JP5896698B2 - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用自動変速機の制御装置に関する。

オートマティックトランスミッションすなわち自動変速機を搭載している一般にＡＴ車両と呼ばれている車両では、変速時にはトルクコンバータが有するロックアップクラッチの係合を一定時間解除することによりエンジンの回転をトルクコンバータに接続している変速機に伝達されない状態とする、換言すれば一定時間非ロックアップ状態とするのが通常である。

斯かる車両では、車速上昇時にアクセルペダルの踏込量をゼロかそれに近い状態としたときに変速する場合には、非ロックアップ状態からロックアップ状態とするまでの時間を長くするよう制御するようにしている。これは変速機のギヤ比がアクセルペダルの踏込量又はスロットルバルブ開度或いは吸入空気量のみならず車速にも依存して決定されるためである。

すなわち、変速機によるギヤ比の変更後、再びロックアップ状態とするときには変速機の入力軸側の回転数であるトルクコンバータのタービン回転数が車速に影響されているので回転数が低下し難くなっている。反面、アクセルペダルの踏込量がゼロとされることでエンジン回転数は速やかに低下する。その結果、通常の変速時と同じタイミングでロックアップ状態とすれば、タービン回転数はエンジン回転数を大きく上回った状態でロックアップクラッチが係合されることにより、エンジンに過度な衝撃が発生する。よって斯かる事態を回避するためにタービン回転数がエンジン回転数に近づくまでの時間だけ非ロックアップ状態とする必要があるからである。このような不具合は特に変速機のギヤ比をより高く変速する場合に顕著である。

そうなると、変速時に非ロックアップ状態を長くなるので運転中のロックアップ状態とする時間の割合すなわちロックアップ領域が拡大されない。つまりこのことがロックアップ領域の拡大による燃費の向上の妨げとなっている。

また特許文献１のように、斯かる場合にはアイドルスピードコントロールバルブによって吸入空気量を増加させてエンジン回転数低下を抑制することで、エンジンに与える衝撃を回避しようとする技術も開示されている。

しかしアイドルスピードコントロールバルブによる吸入空気量の調整量には限りがあり、エンジン回転数とタービン回転数との差が大きい場合は調整が困難である。また電子スロットルバルブの導入等の格別な手段による調整も考えられるが、そうなるとエンジンの部品点数の増加やそれに伴うコストの上昇を招来してしまう。

特開平７−８１４６０号公報

本発明は、上述した不具合に着目したものであり、変速による非ロックアップ状態とする時間を短縮し得る自動変速機の制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち本発明に係る自動変速機の制御装置は、エンジンに接続されエンジンの回転を変速し得る変速機と、この変速機とエンジンとの間に介在しエンジンの回転を前記変速機の入力軸側へ直結するロックアップ状態と前記直結状態を解除した非ロックアップ状態とをとり得るトルクコンバータとを有し、前記非ロックアップ状態で前記変速機が変速する自動変速機の制御装置であって、前記変速機が変速可能な状態で且つアクセルペダルの踏込量又はスロットルバルブの開度が所定の値以下にまで低下した時に変速する場合は、前記変速機内における入力軸側と出力軸側との間に設けられた変速クラッチの係合を解除することにより入力軸側の回転数が出力軸側の回転に依存しないようにし、エンジン回転数と前記変速機の入力軸側の回転数との差が所定値内となった時に、前記トルクコンバータをロックアップ状態とし、しかる後に前記変速機の入力軸側と出力軸側とを係合することを特徴とする。

ここで、「変速機を入力軸側と出力軸側との係合を解除」するとは、単に変速機内のクラッチ及びブレーキ等の係合をすべて解除したニュートラル状態のみならず、何れかのクラッチ又はブレーキの係合がなされていたとしても結果的に入力軸側の回転が出力軸側へ伝達されない態様をも含む概念である。

このようなものであれば、自動変速機の入力軸側の回転数を出力軸側の回転に依存せずに速やかに低下させることができる。これにより、アクセルペダル踏込量の低下に伴いエンジン回転数が低下する状況にあっても、速やかにロックアップ状態とすることができるので、運転時間中のロックアップ領域を有効に拡大させることによる燃費の向上を実現できる。

本発明によれば、運転時間中のロックアップ領域を有効に拡大させることによる燃費の向上を実現できる自動変速機の制御装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジン及び自動変速機の概略構成図。 同実施形態に係る要部の説明図。 図２に係る作用説明図。 同実施形態に係る他の要部の構成説明図。 図４に係る作用説明図。 同他の作用説明図。 同実施形態に係るフローチャート。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る自動変速機２は一般にオートマティックトランスミッションと称され、例えばＡ／Ｔ車と称されるような普通乗用車に搭載されているものである。

