JP2012117678A

JP2012117678A - 自動変速機の変速制御装置

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Publication number: JP2012117678A
Application number: JP2012023930A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Yamada; 直弘山田
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2012-06-21

Abstract

【課題】先読み車速の応答性が低い走行状態において、ダウン変速終了後すぐにアップ変速が行われることによるシフトビジーや変速ショックの発生を防止する。
【解決手段】本発明は、エンジン負荷及び車速によって規定され、変速線によって変速段ごとの領域に仕切られる変速マップを備え、エンジン負荷及び車速によって規定される運転状態が変速マップのいずれの領域にあるかによって変速段が制御される自動変速機の変速制御装置において、エンジン負荷が増大して第１の変速段からキックダウンが必要なときであって、所定時間後の先読み車速によって規定される運転状態から変速マップに従って演算される第２の変速段が、第１の変速段より低く（Ｓ４）、かつ先読み車速が所定車速より高いとき（Ｓ５）、第２の変速段より高い変速段へ変速するよう制御する（Ｓ６、Ｓ７）。
【選択図】図５

Description

本発明は有段式自動変速機において特にキックダウン時の変速制御に関する。

有段式自動変速機では、車速及びスロットル開度によって規定される変速マップに従って変速制御が行われる。このとき、車両の減速時に車両の減速度から先読み車速を求め、この先読み車速に基づいて変速マップを用いた変速判断を行うことで、より早期に変速判断を行い、変速線で定めたスケジュールより遅れて変速が生じることを防止する技術が特許文献１に記載されている。

特開２００３−２５４４２６公報

上記従来の技術では、先読み車速は、タービントルク、変速比、加速度などに基づいて演算されるが、これらは現在の走行状態から推定される推定値であるので、先読み車速のバラツキが大きくなり、目標とする先読み車速に対してオーバーシュートとアンダーシュートを繰り返して収束することとなる。変速時間は非常に短時間であるので、このような先読み車速のバラツキが収束するまでに変速動作が終了してしまう。

そこで、バラツキの原因となる変化率の大きなタービントルクや加速度は、推定値ではなく実際に測定された実測値を用いて先読み車速を演算することで、目標先読み車速に対するオーバーシュートとアンダーシュートを防止して目標先読み車速への収束を早めることができる。

しかし、先読み車速は実測値を用いて演算されるので、推定値のみによって演算される場合に比べて応答性が低下する。特にアクセルペダルを強く踏み込むような走行状態においてはスロットル開度及び車速の変化量が大きくなるので、演算される先読み車速が応答性の遅れから目標とする先読み車速より低車速になる。これにより、先読み車速とスロットル開度から決定される変速マップ上における運転状態が、本来ならアップシフト線を高車速側に跨ぐはずがアップシフト線より低車速側となる。

例えば現在の変速段が２速であり、アクセルペダルの踏込みによりスロットル開度が大きくなり、運転状態が変速マップ上で２→１ダウン変速線を跨ぐとともに、このときの先読み車速に基づく運転状態が１→２アップ変速線を跨いで高車速側となる場合には、２→１ダウン変速を行わないように制御すればよいが、先読み車速が応答性の遅れから目標とする先読み車速より低車速になることで、変速マップ上における運転状態が１→２アップ変速線より低車速側となり、２→１ダウン変速が実行される。さらにダウン変速終了後すぐに１→２アップ変速が実行され、１速での走行時間が短いことにより運転者の意図する加速が得られず、また２速→１速、１速→２速の２回変速ショックが発生するとともにシフトビジー感を生じる。

本発明は、先読み車速の応答性が低い走行状態において、ダウン変速終了後すぐにアップ変速が行われることによるシフトビジーや変速ショックの発生を防止することを目的とする。

本発明は、エンジン負荷及び車速によって規定され、変速線によって変速段ごとの領域に仕切られる変速マップを備え、エンジン負荷及び車速によって代表される運転状態が変速マップのいずれの領域にあるかによって変速段が決定される自動変速機の変速制御装置において、エンジン負荷が増大して現在の変速段より低速側の変速段への変速の指示があったときに、所定時間後の先読み車速とエンジン負荷から変速マップに基づき第1の変速段を設定し、第1の変速段が、現在の変速段より低速側の変速段であって、かつ先読み車速が所定車速より高いときに、第1の変速段より高速側の変速段へ目標を設定して制御する。

