JP2018194133A - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦締結要素の掴み換えを行う際の、摩擦締結要素の過度な発熱を防止しつつ、ドライバビリティの低下を防止することが可能な変速制御を行う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】複数の摩擦締結要素の掴み換えを伴って変速が実行される車両用の自動変速機の制御装置であって、変速開始時にドライバが要求する車両加速度が所定の閾値以下であるか否かを判断する要求加速度判断部と、前記要求加速度判断部によって前記車両加速度が前記閾値以下であると判断された場合、前記複数の摩擦締結要素の掴み換えの前に前記自動変速機の出力トルクが低減される変速である保護変速を実行する実行部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、自動変速機の制御装置に関する。

従来、複数の摩擦締結要素の掴み換えを伴って変速する自動変速機が種々知られている。例えば、エンジンと奇数段ギヤ列との間に設けられた第１クラッチ（摩擦締結要素）と、エンジンと偶数段ギヤ列との間に設けられた第２クラッチ（摩擦締結要素）とを備え、エンジンからの駆動力を第１クラッチ又は第２クラッチを介して出力側に伝達するデュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）が知られている。また、遊星歯車を構成する要素同士の相対回転を停止させるクラッチ（摩擦締結要素）と、当該要素の回転を停止させるブレーキ（摩擦締結要素）とを備え、エンジンからの駆動力を遊星歯車を介して出力側に伝達する自動変速機（ＡＴ）が知られている。

これらの自動変速機における複数の摩擦締結要素の掴み換え、すなわち、互いに並行して行われる一方の摩擦締結要素の解放と他方の摩擦締結要素の締結は、各摩擦締結要素において摩擦熱を発生させる。過度な摩擦熱の発生は摩擦締結要素を損傷させる。よって何らかの熱対策が必要である。一方、変速時に予想外の加減速感をドライバに与えることはドライバビリティを低下させるので望ましくない。

摩擦熱対策に関する発明として、特許文献１には、「クラッチの温度が予め設定された温度以上となった場合には、クラッチの発熱を抑制するようにした自動変速機の制御装置」（要約）が記載されている。

特開２０１３−８３３１８号公報

特許文献１に記載の制御装置は、「クラッチ２０の温度を導出するクラッチ温度導出部２３ｂと、クラッチ温度導出部によって導出されたクラッチ温度が予め設定された設定温度より高くなったか否かを判定するクラッチ温度判定部（Ｓ１０２）を有し、クラッチ温度が、設定温度以下と判定された場合には、変速制御時に、クラッチを半クラッチ状態となる第１制御パターンで係合制御し、設定温度以上と判定された場合には、クラッチを半クラッチ状態よりもスリップ量の少ない第２制御パターンで係合制御する変速制御部２３ａ」（要約）を備える。

しかしながら、特許文献１に記載の制御装置はクラッチ温度に応じて単に制御パターンを切り替えるものに過ぎず、必ずしも変速時のドライバビリティの低下を防止できるものではない。

本発明はこのような状況に鑑みなされたものであり、摩擦締結要素の掴み換えを行う際の、摩擦締結要素の過度な発熱を防止しつつ、ドライバビリティの低下を防止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を課題とする。

本発明に係る自動変速機の制御装置は、複数の摩擦締結要素の掴み換えを伴って変速が実行される車両用の自動変速機の制御装置であって、変速開始時にドライバが要求する車両加速度が所定の閾値以下であるか否かを判断する要求加速度判断部と、前記要求加速度判断部によって前記車両加速度が前記閾値以下であると判断された場合、前記複数の摩擦締結要素の掴み換えの前に前記自動変速機の出力トルクが低減される変速である保護変速を実行する実行部と、を備える。

本発明によれば、摩擦締結要素の掴み換えを行う際の、摩擦締結要素の過度な発熱を防止しつつ、ドライバビリティの低下を防止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ができる。

本発明に係る自動変速機の制御装置が適用された車両を示す概略構成図 本発明に係る自動変速機の制御装置の機能ブロック図 本発明に係る自動変速機の制御装置による制御の流れを示すフローチャート 通常変速によってアップシフトが行われるときのタイムチャート 通常変速によってダウンシフトが行われるときのタイムチャート 第１保護変速又は第２保護変速によってアップシフトが行われるときのタイムチャート 第１保護変速又は第２保護変速によってダウンシフトが行われるときのタイムチャート 本発明に係る自動変速機の制御装置による制御が行われるときのタイムチャート

