JP6432565B2 - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機の制御装置に関する。

複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる有段式の自動変速機において、摩擦係合要素の発熱を考慮した技術として、特許文献１に記載の技術がある。

この特許文献１に記載の技術では、第１の変速形態で変速を行った場合の摩擦要素の変速終了時の熱的負荷状態を変速開始前に予測し、その変速開始前に予測した摩擦要素の変速終了時の熱的負荷状態が所定状態となるときは、第１の変速形態よりも発熱量が小さい第２の変速形態で変速を行っている。以下、この技術を従来技術という。

特開２００９−７９７１４号公報

ところで、上記従来技術では、変速開始前に予測した摩擦要素の変速終了時の熱的負荷状態に基づいて変速形態で変更しているので、変速中に自動変速機の入力トルク（以下、入力トルクともいう）が増加した場合、変速開始前の変速形態で予測した摩擦要素の熱的負荷（以下、熱負荷という）に対し、実際の摩擦要素の熱負荷が増加する側に推移してしまい、摩擦要素（摩擦係合要素）の耐久性が低下するおそれがある。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、複数の摩擦係合要素を有する有段式の自動変速機において、変速中に入力トルクが増加しても、摩擦係合要素の耐久性低下を抑制することが可能な制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる有段式の自動変速機に適用され、変速開始時の前記自動変速機の入力トルクに応じた目標変速特性値に基づいて変速進行度に応じた変速制御を行う制御装置において、変速制御では、目標変速特性値を実現させる制御操作量が決定され、目標変速特性値は、入力軸加速度または変速時間の目標値を含み、制御操作量は、クラッチトルクの要求値を含み、前記自動変速機の変速中に、入力トルクが変速開始時よりも所定値以上増加した場合に目標変速特性値を更新する特性値更新手段を備え、前記所定値は、熱負荷の増加が摩擦係合要素の耐久性に影響する入力トルクの増加量に基づいて設定され、前記特性値更新手段にて更新される目標変速特性値は、更新時の入力トルクで変速が開始された場合に設定される目標変速特性値に更新され、その更新された目標変速特性値に基づいて前記更新時の変速進行度から変速制御を行うように構成されていることを特徴としている。

本発明によれば、変速中にアクセル踏み増し操作等により入力トルクが変速開始時よりも所定値以上増加した場合には、その時点の入力トルクに基づいて目標変速特性値を更新し、その更新した目標変速特性値に基づいて更新時の変速進行度から変速制御を行う。このような制御により、変速中の入力トルクの増加に対して目標変速特性値を変更することができるので、摩擦係合要素の熱負荷を下げることができる。これにより、摩擦係合要素の耐久性低下を抑制することができる。

本発明において、自動変速機の１回の変速中に、目標変速特性値を更新した後、その更新時よりも入力トルクが所定値以上増加した場合には、目標変速特性値が再度更新されて、当該目標変速特性値が、再度更新時の入力トルクで変速が開始された場合に設定される目標変速特性値とされ、その再度更新された目標変速特性値に基づいて前記再度更新時の変速進行度から変速制御を行うようにしてもよい。

このような制御を行うことにより、変速中における入力トルクの増加量が大きい場合には、１回の変速中に、目標変速特性値が複数回更新されるので、入力トルクの増加量が大きくても、変速中において摩擦係合要素の熱負荷が高くならないようにすることができ、摩擦係合要素の耐久性低下を抑制することができる。

本発明によれば、複数の摩擦係合要素を有する有段式の自動変速機において、変速中に入力トルクが増加しても、摩擦係合要素の耐久性低下を抑制することができる。

本発明を適用する自動変速機が搭載された車両の概略構成を示す図である。 トルクコンバータおよび自動変速機の構成を示すスケルトン図である。 自動変速機における変速段毎の第１クラッチ〜第４クラッチ、第１ブレーキおよび第２ブレーキの係合状態を示す係合表である。 車両の制御系の構成を示すブロック図である。 ＥＣＵが実行するパワーオンアップ制御の一例を示すフローチャートである。 パワーオンアップ制御時における目標入力軸回転速度、実入力軸回転速度および入力トルクの各変化の一例を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１〜図４を参照して、本実施形態に係る車両１００について説明する。

車両１００は、図１に示すように、エンジン１と、トルクコンバータ２と、自動変速機３と、油圧制御装置４と、ＥＣＵ５とを備えている。この車両１００は、例えばＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式であり、エンジン１の出力が、トルクコンバータ２および自動変速機３を介してデファレンシャル装置６に伝達され、左右の駆動輪（前輪）７に分配されるようになっている。

