(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク容量を連続的に変化させることのできる複数の係合機構の係合および解放の状態に応じて複数の変速段が設定される変速機が動力源の出力側に連結され、所定の係合機構を解放するように該所定の係合機構のトルク容量を次第に低下させるとともに他の係合機構を係合させるように該他の係合機構のトルク容量を次第に増大させることにより所定の変速段から他の変速段に切り替えられるクラッチ・ツウ・クラッチ変速を行う車両の変速制御装置において、
前記変速機の目標入力角加速度と前記変速機の出力角加速度と解放側の係合機構の目標トルク容量と目標出力トルクとに基づいて、前記クラッチ・ツウ・クラッチ変速におけるトルク相およびイナーシャ相で共通の演算式を使用して前記トルク相およびイナーシャ相での係合側の係合機構の目標トルク容量を求めるトルク演算手段を備え、
前記解放側の係合機構の目標トルク容量は、前記クラッチ・ツウ・クラッチ変速におけるトルク相からイナーシャ相に亘って連続的に変化する値に設定されている
ことを特徴とする車両の変速制御装置。
【請求項２】
前記変速機の目標入力角加速度と前記変速機の出力角加速度と解放側の係合機構の目標トルク容量と目標出力トルクとに基づいて、前記クラッチ・ツウ・クラッチ変速におけるトルク相およびイナーシャ相での前記動力源の出力トルク目標値を求める出力トルク演算手段を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の車両の変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両における変速の制御を行う装置に関し、特にクラッチやブレーキなどの係合機構の解放と係合とを並行して進行させることにより変速段を変化させる変速制御を行う装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の変速比は、エンジンなどの駆動力源から駆動輪へのトルクの伝達に関与する機構によって決まり、従来の一般的な車両用変速機は、複数のギヤ対からトルクの伝達に関与するギヤ対をクラッチによって選択し、あるいは複数組の遊星歯車機構によって構成されている伝動機構におけるトルク伝達経路をクラッチやブレーキなどの係合機構の係合および解放の状態に応じて選択し、また単一の遊星歯車機構における反力要素あるいは出力要素をクラッチやブレーキなどの係合機構の係合および解放の状態に応じて切り替えて前進段や後進段を選択するように構成されている。この種の変速機では、前進段と後進段との切り替えを含む変速段の変更は、変速前の変速段を設定していた係合機構を解放し、変速後の変速段を設定する係合機構を係合させることにより行う場合がある。このような変速はクラッチ・ツウ・クラッチ変速と称され、その変速を実行するために係合あるいは解放される係合機構のトルク容量が共に不足するとエンジンが吹き上がったり、駆動トルクが低下していわゆる引き込み感が生じたりし、また反対に両方の係合機構のトルク容量が過剰であれば、いわゆるタイアップ状態になって駆動トルクが減殺され、これがショックとなることがある。【０００３】
クラッチ・ツウ・クラッチ変速では、このように係合側の係合機構と解放側の係合機構とのトルク容量が過剰にならず、また不足しないように制御する必要があり、そのためにに従来、種々の制御装置や制御方法が提案されている。例えば特開２００８−０５１１８６号公報には、変速機の出力トルクの目標値を求め、その目標出力トルクとクラッチ・ツウ・クラッチ変速に関与する一方のクラッチのトルク分担率とに基づいて当該一方のクラッチのトルクを求め、その一方のクラッチトルクと目標出力トルクとに基づいて他方のクラッチのトルクを求めるように構成された変速制御装置が記載されている。そして、この特開２００８−０５１１８６号公報に記載された変速装置では、解放側のクラッチのトルクをイナーシャ相の開始時点でゼロになるように次第に低下させている。したがって、イナーシャ相では解放側のクラッチはトルクを受け持たず、係合側のクラッチの油圧を増大させることにより変速を進行させている。【０００４】
