JP3690324B2 - 車両用変速時制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用変速時制御装置に係り、特に、変速機を変速する際に自動クラッチを一時的に遮断するとともに走行用駆動源の出力を一時的に制限する車両用変速時制御装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
(a) 運転者のトルク要求量に応じてトルクが電気的に制御される走行用駆動源と、(b) その走行用動力源から車輪までの間の動力伝達経路に配設されて動力伝達を接続、遮断する自動クラッチと、(c) 前記動力伝達経路に配設されるとともに、変速比が異なる複数の変速段を成立させることができる変速機と、を有する車両が、例えば特開昭61−115731号公報に記載されている。そして、このような自動クラッチを有する車両において、前記変速機のアップシフト時には、自動クラッチを遮断するとともに走行用駆動源の出力を制限する一方、アップシフト完了後に自動クラッチを接続するとともに走行用駆動源の出力制限を解除するようになっているのが普通である。すなわち、運転者がマニュアル操作でクラッチを断続しながら変速を行う場合と基本的に同じ手順で変速を行うのであり、一般に人による変速操作と略同じかそれより短時間で駆動トルクが得られるようになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
確かに駆動トルク復帰までの所要時間は短いが、機械が自動的に走行用駆動源の出力を増大したり自動クラッチを接続したりするため、運転者は何も操作することなく駆動トルクが再び得られるようになるのを待っているだけであるため、走行用駆動源のトルクが立ち上がって駆動トルクが得られるようになるまでの時間を長く感じ、空走感を生じさせることがあった。特に、走行用駆動源として、燃料の燃焼によって動力を発生するとともに電子制御されるスロットル弁開度によってトルクが制御されるガソリンエンジン等の内燃機関が用いられる場合には、スロットル弁開度の開き制御からトルクが立ち上がるまでの応答性が悪く、上記問題が顕著となる。
【0004】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、駆動トルクが得られるようになるまでの所要時間を短くして空走感を抑制することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第1発明は、(a) 運転者のトルク要求量に応じてトルクが電気的に制御される走行用駆動源と、(b) その走行用駆動源から車輪までの間の動力伝達経路に配設されて動力伝達を接続、遮断するとともに、係合トルクが電気的に制御される自動クラッチと、(c) 前記動力伝達経路に配設されて変速比を変更可能な変速機と、を有し、(d) 前記変速機のアップシフト時に前記自動クラッチを遮断するとともに前記走行用駆動源の出力を制限する一方、アップシフト完了後にその自動クラッチを接続するとともにその走行用駆動源の出力制限を解除してトルクを復帰させる車両用変速時制御装置において、(e) 前記アップシフト完了後に前記自動クラッチを接続する際に、前記走行用駆動源の慣性で駆動トルクが得られるように、その走行用駆動源のトルクが復帰する前に、その走行用駆動源のトルクより大きく且つ急係合によるショックが発生しないように予め定められた係合トルク制限値までその自動クラッチを係合し、前記出力制限の解除により上昇する前記走行用駆動源のトルクが前記係合トルク制限値を越えるまで係合トルクを保持する慣性駆動手段と、 (f) 前記走行用駆動源のトルクが前記係合トルク制限値を越えた後、前記係合トルクを前記走行用駆動源のトルクに追従して増大させる追従増大手段と、を有することを特徴とする。
なお、上記アップシフトとは、変速比(=入力回転速度/出力回転速度)が小さくなるように変速機を変速することで、その変速に伴って入力回転速度すなわち走行用駆動源の回転速度は低下するため、変速後の同期回転速度まで低下する前に自動クラッチを係合制御することにより走行用駆動源の慣性で駆動トルクが得られる。
【0006】
第2発明は、第1発明の車両用変速時制御装置において、前記アップシフト完了後に前記走行用駆動源のトルクを復帰させる際に、その走行用駆動源に対するトルク指令値を所定量だけ不連続に増大させる出力復帰手段を有することを特徴とする。
【0008】
第3発明は、第2発明の車両用変速時制御装置において、(a) 前記走行用駆動源は、燃料の燃焼によって動力を発生する内燃機関で、(b) 前記変速機は、平行な2軸間に変速比が異なる複数の変速ギヤ対が配設されるとともに、それ等の変速ギヤ対に対応して同期噛合クラッチが設けられた同期噛合式変速機で、(c) 前記出力復帰手段は、前記同期噛合クラッチが同期した段階で、前記内燃機関のトルク立ち上がりの応答遅れを考慮して予め定められた第1トルク指令値に従ってその内燃機関のトルクを制御し、その同期噛合クラッチのスプラインが噛み合った段階でその第1トルク指令値よりも大きい第2トルク指令値に従ってその内燃機関のトルクを制御するものであることを特徴とする。
第4発明は、 (a) 運転者のトルク要求量に応じてトルクが電気的に制御される車両走行用の内燃機関と、 (b) その内燃機関から車輪までの間の動力伝達経路に配設されて動力伝達を電気的に接続、遮断する自動クラッチと、 (c) 平行な2軸間に変速比が異なる複数の変速ギヤ対が配設されるとともに、それ等の変速ギヤ対に対応して同期噛合クラッチが設けられ、前記動力伝達経路に配設される同期噛合式の変速機と、を有し、 (d) 前記変速機の変速時に前記自動クラッチを遮断するとともに前記内燃機関の出力を制限する一方、変速完了後にその自動クラッチを接続するとともにその内燃機関の出力制限を解除してトルクを復帰させる車両用変速時制御装置において、 (e) 前記変速完了後に前記内燃機関のトルクを復帰させる際に、前記同期噛合クラッチが同期した段階で、その内燃機関のトルク立ち上がりの応答遅れを考慮して予め定められた第1トルク指令値に従ってその内燃機関のトルクを制御し、その同期噛合クラッチのスプラインが噛み合った段階でその第1トルク指令値よりも大きい第2トルク指令値に従ってその内燃機関のトルクを制御する出力復帰手段を有することを特徴とする。
