KR20090103767A - 자동 변속기의 변속 제어 장치 - Google Patents

자동 변속기의 변속 제어 장치

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KR20090103767A
KR20090103767A KR1020090025338A KR20090025338A KR20090103767A KR 20090103767 A KR20090103767 A KR 20090103767A KR 1020090025338 A KR1020090025338 A KR 1020090025338A KR 20090025338 A KR20090025338 A KR 20090025338A KR 20090103767 A KR20090103767 A KR 20090103767A
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사또시 다끼자와
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쟈트코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 변속 허용도를 향상시킴으로써 운전성의 악화를 방지하는 것이다.
변속 제어 장치는, 마찰 요소의 현재의 열적 부하 상태로부터 마찰 요소의 변속 종료시의 열적 부하 상태를 예측하는 열적 부하 예측 수단과, 열적 부하 예측 수단에 의해 예측된 변속 종료시의 열적 부하 상태가 소정 상태로 되는 경우에는, 소정 상태로 되지 않는 경우보다 마찰 요소의 발열량이 적어지도록 변속 형태를 변경하여 변속을 행하거나, 또는 변속을 금지하는 변속 제어 수단을 구비하고, 소정 상태는 변속이 업 시프트인지 다운 시프트인지에 의해 다른 상태로 설정되고, 또한 주행로의 구배를 기초로 하여 설정된다.

Description

자동 변속기의 변속 제어 장치{SHIFT CONTROL APPARATUS FOR AUTOMATIC TRANSMISSION}
본 발명은 자동 변속기의 변속 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차용 자동 변속기로서는, 엔진의 회전을 토크 컨버터를 통해 입력하고, 복수 세트의 유성 기어를 갖는 변속 기구에 의해 변속하여 드라이브 샤프트 또는 프로펠러 샤프트(차축측)에 출력하는 것이 알려져 있다.
이러한 종류의 자동 변속기에 있어서의 변속 기구는, 입력축(인풋 샤프트)의 회전을 시프트 위치에 따라서 유성 기어를 구성하는 특정 기어 또는 캐리어에 동력 전달하거나, 특정 기어 또는 캐리어의 회전을 적절하게 아웃 샤프트에 동력 전달함으로써 변속이 실행된다. 또한, 변속시에 적절하게 특정 기어 또는 캐리어의 회전을 구속하기 위해, 복수의 클러치나 브레이크 등의 마찰 요소를 구비하고 있고, 이들 마찰 요소의 체결이나 해방의 조합에 의해 동력 전달 경로를 절환하여 소정의 변속이 행해지도록 구성되어 있다. 또한, 통상 이들 마찰 요소는, 유압의 급배(給排) 상태에 따라 결합 상태가 제어되는 유압식 클러치나 브레이크가 적용된다.
그런데, 종래의 자동 변속기에서는, 소정의 변속이 행해지는 경우, 차량 주행 조건의 경계 영역 부근에 있어서 차량을 주행시키고 있으면, 선택되는 변속단이 변동되어, 변속이 반복되어 버리는 경우가 있다. 예를 들어, 3속으로부터 4속으로의 3-4 변속이 행해지는 경우, 3속으로부터 4속으로의 3-4 변속과, 4속으로부터 3속으로의 4-3 변속이 반복되어, 3-4-3-4-…와 같은 연속되는 변속이 행해진다.
이와 같은 변속이 연속해서 행해지면, 장시간에 걸쳐 동일한 마찰 요소의 체결과 해방이 반복되므로, 마찰 요소에 가해지는 열적 부하가 커지고(온도가 상승하여), 마찰 요소가 눌어붙어 소손(燒損)될 우려가 있다. 또한, 본 명세서에 있어서「열적 부하」를「온도」또는「발열」의 의미로 사용한다.
이러한 과제에 대해, 예를 들어 하기의 특허 문헌 1에는 타이머를 이용한 기술이 개시되어 있다. 구체적으로는, 연속 변속이 행해지고 있는 동안에는 타이머를 카운트다운하여, 타이머값이 소정값이 되면 마찰 요소의 열적 부하 상태(온도)가 소손 온도에 도달한 것으로 하여, 그 이후의 변속을 금지한다. 또한, 설정값에 도달할 때까지 연속 변속이 종료된 경우에는, 방열을 행하고 있는 것으로 하여 타이머를 일정한 구배로 카운트 업한다.
이에 의해, 연속 변속의 종료 후, 바로 연속 변속이 재개된 경우에 타이머값이 초기값보다도 작은 값으로부터 카운트다운이 개시되게 되어, 마찰 요소에 축적된 열량을 고려한 제어가 실행된다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 제3402220호 공보
그러나 상기 종래의 기술에서는, 변속 종류나 입력 토크에 관계없이 시간을 파라미터로 하고 있을 뿐이며, 다음의 변속이 어떤 변속인지를 고려하고 있지 않으므로, 변속 금지를 판단하는 타이머값의 소정값은, 그 후에 발생하는 변속의 종류에 상관없이 마찰 요소가 손상되지 않도록 설정된다. 즉, 타이머값의 소정값은 발열량이 최대가 되는 변속이 발생해도 마찰 요소가 손상되지 않도록, 실제의 손상 온도에 대해 충분한 여유값을 취한 값으로 설정된다. 이에 의해, 변속 판단된 변속이 큰 발열을 발생하지 않는 변속이며, 이 변속을 행해도 마찰 요소가 손상 온도에 도달하지 않는 경우라도, 변속이 일률적으로 금지되어 버리므로 운전성이 악화된다.
특히 변속이 다운 시프트인 경우에는, 다운 시프트 직후에 엔진의 과회전 방지를 위해 업 시프트가 발생될 가능성이 있으므로, 그만큼 다운 시프트의 쪽이 업 시프트보다 큰 발열량을 예상해 둘 필요가 있다. 따라서, 변속 금지를 판단하기 위한 소정값이 변속 종류에 관계없이 동일하게 설정되어 있으면, 업 시프트측의 변속이 더욱 제한되게 되어, 연비의 악화를 초래하게 된다.
또한, 변속 금지를 판단하기 위한 소정값이 주행 상태에 상관없이 동일하게 설정되어 있으면, 구동력 부족이 발생하는 오르막길을 주행 중이어도 평탄로를 주행 중인 것과 동일한 바와 같이 다운 시프트가 금지되어, 구동력이 부족해져 주행성이 악화된다고 하는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 기술적 과제에 비추어 이루어진 것으로, 변속 허용도를 향상시킴으로써 운전성의 악화를 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 복수의 마찰 요소를 선택적으로 체결 또는 해방함으로써 현재의 변속단으로부터 목표 변속단으로의 변속을 실행하는 자동 변속기의 변속 제어 장치에 있어서, 상기 마찰 요소의 현재의 열적 부하 상태로부터 상기 마찰 요소의 변속 종료시의 열적 부하 상태를 예측하는 열적 부하 예측 수단과, 열적 부하 예측 수단에 의해 예측된 변속 종료시의 열적 부하 상태가 소정 상태로 되는 경우에는, 소정 상태로 되지 않는 경우보다 마찰 요소의 발열량이 적어지도록 변속 형태를 변경하여 변속을 행하거나, 또는 변속을 금지하는 변속 제어 수단을 구비하고, 소정 상태는 변속이 업 시프트인지 다운 시프트인지에 의해 다른 상태로 설정되고, 또한 주행로의 구배를 기초로 하여 설정된다.
본 발명에 따르면, 변속 종류마다 최대한 변속을 허가할 수 있는 동시에, 주행 상태에 대응한 마찰 요소 보호를 위한 변속 제어를 행할 수 있으므로, 마찰 요소의 보호에 의해 주행성이 악화되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 자동 변속기의 변속 제어 장치의 구성을 도시하는 모식도.
도 2는 자동 변속기의 구조를 도시하는 골격도.
도 3은 자동 변속기의 변속 제어 장치의 각 변속단에 있어서의 마찰 요소의 결합 상태를 도시하는 도면.
도 4는 자동 변속기의 변속 제어 장치의 변속 맵을 도시하는 도면.
도 5는 자동 변속기의 변속 제어 장치의 제어를 도시하는 블록도.
도 6은 자동 변속기의 변속 제어 장치의 클러치 온도 초기값에 대해 설명하는 도면.
도 7은 자동 변속기의 변속 제어 장치의 클러치 온도의 특성에 대해 설명하는 도면.
도 8은 자동 변속기의 변속 제어 장치의 리셋 판정 타이머에 대해 설명하는 도면.
도 9는 PYUP 변속시의 타임차트.
도 10은 PYDOWN 변속시의 타임차트.
도 11은 자동 변속기의 변속 제어 장치의 클러치 온도의 연산 제어를 나타내는 흐름도.
도 12는 체결시 방열량의 연산 제어를 나타내는 흐름도.
도 13은 자동 변속기의 변속 제어 장치의 변속 제어를 나타내는 흐름도.
도 14는 자동 변속기의 변속 제어 장치의 변속 제어를 나타내는 흐름도.
도 15는 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수를 나타내는 맵.
도 16은 UP 소손 온도, DOWN 소손 온도의 설정 제어를 나타내는 흐름도.
도 17은 오르막길 주행에 의한 구동력 부족의 가능성을 판단하는 맵.
도 18은 UP 소손 온도, DOWN 소손 온도를 설명하기 위한 도면.
도 19는 UP 변속시용 예측 온도의 연산 제어를 나타내는 흐름도.
도 20은 통상 DOWN 변속시용 예측 온도의 연산 제어를 나타내는 흐름도.
도 21은 제2 동기 변속시용 예측 온도의 연산 제어를 나타내는 흐름도.
도 22는 UP 변속시의 타임차트.
도 23은 DOWN 변속시의 타임차트.
도 24는 자동 변속기의 변속 제어 장치의 작용을 나타내는 타임차트.
도 25는 제2 실시 형태에 있어서 설정되는 UP 소손 온도, DOWN 소손 온도를 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 컨트롤러
3 : 변속 맵
7 : 자동 변속기
10 : 입력축 또는 터빈 샤프트
12 : 터빈 회전축 회전 속도 센서
13 : 출력축 회전 속도 센서
14 : 유온 센서
15 : 제1 클러치(마찰 요소)
17 : 제2 클러치(마찰 요소)
19 : 제3 클러치(마찰 요소)
22 : 제1 브레이크(마찰 요소)
23 : 제2 브레이크(마찰 요소)
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
-제1 실시 형태-
도 1은 제1 실시 형태에 있어서의 자동 변속기의 변속 제어 장치의 구성을 도시하는 기능 블록도이다. 도 2는 자동 변속기의 구성을 도시하는 골격도이다.
본 변속 제어 장치는, 컨트롤러(1), 터빈(25) 및 터빈 샤프트(10)의 회전 속도 NT를 검출하는 입력축 회전 속도 센서(터빈축 회전 속도 센서)(12), 출력축(28)의 회전 속도(No)를 검출하는 출력축 회전 속도 센서(차속 센서)(13), ATF(자동 변속기용 오일)의 온도를 검출하는 유온 센서(14), 도시하지 않은 엔진의 스로틀 개방도를 검출하는 스로틀 센서(30), 엔진의 흡기량을 검출하는 에어 플로우 센서(31), 엔진 회전 속도(NE)를 검출하는 엔진 회전 속도 센서(32) 및 차량이 현재 주행하고 있는 노면(이하, 주행로)의 구배 α를 검출하는 구배 센서(33)의 각종 센서와, 자동 변속기(7)의 유압 회로(11)를 구비하여 구성된다. 본 변속 제어 장치는, 컨트롤러(1)에 의해 상기 각 센서(12, 13, 14, 30, 31, 32, 33) 등으로부터의 검출 신호를 기초로 하여 원하는 목표 변속단을 결정하는 동시에, 유압 회로(11)를 통해 목표 변속단을 달성하기 위한 변속 제어를 행한다.
