JP2014231889A - Transmission controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の走行状態に応じて変速操作を自動的に行う自動変速機を制御する変速機の制御装置に関する。 The present invention relates to a transmission control device that controls an automatic transmission that automatically performs a shift operation in accordance with a running state of a vehicle.
車両用の自動変速機には、複数の変速歯車列を有する有段変速機と、変速機入力軸の回転を無段階に変化させて変速機出力軸に出力するチェーン式やトロイダル式の無段変速機がある。有段変速機には、変速歯車列の形態によって1軸上での変速が可能な遊星歯車式と、手動変速機と同様な平行軸式とがある。さらに、有段変速機にはデュアルクラッチトランスミッション(DCT)があり、DCTはクラッチと歯車が奇数段と偶数段の2系統の動力伝達経路を有し、2系統を交互に繋ぎ変えながら変速を行う。このような自動変速機を有する車両においては、エンジンと変速機入力軸との間にはトルクコンバータが設けられており、トルクコンバータを介してエンジン動力が変速機入力軸に入力される。 The automatic transmission for a vehicle includes a stepped transmission having a plurality of transmission gear trains, and a chain type or toroidal type continuously variable transmission that continuously outputs the output of the transmission input shaft to the transmission output shaft. There is a transmission. The stepped transmission includes a planetary gear type capable of shifting on one axis depending on the form of the transmission gear train, and a parallel shaft type similar to the manual transmission. Furthermore, the stepped transmission has a dual clutch transmission (DCT), and the DCT has two power transmission paths with the clutch and the gear being odd and even, and performs shifting while alternately connecting the two systems. . In a vehicle having such an automatic transmission, a torque converter is provided between the engine and the transmission input shaft, and engine power is input to the transmission input shaft via the torque converter.
動力源としてのエンジンの燃費を向上させるために、車両の速度が所定値以下となったときに、エンジンを停止させるようにしたアイドリングストップ技術が開発されている。このアイドリングストップ機能を有する車両においては、エンジンが停止された状態のもとで、運転者によりアクセル操作が行われたときには、エンジンが再始動される。 In order to improve the fuel consumption of the engine as a power source, an idling stop technique has been developed in which the engine is stopped when the vehicle speed becomes a predetermined value or less. In a vehicle having the idling stop function, the engine is restarted when an accelerator operation is performed by the driver while the engine is stopped.
駆動力源として、エンジンと走行用モータとを有するハイブリッド車両においては、エンジンが停止されてモータ走行の状態のもとで、運転者によるアクセル操作により高い加速要求が求められたときには、エンジンが再始動させる。これにより、モータ動力に加えてエンジン動力が駆動輪に伝達され、高負荷の車両走行を円滑に行うことができる。 In a hybrid vehicle having an engine and a traveling motor as a driving force source, when the engine is stopped and a high acceleration request is demanded by a driver's accelerator operation under the motor traveling state, the engine is restarted. Start. Thereby, in addition to the motor power, the engine power is transmitted to the drive wheels, and a high-load vehicle travel can be performed smoothly.
特許文献1には、エンジンの出力軸に連結されたモータの出力軸に変速機の入力軸を連結するようにしたハイブリッド変速機を有するハイブリッド車両の負荷切換方法が記載されている。このハイブリッド車両においては、変速段の切換時にモータの回転数を変化させるようにしている。
自動変速機とトルクコンバータのタービン軸との間に入力クラッチが設けられた動力伝達経路を有する車両においては、入力クラッチにより自動変速機の変速機入力軸とタービン軸とを締結状態と締結解除状態とに切り換えられる。上述のように、アイドリングストップ機能を有する車両、および駆動力源としてエンジンと走行用モータとを有する車両においては、車両の走行時にエンジンが停止されることがある。エンジンが停止されるときには、入力クラッチは締結解除状態つまり開放状態に切り換えられる。 In a vehicle having a power transmission path in which an input clutch is provided between the automatic transmission and the turbine shaft of the torque converter, the transmission input shaft and the turbine shaft of the automatic transmission are engaged and disengaged by the input clutch. And can be switched. As described above, in a vehicle having an idling stop function and a vehicle having an engine and a travel motor as a driving force source, the engine may be stopped when the vehicle travels. When the engine is stopped, the input clutch is switched to a disengaged state, that is, an open state.
