JP3562401B2 - 自動変速機の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は変速機の制御装置に係り、特に手動変速機の機構を用いて自動変速する自動変速機の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
変速装置として従来の手動変速機の機構、すなわち噛み合い式変速機を用い、各歯車に動力軸と締結および解放するクラッチを設け、該クラッチの締結,解放を実施するための油圧を制御して、自動変速を実行する自動変速機が知られている。
【0003】
このような変速機の制御装置では、エンジン回転数の同期を電子制御スロットルを制御することで行い、シフトアップ時に滑らかにトルクを変化させる。
【0004】
そして、最高速段のクラッチの油圧を、低速側で出力されるトルクから高速側で出力されるトルクに滑らかに変化させることによって、乗員に違和感を感じさせないスムーズな変速を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記技術では、最高速段を除く変速段、例えば1速から4速までの変速段のクラッチの解放,締結時の制御は考慮されていないため、クラッチの締結解放時にショックが発生するという問題点があった。
【0006】
そこで本発明は、噛み合い式変速機を用い、各歯車に動力軸と締結および解放するクラッチを設け、該クラッチの締結,解放を実施するための油圧を制御して、自動変速を実行する自動変速機に対し、最高速段を除く変速段のクラッチの解放,締結時におけるショックを低減する制御を行う制御装置を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記に鑑み本発明は、変速後のトルク伝達歯車を出力軸に対して締結する際のエンジンの回転数と前記エンジンのスロットル開度を予測し、予測された該エンジン回転数と該スロットル開度からエンジン特性によって前記トルク伝達歯車を出力軸に対して締結する際のエンジントルクを求め、求めた該エンジントルクと前記変速クラッチで発生するトルクを釣り合わせるように前記変速クラッチ圧を制御する。
【0009】
また本発明は、変速後のトルク伝達歯車を出力軸に対して締結する際のエンジンの回転数と前記エンジンのスロットル開度を予測し、予測された該エンジン回転数と該スロットル開度からエンジン特性によってトルク伝達歯車を出力軸に対して締結する際のエンジントルクを求め、求めた該エンジントルクと変速クラッチで発生するトルクを釣り合わせるように変速クラッチ圧を制御する。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施形態である変速制御装置、およびそれによって制御されるエンジン,変速機を含むパワートレインの構成図である。
【0011】
パワートレインのエンジン101は電子制御スロットル120によって吸入空気量が制御される。このエンジンは吸入空気量によってエンジンの発生トルクの制御が行われる種類のエンジンである。
【0012】
エンジンのトルクは発進クラッチ103,変速機117を経て出力軸105に伝わる。発進クラッチ103は発進シリンダ106の油圧によって締結,解放が行われ、油圧はワイヤ107を経て発進クラッチ103に伝わる。発進クラッチはエンジン側のフライホイール102に押しつけられることによって締結される。
【0013】
噛み合い式の変速機構は図1の1速から4速までの変速段で用いられる変速機構である。変速機は入力軸104と出力軸105およびそれぞれの軸に取り付けられた歯車からなっている。
【0014】
トルクは入力軸104から変速段ごとに用いられる歯車を経て出力軸105に伝達される。歯車は入力軸104に取り付けられたドライブギア111と出力軸105に取り付けられたドリブンギア112が噛み合っており、この組み合わせが変速段に応じて用いられる。選択されていない変速段での歯車はドライブギア111またはドリブンギア112が軸に対して空転している。選択されている変速段で用いられる歯車はドライブギア111,ドリブンギア112のいずれもが軸に固定されてトルクが伝わる。
【0015】
図1の変速機では1速,2速はドリブンギアが出力軸105に対して締結,解放され、3速,4速,5速ではドライブギアが入力軸104に対して締結,解放される。
【0016】
1速から4速まではシンクロナイザ機構117によって軸に対して締結,解放される。シンクロナイザ機構はクラッチハブ113,スリーブ114,シンクロナイザリング115,ギアスプライン116からなっている。このシンクロナイザ機構はシフトフォーク110によって動かされ、歯車が締結,解放される。
