JP5856778B2

JP5856778B2 - 動力伝達装置の制御装置

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Publication number: JP5856778B2
Application number: JP2011173209A
Authority: JP
Inventors: 学辻村
Original assignee: Aisin AI Co Ltd
Current assignee: Aisin AI Co Ltd
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2011-08-08
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2031-08-08
Also published as: CN102927261B; JP2013035414A; DE102012107283A1; CN102927261A; DE102012107283B4

Description

本発明は、動力伝達装置の制御装置、特に登坂路の発進に係る制御に特徴を有する動力伝達装置の制御装置に関する。

車両の変速機には、操作者が変速操作を行う手動変速機と、自動的に変速操作が行われるようにした自動変速機とがある。一般的な手動変速機は、動力源（エンジンなど）からトルクが入力される入力軸又は車両の駆動輪にトルクを伝達する出力軸のどちらかに固設される複数の駆動ギヤと、この駆動ギヤと常時噛み合うとともに出力軸又は入力軸に遊転可能に配設される複数の遊転ギヤと、入力軸上のギヤ及び出力軸上のギヤを同期回転させた後に結合させる同期装置と、を備える場合が多い。この手動変速機はトルクの伝達効率がよいとされていることから、手動変速機をベースに、動力源の出力を制御する装置、動力源及び自動変速機の間に介装されるクラッチの断接を制御する装置、変速段を選択・切替を行う装置、それらの装置を制御する制御装置などが組み合わされた自動変速機がある（例えば、特許文献１）。

ところで、自動変速機を搭載する車両には、ヒルホールド機能を有しているものがある。ヒルホールド機能とは、所定角度以上の登坂路からの発進（いわゆる坂道発進）時に操作者がブレーキペダルを離してアクセルペダルを踏み込むまでの間に車両がずり下がらないようにする機能である。例えば、操作者がブレーキペダルを離しても数秒間ブレーキが効いた状態にしている。ブレーキが効いている間にアクセルペダルを踏み込み、登坂路から発進する駆動トルクに達することで、車両がずり下がることなく発進する。

特開２００２−１２９９９７号公報

しかし、上記したヒルホールド機能が働いたとしても、アクセルペダルを充分に操作することができないことがある。そのため、傾斜がきつい場合などでは車両が後にずりさがらないだけの駆動力が足りず、車両がスムーズに発進できなかったり、クラッチが過熱したりするおそれがある。なお、湿式クラッチでは過熱するおそれは小さい。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、登坂路の傾斜角に依存せず、車両が登坂路でスムーズに発進することができる動力伝達装置の制御装置を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に係る発明の構成上の特徴は、動力源と、
前記動力源の出力軸からトルクが伝達される入力軸と、車両の駆動輪へと前記トルクを伝達する出力軸とを備え、前記出力軸の回転速度に対する前記入力軸の回転速度の割合である減速比を調整可能な変速機と、
前記動力源の出力軸と前記変速機の入力軸との間に介装され、前記動力源の出力軸と前記変速機の入力軸との間でトルクの少なくとも一部を伝達する接合状態と、前記トルクを伝達しない遮断状態との間で接続状態をクラッチトルクの大きさにより調整可能な乾式クラッチ機構と、
前記車両の加速度を測定する加速度センサと、
作者の操作によっても、前記車両を制動する制動トルクを可変できる制動機構と、
を有する動力伝達装置を制御する制御装置であって、
前記加速度センサを用いて前記車両が停車した状態に相当する際の停車状態相当加速度を算出する加速度算出工程と、
前記停車状態相当加速度が前記車両を後退させる方向に前記駆動輪に加わる成分である後退トルクを有する場合であって、且つ、前記操作者が前記制動トルクを所定値以下になるように前記制動機構を操作した場合に、前記動力源が発生させる動力源トルクの大きさ及び前記クラッチトルクにより決定され前記変速機から前記駆動輪に出力される駆動トルクを、前記後退トルクの大きさに応じて制御した後、前記制動トルクを漸減させつつ、
前記駆動トルクと前記後退トルクとの合成トルクの大きさが前記制動機構が前記駆動輪を制動する前記制動トルクよりも小さくなるか、又は、前記駆動トルクと前記後退トルクとの前記合成トルクの向きが前記車両を前進させる方向に向いているか、若しくは前記合成トルクが０になるように、前記動力源トルクの大きさ及び前記クラッチトルクの大きさを操作して前記駆動トルクを制御する後退防止工程と、
を備える工程で動力伝達装置を制御することである。