자동 변속기(7)의 변속단은, 자동 변속기(7) 내에 설치된 유성 기어 유닛, 복수의 유압 클러치 및 유압 브레이크 등의 마찰 요소의 결합 관계에 의해 정해진다. 예를 들어, 도 1에 있어서는, 자동 변속기(7)는 4단 변속인 경우에 대해 도시하고 있고, 마찰 요소로서 제1 클러치(15), 제2 클러치(17), 제3 클러치(19), 제1 브레이크(22), 제2 브레이크(23)를 구비하고 있다. 이 자동 변속기(7)의 상세를 도 2에 도시한다. 도 2에 있어서, 각 마찰 요소를 나타내는 부호는 도 1에 도시하는 것과 대응되어 있다.
컨트롤러(1)에 의한 마찰 요소(15, 17, 19, 22, 23)의 제어는, 도 1에 도시하는 유압 회로(11)를 통해 행해진다. 즉, 유압 회로(11)에는, 도시하지 않은 복수의 솔레노이드 밸브가 구비되고, 이들 솔레노이드 밸브를 적절하게 구동(듀티 제어)함으로써, 오일 펌프로부터 송출되는 ATF가 마찰 요소(15, 17, 19, 22, 23)로 공급된다. 컨트롤러(1)에서는, 스로틀 센서(30)에 의해 검출되는 스로틀 개방도와, 출력축 회전 속도 센서(13)에 의해 검출되는 출력축(28)의 회전 속도(No)를 기초로 하여 연산되는 차속을 기초로 하여 목표 변속단을 결정하고, 결정한 목표 변속단으로의 변속에 관여하는 마찰 요소(15, 17, 19, 22, 23)의 솔레노이드 밸브에 대해 구동 신호(듀티율 신호)를 출력한다. 또한, ATF는 도시하지 않은 레귤레이터 밸브에 의해 소정의 유압(라인압)으로 압력 조절되어 있고, 이 라인압으로 압력 조절된 ATF가 각 마찰 요소(15, 17, 19, 22, 23)를 작동시키기 위해 유압 회로(11)로 공급된다.
그런데, 컨트롤러(1) 내에는 변속 맵(3)이 설치되어 있다. 또한, 자동 변속기(7)에는 운전 모드를 절환하는 절환 레버(도시하지 않음)가 장착되어 있고, 운전자가 이 절환 레버를 조작함으로써, 주차 레인지, 주행 레인지(예를 들어, 1속단 내지 4속단), 중립 레인지 및 후퇴 레인지 등의 변속 레인지의 선택을 수동으로 행할 수 있도록 되어 있다.
주행 레인지에는 자동 변속 모드와 수동 변속 모드(매뉴얼 시프트 모드)의 2개의 변속 모드가 있고, 자동 변속 모드가 선택된 경우에는, 스로틀 개방도(θTH)와 차속(V)을 기초로 하여 미리 설정된 변속 맵(3)에 따라서 변속 판단을 행하고, 이 판단에 따라서 자동적으로 변속이 실시된다. 한편, 매뉴얼 시프트 모드가 선택된 경우에는, 변속단은 이 변속 맵(3)에 관계없이 운전자에 의해 선택된 변속단으로 변속되고, 그 후 고정된다.
변속 맵(3)에는, 예를 들어 도 4에 나타내는 바와 같은 특성이 기억된다. 그리고 자동적으로 변속이 실시되는 통상의 변속시에는, 도 4에 나타내는 변속 맵(3)을 기초로 하여 차속 센서(13)에서 검출되는 차속(V) 및 스로틀 센서(30)에서 검출되는 스로틀 개방도(θTH)에 따른 목표 변속단이 설정되고, 상술한 제1 내지 제3 클러치(15, 17, 19) 및 제1, 제2 브레이크(22, 23) 등의 마찰 요소가, 각각에 설정된 솔레노이드 밸브에 의해 제어되고, 도 3에 나타내는 바와 같은 체결 혹은 해방의 조합에 의해 자동적으로 각 변속단이 확립된다. 또한, 도 3의 ○표가 각 클러치 혹은 각 브레이크의 결합을 나타내고 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 제1 클러치(15), 제2 브레이크(23)가 체결되고, 제2 클러치(17), 제3 클러치(19), 제1 브레이크(22)가 해방되어 있으면 2속단이 달성된다. 또한, 2속단으로부터 3속단으로의 변속은, 체결되어 있었던 제2 브레이크(23)를 해방하는 동시에, 제2 클러치(17)를 체결함으로써 달성된다. 이들 마찰 요소(15, 17, 19, 22, 23)의 결합 상태는 컨트롤러(1)에 의해 제어되고, 이들 마찰 요소(15, 17, 19, 22, 23)의 결합 관계에 의해 변속단이 정해지고, 또한 체결 및 해방의 타이밍을 적절하게 측정하면서 변속 제어가 행해진다.
변속시에 있어서는, 각 솔레노이드 밸브에 대해 컨트롤러(1)로부터 구동 신호가 출력되고, 이 구동 신호를 기초로 하여 각 솔레노이드 밸브가 소정의 듀티값(듀티율)으로 구동되어, 변속감(shift feeling)이 좋은 최적의 변속 제어가 실행된다.
다음에, 본 실시 형태의 주요부에 대해 상세하게 설명하면, 본 장치는, 각 마찰 요소(이하, 단순히「클러치」라 함)의 현재의 열적 부하 상태(온도)를 항시 산출하는 동시에, 변속 판단하였을 때에는 변속시의 당해 클러치의 상승 온도(TINH) 를 추측하고, 이들의 결과를 기초로 하여 변속의 금지 또는 허가를 실행하는 것이다.
구체적으로는, 운전점이 변속 맵(3)의 업 시프트선과 다운 시프트선을 연속하여 또한 반복하여 가로지르면, 예를 들어 3속과 4속의 사이에서 3-4 변속과 4-3 변속이 반복되어, 3-4-3-4-…와 같은 연속되는 변속이 행해지는 것이 고려된다. 혹은 드라이버에 의한 변속 레버 조작에 의해 3속과 4속이 빈번히 절환된 경우에도, 상술과 마찬가지로 3-4-3-4-…와 같은 연속 변속이 행해지는 것이 고려된다.
이와 같은 연속 변속이 행해지면 특정 클러치[3-4의 연속 변속의 경우에는, 제1 클러치(15) 및 제2 브레이크(23) ; 도 3 참조]가 체결과 해방을 반복하게 되지만, 이와 같이 체결과 해방을 단시간에 반복하여 실행하면, 당해 클러치의 열용량이 커져(온도가 상승하여), 클러치 또는 브레이크가 타는 경우가 고려된다.
또한, 종래 기술과 같이, 변속 종류나 체결 해방 상태나 입력 토크를 고려하지 않고, 단순히 타이머로 클러치의 열적 부하 상태를 예측하여 변속을 금지하도록 한 것에서는, 클러치 등의 정확한 온도를 얻을 수는 없다. 이로 인해, 변속의 금지를 판단하는 임계값은, 가장 큰 발열이 발생하는 것과 같은 변속을 행하여도, 클러치가 소손 온도에 도달하지 않도록 충분한 여유값을 취한 값으로 설정되므로, 변속을 허용할 수 있는 상태임에도 불구하고 변속을 금지하여 운전성(drivability)가 손상되는 것이 고려된다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 각 클러치마다 열적 부하 상태(현재의 온도)를 산출하는 동시에, 변속을 판단하였을 때에는 각 클러치마다의 온도의 상승을 예측하여, 정확하게 변속의 금지와 허용을 판단하도록 구성되어 있다. 즉, 도 5에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(1) 내에는 변속 맵(3) 이외에도, 각 클러치의 현재의 온도를 산출하는 현재 온도 연산부(101)와, 다음 변속에서 발생하는 클러치의 상승 온도(TINH)를 예측하는 예측 상승 온도 연산부(102)와, 클러치의 현재 온도와 예측 상승 온도를 기초로 하여 다음 변속에서의 상기 클러치의 예측 온도(TES)를 구하는 예측 온도 연산부(103)와, 이 예측 온도(TES)와 소정의 임계값을 비교하는 비교부(109)와, 비교부(109)에 의해 예측 온도(TES)가 소정값 이상인지 여부를 기초로 하여, 다음 변속을 허가, 금지 또는 다른 변속으로 절환하는 변속 금지 절환부(104)를 갖고 있다.
우선, 현재 온도 연산부(101)에 대해 설명을 한다.
이 현재 온도 연산부(101)는, 각 클러치의 현재의 온도를 순차 산출하여 갱신하는 것이며, 엔진 시동시에는 초기값으로서 유온 센서(14)에서 얻어지는 ATF의 온도(TOIL)가 설정된다. 이것은, 엔진 시동시에는 변속기(7)의 각 클러치의 온도는 대략 유온(TOIL)으로 간주할 수 있기 때문이다.
여기서, 도 6은 엔진 시동시에 있어서의 클러치의 온도의 초기값으로서 유온(TOIL)을 적용하는 것의 타당성에 대해 검증한 도면이며, 도면 중 VSP는 차속을 나타내고 있다.
도시하는 바와 같이, 1속으로부터 2속으로 변속할 때에 체결되는 클러치[본 실시 형태에서는 제2 브레이크(23)에 상당 ; 도 3 참조]의 온도를 의도적으로 탈 우려가 있는 온도(소손 온도)로 유지해 두고, 이 상태에서 차속을 일정 구배로 저하시킨다. 그리고 1속으로 다운 시프트한 후, 차속(VSP)=0이 되면, 이그니션 오프(IGN-OFF)로서 엔진을 정지한다(도면 중의 t1 참조). 여기서, IGN-OFF 후, 엔진을 재시동(IGNON)하는(t2 참조) 동시에, 액셀러레이터 완전 개방으로서 2속으로 업 시프트시킨다(t3 참조).
그리고 여기서는 1속으로의 다운 시프트(t0 참조)로부터 2속으로의 업 시프트(t3 참조)까지 10초 정도 필요로 하는 경우를 시뮬레이션하였지만, 클러치의 온도는 t0으로부터 소정 구배로 저하되어 가므로, 10초 정도이면 확실하게 오일 팬 내의 유온(TOIL) 정도로 저하되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 엔진 정지 후 바로 재시동해도, 클러치의 온도는 유온(TOIL) 정도로 되어 있는 것을 시험적으로 확인할 수 있었으므로, 엔진 시동시의 초기 온도로서 유온(TOIL)을 설정하는 것에 아무런 문제는 없다.
또한, 현재 온도 연산부(101)는 상술한 바와 같이 하여 클러치의 온도의 초기값을 설정하면, 이 이후는 클러치의 현재의 상태에 따라서 상이한 방법으로 클러치 온도(Tc)를 산출하도록 되어 있다. 즉, 클러치에서는, 체결시와 해방시에서는 열적 부하[발열량(Tup)]가 상이하고, 또한 변속 과도시와 정상시에서도 열적 부하가 상이하다. 또한, 다운 시프트와 업 시프트에서도 클러치에 발생하는 열적 부하는 상이하다. 이로 인해, 도 5에 나타내는 바와 같이, 현재 온도 연산부(101)는 클러치의 체결 및 해방의 과도시의 발열을 산출하는 발열량 연산부(105)와, 체결 및 해방의 정상시의 방열량 연산부(106)를 갖고 있고, 또한 발열량 연산부(105)에는 체결 과도시의 발열을 산출하는 체결 과도시 발열량 연산부(107)와 해방 과도시의 방열량을 산출하는 해방 과도시 발열량 연산부(108)가 설치되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서는「체결 과도」라 함은, 체결되는 클러치의 토크 페이즈 중 혹은 이너셔 페이즈 중을 가리키는 것으로 하고,「해방 과도」라 함은, 해방되는 클러치의 토크 페이즈 중 혹은 이너셔 페이즈 중을 가리키는 것으로 하여 사용한다. 또한,「체결 정상」이라 함은, 대상인 클러치가 체결 완료 상태이고, 또한 토크 페이즈 중 혹은 이너셔 페이즈 중이 아닌 것을 가리키고, 이것은 변속 지령 중 혹은 비변속 중인지 여부와 상관없다. 또한,「해방 정상」이라 함은, 대상인 클러치가 완전 해방 상태인 것을 가리킨다.
