JP2005147302A - 自動変速装置における同期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動変速装置において、温度変化に対応する変速域のオイルの粘性の変化に応じて、シフト荷重を変化させ、同期時間の延びを解消して、安定且つ確実なシフト操作を実現して、車両のフィーリングの向上を実現すること。
【解決手段】手動変速機１の変速操作をアクチュエータ４１，４２，４３によって行う自動変速装置２において、温度変化に対応する変速域のオイルの粘性の変化に応じてシフト荷重を変化させるすなわちフリクション増加時にシフト荷重を増加させる制御信号を出力する制御装置５を備えている自動変速装置における同期制御装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、手動変速機の変速操作をアクチュエータによって行う自動変速装置であって、低温時やフリクション増加時における同期時間の延びを解消するようにした自動変速装置における同期制御装置に関するものである。

従来の第１の手動変速機（マニュアルトランスミッション）の変速操作および摩擦クラッチ操作をアクチュエータにより行う自動変速装置においては、図７に示されるように低温時でも常温時でも同一のシフト荷重でクラッチの係合を行うものであった。

また従来の第２の手動変速機の自動変速装置においては、同期中のインプット回転数の状態を参照しながらシフト荷重をフィードバック制御するものであった。
特開２００２−７１０１７号公報

さらに従来の第３の手動変速機の自動変速装置においては、車両走行状態に応じて荷重マップを徐々に補正するものであった。
特開２００２−４８２２５号公報

上記従来の第１の手動変速機の自動変速装置は、図７に示されるように低温時において変速機（ＴＭ）のオイルの粘性増加に伴い攪拌抵抗が増加することにより、常温時と同一のシフト荷重を発生させたとしても、同期時間が著しく延びてしまい、走行時の車両のフィーリングが悪化するという問題点があった。

なお常温時においても、インプット回転数に応じて、遠心力などによるフリクション増加が発生し、これによっても同期時間が延びてしまうという問題があった。

また上記従来の第２の手動変速機の自動変速装置においては、同期中のインプット回転数の状態を参照しながらシフト荷重をフィードバック制御するものであるので、フィードバック制御によって吸収可能な誤差量は微小であり、オイルの攪拌抵抗増加ほどの誤差量の吸収は困難であるとともに、大きな誤差量を吸収するために、シフト荷重が異常に大きくなるため、シンクロナイザリングの耐久性の問題があった。

さらに上記従来の第３の手動変速機の自動変速装置においては、車両走行状態に応じて荷重マップを徐々に補正するものであるので、車両走行状態に応じて低温から高温に徐々に変化していき、走行中に補正されていった結果、高温状態において最終的に補正されたマップの状態においてエンジンがオフされた場合、例えば翌朝（特に冬季）にはオイルの温度は低温になっているので、この状態で再び走行を開始すると、高温状態において最終的に補正されたマップに従い制御されるため、低温状態に適したオイルの粘性の変化を考慮した制御を行うことが出来ないという問題があった。

そこで本発明者は、手動変速機の変速操作をアクチュエータによって行う自動変速装置において、温度変化に対応する変速域のオイルの粘性の変化に応じて、シフト荷重を変化させるという本発明の技術的思想に着眼し、さらに研究開発を重ねた結果、温度変化にかかわらず同期時間を一定に制御し、同期時間の延びを解消するという目的を達成する本発明に到達した。

本発明（請求項１に記載の第１発明）の自動変速装置における同期制御装置は、
手動変速機における変速操作を行うアクチュエータを備えた自動変速装置において、
温度変化に対応する変速域のオイルの粘性の変化に応じて、シフト荷重を変化させる制御信号を出力する制御装置を備えている
ものである。

本発明（請求項２に記載の第２発明）の自動変速装置における同期制御装置は、
前記第１発明において、
低温時における変速域のオイルの粘性の増加に応じてシフト荷重を増加させるものである。

本発明（請求項３に記載の第３発明）の自動変速装置における同期制御装置は、
前記第２発明において、
常温時に必要とされる基本シフト荷重を演算するための基本荷重演算装置を備えている
ものである。

本発明（請求項４に記載の第４発明）の自動変速装置における同期制御装置は、
前記第３発明において、
低温時におけるオイルの粘性抵抗の増加に応じてシフト荷重を補正するための攪拌抵抗補正値演算装置を備えている
ものである。

