(57)【要約】【課題】変速ショックのないダウンシフトをより短い時間で行わせることができる自動変速機の制御装置を提供する。【解決手段】自動変速機のダウンシフト時に、スロットル開度を増大補正してエンジン出力トルクを増加させる回転上昇手段を作動させることで、自動変速機の入力軸回転速度を上昇させるようにする。そして、前記回転上昇手段の作動を、実際の入力軸回転速度が変速後の目標入軸回転速度に到達するまでの予測時間が閾値未満になるまで継続させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動変速機のダウンシフト時に、入力軸回転速度を上昇させる回転上昇手段を作動させる自動変速機の制御装置において、
実際の入力軸回転速度が変速後の目標入軸回転速度に到達するまでの時間を予測し、該予測時間に基づいて前記回転上昇手段の作動を停止させることを特徴とする自動変速機の制御装置。
【請求項２】
変速後の目標入軸回転速度と実際の入力軸回転速度と実際の入力軸回転速度の変化速度とから、前記変速後の目標入軸回転速度に到達するのに要する時間を逐次予測し、該予測時間が閾値未満になった時点で、前記回転上昇手段の作動を停止させることを特徴とする請求項１記載の自動変速機の制御装置。
【請求項３】
前記閾値を、前記自動変速機の作動油の温度及び／又は油圧に応じて可変に設定することを特徴とする請求項２記載の自動変速機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動変速機の制御装置に関し、詳しくは、ダウンシフト時に変速ショックを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、自動変速機のダウンシフト時に、スロットル開度の制御によってエンジン出力トルクを増加させることで、ダウンシフトに伴う変速ショックを低減することが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１３７９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のダウンシフト時におけるエンジン出力トルクの増加制御の終了タイミングは、ダウンシフト後のギア段のクラッチの接続開始時（タービン回転の上昇開始時）に設定されていたため、エンジン回転速度（変速機の入力軸回転速度）を充分に上昇させることができず、変速の間延び感を運転者に与える可能性があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ダウンシフト時に、変速機の入力軸回転速度を積極的に増大させるための制御を、変速ショックを発生させることなく、極力長い時間実行させることができるようにして、変速時間の短縮を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そのため請求項１記載の発明は、自動変速機のダウンシフト時に、入力軸回転速度を上昇させる回転上昇手段を作動させる自動変速機の制御装置において、実際の入力軸回転速度が変速後の目標入軸回転速度に到達するまでの時間を予測し、該予測時間に基づいて前記回転上昇手段の作動を停止させることを特徴とする。
上記発明によると、そのときから実際の入力軸回転速度が変速後の目標入軸回転速度にまで上昇するのに要する時間を逐次予測し、該予測時間に基づいて回転上昇手段の作動を停止させるか否かを決定する。
【０００５】
従って、変速後の目標入軸回転速度に実際の入力軸回転速度が到達する前の一定のタイミングで回転上昇手段の作動を停止させることができ、回転上昇手段を過剰に作動させ続けることを回避しつつ、回転上昇手段をなるべく長い時間作動させて変速時間の短縮を図ることができる。
尚、変速後の目標入軸回転速度は、ダウンシフト後の変速段（ギア比）とそのときの車速とから推定することができる。
【０００６】
請求項２記載の発明では、変速後の目標入軸回転速度と実際の入力軸回転速度と実際の入力軸回転速度の変化速度とから、変速後の目標入軸回転速度に到達するのに要する時間を予測し、該予測時間が閾値未満になった時点で、回転上昇手段の作動を停止させることを特徴とする。
上記発明によると、変速後の目標入軸回転速度と実際の入力軸回転速度との回転速度差だけ変化させるのに要する時間を、そのときの入力軸回転速度の変化速度に基づいて求めることで、その時点から実際の入力軸回転速度が変速後の目標入軸回転速度に到達するまでに要する時間を予測する。
【０００７】
