JP5456176B2 - 車両の制御装置、及びそれを備える自動二輪車 - Google Patents

車両の制御装置、及びそれを備える自動二輪車 Download PDF

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Description

本発明は、エンジンから変速機の出力軸に至る動力伝達経路として2つの経路が設けられ、各経路にクラッチが配置された車両の制御装置、及び自動二輪車に関する。
下記特許文献1にはツインクラッチ式の車両が開示されている。ツインクラッチ式の車両では、エンジンから変速機の出力軸に至る動力伝達経路として2つの経路が設けられている。2つの経路のそれぞれに、クラッチと変速機構とが設けられている。すなわち、一方のクラッチには偶数変速段を形成するギアからなる変速機構が繋がっており、他方のクラッチには奇数変速段を形成するギアからなる変速機構が繋がっている。2つの変速機構は共通の出力軸を有している。
特許文献1の車両が有する変速機は所謂ドッグクラッチ(dog clutch)式の変速機である。この種の変速機では、各ギアにドッグクラッチ(ドッグ歯及びドッグ穴)が形成され、2つのギアからなるギア対はドッグクラッチによって係合可能となっている。通常走行においては、いずれか一方の変速機構においてのみギア対が係合しており、他方の変速機構においては全てのギア対が中立状態(解放状態)に置かれている。
変速指令を受けると、動力を伝達する経路が一方から他方に切り換えられる。すなわち、それまで係合状態にあった一方の変速機構のギア対が中立状態に設定され、上記他方の変速機構のギア対が係合状態に設定される。また、当該他方の変速機構が繋がるクラッチ(変速によって動力伝達を開始するクラッチ)は、解放状態から係合状態に遷移する。
特開2009−85324号公報
変速によって動力伝達を開始するクラッチを係合状態に遷移させる際にクラッチの駆動部材と従動部材との間に回転速度差があると、変速ショックが生じる場合がある。そのため、変速ショックの発生を抑えるために、クラッチの駆動部材と従動部材とを係合させる前に、変速中の車速と次の変速段の変速比とに応じて決まる変速後のエンジン回転速度(以下、目標回転速度)に向けてエンジン回転速度を上昇又は下降させる制御がなされる場合がある。
しかしながら、エンジン回転速度が目標回転速度に到達するタイミングによっては、変速によって動力伝達を開始する変速機構のギア対が係合し難くなるという問題があった。具体的には、エンジン回転速度が目標回転速度に到達した後にギア対を係合させようとすると、これらが円滑に係合しない場合があった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、変速ショックを抑えながら、ギア対を円滑に係合させることのできる車両の制御装置、及びそれを備えた自動二輪車を提供することにある。
本発明に係る制御装置は、エンジンの動力を伝達する動力伝達経路に、前記エンジンの動力がそれぞれ入力される2つのクラッチと、各クラッチの下流に配置され共通の出力軸を有する2つの変速機構とが設けられた車両に搭載される。この車両では、前記2つの変速機構のそれぞれが、前記クラッチの従動部材の回転に連動する第1のギアと、前記出力軸の回転に連動し、前記第1のギアに対して相対移動可能で且つドッグクラッチによって前記第1のギアと係合可能な第2のギアとを含む。そして、前記制御装置は、動力を伝達する経路を、変速指令に応じて、一方のクラッチ及び変速機構から他方のクラッチ及び変速機構に切り替える。前記制御装置である第1の制御装置は、ギア制御部と、回転速度制御部と、クラッチ制御部とを備える。前記ギア制御部は、変速指令に起因して動力伝達を開始する前記変速機構の前記第1のギアと前記第2のギアとを互いに接近させる。前記回転速度制御部は、前記ギア制御部によって互いに接近する前記第1のギアと前記第2のギアの係合によって実現される減速比と、車速とに応じたエンジン回転速度を目標回転速度とし、当該目標回転速度に向けてエンジン回転速度を変化させる制御を行う。また、前記回転速度制御部は、前記第1のギアと前記第2のギアとが係合するまで、エンジン回転速度が前記目標回転速度に到達するのを抑える。前記クラッチ制御部は、エンジン回転速度の前記目標回転速度への到達に応じて、変速指令によって動力伝達を開始する前記クラッチを係合状態に近づけるとともに、他方のクラッチを解放状態に近づける。
前記第1の制御装置によれば、クラッチ制御部は、エンジン回転速度の目標回転速度への到達に応じて、変速指令によって動力伝達を開始するクラッチを係合状態に近づける。そのため、変速ショックを抑えることができる。また、回転速度制御部は、第1のギアと第2のギアとが係合するまで、エンジン回転速度が目標回転速度に到達するのを抑える。そのため、第1のギアと第2のギアとを円滑に係合させることができる。
本発明に係る第2の制御装置も上記車両に搭載される制御装置である。前記第2の制御装置は、ギア制御部と、回転速度制御部と、クラッチ制御部とを備える。前記ギア制御部は、変速指令に応じて動力伝達を開始する前記変速機構の前記2つのギアを、互いに接近させる。前記回転速度制御部は、前記ギア制御部によって互いに接近する前記2つのギアの係合によって実現される減速比と、車速とに応じたエンジン回転速度を目標回転速度とし、当該目標回転速度に向けてエンジン回転速度を変化させる制御を行う。前記回転速度制御部は、前記目標回転速度を超えた回転速度までエンジン回転速度を変化させた後、前記ギア係合部によって前記2つのギアが係合するまでエンジン回転速度が前記目標回転速度に戻るのを抑える。前記クラッチ制御部は、エンジン回転速度の前記目標回転速度への戻りに応じて、変速指令に応じて動力伝達を開始する前記クラッチを係合状態に近づけるとともに、他方のクラッチを解放状態に近づける。
前記第2の制御装置によれば、クラッチ制御部は、エンジン回転速度の目標回転速度への到達(戻り)に応じて、変速指令によって動力伝達を開始するクラッチを係合状態に近づける。そのため、変速ショックを抑えることができる。また、回転速度制御部は、目標回転速度を超えた回転速度までエンジン回転速度を変化させた後、2つのギアが係合するまでエンジン回転速度が前記目標回転速度に戻るのを抑える。そのため、第1のギアと第2のギアとを円滑に係合させることができる。
本発明に係る第3の制御装置も上記車両に搭載される制御装置である。前記第3の制御装置は、ギア制御部と、衝突判定部と、回転速度制御部と、クラッチ制御部と、を備える。前記ギア制御部は、変速指令に応じて動力伝達を開始する前記変速機構の前記第1のギアと前記第2のギアとを、互いに接近させる。前記衝突判定部は、前記ギア制御部によって互いに接近する前記第1のギアと前記第2のギアとが係合することなく、それらのドッグクラッチが互いに衝突したか否かを判定する。前記回転速度制御部は、前記ギア制御部によって互いに接近する前記第1のギアと前記第2のギアの係合によって実現される減速比と、車速とに応じたエンジン回転速度を目標回転速度とする。そして、前記目標回転速度は当該目標回転速度に向けてエンジン回転速度を変化させる制御を行う。前記ドッグクラッチの衝突が生じた場合に、前記回転速度制御部は前記目標回転速度から離れる方向にエンジン回転速度を変化させる。前記クラッチ制御部は、エンジン回転速度の前記目標回転速度への到達に応じて、変速指令によって動力伝達を開始する前記クラッチを係合状態に近づけるとともに他方のクラッチを解放状態に近づける。
前記第3の制御装置によれば、クラッチ制御部は、エンジン回転速度の目標回転速度への到達に応じて、変速指令によって動力伝達を開始するクラッチを係合状態に近づける。そのため、変速ショックを抑えることができる。また、前記第1のギアと前記第2のギアとの間でドッグクラッチの衝突が生じた場合に、回転速度制御部は目標回転速度から離れる方向にエンジン回転速度を変化させる。そのため、ドッグクラッチの衝突が生じた場合であっても、短い時間で当該衝突を解消し第1のギアと第2のギアとを係合させることができる。
本発明に係る自動二輪車は上記第1の制御装置、上記第2の制御装置、又は上記第3の制御装置のいずれかを備える。
本発明の実施形態に係る制御装置を備えた自動二輪車の側面図である。 エンジンから後輪に至るトルク伝達経路に設けられた機構の概略図である。 上記自動二輪車の構成を示すブロック図である。 変速制御の概要を説明するための図である。同図においは、図2に示す変速機構、クラッチがさらに簡略化して示されている。 本発明の第1の実施形態に係る制御装置が実行するパワーオンシフトダウン制御の例を説明するためのタイムチャートである。 上記第1の実施形態に係る制御装置が実行するパワーオフシフトアップ制御の例を説明するためのタイムチャートである。 上記制御装置の機能を示すブロック図である。 基準目標トルクが最小トルクである場合に実行される下降制御の概要を説明する為のタイムチャートである。 上記第1の実施形態に係る制御装置が実行するパワーオンシフトダウン制御及びパワーオフシフトアップ制御における処理の例を示すフローチャートである。 経路切換制御において実行される処理の例を示すフローチャートである。 上記第1の実施形態の変形例の概要を示すタイムチャートである。この図ではパワーオンシフトダウン制御が示されている。 上記第1の実施形態の変形例の概要を示すタイムチャートである。この図ではパワーオフシフトアップ制御が示されている。 図11及び図12に示す変形例の処理の例を示すフローチャートである。 上記第1の実施形態の他の変形例で実行される処理の例を示すフローチャートである。 図14に示す変形例によるエンジン回転速度等の変化の例を示すタイムチャートである。この図ではパワーオンシフトダウン制御の場合が示されている。 図14に示す変形例によるエンジン回転速度等の変化の例を示すタイムチャートである。この図ではパワーオフシフトアップ制御の場合が示されている。 上記第1の実施形態の他の例の制御装置が備える機能を示すブロック図である。 上記第1の実施形態のさらに他の例による制御が実行された場合のエンジン回転速度等の変化を示すタイムチャートである。 図18に示す例による処理を示すフローチャートである。 エンジン回転速度の戻し制御において実行される処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第2の実施形態に係る制御装置が実行するパワーオンシフトダウン制御の概要を示すタイムチャートである。 上記第2の実施形態に係る制御装置が実行するパワーオフシフトアップ制御の概要を示すタイムチャートである。 上記第2の実施形態に係る制御装置が実行する処理の例を示すフローチャートである。 上記第2の実施形態の変形例によるパワーオンシフトダウン制御の概要を示すタイムチャートである。 図24に示す例のパワーオンシフトダウン制御又はパワーオフシフトアップ制御において実行される処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第3の実施形態に係る制御装置が実行するパワーオンシフトダウン制御の概要を示すタイムチャートである。 上記第3の実施形態に係る制御装置が実行するパワーオフシフトアップ制御の概要を示すタイムチャートである。 上記第3の実施形態に係る制御装置が実行する処理の例を示すフローチャートである。 上記第3の実施形態の変形例によるパワーオンシフトダウン制御を示すタイムチャートである。 上記第3の実施形態の変形例によるパワーオフシフトアップ制御を示すタイムチャートである。 図29及び図30に示すパワーオンシフトダウン制御又はパワーオフシフトアップ制御において実行される処理の例を示すフローチャートである。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の実施形態の例である制御装置10を備えた自動二輪車1の側面図である。図2はエンジン20から後輪3に至るトルク伝達経路に設けられた機構の概略図である。図3は自動二輪車1の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、自動二輪車1は前輪2と後輪3とエンジンユニット11とを備えている。前輪2はフロントフォーク4の下端で支持されている。フロントフォーク4の上部には車体フレーム(不図示)の最前部で回転可能に支持されたステアリングシャフト5が連結されている。ステアリングシャフト5の上方にはステアリング6が設けられている。ステアリング6とフロントフォーク4と前輪2は、ステアリングシャフト5を中心にして一体的に左右に回転可能となっている。
ステアリング6の後方には搭乗者が跨って座ることのできるシート7が配置されている。エンジンユニット11の後方には後輪3が配置されている。変速機30(図2参照)から出力されるトルクはチェーンやベルト、ドライブシャフトなどのトルク伝達部材(不図示)を介して後輪3に伝達される。
図2に示すように、エンジンユニット11はエンジン20と変速機30とを備えている。自動二輪車1は所謂ツインクラッチ式の車両であり、第1クラッチ40Aと第2クラッチ40Bとがエンジンユニット11に設けられている。エンジン20はその駆動によって回転するクランクシャフト21を備えている。
エンジン20のトルク(クランクシャフト21の回転)は、第1クラッチ40Aと第2クラッチ40Bのそれぞれに入力される。この例の第1クラッチ40Aと第2クラッチ40Bは、クランクシャフト21の回転に連動する駆動部材41を有している。図2に示す例では、クランクシャフト21は2つのプライマリギア21aを有している。第1クラッチ40Aの駆動部材41と第2クラッチ40Bの駆動部材41とにはプライマリギア41aが設けられている。プライマリギア41aはプライマリギア21aと噛み合っている。
第1クラッチ40Aと第2クラッチ40Bは、後述する変速機構30A,30Bの入力軸31に連動する従動部材42を有している。第1クラッチ40Aと第2クラッチ40Bは例えば単板又は多板の摩擦クラッチである。駆動部材41と従動部材42が互いに軸方向で押し付けられることにより、それらの間でトルクの伝達がなされる。なお、駆動部材41は、例えばフリクションディスクであり、従動部材42は例えばクラッチディスクである。
変速機30は第1変速機構30Aと第2変速機構30Bとを備えている。第1変速機構30Aと第2変速機構30Bは第1クラッチ40Aと第2クラッチ40Bの下流にそれぞれ配置されている。すなわち、第1変速機構30Aと第2変速機構30Bのそれぞれに入力軸31が設けられている。第1変速機構30Aの入力軸31は第1クラッチ40Aの従動部材42に連結されており、第1変速機構30Aには第1クラッチ40Aを介してトルクが入力される。第2変速機構30Bの入力軸31は第2クラッチ40Bの従動部材42に連結され、第2変速機構30Bには第2クラッチ40Bを介してトルクが入力される。第1変速機構30A,30Bは共通の出力軸32を有している。このように、自動二輪車1はエンジン20のクランクシャフト21から変速機30の出力軸32に至るトルク伝達経路として2つの経路を有している。第1の経路は、第1変速機構30Aと第1クラッチ40Aとによって構成され、第2の経路は第2変速機構30Bと第2クラッチ40Bとによって構成される。変速機30の出力軸32は、チェーンやベルト、シャフトなどで構成されたトルク伝達部材介して後輪3の車軸に連結されている。
第1変速機構30Aと第2変速機構30Bは複数のギア1i〜6i及び1h〜6hを含んでいる。ギア1i〜6iは入力軸31に設けられ、ギア1h〜6hは出力軸32に設けられている。ギア1iとギア1hは互いに噛み合っており、それらの減速比は1速に対応している。同様に、ギア2i乃至6iはギア2h乃至6hとそれぞれ噛み合っており、それらの減速比は2速乃至6速にそれぞれ対応している。この例では、第1変速機構30Aは奇数変速段に対応するギア1i,3i,5i,1h,3h,5hによって構成され、第2変速機構30Bは偶数変速段に対応するギア2i、4i,6i,2h,4h,6hによって構成されている。
変速機構30A,30Bは所謂選択摺動式の変速機構である。各変速段に対応したギア対(例えば、ギア1iとギア1h)のうちいずれか一方は、当該一方のギアが設けられた軸に対して相対回転自在となっている。これに対して、他方のギアは当該他方のギアが設けられた軸とスプラインで噛み合っており、当該軸と一体的に回転する。この例では、ギア1h,5i,3h,4h,6i,2hが、それらのギアが設けられた軸に対して相対回転自在となっている。一方、ギア1i,5h,3i,4i,6h,2iは、それらが設けられた軸と噛み合っており、当該軸と一体的に回転する。そのため、中立状態(いずれの変速段にも設定されていない状態)においては、ギア対(5i,5h)及び(6i,6h)は出力軸32に連動し、ギア対(1i,1h)、(3i,3h)、(4i,4h)及び(2i,2h)は入力軸31に連動する。
