JP5434743B2 - 変速制御装置および変速機装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載され、流体圧式アクチュエータの駆動によって摩擦係合要素の係合状態を切り替えることにより変速段を変更する有段変速機を制御する変速制御装置および変速機装置に関する。
従来、この種の変速制御装置としては、コーストダウン時に、車両の減速度とファーストクイックフィルに要する時間とに基づいて変速点を決定し、決定した変速点を出力軸回転速度と比較することにより変速の判定を行なうものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、6段から3段にダウンシフト変速する6−3変速時に4つの係合要素の係合と解放とを必要とする6段変速の有段変速機において、6−3変速時に、6段から4段にダウンシフト変速する6−4変速を実行すると共に6−4変速の実行中に4段から3段にダウンシフト変速する4−3変速時に係合が必要な係合要素を起動させ、6−4変速の実行が完了した後に4−3変速を実行するものも提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開平11−257482号公報 特開2002−195402号公報
変速機が車両に搭載されることを考慮すると、変速段の変更を素早く行なうことは車両の走行性能を発揮させる上で重要な課題として考えられるため、コーストダウン時の変速や6−4変速などのように限定された状況における変速段の変更だけでなく、広範囲に適用できるよう更なる改良が求められている。
本発明の変速制御装置および変速機装置は、変速段の変更がより素早く完了するようにして車両の走行性能をより発揮させることを主目的とする。
本発明の変速制御装置および変速機装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の変速制御装置は、
車両に搭載され、流体圧式アクチュエータの駆動によって摩擦係合要素の係合状態を切り替えることにより変速段を変更する有段変速機を制御する変速制御装置であって、
走行状態の変化に対して徐々に変化するようギヤ比を設定するギヤ比設定部と、
該設定されたギヤ比と各変速段毎にそれぞれ対応する基準ギヤ比との比較により変速段の変更を判定する変速段変更判定部と、
前記設定されたギヤ比と該設定されたギヤ比の変化率と前記摩擦係合要素の係合準備に必要な時間である係合準備時間とに基づいて前記変速段変更判定部による変速段の変更を事前に予測する変速段変更予測部と、
前記変速段変更予測部により変速段の変更が予測されたときには係合すべき摩擦係合要素の係合準備が行なわれるよう前記流体圧式アクチュエータを制御して待機し、前記変速段変更判定部により変速段の変更が判定されたときには前記摩擦係合要素を係合するのに必要な流体圧が該摩擦係合要素の流体圧サーボに供給されるよう前記流体圧式アクチュエータを制御する変速制御部と
を備えることを要旨とする。
この本発明の変速制御装置では、走行状態の変化に対して徐々に変化するようギヤ比を設定し、設定されたギヤ比と各変速段毎にそれぞれ対応する基準ギヤ比との比較により変速段の変更を判定し、設定されたギヤ比と設定されたギヤ比の変化率と摩擦係合要素の係合準備に必要な時間である係合準備時間とに基づいて変速段の変更を事前に予測し、変速段の変更が予測されたときには係合すべき摩擦係合要素の係合準備が行なわれるよう流体圧式アクチュエータを制御して待機し、変速段の変更が判定されたときには摩擦係合要素を係合するのに必要な流体圧が摩擦係合要素の流体圧サーボに供給されるよう流体圧式アクチュエータを制御する。これにより、変速段の変更がより素早く完了するようにして車両の走行性能をより発揮させることができる。ここで、「走行状態」には、車速やアクセル操作量,走行に要求される要求トルク,これらの組み合わせなどが含まれる。また、前記ギヤ比設定部は、前記ギヤ比を、所定の変速段の基準ギヤ比と該所定の変速段と隣接する変速段の基準ギヤ比との間のギヤ比を設定可能であるものとすることができる。
こうした本発明の変速制御装置において、前記変速段変更予測部は、前記設定されたギヤ比の変化率と前記係合準備時間とに基づいて該係合準備時間内におけるギヤ比の変化量を算出し、該算出したギヤ比の変化量と前記設定されたギヤ比との和に基づいて前記係合準備時間経過時に予測されるギヤ比である予測ギヤ比を算出し、該算出した予測ギヤ比と前記設定されたギヤ比の変化の方向における直近の基準ギヤ比とを比較することにより変速段の変更を予測する部であるものとすることもできる。こうすれば、簡易な処理により適切に変速段の変更を予測することができる。この態様の本発明の変速制御装置において、前記変速段変更予測部は、変速段を増速側に変更する場合には前記予測ギヤ比が前記直近のギヤ比以下となったときに変速段の変更を予測し、変速段を減速側に変更する場合には前記予測ギヤ比が前記直近の基準ギヤ比以上となったときに変速段の変更を予測する部であるものとすることもできる。
或いは、本発明の変速制御装置において、前記変速段変更予測部は、前記設定されたギヤ比と該設定されたギヤ比の変化率と該設定されたギヤ比の変化の方向における直近の基準ギヤ比とに基づいて該設定されたギヤ比から該直近の基準ギヤ比に到達するまでの予測時間である基準ギヤ比到達予測時間を算出し、該算出した基準ギヤ比到達予測時間と前記係合準備時間とを比較することにより変速段の変更を予測する部であるものとすることもできる。こうすれば、簡易な処理により適切に変速段の変更を予測することができる。この態様の本発明の変速制御装置において、前記変速段変更予測部は、前記基準ギヤ比到達予測時間が前記係合準備時間以下となったときに変速段の変更を予測する部である部であるものとすることもできる。
