JP6694344B2 - 自動変速機の制御装置及び自動変速機の制御方法 - Google Patents

自動変速機の制御装置及び自動変速機の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、自動変速機の制御装置及び自動変速機の制御方法に関する。
特許文献1に開示されている自動変速機では、摩擦締結要素を解放状態から締結させるときに、作動油を供給する油路及び摩擦締結要素のピストン室に対して作動油を急速充填するプリチャージを行って、摩擦締結要素に供給される油圧を締結初期圧まで速やかに上昇させることで、摩擦締結要素の締結までの時間を短縮している。
特開2004−125055号公報
しかしながら、プリチャージを行う際に作動油に空気が混入してしまうと、空気の圧縮性の影響により摩擦締結要素のピストンのストローク完了に遅れが生じる場合がある。
ピストンのストロークが完了するまでは油圧が締結初期圧まで上昇しないので、空気が混入していない場合と同様に摩擦締結要素に供給する油圧の指示圧を締結圧にしても、所望するトルク伝達容量を確保することができない。また、ピストンのストロークが完了するとともに油圧が急激に上昇するので、摩擦締結要素の締結ショックが発生する可能性がある。
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、作動油に空気が混入した場合でも、摩擦締結要素の締結を適切に行うことができるようにすることを目的とする。
本発明のある態様によれば、摩擦締結要素を有する自動変速機の制御装置であって、前記摩擦締結要素に供給する油圧の指示圧を上昇させてプリチャージを行った後に前記指示圧を低下させ、所定時間経過後に前記指示圧を締結圧に上昇させて前記摩擦締結要素を締結する締結制御部と、前記摩擦締結要素に供給される前記油圧の実圧を検出する油圧センサと、を備え、前記締結制御部は、前記油圧センサによって検出した前記実圧が前記プリチャージを開始してから所定油圧に上昇するまでの時間に基づいて、前記所定時間を設定する、ことを特徴とする自動変速機の制御装置が提供される。
また、本発明の別の態様によれば、摩擦締結要素を有し、前記摩擦締結要素に供給する油圧の指示圧を上昇させてプリチャージを行った後に前記指示圧を低下させ、所定時間経過後に前記指示圧を締結圧に上昇させて前記摩擦締結要素を締結する自動変速機の制御方法であって、前記摩擦締結要素に供給される前記油圧の実圧を検出し、検出した前記実圧が前記プリチャージを開始してから所定油圧に上昇するまでの時間に基づいて、前記所定時間を設定する、ことを特徴とする自動変速機の制御方法が提供される。
これらの態様では、作動油に空気が混入して実圧の上昇が遅れた場合は、遅れた時間に基づいて所定時間が設定される。よって、指示圧を締結圧に上昇させるタイミングを適切にでき、摩擦締結要素の締結を適切に行うことができる。
本発明の実施形態に係る車両の概略構成図である。 前進クラッチの締結解放機構を説明するための模式図である。 締結制御の内容を示すフローチャートである。 時間計測処理の内容を示すフローチャートである。 締結制御により前進クラッチが締結される様子を示すタイムチャートである。 締結制御を行わない場合を比較例として示すタイムチャートである。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る車両100の概略構成図である。車両100は、エンジン60と、エンジン60の駆動力を減速して駆動輪70に伝達する自動変速機1と、を備える。
自動変速機1は、前進後退切替機構10と、変速機構20と、油圧調整部30と、コントロールユニット40と、トルクコンバータ(以下、適宜トルコンという。)50と、を備える。油圧調整部30は、オイルポンプ31と、ライン圧調整装置32と、プライマリ圧調整装置33と、セカンダリ圧調整装置34と、クラッチ圧調整装置35と、を備える。
前進後退切替機構10は、エンジン60側とプライマリプーリ21側との動力伝達経路を切り換える遊星歯車11と、摩擦締結要素である前進クラッチ12と、同じく摩擦締結要素である後退ブレーキ13とを有する。
