JP5835573B2 - 自動変速機のクラッチ制御装置 - Google Patents
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Description
このような手動変速機をベースとした自動変速機では、車両の走行中に所定のシフトマップに基づきアクセル開度や車速から目標変速段を決定し、この目標変速段を達成すべく適宜クラッチを断接操作しながら変速機の変速段を切り換えている。例えば車両の減速に伴うシフトダウンの実行時には、シンクロ機構の負担軽減などを目的としてダブルクラッチ操作を自動的に実行するようにした自動変速機が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、停車中の車両の発進時には、クラッチ切断状態で変速機を発進段(例えば2速)に切り換え(以下の説明では、この操作をギヤ入れと称することもある)、その後にクラッチ接続により車両を発進させている。発進段への切換はシンクロ機構のクラッチ側と駆動輪側のドグが共に停止した状態で噛合が行われるため、その点では回転同期の必要はないものの、偶然にドグの山同士が対峙しているときには噛合不能に陥る場合がある。特に角歯形状のドグでは山同士が対峙し易く、噛合不能となる頻度が高い。
このようなときには、クラッチを僅かに接続してエンジンの駆動力でクラッチ側のドグの位相を変化させればドグ同士の噛合が可能となるが、車両走行中のダブルクラッチ操作を想定した上記特許文献1の技術では対処できない。そこで、発進段への切換時には以下の手順で停車状態でのダブルクラッチ操作が行われている。
アクセル踏込み操作により発進判定が下されると、まずクラッチを接続方向に操作し始め、それに伴ってクラッチストロークST(クラッチの接続方向への操作量)が増加して半クラッチ開始点ST1を超える(ポイントa)。この時点でエンジンからの駆動力伝達によりクラッチ回転速度Nc(クラッチ出力側の回転速度)が上昇を開始し、変速機内においてクラッチ側のドグの位相が変化する。クラッチストロークSTが半クラッチ開始点ST1よりも接続側に設定された所定のホールド点ST2に到達すると、そのホールド点ST2を保持する(ポイントb)。
その後にクラッチ回転速度Ncが予め設定されたギヤ入れ可能判定値Nc0に到達したことが回転速度センサにより検出されると(ポイントc)、クラッチ側のドグの位相変化によりドグ同士が噛合可能、換言すればギヤ入れ可能になったものと見なし(以下、ギヤ入れ可能判定と称する)、クラッチをホールド点ST2から切断方向に操作し始める。クラッチストロークSTが半クラッチ開始点ST1まで低下してエンジン駆動力の伝達が中止されると(ポイントd)、ギヤ入れを開始して変速完了に至る。クラッチ回転速度Ncは半クラッチ開始点ST1以降も暫くは上昇し続け、その後に低下に転じる(ポイントe)。
従って、図5において、クラッチの接続方向への制御によりクラッチストロークSTが半クラッチ開始点ST1に到達したポイントaの直後(僅かに駆動力伝達)でギヤ入れを開始することが、ギヤ鳴り及びショック抑制とギヤ入れ時間の短縮との観点から最も望ましい。
しかも、クラッチストロークSTをホールド点ST2に保持している間にクラッチ回転速度Ncが上昇し続けるため、クラッチ側のドグの回転が高い状態でギヤ入れが行われることになる。よって、ギヤ鳴りやショックを発生する虞があり、その対策としてドグが回転低下するまで待機すると、ギヤ入れ時間が一層延長化してしまう。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、車両発進に際してダブルクラッチ操作を適切に実行し、もってギヤ鳴りやショックを生じることなく迅速に発進段への切換を完了して車両を発進させることができる自動変速機のクラッチ制御装置を提供することにある。
請求項3の発明は、請求項1において、クラッチ制御手段が、クラッチの接続方向への操作によりアクチュエータの操作量がギヤ入れ可能点に到達するとクラッチを切断方向に操作する一方、クラッチ側のドグの回転速度が予め設定されたギヤ入れ可能判定値に到達したときにもクラッチを切断方向に操作するものである。
