JP4353776B2 - 自動変速機の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は自動変速機の変速制御方法、特にマニュアル切替手段によってパワーオフダウンシフトを指令し、その変速期間中にパワーオンアップシフトが指令された場合における変速制御方法に関するものである。

一般に、自動変速機は車速やスロットル開度などの運転条件に応じて、変速マップから自動的に変速段を決定し、係合要素を係合または解放することにより、変速を行なう。このような自動変速機の場合、変速マップ以外に、スロットル開度（アクセル開度）とエンジン回転数とに基づいて、パワーオン領域とパワーオフ領域とを判別するマップも設定され、パワーオン領域かパワーオフ領域かによって係合要素の過渡制御の仕方を変えている。
図６の（ａ）はアップシフト時のパワーオン／パワーオフの各領域を示すマップであり、図６の（ｂ）はダウンシフト時のパワーオン／パワーオフの各領域を示すマップである。これらマップは個別に設定されており、アップシフト時の境界線はダウンシフト時の境界線より低スロットル側に設定されている。
両マップを合わせると、図６の（ｃ）のように、パワーオンアップ領域とパワーオフダウン領域とが一部で重複している。そのため、点Ａの状態ではパワーオンアップシフトとパワーオフダウンシフトの両方が成立し得る。

ところで、自動変速機には、ＯＤ（オーバードライブ）スイッチと呼ばれるマニュアル切替手段を備えたものがある。このような自動変速機では、ＯＤ（例えば４速）で走行している時にＯＤスイッチをＯＦＦにすると、車速やスロットル開度に関係なく強制的に３速にダウンシフトされる。また、ＯＤスイッチ以外に、Ｄレンジ状態でアップスイッチ，ダウンスイッチを手動操作することで、任意の変速段を選択する自動変速機もある。
このようなマニュアル切替手段によってダウンシフトとアップシフトとを手動で切り替え可能とした自動変速機では、上記のようなパワーオンアップシフトとパワーオフダウンシフトの両方が成立し得る領域で走行しているとき、マニュアル切替手段によってパワーオフダウンシフトを指令し、その変速期間中にパワーオンアップシフトを指令すると、油圧の応答遅れによる多重変速ショックが発生することがある。

図７はＯＤスイッチのＯＮ／ＯＦＦ切替によって４速から３速へのパワーオフダウンシフトを指令した直後に、３速から４速へのパワーオンアップシフトを指令した場合における、係合要素Ｂ１の油圧およびＢ１制御用電磁弁の指示電流、係合要素Ｃ２の油圧およびＣ２制御用電磁弁の指示電流、タービン回転数の時間変化を示す。なお、係合要素Ｂ１は４速で係合、３速で解放され、係合要素Ｃ２は４速で解放、３速で係合される。
パワーオフダウンシフトの場合には、時刻ｔ１で変速指令が出てから時刻ｔ２まで係合要素Ｃ２のガタ詰めを実施し、時刻ｔ２で係合要素Ｃ２に初期圧を出力し、時刻ｔ３から油圧を徐々に上昇させる。一方、係合要素Ｂ１については、時刻ｔ１で変速指令が出ると、ほぼ全解放させる。このようにパワーオフダウンシフト時に解放側の係合要素Ｂ１の油圧を全解放させるのは、係合側の係合要素Ｃ２でタービン回転数を制御する必要上、ダブルクラッチによる引きずりを防止するためである。
時刻ｔ４でパワーオンアップシフトが指令されると、係合要素Ｃ２の油圧はほぼドレーンされ、係合要素Ｂ１の油圧を再び上昇させることになる。しかし、係合要素Ｂ１の油圧はほぼ全解放状態であったため、次に係合指令が出ても油圧の立ち上がりが遅く、タービン回転数の上昇が遅れる。自動変速機のコントローラはタービン回転数を常時監視しており、タービン回転数が目標とする高速段（ここでは４速）の回転数に近くなると、同期したと判定する。そのため、アップシフト指令時にタービン回転数が低いと、見かけ上、高速段（４速）の回転数に同期したと判定してしまう。
パワーオンアップシフトでは、同期判定時に係合側の係合要素Ｂ１の指示電流をスイープ（漸増）させるが、上記のように前段階で係合要素Ｂ１の油圧がほぼ全解放状態のため、その油圧上昇に時間がかかる。その結果、エンジンの吹き上がりが発生し、遅れて係合要素Ｂ１が係合してショックが発生してしまう。
なお、時刻ｔ５は係合要素Ｂ１の係合によるタービン回転数の引込み開始時であり、時刻ｔ６は係合完了指令時である。

