JPWO2012032639A1 - 変速機の制御装置 - Google Patents

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Abstract

エンジン(50)との間にロックアップクラッチ(25)を備えると共に、エンジン(50)と駆動輪(WL,WR)との間のトルク伝達を断接可能な入力クラッチ(C1)を備える変速機(10)の制御装置(1)において、入力クラッチ(C1)が解放されていないときの車両の減速度と予め設定されている基準値とに基づいて運転者により感知可能な当該車両の減速度変化量を求め、この車両の減速度変化量に基づいて運転者が感知不能な車両の目標減速度変化量を設定し、この目標減速度変化量となるようにロックアップ機構(25)又は/及び入力クラッチ(C1)の係合力を制御して車両の減速度を低減させること。

Description

本発明は、車両に搭載される変速機の制御装置に関する。
従来、車両のエンジンブレーキ力を適切に発生させるべく、変速機におけるロックアップクラッチを制御する技術が知られている。例えば、下記の特許文献1には、車両が如何なる状態(例えば急な下り坂でスロットルが少し踏まれている状態)であっても、確実にロックアップクラッチを係合させてエンジンブレーキ力を確保する為の技術が開示されている。この特許文献1に記載の技術とは、エンジン回転数と変速機の入力軸回転数との差が所定の範囲を超えていた場合、その差から実際の車両のコースト走行状態を精度良く検出できるので、ロックアップクラッチを係合させる際に、その差が小さくなるようにエンジン回転数を上昇させる、というものである。
また、下記の特許文献2には、エンジンへの燃料供給が停止され、その後ロックアップクラッチの締結が解放された際に、運転者の意図しない減速度の変動が発生することを抑える為の技術が開示されている。この特許文献2に記載の技術とは、エンジンへの燃料供給が停止されてからロックアップクラッチの締結が解放されるまでの間に、運転者のアクセル操作とは別にスロットルバルブ開度を増加し、その増加分に相当するエンジンブレーキトルクの減少量を制動装置で補うことで、そのロックアップクラッチから駆動系に伝達されるエンジンブレーキトルクを減少させる、というものである。その制御は、ロックアップクラッチの締結が解放されてからエンジンへの燃料供給が復帰するまでの間に終了させている。
尚、下記の特許文献3には、ブレーキ操作に伴う車両の減速度合いが大きいと判断されるほどロックアップ解除車速を低速側に設定し、減速中のロックアップクラッチ機構の作動解除時期を遅らせる技術が開示されている。また、下記の特許文献4には、運転者の運転指向が駆動力を大きくするものの場合、ロックアップクラッチを解放状態に維持し、降坂路走行時にロックアップクラッチのスリップ制御を許可することで、エンジンブレーキ力を通常時よりも増大させる技術が開示されている。
特開2001−304003号公報 特開2005−313831号公報 特開2001−056050号公報 特開平10−073160号公報
しかしながら、上記特許文献1の技術においては、所望のエンジンブレーキ力の発生は可能であるが、燃料消費量について考慮されていないので燃費を悪化させる虞がある。また、上記特許文献2の技術では、運転者の意図しない減速度の変動を抑えることはできるが、スロットルバルブ開度を増加しているので、燃費を悪化させてしまう。そして、これらの技術をエコラン中の制御として適用した場合には、所望のエンジンブレーキ力で運転者の意図しない減速度の変動を抑えることができたとしても、燃費の悪化を免れない。
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、運転者が違和感を覚えない範囲内で車両の減速度を変化させつつ燃料消費量を低減させることが可能な変速機の制御装置を提供することを、その目的とする。
上記目的を達成する為、本発明は、エンジンとの間にロックアップ機構を備えると共に、前記エンジンと駆動輪との間のトルク伝達を断接可能な入力クラッチを備える変速機の制御装置において、エコラン中に前記入力クラッチが解放されていないときの車両の減速度と予め設定されている基準値とに基づいて運転者により感知可能な当該車両の減速度変化量を求め、該車両の減速度変化量に基づいて運転者が感知不能な車両の目標減速度変化量を設定し、該目標減速度変化量となるように前記ロックアップ機構又は/及び前記入力クラッチの係合力を制御して車両の減速度を低減させることを特徴としている。
ここで、前記減速度変化量は、ウェーバーの法則に従って求めることが望ましい。
また、前記基準値は、ウェーバーの法則におけるウェーバー比であることが望ましい。
また、前記車両の急制動時又はエンジンブレーキ力増大制御時には、前記係合力の制御を禁止することが望ましい。
また、前記係合力の変化勾配は、前記車両の減速度の変化勾配に応じて変化させることが望ましい。
また、前記係合力の変化勾配は、前記車両の減速度の変化勾配が大きいほど大きくすることが望ましい。
また、前記ロックアップ機構や前記入力クラッチがクラッチ制御量に応じた係合力を発生させる場合、車両の目標減速度と現在の実際の車両の減速度との差分に基づいて前記クラッチ制御量を補正することが望ましい。
また、前記ロックアップ機構や前記入力クラッチがクラッチ制御量に応じた係合力を発生させる場合、車両の目標減速度の変化勾配と現在の実際の車両の減速度の変化勾配との差分に基づいて前記クラッチ制御量の変化勾配を補正することが望ましい。