請求項5の発明は、請求項1において、クラッチ制御手段が、リトライ操作の回数が上限に達したにも拘わらず発進段に切換不能なときに、クラッチ側のドグの回転速度が予め設定されたギヤ入れ可能判定値に到達するまでクラッチの接続方向への操作を継続し、ギヤ入れ可能判定値への到達が判定されたときにクラッチを切断方向に操作するものである。
即ち、クラッチに対するアクチュエータの操作量を指標として、操作量がギヤ入れ可能点に到達した時点で発進段への切換(ギヤ入れ)が可能になったと見なしている。従って、回転速度センサで検出したクラッチ側のドグの回転速度(クラッチ回転速度)に基づきギヤ入れ可能を判定する従来技術のように、センサ検出領域の制限に起因するギヤ入れ可能の判定遅れは発生しない。
よって、本発明によれば、大幅に速いタイミングで発進段への切換を開始でき、もって迅速に発進段への切換を完了して車両を発進させることができる。また、ギヤ入れ可能点に到達した時点でクラッチを切断方向に操作するため、クラッチ側のドグの過剰な回転上昇を抑制でき、もって発進段への切換時のギヤ鳴りやショックを未然に防止することができる。
また、リトライ操作の回数が増加するほどギヤ入れ可能点を大きな値に設定し、そのギヤ入れ可能点に基づきクラッチを操作するようにした。
従って、リトライ操作を繰り返す毎にアクチュエータの操作量が増加し、それに伴ってエンジンから伝達される駆動力も順次増加する。よって、何れかのリトライ操作の時点で、エンジン駆動力の伝達によりクラッチ側のドグの位相が変化して変速段への切換完了に至ることから、発進不能などのトラブルを確実に回避することができる。
従って、エンジン駆動力の伝達時にクラッチ側のドグが回転上昇し難い傾向となる低油温時には、大きなギヤ入れ可能点に基づきアクチュエータの操作量が増加することから、確実にドグが回転上昇してドグ同士の噛合による発進段への切換が可能となる。一方、クラッチ側のドグが回転上昇し易い傾向となる高油温時には、小さなギヤ入れ可能点に基づきアクチュエータの操作量が減少することから、ドグの過剰な回転上昇が抑制されてギヤ鳴りやショックが未然に回避される。よって、変速機の油温変動に関係なくダブルクラッチ操作を常に適切に実行して発進段に切り換えることができる。
従って、発進段に切換不能なときには、クラッチ側のドグの回転速度がギヤ入れ可能判定値に到達するまでクラッチの接続方向への操作を継続する。このため、エンジン駆動力がより確実に変速機側に伝達されて、一層確実に発進段への切換を完了することができる。
請求項5の発明の自動変速機のクラッチ制御装置によれば、請求項1に加えて、リトライ回数が上限に達したにも拘わらず発進段に切換不能なときに、クラッチ側のドグの回転速度が予め設定されたギヤ入れ可能判定値に到達するまでクラッチの接続方向への操作を継続し、ギヤ入れ可能判定値に到達するとクラッチを切断方向に操作するようにした。
従って、発進段に切換不能なときには、クラッチ側のドグの回転速度がギヤ入れ可能判定値に到達するまでクラッチの接続方向への操作を継続する。このため、エンジン駆動力がより確実に変速機側に伝達されて、一層確実に発進段への切換を完了することができる。
以下、本発明を具体化した自動変速機のクラッチ制御装置の第1実施形態を説明する。
図1は本実施形態の自動変速機のクラッチ制御装置が適用されたトラックの駆動系を示す全体構成図である。
車両には走行用動力源としてディーゼルエンジン(以下、エンジンという)1が搭載されている。エンジン1の出力軸1bにはクラッチ装置2を介して自動変速機(以下、単に変速機という)3の入力軸3aが接続され、クラッチ装置2の接続時にエンジン1の回転が変速機3に伝達されるようになっている。当該変速機3は、前進6段及び後退1段を備えた手動式変速機をベースとしたものであり、以下に述べるように、その変速操作及び変速に伴うクラッチ装置2の断接操作を自動化したものである。
