JP6565813B2 - 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係る。特に、本発明は、有段式の自動変速機において中間変速段を経由させる変速を実行する際の変速制御に関する。

近年、自動変速機の変速段数の増加が進んでいることに起因して、自動変速機の変速が飛び越し変速（例えばパワーオンダウンシフト時等において、現在の変速段から２段以上のローギヤ側の変速段に向けての変速）によって行われる状況が増加している。

このような飛び越し変速が行われる場合、摩擦係合要素の解放および係合に伴う摩擦係合要素の回転速度変化量が大きくなって、この摩擦係合要素の摩擦材同士の摺動による発熱量（以下、クラッチ発熱量という場合もある）が増大してしまう可能性がある。そこで、このクラッチ発熱量を低減するために、変速前の変速段と、アクセル操作量等の運転状態に応じて要求される要求変速段との間に他の変速段（以下、中間変速段という場合もある）を経由させることが行われている。

特許文献１には、中間変速段を経由させるダウンシフト制御に関し、２つの変速段を順に成立させる場合、第１変速の制御中に第２変速の制御準備を行い、第１変速が同期点に到達次第（入力軸回転速度が変速後の同期回転速度に到達次第）、第２変速へ移行させることが開示されている。これにより、総変速時間の短縮化を図っている。

米国特許第７６７４２０３号明細書

ところで、自動変速機の一般的なパワーオンダウンシフト制御では、変速初期時における駆動力抜け（解放側の摩擦係合要素の解放動作が急速に進むことによる駆動力抜け）に起因するドライバビリティの悪化を抑制するために、自動変速機の入力軸回転速度の単位時間当たりの変化量の目標値（以下、目標入力軸回転速度変化率という）を設定するに際し、変速初期時におけるこの目標入力軸回転速度変化率のなまし制御（初期なまし制御）を行っている。

しかしながら、前述した中間変速段を経由させるダウンシフト時に、第１回目の変速制御（変速開始前の変速段から中間変速段への変速制御；以下、第１変速制御という）の変速初期時だけでなく、第２回目の変速制御（中間変速段から他の変速段（例えば要求変速段）への変速制御；以下、第２変速制御という）の変速初期時においても前記目標入力軸回転速度変化率の初期なまし制御を行った場合には、一連のダウンシフト制御（変速開始前の変速段から要求変速段までの間のダウンシフト制御）での回転変化の中盤で入力軸回転速度変化率が小さくなってしまう（変速動作が停滞してしまう）ことになる。これでは、飛び越し変速を円滑に行うことができず、変速時間の長期化にも繋がってしまう。

また、変速時間の短縮化を図るべく、前記第２変速制御に対応する変速段間での変速初期の目標入力軸回転速度変化率を大きく設定した場合には、この変速段間での変速が単一変速（中間変速段を経由させないダウンシフト）であった場合に、前述した変速初期時の駆動力抜けに起因するドライバビリティの悪化が発生してしまう虞がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、中間変速段を経由させる変速および単一変速の何れにおいても、変速初期時の駆動力抜けに起因するドライバビリティの悪化を抑制し、また、中間変速段を経由させる変速にあっては回転変化の中盤で入力軸回転速度変化率が小さくなってしまうことを抑制できる自動変速機の制御装置を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、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のうちの１つを成立させると共に、パワーオンダウンシフトが要求された際、現変速段と運転状態に応じて要求される要求変速段との間に２段以上の変速段差が生じた場合に、これら変速段の間に中間変速段を経由させる変速が可能な有段式の自動変速機に適用される制御装置を前提とする。そして、この制御装置は、前記変速時の制御目標値として目標入力軸回転速度変化率を有し、前記パワーオンダウンシフト時の変速初期における入力軸回転速度変化率を小さくした目標入力軸回転速度変化率を設定する目標設定部を備えている。そして、この目標設定部は、前記パワーオンダウンシフトが要求され、前記中間変速段を経由させる変速が行われる場合に、前記現変速段からの変速によって中間変速段が成立した以降であって前記要求変速段が成立するまでの変速に対してのみ、前記変速初期における入力軸回転速度変化率を小さくすることなしに目標入力軸回転速度変化率を設定するよう構成されていることを特徴とする。

