実施例1の制御装置は、前進9速・後退1速のギヤ段を有するシフト・バイ・ワイヤ及びパーク・バイ・ワイヤによる自動変速機を搭載したエンジン車(車両の一例)に適用したものである。以下、実施例1の構成を「全体システム構成」、「自動変速機の詳細構成」、「油圧制御系の詳細構成」、「変速制御処理構成」に分けて説明する。
[全体システム構成(図1)]
エンジン車の駆動系には、図1に示すように、エンジン1と、トルクコンバータ2と、自動変速機3と、プロペラシャフト4と、駆動輪5と、を備える。トルクコンバータ2は、締結によりエンジン1のクランク軸と自動変速機3の入力軸INを直結するロックアップクラッチ2aを内蔵する。自動変速機3は、ギヤトレーン3aとパークギヤ3bを内蔵する。自動変速機3には、変速のためのスプールバルブや油圧制御回路やソレノイドバルブ等により構成されるコントロールバルブユニット6が取り付けられている。
コントロールバルブユニット6は、ソレノイドバルブとして、摩擦要素毎に6個設けられるクラッチソレノイド20と、それぞれ1個設けられるライン圧ソレノイド21、潤滑ソレノイド22、ロックアップソレノイド23を有する。即ち、合計9個のソレノイドバルブを有する。これらのソレノイドバルブは何れも3方向リニアソレノイド構造であり、変速機コントロールユニット10からの制御指令を受けて調圧作動する。
エンジン車の電子制御系には、図1に示すように、変速機コントロールユニット10(略称:「ATCU」という。)と、エンジンコントロールモジュール11(略称:「ECM」という。)と、CAN通信線70と、を備える。ここで、変速機コントロールユニット10は、センサモジュールユニット71(略称:「USM」という。)からのイグニッション信号によって起動/停止をする。つまり、変速機コントロールユニット10の起動/停止を、イグニッションスイッチによる起動/停止の場合に比べて起動バリエーションが増える「ウェイクアップ/スリープ制御」としている。
変速機コントロールユニット10は、コントロールバルブユニット6の上面位置に機電一体に設けられ、ユニット基板にメイン基板温度センサ31と、サブ基板温度センサ32と、を互いに独立性を担保しながら冗長系により備える。即ち、メイン基板温度センサ31とサブ基板温度センサ32は、センサ値情報を変速機コントロールユニット10に送信するが、周知の自動変速機ユニットとは異なり、オイルパン内で変速機作動油(ATF)に直接接触していない温度情報を送信する。この変速機コントロールユニット10は、他にタービン回転センサ13、出力軸回転センサ14、第3クラッチ油圧センサ15からの信号を入力する。さらに、シフタコントロールユニット18、中間軸回転センサ19、等からの信号を入力する。
タービン回転センサ13は、トルクコンバータ2のタービン回転数(=変速機入力軸回転数)を検出し、タービン回転数Ntを示す信号を変速機コントロールユニット10に送信する。出力軸回転センサ14は、自動変速機3の出力軸回転数を検出し、出力軸回転数No(=車速VSP)を示す信号を変速機コントロールユニット10に送信する。第3クラッチ油圧センサ15は、第3クラッチK3のクラッチ油圧を検出し、第3クラッチ油圧PK3を示す信号を変速機コントロールユニット10に送信する。
シフタコントロールユニット18は、運転者によるシフタ181へのセレクト操作により選択されたレンジ位置を判定し、レンジ位置信号を変速機コントロールユニット10に送信する。なお、シフタ181は、モーメンタリ構造であり、操作部181aの上部にPレンジボタン181bを有し、操作部181aの側部にロック解除ボタン181c(N→R時のみ)を有する。そして、レンジ位置として、Hレンジ(ホームレンジ)とRレンジ(リバースレンジ)とDレンジ(ドライブレンジ)とN(d),N(r)(ニュートラルレンジ)を有する。中間軸回転センサ19は、中間軸(インターミディエイトシャフト=第1キャリアC1に連結される回転メンバ)の回転数を検出し、中間軸回転数Nintを示す信号を変速機コントロールユニット10に送信する。
変速機コントロールユニット10では、変速マップ(図4参照)上での車速VSPとアクセル開度APOによる運転点(VSP,APO)の変化を監視することで、
1.オートアップシフト(アクセル開度を保った状態での車速上昇による)
2.足離しアップシフト(アクセル足離し操作による)
3.足戻しアップシフト(アクセル戻し操作による)
4.パワーオンダウンシフト(アクセル開度を保っての車速低下による)
5.小開度急踏みダウンシフト(アクセル操作量小による)
6.大開度急踏みダウンシフト(アクセル操作量大による:「キックダウン」)
7.緩踏みダウンシフト(アクセル緩踏み操作と車速上昇による)
8.コーストダウンシフト(アクセル足離し操作での車速低下による)
と呼ばれる基本変速パターンによる変速制御を行う。
エンジンコントロールモジュール11は、アクセル開度センサ16、エンジン回転センサ17、等からの信号を入力する。
アクセル開度センサ16は、運転者のアクセル操作によるアクセル開度を検出し、アクセル開度APOを示す信号をエンジンコントロールモジュール11に送信する。エンジン回転センサ17は、エンジン1の回転数を検出し、エンジン回転数Neを示す信号をエンジンコントロールモジュール11に送信する。
エンジンコントロールモジュール11では、エンジン単体の様々な制御に加え、変速機コントロールユニット10との協調制御によりエンジントルク制限制御等を行う。変速機コントロールユニット10とは、双方向に情報交換可能なCAN通信線70を介して接続されているため、変速機コントロールユニット10から情報リクエストが入力されると、アクセル開度APOやエンジン回転数Neの情報を変速機コントロールユニット10に出力する。さらに、推定算出によるエンジントルクTeやタービントルクTtの情報を変速機コントロールユニット10に出力する。また、変速機コントロールユニット10から上限トルクによるエンジントルク制限要求が入力されると、エンジントルクを所定の上限トルクにより制限したトルクとするエンジントルク制限制御が実行される。
