(57)【要約】【課題】車両が走行している状態のもとにおけるエンジン再始動時の加速応答性を向上させる。【解決手段】エンジンが停止され、プライマリ軸が回転している状態のもとで、エンジンの再始動要求が出されたときに、タービン回転数Ｎtとプライマリ回転数Ｎpとの差がキックダウン判定値ΔBとなったときには、変速比が低速段側にシフトダウンされる。シフトダウン操作によりタービン回転数Ｎtとプライマリ回転数Ｎpと差が締結判定値ΔBとなったときに、入力クラッチを締結する。入力クラッチの締結に先だってキックダウン制御を先行させると、エンジン再始動時の加速応答性を高めることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの動力が入力される変速機入力軸と、駆動輪にエンジンの動力を出力する変速機出力軸と、前記変速機入力軸と前記変速機出力軸との間に装着される変速要素とを備えた自動変速機を変速制御する変速機の制御装置であって、
トルクコンバータのタービン軸と前記変速機入力軸とを締結状態と締結解除状態とに切り換える入力クラッチと、
前記タービン軸のタービン回転数を検出するタービン回転センサと、
前記変速機入力軸の入力回転数を検出する入力軸回転センサと、
エンジンが停止され、前記変速機入力軸が回転している状態のもとで、エンジンの再始動要求が出されたときに、前記タービン回転数と前記入力回転数との差がキックダウン判定値となったときに前記変速機を低速段側にシフトダウン操作する変速制御部と、
前記シフトダウン操作により前記タービン回転数と前記入力回転数の差が締結判定値となったときに、前記入力クラッチを締結するクラッチ制御部と、
を有する変速機の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の変速機の制御装置において、前記変速機入力軸に連結される走行用モータを有する、変速機の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の変速機の制御装置において、前記自動変速機は、前記変速機入力軸に設けられたプライマリプーリと、前記変速機出力軸に設けられたセカンダリプーリと、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとの間に巻き掛けられたループ状の動力伝達要素とを有し、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリの溝幅を変化させて変速比を変化させる無段変速機である、変速機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行状態に応じて変速操作を自動的に行う自動変速機を制御する変速機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の自動変速機には、複数の変速歯車列を有する有段変速機と、変速機入力軸の回転を無段階に変化させて変速機出力軸に出力するチェーン式やトロイダル式の無段変速機がある。有段変速機には、変速歯車列の形態によって１軸上での変速が可能な遊星歯車式と、手動変速機と同様な平行軸式とがある。さらに、有段変速機にはデュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）があり、ＤＣＴはクラッチと歯車が奇数段と偶数段の２系統の動力伝達経路を有し、２系統を交互に繋ぎ変えながら変速を行う。このような自動変速機を有する車両においては、エンジンと変速機入力軸との間にはトルクコンバータが設けられており、トルクコンバータを介してエンジン動力が変速機入力軸に入力される。
【０００３】
動力源としてのエンジンの燃費を向上させるために、車両の速度が所定値以下となったときに、エンジンを停止させるようにしたアイドリングストップ技術が開発されている。このアイドリングストップ機能を有する車両においては、エンジンが停止された状態のもとで、運転者によりアクセル操作が行われたときには、エンジンが再始動される。
【０００４】
駆動力源として、エンジンと走行用モータとを有するハイブリッド車両においては、エンジンが停止されてモータ走行の状態のもとで、運転者によるアクセル操作により高い加速要求が求められたときには、エンジンが再始動させる。これにより、モータ動力に加えてエンジン動力が駆動輪に伝達され、高負荷の車両走行を円滑に行うことができる。
