JPH0587217A - 自動変速機の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低コストで、且つ変速ラインが変動してしま
うことが防止できる自動変速機の変速制御装置を提案す
るものである。 【構成】 自動変速機に入力するトルクを表わすトルク
信号を検出するために該変速機の入力軸に設けられたト
ルクセンサ（４，５）と、変速指令が出された時点を検
出する手段（Ｓ３０）と、前記トルク信号の波形から前
記変速機内における実際の変速動作の開始時点を検出す
る手段と（Ｓ３８）、変速指令時点から変速動作の開始
時点までの時間が目標時間の範囲内に入るように、変速
時のライン圧を学習補正を行なう補正手段（Ｓ４０〜Ｓ
４４）とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トルクそのものを検出
することにより自動変速機の変速制御を行なう変速制御
装置に関し、特に、変速バラツキに伴なうエンジンの過
回転の防止に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動変速装置内では、変速動作が、所
謂、トルクフェーズとイナーシャフェーズに分れて行な
われることはよく知られている。トルクフェーズでは、
タービン回転数がほとんど低下していないので変速ショ
ックは問題とはならないが、摩擦要素へ供給する流体圧
が低い場合には、摩擦要素の締結動作が緩慢になり、ギ
ヤ比が変速時のギヤに移行するまでに時間がかかる。

【０００３】このために、変速前のギヤ比の状態が長く
続く間に、車速が上昇し（アップシフト時）、実質的な
変速点が高車速側へ移行してしまう。特にスロットル開
度の大きい高負荷領域では、エンジン回転数が過剰に上
昇する、所謂オーバラン状態が発生することがある。図
１は、自動変速機に種々のセンサを装着して、変速が行
なわれたときの、タービン回転数Ｎ_t ，クラッチ室の圧
力ＣＬ、変速機の出力軸トルクＴ_P 、トルクコンバータ
のタービン出力トルクＴ_t の時間変化を示したものであ
る。即ち、タービントルクＴ_t が、変速機の変速歯車機
構に入力され、変速された後に、出力軸トルクＴ_P とし
て歯車機構から出力され、センターシャフトや差動装置
を介して車輪にトルクが伝達される。尚、図中、Ａ点で
変速指令が出たものとする。上記の変速点が高車速側に
移行してしまう問題は、図１で、変速指令が出るＡ時点
から、ライン圧が上昇して出力軸トルクが下がり出すＢ
点までの時間が長い場合に起こる。

【０００４】このために、例えば、特開昭６２−１０６
１５７号では、予備的な流体圧を供給手段を有すると共
に、出力軸におけるトルクの信号の波形に基づいて締結
開始点を認識するようにしている。そして、変速指令が
出された時点から上記の締結開始点（変更前のギヤ比の
状態のままでいる時点）までの時間に応じて、変速動作
の良否を判断し、必要に応じて、上記の予備的な流体圧
を変速指令前に変速機の摩擦要素に供給することによ
り、即ち、油圧を上昇させることにより、変速前のギヤ
比に留まる時間を短くしている。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
の従来技術では、 ：変速機自体にある個体差による特性のバラツキや、
経年変化による特性のバラツキを、予備圧を導入よびあ
う前述したように、予備圧を発生する機構が必要とな
り、これを変速指令を出す前から制御する必要があり、
コスト高になる。 ：自動変速機の油圧回路で必要となる基準ライン圧
は、トルクにあった圧力を示す必要がある。前記先行技
術で用いられているトルクセンサは上述したように、出
力軸に設けられているので、その出力信号は図１のよう
に複雑な変化をするものであり、従って、このような信
号に基づいて基準ライン圧制御を行なうことは不可能で
あるので、別のトルクセンサが必要となり、これもコス
ト高の要因となる。

