JPH08233090A - 油圧作動式変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 変速時、解放側のクラッチを滑らせ、解放側
のクラッチの決定する変速比が予定する入力軸回転数以
上の回転数となるようにする。解放側クラッチが滑ると
き、入出力回転の差を吸収するように動作することか
ら、解放側クラッチの伝達可能なトルク容量の限度まで
入力トルクを伝達することができる。 【効果】 トルクの引込みが生じるトルク相が発生しな
いことから、運転者に変速ショックを体感させることが
ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は油圧作動式変速機の制
御装置、特に車両用の油圧作動式変速機の制御装置に関
し、より詳しくは変速中の変速機の伝達トルク制御に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に自動変速機において変速、例えば
アップシフトは、変速開始、トルク相、イナーシャ相、
変速終了という順序で進行する。この変速の過程におい
てトルクのみが変動する区間がトルク相と呼ばれるが、
このトルク相におけるトルクの低下、いわゆるトルクの
引込みは変速ショックとなって運転者に体感され、ドラ
イバビリティを低下させる。

【０００３】従来、このトルクの引込みを最小限に抑え
るべく様々な試みがなされている。例えば特開昭６２−
１４７１５３号や特開昭６２−２２４７６５号公報記載
の技術のように、クラッチ油圧を制御することが提案さ
れている。即ち、それらの従来技術においては、任意に
制御可能な電磁弁を設けてクラッチなどの摩擦係合要素
の係合油圧や該摩擦係合要素と並列に設けられたアキュ
ムレータの背圧を制御し、摩擦係合要素の係合油圧の上
昇速度や下降速度を、例えば機関回転数や変速機入力軸
回転速度ないしは変速機出力軸トルクなどの、変速時に
変動を生じる部材の回転速度に基づいて制御し、一方の
摩擦係合要素の解放と他方の摩擦係合要素の係合とを極
力短時間に行ってトルクの引込み時間を短くしている。

【０００４】また、変速段、特に１速や２速などの低速
段の駆動力伝達系にワンウェイクラッチを介在させて機
構上での改良を行い、それによって比較的変速ショック
が顕著となる低速段間のないしは低速段からの変速にお
いて引込みトルクの最大値を減少させることも提案され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術のいずれにあっても、トルク相での引込み時
間を減少させる、ないしは引込みトルクの最大値を減少
させるに止まり、トルク相での引込み自体は依然として
残っており、更なる改良が要求されていた。

【０００６】従って、この発明の目的は従来技術の上記
した欠点を解消し、変速においてトルクの引込みを生じ
させることなく直ちにイナーシャ相に移行するように
し、よって運転者が変速ショックを体感することがない
ようにした油圧作動式変速機の制御装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
めにこの発明は請求項１項において、機関出力軸に接続
されると共に、複数の摩擦係合要素を備え、該摩擦係合
要素の一方を解放すると共に他方を係合することによ
り、入出力軸間に異なる変速比を確立可能な油圧作動式
変速機で、前記一方および他方の摩擦係合要素への供給
油圧を制御する油圧制御手段を備えてなるものにおい
て、該油圧制御手段が、前記一方の摩擦係合要素の確立
している変速比が予定する入力軸回転速度以上の回転速
度を保持するよう変速の開始時に前記一方の摩擦係合要
素を滑らせる滑り付与手段と、前記他方の摩擦係合要素
への供給油圧の増加に伴う前記滑り付与手段による滑り
がなくなる前に前記一方の摩擦係合要素を解放する供給
油圧制御手段と、および前記他方の摩擦係合要素への供
給油圧を経時的に増加させる第２の供給油圧制御手段
と、を備える如く構成した。