本発明によれば、キックダウンが必要と判断されたときに、先読み車速の応答遅れを考慮して、先読み車速に基づいて規定される運転状態がアップ変速線を跨いでいなくても、先読み車速が所定車速を超えていればアップ変速線を跨いだのと同様に変速させるので、ダウン変速後すぐにアップ変速することによってシフトビジー感が生じることを防止できるとともに、ダウン変速中にアップ変速が必要となり、アップ変速の開始が遅れることによるエンジン回転速度のオーバーレブを防止することができる。

本実施形態における自動変速機の構成を示す概略構成図である。自動変速機の変速線図である。従来例における課題を示すタイムチャートである。従来例における課題を示すタイムチャートである。本実施形態における自動変速機の変速制御装置の制御を示すフローチャートである。１→２アップ線及び２→１ダウン線を示す変速マップである。本実施形態における自動変速機の変速制御装置の作用を示すタイムチャートである。本実施形態における自動変速機の変速制御装置の作用を示すタイムチャートである。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。

図１は本実施形態における自動変速機の構成を示すスケルトン図である。本実施形態における自動変速機は、前進７速後退１速の有段式自動変速機であり、エンジンＥｇの駆動力がトルクコンバータＴＣを介して入力軸Ｉｎｐｕｔから入力され、４つの遊星ギアと７つの摩擦締結要素とによって回転速度が変速されて出力軸Ｏｕｔｐｕｔから出力される。また、トルクコンバータＴＣのポンプインペラと同軸上にオイルポンプＯＰが設けられ、エンジンＥｇの駆動力によって回転駆動され、オイルを加圧する。

また、エンジンＥｇの駆動状態を制御するエンジンコントローラ（ＥＣＵ）１０と、自動変速機の変速状態等を制御する自動変速機コントローラ（ＡＴＣＵ）２０と、ＡＴＣＵ２０の出力信号に基づいて各締結要素の油圧を制御するコントロールバルブユニットＣＶＵとが設けられている。なお、ＥＣＵ１０とＡＴＣＵ２０とは、ＣＡＮ通信線等を介して接続され、相互にセンサ情報や制御情報を通信により共有している。

ＥＣＵ１０には、運転者のアクセルペダル操作量を検出するＡＰＯセンサ１と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ２とが接続されている。ＥＣＵ１０は、エンジン回転速度やアクセルペダル操作量に基づいて燃料噴射量やスロットル開度を制御し、エンジンの回転速度及びトルクを制御する。

ＡＴＣＵ２０には、第１キャリアＰＣ１の回転速度を検出する第１タービン回転速度センサ３、第１リングギアＲ１の回転速度を検出する第２タービン回転速度センサ４、出力軸Ｏｕｔｐｕｔの回転速度（車速）を検出する出力軸回転速度センサ５及び運転者のシフトレバー操作状態を検出するインヒビタスイッチ６が接続され、Ｄレンジにおいて車速Ｖｓｐとアクセルペダル操作量ＡＰＯとに基づく最適な指令変速段を選択し、コントロールバルブユニットＣＶＵに指令変速段を達成する制御指令を出力する。

次に、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転を変速しながら出力軸Ｏｕｔｐｕｔへと伝達する変速ギア機構について説明する。変速ギア機構には入力軸Ｉｎｐｕｔ側から軸方向出力軸Ｏｕｔｐｕｔ側に向けて、順に第１遊星ギアセットＧＳ１及び第２遊星ギアセットＧＳ２が配置されている。また、摩擦締結要素として複数のクラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が配置され、さらに複数のワンウェイクラッチＦ１、Ｆ２が配置されている。

第１遊星ギアＧ１は、第１サンギアＳ１と、第１リングギアＲ１と、両ギアＳ１、Ｒ１に噛み合う第１ピニオンＰ１を支持する第１キャリアＰＣ１と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。第２遊星ギアＧ２は、第２サンギアＳ２と、第２リングギアＲ２と、両ギアＳ２、Ｒ２に噛み合う第２ピニオンＰ２を支持する第２キャリアＰＣ２と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。第３遊星ギアＧ３は、第３サンギアＳ３と、第３リングギアＲ３と、両ギアＳ３、Ｒ３に噛み合う第３ピニオンＰ３を支持する第３キャリアＰＣ３と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。第４遊星ギアＧ４は、第４サンギアＳ４と、第４リングギアＲ４と、両ギアＳ４、Ｒ４に噛み合う第４ピニオンＰ４を支持する第４キャリアＰＣ４と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。

入力軸Ｉｎｐｕｔは、第２リングギアＲ２に連結され、エンジンＥｇからの回転駆動力をトルクコンバータＴＣ等を介して入力する。出力軸Ｏｕｔｐｕｔは、第３キャリアＰＣ３に連結され、出力回転駆動力をファイナルギア等を介して駆動輪に伝達する。

