(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの回転出力を選択された変速比で出力する歯車式変速機と、
前記エンジンの出力軸から前記歯車式変速機の入力軸への動力の伝達および遮断を行うクラッチ手段と、
前記歯車式変速機に対するギア切換用のシフトアクチュエータと、
前記歯車式変速機のギア変速段のシフト・セレクト位置を検出するシフト・セレクトポジションセンサと、
前記シフト・セレクト位置をモニタしながら、運転者により選択されたシフトレバー位置に応じて前記シフトアクチュエータを駆動して、前記歯車式変速機を目標変速段に自動的に切換えるためのコントロールユニットとを備え、
前記コントロールユニットは、前記歯車式変速機のギア段切換後に、前記エンジンの回転速度と前記変速機の入力軸の回転速度との偏差をスリップ回転速度として、前記スリップ回転速度の時間的な変化量のフィードバック制御に基づいて前記クラッチ手段を接続させる歯車式自動変速装置であって、
前記コントロールユニットは、前記複数の制御区間に続く最後の制御区間において、前記クラッチ手段に対する指示電流値をオープンループ制御により演算することを特徴とする歯車式自動変速装置。
【請求項２】
前記コントロールユニットは、前記最後の制御区間の終了条件を満たす場合に、前記クラッチ手段の接続完了処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の歯車式自動変速装置。
【請求項３】
前記コントロールユニットは、前記クラッチ手段に対する励磁電流が目標値に到達した時点で、前記最後の制御区間の終了条件を満たしたことを判定することを特徴とする請求項２に記載の歯車式自動変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クラッチを切換制御するための歯車式自動変速装置に関し、特にクラッチの経時劣化にかかわりなく、ギア段切換時に発生するショックを低減した歯車式自動変速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、歯車式変速機を用いた自動変速装置は種々提案されており、たとえば特開昭６３−２７０２５２号公報に記載された制御装置においては、電磁クラッチのオンオフ操作により、エンジンの駆動力を歯車式変速機に入力している。
【０００３】
また、上記公報に記載の制御装置の場合、エンジンの変速時において、一対の油圧電磁弁の作動組み合わせを用いており、セレクト用の３位置油圧シリンダを駆動して変速ギアを選択するとともに、シフト用の３位置油圧シリンダを駆動して変速ギア段を切換えている。
【０００４】
また、従来のクラッチ制御装置として、たとえば特開昭６０−３５６３３号公報に参照されるものがあり、この場合、電磁クラッチを一定速度で接続制御しており、クラッチ接続および解放の性能は、クラッチ使用中の劣化（摩耗など）により時間経過とともに徐々に変化する。
【０００５】
したがって、たとえば、電磁クラッチに同じ電流を流しても、その電磁クラッチが使用後の場合と新品の場合とでは、クラッチ結合力性能が異なってしまうことになる。
【０００６】
特に、クラッチを一定速度（オープンループ）制御で接続した場合、クラッチが新品の状態においてギア段切換時のショック発生を低減するように制御されていても、クラッチが劣化（摩耗）するにつれて、ギア段切換時のショックが発生するおそれがある。
【０００７】
また、電磁クラッチの個体差によってもクラッチ結合力にバラツキがあるので、上記オープンループ制御の場合には、個体差を考慮して、ギア段切換時に発生するショックを低減するようにクラッチ接続速度をあらかじめ決定する必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の歯車式自動変速装置は以上のように、クラッチの経時劣化により、ギア段切換時にショックが発生するおそれがあるという問題点があった。
【０００９】
また、オープンループ制御の場合に、電磁クラッチの個体差によるクラッチ結合力のバラツキを考慮して、ギア段切換時のショック発生を低減するようにクラッチ接続速度をあらかじめ決定しなければならないという問題点があった。
