JP3956156B2

JP3956156B2 - 自動変速機の変速制御装置

Info

Publication number: JP3956156B2
Application number: JP05775395A
Authority: JP
Inventors: デシェッパー・フランク; 研司鈴木
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1995-03-16
Filing date: 1995-03-16
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2022-08-08
Also published as: DE19610602A1; US5683328A; JPH08254263A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動変速機の変速制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動変速機においては、エンジンによって発生させられた回転をトルクコンバータを介して変速装置に伝達し、該変速装置において変速して、駆動輪に伝達するようになっている。そして、前記変速装置には、複数の歯車要素から成るギヤユニットが配設され、各歯車要素をクラッチ、ブレーキ等の摩擦係合要素によって選択的に係脱することにより、複数の変速段が達成される。
【０００３】
ところで、ある変速段から他の変速段に変速を行うに当たり、ある摩擦係合要素を解放するとともに他の摩擦係合要素を係合させる必要が生じることがある。この場合、摩擦係合要素の解放及び係合（以下「つかみ換え」という。）のタイミングをワンウェイクラッチによって合わせるようにしている。
ところが、二つの摩擦係合要素のつかみ換えを伴う変速（以下「つかみ換え変速」という。）ごとにワンウェイクラッチを配設する必要があるので、自動変速機の寸法がその分大きくなるだけでなく、構造が複雑になってしまう。
【０００４】
そこで、ワンウェイクラッチを除去するとともに、二つの摩擦係合要素の油圧サーボに供給される油圧を制御し、二つの摩擦係合要素のつかみ換えのタイミングを合わせるようにしたものが提供されている。
例えば、一方のクラッチの解放と他方のクラッチの係合を伴うクラッチツークラッチのつかみ換え変速において、一方のクラッチの油圧サーボに供給される油圧を制御しながら低下させ、他方のクラッチの油圧サーボに供給される油圧を制御しながら上昇させ、つかみ換えのタイミングを合わせるようにしている。
【０００５】
ところが、係合するべき摩擦係合要素が完全に係合される前に、解放されるべき摩擦係合要素が解放されてしまうと、エンジンの負荷が急激に小さくなってエンジン吹きが発生してしまう。また、解放されるべき摩擦係合要素が完全に解放される前に、係合するべき摩擦係合要素が係合してしまうと、変速装置にタイアップが発生し、変速ショックが生じてしまう。
【０００６】
したがって、エンジン吹き及びタイアップが発生するのを防止する必要があり、各摩擦係合要素の油圧サーボに供給される油圧を制御するようにしている。しかし、この場合、タイアップが発生したことを検出するのは技術的に困難である。そこで、クラッチツークラッチのつかみ換え変速のタイミングをエンジン吹きが発生する側に設定し、エンジン吹きが発生したことを検出した際に、該エンジン吹きがなくなるようにつかみ換えのタイミングを補正するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の自動変速機の変速制御装置においては、つかみ換えのタイミングをエンジン吹きが発生する側に設定しているので、エンジン吹きを小さくすることはできるが、完全になくすことは困難である。
したがって、クラッチツークラッチのつかみ換え変速のような変速を行うたびに、わずかであるがエンジン吹きが発生してしまい、運転者に不快感を与えてしまう。
