JP5769580B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、車両状態に応じて自動変速を行う自動変速機に関するものである。

自動変速機は、車両に搭載されたエンジンなどの原動機が出力する回転駆動力を自動で変速する装置として用いられている。そして、自動変速機は、変速指令が送出されると、シフト機構およびクラッチ機構を動作させて変速指令に応じた変速制御を行う。また、自動変速機として、例えば、特許文献１には、複数のクラッチを備えるデュアルクラッチ式自動変速機が開示されている。このデュアルクラッチ式自動変速機は、変速予定の変速段を予め成立させておき、変速指令が送出された場合に、複数のクラッチの係合状態を切換えることによって高速な変速制御を実現している。

何れの自動変速機においても運転者の操作を含む車両状態によっては、変速指令に応じた変速制御を実行している間に、さらなる変速指令が送出されることがある。そうすると、自動変速機は、一旦先出の変速指令に応じた変速段にシフトしてから、後出の変速指令に応じた変速段にシフトする変速制御を行う。このように、変速指令が送出されるタイミングによっては、自動変速機が変速指令に対して変速制御を即時に実行開始できないビジーシフトが発生することがある。

特開２００４−３３２８４０号公報

ビジーシフトが発生すると、後出の変速指令による要求変速段へのシフトが完了するまでに要する時間が長くなり、運転者の加速要求などに即時に対応できないおそれがある。また、ビジーシフトにより短期間に複数回の変速を行うことになると、クラッチ機構やシフト機構の負荷増大が懸念される。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、ビジーシフトの発生を抑制するとともに、変速回数を低減しクラッチ機構やシフト機構の負荷を低減することが可能な自動変速機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明によると、ケースに回転可能に支持された入力軸と、原動機の回転駆動力を前記入力軸に伝達するクラッチ機構と、前記入力軸に伝達された回転駆動力を変速する複数の変速段を選択的に成立させるシフト機構と、前記シフト機構を動作させるとともに、変速指令が送出されると前記クラッチ機構の係合状態を切り換えて前記変速指令に応じた変速制御を実行する変速制御装置と、を備え、前記変速制御装置は、前記変速指令が送出された際に、当該変速指令に応じた前記変速制御に要するシフト時間と現在から次回の変速指令が送出されるまでの次指令時間とを算出し、前記シフト時間が前記次指令時間よりも長い場合には待機時間だけ前記変速制御の実行を待機する。

請求項２に係る発明によると、請求項１において、前記変速制御装置は、前記変速指令の送出時における車両速度およびアクセル開度の変化速度に基づいて前記次指令時間を算出する。

請求項３に係る発明によると、請求項１または２において、前記変速制御装置は、前記待機時間を前記次指令時間以上に且つ前記シフト時間以下に設定する。

請求項４に係る発明によると、請求項１〜３の何れか一項において、前記変速制御装置は、前記変速指令が送出された際に、前記シフト時間が前記次指令時間よりも長く、且つ前記変速指令の送出時におけるアクセル開度が予め設定された閾値より小さい場合には前記変速制御の実行を待機させる。

請求項１に係る発明によると、変速制御装置は、変速指令が送出された際に、算出したシフト時間および次指令時間を比較してシフト時間が長い場合には待機時間だけ変速制御の実行を待機する。このシフト時間は、現在の変速段から要求変速段にシフトする変速制御に要する時間であって、現在変速段やシフト機構などの状態によって算出することができる。ここで、自動変速機において、送出される変速指令は、例えば、車両速度とアクセル開度の関係を表した複数段の変速線を有するマップデータに基づいて決定される。そして、車両状態によっては、変速指令による要求変速段に変速している間に、上記のマップデータに基づいて、さらに変速指令が送出されてビジーシフトとなることがある。

そこで、本発明では、次指令時間よりもシフト時間の方が長い場合に、即ちビジーシフトの発生が想定される場合に、待機時間だけ変速制御の実行を待機する構成としている。これにより、想定した通りに待機時間の間に変速指令が送出されると、変速制御装置は、新たに送出された変速指令に応じた変速制御の実行を即時に開始することができる。そして、複数回に亘って送出された変速指令に対して１回の変速制御で最終的な要求変速段へシフトすることができる。よって、ビジーシフトの発生を抑制することができるとともに、変速回数を低減しクラッチ機構やシフト機構の負荷を低減することが可能となる。

請求項２に係る発明によると、変速制御装置は、変速指令の送出時における車両速度およびアクセル開度の変化速度に基づいて次指令時間を算出する。次回の変速指令は、車両状態とマップデータに基づいて送出されるタイミングが変動することから、特に車両速度およびアクセル開度の変化速度から送出される時刻を推定することができる。これにより、現在から次回の変速指令が送出されるまでの次指令時間を高精度に算出することができる。よって、変速制御装置は、変速制御の実行を待機する待機制御の要否をより確実に判定することができる。

請求項３に係る発明によると、変速制御装置は、待機時間を次指令時間以上に且つシフト時間以下に設定する。これにより、変速制御の実行を待機する待機時間を好適に設定することができる。ここで、仮に待機時間だけ変速制御の実行を待機している間に車両状態が変化し、さらなる変速指令が待機時間内に送出されないことも想定される。このような場合においても、待機時間を好適に設定することにより、現在送出されている変速指令による変速制御に速やかに移行することができる。従って、待機時間の待機による時間的損失を低減できる。

