JP2648279B2 - 車両の自動変速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は車両の自動変速装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両の自動変速装置としてエンジ
ンと遊星歯車式トランスミッションの間にトルクコンバ
ータを介装するのでなく、従来のトランスミッションと
機械的なクラッチを用い、これらの作動状態などを検出
する各種センサとこれらを駆動するアクチュエータを設
け、変速要求が発生するとこれらの検出信号に基づいて
マイクロコンピュータを格納するコントロールユニット
によりアクチュエータの駆動を制御することで自動変速
を行うものが知られている。このうち、トランスミッシ
ョンのシンクロメッシュ機構を削減するため、シンクロ
メッシュ機構を持たないシフト段への変速要求の発生時
に他のシフト段のシンクロメッシュ機構を一時的に利用
することで、メインシャフト上を遊転するメインギヤの
回転速度をメインシャフトの回転速度に対するシンクロ
領域に収めて要求シフト段にギヤセット操作する例も見
られる（実開平４ー５６９６３号公報）。

【０００３】ところで、クラッチ接続時のエンジン側と
トランスミッション側の回転速度差に原因する変速ショ
ックを緩和するため、クラッチのストローク制御に高価
なデューティバルブを使用するのでなく、単純なマグネ
ットバルブをオンーオフ的に制御する改良技術が提案さ
れている（実願平４ー４７６９３号）。その場合、変速
要求が発生するとエンジンのアクセル開度を無負荷位置
に一時的に戻すと同時にクラッチを切断し、トランスミ
ッションを要求シフト段にギヤシフト操作すると共に、
そのギヤセット完了後にエンジンとメインギヤの回転速
度差から予め設定のマップデータから半クラッチの開始
位置と所要時間を求め、その間だけマグネットバルブの
切り替えでオリフィスを効かせてクラッチを緩やかに接
続するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この先
願例ではエンジンとメインギヤの回転速度差が大きい
と、早めに長い時間をかけて半クラッチ制御を行うの
で、エンジンのアクセル復帰も大幅に遅れることから、
全体の変速時間が相当に長くなってしまう。また、エン
ジンのアクセル復帰を半クラッチ領域へ早めると、エン
ジン出力でクラッチのすべりが増大するため、クラッチ
の寿命を縮めるという問題点もあった。

【０００５】この発明はこのような問題点を有効に解決
することを目的とする。

【０００６】そのため、図６のようにトランスミッショ
ンのギヤシフトを行うギヤシフトアクチュエータと、ク
ラッチを断続するクラッチアクチュエータと、エンジン
のアクセル開度を要求に応じて制御するスロットルアク
チュエータと、これらアクチュエータの作動状態などを
検出する各種センサと、変速要求の発生時に各種センサ
の検出信号に基づいてアクチュエータを駆動してエンジ
ンのアクセル開度を無負荷位置へ戻すと同時にクラッチ
を切断し、トランスミッションを要求シフト段へギヤシ
フト操作すると共に、そのギヤセット完了後にクラッチ
を接続してエンジンのアクセル開度を復帰させる変速制
御手段を備える車両の自動変速装置において、クラッチ
の接続を初め速やかに、ミート開始を検出するとそのと
きのエンジン側とトランスミッション側の回転速度差を
もとに予め設定のマップデータから求める半クラッチ時
間の経過するまで、もしくは実際の回転速度差が所定値
以下に縮小するまで緩やかに、その後クラッチの完全な
接続位置へ再び速やかにストロークさせる半クラッチ制
御手段を設ける。

【０００７】

【作用】クラッチは変速要求の発生時にエンジンのアク
セル開度を無負荷位置に戻すと同時に切断され、トラン
スミッションのギヤセット完了後に接続するので、その
間にエンジン回転はアイドル回転へ向かって低下するた
め、クラッチ接続時の変速ショックを緩和するのに半ク
ラッチ制御が必要になる。この場合、クラッチの接続を
初め速やかに、ミート介しを検出するとそのときのエン
ジン側とトランスミッション側の回転速度差をもとに予
め設定のマップデータから求める半クラッチ時間の経過
するまで、もしくは実際の回転速度差が所定値以下に縮
小するまで緩やかに、その後クラッチの完全な接続位置
へ再び速やかにストロークさせるので、エンジン側とト
ランスミッション側の回転速度差が大きい場合にも、登
坂などで無駄な半クラッチ時間を生じることなく、変速
時間を最小限に短縮することができる。