【０００８】

【作用】請求項１項に係る油圧作動式変速機の制御装置
においては、該油圧制御手段が、前記一方の摩擦係合要
素の確立している変速比が予定する入力軸回転速度以上
の回転速度を保持するよう変速の開始時に前記一方の摩
擦係合要素を滑らせる滑り付与手段と、前記他方の摩擦
係合要素への供給油圧の増加に伴う前記滑り付与手段に
よる滑りがなくなる前に前記一方の摩擦係合要素を解放
する供給油圧制御手段と、および前記他方の摩擦係合要
素への供給油圧を経時的に増加させる第２の供給油圧制
御手段とを備える如く構成したので、変速においてトル
クの引込みを生じさせることなく直ちにイナーシャ相に
移行するようにし、よって運転者が変速ショックを体感
することがない。尚、ここで、「摩擦係合要素」とは、
クラッチ、ブレーキなどを意味する。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面に即してこの発明の実施例を
説明する。

【００１０】図１はこの発明にかかる車両用の油圧作動
式変速機の制御装置を全体的に示す概略図である。

【００１１】図１に示すように、車両用の自動変速機Ｔ
は、内燃機関Ｅのクランクシャフト１にロックアップ機
構Ｌを有するトルクコンバータ２を介して接続されたメ
インシャフトＭＳと、このメインシャフトＭＳに複数の
ギヤ列を介して接続されたカウンタシャフトＣＳとを備
える。

【００１２】メインシャフトＭＳには、メイン１速ギヤ
３、メイン２速ギヤ４、メイン３速ギヤ５、メイン４速
ギヤ６、およびメインリバースギヤ７が支持される。ま
た、カウンタシャフトＣＳには、メイン１速ギヤ３に噛
合するカウンタ１速ギヤ８、メイン２速ギヤ４と噛合す
るカウンタ２速ギヤ９、メイン３速ギヤ５に噛合するカ
ウンタ３速ギヤ１０、メイン４速ギヤ６に噛合するカウ
ンタ４速ギヤ１１、およびメインリバースギヤ７にリバ
ースアイドルギヤ１３を介して接続されるカウンタリバ
ースギヤ１２が支持される。

【００１３】上記において、メインシャフトＭＳに相対
回転自在に支持されたメイン１速ギヤ３を１速用油圧ク
ラッチＣ１でメインシャフトＭＳに結合すると、１速変
速段が確立する。１速用油圧クラッチＣ１は、２速〜４
速変速段の確立時にも係合状態に保持されるため、カウ
ンタ１速ギヤ８は、ワンウェイクラッチＣＯＷを介して
支持される。

【００１４】メインシャフトＭＳに相対回転自在に支持
されたメイン２速ギヤ４を２速用油圧クラッチＣ２でメ
インシャフトＭＳに結合すると、２速変速段が確立す
る。カウンタシャフトＣＳに相対回転自在に支持された
カウンタ３速ギヤ１０を３速用油圧クラッチＣ３でカウ
ンタシャフトＣＳに結合すると、３速変速段が確立す
る。

【００１５】カウンタシャフトＣＳに相対回転自在に支
持されたカウンタ４速ギヤ１１をセレクタギヤＳＧでカ
ウンタシャフトＣＳに結合した状態で、メインシャフト
ＭＳに相対回転自在に支持されたメイン４速ギヤ６を４
速−リバース用油圧クラッチＣ４ＲでメインシャフトＭ
Ｓに結合すると、４速変速段が確立する。

【００１６】カウンタシャフトＣＳに相対回転自在に支
持されたカウンタリバースギヤ１２をセレクタギヤＳＧ
でカウンタシャフトＣＳに結合した状態で、メインシャ
フトＭＳに相対回転自在に支持されたメインリバースギ
ヤ７を前記４速−リバース用油圧クラッチＣ４Ｒでメイ
ンシャフトＭＳに結合すると、後進変速段が確立する。
尚、上記でクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４Ｒが、前記
した「摩擦係合要素」に相当する。また、図示例のクラ
ッチはブレーキを有しない湿式多板クラッチからなる。

【００１７】そして、カウンタシャフトＣＳの回転は、
ファイナルドライブギヤ１４およびフィイナルドリブン
ギヤ１５を介してディファレンシャルＤに伝達され、そ
れから左右のドライブシャフト１６，１６を介して駆動
輪Ｗ，Ｗに伝達される。

