JP2018009686A - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現在の変速段から中間変速段を経由して目標変速段に移行するパワーオンダウンシフトを行う場合に、中間変速段を経由する際のショックを抑制することが可能な自動変速機の制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵは、パワーオンダウンシフト時の変速進行は、目標イナーシャトルクに基づいて解放側の摩擦係合要素を制御することにより行われるように構成されている。さらに、ＥＣＵは、現在の変速段から中間変速段を経由して目標変速段に移行するパワーオンダウンシフト時に、中間変速段への変速進行度に基づいてガード値を算出し、ガード値を用いて目標イナーシャトルクを補正するように構成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、自動変速機の制御装置に関する。

従来、複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる自動変速機を制御する自動変速機の制御装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された自動変速機の制御装置は、現在の変速段から中間変速段を経由して目標変速段に移行するパワーオンダウンシフトを行うように構成されている。具体的には、この自動変速機の制御装置は、第２クラッチおよび第１ブレーキの係合により成立する第６速段から、第１クラッチおよび第３クラッチの係合により成立する第３速段に移行する際に、第１クラッチおよび第２クラッチの係合により成立する第４速段を経由するようになっている。すなわち、第６速段から第３速段への変速には４要素のつかみ替えが必要であるため、２要素で切り替え可能な第６速段から第４速段への変速と、２要素で切り替え可能な第４速段から第３速段への変速とを連続的に行うようになっている。このような６−４−３変速では、６−４変速の実行中に予め４−３変速の準備をしておくことにより、６−４変速と４−３変速とを個別に２段階で行う場合に比べて、変速時間の短縮を図ることが可能である。

特開２００２−３１０２８１号公報

ここで、上記した従来の自動変速機では、中間変速段を経由する際に、変速機構を構成するリアプラネタリの内部回転が反転する動きとなる。リアプラネタリの内部回転が反転するとは、出力軸に連結されるリングギヤの回転速度を一定とした場合に、変速の進行に伴うサンギヤおよびプラネタリキャリアの回転速度の変化方向が逆になることである。その際、第６速段から第４速段への変速時の解放側の摩擦係合要素である第１ブレーキのトルク容量が小さいと、出力軸にかかるトルクがゼロよりも小さくなり、出力軸のガタ（バックラッシュ）が反対側に詰まった状態になる。その状態で、係合側の摩擦係合要素である第１クラッチが係合すると、出力軸に正方向のトルクがかかるため、ガタ打ちに起因するショックが発生するおそれがある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、現在の変速段から中間変速段を経由して目標変速段に移行するパワーオンダウンシフトを行う場合に、中間変速段を経由する際のショックを抑制することが可能な自動変速機の制御装置を提供することである。

本発明による自動変速機の制御装置は、複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる自動変速機に適用されるものである。自動変速機の制御装置は、パワーオンダウンシフト時の変速進行は、目標イナーシャトルクに基づいて解放側の摩擦係合要素を制御することにより行われるように構成されている。さらに、自動変速機の制御装置は、現在の変速段から中間変速段を経由して目標変速段に移行するパワーオンダウンシフト時に、中間変速段への変速進行度に基づいてガード値を算出し、ガード値を用いて目標イナーシャトルクを補正するように構成されている。

このように構成することによって、中間変速段に近づいた場合に、ガード値により目標イナーシャトルクを低く補正することにより、解放側の摩擦係合要素のトルク容量を大きくすることができる。このため、中間変速段を経由する際に出力軸のガタが正方向側に詰まった状態にすることができるとともに、その状態で摩擦係合要素を係合させることができる。

本発明の自動変速機の制御装置によれば、現在の変速段から中間変速段を経由して目標変速段に移行するパワーオンダウンシフトを行う場合に、中間変速段を経由する際のショックを抑制することができる。

本発明の一実施形態によるＥＣＵを備える車両の概略構成を示した図である。 図１のトルクコンバータおよび自動変速機の構成を示したスケルトン図である。 図２の自動変速機における変速段毎の第１クラッチ〜第４クラッチ、第１ブレーキおよび第２ブレーキの係合状態を示した係合表である。 図１のＥＣＵを示したブロック図である。 比較例による中間変速段を経由するパワーオンダウンシフトの一例を示したタイミングチャートである。 本実施形態による中間変速段を経由するパワーオンダウンシフトの一例を示したタイミングチャートである。 パワーオンダウンシフト時の解放側クラッチトルクの演算手法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態によるＥＣＵ５を備える車両１００について説明する。

