JPH0577660A - 車両用自動変速機の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジントルク（自動変速機の入力トルク）
の検出精度を向上させ、クラッチツウクラッチ変速を常
に円滑に実行する。 【構成】 エンジントルクを直接的、あるいは間接的に
検出し、この検出エンジントルクに基づいてクラッチツ
ウクラッチ変速を実行するシステムにおいて、エンジン
の補機（エアコンディショナル、パワーステアリングet
c.）の負荷変動によって自動変速機の入力トルクが変動
するのを防止するために、当該クラッチツウクラッチが
実行される間は補機の負荷状態が変動するのを禁止す
る。この結果、安定した状態でクラッチツウクラッチ変
速を円滑に実行することができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動変速機、特に、ク
ラッチツウクラッチ変速を実行することのある車両用自
動変速機の変速制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動変速機の特定の変速を達成する場合
に、２つの摩擦係合装置の係合と解放とを同時に行わな
ければならないことがよくある（いわゆるクラッチツウ
クラッチ変速）。この場合、各摩擦係合装置の係合と解
放との同期を的確に取らないと、自動変速機のギヤトレ
ーンが瞬間的にリジッドの状態となったり、あるいはニ
ュートラルの状態となって出力軸トルクが急降下した
り、エンジンの噴き上りが発生したりする可能性があ
る。

【０００３】このため、従来このような制御を行わせる
場合には、一方の摩擦係合装置の機能と実質的に同等な
機能を果たす一方向クラッチを設け、こうした不具合が
発生しないように配慮している。

【０００４】しかしながら、このように一方向クラッチ
を用いることによって各摩擦係合装置の同期を取る方法
は、当該一方向クラッチを付設する分、コストが上昇
し、又、重量が増大したり収容スペースを占める等の問
題がある。

【０００５】このような点に鑑み、近年、一方向クラッ
チを用いることなくこのような「クラッチツウクラッチ
変速」を良好に達成させるための技術として、一方の摩
擦係合装置の作動油圧に応動し、他方の摩擦係合装置に
対する作動油圧の給排タイミングを決定するシークエン
ス弁を、該他方の摩擦係合装置の作動油圧回路に導入す
るようにしたものが知られている（特開昭６４−６５３
５４）。この技術においては、当該クラッチツウクラッ
チ変速を実行する際に、この作動油圧をエンジン負荷
（トルク）に依存して制御している。

【０００６】ところで、エンジン負荷（トルク）の実際
値の直接的な検出は現時点での技術ではコスト、センサ
の搭載性、精度等の関係で困難であるというのが実状で
あり、一般的にはアクセル開度（あるいはスロットル開
度）によって検出している。そのため、検出精度が低い
（実際のエンジントルクと必ずしも良好に対応しない）
という問題があった。

【０００７】このような点に鑑み、最近のエンジン制御
技術の分野で公知のように、エンジントルクの代替検出
手段としてアクセル開度の代わりにＱ／Ｎ（エンジン１
回転当りの吸入空気量）を使ってエンジントルクを（よ
り正確に）検出することも提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、たとえ
このＱ／Ｎによってエンジントルクが良好に検出された
としても、エンジンの各種補機（例えばエアコンディシ
ョナル用のコンプレッサ、あるいはオルタネータ等）の
負荷状態に変化があると、その値は現実的には正確な情
報とは言えなくなってくるという問題があった。

【０００９】即ち、クラッチツウクラッチ変速を実行す
る場合に「エンジントルク」を検出するのは、「エンジ
ントルク自体」の検出に目的があるのではなく、より具
体的には「自動変速機の入力トルク」を検出するのがそ
の真の目的である。従って、たとえエンジントルクが同
一であっても各種補機の負荷が変動すると自動変速機の
入力軸に入ってくるトルクが変化するため、只単にアク
セル開度やＱ／Ｎによって推定されたエンジントルクに
基づいて自動変速機の制御を実行した場合には、これが
実際の自動変速機での入力トルク値と異なってしまうと
いう問題があったものである。