여기서, 도 7은 실제의 업 시프트시의 클러치의 체결 및 해방에 수반되는 온도 변화의 특성을 나타내는 도면이며, 도시하는 바와 같이 클러치 체결 개시로부터 체결 종료까지의 기간이 가장 온도가 상승한다. 또한, 이때에는 온도 변화의 구배도 가장 크다. 또한, 클러치가 체결되어 정상 상태가 되면 일정한 구배로 온도가 저하되어 간다. 그리고 클러치가 해방 개시가 되면, 그때까지의 온도 저하와 클러치의 상대 회전에 의한 마찰열에 의한 온도 상승이 상쇄되어 대략 일정한 온도로 되어, 클러치의 온도 변화가 미소(微小)해진다[도 7에서는 클러치 온도(Tc) 일정으로서 나타냄].
또한, 클러치의 해방이 종료되면(해방 정상시), 소정의 구배로 온도가 저하된다. 또한, 이때의 클러치 해방 후(해방 정상시)의 온도 저하 구배는, 클러치 체결 후(체결 정상시)의 온도 저하 구배보다도 커진다(경사가 큼).
그래서, 현재 온도 연산부(101)에서는 이러한 온도 변화 특성을 고려하여 클러치의 온도(TC)를 산출한다. 여기서, 현재 온도 연산부(101)에 의한 클러치의 온도(TC) 산출에 대해 구체적으로 설명하면, 이 현재 온도 연산부(101)에서는 변속 맵(3)으로부터의 정보를 기초로 하여 현재의 변속단이나 변속 판단시에는 목표 변속단이 입력되도록 되어 있고, 또한 터빈 회전 속도 센서(12) 및 엔진 회전 속도 센서(32)로부터는 터빈 회전 속도(NT) 및 엔진 회전 속도(NE)가 입력된다.
그리고 복수의 클러치 중, 체결 정상 또는 해방 정상의 클러치[즉, 변속기(7)가 비변속 동작 중이거나, 또는 변속 동작 중이라도 당해 클러치는 관여하지 않는 변속 동작인 경우, 예를 들어 2→3속 변속 중인 제3 클러치(19) 및 제1 브레이크(22)]는, 클러치가 정상 상태이며, 클러치가 용량을 가진 상태에서 미끄럼 접촉하는 것과 같은 상태가 아니므로, 클러치에 마찰열이 발생하지 않아 온도가 상승하는 일은 없다. 이로 인해, 방열량 연산부(106)에 의해 방열량이 산출된다.
여기서, 방열량 연산부(106)에서는, 하기 [수학식1], [수학식2]를 기초로 하여 방열량(온도 저하값)(Tdown)을 산출한다. 또한, 컨트롤러(1)의 제어상은, 발열량(Tup)을 +, 방열량을 -로 하여 다루고 있으므로, 하기 [수학식1], [수학식2]에서는 방열량(Tdown)<0이 된다.
단, A는 변수, B는 정수, tC는 인터벌, t는 변속 종료 후의 경과 시간, t1은 소정 시간
단, C는 변수, D는 정수, tC는 인터벌, t는 변속 종료 후의 경과 시간, t1은 소정 시간
즉, 방열량 연산부(106)에서는, 변속이 종료되어 정상 상태로 되고 나서 소정 시간(t1) 경과할 때까지는, 변수인 구배 A, C로 클러치 온도(Tc)가 저하되는 것으로서 방열량(Tdown)을 산출하고, 변속이 종료하고 나서 소정 시간(t1) 경과 후는 정수인 구배 B, D로 클러치 온도(TC)가 저하되는 것으로서 방열량(Tdown)을 산출한다. 변수 A, C는 클러치의 현재 온도(TC)와 유온(TOIL)과의 온도차를 기초로 하여 결정되는 값이며, 온도차가 클수록 큰 구배로 되는 값으로 설정되어 있다. 또한, 정수인 구배 B, C는 B>C로 설정되어 있고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 해방 정상시의 쪽이 급한 구배로 온도 저하되도록 설정되어 있다. 이것은, 체결 정상시에 비해 해방 정상시의 쪽이 윤활유가 클러치의 페이싱면에 공급되어 쉬워, 그 결과 큰 방열을 행할 수 있기 때문이다.
그리고 전회 산출한 클러치의 현재 온도(TC)에 금회 산출한 방열량(Tdown)을 가산함으로써 새로운 클러치의 현재 온도(TC)가 산출된다.
여기서, 클러치의 체결 또는 해방 정상시에는, 계산상은 [수학식1], [수학식2]로부터 소정 구배로 클러치 온도(TC)가 저하되게 되므로, 대상이 되는 클러치가 장시간 정상 상태를 유지하면 실제로는 있을 수 없는 온도[예를 들어, 유온(TOIL)보다도 낮은 온도]를 산출해 버린다.
그래서, 방열량 연산부(106)에는, 클러치의 체결 또는 해방 정상 상태가 소정 시간 계속되면, [수학식1], [수학식2]에 의한 방열량(Tdown)의 계산을 리셋하는(혹은, 하한값을 클립하는) 기능이 마련되어 있다. 즉, 방열량 연산부(106)에는 도시하지 않은 리셋 판정 타이머가 설치되어 있고, 체결 정상 또는 해방 정상의 개시가 판정되면 타이머가 카운트를 시작한다.
클러치의 상태가, 체결 정상 또는 해방 정상이며 또한 이 상태가 소정 시간 계속된 것이 타이머에 의해 카운트되면, [수학식1], [수학식2]를 기초로 하는 클러치 온도(TC)의 산출을 캔슬한다. 또한, 이 경우에는, 클러치 온도(TC)는 충분히 저하되어 유온(TOIL)과 동등하게 되어 있을 것이므로, 이 이후에는 클러치 온도(TC)를 현재의 유온(TOIL)과 일치시킨다.
또한, 타이머의 카운트가 소정 시간을 초과하지 않아도, 현재 클러치 온도(TC)가 유온(TOIL) 이하가 되면, 이 이후에는 클러치 온도(TC)=유온(TOIL)으로 설정한다.
한편, 타이머의 카운트 개시로부터 소정 시간 이내에 클러치의 상태가 해방 과도 또는 체결 과도로 변화되면, 타이머가 리셋되어 카운트가 초기값으로 복귀된다. 이에 의해, 클러치가 과도 상태로부터 다시 정상 상태로 되면 초기값으로부터 카운트가 개시된다.
여기서, 도 8을 이용하여 N단과 N+1단의 사이에서 연속 변속이 행해진 경우의 리셋 판정 타이머의 작용에 대해 설명하면, 도 8의 (a)는 클러치 온도(TC)의 변화에 대해 설명하는 도면이며, 도 8의 (b)는 리셋 판정 타이머의 카운트에 대해 나타내는 도면이다.
도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 연속 변속이 발생하면, 클러치가 체결될 때마다 클러치 온도(TC)가 상승한다. 또한, 클러치의 체결 정상시 및 해방 정상시에는 클러치 온도(TC)는 저하되지만, 연속 변속이 단시간에 행해지는 경우에는 클러치 체결 과도시의 온도 상승에 비하면 온도 저하는 적다.
한편, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 변속 개시(과도시)가 될 때마다 타이머의 카운트가 리셋되고, 본 예의 경우, 클러치가 체결 정상 상태로 이행하면 타이머의 카운트가 계속된다. 타이머 카운트가 소정값에 도달하면, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 이 이후에는 클러치 온도(TC)가 유온(TOIL)까지 저하되었다고 판정하여, 클러치 온도(TC)를 오일 팬 온도(TOIL)로 설정하도록 되어 있다. 또한, 타이머 카운트는 설정값 또는 설정값보다도 큰 값으로 설정된 최대값으로 유지된다.
다음에, 클러치의 체결 또는 해방 과도시의 온도 산출(발열)에 대해 설명한다.
이 경우에는 발열량 연산부(105)에 있어서 클러치의 현재의 온도가 수시로 산출된다. 우선, 터빈 회전 속도 센서(12) 등의 정보를 기초로 하여 클러치가 과도 상태라고 판정되면, 발열량 연산부(105)에서는 클러치가 해방 과도시인지 체결 과도시인지를 판정한다.
클러치의 상태가 체결 과도시라고 판정되면[예를 들어, 2→3 변속 중인 제2 클러치(17)], 발열량 연산부(105)에 설치된 체결 과도시 발열량 연산부(107)에 의해 클러치의 발열량(Tup)이 산출된다.
체결 과도시 발열량 연산부(107)에서는, 변속 맵(3)으로부터의 정보를 기초로 하여, 현재 진행되고 있는 변속이 업 시프트인지, 또는 다운 시프트인지를 판정한다. 여기서, 클러치가 체결 과도 상태라도, 업 시프트와 다운 시프트에서는 발열량이 크게 상이하며, 업 시프트시의 체결 과도는 다운 시프트시에 비해 발열량이 크다. 한편, 다운 시프트시에는 클러치의 체결 과도라도 발열량은 업 시프트에 비해 그다지 크지 않다.
이것은, 다운 시프트에서는 해방측 클러치가 해방되면 엔진 회전이 자력으로 상승하여, 동기한 타이밍에 체결측 클러치가 체결되므로, 체결측 클러치의 발열량(Tup)은 업 시프트시에 비해 작기 때문이다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 체결 과도 상태라고 판정된 경우이며, 업 시프트라고 판정된 경우에는, 하기 [수학식3]을 기초로 하여 클러치의 발열량(Tup)을 산출하고, 다운 시프트라고 판정된 경우에는 하기 [수학식4]를 기초로 하여 발열량(Tup)을 설정한다.
단, [수학식3]에 있어서, ΔN은 클러치의 상대 회전 속도, Tin은 클러치의 전달 토크, Δt는 미소 변속 시간, A는 에너지량을 온도로 환산하기 위한 정수, α는 매칭 정수(보정 계수)이다. 또한, 클러치의 상대 회전 속도(ΔN)는, 터빈 회전 속도 센서(12)에서 얻어지는 터빈 회전 속도(NT)와, 출력축 회전 속도 센서(13)에서 얻어지는 출력축 회전 속도(No)와, 변속기의 각 기어의 기어비를 기초로 하여 산출된다. 또한, 클러치의 전달 토크는, 각 클러치에 대한 솔레노이드 밸브의 듀티값, 즉 유압값으로부터 산출된다.
또한, 체결 과도시라도 다운 시프트시에는 발열량(Tup)은 근소하므로, 본 실시 형태에 있어서는, [수학식4]로 나타내는 바와 같이 다운 시프트시 발열량(Tup)=0으로 설정된다. 이것은, 상기한 바와 같이 클러치가 체결 과도가 되면, 윤활유에 의한 온도 저하(방열)와, 비교적 작은 발열에 의한 온도 상승이 상쇄되므로, 대략 일정한 온도가 되기 때문이다.
이와 같이 업 시프트시에는 변속 중에 적분하여 발열량(Tup)을 매주기마다 산출하는 동시에, 산출된 발열량(Tup)에 대해 전회의 제어 주기에서 산출된 클러치 온도(TC)를 가산함으로써 현재 클러치 온도(TC)가 산출된다. 또한, 상술한 바와 같이, 클러치 온도(TC)의 초기값은, 유온 센서(14)에서 얻어진 ATF 온도(TOIL)로 설정된다.
한편, 클러치의 상태가 해방 과도시라고 판정되면[예를 들어, 2→3 변속 중인 제2 브레이크(23)], 발열량 연산부(105)에 설치된 해방 과도시 발열량 연산부(108)에 의해 클러치의 발열량(Tup)이 산출된다.
해방 과도시 발열량 연산부(108)에서는, 변속 맵(3)으로부터의 정보를 기초로 하여, 현재 진행되고 있는 변속이 업 시프트인지, 또는 다운 시프트인지를 판정한다. 여기서, 클러치가 해방 과도 상태라도, 업 시프트와 다운 시프트에서는 발열량이 크게 상이하며, 체결 과도와는 반대로, 다운 시프트시의 해방 과도는 업 시프트시에 비해 발열량이 크다. 한편, 업 시프트시에는 클러치의 해방 과도라도 다운 시프트에 비해 발열량은 크지 않다.
