以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る変速機の制御装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図1は、本発明の一実施形態に係る変速機を示す模式的な構成図である。
車両に備えられる変速機1は、駆動源の一例であるエンジン10の出力軸11に接続されている。
変速機1は、トルクコンバータ(トルコン)12と、第1クラッチ21と第2クラッチ22とを有する変速クラッチ装置20と、変速機構30と、制御装置2と、トルコン用作動油調整部85と、クラッチ用作動油調整部86と、変速調整部87と、エンジン回転数センサ92と、タービン回転数センサ93と、第1インプットシャフト回転数センサ94と、第2インプットシャフト回転数センサ95と、車速センサ96(出力回転数センサともいう)と、アクセル開度センサ97と、シフトポジションセンサ98とを備えている。制御装置2は、エンジン電子制御装置(エンジンECU)70と、変速機電子制御装置(変速機ECU)80とを備えている。
ここで、変速機1の詳細を説明する前に、変速機1に相当するモデルと、変速機1の各部の状態値を表す記号を説明する。
図2は、本発明の一実施形態に係る変速機に相当するモデル及び変速機の各部の状態値を表す記号を示す図である。
図1に示す変速機1の制御に関わる部分については、図2に示すモデルのように表すことができる。本明細書においては、変速機1の各部の状態を示す状態値については、図2に示すように記号又は添字付き記号で表すこととする。
ここで、記号について説明すると、Tは、トルクを表し、ωは、回転数を表し、Iは、慣性モーメントを表し、i1は、変速機構の駆動力の伝達に利用されているクラッチ(変速元クラッチ)に接続されている変速段のギヤ比を表し、i2は、変速機構の駆動力の伝達に利用されているクラッチとは別のクラッチ(変速先クラッチ)に接続されている変速段のギヤ比を表している。一方、記号に付けられる添字について説明すると、eは、エンジンを表し、lckは、ロックアップクラッチを表し、iはインペラを表し、tは、タービンのシャフトを表し、c1は、変速機構の変速元クラッチを表し、c2は、変速機構の変速先クラッチを表し、oは、変速機構のアウトプットシャフトを表し、lは、駆動輪側の負荷を表している。
図1の説明に戻り、トルクコンバータ12は、エンジン10の出力軸11に接続されたインペラ13と、インペラ13と対向するように配置され、変速クラッチ装置20の入力軸19と接続されるタービン14と、出力軸11と入力軸19(タービンのシャフト)との間を機械的に断接可能なロックアップクラッチ15とを有する。
ロックアップクラッチ15は、出力軸11と一体回転可能に設けられた入力側クラッチディスク15Bと、入力軸19と一体回転可能に設けられた出力側クラッチディスク15Cと、所定方向(図面左右方向)に移動して、入力側クラッチディスク15B及び出力側クラッチディスク15Cを押圧して、入力側クラッチディスク15B及び出力側クラッチディスク15Cを圧接可能なピストン15Aと、を有する。ピストン15Aは、トルコン用作動油調整部85から隣接する作動油室16に供給される油圧に応じて、ロックアップクラッチ15の締結力、すなわち、入力側クラッチディスク15Bと出力側クラッチディスク15Cとの間の締結力を調整可能となっている。本実施形態のピストン15Aの移動は、作動油室16の油圧により調整可能であって、インペラ13やタービン14の周囲の循環用油圧室17の作動油の圧力の影響を受けることがない。したがって、ピストン15Aの移動を迅速かつ高精度に制御することができるので、ロックアップクラッチ15の締結力を迅速かつ高精度に制御することができる。また、ロックアップクラッチ15は、大量の潤滑油が循環する循環用油圧室17が設けられたトルクコンバータ12に設けられているので、変速クラッチ装置20よりも冷却効率が高くなっている。
ここで、本実施形態では、入力側クラッチディスク15Bと出力側クラッチディスク15Cとが接触して同一の回転数で回転しつつ、出力軸11からのトルクが入力軸19に伝達される状態を完全締結状態と称し、入力側クラッチディスク15Bと出力側クラッチディスク15Cとが接触して異なる回転数で回転しつつ、出力軸11からのトルクが入力軸19に伝達される状態をロックアップクラッチ15のスリップ状態(半クラッチ状態)と称し、入力側クラッチディスク15Bと出力側クラッチディスク15Cとが接触していない状態をロックアップクラッチ15の断状態と称する。