複数の摩擦係合要素を備え、該複数の摩擦係合要素毎の係合と非係合の組み合わせを変更することにより変速段の変更が可能な有段変速機を制御する上述した各態様のいずれかの本発明の変速制御装置において、前記係合準備時間は、摩擦係合要素毎に異なる時間が定められ、前記変速段変更予測部は、前記設定されたギヤ比と該設定されたギヤ比の変化率と該設定されたギヤ比の変化の方向における直近の変速段の係合準備時間とに基づいて前記変速段変更判定部による変速段の変更を事前に予測する部であるものとすることもできる。こうすれば、係合する摩擦係合要素毎に係合準備時間が異なるものとしても、係合する摩擦係合要素に拘わらず係合準備時間が完了するタイミングの近傍で変速段の変更を判定することができる。
本発明の変速機装置は、
自動変速機と、
上述した各態様のいずれかの本発明の変速制御装置と
を備えることを要旨とする。
この本発明の変速機装置は、上述した各態様のいずれかの本発明の変速制御装置を備えるから、本発明の変速制御装置が奏する効果、例えば、変速段の変更をより素早く行なえるようにして車両の走行性能をより発揮させることができる効果や簡易な処理により適切に変速段の変更を予測することができる効果、係合する摩擦係合要素毎に係合準備時間が異なるものとしても係合する摩擦係合要素に拘わらず係合準備時間が完了するタイミングの近傍で変速段の変更を判定することができる効果などを奏することができる。
本発明の一実施例としての変速機装置を搭載する自動車10の構成の概略を示す構成図である。 オートマチックトランスミッション20の作動表を示す説明図である。 油圧回路50の構成の概略を示す構成図である。 実施例のATECU29により実行される変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変速マップの一例を示す説明図である。 変速マップを用いて目標ギヤ比Gr*を設定する様子を示す説明図である。 実施例のATECU29により実行されるプレサーボ起動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 実施例の2−3変速時における目標入力軸回転速度Nin*と目標ギヤ比変化速度VgrとクラッチC3の油圧指令の時間変化の様子を示す説明図である。 実施例の6−4変速時における目標入力軸回転速度Nin*と目標ギヤ比変化速度VgrとクラッチC1,C3およびブレーキB1の各油圧指令の時間変化の様子を示す説明図である。 比較例の6−4変速時における目標入力軸回転速度Nin*と目標ギヤ比変化速度VgrとクラッチC1,C3およびブレーキB1の各油圧指令の時間変化の様子を示す説明図である。 実施例の6−4変速キャンセル後の6−5変速時における目標入力軸回転速度Nin*と目標ギヤ比変化速度VgrとクラッチC1,C3およびブレーキB1の各油圧指令の時間変化の様子を示す説明図である。 比較例の6−4変速キャンセル後の6−5変速時における目標入力軸回転速度Nin*と目標ギヤ比変化速度VgrとクラッチC1,C3およびブレーキB1の各油圧指令の時間変化の様子を示す説明図である。 変形例のプレサーボ起動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。
図1は本発明の一実施例としての変速機装置が組み込まれた動力出力装置を搭載する自動車10の構成の概略を示す構成図であり、図2はオートマチックトランスミッション20の作動表を示し、図3はオートマチックトランスミッション20の油圧回路50の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車10は、図1に示すように、ガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料の爆発燃焼により動力を出力する内燃機関としてのエンジン12と、エンジン12のクランクシャフト14に取り付けられたロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ24と、このトルクコンバータ24の出力側に入力軸21が接続されると共にギヤ機構26およびデファレンシャルギヤ28を介して駆動輪18a,18bに出力軸22が接続され入力軸21に入力された動力を変速して出力軸22に伝達する有段の自動変速機としてのオートマチックトランスミッション20と、動力出力装置全体をコントロールするメイン電子制御ユニット(以下、メインECUという)60とを備える。なお、実施例では、エンジン12とオートマチックトランスミッション20との間にトルクコンバータ24を介在させるものとしたが、これに限られず、種々の発進装置を採用しうる。
エンジン12は、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)16により運転制御されている。エンジンECU16は、詳細に図示しないが、CPUを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に処理プログラムを記憶するROMと、データを一時的に記憶するRAMと、入出力ポートと、通信ポートとを備える。このエンジンECU16には、クランクシャフト14に取り付けられた回転速度センサなどのエンジン12を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されており、エンジンECU16からは、スロットル開度を調節するスロットルモータへの駆動信号や燃料噴射弁への制御信号,点火プラグへの点火信号などが出力ポートを介して出力されている。エンジンECU16は、メインECU60と通信しており、メインECU60からの制御信号によってエンジン12を制御したり、必要に応じてエンジン12の運転状態に関するデータをメインECU60に出力する。