車両走行状態のもとで、エンジンが再始動されるときには、自動変速機は高速段側となっている。このため、従来では、エンジン再始動時には、入力クラッチを締結させてから自動変速機を低速段にシフトダウンするように制御している。このように、エンジン再始動後に、入力クラッチを締結させてから変速比を低速段にダウンシフトするように制御すると、入力クラッチが締結するまではダウンシフトすることができないので、加速応答性を高めることができない。 When the engine is restarted under vehicle running conditions, the automatic transmission is on the high speed side. For this reason, conventionally, when the engine is restarted, the automatic transmission is controlled to shift down to a low speed after the input clutch is engaged. As described above, after the engine is restarted, when the input clutch is engaged and then the gear ratio is controlled to be downshifted to the low speed stage, the engine cannot be downshifted until the input clutch is engaged. I can't.
本発明の目的は、車両が走行している状態のもとにおけるエンジン再始動時の加速応答性を向上させることにある。 An object of the present invention is to improve acceleration responsiveness at the time of engine restart in a state where a vehicle is traveling.
本発明の変速機の制御装置は、エンジンの動力が入力される変速機入力軸と、駆動輪にエンジンの動力を出力する変速機出力軸と、前記変速機入力軸と前記変速機出力軸との間に装着される変速要素とを備えた自動変速機を変速制御する変速機の制御装置であって、トルクコンバータのタービン軸と前記変速機入力軸とを締結状態と締結解除状態とに切り換える入力クラッチと、前記タービン軸のタービン回転数を検出するタービン回転センサと、前記変速機入力軸の入力回転数を検出する入力軸回転センサと、エンジンが停止され、前記変速機入力軸が回転している状態のもとで、エンジンの再始動要求が出されたときに、前記タービン回転数と前記入力回転数との差がキックダウン判定値となったときに前記変速機を低速段側にシフトダウン操作する変速制御部と、前記シフトダウン操作により前記タービン回転数と前記入力回転数の差が締結判定値となったときに、前記入力クラッチを締結するクラッチ制御部と、を有する。 The transmission control device of the present invention includes a transmission input shaft to which engine power is input, a transmission output shaft that outputs engine power to drive wheels, the transmission input shaft, and the transmission output shaft. A transmission control device that controls a shift of an automatic transmission that includes a transmission element that is mounted between the torque converter and a turbine shaft of the torque converter and the transmission input shaft that are switched between a fastening state and a fastening release state. An input clutch, a turbine rotation sensor that detects the turbine rotation speed of the turbine shaft, an input shaft rotation sensor that detects the input rotation speed of the transmission input shaft, the engine is stopped, and the transmission input shaft rotates. When a request for restarting the engine is made under the condition where the difference between the turbine rotational speed and the input rotational speed becomes a kickdown determination value, the transmission is moved to the low speed stage side. Shift da A shift control unit for down operation, when the difference between the input speed and the turbine speed becomes engagement determination value by the shift down operation, having a clutch control unit for fastening the input clutch.