入力軸31に連動するギアと出力軸32に連動するギアは、軸方向で互いに隣り合うように配置され、且つ、軸方向に相対移動可能(接近方向及び離れる方向への移動が可能)となっている。また、複数のギア1i〜6i,1h〜6hは、ドッグクラッチ(dog clutch)が形成されたギアを含んでいる。入力軸31に連動するギアと出力軸32に連動するギアは、ドッグクラッチによって係合可能となっている。これらの2つのギアの係合によって、第1変速機構30Aの入力軸31又は第2変速機構30Bの入力軸31の回転(トルク)は、出力軸32に伝達される。なお、図2の例では、ギア5h,3i,4i,6hが軸方向に移動可能となっている。
図2に示すように、変速機30には軸方向に移動可能なギア5h,3i,4i,6h(以下、可動ギア)を軸方向に移動させるシフトアクチュエータ39が設けられている。シフトアクチュエータ39は、可動ギアに引っ掛かる複数のシフトフォーク39aや、回転することによってシフトフォーク39aを軸方向に動かすシフトカム39b、シフトカム39bを回転させる動力を発生する電動モータ39c等を含んでいる。シフトアクチュエータ39は制御装置10による制御の下で可動ギアを動かし、変速段を切り換える。
クラッチ40A,40Bには、これらを制御装置10による制御の下で動かす(すなわちクラッチ40A,40Bを係合状態にしたり、解放状態にする)クラッチアクチュエータ49A,49Bが設けられている。クラッチアクチュエータ49A,49Bは例えば電動モータを含んでいる。電動モータの動力は、油圧やロッドを介してクラッチ40A、40Bの駆動部材41又は従動部材42のいずれか一方に伝えられ、駆動部材41と従動部材42とを軸方向で互いに押し付ける。
図3に示すように、エンジン20には、燃料噴射装置22とスロットルアクチュエータ23と点火プラグ24とが設けられている。燃料噴射装置22はエンジン20の燃焼室で燃焼させる燃料をエンジン20に供給する。スロットルアクチュエータ23はエンジン20の吸気路を流れる空気量を調整するスロットルバルブ(不図示)の開度を制御する。点火プラグ24はエンジン20の燃焼室に流れ込んだ空気と燃料の混合気に点火する。燃料噴射装置22の燃料噴射量、点火プラグ24の点火タイミング、及び、スロットルバルブの開度(以下、スロットル開度)は制御装置10によって制御される。
自動二輪車1は、エンジン回転速度センサ19aと、ギア位置センサ19bと、クラッチセンサ19c,19dと、出力側回転センサ19eと、シフトスイッチ19fと、アクセルセンサ19gと、を含んでいる。これらのセンサは制御装置10に接続されている。
エンジン回転速度センサ19aはエンジン回転速度に応じた周波数のパルス信号を出力する回転センサによって構成される。制御装置10はエンジン回転速度センサ19aの出力信号に基づいてエンジン回転速度(クランクシャフト21の回転速度)を算出する。
ギア位置センサ19bは例えばシフトカム39bの回転角に応じた電圧信号を出力するポテンショメータによって構成される。制御装置10はギア位置センサ19bの出力信号に基づいて、可動ギア5h,3i,4i,6hの位置や、現在の変速段などを検知する。
出力側回転センサ19eは後輪3の車軸や、出力軸32に設けられる。出力側回転センサ19eは、例えば後輪3の回転速度や、出力軸32の回転速度に応じた周波数のパルス信号を出力する回転センサである。制御装置10は出力側回転センサ19eの出力信号に基づいて車速や出力軸32の回転速度を算出する。
シフトスイッチ19fは搭乗者によって操作されるスイッチであり、搭乗者の変速指令(変速段を上げるシフトアップ指令を示す信号、変速段を下げるシフトダウン指令を示す信号)を制御装置10に対して入力する。なお、シフトスイッチ19fはシフトアップ用のスイッチとシフトダウン用のスイッチとが設けられる。
アクセルセンサ19gはステアリング6に設けられたアクセルグリップ(不図示)の操作量(回転角)に応じた信号を出力する。アクセルセンサ19gは例えばポテンショメータによって構成される。制御装置10はアクセルセンサ19gの出力信号に基づいてアクセルグリップの操作量(アクセル操作量)を検知する。
クラッチセンサ19cは、第1クラッチ40Aの伝達トルク容量(現在の第1クラッチ40Aの状態(現在の係合度合い)で伝達可能な最大トルク)を検出するためのセンサである。また、クラッチセンサ19dは、第2クラッチ40Bの伝達トルク容量(現在の第2クラッチ40Bの状態(現在の係合度合い)で伝達可能な最大トルク)を検出するためのセンサである。クラッチ40A,40Bが係合状態にある時に伝達トルク容量は最大となり、クラッチ40A,40Bが解放状態にある時に伝達トルク容量は最小(例えば0Nm)となる。
伝達トルク容量はクラッチ40A,40Bの位置(クラッチのストローク量)に対応している。クラッチセンサ19c,19dは、例えば、クラッチ40A,40Bの位置に応じた信号(クラッチアクチュエータ49A,49Bの動作量に応じた信号)を出力するポテンショメータである。制御装置10は、クラッチセンサ19c,19dの出力信号に基づいて検知されるクラッチ位置から伝達トルク容量を検知する。例えば、制御装置10は、クラッチ位置と伝達トルク容量とを対応付けるマップや演算式を用いて、検知したクラッチ位置から伝達トルク容量を算出する。
クラッチアクチュエータ49A,49Bが油圧によってクラッチ40A,40Bを動かす構造においては、伝達トルク容量はクラッチ40A,40Bに作用する油圧(以下、クラッチ圧)に対応している。そういった構造においては、クラッチセンサ19c,19dはクラッチ圧に応じた信号を出力する油圧センサでもよい。この場合、制御装置10は、クラッチセンサ19c,19dの出力信号に基づいて検知されるクラッチ圧から伝達トルク容量を検知する。例えば、制御装置10は、クラッチ圧と伝達トルク容量とを対応付けるマップや演算式を用いて、検知したクラッチ圧から伝達トルク容量を算出する。
また、伝達トルク容量はクラッチアクチュエータ49A,49Bからクラッチ40A,40Bに作用する力(駆動部材41と従動部材42の間に作用する押し付け力)に対応している。クラッチアクチュエータ49A,49Bからクラッチ40A,40Bに作用する力によって、その力を受けている部分(例えば、クラッチ40A,40Bのケースなど)が歪む。そこで、クラッチセンサ19c,19dは、当該クラッチ40A,40Bから力を受ける部分の歪みの大きさに応じた信号を出力する歪みセンサでもよい。その場合、制御装置10は、クラッチセンサ19c,19dの出力信号に基づいて検知する歪みから伝達トルク容量を検知する検知する。例えば、制御装置10は、クラッチの歪みと伝達トルク容量とを対応付けるマップや演算式を用いて、検知した歪みから伝達トルク容量を算出する。
制御装置10はCPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などのメモリとを備えている。制御装置10はメモリに格納されたプログラムをCPUにおいて実行し、エンジン20、変速機30、及びクラッチ40A,40Bを制御する。
具体的には、制御装置10は、エンジン20の出力トルクについての目標値(以下において目標エンジントルクとする)を設定し、実際の出力トルクが目標エンジントルクになるようにスロットルアクチュエータ23や燃料噴射装置22、点火プラグ24を駆動する。また、制御装置10は、第1クラッチ40Aの伝達トルク容量と第2クラッチ40Bの伝達トルク容量とについて目標値(以下において目標トルク容量とする)を設定し、実際の伝達トルク容量が目標トルク容量になるように、クラッチアクチュエータ49A,49Bを動かす。さらに、制御装置10は、第1変速機構30A及び第2変速機構30Bで設定される変速段が変速指令に応じたものとなるように、シフトアクチュエータ39を動かす。
制御装置10は変速制御として複数の制御モードを備えている。第1の制御モードは、アクセルを開いた状態でのシフトダウン制御(以下、パワーオンシフトダウン制御)である。第2の制御モードは、アクセルを閉じた状態でのシフトアップ制御(以下、パワーオフシフトアップ制御)である。また、制御装置10は、この他の制御モードとして、アクセルを閉じた状態でのシフトダウン制御と、アクセルを開いた状態でのシフトアップ制御とを備えている。本実施形態においては、制御装置10は、パワーオンシフトダウン制御と、パワーオフシフトアップ制御とにおいて、可動ギアと固定ギアとが円滑に係合するようにクラッチ40A,40Bやエンジン20の出力トルクを制御する。制御装置10の制御については後において詳説する。
変速制御の概要について説明する。なお、以下の説明において、第1クラッチ40Aと第2クラッチ40Bのうち、変速の前にエンジン20のトルクを伝達しているクラッチを前クラッチとし、他方のクラッチ(すなわち、エンジン20のトルクの伝達を変速指令によって開始するクラッチ)を次クラッチとする。同様に、第1変速機構30Aと第2変速機構30Bのうち、変速の前にエンジン20のトルクを伝達している変速機構を前変速機構とし、他方の変速機構(すなわちエンジン20のトルクの伝達を変速指令によって開始する変速機構)を次変速機構とする。
図4は変速制御の概要を説明するための図である。同図においは、図2に示す変速機構30A,30B、クラッチ40A,40Bがさらに簡略化して示されている。同図においてクラッチCpが前クラッチであり、クラッチCnが次クラッチである。また、変速機構Tpが前変速機構であり、変速機構Tnが次変速機構である。また、前変速機構TpのギアGp1は、前の変速段でトルクを伝達している可動ギア(5h、3i、4i、又は6h)を示し、ギアGp2は前の変速段でトルクを伝達している固定ギア(1h、5i、3h、4h、6i、又は2h)を示している。さらに、次変速機構TnのギアGn1は、次の変速段でトルクを伝達する可動ギアを示し、ギアGn2は次の変速段でトルクを伝達する固定ギアを示している。この図では、簡略化のために、1つの可動ギアGp1,Gn1と1つの固定ギアGp2,Gn2が示されている。この図においては、固定ギアGp2,Gn2が出力軸32に固定されており(すなわち出力軸32とスプラインで噛み合っており)、出力軸32と一体的に回転する。可動ギアGp1,Gn1は、出力軸32に対して自由に相対回転できる。また、可動ギアGp1,Gn1は、入力軸31に固定されたギアGp3,Gn3とそれぞれ噛み合っており、ギアGp3,Gn3や入力軸31の回転に連動する。
図4(a)に示すように、通常走行においては、2つのクラッチCp,Cnは係合状態(伝達トルク容量が最大の状態)に設定されている。前変速機構Tpにおいては、前の変速段に対応する可動ギアGp1と固定ギアGp2とがドッグクラッチによって係合している。また、次変速機構Tnにおいては全ての可動ギアが中立位置(いずれの固定ギアとも係合しない位置)に配置される。そのため、エンジン20のトルクは、2つのトルク伝達経路のうち一方の経路(前クラッチCp及び前変速機構Tp)を介して、後輪3に向けて伝達されている。他方の経路においては次変速機構Tnにおいてトルク伝達が遮断されている。
変速指令が生じたとき、制御装置10はトルクを伝達する経路を一方から他方に切り換える。すなわち、制御装置10は次変速機構Tnの可動ギアGn1と固定ギアGn2とを係合させ、前変速機構Tpの可動ギアGp1を中立位置にする。変速機構Tp,TnとクラッチCp,Cnは、変速制御においては次のように動かされる。
(S1)まず、制御装置10は次クラッチCnの係合を解除する(図4(b)参照)。
(S2)次に、制御装置10は、次変速機構Tnの可動ギアGn1を動かし、隣の固定ギアGn2に係合させる(図4(b)参照)。
(S3)その後、制御装置10は次クラッチCnを解放状態から係合状態に戻し、それとともに前クラッチCpを解放状態にする(図4(c)参照)。
(S4)最後に、制御装置10は前変速機構Tpの可動ギアGp1を中立位置まで移動させた後に、前クラッチCpを係合状態にする(図4(d)参照)。
S3は、前変速機構Tpと次変速機構Tnの双方において可動ギアGp1,Gn1が固定ギアGp2,Gn2に係合している状態で(トルク伝達が可能な状態で)、実行される。そのため、後輪3へのトルク伝達が変速の最中に途切れる期間を低減できる。
出力軸32に至る動力伝達経路に2つのクラッチを有する車両では、変速中の後輪3の駆動力の増減(変速ショック)を抑えるために、次クラッチCnの駆動部材41の回転速度と従動部材42の回転速度とを一致させるための制御(所謂イナーシャフェーズ、以下、回転速度調整制御)が、S3の工程の前に必要となる場合がある。具合的には、上述したパワーオンシフトダウンやパワーオフシフトアップにおいて、このような回転速度調整制御が必要となる。回転速度調整制御においては、制御装置10は、変速時の車速と次の変速段の減速比(可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合により実現される減速比)とに応じたエンジン回転速度(以下、次変速段対応速度Stg)に向けて、実際のエンジン回転速度を上昇又は下降させる。ここで次変速段対応速度Stgは、例えば、車速×次の変速段の減速比×一次減速比(プライマリギア21a,41aの減速比)である。エンジン回転速度が次変速段対応速度Stgに一致し、且つ、可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合すると(S2の工程)、次クラッチCnの駆動部材41の回転速度と従動部材42の回転速度とが等しくなる。その状態で、駆動部材41と従動部材42とをS3の工程において係合させれば、変速ショックが抑えられる。
しかしながら、可動ギアGn1の移動にはある程度の時間を要する。そのため、可動ギアGn1の固定ギアGn2に向けた移動と、エンジン回転速度の上昇又は下降(すなわち回転速度調整制御)とを同じタイミングで開始した場合、S2の工程で可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合が完了する前に、エンジン回転速度が変速段対応速度に到達する場合がある。その場合、可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合が円滑に行われにくくなる。
以下、この問題について説明する。回転速度調整制御の最中では、S1の工程の結果、次クラッチCnは解放状態にある。ところが、次クラッチCnが解放状態にある場合であっても、駆動部材41と従動部材42の部分的な接触やオイルの粘性により、駆動部材41から従動部材42に回転が伝達され得る。また、可動ギアGn1が固定ギアGn2(次変速機構Tnが備える全ての固定ギア)と係合していない時には、解放状態にある次クラッチCnの従動部材42や入力軸31の回転速度は容易に変化し得る。そのため、可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合する前において、エンジン回転速度が上昇又は下降した場合、従動部材42や、入力軸31、可動ギアGn1の回転速度も駆動部材41の回転速度につられて上昇又は下降する。そして、可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合が完了する前にエンジン回転速度が次変速段対応速度Stgに到達してしまうと、可動ギアGn1の回転速度と固定ギアGn2の回転速度とが等しくなる。可動ギアGn1と固定ギアGn2とが同じ速度で回転している状態で、可動ギアGn1が固定ギアGn2に当り、ドッグクラッチのドッグ歯がドッグ孔とは異なる位置に衝突した場合(ドッグクラッチの衝突が起きた場合)、ドッグ歯とドッグ孔との相対的な位置が変わらないので、可動ギアGn1と固定ギアGn2とが円滑に係合し難い。
[第1の実施形態]
そこで、制御装置10は、S2の工程において次変速機構Tnの可動ギアGn1が固定ギアGn2に当るタイミングと、エンジン回転速度が次変速段対応速度Stgに到達するタイミングとが合致するのを避けるように、回転速度調整制御を実行する。具体的には、第1の実施形態では、制御装置10は、次変速機構Tnの可動ギアGn1が固定ギアGn2と係合するまで、エンジン回転速度が次変速段対応速度Stgに到達するのを抑える。例えば、制御装置10は、可動ギアGn1が固定ギアGn2と係合した後に、回転速度調整制御を開始する。また、他の例では、回転速度制御部10gは、可動ギアGn1が固定ギアGn2と係合するまで、次変速段対応速度Stgから離れた回転速度にエンジン回転速度を維持する。