−エンジン−
エンジン（内燃機関）１は、走行用の駆動力源であり、例えば多気筒ガソリンエンジンである。エンジン１は、スロットルバルブのスロットル開度（吸入空気量）、燃料噴射量、点火時期などにより運転状態を制御可能に構成されている。

−トルクコンバータ−
トルクコンバータ２は、図２に示すように、エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１ａに連結されたポンプインペラ２１と、自動変速機３に連結されたタービンランナ２２と、トルク増幅機能を有するステータ２３と、エンジン１と自動変速機３とを直結するためのロックアップクラッチ２４とを含んでいる。なお、図２では、トルクコンバータ２および自動変速機３の回転中心軸に対して、下側半分を省略して上側半分のみを模式的に示している。

−自動変速機−
自動変速機３は、エンジン１と駆動輪７との間の動力伝達経路に設けられ、入力軸３ａの回転を変速して出力軸３ｂに出力するように構成されている。この自動変速機３では、入力軸３ａがトルクコンバータ２のタービンランナ２２に連結され、出力軸３ｂがデファレンシャル装置６などを介して駆動輪７に連結されている。

自動変速機３は、第１遊星歯車装置３１ａを主体として構成される第１変速部（フロントプラネタリ）３１、第２遊星歯車装置３２ａと第３遊星歯車装置３２ｂとを主体として構成される第２変速部（リアプラネタリ）３２、第１クラッチＣ１〜第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２などによって構成されている。

第１変速部３１を構成する第１遊星歯車装置３１ａは、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であって、サンギヤＳ１と、互いに噛み合う複数対のピニオンギヤＰ１と、これらピニオンギヤＰ１を自転および公転可能に支持するプラネタリキャリアＣＡ１と、ピニオンギヤＰ１を介してサンギヤＳ１と噛み合うリングギヤＲ１とを備えている。

プラネタリキャリアＣＡ１は、入力軸３ａに連結され、その入力軸３ａと一体的に回転するようになっている。サンギヤＳ１は、トランスミッションケース３０に固定され、回転不能である。リングギヤＲ１は、中間出力部材として機能し、入力軸３ａに対して減速されてその減速回転を第２変速部３２に伝達する。

第２変速部３２を構成する第２遊星歯車装置３２ａは、シングルピニオン型の遊星歯車機構であって、サンギヤＳ２と、ピニオンギヤＰ２と、そのピニオンギヤＰ２を自転および公転可能に支持するプラネタリキャリアＲＣＡと、ピニオンギヤＰ２を介してサンギヤＳ２と噛み合うリングギヤＲＲとを備えている。

また、第２変速部３２を構成する第３遊星歯車装置３２ｂは、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であって、サンギヤＳ３と、互いに噛み合う複数対のピニオンギヤＰ２およびＰ３と、それらピニオンギヤＰ２およびＰ３を自転および公転可能に支持するプラネタリキャリアＲＣＡと、ピニオンギヤＰ２およびＰ３を介してサンギヤＳ３と噛み合うリングギヤＲＲとを備えている。なお、プラネタリキャリアＲＣＡおよびリングギヤＲＲは、第２遊星歯車装置３２ａおよび第３遊星歯車装置３２ｂで共用されている。

サンギヤＳ２は、第１ブレーキＢ１によりトランスミッションケース３０に選択的に連結される。また、サンギヤＳ２は、第３クラッチＣ３を介してリングギヤＲ１に選択的に連結される。更に、サンギヤＳ２は、第４クラッチＣ４を介してプラネタリキャリアＣＡ１に選択的に連結される。サンギヤＳ３は、第１クラッチＣ１を介してリングギヤＲ１に選択的に連結される。プラネタリキャリアＲＣＡは、第２ブレーキＢ２によりトランスミッションケース３０に選択的に連結される。また、プラネタリキャリアＲＣＡは、第２クラッチＣ２を介して入力軸３ａに選択的に連結される。リングギヤＲＲは、出力軸３ｂに連結され、その出力軸３ｂと一体的に回転するようになっている。

第１クラッチＣ１〜第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２は、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる摩擦係合要素であり、油圧制御装置４およびＥＣＵ５によって制御される。

図３は、変速段（ギヤ段）毎の第１クラッチＣ１〜第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の係合状態または解放状態を示した係合表である。なお、図３の係合表において、○印は「係合状態」を示し、空白は「解放状態」を示している。

図３に示すように、この例の自動変速機３では、第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２が係合されることにより、変速比（入力軸３ａの回転速度／出力軸３ｂの回転速度）が最も大きい第１変速段（１ｓｔ）が成立する。第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１が係合されることにより第２変速段（２ｎｄ）が成立する。

