自動変速機の制御装置
【課題】この発明は自動変速機の制御装置に関し、経時変化に関わらず過大な同期ショックを防止させるのに好適な自動変速機の制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】一方向クラッチを有する自動変速機の制御装置において、自動変速機の入力軸上で弾性振動が発生する一方向クラッチ締結時における、入力軸回転数、及び、入力トルクから弾性係数を算出する弾性係数算出手段と、弾性係数に基づいて入力軸の回転振動量が所定値以下となるように、自動変速機に入力するトルクの制限量を決定する入力トルク制限量決定手段と、一方向クラッチ締結時に入力トルク制限量以下のトルクが自動変速機に入力されるように動力発生装置を制御する動力発生装置制御手段と、を備える。
【解決手段】一方向クラッチを有する自動変速機の制御装置において、自動変速機の入力軸上で弾性振動が発生する一方向クラッチ締結時における、入力軸回転数、及び、入力トルクから弾性係数を算出する弾性係数算出手段と、弾性係数に基づいて入力軸の回転振動量が所定値以下となるように、自動変速機に入力するトルクの制限量を決定する入力トルク制限量決定手段と、一方向クラッチ締結時に入力トルク制限量以下のトルクが自動変速機に入力されるように動力発生装置を制御する動力発生装置制御手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動変速機の制御装置に係り、より具体的には、車両に搭載するのに好適な自動変速機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一方向クラッチを備える自動変速機が知られていた。上記自動変速機では、一方向クラッチが同期する（空転状態から締結状態となる）際にショック（以下、同期ショックと称する）が発生していた。このショックを低減するために、特許文献１に記載された車両用自動変速機の制御装置では、一方向クラッチの同期直前状態が検出されるとエンジン出力を低減する制御を行われていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−００１５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両の経時変化によって、発生する同期ショックの大きさは変化する。しかしながら、上記従来技術では、一律にエンジン出力を低減する制御を行っている。そのため、車両の経時変化に応じたエンジン出力の補正ができない。その結果、過大な同期ショックが発生してしまうという問題が生ずる可能性がある。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、経時変化に関わらず、過大な同期ショックを防止させるのに好適な自動変速機の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、摩擦係合装置及び一方向クラッチの組み合わせにより、所定の変速段を成立させる自動変速機の制御装置において、
前記自動変速機の入力軸に入力される入力トルクを検知する入力トルク検知手段と、
前記入力軸の回転数を検知する入力軸回転数検知手段と、
前記入力軸上で弾性振動が発生する前記一方向クラッチ締結時における、前記入力軸回転数検知手段で検知した入力軸回転数、及び、前記入力トルク検知手段から検知した前記入力トルクから弾性係数を算出する弾性係数算出手段と、
前記弾性係数に基づいて前記入力軸の回転振動量が所定値以下となるように、自動変速機に入力するトルクの制限量を決定する入力トルク制限量決定手段と、
前記一方向クラッチ締結時に前記制限量以下のトルクが前記自動変速機に入力されるように動力発生装置を制御する動力発生装置制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明によれば、入力軸回転数と入力トルクとに基づいて経時変化が反映された弾性係数を算出することができる。算出した弾性係数に基づいて入力軸の回転振動量が所定値以下となるように、自動変速機に入力するトルクの制限量を補正する。補正した制限量以下のトルクが自動変速機に入力されるように動力発生装置を制御するため、経時変化によらず過大な同期ショックを防止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１を備えた車両の動力伝達システムの構成を示した図。
【図２】自動変速機７の構成を模式的に表す図。
【図３】自動変速機７の変速段を成立させる際の係合装置の係合・開放の状態を示した係合状態表。
【図４】車両の駆動系弾性係数の算出方法を説明するための図。
【図５】近似処理を説明するための図。
【図６】制限値算出フロー。
【図７】エンジン出力制御フロー。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１にかかる自動変速機の制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。図１は実施の形態１を備えた車両の動力伝達システムの構成を示した図である。車両の動力伝達システムは動力を発生させるエンジン１を備える。エンジン１はエンジン用電子制御装置３により制御されている。エンジン用電子制御装置３には、エンジン回転速度センサ５０、吸入空気量センサ５２、吸入空気温度センサ５４、スロットル開度センサ５６、車速センサ５８、エンジン水温センサ６０、ブレーキセンサ６２からの出力信号が、制御データとして入力される。エンジン１で発生した動力はトルクコンバータ５を介して自動変速機７へと入力される。自動変速機７は、油圧を制御する油圧制御回路９により制御されている。油圧制御回路９は自動変速機用電子制御装置１１により制御されている。自動変速機用電子制御装置１１には、自動変速機７の入力軸１５の回転数を検知する入力軸回転数センサ６４，自動変速機７の出力軸１７の回転数を検知する出力軸回転数センサ６６、シフトポジションセンサ６８、自動変速機７の油温を検知する油温センサ７０からの出力信号が、制御データとして入力される。
