JP2007205431A - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関が過回転となった場合に、機関回転速度の許容される範囲を十分に利用した強制的なアップシフト操作を行う自動変速機の制御装置を提供する。
【解決手段】動力源の回転速度の上昇率もしくは上昇率推定値を検出する上昇率検出手段とを備え、許容限界は、前記上昇率検出手段により検出された上昇率もしくは上昇率推定値が小さくなるほど大きくなるように設定されているので、動力源の回転速度が上昇した場合に強制アップシフトを実行することができ、機関回転速度の許容される範囲を十分に利用することができ、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の自動変速機の制御装置に関するものである。

運転者の手動操作に基づいて変速を行う手動変速モードを備えた車両用自動変速機が提案されている。

前記自動変速機の自動変速モード選択時においては、アップシフトおよびダウンシフトは予め定められた変速線（たとえば図５参照）に基づいて行われるため、内燃機関の回転速度に対応したギヤが選択され、内燃機関が過回転することがない。一方で、手動変速モード選択時においては、運転者が手動操作によりアップシフトおよびダウンシフトを行うため、内燃機関の回転速度が上昇しているにも関わらずアップシフト操作を運転者が行わなかった結果、内燃機関が過回転となることがある。

この改善策として、トルクコンバータの速度比が大きくなる低負荷側はその速度比が小さくなる高負荷側に比較して高車速側で行われるようにすることにより、常に一定した機関回転速度において強制的なアップシフトが行われるようにする技術が提案されている（たとえば特許文献１）。
特開平９−２６４４１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明においては、機関負荷のみに応じて強制的なアップシフトのタイミングを決定するため、たとえば、車両が負荷を牽引しあるいは登坂路を走行している場合等のように、エンジン負荷は高いものの機関回転速度の上昇率が低くなる場合においては、機関回転速度の許容される範囲を十分に利用することができず、運転者の意志にかなったエンジン又は車両挙動の応答性、円滑性すなわちドライバビリティが低下する恐れがあった。

前述のように、前記自動変速機の手動変速モード選択時において、内燃機関の回転速度が上昇しているにも関わらずアップシフト操作を運転者が行わなかった結果、内燃機関が過回転となることがあるという問題と、エンジン負荷は高いものの機関回転速度の上昇率が低くなる場合等において、機関回転速度の許容される範囲を十分に利用して、運転者の意志にかなったエンジン又は車両挙動の応答性、円滑性すなわちドライバビリティを低下させないという問題の両者を同時に解決する発明は存在していなかった。

本発明は、以上の事情を背景としてなされたもので、その目的とするところは、前記自動変速機の手動変速モード選択時において、内燃機関が過回転となることを防ぎ、かつ、エンジン負荷は高いものの機関回転速度の上昇率が低くなる場合等において、ドライバビリティを低下させない強制的なアップシフト操作を行う自動変速機の制御装置を提供することにある。

かかる目的を達成するための請求項１に係る発明の要旨は、運転者の手動操作により変速比もしくは変速範囲を選択可能な手動切替モードを備えた自動変速機の制御装置であって、その手動切替モードが選択されている場合に前記自動変速機が接続される動力源の回転速度もしくは回転速度推定値が許容限界に達したことが判定される場合に運転者の手動操作に関わらず前記変速機の変速比を自動的に低下させる強制アップシフト手段を備えた自動変速機の制御装置において、(a) 前記動力源の回転速度の上昇率もしくは上昇率推定値を検出する上昇率検出手段とを備え、(b) 前記許容限界は、前記上昇率検出手段により検出される上昇率もしくは上昇率推定値が小さくなるほど大きくなるように設定されていることにある。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の自動変速機の制御装置において、(a) 前記動力源の負荷もしくは負荷推定値を検出する負荷検出手段を備え、(b) 前記許容限界は、前記上昇率検出手段により検出される上昇率もしくは上昇率推定値が小さくなるほど、かつ、前記負荷検出手段により検出された機関負荷もしくは負荷相当値が小さくなるほど大きくなるように設定することにある。

また、請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明の自動変速機の制御装置において、前記回転速度推定値は車速であるものである。

また、請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明の自動変速機の制御装置において、前記上昇率推定値は、車両の加速度であるものである。

請求項１に係る発明の自動変速機の制御装置によれば、運転者の手動操作により変速比もしくは変速範囲を選択可能な手動切替モードを備えた自動変速機の制御装置であって、その手動切替モードが選択されている場合に前記自動変速機が接続される動力源の回転速度もしくは回転速度推定値が許容限界に達したことが判定された場合に運転者の手動操作に関わらず前記変速機の変速比を自動的に低下させる強制アップシフト手段を備えた自動変速機の制御装置において、（ａ）前記動力源の回転速度の上昇率もしくは上昇率推定値を検出する上昇率検出手段とを備え、（ｂ）前記許容限界は、前記上昇率検出手段により検出された上昇率もしくは上昇率推定値が小さくなるほど大きくなるように設定されているので、動力源の回転速度が上昇した場合に強制アップシフトを実行することができ、機関回転速度の許容される範囲を十分に利用することができ、ドライバビリティの向上を図ることができる。

また、請求項２に係る発明によれば、（ａ）前記動力源の負荷もしくは負荷推定値を検出する負荷検出手段を備え、（ｂ）前記許容限界は、前記上昇率検出手段により検出された上昇率もしは上昇率推定値が小さくなるほど、かつ、前記負荷検出手段によりにより検出された機関負荷もしくは負荷相当値が小さくなるほど大きくなるように設定されていることから、動力源の回転速度が上昇した場合に強制アップシフトを実行することができ、機関回転速度の許容される範囲を十分に利用することができ、好適にドライバビリティの向上を図ることができる。

