JPH0560212A - 車両用自動変速機の出力軸トルク制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】変速終了時の変速機出力軸トルクを高精度に予
測し、変速中の目標トルクの設定精度を向上させる。 【構成】変速直前の車速の変化率から変速終了時の車速
を予測し、この予測した車速と変速後のギヤ比とに基づ
いて変速終了時の機関回転速度Ｎを予測する。ここで、
前記変速終了時の機関回転速度Ｎとスロットル弁開度Ｔ
ＶＯから求められる機関出力トルクから、機関と変速機
出力軸との間の慣性モーメントによる損失トルク分を減
算して、変速終了時の変速機出力軸トルクTRQENDを求め
る。そして、変速開始時及び変速終了時の変速機出力軸
トルクTRQST,TRQENDと、目標変速時間TSFTとから変速中
の目標トルクTRQREFを設定し、この目標トルクTRQREFに
実際のトルクが一致するように点火時期をフィードバッ
ク制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用自動変速機の出力
軸トルク制御装置に関し、詳しくは、変速中の変速機出
力軸トルクを目標トルクに近づけるように、機関出力ト
ルクをフィードバック制御する装置に関し、特に、前記
目標トルク設定の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車用自動変速機の変速シ
ョック低減装置として、機関の点火時期を遅角制御して
機関出力トルクをダウンさせることにより、変速時にお
ける変速機出力軸トルクの急変を抑制して変速ショック
を緩和するようにしたものがある（例えば特願平１−３
２５７９８号等参照）。

【０００３】このような点火時期の遅角制御による従来
の変速ショック低減装置では、変速時において、その時
のスロットル弁開度ＴＶＯが予め定めた所定範囲内の時
に、機関出力トルクのダウン要求を発生させ、このトル
クダウン要求の発生により、点火時期を前記スロットル
弁開度領域に対応した予め設定した遅角量だけ遅角制御
して、機関出力軸トルクを低下させて自動変速機出力軸
のトルク変化を抑制するようにしている。

【０００４】しかしながら、従来装置では、変速中の実
際の変速機出力軸トルクに基づいて点火時期を制御する
ものではなく、変速時におけるスロットル弁開度ＴＶＯ
によって点火時期の遅角量が一義的に設定されるオープ
ン制御方式であり、また、ある範囲を持ったスロットル
弁開度領域に対して同一の遅角量が設定される。従っ
て、変速中の変速機出力軸トルク制御精度は、充分とは
言えず変速ショックの低減効果が充分なものではなかっ
た。

【０００５】そこで、本出願人は先に、変速機の出力軸
トルクを変速前から変速後まで滑らかに変化させるため
に、変速中における変速機出力軸の目標トルクを設定
し、変速中に変速機の出力軸トルクを検出するセンサの
検出値が前記目標トルクに近づくように、機関の点火時
期（機関出力トルク）をフィードバック制御するよう構
成した装置を提案した（特願平３−１０９０号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記目標トルクの設定
は、従来、以下のようにして行っていた。即ち、変速開
始時の車速（車両の走行速度）ＶＳＰ及びスロットル弁
開度ＴＶＯが変速中に変化しないものと見做し、変速開
始時の機関回転速度Ｎと変速前後のギヤ比とから変速終
了時の機関回転速度Ｎを予測する一方、該予測された変
速終了時の機関回転速度Ｎとスロットル弁開度ＴＶＯと
に基づいて予め設定されたマップから変速終了時のトル
クを予測する。そして、変速開始時にトルクセンサで検
出された変速機の出力軸トルクが、目標変速時間内で一
定割合で前記予測した終了時のトルクにまで変化するよ
うに、変速中における目標トルクを設定していた。

【０００７】しかしながら、一般的には車速の変化に伴
って自動変速制御が行われるから、変速中の車速を一定
として予測される変速終了時の機関回転速度には大きな
誤差が生じ、以て、変速終了時の予測トルクに誤差が生
じることになる。また、従来では、機関出力トルクと変
速機の出力軸トルクとが同等であると見做し、機関回転
速度Ｎとスロットル弁開度ＴＶＯとから予測された変速
終了時の機関出力トルクを、変速機出力軸トルクの最終
目標としているが、実際には、機関と変速機出力軸との
間の回転体の慣性モーメントに角加速度が作用する分だ
け、機関出力トルクと変速機出力軸トルクとの間には偏
差が生じるから、過渡運転時（車速変化時）には変速終
了時の機関出力トルクをそのまま変速時の変速機出力軸
トルクの最終目標としてしまうと、前記目標トルクに誤
差を生じることになる（図５参照）。

