JP4201563B2 - 自動変速機の変速制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動変速機の変速制御方法、特にアップシフト時における係合要素の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００２−３９３４６号公報
【特許文献２】
特開平５−１５８２号公報
一般に、自動変速機は車速やスロットル開度などの運転条件に応じて、変速マップから自動的に変速段を決定し、係合要素に油圧を供給または排出して変速を行なう。このような自動変速機において、例えばアクセルペダルを踏み込みながら走行していると、その時の車速，スロットル開度で決定される動作点が変速マップのアップシフト線を横切ることにより高速段へ変速される、いわゆるパワーオンアップシフトが行われる。また、アクセルペダルを踏み込みながら走行している時にアクセルペダルを急に戻すと、動作点が変速マップのアップシフト線を横切ることにより高速段へ変速される、いわゆるパワーオフアップシフトが行なわれる。ここで、パワーオンアップシフトとは、スロットル開度（アクセル開度）をある程度開いた状態でアップシフトを行うことであり、パワーオフアップシフトとはスロットル開度をほぼ全閉とした状態でアップシフトを行うことである。
【０００３】
ところで、アップシフトを行う場合、タービン回転数がゆるやかに低下するように係合要素を所定の時間勾配をもって係合させる制御が実施される。一般に、係合要素の油圧を制御しているソレノイドバルブの指示電流の動きに対し、油圧の応答が遅れるため、予め遅れを考慮して係合要素の係合タイミングを判定する同期判定を、高速段のタービン回転数まで降下する手前で行う必要がある。つまり、タービン回転数が高速段のタービン回転数より所定値だけ高い回転数まで低下した時点で同期判定を行うのが通例である。同期判定後は、係合要素の油圧を一定勾配で上昇させるスイープ制御を一定時間だけ継続し、その後、係合要素を完全締結して変速制御を終了する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
燃料の節約と触媒の過熱防止のため、スロットル全閉時に、エンジンへの燃料供給を遮断するフューエルカット制御が広く行われている。ところが、パワーオフアップシフトの同期判定後のスイープ制御中に、フューエルカット復帰などのエンジントルクが増大する現象が発生すると、タービン回転の引込みショックが発生するという問題があった。
図７はこのような現象の一例を示すものであり、パワーオフアップシフト時のエンジントルク、タービン回転数、係合要素Ｂ１の指示電流および油圧、車体Ｇの時間変化を示す。
パワーオフアップシフトの変速指令が出ると、ガタ詰めを実施した後、係合要素Ｂ１には所定時間だけ初期圧が供給される。この初期圧は、油圧を電流に追従させるためのものである。その後、タービン回転数の変化率が目標値となるように指示電流を上昇させ、係合要素Ｂ１の油圧を上昇させる。やがて、タービン回転数が高速段のタービン回転数より所定値だけ高い値まで低下したことを検出（同期判定）すると、指示電流を所定の勾配で上昇させ、一定時間だけスイープ制御を実施する。その後、係合要素Ｂ１の油圧を締結状態まで上昇させて変速を終了する。
ところが、スイープ制御の途中でフューエルカットが復帰したりしてエンジントルクが増大すると、係合要素Ｂ１にすべりが発生し、タービン回転数が再度上昇してしまう。しかし、同期判定は既に終了しているので、一定時間のスイープ制御後は係合要素を完全締結してしまい、タービン回転の引込みショックが発生する。
【０００５】
この問題を解決する方法として、スイープ制御の期間を長くすることが考えられる。すなわち、タービン回転数が安定するまで時間待ちを行なう方法である。しかしながら、この方法では、スイープ制御の途中でエンジントルクが増大するか否かに関係なく、常にスイープ制御期間が長くなるので、変速時間も長くなるという問題がある。
【０００６】