自動変速機２は、エンジン１の回転を図示しない車輪へと伝える変速機４と、エンジン１と変速機４との間に介在しエンジン１のクランクシャフト１００の回転を変速機４の入力軸４００へと伝達し得るロックアップ状態と当該伝達を行わない非ロックアップ状態とをとり得るトルクコンバータ３とを有している。

トルクコンバータ３は、図２及び図３に示すように、エンジン１のクランクシャフト１００に固定されたカバー３１と、変速機４の入力軸４００とともに回転するタービン３３と、タービン３３とともに回転し得るとともにトルクコンバータ３自体を上記のロックアップ状態及び非ロックアップ状態とを切り替えるべく動作するロックアップクラッチ３２とを有している、油圧により制御される通常のものである。

同図では斯かるロックアップクラッチ３２を動作させる為の作動油の流れを矢印で示している。図２は図示左側から右側へ向かう作動油の流れを形成することにより左右の油圧差によってロックアップクラッチ３２がカバー３１に押し付けられたロックアップ状態を示している。このロックアップ状態ではエンジン１のクランクシャフト１００、タービン３３及び入力軸４００は直結され一体的に回転し得る。

他方図３は図示右側から左側へ向かう作動油の流れを形成することにより油圧差によってロックアップクラッチ３２とカバー３１とが離間した非ロックアップ状態を示している。この非ロックアップ状態ではエンジン１のクランクシャフト１００と、タービン３３及び変速機４の入力軸４００との直結状態が解除される。

変速機４は、本実施形態では後述する各クラッチ及び各ブレーキが操作されることにより１速、２速、３速及び４速へと順にギヤ比を高く設定された車両を前進させ得る状態と、所定のギヤ比をもって車両を後進させ得る状態と、何れのクラッチ及びブレーキによる係合を解除されたニュートラル状態とを実現する既存のものである。そして運転者によって「Ｄレンジ」に設定された状態では変速機４によりアクセルペダル５の踏込量又はスロットルバルブの開度及び車速等に応じて変速を行い得るよう電子制御装置６に制御される。

そして本実施形態に係る自動変速機２は電子制御装置６によって制御される。電子制御装置６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインタフェース等を包有してなるマイクロコンピュータシステムである。制御用のプログラムは予めＲＯＭに格納されており、その実行の際にＲＯＭからＲＡＭに読み込まれ、ＣＰＵで解読される。

そしてこの電子制御装置６は、エンジン１側で検出されたクランクシャフト１００の回転数すなわちエンジン回転数に係るエンジン回転数信号ａ、エンジン１内で検出される図示しないスロットルバルブの開度に係る開度信号ｂ、アクセルペダル５の踏込量に係るアクセル信号ｃ、そしてトルクコンバータ３のタービン３３の回転数に係るタービン回転数信号ｄが少なくとも入力される。他方この電子制御装置６はエンジン１を適宜制御するための出力信号を出力する他、図２及び図３に示すようにロックアップクラッチ３２を操作するためのロックアップ信号ｅと、変速機４に変速を適宜行わせるための変速信号ｆとを出力するようにしている。

なお本実施形態に係る電子制御装置６はエンジン１に対しては、アクセルペダル５の踏込量がゼロから略ゼロとなり、なおかつエンジン回転数が例えばアイドル回転数といった一定の回転数以上あることを条件として、燃料カットを開始するものとしているが、当該燃料カットの具体的な態様は既存のものであるので具体的な説明を省略している。

しかして本実施形態に係る自動変速機２の制御装置たる電子制御装置６は、非ロックアップ状態で変速機４が変速するものであり、前記変速機４が変速可能な状態で且つアクセルペダル５の踏込量又はスロットルバルブの開度がゼロまたは略ゼロという所定の値以下にまで低下した時に変速する場合は、変速機４における入力軸４００側と後述する出力軸４１５ａ側との係合を解除し、エンジン回転数と変速機４の入力軸４００側の回転数との差が所定値ｘ内となった時に、前記トルクコンバータ３をロックアップ状態とし、しかる後に変速機４の入力軸４００側と出力軸４１５ａ側とを係合するプログラムが格納されている。