[自動変速機の詳細構成(図2、図3、図4)]
自動変速機3は、複数のギヤ段が設定可能なギヤトレーン3a(有段変速機構)と複数の摩擦要素を有し、下記の点を特徴とする。
(a) 変速要素として、機械的に係合/空転するワンウェイクラッチを用いていない。
(b) 摩擦要素である第1ブレーキB1、第2ブレーキB2、第3ブレーキB3、第1クラッチK1、第2クラッチK2、第3クラッチK3は、変速時にクラッチソレノイド20によってそれぞれ独立に締結/解放状態が制御される。
(c) 摩擦要素の締結圧制御において締結状態を維持するインギヤ中、クラッチソレノイドに最大圧指令を出力するのではなく、クラッチ滑りを抑えることができる要素入力トルク相当の中間圧指令をクラッチソレノイド20に出力する。
(d) 第2クラッチK2と第3クラッチK3は、クラッチピストン油室に作用する遠心力による遠心圧を相殺する遠心キャンセル室を有する。
自動変速機3は、図2に示すように、ギヤトレーン3aを構成する遊星歯車として、入力軸INから出力軸OUTに向けて順に、第1遊星歯車PG1と、第2遊星歯車PG2と、第3遊星歯車PG3と、第4遊星歯車PG4と、を備えている。
第1遊星歯車PG1は、シングルピニオン型遊星歯車であり、第1サンギヤS1と、第1サンギヤS1に噛み合うピニオンを支持する第1キャリアC1と、ピニオンに噛み合う第1リングギヤR1と、を有する。
第2遊星歯車PG2は、シングルピニオン型遊星歯車であり、第2サンギヤS2と、第2サンギヤS2に噛み合うピニオンを支持する第2キャリアC2と、ピニオンに噛み合う第2リングギヤR2と、を有する。
第3遊星歯車PG3は、シングルピニオン型遊星歯車であり、第3サンギヤS3と、第3サンギヤS3に噛み合うピニオンを支持する第3キャリアC3と、ピニオンに噛み合う第3リングギヤR3と、を有する。
第4遊星歯車PG4は、シングルピニオン型遊星歯車であり、第4サンギヤS4と、第4サンギヤS4に噛み合うピニオンを支持する第4キャリアC4と、ピニオンに噛み合う第4リングギヤR4と、を有する。
自動変速機3は、図2に示すように、入力軸INと、出力軸OUTと、第1連結メンバM1と、第2連結メンバM2と、トランスミッションケースTCと、を備えている。変速により締結/解放される摩擦要素として、第1ブレーキB1と、第2ブレーキB2と、第3ブレーキB3と、第1クラッチK1と、第2クラッチK2と、第3クラッチK3と、を備えている。
入力軸INは、エンジン1からの駆動力がトルクコンバータ2を介して入力される軸で、第1サンギヤS1と第4キャリアC4に常時連結している。そして、入力軸INは、第2クラッチK2を介して第1キャリアC1に断接可能に連結している。
出力軸OUTは、プロペラシャフト4及び図外のファイナルギヤ等を介して駆動輪5へ変速した駆動トルクを出力する軸であり、第3キャリアC3に常時連結している。そして、出力軸OUTは、第1クラッチK1を介して第4リングギヤR4に断接可能に連結している。
第1連結メンバM1は、第1遊星歯車PG1の第1リングギヤR1と第2遊星歯車PG2の第2キャリアC2を、摩擦要素を介在させることなく常時連結するメンバである。第2連結メンバM2は、第2遊星歯車PG2の第2リングギヤR2と第3遊星歯車PG3の第3サンギヤS3と第4遊星歯車PG4の第4サンギヤS4を、摩擦要素を介在させることなく常時連結するメンバである。
第1ブレーキB1は、第1キャリアC1の回転を、トランスミッションケースTCに対し係止可能な摩擦要素である。第2ブレーキB2は、第3リングギヤR3の回転を、トランスミッションケースTCに対し係止可能な摩擦要素である。第3ブレーキB3は、第2サンギヤS2の回転を、トランスミッションケースTCに対し係止可能な摩擦要素である。
第1クラッチK1は、第4リングギヤR4と出力軸OUTの間を選択的に連結する摩擦要素である。第2クラッチK2は、入力軸INと第1キャリアC1の間を選択的に連結する摩擦要素である。第3クラッチK3は、第1キャリアC1と第2連結メンバM2の間を選択的に連結する摩擦要素である。
図3に基づいて、各ギヤ段を成立させる変速構成を説明する。1速段(1st)は、第2ブレーキB2と第3ブレーキB3と第3クラッチK3の同時締結により達成する。2速段(2nd)は、第2ブレーキB2と第2クラッチK2と第3クラッチK3の同時締結により達成する。3速段(3rd)は、第2ブレーキB2と第3ブレーキB3と第2クラッチK2の同時締結により達成する。4速段(4th)は、第2ブレーキB2と第3ブレーキB3と第1クラッチK1の同時締結により達成する。5速段(5th)は、第3ブレーキB3と第1クラッチK1と第2クラッチK2の同時締結により達成する。以上の1速段~5速段が、ギヤ比が1を超えている減速ギヤ比によるアンダードライブギヤ段である。
6速段(6th)は、第1クラッチK1と第2クラッチK2と第3クラッチK3の同時締結により達成する。この第6速段は、ギヤ比=1の直結段である。
7速段(7th)は、第3ブレーキB3と第1クラッチK1と第3クラッチK3の同時締結により達成する。8速段(8th)は、第1ブレーキB1と第1クラッチK1と第3クラッチK3の同時締結により達成する。9速段(9th)は、第1ブレーキB1と第3ブレーキB3と第1クラッチK1の同時締結により達成する。以上の7速段~9速段は、ギヤ比が1未満の増速ギヤ比によるオーバードライブギヤ段である。