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明はこの実施形態により限定されるものではない。

まず、図１を参照して、車両の全体構成について説明する。図１に示すように、車両１は、エンジン１０と、第１クラッチ２０、第２クラッチ３０、変速部４０及び油圧回路９０からなるＤＣＴ２（自動変速機）と、制御装置５０とを備えている。そして、ＤＣＴ２の出力側に、不図示のプロペラシャフトおよびデファレンシャルギヤを介して、駆動輪が動力伝達可能に連結されている。

エンジン１０は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン１０の出力回転数（以下、「エンジン回転数」と記載する。）および出力トルクは、アクセル開度センサ１０１によって検出されるアクセルペダルのアクセル開度Ａｃｃに基づいて制御される。また、エンジン出力軸１１には、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ１０２が設けられている。

第１クラッチ２０は、複数の第１入力側クラッチ板２１および複数の第１出力側クラッチ板２２を有する油圧作動式の湿式多板クラッチである。第１入力側クラッチ板２１は、エンジン１０によって回転させられるエンジン出力軸１１と一体回転する。第１出力側クラッチ板２２は、変速部４０の第１入力軸４１と一体回転する。

第１クラッチ２０は、不図示のリターンスプリングによって断方向に付勢されており、油圧回路９０から供給されるクラッチ作動油圧によって第１ピストン２３が移動して、第１入力側クラッチ板２１および第１出力側クラッチ板２２を圧接することで接とされる。第１クラッチ２０が接とされることで、エンジン１０の動力が第１入力軸４１に伝達される。第１クラッチ２０の断接は、制御装置５０によって制御される。なお、第１クラッチ２０は乾式単板クラッチであってもよい。

第２クラッチ３０は、複数の第２入力側クラッチ板３１および複数の第２出力側クラッチ板３２を有する油圧作動式の湿式多板クラッチである。第２入力側クラッチ板３１は、エンジン出力軸１１と一体回転する。第２出力側クラッチ板３２は、変速部４０の第２入力軸４２と一体回転する。

第２クラッチ３０は、不図示のリターンスプリングによって断方向に付勢されており、油圧回路９０から供給されるクラッチ作動油圧によって第２ピストン３３が移動して、第２入力側クラッチ板３１および第２出力側クラッチ板３２を圧接することで接とされる。第２クラッチ３０が接とされることで、エンジン１０の動力が第２入力軸４２に伝達される。第２クラッチ３０の断接は、制御装置５０によって制御される。なお、第２クラッチ３０は乾式単板クラッチであってもよい。以下、必要に応じ、第１入力側クラッチ板２１、第２入力側クラッチ板３１、第１出力側クラッチ板２２及び第２出力側クラッチ板３２を単に「クラッチ板」と記載する。

第２クラッチ３０は、第１クラッチ２０の外周側に設けられている。また、第１入力軸４１には、軸方向油路および１つまたは複数の径方向油路からなる不図示の潤滑油路が設けられており、第１入力軸４１から潤滑油が放射状に噴射されることで、第１クラッチ２０の各クラッチ板が冷却され、さらに、第２クラッチ３０の各クラッチ板が冷却される。第２クラッチ３０の各クラッチ板を冷却した潤滑油は、第２クラッチ３０の外径側等から流出し、油圧回路９０が備える不図示のオイルパンに戻る。なお、本実施形態では、第２クラッチ３０が第１クラッチ２０の外周側に設けられているものを例に挙げて説明を行うが、第１クラッチ２０および第２クラッチ３０の配置関係はこれに限定されない。具体的には、例えば、第２クラッチ３０を、第１クラッチ２０の後側に配置するようにしてもよい。

変速部４０は、第１クラッチ２０の出力側に接続された第１入力軸４１と、第２クラッチ３０の出力側に接続された第２入力軸４２とを備えている。また、変速部４０は、第１入力軸４１および第２入力軸４２と平行に配置された副軸４３と、第１入力軸４１および第２入力軸４２と同軸上に配置された出力軸４４と、を備えている。また、出力軸４４の後端側には、車両１の速度である車速Ｖを検出する車速センサ１０３が設けられている。

変速部４０は、第１変速部６０と、第２変速部７０と、前後進切替部８０と、を備えている。第１変速部６０は、第１高速ギヤ列６１と、第１低速ギヤ列６２と、第１連結機構６３とを備えている。

第１高速ギヤ列６１は、第１入力軸４１に対して相対回転可能に設けられた第１入力ギヤ６１ａと、第１入力ギヤ６１ａと噛合し、副軸４３と一体回転するように設けられた第１副ギヤ６１ｂとからなる。

第１低速ギヤ列６２は、第１入力軸４１に対して相対回転可能に設けられた第２入力ギヤ６２ａと、第２入力ギヤ６２ａと噛合し、副軸４３と一体回転するように設けられた第２副ギヤ６２ｂとからなる。