【００１０】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、クラッチの経時劣化にかかわりなく、ギア段切換時に発生するショックを低減した歯車式自動変速装置を得ることを目的とする。
【００１１】
また、この発明は、個体差にかかわりなく、ギア段切換時のショック発生を低減するように、クラッチ接続速度を制御可能な歯車式自動変速装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る歯車式自動変速装置は、エンジンの回転出力を選択された変速比で出力する歯車式変速機と、エンジンの出力軸から歯車式変速機の入力軸への動力の伝達および遮断を行うクラッチ手段と、歯車式変速機に対するギア切換用のシフトアクチュエータと、歯車式変速機のギア変速段のシフト・セレクト位置を検出するシフト・セレクトポジションセンサと、シフト・セレクト位置をモニタしながら、運転者により選択されたシフトレバー位置に応じてシフトアクチュエータを駆動して、歯車式変速機を目標変速段に自動的に切換えるためのコントロールユニットとを備え、コントロールユニットは、歯車式変速機のギア段切換後に、エンジンの回転速度と変速機の入力軸の回転速度との偏差をスリップ回転速度として、スリップ回転速度の変化量のフィードバック制御に基づいてクラッチ手段を接続させる歯車式自動変速装置であって、コントロールユニットは、複数の制御区間に続く最後の制御区間において、クラッチ手段に対する指示電流値をオープンループ制御により演算するものである。
【００１７】
また、この発明の請求項２に係る歯車式自動変速装置は、請求項１において、コントロールユニットは、最後の制御区間の終了条件を満たす場合に、クラッチ手段の接続完了処理を実行するものである。
【００１８】
また、この発明の請求項３に係る歯車式自動変速装置は、請求項２において、コントロールユニットは、クラッチ手段に対する励磁電流が目標値に到達した時点で、最後の制御区間の終了条件を満たしたことを判定するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を示すブロック構成図である。
【００２０】
図１において、エンジン１の出力軸すなわちクランク軸２１には、電磁クラッチ２が設けられ、電磁クラッチ２の出力軸２２には、歯車式変速機３が設けられている。
【００２１】
電磁クラッチ２の出力軸２２は、変速機入力軸となっている。
歯車式変速機３からの変速機出力軸２３には、車両のタイヤ（図示せず）が接続される。
【００２２】
エンジン１、電磁クラッチ２および歯車式変速機３は、マイクロコンピュータからなるコントロールユニット４により制御されている。  歯車式変速機３には、シフト・セレクトアクチュエータ５およびシフト・セレクトポジションセンサ６が設けられている。
【００２３】
シフト・セレクトアクチュエータ５は、歯車式変速機３の変速操作を行い、シフト・セレクトポジションセンサ６は、歯車式変速機３のシフト・セレクト位置を検出する。
【００２４】
運転者により操作されるアクセルペダル（図示せず）には、アクセル踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ７が設けられている。
また、運転者により操作されるシフトレバー８は、シフトレバー位置を出力している。
【００２５】
歯車式変速機３の出力軸には、変速機出力軸回転センサ９が設けられており、変速機出力軸回転センサ９は、変速機出力軸２３の回転速度を検出している。
【００２６】
シフト・セレクトポジションセンサ６、アクセルポジションセンサ７、シフトレバー８および変速機出力軸回転センサ９の出力信号は、コントロールユニット４に入力されている。
【００２７】
エンジン１の吸気管１１には、スロットルバルブ１２が設けられており、スロットルバルブ１２の開度は、スロットルアクチュエータ１０により駆動制御されている。
【００２８】
コントロールユニット４は、各種センサからの入力信号に応じて、シフト・セレクトアクチュエータ５を制御して歯車式変速機３を制御するとともに、スロットルアクチュエータ１０を制御することにより、エンジン１の出力を制御する。
【００２９】
たとえば、コントロールユニット４は、アクセル踏み込み量に比例したアクセルポジションセンサ７の出力信号を処理して、アクセル踏み込み量に応じた目標スロットル開度を演算してスロットルアクチュエータ１０を駆動し、スロットル開度が目標位置となるようにスロットルバルブ１２をフィードバック制御する。