また、特開２００１−２２７６３７号公報には、クラッチ・ツウ・クラッチ変速のトルク相において、入力回転数の変化量に基づいて係合側クラッチのトルク容量を変更するように構成された変速制御装置が記載されている。クラッチ・ツウ・クラッチ変速のトルク相では、係合側クラッチのトルク容量が不足していると、いわゆるパワーオン状態であればエンジン回転数もしくは入力回転数が増大し、また反対に係合側クラッチのトルク容量が大きすぎるといわゆるタイアップ状態になって駆動トルクが低下する引き込み感が生じる。そこで、特開２００１−２２７６３７号公報に記載された装置は、入力回転数が増大方向に変化した場合には係合側クラッチのトルク容量を増大させ、また入力回転数が低下側に変化した場合には、係合側クラッチのトルク容量を低下させている。【０００５】
上記の特開２００８−０５１１８６号公報に記載されている装置では、イナーシャ相の開始によって解放側クラッチのトルク容量もしくは油圧をゼロに設定するので、その直前で解放側クラッチのトルク容量もしくは油圧がある程度高くなっていた場合には、イナーシャ相の開始によって解放側クラッチが急激に解放させられることになる。それに伴って係合側クラッチのトルク容量もしくは油圧を、解放側クラッチのトルク容量の低下分、急激に増大させることになる。そのため、これらのクラッチのトルク容量あるいは油圧の制御が不連続になり、これが要因になって変速ショックが生じる可能性がある。【０００６】
なお、上記の特開２００１−２２７６３７号公報に記載されている装置は、クラッチ・ツウ・クラッチ変速でのトルク相における係合側クラッチを制御するように構成された装置であり、イナーシャ相ではエンジンを含む回転部材の回転数の変化を積極的に生じさせるのであるから、特開２００１−２２７６３７号公報に記載された装置は、クラッチ・ツウ・クラッチ変速の全体に亘る制御に適用することができない。
【発明の概要】
【０００７】
この発明は上記の技術的背景に基づいてなされたものであって、クラッチ・ツウ・クラッチ変速におけるトルク相からイナーシャ相に亘ってトルクや回転数の変化を滑らかに生じさせて変速ショックを防止もしくは緩和することのできる変速制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
この発明は、上記の課題を解決するために、トルク容量を連続的に変化させることのできる複数の係合機構の係合および解放の状態に応じて複数の変速段が設定される変速機が動力源の出力側に連結され、所定の係合機構を解放するように該所定の係合機構のトルク容量を次第に低下させるとともに他の係合機構を係合させるように該他の係合機構のトルク容量を次第に増大させることにより所定の変速段から他の変速段に切り替えられるクラッチ・ツウ・クラッチ変速を行う車両の変速制御装置において、前記変速機の目標入力角加速度と前記変速機の出力角加速度と解放側の係合機構の目標トルク容量と目標出力トルクとに基づいて、前記クラッチ・ツウ・クラッチ変速におけるトルク相およびイナーシャ相で共通の演算式を使用して前記トルク相およびイナーシャ相での係合側の係合機構の目標トルク容量を求めるトルク演算手段を備え、前記解放側の係合機構の目標トルク容量は、前記クラッチ・ツウ・クラッチ変速におけるトルク相からイナーシャ相に亘って連続的に変化する値に設定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
この発明では、更に、前記変速機の目標入力角加速度と前記変速機の出力角加速度と解放側の係合機構の目標トルク容量と目標出力トルクとに基づいて、前記クラッチ・ツウ・クラッチ変速におけるトルク相およびイナーシャ相での前記動力源の出力トルク目標値を求める出力トルク演算手段を備えることができる。
【００１０】
したがって、この発明によれば、クラッチ・ツウ・クラッチ変速のトルク相からイナーシャ相に到る係合側の係合機構の目標トルク容量が同一の演算式に基づいて求められ、しかもその演算に使用される解放側の係合機構の目標トルク容量がトルク相からイナーシャ相に亘って連続して変化する値となっているので、係合側の係合機構における目標トルク容量も連続して変化するものとなる。したがって、クラッチ・ツウ・クラッチ変速を実行する係合側および解放側の各係合機構のトルク容量が急激に変化し、それに伴って駆動トルクが急激に変化するなどの事態が生じないので、クラッチ・ツウ・クラッチ変速での変速ショックを低減でき、もしくは変速ショックを防止することができる。
