JPS6313953A - 自動変速方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （゛産業上の利用分野〕 本発明は自動変速方法に係り、特に各′ｉＭ度段を選択
する複数の変速用クラッチを有するトランスミッション
を具備した車両の自動変速方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、自動変速時又は発進時には、負荷変動が大ぎく
なるため、エンジンの出力トルクを円滑に走行系に伝達
するためにはトルクコンバータが必要である。

これに対し、最近ではトルクコンバータを使用せずに、
手動変速１．’１　（シンクロメツシュ）とメインクラ
ッチに電子制ａ式アクチュエータを装着して自動変速を
させる方式が開発されている。

しかし、かかる方式は走行トルクの大きな建設は械では
使用できず、発進時に半クラツチ状態を維持できる手動
変速車に限りシンクロメツシュの代わりに油圧クラッチ
を用いていることによりｉ・ルクコンバータを廃するこ
とができる。したがって、現状の建股償械の自動変速車
はトルクコンバータを備えている。

（発明が解決しようとする問題点〕 いずれにしても、現状の建設は械の自動変速車はトルク
コンバータが不可欠であった。

本発明はトルクコンバータを使用せずに自動変速を行な
うことができる自動変速方法を提供ザることを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手一段〕

本発明によれば、各速度段を選択する？！７敗の変速用
クラッチを有するトランスミッションの入力軸に、エン
ジンの出力軸を直接連結°し、発進時又は変速時に適宜
選択した速度段における変速用クラッチのクラッチ圧を
電気指令によって制御して発進又は変速を行なう自動変
速方法であって、車体ｆｆ！吊とエンジン出力１ヘルク
若しくはそれに関連する情報と変速すべき速度段とを検
出し、その速度段に円滑に変速Ｔるに必要な該速度段に
おける変速用クラッチのクラッチ圧のビルドアップ率を
求める第１のステップと、前記変速すべき速度段におけ
る変速用クラッチのクラッチ圧が前記第１のステップで
求めたビルドアップ率となるにうに第１の電気指令を発
生するとともに、他殺の変速用クラッチが接続されいて
る場合には（の変速用クラッチのクラッチ圧を零にする
第２の電気指令を発生ずる第２のステップと、前記変速
すべき速度段における変速用クラッチのクラッチディス
クの相対回転数を検出ザる第３のステップと、前記第３
のステップで検出した相対回転数が、或る一定１ｉｆｉ
に達づ゛るまで前記第２のステップを実行し、或る一定
（直に達するとそのとぎに発生している前記第１の電気
指令を一定に保持づ−る第４のステップと、その後、前
記第３のステップで検出した相対回転数が零若しくはほ
ぼ零に達すると、前記第１の電気指令を、規定圧のクラ
ッチ圧を発生させる指令に直ちに上界させる第５のステ
ップとを含むことを特徴としている。

〔作用〕

１ｙなわち、上記のように発進時又は変速時にｄ３ける
クラッチ係合を電子制御することにより、円滑なトルク
伝達を可能にし、トルクコンバータを廃Ｊることができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明に係る自動変速制御方法が適用される装
置の概略図である。同図において、エンジン１０の出力
トルクは、トランスミッション１２、最終減速装置及び
差１１１Ｊ装置１４を介してタイ１７１６に伝達される
。ここで、エンジン１０の出力軸とトランスミッション
１２の入力軸間には、トルクコンバータやメインクラッ
チ等を設けずに両軸は直接連結されている。

回転センサ１８および２０は、それぞれトランスミッシ
ョン１２の入力軸Ｊ３よび出力軸の回転数を検出するも
ので、これらの回転数を承りＴ／〜１人力軸回転数信号
およびＴ／Ｍ出力軸回転数信号をコントローラ３ｏに出
力する。