変速クラッチ装置20の第1クラッチ21は、例えば、湿式多板クラッチであって、トルクコンバータ12の出力軸19と一体回転するクラッチハブ23と、変速機構30の第1インプットシャフト31と一体回転する第1クラッチドラム24と、複数枚の第1クラッチプレート25と、複数枚の第1クラッチプレート25の周囲の第1空間21Aと、第1クラッチプレート25を圧接する第1ピストン26と、第1クラッチ油圧室26Aとを備えている。
第1クラッチ21は、第1クラッチ油圧室26Aに供給される作動油の圧力(作動油圧)によって第1ピストン26が出力側(図1の右方向)にストローク移動すると、第1クラッチプレート25が圧接されて、トルクを伝達する接続状態となる。一方、第1クラッチ油圧室26Aの作動油圧が解放されると、第1ピストン26が図示しないスプリングの付勢力によって入力側(図1の左方向)にストローク移動されて、第1クラッチ21は動力伝達を遮断する切断状態となる。第1クラッチ21の締結力は、クラッチ用作動油調整部86から供給される作動油の圧力により調整できるようになっている。なお、以下の説明では、クラッチハブ23と第1クラッチドラム24とが同一の回転で回転しつつ、第1クラッチプレート25を介してトルクが伝達される状態を第1クラッチ21の完全締結状態と称し、クラッチハブ23と第1クラッチドラム24とが異なる回転数で回転しつつ、第1クラッチプレート25を介してトルクが伝達される状態を第1クラッチ21のスリップ状態(半クラッチ状態)と称し、第1クラッチプレート25が機械的に接触していない状態を第1クラッチ21の断状態と称する。第1空間21Aには、クラッチ用作動油調整部86により、第1クラッチプレート25に発生する摩擦熱等を排出するために作動油が供給される。
変速クラッチ装置20の第2クラッチ22は、例えば、湿式多板クラッチであって、トルクコンバータ12の出力軸19と一体回転するクラッチハブ23と、変速機構30の第2インプットシャフト32と一体回転する第2クラッチドラム27と、複数枚の第2クラッチプレート28と、複数枚の第2クラッチプレート28の周囲の第2空間22Aと、第2クラッチプレート28を圧接する第2ピストン29と、第2クラッチ油圧室29Aとを備えている。
第2クラッチ22は、第2クラッチ油圧室29Aに供給される作動油の圧力(作動油圧)によって第2ピストン29が出力側(図1の右方向)にストローク移動すると、第2クラッチプレート28が圧接されて、トルクを伝達する接続状態となる。一方、第2クラッチ油圧室29Aの作動油圧が解放されると、第2ピストン29が図示しないスプリングの付勢力によって入力側(図1の左方向)にストローク移動されて、第2クラッチ22は動力伝達を遮断する切断状態となる。第2クラッチ22の締結力は、クラッチ用作動油調整部86から供給される作動油の圧力により調整できるようになっている。なお、以下の説明では、クラッチハブ23と第2クラッチドラム27とが同一の回転で回転しつつ、第2クラッチプレート28を介してトルクが伝達される状態を第2クラッチ22の完全締結状態と称し、クラッチハブ23と第2クラッチドラム27とが異なる回転数で回転しつつ、第2クラッチプレート28を介してトルクが伝達される状態を第2クラッチ21のスリップ状態(半クラッチ状態)と称し、第2クラッチプレート28が機械的に接触していない状態を第2クラッチ22の断状態と称する。第2空間22Aには、クラッチ用作動油調整部86により、第2クラッチプレート28に発生する摩擦熱等を排出するために作動油が供給される。
変速機構30は、第1インプットシャフト31及び第2インプットシャフト32と、アウトプットシャフト33と、これらの軸31〜33と平行に配置された第1副軸34及び第2副軸35とを備えている。第1インプットシャフト31は、第2インプットシャフト32を軸方向に貫通する中空軸内に相対回転自在に挿入されている。アウトプットシャフト33の出力端には、何れも図示しない車両の駆動輪に差動装置等を介して連結されたプロペラシャフト(車両駆動系)が接続されている。
第1インプットシャフト31には、入力側から順に、1速入力ギヤ41、3速入力ギヤ43、5速入力ギヤ45が固定されている。第2インプットシャフト32には、入力側から順に、2速入力ギヤ42、4速入力ギヤ44、6速入力ギヤ46が固定されている。アウトプットシャフト33には、出力主ギヤ59が固定されている。
第1副軸34には、入力側から順に、1速入力ギヤ41と常時歯噛する1速主ギヤ51、3速入力ギヤ43と常時歯噛する3速主ギヤ53、5速入力ギヤ45と常時歯噛する5速主ギヤ55、出力主ギヤ59と常時歯噛する第1出力副ギヤ57が設けられている。1速主ギヤ51、3速主ギヤ53、及び5速主ギヤ55は、第1副軸34に相対回転可能に設けられ、第1出力副ギヤ57は、第1副軸34に一体回転可能に設けられている。