第１クラッチＣ１および第３クラッチＣ３が係合されることにより第３変速段（３ｒｄ）が成立し、第１クラッチＣ１および第４クラッチＣ４が係合されることにより第４変速段（４ｔｈ）が成立する。

第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が係合されることにより第５変速段（５ｔｈ）が成立し、第２クラッチＣ２および第４クラッチＣ４が係合されることにより第６変速段（６ｔｈ）が成立する。

第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３が係合されることにより第７変速段（７ｔｈ）が成立し、第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１が係合されることにより第８変速段（８ｔｈ）が成立する。なお、第３クラッチＣ３および第２ブレーキＢ２が係合されることにより後進段（Ｒｅｖ）が成立する。

−油圧制御装置−
油圧制御装置４は、自動変速機３の複数の摩擦係合要素（クラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１，Ｂ２）の係合および開放を制御する。また、油圧制御装置４は、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ２４を制御する機能も有する。なお、油圧制御回路４は、自動変速機３の各摩擦係合要素の油圧アクチュエータ、および、その各油圧アクチュエータにそれぞれ制御油圧を供給するリニアソレノイドバルブなどを備えている。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ５は、エンジン１の運転制御および自動変速機３の変速制御などを行うように構成されている。具体的には、ＥＣＵ５は、図４に示すように、ＣＰＵ５１と、ＲＯＭ５２と、ＲＡＭ５３と、バックアップＲＡＭ５４と、入力インターフェース５５と、出力インターフェース５６とを含んでいる。なお、ＥＣＵ５は、本発明の「制御装置」の一例である。

ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ５２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５１による演算結果や各センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ５４は、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

入力インターフェース５５には、クランクポジションセンサ８１、入力軸回転速度センサ８２、出力軸回転速度センサ８３、アクセル開度センサ８４、スロットル開度センサ８５、およびエアフロメータ８６などが接続されている。

クランクポジションセンサ８１は、エンジン１の回転速度を算出するために設けられている。入力軸回転速度センサ８２は、自動変速機３の入力軸３ａの回転速度（タービン回転速度）を算出するために設けられている。出力軸回転速度センサ８３は、自動変速機３の出力軸３ｂの回転速度を算出するために設けられている。なお、出力軸３ｂの回転速度から車速を算出することが可能である。アクセル開度センサ８４は、アクセルペダルの踏込量（操作量）であるアクセル開度を検出するために設けられている。スロットル開度センサ８５は、スロットルバルブのスロットル開度を検出するために設けられている。エアフロメータ８６は、エンジン１の吸入空気量を検出するために設けられている。

出力インターフェース５６には、インジェクタ９１、イグナイタ９２、スロットルモータ９３および油圧制御装置４などが接続されている。インジェクタ９１は、燃料噴射弁であり、燃料噴射量を調整可能である。イグナイタ９２は、点火プラグによる点火時期を調整するために設けられている。スロットルモータ９３は、スロットルバルブのスロットル開度を調整するために設けられている。

そして、ＥＣＵ５は、各センサの検出結果などに基づいて、スロットル開度、燃料噴射量および点火時期などを制御することにより、エンジン１の運転状態を制御可能に構成されている。また、ＥＣＵ５は、油圧制御装置４を制御することにより、自動変速機３の変速制御およびトルクコンバータ２のロックアップクラッチ２４の制御を実行可能に構成されている。

ＥＣＵ５による変速制御では、例えば、車速およびアクセル開度をパラメータとする変速マップに基づいて要求変速段が設定され、実際の変速段が要求変速段になるように油圧制御装置４が制御される。なお、上記変速マップは、車速およびアクセル開度に応じて、適正な変速段（最適な効率となる変速段１ｓｔ〜８ｔｈ）を求めるための複数の領域が設定されたマップであって、ＥＣＵ５のＲＯＭ５２内に記憶されている。変速マップには、各領域を区画するための複数の変速線（１ｓｔ〜８ｔｈの各変速領域を区画するためのアップシフト線およびダウンシフト線）が設定されている。

そして、ＥＣＵ５は、後述する目標変速特性値に基づいて変速進行度（変速制御の進行度合い）に応じた変速制御を実行する。さらに、ＥＣＵ５は、後述するパワーオンアップシフト制御を実行する。

−変速モデルを用いた変速制御−
本実施形態において特徴とする制御（パワーオンアップシフト制御）を説明する前に、自動変速機３において目標変速特性値（変速目標値）を実現させる制御操作量を決定するための変速制御の概略について説明する。