【0009】
【発明の効果】
第1発明の車両用変速時制御装置においては、変速機のアップシフト完了後、走行用駆動源のトルクが復帰する前に自動クラッチを係合制御することにより、走行用駆動源の慣性で駆動トルクが得られるようにしたため、走行用駆動源のトルクが復帰する前から駆動トルクが得られるようになり、アップシフト完了後に駆動トルクが得られるようになるまでの時間が短くなって空走感が抑制される。すなわち、走行用駆動源の回転速度はアップシフトに伴って低下するため、その回転速度が変速後の同期回転速度になる前に自動クラッチを係合制御すると、その係合トルクに応じて走行用駆動源の回転速度が強制的に低下させられ、その時の角速度によって駆動トルクが発生するのである。
【0010】
第2発明では、アップシフト完了後に走行用駆動源のトルクを復帰させる際に、その走行用駆動源に対するトルク指令値を所定量だけ不連続に増大させるため、所定の増加率で増加させる場合に比較して走行用駆動源のトルクの立ち上がり(上昇)が早くなり、慣性駆動手段により慣性によって得られる駆動トルクに引き続いて、慣性および走行用駆動源のトルクに基づいて駆動トルクが滑らかに上昇させられる。その場合に、自動クラッチは走行用駆動源のトルクが復帰する前から係合制御されているため、走行用駆動源のトルク急増に拘らず走行用駆動源の回転速度が異常上昇(吹き上がり)することが良好に防止される。
【0012】
第3発明は、走行用駆動源として内燃機関が用いられるとともに、変速機として同期噛合式変速機が用いられている場合で、同期噛合クラッチが同期した段階すなわち変速完了に先立って第1トルク指令値に従って内燃機関のトルク、すなわちスロットル弁開度などが制御され、同期噛合クラッチのスプラインが噛み合った段階すなわち変速完了後に第2トルク指令値に従って内燃機関のトルクが制御されるため、例えばスロットル弁の開き制御からトルク立ち上がりまでの応答遅れに拘らず、変速機の変速完了後に内燃機関のトルクが一層速やかに上昇させられるようになる。
第4発明では、第3発明と同様に車両走行用の内燃機関のトルクの立ち上がり(上昇)が早くなるため、自動クラッチの係合制御を適当に行うことにより、駆動トルクが速やかに得られるようになって空走感が抑制される。
【0013】
【発明の実施の形態】
走行用駆動源としては、第3発明、第4発明のように内燃機関が好適に用いられるが、電気エネルギーで回転させられるとともに電流値等のトルク指令値に従ってトルクが制御される電動モータを用いることも可能である。内燃機関および電動モータの両方を走行用駆動源として備えている車両にも適用され得る。
【0014】
上記走行用駆動源は、運転者のトルク要求量に応じて電気的にトルクが制御されるが、そのトルク要求量は、運転者によって操作されるアクセルペダルなどのトルク要求操作部材の操作量や操作力などに基づいて検出されるように構成される。
【0015】
変速機は、予め定められた自動変速条件に従って自動的に変速したり、運転者の選択操作(アップダウン操作を含む)に従って変速段を切り換えたりするなど、変速アクチュエータによって変速段を自動的に切り換えるものが好適に用いられるが、運転者のシフトレバー操作などで機械的に変速段が切り換えられるものでも良い。本発明は、運転者がトルク要求している場合に好適に適用され、変速条件に従って変速段を自動的に切り換える自動変速機の場合には、アクセルペダルを踏込み操作しているなど運転者がトルクを要求しているパワーオンアップシフトに好適に適用される。
【0016】
また、運転者の選択操作で変速段が切り換えられる場合は、運転者が意識的にトルク要求を中断する場合があるが、手動操作でアップシフトする場合は一般にトルクを欲しているため、トルク要求の有無に拘らず本発明を適用することが望ましい。その場合に、運転者がトルク要求している場合には、自動クラッチを大きな係合トルクで係合させたり、走行用駆動源のトルク指令値を大きな値として、係合によるショックよりも駆動トルクの迅速な復帰を優先させるなど、運転者のトルク要求の有無で自動クラッチの係合制御や走行用駆動源の復帰制御の内容を変更することもできる。
【0017】
変速機としては、第3発明、第4発明のように同期噛合式変速機が好適に用いられるが、変速時に必ずしも動力伝達を遮断したり走行用駆動源の出力制限を行ったりする必要がない遊星歯車式の変速機を用いることもできる。これらの変速機は、変速比が異なる複数の変速段を成立させる有段変速機であるが、変速比を連続的に変化させるベルト式等の無段変速機を採用することもできる。
【0018】
自動クラッチとしては、係合トルクを制御できる摩擦係合式クラッチや磁粉式電磁クラッチなどが好適に用いられる。摩擦係合式クラッチは、例えばダイヤフラムスプリング等のスプリングの付勢力に従って摩擦係合させられるとともに、クラッチレリーズシリンダによりレリーズスリーブをスライドさせることによって解放(遮断)されるように構成され、係合トルクは、例えばクラッチレリーズシリンダのストローク量によって制御される。クラッチレリーズシリンダのストローク量は、例えば電磁切換弁などによる油圧回路の切換によって制御される。なお、遊星歯車装置の反力要素をハウジング等に固定する油圧式ブレーキを用いて動力伝達を接続したり遮断したりする場合も、全体として自動クラッチの一実施態様である。
【0019】