ここで、後退防止工程では制動機構（ブレーキペダル）の操作を緩めることで坂道発進を開始するようにしている。どの程度ブレーキペダルを緩めたときに坂道発進を開始するかについては制動トルクが完全に０になる程度の操作（制動トルクが０に相当する状態。例えばブレーキペダルを完全に離した状態）を行った場合を含むのは勿論であるが、それ以下の操作であってもブレーキペダルをある程度離した場合には発進しようと推認した方が合理的な場合がある。そこで、後退防止工程において、制動トルクの値がある程度の大きさ（所定値）以下にするような操作を行ったことをその後の工程を進行させる前提条件としている。なお、「制動トルクの値が所定値以下になるように操作を行う」とはそのように制動機構を操作することを意味し、実際の制動トルクの値とは関係ない。例えば、ヒルホールド機構は制動機構を緩めても制動トルクを維持する機構であり、そのような機構を有する場合には制動トルクを低下させるように制動機構を操作しても制動トルクの大きさは実際には小さくならないことがある。

所定値としては任意に決定できる。例えば、水平な路面において車両が動き始める程度の値（駆動トルクの大きさにより変化することも考えられる）が設定できるし、その他には制動機構を緩める速度を考慮して決定することもできる。例えば制動機構を緩める操作速度が速い場合には速やかに発進したいという意思が認められるため、操作速度が遅い場合と比較して所定値としては相対的に大きな値を設定することができる。

また請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記後退防止工程における前記駆動トルクは、初期段階で前記クラッチトルクのみの制御をし、所定時間経過後に前記動力源トルクを漸増する制御をすることである。なお、所定時間経過後とは、クラッチトルクの制御と同時に動力源トルクを制御するのではないことを明確にするためである。

請求項１に係る発明においては、車両が停車した状態に相当する停車状態相当加速度を加速度センサによって算出する。そして、前記停車状態相当加速度が車両を後退させる後退トルクを有し、且つ、操作者が制動トルクを所定値以下になるように制動機構を操作した場合に、後退トルクの大きさに応じた駆動トルクとした後、制動トルクを漸減させる。制動トルクを漸減させる間、駆動トルクと後退トルクとの合成トルクの大きさが制動トルクよりも小さくなるか、合成トルクの向きが車両を前進させる方向に向くか、合成トルクが０になるように、駆動トルクを制御する。このように制御することで、登坂路に応じて車両が停車した状態乃至は発進できる状態に保つことができるような、動力源トルクの大きさやクラッチトルクの大きさを決定することができる。よって、登坂路の傾斜角に依存せず、車両が登坂路でスムーズに発進することができる。

請求項２に係る発明においては、クラッチトルクの上昇に先んじて動力源トルクを上昇させているために、動力源の回転数を充分に上昇させることが可能になる。特に動力源として内燃機関を用いる場合に、充分に回転数を上昇させることにより動力源の停止(いわゆるエンスト)を起こしたり、動力源の回転数が不安定化したりすることが防止できる。

本実施形態の制御装置が制御する動力伝達装置の概略構成図である。本実施形態の制御装置の制御フローチャートである。本実施形態の制御装置の制御フローチャートである。本実施形態の制御装置によって制御される動力伝達装置の主な構成要素についてのタイムチャートである。

本発明の代表的な実施形態を図１〜図４を参照して説明する。本実施形態に係る動力伝達装置の制御装置（以下、単に「制御装置」称することがある。）は、車両に搭載される。

（実施形態）
本実施形態の制御装置１を搭載した車両は、例えば図１に示されるような構成である。車両は、動力源（Ｅ／Ｇ）２と、変速機（Ｔ／Ｍ）３と、クラッチ（Ｃ／Ｔ）４とを備えている。Ｅ／Ｇ２としては、周知の内燃機関が採用でき、例えば、ガソリンを燃料として使用するガソリンエンジン、軽油を燃料として使用するディーゼルエンジンなどである。Ｅ／Ｇ２の出力軸１１は、Ｃ／Ｔ４を介してＴ／Ｍ３の入力軸３１と接続されている。

Ｔ／Ｍ３は、前進用の複数（例えば、５つ）の変速段、後進用の１つの変速段、及びニュートラル段を有するトルクコンバータを備えない周知の多段変速機の１つが採用できる。Ｔ／Ｍ３では、変速段の切り替えは、Ｔ／Ｍアクチュエータ３３を作動させることにより実行される。

