JP3719099B2 - 車両用自動変速機制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される自動変速機を変速制御する車両用自動変速機制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動変速機の変速歯車機構に設けられた摩擦係合要素には複数のクラッチやブレーキが用いられ、油圧制御によってそれらを適宜、係合または解放することで変速制御が達成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動変速機の変速歯車機構に設けられた摩擦係合要素には製造上の公差等に基づく個体差や経時変化による寸法変化、更には、摩擦係数やばね定数の変動等がある。例えば、個体差や経時変化によるクラッチの隙間寸法が異なることでクラッチストローク差が生じ、自動変速機の変速時の油圧制御におけるＡＴＦ(Automatic Transmission Fluid:自動変速機用作動油）の充填状態が変化することとなる。
【０００４】
一般的に、変速制御に伴う油圧制御では、クラッチを所望のタイミングで係合開始することができるように、制御油圧指令によってＡＴＦがクラッチのピストン側に予め急速充填される。そして、この急速充填後、ＡＴＦがクラッチのピストン側にリターンスプリングの付勢力よりやや高めで一定の待機圧まで充填完了されるよう待機相(Standby Phase）と称する期間がトルク相（Torque Phase）の前段に設けられている。そして、待機相におけるクラッチ油圧の充填完了を待ってトルク相の増圧制御に移行され、クラッチの係合が開始されている。
【０００５】
ここで、トルク相とは、自動変速機が制御油圧指令に基づく変速過渡の油圧制御を実行している変速中で、待機相に続き自動変速機の入力軸回転数と出力軸回転数との変速比が変化し始める以前の期間を言う。また、このトルク相に続く変速中のイナーシャ相(Inertia Phase）とは、自動変速機の入力軸回転数と出力軸回転数との変速比が変化状態である期間を言う。
【０００６】
ところが、摩擦係合要素には、上述のような個体差や経時変化等が存在するため、待機相におけるクラッチ油圧回路の調圧精度が低く、特に、トルク相開始油圧とトルク相終了油圧との差が小さいスロットルバルブの低開度領域では、待機圧のばらつきの方が大きくなってしまうこととなり、制御油圧指令値に基づくクラッチ油圧が適切に設定できなくなる。このとき、待機相の待機圧が制御油圧指令値に対して高過ぎると実油圧が充填完了後にオーバシュート気味となり、また、待機相の待機圧が制御油圧指令値に対して低過ぎると充填不足の状態となって、この後のトルク相制御中に充填が完了することとなる。この結果、充填の完了に伴って実油圧がトルク相中に急激に上昇する現象が起こり、共に変速ショックを発生させる要因となるという不具合があった。
【０００７】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、自動変速機の摩擦係合要素における個体差や経時変化等に影響されず、変速制御における変速ショックの発生を防止可能な車両用自動変速機制御装置の提供を課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の車両用自動変速機制御装置によれば、自動変速機による変速制御を所定期間内に終了させるため、制御油圧指令に基づくクラッチ油圧が、変速歯車機構に設けられた摩擦係合要素の実際の係合直前のクラッチ油圧まで急速充填されたのち、緩やかに増圧される。上記係合直前のクラッチ油圧、即ち、増圧を開始するときの初期油圧は、自動変速機の変速制御における制御油圧指令の出力時点からイナーシャ相開始時点までの期間を用いて、学習補正されその都度、更新される。