上記自動クラッチは、例えば走行用駆動源と変速機との間の動力伝達を接続、遮断するように配設されるが、変速機と車輪との間の動力伝達を接続、遮断するように配設することも可能である。
【0020】
変速時の走行用駆動源の出力制限は、例えば内燃機関のフューエルカットのようにトルクを略0にするものでも良いが、運転者のトルク要求量に応じて、或いはトルク要求量とは無関係に、比較的小さな所定量のトルクを発生するようになっていても良い。第1発明の「走行用駆動源のトルクが復帰する前」とは、復帰制御によりトルクが実際に上昇し始める前であり、そのトルクより大きな係合トルクで自動クラッチを係合させることにより、主として走行用駆動源の慣性に基づいて、その走行用駆動源のトルク復帰に先立って駆動トルクが得られることになる。
【0021】
変速完了後の走行用駆動源の出力制限の解除や自動クラッチの接続は、実質的に変速完了後に走行用駆動源の出力が上昇したりクラッチ係合トルクが発生したりするようになっておれば良く、それ等の指令出力自体は変速完了前であっても差し支えない。
【0022】
慣性駆動手段によって係合制御される自動クラッチの係合トルクは、所定の初期値まで不連続に増大させるとともに、引き続いて所定の増加量(変化率)で滑らかに増加させることが望ましく、その増加量は、例えば運転者のトルク要求量や、走行用駆動源の回転速度と変速後の同期回転速度との回転速度差などをパラメータとして予め定められたデータマップなどから求められるようにすることが望ましい。また、急係合によるショックを防止するため、係合トルクに制限値を設けることが望ましい。
【0023】
走行用駆動源のトルクが上記慣性駆動手段によって制御される係合トルクを超えた後は、その走行用駆動源のトルクに追従して係合トルクを増大させるようにすれば良い。その場合は、更に走行用駆動源の実際の回転速度変化などに基づいて係合トルクをフィードバック制御することが望ましい。
【0024】
出力復帰手段によって制御される走行用駆動源のトルク指令値は、例えば運転者のトルク要求量や変速段(変速比)をパラメータとして予め定められたデータマップなどから求められるようにすることが望ましい。走行用駆動源の回転速度が変速後の同期回転速度の近傍に達したら、運転者のトルク要求量に対応するトルク指令値まで所定の増加量(変化率)でトルク指令値を滑らかに増加させることが望ましく、その時の増加量も上記と同様に運転者のトルク要求量や変速段(変速比)をパラメータとして予め定められたデータマップなどから求められるようにすることが望ましい。
【0025】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明が適用された自動クラッチ車両の車両用駆動装置10の概略構成を説明する骨子図で、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)車両用のものであり、燃料の燃焼で動力を発生する内燃機関としてのエンジン12、自動クラッチ14、変速機16、差動歯車装置18を備えている。エンジン12は走行用駆動源である。自動クラッチ14は、例えば図2に示す乾式単板式の摩擦クラッチで、エンジン12のクランクシャフト20に取り付けられたフライホイール22、クラッチ出力軸24に配設されたクラッチディスク26、クラッチカバー28に配設されたプレッシャプレート30、プレッシャプレート30をフライホイール22側へ付勢することによりクラッチディスク26を挟圧して動力伝達するダイヤフラムスプリング32、クラッチレリーズシリンダ34によりレリーズフォーク36を介して図の左方向へ移動させられることにより、ダイヤフラムスプリング32の内端部を図の左方向へ変位させてクラッチを解放(遮断)するレリーズベアリング38を有して構成されている。
【0026】
上記クラッチレリーズシリンダ34は、油圧回路90(図5参照)のクラッチソレノイドバルブ94に接続されており、電動式のオイルポンプ92によって汲み上げられた作動油がクラッチソレノイドバルブ94からクラッチレリーズシリンダ34に供給されると自動クラッチ14は遮断され、クラッチレリーズシリンダ34内の作動油の流出が許容されると、自動クラッチ14のダイヤフラムスプリング32の付勢力に従ってクラッチレリーズシリンダ34のピストンが押し返されるとともに、自動クラッチ14が接続(係合)状態になる。自動クラッチ14の係合トルクは、クラッチレリーズシリンダ34のピストンのストローク量SCLに関連して連続的に変化するため、上記クラッチソレノイドバルブ94を電気的に開閉してストローク量SCLを変更することにより、係合トルクを電気的に制御できる。
【0027】
図1に戻って前記変速機16は、差動歯車装置18と共に共通のハウジング40内に配設されてトランスアクスルを構成しており、そのハウジング40内に所定量だけ充填された潤滑油に浸漬され、差動歯車装置18と共に潤滑されるようになっている。変速機16は同期噛合式変速機で、(a) 平行な一対の入力軸42、出力軸44間にギヤ比が異なる複数の変速ギヤ対46a〜46eが配設されるとともに、それ等の変速ギヤ対46a〜46eに対応して複数の同期噛合クラッチ48a〜48eが設けられた2軸噛合式の変速機構と、(b) それ等の同期噛合クラッチ48a〜48eの3つのクラッチハブスリーブ50a、50b、50cの何れかを選択的に移動させて変速段を切り換えるシフト・セレクトシャフト52とを備えており、前進5段の変速段が成立させられるようになっている。入力軸42および出力軸44には更に後進ギヤ対54が配設され、図示しないカウンタシャフトに配設された後進用アイドル歯車と噛み合わされることにより後進変速段が成立させられるようになっている。なお、入力軸42は、スプライン嵌合55によって前記自動クラッチ14のクラッチ出力軸24に連結されているとともに、出力軸44には出力歯車56が配設されて差動歯車装置18のリングギヤ58と噛み合わされている。また、図1は、入力軸42、出力軸44、およびリングギヤ58の軸心を共通の平面内に示した展開図である。