Ｃ／Ｔ４は、周知の構成の１つ（例えば、クラッチストロークの調整により２枚のクラッチ板が当接・離間する構成）を備えていて、Ｅ／Ｇ２の出力軸２１とＴ／Ｍ３の入力軸３１との間でトルクが伝達されない遮断状態、及びトルクが伝達される接合状態に調整可能となっている。ここで、接合状態ではクラッチトルクの大きさにより伝達できるトルクの大きさが変化する。この車両では、クラッチペダルは設けられていない。Ｃ／Ｔ４の状態（クラッチトルクの大きさ）は、Ｃ／Ｔアクチュエータ４１によりクラッチストロークを調整することで制御されるようになっている。

Ｔ／Ｍ３の出力軸３２は、差動機構（Ｄ／Ｆ）６と連結されていて、Ｄ／Ｆ６は左右一対の駆動輪と連結されている。なお、Ｔ／Ｍ３の出力軸３２とＤ／Ｆ６との間に、所謂最終減速機構が介装されていてもよい。

また、車両は、駆動輪７の車輪速度を検出する車輪速度センサ５１と、アクセルペダルＡＰの操作量を検出するアクセル開度センサ５２と、シフトレバーＳＦの位置を検出するシフト位置センサ５３と、ブレーキペダルＢＰの操作の有無を検出するブレーキセンサ５４、Ｅ／Ｇ２の出力軸２１の回転数を検出する回転数センサ５５、及びＴ／Ｍ３の入力軸３１の回転数を検出する回転数センサ５６と、車両の加速度（傾斜角及び方向を含む）を検出する加速度センサ５７とを備えている。

そして、本実施形態の制御装置１は、上述のセンサ５１〜５７、並びにその他のセンサ等からの情報等に基づいて、上述のアクチュエータ３３，４１を制御することで、Ｔ／Ｍ３の変速段及びＣ／Ｔ４の状態を制御する。加えて、制御装置１は、Ｅ／Ｇ２の出力（出力軸のエンジントルク）を制御する。なお、Ｅ／Ｇ２の出力軸２１の回転数は回転数センサ５５の測定値から算出し、Ｔ／Ｍ３の入力軸３１の回転数は回転数センサ５６の測定値から算出し、Ｔ／Ｍ３の出力軸３２の回転数は車輪速度センサ５１の測定値から算出する。

Ｔ／Ｍ３の変速段は、車輪速度センサ５１から得られる車速Ｖと、アクセル開度センサ５２から得られる操作者によるアクセルペダルＡＰの操作量に基づいて算出される要求トルクＴｒ（Ｔ／Ｍ３の出力軸２２についてのトルク）と、シフト位置センサ５３から得られるシフトレバーＳＦの位置に基づいて制御される。シフトレバーＳＦの位置が「手動モード」に対応する位置にある場合、Ｔ／Ｍ３の変速段が、シフトレバーＳＦの操作により操作者により選択された変速段に原則的に設定される。一方、シフトレバーＳＦの位置が「自動モード」に対応する位置にある場合、Ｔ／Ｍ３の変速段が、車速Ｖと要求トルクＴｒとの組み合わせに基づいて、シフトレバーＳＦが操作されることなく自動的に制御される。以下、Ｔ／Ｍ３の変速段が変更される際の作動を「変速作動」と称する。変速作動の開始は、変速段の変更に関連する手段の作動開始に対応し、変速作動の終了は、その手段の作動終了に対応する。

Ｃ／Ｔ４は、通常、接合状態に維持され、Ｔ／Ｍ３の変速作動中、及び、シフトレバーＳＦの位置が「ニュートラル」位置にある場合等において、遮断状態に維持される。また、Ｃ／Ｔ４は、接合状態において、Ｃ／Ｔアクチュエータ４１により調整されるクラッチストロークに応じて、伝達し得るトルクの最大値（以下、「クラッチトルク」と称する。）を調整可能となっている。

通常、車両が登坂路にて停車状態（若干の前進を含む）から登る方向に発進する場合、ＢＰを踏み込んでいた状態を解除し、ＡＰを踏み込む。停車状態でＢＰを踏み込んでいなかった場合、加速するためにＡＰを踏み込む。このとき、車両が登る方向とは逆方向である後退方向にずりさがらないように、前進するために必要な駆動力となるようにＡＰを踏み込む。

本実施形態の制御装置１を搭載した車両が登坂路にて停車状態から登坂路を登る方向に発進する場合の制御ロジックを、図２及び図３に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、当該制御は、本発明の趣旨に従う限りにおいて変更可能であり、以下に説明するものに限定されない。

