JP3120253B2 - 車両用自動変速機の出力軸トルク制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用自動変速機の出力
軸トルク制御装置に関し、詳しくは、変速中の変速機出
力軸トルクを目標トルクに近づけるように、機関出力ト
ルクをフィードバック制御する装置に関し、特に、前記
目標トルク設定の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車用自動変速機の変速シ
ョック低減装置として、機関の点火時期を遅角制御して
機関出力トルクをダウンさせることにより、変速時にお
ける変速機出力軸トルクの急変を抑制して変速ショック
を緩和するようにしたものがある（例えば特願平１−３
２５７９８号等参照）。

【０００３】このような点火時期の遅角制御による従来
の変速ショック低減装置では、変速時において、その時
のスロットル弁開度ＴＶＯが予め定めた所定範囲内の時
に、機関出力トルクのダウン要求を発生させ、このトル
クダウン要求の発生により、点火時期を前記スロットル
弁開度領域に対応した予め設定した遅角量だけ遅角制御
して、機関出力軸トルクを低下させて自動変速機出力軸
のトルク変化を抑制するようにしている。

【０００４】しかし、この変速ショック低減装置では、
変速中の実際の変速機出力軸トルクに基づいて点火時期
を制御するものではなく、変速時におけるスロットル弁
開度ＴＶＯによって点火時期の遅角量が一義的に設定さ
れるオープン制御方式であり、また、ある範囲を持った
スロットル弁開度領域に対して同一の遅角量が設定され
る。従って、変速中の変速機出力軸トルク制御精度は、
充分とは言えず変速ショックの低減効果が充分なもので
はなかった。

【０００５】そこで、変速機の出力軸トルクを変速前か
ら変速後まで滑らかに変化させるために、図６のように
変速中における変速機出力軸の目標トルクを設定し、変
速中に変速機の出力軸トルクを検出するセンサの検出値
（実トルク）が前記目標トルクに近づくように、機関の
点火時期（機関出力トルク）をフィードバック制御する
よう構成した装置が提案されている（特願平３−１０９
０号）。

【０００６】この装置では、目標トルクの設定を以下の
ようにして行っていた。即ち、変速開始時の車速（車両
の走行速度）ＶＳＰ、及びスロットル弁開度ＴＶＯが変
速中に変化しないものと見做し、変速開始時の機関回転
速度Ｎと変速前後のギヤ比とから変速終了時の機関回転
速度Ｎを予測する一方、該予測された変速終了時の機関
回転速度Ｎとスロットル弁開度ＴＶＯとに基づいて予め
設定されたマップから変速終了時のトルクを予測する。
そして、変速開始時にトルクセンサで検出された変速機
の出力軸トルクが、目標変速時間内で一定割合で前記予
測した終了時のトルクにまで変化するように、変速中に
おける目標トルクを設定していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来装置では、変速中の機関負荷の変化を考慮していない
為、図７のように変速中にスロットル弁開度ＴＶＯを変
化させて機関負荷が変化した場合、変速中に変速トルク
フィードバックを中止して制御量ＡＤＶをリセットする
ようにしている。したがって制御量ＡＤＶがリセットさ
れた時、変速機の出力軸の実トルクは目標トルクから一
発でもとのトルクに復帰し、トルクの復帰によるショッ
クを招く惧れがあった。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、変速中に機関負荷が変化しても変速によるショッ
クを緩和する車両用自動変速機の出力軸トルク制御装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
車両用自動変速機の出力軸トルク制御装置では、図１に
示すように、機関出力トルクをトルクコンバータを介し
て変速機構に伝達するように構成された車両用自動変速
機の出力軸トルク制御装置であって、変速機の出力軸の
トルクを検出するトルク検出手段と、機関の運転状態を
検出する運転状態検出手段と、変速開始時の変速機出力
軸トルク値と変速終了時の変速機出力軸トルク予測値と
に基づいて変速中の目標トルクを設定する目標トルク設
定手段と、前記機関運転状態に基づいて変速中の機関の
負荷変化を検知する負荷変化検知手段と、該負荷変化検
知手段により変速中の機関の負荷変化が検知された時、
変速終了時の機関負荷を推定して、その推定された変速
終了時の負荷に基づいて変速終了時の変速機出力軸トル
クを再予測し、この変速終了時の変速機出力軸トルク再
予測値に基づいて、負荷変化が検知された時点から変速
終了時までの目標トルクを変更する目標トルク変更手段
と、変速中に前記トルク検出手段で検出される変速機の
出力軸のトルクを前記目標トルクに近づけるように機関
の出力トルクをフィードバック制御するトルクフィード
バック制御手段と、を含んで構成するようにした。

