JP2001004015A - 自動変速機の変速制御装置 - Google Patents
自動変速機の変速制御装置Info
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Abstract
ニュートラル制御において、自動変速機の個体差や運転
状態に関わらず、自動変速機をニュートラル状態に極限
まで近づけることを可能にする。 【解決手段】 自動変速機10が中立位置にあると判定
されたときには、学習手段4によりエンジン回転速度に
対する入力軸回転速度の速度比を学習する。そして、中
立位置での速度比の学習値に基づき、目標速度比設定手
段5により目標速度比を設定し、走行位置となり且つ車
両が停車状態になったときには、速度比が設定した目標
速度比となるように、エンジンから入力軸21に入力さ
れた駆動力の駆動輪への伝達を断接する摩擦係合要素2
2の係合状態を制御手段2により制御する。
Description
適の自動変速機の変速制御装置に関する。
内部に複数の油圧クラッチ,油圧ブレーキ等の摩擦係合
要素をそなえており、これらを適宜解放,結合すること
により所定の変速段の達成等の様々な制御が可能になっ
ている。近年では、エンジンにトルクコンバータ(流体
継手)を介して入力軸を連結されるタイプの自動変速機
において、アイドルニュートラル制御が実用化されてい
る。
機のシフトポジションがDレンジ(走行位置)にある状
態でも、車両が停車している時(主にブレーキが作動し
ている時)には(すなわち、広義のアイドル状態の時に
は)、変速段がNレンジ(中立位置)やPレンジ(駐車
位置)にあるときのようなニュートラル状態に近づける
制御であり、燃費の向上と振動の低減とを目的としてい
る。
ら、アイドルニュートラル制御について具体的に説明す
る。なお、スケルトン図に示す自動変速機の構成は従来
のものと同構成であり本願発明の特徴部分ではない。通
常、シフトポジションがDレンジにあり、且つ、車両が
停車している時には、変速段は1速段が選択されるた
め、摩擦係合要素22〜26のうち、UD(アンダード
ライブ)クラッチ22,LR(ロー・リバース)ブレー
キ23が結合状態となるが、車両停車すなわちタイヤが
止まっているため、結果としてタービンシャフト21が
回転を拘束されることになりタービン27は静止する。
一方、ポンプインペラ28はエンジンとともに回転して
いるため、トルクコンバータ20内ではタービン27と
ポンプインペラ28との間で滑りが発生している。この
ポンプインペラ28,タービン27間の滑りが大きい
程、エンジンの負荷は大きくなり、燃費が悪化したり振
動が増大したりする。
そのままにUDクラッチ22の結合を弱めていくと、ポ
ンプインペラ28からタービン27へ伝達されるトルク
によりUDクラッチ22に滑りが生じ、タービンシャフ
ト21の回転が許容され、ポンプインペラ28,タービ
ン27間の滑りが小さくなってエンジンの負荷は低下す
る。そして、エンジン回転速度NE に対するタービン回
転速度NT の比(速度比)NT /NE が1に近づく程、
エンジンの負荷は低減されていく。
ては、予め目標速度比を設定し、実際の速度比NT /N
E が目標速度比に一致するようにUDクラッチ22の結
合状態をフィードバック制御することにより、自動変速
機の制御状態をニュートラル状態に近づけ、エンジンの
負荷を低減するようにしている。
をよりニュートラル状態に近づけて、燃費の向上や振動
の低減等のニュートラル化による効果を上げるために
は、目標速度比はできるだけ1(NT =NE )に近づけ
ることが望ましい。しかしながら、速度比を大きくする
とUDクラッチ22を完全解放することになり、次に車
両が発進するときにはUDクラッチ22を再結合する必
要が生じてしまう。UDクラッチ22の再結合は、発進
遅れを生じさせ、滑らかな発進の妨げになってしまう。
おいては、UDクラッチ22が解放されてしまう限界速
度比を越えない範囲で、できるだけ限界速度比に近いと
ころに目標速度比を設定することが重要になる。ここ
で、限界速度比としては、変速段がNレンジやPレンジ
にあるときのようなニュートラル状態(無負荷状態)で
の速度比を用いることが考えられる。このニュートラル
状態での速度比よりも僅かに小さい値に目標速度比を設
定すれば、ニュートラル状態に極限に近い状態に制御す
ることが可能になる。
常に一定ではない。例えば、自動変速機には機械的なフ
リクションがあり、その大きさには各個体毎にバラツキ