そして、前記予測した目標入軸回転速度に到達するのに要する時間が閾値未満になった時点で、回転上昇手段の作動を停止させる。
従って、目標入軸回転速度に到達する所定時間前の時点まで回転上昇手段の作動を継続させることができるから、変速ショックの発生を回避しつつ、入力軸回転速度の上昇を早めてダウンシフトの時間を短縮することができる。
【０００８】
請求項３記載の発明では、前記閾値を、自動変速機の作動油の温度及び／又は油圧に応じて可変に設定することを特徴とする。
上記発明によると、自動変速機の作動油の温度の違いによって変速動作の応答性が異なることに対応して、目標入力軸回転速度に到達するまでの時間がどの程度になったら回転上昇手段の作動を停止させるかを変更する。
【０００９】
また、自動変速機の油圧（ライン圧）は、一般に走行状態（例えば自動変速機の入力軸トルク）に応じた圧に制御されるので、油圧（ライン圧）から判断される走行状態（例えば自動変速機の入力軸トルク）の違いによる変速ショックの低減要求の違いなどから、目標入力軸回転速度に到達するまでの時間がどの程度になったら回転上昇手段の作動を停止させるかを変更する。
【００１０】
従って、自動変速機の作動油の温度及び／又は油圧に応じた最適なタイミングで、回転上昇手段の作動を停止させることができ、作動油の温度（変速動作の応答性）や油圧（入力軸トルク）の条件が異なっても、変速ショックを低減しつつ、回転上昇を早めて変速時間を最大限に短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る自動変速機の制御装置を含む車両のパワー・トレイン・システムを示す。
図１において、車両に搭載されるエンジン（内燃機関）１の発生トルクが、自動変速機２を介して図外の駆動輪に伝達される。
【００１２】
前記エンジン１の吸気管１１には、スロットルモータでバタフライ式のスロットルバルブを開閉駆動する電制スロットル１２が設けられており、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１３によって電制スロットル１２が制御されることで、エンジン１の出力トルクが制御される。
前記自動変速機２は、前記エンジン１の出力軸にポンプ側が連結されるトルクコンバータ２１と、このトルクコンバータ２１のタービン側に連結される歯車式変速機２２と、前記変速機２２に含まれる各変速要素（クラッチ等）の締結・解放操作を行う油圧制御機構２３とを備える。
【００１３】
そして、前記油圧制御機構２３は、各種変速要素への油圧をソレノイドで制御することによって、前記各種変速要素の締結・解放状態を切り換え、これによって変速段が１速〜４速に切り換えられるようになっている。
前記油圧制御機構２３は、自動変速機コントロールユニット２４（ＡＴＣＵ）によって制御される。
【００１４】
前記エンジンコントロールユニット１３及び自動変速機コントロールユニット２４は、それぞれマイクロコンピュータを含んで構成されると共に、通信線３１を介して相互に通信可能に構成される。
また、各コントロールユニット１３，２４には、各種センサからの検出信号が入力される。
【００１５】
前記各種センサとしては、車両の運転者によって操作されるアクセルペダルの踏み込み
量ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ５１、エンジン１のクランク軸の回転に同期した信号を出力するクランク角センサ５２、前記自動変速機２の出力軸の回転から車両の走行速度（車速）ＶＳＰを検出する車速センサ５３、前記トルクコンバータ２１のタービン回転速度Ｎｔ（変速機２２の入力軸回転速度）を検出するタービンセンサ５４、エンジン１の吸入空気流量を検出するエアフローメータ５５などが設けられている。
【００１６】
上記各種センサによる検出情報や各種の制御情報は、前記通信線３１を介した相互通信によって、前記エンジンコントロールユニット１３と自動変速機コントロールユニット２４とに共有され、両コントロールユニット１３，２４による協調制御が可能となっている。
前記自動変速機コントロールユニット２４は、自動変速モードでは、アクセル開度ＡＰＯと車速ＶＳＰとに応じて目標変速段を決定し、また、手動変速モードでは、運転者のシフトレバー操作に応じて目標変速段を決定し、そのときの実際の変速段と前記目標変速段とが異なる場合に変速要求の発生を判断し、前記目標変速段に変速させるべく前記油圧制御機構２３（ソレノイド）を制御する。
【００１７】