図5は制御装置10が実行するパワーオンシフトダウン制御の例を説明するためのタイムチャートである。同図(a)において、実線はエンジン回転速度Seの変化の例を示している。また、同図(a)において、破線は次変速機構Tnの入力軸31の回転速度Stnの変化の例を示し、二点鎖線は前変速機構Tpの入力軸31の回転速度Stpを示している。なお、破線及び二点鎖線が示す値は、入力軸31の回転速度と一次減速比との積となっている。同図(b)において、実線は目標エンジントルクTeの変化の例を示している。同図(b)において、破線は次クラッチCnの伝達トルク容量についての目標値(すなわち、目標トルク容量)Tcnの変化の例を示し、二点鎖線は前クラッチCpの目標トルク容量Tcpの変化の例を示している。なお、同図(b)において破線及び二点鎖線で示す値は、各トルク容量を一次減速比で除した値となっている。
同図(b)に示すように、パワーオンシフトダウンの変速指令が生じたt1において、制御装置10は、次クラッチCnを係合状態から解放状態に変化させる。ここで係合状態とは伝達トルク容量が最大となる状態である。また、解放状態とは伝達トルク容量が最小(例えば0Nm)となる状態である。したがって、制御装置10はt1において次クラッチCnの目標トルク容量Tcnを最小にする。
また、t1において、制御装置10は、次変速機構Tnの可動ギアGn1の固定ギアGn2へ向けた移動を、シフトアクチュエータ39に対して指示する(ギア係合指令の出力)。これにより、次変速機構Tnの可動ギアGn1が固定ギアGn2に向けて移動し始める。この例では、可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合はt2において完了している。可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合した時、次変速機構Tnの入力軸31の回転速度Stnは、同図(a)に示すように、その時点での車速と次の変速段の減速比とに応じた速度にまで上昇する。
制御装置10は、可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合したことを検知した後に、エンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに向けて変化させる制御(上述した回転速度調節制御)を開始する(t3)。このように、可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合した後に回転速度調節制御を開始するので、可動ギアGn1が固定ギアGn2に衝突するタイミングと、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達するタイミングとが合致することを防止できる。その結果、可動ギアGn1と固定ギアGn2は、それらの間に回転速度差が存在する状態で互いに接近することとなり、円滑に係合できる。
この図に示す例では、制御装置10は次のような回転速度調整制御を実行している。同図(b)に示すように、制御装置10はエンジン20の目標エンジントルクTeを上昇させる(t3)。この例では、通常エンジン制御(回転速度調整制御の実行時以外でなされるエンジン制御)においては、アクセルセンサ19gによって検知されるアクセル操作量に応じた値が目標エンジントルクTeとされ、エンジン20は当該目標エンジントルクTeを出力するように制御される(以下において、アクセル操作量に応じた目標エンジントルクを基準目標トルクとする)。これに対して、回転速度調整制御においては、同図(b)のt3からt4で示されるように、基準目標トルクよりも高い値が目標エンジントルクTeとされ、エンジン20は当該高い目標エンジントルクTeを出力するように制御される。また、制御装置10は前クラッチCpを、係合状態と解放状態の間の状態である半係合状態に遷移させる(t3)。具体的には、制御装置10は前クラッチCpの目標トルク容量Tcpを下げ、基準目標トルクに対応する容量にする。ここで、基準目標トルクに対応する容量とは、具体的には、基準目標トルクを伝達するのに必要十分な容量(基準目標トルク×一次減速比)である。また、制御装置10は次クラッチCnの目標トルク容量Tcnを最小に設定し、次クラッチCnを解放状態に維持する。これにより、目標エンジントルクTeの基準目標トルクに対する増分(同図(b)においてΔT)が、エンジン回転速度Seを上昇させるトルクとして作用する。その結果、同図(a)に示されるように、エンジン回転速度Seは上昇を始める。その後、エンジン回転速度Seは次変速段対応速度Stgに達する(t4)。
エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達した時、制御装置10は回転速度調整制御を終了し、その後は、エンジン20のトルクを伝達する経路を切り換える制御(経路切換制御)を実行する。具体的には、制御装置10は前クラッチCpの目標トルク容量Tcpを最小にし、前クラッチCpを解放状態に遷移させる(t5)。また、制御装置10は次クラッチCnを解放状態から係合状態に向けて遷移させる。同図の例では、制御装置10は次クラッチCnの目標トルク容量Tcnを一時的に現在の実エンジントルク(エンジン20が実際に出力しているトルク)に対応する容量(実エンジントルク×一次減速比)に設定している(t6)。
次クラッチCnと前クラッチCpとがそれぞれ目標とする状態に達すると、制御装置10は、前変速機構Tpの可動ギアGp1の中立位置に向けた移動(固定ギアGp2から離れる方向への移動)を開始させる。すなわち、制御装置10はギア解放指令をシフトアクチュエータ39に対して出力する。その結果、同図の例では、t7において可動ギアGp1が固定ギアGp2から離れ、それらの係合が解消している。なお、それらの係合が解消された時、前クラッチCpの従動部材42や前変速機構Tpの入力軸31は、クランクシャフト21や駆動部材41の回転に連動し始める。その結果、前変速機構Tpの入力軸31の回転速度は、エンジン回転速度(具体的には次変速段対応速度Stg)と一次減速比に応じた速度にまで上昇する。
最後に、制御装置10は前クラッチCpと次クラッチCnとを係合状態に戻す。すなわち、制御装置10はそれらの目標トルク容量Tcp,Tcnを最大に設定する。これにより、変速制御が終了する。
図6は制御装置10が実行するパワーオフシフトアップ制御の例を説明するためのタイムチャートである。同図(a)及び(b)において各線が示す内容は図5と同様である。なお、パワーオフシフトアップにおいては、アクセル操作量が最小値に近いため、基準目標トルクは負の値となっている。
同図(b)に示すように、パワーオフシフトアップの変速指令が生じたt1において、制御装置10は、パワーオンシフトダウン制御の場合と同様に、次クラッチCnの目標トルク容量Tcnを最小にする。また、制御装置10は、t1においてギア係合指令を出力する。これにより、次変速機構Tnの可動ギアGn1が固定ギアGn2に向けて移動し始める。同図の例では、可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合はt2において完了している。なお、同図(a)に示すように、可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合した時、次変速機構Tnの入力軸31の回転速度Stnは、その時点での車速と次の変速段の減速比とに応じた速度にまで下降している。
パワーオフシフトアップ制御においても、制御装置10は、可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合したことを検知した後に、回転速度調節制御を開始する(t3)。この説明では、同図(b)に示すように、制御装置10はエンジン20の目標エンジントルクTeを下げる(t3)。具体的には、基準目標トルクよりも低い値が目標エンジントルクTeとされる。また、制御装置10は前クラッチCpの目標トルク容量Tcpを基準目標トルクに対応する容量にする。また、制御装置10は次クラッチCnの目標トルク容量Tcnを最小に維持し、次クラッチCnを解放状態に維持する。これにより、目標エンジントルクTeの基準目標トルクに対する減少分が、エンジン回転速度Seを下げるトルクとして作用する。その結果、同図(a)に示されるように、エンジン回転速度Seは下降を始める。その後、エンジン回転速度Seは次変速段対応速度Stgに達する(t4)。
エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに達した後、制御装置10は、図5で示したパワーオンシフトダウン制御と同様に、経路切換制御(t4からt7の動作)を実行し、今回のパワーオフシフトアップ制御を終了する。
図7は制御装置10の機能を示すブロック図である。同図に示すように、制御装置10は、その機能として、変速指令判定部10aと、変速制御部10bとを備えている。変速制御部10bは、ギア制御部10hと、クラッチ制御部10iと、エンジン制御部10jと、ギア判定部10cと、目標速度算出部10dと、トルク変化量算出部10eと、基準目標トルク算出部10fと、回転速度制御部10gと、を備えている。これらは、制御装置10のメモリに格納されたプログラムをCPUが実行することで実現される。
変速指令判定部10aは、変速指令が生じたときに、上述した複数の制御モードのうち、変速指令に対応して実行するべき制御モードを決めるための処理を実行する。具体的には、変速指令判定部10aは、変速指令の内容(シフトダウン指令/シフトアップ指令)と、変速指令を受けたときの車両の運転状態(この例では、アクセル操作量)とが各制御モードの開始条件に該当するか否かを判定する。そして、その判定結果に基づいて制御モードが決定される。
本実施形態では、変速指令がシフトダウン指令であり、且つ、アクセル操作量が所定の閾値以上の場合に、変速制御部10bによってパワーオンシフトダウン制御が実行される。また、変速指令がシフトアップ指令であり、且つ、アクセル操作量が所定の閾値より小さい場合に、変速制御部10bによってパワーオフシフトアップ制御が実行される。
この例では、変速指令であるシフトダウン指令及びシフトアップ指令は、搭乗者によるシフトスイッチ19fの操作に応じて当該シフトスイッチ19fから制御装置10に入力される。しかしながら、シフトダウン指令やシフトアップ指令は、シフトスイッチ19fの操作によることなく、車両の運転状態や搭乗者のアクセル操作に基づいて制御装置10が生成してもよい。例えば、アクセル操作量が急激に増加した場合には、制御装置10がシフトダウン指令を生成してもよい。
変速制御部10bは変速指令判定部10aの判断結果に応じた変速制御を実行する。上述したように、シフトダウン指令が生じ且つアクセル操作量が所定の閾値以上の場合には、変速制御部10bはパワーオンシフトダウン制御を実行する。また、シフトアップ指令が生じ、且つ、アクセル操作量が所定の閾値より小さい場合に、変速制御部10bはパワーオフシフトアップ制御を実行する。
ギア制御部10hは、シフトアクチュエータ39を駆動し(すなわちシフトアクチュエータ39の駆動電力を出力し)、前変速機構Tpの複数の可動ギアGp1と次変速機構Tnの複数の可動ギアGn1とを選択的に動かす。そして、ギア制御部10hは次変速機構Tnの可動ギアGn1を固定ギアGn2と係合させ、また、前変速機構Tpの可動ギアGp1と固定ギアGp2との係合を解消する。
クラッチ制御部10iはクラッチアクチュエータ49A,49Bを駆動させて(クラッチアクチュエータ49A,49Bの駆動電力を出力して)、次クラッチCnと前クラッチCpとを係合状態に遷移させたり、解放状態に遷移させる。また、クラッチ制御部10iは、変速の過程では、次クラッチCnと前クラッチCpとを係合状態と解放状態の間の半係合状態に設定する。本実施形態では、前クラッチCp及び次クラッチCnの実際の伝達トルク容量が、回転速度制御部10gによって設定された目標トルク容量Tcp,Tcnに一致するように、クラッチ制御部10iはクラッチアクチュエータ49A,49Bを動かす。
エンジン制御部10jは、アクセルセンサ19gによって検知したアクセル操作量に基づいて、スロットル開度や、燃料噴射量、点火タイミングを制御している。エンジン制御部10jは、通常エンジン制御においては、検知したアクセル操作量に応じたトルクである基準目標トルクを目標エンジントルクTeとして設定する。一方、回転速度調整制御においては、基準目標トルクよりも高いトルク又は低いトルクが目標エンジントルクTeとして設定される。エンジン制御部10jは、予めメモリに格納されたマップ等を参照して、エンジン20の実際の出力トルクが目標エンジントルクTeに一致するようにスロットル開度等を制御する。
ギア判定部10cは次変速機構Tnの可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合したか否かを判定する。例えば、ギア判定部10cは、ギア位置センサ19bによって検知される可動ギアGn1の位置が、固定ギアGn2に係合する係合位置に達したか否かを判定する。また、ギア判定部10cは、可動ギアGn1が係合位置にある状態が所定時間継続したか否かを判定してもよい。さらに、ギア判定部10cは次変速機構Tnの入力軸31の回転速度Stnの変化を利用して、可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合したか否かを判定してもよい。例えば、後輪3や出力軸32の回転速度(Sout)と、次の変速段の減速比(Rnext)とに応じて決まる入力軸31の回転速度(Sout×Rnext)と、次変速機構Tnの入力軸31の回転速度Stnとの差(Sout×Rnext−Stn)が閾値より小さいか否かを判定してもよい。そして、ギア判定部10cは、その差が閾値より小さい場合に2つのギアGn1,Gn2が係合したと判断してもよい。また、その差が閾値よりも小さい状態が所定時間より長く継続した場合に、2つのギアGn1,Gn2が係合したと判断してもよい。
なお、ギア判定部10cは前変速機構Tpの可動ギアGp1と固定ギアGp2との係合が解消されたか否かをも判定する。この判定も、ギア位置センサ19bの出力信号や、入力軸31の回転速度Stpに基づいて行うことができる。例えば、ギア判定部10cは、ギア位置センサ19bの出力信号に基づいて、可動ギアGp1が中立位置にあるか否かを判定する。そして、ギア判定部10cは可動ギアGp1が中立位置にあるとき、又は、可動ギアGp1が中立位置にある状態が所定時間以上続いた場合に、可動ギアGp1と固定ギアGp2との係合が解消したと判断する。
目標速度算出部10dは回転速度調整制御によって到達させるべきエンジン回転速度を算出する。すなわち、目標速度算出部10dは上述した次変速段対応速度Stgを算出する。目標速度算出部10dは、例えば、出力側回転センサ19eによって回転速度調整制御の開始前に検知した出力軸32の回転速度(Sout)と、次の変速段の減速比(Rnext)と、一次減速比(R1)との積(Sout×Rnext×R1)を次変速段対応速度Stgとする。
トルク変化量算出部10eは、回転速度調整制御においてエンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに向けて上昇又は下降させるのに必要なトルク(以下、必要トルク変化量)を算出する。必要トルク変化量は、例えば、エンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgまで上昇又は下降させる際に生じるエンジン20の慣性トルクである。この場合、必要トルク変化量は、回転速度調整制御の開始時の実際のエンジン回転速度Seと、次変速段対応速度Stgと、回転速度調整制御を実行する時間(図5及び図6においてt3からt4までの時間、以下、調整制御時間(Δt))とに基づいて算出される。必要トルク変化量をこの調整制御時間に基づいて算出することによって、回転速度調整制御に費やす時間を調整できる。トルク変化量算出部10eは、例えば、次の演算式を用いて必要トルク変化量を算出する。
必要トルク変化量=I×(Se−Stg)/Δt