本発明（請求項５に記載の第５発明）の自動変速装置における同期制御装置は、
前記第４発明において、
インプット回転数に応じて、遠心力などにより生じるフリクション増加に応じてシフト荷重を補正するためのフリクション補正値演算装置を備えている
ものである。

本発明（請求項６記載の第６発明）の自動変速装置における同期制御装置は、
前記第５発明において、
前記基本荷重演算装置、前記攪拌抵抗補正値演算装置及び前記フリクション補正値演算装置から得られる基本シフト荷重、攪拌抵抗補正値演算装置及びフリクション補正値から、必要とされるシフト荷重が演算設定される
ものである。

本発明（請求項７記載の第７発明）の自動変速装置における同期制御装置は、
前記第１発明において、
前記制御装置が、変速機の回転数に応じて、シフト荷重を変化させる制御信号を出力する
ものである。

上記構成より成る第１発明の自動変速装置における同期制御装置は、前記制御装置が、温度変化に対応する変速域のオイルの粘性の変化に応じて、シフト荷重を変化させる制御信号を出力するので、温度変化にかかわらず同期時間を一定に制御するという効果を奏する。

上記構成より成る第２発明の自動変速装置における同期制御装置は、前記第１発明において、前記制御装置が、低温時における変速域のオイルの粘性の増加に応じてシフト荷重を増加させるので、低温時における同期時間の延びを防止するという効果を奏する。

上記構成より成る第３発明の自動変速装置における同期制御装置は、前記第２発明において、前記基本荷重演算装置が、常温時に必要とされる基本シフト荷重を演算するので、演算された前記基本シフト荷重値に基づき、低温時やフリクション増加時におけるシフト荷重値を演算して制御することにより、同期時間の延びを防止するという効果を奏する。

上記構成より成る第４発明の自動変速装置における同期制御装置は、前記第３発明において、低温時におけるオイルの粘性抵抗の増加に応じてシフト荷重を補正するための攪拌抵抗補正値演算装置によって、低温時における攪拌抵抗補正値を演算して、演算された攪拌抵抗補正値に基づきシフト荷重を補正するため、補正されたシフト荷重に基づき制御されることにより、低温時における同期時間の延びを防止するという効果を奏する。

上記構成より成る第５発明の自動変速装置における同期制御装置は、前記第４発明において、前記フリクション補正値演算装置が、インプット回転数に応じて、遠心力などにより生じるフリクションの増加に応じたフリクション抵抗補正値を演算することによりシフト荷重を補正するので、補正されたシフト荷重に基づき制御されるため、フリクション増加時における同期時間の延びを防止するという効果を奏する。

上記構成より成る第６発明の自動変速装置における同期制御装置は、前記第５発明において、前記基本荷重演算装置、前記攪拌抵抗補正値演算装置及び前記フリクション補正値演算装置から得られる基本シフト荷重、攪拌抵抗補正値及びフリクション補正値から、必要とされる最終シフト荷重が演算設定されるので、低温時やフリクション増加時における同期時間の延びを防止するという効果を奏する。

上記構成より成る第７発明の自動変速装置における同期制御装置は、前記第１発明において、前記制御装置が、変速機の回転数に応じて、シフト荷重を変化させる制御信号を出力するので、回転数に応する遠心力などにより生じるフリクションの変化に応じた最終シフト荷重が演算設定されるため、変速機の回転数の変化にかかわらずシフト動作を滑らかにして、同期時間を一定に制御するという効果を奏する。

以下本発明の最良の実施の形態につき実施例に基づき、図面を用いて具体的に説明する。

本第１実施例の自動変速装置における同期制御装置は、図１ないし図６に示されるように手動変速機１の変速操作をアクチュエータ４１，４２，４３によって行う自動変速装置２において、温度変化に対応する変速域のオイルの粘性の変化に応じてシフト荷重を変化させるすなわちフリクション増加時にシフト荷重を増加させる制御信号を出力する制御装置５を備えているものである。

本第１実施例の自動変速装置は、図１に示されるようにアクチュエータのストロークを検知するシフトセンサ６２およびセレクトセンサ６３からの情報に従いシフト操作を行うシフトアクチュエータ４２およびセレクトアクチュエータ４３を備えた手動変速機１の自動変速を行うものである。