エンジンが停止され、前記変速機入力軸が回転している状態のもとで、エンジンの再始動要求が出されたときには、入力クラッチの締結に先行させて変速比を低速段側にキックダウン制御するので、エンジンの再始動後における車両の加速応答性を高めることができる。特に、エンジン停止中で車両が走行されており、変速比が高速段側となっている状態のもとで、高駆動力要求があったときにおける応答性を高めることができる。 When the engine is stopped and the transmission input shaft is rotating, when the engine restart request is issued, the gear ratio is kicked down to the low speed side before the input clutch is engaged. Therefore, the acceleration response of the vehicle after restarting the engine can be improved. In particular, it is possible to improve the responsiveness when a high driving force is requested under the condition that the vehicle is running while the engine is stopped and the gear ratio is on the high speed side.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1に示すパワーユニット10は、車両の駆動力源としてエンジン11と走行用モータ12とを有しており、走行用モータ12は発電機としての機能を有するモータジェネレータである。エンジン11のクランク軸13にはトルクコンバータ14が設けられており、トルクコンバータ14は、クランク軸13にフロントカバー15を介して連結されるポンプインペラ16と、このポンプインペラ16に対向するとともにタービン軸17に連結されるタービンランナ18とを備えている。滑り要素であるトルクコンバータ14には、定常走行等における動力伝達効率を向上させるため、フロントカバー15とタービン軸17とを直結するロックアップクラッチ19が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The
パワーユニット10は、自動変速機としての無段変速機20を有しており、この無段変速機20はエンジン11の動力が入力される変速機入力軸つまりプライマリ軸21と、変速機出力軸つまりセカンダリ軸22とを有している。プライマリ軸21にはプライマリプーリ23が設けられ、セカンダリ軸22にはセカンダリプーリ24が設けられている。プライマリプーリ23とセカンダリプーリ24の間には、ループ状の変速要素として駆動チェーン25が巻き掛けられている。プライマリプーリ23、セカンダリプーリ24および駆動チェーン25は、プライマリ軸21とセカンダリ軸22との間に装着される変速要素を構成している。
The
プライマリプーリ23の背面側にはプライマリ室26が区画されており、セカンダリプーリ24の背面側にはセカンダリ室27が区画されている。プライマリ室26に供給されるプライマリ圧とセカンダリ室27に供給されるセカンダリ圧とを調整してプーリ溝幅を変化させることにより、駆動チェーン25の巻き掛け径が変化する。これにより、プライマリ軸21からセカンダリ軸22に対する無段変速が可能となる。
A
トルクコンバータ14のタービン軸17と、変速機入力軸としてのプライマリ軸21の一端との間には、油圧式の入力クラッチ31が設けられている。入力クラッチ31は、トルクコンバータ14のタービン軸17に連結されるクラッチドラム32と、プライマリ軸21に連結されるクラッチハブ33とを備えている。クラッチドラム32内には図示しない摩擦板が取り付けられており、摩擦板を介してクラッチハブ33とクラッチドラム32とを接続させると、入力クラッチ31はタービン軸17とプライマリ軸21とを締結する締結状態となる。一方、クラッチハブ33とクラッチドラム32の接続を解除すると、タービン軸17とプライマリ軸21との締結が解除される。クラッチドラム32には、摩擦板を押し付けるための図示しないピストンが設けられており、この入力クラッチ31は油圧式のクラッチとなっている。
A
プライマリ軸21の他端には、走行用モータ12のロータ軸34が連結されており、走行用モータ12の動力は無段変速機20のプライマリ軸21に出力される。