特許文献１では、パワーオフアップシフト時におけるアンダーシュートによる係合ショックを防止する変速制御方法が提案されている。すなわち、自動変速機の入力回転数が高速段の入力回転数より所定値だけ高い回転数以下に降下したと同期判定された場合に、同期判定から所定時間を経過するまでの間に入力回転数が高速段の入力回転数より低くなったか否かを判定し、所定時間経過後の入力回転数が高速段の入力回転数以上のときには、係合要素の係合油圧を上昇させて係合要素を締結させ、入力回転数が高速段の入力回転数より低くなったときには、係合要素の係合油圧を締結時の上昇勾配より緩やな勾配で上昇させるものである。
【０００７】
特許文献２では、シフトアップ時にエンジンの出力を低下させるようにしたエンジンおよび自動変速機の制御装置が提案されている。すなわち、タービン回転数の変化率が負になった時点で、変速終了タービン回転数を予測し、これに基づいてフューエルカット制御の終了回転数を算出する。そのため、タービン回転数が大きく下降変化する直前または直後の段階でフューエルカット制御の終了回転数が算出され、その後のタービン回転数の変化の様子に関係なく、フューエルカット制御の終了回転数を精度よく予測でき、フューエルカット制御を正確に終了できるようにしたものである。
【０００８】
ところが、特許文献１および２に記載された方法では、上記のような同期判定後のエンジントルク増大によるタービン回転の引込みショックを効果的に防止し得ない。
なお、上記のような現象は、オフアップシフト時だけでなく、オンアップシフト時にも発生する。例えば、スロットル開度２０％でアップシフトを実施している際、同期判定後にスロットル開度を８０％まで急上昇させた場合には、エンジントルクの増大によるタービン回転の引込みショックが発生することがある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、アップシフト時の同期判定後のエンジントルク増大による入力回転の引込みショックを効果的に防止できる自動変速機の変速制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、所定の係合要素にソレノイドバルブにより調圧された油圧を供給することにより、低速段から高速段へアップシフトを行なう自動変速機の変速制御方法において、自動変速機の入力回転数が高速段の入力回転数へと所定の変化率で降下するように、上記ソレノイドバルブをフィードバック制御する工程と、上記入力回転数が高速段の入力回転数の近傍範囲内まで降下したことを検出する工程と、上記入力回転数が上記近傍範囲内まで降下したとき、上記ソレノイドバルブへの指示電流を一定勾配で変化させて上記係合要素の油圧を上昇させるスイープ制御を実施する工程と、上記入力回転数が上記近傍範囲内にある状態が所定時間以上連続したことを検出する工程と、上記入力回転数が上記近傍範囲内にある状態が所定時間以上連続したとき、上記係合要素を締結して変速制御を終了する工程と、を有する自動変速機の変速制御方法を提供する。
【００１１】
アップシフトが開始されると、自動変速機の入力回転数が高速段の入力回転数へと所定の変化率で降下するように、ソレノイドバルブをフィードバック制御し、係合要素の油圧を上昇させる。やがて、入力回転数が高速段の入力回転数の近傍範囲内まで降下したことを検出（同期判定）すると、ソレノイドバルブへの指示電流を一定勾配で変化させて係合要素の油圧を上昇させ、スイープ制御を実施する。スイープ制御の途中で、フューエルカット復帰などによってエンジントルクが増大すると、係合要素にすべりが発生し、入力回転数が再度上昇してしまう。本発明では、入力回転数が高速段入力回転数の近傍範囲内にある状態が所定時間以上連続したときのみ、係合要素を締結して変速制御を終了する。つまり、スイープ制御中に１回でも同期状態から外れた場合には、タイマをリセットして同期判定を繰り返す。したがって、スイープ制御の途中で、フューエルカット復帰などによってエンジントルクが増大し、入力回転数が再度上昇した場合には、スイープ制御を続行し、入力回転の引込みショックを防止することができる。
また、スイープ制御の途中でエンジントルクの上昇がない場合には、同期状態が一定時間以上継続するので、従来と同様に、スイープ制御は短時間で終了し、変速時間が長くなるという問題がない。つまり、スイープ制御の途中でエンジントルクの上昇がある場合だけスイープ制御期間を延ばすことで、ショックの軽減と変速時間の短縮とを両立できる。