オートマチックトランスミッション20は、6段変速の有段変速機として構成されており、シングルピニオン式の遊星歯車機構30とラビニヨ式の遊星歯車機構40と三つのクラッチC1,C2,C3と二つのブレーキB1,B2とワンウェイクラッチF1とを備える。シングルピニオン式の遊星歯車機構30は、外歯歯車としてのサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車としてのリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31はケースに固定されており、リングギヤ32は入力軸21に接続されている。ラビニヨ式の遊星歯車機構40は、外歯歯車の二つのサンギヤ41a,41bと、内歯歯車のリングギヤ42と、サンギヤ41aに噛合する複数のショートピニオンギヤ43aと、サンギヤ41bおよび複数のショートピニオンギヤ43aに噛合すると共にリングギヤ42に噛合する複数のロングピニオンギヤ43bと、複数のショートピニオンギヤ43aおよび複数のロングピニオンギヤ43bとを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア44とを備え、サンギヤ41aはクラッチC1を介してシングルピニオン式の遊星歯車機構30のキャリア34に接続され、サンギヤ41bはクラッチC3を介してキャリア34に接続されると共にブレーキB1を介してケースに接続され、リングギヤ42は出力軸22に接続され、キャリア44はクラッチC2を介して入力軸21に接続されている。また、キャリア44はブレーキB2を介してケースに接続されると共にワンウェイクラッチF1を介してケースに接続されている。
こうして構成されたオートマチックトランスミッション20では、図2に示すように、クラッチC1〜C3のオン(係合)オフ(解放)とブレーキB1,B2のオンオフとの組み合わせによって前進1速〜6速と後進とニュートラルとを切り替えることができるようになっている。ニュートラルの状態は、クラッチC1〜C3とブレーキB1,B2とをオフとすることにより形成することができる。また、前進1速の状態は、クラッチC1をオンとすると共にクラッチC2,C3とブレーキB1,B2とをオフとすることにより形成することができ、前進2速の状態は、クラッチC1とブレーキB1とをオンとすると共にクラッチC2,C3とブレーキB2とをオフとすることにより形成することができ、前進3速の状態は、クラッチC1,C3をオンとすると共にクラッチC2とブレーキB1,B2とをオフとすることにより形成することができ、前進4速の状態は、クラッチC1,C2をオンとすると共にクラッチC3とブレーキB1,B2とをオフとすることにより形成することができ、前進5速の状態は、クラッチC2,C3をオンとすると共にクラッチC1とブレーキB1,B2とをオフとすることにより形成することができ、前進6速の状態は、クラッチC2とブレーキB1とをオンとすると共にクラッチC1,C3とブレーキB2とをオフとすることにより形成することができる。後進1速の状態は、クラッチC3とブレーキB2とをオンとすると共にクラッチC1,C2とブレーキB1とをオフとすることにより形成することができる。
オートマチックトランスミッション20のクラッチC1〜C3やブレーキB1,B2は、図3に部分的に示す油圧回路50によりオンオフされる。油圧回路50は、図示するように、エンジン12からの動力により作動油を圧送する機械式オイルポンプ52と、機械式オイルポンプ52により圧送された作動油の圧力(ライン圧PL)を調節するレギュレータバルブ54と、このレギュレータバルブ54を駆動するリニアソレノイド55と、ライン圧PLをマニュアルバルブ56を介して入力すると共に調圧してクラッチC1側に出力するリニアソレノイドSLC1と、同じくライン圧PLをマニュアルバルブ56を介して入力すると共に調圧しクラッチC3側に出力するリニアソレノイドSLC3と、同じくライン圧PLをマニュアルバルブ56を介して入力すると共に調圧しブレーキB1側に出力するリニアソレノイドSLB1などにより構成されている。なお、図3では、クラッチC1,C3とブレーキB1の油圧系のみを図示したが、その他のクラッチC2やブレーキB2についても同様の油圧系により構成することができる。
オートマチックトランスミッション20(油圧回路50)は、オートマチックトランスミッション用電子制御ユニット(以下、ATECUという)29により駆動制御されている。ATECU29は、詳細に図示しないが、CPUを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に処理プログラムを記憶するROMと、データを一時的に記憶するRAMと、入出力ポートと、通信ポートとを備える。ATECU29には、入力軸21に取り付けられた回転速度センサ(図示せず)からの入力軸回転速度Ninや出力軸22に取り付けられた回転速度センサ(図示せず)からの出力軸回転速度Nout,油圧回路40に取り付けられた油温センサ(図示せず)からの油温などが入力ポートを介して入力されており、ATECU29からは、リニアソレノイド55やリニアソレノイドSLC1,リニアソレノイドSLB1への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。ATECU29は、メインECU60と通信しており、メインECU60からの制御信号によってオートマチックトランスミッション20(油圧回路50)を制御したり、必要に応じてオートマチックトランスミッション20の状態に関するデータをメインECU60に出力する。