本発明に係る変速機の制御装置は、運転者により感知可能な車両の減速度変化量を求め、この車両の減速度変化量に基づいて運転者が感知不能な車両の目標減速度変化量を設定している。そして、この制御装置は、その目標減速度変化量となるようにロックアップ機構又は/及び入力クラッチの係合力を制御して車両の減速度を低減させている。従って、この制御装置は、運転者が違和感を覚えない範囲内で車両の減速度を低減させることができる。そして、この制御装置は、減速度の低減に伴いエコラン中の惰性走行時間を長期化できるので、エコランによる燃料消費量の低減効果を高めることができる。
図1は、本発明に係る変速機の制御装置の一例を示す図である。 図2は、本発明に係る変速機の制御装置の制御動作を説明するフローチャートである。 図3は、本発明に係る変速機の制御装置の制御動作に伴うタイムチャートである。 図4は、本発明に係る変速機の制御装置の制御動作に伴うタイムチャートである。 図5は、クラッチ係合力の変化勾配を車両の減速度の変化勾配に応じて変化させた際の減速度の変化を示す図である。
以下に、本発明に係る変速機の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
[実施例]
本発明に係る変速機の制御装置の実施例1を図1から図5に基づいて説明する。
図1の符号1は、本実施例における変速機10の制御装置を示す。先ず、この制御装置1の制御対象である変速機10の一例について簡単に説明する。
変速機10は、所謂自動変速機であり、変速比の異なる複数の変速段(前進6段、後退1段)を有する多段自動変速機として例示する。この変速機10は、動力源としてのエンジン50の出力トルクを変速段側の歯車に伝達するトルクコンバータ20と、その夫々の変速段を成す歯車群等からなる変速機本体30と、で構成されている。
このトルクコンバータ20は、ハウジング(図示略)内に収容されたポンプインペラ21とタービンランナ22とステータ23とを有し、そのハウジング内に流体(所謂ATF)が充填された流体伝動装置である。そのポンプインペラ21には、変速機10の入力軸11が一体となって回転するように連結されている。タービンランナ22には、後述する第1から第4のクラッチC1〜C4に繋がる第1トルク伝達軸41が一体となって回転するように連結されている。ステータ23は、トルクコンバータ20のハウジングにワンウェイクラッチ24を介して接続されている。尚、変速機10の入力軸11には、エンジン50の出力軸51が連結されている。
また、このトルクコンバータ20には、ポンプインペラ21とタービンランナ22を一体になって回転させるロックアップクラッチ25が設けられている。このロックアップクラッチ25は、入力軸11と一体になって回転するよう連結された第1係合部25aと、第1トルク伝達軸41と一体になって回転するよう連結された第2係合部25bと、を備える。その第1係合部25aと第2係合部25bの内の少なくとも何れか一方には、これらを圧着した際の接触部分に摩擦材が設けられている。
このロックアップクラッチ25は、その第1係合部25aと第2係合部25bとを圧着又は離間させることにより、第1係合部25aと第2係合部25bとの間のトルク伝達が不能な解放状態、第1係合部25aと第2係合部25bとをスリップ状態で係合させたスリップ係合状態(半係合状態)、これらを一体になって回転させる完全係合状態を作り出す。このロックアップクラッチ25を完全係合状態に制御した場合には、ポンプインペラ21とタービンランナ22とが直結状態になって一体回転するので、入力軸11と第1トルク伝達軸41(換言するならばエンジン50と変速機本体30)との間で損失無くトルクを伝えることができる。一方、解放状態やスリップ係合状態に制御した場合には、その間のトルク伝達がポンプインペラ21とタービンランナ22との間の流体を介して行われるので、トルクの伝達損失が発生する。解放状態と完全係合状態との間の移行期(つまりスリップ係合状態のとき)には、第1係合部25aと第2係合部25bとの間の圧着力(係合力)が徐々に強く又は弱くなる。このときには、その係合力が強いほどスリップ量が少なくなり、トルクの伝達損失が減っていく。
このロックアップクラッチ25の各種の状態は、制御装置1の制御指令に応じて動作するアクチュエータ26によって作り出すことができる。そのアクチュエータ26としては、例えば油圧等の液圧によるものや電動のもの等が考えられる(本実施例においては油圧アクチュエータとする)。ここで、ロックアップクラッチ25は、アクチュエータ26のクラッチ制御量(本実施例においてはクラッチ制御油圧Pcl1)を調整し、第1係合部25aと第2係合部25bとの間の係合力をクラッチ制御量に応じた意に沿った大きさに制御することも可能である。つまり、このロックアップクラッチ25は、所望の係合力によるスリップ係合状態を作り出し、トルクの伝達損失を調整することもできる。
変速機本体30は、第1から第4のクラッチC1〜C4と、サンギア等からなる第1から第3の遊星歯車装置31〜33と、これら第1から第4のクラッチC1〜C4と第1から第3の遊星歯車装置31〜33との間でトルク伝達が可能な第2から第4のトルク伝達軸42〜44と、第1から第4のブレーキB1〜B4と、を備える。この変速機本体30においては、制御装置1が第1から第4のクラッチC1〜C4と第1から第4のブレーキB1〜B4の内の所定のクラッチとブレーキを係合又は解放させることによって所望の変速段に切り替わる。
