(57)【要約】【課題】自動変速機の変速制御装置において、自動変速機の出力トルクを積極的に制御することで、スムーズな変速を達成可能な自動変速機の変速制御装置を提供すること。【解決手段】変速前締結要素を解放し、変速後締結要素の締結により変速を達成する変速機構部と、該変速機構部に対し変速指令を出力する変速制御手段と、を備えた自動変速機の変速制御装置において、少なくともスロットル開度及びエンジン回転数から自動変速機への入力トルクを推定する入力トルク推定手段と、自動変速機の出力トルクを検出する実出力トルク検出手段を設け、前記変速制御手段は、変速指令が出力されたときに、推定された変速開始直前の入力トルクに基づいて変速中目標出力トルクを算出する目標出力トルク算出部と、検出される実出力トルクが算出された目標出力トルクと一致するように制御するトルク制御部とを有することとした。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速前締結要素を解放し、変速後締結要素の締結により変速を達成する変速機構部と、該変速機構部に対し変速指令を出力する変速制御手段と、を備えた自動変速機の変速制御装置において、
少なくともスロットル開度及びエンジン回転数から自動変速機への入力トルクを推定する入力トルク推定手段と、
自動変速機の出力トルクを検出する実出力トルク検出手段を設け、
前記変速制御手段は、変速指令が出力されたときに、推定された変速開始直前の入力トルクに基づいて変速中目標出力トルクを算出する目標出力トルク算出部と、検出される実出力トルクが算出された目標出力トルクと一致するように制御するトルク制御部と、を有することを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自動変速機の変速制御装置において、
前記目標出力トルク算出部は、推定された変速開始直前の入力トルクよりも所定量小さな値を変速中目標出力トルクとして算出することを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の自動変速機の変速制御装置において、
前記トルク制御部は、変速前変速段の締結要素の解放圧をフィードバック制御することで出力トルクを制御することを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３に記載の自動変速機の変速制御装置において、
前記トルク制御部は、目標出力トルクと実出力トルクの差の絶対値が所定値未満のときは、目標出力トルクと実出力トルクが一致していると判断することを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の自動変速機の変速制御装置において、
変速中のギヤ比を検出するギヤ比検出手段を設け、
前記変速制御手段は、変速終了直前を表す基準ギヤ比設定部を有し、検出されたギヤ比が前記基準ギヤ比に到達したときは、前記トルク制御部によるトルク制御を終了し、変速前締結要素を完全解放し、変速後締結要素を完全締結することを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクセンサを備えた自動変速機に関し、特に磁気歪み効果を利用したトルクセンサを備えた自動変速機の技術に属する。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機の変速制御装置として、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。この技術では、変速機への入力トルクを推定し、この入力トルクに応じて締結圧を制御することで、自動変速機の出力トルクを制御している。ここで、多段式自動変速機の変速過程にあっては、変速前締結要素を解放し、変速後締結要素を締結することで、変速を達成する。変速前締結要素は、伝達トルク以上の油圧をかけることで、通常は滑りを防止している。変速が開始すると、変速前締結要素の締結圧（油圧）を伝達トルクぎりぎりの油圧まで低下させ、変速後締結要素に僅かな油圧を与えて、徐々にトルクを伝達する。そして、変速後締結要素の回転数が上昇し、変速後のギヤ比に近づくと、変速前締結要素の締結圧を完全解放し、変速後締結要素の締結圧を完全締結することで変速が完了する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１１０９２９号公報（第三頁、左中段参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の自動変速機の変速制御装置にあっては、自動変速機の出力トルクを積極的に制御しておらず、入力トルク情報に基づいて締結要素の締結状態を制御しているため、変速機内の経年変化などが発生した場合、いくら入力トルク情報に基づいて変速中の油圧を制御したとしても、変速中の出力トルクが大きくなる（すなわち変速前締結要素の締結圧が高すぎる）場合が発生し、変速の進行が遅れるという問題があった。