車両１００は、図１に示すように、エンジン１と、トルクコンバータ２と、自動変速機３と、油圧制御装置４と、ＥＣＵ５とを備えている。この車両１００は、たとえばＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式であり、エンジン１の出力が、トルクコンバータ２および自動変速機３を介してデファレンシャル装置６に伝達され、左右の駆動輪（前輪）７に分配されるようになっている。

−エンジン−
エンジン（内燃機関）１は、走行用の駆動力源であり、たとえば多気筒ガソリンエンジンである。エンジン１は、スロットルバルブのスロットル開度（吸入空気量）、燃料噴射量、点火時期などにより運転状態を制御可能に構成されている。

−トルクコンバータ−
トルクコンバータ２は、図２に示すように、エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１ａに連結されたポンプインペラ２１と、自動変速機３に連結されたタービンランナ２２と、トルク増幅機能を有するステータ２３と、エンジン１と自動変速機３とを直結するためのロックアップクラッチ２４とを含んでいる。なお、図２では、トルクコンバータ２および自動変速機３の回転中心軸に対して、下側半分を省略して上側半分のみを模式的に示している。

−自動変速機−
自動変速機３は、エンジン１と駆動輪７との間の動力伝達経路に設けられ、入力軸３ａの回転を変速して出力軸３ｂに出力するように構成されている。この自動変速機３では、入力軸３ａがトルクコンバータ２のタービンランナ２２に連結され、出力軸３ｂがデファレンシャル装置６などを介して駆動輪７に連結されている。

自動変速機３は、第１遊星歯車装置３１ａを主体として構成される第１変速部（フロントプラネタリ）３１、第２遊星歯車装置３２ａと第３遊星歯車装置３２ｂとを主体として構成される第２変速部（リアプラネタリ）３２、第１クラッチＣ１〜第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２などによって構成されている。

第１変速部３１を構成する第１遊星歯車装置３１ａは、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であって、サンギヤＳ１と、互いに噛み合う複数対のピニオンギヤＰ１と、これらピニオンギヤＰ１を自転および公転可能に支持するプラネタリキャリアＣＡ１と、ピニオンギヤＰ１を介してサンギヤＳ１と噛み合うリングギヤＲ１とを備えている。

プラネタリキャリアＣＡ１は、入力軸３ａに連結され、その入力軸３ａと一体的に回転するようになっている。サンギヤＳ１は、トランスミッションケース３０に固定され、回転不能である。リングギヤＲ１は、中間出力部材として機能し、入力軸３ａに対して減速されてその減速回転を第２変速部３２に伝達する。

第２変速部３２を構成する第２遊星歯車装置３２ａは、シングルピニオン型の遊星歯車機構であって、サンギヤＳ２と、ピニオンギヤＰ２と、そのピニオンギヤＰ２を自転および公転可能に支持するプラネタリキャリアＲＣＡと、ピニオンギヤＰ２を介してサンギヤＳ２と噛み合うリングギヤＲＲとを備えている。

また、第２変速部３２を構成する第３遊星歯車装置３２ｂは、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であって、サンギヤＳ３と、互いに噛み合う複数対のピニオンギヤＰ２およびＰ３と、それらピニオンギヤＰ２およびＰ３を自転および公転可能に支持するプラネタリキャリアＲＣＡと、ピニオンギヤＰ２およびＰ３を介してサンギヤＳ３と噛み合うリングギヤＲＲとを備えている。なお、プラネタリキャリアＲＣＡおよびリングギヤＲＲは、第２遊星歯車装置３２ａおよび第３遊星歯車装置３２ｂで共用されている。

サンギヤＳ２は、第１ブレーキＢ１によりトランスミッションケース３０に選択的に連結される。また、サンギヤＳ２は、第３クラッチＣ３を介してリングギヤＲ１に選択的に連結される。さらに、サンギヤＳ２は、第４クラッチＣ４を介してプラネタリキャリアＣＡ１に選択的に連結される。サンギヤＳ３は、第１クラッチＣ１を介してリングギヤＲ１に選択的に連結される。プラネタリキャリアＲＣＡは、第２ブレーキＢ２によりトランスミッションケース３０に選択的に連結される。また、プラネタリキャリアＲＣＡは、第２クラッチＣ２を介して入力軸３ａに選択的に連結される。リングギヤＲＲは、出力軸３ｂに連結され、その出力軸３ｂと一体的に回転するようになっている。

第１クラッチＣ１〜第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２は、いずれも油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる摩擦係合要素であり、油圧制御装置４およびＥＣＵ５によって制御される。

図３は、変速段（ギヤ段）毎の第１クラッチＣ１〜第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の係合状態または解放状態を示した係合表である。なお、図３の係合表において、○印は「係合状態」を示し、空白は「解放状態」を示している。