【０００８】

【実施例】図１はディーゼルエンジン車両への適用例を
示す装置全体の構成図で、燃料噴射ポンプ１にはコント
ロールレバーを要求開度に制御するスロットルアクチュ
エータ２が、機械式クラッチ３にはクラッチの断続操作
を行うクラッチアクチュエータとしてのクラッチブース
タ４が、トランスミッション５にはメインギヤのギヤシ
フト機構を駆動するギヤシフトアクチュエータ６のほ
か、メインギヤ前後のスプリットギヤとレンジギヤをそ
れぞれハイ・ローに切り替えるスプリットアクチュエー
タ７とレンジアクチュエータ８が設けられる。

【０００９】クラッチブースタ４は図２のようにクラッ
チ３のアウタレバー３０にピストロッド３１を介して連
結される。１３は車両の発進時などでの微妙なクラッチ
操作を手動で行うためのクラッチペダルで、クラッチペ
ダル１３を踏むとマスタシリンダ３２からクラッチブー
スタ４へ供給される油圧でコントロールバルブ３３が押
され、手動用エア回路３４のエアリザーバ３５側とクラ
ッチブースタ４側を連通する。これに伴って、エアリザ
ーバ３５からダブルチェックバルブ３６を通してクラッ
チブースタ４へエア圧が供給されるため、そのパワーア
シスト力でピストンロッド３１が伸長してクラッチ３を
切断する。

【００１０】クラッチペダル１３を放すとクラッチブー
スタ４内の油圧がマスタシリンダ３２へ戻されるので、
コントロールバルブ３３がリターン動作によって手動用
エア回路３４を遮断すると共にクラッチブースタ４の排
気口３７側を開くため、クラッチブースタ４内部のエア
圧を排気口３７から放出しながらピストンロッド３１が
収縮してクラッチ３を接続する。

【００１１】なお、コントロールバルブ３３はマスタシ
リンダ３２からの油圧に応じてクラッチブースタ４の手
動用エア回路３４および排気口３７側の開き度を調整す
るので、クラッチペダル１３の踏み量に応じた微妙なク
ラッチ操作が可能になる。

【００１２】クラッチブースタ４にはダブルチェックバ
ルブ３６を介して手動用エア回路３４と並列に自動用エ
ア回路３８が接続され、エア回路３８にその排気側３８
ａを開閉するマグネットバルブＣＬ２と、給気側３８ｂ
を開閉するマグネットバルブＣＬ３と、給気側３８ｂを
排気側３８ａへ選択的に開閉するマグネットバルブＣＬ
１が配設される。マグネットバルブＣＬ１にはその排気
ポートを絞るオリフィス４０が介装される。なお、これ
らマグネットバルブＣＬ１〜ＣＬ３として安価な３ポー
ト２位置切り替えバルブが使用される。

【００１３】そして、車両の変速制御に必要な運転状態
の検出手段として、図１においてアクセルペダル９には
ペダル踏み角を検出するアクセルセンサ１０が、クラッ
チ３にはフライホイールからエンジンの回転速度を検出
するエンジン回転センサ１１と、クラッチ３のストロー
ク位置を検出するクラッチストロークセンサ１２が、ト
ランスミッション５には実際のシフト位置を検出するポ
ジションセンサ１６と、プロペラシャフトに連結するメ
インシャフトの回転速度を検出する車速センサ１７と、
メインシャフト上を遊転するメインギヤの回転速度を検
出するギヤ回転センサ１８が取り付けられる。

【００１４】クラッチペダル１３にはクラッチ３の手動
制御と自動制御の切り替えを図るため、ペダルの初期位
置と作動位置を検出するペダルスイッチ１４，１５が設
けられる。運転室にはトランスミッション５のシフトレ
バー装置１９（シフタ）に加えて、トランスミッション
５のシフト位置などを表示するモニタ２０が配設され
る。シフタ１９はその動作パターンがシフトアップ，シ
フトダウン，ホールド、リバース，ニュートラルの５ポ
ジションを持つｈ型に単純化される。なお、燃料噴射ポ
ンプ１にはコントロールレバーのラック位置を検出する
ラック位置センサ（図示せず）が設けられる。

