JP2019184029A - 制御装置及び、制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤイン時間の短縮を図る。【解決手段】動力源１０にクラッチ装置２０を介して接続されており、シャフト４２に相対回転可能なギヤ４５，４６をシャフト４２に選択的に結合可能な同期装置５０を含む自動変速機４０の制御装置であって、同期装置５０の作動を制御して、ギヤ４５，４６をシャフト４２に結合させる変速制御を実行する変速制御部１１０と、変速制御部１１０により変速制御が実行される際に、クラッチ装置２０からギヤ４５，４６にギヤ回転方向の引き摺りトルクを伝達させて、ギヤ４５，４６に作用する回転抵抗を低減させる補助制御を実行する補助制御部１２０とを備えた。【選択図】図１

Description

本開示は、制御装置及び、制御方法に関し、特に、自動変速機の制御装置及び、制御方法に関する。

一般的に、機械式自動変速機（Automated Manual Transmission：以下、単に変速機という）の変速制御は、シフトアクチュエータによりシフトロッドをシフト移動させる。シフトロッドがシフト移動すると、同期装置のスリーブがシフトロッドと一体にシフト移動し、シンクロナイザリングを押圧することにより同期荷重を生じさせる。同期荷重によりスリーブがシンクロナイザリングと回転同期すると、スリーブがさらにシフト移動してドグギヤと噛合することにより、変速対象のギヤがシャフトと自動的に同期結合（ギヤイン）するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−１９０４９１号公報

ところで、ギヤイン動作時に、変速対象となるギヤの回転方向がドグギヤの押し退け方向と同方向になる場合、言い換えれば、ドグギヤに作用する変速機の回転抵抗がドグギヤの押し退け方向と逆方向になる場合には、スリーブが回転抵抗に打ち勝ってドグギヤを押し退ける必要がある。このため、スリーブのシフト推力（アクチュエータの出力）が増大すると共に、ドグギヤの押し退けに時間が掛かることで、ギヤイン完了までの所要時間を長引かせてしまう課題がある。

本開示の技術は、ドグギヤの押し退けに要する時間を効果的に短縮することにより、ギヤイン時間の短縮を図ることを目的とする。

本開示の装置は、動力源にクラッチ装置を介して接続されており、シャフトに相対回転可能なギヤを該シャフトに選択的に結合可能な同期装置を含む自動変速機の制御装置であって、前記同期装置の作動を制御して、前記ギヤを前記シャフトに結合させる変速制御を実行する変速制御手段と、前記変速制御手段により前記変速制御が実行される際に、前記クラッチ装置から前記ギヤにギヤ回転方向の引き摺りトルクを伝達させて、該ギヤに作用する回転抵抗を低減させる補助制御を実行する補助制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記補助制御手段は、前記変速制御により前記自動変速機がシフトアップされる際に前記補助制御を実行することが好ましい。

また、前記自動変速機に供給される潤滑油の油温を取得する油温取得手段をさらに備え、前記補助制御手段は、前記補助制御を実行する際に、取得される前記油温が低くなるほど前記引き摺りトルクを増大させることが好ましい。

また、前記クラッチ装置は、複数枚のクラッチプレートを含む湿式多板クラッチ装置であり、前記クラッチプレートに油を供給する油供給回路と、前記油供給回路に設けられて、前記クラッチプレートに対する油供給量を調整可能なバルブと、をさらに備え、前記補助制御手段は、前記バルブの開度を開側に制御して前記クラッチプレートに対する油供給量を増加させ、前記湿式多板クラッチ装置から前記ギヤに伝達されるギヤ回転方向のドラグトルクを増大させることにより前記補助制御を実行することが好ましい。

また、前記クラッチ装置は、乾式単板クラッチ装置であり、前記補助制御手段は、前記乾式単板クラッチ装置を半クラッチ状態に制御して、前記乾式単板クラッチ装置から前記ギヤに伝達されるギヤ回転方向の引き摺りトルクを増大させることにより前記補助制御を実行することが好ましい。