請求項４に係る発明によると、変速制御装置は、シフト時間が次指令時間よりも長いことに加えて、変速指令の送出時におけるアクセル開度が予め設定されている閾値より小さいことを条件として変速制御の実行を待機させる待機制御を実行する構成としている。変速制御装置による待機制御は、次回の変速指令が待機時間内に送出されることを想定して実行される。そして、次回の変速指令は、マップデータに基づいて車両状態に対応して送出されるが、特にアクセルが踏み増しされている状態ではアクセル開度が上昇し短時間のうちに送出されやすい。一方で、アクセル開度が所定以上であると、運転者の加速要求に応えるために変速を行わずに現在の変速段でエンジン回転数を上昇させるように制御することが多く、さらにアクセルの踏み増しが期待できないので次回の変速指令が送出されにくい。そこで、上記のような構成とすることで、待機制御の要否をより確実に判定することができる。

実施形態における変速機１の全体構造を示すスケルトン図である。 変速機１の変速マップデータを示した図である。 ダウン変速制御における変速指令と変速状態を示すタイムチャートである。 待機制御を含むダウン変速制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の自動変速機を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。

＜実施形態＞
（変速機１の構成）
本実施形態における変速機１の構成について、図１を参照して説明する。変速機１は、車両に搭載されるデュアルクラッチ式の自動変速機である。変速機１は、図示しないケースに回転可能に支持された回転軸である第一入力軸１１、第二入力軸１２、第一副軸２１、第二副軸２２と、エンジン２の回転駆動力を回転軸に伝達するデュアルクラッチ３０と、回転軸に回転可能に支持され前進または後進の変速段を構成する複数の変速ギヤ４１〜４６，５１〜５６，６１〜６４と、奇数変速段を選択的に成立させる第一シフト機構７０ａ，７０ｃと、偶数変速段を選択的に成立させる第二シフト機構７０ｂ，７０ｄと、変速制御装置８０と、各種センサ９１，９２を備える。上記のケースは、複数の軸受けにより各軸を支承するとともに、上記の複数のギヤおよび第一、第二シフト機構７０ａ〜７０ｄに含まれる摺動部に供給する潤滑油を収容している。

エンジン２は、車両の駆動源として搭載された原動機である。また、エンジン２は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）３により作動を制御される。ＥＣＵ３は、後述する変速制御装置８０からの各種情報、および各種センサ９１，９２から車両情報を取得している。そして、ＥＣＵ３は、これらの車両情報に基づいて、スロットル開度や燃料噴射量を調整し、エンジン２の回転数を制御している。車速センサ９１は、駆動輪の回転数と駆動輪の外径から車両の速度を検知している。アクセル開度センサ９２は、運転者のアクセル操作などに応じてエンジン２の出力を調整するアクセル開度を検出するセンサである。

第一入力軸１１は、中空軸状に形成され、軸受によりケースに対して回転可能に支承されている回転軸である。また、第一入力軸１１の外周面には、軸受けを支持する部位と複数の外歯スプラインが形成されている。そして、第一入力軸１１には、一速駆動ギヤ４１および大径の五速駆動ギヤ４５が直接形成されている。また、第一入力軸１１の外周面に外歯スプラインが形成され、この外歯スプラインに三速駆動ギヤ４３がスプライン嵌合により圧入されている。また、第一入力軸１１は、デュアルクラッチ３０の第一クラッチ３１に連結される連結軸部が形成されている。このように、第一入力軸１１には、複数の奇数変速段を構成する各駆動ギヤ４１，４３，４５が固定して設けられている。

第二入力軸１２は、中空軸状に形成され、第一入力軸１１の一部の外周に複数の軸受を介して回転可能に支承され、且つ、軸受によりケースのクラッチハウジングに対して回転可能に支承されている回転軸である。この第二入力軸１２は、第一入力軸１１に対して同心に相対回転可能に配置されている。また、第二入力軸１２の外周面には、第一入力軸１１と同様に、軸受けを支持する部位と複数の外歯歯車が形成されている。第二入力軸１２には、二速駆動ギヤ４２および大径の四速駆動ギヤ４４（六速駆動ギヤ４６）が形成されている。四速駆動ギヤ４４は、四速従動ギヤ５４および六速従動ギヤ５６と噛合し、第４速段および第６速段の変速段を構成する駆動側のギヤとして共通化されたギヤである。また、第二入力軸１２は、デュアルクラッチ３０の第二クラッチ３２に連結される連結軸部が形成されている。このように、第二入力軸１２には、複数の偶数変速段を構成する各駆動ギヤ４２，４４，４６が固定して設けられている。

第一副軸２１は、ケースの内部において第一入力軸１１に平行に配置され、軸受によりケースに対して回転可能に支承されている回転軸である。また、第一副軸２１の外周面には、最終減速ギヤ６１と複数の外歯スプラインが形成されている。第一副軸２１の外歯スプラインには、後述する第一シフト機構７０ａおよび第二シフト機構７０ｂの各ハブ７１がスプライン嵌合により圧入されている。最終減速ギヤ６１は、ディファレンシャル（差動機構）のリングギヤ６４に噛合している。さらに、第一副軸２１は、一速従動ギヤ５１、三速従動ギヤ５３、四速従動ギヤ５４、および後進ギヤ６３を遊転可能に支持する支持部が形成されている。