【００１８】ここで、内燃機関Ｅの吸気路（図示せず）
に配置されたスロットル弁（図示せず）の付近には、そ
の開度θTHを通じて機関負荷を検出するスロットル開度
センサＳ１が設けられる。またファイナルドリブンギヤ
１５の付近には、ファイナルドリブンギヤ１５の回転速
度から車速Ｖを検出する車速センサＳ２が設けられる。

【００１９】またメインシャフトＭＳの付近にはその回
転を通じて変速機の入力軸回転速度ＮM を検出する入力
軸回転速度センサＳ３が設けられると共に、カウンタシ
ャフトＣＳの付近にはその回転を通じて変速機の出力軸
回転速度ＮC を検出する出力軸回転速度センサＳ４が設
けられる。更に、車両運転席床面に装着されたシフトレ
バー（図示せず）の付近には、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ４，Ｄ
３，２の６種のポジションの中、運転者が選択したポジ
ションを検出するシフトレバーポジションセンサＳ５が
設けられる。

【００２０】また内燃機関Ｅのクランク軸（図示せず）
の付近にはその回転から機関回転数ＮＥを検出する機関
回転数センサＳ６が設けられると共に、機関冷却水通路
の付近には機関冷却水温ＴＷを検出する水温センサＳ７
が設けられる。これらセンサＳ１などの出力は、ＥＣＵ
（電子制御ユニット）に送られる。

【００２１】ＥＣＵはＣＰＵ１７、ＲＯＭ１８、ＲＡＭ
１９、入力回路２０および出力回路２１からなるマイク
ロ・コンピュータから構成され、前記したセンサＳ１な
どの出力は、入力回路２０を介してマイクロ・コンピュ
ータ内に入力される。

【００２２】マイクロ・コンピュータにおいてＣＰＵ１
７は図示しないルーチンに従ってシフトマップに基づい
てシフト位置（変速比）を決定し、出力回路２１を通じ
て油圧制御回路ＯのシフトソレノイドＳＬ１，ＳＬ２を
励磁・非励磁することによって図示しないシフトバルブ
を切り替え、所定の変速比を確立すべく、当該の油圧ク
ラッチを解放・締結する。またＣＰＵ１７は、制御ソレ
ノイドＳＬ３，ＳＬ４を通じてトルクコンバータ２のロ
ックアップ機構Ｌの動作を制御し、更にリニアソレノイ
ドＳＬ５を通じて後述するようにクラッチへ供給する油
圧Ｐon, Ｐoffを制御する。

【００２３】以下図２フロー・チャートを参照して実施
例に係る車両用の油圧作動式変速機の制御装置の動作を
説明する。図３はその動作を説明するタイミング・チャ
ートである。実施例の場合、２速から３速へのアップシ
フトを例にとった。尚、図２のプログラムは所定時刻ご
とに起動される。

【００２４】先ず、Ｓ１０において変速開始か否か判断
する。図示しない変速制御ルーチンにおいて検出した車
速Ｖとスロットル開度θTHとからシフトマップが定期的
に検索され、検出値がシフトアップ線ないしシフトダウ
ン線を超えたとき、図３タイミング・チャートに示すよ
うに変速指令がなされ、その後に時点Ａにおいて係合側
クラッチ（３速クラッチＣ３）への油圧供給が開始され
て実際の変速が開始するが、Ｓ１０においてはその変速
開始点Ａに到達したか否か判断する。

【００２５】Ｓ１０で変速開始点Ａに到達していないと
判断されるときはＳ１２に進んでタイマｔ（アップカウ
ンタ）の値を零にリセットし、Ｓ１４に進んですべり制
御を行う。これは、図３タイミング・チャートに示すよ
うに、その時点で係合中の解放側のクラッチ（２速クラ
ッチＣ２）（前記した一方の摩擦係合要素）への供給油
圧を若干低下させて所定量のすべりを与える作業を含
む。