ここでIはエンジン20のクランクシャフト21周りのエンジン20の慣性モーメントである、この慣性モーメントは、例えば、エンジン20を設計する段階で算出され得る。
調整制御時間は、例えば制御装置10が備えるマップ(以下、調整時間マップ)を参照して算出される。例えば、調整時間マップにおいては、変速指令の内容(前の変速段と次の変速段)とアクセル操作量とに、調整制御時間が対応付けられている。例えば、アクセル操作量が増すに従って、調整制御時間は短く設定される。このような調整時間マップが備えられている場合、トルク変化量算出部10eは、変速指令の内容と、アクセルセンサ19gによって検知したアクセル操作量とに基づいて、調整制御時間を算出する。なお、調整制御時間はこれに限られない。例えば、調整制御時間は固定値でもよい。また、調整制御時間は、車両の運転状態を表す他の値に基づいて算出されてもよい。
必要トルク変化量の算出方法はこれに限られない。例えば、必要トルク変化量の算出に調整制御時間は用いられなくてもよい。必要トルク変化量は、アクセル操作量や変速段の内容などと必要トルク変化量とを対応付けるマップから、直接的に算出されてもよい。また、必要トルク変化量は予め定められた値でもよい。
基準目標トルク算出部10fはアクセル操作量に基づいて上述の基準目標トルクを算出する。例えば、アクセル操作量と、エンジン回転速度と、エンジントルクとを対応付けるマップ(トルクマップ)が制御装置10のメモリに予め格納されている。基準目標トルク算出部10fは、トルクマップを参照して基準目標トルクを算出する。すなわち、基準目標トルク算出部10fは、センサによって検知したアクセル操作量及びエンジン回転速度Seに対応するエンジントルクを、基準目標トルクとして算出する。上述したように、通常エンジン制御においては、この基準目標トルクが目標エンジントルクTeとして設定される。基準目標トルク算出部10fは基準目標トルクを所定時間毎に算出する。したがって、通常走行だけでなく、変速中(回転速度調整制御の最中を含む)においても、アクセル操作量等の変化に応じて、前クラッチCpの目標トルク容量Tcpや目標エンジントルクTeが漸次変えられる。
回転速度制御部10gはエンジン制御部10j及びクラッチ制御部10iを機能させて回転速度調整制御を実行する。回転速度制御部10gは次変速段対応速度Stgに向けてエンジン回転速度Seを上昇又は下降させる。具体的には、パワーオンシフトダウン時には、回転速度制御部10gは、目標エンジントルクTeを基準目標トルクよりも上げるとともに、クラッチCp,Cnの伝達トルク容量を下げる。これにより、後輪3に伝達されるトルクの変動を抑えながら、エンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに向けて上昇させることができる。また、パワーオフシフトアップ時には、回転速度制御部10gは、目標エンジントルクTeを基準目標トルクよりも下げるとともに、クラッチCp,Cnの伝達トルク容量を下げる。これにより、後輪3に伝達されるトルクの変動を抑えながら、エンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに向けて下げることができる。回転速度制御部10gは上昇制御及び下降制御を回転速度調整制御として実行する。
まず上昇制御について説明する。上昇制御はエンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgにまで上昇させる制御(図5のt3からt4までの制御)である。回転速度制御部10gは、上昇制御実行時の目標エンジントルクTeを基準目標トルクよりも必要トルク変化量だけ高いトルクにする。これにより、エンジン20は、回転速度調整制御においては、基準目標トルクよりも必要トルク変化量だけ高いトルクを出力する。また、回転速度制御部10gは前クラッチCpについての目標トルク容量Tcpを基準目標トルクに対応する容量にする。ここで基準目標トルクに対応する容量は、例えば上述したように基準目標トルクを伝達するのに必要十分なトルク(基準目標トルク×一次減速比)である。また、回転速度制御部10gは、次クラッチCnについての目標トルク容量Tcnを最小(例えば0Nm)にする。これにより、必要トルク変化量がエンジン回転速度Seを上昇させるトルクとして作用する。
なお、エンジン回転速度Seを上昇させる方法はこれに限られない。例えば、上昇制御における目標エンジントルクTeは、例えば、アクセル操作量に応じた基準目標トルクをさらに補正した値と、必要トルク変化量との和であってもよい。その場合、その補正した値に応じた容量が、前クラッチCpの目標トルク容量Tcpとされる。
下降制御について説明する。下降制御はエンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgにまで下げる制御(図6のt3からt4までの制御)である。回転速度制御部10gは、例えば、下降制御の実行時の目標エンジントルクTeを基準目標トルクよりも必要トルク変化量の絶対値だけ低いトルクにする。これにより、エンジン20は、回転速度調整制御においては、基準目標トルクよりも必要トルク変化量だけ低いトルクを出力する。なお、エンジン回転速度Seを下げる場合には、必要トルク変化量は負の値となる。そのため、下降制御の実行時の目標エンジントルクTeは、基準目標トルクと必要トルク変化量との和として算出され得る。下降制御の場合も上昇制御の場合と同様に、回転速度制御部10gは前クラッチCpについての目標トルク容量Tcpを基準目標トルクに対応する容量にする。また、回転速度制御部10gは次クラッチCnについての目標トルク容量Tcnを最小(例えば0Nm)にする。これにより、必要トルク変化量がエンジン回転速度Seを下降させるトルクとして作用する。
なお、基準目標トルクが、エンジン20が出力可能なトルクの下限値(以下、最小トルク)である場合など、基準目標トルクと必要トルク変化量との和が最小トルクを下回る場合がある。また、基準目標トルクが、エンジン20が出力可能なトルクの上限値(以下、最大トルク)である場合など、基準目標トルクと必要トルク変化量との和が最大トルクを上回る場合がある。
そのため、下降制御及び上昇制御においては、基準目標トルクの大きさに応じて、回転速度制御部10gは次のような処理を行ってよい。下降制御では、回転速度制御部10gは、基準目標トルク(Tnml)と必要トルク変化量(ΔTa)との和(Tnml+ΔTa)と、最小トルクとを比較する。そして、回転速度制御部10gはいずれか高い方を目標エンジントルクTeとする。一方、上昇制御では、回転速度制御部10gは、基準目標トルク(Tnml)と必要トルク変化量(ΔTa)との和(Tnml+ΔTa)と、最大トルクとを比較する。そして、回転速度制御部10gはいずれか低い方を目標エンジントルクTeとする。また、回転速度制御部10gは、目標エンジントルクTeと必要トルク変化量とに基づいて、前クラッチCpについての目標トルク容量Tcpを算出する。例えば、目標エンジントルクTeの絶対値から必要トルク変化量(ΔTa)の絶対値を差し引いた値に応じた容量((|Te|−|ΔTa|)×一次減速比)が、目標トルク容量Tcpとされる。基準目標トルクと必要トルク変化量と和が最大トルク又は最小トルクを越える場合に、このようにして目標トルク容量Tcpを算出することで、その越えた分を、前クラッチCpを介して伝達されるトルクの変化によって補うことができる。
図8は基準目標トルクが最小トルクである場合に実行される下降制御の概要を説明する為のタイムチャートである。ここでは、図6に示すタイムチャートと異なる点を中心にして説明する。
図8の例では、最小トルクがアクセル操作量に応じた基準目標トルクとなっている。そのため、下降制御(t3からt4)の開始前の通常エンジン制御及び下降制御の双方において、最小トルクが目標エンジントルクTeとして設定されている。t3において下降制御が開始したとき、最小トルクに対応するトルク容量よりも必要トルク変化量の絶対値だけ低い値に、対応した容量が、前クラッチCpの目標トルク容量Tcpとして設定されている。すなわち、最小トルクの絶対値と必要トルク変化量の絶対値との差分のトルクを伝達するのに必要十分な容量が目標トルク容量Tcpとされる。こうすることで、前クラッチCpの下流側からエンジン20に伝えられるトルクが減少し、エンジン回転速度Seが下がる。
図7に戻り、回転速度制御部10gの機能について説明する。回転速度制御部10gは、可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合するまで、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達するのを抑える。具体的には、回転速度制御部10gはギアGn1,Gn2の係合が完了してから、上述の上昇制御や下降制御を実行する。また、他の例では、回転速度制御部10gは、ギアGn1,Gn2の係合が完了するまで、上述の上昇制御や下降制御を一時的に停止する。
なお、上述したように基準目標トルク算出部10fは所定時間毎に基準目標トルクを算出している。そのため、回転速度調整制御の最中にアクセル操作量が変化した場合、基準目標トルクも変化する。この場合、回転速度制御部10gが設定する目標エンジントルクTeも変化し、基準目標トルクに基づいて定められる目標トルク容量Tcpも変化する。
ここで制御装置10が実行する処理の流れについて説明する。図9は、パワーオンシフトダウン制御及びパワーオフシフトアップ制御において実行される処理の例を示すフローチャートである。
まず、クラッチ制御部10iが次クラッチCnの目標トルク容量Tcnを最小値にする(S101)。すなわち、クラッチ制御部10iは次クラッチCnを解放状態に遷移させる。次に、ギア制御部10hは次変速機構Tnの可動ギアGn1の固定ギアGn2に向けた移動を指示するギア係合指令を出力する(S102)。すなわち、ギア制御部10hは可動ギアGn1と固定ギアGn2と互いに接近させる。そして、ギア判定部10cが、可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合したか否かを判定する(S103)。ギア判定部10cは可動ギアGn1が固定ギアGn2と係合するまで、S103の処理を繰り返す。
S103において可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合したと判断された後に、トルク変化量算出部10eが必要トルク変化量を算出し(S104)、回転速度制御部10gは回転速度調整制御(上昇制御又は下降制御)を実行する(S105)。具体的には、回転速度制御部10gはパワーオンシフトダウンにおいては上昇制御を実行し、パワーオフシフトアップにおいては下降制御を実行する。このように、S103で可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合したと判断された後に上昇制御及び下降制御が開始されるので、可動ギアGn1と固定ギアGn2とが円滑に係合する。
その後、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに達したか否かを判定する(S106)。すなわち、回転速度制御部10gは次クラッチCnの駆動部材41と従動部材42の回転速度差が解消されたか否かを判定する。回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達するまで、S105の上昇制御を実行する。
なお、S106の判定では、エンジン回転速度Seと次変速段対応速度Stgとの差に応じた値(例えば、差自体又はそれらの速度の比)に基づいて、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに達したか否かを、回転速度制御部10gは判定する。例えば、回転速度制御部10gは、エンジン回転速度Seと次変速段対応速度Stgとの差の絶対値が十分に小さい閾値より小さいか否かを判定する。また、回転速度制御部10gは、エンジン回転速度Seと次変速段対応速度Stgとの差と、変速前のエンジン回転速度と次変速段対応速度Stgとの差の比に基づいて、S106の判定を行ってもよい。例えば、回転速度制御部10gは、次の演算式によって、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに達したか否かを判定してもよい。
(Se−Stg)/(Sp−Stg)>S1
S1は1に近い閾値である。また、Spは変速前のエンジン回転速度であり、例えば、次のように表される。
Sp=出力軸32の回転速度×前の変速段の減速比×一次減速比
エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに達した時、回転速度制御部10gは上昇制御を終了し、目標エンジントルクTeを基準目標トルクに戻す(S107)。そして、制御装置10は経路切換制御(図5及び図6のt4からt7までの制御)を実行した後(S108)、今回の変速制御を終了する。
図10は経路切換制御においてなされる処理の例を示すフローチャートである。
クラッチ制御部10iは、エンジン回転速度Seの次変速段対応速度Stgへの到達に応じて、前クラッチCpの解放状態に向けた遷移を開始する。この例では、クラッチ制御部10iは、前変速機構TpのギアGp1,Gp2係合が解消できる程度の容量(例えば、最小値0(以下、ギア解消容量))に前クラッチCpの目標トルク容量Tcpを設定する(S201)。また、クラッチ制御部10iは、エンジン回転速度Seの次変速段対応速度Stgへの到達に応じて、次クラッチCnの係合状態に向けた遷移を開始する。この例では、クラッチ制御部10iは、次クラッチCnの目標トルク容量Tcnを、エンジン20が現在出力しているトルク(以下、現在エンジントルク)に対応する容量(現在エンジントルク×一次減速比)に設定する(S202)。これにより、現在のエンジン回転速度が維持される。
前クラッチCpがギア解消容量に設定され、次クラッチCnの容量が現在エンジントルクに応じた容量に設定されたことがセンサによって検知された後に、ギア制御部10hは、前変速機構Tpの可動ギアGp1の中立位置に向けた移動(固定ギアGp2から離れる方向への移動)を開始する。すなわち、ギア制御部10hはシフトアクチュエータ39に対してギア解放指令を出力する(S203)。その後、ギア判定部10cは可動ギアGp1と固定ギアGp2との係合が解消したか否かを判定する(S204)。
クラッチ制御部10iは、可動ギアGp1と固定ギアGp2の係合が解消された後に、前クラッチCpと次クラッチCnの双方を通常状態に戻す。すなわち、クラッチ制御部10iは前クラッチCpの目標トルク容量Tcpと次クラッチCnの目標トルク容量Tcnを最大にする(S205)。これにより経路切換制御が終了する。
以上説明したように、本実施形態では次変速機構Tnの可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合したと判断された後に、回転速度調整制御が実行されている。そのため、次変速機構Tnにおいて可動ギアGn1と固定ギアGn2とを円滑に係合させることが可能となる。
[第1の実施形態の変形例1]
この例では、回転速度制御部10gは、可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合が完了する前に、回転速度調整制御(上昇制御又は下降制御)を開始する。そして、回転速度制御部10gは、可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合が完了するまで、変速指令が生じる前のエンジン回転速度と、次変速段対応速度Stgとの間の回転速度(以下、維持回転速度)にエンジン回転速度Seを維持する。すなわち、パワーオンシフトダウンにおいては、回転速度制御部10gは変速指令に応じて上昇制御を開始し、ギアGn1,Gn2が係合するまで次変速段対応速度Stgよりも低い回転速度にエンジン回転速度Seを維持する。また、パワーオフシフトアップにおいては、回転速度制御部10gは変速指令に応じて下降制御を開始し、ギアGn1,Gn2が係合するまで次変速段対応速度Stgよりも高い回転速度にエンジン回転速度Seを維持する。
図11はこの例に係るパワーオンシフトダウン制御の概要を示すタイムチャートである。図12はこの例に係るパワーオフシフトアップ制御の概要を示すタイムチャートである。これらの図においては各線が示す内容は、図5と同様である。なお、図12の例では、基準目標トルクには最小トルクが設定されている。