第二副軸２２は、ケースの内部において第一入力軸１１に平行に配置され、軸受によりケースに対して回転可能に支承されている回転軸である。また、第二副軸２２の外周面には、第一副軸２１と同様に、最終減速ギヤ６２と複数の外歯スプラインが形成されている。第二副軸２２の外歯スプラインには、後述する第一シフト機構７０ｃおよび第二シフト機構７０ｄの各ハブ７１およびパーキング機構（図示しない）のパーキングギヤ６５がスプライン嵌合により圧入されている。パーキング機構は、車両が停車状態となった場合に、パーキングギヤ６５の回転を規制することにより、駆動輪に連結される軸の回転を防止することで、車両の停車状態を保持する機構である。また、最終減速ギヤ６２は、ディファレンシャルのリングギヤ６４に噛合している。さらに、第二副軸２２は、二速従動ギヤ５２、五速従動ギヤ５５、および六速従動ギヤ５６を遊転可能に支持する支持部が形成されている。

デュアルクラッチ３０は、エンジン２の回転駆動力を第一入力軸１１に伝達する第一クラッチ３１と、エンジン２の回転駆動力を第二入力軸１２に伝達する第二クラッチ３２を有するクラッチ機構である。このデュアルクラッチ３０は、ケースのクラッチハウジングに収容され、第一入力軸１１および第二入力軸１２に対して同心に設けられている。第一クラッチ３１は第一入力軸１１の連結軸部に連結され、第二クラッチ３２は第二入力軸１２の連結軸部に連結されている。そして、デュアルクラッチ３０は、変速制御装置８０から入力される制御指令に基づいて、図示しないアクチュエータを動作させる。アクチュエータは、その動作量に応じて第一クラッチ３１および第二クラッチ３２の係合力を調整可能となっている。このような構成からなるデュアルクラッチ３０は、変速制御装置８０の制御によって、第一クラッチ３１および第二クラッチ３２の係合状態を切り換える。

後進ギヤ６３は、第一副軸２１に形成された後進ギヤの支持部に遊転可能に設けられている。また、本実施形態において、後進ギヤ６３は、二速従動ギヤ５２に一体的に形成された小径ギヤ５２ａに常に噛合し回転連結されている。リングギヤ６４は、最終減速ギヤ６１および最終減速ギヤ６２に噛合することで、第一副軸２１および第二副軸２２に常時回転連結している。このリングギヤ６４は、変速機１におけるファイナルギヤとして差動機構を構成し、ドライブシャフトを介して駆動輪に連結されている。

第一、第二シフト機構７０ａ〜７０ｄは、変速制御装置８０によって制御され、シフト操作に応じた変速段を成立させる機構である。本実施形態において、変速機１は、図１に示すように、４箇所に第一、第二シフト機構７０ａ〜７０ｄをそれぞれ配置している。第一、第二シフト機構７０ａ〜７０ｄは、変速ギヤのうち第一副軸２１または第二副軸２２に連結する変速ギヤの対象が異なる。第一シフト機構７０ａは、奇数変速段のうち第１速段を構成する一速従動ギヤ５１および第３速段を構成する三速従動ギヤ５３を連結の対象としている。第二シフト機構７０ｂは、偶数変速段のうち第４速段を構成する四速従動ギヤ５４と後進ギヤ６３を連結の対象としている。第一シフト機構７０ｃは、奇数変速段のうち第５速段を構成する五速従動ギヤ５５のみを連結の対象としている。第二シフト機構７０ｄは、偶数変速段のうち第２速段を構成する二速従動ギヤ５２および第６速段を構成する六速従動ギヤ５６を連結の対象としている。

この第一、第二シフト機構７０ａ〜７０ｄは、ハブ７１と、スリーブ７２を備える。ハブ７１は、内歯スプラインおよび外歯スプラインが形成された中空円盤状をなしている。ハブ７１は、第一副軸２１または第二副軸２２の外歯スプラインにスプライン嵌合により圧入され、これにより圧入された副軸と一体的に回転する部材である。スリーブ７２は、ハブ７１に対して軸方向に移動可能となるようにハブ７１の外歯スプラインに噛合している。このスリーブ７２は、回転軸の軸方向にスライドして変速段の従動ギヤ５１〜５６または後進ギヤ６３のピースギヤ部に噛合可能となっている。スリーブ７２が各ギヤのピースギヤ部に噛合すると、各ギヤは支持されている副軸に相対回転不能に接続され、一体的に回転可能となる。また、スリーブ７２は、軸方向にスライドした際に、図示しないシンクロリングを連結の対象とするギヤに付勢し、ギヤの回転数を副軸の回転数に同期させてから各ギヤと副軸を連結することを可能としている。