【００１１】
また、係合側の係合機構の目標トルク容量と併せて動力源の出力トルクを制御することとすれば、変速ショックを更に低減もしくは防止でき、また係合機構の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明に係る変速制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２】その制御をパワーオンアップシフトの際に実行した場合の各クラッチトルク要求値の変化の一例を模式的に示す図である。
【図３】この発明を適用できる車両の制御系統を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
先ず、この発明で対象とすることのできる車両について説明すると、この発明で対象とする車両は、クラッチ・ツウ・クラッチ変速が行われる自動変速機を備えた車両である。これをブロック図で模式的に示すと図３のとおりであり、動力源１の出力側に入力軸２を介して自動変速機３が連結されている。この動力源１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関あるいはモータによって構成され、あるいは内燃機関とモータとを組み合わせたハイブリッドタイプの動力源である。この動力源１は、少なくとも出力トルクが電気的に制御されるように構成されている。例えば、ガソリンエンジンであれば、電子スロットルバルブを備えていて、スロットル開度を電気的に制御して吸入空気量に応じた出力トルクを設定し、また点火時期の遅角制御もしくは進角制御を行って出力トルクを一時的に大小に変化させるように構成されている。なお、図３には自動変速機３に対して入力されるトルクを発生する装置を動力源としてあり、したがってトルクコンバータを備えた車両の場合には、トルクコンバータは動力源に含まれる。
【００１４】
自動変速機３は、所定の係合機構Ｃ１を係合させることにより所定の変速段を設定し、またその係合機構Ｃ１を解放するとともに他の係合機構Ｃ２を解放状態から係合状態に切り替えることにより他の変速段が設定されるように構成された変速機である。その係合機構Ｃ１，Ｃ２は、共に回転する部材同士を連結し、またその連結を解除するクラッチ機構と、回転部材を所定の固定部に連結し、あるいはその連結を解除するブレーキとのいずれであってもよい。したがって、上記の自動変速機３は、有段式の変速機である。なお、設定可能な変速比の全体に亘るすべての変速がクラッチ・ツウ・クラッチ変速である必要はなく、少なくとも一つの変速がクラッチ・ツウ・クラッチ変速となる変速機であってよい。そして、それらの係合機構（以下、単にクラッチと記す場合がある。）Ｃ１，Ｃ２は所定のアクチュエータによってトルク容量が制御されるように構成されており、そのアクチュエータは油圧アクチュエータや電動アクチュエータであってよく、したがってトルク容量が電気的に制御されるように構成されている。より具体的には、自動変速機３は複数の電磁弁によって油圧が制御される油圧回路を備えており、その電磁弁によって油路を切り替えて変速を実行し、またその変速の過程でのクラッチのトルク容量や変速段を設定している状態でのクラッチのトルク容量を電磁弁によって制御するように構成されている。この自動変速機３の出力軸４から出力されたトルクが終減速機を構成しているデファレンシャル５に伝達され、このデファレンシャル５から左右の駆動輪６に駆動トルクが伝達されるように構成されている。
【００１５】
上記の動力源１や自動変速機３を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）７が設けられている。この電子制御装置７は、動力源１用の制御装置および自動変速機３用の制御装置を統合したものであってもよく、あるいはそれらの制御装置に制御信号を出力するように構成されたものであってもよい。この電子制御装置７は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、予め記憶している各種のマップやデータ、およびプログラム、ならびに外部から入力される各種データに基づいて演算を行い、その演算結果を制御指令信号として動力源１や自動変速機３に出力するように構成されている。そのマップは、各種のパラメータに対応させて制御目標値を実験やシミュレーションなどによって定めたものであり、変速段を決める変速線図、運転者の要求に応じた駆動力を定める駆動力マップ、出力軸４の角加速度や入力軸２の角加速度の目標値、解放側クラッチのトルク要求値などのマップである。また、外部から入力される信号の例を挙げると、車速Ｖ、アクセル開度Ａｃｃ、自動変速機３で設定されている変速比γなどである。