【００１５】これらの出力信号に基づいてアクチュエー
タの駆動を制御するのがエンジンコントロールユニット
２１とトランスミッションコントロールユニット２２
で、これらはシフタ１９のレバー位置に対応するシフト
要求が発生すると、走行中のシフトアップ要求ならびに
シフトダウン要求に対して、後述するようにエンジンの
アクセル開度を無負荷位置へ戻すと同時にクラッチ３を
切断し、要求シフト段へトランスミッション５をギヤシ
フトさせると共に、そのギヤセットが完了するとクラッ
チ３を接続してエンジンのアクセル開度を復帰させる一
連の変速制御を実行する。

【００１６】変速時のクラッチ制御についてはシフトア
ップ要求またはシフトダウン要求が発生すると、燃料噴
射ポンプ１のコントロールレバーが無負荷位置へ向けて
戻される途中で車速状態に応じるアクセル開度に達する
ことで起動され、図３のようにクラッチブースタ４のマ
グネットバルブＣＬ２をオフのままにしてマグネットバ
ルブＣＬ１とＣＬ３を同時にオンする（１．０１）。こ
れにより、エアリザーバ３５からのエア圧がマグネット
バルブＣＬ３，ＣＬ１を通してクラッチブースタ４へ供
給され、クラッチ３が切断方向へ駆動される。クラッチ
ストロークセンサ１２の検出信号に基づきクラッチスト
ロークが８０％以上に達すると、クラッチ３の切断状態
を判定してマグネットバルブＣＬ３のオフでエア圧の供
給を停止する（１．０２，１．０３）。

【００１７】これと同時にトランスミッション５のギヤ
シフト制御が開始され、そのポジッションセンサ１６の
検出信号からギヤセットの完了を判定するとマグネット
バルブＣＬ２をオンする（１．０４，１．０５）。これ
により、クラッチブースタ４内のエア圧がマグネットバ
ルブＣＬ２を通して排気されるため、クラッチ３は接続
方向へ向けて速やかにストロークする。

【００１８】クラッチ３のミート開始を検出するとエン
ジン回転センサ１１とギヤ回転センサ１８からの入力信
号をもとにエンジン側とトランスミッション側の回転速
度差△Ｎを求め、その回転速度差△Ｎに対応する半クラ
ッチ時間ＴＴをマップデータ（図４参照）に基づいて決
定すると共に、マグネットバルブＣＬ２とＣＬ１を同時
にオフする（１．０６〜１．０８）。これにより、マグ
ネットバルブＣＬ２を通しての排気が停止され、マグネ
ットバルブＣＬ１のオリフィス４０を通しての排気に切
り替わるので、クラッチ３はオリフィス径で決まる速度
で緩やかにストロークする。

【００１９】半クラッチ時間ＴＴの経過、もしくは実際
の回転速度差△Ｎが所定値以下になったことで半クラッ
チ状態の終了を判定すると、再びマグネットバルブＣＬ
２をオンする（１０９，１．１０）。これにより、マグ
ネットバルブＣＬ２を通して排気されるため、クラッチ
３は完全な接続位置へ向けて速やかにストロークする。
その後、半クラッチ状態の終了時点から所定時間が経過
すると、車両の変速制御の完了を判定してマグネットバ
ルブＣＬ２をオフする（１．１１，１．１２）。

【００２０】なお、クラッチ３のミート開始はクラッチ
ストロークセンサ１２の検出信号を所定値（予め設定の
半クラッチ開始位置）と比較して判定するようになって
いるが、エンジン回転センサ１１またはギヤ回転センサ
１８の検出値からこれら回転速度の変動を検出すること
で判定するようにしても良い。

【００２１】変速時のアクセル制御はクラッチ制御を絡
めて図５のタイミングチャートで説明する。変速要求が
発生すると燃料噴射ポンプ１のコントロールレバーを初
め緩やかに、車速状態に対応する所定のラック位置に達
すると速やかに無負荷位置へ向けて戻す。クラッチ３は
既述のようにコントロールレバーが所定のラック位置に
達すると切断され、トランスミッション５のギヤセット
完了後に半クラッチ制御でエンジン側とトランスミッシ
ョン側の回転速度差を吸収しながら接続される。半クラ
ッチ状態の終了を判定すると、燃料噴射ポンプ１のコン
トロールレバーを初め速やかに、車速状態に応じるラッ
ク位置に達すると緩やかにもとのアクセル位置へと復帰
させる。なお、コントロールレバーのストローク速度を
切り替えるラック位置であるが、クラッチ３が半クラッ
チ終了直後の状態でトランスミッション５側へすべるこ
となく、伝達し得るエンジン出力を意味する。

