JP4986740B2 - 自動車の変速制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の変速制御方法に係り、特に、自動車における自動変速機の制御に好適な自動車の変速制御方法に関する。

手動変速機に用いられる歯車式変速機を用いて、摩擦機構であるクラッチの操作と、歯車選択機構である同期噛合い機構の操作を自動化したシステムとして、自動化マニュアルトランスミッション（以下、「自動ＭＴ」と称する）が開発されている。

しかし、従来の自動ＭＴ（自動化マニュアルトランスミッション）における変速時の制御では、クラッチの解放・締結操作により駆動トルクの中断が発生し、乗員に違和感を与えることがある。

そこで、変速中のトルク中断を回避するため、従来の自動ＭＴ（自動化マニュアルトランスミッション）に摩擦伝達機構であるアシストクラッチを設け、変速を行う際に、前記アシストクラッチを制御することで、変速のための回転数同期とトルク伝達を行う自動変速機を備えた自動車が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、変速機への入力トルクを伝達する２つの摩擦伝達機構（クラッチ）を設け、２つのクラッチによって交互に駆動トルクを伝達する、ツインクラッチ式自動ＭＴが知られている（例えば、特許文献２，特許文献３参照）。このツインクラッチ式自動ＭＴでは、変速が開始されると、変速前にトルクを伝達していたクラッチを徐々に解放しながら、次変速段のクラッチを徐々に締結することで、駆動トルクを変速前ギア比相当から、変速後ギア比相当へと変化させることにより、駆動トルク中断を回避してスムーズな変速を行えるものが知られている。ツインクラッチ式自動ＭＴにおいては、乾式クラッチを用いて構成される場合と、湿式クラッチを用いて構成される場合がある。

このような変速機において、変速フィーリングの良いトルク波形となるように、変速中のトルク波形を制御することで、変速フィーリングを向上し、かつ、すばやく回転数同期を行う制御方法が知られている（例えば、特許文献４参照）。

またさらに、変速中に引き込み感を発生させることなく、変速を行うことができ、変速フィーリングの低下を回避する制御方法が知られている（例えば、特許文献５参照）。

特許第２７０３１６９号明細書 特開２０００−２３４６５４号公報 特開２００１−２９５８９８号公報 特開２００３−１６１３６６号公報 特開２００４−３３０８５０号公報

このような自動変速機において、駆動力源の回転数を、変速前の回転数から、変速後の回転数へと所定の時間で変速させる際には、回転の変化によって慣性トルクが発生するが、慣性トルクによる突き出し感を低減するため、前記駆動力源のトルクの低下量と、前記摩擦伝達機構の伝達トルクを調整する必要がある。従来は、所望の変速フィーリングを得るため、駆動力源のトルクの低下量、および摩擦伝達機構の伝達トルクを個別に設定しており、マッチングに所要する時間が非常に多いという問題があった。

本発明の目的は、少ないマッチング時間で所望の変速フィーリングを得る制御方法を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、駆動力を発生するための駆動力源と、前記駆動力源の発生トルクを出力軸へと伝達する変速機と、前記変速機には摩擦面の押し付け荷重を調整することで駆動力源の動力を伝達・遮断する少なくとも一つの摩擦伝達機構を有する自動車を制御するものであり、前記駆動力源の発生トルクと、前記摩擦伝達機構の伝達トルクと、を制御することによって、前記駆動力源の回転数を所定の変速時間で変速前の回転数から変速後の回転数に変速させる自動車の変速制御方法であって、前記駆動力源もしくは前記変速機の状態を表すパラメータのうち、少なくとも一つのパラメータによって、目標とする変速時間を設定し、目標とする変速時間で変速前の回転数から変速後の回転数に変速する際に必要なトルクである慣性トルクを算出し、前記駆動力源もしくは前記変速機の状態を表すパラメータのうち、少なくとも一つのパラメータによって、前記慣性トルクの分担比を設定し、算出した慣性トルクと、設定した分担比に基づき、前記駆動力源の発生トルクの低下量、及び前記摩擦伝達機構の押付け荷重を制御するものであり、前記変速機は、摩擦面の押し付け荷重を調整することで駆動力源の動力を伝達・遮断する複数の摩擦伝達機構と、前記摩擦伝達機構にそれぞれ連結される複数の変速機入力軸と、前記複数の変速機入力軸と、変速機出力軸との間を複数の同期噛合い機構の選択操作によって選択的に連結する複数の歯車列と、前記複数の摩擦伝達機構の押し付け荷重を調整する複数の作動機構と、から構成されるものであり、前記複数の摩擦伝達機構のうち、解放側となる摩擦伝達機構を除々に解放し、締結側となるもう片方の摩擦伝達機構を除々に締結することで前記駆動力源の回転数を所定の変速時間で変速前の回転数から変速後の回転数に変速させる変速制御を行うものであり、さらに、前記分担比は、変速前の変速段および変速後の変速段の組み合わせによって、変速前後の変速段毎に設定され、また、前記分担比は、アクセルペダル踏み込み量を検出し、前記アクセルペダル踏み込み量によって設定されるとともに、前記アクセルペダル踏み込み量が小さい場合には、慣性トルクの変化分を前記駆動力源の発生トルクのみによって補正する分担比０に設定されるようにしたものである。
かかる方法により、少ないマッチング時間で所望の変速フィーリングを得られるものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、運転者が要求するトルクである運転者要求トルクを算出し、前記運転者要求トルクによって分担比を設定するようにしたものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記駆動力源の発生トルクの低下を行わなかった場合の予想出力トルクを推定し、前記予想出力トルクによって分担比を設定するようにしたものである。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記駆動力源が変速中に発生トルクを低下させることができない場合を判定し、判定結果に基づき分担比を設定するようにしたものである。