第2副軸35には、入力側から順に、2速入力ギヤ42と常時歯噛する2速主ギヤ52、4速入力ギヤ44と常時歯噛する4速主ギヤ54、6速入力ギヤ46と常時歯噛する6速主ギヤ56、出力主ギヤ59と常時歯噛する第2出力副ギヤ58が設けられている。2速主ギヤ52、4速主ギヤ54、及び6速主ギヤ56は、第2副軸35に相対回転可能に設けられ、第2出力副ギヤ58は、第2副軸35に一体回転可能に設けられている。
第1シンクロ機構61、第2シンクロ機構62、第3シンクロ機構63、第4シンクロ機構64は、公知の構造であって、何れも図示しないドグクラッチ等を備えている。
第1シンクロ機構61は、第1副軸34と1速主ギヤ51とを係合状態(ギヤイン)にすることができる。第1副軸34と1速主ギヤ51とを係合状態にすると、第1副軸34にエンジン10の駆動力が伝達されている場合(第1クラッチ21が接の場合)には、アウトプットシャフト33は、1速相当で回転する。
第2シンクロ機構62は、第2副軸35と2速主ギヤ52とを係合状態にすることができ、また、第2副軸35と4速主ギヤ54とを係合状態にすることができる。第2副軸35と2速主ギヤ52とを係合状態にすると、第2副軸35にエンジン10の駆動力が伝達されている場合(第2クラッチ22が接の場合)には、アウトプットシャフト33は、2速相当で回転し、第2副軸35と4速主ギヤ54とを係合状態にすると、第2副軸35にエンジン10の駆動力が伝達されている場合には、アウトプットシャフト33は、4速相当で回転する。
第3シンクロ機構63は、第1副軸34と3速主ギヤ53とを係合状態にすることができ、また、第1副軸34と5速主ギヤ55とを係合状態にすることができる。第1副軸34と3速主ギヤ53とを係合状態にすると、第1副軸34にエンジン10の駆動力が伝達されている場合には、アウトプットシャフト33は、3速相当で回転し、第1副軸34と5速主ギヤ55とを係合状態にすると、第1副軸34にエンジン10の駆動力が伝達されている場合には、アウトプットシャフト33は、5速相当で回転する。
第4シンクロ機構64は、第2副軸35と6速主ギヤ56とを係合状態にすることができる。第2副軸35と6速主ギヤ56とを係合状態にすると、第2副軸35にエンジン10の駆動力が伝達されている場合には、アウトプットシャフト33は、6速相当で回転する。
第1〜第4シンクロ機構61〜64の動作は、後述する変速制御部84によって制御されており、アクセル開度センサ97により検出されるアクセル開度、車速センサ96により検出される速度等に応じて、副軸(第1副軸34、第2副軸35)と変速主ギヤ(51〜56)とを選択的に係合状態(ギヤイン)又は非係合状態(ニュートラル状態)に切替るようになっている。なお、変速段の数(変速入力ギヤ(41〜46)及び変速主ギヤ(51〜56)の組の数)やシンクロ機構(61〜64)の個数、配列パターン等は図示例に限定されものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
変速機構30では、エンジン10の出力軸11に第1クラッチ21を介して接続可能な第1インプットシャフト31から、第1副軸34を経由してアウトプットシャフト33に駆動力を伝達する第1系統と、エンジン10の出力軸11に第2クラッチ22を介して接続可能な第2インプットシャフト32から、第2副軸35を経由してアウトプットシャフト33に駆動力を伝達する第2系統とがある。第1系統では、奇数段(1速、3速、5速)における駆動力を伝達する。また、第2系統では、偶数段(2速、4速、6速)における駆動力を伝達する。
変速機1では、奇数段と偶数段との間で変速を行う場合には、現在駆動力を伝達している系統による駆動力の伝達を維持した状態、すなわち、その系統を伝達するクラッチ(変速元クラッチ)を接にした状態において、他方の系統において、変速先の変速ギヤをその系統の副軸と係合させる。なお、他方の系統において、既に変速先の変速ギヤが副軸と係合した状態となっている場合には、この動作は行わない。次いで、変速元クラッチを断にするとともに、他方の系統を伝達するクラッチ(変速先クラッチ)を接にすることにより、駆動力を伝達するクラッチの切替を行う。
トルコン用作動油調整部85は、変速機ECU80の制御指示に従って、トルクコンバータ12の油圧室16に供給する作動油の圧力を調整する。本実施形態では、トルコン用作動油調整部85は、例えば、ソレノイドバルブを備えており、ソレノイドバルブを制御することにより、供給する作動油の圧力を詳細に調整することができる。また、トルコン用作動油調整部85は、変速機ECU80の制御指示に従って、トルクコンバータ12の循環用油圧室17に供給する作動油の流量を調整する。
クラッチ用作動油調整部86は、変速機ECU80の制御指示に従って、変速クラッチ装置20の締結力を調整するために変速クラッチ装置20の第1クラッチ油圧室26A,及び/又は第2クラッチ油圧室29Aに供給する作動油の圧力を調整する。
