JP2007162844A - 自動変速機の変速制御装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数の摩擦係合要素を選択的に使用して変速段の切替を行う自動変速機2と、パワーオフアップシフト時に、アップシフト前の低速側ギヤ段を成立させている摩擦係合要素12,13を解放すると共に、アップシフト後の高速側ギヤ段を成立させる摩擦係合要素12,13を係合するパワーオフアップシフト手段3Aと、を有し、パワーオフアップシフト手段3Aは、パワーオフアップシフト時におけるイナーシャフェーズ中に、自動変速機の入力軸の回転速度の変化に伴うイナーシャトルクを解放側摩擦係合要素と係合側摩擦係合要素との摩擦損失によって相殺するように構成する。
【選択図】 図1
Description
特に、いわゆるツインクラッチ式変速機においては、このクラッチの掛け替え制御がより重要になる。
また、仮に、入力軸回転速度を管理しながらエンジンブレーキ力を維持しようとすると、例えば、パワーオンアップシフト時に行うトルクダウン制御のように変速を進行させる制御が必用になるが、パワーオフアップシフト時には、エンジントルクは負であるため、トルクダウン制御を行うことはできない。したがって、変速を積極的に進行させることはできず、解放側クラッチの容量を抜いて入力回転速度の自然低下を待つより他はなかった。
さらに、前記パワーオフアップシフト手段は、前記イナーシャフェーズ中に、前記解放側摩擦係合要素の伝達トルク容量と前記係合側摩擦係合要素の伝達トルク容量との和を、前記自動変速機への入力トルクの絶対値と前記イナーシャトルクとの和に基づいて設定することが好ましい。これにより、自動変速機の入力回転速度を適切に制御することができる(請求項5)。
本発明の自動変速機の変速制御方法(請求項10)は、複数の摩擦係合要素を選択的に使用してエンジンの運転状態に応じた変速段を成立させて前記エンジンの回転を車輪側へ伝達する自動変速機において、前記エンジンがパワーオフ状態の際に行うパワーオフアップシフト時に、該アップシフト前の低速側ギヤ段を成立させている摩擦係合要素を解放すると共に、前記アップシフト後の高速側ギヤ段を成立させる摩擦係合要素を係合するパワーオフアップシフトを行う自動変速機の変速制御方法であって、前記パワーオフアップシフト時におけるイナーシャフェーズ中に、前記自動変速機の入力軸の回転速度の変化に伴うイナーシャトルクを前記解放側摩擦係合要素と前記係合側摩擦係合要素との摩擦損失によって相殺することを特徴としている。
図1〜図8は本発明の一実施形態に係る自動変速機の変速制御装置及び方法を示すものであり、これらの図に基づいて説明する。
(自動変速機の構成)
まず、本実施形態で対象とする自動変速機の構成について説明する。
1速,3速,5速の変速段を達成するには、達成すべき変速ギヤ組のシンクロ21c又は23c又は25cのみを係合させ、第1クラッチ12を係合させ、第2クラッチ13を解放する。2速,4速,6速の変速段を達成するには、達成すべき変速ギヤ組のシンクロ22c又は24c又は26cのみを係合させ、第2クラッチ13を係合させ、第1クラッチ12を解放する。
次に、本実施形態にかかる自動変速機の変速制御装置1の要部構成について説明する。
図1に示すように、この変速制御装置1には、上記の自動変速機2と、自動変速機2の作動を制御する電子制御手段(ECU)3とをそなえ、ECU3内には、第1クラッチ12及び第2クラッチ13の係合(締結)及び解放を制御するクラッチ制御部3Aと、各変速ギヤ機構20A,20Bのシンクロ21c,22c,23c,24c,25c,26cの係合(締結)及び解放を制御するシンクロ制御部(図示略)とがそなえられている。
目標値設定部34は、準備フェーズでは、変速機の入力軸回転速度の変速段切り替え前目標値(ここでは、変速段切り替え時の解放側クラッチの入力側と出力側との差回転の目標値)である第1目標差回転(目標差回転1ともいう)を設定し、変速機の入力軸回転速度の変速段切り替え後目標値(ここでは、係合側クラッチの入力側と出力側との差回転)である第2目標差回転(目標差回転2ともいう)とを、各制御周期毎に、その時点の走行条件から設定する。