メインECU60は、詳細には図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に処理プログラムを記憶するROMと、データを一時的に記憶するRAMと、入出力ポートと、通信ポートとを備える。メインECU60には、シフトレバー61の操作位置を検出するシフトポジションセンサ62からのシフトポジションSPやアクセルペダル63の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ64からのアクセル操作量Acc,ブレーキペダル65の踏み込みを検出するブレーキスイッチ66からのブレーキスイッチ信号BSW,車速センサ68からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。メインECU60は、前述したように、エンジンECU16やATECU29と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU16やATECU29と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
ここで、実施例の変速機装置としては、オートマチックトランスミッション20と、ATECU29とが該当する。
次に、こうして構成された実施例の変速機装置の動作、特に、プレサーボ起動を伴ってギヤ段を変更(変速)する際の動作について説明する。説明の都合上、まず、変速制御ルーチンについて説明し、その後、プレサーボ起動制御について説明する。なお、プレサーボ起動制御は、クラッチC1〜C3やブレーキB1,B2のうち次の変速でオンすべきクラッチ(ブレーキ)の油圧サーボにストロークエンド圧付近まで作動油を急速充填するファストフィルを実行し、その後、低圧待機する制御である。したがって、変速制御では、プレサーボ起動後の変速制御、即ち、オンすべきクラッチ(ブレーキ)の油圧サーボに作用させる油圧を徐々に増圧する制御(スウィープアプライ処理)を実行するものとなる。なお、プレサーボ起動制御では、次の変速でオフすべきクラッチ(ブレーキ)がある場合には、そのクラッチ(ブレーキ)の油圧サーボに供給されている油圧をドレンするドレン制御も合わせて実行される。図4は、ATECU29により実行される変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば、数msec毎)に繰り返し実行される。
変速制御ルーチンが実行されると、ATECU29のCPUは、まず、アクセル開度Accや車速V,現ギヤ段Sなどの制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、アクセル開度Accや車速Vは、それぞれアクセルペダルポジションセンサ64や車速センサ68により検出されたものをメインECU60から通信により入力するものとした。また、現ギヤ段Sは、本ルーチンで変速後のギヤ段を記憶するものとすれば、この記憶したギヤ段を入力することができる。
こうして制御に必要なデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vと現ギヤ段Sとに基づいて目標ギヤ比Gr*を設定する(ステップS110)。ここで、目標ギヤ比Gr*は、例えば、現在のアクセル開度Accと車速Vとから走行に要求される動力をエンジン12から効率良く出力するための理想的なギヤ比であり、アクセル開度Accと車速Vの変化に対してリニアに変化するよう設定される。したがって、目標ギヤ比Gr*には、有段変速機であるオートマチックトランスミッション20が形成できる前進1速〜6速の各ギヤ段に対応する各ギヤ比Gr1〜Gr6の他、オートマチックトランスミッション20が形成できないギヤ比、すなわち、各ギヤ比Gr1〜Gr6の中間のギヤ比も含むものとなる。目標ギヤ比Gr*の具体的な設定は、例えば、図5および図6に示すように、現在のアクセル開度Accにおける変速マップの各ギヤ段のギヤ比(変速点)を、前後の変速点における車速V1,V2と現在の車速Vとに基づいて補間(線形補間)することにより導出することができる。勿論、アクセル開度Accと車速Vとエンジン12を効率良く運転するための目標ギヤ比Gr*との関係を予め求めてマップとして記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられたときに、マップから直接に目標ギヤ比Gr*を導出するものとしてもよい。
続いて、現ギヤ段Sが最小ギヤ段(実施例では前進1速)であるか否かを判定し(ステップS120)、最小ギヤ段でない場合には、現ギヤ段Sよりもダウンシフト側のギヤ段に対応するギヤ比をダウンシフト側の変速点Gdownとして設定すると共に(ステップS130)、現ギヤ段Sが最大ギヤ段(実施例では前進6速)であるか否かを判定し(ステップS140)、最大ギヤ段でない場合には、現ギヤ段よりもアップシフト側のギヤ段に対応するギヤ比をアップシフト側の変速点Gupとして設定する(ステップS150)。
そして、目標ギヤ比Gr*がダウンシフト側の変速点Gdown以上か否か(ステップS160)、目標ギヤ比Gr*がアップシフト側の変速点Gup以下か否か(ステップS170)をそれぞれ判定し、目標ギヤ比Gr*がダウンシフト側の変速点Gdown以上のときには、変速点Gdownに対応するギヤ段にダウンシフトするダウンシフト変速制御を実行し(ステップS180)、目標ギヤ比Gr*がアップシフト側の変速点Gup以下のときには、変速点Gupに対応するギヤ段にアップシフトするアップシフト変速制御を実行し(ステップS190)、目標ギヤ比Gr*が変速点Gdownよりも小さく且つ変速点Gupよりも大きいときには、現ギヤ段を維持して本ルーチンを終了する。即ち、目標ギヤ比Gr*が小さくなっているときには、現在のギヤ段Sからアップシフト側の各ギヤ段に対応するギヤ比である変速点Gup以下となった時点でアップシフト変速を実行し、目標ギヤ比Gr*が大きくなっているときには、現在のギヤ段Sからダウンシフト側の各ギヤ段に対応するギヤ比である変速点Gdown以上となった時点でダウンシフト変速を実行するのである。以上、変速制御ルーチンについて説明した。