【００２６】他方、Ｓ１０で変速開始点Ａに到達したと
判断されるときはＳ１６に進んですべり制御中か否か判
断し、否定されるときはＳ１２を経てＳ１４に進んです
べり制御を行うと共に、Ｓ１６ですべり制御中と判断さ
れるときはＳ１８に進んで前記したタイマ値ｔが所定値
ｔ０（図３に示す）に達したか否か判断し、否定される
ときはＳ２０に進んで解放側の２速クラッチＣ２への供
給油圧Ｐoff が一定割合で減少するように図示の一次関
数式から決定する。続いてＳ２２に進み、同様に一定割
合で増加するように、係合側の３速クラッチＣ３（前記
した他方の摩擦係合要素）への供給油圧Ｐonを図示の類
似する一次関数式から決定する。

【００２７】これについて説明すると、変速機に入力さ
れるトルク（機関出力）は、係合側（次段）のクラッチ
が優先的に伝達し、残余の入力トルクを解放側（現在
段）のクラッチが伝達する。従って、次段のクラッチへ
の供給油圧が増加して係合度が進むにつれ、換言すれば
次段のクラッチが伝達するトルク容量が増加するにつ
れ、解放側のクラッチのトルク伝達容量が減少し、結果
として前記したトルクの引込みを生じる。これは、解放
側のクラッチがその伝達可能トルク容量を十分に伝達し
ていないことに起因する。

【００２８】従って、この発明に係る制御においては、
解放側のクラッチの変速比、図示例でいえば２速が予定
する以上の入力軸回転数（速度）を予め与えておくよ
う、実質的な変速の開始点Ａの前から解放側クラッチＣ
２への供給油圧を若干減少させ、所定量の滑りを与える
ようにした。入力する機関回転数ＮＥを例えば、１速で
２２００ｒｐｍ、２速で１５００ｒｐｍ，３速で１００
０ｒｐｍとすると、入力軸回転速度ＮM として２速相当
の１５００ｒｐｍではなく、それより若干増加した値、
より具体的には２速クラッチＣ２が保持し得る滑りを与
えておくようにした。

【００２９】これは、クラッチが滑る、即ち、クラッチ
の入出力回転速度に差があるとき、出力側の回転は常に
入力側との回転の差を吸収するように動作することか
ら、入力回転（入力軸回転速度ＮM ）が高いとき、滑っ
ていれば、解放側クラッチＣ２は伝達し得るトルクを最
大限度まで伝達することができるからである。その余剰
の入力トルクは、入力回転を引き下げるのに消費され
る。

【００３０】これを従来技術と対比して説明すると、従
来技術においては変速開始点Ａから解放クラッチへの供
給油圧が減少され始めると共に、係合クラッチへの油圧
供給が開始されるが、その場合に変速開始点Ａ前に入力
軸回転速度が増加されることがなかったため、解放クラ
ッチと係合クラッチ、特に解放クラッチのトルク伝達容
量を十分に活用することができなかった。

【００３１】具体的に言えば、２速クラッチＣ２と３速
クラッチＣ３の最大トルク伝達容量をそれぞれ１０とす
ると、従来技術においては滑りが与えられていないこと
から、３速クラッチＣ３でのトルク伝達に使用された残
余の入力トルクが２速クラッチＣ２でのトルク伝達に使
用されるに過ぎなかった。即ち、図４に示す如く、出力
軸上でのトルクＴOUT は、入力トルク１０の内の３速ク
ラッチＣ３の伝達トルクを３とすると、２速クラッチＣ
２のそれは７となる。

【００３２】ここで２速のギヤ比を１．０とし、３速の
ギヤ比を１．５とすると、出力軸トルクＴOUT は図示の
如くとなる。 ＴOUT ＝３×１＋７×１．５＝１３．５ そして、係合クラッチＣ３の伝達トルク容量が例えば３
から４．５へ増加すると、 ＴOUT ＝４．５×１＋５．５×１．５＝１２．７５ となり、出力軸トルクＴOUT は経時的に減少し、よって
トルクの引込みを生じていた。

【００３３】それに対し、この発明に係る制御において
は、２速相当値以上の入力軸回転数（速度）となる滑り
が与えられていることから、例えば ＴOUT ＝３×１ ＋ ８×１．５＝１５．０ ＴOUT ＝４．５×１＋７×１．５＝１５．０ の如く、出力軸トルクＴOUT は経時的に低下せず、同一
の値であり続けるので、トルクの引込みを生じることが
ない。