【０００８】このように、従来では、車速の変化、及
び、機関と変速機出力軸との間の慣性モーメントを考慮
に入れずに変速終了時の変速機出力軸トルクが予測され
ていたため、精度良い目標トルクの設定が行えず、変速
中に目標トルクに精度良くフィードバック制御していて
も、変速終了時に変速機出力軸トルクが急変して変速シ
ョックを招く惧れがあった。

【０００９】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、変速終了時の機関出力トルクの高精度な予測と、
前記機関出力トルクに基づく高精度な変速機出力軸トル
クの予測とによって、変速時における変速機出力軸トル
クの目標を実際の変速終了時の変速機出力軸トルクに対
応して高精度に設定できるようにすることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
車両用自動変速機の出力軸トルク制御装置は、機関出力
トルクをトルクコンバータを介して変速機構に伝達する
ように構成された自動変速機の出力軸トルク制御装置で
あって、図１に示すように構成される。図１において、
トルク検出手段は変速機の出力軸のトルクを検出し、運
転状態検出手段は機関の運転状態を検出し、ギヤ比検出
手段は変速機の変速前後のギヤ比を検出し、更に、車速
変化検出手段は、車両走行速度の変化率を検出する。

【００１１】ここで、変速終了時トルク予測手段は、変
速開始時に検出された機関運転状態，変速前後のギヤ
比，車両走行速度の変化率及び機関と前記トルク検出手
段との間の回転体の慣性モーメントに基づき、変速中の
車両走行速度の変化と前記回転体の慣性モーメントに角
加速度が作用する分のトルクとに対応して変速終了時の
変速機出力軸トルクを予測する。そして、目標トルク設
定手段は、変速開始時に検出された変速機出力軸トルク
と前記予測された変速終了時の変速機出力軸トルクとに
基づいて変速中の目標トルクを設定する。

【００１２】トルクフィードバック制御手段は、変速中
にトルク検出手段で検出される変速機の出力軸のトルク
を、前記目標トルクに近づけるように機関の出力トルク
をフィードバック制御する。

【００１３】

【作用】即ち、変速開始時の車両走行速度（以下、車速
と略す。）の変化率に基づいて、変速終了時の機関回転
速度の予測、引いては、変速終了時における機関出力ト
ルクの予測が高精度に行えるようにする。また、変速終
了時における機関運転状態の予測に基づく機関出力トル
クと、変速機出力軸トルクとの間には、機関と変速機出
力軸との間の回転体の慣性モーメントに角加速度が作用
する分の相違を生じるから、前記回転体の慣性モーメン
トに角加速度が作用する分のトルクを見込んで、機関出
力トルクから変速機出力軸のトルクを推定できるように
して、変速終了時の変速機出力軸トルクが高い精度で推
定できるようにした。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。本実施例の構成を示す図２において、機関１の
出力側に自動変速機２が接続されている。自動変速機２
は、機関１の出力側に介在する流体式トルクコンバータ
３と、このトルクコンバータ３を介して連結された歯車
式変速機４と、この歯車式変速機４中の各種変速要素の
結合・解放操作を行う油圧アクチュエータ５とを備え
る。油圧アクチュエータ５に対する作動油圧は、図示し
ない各種の電磁バルブを介してＯＮ・ＯＦＦ制御され
る。

【００１５】コントロールユニット６には、各種のセン
サからの信号が入力される。前記各種のセンサとして
は、機関１の吸気系のスロットル弁７の開度ＴＶＯを検
出するスロットルセンサ８が設けられている。また、機
関１のクランク軸又はこれに同期して回転する軸にクラ
ンク角センサ９が設けられている。このクランク角セン
サ９からの信号は例えば基準クランク角毎のパルス信号
で、その周期より機関回転速度Ｎが算出される。