さらに、1速段から9速段までのギヤ段のうち、隣接するギヤ段へのアップ変速を行う際、或いは、ダウン変速を行う際、図3に示すように、掛け替え変速により行う構成としている。即ち、隣接するギヤ段への変速は、三つの摩擦要素のうち、二つの摩擦要素の締結は維持したままで、一つの摩擦要素の解放と一つの摩擦要素の締結を行うことで達成される。
Rレンジ位置の選択による後退速段(Rev)は、第1ブレーキB1と第2ブレーキB2と第3ブレーキB3の同時締結により達成する。なお、Nレンジ位置及びPレンジ位置を選択したときは、基本的に6個の摩擦要素B1,B2,B3,K1,K2,K3の全てが解放状態とされる。
そして、変速機コントロールユニット10には、図4に示すような変速マップが記憶設定されていて、Dレンジの選択により前進側の1速段から9速段までのギヤ段の切り替えによる変速は、この変速マップに従って行われる。即ち、そのときの運転点(VSP,APO)が図4の実線で示すアップシフト線を横切るとアップシフト変速要求が出される。又、運転点(VSP,APO)が図4の破線で示すダウンシフト線を横切るとダウンシフト変速要求が出される。
[油圧制御系の詳細構成(図5~図7)]
変速機コントロールユニット10によって油圧制御されるコントロールバルブユニット6は、図5に示すように、油圧源として、メカオイルポンプ61と電動オイルポンプ62を備える。メカオイルポンプ61は、エンジン1によりポンプ駆動され、電動オイルポンプ62は、電動モータ63によりポンプ駆動される。
コントロールバルブユニット6は、油圧制御回路に設けられる弁として、ライン圧ソレノイド21とライン圧調圧弁64とクラッチソレノイド20とロックアップソレノイド23を備える。そして、潤滑ソレノイド22と潤滑調圧弁65とブースト切り替え弁66を備える。さらに、P-nP切り替え弁67とパーク油圧アクチュエータ68を備える。
ライン圧調圧弁64は、メカオイルポンプ61と電動オイルポンプ62の少なくとも一方からの吐出油を、ライン圧ソレノイド21からのバルブ作動信号圧に基づいてライン圧PLに調圧する。
ここで、ライン圧ソレノイド21は、変速機コントロールユニット10に有するライン圧制御部100から制御指令により調圧駆動する。ライン圧制御部100は、後述するように、インギヤ中に中間圧指令をクラッチソレノイド20へ出力するのに伴い、ギヤトレーン3aへの入力トルクの大きさに対する目標ライン圧特性PLcを、インギヤ中に最大圧指令をクラッチソレノイドへ出力する場合の目標ライン圧特性PLc’よりも低圧側に設定している(図6を参照)。
クラッチソレノイド20は、ライン圧PLを元圧とし、摩擦要素(B1,B2,B3,K1,K2,K3)毎に締結圧や解放圧を制御する変速系ソレノイドである。なお、図5ではクラッチソレノイド20が1個であるように記載しているが、摩擦要素(B1,B2,B3,K1,K2,K3)毎に6個のソレノイドを有する。
ここで、クラッチソレノイド20は、変速機コントロールユニット10に有する変速制御部101からの制御指令により調圧駆動する。変速制御部101は、単独変速制御機能と多重変速制御機能と締結圧制御機能を有する。単独変速制御機能とは、隣接の変速段へ移行するアップシフト要求又はダウンシフト要求を判定すると、締結/解放の架け替え制御による変速を実行する機能をいう。多重変速制御機能とは、第1変速(前変速)の変速中に第2変速(後変速)を開始する多重変速要求を判定すると、第1変速と第2変速の変速進行状況を調停する機能をいう。締結圧制御機能は、摩擦要素の締結圧制御において締結状態を維持するインギヤ中、最大圧指令Pmaxをクラッチソレノイドへ出力するのではなく、クラッチ滑りを抑えることができる要素入力トルク相当の中間圧指令Plimitをクラッチソレノイド20へ出力する機能をいう(図7を参照)。
ロックアップソレノイド23は、ロックアップクラッチ2aのスリップ締結時、ライン圧調圧弁64により作り出されたライン圧PLと調圧余剰油を用い、ロックアップクラッチ2aのクラッチ差圧を制御する。
ここで、ロックアップソレノイド23は、変速機コントロールユニット10に有するロックアップ制御部102からの制御指令により調圧駆動する。ロックアップ制御部102は、スリップロックアップ領域での走行中、完全締結状態を保つクラッチ差圧制御ではなく、ロックアップクラッチ2aのスリップ締結状態を維持するクラッチ差圧制御を、ギヤトレーン3aのギヤ段や変速にかかわらず実行する。なお、「スリップロックアップ領域」とは、例えば、低車速域に設定された所定車速以上の車速による走行領域をいう。「スリップ締結状態を維持するクラッチ差圧制御」とは、ロックアップクラッチ2aのスリップ締結制御のことであり、微小スリップ値を目標値とし、実スリップ値が目標値に収束するようにスリップ偏差に応じて実行されるフィードバック制御をいう。
潤滑ソレノイド22は、潤滑調圧弁65へのバルブ作動信号圧と、ブースト切り替え弁66への切替え圧とを作り出し、摩擦要素へ供給する潤滑流量を、発熱を抑える適正な流量に調圧する機能を有する。そして、連続変速プロテクション以外のときに摩擦要素の発熱を抑える最低潤滑流量をメカ保証し、最低潤滑流量に上乗せされる潤滑流量分を調整するソレノイドである。
潤滑調圧弁65は、潤滑ソレノイド22からのバルブ作動信号圧によって、摩擦要素とギヤトレーン3aを含むパワートレーン(PT)へクーラー69を介して供給する潤滑流量をコントロールすることができる。そして、潤滑調圧弁65によってPT供給潤滑流量を適正化することでフリクションを低減する。
ブースト切り替え弁66は、潤滑ソレノイド22からの切替え圧によって、第2クラッチK2と第3クラッチK3の遠心キャンセル室の供給油量を増加する。このブースト切り替え弁66は、遠心キャンセル室の油量が不足しているシーンで一時的に供給油量を増やすときに使用する。
