JP4745284B2 - パワートレーンの変速ショック軽減装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンおよび自動変速機を具えたパワートレーンにおいて、エンジンのトルクダウンにより自動変速機の変速ショックを軽減するための装置に関するものである。

自動変速機はその変速時に、変速比変化に伴う入力回転数の変化を生じさせ、この入力回転変化に伴って発生するイナーシャトルクが変速ショックの原因となる。
自動変速機がロー側変速比からハイ側変速比へとアップシフトする場合について説明するに、変速機入力回転数が変速比段差分だけ低下され、この回転低下がイナーシャ分のトルク（イナーシャトルク）を放出させて、変速ショック（トルク突き出しショック）を生じさせる。

かかる論理で発生するパワートレーンの変速ショックを軽減する技術としては、イナーシャトルクを相殺するようエンジントルクを低下させて（エンジンのトルクダウンにより）、変速ショックを軽減する対策が多く用いられる。
かかるエンジンのトルクダウンに当たっては、自動変速機の入出力回転比である実効ギヤ比が変速前ギヤ比から変速後ギヤ比へ向け変化しているイナーシャフェーズ中に、変速比変化に伴う入力回転数の変化が発生して変速ショックの原因となるイナーシャトルクを生起させることから、このイナーシャフェーズに当該エンジンのトルクダウンを行わせるのが一般的である。

ところで、実効ギヤ比が変速前ギヤ比から変速後ギヤ比へ向け変化し始めたのを検知して、かかるイナーシャフェーズの開始を検知してからエンジンのトルクダウンを開始させるのでは、イナーシャフェーズが開始されてからエンジンのトルクダウンを行わせることとなり、イナーシャフェーズ初期のトルクの飛び出しによる変速ショックの発生を避けられない。
そこで従来、特許文献1に記載のごとく、イナーシャフェーズの開始前から、具体的には変速指令からイナーシャフェーズ開始までのトルクフェーズ中より、エンジントルクを緩やかに低下させるトルクダウン（以下これを、本明細書ではプリトルクダウンと言う）を必要に応じて行わせ、その後イナーシャフェーズ中に本来の大きなエンジントルクダウンを行わせるようにしたパワートレーンの変速ショック軽減装置が提案されている。
特開平０７−１３９３８１号公報

しかし従来にあっては、かかるプリトルクダウン時も自動変速機の変速を司る変速用摩擦要素の作動油圧制御が従前のままであるため、変速に際して締結すべき変速摩擦要素の伝達トルク容量が低いところで変速機入力トルクと釣り合うことがあり、この時に変速機出力トルクが大きく引き込まれて大きな減速ショックを生ずるという問題が懸念される。

図4に示すごとく、瞬時t1に現在選択中の選択変速段（n速）から目標変速段（n+1速）へのアップシフト指令が出力され、これに基づく変速（アップシフト）が行われる場合につき、上記の問題を説明する。

このアップシフト変速は、変速に際し解放すべき解放側摩擦要素から排除する作動油圧（指令値）Poの低下勾配を破線で示すごとくに低下させると共に、変速に際し締結すべき締結側摩擦要素に供給する作動油圧Pc（指令値）の上昇勾配を実線（途中から破線）で示すごとくに上昇させて行う。
このアップシフト変速中、エンジントルクダウン量ΔTedownを破線で示すごとくに設定して、実効ギヤ比Gr（＝入力回転数Ni/出力回転数No）が破線で示すごとく選択変速段（n速）相当値から目標変速段（n+1速）相当値へ変化しているイナーシャフェーズ中にのみエンジントルクTeを破線で示すごとく低下させる場合、変速機出力トルクToは破線で示すごとくに経時変化する。

一方、エンジントルクダウン量ΔTedownを実線で示すごとくに設定して、イナーシャフェーズよりも前のトルクフェーズ中における瞬時t2よりエンジントルクTeを実線で示すごとくに徐々に低下させる（エンジンのプリトルクダウンを行う）場合、その分だけ早期に入力回転数Niの低下が開始されて実線により示す実効ギヤ比Grの変化から明らかなようにイナーシャフェーズも早期に開始される。

かようにイナーシャフェーズが開始された後の瞬時t3以後は、エンジントルクTeを実線で示すごとくに一気に変速ショック防止用の所定値まで低下させると共に、これに呼応して締結側変速摩擦要素の作動油圧Pcを実線で示すような値となるよう制御する。