また、請求項３に係る発明によれば、前記回転速度推定値は車速であることから、エンジン回転速度センサが故障した場合等においても好適に動力源の回転速度を推定できる。

また、請求項４に係る発明では、前記上昇率推定値は車両の加速度であることから、自動変速機搭載車両に特有の、アクセルオフからアクセルオンへの切換時における急激な動力源の回転速度の変化から生ずる動力源の回転速度の上昇率を用いる不都合を回避し、好適に動力源の回転速度の上昇率を推定することができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１の(a) は、本発明が適用された車両用自動変速機（以下、自動変速機と表す）１０の構成を説明する骨子図であり、(b) は複数の変速段を成立させる際の係合要素の作動を説明する作動表である。この自動変速機１０は、車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース（以下、ケースと表す）２６内において、ダブルピニオン型の第１遊星歯車装置１２を主体として構成されている第１変速部１４と、シングルピニオン型の第２遊星歯車装置１６およびダブルピニオン型の第３遊星歯車装置１８を主体として構成されている第２変速部２０とを共通の軸心上に有し、入力軸２２の回転を変速して出力軸２４から出力する。入力軸２２は入力回転部材に相当するものであり、本実施例では走行用の動力源であるエンジン３０によって回転駆動されるトルクコンバータ３２のタービン軸である。出力軸２４は出力回転部材に相当するものであり、例えば図示しない差動歯車装置（終減速機）や一対の車軸等を順次介して左右の駆動輪を回転駆動する。なお、この自動変速機１０はその軸心に対して略対称的に構成されており、図１(a) の骨子図においてはその軸心の下半分が省略されている。

上記第１遊星歯車装置１２は、サンギヤＳ１、互いに噛み合う複数対のピニオンギヤＰ１、そのピニオンギヤＰ１を自転および公転可能に支持するキャリヤＣＡ１、ピニオンギヤＰ１を介してサンギヤＳ１と噛み合うリングギヤＲ１を備え、サンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、およびリングギヤＲ１によって３つの回転要素が構成されている。キャリヤＣＡ１は入力軸２２に連結されて回転駆動され、サンギヤＳ１は回転不能にケース２６に一体的に固定されている。リングギヤＲ１は中間出力部材として機能し、入力軸２２に対して減速回転させられて、回転を第２変速部２０へ伝達する。本実施例では、入力軸２２の回転をそのままの速度で第２変速部２０へ伝達する経路が、予め定められた一定の変速比（＝１．０）で回転を伝達する第１中間出力経路ＰＡ１であり、第１中間出力経路ＰＡ１には、入力軸２２から第１遊星歯車装置１２を経ることなく第２変速部２０へ回転を伝達する直結経路ＰＡ１ａと、入力軸２２から第１遊星歯車装置１２のキャリヤＣＡ１を経て第２変速部２０へ回転を伝達する間接経路ＰＡ１ｂとがある。また、入力軸２２からキャリヤＣＡ１、そのキャリヤＣＡ１に配設されたピニオンギヤＰ１、およびリングギヤＲ１を経て第２変速部２０へ伝達する経路が、第１中間出力経路ＰＡ１よりも大きい変速比（＞１．０）で入力軸２２の回転を変速（減速）して伝達する第２中間出力経路ＰＡ２である。

前記第２遊星歯車装置１６は、サンギヤＳ２、ピニオンギヤＰ２、そのピニオンギヤＰ２を自転および公転可能に支持するキャリヤＣＡ２、ピニオンギヤＰ２を介してサンギヤＳ２と噛み合うリングギヤＲ２を備えている。また、前記第３遊星歯車装置１８は、サンギヤＳ３、互いに噛み合う複数対のピニオンギヤＰ２およびＰ３、そのピニオンギヤＰ２およびＰ３を自転および公転可能に支持するキャリヤＣＡ３、ピニオンギヤＰ２およびＰ３を介してサンギヤＳ３と噛み合うリングギヤＲ３を備えている。

上記第２遊星歯車装置１６および第３遊星歯車装置１８では、一部が互いに連結されることによって４つの回転要素ＲＭ１〜ＲＭ４が構成されている。具体的には、第２遊星歯車装置１６のサンギヤＳ２によって第１回転要素ＲＭ１が構成され、第２遊星歯車装置１６のキャリヤＣＡ２および第３遊星歯車装置のキャリヤＣＡ３が互いに一体的に連結されて第２回転要素ＲＭ２が構成され、第２遊星歯車装置１６のリングギヤＲ２および第３遊星歯車装置１８のリングギヤＲ３が互いに一体的に連結されて第３回転要素ＲＭ３が構成され、第３遊星歯車装置１８のサンギヤＳ３によって第４回転要素ＲＭ４が構成されている。この第２遊星歯車装置１６および第３遊星歯車装置１８は、キャリアＣＡ２およびＣＡ３が共通の部材にて構成されているとともに、リングギヤＲ２およびＲ３が共通の部材にて構成されており、且つ第２遊星歯車装置１６のピニオンギヤＰ２が第３遊星歯車装置１８の第２ピニオンギヤを兼ねているラビニヨ型の遊星歯車列とされている。

上記第１回転要素ＲＭ１（サンギヤＳ２）は、第１ブレーキＢ１を介してケース２６に選択的に連結されて回転停止され、第３クラッチＣ３を介して中間出力部材である第１遊星歯車装置１２のリングギヤＲ１（すなわち第２中間出力経路ＰＡ２）に選択的に連結され、さらに第４クラッチＣ４を介して第１遊星歯車装置１２のキャリヤＣＡ１（すなわち第１中間出力経路ＰＡ１の間接経路ＰＡ１ｂ）に選択的に連結されている。第２回転要素ＲＭ２（キャリヤＣＡ２およびＣＡ３）は、第２ブレーキＢ２を介してケース２６に選択的に連結されて回転停止させられるとともに、第２クラッチＣ２を介して入力軸２２（すなわち第１中間出力経路ＰＡ１の直結経路ＰＡ１ａ）に選択的に連結されている。第３回転要素ＲＭ３（リングギヤＲ２およびＲ３）は、出力軸２４に一体的に連結されて回転を出力するようになっている。第４回転要素ＲＭ４（サンギヤＳ３）は、第１クラッチＣ１を介してリングギヤＲ１に連結されている。なお、第２回転要素ＲＭ２とケース２６との間には、第２回転要素ＲＭ２の正回転（入力軸２２と同じ回転方向）を許容しつつ逆回転を阻止する一方向クラッチＦ１が第２ブレーキＢ２と並列に設けられている。