つまり、クラッチ油圧が前以って急速充填されクラッチ係合直前の初期油圧までオフセットされる。こののち、クラッチ油圧が初期油圧から緩増圧されることで、変速歯車機構に設けられた摩擦係合要素の係合が滑らかに進行される。このように、制御油圧指令によって緩増圧に移行する際の初期油圧が学習補正されその都度、更新されることで、緩増圧制御におけるクラッチ油圧指令値に対する実油圧が適切に補正されることとなる。これにより、自動変速機の摩擦係合要素における個体差や経時変化等に影響されず、変速制御における変速ショックの発生が防止されると共に、変速制御が所定の期間内にて好適に終了される。
【０００９】
請求項２の車両用自動変速機制御装置では、発生する変速ショックの大きさに応じて設計的に得られる油圧制御機構の応答性能に見合った緩増圧勾配に設定される他、例えば、作動油の温度等に基づき自動変速機の油圧制御機構の応答速度が変動することに対処するため、増圧指令手段でクラッチ油圧の緩増圧勾配が、油圧制御機構の現在の油圧制御能力に見合ったように設定される。これにより、実際の変速制御で諸条件の影響を受け難くでき、変速ショックの発生が抑えられる。
【００１１】
請求項３の車両用自動変速機制御装置では、増圧指令手段による制御油圧指令の初期油圧の学習補正が、作動油の油温が所定値未満と低いときには禁止されるため、油圧系の応答特性が悪化する低油温域における初期油圧の誤学習が防止される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる車両用自動変速機制御装置の全体構成を示す概略図である。
【００１４】
図１において、本実施例における車両は図示しない内燃機関、流体伝動機構としてのトルクコンバータ３と自動または手動で切換えられる変速歯車機構５とからなる自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）１を搭載する所謂Ａ／Ｔ車である。自動変速機１の作動によって、周知のように、内燃機関で生成されたトルク（回転駆動力）がトルクコンバータ３を介して変速歯車機構５に伝達され、変速歯車機構５内の複数のギヤ（遊星歯車）列にて変速されたトルク（回転駆動力）が車両の駆動輪（前輪または後輪）に伝達される。
【００１５】
自動変速機１の油圧制御機構７は、図示しない油圧制御弁としてのデューティ比制御弁やリニア制御弁（電磁弁）等を有する自動変速回路９及びその周辺回路等からなり、変速歯車機構５下部の自動変速機１内部の図示しないオイルパン内にある。この自動変速回路９の周囲は油圧回路のドレンとなっている。
【００１６】
変速歯車機構５内には、内燃機関の回転軸に直結され回転駆動される公知の油圧ポンプ１１が設けられており、各油圧機構からオイルパン等に排出された作動流体としての駆動油が吸入ポート１３より吸入され、図示しないデューティ比制御弁（電磁弁）等を有するライン圧制御回路１５を介し各機構へ油圧が供給されている。この油圧ポンプ１１からの油圧は、変動のある高ポンプ油圧であり、ライン圧制御回路１５により一定の高圧なライン圧に制御され各油圧機器へ供給される。なお、ロックアップ制御回路２５は、トルクコンバータ３のＬ／Ｕ（ロックアップ機構）４に加える油圧を調整するものである。
【００１７】
図２は図１の自動変速機１の変速歯車機構５のギヤ列構成を示す模式図である。図２に示すように、摩擦係合要素であるクラッチＣ0 ，Ｃ1 ，Ｃ2 及びブレーキＢ0 ，Ｂ1 は、遊星歯車等の各変速比を構成するギヤに連結されており、これら摩擦係合要素を係合または解除することにより、変速比を切換えて車両の変速制御を行っている。
【００１８】