次に、プレサーボ起動制御ルーチンについて説明する。図7は、ATECU29により実行されるプレサーボ起動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば、数msec毎)に繰り返し実行される。
プレサーボ起動制御ルーチンが実行されると、ATECU29のCPUは、まず、アクセル開度Accや車速V,現ギヤ段Sを入力し(ステップS200)、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて目標ギヤ比Gr*を設定すると共に(ステップS210)、設定した目標ギヤ比Gr*の変化速度である目標ギヤ比変化速度Vgrを設定する(ステップS220)。ここで、目標ギヤ比変化速度Vgrは、具体的には、今回設定した目標ギヤ比Gr*と前回設定した目標ギヤ比(前回Gr*)との偏差を本ルーチンの実行時間間隔ΔTで除することにより算出することができる。なお、アクセル開度Accや車速V,現ギヤ段Sの入力や、目標ギヤ比Gr*の設定については前述した。
目標ギヤ比変化速度Vgrを算出すると、算出した目標ギヤ比変化速度Vgrの正負を判定する(ステップS230)。目標ギヤ比変化速度Vgrが正のときには、ダウンシフト側の変速の可能性があると判断して、現ギヤ段Sが最小ギヤ段(1速)であるか否かを判定し(ステップS240)、現ギヤ段Sが最小ギヤ段でないときには、目標ギヤ段S*を現ギヤ段Sから1段だけ下げることにより設定し(ステップS250)、設定した目標ギヤ段S*に対応するギヤ比を変速点Gdownとして設定する(ステップS260)。そして、現ギヤ段Sから目標ギヤ段S*にダウンシフト変速する場合にプレサーボ起動に必要な時間(プレサーボ起動時間Tps)を設定し(ステップS270)、目標ギヤ比Gr*と目標ギヤ比変化速度Vgrとプレサーボ起動時間Tpsとに基づいて次式(1)により現在の目標ギヤ比Gr*からプレサーボ起動時間Tpsが経過したときの目標ギヤ比の予測値であるプレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsを算出し(ステップS280)、算出したプレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsと変速点Gdownとを比較し(ステップS190)、プレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsが変速点Gdown以上のときには、プレサーボ起動を実行して(ステップS360)、本ルーチンを終了する。ここで、プレサーボ起動時間Tpsの設定は、例えば、油温と入力軸回転速度Ninとプレサーボ起動時間Tpsとの関係を予め求めてマップとしてROMに記憶しておき、油温と入力軸回転速度Ninとが与えられたときに、マップから対応するプレサーボ起動時間Tpsを導出することにより行なうことができる。このプレサーボ起動時間Tpsは、本実施例では、クラッチC1〜C3やブレーキB1,B2毎に必要な時間が異なることから、目標ギヤ段S*および変速の方向(アップシフト側かダウンシフト側)毎に設定するものとした。このように、プレサーボ起動時間Tpsを予め設定し、目標ギヤ比Gr*が変速点Gdownに到達する時刻よりもプレサーボ起動時間Tpsだけ前倒ししたタイミングでプレサーボ起動を実行するため、図4の変速制御ルーチンで変速が判定される際にプレサーボ起動を完了させておくことができ、変速制御を素早く完了させることができる。
Gps=Gr*+Vgr×Tps (1)
目標ギヤ比変化速度Vgrが負のときには、アップシフト側の変速の可能性があると判断して、現ギヤ段Sが最大ギヤ段(6速)であるか否かを判定し(ステップS300)、現ギヤ段Sが最大ギヤ段でないときには、目標ギヤ段S*を現ギヤ段Sから1段だけ上げることにより設定し(ステップS310)、設定した目標ギヤ段S*に対応するギヤ比を変速点Gupとして設定する(ステップS320)。そして、現ギヤ段Sから目標ギヤ段S*にアップシフト変速する場合にプレサーボ起動に必要な時間(プレサーボ起動時間Tps)を設定し(ステップS330)、目標ギヤ比Gr*と目標ギヤ比変化速度Vgrとプレサーボ起動時間Tpsとに基づいて前述した式(1)により現在の目標ギヤ比Gr*からプレサーボ起動時間Tpsが経過したときの目標ギヤ比の予測値であるプレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsを算出し(ステップS340)、算出したプレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsと変速点Gupとを比較し(ステップS350)、プレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsが変速点Gup以下のときには、プレサーボ起動を実行して(ステップS360)、本ルーチンを終了する。プレサーボ起動時間Tpsの設定は、前述したように、油温と入力軸回転速度Ninとに基づいて目標ギヤ段S*および変速の方向(アップシフト側かダウンシフト側)毎に設定される。