この特定事項により、中間変速段を経由させるパワーオンダウンシフトが行われる際、現変速段から中間変速段に向けての変速の初期時には、小さい値としての目標入力軸回転速度変化率が設定される。これにより、変速初期時における駆動力抜けに起因するドライバビリティの悪化を抑制することができる。一方、中間変速段が成立した以降にあっては、要求変速段が成立するまでの変速に対しては、小さい値とされることのない目標入力軸回転速度変化率が設定される。このため、変速開始前の変速段（前記現変速段）から要求変速段までの間のダウンシフト制御での回転変化の中盤で入力軸回転速度変化率が小さくなってしまう（変速動作が停滞してしまう）ことを抑制できる。これにより、中間変速段を経由させる変速を円滑に行うことができ、変速時間が長期化してしまうことを抑制できる。また、中間変速段を経由させない単一変速にあっては、現変速段から要求変速段に向けての変速の初期時に、小さい値としての目標入力軸回転速度変化率が設定される。このため、この場合にも、変速初期時における駆動力抜けに起因するドライバビリティの悪化を抑制することができる。

本発明では、中間変速段を経由させる変速が行われる場合に、現変速段からの変速によって中間変速段が成立した以降であって要求変速段が成立するまでの変速に対してのみ、変速初期における入力軸回転速度変化率を小さくすることなしに目標入力軸回転速度変化率を設定するようにしている。これにより、中間変速段を経由させる変速および単一変速の何れにおいても、変速初期時の駆動力抜けに起因するドライバビリティの悪化を抑制し、また、中間変速段を経由させる変速にあっては回転変化の中盤で入力軸回転速度変化率が小さくなってしまう（変速動作が停滞してしまう）ことを抑制できる。

実施形態に係る車両の駆動系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。 実施形態に係る初期なまし制御の手順を説明するためのフローチャート図である。 単一変速でのパワーオンダウンシフト時の目標入力軸回転速度変化率および目標入力軸回転速度それぞれの変化の一例を示すタイミングチャート図である。 中間変速段を経由させるパワーオンダウンシフト時の制御目標変速段および目標入力軸回転速度それぞれの変化の一例を示すタイミングチャート図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

先ず、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の摩擦係合要素の状態（係合状態または解放状態）を制御するために設けられている。なお、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。

−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およびスロットル開度センサ８５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。

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。

−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（目標入力軸回転速度変化率を設定するための初期なまし制御）を説明する前に、前述した自動変速機３において変速目標値（本発明でいう変速時の制御目標値）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（或いは油圧指令値）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、前記制御マップを用いる手法に代えて、変速目標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。前記変速目標値は、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。前記制御操作量は、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。前記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（すなわち変速機入力軸回転速度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場合もある）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、変速機出力軸回転速度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、前記式（１）および式（２）を導き出した際に定数としたものであり、前記各回転要素におけるイナーシャおよび前記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。従って、前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。

前記式（１）および式（２）は、変速目標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。変速目標値は、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。つまり、本実施形態では、変速目標値を、入力軸加速度dωt/dtと、変速機出力トルクＴoとの２つの値で設定している。

一方、本実施形態では、前記変速目標値を成立させる制御操作量を、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、運動方程式が前記式（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つの変速目標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、前記出力軸回転速度センサ８３の検出値である変速機出力軸回転速度ωoから算出される。

そこで、前記式（１）および式（２）の運動方程式に、拘束条件を追加して制御操作量を一意に解くことについて検討した。そして、本実施形態では、変速中のトルクの受け渡しを表現したり制御したりするのに適しており、また、何れの変速パターンにも対応することができる拘束条件として、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こととしている。つまり、変速中のトルクの受け渡しを運動方程式に組み込むことができ、且つ制御操作量を一意に解くことができる、伝達トルクのトルク分担率を拘束条件として設定することとしている。前記トルク分担率は、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）に置き換えたときに、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。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上のトルクに置き換えた「Ｔcapl」および「Ｔcdrn」と、前記式（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、前記式（１）、前記式（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、前記変速目標値と前記制御操作量とを含む自動変速機３の運動方程式（前記式（１）,（２））と、前記トルク分担率を表す関係（前記式（３）,（４））とを用いて、前記変速目標値に基づいて前記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、前記式（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つの変速目標値に対して３つの制御操作量があったとしても、前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。

−初期なまし制御−
本実施形態では、変速初期における入力軸回転速度変化率を小さくすることで与えられる目標入力軸回転速度変化率を設定するための手段として初期なまし制御を利用した場合を例に挙げて説明する。