【0017】
このシンクロナイザ機構は通常の手動変速機で用いられるものである。従って1速から4速までの変速では一旦どのギアも選択されていない中立状態が現れる。この中立状態ではスロットルが開いているとエンジンのふけ上がってしまうという問題がある。
【0018】
それに対し5速のギアの締結,解放には自動変速機で用いられるような油圧で制御される変速クラッチ118が用いられている。この変速クラッチ118は変速シリンダ119で発生した油圧で制御される。
【0019】
この5速のクラッチは1速から4速までの変速の際に締結しない程度の弱い油圧が与えられる。そのためにクラッチが滑り、その摩擦力により変速の際にエンジンがふけ上がらないようになっている。
【0020】
なお電子制御スロットル120は電子制御スロットル制御装置121で制御され、油圧の制御はクラッチ油圧制御装置122で制御される。
【0021】
以上のような変速機構を用いて変速時に滑らかにトルクを変化させる。シフトアップの際にエンジン回転数の同期を電子制御スロットルを制御することで行い、5速のクラッチ油圧は低速側で出力されるトルクから高速側で出力されるトルクに滑らかに変化させることによって乗員に違和感を感じさせずスムーズな変速を行っている。
【0022】
しかしこの技術では変速時に1速から4速までのクラッチの解放,締結時の制御が考慮されておらず、クラッチの締結,解放時にショックが発生したり、締結,解放ができないと言う問題点があった。
【0023】
そこで1速から4速までのクラッチの解放時には、エンジンから変速機に入力されるトルクを推定し、そのトルクと釣り合うように5速クラッチに油圧を加えトルクを発生させることにより、解放されるクラッチにトルクが加わらずスムーズに解放が行われるようにする。
【0024】
また1速から4速までのクラッチの締結時にはエンジン回転数と出力軸回転数を同期させるように5速クラッチ圧を調整させ、その同期状態を維持することにより、クラッチの解放と同様にエンジンから変速機への入力トルクと5速クラッチで発生するトルクを釣り合わせ、締結クラッチにトルクが加わらずスムーズに変速できるようにする。
【0025】
図2は本発明の一実施形態をなすシフトアップ時のタイミングチャートである。
【0026】
シフトアップ指令が立ち上がると同時に、5速クラッチ圧が上昇し始めエンジンからの入力トルクと釣り合うところでクラッチ圧が保持され、エンジン回転数は一定となる。一方で出力トルクは低下する。
【0027】
エンジントルクと5速クラッチトルクが釣り合った状態で低速側クラッチが解放される。低速側クラッチが解放された後5速クラッチ圧は上昇し出力トルクも上昇する。
【0028】
一方スロットル開度は低下しエンジン回転数も低下する。エンジン回転数が低下して出力軸回転数と同期するようになったところでスロットル開度は再び変速前の開度に上昇し、一方5速クラッチ圧は低下し始め、エンジントルクと5速クラッチトルクが釣り合うようにクラッチ圧が制御される。これに従って出力トルクも低下する。
【0029】
なおこの時後述するようにエンジン回転数と出力軸回転数が同期するようにクラッチ圧が微調整される。
【0030】
エンジントルクと5速クラッチトルクが釣り合い、エンジン回転数と出力軸回転数の同期状態が保持されたところで、高速側クラッチが締結される。高速側のクラッチが締結された後5速クラッチ圧は低下し解放される。これに従って出力トルクも上昇する。
【0031】
図3に1速から4速までのクラッチ解放時の5速クラッチ圧の設定ブロック図を示す。
【0032】
変速機入力トルク推定301ではエンジンから変速機への入力トルクを推定する。推定された変速機入力トルクは5速クラッチ圧設定302に入力される。
【0033】
5速クラッチ圧設定302では変速機入力トルクと釣り合うような5速クラッチトルクを発生させるクラッチ圧を設定する。設定された油圧は油圧弁303に入力される。
【0034】
油圧弁303では油圧が出力される。
【0035】
図4は1速から4速までのクラッチの締結時の5速クラッチ圧の設定ブロック図を示す。
【0036】
クラッチ締結時エンジン回転数予測401では1速から4速までのクラッチ締結時のエンジン回転数を現在の車速から計算する。予測されたエンジン回転数はクラッチ締結時エンジン回転数予測403に出力される。
【0037】
クラッチ締結時スロットル開度予測402では1速から4速までのクラッチ締結時のスロットル開度を予測する。予測されたスロットル開度はクラッチ締結時エンジン回転数予測403に出力される。
【0038】