【００１６】上記スロットルセンサ８，クランク角セン
サ９が本実施例における運転状態検出手段に相当する。
また、自動変速機２の出力軸10より回転信号を得て車速
ＶＳＰを検出する車速センサ11が設けられている。ここ
で、前記車速センサ11からの検出信号を入力するコント
ロールユニット６において車速ＶＳＰの変化率が演算さ
れるから、車速センサ11とコントロールユニット６とに
よって車速変化検出手段が構成されることになる。

【００１７】また、自動変速機２の出力軸10に取付けら
れて変速機２の出力軸トルクＴＲＱを検出するトルク検
出手段としてのトルクセンサ12が設けられている。前記
コントロールユニット６は、例えば、機関制御（燃料噴
射制御や点火時期制御）用ＣＰＵと、自動変速機制御用
ＣＰＵとを内蔵する一体型のもので、両ＣＰＵからアク
セス可能なデュアルポートＲＡＭを使用しており、かか
る構成とすることにより、両ＣＰＵで算出されるデータ
を共用できるようになっている。

【００１８】コントロールユニット６の自動変速機制御
用ＣＰＵは、運転者が操作するセレクトレバーの操作位
置信号に基づき、例えばセレクトレバーがＤレンジの状
態では、スロットル弁開度ＴＶＯと車速ＶＳＰとに従っ
て１速〜４速の変速位置を自動設定し、油圧アクチュエ
ータ５を介して歯車式変速機４をその変速位置に制御す
る自動変速制御を行う。

【００１９】即ち、予め機関負荷を代表するスロットル
弁開度ＴＶＯと車速ＶＳＰとに基づいて変速パターンマ
ップが設定されており、前記各センサで検出される実際
の開度ＴＶＯと車速ＶＳＰとに対応する変速位置を前記
変速パターンマップから参照し、現状の変速位置とマッ
プから参照して求めた運転条件に見合った変速位置とが
異なる場合に、前記マップ参照の変速位置への変速を行
わせるものである。

【００２０】次に、本実施例による変速中の変速機出力
軸トルクの制御動作を、図３のフローチャートに従って
説明する。尚、本実施例においてギア比検出手段、変速
終了時トルク予測手段，目標トルク設定手段、トルクフ
ィードバック制御手段としての機能は、前記図３のフロ
ーチャートに示すようにコントロールユニット６にソフ
トウエア的に備えられている。

【００２１】まず、ステップ１（図中ではＳ１と記し、
以下同様とする）では、変速操作が開始されたか否かを
判別し、変速操作の開始が判別されたときには、ステッ
プ２へ進み、変速期間をトルクフェーズとイナーシャフ
ェーズとに分けたときのイナーシャフェーズ中であるか
否かを判別する（図４参照）。変速開始時にはクラッチ
解放により変速機の出力軸トルクが急減し、その後クラ
ッチ接続開始により急増するため、かかるトルクの急増
点をイナーシャフェーズの開始点として判定させること
ができる。

【００２２】ステップ１で変速が開始されていないと判
別されたときと、ステップ２でイナーシャフェーズ中で
ない（トルクフェーズ中である）と判別されたときに
は、そのまま本ルーチンを終了させるが、変速操作が開
始されてイナーシャフェーズになると、ステップ１，ス
テップ２を介してステップ３以降へ進み、トルクセンサ
12で検出される変速機出力軸トルクＴＲＱを目標トルク
ＴＲＱＲＥＦに近づけるように、機関出力トルクをフィ
ードバック制御する。