그래서, 업 시프트라고 판정된 경우에는, 전술한 [수학식4]를 기초로 하여 발열량(Tup)을 산출하고, 다운 시프트라고 판정된 경우에는, [수학식3]을 기초로 하여 발열량(Tup)을 산출한다.
컨트롤러(1)에서는, 이상과 같이 하여 현재의 클러치의 온도(TC)를 산출하면서 변속을 판단하였을 때에는, 현재의 온도 상태로부터 다음 변속을 실행하였을 때에, 상기 변속에 관여하는 클러치의 상승 온도(TINH)를 예측한다.
이 상승 온도(TINH)의 예측은, 컨트롤러(1)에 설치된 예측 상승 온도 연산부(102)에 의해 실행된다. 여기서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 예측 상승 온도 연산부(102)는 업 시프트시의 클러치 상승 온도(TINH)를 예측하는 UP 변속시용 예측 상승 온도 연산부(111)와, 통상 다운 시프트시의 클러치 상승 온도(TINH)를 예측하는 통상 DOWN 변속시용 예측 상승 온도 연산부(112)와, 후술하는 PYDOWN 변속시의 클러치 상승 온도(TINH)를 예측하는 PYDOWN 변속시용 예측 상승 온도 연산부(113)와, 제2 동기 변속시의 클러치 상승 온도(TINH)를 예측하는 제2 동기 변속시용 예측 상승 온도 연산부(114)를 구비하고 있다.
컨트롤러(1)에서 업 시프트 판단 또는 다운 시프트 판단이 있으면, 실제의 업 시프트 지령 또는 다운 시프트 지령에 앞서 상승 온도(TINH)가 예측된다. 각 예측 상승 온도 연산부에 있어서의 연산 방법에 대해서는 각각 후술한다.
이와 같이 하여 예측 상승 온도 연산부(102)에 의해 다음에 행해질 변속시에 있어서의 예측 상승 온도(TINH)가 산출되면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 이 예측 상승 온도(TINH) 및 현재 온도 연산부(101)에서 산출된 현재의 클러치 온도(TC)가 예측 온도 연산부(103)에 입력된다.
예측 온도 연산부(103)에서는, 현재의 클러치 온도(TC)에 예측 상승 온도(TINH)를 가산하여, 다음에 행해질 변속시의 변속 완료시에 있어서의 예측 온도(TES)가 산출된다.
또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(1)에는 소손 온도 설정부(110)가 설치되어 있다. 소손 온도 설정부(110)는, 주행로의 구배와 차속을 기초로 하여 구동력이 부족해질 가능성을 판정하고, 그 판정 결과를 기초로 하여 UP 소손 온도와 DOWN 소손 온도를 설정한다. UP 소손 온도와 DOWN 소손 온도는, 각각 업 시프트시 혹은 다운 시프트시에 클러치 온도(TC)가 초과하면 클러치가 소손되어 버리는 온도이며, 그들의 구체적인 설정 방법에 대해서는 후술한다.
비교부(109)에 있어서 예측 온도(TES)와 UP 소손 온도 또는 DOWN 소손 온도가 비교되어, 예측 온도(TES)가 UP 소손 온도 또는 DOWN 소손 온도 이상이라고 판정되면, 변속 금지 절환부(104)에 의해 변속 판단된 업 시프트 또는 다운 시프트가 금지 또는 다른 변속으로 절환된다. 여기서, 다른 변속이라 함은 통상의 변속 형태에서 행해지는 업 시프트에 대한 PYUP 변속이나 통상의 변속 형태에서 행해지는 다운 시프트에 대한 PYDOWN 변속이다. 한편, 예측 온도(TES)가 UP 소손 온도 또는 DOWN 소손 온도보다 낮다고 판정되면, 당해 변속 판단된 변속이 허가되어, 통상의 변속 형태에서 업 시프트 혹은 다운 시프트가 실행된다.
또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(1)에는 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수 연산부(115)가 구비된다. 체인지 마인드라 함은, n단으로부터 n+1단 또는 n-1단으로의 변속 동작 중에 새롭게 n단으로의 변속 판단되는 것이다. 변속 판단이 체인지 마인드라고 판정된 경우에는, 클러치의 상승 온도(TINH)를 예측하는 일 없이, 현재의 클러치 온도(TC)를 기초로 하여 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수를 연산한다.
그 후, 비교부(109)에 있어서 현재의 체인지 마인드 연속 변속 횟수와 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수가 비교되어, 현재의 체인지 마인드 연속 변속 횟수가 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수 이상이라고 판정되면, 변속 판단한 업 시프트 또는 다운 시프트의 실행이 금지된다. 한편, 현재의 체인지 마인드 연속 변속 횟수가 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수보다 작다고 판정되면, 변속 판단한 업 시프트 또는 다운 시프트의 실행이 허가된다.
이상의 제어에 의해, 클러치가 탈 우려가 있는 경우에는 다음 변속의 업 시프트 또는 다운 시프트를 금지, 또는 통상의 변속 형태로부터 다른 변속 형태에서의 실행으로 절환하는 동시에, 클러치가 타지 않는다고 판정할 수 있는 경우에는 업 시프트 또는 다운 시프트를 허용하므로, 클러치의 열적 부하 상태에 따른 적절한 변속의 금지 및 허가를 행할 수 있다.
여기서, 상술한 PYUP 변속 및 PYDOWN 변속에 대해 설명한다. PYUP 변속 및 PYDOWN 변속은, 각각 통상의 업 시프트 및 다운 시프트의 변속 형태에 대해, 동일한 입력 토크로 비교하면 변속 시간이 단축되고, 그만큼 발열량(Tup)이 적은 변속 형태이다. 구체적으로는, 변속 시간의 단축은 유압의 상승 구배 및 저하 구배를 크게 함으로써 이루어진다.
또한, 이하의 명세서 중에 있어서,「업 시프트」라고 하는 기재는, 변속단을 High측의 변속단으로 절환한다고 하는 것을 의미하기 위해 사용하고,「UP 변속」이라고 하는 기재는 통상의 변속 형태에서 행하는 업 시프트이며, 주로 그 밖의 변속 형태에서 행하는 업 시프트(예를 들어, PYUP 변속)와의 차이를 명확하게 하는 경우에 사용한다. 마찬가지로,「다운 시프트」라고 하는 기재는, 변속단을 Low측의 변속단으로 절환한다고 하는 것을 의미하기 위해 사용하고,「DOWN 변속」이라고 하는 기재는 통상의 변속 형태에서 행하는 다운 시프트이며, 주로 그 밖의 변속 형태에서 행하는 다운 시프트(예를 들어, PYDOWN 변속)와의 차이를 명확하게 하는 경우에 사용한다.
우선, PYUP 변속에 대해 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 9는 PYUP 변속에 있어서의 기어비, 해방측 클러치의 유압 지령값, 체결측 클러치의 유압 지령값 및 엔진 토크의 변화를 나타내는 타임차트이며, 파선이 통상의 변속 형태(통상 UP 변속)를 나타내고, 실선이 발열량이 적은 변속 형태(PYUP 변속)를 나타낸다.
도 9의 실선으로 나타내는 바와 같이, 체결측 클러치는 통상의 변속 형태(통상 UP 변속)에 대해, 토크 페이즈 중(t1 내지 t2)의 유압의 상승 구배 및 이너셔 페이즈 중(t2 내지 t3)의 유압의 상승 구배가 커지도록 제어된다. 또한, 해방측 클러치는 토크 페이즈 중(t1 내지 t2)의 유압의 저하 구배가 커지도록 제어된다. 이것은 체결측 클러치가 용량을 갖기 시작해도, 아직 해방측 클러치가 용량을 갖고 있으면, 인터로크를 발생할 우려가 있기 때문이다.
이에 의해, 기어비가 n단으로부터 n+1단으로 변화될 때까지, 통상의 변속 형태(통상 UP 변속)에서는 t4-t1시간만큼 필요로 하는 데 대해, PYUP 변속에서는 t3-t1시간밖에 필요로 하지 않으므로, t4-t3시간만큼 단축할 수 있다. 따라서, 체결측 클러치의 발열량(Tup)이 단축된 시간만큼 저하된다.
또한, 업 시프트에서는 이너셔 페이즈 중에 엔진 토크의 저감 제어를 행하고 있지만, PYUP 변속에서는 토크 다운량을 보다 크게 설정하고 있으므로, PYUP 변속에 의해 체결측 클러치를 보다 단시간에 체결해도, 변속 쇼크의 악화를 억제할 수 있다.
마찬가지로 PYDOWN 변속에 대해 도 10을 참조하면서 설명한다. 도 10은 PYDOWN 변속에 있어서의 기어비, 해방측 클러치의 유압 지령값, 체결측 클러치의 유압 지령값의 변화를 나타내는 타임차트이며, 파선이 통상의 변속 형태(통상 DOWN 변속)를 나타내고, 실선이 발열량이 적은 변속 형태(PYDOWN 변속)를 나타낸다.
도 10의 실선으로 나타내는 바와 같이, 해방측 클러치는 통상 변속에 대해, 변속 개시로부터 이너셔 페이즈 개시까지(t1 내지 t2)의 유압의 저하 구배 및 이너셔 페이즈 중(t2 내지 t3)의 유압의 상승 구배가 커지도록 제어된다. 또한, 체결측 클러치는 이너셔 페이즈 중(t2 내지 t3)의 유압의 상승 구배가 커지도록 제어된다.
이에 의해, 기어비가 n단으로부터 n-1단으로 변화될 때까지, 통상 변속에서는 t6-t1시간만큼 필요로 하는 데 대해, PYDOWN 변속에서는 t4-t1시간밖에 필요로 하지 않으므로, t6-t4시간만큼 단축할 수 있다. 따라서, 해방측 클러치의 발열량(Tup)이 단축된 시간만큼 저하된다.
이상과 같이 도 5를 참조하면서 설명한 컨트롤러(1)에서 행하는 제어에 대해, 이하, 도 11 내지 도 21의 흐름도를 이용하여 보다 상세하게 설명한다. 또한, 도 11 내지 도 21에 나타내는 흐름도는 각 클러치마다 실행된다.
우선, 도 11을 참조하면서 현재 온도 연산부(101)의 제어 내용에 대해 설명한다.
단계 S1에서는, 현재의 엔진 회전 속도(NE), 터빈 회전 속도(NT), 유온(TOIL), 차속(No) 등의 정보를 취입한다.
단계 S2에서는, 클러치의 상태가 체결 정상 상태, 해방 과도 상태, 해방 정상 상태 또는 체결 과도 상태인 것이 판정된다.
클러치의 상태가 체결 정상 상태이면 단계 S3으로 진행하여 리셋 판정 타이머를 카운트 업하고, 단계 S4로 진행하여 체결시 방열량(Tdown)을 연산한다. 또한, 체결시 방열량(Tdown)의 연산에 대해서는 후술한다.
클러치의 상태가 해방 과도 상태이면 단계 S5로 진행하여, 변속 종류가 업 시프트인지 다운 시프트인지가 판정된다. 다운 시프트이면 단계 S6으로 진행하여 리셋 판정 타이머를 클리어하고, 단계 S7로 진행하여 해방시 발열량(Tup)을 연산한다. 해방시 발열량(Tup)은, 상술한 [수학식3]을 기초로 하여 연산된다. 변속 종류가 업 시프트이면 단계 S8로 진행하여 리셋 판정 타이머를 클리어하고, 단계 S9로 진행하여 발열량(Tup)을 [수학식4]를 기초로 하여 0으로 한다.
클러치의 상태가 해방 정상 상태이면 단계 S10으로 진행하여 리셋 판정 타이머를 카운트 업하고, 단계 S11로 진행하여 해방시 방열량(Tdown)을 연산한다. 또한, 해방시 방열량(Tdown)의 연산에 대해서는 후술한다.