また、前記補助制御手段は、前記同期装置のスリーブがシンクロナイザリングを押し退けてドグギヤと接触するリング押し退け完了時から前記補助制御を開始することが好ましい。

また、前記補助制御手段は、前記同期装置のスリーブがドグギヤと噛合すると前記補助制御を終了することが好ましい。

本開示の方法は、動力源にクラッチ装置を介して接続されており、シャフトに相対回転可能なギヤを該シャフトに選択的に結合可能な同期装置を含む自動変速機の制御方法であって、前記同期装置の作動を制御して、前記ギヤを前記シャフトに結合させる変速制御を実行する際に、前記クラッチ装置から前記ギヤにギヤ回転方向の引き摺りトルクを伝達させて、該ギヤに作用する回転抵抗を低減させる補助制御を実行することを特徴とする。

本開示の技術によれば、ドグギヤの押し退けに要する時間を効果的に短縮することにより、ギヤイン時間の短縮を図ることができる。

本実施形態に係る車両に搭載された動力伝達装置の一例を示す模式図である。 シフトアップ時におけるメインギヤのギヤイン動作の流れを説明する模式図である。 本実施形態に係る開度調整マップの一例を示す模式図である。 本実施形態に係るギヤイン補助制御の処理フローを説明するフローチャート図である。

以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る制御装置及び、制御方法について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本実施形態に係る車両１に搭載された動力伝達装置の一例を示す模式図である。車両１には、動力源の一例として、エンジン１０が搭載されている。エンジン１０のクランクシャフト１１には、クラッチ装置２０を介して変速機４０が接続されている。

クラッチ装置２０は、例えば、湿式多板クラッチであって、クランクシャフト１１と一体回転するクラッチハブ２１と、変速機４０のインプットシャフト４１と一体回転するクラッチドラム２２と、複数枚のクラッチプレート２３と、クラッチプレート２３を収容する冷却油室２４と、クラッチプレート２３を圧接するピストン２５と、作動油室２６と、油供給回路３０とを備えている。

油供給回路３０は、油を貯留するオイルパン３１と、オイルパン３１内の油に浸漬されたオイルストレーナ３２と、上流端をオイルストレーナ３２に接続された油供給流路３３と、油供給流路３３に設けられたオイルポンプ３４と、不図示のリターン流路とを備えている。また、油供給流路３３の下流側は、作動油室２６に作動油を供給する作動油供給流路３５と、冷却油室２４に冷却油を供給する冷却油供給流路３６とに分岐形成されている。作動油供給流路３５には、作動油室２６への作動油の供給・停止を切り替えるＯＮ／ＯＦＦバルブ３７が設けられ、冷却油供給流路３６には、冷却油室２４への油供給量を調整する流量制御バルブ３８が設けられている。これら各バルブ３７，３８の作動は、電子制御ユニット１００からの指令に応じて制御される。なお、詳細な図示は省略するが、油供給回路３０を流れる油は変速機４０に潤滑油としても供給されるように構成されている。

クラッチ装置２０は、作動油室２６に供給される作動油圧によってピストン２５が出力側（図１の右方向）にストローク移動すると、クラッチプレート２３が圧接されてトルクを伝達する接状態となる。一方、作動油室２６の作動油圧が解放されると、ピストン２５が図示しないリターンスプリングの付勢力によって入力側（図１の左方向）にストローク移動し、クラッチ装置２０は動力伝達を遮断する断状態となる。

変速機４０は、主として、インプットシャフト４１、アウトプットシャフト４２、カウンタシャフト４３、これらシャフト４１〜４３に設けられた複数の変速ギヤ列４４及び、複数の同期装置５０等を備えている。アウトプットシャフト４２は、プロペラシャフト８８、不図示のデファレンシャルギヤ等を介して左右の駆動輪に接続されている。

