JP5845281B2 - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機のダウンシフト時の変速制御に関する。

従来、特許文献１に記載されているように、燃費改善を図るために、走行中のエンジン回転数を極力低下させ、より低速側でダウンシフトする技術がある。

しかしながら、低車速においてダウンシフトを行なう際、エンジンはアイドル回転数より低下することができないことから、ドライブ状態でのダウンシフトが発生する。このとき、トルクコンバータのトルク増幅作用も伴って突き上げショックが発生しやすくなるという問題があった。特に、アクセルペダル開度が低開度でのダウンシフト時に発生する突き上げショックは、運転者が駆動力を要求した結果として生じるものではないため、運転者にとって違和感となっていた。
そこで、かかる運転者の違和感を抑制するべく変速特性を変更した場合、手動変速モードにおいて、運転者のアップシフト要求に対して結果的にダウンシフトが行われてしまうことがあり、かかる意に反したダウンシフトが運転者にとって極めて違和感となり得る問題があった。

特開２０１１−１０６５８１号公報

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、運転者に与える違和感を抑制しつつ燃費を改善可能な自動変速機の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、車速によって規定された自動変速用変速線と検出した車速により定まる運転点との関係に基づいて自動変速する自動変速モードと、運転者の手動操作と、車速によって規定された手動変速用変速線と検出した車速との関係に基づいて変速し、前記検出した車速が所定車速以下のときは運転者のアップシフト操作を拒否するように制御する手動変速モードと、を備えた自動変速機の制御装置であって、アクセルペダル開度が所定開度より小さい場合、前記所定開度以上の場合よりも高車速側でダウンシフトが生じるように自動変速機の変速特性を変更する変速特性変更手段と、前記手動変速モードの選択中は、ダウンシフトが１回行なわれるまでは前記変速特性の変更を禁止し、ダウンシフトが１回行なわれた後は、前記変速特性の変更を許可する変速特性変更禁止・許可手段と、を備えている構成とした。

このため、本発明によれば、アクセルペダルが低開度のときは、より高車速側でダウンシフトすることとなり、ダウンシフト時にエンジン側からトルクが出力される度合いが小さくなり、運転者にとって違和感となる突き上げショックを抑制することができる。また、手動変速モード中の１回目のダウンシフトは変速特性変更手段による変速特性の変更を禁止することで運転者の違和感を抑制することができる。

実施例１の自動変速機のシステム構成を表す概略図である。 実施例１の変速制御処理において使用される変速線である。 実施例１の車速オフセット処理を表すフローチャートである。 減速中のエンジン回転数とタービン回転数との関係を表すタイムチャートである。 Ｍモード選択時における先読み車速をオフセットした場合の強制ダウンシフト線との関係を表す図である。

図１は実施例１の自動変速機のシステム構成を表す概略図である。エンジン１は、トルクコンバータ２を介して自動変速機の変速機構部３に接続されている。エンジン１は、運転者が操作するアクセルペダルに連動して全閉から全開に向けて開度増大するスロットルバルブにより出力を加減され、エンジン１の出力回転はトルクコンバータ２を経て変速機構３の入力軸４に入力される。トルクコンバータ２は、入出力回転数差を発生させることでエンジン１の出力トルクを増幅する作用を有する周知の構成である。また、トルクコンバータ２には、入出力回転数差を抑制する、言い換えるとトルク増幅作用を抑制してエンジン１と変速機構３とを直結することが可能なロックアップクラッチ２ａを有する。

変速機構部３は、同軸に配置された入力軸４と出力軸５上に、図示しないフロントプラネタリギヤ組、リヤプラネタリギヤ組が配置されて構成され、油圧により作動する複数の締結要素６の締結、解放の組み合わせにより動力伝達経路を切り換えて、所望の変速段を実現する。

バルブボディ７内には、各締結要素６に油圧を供給する油路（図示せず）が形成されており、油圧制御部９から入力される指令に基づいて駆動されるソレノイド８が、各油路に設けられた調圧弁（図示せず）を操作して、油圧制御部９が設定した指令圧の油圧が所定の締結要素に供給されるように制御される。また、車両の走行時には、所望の変速比を得るために必要な締結要素のみに油圧を供給するように制御される。