本第１実施例における自動変速機２は、エンジンおよび（ハイブリッド車両）またはモータ３の出力軸に連結した入力軸の回転を複数のギヤによって変速して出力軸から回転出力する手動変速機１を対象とするものである。

また本第１実施例における自動変速機２は、上述した前記手動変速機１のクラッチを制御するクラッチアクチュエータ４１と、変速シフト操作を制御するシフトアクチュエータ４２と、セレクト操作を制御するセレクトアクチュエータ４３とを備えている。

前記アクチュエータは、油圧、空圧、電気（モータなど）を問わず、従来のマニュアルトランスミッション（ＭＴ）やクラッチの構造を自動で操作するための機構及びその動力源を備えたものより成る。

さらに本第１実施例における自動変速機２は、前記クラッチアクチュエータ４１とシフトアクチュエータ４２およびセレクトアクチュエータ４３を制御する制御装置５であるＥＣＵを備えている。

前記制御装置５は、クラッチの位置およびまたは荷重を検出するクラッチセンサ６１と、シフトの位置およびまたは荷重を検出するシフトセンサ６２と、セレクトの位置およびまたは荷重を検出するセレクトセンサ６３と、前記手動変速機１の入力軸の回転数を検出する入力軸センサ６４と、前記手動変速機１の出力軸の回転数を検出する出力軸センサ６５と、ドライバーの意志を認識するためのセンサおよびスイッチ類としてのシフトレバーセンサ６６およびステアリングスイッチ、アクセルペダルセンサ６７およびブレーキペダルセンサが接続され、かかる各センサからの情報に基づき、後述するフローチャートに示される制御手順を実現するためのプログラムに従い前記アクチュエータに各種制御信号を出力するものである。

本第１実施例の前記制御装置５は、メモリであるＲＯＭ（図示せず）に以下に説明する図１のフローチャートに示される制御手順を実現するためのプログラムが予め格納されているとともに、図３および図４に示される各ギヤにおける温度をパラメータにしたインプット回転数とトルクの関係の攪拌抵抗マップおよび図３および図５に示される各ギヤにおける温度をパラメータにしたインプット回転数と荷重（Ｆ）の関係のフリクションマップが予め格納されており、元々の基本荷重に対して、攪拌抵抗マップおよびフリクションマップのデータ、シフトポジションや状態に応じた演算を行い、最終荷重Ｆｂを算出するものである。

シフト制御が開始されると、ステップ１０１において、同期が開始されたかどうかが判定される。

前記ステップ１０１において、同期が開始されたと判定された場合は、ステップ１０２において、基本シフト演算装置５１によって基本シフト荷重Ｆｂａｓｅが演算される。

前記ステップ１０２において、基本シフト荷重が演算されたら、ステップ１０３において、現在の相対回転数ΔＮ０が保存される。

前記ステップ１０３において、現在の相対回転数ΔＮ０が保存されたらステップ１０４において、攪拌抵抗補正値演算装置５２によって攪拌抵抗補正値Ｆｄが演算される。

前記ステップ１０４において、攪拌抵抗補正値が演算されたら、ステップ１０５において、フリクション補正値演算装置５３によってフリクション補正値Ｆｆが演算される。

前記ステップ１０５において、フリクション補正値が演算されたら、ステップ１０６において、同期荷重Ｆが演算される。この時同期荷重Ｆは基本シフト荷重Ｆｂａｓｅ、攪拌抵抗補正値Ｆｄ及びフリクション補正値Ｆｆの和によって得られる。

前記ステップ１０６において、加算装置５４によって基本シフト荷重Ｆｂａｓｅ（Ｆａ）、攪拌抵抗補正値Ｆｄ及びフリクション補正値Ｆｆが加算され、その和によって最終シフト荷重である同期荷重が演算されたら、ステップ１０７において、同期が完了されているかどうかが判定される。

前記ステップ１０７において、同期が完了すると低温時の攪拌抵抗の増加や、遠心力などによるフリクション増加から発生する同期時間の延びを解消でき、シフト変更の際の車両のフィーリングが向上する。

前記ステップ１０１において、同期が開始されなかったと判定された場合は、再度ステップ１０１において同期が開始されたかどうか判定され、同期が開始されるまで、繰り返される。

