JP3562401B2

JP3562401B2 - 自動変速機の制御装置

Info

Publication number: JP3562401B2
Application number: JP26815999A
Authority: JP
Inventors: 浩史大西; 光男萱野; 利通箕輪
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: JP2001090826A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は変速機の制御装置に係り、特に手動変速機の機構を用いて自動変速する自動変速機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変速装置として従来の手動変速機の機構、すなわち噛み合い式変速機を用い、各歯車に動力軸と締結および解放するクラッチを設け、該クラッチの締結，解放を実施するための油圧を制御して、自動変速を実行する自動変速機が知られている。
【０００３】
このような変速機の制御装置では、エンジン回転数の同期を電子制御スロットルを制御することで行い、シフトアップ時に滑らかにトルクを変化させる。
【０００４】
そして、最高速段のクラッチの油圧を、低速側で出力されるトルクから高速側で出力されるトルクに滑らかに変化させることによって、乗員に違和感を感じさせないスムーズな変速を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記技術では、最高速段を除く変速段、例えば１速から４速までの変速段のクラッチの解放，締結時の制御は考慮されていないため、クラッチの締結解放時にショックが発生するという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、噛み合い式変速機を用い、各歯車に動力軸と締結および解放するクラッチを設け、該クラッチの締結，解放を実施するための油圧を制御して、自動変速を実行する自動変速機に対し、最高速段を除く変速段のクラッチの解放，締結時におけるショックを低減する制御を行う制御装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記に鑑み本発明は、変速後のトルク伝達歯車を出力軸に対して締結する際のエンジンの回転数と前記エンジンのスロットル開度を予測し、予測された該エンジン回転数と該スロットル開度からエンジン特性によって前記トルク伝達歯車を出力軸に対して締結する際のエンジントルクを求め、求めた該エンジントルクと前記変速クラッチで発生するトルクを釣り合わせるように前記変速クラッチ圧を制御する。
【０００９】
また本発明は、変速後のトルク伝達歯車を出力軸に対して締結する際のエンジンの回転数と前記エンジンのスロットル開度を予測し、予測された該エンジン回転数と該スロットル開度からエンジン特性によってトルク伝達歯車を出力軸に対して締結する際のエンジントルクを求め、求めた該エンジントルクと変速クラッチで発生するトルクを釣り合わせるように変速クラッチ圧を制御する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態である変速制御装置、およびそれによって制御されるエンジン，変速機を含むパワートレインの構成図である。
【００１１】
パワートレインのエンジン１０１は電子制御スロットル１２０によって吸入空気量が制御される。このエンジンは吸入空気量によってエンジンの発生トルクの制御が行われる種類のエンジンである。
【００１２】
エンジンのトルクは発進クラッチ１０３，変速機１１７を経て出力軸１０５に伝わる。発進クラッチ１０３は発進シリンダ１０６の油圧によって締結，解放が行われ、油圧はワイヤ１０７を経て発進クラッチ１０３に伝わる。発進クラッチはエンジン側のフライホイール１０２に押しつけられることによって締結される。
【００１３】
噛み合い式の変速機構は図１の１速から４速までの変速段で用いられる変速機構である。変速機は入力軸１０４と出力軸１０５およびそれぞれの軸に取り付けられた歯車からなっている。
【００１４】
トルクは入力軸１０４から変速段ごとに用いられる歯車を経て出力軸１０５に伝達される。歯車は入力軸１０４に取り付けられたドライブギア１１１と出力軸１０５に取り付けられたドリブンギア１１２が噛み合っており、この組み合わせが変速段に応じて用いられる。選択されていない変速段での歯車はドライブギア１１１またはドリブンギア１１２が軸に対して空転している。選択されている変速段で用いられる歯車はドライブギア１１１，ドリブンギア１１２のいずれもが軸に固定されてトルクが伝わる。
【００１５】