がある。また、トルクコンバータ20内のATF(自動
変速機用オイル)の粘性は油温によって変化する。この
ため、これらのフリクションや油温、さらにはエンジン
回転速度によりニュートラル状態での速度比は大きくば
らつくことになるのである。
合、UDクラッチ22の解放を防止するため、目標速度
比をニュートラル状態での速度比に対してある程度の余
裕を持たせて小さめに設定することが考えられる。しか
しながら、このように余裕を持たせて目標速度比を設定
したのでは、ニュートラル状態に極限まで近づけること
は不可能であり、燃費の向上や振動の低減等のアイドル
ニュートラル化による効果を十分に上げることができな
くなってしまう。
たもので、自動変速機の個体差や運転状態に関わらず、
自動変速機をニュートラル状態に極限まで近づけること
を可能にした、自動変速機の変速制御装置を提供するこ
とを目的とする。
変速機の変速制御装置では、自動変速機が中立位置にあ
ると判定されたときには、学習手段によりエンジン回転
速度と入力軸回転速度とに基づき定義される速度比を学
習する。そして、この学習値に基づき目標速度比設定手
段により目標速度比を設定し、走行位置で且つ車両が停
車状態になったときには、速度比が設定した目標速度比
となるように摩擦係合要素の係合状態を制御手段により
制御する。
油温を検出するとともに、学習手段に所定の油温毎及び
所定のエンジン回転速度毎に割り当てられた複数の学習
領域を設ける。そして、検出した油温及びエンジン回転
速度に応じた学習領域毎に速度比を学習する。
形態について説明する。図1〜図6は、本発明の一実施
形態としての自動車用の自動変速機の変速制御装置につ
いて示しており、図1はその構成を示す機能ブロック図
である。図1に示すように、本変速制御装置は、TCU
(トランスミッション・コントロール・ユニット)1
と、タービンシャフト(入力軸)21の回転速度NT を
検出するタービン回転速度センサ(入力軸回転速度検出
手段)12,どのシフトポジションが選択されているか
を検出するシフトポジションスイッチ13,ATFの温
度TOIL を検出する油温センサ(油温検出手段)14,
エンジンの回転速度NE を検出するエンジン回転速度セ
ンサ(エンジン回転速度検出手段)30,ストップラン
プスイッチ31,及びアイドルスイッチ32等の各種セ
ンサ類と、自動変速機10の油圧回路11とをそなえて
構成されている。
4段変速の場合について示しており、摩擦要素としてU
D(アンダードライブ)クラッチ22,LR(ロー・リ
バース)ブレーキ23,セカンドブレーキ24,リバー
スクラッチ25,オーバードライブクラッチ26をそな
えている。なお、この自動変速機10については従来の
ものと同構成であり、トルクコンバータ(流体継手)2
0,タービンシャフト21,オイルポンプ29等もそな
えている。
の係合状態を制御するようになっており、変速段は各摩
擦要素22〜26の係合状態によって決まる。特に、シ
フトポジションがDレンジ(前進位置)にあり、且つ、
車両が停車している時には、UDクラッチ22,LRブ
レーキ23が結合状態となり、1速段が選択されるよう
になっている。そして、このシフトポジションがDレン
ジにあり、且つ、車両が停車している状態において、U
Dクラッチ22の結合状態を適宜制御することにより、
後述するアイドルニュートラル制御が行なわれるように
なっている。
を介して行なわれるようになっている。つまり、油圧回
路11には、UDクラッチ22にATFを供給する図示
しないソレノイドバルブ等がそなえられ、このソレノイ
ドバルブにTCU1の機能要素であるクラッチ制御手段
(制御手段)2から駆動信号(デューティ率信号)を出
力することによってソレノイドバルブを適宜駆動し、A
TFの量を調整するようになっている。なお、ATF
は、図示しないレギュレータ弁により所定の油圧(ライ
ン圧)に調圧されており、このライン圧に調圧されたA
TFがUDクラッチ22を作動させる油圧回路11へ供
給されるようになっている。
10のアイドルニュートラル制御の制御内容について説
明すると、本変速制御装置では、変速段が中立位置、即
ち、シフトポジションがNレンジ又はPレンジの時には
速度比(NT /NE )を学習し、シフトポジションがD
レンジにあり、且つ車両が停車している時に、学習した
速度比に基づき目標速度比を設定し、実速度比が設定し
た目標速度比になるようにUDクラッチ22を制御して
ニュートラル状態に近づけるようにしている。
制御手段2に加え、その機能要素として判定手段3,学