図２は、上記第１変速部１４および第２変速部２０の各回転要素の回転速度を直線で表すことができる共線図であり、下の横線が回転速度「０」を示し、上の横線が回転速度「１．０」すなわち入力軸２２と同じ回転速度を示している。また、第１変速部１４の各縦線は、左側から順番にサンギヤＳ１、リングギヤＲ１、キャリヤＣＡ１を表しており、それ等の間隔は第１遊星歯車装置１２のギヤ比ρ１（＝サンギヤＳ１の歯数／リングギヤＲ１の歯数）に応じて定められる。第２変速部２０の４本の縦線は、左側から右端へ向かって順番に第１回転要素ＲＭ１（サンギヤＳ２）、第２回転要素ＲＭ２（キャリヤＣＡ２およびキャリヤＣＡ３）、第３回転要素ＲＭ３（リングギヤＲ２およびリングギヤＲ３）、第４回転要素ＲＭ４（サンギヤＳ３）を表しており、それ等の間隔は第２遊星歯車装置１６のギヤ比ρ２および第３遊星歯車装置１８のギヤ比ρ３に応じて定められる。

そして、この図２に示す共線図から明らかなように、第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２が係合させられて、第４回転要素ＲＭ４が第１変速部１４を介して入力軸２２に対して減速回転させられるとともに、第２回転要素ＲＭ２が回転停止させられると、出力軸２４に連結された第３回転要素ＲＭ３は「１ｓｔ」で示す回転速度で回転させられ、最も大きい変速比（＝入力軸２２の回転速度／出力軸２４の回転速度）の第１変速段「１ｓｔ」が成立させられる。

第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１が係合させられて、第４回転要素ＲＭ４が第１変速部１４を介して入力軸２２に対して減速回転させられるとともに、第１回転要素ＲＭ１が回転停止させられると、第３回転要素ＲＭ３は「２ｎｄ」で示す回転速度で回転させられ、第１変速段「１ｓｔ」よりも変速比が小さい第２変速段「２ｎｄ」が成立させられる。

第１クラッチＣ１および第３クラッチＣ３が係合させられて、第４回転要素ＲＭ４および第１回転要素ＲＭ１が第１変速部１４を介して入力軸２２に対して減速回転させられて第２変速部２０が一体回転させられると、第３回転要素ＲＭ３は「３ｒｄ」で示す回転速度で回転させられ、第２変速段「２ｎｄ」よりも変速比が小さい第３変速段「３ｒｄ」が成立させられる。

第１クラッチＣ１および第４クラッチＣ４が係合させられて、第４回転要素ＲＭ４が第１変速部１４を介して入力軸２２に対して減速回転させられるとともに、第１回転要素ＲＭ１が入力軸２２と一体回転させられると、第３回転要素ＲＭ３は「４ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第３変速段「３ｒｄ」よりも変速比が小さい第４変速段「４ｔｈ」が成立させられる。

第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２係合させられて、第４回転要素ＲＭ４が第１変速部１４を介して入力軸２２に対して減速回転させられるとともに、第２回転要素ＲＭ２が入力軸２２と一体回転させられると、第３回転要素ＲＭ３は「５ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第４変速段「４ｔｈ」よりも変速比が小さい第５変速段「５ｔｈ」が成立させられる。

第２クラッチＣ２および第４クラッチＣ４が係合させられて、第２変速部２０が入力軸２２と一体回転させられると、第３回転要素ＲＭ３は「６ｔｈ」で示す回転速度すなわち入力軸２２と同じ回転速度で回転させられ、第５変速段「５ｔｈ」よりも変速比が小さい第６変速段「６ｔｈ」が成立させられる。この第６変速段「６ｔｈ」の変速比は１である。

第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３が係合させられて、第１回転要素ＲＭ１が第１変速部１４を介して入力軸２２に対して減速回転させられるとともに、第２回転要素ＲＭ２が入力軸２２と一体回転させられると、第３回転要素ＲＭ３は「７ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第６変速段「６ｔｈ」よりも変速比が小さい第７変速段「７ｔｈ」が成立させられる。

第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１が係合させられて、第２回転要素ＲＭ２が入力軸２２と一体回転させられるとともに、第１回転要素ＲＭ１が回転停止させられると、第３回転要素ＲＭ３は「８ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第７変速段「７ｔｈ」よりも変速比が小さい第８変速段「８ｔｈ」が成立させられる。

また、第３クラッチＣ３および第２ブレーキＢ２が係合させられると、第１回転要素ＲＭ１が第１変速部１４を介して減速回転させられるとともに、第２回転要素ＲＭ２が回転停止させられて、第３回転要素ＲＭ３は「Ｒｅｖ１」で示す回転速度で逆回転させられ、逆回転方向で変速比が最も大きい第１後進変速段「Ｒｅｖ１」が成立させられる。第４クラッチＣ４および第２ブレーキＢ２が係合させられると、第１回転要素ＲＭ１が入力軸２２と一体回転させられるとともに、第２回転要素ＲＭ２が回転停止させられ、第３回転要素ＲＭ３は「Ｒｅｖ２」で示す回転速度で逆回転させられ、第１後進変速段「Ｒｅｖ１」よりも変速比が小さい第２後進変速段「Ｒｅｖ２」が成立させられる。第１後進変速段「Ｒｅｖ１」、第２後進変速段「Ｒｅｖ２」は、それぞれ逆回転方向の第１変速段、第２変速段に相当する。

図１に戻り、図１の(b) の作動表は、上記各変速段を成立させる際のクラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１、Ｂ２の作動状態を説明する図表であり、「○」は係合状態を、「（○）」はエンジンブレーキ時のみ係合状態を、空欄は解放状態をそれぞれ表している。第１変速段「１ｓｔ」を成立させるブレーキＢ２には並列に一方向クラッチＦ１が設けられているため、発進時（加速時）には必ずしもブレーキＢ２を係合させる必要は無い。また、各変速段の変速比は、第１遊星歯車装置１２、第２遊星歯車装置１６、および第３遊星歯車装置１８の各ギヤ比ρ１、ρ２、ρ３によって適宜定められる。

