JP6315406B2 - 変速機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、変速機の制御装置に係り、詳しくは極低温時における変速機の変速制御に関する。

例えば機械式自動変速機（いわゆるＡＭＴ：Automated Manual Transmission）において、寒冷地等で車両が極低温状態にあると、暖機が完了するまでは、変速ギヤにおいてシンクロ機構の摩擦面に介在する作動油（例えばＡＴＦ：AutomaticTransmission Fluid）の粘度が高いため、シンクロ機構の同期作用が阻害され、ギヤ入れが困難となる。また、変速ギヤを潤滑する作動油の粘度が高いと、シンクロ機構によるギヤの増速作用に対して抵抗となる。

さらにクラッチの潤滑が作動油によって行われている場合には、作動油の粘度の増大により、クラッチを切断した状態でも作動油を介して動力が伝達され、いわゆるドラッグトルクが増大して、これによっても変速機におけるギヤ入れが困難となる。

そこで、エンジンの冷却水と変速機の作動油との間の熱交換を行う熱交換器を設け、当該熱交換器に循環させる冷却水流量を増加させることで変速機の作動油温度を上昇させる技術が開発されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−５３７７２号公報

しかしながら、特許文献１では、変速機の作動油を暖機するための熱交換器を設けなければならないため、部品点数の増加やレイアウトの複雑化を招くという問題がある。

また、暖機が完了する前に車両が走行した場合等、作動油の粘度に起因する変速不良やギヤ鳴りが生じたり、変速機のギヤ入れできないことで車両の安全装置によって車両に故障が生じたと判定されて路上故障に陥ったりする可能性もある。

本発明はこのような問題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、暖機完了前の低温状態で車両が走行した場合の作動油の粘度に起因する不具合を解消し、変速機の信頼性を向上させることのできる変速機の制御装置を提供することにある。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

（１）本適用例に係る変速機の制御装置では、車両のエンジンと接続され、複数の変速段に応じた変速ギヤを切り替えていくことで前記エンジンの回転駆動力を変速する変速機と、前記エンジンにより駆動し、前記変速機に作動油を供給する油圧供給手段と、前記変速機への作動油の油圧を調整し変速段の切り替えを行う油圧調整手段と、前記作動油の温度を検出する油温検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記油温検出手段により検出される前記作動油の温度が所定温度以下であるときに、前記変速機においてギヤ入れされている変速ギヤが予め定めた所定段以外であり、且つ前記車速検出手段により検出される車速が所定車速以上である場合は前記変速機のギヤ入れを禁止してニュートラルとするよう前記油圧調整手段を制御し、前記変速機においてギヤ入れされている変速ギヤが前記所定段以外であり、且つ前記車速検出手段により検出される車速が所定車速未満の場合、又はギヤ入れされている変速ギヤが前記所定段である場合には、前記所定段へのギヤ入れのみを許可するよう前記油圧調整手段を制御する変速制御手段と、を備える。

（２）本適用例に係る変速機の制御装置において、前記所定段は、第１速及び後進段としてもよい。

上記手段を用いる本発明によれば、暖機完了前の低温状態で車両が走行した場合の作動油の粘度に起因する不具合を解消し、変速機の信頼性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る変速機の制御装置を備える車両の駆動系を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係るＴＣＵが実行する暖機完了前の変速制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態における変速機の制御装置を備える車両の駆動系を示す概略構成図であり、同図に基づき説明する。

図１に示す車両１は、走行用の駆動源であるエンジン２がクラッチユニット３を介して変速ユニット４に接続された構成の駆動装置を備えている。車両１は、エンジン２からの駆動力をクラッチユニット３及び変速ユニット４を経て左右の駆動輪５、５（例えば後輪）に伝達することにより走行を行うものである。

詳しくは、エンジン２が出力する回転駆動力（以下、単に駆動力という）は入力軸１０を介してクラッチユニット３に入力され、クラッチユニット３内で２系統に分岐される。クラッチユニット３は第１クラッチ１１ａ及び第２クラッチ１１ｂの２つのクラッチを有しており、クラッチユニット３内で２系統に分岐されたエンジン２の駆動力の一方は第１クラッチ１１ａの入力側に伝達され、他方は第２クラッチ１１ｂの入力側に伝達されるようになっている。なお、第１クラッチ１１ａ及び第２クラッチ１１ｂは、図面上では並列して記載しているが、実際は同軸上にて、第１クラッチ１１ａは内側、第２クラッチ１１ｂは外側に配設されて構成されている。