（５）上記（１）において、好ましくは、前記駆動力源が変速中に発生トルクを低下させることができる許容トルクを算出し、前記許容トルクと、前記慣性トルクに基づき分担比を設定するようにしたものである。

本発明によれば、少ないマッチング時間で所望の変速フィーリングを得ることができる。

以下、図１〜図１２を用いて、本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法に説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による自動車の変速制御方法を適用する車両システムの第１の構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法を適用する車両システムの第１の構成を示すシステム構成図である。

駆動力源であるエンジン７、エンジン７の回転数を計測するエンジン回転数センサ（図示しない）、エンジントルクを調節する電子制御スロットル（図示しない）、吸入空気量に見合う燃料量を噴射するための燃料噴射装置（図示しない）が設けられており、エンジン制御ユニット１０１により、吸入空気量、燃料量、点火時期等を操作することで、エンジン７のトルクを高精度に制御することができるようになっている。燃料噴射装置には、燃料が吸気ポートに噴射される吸気ポート噴射方式あるいはシリンダ内に直接噴射される筒内噴射方式があるが、エンジンに要求される運転域（エンジントルク、エンジン回転数で決定される領域）を比較して燃費が低減でき、かつ排気性能が良い方式のエンジンを用いるのが有利である。駆動力源としては、ガソリンエンジンのみならず、ディーゼルエンジン、天然ガスエンジンや、電動機などでも良い。

自動変速機５０には、摩擦面の押し付け荷重を調整することで駆動力源の動力を出力軸４３へと伝達、または遮断する少なくとも一つの摩擦伝達機構（図示しない）が設けられており、変速機制御ユニット１００により、摩擦伝達機構の摩擦面の押し付け荷重を制御することで、摩擦伝達機構の伝達トルクを高精度に制御することができるようになっている。ここで変速機５０は、遊星歯車に摩擦伝達機構を組み合わせて構成した遊星歯車式多段変速機でも良いし、２つの入力軸と２つの摩擦伝達機構を備えたツインクラッチ式多段変速機でも良いし、入力軸と出力軸の間に摩擦伝達機構を備えたトルクアシスト式多段変速機でも良い。

レバー装置１０６からは、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ等のシフトレバー位置を示すレンジ位置信号が変速機制御ユニット１００に入力され、アクセル開度センサ２０１からは、アクセルペダル踏み込み量が変速機制御ユニット１００に入力され、ブレーキスイッチ２０２からは、ブレーキが踏まれているか否かを検出するＯＮ／ＯＦＦ信号が変速機制御ユニット１００に入力される。

変速機制御ユニット１００、エンジン制御ユニット１０１は、通信手段１０３によって相互に情報を送受信する。

次に、図２を用いて、本実施形態による自動車の変速制御方法を適用する車両システムにおける変速機制御ユニット１００と、エンジン制御ユニット１０１との間の入出力信号関係について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法を適用する車両システムにおける変速機制御ユニットと、エンジン制御ユニットとの間の入出力信号関係を示すブロック図である。

変速機制御ユニット１００は、入力部１００ｉ、出力部１００ｏ、コンピュータ１００ｃを備えたコントロールユニットとして構成される。同様に、エンジン制御ユニット１０１も、入力部１０１ｉ、出力部１０１ｏ、コンピュータ１０１ｃを備えたコントロールユニットとして構成される。

変速機制御ユニット１００からエンジン制御ユニット１０１に、通信手段１０３を用いてエンジントルク指令値ＴＴｅが送信され、エンジン制御ユニット１０１はＴＴｅを実現するように、エンジン７の吸入空気量、燃料量、点火時期等（図示しない）を制御する。また、エンジン制御ユニット１０１内には、運転者が要求するトルクを算出する手段と、インジェクタの噴射パルス幅や吸気管内の圧力とエンジン回転数等などから推定するエンジン７のトルク推定手段と、エンジン７の回転数検出手段が備えられ、エンジン制御ユニット１０１から変速機制御ユニット１００に、通信手段１０３を用いて、運転者要求トルクＴＴｄ、推定エンジントルクＴｅ、エンジン回転数Ｎｅが送信される。

次に、図３〜図１０を用いて、本実施形態による自動車の変速制御方法による変速制御の具体的な制御内容について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法の慣性トルクと、分担比に基づいた変速制御の全体の制御内容の概略を示すフローチャートである。

制御フローは、ステップ３０１（慣性トルク演算）と、ステップ３０２（分担比演算）と、ステップ３０３（目標クラッチトルク演算）と、ステップ３０４（目標エンジントルク演算）と、から構成される。

図３の内容は、変速機制御ユニット１００のコンピュータ１００ｃにプログラミングされ、あらかじめ定められた周期で繰り返し実行される。すなわち、以下のステップ３０１〜３０４の処理は、変速機制御ユニット１００によって実行される。

ステップ３０１（慣性トルク演算）の詳細は図４に、ステップ３０２（分担比演算）の詳細は図５に、ステップ３０３（目標クラッチトルク演算）の詳細は図６に、ステップ３０４（目標エンジントルク演算）の詳細は図７に、それぞれ示す。

次に、図４を用いて、本実施形態による自動車の変速制御方法における図３のステップ３０１（慣性トルク演算）の詳細について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法における慣性トルク演算の内容を示すフローチャートである。

ステップ４０１において、目標変速時間Ｔｍ＿ｓを設定する。目標変速時間Ｔｍ＿ｓは、例えば、アクセルペダル踏み込み量Ａｐｓや運転者要求トルクＴＴｄ、推定エンジントルクＴｅの関数とすることが望ましく、また、さらには、エンジン回転数Ｎｅや変速前と変速後の回転数の差に応じた関数としても良い。また、１→２変速、２→３変速といった変速のパターン毎に別々に設定することが可能な構成とすることが望ましい。またさらには、所謂マニュアルモードが備えられている車両の場合は、自動変速モードとマニュアルモードで別々の設定とすることが可能な構成とすることが望ましい。