一般的な変速制御としては、例えば変速ショックや変速時間等が適切であるか否かを実車にて評価しつつ適合により予め定められた制御マップに基づいて、変速時の各摩擦係合要素のトルク容量（あるいは油圧指令値）を決定して変速を実行する手法がある。この制御マップを用いる手法では、パワーオンダウンシフトやパワーオフアップシフト等の変速パターンおよび変速前後の変速段の組み合わせに応じて、多数の制御マップを作成しておく必要がある。そのため、自動変速機の変速段が多段化されるほど、適合作業に多くの労力が必要となってしまう。

そこで、本実施形態では、変速制御として、制御マップを用いる手法に替えて、目標変速特性値を実現させる制御操作量を決定する変速モデルを用いて変速を実行する手法を採用している。目標変速特性値は、変速時に実現したい変化態様を定める要素（例えば、変速時間、駆動力等）の目標値である。制御操作量は、制御対象に対して操作する要素（エンジントルク、クラッチトルク等）の要求値である。

以下、変速モデルを用いた変速制御について説明する。変速中における運動方程式は、下記の式（１）および式（２）で表される。

この式（１）および式（２）は、自動変速機３を構成する相互に連結された各回転要素毎の運動方程式、および、自動変速機３を構成する遊星歯車装置における関係式から導き出されたものである。各回転要素毎の運動方程式は、各回転要素におけるイナーシャと回転速度時間変化率との積で表されるトルクを、遊星歯車装置の３つの部材、および摩擦係合要素の両側の部材のうち各回転要素に関与する部材に作用するトルクにて規定した運動方程式である。また、遊星歯車装置における関係式は、遊星歯車装置の歯車比を用いて、その遊星歯車装置の３つの部材におけるトルクの関係と回転速度時間変化率の関係とを各々規定した関係式である。

式（１）および式（２）において、dωt/dtは、タービン回転速度（回転角速度）ωt（すなわち自動変速機２の入力軸回転速度ωi）の時間微分すなわち時間変化率であり、入力軸３ａ側の回転部材の速度変化量としての入力軸３ａの加速度（角加速度、以下、入力軸加速度という）を表している。この入力軸加速度dωt/dtが本発明でいう入力軸回転速度変化率に相当する。dωo/dtは、自動変速機２の出力軸回転速度ωoの時間変化率であり、出力軸加速度を表している。Ｔtは、入力軸３ａ側の回転部材上のトルクとしての入力軸３ａ上のトルクであるタービントルクすなわち変速機入力トルクＴiを表している。このタービントルクＴtは、トルクコンバータ２のトルク比ｔを考慮すればエンジントルクＴe（＝Ｔt／ｔ）と同意である。Ｔoは、出力軸３ｂ側の回転部材上のトルクとしての出力軸３ｂ上のトルクである変速機出力トルクを表している。Ｔcaplは、変速時に係合動作を行う摩擦係合要素のトルク容量（以下、係合側クラッチトルクという）である。Ｔcdrnは、変速時に解放動作を行う摩擦係合要素のトルク容量（以下、解放側クラッチトルクという）である。ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２，ｄ１，ｄ２はそれぞれ、式（１）および式（２）を導き出した際に定数としたものであり、各回転要素におけるイナーシャおよび遊星歯車装置の歯車比から設計的に定められる係数である。この定数の具体的な数値は、例えば変速の種類（例えば変速パターンや変速前後の変速段の組み合わせ）毎に異なる。したがって、上記運動方程式としては１つの所定のものであるが、自動変速機３の変速には、変速の種類毎に異なる定数とされたそれぞれの変速の種類に対応する運動方程式が用いられる。

式（１）および式（２）は、目標変速特性値と制御操作量との関係を定式化した自動変速機３のギヤトレーン運動方程式である。目標変速特性値は、変速時間および駆動力の各目標値を表現でき、ギヤトレーン運動方程式上で取り扱えるものである。本実施形態では、変速時間を表現できる物理量の一例として入力軸加速度dωt/dtを用いている。また、駆動力を表現できる物理量の一例として変速機出力トルクＴoを用いている。ここで、本実施形態では、目標変速特性値を、入力軸加速度dωt/dtの目標値（目標入力軸加速度）としている。なお、目標変速特性値については、変速時間の目標値（目標変速時間）などであってもよい。

一方、本実施形態では、目標変速特性値を成立させる制御（フィードバック制御）の制御操作量を、タービントルクＴt（エンジントルクＴeも同意）と、係合側クラッチトルクＴcaplと、解放側クラッチトルクＴcdrnとの３つの値で設定している。そうすると、運動方程式が式（１）および式（２）の２式で構成されることに対して、制御操作量が３つあるため、２つの目標変速特性値を成立させる制御操作量を一意に解くことはできない。なお、各式中の出力軸加速度dωo/dtは、出力軸回転速度センサ８３の検出値である出力軸回転速度ωoから算出される。

