JP2008180320A - 自動変速機の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリシフト失敗時の復帰をスムーズなものとするとともに、同期噛合い機構の劣化を抑制できるツインクラッチ式の自動変速機の制御装置及び制御方法を提供することにある。
【解決手段】変速機制御ユニット１００は、所定の変速段を達成しているときに、予測手段の予測結果に基づき、所定の同期噛合い機構を操作して、現在の変速段の達成のために使用されていない方の摩擦伝達機構が連結された変速機入力軸と変速機出力軸とを所定の歯車列を介して連結状態にして待機せしめる、プリシフト制御を行う。予測結果に基づき同期噛合い機構の連結動作を行う際、同期噛合い機構の連結動作が完了しない場合に、同期噛合い機構を中立位置へ戻すとともに、連結状態にせしめんとした所定の歯車列を備える変速機入力軸に連結される摩擦伝達機構を締結して待機し、次の変速動作に備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動変速機の制御装置及び制御方法に係り、特に、自動車に用いる歯車式変速機の制御に好適な自動変速機の制御装置および制御方法に関する。

近年、手動変速機に用いられる歯車式変速機を用いて、摩擦機構であるクラッチの操作と、歯車選択機構である同期噛合い機構の操作を自動化したシステムとして、自動化マニュアルトランスミッション（以下、「自動ＭＴ」と称する）が開発されている。自動ＭＴでは、変速が開始されると、駆動力源であるエンジンのトルクを伝達、遮断するクラッチを解放し、同期噛合い機構を切り替え、しかる後に再度クラッチを締結する。

自動ＭＴの一つして、変速機への入力トルクを伝達する２つのクラッチを設け、２つのクラッチによって交互に駆動トルクを伝達する、ツインクラッチ式自動ＭＴが知られている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。このツインクラッチ式自動ＭＴでは、変速が開始されると、変速前にトルクを伝達していたクラッチを徐々に解放しながら、次変速段のクラッチを徐々に締結することで、駆動トルクを変速前ギア比相当から、変速後ギア比相当へと変化させることにより、駆動トルク中断を回避してスムーズな変速を行えるものである。

また、ツインクラッチ式自動ＭＴにおいては、次段への変速時間を短縮するために、所定の変速段を達成しているときに次の変速段を予測し、現在の変速段の達成のために使用されていない方のクラッチが連結された変速機入力軸と変速機出力軸とを、同期噛合い機構によって選択的に連結することにより所定の変速段に待機させる、所謂プリシフト制御が知られている（例えば、特許文献３，特許文献４参照）。

特開２０００−２３４６５４号公報 特開２００１−２９５８９８号公報 特開平１０−３１８３６１号公報 特開２００３−２６９５９２号公報

しかしながら、ツインクラッチ式自動ＭＴにおいては、プリシフト制御を行うために、ツインクラッチ式ではない自動ＭＴに比較して、変速機入力軸と変速機出力軸を連結する同期噛合い機構の使用頻度が高いものである。加えて、プリシフト制御が失敗した場合に、再度同期噛合い機構によるギア締結を試みるリトライ制御を行うようにすると、さらに同期噛合い機構の使用頻度が高くなり、同期噛合い機構が早く劣化するという問題点がある。また、車両状態が大きく変化しない状況下でリトライ制御を実施しても、必ずしもギア締結できるとは限らず、この場合も、リトライ回数の増大による同期噛合い機構の劣化を招くし、予測した次の変速段で待機することができないという問題もある。

本発明の目的は、プリシフト失敗時の復帰をスムーズなものとするとともに、同期噛合い機構の劣化を抑制できるツインクラッチ式の自動変速機の制御装置及び制御方法を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、駆動力源の動力を伝達・遮断する複数の摩擦伝達機構と、前記摩擦伝達機構にそれぞれ連結される複数の変速機入力軸と、前記複数の変速機入力軸と、変速機出力軸との間を複数の同期噛合い機構の選択操作によって選択的に連結する複数の歯車列とを有する自動変速機に用いられ、一方の摩擦伝達機構が連結された変速機入力軸と変速機出力軸とを歯車列を介して連結し、かつ、一方の摩擦伝達機構を係合するとともに他方の摩擦伝達機構を解放することにより所望の変速段を達成し、所定の変速段を達成している場合に、次の変速段を予測し、前記予測結果に基づき、所定の同期噛合い機構を操作して、現在の変速段の達成のために使用されていない方の摩擦伝達機構が連結された変速機入力軸と変速機出力軸とを所定の歯車列を介して連結状態にして待機せしめる待機制御を行う自動変速機の制御装置であって、前記予測結果に基づき同期噛合い機構の連結動作を行う際、同期噛合い機構の連結動作が完了しない場合に、同期噛合い機構を中立位置へ戻すとともに、連結状態にせしめんとした側の変速機入力軸に連結される摩擦伝達機構を締結して待機させる制御手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、プリシフト失敗時の復帰をスムーズなものとするとともに、同期噛合い機構の劣化を抑制できるものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、締結して待機する側の摩擦伝達機構の締結力を、該摩擦伝達機構が連結される変速機入力軸系イナーシャに基づき計算するようにしたものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、待機中に前記予測結果が変化した場合は、締結して待機している摩擦伝達機構を解放し、変化した予測結果に基づき、再度、同期噛合い機構の連結動作を行うようにしたものである。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、待機中に、所望の変速段を達成するため、締結して待機している摩擦伝達機構に連結される変速機入力軸に備えられた歯車列を連結することが選択された場合は、締結して待機している摩擦伝達機構を解放するようにしたものである。

