JP5752375B2 - 車両用変速機の摩擦係合要素のトルク特性マップ修正装置 - Google Patents
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Description
そして、自動変速機の稼働中には、自動変速機を作動させる上で要求される摩擦係合要素の伝達トルクを目標値として決定し、この目標伝達トルクに対応する制御指令値をトルク特性マップから求めて摩擦係合要素の係合状態を制御している。
より具体的には、特許文献1の図6に示されるように、このような学習処理を異なる2つの伝達トルクで実施することにより、伝達トルクと油圧指令値との関係を2点で学習し、これら2点の学習点に基づき傾きA及び切片Bの一次式をトルク特性マップとして制御に適用する一方、上記学習処理を実施する毎に、新たな学習点に基づきトルク特性マップを順次更新している。
まず、特許文献1のトルク特性マップ修正装置では、上記のように学習処理で得た2点の学習点のみに基づき、全領域での伝達トルクと油圧指令値との関係を線形特性と仮定して推定している。しかし、実際の伝達トルクと油圧指令値との関係は必ずしも線形特性ばかりでなく非線形特性となる場合もあり、このような非線形特性を有するトルク特性マップに対しては全く対応できなかった。よって、学習されたトルク特性マップでは、自動変速機の作動状態から求めた目標伝達トルクを達成できず、不適切な摩擦係合要素の制御により、クラッチ接続時にショックが発生したり不安定な車両挙動を引き起こしたりするという不具合が生じてしまう。
このため、例えば2点の学習点が共に伝達トルクの高域側または低域側に偏って学習される場合もあり、このときには学習点近傍の領域では目標伝達トルクに対応する信頼性の高い油圧指令値を算出可能であるが、学習点から離間した領域では油圧指令値の信頼性が極端に低下してしまう。結果としてトルク特性マップの全領域で信頼性の高い油圧指令値を算出不能となり、上記と同じく、不適切な摩擦係合要素の制御により、クラッチ接続時のショックや不安定な車両挙動を引き起こす要因になることは明らかであった。
また、予め学習点として設定した2つの伝達トルクで学習処理を実行するため、これらの伝達トルクをトルク特性マップの全領域中において高域側と低域側とに離間して設定しておけば、学習結果を正確に反映させて特性線を修正可能となり、トルク特性マップの全領域で信頼性の高い制御指令値が算出される。
図1は本実施形態の車両用変速機の摩擦係合要素のトルク特性マップ修正装置が適用されたトラックの駆動系を示す全体構成図である。車両には走行用動力源としてディーゼルエンジン(以下、エンジンという)1が搭載されている。エンジン1は、加圧ポンプによりコモンレールに蓄圧した高圧燃料を各気筒の燃料噴射弁に供給し、各燃料噴射弁の開弁に伴って筒内に噴射する所謂コモンレール式機関として構成されている。
なお、エンジン1の形式はこれに限ることはなく、コントロールラックの作動に応じて各気筒への燃料噴射を制御する従来形式のディーゼル機関としてもよいし、ガソリンエンジンとしてもよい。
言うまでもないが、変速機2の変速段は上記に限ることなく任意に変更可能である。
周知のようにデュアルクラッチ式変速機は、奇数変速段と偶数変速段とを相互に独立した動力伝達系として設け、何れか一方で動力伝達しているときに他方を次に予測される次変速段に予め切り換えておくことで、動力伝達を中断することなく次変速段への切換を完了するシステムである。
これにより変速機2は、相互に独立したクラッチC1及び歯車機構G1からなる動力伝達系とクラッチC2及び歯車機構G2からなる動力伝達系とを備えている。
インナクラッチC1及びアウタクラッチC2にはそれぞれ油圧シリンダ3が接続され、両油圧シリンダ3は電磁弁4が介装された油路5を介して油圧供給源6に接続されている。電磁弁4の開弁時には油圧供給源6から油路5を介して油圧シリンダ3に作動油が供給され、油圧シリンダ3が作動して対応するクラッチC1,C2が接続状態から切断状態に切り換えられる。一方、電磁弁4が閉弁すると、作動油の供給中止により油圧シリンダ3が作動しなくなることから、クラッチC1,C2は図示しないプレッシャスプリングにより切断状態から接続状態に切り換えられる。