図１の変速機では１速，２速はドリブンギアが出力軸１０５に対して締結，解放され、３速，４速，５速ではドライブギアが入力軸１０４に対して締結，解放される。
【００１６】
１速から４速まではシンクロナイザ機構１１７によって軸に対して締結，解放される。シンクロナイザ機構はクラッチハブ１１３，スリーブ１１４，シンクロナイザリング１１５，ギアスプライン１１６からなっている。このシンクロナイザ機構はシフトフォーク１１０によって動かされ、歯車が締結，解放される。
【００１７】
このシンクロナイザ機構は通常の手動変速機で用いられるものである。従って１速から４速までの変速では一旦どのギアも選択されていない中立状態が現れる。この中立状態ではスロットルが開いているとエンジンのふけ上がってしまうという問題がある。
【００１８】
それに対し５速のギアの締結，解放には自動変速機で用いられるような油圧で制御される変速クラッチ１１８が用いられている。この変速クラッチ１１８は変速シリンダ１１９で発生した油圧で制御される。
【００１９】
この５速のクラッチは１速から４速までの変速の際に締結しない程度の弱い油圧が与えられる。そのためにクラッチが滑り、その摩擦力により変速の際にエンジンがふけ上がらないようになっている。
【００２０】
なお電子制御スロットル１２０は電子制御スロットル制御装置１２１で制御され、油圧の制御はクラッチ油圧制御装置１２２で制御される。
【００２１】
以上のような変速機構を用いて変速時に滑らかにトルクを変化させる。シフトアップの際にエンジン回転数の同期を電子制御スロットルを制御することで行い、５速のクラッチ油圧は低速側で出力されるトルクから高速側で出力されるトルクに滑らかに変化させることによって乗員に違和感を感じさせずスムーズな変速を行っている。
【００２２】
しかしこの技術では変速時に１速から４速までのクラッチの解放，締結時の制御が考慮されておらず、クラッチの締結，解放時にショックが発生したり、締結，解放ができないと言う問題点があった。
【００２３】
そこで１速から４速までのクラッチの解放時には、エンジンから変速機に入力されるトルクを推定し、そのトルクと釣り合うように５速クラッチに油圧を加えトルクを発生させることにより、解放されるクラッチにトルクが加わらずスムーズに解放が行われるようにする。
【００２４】
また１速から４速までのクラッチの締結時にはエンジン回転数と出力軸回転数を同期させるように５速クラッチ圧を調整させ、その同期状態を維持することにより、クラッチの解放と同様にエンジンから変速機への入力トルクと５速クラッチで発生するトルクを釣り合わせ、締結クラッチにトルクが加わらずスムーズに変速できるようにする。
【００２５】
図２は本発明の一実施形態をなすシフトアップ時のタイミングチャートである。
【００２６】
シフトアップ指令が立ち上がると同時に、５速クラッチ圧が上昇し始めエンジンからの入力トルクと釣り合うところでクラッチ圧が保持され、エンジン回転数は一定となる。一方で出力トルクは低下する。
【００２７】
エンジントルクと５速クラッチトルクが釣り合った状態で低速側クラッチが解放される。低速側クラッチが解放された後５速クラッチ圧は上昇し出力トルクも上昇する。
【００２８】
一方スロットル開度は低下しエンジン回転数も低下する。エンジン回転数が低下して出力軸回転数と同期するようになったところでスロットル開度は再び変速前の開度に上昇し、一方５速クラッチ圧は低下し始め、エンジントルクと５速クラッチトルクが釣り合うようにクラッチ圧が制御される。これに従って出力トルクも低下する。
【００２９】
なおこの時後述するようにエンジン回転数と出力軸回転数が同期するようにクラッチ圧が微調整される。
【００３０】
エンジントルクと５速クラッチトルクが釣り合い、エンジン回転数と出力軸回転数の同期状態が保持されたところで、高速側クラッチが締結される。高速側のクラッチが締結された後５速クラッチ圧は低下し解放される。これに従って出力トルクも上昇する。
【００３１】
図３に１速から４速までのクラッチ解放時の５速クラッチ圧の設定ブロック図を示す。
【００３２】
変速機入力トルク推定３０１ではエンジンから変速機への入力トルクを推定する。推定された変速機入力トルクは５速クラッチ圧設定３０２に入力される。
【００３３】
５速クラッチ圧設定３０２では変速機入力トルクと釣り合うような５速クラッチトルクを発生させるクラッチ圧を設定する。設定された油圧は油圧弁３０３に入力される。
【００３４】
油圧弁３０３では油圧が出力される。
【００３５】
図４は１速から４速までのクラッチの締結時の５速クラッチ圧の設定ブロック図を示す。
【００３６】
クラッチ締結時エンジン回転数予測４０１では１速から４速までのクラッチ締結時のエンジン回転数を現在の車速から計算する。予測されたエンジン回転数はクラッチ締結時エンジン回転数予測４０３に出力される。
【００３７】