一方、変速中の出力トルクが低すぎる（すなわち変速前締結要素の締結圧が低すぎる）場合が発生したときは、変速中のトルクが抜けてしまい、不快な変速ショックを発生するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、自動変速機の変速制御装置において、自動変速機の出力トルクを積極的に制御することで、スムーズな変速を達成可能な自動変速機の変速制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明では、変速前締結要素を解放し、変速後締結要素の締結により変速を達成する変速機構部と、該変速機構部に対し変速指令を出力する変速制御手段と、を備えた自動変速機の変速制御装置において、少なくともスロットル開度及びエンジン回転数から自動変速機への入力トルクを推定する入力トルク推定手段と、自動変速機の出力トルクを検出する実出力トルク検出手段を設け、前記変速制御手段は、変速指令が出力されたときに、推定された変速開始直前の入力トルクに基づいて変速中目標出力トルクを算出する目標出力トルク算出部と、検出される実出力トルクが算出された目標出力トルクと一致するように制御するトルク制御部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の自動変速機の変速制御装置において、前記目標出力トルク算出部は、推定された変速開始直前の入力トルクよりも所定量小さな値を変速中目標出力トルクとして算出することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の自動変速機の変速制御装置において、前記トルク制御部は、変速前変速段の締結要素の解放圧をフィードバック制御することで出力トルクを制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３に記載の自動変速機の変速制御装置において、前記トルク制御部は、目標出力トルクと実出力トルクの差の絶対値が所定値未満のときは、目標出力トルクと実出力トルクが一致していると判断することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の自動変速機の変速制御装置において、変速中のギヤ比を検出するギヤ比検出手段を設け、前記変速制御手段は、変速終了直前を表す基準ギヤ比設定部を有し、検出されたギヤ比が前記基準ギヤ比に到達したときは、前記トルク制御部によるトルク制御を終了し、変速前締結要素を完全解放し、変速後締結要素を完全締結することを特徴とする。
【００１１】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載の自動変速機にあっては、変速指令が出力されたときに、目標出力トルク算出部において、推定された変速開始直前の入力トルクに基づいて変速中目標出力トルクを算出し、トルク制御部において、検出される実出力トルクが算出された目標出力トルクと一致するように制御する。すなわち、入力トルクに基づいて制御を実行した場合、自動変速機内の経年変化が発生すると、いくら入力トルクに応じて制御を行ったとしても、目標とする制御を達成できない虞がある。これに対し、本願発明では、入力トルクに基づいて制御目標値を設定した後、出力トルクを制御対象とすることで、自動変速機内の経年変化などの外乱が入力された場合であっても、確実に目標の出力トルクを得ることができる。
【００１２】
請求項２に記載の自動変速機の変速制御装置にあっては、推定された変速開始直前の入力トルクよりも所定量小さな値を変速中目標出力トルクとして算出することで、イナーシャフェーズをスムーズに進行させることが可能となり、安定した変速制御を達成することができる。
【００１３】
請求項３に記載の自動変速機の変速制御装置にあっては、変速前変速段の締結要素の解放圧をフィードバック制御することで、出力トルクを制御する。すなわち、変速前は変速前締結要素によりエンジン側から出力軸側にトルクが伝達されており、出力トルクを決定する要素として変速前締結要素の解放圧を制御対象とし、フィードバック制御により確実に出力トルクを目標出力トルク値に制御することができる。
【００１４】
請求項４に記載の自動変速機の変速制御装置にあっては、目標出力トルクに所定の幅を持たせることで、制御ハンチングを防止することができる。
【００１５】
請求項５に記載の自動変速機の変速制御装置にあっては、変速が終了する直前であって、変速が終了するまでに変速後締結圧を完全締結状態まで上昇させる時間を確保する必要がある。そこで、時間を確保可能な基準ギヤ比に到達したときは、出力トルク制御を終了し、変速前締結要素を完全解放し、変速後締結要素を完全締結することで、安定した変速制御を達成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における自動変速機を実現する実施の形態を、第１実施例に基づいて説明する。
