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JPH11159605A - 自動変速機の制御装置及びその方法 - Google Patents

自動変速機の制御装置及びその方法

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Publication number
JPH11159605A
JPH11159605A JP9327577A JP32757797A JPH11159605A JP H11159605 A JPH11159605 A JP H11159605A JP 9327577 A JP9327577 A JP 9327577A JP 32757797 A JP32757797 A JP 32757797A JP H11159605 A JPH11159605 A JP H11159605A
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JP
Japan
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friction
shift
automatic transmission
transmission
information storage
Prior art date
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Pending
Application number
JP9327577A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshimichi Minowa
利通 箕輪
Tatsuya Ochi
辰哉 越智
Hiroshi Kuroiwa
弘 黒岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP9327577A priority Critical patent/JPH11159605A/ja
Priority to DE19854624A priority patent/DE19854624A1/de
Priority to KR1019980051386A priority patent/KR19990045661A/ko
Publication of JPH11159605A publication Critical patent/JPH11159605A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F16H61/06—Smoothing ratio shift by controlling rate of change of fluid pressure
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Abstract

(57)【要約】 【課題】クラッチの作用油圧を変速機入力軸回転数フィ
ードバックで制御するため、前記クラッチの摩擦係数が
クラッチ入出力軸回転差及びクラッチ毎で大きく変化し
た場合、前記フィードバックでは対応しきれず変速性能
が悪化する。 【解決手段】本発明は、自動変速機の変速開始信号を発
生する変速指令信号発生手段と、変速に係わる摩擦係合
装置の摩擦係数に関する情報を予め記憶しておく摩擦情
報記憶手段とを備え、前記信号発生手段からの信号が発
生された後、調圧指令演算手段で演算される調圧指令値
が前記摩擦情報記憶手段の情報に基づいて決定される装
置により構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の自動変速
機における変速の際の油圧を制御するための装置に関
し、特に電気的にクラッチ（摩擦係合装置）作用油圧を
制御しクラッチの解放あるいは係合を実行する制御装置
およびその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気的にクラッチ作用油圧を制御しクラ
ッチの解放，係合を実行する公知例として特開昭63−26