クラッチ締結時エンジントルク予測403では予測されたクラッチ締結時エンジン回転数とクラッチ締結時スロットル開度からエンジン特性に従ってクラッチ締結時エンジントルクを予測する。予測されたクラッチ締結時エンジントルクは5速クラッチ圧設定302に出力される。
【0039】
5速クラッチ圧設定302では予測されたクラッチ締結時エンジントルクと釣り合う5速クラッチトルクが発生するように5速クラッチ油圧を設定する。設定された5速クラッチ圧は油圧弁303に出力される。
【0040】
油圧弁303では油圧が出力される。
【0041】
図5に1速から4速までのシフトアップ時のクラッチ締結のタイミングチャートを示す。
【0042】
最初はエンジン回転数が低下し、エンジントルクは上昇している。
【0043】
その後クラッチ締結の準備としてエンジン回転数と出力軸回転数の同期が行われ、エンジン回転数は低下の割合が小さくなり徐々に小さくなる。
【0044】
一方スロットル開度は変速前の開度に戻るため大きくなる。これに従ってエンジントルクも上昇する。
【0045】
5速クラッチトルクはクラッチ締結時にエンジントルクと釣り合うようにクラッチトルクが低下し、その後は締結側クラッチが締結されるまでクラッチ圧が保持される。
【0046】
エンジン回転数が出力軸回転数に同期しその値が保持されるようになったところで締結側クラッチの締結が開始される。
【0047】
締結側クラッチの締結が終了すると、5速クラッチは解放され変速が終了する。
【0048】
図6はエンジン運転領域図を示す。この図を用いて、1速から4速までのクラッチの締結時に5速クラッチ圧を調整することによりエンジン回転数を設定できることを示す。
【0049】
5速クラッチトルクを図のようにある特定の値に設定する。その時スロットル開度はある特定の値とする。スロットル開度が一定の時はエンジントルクは概ね右下がりとなる。
【0050】
5速クラッチトルクよりもエンジントルクが大きいときは図のようにエンジン回転数が上昇し5速クラッチトルクとエンジントルクが釣り合ってエンジン回転数は一定となる。
【0051】
逆に5速クラッチトルクよりもエンジントルクが小さいときはエンジン回転数は低下しエンジントルクと5速クラッチトルクが釣り合うところでエンジン回転数は一定となる。
【0052】
このようにスロットル開度が一定の値に保持されるとき、5速クラッチ圧によって目標エンジン回転数を設定することができる。このことを利用しエンジン回転数が出力軸回転数と同期していないときは、5速クラッチ圧を調整しエンジン回転数と出力軸回転数の同期をとることにした。
【0053】
図7にエンジン回転数と出力軸回転数の同期をとるための制御ブロック図を示す。
【0054】
目標エンジン回転数からエンジン回転数検出装置702で検出された実エンジン回転数を引いた値が制御装置701に入力される。
【0055】
制御装置701では目標エンジン回転数と実エンジン回転数の差を元に5速クラッチの油圧設定値が計算される。計算の一例は後に示す。5速クラッチの油圧設定値は5速クラッチ油圧弁303に入力される。
【0056】
5速クラッチ油圧弁303では油圧設定値に油圧が出力される。
【0057】
図8は図3のフローチャートを示す。これは図3に示される1速から4速までのクラッチ解放時の5速クラッチ圧制御装置の計算の流れを示す図である。
【0058】
まずステップ801では変速機の入力トルクをエンジン特性から推定する。
【0059】
次にステップ802では変速機への入力トルクに釣り合うようなクラッチトルクを発生するクラッチ油圧を計算する。
【0060】
次にステップ803で油圧弁に指令を送る。
【0061】
図9は1速から4速までのクラッチの締結時の5速クラッチの制御のおおまかなフローチャートを示す図である。
【0062】
まずステップ901では5速クラッチの油圧をおおよそ設定する。
【0063】
次にステップ902では一定時間待つ。
【0064】
そしてステップ903では5速クラッチの油圧を微調整する。
【0065】
図10は図4に示される1速から4速までのクラッチの締結時の5速クラッチ圧制御のフローチャートを示す。
【0066】
まずステップ1001では目標エンジン回転数Netと現在のエンジン回転数Nenowの差ΔNeを
ΔNe=Net−Nenow
で計算する。
【0067】
次にステップ1002ではΔNeの絶対値|ΔNe|が閾値ΔNeth1よりも小さいかどうかを判定する。|ΔNe|がΔNeth1よりも小さければステップ1003へ、そうでなければステップ1001に進む。
【0068】
ステップ1003ではクラッチ締結時エンジン回転数Netを予測する。
【0069】
次にステップ1004ではクラッチ締結時スロットル開度TVOtを予測する。
【0070】