特許文献１には、係合要素を解放させる変速途中において、他の変速判断を実行する多重変速に起因する変速ショックを防止する自動変速機の変速制御装置が提案されている。
例えば、係合要素を解放させることにより実行される２速→１速への変速期間中に、１速→２速への変速を行う多重変速が実行されるとき、係合要素の制御圧を設定圧力値に保持しておくことで、多重変速の実行に際して係合要素を再係合させる時の油量変化を少なくし、応答遅れを短縮するものである。
しかし、パワーオフダウンシフトからパワーオンアップシフトへの多重変速においては、引きずり防止のため、パワーオフダウンシフト時に解放側の係合要素Ｂ１を全解放させる必要があるため、上記のような係合要素の油圧を所定圧に保持する制御方法を用いることができない。
特開平９−４２４３４号公報

そこで、本発明の目的は、マニュアル切替手段によってパワーオフダウンシフト指令後にパワーオンアップシフトを指令した場合に、係合要素の油圧の追従遅れを解消して、ショックのない変速を実現できる自動変速機の変速制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、パワーオンアップシフト領域とパワーオフダウンシフト領域とが一部で重複するように設定され、マニュアル切替手段によってＮ（Ｎ：２以上の整数）速段からＮ−１速段へのダウンシフトとＮ−１速段からＮ速段へのアップシフトとが手動で切り替え可能とされ、Ｎ速段からＮ−１速段へのダウンシフト時に第１の係合要素を全解放するとともに第２の係合要素を係合させ、Ｎ−１速段からＮ速段へのアップシフト時に第１の係合要素を係合させるとともに第２の係合要素を解放する自動変速機において、上記マニュアル切替手段によってＮ速段からＮ−１速段へのパワーオフダウンシフトの変速期間中にＮ−１速段からＮ速段へのパワーオンアップシフトが指令されたことを検出する工程と、上記パワーオンアップシフト指令時の入力回転数がＮ速段における入力回転数の近傍にあるとき、同期判定を行う工程と、上記同期判定時における第１の係合要素の油圧と通常の係合初期圧とを比較する工程と、上記同期判定時における第１の係合要素の油圧が通常の係合初期圧より低いとき、強制的に上記通常の係合初期圧以上の所定の係合初期圧を第１の係合要素に供給すると共に、当該所定の係合初期圧から引き続いて上記第１の係合要素の油圧を漸増させる工程と、を有する自動変速機の制御方法を提供する。

パワーオフダウンシフトが開始されると、第１の係合要素を全解放させ、第２の係合要素の係合を開始する。ところが、第２の係合要素の係合が殆ど開始しない内にパワーオンアップシフトが指令されると、第１の係合要素の油圧の立ち上がりが遅れるため、エンジンの吹き上がりが発生し、遅れて第１の係合要素が係合してショックが発生してしまう。
そこで、本発明では、パワーオンアップシフトが指令され、同期判定が行われた時に、同期判定時における第１の係合要素の油圧と通常の係合初期圧とを比較し、第１の係合要素の油圧が通常の係合初期圧より低い場合には、強制的に所定の係合初期圧を第１の係合要素に供給する。これにより、第１の係合要素の油圧が速やかに立ち上がり、エンジンの吹き上がりが抑制され、遅れて第１の係合要素が係合することによるショックの発生を抑制できる。

本発明において、係合初期圧とは、係合要素が係合を開始するための油圧であり、係合要素のピストンがクラッチプレートを押す最小油圧のことである。
第１の係合要素の油圧が通常の係合初期圧より低い場合に強制的に第１の係合要素に供給する係合初期圧は、通常の係合初期圧と同圧としてもよいが、これより若干高目の油圧としてもよい。
上記説明では、同期判定時における第１の係合要素の油圧が通常の係合初期圧より低い場合に強制的に所定の係合初期圧を第１の係合要素に供給するとしたが、係合要素の油圧をセンサなどで逐一測定し、この油圧を制御因子とするのは困難である。そこで、実際には、同期判定時における第１の係合要素の油圧制御用電磁弁への指示電流（または指示デューティ比）が、通常の係合初期圧に相当する指示電流より低い場合に、強制的に所定の係合初期圧に相当する指示電流を出力するのがよい。電磁弁への指示電流と係合要素の油圧とはほぼ対応しているからである。