習手段4,目標速度比設定手段5をそなえており、これ
らの機能要素2〜5を介してアイドルニュートラル制御
を行なうようになっている。以下、図2〜図4のフロー
チャートを参照しながら、アイドルニュートラル制御に
関する各機能要素及びその制御内容について説明する。
判定手段3により、速度比の学習の開始を判定する。速
度比の学習の開始は、次の4つの条件が満足されている
か否かにより判定され、第1の条件は、変速段が中立位
置にあること、即ち、シフトポジションとしてNレンジ
又はPレンジが選択されていることである(ステップS
100)。第2〜第4の条件は精度の高い学習値を得る
ための条件であり、第2の条件は、エンジン回転速度N
E が大きく変動していない〔例えば、エンジン回転速度
NE の変動幅が所定値(例えば±50rpm )以内であ
る〕ことである。第3の条件は、油温TOIL が正常範囲
内(例えば、−15℃≦TOIL ≦120℃)であること
であり、第4の条件は、エンジン回転速度NE がアイド
ル回転速度範囲内(例えば、450rpm ≦NE ≦130
0rpm )にあることである。判定手段3では、これらの
全ての条件が満足された時に速度比の学習を開始すると
判定する(ステップS110)。
が判定されると、学習手段4により、速度比の学習を行
なう。ここでは、速度比(学習速度比)ES を初期設定
速度比ESOと学習値ESLとの和として設定しており、学
習値ESLについて学習補正するようになっている。ま
た、学習手段4では、エンジン回転速度NE と油温TOI
L とをパラメータとしてマトリックス状に分割された複
数の学習領域(RAM等)をそなえており、検出したエ
ンジン回転速度NE 及び油温TOIL 毎に学習値E SLを学
習補正して、該当する領域(RAM)に記憶するように
なっている。
ジン回転速度NE 及び油温TOIL を検出し(ステップS
120)、検出したエンジン回転速度NE 及び油温T
OIL に該当する学習領域から前回までの学習値ESLを読
み出して学習速度比ES (ES=ESO+ESL)を計算す
る(ステップS130)。そして、測定周期内の所定時
間(例えば1秒間)の平均速度比(実速度比)ESREAL
を計測し(ステップS140)、さらに実速度比E
SREAL と学習速度比ES との差ΔES (ΔES =ESR
EAL −ES )を計算して(ステップS150)、この差
ΔES に応じた補正量(学習値の補正量)ΔESLを決定
する(ステップS160)。補正量ΔESLは差ΔES に
対して線形としてもよいが、ここでは、図5に示すよう
に、補正量ΔESLを差ΔES に対して階段状に設定する
ことにより重み付けを行なっている。そして、決定した
補正量ΔESLを前回までの学習値(ES ) OLD に加算し
て更新し、更新した学習値(ES ) NEW 〔(ES ) NEW
=(ES ) OLD +ΔESL〕 を該当する学習領域に記憶
する(ステップS170)。
を学習開始条件(ステップS100,S110)が不成
立になるまで繰り返し行ない、学習開始条件が不成立に
なった時には図3のステップ200に進む。そして、判
定手段3により、アイドルニュートラル制御の開始を判
定する。アイドルニュートラル制御の開始は、次の5つ
の条件が満足されているか否かにより判定され、第1の
条件は、変速段が前進位置にあること、即ち、シフトポ
ジションとして走行レンジ(即ち、Dレンジ、又は3,
2,Lレンジ)が選択されていることである(ステップ
S200)。
条件(第2〜第5条件)について判定する。第2,第3
の条件は車両が停車しているか否かを判定するための条
件であり、車速がゼロ(又は極低速)であり(第2の条
件)、且つブレーキが踏まれている(第3の条件)とき
に車両が停車していると判定する。車速がゼロか否かは
出力軸回転速度NO が所定時間ゼロになっているか否か
で判断し、ブレーキが踏まれているか否かはストップラ
ンプスイッチ31がオンになっているか否かで判断す
る。なお、出力軸回転速度NO は、タービン回転速度N
T に基づき算出してもよく、また、車速に対応する他の
要素から算出してもよい。第4,第5の条件は前述の学
習条件(第3,第4条件)に対応するものであり、油温
TOIL ,エンジン回転速度NE が前述した学習範囲内に
あることを条件としている。ただし、ここでの制御開始
範囲は前述の学習範囲よりもやや狭く設定して学習精度
を上げており、例えば、学習範囲が前述の例示範囲であ
るとすると、油温TOIL については−10℃≦TOIL ≦