図11及び図12の(b)に示すように、変速指令を受けたt1において、ギア制御部10hはギア係合指令を出力する。これにより、次変速機構Tnの可動ギアGn1が固定ギアGn2に向けて移動し始める。この図の例では、可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合はt3で完了している。その結果、次変速機構Tnの入力軸31の回転速度Stnは、その時点での車速と次の変速段の減速比とに応じた回転速度まで上昇又は下降している。
回転速度制御部10gは、次変速機構Tnにおける可動ギアGn1と固定ギアGn2の係合完了を待つことなく(係合完了よりも前に)、回転速度調整制御を開始する。この例では、回転速度制御部10gはt1において回転速度調整制御を開始する。すなわち、ギア係合指令の出力と同時に、回転速度制御部10gは回転速度調整制御を開始する。図11に示すパワーオンシフトダウン制御の場合、回転速度制御部10gは上昇制御を実行し、図12に示すパワーオフシフトアップ制御の場合、回転速度制御部10gは下降制御を実行する。そのため、エンジン回転速度Seはt1から上昇又は下降を開始している(図11及び図12の(a)参照)。
なお、図11の上昇制御においては、基準目標トルクと必要トルク変化量との和が目標エンジントルクTeとして設定され、前クラッチCpの目標トルク容量Tcpには基準目標トルクに応じた容量が設定されている。一方、図12の例では基準目標トルクが最小トルクである。そのため、下降制御においては、目標エンジントルクTeに最小トルクが設定され、前クラッチCpの目標トルク容量Tcpには、最小トルクの絶対値から必要トルク変化量の絶対値を差し引いた値に対応する容量が設定されている。図11及び図12のいずれにおいても、上昇制御又は下降制御の開始によって、次クラッチCnの目標トルク容量Tcnは最小値に設定されている。
エンジン回転速度Seはt1で上昇又は下降し始めた後、t2において、次変速段対応速度Stgと変速前のエンジン回転速度との間で設定される維持回転速度に達している。維持回転速度は次変速段対応速度Stgに応じて算出される速度である。例えば、図11のパワーオンシフトダウン制御においては、維持回転速度は次変速段対応速度Stgよりも所定値だけ低い回転速度である。また、図12のパワーオフシフトアップ制御においては、維持回転速度は、次変速段対応速度Stgよりも所定値だけ高い回転速度である。この所定値は予め定められた固定値でもよいし、必要トルク変化量や、変速指令の内容(前の変速段と次の変速段)に応じて変化する値でもよい。
これらの図の例では、エンジン回転速度Seが維持回転速度に達した時点(t2)で、未だ可動ギアGn1と固定ギアGn2の係合が完了していない。そこで、回転速度制御部10gはt1で開始した上昇制御又は下降制御を一時的に停止し、エンジン回転速度Seを現在のエンジン回転速度(ここでは維持回転速度)に維持する制御(以下、維持制御とする)を実行する。維持制御においては、回転速度制御部10gは、例えば基準目標トルクを目標エンジントルクTeとし、前クラッチCpの目標トルク容量Tcpを基準目標トルクに対応した容量に設定する。また、次クラッチCnの目標トルク容量Tcnを最小値に設定する。これにより、エンジン20の出力トルクは全て前クラッチCpを介して後輪3に向けて伝達されるので、エンジン回転速度Seの変化を抑えることができる。
t3において可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合完了が検知された後に、回転速度制御部10gは再び上昇制御又は下降制御を実行する(t4)。すなわち、図11のパワーオンシフトダウン制御においては上昇制御を実行する。また、図12のパワーオフシフトアップ制御においては下降制御を実行する。これにより、エンジン回転速度Seは再び上昇又は下降し始め、t5において次変速段対応速度Stgに達している。このように、回転速度制御部10gは、上昇制御又は下降制御を一時的に停止することで、可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合完了前にエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに一致するのを抑えている。
その後、制御装置10は、図5及び図6に示した処理と同様に、経路切換制御を実行し、今回の変速制御を終了している(t8)。
図13はこの例に係るパワーオンシフトダウン制御及びパワーオフシフトアップ制御において実行される処理の例を示すフローチャートである。
まず、ギア制御部10hがギア係合指令を出力する(S301)。また、トルク変化量算出部10eが必要トルク変化量を算出する(S302)。そして、回転速度制御部10gが、可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合完了を待つことなく、必要トルク変化量と基準目標トルクとに基づく回転速度調整制御(上昇制御又は下降制御)を実行する(S303)。回転速度調整制御は、S301のギア係合指令の出力に連続して開始される。なお、パワーオンシフトダウン制御の場合、回転速度制御部10gはS303において上昇制御を実行し、パワーオフシフトアップ制御の場合、回転速度制御部10gはS303において下降制御を実行する。
その後、回転速度制御部10gは次変速機構Tnの可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合したか否かを判定する(S304)。ここで、可動ギアGn1と固定ギアGn2とが未だ係合していない場合には、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seが維持回転速度に達したか否かを判定する(S305)。S305の判定において、エンジン回転速度Seが未だ維持回転速度に達していない場合には、回転速度制御部10gは上昇制御又は下降制御を継続する(S303)。
S305の判定において、エンジン回転速度Seが既に維持回転速度に達している場合には、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seについての維持制御を実行する(S306)。これにより、エンジン回転速度Seの上昇又は下降が停止し、エンジン回転速度Seは維持回転速度に留まる。その後、処理はS304に戻り、再び可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合したか否かが判定される。
S304の判定において次変速機構Tnの可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合している場合には、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに達しているか否かを判定する(S307)。ここでエンジン回転速度Seが未だ次変速段対応速度Stgに達していない場合には、回転速度制御部10gは上昇制御又は下降制御を再開又は継続する(S303)。一方、S307においてエンジン回転速度Seが既に次変速段対応速度Stgに達している場合には、回転速度制御部10gは基準目標トルクを目標エンジントルクTeとする(S308)。そして、制御装置10は上述した経路切換制御を実行した後(S309)、今回の変速制御を終了する。
図11乃至図13の例では、エンジン回転速度Seを維持回転速度に維持するので、可動ギアGn1と固定ギアGn2とを円滑に係合させることができる。
また、可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合する前に、回転速度制御部10gは上昇制御又は下降制御を開始する。そのため、エンジン回転速度Seの変化を早期に開始できるので、搭乗者による変速指令とそれに起因するエンジン20の駆動変化との時間的なずれを低減でき、変速中の車両の操作感を向上できる。
また、維持回転速度は次変速段対応速度に基づいて算出されている。そのため、エンジン回転速度Seが維持回転速度から次変速段対応速度にまで変化するのに要する時間のばらつきを抑えることができる。
[第1の実施形態の変形例2]
この例では、次変速機構Tnの可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合が完了するまでエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに達するのを抑える上述した回転速度調整制御が、変速指令の内容や、次変速段対応速度Stgへの到達に必要なエンジン回転速度Seの変化量に応じて、選択的に実行される。
この例では、回転速度制御部10gは、その制御モードとして2つのモードを備えている。第1の制御は、次変速機構TnでギアGn1,Gn2の係合が完了するまでエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに達するのを抑える、上述した回転速度調整制御である。第2の制御は、ギアGn1,Gn2が係合したか否かの判定とは独立して、エンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに向けて変化させる制御である。すなわち、第2の制御では、ギアGn1,Gn2が係合しているか否かの判定がなされることなく、或いは判定結果に寄らず、上述した上昇制御や下降制御が開始される。その後、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達するまで上昇制御や下降制御が継続して行われる。
回転速度制御部10gは、次変速段対応速度Stgに至るまでに要するエンジン回転速度Seの変化量に基づいて、第1の制御と第2の制御とを選択的に実行する。すなわち、回転速度制御部10gは、回転速度調整制御の開始前のエンジン回転速度と、次変速段対応速度Stgとの差に基づいて、第1の制御と第2の制御のうちいずれか一方を選択する。次変速段対応速度Stgへの到達に必要な回転速度変化量が大きい場合には(すなわち、次変速段対応速度Stgが回転速度調整制御の開始前のエンジン回転速度から大きく離れている場合には)、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達するまでに多くの時間を要する。その場合、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達するのを抑える上述した制御を行わない場合でも、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達する前に、次変速機構Tnの可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合する。そこで、この例では、次変速段対応速度Stgに至るのに必要な回転速度変化量が小さい場合には、回転速度制御部10gは第1の制御を実行する。次変速段対応速度Stgに至るのに必要な回転速度変化量が大きい場合には、回転速度制御部10gは第2の制御を実行する。第2の制御によれば、エンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに早期に到達させることができるようになる。
図14はこの例に係るパワーオンシフトダウン制御及びパワーオフシフトアップ制御において実行される処理の例を示すフローチャートである。
変速指令が生じると、制御装置10は、次変速段対応速度Stgへの到達に必要なエンジン回転速度Seの変化量が閾値より大きいか否かを判定する。具体的には、エンジン回転速度(現在又は変速直前のエンジン回転速度)と次変速段対応速度Stgとの差(以下、予定変化量)が閾値(以下、モード判定閾値)より大きいか否かを判定する(S401)。
ここで、予定変化量がモード判定閾値より大きくない場合には、第1の制御が実行される(S402)。S402の第1の制御では、例えば、図9で示したS101からS107までの処理が実行される。また、第1の制御では、図13で示したS301からS308までの処理が実行されてもよい。
予定変化量がモード判定閾値より大きい場合には、第2の制御であるS403以降の処理が実行される。具体的には、ギア制御部10hがギア係合指令を出力する(S403)。また、トルク変化量算出部10eが必要トルク変化量を算出し(S404)、回転速度制御部10gが、可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合完了を検知することなく、必要トルク変化量と基準目標トルクとに基づく上昇制御又は下降制御を実行する(S405)。すなわち、回転速度制御部10gはパワーオンシフトダウンにおいては上昇制御を実行し、パワーオフシフトアップにおいては下降制御を実行する。
次に、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに達したか否かを判定する(S406)。ここで、エンジン回転速度Seが未だ次変速段対応速度Stgに達していない場合には、回転速度制御部10gはS405の上昇制御又は下降制御を継続する。一方、エンジン回転速度Seが既に次変速段対応速度Stgに達している場合には、回転速度制御部10gは上昇制御又は下降制御を終了し、目標エンジントルクTeを基準目標トルクに戻す(S407)。また、ギア判定部10cは次変速機構Tnの可動ギアGn1が固定ギアGn2と係合したか否かを判定する(S408)。ここで可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合したと判断された時、制御装置10は、上述の経路切換制御を実行し(S409)、今回の変速制御を終了する。
図15はパワーオンシフトダウンにおいて上述の第2の制御が実行された場合のエンジン回転速度等の変化の例を示すタイムチャートである。図16はパワーオフシフトアップにおいて上述の第2の制御が実行された場合のエンジン回転速度等の変化の例を示すタイムチャートである。これらの図において各線が示す内容は、図5と同様である。
図15及び図16の(b)に示すように、変速指令が生じたt1において、ギア制御部10hはギア係合指令を出力する。また、回転速度制御部10gはt1において回転速度調整制御を開始する。すなわち、図15に示すパワーオンシフトダウン制御の場合には、回転速度制御部10gは上昇制御を開始する(同図の例では、目標エンジントルクTe=基準目標トルク+必要トルク変化量、前クラッチCpの目標トルク容量Tcp=基準目標トルク×一次減速比、次クラッチCnの目標トルク容量Tcn=最小値)。また、図16に示すパワーオフシフトアップ制御の場合には、回転速度制御部10gは下降制御を開始する(同図の例では、目標エンジントルクTe=最小トルク、前クラッチCpの目標トルク容量Tcp=|最小トルク|−|必要トルク変化量|、次クラッチCnの目標トルク容量Tcn=最小値)。この上昇制御又は下降制御によって、エンジン回転速度Seは次変速段対応速度Stgに向けて変化を始める(これらの図の(a)参照)。上昇制御及び下降制御は、途中で止まることなく、t3においてエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達するまで続いている。
第2の制御が実行される際には上述の予定変化量は大きいため、エンジン回転速度Seの次変速段対応速度Stgへの到達には比較的多くの時間を要する。そのため、これらの図に示す例では、可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合するタイミングt2は、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達するタイミングt3よりも早い。エンジン回転速度Seがt3において次変速段対応速度Stgに達すると、回転速度調整制御は終了する。その後は、図5のt4以降と同様の経路切換制御が実行され、t6において今回の変速制御が終了する。
[第1の実施形態の変形例3]
次変速機構Tnの可動ギアGn1が固定ギアGn2に向かって移動する際、これら2つのギアGn1,Gn2がドッグクラッチによって係合することなく互いに衝突する場合がある。すなわち、ドッグクラッチのドッグ歯がドッグ孔に嵌ることなく、2つのドッグクラッチが互いに衝突する場合がある。制御装置10はこのようなドッグクラッチの衝突が生じたか否かを判定してもよい。そして、その判定結果に応じて、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seの変化を継続又は再開してもよい。こうすることで、可動ギアGn1と固定ギアGn2との相対位置を変化させることでき、ドッグ歯をドッグ孔に嵌めることができる。