変速調整部87は、変速機ECU80の制御指示に従って、変速機構30の変速段の変更を行う。具体的には、変速調整部87は、第1〜第4シンクロ機構61〜64を作動させて、副軸(第1副軸34、第2副軸35)と、変速主ギヤ(51〜56)との係合状態を解放(ギヤアウト)したり、副軸(第1副軸34、第2副軸35)と変速主ギヤ(51〜56)とを係合(ギヤイン)したりする。
エンジン回転数センサ92は、エンジン10の出力軸11の回転数(エンジン回転数ωe)を検出し、エンジンECU70に出力する。タービン回転数センサ93は、入力軸19の回転数(タービン14の回転数(タービン回転数ωt)と対応)を検出し、変速機ECU80に出力する。第1インプットシャフト回転数センサ94は、第1インプットシャフト31の回転数を検出し、変速機ECU80に出力する。第2インプットシャフト回転数センサ95は、第2インプットシャフト32の回転数を検出し、変速機ECU80に出力する。車速センサ96は、アウトプットシャフト33の回転数(アウトプットシャフト回転数ωo)を検出し、変速機ECU80に出力する。アウトプットシャフト回転数ωoからは、車速を特定することができる。アクセル開度センサ97は、アクセル開度を検出し、エンジンECU70に出力する。シフトポジションセンサ98は、操作レバーにより指定(選択)された位置(シフトポジション)を検出し、変速機ECU80に出力する。操作レバーでは、例えば、車両の停車中に使用するP(パーキング)レンジ、車両の変速機をニュートラルにする際に選択するN(ニュートラル)レンジ、自動変速を行う際に選択するD(ドライブ)レンジ、変速を運転者の操作で行う際に選択するM(マニュアル)レンジ、Mレンジでのシフトアップを指定するためのプラス(+)、Mレンジでのシフトダウンを指定するためのマイナス(−)等を選択することができる。
エンジンECU70は、主にエンジン10の各種制御を行うもので、公知のCPU、ROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。これら各種制御を行うために、エンジンECU70には、各種センサ類(92,97)のセンサ値が入力される。なお、エンジンECU70は、変速機ECU80と通信ネットワークを介して接続されており、相互に各種情報を交換することができるようになっている。
エンジンECU70は、駆動源制御手段の一例としてのエンジン制御部71を一部の機能要素として有する。
エンジン制御部71は、エンジン10における燃料噴射量等を制御してエンジン10のトルクを制御する。例えば、エンジン制御部71は、アクセル開度センサ97からのアクセル開度や、車速(例えば、変速機ECU80から取得)に基づいて、エンジン10に対してドライバが要求していると想定されるドライバ要求エンジントルクTed(ドライバ要求トルク)を決定し、変速機ECU80に出力する。また、エンジン制御部71は、後述するクラッチ制御部83の制御により、変速元クラッチが断状態となり、且つ変速先クラッチの変速先クラッチ許容トルクTc2がドライバ要求トルクTedに一致した場合に、エンジントルクTeをドライバ要求エンジントルクTedより減少させるように制御する。本実施形態では、エンジン制御部71は、変速元クラッチが断状態となり、且つ変速先クラッチの変速先クラッチ許容トルクTc2がドライバ要求トルクTedに一致した場合に、エンジントルクTeを一旦ゼロにし、タービン回転数ωtと、変速先クラッチに接続されているインプットシャフト(変速先インプットシャフト)の回転数(変速先インプットシャフト回転数)ωc2とが一致した後に、エンジントルクTeをゼロから徐々に増加させるように制御している。
変速機ECU80は、主にトルクコンバータ12、変速クラッチ装置20、変速機構30の各種制御を行うもので、公知のCPU、ROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。これら各種制御を行うために、変速機ECU80には、各種センサ類(93〜96、98)のセンサ値が入力される。
変速機ECU80は、統括制御部81と、第1ロックアップクラッチ制御手段、第2ロックアップクラッチ制御手段、及び第3ロックアップクラッチ制御手段の一例としてのトルコン制御部82と、第1クラッチ制御手段、及び第2クラッチ制御手段の一例としてのクラッチ制御部83と、切替判定手段の一例としての変速制御部84とを一部の機能要素として有する。
なお、本実施形態では、エンジンECU70と、変速機ECU80とは、別のハードウエアとして構成した例を示しているが、エンジンECU70と、変速機ECU80とを一体のハードウエアで構成してもよく、また、エンジンECU70の機能要素と、変速機ECU80の機能要素とを、2つ以上のハードウエアに分散させて設けるようにしてもよい。