前記ステップ１０７において、同期が完了されなかったと判定された場合は、前記ステップ１０４において、攪拌抵抗補正値演算装置によって攪拌抵抗補正値Ｆｄが演算される。

本第１実施例における同期制御動作について、制御ブロック図である図３、チャート図である図４および図５を用いて以下に詳細に述べる。
アウトプット回転数とインプット回転数が一致した時すなわちクラッチの入力側の回転数と出力側側の回転数とが一致した時にクラッチは完全継合したことになる。

まず初めにアウトプット回転数とインプット回転数の初期相対回転数ΔＮ０を保存する。

アウトプット回転数とインプット回転数が一致するまでは半クラッチ状態であるが、図３に示すように、低温時においてはＴＭオイルの粘性増加に伴い攪拌抵抗が増加し、同期時間が著しく延びてしまう。

また常温時においてもインプット回転数に応じて遠心力などによるフリクション増加が発生し、同様に同期時間が延びてしまう。

そこで、まず低温時における攪拌抵抗増加に対応できるように、攪拌抵抗補正値演算装置５２を設け、図３および図４に示される攪拌抵抗マップから変速前ギヤ段におけるインプット回転数に対する攪拌抵抗Ｔ１および変速先ギヤ段でのインプット回転数に対する攪拌抵抗Ｔ２を読み取る。

次に、シンクロ諸元などから求まる係数α１およびα２を用いて前記攪拌抵抗Ｔ１およびＴ２を数式１および数式２に示すようにトルクから荷重Ｆ１およびＦ２に変換される。

前記数式１および数式２によって求められたＦ１およびＦ２を用いて、さらに前記初期相対回転数ΔＮ０および図３および図４に示されるようにその時の相対回転数ΔＮｔを用いて攪拌抵抗補正値Ｆｄを求める。その式を数式３に示す。

アップシフトの際は前記数３のＦ１およびＦ２にー１をかける。

次にフリクション増加に対応できるように、フリクション抵抗補正値演算装置５３を設け、図３および図４に示されるフリクションマップから変速先ギヤ段フリクションＦｆを求める。

以上において求められた基本シフト荷重Ｆａ、攪拌抵抗補正値Ｆｄおよびフリクション補正値Ｆｆの和から必要とされる最終シフト荷重である同期荷重Ｆを求める。その式を数式４に示す。

前記求められた同期荷重において同期を行うと、図６に示されるように、通常時と同様の同期時間で同期を完了でき、車両のフィーリングが向上する。

上記作用を奏する本第１実施例の自動変速装置における同期制御装置は、前記制御装置５が、温度変化に対応する変速域のオイルの粘性の変化に応じて、シフト荷重を変化させる制御信号を出力するので、温度変化にかかわらず同期時間を一定に制御するという効果を奏する。

また本第１実施例の自動変速装置における同期制御装置は、前記制御装置５が、低温時における変速域のオイルの粘性の増加に応じてシフト荷重を増加させるので、低温時における同期時間の延びを防止するという効果を奏する。

さらに本第１実施例の自動変速装置における同期制御装置は、前記基本荷重演算装置５１が、常温時に必要とされる基本シフト荷重を演算するので、演算された前記基本シフト荷重値に基づき、低温時やフリクション増加時におけるシフト荷重値を演算して制御することにより、同期時間の延びを防止するという効果を奏する。

また本第１実施例の自動変速装置における同期制御装置は、低温時におけるオイルの粘性抵抗の増加に応じてシフト荷重を補正するための攪拌抵抗補正値演算装置５２によって、低温時における攪拌抵抗補正値を演算して、演算された攪拌抵抗補正値に基づきシフト荷重を補正するため、補正されたシフト荷重に基づき制御されることにより、低温時における同期時間の延びを防止するという効果を奏する。

さらに本第１実施例の自動変速装置における同期制御装置は、前記フリクション補正値演算装置５３が、インプット回転数に応じて、遠心力などにより生じるフリクションの増加に応じたフリクション抵抗補正値を演算することによりシフト荷重を補正するので、補正されたシフト荷重に基づき制御されるため、フリクション増加時における同期時間の延びを防止するという効果を奏する。

また本第１実施例の自動変速装置における同期制御装置は、前記基本荷重演算装置５１、前記攪拌抵抗補正値演算装置５２及び前記フリクション補正値演算装置５３から得られる基本シフト荷重、攪拌抵抗補正値及びフリクション補正値を前記加算装置５４によって加算され、必要とされる最終シフト荷重が演算設定されるので、低温時やフリクション増加時における同期時間の延びを防止するという効果を奏する。