The other end of the
変速機出力軸としてのセカンダリ軸22は、トルクリミッタとして機能するヒューズクラッチからなる出力クラッチ35を介して、駆動輪出力軸36が連結されている。この駆動輪出力軸36には、ディファレンシャル機構37およびアクスル軸38を介して駆動輪39が連結されている。出力クラッチ35は、入力クラッチ31と同様に、油圧式クラッチとなっており、セカンダリ軸22と駆動輪出力軸36とを締結状態と締結解除状態とに切り換える。出力クラッチ35が締結された状態のもとで、セカンダリ軸22はエンジン11の動力、および走行用モータ12の動力を駆動輪39に出力する。
The drive
図1に示すパワーユニット10は、駆動力源としてエンジン11と走行用モータ12とを有しているので、モータ走行モードとエンジン走行モードのいずれのモードでも車両を走行させることができる。モータ走行モードにおいては、入力クラッチ31が開放状態に切り換えられて、プライマリ軸21とタービン軸17とが切り離される。これにより、エンジン11を停止させて走行用モータ12の動力のみが駆動輪39に伝達される。一方、エンジン走行モードにおいては、入力クラッチ31が締結状態に切り換えられて、プライマリ軸21とタービン軸17とを接続することにより、エンジン11の動力が駆動輪に伝達される。
Since the
エンジン走行モードには、エンジン11の動力と走行用モータ12の動力とを駆動輪39に伝達するパラレル走行モードと、走行用モータ12を空転させるか、または停止させて、エンジン11の動力のみを駆動輪39に伝達するモードとがある。車両の制動時には、駆動輪39により無段変速機20を介してロータ軸34を駆動することにより、走行用モータ12により回生エネルギーが回収されて図示しないバッテリに電力が蓄電される。
In the engine travel mode, the parallel travel mode in which the power of the
図1に示されるように、プライマリ軸21の回転速度つまり回転数を検出するためのプライマリ回転センサ41と、セカンダリ軸22の回転数を検出するためのセカンダリ回転センサ42と、タービン軸17の回転数を検出するためのタービン回転センサ43とがパワーユニット10に設けられている。プライマリ回転センサ41は、変速機入力軸の入力回転数を検出する入力軸回転センサであり、セカンダリ回転センサ42は、変速機出力軸の出力回転数を検出する出力軸回転センサである。パワーユニット10には、駆動輪39の回転速度つまり車速を検出する車速センサ44が設けられている。
As shown in FIG. 1, a
図2は、図1に示したパワーユニット10の制御系を示すブロック図である。制御ユニット40には、上述したプライマリ回転センサ41、セカンダリ回転センサ42、タービン回転センサ43、および車速センサ44の検出信号が送られる。さらに、制御ユニット40には、アクセルペダル45からのアクセル操作信号が送られる。制御ユニット40からは、プライマリ室26とセカンダリ室27に供給される作動油の油圧を調整するためのバルブユニット46内の電磁弁に駆動信号が送られる。この油圧を調整することにより、駆動チェーン25のプライマリプーリ23とセカンダリプーリ24に対する巻き掛け径が変化し、変速比が制御される。さらに、入力クラッチ31の切換操作は、制御ユニット40からの駆動信号により制御される。
FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the
制御ユニット40は、制御信号を演算するCPU、制御プログラム、演算式およびマップデータが格納されるメモリ、および一時的にデータが格納されるメモリを有しており、制御ユニット40は、変速比を制御する変速制御部と、入力クラッチ31の切換を制御するクラッチ制御部とを構成している。
The
図3は、モータ走行モードで車両が慣性走行している状態のもとで、エンジンが再始動されたときにおける変速機の作動状態を示すタイムチャートである。この明細書においては、車両走行時にエンジン11が始動されたことを、エンジン再始動と言う。
FIG. 3 is a time chart showing the operating state of the transmission when the engine is restarted under a state where the vehicle is traveling inertially in the motor travel mode. In this specification, when the