【００１０】
図２は、自動変速機７の構成を模式的に表す図である。図に示すように、エンジン１の出力軸１３はトルクコンバータ５を介して自動変速機７の入力軸１５と連結している。自動変速機７の入力軸１５は、一方向クラッチＦ１およびクラッチＣ１を介して自動変速機７の出力軸１７と係合・解放が可能である。係合時には一方向クラッチＦ１により、自動変速機７の入力軸１５の回転方向と反対方向への回転は阻止されるようになっている。
【００１１】
図３は、自動変速機７の変速段を成立させる際の係合装置の係合・開放の状態を示した係合状態表である。図における符号Ｐはパーキングレンジ、Revはリバースレンジ、Ｎはニュートラル、１Stから８thは１速から８速にシフトレバーが設定されていることを表している。また、C1からC4まではクラッチ、B1，B2はブレーキ、F1は一方向クラッチを表している。○は係合状態、（○）はエンジンブレーキを発生させるときに係合、空欄は開放状態を示している。
【００１２】
ところで、本発明の実施の形態１における自動変速機７では、一方向クラッチＦ１が同期することにより、入力軸１５に入力された動力が出力軸１７へと伝達する。一方向クラッチＦ１が同期するためには、入力軸１５の回転数（以下、入力軸回転数と称する。）が同期回転数（＝出力軸１７の回転数×一速ギア比）へ到達する必要がある。アクセルがオン状態となることで、入力軸回転数は上昇する。そして、一方向クラッチＦ１が同期するときには、入力軸１５に入力された動力が急激に出力軸１７へと伝達される。急激に動力が伝達されるため、同期ショックが発生する。同期ショックは弾性振動である。
【００１３】
このような、同期ショックの大きさが過大とならないために、一方向クラッチＦ１が同期する際に、自動変速機７へ入力される動力の大きさ（トルク）に制限値を設けている。制限値以下のトルクが自動変速機７へ入力させるために、エンジン１の出力を制御している。
【００１４】
しかし、車両の経時変化により、車両の駆動系弾性係数が変化する。車両の駆動系弾性係数に応じて、同期ショックは変化する。そのため、車両の駆動系弾性係数に応じて、制限値を補正しなければ、過大な同期ショックが発生してしまう。
【００１５】
そこで、本発明の実施の形態１では、経時変化に関わらず過大な同期ショックを防止するために、自動変速機７へ入力させるトルクの制限値を車両の駆動系弾性係数に応じて補正する。そして、制限値以下のトルクが自動変速機７へ入力させるように、エンジン１の出力を制御する。
【００１６】
ここで、車両の駆動系弾性係数の算出をするために、本発明の実施の形態が用いる手法を説明する。図４は車両の駆動系弾性係数の算出方法を説明するための図である。
【００１７】
アクセルオンにすると、入力軸回転数が上昇する。入力軸回転数が同期回転数に達すると、一方向クラッチが同期する。同期した時点をＳ点と定める。同期後、入力軸上では弾性振動が発生する。そのため、同期後に入力軸回転加速度が増加から減少に転じる現象が生じる。この転じる点をＡ点と定める。また、Ａ点後に入力軸回転加速度が減少から増加に転じる現象が生じる。この転じる点をＢ点と定める。Ａ点とＢ点の中点をＣ点と定める。Ｓ点とＣ点を結んだ線を基準回転数変動と称する。Ｃ点以降に基準回転数変動と入力軸回転数変動とが一致する点をＤ点と定める。入力軸回転数変動と基準回転数変動の差は入力軸上の回転振動量である。回転振動量の累積値（以下、入力軸上変位量と称する。）を算出する。入力軸上変位量と入力トルクとに基づいて駆動系弾性係数を算出する。
【００１８】
以下、経時変化に関わらず過大な同期ショックを防止するための自動変速機の制御装置による制御のフローチャートを具体的に説明する。図６は制限値算出フローである。車両の駆動系弾性係数に応じた入力トルクの制限値を算出する。
【００１９】
ステップ１００では、シフトポジションセンサ６８からシフトポジションを読み込む。ステップ１０２では、読み込んだシフトポジションが１速であるか否かを判定する。すなわち、ここでは一方向クラッチが同期する変速段であるか否かが判定される。読み込んだシフトポジションが１速であると判定された場合は、ステップ１０４へ進む。
【００２０】
ステップ１０４では、入力軸回転数センサ６４と出力軸回転数センサ６６から入力軸回転数と出力軸回転数を読み込む。ステップ１０６では、読み込んだ入力軸回転数と出力軸回転数とから同期前の空転状態か否かを判定する。具体的には、同期回転数（出力軸回転数−1速ギア比）−入力軸回転数＞所定値で判定する。同期回転数−入力軸回転数＞所定値と判定された場合は、ステップ１０８へと進む。
【００２１】
ステップ１０８では、スロットル開度センサ５６からスロットル開度を読み込む。ステップ１１０では、読み込んだスロットル開度からアクセルがオンか否かを判定する。すなわち、一方向クラッチの同期回転数へと近づいていくか否かを判定する。アクセルオンと判定された場合は、ステップ１１２へと進む。ステップ１００からステップ１１０までは、一方向クラッチが同期直前状態か否かを判定するためのステップである。