変速ユニット４は、第１クラッチ１１ａ及び第２クラッチ１１ｂに対応して、第１変速機構１２ａ（図１のＧ１）及び第２変速機構１２ｂ（図１のＧ２）の２系統の変速機構を備えている。第１クラッチ１１ａの出力側は第１変速機構１２ａの入力軸に連結され、第２クラッチ１１ｂの出力側は第２変速機構１２ｂの入力軸に連結されている。

第１変速機構１２ａは、前進用の変速段として第１速、第３速、及び第５速の奇数段の変速ギヤを有している。一方、第２変速機構１２ｂは、前進用の変速段として第２速、第４速、及び第６速の偶数段の変速ギヤを有している。なお、後退用の変速段は図示しないが第１変速機構１２ａに含まれているとする。

また、図示しないが各変速段にはそれぞれシンクロ機構が設けられている。シンクロ機構は、変速段の切換時（変速時）に対応する変速ギヤにおける入力側と出力側の回転を同期させてギヤ入れを行うものである。

図１では簡略化してブロック図として示しているが、変速ユニット４はシンクロ機構の作動のための油圧回路を有している。当該油圧回路はエンジン２の回転に伴い駆動する油圧ポンプ１３（油圧供給手段）から連結油路１４を介して油圧調整機構１５（油圧調整手段）に接続され、当該油圧調整機構１５から各変速機構１２ａ、１２ｂのシンクロ機構に接続されている。油圧調整機構１５は各変速ギヤのシンクロ機構に対応して電磁弁を有しており、油圧ポンプ１３から圧送された作動油（ＡＴＦ）を、電磁弁により油圧を調整してシンクロ機構に供給する。シンクロ機構は、この供給される作動油の油圧に応じて対応する変速ギヤのギヤ入れを行う。

また、オイルパンから油圧ポンプ１３まで作動油を導入する導入油路１６には、作動油の温度（油温）を検出する油温センサ１７（油温検出手段）が設けられている。なお、図示しないがクラッチユニット３も変速ユニット４とは異なる油圧回路を有しており、各クラッチ１１ａ、１１ｂは作動油による油圧により断接を行われる湿式多板クラッチである。

そして、第１変速機構１２ａから出力される駆動力、及び第２変速機構１２ｂから出力される駆動力は、いずれも共通の出力軸１８を介してデファレンシャル装置１９に伝達され、左右の駆動輪５、５に割り振られるようになっている。このように本実施形態においては、クラッチユニット３及び変速ユニット４により、いわゆるデュアルクラッチ変速機２０（変速機）が構成されている。

当該構成の車両１は、第１クラッチ１１ａ及び第２クラッチ１１ｂのそれぞれが切断状態にあるとき、又は第１変速機構１２ａ及び第２変速機構１２ｂの各変速段がギヤ入れされていないときには、ニュートラル状態となる。一方、第１クラッチ１１ａ及び第２クラッチ１１ｂのいずれかが接続状態にあるときには、エンジン２が変速ユニット４のうち接続状態にあるクラッチに対応した変速機構を介して、駆動輪５等と機械的に接続されることとなる。

このように車両１は、エンジン２の動力が第１クラッチ１１ａ及び第１変速機構１２ａを介して駆動輪５に伝達される第１の動力伝達系と、エンジン２の動力が第２クラッチ１１ｂ及び第２変速機構１２ｂを介して駆動輪５に伝達される第２の動力伝達系の２系統の動力伝達系を有している。

車両１には、このようなデュアルクラッチ変速機２０を制御するＴＣＵ（トランスミッションコントロールユニット）３０（変速制御手段）が搭載されている。ＴＣＵ３０は、上記油温センサ１７や、車両１の速度（車速）を検出する車速センサ３１（車速検出手段）等の各種センサと例えば導線により接続されており、油温センサ１７により検出される油温情報や車速センサ３１により検出される車速情報を取得可能である。

