JP2947537B2 - 自動変速機及びエンジンの一体制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動変速機、特に、ク
ラッチツウクラッチ変速によるパワーオンダウンシフト
を実行することのある自動変速機とエンジンとを一体的
に制御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動変速機の特定の変速を達成する場合
に、２つの摩擦係合装置の係合と解放とを同時に行わな
ければならないことがよくある（いわゆるクラッチツウ
クラッチ変速）。この場合、各摩擦係合装置の係合と解
放との同期を的確に取らないと、自動変速機のギヤトレ
ーンが瞬間的にリジッドの状態となったり、あるいはニ
ュートラルの状態となって出力軸トルクが急降下した
り、エンジンの噴き上りが発生したりする等の問題が発
生する。

【０００３】従って、このようなクラッチツウクラッチ
変速の場合は、理想的には前記係合と解放とが同時に開
始されると共に同時に終了するのが望ましいことにな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
クラッチツウクラッチ変速制御においては、特に低負荷
・低速領域でのパワーオンダウンシフト時（アクセルペ
ダルが踏み込まれ、動力がエンジン側から車輪側へと伝
達されている状態で実行されるダウンシフト）の際に、
変速時間が短すぎるために低速側の摩擦係合装置（後述
する実施例ではブレーキＢ1 ）の係合が間に合わず、エ
ンジンの噴き上がりが生じ易いという問題があった。

【０００５】従って、従来はこれを防止するため、この
領域での変速を避けていた。即ち、例えば第３速段から
第２速段へのダウンシフト線を高負荷側にずらしていた
（トヨタ自動車：１９７８−４ オートマチックトラン
スミッション（Ａ４０）修理書）。

【０００６】しかしながら、ダウンシフト線を高負荷側
にずらすと、必然的にかなり踏み込まないとダウンシフ
トしないことになり、加速性がそれだけ低下するという
問題があった。

【０００７】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであって、クラッチツウクラッチ変速を良
好に実行すると共に、エンジンの噴き上がりを防止し、
且つ加速性の優れた自動変速機及びエンジンの一体制御
装置を提供することにより、上記課題を解決せんとした
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１にその要
旨を示すように、車両状態に応じて予め設定された変速
点に従って変速を実行する自動変速機と、エンジン出力
をアクセルペダルと独立して変更・制御可能なエンジン
と、を備えた自動変速機及びエンジンの一体制御装置に
おいて、エンジン出力の低減が許容し得る状態か否かを
検出する手段と、エンジン出力の低減が許容し得る状態
のときは、クラッチツウクラッチ変速によるパワーオン
ダウンシフトを実行する際の前記変速点を低負荷側に設
定すると共に、エンジン出力の低減が規制された状態の
ときは、当該変速点を高負荷側に設定する変速点設定手
段と、エンジン出力の低減が許容し得る状態で、前記ダ
ウンシフトを実行する際にエンジン出力を低減する手段
とを備えたことにより、上記課題を解決したものであ
る。請求項２に記載の発明は、車両状態に応じて予め設
定された変速点に従って変速を実行する自動変速機と、
エンジン出力をアクセルペダルと独立して変更・制御可
能なエンジンと、を備えた自動変速機及びエンジンの一
体制御装置において、エンジン出力の低減が許容し得る
状態か否かを検出する手段と、エンジン出力の低減が許
容し得る状態のときは、クラッチツウクラッチ変速によ
るパワーオンダウンシフトが生じ易いように設定された
変速パターンを用いると共に、エンジン出力の低減が規
制された状態のときは、当該パワーオンダウンシフトが
生じにくいように設定された別の変速パターンを用いる
変速パターン選択手段と、エンジン出力の低減が許容し
得る状態で、前記ダウンシフトを実行する際に該エンジ
ン出力を低減する手段とを備えたことにより、同様に上
記課題を解決したものである。 請求項３に記載の発明
は、車両状態に応じて予め設定された変速点に従って変
速を実行する自動変速機と、エンジン出力をアクセルペ
ダルと独立して変更・制御可能なエンジンと、を備えた
自動変速機及びエンジンの一体制御装置において、エン
ジン出力の低減が許容し得る状態か否かを検出する手段
と、エンジン出力の低減が許容し得る状態のときは、ク
ラッチツウクラッチ変速によるパワーオンダウンシフト
を実行する際の前記変速点を低負荷側に設定すると共
に、エンジン 出力の低減が規制された状態のときは、当
該パワーオンダウンシフトが、少なくとも低負荷領域で
禁止される変速規制手段と、エンジン出力の低減が許容
し得る状態で、前記ダウンシフトを実行する際に該エン
ジン出力を低減する手段とを備えたにより、同様に上記
課題を解決したものである。