次に、自動変速機の変速制御装置1のパワーオフアップシフト手段による本実施形態にかかるパワーオフアップシフトについて説明する。
図3は本実施形態にかかるパワーオフアップシフトの制御の特徴を従来技術と対比させて示すイナーシャフェーズのタイムチャートである。なお、図3(a),(b)において、N_opnは変速時に締結から解放に切り替えられる解放側クラッチの変速機側(入力側軸15A,15B)の回転速度であり、N_clsは変速時に解放から締結に切り替えられる締結側クラッチの変速機側(入力側軸15A,15B)の回転速度であり、Ninは入力軸11の回転速度(入力回転速度)である。また、C_opnは解放側クラッチの伝達トルク容量(単に、容量とも言う)であり、C_clsは締結側クラッチの伝達トルク容量(容量)であり、Tinは変速機(入力軸11)への入力トルク(入力軸トルク)である。
図4〜図7を参照して、本実施形態にかかるパワーオフアップシフトについてさらに説明する。
図4に示すように、まず、ステップS10にて、変速制御中かを判断する。変速中であると判断されたら、続いてステップS20にて、準備フェーズか否かの判断をする。変速開始時点であれば、まず、準備フェーズが選定される。
これと同時に、ステップS40にて、F/F量、即ち、フィードフォワード制御量である総容量基本値TCObaseを自動変速機への入力トルクの大きさ|Tin|相当の値に設定する(図6参照)。
つまり、準備フェーズでは、解放側クラッチに着目し、解放側クラッチの出力側回転数が入力側回転数(即ち、エンジン回転数)よりも微小な所要量だけ高くなるような所要のスリップ(目標差回転)を生じるように、その入力側回転数と出力側回転数とに応じて回転数制御量Tncを設定する。つまり、解放側クラッチの入出力間の差回転(=出力側回転数−入力側回転数)が目標差回転よりも大きければ、回転数制御量Tncとして正の微小な所定値Tn0を与えて総容量基本値TCObaseを増加補正して、総容量TCOを算出し、解放側クラッチの入出力間の差回転が目標差回転よりも小さければ、回転数制御量Tncとして負の微小な所定値−Tn0を与えて総容量基本値TCObaseを減少補正して、総容量TCOを算出する。
このようにして、ステップS10,S20,S30,S40,S50により制御によって、S60,S62の各判定条件が成立し、ステップS70にて、準備フェーズ終了フラグが成立すると、次制御周期では、ステップS20からステップS80に進む。
このイナーシャフェーズでは、ステップS90にて、締結側クラッチの入出力間の差回転の目標値(変速前制御目標値)n2を、その時点の走行条件から設定する。これと同時に、ステップS100にて、フィードフォワード制御量である総容量基本値TCObaseを自動変速機への入力トルクの大きさ|Tin|よりも所定量αだけ大きい値(TCObase=|Tin|+α)に設定する(図6参照)。
このイナーシャフェーズでは、解放側クラッチ或いは締結側クラッチに着目し、エンジン回転数(即ち、各クラッチの入力側回転数)が、変速前相当回転数(即ち、変速前の解放側クラッチの回転数)から変速後相当回転数(即ち、変速後の締結側クラッチの回転数)まで所定の時間(目標変速時間)で変化(この場合は、低下)するように、解放側クラッチ或いは締結側クラッチの入力側回転数と出力側回転数とに応じて回転数制御量Tncを設定する。
A=(|Tin|+Tnc+ΔC1)/(|Tin|+Tnc+ΔC1+ΔC2)
B=ΔC1/(|Tin|+Tnc+ΔC1+ΔC2)
このように、解放側クラッチの容量と締結側クラッチの容量とをそれぞれ増大して総容量基本値TCObaseを入力トルク|Tin|よりもαだけ増加させるように制御することによって、イナーシャトルクが吸収され、入力軸11の回転速度低下が促進され、変速時間を短くすることができ、エンジンブレーキ力も制御することができる。