【００２３】ステップ３では、イナーシャフェーズであ
ると判別された初回であるか否かを判別し、初回である
ときにはステップ４へ進み、トルクフェーズの直前（変
速直前）においてトルクセンサ12で検出された変速機出
力軸トルクＴＲＱＩＮを、変速中の目標トルクの初期値
ＴＲＱＳＴにセットする。前記目標トルクの初期値ＴＲ
ＱＳＴは、トルクセンサ12の検出値を用いる他、以下の
ようにして設定することもできる。即ち、変速開始時の
機関回転速度Ｎとスロットル弁開度ＴＶＯとに基づいて
変速開始時の機関出力トルクＴＲＱ１を求める一方、機
関から変速機の出力軸までの間の回転体の慣性モーメン
トＩに角加速度αが作用する分の損失トルクＩ・αを求
め、前記機関出力トルクＴＲＱ１から前記損失トルクＩ
・αを減算した値を最終的な変速開始時の機関出力トル
クＴＥＳＴとする。そして、前記機関出力トルクＴＥＳ
Ｔに変速前のギヤ比Ｇ１を乗算して、この値を変速開始
時の変速機出力軸トルクとして目標トルクの初期値ＴＲ
ＱＳＴにセットする。尚、前記角加速度αは、変速開始
直前の機関回転速度Ｎの加速度として求めることができ
る。

【００２４】次のステップ５では、予め変速の種類と、
機関負荷を代表するスロットル弁開度ＴＶＯとに対応さ
せて目標変速時間ＴＳＦＴを記憶したマップから、今回
の変速種類及び機関負荷状態に見合った目標変速時間Ｔ
ＳＦＴを検索して求める。更に、ステップ６では、変速
終了時の変速機出力軸トルクを予測し、これを変速中の
目標トルクの終了値ＴＲＱＥＮＤにセットする。

【００２５】前記変速終了時の変速機出力軸トルクは、
以下のようにして求めることができる。まず、変速開始
直前の車速ＶＳＰｓｔ及び該車速ＶＳＰの変化率ΔＶＳ
Ｐ、更に、目標変速時間ＴＳＦＴに基づいて、変速開始
直前の変化率ΔＶＳＰのままで車速ＶＳＰが変速中に変
化し続けるものとして、変速終了時の車速ＶＳＰｅｎｄ
（＝ＶＳＰ＋ＴＳＦＴ×ΔＶＳＰ）を求める。そして、
前記変速終了時の車速ＶＳＰｅｎｄと、変速後のギヤ比
Ｇ２とに基づいて、変速終了時における機関回転速度Ｎ
ｅｎｄ（＝ＶＳＰｅｎｄ×Ｇ２×Ｋ１；Ｋ１は定数）を
求めると共に、変速終了後も変速直前の加速度で車速Ｖ
ＳＰが変化するものとして、変速終了時における角加速
度αｅｎｄ（＝ΔＶＳＰ×Ｇ２×Ｋ１；Ｋ１は定数）を
機関回転速度Ｎの加速度として求める。

【００２６】次に、前記予測された変速終了時の機関回
転速度Ｎｅｎｄと、スロットル弁開度ＴＶＯとに基づい
て変速終了時における機関出力トルクＴＲＱ２を求め
る。ここで、前記スロットル弁開度ＴＶＯは変速直前の
開度ＴＶＯが変速中に一定であると見做しても良いが、
変速直前における開度ＴＶＯの変化率から、変速中にお
ける開度ＴＶＯ変化を見込んで変速終了時点における開
度ＴＶＯを予測し、この予測された変速終了時における
開度ＴＶＯを用いても良い。

【００２７】上記のようにして、変速開始時の車速変化
ΔＶＳＰに基づいて、変速終了時の車速を予測し、以
て、変速終了時の機関回転速度Ｎを予測すれば、この機
関回転速度Ｎを用いた変速終了時の機関出力トルクの予
測精度が向上する。前述のようにして求められる変速終
了時における機関出力トルクＴＲＱ２は、定常時には変
速機の出力軸トルクと同じになるが、過渡時（角加速度
発生時）には、機関と変速機出力軸との間の回転体にお
ける慣性モーメントＩに角加速度αが作用する分だけ相
違を生じることになる。

【００２８】そこで、前記変速終了時点における角加速
度αｅｎｄに前記慣性モーメントＩを乗算して得られる
損失トルクＩ・αを、前記変速終了時における機関出力
トルクＴＲＱ２から減算した結果を、最終的に変速終了
時点における機関出力軸トルクＴＥＥＮＤ（＝ＴＲＱ２
−Ｉ・α）として求め、この機関出力軸トルクＴＥＥＮ
Ｄに変速後のギヤ比Ｇ２を乗算した値を変速終了時点に
おける変速機の出力軸トルクＴＲＱＥＮＤ（＝ＴＥＥＮ
Ｄ×Ｇ２）とする。