【００２２】
ステップ１１２では、現時点での入力軸回転数と出力軸回転数を読み込む。ステップ１１４では、読み込んだ入力軸回転数と出力軸回転数とから同期状態か否かを判定する。具体的には、同期回転数（出力軸回転数−1速ギア比）−入力軸回転数≦所定値で判定する。同期回転数−入力軸回転数≦所定値と判定された場合は、ステップ１１６へと進む。
【００２３】
ステップ１１６では、同期回転数−入力軸回転数≦所定値と判定された時点ｔｓと、その時点の入力軸回転数ｘｓ及び締結時入力トルクＴｓを記憶する。以下、時点ｔｓと、入力軸回転数ｘｓを座標とする点を、同期点Ｓと定める。
【００２４】
ステップ１１８では、入力軸回転数センサ６４から入力軸回転数を読み込む。ステップ１２０では、読み込んだ入力軸回転数から第１変極点を検出するための処理を行う。すなわち、ここでは先ず入力軸回転数から入力軸回転加速度を算出する。そして入力軸回転加速度＜所定値か否か判定する。ここで、所定値は入力軸回転数の上昇量の変極点を探すために予め定めた値であり、本実施形態ではゼロとしている。入力軸回転加速度＜所定値と判定された場合は、入力軸回転加速度が増加から減少に転じる点を変極点として検知することができる。この検知がなされると、次にステップ１２２へと進む。入力軸回転加速度＜所定値と判定されない場合は、ステップ１１８へと戻る。入力軸回転加速度＜所定値と判定されるまで、ステップ１１８とステップ１２０の処理が繰り返される。上記の処理が繰り返されることによりやがて、第１変極点を検出することができる。
【００２５】
ステップ１２２では、入力軸回転加速度＜所定値と判定された時点ｔａと、その時点ｔａにおける入力軸回転数ｘａを記憶する。以下、時点ｔａと、入力軸回転数ｘａを座標とする点を、第１変極点と定める。
【００２６】
ステップ１２４では、入力軸回転数センサ６４から入力軸回転数を読み込む。ステップ１２６では、入力した入力軸回転数から第２変極点を検出するための処理を行う。すなわち、ここでは先ず入力軸回転数から入力軸回転加速度を算出する。そして入力軸回転加速度≧所定値か否か判定する。この所定値は、ステップ１２０における所定値と同様の値である。入力軸回転加速度≧所定値と判定された場合は、入力軸回転加速度が減少から増加に転じる点を変極点として検知することができる。この検知がなされると、次にステップ１２８へと進む。入力軸回転加速度≧所定値と判定されない場合は、ステップ１２４へと戻る。入力軸回転加速度≧所定値と判定されるまで、ステップ１２４とステップ１２６の処理が繰り返される。上記の処理が繰り返されることによりやがて、第２変極点を検出することができる。
【００２７】
ステップ１２８では、入力軸回転加速度≧所定値と判定された時点ｔｂと、その時点の入力軸回転数ｘｂを記憶する。以下、時点ｔｂと、入力軸回転数ｘｂを座標とする点を、第２変極点と定める。
【００２８】
ステップ１３０では、第１変極点と第２変極点の中点（ｔｃ，ｘｃ）を求める。上記中点の時点ｔｃは、ｔａ＋（ｔｂ−ｔａ）／２＝ｔｃにより求めることができる。上記中点における入力軸回転数ｘｃは、ｘｂ＋（ｘａ−ｘｂ）／２＝ｘｃから求めることができる。
【００２９】
ステップ１３２では、基準回転数変動を算出する。基準回転数変動は同期点Ｓと中点を結んだ線である。この線の傾きｐは、（ｘｃ−ｘｓ）／ｔｃ＝ｐから求めることができる。
【００３０】
ここで、入力軸上変位量の算出方法を説明する。本発明の実施の形態では、積分計算を簡単にするために、以下の近似処理を行う。図５は近似処理を説明するための図である。
【００３１】
回転振動量の推移は図５の上図に示すように、正弦波振動に近似している。正弦波振動の振幅はｙで、１/４周期はｔａである。図５の下図は軸上変位量の推移を示したものである。
【００３２】
再び図６に戻ってＥＣＵが実行する近似処理について説明する。
【００３３】
ステップ１３４では、第１変極点の時点ｔａにおける基準回転数変動の入力軸回転数と実回転数ｘａとの差（以下、回転数振幅ｙと称する。）を求める。具体的には、ｘａ−{ｘｓ＋（ｐ×ｔａ−ｔｓ）}＝ｙから求めることができる。
【００３４】
ステップ１３６では、回転数振動量の推移を正弦波振動に近似する。回転数振動量の推移は、振幅はｙで、１/４周期はｔａである正弦波振動に近似している。そのため、近似すると、回転数振動量Ｗ＝ｙ×ｓｉｎ{π／（２×ｔａ）×ｔ}の式が成り立つ。回転数振動量Ｗの単位は[ｒｐｍ]である。
【００３５】
ステップ１３７では、入力軸上変位量を求める。ステップ１３６で求めた回転数振動量Ｗ[ｒｐｍ]を入力軸上の速度[ｍ／ｓ]に変換する。変換した値を積分することで、入力軸上の変位量に換算することができる。入力軸の軸径をｒとすると、ある時点ｔにおける入力軸上変位量ｍは次式で表せる。
ｍ（ｔ）＝∫{ｗ(ｔ）×ｒ×２π／６０}ｄｔ
＝ｙ×ｒ×π／３０×∫Ｓｉｎ{π／（２×ｔａ）×ｔ}ｄｔ
＝ｙ×ｒ×π×２×ｔａ／（３０×π）×[ｃｏｓ{π／（２×ｔａ）×ｔ}]０→ｔ
＝ｙ×ｒ×π×ｔａ／１５×[ｃｏｓ{π／（２×ｔａ）×ｔ}−１]
ステップ１３８では、時点ｔａにおける入力軸上変位量を求める。ｔ＝ｔａを上式に代入する。ｍ＝（ｒ／１５）×ｙ×ｔａとなる。
【００３６】
ステップ１４０では、入力トルクＴの定常成分Ｔ１と変動成分Ｔ２を算出する。定常成分Ｔ１は、基準回転数変動によって決まるトルクである。定常成分Ｔ１は、
Ｆ＝｛ｐ×（２π/６０）/ｒ×車重｝/駆動系効率＋{走行抵抗×タイヤ径/（ギヤ比×デフ比）／駆動系効率}