モータ走行モードで車両が走行しているときには、走行用モータ12が駆動されている。この走行モードで車両が慣性走行しているときには、無段変速機20は高速段側の変速比となっており、その変速比に応じたプライマリ回転数Npでプライマリ軸21は回転している。この状態のもとで、アクセルペダル45が踏み込まれて車両の加速要求が出され、走行用モータ12の動力に加えてエンジン11の動力を駆動輪39に伝達するエンジン走行モードに切り換えられるときには、エンジン再始動制御がONとなる。図3において、[1]はエンジン再始動時点を示す。エンジン11が始動されると、このときの車両の走行モードとしては、走行用モータ12の動力を駆動輪39に伝達するようにしていても、モータ走行モードではなく、エンジン走行モードとする。
When the vehicle is traveling in the motor traveling mode, the traveling
エンジン11が再始動されると、クランク軸13の回転数つまりエンジン11のエンジン回転数Neが上昇する。同様に、トルクコンバータ14のロックアップクラッチ19が締結状態となっていないときには、タービンランナ18を介して駆動されるタービン軸17のタービン回転数Ntも上昇する。タービン回転数Ntが上昇し、タービン回転数Ntとプライマリ回転数Npとの差ΔNがキックダウン判定値ΔAとなったときには、無段変速機20はキックダウン制御され、変速比が低速段側にシフトダウン操作される。図3において、[2]はキックダウン制御の開始時点を示す。キックダウン制御により変速比がシフトダウン操作されると、図3において実線で示すように、プライマリ回転数Npは上昇する。
When the
タービン回転数Ntとプライマリ回転数Npとの差ΔNが締結判定値ΔBとなったら、入力クラッチ31の締結を開始する。図3において、[3]は入力クラッチ31の締結開始時点を示す。これにより、車両の走行モードは、エンジン11の動力が駆動輪39に伝達されるエンジン走行モードとなる。図3において、[4]で示すように、タービン回転数Ntとプライマリ回転数Npの回転数が一致すると、入力クラッチ31の締結が完了する。これにより、車両の加速度は図3に示すように高められる。締結完了後には、再始動制御はOFFとなる。このように、無段変速機20のキックダウン制御を行った後に、入力クラッチ31が締結されて、エンジン11の動力が駆動輪39に伝達される。入力クラッチ31の締結に先行してキックダウン制御が行われる。
When the difference ΔN between the turbine rotational speed Nt and the primary rotational speed Np reaches the engagement determination value ΔB, the engagement of the
エンジン11が再始動される前のタービン回転数Ntはほぼ0[rpm]であり、プライマリ回転数Npは、Np>0となっている。したがって、エンジン再始動直後は回転差ΔN(Nt−Np)は負の値から始まり、タービン軸17の回転上昇につれて回転差ΔNが0に向けて上昇することになる。例えば、再始動時のプライマリ回転数Npを1500[rpm]とすると、回転差ΔNは−1500[rpm]となり、タービン軸17の回転上昇にともなって0[rpm]に向かって上昇する。
The turbine speed Nt before the
入力クラッチ31を締結する前に無段変速機20をシフトダウン操作するようにしたキックダウン先行制御を、エンジン11が再始動される毎に行うことも可能であるが、本実施の形態の制御装置においては、高負荷駆動力が要求されたときに行うようにしている。高負荷駆動力が要求される始動条件としては、回転差ΔN(Nt−Np)の値がキックダウン判定値ΔAよりも0[rpm]に近づいたときとしている。また、締結判定値ΔBとしては、回転差ΔN(Nt−Np)の値が、−100[rpm]よりも0に近づいた値としている。これらの判定値は、制御ユニット40のメモリにマップデータや演算式として格納されている。
Although it is possible to perform the kick-down advance control in which the continuously
図4は、エンジンが再始動されたときにおける変速機制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing an algorithm for transmission control when the engine is restarted.