【００３４】図３タイミング・チャートを参照して、こ
の発明に係る制御を変速過程の順を追って再説すると、
変速指令がなされてから、ないしはそれ以前に解放側ク
ラッチが決定する変速比の予定する値以上の入力軸回転
速度ＮM を与えると共に、変速指令がなされた時点から
実際の変速が開始する変速開始点Ａまでの間は、解放側
クラッチの供給油圧を若干低下させて所定量のすべりを
与える。

【００３５】これによって、変速機の伝達トルクは、 Ｔt ＝Ｔoff となるようにクラッチ圧が制御される。ここで、Ｔt ：
入力トルク、Ｔoff ：解放側クラッチのトルク伝達容量
である。即ち、入力トルクがそのまま伝達されるように
クラッチ圧が制御される。

【００３６】変速開始点Ａから時点ｔ０までの間では、 Ｔｔ＜Ｔon＋Ｔoff となるようにクラッチ圧が制御される（Ｔon：係合側ク
ラッチのトルク伝達容量）。これは、解放側と係合側の
クラッチが決定する変速比、特に解放側の予定する値以
上の入力軸回転速度ＮM を与えると共に、クラッチを滑
らせることで達成される。この結果、トルク相を介すこ
となく、即座にイナーシャ相に移行することができる。

【００３７】この変速開始点Ａから時点ｔ０までの間で
は、図２フロー・チャートのＳ２０，Ｓ２２で述べたよ
うに係合側クラッチへの供給油圧量は一定割合で増加さ
せられるように制御されると共に、解放側クラッチへの
供給油圧量は係合側の上昇変化に応じて減少して時点ｔ
０までに完全に解放されるように制御される。以下、そ
れについて述べる。

【００３８】図５を参照して説明すると、出力軸（前記
カウンタシャフトＣＳ）上でのトルクＴOUT は、トルク
相においては数１のように定義される。

【００３９】

【数１】

【００４０】即ち、出力軸上でのトルクは、解放側ギヤ
比ｉoff に解放側クラッチのトルク伝達容量Ｔoff を乗
じたものと、係合側ギヤ比ｉonに係合側クラッチのトル
ク伝達容量Ｔonを乗じたものの和となる。ここで解放側
クラッチのトルク伝達容量Ｔoff は数２のように表すこ
とができ、また出力軸上のトルクＴOUT は数３のように
表すことができる。

【００４１】

【数２】

【００４２】

【数３】

【００４３】数２式と数３式より、解放側クラッチのト
ルク伝達容量Ｔoff は数４のように表すことができる。

【００４４】

【数４】

【００４５】ここで、係合側の容量が一定の割合で係合
完了の容量まで上昇する、言い換えればＴonが容量０か
らＴt ×（ｉoff/ｉon）まで一定割合で上昇すると仮定
すると、時刻ｔにおけるＴonは、係合完了時刻をｔ０と
するとき、数５のようになる。

【００４６】

【数５】

【００４７】数４式に数５式を代入すると、数６のよう
になる。

【００４８】

【数６】

【００４９】数５式と数６式とを加えると、数７のよう
になる。

【００５０】

【数７】

【００５１】ここで、変速における入力軸回転速度ＮM
（機関回転数ＮＥ）のイナーシャエネルギについて考え
ると、それを吸収するには前述の如く係合側、解放側の
クラッチの容量の入力トルクに対する余剰分が用いられ
る。従って、数７式から数８式を得ることができる。

【００５２】

【数８】

【００５３】一般に、トルクＴはイナーシャエネルギＩ
・Δωに等しいことから、数８式をΔＴとおくと、時刻
ｔ０までのトルクは数９のように表すことができる。こ
こで、Δωはクラッチの入出力回転速度の差であり、変
速開始前に解放クラッチに与えられる滑り量〔rad/s 〕
に等しい。