115℃を制御開始範囲とし(第4の条件)、エンジン
回転速度NE については550rpm ≦NE ≦1200rp
m を制御開始範囲としている(以上、ステップS21
0)。
御の開始が判定されると、アイドルニュートラル制御の
解除判定がされるまでの間、ステップS220のアイド
ルニュートラル制御を行なう。アイドルニュートラル制
御の流れについては図4に示しており、まず、ステップ
S300〜S330において、目標速度比設定手段5に
より、学習手段4で学習された速度比(学習速度比)E
S に基づき目標速度比ESTを設定する。
ン回転速度NE ,油温TOIL を検出し(ステップS30
0)、検出したエンジン回転速度NE ,油温TOIL に該
当する学習領域から学習値ESLを読み出し(ステップS
310)、読み出した学習値ESLを初期設定速度比ESO
に加算することにより学習速度比ES (ES =ESO+E
SL)を算出する(ステップS320)。そして、学習速
度比ES に所定の余裕率KE (例えば、KE =90〜9
5%)を掛けることにより、目標速度比EST(EST=K
E ×ES )を設定する(ステップS330)。
制御手段2により、アイドルニュートラル化のためのU
Dクラッチ22の制御が開始される(ステップS34
0)。この制御内容について図6を参照しながら説明す
ると、クラッチ制御手段2は、判定手段3によりアイド
ルニュートラル制御の開始が判定されると(時点S
S)、まず、UDクラッチ22のソレノイドのデューテ
ィ率を100%から所定値(UDクラッチ22が滑りだ
さない程度、例えば、40%)DN まで低下させる。そ
して、所定の変化率dDN で徐々にデューティ率を低下
させていく。
くことにより、UDクラッチ22に付与されていた油圧
はライン圧から徐々に低下していき、やがて所定の油圧
まで低下したところでUDクラッチ22が滑り始めるこ
とになる。UDクラッチ22が滑り始めることによりタ
ービンシャフト21が回転し始め、タービン回転速度N
T が次第に上昇していく。
NB まで上昇したところで(時点SB)、デューティ率
をΔDB だけ上昇させ、以後、判定手段3によりアイド
ルニュートラル制御の解除が判定されるまで(時点E
S)、フィードバック制御を行なう。フィードバック制
御においては、実速度比Es (Es =NT /NE )と目
標速度比ESTとの偏差に基づきデューティ率を変化させ
て、実速度比Es が目標速度比ESTになるようにUDク
ラッチ22の結合状態を制御していく。
をアイドルニュートラル制御の解除条件が成立するまで
繰り返し行ない、解除条件が成立した時には図3のステ
ップ240に進む。なお、アイドルニュートラル制御の
解除条件は次の6つである。第1の条件は、変速段が前
進位置以外になったこと、即ち、シフトポジションとし
てDレンジ(又は3,2,Lレンジ)以外が選択された
ことである。第2〜第4の条件は車両が発進したか否か
を判定するための条件であり、車速がゼロであり(第2
の条件)、ブレーキが踏まれておらず(第3の条件)、
且つアクセルペダルが踏まれた(第4の条件)ときに車
両が発進したと判定する。ここでは、出力軸回転速度N
O が所定値(例えば90rpm )以上になり、ストップラ
ンプスイッチ31がオフになり、アイドルスイッチ32
がオフになった時に各条件が成立するものとしている。
第5,第6の条件は前述の学習条件(第3,第4条件)
に対応するものであり、油温TOIL 及びエンジン回転速
度NE が前述した学習範囲外になったことを解除条件と
している。つまり、学習範囲が前述の例示範囲であると
すると、油温TOIL についてはTOIL <−15℃,12
0℃<TOIL になったとき(第5の条件)、エンジン回
転速度NE についてはNE <450rpm ,1300rpm
<NE になったとき(第6の条件)に制御を解除する。
は、通常の制御への移行制御(ニュートラル化脱出制
御)を行なう(ステップS240)。このニュートラル
化脱出制御は、シフトポジションをNレンジからDレン
ジへ変更したときに行なう制御(N−D制御)と同様の
制御であり、図6に示すように、UDクラッチ22のソ
レノイドのデューティ率を徐々に上昇させていき、UD
クラッチ22に付与される油圧を上昇させてタービン回
転速度NT を徐々に低下させていく。そして、タービン
回転速度NT がある程度まで低下したところでデューテ
ィ率を100%にしてUDクラッチ22を完全に結合さ
せる(時点SF)。
自動変速機の変速制御装置によれば、Nレンジ又はPレ