【００１０】また図１の点線内で示すように、前記目標
トルク変更手段は、変速終了時の機関負荷を推定のた
め、予め設定された目標変速時間と変速開始時から機関
の負荷変化時までの経過時間とから機関の負荷変化時か
ら変速終了時までの時間を予測する時間予測手段と、負
荷変化時の負荷変化速度を検出する負荷変化速度検出手
段と、負荷変化時から変速終了時までの予測された時間
と検出された負荷変化速度とから変速終了時の機関負荷
を推定する機関負荷推定手段とを含んで構成される。

【００１１】

【作用】即ち、変速開始時の変速機出力軸トルク値と変
速終了時の変速機出力軸トルク予測値とに基づいて、目
標トルク設定手段により変速中の目標トルクが設定され
る。変速中、負荷変化検知手段により機関の負荷変化が
検知されない時は、トルク検出手段で検出された変速機
の出力軸のトルクが、目標設定手段により設定された目
標トルクに近づくようにトルクフィードバック制御手段
によるフィードバック制御が行われる。

【００１２】負荷変化検知手段により変速中の機関の負
荷変化が検知された時、変速終了時の機関負荷を推定し
て、その推定された変速終了時の負荷に基づいて変速終
了時の変速機出力軸トルクを再予測し、この変速終了時
の変速機出力軸トルク再予測値に基づいて、負荷変化が
検知された時点から変速終了時までの目標トルクが目標
トルク変更手段により変更される。この時は、検出され
た前記変速機の出力軸のトルクが、目標トルク変更手段
により変更された目標トルクに近づくようにフィードバ
ック制御が行われる。また図１の点線内で示すように、
目標トルク変更手段が、時間予測手段と負荷変化速度検
出手段と機関負荷推定手段とを含んで構成されたもので
は、時間予測手段により予め設定された目標変速時間と
変速開始時から機関の負荷変化時までの経過時間とか
ら、機関の負荷変化時から変速終了時までの時間が予測
される。また負荷変化速度検出手段により負荷変化時の
負荷変化速度が検出される。この負荷変化時から変速終
了時までの予測された時間と、検出された負荷変化速度
と、から機関負荷推定手段により変速終了時の機関負荷
が推定される。この推定された変速終了時の機関負荷に
応じて目標トルク設定手段により設定された目標トルク
が変更される。そしてこの変更された目標トルクに基づ
いてフィードバック制御が行われる。

【００１３】したがって変速中に機関の回転負荷が変化
した時、目標トルクを変更設定することによりフィード
バック制御が中止されず出力軸トルクが復帰しないの
で、出力軸トルクの復帰によるショックを緩和すること
が可能になる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図２〜５に基づい
て説明する。本実施例の構成を示す図２において、機関
１の出力側に自動変速機２が接続されている。自動変速
機２は、機関１の出力側に介在する流体式トルクコンバ
ータ３と、このトルクコンバータ３を介して連結された
歯車式変速機４と、この歯車式変速機４中の各種変速要
素の結合・解放操作を行う油圧アクチュエータ５とを備
える。油圧アクチュエータ５に対する作動油圧は、図示
しない各種の電磁バルブを介してＯＮ・ＯＦＦ制御され
る。