【0028】
シフト・セレクトシャフト52は、軸心まわりの回動可能且つ軸方向の移動可能に配設され、セレクトアクチュエータ96(図5参照)により軸心まわりの3位置、すなわち前記クラッチハブスリーブ50cと係合可能な第1セレクト位置、クラッチハブスリーブ50bと係合可能な第2セレクト位置、およびクラッチハブスリーブ50aと係合可能な第3セレクト位置に位置決めされる。また、シフトアクチュエータ98(図5参照)により軸方向の3位置、すなわち同期噛合クラッチ48a〜48eが何れも遮断され且つ後進変速段も成立しない中央の中立位置(図1の状態;ニュートラル)と、その軸方向における両側の第1シフト位置(図1の右側)および第2シフト位置(図1の左側)とに位置決めされる。上記セレクトアクチュエータ96およびシフトアクチュエータ98は変速アクチュエータに相当し、それぞれセレクトソレノイドバルブ102、シフトソレノイドバルブ104を介して油圧回路90に接続され、油圧制御や回路の切換えによって作動状態が制御される。
【0029】
上記第1セレクト位置の第1シフト位置では、同期噛合クラッチ48eが連結されることにより変速比e(=入力軸42の回転速度NIN/出力軸44の回転速度NOUT )が最も大きい第1変速段が成立させられ、第1セレクト位置の第2シフト位置では、同期噛合クラッチ48dが連結されることにより変速比eが2番目に大きい第2変速段が成立させられる。第2セレクト位置の第1シフト位置では、同期噛合クラッチ48cが連結されることにより変速比eが3番目に大きい第3変速段が成立させられ、第2セレクト位置の第2シフト位置では、同期噛合クラッチ48bが連結されることにより変速比eが4番目に大きい第4変速段が成立させられる。この第4変速段の変速比eは1である。第3セレクト位置の第1シフト位置では、同期噛合クラッチ48aが連結されることにより変速比eが最も小さい第5変速段が成立させられ、第3セレクト位置の第2シフト位置では後進変速段が成立させられる。
【0030】
図3および図4は、同期噛合クラッチ48aの構成および作動を具体的に説明する図で、キースプリング60によってクラッチハブスリーブ50aに係合させられたシフティングキー62と、所定の遊びを有する状態でシフティングキー62と共に回転させられるシンクロナイザリング64と、変速ギヤ対46aの入力歯車66に設けられたコーン部68とを備えている。クラッチハブスリーブ50aの内周面にはスプライン歯70が設けられて入力軸42とスプライン嵌合され、入力軸42と常に一体的に回転させられるようになっており、そのクラッチハブスリーブ50aが図の右方向へ移動させられると、シフティングキー62を介してシンクロナイザリング64がコーン部68に押圧されてテーパ嵌合させられ、それ等の間の摩擦によって入力歯車66に動力伝達が行われるようになる。クラッチハブスリーブ50aが更に右方向へ移動させられると、図4に示すように、スプライン歯70はシンクロナイザリング64に設けられたスプライン歯72、更には入力歯車66に設けられたスプライン歯74と噛み合わされ、これにより入力軸42と入力歯車66とが一体的に連結されて、変速ギヤ対46aを介して動力伝達が行われる。図3は同期噛合クラッチ48aが遮断された状態で、図4は同期噛合クラッチ48aが接続された状態であり、それ等の図の(a) は軸心を含む一平面の断面図、(b) は(a) の状態を外周側から見たクラッチハブスリーブ50aの円筒部分を除く展開図である。
【0031】
他の同期噛合クラッチ48b〜48eも上記同期噛合クラッチ48aと実質的に同じ構成であるが、クラッチハブスリーブ50bは同期噛合クラッチ48bおよび48cに共通のもので、クラッチハブスリーブ50cは同期噛合クラッチ48dおよび48eに共通のものである。
【0032】
前記差動歯車装置18は傘歯車式のもので、一対のサイドギヤ80R、80Lにはそれぞれドライブシャフト82R、82Lがスプライン嵌合などによって連結され、左右の前輪(駆動輪)84R、84Lを回転駆動する。
【0033】
図5は、本実施例の車両用駆動装置10の制御系統を説明するブロック線図で、エンジン・変速機ECU(Electronic Control Unit)110を備えている。エンジン・変速機ECU110はマイクロコンピュータを含んで構成されており、RAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。エンジン・変速機ECU110には、イグニッションスイッチ120、エンジン回転速度(NE )センサ122、車速(V)センサ124、スロットル弁開度(θTH)センサ126、吸入空気量(Q)センサ128、吸入空気温(TA )センサ130、エンジン冷却水温(TW )センサ132、レバーポジション(PL )センサ134、アクセル操作量(θACC )センサ136、ブレーキスイッチ138、入力軸回転速度(NIN:入力軸42の回転速度)センサ140、クラッチストローク(SCL)センサ142、セレクトストローク(SSE)センサ144、シフトストローク(SSH)センサ146などが接続され、それぞれイグニッションスイッチ120の操作位置、エンジン回転速度NE 、車速V(出力軸44の回転速度NOUT に対応)、電子スロットル弁156の開度θTH、吸入空気量Q、吸入空気温(外気温)TA 、エンジン冷却水温TW 、シフトレバー160(図6参照)の操作位置であるレバーポジションPL 、アクセルペダルの操作量θACC 、フットブレーキのON、OFF、入力軸回転速度NIN、自動クラッチ14のストロークすなわちクラッチレリーズシリンダ34のピストンのストローク量SCL、前記セレクトアクチュエータ96のストローク量SSE、前記シフトアクチュエータ98のストローク量SSHなどを表す信号が供給されるようになっている。アクセル操作量θACC はトルク要求量に相当し、アクセルペダルは運転者のトルク要求量に応じて操作されるトルク要求操作部材に相当する。また、シフトアクチュエータ98のストローク量SSHは、同期噛合クラッチ48a〜48eのクラッチハブスリーブ50a〜50cの移動ストロークに対応し、同期噛合クラッチ48a〜48eのスプライン70〜74が噛み合うギヤ入り判定、言い換えれば変速機16の変速が完全に終了したか否かを判断できる。