この初期なまし制御は、パワーオンダウンシフト時の変速初期における入力軸回転速度変化率（入力軸加速度dωt/dt）を、なますことによって、目標入力軸回転速度変化率を設定して行うものである。この目標入力軸回転速度変化率の設定動作は、前述した式（１）における入力軸加速度dωt/dtの目標値を設定する動作である。

また、本実施形態にあっては、この初期なまし制御の実行の有無、つまり、低く設定された（なまされた）目標入力軸回転速度変化率を使用した変速動作と、なましていない目標入力軸回転速度変化率を使用した変速動作との利用態様を、中間変速段を経由させる飛び越しダウンシフト制御（特にパワーオン飛び越しダウンシフト制御）が実行される場合と、中間変速段を経由させないダウンシフト制御（特に単一変速でのパワーオンダウンシフト制御）が実行される場合とで異ならせている。また、中間変速段を経由させる飛び越しダウンシフト制御においても、変速開始前の変速段から中間変速段に向けての変速と、中間変速段から他の変速段に向けての変速とで、初期なまし制御の実行の有無を異ならせている。これらについては後述する。

なお、前述した、なましていない目標入力軸回転速度変化率は、前記ＲＯＭに記憶された入力軸回転速度変化率マップから読み出される。この入力軸回転速度変化率マップは、入力軸回転速度変化率（入力軸加速度dωt/dt）を変化させる態様を定めたマップである。この入力軸回転速度変化率マップは、ドライバビリティの悪化の抑制と変速時間の短縮とを両立させながらイナーシャ相中にタービン回転速度ωｔを変化させることができるように、予め定められている。

前記飛び越しダウンシフト制御とは、例えばパワーオンダウンシフト時等において、現在の変速段から２段以上のローギヤ側の変速段に向けて変速される制御（現変速段と運転状態に応じて要求される要求変速段との間に２段以上の変速段差が生じた場合の制御）である。例えば、第７変速段での走行中にアクセルペダルの踏込量が大きくなって、要求変速段が第３変速段に設定されて変速が実行される場合等が挙げられる。

本実施形態に係るもののように変速段数が多い自動変速機３にあっては、一対の摩擦係合要素の掛け替え（所謂クラッチツークラッチ変速）で実現可能な変速前後の変速比の変化量が大きくなる傾向がある。この場合、摩擦係合要素の解放および係合に伴う摩擦係合要素の回転速度変化量が大きくなり、この摩擦係合要素の摩擦材同士の摺動による発熱量（クラッチ発熱量）が増大してしまうことになる。

摩擦係合要素の温度上昇を抑えることでその耐久性（特に、摩擦材の耐久性）を保証する手段としては、変速中の伝達トルクを低下させることが挙げられる（例えばエンジン１のトルクダウン制御等）。しかしながら、この場合、変速中の駆動力が低下したり、変速後における駆動力の変動が大きくなったりしてドライバビリティの悪化に繋がってしまう虞がある。また、前記耐久性を保証する他の手段として、摩擦係合要素の熱容量を増大させることも挙げられる。しかしながら、この場合、摩擦係合要素の大型化に繋がってしまう。その結果、自動変速機３の大型化および重量の増大化、製造コストの高騰、動力伝達効率の悪化等を招いてしまうことになる。

これらの不具合を解消するために、飛び越しダウンシフト要求が生じた場合、変速前の変速段と、前記変速マップに基づいて設定された要求変速段との間に他の変速段（中間変速段）を経由させることが行われる。

ところで、自動変速機３の一般的なパワーオンダウンシフト制御では、変速初期時における駆動力抜け（解放側の摩擦係合要素の解放動作が急速に進むことによる駆動力抜け）に起因するドライバビリティの悪化を抑制するために、自動変速機３の入力軸３ａの回転速度の単位時間当たりの変化量の目標値である前記目標入力軸回転速度変化率を設定するに際し、変速初期時におけるこの目標入力軸回転速度変化率の初期なまし制御を行っている。

しかしながら、前述した中間変速段を経由させるダウンシフト時に、第１回目の変速制御（変速開始前の変速段から中間変速段への変速制御；第１変速制御）の変速初期時だけでなく、第２回目の変速制御（中間変速段から他の変速段（例えば要求変速段）への変速制御；第２変速制御）の変速初期時においても前記目標入力軸回転速度変化率の初期なまし制御を行った場合には、一連のダウンシフト制御（変速開始前の変速段から要求変速段までの間のダウンシフト制御）での回転変化の中盤で入力軸回転速度変化率が小さくなってしまう（変速動作が停滞してしまう）ことになる。これでは、飛び越しダウンシフトを円滑に行うことができず、変速時間の長期化にも繋がってしまう。