【０００６】そこで、本発明はこのような従来技術の欠
点を改善するためになされたもので、その目的は、低コ
ストで、且つ変速ラインが変動してしまうことが防止で
きる自動変速機の変速制御装置を提案するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を達成
するための本発明の自動変速機の変速制御装置は、自動
変速機に入力するトルクを表わすトルク信号を検出する
ために該変速機の入力軸に設けられたトルクセンサと、
変速指令が出された時点を検出する手段と、前記トルク
信号の波形から前記変速機内における実際の変速動作の
開始時点を検出する手段と、変速指令時点から変速動作
の開始時点までの時間が目標時間の範囲内に入るよう
に、変速時のライン圧を学習補正を行なう補正手段とを
具備することを特徴とする。

【０００８】トルクセンサは入力軸に設けられているの
で、トルク信号に変動が少ない。また、変速指令時点か
ら変速動作の開始時点までの時間が目標時間の範囲内に
入るように学習補正されるので、変速機の個体差や経年
変化による変動が吸収され、そのために、変速ラインの
設定に自由度が大きくなる。従って、当然にも、高負荷
時のオーバランも防止できる。

【０００９】また、油圧制御は、変速指令が出てから行
なわれるのであり、従来技術のように、変速指令前から
予備圧を制御する必要性はなくなった。トルクセンサ
が、信号波形の変動の少ないタービン軸位置に設けられ
ているので、この信号を前記実際の変速動作の監視のた
めのと、基準ライン圧の制御にも利用できる、即ち、１
つのセンサを２つの制御に共有できることになる

【００１０】

【実施例】以下添付図面を参照しながら、本発明の自動
変速機の変速制御装置の好適な実施例を説明する。この
実施例の特徴は、 ：変速指令が出た時点から、変速機内で実際の変速動
作が開始するまでの時間が目標時間以下になるように、
ライン圧を制御するものである。 ：そのために、実際の変速動作が開始したことの検出
は、タービン軸に設けられたトルクセンサからの信号に
より行なう。

【００１１】先ず、本実施例に用いられているトルクセ
ンサについて説明し、次に、実施例の自動変速機につい
て説明し、その後、そのコントローラの制御手順につい
て説明する。図２は、本実施例の自動変速機に用いるト
ルクセンサの構成を示す。同図において、１は鉄系材料
により形成されたタービン軸（回転軸）であり、このタ
ービン軸１にはその軸方向に間隔をおいて第１及び第２
の磁気記録部２，３が設けられている。そして、この第
１及び第２の磁気記録部２，３に対向するように第１及
び第２の磁気ヘッド４，５が配設され、この磁気ヘッド
４，５より得られる信号を信号処理回路６で処理し、自
動変速機のコントローラ１００に与えるようにしてい
る。

【００１２】上記磁気記録部２，３は、図３に示すよう
に、非磁性皮膜８の上に磁性皮膜９が設けられてなり、
タービン軸１の全周にわたってリング状に形成されてい
る。上記非磁性皮膜８は、上記磁気ヘッド４，５によっ
て磁性皮膜９に信号を記録するときのタービン軸１への
磁束の洩れを防止するためのものであり、本例の場合は
アルミニウム系金属の溶射により形成されている。一
方、上記磁性皮膜９は、上記磁気ヘッド４，５によって
信号、すなわち、タービン軸周方向の位置信号が記録さ
れるものであり、Ｆｅ₃ Ｏ₄ （四三酸化鉄）を主として
含有する酸化鉄の溶射により形成されている。

【００１３】第１及び第２の磁気ヘッド４，５は、上記
磁気記録部２，３に上記位置信号をタービン軸周方向に
所定周波数で記録するとともに、この記録された位置信
号を再生する記録再生兼用型ヘッドである。また、信号
処理回路６は、上記磁気ヘッド４，５で得られる位置信
号の再生周波数に基いてタービン軸１から出力されるト
ルクＴ_t を演算するトルク演算部と、上記再生周波数に
基いてタービン軸１の回転数Ｎ_t を演算する回転数演算
部とを備えてなる。さらに、コントローラ１００は、検
出されたトルクＴ_t と回転数Ｎ_t とに基いて、図９に示
すように、自動変速機の変速制御，ライン圧制御，変速
ショック緩和制御等を実行するものである。