ステップ４０２において、慣性トルクｔＴｉを算出する。慣性トルクｔＴｉは、変速前のエンジン回転数Ｎｅ＿ｐから、変速後のエンジン回転数Ｎｅ＿ｎの回転差ΔＮと、ステップ４０１で設定した目標変速時間Ｔｍ＿ｓを用いて、設定する。例えば、イナーシャ係数をＪ、単位変換係数をαとすると、変速前のエンジン回転数Ｎｅ＿ｐから、変速後のエンジン回転数Ｎｅ＿ｎの回転差ΔＮと、ステップ４０１で設定した目標変速時間Ｔｍ＿ｓを用いて、基本慣性トルクｂＴｉを、ｂＴｉ＝Ｊ×ΔＮ×α÷Ｔｍ＿ｓとして算出し、慣性トルクｔＴｉを０から増加させる慣性トルク増加時間Ｔｍ＿ｉｎｃ、慣性トルクｔＴｉを０へと減少させる慣性トルク減少時間Ｔｍ＿ｄｅｃを、ステップ４０１の目標変速時間Ｔｍ＿ｓと同様、アクセルペダル踏み込み量Ａｐｓや運転者要求トルクＴＴｄなどの関数として設定し、目標変速時間Ｔｍ＿ｓ以内で、慣性トルクｔＴｉを慣性トルク増加時間Ｔｍ＿ｉｎｃで増加（ダウンシフトの場合は減少）し、慣性トルク減少時間Ｔｍ＿ｄｅｃで減少（ダウンシフトの場合は増加）する際に、基本慣性トルクｔＴｉ×目標変速時間Ｔｍ＿ｓと、面積が等しくなるトルクである、等価慣性トルクｅＴｉをｅＴｉ＝ｔＴｉ×Ｔｍ＿ｓ÷（（Ｔｍ＿ｉｎｃ＋Ｔｍ＿ｄｅｃ）÷２＋（Ｔｍ＿ｓ−Ｔｍ＿ｉｎｃ−Ｔｍ＿ｄｅｃ））として算出する。

最後に、慣性トルクｔＴｉは、等価慣性トルクｅＴｉと、慣性トルク増加時間Ｔｍ＿ｉｎｃと、慣性トルク減少時間Ｔｍ＿ｄｅｃと、目標変速時間Ｔｍ＿ｓと、から算出する。慣性トルクｔＴｉは、変速開始後、目標変速時間Ｔｍ＿ｓ以内で、慣性トルク増加時間Ｔｍ＿ｉｎｃ経過するまでは０から除々に等価慣性トルクｅＴｉまで増加（ダウンシフトの場合は減少）し、等価慣性トルクｅＴｉを保持した後に、慣性トルク減少時間Ｔｍ＿ｄｅｃにしたがい、等価慣性トルクｅＴｉから０まで除々に減少（ダウンシフトの場合は増加）する。

次に、図５を用いて、本実施形態による自動車の変速制御方法における図３のステップ３０２（分担比演算）の詳細について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法における分担比演算の内容を示すフローチャートである。

ステップ５０１において、アップシフトか否かを判定する。アップシフト以外の場合はステップ５１１へ進み、分担比Ｇｓｈｒ＝１として終了する。なお、分担比Ｇｓｈｒ＝１とは、慣性トルクの変化分を、クラッチトルクによって補正する場合である。分担比Ｇｓｈｒ＝０とは、慣性トルクの変化分を、エンジントルクによって補正する場合である。分担比Ｇｓｈｒが０と１の間の場合には、慣性トルクの変化分を、エンジントルクとクラッチトルクによって分担して補正する場合であり、例えば、分担比Ｇｓｈｒ＝０．３であれば、慣性トルクの変化分の３０％をエンジントルクで補正し、残り７０％をクラッチトルクによって補正する。ステップ５０１において、アップシフトの場合はステップ５０２へ進み、１→２変速か否かの判定を行う。

１→２変速の場合はステップ５０６へ進み、分担比Ｇｓｈｒをアクセルペダル踏み込み量Ａｐｓの関数ｆ１２によって設定する。１→２変速でない場合はステップ５０３へ進み、２→３変速か否かを判定する。２→３変速の場合はステップ５０７へ進み、分担比Ｇｓｈｒをアクセルペダル踏み込み量Ａｐｓの関数ｆ２３によって設定する。２→３変速でない場合はステップ５０４へ進み、３→４変速か否かを判定する。３→４変速の場合はステップ５０８へ進み、分担比Ｇｓｈｒをアクセルペダル踏み込み量Ａｐｓの関数ｆ３４によって設定する。３→４変速でない場合はステップ５０５へ進み、４→５変速か否かを判定する。４→５変速の場合はステップ５０９へ進み、分担比Ｇｓｈｒをアクセルペダル踏み込み量Ａｐｓの関数ｆ４５によって設定する。４→５変速でない場合はステップ５１０へ進み、分担比Ｇｓｈｒをアクセルペダル踏み込み量Ａｐｓの関数ｆＵＰによって設定する。なお、ステップ５０６において、４→５変速でない場合とは、例えば、１→３速、２→４速のような飛び変速の場合である。