また、変速時間の短縮化を図るべく、前記第２変速制御に対応する変速段間での変速初期の目標入力軸回転速度変化率を大きく設定した場合には、この変速段間での変速が単一変速（中間変速段を経由させないダウンシフト）であった場合に、前述した変速初期時の駆動力抜けに起因するドライバビリティの悪化が発生してしまう虞がある。

本実施形態は、これらの点に鑑み、単一変速および中間変速段を経由させる変速の何れにおいても、変速初期時の駆動力抜けに起因するドライバビリティの悪化を抑制し、また、中間変速段を経由させる変速にあっては回転変化の中盤で入力軸回転速度変化率が小さくなってしまう（変速動作が停滞してしまう）ことを抑制するようにしたものである。

具体的には、パワーオンダウンシフトが要求され、前記中間変速段を経由させる変速が行われる場合に、変速開始前の変速段（現変速段）からの変速によって中間変速段が成立した以降であって要求変速段が成立するまでの変速に対してのみ、前記初期なまし制御（目標入力軸回転速度変化率を設定するための初期なまし制御）を非実行とするようにしている。つまり、変速開始前の変速段からの変速に対しては、その変速の初期において初期なまし制御を実行する一方、それ以降の変速（中間変速段が成立した以降の変速）に対しては、その変速の初期において初期なまし制御を禁止するようにしている。言い替えると、パワーオンダウンシフトが要求され、前記中間変速段を経由させる変速が行われる場合に、変速開始前の変速段（現変速段）からの変速によって中間変速段が成立した以降であって要求変速段が成立するまでの変速に対してのみ、変速初期における入力軸回転速度変化率を小さくすることなしに目標入力軸回転速度変化率を設定するようにしている。

この変速制御は前記ＥＣＵ５によって実行される。このため、ＥＣＵ５において、前記初期なまし制御（より詳しくは初期なまし制御の許可と禁止とを切り替える制御）を実行する機能部分が初期なまし制御部として構成されている。また、この初期なまし制御部は、広義には、本発明でいう目標設定部（パワーオンダウンシフト時の変速初期における入力軸回転速度変化率を小さくすることで与えられる目標入力軸回転速度変化率を設定する目標設定部）に相当する。

次に、本実施形態における初期なまし制御の手順について図５のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートは、車両のスタートスイッチがオン操作された後、所定時間毎に繰り返して実行される。

先ず、ステップＳＴ１において、自動変速機３の変速要求が生じ、その変速要求がパワーオンダウンシフト要求であるか否かを判定する。つまり、アクセルペダルの踏込量が大きくなり、前記変速マップに基づいて設定される要求変速段が、現在の変速段からローギヤ側の変速段に変更されたか否かが判定される。

パワーオンダウンシフト要求が生じていない場合、つまり、自動変速機３の変速要求がアップシフト要求であった場合や、パワーオフダウンシフト要求であった場合や、自動変速機３の変速要求が生じていない場合には、ステップＳＴ１でＮＯ判定され、そのままリターンされる。この場合、アップシフト要求やパワーオフダウンシフト要求が生じておれば、その変速要求に従った変速が実行されることになる。

一方、パワーオンダウンシフト要求が生じており、ステップＳＴ１でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２に移り、その変速要求が、中間変速段を経由させる飛び越しダウンシフト要求（中間変速段を経由させるパワーオン飛び越しダウンシフト要求）であるか否かを判定する。つまり、前記変速マップに基づいて設定される要求変速段が、現在の変速段から２段以上のローギヤ側の変速段であり、且つ要求変速段に至るまでに中間変速段を経由させる必要があるものであるか否かを判定する。この中間変速段を経由させる飛び越しダウンシフト要求としては、例えば第７変速段が成立している車両走行中に、前記アクセル開度センサ８４によって検出されたアクセル開度が大きくなったことで、第７変速段から第３変速段へのダウンシフト要求が生じた場合等が挙げられる。この場合、中間変速段としては例えば第５変速段が設定される。