クラッチ締結時スロットル開度予測４０２では１速から４速までのクラッチ締結時のスロットル開度を予測する。予測されたスロットル開度はクラッチ締結時エンジン回転数予測４０３に出力される。
【００３８】
クラッチ締結時エンジントルク予測４０３では予測されたクラッチ締結時エンジン回転数とクラッチ締結時スロットル開度からエンジン特性に従ってクラッチ締結時エンジントルクを予測する。予測されたクラッチ締結時エンジントルクは５速クラッチ圧設定３０２に出力される。
【００３９】
５速クラッチ圧設定３０２では予測されたクラッチ締結時エンジントルクと釣り合う５速クラッチトルクが発生するように５速クラッチ油圧を設定する。設定された５速クラッチ圧は油圧弁３０３に出力される。
【００４０】
油圧弁３０３では油圧が出力される。
【００４１】
図５に１速から４速までのシフトアップ時のクラッチ締結のタイミングチャートを示す。
【００４２】
最初はエンジン回転数が低下し、エンジントルクは上昇している。
【００４３】
その後クラッチ締結の準備としてエンジン回転数と出力軸回転数の同期が行われ、エンジン回転数は低下の割合が小さくなり徐々に小さくなる。
【００４４】
一方スロットル開度は変速前の開度に戻るため大きくなる。これに従ってエンジントルクも上昇する。
【００４５】
５速クラッチトルクはクラッチ締結時にエンジントルクと釣り合うようにクラッチトルクが低下し、その後は締結側クラッチが締結されるまでクラッチ圧が保持される。
【００４６】
エンジン回転数が出力軸回転数に同期しその値が保持されるようになったところで締結側クラッチの締結が開始される。
【００４７】
締結側クラッチの締結が終了すると、５速クラッチは解放され変速が終了する。
【００４８】
図６はエンジン運転領域図を示す。この図を用いて、１速から４速までのクラッチの締結時に５速クラッチ圧を調整することによりエンジン回転数を設定できることを示す。
【００４９】
５速クラッチトルクを図のようにある特定の値に設定する。その時スロットル開度はある特定の値とする。スロットル開度が一定の時はエンジントルクは概ね右下がりとなる。
【００５０】
５速クラッチトルクよりもエンジントルクが大きいときは図のようにエンジン回転数が上昇し５速クラッチトルクとエンジントルクが釣り合ってエンジン回転数は一定となる。
【００５１】
逆に５速クラッチトルクよりもエンジントルクが小さいときはエンジン回転数は低下しエンジントルクと５速クラッチトルクが釣り合うところでエンジン回転数は一定となる。
【００５２】
このようにスロットル開度が一定の値に保持されるとき、５速クラッチ圧によって目標エンジン回転数を設定することができる。このことを利用しエンジン回転数が出力軸回転数と同期していないときは、５速クラッチ圧を調整しエンジン回転数と出力軸回転数の同期をとることにした。
【００５３】
図７にエンジン回転数と出力軸回転数の同期をとるための制御ブロック図を示す。
【００５４】
目標エンジン回転数からエンジン回転数検出装置７０２で検出された実エンジン回転数を引いた値が制御装置７０１に入力される。
【００５５】
制御装置７０１では目標エンジン回転数と実エンジン回転数の差を元に５速クラッチの油圧設定値が計算される。計算の一例は後に示す。５速クラッチの油圧設定値は５速クラッチ油圧弁３０３に入力される。
【００５６】
５速クラッチ油圧弁３０３では油圧設定値に油圧が出力される。
【００５７】
図８は図３のフローチャートを示す。これは図３に示される１速から４速までのクラッチ解放時の５速クラッチ圧制御装置の計算の流れを示す図である。
【００５８】
まずステップ８０１では変速機の入力トルクをエンジン特性から推定する。
【００５９】
次にステップ８０２では変速機への入力トルクに釣り合うようなクラッチトルクを発生するクラッチ油圧を計算する。
【００６０】
次にステップ８０３で油圧弁に指令を送る。
【００６１】
図９は１速から４速までのクラッチの締結時の５速クラッチの制御のおおまかなフローチャートを示す図である。
【００６２】
まずステップ９０１では５速クラッチの油圧をおおよそ設定する。
【００６３】
次にステップ９０２では一定時間待つ。
【００６４】
そしてステップ９０３では５速クラッチの油圧を微調整する。
【００６５】
図１０は図４に示される１速から４速までのクラッチの締結時の５速クラッチ圧制御のフローチャートを示す。
【００６６】
まずステップ１００１では目標エンジン回転数Ｎｅｔと現在のエンジン回転数Ｎｅｎｏｗの差ΔＮｅを
ΔＮｅ＝Ｎｅｔ−Ｎｅｎｏｗ
で計算する。
【００６７】
次にステップ１００２ではΔＮｅの絶対値｜ΔＮｅ｜が閾値ΔＮｅｔｈ１よりも小さいかどうかを判定する。｜ΔＮｅ｜がΔＮｅｔｈ１よりも小さければステップ１００３へ、そうでなければステップ１００１に進む。