【０００８】
また、変速ショックを生じさせない滑らかな変速を行うためには、変速開始時から変速終了時までの変速過渡時のギヤ比を、直線状又は直線に近似したほぼＳ字曲線状にするのが理想であるが、つかみ換えのタイミングをエンジン吹きが発生する側に設定しているので、変速開始直後にエンジン吹き側にギヤ比が変化してしまう。したがって、該ギヤ比を理想ギヤ比曲線に沿って変化させることができないので、滑らかな変速を行うことができない。
【０００９】
本発明は、前記従来の自動変速機の変速制御装置の問題点を解決して、つかみ換え変速時にエンジン吹き又はタイアップが発生して運転者に不快感を与えてしまうことがなく、変速過渡時のギヤ比を理想ギヤ比曲線に沿って変化させ、滑らかな変速を行うことを可能にした自動変速機の変速制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の自動変速機の変速制御装置においては、つかみ換え変速を行うための第１、第２の摩擦係合要素と、両摩擦係合要素の係合力を独立して制御する係合力制御手段と、変速装置のギヤ比を計算するギヤ比計算手段と、変速開始時から変速終了時までに推移するギヤ比に基づいて、ギヤ比の推移を表す指標としての変速特性値を計算する変速特性値計算手段と、該変速特性値計算手段によって計算された変速特性値及びギヤ比の理想ギヤ比曲線に対応する変速特性値に基づいて制御値を計算する制御値発生手段とを有する。
そして、前記係合力制御手段は前記制御値発生手段によって発生させられた制御値によって前記摩擦係合要素の係合力を制御する。
また、前記変速特性値は変速開始時から変速終了時までの領域の面積の重心の位置である。
【００１１】
本発明の他の自動変速機の変速制御装置においては、さらに、前記制御値発生手段は、前記変速特性値計算手段によって計算された変速特性値と理想ギヤ比曲線に対応する変速特性値とを比較する。
そして、前記変速特性値計算手段によって計算された変速特性値が理想ギヤ比曲線に対応する変速特性値より大きい場合は、解放側の摩擦係合要素における解放直前の待機油圧である制御値、及び係合側の摩擦係合要素における係合直前の待機油圧である制御値の少なくとも一方を小さくする。また、前記変速特性値計算手段によって計算された変速特性値が理想ギヤ比曲線に対応する変速特性値以下である場合は、解放側の摩擦係合要素における解放直前の待機油圧である制御値、及び係合側の摩擦係合要素における係合直前の待機油圧である制御値の少なくとも一方を大きくする。
【００１３】
【作用及び発明の効果】
本発明によれば、前記のように、自動変速機の変速制御装置においては、つかみ換え変速を行うための第１、第２の摩擦係合要素と、両摩擦係合要素の係合力を独立して制御する係合力制御手段と、変速装置のギヤ比を計算するギヤ比計算手段と、変速開始時から変速終了時までに推移するギヤ比に基づいて、ギヤ比の推移を表す指標としての変速特性値を計算する変速特性値計算手段と、該変速特性値計算手段によって計算された変速特性値及びギヤ比の理想ギヤ比曲線に対応する変速特性値に基づいて制御値を計算する制御値発生手段とを有する。
そして、前記係合力制御手段は前記制御値発生手段によって発生させられた制御値によって前記摩擦係合要素の係合力を制御する。
また、前記変速特性値は変速開始時から変速終了時までの領域の面積の重心の位置である。
【００１４】
この場合、変速開始時から変速終了時までに推移するギヤ比が計算され、該ギヤ比の推移を表す指標としての変速特性値が計算される。そして、該変速特性値が理想ギヤ比曲線に対応する変速特性値になるように、制御値が計算され、第１、第２の摩擦係合要素が独立して制御される。
このように、つかみ換え変速時にエンジン吹き及びタイアップのいずれも発生することがないので、運転者に不快感を与えることがなくなる。また、変速過渡時のギヤ比を理想ギヤ比曲線に沿って変化させるので、滑らかな変速を行うことが可能になる。
【００１５】