図３に示すように、この例の自動変速機３では、第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２が係合されることにより、変速比（入力軸３ａの回転速度／出力軸３ｂの回転速度）が最も大きい第１変速段（１ｓｔ）が成立する。第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１が係合されることにより第２変速段（２ｎｄ）が成立する。

第１クラッチＣ１および第３クラッチＣ３が係合されることにより第３変速段（３ｒｄ）が成立し、第１クラッチＣ１および第４クラッチＣ４が係合されることにより第４変速段（４ｔｈ）が成立する。第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が係合されることにより第５変速段（５ｔｈ）が成立し、第２クラッチＣ２および第４クラッチＣ４が係合されることにより第６変速段（６ｔｈ）が成立する。第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３が係合されることにより第７変速段（７ｔｈ）が成立し、第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１が係合されることにより第８変速段（８ｔｈ）が成立する。なお、第３クラッチＣ３および第２ブレーキＢ２が係合されることにより後進段（Ｒｅｖ）が成立する。

−油圧制御装置−
油圧制御装置４は、自動変速機３の摩擦係合要素の状態（係合状態または解放状態）を制御するために設けられている。なお、油圧制御装置４は、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ２４を制御する機能も有する。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ５は、エンジン１の運転制御および自動変速機３の変速制御などを行うように構成されている。具体的には、ＥＣＵ５は、図４に示すように、ＣＰＵ５１と、ＲＯＭ５２と、ＲＡＭ５３と、バックアップＲＡＭ５４と、入力インターフェース５５と、出力インターフェース５６とを含んでいる。なお、ＥＣＵ５は、本発明の「自動変速機の制御装置」の一例である。

ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ５２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５１による演算結果や各センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ５４は、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

入力インターフェース５５には、クランクポジションセンサ８１、入力軸回転速度センサ８２、出力軸回転速度センサ８３、アクセル開度センサ８４およびスロットル開度センサ８５などが接続されている。

クランクポジションセンサ８１は、エンジン１の回転速度（角速度）を算出するために設けられている。入力軸回転速度センサ８２は、自動変速機３の入力軸３ａの回転速度（タービン回転速度）を算出するために設けられている。出力軸回転速度センサ８３は、自動変速機３の出力軸３ｂの回転速度を算出するために設けられている。アクセル開度センサ８４は、アクセルペダルの踏込量（操作量）であるアクセル開度を検出するために設けられている。スロットル開度センサ８５は、スロットルバルブのスロットル開度を検出するために設けられている。

出力インターフェース５６には、インジェクタ９１、イグナイタ９２、スロットルモータ９３および油圧制御装置４などが接続されている。インジェクタ９１は、燃料噴射弁であり、燃料噴射量を調整可能である。イグナイタ９２は、点火プラグによる点火時期を調整するために設けられている。スロットルモータ９３は、スロットルバルブのスロットル開度を調整するために設けられている。

そして、ＥＣＵ５は、各センサの検出結果などに基づいて、スロットル開度、燃料噴射量および点火時期などを制御することにより、エンジン１の運転状態を制御可能に構成されている。また、ＥＣＵ５は、油圧制御装置４を制御することにより、自動変速機３の変速制御およびトルクコンバータ２のロックアップクラッチ２４の制御を実行可能に構成されている。

ＥＣＵ５による変速制御では、たとえば、車速およびアクセル開度をパラメータとする変速マップに基づいて目標変速段が設定され、実際の変速段が目標変速段になるように油圧制御装置４が制御される。すなわち、ＥＣＵ５は、変速マップに基づいて変速判断を行い、変速を実行すべきと判断した場合に目標変速段が得られるように変速制御を実行する。

なお、この変速制御では、１つの摩擦係合要素の解放と１つの摩擦係合要素の係合とにより成立する変速段への切り替えが許可され、２つの摩擦係合要素の解放と２つの摩擦係合要素の係合とが必要な変速段への切り替えが禁止されている。また、現在の変速段から２段以上離れた変速段に切り替え可能である。

−自動変速機の変速制御−
ここで、一般的な変速制御としては、例えば変速ショックや変速時間等が適切であるか否かを実車にて評価しつつ適合により予め定められた制御マップに基づいて、変速時の各摩擦係合要素（前記クラッチおよびブレーキ）のトルク容量（或いは油圧指令値）を決定して変速を実行する手法がある。この制御マップを用いる手法では、パワーオンダウンシフトやパワーオフアップシフト等の変速パターンおよび変速前後の変速段の組み合わせに応じて、多数の制御マップを作成しておく必要がある。そのため、自動変速機の変速段が多段化されるほど、適合作業に多くの労力が必要となってしまう。

