JP6617732B2 - 車両の変速制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関と有段変速機とを備えた車両の変速制御装置に関するものである。
内燃機関と有段変速機とを備えた車両において、有段変速機のダウンシフト時に、変速前のギヤ段を形成する係合装置を解放してニュートラル状態にするとともに、内燃機関の回転速度が変速後の回転速度と同期するようにエンジントルクをフィードバック制御し、内燃機関の回転速度の同期後に変速後のギヤ段を形成する係合装置を係合する車両の変速制御装置が知られている。特許文献1に記載の自動車用変速制御装置がそれである。特許文献1には、係合装置の係合作動開始後、所定のトルクアップ時間の間、アクセル開度に基づくドライバ要求トルクにエンジン(内燃機関)のエンジン回転速度を変速後の回転速度(同期回転速度)に維持するための所定のトルクアップ量を加算して目標エンジントルクを求め、エンジントルクをこの目標エンジントルクに制御することが記載されている。また、エンジン回転速度が同期回転速度に到達した後も、同期回転速度を維持するためのエンジントルクを出力し、係合装置の応答遅れの間も同期回転速度を維持することで変速ショックを抑制することが記載されている。
ところで、上記特許文献1の変速制御装置のように制御される有段変速機のダウンシフトにおいて、有段変速機がニュートラル状態で、有段変速機の入力軸回転速度を同期回転速度に同期させるためのエンジンのトルクアップ中、有段変速機の内部イナーシャが大きいと、ニュートラル状態であってもエンジンのトルクアップによる回転上昇に伴う内部イナーシャによる反力を受け、有段変速機の出力側に駆動力が伝達されて変速ショックが発生する虞があった。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、内燃機関と有段変速機とを備えた車両において、有段変速機がニュートラル状態で、内燃機関のトルクアップにより有段変速機の入力軸回転速度を変速後の回転速度に同期させて係合側係合装置を係合するダウンシフト制御を実行するものにおいて、内部イナーシャに起因する変速ショックを抑制する制御装置を提供することにある。
第1発明の要旨とするところは、(a)内燃機関と有段変速機とを直列に備える車両の変速制御装置において、(b)前記有段変速機のダウンシフト中に解放される解放側摩擦係合装置を解放したニュートラル状態で、前記内燃機関のトルクアップにより前記有段変速機の入力軸回転速度を変速後の入力軸回転速度に向かって上昇させ、変速後に係合される係合側摩擦係合装置を係合するダウンシフト制御を実行する制御部と、(c)前記内燃機関のトルクアップにおいて、ダウンシフト中の前記有段変速機の内部イナーシャが大きい変速パターンの場合、前記内部イナーシャが小さい変速パターンの場合に比べて、前記内燃機関の実トルクの上昇勾配が小さくなるように前記内燃機関の要求トルクを設定するトルク設定部とを、備えることを特徴とする。
また、第2発明の要旨とするところは、第1発明の車両の変速制御装置において、(a)前記制御部は、前記内燃機関のトルクアップにおいて、前記内燃機関の要求トルクに対する実トルクの応答性を向上させるための第1要求トルクを目標にして前記内燃機関を制御する第1トルクアップ制御と、前記有段変速機の入力軸回転速度を変速後の入力軸回転速度に向かって上昇させるための第2要求トルクを目標にして前記内燃機関を制御する第2トルクアップ制御とを、順番に実行し、(b)前記トルク設定部は、前記内部イナーシャが大きい変速パターンの場合には、前記内部イナーシャが小さい変速パターンの場合に設定される前記第1要求トルクを補正し、(c)前記内部イナーシャが大きい変速パターンの場合に設定される前記第1要求トルクを、前記内部イナーシャが小さい変速パターンの場合に設定される前記第1要求トルクよりも小さくすることを特徴とする。
また、第3発明の要旨とするところは、第1発明または第2発明の車両の変速制御装置において、ダウンシフト中の前記有段変速機の前記内部イナーシャが予め設定されている所定値よりも大きいとき、前記内部イナーシャが大きい変速パターンと判定し、その内部イナーシャが前記所定値以下のとき、該内部イナーシャが小さい変速パターンと判定する判定部を備えることを特徴とする。
また、第4発明の要旨とするところは、第1発明から第3発明の何れか1の車両の変速制御装置において、ダウンシフト中の前記有段変速機の前記内部イナーシャは、変速前後で係合状態が保持される摩擦係合装置に基づいて決定されることを特徴とする。
第1発明の車両の変速制御装置によれば、ダウンシフト中における有段変速機の内部イナーシャが大きい変速パターンの場合、内部イナーシャが小さい変速パターンの場合に比べて内燃機関の実トルクの上昇勾配が小さくなるため、内部イナーシャの大きい変速パターンでは、内燃機関の実トルクが緩やかに増加し、内部イナーシャの反力による有段変速機の出力側への駆動力の伝達が抑制される。よって、有段変速機の出力側に伝達される駆動力の急激な増加による変速ショックが抑制される。
また、第2発明の車両の変速制御装置によれば、内部イナーシャが大きい変速パターンの場合には、内部イナーシャが小さい変速パターンの場合に比べて、第1トルクアップ制御による内燃機関の第1要求トルクが小さくなるため、内燃機関の実トルクが緩やかに上昇し、内部イナーシャの反力による有段変速機の出力側へのトルク伝達が抑制される。
また、第3発明の車両の変速制御装置によれば、内部イナーシャが、所定値よりも大きいか、もしくは所定値以下かに基づいて、内部イナーシャが大きい変速パターン、および内部イナーシャが小さい変速パターンを容易に判定することができる。
また、第4発明の車両の変速制御装置によれば、変速前後で係合状態が保持される摩擦係合装置に応じて有段変速機の内部イナーシャが変化するため、変速前後で係合状態が保持される摩擦係合装置を判定することで内部イナーシャを容易に求めることができる。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