図8は、実施例の2−3変速時における目標入力軸回転速度Nin*と目標ギヤ比変化速度VgrとクラッチC3の油圧指令の時間変化の様子を示す説明図である。図中点線は、比較例を示す。なお、比較例では、図4の変速制御ルーチンのステップS160でダウンシフト変速が判定されたりステップS170でアップシフト変速が判定されたタイミングでプレサーボ起動を開始するものとした。また、図中の目標入力軸回転速度Nin*は、目標ギヤ比Gr*を入力軸21の回転速度に置き換えたものとして示した。図示するように、実施例では、現在の目標ギヤ比Gr*が2−3変速の変速点Gupに到達する時刻t13よりも2−3変速用のクラッチC3のプレサーボ起動に必要な時間(C3プレサーボ起動時間)だけ前倒しした時刻t11を目標ギヤ比変化速度VgrやC3プレサーボ起動時間から推定してファストフィルを開始しファストフィルが完了した時刻t12に低圧待機を実行(プレサーボ起動を実行)するため、時刻t13に目標ギヤ比Gr*が変速点Gupに到達すると、直ちにスウィープアプライ制御によりクラッチC3の油圧サーボに供給する油圧を昇圧させてクラッチC3を係合させることができる。一方、比較例では、時刻t13にプレサーボ起動を開始することになるため、実施例に比して、C3プレサーボ起動時間の分だけ変速の完了が遅れることがわかる。
図9は、実施例の6−4変速時における目標入力軸回転速度Nin*と目標ギヤ比変化速度VgrとクラッチC1,C3およびブレーキB1の各油圧指令の時間変化の様子を示す説明図であり、図10は、その比較例である。なお、比較例では、図4の変速制御ルーチンのステップS160でダウンシフト変速が判定されたりステップS170でアップシフト変速が判定されたタイミングでプレサーボ起動を開始するものとした。実施例では、図9に示すように、現在の目標ギヤ比Gr*(目標入力軸回転速度Nin*)が6−5変速の変速点Gdownに到達する時刻t23よりも6−5変速用のクラッチC3のプレサーボ起動に必要な時間(C3プレサーボ起動時間)だけ前倒しした時刻t21を目標ギヤ比変化速度VgrやC3プレサーボ起動時間から推定してクラッチC3のプレサーボ起動を開始する。このとき、6−5変速時にオフすべきブレーキB1の油圧サーボに作用している油圧をドレンする処理も開始される。そして、目標ギヤ比Gr*が5−4変速の変速点Gdownに到達する時刻t24よりも5−4変速用のクラッチC1のプレサーボ起動に必要な時間(C1プレサーボ起動時間)だけ前倒しした時刻t22が到来すると、クラッチC1のプレサーボ起動を開始する。そして、目標ギヤ比Gr*が6−5変速の変速点Gdownに到達する時刻t23にクラッチC3のスウィープアプライ制御が開始されるが、目標ギヤ比Gr*が5−4変速の変速点Gdownに到達すると(時刻t24)、クラッチC1のスウィープアプライ制御が開始されると共にクラッチC3のスウィープアプライ制御がキャンセルされて6−4変速が達成される。一方、比較例では、図10に示すように、現在の目標ギヤ比Gr*が6−5変速の変速点Gdownに到達する時刻t31(図9の時刻t23に対応)にクラッチC3のプレサーボ起動が開始され、目標ギヤ比Gr*が5−4変速の変速点Gdownに到達する時刻t32(図9の時刻24に対応)にクラッチC1のプレサーボ起動が開始されると共にクラッチC3のプレサーボ起動がキャンセルされ、クラッチC1のプレサーボ起動が完了した時刻t33にクラッチC1のスウィープアプライ制御が開始されて6−4変速が達成される。このため、6−4変速時でも、実施例に比してC1プレサーボ起動時間の分だけ変速の完了が遅れることがわかる。
図11は、実施例の6−4変速キャンセル後の6−5変速時における目標入力軸回転速度Nin*と目標ギヤ比変化速度VgrとクラッチC1,C3およびブレーキB1の各油圧指令の時間変化の様子を示す説明図であり、図12は、その比較例である。なお、比較例では、図4の変速制御ルーチンのステップS160でダウンシフト変速が判定されたりステップS170でアップシフト変速が判定されたタイミングでプレサーボ起動を開始するものとした。ここで、実施例の時刻t41におけるクラッチC3のプレサーボ起動と時刻t42におけるクラッチC1のプレサーボ起動と時刻t43におけるクラッチC3のスウィープアプライ制御は、それぞれ図9の例の時刻t21,時刻t22,時刻t23の処理と同一であるから、その説明は省略する。実施例では、図11に示すように、時刻t44に目標ギヤ比Gr*(目標入力軸回転速度Nin*)が6−4変速の変速点Gdownに到達するが、目標ギヤ比変化速度VgrやC3プレサーボ起動時間から4−5変速が予測されると(時刻t45)、6−4変速がキャンセルされる。このとき、クラッチC3のスウィープアプライ制御が行なわれているから、これを継続すると共にクラッチC1のプレサーボ起動をキャンセルし、目標ギヤ比Gr*が4−5変速の変速点Gupに到達する時刻t46以降の比較的早いタイミングでクラッチC3が完全に係合されて6−5変速が達成される。一方、比較例では、図12に示すように、6−4速がキャンセルされて6−5変速となる時刻t54(図11の時刻t46に対応)以降にクラッチC3のプレサーボ起動が開始されることから、実施例に比して、変速の完了が遅れることがわかる。
以上説明した実施例の変速機装置によれば、アクセル開度Accと車速Vの変化に対してリニアに変化するよう目標ギヤ比Gr*を設定すると共にこの目標ギヤ比Gr*がダウンシフト側の変速点Gdownに達したときにダウンシフト変速を実行し目標ギヤ比Gr*が変速点Gupに達したときにアップシフト変速を実行するものとし、目標ギヤ比Gr*の変化速度である目標ギヤ比変化速度Vgrとプレサーボ起動時間Tpsとに基づいて現在の目標ギヤ比Gr*が変速点Gdown,Gupに到達するタイミングよりも次の変速のプレサーボ起動時間Tpsだけ前倒ししたタイミングを推定し、このタイミングでプレサーボ起動を開始するから、目標ギヤ比Gr*が変速点Gdown,Gupに到達すると、直ちにスウィープアプライ制御により必要なクラッチ(ブレーキ)の油圧サーボに供給する油圧を昇圧させて係合させることができる。この結果、変速をより素早く完了させることができ、走行性能を発揮させることができる。