【０００９】

【作用】本発明においては、クラッチツウクラッチ変速
のパワーオンダウンシフトが実行される際に、変速時間
が短すぎて低速側の摩擦係合装置の係合が間に合わなく
なることによる不具合を解消する手段として、エンジン
出力を低減するようにした。

【００１０】これにより、高速側の摩擦係合装置の解放
が遅れ、変速時間が長くなるため、加速性を重視して変
速点を低負荷側に移行したとしても、低速側の摩擦係合
装置の係合が間に合わなくなるのを防止することができ
るようになる。

【００１１】ところで、エンジン出力は必ずしも常に低
下し得る状態にあるわけではなく、時に該エンジン出力
を低下することができない状態にある場合がある。

【００１２】例えば、エンジン出力の低減を点火時期の
遅角によって実現しているような場合には、通常これに
よって触媒の温度が上昇するため、該触媒の温度が一定
値以上になると当該エンジン出力の低減が禁止される措
置がよく取られる。

【００１３】又、自動変速機とエンジンとを別体のコン
ピュータで制御し、自動変速機コントロールコンピュー
タから変速制御に伴いエンジンコントロールコンピュー
タにトルクダウン制御の指令信号を送信する場合には、
信号線の断線あるいはショートが発生することがときに
あるが、この場合に異常信号に基づいてエンジントルク
を低減するよりは、むしろ全く低減しない方がよいとい
う理由に基づいて、エンジントルクを低減しないように
構成することもある。

【００１４】このように、エンジン出力が低減できない
ような状態にあるときには、クラッチツウクラッチ変速
によるパワーオンダウンシフトを、その変速点が低負荷
側に設定されたままの変速パターンで実行すると、低速
側の摩擦係合装置の係合が間に合わず変速ショックが発
生すると共にエンジンが噴き上がってしまうという問題
が生ずることになる。

【００１５】本発明は、この点に対処するために、エン
ジン出力を低減し得る状態か否かをまず検出し、エンジ
ン出力を低減し得る状態のもとでは、クラッチツウクラ
ッチ変速によるパワーオンダウンシフトを実行する際の
変速点を低負荷側に設定して加速性能を確保すると共
に、エンジン出力の低減が規制された状態のときは、当
該変速点を高負荷側に設定するようにしたものである
（請求項１） 。なお後述する実施例のように、この作用
は、エンジン出力の低減が許容し得る状態のときに、当
該パワーオンダウンシフトが生じ易いように設定された
変速パターンを用いると共に、エンジン出力の低減が規
制された状態のときは、当該パワーオンダウンシフトが
生じにくいように設定された別の変速パターンを用いる
ようにすることによっても得ることができる（請求項
２）。 又、後述する実施例のように、この作用は、エン
ジン出力の低減が許容し得る状態のときは、当該ダウン
シフトを実行する際の変速点を低負荷側に設定すると共
に、エンジン出力の低減が規制された状態のときは、当
該パワーオンダウンシフトが、少なくとも低負荷領域で
禁止されるように構成しても実現することができる（請
求項３）。