同期装置５０は、アウトプットシャフト４２に一体回転可能に設けられたハブ５１と、ハブ５１の外周歯と噛合する内周歯を有するスリーブ５２と、メインギヤ４５，４６に一体回転可能に設けられたドグギヤ５３，５４と、ハブ５１とドグギヤ５３，５４との間に設けられたシンクロナイザリング５５，５６（以下、シンクロリングと称する）とを備えている。スリーブ５２には、シフトロッド６１に固定されたシフトフォーク６０が一体移動可能に係合している。シフトロッド６１は、シフトブロック６２、シフトレバー６３及び、不図示のリンク機構等を介してシフトアクチュエータ７０に連結されている。

同期装置５０は、後述する変速制御によりシフトアクチュエータ７０が作動すると、不図示のリンク機構、シフトレバー６３及び、シフトブロック６２を介してシフトロッド６１にギヤイン方向のシフト推力が付与される。シフトロッド６１がシフト移動すると、これに伴いスリーブ５２はシフトフォーク６０と一体にギヤイン方向にシフト移動する。スリーブ５２のシフト移動によりシンクロリング５５（５６）が押圧されると、シンクロリング５５（５６）とドグギヤ５３（５４）との間に同期荷重を生じさせる。これらの回転が同期すると、スリーブ５２がさらにシフト移動してドグギヤ５３（５４）と完全噛合することにより、メインギヤ４５（４６）がアウトプットシャフト４２と結合（ギヤイン）するようになっている。

エンジン回転数センサ９０は、クランクシャフト１１からエンジン回転数を取得する。変速機入力回転数センサ９１は、変速機４０の入力回転数Ｎ_Ｉｎを取得する。変速機出力回転数センサ９２は、変速機４０の出力回転数Ｎ_Ｏｕｔ（又は、車速Ｖ）を取得する。シフトポジションセンサ９３は、変速操作装置８０の操作位置を取得する。油温センサ９４（油温取得手段の一例）は、油供給回路３０を流れる油の油温Ｔ_Ｏｉｌを取得する。アクセル開度センサ９５は、不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度ＡＣ（又は、エンジン１０の燃料噴射指示値）を取得する。ストロークセンサ９６は、シフトロッド６１（スリーブ５２）のストローク量（シフト移動量）を取得する。これら各種センサ類９０〜９６のセンサ値は、電気的に接続された電子制御ユニット１００に出力される。

電子制御ユニット１００は、エンジン１０やクラッチ装置２０、変速機４０等、車両１の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。また、電子制御ユニット１００は、変速制御部１１０（変速制御手段）と、ギヤイン補助制御部１２０（補助制御手段）とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアである電子制御ユニット１００に含まれるものとして説明するが、これらを別体のハードウェアに設けてもよい。

変速制御部１１０は、変速操作装置８０の操作に応じて変速機４０をシフトアップ又はシフトダウンさせる変速制御を実行する。具体的には、電子制御ユニット１００のメモリには、車速Ｖ及びアクセル開度ＡＣに基づいて参照される不図示のシフトチェンジマップが記憶されている。変速制御部１１０は、変速操作装置８０がドライブレンジＤに選択されている場合には、シフトチェンジマップを車両１の走行状態等に基づいて参照することにより、変速機４０をシフトアップ又はシフトダウンさせる自動変速制御を実行する。また、変速制御部１１０は、変速操作装置８０がマニュアルレンジＭに選択されている場合には、運転者による変速操作装置８０の操作に応じて変速機４０をシフトアップ又はシフトダウンさせる手動変速制御を実行する。これら変速制御は、シフトアクチュエータ７０に作動信号を出力することにより実行される。

ギヤイン補助制御部１２０は、変速制御部１１０によるシフトアップ制御時に、クラッチ装置２０の冷却油室２４（クラッチプレート２３）への油供給量を増加させてドラグトルク（引き摺りトルク）を増大させることにより、スリーブ５２のシフト移動をアシストするギヤイン補助制御を実行する。シフトアップ制御が実行されるか否かは、変速制御部１１０から入力されるシフトアップ開始信号に基づいて判別すればよい。以下、具体的なギヤイン補助制御の処理動作を図２に基づいて説明する。