【００１２】
本発明の制御方法は、パワーオンアップシフト、パワーオフアップシフトのいずれにも適用できるが、請求項２のように、パワーオフアップシフトに適用した場合に効果が大きい。
パワーオン状態では、運転者は加速しようとする意志があるので、多少のショックがあっても体感上我慢できるが、パワーオフ状態で入力回転の引込みショックがあると、運転者にとって予期しないショックであるため、違和感や不快感を伴うからである。また、パワーオフ状態では、運転者は現状維持または減速を望んでいるのに対し、パワーオフアップシフトされると車両の飛び出し感が発生するが、本発明ではこのような飛び出し感を解消または抑制することができる。
なお、パワーオフアップシフト中に入力回転の引込みショックが発生するのは、上述のようなフューエルカット復帰のほか、エアコンＯＦＦ状態となった場合、アクセルペダルを踏み込んだ場合などがある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明にかかる自動変速機を搭載した車両のシステムを示す。
エンジン１の出力は自動変速機２のトルクコンバータ３を経て変速機構４に伝達され、さらに変速機構４は出力軸５を介して車輪（図示せず）に連結されている。自動変速機２はエンジン１によりトルクコンバータ３を介して駆動されるオイルポンプ６を備え、このオイルポンプ６の吐出圧は油圧制御装置７へ送られる。油圧制御装置７は変速制御用の第１〜第３ソレノイドバルブ２１〜２３を備えており、これらソレノイドバルブ２１〜２３をＡＴコントローラ２０で制御することにより、変速機構４に内蔵されている各種係合要素の油圧を走行状態に応じて制御し、後述する複数の変速段を切り換えている。ここでは、ＡＴコントローラ２０にエンジン回転数センサ２４，スロットル開度センサ２５，タービン回転数（入力回転数）センサ２６，車速センサ２７，シフトポジションセンサ２８などから信号が入力されているが、この他の信号を入力してもよい。
なお、上記実施例では油圧制御装置７に変速制御用の３個のソレノイドバルブ２１〜２３を設けたが、この他にロックアップクラッチ制御用やライン圧制御用などのソレノイドバルブを設けてもよい。
【００１４】
図２は変速機構４の一例を示す。
変速機構４は、トルクコンバータ３を介してエンジン動力が伝達される入力軸１０、摩擦係合要素である３個のクラッチＣ１〜Ｃ３および２個のブレーキＢ１，Ｂ２、ワンウエイクラッチＦ、ラビニヨウ型遊星歯車装置１１、差動装置１４などを備えている。
遊星歯車装置１１のフォワードサンギヤ１１ａと入力軸１０とはＣ１クラッチを介して連結されており、リヤサンギヤ１１ｂと入力軸１０とはＣ２クラッチを介して連結されている。キャリヤ１１ｃはセンターシャフト１５と連結され、センターシャフト１５はＣ３クラッチを介して入力軸１０と連結されている。また、キャリヤ１１ｃはＢ２ブレーキとキャリヤ１１ｃの正転（エンジン回転方向）のみを許容するワンウェイクラッチＦとを介して変速機ケース１６に連結されている。キャリヤ１１ｃは２種類のピニオンギヤ１１ｄ，１１ｅを支持しており、フォワードサンギヤ１１ａは軸長の長いロングピニオン１１ｄと噛み合い、リヤサンギヤ１１ｂは軸長の短いショートピニオン１１ｅを介してロングピニオン１１ｄと噛み合っている。ロングピニオン１１ｄのみと噛み合うリングギヤ１１ｆは出力ギヤ１２に結合されている。出力ギヤ１２は中間軸１３を介して差動装置１４と接続されている。
【００１５】
変速機構４は、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３、ブレーキＢ１，Ｂ２およびワンウェイクラッチＦの作動によって、図３のように前進４段、後退１段の変速段を実現している。図３において、●は油圧の作用状態を示している。なお、Ｂ２ブレーキは後退時とＬレンジの第１速時に係合する。また、図３には第１〜第３ソレノイドバルブ（ＳＯＬ１〜ＳＯＬ３）２１〜２３の作動状態も示されている。○は通電状態、×は非通電状態を示す。なお、この作動表は定常状態の作動を示している。
【００１６】