（５）また、上記目的を達成するために、本発明は、駆動力源の動力を伝達・遮断する複数の摩擦伝達機構と、前記摩擦伝達機構にそれぞれ連結される複数の変速機入力軸と、前記複数の変速機入力軸と、変速機出力軸との間を複数の同期噛合い機構の選択操作によって選択的に連結する複数の歯車列とを有する自動変速機に用いられ、一方の摩擦伝達機構が連結された変速機入力軸と変速機出力軸とを歯車列を介して連結し、かつ、一方の摩擦伝達機構を係合するとともに他方の摩擦伝達機構を解放することにより所望の変速段を達成し、所定の変速段を達成している場合に、次の変速段を予測し、前記予測結果に基づき、所定の同期噛合い機構を操作して、現在の変速段の達成のために使用されていない方の摩擦伝達機構が連結された変速機入力軸と変速機出力軸とを所定の歯車列を介して連結状態にして待機せしめる待機制御を行う自動変速機の制御方法であって、前記予測結果に基づき同期噛合い機構の連結動作を行う際、同期噛合い機構の連結動作が完了しない場合に、同期噛合い機構を中立位置へ戻すとともに、連結状態にせしめんとした側の変速機入力軸に連結される摩擦伝達機構を締結して待機させるようにしたものである。
かかる方法により、プリシフト失敗時の復帰をスムーズなものとするとともに、同期噛合い機構の劣化を抑制できるものとなる。

本発明によれば、プリシフト失敗時の復帰をスムーズなものとするとともに、同期噛合い機構の劣化を抑制できるものとなる。

以下、図１〜図４を用いて、本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置を備えた自動車の構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置を備えた自動車のシステム構成を示すスケルトン図である。

駆動力源であるエンジン７には、エンジン７の回転数を計測するエンジン回転数センサ（図示しない）、エンジントルクを調節する電子制御スロットル（図示しない）、吸入空気量に見合う燃料量を噴射するための燃料噴射装置（図示しない）が設けられている。エンジン制御ユニット１０１は、吸入空気量、燃料量、点火時期等を操作することで、エンジン７のトルクを高精度に制御することができる。燃料噴射装置には、燃料が吸気ポートに噴射される吸気ポート噴射方式あるいはシリンダ内に直接噴射される筒内噴射方式があるが、エンジンに要求される運転域（エンジントルク、エンジン回転数で決定される領域）を比較して燃費が低減でき、かつ排気性能が良い方式のエンジンを用いるのが有利である。駆動力源としては、ガソリンエンジンのみならず、ディーゼルエンジン、天然ガスエンジンや、電動機などでも良い。

自動変速機５０には、第１クラッチ８、第２クラッチ９、第１入力軸４１、第２入力軸４２、出力軸４３、第１ドライブギア１、第２ドライブギア２、第３ドライブギア３、第４ドライブギア４、第５ドライブギア５、後進ドライブギア（図示しない）、第１ドリブンギア１１、第２ドリブンギア１２、第３ドリブンギア１３、第４ドリブンギア１４、第５ドリブンギア１５、後進ドライブギア（図示しない）、第１同期噛合い機構２１、第２同期噛合い機構２２、第３同期噛合い機構２３、回転センサ３１、回転センサ３２、回転センサ３３が設けられている。自動変速機５０は、第１クラッチ８を係合・解放することで、エンジン７のトルクを第１入力軸４１に伝達、遮断することが可能である。また、第２クラッチ９を係合・解放することで、エンジン７のトルクを第２入力軸４２に伝達・遮断することが可能である。第１クラッチ８，第２クラッチ９には、本例では湿式多板クラッチを用いているが、乾式単板クラッチを用いても良く、すべての摩擦伝達機構を用いることが可能である。また、電磁パウダークラッチによって構成することも可能である。

第２入力軸４２は、中空になっている。第１入力軸４１は、第２入力軸４２の中空部分を貫通し、第２入力軸４２に対し回転方向への相対運動が可能な構成となっている。

第２入力軸４２には、第１ドライブギア１と、第３ドライブギア３と、第５ドライブギア５と、後進ドライブギア（図示しない）とが固定されており、これらのギアは、第１入力軸４１に対しては、回転自在となっている。また、第１入力軸４１には、第２ドライブギア２と、第４ドライブギア４が固定されており、これらのギアは、第２入力軸４２に対しては、回転方向への相対運動が可能な構成となっている。

第１入力軸４１の回転数を検出する手段として、入力軸回転数センサ３１が設けられており、第２入力軸４２の回転数を検出する手段として、入力軸回転数センサ３２が設けられている。

一方、出力軸４３には、第１ドリブンギア１１、第２ドリブンギア１２、第３ドリブンギア１３、第４ドリブンギア１４、第５ドリブンギア１５、後進ドリブンギア（図示しない）が設けられている。第１ドリブンギア１１、第２ドリブンギア１２、第３ドリブンギア１３、第４ドリブンギア１４、第５ドリブンギア１５、後進ドリブンギア（図示しない）は、出力軸４３に対して回転自在に設けられている。

また、出力軸４３の回転数を検出する手段として、出力軸回転数センサ３３が設けられている。

これらのギアの中で、第１ドライブギア１と第１ドリブンギア１１とが噛合し、第２ドライブギア２と第２ドリブンギア１２とが、噛合している。また、第３ドライブギア３と第３ドリブンギア１３とが噛合し、第４ドライブギア４と第４ドリブンギア１４とが、噛合している。さらに、第５ドライブギア５と第５ドリブンギア１５とが、噛合している。また、後進ドライブギア（図示しない）と、アイドラーギア（図示しない）と、後進ドリブンギア（図示しない）とがそれぞれ係合しており、
また、第１ドリブンギア１１と第３ドリブンギア１３の間には、第１ドリブンギア１１を出力軸４３に係合させたり、第３ドリブンギア１３を出力軸４３に係合させる、第１同期噛合い機構２１が設けられている。第２ドリブンギア１２と第４ドリブンギア１４の間には、第２ドライブギア１２を出力軸４３に係合させたり、第４ドリブンギア１４を出力軸４３に係合させる、第３同期噛合い機構２３が設けられている。第５ドリブンギア１５には、第５ドリブンギア１５を出力軸４３に係合させる、第２同期噛合い機構２２が設けられている。