【００２２】このような構成により、クラッチ３は変速
要求の発生時にエンジンのアクセル開度を無負荷位置に
戻すと同時に切断され、トランスミッション５のギヤセ
ット完了後に接続するので、その間にエンジン回転はア
イドル回転へ向かって低下するため、クラッチ接続時の
変速ショックを緩和するのに半クラッチ制御が行われる
が、クラッチ３の接続を初め速やかに、ミート開始を検
出するとそのときのエンジン側とトランスミッション側
の回転速度差△Ｎをもとに予め設定のマップデータから
求める半クラッチ時間ＴＴの経過するまで、もしくは実
際の回転速度差△Ｎが所定値以下になるまで緩やかに、
その後クラッチ３の完全な接続位置へ再び速やかにスト
ロークさせるので、エンジン側とトランスミッション側
の回転速度差△Ｎが大きい場合にも、登坂などで無駄な
半クラッチ時間を生じることなく、変速時間を最小限に
短縮することができる。

【００２３】エンジンのアクセル復帰についても半クラ
ッチの終了を判定するとその時点かから途中のアクスル
開度まで速やかに、そのアクセル開度を越えると緩やか
にストロークさせるので、クラッチのすべりを防止しな
がら早いタイミングで再加速状態へスムーズに移行する
ことも可能になる。

【００２４】

【発明の効果】以上要するにこの発明によれば、変速要
求の発生時に各種センサの検出信号に基づいてアクチュ
エータを駆動してエンジンのアクセル開度を無負荷位置
へ戻すと同時にクラッチを切断し、トランスミッション
を要求シフト段へギヤシフト操作すると共に、そのギヤ
セット完了後にクラッチを接続してエンジンのアクセル
開度を復帰させる変速制御手段を備える車両の自動変速
装置において、クラッチの接続を初め速やかに、ミート
開始を検出するとそのときのエンジン側とトランスミッ
ション側の回転速度差をもとに回転速度差が大きいほど
長くなるように予め設定したマップデータから求める半
クラッチ時間の経過するまで、もしくは実際の回転速度
差が所定値以下に縮小するまで緩やかに、その後クラッ
チの完全な接続位置へ再び速やかにストロークさせる半
クラッチ制御手段を設けたので、登坂などで無駄な半ク
ラッチ時間を生じることなく、変速時間を最小限に短縮
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す装置全体の構成図であ
る。

【図２】クラッチブースタの構成図である。

【図３】変速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】半クラッチ時間のマップデータ例を表すグラフ
である。

【図５】変速のアクセル制御などを説明するタイミング
チャートである。

【図６】この発明のクレーム対応図である。

【符号の説明】

１ 燃料噴射ポンプ ２ スロットルアクチュエータ ３ クラッチ ４ クラッチブースタ ５ トタンスミッション ６ ギヤシフトアクチュエータ ７ スプリットアクチュエータ ８ レンジアクチュエータ １０ アクセルセンサ １１ エンジン回転センサ １２ クラッチストロークセンサ １４，１５ クラッチペダルスイッチ １６ ギヤポジションセンサ １７ 車速センサ １８ ギヤ回転センサ １９ シフタ ２１ エンジンコントロールユニット ２２ トランスミッションコントロールユニット ＣＬ１〜ＣＬ３ マグネットバルブ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トランスミッションのギヤシフトを行うギ
   ヤシフトアクチュエータと、クラッチを断続するクラッ
   チアクチュエータと、エンジンのアクセル開度を要求に
   応じて制御するスロットルアクチュエータと、これらア
   クチュエータの作動状態などを検出する各種センサと、
   変速要求の発生時に各種センサの検出信号に基づいてア
   クチュエータを駆動してエンジンのアクセル開度を無負
   荷位置へ戻すと同時にクラッチを切断し、トランスミッ
   ションを要求シフト段へギヤシフト操作すると共に、そ
   のギヤセット完了後にクラッチを接続してエンジンのア
   クセル開度を復帰させる変速制御手段を備える車両の自
   動変速装置において、クラッチの接続を初め速やかに、
   ミート開始を検出するとそのときのエンジン側とトラン
   スミッション側の回転速度差をもとに予め設定のマップ
   データから求める半クラッチ時間の経過するまで、もし
   くは実際の回転速度差が所定値以下に縮小するまで緩や
   かに、その後クラッチの完全な接続位置へ再び速やかに
   ストロークさせる半クラッチ制御手段を設けたことを特
   徴とする車両の自動変速装置。