【００１５】コントロールユニット６には、各種のセン
サからの信号が入力される。前記各種のセンサとして
は、機関１の吸気系のスロットル弁７の開度ＴＶＯを検
出するスロットルセンサ８が設けられている。また、機
関１のクランク軸又はこれに同期して回転する軸にクラ
ンク角センサ９が設けられている。このクランク角セン
サ９からの信号は例えば基準クランク角毎のパルス信号
で、その周期より機関回転速度Ｎｅが算出される。

【００１６】上記スロットルセンサ８，クランク角セン
サ９が本実施例における運転状態検出手段に相当する。
また、自動変速機２の出力軸10より回転信号を得て車速
ＶＳＰを検出する車速センサ11が設けられている。

【００１７】また、自動変速機２の出力軸10に取付けら
れて変速機２の出力軸トルクＴＲＱを検出するトルク検
出手段としてのトルクセンサ12が設けられている。前記
コントロールユニット６は、例えば、機関制御（燃料噴
射制御や点火時期制御）用ＣＰＵと、自動変速機制御用
ＣＰＵとを内蔵する一体型のもので、両ＣＰＵからアク
セス可能なデュアルポートＲＡＭを使用しており、かか
る構成とすることにより、両ＣＰＵで算出されるデータ
を共用できるようになっている。

【００１８】コントロールユニット６の自動変速機制御
用ＣＰＵには変速時に図５のような変速要求信号が入力
され、この自動変速機制御用ＣＰＵは、運転者が操作す
るセレクトレバーの操作位置信号に基づき、例えばセレ
クトレバーがＤレンジの状態では、スロットル弁開度Ｔ
ＶＯと車速ＶＳＰとに従って１速〜４速の変速位置を自
動設定し、油圧アクチュエータ５を介して歯車式変速機
４をその変速位置に制御する自動変速制御を行う。

【００１９】即ち、予め機関負荷を代表するスロットル
弁開度ＴＶＯと車速ＶＳＰとに基づいて変速パターンマ
ップが設定されており、前記各センサで検出される実際
の開度ＴＶＯと車速ＶＳＰとに対応する変速位置を前記
変速パターンマップから参照し、現状の変速位置とマッ
プから参照して求めた運転条件に見合った変速位置とが
異なる場合に、前記マップ参照の変速位置への変速を行
わせるものである。

【００２０】次に、本実施例による変速中の変速機出力
軸トルクの制御動作を、図３のフローチャートに従って
説明する。尚、本実施例においてギア比検出手段、変速
終了時トルク予測手段，目標トルク設定手段、負荷変化
検知手段、変速終了時トルク再予測手段、カウンタ、目
標トルク変更手段、トルクフィードバック制御手段とし
ての機能は、前記図３のフローチャートに示すようにコ
ントロールユニット６にソフトウエア的に備えられてい
る。

【００２１】まず、ステップ１（図中ではＳ１と記し、
以下同様とする）では、クランク角センサ９からの信号
に基づいて算出された機関回転速度Ｎｅ、スロットルセ
ンサ８で検出されたスロットル弁７の開度ＴＶＯ、及び
トルクセンサ12で検出されたイナーシャフェーズ開始前
の変速機２の出力軸トルク、を夫々入力する。ステップ
２では、入力したスロットル弁７の開度ＴＶＯと機関回
転速度Ｎｅとから予め設定されたマップ（図示せず）を
参照して現時点での機関出力トルクＴＲＱ１を検索す
る。

【００２２】ステップ３では、検索した機関出力トルク
ＴＲＱ１に変速前ギヤ比Ｇ１を乗算して変速開始時の出
力トルク予測値ＴＲＱＳＴを算出する。ステップ４で
は、機関回転速度Ｎｅに変速前後のギヤ比Ｇ２／Ｇ１を
乗算して変速後の機関回転速度Ｎｅ’を算出する。ステ
ップ５では、スロットル弁７の開度ＴＶＯと算出した機
関回転速度Ｎｅ’とから、予め設定されたマップ（図示
せず）を参照して再度、機関出力トルクＴＲＱ２を検索
する。