前進クラッチ12は、車両100の前進時に、クラッチ圧調整装置35からピストン室12aに供給される油圧(前進クラッチ圧)の力によって遊星歯車11に締結される。
より詳しくは、図2に示すように、前進クラッチ12は、ピストン12bに連接されており、ピストン室12aに供給される油圧(前進クラッチ圧)の力及びスプリング12cの力によって遊星歯車11に締結又は解放される。
後退ブレーキ13は、車両100の後退時に、クラッチ圧調整装置35からピストン室13aに供給される油圧(後退ブレーキ圧)の力によって遊星歯車11に締結される。後退ブレーキ13の締結解放機構は前進クラッチ12と同様であるので、説明を省略する。
シフトレバー43に応動するインヒビタスイッチのレンジ信号が中立位置(ニュートラルやパーキング)ではクラッチ圧調整装置35から油圧が供給されず、前進クラッチ12及び後退ブレーキ13は共に解放する。
クラッチ圧調整装置35は、コントロールユニット40から送信される指示圧に応じて摩擦締結要素(前進クラッチ12、後退ブレーキ13)に供給する油圧(前進クラッチ圧、後退ブレーキ圧)を調整して締結状態を制御する。
前進クラッチ12及び後退ブレーキ13の締結は排他的に行われ、前進時(レンジ信号=Dレンジ)は、前進クラッチ圧を供給して前進クラッチ12を締結するとともに、後退ブレーキ圧をドレンに接続して後退ブレーキ13を解放する。一方、後退時(レンジ信号=Rレンジ)は、前進クラッチ圧をドレンに接続するとともに、前進クラッチ12を解放し、後退ブレーキ圧を供給して後退ブレーキ13を締結する。また、中立位置(レンジ信号=Nレンジ)では、前進クラッチ圧及び後退ブレーキ圧をドレンに接続し、前進クラッチ12及び後退ブレーキ13を共に解放する。
変速機構20は、本実施形態では無段変速機構である。変速機構20は、プライマリプーリ21と、セカンダリプーリ22と、Vベルト23と、を備える。
プライマリプーリ21は、エンジン60の駆動力を入力する入力軸側のプーリである。プライマリプーリ21は、入力軸21cと一体となって回転する固定円錐板21aと、この固定円錐板21aに対向配置されてV字状のプーリ溝を形成するとともに、プライマリプーリ21に作用する油圧(以下「プライマリ圧」という)によって軸方向へ変位可能な可動円錐板21bとを備える。プライマリプーリ21の回転速度は、プライマリプーリ回転速度センサ41によって検出される。
セカンダリプーリ22は、Vベルト23によって伝達された駆動力をアイドラギアやディファレンシャルギアを介して駆動輪70に伝達する。セカンダリプーリ22は、出力軸22cと一体となって回転する固定円錐板22aと、この固定円錐板22aに対向配置されてV字状のプーリ溝を形成するとともに、セカンダリプーリ22に作用する油圧(以下「セカンダリ圧」という)に応じて軸方向へ変位可能な可動円錐板22bとを備える。
なお、セカンダリプーリ22の受圧面積とプライマリプーリ21の受圧面積とは、同等又はほぼ同等である。セカンダリプーリ22の回転速度は、セカンダリプーリ回転速度センサ42によって検出される。なお、このセカンダリプーリ22の回転速度から車速が算出される。
Vベルト23は、プライマリプーリ21及びセカンダリプーリ22に巻き掛けられ、プライマリプーリ21に入力された駆動力をセカンダリプーリ22に伝達する。
オイルポンプ31は、エンジン60で駆動されて、作動油を圧送する。
ライン圧調整装置32は、オイルポンプ31から圧送された作動油の圧力を、コントロールユニット40から送信されるライン指示圧に基づいて、運転状態に応じた所定のライン圧に調圧する。
プライマリ圧調整装置33は、コントロールユニット40から送信されるプライマリ指示圧に基づいて、ライン圧調整装置32で調圧されたライン圧を元圧として運転状態に応じた所定のプライマリ圧に調圧する。
セカンダリ圧調整装置34は、コントロールユニット40から送信されるセカンダリ指示圧に基づいて、ライン圧調整装置32で調圧されたライン圧を元圧として運転状態に応じた所定のセカンダリ圧に調圧する。