さらに車両１の運転席には走行レンジの切り替えを行うチェンジレバー３２が設けられている。そして、運転者によるチェンジレバー操作により選択されているシフト位置（変速レンジ）を検出するシフト位置センサ３３も設けられている。シフト位置としては、駐車時に選択するＰ（パーキング）レンジ、変速ユニット４のギヤをニュートラルとするＮ（ニュートラル）レンジ、前進走行時に選択するＤ（ドライブ）レンジ、後退時に選択するＲ（リバース）レンジ等がある。つまり、Ｐレンジ及びＮレンジが非走行レンジであり、Ｄレンジ及びＲレンジが走行レンジとなる。ＴＣＵ３０は、当該シフト位置センサ３３と、例えばＣＡＮにより接続されており、シフト位置センサ３３により検出されるシフト位置情報を取得可能である。

さらにＴＣＵ３０は、エンジン２の制御を行うエンジンＥＣＵ３４や図示しない他の制御ユニットとも接続されており、エンジンＥＣＵ３４からはエンジン回転数やエンジントルク等の情報を取得可能である。

ＴＣＵ３０はクラッチユニット３の図示しない油圧調整機構や、変速ユニット４の油圧調整機構１５とも接続され、これらの油圧調整機構を制御することで変速制御を行う。

そして、本実施形態におけるＴＣＵ３０は、作動油の温度、シフト位置、ギヤ入れされている変速段、及び車速に基づいて、寒冷地等の低温環境下において暖機完了前に車両が走行した場合の不具合を解消する変速制御を行う。

図２には本実施形態におけるＴＣＵ３０が実行する暖機完了前の変速制御ルーチンを示すフローチャートが示されており、以下、図２のフローチャートに沿って説明する。

まず、図２に示すステップＳ１において、ＴＣＵ３０は、油温センサ１７により検出される変速ユニット４の作動油の温度が所定温度未満であるか否かを判別する。ここでの所定温度は、作動油の粘度が高くギヤ入れが困難となったり、ギヤ鳴りが生じたりするような温度に設定され、本実施形態では例えば−１０℃とする。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち作動油の温度が−１０℃以上である場合はステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、ＴＣＵ３０は通常時の変速制御（通常変速）を行うこととして当該ルーチンを抜ける。

一方、上記ステップＳ１の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち作動油の温度が−１０℃より低い極低温状態にある場合は、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、ＴＣＵ３０は、シフト位置センサ３３により現在のシフト位置を検出し、選択されているシフト位置が走行レンジ、即ちＤレンジ又はＲレンジであるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちシフト位置がＰレンジ又はＮレンジの非走行レンジである場合は、上述のステップＳ２に進み、通常変速を行うこととする。

一方、ステップＳ３の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ちシフト位置がＤレンジやＲレンジの走行レンジである場合は、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、ＴＣＵ３０は、変速ユニット４において現在ギヤ入れされている変速段が予め定めた所定段であるか否かを判別する。ここでの所定段は、走行トルクが大きくなる比較的低速段であるのが好ましく、本実施形態では最低速段である１速及び後進段とする。

ステップＳ４の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち変速ユニット４において１速又は後進段以外の変速ギヤにギヤ入れされているか、ニュートラル状態である場合はステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、ＴＣＵ３０は、車速センサ３１により検出される車速が予め定めた所定車速より小であるか否かを判別する。ここでの所定車速は、車両が停車していると判断できる停車相当の車速であり、本実施形態では３ｋｍ/ｈとする。

ステップＳ５の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち車速が所定車速以上であり車両１が走行状態にあると判断できる場合には、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、ＴＣＵ３０は油圧調整機構１５に対し変速ユニット４におけるギヤ入れを禁止し、ニュートラル状態として当該ルーチンをリターンする。

一方、上記ステップＳ５の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち車速が所定車速未満の停車状態にある場合には、ステップＳ７に進む。