【００２９】従って、変速終了時の変速機出力軸トルク
ＴＲＱＥＮＤを、変速終了時の機関運転状態に基づき予
測される機関出力トルクから高精度に予測することがで
き、以て、後述する変速中の目標トルクＴＲＱＲＥＦの
設定精度が向上し、変速ショックを回避するためのトル
クフィードバック制御を良好に行わせることができるよ
うになる。

【００３０】尚、前記トルクＴＥＥＮＤは、スロットル
弁開度ＴＶＯと機関回転速度Ｎとから予測された開度で
あり、運転条件によっては同じ開度・回転速度であって
も機関発生トルクが変化することがあるので、変速開始
時の開度ＴＶＯと回転速度Ｎとから求めた機関出力トル
クＴＥＳＴに基づく変速機出力軸トルクＴＥＳＴ×Ｇ１
とそのときのトルクセンサ12による検出値ＴＲＱＩＮと
の比（誤差率を示す値）によって、前記ＴＥＥＮＤを補
正して、変速終了時点における変速機の出力軸トルクＴ
ＲＱＥＮＤ（＝ＴＥＥＮＤ×Ｇ２×ＴＲＱＩＮ／（ＴＥ
ＳＴ×Ｇ１）を、より高精度に求めるようにすると良
い。

【００３１】上記のようにして、変速終了時における変
速機の出力軸トルクＴＲＱＥＮＤを、変速中の車速の変
化に従った変速終了時の機関回転速度Ｎ及び機関と変速
機出力軸との間の慣性モーメントによる損失トルクを加
味して推定すると、次のステップ７では、イナーシャフ
ェーズ開始からの経過時間がセットされるＴＩＮＳをゼ
ロリセットする。

【００３２】このようにして変速開始時の変速機出力軸
トルクＴＲＱＳＴ及び終了時の変速機出力軸トルクＴＲ
ＱＥＮＤを、イナーシャフェーズ判定の初回に設定する
と、次回からは、ステップ３からステップ８へ進んで、
前記イナーシャフェーズ時間ＴＩＮＳを増大させる。ス
テップ７又はステップ８の次には、ステップ９へ進み、
トルクセンサ12で検出される変速機出力軸トルクＴＲＱ
の目標トルクＴＲＱＲＥＦを、次式に従って演算する。

【００３３】 TRQREF＝（TSFT−TINS）／TSFT・（TRQST −TRQEND）＋TRQEND・・・（１） ＝TRQST −TINS／TSFT（TRQST −TRQEND）・・・（２） 即ち、変速開始時のトルクＴＲＱＳＴから終了時のトル
クＴＲＱＥＮＤまで、目標変速時間ＴＳＦＴ内で一定割
合で変化するものとして目標トルクを定めるものであ
る。従って、上記目標トルクＴＲＱＲＥＦの演算式にＴ
ＩＮＳ＝０を代入すれば、ＴＲＱＲＥＦ＝ＴＲＱＳＴと
なり、また、ＴＩＮＳ＝ＴＳＦＴを代入すれば、ＴＲＱ
ＲＥＦ＝ＴＲＱＥＮＤとなる。

【００３４】ステップ９で目標トルクＴＲＱＲＥＦを設
定すると、次のステップ10では、目標トルクＴＲＱＲＥ
Ｆと、終了時のトルクＴＲＱＥＮＤとを比較する。目標
トルクを前記演算式（１）に基づいて演算させた場合に
は、イナーシャフェーズ時間ＴＩＮＳが目標変速時間Ｔ
ＳＦＴ以上になると、目標トルクＴＲＱＲＥＦは終了時
トルクＴＲＱＥＮＤ以下となる。従って、演算式（１）
を用いて目標トルクＴＲＱＲＥＦを演算させた場合に
は、ステップ９で目標トルクＴＲＱＲＥＦが終了時トル
クＴＲＱＥＮＤ以下であると判別されると、ステップ11
へ進んで、変速終了を判別する。