統括制御部81は、低速段に接続された変速元クラッチから高速段に接続された変速先クラッチへ切替える一連の処理(変速処理)を統括して制御する。
トルコン制御部82は、変速元クラッチが断状態となり、且つ変速先クラッチの変速先クラッチ許容トルクTc2がドライバ要求エンジントルクTedに一致した場合に、ロックアップクラッチ15を断状態とさせるように、トルコン用作動油調整部85の図示しないソレノイドバルブを制御することにより、油圧室16の作動油の油圧を制御する。
また、トルコン制御部82は、タービン回転数ωtと、変速先インプットシャフト回転数ωc2とが一致した場合に、ロックアップクラッチ15が伝達可能なトルク(ロックアップクラッチ許容トルク)Tlckを、ロックアップクラッチ許容トルクTlckとタービントルクTtとの合計がドライバ要求エンジントルクTedと一致するように、油圧室16の作動油の油圧を調整する制御を行う。
また、トルコン制御部82は、エンジン回転数ωeと、変速先インプットシャフト回転数ωc2との差が所定値よりも小さくなった以降に、ロックアップクラッチ15を完全に締結するように制御する。なお、トルコン制御部82が実行する他の処理については、後述する。
クラッチ制御部83は、変速制御部84から変速元クラッチから高速段に接続される変速先クラッチへのクラッチの切替を行う所定の変速条件を満たす旨の通知を受けた場合に、変速クラッチ装置20の2つのクラッチの内の駆動輪への駆動力伝達に用いられているクラッチ(変速元クラッチ)の許容トルク(変速元クラッチ許容トルク)Tc1をドライバ要求エンジンTedに一致するように制御し、その後、変速元クラッチを断状態に制御すると共に、変速先クラッチをスリップ状態として、変速先クラッチ許容トルクTc2がドライバ要求エンジンTedと一致するように制御する。ここで、変速元クラッチ許容トルクTc1(変速先クラッチ許容トルクTc2)については、予め実験的に把握されている、変速クラッチ装置20の変速元クラッチ(第1クラッチ21又は第2クラッチ22)における、クラッチ用作動油調整部86により供給されている作動油の油圧と、変速元クラッチ許容トルクTc1(変速先クラッチ許容トルクTc2)との関係に基づいて、クラッチ用作動油調整部86から供給される作動油の油圧を特定可能な情報(作動油の油圧そのもの、又は、作動油圧を調整するバルブを制御する電流量等)から特定することができる。なお、変速元クラッチを断状態に制御すると共に、変速先クラッチをスリップ状態として、変速先クラッチ許容トルクTc2がドライバ要求エンジンTedと一致するようにする制御においては、クラッチ制御部83は、変速元クラッチ許容トルクTc1と変速先クラッチ許容トルクTc2との変動によって発生する、単位時間当たりの車両の駆動力の変動が、所定の許容変動量を超えないように、及び/又は変速元クラッチ許容トルクTc1と変速先クラッチ許容トルクTc2との変動によって発生する車両の加速度が、所定の許容加速度を超えないように制御している。
また、クラッチ制御部83は、エンジン回転数ωeと、変速先インプットシャフト回転数ωc2との差が所定値よりも小さくなった以降に、変速先クラッチを完全に締結するように制御する。
変速制御部84は、シフトポジションセンサ98から送信される操作レバーの指定位置、アクセル開度(エンジンECU70から取得)、車速センサ96からの車速等の情報に基づいて、変速が必要であるかを判定する。また、変速制御部84は、変速が必要である場合には、第1クラッチ21と第2クラッチ22との間のクラッチの切替のみの変速か、変速ギヤ(本実施形態では、変速主ギヤ(51〜56))の変更(ギヤシフト)を伴う変速かを判定する。変速ギヤの変更を伴う変速か否かについては、第1〜第4シンクロ機構61〜64の状態から第1副軸34に係合している変速主ギヤと、第2副軸35に係合している変速主ギヤとを把握しておき、変速先の変速主ギヤが対応する副軸(34又は35)とすでに係合しているか否かにより把握することができる。以上の処理により、変速制御部84は、変速元クラッチから高速段に接続される変速先クラッチへのクラッチの切替を行う所定の変速条件を満たすか否かを判定することができる。
変速制御部84は、クラッチの切替のみの変速の場合には、クラッチ制御部83にクラッチの切替を行うように指示する。この際、変速制御部84は、変速元クラッチから高速段に接続される変速先クラッチへのクラッチの切替を行う所定の変速条件を満たす場合には、その旨をクラッチ制御部83に通知する。