P-nP切り替え弁67は、潤滑ソレノイド22(又はパークソレノイド)からの切替え圧によってパーク油圧アクチュエータ68へのライン圧路を切り替える。Pレンジへの選択時にパークギヤ3bを噛合わせるパークロックと、PレンジからPレンジ以外のレンジへの選択時にパークギヤ3bの噛合を解除するパークロック解除を行う。
このように、運転者が操作するシフトレバーと機械的に連結され、Dレンジ圧油路やRレンジ圧油路やPレンジ圧油路等を切り替えるマニュアルバルブを廃止したコントロールバルブユニット6の構成としている。そして、シフタ181によりD,R,Nレンジを選択した際、シフタコントロールユニット18からのレンジ位置信号に基づいて、6個の摩擦要素を独立に締結/解放する制御を採用することで「シフト・バイ・ワイヤ」を達成している。さらに、シフタ181によりPレンジを選択した際、シフタコントロールユニット18からのレンジ位置信号に基づいて、パークモジュールを構成するP-nP切り替え弁67とパーク油圧アクチュエータ68を作動させることで「パーク・バイ・ワイヤ」を達成している。
[変速制御処理構成(図8)]
図8は、変速機コントロールユニット10の変速制御部101にて実行される変速制御処理の流れを示す。以下、図8の各ステップについて説明する。
ステップS1では、処理スタートに続き、第1変速(前変速)の要求有りか否かを判定する。YES(第1変速の要求有り)の場合はステップS2へ進み、NO(第1変速の要求無し)の場合はリターンへ進む。
ステップS2では、S1での第1変速の要求有りとの判定、或いは、S3での所定時間が経過していないとの判定に続き、第1変速において解放状態から締結状態へと移行する第1摩擦要素に対しプリチャージ圧指令を出力し、ステップS3へ進む。ここで、「プリチャージ圧」とは、作動油が抜けている第1摩擦要素への油路や油室に素早く作動油を充填するための油圧をいう。「第1摩擦要素」とは、例えば、第1変速が4速段→3速段へのダウンシフトの場合、4速段で解放状態であり3速段にて締結される第2クラッチK2のことをいう。
ステップS3では、S2でのプリチャージ圧指令の出力に続き、プリチャージ圧指令の出力開始から所定時間が経過したか否かを判断する。YES(所定時間が経過した)の場合ステップS4へ進み、NO(所定時間が経過していない)の場合ステップS2に戻る。ここで、「所定時間」とは、図7に示すように、第1摩擦要素への油路や油室に作動油を充填するためのプリチャージ圧指令の出力継続時間Tpをいう。
ステップS4では、S3での所定時間が経過したとの判定、或いは、S6での第1変速目標ギヤ比に未到達であるとの判定に続き、第1摩擦要素に対しプリチャージ圧指令の出力に続いて締結圧上昇指令を出力し、ステップS8へ進む。ここで、「締結圧上昇指令」とは、第1摩擦要素への油路に作動油を押し込み供給して第1摩擦要素の締結油圧を上昇させる指令をいい、例えば、図7に示すように、指令値の上昇勾配を段階的に高くする特性により与える。
ステップS5では、S4での締結圧上昇指令の出力に続き、第2変速(後変速)の要求有りか否かを判定する。YES(第2変速の要求有り)の場合はステップS8へ進み、NO(第2変速の要求無し)の場合はステップS6へ進む。
ステップS6では、S5での第2変速の要求無しとの判定に続き、実ギヤ比が第1変速目標ギヤ比に到達したか否かを判定する。YES(第1変速目標ギヤ比に到達)の場合はステップS7へ進み、NO(第1変速目標ギヤ比に未到達)の場合はステップS4へ戻る。ここで、「実ギヤ比」は、タービン回転センサ13からのタービン回転数Nt(=変速機入力回転数)と出力軸回転センサ14からの変速機出力軸回転数Noを用いた除算を随時行うことにより求める。
ステップS7では、S6での第1変速目標ギヤ比に到達であるとの判定に続き、第1変速において締結状態へ移行する第1摩擦要素へ中間圧指令を出力し、リターンへ進む。
ステップS8では、S5での第2変速の要求有りとの判定、或いは、S9での中間圧指令を出力していないとの判定、或いは、S10での中間圧指令出力から所定時間経過との判定に続き、第2変速において解放状態から締結状態へと移行する第2摩擦要素に対するプリチャージ圧指令の出力を禁止し、ステップS9へ進む。ここで、「第2摩擦要素」とは、例えば、第2変速が3速段→2速段へのダウンシフトの場合、3速段で解放状態であり2速段にて締結される第3クラッチK3のことをいう。
ステップS9では、S8での第2摩擦要素に対するプリチャージ圧指令の出力禁止に続き、第1変速において締結状態へ移行する第1摩擦要素へ中間圧指令を出力したか否かを判定する。YES(中間圧指令を出力した)の場合はステップS10へ進み、NO(中間圧指令を出力していない)の場合はステップS8へ戻る。なお、第1摩擦要素への中間圧指令の出力は、実ギヤ比が第1変速目標ギヤ比に到達したタイミングとする。
ステップS10では、S9での中間圧指令を出力したとの判定に続き、第1摩擦要素へ中間圧指令の出力を開始してから所定時間Tw又は所定時間Tw’が経過したか否かを判定する。YES(所定時間Tw,Tw’が経過)の場合はステップS11へ進み、NO(所定時間Tw,Tw’が未経過)の場合はステップS8へ戻る。ここで、「所定時間Tw」は、第1変速において解放状態へ移行する解放要素の圧力が抜けるまでに要する待ち時間をいい、「所定時間Tw’」は、第1摩擦要素へ中間圧指令の出力を開始した後、第1摩擦要素の油圧上昇が収束して安定した油圧状態に到達するまでに要する待ち時間をいう。なお、所定時間としては、所定時間Twと所定時間Tw’のうち何れの時間としても良いが、実施例1では、所定時間Twとする場合より第2変速を早く開始することができる所定時間Tw’を採用している。