ここで、関数ｆ１２、ｆ２３、ｆ３４、ｆ４５、ｆＵＰは、所望の変速フィーリングによって０から１の範囲で設定する。変速フィーリングとして、例えばアクセルペダル踏み込み量Ａｐｓが大きいときは、慣性トルクの突き出し感がある方が望ましく、所望の突き出し感に応じて０以外の値を設定する。逆に、アクセルペダル踏み込み量Ａｐｓが小さいときは、慣性トルクの突き出し感が無い方が望ましく、０を設定する。

またここで、関数ｆ１２、ｆ２３、ｆ３４、ｆ４５、ｆＵＰはアクセルペダル踏み込み量Ａｐｓの関数として構成しているが、運転者要求トルクＴＴｄの関数としても良い。または、変速を実行しなかった場合、すなわちエンジン７のトルクダウンを行わなかった場合のエンジン７の予想出力トルクを、スロットル開度またはエンジン吸入空気流量またはエンジン吸気管内圧力などとエンジン回転数から推定し、エンジン予想出力トルクの関数としても良い。またさらには、所謂マニュアルモードが備えられている車両の場合は、自動変速モードとマニュアルモードで別々の設定が可能な構成とすることが望ましい。

また、図５のステップ５０２からステップ５０５の場合分けは、５段変速機を例として記載しているが、変速機の段数に応じて設定可能な構成とすることが望ましい。またさらには、１→３変速や２→４変速といった所謂飛び変速も個別に設定できるように構成しても良い。そのため、本実施例では１→２変速や２→３変速といった変速のパターンに応じて場合分けを行っているが、変速前のギア（１速、２速、３速、４速、５速など）や変速後のギア（１速、２速、３速、４速、５速など）に応じて場合分けを行う構成としても良い。

またなお、本実施例では、ダウンシフトでは分担比Ｇｓｈｒを１とする構成としているが、変速中にエンジン７の発生トルクを増加させる場合は、アップシフトと同様、変速のパターン等に応じて分担比を設定する構成としても良い。いずれの場合分けを行うにせよ，変速フィーリングを調節する場合分けと同一構造とすることが好適である。

なお，エンジン制御ユニット１０１に、エンジン７が何らかの要因でトルクダウンできない状態にある場合を判定する手段を設け，トルクダウンできない状態にあると判断した場合は、分担比Ｇｓｈｒ＝１とするように構成することが望ましい。または，エンジン制御ユニット１０１からトルクダウン可能な差分を示すトルクダウン許可トルクを変速機制御ユニット１００へ通信手段１０３を介して入力し，トルクダウン許可トルクと、慣性トルクｔＴｉに応じて分担比Ｇｓｈｒを算出する構成としても良い。

次に、図６を用いて、本実施形態による自動車の変速制御方法における図３のステップ３０３（目標クラッチトルク演算）の詳細について説明する。
図６は、本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法における目標クラッチトルク演算の内容を示すフローチャートである。

図６では、変速機５０に備えられた摩擦伝達機構であるクラッチの目標伝達トルクである、クラッチトルクを算出する。変速機制御ユニット１００は、目標クラッチトルクｔＴｃ＿１を実現するよう、変速機５０に備えられた摩擦伝達機構の押付け荷重を制御する。目標クラッチトルクｔＴｃ＿１は、推定エンジントルクＴｅと、図４で算出した慣性トルクｔＴｉと、図５で算出した分担比Ｇｓｈｒと、を用いて、ｔＴｃ＿１＝Ｔｅ＋ｔＴｉ×Ｇｓｈｒとして算出する。

なお、目標クラッチトルクｔＴｃ＿１の算出においては、クラッチの応答性ばらつきを補正するため、エンジン回転数Ｎｅの挙動、すなわち、変速前のエンジン回転数Ｎｅ＿ｐ、変速後のエンジン回転数Ｎｅ＿ｎにたいして、エンジン回転数Ｎｅがどの程度の値となっているかの情報に基づいた調整ゲインを設け、ｔＴｉ×Ｇｓｈｒを調整できる構成とすることが望ましい。また、目標クラッチトルクｔＴｃ＿１の算出においては、図４のステップ４０１で設定した目標変速時間Ｔｍ＿ｓと、実際の経過時間とから経過率（経過時間÷目標変速時間）を算出し、経過率に基づいた調整ゲインを設け、ｔＴｉ×Ｇｓｈｒを調整できる構成とすることが望ましい。また、目標クラッチトルクｔＴｃ＿１の算出においては、目標とするエンジン回転数を設定し、エンジン回転数Ｎｅが目標エンジン回転数に追従するようにフィードバック制御を行うことが望ましい。

次に、図７を用いて、本実施形態による自動車の変速制御方法における図３のステップ３０４（目標エンジントルク演算）の詳細について説明する。
図７は、本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法における目標エンジントルク演算の内容を示すフローチャートである。

エンジン制御ユニット１０１は、変速中は、通信手段１０３を介して変速機制御ユニット１００から入力する目標エンジントルクＴＴｅを実現するよう、エンジン７の吸入空気量、燃料量、点火時期等を制御する。目標エンジントルクＴＴｅは、運転者要求トルクＴＴｄと、図４で算出した慣性トルクｔＴｉと、図５で算出した分担比Ｇｓｈｒと、を用いて、ＴＴｅ＝ＴＴｄ−ｔＴｉ×（１−Ｇｓｈｒ）として算出する。

なお、目標エンジントルクＴＴｅの算出においても、図６と同様に、エンジンの応答性ばらつきを補正するため、エンジン回転数Ｎｅの挙動、すなわち、変速前のエンジン回転数Ｎｅ＿ｐ、変速後のエンジン回転数Ｎｅ＿ｎにたいして、エンジン回転数Ｎｅがどの程度の値となっているかの情報に基づいた調整ゲインを設け、ＴＴｄ−ｔＴｉ×（１−Ｇｓｈｒ）を調整できる構成とすることが望ましい。また、目標エンジントルクＴＴｅの算出においても、図４のステップ４０１で設定した目標変速時間Ｔｍ＿ｓと、実際の経過時間とから経過率（経過時間÷目標変速時間）を算出し、経過率に基づいた調整ゲインを設け、ＴＴｄ−ｔＴｉ×（１−Ｇｓｈｒ）を調整できる構成とすることが望ましい。