飛び越しダウンシフトにおける変速前後の変速段の組み合わせそれぞれに対して、中間変速段を経由させる必要があるか否かの情報、および、中間変速段を経由させる必要がある場合に設定される中間変速段の情報は、前述した如くクラッチ発熱量等を考慮したものとして予め前記ＲＯＭに記憶されている。このため、パワーオンダウンシフト要求が生じた際には、このＲＯＭに記憶された情報を参照することによって、中間変速段を経由させる必要がある飛び越しダウンシフトであるか否かの判定、および、中間変速段を経由させる必要がある場合の中間変速段の設定がそれぞれ行われることになる。また、前記ＲＯＭに記憶される、中間変速段を経由させる必要があるか否かの情報および設定される中間変速段の情報としては、飛び越しダウンシフトにおける変速前後の変速段の組み合わせと車速（前記出力軸回転速度センサ８３からの出力信号に基づいて算出される出力軸３ｂの回転速度に相当）とに応じて設定されたものであってもよい。例えば、変速前後の変速段の組み合わせが同一であっても、車速が所定値以上である場合には中間変速段を経由させる必要があると判断され、車速が所定値未満である場合には中間変速段を経由させる必要はないと判断される。

中間変速段を経由させる飛び越しダウンシフト要求ではない場合、つまり、変速段を１つだけ変化させるダウンシフト要求（例えば第７変速段から第６変速段へのダウンシフト要求等）であった場合や、中間変速段を経由させなくてもクラッチ発熱量を低く抑えることができる飛び越しダウンシフト（例えば第７変速段から第５変速段へのダウンシフト要求等）であった場合には、ステップＳＴ２でＮＯ判定され、ステップＳＴ３に移る。

ステップＳＴ３では、前記初期なまし制御が許可される。つまり、変速初期時における駆動力抜けに起因するドライバビリティの悪化を抑制するために、この変速初期時における前記目標入力軸回転速度変化率を小さく設定する制御を実行する。この場合のなまし率としては、実験やシミュレーションによって、変速前後の変速段の組み合わせ等に応じて設定されている。具体的には、変速前後における入力軸３ａの同期回転速度の差が大きいほど、前記なまし率が小さく設定される。

例えば、第７変速段から第５変速段へのダウンシフト要求が生じていた場合、第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３を係合させて第７変速段が成立している状態から、第３クラッチＣ３を解放し、第１クラッチＣ１を係合させることで第５変速段を成立させるに際し、第３クラッチＣ３を解放させる制御（作動油圧を低下させていく制御）によって調整される入力軸回転速度変化率の目標値（目標入力軸回転速度変化率）を小さく設定する。これにより、変速初期時における駆動力抜けに起因するドライバビリティの悪化を抑制しながら、入力軸３ａの回転速度を第５変速段の同期回転速度に向けて変化させていく。

一方、ステップＳＴ２において、変速要求が、中間変速段を経由させる飛び越しダウンシフト要求であり、ＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ４に移り、第２変速制御以降の変速制御（中間変速段から他の変速段に向けての変速制御）の開始時であるか否かを判定する。

第１変速制御（変速開始前の変速段から中間変速段に向けての変速制御）の開始時である場合には、ステップＳＴ４でＮＯ判定され、ステップＳＴ３に移る。このステップＳＴ３では、前述したように、初期なまし制御が許可される。つまり、変速初期時における駆動力抜けに起因するドライバビリティの悪化を抑制するために、この変速初期時における前記目標入力軸回転速度変化率を小さく設定する制御を実行する。即ち、この場合、中間変速段を経由させる飛び越しダウンシフトにおける第１変速制御の開始時であるとして、初期なまし制御が許可され、変速初期時における目標入力軸回転速度変化率を小さく設定する制御が実行されることになる。例えば、第７変速段から第３変速段への飛び越しダウンシフト要求が生じており、第５変速段が中間変速段として設定されている場合に、第１変速制御として、第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３を係合させて第７変速段が成立している状態から、第３クラッチＣ３を解放し、第１クラッチＣ１を係合させることで第５変速段を成立させるに際し、第３クラッチＣ３を解放させる制御（作動油圧を低下させていく制御）によって調整される入力軸回転速度変化率の目標値（目標入力軸回転速度変化率）を小さく設定する。これにより、中間変速段に向けての変速初期時における駆動力抜けに起因するドライバビリティの悪化を抑制しながら、入力軸３ａの回転速度を第５変速段の同期回転速度に向けて変化させていく。