この係合／解除のための油圧制御は、自動変速回路９内の図示しないデューティ比制御弁等により実行される。この自動変速回路９に対する指令は、図示しない内燃機関の出力軸（クランクシャフト）の機関回転数Ｎｅパルス情報を検出する回転数センサ１７、トルクコンバータ３の入力軸回転数（タービン回転数）Ｎｔパルス情報を検出する入力軸回転数センサ（タービン回転数センサ）１９、変速歯車機構５の出力軸回転数Ｎｏ（車速Ｖ）パルス情報を検出する出力軸回転数センサ（車速センサ）２１及びＡＴＦ油温センサを含むその他の各種センサ情報に基づきＡＴ−ＥＣＵ（Automatic Transmission-Electronic Control Unit：自動変速機制御用電子制御ユニット）２３にて演算される。なお、ＡＴ−ＥＣＵ２３は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ、制御プログラムを格納したＲＯＭ、各種データを格納するＲＡＭ、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ、入出力回路及びそれらを接続するバスライン等からなる論理演算回路として構成されている。
【００１９】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる車両用自動変速機制御装置で使用されているＡＴ−ＥＣＵ２３における変速制御の処理手順を示す図３のフローチャートに基づき、図４、図５及び図６を参照して説明する。ここで、図４は車速Ｖとスロットル開度ＴＶＯとをパラメータとする自動変速機１の変速段を示す変速線図であり、図５は図３の処理に対応する各種制御量等の遷移状態を示すタイムチャートである。また、図６は入力軸トルクと増圧勾配Δｐとの関係をＡＴＦ油温をパラメータとして示す特性図である。なお、この変速制御ルーチンは所定時間毎にＡＴ−ＥＣＵ２３にて繰返し実行される。
【００２０】
図３において、まず、ステップＳ１０１で、入力軸回転数センサ１９からの入力軸回転数Ｎｔパルス情報、出力軸回転数センサ２１からの出力軸回転数Ｎｏパルス情報（＝車速Ｖ）、図示しないスロットル開度センサからのスロットル開度ＴＶＯ、回転数センサ１７からの機関回転数Ｎｅ、図示しないＡＴＦ油温センサからのＡＴＦ油温が読込まれる。次にステップＳ１０２に移行して、変速有りであるかが判定される。この変速有無は、図４の変速線図における何れかの変速線を横切ったか否かに基づき判定される。ステップＳ１０２の判定条件が成立せず、即ち、図４に示す何れの変速線も横切っておらず変速なしのときには、そのまま本ルーチンを終了する。
【００２１】
一方、ステップＳ１０２の判定条件が成立、即ち、図４に示す何れかの変速線を横切っており変速有りのときにはステップＳ１０３に移行する（図５の時刻Ｔ0 ）。ステップＳ１０３では、変速指令時点での制御油圧指令によるクラッチ油圧指令値Ｐｃの急速充填期間ｔｑを設定する時間カウンタｔが「０」にクリアされる。次にステップＳ１０４に移行して、クラッチ油圧指令値Ｐｃが急速充填時のクラッチ油圧指令値Ｐquick に設定される。次にステップＳ１０５に移行して、時間カウンタｔが「＋１」インクリメントされる。次にステップＳ１０６に移行して、時間カウンタｔが予め設定された急速充填期間ｔq 以上であるかが判定される。ステップＳ１０６の判定条件が成立しないときには上述のステップＳ１０４に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【００２２】
そして、ステップＳ１０６で、時間カウンタｔが急速充填期間ｔq 以上となるとステップＳ１０７に移行し、上述の時間カウンタｔを、この急速充填終了後からイナーシャ相開始までクラッチ油圧を緩やかに増圧する緩増圧期間を設定する時間カウンタｔとして用いるため「０」にクリアされる。次にステップＳ１０８に移行して、クラッチ油圧の急速充填後のクラッチ油圧指令値Ｐｃがクラッチ油圧の緩増圧時の初期クラッチ油圧指令値Ｐcoに設定される。
【００２３】