また、運転者要求トルクＴＴｄと、慣性トルクｔＴｉと、分担比Ｇｓｈｒと、変速前の変速比と、変速後の変速比と、を用いて目標とする変速機出力軸トルク波形を設定し、目標変速機出力軸トルクに基づいて目標エンジントルクＴＴｅを算出する構成としても良い。

次に、図８を用いて、本実施形態による自動車の変速制御方法におけるアップシフトの第１の制御例について説明する。
図８は、本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法におけるアップシフトの第１の制御例を示すタイムチャートである。

本例では、図５によって、分担比Ｇｓｈｒが０と設定されている場合のアップシフト時のタイムチャートを示している。

図８において、図８（Ａ）は、慣性トルクｔＴｉを示している。図８（Ｂ）は、解放側となるクラッチのトルクを示している。図８（Ｃ）は、図６によって算出される、締結側となるクラッチのトルクｔＴｃ＿１を示している。図８（Ｄ）は、図７によって算出される、目標エンジントルクＴＴｅを示している。図８（Ｅ）は、エンジン制御ユニット１０１によって制御された、エンジン７の実際の出力トルクを示している。図８（Ｆ）は、エンジン回転数Ｎｅを示している。

時刻ｔ１以前は、定常走行状態であり、図８（Ｂ）に示すように、エンジン７が発生しているトルクを、解放側クラッチで伝達している状態である。

時刻ｔ１において、変速指令が発生すると、図８（Ｂ）の解放側クラッチトルクを除々に低下させつつ、図８（Ｃ）の締結側となるクラッチのトルクｔＴｃ＿１を除々に増加させ、クラッチからクラッチへのトルクの架け替えを行う。

時刻ｔ２において、図８（Ｂ）の解放側クラッチトルクが０となり、エンジン７が発生しているトルクを、図８（Ｃ）の締結側となるクラッチのトルクｔＴｃ＿１が伝達する状態となり、クラッチトルクの架け替えが終了する。本実施例では詳述しないが、目標とするクラッチトルクの架け替え時間を設定し、実際の経過時間とから経過率（経過時間÷目標架け替え時間）を算出し、経過率に基づいて図８（Ｂ）の解放側クラッチトルクを除々に低下させつつ、図８（Ｃ）の締結側となるクラッチのトルクｔＴｃ＿１を除々に増加させるように構成しても良い。

時刻ｔ２において、クラッチトルクの架け替えが終了すると、エンジン回転数Ｎｅを変速前のエンジン回転数Ｎｅ＿ｐ、から変速後のエンジン回転数Ｎｅ＿ｎへと変速させる動作を開始する。図４によって、慣性トルクｔＴｉが、図８（Ａ）に示すように、除々に増加し、所定時間後に減少する。図５によって、分担比Ｇｓｈｒが０と設定されているため、図６によって、目標クラッチトルクｔＴｃ＿１は図８（Ｃ）に示すように、推定エンジントルクＴｅを保ち、図７によって目標エンジントルクＴＴｅが、図８（Ｄ）に示すように、除々に減少した後、除々に増加する。図８（Ｅ）の実エンジントルクは、エンジン制御ユニット１０１によって目標エンジントルクＴＴｅを実現するように制御される。エンジン回転数Ｎｅが変速後のエンジン回転数Ｎｅ＿ｎに収束した時刻ｔ３で変速が終了する。

次に、図９を用いて、本実施形態による自動車の変速制御方法におけるアップシフトの第２の制御例について説明する。
図９は、本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法におけるアップシフトの第２の制御例を示すタイムチャートである。

本例では、図５によって、分担比Ｇｓｈｒが０．５と設定されている場合のアップシフト時のタイムチャートを示している。

また、図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）と同様である。

時刻ｔ２以前は、図８と同様である。

時刻ｔ２において、クラッチトルクの架け替えが終了すると、エンジン回転数Ｎｅを変速前のエンジン回転数Ｎｅ＿ｐ、から変速後のエンジン回転数Ｎｅ＿ｎへと変速させる動作を開始する。図４によって、慣性トルクｔＴｉが、図８（Ａ）に示すように、除々に増加し、所定時間後に減少する。図５によって、分担比Ｇｓｈｒが０．５と設定されているため、図６によって、目標クラッチトルクｔＴｃ＿１は図８（Ｃ）に示すように、除々に増加した後、除々に減少し、図７によって目標エンジントルクＴＴｅが、図８（Ｄ）に示すように、除々に減少した後、除々に増加する。図８（Ｅ）の実エンジントルクは、エンジン制御ユニット１０１によって目標エンジントルクＴＴｅを実現するように制御される。エンジン回転数Ｎｅが変速後のエンジン回転数Ｎｅ＿ｎに収束した時刻ｔ３で変速が終了する。

次に、図１０を用いて、本実施形態による自動車の変速制御方法におけるアップシフトの第３の制御例について説明する。
図１０は、本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法におけるアップシフトの第３の制御例を示すタイムチャートである。

本例では、図５によって、分担比Ｇｓｈｒが１と設定されている場合のアップシフト時のタイムチャートを示している。

また、図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、図８、及び図９の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）と同様である。