図1は、本発明が適用される車両10の概略構成を説明する図であると共に、車両10における各種制御の為の制御系統の要部を説明する図である。図1において、車両10は、エンジン12と、駆動輪14と、エンジン12と駆動輪14との間の動力伝達経路に設けられた車両用動力伝達装置16(以下、動力伝達装置16という)とを備えている。動力伝達装置16は、車体に取り付けられる非回転部材としてのケース18内に、トルクコンバータ20、有段変速機22、有段変速機22の出力回転部材である変速機出力歯車24に連結された減速ギヤ機構26、その減速ギヤ機構26に連結されたディファレンシャルギヤ(差動歯車装置)28等を備えている。また、動力伝達装置16は、デファレンシャル装置28に連結された1対のドライブシャフト(車軸)30等を備えている。動力伝達装置16において、エンジン12から出力される動力(特に区別しない場合にはトルクや駆動力も同義)は、トルクコンバータ20、有段変速機22、減速ギヤ機構26、ディファレンシャルギヤ28、およびドライブシャフト30等を順次介して駆動輪14へ伝達される。
エンジン12は、車両10の駆動力源であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知の内燃機関である。このエンジン12は、後述する電子制御装置70によって吸入空気量、燃料噴射量、点火時期等の運転状態が制御されることによりエンジントルクTeが制御される。なお、エンジン12が、本発明の内燃機関に対応している。
図2は、トルクコンバータ20や有段変速機22の一例を説明する骨子図である。なお、トルクコンバータ20や有段変速機22等は、有段変速機22の入力回転部材である変速機入力軸32(入力軸32)の軸心RCに対して略対称的に構成されており、図2ではその軸心RCの下半分が省略されている。
図2において、トルクコンバータ20は、エンジン12と有段変速機22との間に動力伝達経路において、軸心RC回りに回転するように配設されており、エンジン12に連結されたポンプ翼車20p、および入力軸32に連結されたタービン翼車20tなどを備えた流体式伝動装置である。入力軸32は、タービン翼車20tによって回転駆動されるタービン軸でもある。また、動力伝達装置16は、ポンプ翼車20pとタービン翼車20tとの間(すなわちトルクコンバータ20の入出力回転部材間)を直結可能なロックアップクラッチLCを備えている。また、動力伝達装置16は、ポンプ翼車20pに連結された機械式のオイルポンプ34を備えている。オイルポンプ34は、エンジン12によって回転駆動されることにより、有段変速機22を変速制御したり、動力伝達装置16の動力伝達経路の各部に潤滑油を供給したりする為の元圧となる作動油圧を発生する(吐出する)。オイルポンプ34によって汲み上げられた作動油は、車両10に備えられた油圧制御回路50(図1参照)の元圧として供給される。
有段変速機22は、エンジン12と駆動輪14との間の動力伝達経路の一部を構成する有段式の自動変速機であり、トルクコンバータ20を介してエンジン12に直列に連結されている。有段変速機22は、ダブルピニオン型の第1遊星歯車装置36と、ラビニヨ型に構成されている、シングルピニオン型の第2遊星歯車装置38およびダブルピニオン型の第3遊星歯車装置40とを同軸線上(軸心RC上)に有する、遊星歯車式の多段変速機である。有段変速機22は、油圧式の摩擦係合装置である第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3、第4クラッチC4、第1ブレーキB1、および第2ブレーキB2(以下、特に区別しない場合は係合装置Cという)を備えている。
第1遊星歯車装置36は、第1サンギヤS1と、互いに噛み合う複数対の第1遊星歯車P1と、その第1遊星歯車P1を自転および公転可能に支持する第1キャリヤCA1と、第1遊星歯車P1を介して第1サンギヤS1と噛み合う第1リングギヤR1とを備えている。第2遊星歯車装置38は、第2サンギヤS2と、第2遊星歯車P2と、その第2遊星歯車P2を自転および公転可能に支持するキャリヤRCAと、第2遊星歯車P2を介して第2サンギヤS2と噛み合うリングギヤRRとを備えている。第3遊星歯車装置40は、第3サンギヤS3と、互いに噛み合う複数対の第3遊星歯車P3a,P3bと、その第3遊星歯車P3a,P3bを自転および公転可能に支持するキャリヤRCAと、第3遊星歯車P3a,P3bを介して第3サンギヤS3と噛み合うリングギヤRRとを備えている。第2遊星歯車装置38および第3遊星歯車装置40においては、第3遊星歯車P3bは第2遊星歯車P2と共通化され、また、キャリヤが共通のキャリヤRCAで構成されると共にリングギヤが共通のリングギヤRRで構成される、所謂ラビニヨ型となっている。
有段変速機22において、第1サンギヤS1は、ケース18に連結されている。第1キャリヤCA1は、入力軸32に連結されている。第1キャリヤCA1と第2サンギヤS2とは、第4クラッチC4を介して選択的に連結される。第1リングギヤR1と第3サンギヤS3とは、第1クラッチC1を介して選択的に連結される。第1リングギヤR1と第2サンギヤS2とは、第3クラッチC3を介して選択的に連結される。第2サンギヤS2は、第1ブレーキB1を介してケース18に選択的に連結される。キャリヤRCAは、第2クラッチC2を介して入力軸32に選択的に連結される。キャリヤRCAは、第2ブレーキB2を介してケース18に選択的に連結される。リングギヤRRは、変速機出力歯車24に連結されている。