【００１６】
この発明に係る変速制御装置は、上述した車両におけるクラッチ・ツウ・クラッチ変速を以下に述べるように制御する。図１はその制御の一例を説明するためのフローチャートであって、先ず、クラッチ・ツウ・クラッチ変速が実行される状態か否か、言い換えれば、クラッチ・ツウ・クラッチ変速の判断が成立しているか否かが判断される（ステップＳ１）。変速の判断は、アクセル開度Ａｃｃなどで代表される駆動要求量と車速となどの車両の走行状態を表すデータと、予め用意されている変速線図とによって行われ、走行状態が変速線図における所定の変速段領域から他の変速段領域に変化した場合に、変速するべきことの判断が成立する。こうして判断された変速が、所定のクラッチを係合させて設定されている変速段から、そのクラッチを解放するとともに他のクラッチを係合させる変速段への変速であれば、クラッチ・ツウ・クラッチ変速の判断が成立する。
【００１７】
このクラッチ・ツウ・クラッチ変速の判断が成立していないことによりステップＳ１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなく図１のルーチンを一旦終了する。これに対してステップＳ１で肯定的に判断された場合には、運転者の要求する動力源トルクが読み込まれる（ステップＳ２）。所定の車速でアクセル操作された場合の要求駆動力は、車両の走行特性もしくは走行性能として設計上決められるべきものであるから、予めマップとして用意しておくことができ、したがって車速Ｖおよびアクセル開度Ａｃｃを引数としてマップから要求駆動力を求めることができる。すなわち、ステップＳ２で読み込む動力源トルクは、現在の動力源トルク推定値であってもよい。その要求（もしくは推定）駆動力と車速とに基づいて動力源１の目標出力が求まる。一方、車速Ｖおよび変速比γならびにデファレンシャル５のギヤ比などの所定の定数に基づいて動力源１の回転数が求まるから、目標出力をその動力源１の回転数で除算することにより動力源トルクが求まる。ステップＳ２ではこのようにして得られた動力源トルクが参照される。
【００１８】
ついで、出力軸４の角加速度が読み込まれる（ステップＳ３）。出力軸４はデファレンシャル５を介して駆動輪６に連結されているから、出力軸４の角加速度は車両の加速度に対応しており、したがって車速Ｖに相当する検出値の変化率に基づいて求めることができる。より具体的には、自動変速機３に内蔵されている回転数センサによって出力軸４の回転数を計測し、その計測値に微分処理などの信号処理を行って角加速度が求められる。
【００１９】
さらに、出力軸トルクの目標値と入力軸２の角加速度の目標値とが算出される（ステップＳ４）。変速は、入力軸２あるいは動力源１の回転数や出力軸トルクが変速後の変速比で決まる値に変化することであり、これらの変化が急激に生じると変速ショックが悪化し、また反対にそれらの変化に長時間を要すると、変速応答性が悪化して運転者に違和感を与えたり、あるいは係合機構の耐久性が低下するなどの可能性がある。そこで、通常は、変速を完了するまでのいわゆる変速時間を決め、その間に出力軸トルクや入力軸回転数の変化が完了するように制御する。そのために、出力軸トルクの目標値は、前述した特開２００８−５１１８６号公報に記載されているように、目標出力トルクの時間関数あるいは変化パターン（変化波形）として設計上、予め決めておくことができる。なお、目標出力トルクは、自動変速機３の推定入力トルク（上記の動力源トルク）に変速比γやデファレンシャル５のギヤ比、動力伝達効率などを掛けて求めることができる。また、イナーシャ相では、動力源１や自動変速機３を構成している各種の回転部材の回転数が変化し、その回転数の変化に伴う慣性トルクが生じるので、目標出力トルクはその慣性トルクを加味した値に設定される。したがって、図１に示すルーチンは、イナーシャ相の開始の判定を行うこととしてもよく、そのイナーシャ相の開始の判定は、入力軸回転数が変速前の変速比と車速（もしくは出力軸回転数）とから求まる回転数から予め定めた判定基準回転数以上外れたことを検出することにより行えばよい。