3248号公報に記載されたものがある。この公報には、シ
フトアップ時の係合側クラッチ，シフトダウン時の解放
側クラッチの作用油圧を制御する際、変速機の入力軸回
転数（タービン回転数）を用い、この入力軸回転数が予
め設定された前記入力軸回転数の目標値に追従するよう
制御する方式が記載されている。この発明は、クラッチ
部の摩擦係数変化により生じる変速中回転数変化を検出
し、これをフィードバックし油圧制御に反映されるもの
である。これにより、安定した変速中クラッチ油圧制御
ができるように提案するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】当該公知例によれば、
前記クラッチの作用油圧を前記変速機入力軸回転数フィ
ードバックで制御するため、前記クラッチの摩擦係数が
クラッチ入出力軸回転差及びクラッチ毎で大きく変化し
た場合、前記フィードバックでは対応しきれず変速性能
が悪化するといった課題が生じる。よって、前記回転
差，クラッチ毎での摩擦係数変化による変速ショック増
大が避けられない。
【０００４】本発明は、前記回転差，クラッチ毎での摩
擦係数が大きく変化した場合でも、前記クラッチの作用
油圧を正確に制御して良好な変速特性を得ることを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】自動変速機の小型，軽量
化及び制御性能向上の面からワンウェイクラッチを除去
し、且つ電気的にクラッチ作用油圧を直接制御しクラッ
チの解放，係合を実行する変速機制御システムの確立が
重要となってきている。前記システムでは、クラッチ作
用油圧を精度良く制御し、変速中のトルク変動（ショッ
ク）を抑制することが不可欠である。しかし、実際の車
両では、大量生産に伴う変速機毎の機差，経年変化によ
るクラッチの摩耗係数変化、さらにはクラッチ入出力軸
回転差に伴う摩耗係数変化が生じ、これが前記トルク変
動の発生要因になっている。よって、何らかのセンサ信
号を用いてクラッチ作用油圧の変化状態を検知し、この
検知結果に基づいてフィードバック制御することが提案
されている。しかし、前記摩擦係数変化がかなり大きい
場合は、前記フィードバックでは対応しきれず変速性能
が悪化するといった課題が生じる。よって、前記回転
差，クラッチ毎での摩擦係数変化による変速ショック増
大が避けられない。
【０００６】上記課題に対し、具体的には次に示す装置
によって前述した課題を解決する。すなわち、本発明
は、エンジンに連結された自動変速機における少なくと
も１つの摩擦係合装置を係合あるいは解放させることに
より変速を実行し、前記変速の際に前記摩擦係合装置に
作用する油圧を調圧しかつその調圧特性を変化させるこ
とのできる調圧指令演算手段を備えた自動変速機の油圧
制御装置において、前記自動変速機の変速開始信号を発
生する変速指令信号発生手段と、変速に係わる前記摩擦
係合装置の摩擦係数に関する情報を予め記憶しておく摩
擦情報記憶手段とを備え、前記信号発生手段からの信号
が発生された後、前記調圧指令演算手段で演算される調
圧指令値が前記摩擦情報記憶手段の情報に基づいて決定
される装置を提供する。
【０００７】好ましくは、前記調圧指令演算手段に前記
変速機の油圧系の遅れを補償する遅れ補償手段を設け
る。
【０００８】好ましくは、前記摩擦情報記憶手段に記憶
された摩擦情報は、少なくとも変速機入力軸回転数の変
化に応じて変更される。
【０００９】好ましくは、前記摩擦係合装置の前記摩擦
情報を検出する摩擦情報検出手段を設け、前記検出結果
に基づき前記摩擦情報記憶手段に記憶された摩擦情報を
書き換える摩擦情報書き換え手段を設ける。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づき詳細に説明する。
【００１１】図１は本発明の一実施例である。図２は本
発明の詳細ブロック図である。図１において、エンジン
１は、本実施例においては４気筒エンジンである。この
エンジン１には、点火装置２が設けられている。点火装
置２は、エンジン１の気筒数に対応して４つの点火プラ
グ３を有している。エンジン１に空気を取り込むための
吸気管４には、ここを通る空気の流量を調節する電子制