このように本実施例の自動変速機１０は、変速比が異なる２つの中間出力経路ＰＡ１、ＰＡ２を有する第１変速部１４および２組の遊星歯車装置１６、１８を有する第２変速部２０により、４つのクラッチＣ１〜Ｃ４および２つのブレーキＢ１、Ｂ２の係合切換えで前進８速の変速ギヤ段が達成されるため、小型に構成され、車両への搭載性が向上する。また、図１の(b) の作動表から明らかなように、クラッチＣ１〜Ｃ４およびブレーキＢ１、Ｂ２の何れか２つを掴み替えるだけで各変速段の変速を行うことができる。また、上記クラッチＣ１〜Ｃ４、およびブレーキＢ１、Ｂ２（以下、特に区別しない場合は単にクラッチＣ、ブレーキＢと表す）は、多板式のクラッチやブレーキなど油圧アクチュエータによって係合制御される油圧式摩擦係合装置である。

図３は、図１の自動変速機１０などを制御するために車両に設けられた制御系統の要部を説明するブロック線図である。電子制御装置９０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、エンジン３０の出力制御や自動変速機１０の変速制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用や変速制御用等に分けて構成される。

図３において、アクセルペダル５０の操作量Ａccがアクセル操作量センサ５２により検出されるとともに、そのアクセル操作量Ａccを表す信号が電子制御装置９０に供給されるようになっている。アクセルペダル５０は、運転者の出力要求量に応じて大きく踏み込み操作されるものであることからアクセル操作部材に相当し、アクセル操作量Ａccは出力要求量に相当する。

また、エンジン３０の回転速度Ｎ_E を検出するためのエンジン回転速度センサ５８、エンジン３０の吸入空気量Ｑを検出するための吸入空気量センサ６０、吸入空気の温度Ｔ_A を検出するための吸入空気温度センサ６２、エンジン３０の電子スロットル弁の全閉状態（アイドル状態）およびその開度θ_THを検出するためのアイドルスイッチ付スロットル弁開度センサ６４、車速Ｖ（出力軸２４の回転速度Ｎ_OUT に対応）を検出するための車速センサ６６、エンジン３０の冷却水温Ｔ_W を検出するための冷却水温センサ６８、常用ブレーキであるフットブレーキの操作の有無を検出するためのブレーキスイッチ７０、シフトレバー７２のレバーポジション（操作位置）Ｐ_SHを検出するためのレバーポジションセンサ７４、タービン回転速度Ｎ_T （＝入力軸２２の回転速度Ｎ_IN）を検出するためのタービン回転速度センサ７６、油圧制御回路９８内の作動油の温度であるＡＴ油温Ｔ_{O IL}を検出するためのＡＴ油温センサ７８、車両の加速度（減速度）Ｇを検出するための加速度センサ８０などが設けられており、それらのセンサやスイッチなどから、エンジン回転速度Ｎ_E 、吸入空気量Ｑ、吸入空気温度Ｔ_A 、スロットル弁開度θ_TH、車速Ｖ、エンジン冷却水温Ｔ_W 、ブレーキ操作の有無、シフトレバー７２のレバーポジションＰ_SH、タービン回転速度Ｎ_T 、ＡＴ油温Ｔ_OIL 、車両の加速度（減速度）Ｇなどを表す信号が電子制御装置９０に供給されるようになっている。

上記シフトレバー７２は例えば運転席の近傍に配設され、図４に示すように、５つのレバーポジション「Ｐ」、「Ｒ」、「Ｎ」、「Ｄ」、または「Ｓ」へ手動操作されるようになっている。「Ｐ」ポジションは自動変速機１０内の動力伝達経路を解放し且つメカニカルパーキング機構によって機械的に出力軸２４の回転を阻止（ロック）するための駐車位置であり、「Ｒ」ポジションは自動変速機１０の出力軸２４の回転方向を逆回転とするための後進走行位置であり、「Ｎ」ポジションは自動変速機１０内の動力伝達経路を解放するための動力伝達遮断位置であり、「Ｄ」ポジションは自動変速機１０の第１速乃至第８速の変速を許容する変速範囲（Ｄレンジ）で自動変速制御を実行させる前進走行位置であり、「Ｓ」ポジションは変速可能な高速側の変速段が異なる複数の変速レンジ或いは異なる複数の変速段を切り換えることにより手動変速が可能な前進走行位置である。この「Ｓ」ポジションにおいては、シフトレバー７２の操作毎に変速範囲の上限段或いは変速段をアップ側にシフトさせるための「＋」ポジション、シフトレバー７２の操作毎に変速範囲の上限段或いは変速段をダウン側にシフトさせるための「−」ポジションが備えられている。前記レバーポジションセンサ７４はシフトレバー７２がどのレバーポジション（操作位置）Ｐ_SHに位置しているかを検出する。

また、前記油圧制御回路９８には、例えば上記シフトレバー７２にケーブルやリンクなどを介して連結されたマニュアルバルブが備えられ、シフトレバー７２の操作に伴ってそのマニュアルバルブが機械的に作動させられることにより油圧制御回路９８内の油圧回路が切り換えられる。例えば、「Ｄ」ポジションおよび「Ｓ」ポジションでは前進油圧Ｐ_D が出力されて前進用回路が機械的に成立させられ、前進変速段である第１変速段「１ｓｔ」〜第８変速段「８ｔｈ」で変速しながら前進走行することが可能となる。電子制御装置９０は、シフトレバー７２が「Ｄ」ポジションへ操作された場合は、そのことをレバーポジションセンサ７４の信号から判断して自動変速モードを成立させ、第１変速段「１ｓｔ」〜第８変速段「８ｔｈ」の総ての前進変速段を用いて変速制御を行う。

