御装置において、
   前記アクチュエータを制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記ダウンシフト時に前記ドグクラッチを係合させる制御指示を行い、
   前記制御指示に伴う前記入力回転数の変化量を求め、
   前記変化量が目標変化量より所定値以上大きい場合に次回の前記ダウンシフト時における前記ドグクラッチを係合させるための制御指示による前記制御量を減少させる
   ように構成されていることを特徴とする車両の変速制御装置。

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