御スロットル５，燃料を噴射する燃料噴射装置６および
空気流量計７が設けられている。燃料噴射装置６は、エ
ンジン１の気筒数に対応して４つの燃料噴射弁８を有し
ている。また、前記噴射弁８はエンジン１内のシリンダ
（図示しない）に直接吹き込んでも良い。電子制御スロ
ットル５とは、アクチュエータ９でスロットルバルブ１
０を駆動し空気流量を制御するものである。また、通常
の自動車ではスロットルバルブ１０とアクセルペダル
（図示されていない）が機械式ワイヤ(図示されていな
い)で連結されており、一対一で動作する。
【００１２】エンジン１のクランク軸１１にはフライホ
イール１２が取り付けられている。フライホイール１２
には、クランク軸１１の回転数、すなわちエンジン回転
数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ１３が取り付け
られている。このフライホイール１２と直結されている
トルクコンバータ１４は、ポンプ１５，タービン１６及
びステータ１７から成っている。タービン１６の出力
軸、つまり変速機の入力軸１８は、有段式変速機１９と
直結されている。ここでは、２つの摩擦係合装置２２，
２３を係合，解放することにより変速が実行される、い
わゆるクラッチ・ツウ・クラッチの変速機１９を例とし
て説明する。変速機入力軸１８には、変速機入力軸回転
数（タービン回転数）Ｎｔを測定する変速機入力軸回転
数センサ２０が取り付けられている。変速機１９は、遊
星歯車２１，クラッチ２２，２３から構成され、上記ク
ラッチ２２，２３を係合，解放することにより歯車２１
の歯車比が変化して変速が実行される。これらクラッチ
２２，２３は、それぞれスプール弁２６，２７およびリ
ニアソレノイド２８，２９（調圧装置）により制御され
る。また、変速機１９は出力軸２４と連結されており、
軸２４の回転数を検出する変速機出力軸回転数センサ２
５、いわゆる車速センサ２５が取り付けられている。こ
れらの部品で自動変速機３０が構成されている。
【００１３】以上説明したエンジン１および自動変速機
３０駆動のためのアクチュエータは、制御コントローラ
３１により制御される。制御コントローラ３１には、ス
ロットル開度θ，変速機入力軸回転数Ｎｔ，エンジン回
転数Ｎｅ，変速機出力軸回転数Ｎｏ，変速機油温Ｔoil
，アクセルペダル踏み込み量α，加速度センサ信号Ｇ
等が入力され制御に用いられる。制御コントローラ３１
内のエンジントルク演算手段３２は、電子制御スロット
ル５，燃料噴射装置６および点火装置２への制御信号を
出力する。
【００１４】次に、図１，図２に記載した制御ブロック
図の内容について図３，図４，図５を用いて説明する。
図３は本発明を用いた場合の２−３変速特性である。図
４は係合側油圧指令値の概略図である。図５はクラッチ
摩擦係数の概略図である。ここでは、シフトアップ時の
係合側クラッチの作用油圧の制御方法について記述す
る。制御コントローラ３１内では、まず、前記入力軸回
転数Ｎｔと前記出力軸回転数Ｎｏが回転比演算手段３３
に入力され、変速機１９の回転比ｇｒ、いわゆるギア比
が演算される。また、前記入力軸回転数Ｎｔ、前記エン
ジン回転数Ｎｅ及びコントローラ３１のトルクコンバー
タ特性記憶手段３４（図２）に記憶されたトルクコンバ
ータ特性、補正定数記憶手段３５（図２）に記憶された
エンジン側慣性モーメントが入力軸トルク演算手段３６
に入力され、変速機１９の入力軸トルクＴｔが演算され
る。一般的にこの入力軸トルクは（１）式により求ま
る。
【００１５】 Ｔｔ＝ｔ(Ｎｔ／Ｎｅ)*{ｃ(Ｎｔ／Ｎｅ)*Ｎｅ*Ｎｅ−ｋ１*ｄＮｔ／ｄｔ} …（１） ｔ ：トルクコンバータトルク比（Ｎｔ／Ｎｅの関数） ｃ ：トルクコンバータポンプ容量係数（Ｎｔ／Ｎｅの
関数） ｋ１：補正定数 前記入力軸回転数Ｎｔ，前記出力軸回転数Ｎｏ（前記回
転比ｇｒで摩擦係数が求められているものは、ｇｒを適
用）、及び変速指令信号発生手段３７からの指令信号Ｓ
ｓが摩擦情報記憶手段３８に入力され、摩擦情報μが演
算される。例えば、図５のような摩擦係数特性を示す。
ここで、クラッチ入出力軸回転差がゼロの時は、クラッ
チが完全に係合している状態であり、完全に解放してい