そこで、本実施形態では、式（１）および式（２）の運動方程式の解を求めるための拘束条件として、解放側クラッチと係合側クラッチとで受け持つ伝達トルクのトルク分担率を用いる。トルク分担率を拘束条件とすることで、変速中における解放側クラッチと係合側クラッチとのトルクの受け渡し（つまり変速進行度）を運動方程式に組み込むことができ、かつ制御操作量を一意に解くことができる。

トルク分担率は、自動変速機３の変速時に解放側クラッチと係合側クラッチとで受け持つ必要がある合計の伝達トルク（合計伝達トルク）を、例えば入力軸３ａ上のトルク（入力軸上合計伝達トルク）に置き替えたときに、その入力軸上合計伝達トルクに対して両摩擦係合要素が各々分担する伝達トルクの割合である。そして、このようなトルク分担率を変速中において変速進行度に応じて変化させていく。

本実施形態では、係合側クラッチのトルク分担率を「ｘapl」とし、解放側クラッチのトルク分担率を「ｘdrn」として、それぞれのトルク分担率を、変速中のトルクの受け渡しを反映するように時系列で変化するトルク分担率ｘ（例えば０≦ｘ≦１）を用いて次式（３）および次式（４）のように定義する。

ｘapl＝ｘ ・・・（３）
ｘdrn＝１−ｘ ・・・（４）
係合側クラッチトルクＴcaplと解放側クラッチトルクＴcdrnとの関係式は、入力軸３ａ上のトルクに置き替えた「Ｔcapl」および「Ｔcdrn」と、式（３）および式（４）とに基づいて、「ｘ」（＝ｘapl）と「１−ｘ」（＝ｘdrn）とを用いて定義することができる。そして、式（１）、式（２）、および、「Ｔcapl」と「Ｔcdrn」との関係式から、制御操作量である、タービントルクＴt、係合側クラッチトルクＴcapl、および、解放側クラッチトルクＴcdrnを算出する関係式が導き出される。タービントルクＴt（エンジントルクＴeも同意）は、「ｘ」（＝ｘapl）、「１−ｘ」（＝ｘdrn）、入力軸加速度dωt/dt、および、変速機出力トルクＴoなどを用いた関係式にて表される。同様に、係合側クラッチトルクＴcaplは、「ｘ」（＝ｘapl）、入力軸加速度dωt/dt、および、変速機出力トルクＴoなどを用いた関係式にて表される。同様に、解放側クラッチトルクＴcdrnは、「１−ｘ」（＝ｘdrn）、入力軸加速度dωt/dt、および、変速機出力トルクＴoなどを用いた関係式にて表される。

つまり、本実施形態の変速モデルは、目標変速特性値と制御操作量とを含む自動変速機３の運動方程式（式（１）,（２））と、トルク分担率を表す関係（式（３）,（４））とを用いて、目標変速特性値に基づいて制御操作量を算出するものである。このように、本実施形態では、式（１）,（２）に、トルク分担率ｘにて設定した拘束条件を追加することで、変速モデルを用いて自動変速機３の変速を実行する。よって、２つの目標変速特性値に対して３つの制御操作量があったとしても、上記変速モデルを用いて３つの制御操作量を適切に決定することができる。この変速モデルとしては１つの所定のものであるが、上述したように変速の種類（例えば変速パターンや変速前後の変速段の組み合わせ）毎に異なる定数とされたギヤトレーン運動方程式が用いられるので、自動変速機３の変速には、それぞれの変速の種類に対応する変速モデルが用いられることになる。

そして、ＥＣＵ５は、変速パターン毎に変速進行度に応じて、目標変速特性値および制御操作量を算出する。なお、変速パターンというのは、例えば、パワーオンアップシフト、パワーオフアップシフト、パワーオンダウンシフト、およびパワーオフダウンシフトである。

例えば、パワーオンアップシフトの場合、目標変速段に応じた摩擦係合要素に対する油圧制御を開始すると、まず、各摩擦係合要素における要求トルク容量の分担が変化するトルク相の段階となり、その後、自動変速機３の変速比が変化するイナーシャ相の段階を経て、変速終了となる。つまり、自動変速機３の変速は、トルク相前の段階、トルク層の段階、イナーシャ相の段階、変速終了時の段階へと進行する。

このような変速の進行に対応して変化する好適なトルク分担率が、変速パターン毎の変速進行度に応じて設定されたマップ等が予め実験またはシミュレーション等によって作成されており、ＥＣＵ５のＲＯＭ５２に記憶されている。ＥＣＵ５は、変速制御の際に変速進行度に応じたトルク分担率を読み出して、そのトルク分担率を目標変速特性値とともに変速モデルに適用し、制御操作量（入力軸３ａの要求入力トルク、係合側および解放側の摩擦係合要素の要求トルク容量）を算出する。