このように、第一シフト機構７０ａ，７０ｃは、第一入力軸１１に伝達された回転駆動力を変速して奇数変速段を成立させている。同様に、第二シフト機構７０ｂ、７０ｄは、第二入力軸１２に伝達された回転駆動力を変速して偶数変速段を成立させている。即ち、第一入力軸１１、各駆動ギヤ４１，４３，４５、各従動ギヤ５１，５３，５５、および第一シフト機構７０ａ，７０ｃは、奇数変速段を成立させる系統の変速機構を構成している。また、第二入力軸１２、各駆動ギヤ４２，４４，４６、各従動ギヤ５２，５４，５６、および第二シフト機構７０ｂ，７０ｄは、偶数変速段を成立させる系統の変速機構を構成している。そして、デュアルクラッチ式の変速機１は、変速制御装置８０によりデュアルクラッチ３０を制御し、２系統に分かれた変速機構に回転駆動力を離脱係合している。

変速制御装置８０は、ＥＣＵ３とＣＡＮ（Controller Area Network）通信によって相互に情報を交換し、ＥＣＵ３からの変速指令や取得した車両情報などに基づいて変速機１の変速制御を行うＴＣＵ（Traction Control Unit）である。そのため、変速制御装置８０は、第一シフト機構７０ａ，７０ｃおよび第二シフト機構７０ｃ，７０ｄの動作機構に制御指令を出力して動作させ、所定の変速段を構成する従動ギヤと副軸の連結状態と連結解除状態を切換えている。さらに、変速制御装置８０は、デュアルクラッチ３０のアクチュエータに制御指令を出力し、第一クラッチ３１および第二クラッチ３２の切離状態と接続状態とを制御している。

また、本実施形態の変速制御装置８０は、変速指令に対して変速制御を即時に実行開始できないビジーシフトの発生を抑制することなどを目的として、待機時間だけ変速制御の実行を待機する待機制御を行う。そのため、変速制御装置８０は、ＥＣＵ３から変速指令が送出された際に、当該変速指令に応じた変速制御に要するシフト時間と、現在から次回の変速指令が送出されるまでの次指令時間とを算出する。そして、変速制御装置８０は、シフト時間が次指令時間よりも長い場合には、待機時間だけ変速制御の実行を待機する待機制御を実行する。

この待機時間は、本実施形態においては、以下のように設定される。変速制御装置８０は、先ず、変速指令の送出時における車速およびアクセル開度の変化速度に基づいて、次指令時間を算出する。さらに、変速制御装置８０は、現在送出されている変速指令に応じた変速制御に要するシフト時間を算出する。このシフト時間には、現在、変速制御中であれば、その変速制御が完了するまでの時間が含めてよい。そして、変速制御装置８０は、待機時間を次指令時間以上に、且つシフト時間以下に設定する。

また、次指令時間がシフト時間よりも長いものと算出された場合には、要求変速段への変速が完了した後に次回の変速指令が送出されるものと推定できる。そのため、変速制御装置８０は、待機時間を０に設定、または待機制御を行うことなく要求変速段への変速制御を実行することになる。この待機制御の詳細については後述する。

（変速制御装置８０による変速制御）
変速制御装置８０による変速制御について図２を参照して説明する。上述したように、変速機１の変速制御装置８０は、デュアルクラッチ３０、第一シフト機構７０ａ，７０ｃ、および第二シフト機構７０ｂ，７０ｄを制御することにより、ＥＣＵ３が変速マップデータに基づいて送出した変速指令に応じた変速制御を実行している。また、変速マップデータは、図２に示すように、アクセル開度と車速との関係を表した線である変速線Ｌ１〜Ｌ５を有している。変速マップデータとしては、アップシフト用のものとダウンシフト用のものがある。

また、上述したような構成からなるデュアルクラッチ式の変速機１は、車両の走行中に回転駆動力が伝達されていない変速機構において変速予定の変速段を予め成立（プレシフト）させておき、変速指令が送出された場合に、各変速機構のクラッチの係合状態を切り換えることによって高速な変速制御を実現している。このようなプレシフトについても同様に、アッププレシフト用のものとダウンプレシフト用のものがある。ここでは、上記のダウンシフト用の変速線を有する変速マップデータを参照して、ダウンシフトの変速制御を実行する場合を例示して説明する。

運転者の操作や走行状態を含む車両状態が、変速マップデータ上において変速線を跨ぐように遷移すると変速指令が送出される。例えば、アクセル開度を一定に維持し第６速段で走行中に、車両が坂路に差し掛かるなどして車速が低減した場合には、車両状態が変速線Ｌ５を跨いで領域Ｄ６から領域Ｄ５に遷移する。そうすると、ＥＣＵ３から要求変速段を第５速段とする変速指令が送出される。このように、車両状態が遷移した先の領域Ｄ５〜Ｄ１によって、ＥＣＵ３から送出される変速指令による要求変速段（第５速段〜第１速段）が異なる。

また、変速機１は、ダウンプレシフト用のプレシフト線を有する変速マップデータに基づいて、車両の走行中に回転駆動力が伝達されていない変速機構において変速予定の変速段を予め成立させるプレシフトを行っている。つまり、上記の例では、第６速段を成立させている変速機構とは別系統の変速機構において、車両状態が領域Ｄ５に遷移する前に予め第５速段を成立させておく。そして、要求変速段を第５速段とする変速指令が送出された場合に、デュアルクラッチ３０の係合状態を切り換えて要求変速段に変速している。このように、デュアルクラッチ３０を有するデュアルクラッチ式の自動変速機は、プレシフトを利用することでシフト変更の高速化を図っている。

