JP2947538B2 - 車両用自動変速機の変速制御装置 - 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の変速制御装置に関す
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の変速制御装置を提供す
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車両用自動変速機の変速制御装
置において、エンジンの出力低減制御を実行する出力低
減制御手段と、油圧のクイック供給制御を実行するクイ
ック供給制御手段と、前記出力低減制御が実際に実行可
能な状態か否かを検出する実行可否検出手段と、前記エ
ンジンの出力低減制御が実行可能な状態のときは、前記
ダウンシフトを実行する際に前記エンジンの出力低減制
御を実行し、一方該出力低減制御が規制された状態のと
きは、前記ダウンシフトを実行する際に前記油圧のクイ
ック供給制御を実行する制御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。

【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、この変速
が実行されるときにエンジンの出力低減制御を実行する
ようにした。

【００１０】これにより、低速側の摩擦係合装置の係合
が早まると共に高速側の摩擦係合装置の解放が遅れぎみ
となるため、加速性を重視して変速点を従来より低負荷
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、このエンジンのトルクダウン制
御は、必ずしも常に実行可能なわけではなく、ときに実
行することができないような状態にある場合もあると考
えられる。

【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
置がよく採られる。

【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って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、当該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な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、当該
ダウンシフトを実行する際に当該（低速側）の摩擦係合
装置の油圧のクイック供給を行うような油圧回路を設け
るようにした。

【００１６】その上で、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
下では、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にエンジン出力を低減し、もっ
て変速点を低負荷側に設定して加速性能を確保すると共
にエンジンの噴き上がりを防止し、一方、エンジン出力
の低減が規制された状態のときは、前記油圧のクイック
供給によって低速側の摩擦係合装置の係合が間に合わな
くなるのを防止し、加速性能の確保と変速ショックの低
減とを両立させるようにしたものである。

【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。なお、この実施例
では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。

【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。

【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Ｓ
1 〜Ｓ3 がＯＮ−ＯＦＦ制御されるようになっている。

【００２５】この実施例では、後に後述するように、エ
ンジン出力の低減と油圧のクイック供給とにより、ブレ
ーキＢ1 の係合が間に合わなくなるのを防止しているた
め、図７（Ａ）に示されるように、特に低負荷、低車速
領域のパワーオン領域での第３速段から第２速段へのダ
ウンシフトの変速点が従来（図７（Ｂ））より低負荷側
にずらしてあり、この領域での加速性能が確保されてい
る。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】図５に当該変速のときにブレーキＢ1 への
油圧のクイック供給を実行するための油圧回路を抽出し
て示す。

【００３３】図において符号２００がクイック供給を実
現するための３→２タイミングバルブ、２１０がオリフ
ィス、２２０が２−３シフトバルブ、２３０がＢ1 アキ
ュムレータバルブである。

【００３４】この２−３シフトバルブ２２０は、図示せ
ぬ１−２シフトバルブが高速側の状態にあるときに電磁
弁Ｓ1 を切換えることによって第２速段の状態と第３速
段の状態とを切換えるためのものである。

【００３５】ここでは、電磁弁Ｓ1 はノーマルクローズ
タイプが採用されており、この電磁弁Ｓ1 がオフ→オン
とされることによって２−３シフトバルブ２２０が第３
速段の状態から第２速段の状態へ切換わるようになって
いる。この結果ブレーキＢ1への油圧が出力される。な
お、このブレーキＢ1への油圧が２−３シフトバルブ２
２０によって発生される構成は従来と全く同様である。

【００３６】このようにして第３速段から第２速段への
シフト時に発生されたブレーキＢ1への油圧は、油路Ａ1
を通ってＡ2 及びＡ3 に分れ、それぞれ３→２タイミ
ングバルブ２００のポート２０１、２０２（及び２０
３）に至る。

【００３７】当初電磁弁Ｓ3 はオフとされ、（ノーマル
クローズタイプであることから）ポート２０４には油圧
が発生していないため、ポート２０２に印加された油圧
によって３→２タイミングバルブ２００のスプール２０
６は図の下半分の状態、即ちポート２０１を閉じる状態
とされる。従って、ブレーキＢ1には油路Ａ3 の側から
のみ油圧が供給されることになる。

【００３８】この油路Ａ3 のルートによる油圧の供給
は、Ｂ1 アキュムレータ２３０の機能によりその立上り
が緩かにされるためブレーキＢ1 はゆっくりと係合させ
られることになる。

【００３９】ここで、電磁弁Ｓ3 がオンとされると、ポ
ート２０４に油圧が発生され、スプール２０６は図５の
上半分の状態とされる。その結果、ポート２０１と２０
３とが連通状態とされ、油路Ａ1 の油圧は油路Ａ3 のル
ートの他に油路Ａ2 のルートによってもブレーキＢ1 に
供給されることになる。その結果Ｂ2 は非常に早く係合
される。

【００４０】この実施例では、この電磁弁Ｓ3 のオフ→
オンのタイミングを、後述するようにタイマＴ2 によ
り、エンジン回転速度が第２速段での同期回転速度に近
くなった時点で行うようにしている。従って、同期ずれ
によるショックを最少限に防止することができるように
なっている。

