JP2010216589A - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変速制御をより簡易とすることのできる自動変速機の制御装置を提供する。
【解決手段】自動変速機１１は、複数の係合要素を備え、各係合要素の解放と係合とを通じて変速を行うよう構成されている。こうした自動変速機の制御を司る電子制御ユニット１２は、変速に際して解放される係合要素の変速前の伝達トルク容量を演算するとともに、その演算された伝達トルク容量の大きさに応じて変速制御の制御パターンを選択することで、変速制御の簡易化を図っている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の係合要素を備え、各係合要素の解放と係合とを通じて変速を行う自動変速機の制御装置に関する。

自動変速機は、複数乃至は単数の遊星ギアを備え、多板式クラッチや多板式ブレーキ、バンド式ブレーキ、ワンウェイクラッチ等の係合要素を備えている。そして自動変速機は、各係合要素の解放と係合とを通じてギア段を選択して変速を行うように構成されている。

こうした自動変速機の変速制御において、アクセルペダルの踏み込みに応じた低変速比ギア段への切り換え、いわゆるパワーオンダウンシフトに際しては、運転者の速やかな駆動力要求を満足する必要がある。そのためには、想定されるあらゆる状況を考慮し、各々の状況毎に適切な変速制御を行う必要がある。そこで従来の自動変速機の制御装置においては、例えば特許文献１に見られるように、想定される変速タイプのそれぞれについて制御パターンを用意し、そのときの変速パターンに基づいて油圧等の制御パターンを選択することで変速制御を行うようにしていた。

図６は、そうした従来の自動変速機の制御装置に採用されるパワーオンダウンシフト制御ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、パワーオンダウンシフトが要求されたときに自動変速機の制御装置により実施されるものとなっている。

パワーオンダウンシフトが要求されると、まずステップＳ１００において予め用意された複数の変速タイプから現在の状況に合致する変速タイプが選択される。ここで選択される変速タイプとしては、例えば以下のもの等が挙げられる。
・定常状態からのパワーオンダウンシフト。
・アクセルオフでのアップシフト中からのパワーオンダウンシフト。
・アクセルオンでのアップシフト中からのパワーオンダウンシフト。
・アクセルオンでのダウンシフト中からのパワーオンダウンシフト。
・アクセルオフでのダウンシフト中からのパワーオンダウンシフト。

こうして変速タイプが選択されると、続くステップＳ１１０において自動変速機に対するダウンシフト指令が出力され、更に続くステップＳ１２０において、ステップＳ１００において選択された変速タイプに応じた変速制御が実施される。

特開平８−３３８５１６号公報

ところで近年には、自動変速機の多段化が進められているが、自動変速機のギア段が増せば、それに伴い考慮の必要な変速パターン数は増加する。そのため、ギア段の多い自動変速機では、想定される変速パターンのそれぞれに制御パターンを設定すると、制御が非常に複雑化してしまうようになる。また近年には、自動変速機の各係合要素に印加される油圧波形を、アキュムレータ等の機械的要素を用いて形成するのではなく、必要な油圧波形をアクチュエーターにより直接形成する、いわゆる油圧制御の直圧化が進められている。油圧制御を直圧化すれば、精密な油圧制御が必要となり、その結果、変速制御の更なる複雑化を招いてしまっている。そのため、自動変速機の制御装置にあっては、より簡易の制御構造への転換が求められている。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、変速制御をより簡易とすることのできる自動変速機の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、複数の係合要素を備え、各係合要素の解放と係合とを通じて変速を行う自動変速機の制御装置において、変速に際して解放される係合要素の変速前の伝達トルク容量を演算する伝達トルク容量演算部と、演算された前記伝達トルク容量の大きさに応じて変速制御の制御パターンを選択する制御パターン選択部と、を備えることをその要旨としている。