油圧制御部９は、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ１０、入力軸４の回転数を検出するタービン回転センサ１１、出力軸５の回転数を検出する出力軸回転センサ１２（車速に相当）、運転者が操作したシフトレバー操作状態を検出するインヒビタスイッチ１３、運転者が操作するアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ１４、運転者が操作するブレーキペダルの操作状態を検出するブレーキスイッチ１５などの出力に基づいて、締結させる締結要素に供給する作動油圧の指令圧を決定する。そして、決定した指令圧の作動油圧が締結要素に供給されるようにソレノイド８を駆動する指令を出力する。

実施例１の自動変速機を備えた車両にあっては、運転者が操作するシフトレバーにＤレンジが設けられており、自動変速を要求するドライブレンジ（以下、Ｄレンジ）と、運転者の変速意図に応じて変速するマニュアルレンジ（以下、Ｍレンジ）とを有する。このＭレンジには、アップシフト要求スイッチとダウンシフト要求スイッチと、現在の変速段を維持する中立位置が設けられている。運転者が中立位置からアップシフト側に操作したときは、アップシフト要求スイッチがオンとなってアップシフト要求が出力され、中立位置からダウンシフト側に操作したときは、ダウンシフト要求スイッチがオフとなってダウンシフト要求が出力される。

図２は実施例１の変速制御処理において使用される変速線である。油圧制御部９内には、走行状態に応じて変速段やロックアップクラッチ締結状態を決定する各種マップが備えられている。図２（ａ）は、自動変速モードにおいて使用される変速マップの一部を例示したものであり、実際には変速機構部３に設定された変速段の数に応じて複数の線が設定されている。図２（ｂ）は、手動変速モードにおける手動変速マップの一部を例示したものであり、実際には各変速段に対応する手動変速マップを複数備えている。図２（ｃ）はロックアップマップを例示したものである。尚、これらマップを使用する際、横軸の車速ＶＳＰは、検出した現在の車速と加速度とに基づいて所定時間後の車速を演算し、この演算された車速（以下、先読み車速）を用いる。これは、変速線で予め定めたシフトスケジュールより遅れて変速が生じることを防止し、適切なタイミングで変速制御を行うためである。変速は、変速指令が出力されてから、所定の処理を行なうため、その間の減速度や加速度によって実際に変速するタイミングと車速との関係がずれることを防止するためである。

Ｄレンジが選択されているときは、図２（ａ）に示す変速マップを用い、運転者のアクセルペダル開度ＡＰ０と先読み車速ＶＳＰとによって定まる運転点に基づいて自動変速を行う自動変速モードを実行する。運転点がアップシフト線を図２（ａ）中の左側から右側に通過するとアップシフト指令を出力し、ダウンシフト線の図２（ａ）中の右側から左側に通過するとダウンシフト指令を出力する。尚、ダウンシフト線はアップシフト線よりも低車速側に設けられている。これは、アップシフト指令とダウンシフト指令とがハンチングすることを防止するためである。

Ｍレンジが選択されているときは、運転者のアップシフト要求及びダウンシフト要求に基づいて手動変速を行う手動変速モードを実行する。ここで、手動変速モードには、図２（ｂ）に示す手動変速マップを使用する。具体的には、ＶＳＰ１（所定車速）以下のときに運転者のアップシフト要求を拒否するアップシフト禁止線と、ＶＳＰ１よりも低車速側に設定されたＶＳＰ２以下のときに現在の変速段から強制的にダウンシフトを行なう強制ダウンシフト線が設定された手動変速マップが設定されている。例えばＶＳＰ１より低車速かつ１速段で走行している状態で、仮に２速にアップシフトを行なうと、エンジン回転数がアイドル回転数を下回ってしまう場合があり、エンジンストール等を招くおそれがあるからである。同様に、例えばＶＳＰ２より高い車速かつ２速段で走行している状態で、仮に車速が更に低下してエンジン回転数がアイドル回転数より小さくなると、エンジンストール等を招くおそれがあることから、ＶＳＰ２より低車速のときは強制的にダウンシフトを行なう。

更に、高車速側のＶＳＰ３にはエンジン過回転を防止するために強制的にアップシフトを行なう強制アップシフト線が設定され、ＶＳＰ４にはダウンシフトによりエンジン過回転となることを防止するたにダウンシフト要求を拒否するダウンシフト禁止線が設定されている。