ところで、デュアルクラッチ式を含む自動変速機において、運転者の操作を含む車両状態によっては変速指令に応じた変速制御を実行している間に、さらなる変速指令が送出されることがある。これは、短時間に車両状態が変速マップデータ上において複数の領域に亘って遷移したことによる。そうすると、変速指令が送出されるタイミングによっては、変速指令に対して変速制御を即時に実行開始できないビジーシフトの状態となる。このような場合に、自動変速機は、一旦先出の変速指令に応じた変速段にシフトしてから、後出の変速指令に応じた変速段にシフトする変速制御を行うことになる。

（変速制御装置８０による待機制御）
変速制御装置８０による待機制御について、図２〜図４を参照して説明する。ここでは、図３に示すように、第６速段から第３速段にダウン変速する場合を例示する。また、変速制御装置８０は、図４に示すような処理を実行する制御プログラムを、短期間（例えば、６[ｍｓ]）毎に呼出すことにより、ダウン変速制御を行っている。先ず、第６速段で走行中に、運転者によりアクセルが踏み込まれるとアクセル開度が上昇し、図３に示すように、時刻ｔ１において第５速段を要求する変速指令が送出される。

そうすると、変速制御装置８０は、現在のところ要求された変速段への変速制御が実行可能な状態であるかを判定する（Ｓ１０１）。これは、以前に送出された変速指令に基づく変速制御やプレシフト制御が実行中であると、即時に変速制御を実行できないので、Ｓ１０１において変速制御の実行可否を判定している。ここでは、変速機１は、第６速段で走行中に第５速段へのプレシフトが完了している状態（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）とする。

次に、変速制御装置８０は、現在変速段（第６速段）と要求変速段（第５速段）の段差を算出する（Ｓ１０２）。ここでは、段差が１段として算出されているため、段差の有無の判定（Ｓ１０３）においては段差ありと判定される（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）。これは、複数の変速指令が送出された場合に、車両状態によっては現在の変速段を要求する変速指令となることがあるため、Ｓ１０３において段差の有無を判定している。ここで、段差が０の場合には（Ｓ１０３：Ｎｏ）、待機制御に使用されるタイマーおよび待機制御フラグＦをリセットする処理を行って（Ｓ１０５）、制御プログラムを終了する。

続いて、変速制御装置８０は、変速指令の送出時におけるアクセル開度および予め設定されている閾値Ｔｈを、ＥＣＵ３から取得する。アクセル開度については、変速指令の送出時に検知されたものとし、変速制御装置８０が指令信号を受けた時から現在までの期間に検知されたものであればよい。ここでは、アクセル開度が閾値Ｔｈを下回っているものとし（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、変速制御装置８０は、次指令時間Ｐｎの算出に移行する。

上記の閾値Ｔｈは、待機制御の実行要否を判断するために、アクセル開度に対して設けられた基準値である。この閾値Ｔｈをアクセル開度が超えている場合には、さらなるアクセルの踏み増しが期待できないものと判断し、待機制御の実行を抑制している。つまり、アクセル開度が閾値Ｔｈ以上となっている場合には（Ｓ２０１：Ｎｏ）、待機制御を開始せずに、または継続中であれば待機制御を終了し、変速制御装置８０による変速制御が開始される（Ｓ１０４）。

次に、変速制御装置８０は、変速指令の送出時における車速およびアクセル開度の変化速度に基づいて、次回の変速指令が送出されるまでの次指令時間Ｐｎを算出する（Ｓ２０２）。そのため、変速制御装置８０は、先ず、変速マップデータ上における車両状態の遷移を勘案し、第４速段を要求する次回の変速指令が送出される時刻を推定する。そして、変速指令の送出時から当該時刻までの差分から次指令時間Ｐｎを算出する。

より具体的には、例えば、車速の変化速度およびアクセル開度の変化速度から求められる車両状態の変化特性を示す曲線と、変速線Ｌ４との交点を求める。そして、現在のアクセル開度から上記の変化速度でアクセル開度が上昇した場合に、変速線Ｌ４の交点におけるアクセル開度に達するまでに要する時間を次指令時間Ｐｎとして算出する。また、次指令時間Ｐｎの算出をより簡易にするために、車両状態の変化特性を直線で近似したり、車速を一定とみなしたりする構成としてもよい。

さらに、変速制御装置８０は、現在送出されている変速指令に応じた変速制御に要するシフト時間Ｐｓを算出する（Ｓ２０３）。つまり、変速制御装置８０は、現在の第６速段から第５速段に変速制御する場合に、要する時間をシフト時間Ｐｓとして算出する。このシフト時間Ｐｓは、現在変速段と要求変速段、プレシフトの状態などに応じて変動し、これらの情報を勘案して算出することが可能である。ここでは、第５速段へのプレシフトが完了していることから比較的短いシフト時間として算出される。

続いて、変速制御装置８０は、算出した次指令時間Ｐｎとシフト時間Ｐｓを比較する（Ｓ２０４）。ここで、次指令時間Ｐｎよりもシフト時間Ｐｓの方が長い場合には、変速機１が次回の変速指令に対して変速制御を即時に実行開始できない状態（ビジーシフトの発生）となることが想定される。つまり、Ｓ２０４では、次指令時間Ｐｎとシフト時間Ｐｓの比較により、次回の変速指令が送出された際にビジーシフトとなるか否かを判定しているとも言える。