【００１０】この各種補機の負荷変動によって自動変速
機の入力トルクが変動するという問題は、エンジントル
クをアクセル開度、スロットル開度、あるいは吸気管負
圧等の検出手段によって間接的に検出する場合でも、あ
るいは直接的に検出する場合でも、即ちエンジントルク
自体がどんなに正確に検出できたとしても等しく発生す
る問題である。

【００１１】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであって、クラッチツウクラッチ変速のよ
うに極めて微妙な制御が要求されるような変速の場合に
は、この変速の実行される間の各種補機の負荷状態が変
化するのを禁止し、もって自動変速機への入力トルクの
変動をなくして良好なクラッチツウクラッチ変速を実行
し、上記課題を解決せんとしたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１にその要
旨を示すように、エンジントルクに依存してクラッチツ
ウクラッチ変速を実行することのある車両用自動変速機
の変速制御装置において、前記エンジントルクを検出す
る手段と、該検出エンジントルクに基づいて前記クラッ
チツウクラッチ変速を実行する手段と、エンジンの補機
の負荷状態を制御する手段と、該クラッチツウクラッチ
変速を実行する際に、エンジンの補機の負荷状態の変化
を禁止する手段と、を備えたことにより、上記課題を解
決したものである。

【００１３】

【作用】本発明においては、エンジントルク（本来は自
動変速機の入力トルク）に依存してクラッチツウクラッ
チ変速を実行するにあたって、従来通りエンジントルク
を検出することを基本としながら、より適確なクラッチ
ツウクラッチ変速を実行するために、当該クラッチツウ
クラッチ変速を実行する間、エンジンの各種補機の負荷
状態が変化するのを禁止するようにした。

【００１４】これにより、クラッチツウクラッチ変速を
実行する間は、少なくとも補機の負荷状態が変化するこ
とによって、自動変速機の入力トルクが変化し、その結
果、クラッチツウクラッチ変速が諸現通りに実行できな
くなって変速ショックが増大するのを防止することがで
きるようになる。

【００１５】なお、本発明を実行するにあたって、現時
点での補機の負荷がどの程度であるかを検出し、これに
よって検出されたエンジントルクの値を補正するように
すると一層良好である。このようにすることにより、只
単に変速中にトルク変動がなくなるというだけでなく、
該自動変速機の入力トルクの値自体（精度）を良好に維
持することができるようになる。

【００１６】なお、このように現時点での補機の負荷を
検出して、この負荷値に基づいて（間接検出された）エ
ンジントルクを補正するようにした場合、クラッチツウ
クラッチ変速を実行中リアルタイムで当該補機の負荷変
動を検出し、これを逐次自動変速機の入力トルクの演算
に反映させる方法も考えられる。しかしながら、変速中
に変動する負荷に対してリアルタイムでこれを検出し、
更に油圧制御装置をこの検出値に連動させ、摩擦係合装
置の係合状態を補正制御するのは、応答性との関係で非
常に困難である。

【００１７】本発明によれば、クラッチツウクラッチ変
速が実行されている間、補機の変動自体が禁止されるた
め、当該クラッチツウクラッチ変速を開始するときの負
荷（値）を補正するだけで足り、しかも変速中その変動
がないため、非常に安定した変速を実行することができ
るものである。

【００１８】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

【００１９】図２は、本発明が採用された、自動変速機
及びエンジンの一体制御装置の全体概略図である。

【００２０】エンジン１は、エンジンコントロールコン
ピュータ７によって、そのインジェクションバルブ１９
における燃料噴射量及びディストリビュータ２０におけ
る点火時期が制御され、アクセルペダル２２のアクセル
開度（操作量）とエンジン回転速度とに対応したエンジ
ン出力が得られるようになっている。