次にステップ1005でクラッチ締結時エンジントルクTetをNetとTVOtから予測する。
【0071】
そしてステップ1006では、クラッチ締結時エンジントルクTetと釣り合うトルクが5速クラッチから発生するようなクラッチ油圧を計算する。
【0072】
次にステップ1007で先に計算した油圧指令値を油圧弁に送る。
【0073】
図11は図7に示されるエンジン回転数と出力軸回転数の同期をとるための制御のフローチャートを示す。
【0074】
まずステップ1101では目標エンジン回転数Netと現在のエンジン回転数Nenowの差ΔNeを
ΔNe=Net−Nenow
で計算する。
【0075】
次にステップ1102ではΔNeの絶対値|ΔNe|が閾値ΔNeth2よりも小さいかどうかを判定する。|ΔNe|がΔNeth2よりも小さければ処理は終わり、そうでなければステップ1103に進む。
【0076】
ステップ1103では5速クラッチ油圧Pclの増分値ΔPclをkiを比例定数として
ΔPcl=−ki*ΔNe
で計算する。
【0077】
次にステップ1104ではPclを
Pcl=Pcl+ΔPcl
で計算する。
【0078】
次にステップ1105では油圧弁に油圧指令値を送る。そしてステップ1101に戻る。
【0079】
なお以上の説明ではエンジンから変速機に入力されるトルクと、5速クラッチで発生するトルクを釣り合わせるために、5速のギアに設けられた油圧クラッチを用いていたが、これを電子制御スロットルを制御することによってエンジントルクを制御することにより行ってもよい。
【0080】
上記により、1速から4速までの変速段に手動変速機の機構を用いた自動変速機において、1速から4速までの変速でショックのないスムーズなクラッチの締結,解放が可能となる。
【0081】
【発明の効果】
変速段のクラッチの解放,締結時におけるショックを低減する制御を行う制御装置を提供する
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態をなす変速制御装置、およびそれによって制御されるエンジン,変速機を含むパワートレインの構成図を示す。
【図2】本発明の一実施形態をなすシフトアップ時のタイミングチャートを示す。
【図3】本発明の一実施形態をなす1速から4速までのクラッチ解放時の5速クラッチ圧の設定ブロック図を示す。
【図4】本発明の一実施形態をなす1速から4速までのクラッチの締結時の5速クラッチ圧の設定ブロック図を示す。
【図5】本発明の一実施形態をなす1速から4速までのシフトアップ時のクラッチ締結のタイミングチャートを示す。
【図6】本発明の一実施形態をなすエンジン運転領域図を示す。
【図7】本発明の一実施形態をなすエンジン回転数と出力軸回転数の同期をとるための制御ブロック図を示す。
【図8】図3のフローチャートを示す。
【図9】本発明の一実施形態をなす1速から4速までのクラッチの締結時の5速クラッチの制御のおおまかなフローチャートを示す。
【図10】図4に示される1速から4速までのクラッチの締結時の5速クラッチ圧制御のフローチャートを示す。
【図11】図7に示されるエンジン回転数と出力軸回転数の同期をとるための制御のフローチャートを示す。
【符号の説明】
101…エンジン、102…フライホイール、103…発進クラッチ、104…入力軸、105…出力軸、106…発進シリンダ、107…ワイヤ、108…シフトシリンダ、109…セレクトシリンダ、110…シフトフォーク、111…ドライブギア、112…ドリブンギア、113…クラッチハブ、114…スリーブ、115…シンクロナイザリング、116…ギアスプライン、117…シンクロナイザ機構(変速機)、118…変速クラッチ、119…変速シリンダ、120…電子制御スロットル、121…電子制御スロットル制御装置、122…クラッチ油圧制御装置。
Claims (1)
- 歯車を出力軸に対して締結/解放することにより変速を行う噛み合い式変速機であって、変速前のトルク伝達歯車を出力軸に対して解放した後、変速後のトルク伝達歯車を出力軸に対して締結するまでの間に、最高速段の歯車に設けられた変速クラッチで前記出力軸にトルクを伝達する変速機の制御装置であって、
変速後のトルク伝達歯車を出力軸に対して締結する際のエンジンの回転数と前記エンジンのスロットル開度を予測し、予測された該エンジン回転数と該スロットル開度からエンジン特性によって前記トルク伝達歯車を出力軸に対して締結する際のエンジントルクを求め、求めた該エンジントルクと前記変速クラッチで発生するトルクを釣り合わせるように前記変速クラッチ圧を制御する自動変速機の制御装置。
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