ここで、第1クラッチC1は、入力クラッチ、前進クラッチ、フォワードクラッチなどと云われるものである。以下、この第1クラッチを「入力クラッチ」と云う。この入力クラッチC1は、第1トルク伝達軸41と一体となって回転するように連結された第1係合部C1aと、ワンウェイクラッチF0を介して第3トルク伝達軸43に連結された第2係合部C1bと、を備える。その第1係合部C1aと第2係合部C1bの内の少なくとも何れか一方には、これらを圧着した際の接触部分に摩擦材が設けられている。尚、ワンウェイクラッチF0は、第2遊星歯車装置32のサンギアと第3トルク伝達軸43が逆回転(第1トルク伝達軸41の回転とは逆方向の回転)することを防ぐ為のものである。また、第3トルク伝達軸43は、第3遊星歯車装置33のサンギア及びピニオンギアを介して変速機10の出力軸12に連結されている。その出力軸12は、差動装置等の動力伝達部60に連結されており、その動力伝達部60を介して駆動輪WL,WRに繋がっている。
この入力クラッチC1は、ロックアップクラッチ25と同様に、第1係合部C1aと第2係合部C1bとの間のトルク伝達が不能な解放状態、第1係合部C1aと第2係合部C1bとをスリップ状態で係合させるスリップ係合状態、これらを一体になって回転させる完全係合状態を作り出すことができる。この入力クラッチC1を完全係合状態に制御した場合には、第1トルク伝達軸41と第3トルク伝達軸43との間で損失無くトルクを伝えることができる。従って、この場合には、第1トルク伝達軸41と出力軸12との間のトルクの伝達損失を抑えることができるので、エンジン50と駆動輪WL,WRとの間のトルクの伝達損失の抑制が可能になる。一方、スリップ係合状態のときには、第1トルク伝達軸41と第3トルク伝達軸43との間でトルクの伝達損失が発生するので、これに伴いエンジン50と駆動輪WL,WRとの間でもトルクの伝達損失が発生する。このときには、入力クラッチC1の係合力が強いほどスリップ量が少なくなり、トルクの伝達損失が減っていく。
この入力クラッチC1の各種の状態は、制御装置1の制御指令に応じて動作するアクチュエータ39によって作り出すことができる。そのアクチュエータ39としては、例えば油圧等の液圧によるものや電動のもの等が考えられる(本実施例においては油圧アクチュエータとする)。ここで、入力クラッチC1は、アクチュエータ39のクラッチ制御量(本実施例においてはクラッチ制御油圧Pcl2)を調整し、第1係合部C1aと第2係合部C1bとの間の係合力をクラッチ制御量に応じた意に沿った大きさに制御することも可能である。つまり、この入力クラッチC1は、所望の係合力によるスリップ係合状態を作り出し、トルクの伝達損失を調整することもできる。
ところで、この車両には、所謂エコラン機能が設けられている。これが為、エンジン50は、走行中に停止又は再始動することができる。そのエコラン中の停止状態のエンジン50においては、燃料消費量の低減を図るべく、燃料の供給を止めている。
そのエコランの最中の車両には、停止させたエンジン50と駆動輪WL,WRとを機械的に繋げることで所謂エンジンブレーキ力(エンジンブレーキトルク)が発生している。エコラン中の車両は、そのエンジンブレーキ力が大きいほど減速度が大きくなるので、惰性走行時間が短くなる。例えば、ロックアップクラッチ25や入力クラッチC1が完全係合状態のときには、エンジン50と駆動輪WL,WRとの間のトルクの伝達損失が抑えられているので、大きいエンジンブレーキ力により減速度が大きくなって、惰性走行時間が短くなる。また、ロックアップクラッチ25や入力クラッチC1がスリップ係合状態のときには、完全係合状態のときと比べて、その間のトルクの伝達損失が増えるので、エンジンブレーキ力が小さくなって減速度も小さくなり、惰性走行時間を延ばすことができる。また、入力クラッチC1が解放状態のときには、ロックアップクラッチ25の状態に拘わらず、エンジン50と駆動輪WL,WRとの間で機械的な連結が無くなるので、エンジンブレーキ力が発生せず、これらの中で最も惰性走行時間が長くなる。
ここで、惰性走行時間が短い場合には、エンジン50の停止状態も短くなるので、エコランによる燃料消費量の低減効果が薄くなる。また、惰性走行時間が短いほど車両の減速度が大きくなっており、短時間の間に車速が低下する。故に、例えば運転者が思っていた以上に車速が低くなった場合には、惰性走行時間が長いときよりも再加速の為に多くの燃料を消費することになる。これらのことから、燃料消費量の低減効果を高める為には、エコラン中の惰性走行時間を長くすることが好ましい。そして、惰性走行時間の長期化を図る為には、上記の如くエンジンブレーキ力が小さくなるようにロックアップクラッチ25や入力クラッチC1の係合力を弱めていけばよく、最終的に入力クラッチC1を解放状態にすればよい。車両においては、この惰性走行時間の長期化によりエンジン50を長期間停止させ続けることができるので、燃料消費量の低減効果を高めることができる。しかしながら、ロックアップクラッチ25等の係合力を弱めたときには、完全係合状態のときと比べて車両の減速度が低下するので、運転者に違和感を与えてしまう虞がある。このように、エコランは、燃費の観点に立てば、減速度の低下による惰性走行時間の長期化が望まれるが、その一方で、ドライバビリティの観点に立てば、運転者の意図に沿った違和感の無い減速度となるようその低下代を抑える必要がある。
そこで、本実施例においては、運転者に違和感を与えない大きさにまで車両の減速度を下げ、これによりエコラン中の惰性走行時間を長期化させることで燃料消費量の低減を図るようにする。
運転者は、従来のエコラン中の車両の減速度を基準にして、これよりも減速度が低減した際に、その低減量が少なければ違和感を覚え難いが、その低減量が多くなると違和感を覚える。以下、その基準の減速度を「基準減速度Gx」という。ここでは、エコラン中にロックアップクラッチ25や入力クラッチC1が解放されていないとき(ここでは完全係合状態のとき)の車両の減速度を基準減速度Gxに設定する。この基準減速度Gxには、エンジンブレーキ力に相当する減速度GxEB、路面の勾配による減速度、制動装置の制動力による減速度等の車両に作用している全ての減速度が含まれる。