一方、第２変速制御以降の変速（中間変速段から他の変速段に向けての変速）の開始時である場合には、ステップＳＴ４でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ５に移る。このステップＳＴ５では、前述したように、初期なまし制御が禁止される。つまり、中間変速段から他の変速段に向けての変速初期時における目標入力軸回転速度変化率を大きく設定する制御を実行する。例えば、第７変速段から第３変速段への飛び越しダウンシフト要求が生じており、第５変速段が中間変速段として設定されている場合に、第２変速制御として、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を係合させて第５変速段が成立している状態から、第２クラッチＣ２を解放し、第３クラッチＣ３を係合させることで第３変速段を成立させるに際し、第２クラッチＣ２を解放させる制御（作動油圧を低下させていく制御）によって調整される入力軸回転速度変化率の目標値（目標入力軸回転速度変化率）を大きく設定する（前記ステップＳＴ３での目標入力軸回転速度変化率よりも大きく設定する）。例えば、前記入力軸回転速度変化率マップに記憶された目標入力軸回転速度変化率に設定する。これにより、中間変速段（第５変速段）から要求変速段（第３変速段）に向けての変速初期時において目標入力軸回転速度変化率を低下させることなく、入力軸３ａの回転速度を第３変速段の同期回転速度に向けて変化させていく。このため、中間変速段（第５変速段）から要求変速段（第３変速段）に向けての変速初期時にあっては、入力軸３ａの回転速度変化率が小さくなってしまうことがなく、変速動作が停滞してしまうことがない。

前述したステップＳＴ３およびステップＳＴ５の動作が、本発明でいう「目標設定部による動作であって、パワーオンダウンシフトが要求され、中間変速段を経由させる変速が行われる場合に、現変速段からの変速によって中間変速段が成立した以降であって要求変速段が成立するまでの変速に対してのみ、変速初期における入力軸回転速度変化率を小さくすることなしに目標入力軸回転速度変化率を設定する動作」に相当する。

以上の動作が、所定時間毎に繰り返されることになる。

図６は、本実施形態において、単一変速でのパワーオンダウンシフト時（中間変速段を経由させない変速；前記ステップＳＴ２でＮＯ判定された場合のステップＳＴ３での変速）の目標入力軸回転速度変化率および目標入力軸回転速度それぞれの変化の一例を示すタイミングチャート図である。この図６では、Ｎｉｎ１が変速開始前の変速段における入力軸３ａの同期回転速度であり、Ｎｉｎ２が要求変速段における入力軸３ａの同期回転速度である。また、期間Ｔ１が変速初期において初期なまし制御が実行される期間であり、期間Ｔ２が変速終期においてなまし制御が実行される期間である。

この図６から解るように、単一変速では、現変速段（変速開始前の変速段）から要求変速段に向けての変速の初期時に初期なまし制御が実行される。このため、変速初期時における駆動力抜けに起因するドライバビリティの悪化を抑制することができる。

図７は、本実施形態において、中間変速段を経由させるパワーオンダウンシフト時（前記ステップＳＴ２でＹＥＳ判定された場合のステップＳＴ３およびステップＳＴ５での変速）の制御目標変速段および目標入力軸回転速度それぞれの変化の一例を示すタイミングチャート図である。この図７では、例えば制御目標変速段が、第７変速段（７ｔｈ）、第５変速段（５ｔｈ）、第３変速段（３ｒｄ）の順に変化した例を示している。また、この図７では、Ｎｉｎ３が変速開始前の変速段（第７変速段）における入力軸３ａの同期回転速度であり、Ｎｉｎ４が中間変速段（第５変速段）における入力軸３ａの同期回転速度であり、Ｎｉｎ５が要求変速段（第３変速段）における入力軸３ａの同期回転速度である。また、期間Ｔ３が変速初期において初期なまし制御（前記ステップＳＴ３で許可される初期なまし制御）が実行される期間であり、期間Ｔ４が変速終期においてなまし制御が実行される期間である。また、中間変速段（第５変速段）から要求変速段（第３変速段）に向けての変速初期時にあっては初期なまし制御が禁止されている（前記ステップＳＴ５で初期なまし制御が禁止されている）ため、目標入力軸回転速度は連続的に上昇している。つまり、図中の第１変速制御目標Ｎｉｎ（目標入力軸回転速度）と第２変速制御目標Ｎｉｎ（目標入力軸回転速度）とが連続した上昇率となっている。また、一点鎖線は、比較例として、中間変速段から要求変速段への変速時に初期なまし制御が行われた場合の目標入力軸回転速度の変化を示している。この場合、中間変速段から要求変速段に向けての変速初期時にあっては、目標入力軸回転速度の上昇率が小さくなり、変速動作が停滞することに起因して変速時間が長期化している。