【００３０】
電磁クラッチ２は、コントロールユニット４の制御下で、クラッチ伝達トルクに比例したクラッチ磁励磁電流が供給されることにより、クランク軸２１から変速機入力軸２２への動力の伝達および遮断を制御する。
【００３１】
なお、ここでは、電磁クラッチ２を用いているが、電磁クラッチ２に代えて、油圧駆動式クラッチを用いてもよい。
【００３２】
歯車式変速機３は、図示されていないが、たとえば、ギア比の異なる５組の前進用変速歯車と、１組の後退用変速歯車とを備えている。
歯車式変速機３は、コントロールユニット４の制御下で、ギア切換用のシフト・セレクトアクチュエータ５により変速操作され、目標変速段となるようにフィードバック制御される。
【００３３】
コントロールユニット４は、アクセルポジションセンサ７からのアクセル踏み込み量と、シフトレバー８の位置信号（スイッチ信号）と、変速機出力軸回転センサ９からの変速機出力軸２３の回転速度とを取り込み、変速機シフトパターン（図示せず）に基づいて車両走行状態に適した変速段を決定する。
【００３４】
また、コントロールユニット４は、シフト・セレクトポジションセンサ６の検出信号からシフト・セレクト位置を確認しつつ、シフト・セレクトアクチュエータ５に対する制御信号を出力して、目標変速段となるように、歯車式変速機３の変速操作を行う。
【００３５】
次に、図２のタイミングチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１によるクラッチ接続制御動作について説明する。
図２はエンジン１（クランク軸２１）の回転速度、変速機入力軸２２の回転速度、目標スリップ回転速度の変化量およびクラッチ電流の各時間変化を示している。
【００３６】
図２は歯車式変速機３の変速ギア段切換終了後にクラッチ制御を行う場合を示しており、各制御区間をＡ区間〜Ｄ区間に分割している。
図２のように、電磁クラッチ２のクラッチ制御は、たとえば４つの区間に分けて行われ、制御区間は、Ａ区間→Ｂ区間→Ｃ区間→Ｄ区間へと遷移する。
【００３７】
まず、クラッチ接続制御開始時のＡ区間においては、スリップ回転速度（エンジン回転速度と変速機入力軸回転速度との偏差）の変化量が小さくなるようにフィードバック制御が行われる。
これにより、クラッチ接続開始時のショックを低減することができる。
【００３８】
その後、Ｂ区間に示すように、クラッチ接続開始からしばらく時間が経過すれば、スリップ回転速度変化量を或る程度大きくしてもショックは発生しにくいので、もっぱら変速時間の短縮を考慮して目標スリップ回転速度変化量を設定し、フィードバック制御を行う。
【００３９】
次に、Ｃ区間に示すように、エンジン回転速度が歯車式変速機３の入力軸２２の回転速度に接近してくると、両者の回転をショックなく結合するために、目標スリップ回転速度変化量を小さく設定して、フィードバック制御する。
【００４０】
最後に、Ｄ区間に示すように、エンジン回転速度と入力軸回転速度とが一致した後は、クランク軸２１から変速機入力軸２２に動力を十分に伝達できるクラッチ励磁電流値を目標値として、一定速度のオープンループ制御で指示電流値を増加させる。
【００４１】
このとき、目標クラッチ電流ＩＴＧＴ［Ａ］のフィードバック制御演算は、以下の（１）式に基づいて実行される。
【００４２】
ＩＴＧＴ＝（Ｉｉ）ｎ＋ＫＰ・｛（ｄＮｓｌｐ／ｄｔ）ｏ−（ｄＮｓｌｐ／ｄｔ）ｎ｝＋ＫＤ・｛（ｄＮｓｌｐ／ｄｔ）（ｎ−１）−（ｄＮｓｌｐ／ｄｔ）ｎ｝・・・（１）
【００４３】
ただし、（１）式において、（Ｉｉ）ｎ［Ａ］は今回演算時の目標クラッチ電流の積分項、ＫＰ［Ａ／（ｒ／ｍｉｎ／１０ｍｓ）］は比例ゲイン、（ｄＮｓｌｐ／ｄｔ）ｏ［ｒ／ｍｉｎ／１０ｍｓ］は目標スリップ回転速度変化量、（ｄＮｓｌｐ／ｄｔ）ｎ［ｒ／ｍｉｎ／１０ｍｓ］は今回演算時のスリップ回転速度変化量、ＫＤ［Ａ／（ｒ／ｍｉｎ／１０ｍｓ）］は微分ゲイン、（ｄＮｓｌｐ／ｄｔ）（ｎ−１）［ｒ／ｍｉｎ／１０ｍｓ］は前回演算時のスリップ回転速度変化量である。
【００４４】
なお、今回演算時の目標クラッチ電流の積分項（Ｉｉ）ｎ［Ａ］は、以下の（２）式に基づいて演算される。
【００４５】