【００１４】図４はエンジン１１及び自動変速機１２を
示す。同図において、１３はエアクリーナ１４から吸気
マニホールド１５に延びる吸気通路に介設されたスロッ
トルバルブ、１６は前記スロットルバルブ１３の開度を
検出するスロットル開度センサである。また、１７はエ
ンジン１１のクランク軸の回転を自動変速機１２のター
ビン軸１に伝達するトルクコンバータである。

【００１５】自動変速機１２は、上記トルクコンバータ
１７と、多板クラッチやバンドブレーキ等の摩擦締結要
素を有する遊星歯車式変速機構による補助変速装置と、
上記トルクコンバータ１７のロックアップクラッチや上
記摩擦締結機構を作動せしめる複数の油圧シリンダと、
コントロールバルブユニット１８とを備えてなる。コン
トロールバルブユニット１８は、上記各油圧シリンダへ
供給するライン圧を制御するデューティソレノイドバル
ブ１９を有するライン圧制御機構と、各油圧シリンダへ
のライン圧の給排制御を行なう複数の変速用ソレノイド
バルブ２０とを有するものであり、上記自動変速機１２
の内部に組み込まれている。

【００１６】次に、上記信号処理回路６によるタービン
軸１に加わるトルクの演算及び回転数演算手段によるタ
ービン軸１の回転数の演算について説明する。まず、上
記第１及び第２の磁気ヘッド４，５は、タービン軸１の
磁気記録部２，３への位置信号の記録周波数が互いに異
なり、図５に示すように、第１磁気ヘッド４は記録周波
数が低く、第２磁気ヘッド５は記録周波数が高い。そし
て、この両磁気ヘッド４，５は、タービン軸１に負荷ト
ルクが作用していない状態で互いに位相を一致せしめて
位置信号を記録する（図５参照）。従って、上記タービ
ン軸１に負荷トルクが作用すると、タービン軸１に実感
の捩れを生ずる結果、上記両磁気ヘッド４，５による上
記位置信号の再生周波数は、図６に示すように互いの位
相がずれる。このずれ量Δｔは、上記タービン軸１の捩
れ角度に対応し、従って、タービン軸１に作用する負荷
トルクに対応する。

【００１７】そうして、上記トルク演算手段は、上記両
磁気ヘッド４，５よる再生周波数に基いて上記ずれ量Δ
ｔを演算し、次式に基いてタービン軸１に加わっている
トルクＴ_t を求めるものである。 Ｔ_t ＝π² 。Ｇ。ｄ⁴ ・Δｔ・Ｎ_t／１６Ｌ なお、πは円周率、Ｇはタービン軸１の横弾性係数、ｄ
はタービン軸１の直径、Ｎはタービン軸の回転数、Ｌは
上記磁気記録部２，３の間隔である。

【００１８】また、信号処理回路６は、上記磁気ヘッド
４，５のいずれか一方により得られる再生周波数に基い
て次式によりタービン軸１の回転数Ｎ_t を求めるもので
ある。 Ｎ_t ＝Ｎ₀ ・ｆ／ｆ₀ なお、Ｎ₀ は位置信号記録時のタービン軸１の回転数、
ｆ₀ はそのときの記録周波数、ｆは再生周波数である。

【００１９】次に上記自動変速機１２のライン圧制御機
構について図７に基いて説明する。同図において、２１
はエンジン１１により駆動されるポンプＰで発生した油
圧を油路２２から受け所定圧に減圧する減圧バルブ、２
３は前記減圧バルブ２１により減圧された油圧を油路２
４を介して受ける一方、上記油圧をデューティソレノイ
ドバルブ１９が設けられたデューティ圧通路２５を介し
てパイロット圧として受けるスロットルモジュレータバ
ルブである。スロットルモジュレータバルブ２３は、デ
ューティソレノイドバルブ１９のデューティ比に応じた
スロットルモジュレータ圧を発生する。この場合、デュ
ーティソレノイドバルブ１９におけるオン・オフ作動１
周期当りのオン時間比率（デューティ比）を制御するこ
とによって、デューティ圧通路２５内の作動油圧（デュ
ーティ圧）が調整されることになる（デューティ比が高
くなるほどデューティ圧は低くなる）。