る場合は前記回転差が無限大となる。シフトアップ時の
係合側クラッチは、無限大側から回転差がスタートし油
圧上昇に伴い回転差が小さくなる。実線は、製造時の摩
擦係数、破線は経年変化した後の摩擦係数である。この
摩擦係数の変化が、変速中のトルク変動の主要因である
ことが分かった。図３において、係合側油圧が一定で摩
擦係数が図５の実線のクラッチを用いた場合、イナーシ
ャ相での変速機出力軸トルクが変動している。これは、
前述の摩擦係数の変化と一致する。つまり、このクラッ
チの摩擦係数の変化に応じて係合側油圧を制御できれ
ば、イナーシャ相での変速機出力軸のトルク変動を実線
のように滑らかにすることができる。そこで、図５に示
した摩擦係数μ，前記入力軸トルクＴｔ，前記入力軸回
転数Ｎｔが調圧指令演算手段３９に入力され、前記トル
ク変動を抑制するように係合側油圧指令値Ｐｔが演算さ
れる。このＰｔは図４に示す係合側油圧指令値の関数式
(２)，（３）により得られる。
【００１６】 Ｉｔ*ｄＮｔ／ｄｔ＋Ｃｄ*Ｎｔ＝Ｔｔ−Ｔｃ …（２） Ｔｃ＝μ*Ｒ*Ｎ*（Ａ*Ｐｔ−Ｆ） …（３） Ｉｔ：エンジン，トルクコンバータ慣性モーメント Ｃｄ：粘性抵抗係数 Ｔｃ：クラッチトルク μ：クラッチ摩擦係数 Ｒ：クラッチ有効半径 Ｎ：クラッチ枚数 Ａ：クラッチピストン受圧面積 Ｆ：クラッチ反力 上記２つの式を用いることにより、変速初期（トルク相
〜イナーシャ相初期）を含むイナーシャ相の油圧指令値
Ｐｔは、横軸Ｔｔ，Ｎｔの関数ｆで表すことができる。
つまり、上記２つの式の変速機特性（Ｉｔ，Ｃｄなど）
を予め取得し、記憶しておくことによりテーブルを用い
ることなくＰｔが求まる。図４から分かるように、上記
２つの式を整理するとＰｔは摩擦係数μの変化により変
化する（斜線部）。このＰｔを用いてフィードフォワー
ドでクラッチ作用油圧を制御することにより図５に示し
たクラッチ摩擦係数μの大きな変化が生じた場合でも変
速中のトルク変動抑制が可能になる。上記内容を実行し
た場合の例を図３を用いて説明する。図３において、理
想的な係合側油圧はイナーシャ相の変速機出力軸のトル
ク変動に応じて変化させることにより実現する。この場
合、油圧指令と実際の油圧との間には、むだ時間及び一
次遅れがあるため、この遅れを補償する遅れ補償手段４
０が必要になる（図１，図２）。前記遅れ補償手段４０
には前記回転比ｇｒが入力され、ｇｒを用いて理想油圧
指令値を求め、前記理想油圧を実現する。また、図５実
線に示すような摩擦係数のクラッチの場合、簡易手法と
して２段階の油圧制御でも良好な変速性能を実現するこ
とができる。この場合、前記回転比を用いさらに前記油
圧遅れを考慮する変速初期認識手段４１(図１，図２)を
用いて、前記回転比が予め決められた回転比ａに到達し
た時、図４のμ大，μ小を切り換える方式である。つま
り、イナーシャ相初期ではクラッチμが大きいため前記
Ｐｔを低く設定し、その後クラッチμが小さくなるタイ
ミングで前記Ｐｔを高く設定するのである。ここで、前
記Ｐｔ切り換えに前記回転比を用いているが、この理由
は切り換えのための前記ａの数が少なくて済むことであ
り、メモリ容量を低減することができる。メモリ容量を
考えなければ、前記変速機入力軸回転数を用いることも
できる。但し、変速時の前記回転数毎に切り換え回転数
を持つ必要があり、膨大なメモリが不可欠になる。ま
た、入力軸トルクが大きい運転では、変速時間が大きく
なるためクラッチ破損の要因になる。そこで、点火時期
リタード制御によりエンジントルクを低減し変速時間を
目標値内に制御する。点火時期制御に関しては、一般的
に用いられているものであり、処理４４から処理４９は
説明を省略する。但し、空燃比が大きい、いわゆるリー
ンバーンエンジンで点火時期リタード制御を実行すると
失火が生じ、目的とするトルク低減制御が困難であり、
燃料量制御（空燃比制御）あるいは空気量制御を用い
る。
【００１７】次に、クラッチが経年変化した場合の前記
クラッチ摩擦係数の学習法について説明する。図１及び
図２において、前記摩擦情報記憶手段３８はクラッチ製
造時に得られた摩擦係数が記憶されており、各クラッチ
毎の摩擦係数ばらつきは考慮できない。そこで、クラッ