【００２１】即ち、エンジン１の吸気管２４にはアクセ
ルペダル２２の動きと連動して開閉されるメインスロッ
トル弁２６と、アクセルペダル２２とは関係なくエンジ
ンコントロールコンピュータ７からの指令によって駆動
されるモータ２８の動きと連動して開閉されるサブスロ
ットル弁３０とが直列に配置されている。メインスロッ
トル弁２６に関してはアクセルペダルに直結しているた
めアクセル操作量とエンジン出力とが直接的に対応する
が、サブスロットル弁３０のほうについては、自由にそ
の開度を設定できるため、全体として意図した特性のス
ロットル開度が得られるものである。具体的には直列で
あるため、両者のうち開度の小さな方の開度に支配され
る。なお、このサブスロットル弁３０は他の目的のため
にエンジントルクを任意に制御するためのものであり、
本発明とは直接的には関係がない。

【００２２】エンジンコントロールコンピュータ７に
は、エンジン回転数センサ９によるエンジン回転数、吸
入空気量センサ１０による吸入空気量、吸入空気温セン
サ１１による吸入空気温度、アクセル開度センサ１２に
よるアクセル開度、車速センサ１３による車速、エンジ
ン水温センサ１４によるエンジン水温、ブレーキスイッ
チ１５によるブレーキＯＮの各信号等が入力されてい
る。吸入空気量Ｑとエンジン回転数ＮとからＱ／Ｎが求
められる。

【００２３】エンジンコントロールコンピュータ７はこ
れらの信号に基づいて、前記燃料噴射量及び点火時期を
決定している。燃料噴射量の決定については後に詳述す
る。

【００２４】一方、自動変速機コントロールコンピュー
タ８には、前記アクセル開度センサ１２、車速センサ１
３、エンジン水温センサ１４、ブレーキスイッチ１５等
からの各信号に加え、シフトポジションセンサ１６によ
るシフトレバーの位置、パターンセレクトスイッチ１７
による燃費重視走行又は動力性能重視走行等の走行選択
パターン、及び補機センサ１８によるエアコンディショ
ナルのオン−オフ信号等が入力される。これにより、電
磁弁Ｓ1 〜Ｓ4 、及び、ＳＬＮ、ＳＬＴ、ＳＬＵが制御
され、油圧制御装置３内の油路が変更された結果各摩擦
係合装置の係合状態が選択的に変更され、車速とアクセ
ル開度とに対応した変速段が円滑に得られるようになっ
ている。

【００２５】上述した自動変速機２の具体的な一例を図
３にスケルトン図で示す。この自動変速機２はトルクコ
ンバータ１１１、副変速部１１２及び主変速部１１３を
備える。

【００２６】前記トルクコンバータ１１１は、ロックア
ップクラッチ１２４を備える。このロックアップクラッ
チ１２４は、ポンプインペラ１２６に一体化させてある
フロントカバー１２７とタービンランナ１２８を一体に
取付けた部材（ハブ）１２９との間に設けられている。

【００２７】エンジン１のクランクシャフト（図示せ
ず）はフロントカバー１２７に連結されている。タービ
ンランナ１２８に連結された入力軸１３０は、副変速部
１１２を構成するオーバードライブ用遊星歯車機構１３
１のキャリヤ１３２に連結されている。

【００２８】この遊星歯車機構１３１におけるキャリヤ
１３２とサンギヤ１３３との間には、クラッチＣ0 と一
方向クラッチＦ0 とが設けられている。この一方向クラ
ッチＦ0 はサンギヤ１３３がキャリヤ１３２に対して相
対的に正回転（入力軸１３０の回転方向の回転）する場
合に係合するようになっている。

【００２９】一方、サンギヤ１３３の回転を選択的に止
めるブレーキＢ0 が設けられている。又、この副変速部
１１２の出力要素であるリングギヤ１３４が、主変速部
１１３の入力要素である中間軸１３５に接続されてい
る。

【００３０】副変速部１１２は、クラッチＣ0 もしくは
一方向クラッチＦ0 が係合した状態では遊星歯車機構１
３１の全体が一体となって回転するため、中間軸１３５
が入力軸１３０と同速度で回転する。又ブレーキＢ0 を
係合させてサンギヤ１３３の回転を止めた状態では、リ
ングギヤ１３４が入力軸１３０に対して増速されて正回
転する。即ち、副変速部１１２はハイ・ローの２段の切
換えを設定することができる。