Ｔ１＝Ｆ×ｒ
から求めることができる。また、変動成分Ｔ２は、実回転数変動と基準回転数変動との差によって決まるトルクである。変動成分Ｔ２は、Ｔ２＝Ｔｓ−Ｔ１から求めることができる。
【００３７】
ステップ１４２では、車両の駆動系弾性係数ｋを算出する。力をＦ、弾性係数をｋ、変位量をＸとした場合、フックの法則により、Ｆ＝ｋ×Ｘの関係が成り立つ。また、力とトルクの関係により、Ｆ＝Ｔ／ｒの式が成り立つ。これらから、弾性係数ｋとトルクＴの関係はｋ＝Ｔ／（ｒ×Ｘ）となる。上式の変位量Ｘにステップ１３８で求めた入力軸上変位量ｍを代入する。また、上式のトルクＴにステップ１４０で求めた変動成分Ｔ２を代入する。ｋ＝Ｔ２×１５／（ｒ２×ｙ×ｔａ）となる。
【００３８】
ステップ１４４では、回転数振幅ｙを所定値ｙｇｄ以下とするための変動成分の入力トルク制限値Ｔｇｄを算出する。ステップ１４２で求めた式より、Ｔ２＝ｋ×ｒ２×ｔａ×ｙ／１５となる。従って、回転数振幅ｙを所定値ｙｇｄ以下にしたいと考えた場合、変動成分の入力トルク制限値Ｔｇｄは次式のようになる。
Ｔｇｄ＜（ｋ×ｒ２×ｔａ／１５）×ｙｇｄ
ステップ１４６では、目標トルク制限値ＭＴを算出する。変動成分の入力トルク制限値Ｔｇｄに対して、定常成分Ｔ１を加えた値が目標トルク制限値ＭＴとなる。従って、ＭＴ＝Ｔｇｄ＋Ｔ１となる。
【００３９】
図７はエンジン出力制御フローである。一方向クラッチの同期直前に、自動変速機へ入力されるトルクが目標トルク制限値ＭＴ以下となるようにエンジン出力を制御している。目標トルク制限値ＭＴは上述したステップ１４４で算出した値である。
【００４０】
ステップ２００からステップ２１０までは、一方向クラッチが同期直前状態か否かを判定するためのステップである。すなわち、前述したステップ１００からステップ１１０と同じことを行う。なお、ステップ２１０でアクセルオンと判定された場合は、ステップ２１２へと進む。
【００４１】
ステップ２１２では、ユーザーの要求トルクを算出する。ステップ２１４では、算出したユーザーの要求トルクが、目標トルク制限値ＭＴを超えていないかを判定するための処理を行う。目標トルク制限値ＭＴは上述したステップ１４６で算出した値である。具体的には、要求トルク＞ＭＴか否かで判定する。要求トルク＞ＭＴと判定された場合は、ステップ２１６へと進む。要求トルク＞ＭＴと判定されない場合は、ステップ２１８へと進む。
【００４２】
ステップ２１６では、要求トルクが目標トルク制限値ＭＴを超えないように要求トルクを変更する。すなわち、要求トルクを目標トルク制限値ＭＴに変更する処理を行う。次に、ステップ２１８へと進む。
【００４３】
ステップ２１８では、要求トルクを目標出力としてエンジンの制御指令を送信する。ステップ２２０では、同期ショックの発生が終了した時点で、自動変速機の入力トルクの制限を解除するための処理を行う。すなわち、所定時間が経過したか否かの判定を行う。所定時間経過したと判定したら、フロー終了となる。所定時間経過していないと判定したら、ステップ２１２へと戻る。所定時間経過したと判定されるまで、ステップ２１２からステップ２２０までの処理が繰り返される。上記処理が繰り返させることにより、やがて所定時間経過と判定される。そして、フロー終了となる。
【００４４】
上述のように、実施の形態１によれば、車両の駆動系弾性係数に応じて、変速機に入力されるトルク量の制限値を補正することができる。そのため、経時変化に関わらず、過大な同期ショックを防止することができる。
【００４５】
実施の形態１では、時点ｔａにおける入力軸上変位量を算出しているが、入力軸上変位量の算出方法は、これに限られるものではない。例えば、時点ｔｃにおける入力軸上変位量としてもよい。実回転数変動と基準回転数変動とがＣ点以降に一致する点をＤ点（ｔｄ，ｘｄ）とした場合、時点ｔｄにおける入力軸上変位量としてもよい。
【００４６】
実施の形態１では、入力軸上変位量を算出するために、実回転数変動と基準回転数変動との差を正弦波振動に近似しているが、入力軸上変位量の算出方法は、これに限られるものではない。例えば、正弦波振動に近似させずに実回転数変動と基準回転数変動との差を直接積分して算出しても良い。
【００４７】
実施の形態１では、ステップ１４２において計算することにより、車両の駆動系弾性係数ｋを算出しているが、車両の駆動系弾性係数ｋの算出方法は、これに限られるものではない。例えば、入力軸上変位量と入力トルクと車両の駆動系弾性係数ｋとの関係を示すマップをあらかじめ用意しておく。そして、マップに従って車両の駆動系弾性係数ｋを算出してもよい。
【００４８】
実施の形態１では、動力発生装置はエンジンであったが、モータであってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ エンジン
３ エンジン用電子制御装置
５ トルクコンバータ
７ 自動変速機
９ 油圧制御回路
１１ 自動変速機用電子制御装置
１３ エンジンの出力軸
１５ 自動変速機の入力軸
１７ 自動変速機の出力軸