すなわち本第１実施例においては、得られる基本シフト荷重、攪拌抵抗補正値及びフリクション補正値を前記加算装置５４によって加算され、必要とされる最終シフト荷重が演算設定され、かかる最終シフト荷重である同期荷重によって制御されるので、同期が完了すると低温時の攪拌抵抗の増加や、遠心力などによるフリクション増加から発生する同期時間の延びを解消でき、変速機の回転数の変化にかかわらずシフト動作を滑らかにして、シフト変更の際の車両のフィーリングが向上する。

また本第１実施例においては、前記求められた同期荷重において同期を行うため、図６に示されるように、通常時と同様の同期時間で同期を完了でき、安定且つ確実なシフト操作を実現して、車両のフィーリングが向上される。

上述の実施例は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。

また上述の実施例は、アクチュエータおよびセンサの使用例の一例について説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、必要に応じてアクチュエータおよびセンサの数、配置およびその他を変更することが可能である。

さらにアクチュエータは、油圧、空圧、電気（モータなど）を問わず、従来の手動変速機（ＭＴ）やクラッチの構造を自動で行うための機構及びその動力源を用いることができる。

また本発明は、本発明を上述した上記従来の第２および第３の手動変速機の自動変速装置に適用して、組み合わせる実施形態も採用可能である。

手動変速機の変速操作をアクチュエータによって行う自動変速装置において、温度変化に対応する変速域のオイルの粘性の変化に応じてシフト荷重を変化させるすなわちフリクション増加時にシフト荷重を増加させる制御信号を出力することにより、低温時やフリクション増加時における同期時間の延びを防止して、安定且つ確実なシフト操作を実現して、車両のフィーリングの向上が要求される用途にも適用できる。

本発明の第１実施例の自動変速装置における同期制御装置の制御手順を示すフローチャート図である。 本第１実施例の自動変速装置の全体を示すブロック図である。 本第１実施例における同期制御の機能ブロックを示すブロック図および変速前ギヤ段と変速先ギヤ段の相対回転数差の変化を説明するための線図である。 本第１実施例における攪拌抵抗マップに基づく攪拌抵抗の補正値演算を説明するためのチャート図である。 本第１実施例におけるフリクションマップに基づくフリクションの補正値演算を説明するためのチャート図である。 本第１実施例の同期制御における各部の信号波形を説明するための線図である。 従来の同期制御における各部の信号波形を説明するための線図である。

符号の説明

１ 手動変速機
２ 自動変速装置
３ エンジン
４ クラッチ
４１ クラッチアクチュエータ
４２，４３ シフトアクチュエータ
５ 制御装置

Claims (7)

1. 手動変速機における変速操作を行うアクチュエータを備えた自動変速装置において、
   温度変化に対応する変速域のオイルの粘性の変化に応じて、シフト荷重を変化させる制御信号を出力する制御装置を備えている
   ことを特徴とする自動変速装置における同期制御装置。
2. 請求項１において、
   低温時における変速域のオイルの粘性の増加に応じてシフト荷重を増加させることを特徴とする自動変速装置における同期制御装置。
3. 請求項２において、
   常温時に必要とされる基本シフト荷重を演算するための基本荷重演算装置を備えている
   ことを特徴とする自動変速装置における同期制御装置。
4. 請求項３において、
   低温時におけるオイルの粘性抵抗の増加に応じてシフト荷重を補正するための攪拌抵抗補正値演算装置を備えている
   ことを特徴とする自動変速装置における同期制御装置。
5. 請求項４において、
   インプット回転数に応じて、遠心力などにより生じるフリクション増加に応じてシフト荷重を補正するためのフリクション補正値演算装置を備えている
   ことを特徴とする自動変速装置における同期制御装置。
6. 請求項５において、
   前記基本荷重演算装置、前記攪拌抵抗補正値演算装置及び前記フリクション補正値演算装置から得られる基本シフト荷重、攪拌抵抗補正値演算装置及びフリクション補正値から、必要とされるシフト荷重が演算設定される
   ことを特徴とする自動変速装置における同期制御装置。
7. 請求項１において、
   前記制御装置が、変速機の回転数に応じて、シフト荷重を変化させる制御信号を出力する
   ことを特徴とする自動変速装置における同期制御装置。

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