クラッチ圧調整装置35は、ライン圧調整装置32で調圧されたライン圧を元圧として、コントロールユニット40から送信されるクラッチ指示圧に基づいて油圧を調整し、その調整した油圧を供給して前進クラッチ12及び後退ブレーキ13を締結又は解放する。クラッチ圧調整装置35は、前進クラッチ圧、すなわち、前進クラッチ12に供給される油圧の実圧と、後退ブレーキ圧、すなわち、後退ブレーキ13に供給される油圧の実圧と、を検出する油圧センサ45を備える。
コントロールユニット40は、セカンダリプーリ回転速度センサ42のセカンダリ回転速度信号、シフトレバー43に応動するインヒビタスイッチのレンジ信号、アクセルペダル44のアクセル開度信号、エンジン60(又はエンジン制御装置)のエンジン回転速度信号等に基づいて、クラッチ指示圧を決定してクラッチ圧調整装置35へ送信する。なお、シフトレバー43のインヒビタスイッチは、前進(Dレンジ)、中立位置=ニュートラル(Nレンジ)、後退(Rレンジ)のいずれか一つを選択する例を示す。
また、コントロールユニット40は、クラッチ圧調整装置35をコントロールして、前進クラッチ12及び後退ブレーキ13に供給する油圧を調整して締結状態をコントロールする。
さらに、コントロールユニット40は、クラッチ圧調整装置35をコントロールして、前進クラッチ12又は後退ブレーキ13が遊星歯車11に対して、解放状態から締結するときに、作動油をプリチャージして、供給される油圧を締結初期圧まで速やかに上昇させる。
さらに、コントロールユニット40は、入力トルク情報、プライマリプーリ21の回転速度とセカンダリプーリ22の回転速度との比(変速比)、シフトレバー43のインヒビタスイッチからのセレクト位置、車速(セカンダリプーリ回転速度)、アクセル開度、油温、油圧等の信号を読み込んで目標変速比を決定する。
そして、目標変速比を実現するためのプライマリ圧及びセカンダリ圧の目標圧を算出し、必要に応じて目標圧の補正を行って、その目標圧通りになるように、ライン圧調整装置32、プライマリ圧調整装置33、セカンダリ圧調整装置34を制御して、プライマリプーリ21及びセカンダリプーリ22に供給する油圧を調整して可動円錐板21b及び可動円錐板22bを回転軸方向に往復移動させてプライマリプーリ21及びセカンダリプーリ22のプーリ溝幅を変化させる。
すると、Vベルト23がプライマリプーリ21及びセカンダリプーリ22上で移動して、Vベルト23のプライマリプーリ21及びセカンダリプーリ22に対する接触半径が変わり、変速比がコントロールされる。
コントロールユニット40は、アクセルペダル44が踏み込まれたり、マニュアルモードでシフトチェンジされると、プライマリプーリ21の可動円錐板21b及びセカンダリプーリ22の可動円錐板22bを軸方向へ変位させて、Vベルト23との接触半径を変更することにより、変速比を連続的に変化させる。
さらに、コントロールユニット40は、エンジン60の燃料噴射量、スロットル開度を制御してエンジントルク、回転数を制御する。
トルクコンバータ50は、エンジン60と前進後退切替機構10との間に設けられ、内部に有する作動油の流れによってエンジン60の駆動力を伝達する装置である。
ところで、本実施形態のコントロールユニット40は、上述したように、クラッチ圧調整装置35をコントロールして、摩擦締結要素(前進クラッチ12、後退ブレーキ13)を遊星歯車11に対して解放状態から締結するときに、作動油をプリチャージして、摩擦締結要素に供給される油圧を締結初期圧まで速やかに上昇させる。
しかしながら、プリチャージを行う際に作動油に空気が混入してしまうと、空気の圧縮性の影響により摩擦締結要素のピストンのストローク完了に遅れが生じる場合がある。
ピストンのストロークが完了するまでは油圧が締結初期圧まで上昇しないので、作動油に空気が混入した場合において、空気が混入していない場合と同様に摩擦締結要素に供給する油圧の指示圧を締結圧にしても、所望するトルク伝達容量を確保することができない。また、指示圧との乖離が大きくなることからピストンのストロークが完了するとともに油圧が急激に上昇するので、摩擦締結要素の締結ショックが発生する可能性がある。