클러치의 상태가 체결 과도 상태이면 단계 S12로 진행하여, 변속 종류가 업 시프트인지 다운 시프트인지가 판정된다. 다운 시프트이면 단계 S8로 진행하여 리셋 판정 타이머를 클리어하고, 단계 S9로 진행하여 발열량(Tup)을 [수학식4]를 기초로 하여 0으로 한다. 변속 종류가 업 시프트이면 단계 S13으로 진행하여 리셋 판정 타이머를 클리어하고, 단계 S14로 진행하여 체결시 발열량(Tup)을 연산한다. 체결시 발열량(Tup)은, 상술한 [수학식3]을 기초로 하여 연산된다.
단계 S15에서는, 리셋 판정 타이머가 클러치 리셋 설정 시간 이상인지 여부를 판정한다. 리셋 판정 타이머가 클러치 리셋 설정 시간 이상이면 단계 S16으로 진행하여, 클러치의 현재 온도(TC)를 유온(TOIL)으로 하여 처리를 종료한다.
리셋 판정 타이머가 클러치 리셋 설정 시간보다 작은 경우에는, 단계 S17로 진행하여 클러치의 현재 온도(TC)에 발열량(Tup) 또는 방열량(Tdown)을 가산한다. 또한, 방열량(Tdown)은 마이너스 값이다. 여기서, 클러치 리셋 설정 시간이라 함은, 클러치의 체결 또는 해방 정상 상태가 소정 시간 계속된 것에 의해, 클러치 온도(TC)가 충분히 저하되어 유온(TOIL)과 동등하게 되어 있다고 판단할 수 있을 정도의 시간이다.
단계 S18에서는, 클러치의 현재 온도(TC)가 유온(TOIL) 이하인지 여부를 판정한다. 클러치의 현재 온도(TC)가 유온(TOIL) 이하이면 단계 S16으로 진행하여, 클러치의 현재 온도(TC)를 유온(TOIL)으로 한다. 클러치의 현재 온도(TC)가 유온(TOIL)보다 높은 경우에는, 처리를 종료한다. 즉, 클러치 온도(TC)가 유온(TOIL)보다 낮아지는 것은 실제로는 생각하기 어려우므로, 연산되는 클러치 온도(TC)가 유온(TOIL)보다 낮아질 것 같은 경우에는 클러치 온도(TC)를 유온(TOIL)으로 하는 것이다.
여기서, 도 11의 단계 S4에 있어서의 체결시 방열량(Tdown)의 연산에 대해 도 12의 흐름도를 참조하면서 설명한다. 또한, 단계 S11에 있어서의 해방시 방열량(Tdown)도 이하에 설명하는 체결시 방열량(Tdown)의 연산과 동일한 방법으로 연산된다.
단계 S101에서는, 변속 종료 직후인지 여부를 판정한다. 변속 종료 직후이면 단계 S102로 진행하고, 변속 종료 직후가 아니면 단계 S103으로 진행한다.
단계 S102에서는, 클러치의 현재 온도(TC)와 유온(TOIL)과의 온도차를 기초로 하여 온도 저하 구배를 설정한다. 온도 저하 구배는 상술한 [수학식1], [수학식2]에 있어서의 A, C이며, 클러치의 현재 온도(TC)와 유온(TOIL)과의 온도차가 클수록 커지도록 설정된다.
단계 S103에서는, 타이머를 카운트한다.
단계 S104에서는, 타이머가 소정값 이상인지 여부를 판정한다. 타이머가 소정값 이상이면 단계 S105로 진행하여, 온도 저하 구배를 소정의 구배(일정값)로 설정한다.
단계 S106에서는, 변속 개시로부터의 시간(상기 타이머의 값)과 온도 저하 구배로부터 금회의 체결시 방열량(Tdown)을 산출하여 처리를 종료한다. 여기서, 소정값은 상술한 [수학식1], [수학식2]에 있어서의 t1이고, 방열 개시시의 온도에 상관없이 온도 저하 구배가 대략 일정해질 때까지 필요로 하는 시간이며, 예를 들어 5sec로 설정된다.
다음에 도 13, 도 14를 참조하면서 예측 상승 온도 연산부(102), 예측 온도 연산부(103), 임계값 연산부(110), 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수 연산부(115), 비교부(109) 및 변속 금지 절환부(104)의 제어 내용에 대해 설명한다.
단계 S21에서는, 변속 판단이 있었는지 여부를 판정한다. 변속 판단이 있었던 경우는 단계 S22로 진행하고, 변속 판단이 없는 경우는 처리를 종료한다.
단계 S22에서는, UP 소손 온도, DOWN 소손 온도를 설정한다. 상세한 설정 방법에 대해서는 후술한다.
단계 S23에서는, 상기 변속 판단된 변속 종류가 체인지 마인드인지 여부를 판정한다. 체인지 마인드인 경우는 단계 S60으로 진행하고, 체인지 마인드가 아닌 경우는 단계 S24로 진행한다. 체인지 마인드라 함은, n단으로부터 n+1단 또는 n-1단으로의 변속 동작 중에 새롭게 n단으로의 변속 판단되는 것이다.
단계 S24에서는, 변속 종류가 업 시프트인지 다운 시프트인지가 판정된다. 업 시프트이면 단계 S25로 진행하고, 다운 시프트이면 단계 S34로 진행한다. 여기서, 업 시프트는 체결 과도 상태의 업 시프트만을 가리키고, 다운 시프트는 해방 과도 상태의 다운 시프트만을 가리킨다.
단계 S25에서는, UP 변속시용 예측 상승 온도(TINH)를 연산한다. UP 변속시용 예측 상승 온도라 함은, 업 시프트시에 체결하는 클러치의 예측되는 상승 온도이며, 상세한 연산 방법에 대해서는 후술한다.
단계 S26에서는, 현재의 클러치 온도(TC)에 UP 변속시용 예측 상승 온도(TINH)를 가산하여 UP 변속시용 예측 온도(TES)를 구한다.
단계 S27에서는, UP 변속시용 예측 온도(TES)가 UP 소손 온도 이상인지, 환언하면 UP 변속시용 예측 온도(TES)가 UP 소손 온도 이상의 온도 영역에 들어가는 상태가 되는지를 판정한다. UP 변속시용 예측 온도(TES)가 UP 소손 온도보다 낮으면, 단계 S28로 진행하여 통상의 변속 형태인 UP 변속을 행하고, UP 변속시용 예측 온도(TES)가 UP 소손 온도 이상이면 단계 S29로 진행한다.
단계 S29에서는, PYUP 변속시용 예측 상승 온도(TINH)를 연산한다. PYUP 변속이라 함은, 통상의 변속 형태인 UP 변속보다 클러치로의 공급 유압의 상승률을 높게 함으로써, 클러치의 체결에 필요로 하는 시간을 단축하고, 당해 클러치의 발열량을 적게 하는 변속 형태이다. PYUP 변속시용 예측 상승 온도(TINH)는, 이 PYUP 변속시에 체결하는 클러치의 예측되는 상승 온도이다. PYUP 변속과 통상의 UP 변속의 차이는, 토크 페이즈 목표 시간, 이너셔 페이즈 개시시 유압 경사이므로, PYUP 변속시용 예측 상승 온도(TINH)는 UP 변속시용 예측 상승 온도(TINH)와 동일한 연산 방법으로 연산된다. 또한, PYUP 변속시에는, 엔진의 토크 다운량을 통상 UP 변속보다 크게 하여, 변속 쇼크의 악화를 억제하는 동시에 당해 클러치의 발열량(Tup)을 또한 적게 한다.
단계 S30에서는, 현재의 클러치 온도(TC)에 PYUP 변속시용 예측 상승 온도(TINH)를 가산하여 PYUP 변속시용 예측 온도(TES)를 구한다.
단계 S31에서는, PYUP 변속시용 예측 온도(TES)가 UP 소손 온도 이상인지, 환언하면 PYUP 변속시용 예측 온도(TES)가 UP 소손 온도 이상의 온도 영역에 들어가는지를 판정한다. PYUP 변속시용 예측 온도(TES)가 UP 소손 온도보다 낮으면 단계 S32로 진행하여 PYUP 변속을 행하고, PYUP 변속시용 예측 온도(TES)가 UP 소손 온도 이상이면 단계 S33으로 진행하여 변속 판단한 업 시프트의 실행을 금지한다.
한편, 단계 S24에 있어서 변속 종류가 다운 시프트라고 판정되면, 단계 S34로 진행한다. 단계 S34에서는, 액셀러레이터 답입에 의한 다운 시프트인지 여부를 판정한다. 액셀러레이터 답입에 의한 다운 시프트이면 단계 S44로 진행하고, 액셀러레이터 답입에 의한 다운 시프트가 아니면 단계 S35로 진행한다.
단계 S35에서는, 통상 DOWN 변속시용 예측 상승 온도(TINH)를 연산한다. 통상 DOWN 변속시용 예측 상승 온도(TINH)는, 통상의 다운 시프트시에 해방하는 클러치의 예측되는 상승 온도이며, 상세한 연산 방법에 대해서는 후술한다.
단계 S36에서는, 현재의 클러치 온도(TC)에 통상 DOWN 변속시용 예측 상승 온도(TINH)를 가산하여 통상 DOWN 변속시용 예측 온도(TES)를 구한다.
단계 S37에서는, 통상 DOWN 변속시용 예측 온도(TES)가 DOWN 소손 온도 이상인지, 환언하면 통상 DOWN 변속시용 예측 온도(TES)가 DOWN 소손 온도 이상의 온도 영역에 들어가는 상태가 되는지를 판정한다. 통상 DOWN 변속시용 예측 온도(TES)가 DOWN 소손 온도보다 낮으면, 단계 S38로 진행하여 통상 DOWN 변속을 행하고, 통상 DOWN 변속시용 예측 온도(TES)가 DOWN 소손 온도 이상이면, 단계 S39로 진행한다.
단계 S39에서는, PYDOWN 변속시용 예측 상승 온도(TINH)를 연산한다. PYDOWN 변속시용 예측 상승 온도라 함은, PYDOWN 변속시에 해방하는 클러치의 예측되는 상승 온도이며, 상세한 연산 방법에 대해서는 후술한다. PYDOWN 변속이라 함은, 통상의 변속 형태인 통상 DOWN 변속보다 당해 클러치로의 공급 유압의 저하율을 높게 함으로써, 클러치의 해방에 필요로 하는 시간을 단축한 변속 형태이다.
단계 S40에서는, 현재의 클러치 온도(TC)에 PYDOWN 변속시용 예측 상승 온도(TINH)를 가산하여 PYDOWN 변속시용 예측 온도(TES)를 구한다.
단계 S41에서는, PYDOWN 변속시용 예측 온도(TES)가 DOWN 소손 온도 이상인지, 환언하면 PYDOWN 변속시용 예측 온도(TES)가 DOWN 소손 온도 이상의 온도 영역에 들어가는지를 판정한다. PYDOWN 변속시용 예측 온도(TES)가 DOWN 소손 온도보다 낮으면 단계 S42로 진행하여 PYDOWN 변속을 행하고, PYDOWN 변속시용 예측 온도(TES)가 DOWN 소손 온도 이상이면 단계 S43으로 진행하여 변속 판단한 다운 시프트의 실행을 금지한다.
한편, 단계 S34에 있어서 액셀러레이터 답입에 의한 다운 시프트라고 판정되면, 단계 S44로 진행한다. 단계 S44에서는, 단계 S21에 있어서 변속 판단 있음이라고 판정되기 전의 액셀러레이터 개방도가 소정 개방도 이하이며, 또한 액셀러레이터 개방도의 변화 속도가 소정의 속도 이상인지 여부를 판정한다. 상기 조건을 만족시키는 경우에는 단계 S50으로 진행하고, 상기 조건을 한쪽이라도 만족시키지 않는 경우에는 단계 S45로 진행한다. 소정 개방도는 거의 제로이며, 소정의 속도는 액셀러레이터 페달의 급답입이라고 판단할 수 있을 정도의 값으로 설정된다. 즉, 상기 조건은 액셀러레이터 개방도가 거의 완전 폐쇄 상태로부터 급답입된 경우에 성립하고, 이러한 경우는 제1 동기 제어가 행해지는 경우이므로 단계 S50으로 진행하고, 상기 조건이 성립되지 않는 경우는 제2 동기 제어가 행해지는 경우이므로 단계 S45로 진행한다.