次にステップＳ１０９に移行して、図６に示す油圧系の応答性に基づき設定された増圧勾配特性図によって増圧勾配Δｐが算出される。なお、入力軸トルクが大きいほどトルク相を形成するための油圧変化量は大きくなり充填不足等による油圧の動きが変速ショックに及ぼす影響が緩和されるため、増圧勾配Δｐは、図６に示すように、入力軸トルクが大きいほど大きな値に設定される。また、ＡＴＦ油温が高いほどトルク相を形成するための油圧変化量は大きくなり、充填不足等による油圧の動きが変速ショックに及ぼす影響が緩和されるため、増圧勾配Δｐは、図６に示すように、ＡＴＦ油温が高いほど大きな値に設定される。
【００２４】
次にステップＳ１１０に移行して、次式（１）にてクラッチ油圧指令値Ｐｃが算出される。ここで、Ｐｃ(n) は今回のクラッチ油圧指令値、Ｐｃ(n-1) は前回のクラッチ油圧指令値である。
【００２５】
【数１】
Ｐｃ(n) ←Ｐｃ(n-1) ＋Δｐ ・・・（１）
【００２６】
次にステップＳ１１１に移行して、時間カウンタｔが「＋１」インクリメントされる。次にステップＳ１１２に移行して、イナーシャ相開始であるかが判定される。このクラッチ油圧を緩増圧するトルク相からイナーシャ相への移行は、次の不等式（２）によって判定される。ここで、ｇr1は変速前ギヤ比、ΔＮ1 は判定閾値である。
【００２７】
【数２】
Ｎｏ・ｇr1−Ｎｔ≧ΔＮ1 ・・・（２）
【００２８】
ステップＳ１１２の判定条件が成立せず、即ち、未だイナーシャ相への移行が行われていないときには上述のステップＳ１０９に戻り、同様の処理が繰返し実行される。そして、ステップＳ１１２の判定条件が成立、即ち、イナーシャ相開始と判定されるとステップＳ１１３に移行し、ＡＴＦ油温が所定値未満であるかが判定される。ステップＳ１１３の判定条件が成立せず、即ち、ＡＴＦ油温が所定値以上と高いときにはステップＳ１１４に移行し、時間カウンタｔがクラッチ油圧の緩増圧期間の基準設定値ｔnom に対する許容上限値（＋Δｔ）以上となっているか、即ち、次の不等式（３）が成立するかが判定される。
【００２９】
【数３】
ｔ≧ｔnom ＋Δｔ ・・・（３）
【００３０】
ステップＳ１１４で、不等式（３）が成立するときには元の初期クラッチ油圧指令値Ｐcoが小さいため緩増圧期間が長くなり、結果的に、時間カウンタｔが大きくなり過ぎるとしてステップＳ１１５に移行し、初期クラッチ油圧指令値Ｐcoが次式（４）にて学習補正される。
【００３１】
【数４】
Ｐco←Ｐco＋Δｐ・｛ｔ−（ｔnom ＋Δｔ）｝ ・・・（４）
【００３２】
一方、ステップＳ１１４の判定条件が成立せず、即ち、時間カウンタｔがクラッチ油圧の緩増圧期間の基準設定値ｔnom に対する許容上限値（＋Δｔ）未満であるときにはステップＳ１１６に移行し、時間カウンタｔがクラッチ油圧の緩増圧期間の基準設定値ｔnom に対する許容下限値（−Δｔ）以下となっているか、即ち、次の不等式（５）が成立するかが判定される。
【００３３】
【数５】
ｔ≦ｔnom −Δｔ ・・・（５）
【００３４】
ステップＳ１１６で、不等式（５）が成立するときには元の初期クラッチ油圧指令値Ｐcoが大きいため緩増圧期間が短くなり、結果的に、時間カウンタｔが小さくなり過ぎるとしてステップＳ１１７に移行し、初期クラッチ油圧指令値Ｐcoが次式（６）にて学習補正される。
【００３５】
【数６】
Ｐco←Ｐco−Δｐ・｛（ｔnom −Δｔ）−ｔ｝ ・・・（６）
【００３６】
上述のステップＳ１１５またはステップＳ１１７にて初期クラッチ油圧指令値Ｐcoが学習補正され更新されたのちステップＳ１１８に移行する。また、ステップＳ１１３の判定条件が成立、即ち、ＡＴＦ油温が所定値未満と低いときにはステップＳ１１４〜ステップＳ１１７までの初期クラッチ油圧指令値Ｐcoの学習補正がスキップされステップＳ１１８に移行する。更に、ステップＳ１１６の判定条件が成立せず、即ち、時間カウンタｔがクラッチ油圧の緩増圧期間の基準設定値ｔnom に対する許容上限値（＋Δｔ）と許容下限値（−Δｔ）との範囲内であるときにはステップＳ１１８に移行する。