まず、制御装置１は、登坂路で発進する際の制御として、図２に示されるように、加速度算出工程Ｓ１と後退防止工程Ｓ２とを備える工程で動力伝達装置を制御する。加速度算出工程Ｓ１は、車両が停車状態の加速度センサ５７の値である停車状態相当加速度から車両の向き、登坂路の傾斜角を算出する。停車状態相当加速度は、車両が停車した状態で加速度センサにより取得したり、車両が移動している状態であっても車速センサやハンドルの切れ角などから算出できる車両の移動に伴う加速度の値を考慮して算出したりすることが可能である。

後退防止工程Ｓ２は、図３に示されるように、発進判定工程Ｓ２０と制動維持工程Ｓ２１とトルク制御工程Ｓ２２と車輪速度取得工程Ｓ２３と制御終了判定工程Ｓ２４とを有する。発進判定工程Ｓ２０は、車両が登坂路で停車状態から発進しようとしているかどうかを判定する工程である。具体的には後ろ向きの加速度が存在している状況で、操作者がＢＰを制動トルクを減ずる方向に操作したときに、登坂路から発進しようとしていると判定する。登坂路を発進しようしていると判定された場合は制動維持工程Ｓ２１を実行し、そうでない場合（例えば、登坂路を登り方向に向いていない場合）は後退防止工程Ｓ２を終了する。制動維持工程Ｓ２１では、所定時間、ＢＰが踏み込まれているのに相当するだけの制動トルク（制止値）が維持される。

トルク制御工程Ｓ２２では、制御装置１は、まず、後退トルクを相殺可能な大きさの駆動トルクを発生させることができるエンジントルクとクラッチトルクとの組み合わせを算出する。算出した両トルクに基づき、まずエンジントルクを目的値に制御した後、クラッチトルクを目的値に制御する。その後、制動機構を制御して制止値から制動トルクを漸減させつつ、駆動トルク（駆動輪７に出力されるトルク）と後退トルクとを合成した合成トルクの大きさが、制動トルクよりも小さくなるように、エンジントルク及びクラッチトルクを調整する。または、合成トルクが０以上になるように、エンジントルク及びクラッチトルクを調整する。そして、車輪速度取得工程Ｓ２３において車輪速度センサ５１から車輪速度を取得し、制御終了判定工程Ｓ２４において車輪速度と所定速度とを比較する。制御終了判定工程Ｓ２４では、車輪速度が所定速度を越えたら後退防止工程Ｓ２を終了し、越えない場合はトルク制御工程Ｓ２２に戻る。

図４は、本実施形態の制御装置１によって車両が登坂路から発進する際の制動トルク、エンジントルク、クラッチトルクなどを示したタイミングチャートである。操作者は、時間ｔ１でＢＰを踏み込んだとして、ＢＰ操作がｏｎになる。車両は、時間ｔ２頃に停車状態に至る。操作者は、時間ｔ３でＢＰの踏み込みを止めるため、ＢＰ操作がｏｆｆになる。そして、時間ｔ４からトルク制御工程Ｓ２２が開始される。ｔ２とｔ３、ｔ３とｔ４の時間はわずかである。なお、ｔ３を設ける理由は操作者がＢＰをｏｆｆにしてから、いきなりトルク制御工程Ｓ２２を開始すると、搭乗者は急発進したように感じるおそれもあるため、若干の時間的余裕を持たせている。ヒルホールド機能を有する車両では、ｔ３からｔ４までがヒルホールド機能が働く時間に相当する。本実施形態ではｔ２からｔ３の間に、加速度算出工程Ｓ１が実行される。ｔ３でＢＰがｏｆｆされ、後退防止工程Ｓ２が実行される。ｔ３からｔ６の間、制動維持工程Ｓ２１か実行され、制動維持工程Ｓ２１が実行されている間のｔ４からトルク制御工程Ｓ２２が実行される。トルク制御工程Ｓ２２が実行されると、まずエンジントルクを上昇させ、時間ｔ５でクラッチトルクを上昇させる。その後、時間ｔ６から制動トルクを漸減させはじめる。

