JPH0774671B2 - 車両用自動変速機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数の変速段が達成可能な車両用自動変速機
において、ある変速段から他の変速段への変速の際に発
生する変速ショックを軽減し得る車両用自動変速機の制
御装置に関する。

［従来の技術］ 従来の車両用自動変速機、例えば特公昭56−47427号公
報に記載のものは、変速中における変速機の回転入力部
材の回転加速度が予め設定された目標回転加速度に収斂
するように、上記回転加速度と目標回転加速度との差の
関数に従って変速にかかわる摩擦係合装置へ供給される
油圧をフィードバック制御し、上記係合装置の係合力を
補正して、変速ショックを軽減するように構成されてい
た。ここで、一般的なフィードバック制御について簡単
に説明する。

フィードバック制御は、目標値と実際値との差の比例値
を次の制御周期における補正量として用いる制御（Ｐ制
御）と、同比例制御に上記差の積分値及び／又は微分値
を加味して補正量とする制御（PID制御）とがあり、こ
れら制御において補正量を求めるための補正ゲインは上
記差の比例値、積分値、微分値に応じて設定されてい
る。

ところで、自動変速機の変速時に入力軸回転加速度の実
際値が目標入力軸回転加速度と一致するように制御する
という技術おいて、上記一般的な考え方に基づくフィー
ドバック制御を用いた場合、ある変速（例えば４−３ダ
ウンシフト）での目標値と実際値との差と、他の変速
（例えば３−２ダウンシフト）での目標値と実際値との
差が同一であると、夫々の変速における伝達トルクの大
きさに関係なく補正量も略同一のものとなる。（微分
値、積分値が加味されると多少変化する） ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記回転入力部材の回転加速度の上記目
標回転加速度に対するずれが無くなるように上記摩擦係
合装置へ供給される油圧を電気的に制御しても、油圧の
応答遅れや、上記目標加速度と実際の回転加速度と差に
応じた係合力の補正量の演算時間のための遅れ等によ
り、安定したフィードバック制御が達成できず、上記回
転加速度が目標回転加速度に収斂せずに同目標回転加速
度の周辺で振動してしまい（第５図（ａ））、特に、油
の粘性が高く応答遅れが生じやすい低温時や、回転シー
ルからの油漏れが多くなる高温時において摩擦係合装置
へ供給される油圧制御が不安定になり（第５図
（ｂ））、変速ショックが大きくなり、変速中のフィー
リングが著しく損なわれる不具合があった（第５図
（ｃ））。逆に、上記振動を防止するために油圧補正量
のゲインを比較的小さい値に設定すると、フィードバッ
ク制御に遅れが生じてしまい、変速期間中に回転加速度
が目標回転加速度に収斂しないまま変速を完了してしま
う不具合があった。

さらに、入力軸回転加速度はそのときの伝達トルクに応
じて大きく変化するため（伝達トルクが大きいほど加速
度も大きい）、この加速度の変化は微分制御で補正量に
反映させることはできるものの、自動変速機の変速時の
ように極めて短い時間内に実際値を目標値入力収束させ
るには制御が遅れ気味となり、所期の目的を達成し難い
ものである。

［発明の構成］ 本願発明は上記に鑑み創案さたもので、入力軸と、出力
軸と、同入出力軸間に介装され複数の摩擦係合装置の係
合又は解放により複数の変速段が得られる歯車変速機構
と、上記摩擦係合装置の係合力を調整する係合力調整装
置と、同調整装置を制御する電子制御装置と、上記入力
軸の回転速度を検出し同回転速度に応じた回転速度信号
を検出し同回転速度に応じた回転速度信号を上記電子制
御装置に入力する回転速度センサとを備えた車両用自動
変速機において、 上記電子制御装置は、 上記回転速度信号から上記入力軸の回転加速度と同加速
度の変化率とを演算する演算手段と、 エンジン負荷に応じて上記入力軸の目標回転加速度を設
定する目標設定手段と、変速中に上記回転加速度と目標
回転加速度との差及び上記回転加速度の変化率に応じて
上記回転加速度が上記目標回転加速度と一致するように
上記摩擦係合装置の係合力を補正する補正手段と、 同補正手段による補正量の補正ゲインを上記エンジン負
荷又は上記目標回転速度に応じて設定する補正ゲイン設
定手段と、 を有することを特徴とする車両用自動変速機の制御装置 を要旨とするものである。