有段変速機22は、後述する電子制御装置70により運転者のアクセル操作や車速V等に応じて係合装置Cの係合と解放とが制御されることで、ギヤ比(変速比)γ(=入力軸回転速度Nin/出力軸回転速度Nout)が異なる複数のギヤ段(変速段)が選択的に形成される。有段変速機22は、例えば図3の係合作動表に示すように、第1速ギヤ段1st−第8速ギヤ段8thの8つの前進ギヤ段、および後進ギヤ段「Rev」の各ギヤ段が選択的に形成される。なお、入力軸回転速度Ninは、入力軸32の回転速度であり、出力軸回転速度Noutは、変速機出力歯車24の回転速度である。各ギヤ段に対応する有段変速機22のギヤ比γは、第1遊星歯車装置36、第2遊星歯車装置38、および第3遊星歯車装置40の各歯車比(=サンギヤの歯数/リングギヤの歯数)ρ1、ρ2、ρ3によって適宜定められる。第1速ギヤ段「1st」のギヤ比γが最も大きく、高車速側(第8速ギヤ段「8th」側)程小さくなる。
図3の係合作動表は、有段変速機22にて形成される各ギヤ段と係合装置Cの各作動状態との関係をまとめたものであり、「○」は係合、空欄は解放をそれぞれ表している。図3に示すように、前進ギヤ段では、第1クラッチC1と第2ブレーキB2との係合によって第1速ギヤ段「1st」が成立させられる。第1クラッチC1と第1ブレーキB1との係合によって第2速ギヤ段「2nd」が成立させられる。第1クラッチC1と第3クラッチC3との係合によって第3速ギヤ段「3rd」が成立させられる。第1クラッチC1と第4クラッチC4との係合によって第4速ギヤ段「4th」が成立させられる。第1クラッチC1と第2クラッチC2との係合によって第5速ギヤ段「5th」が成立させられる。第2クラッチC2と第4クラッチC4との係合によって第6速ギヤ段「6th」が成立させられる。第2クラッチC2と第3クラッチC3との係合によって第7速ギヤ段「7th」が成立させられる。第2クラッチC2と第1ブレーキB1との係合によって第8速ギヤ段「8th」が成立させられる。また、第3クラッチC3と第2ブレーキB2との係合よって後進ギヤ段「Rev」が成立させられる。また、係合装置Cが何れも解放されることにより、有段変速機22は、何れのギヤ段も形成されないニュートラル状態(すなわち動力伝達を遮断するニュートラル状態)とされる。
図1に戻り、車両10は、例えば有段変速機22の変速制御などに関連する車両10の制御装置を含む電子制御装置70を備えている。よって、図1は、電子制御装置70の入出力系統を示す図であり、また、電子制御装置70による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。電子制御装置70は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両10の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置70は、エンジン12の出力制御、有段変速機22の変速制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン出力制御用、油圧制御用(変速制御用)等に分けて構成される。なお、電子制御装置70が、本発明の変速制御装置に対応している。
電子制御装置70には、車両10に設けられたエンジン回転速度センサ52によって検出されるエンジン回転速度Neを表す信号、入力軸回転速度センサ54によって検出される入力軸32の回転速度でもある入力軸回転速度Nin(=タービン回転速度Nt)を表す信号、出力軸回転速度センサ56によって検出される車速Vに対応する変速機出力歯車24の出力軸回転速度Noutを表す信号、アクセル開度センサ58によって検出されるアクセルペダルの操作量であるアクセル開度θaccを表す信号、スロットル弁開度センサ60によって検出される電子スロットル弁の開度であるスロットル弁開度θthを表す信号、ブレーキスイッチ62によって検出されるフットブレーキの操作状態(ブレーキオンBon)を表す信号、シフトポジションセンサ64によって検出される「P」,「R」,「N」,「D」等のシフトレバーの操作位置(シフト操作ポジション)POSshを表す信号、油温センサ66によって検出される油圧制御回路50内の作動油の温度である作動油温THoilを表す信号、ステアリング68に設けられているパドルスイッチ69a、69b(以下、特に区別しない場合にはパドルスイッチ69という)の操作に基づくアップシフト指令Sup、ダウンシフト指令Sdownを表す信号などが、それぞれ供給されるようになっている。なお、パドルスイッチ69aが操作されるとアップシフト指令Supが出力され、パドルスイッチ69bが操作されるとダウンシフト指令Sdownが出力され、パドルスイッチ69の操作回数に比例してギヤ段数が増加または減少する。
また、電子制御装置70からは、車両10に備えられた各装置(例えばエンジン12、油圧制御回路50など)に各種指令信号(例えばエンジン制御指令信号Se、油圧制御指令信号Satなど)が、それぞれ供給される。この油圧制御指令信号Satは、係合装置Cの各油圧アクチュエータへ供給される各油圧を調圧する各ソレノイドバルブを駆動する為の指令信号(油圧指令値、指示圧)であり、油圧制御回路50へ出力される。
油圧制御回路50は、第1クラッチC1の(油圧アクチュエータの)油圧Pc1を調圧するためのソレノイドバルブSL1、第2クラッチC2の油圧Pc2を調圧するためのソレノイドバルブSL2、第3クラッチC3の油圧Pc3を調圧するためのソレノイドバルブSL3、第4クラッチC4の油圧Pc4を調圧するためのソレノイドバルブSL4、第1ブレーキB1の油圧Pb1を調圧するためのソレノイドバルブSL5、第2ブレーキB2の油圧Pb2を調圧するためのソレノイドバルブSL6を備えている。各ソレノイドバルブSL1〜SL6は、電子制御装置70から出力される油圧指令信号Spに基づいて各係合装置Cの油圧Pcを調圧する。
電子制御装置70は、車両10における各種制御の為の制御機能を実現する為に、エンジン制御手段すなわちエンジン制御部72、変速制御手段すなわち変速制御部74、およびブリッピング制御判定手段すなわちブリッピング制御判定部75を、機能的に備えている。なお、エンジン制御部72および変速制御部74が、本発明の制御部に対応している。