そこで、本実施形態では、変速制御として、前記制御マップを用いる手法に代えて、変速目標値を実現させる制御操作量を決定する変速モデルを用いて変速を実行する手法を採用している。前記変速目標値は、変速時に実現したい変化態様を定める要素（例えば変速時間、駆動力等）の目標値である。前記制御操作量は、制御対象に対して操作する要素（エンジントルク、クラッチトルク等）の要求値である。

以下、変速モデルを用いた変速制御について説明する。変速中における運動方程式は、下記の式（１）および式（２）で表される。

この式（１）および式（２）は、自動変速機３を構成する相互に連結された各回転要素毎の運動方程式、および、自動変速機３を構成する遊星歯車装置における関係式から導き出されたものである。前記各回転要素毎の運動方程式は、各回転要素におけるイナーシャと回転速度時間変化率との積で表されるトルクを、遊星歯車装置の３つの部材、および摩擦係合要素の両側の部材のうち各回転要素に関与する部材に作用するトルクにて規定した運動方程式である。また、遊星歯車装置における関係式は、遊星歯車装置の歯車比を用いて、その遊星歯車装置の３つの部材におけるトルクの関係と回転速度時間変化率の関係とを各々規定した関係式である。

式（１）および式（２）において、dωt/dtは、タービン回転速度ωt（すなわち変速機入力軸回転速度ωi）の時間微分すなわち時間変化率であり、入力軸３ａ側の回転部材の速度変化量としての入力軸３ａの加速度（以下、入力軸加速度という）を表している。dωo/dtは、変速機出力軸回転速度ωoの時間変化率であり、出力軸加速度を表している。Ｔtは、入力軸３ａ側の回転部材上のトルクとしての入力軸３ａ上のトルクであるタービントルクすなわち変速機入力トルクＴiを表している。このタービントルクＴtは、トルクコンバータ２のトルク比ｔを考慮すればエンジントルクＴe（＝Ｔt／ｔ）と同意である。Ｔoは、出力軸３ｂ側の回転部材上のトルクとしての出力軸３ｂ上のトルクである変速機出力トルクを表している。Ｔcaplは、変速時に係合動作を行う摩擦係合要素のトルク容量（以下、係合側クラッチトルクという）である。Ｔcdrnは、変速時に解放動作を行う摩擦係合要素のトルク容量（以下、解放側クラッチトルクという）である。ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２，ｄ１，ｄ２はそれぞれ、前記式（１）および式（２）を導き出した際に定数としたものであり、前記各回転要素におけるイナーシャおよび前記遊星歯車装置の歯車比から設計的に定められる係数である。この定数の具体的な数値は、例えば変速の種類（例えば変速パターンや変速前後の変速段の組み合わせ）毎に異なる。従って、前記運動方程式としては１つの所定のものであるが、自動変速機３の変速には、変速の種類毎に異なる定数とされたそれぞれの変速の種類に対応する運動方程式が用いられる。

前記式（１）および式（２）は、変速目標値と制御操作量との関係を定式化した自動変速機３のギヤトレーン運動方程式である。変速目標値は、変速時間および駆動力の各目標値を表現でき、ギヤトレーン運動方程式上で取り扱えるものである。本実施形態では、変速時間を表現できる物理量の一例として、入力軸加速度dωt/dtを用いている。また、駆動力を表現できる物理量の一例として、変速機出力トルクＴoを用いている。つまり、本実施形態では、変速目標値を、入力軸加速度dωt/dtと、変速機出力トルクＴoとの２つの値で設定している。

一方、本実施形態では、前記変速目標値を成立させる制御操作量を、タービントルクＴt（エンジントルクＴeも同意）と、係合側クラッチトルクＴcaplと、解放側クラッチトルクＴcdrnとの３つの値で設定している。そうすると、運動方程式が前記式（１）および式（２）の２式で構成されることに対して制御操作量が３つあるため、２つの変速目標値を成立させる制御操作量を一意に解くことはできない。尚、各式中の出力軸加速度dωo/dtは、前記出力軸回転速度センサ８３の検出値である変速機出力軸回転速度ωoから算出される。