時刻ｔ２以前は、図８、図９と同様である。

時刻ｔ２において、クラッチトルクの架け替えが終了すると、エンジン回転数Ｎｅを変速前のエンジン回転数Ｎｅ＿ｐ、から変速後のエンジン回転数Ｎｅ＿ｎへと変速させる動作を開始する。図４によって、慣性トルクｔＴｉが、図８（Ａ）に示すように、除々に増加し、所定時間後に減少する。図５によって、分担比Ｇｓｈｒが１と設定されているため、図６によって、目標クラッチトルクｔＴｃ＿１は図８（Ｃ）に示すように、除々に増加した後、除々に減少し、図７によって目標エンジントルクＴＴｅは運転者要求トルクＴＴｄを保つ。図８（Ｅ）の実エンジントルクは、エンジン制御ユニット１０１によって目標エンジントルクＴＴｅを実現するように制御される。エンジン回転数Ｎｅが変速後のエンジン回転数Ｎｅ＿ｎに収束した時刻ｔ３で変速が終了する。

図３から図７にて説明したように、分担比を設定することによって、慣性トルクをエンジントルクの低下量とクラッチトルクに自動的に分担させることができ、少ないマッチング時間で所望の変速フィーリングを得ることができる。

次に、図１１を用いて、本実施形態による自動車の変速制御方法を適用する車両システムの第２の構成について説明する。
図１１は、本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法を適用する車両システムの第２の構成を示すスケルトン図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

本構成例は、変速機として、２つの摩擦伝達機構を備えたツインクラッチ式多段変速機として構成している。

自動変速機１１５０には、第１クラッチ８、第２クラッチ９、第１入力軸４１、第２入力軸４２、出力軸４３、第１ドライブギア１、第２ドライブギア２、第３ドライブギア３、第４ドライブギア４、第５ドライブギア５、後進ドライブギア（図示しない）、第１ドリブンギア１１、第２ドリブンギア１２、第３ドリブンギア１３、第４ドリブンギア１４、第５ドリブンギア１５、後進ドライブギア（図示しない）、第１同期噛合い機構２１、第２同期噛合い機構２２、第３同期噛合い機構２３、回転センサ３１、回転センサ３２、回転センサ３３が設けられており、第１クラッチ８を係合、解放することで、エンジン７のトルクを第１入力軸４１に伝達・遮断することが可能である。また、第２クラッチ９を係合、解放することで、エンジン７のトルクを第２入力軸４２に伝達・遮断することが可能である。本実施例では第１クラッチ８、第２クラッチ９は乾式単板クラッチを用いている。

第２入力軸４２は中空になっており、第１入力軸４１は、第２入力軸４２の中空部分を貫通し、第２入力軸４２に対し回転方向への相対運動が可能な構成となっている。

第２入力軸４２には、第１ドライブギア１と第３ドライブギア３と第５ドライブギア５と後進ドライブギア（図示しない）が固定されており、第１入力軸１２４１に対しては、回転自在となっている。また、第１入力軸４１には、第２ドライブギア２と第４ドライブギア４が固定されており、第２入力軸４２に対しては、回転方向への相対運動が可能な構成となっている。

第１入力軸４１の回転数を検出する手段として、センサ３１が設けられており、第２入力軸４２の回転数を検出する手段として、センサ３２が設けられている。

一方、出力軸４３には、第１ドリブンギア１１、第２ドリブンギア１２、第３ドリブンギア１３、第４ドリブンギア１４、第５ドリブンギア１５、後進ドリブンギア（図示しない）が設けられている。第１ドリブンギア１１、第２ドリブンギア１２、第３ドリブンギア１３、第４ドリブンギア１４、第５ドリブンギア１５、後進ドリブンギア（図示しない）は出力軸４３に対して回転自在に設けられている。

また、出力軸４３の回転数を検出する手段として、センサ３３が設けられている。

これらのギアの中で、第１ドライブギア１と、第１ドリブンギア１１とが、第２ドライブギア２と、第２ドリブンギア１２とが、それぞれ噛合している。また、第３ドライブギア３と、第３ドリブンギア１３とが、第４ドライブギア４と、第４ドリブンギア１４とが、それぞれ噛合している。さらに、第５ドライブギア５と、第５ドリブンギア１５とが、それぞれ噛合している。また、後進ドライブギア（図示）しない、アイドラーギア（図示しない）、後進ドリブンギア（図示）しないがそれぞれ噛合している。

また、第１ドリブンギア１１と第３ドリブンギア１３の間には、第１ドリブンギア１１を出力軸４３に係合させたり、第３ドリブンギア１３を出力軸４３に係合させる、第１同期噛合い機構２１が設けられている。

また、第２ドリブンギア１２と第４ドリブンギア１４の間には、第２ドライブギア１２を出力軸４３に係合させたり、第４ドリブンギア１４を出力軸４３に係合させる、第３同期噛合い機構２３が設けられている。

また、第５ドリブンギア１５には、第５ドリブンギア１５を出力軸４３に係合させる、第２同期噛合い機構２２が設けられている。

変速機制御ユニット１１００によって、シフトアクチュエータ６３内に設けられた電動機（図示しない）の電流を制御することで、シフトフォーク（図示しない）を介して第１同期噛合い機構２１の位置もしくは荷重を制御し、第１ドリブンギア１１、または第３ドリブンギア１３と係合させることで、第２入力軸４２の回転トルクを、第１同期噛合い機構２１を介して出力軸４３へと伝達することができる。

また、変速機制御ユニット１１００によって、シフトアクチュエータ６４内に設けられた電動機（図示しない）の電流を制御することで、シフトフォーク（図示しない）を介して第２同期噛合い機構２２の位置もしくは荷重を制御し、第５ドリブンギア１５と係合させることで、第２入力軸４２の回転トルクを、第２同期噛合い機構２２を介して出力軸４３へと伝達することができる。