ステップS110にて、解放側クラッチの容量増分ΔC1及び締結側クラッチの容量増分ΔC2を与えると、両クラッチの摩擦損失によりイナーシャトルクを吸収できるため、入力軸11の回転速度の低下を促進できる一方で、入力軸11の回転速度が目標回転速度に達してイナーシャフェーズを終了する時点まで、解放側クラッチの容量増分ΔC1及び締結側クラッチの容量増分ΔC2を与えておいて、イナーシャフェーズ終了時点で、容量増分ΔC1,ΔC2を一気に抜いてしまうと、トルクショックや入力軸11の回転速度のアンダーシュートを招くおそれがある。そこで、図5,図6に示すように、解放側のクラッチの実差回転数nが目標差回転数に到達する前の時点、つまり、解放側のクラッチの実差回転数nが(目標差回転数n2+Δn02)まで又は略(目標差回転数n2+Δn02)まで低下したら、ステップS120にて、容量増分ΔC1,ΔC2を漸減するようにしている。
C1=|Tin|+Tnc+ΔC1−n・β1
C2=ΔC2−n・β2
ただし、β1+β2=β,β1>0,β2>0であり、β1,β2は同時に0になるように設定する。nはステップS120による処理回数である。
そして、ステップS160にて、トルクフェーズであると判断し、トルクフェーズが選定される。
これと同時に、ステップS172にて、F/F量、即ち、フィードフォワード制御量である総容量基本値TCObaseを自動変速機への入力トルクの大きさ|Tin|相当の値に設定する(図6参照)。
このトルクフェーズでは、締結側クラッチに着目し、締結側クラッチの出力側回転数が入力側回転数(即ち、エンジン回転数)よりも微小な所要量だけ高くなるような所要のスリップ(目標差回転)を生じるように、その入力側回転数と出力側回転数とに応じて回転数制御量Tncを設定する。つまり、締結側クラッチの入出力間の差回転(=出力側回転数−入力側回転数)が目標差回転よりも大きければ、回転数制御量Tncとして正の微小な所定値Tn0を与えて総容量基本値TCObaseを増加補正して総容量TCOを算出し、締結側クラッチの入出力間の差回転が目標差回転よりも小さければ、回転数制御量Tncとして負の微小な所定値−Tn0を与えて総容量基本値TCObaseを減少補正して、総容量TCOを算出する。
トルクフェーズ開始後しばらくは、解放側クラッチの配分比は0にはならないが、トルクフェーズの処理を繰り返すことにより、ステップS180で解放側クラッチの配分比が減少していくため、ステップS190にて、解放側クラッチの配分比が0と判断するようになる。
これにより、次回の制御周期では、ステップS10,S20,S80,S160を経てステップS220にて、終了フェーズであると判断することになる。
これと同時に、ステップS232にて、F/F量、即ち、フィードフォワード制御量である総容量基本値TCObaseを自動変速機への入力トルクの大きさ|Tin|相当の値に設定する(図6参照)。
この終了フェーズでは、トルクフェーズと同様に、締結側クラッチに着目し、締結側クラッチの出力側回転数が入力側回転数(即ち、エンジン回転数)よりも微小な所要量だけ高くなるような所要のスリップ(目標差回転)を生じるように、その入力側回転数と出力側回転数とに応じて回転数制御量Tncを設定する。つまり、締結側クラッチの入出力間の差回転(=出力側回転数−入力側回転数)が目標差回転よりも大きければ、回転数制御量Tncとして正の微小な所定値Tn0を与えて総容量基本値TCObaseを増加補正して総容量TCOを算出し、締結側クラッチの入出力間の差回転が目標差回転よりも小さければ、回転数制御量Tncとして負の微小な所定値−Tn0を与えて総容量基本値TCObaseを減少補正して、総容量TCOを算出する。
この終了フェーズでは、本実施形態のように、シンクロによる変速段の切替など、クラッチの締結解放以外の機械的操作によって、解放側のギヤ列(変速ギヤ機構)の解除が必要になる自動変速機の場合、解放側のギヤ列の係合部の係合を解除する。つまり、解放側クラッチの変速ギヤ機構20A又は20Bにおいてそれまで係合していた変速ギヤ組のシンクロ21c,22c,23c,24c,25c,又は26cを係合解除させる。これにより、係合側クラッチの入出力回転差は0又は微小になり、ステップS62にて、解放側の変速段の解除が完了したことが判断される。