【００３１】前記主変速部１１３は三組の遊星歯車機構
１４０、１５０、１６０を備えており、これらの歯車機
構１４０、１５０、１６０が以下のように連結されてい
る。

【００３２】即ち、第１遊星歯車機構１４０のサンギヤ
１４１と第２遊星歯車機構１５０のサンギヤ１５１とが
互いに一体的に連結され、第１遊星歯車機構１４０のリ
ングギヤ１４３と第２遊星歯車機構１５０のキャリヤ１
５２と第３遊星歯車機構１６０のキャリヤ１６２との三
者が連結されている。又、第３遊星歯車機構１６０のキ
ャリヤ１６２に出力軸１７０が連結されている。更に第
２遊星歯車機構１５０のリングギヤ１５３が第３遊星歯
車機構１６０のサンギヤ１６１に連結されている。

【００３３】この主変速部１１３の歯車列では後進１段
と前進４段とを設定することができ、そのためのクラッ
チ及びブレーキが以下のように設けられている。

【００３４】即ち、第２遊星歯車機構１５０のリングギ
ヤ１５３及び第３遊星歯車機構１６０のサンギヤ１６１
と中間軸１３５との間にクラッチＣ1 が設けられ、又第
１遊星歯車機構１４０のサンギヤ１４１及び第２遊星歯
車機構１５０のサンギヤ１５１と中間軸１３５との間に
クラッチＣ2 が設けられている。

【００３５】第１遊星歯車機構１４０及び第２遊星歯車
機構１５０のサンギヤ１４１、１５１の回転を止めるブ
レーキＢ1 が配置されている。又、これらのサンギヤ１
４１、１５１とケーシング１７１との間には、一方向ク
ラッチＦ1 とブレーキＢ2 とが直列に配列されている。
一方向クラッチＦ1はサンギヤ１４１、１５１が逆回転
（入力軸１３５の回転方向とは反対方向の回転）しよう
とする際に係合するようになっている。

【００３６】第１遊星歯車機構１４０のキャリヤ１４２
とケーシング１７１との間にはブレーキＢ3 が設けられ
ている。又、第３遊星歯車機構１６０のリングギヤ１６
３の回転をとめる要素としてブレーキＢ4 と、一方向ク
ラッチＦ2 とがケーシング１７１との間に並列に配置さ
れている。なお、この一方向クラッチＦ2 はリングギヤ
１６３が逆回転しようとする際に係合するようになって
いる。

【００３７】上記の自動変速機２では、副変速部１１２
がハイ・ローの二段の切換えを行うことができ、且つ主
変速部１１３が前進側で四段の変速を行うことができる
ので、全体で後進１段と前進８段の変速を行うことがで
きる。これらの変速段を設定するための各クラッチ及び
ブレーキの係合作動表を図４に示す。なお、図４におい
て、○印は係合状態、●印はエンジンブレーキ時に係合
状態、空欄は解放状態をそれぞれ示す。

【００３８】但し、この実施例では、実際にはこのうち
の第１、２、３、４、５速段のみが使用されるようにな
っている。この図から明らかなように、第２速段−第３
速段間の変速がブレーキＢ2 及びＢ3 の係合及び解放を
同時に行わなければならないクラッチツウクラッチ変速
となっている。

【００３９】この実施例では、実際にＱ／Ｎから求めた
検出エンジントルクから補機負荷等を補正して自動変速
機への入力トルクＴinを検出し（後述）、これを第２速
段から第３速段へのパワーオンアップシフト（動力がエ
ンジン側から車輪側へと伝達されているときに行われる
アップシフト）時に、利用するようにしている。具体的
には、図示せぬ２−３タイミングバルブにより、ブレー
キＢ3 のドレン圧をブレーキＢ2 の係合圧の上昇に応じ
て最小必要圧に調圧する制御を行うようにしている。こ
のときの関係式を以下に示す。