本発明の他の自動変速機の変速制御装置においては、さらに、前記制御値発生手段は、前記変速特性値計算手段によって計算された変速特性値と理想ギヤ比曲線に対応する変速特性値とを比較する。
そして、前記変速特性値計算手段によって計算された変速特性値が理想ギヤ比曲線に対応する変速特性値より大きい場合は、解放側の摩擦係合要素における解放直前の待機油圧である制御値、及び係合側の摩擦係合要素における係合直前の待機油圧である制御値の少なくとも一方を小さくする。また、前記変速特性値計算手段によって計算された変速特性値が理想ギヤ比曲線に対応する変速特性値以下である場合は、解放側の摩擦係合要素における解放直前の待機油圧である制御値、及び係合側の摩擦係合要素における係合直前の待機油圧である制御値の少なくとも一方を大きくする。
【００１６】
この場合、前記変速特性値が理想ギヤ比曲線に対応する変速特性値になるように、制御値が計算され、解放側の摩擦係合要素における解放直前の待機油圧である制御値、及び係合側の摩擦係合要素における係合直前の待機油圧である制御値の少なくとも一方が、小さくされたり大きくされたりする。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施例における自動変速機の変速制御装置の概念図、図２は本発明の実施例における自動変速機の変速制御装置のタイムチャート、図３は本発明の実施例におけるギヤ比の比較図、図４は本発明の実施例における油圧指令値発生手段のブロック図である。
【００１９】
図に示すように、エンジン１０によって発生させられた回転は、出力軸１１を介して流体伝動装置としてのトルクコンバータ１２に伝達される。該トルクコンバータ１２に伝達された回転は、出力軸１４を介して変速装置１６に伝達され、該変速装置１６において変速が行われ、増速されたり減速されたりする。そして、変速装置１６から出力軸１７を介して伝達された回転は、ディファレンシャル装置１８において回転数差が吸収され、図示しない駆動輪に伝達される。
【００２０】
前記変速装置１６は、複数の変速段を達成するために、プラネタリギヤユニット等の図示しない歯車装置と、クラッチ、ブレーキ等の複数の摩擦係合要素とを備える。そして、該摩擦係合要素を選択的に係脱することによって、前記歯車装置の各歯車要素を選択的に組み合わせ、各変速段に対応させたギヤ比を形成することができるようになっている。
【００２１】
本実施例において、前記変速装置１６は、変速を行うための図示しない第１のクラッチ及び第２のクラッチを有し、第１のクラッチを係脱するために油圧サーボＣ−１が、第２のクラッチを係脱するために油圧サーボＣ−２がそれぞれ配設される。そして、前記油圧サーボＣ−１、Ｃ−２にそれぞれ油圧を供給すると、前記第１のクラッチ及び第２のクラッチが係合させられ、油圧サーボＣ−１、Ｃ−２からそれぞれ油圧をドレーンすると、前記第１のクラッチ及び第２のクラッチが解放させられる。
【００２２】
なお、前記油圧サーボＣ−１、Ｃ−２は、変速段を達成するための図示しない油圧回路に配設される。該油圧回路は、前記油圧サーボＣ−１、Ｃ−２等の油圧サーボのほか、ライン圧を発生させるための図示しないプライマリレギュレータバルブ、選択されたレンジに対応させて各レンジ圧を発生させるマニュアルバルブ、各変速段に対応させてオン・オフさせられる複数のソレノイドバルブ、各ソレノイドバルブのオン・オフによって切り換えられる１−２シフトバルブ、２−３シフトバルブ、３−４シフトバルブ、リニアソレノイドバルブ２１等を有する。
【００２３】
該リニアソレノイドバルブ２１は、係合力制御手段として配設され、電流の値に比例した油圧（以下「制御油圧」という。）を発生させ、前記第１のクラッチ及び第２のクラッチの係合力を独立して制御する。
ところで、本実施例においては、前記第１のクラッチを解放するとともに、第２のクラッチを係合させてつかみ換え変速を行うようになっている。したがって、第１のクラッチの油圧サーボＣ−１に供給される制御油圧Ｐｃ１及び第２のクラッチの油圧サーボＣ−２に供給される制御油圧Ｐｃ２が前記リニアソレノイドバルブ２１によって発生させられる。