또한, 제1 동기 제어 및 제2 동기 제어라 함은, 다운 시프트시에 엔진의 회전 속도와 체결되는 클러치의 회전 속도를 동기시키고 나서 당해 클러치를 체결하는 제어이며, 제1 동기 제어에서는 해방하는 측의 클러치를 드래그하는 일 없이 급해방하는, 즉 당해 클러치로의 공급 유압을 단계적으로 저하시키는 것에 대해, 제2 동기 제어에서는 출력 토크의 누락감을 없애는 것을 목적으로, 당해 클러치를 드래그하면서 해방하는, 즉 당해 클러치로의 공급 유압을 점감시키는 점에서 상이하다.
단계 S45에서는, 제2 동기 변속시용 예측 상승 온도(TINH)를 연산한다. 제2 동기 변속시용 예측 상승 온도라 함은, 제2 동기 제어에 의한 변속시에 해방하는 클러치의 예측되는 상승 온도(TINH)이며, 상세한 연산 방법에 대해서는 후술한다.
단계 S46에서는, 현재의 클러치 온도(TC)에 제2 동기 변속시용 예측 상승 온도(TINH)를 가산하여 제2 동기 변속시용 예측 온도(TES)를 구한다.
단계 S47에서는, 제2 동기 변속시용 예측 온도(TES)가 DOWN 소손 온도 이상인지 여부를 판정한다. 제2 동기 변속시용 예측 온도(TES)가 DOWN 소손 온도보다 낮으면 단계 S48로 진행하여 제2 동기 제어에 의한 변속을 행하고, 제2 동기 변속시용 예측 온도(TES)가 DOWN 소손 온도 이상이면 단계 S49로 진행하여 변속 판단한 다운 시프트를 금지한다.
한편, 단계 S44에 있어서 변속 지령 있음이라고 판정되기 전의 액셀러레이터 개방도가 소정 개방도 이하이고, 또한 액셀러레이터 개방도의 변화 속도가 소정의 속도 이상이라고 판정된 경우에는, 단계 S50으로 진행하여 현재의 클러치 온도(TC)를 판독한다.
단계 S51에서는, 현재의 클러치 온도(TC)가 DOWN 소손 온도 이상인지 여부를 판정한다. 현재의 클러치 온도(TC)가 DOWN 소손 온도보다 낮으면, 단계 S52로 진행하여 제1 동기 제어에 의한 변속을 행하고, 현재의 클러치 온도(TC)가 DOWN 소손 온도 이상이면, 단계 S53으로 진행하여 다운 시프트를 금지한다.
한편, 단계 S23에 있어서 체인지 마인드 있음이라고 판정되면, 도 14의 단계 S60으로 진행하여 변속 종류가 업 시프트인지 다운 시프트인지를 판정한다. 업 시프트라고 판정되면 단계 S61로 진행하고, 다운 시프트라고 판정되면 단계 S67로 진행한다. 본 단계 S60에서는 단계 S24와 마찬가지로, 업 시프트는 체결 과도 상태의 업 시프트만을 가리키고, 다운 시프트는 해방 과도 상태의 다운 시프트만을 가리킨다.
단계 S61에서는, 현재의 클러치 온도(TC)를 판독한다.
단계 S62에서는, UP 변속시의 클러치 온도(TC)에 의한 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수를 판독한다. 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수는 도 15의 맵을 참조하여 클러치 온도(TC)를 기초로 하여 결정된다.
도 15의 맵은, 클러치 온도(TC)에 따라서 S영역, A영역, B영역 및 C영역의 4개의 영역으로 나뉘어져 있고, 현재의 클러치 온도(TC)가 어느 영역에 있는지에 따라 체인지 마인드 변속 허가 횟수가 결정된다. S영역은 클러치 온도(TC)가 UP 소손 온도 이상의 영역이다. A영역은 클러치 온도(TC)가 UP 소손 온도 미만, DOWN 소손 온도 이상의 영역이다. B영역은 클러치 온도(TC)가 DOWN 소손 온도 미만, UP 소손 온도로부터 업 시프트시의 최대 발열량(Tup)을 뺀 온도 이상의 영역이다. C영역은 클러치 온도(TC)가 UP 소손 온도로부터 업 시프트시의 최대 발열량(Tup)을 뺀 온도 미만의 영역이다.
현재의 클러치 온도(TC)가 S영역에 있을 때, 클러치 가열이 일어나므로 체인지 마인드는 금지되고, 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수는 0회로 설정된다. A영역에 있을 때, 체인지 마인드를 1회라도 행하면 S영역으로 들어갈 가능성이 있으므로 체인지 마인드는 금지되고, 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수는 0회로 설정된다. B영역에 있을 때, 다운 시프트 중의 업 시프트의 체인지 마인드는 다음에 다운 시프트가 일어나도 이 다운 시프트를 제한 가능하므로, 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수는 1회로 설정된다. C영역에 있을 때, 체인지 마인드는 제한할 필요가 없지만, 여기서는 예를 들어 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수는 5회로 설정된다.
도 14로 되돌아가, 단계 S63에서는 현재의 체인지 마인드 연속 변속 횟수가 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수보다 적은지 여부를 판정한다. 현재의 체인지 마인드 연속 변속 횟수가 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수보다 적으면, 단계 S64로 진행하여 연속 변속 횟수를 증가시키고, 단계 S65로 진행하여 업 시프트를 행한다. 현재의 체인지 마인드 연속 변속 횟수가 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수 이상이면, 단계 S66로 진행하여 업 시프트를 금지한다.
한편, 단계 S60에 있어서 변속 종류가 다운 시프트라고 판정되면, 단계 S67로 진행하여 현재의 클러치 온도(TC)를 판독한다.
단계 S68에서는, 다운 시프트시의 클러치 온도(TC)에 의한 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수를 판독한다. 다운 시프트시의 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수는 단계 S62에 있어서 구한 업 시프트시의 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수와 동일하게 구해진다. 단, 클러치 온도(TC)가 B영역에 있을 때에는 업 시프트시와는 상이하다. 업 시프트 중의 다운 시프트의 체인지 마인드는, 다음에 엔진의 과회전 방지를 위해 강제적으로 업 시프트시킬 가능성이 있으므로, 이 업 시프트를 고려하여 체인지 마인드는 금지된다.
단계 S69에서는, 현재의 체인지 마인드 연속 변속 횟수가 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수보다 적은지 여부를 판정한다. 현재의 체인지 마인드 연속 변속 횟수가 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수보다 적으면, 단계 S70으로 진행하여 연속 변속 횟수를 증가시키고, 단계 S71로 진행하여 다운 시프트를 행한다. 현재의 체인지 마인드 연속 변속 횟수가 연속 체인지 마인드 변속 허가 횟수 이상이면, 단계 S72로 진행하여 다운 시프트를 금지한다.
다음에, 도 13의 단계 S22에 있어서의 UP 소손 온도, DOWN 소손 온도의 설정에 대해 도 16의 흐름도를 참조하면서 설명한다.
단계 S201에서는, 주행로의 오르막 구배와 차속을 기초로 하여 도 17에 나타내는 맵을 참조하여, 차량이 오르막길 주행에 의해 구동력이 부족해질 가능성이 있는지 판정한다. 도 17에 나타내는 맵에 따르면, 주행로의 오르막 구배가 클수록, 또한 차속이 높을수록 구동력이 부족해질 가능성이 있다고 판정된다.
여기서,「구동력이 부족해지는」상황이라 함은, 차량의 주행 저항(구름 저항, 공기 저항, 구배 저항의 총합)에 대해 차량의 구동력이 충분히 크지 않은 상황(운전자의 의도대로 가속을 할 수 없는 상황), 혹은 주행 저항보다도 차량의 구동력이 작은 상황(현재의 차속을 유지할 수 없어, 차량이 감속해 버리는 상황)을 가리킨다.
오르막길 주행에 의해 구동력이 부족해질 가능성이 없다고 판정한 경우는 단계 S202로 진행하여, UP 소손 온도를 통상용 UP 소손 온도(제1 소정값)로 설정하고, DOWN 소손 온도를 통상용 DOWN 소손 온도(제2 소정값)로 설정한다. 통상용 UP 소손 온도는 통상용 DOWN 소손 온도보다도 높은 온도로 설정된다.
한편, 오르막길 주행에 의해 구동력이 부족해질 가능성이 있다고 판정한 경우는 단계 S203으로 진행하여, UP 소손 온도를 오르막용 UP 소손 온도(제4 소정값)로 설정하고, DOWN 소손 온도를 오르막용 DOWN 소손 온도(제3 소정값)로 설정한다. 오르막용 DOWN 소손 온도는 통상용 DOWN 소손 온도보다도 높은 온도로 설정되고, 오르막용 UP 소손 온도는 오르막용 DOWN 소손 온도보다도 낮은 온도로 설정된다.
또한, 구동력의 부족을 판정하는 방법은, 여기에 나타낸 방법 외에, 엔진(1)의 토크, 자동 변속기(7)의 변속비, 종감속비로부터 차량의 구동력을 산출하고, 차속, 구배, 차 중량, 타이어의 마찰 계수, 차량 전체면 투영 면적 등으로부터 주행 저항을 산출하고, 산출한 차량의 구동력과 주행 저항을 비교함으로써 판단하도록 해도 좋다.
도 18은, 통상용 UP 소손 온도, 통상용 DOWN 소손 온도와 오르막용 UP 소손 온도, 오르막용 DOWN 소손 온도와의 관계를 나타낸 것이다. 통상시에는 DOWN 소손 온도(=통상용 DOWN 소손 온도)보다도 UP 소손 온도(=통상용 UP 소손 온도)가 높게 설정되지만, 오르막길 주행에 의해 구동력이 부족해질 가능성이 있다고 판정되면, 이 관계가 역전되어, DOWN 소손 온도(=오르막용 DOWN 소손 온도)보다도 UP 소손 온도(=오르막용 UP 소손 온도)의 쪽이 낮게 설정된다. UP 소손 온도, DOWN 소손 온도를 이러한 온도로 설정하는 것은, 오르막 주행에서 구동력이 부족해질 가능성이 있는 경우는, 업 시프트를 금지하고, 다운 시프트를 허가하는 경향으로 함으로써, 구동력 부족으로 되는 것을 방지하기 위함이다.
다음에, 도 13의 단계 S25에 있어서의 UP 변속시용 예측 상승 온도(TINH)의 연산에 대해 도 19의 흐름도 및 도 22의 타임차트를 참조하면서 설명한다. 도 22의 타임차트는, (a) 목표 변속단(NxtGP), (b) 현재의 변속단(CurGP), (c) 터빈 회전 속도(NT), (d) 아웃풋 회전 속도(No)(차속), (e) 가속도, (f) 상대 회전 속도, (g) 클러치의 전달 토크, (h) 클러치로의 공급 유압의 변화를 나타낸다. t1 내지 t2는 전처리 시간, t2 내지 t3은 토크 페이즈 목표 시간, t3 내지 t4는 이너셔 페이즈 목표 시간이며, 전처리 시간이라 함은 변속 지령으로부터 클러치의 피스톤 스트로크의 완료까지의 시간이다.
단계 S301에서는, 전처리 개시시의 가속도[도 22의 (e) ; t1]를 연산한다. 전처리 개시시의 가속도는, 전처리 개시시의 차속과 소정 시간 전의 차속을 기초로 하여 연산된다.
단계 S302에서는, 전처리 시간(t2-t1)을 판독한다. 전처리 시간은, 차속과 토크를 기초로 하여 결정되는 시간이며, 본 실시예에서는 변속 제어가 갖는 전처리 시간 백업 타이머를 판독한다.