電磁弁9の開弁時にはエアタンク11からエア通路10を介してエアシリンダ8(アクチュエータ)に圧縮エアが供給され、エアシリンダ8が作動してアウタレバー7を介してクラッチ板5をフライホイール4から離間させ、これによりクラッチ装置2が接続状態から切断状態に切り換えられる。一方、電磁弁9が閉弁すると、圧縮エアの供給中止によりエアシリンダ8が作動しなくなることから、クラッチ板5はプレッシャスプリング6によりフライホイール4に圧接され、これによりクラッチ装置2は切断状態から接続状態に切り換えられる。このように電磁弁9の開閉に応じてエアシリンダ8が作動して、クラッチ装置2を自動的に断接操作可能になっている。
ECU21の入力側には、エンジン1の回転速度Neを検出するエンジン回転速度センサ22、変速機3の入力軸3aの回転速度(クラッチ回転速度Nc)を検出するクラッチ回転速度センサ23、運転席に設けられたチェンジレバー13の切換位置を検出するレバー位置センサ24、変速機3のギヤ位置を検出するギヤ位置センサ25、アクセルペダル26の操作量Accを検出するアクセルセンサ27、変速機3の出力軸3bに設けられて出力軸回転速度Vss(車速Vと相関する)を検出する車速センサ28、及びフットブレーキ29の操作を検出するブレーキスイッチ30、クラッチ装置2のクラッチストロークST(エアシリンダ8によるクラッチ装置2の接続方向への操作量)を検出するストロークセンサ31などのセンサ類が接続されている。
また、ECU21は、レバー位置センサ24によりチェンジレバー13のDレンジへの切換が検出されているときには自動変速モードを実行し、アクセル操作量Acc及び車速センサ28により検出された車速Vに基づき、図示しないシフトマップから目標変速段を算出する。そして、クラッチ装置2の電磁弁9を開閉してエアシリンダ8によりクラッチ装置2を断接操作させながら、ギヤシフトユニット14の所定の電磁弁を開閉してエアシリンダにより対応するシフトフォークを切換操作して変速段を目標変速段に切り換え(変速制御手段)、これにより常に適切な変速段をもって車両を走行させる。
しかしながら、[発明が解決しようとする課題]で述べたように、回転速度センサの検出に基づきギヤ入れ可能を判定する従来技術では、センサ検出領域の制限による判定遅れが生じ、ギヤ入れ時間が延長化したり、ギヤ鳴りやショックが発生したりするという問題があった。
これに対して停車時のダブルクラッチ操作では、クラッチ側のドグの位相を僅かに変化させれば確実に山同士の対峙が解消されるため、必ずしも回転速度センサの検出に基づきギヤ入れ可能を判定する必要はない。そこで、本実施形態ではセンサ検出に基づきギヤ入れ可能を判定することなく、予め設定されたクラッチストロークSTだけクラッチ装置2を接続方向に操作した時点で、エンジン駆動力の伝達によりギヤ入れ可能になったと見なしてギヤ入れを行っている。以下、停車中の車両を発進させるときにECU21により実行される発進段へのギヤ入れ処理を説明する。
アクセル踏込み操作により発進判定が下されると、ECU21は、まずクラッチ装置2を接続方向に操作し始め、それに伴ってクラッチストロークST(接続方向への操作量)が増加して半クラッチ開始点ST1を超える(ポイントA)。その時点或いは直後にエンジン1からの駆動力伝達によりクラッチ回転速度Ncが上昇を開始する。クラッチストロークSTが半クラッチ開始点ST1よりも接続側に設定されたギヤ入れ可能点ST0に到達するまでは接続方向への操作を継続し(クラッチ制御手段)、ギヤ入れ可能点ST0に到達すると(ポイントB)、クラッチ装置2の操作方向を逆転させて切断方向に操作し始める(クラッチ制御手段)。
従って、クラッチストロークSTがギヤ入れ可能点ST0に到達したとき、エンジン駆動力の伝達によりクラッチ側のドグの位相が確実に変化しており、ドグ同士の噛合が可能な状態となっている。