変速機制御ユニット１００によって、油圧機構１０５に設けられた電磁弁１０５ｃ、電磁弁１０５ｄの電流を制御することで、シフトアクチュエータ６１内に設けられた油圧ピストン（図示しない）およびシフトフォーク（図示しない）を介して第１同期噛合い機構２１の位置もしくは荷重を制御し、第１ドリブンギア１１、または第３ドリブンギア１３と係合させることで、第２入力軸４２の回転トルクを、第１同期噛合い機構２１を介して出力軸４３へと伝達することができる。ここでは、電磁弁１０５ｄの電流を増加することで、第１同期噛合い機構２１が第１ドリブンギア１１側へ移動する方向へ荷重が加わり、電磁弁１０５ｃの電流を増加することで、第１同期噛合い機構２１が第３ドリブンギア１３側へ移動する方向へ荷重が加わるように構成している。なお、シフトアクチュエータ６１には第１同期噛合い機構２１の位置を計測する位置センサ（図２の位置センサ６１ａ）が設けられている。

また、変速機制御ユニット１００によって、油圧機構１０５に設けられた電磁弁１０５ｅ、電磁弁１０５ｆの電流を制御することで、シフトアクチュエータ６２内に設けられた油圧ピストン（図示しない）およびシフトフォーク（図示しない）を介して第２同期噛合い機構２２の位置もしくは荷重を制御し、第５ドリブンギア１５と係合させることで、第２入力軸４２の回転トルクを、第２同期噛合い機構２２を介して出力軸４３へと伝達することができる。なお、シフトアクチュエータ６２には第２同期噛合い機構２２の位置を計測する位置センサ（図２の位置センサ６２ａ）が設けられている。

また、変速機制御ユニット１００によって、油圧機構１０５に設けられた電磁弁１０５ｇ、電磁弁１０５ｈの電流を制御することで、シフトアクチュエータ６３内に設けられた油圧ピストン（図示しない）およびシフトフォーク（図示しない）を介して第３同期噛合い機構２３の位置もしくは荷重を制御し、第２ドリブンギア１２、または第４ドリブンギア１４と係合させることで、第１入力軸４１の回転トルクを、第３同期噛合い機構２３を介して出力軸４３へと伝達することができる。なお、シフトアクチュエータ６３には第３同期噛合い機構２３の位置を計測する位置センサ（図２の位置センサ６３ａ）が設けられている。

このように第１ドライブギア１、第２ドライブギア２、第３ドライブギア３、第４ドライブギア４、第５ドライブギア５から、第１ドリブンギア１１、第２ドリブンギア１２、第３ドリブンギア１３、第４ドリブンギア１４、第５ドリブンギア１５を介して変速機出力軸４３に伝達された変速機入力軸４１の回転トルクは、変速機出力軸４３に連結されたディファレンシャルギア（図示しない）を介して車軸（図示しない）に伝えられる。

また、変速機制御ユニット１００によって、油圧機構１０５に設けられた電磁弁１０５ａの電流を制御することで、第１クラッチ８内に設けられたプレッシャプレート（図示しない）を制御し、第１クラッチ８の伝達トルクの制御を行っている。変速機制御ユニット１００によって、油圧機構１０５に設けられた電磁弁１０５ｂの電流を制御することで、第２クラッチ９内に設けられたプレッシャプレート（図示しない）を制御し、第２クラッチ９の伝達トルクの制御を行っている。

また、レバー装置３０１から、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ等のシフトレバー位置を示すレンジ位置信号が変速機制御ユニット１００に入力される。

変速機制御ユニット１００、エンジン制御ユニット１０１は、通信手段１０３によって相互に情報を送受信する。

電磁弁１０５ｃ、電磁弁１０５ｄによってシフトアクチュエータ６１を制御し、第１同期噛合い機構２１と第１ドリブンギア１１を噛合し、第２クラッチ９を係合することによって第１速段走行となる。電磁弁１０５ｇ、電磁弁１０５ｈによってシフトアクチュエータ６３を制御し、第３同期噛合い機構２３と第２ドリブンギア１２を噛合し、第１クラッチ８を係合することによって第２速段走行となる。電磁弁１０５ｃ、電磁弁１０５ｄによってシフトアクチュエータ６１を制御し、第１同期噛合い機構２１と第３ドリブンギア１３を噛合し、第２クラッチ９を係合することによって第３速段走行となる。

また、電磁弁１０５ｇ、電磁弁１０５ｈによってシフトアクチュエータ６３を制御し、第３同期噛合い機構２３と第４ドリブンギア１４を噛合し、第１クラッチ８を係合することによって第４速段走行となる。電磁弁１０５ｅ、電磁弁１０５ｆによってシフトアクチュエータ６２を制御し、第２同期噛合い機構２２と第５ドリブンギア１５を噛合し、第２クラッチ９を係合することによって第５速段走行となる。電磁弁１０５ｅ、電磁弁１０５ｆによってシフトアクチュエータ６２を制御し、第２同期噛合い機構２２と後進ドリブンギア（図示しない）を噛合し、第２クラッチ９を係合することによって後進段走行となる。

ここで、例えば１速段から２速段へのアップシフトは、電磁弁１０５ｃ、電磁弁１０５ｄによってシフトアクチュエータ６１を制御し、第１同期噛合い機構２１と第１ドリブンギア１１を噛合し、第２クラッチ９を係合した状態から、電磁弁１０５ｇ、電磁弁１０５ｈによってシフトアクチュエータ６３を制御し、第３同期噛合い機構２３と第２ドリブンギア１２を噛合し、第１クラッチ８を徐々に締結するとともに、第２クラッチ９を徐々に解放することによって行われる。