【００２０】２６は上記スロットルモジュレータ圧をパ
イロット圧通路２７を介して受け、ポンプＰで発生した
油圧を各変速段において上記摩擦締結機構の油圧シリン
ダを作動させるに最適な圧力に調整するライン圧制御バ
ルブである。上記パイロット圧通路２７には、この通路
内で油圧の脈動が発生したときにそれを吸収し上記ライ
ン圧制御バルブ２６に供給されるパイロット圧を安定化
させるアキユムレータ２８が設けられている。このアキ
ユムレータ２８は、ドレンポート２９と排圧ポート３０
とを有し、リリーフバルブとしても機能するようになっ
ている。

【００２１】また、上記ライン圧制御バルブ２６におい
て、３１はマニュアルバルブのリバースポートに通ずる
リバース油路、３２及び３３は上記摩擦締結機構の油圧
シリンダに通ずる第１及び第２のライン油路、３４はト
ルクコンバータ１７に通ずるコンバータ油路、３５はド
レン油路である。上記ライン圧制御バルブ２６等の作動
を説明すると、エンジン１１が停止しライン圧が作用し
ていない状態ではスプリング３６によるスプール３７の
付勢によりコンバータ油路３４は閉鎖されている。エン
ジン１１が始動され、オイルポンプＰからのライン圧が
第１ライン油路３２から作用すると、パイロット圧と上
記スプリング３６との付勢力に抗してスプール３７が左
方へ移動し、コンバータ油路３４が開通し、コンバータ
油圧がトルクコンバータ１７に作用する。アクセル開度
の拡大に伴い、エンジン回転数が上昇してライン圧が高
くなると、スプール３７はさらに左方へ移動し、第１ラ
イン油路３２及びドレン油路３５を介してドレンが行な
われ、ライン圧はパイロット圧とスプリング３６とによ
る付勢力に釣り合った位置で一定油圧に安定した状態に
なる。

【００２２】従って、コントローラ１００によってデュ
ーティソレノイドバルブ１９のデューティ比を制御して
デューティ圧ひいてはパイロット圧を調節することによ
り、上記パイロット圧とスプリング３６とによる付勢力
を制御し、この不勢力に釣り合うためのライン圧を制御
できることになる。上記コントローラ１００について説
明すると、これは、不図示のＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと
を含むマイクロコンピュータと、入出力インターフェイ
スと、Ａ／Ｄ変換器及び波形整形回路と、変速用ソレノ
イドバルブ２０のための駆動回路及びデューティソレノ
イドバルブ１９のための駆動回路等を備えている。そう
して、上記マイクロコンピュータのＲＯＭには、変速制
御のためのプログラムと、ライン圧制御のためのプログ
ラムと、変速ショック緩和制御プログラムとが予め入力
格納されている。

【００２３】上記変速制御は、上記信号処理回路６から
の回転数信号Ｎ_tと、スロットル開度センサ１６からの
スロットル開度信号とにより例えば図８に示す変速特性
に基いて変速段を決定し、その変速段となるように変速
用ソレノイドバルブ２０を制御することを内容とするも
のである。上記ライン圧制御は、上記信号処理回路６か
らのトルク信号Ｔ_t と上記回転数信号Ｎ_t とを読み込
み、摩擦締結機構の複数の油圧シリンダへ供給されるラ
イン圧ＰL を次式により決定し、デューティソレノイド
バルブ１９を介してライン圧制御することを内容するも
のである。

【００２４】ＰＬ＝Ｋ₁ ・Ｔ_t ＋Ｋ₂ ・Ｎ_t ＋Ｋ₃ なお、Ｋ₁ ，Ｋ₂ ，Ｋ₃ は定数、Ｔ_t 及びＮ_t はタービ
ン軸１のトルク及び回転数である。この実施例では、上
記ＰＬは基本油圧であり、本実施例に特徴的なライン圧
の学習制御により、上記ＰＬは補正されることは後で明
らかになる。図１０は、本実施例におけるトルクセンサ
の取り付け位置を示す。このセンサは、トルクコンバー
タ１７のタービン軸１に設けられている。タービン軸１
は変速歯車機構に入力するのは周知の通りである。