上記構成では、自動変速機の変速時には、変速に際して解放される係合要素の変速前の伝達トルク容量が演算されるとともに、その演算された前記伝達トルク容量の大きさに応じて変速制御の制御パターンが選択されるようになる。係る構成では、変速に際して解放される係合要素の変速前の伝達トルク容量の大きさのみを考慮すれば良いため、ギア段の増加に伴う変速制御の複雑化が抑えられる。したがって、上記構成によれば、変速制御をより簡易とすることができるようになる。なお係合要素の「伝達トルク容量」とは、その係合要素を通じて伝達可能なトルクの最大値を意味し、係合要素の係合力が強いほど、その値は大きくなる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の自動変速機の制御装置において、前記制御パターン選択部は、前記伝達トルク容量の大きさに応じて目標タービン吹き回転数を可変とすることをその要旨としている。

変速に際して解放される係合要素（解放係合要素）の変速前の伝達トルク容量によっては、変速中のタービン回転数（変速機入力軸の回転数）の吹き上がり（回転数のオーバーシュート量）が変化する。例えばパワーオンダウンシフトの場合、解放される係合要素の伝達トルク容量が小さいときには、タービン回転数の吹き上がりは大きくなり、解放される係合要素の伝達トルク容量が大きいときには、タービン回転数の吹き上がりは小さくなる。そのため、解放される係合要素の伝達トルク容量の大きさに応じて、目標タービン吹き回転数を可変とすることで、好適に変速を行うことができるようになる。なおタービン吹き回転数とは、変速中の変速機入力軸の回転数（タービン回転数）のオーバーシュート量を意味し、その値は、変速中のタービン回転数の最大値と、車速及び変速後のギア比の乗算値として演算される変速後のタービン回転数との差として求められる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の自動変速機の制御装置において、前記伝達トルク容量演算部は、変速に際して解放される前記係合要素に印加中の油圧の大きさに基づいて前記伝達トルク容量の演算を行うことをその要旨としている。

変速に際して解放される係合要素の変速前の伝達トルク容量の大きさは、その係合要素の係合面積とその係合要素に印加中の油圧との乗算値として簡易に求めることができる。よって変速に際して解放される係合要素に印加中の油圧の大きさに基づいて同係合要素の変速前の伝達トルク容量の演算を行うが可能である。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動変速機の制御装置において、前記制御パターン選択部は、前記伝達トルク容量の大きさに応じた変速制御の制御パターンを選択を、パワーオンダウンシフトに際して実施することをその要旨としている。

アクセルペダルの踏み込みに応じた低変速比ギア段への切り換え、いわゆるパワーオンダウンシフトに際しては、運転者の速やかな駆動力要求に応えるべく、緻密且つ迅速な変速制御が必要となる。上記各構成の変速制御は、アップシフトやパワーオフダウンシフトにも適用は可能であるが、パワーオンダウンシフトについてのみ適用したとしても、十分な効果を奏することができる。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動変速機の制御装置において、前記自動変速機の油圧制御は、必要な油圧波形をアクチュエータにより直接形成して行われることをその要旨としている。

必要な油圧波形をアクチュエータにより直接形成して変速に係る油圧制御を行う、いわゆる変速制御の直圧化が図られると、緻密な油圧制御が必要となり、変速制御が複雑となる。そのため、変速制御の直圧化の図られた自動変速機の制御装置に本発明を適用すれば、より顕著な効果が得られるようになる。

本発明に係る自動変速機の制御装置の一実施形態についてその全体構成を模式的に示すブロック図。 同実施形態の適用対象となる自動変速機のギアトレーンのスケルトン図。 同実施形態の適用対象となる自動変速機の作動表説明図。 同実施形態に採用されるパワーオンダウンシフト制御ルーチンのフローチャート。 同実施形態における通常変速作動時の制御態様の一例を示すタイムチャート。 同実施形態におけるオフ＝オン変速作動時の制御態様の一例を示すタイムチャート。 同実施形態における曖昧領域変速作動時の制御態様の一例を示すタイムチャート。 従来の自動変速機の制御装置に採用されるパワーオンダウンシフト制御ルーチンのフローチャート。