ここでは、変速機１がプレシフトを利用した高速のシフト変更が可能であり、次指令時間Ｐｎがシフト時間Ｐｓよりも長いものとして（Ｓ２０４：Ｎｏ）、変速制御装置８０による変速制御が開始される（Ｓ１０４）。その後に、変速制御を開始したために、上述したタイマーおよび待機制御フラグＦのリセット処理を行って（Ｓ１０５）、制御プログラムを終了する。そして、時刻ｔ２において最初に送出された第５速段への変速指令に基づく変速制御が終了する。

このように、次指令時間Ｐｎがシフト時間Ｐｓよりも長い場合には（Ｓ２０４：Ｎｏ）、要求変速段（第５速段）への変速が完了した後に次回の変速指令が送出されるものと推定できる。つまり、現在の要求変速段への変速制御を開始した場合に、次回の変速指令の送出よりも早く当該変速制御が完了することになるため、次回の変速指令が送出されてもビジーシフトが発生しないことになる。

次に、運転者によるアクセルの踏み込みが継続している状態では、アクセル開度が時刻ｔ１と同様の変化速度で上昇し、図３に示すように、時刻ｔ３において第４速段を要求する変速指令が送出される。そうすると、変速制御装置８０は、再び現在のところ要求された変速段（第４速段）への変速制御が実行可能な状態であるかを判定する（Ｓ１０１）。ここでは、第５速段への変速制御が終了しているため、次の変速制御を実行可能な状態（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）にあるものとする。そうすると、変速制御装置８０は、現在の変速段（第５速段）と要求変速段（第４速段）の段差を算出する（Ｓ１０２）。ここでは、同様に段差が１段として算出され、段差ありと判定される（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）。

続いて、変速制御装置８０は、変速指令の送出時におけるアクセル開度と閾値Ｔｈを比較する（Ｓ２０１）。ここでは、アクセル開度が閾値Ｔｈを下回っているものとし（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、変速制御装置８０は、次指令時間Ｐｎの算出（Ｓ２０２）に移行する。変速制御装置８０は、先程と同様に、変速マップデータ上における車両状態の遷移を勘案し、第３速段を要求する次回の変速指令が送出される時刻を推定する。そして、変速指令の送出時から当該時刻までの差分から次指令時間Ｐｎを算出する。

さらに、変速制御装置８０は、現在送出されている変速指令に応じた変速制御に要するシフト時間Ｐｓを算出する（Ｓ２０３）。つまり、変速制御装置８０は、現在の第５速段から第４速段に変速制御する場合に、要する時間をシフト時間Ｐｓとして算出する。ここでは、変速機１が第５速段への変速直後であることから、シフト時間Ｐｓは、最初に行った第６速段から第５速段へのプレシフトを利用した変速制御と比較して長くなる。

そして、変速制御装置８０は、再び、算出した次指令時間Ｐｎとシフト時間Ｐｓを比較する（Ｓ２０４）。ここでは、先程よりもシフト時間Ｐｓが長くなったこともあり、次指令時間Ｐｎがシフト時間Ｐｓよりも短いものとして（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、待機制御の実行に移行する。つまり、第４速段への変速制御を開始すると、第３速段を要求する変速指令が送出された時点でビジーシフトの発生が想定されるため、第４速段への変速制御の実行を待機させる。

次に、待機制御フラグＦに基づいて、現在のところ待機制御中であるかを判定する（Ｓ２０５）。ここでは、まだ待機制御が開始されていないので（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）、待機時間Ｐｗを設定する（Ｓ３０１）。変速制御装置８０は、次指令時間Ｐｎに所定の余裕時間を加算した時間を待機時間Ｐｗとして設定する。この余裕時間は、算出された次指令時間Ｐｎの誤差を許容するものであり、予め設定されている。また、待機時間Ｐｗは、シフト時間Ｐｓ以下となるように設定される。

そして、変速制御装置８０は、タイマーをスタートさせるとともに待機制御フラグＦを立てて（Ｓ３０４）、制御プログラムを終了する。このように、変速制御装置８０は、本来であれば第５速段への変速制御が完了し既出の変速指令（第４速段）に基づく変速制御を開始するところ、各条件（Ｓ１０３，Ｓ２０１，Ｓ２０４において判定）を満たす場合に、変速制御の実行を待機する待機制御を行うものである。待機制御が開始され次回の変速指令が送出される前においては、（Ｓ１０１）〜（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、続いて（Ｓ２０１）〜（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）と移行し、Ｓ２０５では待機制御中と判定される（Ｓ２０５：Ｎｏ）。

そして、変速制御装置８０は、タイマーと待機時間Ｐｗを比較し（Ｓ２０６）、待機時間Ｐｗよりも短い場合には（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）、制御プログラムを終了し待機制御を継続させる。Ｓ２０６において、タイマーと待機時間Ｐｗを比較するのは、待機制御を中断して既出の変速指令に基づく変速制御を開始するためである。つまり、待機時間Ｐｗの間に次回の変速指令が送出されるものと推定されていたにも関わらず、車両状態の変化などにより次回の変速指令が送出されなかった場合などが想定される。