ステップS11では、S10での第1摩擦要素へ中間圧指令の出力を開始してから所定時間Tw,Tw’が経過したとの判定に続き、第2変速において解放状態から締結状態へと移行する第2摩擦要素に対するプリチャージ圧指令の出力を許可し、ステップS12へ進む。
ステップS12では、S11での第2摩擦要素に対するプリチャージ圧指令の出力許可、或いは、S13での中間圧指令を出力していないとの判定に続き、第2摩擦要素へのプリチャージ圧指令の出力、締結圧上昇指令の出力、中間圧指令の出力へと移行する第2変速の変速制御を実行し、ステップS13へ進む。
ステップS13では、S12での第2変速の変速制御実行に続き、第2摩擦要素へ中間圧指令を出力したか否かを判定する。YES(中間圧指令を出力した)の場合はリターンへ進み、NO(中間圧指令を出力していない)の場合はステップS12へ戻る。
なお、図8のフローチャートにおいては、多重変速として、第1変速と第2変速による例を示したが、第1変速→第2変速→第3変速…へと更に変速が重なる場合も多重変速として取り扱う。この場合、第1変速から第2変速への移行後、第2変速(前変速)での締結圧上昇指令の出力中、第3変速(後変速)でのプリチャージ圧指令の出力を禁止する。
次に、「背景技術と課題解決方策」について説明する。そして、実施例1の作用を、「変速制御処理作用」、「変速制御作用」に分けて説明する。
[背景技術と課題解決方策]
多重変速において第1変速と第2変速の変速進行状況を調停する変速制御技術としては、特開2007-170638号公報に開示されている技術が知られている。この背景技術では、速やかな変速制御の実行を目的とし、第1変速が終了する前に第2変速を開始することで、第1変速と第2変速をオーバーラップさせる制御としている。
このため、背景技術にあっては、第1変速で締結される第1摩擦要素への締結油圧の上昇と第2変速で締結される第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給が重なり合い、重なり合った領域にて油が大量に消費されることになる。よって、必要油量が増大するのに対して実油量が不足することによりライン圧が低下する。ライン圧の低下が発生すると、ライン圧を元圧として油圧制御されるロックアップクラッチや摩擦要素が所望の締結状態から外れてしまい、車両挙動が不安定になる場合がある、という課題があった。
例えば、走行中にロックアップクラッチのスリップ締結状態を維持するクラッチ差圧制御を実行するロックアップ制御を行う場合、ライン圧の低下が発生すると、ロックアップクラッチがスリップ状態を維持できずに締結してしまい、この締結により車両挙動が変化し不安定になる。即ち、ライン圧が低下して目標値である微小スリップ値を超えるスリップ締結状態になってスリップ偏差が拡大すると、スリップ偏差の拡大を収束させるクラッチ差圧制御が行われる。このため、ロックアップクラッチが一瞬、ロックアップ完全締結状態になり、車両前後Gの変動が発生する。
例えば、燃費性能の向上を目指し、摩擦要素の締結状態を維持するインギヤ中、クラッチ滑りを抑えることができる要素入力トルク相当の中間圧指令をクラッチソレノイドへ出力する。そして、ライン圧制御での目標ライン圧特性を、インギヤ中に最大圧指令をクラッチソレノイドへ出力する場合の目標ライン圧特性よりも低圧側に設定した特性とする。このようにライン圧やインギヤ中の摩擦要素締結圧を制限した場合、油量不足によりライン圧が低下すると、これに呼応して摩擦要素締結圧が低下してしまい、締結状態の摩擦要素に滑りが発生することがある。締結状態の摩擦要素に滑りが発生すると変速品質が低下し、ギヤトレーンによるギヤ比が急に変動したり、変速の進行が遅れたりするというように運転者に変速違和感を与える。
本発明者は、上記課題に対する解決策を検証した結果、
(A) 油量不足の原因は、第1変速で締結される第1摩擦要素への締結油圧の上昇と第2変速で締結される第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給が重なり合うことにある。
(B) 燃費性能の向上を目指してライン圧及びインギヤ中の摩擦要素締結圧を低く設定した場合であっても、第1摩擦要素への締結油圧上昇と第2摩擦要素へのプリチャージ圧供給の重なり合いを切り離すと、油量不足による油圧低下を抑制できることが確認された。
という点に着目した。
上記着目点に基づいて、本開示は、ライン圧PLを元圧として締結される複数の摩擦要素B1,B2,B3,K1,K2,K3の締結状態変更により複数のギヤ段を切替える変速制御を行う変速機コントロールユニット10を備える。この自動変速機3の制御装置であって、変速機コントロールユニット10は、第1変速の変速中に第2変速を開始する多重変速要求を判定すると、第1変速と第2変速の変速進行状況を調停する変速制御部101を有する。変速制御部101は、第1変速において解放状態から締結状態へ移行する第1摩擦要素へ供給される締結油圧の上昇と、第2変速において解放状態から締結状態へ移行する第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給とが重なり合わない調停制御を行う、という解決手段を採用した。
即ち、第1変速の変速中に第2変速を開始する多重変速要求が判定されると、第1変速と第2変速の変速進行状況が調停される。この調停制御では、第1変速において解放状態から締結状態へ移行する第1摩擦要素へ供給される締結油圧の上昇と、第2変速において解放状態から締結状態へ移行する第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給とが重なり合わない制御が行われる。つまり、第1変速の変速中に第2変速を開始する多重変速時、第1摩擦要素へ供給される締結油圧の上昇による必要油量分と第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給による必要油量分を加算した油量を確保する必要が無く、油量不足になることが解消される。