また、変速機制御ユニット１１００によって、シフトアクチュエータ６５内に設けられた電動機（図示しない）の電流を制御することで、シフトフォーク（図示しない）を介して第３同期噛合い機構２３の位置もしくは荷重を制御し、第２ドリブンギア１２、または第４ドリブンギア１４と係合させることで、第１入力軸４１の回転トルクを、第３同期噛合い機構２３を介して出力軸４３へと伝達することができる。

このように第１ドライブギア１、第２ドライブギア２、第３ドライブギア３、第４ドライブギア４、第５ドライブギア５から、第１ドリブンギア１１、第２ドリブンギア１２、第３ドリブンギア１３、第４ドリブンギア１４、第５ドリブンギア１５を介して変速機出力軸４３に伝達された変速機入力軸４１の回転トルクは、変速機出力軸４３に連結されたディファレンシャルギア（図示しない）を介して車軸（図示しない）に伝えられる。

また、変速機制御ユニット１１００によって、第１クラッチアクチュエータ６１内に設けられた電動機（図示しない）の電流を制御することで、第１クラッチ８内に設けられたプレッシャプレート（図示しない）を制御し、第１クラッチ８の伝達トルクの制御を行っている。

また、変速機制御ユニット１１００によって、第２クラッチアクチュエータ６２内に設けられた電動機（図示しない）の電流を制御することで、第２クラッチ９内に設けられたプレッシャプレート（図示しない）を制御し、第２クラッチ９の伝達トルクの制御を行っている。

ここで例えば、１速状態から２速状態への変速は、第１クラッチアクチュエータ６１、第２クラッチアクチュエータ６２を制御し、第２クラッチ９を除々に解放しながら、第１クラッチ８を除々に締結させ、図３から図７に示したように、エンジン７及び第１クラッチ８を制御することによって行われる。

なお、第１クラッチ８、第２クラッチ９を動作させるために、本実施例においては電動機を用いた電動作動機構として構成しているが、電磁油圧弁、油圧シリンダなどを用いてクラッチを動作させるように構成しても良いし、電磁コイルによってクラッチのプレッシャプレートを制御する構成としても良く、第１クラッチ８、第２クラッチ９を制御するための他の機構を用いても構成可能である。

なお、第１クラッチ８、第２クラッチ９は本実施例においては、乾式クラッチとして構成しているが、湿式多板クラッチとして構成しても良い。

次に、図１２を用いて、本実施形態による自動車の変速制御方法を適用する車両システムの第３の構成について説明する。
図１２は、本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法を適用する車両システムの第３の構成を示すスケルトン図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

本構成例は、変速機として、入力軸と出力軸の間に摩擦伝達機構を備えたトルクアシスト式多段変速機として構成している。

自動変速機１２５０には、第１クラッチ８、第２クラッチ１２０９、入力軸１２４１、出力軸４３、第１ドライブギア１、第２ドライブギア２、第３ドライブギア３、第４ドライブギア４、第５ドライブギア１２０５、後進ドライブギア（図示しない）、第１ドリブンギア１１、第２ドリブンギア１２、第３ドリブンギア１３、第４ドリブンギア１４、第５ドリブンギア１２１５、後進ドライブギア（図示しない）、第１同期噛合い機構１２２１、第２同期噛合い機構１２２２、回転センサ３１、回転センサ３３が設けられており、第１クラッチ８を係合、解放することで、エンジン７のトルクを入力軸１２４１に伝達・遮断することが可能である。また、第２クラッチ１２０９を係合、解放することで、エンジン７のトルクを入力軸１２４１を介して、出力軸４３に伝達・遮断することが可能である。本実施例では第１クラッチ８は乾式単板クラッチ、第２クラッチ９は湿式多板クラッチを用いている。

変速機制御ユニット１２００によって、シフトアクチュエータ１２６３内に設けられた電動機（図示しない）の電流を制御することで、シフトフォーク（図示しない）を介して第１同期噛合い機構１２２１の位置もしくは荷重を制御し、第１ドリブンギア１１、または第２ドリブンギア１２と係合させることで、入力軸１２４１の回転トルクを、第１同期噛合い機構１２２１を介して出力軸４３へと伝達することができる。

また、変速機制御ユニット１２００によって、シフトアクチュエータ１２６４内に設けられた電動機（図示しない）の電流を制御することで、シフトフォーク（図示しない）を介して第２同期噛合い機構１２２２の位置もしくは荷重を制御し、第３ドリブンギア１３、または第４ドリブンギア１４と係合させることで、入力軸１２４１の回転トルクを、第２同期噛合い機構１２２２を介して出力軸４３へと伝達することができる。

また、変速機制御ユニット１２００によって、第２クラッチアクチュエータ１２６４内に設けられた電動機（図示しない）の電流を制御することで、第２クラッチ９内に設けられたプレッシャプレート（図示しない）を制御し、第２クラッチ９の伝達トルクの制御を行い、入力軸１２４１の回転トルクを、第５ドライブギア１２０５、第５ドリブンギア１２１５を介して出力軸４３へと伝達することができる。

ここで例えば、１速状態から２速状態への変速は、シフトアクチュエータ１２６３、第２クラッチアクチュエータ６２を制御し、第２クラッチ９を除々に締結しながら、第１同期噛合い機構１２２１を第１ドリブンギア１１から解放し、図３から図７に示したように、エンジン７及び第２クラッチ９を制御して回転を同期させ、第１同期噛合い機構１２２１を第２ドリブンギア１２へ締結させることによって行われる。

以上説明したように、本実施形態によれば、駆動力源もしくは変速機の状態を表すパラメータのうち、少なくとも一つのパラメータによって、慣性トルクの分担比を設定することによって、慣性トルクを駆動力源のトルク低下量と摩擦伝達機構の伝達トルクに自動的に分担させることができ、少ないマッチング時間で所望の変速フィーリングを得ることができる。