図２は、シフトアップ時におけるメインギヤ４５のギヤイン動作の流れを説明する模式図である。メインギヤ４６（図１参照）等の他のメインギヤのギヤイン動作も同様のため、詳細な説明は省略する。なお、図２中において、符号５２Ｇはスリーブ５２の内周歯、符号５５Ｇはシンクロリング５５のシンクロ歯、符号５３Ｇはドグギヤ５３のドグ歯をそれぞれ示している。

シフトアップ制御の開始により、スリーブ５２がニュートラル位置からシフト移動を開始し、図２（Ａ）に示すように、スリーブ５２の内周歯５２Ｇがシンクロリング５５のシンクロ歯５５Ｇに接触すると、シンクロリング５５に同期荷重が生じる（同期開始）。なお、図中において、符号５８は、ギヤイン動作時にシンクロ歯５５Ｇを内周歯５２Ｇのチャンファと位置合わせさせるインデックスキーを示している。また、図中の矢印Ｒ１はメインギヤ４５の回転方向、矢印Ｒ２はスリーブ５２の回転方向を示している。

シンクロリング５５に同期荷重が生じた状態が維持され、スリーブ５２がドグギヤ５３と回転同期（同期終了）すると、図２（Ｂ）に示すように、スリーブ５２の内周歯５２Ｇは、シンクロ歯５５Ｇを押し退けてシフト移動することで、ドグ歯５３Ｇと接触する（以下、スリーブ５２の内周歯５２Ｇがシンクロ歯５５Ｇを押し退けてドグ歯５３Ｇと接触する時点を単に「シンクロリング押し退け完了」と称する）。

本実施形態において、ギヤイン補助制御は、好ましくは、シンクロリング押し退け完了の時点から開始される。シンクロリング５５が押し退けられたか否かは、変速機入力回転数センサ９１（図１参照）により取得される入力回転数Ｎ_Ｉｎと、変速機出力回転数センサ９２（図１参照）により取得される出力回転数Ｎ_Ｏｕｔとに基づいて、スリーブ５２とシンクロリング５５との回転数が一致した場合に、シンクロリング押し退け完了と判定すればよい。或は、ストロークセンサ９６（図１参照）のセンサ値に基づいて、スリーブ５２のニュートラル位置からのシフト移動量が予め設定したドグ接触位置に達した場合に、シンクロリング押し退け完了と判定すればよい。

ギヤイン補助制御の処理は、何れも図１に示すギヤイン補助制御部１２０から流量制御バルブ３８に対し、バルブ開度を定常時（例えば、暖機完了時）の基準開度よりも開側に作動させる指示信号を出力することにより実行される。流量制御バルブ３８が開側に制御されると、クラッチ装置２０の冷却油室２４（クラッチプレート２３）に対する油供給量は増加する。油供給量が増加すると、インプットシャフト４１→プライマリギヤ列４７→カウンタシャフト４３→カウンタギヤ４８を介してメインギヤ４５（ドグギヤ５３）に伝達されるドラグトルク（引き摺りトルク）は次第に増大するようになる。

すなわち、図２（Ｂ）中に矢印で示すように、メインギヤ４５及びドグギヤ５３には、変速機回転抵抗ＲＴ（摺動抵抗や潤滑油の撹拌抵抗）とは逆方向、言い換えれば、ドグ歯５３Ｇの押し退け方向Ｆと同方向にドラグトルクＴが伝達される。このように、変速機回転抵抗ＲＴと逆方向のドラグトルクＴをメインギヤ４５及びドグギヤ５３に作用させると、該ドグギヤ５３の変速機回転抵抗ＲＴが効果的に低減されるようになる。これにより、スリーブ５２に大きなシフト推力を付与することなく、スリーブ５２の内周歯５２Ｇをドグ歯５３Ｇと短時間に噛合させることが可能になる。