また、変速制御部84は、変速ギヤの変更を伴う変速の場合には、変速調整部87に、変速ギヤの変更(現在の変速主ギヤからのギヤアウト及び変更先の変速主ギヤへのギヤイン)をさせるための制御指示を出力し、クラッチの切替が必要であれば、クラッチ制御部83にクラッチの切替を行うように指示する。この際、変速制御部84は、高速段に接続される変速先クラッチへのクラッチの切替を行う変速条件を満たす場合には、その旨をクラッチ制御部83に通知する。
次に、変速機1における変速処理について説明する。
図3は、本発明の一実施形態に係る変速処理のフローチャートである。図4(A)は、本発明の一実施形態に係る変速処理の各フェーズにおける各部の回転数の時間変化を示す図である。図4(B)は、本発明の一実施形態に係る変速処理の各フェーズにおける各部のトルクの時間変化を示す図である。
変速処理は、トルクコンバータ12のロックアップクラッチ15が完全に締結されている場合に実行に実行される。変速処理における初期の状態は、制御フェーズにおける制御フェーズ0であり、制御フェーズ0においては、変速クラッチ装置20の駆動輪に駆動力を伝達している側のクラッチ(変速元クラッチ)は、完全締結状態となっており、他方のクラッチ(変速先クラッチ)は、断状態となっている。なお、変速先クラッチは、変速元クラッチよりも高速段に接続されているものとする。
制御フェーズ0においては、ドライバによりアクセルが踏まれて、ドライバ要求エンジントルクTedが一定となるように制御されているものとする。制御フェーズ0では、図4(A)及び図(B)に示すように、ドライバ要求エンジントルクTedが一定となっており、エンジン回転数ωe、変速元インプットシャフト回転数ωc1、及び変速先インプットシャフトωc2は上昇している。本実施形態では、変速先クラッチは、変速元クラッチよりも高速段に接続されているので、変速元インプットシャフト回転数ωc1よりも変速先インプットシャフト回転数ωc2の方が低くなっている。
変速制御部84は、変速元クラッチから高速段に接続される変速先クラッチへのクラッチの切替を行う所定の変速条件を満たすか否かを判定する(ステップS11)。この結果、所定の変速条件を満たさない場合(ステップS11:NO)には、変速制御部84は、ステップS11を再び実行する。
一方、所定の変速条件を満たす場合(ステップS11:YES)には、変速制御部84は、変速元クラッチから高速段に接続される変速先クラッチへのクラッチの切替を行う所定の変速条件を満たす旨をクラッチ制御部83に通知する。
所定の変速条件を満たす旨の通知を受けたクラッチ制御部83は、変速クラッチ装置20の変速元クラッチ(第1クラッチ21又は第2クラッチ22の一方)の変速元クラッチ許容トルクTc1が、ドライバ要求エンジントルクTedに一致するようにする制御を開始する(ステップS12)。これにより、図4(B)に示すように、変速元クラッチ許容トルクTc1が、徐々に減少してドライバ要求エンジントルクTedに近づくこととなる。
次いで、クラッチ制御部83は、変速元クラッチ許容トルクTc1がドライバ要求エンジントルクTedに一致したか否か判定し(ステップS13)、変速元クラッチ許容トルクTc1がドライバ要求エンジントルクTedに一致していない場合(ステップS13:NO)には、制御フェーズ0のままであるので、クラッチ制御部83は、ステップS13を再び実行する。
一方、変速元クラッチ許容トルクTc1がドライバ要求エンジントルクTedに一致した場合(ステップS13:YES)には、制御フェーズは、制御フェーズ1に移り、クラッチ制御部83は、変速元クラッチと変速先クラッチとの切替の制御を開始する(ステップS14)。具体的には、クラッチ制御部83は、変速元クラッチを断状態に制御すると共に、変速先クラッチをスリップ状態として、変速先クラッチ許容トルクTc2がドライバ要求エンジンTedと一致するように制御する。この制御においては、クラッチ制御部83は、変速元クラッチ許容トルクTc1と変速先クラッチ許容トルクTc2との変動によって発生する、単位時間当たりの車両の駆動力の変動が、所定の許容変動量を超えないように、及び/又は変速元クラッチ許容トルクTc1と変速先クラッチ許容トルクTc2との変動によって発生する車両の加速度が、所定の許容加速度を超えないように制御している。
次いで、クラッチ制御部83は、変速元クラッチが断状態(変速元クラッチ許容トルクTc1が0)であり、且つ変速先クラッチ許容トルクTc2がドライバ要求エンジントルクTedに一致したか否か判定し(ステップS15)、変速元クラッチが断状態であり、且つ変速先クラッチ許容トルクTc2がドライバ要求エンジントルクTedに一致していることを満たしていない場合(ステップS15:NO)には、制御フェーズ1のままであるので、クラッチ制御部83は、ステップS15を再び実行する。