そして、ＥＣＵ５は、要求トルク容量になるように、変速進行度に応じて係合側および解放側の摩擦係合要素の制御（油圧制御）を行う。また、ＥＣＵ５は、目標変速特性値に基づいて変速進行度に応じて、実入力軸回転速度が目標入力軸回転速度になるように変速制御を行う。

−パワーオンアップシフト制御−
次に、ＥＣＵ５が実行するパワーオンアップシフト制御について説明する。

まず、パワーオンアップシフト中に変速機入力トルク（以下、入力トルクともいう）が増加（アクセル踏み増し操作等による増加）すると、摩擦係合要素（クラッチやブレーキ）の耐久性が懸念される。

上記した従来技術では、そのようなパワーオンアップシフト中の入力トルクの増加に対応できない。すなわち、従来技術にあっては、変速開始前に予測した摩擦要素の変速終了時の熱負荷状態に基づいて変速形態で変更しているので、パワーオンアップシフト中に入力トルクが増加した場合、変速開始前の変速形態で予測した摩擦要素の熱負荷に対し、実際の摩擦要素の熱負荷が増加する側に推移してしまい、摩擦要素（摩擦係合要素）の耐久性が低下するおそれがある。

なお、摩擦係合要素の耐久性を確保するために、パワーオンアップシフト中に入力トルクの増加を検知した場合は、入力トルクダウン量や摩擦係合要素の制御油圧を増加させることにより変速時間を短縮するという補正方法が考えられるが、この場合、目標変速時間の補正や、フィードバック制御の禁止などの追加制御が必要となり、安定した変速制御を実現することが難しい。

以上のような問題を解消するため、本実施形態では、パワーオンアップシフト中にアクセル踏み増し操作等により入力トルクが増加した場合であっても、摩擦係合要素の耐久性低下を抑制することが可能な制御を実現する。

その制御（パワーオンアップシフト制御）の一例について、図５のフローチャートおよび図６のタイミングチャートを参照して説明する。図５の制御ルーチンはＥＣＵ５において所定時間毎に繰り返して実行される。

図５の制御ルーチンの実行中において、ＥＣＵ５は自動変速機３の入力トルクを逐次算出している。具体的には、ＥＣＵ５は、例えば、エアフロメータ８６の出力信号から得られる吸入空気量、およびエンジン１の点火時期などに基づいてエンジントルクを算出し、そのエンジントルクにトルクコンバータ２のトルク比ｔを乗算することにより入力トルクを算出している。なお、入力トルクについては、エンジン１のクランクシャフト１ａまたは自動変速機３の入力軸３ａにトルクセンサを設け、そのトルクセンサの出力信号に基づいて算出するようにしてもよい。

図５の制御ルーチンが開始されると、まずはステップＳＴ１０１において、自動変速機３の変速要求があり、その変速がパワーオンアップシフトであるか否かを判定する。その判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合はリターンする。ステップＳＴ１０１の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合はステップＳＴ１０２に進む。

ステップＳＴ１０２では変速開始時であるか否かを判定し、その判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合（変速開始時である場合）はステップＳＴ１０３に進む。ステップＳＴ１０２の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合については後述する。

ステップＳＴ１０３では変速開始時の目標変速特性値を設定する。その目標変速特性値の設定について以下に説明する。

本実施形態においては、上記運動方程式の式（１）における入力軸加速度dωt/dtの目標値（目標入力軸加速度）を目標変速特性値とする。この目標入力軸加速度は車両状態に応じて設定する。具体的には、例えば、変速開始時の入力トルクおよび車速（出力軸回転速度センサ８３の出力信号から算出）に基づいて目標入力軸加速度マップを参照して目標入力軸加速度を設定する。目標入力軸加速度マップは、車両状態を示す入力トルクおよび車速をパラメータとして、それら入力トルクおよび車速に応じて要求される目標入力軸加速度が予め実験またはシミュレーション等によって設定されたマップであって、ＥＣＵ５のＲＯＭ５２に記憶されている。以下、目標入力軸加速度を目標変速特性値という。

次に、ステップＳＴ１０４では、上記ステップＳＴ１０３で設定された目標変速特性値（変速開始時の入力トルクに応じた目標変速特性値）に基づいて変速進行度に応じた変速制御（パワーオンアップシフト制御）を実行する。その後にリターンする。

一方、上記ステップＳＴ１０２の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合は、パワーオンアップシフトの変速中であると判定してステップＳＴ１０５に進む。