【００４１】図６に、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具
体的な制御フローを示す。

【００４２】まず、ステップ３１０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。

【００４３】ステップ３２０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。

【００４４】又ステップ３３０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シフトでないと
きは本制御は実行しないため、そのままリターンされ
る。

【００４５】これは主に次のような理由を考慮したこと
による。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】これらを総合すると本発明が特に有効に機
能するのは低負荷・低車速領域ということになる。

【００４９】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、敢えてエ
ンジンの出力低減制御を実行する必要はなく、むしろパ
ワーオンダウンシフトの性格を考慮し、即ち、運転者が
より加速を要求したときに実行される変速であることを
考慮し、該出力低減制御は実行しない方が望ましい。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。

【００５０】ステップ３４０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実行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３５０以降に進むようになっている。

【００５１】ステップ３５０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Ｓ1 の切換信
号）が出力され、ブレーキＢ1 の油圧は通常の速度で供
給され始める。又、ステップ３６０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、エンジンの
出力低減制御の開始時期を検出するためのものである。

【００５２】即ち、ステップ３７０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３８０に進んでタ
イマＴが０にリセットされ、更にステップ３９０で点火
時期の遅角によるエンジンの出力低減制御が開始され
る。

【００５３】エンジンの出力低減制御は、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（ステップ
４００）、カウントアップされた段階でステップ４１０
に進んで終了される。

【００５４】なお、本実施例では、点火遅角によるエン
ジンの出力低減制御が実行されていたが、どのようにし
てエンジン出力を低減するかは周知のいずれの方法に依
ってもよい。例えば、燃料噴射量を制御するものであっ
てもよいし、アクセルペダルと連動したスロットル弁の
他にサブスロットル弁を設け、該サブスロットル弁をモ
ータによって駆動・制御するような方法に依ってもよ
い。

【００５５】一方、ステップ３４０で触媒温度Ｓが所定
値Ｓ1 よりも高と判定されたときは、エンジン出力の低
減が規制されるため、Ｂ1 油圧のクイック供給が実行さ
れる。

【００５６】即ち、ステップ４３０で第３速段から第２
速段へ切換えるためのシフト信号が出力され、ステップ
４４０でタイマＴ2 が零にリセットされた後ステップ４
５０で当該タイマＴ2 が所定値Ｔs に至るまで待ち、Ｔ
s に至った段階でステップ４６０に進んでＢ1 油圧のク
イック供給制御（電磁弁Ｓ3 のオフ→オン）を実行する
ものである。

【００５７】これにより、エンジン出力の低減ができな
くても、ブレーキＢ1が早期に係合されるため、該係合
が間に合わずエンジンの噴き上がりが生じたりするのが
的確に防止される。

【００５８】図８に上記制御フローが実行されたときの
効果を定性的に示す。

【００５９】従来は、エンジンのトルクダウンが実行さ
れないため、ブレーキＢ1 の係合が間に合わず、その結
果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（破線参照）、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
（実線参照）。

【００６０】又、万一エンジン出力の低減が規制されて
いるような状況にあっても、この場合には油圧のクイッ
ク供給が実現されるため（一点鎖線参照）、たとえエン
ジン出力の低減が規制されていてもブレーキＢ1 の係合
が間に合わなくなるのを防止でき、エンジンの噴き上が
りを防止できる。

【００６１】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。

【００６２】但し、この場合低負荷・低車速のとき程エ
ンジン出力の低減の程度を大きくすると良好である。

【００６３】

【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、エンジン出力を低減することにより、変速
ショックを増大させることなくエンジンの噴き上がりを
防止し、一方、万一エンジン出力の低減が規制されてい
るような状態であっても、油圧のクイック供給が実行さ
れるため、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が得られる。

【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、ブレーキＢ1 油圧のクイック供給制御
を実行するための要部油圧回路図である。

【図６】図６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７】図７は、図６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８】図８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、 １２…アクセル開度センサ、 １３…車速センサ、 ２００…３−２タイミングバルブ、 ２０１〜２０４…ポート、 ２０６…スプール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｈ 63:40 (72)発明者 北條 康夫 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 昭63−17130（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−308934（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−292565（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−189238（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−270252（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B60K 41/04

Claims (1)

(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車両用自動変速機の変速制御装置に
   おいて、エンジンの出力低減制御を実行する出力低減制
   御手段と、油圧のクイック供給制御を実行するクイック
   供給制御手段と、前記出力低減制御が実際に実行可能な
   状態か否かを検出する実行可否検出手段と、前記エンジ
   ンの出力低減制御が実行可能な状態のときは、前記ダウ
   ンシフトを実行する際に前記エンジンの出力低減制御を
   実行し、一方該出力低減制御が規制された状態のとき
   は、前記ダウンシフトを実行する際に前記油圧のクイッ
   ク供給制御を実行する制御手段と、を備えたことを特徴
   とする車両用自動変速機の変速制御装置。