この図７から解るように、中間変速段を経由させるパワーオンダウンシフトでは、変速開始前の変速段から中間変速段に向けての変速の初期時には初期なまし制御が実行される。これにより、変速初期時における駆動力抜けに起因するドライバビリティの悪化を抑制することができる。また、中間変速段が成立した以降にあっては、要求変速段が成立するまでの変速に対しては、初期なまし制御を非実行とする。このため、変速開始前の変速段から要求変速段までの間のダウンシフト制御での回転変化の中盤で入力軸回転速度変化率が小さくなってしまう（変速動作が停滞してしまう）ことを抑制できる。これにより、中間変速段を経由させる変速を円滑に行うことができ、変速時間が長期化してしまうことを抑制できる。

以上説明したように、本実施形態では、中間変速段を経由させる変速が行われる場合に、変速開始前の変速段（現変速段）からの変速によって中間変速段が成立した以降、要求変速段が成立するまでの変速に対してのみ、初期なまし制御を非実行とするようにしている。これにより、中間変速段を経由させる変速および単一変速の何れにおいても、変速初期時の駆動力抜けに起因するドライバビリティの悪化を抑制し、また、中間変速段を経由させる変速にあっては回転変化の中盤で入力軸回転速度変化率が小さくなってしまう（変速動作が停滞してしまう）ことを抑制できる。

（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。従って、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、前記実施形態では、車両１００がＦＦである例を示したが、これに限らず、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。

また、前記目標入力軸回転速度変化率は時系列で設定可能な目標入力軸回転速度や目標変速進行度の変化率等に応じたものとして設定するようにしてもよい。

また、本発明でいう中間変速段を経由させる飛び越しダウンシフトの態様として、広義には、単一ダウンシフト（１段ずつのダウンシフト）を連続して実行するオーバラップ変速を含むものである。

また、中間変速段を経由させるパワーオンダウンシフトを実行する際、前記第２変速制御以降の変速の目標変速段に向けての変速に切り替えるタイミングとしては、入力軸３ａが中間変速段の同期回転速度に到達した時点とする場合だけでなく、中間変速段の同期回転速度の近傍（予め実験やシミュレーションによって設定された偏差分だけ同期回転速度よりも低い回転速度）に到達した時点としてもよい。

また、前述した初期なまし制御を禁止する場合、実行しようとする変速において規定される目標入力軸回転速度変化率のうちの最大値からその変速を開始するようにしてもよい。

また、前記実施形態に挙げている初期なまし制御部は、必ずしも備えている必要はなく、パラメータの設定により、なまし機能を実現するようにしてもよい。

本発明は、車両に搭載され、中間変速段を経由させる飛び越し変速が可能な有段式の自動変速機に適用される制御装置に利用可能である。

３ 自動変速機
３ａ 入力軸
５ ＥＣＵ
８２ 入力軸回転速度センサ
８４ アクセル開度センサ
Ｃ１〜Ｃ４ クラッチ（摩擦係合要素）
Ｂ１、Ｂ２ ブレーキ（摩擦係合要素）

Claims (1)

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のうちの１つを成立させると共に、パワーオンダウンシフトが要求された際、現変速段と運転状態に応じて要求される要求変速段との間に２段以上の変速段差が生じた場合に、これら変速段の間に中間変速段を経由させる変速が可能な有段式の自動変速機に適用される制御装置において、
   前記変速時の制御目標値として目標入力軸回転速度変化率を有し、
   前記パワーオンダウンシフト時の変速初期における入力軸回転速度変化率を小さくすることで与えられる目標入力軸回転速度変化率を設定する目標設定部を備えており、
   前記目標設定部は、前記パワーオンダウンシフトが要求され、前記中間変速段を経由させる変速が行われる場合に、前記現変速段からの変速によって中間変速段が成立した以降であって前記要求変速段が成立するまでの変速に対してのみ、前記変速初期における入力軸回転速度変化率を小さくすることなしに目標入力軸回転速度変化率を設定するよう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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