以上の処理を、所定の制御周期で繰り返すことで、本制御が実施される。
本実施形態の自動変速機の変速制御装置及び方法は、このように構成されるので、自動変速機の入力回転速度(エンジン回転速度)を変速先である高速側ギヤ段に同期する回転速度まで速やかに低下させることができ、パワーオンアップシフト時に行うトルクダウン制御と同等に、摩擦係合要素(クラッチ)の掛け替えを伴うパワーオフアップシフトを速やかに行うことができるようになる。
ここで、本技術について、定性的な物理式で考えた計算結果を示し、本技術が実現可能であるかを検証する。
まず、各変数を図8及び以下に示すように定義する。
・トルク関連
Tin:入力軸トルク
Tc1:クラッチ1伝達トルク
Tc2:クラッチ2伝達トルク
To:出力軸トルク
・クラッチ容量関連
C1:クラッチ1容量
C2:クラッチ2容量
C1o:クラッチ1容量(変速開始時)
C2o:クラッチ2容量(変速開始時)
・角速度関連
ωin:入力軸角速度
ω1:クラッチ1角速度
ω2:クラッチ2角速度
ωo:出力軸角速度
・イナーシャ関連
Iin:入力軸イナーシャ
Ic1:クラッチ1イナーシャ
Ic2:クラッチ2イナーシャ
・ギヤ比関連
r1:変速前ギヤ比
r2:変速後ギヤ比
このような変数を用いると、以下のように、入力側及び出力側の関係式(式1)(式2)が成り立つ。
1)変速後ギヤ段回転数>入力軸回転数>変速前のギヤ段回転数 の場合
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、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、上記の実施形態では、摩擦係合要素制御手段10は、クラッチのトルク容量だけでなく、クラッチの差回転を制御パラメータとしてクラッチの制御を行なっているが、本発明は、イナーシャフェーズにおけるクラッチのトルク容量制御に特徴を有するものであり、クラッチの差回転に代えて入力軸回転速度を制御パラメータとして制御を行ってもよく、あるいは、クラッチの差回転を特別に与えないような制御であってもよい。
2 自動変速機
3 電子制御手段(ECU)
3A パワーオフアップシフト手段を含むクラッチ制御部
11 入力軸
12 第1の摩擦係合要素としての第1クラッチ(クラッチ1)
13 第2の摩擦係合要素としての第2クラッチ(クラッチ2)
14 出力軸
14a,17a,17b ギヤ
15A 第1入力側軸(入力軸1)
15B 第2入力側軸(入力軸2)
16A 第1出力側軸(出力軸1)
16B 第2出力側軸(出力軸2)
20A 第1変速ギヤ機構
20B 第2変速ギヤ機構
21 1速ギヤ組
22 2速ギヤ組
23 3速ギヤ組
24 4速ギヤ組
25 5速ギヤ組
26 6速ギヤ組
21a,21b,23a,23b,25a,25b ギヤ
22a,22b,24a,24b,26a,26b ギヤ
21c,23c,25c シンクロ機構付き係合機構(シンクロ)
22c,24c,26c シンクロ機構付き係合機構(シンクロ)
31 総容量演算部
32 配分比演算部
33 個別クラッチ容量演算部
34 目標値設定部
35 フェーズ判定部
Claims (10)
- 複数の摩擦係合要素を選択的に使用してエンジンの運転状態に応じた変速段を成立させて前記エンジンの回転を車輪側へ伝達する自動変速機と、
前記エンジンがパワーオフ状態の際に行うパワーオフアップシフト時に、該アップシフト前の低速側ギヤ段を成立させている摩擦係合要素を解放すると共に、前記アップシフト後の高速側ギヤ段を成立させる摩擦係合要素を係合するパワーオフアップシフト手段と、
を有する自動変速機の変速制御装置であって、
前記パワーオフアップシフト手段は、前記パワーオフアップシフト時におけるイナーシャフェーズ中に、前記自動変速機の入力軸の回転速度の変化に伴うイナーシャトルクを前記解放側摩擦係合要素と前記係合側摩擦係合要素との摩擦損失によって相殺する