ロックアップマップには、車速が予め設定された締結車速以上のときにロックアップクラッチ２ａを締結して燃費の向上を図るロックアップ締結線と、解放車速未満のときにロックアップクラッチ２ａを解放してトルク増幅作用を確保するロックアップ解放線とが設定されている。

油圧制御部９内には、上記図２に示す各マップを参照するにあたり、減速中のダウンシフト時において、先読み車速を低車速側にオフセットする車速オフセット処理部９ａを有する（変速特性変更手段、ロックアップ特性変更手段）。言い換えると、より高車速側でダウンシフトが行なわれるようにする。

図３は実施例１の車速オフセット処理を表すフローチャートである。
ステップＳ１０１では、アクセル開度センサ１４の検出値に基づいてアクセルがＯＦＦ（所定開度未満）か否かを判断し、アクセルがＯＦＦの場合はステップＳ１０２に進み、それ以外の場合はステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０２では、ブレーキペダルがＯＮ（ブレーキスイッチがＯＮ）か否かを判断し、ブレーキペダルがＯＮの場合はステップＳ１０３に進み、それ以外のときはステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０３では、加速度が設定値未満か否か、すなわち減速中か否かを判断し、減速中のときはステップＳ１０４へ進み、それ以外のときはステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０４では、Ｍモードによるダウンシフト要求が無いか否かを判断し、要求が無い場合はステップＳ１０５に進み、それ以外のときはステップＳ１０８に進む。すなわち、手動変速モードの選択中に運転者のダウンシフト操作があった場合は、変速特性の変更を禁止することとなる。
ステップＳ１０５では、Ｍモード以外か否かを判断し、Ｍモード以外のときはステップＳ１０７に進み、ＭモードのときはステップＳ１０６に進む。
ステップＳ１０６では、Ｍモードになってからダウンシフトを経験したか否か、すなわち、ダウンシフトが１回行なわれたか否かを判断し、１回行なわれているときはステップＳ１０７に進み、まだダウンシフトが行なわれていないときはステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０７では、車速オフセット処理を作動させる。
ステップＳ１０８では、車速オフセット処理を非作動とする。

次に、上記制御処理の作用について説明する。まず、車速オフセット処理を行なう理由について説明する。図４は減速中のエンジン回転数とタービン回転数との関係を表すタイムチャートである。アクセルペダルがＯＦＦで減速している状態であれば、基本的にエンジン回転数が低く、タービン回転数が高い状態である。トルクコンバータ２の出力側から回転が入力され、トルクコンバータ２を介してエンジンが回転されているからである。このとき、所定エンジン回転数までは燃料噴射をカットし、燃費の改善を図っている。そして、アイドル回転数に到達する前に燃料噴射を再開し、エンジン自立回転を維持するように制御される。

この状態で、エンジン回転数が最低エンジン回転数であるアイドル回転数に到達すると、これ以上はエンジン回転数を下げられないため、一定値を取る。しかし、減速している状態では、駆動輪と一体に回転するタービン回転数は徐々に低下するため、時刻ｔ１においてタービン回転数がエンジン回転数を下回る状態となる。この場合、エンジン側から駆動輪にトルクが出力されることになり、加えてトルクコンバータ２の影響によってトルク増幅作用が生じてしまう。すなわち、運転者は減速しているコースト状態との認識でありながら、エンジン側からトルクが出力されるドライブ状態となってしまう。この状態で、時刻ｔ２においてエンジン回転数とタービン回転数との差回転が大きくなった後にダウンシフトを行なうと、変速時の突き上げショックが発生するおそれがある。言い換えると、より早いタイミング（高車速側）でダウンシフトを実行しなければ、エンジン回転数とタービン回転数との差回転がどんどん大きくなり、運転者に与える違和感が増大してしまう。

そこで、実施例１では、先読み車速を低車速側にオフセットし、より早期にダウンシフトを達成することとした。これにより、図４のタイムチャートに示すように、従来であれば、エンジン回転数とタービン回転数との回転数差が大きくなってからダウンシフトしていたため、突き上げショックを発生していた。これに対し、実施例１の車速オフセット処理によって上記回転数差を小さくすることができ、ダウンシフトに伴う突き上げショックを低減することができる。例えば、車速オフセット処理を行なう加速度の閾値を、より小さい減速度でも車速オフセット処理を行なうように設定することによって、先読み車速の演算のみで変速特性を変更する場合と比較して、より応答性良く変速特性を変更することができる。