【０００５】
特許文献１には、エンジンの出力軸に連結されたモータの出力軸に変速機の入力軸を連結するようにしたハイブリッド変速機を有するハイブリッド車両の負荷切換方法が記載されている。このハイブリッド車両においては、変速段の切換時にモータの回転数を変化させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１０−５３７６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
自動変速機とトルクコンバータのタービン軸との間に入力クラッチが設けられた動力伝達経路を有する車両においては、入力クラッチにより自動変速機の変速機入力軸とタービン軸とを締結状態と締結解除状態とに切り換えられる。上述のように、アイドリングストップ機能を有する車両、および駆動力源としてエンジンと走行用モータとを有する車両においては、車両の走行時にエンジンが停止されることがある。エンジンが停止されるときには、入力クラッチは締結解除状態つまり開放状態に切り換えられる。
【０００８】
車両走行状態のもとで、エンジンが再始動されるときには、自動変速機は高速段側となっている。このため、従来では、エンジン再始動時には、入力クラッチを締結させてから自動変速機を低速段にシフトダウンするように制御している。このように、エンジン再始動後に、入力クラッチを締結させてから変速比を低速段にダウンシフトするように制御すると、入力クラッチが締結するまではダウンシフトすることができないので、加速応答性を高めることができない。
【０００９】
本発明の目的は、車両が走行している状態のもとにおけるエンジン再始動時の加速応答性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の変速機の制御装置は、エンジンの動力が入力される変速機入力軸と、駆動輪にエンジンの動力を出力する変速機出力軸と、前記変速機入力軸と前記変速機出力軸との間に装着される変速要素とを備えた自動変速機を変速制御する変速機の制御装置であって、トルクコンバータのタービン軸と前記変速機入力軸とを締結状態と締結解除状態とに切り換える入力クラッチと、前記タービン軸のタービン回転数を検出するタービン回転センサと、前記変速機入力軸の入力回転数を検出する入力軸回転センサと、エンジンが停止され、前記変速機入力軸が回転している状態のもとで、エンジンの再始動要求が出されたときに、前記タービン回転数と前記入力回転数との差がキックダウン判定値となったときに前記変速機を低速段側にシフトダウン操作する変速制御部と、前記シフトダウン操作により前記タービン回転数と前記入力回転数の差が締結判定値となったときに、前記入力クラッチを締結するクラッチ制御部と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
エンジンが停止され、前記変速機入力軸が回転している状態のもとで、エンジンの再始動要求が出されたときには、入力クラッチの締結に先行させて変速比を低速段側にキックダウン制御するので、エンジンの再始動後における車両の加速応答性を高めることができる。特に、エンジン停止中で車両が走行されており、変速比が高速段側となっている状態のもとで、高駆動力要求があったときにおける応答性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態である変速機の制御装置を備えたパワーユニットの一例を示す概略図である。
【図２】図１に示すパワーユニットの制御系を示す概略図である。
【図３】エンジンが再始動されたときにおける変速機の作動状態を示すタイムチャートである。
【図４】エンジンが再始動されたときにおける変速機制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すパワーユニット１０は、車両の駆動力源としてエンジン１１と走行用モータ１２とを有しており、走行用モータ１２は発電機としての機能を有するモータジェネレータである。エンジン１１のクランク軸１３にはトルクコンバータ１４が設けられており、トルクコンバータ１４は、クランク軸１３にフロントカバー１５を介して連結されるポンプインペラ１６と、このポンプインペラ１６に対向するとともにタービン軸１７に連結されるタービンランナ１８とを備えている。滑り要素であるトルクコンバータ１４には、定常走行等における動力伝達効率を向上させるため、フロントカバー１５とタービン軸１７とを直結するロックアップクラッチ１９が設けられている。