その後に、運転者によるアクセルの踏み込みが継続されている状態では、アクセル開度が時刻ｔ３と同様の変化速度で上昇し、図３に示すように、時刻ｔ４において第３速段を要求する変速指令が送出される。そうすると、変速制御装置８０は、再び現在のところ要求された変速段（第３速段）への変速制御が実行可能な状態であるか判定する（Ｓ１０１）。ここでは、上述したように、第５速段への変速制御が終了しているため、次の変速制御を実行可能な状態（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）にある。そうすると、変速制御装置８０は、現在の変速段（第５速段）と要求変速段（第３速段）の段差を算出する（Ｓ１０２）。ここでは、段差が２段として算出され、段差ありと判定される（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）。

これにより、変速制御装置８０は、（Ｓ２０１）〜（Ｓ２０４）と移行する。ここで、運転者によるアクセルの踏み込みにより、アクセル開度が時刻ｔ４において閾値Ｔｈ以上となっている場合には（Ｓ２０１：Ｎｏ）、待機制御を終了し、変速制御装置８０による変速制御が開始される（Ｓ１０４）。また、第２速段を要求する次回の変速指令が送出されるまでの次指令時間Ｐｎ、および現在の第５速段から第３速段に変速する場合に要するシフト時間Ｐｓが再び算出され（Ｓ２０２，Ｓ２０３）、両者を比較する（Ｓ２０４）。ここでは、第２速段を要求する次回の変速指令が送出されるまで、ある程度の期間があるものとする。そうすると、次指令時間Ｐｎがシフト時間Ｐｓよりも短い（Ｓ２０４：Ｎｏ）ので、ビジーシフトが発生しないものと想定される状態となったものと判断し、変速制御装置８０による変速制御が開始される（Ｓ１０４）。

上述したように、時刻ｔ４において変速指令が送出された時点で、現在の第５速段から第３速段への変速制御を開始することが妥当であると判断され、この変速制御を開始するものとした。一方で、車両状態によっては、さらに第２速段を要求する次回の変速指令が、新たに算出されたシフト時間Ｐｓよりも短い間に送出されることも想定される。そのような場合には、さらに待機時間Ｐｗを再設定するなどして待機制御を継続し、第２速段への変速指令が素出された後に第５速段から第２速段への変速制御を実行するようにしてもよい。

最後に、変速制御装置８０は、変速指令による要求変速段（第３速段）への変速制御を開始（Ｓ１０４）する。そして、タイマーおよび待機制御フラグＦをリセットする処理を行い（Ｓ１０５）、待機制御および制御プログラムを終了する。この第５速段から第３速段への変速制御は、時刻ｔ４において送出された第３速段を要求する変速指令に応じて変速制御を即時に開始したシフトである。そして、変速制御装置８０による第二シフト機構７０ｄおよびデュアルクラッチ３０の制御、および第二入力軸１２の同期制御などを経て、時刻ｔ５においてシフトが完了する。

（実施形態の効果）
上述したデュアルクラッチ式の変速機１によると、シフト時間Ｐｓおよび次指令時間Ｐｎを比較してシフト時間Ｐｓが長い、即ちビジーシフトの発生が想定される場合に、待機時間Ｐｗだけ変速制御の実行を待機する待機制御を行うものとした。これにより、想定した通りに待機時間Ｐｗの間に変速指令が送出されると、変速制御装置８０は、新たに送出された変速指令に応じた変速制御の実行を即時に開始することができる。そして、複数回に亘って送出された変速指令に対して１回の変速制御で最終的な要求変速段へシフトすることができる。よって、ビジーシフトの発生を抑制することができるとともに、変速回数を低減しクラッチ機構やシフト機構の負荷を低減することが可能となる。

ここで、例示した車両状態において待機制御を行わなかった場合について説明する。変速制御装置は、図３の破線で示すように、時刻ｔ２において、最初に送出された第５速段への変速指令に基づく変速制御を終了している。そのため、時刻ｔ３において第４速段を要求する変速指令が送出されると、第５速段から第４速段への変速制御が開始される。その後に、時刻ｔ４において第３速段を要求する変速指令が送出されるが、変速制御中であるため、この変速指令に対して即時に変速制御を実行できないビジーシフトが発生する。時刻ｔ４−２において第４速段への変速制御が完了し、この時点から既出の変速指令による第３速段への変速制御が開始される。そして、待機制御を行わなかった場合には、時刻ｔ５−２においてシフトが完了する。このように、待機制御を行った場合と行わなかった場合では、変速制御の回数を低減できる上に、最終的にシフトが完了する時間を短縮することができる。

また、変速制御装置８０は、変速指令の送出時における車両速度およびアクセル開度の変化速度に基づいて次指令時間Ｐｎを算出するものとした。次回の変速指令は、車両状態とマップデータに基づいて送出されるタイミングが変動することから、特に車両速度およびアクセル開度の変化速度から送出される時刻を推定することができる。これにより、現在から次回の変速指令が送出されるまでの次指令時間Ｐｎを高精度に算出することができる。よって、変速制御装置８０は、変速制御の実行を待機する待機制御の要否をより確実に判定することができる。