ここで、運転者に違和感を与えぬ車両の減速度で最大限の燃料消費量の低減効果を得る為には、その減速度を基準減速度Gxに対してどの程度まで低減すれば良いのかを知る必要がある。本実施例においては、その為に、人が感覚的に弁別できる最小の刺激差(弁別閾)は基準となる原刺激の強度に比例すると云う所謂ウェーバーの法則を利用する。このウェーバーの法則に当て嵌めれば、基準減速度Gxは、原刺激に相当する。一方、この例示においては、運転者が減速度の変化を感知する最小の減速度変化量ΔGxが弁別閾となる。一定値であるウェーバー比を「C」とすると、この例示では、下記の式1の関係が成立する。
ΔGx/Gx=C … (1)
このウェーバーの法則に依れば、運転者が減速度の変化を感知する最小の減速度変化量ΔGxは、式1の変形式である下記の式2に基づいて基準減速度Gxとウェーバー比Cとから求めることができる。その減速度変化量ΔGxは、基準減速度Gxに比例しており、基準減速度Gxが大きいほど大きくなる。尚、ウェーバー比Cは、その減速度変化量ΔGxを算出する為の基準値であり、予め実験やシミュレーションで設定しておく必要がある。
ΔGx=Gx*C … (2)
車両の減速度の変化を感知すると云う違和感を運転者に与えずに燃料消費量を低減させる為には、その減速度変化量ΔGxよりも少ない減速度の低減量の中から目標減速度変化量(目標減速度低減量)ΔGxtgtを設定し、その目標減速度変化量ΔGxtgtの分だけ減速度を低減させればよい。特に、最大限の燃料消費量の低減効果を得る為には、その減速度変化量ΔGxよりも少ない減速度の低減量の中で設定可能な最大の値を目標減速度変化量ΔGxtgtとすればよい。
エコラン中の車両の減速度は、エンジンブレーキ力の増減によって調整することができる。そして、そのエンジンブレーキ力は、先に説明したように、ロックアップクラッチ25や入力クラッチC1の状態に応じて変化させることが可能である。つまり、エコラン中の車両の減速度は、ロックアップクラッチ25又は/及び入力クラッチC1の係合力を減少させ、その減少分だけエンジンブレーキ力を減らすことによって、そのエンジンブレーキ力の減少分に相当する大きさだけ減らすことができる。これが為、本実施例では、目標減速度変化量ΔGxtgtの実現が可能なエンジンブレーキ力の低減量を求め、そのエンジンブレーキ力の低減量を実現させるロックアップクラッチ25又は/及び入力クラッチC1の係合力の低減量を演算する。基準減速度Gxが大きいほど運転者が減速度の変化を感知する最小の減速度変化量ΔGxも大きくなるので(式2)、その係合力の低減量についても大きくなる。制御装置1には、その低減量を実現させるロックアップクラッチ25のクラッチ制御油圧Pcl1又は/及び入力クラッチC1のクラッチ制御油圧Pcl2を求めさせ、制御対象となるロックアップクラッチ25や入力クラッチC1を制御させる。
以下、図2のフローチャートを用いて具体的に説明する。
制御装置1は、車両がエコラン中であるのか否か(エコラン実行判断がオンになっているのか否か)を判定し(ステップST1)、エコラン中でなければ本判定を繰り返す。
一方、エコラン中の場合、制御装置1は、ロックアップクラッチ25と入力クラッチC1が共に完全係合状態になっているときの車両の基準減速度Gxを算出する(ステップST2)。
このステップST2においては、実際にロックアップクラッチ25と入力クラッチC1が完全係合状態になっていれば、そのときの実際の減速度を測定又は演算し、これを基準減速度Gxにすればよい。その際には、前後加速度センサ71で検出した車両前後加速度の測定結果を基準減速度Gxとして利用してもよく、車速センサ72で検出した車速の変化に基づいて基準減速度Gxを演算してもよい。また、基準減速度Gxは、エンジン50から駆動輪WL,WRに至るまでの各種回転軸の回転数の変化、例えば、クランク角センサ73で検出したエンジン回転数の変化、変速機10の入力軸11や出力軸12の回転数の変化などから演算してもよい。この実測値に基づく基準減速度Gxが適用される具体例としては、アクセル開度センサ74で検出したアクセル開度が既に0で且つエンジン50への燃料供給が既に停止されている状態(つまり既に減速が開始されている状態)でエコラン開始との判断が為される場合が考えられる(図3)。
ここで、アクセル開度が0になった直後(図4)には、車両の慣性やエンジン50の吸入空気の残留等によって車両が減速状態になっていない可能性がある。これが為、この場合のステップST2においては、ロックアップクラッチ25と入力クラッチC1が共に完全係合状態になっているときの基準減速度Gxを推定する。例えば、現在の車速、エンジン回転数、変速機10の現在の変速比等から決まるエンジン50から駆動輪WL,WRに至るまでのギヤ比などに基づいて、ロックアップクラッチ25と入力クラッチC1が完全係合状態のときのエンジンブレーキ力を推定する。そして、その推定されたエンジンブレーキ力に相当する減速度GxEBを推定し、この減速度GxEBと共に路面の勾配等の他の要素による減速度を加味して基準減速度Gxの推定を行う。
制御装置1には、その基準減速度Gxと所定の閾値Gxminとを比較させる(ステップST3)。このステップST3の比較判定は、エンジンブレーキ力に相当する減速度GxEBが基準減速度Gxに対して十分小さいのか否かを判定する為のものである。その減速度GxEBが基準減速度Gxに対して十分小さい場合には、その減速度GxEBが車両に発生しなくなっても運転者は違和感を覚えない。一方、その減速度GxEBが基準減速度Gxに対して或る程度大きい場合には、その減速度GxEBが車両に発生しなくなると、その減速度の低減を運転者が感知して違和感を覚える。例えば、閾値Gxminは、減速度GxEB以外の減速度と、この減速度に対して加算しても運転者に違和感を与えないほど小さい減速度と、を加算したものとする。ここで、その減速度GxEB以外の減速度が例えば車速等の走行条件で変化する場合には、その走行条件に応じた閾値Gxminを設定するようにしてもよい。