エンジン制御部72は、予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された(すなわち予め定められた)関係(例えば駆動力マップ)にアクセル開度θaccおよび車速V(出力軸回転速度Nout等も同意)を適用することでドライバ要求トルクTdemを算出する。エンジン制御部72は、伝達損失、補機負荷、有段変速機22のギヤ比γ等を考慮して、そのドライバ要求トルクTdemが得られる要求エンジントルクTe*を設定し、その要求エンジントルクTe*が得られるように、エンジン12の出力制御を行うエンジン制御指令信号Seをスロットルアクチュエータや燃料噴射装置や点火装置などへ出力する。
変速制御部74は、予め定められた関係(変速マップ、変速線図)を用いて有段変速機22のギヤ段の切替え制御の実行有無を判断することで有段変速機22の変速を判断する。変速制御部74は、上記変速マップに車速関連値および駆動要求量を適用することで有段変速機22の変速を判断する(すなわち有段変速機22にて形成するギヤ段を判断する)。また、変速制御部74は、運転者によってパドルスイッチ69が操作されると、パドルスイッチ69の操作に基づくギヤ段への変速を判断する。変速制御部74は、判断したギヤ段を形成するように、有段変速機22の変速に関与する係合装置Cを係合または解放させる油圧制御指令信号Satを油圧制御回路50へ出力する。
上記変速マップは、車速関連値および駆動要求量を変数とする二次元座標上に、有段変速機22の変速が判断される為の変速線を有する所定の関係である。この変速マップにおける各変速線は、アップシフトが判断される為のアップシフト線、およびダウンシフトが判断される為のダウンシフト線である。アップシフト線およびダウンシフト線は、各々、複数のギヤ段において相互に1段異なるギヤ段間毎に予め定められている。この各変速線は、ある駆動要求量を示す線上において実際の車速関連値が線を横切ったか否か、または、ある車速関連値を示す線上において実際の駆動要求量が線を横切ったか否か、すなわち変速線上の変速を実行すべき値(変速点)を横切ったか否かを判定する為のものであり、この変速点の連なりとして予め定められている。上記車速関連値は、車速Vやその車速Vに関連する値であって、例えば車速Vや車輪速や出力軸回転速度Nout等である。上記駆動要求量は、運転者による車両10に対する駆動要求の大きさを表す値であって、例えば上述した要求駆動力Fdem[N]、要求駆動力Fdemに関連する要求駆動トルク[Nm]や要求駆動パワー[W]等である。この駆動要求量として、単にアクセル開度θacc[%]やスロットル弁開度θth[%]や吸入空気量[g/sec]等を用いることもできる。
変速制御部74は、有段変速機22の所定のギヤ段への変速を判断すると、有段変速機22の変速に関与する係合装置Cを掴み替える(すなわち変速後に係合される係合側係合装置を係合するとともに、変速後に解放される解放側係合装置を解放する)、所謂クラッチツゥクラッチ変速を行う。例えば、第2速ギヤ段2ndから第3速ギヤ段3rdへのアップシフトでは、第1ブレーキB1と第3クラッチC3とで掴み替えが行われる(すなわち第1ブレーキB1を解放するとともに、第3クラッチC3を係合するクラッチツゥクラッチ変速が実行される)。本実施例では、変速時に掴み替えが行われる係合装置Cのうちで、解放される摩擦係合装置を解放側係合装置と称し、係合される摩擦係合装置を係合側係合装置と称する。前記油圧制御指令信号Satとしては、変速中の解放側係合装置のトルク容量(クラッチトルク)を得る為の解放側指示圧、および変速中の係合側係合装置のトルク容量(クラッチトルク)を得る為の係合側指示圧である。
また、変速制御部74は、運転者がアクセルペダルを踏み込まない(すなわちアクセル開度θaccがゼロ)での惰性走行中に、例えば運転者によってパドルスイッチ69bが操作されることで有段変速機22のダウンシフトが判断された場合には、上述した係合装置Cの掴み替えによって変速を進行させるのではなく、以下に説明する変速制御(以下、ブリッピング制御という)によって変速を進行させる。
ブリッピング制御判定部75は、有段変速機22のブリッピング制御を実行するか否かを判定する。ブリッピング制御判定部75は、アクセル開度θaccがゼロ(またはゼロ近傍の微小な値)であって、且つ、運転者のパドルスイッチ69bの操作によるダウンシフト指令Sdownが出力された場合に、ブリッピング制御の実行を判定する。
変速制御部74は、ブリッピング制御の実行が判定されると、変速後(ダウンシフト)後に解放される解放側係合装置を解放することで、有段変速機22をニュートラル状態にする。また、変速制御部74は、解放側係合装置の解放と併行して、変速後に係合される係合側係合装置を、トルク容量を持つ直前の状態(パック詰め状態)で待機させる。また、変速制御部74は、有段変速機22がニュートラル状態(または略ニュートラル状態)になると、有段変速機22の入力軸回転速度Ninが、変速後に設定される入力軸回転速度(以下、同期回転速度Nsという)と同期するように、エンジン12のトルクアップを行う指令をエンジン制御部72に出力する。
エンジン制御部72は、エンジン12のトルクアップを行う指令を受けると、入力軸回転速度Ninが同期回転速度Nsに向かって上昇するように、エンジン12のトルクアップ制御を開始する。エンジン制御部72は、先ず、エンジン12の要求エンジントルクTe*(指示値、目標値)に対する実トルクTeの応答性を向上させるため、エンジン12の要求エンジントルクTe*を、所定時間の間、第1要求トルクTre1に設定し、その第1要求トルクTre1が得られるように(すなわち第1要求トルクTre1を目標にして)エンジン12を制御する第1トルクアップ制御を実行する。この第1要求トルクTre1は、予め実験的または設計的に求められて記憶されており、エンジン12の吸入空気量の応答遅れなどを考慮し、要求エンジントルクTe*に実トルクTeが速やかに追従する(要求エンジントルクTe*に対する実トルクTeの応答性が高められる)値であり、後述する変速を進行させるための第2要求トルクTre2よりも高い値に設定されている。