단계 S303에서는, 토크 페이즈 개시시 차속[도 22의 (d) ; t2]을 연산한다. 토크 페이즈 개시시 차속은, 전처리 개시시의 가속도에 전처리 시간을 승산한 것을 전처리 개시시의 차속에 가산함으로써 연산된다.
단계 S304에서는, 토크 페이즈 개시시 터빈 토크를 연산한다. 토크 페이즈 개시시 터빈 토크는, 토크 페이즈 개시시 차속과 변속비로부터 터빈 회전 속도(NT)를 구하고, 터빈 회전 속도(NT)를 기초로 하여 미리 기억되어 있는 회전-토크 변환 맵을 참조하여 연산된다.
단계 S305에서는, 토크 페이즈 개시시의 차속과 터빈 토크를 기초로 하여, 변속 제어가 갖는 토크 페이즈 목표 시간(t3-t2)을 판독한다.
단계 S306에서는, 토크 페이즈 개시시 전달 토크[도 22의 (g) ; t2]를 연산한다. 토크 페이즈 개시시 전달 토크는, 클러치의 리턴 스프링과 균형이 맞는 토크이며, 토크 페이즈 개시시에는 유압이 공급되어 있지 않으므로 토크 페이즈 개시시 전달 토크는 제로이다.
단계 S307에서는, 이너셔 페이즈 개시시 차속[도 22의 (d) ; t3]을 연산한다. 이너셔 페이즈 개시시 차속은, 전처리 개시시의 가속도에 토크 페이즈 목표 시간을 승산한 것에 토크 페이즈 개시시 차속을 가산하여 연산된다.
단계 S308에서는, 이너셔 페이즈 개시시 터빈 토크를 연산한다. 이너셔 페이즈 개시시 터빈 토크는, 이너셔 페이즈 개시시 차속과 변속비로부터 터빈 회전 속도(NT)를 구하고, 터빈 회전 속도(NT)를 기초로 하여 회전-토크 변환 맵을 참조하여 연산된다.
단계 S309에서는, 이너셔 페이즈 개시시 전달 토크[도 22의 (g) ; t3]를 연산한다. 이너셔 페이즈 개시시 전달 토크는, 이너셔 페이즈 개시시 터빈 토크에 분담비를 승산하여 연산된다. 또한, 분담비라 함은, 임의의 변속단에 있어서 당해 변속단에서 체결되어 있는 복수의 클러치가 각각 담당하고 있는 토크의, 입력 토크에 대한 비율이다.
단계 S310에서는, 토크 페이즈 평균 전달 토크[도 22의 (g)]를 연산한다. 토크 페이즈 평균 전달 토크는, 토크 페이즈 개시시 전달 토크에 이너셔 페이즈 개시시 전달 토크를 가산한 것을 2로 제산하여 연산된다. 즉, 토크 페이즈 개시시 전달 토크와 이너셔 페이즈 개시시 전달 토크의 평균값으로서 연산된다.
단계 S311에서는, 이너셔 페이즈 개시시 유압[도 22의 (h) ; t2]을 연산한다. 이너셔 페이즈 개시시 유압은 이하의 식에 따라서 연산된다.
여기서, A는 면적, μ는 마찰 계수, D는 유효 직경, N은 페이싱 매수, F는 리턴 스프링의 하중이다.
단계 S312에서는, 이너셔 페이즈 개시시 터빈 토크와 이너셔 페이즈 개시시 차속을 기초로 하여, 변속 제어의 맵으로부터 이너셔 페이즈 개시시 유압 경사를 판독한다.
단계 S313에서는, 이너셔 페이즈 평균 유압을 연산한다. 이너셔 페이즈 평균 유압은, 이너셔 페이즈 개시시 유압과 이너셔 페이즈 개시시 유압 경사와 이너셔 페이즈 목표 시간을 기초로 하여 연산된다. 또한, 이너셔 페이즈 목표 시간은 정수이다.
단계 S314에서는, 이너셔 페이즈 평균 유압을 기초로 하여 이너셔 페이즈 평균 전달 토크[도 22의 (g)]를 연산한다.
단계 S315에서는, 토크 페이즈 개시시 상대 회전 속도[도 22의 (f) ; t2]를 연산한다. 토크 페이즈 개시시 상대 회전 속도는 이하의 [수학식9]에 따라서 연산된다.
여기서, A, B는 상대 회전 연산 정수이며 공선도로부터 구해 둔다.
단계 S316에서는, 이너셔 페이즈 개시시 상대 회전 속도[도 22의 (f) ; t3]를 연산한다. 이너셔 페이즈 개시시 상대 회전 속도는 이하의 [수학식10]에 따라서 연산된다.
단계 S317에서는, 토크 페이즈 평균 상대 회전 속도[도 22의 (f)]를 연산한다. 토크 페이즈 평균 상대 회전 속도는, 토크 페이즈 개시시 상대 회전 속도에 이너셔 페이즈 개시시 상대 회전 속도를 가산한 것을 2로 제산하여 연산된다. 즉, 토크 페이즈 개시시 상대 회전 속도와 이너셔 페이즈 개시시 상대 회전 속도의 평균값으로서 연산된다.
단계 S318에서는, 이너셔 페이즈 평균 상대 회전 속도[도 22의 (f)]를 연산한다. 이너셔 페이즈 평균 상대 회전 속도는, 이너셔 페이즈 개시시 상대 회전 속도를 2로 제산하여 연산된다. 이너셔 페이즈 종료시는 상대 회전 속도가 제로로 되므로, 이너셔 페이즈 개시시 상대 회전 속도를 2로 제산함으로써, 이너셔 페이즈 개시시와 종료시의 평균값으로서 연산된다.
단계 S319에서는, 발열량(Tup)을 연산한다. 발열량(Tup)은 이하의 [수학식11]에 따라서 연산된다.
여기서 Q-T 변환 계수는, 시간, 상대 회전 속도, 토크를 승산하면 단위는 [J]가 되므로, 이것을 [℃]로 변환하기 위한 계수이다. 또한, 단위 변환시는 [kJ]로 고치고 나서 계수를 곱하므로, 미리 1000으로 제산하고 있다.
또한 여기서, 도 13의 단계 S35에 있어서의 통상 DOWN 변속시용 예측 상승 온도(TINH)의 연산에 대해 도 20의 흐름도 및 도 23의 타임차트를 참조하면서 설명한다. 도 23의 타임차트는, (a) 터빈 회전 속도(NT), (b) 아웃풋 회전 속도(No)(차속), (c) 가속도, (d) 상대 회전 속도, (e) 클러치의 전달 토크의 변화를 나타낸다. t1 내지 t2는 이너셔 페이즈 목표 시간이다.
단계 S401에서는, 이너셔 페이즈 개시시 차속[도 23의 (b) ; t1]을 연산한다. 이너셔 페이즈 개시시 차속은, 전처리 개시시의 가속도에 전처리 시간을 승산한 것을 전처리 개시시의 차속에 가산함으로써 연산된다.
단계 S402에서는, 이너셔 페이즈 개시시 터빈 토크는, 이너셔 페이즈 개시시 차속과 변속비로부터 터빈 회전 속도(NT)를 구하고, 터빈 회전 속도(NT)를 기초로 하여 회전-토크 변환 맵을 참조하여 연산된다.
단계 S403에서는, 이너셔 페이즈 개시시 전달 토크[도 23의 (e) ; t1]를 연산한다. 이너셔 페이즈 개시시 전달 토크는, 이너셔 페이즈 개시시 터빈 토크에 분담비를 승산하여 연산된다.
단계 S404에서는, 이너셔 페이즈 종료시 차속[도 23의 (b) ; t2]을 연산한다. 이너셔 페이즈 종료시 차속은, 현재의 가속도와 전처리 시간과 이너셔 페이즈 목표 시간을 기초로 하여 연산된다.
단계 S405에서는, 이너셔 페이즈 종료시 터빈 토크를 연산한다. 이너셔 페이즈 종료시 터빈 토크는, 이너셔 페이즈 종료시 차속과 변속비로부터 터빈 회전 속도(NT)를 구하고, 터빈 회전 속도(NT)를 기초로 하여 회전-토크 변환 맵을 참조하여 연산된다.
단계 S406에서는, 이너셔 페이즈 종료시 전달 토크[도 23의 (e) ; t2]를 연산한다. 이너셔 페이즈 종료시 전달 토크는, 이너셔 페이즈 종료시 터빈 토크에 분담비와 안전율을 승산하여 연산된다. 또한, 안전율이라 함은, 다운 시프트시이며 클러치를 해방할 때의 유압을 결정하기 위한 정수이며, 이너셔 페이즈 종료시 터빈 토크와 차속을 기초로 하여 구해진다.
단계 S407에서는, 이너셔 페이즈 평균 전달 토크[도 23의 (e)]를 연산한다. 이너셔 페이즈 평균 전달 토크는, 이너셔 페이즈 개시시 전달 토크에 이너셔 페이즈 종료시 전달 토크를 가산한 것을 2로 제산하여 연산된다. 즉, 이너셔 페이즈 개시시 전달 토크와 이너셔 페이즈 종료시 전달 토크의 평균값으로서 연산된다.
단계 S408에서는, 이너셔 페이즈 평균 상대 회전 속도[도 23의 (d)]를 연산한다. 이너셔 페이즈 평균 상대 회전 속도는 이하의 [수학식12]에 따라서 연산된다.
여기서, A, B는 상대 회전 연산 정수이며 공선도로부터 구해 둔다.
단계 S409에서는, 발열량(Tup)을 연산한다. 발열량(Tup)은 이하의 [수학식13]에 따라서 연산된다.
또한, 도 13의 단계 S39에 있어서의 PYDOWN 변속시용 예측 상승 온도(TINH)의 연산에 대해서는, 상술한 통상 DOWN 변속시용 예측 상승 온도(TINH)의 연산과 동일하고, 단계 S404에서 이용하는 이너셔 페이즈 목표 시간이 통상 DOWN 변속시용보다 짧아지는 점이 상이하다.
다음에, 도 13의 단계 S45에 있어서의 제2 동기 변속시용 예측 상승 온도(TINH)의 연산에 대해 도 21의 흐름도를 참조하면서 설명한다.
단계 S501에서는, 터빈 회전 속도(NT)와 아웃풋 회전 속도(No)의 상대 회전 속도를 연산한다.
단계 S502에서는, 해방되는 클러치의 목표 전달 토크를 연산한다.
단계 S503에서는, 목표 변속 시간을 연산한다.
단계 S504에서는, 예측 발열량(Tup)을 연산한다. 예측 발열량(Tup)은, 상대 회전 속도와 목표 전달 토크와 목표 변속 시간을 승산함으로써 연산된다.
다음에, 본 실시 형태에 있어서의 자동 변속기의 변속 제어 장치의 작용에 대해 도 24의 타임차트를 참조하면서 설명한다. 또한, 업 시프트 및 다운 시프트는, 설명이 없는 한, 변속 쇼크를 중시한 통상의 변속 형태에 의한 변속을 의미하고 있다. 도 24는 임의의 클러치의 온도의 변화를 나타내는 타임차트이며, n속단과 n+1속단의 사이에서 업 시프트와 다운 시프트가 반복되고, 그 후 방열하는 모습을 나타내고 있다.
시각 t1에 있어서 UP 변속이 지령되면, UP 변속시용 예측 상승 온도(TINH)가 연산되고, 이것에 현재의 클러치 온도(TC)를 가산하여 얻어지는 UP 변속 후의 예측 온도(TES)가 UP 소손 온도를 초과하고 있지 않으므로, 업 시프트가 행해진다.
시각 t2에 있어서 다운 시프트가 지령되면, DOWN 변속시용 예측 상승 온도(TINH)가 연산되고, 이것에 현재의 클러치 온도(TC)를 가산하여 얻어지는 다운 시프트 후의 예측 온도(TES)가 DOWN 소손 온도를 초과하고 있지 않으므로, 다운 시프트가 행해진다.