以上のように、本発明によれば、マニュアル切替手段によってパワーオフダウンシフトが指令され、その変速期間中にパワーオンアップシフトが指令された場合に、同期判定時における第１の係合要素の油圧と通常の係合初期圧とを比較し、第１の係合要素の油圧が通常の係合初期圧より低い場合には、強制的に所定の係合初期圧を第１の係合要素に供給するようにしたので、第１の係合要素の油圧が速やかに立ち上がり、エンジンの吹き上がりが抑制され、遅れて第１の係合要素が係合することによるショックの発生を抑制できる。

以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。

図１は本発明にかかる自動変速機を搭載した車両のシステムを示す。
エンジン１の出力は自動変速機２のトルクコンバータ３を経て変速機構４に伝達され、さらに変速機構４は出力軸５を介して車輪（図示せず）に連結されている。自動変速機２はエンジン１によりトルクコンバータ３を介して駆動されるオイルポンプ６を備え、このオイルポンプ６の吐出圧は油圧制御装置７へ送られる。油圧制御装置７は変速制御用の第１〜第３電磁弁２１〜２３を備えており、これら電磁弁２１〜２３をＡＴコントローラ２０で制御することにより、変速機構４に内蔵されている各種係合要素の油圧を走行状態に応じて制御している。
なお、油圧制御装置７に、変速制御用の３個の電磁弁２１〜２３の他に、ロックアップクラッチ制御用やライン圧制御用などの別の電磁弁を設けてもよい。

運転席の側部にはＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄなどの各レンジに切替可能なシフトレバー２４が設けられている。シフトレバー２４には、各レンジ位置を検出するシフトポジションセンサ２５と、ＯＤスイッチ２６とが設けられている。これらセンサ２５，２６の信号はＡＴコントローラ２０に入力される。ＡＴコントローラ２０はエンジン回転数、タービン回転数（入力回転数）、スロットル開度（アクセル開度）、車速などの信号も入力される。

ＡＴコントローラ２０のメモリには、公知の変速マップのほかに、図６に示すようなパワーオン／パワーオフの判定値マップが格納されている。ＡＴコントローラ２０は、上記入力信号と変速マップとによって最適な変速段を選択し、かつパワーオン／オフマップに基づいて上記電磁弁２１〜２３を制御することで、係合要素の最適な油圧制御を行うことができる。

図２は変速機構４の一例を示す。
変速機構４は、トルクコンバータ３を介してエンジン動力が伝達される入力軸１０、係合要素である３個のクラッチＣ１〜Ｃ３および２個のブレーキＢ１，Ｂ２、ワンウエイクラッチＦ、ラビニヨウ型遊星歯車機構１１、差動装置１４などを備えている。

遊星歯車機構１１のフォワードサンギヤ１１ａと入力軸１０とはＣ１クラッチを介して連結されており、リヤサンギヤ１１ｂと入力軸１０とはＣ２クラッチを介して連結されている。キャリヤ１１ｃはセンターシャフト１５と連結され、センターシャフト１５はＣ３クラッチを介して入力軸１０と連結されている。また、キャリヤ１１ｃはＢ２ブレーキとキャリヤ１１ｃの正転（エンジン回転方向）のみを許容するワンウェイクラッチＦとを介して変速機ケース１６に連結されている。キャリヤ１１ｃは２種類のピニオンギヤ１１ｄ，１１ｅを支持しており、フォワードサンギヤ１１ａは軸長の長いロングピニオン１１ｄと噛み合い、リヤサンギヤ１１ｂは軸長の短いショートピニオン１１ｅを介してロングピニオン１１ｄと噛み合っている。ロングピニオン１１ｄのみと噛み合うリングギヤ１１ｆは出力ギヤ１２に結合されている。出力ギヤ１２は中間軸１３を介して差動装置１４と接続されている。