また、変速機2の奇数変速段の歯車機構G1及び偶数変速段の歯車機構G2にはそれぞれギヤシフトユニット7が設けられている。図示はしないがギヤシフトユニット7は、歯車機構G1,G2内の各変速段に対応するシフトフォークを作動させる複数の油圧シリンダ、及び各油圧シリンダを作動させる複数の電磁弁を内蔵している。ギヤシフトユニット7は油路8を介して上記した油圧供給源6と接続されており、各電磁弁の開閉に応じて油圧供給源6からの作動油が対応する油圧シリンダに供給され、その油圧シリンダが作動してシフトフォークを切換操作すると、切換操作に応じて対応する歯車機構G1,G2の変速段が切り換えられる。
この変速時において、基本的にインナクラッチC1及びアウタクラッチC2の断接状態は常に逆方向に切り換えられる。このため、一方のクラッチC1,C2の接続により対応する歯車機構G1,G2の何れかの変速段が達成されて動力伝達されているときには、他方のクラッチC1,C2が切断されることで対応する歯車機構G1,G2では何れの変速段も動力伝達していない状態にある。このため他方の歯車機構G1,G2では次変速段(現在の変速段に隣接する高ギヤ側または低ギヤ側の変速段)への事前の切換が可能となり(この操作をプリセレクトと称する)、その後に変速タイミングに至ると、インナクラッチC1及びアウタクラッチC2の断接状態を逆に切り換えることにより動力伝達を連続させたまま変速が完了する。
ECU21の入力側には、エンジン1の回転速度Neを検出するエンジン回転速度センサ22、インナクラッチC1及びアウタクラッチC2の出力側の回転速度Nclを検出するクラッチ回転速度センサ23、運転席に設けられたチェンジレバー9の切換位置を検出するレバー位置センサ24、歯車機構G1,G2の変速段を検出するギヤ位置センサ25、アクセルペダル26の操作量Accを検出するアクセルセンサ27、及び変速機2の出力軸2bに設けられて車速Vを検出する車速センサ28などのセンサ類が接続されている。
なお、このように単一のECU21で総合的に制御することなく、例えばECU21とは別にエンジン制御専用のECUを備えるようにしてもよい。
また、このとき車両の加減速状態などに基づきシフトマップから次変速段を予測し、他方の歯車機構G1,G2において次変速段へのプリセレクトを完了しておき、その後に変速タイミングに至ると、インナクラッチC1及びアウタクラッチC2の断接状態を逆転させて動力伝達を連続させたまま次変速段への変速を完了させる。
このようなクリープトルク制御や上記した変速時のクラッチ制御などの全てのクラッチ制御は、クラッチC1,C2が発生する伝達トルクTとクラッチ作動のために電磁弁4に供給する駆動電流I(制御指令値)との関係を定めたトルク特性マップに基づき行われる。
そして、[背景技術]で述べたように、クラッチC1,C2の製造誤差や稼働時の消耗などの車両個体差に起因して、トルク特性マップの伝達トルクTと駆動電流Iとの関係に変動が生じるという問題があり、その対策である特許文献1の技術によれば、伝達トルクTと駆動電流Iとの関係が非線形特性では対応できず、また、トルク特性マップの全領域で信頼性の高い駆動電流Iを算出できないという不具合が生じる。
特性線Sは、予めインナクラッチC1の作動試験を実施して電磁弁4への駆動電流Iに対する伝達トルクTの変化を計測し、得られた駆動電流Iと伝達トルクTとの関係に基づき設定されたものである。
仮に伝達トルクT1,T2が高域側または低域側に偏っていれば、[発明が解決しようとする課題]で述べた特許文献1の技術のような問題を生じる。そこで、このような点を鑑みて、2つの伝達トルクT1,T2は全領域中の高域側や低域側に偏ることなく、伝達トルクT1は低域側、伝達トルクT2は高域側の好適な位置に設定されている。
ECU21は、まず、ステップS2でインナクラッチC1のみが動力伝達中であるか否かを判定し、判定がNo(否定)のときには一旦ルーチンを終了する。アウタクラッチC2の動力伝達は、以下に述べるインナクラッチC1の学習処理に対して外乱として作用して正確な学習が望めなくなることから、このような事態を回避するための判定処理である。