この結果、第1変速の変速中に第2変速を開始する多重変速が実行される際、ライン圧PLの変動発生を抑えることで、車両挙動が不安定になるのを防止することができることになる。特に、走行中にロックアップクラッチ2aのスリップ締結状態を維持するクラッチ差圧制御を実行するロックアップ制御を行う場合には、ロックアップクラッチ2aの締結の発生により車両挙動が不安定になり、運転者に違和感を与えることが防止される。
また、目標ライン圧特性PLcを、目標ライン圧特性PLc’より低圧側に設定し、インギヤ中に中間圧指令Plimitをクラッチソレノイド20へ出力した場合には(図6及び図7)、燃費性能を向上しながら、油量不足によるライン圧PLの低下が抑制される。そして、ライン圧PLの低下に伴い、摩擦要素の締結状態を維持する摩擦要素締結圧が低下することも抑制され、締結状態である摩擦要素の滑り発生によって変速品質が低下し、運転者に変速違和感を与えることが防止される。
[変速制御処理作用(図8)]
まず、変速制御処理作用を図8のフローチャートに基づいて説明する。第1変速(前変速)の要求有りの場合、S1→S2→S3へと進み、S3において第1摩擦要素へのプリチャージ圧指令の出力開始から所定時間が経過していないと判定されている間は、S2→S3へと進む流れが繰り返される。S2では、第1変速において解放状態から締結状態へと移行する第1摩擦要素に対しプリチャージ圧指令が出力される。
第1摩擦要素へのプリチャージ圧指令の出力開始から所定時間が経過したと判定されると、S3からS4→S5へと進む。S4では、第1摩擦要素に対しプリチャージ圧指令の出力に続いて締結圧上昇指令が出力される。S5では、第2変速(後変速)の要求有りか否かが判定される。そして、第2変速の要求無しと判定された場合は、S5からS6へと進み、S6では、実ギヤ比が第1変速目標ギヤ比に到達したか否かが判定される。実ギヤ比が第1変速目標ギヤ比に未到達である間は、S4→S5→S6へと進む流れが繰り返される。
S5において、第2変速(後変速)の要求無しとの判定が維持されたままで、S6において実ギヤ比が第1変速目標ギヤ比に到達したと判定されると、S6からS7→リターンへ進む。S7では、第1変速において締結状態へ移行する第1摩擦要素へ中間圧指令が出力される。つまり、第1変速のみの単独変速制御では、第1変速の要求(隣接する変速段へのアップシフト要求又はダウンシフト要求)を判定すると、締結/解放の架け替え制御のうち、締結制御側では、プリチャージ圧指令の出力→締結圧上昇指令の出力→中間圧指令の出力を経過する変速制御が実行される(図7を参照)。
一方、S4→S5→S6へと進む流れが繰り返される途中で、S5において第2変速(後変速)の要求有りと判定されると、S5からS8→S9へと進む。そして、S9において第1変速において締結状態へ移行する第1摩擦要素へ中間圧指令を出力していないと判定されている間、S8→S9へと進む流れが繰り返される。S8では、第2変速において解放状態から締結状態へと移行する第2摩擦要素に対するプリチャージ圧指令の出力が禁止される。
続いて、S9において第1変速において締結状態へ移行する第1摩擦要素へ中間圧指令を出力したと判定されると、S9からS10へ進み、S10では、第1摩擦要素へ中間圧指令の出力を開始してから所定時間Twが経過したか否かが判定される。S10において所定時間Twが未経過と判定されている間は、S8→S9→S10へと進む流れが繰り返され、S8では、第2変速において解放状態から締結状態へと移行する第2摩擦要素に対するプリチャージ圧指令の出力が禁止される。
そして、S10において第1摩擦要素へ中間圧指令の出力を開始してから所定時間Twが経過したと判定されると、S10からS11→S12→S13へと進む。S11では、第2変速において解放状態から締結状態へと移行する第2摩擦要素に対するプリチャージ圧指令の出力が許可される。S12では、第2摩擦要素へのプリチャージ圧指令出力→締結圧上昇指令出力→中間圧指令出力へと移行する第2変速の変速制御(第2摩擦要素の締結制御)が実行される。S13では、第2摩擦要素へ中間圧指令を出力したか否かが判定される。S13にて中間圧指令を出力していないと判定されている間は、S12→S13へと進む流れが繰り返される。その後、S13にて中間圧指令を出力したと判定されると、S13からリターンへ進み、今回の多重変速制御を終了する。
[変速制御作用(図9、図10)]
図9は、4速段→3速段→2速段への多重変速シーンにおいて第1変速(4速段→3速段)にて締結される第1摩擦要素と第2変速(3速段→2速段)にて締結される第2摩擦要素への締結圧指令特性1を示す。以下、図9に基づいて、4速段→3速段→2速段への多重変速制御作用を説明する。
例えば、ゆっくりとしたアクセル踏み込み操作により運転点(VSP,APO)が変速マップの4-3ダウンシフト線を横切ると、時刻t1にて第1変速要求(4速段→3速段要求)が出力される。時刻t1にて第1変速要求があると、直ちに、第2クラッチK2に対しプリチャージ圧指令の出力が開始され、プリチャージ圧指令出力は時刻t2まで継続される。時刻t2になると、プリチャージ圧指令に続いて締結圧上昇指令の出力が開始され、締結圧上昇指令出力は時刻t5まで継続される。
ここで、締結圧上昇指令出力の開始時刻t2より後の時刻t3にて4速ギヤ比から3速ギヤ比に向かってギヤ比が変化する4-3イナーシャフェーズが開始される。さらに、時刻t3より後の時刻t4にて運転点(VSP,APO)が変速マップの3-2ダウンシフト線を横切ることで第2変速要求(3速段→2速段要求)があるとする。この場合、通常の変速制御に従うと時刻t4にて第3クラッチK3に対しプリチャージ圧指令の出力が開始される。しかし、第1変速において締結圧上昇指令が出力されている間は、第3クラッチK3に対しプリチャージ圧指令の出力が禁止される。