【００２４】
そのために、入力回転数検出手段としての入力回転数センサ３１、出力回転数検出手段としての出力回転数センサ３２、及び制御装置２２が配設される。該制御装置２２は、ギヤ比計算手段３３、変速特性値計算手段３４、制御値発生手段３５、変速ロジック設定手段３６及び電流制御手段３７から成る。
前記入力回転数センサ３１は、変速装置１６の入力側における出力軸１４の回転数（以下「入力側回転数」という。）Ｎ_Iを検出し、出力回転数センサ３２は変速装置１６の出力側における出力軸１７の回転数（以下「出力側回転数」という。）Ｎ_Oを検出する。本実施例において、入力側回転数Ｎ_Iについては出力軸１４の回転数を、出力側回転数Ｎ_Oについては出力軸１７の回転数を検出するようにしているが、それぞれ変速装置１６に入力される回転数及び変速装置１６から出力される回転数であれば、他の部材の回転数を検出することもできる。
【００２５】
そして、ギヤ比計算手段３３は前記入力側回転数Ｎ_I及び出力側回転数Ｎ_Oに基づいて変速装置１６のギヤ比ｒ
ｒ＝Ｎ_I／Ｎ_O
を計算する。該ギヤ比ｒは変速開始時から変速終了時までの変速過渡時においてサンプリングタイムごとに計算される。そして、計算されたギヤ比ｒは、変速特性値計算手段３４に対して出力される。
【００２６】
該変速特性値計算手段３４は、入力されたギヤ比ｒに基づいて実際の変速特性を表す変速特性値αを計算し、制御値発生手段３５に対して出力する。
ところで、前記第１のクラッチ及び第２のクラッチによるつかみ換え変速を行う場合、図２に示すように、タイミングｔ_Aにおいて、前記制御装置２２は、車速、スロットル開度等の走行条件に基づいて変速段を決定し、変速出力を発生させる。そして、該変速出力に対応するソレノイド信号が前記油圧回路の各ソレノイドに送られ、ソレノイドバルブがオン・オフさせられるとともに、リニアソレノイドバルブ２１によって制御油圧Ｐｃが発生させられ、該制御油圧Ｐｃ１、Ｐｃ２が油圧サーボＣ−１、Ｃ−２に供給される。
【００２７】
すなわち、油圧サーボＣ−１に供給される制御油圧Ｐｃ１は、変速出力前においてレベルＬ₁にあり、タイミングｔ_Aにおいて変速出力が発生されると低下させられてレベルＬ₂にされ、タイミングｔ_Bにおいて変速が開始されて徐々に低下させられ、タイミングｔ_Cにおいて変速が終了されてレベルＬ₃にされる。
一方、油圧サーボＣ−２に供給される制御油圧Ｐｃ２は、変速出力前においてレベルＬ₄にあり、タイミングｔ_Aにおいて変速出力が発生されると上昇させられてレベルＬ₅にされ、タイミングｔ_Bにおいて変速が開始されて徐々に上昇させられてレベルＬ₆にされ、タイミングｔ_Cにおいて変速が終了される。
【００２８】
このように、各油圧サーボＣ−１、Ｃ−２に供給される制御油圧Ｐｃ１、Ｐｃ２がそれぞれ制御されると、前記入力側回転数Ｎ_I及び出力側回転数Ｎ_Oは、タイミングｔ_Bからｔ_Cまでの変速過渡時において、例えば、図２に示すように推移する。すなわち、車両の加速時において、ある変速段から高速段側の変速段につかみ換え変速を行う場合、入力側回転数Ｎ_IはＳ字曲線状に低下し、一方、出力側回転数Ｎ_Oは車両の慣性によって一定の傾きで上昇する。
【００２９】
このとき、ギヤ比ｒは入力側回転数Ｎ_Iの低下と共に小さくなり、タイミングｔ_Cの後は一定の値になる。
ところで、前記ギヤ比ｒはタイミングｔ_Bからｔ_Cまでの変速過渡時において、エンジン吹き及びタイアップのいずれも発生しない場合は、図３で示すように理想ギヤ比曲線Ｌａに沿って推移する。ところが、エンジン吹きが発生すると、タイミングｔ_Bの直後においてギヤ比ｒは理想値より大きくなりギヤ比曲線Ｌｂに沿って推移する。また、タイアップが発生すると、タイミングｔ_Cに近くなるまで小さくならず、ギヤ比曲線Ｌｃに沿って推移する。
【００３０】