次いで、エンジン制御部72は、第1トルクアップ制御開始から所定時間経過し、有段変速機22がニュートラル状態になると、有段変速機22の変速を進行させるための第2要求トルクTre2を要求エンジントルクTe*に設定し、その第2要求トルクTre2が得られるように(すなわち第2要求トルクTre2を目標にして)エンジン12を制御する第2トルクアップ制御を実行する。この第2要求トルクTre2は、予め実験的または設計的に求められて記憶されており、入力軸回転速度Ninが予め設定されている上昇勾配で同期回転速度Nsに向かって上昇する値に設定されている。エンジン制御部72は、例えば変速パターンや車速Vなどをパラメータとする第2要求トルクTre2を求めるための関係マップを記憶しており、変速パターンおよび車速Vをこの関係マップに適用することで第2要求トルクTre2を求め、この第2要求トルクTre2が得られるようにエンジン12を制御する。
変速制御部74は、トルクアップ制御によって入力軸回転速度Ninが変速後の同期回転速度Nsに同期する(または入力軸回転速度Ninと同期回転速度Nsとの差分が所定値以下になる)と、変速後に係合される係合側係合装置を係合してダウンシフト(ブリッピング制御)を完了させる。
上述した有段変速機22のブリッピング制御が実行されることで、入力軸回転速度Ninがエンジン12のトルクアップ制御によって同期回転速度Nsまで速やかに引き上げられることで、変速時間が短縮されるとともに係合側係合装置の係合時に発生するショックも低減される。
しかしながら、上述した有段変速機22のブリッピング制御において、ダウンシフト中の有段変速機22の内部イナーシャIが大きい変速パターンの場合には、有段変速機22がニュートラル状態にあっても、エンジン12のトルクアップ制御による回転速度上昇に伴う内部イナーシャIによる反力を受けて有段変速機22の出力側(駆動輪14側)に駆動力が伝達され、有段変速機22から出力される出力軸トルクToutが急激に増加してショック(変速ショック)が発生する虞があった。
図4は、有段変速機22の内部イナーシャIが大きい変速パターン(一例として第6速ギヤ段「6th」から第5速ギヤ段「5th」へのダウンシフト)においてブリッピング制御を実行したときの制御状態を説明するタイムチャートである。図4において、t1時点は、第6速ギヤ段「6th」から第5速ギヤ段「5th」への変速出力が出力された時点に対応し、t2時点は、エンジン12のトルクアップ制御が開始される時点に対応し、t3時点は、有段変速機22がニュートラル状態となりイナーシャ相が開始される時点に対応し、t4時点は、エンジン12のトルクアップ制御が終了した時点に対応している。なお、第6速ギヤ段「6th」から第5速ギヤ段「5th」へのダウンシフトにあっては、第4クラッチC4が解放側係合装置に対応し、第1クラッチC1が係合側係合装置に対応する。
t1時点において変速出力が出力されると、第6速ギヤ段「6th」から第5速ギヤ段「5th」へのダウンシフト(ブリッピング制御)が開始される。t1時点からt2時点の間では、係合側係合装置に対応する第1クラッチC1がトルク容量を持ち出す直前の状態(パック詰め状態)で待機させられ、解放側係合装置に対応する第4クラッチC4は、第4クラッチC4を解放するためにその指示圧Pc4が低下させられている。t2時点では、エンジン12のトルクアップ制御が開始される。t2時点からt3時点の間では、破線で示すエンジン12の要求エンジントルクTe*(指示値)に対して、実線で示す実トルクTeの応答性を向上させるため、エンジン12の要求エンジントルクTe*が第1要求トルクTre1に設定され、その第1要求トルクTre1を目標にエンジン12の出力が制御される第1トルクアップ制御が実行される。また、t3時点において有段変速機22がニュートラル状態になるとイナーシャ相が開始され、エンジン12の要求エンジントルクTe*(指示値)が第2要求トルクTre2に設定される第2トルクアップ制御が開始される。このように、第1トルクアップ制御と第2トルクアップ制御とが順番に事項される。ここで、有段変速機22の内部イナーシャIが大きいため、有段変速機22はニュートラル状態であっても、エンジン12のトルクが内部イナーシャIによる反力を受けて駆動輪14側に伝達されることで、出力軸トルクToutが急激に増加し、変速ショックが発生している。
上記ブリッピング制御中に発生する変速ショックを防止するため、電子制御装置70は、図1に示すように、内部イナーシャ決定手段すなわち内部イナーシャ決定部76、内部イナーシャ判定手段すなわち内部イナーシャ判定部78、およびトルク設定手段すなわちトルク設定部80を機能的に備えている。
内部イナーシャ決定部76は、有段変速機22のダウンシフト中の内部イナーシャIを決定する。ダウンシフト中の有段変速機22の内部イナーシャIは、変速前後で係合状態が保持される係合装置(以下、係合装置Ckという)に基づいて決定される。具体的には、内部イナーシャIは、係合装置Ckを介して機械的に接続される各回転要素の慣性モーメントの総和となる。そこで、係合装置Ckを介して機械的に接続される各回転要素の慣性モーメントをそれぞれ算出し、求められた各回転要素の慣性モーメントを全て加算することで、内部イナーシャIが求められる。また、変速前後で係合状態が保持される係合装置Ckは、変速パターン毎に決まっているため、変速パターン毎の内部イナーシャIが予め求められる。内部イナーシャ決定部76は、変速パターン毎に予め求められた内部イナーシャIを記憶しており、実行されるダウンシフトの変速パターンを判定し、記憶された変速パターン毎の内部イナーシャIを参照することで内部イナーシャIを決定する。なお、係合装置Ckが、本発明の変速前後で係合状態が保持される摩擦係合装置に対応している。