第１連結機構６３は、不図示のギヤシフトアクチュエータによって第１スリーブ６３ａを軸方向（図１の左右方向）に移動させることによって、第１入力ギヤ６１ａおよび第２入力ギヤ６２ａを択一的に第１入力軸４１と一体回転させる。

第２変速部７０は、第２高速ギヤ列７１と、第２低速ギヤ列７２と、第２連結機構７３とを備えている。第２高速ギヤ列７１は、第２入力軸４２に対して相対回転可能に設けられた第３入力ギヤ７１ａと、第３入力ギヤ７１ａと噛合し、副軸４３と一体回転するように設けられた第３副ギヤ７１ｂとからなる。

第２低速ギヤ列７２は、第２入力軸４２に対して相対回転可能に設けられた第４入力ギヤ７２ａと、第４入力ギヤ７２ａと噛合し、副軸４３と一体回転するように設けられた第４副ギヤ７２ｂとからなる。

第２連結機構７３は、不図示のギヤシフトアクチュエータによって第２スリーブ７３ａを軸方向に移動させることによって、第３入力ギヤ７１ａおよび第４入力ギヤ７２ａを択一的に第２入力軸４２と一体回転させる。

前後進切替部８０は、前進ギヤ列８１と、後進ギヤ列８２と、第３連結機構８３とを備えている。前進ギヤ列８１は、出力軸４４に対して相対回転可能に設けられた第１出力ギヤ８１ａと、第１出力ギヤ８１ａと噛合し、副軸４３と一体回転するように設けられた第５副ギヤ８１ｂとからなる。

後進ギヤ列８２は、出力軸４４に対して相対回転可能に設けられた第２出力ギヤ８２ａと、第２出力ギヤ８２ａとアイドラギヤ８２ｃを介して噛合し、副軸４３と一体回転するように設けられた第６副ギヤ８２ｂとからなる。

第３連結機構８３は、不図示のギヤシフトアクチュエータによって第３スリーブ８３ａを軸方向に移動させることによって、第１出力ギヤ８１ａおよび第２出力ギヤ８２ａを択一的に出力軸４４と一体回転させる。

ここで、ＤＣＴ２における動力伝達経路について簡単に説明する。１速は、第１連結機構６３によって第２入力ギヤ６２ａと第１入力軸４１とを連結し、第３連結機構８３によって第１出力ギヤ８１ａと出力軸４４とを連結し、かつ第１クラッチ２０を接とすることで成立する。これにより、エンジン１０の動力は、第１クラッチ２０から、第１入力軸４１、第１低速ギヤ列６２、副軸４３、前進ギヤ列８１、出力軸４４の順に伝達される。

２速は、第２連結機構７３によって第４入力ギヤ７２ａと第２入力軸４２とを連結し、第３連結機構８３によって第１出力ギヤ８１ａと出力軸４４とを連結し、かつ第２クラッチ３０を接とすることで成立する。これにより、エンジン１０の動力は、第２クラッチ３０から、第２入力軸４２、第２低速ギヤ列７２、副軸４３、前進ギヤ列８１、出力軸４４の順に伝達される。

３速は、第１連結機構６３によって第１入力ギヤ６１ａと第１入力軸４１とを連結し、第３連結機構８３によって第１出力ギヤ８１ａと出力軸４４とを連結し、かつ第１クラッチ２０を接とすることで成立する。これにより、エンジン１０の動力は、第１クラッチ２０から、第１入力軸４１、第１高速ギヤ列６１、副軸４３、前進ギヤ列８１、出力軸４４の順に伝達される。

４速は、第２連結機構７３によって第３入力ギヤ７１ａと第２入力軸４２とを連結し、第３連結機構８３によって第１出力ギヤ８１ａと出力軸４４とを連結し、かつ第２クラッチ３０を接とすることで成立する。これにより、エンジン１０の動力は、第２クラッチ３０から、第２入力軸４２、第２高速ギヤ列７１、副軸４３、前進ギヤ列８１、出力軸４４の順に伝達される。

制御装置５０は、ＣＰＵ５１、メモリ５２、並びに、種々のセンサ及び装置と接続され信号を授受する図示しないインタフェース等から構成されている。ＣＰＵ５１はメモリ５２に記憶されているプログラムを実行することにより、エンジン１０を制御するとともに、油圧回路９０の制御を介してＤＣＴ２を制御する。具体的には、ＣＰＵ５１はメモリ５２に記憶されているプログラムを実行することにより、図２に示されるように、変速条件成立判断部５３、要求加速度判断部５４、車両加速度判断部５５及び実行部５６として機能する。