Ｆ１ 一方向クラッチ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動変速機の制御装置に係り、より具体的には、車両に搭載するのに好適な自動変速機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一方向クラッチを備える自動変速機が知られていた。上記自動変速機では、一方向クラッチが同期する（空転状態から締結状態となる）際にショック（以下、同期ショックと称する）が発生していた。このショックを低減するために、特許文献１に記載された車両用自動変速機の制御装置では、一方向クラッチの同期直前状態が検出されるとエンジン出力を低減する制御を行われていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−００１５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両の経時変化によって、発生する同期ショックの大きさは変化する。しかしながら、上記従来技術では、一律にエンジン出力を低減する制御を行っている。そのため、車両の経時変化に応じたエンジン出力の補正ができない。その結果、過大な同期ショックが発生してしまうという問題が生ずる可能性がある。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、経時変化に関わらず、過大な同期ショックを防止させるのに好適な自動変速機の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、摩擦係合装置及び一方向クラッチの組み合わせにより、所定の変速段を成立させる自動変速機の制御装置において、
前記自動変速機の入力軸に入力される入力トルクを検知する入力トルク検知手段と、
前記入力軸の回転数を検知する入力軸回転数検知手段と、
前記入力軸上で弾性振動が発生する前記一方向クラッチ締結時における、前記入力軸回転数検知手段で検知した入力軸回転数、及び、前記入力トルク検知手段から検知した前記入力トルクから弾性係数を算出する弾性係数算出手段と、
前記弾性係数に基づいて前記入力軸の回転振動量が所定値以下となるように、自動変速機に入力するトルクの制限量を決定する入力トルク制限量決定手段と、
前記一方向クラッチ締結時に前記制限量以下のトルクが前記自動変速機に入力されるように動力発生装置を制御する動力発生装置制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明によれば、入力軸回転数と入力トルクとに基づいて経時変化が反映された弾性係数を算出することができる。算出した弾性係数に基づいて入力軸の回転振動量が所定値以下となるように、自動変速機に入力するトルクの制限量を補正する。補正した制限量以下のトルクが自動変速機に入力されるように動力発生装置を制御するため、経時変化によらず過大な同期ショックを防止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１を備えた車両の動力伝達システムの構成を示した図。
【図２】自動変速機７の構成を模式的に表す図。
【図３】自動変速機７の変速段を成立させる際の係合装置の係合・開放の状態を示した係合状態表。
【図４】車両の駆動系弾性係数の算出方法を説明するための図。
【図５】近似処理を説明するための図。
【図６】制限値算出フロー。
【図７】エンジン出力制御フロー。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１にかかる自動変速機の制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。図１は実施の形態１を備えた車両の動力伝達システムの構成を示した図である。車両の動力伝達システムは動力を発生させるエンジン１を備える。エンジン１はエンジン用電子制御装置３により制御されている。エンジン用電子制御装置３には、エンジン回転速度センサ５０、吸入空気量センサ５２、吸入空気温度センサ５４、スロットル開度センサ５６、車速センサ５８、エンジン水温センサ６０、ブレーキセンサ６２からの出力信号が、制御データとして入力される。エンジン１で発生した動力はトルクコンバータ５を介して自動変速機７へと入力される。自動変速機７は、油圧を制御する油圧制御回路９により制御されている。油圧制御回路９は自動変速機用電子制御装置１１により制御されている。自動変速機用電子制御装置１１には、自動変速機７の入力軸１５の回転数を検知する入力軸回転数センサ６４，自動変速機７の出力軸１７の回転数を検知する出力軸回転数センサ６６、シフトポジションセンサ６８、自動変速機７の油温を検知する油温センサ７０からの出力信号が、制御データとして入力される。
【００１０】
図２は、自動変速機７の構成を模式的に表す図である。図に示すように、エンジン１の出力軸１３はトルクコンバータ５を介して自動変速機７の入力軸１５と連結している。自動変速機７の入力軸１５は、一方向クラッチＦ１およびクラッチＣ１を介して自動変速機７の出力軸１７と係合・解放が可能である。係合時には一方向クラッチＦ１により、自動変速機７の入力軸１５の回転方向と反対方向への回転は阻止されるようになっている。
【００１１】
図３は、自動変速機７の変速段を成立させる際の係合装置の係合・開放の状態を示した係合状態表である。図における符号Ｐはパーキングレンジ、Revはリバースレンジ、Ｎはニュートラル、１Stから８thは１速から８速にシフトレバーが設定されていることを表している。また、C1からC4まではクラッチ、B1，B2はブレーキ、F1は一方向クラッチを表している。○は係合状態、（○）はエンジンブレーキを発生させるときに係合、空欄は開放状態を示している。
【００１２】