しかし従来は、かかるプリトルクダウン時も締結側変速用摩擦要素に供給する作動油圧制御が、エンジンのプリトルクダウンによる変速機入力トルク変化を考慮していないものであるため、例えば二点鎖線Aで示すごとく入力トルクが低下された場合、締結側変速摩擦要素の伝達トルク容量が低いところで変速機入力トルクと釣り合うこととなり、変速機出力トルクToが実線で示すごとくに経時変化してΔToで示すように大きく引き込まれ、大きな減速ショックを生ずる懸念がある。

本発明は、エンジンのプリトルクダウンを行う場合と、行わない場合とで、当該期間における締結側変速用摩擦要素に供給する作動油圧制御を異ならせることにより、上記の懸念を払拭したパワートレーンの変速ショック軽減装置を提案することを目的とする。

この目的のため、本発明によるパワートレーンの変速ショック軽減装置は、請求項１に記載したごとく、
エンジンおよび自動変速機を具え、
前記自動変速機のアップシフト変速中、該自動変速機の入出力回転比が変速前ギヤ比から変速後ギヤ比に向かうイナーシャフェーズの開始前より前記エンジンをトルクダウンさせることで変速ショックを緩和するようにしたパワートレーンにおいて、
前記変速に当たり締結させるべき変速摩擦要素に供給する作動油圧の前記イナーシャフェーズの開始前における上昇勾配を、前記イナーシャフェーズ開始前におけるエンジンのトルクダウンが行われる時は、該トルクダウンが行われない時よりも大きくするよう構成したことを特徴とするものである。

上記した本発明によるパワートレーンの変速ショック軽減装置によれば、
アップシフト変速に当たり締結させるべき変速摩擦要素に供給する作動油圧のイナーシャフェーズの開始前における上昇勾配を、イナーシャフェーズ開始前におけるエンジンのトルクダウンが行われる時は、該トルクダウンが行われない時よりも大きくするため、
アップシフト変速中に例えば入力トルクが低下された場合においても、締結側変速摩擦要素の伝達トルク容量が低いところで変速機入力トルクと釣り合うことがなく、変速機出力トルクが大きく引き込まれて大きな減速ショックを生ずるようなことがない。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例になる変速ショック軽減装置を具えた車両用パワートレーンを、その制御システムとともに示す。
パワートレーンはエンジン1および自動変速機2を具え、これらエンジン1および自動変速機2間をトルクコンバータや電磁クラッチ等の断接要素3により相互に結合する。

自動変速機2を本実施例では有段式の自動変速機とし、複数の変速用摩擦要素（湿式クラッチや湿式ブレーキ等）の選択的油圧作動（締結）により対応変速段を選択し、選択的油圧作動（締結）させる変速用摩擦要素（湿式クラッチや湿式ブレーキ等）の変更により他の変速段への自動変速を行うものとする。
そして自動変速機2は図示せざるディファレンシャルギヤ装置を内蔵したオートマチックトランスアクスルとし、当該ディファレンシャルギヤ装置を介して自動変速機2の出力軸に左右駆動車輪（前輪）4L,4Rを結合する。

図1のパワートレーンにおいては、エンジン1からの動力が断接要素3を経て自動変速機2に入力され、自動変速機2がエンジン動力を選択変速比に応じ変速し、変速後の動力がディファレンシャルギヤ装置から左右駆動車輪（前輪）4L,4Rに伝達されて車両を走行させることができる。

エンジン1は、図示しなかったが吸気管内におけるスロットルバルブを電子制御式とし、その開度を基本的にはアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）APOに応じたスロットル開度TVOとなすが、
アクセル開度APOとは別のエンジン出力（トルク）制御要求（変速ショック軽減用トルクダウン要求）に応じ適宜スロットル開度TVOを加減してエンジン1のトルクダウンや、トルクアップを行い得るものとする。
そしてエンジン1は、スロットルバルブにより制御された吸気量の空気と、インジェクタからの噴射により供給された燃料との混合気に、点火プラグからのスパークにより点火して運転を行うものとする。