変速条件成立判断部５３は、アクセル開度Ａｃｃ、車速Ｖ、及び、メモリ５２に記憶されている変速マップ等に基づいて、アップシフト又はダウンシフトの変速条件が成立したか否かを判断する。

要求加速度判断部５４は、ドライバが要求する車両１の加速度である要求加速度が、あらかじめ定められている基準値である切替加速度より大きいか否かを判断する。要求加速度はアクセル開度Ａｃｃ及び車速Ｖ等に基づいて公知の方法で求めることができる。切替加速度は実験、車両１の使われ方及び車種等に基づいて定められており、メモリ５２に記憶されている。

車両加速度判断部５５は、車両１の進行方向の加速度である車両加速度が０を上回るか否かを判断する。

実行部５６は、油圧回路９０を介して第１クラッチ２０の断接、第２クラッチ３０の断接、並びに、第１スリーブ６３ａ、第２スリーブ７３ａ及び第３スリーブ８３ａの移動を行う。そうすることによって、実行部５６は、通常変速及び保護変速の何れかでアップシフト又はダウンシフトを行う。

通常変速とは、ＤＣＴ２の出力トルクを変速開始時の値から所定量低減させることなく、２つのクラッチの掴み換え工程、及び、第１入力軸４１及び第２入力軸４２の一方の回転数から他方の回転数にエンジン回転数を遷移させる工程が行われる変速である。

保護変速とは、２つのクラッチの掴み換え工程、及び、第１入力軸４１及び第２入力軸４２の一方の回転数から他方の回転数にエンジン回転数を遷移させる工程が、ＤＣＴ２の出力トルクが低減した状態で行われる変速である。よって、保護変速実行時は２つのクラッチそれぞれで吸収されるエネルギが低減する。すなわち、２つのクラッチそれぞれで発生する摩擦熱が低減する。よって、２つのクラッチを摩擦熱から保護することができる。
保護変速には、第１保護変速及び第２保護変速の２種類がある。

第１保護変速とは、２つのクラッチの掴み換え工程、及び、第１入力軸４１及び第２入力軸４２の一方の回転数から他方の回転数にエンジン回転数を遷移させる工程が、ＤＣＴ２の出力トルクが変速開始時の値から所定量低減した状態で行われる変速である。

第２保護変速とは、２つのクラッチの掴み換え工程、及び、第１入力軸４１及び第２入力軸４２の一方の回転数から他方の回転数にエンジン回転数を遷移させる工程が、車両１が減速しない範囲でＤＣＴ２の出力トルクが低減した状態で行われる変速である。

なお、上に説明した各機能部の全てが制御装置５０によって実現される必要はなく、上に説明した各機能部のうちの何れか１つ以上が制御装置５０とは別の他の制御装置によって実現されてもよい。例えば、制御装置５０は要求加速度判断部５４及び実行部５６として機能するように構成されていてもよい。また、上に説明した各機能部のうち何れか１つが他の機能部の機能をも兼ねるように構成されていても良いことは勿論である。

続いて、図３のフローチャートを参照して、本実施形態に係る変速機の制御装置による変速制御について詳細に説明する。

まず、変速条件成立判断部５３によって、アップシフト又はダウンシフトの変速条件が成立したか否かが判断される（Ｓ１）。変速条件が成立していない（Ｓ１においてＮＯ）と判断される間は、変速条件が成立した（Ｓ１においてＹＥＳ）と判断されるまで、変速条件が成立したか否かの判断が繰り返される。

変速条件が成立したと判断されると、要求加速度判断部５４によって、要求加速度が切替加速度より大きいか否かが判断される（Ｓ２）。

要求加速度判断部５４によって、要求加速度が切替加速度より大きい（Ｓ２においてＹＥＳ）と判断されると、実行部５６によって通常変速が実行される（Ｓ３）。通常変速が終了すると変速制御は終了する。

一方、要求加速度判断部５４によって、要求加速度が切替加速度以下である（Ｓ２においてＮＯ）と判断されると、実行部５６によって第１保護変速が実行される（Ｓ４）

第１保護変速の実行中、車両加速度判断部５５によって、車両加速度が０を上回るか否かが判断される（Ｓ５）。車両加速度判断部５５によって、車両加速度が０を上回る（Ｓ５においてＹＥＳ）、すなわち、車両１は加速していると判断されると、実行部５６が第１保護変速が終了したと判断するまで（Ｓ６においてＮＯと判断される間）、実行部５６による第１保護変速が継続される。実行部５６によって第１保護変速が終了した（Ｓ６においてＹＥＳ）と判断されると、変速制御は終了する。