ところで、本発明の実施の形態１における自動変速機７では、一方向クラッチＦ１が同期することにより、入力軸１５に入力された動力が出力軸１７へと伝達する。一方向クラッチＦ１が同期するためには、入力軸１５の回転数（以下、入力軸回転数と称する。）が同期回転数（＝出力軸１７の回転数×一速ギア比）へ到達する必要がある。アクセルがオン状態となることで、入力軸回転数は上昇する。そして、一方向クラッチＦ１が同期するときには、入力軸１５に入力された動力が急激に出力軸１７へと伝達される。急激に動力が伝達されるため、同期ショックが発生する。同期ショックは弾性振動である。
【００１３】
このような、同期ショックの大きさが過大とならないために、一方向クラッチＦ１が同期する際に、自動変速機７へ入力される動力の大きさ（トルク）に制限値を設けている。制限値以下のトルクが自動変速機７へ入力させるために、エンジン１の出力を制御している。
【００１４】
しかし、車両の経時変化により、車両の駆動系弾性係数が変化する。車両の駆動系弾性係数に応じて、同期ショックは変化する。そのため、車両の駆動系弾性係数に応じて、制限値を補正しなければ、過大な同期ショックが発生してしまう。
【００１５】
そこで、本発明の実施の形態１では、経時変化に関わらず過大な同期ショックを防止するために、自動変速機７へ入力させるトルクの制限値を車両の駆動系弾性係数に応じて補正する。そして、制限値以下のトルクが自動変速機７へ入力させるように、エンジン１の出力を制御する。
【００１６】
ここで、車両の駆動系弾性係数の算出をするために、本発明の実施の形態が用いる手法を説明する。図４は車両の駆動系弾性係数の算出方法を説明するための図である。
【００１７】
アクセルオンにすると、入力軸回転数が上昇する。入力軸回転数が同期回転数に達すると、一方向クラッチが同期する。同期した時点をＳ点と定める。同期後、入力軸上では弾性振動が発生する。そのため、同期後に入力軸回転加速度が増加から減少に転じる現象が生じる。この転じる点をＡ点と定める。また、Ａ点後に入力軸回転加速度が減少から増加に転じる現象が生じる。この転じる点をＢ点と定める。Ａ点とＢ点の中点をＣ点と定める。Ｓ点とＣ点を結んだ線を基準回転数変動と称する。Ｃ点以降に基準回転数変動と入力軸回転数変動とが一致する点をＤ点と定める。入力軸回転数変動と基準回転数変動の差は入力軸上の回転振動量である。回転振動量の累積値（以下、入力軸上変位量と称する。）を算出する。入力軸上変位量と入力トルクとに基づいて駆動系弾性係数を算出する。
【００１８】
以下、経時変化に関わらず過大な同期ショックを防止するための自動変速機の制御装置による制御のフローチャートを具体的に説明する。図６は制限値算出フローである。車両の駆動系弾性係数に応じた入力トルクの制限値を算出する。
【００１９】
ステップ１００では、シフトポジションセンサ６８からシフトポジションを読み込む。ステップ１０２では、読み込んだシフトポジションが１速であるか否かを判定する。すなわち、ここでは一方向クラッチが同期する変速段であるか否かが判定される。読み込んだシフトポジションが１速であると判定された場合は、ステップ１０４へ進む。
【００２０】
ステップ１０４では、入力軸回転数センサ６４と出力軸回転数センサ６６から入力軸回転数と出力軸回転数を読み込む。ステップ１０６では、読み込んだ入力軸回転数と出力軸回転数とから同期前の空転状態か否かを判定する。具体的には、同期回転数（出力軸回転数−1速ギア比）−入力軸回転数＞所定値で判定する。同期回転数−入力軸回転数＞所定値と判定された場合は、ステップ１０８へと進む。
【００２１】
ステップ１０８では、スロットル開度センサ５６からスロットル開度を読み込む。ステップ１１０では、読み込んだスロットル開度からアクセルがオンか否かを判定する。すなわち、一方向クラッチの同期回転数へと近づいていくか否かを判定する。アクセルオンと判定された場合は、ステップ１１２へと進む。ステップ１００からステップ１１０までは、一方向クラッチが同期直前状態か否かを判定するためのステップである。
【００２２】
ステップ１１２では、現時点での入力軸回転数と出力軸回転数を読み込む。ステップ１１４では、読み込んだ入力軸回転数と出力軸回転数とから同期状態か否かを判定する。具体的には、同期回転数（出力軸回転数−1速ギア比）−入力軸回転数≦所定値で判定する。同期回転数−入力軸回転数≦所定値と判定された場合は、ステップ１１６へと進む。
【００２３】
ステップ１１６では、同期回転数−入力軸回転数≦所定値と判定された時点ｔｓと、その時点の入力軸回転数ｘｓ及び締結時入力トルクＴｓを記憶する。以下、時点ｔｓと、入力軸回転数ｘｓを座標とする点を、同期点Ｓと定める。
【００２４】
ステップ１１８では、入力軸回転数センサ６４から入力軸回転数を読み込む。ステップ１２０では、読み込んだ入力軸回転数から第１変極点を検出するための処理を行う。すなわち、ここでは先ず入力軸回転数から入力軸回転加速度を算出する。そして入力軸回転加速度＜所定値か否か判定する。ここで、所定値は入力軸回転数の上昇量の変極点を探すために予め定めた値であり、本実施形態ではゼロとしている。入力軸回転加速度＜所定値と判定された場合は、入力軸回転加速度が増加から減少に転じる点を変極点として検知することができる。この検知がなされると、次にステップ１２２へと進む。入力軸回転加速度＜所定値と判定されない場合は、ステップ１１８へと戻る。入力軸回転加速度＜所定値と判定されるまで、ステップ１１８とステップ１２０の処理が繰り返される。上記の処理が繰り返されることによりやがて、第１変極点を検出することができる。
【００２５】
ステップ１２２では、入力軸回転加速度＜所定値と判定された時点ｔａと、その時点ｔａにおける入力軸回転数ｘａを記憶する。以下、時点ｔａと、入力軸回転数ｘａを座標とする点を、第１変極点と定める。