以下、本発明の自動変速機の制御装置を具体化した一実施形態を、図１〜図５を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る自動変速機の制御装置の適用される車両のエンジン１０、自動変速機１１及び電子制御ユニット１２を示すブロック図である。エンジン１０は、動力源として車両に搭載されており、その出力軸は、トルクコンバーター式オートマチックトランスミッションとして構成された自動変速機１１に接続されている。自動変速機１１は、遊星ギアなどの回転要素やクラッチ、ブレーキ等の係合要素からなり、油圧制御に基づく各係合要素の作動制御を通じて変速を行うように構成されている。

こうした自動変速機１１の制御を司る電子制御ユニット１２は、変速制御に係る各種演算処理を実施する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、変速制御用のプログラムやデータが記憶される読込専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果やセンサの検出結果等が記憶されるランダムアクセルメモリ（ＲＡＭ）、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）等を備えたマイクロコンピューターを中心に構成されている。また電子制御ユニット１２の入力ポートには、吸気量センサ、スロットルセンサ、エンジン回転数センサ、冷却水温センサ、吸気温センサ、シフト位置センサ、タービン回転数センサ、変速機出力軸回転数センサなどのセンサー類１３の検出信号が入力されている。そして電子制御ユニット１２は、これらセンサー類１３の検出結果に基づき、自動変速機１１の油圧制御回路１４に設置された油圧アクチュエーター１５の切り替えを行うことで、自動変速機１１の変速制御を実行している。なお本実施形態に採用される自動変速機１１は、必要な油圧波形を油圧アクチュエーター１５により直接形成して変速に係る油圧制御を行うべく構成されている。

図２に、自動変速機１１のギアトレーンのスケルトン図を、図３に、各変速段における自動変速機１１の各係合要素の作動表を、それぞれ示す。自動変速機１１は、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、ブレーキＢ１，Ｂ２及びワンウェイクラッチＦ１の油圧による解放、係合制御を通じて、図３の作動表に示されるように変速段の切り替えを実現可能としている。

さて本実施形態の自動変速機の制御装置では、パワーオンダウンシフトに際して、変速に際して解放される係合要素の変速前の伝達トルク容量を演算するとともに、その演算された伝達トルク容量の大きさに応じて変速制御の制御パターンを選択することで変速を行うように構成されている。以下、こうしたパワーオンダウンシフト時の変速制御の詳細について説明する。

図４は、本実施形態に採用されるパワーオンダウンシフト制御ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、パワーオンダウンシフトの要求に応じて電子制御ユニット１２により実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット１２はまずステップＳ１０において、自動変速機１１に対するダウンシフトの指令を出力する。続いて電子制御ユニット１２は、ステップＳ２０において、そのときの変速に際して解放される係合要素（解放側係合要素）を特定する。例えば「４速」から「２速」への変速に際しては、クラッチＣ４が解放される係合要素となる（図３参照）。

解放側係合要素を特定すると、電子制御ユニット１２はステップＳ３０において、特定された解放側係合要素の変速前の伝達トルク容量を算出する。「伝達トルク容量」とは、その係合要素を通じて伝達可能なトルクの最大値を意味し、係合要素の係合力が強いほど、その値は大きくなる。そうした伝達トルク容量は、例えば係合要素に印加中の油圧とその係合要素の係合面積との乗算値として演算することができる。

次に電子制御ユニット１２は、ステップＳ４０において、演算した解放側係合要素の伝達トルク容量の大きさに応じて今回の変速に適用される制御パターンを選択する。本実施形態では、そうした制御パターンとして、解放側係合要素の伝達トルク容量が大となる通常変速用の制御パターン、解放側係合要素の伝達トルク容量が小となるオフ＝オン変速用の制御パターン、及び伝達トルク容量がそれらの中間となる曖昧領域変速用の制御パターンの３つを設けている。なお各制御パターンでは、目標タービン吹き回転数が異ならされている。なおタービン吹き回転数とは、変速中の変速機入力軸の回転数（タービン回転数）のオーバーシュート量を意味し、その値は、変速中のタービン回転数の最大値と、車速及び変速後のギア比の乗算値として演算される変速後のタービン回転数との差として求められる。ちなみに、タービン吹き回転数は、解放側係合要素の伝達トルク容量が小さいときほど大きくなる。故に各制御パターンにおける目標タービン吹き回転数は、オフ＝オン変速用、曖昧領域変速用、通常変速用の順に大きい値が設定されている。