그 후, 마찬가지로 업 시프트와 다운 시프트가 반복되어, 시각 t3에 있어서 업 시프트가 판단되면, 업 시프트 후의 예측 온도(TES)가 연산되고, 이 예측 온도(TES)가 UP 소손 온도를 초과하므로, 발열량이 적은 변속 형태인 PYUP 변속이 행해진다. 이에 의해, 클러치의 발열량(Tup)이 저하되므로 클러치의 온도가 UP 소손 온도를 초과하여 소손되는 것은 회피된다.
그 후, 당해 클러치는 체결 정상 상태가 되어, 서서히 방열된다. 이때의 방열량(Tdown), 즉 온도 저하 구배는 시각 t3 이후 행해진 업 시프트 직후의 클러치의 온도와 유온(TOIL)과의 온도차를 기초로 하여 결정된다.
시각 t4에 있어서, 다운 시프트 판단되면, 통상의 변속 형태에서 다운 시프트를 실행한 경우의 변속 후의 예측 온도(TES)가 연산되고, 이 예측 온도(TES)가 DOWN 소손 온도를 초과하므로, 발열량이 적은 변속 형태인 PYDOWN 변속 후의 예측 온도(TES)가 연산된다. 그러나 PYDOWN 변속 후의 예측 온도(TES)도 DOWN 소손 온도를 초과하므로, 변속 판단한 다운 시프트의 실행이 금지된다.
시각 t5에 있어서, 다시 다운 시프트 판단되면, 통상의 변속 형태에서 다운 시프트를 실행한 경우의 변속 후의 예측 온도(TES)가 연산되고, 이 예측 온도(TES)가 DOWN 소손 온도를 초과하므로, PYDOWN 변속 후의 예측 온도(TES)가 연산된다. 한편, 발열량이 적은 변속 형태인 PYDOWN 변속 후의 예측 온도(TES)는 DOWN 소손 온도를 초과하지 않으므로, PYDOWN 변속이 행해진다.
그 후, 당해 클러치는 해방 정상 상태가 되어, 서서히 방열된다. 이때의 방열량(Tdown), 즉 온도 저하 구배는 시각 t5 이후 행해진 다운 시프트 종료 직후의 클러치의 온도와 유온(TOIL)과의 온도차를 기초로 하여 결정된다.
시각 t5 이후, 클러치 리셋 설정 시간이 경과하거나, 또는 클러치의 온도가 유온(TOIL) 이하가 되면, 클러치의 온도를 유온(TOIL)(일정값)으로서 유지한다.
계속해서, 상기 제어를 행하는 것에 의한 작용 효과에 대해 설명한다.
상기 제어에 따르면, 통상 주행에서는 UP 소손 온도는 DOWN 소손 온도보다도 높은 온도로 설정되므로, 업 시프트를 최대한 허가할 수 있는 동시에, 다운 시프트는 다운 시프트 직후의 업 시프트까지를 고려하여 적절하게 금지할 수 있다.
또한, 오르막길 주행에서 구동력이 부족해질 가능성이 있는 상황에서는, DOWN 소손 온도가 통상 주행시보다도 높은 온도(오르막용 DOWN 소손 온도)로 설정되어, 통상 주행시보다도 다운 시프트가 허용되는 경향으로 된다. 이에 의해, 다운 시프트가 적극적으로 행해지게 되어, 오르막길을 주행 중이라도 구동력 부족에 의해 주행성이 악화되는 것이 방지된다. 오르막길 주행에 있어서는, 다운 시프트 직후에 업 시프트가 행해지는 일은 거의 없어, 이와 같이 통상시보다도 다운 시프트를 허용하도록 하였다고 해도 마찰 요소의 보호성이 저하되는 일은 없다.
또한, 오르막길 주행에서 구동력이 부족해질 가능성이 있는 상황에서는, UP 소손 온도는 DOWN 소손 온도보다도 낮은 온도(오르막용 UP 소손 온도)로 설정되므로, 업 시프트 후에 구동력이 부족해지는 것을 고려하여 업 시프트를 적절하게 금지하여, 오르막길 주행 중에 구동력이 부족해져 주행성이 악화되는 것을 방지할 수 있다. 오르막길 주행에 있어서는 구동력이 부족한 경향에 있고, 업 시프트가 필요해지는 빈도는 매우 낮으므로, 이와 같이 업 시프트를 금지하였다고 해도, 이에 의한 지장(예를 들어, 과회전)이 발생되는 일은 없다.
-제2 실시 형태-
계속해서 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다.
제2 실시 형태는, UP 소손 온도, DOWN 소손 온도의 설정 방법이 제1 실시 형태와 상이하다. 이하, 상이한 부분만 설명한다.
도 25는 제2 실시 형태에 있어서 UP 소손 온도, DOWN 소손 온도가 어떻게 설정되는지를 나타낸 것이며, 소손 온도 설정부(110), 도 13의 단계 S22의 처리에 대응한다.
이에 따르면, UP 소손 온도, DOWN 소손 온도는 주행로의 오르막 구배에 따라서 가변으로 설정된다. UP 소손 온도는 DOWN 소손 온도보다도 높은 온도로 설정되지만, UP 소손 온도(제1 소정값)는 오르막 구배가 클수록 낮은 온도로, 반대로 DOWN 소손 온도(제2 소정값)는 오르막 구배가 클수록 높은 온도로 설정된다. 주행로의 오르막 구배에 따라서 UP 소손 온도, DOWN 소손 온도를 이와 같이 설정하는 것은, 오르막 주행시에는 업 시프트를 금지하고 다운 시프트를 허가하는 경향으로 하여, 구동력 부족으로 되는 것을 방지하기 위함이다.
본 제2 실시 형태에 따르면, UP 소손 온도는 DOWN 소손 온도보다도 높은 온도로 설정되므로, 업 시프트를 최대한 허가할 수 있는 동시에, 다운 시프트는 다운 시프트 후의 업 시프트까지를 고려하여 적절하게 금지할 수 있다.
또한, 오르막 구배가 커질수록 UP 소손 온도가 낮게 설정되므로, 업 시프트가 금지되는 경향으로 된다. 따라서, 오르막을 주행 중에 업 시프트가 행해짐으로써 구동력이 부족해져 주행성이 악화되는 것을 방지할 수 있다. 오르막 구배가 큰 경우에는 구동력이 부족한 경향에 있고, 업 시프트가 필요해지는 빈도는 매우 낮으므로, 이와 같이 업 시프트를 금지하였다고 해도, 이것에 의한 지장(예를 들어, 과회전)이 발생되는 일은 없다.
또한, 오르막 구배가 커질수록 DOWN 소손 온도가 높게 설정되므로, 다운 시프트가 허용되는 경향으로 된다. 따라서, 오르막을 주행 중에 다운 시프트가 행해짐으로써 구동력이 부족해져 주행성이 악화되는 것을 방지할 수 있다. 오르막 주행에 있어서는, 다운 시프트 후에 업 시프트가 행해지는 빈도는 적기 때문에, 통상시보다도 다운 시프트를 허용하도록 하였다고 해도 마찰 요소의 보호성이 저하되는 일은 거의 없다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 여기서 설명한 실시 형태의 구체적인 구성에 한정되지 않고, 그 기술적 사상의 범위 내에 있어서 다양한 변형이나 변경이 가능하다.
예를 들어, 제1 실시 형태와 제2 실시 형태를 조합하여, 제1 실시 형태에 있어서의 통상용 UP 소손 온도와 통상용 DOWN 소손 온도를 제2 실시 형태와 같이 주행로의 오르막 구배에 따라서 가변으로 설정하고, 그래도 구동력이 부족한 경우에 오르막용 UP 소손 온도와 오르막용 DOWN 소손 온도를 이용하도록 해도 좋다. 혹은, 제1 실시 형태에 있어서의 오르막용 UP 소손 온도, 오르막용 DOWN 소손 온도를 제2 실시 형태와 같이 주행로의 오르막 구배에 따라서 가변으로 설정하도록 해도 좋다.

Claims (6)

  1. 복수의 마찰 요소를 선택적으로 체결 또는 해방함으로써 현재의 변속단으로부터 목표 변속단으로의 변속을 실행하는 자동 변속기의 변속 제어 장치에 있어서,
    상기 마찰 요소의 현재의 열적 부하 상태로부터 상기 마찰 요소의 변속 종료시의 열적 부하 상태를 예측하는 열적 부하 예측 수단과,
    상기 열적 부하 예측 수단에 의해 예측된 변속 종료시의 열적 부하 상태가 소정 상태로 되는 경우에는, 소정 상태로 되지 않는 경우보다 상기 마찰 요소의 발열량이 적어지도록 변속 형태를 변경하여 상기 변속을 행하거나, 또는 상기 변속을 금지하는 변속 제어 수단을 구비하고,
    상기 소정 상태는, 상기 변속이 업 시프트인지 다운 시프트인지에 의해 다른 상태로 설정되고, 또한 주행로의 구배를 기초로 하여 설정되는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기의 변속 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 상기 주행로의 구배를 기초로 하여 오르막길 주행에 의한 구동력 부족의 가능성이 있는지 여부를 판정하는 구동력 부족 판정 수단을 구비하고,
    오르막길 주행에 의해 구동력 부족의 가능성이 없다고 상기 구동력 부족 판정 수단이 판정한 경우, 상기 소정 상태는 상기 변속이 업 시프트일 때, 상기 마찰 요소의 열적 부하가 제1 소정값 이상이 되는 상태로서 설정되고, 상기 변속이 다운 시프트일 때, 상기 마찰 요소의 열적 부하가 상기 제1 소정값보다도 낮은 제2 소정값 이상이 되는 상태로서 설정되고,
    오르막길 주행에 의해 구동력 부족의 가능성이 있다고 상기 구동력 부족 판정 수단이 판정한 경우, 상기 소정 상태는, 상기 변속이 다운 시프트일 때, 상기 마찰 요소의 열적 부하가 상기 제2 소정값보다도 높은 제3 소정값 이상이 되는 상태로서 설정되는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기의 변속 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 오르막길 주행에 의해 구동력 부족의 가능성이 있다고 상기 구동력 부족 판정 수단이 판정한 경우, 상기 소정 상태는, 상기 변속이 업 시프트일 때, 상기 마찰 요소의 열적 부하가 상기 제3 소정값보다 낮은 제4 소정값 이상이 되는 상태로서 설정되는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기의 변속 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 소정 상태는, 상기 변속이 업 시프트일 때, 상기 마찰 요소의 열적 부하가 제1 소정값 이상이 되는 상태로서 설정되고, 상기 변속이 다운 시프트일 때, 상기 마찰 요소의 열적 부하가 제2 소정값 이상이 되는 상태로서 설정되고,
    상기 제1 소정값은 상기 제2 소정값보다도 높은 값으로 설정되고,
    상기 제2 소정값은 상기 주행로의 오르막 구배가 클수록 높은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기의 변속 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 소정 상태는, 상기 변속이 업 시프트일 때, 상기 마찰 요소의 열적 부하가 제1 소정값 이상이 되는 상태로서 설정되고, 상기 변속이 다운 시프트일 때, 상기 마찰 요소의 열적 부하가 제2 소정값 이상이 되는 상태로서 설정되고,
    상기 제1 소정값은 상기 제2 소정값보다도 높은 값으로 설정되고,
    상기 제1 소정값은 상기 주행로의 오르막 구배가 클수록 낮은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기의 변속 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마찰 요소의 현재의 열적 부하 상태를 연산하는 현재 열적 부하 연산 수단과,
    상기 변속을 행한 경우의 상기 마찰 요소에 있어서의 발열량을 상기 변속 개시 전에 예측하는 발열량 예측 수단과,
    상기 열적 부하 예측 수단은, 상기 마찰 요소의 현재의 열적 부하 상태와, 상기 발열량 예측 수단에 의해 예측된 발열량을 기초로 하여, 상기 마찰 요소의 변속 종료시의 열적 부하 상태를 예측하는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기의 변속 제어 장치.
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