また、第１保護変速の実行中、車両加速度判断部５５によって、車両加速度が０以下である（Ｓ５においてＮＯ）、すなわち、車両１は定速走行している又は減速していると判断されると、実行部５６は第１保護変速に代えて第２保護変速を実行する（Ｓ７）。第２保護変速が終了すると変速制御は終了する。

続いて、実行部５６によって実行される各変速について、変速の流れを示すタイムチャートを参照しながら、詳細に説明する。まず、図４を参照しながら、通常変速について説明する。ここでは、３速から４速へのアップシフトが行われる場合を例に挙げる。

通常変速が開始されると、まず、中段のチャートに示されるように、実行部５６は第１クラッチ２０のトルク容量（伝達可能トルク）をエンジントルクまで低減する。なおこのとき、エンジントルクはドライバ要求エンジントルクに一致している。

続いて、実行部５６は、第１クラッチ２０のトルク容量を徐々に低減させつつ、第２クラッチ３０のトルク容量を徐々に増加させる。すなわち、クラッチの掴み換えが行われる。

その結果、下段のチャートに示されるように、第１クラッチ２０及び第１変速部６０を介して出力軸４４に伝達されるトルクである第１クラッチ系統出力トルクは徐々に減少する。また、第２クラッチ３０及び第２変速部７０を介して出力軸４４に伝達されるトルクである第２クラッチ系統出力トルクは徐々に増加する。出力軸４４から出力されるトルクである変速機出力トルク（ＤＣＴ２の出力トルク）は、第１クラッチ系統出力トルクと第２クラッチ系統出力トルクの和となる。通常変速実行時、実行部５６は、掴み換えの前後を通じて、変速機出力トルクがドライバ要求出力トルクに一致するように、各クラッチのトルク容量を制御する。

第１クラッチ系統出力トルクが０になり、変速機出力トルクが第２クラッチ系統出力トルクと等しくなると、実行部５６は、次のように制御を行う。すなわち、中段のチャートに示されるように、実行部５６は、所定時間、第２クラッチ３０のトルク容量を、クラッチの掴み換えが行われていたときのエンジントルクと同じ値に維持するとともに、エンジントルクを所定量低減する。その結果、上段のチャートに示されるように、エンジン回転数は第１入力軸４１の回転数から第２入力軸４２の回転数に遷移する。エンジン回転数が第２入力軸４２の回転数に一致すると、いずれのクラッチにおいても滑りが生じていない状態となる。

エンジン回転数が第２入力軸４２の回転数に一致すると、実行部５６は、中段のチャートに示されるように、第２クラッチ３０のトルク容量を、滑りが生じないように所定量増加させる。これにより、４速が達成され通常変速が完了する。

また、３速から２速へのダウンシフトが通常変速で行われる場合のタイムチャートを図５に示す。ダウンシフトの場合、エンジン回転数が第２入力軸４２の回転数から第１入力軸４１の回転数に遷移する工程が行われ、続いて、クラッチの掴み換え工程が行われる。

なお、アップシフトとダウンシフトのいずれの場合も、通常変速実行中は、変速機出力トルクがドライバ要求出力トルクに一致している。よって、変速実行中にドライバに違和感を与えることは少ない。ただし、変速機出力トルクが比較的高い結果、滑りが生じている時に各クラッチで吸収されるエネルギも比較的大きくなるので、各クラッチの温度が高くなる傾向がある。

次に、図６を参照しながら、第１保護変速及び第２保護変速について説明する。ここでは、３速から４速へのアップシフトが行われる場合を例に挙げる。

第１保護変速が実行されると、まず、上段のチャートに示されるように、実行部５６は変速機出力トルクをドライバ要求出力トルクから、所定の出力トルクまで低減させる。具体的には、実行部５６はエンジントルクを所定値まで低減させるとともに、締結されているクラッチである第１クラッチ２０のトルク容量を、当該所定値まで低減させる。

上記所定の出力トルクは、実験結果、車両１の使われ方、車種等に基づいてあらかじめ定められている。また、掴み換えによって締結される側のクラッチの変速開始時の温度、又は、当該クラッチの変速完了時の推定温度と、あらかじめ定められた閾値との差に基づいて決定することができる。

いずれの場合であっても、上記所定の出力トルクは、第１保護変速を開始するときの車速を維持可能なトルクであるゼロ加速度出力トルク又はそれよりも大きなトルクとすることが好ましい。そのようにすることで、実行部５６が変速機出力トルクを低減させても、車両１は減速することなく走行することができる。例えば、登坂路走行中に保護変速が行われる場合も、車両１は失速することなく走行を継続することができる。なお、ゼロ加速度出力トルクは次の数式１から求めることができる。