【００２０】
また、入力軸回転数は、変速前の変速比と車速とで決まる回転数から変速後の変速比と車速とで決まる回転数に変化し、その回転数変化を予め決めた変速時間内に生じさせるのであるから、その回転数の変化量と変速時間とに基づいて角加速度の目標値を求めることができる。したがって、この入力軸角加速度目標値は、車速Ｖや変速パターンごとなどに応じて予めマップとして用意しておき、そのマップを使用して算出することとしてもよい。
【００２１】
そして、解放側クラッチトルクの要求値が読み込まれる（ステップＳ５）。前述したようにクラッチ・ツウ・クラッチ変速は、一方の係合機構の解放と他方の係合機構の係合とを並行して進行させる変速であるから、図１に示す制御例では、解放側クラッチのトルク容量を先ず決め、それに応じて係合側クラッチのトルク容量や動力源１のトルク要求量を求めることとしている。そして、この解放側クラッチトルクの要求量は、トルク相の終了時すなわちイナーシャ相の開始時を挟んだ前後に亘って連続的に変化する値として設定されている。したがって、ステップＳ５で読み込まれる解放側クラッチのトルク要求値は、変速パターンや車速Ｖあるいはアクセル開度Ａｃｃに応じてマップとして予め決めておくことができる。
【００２２】
なお、上述したステップＳ２ないしステップＳ５の制御は、図１に記載してある順序で実行する必要は特にはなく、先行するステップで求めたデータを使用する場合以外は、その実行順序を図１に掲げてある順序以外の順序としてもよい。
【００２３】
以上のようにして得られたデータを使用して動力源トルク要求値と、係合側クラッチのトルク要求量（トルク容量の要求量）とが算出される（ステップＳ６）。その演算式を示すと以下のとおりであり、（１）式はアップシフトの際のトルク相およびイナーシャ相で使用する式であり、（２）式はダウンシフトの際のトルク相およびイナーシャ相で使用する式である。
【数１】
0005928579.tif 000002
【００２４】
これら（１）式および（２）式は対象とする自動変速機３におけるギヤトレーンについての従来知られている下記の運動方程式から導き出される。
【数２】
0005928579.tif 000003
ここで、ωｔドット（ｄωｔ／ｄｔ）は上記のステップＳ４で算出した入力軸角加速度目標値、ωｏドット（ｄωｏ／ｄｔ）は上記のステップＳ３で算出した出力軸角加速度、ＴｏはステップＳ４で求められた目標出力軸トルク、ＴｔはステップＳ２で求められた動力源トルク、Ｔclowは変速前あるいは変速後の低速側の変速段で係合するクラッチのトルク、Ｔchi は変速前あるいは変速後の高速側の変速段で係合するクラッチのトルク、ａ１，ａ２，b１，b２，c１，ｃ２，ｄ１，ｄ２のそれぞれは対象とする自動変速機３におけるギヤトレーンの運動方程式での定数であって予め求めておくことができる値である。
【００２５】
アップシフト時に動力源トルク要求値Ｔｔおよび係合側クラッチトルク要求値Ｔchi を求める上記の（１）式、およびダウンシフト時に動力源トルク要求値Ｔｔおよび係合側クラッチトルク要求値Ｔclowを求める上記の（２）式は、それぞれの変速の過程におけるトルク相およびイナーシャ相のいずれにおいても共通して使用し、それぞれの要求値Ｔt，Ｔchi ，Ｔclowが算出される。そして、それぞれの演算式に含まれている解放側クラッチトルクＴchi ，Ｔclowは前述したようにトルク相の終了時すなわちイナーシャ相の開始時を挟んだ前後に亘って連続的に変化する値として設定されているから、アップシフト時の動力源トルク要求値Ｔｔおよび係合側クラッチトルク要求値Ｔchi 、ならびにダウンシフト時の動力源トルク要求値Ｔｔおよび係合側クラッチトルク要求値Ｔclowは、トルク相の終了時すなわちイナーシャ相の開始時を挟んだ前後に亘って連続的に変化する値となる。
【００２６】