本実施形態において、ギヤイン補助制御による油供給量は、好ましくは、油温センサ９４により取得される油温Ｔ_Ｏｉｌに基づいて適宜に調整される。具体的には、オイル粘性が高い低油温時は、変速機回転抵抗ＲＴが大きくなるため、ギヤイン補助制御部１２０は、油温Ｔ_Ｏｉｌが低くなるほどドラグトルクＴを増大させるように、流量制御バルブ３８の開度を開側に大きく制御する。流量制御バルブ３８の開度設定は、例えば、予め電子制御ユニット１００のメモリに記憶した図３に示す開度調整マップＭを油温センサ９４のセンサ値に基づいて参照することにより調整すればよい。開度調整マップＭにおいて、バルブ開度は、好ましくは、油温Ｔ_Ｏｉｌが低くなるに従い開側に増大するように設定されている。

ギヤイン補助制御によりスリーブ５２がドグギヤ５３を押し退けると、図２（Ｃ）に示すように、スリーブ５２の内周歯５２Ｇがドグ歯５３Ｇと噛合を開始する（ドグ噛合開始）。本実施形態において、ギヤイン補助制御は、好ましくは、ドグ噛合開始時に終了される。すなわち、ドグ噛合が開始すると、流量制御バルブ３８（図１参照）の開度は基準開度に戻される。ドグ噛合が開始したか否は、ストロークセンサ９６（図１参照）のセンサ値に基づいて判定すればよい。

その後、スリーブ５２がさらにシフト移動し、図２（Ｄ）に示すように、内周歯５２Ｇがドグ歯５３Ｇと完全に噛合することで、メインギヤ４５のギヤイン動作を終了する（ギヤイン完了）。

次に、図４に基づいて、本実施形態に係るギヤイン補助制御の処理フローを説明する。

ステップＳ１００では、変速制御部１１０によるシフトアップ制御が開始されたか否かを判定する。シフトアップ制御が開始された場合（肯定）、本制御はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、各回転数センサ９１，９２のセンサ値又は、ストロークセンサ９６のセンサ値に基づいて、シンクロリング押し退けが完了したか否かを判定する。シンクロリング押し退けが完了している場合（肯定）、本制御はステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、流量制御バルブ３８の開度を開側に制御し、クラッチ装置２０の冷却油室２４（クラッチプレート２３）に対する油供給量を増加させることによりドラグトルクＴを増大させるギヤイン補助制御を実行する。

次いで、ステップＳ１３０では、ストロークセンサ９６のセンサ値に基づいて、ドグ噛合が開始されたか否かを判定する。ドグ噛合が開始された場合（肯定）、本制御はステップＳ１４０に進み、流量制御バルブ３８の開度を基準開度に戻してギヤイン補助制御を終了し、その後、リターンされる。

以上詳述した本実施形態によれば、メインギヤ４５，４６に作用する変速機回転抵抗ＲＴがドグギヤ５３，５４の押し退け方向Ｆと逆方向になるシフトアップ時に、クラッチプレート２３に対する油供給量を増加させてメインギヤ４５，４６及びドグギヤ５３，５４にギヤ回転方向に作用するドラグトルクＴを増大させることにより、変速機回転抵抗ＲＴが効果的に低減されるように構成されている。これにより、スリーブ５２がドグギヤ５３，５４を押し退けるのに必要なシフト推力を低減しつつ、ドグギヤ５３，５４の押し退けに要する時間が短縮されるようになり、ギヤイン時間を効果的に短縮することが可能になる。

また、オイル粘性が高く、変速機回転抵抗ＲＴが大きくなる低油温時ほど、クラッチプレート２３に対する油供給量が増加されるように構成されている。これにより、例えば低温始動時においても、ドグギヤ５３，５４の押し退けに要する時間が効果的に短縮されるようになり、ギヤイン時間を確実に短縮することができる。

なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、クラッチ装置２０は、湿式多板クラッチに限定されず、乾式単板クラッチであってもよい。乾式単板クラッチの場合は、クラッチ装置２０を半クラッチ状態にして引き摺りトルクを増大させることによりギヤイン補助制御を実行すればよい。

また、ギヤイン補助制御の開始は、シンクロリング押し退け完了時に限定されず、シフトアップ制御と同時に開始してもよい。また、ギヤイン補助制御の終了は、ドグ噛合開始時に限定されず、シンクロリング押し退け完了から所定時間が経過した時、或は、ギヤイン完了時に終了させてもよい。