（Ｉｉ）ｎ＝（Ｉｉ）（ｎ−１）＋ＫＩ・｛（ｄＮｓｌｐ／ｄｔ）ｏ−（ｄＮｓｌｐ／ｄｔ）ｎ｝・・・（２）
【００４６】
ただし、（２）式において、（Ｉｉ）（ｎ−１）［Ａ］は前回演算時の目標クラッチ電流の積分項、ＫＩ［Ａ／（ｒ／ｍｉｎ／１０ｍｓ）］は積分ゲインである。
【００４７】
次に、図３を参照しながら、この発明の実施の形態１による基本的なクラッチ接続制御の判定処理動作について説明する。  図３はこの発明の実施の形態１によるクラッチ接続制御の判定処理動作を示すフローチャートであり、図３の処理ルーチンは、たとえば１０ｍｓ毎に実行される。
【００４８】
図３において、まず、歯車式変速機３の変速ギア段切換後のクラッチ接続要求があるか否かを判定し（ステップＳ１）、クラッチ接続要求がない（すなわち、Ｎｏ）と判定されれば、そのまま図３の処理ルーチンを終了する。
【００４９】
一方、ステップＳ１において、クラッチ接続要求がある（すなわち、Ｙｅｓ）と判定されれば、続いて、今回のクラッチ接続要求が１速から２速への変速要求であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００５０】
ステップＳ２において、１速→２速の変速である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定されれば、１速→２速の変速処理を実行し（ステップＳ３）、図３の処理ルーチンを終了する。
【００５１】
一方、ステップＳ２において、１速→２速の変速でない（すなわち、Ｎｏ）と判定されれば、他の変速でのクラッチ接続処理が実行される（ステップＳ４）。
他の変速要求の場合も、図３と同様の処理が実行される。
【００５２】
次に、図４を参照しながら、この発明の実施の形態１による１速→２速の変速ギア段切換後のクラッチ接続処理（図３内のステップＳ３参照）について具体的について説明する。
【００５３】
図４はこの発明の実施の形態１による１速→２速の変速ギア段切換後のクラッチ接続制御動作を示すフローチャートである。
【００５４】
図４において、まず、１速→２速の変速クラッチ接続制御における制御区間がＡ区間〜Ｄ区間（図２参照）のいずれかであるかを判定し（ステップＳ１０）、Ａ区間〜Ｃ区間のいずれかであると判定されれば、各制御区間での目標スリップ回転速度変化量を設定する（ステップＳ１１、Ｓ２１、Ｓ３１）。
【００５５】
また、ステップＳ１０において、制御区間がＤ区間であると判定されれば、クラッチ指示電流増加量を設定する（ステップＳ４１）。
【００５６】
次に、Ａ区間〜Ｃ区間での各ステップＳ１１、Ｓ２１、Ｓ３１の実行後に、前述のフィードバック制御式（１）、（２）に基づいて、電磁クラッチ２の指示電流値を演算する（ステップＳ５０）。
【００５７】
また、Ｄ区間でのステップＳ４１の実行後に、フィードバック制御を実行しないオープンループ制御に基づいて、電磁クラッチ２の指示電流値を演算する（ステップＳ５１）。
【００５８】
次に、上記各ステップＳ５０、Ｓ５１に続いて、Ａ区間〜Ｄ区間の各終了条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１２、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４）。
【００５９】
ステップＳ１２においては、Ａ区間の終了条件（たとえば、２００ｍｓが経過したか）を判定し、Ａ区間の終了条件を満たす（すなわち、Ｙｅｓ）と判定されれば、制御区間をＢ区間に更新して（ステップＳ１３）、図４の処理ルーチンを終了する。
【００６０】
ステップＳ２２においては、Ｂ区間の終了条件として、たとえば、スリップ回転速度（エンジン回転速度と変速機入力軸回転速度との速度偏差）が３００ｒ／ｍｉｎ以下か否かを判定し、Ｂ区間の終了条件を満たす（すなわち、Ｙｅｓ）と判定されれば、制御区間をＣ区間に更新して（ステップＳ２３）、図４の処理ルーチンを終了する。
【００６１】
ステップＳ３２においては、Ｃ区間の終了条件として、たとえば、スリップ回転速度が１０ｒ／ｍｉｎ以下か否かを判定し、Ｃ区間の終了条件を満たす（すなわち、Ｙｅｓ）と判定されれば、制御区間をＤ区間に更新して（ステップＳ３３）、図４の処理ルーチンを終了する。
【００６２】