【0034】
そして、上記信号に従ってスタータ(電動モータ)150を回転駆動してエンジン12を始動したり、燃料噴射弁152の燃料噴射量や噴射時期を制御したり、イグナイタ154により点火プラグの点火時期を制御したり、電動モータ等のスロットルアクチュエータにより電子スロットル弁156の開度θTHを開閉制御したりすることにより、エンジン12の出力状態を電気的に制御する。また、前記油圧回路90のオイルポンプ92の作動を制御したり、クラッチソレノイドバルブ94、セレクトソレノイドバルブ102、シフトソレノイドバルブ104を切換え制御したりすることにより、クラッチレリーズシリンダ34の作動状態を切り換えて自動クラッチ14の遮断、接続制御や係合トルク制御を電気的に行うとともに、セレクトアクチュエータ96およびシフトアクチュエータ98の作動状態を切り換えて変速機16の変速制御を電気的に行う。
【0035】
前記シフトレバー160は、例えば運転席の横に配設されており、図6に示すように「R(リバース)」、「N(ニュートラル)」、および「S(シーケンシャル)」、の3つの操作位置に選択操作されて位置決め保持されるとともに、「S」位置では、車両の前後方向に設けられた「(−)」位置および「(+)」位置へ操作されるようになっており、レバーポジションセンサ140は、例えば各操作位置に配設された複数のON−OFFスイッチ等によってその操作位置(レバーポジション)を検出する。そして、シフトレバー160が「R」位置へ操作されると、変速機16は後進変速段に切り換えられ、「N」位置へ操作されると動力伝達遮断状態(ニュートラル)に切り換えられる。また、「S」位置では、複数の前進変速段を運転者の変速意思により手動操作で変更するシーケンシャルモードが成立させられ、「(+)」位置または「(−)」位置へシフトレバー160が操作されると、変速機16の複数の前進変速段がアップダウンされる。「(+)」位置はアップ位置で、一回の操作毎に変速段はアップすなわち変速比eが小さい高速段側へ1段ずつ変速される一方、「(−)」位置はダウン位置で、一回の操作毎に変速段はダウンすなわち変速比eが大きい低速段側へ1段ずつ変速される。「S」位置の前後に設けられた「(−)」位置、「(+)」位置は何れも不安定で、それ等の「(−)」位置、「(+)」位置へ操作されたシフトレバー160はスプリング等の付勢装置により自動的に「S」位置へ戻される。
【0036】
一方、前記エンジン・変速機ECU110は、上記シフトレバー160の変速操作に従って変速機16がアップシフトされる際に、前記自動クラッチ14を遮断するとともにエンジン12の出力を電子スロットル弁156の閉じ制御などにより一時的に停止する一方、アップシフト完了後に自動クラッチ14を接続するとともにエンジン12の出力を復帰させる機能を備えている。図7は、変速後の自動クラッチ14の係合制御を具体的に説明するフローチャートで、図8は、変速後のエンジン12の復帰制御を具体的に説明するフローチャートであり、図9は、それ等の係合制御および復帰制御が行われる際の各部の作動変化を示すタイムチャートの一例である。
【0037】
図7のステップS1では、変速機16のアップシフト時に噛み合わされる同期噛合クラッチ48a〜48eの何れかが、ギヤ入りしたか否か、具体的にはスプライン70と74とが完全に噛み合う位置に達して変速が完了したか否かを、シフトアクチュエータ98のシフトストロークSSHに基づいて判断する。図9のシフトストロークSSHは、中立位置を基準(0)にして表したグラフで、時間t2 がギヤ入りした時間である。
【0038】
ギヤ入りしてステップS1の判断がYES(肯定)になると、ステップS2を実行し、エンジン回転速度NE が入力軸回転速度NINよりも大きいか否かを判断する。アップシフトでは入力軸回転速度NINが低下するため、通常はNE >NINでYESになるが、変速機16のギヤ入りに時間が掛かった場合などにNE ≦NINとなる可能性があり、その場合はエンジン12の慣性による駆動トルクが得られないため、そのまま終了し、例えばエンジン12のトルクの復帰に対応させて自動クラッチ14の係合トルクを上昇させるような係合制御が行われる。
【0039】
NE >NINでステップS2の判断がYESの場合には、ステップS3を実行し、自動クラッチ14の係合トルクの増分ΔTCを算出する。増分ΔTCは、例えばアクセル操作量θACC および回転速度差(NE −NIN)をパラメータとして、それ等が大きい程大きくなるように予め定められたデータマップから求められる。アップシフト時にはエンジン12が停止させられるため、アクセル操作する必要はないが、アクセル操作の有無やアクセル操作量θACC の大小により、例えばアクセル操作量θACC が大きい場合には係合ショックよりも駆動トルクの迅速な復帰を優先させるため大きな係合トルクを発生させるなど、アクセル操作量θACC に応じてきめ細かな係合トルク制御を行うことにより、走行性能を一層向上させることができる。運転者は、このようなアップシフト時の自動クラッチ14の係合トルク制御を認識した上で運転操作することが望ましいが、認識していない場合でも、アクセル操作したままアップシフトする場合は加速要求が強いため、多少のショックが発生しても違和感を生じさせる恐れは少ない。
【0040】