実施例の変速機装置では、プレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsを、目標ギヤ比Gr*と目標ギヤ比変化速度Vgrとプレサーボ起動時間Tpsとに基づいて算出するものとしたが、目標ギヤ比変化速度Vgrを微分した目標ギヤ比変化加速度も考慮に入れてプレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsを算出するものとしてもよい。
実施例の変速機装置では、プレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsが変速点Gdown以上のときにダウンシフト側のプレサーボ起動を開始しプレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsが変速点Gup以下のときにアップシフト側のプレサーボ起動を開始するものとしたが、プレサーボ起動時間Tsに若干の誤差が生じることを考慮して、プレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsが変速点Gdownの所定幅だけ手前でダウンシフト側のプレサーボ起動を開始したり、プレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsが変速点Gupの所定幅だけ手前でアップシフト側のプレサーボ起動を開始するものとしてもよい。この場合、所定幅は、プレサーボ起動時間Tpsの誤差の範囲に基づいて定めるものとすればよい。
実施例の変速機装置では、図7のプレサーボ起動制御ルーチンのステップS280,S290,S340,S350に示すように現在の目標ギヤ比Gr*からプレサーボ起動時間Tpsが経過したときの目標ギヤ比の予測値であるプレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsを式(1)により算出してこのプレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsが変速点Gdown以上のときにダウンシフト側のプレサーボ起動を開始しプレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsが変速点Gup以下のときにアップシフト側のプレサーボ起動を開始するものとしたが、図13の変形例のプレサーボ起動制御ルーチンに示すように、ダウンシフト側のプレサーボ起動については、ステップS280,S290に代えて、現在の目標ギヤ比Gr*から変速点Gdownに到達するまでの予測時間である変速点到達予測時間Tsを目標ギヤ比Gr*と目標ギヤ比変化速度Vgrと変速点Gdownとに基づいて次式(2)により算出し(ステップS280B)、この変速点到達予測時間Tsがプレサーボ起動時間Tps以下のときに(ステップS290B)、ダウンシフト側のプレサーボ起動を開始するものとし(ステップS360)、アップシフト側のプレサーボ起動については、ステップS340,S350に代えて、現在の目標ギヤ比Gr*から変速点Gupに到達するまでの予測時間である変速点到達予測時間Tsを目標ギヤ比Gr*と目標ギヤ比変化速度Vgrと変速点Gupとに基づいて次式(3)により算出し(ステップS340B)、この変速点到達予測時間Tsがプレサーボ起動時間Tps以下のときに(ステップS350B)、アップシフト側のプレサーボ起動を開始する(ステップS360)、ものとしてもよい。なお、変速点予測時間Tsも、プレサーボ起動後予測ギヤ比Gpsと同様に、目標ギヤ比変化速度Vgrの他に、目標ギヤ比変化加速度も考慮に入れるものとしてもよい。
Ts=(Gdown-Gr*)/Vgr (2)
Ts=(Gup-Gr*)/Vgr (3)
実施例の変速機装置では、アクセル開度Accと車速Vとに基づいてエンジン12を効率良く運転するための目標ギヤ比Gr*を設定するものとしたが、アクセル開度Accだけに基づいて目標ギヤ比Gr*を設定するものとしてもよいし、車速Vだけに基づいて目標ギヤ比Gr*を設定するものとしてもよいし、アクセル開度Accに代えて走行に要求される要求トルクに基づいて目標ギヤ比Gr*を設定するものとしてもよい。また、目標ギヤ比Gr*も、エンジン12を効率良く運転するためのギヤ比を設定するものに限られず、効率よりもパワーの出力を優先させたギヤ比を設定するなど、如何なる規則で設定するものとしても構わない。
実施例の変速機装置では、6段変速のオートマチックトランスミッション20を用いるものとしたが、変速段は6段に限定されるものではなく、2〜5段の変速段としたり、7段以上の変速段としてもよい。
実施例では、本発明を変速機装置の形態として説明したが、自動変速機を制御する変速制御装置の形態とするものとしてもよい。