また、減速時などでダウンシフトを行う場合には、エンジン回転（変速機２２の入力軸回転速度）を吹き上がらせ、ダウンシフト後の変速段に見合う回転速度に同期させた状態で変速を完了させることで、変速ショックを低減する制御を、前記エンジンコントロールユニット１３と自動変速機コントロールユニット２４とが協調して行う。
図２のフローチャートは、上記のダウンシフト時の変速ショックを低減させるための制御の詳細を示す。
【００１８】
図２のフローチャートに示すルーチンは、所定微小時間Δｔ毎に実行され、まず、ステップＳ１１では、タービンセンサ５４で検出されるタービン回転速度Ｎｔの最新値Ｎｔnewと本ルーチンの前回実行時におけるタービン回転速度Ｎｔoldとから、タービン回転速度Ｎｔの変化速度ΔＮｔ（ΔＮｔ＝（Ｎｔnew−Ｎｔold）／Δｔ）を算出する。
尚、タービンセンサ５４を備えない場合には、クランク角センサ５２で検出されるエンジン回転速度をタービン回転速度に代えて用いることができる。
【００１９】
ステップＳ１２では、例えば車速の低下などに伴って目標変速段がより低速側に変更され、ダウンシフト要求が発生している状態であるか否かを判断する。
ダウンシフト判定中でない場合には、変速ショックを低減するための制御は不要であるので、そのまま本ルーチンを終了させる。
一方、ダウンシフト判定中であれば、変速ショックを低減するための制御を実行すべく、ステップＳ１３以降へ進む。
【００２０】
尚、ダウンシフト判定がなされると通常の変速制御が行われ、例えば３速→２速のダウンシフト時であれば、図５に示すように、３速圧（３速での摩擦係合要素の締結圧）をステップ的に減少させた後徐々に低下させる制御が行われる。
ステップＳ１３では、車速センサ５３で検出される現在の車速ＶＳＰと今回のダウンシフトにおける目標変速段（ダウンシフト後のギア比）とから、変速後におけるタービン回転速度ＮｔＤ（変速後の目標入軸回転速度）を推定する。
【００２１】
ステップＳ１４では、前記変速後のタービン回転速度ＮｔＤと現在のタービン回転速度Ｎｔとの偏差を前記変化速度ΔＮｔで除算することで、現時点からタービン回転速度Ｎｔが前記変速後のタービン回転速度ＮｔＤに到達するまでに要する時間ｔｃを予測する（ｔｃ＝（ＮｔＤ−Ｎｔ）／ΔＮｔ）。
ステップＳ１５では、前記時間ｔｃが閾値ｔｈ未満であるか否かを判断する。
【００２２】
前記時間ｔｃが閾値ｔｈ以上であるときには、変速後のタービン回転速度ＮｔＤに実際のタービン回転速度Ｎｔが到達するのにまだ時間を要し、タービン回転速度Ｎｔを高くするための制御を継続することで、変速時間の短縮を図れると判断して、ステップＳ１６へ進む。
一方、前記時間ｔｃが閾値ｔｈ未満であるときには、変速後のタービン回転速度ＮｔＤに実際のタービン回転速度Ｎｔが達するまでの時間が僅かであり、現時点以降にタービン回転速度Ｎｔを高くするための制御を停止させたのでは、タービン回転を高くするための制御が過剰に継続されることになって、かえって変速ショックを増大させる可能性があると判断して、ステップＳ１８へ進む。
【００２３】
ここで、前記閾値ｔｈは予め記憶された固定値であっても良いが、自動変速機２の作動油（ＡＴＦ）の温度、ライン圧（変速機の入力軸トルク）、変化速度ΔＮｔのうちの少なくとも１つに応じて可変に設定させることができる。
自動変速機２の作動油（ＡＴＦ）の温度が高く、作動油（ＡＴＦ）の粘性が低い場合には、前記油圧制御機構２３が高いレスポンスで動作することが可能であり、温度が低いときに比べて、変速を短時間で完了させることができる。
【００２４】
従って、変速後のタービン回転速度ＮｔＤに充分に近づいてから回転上昇手段の作動を停止させたとしても、そのときの回転状態からスムーズに変速を完了させることができる。
一方、自動変速機２の作動油（ＡＴＦ）の温度が低く粘性が高いと、変速を完了させるのに時間を要するため、タービン回転速度Ｎｔが変速後のタービン回転速度ＮｔＤに充分に近づいてから回転上昇手段の作動を停止させると、回転速度が大きく落ち込んでから、変速動作で回転上昇を促すことになって、大きな変速ショックを発生させる可能性がある。
【００２５】
そこで、本実施形態では、作動油（ＡＴＦ）の温度が高いときほど、前記閾値ｔｈを短く変更させ（図３参照）、作動油（ＡＴＦ）の温度が高いときには、変速後のタービン回転速度ＮｔＤにより近づいてから、回転上昇手段の作動を停止させる。
また、変速機２２の入力軸トルクが低いためにライン圧が比較的低く設定されている場合には、大きなトルク変化がない条件であるために運転者がショックに敏感となるが、変速機２２の入力軸トルクが高いためにライン圧が比較的高く設定されている場合には、大きなトルク変化が発生し得る条件であるために、運転者がショックを許容する傾向となる。