【００３７】
ステップＳ１１８では変速時におけるクラッチ油圧指令値Ｐｃに基づき、入力軸回転数Ｎｔを予め設定された目標入力軸回転数Ｎｔｒに追従させるようイナーシャ相Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御処理が実行される。このイナーシャ相Ｆ／Ｂ制御では、例えば、周知のＰＩＤ制御（Proportional Integral Differential Control；比例・積分・微分制御）が用いられる。このＦ／Ｂ制御としては、ＰＩＤ制御に限定されるものではなく、ＰＩ制御、ＰＤ制御、Ｐ制御でもよく、この他の制御理論に基づく種々の方法を適宜、用いることができる。
【００３８】
次にステップＳ１１９に移行して、イナーシャ相終了であるかが判定される。このイナーシャ相終了判定は、次の不等式（７）によって判定される。ここで、ｇr2は変速後ギヤ比、ΔＮ2 は判定閾値である。
【００３９】
【数７】
Ｎｔ−ｇr2・Ｎｏ＜ΔＮ2 ・・・（７）
【００４０】
ステップＳ１１９の判定条件が成立せず、即ち、Ｎｔ−ｇr2・Ｎｏ≧ΔＮ2 の不等式が成立し、未だイナーシャ相であるときにはステップＳ１１８に戻り、同様の処理が繰返し実行される。そして、ステップＳ１１９の判定条件が成立、即ち、Ｎｔ−ｇr2・Ｎｏ＜ΔＮ2 の不等式が成立し、イナーシャ相が終了であるときには本ルーチンを終了する。
【００４１】
このように、本実施例の車両用自動変速機制御装置は、図示しない内燃機関の出力軸に接続される流体伝動機構としてのトルクコンバータ３と変速歯車機構５とからなり、変速歯車機構５に設けられたクラッチＣ0 ，Ｃ1 ，Ｃ2 及びブレーキＢ0 ，Ｂ1 からなる摩擦係合要素の締結状態を所定の制御油圧により変更することで内燃機関と駆動輪とを結ぶ動力伝達経路を変更し変速を行う自動変速機１を備えたものであって、図示しない油圧制御弁によって調圧されるクラッチ油圧回路としての自動変速回路９を有する油圧制御機構７を用い、自動変速機１の変速制御における前記摩擦係合要素の係合／解放を油圧制御するＡＴ−ＥＣＵ２３にて達成される油圧制御手段と、自動変速回路９への作動油充填制御を行うときには、急速充填直後、クラッチ油圧を緩やかに増圧するよう前記油圧制御手段に対して制御油圧指令を出力するＡＴ−ＥＣＵ２３にて達成される増圧指令手段とを具備するものである。
【００４２】
つまり、自動変速機１による変速制御を所定期間内に終了させるため、制御油圧指令に基づくクラッチ油圧が、変速歯車機構５に設けられたクラッチＣ0 ，Ｃ1 ，Ｃ2 及びブレーキＢ0 ，Ｂ1 からなる摩擦係合要素の実際のクラッチ係合直前のクラッチ油圧まで急速充填され、この待機相に必要な初期クラッチ油圧に素早く設定される。こののちのイナーシャ相ではクラッチ油圧が初期クラッチ油圧から緩増圧されることで、変速歯車機構５に設けられた摩擦係合要素の係合が滑らかに進行される。これにより、自動変速機１の摩擦係合要素における個体差や経時変化等に影響されず、変速制御における変速ショックの発生を防止することができる。
【００４３】
また、本実施例の車両用自動変速機制御装置のＡＴ−ＥＣＵ２３にて達成される増圧指令手段は、制御油圧指令に基づきクラッチ油圧を緩やかに増圧するときの勾配を、油圧制御機構７の応答速度に応じて設定するものである。つまり、油圧系の持つ固有の応答速度と、充填不足時に増圧させたとき充填完了と共に油圧が変化する幅が、トルク相形成に必要な油圧変化割合に応じて設定され、また、例えば、ＡＴＦ油温等に基づき油圧制御機構７の応答速度が変動することを補正して設定されるため、クラッチ油圧の緩増圧勾配が油圧制御機構７の現在の油圧制御能力に見合ったように設定されることになる。これにより、実際の変速制御で諸条件の影響を受け難くなるため、変速ショックの発生を抑えることができる。