［作用］ 本発明は、変速中における入力軸の回転加速度が予め設
定された目標回転加速度に収斂するように、摩擦係合装
置の係合力を上記両回転加速度の差及び上記入力軸の回
転加速度の変化率を補正ゲインａ、ｂに基づき常に０と
なるようにフィードバック制御するとともに、上記補正
ゲイン自身もエンジン負荷又は目標回転加速度に応じて
設定するように構成されているので、エンジン負荷が大
きいときには目標回転加速度も大きくなるため、エンジ
ン負荷又は目標回転加速度を検出することにより、その
値が大きいときは伝達トルクも大きいと判断して補正ゲ
インを大きく設定され、逆に、エンジン負荷が小さいと
きには目標回転加速度も小さくなるため、エンジン負荷
又は目標回転加速度を検出することにより、その値が小
さいときは伝達トルクも小さいと判断して補正ゲインを
小さく設定される。

［実施例］ 本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図において、車両の動力源となるエンジン11のクラ
ンク軸12は、トルクコンバータ13のポンプ14に一体的に
連結されている。同トルクコンバータ13は、上記ポンプ
14タービン15及びワンウエイクラッチ17を介してケース
18に連結されたステータ16から構成されており、同ステ
ータ16は上記ワンウエイクラッチ17の作用によりクラン
ク軸12と同方向へは回転するが、その逆方向への回転は
許容されない構造となっている。タービン15に伝えられ
たトルクは、入力軸19によってその後部に配設された前
進４段後進１段の変速段を達成する歯車変速機構に伝達
される。

歯車変速機構は、３組みのクラッチ20、21、22と２組の
ブレーキ23、24と１組のワンウエイクラッチ25と１組の
ラビニヨ型遊星歯車機構26とで構成されている。同遊星
歯車機構26は、リングギヤ27、ロングピニオンギヤ28、
ショートピニオンギヤ29、フロントサンギヤ30、リヤサ
ンギヤ31、両ピニオンギヤ28、29を回転自在に指示する
とともに自身も回転可能なキャリア32から構成され、リ
ングギヤ27は出力軸33に連結され、フロントサンギヤ30
はキックダウンドラム34及びフロントクラッチ20を介し
て入力軸19に連結され、リヤサンギヤ31はリヤクラッチ
21を介して入力軸19に連結され、キャリア32は相互に並
列に配設されたローリバースブレーキ24とワンウエイク
ラッチ25とを介してケース18に連結されると共にこの歯
車変速機構の後端に配設された４速クラッチ22を介して
入力軸19に連結されている。なお、キックダウンドラム
34はキックダウンブレーキ23によってケース18と一体的
に連結可能となっており、遊星歯車機構26を通ったトル
クは出力軸33に固着された出力ギヤ35から図示しない駆
動軸を介して駆動輪へ伝達される。

摩擦要素である上記各クラッチ20〜22及びブレーキ23、
24はそれぞれ係合用ピストン装置あるいはサーボ装置等
を備えた油圧機器で構成されており、トルクコンバータ
13のポンプ14に連結された図示しないオイルポンプで発
生する圧油によって油圧制御装置を介して選択的に作動
される。

上記構成による歯車変速機構の第１速の変速段は、フロ
ントクラッチ20、４速クラッチ22及びローリバースブレ
ーキ24を解放し（但し、セレクトレバーを第１速固定レ
ンジに設定した場合はローリバースブレーキ24が係合さ
れる）、リヤクラッチ21を係合しワンウエイクラッチ21
のロック機構によるキャリア32が固定されることにより
達成される。

第２速の変速段はリアクラッチ21及びキックダウンブレ
ーキ23の係合で達成される。従って、第１速固定レンジ
から他の前進の変速段が達成可能なレンジへのへセルク
トレバーの操作によらない第１速から第２速への変速
は、キックダウンブレーキ23の係合のみで達成されるこ
ととなり、この場合、キックダウンブレーキ23の係合に
よってキックダウンドラム34の回転速度が低下し始める
と、キャリア32はワンウエイクラッチ25が許容する方向
へ回転を始めさらにキックダウンドラム34の回転速度が
低下し、最終的に停止した時点で第２速が達成されるの
である。