制御装置1は、基準減速度Gxが閾値Gxminよりも大きくない場合、そのときのエンジンブレーキ力に相当する減速度GxEBが基準減速度Gxに対して十分小さいので、その減速度GxEBの発生を止めさせても運転者に違和感を与えないと判断し、クラッチ制御油圧Pcl2を0に設定して(ステップST4)、入力クラッチC1の制御を行う(ステップST5)。これにより、車両においては、その入力クラッチC1が解放状態となり、エンジンブレーキ力が働かなくなる。従って、この制御装置1は、入力クラッチC1が係合しているときよりもエコラン中の惰性走行時間を長くでき、燃料消費量を低減させることができる。その際、エンジンブレーキ力に相当する減速度GxEBが発生しなくなったが、運転者は、違和感を覚えない。ここで、このステップST4,ST5においては、ロックアップクラッチ25のクラッチ制御油圧Pcl1についても0にしてよく、これによりそのクラッチ制御油圧Pcl1の発生に要する電力消費量を低減できるので、燃費の向上に寄与する。
これに対して、基準減速度Gxが閾値Gxminよりも大きい場合には、そのときのエンジンブレーキ力に相当する減速度GxEBの発生を全て止めてしまうと、減速度の低下を感知した運転者が違和感を覚える可能性がある。これが為、この場合の制御装置1には、その減速度GxEBの低減量を運転者が違和感を覚えない程度にまで抑えさせる。
ここでは、先ず、基準減速度Gxを上記式2に代入し、運転者が減速度の変化を感知する最小の減速度変化量(減速度低減量)ΔGxを求める(ステップST6)。そして、その減速度変化量ΔGxに基づいて目標減速度変化量(目標減速度低減量)ΔGxtgt(<ΔGx)の算出を行う(ステップST7)。続いて、制御装置1は、その目標減速度変化量ΔGxtgtに相当するエンジンブレーキ力の低減量(エンジンブレーキ低減トルクΔTEB(ΔGxtgt))を求める(ステップST8)。
ここで、エコランにおいては、エンジン50と駆動輪WL,WRとの間に機械的な繋がりがある場合、その実行に伴いエンジン回転数Neが低下していくので、エンジン50の再始動要件に該当するエンジン回転数下限値Neminが設定されている。故に、エコラン中のエンジン50は、エンジン回転数Neがエンジン回転数下限値Neminを下回るときに再始動させる。そのエンジン回転数下限値Neminは、過度の回転数低下に伴うエンジン50の共振等を防ぐ為にエコラン機能において予め設定されている。これが為、目標減速度変化量ΔGxtgtに応じた係合力低減時のエンジン回転数Netag(ΔGxtgt)がエンジン回転数下限値Nemin以下になるときには、入力クラッチC1を解放状態に制御することで、エンジン50の再始動を回避でき、エコランを継続できる。従って、制御装置1には、その係合力低減時のエンジン回転数Netag(ΔGxtgt)を算出させる(ステップST9)。そして、この制御装置1には、その係合力低減時のエンジン回転数Netag(ΔGxtgt)とエンジン回転数下限値Neminとを比較させる(ステップST10)。
制御装置1は、そのエンジン回転数Netag(ΔGxtgt)がエンジン回転数下限値Nemin以下の場合、ステップST4,ST5に進んでクラッチ制御油圧Pcl2を0にして、入力クラッチC1を解放状態に制御する。これにより、車両においては、エコランの継続が可能になるので、燃料消費量の低減効果を高めることができる。このときには、減速度の低減に伴い運転者が違和感を覚える可能性もあるが、エンジン50の共振によるドライバビリティの悪化の方が好ましくないので、このように入力クラッチC1を解放状態にする。尚、減速度が大きく低減する場合には、燃料消費量の低減効果が得られなくてもエンジン50を再始動させることが良いこともある。従って、このような場合には、入力クラッチC1を解放状態とせずに、エンジン50を再始動させてもよい。
一方、制御装置1は、エンジン回転数Netag(ΔGxtgt)がエンジン回転数下限値Neminよりも高い場合、エンジンブレーキ低減トルクΔTEB(ΔGxtgt)に応じたクラッチ制御油圧Pcl1(ΔTEB)又は/及びクラッチ制御油圧Pcl2(ΔTEB)を算出して(ステップST11)、ロックアップクラッチ25又は/及び入力クラッチC1の制御を行う(ステップST12)。これにより、制御対象となるロックアップクラッチ25や入力クラッチC1においては、クラッチ制御油圧Pcl1,Pcl2が低くなり、係合力が低減する。従って、車両においては、エンジンブレーキ力がエンジンブレーキ低減トルクΔTEB(ΔGxtgt)に相当する分だけ減少し、減速度が目標減速度変化量ΔGxtgtの分だけ低減する。故に、制御装置1は、このクラッチ制御を介入させない場合よりも運転者が違和感を覚えない範囲内でエコラン中の惰性走行時間を長くでき、燃料消費量を低減させることができる。その際、減速度の低減量が目標減速度変化量ΔGxtgtの大きさに抑えられているので、運転者は、車両の減速度の低減を感知できず、違和感を覚えない。
ここで、ステップST11,ST12においては、例えば、エンジンブレーキ低減トルクΔTEB(ΔGxtgt)を入力クラッチC1の係合力の低減によって実現可能か否か判断し、実現可能であれば、クラッチ制御油圧Pcl2(ΔTEB)のみを求めて、入力クラッチC1だけ制御すればよい。一方、入力クラッチC1の係合力の低減だけで実現できなければ、残りの低減量分をロックアップクラッチ25に負担させるべく、クラッチ制御油圧Pcl1(ΔTEB)も求めて、ロックアップクラッチ25と入力クラッチC1を制御すればよい。