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、オートマチックトランスミッション20が「有段変速機」に相当し、油圧回路50が「流体圧式アクチュエータ」に相当し、図4の変速制御ルーチンのステップS100,S110の処理や図7のプレサーボ起動制御ルーチンのステップS200,S210の処理を実行するATECU29が「ギヤ比設定部」に相当し、変速制御ルーチンのステップS120〜S170の処理を実行するATECU29が「変速段変更判定部」に相当し、プレサーボ起動制御ルーチンのステップS200〜S350の処理を実行するATECU29が「変速段変更予測部」に相当し、プレサーボ起動制御ルーチンのステップS360や変速制御ルーチンのステップS180,S190の処理を実行するATECU29が「変速制御部」に相当し、プレサーボ起動制御に要するプレサーボ起動時間Tpsが「係合準備時間」に相当する。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、自動変速機の制御装置の製造産業に利用可能である。
10 自動車、12 エンジン、14 クランクシャフト、16 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、18a,18b 駆動輪、20 オートマチックトランスミッション、21 入力軸、22 出力軸、24 トルクコンバータ、26 ギヤ機構、28 デファレンシャルギヤ、29 オートマチックトランスミッション用電子制御ユニット(ATECU)、30 シングルピニオン式の遊星歯車機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、40 ラビニヨ式の遊星歯車機構、41a,41b サンギヤ、42 リングギヤ、43a ショートピニオンギヤ、43b ロングピニオンギヤ、44 キャリア、50 油圧回路、52 機械式オイルポンプ、54 レギュレータバルブ、55 リニアソレノイド、56 マニュアルバルブ、60 メイン電子制御ユニット(メインECU)、61 シフトレバー、62 シフトポジションセンサ、63 アクセルペダル、64 アクセルペダルポジションセンサ、65 ブレーキペダル、66 ブレーキスイッチ、68 車速センサ、69 シフトモードスイッチ、C1〜C3 クラッチ、B1,B2 ブレーキ、F1 ワンウェイクラッチ、SLC1,SLC3,SLB1 リニアソレノイド。

Claims (8)

  1. 車両に搭載され、流体圧式アクチュエータの駆動によって摩擦係合要素の係合状態を切り替えることにより変速段を変更する有段変速機を制御する変速制御装置であって、
    アクセル開度および走行に要求される要求トルクの一方と車速とに基づいて、これらの状態の変化に対して徐々に変化するようギヤ比を設定するギヤ比設定部と、
    該設定されたギヤ比と各変速段毎にそれぞれ対応する基準ギヤ比との比較により変速段の変更を判定する変速段変更判定部と、
    前記設定されたギヤ比と該設定されたギヤ比の変化率と前記摩擦係合要素の係合準備に必要な時間である係合準備時間とに基づいて前記変速段変更判定部による変速段の変更を事前に予測する変速段変更予測部と、
    前記変速段変更予測部により変速段の変更が予測されたときには係合すべき摩擦係合要素の係合準備が行なわれるよう前記流体圧式アクチュエータを制御して待機し、前記変速段変更判定部により変速段の変更が判定されたときには前記摩擦係合要素を係合するのに必要な流体圧が該摩擦係合要素の流体圧サーボに供給されるよう前記流体圧式アクチュエータを制御する変速制御部と
    を備える変速制御装置。
  2. 前記ギヤ比設定部は、前記ギヤ比を、所定の変速段の基準ギヤ比と該所定の変速段と隣接する変速段の基準ギヤ比との間のギヤ比を設定可能である請求項1記載の変速制御装置。
  3. 前記変速段変更予測部は、前記設定されたギヤ比の変化率と前記係合準備時間とに基づいて該係合準備時間内におけるギヤ比の変化量を算出し、該算出したギヤ比の変化量と前記設定されたギヤ比との和に基づいて前記係合準備時間経過時に予測されるギヤ比である予測ギヤ比を算出し、該算出した予測ギヤ比と前記設定されたギヤ比の変化の方向における直近の基準ギヤ比とを比較することにより変速段の変更を予測する部である請求項1または2記載の変速制御装置。
  4. 前記変速段変更予測部は、変速段を増速側に変更する場合には前記予測ギヤ比が前記直近のギヤ比以下となったときに変速段の変更を予測し、変速段を減速側に変更する場合には前記予測ギヤ比が前記直近の基準ギヤ比以上となったときに変速段の変更を予測する部である請求項3記載の変速制御装置。
  5. 前記変速段変更予測部は、前記設定されたギヤ比と該設定されたギヤ比の変化率と該設定されたギヤ比の変化の方向における直近の基準ギヤ比とに基づいて該設定されたギヤ比から該直近の基準ギヤ比に到達するまでの予測時間である基準ギヤ比到達予測時間を算出し、該算出した基準ギヤ比到達予測時間と前記係合準備時間とを比較することにより変速段の変更を予測する部である請求項1または2記載の変速制御装置。
  6. 前記変速段変更予測部は、前記基準ギヤ比到達予測時間が前記係合準備時間以下となったときに変速段の変更を予測する部である請求項5記載の変速制御装置。
  7. 複数の摩擦係合要素を備え、該複数の摩擦係合要素毎の係合と非係合の組み合わせを変更することにより変速段の変更が可能な有段変速機を制御する請求項1ないし6いずれか1項に記載の変速制御装置であって、
    前記係合準備時間は、摩擦係合要素毎に異なる時間が定められ、
    前記変速段変更予測部は、前記設定されたギヤ比と該設定されたギヤ比の変化率と該設定されたギヤ比の変化の方向における直近の変速段の係合準備時間とに基づいて前記変速段変更判定部による変速段の変更を事前に予測する部である
    変速制御装置。
  8. 自動変速機と、
    請求項1ないし7いずれか1項に記載の変速制御装置と
    を備える変速機装置。
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