ステップS4でYesの判定を下したときにはステップS6に移行する。ステップS6では、エンジン回転速度NeがインナクラッチC1のクラッチ回転速度Nclに所定値N0を加算した値よりも大である(Ne>Ncl+N0)か否かを判定し、Noのときにはルーチンを終了する。例えば、所定値N0は120rpm程度に設定されている。
以下に述べる学習処理では実際の伝達トルクTを算出する必要があるが、その算出式(1)はインナクラッチC1に滑りが生じている状態でないと成立しない。そこで、インナクラッチC1がこのような学習可能な作動状態でない場合を除外するための処置である。
当該判定処理は、現在のインナクラッチC1の伝達トルクTが学習処理を実行すべきT1またはT2付近であるか否かを判定するためのものである。即ち、前回学習値IA(n-1)は伝達トルクT1が達成されているときの電磁弁4の駆動電流Iとして学習された値であり、前回学習値IB(n-1)は伝達トルクT2が達成されているときの電磁弁4の駆動電流Iとして学習された値である。このため、現在の電磁弁4の駆動電流Iが前回学習値IA(n-1)または前回学習値IB(n-1)を基準とした所定範囲内にないときには、伝達トルクTが学習処理を実行すべきT1またはT2付近に制御されていないと見なせ、このような場合を除外するための処置である。
本実施形態では、ステップS10の学習値算出処理を実行するときのECU21がトルク特性学習手段として機能し、ステップS12のマップ特性修正処理を実行するときのECU21がマップ特性修正手段として機能する。
まず、次式(1)に従って現在のインナクラッチC1の伝達トルクTclを算出する。
Tcl=Te−Ie×dNe/dt ……(1)
ここに、Teはエンジントルク、Ieはエンジンイナーシャ、dNe/dtはエンジン1の回転変動である。エンジントルクTeはエンジン1に対する燃料噴射量などから算出でき、エンジンイナーシャIeはエンジン1の仕様により予め固定値として設定され、回転変動dNe/dtは、エンジン回転速度Neの変動状況から算出できる。そして、エンジン1の回転変動dNe/dtはクラッチC1で伝達されなかったトルクに起因して発生することから、上式(1)に基づき伝達トルクTclを算出可能となるのである。
IA(n)=(IA(n-1)×(100−k)+(IA(n-1)+I−Itcl)×k)/100 …(2)
IB(n)=(IB(n-1)×(100−k)+(IB(n-1)+I−Itcl)×k)/100 …(3)
ここに、kは重み付け係数、Itclは式(1)により算出した伝達トルクTclを電磁弁4の駆動電流Iに換算した値である。
なお、両式(2),(3)で重み付け係数kを適用しているのは、学習状態のズレ吸収、及び学習結果をクラッチ制御に直ちに反映させたときの乗り心地の急変防止を意図したためである。但し、重み付け係数kは必ずしも適用する必要はないため、これを省略してもよい。
図4〜7はトルク特性マップの修正手順を示す説明図である。
図4に示すように、トルク特性マップにはインナクラッチC1の目標伝達トルクtgtTから駆動電流Iを算出するために2点鎖線で示す非線形特性の特性線Sが設定されると共に、ステップS10の学習処理により伝達トルクT1,T2上で2つの学習値IA,IB(上記した今回学習値IA(n),IB(n))が学習されている。
ここでは、説明の便宜上、2点の学習値IA,IBを同時に更新したように記載しているが、実際には、初期設定時などの特殊な場合を除き、学習値IA,IBが2点同時に更新されることはなく、何れか一方でも学習値IA,IBが更新された場合にトルク特性マップを修正している。勿論、両学習値IA,IBが更新されたタイミングで更新するようにしてもよい。
学習値IA,IBは、伝達トルクT1,T2を達成するために必要な電磁弁4の駆動電流Iを意味し、これに対して図に例示した特性線Sによれば、伝達トルクT1,T2の達成のためにより低い駆動電流I1,I2が算出されている。
r=(IB−IA/I2−I1) ……(4)
次に、次式(5),(6)に従って、直線I1−I2の傾きを直線IA−IBの傾きに一致させる。これにより図5に示すように、直線IA−IBと同一傾きの直線I1’−I2’が得られる。
I1’=r×I1 ……(5)
I2’=r×I2 ……(6)