また、ステップＳ４２においては、Ｄ区間の終了条件（たとえば、クラッチ励磁電流が目標値に到達したか）を判定、Ｄ区間の終了条件を満たす（すなわち、Ｙｅｓ）と判定されれば、クラッチ接続制御の完了処理を実行して（ステップＳ４３）、図４の処理ルーチンを終了する。
【００６３】
一方、各ステップＳ５０、Ｓ５１において、各制御区間の終了条件を満たさない（すなわち、Ｎｏ）と判定されれば、直ちに図４の処理ルーチンを終了する。
【００６４】
このように、歯車式変速機３のギア段切換後の電磁クラッチ２の接続制御を、スリップ回転速度変化量のフィードバック制御に基づいて実行することにより、電磁クラッチ２の劣化および摩耗によるギア段切換時のショック発生を防止することができる。
【００６５】
また、電磁クラッチ２の個体差による結合力のバラツキを考慮することなく、電磁クラッチ２の接続制御を実行することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、エンジンの回転出力を選択された変速比で出力する歯車式変速機と、エンジンの出力軸から歯車式変速機の入力軸への動力の伝達および遮断を行うクラッチ手段と、歯車式変速機に対するギア切換用のシフトアクチュエータと、歯車式変速機のギア変速段のシフト・セレクト位置を検出するシフト・セレクトポジションセンサと、シフト・セレクト位置をモニタしながら、運転者により選択されたシフトレバー位置に応じてシフトアクチュエータを駆動して、歯車式変速機を目標変速段に自動的に切換えるためのコントロールユニットとを備え、コントロールユニットは、歯車式変速機のギア段切換後に、エンジンの回転速度と変速機の入力軸の回転速度との偏差をスリップ回転速度として、スリップ回転速度の変化量のフィードバック制御に基づいてクラッチ手段を接続させる歯車式自動変速装置であって、コントロールユニットは、複数の制御区間に続く最後の制御区間において、クラッチ手段に対する指示電流値をオープンループ制御により演算するようにしたので、クラッチの経時劣化にかかわりなく、ギア段切換時に発生するショックを低減するとともに、個体差にかかわりなく、ギア段切換時のショック発生を低減するようにクラッチ接続速度を制御できる歯車式自動変速装置が得られる効果がある。
【００７１】
また、この発明の請求項２によれば、請求項１において、コントロールユニットは、最後の制御区間の終了条件を満たす場合に、クラッチ手段の接続完了処理を実行するようにしたので、クラッチの経時劣化にかかわりなく、ギア段切換時に発生するショックを低減するとともに、個体差にかかわりなく、ギア段切換時のショック発生を低減するようにクラッチ接続速度を制御できる歯車式自動変速装置が得られる効果がある。
【００７２】
また、この発明の請求項３によれば、請求項２において、コントロールユニットは、クラッチ手段に対する励磁電流が目標値に到達した時点で、最後の制御区間の終了条件を満たしたことを判定するようにしたので、クラッチの経時劣化にかかわりなく、ギア段切換時に発生するショックを低減するとともに、個体差にかかわりなく、ギア段切換時のショック発生を低減するようにクラッチ接続速度を制御できる歯車式自動変速装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１を示すブロック構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１によるクラッチ接続制御動作を示すタイミングチャートである。
【図３】  この発明の実施の形態１によるクラッチ接続制御判定処理動作を示すフローチャートである。
【図４】  この発明の実施の形態１による１速から２速への変速時のクラッチ接続制御の判定処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  エンジン、２  電磁クラッチ、３  歯車式変速機、４  コントロールユニット、５  シフト・セレクトアクチュエータ、６  シフト・セレクトポジションセンサ、８  シフトレバー、９  変速機出力軸回転センサ、２１  クランク軸、２２  変速機入力軸、２３  変速機出力軸。
【図１】
0003698993.tif 000002
【図２】
0003698993.tif 000003
【図３】
0003698993.tif 000004
【図４】
0003698993.tif 000005