ステップＳＴ１０５では、変速中に入力トルクが変速開始時の入力トルクよりも所定値（Ｔｈｔ）以上増加した否かを判定する。具体的には、図６に示す変速開始時ｔ１に対する入力トルクの増加量ΔＴｉが所定値Ｔｈｔ以上であるか否かを判定する。

ここで、ステップＳＴ１０５の判定に用いる所定値Ｔｈｔについては、例えば、パワーオンアップシフト中に入力トルクが増加した場合に、熱負荷の増加が摩擦係合要素の耐久性に影響する入力トルクの増加量（変速開始時に対する入力トルクの増加量）を、予め実験またはシミュレーション等によって求めておき、その結果に基づいて、パワーオンアップシフト中に入力トルクが増加した際に熱負荷の増加が摩擦係合要素の耐久性に影響するような入力トルクの増加量（許容値）にマージンを加えた値を所定値Ｔｈｔとして設定する。

そして、ステップＳＴ１０５の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合（［変速開始時に対する入力トルクの増加量ΔＴｉ＜Ｔｈｔ］である場合）は、目標変速特性値を保持して（ステップＳＴ１０６）、ステップＳＴ１０４に戻る。ステップＳＴ１０４では、保持している目標変速特性値に基づいて変速進行度に応じた変速制御を実行する。その後にリターンする。

一方、ステップＳＴ１０５の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合、つまり変速開始時に対する入力トルクの増加量ΔＴｉが所定値Ｔｈｔ以上になった場合には、ステップＳＴ１０７に進む。

ステップＳＴ１０７では、目標変速特性値の更新が１回目であるか否かを判定し、その判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合（目標変速特性値の更新が１回目である場合）はステップＳＴ１０８に進む。ステップＳＴ１０７の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合（目標変速特性値の更新が２回目以上である場合）はステップＳＴ１１０に進む。

ステップＳＴ１０８では、上記ステップＳＴ１０５の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）となった時点、つまり変速開始時に対する入力トルクの増加量ΔＴｉが所定値Ｔｈｔ以上になった時点（図６のｔ２時点）を更新時として目標変速特性値を更新する。

このステップＳＴ１０８での目標変速特性値の更新は、更新時（図６のｔ２時点）の入力トルクに基づいて行う。具体的には、目標変速特性値を、更新時の入力トルク（高入力トルク）で変速が開始された場合に実行される変速制御での目標変速特性値（目標入力軸加速度：ステップＳＴ１０３と同じ処理にて取得）に更新する、という処理にて目標変速特性値を更新する。このようにして、目標変速特性値を更新することにより、フィードバック制御等の補正機能についても、高トルク側で安定した入力トルクの状態で開始された変速制御の場合と同じような制御を実行することが可能になる。

そして、ステップＳＴ１０９では、ステップＳＴ１０８で更新された目標変速特性値に基づいて更新時の変速進行度から変速制御を行う。例えば、変速が５０％進行している状況のときに、目標変速特性値を更新する場合には、その変速進行度５０％での目標変速特性値（更新後の目標変速特性値）に基づいて、変速進行度が５０％になった時点から変速制御を開始する。

次に、ステップＳＴ１１０において、変速中（１回の変速中）に入力トルクが前回の更新時よりも所定値（Ｔｈｔ）以上増加したか否かを判定する（前回の更新時に対する入力トルクの増加量が所定値Ｔｈｔ以上になったか否かを判定する）。このステップＳＴ１１０の判定に用いる所定値Ｔｈｔは、上記ステップＳＴ１０５での判定に用いる値と同じとする。

ステップＳＴ１１０の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合、つまり１回の変速中に、目標変速特性値の更新を一度行った後に、入力トルクがさらに増加して、その入力トルクが更新時（前回の更新時）よりも所定値（Ｔｈｔ）以上増加した場合（［前回更新時に対する入力トルクの増加量≧Ｔｈｔ］となった場合）には、ステップＳＴ１０８に戻って目標変速特性値を再度更新する。具体的には、目標変速特性値を、再度更新時の入力トルク（高入力トルク）で変速が開始された場合に実行される変速制御での目標変速特性値（目標入力軸加速度：ステップＳＴ１０３と同じ処理にて取得）に更新する、という処理にて目標変速特性値を更新する。次に、ステップＳＴ１０９では、ステップＳＴ１０８で再度更新された目標変速特性値に基づいて再度更新時の変速進行度から変速制御を行う。