なお、第１噛合い伝達機構２１、第２噛合い伝達機構２２、第３噛合い伝達機構２３を動作させる機構として、本例においては、電磁弁、油圧ピストンを用いた油圧機構として構成しているが、電磁弁、油圧ピストンの替わりに、電動モータおよび減速ギアを用いて構成しても良いし、電動モータ、ドラムを用いて構成しても良く、噛合い伝達機構２１、２２、２３を制御するための他の機構を用いても構成可能である。また、電動モータを用いる場合は、モータは磁石が固定されて巻線が回転される、いわゆる直流モータによって構成してもよいし、巻線が固定して磁石が回転される、いわゆる永久磁石同期モータでも良く、種々のモータが適用可能である。

また、第１クラッチ８、第２クラッチ９を動作させるために、本例においては電磁弁を用いた油圧機構として構成しているが、電動モータ、減速ギアを用いてクラッチを動作させるように構成しても良いし、電磁コイルによってクラッチのプレッシャプレートを制御する構成としても良く、第１クラッチ８、第２クラッチ９を制御するための他の機構を用いても構成可能である。

次に、図２を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置における変速機制御ユニット１００とエンジン制御ユニット１０１との間の入出力信号関係について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置における変速機制御ユニットとエンジン制御ユニットのシステム構成を示すブロック図である。

変速機制御ユニット１００は、入力部１００ｉと、出力部１００ｏと、コンピュータ１００ｃを備えたコントロールユニットとして構成される。同様に、エンジン制御ユニット１０１も、入力部１０１ｉと、出力部１０１ｏと、コンピュータ１０１ｃを備えたコントロールユニットとして構成される。

変速機制御ユニット１００からエンジン制御ユニット１０１に、通信手段１０３を用いてエンジントルク指令値ＴＴｅが送信されると、エンジン制御ユニット１０１は、エンジントルク指令値ＴＴｅを実現するように、エンジン７の吸入空気量、燃料量、点火時期等（図示しない）を制御する。また、エンジン制御ユニット１０１内には、変速機への入力トルクとなるエンジントルクの検出手段（図示しない）が備えられ、エンジン制御ユニット１０１によってエンジン７の回転数Ｎｅ、エンジン７が発生したエンジントルクＴｅを検出し、通信手段１０３を用いて変速機制御ユニット１００に送信する。エンジントルク検出手段には、トルクセンサを用いるか、またはインジェクタの噴射パルス幅や吸気管内の圧力とエンジン回転数等など、エンジンのパラメータによる推定手段としてもよいものである。

変速機制御ユニット１００は、所望の第１クラッチ伝達トルクを実現するために、電磁弁１０５ａへ印加する電圧Ｖ＿ｃｌａを調整することで、電磁弁１０５ａの電流を制御し、第１クラッチ８を係合、解放する。また、変速機制御ユニット１００は、所望の第２クラッチ伝達トルクを実現するために、電磁弁１０５ｂへ印加する電圧Ｖ＿ｃｌｂを調整することで、電磁弁１０５ｂの電流を制御し、第２クラッチ９を係合、解放する。また、変速機制御ユニット１００は、所望の第１同期噛合い機構２１の位置を実現するために、電磁弁１０５ｃ、１０５ｄへ印加する電圧Ｖ１＿ｓｌｖ１、Ｖ２＿ｓｌｖ１を調整することで、電磁弁１０５ｃ、１０５ｄの電流を制御し、第１同期噛合い機構２１の噛合、解放を行う。

また、変速機制御ユニット１００は、所望の第２同期噛合い機構２２の位置を実現するために、電磁弁１０５ｅ、１０５ｆへ印加する電圧Ｖ１＿ｓｌｖ２、Ｖ２＿ｓｌｖ２を調整することで、電磁弁１０５ｅ、１０５ｆの電流を制御し、第２同期噛合い機構２２の噛合、解放を行う。また、変速機制御ユニット１００は、所望の第３同期噛合い機構２３の位置を実現するために、電磁弁１０５ｇ、１０５ｈへ印加する電圧Ｖ１＿ｓｌｖ３、Ｖ２＿ｓｌｖ３を調整することで、電磁弁１０５ｇ、１０５ｈの電流を制御し、第３同期噛合い機構２３の噛合、解放を行う。

なお、変速機制御ユニット１００には、電流検出回路（図示しない）が設けられており、各電磁弁の電流が目標電流に追従するよう電圧出力を変更して、各電磁弁の電流を制御している。

また、変速機制御ユニット１００には、入力軸回転センサ３１、入力軸回転センサ３２、出力軸回転センサ３３から、第１入力軸回転数ＮｉＡ、第２入力軸回転数ＮｉＢ、出力軸回転数Ｎｏがそれぞれ入力される。また、レバー装置３０１から、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ等のシフトレバー位置を示すレンジ位置信号ＲｎｇＰｏｓと、アクセル開度センサ３０２からアクセルペダル踏み込み量Ａｐｓと、ブレーキが踏まれているか否かを検出するブレーキスイッチ３０４からのＯＮ／ＯＦＦ信号Ｂｒｋが入力される。

なお、本例においては、運転者が手動でアップシフト／ダウンシフトを指令するための所謂マニュアルモード機能を備えた場合を記載しており、変速機制御ユニット１００へ、アップスイッチ３０６、ダウンスイッチ３０７からのＯＮ／ＯＦＦ信号ＵｐＳｗ、ＤｎＳｗがそれぞれ入力される。

また、変速機制御ユニット１００には、スリーブ１位置センサ６１ａ、スリーブ２位置センサ６２ａ、スリーブ３位置センサ６３ａから、第１同期噛合い機構２１、第２同期噛合い機構２２、第３同期噛合い機構２３のそれぞれのストローク位置を示す、スリーブ１位置ＲＰｓｌｖ１、スリーブ２位置ＲＰｓｌｖ２、スリーブ３位置ＲＰｓｌｖ３が入力される。