このとき、車速オフセット処理を行なうと、Ｍモードのときに次のような問題が生じる。図５はＭモード選択時における先読み車速をオフセットした場合の強制ダウンシフト線との関係を表す図である。Ｍモードでは、運転者のアップシフト要求やダウンシフト要求があったとき、原則としてこの要求に応えるべく変速を行おうとする。同時に手動変速マップを参照し、先読み車速が手動変速マップの各変速線との関係においてどの位置にあるかを判断し、この手動変速マップに設定された各種設定線の条件を優先することとされている。

Ｍモードを選択しているときに、先読み車速がアップシフト禁止線と強制ダウンシフト線との間の領域に存在するとする。この状態で、運転者がアップシフト要求を行なうと、アップシフト禁止線よりも低車速側に先読み車速が存在するからアップシフトは拒否される。そして、このとき車速オフセット処理を行なうと、強制ダウンシフト線をまたいでしまう場合があり、このときは、運転者の要求に関わらずダウンシフトを行なってしまうのである。すなわち、運転者はアップシフト要求を行なっているのに、結果としてダウンシフトを行なうことになり、運転者にとって極めて違和感となる。そこで、１回目のダウンシフトが行なわれるまでは、車速オフセット処理を行なわないこととした（変速特性変更禁止・許可手段）。尚、車速オフセット処理を行なわないで一度ダウンシフトが実行されれば、手動変速マップがダウンシフト後の変速段に応じたマップに切り替えられるため、前述のような違和感は生じないことから、それ以降については車速オフセット処理を作動させることとした。

また、Ｍモードを選択しているときにダウンシフト要求があった場合には、車速オフセット処理を非作動とする。仮に、オフセット車速に基づいて変速を判断すると、ダウンシフト操作を受け付ける車速が高車速側になり、エンジン過回転となるおそれがあることから、ダウンシフト操作時は変速特性の変更を禁止するものである。

更に、ロックアップクラッチの締結・解放制御についても、上記の車速オフセット処理を行なったオフセット車速を用いて実施する（ロックアップ特性変更手段）。これにより、ロックアップクラッチ２の解放を高車速側に変更することができ、変速特性を変更したときにロックアップクラッチ２が締結した状態でダウンシフトが発生することを抑制することができ、変速ショックを低減することができる。

以上説明したように、実施例１にあっては下記の作用効果を得ることができる。
（１）車速によって規定された自動変速用変速線と先読み車速（検出した車速）により定まる運転点との関係に基づいて自動変速する自動変速モードと、運転者の手動操作と車速によって規定された手動変速用変速線と先読み車速との関係に基づいて変速し、先読み車速が所定車速以下のときは運転者のアップシフト操作を拒否するように制御する手動変速モードと、を備えた自動変速機の制御装置であって、アクセルペダル開度がＯＦＦ（所定開度より小さい）の場合、ＯＮ（前記所定開度以上）の場合よりも高車速側でダウンシフトが生じるように自動変速機の変速特性を変更する車速オフセット処理部９ａ（変速特性変更手段）と、手動変速モードの選択中は、ダウンシフトが１回行なわれるまでは変速特性の変更を禁止し、ダウンシフトが１回行なわれた後は、変速特性の変更を許可するステップ１０６（変速特性変更禁止・許可手段）と、を備えた構成とした。
よって、アクセルペダルが低開度のときは、より高車速側でダウンシフトすることとなり、ダウンシフト時にエンジン側からトルクが出力される度合いが小さくなり、運転者にとって違和感となる突き上げショックを抑制することができる。

また、手動変速モードにおけるアップシフト操作を受け付けない所定車速以下で走行中に、運転者が手動変速モードに切り替えてアップシフト操作した場合は、アップシフト操作は実行されない。しかし、このとき車速オフセット処理により変速特性が変更されてダウンシフトが発生すると、運転者のアップシフト操作とは逆のダウンシフトが生じることによって運転者の違和感となる。そのため、手動変速モード中の１回目のダウンシフトは変速特性変更手段による変速特性の変更を禁止することで運転者の違和感を抑制することができる。また、１回ダウンシフトした後は、前述の違和感は生じないため、１回ダウンシフトを経験した後は変速特性の変更を許可、すなわち車速オフセット処理を行なうことで、運転者にとって違和感となるアクセルペダル開度が低開度における突き上げショックを抑制することができる。