そして電子制御ユニット１２は、ステップＳ５０において、選択された制御パターンに従って変速に係る油圧制御を実行する。すなわち、このときの電子制御ユニット１２は、変速中のタービン吹き回転数が、選択された制御パターンの目標タービン吹き回転数となるように、自動変速機１１の各係合要素の解放、係合の切り替えを制御する。

図５Ａは、通常変速作動時の制御態様の一例を、図５Ｂは、オフ＝オン変速作動時の制御態様の一例を、図５Ｃは、曖昧領域変速作動時の制御態様の一例を、それぞれ示している。

図５Ａの例では、時刻ｔ１に、「４速」での定常走行から「２速」へのパワーオンダウンシフトの要求が出力されている。図３の作動表より明かなように、このときの変速に際しては、クラッチＣ４が解放されるとともに、ブレーキＢ１が係合されることになる。このときに解放されるクラッチＣ４は、時刻ｔ１には、完全に係合されており、故に変速前の伝達トルク容量が大きい状態となっている。したがってこのときには、通常変速用の制御パターンが選択され、目標タービン吹き回転数として比較的低い回転数が設定される。そして解放されるクラッチＣ４と係合されるブレーキＢ１の各油圧が同図に図示の如く制御される。

図５Ｂの例では、時刻ｔ２に、「４速」から「２速」へのパワーオンダウンシフトの要求が出力されている。ただし、このときの自動変速機１１は、「３速」から「４速」へのアップシフトの途中であり、変速に際して解放されるクラッチＣ４は極弱い係合がなされるのみで、その変速前の伝達トルク容量は小さい状態となっている。そこでこのときには、オフ＝オン変速用の制御パターンが選択され、目標タービン吹き回転数として比較的高い回転数が設定される。そして解放されるクラッチＣ４と係合されるブレーキＢ１の各油圧が同図に図示の如く制御される。

図５Ｃの例では、時刻ｔ３に、「４速」から「２速」へのパワーオンダウンシフトの要求が出力されている。ただし、このときの自動変速機１１は、「３速」から「４速」へのアップシフトの後半段階にあり、未だクラッチＣ４は十分に係合されておらず、クラッチＣ４の変速前の伝達トルク容量は、図５Ａの場合と図５Ｂの場合との中間となっている。そこでこのときには、曖昧領域用の制御パターンが選択され、目標タービン吹き回転数には、図５Ａの場合と図５Ｂの場合との中間の値が設定される。そして解放されるクラッチＣ４と係合されるブレーキＢ１の各油圧が同図に図示の如く制御される。

以上説明した本実施形態では、クラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１，Ｂ２及びワンウェイクラッチＦ１が上記「係合要素」に相当する。また電子制御ユニット１２による図４のステップＳ３０の処理が「変速に際して解放される係合要素の変速前の伝達トルク容量を演算する伝達トルク容量演算部」の行う処理に、図４のステップＳ４０の処理が「演算された前記伝達トルク容量の大きさに応じて変速制御の制御パターンを選択する制御パターン選択部」の行う処理にそれぞれ該当する。すなわち、本実施形態では、電子制御ユニット１２が「伝達トルク容量演算部」、「制御パターン選択部」に相当した構成となっている。

以上説明した本実施形態の自動変速機の制御装置によれば、次の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、複数の係合要素（クラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１，Ｂ２及びワンウェイクラッチＦ１）の解放と係合とを通じて変速を行う自動変速機１１の制御を司る電子制御ユニット１２は、変速に際して解放される係合要素の変速前の伝達トルク容量を演算するとともに、その演算された伝達トルク容量の大きさに応じて変速制御の制御パターンを選択するようにしている。係る構成では、変速に際して解放される係合要素の変速前の伝達トルク容量の大きさのみを考慮すれば良いため、ギア段の増加に伴う変速制御の複雑化が抑えられる。したがって、本実施形態によれば、変速制御をより簡易とすることができるようになる。