チの摩擦係数をクラッチ毎、使用状況毎（経年変化）で
検出し、前記記憶手段３８に記憶された前記摩擦係数を
書き換える必要がある。そのため、摩擦情報検出手段４
２及び摩擦情報書き換え手段４３を設けた。図６に一例
としてニューラルネットワークを用いた摩擦情報検出法
を示す。前述のように、変速中の変速機出力軸トルク
（入力軸トルク* ハイギア側変速比：入力軸トルクと同
一波形）の変化が前記摩擦係数の変化に起因することか
ら、入力軸トルク、前記回転比及び前記油圧指令値を用
いて前記クラッチの摩擦情報(係数)を求める。図６にお
いて、前記入力軸トルク、前記回転比及び前記油圧指令
値の時系列データが任意のサンプリング周期でニューラ
ルネットの入力層に入力され、中間層を経て出力層へ伝
わる。中間層と出力層の各ユニットは、入力信号Ｘｉの
それぞれに対して重みＷｉを掛けたものの和を入力と
し、シグモイド関数（ｖ＝１／（１＋exp（−ΣＷｉＸ
ｉ)）で入力を変換して出力する。これにより、出力層
から前記クラッチの摩擦情報が得られる。この摩擦情報
を書き換え手段４３に入力し、摩擦情報記憶手段３８の
記憶値を書き換える。ここで、摩擦情報検出手段４２に
油圧指令値が入力されている理由は、油圧変化により前
記入力軸トルクが変化しているか、摩擦係数の変化によ
るものなのかを判断するためである。これにより、クラ
ッチが経年変化した場合、生産時ばらつきなどが生じた
場合の変速性能を良好に保つことが可能になる。
【００１８】
【発明の効果】クラッチ入出力軸回転差、クラッチ毎で
の摩擦情報に基づいて前記クラッチの作用油圧がフィー
ドフォワードで制御されるため、クラッチ摩擦係数が大
きく変化した場合でも良好な変速特性を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例。
【図２】本発明の詳細ブロック図。
【図３】本発明を用いた場合の２−３変速特性。
【図４】係合側油圧指令値の概略図。
【図５】クラッチ摩擦係数の概略図。
【図６】ニューラルネットワークを用いた摩擦情報検出
法。
【符号の説明】
１…エンジン、１９…変速機、２２…クラッチ、２８…
リニアソレノイド、３０…自動変速機、３２…エンジン
トルク演算手段、３３…回転比演算手段、３６…入力軸
トルク演算手段、３８…摩擦情報記憶手段、３９…調圧
指令演算手段、４０…遅れ補償手段、４１…変速初期認
識手段、４２…摩擦情報検出手段、４３…摩擦情報書き
換え手段。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンに連結された自動変速機における
    少なくとも１つの摩擦係合装置を係合あるいは解放させ
    ることにより変速を実行し、前記変速の際に前記摩擦係
    合装置に作用する油圧を調圧し、かつその調圧特性を変
    化させることのできる調圧指令演算手段を備えた自動変
    速機の油圧制御装置において、 前記自動変速機の変速開始信号を発生する変速指令信号
    発生手段と、 変速に係わる前記摩擦係合装置の摩擦係数に関する情報
    を予め記憶しておく摩擦情報記憶手段とを備え、 前記信号発生手段からの信号が発生された後、前記調圧
    指令演算手段で演算される調圧指令値が前記摩擦情報記
    憶手段の情報に基づいて決定されることを特徴とする自
    動変速機の制御装置。
  2. 【請求項２】請求項第１項において、前記変速機の油圧
    系の遅れを補償する遅れ補償手段を設けたことを特徴と
    する自動変速機の制御装置。
  3. 【請求項３】請求項第１項において、前記摩擦情報記憶
    手段に記憶された摩擦情報は、少なくとも変速機入力軸
    回転数の変化に応じて変更されることを特徴とする自動
    変速機の制御装置。
  4. 【請求項４】請求項第１項において、前記摩擦係合装置
    の前記摩擦情報を検出する摩擦情報検出手段を設け、前
    記検出結果に基づき前記摩擦情報記憶手段に記憶された
    摩擦情報を書き換える摩擦情報書き換え手段を設けたこ
    とを特徴とする自動変速機の制御装置。
  5. 【請求項５】エンジンに連結された自動変速機における