【００１４】
パワーユニット１０は、自動変速機としての無段変速機２０を有しており、この無段変速機２０はエンジン１１の動力が入力される変速機入力軸つまりプライマリ軸２１と、変速機出力軸つまりセカンダリ軸２２とを有している。プライマリ軸２１にはプライマリプーリ２３が設けられ、セカンダリ軸２２にはセカンダリプーリ２４が設けられている。プライマリプーリ２３とセカンダリプーリ２４の間には、ループ状の変速要素として駆動チェーン２５が巻き掛けられている。プライマリプーリ２３、セカンダリプーリ２４および駆動チェーン２５は、プライマリ軸２１とセカンダリ軸２２との間に装着される変速要素を構成している。
【００１５】
プライマリプーリ２３の背面側にはプライマリ室２６が区画されており、セカンダリプーリ２４の背面側にはセカンダリ室２７が区画されている。プライマリ室２６に供給されるプライマリ圧とセカンダリ室２７に供給されるセカンダリ圧とを調整してプーリ溝幅を変化させることにより、駆動チェーン２５の巻き掛け径が変化する。これにより、プライマリ軸２１からセカンダリ軸２２に対する無段変速が可能となる。
【００１６】
トルクコンバータ１４のタービン軸１７と、変速機入力軸としてのプライマリ軸２１の一端との間には、油圧式の入力クラッチ３１が設けられている。入力クラッチ３１は、トルクコンバータ１４のタービン軸１７に連結されるクラッチドラム３２と、プライマリ軸２１に連結されるクラッチハブ３３とを備えている。クラッチドラム３２内には図示しない摩擦板が取り付けられており、摩擦板を介してクラッチハブ３３とクラッチドラム３２とを接続させると、入力クラッチ３１はタービン軸１７とプライマリ軸２１とを締結する締結状態となる。一方、クラッチハブ３３とクラッチドラム３２の接続を解除すると、タービン軸１７とプライマリ軸２１との締結が解除される。クラッチドラム３２には、摩擦板を押し付けるための図示しないピストンが設けられており、この入力クラッチ３１は油圧式のクラッチとなっている。
【００１７】
プライマリ軸２１の他端には、走行用モータ１２のロータ軸３４が連結されており、走行用モータ１２の動力は無段変速機２０のプライマリ軸２１に出力される。
【００１８】
変速機出力軸としてのセカンダリ軸２２は、トルクリミッタとして機能するヒューズクラッチからなる出力クラッチ３５を介して、駆動輪出力軸３６が連結されている。この駆動輪出力軸３６には、ディファレンシャル機構３７およびアクスル軸３８を介して駆動輪３９が連結されている。出力クラッチ３５は、入力クラッチ３１と同様に、油圧式クラッチとなっており、セカンダリ軸２２と駆動輪出力軸３６とを締結状態と締結解除状態とに切り換える。出力クラッチ３５が締結された状態のもとで、セカンダリ軸２２はエンジン１１の動力、および走行用モータ１２の動力を駆動輪３９に出力する。
【００１９】
図１に示すパワーユニット１０は、駆動力源としてエンジン１１と走行用モータ１２とを有しているので、モータ走行モードとエンジン走行モードのいずれのモードでも車両を走行させることができる。モータ走行モードにおいては、入力クラッチ３１が開放状態に切り換えられて、プライマリ軸２１とタービン軸１７とが切り離される。これにより、エンジン１１を停止させて走行用モータ１２の動力のみが駆動輪３９に伝達される。一方、エンジン走行モードにおいては、入力クラッチ３１が締結状態に切り換えられて、プライマリ軸２１とタービン軸１７とを接続することにより、エンジン１１の動力が駆動輪に伝達される。
【００２０】
エンジン走行モードには、エンジン１１の動力と走行用モータ１２の動力とを駆動輪３９に伝達するパラレル走行モードと、走行用モータ１２を空転させるか、または停止させて、エンジン１１の動力のみを駆動輪３９に伝達するモードとがある。車両の制動時には、駆動輪３９により無段変速機２０を介してロータ軸３４を駆動することにより、走行用モータ１２により回生エネルギーが回収されて図示しないバッテリに電力が蓄電される。
【００２１】