【００２３】ステップ６では、検索された機関出力トル
クＴＲＱ２に変速後ギヤ比を乗算して変速終了時出力ト
ルク予測値ＴＲＱＥＮＤを演算する。ステップ７では、
変速要求信号が入力されているか否かを判定する。そし
て変速要求信号が入力されていない場合にはこのルーチ
ンをそのまま終了させるが、変速要求信号が入力された
場合には、変速期間でありステップ８以降に進む。

【００２４】ステップ８、９では、変速機がトルクフェ
ーズ、イナーシャフェーズのどちらであるかを判定す
る。即ち、ステップ８でイナーシャフェーズ中であるか
否かを判定する為のフラグＦＬＧの値が０の時は、イナ
ーシャフェーズ中ではないのでステップ９に進み、さら
にステップ９でイナーシャフェーズが検出されなければ
トルクフェーズであるので、この時はこのルーチンを終
了する。

【００２５】ステップ８でフラグＦＬＧの値が０であり
ステップ９でイナーシャフェーズが検出された時には、
ステップ10に進む。ステップ10では、イナーシャフェー
ズ開始からの時間を計測するカウンタのカウント値ＴＩ
ＮＳを０にリセットして該カウンタにより計測を開始
し、ステップ11で、フラグＦＬＧの値を１にセットして
ステップ12に進む。

【００２６】また、ステップ８でフラグＦＬＧの値が１
である時にはイナーシャフェーズ中であるのでそのまま
ステップ12に進む。ステップ12では、スロットル弁７の
開度ＴＶＯが変化したか否かを判定する。そして開度Ｔ
ＶＯが変化していない時は機関の負荷が変化していない
時であり、ステップ13に進む。

【００２７】ステップ13では、トルクセンサ12で検出さ
れる変速機出力軸トルクＴＲＱの目標トルクＴＲＱＲＥ
Ｆを、次式に従って演算する。 TRQREF＝TRQ*(1-(1-TRQEND/TRQST)*TINS/TSFT)．．．(1) 尚、この式において、ＴＲＱはステップ１で検出したイ
ナーシャフェーズ開始前の出力軸トルク値、ＴＳＦＴは
目標変速時間で、例えば変速の種類毎にスロットル開度
で割り付られたテーブルから参照する。ここで、上記目
標トルクＴＲＱＲＥＦの演算式にＴＩＮＳ＝０を代入す
れば、ＴＲＱＲＥＦ＝ＴＲＱとなり、また、ＴＩＮＳ＝
ＴＳＦＴを代入すれば、ＴＲＱＲＥＦ＝ＴＲＱ＊（ＴＲ
ＱＥＮＤ／ＴＲＱＳＴ）となり、目標トルクＴＲＱＲＥ
Ｆはイナーシャフェーズ開始前のＴＲＱからＴＲＱ＊
（ＴＲＱＥＮＤ／ＴＲＱＳＴ）まで、一定割合で変化す
る。

【００２８】これにより変速機のイナーシャフェーズ中
に機関の負荷が変化していない時は、トルクセンサ12で
検出された実際の変速機出力軸トルクＴＲＱが、この設
定された目標トルクＴＲＱＲＥＦに近づくように後述す
るようなフィードバック制御が行われる。次に変速機の
イナーシャフェーズ中にスロットル弁７の開度ＴＶＯが
変化した時は機関の負荷が変化した時であり、この時は
ステップ８→12→14に進み、機関の負荷変化時における
変速終了時の出力トルク再予測値ＴＲＱＥＮＤを推定す
る。この推定は、図４のフローチャートに基づいて行わ
れる。次に図４のフローチャートに基づいて変速終了時
の出力トルク再予測値ＴＲＱＥＮＤを推定する演算方法
について説明する。