そこで、本実施形態のコントロールユニット40は、作動油に空気が混入した場合でも、摩擦締結要素の締結を適切に行うことができるように、解放状態から締結する際は、図3、図4に示すフローチャートに示す手順に従って締結制御を行う。
以下、コントロールユニット40が実行する制御の内容について、図3、図4を参照しながら説明する。なお、以下では、前進クラッチ12を締結する場合を例として説明する。
コントロールユニット40は、前進クラッチ12の締結制御を開始すると、図3に示すように、第1指示圧及び期間T1を演算し(ステップS11)、クラッチ圧調整装置35に前進クラッチ12の指示圧として第1指示圧を送信する(ステップS12)。また、コントロールユニット40は、図4に示す時間計測処理を開始する(ステップS12)。
第1指示圧は、油路及びピストン室12aに作動油をプリチャージするための指示圧である。これにより、前進クラッチ12に供給される油圧が上昇し、油路及びピストン室12aに作動油がプリチャージされる。期間T1は、前進クラッチ12の指示圧として第1指示圧を継続する時間である。
第1指示圧及び期間T1は、オイルポンプ31の回転速度、油温、前進クラッチ12の前回の解放からの経過時間等に基づいて演算される。なお、これら各要素をパラメータとするマップを実験等により予め作成しておき、当該マップを参照して第1指示圧及び期間T1を設定してもよい。
図4に示す時間計測処理では、コントロールユニット40は、油圧センサ45によって検出した前進クラッチ12に供給される油圧の実圧が、所定の判定圧以上になったか判定する(ステップS21)。
所定の判定圧は、実験等により予め設定された油圧であり、例えば、スプリング12cの力に抗してピストン12bがストロークを開始する油圧よりもわずかに低い油圧とされる。
コントロールユニット40は、実圧が所定の判定圧以上になったと判定すると、処理をステップS22に移行する。また、実圧が所定の判定圧以上になっていないと判定すると、ステップS21の処理を繰り返し行う。
ステップS22では、コントロールユニット40は、ステップS12で前進クラッチ12の指示圧が第1指示圧になってから前進クラッチ12に供給される油圧の実圧が所定の判定圧以上になるまでの時間(以下、遅れ時間という。)を内部メモリに記憶する。なお、時間の計測は、コントロールユニット40の内部タイマによって行われる。
図3に戻って、ステップS13では、コントロールユニット40は、ステップS12で前進クラッチ12の指示圧が第1指示圧になってからの時間が、ステップS11で期間T1として求めた時間を経過したか判定する。
コントロールユニット40は、前進クラッチ12の指示圧が第1指示圧になってからの時間が期間T1の時間を経過したと判定すると、処理をステップS14に移行する。また、前進クラッチ12の指示圧が第1指示圧になってからの時間が期間T1の時間を経過していないと判定すると、ステップS13の処理を繰り返し行う。
ステップS14では、コントロールユニット40は、クラッチ圧調整装置35に前進クラッチ12の指示圧として第2指示圧を送信する。
第2指示圧は、第1指示圧よりも低い油圧であって、前進クラッチ12の締結初期圧に基づいて設定される。これにより、前進クラッチ12に供給される油圧が低下する。なお、締結初期圧は、前進クラッチ12が締結開始する油圧であり、実験等により予め求められる。
ステップS15では、コントロールユニット40は、時間計測処理によって計測した遅れ時間に基づいて、期間T2を演算する。期間T2は、前進クラッチ12の指示圧として第2指示圧を継続する時間である。
具体的には、本実施形態の期間T2は、作動油に空気が混入していない場合の遅れ時間(以下、基準遅れ時間という。)と、この場合において前進クラッチ12の指示圧が第2指示圧になってからピストン12bのストロークが完了して実圧が締結初期圧になるまでの時間(以下、基準期間という。)とを予め実験等により求めておき、計測した遅れ時間と基準遅れ時間との差を、基準期間に加えて求められる。つまり、本実施形態では、遅れ時間が長いほど、期間T2が長く設定されることになる。
なお、期間T2は、遅れ時間に加えて、オイルポンプ31の回転速度、油温、前進クラッチ12の前回の解放からの経過時間等を用いて演算してもよい。また、これら各要素をパラメータとするマップを実験等により予め作成しておき、当該マップを参照して期間T2を設定してもよい。
