JPWO2013073344A1 - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

運転者のアクセルペダル操作に関わらず変速ショックを改善可能な自動変速機の制御装置を提供することを目的とする。エンジンと自動変速機との間に介装されたトルクコンバータ及びロックアップクラッチと、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ状態でアップシフトするときは、変速前変速段にて締結している解放側締結要素の締結容量を低下させ、変速後変速段にて締結する締結側締結要素の締結容量を上昇させることによって変速を進行させるパワーオンアップシフトを行なうアップシフト制御手段と、を備えた自動変速機の制御装置において、前記アップシフト制御手段は、前記パワーオンアップシフトを行なっている最中にアクセルペダルが離されたときは、前記ロックアップクラッチの締結容量を低下させて前記パワーオンアップシフトを継続することとした。

Description

本発明は、自動変速機のアップシフト時の変速制御に関する。

従来、特許文献１に記載されているように、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ状態でアップシフトを行なう（以下、パワーオンアップシフトと記載する。）場合、実際にギヤ比が変化するイナーシャフェーズでは、締結側のクラッチ容量によりイナーシャフェーズを発生させて変速を実行する。一方、運転者がアクセルペダルを離した状態でアップシフトを行なう（以下、パワーオフアップシフトと記載する。）場合、エンジントルクが低いことから、アップシフト後の出力トルクが低くなるため、イナーシャフェーズ中の出力トルクを極力低く制御することでイナーシャフェーズ終了時のトルク段差（ショック）を抑制することを目的としている。そのために、イナーシャフェーズ中の締結側のトルク容量を非常に低容量に制御するだけでなく、解放側もイナーシャフェーズ中はクラッチ容量を持たせ、イナーシャフェーズ終了時点で締結側の容量を上昇させ、解放側容量を抜くように制御している。このように制御することで、イナーシャフェーズ終了時点の出力軸トルクがエンジンコーストトルクであり、イナーシャフェーズ中にイナーシャフェーズ中の出力軸トルクを解放側の容量を発生させることによって出力軸トルクがこの容量分だけ下がり、イナーシャフェーズ終了時点でのトルク段差を低減できるためである。

特開２００４−２９３７１０号公報

ところで、パワーオンアップシフトの、特にイナーシャフェーズ中に、パワーオフ状態に切り替わった場合、非常に制御が難しく、変速ショックを招くおそれがあった。例えば、エンジントルクが低下したことから、締結側クラッチの容量を低下させることが考えられるが、油圧が応答せずに、変速ショックを十分に抑制できない場合がある。更に、イナーシャフェーズが終わった瞬間に、出力軸トルクが正から負に切り替わるため、コーストトルクが大きいエンジンなどの場合、変速ショックを十分に抑制できない。

また、パワーオフに切り替わったときに、最初からパワーオフアップシフトが行なわれている場合と同様に、解放側のクラッチ容量を上げることも考えられる。しかし、変速ショックの関係からパワーオンアップシフトの場合、イナーシャフェーズ中は解放側の容量をゼロにすることが好ましく、パワーオンアップシフト中にピストンが初期位置に戻ってしまっている。そのため、そこから解放側クラッチを再度ストロークさせて解放側のクラッチ容量を短時間で持たせることは非常に困難である。

また、エンジンのトルクをイナーシャフェーズ中は正にしておき、変速終了後に負にすることも考えられる。この場合、変速中にエンジントルクが出てしまうため、変速が間延びしたり、特に高回転領域での変速の場合、変速に時間がかかることから、運転者の意に反した空走感が発生するという新たな問題が生じる。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、運転者のアクセルペダル操作に関わらず変速ショックを改善可能な自動変速機の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、エンジンと自動変速機との間に介装されたトルクコンバータ及びロックアップクラッチと、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ状態でアップシフトするときは、変速前変速段にて締結している解放側締結要素の締結容量を低下させ、変速後変速段にて締結する締結側締結要素の締結容量を上昇させることによって変速を進行させるパワーオンアップシフトを行なうアップシフト制御手段と、を備えた自動変速機の制御装置において、前記アップシフト制御手段は、前記パワーオンアップシフトを行なっている最中にアクセルペダルが離されたときは、前記ロックアップクラッチの締結容量を低下させて前記パワーオンアップシフトを継続することとした。