さらに、変速制御装置８０は、待機時間Ｐｗを次指令時間Ｐｎ以上に且つシフト時間Ｐｓ以下に設定するものとした。これにより、変速制御の実行を待機する待機時間Ｐｗを好適に設定することができる。ここで、仮に待機時間Ｐｗだけ変速制御の実行を待機している間に車両状態が変化し、さらなる変速指令が待機時間Ｐｗ内に送出されないことも想定される。このような場合においても、待機時間Ｐｗを好適に設定することにより、現在送出されている変速指令による変速制御に速やかに移行することができる。従って、待機時間Ｐｗの待機による時間的損失を低減できる。

変速制御装置８０は、シフト時間Ｐｓが次指令時間Ｐｎよりも長いことに加えて、変速指令の送出時におけるアクセル開度が予め設定されている閾値より小さいことを条件として変速制御の実行を待機させる待機制御を実行する構成とした。変速制御装置８０による待機制御は、次回の変速指令が待機時間Ｐｗ内に送出されることを想定して実行される。そして、次回の変速指令は、マップデータに基づいて車両状態に対応して送出されるが、特にアクセルが踏み増しされている状態ではアクセル開度が上昇し短時間のうちに送出されやすい。一方で、アクセル開度が所定以上であると、運転者の加速要求に応えるために変速を行わずに現在の変速段でエンジン回転数を上昇させるように制御することが多く、さらにアクセルの踏み増しが期待できないので次回の変速指令が送出されにくい。そこで、上記のような構成とすることで、待機制御の要否をより確実に判定することができる。

＜実施形態の変形態様＞
本実施形態において、変速機１がデュアルクラッチ式自動変速機であるものとして説明した。これに対して、デュアルクラッチ式でなくても３段以上の変速段を有する自動変速機であれば、本発明を適用することができる。その場合においても、適用する自動変速機における次指令時間Ｐｎおよびシフト時間Ｐｓを算出することで待機時間Ｐｗを設定し、ビジーシフトの発生を抑制するとともに変速回数の低減を図ることができる。

また、本実施形態において、変速制御装置８０による待機制御として、第５速段から第３速段にダウン変速する場合を例示した。これに対して、何れの変速段における変速制御であっても、同様の待機制御を実行することが可能である。さらには、段差が１段または複数段の変速制御であっても、同様に待機制御を実行することが可能である。但し、変速機１の構成や仕様などを勘案し、段差が２段以上となった時点で待機制御を行わないように、待機制御の要否を判定するようにしてもよい。より具体的には、例えば、Ｓ１０３において、本実施形態では段差の有無を判定するようにしたが、ここで段差が１段である場合にのみＳ２０１に移行するように判定してもよい。これにより、既出の要求変速段への変速制御を実行することで運転者の加速指向に応えることができる。但し、ビジーシフトの発生を抑制し、変速回数を低減することを目的とする場合には、本実施形態で例示したような態様が好適である。

さらに、本実施形態において、待機時間Ｐｗについては、次指令時間Ｐｎに余裕時間を加算して設定した。これに対して、予め設定された一定時間に設定したり、或いはアクセル開度またはその変化速度から算出したりする構成としてもよい。また、次指令時間Ｐｎについても同様に、アクセル開度またはその変化速度に基づいてマップから簡易的に取得する構成としてもよい。

１：変速機、 ２：エンジン（原動機）、 ３：ＥＣＵ
１１：第一入力軸、 １２：第二入力軸
２１：第一副軸、 ２２：第二副軸
３０：デュアルクラッチ（クラッチ機構）
３１：第一クラッチ、 ３２：第二クラッチ
４１〜４６：変速段の駆動ギヤ
５１〜５６：変速段の従動ギヤ、 ５２ａ：小径ギヤ
６１，６２：最終減速ギヤ、 ６３：後進ギヤ、 ６４：リングギヤ
６５：パーキングギヤ
７０ａ，７０ｃ：第一シフト機構、 ７０ｂ、７０ｄ：第二シフト機構
７１：ハブ、 ７２：スリーブ
８０：変速制御装置

Claims (4)

1. ケースに回転可能に支持された入力軸と、
   原動機の回転駆動力を前記入力軸に伝達するクラッチ機構と、
   前記入力軸に伝達された回転駆動力を変速する複数の変速段を選択的に成立させるシフト機構と、
   前記シフト機構を動作させるとともに、変速指令が送出されると前記クラッチ機構の係合状態を切り換えて前記変速指令に応じた変速制御を実行する変速制御装置と、を備え、
   前記変速制御装置は、前記変速指令が送出された際に、当該変速指令に応じた前記変速制御に要するシフト時間と現在から次回の変速指令が送出されるまでの次指令時間とを算出し、前記シフト時間が前記次指令時間よりも長い場合には待機時間だけ前記変速制御の実行を待機する自動変速機。
2. 請求項１において、
   前記変速制御装置は、前記変速指令の送出時における車両速度およびアクセル開度の変化速度に基づいて前記次指令時間を算出する自動変速機。
3. 請求項１または２において、
   前記変速制御装置は、前記待機時間を前記次指令時間以上に且つ前記シフト時間以下に設定する自動変速機。
4. 請求項１〜３の何れか一項において、
   前記変速制御装置は、前記変速指令が送出された際に、前記シフト時間が前記次指令時間よりも長く、且つ前記変速指令の送出時におけるアクセル開度が予め設定された閾値より小さい場合には前記変速制御の実行を待機させる自動変速機。

Images