ステップS16では、コントロールユニット40は、ステップS14で前進クラッチ12の指示圧が第2指示圧になってからの時間が、ステップS15で期間T2として求めた時間を経過したか判定する。
コントロールユニット40は、前進クラッチ12の指示圧が第2指示圧になってからの時間が期間T2の時間を経過したと判定すると、処理をステップS17に移行する。また、前進クラッチ12の指示圧が第2指示圧になってからの時間が期間T2の時間を経過していないと判定すると、ステップS16の処理を繰り返し行う。
ステップS17では、コントロールユニット40は、クラッチ圧調整装置35に前進クラッチ12の指示圧として締結圧を送信し、前進クラッチ12に供給される油圧を上昇させて前進クラッチ12を締結する。
続いて、図5に示すタイムチャートを参照しながら、締結制御により前進クラッチ12が締結される様子について説明する。
図5に二点鎖線で示す実圧は、プリチャージの際に作動油に空気が混入していない場合の実圧を示し、実線で示す実圧は、空気が混入している場合の実圧を示す。また、一点鎖線で示す指示圧は、作動油に空気が混入している場合の時刻t5以降の指示圧を示す。
まず、プリチャージの際に作動油に空気が混入していない場合について説明する。
締結制御が開始されて時刻t1で指示圧が第1指示圧になると、油路及びピストン室12aに作動油がプリチャージされて実圧(二点鎖線)が上昇する。
時刻t2で実圧が所定の判定圧まで上昇し、その後、ピストン12bがストロークを開始してピストン室12aの容積が拡大するのに伴い、実圧の上昇が緩やかになる。
時刻t1から時刻t2までの時間は、作動油に空気が混入していない場合の遅れ時間、すなわち、基準遅れ時間である。
時刻t3では、期間T1が経過して指示圧が第2指示圧に低下する。
そして、時刻t5まで第2指示圧が継続され、ピストン12bのストロークが完了して実圧が締結初期圧になる。
時刻t3から時刻t5までの期間T2aは、基準期間である。
時刻t5以降は、指示圧(一点鎖線)が締結圧に向けて上昇し、これに伴って実圧が上昇する。
次に、プリチャージの際に作動油に空気が混入している場合について説明する。
締結制御が開始されて時刻t1で指示圧が第1指示圧になると、油路及びピストン室12aに作動油がプリチャージされて実圧(実線)が上昇する。この場合の実圧の上昇は、空気の圧縮性の影響により、空気が混入していない場合よりも緩やかになる。
時刻t3で期間T1が経過して指示圧が第2指示圧に低下する。
時刻t4で実圧が所定の判定圧まで上昇し、その後、ピストン12bがストロークを開始してピストン室12aの容積が拡大するのに伴い、実圧の上昇が緩やかになる。
そして、時刻t6まで第2指示圧が継続され(一点鎖線で示す指示圧)、ピストン12bのストロークが完了して実圧が締結初期圧になる。
時刻t3から時刻t6までの期間T2bは、時刻t1から時刻t4までの時間(遅れ時間)と時刻t1から時刻t2までの時間(基準遅れ時間)との差を、基準期間(期間T2a)に加えた期間である。
時刻t6以降は、指示圧(一点鎖線)が締結圧に向けて上昇し、これに伴って実圧が上昇する。
続いて、図6に示す比較例を参照しながら、本実施形態の締結制御を行わず、且つ、プリチャージの際に作動油に空気が混入している場合について説明する。
時刻t1で指示圧が第1指示圧になると、油路及びピストン室12aに作動油がプリチャージされて実圧が上昇する。この場合の実圧の上昇は、空気の圧縮性の影響により、空気が混入していない場合よりも緩やかになる。
時刻t3で期間T1が経過して指示圧が第2指示圧に低下する。
その後、ピストン12bがストロークを開始してピストン室12aの容積が拡大するのに伴い、実圧の上昇が緩やかになる。
時刻t5で期間T2a(基準期間)が経過すると、指示圧が締結圧に向けて上昇する。この時点では、ピストン12bのストロークが完了しておらず、実圧が締結初期圧まで上昇していない。このため、指示圧が上昇しているにも関わらず、前進クラッチ12のトルク伝達容量は増加しない。