そこで、前記変速特性値計算手段３４は、実際の変速特性を表す指標、すなわち、実際のギヤ比ｒの推移と理想ギヤ比曲線Ｌａの推移とがどの程度異なるかを表す指標として変速特性値αを計算する。本実施例においては、図２の斜線を付した部分の重心Ｇの位置を変速特性値αとし、該変速特性値αを前記ギヤ比ｒに基づいて式（１）、（２）に従って計算する。
【００３１】
【数１】

【００３２】
すなわち、時間をｔとし、変速終了時の時間をＶとし、各時間ｔにおけるギヤ比ｒをｒ（ｔ）としたとき、図２の斜線領域のうちの、変速開始時から現在の時間ｔまでの領域の面積（以下「ギヤ比面積」という。）Ａを式（１）で表すことができる。また、変速開始時から現在の時間ｔまでのモーメントＣを式（２）で表すことができる。
【００３３】
したがって、変速特性値αは、
α＝Ｃ／Ａ
であるので、式（３）で表すことができる。
なお、重心Ｇの位置は、変速開始のタイミングｔ_Bの位置を０〔％〕とし、変速終了のタイミングｔ_Cの位置を１００〔％〕とする百分率で表わされる。
【００３４】
そして、制御値発生手段３５は、前記理想ギヤ比曲線Ｌａの変速特性値α_Iを指令値とし、実際のギヤ比ｒのギヤ比曲線の変速特性値αを入力値としてフィードバック制御又は学習制御を行い、制御値βを変速ロジック設定手段３６に対して出力する。本実施例においては、制御値発生手段３５は減算器５１及び制御要素５２から成り、フィードバック制御が行われるようになっている。そのために、前記変速特性値α_Iが指令値として、変速特性値αが入力値として減算器５１に送られ、前記変速特性値α_Iから変速特性値αを減算して得られた偏差Δαが制御要素５２に入力される。そして、該制御要素５２は入力された偏差Δαに比例ゲイン、積分ゲイン等を掛け、制御値βを出力する。
【００３５】
例えば、前記変速特性値α_Iを３３．３〔％〕とした場合、変速特性値αが３３．３〔％〕以上になったときにタイアップが発生したと判断することができる。
前記制御油圧Ｐｃ１、Ｐｃ２の設定パターン（以下「制御油圧パターン」という。）における任意の点のレベルを前記制御値βにすることができ、本実施例においては、解放側の第１のクラッチにおける解放直前の待機油圧であるレベルＬ₂、及び係合側の第２のクラッチにおける係合直前の待機油圧であるレベルＬ₅の少なくとも一方が制御値βにされる。
【００３６】
そして、前記変速特性値計算手段３４によって計算された変速特性値αが理想ギヤ比曲線Ｌａに対応する変速特性値α_Iより大きい場合は、レベルＬ₂及びレベルＬ₅の少なくとも一方の制御値βが小さくされ、変速特性値計算手段３４によって計算された変速特性値αが理想ギヤ比曲線Ｌａに対応する変速特性値α_I以下である場合は、レベルＬ₂及びレベルＬ₅の少なくとも一方の制御値βが大きくされる。
【００３７】
前記変速ロジック設定手段３６は前記制御値βに従って制御油圧パターンを補正し、補正された制御油圧パターンを制御油圧信号ＳＧ１として電流制御手段３７に対して出力する。
該電流制御手段３７は前記制御油圧信号ＳＧ１を受けて油圧サーボＣ−１用の電流指令値Ｉ₁と油圧サーボＣ−２用の電流指令値Ｉ₂とをリニアソレノイドバルブ２１に対して出力する。
【００３８】
このように、変速特性値α_Iと変速特性値αとを一致させるように制御油圧パターンを補正することによって、実際のギヤ比ｒを理想ギヤ比曲線Ｌａに沿って変化させることができるので、つかみ換え変速時にエンジン吹き及びタイアップのいずれも発生することがなく、運転者に不快感を与えることはない。また、変速過渡時のギヤ比ｒを理想ギヤ比曲線Ｌａに沿って変化させるので、滑らかな変速を行うことが可能になる。
【００３９】
次に、前記構成の自動変速機の変速制御装置の動作についてフローチャートに基づいて説明する。
図５は本発明の実施例における自動変速機の変速制御装置の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１サンプリングタイムｔをインクリメントする。本実施例においては、サンプリングタイムｔは１０〔ｍｓ〕秒ごとにインクリメントする。