よって、変速の間延びや空走感を回避しつつ変速ショックを抑制することができる。

実施例１の自動変速機のシステム構成を表す概略図である。 実施例１のアップシフト時における締結要素の締結容量及び加速度の関係を表すタイムチャートである。 実施例１のパワーオンアップシフト時におけるパワーオフ対応処理を表すフローチャートである。 実施例１のパワーオンアップシフト中におけるパワーオフ対応処理を表すタイムチャートである。

図１は実施例１の自動変速機のシステム構成を表す概略図である。エンジン１は、トルクコンバータ２を介して自動変速機の変速機構部３に接続されている。エンジン１は、運転者が操作するアクセルペダルに連動して全閉から全開に向けて開度増大するスロットルバルブにより出力を加減され、エンジン１の出力回転はトルクコンバータ２を経て変速機構３の入力軸４に入力される。トルクコンバータ２は、入出力回転数差を発生させることでエンジン１の出力トルクを増幅する作用を有する周知の構成である。また、トルクコンバータ２には、入出力回転数差を抑制する、言い換えるとトルク増幅作用を抑制してエンジン１と変速機構３とを直結することが可能なロックアップクラッチ２ａを有する。

変速機構部３は、同軸に配置された入力軸４と出力軸５上に、図示しないフロントプラネタリギヤ組、リヤプラネタリギヤ組が配置されて構成され、油圧により作動する複数の締結要素６の締結、解放の組み合わせにより動力伝達経路を切り換えて、所望の変速段を実現する。

バルブボディ７内には、各締結要素６に油圧を供給する油路（図示せず）が形成されており、油圧制御部９から入力される指令に基づいて駆動されるソレノイド８が、各油路に設けられた調圧弁（図示せず）を操作して、油圧制御部９が設定した指令圧の油圧が所定の締結要素に供給されるように制御される。また、車両の走行時には、所望の変速比を得るために必要な締結要素のみに油圧を供給するように制御される。

油圧制御部９は、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ１０、入力軸４の回転数を検出するタービン回転センサ１１、出力軸５の回転数を検出する出力軸回転センサ１２（車速に相当）、運転者が操作したシフトレバー操作状態を検出するインヒビタスイッチ１３、運転者が操作するアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ１４、運転者が操作するブレーキペダルの操作状態を検出するブレーキスイッチ１５などの出力に基づいて、締結させる締結要素に供給する作動油圧の指令圧を決定する。そして、決定した指令圧の作動油圧が締結要素に供給されるようにソレノイド８を駆動する指令を出力する。

ここで、実施例１の自動変速機において実行されるパワーオンアップシフトとパワーオフアップシフトの作用について説明する。図２は実施例１のアップシフト時における締結要素の締結容量及び加速度の関係を表すタイムチャートである。以下の説明に当たり、第ｎ速段から第（ｎ＋１）速段へのアップシフトを行なうにあたり、第ｎ速段において締結していた締結要素である解放側締結要素を解放し、第（ｎ＋１）速段において解放していた締結要素である締結側締結要素を締結することでアップシフトを行なうものとする。

（パワーオンアップシフト処理）
図２（ａ）はパワーオンアップシフトを行なう際の各締結要素の締結容量及び加速度の関係を表すタイムチャートである。運転者がアクセルペダルを踏み込んだ状態でアップシフト要求が成されると、まず、解放側締結要素の油圧を必要な締結容量（エンジン空吹きを防止可能な締結容量）を確保可能なギリギリの締結容量まで低下させる。その間、締結側締結要素では、高い指令圧を一時的に出力するプリチャージによってピストンのガタ詰めが行なわれる。そして、エンジン１が正トルクを出力していることから、解放側締結要素の締結容量を素早く抜き、トルクフェーズにおける引きショック（加速度の落ち込み）を極力小さくして締結側の容量を増大させ、イナーシャフェーズを進行させる。言い換えると、解放側の締結容量を残したままイナーシャフェーズに入るとトルクフェーズにおける引きが悪化するため、解放側は素早く抜いてしまう。

（パワーオフアップシフト処理）
図２（ｂ）はパワーオフアップシフトを行なう際の各締結要素の締結容量及び加速度の関係を表すタイムチャートである。運転者がアクセルペダルを離した状態でアップシフト要求が成されると、パワーオンアップシフト処理と同様、まず、解放側締結要素の油圧を必要な締結容量を確保可能なギリギリの締結容量まで低下させ、締結側締結要素ではプリチャージが行なわれる。そして、エンジン１が正トルクを出力しておらず、フリクション等の負トルクを出力していることから、締結側の締結容量が確保されるまでは、エンジン回転数の急激な落ち込みを回避する観点から解放側の締結容量も残しつつイナーシャフェーズを進行させる。仮に、解放側の締結容量を一気に抜いてしまうと、変速終了時に締結側締結要素を一気に上昇させる必要があり、加速度変化が大きくなってしまうからである。