ステップS4では、自動クラッチ14の係合によりショックが発生したりエンジン回転速度NE が急低下したりすることを防止するため、係合トルクの制限値TCGを算出する。この制限値TCGも、前記増分ΔTCと同様に例えばアクセル操作量θACC および回転速度差(NE −NIN)をパラメータとして、それ等が大きい程大きくなるように予め定められたデータマップから求められる。ステップS5では、現在の係合トルク指令値STCにステップS3で求めた増分ΔTCを加算した値(STC+ΔTC)と上記制限値TCGとを比較し、制限値TCGの方が小さい場合にはステップS6で新たな係合トルク指令値STCとして制限値TCGを設定する一方、加算値(STC+ΔTC)が制限値TCG以下の場合は、ステップS7で新たな係合トルク指令値STCとしてその加算値(STC+ΔTC)を設定する。したがって、制限値TCGに達するまでは、係合トルク指令値STCは増分ΔTCずつ増加させられることになり、アクセル操作量θACC や回転速度差(NE −NIN)が大きい程急な勾配で大きな値まで増加させられる。なお、係合トルク指令値STCは、初期値0から増分ΔTCずつ増大させるようにしても良いが、本実施例では予め定められた一定の初期値まで不連続に増大させた後、その初期値から増分ΔTCずつ増加させるようになっている。また、自動クラッチ14の係合トルクは、クラッチレリーズシリンダ34のピストンストロークであるクラッチストロークSCLによって制御されるため、比較的応答性が高く、図9のタイムチャートに示す係合トルク指令値STCに略沿って実際の係合トルクも変化させられる。
【0041】
ステップS8では、上記ステップS6またはS7で設定された新たな係合トルク指令値STCが実際のエンジントルクTEより大きいか否かを判断し、STC>TEの場合はそのままステップS10を実行して、係合トルク指令値STCで自動クラッチ14を係合させる。すなわち、予め定められたデータマップや演算式から係合トルク指令値STCに対応するクラッチストロークSCLを求め、そのクラッチストロークSCLになるように、クラッチソレノイドバルブ94を制御するのである。また、エンジントルクTEが係合トルク指令値STC以上の場合は、ステップS9でエンジントルクTEを係合トルク指令値STCとした後、ステップS10を実行する。エンジントルクTEは、例えばエンジン回転速度NE やスロットル弁開度θTH或いは吸入空気量Qなどから算出(推定)できるが、トルクセンサなどで検出しても良い。
【0042】
したがって、変速機16のギヤ入り(変速完了)後、エンジントルクTEが上昇し始めるまでは、予め定められた初期値から増分ΔTCずつ係合トルクが増大させられるとともに、制限値TCGに達するとその制限値TCGに制限され、エンジントルクTEが復帰制御により上昇し始めると、そのエンジントルクTEに追従して係合トルクも増大させられることになる。図9の係合トルク指令値STCの欄の点線はエンジントルクTEで、時間t3 はエンジントルクTEが制限値TCGを越えた時間であり、時間t6 は係合トルクが上昇してエンジン回転速度NE と入力軸回転速度NINとが一致し、自動クラッチ14が完全係合させられた時間である。なお、エンジントルクTEに追従して係合トルク指令値STCを制御する際には、例えばエンジン回転速度NE が所定の変化パターン(例えば一定の低下率)で変化するように、フィードバック制御の演算式に従って係合トルク指令値STCを補正することが望ましい。また、エンジントルクTEの立ち上がりが早い場合には、係合トルク指令値STCが制限値TCGに達する前に、エンジントルクTEが係合トルク指令値STCを越える場合もある。
【0043】
ここで、エンジントルクTEよりも係合トルク指令値STCの方が大きい領域、すなわち図9の時間t2 〜時間t3 の範囲では、自動クラッチ14が所定の係合トルクで係合させられることによりエンジン回転速度NE が低下させられ、この時の回転速度変化によって生じるエンジン12の慣性により駆動トルクが発生させられる。本実施例では、この時の係合トルク制御を行う部分、すなわち図7のステップS3、S4、S5、S6、S7を実行する部分が、慣性駆動手段として機能している。また、エンジントルクTEに追従して係合トルクを増大させるステップS8、S9、S10は追従増大手段に相当する。
【0044】
一方、エンジントルクの復帰制御に関する図8のステップR1では、変速機16のアップシフト時に噛み合わされる同期噛合クラッチ48a〜48eの何れかが、シンクロ(同期)状態になったか否かを、例えば出力軸回転速度NOUT に変速後の変速段の変速比eを掛け算した同期回転速度(NOUT ×e)と入力軸回転速度NINとが略一致するか否かによって判断する。そして、シンクロ判定が為されたらステップR2を実行し、第1エンジントルク指令値STE1を算出して出力することにより、その第1エンジントルク指令値STE1に応じて電子スロットル弁156や燃料噴射弁152などを制御する。第1エンジントルク指令値STE1は、例えばアクセル操作量θACC や変速後の変速段などをパラメータとして予め定められたデータマップなどから求められ、アクセル操作量θACC が大きい程エンジントルクTEを速やかに復帰させるために大きな値が定められるようになっており、エンジントルク指令値STEが不連続に増大させられる。但し、シンクロの段階では同期噛合クラッチ48a〜48eが完全に噛み合っていないため、エンジン12のトルク立ち上がりの応答遅れを考慮して、同期噛合クラッチ48a〜48eのギヤ入り後(変速完了後)にエンジントルクTEが上昇し始めるように設定される。言い換えれば、エンジン12の応答遅れを考慮してギヤ入り前からエンジン12のトルク復帰制御を開始することにより、ギヤ入り後にエンジントルクTEが速やかに復帰するようにしたのである。図9の時間t1 はシンクロ判定が為された時間で、エンジントルク指令値STEの欄の一点鎖線は実際のエンジントルクTEのグラフである。上記第1エンジントルク指令値STE1は第1トルク指令値に相当する。