【００１６】このため、通常時は加速性能が良く、且つ
エンジンの噴き上がりの防止された変速を実行すること
ができ、一方、エンジン出力を低減するのが規制されて
いる状態であっても、当該変速がより高負荷側で実行さ
れるため、エンジンの噴き上がりが生ずるのを適確に防
止することができるようになる。

【００１７】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

【００１８】図２は、本発明が採用された、自動変速機
及びエンジンの一体制御装置の全体概略図である。

【００１９】エンジン１は、エンジンコントロ―ルコン
ピュータ７によつて、そのインジェクションバルブ１９
における燃料噴射量及びディストリビュータ２０におけ
る点火時期が制御され、アクセルペダル２２のアクセル
開度（操作量）とエンジン回転速度とに対応したエンジ
ン出力が得られるようになっている。

【００２０】即ち、エンジン１の吸気管２４にはアクセ
ルペダル２２の動きと連動して開閉されるスロットル弁
２６が配置されている。

【００２１】自動変速機２は、自動変速機コントロール
コンピユータ８によって油圧制御装置３の電磁弁Ｓ1 〜
Ｓ3 が制御され、該油圧制御装置３内の油路が変更され
た結果各摩擦係合装置の係合状態が選択的に変更され、
車速とアクセル開度とに対応した変速段が得られるよう
になっている。

【００２２】エンジンコントロールコンピュータ７に
は、エンジン回転センサ９によるエンジン回転速度、吸
入量センサ１０による吸入空気量、吸入空気温センサ１
１による吸入空気温度、アクセル開度センサ１２による
アクセル開度、車速センサ１３による車速、触媒温度セ
ンサ１４による触媒温度、ブレーキスイッチ１５による
ブレーキＯＮの各信号が入力されている。

【００２３】エンジンコントロールコンピュータ７はこ
れらの信号に基づいて、前記燃料噴射量及び点火時期を
決定している。なお、この実施例ではエンジントルクの
低減を点火時期の遅角によって実現している。

【００２４】一方、自動変速機コントロールコンピュー
タ８には、前記アクセル開度センサ１２、車速センサ１
３、触媒温度センサ１４、ブレーキスイッチ１５等から
の各信号に加え、シフトポジションセンサ１６によるシ
フトレバーの位置、パターンセレクトスイッチ１７によ
る燃費重視走行又は動力性能重視走行等の走行選択パタ
ーン、オーバードライブスイッチ１８によるオーバード
ライブへのシフト許可の信号、及び自動変速機の入力軸
回転速度を検出するためのタービン回転数センサ２１の
信号等が入力され、車速、アクセル開度に対応した変速
段が得られるように前記電磁弁Ｓ1 〜Ｓ3 がＯＮ−ＯＦ
Ｆ制御されるようになっている。

【００２５】図３に前記自動変速機２のトランスミッシ
ョン部を示す。このトランスミッション部は、トルクコ
ンバータ１２０と、オーバードライブ機構１４０と、ア
ンダードライブ機構１６０とを備える。

【００２６】前記トルクコンバータ１２０は、ポンプ１
２１、タービン１２２、及びステータ１２３を含む周知
のものであり、ロックアップクラッチ１２４を備える。

【００２７】前記オーバードライブ機構１４０は、サン
ギヤ１４３、該サンギヤ１４３に噛合するプラネタリピ
ニオン１４２、該プラネタリピニオン１４２を支持する
キャリア１４１、プラネタリピニオン１４２に噛合する
リングギヤ１４４からなる１組の遊星歯車装置を備え、
この遊星歯車装置の回転状態をクラッチＣ0 、ブレーキ
Ｂ0 、及び一方向クラッチＦ0 によって制御している。

【００２８】前記アンダードライブ機構１６０は、共通
のサンギヤ１６１、該サンギヤ１６１に噛合するプラネ
タリピニオン１６４、１６５、該プラネタリピニオン１
６４、１６５を支持するキヤリア１６６、１６７、プラ
ネタリピニオン１６４、１６５と噛合するリングギヤ１
６２、１６３からなる２組の遊星歯車装置を備え、この
遊星歯車装置の回転状態、及び前記オーバードライブ機
構４０との連結状態をクラッチＣ1 、Ｃ2 、ブレーキＢ
1 、Ｂ3 、及び一方向クラッチＦ2 によって制御してい
る。