変速機制御ユニット１００は、例えば、運転者がシフトレンジをＤレンジ等にしてアクセルペダルを踏み込んだときは、運転者に発進、加速の意志があると判断し、また、運転者がブレーキペダルを踏み込込んだときは運転者に減速、停止の意志があると判断し、運転者の意図を実現するように、エンジントルク指令値ＴＴｅ、第１クラッチ目標伝達トルクＴＴｓ１、第２クラッチ目標伝達トルクＴＴｓ２を設定する。

また、出力軸回転数Ｎｏから算出する車速Ｖｓｐとアクセルペダル踏み込み量Ａｐｓから目標とする変速段を設定し、設定した変速段への変速動作を実行するよう、エンジントルク指令値ＴＴｅ、第１クラッチ目標伝達トルクＴＴｓ１、第２クラッチ目標伝達トルクＴＴｓ２、目標スリーブ１位置ＴＰｓｌｖ１、目標スリーブ２位置ＴＰｓｌｖ２、目標スリーブ３位置ＴＰｓｌｖ３を設定する。

また、変速機制御ユニット１００は、設定した第１クラッチ目標伝達トルクＴＴｓ１、第２クラッチ目標伝達トルクＴＴｓ２、目標スリーブ１位置ＴＰｓｌｖ１、目標スリーブ２位置ＴＰｓｌｖ２、目標スリーブ３位置ＴＰｓｌｖ３を実現するよう、電磁弁１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅ、１０５ｆ、１０５ｇ、１０５ｈへ印加する電圧Ｖ＿ｃｌａ、Ｖ＿ｃｌｂ、Ｖ１＿ｓｌｖ１、Ｖ２＿ｓｌｖ１、Ｖ１＿ｓｌｖ２、Ｖ２＿ｓｌｖ２、Ｖ１＿ｓｌｖ３、Ｖ２＿ｓｌｖ３を出力する。

次に、図３及び図４を用いて、本実施形態による自動変速機の制御装置による第１のプリシフト制御の制御内容について説明する。

図３は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の第１のプリシフト制御の制御内容の概略を示すフローチャートである。図４は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の第１のプリシフト制御の制御内容の概略を示すタイミングチャートである。

図３に示すように、第１のプリシフト制御フローは、ステップ３０１（目標スタンバイ位置演算）と、ステップ３０２（スタンバイギア締結制御）と、ステップ３０３（スタンバイギア締結失敗判定）と、ステップ３０４（スタンバイギア解放制御）と、ステップ３０５（クラッチ締結制御）から構成される。

図３に示すプリシフト制御の内容は、変速機制御ユニット１００のコンピュータ１００ｃにプログラミングされ、あらかじめ定められた周期で繰り返し実行される。すなわち、以下のステップ３０１〜３０５の処理は、変速機制御ユニット１００によって実行される。

ステップ３０１（目標スタンバイ位置演算）において、変速機制御ユニット１００のコンピュータ１００ｃは、レンジ位置信号ＲｎｇＰｏｓ、アップスイッチＵｐＳｗ、ダウンスイッチＤｎＳｗ、アクセルペダル踏み込み量Ａｐｓ、車速Ｖｓｐ、ブレーキＯＮ／ＯＦＦ信号Ｂｒｋなどから、次の変速動作に備えて待機しておくべきギア段の目標値である目標スタンバイギア位置ｔＧＰ＿ｓｔｂを設定する。

次に、ステップ３０２（スタンバイギア締結制御）において、コンピュータ１００ｃは、スリーブ位置を入力とした関数によって締結荷重を設定する。ここで関数は、スリーブ位置が小さい（ニュートラル付近）場合は比較的小さい値とし、スリーブ位置が中間領域（同期位置付近）となる領域においては比較的大きい値とし、スリーブ位置が大きい（噛合い位置付近）場合は再び比較的小さい値とすることが望ましい。また、関数の設定は、同期噛合い機構の耐久性を踏まえ、スタンバイギアの締結が可能である値であり、かつ可能な限り小さい値とすることが望ましい。

次に、ステップ３０３（スタンバイギア締結失敗判定）において、コンピュータ１００ｃは、スタンバイギアの締結制御を開始してから予め定めた所定時間が経過したときに、スリーブ位置が噛合い位置に無い場合は、締結失敗と判定し、ステップ３０４へ進む。スリーブ位置が噛合い位置にある場合は、スタンバイギア締結が完了したと判断し、プリシフト制御を終了する。

次に、ステップ３０４（スタンバイギア解放制御）において、コンピュータ１００ｃは、ニュートラル位置とスリーブ位置の偏差による位置フィードバック制御により、解放荷重を演算し、スタンバイギアの解放を行う。

次に、ステップ３０５（クラッチ締結制御）において、コンピュータ１００ｃは、クラッチが連結される入力軸の回転数 Ni と、エンジン回転数 Ne、目標回転同期時間 T と、クラッチが連結される入力軸の入力軸系イナーシャ Ii とを用いて、クラッチ目標トルク Tc を 下記（１）式により演算し、クラッチの締結を行う。

Tc ＝ Ii × （Ne − Ni） ÷ T ・・・（１）

ここで、クラッチ目標トルク Tcは、クラッチが締結して、入力軸が回転するのに必要な最低のトルクであり、クラッチが締結することにより、クラッチが連結される入力軸は回転することになる。入力軸が回転していれば、次の同期噛合い機構の同期時に、同期噛合い機構の同期時間を短縮できる。

次に、図４を用いて、図３に示したプリシフト制御時の各部の動作について説明する。

この第１のプリシフト制御例では、車両は２速で走行している状態で、次の変速動作に備えて待機しておくべきギア段の目標値である目標スタンバイギア位置を３速ギアから１速ギアに切り替えようとするが、１速ギアへの締結が失敗した場合のプリシフト制御内容を示している。