【0045】
ステップR3では、前記図7のステップS1と同様にしてギヤ入り判定を行い、ギヤ入りが確認されたらステップR4を実行し、第2エンジントルク指令値STE2を算出して出力することにより、その第2エンジントルク指令値STE2に応じて電子スロットル弁56や燃料噴射弁52などを制御する。第2エンジントルク指令値STE2は、第1エンジントルク指令値STE1と同様にアクセル操作量θACC や変速後の変速段などをパラメータとして予め定められたデータマップなどから求められ、アクセル操作量θACC が大きい程エンジントルクを速やかに復帰させるために大きな値が定められるようになっており、エンジントルク指令値STEが不連続に増大させられる。但し、自動クラッチ14の係合前にエンジン12が吹き上がることがないように設定される。図9の時間t2 はギヤ入り判定が為された時間である。上記第2エンジントルク指令値STE2は第2トルク指令値に相当する。
【0046】
なお、アップロックなどによりシンクロ判定後にギヤ入り判定ができない場合(タイマーなどで判定)は、自動クラッチ14を遮断するとともにエンジン12のトルク制御を回転速度制御に移行するなどして、リトライロジックを行うか、運転者からの再変速要求を待つようになっている。
【0047】
ステップR5では、エンジントルクのスウィープアップを開始する閾値ΔNSを算出し、ステップR6では、エンジン回転速度NE と入力軸回転速度NINとの回転速度差(NE −NIN)が閾値ΔNSより小さくなったか否かを判断する。閾値ΔNSは、エンジン回転速度NE の完全同期を見越してスウィープアップを行うためのもので、例えばアクセル操作量θACC や変速後の変速段などをパラメータとして予め定められたデータマップなどから求められ、アクセル操作量θACC が大きい程大きな値が定められるようになっている。そして、回転速度差(NE −NIN)が閾値ΔNSより小さくなったらステップR7を実行し、エンジントルク指令値STEを所定の増分ΔTEずつ増大させるとともに、ステップR8でトルク指令値STEがアクセル操作量θACC に対応する値に達したか否かを判断し、アクセル操作量θACC に対応するトルク指令値STEに達するまでステップR7を繰り返してエンジントルクをスウィープアップ(漸増)する。増分ΔTEは、例えばアクセル操作量θACC や変速後の変速段などをパラメータとして予め定められたデータマップなどから求められ、アクセル操作量θACC が大きい程エンジントルクTEを速やかに復帰させるために大きな値が定められるようになっている。図9の時間t4 は、回転速度差(NE −NIN)が閾値ΔNSより小さくなった時間で、時間t5 は、トルク指令値STEがアクセル操作量θACC に対応する値に達した時間である。
【0048】
ここで、上記図8の各ステップR1〜R8を実行する部分はエンジン12の出力復帰手段として機能しており、そのうちのステップR1〜R4を実行する部分が、エンジントルク指令値STEを所定量ずつ不連続に増大させてエンジントルクTEを速やかに立ち上がらせる部分である。
【0049】
なお、図9のエンジントルク指令値STEの欄の点線は、所定の変化率で徐々に増大させる従来のトルク指令値STEで、二点鎖線はその場合の実際のエンジントルクTEである。また、回転速度および駆動トルクの欄の点線は、その従来のエンジントルクTEに対して、自動クラッチ14の係合トルクを始めから追従して増大させた場合のエンジン回転速度NE および駆動トルクであり、時間t7 は、その従来の場合にエンジン回転速度NE が入力軸回転速度NINと一致して自動クラッチ14が完全係合させられた時間である。
【0050】
このように、本実施例では変速機16のアップシフト後の自動クラッチ14の係合制御に際して、エンジントルクTEが上昇し始める前から自動クラッチ14の係合トルクを立ち上げるようになっているため、その係合トルクに応じてエンジン回転速度NE が強制的に低下させられ、その時の角速度によって駆動トルクが発生し、エンジントルクTEが復帰する前から駆動トルクが得られるようになって空走感が抑制される。すなわち、図9の駆動トルクの欄に示すように、実線で示す本実施例では、点線で示す従来の場合に比較して駆動トルクの立ち上がりが早くなるのである。
【0051】
また、アップシフト後のエンジントルクTEの復帰制御では、エンジントルク指令値STEを不連続に増大させるようになっているため、所定の増加率で増加させる場合に比較してエンジントルクTEの立ち上がりが早くなり、時間t3 よりも前の主として慣性によって得られる駆動トルクに引き続いて、時間t3 以降に慣性およびエンジントルクTEに基づいて駆動トルクが滑らかに上昇させられるとともに、アクセル操作量θACC に対応するエンジントルクTEが速やかに得られるようになる。その場合に、自動クラッチ14はエンジントルクTEが復帰する前から係合制御されているため、エンジントルクTEの急増に拘らずエンジン回転速度NE が異常上昇(吹き上がり)することが良好に防止される。
【0052】
また、本実施例では同期噛合クラッチ48a〜48eが同期した段階すなわち変速完了に先立って、第1エンジントルク指令値STE1に従って電子スロットル弁156などが制御され、同期噛合クラッチ48a〜48eのギヤ入り判定すなわち変速完了後に第2エンジントルク指令値STE2に従って電子スロットル弁156などが制御されるため、その電子スロットル弁156の開き制御からトルク立ち上がりまでの応答遅れに拘らず、変速機16の変速完了後にエンジントルクTEが一層速やかに上昇させられる。
【0053】