【００２６】
ステップ１２４では、入力軸回転数センサ６４から入力軸回転数を読み込む。ステップ１２６では、入力した入力軸回転数から第２変極点を検出するための処理を行う。すなわち、ここでは先ず入力軸回転数から入力軸回転加速度を算出する。そして入力軸回転加速度≧所定値か否か判定する。この所定値は、ステップ１２０における所定値と同様の値である。入力軸回転加速度≧所定値と判定された場合は、入力軸回転加速度が減少から増加に転じる点を変極点として検知することができる。この検知がなされると、次にステップ１２８へと進む。入力軸回転加速度≧所定値と判定されない場合は、ステップ１２４へと戻る。入力軸回転加速度≧所定値と判定されるまで、ステップ１２４とステップ１２６の処理が繰り返される。上記の処理が繰り返されることによりやがて、第２変極点を検出することができる。
【００２７】
ステップ１２８では、入力軸回転加速度≧所定値と判定された時点ｔｂと、その時点の入力軸回転数ｘｂを記憶する。以下、時点ｔｂと、入力軸回転数ｘｂを座標とする点を、第２変極点と定める。
【００２８】
ステップ１３０では、第１変極点と第２変極点の中点（ｔｃ，ｘｃ）を求める。上記中点の時点ｔｃは、ｔａ＋（ｔｂ−ｔａ）／２＝ｔｃにより求めることができる。上記中点における入力軸回転数ｘｃは、ｘｂ＋（ｘａ−ｘｂ）／２＝ｘｃから求めることができる。
【００２９】
ステップ１３２では、基準回転数変動を算出する。基準回転数変動は同期点Ｓと中点を結んだ線である。この線の傾きｐは、（ｘｃ−ｘｓ）／ｔｃ＝ｐから求めることができる。
【００３０】
ここで、入力軸上変位量の算出方法を説明する。本発明の実施の形態では、積分計算を簡単にするために、以下の近似処理を行う。図５は近似処理を説明するための図である。
【００３１】
回転振動量の推移は図５の上図に示すように、正弦波振動に近似している。正弦波振動の振幅はｙで、１/４周期はｔａである。図５の下図は軸上変位量の推移を示したものである。
【００３２】
再び図６に戻ってＥＣＵが実行する近似処理について説明する。
【００３３】
ステップ１３４では、第１変極点の時点ｔａにおける基準回転数変動の入力軸回転数と実回転数ｘａとの差（以下、回転数振幅ｙと称する。）を求める。具体的には、ｘａ−{ｘｓ＋（ｐ×ｔａ−ｔｓ）}＝ｙから求めることができる。
【００３４】
ステップ１３６では、回転数振動量の推移を正弦波振動に近似する。回転数振動量の推移は、振幅はｙで、１/４周期はｔａである正弦波振動に近似している。そのため、近似すると、回転数振動量Ｗ＝ｙ×ｓｉｎ{π／（２×ｔａ）×ｔ}の式が成り立つ。回転数振動量Ｗの単位は[ｒｐｍ]である。
【００３５】
ステップ１３７では、入力軸上変位量を求める。ステップ１３６で求めた回転数振動量Ｗ[ｒｐｍ]を入力軸上の速度[ｍ／ｓ]に変換する。変換した値を積分することで、入力軸上の変位量に換算することができる。入力軸の軸径をｒとすると、ある時点ｔにおける入力軸上変位量ｍは次式で表せる。
ｍ（ｔ）＝∫{ｗ(ｔ）×ｒ×２π／６０}ｄｔ
＝ｙ×ｒ×π／３０×∫Ｓｉｎ{π／（２×ｔａ）×ｔ}ｄｔ
＝ｙ×ｒ×π×２×ｔａ／（３０×π）×[ｃｏｓ{π／（２×ｔａ）×ｔ}]０→ｔ
＝ｙ×ｒ×π×ｔａ／１５×[ｃｏｓ{π／（２×ｔａ）×ｔ}−１]
ステップ１３８では、時点ｔａにおける入力軸上変位量を求める。ｔ＝ｔａを上式に代入する。ｍ＝（ｒ／１５）×ｙ×ｔａとなる。
【００３６】
ステップ１４０では、入力トルクＴの定常成分Ｔ１と変動成分Ｔ２を算出する。定常成分Ｔ１は、基準回転数変動によって決まるトルクである。定常成分Ｔ１は、
Ｆ＝｛ｐ×（２π/６０）/ｒ×車重｝/駆動系効率＋{走行抵抗×タイヤ径/（ギヤ比×デフ比）／駆動系効率}
Ｔ１＝Ｆ×ｒ
から求めることができる。また、変動成分Ｔ２は、実回転数変動と基準回転数変動との差によって決まるトルクである。変動成分Ｔ２は、Ｔ２＝Ｔｓ−Ｔ１から求めることができる。
【００３７】
ステップ１４２では、車両の駆動系弾性係数ｋを算出する。力をＦ、弾性係数をｋ、変位量をＸとした場合、フックの法則により、Ｆ＝ｋ×Ｘの関係が成り立つ。また、力とトルクの関係により、Ｆ＝Ｔ／ｒの式が成り立つ。これらから、弾性係数ｋとトルクＴの関係はｋ＝Ｔ／（ｒ×Ｘ）となる。上式の変位量Ｘにステップ１３８で求めた入力軸上変位量ｍを代入する。また、上式のトルクＴにステップ１４０で求めた変動成分Ｔ２を代入する。ｋ＝Ｔ２×１５／（ｒ２×ｙ×ｔａ）となる。
【００３８】
ステップ１４４では、回転数振幅ｙを所定値ｙｇｄ以下とするための変動成分の入力トルク制限値Ｔｇｄを算出する。ステップ１４２で求めた式より、Ｔ２＝ｋ×ｒ２×ｔａ×ｙ／１５となる。従って、回転数振幅ｙを所定値ｙｇｄ以下にしたいと考えた場合、変動成分の入力トルク制限値Ｔｇｄは次式のようになる。
Ｔｇｄ＜（ｋ×ｒ２×ｔａ／１５）×ｙｇｄ
ステップ１４６では、目標トルク制限値ＭＴを算出する。変動成分の入力トルク制限値Ｔｇｄに対して、定常成分Ｔ１を加えた値が目標トルク制限値ＭＴとなる。従って、ＭＴ＝Ｔｇｄ＋Ｔ１となる。
【００３９】
図７はエンジン出力制御フローである。一方向クラッチの同期直前に、自動変速機へ入力されるトルクが目標トルク制限値ＭＴ以下となるようにエンジン出力を制御している。目標トルク制限値ＭＴは上述したステップ１４４で算出した値である。
【００４０】
ステップ２００からステップ２１０までは、一方向クラッチが同期直前状態か否かを判定するためのステップである。すなわち、前述したステップ１００からステップ１１０と同じことを行う。なお、ステップ２１０でアクセルオンと判定された場合は、ステップ２１２へと進む。