図４において、図４（Ａ）は目標ギア位置ｔＧＰ＿ｎｘｔを示している。図４（Ｂ）は目標スタンバイギア位置ｔＧＰ＿ｓｔｂを示している。図４（Ｃ）はスリーブ位置ＲＰｓｌｖを示している。３ｒｄは３速側の締結位置、Ｎは中立位置、１ｓｔは１速側の噛合い位置を示している。図４（Ｄ）は３速ギアまたは１速ギアが連結される入力軸のクラッチトルクを示している。

時刻ｔ１以前では、図４（Ａ）に示すように、目標ギア位置ｔＧＰ＿ｎｘｔは「２速」の２ｎｄ、図４（Ｂ）に示すように、目標スタンバイギア位置ｔＧＰ＿ｓｔｂは「３速」の３ｒｄ、図４（Ｃ）に示すように、スリーブ位置ＲＰｓｌｖは３速側の締結位置３ｒｄであり、２速で走行しており、かつ、次の変速動作に備えて３速ギアで待機している状態である。

時刻ｔ１において、図３のステップ３０１（目標ギア位置演算）によって、図４（Ｂ）目標スタンバイギア位置ｔＧＰ＿ｓｔｂが「３速」の３ｒｄから「１速」の１ｓｔへと切り替えられると、図４（Ｃ）スリーブ位置ＲＰｓｌｖが３速締結位置の３ｒｄから中立位置であるＮまで移動する。

中立位置Ｎであることが確定すると、スリーブ位置ＲＰｓｌｖが中立位置であるＮから１速締結位置の１ｓｔまで移動しようとするが、時刻ｔ２において、図３のステップ３０３（スタンバイギア締結失敗判定）により、締結制御を開始してから所定時間が経過しても、スリーブ位置が１ｓｔ噛合い位置に無いため締結失敗と判定する。そして、図３のステップ３０４（スタンバイギア解放制御）により、スリーブ位置ＲＰｓｌｖを中立位置であるＮまで移動する。

時刻ｔ３において、中立位置Ｎであることが確定すると、図３のステップ３０５（クラッチ締結制御）により、図４（Ｄ）クラッチトルクを演算し、クラッチを締結する。

以上説明したように、プリシフト制御を行なう際のギア締結失敗時に、スリーブ位置ＲＰｓｌｖを中立位置Ｎに移動することで、不要なリトライを回避でき、同期噛合い機構の使用頻度が高くなるのを回避でき、同期噛合い機構の劣化を防止できる。また、中立位置Ｎでクラッチを締結して待機することで、次回ギア締結時の同期噛合い機構の同期時間を短縮できるので、スムーズなギア締結が可能となる。

次に、図５及び図６を用いて、本発明の第２の実施形態による自動変速機の制御装置の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態による自動変速機の制御装置を備えた自動車のシステム構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態による自動変速機の制御装置における変速機制御ユニットとエンジン制御ユニットのシステム構成は、図２に示したものと同様である。

図５は、本発明の第２の実施形態による自動変速機の制御装置の第２のプリシフト制御の制御内容の概略を示すフローチャートである。図６は、本発明の第２の実施形態による自動変速機の制御装置の第２のプリシフト制御の制御内容の概略を示すタイミングチャートである。なお、図５において、図３と同一のステップ番号は、同一の処理内容を示している。また、図６（Ａ）〜（Ｄ）は、図４（Ａ）〜（Ｄ）と同一のものである。

図５に示すように、第２のプリシフト制御フローは、ステップ３０１（目標スタンバイ位置演算）と、ステップ３０２（スタンバイギア締結制御）と、ステップ３０３（スタンバイギア締結失敗判定）と、ステップ３０４（スタンバイギア解放制御）と、ステップ３０５（クラッチ締結制御）と、ステップ３０６（目標スタンバイ位置変化判定）と、ステップ３０７（クラッチ解放制御）と、ステップ３０８（スタンバイギア締結制御）とから構成される。

図５に示すプリシフト制御の内容は、変速機制御ユニット１００のコンピュータ１００ｃにプログラミングされ、あらかじめ定められた周期で繰り返し実行される。すなわち、以下のステップ３０１〜３０８の処理は、変速機制御ユニット１００によって実行される。

ステップ３０１（目標スタンバイ位置演算）〜ステップ３０５（クラッチ締結制御）の処理内容は、図３にて説明したものと同様である。

図５のステップ３０６（目標スタンバイ位置変化判定）において、変速機制御ユニット１００のコンピュータ１００ｃは、図３のステップ３０３において締結失敗と判定されたスタンバイ位置と比較して、新たに演算した目標スタンバイ位置が変化したかどうかを判定し、変化した場合は、ステップ３０７へ進む。目標スタンバイ位置の変化がない場合は、フローを終了する。なお、目標スタンバイ位置がニュートラルへ変化した場合は、スタンバイ位置が変化したとは判定せずに、フローを終了するように構成することもできる。図５に示した制御処理内容は、あらかじめ定められた周期で繰り返し実行されているので、あるタイミングでは、目標スタンバイ位置の変化がない場合でも、次回のタイミングでは、ステップ３０１の処理で目標スタンバイ位置が再演算され、変化が生じる場合がある。

目標スタンバイ位置が変化した場合は、ステップ３０７（クラッチ解放制御）において、コンピュータ１００ｃは、クラッチトルクを零となるまで低減することで、締結状態にあるクラッチを解放する。

次に、ステップ３０８（スタンバイギア締結制御）において、コンピュータ１００ｃは、図３のステップ３０２（スタンバイギア締結制御）で示すものと同様に、締結荷重を設定し、スタンバイギアの締結を行う。このとき、少なくともステップ３０７においてクラッチを解放する以前の状態では、クラッチが連結される入力軸が回転しており、本ステップにて、スタンバイギアを締結する際にも、入力軸は回転していることが期待できるため、よって、同期噛合い機構の同期時間を短縮できる。