スロットルバルブの電子制御、インジェクタからの燃料供給量制御、および点火プラグによる点火のタイミング制御は、他のエンジン制御（吸排気弁のバルブリフト量制御や圧縮比制御用のバルブ開閉タイミング制御）とともに、エンジンコントローラ5により実行し、これらによりエンジン出力を決定する。
従って本実施例では、変速ショック軽減用のエンジントルク制御に、スロットル開度制御によるエンジントルク制御、燃料供給量制御によるエンジントルク制御、点火時期制御によるエンジントルク制御、吸排気弁リフト量制御によるエンジントルク制御、および、圧縮比制御によるエンジントルク制御を、単独でまたは任意に組み合わせて用いることができる。

自動変速機2は変速機コントローラ6によって制御し、この変速機コントローラ6には、
エンジンコントローラ5からの変速ショック軽減用エンジントルクダウン実行信号を入力するほか、
アクセル開度APOを検出するアクセル開度センサ7からの信号、
車速VSPを検出する車速センサ8からの信号、
変速機入力回転数Niを検出する変速機入力回転センサ9からの信号を入力する。

自動変速機2の自動変速に際し変速機コントローラ6は、上記の入力情報から予定の変速マップをもとに目標変速段を求め、この目標変速段に選択変速段が一致している時は変速を行わず、目標変速段に選択変速段が一致していない時は、選択変速段から目標変速段への変速を行う。
この変速に際しては、目標変速段の選択に当たり締結すべき変速用摩擦要素を作動油圧の上昇により締結すると共に、目標変速段の選択に当たり解放すべき変速用摩擦要素を作動油圧の低下により解放することで、選択変速段から目標変速段への変速を行う。

なお変速がアップシフトである場合、変速機コントローラ6は必要に応じて図1に示すごとくエンジンコントローラ5へ、前記したプリトルクダウンを含む変速ショック防止用のエンジントルクダウン指令を発し、エンジンコントローラ5は、これを実現するよう例えばスロットル開度を電子制御する。

自動変速機2のアップシフトに際し変速機コントローラ6は、図2に示す制御プログラムを実行して、本発明が狙いとする変速摩擦要素の作動油圧制御を以下のごとくに行う。

図2のステップＳ1においては、エンジンコントローラ5からのエンジントルクダウン実行信号を基に、イナーシャフェーズ開始前におけるトルクフェーズでのエンジンのプリトルクダウンが実行されているか否かをチェックする。
エンジンのプリトルクダウンが実行されていなければ、ステップＳ2において専用のマップを用い、エンジントルクTeおよび車速VSPから、締結側変速摩擦要素のトルクフェーズ中における単位時間あたりの作動油圧の上昇割合を示す作動油圧上昇勾配θ1を決定する。
ここで締結側変速摩擦要素のトルクフェーズ中における作動油圧上昇勾配θ1は、エンジントルクTeが大きいほど、また、車速VSPが高車速であるほど急勾配となるようなものとする。

次のステップＳ3においては専用のマップを用い、エンジントルクTeおよび車速VSPから、解放側変速摩擦要素のトルクフェーズ中における単位時間あたりの作動油圧の低下割合を示す作動油圧低下勾配α1を決定する。
ここで解放側変速摩擦要素のトルクフェーズ中における作動油圧低下勾配α1は、エンジントルクTeが大きいほど、また、車速VSPが高車速であるほど急勾配となるようなものとする。
次のステップＳ4においては、締結側変速摩擦要素のトルクフェーズ中における作動油圧上昇勾配θ1に所定係数を掛けて締結側変速摩擦要素のイナーシャフェーズ中における作動油圧上昇勾配δ1を演算する。

ステップＳ1でトルクフェーズでのエンジンのプリトルクダウンが実行されていると判定する場合は、
ステップＳ5において専用のマップを用い、エンジントルクTeおよび車速VSPから、締結側変速摩擦要素のトルクフェーズ中における作動油圧上昇勾配θ2を決定する。
ここで締結側変速摩擦要素のトルクフェーズ中における作動油圧上昇勾配θ2は、エンジントルクTeが大きいほど、また、車速VSPが高車速であるほど急勾配となるようなものとするが、
ステップＳ2で決定するプリトルクダウン非実行時のθ1よりも、同じ走行条件（同じエンジントルクTeおよび同じ車速VSP）のもとでの比較において大きくする。

次のステップＳ6においては専用のマップを用い、エンジントルクTeおよび車速VSPから、解放側変速摩擦要素のトルクフェーズ中における作動油圧低下勾配α2を決定する。
ここで解放側変速摩擦要素のトルクフェーズ中における作動油圧低下勾配α2は、エンジントルクTeが大きいほど、また、車速VSPが高車速であるほど急勾配となるようなものとするが、
ステップＳ3で決定するプリトルクダウン非実行時のα1よりも、同じ走行条件（同じエンジントルクTeおよび同じ車速VSP）のもとでの比較において大きくする。