スロットル吊検出器２４はスロットルペダル２２の踏込
量を検出し、この踏込量を示すスロットル信号をコント
ローラ３０に出力し、ペイロードメータ２５は積載重量
を検出し、その重量を示すロード信号をコントローラ３
０に出力し、またシフトセレクタ２８はシフトレバ−２
６によって選択されたシフトポジション（Ｒ，Ｎ、Ｄ、
２゜１）を示すポジション信号をコントローラ３０に出
力する。

コントローラ３Ｑは、シフトセレクタ２８から入力する
シフトポジション信号により自動変速する速度段領域を
決定し、回転セン丈１８ｉｒ′３よびスロットル吊検出
２４から入力するＴ／Ｍ入力軸回転数信号およびスロッ
トル信号に基づいて上記自動変速可能な速度段領域のう
ち最適速度段に入るようにクラッチ油圧供給装置３２を
介してトランスミッション１２を制ｕｐ−ａる。なお、
この制御の詳細については後述する。

さて、北進時における速度段の判定は、シフトはレクタ
２８によって選択された自動変速可能な速度段領域のう
ちの最下段を発進速度段として判定し、走行中における
最適速度段の判定は例えば以下のようにして行なう。

いま、シフトレバ−２６によってシフトポジション０が
選択された場合には、ｎη進１速から前進３速までの速
度段領域において自動変速可能とげると、走行中にこの
速度段領域における速度段のシフトアップまたはシフト
ダウンの変速は、Ｔ／Ｍ入力軸回転数とスロットル信号
に応じて第２図に示すパターンで行なう。すなわち、ス
ロットル信号が３２　　（第３図参照）の場合には、Ｔ
　／　Ｍ入力軸回転数がｒ４以上になると１段シフトア
ップし、逆にｒ２以下になると１段シフトダウンする。

トランスミッション１２は、例えば４つの変速用クラッ
チ（温式油圧クラッチ）を有し、クラッチ油圧供給装置
３２からの油圧１３号によってこれらのクラッチのうち
の速度段に応じた適宜のクラッチが選択係合され、これ
により所望の速度段に変速する。

ここで、クラッチ油圧供給装置３２の詳細について第４
図を用いて説明する。

このクラッチ油圧供給装置３２は、４つの変速用クラッ
チのクラッチ圧発生部１３ａ、１３ｂ。

１３ｃ、１３ｄに油圧を作用させる各別な電子制御式の
圧力制Ｕｎ弁３３ａ、３３ｂ、３３ｃ。

３３　ｄ　によびポンプ３４、リリーフ弁３５などの上
記各圧力制皿弁に所定の油圧を供給する手段等から構成
されている。

第６図は、上記圧力制御弁３３ａ〜３３ｄの一構成例を
示している。この圧力制御弁は、第１ピストン部３０１
．第２ピストン部３０２および第３ピストン部３０３を
備えたスプール３０４を有し、このスプール３０４の左
端は比例ソレノイド３０５のプランジャ３０６に、また
該スプールの右端はバネ３０７で左方に付勢されたリテ
ーナ３０８に各々当接されている。

上記第１ピストン部３０１と第２ピストン部３０２は油
室３０９を画成し、第２ピストン部３０２と第３ピスト
ン部３０３は油室３１０を画成している。そして油室３
０９および油室３１０には、各々入力ボート３１１およ
びタンクボート３１２が間口されている。

バネ３０７およびリテーナ３０８が配設された油室３１
３は、通路３１４を介して出力ボート３１５に連通され
ている。また出力ボート３１５のスプール３０４側の開
口端には、上記第２ピストン部３０２が位置しており、
図示する状態において上記開口端は第２ピストン部３０
２によって閉塞されている。

上記比例ソレノイド３０５は、上記スプール３０４を移
動させるアクチュエータとして設けたものであり、その
プランジャ３０６はスプール３０４の左端面に当接して
いる。この比例ソレノイドは、周知のようにそのプラン
ジャ３０６の推力Ｆが入力電流ｉに比例する特性をもっ
ている。