【００２５】図１２に、変速指令が出された（Ａ点）後
の、タービントルクＴ_t の変化を示す。同図に示すよう
に、Ｔ_t は点Ｂで鋭く上昇している。これは、変速動作
が変速歯車機構内で行なわれて、同機構内の負荷が軽減
したためである。従って、この変曲点であるＢ点をもっ
て、変速操作が開始されたと判断してもよい。即ち、Ｔ
_t の時間変化： △Ｔ_t ／△ｔ が閾値ａ（≒０）よりも大きくなったことをもって、 △Ｔ_t ／△ｔ≧ａ 変速が開始されたと判断する。

【００２６】尚、トルクセンサは、図１０のような歯車
機構の前段位置ではなく、後段につけてもよい。しか
し、センサを後段につけると、そのセンサは、出力軸の
トルク信号Ｔ_P を検出することになる。そして、Ｔ_P
は、図１に示すように、Ｂ点で緩慢な変化を示すので、
変曲点の検出のためには検出精度の悪い信号と考えられ
る。この理由で、本実施例では、トルクセンサはタービ
ン軸１に取り付けた。

【００２７】図１１，図１２は、制御回路１００におけ
る、トルクショック緩和制御のための手順、特に、変速
指令の発信から実際に変速動作が開始されうまでの時間
を目標に収束させるための制御手順を示すフローチヤー
トである。図１１は、バックグラウンド的に動作するプ
ログラムであり、図１２は学習補正の制御手順である。

【００２８】図１１において、ステップＳ２では、セン
サ４，５からの信号を読み取って、先ず、高周波のセン
サ５出力信号に基づいてタービン回転数Ｎ_t を演算す
る。 Ｎ_t ＝Ｎ₀ ・ｆ／ｆ₀ ステップＳ６では、このＮ_t が２０００回転を越えてい
るかを判断する。２０００回転以上では、高周波のセン
サ５信号を用いると、単位時間当りの割り込み発生回数
が増えて、他の処理に影響を及ぼすので、ステップＳ６
でＹＥＳであると判断された場合には、ステップＳ８で
低周波のセンサ４信号に従って、改めてＮ_t を演算し、
ステップＳ１０ではＮ_t をステップＳ４で求めたものか
ら更新する。

【００２９】ステップＳ１２では、タービントルクＴ_t
を演算する。 Ｔ_t ＝π² 。Ｇ。ｄ⁴ ・Δｔ・Ｎ_t／１６Ｌ ステップＳ１４では、Ｎ_t ，Ｔ_t に基づいてライン圧を
計算する。 ＰＬ＝Ｋ₁ ・Ｔ_t ＋Ｋ₂ ・Ｎ_t ＋Ｋ₃ ステップＳ１８では、この計算値に従ってデューティ比
を計算しステップＳ２０でソレノイドに出力する。

【００３０】一方、図１２のステップＳ３０では、変速
指令を監視している。変速指令があるとステップＳ３２
で、タイマＴをスタートして、ステップＳ３２以降の経
過時間を検出する。ステップＳ３４では、トルクＴ_t を
メモリから読み出し、ステップＳ３６では、Ｔ_t の時間
変化を演算する。ステップＳ３８では、この時間変化が
正になるのを待つ。これが正になるということは、図１
３に示すように、トルク値が上昇し始めた、即ち、実際
の変速動作が変速機内で開始したことを意味する。