第１連結メンバＭ１は、第１リングギアＲ１と第２キャリアＰＣ２と第４リングギアＲ４とを一体的に連結するメンバである。第２連結メンバＭ２は、第３リングギアＲ３と第４キャリアＰＣ４とを一体的に連結するメンバである。第３連結メンバＭ３は、第１サンギアＳ１と第２サンギアＳ２とを一体的に連結するメンバである。

第１遊星ギアセットＧＳ１は、第１遊星ギアＧ１と第２遊星ギアＧ２とを、第１連結メンバＭ１と第３連結メンバＭ３とによって連結して、４つの回転要素から構成される。また、第２遊星ギアセットＧＳ２は、第３遊星ギアＧ３と第４遊星ギアＧ４とを、第２連結メンバＭ２によって連結して、５つの回転要素から構成される。

第１遊星ギアセットＧＳ１では、トルクが入力軸Ｉｎｐｕｔから第２リングギアＲ２に入力され、入力されたトルクは第１連結メンバＭ１を介して第２遊星ギアセットＧＳ２に出力される。第２遊星ギアセットＧＳ２では、トルクが入力軸Ｉｎｐｕｔから直接第２連結メンバＭ２に入力されるとともに、第１連結メンバＭ１を介して第４リングギアＲ４に入力され、入力されたトルクは第３キャリアＰＣ３から出力軸Ｏｕｔｐｕｔに出力される。

インプットクラッチＣ１は、入力軸Ｉｎｐｕｔと第２連結メンバＭ２とを選択的に断接するクラッチである。ダイレクトクラッチＣ２は、第４サンギアＳ４と第４キャリアＰＣ４とを選択的に断接するクラッチである。

Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３は、第３サンギアＳ３と第４サンギアＳ４とを選択的に断接するクラッチである。また、第３サンギアＳ３と第４サンギアＳ４との間には、第２ワンウェイクラッチＦ２が配置されている。これにより、Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３が解放され、第３サンギアＳ３よりも第４サンギアＳ４の回転速度が大きい時、第３サンギアＳ３と第４サンギアＳ４とは独立した回転速度を発生する。よって、第３遊星ギアＧ３と第４遊星ギアＧ４が第２連結メンバＭ２を介して接続された構成となり、それぞれの遊星ギアが独立したギア比を達成する。

フロントブレーキＢ１は、第１キャリアＰＣ１の回転を選択的に停止させるブレーキである。また、フロントブレーキＢ１と並列に第１ワンウェイクラッチＦ１が配置されている。ローブレーキＢ２は、第３サンギアＳ３の回転を選択的に停止させるブレーキである。２３４６ブレーキＢ３は、第１サンギアＳ１及び第２サンギアＳ２を連結する第３連結メンバＭ３の回転を選択的に停止させるブレーキである。リバースブレーキＢ４は、第４キャリアＰＣ４の回転を選択的に停止させるブレーキである。

自動変速機は以上のように構成され、図２に示す変速線に従って車速及びスロットル開度に基づいて１速〜７速の間で変速段の切り換えが行われる。すなわち図２の変速マップでは車速とスロットル開度によって定まる運転状態が各アップ変速線又は各ダウン変速線を跨ぐことによって変速段の切り換えが判断される。ここで、運転者がアクセルペダルを強く踏み込むことによって現在の変速段よりロー側の変速段にキックダウンする場合であって、実測値を含む先読み車速の応答性が低下した場合に以下のような問題が生じる。これについて図３、４を参照しながら説明する。

図３、４は現在の変速段、目標変速段、スロットル開度、目標先読み車速、先読み車速及び実車速を示すタイムチャートであり、図３は２→１ダウンシフトが終了する前に目標先読み車速が１→２アップ線を超える場合を示し、図４は２→１ダウンシフトが終了直後に目標先読み車速が１→２アップ線を超える場合を示している。ここで、目標先読み車速とは応答遅れが全くない場合に得られる先読み車速である。なお、図３、図４では変速段が２速と１速との間で変化する場合について説明するが、これに限らずその他の変速段との間であっても同様の問題が生じる。

図３では、２速の変速段で走行中、時刻ｔ１において運転者がアクセルペダルを強く踏み込むことによってスロットル開度が増加し、目標変速段が１速となる。その後時刻ｔ２において目標先読み車速が１→２アップ線を超えるが、先読み車速は応答遅れにより１→２アップ線を超えていないので目標変速段は１速のままである。