【００４１】
ステップ２１２では、ユーザーの要求トルクを算出する。ステップ２１４では、算出したユーザーの要求トルクが、目標トルク制限値ＭＴを超えていないかを判定するための処理を行う。目標トルク制限値ＭＴは上述したステップ１４６で算出した値である。具体的には、要求トルク＞ＭＴか否かで判定する。要求トルク＞ＭＴと判定された場合は、ステップ２１６へと進む。要求トルク＞ＭＴと判定されない場合は、ステップ２１８へと進む。
【００４２】
ステップ２１６では、要求トルクが目標トルク制限値ＭＴを超えないように要求トルクを変更する。すなわち、要求トルクを目標トルク制限値ＭＴに変更する処理を行う。次に、ステップ２１８へと進む。
【００４３】
ステップ２１８では、要求トルクを目標出力としてエンジンの制御指令を送信する。ステップ２２０では、同期ショックの発生が終了した時点で、自動変速機の入力トルクの制限を解除するための処理を行う。すなわち、所定時間が経過したか否かの判定を行う。所定時間経過したと判定したら、フロー終了となる。所定時間経過していないと判定したら、ステップ２１２へと戻る。所定時間経過したと判定されるまで、ステップ２１２からステップ２２０までの処理が繰り返される。上記処理が繰り返させることにより、やがて所定時間経過と判定される。そして、フロー終了となる。
【００４４】
上述のように、実施の形態１によれば、車両の駆動系弾性係数に応じて、変速機に入力されるトルク量の制限値を補正することができる。そのため、経時変化に関わらず、過大な同期ショックを防止することができる。
【００４５】
実施の形態１では、時点ｔａにおける入力軸上変位量を算出しているが、入力軸上変位量の算出方法は、これに限られるものではない。例えば、時点ｔｃにおける入力軸上変位量としてもよい。実回転数変動と基準回転数変動とがＣ点以降に一致する点をＤ点（ｔｄ，ｘｄ）とした場合、時点ｔｄにおける入力軸上変位量としてもよい。
【００４６】
実施の形態１では、入力軸上変位量を算出するために、実回転数変動と基準回転数変動との差を正弦波振動に近似しているが、入力軸上変位量の算出方法は、これに限られるものではない。例えば、正弦波振動に近似させずに実回転数変動と基準回転数変動との差を直接積分して算出しても良い。
【００４７】
実施の形態１では、ステップ１４２において計算することにより、車両の駆動系弾性係数ｋを算出しているが、車両の駆動系弾性係数ｋの算出方法は、これに限られるものではない。例えば、入力軸上変位量と入力トルクと車両の駆動系弾性係数ｋとの関係を示すマップをあらかじめ用意しておく。そして、マップに従って車両の駆動系弾性係数ｋを算出してもよい。
【００４８】
実施の形態１では、動力発生装置はエンジンであったが、モータであってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ エンジン
３ エンジン用電子制御装置
５ トルクコンバータ
７ 自動変速機
９ 油圧制御回路
１１ 自動変速機用電子制御装置
１３ エンジンの出力軸
１５ 自動変速機の入力軸
１７ 自動変速機の出力軸
Ｆ１ 一方向クラッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦係合装置及び一方向クラッチの組み合わせにより、所定の変速段を成立させる自動変速機の制御装置において、
前記自動変速機の入力軸に入力される入力トルクを検知する入力トルク検知手段と、
前記入力軸の回転数を検知する入力軸回転数検知手段と、
前記入力軸上で弾性振動が発生する前記一方向クラッチ締結時における、前記入力軸回転数検知手段で検知した入力軸回転数、及び、前記入力トルク検知手段から検知した前記入力トルクから弾性係数を算出する弾性係数算出手段と、
前記弾性係数に基づいて前記入力軸の回転振動量が所定値以下となるように、自動変速機に入力するトルクの制限量を決定する入力トルク制限量決定手段と、
前記一方向クラッチ締結時に前記制限量以下のトルクが前記自動変速機に入力されるように動力発生装置を制御する動力発生装置制御手段と、
を備えたことを特徴とする自動変速機の制御装置。
【請求項１】
摩擦係合装置及び一方向クラッチの組み合わせにより、所定の変速段を成立させる自動変速機の制御装置において、
前記自動変速機の入力軸に入力される入力トルクを検知する入力トルク検知手段と、
前記入力軸の回転数を検知する入力軸回転数検知手段と、
前記入力軸上で弾性振動が発生する前記一方向クラッチ締結時における、前記入力軸回転数検知手段で検知した入力軸回転数、及び、前記入力トルク検知手段から検知した前記入力トルクから弾性係数を算出する弾性係数算出手段と、
前記弾性係数に基づいて前記入力軸の回転振動量が所定値以下となるように、自動変速機に入力するトルクの制限量を決定する入力トルク制限量決定手段と、
前記一方向クラッチ締結時に前記制限量以下のトルクが前記自動変速機に入力されるように動力発生装置を制御する動力発生装置制御手段と、
を備えたことを特徴とする自動変速機の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−６２８６６（Ｐ２０１２−６２８６６Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０９６６４（Ｐ２０１０−２０９６６４）
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]