【００４４】
そして、本実施例の車両用自動変速機制御装置のＡＴ−ＥＣＵ２３にて達成される増圧指令手段は、変速制御における制御油圧指令の出力時点からイナーシャ相開始時点までの期間を用いて、クラッチ油圧を設定するクラッチ油圧指令値Ｐｃの増圧を開始するときの初期油圧を設定する初期クラッチ油圧指令値Ｐcoを学習補正するものである。このように、緩増圧に移行する際の初期クラッチ油圧指令値Ｐcoが学習補正されその都度、更新されることで、緩増圧制御におけるクラッチ油圧指令値Ｐｃに対する実油圧が適切に補正されることとなる。これにより、自動変速機１の変速制御における変速開始からイナーシャ相終了までの期間を予め設定された許容期間内に収めるようにでき、変速制御を所定の期間内に終了させることができる。また、この学習補正はＡＴＦ油温が所定値以下では禁止することによって、低温時に油圧応答が遅いことに起因する誤学習を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる車両用自動変速機制御装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】 図２は図１における自動変速機の変速歯車機構のギヤ列構成を示す模式図である。
【図３】 図３は本発明の実施の形態の一実施例にかかる車両用自動変速機制御装置で使用されているＡＴ−ＥＣＵにおける変速制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】 図４は本発明の実施の形態の一実施例にかかる車両用自動変速機制御装置で用いられている車速とスロットル開度とをパラメータとする自動変速機の変速段を示す変速線図である。
【図５】 図５は図３の処理に対応する各種制御量の遷移状態を示すタイムチャートである。
【図６】 図６は本発明の実施の形態の一実施例にかかる車両用自動変速機制御装置で用いられている入力軸トルクと増圧勾配との関係をＡＴＦ油温をパラメータとして示す特性図である。
【符号の説明】
１ 自動変速機
３ トルクコンバータ（流体伝動機構）
５ 変速歯車機構
７ 油圧制御機構
１９ 入力軸回転数センサ
２１ 出力軸回転数センサ
２３ ＡＴ−ＥＣＵ（自動変速機制御用電子制御ユニット）

Claims (3)

1. 内燃機関の出力軸に接続される流体伝動機構と変速歯車機構とからなり、前記変速歯車機構に設けられた摩擦係合要素の締結状態を所定の制御油圧により変更することで、前記内燃機関と駆動輪とを結ぶ動力伝達経路を変更し変速を行う自動変速機を備えた車両用自動変速機制御装置において、
   油圧制御弁によって調圧されるクラッチ油圧回路を有する油圧制御機構を用い、前記自動変速機の変速制御における前記摩擦係合要素の係合／解放を油圧制御する油圧制御手段と、
   前記自動変速機の変速制御における制御油圧指令の出力時点からイナーシャ相開始時点までの期間を用いて、クラッチ油圧の増圧を開始するときの初期油圧を学習補正してその都度、更新し、前記クラッチ油圧回路への作動油充填制御を行うときには、急速充填直後、前記クラッチ油圧を前記初期油圧から緩やかに増圧するよう前記油圧制御手段に対して前記制御油圧指令を出力する増圧指令手段と
   を具備することを特徴とする車両用自動変速機制御装置。
2. 前記増圧指令手段は、前記制御油圧指令に基づき前記クラッチ油圧を緩やかに増圧するときの勾配を、前記油圧制御機構の応答速度に応じて設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用自動変速機制御装置。
3. 前記自動変速機の作動油の温度が所定値よりも低いときには、前記学習補正を禁止することを特徴とする請求項１に記載の車両用自動変速機制御装置。

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