ここで、本実施形態では変速機４を例えば３速から４速へと変速する際に「変速機４における入力軸４００側と出力軸４１５ａ側との係合を解除」する態様について図４〜図６を参照して説明する。

同図に示す変速機４は遊星歯車機構を利用してなるものであり、変速クラッチに該当するリバースクラッチ４０１、フォワードクラッチ４０２、リヤクラッチ４０３、ワンウェイクラッチ４０４、２＆４ブレーキ４０５及び１＆リバースブレーキ４０６を適宜係合・係合解除させることにより各種ギヤであるリヤプラネタリーサンギヤ４０８、プラネタリーキャリア４０９、フロントプラネタリーサンギヤ４１０、プラネタリーリングギヤ４１３、プラネタリーショートピニオン４１１、プラネタリーロングピニオン４１２、プラネタリーリングギヤ４１３を適宜噛合させることにより、入力軸４００から場合によっては中間シャフト４０７を経て、プライマリーリダクションドライブギヤ４１４を介してプライマリーリダクションドリブンギヤ４１５の回転軸である出力軸４１５ａへと動力を伝達するものである。

図４は、変速機４を３速に設定して走行する際に互いに係り合う構成要素に薄墨を付して示したものである。同図ではフォワードクラッチ４０２とリヤクラッチ４０３とを作用させ、入力軸４００とリヤプラネタリーサンギヤ４０８及びプラネタリーキャリア４０９が同一方向に回転するようにしている。これにより、プラネタリーショートピニオン４１１とプラネタリーロングピニオン４１２はロック状態となり、プラネタリーリングギヤ４１３は右方向の回転力を受けることにより、入力軸４００／出力軸４１５ａのギヤ比すなわち変速比１．０で前進方向の回転力を出力軸４１５ａに伝達するようにしている。

そして図５では、変速機４を４速に設定して走行する際に互いに係り合う構成要素に薄墨を付している。同図ではリヤクラッチ４０３と２＆４ブレーキ４０５とを作用させることにより入力軸４００の回転は直接中間シャフト４０７に伝えられ、プラネタリーキャリア４０９に右方向の回転力を伝達している。一方２＆４ブレーキ４０５によりフロントプラネタリーサンギヤ４１０はロックされるため、プラネタリーキャリア４０９に支持されているプラネタリーロングピニオン４１２は右方向の回転力を受けて自転しながらフロントプラネタリーサンギヤ４１０上を公転し、プラネタリーリングギヤ４１３を右方向に回転させている。これにより、入力軸４００／出力軸４１５ａのギヤ比すなわち変速比０．６９６で前進方向の回転力を出力軸４１５ａに伝達するようにしている。

しかして本実施形態では図６に示すように図４に示した状態から２＆４ブレーキ４０５のみ作用を解除することにより、入力軸４００の回転を出力軸４１５ａに伝わらないようにする、変速クラッチの係合解除を行うようにしている。具体的に説明すると、同図では図５同様にリヤクラッチ４０３を作用させることにより入力軸４００の回転は直接中間シャフト４０７に伝えられるものの、プラネタリーロングピニオン４１２の回転は、２＆４ブレーキ４０５の作用が解除されているためにフロントプラネタリーサンギヤ４１０の左方向への空回りを招来してしまいプラネタリーリングギヤ４１３に伝達されない。これにより入力軸４００からの回転軸からの伝達は途絶え、いわゆる変速クラッチの係合解除が実現される。

また勿論、所謂変速クラッチの係合解除は、変速クラッチに該当するリバースクラッチ４０１、フォワードクラッチ４０２、リヤクラッチ４０３、ワンウェイクラッチ４０４、２＆４ブレーキ４０５及び１＆リバースブレーキ４０６をすべて係合解除させることによるニュートラル状態としても良い。また２＆４ブレーキ４０５のみを作用させた状態としても良い。この場合は図示しないがリバースクラッチ４０１、フォワードクラッチ４０２及びリヤクラッチ４０３のいずれも作用が解除されているので、入力軸４００の回転は中間シャフト４０７にもフロントプラネタリーサンギヤ４１０へもリヤプラネタリーサンギヤ４０８へも伝達されないことから変速クラッチの係合解除が実現される。