例えば、図11乃至図13を参照して説明した維持制御(t2からt4までの制御)において、ギアGn1,Gn2の間でドッグクラッチの衝突が生じたか否かが判定される。そして、ドッグクラッチの衝突が生じた場合に、回転速度制御部10gは維持制御を中止し、上昇制御又は下降制御を再開する。
また、他の例では、図14を参照して説明した第2の制御において、ギアGn1,Gn2の間でドッグクラッチの衝突が生じたか否かが判定される。そして、ドッグクラッチの衝突が生じた場合、回転速度制御部10gはドッグクラッチの衝突が解消されるまで、エンジン回転速度Seの変化を継続する。
図17はこの例の制御装置10の機能を示すブロック図である。制御装置10は、これまで説明した回転速度制御部10g等の他に、衝突判定部10kを備えている。
衝突判定部10kはドッグクラッチの衝突が発生したか否かを判定する。衝突判定部10kは、例えばギア位置センサ19bによって検知する可動ギアGn1の位置に基づいて、ドッグクラッチの衝突が生じたか否かを判定する。例えば、可動ギアGn1が固定ギアGn2と係合する係合位置と中立位置との間の位置で所定時間以上留まった場合に、衝突判定部10kはドッグクラッチの衝突が生じたと判断する。衝突判定部10kのこの処理は、可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合が完了するまで継続される。
また、衝突判定部10kの処理は次のようでもよい。可動ギアGn1と固定ギアGn2とが適切に係合した時、次変速機構Tnの入力軸31の回転速度Stnは上昇又は下降し、車速と次の変速段の減速比とに応じた回転速度となる。そこで、衝突判定部10kは次変速機構Tnの入力軸31の回転速度Stnに基づいて、ドッグクラッチの衝突が生じたか否かを判定してもよい。具体的には、ギア制御部10hが可動ギアGn1の移動を開始したタイミング(ギア係合指令の出力タイミング)から所定時間経過した時点で、入力軸31の回転速度Stnの変化が検知できていない場合に、衝突判定部10kはドッグクラッチの衝突が生じたと判断してもよい。
図18はこの例の制御が実行された場合のエンジン回転速度等の変化の例を示すタイムチャートである。この図に示す各線は図5と同様の内容を表している。
変速指令が生じたt1において、ギア制御部10hはギア係合指令を出力する。また、回転速度制御部10gはt1において上昇制御を開始する。これにより、同図(a)に示すようにエンジン回転速度Seが上昇を始める。この例では、t2において、可動ギアGn1と固定ギアGn2との間にドッグクラッチの衝突が生じている。上昇制御は、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達した後においても、ドッグクラッチの衝突が解消されるまで、継続している。その結果、エンジン回転速度Seは次変速段対応速度Stgを越える。
ドッグクラッチの衝突が解消され、t3において可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合したと判断されると、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに戻す制御(以下、戻し制御)を実行している。具体的には、同図(b)に示されるように、回転速度制御部10gは、前クラッチCpの目標トルク容量Tcpを基準目標トルクに対応する容量に維持したまま、目標エンジントルクTeを基準目標トルクよりも低いトルクに設定している。これにより、同図(a)に示すように、エンジン回転速度Seは下降を始め、t4においてエンジン回転速度Seは次変速段対応速度Stgに一致している。その後、上述した経路切換制御が実行され(t4〜t7)、今回の変速制御が終了している。
図19はこの例の制御装置10が実行する処理を示すフローチャートである。同図では図14で示す処理と同一の処理には同一の符号を付しており、ここでの説明は省略する。
S406の判定において、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに達したと判断された後、衝突判定部10kが可動ギアGn1と固定ギアGn2との間にドッグクラッチの衝突が生じたか否かを判定する(S410)。ここでドッグクラッチの衝突が生じていなければ、ギア判定部10cによって可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合したか否かが判定される(S408)。未だ可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合していない場合、回転速度制御部10gは上述した維持制御(図13のS306参照)を実行し、現在のエンジン回転速度Seを維持する(S412)。一方、S410の判定において、ドッグクラッチの衝突が生じていると判断された場合には、回転速度制御部10gはS405の上昇制御又は下降制御を継続又は再開し、エンジン回転速度Seを変化させる。すなわち、パワーオンシフトダウン制御の場合には、S405において上昇制御が実行され、パワーオフシフトアップ制御の場合には、S405において下降制御が実行される。S405の上昇制御又は下降制御は、ドッグクラッチの衝突が解消されるまで継続する。上昇制御又は下降制御を継続又は再開することで、可動ギアGn1と固定ギアGn2との間に回転速度差を生じさせることできる。その結果、そのような回転速度差を生じさせない場合に比べて短い時間で、ドッグクラッチの衝突を解消でき、可動ギアGn1と固定ギアGn2とを係合させることができる。
S408において可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合したと判断された後、回転速度制御部10gは、エンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに戻す戻し制御を実行する(S412)。
図20はエンジン回転速度の戻し制御において実行される処理の例を示すフローチャートである。
戻し制御は、上昇制御又は下降制御の結果として次変速段対応速度Stgを超過したエンジン回転速度Seを、次変速段対応速度Stgに向けて変化させる制御である。同図の例では、回転速度制御部10gは、まず、エンジン回転速度Seが既に次変速段対応速度Stgに一致しているか否かを判定する(S501)。ここでエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに一致していない場合には、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgよりも高いか否かを判定する(S502)。エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgよりも高い場合には、エンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに向けて下げる第2下降制御を実行する(S503)。
第2下降制御は例えば次のようになされる。回転速度制御部10gは目標エンジントルクTeを基準目標トルクよりも所定値だけ下げる。この所定値は、例えば固定値である。また、所定値は、必要トルク変化量や、変速指令の内容(次の変速段及び前の変速段)、必要トルク変化量の算出の際に利用された速度調整時間等に基づいて算出されてもよい。また、回転速度制御部10gは、前クラッチCpの目標トルク容量Tcpを基準目標トルクに対応する容量に維持する。さらに、次クラッチCnの目標トルク容量を最小値0に維持する。
S502の判定において、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgよりも高くない場合には、エンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに向けて上昇させる第2上昇制御を実行する(S504)。第2上昇制御は例えば次のようになされる。回転速度制御部10gは目標エンジントルクTeを基準目標トルクよりも所定値だけ上げる。この所定値も、第2下降制御の場合の所定値と同様に、固定値でもよいし、必要トルク変化量等に基づいて算出されてもよい。また、第2上昇制御において、回転速度制御部10gは、前クラッチCpの目標トルク容量Tcpを基準目標トルクに対応する容量に維持し、且つ、次クラッチCnの目標トルク容量も最小値に維持する。
第2下降制御又は第2上昇制御が実行された後、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに一致したか否かが再び判定される(S501)。エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに一致するまで(戻るまで)、第2下降制御又は第2上昇制御が実行される。エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに一致した時、回転速度制御部10gは第2下降制御又は第2上昇制御を終了し、目標エンジントルクTeを基準目標トルクに設定する(S505)。以上の処理が、戻り制御の例である。
図18及び図19の例によれば、回転速度制御部10gは、衝突判定部10kの判定結果に応じて、エンジン回転速度Seの変化を継続又は再開する。そのため、ドッグクラッチの衝突が生じた場合であっても、短い時間でその衝突を解消し可動ギアGn1と固定ギアGn2とを早期に係合させることができる。
また、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgを越えた場合に、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに戻す制御を実行する。そのため、ドッグクラッチの衝突が生じた場合でも、エンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに一致させることができ、変速ショックを低減できる。
[第2の実施形態]
第2の実施形態では、回転速度制御部10gは、次変速段対応速度Stgを超えた回転速度(以下、超過回転速度)までエンジン回転速度Seを変化させる。そして、ギア制御部10hは、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgを超えた後に次変速機構Tnの可動ギアGn1が固定ギアGn2に当るように、可動ギアGn1を動かす。換言すれば、回転速度制御部10gは、可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合が完了するまで、エンジン回転速度Seが超過回転速度から次変速段対応速度Stgに戻るのを抑える。この形態においても、可動ギアGn1と固定ギアGn2とを円滑に係合させることが可能である。また、エンジン回転速度Seの変化を早期に開始できるので、搭乗者による変速指令と、それに起因するエンジン20の駆動変化との時間的なずれを低減でき、変速中の車両の操作感を向上できる。なお、第2の実施形態に係る制御装置10も、図7に示す各機能を備えている。
図21はこの形態に係るパワーオンシフトダウン制御の概要を示すタイムチャートである。図22はこの形態に係るパワーオフシフトアップ制御の概要を示すタイムチャートである。これらの図の(a)及び(b)において各線が示す内容は、図5と同様である。
図21及び図22の(b)に示されるように、変速指令が生じたt1において、回転速度制御部10gは回転速度調整制御を開始する。具体的には、図21に示すパワーオンシフトダウン制御では、回転速度制御部10gは上昇制御を開始する(目標エンジントルクTe=基準目標トルク+必要トルク変化量、前クラッチCpの目標トルク容量Tcp=基準目標トルクに応じた容量、次クラッチCnの目標トルク容量Tcn=最小値)。また、図22に示すパワーオフシフトアップ制御では、回転速度制御部10gは下降制御を開始する。この図の例では、基準目標トルクが最小トルクであるため、下降制御においても目標エンジントルクTeには最小トルクが設定されている。また、前クラッチCpの目標トルク容量Tcpには、最小トルクと必要トルク変化量との差に応じた容量が設定されている。さらに、次クラッチCnの目標トルク容量Tcnには、上昇制御の場合と同様、最小値0が設定されている。
この形態においては、回転速度制御部10gは、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに達した後も上昇制御又は下降制御を継続しており、これらの図の(a)に示すように、エンジン回転速度Seは次変速段対応速度Stgを越えて上昇又は下降している。そして、t3においてエンジン回転速度Seは次変速段対応速度Stgを越えて設定された超過回転速度に達している。この超過回転速度は、パワーオンシフトダウン制御においては次変速段対応速度よりも高い値であり、パワーオフシフトアップ制御においては次変速段対応速度よりも低い値である。エンジン回転速度Seが超過回転速度に達した時、回転速度制御部10gは上昇制御又は下降制御を終了し、上述した維持制御を開始している。
エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgより高い状況で次変速機構Tnの可動ギアGn1が固定ギアGn2に当るように、ギア制御部10hは可動ギアGn1の移動を開始する。これらの図の例では、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに達したタイミングを僅かに過ぎた時に、ギア制御部10hはギア係合指令を出力している(t2)。その結果、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgよりも高い回転速度にある状況で可動ギアGn1は固定ギアGn2に当り、係合している(t4)。
なお、ギア制御部10hがギア係合指令を出力するタイミング(すなわち、可動ギアGn1の移動開始タイミング)は、シフトアクチュエータ39の動作速度に応じて適宜設定されてよい。例えば、シフトアクチュエータ39の動作速度が遅い場合には、ギア制御部10hはエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに達するタイミングよりも早く、可動ギアGn1の移動を開始してもよい。
t4において可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合した時、回転速度制御部10gは、これらの図の(b)に示すように、エンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに戻す戻し制御を開始する。図21の例では、t4においてエンジン回転速度Seは次変速段対応速度Stgよりも高いので、回転速度制御部10gは戻し制御として、図20を参照して説明した第2下降制御を実行する。第2下降制御では、目標エンジントルクTeには基準目標トルクよりも低いトルクが設定されている。前クラッチCpの目標トルク容量Tcpは基準目標トルクに応じた容量に設定され、次クラッチCnの目標トルク容量は最小値0に設定されている。
図22の例では、t4においてエンジン回転速度Seは次変速段対応速度Stgよりも低いので、回転速度制御部10gは戻し制御として、図20を参照して説明した第2上昇制御を実行している。第2上昇制御では、目標エンジントルクTeには基準目標トルクよりも高いトルクが設定されている。また、前クラッチCpの目標トルク容量Tcpは基準目標トルクに応じた容量に設定され、次クラッチCnの目標トルク容量は最小値0に設定されている。
これらの図の(a)に示されるように、第2下降制御又は第2上昇制御によって、エンジン回転速度Seは次変速段対応速度Stgに向けて上昇又は下降し、t5において次変速段対応速度Stgに到達している。エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達した時、回転速度制御部10gは目標エンジントルクTeを基準目標トルクに戻す。これによりエンジン回転速度Seの下降又は上昇は停止する。エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達した時、制御装置10は経路切換制御(t5〜t8)を実行し、今回の変速制御を終了する。