また、エンジントルクTEの復帰が早くなると、そのエンジントルクTEに追従して係合制御される自動クラッチ14の完全係合までの時間が短くなり、自動クラッチ14の係合制御を含めたトータルの変速所要時間が短くなる。すなわち、図9において、本実施例では時間t6 で自動クラッチ14が完全係合させられるが、従来は時間t7 まで掛かっていたのである。
【0054】
また、エンジントルクTEが上昇し始める前から自動クラッチ14の係合トルクを立ち上げることにより、エンジン12の慣性で駆動トルクが得られるようになっているため、必ずしもエンジントルクTEを速やかに復帰させる必要がなく、エンジン12のトルク復帰までの時間に余裕ができて吸気系の設計に関する自由度が高くなる。
【0055】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である変速時制御装置を備えている自動クラッチ車両用の駆動装置の概略構成を示す骨子図である。
【図2】図1の駆動装置の自動クラッチの一例を説明する図である。
【図3】図1の変速機の同期噛合クラッチを説明する図で、遮断時の状態を示す図である。
【図4】図1の変速機の同期噛合クラッチを説明する図で、接続時の状態を示す図である。
【図5】図1の駆動装置の制御系統を説明するブロック線図である。
【図6】図1の駆動装置におけるシフトレバーの一例を示す斜視図である。
【図7】図5のエンジン・変速機ECUによって実行されるアップシフト後の自動クラッチの係合制御を説明するフローチャートである。
【図8】図5のエンジン・変速機ECUによって実行されるアップシフト後のエンジンの復帰制御を説明するフローチャートである。
【図9】図7および図8のフローチャートに従って自動クラッチの係合制御およびエンジンの復帰制御が行われる際の各部の作動状態を示すタイムチャートの一例である。
【符号の説明】
12:エンジン(走行用駆動源、内燃機関) 14:自動クラッチ 16:変速機(同期噛合式変速機) 48a〜48e:同期噛合クラッチ 110:エンジン・変速機ECU θACC :アクセル操作量(トルク要求量) STE:係合トルク指令値(係合トルク) STE1:第1エンジントルク指令値(第1トルク指令値) STE2:第2エンジントルク指令値(第2トルク指令値)
ステップS3〜S7:慣性駆動手段
ステップS8〜S10:追従増大手段
ステップR1〜R8:出力復帰手段
Claims (4)
- 運転者のトルク要求量に応じてトルクが電気的に制御される走行用駆動源と、
該走行用駆動源から車輪までの間の動力伝達経路に配設されて動力伝達を接続、遮断するとともに、係合トルクが電気的に制御される自動クラッチと、
前記動力伝達経路に配設されて変速比を変更可能な変速機と、
を有し、前記変速機のアップシフト時に前記自動クラッチを遮断するとともに前記走行用駆動源の出力を制限する一方、アップシフト完了後に該自動クラッチを接続するとともに該走行用駆動源の出力制限を解除してトルクを復帰させる車両用変速時制御装置において、
前記アップシフト完了後に前記自動クラッチを接続する際に、前記走行用駆動源の慣性で駆動トルクが得られるように、該走行用駆動源のトルクが復帰する前に、該走行用駆動源のトルクより大きく且つ急係合によるショックが発生しないように予め定められた係合トルク制限値(TCG)まで該自動クラッチを係合し、前記出力制限の解除により上昇する前記走行用駆動源のトルクが前記係合トルク制限値(TCG)を越えるまで係合トルクを保持する慣性駆動手段と、
前記走行用駆動源のトルクが前記係合トルク制限値(TCG)を越えた後、前記係合トルクを前記走行用駆動源のトルクに追従して増大させる追従増大手段と、
を有することを特徴とする車両用変速時制御装置。 - 前記アップシフト完了後に前記走行用駆動源のトルクを復帰させる際に、該走行用駆動源に対するトルク指令値を所定量だけ不連続に増大させる出力復帰手段を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用変速時制御装置。 - 前記走行用駆動源は、燃料の燃焼によって動力を発生する内燃機関で、
前記変速機は、平行な2軸間に変速比が異なる複数の変速ギヤ対が配設されるとともに、それ等の変速ギヤ対に対応して同期噛合クラッチが設けられた同期噛合式変速機で、
前記出力復帰手段は、前記同期噛合クラッチが同期した段階で、前記内燃機関のトルク立ち上がりの応答遅れを考慮して予め定められた第1トルク指令値に従って該内燃機関のトルクを制御し、該同期噛合クラッチのスプラインが噛み合った段階で該第1トルク指令値よりも大きい第2トルク指令値に従って該内燃機関のトルクを制御するものである
ことを特徴とする請求項2に記載の車両用変速時制御装置。 - 運転者のトルク要求量に応じてトルクが電気的に制御される車両走行用の内燃機関と、
該内燃機関から車輪までの間の動力伝達経路に配設されて動力伝達を電気的に接続、遮断する自動クラッチと、
平行な2軸間に変速比が異なる複数の変速ギヤ対が配設されるとともに、それ等の変速ギヤ対に対応して同期噛合クラッチが設けられ、前記動力伝達経路に配設される同期噛合式の変速機と、
を有し、前記変速機の変速時に前記自動クラッチを遮断するとともに前記内燃機関の出力を制限する一方、変速完了後に該自動クラッチを接続するとともに該内燃機関の出力制限を解除してトルクを復帰させる車両用変速時制御装置において、
前記変速完了後に前記内燃機関のトルクを復帰させる際に、前記同期噛合クラッチが同期した段階で、該内燃機関のトルク立ち上がりの応答遅れを考慮して予め定められた第1トルク指令値に従って該内燃機関のトルクを制御し、該同期噛合クラッチのスプラインが噛み合った段階で該第1トルク指令値よりも大きい第2トルク指令値に従って該内燃機関のトルクを制御する出力復帰手段を有する
ことを特徴とする車両用変速時制御装置。
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