車両の加速度は、ｔ１からｔ２の間、車両が走行状態から停車状態に移行しているため、減速方向の加速度となり、停車後、ｔ４まで加速せずｔ４から加速されはじめる。Ｅ／Ｇ２の回転数とＴ／Ｍ３の入力軸３１の回転数とは、ＢＰがｏｎになったあと、入力軸３１の回転数は０となり、ｔ４からＥ／Ｇ２の回転数と一致するように増加する。制動トルクは、ｔ１からｔ６まで一定に保たれ、ｔ６から漸減させている。一方、クラッチトルクは、ｔ１からｔ２までに下がり、ｔ５から増加させている。エンジントルクはｔ４から増加させている。図中、○で囲まれているトルクについて、トルク制御工程Ｓ２２で制御されている。なお、ｔ３以降しばらく、操作者がＡＰを踏み込まなかったとしても、トルク制御工程Ｓ２２で車両がずりさがらないように制御が継続し、ｔ６以降に所定速度まで加速する。ただし、車両の車輪速度が所定速度を超えた場合は、後退防止工程Ｓ２が終了するため、ＡＰを踏み込まなければ車両は減速することになる。

本実施形態の制御装置１によれば、車両の停車状態の停車状態相当加速度に基づく後退トルクの大きさより大きな駆動トルクで登坂路から発進し、その後制動トルクを漸減しつつ駆動トルクを制御するため、登坂路の傾斜角に依存せず、車両が登坂路でスムーズに発進することができる。特に、エンジントルクを先に上昇させてからクラッチトルクを上昇させることで、エンジンがエンストしたり、エンジンの回転数が不安定になったりすることが防止できる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、車両は、図１に示す構成に限定されるものではない。また、後退防止工程において搭乗者が明示的にＡＰを戻す操作を行ったり、ＢＰを踏み増すような操作を行ったりした場合には、搭乗者の意思として車両の減速を望んでいるものと想像できるため、そのような場合には後退防止工程を終了して車両を減速するようにすることもできる。

また、トルク制御工程Ｓ２２において、ｔ４でエンジントルクを上昇し、ｔ５でクラッチトルクを上昇させているが、同時に上昇させる制御とすることもできる。

１：制御装置、
２：動力源（Ｅ／Ｇ）、２１：出力軸、
３：変速機（Ｔ／Ｍ）、３１：入力軸、３２：出力軸、３３：Ｔ／Ｍアクチュエータ、
４：クラッチ（Ｃ／Ｔ）、４１：Ｃ／Ｔアクチュエータ、
５１：車輪速度センサ、５２：アクセル開度センサ、５３：シフト位置センサ、
５４：ブレーキセンサ、５５，５６：回転数センサ、５７：加速度センサ
６：差動機構（Ｄ／Ｆ）、７：駆動輪。

Claims

動力源と、
前記動力源の出力軸からトルクが伝達される入力軸と、車両の駆動輪へと前記トルクを伝達する出力軸とを備え、前記出力軸の回転速度に対する前記入力軸の回転速度の割合である減速比を調整可能な変速機と、
前記動力源の出力軸と前記変速機の入力軸との間に介装され、前記動力源の出力軸と前記変速機の入力軸との間でトルクの少なくとも一部を伝達する接合状態と、前記トルクを伝達しない遮断状態との間で接続状態をクラッチトルクの大きさにより調整可能な乾式クラッチ機構と、
前記車両の加速度を測定する加速度センサと、
操作者の操作によっても、前記車両を制動する制動トルクを可変できる制動機構と、
を有する動力伝達装置を制御する制御装置であって、
前記加速度センサを用いて前記車両が停車した状態に相当する際の停車状態相当加速度を算出する加速度算出工程と、
前記停車状態相当加速度が前記車両を後退させる方向に前記駆動輪に加わる成分である後退トルクを有する場合であって、且つ、前記操作者が前記制動トルクを所定値以下になるように前記制動機構を操作した場合に、前記動力源が発生させる動力源トルクの大きさ及び前記クラッチトルクにより決定され前記変速機から前記駆動輪に出力される駆動トルクを、前記後退トルクの大きさに応じて制御した後、前記制動トルクを漸減させつつ、
前記駆動トルクと前記後退トルクとの合成トルクの大きさが前記制動機構が前記駆動輪を制動する前記制動トルクよりも小さくなるか、又は、前記駆動トルクと前記後退トルクとの前記合成トルクの向きが前記車両を前進させる方向に向いているか、若しくは前記合成トルクが０になるように、前記動力源トルクの大きさ及び前記クラッチトルクの大きさを操作して前記駆動トルクを制御する後退防止工程と、
を備える工程で動力伝達装置を制御する動力伝達装置の制御装置。
前記後退防止工程における前記駆動トルクは、初期段階で前記動力源トルクのみの制御をし、所定時間経過後に前記クラッチトルクを漸増する制御をする請求項１に記載の動力伝達装置の制御装置。