上述のようにして求められた各要求値Ｔt，Ｔchi ，Ｔclowが制御指令値として出力されて動力源トルクが制御され（ステップＳ７）、また解放側クラッチトルクや係合側クラッチトルクが制御される（ステップＳ８）。なお、動力源トルクの制御は、具体的には、ガソリンエンジンであれば点火時期の遅角制御やスロットル開度の制御によって行うことができ、また各クラッチトルクの制御は、各クラッチを係合させる油圧を制御することにより行うことができる。
【００２７】
上述した変速制御を行った場合の各クラッチトルク要求値の変化を図２に模式的に示してある。図２はパワーオンアップシフトの際の各クラッチトルク要求値の変化を示すタイムチャートであって、変速判断が成立したことに伴ってｔ1 時点に解放側クラッチトルク要求値が低下し始め、かつそれに応じて係合側クラッチトルク要求値が増大し始める。すなわちトルク相が開始する。その場合、入力軸回転数を維持するように入力軸回転数目標値が設定されており、また出力軸トルク目標値は変速後の変速段でのトルクとなるように所定の勾配で低下する値として設定されている。したがって、係合側クラッチトルクはこれらの値を用いて上記の（１）式から算出され、図２に示すように次第に増大させられる。
【００２８】
こうして解放側クラッチのトルクが低下し、かつ係合側クラッチのトルクが増大することにより変速後の変速段を設定する経路で伝達されるトルクがある程度まで増大するとイナーシャ相が開始し（ｔ2 時点）、入力軸回転数目標値は変速後の変速比および車速に基づいて決まる値に向けて所定の勾配で次第に低下させる。なお、イナーシャ相の開始は、入力軸回転数が車速と変速比とに基づいて求まる回転数から所定値外れたことによって判定することができる。イナーシャ相では動力源１を含む各種の回転部材の回転数が変化するので、それに伴う慣性トルクが出力軸トルクとして現れる。したがって、出力軸トルク目標値はその慣性トルクを見込んだトルクに設定される。さらに、解放側クラッチトルク要求値はイナーシャ相の開始時点ｔ2 を挟んだ前後で滑らかに変化するように設定してあり、イナーシャ相が開始した後にゼロになる。
【００２９】
イナーシャ相が開始した後であっても、係合側クラッチのトルク要求量は従前のトルク相中と同様の演算式によって算出され、したがってアップシフトの場合には図２に示すように、入力軸回転数目標値の減少および出力軸トルク目標値の増大に応じて変化し、その変化は連続したものとなる。その結果、係合側および解放側のクラッチトルク要求量が急激に、あるいはステップ的に変化することがないので、変速ショックが悪化することはない。図２には従来技術として挙げた特開２００８−５１１８６号公報に記載されている制御を行った場合の解放側および係合側のクラッチトルク要求量の変化を破線で示してある。その破線で示すように、従来では、イナーシャ相の開始時点で解放側クラッチトルク要求量をゼロにするので、それに伴って係合側クラッチトルク要求量が急激に増大し、これが要因となって変速ショックが生じる。
【００３０】
なお、上述した具体例では、係合側クラッチトルク要求量と併せて動力源トルク要求値を求めて動力源１のトルクを制御することとしたが、この発明では、動力源トルク要求値を求めずに係合側クラッチトルク要求量を求めてその係合側クラッチのトルク容量を制御するように構成してもよい。また、図２にはパワーオンアップシフトの場合の例を示したが、この発明はパワーオンおよびパワーオフ、ならびにアップシフトおよびダウンシフトのいずれの場合であっても、上述した制御と同様にして変速制御を行い、かつ変速ショックの緩和を図ることができる。
【００３１】
ここで、上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、図１におけるステップＳ６の制御を実行する機能的手段もしくは前述した電子制御装置７がこの発明におけるトルク演算手段あるいは出力トルク演算手段に相当している。
【符号の説明】
【００３２】
１…動力源、  ２…入力軸、  ３…自動変速機、  Ｃ１，Ｃ２…係合機構、  ４…出力軸、  ５…デファレンシャル、  ６…駆動輪、  ７…電子制御装置（ＥＣＵ）。
【図１】
0005928579.tif 000004
【図２】
0005928579.tif 000005
【図３】
0005928579.tif 000006