【００２６】
そこで、ライン圧（入力軸トルク）が低いほど前記閾値ｔｈを長くすることで（図４参照）、タービン回転を高くするための制御が早めに停止されるようにし、これによって変速時間が長くなるものの、変速ショックの低減を図る。
更に、変化速度ΔＮｔが早いほど、過剰にタービン回転を上昇させる可能性が高くなるので、前記閾値ｔｈを大きく変更する。
【００２７】
ステップＳ１６では、スロットル開度ＴＶＯの目標を通常のアクセル開度等に応じた値ＴＶＯACから所定値ＴＶＯＤにまで増大補正することで、エンジン１の吸入空気量を増大させてエンジン出力トルクを増大させ、エンジン回転（変速機２２の入力軸回転速度）が吹き上がるようにする。
上記のスロットル開度ＴＶＯの増大補正によるエンジン出力トルクの増大補正が、本実施形態における回転上昇手段に相当する。
【００２８】
尚、前記スロットル開度ＴＶＯの増大補正においては、目標タービン回転速度に基づいて開度補正量（トルク増大量）をフィードバック制御することができ、また、開度補正量
（トルク増大量）をそのときのエンジン回転速度や変速後の変速段に基づいて可変に設定することができる。
また、エンジンの吸入空気量が吸気バルブの開特性（開閉時期及び／又はリフト量）で制御される場合には、スロットル開度ＴＶＯの補正制御に代えて、吸気バルブの開特性を吸入空気量が増える方向に補正することができる。
【００２９】
更に、回転上昇手段は、吸入空気量を増大補正する手段に限定されず、例えば、空燃比や点火時期の補正等でエンジン出力トルクを増大させる手段であっても良いし、また、変速機２２を一時的にニュートラルにしたり、ダウンシフト後の変速段よりも低速側の変速状態にしたりして、回転上昇を図ることも可能である。
そして、これらの回転上昇手段を単独で作動させても良いし、複数の回転上昇手段を組み合わせて同時に又は時間差を設定して作動させることができる。
【００３０】
回転上昇のためにニュートラル状態とする制御においては、変速機２２の各変速要素の伝達トルク容量を０にまで低下させて完全なニュートラル状態とする必要はなく、ニュートラル状態に向けた制御、或いは、ニュートラルに近い状態への切り換えによって、伝達トルク容量を低下させるようにすれば良い。
上記のようにして、回転上昇手段を作動させ、このときの上昇速度で変速後のタービン回転速度ＮｔＤに到達すると予測される時間ｔｃが閾値ｔｈ未満になると、ステップＳ１６からステップＳ１７へ進む。
【００３１】
ステップＳ１７では、回転上昇手段の作動を停止させる処理を実行する。即ち、スロットル開度ＴＶＯを増大補正した場合には、スロットル開度ＴＶＯ（エンジン出力トルク）をアクセル開度等に基づく通常値に戻してエンジン出力トルクの増大補正を停止させる。
次のステップＳ１８では、タービン回転速度Ｎｔがタービン回転速度ＮｔＤに一致した時点で、ダウンシフト後の油圧状態にすべく油圧をステップ的に変化させ、変速動作を完了させる。
【００３２】
尚、前記時間ｔｃが閾値ｔｈ未満になった時点から、前記時間ｔｃで変速後の油圧指示値まで徐々に変化させるようにすることができる。
図５は、３速から２速へのダウンシフト時の様子を示す。
アクセルを全閉にした減速に伴う車速の低下により目標変速段が３速から２速に切り換ると、目標スロットル開度ＴＶＯをアクセル開度に対応する全閉から所定値ＴＶＯDにまで増大させてエンジン出力トルクを増大させる回転上昇手段を作動させ、変速機２２の入力軸回転速度（タービン回転速度）の上昇を図る。
【００３３】
上記のエンジン出力トルクを増加させた状態で、タービン回転速度（変速機２２の入力軸回転速度）が上昇し始めると、実際のタービン回転速度Ｎｔがタービン回転速度ＮｔＤに到達するのに要する時間ｔｃを推定し、前記時間ｔｃが閾値ｔｈ未満になるまで、エンジン出力トルクの増加状態（回転上昇手段の作動状態）を保持させる。
そして、前記時間ｔｃが閾値ｔｈ未満になると、目標スロットル開度ＴＶＯをそのときのアクセル開度（全閉）に対応させて全閉に戻し、３速圧（３速での摩擦係合要素の締結圧）をそのときの油圧から最小値（０）にまでステップ的に減少させることで、３速→２速のダウンシフトが完了する。
【００３４】
上記のように、その時点からタービン回転速度Ｎｔ（入力軸回転速度）が変速後のタービン回転速度ＮｔＤに到達するのに要する時間ｔｃを予測し、該時間ｔｃが閾値ｔｈ未満になるまで、回転上昇手段の作動を継続させるようにすれば、回転上昇手段の作動が過剰に継続されることで変速ショックを招くことを回避しつつ、回転上昇手段の作動を最大限に長く継続させることができる。