【００６８】
ステップ１００３ではクラッチ締結時エンジン回転数Ｎｅｔを予測する。
【００６９】
次にステップ１００４ではクラッチ締結時スロットル開度ＴＶＯｔを予測する。
【００７０】
次にステップ１００５でクラッチ締結時エンジントルクＴｅｔをＮｅｔとＴＶＯｔから予測する。
【００７１】
そしてステップ１００６では、クラッチ締結時エンジントルクＴｅｔと釣り合うトルクが５速クラッチから発生するようなクラッチ油圧を計算する。
【００７２】
次にステップ１００７で先に計算した油圧指令値を油圧弁に送る。
【００７３】
図１１は図７に示されるエンジン回転数と出力軸回転数の同期をとるための制御のフローチャートを示す。
【００７４】
まずステップ１１０１では目標エンジン回転数Ｎｅｔと現在のエンジン回転数Ｎｅｎｏｗの差ΔＮｅを
ΔＮｅ＝Ｎｅｔ−Ｎｅｎｏｗ
で計算する。
【００７５】
次にステップ１１０２ではΔＮｅの絶対値｜ΔＮｅ｜が閾値ΔＮｅｔｈ２よりも小さいかどうかを判定する。｜ΔＮｅ｜がΔＮｅｔｈ２よりも小さければ処理は終わり、そうでなければステップ１１０３に進む。
【００７６】
ステップ１１０３では５速クラッチ油圧Ｐｃｌの増分値ΔＰｃｌをｋｉを比例定数として
ΔＰｃｌ＝−ｋｉ＊ΔＮｅ
で計算する。
【００７７】
次にステップ１１０４ではＰｃｌを
Ｐｃｌ＝Ｐｃｌ＋ΔＰｃｌ
で計算する。
【００７８】
次にステップ１１０５では油圧弁に油圧指令値を送る。そしてステップ１１０１に戻る。
【００７９】
なお以上の説明ではエンジンから変速機に入力されるトルクと、５速クラッチで発生するトルクを釣り合わせるために、５速のギアに設けられた油圧クラッチを用いていたが、これを電子制御スロットルを制御することによってエンジントルクを制御することにより行ってもよい。
【００８０】
上記により、１速から４速までの変速段に手動変速機の機構を用いた自動変速機において、１速から４速までの変速でショックのないスムーズなクラッチの締結，解放が可能となる。
【００８１】
【発明の効果】
変速段のクラッチの解放，締結時におけるショックを低減する制御を行う制御装置を提供する
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態をなす変速制御装置、およびそれによって制御されるエンジン，変速機を含むパワートレインの構成図を示す。
【図２】本発明の一実施形態をなすシフトアップ時のタイミングチャートを示す。
【図３】本発明の一実施形態をなす１速から４速までのクラッチ解放時の５速クラッチ圧の設定ブロック図を示す。
【図４】本発明の一実施形態をなす１速から４速までのクラッチの締結時の５速クラッチ圧の設定ブロック図を示す。
【図５】本発明の一実施形態をなす１速から４速までのシフトアップ時のクラッチ締結のタイミングチャートを示す。
【図６】本発明の一実施形態をなすエンジン運転領域図を示す。
【図７】本発明の一実施形態をなすエンジン回転数と出力軸回転数の同期をとるための制御ブロック図を示す。
【図８】図３のフローチャートを示す。
【図９】本発明の一実施形態をなす１速から４速までのクラッチの締結時の５速クラッチの制御のおおまかなフローチャートを示す。
【図１０】図４に示される１速から４速までのクラッチの締結時の５速クラッチ圧制御のフローチャートを示す。
【図１１】図７に示されるエンジン回転数と出力軸回転数の同期をとるための制御のフローチャートを示す。
【符号の説明】
１０１…エンジン、１０２…フライホイール、１０３…発進クラッチ、１０４…入力軸、１０５…出力軸、１０６…発進シリンダ、１０７…ワイヤ、１０８…シフトシリンダ、１０９…セレクトシリンダ、１１０…シフトフォーク、１１１…ドライブギア、１１２…ドリブンギア、１１３…クラッチハブ、１１４…スリーブ、１１５…シンクロナイザリング、１１６…ギアスプライン、１１７…シンクロナイザ機構（変速機）、１１８…変速クラッチ、１１９…変速シリンダ、１２０…電子制御スロットル、１２１…電子制御スロットル制御装置、１２２…クラッチ油圧制御装置。

Claims

歯車を出力軸に対して締結／解放することにより変速を行う噛み合い式変速機であって、変速前のトルク伝達歯車を出力軸に対して解放した後、変速後のトルク伝達歯車を出力軸に対して締結するまでの間に、最高速段の歯車に設けられた変速クラッチで前記出力軸にトルクを伝達する変速機の制御装置であって、
変速後のトルク伝達歯車を出力軸に対して締結する際のエンジンの回転数と前記エンジンのスロットル開度を予測し、予測された該エンジン回転数と該スロットル開度からエンジン特性によって前記トルク伝達歯車を出力軸に対して締結する際のエンジントルクを求め、求めた該エンジントルクと前記変速クラッチで発生するトルクを釣り合わせるように前記変速クラッチ圧を制御する自動変速機の制御装置。