そこで、前記式（１）および式（２）の運動方程式に、拘束条件を追加して制御操作量を一意に解くことについて検討した。そして、本実施形態では、変速中のトルクの受け渡しを表現したり制御したりするのに適しており、また、何れの変速パターンにも対応することができる拘束条件として、解放側クラッチと係合側クラッチとで受け持つ伝達トルクのトルク分担率を用いることとしている。つまり、変速中のトルクの受け渡しを運動方程式に組み込むことができ、且つ制御操作量を一意に解くことができる、伝達トルクのトルク分担率を拘束条件として設定することとしている。前記トルク分担率は、自動変速機３の変速時に解放側クラッチと係合側クラッチとで受け持つ必要がある合計の伝達トルク（合計伝達トルク）を、例えば入力軸３ａ上のトルク（入力軸上合計伝達トルク）に置き換えたときに、その入力軸上合計伝達トルクに対して両摩擦係合要素が各々分担する伝達トルクの割合である。本実施形態では、係合側クラッチのトルク分担率を「ｘapl」とし、解放側クラッチのトルク分担率を「ｘdrn」として、それぞれのトルク分担率を、変速中のトルクの受け渡しを反映するように時系列で変化するトルク分担率ｘ（例えば０≦ｘ≦１）を用いて次式（３）および次式（４）のように定義する。

ｘapl＝ｘ …（３）
ｘdrn＝１−ｘ …（４）
係合側クラッチトルクＴcaplと解放側クラッチトルクＴcdrnとの関係式は、入力軸３ａ上のトルクに置き換えた「Ｔcapl」および「Ｔcdrn」と、前記式（３）および式（４）とに基づいて、「ｘ」（＝ｘapl）と「１−ｘ」（＝ｘdrn）とを用いて定義することができる。そして、前記式（１）、前記式（２）、および、「Ｔcapl」と「Ｔcdrn」との関係式から、制御操作量である、タービントルクＴt、係合側クラッチトルクＴcapl、および、解放側クラッチトルクＴcdrnを算出する関係式が導き出される。タービントルクＴt（エンジントルクＴeも同意）は、「ｘ」（＝ｘapl）、「１−ｘ」（＝ｘdrn）、入力軸加速度dωt/dt、および、変速機出力トルクＴoなどを用いた関係式にて表される。同様に、係合側クラッチトルクＴcaplは、「ｘ」（＝ｘapl）、入力軸加速度dωt/dt、および、変速機出力トルクＴoなどを用いた関係式にて表される。同様に、解放側クラッチトルクＴcdrnは、「１−ｘ」（＝ｘdrn）、入力軸加速度dωt/dt、および、変速機出力トルクＴoなどを用いた関係式にて表される。

つまり、本実施形態の変速モデルは、前記変速目標値と前記制御操作量とを含む自動変速機３の運動方程式（前記式（１）,（２））と、前記トルク分担率を表す関係（前記式（３）,（４））とを用いて、前記変速目標値に基づいて前記制御操作量を算出するものである。このように、本実施形態では、前記式（１）,（２）に、トルク分担率ｘにて設定した拘束条件を追加することで、変速モデルを用いて自動変速機３の変速を実行する。よって、２つの変速目標値に対して３つの制御操作量があったとしても、前記変速モデルを用いて３つの制御操作量を適切に決定することができる。この変速モデルとしては１つの所定のものであるが、上述したように変速の種類（例えば変速パターンや変速前後の変速段の組み合わせ）毎に異なる定数とされたギヤトレーン運動方程式が用いられるので、自動変速機３の変速には、それぞれの変速の種類に対応する変速モデルが用いられることになる。

−中間変速段を経由するパワーオンダウンシフト−
次に、図５および図６を参照して、中間変速段を経由するパワーオンダウンシフトの一例について説明する。なお、以下では、図５を参照して、従来の比較例による中間変速段を経由するパワーオンダウンシフトについて説明した後に、図６を参照して、本実施形態による中間変速段を経由するパワーオンダウンシフトについて説明する。

図５および図６の例では、現在の変速段として第８変速段が成立している状態から、アクセルペダルが踏み込まれることにより変速マップに基づいてダウンシフト判断がされ、目標変速段として第３変速段が設定される。このとき、第８変速段から第３変速段への変速には、第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１の解放と、第１クラッチＣ１および第３クラッチＣ３の係合とが必要であることから、中間変速段として第５変速段が設定される。このため、第８変速段（現在の変速段）から第５変速段（中間変速段）への変速（第１変速）と、第５変速段から第３変速段（目標変速段）への変速（第２変速）とが連続的に行われる。なお、第５変速段の同期回転速度は、第５変速段の変速比と出力軸３ｂの回転速度とに基づいて算出され、第３変速段の同期回転速度は、第３変速段の変速比と出力軸３ｂの回転速度とに基づいて算出される。