変速機構４は、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３、ブレーキＢ１，Ｂ２およびワンウェイクラッチＦの作動によって図３のように前進４段、後退１段の変速段を実現している。図３において、●は油圧の作用状態を示している。なお、Ｂ２ブレーキは後退時とＬレンジの第１速時に係合する。また、図３には第１〜第３電磁弁（ＳＯＬ１〜ＳＯＬ３）２１〜２３の作動状態も示されている。○は通電状態、×は非通電状態を示す。なお、この作動表は定常状態の作動を示している。

第１電磁弁２１はＢ１ブレーキ制御用であり、第２電磁弁２２はＣ２クラッチ制御用であり、第３電磁弁２３はＣ３クラッチ制御用とＢ２ブレーキ制御用とを兼ねている。第３電磁弁２３がＣ３クラッチ制御用とＢ２ブレーキ制御用とを兼ねる理由は、Ｂ２ブレーキはＤレンジでは作動せず、Ｌレンジのエンジンブレーキ制御とＲレンジの過渡制御でのみ使用されるので、Ｄレンジで作動されるＣ３クラッチと干渉しないからである。
第１〜第３電磁弁２１〜２３は微妙な油圧制御を行なう必要があるため、リニアソレノイドバルブまたはデューティソレノイドバルブが用いられるが、ここではリニアソレノイドバルブを使用した。また、この実施例では、第１電磁弁２１は常閉型、第２，第３電磁弁２２，２３は常開型が用いられている。

図４は、ＯＤスイッチ２６のＯＮ／ＯＦＦ切替によって４速から３速へのパワーオフダウンシフトを指令した直後に、３速から４速へのパワーオンアップシフトを指令した場合の本発明の変速制御方法の一例を示す。ここで、係合要素Ｂ１の油圧およびＢ１制御用電磁弁２１の指示電流、係合要素Ｃ２の油圧およびＣ２制御用電磁弁２２の指示電流、タービン回転数の各時間変化を示す。なお、係合要素Ｂ１は４速で係合、３速で解放され、係合要素Ｃ２は４速で解放、３速で係合される。
時刻ｔ１でパワーオフダウンシフトの変速指令が出てから時刻ｔ２まで、係合要素Ｃ２のガタ詰めを実施し、時刻ｔ２で係合要素Ｃ２に初期圧を出力し、時刻ｔ３から油圧を徐々に上昇させる。一方、係合要素Ｂ１については、時刻ｔ１で変速指令が出ると、Ｂ１電流をほぼ０とするので、時刻ｔ４でパワーオンアップシフトが指令された時には、係合要素Ｂ１の油圧はかなり低い油圧まで低下しており、係合要素Ｃ２の油圧は低い油圧までしか上昇していない。時刻ｔ１〜ｔ４までの動作は、従来と同じである。
次に、時刻ｔ４でパワーオンアップシフトが指令されると、係合要素Ｂ１の油圧を再び上昇させることになるが、係合要素Ｂ１の油圧はほぼ全解放状態であったため、次に係合指令が出ても油圧の立ち上がりが遅く、タービン回転数の上昇が遅れる。そのため、アップシフト指令とほぼ同時に、見かけ上、高速段（４速）の回転数に同期したと判定してしまう。
そこで、本発明では、同期判定が出た時、同期判定時におけるＢ１制御用電磁弁２１への指示電流を通常の係合初期圧に相当する指示電流と比較し、その指示電流が通常の係合初期圧に相当する指示電流より低い場合に、強制的に所定の係合初期圧に相当する指示電流を出力する。
これによって係合要素Ｂ１には即座に係合初期圧が供給される。係合初期圧とは、がた詰め後、係合を開始するための油圧であり、ピストンがクラッチプレートを押す最小油圧のことである。係合初期圧から油圧を漸増させることで、係合要素Ｂ１の油圧の立ち上がりが早くなり、エンジンの吹き上がりが抑制され、タービン回転数の急低下によるショックの発生を防止できる。
時刻ｔ５は係合要素Ｂ１の係合によるタービン回転数の引込み開始時であり、時刻ｔ６は係合完了指令時である。タービン回転数の引込み開始ｔ５が従来（図７参照）に比べて早くなり、係合完了ｔ６も早くなる。