第１ソレノイドバルブ２１はＢ１ブレーキ制御用であり、第２ソレノイドバルブ２２はＣ２クラッチ制御用であり、第３ソレノイドバルブ２３はＣ３クラッチ制御用とＢ２ブレーキ制御用とを兼ねている。第３ソレノイドバルブ２３がＣ３クラッチ制御用とＢ２ブレーキ制御用とを兼ねる理由は、Ｂ２ブレーキはＤレンジでは作動せず、Ｌレンジのエンジンブレーキ制御とＲレンジの過渡制御でのみ使用されるので、Ｄレンジで作動されるＣ３クラッチと干渉しないからである。
第１〜第３ソレノイドバルブ２１〜２３は微妙な油圧制御を行なう必要があるため、デューティソレノイドバルブまたはリニアソレノイドバルブが用いられる。また、この実施例では、第１ソレノイドバルブ２１は常閉型、第２，第３ソレノイドバルブ２２，２３は常開型が用いられている。
【００１７】
ＡＴコントローラ２０のメモリーには、変速マップのほかに、図４に示すようなアップシフト時のパワーオンとパワーオフの判定値マップが格納されている。図４から明らかなように、エンジン回転数が同一の場合、スロットル開度が大きい時にはパワーオン状態、スロットル開度が小さい時にはパワーオフ状態と判定する。オフアップ領域は、高エンジン回転域において拡大するように設定されている。
【００１８】
図５は、上記自動変速機２における１速から２速へのパワーオフアップシフト時のエンジントルク、タービン回転数、係合要素Ｂ１の指示電流および油圧、車体Ｇの時間変化を示す。特に、スイープ制御中にフューエルカット復帰などのエンジントルクが増大する現象が発生した場合の変化を示す。
パワーオフアップシフトの変速指令が出されると、所定時間だけがた詰めが実施され、さらに所定時間だけ係合要素Ｂ１に初期圧が供給される。初期圧の供給期間は、係合要素Ｂ１の油圧を指示電流に追従させるための期間である。その後、係合要素Ｂ１の油圧をタービン回転数が目標変化率となるようにフィードバック制御（勾配Ａ）すると、タービン回転数は降下しはじめる。やがて、タービン回転数が２速のタービン回転数の近傍範囲内まで降下したことを検出（同期判定）すると、係合要素Ｂ１の油圧を所定の勾配Ｂでスイープ制御を開始する。なお、同期判定における近傍値としては、例えば２速時のタービン回転数±３０ｒｐｍ程度とすればよい。
このスイープ制御の途中で、フューエルカット復帰などによってエンジントルクが上昇すると、タービン回転数が再度上昇して同期外れを検出することになる。本発明では、同期状態が一定時間Δｔ継続しないと、スイープ制御を終了しないので、同期外れがあった場合には、タイマをリセットする。同期状態が一定時間Δｔ以上継続すると、初めて指示電流を最大値まで上昇させ、係合要素Ｂ１に最大油圧を供給して変速制御を終了する。係合要素Ｂ１を完全締結する時点では、タービン回転数は同期状態で維持されているので、引込みショックは発生せず、円滑に変速を終了できる。上記一定時間Δｔは、従前のスイープ制御期間と同様の期間とすればよく、例えば３００ｍｓ程度とすればよい。
また、スイープ制御の途中でエンジントルクの上昇がない場合には、タービン回転数の再上昇もなく、スイープ制御は一定時間Δｔで終了するので、従来に比べて変速時間が長くなるということがない。
【００１９】
図６は本発明におけるパワーオフアップシフト時の制御方法の一例を示す。
制御がスタートすると、１速から２速へのアップシフトが可能かどうかを判定し（ステップＳ１）、可能であれば、パワーオフ状態かどうかを判定する（ステップＳ２）。もしパワーオフアップ領域にあると判定された場合には、１速から２速への変速指令を出し（ステップＳ３）、係合要素Ｂ１のがた詰め（ステップＳ４）、初期圧供給（ステップＳ５）などの制御を実施する。次に、タービン回転数が目標変化率となるように指示電流のフィードバック制御（勾配Ａ）を開始し（ステップＳ６）、係合要素Ｂ１の油圧を上昇させ、タービン回転数が２速のタービン回転数の近傍範囲内まで降下したかどうかの判定（同期判定）を行なう（ステップＳ７）。同期判定で未だ同期状態でないと判定された場合には、フィードバック制御を続行する。ステップＳ７の同期判定で同期状態と判定された場合には、続いてスイープ制御を実施する（ステップＳ８）。このスイープ制御は指示電流を所定の勾配Ｂで上昇させ、係合要素Ｂ１の油圧を上昇させる制御である。そして、スイープ制御を実施しながら、再度同期判定を行ない（ステップＳ９）、同期状態であると判定された場合には、同期状態の経過時間を計測し、この経過時間が一定時間Δｔ以上となるまで、ステップＳ８，Ｓ９を繰り返す（ステップＳ１０）。もし、一定時間Δｔの間に１回でも同期状態から外れた場合には、経過時間を０にリセットし（ステップＳ１１）、スイープ制御を実施しながら、同期判定を繰り返す。