そして、比較例では、図５に示すように、時点ｔ１において、変速を進行させるための目標イナーシャトルクが立ち上がると、第１変速の解放側の摩擦係合要素である第１ブレーキＢ１に対する要求トルクが低下される。これにより、第１ブレーキＢ１が解放され、入力軸回転速度が第８変速段の同期回転速度から上昇される。なお、図５のハッチングで示した要求トルクの低下分がイナーシャトルク分に相当する。また、目標イナーシャトルクは、目標入力軸加速度に基づいて算出される。また、第１ブレーキＢ１に対する要求トルクは、タービントルクおよび目標イナーシャトルクに基づいて算出される。

そして、入力軸回転速度が第５変速段の同期回転速度に到達する時点ｔ２において、目標イナーシャトルクが得られるように、第２変速の解放側の摩擦係合要素である第２クラッチＣ２に対する要求トルクが低下される。また、第２変速の係合保持要素である第１クラッチＣ１に対する要求トルクが立ち上がり、第１クラッチＣ１が係合される。なお、第１変速の解放側の摩擦係合要素である第１ブレーキＢ１に対する要求トルクがゼロに向けて低下され、第１ブレーキＢ１が完全に解放される。

その後、入力軸回転速度が第３変速段の同期回転速度の付近になると、目標イナーシャトルクが低下され、これに伴い第２クラッチＣ２に対する要求トルクが高くなる。そして、入力軸回転速度が第３変速段の同期回転速度に到達する時点ｔ３において、第２クラッチＣ２に対する要求トルクがゼロに向けて低下されるとともに、第３クラッチＣ３に対する要求トルクが立ち上がる。このため、第２クラッチＣ２が完全に解放されるとともに、第３クラッチＣ３が係合される。これにより、第１クラッチＣ１および第３クラッチＣ３が係合されて第３変速段が成立する。

ここで、この比較例では、中間変速段を経由する際、すなわち入力軸回転速度が第５変速段の同期回転速度を通過する際に、車両前後Ｇの変動（ショック）が発生していた。これは、中間変速段を経由する際に、第２変速部（リアプラネタリ）３２の内部回転が反転する動きとなり、その際、第１ブレーキＢ１のトルク容量が小さいために出力軸３ｂのガタ（バックラッシュ）が反対側に詰まった状態になり、その状態で第１クラッチＣ１が係合して出力軸３ｂに正方向のトルクがかかるためである。

そこで、本実施形態では、ＥＣＵ５は、ショックを抑制するために、中間変速段への変速進行度に基づいてガード値（上限ガード値）を算出し、ガード値を用いて目標イナーシャトルクを補正するように構成されている。具体的には、ＥＣＵ５は、中間変速段に近づいた場合に、ガード値により目標イナーシャトルクを低く補正することにより、第１変速の解放側の摩擦係合要素のトルク容量を大きくする。これにより、中間変速段を経由する際に出力軸３ｂのガタが正方向側に詰まった状態にし、その状態で第２変速の係合保持要素を係合させるようになっている。

本実施形態では、図６に示すように、時点ｔ１１において、変速を進行させるための目標イナーシャトルクが立ち上がると、第１変速の解放側の摩擦係合要素である第１ブレーキＢ１に対する要求トルクが低下される。これにより、第１ブレーキＢ１が解放され、入力軸回転速度が第８変速段の同期回転速度から上昇される。なお、図６のハッチングで示した要求トルクの低下分がイナーシャトルク分に相当する。また、第１ブレーキＢ１に対する要求トルクは、タービントルクおよび目標イナーシャトルクに基づいて算出される。

ここで、本実施形態では、目標入力軸加速度に基づいて目標イナーシャトルクを算出するとともに、その目標イナーシャトルクに対してガード処理を施して補正するようになっている。このガード処理に用いられるガード値は、第１変速の変速進行度に基づいて算出される。なお、第１変速の変速進行度は、たとえば、以下の式（５）により算出される。

第１変速の変速進行度＝（現在の入力軸回転速度−変速開始前の同期回転速度）／（中間変速段の同期回転速度−変速開始前の同期回転速度） …（５）
そして、第１変速の変速進行度が所定値未満の場合には、目標入力軸加速度に基づいて算出される目標イナーシャトルクに比べて高いガード値が設定されることにより、補正前の目標値がそのまま補正後の目標値になる。すなわち、第１変速の変速進行度が所定値未満の場合には、目標イナーシャトルクは目標入力軸加速度に基づいて算出された値であり、比較例と同様に制御される。この所定値は、中間変速段に近づいたか否かを判定するための閾値であり、予め設定された値（たとえば、０．７）である。