数式１において、Ｔ_{０ａｃｃ０}はゼロ加速度出力トルク、ｒ_ｗはタイヤ半径、ｉ_ｆはファイナルギア比、記号＾付Ｆ_ａｅｒｏは空気抵抗推定値、記号＾付Ｆ_ｒｏｌｌはころがり抵抗推定値、ｇは重力加速度、記号＾付ｍは車両重量、記号＾付θは勾配推定値である。なお、数式１の右辺中の各パラメータは、あらかじめ定められているか、本願出願時に公知となっている方法によって求めることができるものである。よって詳細な説明は省略する。

また、ドライバ要求出力トルクから上記所定の出力トルクへの変速機出力トルクの低減は、ドライバに違和感を与えないように行うことが好ましい。すなわち、２つのクラッチの掴み換えに先立つ変速機出力トルクの低減は、当該低減が行われている最中の車両１の加加速度がドライバに違和感を与える値とならないような変化速度で行われることが好ましい。例えば、以下の数式２を満たすように、実行部５６は変速機出力トルクを低減させる。なお、ここでいう加加速度とは、車両１の進行方向の加加速度である前方加加速度である。

数式２において、記号・は１階時間微分を、記号・・は２階時間微分を意味している。Ｔ_ｏｉは変速機出力トルクである。よって、Ｔ_ｏｉの１階時間微分値は、変速機出力トルクの変化速度を意味している。また、ｖ_ｘは車両１の前方速度である。よって、その２階時間微分値は車両１の前方加加速度を意味している。なお、その他の記号は、数式１と共通である。

ｖ_ｘの２階時間微分値（車両１の前方加加速度）の好適な値の範囲として、ドライバが違和感を持たない値の範囲が、予め実験的に求められ、メモリ５２に格納されている。よって、そのような値を数式２に代入して求められる数値範囲内の変化速度で変速機出力トルクを変化させることで、ドライバに違和感を与えることなく、クラッチの掴み換えに先立って変速機出力トルクを低減させることができる。

続いて、実行部５６は第１クラッチ２０のトルク容量を徐々に低減させつつ、第２クラッチ３０のトルク容量を徐々に増加させる。すなわち、クラッチの掴み換えが行われる。以下、この工程を、必要に応じ「掴み換え工程」と記載する。

その結果、上段のチャートに示されるように、第１クラッチ２０及び第１変速部６０を介して出力軸４４に伝達されるトルクである第１クラッチ系統出力トルクは徐々に減少する。また、第２クラッチ３０及び第２変速部７０を介して出力軸４４に伝達されるトルクである第２クラッチ系統出力トルクは徐々に増加する。出力軸４４から出力されるトルクである変速機出力トルクは、第１クラッチ系統出力トルクと第２クラッチ系統出力トルクの和となる。第１保護変速実行中、実行部５６は、掴み換えの前後を通じて、変速機出力トルクがドライバ要求出力トルク未満、且つ、ゼロ加速度出力トルク以上となる状態を維持しながら、各クラッチのトルク容量を制御する。

第１クラッチ系統出力トルクが０になり、変速機出力トルクが第２クラッチ系統出力トルクと等しくなると、実行部５６は、第２クラッチ３０のトルク容量を次のように制御する。すなわち、実行部５６は、所定時間、第２クラッチ３０のトルク容量を、クラッチの掴み換えが行われていたときのエンジントルクに維持するとともに、エンジントルクを所定量低減する。その結果、エンジン回転数は第１入力軸４１の回転数から第２入力軸４２の回転数に遷移する。以下、この工程を、必要に応じ、「エンジン回転数遷移工程」と記載する。エンジン回転数が第２入力軸４２の回転数に一致すると、いずれのクラッチにおいても滑りが生じていない状態となる。

エンジン回転数が第２入力軸４２の回転数に一致すると、実行部５６は、上段のチャートに示されるように、変速機出力トルクをドライバ要求出力トルクに回復させる。具体的には、実行部５６は、第２クラッチ３０のトルク容量を、変速開始前の第１クラッチ２０のトルク容量と等しくなるように増加させるとともに、エンジントルクをドライバ要求エンジントルクに回復させる。これにより、４速が達成され第１保護変速が完了する。

また、第１保護変速の実行中に、変速機出力トルクがゼロ加速度出力トルク以下になった場合、実行部５６は、実行する変速を第１保護変速から第２保護変速に切り替える。図６の下段のチャートでは、ｔ_ｘにおいて実行される変速が第１保護変速から第２保護変速に切り替わっている。

第２保護変速を開始すると、実行部５６は、変速機出力トルクがゼロ加速度出力トルクを下回ることがないように、第１クラッチ２０及び第２クラッチ３０の各トルク容量を制御する。その他の制御内容は第１保護変速と同様である。