【００３５】尚、ステップ10では、目標変速時間ＴＳＦ
Ｔとイナーシャフェーズ時間ＴＩＮＳとを比較して、変
速終了を判別させるようにしても良い。一方、ステップ
10において変速終了が判別されなかった場合には、ステ
ップ12へ進み、目標トルクＴＲＱＲＥＦとトルクセンサ
12で検出された実際の変速機出力軸トルクＴＲＱとの比
較結果に基づいて、点火時期のフィードバック制御を行
う。

【００３６】具体的には、目標トルクＴＲＱＲＥＦとト
ルクセンサ12で検出された実際のトルクＴＲＱとの偏差
に基づいて、点火時期の遅角補正量を比例・積分或いは
比例・積分・微分制御などを用いて設定し、逐次更新さ
れる目標トルクＴＲＱＲＥＦに実際のトルクＴＲＱを近
づけるように、点火時期の補正制御を介して機関出力ト
ルクを制御する。

【００３７】尚、機関出力を変化させる手段としては、
上記の点火時期補正の他、燃料供給制御や吸入空気量制
御などがあるが、点火時期の補正が最も応答性良く機関
出力を変化させることになるので、上記のように点火時
期の補正を行わせることが好ましい。但し、点火時期の
補正では大きな機関出力トルクの制御は望めないので、
燃料カットなどによって大雑把なトルク制御を行い、こ
れに加えて点火時期制御を行って、目標トルクへ精度良
く制御させるようにしても良い。

【００３８】また、トルクセンサ12からの出力をそのま
まＡ／Ｄ変換して用いるのではなく、ローパスフィルタ
ーによって高周波成分（例えば40Ｈｚ以上）を除いた信
号値を用いることが望ましい。これは、点火時期の応答
性が20Ｈｚ以下であり、高周波成分を含むトルク検出信
号に基づいて点火時期を制御させると、応答遅れによっ
てハンチングが発生してしまうためである。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる車
両用自動変速機の出力軸トルク制御装置によると、変速
中の車速の変化と、機関と変速機出力軸との間の回転体
の慣性モーメントに角加速度が作用する分のトルクとに
対応して、変速終了時の変速機出力軸トルクを予測する
ようにしたので、変速終了時の変速機出力軸トルクの予
測精度が向上し、以て、変速中の目標トルクの設定精度
が向上する。これにより、変速中にトルクを制御するこ
とによる変速ショックの回避を安定して得ることができ
るようになるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を説明するブロック図。

【図２】本発明の一実施例の全体システム構成図。

【図３】同上実施例のトルク制御を示すフローチャー
ト。

【図４】同上実施例の目標トルクの設定を説明するタイ
ムチャート。

【図５】従来の目標トルク設定の問題点を説明するため
のタイムチャート。

【符号の説明】

１ 機関 ２ 自動変速機 ３ トルクコンバータ ６ コントロールユニット ８ スロットルセンサ ９ クランク角センサ 10 変速機出力軸 11 車速センサ 12 トルクセンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関出力トルクをトルクコンバータを介し
   て変速機構に伝達するように構成された車両用自動変速
   機の出力軸トルク制御装置であって、 変速機の出力軸のトルクを検出するトルク検出手段と、
   機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、変速機
   の変速前後のギヤ比を検出するギヤ比検出手段と、車両
   走行速度の変化率を検出する車速変化検出手段と、変速
   開始時に検出された機関運転状態，変速前後のギヤ比，
   車両走行速度の変化率及び機関と前記トルク検出手段と
   の間の回転体の慣性モーメントに基づき、変速中の車両
   走行速度の変化と前記回転体の慣性モーメントに角加速
   度が作用する分のトルクとに対応して変速終了時の変速
   機出力軸トルクを予測する変速終了時トルク予測手段
   と、変速開始時に検出された変速機出力軸トルクと前記
   予測された変速終了時の変速機出力軸トルクとに基づい
   て変速中の目標トルクを設定する目標トルク設定手段
   と、変速中に前記トルク検出手段で検出される変速機の
   出力軸のトルクを前記目標トルクに近づけるように機関
   の出力トルクをフィードバック制御するトルクフィード
   バック制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする車両用自動変速機
   の出力軸トルク制御装置。