その後、第１変速の変速進行度が所定値以上になり、入力軸回転速度が中間変速段の同期回転速度に近くなると、ガード値として低い値が設定される。このガード値を用いてガード処理が施されると、目標イナーシャトルクがガード値によって制限された値になる。すなわち、目標入力軸加速度に基づいて算出される補正前の目標値に比べて補正後の目標値が低くなる。つまり、本実施形態では、中間変速段に近づくと目標イナーシャトルクが低くなるように補正される。

このため、第１変速の解放側の摩擦係合要素である第１ブレーキＢ１に対する要求トルクが高くなる。このため、入力軸回転速度が第５変速段の同期回転速度に到達する時点ｔ１２において、出力軸３ｂのガタが正方向側に詰まった状態で、第２変速の係合保持要素である第１クラッチＣ１に対する要求トルクが立ち上がり、第１クラッチＣ１が係合される。このため、本実施形態では、比較例に比べて、入力軸回転速度が第５変速段の同期回転速度を通過する際の車両前後Ｇの変動（ショック）が抑制される。

そして、第２変速に移ると、目標イナーシャトルクに対するガード処理が行われないようになる。すなわち、目標入力軸加速度に基づいて目標イナーシャトルクが算出される。また、目標イナーシャトルクが得られるように、第２変速の解放側の摩擦係合要素である第２クラッチＣ２に対する要求トルクが低下される。なお、第１変速の解放側の摩擦係合要素である第１ブレーキＢ１に対する要求トルクがゼロに向けて低下され、第１ブレーキＢ１が完全に解放される。

その後、入力軸回転速度が第３変速段の同期回転速度の付近になると、目標イナーシャトルクが低下され、これに伴い第２クラッチＣ２に対する要求トルクが高くなる。そして、入力軸回転速度が第３変速段の同期回転速度に到達する時点ｔ１３において、第２クラッチＣ２に対する要求トルクがゼロに向けて低下されるとともに、第３クラッチＣ３に対する要求トルクが立ち上がる。このため、第２クラッチＣ２が完全に解放されるとともに、第３クラッチＣ３が係合される。これにより、第１クラッチＣ１および第３クラッチＣ３が係合されて第３変速段が成立する。

［解放側クラッチトルクの演算］
次に、図７を参照して、パワーオンダウンシフト時の解放側クラッチトルクの演算手法について説明する。なお、以下の各ステップはＥＣＵ５により実行される。

まず、図７のステップＳＴ１において、パワーオンダウンシフトが行われるか否かが判断される。具体的には、アクセルペダルが踏み込まれてダウンシフト判断がされた場合に、パワーオンダウンシフトが行われると判断される。そして、パワーオンダウンシフトが行われると判断された場合には、ステップＳＴ２に移る。その一方、パワーオンダウンシフトが行われないと判断された場合には、ステップＳＴ１が繰り返し行われる。すなわち、パワーオンダウンシフトが行われるまで待機する。

次に、ステップＳＴ２において、目標入力軸加速度（変速目標値である入力軸加速度）が算出される。この目標入力軸加速度は、たとえば、入力軸加速度を変化させる態様を定めた入力軸加速度変化マップに基づいて算出される。入力軸加速度変化マップは、変速ショックの抑制と変速時間の短縮とを両立させながらイナーシャ相中にタービン回転速度を変化させることができるように予め定められている。

次に、ステップＳＴ３において、目標入力軸加速度が目標イナーシャトルクに変換される。すなわち、目標入力軸加速度に予め定められた慣性モーメントを乗算して目標イナーシャトルクが算出される。

次に、ステップＳＴ４において、タービントルク（入力軸トルク）が推定される。タービントルクは、たとえば、スロットル開度およびエンジン回転速度に基づいて算出される推定エンジントルクと、トルクコンバータ２のトルク比とに基づいて算出される。

次に、ステップＳＴ５において、中間変速段を経由するか否かが判断される。中間変速段を経由するか否かは、たとえば、現在実行している変速の行先変速段を経由する際に解放側クラッチが切り替わるか否かで判断される。そして、中間変速段を経由すると判断された場合には、ステップＳＴ６に移る。その一方、中間変速段を経由しないと判断された場合には、ステップＳＴ９に移る。

次に、ステップＳＴ６において、第１変速（現在実行している変速）の変速進行度が算出される。第１変速の変速進行度は、たとえば、上記した式（５）に基づいて算出される。

そして、ステップＳＴ７では、第１変速の変速進行度に基づいてガード値（上限ガード値）が算出される。たとえば、変速進行度が所定値未満の場合には、目標入力軸加速度に基づいて算出された目標イナーシャトルクを不必要に制限しないように高いガード値が算出され、変速進行度が所定値以上の場合には、第１変速の解放側の摩擦係合要素に対する要求トルクを高くするために低いガード値が算出される。