やがて同期状態が一定時間Δｔ以上連続した場合には、スイープ制御を終了して終了処理を実施し（ステップＳ１２）、係合要素Ｂ１を完全締結して変速を終了する。
【００２０】
図５，図６では、１速から２速へのパワーオフアップシフトについて説明したが、その他のアップシフト（１→３、２→３、３→４、２→４）でも同様である。また、本発明はパワーオフアップシフトだけでなく、パワーオンアップシフトにも同様に適用できる。ただし、パワーオンアップシフトはスロットル開度を開いた状態で実施されるので、フューエルカット復帰やエアコンＯＦＦなどによっては引込みショッックは殆ど発生しない。むしろ、スロットル開度が比較的低開度状態でパワーオンアップシフトを実施している途中に、スロットル開度を大きく開いた場合の係合ショックに対して、本発明は有効である。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、アップシフト時の同期判定後、同期状態が一定時間以上連続するまでスイープ制御を続行するので、スイープ制御中にフューエルカット復帰などによってエンジントルクが増大し、入力回転数が再度上昇した場合には、入力回転数が安定するまで係合要素を完全締結せず、入力回転の引込みショックを確実に防止することができる。
また、スイープ制御の途中でエンジントルクの上昇がない場合には、従来と同様に、スイープ制御を短時間で終了させることができ、変速時間が長くなるという問題がない。つまり、スイープ制御の途中でエンジントルクの上昇がある場合のみスイープ制御期間を延ばすことで、ショックの軽減と変速時間の短縮とを両立できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における車両用自動変速機を搭載したシステム図である。
【図２】図１の自動変速機の変速機構のスケルトン図である。
【図３】図２に示す変速機構の各摩擦係合要素およびソレノイドバルブの作動表である。
【図４】アップシフト時のパワーオンオフ判定値を示す図である。
【図５】本発明におけるパワーオフアップ時のエンジントルク、タービン回転数、係合要素Ｂ１の指示電流および油圧、車体Ｇの時間変化図である。
【図６】本発明におけるパワーオフアップシフト時の制御方法の一例を示すフローチャート図である。
【図７】従来におけるパワーオフアップシフト時のエンジントルク、タービン回転数、係合要素Ｂ１の指示電流および油圧、車体Ｇの時間変化図である。
【符号の説明】
Ｂ１ 係合要素
２０ ＡＴコントローラ
２１ Ｂ１ブレーキ制御用ソレノイドバルブ

Claims (2)

1. 所定の係合要素にソレノイドバルブにより調圧された油圧を供給することにより、低速段から高速段へアップシフトを行なう自動変速機の変速制御方法において、
   自動変速機の入力回転数が高速段の入力回転数へと所定の変化率で降下するように、上記ソレノイドバルブをフィードバック制御する工程と、
   上記入力回転数が高速段の入力回転数の近傍範囲内まで降下したことを検出する工程と、
   上記入力回転数が上記近傍範囲内まで降下したとき、上記ソレノイドバルブへの指示電流を一定勾配で変化させて上記係合要素の油圧を上昇させるスイープ制御を実施する工程と、
   上記入力回転数が上記近傍範囲内にある状態が所定時間以上連続したことを検出する工程と、
   上記入力回転数が上記近傍範囲内にある状態が所定時間以上連続したとき、上記係合要素を締結して変速制御を終了する工程と、を有する自動変速機の変速制御方法。
2. 上記アップシフトはパワーオフアップシフトであることを特徴とする請求項１に記載の自動変速機の変速制御方法。

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