また、３速から２速へのダウンシフトが第１保護変速又は第２保護変速で行われる場合のタイムチャートを図７に示す。通常変速の場合と同様、ダウンシフトの場合、エンジン回転数遷移工程が行われ、続いて、クラッチの掴み換え工程が行われる。

アップシフト及びダウンシフトのいずれの場合も、掴み換え工程において、第１クラッチ２０及び第２クラッチ３０は滑っている。また、エンジン回転数遷移工程において、第２クラッチ３０又は第１クラッチ２０は滑っている。滑りが生じている限り摩擦熱は発生する。しかしながら、通常変速実行時と比較して、第１保護変速又は第２保護変速の実行時は、各クラッチのトルク容量はこれらの工程が行われている間低減している。よって、各クラッチで吸収されるエネルギは低減し、各クラッチにおける発熱量は小さくなる。すなわち、第１保護変速又は第２保護変速を行うことによって、各クラッチにおける過度な発熱を防止することができる。しかも、ＤＣＴ２の出力トルクである変速機出力トルクが低減した状態で掴み換え工程やエンジン回転数遷移工程が行われるので、より確実に、各クラッチにおける発熱量を低減させることができる。

また、アップシフト及びダウンシフトのいずれの場合も、第２保護変速実行中、変速出力トルクはゼロ加速度出力トルクを下回らない。すなわち、車両１は減速しない。よって、仮に変速が登坂路走行中に行われる場合であっても、車両１は失速することなく走行を継続することができる。

続いて、本実施形態に係る制御装置５０によって行われる変速の具体例を、図８を参照しながら説明する。図８には、制御装置５０による制御が行われるときのタイムチャートが示されている。図８の上段には加速度のチャート、下段には出力トルクのチャートが示されている。

時間ｔ_０において、車両１は１速で走行している。また、時間ｔ_１において、アクセルが踏み増される。よって、ドライバ要求出力トルクは増加し（下段チャート参照）、ドライバが要求する車両加速度である要求加速度、及び、車両１の進行方向の加速度である車両加速度は増加する（上段チャート参照）。

時刻ｔ_２において、変速条件が成立したと判断され、制御装置５０は１速から２速へのアップシフトを実行する。このとき、上段チャートに示されるように、要求加速度は切替加速度を超えている。よって、通常変速が実行される。なお、時刻ｔ_３において１速から２速へのアップシフトは終了する。

時刻ｔ_１以降、アクセルの踏み込み具合は一定とされる。一方、車速は徐々に増加するので、車両１の空気抵抗は徐々に増加する。よって、要求加速度は徐々に低下する（上段チャート参照）。また、ゼロ加速度出力トルクは徐々に増加する（下段チャート参照）。

時刻ｔ_４において変速条件が成立したと判断され、制御装置５０は２速から３速へのアップシフトを実行する。このとき、上段チャートに示されるように、要求加速度は切替加速度を下回っている。よって、第１保護変速が実行される。第１保護変速実行中、変速機出力トルクはゼロ加速度出力トルク以下とはならない（下段チャート参照）。よって、第１保護変速から第２保護変速に移行することはない。なお、時刻ｔ_５において２速から３速へのアップシフトは終了する。

時刻ｔ_６において、アクセルが踏み増される。よって、ドライバ要求出力トルクは増加し（下段チャート参照）、要求加速度、及び、車両加速度は増加する（上段チャート参照）。

時刻ｔ_７において、変速条件が成立したと判断され、制御装置５０は３速から４速へのアップシフトを実行する。このとき、上段チャートに示されるように、要求加速度は切替加速度を超えている。よって、通常変速が実行される。なお、時刻ｔ_８において３速から４速へのアップシフトは終了する。

時刻ｔ_９において、車両１は登坂路に進入する。すなわち、勾配推定値は急上昇する。よって、数式１から理解されるように、ゼロ加速度出力トルクは急上昇する（下段チャート参照）。また、車両加速度は急低下する。また、アクセルの踏み増しはないので、ドライバの要求加速度は車両加速度とともに急低下する（上段チャート参照）。

時刻ｔ_１０において、変速条件が成立したと判断され、制御装置５０は４速から３速へのダウンシフトを実行する。このとき、上段チャートに示されるように、要求加速度は切替加速度を下回っている。よって、第１保護変速が実行される。