また、同期装置５０は、アウトプットシャフト４２に設けられるものとして説明したが、カウンタシャフト４３等の他のシャフトに設けられてもよい。

また、変速機４０は、複数のクラッチ及びギヤ列を有する変速機、例えばＤＣＴ（Dual Clutch Transmission）であってもよい。また、車両１は動力源としてエンジン１０を備えるものとして説明したが、走行用モータを備えるハイブリッド車両等であってもよい。

１０ エンジン（動力源）
２０ クラッチ装置
３０ 油供給回路
３８ 流量制御バルブ（バルブ）
４０ 変速機
４２ アウトプットシャフト（シャフト）
４５，４６ メインギヤ
５０ 同期装置
５１ ハブ
５２ スリーブ
５３，５４ ドグギヤ
５５，５６ シンクロナイザリング
７０ シフトアクチュエータ
９４ 油温センサ（油温取得手段）
１００ 電子制御ユニット
１１０ 変速制御部（変速制御手段）
１２０ ギヤイン補助制御部（補助制御手段）

Claims (8)

1. 動力源にクラッチ装置を介して接続されており、シャフトに相対回転可能なギヤを該シャフトに選択的に結合可能な同期装置を含む自動変速機の制御装置であって、
   前記同期装置の作動を制御して、前記ギヤを前記シャフトに結合させる変速制御を実行する変速制御手段と、
   前記変速制御手段により前記変速制御が実行される際に、前記クラッチ装置から前記ギヤにギヤ回転方向の引き摺りトルクを伝達させて、該ギヤに作用する回転抵抗を低減させる補助制御を実行する補助制御手段と、を備える
   ことを特徴とする制御装置。
2. 前記補助制御手段は、前記変速制御により前記自動変速機がシフトアップされる際に前記補助制御を実行する
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記自動変速機に供給される潤滑油の油温を取得する油温取得手段をさらに備え、
   前記補助制御手段は、前記補助制御を実行する際に、取得される前記油温が低くなるほど前記引き摺りトルクを増大させる
   請求項１に記載の制御装置。
4. 前記クラッチ装置は、複数枚のクラッチプレートを含む湿式多板クラッチ装置であり、
   前記クラッチプレートに油を供給する油供給回路と、
   前記油供給回路に設けられて、前記クラッチプレートに対する油供給量を調整可能なバルブと、をさらに備え、
   前記補助制御手段は、前記バルブの開度を開側に制御して前記クラッチプレートに対する油供給量を増加させ、前記湿式多板クラッチ装置から前記ギヤに伝達されるギヤ回転方向のドラグトルクを増大させることにより前記補助制御を実行する
   請求項１から３の何れ一項に記載の制御装置。
5. 前記クラッチ装置は、乾式単板クラッチ装置であり、
   前記補助制御手段は、前記乾式単板クラッチ装置を半クラッチ状態に制御して、前記乾式単板クラッチ装置から前記ギヤに伝達されるギヤ回転方向の引き摺りトルクを増大させることにより前記補助制御を実行する
   請求項１から３の何れ一項に記載の制御装置。
6. 前記補助制御手段は、前記同期装置のスリーブがシンクロナイザリングを押し退けてドグギヤと接触するリング押し退け完了時から前記補助制御を開始する
   請求項１から５の何れか一項に記載の制御装置。
7. 前記補助制御手段は、前記同期装置のスリーブがドグギヤと噛合すると前記補助制御を終了する
   請求項１から６の何れか一項に記載の制御装置。
8. 動力源にクラッチ装置を介して接続されており、シャフトに相対回転可能なギヤを該シャフトに選択的に結合可能な同期装置を含む自動変速機の制御方法であって、
   前記同期装置の作動を制御して、前記ギヤを前記シャフトに結合させる変速制御を実行する際に、前記クラッチ装置から前記ギヤにギヤ回転方向の引き摺りトルクを伝達させて、該ギヤに作用する回転抵抗を低減させる補助制御を実行する
   ことを特徴とする制御方法。

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