【００４０】 ＴB3＝Ａ×Ｔin−Ｂ×ＴB2 ………（１） Ｔin…自動変速機の入力トルク ＴB2…ブレーキＢ2 の伝達トルク ＴB3…ブレーキＢ3 の伝達トルク Ａ、Ｂ…定数

【００４１】ここにおいて、自動変速機の入力トルクＴ
inが本発明により精度良く検出できるため、結局この
（１）式に基づく制御を精度良く実行することができ、
第２速段から第３速段へのクラッチツウクラッチ変速を
良好に実行することができるようになる。

【００４２】なお、本発明においては、精度良く検出で
きた入力トルクを具体的にどのようにしてクラッチツウ
クラッチ変速に反映させるかについては、これを限定す
るものではない。

【００４３】次に、図５を用いて第２速段から第３速段
へのクラッチツウクラッチ変速時に補機の負荷変動を禁
止するための制御フローを示す。

【００４４】まず、ステップ２１０において各種信号、
例えばスロットル開度θ、車速Ｖ、パターンセレクトス
イッチのセレクト位置、シフトレンジ、あるいはエアコ
ンディショナルのオン・オフ状態等の信号が取り込まれ
る。

【００４５】ステップ２２０では、第２速段から第３速
段へのクラッチツウクラッチ変速が発生すべき状態か否
かが判定される。この実施例では、この第２速段から第
３速段へのクラッチツウクラッチ変速のときにのみ本発
明が適用されるようになっているため、ここで「ＹＥ
Ｓ」の判定がなされたときにのみステップ２３０に進む
ようになっている。

【００４６】ステップ２３０では、エアコンディショナ
ルのオン、オフの切替え信号が発生したか否かが判定さ
れる。エアコンディショナルの切替え信号が発生しなか
った場合、即ち、オン状態あるいはオフ状態がそのまま
継続していたような場合には、ステップ２４０及び２５
０をバイパスし、そのまま２６０に進むようになってい
る。

【００４７】しかしながら、ステップ２３０でエアコン
のオン、オフの切替えが実行されたと判定された場合に
は、ステップ２４０に進んで、フラグＦ1 が１に設定さ
れ、ステップ２５０で切替え信号がホールドされ、切替
える前の状態がそのまま継続される。

【００４８】ステップ２６０では、変速中であるか否か
が判定され、変速が終了しないうちは、ステップ２３０
〜２６０のステップが繰返される。やがて、変速が終了
すると、ステップ２７０に進み、フラグＦ1 が１である
か否かが判定され、１でないときにはそのままリターン
されるが、１であったときには変速中にエアコンディシ
ョナルの切替えが要請されたにもかかわらずこれを実行
せずにいたということであるため、ステップ２８０で実
際の切替えを実施する。

【００４９】この制御フローの実行により、第２速段か
ら第３速段へのクラッチツウクラッチ変速は、少なくと
もエアコンディショナルの状態が不変のまま実行される
ことになり、安定したクラッチツウクラッチ変速が実行
できる。

【００５０】次に、図６を用いて検出されたＱ／Ｎ（エ
ンジントルクに対応）より自動変速機の入力トルクＴin
を求めるための制御フローを示す。

【００５１】まず、ステップ３１０において、各種信号
が読込まれる。

【００５２】ステップ３２０では、第２速段から第３速
段へのクラッチツウクラッチ変速が実行されるか否かが
判定される。この変速が実行されると判定されたとき
は、ステップ３３０に進んで、Ｑ／Ｎよりエンジントル
クＴeYが求められる。

【００５３】図７に示すように、Ｑ／Ｎによって予測さ
れるエンジントルクＴeYは、エンジンの撹拌損失Ｔlos
と実際にエンジンから出力されてくるエンジントルクＴ
eXとを足したものである。ここで、撹拌損失Ｔlos はほ
とんど無視できるため、事実上Ｑ／ＮによってＴeXが推
定される。