図１に示されるように、プライマリ軸２１の回転速度つまり回転数を検出するためのプライマリ回転センサ４１と、セカンダリ軸２２の回転数を検出するためのセカンダリ回転センサ４２と、タービン軸１７の回転数を検出するためのタービン回転センサ４３とがパワーユニット１０に設けられている。プライマリ回転センサ４１は、変速機入力軸の入力回転数を検出する入力軸回転センサであり、セカンダリ回転センサ４２は、変速機出力軸の出力回転数を検出する出力軸回転センサである。パワーユニット１０には、駆動輪３９の回転速度つまり車速を検出する車速センサ４４が設けられている。
【００２２】
図２は、図１に示したパワーユニット１０の制御系を示すブロック図である。制御ユニット４０には、上述したプライマリ回転センサ４１、セカンダリ回転センサ４２、タービン回転センサ４３、および車速センサ４４の検出信号が送られる。さらに、制御ユニット４０には、アクセルペダル４５からのアクセル操作信号が送られる。制御ユニット４０からは、プライマリ室２６とセカンダリ室２７に供給される作動油の油圧を調整するためのバルブユニット４６内の電磁弁に駆動信号が送られる。この油圧を調整することにより、駆動チェーン２５のプライマリプーリ２３とセカンダリプーリ２４に対する巻き掛け径が変化し、変速比が制御される。さらに、入力クラッチ３１の切換操作は、制御ユニット４０からの駆動信号により制御される。
【００２３】
制御ユニット４０は、制御信号を演算するＣＰＵ、制御プログラム、演算式およびマップデータが格納されるメモリ、および一時的にデータが格納されるメモリを有しており、制御ユニット４０は、変速比を制御する変速制御部と、入力クラッチ３１の切換を制御するクラッチ制御部とを構成している。
【００２４】
図３は、モータ走行モードで車両が慣性走行している状態のもとで、エンジンが再始動されたときにおける変速機の作動状態を示すタイムチャートである。この明細書においては、車両走行時にエンジン１１が始動されたことを、エンジン再始動と言う。
【００２５】
モータ走行モードで車両が走行しているときには、走行用モータ１２が駆動されている。この走行モードで車両が慣性走行しているときには、無段変速機２０は高速段側の変速比となっており、その変速比に応じたプライマリ回転数Ｎpでプライマリ軸２１は回転している。この状態のもとで、アクセルペダル４５が踏み込まれて車両の加速要求が出され、走行用モータ１２の動力に加えてエンジン１１の動力を駆動輪３９に伝達するエンジン走行モードに切り換えられるときには、エンジン再始動制御がＯＮとなる。図３において、［１］はエンジン再始動時点を示す。エンジン１１が始動されると、このときの車両の走行モードとしては、走行用モータ１２の動力を駆動輪３９に伝達するようにしていても、モータ走行モードではなく、エンジン走行モードとする。
【００２６】
エンジン１１が再始動されると、クランク軸１３の回転数つまりエンジン１１のエンジン回転数Ｎeが上昇する。同様に、トルクコンバータ１４のロックアップクラッチ１９が締結状態となっていないときには、タービンランナ１８を介して駆動されるタービン軸１７のタービン回転数Ｎtも上昇する。タービン回転数Ｎtが上昇し、タービン回転数Ｎtとプライマリ回転数Ｎpとの差ΔNがキックダウン判定値ΔAとなったときには、無段変速機２０はキックダウン制御され、変速比が低速段側にシフトダウン操作される。図３において、［２］はキックダウン制御の開始時点を示す。キックダウン制御により変速比がシフトダウン操作されると、図３において実線で示すように、プライマリ回転数Ｎpは上昇する。
【００２７】
タービン回転数Ｎtとプライマリ回転数Ｎpとの差ΔNが締結判定値ΔBとなったら、入力クラッチ３１の締結を開始する。図３において、［３］は入力クラッチ３１の締結開始時点を示す。これにより、車両の走行モードは、エンジン１１の動力が駆動輪３９に伝達されるエンジン走行モードとなる。図３において、［４］で示すように、タービン回転数Ｎtとプライマリ回転数Ｎpの回転数が一致すると、入力クラッチ３１の締結が完了する。これにより、車両の加速度は図３に示すように高められる。締結完了後には、再始動制御はＯＦＦとなる。このように、無段変速機２０のキックダウン制御を行った後に、入力クラッチ３１が締結されて、エンジン１１の動力が駆動輪３９に伝達される。入力クラッチ３１の締結に先行してキックダウン制御が行われる。
【００２８】