【００５４】

【数９】

【００５５】数９式を数８式に代入すると、数１０のよ
うになる。

【００５６】

【数１０】

【００５７】数１０をｔ０について解くと、数１１のよ
うになる。

【００５８】

【数１１】

【００５９】このように、機関出力軸から変速機入力軸
までの総慣性質量Ｉを予め求めておき、それとそのとき
の解放クラッチの入出力回転速度差からイナーシャＩ・
Δωを求め、時刻ｔ０を決定する。

【００６０】図２フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ
１８で変速開始時点Ａからの経過時間ｔが上記時刻ｔ０
に達していないと判断されるときは、先に述べたように
Ｓ２０に進んで解放側の２速クラッチＣ２の供給油圧量
Ｐoff が数６式に示す一次関数Ｐで示す値となるように
制御し（図３にａで示す）、Ｓ２２に進んで係合側の３
速クラッチＣ３の供給油圧量Ｐonが数５式に示す一次関
数Ｐで示す値となるように制御する（図３にｂで示
す）。

【００６１】他方、Ｓ１８で変速開始時点Ａからの経過
時間ｔが上記時刻ｔ０に達したと判断されるときはＳ２
４に進んで解放側クラッチの供給油圧量Ｐoff を零とす
る。時刻ｔ０を経過した後に解放側クラッチが係合状態
にあると、いわゆる共噛みとなってトルクの引込みを引
き起こすので、時刻ｔ０以前に供給油圧量Ｐoff を零と
する必要がある。

【００６２】続いて、Ｓ２６に進み、係合側クラッチの
供給油圧量Ｐonを、 Ｐon←Ｐ｛Ｔt ×（ｉ２／ｉ３）｝ となるように制御する（図３にｃで示す）。更にそれに
続く期間においては、係合側クラッチＣ３の滑り制御に
移行して係合側クラッチＣ３への供給油圧を若干低下さ
せて滑らせ、３速が予定する入力軸回転数以上の回転数
を与え、係合側クラッチのトルク伝達容量が入力トルク
に一致するように制御する。尚、これは３速から他の変
速比への変速指令がなされてから行っても良い。

【００６３】この実施例は上記の如く構成したので、変
速においてトルクの引込みを生じさせることなく直ちに
イナーシャ相に移行するようにし、よって運転者が変速
ショックが体感することがない。

【００６４】尚、上記においてアップシフトを例にとっ
たが、ダウンシフトの場合も同様である。

【００６５】

【発明の効果】請求項１項に係る油圧作動式変速機の制
御装置においては、変速においてトルクの引込みを生じ
させることなく直ちにイナーシャ相に移行するように
し、よって運転者が変速ショックを体感することがな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る油圧作動式変速機の制御装置を
全体的に示す説明図である。

【図２】図１装置の動作を示すフロー・チャートであ
る。

【図３】図３フロー・チャートの動作を説明するタイミ
ング・チャートである。

【図４】この発明に係る制御を従来技術と対比して示す
変速機の説明骨子線図である。

【図５】この発明に係る制御装置で使用する変速機の説
明骨子線図である。

【符号の説明】

Ｅ 内燃機関 Ｔ 自動変速機 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４Ｒ 摩擦係合要素（クラッチ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関出力軸に接続されると共に、複数の
   摩擦係合要素を備え、該摩擦係合要素の一方を解放する
   と共に他方を係合することにより、入出力軸間に異なる
   変速比を確立可能な油圧作動式変速機で、前記一方およ
   び他方の摩擦係合要素への供給油圧を制御する油圧制御
   手段を備えてなるものにおいて、該油圧制御手段が、 ａ．前記一方の摩擦係合要素の確立している変速比が予
   定する入力軸回転速度以上の回転速度を保持するよう変
   速の開始時に前記一方の摩擦係合要素を滑らせる滑り付
   与手段と、 ｂ．前記他方の摩擦係合要素への供給油圧の増加に伴う
   前記滑り付与手段による滑りがなくなる前に前記一方の
   摩擦係合要素を解放する供給油圧制御手段と、および ｃ．前記他方の摩擦係合要素への供給油圧を経時的に増
   加させる第２の供給油圧制御手段と、を備えることを特
   徴とする油圧作動式変速機の制御装置。