例えば、上述した図3の場合を例に挙げると、アクセル開度が既に0で且つエンジン50への燃料供給が既に停止されている状態でエコラン開始(エコラン実行判断オン)との判断が為されたときに、設定されたクラッチ制御油圧Pcl2(ΔTEB)までクラッチ制御油圧Pcl2を低下させ、入力クラッチC1の係合力を低減させる。これにより、エンジンブレーキ力が減少するので、車両の減速度は、このクラッチ制御を介入させないときよりも小さくなる。この図3に示す基準減速度Gxは、このクラッチ制御を介入させないとき(ロックアップクラッチ25と入力クラッチC1が完全係合状態になっているとき)の車両の減速度と同じである。
また、上述した図4の場合を例に挙げると、加速走行中や定速走行中の車両において、アクセル開度が0になったときにエコラン開始となり、エンジン50への燃料供給が停止される。これと略同時に、入力クラッチC1においては、設定されたクラッチ制御油圧Pcl2(ΔTEB)までクラッチ制御油圧Pcl2が低下させられる。これにより、車両の減速度は、このクラッチ制御を介入させないときよりも小さくなる。この図4に示す基準減速度Gxは、このクラッチ制御を介入させないとき(ロックアップクラッチ25と入力クラッチC1が完全係合状態になっているとき)の車両の減速度と同じである。この場合には、基準減速度Gxが実際には発生していない推定値なので、実測値に基づく図3の場合と比べて運転者が減速度の変化を感知する最小の減速度変化量ΔGxが相対的に大きくなり、図3の場合よりも相対的に大きい目標減速度変化量ΔGxtgtを設定することができる。従って、この場合には、図3の場合と比べて、運転者に違和感を与えずに車両の減速度を低減して惰性走行時間を長くできるので、燃料消費量の低減効果が高くなる。
制御装置1は、入力クラッチC1が解放状態でなければ、ロックアップクラッチ25の状態に拘わらず(係合されていようが解放されていようが)、このロックアップクラッチ25の状態を変えずに入力クラッチC1の係合力を変化させることによりエンジンブレーキ力を調整することができる。また、この制御装置1は、ロックアップクラッチ25と入力クラッチC1が解放状態でなければ、その内の何れか一方の係合力の変化又はその双方の係合力の変化によりエンジンブレーキ力を調整することができる。その調整の際に用いる基準減速度Gxは、エンジンブレーキ力の発生が可能な入力クラッチC1が係合されているときの車両の減速度とする。例えば、ロックアップクラッチ25と入力クラッチC1が双方とも解放されていなければ(完全係合状態又はスリップ係合状態であれば)、上記の例示のように、そのときの車両の減速度を基準減速度Gxに設定する。一方、ロックアップクラッチ25が解放状態の場合もあり、この場合には、入力クラッチC1が解放されていないとき(完全係合状態又はスリップ係合状態のとき)の車両の減速度を基準減速度Gxに設定すればよく、このようにしても同様の効果を得ることができる。
ところで、運転者は、制動装置に対するブレーキぺダルの急制動操作を行ったときに、通常の制動操作よりも大きい車両の減速度の発生を期待している。しかしながら、このようなときには、エンジンブレーキ力を変化させると、車両制動力が変化して、運転者の制動装置に対する操作性を低下させる虞がある。特に、急制動操作時に上述したクラッチ制御が実行されたときには、ロックアップクラッチ25や入力クラッチC1の係合力の低減によってエンジンブレーキ力が減少し、車両制動力を運転者が急制動操作によって求めている大きさよりも低下させてしまうので、運転者に違和感を与えてしまう。これが為、制御装置1には、急制動と判定されたときに、上述したクラッチ制御の実行を禁止させる。これにより、クラッチ制御の実行前であればクラッチ制御が実行されなくなり、クラッチ制御の実行中であればクラッチ制御が中止される。従って、その際には、クラッチ制御に伴うエンジンブレーキ力の減少が無くなるので、運転者が制動操作量を調整しなくても、自らの望む車両制動力が発生する。故に、ここでは、運転者の制動装置に対する操作性の低下が抑制され、運転者の違和感を抑えることができる。
その急制動か否かの判定は、制動装置のマスタシリンダ圧センサ75で検出したマスタシリンダ圧、車両前後加速度、車速、エンジン50から駆動輪WL,WRに至るまでの各種回転軸の回転数等を利用すればよい。急制動と判定されるときには、マスタシリンダ圧が大きく上昇し、車両前後加速度のマイナス値が大きく増加し(加速時にプラス値、減速時にマイナス値が検出される場合)、車速や各種回転軸の回転数が大きく低下する。
ここで、制御装置1による制御機能の1つとして、エンジン回転数の上昇によってエンジンブレーキ力を増大させるエンジンブレーキ力増大制御(運転支援制御)が知られている。その運転支援制御とは、具体的に、坂路走行中にエンジンブレーキ力を増大させる登降坂制御、例えば前方の障害物を避ける為にエンジンブレーキ力を増大させる急制動制御、アクセルペダルの急閉という運転者の減速要求に応じてエンジンブレーキ力を増大させるアクセル急閉制御などである。この運転支援制御の実行中には、意図的なエンジンブレーキ力の増大による車両の減速度の増加が求められている。例えば、下り坂走行中には、アクセルオフ状態での車両の増速を抑える為に、変速機10の変速比を大きくしてエンジンブレーキ力の増加が図られることがある。しかしながら、それでも尚増速してしまう場合には、登降坂制御を実行し、エンジンブレーキ力を更に増大して、車両の増速を抑える。この運転支援制御の適用された車両においては、このような運転支援制御の実行中に上述したクラッチ制御が実行されると、エンジンブレーキ力の増加が求められているにも拘わらず、ロックアップクラッチ25や入力クラッチC1の係合力の低減によってエンジンブレーキ力が減少するので、運転支援制御で必要とされているエンジンブレーキ力が得られなくなる。これが為、制御装置1には、運転支援制御が実行中である又は実行されると判定されたときに、上述したクラッチ制御の実行を禁止させる。従って、運転支援制御の実行中には、クラッチ制御に伴うエンジンブレーキ力の減少が無くなるので、運転支援制御で必要とされているエンジンブレーキ力を車両に発生させることができる。