    少なくとも１つの摩擦係合装置を係合あるいは解放させ
    ることにより変速を実行し、前記変速の際に前記摩擦係
    合装置に作用する油圧を調圧しかつその調圧特性を変化
    させることのできる調圧指令演算手段を備えた自動変速
    機の油圧制御装置において、 前記自動変速機の変速開始信号を発生する変速指令信号
    発生手段と、 変速機出力軸の回転数を検出する変速機出力軸回転数検
    出手段と、 変速機入力軸の回転数を検出する変速機入力軸回転数検
    出手段と、 前記２つの回転数検出手段により得られた回転数を用い
    て変速機の出力軸回転比を演算する回転比演算手段と、 前記信号発生手段からの信号が発生された後、前記回転
    比が変化し始まる変速初期が認識できる変速初期認識手
    段とを備え、 シフトアップ時、前記変速初期認識手段から得られた目
    標の回転比と前記回転比演算手段で得られた回転比が一
    致した時点で、前記調圧指令演算手段で演算される調圧
    指令値を大きくすることを特徴とする自動変速機の制御
    装置。
  6. 【請求項６】エンジンに連結された自動変速機における
    少なくとも１つの摩擦係合装置を係合あるいは解放させ
    ることにより変速を実行し、前記変速の際に前記摩擦係
    合装置に作用する油圧を調圧しかつその調圧特性を変化
    させることのできる調圧指令演算手段を備えた自動変速
    機の油圧制御装置において、 前記自動変速機の変速開始信号を発生する変速指令信号
    発生手段と、 変速機出力軸の回転数を検出する変速機出力軸回転数検
    出手段と、 変速機入力軸の回転数を検出する変速機入力軸回転数検
    出手段と、 前記２つの回転数検出手段により得られた回転数を用い
    て変速機の出力軸回転比を演算する回転比演算手段と、 前記信号発生手段からの信号が発生された後、前記回転
    比が変化し始まる変速初期が認識できる変速初期認識手
    段とを備え、 シフトダウン時、前記変速初期認識手段から得られた目
    標の回転比と前記回転比演算手段で得られた回転比が一
    致した時点で、前記調圧指令演算手段で演算される調圧
    指令値を小さくすることを特徴とする自動変速機の制御
    装置。
  7. 【請求項７】請求項第５，６項において、変速に係わる
    前記摩擦係合装置の摩擦係数に関する情報を予め記憶し
    ておく摩擦情報記憶手段とを備え、前記調圧指令演算手
    段で演算される調圧指令値は、前記摩擦情報記憶手段に
    記憶された摩擦情報に基づき決定されることを特徴とす
    る自動変速機の制御装置。
  8. 【請求項８】請求項第５，６項において、前記摩擦情報
    記憶手段に記憶された摩擦情報は、少なくとも２つであ
    ることを特徴とする自動変速機の制御装置。
  9. 【請求項９】請求項第７項において、前記摩擦係合装置
    の前記摩擦情報を検出する摩擦情報検出手段を設け、前
    記検出結果に基づき前記摩擦情報記憶手段に記憶された
    摩擦情報を書き換える摩擦情報書き換え手段を設けたこ
    とを特徴とする自動変速機の制御装置。
  10. 【請求項１０】エンジンに連結された自動変速機におけ
    る少なくとも１つの摩擦係合装置を係合あるいは解放さ
    せることにより変速を実行し、前記変速の際に前記摩擦
    係合装置に作用する油圧を調圧しかつその調圧特性を変
    化させ、前記変速機の出力軸トルクを制御する自動変速
    機の油圧制御方法において、 前記自動変速機の変速開始信号を発生する変速指令信号
    発生手段と、 変速に係わる前記摩擦係合装置の摩擦係数に関する情報
    を予め記憶しておく摩擦情報記憶手段とを備え、 前記信号発生手段からの信号が発生された後、前記調圧
    指令演算手段で演算された調圧指令値は、前記摩擦情報
    記憶手段の情報に基づいて決定されることを特徴とする
    自動変速機の制御方法。
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