【００２９】ステップ21では、スロットル弁７の開度の
変化速度ΔＴＶＯを検出する。ステップ22では、スロッ
トル弁７の開度の変化速度ΔＴＶＯより変速終了時のス
ロットル弁７の開度ＴＶＯを次式にしたがって演算す
る。 TVO ＝ΔTVO ×（TSFT−TINS）＋TVO ．．．(2) 尚、 (2)式において、（ＴＳＦＴ−ＴＩＮＳ）は、予め
設定された目標変速時間ＴＳＦＴとイナーシャフェーズ
開始時から機関の負荷変化時までの経過時間ＴＩＮＳと
から機関の負荷変化時から変速終了時までの時間を求め
るものである。

【００３０】従って、この機関の負荷変化時から変速終
了時までの時間（ＴＳＦＴ−ＴＩＮＳ）に変化速度ΔＴ
ＶＯを乗算することにより、即ち、 (2)式から変速終了
時のスロットル弁開度ＴＶＯが推定される。ステップ23
では、推定された変速終了時のスロットル弁７の開度Ｔ
ＶＯと機関回転速度Ｎｅ’とからトルクＴＲＱ３を検索
する。

【００３１】ステップ24では、検索したトルクＴＲＱ３
に変速後のギヤ比Ｇ２を乗算して、機関の負荷変化時に
おける変速終了時の出力トルク再予測値ＴＲＱＥＮＤを
推定する。そしてこの変速終了時の出力トルク再予測値
ＴＲＱＥＮＤに基づいて、ステップ13で目標トルクＴＲ
ＱＲＥＦを演算して設定し、このルーチンを終了する。
したがって変速機のイナーシャフェーズ中に機関の負荷
が変化した時には、この変速終了時のトルク再予測値Ｔ
ＲＱＥＮＤに基づいて、トルクセンサ12で検出された実
際の変速機出力軸トルクＴＲＱの目標トルクである (1)
式で示される目標トルクＴＲＱＲＥＦが変更設定され
る。

【００３２】このようにして設定あるいは変更設定した
目標トルクＴＲＱＲＥＦに、トルクセンサ12で検出され
た実際の変速機出力軸トルクＴＲＱが近づくようにフィ
ードバック制御が行われるが、具体的には、目標トルク
ＴＲＱＲＥＦとトルクセンサ12で検出された実際のトル
クＴＲＱとの偏差に基づいて、点火時期の遅角補正量を
比例・積分或いは比例・積分・微分制御などを用いて設
定し、逐次更新される目標トルクＴＲＱＲＥＦに実際の
トルクＴＲＱを近づけるように、点火時期の補正制御を
介して機関出力トルクを制御する。

【００３３】尚、機関出力を変化させる手段としては、
上記の点火時期補正の他、燃料供給制御や吸入空気量制
御などがあるが、点火時期の補正が最も応答性良く機関
出力を変化させることになるので、上記のように点火時
期の補正を行わせることが好ましい。但し、点火時期の
補正では大きな機関出力トルクの制御は望めないので、
燃料カットなどによって大雑把なトルク制御を行い、こ
れに加えて点火時期制御を行って、目標トルクへ精度良
く制御させるようにしても良い。

【００３４】また、トルクセンサ12からの出力をそのま
まＡ／Ｄ変換して用いるのではなく、ローパスフィルタ
ーによって高周波成分（例えば40Ｈｚ以上）を除いた信
号値を用いることが望ましい。これは、点火時期の応答
性が20Ｈｚ以下であり、高周波成分を含むトルク検出信
号に基づいて点火時期を制御させると、応答遅れによっ
てハンチングが発生してしまうためである。