第１保護変速実行中、上段チャートに示されるように、時刻ｔ_１１において、車両加速度が０となる。よって、時刻ｔ_１１において、制御装置５０は、実行する制御を第１保護変速から第２保護変速に切り替える。第２保護変速が実行されると、下段チャートに示されるように、変速機出力トルクはゼロ加速度出力トルクとされる。よって、車両加速度は０の状態が維持される。すなわち、車両１は失速することなく走行を継続することができる。なお、時刻ｔ_１２において、４速から３速へのダウンシフトは終了する。その後車両１は定速で、すなわち車両加速度が０の状態で走行する。

以上のように、要求加速度が切替加速度を超える場合、すなわち、ドライバが車両１を加速させる意思を持っている、又は、その意思が大きい場合は、変速機出力トルクが低減されない通常変速が行われる。よって、本実施形態に係る自動変速機の制御装置５０によれば、ドライバの意思に従った、ドライバビリティのよい変速を行うことができる。

一方、要求加速度が切替加速度以下である場合、すなわち、ドライバが車両１を加速させる意思を持っていない、又は、その意思が小さい場合は、変速機出力トルクが低減される第１保護変速又は第２保護変速が行われる。よって、本実施形態に係る自動変速機の制御装置５０によれば、２つのクラッチで生じる摩擦熱を低減させることができ、２つのクラッチの耐久性を向上させることができる。

しかも、第１保護変速の実行中に車両加速度が０以下となる場合は、実行される変速が第２保護変速に切り替えられる。よって、変速実行中に車両１が失速することを確実に防止することができる。

すなわち、本実施形態に係る自動変速機の制御装置５０によれば、ドライバビリティと摩擦締結要素の保護のバランスがとれた変速を行うことができる。

なお、自動変速機は、ギヤ列をさらに多数有し、より多段に変速できるＤＣＴであってもよいし、遊星歯車を構成する要素同士の相対回転を停止させるクラッチと、当該要素の回転を停止させるブレーキとを備える自動変速機であってもよい。

本発明によれば、摩擦締結要素の掴み換えを行う際の、摩擦締結要素の過度な発熱を防止しつつ、ドライバビリティの低下を防止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ができる。よって、その産業上の利用可能性は多大である。

１ 車両
２ ＤＣＴ
１０ エンジン
１１ エンジン出力軸
２０ 第１クラッチ
２１ 第１入力側クラッチ板
２２ 第１出力側クラッチ板
２３ 第１ピストン
３０ 第２クラッチ
３１ 第２入力側クラッチ板
３２ 第２出力側クラッチ板
３３ 第２ピストン
４０ 変速部
４１ 第１入力軸
４２ 第２入力軸
４３ 副軸
４４ 出力軸
５０ 制御装置
５１ ＣＰＵ
５２ メモリ
５３ 変速条件成立判断部
５４ 要求加速度判断部
５５ 車両加速度判断部
５６ 実行部
６０ 第１変速部
６１ 第１高速ギヤ列
６１ａ 第１入力ギヤ
６１ｂ 第１副ギヤ
６２ 第１低速ギヤ列
６２ａ 第２入力ギヤ
６２ｂ 第２副ギヤ
６３ 第１連結機構
６３ａ 第１スリーブ
７０ 第２変速部
７１ 第２高速ギヤ列
７１ａ 第３入力ギヤ
７１ｂ 第３副ギヤ
７２ 第２低速ギヤ列
７２ａ 第４入力ギヤ
７２ｂ 第４副ギヤ
７３ 第２連結機構
７３ａ 第２スリーブ
８０ 前後進切替部
８１ 前進ギヤ列
８１ａ 第１出力ギヤ
８１ｂ 第５副ギヤ
８２ 後進ギヤ列
８２ａ 第２出力ギヤ
８２ｂ 第６副ギヤ
８２ｃ アイドラギヤ
８３ 第３連結機構
８３ａ 第３スリーブ
１０１ アクセル開度センサ
１０２ エンジン回転数センサ
１０３ 車速センサ
９０ 油圧回路

Claims (3)

1. 複数の摩擦締結要素の掴み換えを伴って変速が実行される車両用の自動変速機の制御装置であって、
   変速開始時にドライバが要求する車両加速度が所定の閾値以下であるか否かを判断する要求加速度判断部と、
   前記要求加速度判断部によって前記車両加速度が前記閾値以下であると判断された場合、前記複数の摩擦締結要素の掴み換えの前に前記自動変速機の出力トルクが低減される変速である保護変速を実行する実行部と、を備える自動変速機の制御装置。
2. 前記実行部は、車速を低減させずに前記保護変速を実行する、
   請求項１に記載の自動変速機の制御装置。
3. 前記実行部は、前記保護変速を開始する時の車速を維持可能なトルク以上に前記自動変速機の出力トルクを維持することで、車速を低減させずに前記保護変速を実行する、
   請求項２に記載の自動変速機の制御装置。
   
   

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