ことを特徴とする、自動変速機の変速制御装置。 - 前記自動変速機は、第1の変速ギヤ装置に接続された前記第1の摩擦係合要素と、第2の変速ギヤ装置に接続された前記第2の摩擦係合要素と、をそなえ、前記第1及び第2の摩擦係合要素を選択的に使用して前記第1の変速ギヤ装置のうちのいずれかの変速ギヤ組又は前記第2の変速ギヤ装置のうちのいずれかの変速ギヤ組を使用して、使用する変速ギヤ組に応じた変速段を成立させて前記エンジンの回転を車輪側へ伝達する
ことを特徴とする、請求項1記載の自動変速機の変速制御装置。 - 前記パワーオフアップシフト手段は、前記イナーシャフェーズ中に、前記解放側摩擦係合要素の伝達トルク容量と前記係合側摩擦係合要素の伝達トルク容量との和を、前記自動変速機への入力トルクの絶対値よりも大きくする
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の自動変速機の変速制御装置。 - 前記イナーシャトルクは、変速前相当回転数と、変速後相当回転数と、入力軸イナーシャと、入力軸回転数と、目標イナーシャ時間のいずれかに基づいて算出される
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の自動変速機の変速制御装置。 - 前記パワーオフアップシフト手段は、前記イナーシャフェーズ中に、前記解放側摩擦係合要素の伝達トルク容量と前記係合側摩擦係合要素の伝達トルク容量との和を、前記自動変速機への入力トルクの絶対値と前記イナーシャトルクとの和に基づいて設定する
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の自動変速機の変速制御装置。 - 前記パワーオフアップシフト手段は、前記イナーシャフェーズ中に、前記解放側摩擦係合要素の伝達トルク容量と前記係合側摩擦係合要素の伝達トルク容量との和を、前記自動変速機の入力軸のイナーシャ,該入力軸の回転速度,前記アップシフト前の変速段,記アップシフト後の変速段,及び前記自動変速機の出力軸の回転速度とに基づいて算出する
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の自動変速機の変速制御装置。 - 前記パワーオフアップシフト手段は、前記イナーシャフェーズ中に、前記解放側摩擦係合要素の伝達トルク容量と前記係合側摩擦係合要素の伝達トルク容量との和を、変速進行状況に応じて変化させる
ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の自動変速機の変速制御装置。 - 前記パワーオフアップシフト手段は、前記イナーシャフェーズの終了時に、前記解放側摩擦係合要素の伝達トルク容量と前記係合側摩擦係合要素の伝達トルク容量との和を、前記自動変速機への入力トルクの絶対値と等しくする
ことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の自動変速機の変速制御装置。 - 前記パワーオフアップシフト手段は、前記イナーシャフェーズ中に、前記イナーシャトルクを前摩擦損失によって相殺する制御と共に、前記自動変速機の入力軸の回転速度を管理する
ことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の自動変速機の変速制御装置。 - 複数の摩擦係合要素を選択的に使用してエンジンの運転状態に応じた変速段を成立させて前記エンジンの回転を車輪側へ伝達する自動変速機において、前記エンジンがパワーオフ状態の際に行うパワーオフアップシフト時に、該アップシフト前の低速側ギヤ段を成立させている摩擦係合要素を解放すると共に、前記アップシフト後の高速側ギヤ段を成立させる摩擦係合要素を係合するパワーオフアップシフトを行う自動変速機の変速制御方法であって、
前記パワーオフアップシフト時におけるイナーシャフェーズ中に、前記自動変速機の入力軸の回転速度の変化に伴うイナーシャトルクを前記解放側摩擦係合要素と前記係合側摩擦係合要素との摩擦損失によって相殺する
ことを特徴とする、自動変速機の変速制御方法。
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