上記電子制御装置９０は、自動変速モードにおいて、例えば図５に示す車速Ｖおよびアクセル操作量Ａccをパラメータとして予め記憶された関係（マップ、変速線図）から実際の車速Ｖおよびアクセル操作量Ａccに基づいて変速判断を行い、その判断した変速段が得られるように自動的に変速制御を行う変速制御手段１１０（図７参照）を機能的に備えており、例えば車速Ｖが低くなったりアクセル操作量Ａccが大きくなったりするに従って変速比が大きい低速側の変速段が成立させられる。この自動変速制御においては、その変速判断された変速段が成立させられるように変速用の油圧制御回路９８内のリニアソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ６の励磁、非励磁や電流制御が実行されてクラッチＣやブレーキＢの係合、解放状態が切り換えられるとともに変速過程の過渡油圧などが制御される。すなわち、前記リニアソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ６の励磁、非励磁をそれぞれ制御することによりクラッチＣおよびブレーキＢの係合、解放状態を切り換えて第１変速段「１ｓｔ」〜第８変速段「８ｔｈ」の何れかの前進変速段を成立させる。なお、スロットル弁開度θ_THや吸入空気量Ｑ、路面勾配などに基づいて変速制御を行うなど、種々の態様が可能である。

上記図５の変速線図において、実線はアップシフトが判断されるための変速線（アップシフト線）であり、破線はダウンシフトが判断されるための変速線（ダウンシフト線）である。また、この図５の変速線図における変速線は、実際のアクセル操作量Ａcc（％）を示す横線上において実際の車速Ｖが線を横切ったか否かすなわち変速線上の変速を実行すべき値（変速点車速）Ｖ_S を越えたか否かを判断するためのものであり、上記値Ｖ_S すなわち変速点車速の連なりとして予め記憶されていることにもなる。なお、図５の変速線図は自動変速機１０で変速が実行される第１変速段乃至第８変速段のうちで第１変速段乃至第６変速段における変速線が例示されている。

図６は、油圧制御回路９８のうちリニアソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ６に関する部分を示す回路図であり、クラッチＣ１〜Ｃ４、およびブレーキＢ１、Ｂ２の各油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）３４、３６、３８、４０、４２、４４には、油圧供給装置４６から出力されたライン油圧ＰＬがそれぞれリニアソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ６により調圧されて供給されるようになっている。油圧供給装置４６は、前記エンジン３０によって回転駆動される機械式のオイルポンプ４８（図１参照）や、ライン油圧ＰＬを調圧するレギュレータバルブ等を備えており、エンジン負荷等に応じてライン油圧ＰＬを制御するようになっている。リニアソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ６は、基本的には何れも同じ構成であり、電子制御装置９０（図３参照）により独立に励磁、非励磁され、各油圧アクチュエータ３４〜４４の油圧が独立に調圧制御されるようになっている。そして、自動変速機１０の変速制御においては、例えば変速に関与するクラッチＣやブレーキＢの解放と係合とが同時に制御される所謂クラッチ・ツウ・クラッチ変速が実行される。例えば、図１(b) の係合作動表に示すように４速→５速のアップシフトでは、クラッチＣ２が係合されると共にクラッチＣ４が解放され、変速ショックを抑制するようにクラッチＣ２の係合過渡油圧とクラッチＣ４の解放過渡油圧とが適切に制御される。

ところで、上記自動変速モードの他に、運転者の手動操作により変速比もしくは変速範囲を選択可能な手動切替モードを備えた自動変速機を搭載した自動車においては、前記自動変速機の手動変速モード選択時において、内燃機関の回転速度が上昇しているにも関わらずアップシフト操作を運転者が行わなかった結果、内燃機関が過回転となるという問題があり、この過回転を生ずるという問題に対し、機関負荷のみに応じて強制的なアップシフトのタイミングを決定すると、たとえば、車両が負荷を牽引している場合等のように、エンジン負荷は高いものの機関回転速度の上昇率が低くなる場合においては、機関回転速度の許容される範囲を十分に利用することができず、運転者の意志にかなったエンジン又は車両挙動の応答性、円滑性すなわちドライバビリティが低下するという問題を生ずる可能性があった。本実施例では、強制的なアップシフトを行うかの判断において、機関負荷に加えて機関回転速度または機関回転速度及び機関回転速度上昇率を考慮することにより、機関回転速度の許容される範囲を十分に利用し、ドライバビリティを低下させない強制的なアップシフトを行う。以下に、その強制的なアップシフトを行う制御作動について具体的に説明する。

図７は、前記電子制御装置９０の制御機能の要部すなわち原動機の過回転時に強制的なアップシフトを行う制御作動（以下、強制アップシフト制御作動と表す）を説明する機能ブロック線図である。図７において、変速制御手段１１０は、例えば図５に示す予め記憶された変速線図から実際の車速Ｖおよびアクセル操作量Ａccに基づいて変速判断を実行し、判断された変速、あるいは後述する強制アップシフト判定手段１１２により強制的なアップシフトを指示された場合の変速を実行させるための変速出力を油圧制御回路９８に対して行うことにより、自動変速機１６のギヤ段を自動的に切り換える。

強制アップシフト判定手段１１２は、後述する回転速度検出手段１１４によって検出されたエンジン３０の回転速度もしくは回転速度推定値を表す値が、後述する許容限界設定手段１１８によって設定されるエンジン３０の回転速度もしくは回転速度推定値の許容限界Ｖ_p を超えていないかの判断を行い、超えていれば変速制御手段１１０に対し、強制アップシフトによりアップシフトを指示する。

回転速度検出手段１１４は、強制アップシフト判定手段１１２においてアップシフトの判断に用いられる車両のエンジン３０の回転速度もしくは回転速度推定値が検出される。ここで、本実施例においては回転速度推定値として、車速Ｖを用いる。この車速Ｖはたとえば車速センサ６６によって測定される。

許容限界設定手段１１８は、現在選択されている変速段において、エンジン３０の回転速度もしくは回転速度推定値である車速Ｖがとることを許容される限界値Ｖ_p を逐次設定する。このとき、その限界値Ｖ_p は、現在選択されている変速段および、後述する回転速度上昇率検出手段１１６によって検出される回転速度上昇率もしくは回転速度上昇率推定値により設定される。