なお、本実施形態では、エアシリンダ8を制御する電磁弁9の開閉状態とクラッチストロークSTとの間に相関性がないことから、クラッチストロークSTセンサからの検出情報に基づきクラッチストロークSTがギヤ入れ可能点ST0に到達したことを判定しているが、これに限ることはない。例えば、電磁式のアクチュエータによりクラッチ装置2を操作する構成では、アクチュエータの励磁電流とクラッチストロークSTとの間に相関関係が成立する。そこで、センサ情報を参照することなく、アクチュエータに供給した励磁電流に基づきクラッチストロークSTがギヤ入れ可能点ST0に到達したことを判定してもよい。
従って、ギヤ入れ開始のタイミングは、ギヤ入れ可能点ST0に到達後にクラッチストロークSTが半クラッチ開始点ST1まで低下したポイントCの時点となる。図5に示す従来技術では、上昇中のクラッチ回転速度Ncがセンサ検出領域に入るまでギヤ入れ可能を判定不能なため、それ以降のポイントdでしかギヤ入れを開始できなかったが、これに比較すると、本実施形態では大幅に速いタイミングでギヤ入れを開始することができる。結果としてギヤ入れ時間を短縮化でき、もって迅速に発進段への切換を完了して車両を発進させることができる。
一方、センサ検出に基づきギヤ入れ可能を判定する従来技術の制御手法を採りつつ、その不具合を可能な限り軽減するには、検出領域の下限を引き下げた高価な回転速度センサが必要となる。本実施形態の場合には、クラッチ回転速度Ncを参照しなくても実施可能なため、元々回転速度センサ自体が必要ない。また、仮に他のクラッチ制御でセンサ情報が必要な場合でも、検出領域の下限を引き下げた回転速度センサを用いる必要がないことから、実施する際の製造コストの面でも有利である。
一方、ダブルクラッチ操作時にクラッチストロークSTが同様に制御されて変速機3側に同一駆動力が伝達されたとしても、変速機3内の油温に応じたオイル粘度の変化に起因してクラッチ側のドグの回転上昇が相違する。このため単一のギヤ入れ可能点ST0に基づきクラッチストロークSTを制御した場合、クラッチストロークSTの不足によりギヤ入れ不能になったり、逆にクラッチストロークSTの過剰によりギヤ鳴りやショックの兆候が現れたりする可能性がある。そこで、油温に応じてギヤ入れ可能点ST0を設定してもよく、以下、この別例を第2実施形態として説明する。
本実施形態の自動変速機3のクラッチ制御装置の全体的な構成は、図1に示した第1実施形態のものと同様であり、上記のように相違点はギヤ入れ可能点ST0の設定にある。そこで、共通する構成箇所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に述べる。
図3は変速機3の油温に基づきギヤ入れ可能点ST0を算出するための制御マップを示す図である。
図に示すようにマップは、油温が低いほどギヤ入れ可能点ST0として大きな値が算出される特性に設定されている(ギヤ入れ可能点設定手段)。従って、冬期などで油温が低いときにはマップから大きな値のギヤ入れ可能点ST0が算出され、逆に夏期などで油温が高いときには小さな値のギヤ入れ可能点ST0が算出され、それらのギヤ入れ可能点ST0に基づきクラッチストロークSTが制御される。
一方、変速機3の油温以外にも何らかの要因によりギヤ入れ不能となる場合があり、その中にはエンジン駆動力の伝達不足が原因でクラッチ側のドグの位相が変化せずにギヤ入れ不能に陥ることもある。そこで、このような場合の対策として、ギヤ入れを再試行するリトライ操作の度にギヤ入れ可能点ST0を接続方向に設定し直して駆動力伝達を順次増加してもよく、以下、この別例を第3実施形態として説明する。
図4は本実施形態のダブルクラッチ操作時のリトライ毎のクラッチストロークSTの制御状況を示すタイムチャートである。
リトライ毎のギヤ入れ可能点ST0は予め設定されたマップから算出され、そのマップ特性は図3に括弧書きで併記している。リトライ回数が増加するほど、ギヤ入れ可能点ST0として大きな値が算出される特性に設定されている(ギヤ入れ可能点設定手段)。従って、ギヤ入れ不能によりリトライを繰り返す毎にマップから大きなギヤ入れ可能点ST0が算出され、そのギヤ入れ可能点ST0に基づきクラッチストロークSTが制御される。