【００３１】実際の変速動作が変速機内で開始したこと
が検出されたならば、ステップＳ４０以下で、次回の変
速動作のためにライン圧ＰＬを補正する。即ち、χ（＝
ｄ_t/ｄｔ）と経過時間Ｔとを比較して、χ＞Ｔならば、
χが目標時間Ｔを越えているので、次回の変速時は早目
に変速動作を終了させるために、 △ＰＬ＝△ＰＬ＋Ｃ を行ない（ステップＳ４２）、一方、χ＜Ｔならば、次
回の変速時はおそめに終了させるために、 △ＰＬ＝△ＰＬ−Ｃ を行ない（ステップＳ４４）、χ＝Ｔであるならば、△
ＰＬは補正しない。かくして、次回の変速時には、この
補正後のＰＬが使われる（ステップＳ１６）ので、χが
Ｔに収束すること、即ち、変速指令から変速開始までの
時間の安定化が期待される。図１３は、本学習制御によ
る結果をグラフとして表わしたものである。

【００３２】本実施例によれば、 ：変速指令から変速開始までの時間の安定化が期待で
きるので、変速機の個体差や経年変化による変動が吸収
され、そのために、変速ラインの設定に自由度が大きく
なる。従って、当然にも、高負荷時のオーバランも防止
できる。 ：また、油圧制御は、変速指令が出てから行なわれる
のであり、従来技術のように、変速指令前から予備圧を
制御する必要性はなくなった。 ：トルクセンサが、信号波形の変動の少ないタービン
軸位置に設けられているので、この信号を、上述の実施
例の如き実際の変速動作の監視のためのと、基準ライン
圧の制御にも利用できる、即ち、１つのセンサを２つの
制御に共有できることになる

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の変速制御
装置によれば、トルクセンサは入力軸に設けられている
ので、トルク信号に変動が少ない。また、変速指令時点
から変速動作の開始時点までの時間が目標時間の範囲内
に入るように学習補正されるので、変速機の個体差や経
年変化による変動が吸収され、そのために、変速ライン
の設定に自由度が大きくなる。従って、当然にも、高負
荷時のオーバランも防止できる。

【００３４】また、油圧制御は、変速指令が出てから行
なわれるのであり、従来技術のように、変速指令前から
予備圧を制御する必要性はなくなった。トルクセンサ
が、信号波形の変動の少ないタービン軸位置に設けられ
ているので、この信号を前記実際の変速動作の監視のた
めのと、基準ライン圧の制御にも利用できる、即ち、１
つのセンサを２つの制御に共有できることになる

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来技術の問題点を説明するための従来の制
御装置の動作を説明するタイミングチヤート。

【図２】

【図３】 本実施例に用いられているトルクセンサの構
成を示す図。

【図４】 本実施例の自動変速機の制御システムの構成
を示すブロック図。

【図５】

【図６】 図２のセンサの出力信号を説明する図。

【図７】 図４のシステムにおける油圧回路の回路図。

【図８】 実施例に用いられる変速ラインを説明する
図。

【図９】 実施例の制御装置１００で行なわれる制御の
種類を説明する図。

【図１０】 図２のセンサの取り付け位置を説明する
図。

【図１１】

【図１２】 本実施例に係る制御手順を示すフローチヤ
ート。

【図１３】本実施例による制御結果を示したグラフ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動変速機に入力するトルクを表わすト
   ルク信号を検出するために該変速機の入力軸に設けられ
   たトルクセンサと、 変速指令が出された時点を検出する手段と、 前記トルク信号の波形から前記変速機内における実際の
   変速動作の開始時点を検出する手段と、 変速指令時点から変速動作の開始時点までの時間が目標
   時間の範囲内に入るように、変速時のライン圧を学習補
   正を行なう補正手段とを具備することを特徴とする自動
   変速機の変速制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の自動変速機の変速制御
   装置において、前記トルクセンサは、該変速機の入力軸
   上の離間した一対の部位の夫々の回転を拾う一対のパル
   ス発生手段を具備し、この一対のパルス信号の位相差か
   らトルクを検出し、いずれか一方の信号から回転数を検
   出する。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の自動変速機の変速制御
   装置において、前記一対のパルス発生手段によるパルス
   信号は一方が高周波信号で、他方が低周波信号であり、
   回転数の検出においては、低回転域では高周波を、高回
   転域では低周波を使う。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の自動
   変速機の変速制御装置において、前記補正手段は、今回
   の変速動作について演算した補正量を次回の変速動作に
   適用する。