回転速度上昇率検出手段１１６は、前述の回転速度検出手段１１４によって検出されるエンジン３０の回転速度もしくは回転速度推定値の上昇率を回転速度上昇率もしくは回転速度上昇率推定値として検出する。本実施例においては、エンジン３０の回転速度推定値として車速Ｖが採用されるので、回転速度上昇率推定値として車両の加速度Ｇが用いられる。このとき、その加速度Ｇは、加速度センサ８０などにより求められる。

負荷検出手段１２０は、車両の負荷すなわち、エンジン３０に加えられている負荷すなわちエンジン３０の出力、或いはエンジン３０に要求される負荷すなわち要求出力をスロットル開度θ_TH、吸収空気量Ｑ、燃料噴射量等に基づいて検出する。ここで、負荷はたとえば、車両がたとえば牽引をしているか否か、あるいは登坂路を走行しているか否かなどにより変化する。

図８は、前記電子制御装置９０の制御作動の要部、すなわち強制アップシフト制御作動を説明するフローチャートである。電子制御装置９０においては、本フローチャートが適宜繰り返し実行される。

図８において、前記変速制御手段１１０に対応するステップ（以下「ステップ」を省略する。）Ｓ１において、自動変速機１０が現在手動モードであるか自動モードであるかの判断がなされる。ここで、このＳ１の判断が肯定されればすなわち手動モードであると判断されれば、現在の変速段が何段であるかの情報が許容限界設定手段１１８に渡される。また、Ｓ１の判断が否定されれば、すなわち自動モードであると判断されれば自動変速機はたとえば図５のような変速線図に沿って自動的に変速が行われ、強制アップシフトの必要はないから、フローチャートは終了させられる。

続く回転速度上昇率検出手段１１６に対応するＳ２では、車両に設けられた加速度センサなどによりエンジン３０の回転速度上昇率推定値として車両の加速度Ｇが検出される。その加速度Ｇは加速度センサ８０等により検出され、或いは逐次検出される車速Ｖの変化率に基づいて算出される。検出された加速度は許容限界設定手段１１８に対応するＳ４に渡される。

負荷検出手段１２０に対応するＳ３では、車両のエンジン３０に加えられている負荷の大きさが検出される。検出された負荷の値は許容限界設定手段１１８に対応するＳ４に渡される。

許容限界設定手段１１８に対応するＳ４では、現在の車両状態下において、許容される車速の最大値が算出され、許容限界Ｖ_p として設定される。ここで、現在の車両状態とは、変速制御手段１１０によって検出される現在選択されている変速段、回転速度上昇率検出手段１１６によって検出される回転速度上昇率推定値である車両の加速度Ｇ、負荷検出手段１２０によって検出されるエンジン３０における負荷を指す。

上記Ｓ４においては、許容限界Ｖ_p は、たとえば、図９のように、各変速段について回転速度上昇率である車両加速度Ｇとエンジン３０における負荷ごとに予め計算された許容限界についてのマップが予め記憶されており、そこから車両加速度Ｇ及びエンジン３０の負荷に基づいて選択されることによって求められる。このマップにおいては、図９に示すように、エンジン３０の負荷が小さくなるほど、また、車両加速度Ｇが小さくなるほど、許容限界Ｖ_p が大きくなるようになっている。

Ｓ５は、回転速度検出手段１１４に相当し、エンジン３０の回転速度推定値として車速Ｖが検出される。車速Ｖは、たとえば車速センサ６６により検出される。検出された車速は強制アップシフト判定手段１１２に対応するＳ６に渡される。

強制アップシフト判定手段１１２に対応するＳ６では、Ｓ５において検出されたエンジン３０の回転速度推定値である車速Ｖが、Ｓ４において設定された許容限界Ｖ_p を超えていないかの判断がなされる。車速Ｖが許容限界Ｖ_p を超えていれば、そのＳ６の判断は肯定され、変速制御手段１１０に強制アップシフトを行う旨の指示を出し、続くＳ７が実行される。また、車速Ｖが許容限界Ｖ_p を超えていなければ、Ｓ６の判断は否定され、本フローチャートは終了させられる。

変速制御手段１１０に対応するＳ７は、Ｓ６の判断が肯定され、強制アップシフト判定手段１１２によって強制アップシフトを行う旨の指示を受けて、強制アップシフトが実行される。例えば、自動変速機１０の変速段が第４変速段とされているときにＳ６によって強制アップシフトが指示された場合には、変速制御手段１１０は４速→５速アップシフトを実行すべく、クラッチＣ２を係合開始させ、その係合トルクがある程度維持されているときにクラッチＣ４の解放を開始させてその係合トルクが発生させられ、この状態で第４変速段の変速比γ₄ から第５変速段の変速比γ₅ へ移行させつつ、クラッチＣ２の係合とクラッチＣ４の解放とを完了させる指令が油圧制御回路９８に出力される。

上述のように、本実施例によれば、許容限界設定手段１１８（Ｓ４）において、許容限界Ｖ_p が設定される際、回転速度上昇率検出手段１１６（Ｓ２）において検出された回転速度上昇率推定値である車両の加速度Ｇが考慮され、前記回転速度上昇率検出手段１１６（Ｓ２）により検出された上昇率もしくは上昇率推定値が小さくなるほど大きくなるように許容限界Ｖ_p が設定され、その許容限界により強制アップシフト判定手段１１２（Ｓ６）では強制アップシフトを行うか否かが判断されることから、機関回転速度の許容される範囲を十分に利用することができ、ドライバビリティの向上が図られる。

また、本実施例においては、許容限界設定手段１１８（Ｓ４）において、許容限界Ｖ_p が設定される際、回転速度上昇率検出手段１１６（Ｓ２）において検出された回転速度上昇率推定値である車両の加速度Ｇならびに、負荷検出手段１２０（Ｓ３）により検出された負荷が考慮され、前記回転速度上昇率検出手段１１６（Ｓ２）により検出された回転速度上昇率もしくは回転速度上昇率推定値が小さくなるほど大きくなるように許容限界Ｖ_p が設定され、その許容限界Ｖ_p により強制アップシフト判定手段１１２（Ｓ６）では強制アップシフトを行うか否かが判断されることから、機関回転速度の許容される範囲を十分に利用することができ、ドライバビリティの向上が図られる。