上記変速段を達成する油圧制御装置の一部を第２図に示
す。上記キックダウンブレーキ23の作動を制御するキッ
クダウンサーボ36には１−２シフト弁37が油路38を介し
て連通され、同１−２シフト弁37には油圧制御弁39とシ
フト制御弁40とがそれぞれ油路41、42を介して連通され
ている。上記油圧制御弁39は図示しない油圧源から油路
50へ供給される圧油（ライン圧）を、油路51内の制御油
圧に応じて所望の油圧値に調整して油路41へ供給するも
のであり、油路51内の制御油圧は、電子制御装置54でデ
ューティ制御される電磁弁55によって適当に排出制御さ
れて所望の圧力となるように調整される。また、上記シ
フト制御弁40は、上記電子制御装置54で励消状態の組合
せが切換え制御される一対の電磁弁43、44により、中央
のスプール47が第１速から第４速の各変速段に対応する
位置に切換制御されるようになっている。

上記構成による油圧制御装置における第１速の変速段の
達成状態では、電磁弁43が励磁され油路45及び46内の油
圧を排出しているので、スプール47が第２図に示す左端
に位置し、油路42がシフト制御弁40の排油ポートEXに連
通している。従って、１−２シフト弁37のスプール49は
第２図示す左端部に位置しており、油路38が１−２シフ
ト弁37の排油ポートEXに連通され、キックダウンサーボ
36のピストン53が圧縮コイルばね56の作用により第２図
中右方に一しているので、キックダウンドラム34に対し
てキックダウンブレーキ23は解放されている。この状態
から第２速へ変速を行う場合、電子制御装置54に接続さ
れた入力軸19の回転速度を検出する回転速度センサ60か
らの回転速度信号、スロットル弁開度センサ61からのス
ロットル弁開度信号や上記出力軸33の回転速度を検出す
ることにより車両走行速度を検出する車速検出装置62か
らの車速信号等に基づいて決定される車両の所定の運転
状態に応じて電子制御装置54が第２速への変速信号を発
生して電磁弁43を消磁して油路45を閉塞するとともに電
磁弁44を励磁して油路46を開放して同油路46内の油圧を
排出するので、上記スプール47が油路48と油路42とを連
通する位置へ移動され、１−２シフト弁37へ油路48から
のライン圧が供給されて、同１−２シフト弁37のスプー
ル49が第２図中、右端位置へ移動して油路41と油路38と
が連通された状態となる。そして、後述する電磁弁55の
作動が停止されると油路51内の制御油圧が最高圧となっ
て油路50からのライン圧が減圧されずに油路41へ供給さ
れるので、このライン圧はキックダウンドラム34を締付
け第２速の変速段が達成されるされることとなる。

ここで、第３図に示すフローチャート及び第４図に示す
特性曲線に従って上記機構における第１速から第２速へ
の変速中の制御態様を説明する。

従来公知のセレクトレバーが第１速固定位置に移動され
ていない状態の車両が第１速の変速段で走行中に、同車
両の運転状態が所定のアップシフト条件を満たし、電子
制御装置54がこれを判断して変速指令（ステップ
（１））を発生すると上記制御装置54内のプログラムを
開始するためのステップ（２）が実行される。

そして、ステップ（３）で、電磁弁55のデューティ率を
比較的小さい値d0として同電磁弁55に指令し（第４図
（ｉ））、油路51内の制御油圧をあまり大幅に減圧しな
いことにより油路50からの比較的高い油圧を１−２シフ
ト弁37、油路38を介してキックダウンサーボ36へ供給
し、キックダウンブレーキ23を短時間でキックダウンド
ラム34に対して初期係合状態（キックダウンブレーキ23
がキックダウンドラム34に接触し始める状態）とするた
めの処理が実行され、ステップ（４）で、上記ステップ
（３）でデューティ率を比較的小さい値d0とする指令が
出されてから所定時間を経過し上記キックダウンブレー
キ23が初期係合状態になったか否かを判断する判断処理
が実行される。

上記ステップ（４）での判断結果がNO、つまり、まだ所
定時間が経過しておらず上記キックダウンブレーキ23が
初期係合状態になっていないと判断されればステップ
（３）へ戻り、YESと判断されれば電磁弁55のデューテ
ィ率を所定の初期係合油圧に対応するデューティ率d1に
設定して指令する処理がステップ（５）で実行される
（第４図（ii））。