また、車両においては、各種部品に初期品質のばらつきが生じている場合もあれば、経時劣化が生じている場合もある。そして、そのような場合には、目標減速度変化量ΔGxtgtと当該目標減速度変化量ΔGxtgtに基づいて実際に出力される減速度変化量との間にずれが生じ、換言するならば目標減速度変化量ΔGxtgtに応じた目標減速度と実際の減速度との間にずれが生じ、所望の大きさにまで車両の減速度を変化させることができない。例えば、ロックアップクラッチ25や入力クラッチC1の摩擦材の摩擦係数にばらつきがある場合には、目標減速度変化量ΔGxtgtに応じたクラッチ制御油圧Pcl1,Pcl2では所望の係合力とならず、実際の減速度変化量が目標減速度変化量ΔGxtgtよりも大きく又は小さくなる。これが為、制御装置1には、目標減速度変化量ΔGxtgtに応じた車両の目標減速度と現在の実際の車両の減速度とを比較させる。例えば、制御装置1は、所定周期前のクラッチ制御における車両の目標減速度と現在の実際の車両の減速度とを比較する。所定周期前の目標減速度を用いる理由は、油圧のアクチュエータ26,39に対する制御指令から実際に係合力が制御され、その後実際の減速度として車両に表れるまでに応答遅れが存在しているからである。その所定周期については、実験等に基づいて予め設定しておく。制御装置1には、その目標減速度と実際の減速度との差分に応じたクラッチ制御油圧Pcl1,Pcl2の補正値を求めさせ、その補正値で補正されたクラッチ制御油圧Pcl1,Pcl2でロックアップクラッチ25や入力クラッチC1を制御させる。また、その補正値については、次回の制御周期のクラッチ制御油圧Pcl1,Pcl2に加えてもよい。このようにフィードバック制御や学習制御を行うことで、所望の大きさの減速度まで低減させることが可能になる。
前述したように、実際の車両においては、エンジンブレーキ力以外の要素も減速度に影響を与えている。特に、このフィードバック制御や学習制御を行う際には、部品の初期品質のばらつき等とは異なる要素(路面の勾配や制動装置の制動力等)に係る減速度が大きく変化していると、制御が発散する可能性がある。これが為、そのような路面の勾配や制動装置の制動力等に係る減速度が大きく変化するときには、そのフィードバック制御や学習制御の実行を禁止させ、制御の安定化を図ることが望ましい。ここで、路面の勾配は、例えばカーナビゲーションシステムの地図情報や前後加速度センサ71の検出情報を利用して得ることができる。尚、エンジンブレーキ力の変化量に応じた減速度の変化量については、路面の勾配に係る加減速度や制動装置の制動力に係る減速度等を除いた車両の減速度に基づいて得ることができる。
また、上述したクラッチ制御においては、ロックアップクラッチ25や入力クラッチC1の係合力の変化勾配を車両の減速度の変化勾配(単位時間当りの減速度変化量ΔGx)に応じて変化させてもよい。例えば、車両の減速度変化が0の状態で運転者が感知不可能な単位時間当りの最大加速度変化量を「ΔGxjd」とする。この場合には、その単位時間当りの最大加速度変化量ΔGxjdよりも運転者が減速度の変化を感知する最小の減速度変化量ΔGxの方が大きいと、その単位時間当りの最大加速度変化量ΔGxjdの分しか減速度を低減させることができず、その低減効果が薄れてしまう。しかしながら、単位時間当りの減速度変化量ΔGxに関してもウェーバーの法則の考え方を当て嵌めることができる。その際には、その単位時間当りの減速度変化量ΔGxが原刺激に相当する。一方、運転者が感知可能な単位時間当りの最小減速度変化量ΔGxtdが弁別閾となる。従って、一定値であるウェーバー比を「C1」とすると、下記の式3の関係が成立する。つまり、車両の減速度変化が0の状態においては、運転者が感知可能な単位時間当りの最小減速度変化量ΔGxtdが上記の単位時間当りの最大加速度変化量ΔGxjdとなる。
ΔGxtd/ΔGx=C1 … (3)
ここで、次回の制御周期において「ΔGx=ΔGxjd」となるので、ウェーバーの法則により導かれる運転者が感知可能な単位時間当りの最小減速度変化量ΔGxtdは、単位時間当りの最大加速度変化量ΔGxjdよりも小さい値となり、少なくとも単位時間当りの最大加速度変化量ΔGxjdに相当する加速度変化量を与えることができる。制御装置1には、このように算出された単位時間当りの最小減速度変化量ΔGxtdと単位時間当りの最大加速度変化量ΔGxjdとを比較させる。そして、「ΔGxtd<ΔGxjd」の場合には、単位時間当りの最大加速度変化量ΔGxjdを加速度変化量とし、「ΔGxtd≧ΔGxjd」の場合には、単位時間当りの最小減速度変化量ΔGxtdを加速度変化量とする。これにより、単位時間当りの最小減速度変化量ΔGxtdを一定とするよりも素早く、且つ、運転者に違和感を与えることなく、車両の減速度を低減させることができる。
このような考え方を用いることで、次のような考え方が成立する。クラッチ制御の制御開始からの制御周期をn(=1,2,3,…)とすると、運転者が減速度の変化を感知する最小の減速度変化量ΔGxについては下記の式4の関係が成立し、運転者が感知可能な単位時間当りの最小減速度変化量ΔGxtdについては下記の式5の関係が成立する。