続いて本実施形態における、例えば３速から４速への変速時の制御の態様を図７のフロー図を参照して説明する。

まず変速を行う際（ステップＳ１）にはトルクコンバータ３を非ロックアップ状態とする（ステップＳ２）。このとき、アクセルペダル５の踏込量がゼロか或いは略ゼロにまで低下している場合（ステップＳ３）には、図６に示すようにフォワードクラッチ４０２の作用を解除することによる変速クラッチの係合解除を行う（ステップＳ１４）。これにより入力軸４００の回転数であるタービン回転数は車速に影響される出力軸４１５ａの回転数に影響されなくなる。その結果タービン回転数は速やかに低下する。そしてすぐにタービン回転数とエンジン回転数との差が所定値ｘ以下（ステップＳ１５）となるので、トルクコンバータ３においてロックアップクラッチ３２を係合させて（ステップＳ１６）、しかる後に図５に示す４速へと変速クラッチを係合させる（Ｓ１７）。このときには回転数が低下した入力軸４００と車速に依存して回転する出力軸４１５ａ側との間での係合である事に起因する衝撃が変速機４内にて起こるが、係る衝撃は変速機４が通常の運転中に受け得る範囲のものであるため問題はない。またこの衝撃はエンジン１に対してはトルクコンバータ３を介した位置で起こるため、エンジン１に与える影響も殆ど無い。

他方、まず変速を行う際（ステップＳ１）、非ロックアップ状態（ステップＳ２）とした後、アクセルペダル５の踏込量がゼロか或いは略ゼロにまで低下していない場合（ステップＳ３）には通常通り変速クラッチの係合解除は行わず、タービン回転数とエンジン回転数との差が所定値ｘ以下となっていれば（ステップＳ２４）図４に示す３速から図５に示す４速への変速を実行し（ステップＳ２５）、知る後にトルクコンバータ３をロックアップ状態とすればよい。

以上のような構成とすることにより、本実施形態に係る自動変速機２の制御装置たる電子制御装置６は、タービン回転数を出力軸４１５ａ側の回転に依存せずに速やかに低下させることにより、アクセルペダル５踏込量の低下に伴うエンジン回転数が低下する状況にあっても、速やかにロックアップ状態とすることができるので、運転時間中のロックアップ領域を有効に拡大させることによる燃費の向上を実現している。

特にアクセルペダル５踏込量がゼロ又は略ゼロのときは通常、エンジン１では別途燃料カットの制御が行われている。加えて燃料カット制御はエンジン回転数が例えばアイドル回転数程度に低下するまで行われる。そして走行中のエンジン回転数の低下はロックアップ状態のときの方が非ロックアップ状態のときよりも緩慢に起こる。

つまりこれらのことから本実施形態によれば、燃料カット時における変速時に非ロックアップ状態とする時間を有効に削減しているため、運転中の燃料カット走行時間を多く確保し得るものとなっている。その結果、燃費の向上に直接的に寄与している。

以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

例えば、例えば、上記実施形態ではアクセルペダルの踏込量から変速機の出力軸と入力軸との係合を解除したが、勿論アクセルペダルの踏込量でなくとも、スロットルバルブの開度や吸入空気量を勘案したものであってもよい。また上記実施形態では４速にまで変速し得る変速機を用いた態様を開示したが、勿論、当該態様に限られない。また上記実施形態では３速から４速へと変速する際の態様を記載したが勿論、２速から３速へ変速する場合でも、また４速から３速へと変速する場合であっても同様の効果を奏する。またエンジンやトルクコンバータ等の具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は車両用自動変速機の制御装置として利用することができる。

１…エンジン
２…自動変速機
３…トルクコンバータ
４…変速機
４００…入力軸
４１５ａ…出力軸
５…アクセルペダル
６…自動変速機の制御装置（電子制御装置）
ｘ…所定値

Claims (1)

1. エンジンに接続されエンジンの回転を変速し得る変速機と、この変速機とエンジンとの間に介在しエンジンの回転を前記変速機の入力軸側へ直接的に伝達するロックアップ状態と前記直接的な伝達を解除した非ロックアップ状態とをとり得るトルクコンバータとを有し、前記非ロックアップ状態で前記変速機が変速する自動変速機の制御装置であって、
   前記変速機が変速可能な状態で且つアクセルペダルの踏込量又はスロットルバルブの開度が所定の値以下にまで低下した時に変速する場合は、前記変速機内における入力軸側と出力軸側との間に設けられた変速クラッチの係合を解除することにより入力軸側の回転数が出力軸側の回転に依存しないようにし、エンジン回転数と前記変速機の入力軸側の回転数との差が所定値内となった時に、前記トルクコンバータをロックアップ状態とし、しかる後に前記変速機の入力軸側と出力軸側とを係合することを特徴とする自動変速機の制御装置。

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