次に、ステップ（６）で上記デューティ率d1を時間に関
して所定の傾斜角αで、即ち所定の変化速度で減少さ
せ、油路51内の制御油圧を所定の速度で徐々に上昇させ
ることにより、油路41から１−２シフト弁37、油路38を
介してキックダウンサーボ36へ供給されている油圧を所
定の変化速度をもって上昇させる処理が実行される。そ
して、上記油圧が次第に上昇してキックダウンブレーキ
23のキックダウンドラム34に対する係合が徐々に強ま
り、ついにはキックダウンドラム34の回転速度が減少し
始める（即ち、入力軸19も第１速に相当する回転速度か
らずれる）有効な変速が開始されたか否かを判断する判
断処理がステップ（７）で実行され、判断結果がNO、即
ち有効な変速がまだ開始していないと判断されればステ
ップ（６）へ戻り、YES、即ち上記有効な変速が開始さ
れた（第４図（iii））と判断されれば、ステップ
（８）で入力軸回転速度を検出する回転速度センサ61か
らの出力信号に基づき入力軸の回転速度Ｖを検出し、ス
テップ（９）でスロットル弁開度を検出するスロットル
弁開度センサ60からの出力信号に基づきスロットル弁開
度Ｔを検出し、ステップ（10）で上記スロットル弁開度
Ｔに応じた変速中における入力軸19の回転速度の目標変
化率、即ち目標回転加速度Ａ（上記スロットル弁開度Ｔ
が小さいときは変速色を緩和するためにＡを小さい値に
設定し、Ｔが大きいときは摩擦係合装置の磨耗を防止す
るためにＡを大きい値に設定する）を求める演算処理が
実行され、ステップ（11）で上記入力軸の回転速度Ｖに
基づき入力軸19の実際の回転加速度Ｂを求める演算が実
行され、ステップ（12）で上記入力軸19の回転加速度Ｂ
の変化率Ｃを求める演算が実行される。

その後ステップ（13）で入力軸19の回転加速度の補正量
に関するデューティ率補正量のゲインａを設定し、ステ
ップ（14）で入力軸19の回転加速度の変化率の補正量の
ゲインｂを設定する。ここでゲインａ及びｂはエンジン
負荷を示すスロットル開度Ｔ又は目標回転加速度Ａに応
じて変化するようになっている。そしてステップ（15）
で上記目標回転加速度Ａと回転加速度Ｂとの差Ａ−Ｂ、
回転加速度Ｂの変化率Ｃ及び上記ステップ（13）、ステ
ップ（14）で設定されたゲインａ、ｂから上記Ａ−Ｂが
０で、且つＣが０となるように上記デューティ率d1を補
正するための補正デューティ率△ｄを求める演算が実行
され、ステップ（16）で現在上記電磁弁55へ指令されて
いるデューティ率に上記補正デューティ率△ｄを加味し
た新たなデューティ率Ndを求め、同デューティ率Ndを上
記電磁弁55に指令する処理が実行される（第４図（i
v））。

そして、ステップ（17）で入力軸19の回転速度が第２速
に相当する値となり有効な変速が完了したか否かを判断
する処理が実行され、NOと判断されればステップ（８）
〜ステップ（16）からなるフィードバック制御が再び実
行され、同フィードバック制御はステップ（17）での判
断がYESとなるまで繰り返し実行される。

そしてステップ（17）での判断がYES（第４図（ｖ））
となれば電磁弁55の作動を停止して上記キックダウンサ
ーボ36へライン圧を供給し、キックダウンブレーキ23の
係合力を強める指令をするステップ（18）が実行され、
次のステップ（19）が実行されてプログラムが終了する
（第４図（vi））。

上述の如く、第１速から第２速の変速段への変速に際し
て有効な変速が開始されてからスロットル弁開度Ｔに応
じて決定される目標回転速度Ａと入力軸19の回転加速度
Ｂとの差及び回転加速度Ｂの変化率Ｃが０となるように
電磁弁55のデューティ率をフィードバック制御し、キッ
クダウンサーボ36へ供給される油圧をフィードバック制
御するように構成されているので、上記回転加速度Ｂが
目標回転加速度Ａの周辺で振動することなく迅速に同目
標回転加速度Ａに収斂し、安定したフィードバック制御
が達成され、さらに、油の粘性が高い低温時やシールか
らの油漏れが多くなる高温時にも変速中における出力軸
トルクの変動の小さい良好な変速フィーリングを得るこ
とができるものである。

さらに上記補正ゲイン自身もエンジン負荷又は目標回転
加速度に応じて設定するように構成されているので、例
えば、エンジン負荷が大きいときには目標回転加速度も
大きくなるため、エンジン負荷又は目標回転加速度に応
じて補正ゲインを大きく設定し、目標値への収束時間を
短縮できるとともに摩擦係合装置の滑り時間（変速時
間）が短くなり同係合装置の発熱が減少して装置の経年
変化を抑制できる等の効果を奏する。

また逆に、エンジン負荷が小さいときには目標回転加速
度も小さくなるため、エンジン負荷又は目標回転加速度
に応じて補正ゲインを小さく設定でき、大きな係合力変
化がなくなり、スムースな変速が得られるという効果を
奏する。