このような構造を有する油圧制御弁３３ａ〜３３ｄの入
力ポート３１１には、第４図に示すようにポンプ３４よ
り吐出された油が供給される。

なお、この油の油圧はリリーフ弁３５の作用によって一
定（例えば３５ｈ／ｃｔｉ）に保持されている。

いま、比例ソレノイド３０５が作動されてスプール３０
４が右行すると、入力ポート３１１に供給されている浦
が出力ボート３１５に流れ込み、その際出力ボート３１
５を通過する油の一部が前記通路３１４を介して油室３
１３内に流入する。

そこで、第３ピストン部３０３の受圧面積をＡ１出力ボ
ート３１５における油圧つまり油室３１３内の油圧をＰ
　とすると、Ａ−Ｐａなる力がスプ−ル３０４を左行さ
せる方向に作用し、この結果油室３１３内の油圧の上昇
に伴ってスプール３０４が左行される。そして、スプー
ル３０４が左行されると、出力ボート３１５への油の流
入が断たれるとともに、出力ボート３１５側よりタンク
ボート３１２側に油がドレンされる。

かくして、スプール３０４はプランジャの推力「と上記
力Ａ・）〕　とがつり合うように、つまり下式に承りつ
り合い関係が満たされるように作動する。

Ｆ−Δ・Ｐ８　　　　　　　　　　・・・（１）なお、
前記バネ３０７はスプール３０４を左方向に付勢させる
作用をなすが、このバネ３０７としてバネ常数の小さな
ものが使用されることから以上の説明ではこのバネの作
用を無視している。

前述したように、プランジャ３０６の推力Ｆとソレノイ
ドの駆動電流ｉとの間には Ｆ＝に−ｉ　　　　　　　　　　　　・・・（２）但し
、Ｋ；比例定数 なる関係があるので、（１）、（２＞式からに一１＝Ａ
−Ｐａ　　　　　　　　・＝（３）という関係が得られ
、これより出力ボート３１５の油圧Ｐａは、 Ｐａ＝Ｋ・（ｉ／Ａ）　　　　　　・・・（４）と表わ
される。この（４）式から明らかなように、出力ボート
の油圧Ｐａはソレノイドの駆動電流ｉに比例し、第５図
にはこの関係が示されている。

したがって、コントローラ３０は、速度段に応じた変速
用クラッチの圧力制御弁に駆動電流１を出力してクラッ
チ圧を制御することにより所望の速度段に変速させるも
のであるが、本発明ではトルクコンバータを使用してい
ないため、以下に示づような特別なりラッチ係合制御を
行なう。

第７図および第８図は北進時又は変速時におけるコント
ローラ３０の動作の一例を示すフローヂャートである。

まず、コントローラ３０は回転センサ１８゜２０、スロ
ットル吊検出器２４およびシフトセレクタ２８からそれ
ぞれＴ／Ｍ入力軸回転数信号、Ｔ／Ｍ出力軸回転数信号
、スロットル信号およびポジション信号を入力しくステ
ップ１００）、これらの入力信号から発進あるいは前述
した変速を開示する時期Ｊ３よびその変速すべき速度段
を判断する（ステップ１０１）。なお、ごて進は、Ｔ／
Ｍ出力軸回転数（この回転数は車速に対応する）が零で
、シフトレバ−２６がニュートラル以外のポジションに
入れられたときで判断する。

そして、発進または変速を開示する場合には、ペイロー
ドメータ２５からのロード信号に基づいて車体１ｆａを
検出しくステップ１０２＞、かつスロットル吊からエン
ジン出力トルクを求め（ステップ１０３）、これらの車
体重間、エンジン出力トルクおよび変速サベき速度段に
基づいてＲＯＭより変１１べき速度段にお（プるクラッ
チに供給する油圧の油圧ビルドアップ率を読み出ず（ス
テップ１０４）。