次に、図６を用いて、図５に示した第２のプリシフト制御時の各部の動作について説明する。

この第２のプリシフト制御例では、車両は２速で走行している状態で、次の変速動作に備えて待機しておくべきギア段の目標値である目標スタンバイギア位置を３速ギアから１速ギアに切り替えようとするが、１速ギアへの締結が失敗し、ギアをニュートラルとし、クラッチを締結して待機している間に、目標スタンバイギア位置が３速へ変化した場合のプリシフト制御内容を示している。

時刻ｔ３までは、図４に示す内容と同一である。

時刻ｔ４において、図６（Ｂ）目標スタンバイギア位置ｔＧＰ＿ｓｔｂが「１速」の１ｓｔから「３速」の３ｒｄへと切り替えられると、図６（Ｄ）クラッチトルクが、図４のステップ３０７（クラッチ解放制御）により、零となるまで低減され、クラッチが解放される。

そして、時刻ｔ５において、クラッチの解放が完了すると、図４のステップ３０８（スタンバイギア締結制御）により、図６（Ｃ）スリーブ位置ＲＰｓｌｖが中立位置であるＮから３速締結位置の３ｒｄへの移動を開始する。時刻ｔ６において、３ｒｄであることが確定すると、制御を終了する。

以上説明したように、プリシフト制御を行なう際のギア締結失敗後、目標スタンバイギア位置が変化した場合には、新たな目標スタンバイギア位置とすることで、不要なリトライを回避でき、同期噛合い機構の使用頻度が高くなるのを回避でき、同期噛合い機構の劣化を防止できる。また、新たな目標スタンバイギア位置で待機することで、次回ギア締結時の同期噛合い機構の同期時間を短縮できるので、スムーズなギア締結が可能となる。

次に、図７及び図８を用いて、本発明の第３の実施形態による自動変速機の制御装置の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態による自動変速機の制御装置を備えた自動車のシステム構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態による自動変速機の制御装置における変速機制御ユニットとエンジン制御ユニットのシステム構成は、図２に示したものと同様である。

図７は、本発明の第３の実施形態による自動変速機の制御装置の第３のプリシフト制御の制御内容の概略を示すフローチャートである。図８は、本発明の第３の実施形態による自動変速機の制御装置の第３のプリシフト制御の制御内容の概略を示すタイミングチャートである。なお、図７において、図５と同一のステップ番号は、同一の処理内容を示している。また、図８（Ａ）〜（Ｄ）は、図４（Ａ）〜（Ｄ）と同一のものである。

図７に示すように、第２のプリシフト制御フローは、ステップ３０１（目標スタンバイ位置演算）と、ステップ３０２（スタンバイギア締結制御）と、ステップ３０３（スタンバイギア締結失敗判定）と、ステップ３０４（スタンバイギア解放制御）と、ステップ３０５（クラッチ締結制御）と、ステップ３０６（目標スタンバイ位置変化判定）と、ステップ３０７（クラッチ解放制御）と、ステップ３０９（目標ギア締結制御）とから構成される。

図７に示すプリシフト制御の内容は、変速機制御ユニット１００のコンピュータ１００ｃにプログラミングされ、あらかじめ定められた周期で繰り返し実行される。すなわち、以下のステップ３０１〜３０８の処理は、変速機制御ユニット１００によって実行される。

ステップ３０１（目標スタンバイ位置演算）〜ステップ３０７（クラッチ解放制御）の処理内容は、図５にて説明したものと同様である。

図７のステップ３０９（目標ギア締結制御）において、変速機制御ユニット１００のコンピュータ１００ｃは、目標ギアに締結する。

次に、図８を用いて、図７に示した第３のプリシフト制御時の各部の動作について説明する。

図８は、本発明の一実施形態による自動変速機の制御装置を備えた自動車の、第３のプリシフト制御例を示すタイムチャートである。この第３のプリシフト制御例では、車両は２速で走行している状態で、次の変速動作に備えて待機しておくべきギア段の目標値である目標スタンバイギア位置を３速ギアから１速ギアに切り替えようとするが、１速ギアへの締結が失敗し、ギアをニュートラルとし、クラッチを締結して待機している間に、車両の走行ギアである目標ギア位置が、２速から３速へ変化し、目標スタンバイギア位置が２速へ変化した場合のプリシフト制御内容を示している。

時刻ｔ４までは、目標ギア位置、目標スタンバイギア位置の変化を除き、図６に示す内容と同一である。

時刻ｔ４において、図８（Ａ）目標ギア位置ｔＧＰ＿ｎｘｔが「２速」の２ｎｄから「３速」の３ｒｄへと切り替えられたことをトリガとするクラッチ解放制御により、図８（Ｄ）クラッチトルクが、零となるまで低減され、クラッチが解放される。

また、時刻ｔ５において、クラッチの解放が完了すると、図８（Ａ）目標ギア位置ｔＧＰ＿ｎｘｔが「２速」の２ｎｄから「３速」の３ｒｄへと切り替えられたことをトリガとするギア締結制御により、図８（Ｃ）スリーブ位置ＲＰｓｌｖが中立位置であるＮから３速締結位置の３ｒｄへの移動を開始する。

そして、時刻ｔ６において、３ｒｄであることが確定すると、目標ギア位置である「３速」の３ｒｄで走行するために、クラッチを締結することである。

以上説明したように、プリシフト制御を行なう際のギア締結失敗後、目標ギア位置が変化した場合には、新たな目標ギア位置とすることで、不要なリトライを回避でき、同期噛合い機構の使用頻度が高くなるのを回避でき、同期噛合い機構の劣化を防止できる。また、新たな目標スタンバイギア位置で待機することで、次回ギア締結時の同期噛合い機構の同期時間を短縮できるので、スムーズなギア締結が可能となる。