また、本実施例においては、回転速度検出手段１１４（Ｓ５）における回転速度推定値として車速Ｖが用いられており、エンジン回転速度センサ５８が故障した場合等においても本発明の自動変速機の制御装置を実施することができる。

また、本実施例においては、許容限界設定手段１１８（Ｓ４）において、許容限界Ｖ_p が設定される際、回転速度上昇率検出手段１１６（Ｓ２）において検出される回転速度上昇率推定値として車両の加速度Ｇが用いられており、自動変速機搭載車両に特有の、アクセルオフからアクセルオンへの切換時における急激なエンジン回転速度Ｎ_E の変化から生ずるエンジン回転速度Ｎ_E の上昇率を用いる不都合を回避し、良好に動力源の回転速度を推定することができる。

図１０は、本実施例の効果を示すタイムチャートである。すなわち、ある変速段において過回転が生じ、強制アップシフトが行われる様子を横軸に時刻ｔ、縦軸にエンジン回転速度Ｎ_E をとって示したものである。なお、本図において、ＮＥｍａｘは、エンジンの設計上或いは耐久性維持上これ以上の回転は望ましくないとされる回転速度である。なお、実施例においては、エンジン３０の回転速度推定値として車速Ｖを用いているが、本図においては、強制アップシフト前後の様子を時系列的に一の図で表すため、縦軸にエンジン回転速度Ｎ_E を用いている。

図１０における実線は、車両が高負荷もしくは高加速度で走行している場合を表している。エンジン３０の回転速度推定値である車速Ｖが上昇した結果、エンジン３０の回転数Ｎ_E が時刻ｔ１において許容限界設定手段１１８によって設定された許容限界Ｖ_p1あるいはこれに対応する回転速度の許容限界ＮＥｐ１を超えると、強制アップシフト判定手段１１２により、変速制御手段１１０に対し強制アップシフトが指示される。そして、アップシフトが開始された結果、時間Ｔだけ経過した後であるｔ１＋Ｔにおいて、回転要素の回転変化が開始されるイナーシャ相が開始される。すなわち、イナーシャ相開始前である時刻ｔ１＋Ｔ以前においては、変速前のギヤ段が依然成立しており、エンジンの回転速度Ｎ_E はＮＥａ２まで増加し続け、イナーシャ相の開始後回転速度Ｎ_E は低下する。このとき、この回転速度Ｎ_E の増加により回転速度Ｎ_E がＮＥｍａｘを超えることなく、かつＮＥｍａｘ近辺におけるエンジン回転速度Ｎ_E の許容される範囲を十分に利用することが可能となるように許容限界ＮＥｐ１は設定されるのである。

一方、図１０における一点鎖線は、車両が低負荷もしくは低加速度で走行している場合であって、許容限界が車両が高負荷もしくは高加速度で走行している場合と同様のＶ_p1、あるいはそれに対応する回転速度の許容限界ＮＥｐ１に設定されている場合を表している。車速Ｖが上昇した結果、エンジンの回転速度Ｎ_E が時刻ｔ１において許容限界である回転速度ＮＥｐ１を超え、アップシフトが開始された結果、時間Ｔだけ経過した後であるｔ１＋Ｔにおいて、回転要素の回転変化が開始されるイナーシャ相が開始される。このとき、前述の高負荷もしくは高加速度の場合同様、イナーシャ相開始前である時刻ｔ１＋Ｔ以前においては、変速前のギヤ段が依然成立しており、エンジンの回転速度Ｎ_E は増加するが、車両が低負荷もしくは低加速度で走行している場合は、エンジン回転速度Ｎ_E の上昇率が低く、ＮＥａ１までしか増加しない。すなわち、このとき、この回転速度Ｎ_E の増加により回転速度がＮＥｍａｘを超えることはないものの、かつＮＥｍａｘ近辺におけるエンジン回転速度の許容される範囲を十分に利用しているとはいえない。なお、本図における時間Ｔは、上述のように強制アップシフトの開始からイナーシャ相の開始までの時間を表すが、必ずしも上記高負荷もしくは高加速度の場合と低負荷もしくは低加速度の場合で同一であるとは限らない。

図１０における二点鎖線は、車両が低負荷もしくは低加速度で走行している場合であって、本発明における許容限界設定手段１１８により、その場合に相応する許容限界Ｖ_p2あるいはそれに対応するエンジン３０の回転速度の許容限界ＮＥｐ２が設定された場合を表している。すなわち、許容限界設定手段１１８は、負荷検出手段１２０により検出された負荷および回転速度上昇率検出手段１１６により検出された車両加速度を考慮して許容限界としてＶ_p2あるいはそれに対応するＮＥｐ２を設定するのである。この場合、車速Ｖが上昇した結果、エンジンの回転速度Ｎ_E が上昇し、時刻ｔ２において許容限界である回転速度ＮＥｐ２を超え、アップシフトが開始された結果、時間Ｔ’だけ経過した後であるｔ２＋Ｔ’において、回転要素の回転変化が開始されるイナーシャ相が開始される。このとき、前述の場合同様、イナーシャ相開始前である時刻ｔ２＋Ｔ’以前においては、変速前のギヤ段が依然成立しており、エンジンの回転速度Ｎ_E は増加し、ＮＥａ２まで増加することとなる。すなわち、このとき、この回転速度Ｎ_E の増加により回転速度がＮＥｍａｘを超えることはなく、かつＮＥｍａｘ近辺におけるエンジン回転速度の許容される範囲を十分に利用したこととなる。なお、本図における時間ＴおよびＴ’は、上述のように強制アップシフトの開始からイナーシャ相の開始までの時間を表すが、必ずしも上記Ｔと異なるとは限らない。