【００３５】
従って、タービン回転速度Ｎｔ（変速機２２の入力軸回転速度）を早期に変速後のタービン回転速度ＮｔＤ（変速後の目標入力軸回転速度）にまで上昇させることができ、これによって変速時間の短縮を図ることができる（図５参照）。
次に、上記の実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
（イ）前記回転上昇手段が、エンジンの吸入空気量を増大補正することでエンジン出力トルクを増加させる手段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動変速機の制御装置。
【００３６】
上記発明によると、例えばエンジンのスロットル開度を増大補正してエンジンの吸入空気量を増やすことで、エンジン出力トルクを増大させ、ダウンシフト時に変速機の入力軸回転速度を積極的に増大させる。
従って、ダウンシフト時に変速機の入力軸回転速度を容易に上昇させることができる。（ロ）前記回転上昇手段が、変速機の変速段を一時的に目標変速段よりも低速側の変速段又はニュートラル状態にする手段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動変速機の制御装置。
【００３７】
上記発明によると、ダウンシフト時に、ダウンシフトの目標変速段よりも低速側の変速段に一時的に変速させるか、一時的にニュートラル状態にすることで、エンジンの外部負荷を減らし、変速機の入力軸回転速度の上昇を図る。
従って、変速機の制御によっても入力軸回転速度の上昇を図ることができ、例えば、エンジンの吸入空気量の増大補正と共に、目標変速段よりも低速側の変速段に変速させるか、又はニュートラル状態にすれば、入力軸回転速度の上昇をより早めることが可能となる。
（ハ）前記作動油の温度が高いほど前記閾値をより短く変更することを特徴とする請求項３記載の自動変速機の制御装置。
【００３８】
上記発明によると、作動油の温度が高く作動油の粘性が低いために、自動変速機が応答良く動作できる条件では、短時間で変速動作を完了させることができるので、実際の入力軸回転速度が変速後の目標入軸回転速度に到達するまでの時間が低温時よりも短くなってから、回転上昇手段の作動を停止させる。
従って、作動油の温度が高い場合には、回転上昇手段をより長く作動させて、変速時間をより一層短縮させることが可能となる。
（ニ）前記油圧が高いほど前記閾値をより短く変更することを特徴とする請求項３記載の自動変速機の制御装置。
【００３９】
上記発明によると、例えば入力軸トルクが大きいために油圧（ライン圧）が高く設定される場合には、変速ショックに対する許容度が比較的高いため、前記閾値を短くすることで変速時間の短縮を優先し、逆に、入力軸トルクが低いために油圧（ライン圧）が低く設定される場合には、変速ショックに対する許容度が比較的低いため、前記閾値を長くすることで、変速を徐々に進行させて変速ショックを充分に抑えることができるようにする。
【００４０】
従って、運転者に不快感を与える変速ショックを発生させることがない範囲で、変速時間を極力短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両のパワー・トレイン・システムを示す構成図。
【図２】実施形態におけるダウンシフト時の制御を示すフローチャート。
【図３】実施形態における閾値ｔｈとＡＴＦ温度との相関を示す線図。
【図４】実施形態における閾値ｔｈとライン圧との相関を示す線図。
【図５】実施形態における３速→２速のダウンシフト時の制御を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
【００４２】
１…エンジン、２…自動変速機、１１…吸気管、１２…電制スロットル、１３…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、２１…トルクコンバータ、２２…変速機、２３…油圧制御機構、２４…自動変速機コントロールユニット（ＡＴＣＵ）、５１…アクセル開度センサ、５２…クランク角センサ、５３…車速センサ、５４…タービンセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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