ステップＳ２入力側回転数Ｎ_I及び出力側回転数Ｎ_Oを検出してギヤ比ｒを計算する。
ステップＳ３現在のサンプリングタイムｔにおいて変速装置１６（図１）が変速を開始したかどうかを判断する。変速を開始した場合はステップＳ４に、変速を開始していない場合はステップＳ５に進む。
ステップＳ４ギヤ比面積Ａ、モーメントＣ及びサンプリングタイムｔを０にセットする。
ステップＳ５現在のサンプリングタイムｔにおいて変速装置１６が変速中であるかどうかを判断する。変速中である場合はステップＳ６に、変速中でない場合はステップＳ７に進む。
ステップＳ６ギヤ比面積Ａ及びモーメントＣを次の式のように更新する。
【００４０】
Ａ＝Ａ＋ｒ（ｔ）
Ｃ＝Ｃ＋ｒ（ｔ）・ｔ
すなわち、現在のサンプリングタイムｔにおけるギヤ比ｒ
ｒ＝ｒ（ｔ）
をギヤ比面積Ａに加算し、前記ギヤ比ｒと現在のサンプリングタイムｔとを乗算した値ｒ（ｔ）・ｔをモーメントＣに加算する。
ステップＳ７現在のサンプリングタイムｔにおいて変速装置１６が変速を終了したかどうかを判断する。変速を終了した場合はステップＳ８に、変速を終了していない場合はステップＳ１０に進む。
ステップＳ８現在のサンプリングタイムｔにおける変速特性値α（ｔ）を次の式のように計算し、更新する。
【００４１】
α（ｔ）＝Ｃ・１００／Ａ／ｔ
ステップＳ９制御値βを計算する。
ステップＳ１０制御値βに基づいて制御油圧パターンを補正する。
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における自動変速機の変速制御装置の概念図である。
【図２】本発明の実施例における自動変速機の変速制御装置のタイムチャートである。
【図３】本発明の実施例におけるギヤ比の比較図である。
【図４】本発明の実施例における油圧指令値発生手段のブロック図である。
【図５】本発明の実施例における自動変速機の変速制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１６変速装置
２１リニアソレノイドバルブ
３３ギヤ比計算手段
３４変速特性値計算手段
３５制御値発生手段
Ａギヤ比面積
Ｇ重心
Ｌａ理想ギヤ比曲線
ｒギヤ比
α、α_I 変速特性値
β 制御値

Claims

つかみ換え変速を行うための第１、第２の摩擦係合要素と、両摩擦係合要素の係合力を独立して制御する係合力制御手段と、変速装置のギヤ比を計算するギヤ比計算手段と、変速開始時から変速終了時までに推移するギヤ比に基づいて、ギヤ比の推移を表す指標としての変速特性値を計算する変速特性値計算手段と、該変速特性値計算手段によって計算された変速特性値及びギヤ比の理想ギヤ比曲線に対応する変速特性値に基づいて制御値を計算する制御値発生手段とを有するとともに、前記係合力制御手段は前記制御値発生手段によって発生させられた制御値によって前記摩擦係合要素の係合力を制御し、前記変速特性値は変速開始時から変速終了時までの領域の面積の重心の位置であることを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
前記制御値発生手段は、前記変速特性値計算手段によって計算された変速特性値と理想ギヤ比曲線に対応する変速特性値とを比較し、前記変速特性値計算手段によって計算された変速特性値が理想ギヤ比曲線に対応する変速特性値より大きい場合は、解放側の摩擦係合要素における解放直前の待機油圧である制御値、及び係合側の摩擦係合要素における係合直前の待機油圧である制御値の少なくとも一方を小さくし、前記変速特性値計算手段によって計算された変速特性値が理想ギヤ比曲線に対応する変速特性値以下である場合は、解放側の摩擦係合要素における解放直前の待機油圧である制御値、及び係合側の摩擦係合要素における係合直前の待機油圧である制御値の少なくとも一方を大きくする請求項１に記載の自動変速機の変速制御装置。