時刻t5になって、実ギヤ比が第1変速目標ギヤ比である3速ギヤ比に到達すると、第2クラッチK2に対し中間圧指令が出力される。そして、中間圧指令の出力時刻t5から4速段→3速段のダウンシフトで解放される第1クラッチK1のK1解放圧指令の低下が完了するまでの所定時間Twを経過した時刻t6になると、第3クラッチK3に対しプリチャージ圧指令の出力が許可される。即ち、第3クラッチK3に対するプリチャージ圧指令の出力を、時刻t4から時刻t6まで遅らせ(=ディレイ時間Td)、第1変速における締結圧上昇指令の出力区間と第2変速におけるプリチャージ圧指令の出力区間とが重なり合わないように調停される。
時刻t6にて第3クラッチK3に対しプリチャージ圧指令の出力が開始された後は、時刻t7にてプリチャージ圧指令に続いて締結圧上昇指令の出力が開始される。そして、締結圧上昇指令出力の開始時刻t7より後の時刻t8にて3速ギヤ比から2速ギヤ比に向かってギヤ比が変化する3-2イナーシャフェーズが開始され、さらに、時刻t9になって、実ギヤ比が第2変速目標ギヤ比である2速ギヤ比に到達すると、第3クラッチK3に対し中間圧指令が出力される。以上の変速制御作用により4速段→3速段→2速段への多重変速を終了する。
図10は、4速段→3速段→2速段への多重変速シーンにおいて第1変速(4速段→3速段)にて締結される第1摩擦要素と第2変速(3速段→2速段)にて締結される第2摩擦要素への締結圧指令特性2を示す。以下、図10に基づいて、4速段→3速段→2速段への多重変速制御作用を説明する。
図9の締結圧指令特性1と図10の締結圧指令特性2は、通常の変速制御での時刻t4からディレイ時間だけ遅らせた所定時間後に第3クラッチK3に対するプリチャージ圧指令の出力を許可する考え方は同じである。しかし、図10の締結圧指令特性2の場合、中間圧指令の出力時刻t5から4速段→3速段のダウンシフトで締結される第2クラッチK2の実圧が十分な締結容量を持つまでの所定時間Tw’を経過した時刻t6’になると、第3クラッチK3に対しプリチャージ圧指令の出力が許可される。よって、第3クラッチK3に対するプリチャージ圧指令の出力を遅らせるディレイ時間Td’が、時刻t4から時刻t6’までとなり、図9の締結圧指令特性1でのディレイ時間Tdに比べて短くなる(Td’<Td)。
即ち、図9の締結圧指令特性1の場合、第3クラッチK3に対するプリチャージ圧指令の出力を許可するタイミングを、解放側の圧力が抜けた後のタイミングで設定している。これに対し、図10の締結圧指令特性2の場合、第3クラッチK3に対するプリチャージ圧指令の出力を許可するタイミングを、実圧の上昇が収束して締結側が十分な圧力(締結容量)を持ったタイミングで許可していることになる。このため、図10の締結圧指令特性2の方が、早いタイミングで第3クラッチK3に対しプリチャージ圧指令の出力を許可することができるし、且つ、油圧変動の問題も発生しない。
上記のように、変速制御処理において、第1摩擦要素(第2クラッチK2)へ供給される油圧が上昇している間、第2摩擦要素(第3クラッチK3)へのプリチャージ圧の供給を禁止し、第1摩擦要素へ供給される油圧の上昇が収束すると、第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給を許可する(図8のS5~S11)。
即ち、第1摩擦要素へ供給される油圧が上昇している間は、第1摩擦要素で使われる油量は上昇するが、油圧の上昇が収束すると、第1摩擦要素で使われる油量の上昇はない。よって、第1変速の変速中に第2変速を開始する多重変速の際、第1摩擦要素へ供給される油圧を監視することで、第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給を許可するタイミングとして、早期で適切なタイミングを取得することができる。
また、変速制御処理において、多重変速要求が判定されるとギヤトレーン3aの実ギヤ比を監視し、第1変速の変速中に実ギヤ比が第1変速目標ギヤ比に到達するまでの間、第2摩擦要素へのプリチャージ圧指令の出力を禁止し、実ギヤ比が第1変速目標ギヤ比に到達すると、第2摩擦要素へのプリチャージ圧指令の出力を許可する。
即ち、実ギヤ比の変化は変速の進行度合いあらわし、第1変速の変速中に実ギヤ比が第1変速目標ギヤ比に到達すると、油圧の上昇が収束領域に入ったとみなすことができる。よって、第1変速の変速中に第2変速を開始する多重変速の際、ギヤトレーン3aの実ギヤ比を監視することで、油圧センサを要することなく、第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給を許可する適切なタイミングを取得することができる。
以上述べたように、実施例1の自動変速機3の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を奏する。
(1) ライン圧PLを元圧として締結される複数の摩擦要素B1,B2,B3,K1,K2,K3の締結状態変更により複数のギヤ段を切替える変速制御を行う変速機コントロールユニット10を備える自動変速機3の制御装置であって、
変速機コントロールユニット10は、第1変速の変速中に第2変速を開始する多重変速要求を判定すると、第1変速と第2変速の変速進行状況を調停する変速制御部101を有し、