ここで、油圧ビルドアップ率とは、油圧Ｐの時間変化率
で、ｄ　ｐ／ｄ　ｔで定義される。一方、車体の変速シ
ョック等は、車体加速度αの時間変化率であるジ１１−
り値Ｊ　（＝ｄα／ｄｔ）で判定され、このジャーク値
Ｊと走行系への伝達トルクＴの時間変化率（ｄＴ’／ｄ
ｔ）とは比例関係にあり、更に、このトルク変化率とビ
ルドアップ率とは、クラッチの摩擦係数が一定の間は、
比例関係にある。

すなわら、ジャーク１直Ｊとビルドアップ率（ｄ　ｐ／
ｄ　ｔ　）とは、次式、 ｄα　　　　　　　Ｇ　　　　　　ｄ　　ｐＪ　＝　　
−＝　Ｋ　　□　μ　□　　・・・　（１）ｄｔ　　　
　　　　　Ｉ　　　　　　ｄｔで表わされる。ただし、
Ｋは変換係数、Ｇは速度段係数で各速度段（減速比、ク
ラッチ枚数等）で異なる。また、１は！２ｔｌ’！性質
吊で、車体重間と各部門性を出力軸慣性に換口したもの
である。

したがって、車体の変速ショックを低減づ°るためには
、ジＰ−り値をある一定値に、寸なりもクラッチ圧を適
宜のビルドアップ率で上昇させることにより達成できる
。この変速ショックを低減することは、エンジンの出力
トルクを走行系に円滑に伝達することにつながる。

また、エンジンの出力トルクが大きい場合には、ビルド
アップ率が大きくてもエンストを回避することができる
ため、本発明では所望のビルドアップ率を求めるに際し
、速度段係数Ｇに関連する変速すべき速度段、総膿性質
吊１に関連する車体重間の他に、エンジン出力トルクも
パラメータとして使用している。コントローラ３０は、
予めシミュレーション等で上記３つのパラメータに応じ
た最適なビルドアップ率を求め、これをＲＯＭに入力し
ている。なお、ビルドアップ率は、上記３つのパラメー
タからその都度計算によって求めるようにしてしよい。

次に、ステップ１０５ては、発進時か否かを判別し、発
進時にはステップ１０６に、走行中の変速時には第８図
に示す処理に進む。

ステップ１０６では、変速（発進）ずべぎ速度段のクラ
ッチ圧が前記ステップ１０４で求めた油圧ビルドアップ
率となるように油圧零を示す電気指令値から漸増づる電
気指令を出力する。

そして、エンジン回転数（＝Ｔ／Ｍ入力軸回転数）Ｎｅ
が低速の或る回転数Ｎ１　（例えばアイドル回転数）以
上か否かを判別し、Ｎｅ上Ｎ１のときにはステップ１０
８に進み、Ｎｅ＜Ｎ１のときにはエンスト防止のために
クラッチ圧を零に覆る電気指令にしたのち（ステップ１
０９）、ステップ１００に戻す（ステップ１０７）。ス
テップ１０８では、再びエンジン回転数Ｎｅが低速の或
る回転数Ｎ２　　（＞Ｎ１）以上か否かを判別し、Ｎｅ
上Ｎ２のとぎにはステップ１１１に進み、Ｎｅ＜Ｎ２の
ときには電気指令を現指令値に保持し、すなわち油圧ビ
ルドアップ率を零にしたのち（ステップ１１０）、ステ
ップ１１１に進む。なお、ステップ１１０で油圧ビルド
アップ率を零にしたのは、エンジン回転数の低下、すな
わちエンストを防止するためである。

ステップ１１１は、Ｔ／Ｍ入力軸回転数、Ｔ／Ｍ出力軸
回転数および変速すべき速度段における減速比からクラ
ッチディスク相対回転数ｎｒを陸用する。ここで、クラ
ッチディスク相対回転数ｎｒとクラッチ摩擦係数μとの
関係は第９図のグラフに示すようになる。１Ｊなわち、
相対回転数ｎｒが回転数「）１以上の場合には、クラッ
チ摩擦係数μはほぼ一定であるが、回転数ｎ１以下にな
るど徐々（、二人きくなる。