なお、本発明は、自動変速機として、摩擦面の押し付け荷重を調整することで駆動力源の動力を出力軸へと伝達、または遮断する少なくとも一つの摩擦伝達機構を備えている種々の自動変速機に適用可能である。

本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法を適用する車両システムの第１の構成を示すシステム構成図である。 本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法を適用する車両システムにおける変速機制御ユニットと、エンジン制御ユニットとの間の入出力信号関係を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法の慣性トルクと、分担比に基づいた変速制御の全体の制御内容の概略を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法における慣性トルク演算の内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法における分担比演算の内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法における目標クラッチトルク演算の内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法における目標エンジントルク演算の内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法におけるアップシフトの第１の制御例を示すタイムチャートである。 本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法におけるアップシフトの第２の制御例を示すタイムチャートである。 本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法におけるアップシフトの第３の制御例を示すタイムチャートである。 本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法を適用する車両システムの第２の構成を示すスケルトン図である。 本発明の一実施形態による自動車の変速制御方法を適用する車両システムの第３の構成を示すスケルトン図である。

符号の説明

１…第１ドライブギア
２…第２ドライブギア
３…第３ドライブギア
４…第４ドライブギア
５…第５ドライブギア
７…エンジン
８…第１クラッチ
９…第２クラッチ
１１…第１ドリブンギア
１２…第２ドリブンギア
１３…第３ドリブンギア
１４…第４ドリブンギア
１５…第５ドリブンギア
２１…第１同期噛合い機構
２２…第２同期噛合い機構
２３…第３同期噛合い機構
３１…第１入力軸回転センサ
３２…第２入力軸回転センサ
３３…出力軸回転センサ
４１…変速機第１入力軸
４２…変速機第２入力軸
４３…出力軸
５０…自動変速機
６１…第１クラッチアクチュエータ
６２…第２クラッチアクチュエータ
６３…第１シフトアクチュエータ
６４…第２シフトアクチュエータ
６５…第３シフトアクチュエータ
１００…変速機制御ユニット
１０１…エンジン制御ユニット
１０３…通信手段
１０６…レバー装置
２０１…アクセル開度センサ
２０２…ブレーキスイッチ

Claims (5)

1. 駆動力を発生するための駆動力源と、前記駆動力源の発生トルクを出力軸へと伝達する変速機と、前記変速機には摩擦面の押し付け荷重を調整することで駆動力源の動力を伝達・遮断する少なくとも一つの摩擦伝達機構を有する自動車を制御するものであり、
   前記駆動力源の発生トルクと、前記摩擦伝達機構の伝達トルクと、を制御することによって、前記駆動力源の回転数を所定の変速時間で変速前の回転数から変速後の回転数に変速させる自動車の変速制御方法であって、
   前記駆動力源もしくは前記変速機の状態を表すパラメータのうち、少なくとも一つのパラメータによって、目標とする変速時間を設定し、
   目標とする変速時間で変速前の回転数から変速後の回転数に変速する際に必要なトルクである慣性トルクを算出し、
   前記駆動力源もしくは前記変速機の状態を表すパラメータのうち、少なくとも一つのパラメータによって、前記慣性トルクの分担比を設定し、
   算出した慣性トルクと、設定した分担比に基づき、前記駆動力源の発生トルクの低下量、及び前記摩擦伝達機構の押付け荷重を制御するものであり、
   前記変速機は、
   摩擦面の押し付け荷重を調整することで駆動力源の動力を伝達・遮断する複数の摩擦伝達機構と、
   前記摩擦伝達機構にそれぞれ連結される複数の変速機入力軸と、
   前記複数の変速機入力軸と、変速機出力軸との間を複数の同期噛合い機構の選択操作によって選択的に連結する複数の歯車列と、
   前記複数の摩擦伝達機構の押し付け荷重を調整する複数の作動機構と、
   から構成されるものであり、
   前記複数の摩擦伝達機構のうち、解放側となる摩擦伝達機構を除々に解放し、締結側となるもう片方の摩擦伝達機構を除々に締結することで前記駆動力源の回転数を所定の変速時間で変速前の回転数から変速後の回転数に変速させる変速制御を行うものであり、
   さらに、
   前記分担比は、変速前の変速段および変速後の変速段の組み合わせによって、変速前後の変速段毎に設定され、
   また、前記分担比は、アクセルペダル踏み込み量を検出し、前記アクセルペダル踏み込み量によって設定されるとともに、前記アクセルペダル踏み込み量が小さい場合には、慣性トルクの変化分を前記駆動力源の発生トルクのみによって補正する分担比０に設定される
   ことを特徴とする自動車の変速制御方法。
2. 請求項１記載の自動車の変速制御方法において、
   運転者が要求するトルクである運転者要求トルクを算出し、前記運転者要求トルクによって分担比を設定することを特徴とする自動車の変速制御方法。
3. 請求項１記載の自動車の変速制御方法において、
   前記駆動力源の発生トルクの低下を行わなかった場合の予想出力トルクを推定し、前記予想出力トルクによって分担比を設定することを特徴とする自動車の変速制御方法。
4. 請求項１記載の自動車の変速制御方法において、
   前記駆動力源が変速中に発生トルクを低下させることができない場合を判定し、判定結果に基づき分担比を設定することを特徴とする自動車の変速制御方法。
5. 請求項１記載の自動車の変速制御方法において、
   前記駆動力源が変速中に発生トルクを低下させることができる許容トルクを算出し、前記許容トルクと、前記慣性トルクに基づき分担比を設定することを特徴とする自動車の変速制御方法。

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