なお、本実施例では、図3に示すように、第8速ギヤ段「8th」から第7速ギヤ段「7th」へのダウンシフト、第7速ギヤ段「7th」から第6速ギヤ段「6th」へのダウンシフト、および第6速ギヤ段「6th」から第5速ギヤ段「5th」へのダウンシフトでは、変速前後で係合状態が保持される係合装置Ckは、第2クラッチC2となる。すなわち、これらの変速パターンでは、内部イナーシャIは同じ値となる。なお、上記変速前後で第2クラッチC2が係合される各変速パターンが、ダウンシフト中の内部イナーシャIが所定値Ipよりも大きい変速パターン、すなわち内部イナーシャIの大きい変速パターンに該当するものとする。また、第5速ギヤ段「5th」から第4速ギヤ段「4th」へのダウンシフト、第4速ギヤ段「4th」から第3速ギヤ段「3rd」へのダウンシフト、第3速ギヤ段「3rd」から第2速ギヤ段「2nd」へのダウンシフト、および第2速ギヤ段「2nd」から第1速ギヤ段「1st」へのダウンシフトでは、変速前後で係合状態が保持される係合装置Ckは、第1クラッチC1となる。すなわち、これらの変速パターンでは、内部イナーシャIは同じ値となる。なお、上記変速前後で第1クラッチC1が係合される各変速パターンが、ダウンシフト中の内部イナーシャIが所定値Ip以下となる変速パターン、すなわち内部イナーシャIの小さい変速パターンに該当するものとする。
内部イナーシャ判定部78は、内部イナーシャ決定部76によって求められた内部イナーシャIが、予め設定されている所定値Ipよりも大きいか否かを判定し、内部イナーシャIが所定値Ipよりも大きいとき、内部イナーシャIが大きい変速パターンと判定し、内部イナーシャIが所定値以下のとき、内部イナーシャIが小さい変速パターンと判定する。ここで、所定値Ipは、予め実験的または設計的に求められ、内部イナーシャIが所定値Ipの状態でエンジン12のトルクアップ制御を実行したときの出力軸トルクTout(または車両前後加速度G)の変化が、運転者に違和感を感じさせない範囲となる値の閾値またはその近傍の値に設定されている。なお、内部イナーシャ判定部78が、本発明の判定部に対応している。
内部イナーシャ判定部78によって、内部イナーシャIが所定値Ip以下の変速パターンと判定された場合、エンジン制御部72は、エンジン12のトルクアップ制御に際して、第1トルクアップ制御時の要求エンジントルクTe*(指示値)を、実トルクTeの応答性を考慮した従来の第1要求トルクTre1に設定する。このように、要求エンジントルクTe*が実トルクTeの応答性を考慮した第1要求トルクTre1に設定されても、内部イナーシャIが所定値Ip以下であるため、エンジン12のトルクアップ制御時の内部イナーシャIの反力による出力軸トルクToutの変化は、運転者に違和感を感じさせない範囲となる。また、実トルクTeの応答性も向上するため、変速時間が長くなることもなくなりドライバビリティが向上する。
一方、内部イナーシャ判定部78によって、内部イナーシャIが所定値Ipよりも大きくなる変速パターンと判定された場合、トルク設定部80は、第1トルクアップ制御時に設定される第1要求トルクTre1を後述するようにして設定する。なお、第1要求トルクTre1が、本発明の内燃機関のトルクアップ中の要求トルクに対応している。
トルク設定部80は、内部イナーシャIが大きい(内部イナーシャIが所定値Ipよりも大きい)変速パターンの場合、内部イナーシャIが小さい(内部イナーシャIが所定値Ip以下)変速パターンに比べて、トルクアップ制御中の実トルクTeの上昇勾配が小さくなるように、第1トルクアップ制御時に設定される第1要求トルクTre1を、内部イナーシャIが小さい変速パターンの場合に設定される第1要求トルクTre1に比べて小さくする。
トルク設定部80は、内部イナーシャIが大きい変速パターンの場合、内部イナーシャIが小さい変速パターン(内部イナーシャIが所定値Ip以下の変速パターン)の場合に設定される第1要求トルクTre1を補正する。具体的には、トルク設定部80は、内部イナーシャIが小さい変速パターンの場合に設定される第1要求トルクTre1に対して、例えば予め設定されている1.0よりも小さい補正係数αを乗算(Tre1×α)することで、内部イナーシャIが大きい変速パターンのときに設定される第1要求トルクTre1(以下、区別のため補正第1要求トルクTre1cという)に補正する。トルク設定部80は、例えば、内部イナーシャIおよび補正係数αからなる関係マップを記憶しており、内部イナーシャIをその関係マップに適用することで補正係数αを決定するとともに、決定された補正係数αを内部イナーシャIが小さい変速パターンの場合に設定される第1要求トルクTre1に乗算することで、その第1要求トルクTre1よりも小さい補正第1要求トルクTre1cに補正(設定)する。
補正係数αは、予め実験的または設計的に求められて記憶されており、補正係数αによって補正された補正第1要求トルクTre1cが要求エンジントルクTe*に設定されることで、内部イナーシャIが小さい場合の第1要求トルクTre1が設定された場合に比べてエンジン12の実トルクTeの上昇勾配が緩やかになり、トルクアップ制御中の出力軸トルクToutの急変化が抑制される値に設定されている。また、補正係数αは、内部イナーシャIが大きくなるほど小さい値に設定されている。内部イナーシャIが大きくなると、それに比例してエンジン12のトルクアップ制御を実行した際に内部イナーシャIを反力にして駆動輪14側に伝達される駆動力も大きくなる。これを考慮して、内部イナーシャIが大きくなるほど補正整数αが小さくなることで、内部イナーシャIが大きくなるほど補正第1要求トルクTre1cが小さな値に補正され、出力軸トルクToutの急変化が適切に抑制される。