次のステップＳ7においては、締結側変速摩擦要素のトルクフェーズ中における作動油圧上昇勾配θ2に所定係数を掛けて締結側変速摩擦要素のイナーシャフェーズ中における作動油圧上昇勾配δ2を演算する。
ここで、締結側変速摩擦要素のイナーシャフェーズ中における作動油圧上昇勾配δ2は、ステップＳ4で演算したプリトルクダウン非実行時のδ1と同じδとなるように演算係数を決定する。

図2の制御による上記した変速摩擦要素の作動油圧制御を、図3に基づき以下に説明する。
図3は、瞬時t1に現在選択中の選択変速段（n速）から目標変速段（n+1速）へのアップシフト指令が出力され、これに基づく変速（アップシフト）が行われる場合の動作タイムチャートである。

このアップシフト変速は、変速に際し解放すべき解放側摩擦要素から排除する作動油圧Poを低下させると共に、変速に際し締結すべき締結側摩擦要素に供給する作動油圧Pcを上昇させて行う。
このアップシフト変速中、エンジントルクダウン量ΔTedownを破線で示すごとくに設定して、実効ギヤ比Grが選択変速段（n速）相当値から目標変速段（n+1速）相当値へ変化しているイナーシャフェーズ中にのみエンジントルクTeを破線で示すごとく低下させる場合、
解放側変速摩擦要素のトルクフェーズ中における作動油圧低下勾配をα1のように緩やかに設定し、締結側変速摩擦要素のトルクフェーズ中における作動油圧上昇勾配をθ1のように緩やかに設定し、締結側変速摩擦要素のイナーシャフェーズ中における作動油圧上昇勾配をδ1＝δのように設定することで、変速機出力トルクToは破線で示すごとくに経時変化する。

しかし、エンジントルクダウン量ΔTedownを実線で示すごとくに設定して、イナーシャフェーズよりも前のトルクフェーズ中における瞬時t2よりエンジントルクTeを実線で示すごとくに徐々に低下させる（エンジンのプリトルクダウンを行う）場合、その分だけ早期に入力回転数Niの低下が開始されて実線により示す実効ギヤ比Grの変化から明らかなようにイナーシャフェーズも早期に開始される。
かようにイナーシャフェーズが開始された後の瞬時t3以後は、エンジントルクTeを実線で示すごとくに一気に変速ショック防止用の所定値まで低下させる。

かように瞬時t1〜t3でプリトルクダウンを行い、その後に本来のエンジントルクダウンを行う場合、締結側変速摩擦要素に供給する作動油圧Pcは実線で示すごとくに制御され、該締結側作動油圧Pcのトルクフェーズ中における上昇勾配をθ2のように、プリトルクダウン非実行時の勾配θ1よりも急にする。
しかし、締結側変速摩擦要素のイナーシャフェーズ中における作動油圧上昇勾配δ2は、プリトルクダウンを行わない場合の勾配δ1と同じδに設定する。
以上のように締結側変速摩擦要素に供給する作動油圧Pcを時系列制御することで、変速機出力トルクToは破線で示すごとくに経時変化する。

ところで本実施例においては、プリトルクダウンを行う場合、これを行わない場合よりも、締結側変速用摩擦要素に供給する作動油圧Pcの上昇勾配がトルクフェーズ中においてθ2>θ1により大きく制御されることとなり、例えば二点鎖線Aで示すごとく入力トルクが低下された場合においても、プリトルクダウン時に締結側変速摩擦要素の伝達トルク容量が低いところで変速機入力トルクと釣り合うことがなく、変速機出力トルクToが実線で示すごとくに経時変化してトルクの引き込み量ΔToを小さくして、大きな減速ショックが生ずる懸念を払拭することができる。
しかも、締結側変速用摩擦要素に供給する作動油圧Pcをプリトルクダウン時はプリトルクダウン非実行時よりも高くするに際し、作動油圧Pcの上昇勾配設定θ2>θ1によりこれを実現することから、簡単な制御で上記の作用効果を達成することができる。