ステップ１１２では、クラッチディスク相対回転数ｎｒ
と前記回転数ｎ１どを比較し、ｎｒ≧ｎ１のときにはス
テップ１０３に戻る。すなわち、ざ■」にはスロットル
吊が時々刻々と変化するため、ステップ１０３に戻り、
再度油圧ビルドアップ率を求める。一方、ｎｒ＜ｎｌの
ときにはクラッチＩＦＪ欲係数が上昇してくるので、ス
テップ１１０と同様に電気指令を現指令値に保持して油
圧ビルドアップ率を零にする（ステップ１１３）。

続いて、ステップ１０７と同様にエンジン回転数Ｎｅが
回転数Ｎ１以上か否かを判別し、Ｎｅ上Ｎ１のときには
ステップ１１５に進み、Ｎ　（３＜Ｎ１のときにはエン
スト防止のためにステップ１０９を介して最初に戻る（
ステップ１１４）。

ステップ１１５では、ステップ１１１と同様にクラッチ
ディスク相対回転、１！ｎｒを算出し、この相対回転数
ｎｒ７’＄零になったことが確認されるとくステップ１
１６）、クラッチが容易に外れないように電気指令を、
現定圧のクラッチ圧を発生さＶる指令値まで上昇させる
（ステップ１１７〉。

次に、ステップ１０５で走行中における変速と判定され
た場合についてば２明する。

この場合、現在接続されている他の速度段のクラッチ圧
を現定圧からクラッチが外れない必要最半眼の圧力まで
下降させる電気指令を出力する（スフツブ１２０）。こ
れと同時に、変速すべき速度段のクラッチに圧油を供給
する電気指令を出力する（ステップ１２１）。このステ
ップは、変速すべきクラッチのクラッチバック内に作動
油を充満させることが目的であり、したがって、前記電
気指令は、零に近いクラッチ圧に対応するものである。

そして、クラッチパック内に作動油が充満するに必要な
時間（フィリングタイム）が終了したことが’ＦＩ　Ｌ
’ｌされると（ステップ１２２）　、変速すべき速度段
のクラッチ圧が、ステップ１０４で求めた油圧ビルドア
ップ率となるように前記電気指令値から漸増ザる電気指
令を出力Ｊるとともに（ステップ１２３＞　、前記必要
最小限の圧力まで下降させた他殺のクラッチに対１ｙる
電気指令を、クラッヂ圧零に対応する指令値にするくス
テップ１２４）。

次に、クラッチディスク相対回転数ｎｒを等出し、この
相対回転数ｎｒがｎｒ＜ｎｌになるまで、クラッチ圧を
上記油圧ビルドアップ率で上背させる（ステップ１２５
，１２６＞。なお、発進時には、時々刻々の油圧ビルド
アップ率を求めたが、走行中における変速ではぞの必要
がなく油圧ビルドアップ率は１回だけ求めるＪ、うにし
ている。

クラッチディスク相対回転数ｎｒがｎｒ＜ｎｌになると
、電気指令を現指令値に保持し、油圧ビルドアップ率を
零にする（ステップ１２７）。その間、ステップ１２８
では、クラッチディスク相対回転数ｎ　ｒを算出し、こ
の相対回転数［１「・が看になったことが確認されると
（ステップ１２９）、ステップ１１７（第７図）に進み
、電気指令を、現定圧のクラッチ圧を発生させる指令値
まで上昇させる。

なお、本実施例では、走行中にお【プる変速に４３いて
油圧ビルドアップ率を１回ダは求めるようにしたが、発
進時と同様に時々刻々求めるようにしてもよい。また、
発進時に；Ｊ３いて、エンジン回転数が或る値以下にな
ると、エンストを防止するためにクラッチ圧を零にする
ようにしたが、半クラツチ状態を保持するようにクラッ
チ圧を制御するようにしてもよい。