エンジン制御部72は、トルク設定部80によって設定された補正第1要求トルクTre1cを要求エンジントルクTe*(指示値、目標値)としてエンジン12を制御する。このとき、エンジン12の実トルクTeが、内部イナーシャIが小さい変速パターンの場合と比べて緩やかに上昇するため、出力軸トルクToutの急変化が抑制される。エンジン制御部72は、入力軸回転速度Ninが同期回転速度Nsに同期(または略同期)し、イナーシャ相が終了するとエンジン12のトルクアップ制御を終了する。次いで、変速制御部74は、係合側係合装置を係合することで、ダウンシフト(ブリッピング制御)が終了する。なお、係合側係合装置の係合は、イナーシャ相が終了する前の時点から開始されても構わない。
図5は、電子制御装置70の制御作動の要部すなわちブリッピング制御中に発生する変速ショックを抑制する制御作動を説明するフローチャートである。このフローチャートは、車両走行中において繰り返し実行される。
まず、ブリッピング制御判定部75の制御機能に対応するステップS1(以下、ステップを省略する)において、有段変速機22のブリッピング制御が実行されるか否かが判定される。S1が否定される場合、本ルーチンは終了させられる。S1が肯定される場合、内部イナーシャ決定部76の制御作動に対応するS2において、ブリッピング制御の際に変速前後で係合状態が保持される係合装置Ckに基づいて、内部イナーシャIが決定される。内部イナーシャ判定部78に制御機能に対応するS3では、S2で決定された内部イナーシャIが所定値Ipよりも大きい変速パターンか否かが判定される。内部イナーシャIが所定値Ipよりも大きい場合には、内部イナーシャIが大きい変速パターンと判定されてS4に進む。一方、内部イナーシャIが所定値Ip以下の場合には、内部イナーシャIが小さい変速パターンと判定されてS5に進む。
エンジン制御部72およびトルク設定部80の制御機能に対応するS4では、エンジン12の第1トルクアップ制御の際に設定される第1要求トルクTre1が、内部イナーシャIが小さい変速パターンのときに設定される第1要求トルクTre1よりも小さい補正第1要求トルクTre1cに補正され、その補正第1要求トルクTre1cを目標にしたエンジン12のトルクアップ制御が実行される。エンジン制御部72の制御機能に対応するS5では、補正が実行されることはなく、内部イナーシャIが小さい変速パターンのときに設定される第1要求トルクTre1を目標にしたエンジン12のトルクアップ制御が実行される。
図6は、図5のフローチャートに基づいて第6速ギヤ段「6th」から第5速ギヤ段「5th」へのブリッピング制御を実行したときの制御状態を示すタイムチャートの一例である。このタイムチャートは、有段変速機22の内部イナーシャIが所定値Ipよりも大きい場合に対応している。t1時点は、第6速ギヤ段「6th」から第5速ギヤ段「5th」への変速出力が出力された時点に対応し、t2時点は、エンジン12のトルクアップが開始される時点に対応し、t3時点は、有段変速機22がニュートラル状態となりイナーシャ相が開始される時点に対応し、t4時点は、エンジン12のトルクアップ制御が終了した時点に対応している。
t1時点において変速出力が出力されると、第6速ギヤ段「6th」から第5速ギヤ段「5th」へのダウンシフト(ブリッピング制御)が開始される。t1時点からt2時点の間では、係合側係合装置に対応する第1クラッチC1がトルク容量を持ち出す直前の状態(パック詰め状態)で待機させられるとともに、解放側係合装置に対応する第4クラッチC4を解放するため、その指示圧Pc4が低下させられている。t2時点では、エンジン12のトルクアップ制御が開始される。ここで、第6速ギヤ段「6th」が第5速ギヤ段「5th」へのダウンシフトにあっては、内部イナーシャIが所定値Ipを越えると判定され、第1トルクアップ制御時の目標値が補正第1要求トルクTre1cに補正され、図5で示した従来の第1要求トルクTre1よりも小さい値となっている。これに関連して、エンジン12の実トルクTeの上昇勾配が、図5の実トルクTeに比べて緩やかとなることで、出力軸トルクToutの急変化が抑制されている。
上述のように、本実施例によれば、ダウンシフト中における有段変速機22の内部イナーシャIが大きい変速パターンの場合、内部イナーシャIが小さい変速パターンの場合に比べてエンジン12の実トルクTeの上昇勾配が小さくなるため、内部イナーシャIの大きい変速パターンでは、エンジン12の実トルクTeが緩やかに増加し、内部イナーシャIの反力による有段変速機22の出力側へのトルク伝達が抑制される。よって、出力軸トルクToutの急激な増加による変速ショックが抑制される。
また、本実施例によれば、内部イナーシャIが大きい変速パターンの場合には、内部イナーシャIが小さい変速パターンの場合に比べて、第1トルクアップ制御によるエンジン12の第1要求トルクTre1が小さくなるため、エンジン12の実トルクTeが緩やかに上昇し、内部イナーシャIの反力による有段変速機22の出力軸トルクToutの急激な変化が抑制される。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例では、ダウンシフト中の変速パターンから内部イナーシャIを求め、その内部イナーシャIが所定値Ipよりも大きいか否かに基づいて第1要求トルクTre1の補正の実行を判定していたが、変速パターン毎に変速前後で係合状態が保持される係合装置Ckは予め決まっていることから、変速パターン毎に内部イナーシャIを予め求めることができるため、第1要求トルクTre1を補正すべき変速パターンを予め規定し、変速パターンを判定することで、第1要求トルクTre1の補正の実行を判定するものであっても構わない。