次に、次式(7)に従って、IA点からI1’点を減算してオフセット量Zを算出する。これにより図6に示すように、伝達トルクT1上のI1’点とIA点との差としてオフセット量Zが得られる。なお、IB点からI2’点を減算してもよい。
Z=IA−I1’ ……(7)
そして、オフセット量Zに基づき直線I1’−I2’をオフセットする。これにより図7に示すように、直線I1’−I2’が直線IA−IBに一致し、伝達トルクT1,T2上における駆動電流I1’,I2’が学習値IA,IBにそれぞれ一致する。以上の処理により、駆動電流I1,I2を通る特性線Sが傾きを変更されながら学習値IA,IBを通るようにオフセットされ、ステップS12のマップ特性修正処理が完了する。
I1”=r×I1+(IA−r×I1)……(8)
I2”=r×I2+(IA−r×I1)……(9)
ベースとなるトルク特性マップの駆動電流をIx、マップ特性修正後の駆動電流をIx”とした一般式は次式(10)で表すことができる。
Ix”=r×Ix+(IA−r×I1)……(10)
実際のステップS12のマップ特性修正処理では、図4〜7の手順に従ってトルク特性マップの特性線Sを実際に修正することなく、トルク特性マップから算出した駆動電流Ixを式(10)に従って駆動電流Ix”に換算することにより、仮想的に特性線Sを修正した場合と同様の結果を得ている。そして、算出した駆動電流Ix”を電磁弁4に供給してインナクラッチC1を作動させている。
このようにして車両の走行中にステップS2〜8の条件が成立する毎にステップS10で学習値算出処理が実行され、ステップS12で学習結果に基づくマップ特性修正処理が実行され、学習結果に基づくトルク特性マップの修正により常に最適化が図られる。なお、以上はインナクラッチC1に対するトルク特性学習・修正処理を説明したが、アウタクラッチC2についても同様の処理が実行されてトルク特性マップが最適化される。
また、予め学習点として設定した2つの伝達トルクT1,T2で学習処理を実行しており、これらの伝達トルクT1,T2は、学習結果を正確に反映させて特性線Sを修正するために、トルク特性マップの全領域中において伝達トルクTの高域側と低域側とに十分に離間して設定されている。従って、トルク特性マップの全領域で信頼性の高い駆動電流Iを算出でき、この要因もクラッチC1,C2の最適制御に貢献する。
また、上記実施形態では、ベースとなるトルク特性マップの特性線Sを実際には修正することなく、トルク特性マップから算出した駆動電流Ixを式(10)に従って駆動電流Ix”に換算することにより仮想的に特性線Sを修正した場合と同様の結果を得たが、本発明はこれに限ることはない。例えば、学習結果に基づき図4〜7で説明した手順に従ってトルク特性マップの特性線Sを実際に修正するようにしてもよい。
21 ECU(トルク特性学習手段、マップ特性修正手段)
C1 インナクラッチ
C2 アウタクラッチ
S 特性線
I 駆動電流
T 伝達トルク
T1,T2 学習点
TA,TB 学習値
Claims (1)
- 変速機に組み込まれた摩擦係合要素に対する制御指令値と該摩擦係合要素の伝達トルクとの関係を定めたトルク特性マップを学習処理に基づき修正する車両用変速機の摩擦係合要素のトルク特性マップ修正装置において、
上記トルク特性マップは、予め前記摩擦係合要素の作動試験を実施して前記制御指令値に対する伝達トルクの変化を計測することにより得られた非線形特性となる場合を含む特性線に基づき上記制御指令値と伝達トルクとの関係を定めると共に、上記制御指令値の学習処理を実行するときの学習点として予め上記伝達トルクの全領域中において高域側と低域側とに離間した2つの異なる伝達トルクが設定され、
上記摩擦係合要素の動力伝達中において、該摩擦係合要素による伝達トルクが上記学習点の各伝達トルクになったときの実際の制御指令値をそれぞれ学習値として学習するトルク特性学習手段と、
上記トルク特性マップの特性線から算出される上記学習点の2つの伝達トルクと対応する制御指令値が、それぞれ上記トルク特性学習手段により学習された2つの学習値と略一致するように、傾きを変更しつつ上記特性線をオフセットして修正するマップ特性修正手段と、
を備えたことを特徴する車両用変速機の摩擦係合要素のトルク特性マップ修正装置。
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