その後時刻ｔ３において２→１ダウンシフトが終了して実変速段が１速となり、時刻ｔ４において先読み車速が１→２アップ線を超えるので目標変速段が２速となる。その後時刻ｔ５において１→２アップシフトが終了して実変速段が２速となる。

このように、本来ならば時刻ｔ２において目標先読み車速が１→２アップ線を超えた時点で目標変速段が２速となり、２→１ダウンシフト後の１→２アップシフトが判定されるところ、先読み車速の応答遅れによって目標変速段が２速となるのが時刻ｔ４となり、その分だけ変速段が再び２速になるのが遅れ、オーバーレブを生じる。

図４では、２速の変速段で走行中、時刻ｔ１において運転者がアクセルペダルを強く踏み込むことによってスロットル開度が増加し、目標変速段が１速となる。その後時刻ｔ２において２→１ダウンシフトが終了して実変速段が１速となり、さらに目標先読み車速が１→２アップ線を超えるが、先読み車速は応答遅れにより１→２アップ線を超えていないので目標変速段は１速のままである。

その後時刻ｔ３において先読み車速が１→２アップ線を超えるので目標変速段が２速となり、時刻ｔ４において１→２アップシフトが終了して実変速段が２速となる。

このように、本来ならば時刻ｔ２において目標先読み車速が１→２アップ線を超えた時点で目標変速段が２速となり、１→２アップシフトが開始されるところ、先読み車速の応答遅れによって目標変速段が２速となるのが時刻ｔ３となるので、その分だけ変速段が２速となるのが遅れ、オーバーレブを生じる。

そこで、本実施形態ではこのような問題を回避するために、通常の変速制御とは別に図５のフローチャートに示す制御を行っている。図５は本実施形態における自動変速機の変速制御装置の制御を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、先読み車速を演算する。先読み車速は、車両のトルクから空気抵抗や転がり抵抗などを減算したトルクに基づいて、路面勾配などを考慮してイナーシャフェーズ開始時の将来の車速として演算され、例えば特開平３−１０３６６１号に記載のように演算される。

ステップＳ２では、目標変速段（第１の変速段）を演算する。目標変速段は図２の変速マップに従って先読み車速及びスロットル開度に基づいて演算される。

ステップＳ３では、アクセルペダルが踏み込まれているか否かを判定する。アクセルペダルが踏み込まれていればステップＳ４へ進み、アクセルペダルが全く踏み込まれていなければステップＳ７へ進む。

ステップＳ４では、目標変速段が現在の変速段より小さいか否かを判定する。目標変速段が現在の変速段より小さければステップＳ５へ進み、目標変速段が現在の変速段以上であればステップＳ７へ進む。

ステップＳ５では、先読み車速がプロテクション車速（所定車速）より高いか否かを判定する。先読み車速がプロテクション車速より高ければステップＳ６へ進み、先読み車速がプロテクション車速以下であればステップＳ７へ進む。

ここでプロテクション車速とは、キックダウン時に生じる先読み車速の応答遅れ分を考慮して、図６に示すように１→２アップ線の最高車速より低車速側であって、２→１ダウン線の最高車速より高車速側に設定される車速である。例えば図３において、目標先読み車速が１→２アップ線を跨ぐ時刻ｔ２の時点で、先読み車速は目標先読み車速に対して「Ａ」だけ応答遅れを生じている。また図４において、目標先読み車速が１→２アップ線を跨ぐ時刻ｔ２の時点で、先読み車速は目標先読み車速に対して「Ｂ」だけ応答遅れを生じている。

すなわち、２→１ダウンシフトが終了する前に目標先読み車速が１→２アップ線を超えてしまう図３のような状況では、プロテクション車速を１→２アップ線より「Ａ」だけ低い車速に設定すれば、先読み車速の応答遅れによって１→２アップ判定が遅れることを防止できる。また、２→１ダウンシフトが終了直後に目標先読み車速が１→２アップ線を超える図４のような状況では、プロテクション車速を１→２アップ線より「Ｂ」だけ低い車速に設定すれば、先読み車速の応答遅れによって１→２アップ判定が遅れることを防止できる。

従って、プロテクション車速は図３及び図４のいずれの状況でも対応できるように、１→２アップ線から「Ａ＋Ｂ」だけ低い車速に設定する。これを変速マップで示すと図６のようになる。なお図６では、１→２アップ線に対するプロテクション車速を示したが、プロテクション車速は変速段毎にそれぞれ異なる値が設定される。