【００２９】各変速段はクラッチＣ0 、Ｃ1 、Ｃ2 、ブ
レーキＢ0 、Ｂ1 、Ｂ3 を図４に示されるようにして係
合（図４において○印で表示）させることにより達成さ
れる。このとき、一方向クラッチＦ0 、Ｆ2 は第４図で
◎印の表示された位置で駆動時（エンジンから車輪に動
力が伝達されているとき）に作動（ロック）するように
なる。

【００３０】ここで、第３速段から第２速段へのダウン
シフトは、ブレーキＢ1 の係合及びクラッチＣ2 の解放
のいわゆる「クラッチツウクラッチ変速」となってい
る。従って、この実施例では、パワーオン時における第
３速段から第２速段へのクラッチツウクラッチ変速の特
に低負荷・低速領域において本発明が適用されるように
なっている。

【００３１】図５の制御フローはこの第３速段から第２
速段へのパワーオン クラッチツウクラッチのダウンシ
フト制御の流れを示している。

【００３２】まず、ステップ２１０において各種信号が
読み込まれる。具体的には、例えばアクセル開度θ、車
速Ｖ、触媒温度Ｓ等が読み込まれる。

【００３３】ステップ２２０においては、触媒の温度Ｓ
が所定値Ｓ1 より低いか否かが判定される。これは、エ
ンジン出力の低減が許容し得る状態か否かを検出するた
めのステップである。触媒の温度Ｓが所定値Ｓ1 よりも
低い場合には、エンジン出力の低減が可能であるため、
ステップ２３０に進んで、図６（Ａ）に示されるような
通常の変速パターンが選択され、この変速パターンに従
って変速が実行される。

【００３４】この通常の変速パターンは、変速中にエン
ジン出力を低減することを前提としたパターンであり、
特に低負荷・低速のパワーオン領域の変速点が従来より
低開度側にずらしてある。これによって、アクセルを若
干踏み込んだ程度の加速性が非常に改善される。

【００３５】ステップ２４０では、第３速段から第２速
段へのダウンシフト判断があったか否かが判定される。
第３速段から第２速段へのダウンシフトでなかったとき
には本制御は実行されないため、そのままリターンされ
る。又ステップ２５０では低負荷・低速領域のパワーオ
ンダウンシフトか否かの判断がなされる。この判断は、
そのときの車速及びアクセル開度から判定する。低負荷
・低速領域パワーオンダウンでないときは本制御は実行
しないため、そのままリターンされる。

【００３６】これは主に次のような理由を考慮したこと
による。

【００３７】一般に、低負荷のときは、各摩擦係合装置
で受け持つトルクが小さいため、自動変速機内で発生さ
れるライン圧も低く、従って特に解放は瞬時にして終っ
てしまうが、係合の方は（ライン圧が低いため）それ程
には変速時間が縮まらないという事情がある。その結果
低負荷のとき程本発明で解決しようとする問題が発生し
易い。

【００３８】一方低車速のときも、第３速段から第２速
段へシフトする際のエンジン回転速度の変化が小さいた
め変速がすぐ終了してしまい、その結果本発明で解決し
ようとする問題が発生し易い。

【００３９】これらを総合すると本発明が主に有効に機
能するのは低負荷・低車速領域ということになる。

【００４０】即ち、高負荷あるいは高車速のときは第３
速段から第２速段へシフトする際に比較的時間がかか
り、ブレーキＢ1 の係合が間に合わないというような問
題は生じにくい。従って、このようなときは、パワーオ
ンダウンシフトの性格に鑑み、即ち運転者がより加速を
欲したときに実行されるダウンシフトであることに鑑
み、できるだけエンジントルクの低減を避け、加速性能
が阻害されないようにした方がよい。そこで、この実施
例では本発明の適用を低負荷・低車速の領域に限定した
ものである。