このため、エンジン駆動力の伝達不足が原因でクラッチ側のドグの位相が変化せずにギヤ入れ不能に陥っている場合であっても、リトライ操作を繰り返す毎にクラッチストロークSTが増加し、それに伴ってエンジン1から伝達される駆動力も順次増加する。よって、何れかのリトライ操作の時点で、エンジン駆動力の伝達によりクラッチ側のドグの位相が変化してギヤ入れ完了に至ることから、発進不能などのトラブルを確実に回避することができる。
また、本実施形態を上記第2実施形態と組み合わせ、変速機3の油温に応じてギヤ入れ可能点ST0を設定すると共に、リトライ回数の度にギヤ入れ可能点ST0を増加させるようにしてもよい。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態ではトラックに適用したが、これに限ることはなくバスや乗用車に適用したりしてもよい。
2 クラッチ装置(クラッチ)
3 自動変速機
8 エアシリンダ(アクチュエータ)
21 ECU(クラッチ制御手段、ギヤ入れ可能点設定手段)
Claims (5)
- 停車中の車両を発進させるべく変速機を発進段に切り換える際に、クラッチ制御手段に制御されるアクチュエータでクラッチを接続方向に操作することによりエンジン駆動力を変速機側に伝達し、発進段のクラッチ側のドグを回転させて駆動輪側のドグに対して噛合可能とした上で、上記アクチュエータにより上記クラッチを切断するダブルクラッチ操作を行い、その後に上記発進段への切換を実行する自動変速機のクラッチ制御装置において、
上記クラッチ制御手段は、上記アクチュエータによる上記クラッチの接続方向への操作時に、該アクチュエータの操作量が、予め上記エンジン駆動力の伝達により上記クラッチ側のドグの位相を変化可能な値として設定されたギヤ入れ可能点に到達するまで上記クラッチ操作を継続し、上記アクチュエータの操作量がギヤ入れ可能点に到達すると上記クラッチを切断方向に操作し、
さらに、上記発進段への切換不能時に再試行されるリトライ操作の回数が増加するほど、上記ギヤ入れ可能点を大きな値に設定するギヤ入れ可能点設定手段を備え、
上記ギヤ入れ可能点設定手段により設定されたギヤ入れ可能点に基づき、上記クラッチ制御手段が上記アクチュエータにより上記クラッチを操作することを特徴とする自動変速機のクラッチ制御装置。 - 上記変速機の油温が低いほど、上記ギヤ入れ可能点を大きな値に設定するギヤ入れ可能点設定手段を備え、
上記クラッチ制御手段は、上記ギヤ入れ可能点設定手段により設定されたギヤ入れ可能点に基づき上記アクチュエータにより上記クラッチを操作することを特徴とする請求項1記載の自動変速機のクラッチ制御装置。 - 上記クラッチ制御手段は、上記クラッチの接続方向への操作により上記アクチュエータの操作量がギヤ入れ可能点に到達すると該クラッチを切断方向に操作する一方、上記クラッチ側のドグの回転速度が予め設定されたギヤ入れ可能判定値に到達したときにも上記クラッチを切断方向に操作することを特徴とする請求項1記載の自動変速機のクラッチ制御装置。
- 上記クラッチ制御手段は、上記変速機の低い油温に対応して設定された大きなギヤ入れ可能点に基づき上記クラッチ操作を実行したにも拘わらず上記発進段に切換不能なときに、上記クラッチ側のドグの回転速度が予め設定されたギヤ入れ可能判定値に到達するまで上記クラッチの接続方向への操作を継続し、該ギヤ入れ可能判定値への到達が判定されたときに上記クラッチを切断方向に操作することを特徴とする請求項2記載の自動変速機のクラッチ制御装置。
- 上記クラッチ制御手段は、上記リトライ操作の回数が上限に達したにも拘わらず上記発進段に切換不能なときに、上記クラッチ側のドグの回転速度が予め設定されたギヤ入れ可能判定値に到達するまで上記クラッチの接続方向への操作を継続し、該ギヤ入れ可能判定値への到達が判定されたときに上記クラッチを切断方向に操作することを特徴とする請求項1記載の自動変速機のクラッチ制御装置。
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