【００５４】図７から明らかなように、このエンジンか
ら実際に出力されるＴeXは、その一部が補機を駆動する
ためのトルクＴh として費やされ、残りがＴinとして自
動変速機に入力されてくる。そこで、ステップ３４０で
補機の代表として、エアコンのオン−オフ状態（Ｔh ）
を検出し、この状態（Ｔh ）に基づいて自動変速機への
入力トルクＴinがＴeX−Ｔh により演算される（ステッ
プ３５０）。

【００５５】なお、より具体的には、この補正の際に、
トルクコンバータによるトルク増幅をも考慮すると一層
精度の高い入力トルクを演算することができるようにな
る。

【００５６】ステップ３６０では、この求められた入力
トルクＴinに基づいて、前述した第２速段から第３速段
へのクラッチツウクラッチ変速の実行がなされる。

【００５７】この実施例では、補機の負荷の影響をなく
するために、該補機の負荷状態をオン状態、あるいはオ
フ状態のいずれかに強制的に変更した上でクラッチツウ
クラッチ変速を実行するのではなく、実際のそれまでの
状態をそのまま維持した上で変速するような構成とした
ため、補機の耐久性を損なうことなく（無理なく）負荷
変動のないクラッチツウクラッチ変速を実行することが
できる。

【００５８】なお、この実施例では、エンジントルクＴ
e を検出する手段として、Ｑ／Ｎを用いていたが、本発
明は、他の検出手段、例えばアクセル開度やスロットル
開度あるいは吸気管負圧等によって、エンジントルクを
検出する場合にも同様の効果が得られる。

【００５９】又、この実施例では、補機の負荷として一
番影響のあるエアコンディショナルのオン、オフのみを
考慮するようにしていたが、本発明を実施する場合、こ
の他の負荷状態、例えばパワーステアリングのオン、オ
フ状態、パワーウィンドウのオン、オフ状態、フロン
ト、あるいはリヤワイパーのオン、オフ状態、その他の
状態をも考慮するようにすると、一層良好なのは言うま
でもない。

【００６０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、エ
ンジントルク（自動変速機の入力トルク）を精度良く検
出することができるようになるため、これに基づいて行
われるクラッチツウクラッチ変速を所定の諸現通りに実
行することができ、変速ショックが増大するのを未然に
防止することができるようになるという優れた効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の要旨を示すブロック図であ
る。

【図２】図２は、本発明の実施例を示す概略ブロック図
である。

【図３】図３は、上記実施例装置の歯車列を示すスケル
トン図である。

【図４】図４は、上記歯車列の各摩擦係合装置の作動状
態を示す線図である。

【図５】図５は、補機の負荷を不変に維持するための制
御フローを示す流れ図である。

【図６】図６は、自動変速機の入力トルクを演算するた
めの制御フローを示す流れ図である。

【図７】図７は、エンジントルクと自動変速機の入力ト
ルクとの関係を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…エンジン、２…自動変速機、７…エンジンコントロ
ールコンピュータ、８…自動変速機コンロトールコンピ
ュータ、ブレーキＢ2 、Ｂ3 …第２速段、第３速段間で
クラッチツウクラッチ変速となるブレーキ、９…エンジ
ン回転数センサ、１１…吸入空気量センサ、１８…補機
センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北條 康夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 松岡 廣樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 早渕 正宏 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エイ・ダブリユ株式会社内 (72)発明者 安藤 雅彦 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エイ・ダブリユ株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジントルクに依存してクラッチツウク
   ラッチ変速を実行することのある車両用自動変速機の変
   速制御装置において、 前記エンジントルクを検出する手段と、 該検出エンジントルクに基づいて前記クラッチツウクラ
   ッチ変速を実行する手段と、 エンジンの補機の負荷状態を制御する手段と、 該クラッチツウクラッチ変速を実行する際に、エンジン
   の補機の負荷状態の変化を禁止する手段と、 を備えたことを特徴とする車両用自動変速機の変速制御
   装置。