図23はこの形態に係るパワーオンシフトダウン制御及びパワーオフシフトアップ制御で実行される処理の例を示すフローチャートである。
まず、トルク変化量算出部10eが必要トルク変化量を算出し(S601)、回転速度制御部10gが、必要トルク変化量に基づいて上昇制御又は下降制御を実行する(S602)。パワーオフシフトアップ制御においては下降制御が実行され、パワーオンシフトダウン制御においては上昇制御が実行される。
その後、回転速度制御部10gは、次変速機構Tnの可動ギアGn1の係合位置に向けた移動を開始するべき回転速度(すなわち、ギア係合指令を出力するべき回転速度、以下、ギア移動開始速度)にエンジン回転速度Seが到達したか否かを判定する(S603)。ギア移動開始速度は、シフトアクチュエータ39の動作速度を考慮して定められた値ΔS1と、次変速段対応速度Stgとに基づいて定められる速度(例えば、次変速段対応速度Stg+ΔS1)である。シフトアクチュエータ39の動作速度が遅い場合には、上述したように、ギア移動開始速度には次変速段対応速度Stgよりも低い値が設定される。一方、シフトアクチュエータ39の動作速度が速い場合には、ギア移動開始速度には次変速段対応速度Stgよりも高い値が設定されてよい。
エンジン回転速度Seがギア移動開始速度に達するまで、回転速度制御部10gはS602の上昇制御又は下降制御を継続する。エンジン回転速度Seがギア移動開始速度に達すると、ギア制御部10hはギア係合指令を既に出力したか否かを判定する(S604)。ギア係合指令を未だ出力していない場合、ギア制御部10hはギア係合指令を出力する(S605)。その後、ギア判定部10cは可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合したか否かを判定する(S606)。
可動ギアGn1が固定ギアGn2に未だ係合していない場合には、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seが超過回転速度に達したか否かを判定する(S607)。パワーオンシフトダウン制御の場合、超過回転速度は次変速段対応速度Stgよりも所定値ΔS2だけ高く、且つ、上述のギア移動開始速度よりも高い速度である。パワーオフシフトアップ制御の場合、超過回転速度は次変速段対応速度Stgよりも所定値ΔS3だけ低く、且つ、上述のギア移動開始速度よりも低い速度である。
S607の判定でエンジン回転速度Seが未だ超過回転速度に達していない場合には、S602の上昇制御又は下降制御が継続される。一方、S607の判定においてエンジン回転速度Seが超過回転速度に達している場合には、回転速度制御部10gは維持制御を実行する(S608)。そして、再び可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合したか否かが判定される(S606)。
S606の判定において可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合したと判断されると、回転速度制御部10gは、エンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに戻すための第2下降制御又は第2上昇制御を実行する(S609)。パワーオンシフトダウン制御の場合には第2下降制御が実行され、パワーオフシフトアップ制御の場合には第2上昇制御が実行される。その後、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに戻ったか否かを判定する(S610)。回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに戻るまでS609の制御を継続する。
エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに戻った時、回転速度制御部10gはS609の制御を終了し、目標エンジントルクTeを基準目標トルクに戻す(S611)。そして、制御装置10は経路切換制御を実行し(S612)、今回の変速制御を終了する。
この形態では、回転速度制御部10gは、可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合するまで、エンジン回転速度Seを超過回転速度に維持する。そのため、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgより高い状況で可動ギアGn1を固定ギアGn2に当てることが容易となる。
また、この形態では、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgを越えた状況で可動ギアGn1と固定ギアGn2とが当るように、ギア制御部10hはギア係合指令を出力する(すなわち、可動ギアGn1と固定ギアGn2との接近を開始する)。そのため、可動ギアGn1と固定ギアGn2とがドッグクラッチの衝突を生じることなく円滑に係合できる。
特にこの例では、ギア制御部10hは、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに基づいて定められるギア開始速度を超えた時に、ギア係合指令を出力している。そのため、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgより高い状況で可動ギアGn1を固定ギアGn2に当てることが容易となる。
[第2の実施形態の変形例]
この例では、ギア係合指令が出力された後に、可動ギアGn1と固定ギアGn2との間でドッグクラッチの衝突が生じたか否かが判定される。回転速度制御部10gは、その判定結果に応じて、エンジン回転速度Seの変化を継続又は再開する。特にこの例では、回転速度制御部10gは、ドッグクラッチの衝突が生じた場合、エンジン回転速度Seの変化の方向を変える。すなわち、回転速度制御部10gは、それまで実行していた制御によるエンジン回転速度Seの変化の方向とは反対方向にエンジン回転速度Seを変化させる。具体的には、エンジン回転速度Seを超過回転速度に向けて上昇させる上昇制御の実行中、或いは、その上昇制御の後の維持制御の実行中に、ドッグクラッチの衝突が生じた場合には、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seを下げる制御を実行する。また、エンジン回転速度を超過回転速度に向けて下げる下降制御の実行中、或いは、その下降制御の後の維持制御の実行中に、ドッグクラッチの衝突が生じた場合には、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seを上昇させる制御を実行する。
こうすることにより、エンジン回転速度が過度に上昇すること或いは下がることを抑えることができる。また、可動ギアGn1と固定ギアGn2との間に回転速度差を設けることができ、ドッグクラッチの衝突を短い時間で解消できる。なお、この例の制御装置10は図17に示した衝突判定部10kを備える。
図24はこの例によるパワーオンシフトダウン制御の概要を示すタイムチャートである。同図(a)及び(b)において各線が示す内容は、図5と同様である。
同図(b)に示されるように、変速指令が生じたt1において、回転速度制御部10gは上昇制御を開始する。これにより、同図(a)に示すようにエンジン回転速度Seが上昇を始める。この例では、図21で示した形態と同様に、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達した後も、上昇制御が継続している。そして、エンジン回転速度Seはt3で超過回転速度に到達し、その後は維持制御により超過回転速度に維持されている。また、ギア制御部10hは、図21の形態と同様に、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgよりも僅かに高く設定されたギア移動開始速度に到達した時に、ギア係合指令を出力している(t2)。
維持制御を実行中のt4においてドッグクラッチの衝突が検出されると、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seを再び変化させる。具体的には、先に実行された回転速度調整制御(この例では、上昇制御)によるエンジン回転速度の変化とは反対の方向に、エンジン回転速度Seを変化させる。この例では、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seを下げる制御(例えば、上述した第2下降制御)を実行する。同図の例では、エンジン回転速度Seを下げるために、回転速度制御部10gは目標エンジントルクTeを基準目標トルクよりも低くするとともに、前クラッチCpの目標トルク容量を基準目標トルクに維持し、次クラッチCnの目標トルク容量を最小値に維持している。
ドッグクラッチの衝突が解消し、t5において可動ギアGn1と固定ギアGn2との係合が完了すると、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに戻す制御(具体的には上述した戻し制御(図20参照))を実行する。この図の例では、t5時点でのエンジン回転速度Seは次変速段対応速度Stgよりも低いので、エンジン回転速度Seは戻し制御により再び上昇し、t6において次変速段対応速度Stgに戻っている。その後は、これまでの形態と同様に、経路切換制御が実行されている(t6〜t9)。
図25はこの例に係るパワーオンシフトダウン制御又はパワーオフシフトアップ制御において実行される処理の例を示すフローチャートである。なお、ここでは図23で示した処理と同一の処理については、同一符号を付し、ここでの説明を省略する。
S606の判定で可動ギアGn1と固定ギアGn2とが未だ係合していない場合、ギア判定部10cはそれらの間にドッグクラッチの衝突が生じているか否かを判定する(S613)。ドッグクラッチの衝突が生じていない場合には、回転速度制御部10gは、エンジン回転速度Seが超過回転速度に達したか否かを判定する(S607)。エンジン回転速度Seが超過回転速度に達している場合、回転速度制御部10gは維持制御を実行し(S608)、可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合したか否かが再び判断される(S606)。一方、ドッグクラッチの衝突が生じた場合、回転速度制御部10gはそれまでの制御とは反対方向にエンジン回転速度Seを変化させる制御を実行する。具体的には、S602において上昇制御が実行されていた場合には、S614においてエンジン回転速度Seを下げる第2下降制御を実行する。また、S602にいて下降制御が実行されていた場合には、S614においてエンジン回転速度Seを上げる第2上昇制御を実行する。その後、可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合したか否かが再び判定される(S606)。
なお、S614において第2下降制御が実行されたにも拘らず、S613においてドッグクラッチの衝突が繰り返し検出される場合には、エンジン回転速度は低くなりすぎる可能性がある。そこで、回転速度制御部10gは、第2下降制御を実行している最中にエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに対して低くなり過ぎていないかを判定してもよい。例えば、回転速度制御部10gは、次変速段対応速度Stgとエンジン回転速度Seとの差(Stg−Se)が閾値より小さいか否かを判定してもよい。ここで差が閾値より大きい場合には、回転速度制御部10gはS614の第2下降制御を実行することなく、例えばS608の維持制御を実行してもよい。
S606の判定において、可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合したと判断された場合には、回転速度制御部10gは、図20を参照して説明した戻し制御を実行し(S615)、エンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに戻す。そして、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに一致した後に、制御装置10は経路切換制御を実行する(S612)。
図24及び図25の例では、回転速度制御部10gは衝突判定部10kの判定結果に応じてエンジン回転速度の変化を継続又は再開している。そのため、ドッグクラッチの衝突が生じた場合であっても、その衝突を短時間で解消し可動ギアGn1と固定ギアGn2とを係合させることが可能となる。
また、この例では、回転速度制御部10gは衝突判定部10kの判定結果に応じてエンジン回転速度Seの変化の方向を変えている。そのため、エンジン回転速度Seが過度に次変速段対応速度Stgから離れること防止できる。
[第3の実施形態]
第1及び第2の実施形態では、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに一致している状況で可動ギアGn1が固定ギアGn2に衝突することのないように、制御装置10はエンジン回転速度Seを制御していた。しかしながら、第3の実施形態では、制御装置10は、そのような制御を実行することなく、可動ギアGn1と固定ギアGn2との間でドッグクラッチの衝突が生じた場合に、次変速段対応速度から離れる方向にエンジン回転速度Seを変化させて、ドッグクラッチの衝突を解消する。例えば、回転速度制御部10gがエンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに向けて変化させている過程で、ドッグクラッチの衝突が生じた場合に、回転速度制御部10gはそれまでとは反対方向にエンジン回転速度Seを変化させる。例えば、上昇制御を実行している最中にドッグクラッチの衝突が生じた場合には、回転速度制御部10gは下降制御を実行し、エンジン回転速度Seを下げる。反対に、下降制御を実行している最中にドッグクラッチの衝突が生じた場合には、回転速度制御部10gは上昇制御を実行し、エンジン回転速度Seを上昇させる。なお、この形態に係る制御装置10が備える機能は図17に示したものと同様である。
図26はこの形態に係るパワーオンシフトダウン制御の概要を示すタイムチャートであり、図27はこの形態に係るパワーオフシフトアップ制御の概要を示すタイムチャートである。
図26及び図27の(b)に示されるように、変速指令が生じたt1において、ギア制御部10hはギア係合指令を出力する。また、回転速度制御部10gはt1において上昇制御又は下降制御を開始する。これにより、これらの図の(a)に示すようにエンジン回転速度Seが上昇又は下降を始める。
これらの図の例では、t2において可動ギアGn1と固定ギアGn2との間にドッグクラッチの衝突が生じている。この時、回転速度制御部10gは、t1で開始した制御とは反対方向にエンジン回転速度Seを変化させる制御を、開始している。具体的には、図26に示すパワーオンシフトダウン制御においては、回転速度制御部10gは下降制御(例えば、上述した第2下降制御)を実行し、エンジン回転速度Seを下げている。また、図27に示すパワーオフシフトアップ制御においては、回転速度制御部10gは上昇制御(例えば、上述した第2上昇制御)を実行し、エンジン回転速度Seを上げている。これらの制御により、可動ギアGn1と固定ギアGn2との間に回転速度差が発生する(或いは回転速度差が拡大する)。その結果、t3において可動ギアGn1と固定ギアGn2は互いに係合する。
t3において可動ギアGn1と固定ギアGn2とが係合した時、回転速度制御部10gは最初に実行していた制御(すなわち、図26の例では上昇制御、図27の例では下降制御)を再開し、エンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに再び近づける。これにより、エンジン回転速度Seは次変速段対応速度Stgに到達している(t4)。その後、上述した経路切換制御が実行され、変速制御が終了している(t7)。
図28は、この形態に係るパワーオフシフトアップ制御及びパワーオンシフトダウン制御において実行される処理の例を示すフローチャートである。