ンジが選択されてニュートラル状態(無負荷状態)にな
る度に、その時の速度比を学習し、学習速度比に基づき
目標速度比を設定するようになっているので、アイドル
ニュートラル制御時には、常にニュートラル状態に極限
に近い状態に制御することが可能になり、UDクラッチ
を解放してしまうことなく燃費の向上と振動の低減とを
図るとができる。また、ニュートラル状態での速度比の
学習は、エンジン回転速度NE ,油温TOIL 毎に行なう
ようになっているので、エンジン回転速度NE ,油温T
OIL による速度比のバラツキの影響を受けることなく、
常に高精度な制御が可能になる。
れるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施することができる。例えば、自動変速機
は、上述の実施形態に示すようなギヤ式のものではな
く、無段変速機(CVT)であってもよい。この場合に
は、UDクラッチの代わりに前進クラッチ又は後進ブレ
ーキの結合状態を制御することにより、アイドルニュー
トラル化を行なう。
機の変速制御装置によれば、アイドルニュートラル制御
時において、自動変速機の個体差や運転状態に関わら
ず、常にニュートラル状態に極限に近い状態に制御する
ことが可能になり、摩擦係合要素を解放してしまうこと
なく燃費の向上と振動の低減とを図ることができる。
速制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
速制御装置にかかるアイドルニュートラル制御のフロー
を示す図である。
速制御装置にかかるアイドルニュートラル制御のフロー
を示す図である。
速制御装置にかかるアイドルニュートラル制御のフロー
を示す図である。
速制御装置にかかる学習速度比の補正量の設定方法を示
す図である。
速制御装置にかかるアイドルニュートラル制御の制御タ
イミングを示す図であり、(a)はエンジン回転速度N
E ,タービン回転速度NT の時間変化を示す図、(b)
はUDクラッチを駆動するソレノイドのデューティ率の
制御タイミングを示す図、(c)はUDクラッチの油圧
の時間変化を示す図である。
段) 20 トルクコンバータ(流体継手) 21 タービンシャフト(入力軸) 22 UDクラッチ(摩擦係合要素) 30 エンジン回転速度センサ(エンジン回転速度検出
手段)
Claims (1)
- 【請求項1】 エンジンに流体継手を介して入力軸を連
結され、該エンジンから該入力軸に入力された駆動力の
駆動輪への伝達を断接可能な摩擦係合要素をそなえた自
動変速機の変速制御装置において、 該自動変速機が走行位置にあるか中立位置にあるかを判
定する判定手段と、 該エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出
手段と、 該入力軸の回転速度を検出する入力軸回転速度検出手段
と、 該自動変速機が中立位置にあるとき、該エンジン回転速
度と該入力軸回転速度とに基づき定義される速度比を学
習する学習手段と、 上記中立位置での速度比の学習値に基づき、該自動変速
機が走行位置にあり、且つ車両が停車状態にあるときの
上記速度比の目標値である目標速度比を設定する目標速
度比設定手段と、 該自動変速機が走行位置にあり、且つ車両が停車状態に
あるとき、速度比が目標速度比設定手段により設定した
上記目標速度比となるように、該摩擦係合要素の係合状
態を制御する制御手段とをそなえたことを特徴とする、
自動変速機の変速制御装置。
Priority Applications (1)
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JP17329099A JP3680641B2 (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 自動変速機の変速制御装置 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
- 1999-06-18 JP JP17329099A patent/JP3680641B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2006170364A (ja) * | 2004-12-17 | 2006-06-29 | Toyota Motor Corp | 自動変速機の制御装置 |
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