一方、変速元クラッチが断状態であり、且つ変速先クラッチ許容トルクTc2がドライバ要求エンジントルクTedに一致している場合(ステップS15:YES)には、制御フェーズは、制御フェーズ2に移り、クラッチ制御部83は、変速先クラッチが断状態であり、且つ変速先クラッチ許容トルクTc2がドライバ要求エンジントルクTedに一致した旨の通知をトルコン制御部83及びエンジン制御部71に通知する。
制御フェーズ2においては、変速元クラッチが断状態であり、変速元クラッチが締結されている状態(スリップ状態又は完全締結状態)であるので、変速機1における運動方程式は、式(1)、式(2)、式(3)で表すことができる。
通知を受けたエンジン制御部71は、式(4)に示すように、エンジントルクT
eを一旦ゼロに制御する(ステップS16)。また、通知を受けたトルコン制御部82は、式(5)に示すように、トルコン用作動油調整部85を制御することにより、油圧室16の作動油の油圧を制御する(ステップS16)。本実施形態では、この制御により、ロックアップクラッチ15は一時的に断状態(ロックアップクラッチ許容トルクT
lckがゼロ)になる。なお、クラッチ制御部83は、式(6)に示すように変速元クラッチを断状態とし、式(7)に示すように、変速先クラッチ許容トルクT
c2がドライバ要求エンジントルクT
edを維持するように制御することを継続している。
ここで、添え字付き符号の添え字の最後のCは、制御指示の値であることを示している。また、ω
・ tc(式(5)では、ωの上に1つのドット(・)、明細書では便宜的にこの様に表記する)は、予め設定されたタービン回転角速度の目標値を示しており、図4(A)に示すタービン回転数ω
tの低下速度に相当する値となっている。
制御フェーズ2においては、図4(A)及び図4(B)に示すように、エンジントルクTeがゼロになり、ロックアップクラッチ許容トルクTlckがゼロになり、その後徐々に上昇し、タービントルクTtが徐々に上昇し、タービン回転数ωtは、減少して変速先インプットシャフト回転数ωc2に近づいていく。ここで、エンジントルクTeがゼロであり、ロックアップクラッチ15が断状態となっているので、タービン回転数ωtを変速先インプットシャフト回転数ωc2に近づける際に変速先クラッチに吸収されるエネルギー量を、比較的小さい量に抑えることができる。
次いで、統括制御部81は、タービン回転数ωtが変速先インプットシャフト回転数ωc2と同じ回転数となったか否かを判定し(ステップS17)、タービン回転数ωtが変速先インプットシャフト回転数ωc2と同じ回転数となっていない場合(ステップS17:NO)には、制御フェーズ2のままであるので、統括制御部81は、ステップS17を再び実行する。
一方、タービン回転数ωtが変速先インプットシャフト回転数ωc2と同じ回転数となった場合(ステップS17:YES)には、制御フェーズは、制御フェーズ3に移り、統括制御部81は、タービン回転数ωtが変速先インプットシャフト回転数ωc2と同じ回転数となった旨をエンジン制御部71及びトルコン制御部82に通知する。
制御フェーズ3においては、変速元クラッチが断状態であり、変速先クラッチが締結されている状態(スリップ状態又は完全締結状態)であるので、変速機1における運動方程式は、式(8)、式(9)で表すことができる。
通知を受けたエンジン制御部71は、式(10)に示すように、エンジントルクT
eを制御する(ステップS18)。また、通知を受けたトルコン制御部82は、式(11)に示すように、トルコン用作動油調整部85を制御することにより、油圧室16の作動油の油圧を制御する(ステップS18)。本実施形態では、トルコン制御部82は、ロックアップクラッチ15によるロックアップクラッチ許容トルクT
lckと、タービントルクT
tとの合計トルクが、ドライバ要求エンジントルクT
edなるように制御されている。この結果、トルクコンバータ12から変速先クラッチに伝達されるトルクは、ドライバ要求エンジントルクT
edに維持されることとなり、変速先クラッチにより吸収されるエネルギー量を抑えることができるとともに、駆動輪側に伝えられる駆動力の変化を抑えることができ、車両におけるショックの発生を抑えることができる。なお、クラッチ制御部83は、式(12)に示すように変速元クラッチを断状態とし、式(13)に示すように、変速先クラッチ許容トルクT
c2がドライバ要求エンジントルクT
edを維持するように制御することを継続している。
ここで、添え字付き記号の添え字の最後のCは、制御指示の値であることを示している。また、ω
・ ecは、予め設定されたエンジン回転角速度の目標値を示しており、図4(A)に示すエンジン回転数ω
eの下降速度に相当する値となっている。