まず、ギア制御部10hがギア係合指令を出力する(S701)。また、トルク変化量算出部10eが必要トルク変化量を算出し(S702)、回転速度制御部10gが必要トルク変化量に基づく上昇制御又は下降制御を実行する(S703)。すなわち、パワーオフシフトアップ制御においては下降制御が実行され、パワーオンシフトダウン制御においては上昇制御が実行される。
その後、ギア判定部10cは可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合したか否かを判定する(S704)。ここで、可動ギアGn1が固定ギアGn2に未だ係合していない場合、衝突判定部10kがドッグクラッチの衝突が生じたか否かを判定する(S705)。ここで、ドッグクラッチの衝突が生じていない場合には、回転速度制御部10gはS703の制御を継続する。一方、S705においてドッグクラッチの衝突が生じている場合、回転速度制御部10gは、S703の制御とは反対の方向にエンジン回転速度Seを変化させる制御を実行する。具体的には、回転速度制御部10gは、S703で上昇制御を実行した場合には、エンジン回転速度Seを下げる第2下降制御を実行し(S706)、S703で下降制御を実行した場合には、エンジン回転速度Seを上げる第2上昇制御を実行する(S706)。その後、可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合したか否かがS704において再び判定される。可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合している場合には、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達したか否かを判定する(S707)。エンジン回転速度Seが未だ次変速段対応速度Stgに達していない場合には、回転速度制御部10gはS703の上昇制御又は下降制御を実行する。一方、S707の判定で、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに達している場合には、回転速度制御部10gは上昇制御又は下降制御を終了し、目標エンジントルクを基準目標トルクに戻す(S708)。制御装置10は経路切換制御を実行し(S709)、今回の変速制御を終了する。
この形態によれば、ドッグクラッチの衝突が生じた場合に、回転速度制御部10gは次変速段対応速度Stgから離れる方向にエンジン回転速度Seを変化させる。これにより、ドッグクラッチの衝突が生じた場合に、可動ギアGn1と固定ギアGn2との回転速度差が拡大する。その結果、短い時間で当該衝突を解消し、可動ギアGn1と固定ギアGn2とを係合させることができる。
[第3の実施形態の変形例]
この例では、ドッグクラッチの衝突が生じた場合に、回転速度制御部10gは、ドッグクラッチの衝突が解消されるまで、変速指令に応じて開始した上昇制御又は下降制御を継続する。上昇制御又は下降制御を継続することで、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgから離れ、可動ギアGn1と固定ギアGn2との間に回転速度差が生じる。その結果、これらのギアGn1,Gn2が係合し易くなる。
図29はこの形態に係るパワーオンシフトダウン制御の例を示すタイムチャートであり、図30はこの形態に係るパワーオフシフトアップ制御の例を示すタイムチャートである。
これらの図の(b)に示されるように、変速指令が生じたt1において、ギア制御部10hがギア係合指令を出力するとともに、回転速度制御部10gが回転速度調整制御を開始する。すなわち、図29のパワーオンシフトダウン制御においては、回転速度制御部10gは上昇制御を開始し、図30のパワーオフシフトアップ制御においては、回転速度制御部10gは下降制御を開始する。これにより、図29の例ではエンジン回転速度Seは上昇を始め、図30の例ではエンジン回転速度Seは下がり始める。
これらの図の例では、t2において可動ギアGn1と固定ギアGn2との間にドッグクラッチの衝突が生じている。回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに到達した後、ドッグクラッチの衝突が解消されるまで、上昇制御又は下降制御を継続している。
t3においてギアGn1,Gn2が互いに係合すると、回転速度制御部10gはそれまでの上昇制御又は下降制御を終了し、エンジン回転速度Seを次変速段対応速度に戻す制御を開始する。具体的には、変速指令に応じて上昇制御を開始するパワーオンシフトダウン制御の場合には、第2下降制御を実行する(図29参照の(b)参照)。また、変速指令に応じて下降制御を開始するパワーオフシフトアップ制御の場合には、第2上昇制御を実行する(図30の(b)参照)。これらの制御の結果、t5においてエンジン回転速度Seは次変速段対応速度Stgに一致している。その後、上述した経路切換制御が実行され(t4〜t7)、今回の変速制御が終了している。
図31はこの形態に係る制御装置10の処理の例を示すフローチャートである。
まず、ギア制御部10hがギア係合指令を出力する(S801)。また、トルク変化量算出部10eが必要トルク変化量を算出し(S802)、回転速度制御部10gがその必要トルク変化量に基づく回転速度調整制御(上昇制御又は下降制御)を実行する(S803)。すなわち、回転速度制御部10gはパワーオンシフトダウン制御においては上昇制御を実行し、パワーオフシフトアップ制御においては下降制御を実行する。
次に、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに達したか否かを判定する(S804)。ここで、エンジン回転速度Seが未だ次変速段対応速度Stgに達していない場合には、回転速度制御部10gはS803の上昇制御又は下降制御を継続する。一方、エンジン回転速度Seが既に次変速段対応速度Stgに達している場合には、衝突判定部10kがドッグクラッチの衝突が生じたか否かを判定する(S805)。ここでドッグクラッチの衝突が生じていなければ、ギア判定部10cによって、可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合したか否かが判定される(S806)。未だ可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合していなければ、回転速度制御部10gは上述した維持制御を実行し、現在のエンジン回転速度Seを維持する(S807)。
S805の判定においてドッグクラッチの衝突が生じていると判断された場合には、回転速度制御部10gはS803の上昇制御又は下降制御を継続し、エンジン回転速度Seの変化を継続する。なお、S807の維持制御の最中にドッグクラッチの衝突が生じた場合には、回転速度制御部10gは上昇制御又は下降制御を再開し、これによりエンジン回転速度Seは次変速段対応速度Stgからさらに上昇又は下降する。S803の上昇制御又は下降制御は、ドッグクラッチの衝突が解消されるまで継続する。S806において可動ギアGn1が固定ギアGn2に係合したと判断された時には、回転速度制御部10gは、エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに一致しているか否かを判定する(S808)。エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに一致していない場合には、回転速度制御部10gはエンジン回転速度Seを次変速段対応速度Stgに戻す第2下降制御又は第2上昇制御を実行し(S809)、再びエンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに一致しているか否かを判定する(S808)。エンジン回転速度Seが次変速段対応速度Stgに一致した時、回転速度制御部10gは目標エンジントルクを基準目標トルクに戻す(S810)。また、制御装置10は経路切換制御を実行し(S811)、今回の変速制御を終了する。
本発明は以上説明した実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、エンジン回転速度を上昇又は下降させるための具体的な目標エンジントルクTeや目標トルク容量Tcp,Tcnの設定は、車両に求められる加速応答性等を考慮して適宜変更されてよい。

Claims (15)

  1. エンジンの動力を伝達する動力伝達経路に、前記エンジンの動力がそれぞれ入力される2つのクラッチと、各クラッチの下流に配置され、共通の出力軸を有する2つの変速機構とが設けられ、前記2つの変速機構のそれぞれが、前記クラッチの従動部材の回転に連動する第1のギアと、前記出力軸の回転に連動し、前記第1のギアに対して相対移動可能で且つドッグクラッチによって前記第1のギアと係合可能な第2のギアとを含む、車両に設けられ、
    動力を伝達する経路を、変速指令に応じて、一方のクラッチ及び変速機構から他方のクラッチ及び変速機構に切り替える制御装置であって、
    変速指令に起因して動力伝達を開始する前記変速機構の前記第1のギアと前記第2のギアとを互いに接近させるギア制御部と、
    前記ギア制御部によって互いに接近する前記第1のギアと前記第2のギアの係合によって実現される減速比と、車速とに応じたエンジン回転速度を目標回転速度とし、当該目標回転速度に向けてエンジン回転速度を変化させる制御を行う回転速度制御部であって、前記第1のギアと前記第2のギアとが係合するまで、エンジン回転速度が前記目標回転速度に到達するのを抑える回転速度制御部と、
    エンジン回転速度の前記目標回転速度への到達に応じて、変速指令によって動力伝達を開始する前記クラッチを係合状態に近づけるとともに、他方のクラッチを解放状態に近づけるクラッチ制御部と、を含む、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  2. 請求項1に記載の車両の制御装置において、
    前記回転速度制御部は、前記第1のギアと前記第2のギアとが係合した後に、エンジン回転速度を前記目標回転速度に向けて変化させる前記制御を開始する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  3. 請求項1に記載の車両の制御装置において、
    前記回転速度制御部は、前記第1のギアと前記第2のギアとが係合するまで、変速指令を受ける前のエンジン回転速度と前記目標回転速度との間の回転速度にエンジン回転速度を維持する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  4. 請求項3に記載の車両の制御装置において、
    前記回転速度制御部がエンジン回転速度を維持する前記回転速度は、前記目標回転速度に基づいて算出される、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  5. 請求項3に記載の車両の制御装置において、
    前記ギア制御部によって前記第1ギアと前記第2ギアとが係合する前に、前記回転速度制御部はエンジン回転速度を変化させる前記制御を開始する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  6. 請求項1に記載の車両の制御装置において、
    前記第1のギアと前記第2のギアとが係合したか否かを判定するギア判定部をさらに含み、
    前記回転速度制御部は、その制御モードとして、前記ギア判定部によって前記第1のギアと前記第2のギアとが係合したと判断されるまで、エンジン回転速度が前記目標回転速度に到達するのを抑える第1の制御と、前記ギア制御部の判定結果とは独立して前記エンジン回転速度を前記目標回転速度に向けて変化させる第2の制御とを含み、
    前記回転速度制御部は、前記目標回転速度に至るまでのエンジン回転速度の変化量に基づいて、前記第1の制御と前記第2の制御のいずれか一方を選択する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  7. 請求項1又は6に記載の車両の制御装置において、
    前記ギア制御部によって互いに接近する前記第1のギアと前記第2のギアとが係合することなくそれらのドッグクラッチが互いに衝突したか否かを判定する衝突判定部をさらに備え、
    前記回転速度制御部は、前記衝突判定部の判定結果に応じて、エンジン回転速度の変化を継続又は再開する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  8. 請求項7に記載の車両の制御装置において、
    前記衝突判定部の判定結果に応じたエンジン回転速度の変化に起因して前記エンジン回転速度が前記目標回転速度を越えた場合に、前記回転速度制御部はエンジン回転速度を前記目標回転速度に戻す制御を実行する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  9. エンジンの動力を伝達する動力伝達経路に、前記エンジンの動力がそれぞれ入力される2つのクラッチと、各クラッチの下流に配置され共通の出力軸を有する2つの変速機構とが設けられ、前記2つの変速機構のそれぞれが、前記クラッチの従動部材の回転に連動する第1のギアと、前記出力軸の回転に連動し前記第1のギアに対して相対移動可能で且つドッグクラッチによって前記第1のギアと係合可能な第2のギアとを含む、車両に設けられ、
    動力を伝達する経路を、変速指令に応じて、一方のクラッチ及び変速機構から他方のクラッチ及び変速機構に切り替える制御装置であって、
    変速指令に応じて動力伝達を開始する前記変速機構の前記2つのギアを互いに接近させるギア制御部と、
    前記ギア制御部によって互いに接近する前記2つのギアの係合によって実現される減速比と車速とに応じたエンジン回転速度を目標回転速度とし、当該目標回転速度に向けて、エンジン回転速度を変化させる制御を行う回転速度制御部であって、前記目標回転速度を超えた回転速度までエンジン回転速度を変化させた後、前記ギア係合部によって前記2つのギアが係合するまでエンジン回転速度が前記目標回転速度に戻るのを抑える回転速度制御部と、
    エンジン回転速度の前記目標回転速度への戻りに応じて、変速指令に応じて動力伝達を開始する前記クラッチを係合状態に近づけるとともに、他方のクラッチを解放状態に近づけるクラッチ制御部と、を含む、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  10. 請求項9に記載の車両の制御装置において、
    前記回転速度制御部は、前記第1のギアと前記第2のギアとが係合するまで、前記目標回転速度を超えた前記回転速度にエンジン回転速度を維持する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  11. 請求項9に記載の車両の制御装置において、
    エンジン回転速度が前記目標回転速度を越えた状況で互いに接近する前記第1のギアと前記第2のギアが当るように、前記ギア制御部は当該第1のギアと前記第2のギアの接近を開始する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  12. 請求項11に記載の車両の制御装置において、
    前記ギア制御部は、エンジン回転速度が前記目標回転速度に基づいて定められる回転速度を超えた時に、前記第1のギアと前記第2のギアの接近を開始する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  13. 請求項9に記載の車両の制御装置において、
    前記ギア制御部によって互いに接近する前記第1のギアと前記第2のギアとが係合することなくそれらのドッグクラッチが互いに衝突したか否かを判定する衝突判定部をさらに備え、
    前記回転速度制御部は前記衝突判定部の判定結果に応じてエンジン回転速度の変化を継続又は再開する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  14. 請求項13に記載の車両の制御装置において、
    前記回転速度制御部は、前記衝突判定部の判定結果に応じて、エンジン回転速度の変化の方向を変える、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  15. 請求項1乃至14に記載の制御装置を備える自動二輪車。
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