ステップＳ６では、目標変速段を１段上げる。

ステップＳ７では、目標変速段に従って変速制御が実行される。

次に図７、図８を参照しながら本実施形態の作用について説明する。図７は、図３に示す場合における本発明の適用例である。図８は、図４に示す場合における本発明の適用例である。なお、プロテクション線は実際には前述のように１→２アップ線から「Ａ＋Ｂ」だけ低下させた値を用いるが、図７、図８では作用が明確になるように、プロテクション車速をそれぞれ１→２アップ線から「Ａ」、又は「Ｂ」だけ低下させた値としている。

初めに図７について説明する。２速の変速段で走行中、時刻ｔ１において運転者がアクセルペダルを強く踏み込むことによってスロットル開度が増加し、目標変速段が１速となる。その後時刻ｔ２において目標先読み車速が１→２アップ線を超え、このとき先読み車速は応答遅れにより１→２アップ線を超えていないが、プロテクション車速を超えるので目標変速段が２速となって、実変速段は２速のまま保持される。

このように、先読み車速が応答遅れによって目標先読み車速に追いついていない状況でも、プロテクション車速を超えれば目標変速段を２速へとアップシフトさせるので、先読み車速の応答遅れによる余分な変速ショック及びシフトビジーが生じることを防止することができる。

次に図８について説明する。２速の変速段で走行中、時刻ｔ１において運転者がアクセルペダルを強く踏み込むことによってスロットル開度が増加し、目標変速段が１速となる。その後時刻ｔ２において目標先読み車速が１→２アップ線を超える。このとき先読み車速は応答遅れにより１→２アップ線を超えていないが、プロテクション車速を超えるので目標変速段が２速となる。これにより、実変速段は２速のまま保持される。

このように、先読み車速が応答遅れによって目標先読み車速に追いついていない状況でも、プロテクション車速を超えれば目標変速段を２速へとアップシフトさせるので、先読み車速の応答遅れによってアップ変速が遅れ、オーバーレブが生じることを防止することができる。

以上のように本実施形態では、キックダウンが必要と判断されたときに、先読み車速の応答遅れを考慮して、先読み車速によって代表される運転状態がアップ変速線を跨いでいなくても、先読み車速が所定車速を超えていればアップ変速線を跨いだのと同様に変速させるので、ダウン変速後すぐにアップ変速することによってシフトビジー感が生じることを防止できるとともに、ダウン変速中にアップ変速が必要となり、アップ変速の開始が遅れることによるエンジン回転速度のオーバーレブを防止することができる（請求項１に対応）。

また、プロテクション車速は１→２アップ線の最高車速より低車速側であって、２→１ダウン線の最高車速より高車速側に設定されるので、シフトビジー及びオーバーレブを確実に防止することができる。また、プロテクション車速が２→１ダウン線の最高車速より低車速側に設定されていると、先読み車速がプロテクション車速より高く、２→１ダウン線の最高車速より低いとき、ダウン変速中のアップ変速判定とアップ変速中のダウン変速判定とが繰り返されることにより、目標変速段がハンチングするが、プロテクション車速が２→１ダウン線の最高車速より高車速側に設定されるので、このようなハンチングの発生を防止することができる（請求項２に対応）。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。

本実施形態では１→２アップ線及び２→１ダウン線を用いて２速から１速へのキックダウン時を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば３速から１速又は４速から２速へのキックダウン時などであっても本発明が適用可能である。

１ＡＰＯセンサ
５出力軸回転速度センサ
２０ＡＴＣＵ

Claims

エンジン負荷及び車速によって規定され、変速線によって変速段ごとの領域に仕切られる変速マップを備え、エンジン負荷及び車速によって代表される運転状態が前記変速マップのいずれの領域にあるかによって変速段が決定される自動変速機の変速制御装置において、
エンジン負荷が増大して現在の変速段より低速側の変速段への変速の指示があったときに、所定時間後の先読み車速とエンジン負荷から前記変速マップに基づき第１の変速段を設定し、前記第１の変速段が、前記現在の変速段より低速側の変速段であって、かつ前記先読み車速が所定値より低い間は、前記設定された第１の変速段へ目標を設定して変速制御を実行するとともに、前記先読み車速が前記所定値より高くなったら、前記第１の変速段より高速側の変速段へ目標を設定して変速制御を実行することを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
前記所定車速は、前記第１の変速段から１段高速側の変速段へのアップシフト線の最高車速値より低く、前記第１の変速段より１段高速側の変速段から前記第１の変速段へのダウンシフト線の最高車速より高いことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機の変速制御装置。