制御フェーズ3においては、図4(A)及び図4(B)に示すように、エンジントルクTeが徐々に増加し、ロックアップクラッチ許容トルクTlckが徐々に増加する一方、タービントルクTtが徐々に減少する。また、エンジン回転数ωeは、減少して変速先インプットシャフト回転数ωc2に近づいていく。なお、エンジン回転数ωeを変速先インプットシャフト回転数ωc2に近づけるためのエネルギーは、変速先クラッチではなく、ロックアップクラッチ15により吸収される。このロックアップクラッチ15は、変速クラッチ装置20よりも上述のように冷却性が高いので、熱による劣化の影響は、変速クラッチ装置20よりも小さい。
次いで、統括制御部81は、エンジン回転数ωeとタービン回転数ωt(変速先インプットシャフト回転数ωc2と同じ)との回転数差が所定値よりも小さくなったか否かを判定し(ステップS19)、エンジン回転数ωeとタービン回転数ωtとの回転数差が所定値よりも小さくなっていない場合(ステップS19:NO)には、制御フェーズ3のままであるので、統括制御部81は、ステップS19を再び実行する。
一方、エンジン回転数ωeとタービン回転数ωtとの回転数差が所定値よりも小さくなった場合(ステップS19:YES)には、ロックアップクラッチ15を完全に締結したとしても締結する際のショックが比較的少ないと考えられるので、制御フェーズは、制御フェーズ4に移り、統括制御部81は、エンジン回転数ωeとタービン回転数ωtとの回転数差が所定値よりも小さくなった旨をトルコン制御部82及びクラッチ制御部83に通知する。
通知を受けたトルコン制御部82は、トルコン用作動油調整部85により油圧室16に供給する作動油の油圧を調整することにより、ロックアップクラッチ許容トルクTlckを、ロックアップクラッチ15が完全に締結された際のトルク(ロックアップクラッチ完全締結時トルクTlckMAX)と一致させるようにする(ステップS20)。
また、通知を受けたクラッチ制御部83は、クラッチ用作動油調整部86により変速クラッチ装置20の変速先クラッチに供給する作動油の油圧を調整することにより、変速先クラッチ許容トルクTc2を、変速先クラッチが完全に締結された際のトルク(変速先クラッチ完全締結時トルクTc2MAX)と一致させるようにし(ステップS21)、処理を終了する。
以上説明したように、本実施形態に係る制御装置2によると、変速制御部84が、変速元クラッチから、高速段に接続される変速先クラッチへのクラッチの切替を行う所定の変速条件を満たすか否かを判定し、クラッチ制御部83が、変速条件を満たすと判定された場合に、変速元クラッチを断状態に制御すると共に、変速先クラッチをスリップ状態として、変速先クラッチが伝達可能な変速先クラッチ許容トルクTc2がドライバ要求エンジントルクTedと一致するように制御し、エンジン制御部71が、変速元クラッチが断状態となって、変速先クラッチ許容トルクTc2がドライバ要求トルクTedに一致した場合に、エンジントルクTedをドライバ要求トルクTedより減少させるように制御し、トルコン制御部82が、変速元クラッチが断状態となって、変速先クラッチ許容トルクTc2がドライバ要求エンジントルクTedに一致した場合に、ロックアップクラッチ15を断状態とさせるように、油圧室16の作動油の油圧を調整する制御を行い、タービン回転数ωtと、変速先インプットシャフト回転数ωc2とが一致した場合に、ロックアップクラッチ許容トルクTlckを、ロックアップクラッチ許容トルクTc2とタービントルクTtとの合計がドライバ要求エンジントルクTedと一致するように、油圧室16の作動油の油圧を調整する制御を行い、エンジン回転数ωeと、変速先インプットシャフト回転数ωc2との差が所定値よりも小さくなった以降に、ロックアップクラッチ15を完全に締結するように制御し、クラッチ制御部83が、エンジン回転数ωeと、変速先インプットシャフト回転数ωc2との差が所定値よりも小さくなった以降に、変速先クラッチを完全に締結するように制御するようにしたので、タービン回転数ωtと変速先インプットシャフト回転数ωc2とを合わせる際に変速先クラッチに吸収されるエネルギー量を低減することができ、その後のエンジン回転数ωeと、タービン回転数ωt(変速先インプットシャフト回転数ωc2)とを合わせる際には、冷却性に優れているロックアップクラッチ15によりエネルギーを吸収させることができる。これにより、変速クラッチ装置20の負荷を低減することができ、変速クラッチ装置20の寿命を長期化することができる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
例えば、上記実施形態では、駆動源としてエンジン10を例にあげていたが、本発明はこれに限られず、例えば、駆動源を電気モータとしてもよく、また、駆動源をエンジンと電気モータとを組み合わせたものとしてもよい。