変速制御部101は、第1変速において解放状態から締結状態へ移行する第1摩擦要素へ供給される締結油圧の上昇と、第2変速において解放状態から締結状態へ移行する第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給とが重なり合わない調停制御を行う。
このため、第1変速の変速中に第2変速を開始する多重変速が実行される際、ライン圧PLの変動発生を抑えることで、車両挙動が不安定になるのを防止することができる。
(2) 走行用駆動源(エンジン1)と有段変速機構(ギヤトレーン4a)との間にロックアップクラッチ2aを有するトルクコンバータ2を備え、
変速機コントロールユニット10は、走行中、ロックアップクラッチ2aのスリップ締結状態を維持するクラッチ差圧制御を、有段変速機構(ギヤトレーン4a)のギヤ段や変速にかかわらず実行するロックアップ制御部102を有する。
このため、走行中にロックアップクラッチ2aのスリップ締結状態を維持するクラッチ差圧制御を実行するロックアップ制御を行う場合、ロックアップクラッチ2aの締結の発生により車両挙動が不安定になり、運転者に違和感を与えることを防止することができる。
(3) 変速制御部101は、第1摩擦要素へ供給される油圧が上昇している間、第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給を禁止し、第1摩擦要素へ供給される油圧の上昇が収束すると、第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給を許可する。
このため、第1変速の変速中に第2変速を開始する多重変速の際、第1摩擦要素へ供給される油圧を監視することで、第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給を許可するタイミングとして、早期で適切なタイミングを取得することができる。
(4) 変速制御部101は、多重変速要求が判定されると有段変速機構(ギヤトレーン3a)の実ギヤ比を監視し、
第1変速の変速中に実ギヤ比が第1変速目標ギヤ比に到達するまでの間、第2摩擦要素へのプリチャージ圧指令の出力を禁止し、
実ギヤ比が第1変速目標ギヤ比に到達すると、第2摩擦要素へのプリチャージ圧指令の出力を許可する。
このため、第1変速の変速中に第2変速を開始する多重変速の際、ギヤトレーン3aの実ギヤ比を監視することで、油圧センサを要することなく、第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給を許可する適切なタイミングを取得することができる。
(5) 変速制御部101は、摩擦要素の締結状態を維持するインギヤ中、クラッチ滑りを抑えることができる要素入力トルク相当の中間圧指令Plimitをクラッチソレノイド20へ出力し、
変速機コントロールユニット10は、有段変速機構(ギヤトレーン3a)への入力トルクの大きさに対する目標ライン圧特性PLcを、インギヤ中に最大圧指令をクラッチソレノイドへ出力する場合の目標ライン圧特性PLc’よりも低圧側に設定するライン圧制御部100を有する。
このため、ライン圧制限とインギヤ中の締結圧制限により燃費性能を向上しながら、締結状態である摩擦要素の滑り発生により変速品質が低下し、運転者に変速違和感を与えることを防止することができる。即ち、第1変速の変速中に第2変速を開始する多重変速の際、下限域を狙ってライン圧PL及び摩擦要素締結圧を設定していても、一時的な油量増大による油圧の低下が抑制される。
以上、本発明の自動変速機の制御装置を実施例1に基づき説明してきた。しかし、具体的な構成については、この実施例1に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
実施例1では、変速制御部101として、第1摩擦要素へ供給される油圧が上昇している間、第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給を禁止し、第1摩擦要素へ供給される油圧の上昇が収束すると、第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給を許可する例を示した。しかし、変速制御部としては、第1摩擦要素へ供給される油圧が上昇している途中で、第2摩擦要素へのプリチャージ圧の供給指令が入ると、プリチャージ圧の供給指令を出力している間、第1摩擦要素へ供給される油圧の上昇を禁止する調停制御を行っても良い。この場合、第1摩擦要素へ供給される油圧の上昇が収束するまでプリチャージ圧の供給を待つ場合に比べ、多重変速での変速レスポンスを高くすることができる。
実施例1では、変速機コントロールユニット10として、摩擦要素の締結圧制御において締結状態を維持するインギヤ中、クラッチ滑りを抑えることができる要素入力トルク相当の中間圧指令をクラッチソレノイド20へ出力する変速制御部101を有する例を示した。しかし、変速機コントロールユニットとしては、摩擦要素の締結圧制御において締結状態を維持するインギヤ中、最大圧指令をクラッチソレノイドへ出力する変速制御部を有する例に対しても適用することができる。
実施例1では、自動変速機として、3つの摩擦要素の締結により前進9速後退1速を達成する自動変速機3の例を示した。しかし、自動変速機としては、2つの摩擦要素の締結により複数の前進段や後退段を達成する例としても良いし、4つの摩擦要素の締結により複数の前進段や後退段を達成する例としても良い。また、自動変速機としては、前進9速後退1速以外の有段ギヤ段を持つ自動変速機の例としても良いし、ベルト式無段変速機と多段変速機とを組み合わせた副変速機付き無段変速機としても良い。
実施例1では、エンジン車に搭載される自動変速機3の制御装置の例を示した。しかし、エンジン車に限らず、ハイブリッド車や電気自動車等の自動変速機の制御装置としても適用することが可能である。