エンジン11が停止されて車両が走行しており、プライマリ軸21が回転している状態のもとで、アクセルが操作されてエンジン11の再始動要求が求められたと判定されたとき(ステップS1)には、ステップS2においてエンジン11が再始動される。エンジン再始動の要求が出されたか否かは、アクセルの操作量や操作速度等に基づいて制御ユニット40により判定される。
When it is determined that the
ステップS3において高負荷駆動力が要求されたと判定されたときには、回転差ΔNの値がキックダウン判定値ΔAとなっているか否かがステップS4で判定され、キックダウン判定値ΔAとなっていると判定されたときには、ステップS5においてキックダウン制御が実行される。キックダウン制御が実行されて、回転差ΔNの値が締結判定値ΔBとなったことがステップS6において判定されたら、ステップS7において入力クラッチ31が締結され、再始動制御が終了する。一方、ステップS3において、高負荷駆動力が要求されていないと判定されたときには、キックダウン制御を行うことなく、ステップS6を経て入力クラッチ31が締結される。
上述のように、無段変速機20のキックダウン制御を行った後に、入力クラッチ31の締結操作を行うようにしたキックダウン先行制御を行うことなく、入力クラッチ31の締結を行った後にキックダウン操作を行うようにクラッチ先行制御を行うようにすると、プライマリ回転Npは図3において破線で示すように変化することになる。このため、プライマリ回転数Npがタービン回転数Ntに一致するまでに時間がかかることになり、クラッチ先行制御方式では、キックダウン先行制御方式に比して加速度の応答時間に応答遅れRdが発生する。
When it is determined in step S3 that a high load driving force is required, it is determined in step S4 whether or not the value of the rotation difference ΔN is the kickdown determination value ΔA, and the kickdown determination value ΔA is determined. If it is determined, kickdown control is executed in step S5. If kickdown control is executed and it is determined in step S6 that the value of the rotation difference ΔN has reached the engagement determination value ΔB, the
As described above, after the kick-down control of the continuously
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図1に示すパワーユニット10は、エンジン11と走行用モータ12とを有し、ハイブリッド車両に搭載されるが、駆動力源としてエンジン11のみを有するパワーユニットにも、この制御装置を適用することができる。変速制御することができる自動変速機の形態としては、無段変速機20のみならず、有段変速機、デュアルクラッチトランスミッションでも良い。また、無段変速機20の形態としては、駆動チェーンや駆動ベルトなどの動力伝達要素を使用した形態に限られず、トロイダル式の無段変速機でも良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the
10 パワーユニット
11 エンジン
12 走行用モータ
13 クランク軸
14 トルクコンバータ
17 タービン軸
20 無段変速機(自動変速機)
21 プライマリ軸(変速機入力軸)
22 セカンダリ軸(変速機出力軸)
31 入力クラッチ
34 ロータ軸
40 制御ユニット
41 プライマリ回転センサ
42 セカンダリ回転センサ
43 タービン回転センサ
44 車速センサ
45 アクセルペダル
DESCRIPTION OF
21 Primary shaft (transmission input shaft)
22 Secondary shaft (transmission output shaft)
31
Claims (3)
トルクコンバータのタービン軸と前記変速機入力軸とを締結状態と締結解除状態とに切り換える入力クラッチと、
前記タービン軸のタービン回転数を検出するタービン回転センサと、
前記変速機入力軸の入力回転数を検出する入力軸回転センサと、
エンジンが停止され、前記変速機入力軸が回転している状態のもとで、エンジンの再始動要求が出されたときに、前記タービン回転数と前記入力回転数との差がキックダウン判定値となったときに前記変速機を低速段側にシフトダウン操作する変速制御部と、
前記シフトダウン操作により前記タービン回転数と前記入力回転数の差が締結判定値となったときに、前記入力クラッチを締結するクラッチ制御部と、
を有する変速機の制御装置。 A transmission input shaft for inputting engine power, a transmission output shaft for outputting engine power to driving wheels, and a transmission element mounted between the transmission input shaft and the transmission output shaft. A transmission control device for controlling a shift of an automatic transmission provided,
An input clutch that switches between a torque converter turbine shaft and the transmission input shaft between an engagement state and an engagement release state;
A turbine rotation sensor for detecting a turbine rotation speed of the turbine shaft;
An input shaft rotation sensor for detecting an input rotation speed of the transmission input shaft;
When the engine is stopped and the transmission input shaft is rotating, when a restart request for the engine is issued, the difference between the turbine speed and the input speed is a kickdown determination value. A shift control unit for shifting down the transmission to the low speed side when
A clutch control unit that engages the input clutch when a difference between the turbine rotational speed and the input rotational speed becomes an engagement determination value by the downshift operation;
A control apparatus for a transmission having
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