そして、締結側変速用摩擦要素のイナーシャフェーズ中における作動油圧（Pc）上昇勾配を、エンジントルクTeおよび車速VSPが同じであれば、プリトルクダウン時もプリトルクダウン非実行時も同じにする（δ2＝δ1＝δ）ことから、
イナーシャフェーズでの変速ショック軽減作用をプリトルクダウン時とプリトルクダウン非実行時との双方で実現することができる。

本実施例においては更に、解放側変速用摩擦要素のトルクフェーズ中における作動油圧Poの低下勾配をα2のように、プリトルクダウンを行わない場合の勾配α1よりも急にすることで、解放側変速用摩擦要素の作動油圧Poの低下をさらに促進させることから、
プリトルクダウンを行う場合、これを行わない場合よりも、解放側変速用摩擦要素から排除する作動油圧Poがトルクフェーズ中において低く制御されることとなり、以下の作用効果を奏し得る。
つまり、上記のごとく締結側変速用摩擦要素に供給する作動油圧Pcをプリトルクダウン時にプリトルクダウン非実行時よりも高くする場合、締結側変速摩擦要素及び解放側変速摩擦要素の伝達トルク容量の総和がトルクフェーズ中において過大となり、自動変速機のインターロック傾向により減速ショックを発生させる傾向となるが、プリトルクダウンを行う場合、これを行わない場合よりも、解放側変速用摩擦要素から排除する作動油圧Poを低くすることで当該傾向を解消することができる。

しかも、解放側変速用摩擦要素から排除する作動油圧Poをプリトルクダウン時はプリトルクダウン非実行時よりも低くするに際し、作動油圧Poの低下勾配設定α2>α1によりこれを実現することから、簡単な制御で上記の作用効果を達成することができる。
尚、本実施例において図３に示すように、トルクフェーズ中における締結側作動油圧Pcの上昇勾配をθ2一定としたが、これに限られることはなく、上昇勾配をθ1とし瞬時t2付近からθ2とする、又は、上昇勾配をθ2とし瞬時t2付近からθ1としても良い。
また、本実施例では、イナーシャフェーズ中における締結側作動油圧Pcについて、トルクフェーズ中の上昇勾配に基づいて決定しているが、これに限られることはなく、プリトルクダウンの有無に関係なく制御するものであればよく、例えば、同一の目標ギヤ比変化率に基づくフィードバック制御を行うものであってもよい。

本発明の一実施例になる変速ショック軽減装置を具えた車両のパワートレーンを、その制御システムと共に示す略線図である。 図1における変速機コントローラが実行する変速ショック軽減制御のメインルーチンを示すフローチャートである。 図2に示す変速ショック軽減制御の動作タイムチャートである。 従来行われていたアップシフト時における変速ショック軽減制御の動作タイムチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ 自動変速機
３ 断接素子
4L,4R 左右駆動車輪
５ エンジンコントローラ
６ 変速機コントローラ
７ アクセル開度センサ
８ 車速センサ
９ 変速機入力回転センサ

Claims (3)

1. エンジンおよび自動変速機を具え、
   前記自動変速機のアップシフト変速中、該自動変速機の入出力回転比が変速前ギヤ比から変速後ギヤ比に向かうイナーシャフェーズの開始前より前記エンジンをトルクダウンさせることで変速ショックを緩和するようにしたパワートレーンにおいて、
   前記変速に当たり締結させるべき変速摩擦要素に供給する作動油圧の前記イナーシャフェーズの開始前における上昇勾配を、前記イナーシャフェーズ開始前におけるエンジンのトルクダウンが行われる時は、該トルクダウンが行われない時よりも大きくするよう構成したことを特徴とするパワートレーンの変速ショック軽減制御装置。
2. 請求項1に記載の変速ショック軽減装置において、
   前記変速に当たり解放させるべき変速摩擦要素から排除する作動油圧の前記イナーシャフェーズの開始前における低下勾配を、前記イナーシャフェーズ開始前におけるエンジンのトルクダウンが行われる時は、該トルクダウンが行われない時よりも大きくするよう構成したことを特徴とするパワートレーンの変速ショック軽減制御装置。
3. 請求項1または2に記載の変速ショック軽減装置において、
   前記締結させるべき変速摩擦要素に供給する作動油圧を、前記イナーシャフェーズ中は、前記イナーシャフェーズ開始前におけるエンジントルクダウンの実行、非実行に関係なく、走行条件に基づいて制御するよう構成したことを特徴とするパワートレーンの変速ショック軽減制御装置。

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