次に、ステップＳＴ８では、目標イナーシャトルクに対してガード処理が施される。具体的には、ステップＳＴ３で算出された目標イナーシャトルクがステップＳＴ７で算出されたガード値よりも低い場合には、ステップＳＴ３で算出された値がそのまま目標イナーシャトルクとなり、ステップＳＴ３で算出された目標イナーシャトルクがステップＳＴ７で算出されたガード値よりも高い場合には、ステップＳＴ７で算出されたガード値が目標イナーシャトルクとなる。たとえば、第１変速の変速進行度が所定値未満であり、ガード値が高い場合には、ステップＳＴ３で算出された値がそのまま目標イナーシャトルクとなり、第１変速の変速進行度が所定値以上であり、ガード値が低い場合には、そのガード値が目標イナーシャトルクとなる。

次に、ステップＳＴ９において、タービントルクと目標イナーシャトルクとに基づいて解放側クラッチトルクが演算される。具体的には、タービントルクと釣り合うクラッチトルク容量から変速を進行させるためのイナーシャトルク分を減算することにより、解放側クラッチトルクが算出される。なお、目標イナーシャトルクにガード処理を施して補正されている場合には、補正後の目標イナーシャトルクを用いて解放側クラッチトルクが演算される。

次に、ステップＳＴ１０において、パワーオンダウンシフトが完了されたか否かが判断される。すなわち、ステップＳＴ１で設定された目標変速段への切り替えが完了されたか否かが判断される。そして、パワーオンダウンシフトが完了されていないと判断された場合には、ステップＳＴ２に戻る。その一方、パワーオンダウンシフトが完了されたと判断された場合には、リターンに移る。

−効果−
本実施形態では、上記のように、中間変速段への変速進行度に基づいてガード値（上限ガード値）を算出し、ガード値を用いて目標イナーシャトルクを補正することによって、中間変速段に近づいた場合に、ガード値により目標イナーシャトルクを低く補正することにより、第１変速の解放側の摩擦係合要素のトルク容量を大きくすることができる。これにより、中間変速段を経由する際に出力軸３ｂのガタが正方向側に詰まった状態にするとともに、その状態で第２変速の係合保持要素を係合させることができる。その結果、現在の変速段から中間変速段を経由して目標変速段に移行するパワーオンダウンシフトを行う場合に、中間変速段を経由する際のショックを抑制することができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、本実施形態では、車両１００がＦＦである例を示したが、これに限らず、車両が、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）であってもよいし、４輪駆動であってもよい。

また、本実施形態では、エンジン１が多気筒ガソリンエンジンである例を示したが、これに限らず、エンジンがディーゼルエンジンなどであってもよい。

また、本実施形態では、目標イナーシャトルクにガード処理を施す例を示したが、これに限らず、目標入力軸加速度にガード処理を施すようにしてもよい。

また、本実施形態では、第１変速の変速進行度が所定値未満の場合にガード値を高くするとともに、第１変速の変速進行度が所定値以上の場合にガード値を低くする例を示したが、これに限らず、中間変速段の同期回転速度と現在の入力軸回転速度との差回転に基づいてガード値を算出するようにしてもよい。

また、本実施形態では、４要素のつかみ替えが必要であるために中間変速段が設定される例を示したが、これに限らず、２要素のつかみ替えでよい場合であっても、摩擦係合要素の摩擦負荷を低減するために中間変速段が設定されてもよい。

また、本実施形態において、ＥＣＵ５が複数のＥＣＵにより構成されていてもよい。

本発明は、複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる自動変速機を制御する自動変速機の制御装置に利用可能である。

３ 自動変速機
５ ＥＣＵ（自動変速機の制御装置）
Ｃ１ 第１クラッチ（摩擦係合要素）
Ｃ２ 第２クラッチ（摩擦係合要素）
Ｃ３ 第３クラッチ（摩擦係合要素）
Ｃ４ 第４クラッチ（摩擦係合要素）
Ｂ１ 第１ブレーキ（摩擦係合要素）
Ｂ２ 第２ブレーキ（摩擦係合要素）

Claims (1)

1. 複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる自動変速機に適用される自動変速機の制御装置であって、
   パワーオンダウンシフト時の変速進行は、目標イナーシャトルクに基づいて解放側の摩擦係合要素を制御することにより行われるように構成されており、
   現在の変速段から中間変速段を経由して目標変速段に移行するパワーオンダウンシフト時に、前記中間変速段への変速進行度に基づいてガード値を算出し、前記ガード値を用いて前記目標イナーシャトルクを補正するように構成されていることを特徴とする自動変速機の制御装置。

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