【００４１】ステップ２６０では、第３速段から第２速
段へ切換えるためのシフト信号（電磁弁の切換信号）が
出力され、ステップ２７０でエンジン回転速度Ｎe のモ
ニタが開始される。このモニタは、エンジントルクダウ
ンの開始時期を検出するためのものである。

【００４２】即ち、ステップ２８０でエンジン回転速度
Ｎe が車速Ｖ（出力軸回転速度Ｎ0）に第２速段のギヤ
比i2を乗じたものから定数Ｎ1 を引いたものより大きく
なったと判定された段階でステップ２９０に進んでタイ
マＴが０にリセットされ、更にステップ３００で点火時
期の遅角によるエンジンのトルクダウンが開始される。
このトルクダウンは、タイマＴが所定値Ｔr に至ったと
判定されるまで続けられ、カウントアップされた段階で
ステップ３２０に進んでトルクダウンが終了される。
なお、本発明においては、どのようにしてエンジントル
クを低減するかは限定されない。例えば燃料噴射量を制
御する方法でもよいし、サブスロットルバルブを設け、
該サブスロットルバルブをモータによって制御する方法
でもよい。

【００４３】一方、ステップ２２０で触媒の温度Ｓが所
定値Ｓ1 より高いと判定されたときには、エンジンのト
ルクダウンを規制する必要があるため、ステップ３３０
に進んで、図６の（Ｂ）に示すサブ変速パターンが選択
される。このサブ変速パターンは、第３速段から第２速
段へのダウンシフト線が特に低負荷・低速領域で高負荷
側にシフトされた従来のパターンに相当しているもので
ある。

【００４４】このサブ変速パターンが選択されるとき
は、エンジンのトルクダウンが規制されているときであ
るため、ステップ３４０、３５０から明らかなように、
エンジントルクダウンが実行されることなく、第３速段
から第２速段へのダウンシフトが実行される。但し、こ
のサブ変速パターンでは問題となる低負荷・低車速の領
域での変速は発生しない（サブ変速パータンの３→２変
速線が、低負荷・低車速の領域で２→１変速線と合体さ
れているため、この領域では３→２の変速は禁止され、
３→１変速しか発生し得ない）ため、この領域での加速
性能は若干阻害されるものの、エンジンの噴き上がり等
の問題は発生しない。

【００４５】図７に上記制御フローが実行されたときの
変速特性線図を示す。

【００４６】破線が従来、実線が本実施例である。図か
ら明らかなように、従来はエンジンのトルクダウンが実
行されないため、エンジンの噴き上がりが発生すると共
に、出力軸トルクの落込みが発生していたが、この実施
例では、それを良好に抑えることができるようになって
いる。

【００４７】なお、この実施例では、変速点の変更を、
低負荷・低車速のときに限って行うようにしていたが、
本発明では、その趣旨からクラッチツウクラッチ変速の
パワーオンダウンシフトの変速点を全領域で変更するよ
うにしてもよい。

【００４８】但し、この場合低負荷・低車速のとき程そ
の変更の程度を大きくすると良好である。又、エンジン
トルクの低減は、低負荷・低車速のとき程大きくした方
が良好である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、ク
ラッチツウクラッチ変速によるダウンシフトを実行する
にあたって、エンジンの出力を低減することにより、エ
ンジンの噴き上がりを防止すると共に、変速点を低負荷
側に移すことによって加速性能を向上させることができ
るようになるという優れた効果が得られる。

【００５０】又、エンジン出力を低減できないような状
態にあっても、エンジンの噴き上がりを効果的に防止す
ることができるようになるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の要旨を示すブロック図であ
る。