ΔGx=Gx*C*(1−C)(n−1) … (4)
ΔGxtdn=Gxt0*C1*(1−C1)(n−1) … (5)
従って、目標減速度変化量ΔGxtgtは、次のように設定される。「ΔGx>ΔGxtdn」の場合には、「ΔGxtgt=ΔGxtdn」となり、「ΔGx≦ΔGxtdn」の場合には、「ΔGxtgt=ΔGx」となる。これにより、加速度変化量を単位時間当りの最大加速度変化量ΔGxjdの一定値とする(つまり変化勾配を一定にする)場合よりも素早く車両の減速度を低減させることができる(図5)。更に、このようにして目標減速度変化量ΔGxtgtを設定することで、つまりロックアップクラッチ25や入力クラッチC1の係合力の変化勾配を車両の減速度の変化勾配に応じて変化させることで、車両の減速度がクラッチ制御以外の要件で低下している場合に、より大きな単位時間当りの最小減速度変化量ΔGxtdnの採用が可能になり、減速度の低減に伴う燃料消費量の低減効果を向上させることができる。その係合力の変化勾配は、車両の減速度の変化勾配が大きいほど大きくなる。故に、ここでは、車両の減速度を低減させる為の最適な勾配を得ることができる。
その際、単位時間当りの減速度変化量ΔGxについては、前後加速度センサ71で検出した現在の車両加速度、車速やエンジン50から駆動輪WL,WRに至るまでの各種回転軸の回転数等に基づき算出された現在の車両の加速度から求めることができる。また、初回のクラッチ制御の際には現在の車両の減速度変化勾配を用い、次の制御周期からは前回の制御周期における目標減速度変化量ΔGxtgtを単位時間当りの減速度変化量ΔGxに設定してもよい。
また、アクセル開度が0になった直後のように車両が減速し始めない場合には、車速やエンジン回転数等から推定した基準減速度Gxと現在の車両の加速度との差分を単位時間当りの減速度変化量ΔGxとすることによって、初回のクラッチ制御の目標減速度変化量ΔGxtgtを求めることができる。その目標減速度変化量ΔGxtgtは、現在の車両の加速度から基準減速度Gxに低下する際の勾配を予め実験等で設定しておくことによって求めることができる。その勾配はクラッチ制御を介入させないときの加速度変化よりも相対的に大きいと考えられるので、初回のクラッチ制御のときに大きい目標減速度変化量ΔGxtgtを設定でき、車両の減速度を早期に低減させることができる。
この減速度の変化勾配に応じて係合力の変化勾配を変える制御においても、上述したフィードバック制御や学習制御を行うことが可能である。つまり、目標とする減速度の変化勾配と現在の実際の減速度の変化勾配との差分に応じたクラッチ制御油圧Pcl1,Pcl2の変化勾配の補正値を求め、その補正値で補正されたクラッチ制御油圧Pcl1,Pcl2の変化勾配でロックアップクラッチ25や入力クラッチC1を制御する。その補正値を補正値演算時の制御周期で用いればフィードバック制御となり、その補正値を次回の制御周期で用いれば学習制御となる。このようにフィードバック制御や学習制御を行うことで、所望の大きさの減速度の変化勾配で車両を減速させることが可能になる。ここで、実際の減速度の変化勾配については、現在の車両の減速度を時間微分することで得られる。また、目標とする減速度の変化勾配については、前述した応答遅れの存在により所定周期前の目標値を用いる。
以上のように、本発明に係る変速機の制御装置は、運転者が違和感を覚えない範囲内で車両の減速度を変化させつつ燃料消費量を低減させる技術に有用である。
1 制御装置
10 変速機
20 トルクコンバータ
25 ロックアップクラッチ
26,39 アクチュエータ
30 変速機本体
50 エンジン
C1 入力クラッチ
WL,WR 駆動輪

Claims (8)

  1. エンジンとの間にロックアップ機構を備えると共に、前記エンジンと駆動輪との間のトルク伝達を断接可能な入力クラッチを備える変速機の制御装置において、
    前記入力クラッチが解放されていないときの車両の減速度と予め設定されている基準値とに基づいて運転者により感知可能な当該車両の減速度変化量を求め、該車両の減速度変化量に基づいて運転者が感知不能な車両の目標減速度変化量を設定し、該目標減速度変化量となるように前記ロックアップ機構又は/及び前記入力クラッチの係合力を制御して車両の減速度を低減させることを特徴とした変速機の制御装置。
  2. 前記減速度変化量は、ウェーバーの法則に従って求める請求項1記載の変速機の制御装置。
  3. 前記基準値は、ウェーバーの法則におけるウェーバー比である請求項2記載の変速機の制御装置。
  4. 前記車両の急制動時又はエンジンブレーキ力増大制御時には、前記係合力の制御を禁止する請求項1,2又は3に記載の変速機の制御装置。
  5. 前記係合力の変化勾配は、前記車両の減速度の変化勾配に応じて変化させる請求項1,2,3又は4に記載の変速機の制御装置。
  6. 前記係合力の変化勾配は、前記車両の減速度の変化勾配が大きいほど大きくする請求項1から5の内の何れか1つに記載の変速機の制御装置。
  7. 前記ロックアップ機構や前記入力クラッチがクラッチ制御量に応じた係合力を発生させる場合、車両の目標減速度と現在の実際の車両の減速度との差分に基づいて前記クラッチ制御量を補正する請求項1,2,3又は4に記載の変速機の制御装置。
  8. 前記ロックアップ機構や前記入力クラッチがクラッチ制御量に応じた係合力を発生させる場合、車両の目標減速度の変化勾配と現在の実際の車両の減速度の変化勾配との差分に基づいて前記クラッチ制御量の変化勾配を補正する請求項5又は6に記載の変速機の制御装置。
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