（２）本実施形態では、電子制御ユニット１２は、伝達トルク容量の大きさに応じた制御パターンの選択を通じて、目標タービン吹き回転数を可変とするようにしている。解放側係合要素の変速前の伝達トルク容量によっては、変速中のタービン回転数の吹き上がりが変化する。例えばパワーオンダウンシフトの場合、解放側係合要素の伝達トルク容量が小さいときには、タービン回転数の吹き上がりは大きくなり、解放側係合要素の伝達トルク容量が大きいときには、タービン回転数の吹き上がりは小さくなる。そのため、解放側係合要素の伝達トルク容量の大きさに応じて、目標タービン吹き回転数を可変とすることで、好適に変速を行うことができるようになる。

（３）本実施形態では、電子制御ユニット１２は、変速に際して解放される係合要素に印加中の油圧の大きさに基づいて伝達トルク容量の演算を行うようにしている。解放側係合要素の変速前の伝達トルク容量の大きさは、その係合要素の係合面積とその係合要素に印加中の油圧との乗算値として簡易に求めることができる。よって変速に際して解放される係合要素に印加中の油圧の大きさに基づいて同係合要素の変速前の伝達トルク容量の演算を行うが可能である。

（４）本実施形態では、電子制御ユニット１２は、パワーオンダウンシフトに際して、伝達トルク容量の大きさに応じて変速制御の制御パターンの選択を実施するようにしている。そのため、制御の複雑化を招くことなく、パワーオンダウンシフトにあたっての運転者の速やかな駆動力要求を満足することができるようになる。

なお上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、必要な油圧波形を油圧アクチュエーター１５により直接形成して自動変速機１１の油圧制御を行うようにしていたが、油圧制御の直圧化を図っていない自動変速機にも、本発明に係る制御装置を適用可能である。

・上記実施形態では、解放トルクの伝達トルク容量に基づく変速制御をパワーオンダウンシフトに限り行うようにしていたが、同様の制御をアップシフトやパワーオフダウンシフトにも適用するようにしても良い。

・上記実施形態では、解放側係合要素の印加油圧の大きさに基づいて伝達トルク容量の演算を行うようにしていたが、それ以外の方法で解放側係合要素の伝達トルク容量の演算を行うようにしても良い。
・上記実施形態では、解放側係合要素の伝達トルク容量の大きさに応じては、変速中の目標タービン吹き回転数を可変とするようにしていたが、伝達トルク容量の大きさに応じて目標タービン吹き回転数以外の変速制御の内容を可変とするようにしても良い。

１０…エンジン、１１…自動変速機、１２…電子制御ユニット（伝達トルク容量演算部、制御パターン選択部）、１３…センサー類、１４…油圧制御回路、１５…油圧アクチュエーター、Ｃ１〜Ｃ４…クラッチ（係合要素）、Ｂ１，Ｂ２…ブレーキ（係合要素）、Ｆ１…ワンウェイクラッチ（係合要素）。

Claims (5)

1. 複数の係合要素を備え、各係合要素の解放と係合とを通じて変速を行う自動変速機の制御装置において、
   変速に際して解放される係合要素の変速前の伝達トルク容量を演算する伝達トルク容量演算部と、
   演算された前記伝達トルク容量の大きさに応じて変速制御の制御パターンを選択する制御パターン選択部と、
   を備えることを特徴とする自動変速機の制御装置。
2. 前記制御パターン選択部は、前記伝達トルク容量の大きさに応じて目標タービン吹き回転数を可変とする
   請求項１に記載の自動変速機の制御装置。
3. 前記伝達トルク容量演算部は、変速に際して解放される前記係合要素に印加中の油圧の大きさに基づいて前記伝達トルク容量の演算を行う
   請求項１又は２に記載の自動変速機の制御装置。
4. 前記制御パターン選択部は、前記伝達トルク容量の大きさに応じた変速制御の制御パターンを選択を、パワーオンダウンシフトに際して実施する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動変速機の制御装置。
5. 前記自動変速機の油圧制御は、必要な油圧波形をアクチュエータにより直接形成して行われる
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動変速機の制御装置。

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