（パワーオンアップシフトの途中でパワーオフとなった場合）
ここで、上記パワーオンアップシフトとパワーオフアップシフトとの制御内容を前提とした上で、パワーオンアップシフトを行なっている最中に運転者がアクセルペダルをオフした場合について説明する。
図２（ｃ）はパワーオンアップシフトを行なっている最中にパワーオフとした場合の各締結要素の締結容量及び加速度の関係を表すタイムチャートである。最初は、パワーオンアップシフトであるため、図２（ａ）と同じ処理を行なう。このとき、解放側の締結容量がほぼゼロとされた段階で運転者がアクセルペダルをオフした場合、パワーオフアップシフト処理に移行することが望ましい。よって、解放側締結要素の締結容量を上昇させ、締結側締結要素の締結容量は低めに下げることが望ましい。しかし、解放側締結要素を一旦解放すると、リターンスプリング等の作用により解放側締結要素のピストンは既に解放側にストロークしており、改めて油圧を供給したとしても、ガタ詰め等を再度行なう必要がある。よって、油圧応答を考慮すると、十分に解放側締結容量を上昇させることは非常に困難である。一方、締結側締結容量についても、一旦上昇させた後に、いくら低めの指令値を出力しても、やはり締結容量は高めに出力されてしまう傾向がある。この結果、変速終了時に締結側締結要素が一気に締結されることとなり、急激な加速度変化を招くという問題がある。

そこで、実施例１では、この問題を解消すべく、ロックアップクラッチ２ａを解放することとした。すなわち、パワーオフ時には、エンジン１は負トルクを発生することになり、これが変速速度を一気に高める要因となる。そこで、ロックアップクラッチ２ａを解放し、エンジン１の負トルクが変速機構部３に伝達されないように制御するパワーオンアップシフト時におけるパワーオフ対応処理を行うことで、変速速度を緩やかにでき、これにより加速度変化を抑制するものである。

尚、ロックアップクラッチ２ａは、燃費を改善するために走行状態が所定条件を満たしている場合に完全締結とし、変速等が行われる場合には、スリップロックアップ制御により所定の締結容量を持って相対回転を許容しつつ締結しているものである。よって、変速時には完全締結している場合もあれば、スリップロックアップ制御によりスリップ締結している場合もある。よって、この場合、ロックアップクラッチ２ａの解放とは、完全締結状態から解放する場合や、スリップロックアップ状態から解放する場合や、完全解放ではなく、所定の締結容量を持った状態までロックアップクラッチ締結容量を低下させるものを含むものとする。

図３は実施例１のパワーオンアップシフト時におけるパワーオフ対応処理を表すフローチャートである。
ステップＳ１では、パワーオンアップシフト中か否かを判断し、パワーオンアップシフトのときはステップＳ２に進み、それ以外のときは本制御フローを終了する。
ステップＳ２では、イナーシャフェーズ中か否かを判断し、イナーシャフェーズ中であればステップＳ３に進み、それ以外のときは本制御フローを終了する。トルクフェーズであれば、まだ解放側締結要素の締結容量が完全に抜けていない状態であり、エンジントルクの方向が反転した場合には、解放側締結要素の締結容量によってエンジン回転数の過度な低下を防止する必要がある。また、ロックアップクラッチ２ａの解放は、解放側締結要素がスリップしている状態で実施することでショックを回避する必要があるからである。

ステップＳ３では、エンジントルクが正か否かを判断し、負のときはステップＳ４に進み、それ以外、すなわち正トルクを出力しているときは本制御フローを終了する。ここで、エンジントルクが正か否かは、正と判断できる所定値以上か否かで判断するが、所定値を０としてもよい。正トルクを出力している状態であれば、締結側締結要素によって一気に締結される事態を回避できるためである。
ステップＳ４では、ロックアップクラッチ２ａを解放する。

次に、上記制御フローに基づく作用について説明する。図４は実施例１のパワーオンアップシフト中におけるパワーオフ対応処理を表すタイムチャートである。
時刻ｔ１において、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ状態で、アップシフトを行なうパワーオンアップシフト要求が出力されると、図２（ａ）で説明したように、解放側締結要素は解放され、締結側締結要素においてプリチャージが行なわれた後、締結容量を徐々に増大させてイナーシャフェーズの進行を促す。