以上の再度更新処理および変速制御処理（ステップＳＴ１１０およびステップＳＴ１０８〜ステップＳＴ１０９の処理）は、１回の変速中において複数回実行される場合もある。

一方、ステップＳＴ１１０の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合（［前回更新時に対する入力トルクの増加量＜Ｔｈｔ］である場合）は、目標変速特性値を保持して（ステップＳＴ１１１）、ステップＳＴ１０４に戻る。ステップＳＴ１０４では、保持している目標変速特性値に基づいて変速進行度に応じた変速制御を実行する。その後にリターンする。

なお、図５のステップＳＴ１０１〜ステップＳＴ１１１がＥＣＵ５によって実行されることにより、本発明の「自動変速機の制御装置」が実現される。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態によれば、パワーオンアップシフト中に、アクセル踏み増し操作等により入力トルクが変速開始時よりも所定値以上増加した場合には、その時点の入力トルクに基づいて目標変速特性値を更新し、その更新した目標変速特性値に基づいて更新時の変速進行度から変速制御を行う。このような制御により、パワーオンアップシフト中の入力トルクの増加に対して目標変速特性値を変更することができるので、摩擦係合要素（クラッチやブレーキ）の熱負荷を下げることができる。これにより、摩擦係合要素の耐久性低下を抑制することができる。

しかも、本実施形態では、自動変速機３の１回の変速中に、目標変速特性値を更新した後、その更新時よりも入力トルクが所定値以上増加した場合には、目標変速特性値を再度更新し、その再度更新した目標変速特性値に基づいて再度更新時の変速進行度から変速制御を行うようにしている。このような制御により、パワーオンアップシフト中における入力トルクの増加量が大きい場合には、１回のパワーオンアップシフト中（変速中）に、目標変速特性値が複数回更新されるので、例えば、パワーオンアップシフト中においてアクセル踏み増しの操作量が大きくて、入力トルクの増加量が大きくなる場合であっても、パワーオンアップシフト中において摩擦係合要素の熱負荷が高くならないようにすることができ、摩擦係合要素の耐久性低下を抑制することができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、以上の実施形態では、パワーオンアップシフト制御に本発明を適用した例を示したが、これに限られることなく、他の変速制御において変速中に入力トルクが増加する場合の制御にも本発明を適用することができる。

以上の実施形態では、前進８速の自動変速機３の制御に本発明を適用した例について説明したが、これに限られることなく、前進７速以下または前進９速以上の自動変速機の制御にも本発明を適用することができる。

以上の実施形態では、車両１００がＦＦである例を示したが、本発明は、これに限られることなく、車両が、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）であってもよいし、４輪駆動であってもよい。

以上の実施形態では、エンジン１が多気筒ガソリンエンジンである例を示したが、本発明はこれに限られることなく、エンジンがディーゼルエンジンなどであってもよい。

なお、以上の実施形態において、ＥＣＵ５が複数のＥＣＵによって構成されていてもよい。

本発明は、複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる有段式の自動変速機の制御装置に有効に利用することができる。

１ エンジン
２ トルクコンバータ
３ 自動変速機
３ａ 入力軸
Ｃ１〜Ｃ４ クラッチ（摩擦係合要素）
Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ（摩擦係合要素）
５ ＥＣＵ
８２ 入力軸回転速度センサ
８３ 出力軸回転速度センサ
８４ アクセル開度センサ
８６ エアフロメータ

Claims (2)

1. 複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる有段式の自動変速機に適用され、変速開始時の前記自動変速機の入力トルクに応じた目標変速特性値に基づいて変速進行度に応じた変速制御を行う制御装置であって、
   変速制御では、目標変速特性値を実現させる制御操作量が決定され、目標変速特性値は、入力軸加速度または変速時間の目標値を含み、制御操作量は、クラッチトルクの要求値を含み、
   前記自動変速機の変速中に、入力トルクが変速開始時よりも所定値以上増加した場合に目標変速特性値を更新する特性値更新手段を備え、
   前記所定値は、熱負荷の増加が摩擦係合要素の耐久性に影響する入力トルクの増加量に基づいて設定され、
   前記特性値更新手段にて更新される目標変速特性値は、更新時の入力トルクで変速が開始された場合に設定される目標変速特性値に更新され、その更新された目標変速特性値に基づいて前記更新時の変速進行度から変速制御を行うように構成されていることを特徴とす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、
   前記自動変速機の１回の変速中に、目標変速特性値を更新した後、その更新時よりも入力トルクが所定値以上増加した場合には、目標変速特性値が再度更新されて、当該目標変速特性値が、前記再度更新時の入力トルクで変速が開始された場合に設定される目標変速特性値とされ、その再度更新された目標変速特性値に基づいて前記再度更新時の変速進行度から変速制御を行うように構成されていることを特徴とする自動変速機の制御装置。

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