また、走行中における変速時には、フィリングタイム終
了後に変速すべぎ速度段のクラッチ圧を上昇させるとと
もに、それまで接続されていた速度段のクラッチ圧を零
にするようにしたため、常にトルク伝達が可能であるが
、本発明はこれに限定されず、クラッチ圧を零にしたの
ち、変速すべき速度段のクラッチに圧油を供給する態様
も含む。

（光明の効果） 以上説明したように本発明によれば、従来までは自動変
速車に必要であったトルクコンバークを用いずに自動変
速を実施づ゛ることがでさる。また、トルクコンバータ
を使用しないため、伝達効率が向上して低燃費を図るこ
とができ、更に、変速ショックも低減され乗りごこちも
良くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法が適用される装置の概略図、第２図
＆３よび第３図は自動変速すべき時期判断を説明するた
めに用いた図、第４図は第１図に示したクラッチ油圧供
給装置の詳細を示ず油圧回路図、第５図は第４図に示し
た圧力制御弁の制御電流と出力圧との関係を示づ゛グラ
フ、第６図は第４図に示した圧力制御弁の詳細を示寸断
面図、第７図Ｊ３よび第８図は第１図に示したコントロ
ーラの動作を説明するために用いたフローチャート、第
９図はクラッチディスク相対回転数とクラッチ摩擦係数
との関係を示すグラフである。 １０・・・エンジン、１２・・・トランスミッション、
１８．２０・・・回転センサ、２２・・・スロットルペ
ダル、２５・・・ペイロードメータ、２６・・・シフト
レバ−１３０・・・コントローラ、３２・・・クラッチ
油圧供給装置、３３ａ〜３３ｄ・・・圧力制御弁。 第３図 第９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）各速度段を選択する複数の変速用クラッチを有す
   るトランスミッションの入力軸に、エンジンの出力軸を
   直接連結し、発進時又は変速時に適宜選択した速度段に
   おける変速用クラッチのクラッチ圧を電気指令によって
   制御して発進又は変速を行なう自動変速方法であって、 車体重間とエンジン出力トルク若しくはそれに関連する
   情報と変速すべき速度段とを検出し、その速度段に円滑
   に変速するに必要な該速度段における変速用クラッチの
   クラッチ圧のビルドアップ率を求める第１のステップと
   、 前記変速すべき速度段における変速用クラッチのクラッ
   チ圧が前記第１のステップで求めたビルドアップ率とな
   るように第１の電気指令を発生するとともに、他段の変
   速用クラッチが接続されている場合にはその変速用クラ
   ッチのクラッチ圧を零にする第２の電気指令を発生する
   第２のステップと、 前記変速すべき速度段における変速用クラッチのクラッ
   チディスクの相対回転数を検出する第３のステップと、 前記第３のステップで検出した相対回転数が、或る一定
   値に達するまで前記第２のステップを実行し、或る一定
   値に達するとそのときに発生している前記第１の電気指
   令を一定に保持する第４のステップと、 その後、前記第３のステップで検出した相対回転数が零
   若しくはほぼ零に達すると、前記第１の電気指令を、規
   定圧のクラッチ圧を発生させる指令に直らに上昇させる
   第５のステップと、 を含むことを特徴とする自動変速方法。
2. （２）前記第１のステップは、発進時には前記ビルドア
   ップ率を時々刻々求め、変速時には１回だけ求める特許
   請求の範囲第（１）項記載の自動変速方法。
3. （３）前記第２のステップは、更にエンジン回転数を検
   出し、その回転数が、第１の回転数よりも高く第２の回
   転数よりも低い場合にはそのときに発生している前記第
   １の電気指令を一定に保持し、前記第１の回転数よりも
   低い場合には前記第１の電気指令を、零のクラッチ圧を
   発生させる指令にする特許請求の範囲第（１）項記載の
   自動変速方法。