また上記ステップＳ４の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち変速ユニット４の変速段が所定段にギヤ入れされている場合にも、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７において、ＴＣＵ３０は、油圧調整機構１５に対し所定段へのギヤ入れのみを許可することで変速段を所定段に固定し、当該ルーチンをリターンする。具体的には、すでに所定段にギヤ入れされている場合（ステップＳ４がＹｅｓであった場合）は、そのまま所定段のギヤ入れ状態を維持する。一方、所定段以外にギヤ入れされていて、停車状態にある場合（ステップＳ５がＹｅｓであった場合）には、シフト位置がＤレンジである場合は１速に、Ｒレンジである場合には後進段にギヤ入れを行う。

ＴＣＵ３０は以上のような制御ルーチンを繰り返すことで、作動油が所定温度未満の暖機完了前の状態では、低速段に設定されている所定段でのみ走行が可能となる。仮に暖機完了前に所定段以外（２速以上）で走行できた場合や、車両走行途中に作動油の温度が所定温度未満になった場合等でも、ギヤの切り替えが禁止されてニュートラル状態となり、車両１が停止したときに所定段への変速が行われることとなる。

これにより作動油が低温状態であるときには変速が行われなくなることから、作動油の粘度に起因する変速不良やギヤ鳴りは生じなくなり、ギヤ入れ困難な状態を車両故障と認識することもなくなる。

そして、停車時に変速可能な所定段を１速や後進段等の低速段に設定していることで、十分なトルクを確保した走行が可能となる。また低速段にギヤ入れされると、変速ユニット４内でのギヤの回転数が高くなり、攪拌作用が大きくなることで、暖機を促進することもできる。なお、所定段は、１速及び後進段の他に、例えば車両１の前進用の発進段が２速以上の場合はその発進段を所定段に設定してもよく、後進段が複数ある場合は、後進用の発進段を所定段に設定してもよい。

以上で本発明に係る変速機の制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。

また、上記実施形態の自動変速機はクラッチユニット３及び変速ユニット４によるデュアルクラッチ変速機２０であるが、本発明が適用可能な自動変速機は、これに限られるものではない。本発明は、油圧により変速ギヤの切り替えを行う他の自動変速機にも適用することできる。さらに本発明は、電動動力や圧縮空気圧等、他の動力により変速ギヤの切り替えを行う他の自動変速機にも適用可能である。

また、上記実施形態では作動油の温度を油温センサ１７により直接的に検出しているが、例えばエンジン水温等を基に、変速ユニット４の作動油の温度を推定して、暖機状態を判定してもよい。

１ 車両
２ エンジン
３ クラッチユニット
４ 変速ユニット
１０ 入力軸
１１ａ 第１クラッチ
１１ｂ 第２クラッチ
１２ａ 第１変速機構
１２ｂ 第２変速機構
１３ 油圧ポンプ（油圧供給手段）
１５ 油圧調整機構（油圧調整手段）
１７ 油温センサ（油温検出手段）
１８ 出力軸
１９ デファレンシャル装置
２０ デュアルクラッチ変速機（変速機）
３０ ＴＣＵ（変速制御手段）
３１ 車速センサ（車速検出手段）
３２ チェンジレバー
３３ シフト位置センサ
３４ エンジンＥＣＵ

Claims (2)

1. 車両のエンジンと接続され、複数の変速段に応じた変速ギヤを切り替えていくことで前記エンジンの回転駆動力を変速する変速機と、
   前記エンジンにより駆動し、前記変速機に作動油を供給する油圧供給手段と、
   前記変速機への作動油の油圧を調整し変速段の切り替えを行う油圧調整手段と、
   前記作動油の温度を検出する油温検出手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記油温検出手段により検出される前記作動油の温度が所定温度以下であるときに、
   前記変速機においてギヤ入れされている変速ギヤが予め定めた所定段以外であり、且つ前記車速検出手段により検出される車速が所定車速以上である場合は前記変速機のギヤ入れを禁止してニュートラルとするよう前記油圧調整手段を制御し、
   前記変速機においてギヤ入れされている変速ギヤが前記所定段以外であり、且つ前記車速検出手段により検出される車速が所定車速未満の場合、又はギヤ入れされている変速ギヤが前記所定段である場合には、前記所定段へのギヤ入れのみを許可するよう前記油圧調整手段を制御する変速制御手段と、
   を備える変速機の制御装置。
2. 前記所定段は、第１速及び後進段である請求項１記載の変速機の制御装置。

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