【００３５】かかる構成によれば、変速中の機関の負荷
変化をスロットル弁の開度ＴＶＯの変化速度ΔＴＶＯと
してとらえ、変速中に機関の負荷変化が検知された時、
その時点から変速終了時までの時間と機関の負荷変化速
度とから、変速終了時のスロットル弁の開度ＴＶＯを推
定し、この開度ＴＶＯに基づいて変速終了時のトルク予
測値ＴＲＱＥＮＤを演算し、このトルク予測値ＴＲＱＥ
ＮＤに応じて出力軸トルクの目標トルクを変更設定する
ことにより、変速中に機関の回転負荷が変化してもこの
目標トルクに出力軸トルクを合わせればトルクフィード
バック制御を中止しなくてもよくなり、トルクフィード
バック制御の中止で発生するトルクの復帰によるショッ
クを緩和することが出来る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる車
両用自動変速機の出力軸トルク制御装置によると、機関
の負荷変化時、その時点から変速終了時までの出力軸ト
ルクの目標トルクを変更設定し、変速機の出力軸トルク
を復帰させずにこの変更設定された目標トルクに近づけ
るようにフィードバック制御するので、出力軸トルクの
復帰によるショックを緩和することが出来る。特に、変
速終了時の機関負荷を推定してこれに応じて目標トルク
を変更するように構成すれば、機関負荷に対応して適切
な目標トルクを変更できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を説明するブロック図。

【図２】本発明の一実施例の全体システム構成図。

【図３】同上実施例のトルク制御を示すフローチャー
ト。

【図４】同上実施例の目標トルクが変更設定された時の
変速終了時の動作を示すフローチャート。

【図５】本発明の目標トルクと変速機の出力軸の実トル
クとの関係を説明するためのタイムチャート。

【図６】従来の目標トルクと変速機の出力軸の実トルク
との関係を説明するためのタイムチャート。

【図７】従来の機関負荷変化時の目標トルクと変速機の
出力軸の実トルクとの関係を説明するためのタイムチャ
ート。

【符号の説明】

１ 機関 ２ 自動変速機 ３ トルクコンバータ ６ コントロールユニット ８ スロットルセンサ ９ クランク角センサ 10 変速機出力軸 11 車速センサ 12 トルクセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/40 - 63/48

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関出力トルクをトルクコンバータを介し
   て変速機構に伝達するように構成された車両用自動変速
   機の出力軸トルク制御装置であって、 変速機の出力軸のトルクを検出するトルク検出手段と、 機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 変速開始時の変速機出力軸トルク値と変速終了時の変速
   機出力軸トルク予測値とに基づいて変速中の目標トルク
   を設定する目標トルク設定手段と、 前記機関運転状態に基づいて変速中の機関の負荷変化を
   検知する負荷変化検知手段と、 該負荷変化検知手段により変速中の機関の負荷変化が検
   知された時、変速終了時の機関負荷を推定して、その推
   定された変速終了時の負荷に基づいて変速終了時の変速
   機出力軸トルクを再予測し、この変速終了時の変速機出
   力軸トルク再予測値に基づいて、負荷変化が検知された
   時点から変速終了時までの目標トルクを変更する目標ト
   ルク変更手段と、 変速中に前記トルク検出手段で検出される変速機の出力
   軸のトルクを前記目標トルクに近づけるように機関の出
   力トルクをフィードバック制御するトルクフィードバッ
   ク制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする車両用自動変速機
   の出力軸トルク制御装置。
2. 【請求項２】前記目標トルク変更手段は、予め設定され
   た目標変速時間と変速開始時から機関の負荷変化時まで
   の経過時間とから機関の負荷変化時から変速終了時まで
   の時間を予測する時間予測手段と、負荷変化時の負荷変
   化速度を検出する負荷変化速度検出手段と、負荷変化時
   から変速終了時までの予測された時間と検出された負荷
   変化速度とから変速終了時の機関負荷を推定する機関負
   荷推定手段とを含んで構成されることを特徴とする請求
   項１記載の車両用自動変速機の出力軸トルク制御装置。