また、前述の実施例では、エンジン12のトルクアップ制御において、内部イナーシャIが大きい変速パターンの場合には、実トルクTeの応答性を高めるための第1要求トルクTre1を補正することで、エンジン12の実トルクTeの上昇勾配を緩やかにするものであったが、第1要求トルクTre1の補正に加えて、第2要求トルクTre2についても補正を実行し、エンジン12の実トルクTeの上昇勾配を小さくするものであっても構わない。具体的には、前述の実施例では、エンジン12の第2トルクアップ制御を実行する際には、入力軸回転速度Ninが所定の上昇勾配で同期回転速度Nsに向かって上昇する第2要求トルクTre2を予め実験的または設計的に求め、その第2要求トルクTre2がエンジン12の要求エンジントルクTe*として設定されていたが、第2要求トルクTre2を補正する際には、内部イナーシャIが所定値Ip以下のときに設定される第2要求トルクTre2に対して予め設定されている補正係数を乗算するなどして新たな第2要求トルクTre2に補正することができる。また、第1要求トルクTre1の補正に代わって、第2要求トルクTre2を補正することで、エンジン12の実トルクTeの上昇勾配を小さくするものであっても構わない。
また、前述の実施例では、第2トルクアップ制御の実行時に設定される第2要求トルクTre2は、予め実験的または設計的に求められた規定値であったが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば入力軸回転速度Ninの上昇勾配と予め設定されている上昇勾配との差分を偏差とする公知のフィードバック制御式から第2要求トルクTre2が随時算出されるものであっても構わない。また、上記フィードバック制御式から随時算出される第2要求トルクTre2を補正する場合には、例えばフィードバック制御式の比例定数や微分定数を適宜変更する、或いは、算出された第2要求トルクTre2に補正係数を乗算するなどして、内部イナーシャIが小さい変速パターンの場合に設定される第2要求トルクTre2よりも小さい値に補正される。
また、前述の実施例では、補正前の第1要求トルクTre1に補正係数αが乗算されることで、第1トルクアップ制御時に設定される補正第1要求トルクTre1cが求められていたが、例えば第1要求トルクTre1に内部イナーシャIに応じた所定値を減算することで、補正第1要求トルクTre1cを求めるものであっても構わない。
また、前述の実施例では、惰性走行中においてパドルスイッチ69が運転者によってダウンシフト側に手動操作されると、ブリッピング制御が実行されるとしたが、必ずしも運転者による手動操作に限定されず、車速関連値または駆動要求量がダウンシフト線を横切ることで、ダウンシフトの実行が判定された場合においてもブリッピング制御が実行されても構わない。また、運転者による手動操作についても、パドルスイッチ69に限定されず、シフトレバーによる手動操作など適宜変更され得る。
また、前述の実施例では、有段変速機22は、前進9段の変速を可能とする変速機であったが、変速段数等はこれに限定されるものではなく適宜変更される。要は、摩擦係合装置の係合および解放によって有段変速が実行される変速機であれば本発明を適用できる。
また、前述の実施例では、有段変速機22において、第6速ギヤ段「6th」から第5速ギヤ段「5th」へのダウンシフトが一例として示されているが、本発明は、他のギヤ段へのダウンシフトにおいても適用することができる。
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
10:車両
12:エンジン(内燃機関)
22:有段変速機
70:電子制御装置(変速制御装置)
72:エンジン制御部(制御部)
74:変速制御部(制御部)
78:内部イナーシャ判定部(判定部)
80:トルク設定部
12:エンジン(内燃機関)
22:有段変速機
70:電子制御装置(変速制御装置)
72:エンジン制御部(制御部)
74:変速制御部(制御部)
78:内部イナーシャ判定部(判定部)
80:トルク設定部
Claims (4)
- 内燃機関と有段変速機とを直列に備える車両の変速制御装置において、
前記有段変速機のダウンシフト中に解放される解放側摩擦係合装置を解放したニュートラル状態で、前記内燃機関のトルクアップにより前記有段変速機の入力軸回転速度を変速後の入力軸回転速度に向かって上昇させ、変速後に係合される係合側摩擦係合装置を係合するダウンシフト制御を実行する制御部と、
前記内燃機関のトルクアップにおいて、ダウンシフト中の前記有段変速機の内部イナーシャが大きい変速パターンの場合、前記内部イナーシャが小さい変速パターンの場合に比べて、前記内燃機関の実トルクの上昇勾配が小さくなるように前記内燃機関の要求トルクを設定するトルク設定部とを、備える
ことを特徴とする車両の変速制御装置。 - 前記制御部は、前記内燃機関のトルクアップにおいて、前記内燃機関の要求トルクに対する実トルクの応答性を向上させるための第1要求トルクを目標にして前記内燃機関を制御する第1トルクアップ制御と、前記有段変速機の入力軸回転速度を変速後の入力軸回転速度に向かって上昇させるための第2要求トルクを目標にして前記内燃機関を制御する第2トルクアップ制御とを、順番に実行し、
前記トルク設定部は、前記内部イナーシャが大きい変速パターンの場合には、前記内部イナーシャが小さい変速パターンの場合に設定される前記第1要求トルクを補正し、前記内部イナーシャが大きい変速パターンの場合に設定される前記第1要求トルクを、前記内部イナーシャが小さい変速パターンの場合に設定される前記第1要求トルクよりも小さくする
ことを特徴とする請求項1の車両の変速制御装置。 - ダウンシフト中の前記有段変速機の前記内部イナーシャが、予め設定されている所定値よりも大きいとき、前記内部イナーシャが大きい変速パターンと判定し、該内部イナーシャが前記所定値以下のとき、該内部イナーシャが小さい変速パターンと判定する判定部を備える
ことを特徴とする請求項1または2の車両の変速制御装置。 - ダウンシフト中の前記有段変速機の前記内部イナーシャは、変速前後で係合状態が保持される摩擦係合装置に基づいて決定されることを特徴とする請求項1から3の何れか1の車両の変速制御装置。
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