このように、許容限界設定手段１１８が、負荷検出手段１２０により検出された負荷および回転速度上昇率検出手段１１６により検出された車両加速度Ｇを考慮して許容限界Ｖ_p を設定することにより、さまざまな車両状態に応じてエンジン回転速度Ｎ_E の許容される範囲を十分に利用しつつ強制アップシフトを行うことが可能となる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例において、許容限界設定手段１１８は、負荷検出手段１２０により検出された車両負荷と回転速度上昇率検出手段１１６により検出された回転速度上昇率推定値である車両の加速度Ｇの２つを用いて許容限界Ｖ_p を設定したが、これらのうち、回転速度上昇率である車両の加速度Ｇのみを用いて許容限界Ｖ_p を設定しても良い。

前述のフローチャートにおいては、Ｓ２およびＳ３において、回転速度上昇率推定値の検出および、負荷の検出がおこなわれたが、これらはこの順序でなくともよく、逆の順序で行われても良いし、両者が同時に行われても良い。また、Ｓ５において回転速度の検出が行われたが、Ｓ２の前、Ｓ２とＳ３の間、Ｓ３とＳ４の間に行われても良く、また、これらのいずれかと同時に行われても良い。

前述の実施例においては、回転速度検出手段１１４における原動機の回転速度推定値として、車速Ｖを用いたが、これはエンジン回転速度Ｎ_E でもよく、トルクコンバータのタービン回転速度Ｎ_T でもよい。また、この回転速度あるいは回転速度推定値は直接センサ等によって計測されてもよいし、他の値を計測することにより当該他の値より推定されてもよい。このとき、許容限界設定手段１１８によって設定される許容限界が原動機の回転速度推定値である車速Ｖと異なる種類のもの、例えば回転速度Ｎ_E である場合は、許容限界を、回転速度における許容限界に変換する許容限界変換手段を許容限界設定手段１１８の後もしくは強制アップシフト判定手段１１２の前のいずれかに実行することなどにより、強制アップシフト判定手段１１２においては、原動機の回転速度と回転速度における許容限界とを比較することができる。

また、回転速度上昇率検出手段１１６における回転速度上昇率推定値として、車両の加速度Ｇを用い、この加速度Ｇは直接加速度センサ８０等によって計測されたが、原動機の回転速度推定値である車速Ｖの微小時間ごとの上昇分を算出することによって求めてもよい。また、上述の回転速度あるいは回転速度推定値として採用される値に対応して、回転速度上昇率あるいは回転速度上昇率推定値として、エンジン３０の回転数Ｎ_E の上昇率を用いても良いし、トルクコンバータのタービン回転速度Ｎ_T の上昇率を用いても良い。

また、負荷検出手段１２０は、車両に設けられたセンサ等によって得られた数値により直接負荷を算出してもよいし、これらの値から直接算出できない場合、推定されることによって得られてもよい。

また、許容限界設定手段１１８においては、各変速段について回転速度上昇率推定値である車両加速度Ｇと原動機における負荷ごとに予め計算された許容限界Ｖ_p についてのマップを準備し、そこから選択されることによって求められたが、各時刻ごとの回転速度上昇率あるいは回転速度上昇率推定値と原動機の負荷とその時刻における選択された変速段の関係から予め記憶させられた関係式に基づいて随時算出されてもよい。また、許容限界についてのマップを準備することに代えて、許容限界の補正値についてのマップを準備することによってもよい。

また、自動変速機１０の手動モードは、本実施例にあるような運転者の手動操作により変速比が選択可能なギヤ切換のみならず、運転者の手動操作により変速範囲を選択可能にするレンジ切換においても同様に適用可能である。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

本発明が適用された車両用自動変速機を説明する図であって、(a) は骨子図を、(b) は複数の変速段を成立させる際の油圧式摩擦係合装置の作動を説明する図である。 図１の車両用自動変速機において、変速段毎に各回転要素の回転速度を直接で表すことができる共線図である。 図１の自動変速機を制御するために車両に設けられた制御系統の要部を説明するブロック線図である。 図３のシフトレバーの操作位置を説明する図である。 図３の電子制御装置の変速制御において用いられる変速線図の一例を示す図である。 図３の油圧制御回路の要部を示す回路図である。 図３の電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 図３の電子制御装置の制御作動の要部すなわちエンジンの過回転時における強制的なアップシフトの制御作動を説明するフローチャートである。 図３の許容限界設定手段１１８のが許容限界を設定するのに用いるマップの一例である。 図８のフローチャートに示す制御作動の一例であって、アップシフト時の場合の制御作動を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１０：自動変速機
３０：エンジン（動力源）
９０：電子制御装置（変速制御装置）
１１０：変速制御手段
１１２：強制アップシフト判定手段
１１６：回転速度上昇率検出手段
１１８：許容限界設定手段

Claims (4)

1. 運転者の手動操作により変速比もしくは変速範囲を選択可能な手動切替モードを備えた自動変速機の制御装置であって、該手動切替モードが選択されている場合に、前記自動変速機が接続される動力源の回転速度もしくは回転速度推定値が許容限界に達したことが判定された場合に運転者の手動操作に関わらず前記変速機の変速比を自動的に低下させる強制アップシフト手段を備えた自動変速機の制御装置において、
   前記動力源の回転速度の上昇率もしくは上昇率推定値を検出する上昇率検出手段と、
   前記許容限界を、前記上昇率検出手段により検出された上昇率もしくは上昇率推定値が小さくなるほど大きくなるように設定する許容限界設定手段と
   を含むことを特徴と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であって、
   前記動力源の負荷もしくは負荷推定値を検出する負荷検出手段を備え、
   前記許容限界設定手段は、前記許容限界を、前記上昇率検出手段により検出された上昇率もしは上昇率推定値が小さくなるほど、かつ、前記負荷検出手段によりにより検出された機関負荷もしくは負荷相当値が小さくなるほど大きくなるように設定するものである
   ことを特徴とする自動変速機の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の自動変速機の制御装置であって、
   前記動力源の回転速度推定値は車速であることを特徴とする自動変速機の制御装置。
4. 請求項１乃至３に記載の自動変速機の制御装置であって、
   前記動力源の回転速度の上昇率推定値は、車両の加速度であることを特徴とする自動変速機の制御装置。
   

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