エンジン１１が再始動される前のタービン回転数Ｎtはほぼ０[rpm]であり、プライマリ回転数Ｎpは、Ｎp＞０となっている。したがって、エンジン再始動直後は回転差ΔN（Ｎt−Ｎp）は負の値から始まり、タービン軸１７の回転上昇につれて回転差ΔNが０に向けて上昇することになる。例えば、再始動時のプライマリ回転数Ｎpを１５００[rpm]とすると、回転差ΔNは−１５００[rpm]となり、タービン軸１７の回転上昇にともなって０[rpm]に向かって上昇する。
【００２９】
入力クラッチ３１を締結する前に無段変速機２０をシフトダウン操作するようにしたキックダウン先行制御を、エンジン１１が再始動される毎に行うことも可能であるが、本実施の形態の制御装置においては、高負荷駆動力が要求されたときに行うようにしている。高負荷駆動力が要求される始動条件としては、回転差ΔN（Ｎt−Ｎp）の値がキックダウン判定値ΔAよりも０[rpm]に近づいたときとしている。また、締結判定値ΔBとしては、回転差ΔN（Ｎt−Ｎp）の値が、−１００[rpm]よりも０に近づいた値としている。これらの判定値は、制御ユニット４０のメモリにマップデータや演算式として格納されている。
【００３０】
図４は、エンジンが再始動されたときにおける変速機制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【００３１】
エンジン１１が停止されて車両が走行しており、プライマリ軸２１が回転している状態のもとで、アクセルが操作されてエンジン１１の再始動要求が求められたと判定されたとき（ステップＳ１）には、ステップＳ２においてエンジン１１が再始動される。エンジン再始動の要求が出されたか否かは、アクセルの操作量や操作速度等に基づいて制御ユニット４０により判定される。
【００３２】
ステップＳ３において高負荷駆動力が要求されたと判定されたときには、回転差ΔNの値がキックダウン判定値ΔAとなっているか否かがステップＳ４で判定され、キックダウン判定値ΔAとなっていると判定されたときには、ステップＳ５においてキックダウン制御が実行される。キックダウン制御が実行されて、回転差ΔNの値が締結判定値ΔBとなったことがステップＳ６において判定されたら、ステップＳ７において入力クラッチ３１が締結され、再始動制御が終了する。一方、ステップＳ３において、高負荷駆動力が要求されていないと判定されたときには、キックダウン制御を行うことなく、ステップＳ６を経て入力クラッチ３１が締結される。
上述のように、無段変速機２０のキックダウン制御を行った後に、入力クラッチ３１の締結操作を行うようにしたキックダウン先行制御を行うことなく、入力クラッチ３１の締結を行った後にキックダウン操作を行うようにクラッチ先行制御を行うようにすると、プライマリ回転Ｎpは図３において破線で示すように変化することになる。このため、プライマリ回転数Ｎpがタービン回転数Ｎtに一致するまでに時間がかかることになり、クラッチ先行制御方式では、キックダウン先行制御方式に比して加速度の応答時間に応答遅れＲdが発生する。
【００３３】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図１に示すパワーユニット１０は、エンジン１１と走行用モータ１２とを有し、ハイブリッド車両に搭載されるが、駆動力源としてエンジン１１のみを有するパワーユニットにも、この制御装置を適用することができる。変速制御することができる自動変速機の形態としては、無段変速機２０のみならず、有段変速機、デュアルクラッチトランスミッションでも良い。また、無段変速機２０の形態としては、駆動チェーンや駆動ベルトなどの動力伝達要素を使用した形態に限られず、トロイダル式の無段変速機でも良い。
【符号の説明】
【００３４】
１０    パワーユニット
１１    エンジン
１２    走行用モータ
１３    クランク軸
１４    トルクコンバータ
１７    タービン軸
２０    無段変速機（自動変速機）
２１    プライマリ軸（変速機入力軸）
２２    セカンダリ軸（変速機出力軸）
３１    入力クラッチ
３４    ロータ軸
４０    制御ユニット
４１    プライマリ回転センサ
４２    セカンダリ回転センサ
４３    タービン回転センサ
４４    車速センサ
４５    アクセルペダル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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