そして、時刻t6でピストン12bのストロークが完了すると、指示圧との乖離が大きいことから実圧が急激に上昇し、前進クラッチ12の締結ショックが発生する。
これに対して、本実施形態では、上述したように、プリチャージの際に作動油に空気が混入して実圧の上昇が遅れた場合は、遅れ時間の長さに応じて期間T2が長く設定される(期間T2b)。これにより、作動油に混入した空気がピストン室12aの隙間等から排出されてピストン12bのストロークが完了するまで第2指示圧が継続される。よって、ピストン12bのストロークが完了して実圧が締結初期圧まで上昇したタイミングで前進クラッチ12の指示圧を締結圧に上昇させることができる。
これによれば、指示圧を締結圧にして前進クラッチ12を締結したときに所望するトルク伝達容量を確保できる。また、実圧が急激に上昇することを防止できるので、前進クラッチ12の締結ショックが発生することを防止できる。
以上述べたように、本実施形態によれば、コントロールユニット40は、油圧センサ45によって検出した実圧がプリチャージを開始してから所定の判定圧に上昇するまでの時間に基づいて、期間T2を設定する。
より具体的には、コントロールユニット40は、油圧センサ45によって検出した実圧が、プリチャージを開始してから所定の判定圧に上昇するまでの時間が長いほど、期間T2を長く設定する。
これによれば、作動油に空気が混入して実圧の上昇が遅れた場合は、遅れ時間に基づいて期間T2が設定される。よって、指示圧を締結圧に上昇させるタイミングを適切にでき、摩擦締結要素(前進クラッチ12、後退ブレーキ13)の締結を適切に行うことができる(請求項1〜3に対応する効果)。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、上記実施形態では、自動変速機1の前進後退切替機構10が有する前進クラッチ12に本発明を適用した場合について説明したが、後退ブレーキ13に適用してもよい。また、例えば、自動変速機の副変速機構が有する摩擦締結要素に適用してもよいし、有段変速機が有する摩擦締結要素に適用してもよい。
また、上記実施形態では、期間T2を図3におけるステップS15で演算しているが、期間T2を求めるタイミングは、時間計測処理によって遅れ時間を取得した後であって、且つ、基準期間が経過する前であればいつでもよい。
1 自動変速機
12 前進クラッチ(摩擦締結要素)
13 後退ブレーキ(摩擦締結要素)
40 コントロールユニット(制御装置、締結制御部)
45 油圧センサ

Claims (3)

  1. 摩擦締結要素を有する自動変速機の制御装置であって、
    前記摩擦締結要素に供給する油圧の指示圧を上昇させてプリチャージを行った後に前記指示圧を低下させ、所定時間経過後に前記指示圧を締結圧に上昇させて前記摩擦締結要素を締結する締結制御部と、
    前記摩擦締結要素に供給される前記油圧の実圧を検出する油圧センサと、
    を備え、
    前記締結制御部は、前記油圧センサによって検出した前記実圧が前記プリチャージを開始してから所定油圧に上昇するまでの時間に基づいて、前記所定時間を設定する、
    ことを特徴とする自動変速機の制御装置。
  2. 請求項1に記載の自動変速機の制御装置であって、
    前記締結制御部は、前記油圧センサによって検出した前記実圧が、前記プリチャージを開始してから前記所定油圧に上昇するまでの時間が長いほど、前記所定時間を長く設定する、
    ことを特徴とする自動変速機の制御装置。
  3. 摩擦締結要素を有し、前記摩擦締結要素に供給する油圧の指示圧を上昇させてプリチャージを行った後に前記指示圧を低下させ、所定時間経過後に前記指示圧を締結圧に上昇させて前記摩擦締結要素を締結する自動変速機の制御方法であって、
    前記摩擦締結要素に供給される前記油圧の実圧を検出し、
    検出した前記実圧が前記プリチャージを開始してから所定油圧に上昇するまでの時間に基づいて、前記所定時間を設定する、
    ことを特徴とする自動変速機の制御方法。
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