なお、本実施励ではキックダウンブレーキ23がキックダ
ウンドラム34に対して短時間で初期係合状態となるよう
にキックダウンサーボ36へ比較的高い油圧が所定時間供
給されるように構成されているが、上記キックダウンサ
ーボ36のピストン位置を検出して位置信号を出力するポ
テンショメータを配設し、上記ピストンが移動しポテン
ショメータから所定の位置信号が出力されるまで上記キ
ックダウンサーボ36へ比較的高い油圧が供給されるよう
に構成してもよいものである。

さらに、本実施例では第１速の変速段から第２速の変速
段への変速中における制御について説明したが、２−
３、３−４、４−３、３−２、２−１変速の際にも同様
の制御を行うことにより、どのような変速でも出力軸ト
ルク変動の小さい良好な変速フィーリングが得られるも
のである。

［発明の効果］ 本発明によれば、複数の摩擦係合装置の係合または解放
により複数の変速段が得られる車両用自動変速機におい
て、変速中における入力軸の回転加速度を検出し同加速
度を車両の運転状態に応じて設定された目標回転加速度
に収斂するに際し、上記両回転加速度の差及び上記入力
軸の回転加速度の変化率を補正ゲインａ、ｂに基づき常
に０となるように上記摩擦係合装置に供給される油圧を
制御するとともに、上記補正ゲイン自身もエンジン負荷
又は目標回転加速度に応じて設定するように構成されて
いるので、例えば、エンジン負荷が大きいときには目標
回転加速度も大きくなるため、エンジン負荷又は目標回
転加速度に応じて補正ゲインを大きく設定し、目標値へ
の収束時間を短縮できるとともに摩擦係合装置の滑り時
間（変速時間）が短くなり同係合装置の発熱が減少して
装置の経年変化を抑制できる等の効果を奏する。

また逆に、エンジン負荷が小さいときには目標回転加速
度も小さくなるため、エンジン負荷又は目標回転加速度
に応じて補正ゲインを小さく設定でき、大きな係合力変
化がなくなり、スムースな変速が得られるという効果を
奏する。

さらに上記回転加速度が目標回転加速度に収斂し安定し
たフィードバック制御が達成され、油の粘性が高く応答
遅れが生じやすい低温時や、回転シールからの油漏れが
多くなる高温時においても出力軸トルクの変動の小さい
良好な変速フィーリングを得ることができるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される自動変速機のパワートレー
ンを示す概略構造図、第２図は同自動変速機の油圧制御
装置の主要部を示す油圧回路図、第３図は本発明一実施
例の制御状態を示すフローチャート、第４図は上記実施
例における時間に対する入力軸19の回転速度、キックダ
ウンサーボ36への供給圧及び出力軸トルクの各変化特性
を示すグラフである。 11……エンジン 12……クランク軸 21……リヤクラッチ 23……キックダウンブレーキ 25……ワンウェイクラッチ 26……ラビニョ型遊星歯車機構 32……キャリア 33……出力軸 34……キックダウンドラム 36……キックダウンサーボ 37……１−２シフト弁 39……油圧制御弁 40……シフト制御弁 54……電子制御装置 55……電磁弁 60……回転速度センサ 61……スロットル弁開度センサ 62……車速検出装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸と、出力軸と、同入出力軸間に介装
   され複数の摩擦係合装置の係合又は解放により複数の変
   速段が得られる歯車変速機構と、上記摩擦係合装置の係
   合力を調整する係合力調整装置と、同調整装置を制御す
   る電子制御装置と、上記入力軸の回転速度を検出し同回
   転速度に応じた回転速度信号を検出し同回転速度に応じ
   た回転速度信号を上記電子制御装置に入力する回転速度
   センサとを備えた車両用自動変速機において、 上記電子制御装置は、 上記回転速度信号から上記入力軸の回転加速度と同加速
   度の変化率とを演算する演算手段と、 エンジン負荷に応じて上記入力軸の目標回転加速度を設
   定する目標設定手段と、変速中に上記回転加速度と目標
   回転加速度との差及び上記回転加速度の変化率に応じて
   上記回転加速度が上記目標回転加速度と一致するように
   上記摩擦係合装置の係合力を補正する補正手段と、 同補正手段による補正量の補正ゲインを上記エンジン負
   荷又は上記目標回転速度に応じて設定する補正ゲイン設
   定手段と、 を有することを特徴とする車両用自動変速機の制御装置