本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置を備えた自動車のシステム構成を示すスケルトン図である。 本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置における変速機制御ユニットとエンジン制御ユニットのシステム構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の第１のプリシフト制御の制御内容の概略を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態による自動変速機の制御装置の第１のプリシフト制御の制御内容の概略を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態による自動変速機の制御装置の第２のプリシフト制御の制御内容の概略を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態による自動変速機の制御装置の第２のプリシフト制御の制御内容の概略を示すタイミングチャートである。 本発明の第３の実施形態による自動変速機の制御装置の第３のプリシフト制御の制御内容の概略を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態による自動変速機の制御装置の第３のプリシフト制御の制御内容の概略を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１…第１ドライブギア
２…第２ドライブギア
３…第３ドライブギア
４…第４ドライブギア
５…第５ドライブギア
７…エンジン
８…第１クラッチ
９…第２クラッチ
１１…第１ドリブンギア
１２…第２ドリブンギア
１３…第３ドリブンギア
１４…第４ドリブンギア
１５…第５ドリブンギア
２１…第１同期噛合い機構
２２…第２同期噛合い機構
２３…第３同期噛合い機構
３１…第１入力軸回転センサ
３２…第２入力軸回転センサ
３３…出力軸回転センサ
４１…変速機第１入力軸
４２…変速機第２入力軸
４３…変速機出力軸
５０…自動変速機
６１…第１シフトアクチュエータ
６２…第２シフトアクチュエータ
６３…第３シフトアクチュエータ
１００…変速機制御ユニット
１０１…エンジン制御ユニット
１０３…通信手段
１０５…油圧機構
１０５ａ…第１クラッチ用電磁弁
１０５ｂ…第２クラッチ用電磁弁
１０５ｃ…第１同期噛合い機構用第１電磁弁
１０５ｄ…第１同期噛合い機構用第２電磁弁
１０５ｅ…第２同期噛合い機構用第１電磁弁
１０５ｆ…第２同期噛合い機構用第２電磁弁
１０５ｇ…第３同期噛合い機構用第１電磁弁
１０５ｈ…第３同期噛合い機構用第２電磁弁
３０１…レバー装置

Claims (5)

1. 駆動力源の動力を伝達・遮断する複数の摩擦伝達機構と、前記摩擦伝達機構にそれぞれ連結される複数の変速機入力軸と、前記複数の変速機入力軸と、変速機出力軸との間を複数の同期噛合い機構の選択操作によって選択的に連結する複数の歯車列とを有する自動変速機に用いられ、
   一方の摩擦伝達機構が連結された変速機入力軸と変速機出力軸とを歯車列を介して連結し、かつ、一方の摩擦伝達機構を係合するとともに他方の摩擦伝達機構を解放することにより所望の変速段を達成し、
   所定の変速段を達成している場合に、次の変速段を予測し、前記予測結果に基づき、所定の同期噛合い機構を操作して、現在の変速段の達成のために使用されていない方の摩擦伝達機構が連結された変速機入力軸と変速機出力軸とを所定の歯車列を介して連結状態にして待機せしめる待機制御を行う自動変速機の制御装置であって、
   前記予測結果に基づき同期噛合い機構の連結動作を行う際、同期噛合い機構の連結動作が完了しない場合に、同期噛合い機構を中立位置へ戻すとともに、連結状態にせしめんとした側の変速機入力軸に連結される摩擦伝達機構を締結して待機させる制御手段を備えることを特徴とする自動変速機の制御装置。
2. 請求項１記載の自動変速機の制御装置において、
   前記制御手段は、締結して待機する側の摩擦伝達機構の締結力を、該摩擦伝達機構が連結される変速機入力軸系イナーシャに基づき計算することを特徴とする自動変速機の制御装置。
3. 請求項１記載の自動変速機の制御装置において、
   前記制御手段は、待機中に前記予測結果が変化した場合は、締結して待機している摩擦伝達機構を解放し、変化した予測結果に基づき、再度、同期噛合い機構の連結動作を行うことを特徴とする自動変速機の制御装置。
4. 請求項１記載の自動変速機の制御装置において、
   前記制御手段は、待機中に、所望の変速段を達成するため、締結して待機している摩擦伝達機構に連結される変速機入力軸に備えられた歯車列を連結することが選択された場合は、締結して待機している摩擦伝達機構を解放することを特徴とする自動変速機の制御装置。
5. 駆動力源の動力を伝達・遮断する複数の摩擦伝達機構と、前記摩擦伝達機構にそれぞれ連結される複数の変速機入力軸と、前記複数の変速機入力軸と、変速機出力軸との間を複数の同期噛合い機構の選択操作によって選択的に連結する複数の歯車列とを有する自動変速機に用いられ、
   一方の摩擦伝達機構が連結された変速機入力軸と変速機出力軸とを歯車列を介して連結し、かつ、一方の摩擦伝達機構を係合するとともに他方の摩擦伝達機構を解放することにより所望の変速段を達成し、
   所定の変速段を達成している場合に、次の変速段を予測し、前記予測結果に基づき、所定の同期噛合い機構を操作して、現在の変速段の達成のために使用されていない方の摩擦伝達機構が連結された変速機入力軸と変速機出力軸とを所定の歯車列を介して連結状態にして待機せしめる待機制御を行う自動変速機の制御方法であって、
   前記予測結果に基づき同期噛合い機構の連結動作を行う際、同期噛合い機構の連結動作が完了しない場合に、同期噛合い機構を中立位置へ戻すとともに、連結状態にせしめんとした側の変速機入力軸に連結される摩擦伝達機構を締結して待機させることを特徴とする自動変速機の制御方法。

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