時刻ｔ２において、運転者がアクセルペダルを離すと、時刻ｔ３においてパワーオンアップシフト中の足離し操作が行なわれたと判断する。この段階では、まだエンジントルクが正（正と判断可能な所定値以上）であり、イナーシャフェーズも開始していないため、とりあえずパワーオンアップシフト時の変速制御動作を継続し、また、ロックアップクラッチ２ａについても特に何も行なわない。

時刻ｔ３から時刻ｔ４までのある時点において、エンジントルクは、正と判断可能な所定値未満となるが、この時点ではイナーシャフェーズが開始されていないため、パワーオンアップシフト時の変速制御動作を継続し、また、ロックアップクラッチ２ａについても特に何も行わない。そして、時刻ｔ４において、イナーシャフェーズが開始すると、エンジントルクは正と判断可能な所定値未満となっているために、ロックアップクラッチ２ａを即座に解放する。これにより、エンジン１側から負トルクが変速機構部３内に入力されなくなる。

時刻５において、イナーシャフェーズが終了すると、締結側締結要素の締結容量を上昇させる。このとき、ロックアップクラッチ２ａは解放されているため、締結側締結要素の締結に伴う引きショックを抑制することができる。仮に、ロックアップクラッチ２ａを解放していない場合には、エンジン１の負トルクの影響によって引きショックを発生してしまうからである。

以上説明したように、実施例１にあっては下記の作用効果を得ることができる。
（１）エンジン１と変速機構部３（自動変速機）との間に介装されたトルクコンバータ２及びロックアップクラッチ２ａと、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ状態でアップシフトするときは、変速前変速段にて締結している解放側締結要素の締結容量を低下させ、変速後変速段にて締結する締結側締結要素の締結容量を上昇させることによって変速を進行させるパワーオンアップシフトを行なう油圧制御部９（アップシフト制御手段）と、を備えた自動変速機の制御装置において、油圧制御部９は、パワーオンアップシフトを行なっている最中にアクセルペダルが離されたときは、ロックアップクラッチ２ａの締結容量を低下させてパワーオンアップシフトを継続する。
よって、変速の間延びや空走感を回避しつつ変速ショックを抑制することができる。

（２）エンジン１のトルクの正負を判定するステップＳ３（トルク判定手段）を有し、油圧制御部９は、ステップＳ３によりエンジンのトルクが負と判定されてからロックアップクラッチ２ａの締結容量の低下を開始する。
よって、ロックアップクラッチ２ａを解放することでエンジン負荷が無くなり、これに伴ってエンジンが空吹きすることを防止することができる。

（３）油圧制御部９は、エンジン１のトルクがパワーオンアップシフトによるイナーシャフェーズ終了時まで正と判定されたときは、ロックアップクラッチの締結容量の低下を行なわない。
よって、エンジンの空吹きを回避しつつ、変速ショックを抑制することができる。

Claims (3)

1. エンジンと自動変速機との間に介装されたトルクコンバータ及びロックアップクラッチと、
   運転者がアクセルペダルを踏み込んだ状態でアップシフトするときは、変速前変速段にて締結している解放側締結要素の締結容量を低下させ、変速後変速段にて締結する締結側締結要素の締結容量を上昇させることによって変速を進行させるパワーオンアップシフトを行なうアップシフト制御手段と、
   を備えた自動変速機の制御装置において、
   前記アップシフト制御手段は、前記パワーオンアップシフトを行なっている最中にアクセルペダルが離されたときは、前記ロックアップクラッチの締結容量を低下させて前記パワーオンアップシフトを継続する自動変速機の制御装置。
2. 請求項１に記載の自動変速機の制御装置において、
   前記エンジンのトルクの正負を判定するトルク判定手段を有し、
   前記アップシフト制御手段は、前記トルク判定手段により前記エンジンのトルクが負と判定されてから前記ロックアップクラッチの締結容量の低下を開始する自動変速機の制御装置。
3. 請求項２に記載の自動変速機の制御装置において、
   前記アップシフト制御手段は、前記エンジンのトルクが前記パワーオンアップシフトによるイナーシャフェーズ終了時まで正と判定されたときは、前記ロックアップクラッチの締結容量の低下を行なわない自動変速機の制御装置。

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