【図２】図２は、本発明の実施例が適用された車両用自
動変速機及びエンジンの全体該略図である。

【図３】図３は、上記自動変速機のギヤトレインを示す
スケルトン図である。

【図４】図４は、上記自動変速機の摩擦係合装置の係合
状態を示す線図である。

【図５】図５は、上記実施例装置で実行される制御フロ
ーを示す流れ図である。

【図６】図６は、図５の制御フロー中で採用される変速
パターンの例を示した線図である。

【図７】図７は、本発明の実施例の効果を定性的に示し
た変速特性線図である。

【符号の説明】

Ｂ1 …係合側摩擦係合装置、 Ｃ2 …解放側摩擦係合装置、 ２２…アクセルペダル、 ２６…メインスロットル弁、 ２８…モータ、 ３０…サブスロットル弁、 １２…アクセル開度センサ、 １３…車速センサ、 １４…触媒温度センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｈ 61/10 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ // Ｆ１６Ｈ 59:24 59:44 59:78 (72)発明者 田端 淳 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 早渕 正宏 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ株式会社内 (72)発明者 安藤 雅彦 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ株式会社内 (72)発明者 塚本 一雅 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−257729（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−135833（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−176852（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−3545（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−16155（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−203066（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−69148（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B60K 41/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両状態に応じて予め設定された変速点に
   従って変速を実行する自動変速機と、エンジン出力をア
   クセルペダルと独立して変更・制御可能なエンジンと、
   を備えた自動変速機及びエンジンの一体制御装置におい
   て、 エンジン出力の低減が許容し得る状態か否かを検出する
   手段と、 エンジン出力の低減が許容し得る状態のときは、クラッ
   チツウクラッチ変速によるパワーオンダウンシフトを実
   行する際の前記変速点を低負荷側に設定すると共に、エ
   ンジン出力の低減が規制された状態のときは、当該変速
   点を高負荷側に設定する変速点設定手段と、 エンジン出力の低減が許容し得る状態で、前記ダウンシ
   フトを実行する際に該エンジン出力を低減する手段と、 を備えたことを特徴とする自動変速機及びエンジンの一
   体制御装置。
2. 【請求項２】 車両状態に応じて予め設定された変速点に
   従って変速を実行する自動変速機と、エンジン出力をア
   クセルペダルと独立して変更・制御可能なエンジンと、
   を備えた自動変速機及びエンジンの一体制御装置におい
   て、 エンジン出力の低減が許容し得る状態か否かを検出する
   手段と、 エンジン出力の低減が許容し得る状態のときは、クラッ
   チツウクラッチ変速によるパワーオンダウンシフトが生
   じ易いように設定された変速パターンを用いると共に、
   エンジン出力の低減が規制された状態のときは、当該パ
   ワーオンダウンシフトが生じにくいように設定された別
   の変速パターンを用いる変速パターン選択手段と、 エンジン出力の低減が許容し得る状態で、前記ダウンシ
   フトを実行する際に該エンジン出力を低減する手段と、 を備えたことを特徴とする自動変速機及びエンジン一体
   制御装置。
3. 【請求項３】 車両状態に応じて予め設定された変速点に
   従って変速を実行する自動変速機と、エンジン出力をア
   クセルペダルと独立して変更・制御可能なエンジンと、
   を備 えた自動変速機及びエンジンの一体制御装置におい
   て、 エンジン出力の低減が許容し得る状態か否かを検出する
   手段と、 エンジン出力の低減が許容し得る状態のときは、クラッ
   チツウクラッチ変速によるパワーオンダウンシフトを実
   行する際の前記変速点を低負荷側に設定すると共に、エ
   ンジン出力の低減が規制された状態のときは、当該パワ
   ーオンダウンシフトが、少なくとも低負荷領域で禁止さ
   れる変速規制手段と、 エンジン出力の低減が許容し得る状態で、前記ダウンシ
   フトを実行する際に該エンジン出力を低減する手段と、 を備えたことを特徴とする自動変速機及びエンジン一体
   制御装置。