（２）手動変速モードは、先読み車速がＶＳＰ４（所定車速）以上のときは運転者のダウンシフト操作を拒否するように制御するモードであり、車速オフセット処理部９ａは、先読み車速を低車速側に補正したオフセット車速を設定することで変速特性を変更する処理を行い、ステップ１０４（変速特性変更禁止・許可手段）は、手動変速モードの選択中に運転者のダウンシフト操作があった場合は、変速特性の変更を禁止することとした。
よって、先読み車速を高車速側にオフセットさせることでエンジン過回転となることを回避することができる。

（３）エンジン１と変速機構部３（自動変速機）との間に介装されたトルクコンバータ２のロックアップクラッチ２ａの締結・解放を、車速によって規定されたロックアップクラッチ用変速線と検出された車速との関係に基づいて制御するロックアップマップ（ロックアップクラッチ制御手段）と、変速特性が変更された場合、変速特性が変更されていない場合よりも高車速側でロックアップクラッチ２が解放されるようにロックアップクラッチ制御特性を変更する車速オフセット処理部９ａ（ロックアップ特性変更手段）と、を備えた構成とした。
このように、ロックアップクラッチ２の解放を高車速側に変更することにより、変速特性を変更したときにロックアップクラッチ２が締結した状態でダウンシフトが発生することを抑制することができ、変速ショックを低減することができる。

以上、実施例に基づいて、本発明の変速特性制御処理について説明したが、上記構成に限らず、他の変更があっても構わない。実施例１では、先読み車速を用いて変速制御を行う構成を示したが、単に現在の車速を用いて変速制御を行うこととしてもよい。

Claims (3)

1. 車速によって規定された自動変速用変速線と検出した車速により定まる運転点との関係に基づいて自動変速する自動変速モードと、
   運転者の手動操作と、車速によって規定された手動変速用変速線と検出した車速との関係に基づいて変速し、前記検出した車速が所定車速以下のときは運転者のアップシフト操作を拒否するように制御する手動変速モードと、
   を備えた自動変速機の制御装置であって、
   アクセルペダル開度が所定開度より小さい場合、前記所定開度以上の場合よりも高車速側でダウンシフトが生じるように自動変速機の変速特性を変更する変速特性変更手段と、
   前記手動変速モードの選択中は、ダウンシフトが１回行なわれるまでは前記変速特性の変更を禁止し、ダウンシフトが１回行なわれた後は、前記変速特性の変更を許可する変速特性変更禁止・許可手段と、
   を備えている自動変速機の制御装置。
2. 請求項１に記載の自動変速機の制御装置において、
   前記手動変速モードは、前記検出された車速が所定車速以上のときは運転者のダウンシフト操作を拒否するように制御するモードであり、
   前記変速特性変更手段は、検出された車速を低車速側に補正したオフセット車速を設定し、前記自動変速用変速線または前記手動変速用変速線と、前記オフセット車速と、の関係に基づいて変速することにより変速特性を変更する手段であり、
   前記変速特性変更禁止・許可手段は、前記手動変速モードの選択中において前記ダウンシフトが１回行われるまで、又は前記前記手動変速モードの選択中に運転者のダウンシフト操作があった場合は、前記変速特性の変更を禁止し、前記運転者のダウンシフト操作ではなく、かつ前記ダウンシフトが１回行われた後は前記変速特性の変更を許可する手段である自動変速機の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の自動変速機の制御装置において、
   エンジンと自動変速機との間に介装されたトルクコンバータのロックアップクラッチの締結・解放を、車速によって規定されたロックアップクラッチ用変速線と検出された車速との関係に基づいて制御するロックアップクラッチ制御手段と、
   前記変速特性が変更された場合、前記変速特性が変更されていない場合よりも高車速側で前記ロックアップクラッチが解放されるようにロックアップクラッチ制御特性を変更するロックアップ特性変更手段と、
   を備えている自動変速機の制御装置。

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