図５はアップシフト時における係合側係合要素Ｂ１の制御の流れの一例を示す。
制御がスタートすると、まずオンアップかどうかを判定し（ステップＳ１）、オンアップでない場合は、オフアップ制御を実施する（ステップＳ２）。オンアップであれば、次に多重変速かどうかを判定する（ステップＳ３）。ここで言う多重変速とは、オンアップ指令の前にオフダウン指令が出され、かつオフダウンの変速期間中にオンアップ指令が出された場合のことである。多重変速でない場合には、ガタ詰めを出力して通常の変速制御を実施する（ステップＳ４）。多重変速の場合には、同期を検出しているかどうかを判定し（ステップＳ５）、同期を検出していない場合には、初期圧を出力してから変速制御を継続する（ステップＳ６）。
同期を検出している場合には、次に係合油圧（電流値）が初期圧以上を出力しているかどうかを判定する（ステップＳ７）。もし、係合油圧が初期圧以上を出力しているのであれば、現在の電流値からスイープで油圧を上昇させる（ステップＳ８）。一方、係合油圧が初期圧以上を出力していない場合は、ステップＳ６と同様に、初期圧を出力してから変速制御を継続する。
上記のように同期を検出した後（ステップＳ５）、係合油圧が初期圧以上を出力したかどうかを判定し（ステップＳ７）、初期圧以上を出力していない場合に、まず初期圧を出力してからスイープ制御に移行させるようにしているので、係合要素Ｂ１の油圧の応答遅れを小さくし、ショックの発生を抑制できる。

上記実施例では、４速→３速→４速時におけるパワーオフダウンシフト→パワーオンアップシフトの例について説明したが、これ以外の変速段のパワーオフダウンシフト→パワーオンアップシフトにおいても本発明を適用することが可能である。
また、本発明におけるマニュアル切替手段としては、ＯＤスイッチに限らず、アップスイッチ，ダウンスイッチと呼ばれるＤレンジ時の手動変速手段であってもよい。
本発明が適用される自動変速機は、図２に示すような構造の自動変速機に限らないことは勿論である。

本発明における車両用自動変速機を搭載したシステム図である。 図１の自動変速機の変速機構のスケルトン図である。 図２に示す変速機構の各摩擦係合要素および電磁弁の作動表である。 パワーオフダウンシフトの指令後にパワーオンアップシフトを指令した場合の本発明による変速制御方法を示すタイムチャート図である。 アップシフト時における係合側係合要素Ｂ１の制御の流れの一例を示すフローチャート図である。 パワーオンオフ判定値を示すマップ図である。 パワーオフダウンシフトの指令後にパワーオンアップシフトを指令した場合の従来の変速制御方法を示すタイムチャート図である。

符号の説明

Ｂ１ 係合側の係合要素
Ｃ２ 解放側の係合要素
２０ ＡＴコントローラ
２１ Ｂ１ブレーキ制御用電磁弁
２２ Ｃ２クラッチ制御用電磁弁
２３ シフトレバー
２６ ＯＤスイッチ

Claims (1)

1. パワーオンアップシフト領域とパワーオフダウンシフト領域とが一部で重複するように設定され、マニュアル切替手段によってＮ（Ｎ：２以上の整数）速段からＮ−１速段へのダウンシフトとＮ−１速段からＮ速段へのアップシフトとが手動で切り替え可能とされ、Ｎ速段からＮ−１速段へのダウンシフト時に第１の係合要素を全解放するとともに第２の係合要素を係合させ、Ｎ−１速段からＮ速段へのアップシフト時に第１の係合要素を係合させるとともに第２の係合要素を解放する自動変速機において、
   上記マニュアル切替手段によってＮ速段からＮ−１速段へのパワーオフダウンシフトの変速期間中にＮ−１速段からＮ速段へのパワーオンアップシフトが指令されたことを検出する工程と、
   上記パワーオンアップシフト指令時の入力回転数がＮ速段における入力回転数の近傍にあるとき、同期判定を行う工程と、
   上記同期判定時における第１の係合要素の油圧と通常の係合初期圧とを比較する工程と、
   上記同期判定時における第１の係合要素の油圧が通常の係合初期圧より低いとき、強制的に上記通常の係合初期圧以上の所定の係合初期圧を第１の係合要素に供給すると共に、当該所定の係合初期圧から引き続いて上記第１の係合要素の油圧を漸増させる工程と、を有する自動変速機の制御方法。

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