【００１７】
（第１実施例）
図１は第１実施例における自動変速機の制御構成を表す全体システム図である。エンジン５０から出力された回転は、トルクコンバータ３を介して変速機構部６へ入力され、所定の回転数に変速された後、駆動輪に伝達される。
【００１８】
変速機構部６には、コントロールバルブユニット６ａが設けられている。このコントロールバルブユニット６ａ内には、オイルポンプ４を油圧源とし、各締結要素に対し、締結圧や解放圧を出力するソレノイドバルブが設けられている。変速時には、これらソレノイドバルブに指令信号を出力することで、変速段を達成する。
【００１９】
ＡＴＣＵ６０には、エンジン回転数センサ６１からのエンジン回転数Ｎｅ、タービン回転数センサ６２からのタービン回転数Ｎｔ、運転者の選択するセレクトレバーのセレクト位置を検出するインヒビタスイッチ６３からのレンジ信号、車速センサ６４からの変速機出力軸回転数Ｎｏｕｔ、スロットル開度センサ６５からのスロットル開度ＴＨ、及び変速機出力軸の出力トルクを検出するトルクセンサ１７からのトルク信号が入力される。ＡＴＣＵ６０では、車速及びスロットル開度に応じた変速段が設定された変速マップを有し、上述の入力信号に基づいてコントロールバルブユニット６ａ内のソレノイドバルブを駆動し、変速機構部６の締結要素の締結・解放により変速制御を行う。
【００２０】
図２は変速機構部６内での変速を表す概念図である。変速機構部６に入力されたトルクは、変速前締結要素を介して出力され、変速時には、変速前の締結要素が解放し、変速後の締結要素が締結することでトルク経路を切り換え、これにより変速が達成される。尚、本実施例では、変速時の変速機からの出力トルクをフィードバック制御する際、トルクセンサ１７の出力値に基づいて制御する。
【００２１】
次に、本発明の変速制御について説明する。図３は実施の形態１における変速制御内容を表すフローチャートである。
【００２２】
ステップ１０１では、変速開始信号が出力されたかどうかを判断し、変速が開始していないときは本制御を終了し、変速開始信号が出力されているときは、ステップ１０２へ進む。ここで、変速開始信号とは、インヒビタスイッチ６３からの信号でも良いし、変速マップ内で変速線を横切ったときに出力される変速開始信号でもよい。
【００２３】
ステップ１０２では、目標出力トルクＴ＊を演算する。
【００２４】
ステップ１０３では、目標出力トルクＴ＊に応じた必要油圧を演算する。
【００２５】
ステップ１０４では、演算された必要油圧に相当する指令信号をコントロールバルブユニット６ａに出力する。
【００２６】
ステップ１０５では、目標出力トルクＴ＊に所定トルクΔＴを加算した値が、トルクセンサ１７が検出する実トルクよりも大きいかどうかを判断し、実トルクよりも大きいときはステップ１０６へ進み、それ以外はステップ１０７へ進む。
【００２７】
ステップ１０６では、指令信号として所定油圧ΔＰを加算した値を出力する。
【００２８】
ステップ１０７では、目標出力トルクＴ＊に所定トルクΔＴを減算した値が、トルクセンサ１７が検出する実トルクよりも小さいかどうかを判断し、実トルクよりも小さいときはステップ１０８へ進み、それ以外はステップ１０９へ進む。
【００２９】
ステップ１０８では、指令信号として所定油圧ΔＰを減算した値を出力する。
【００３０】
ステップ１０９では、変速比が所定変速比に到達したかどうかを判断し、到達したときは変速が終了に近づいていると判断してステップ１１０へ進み、到達していないときはステップ１０５〜ステップ１０８を繰り返す。
【００３１】
ステップ１１０では、変速後締結要素の締結油圧を立ち上げると共に、変速前締結要素の締結油圧を徐々に解放し、変速を終了する。
【００３２】
（目標出力トルク演算）
次に、ステップ１０２における目標出力トルク演算について説明する。エンジンの出力トルクＴｅは、エンジン回転数Ｎｅと、スロットル開度ＴＨにより表すことができる。予めエンジンの出力特性を測定し、図４に示すマップを作成する。このマップに基づいてエンジンの出力トルクを算出する。
【００３３】
エンジン５０の出力トルクはトルクコンバータ３を介して変速機構部６に入力される。よって、トルクコンバータ３によるトルク増幅を考慮する必要がある。トルクコンバータ特性は、エンジン回転数Ｎｅとタービン回転数Ｎｔから算出される速度比ｅ（＝Ｎｔ／Ｎｅ）に応じて、どの程度のトルク増大作用があるか（トルク係数Ｋ）を予め測定し、図５に示すマップを作成する。
【００３４】
上述の図４，５に示すマップから変速機構部６に入力される変速開始時のトルクは下記式で表される。
Ｔ＝Ｔｅ×Ｋ
【００３５】
次に変速中の目標トルクはＴより低くしなければ変速が進行しないため、変速中の目標トルクＴ＊を下記式により設定する。
Ｔ＊＝Ｔ×α    （ただし、０＜α＜１．０）
【００３６】
ここで、マップに基づいて目標出力トルクＴ＊を算出する理由を述べる。基本的に変速直前のトルクは、まだ締結要素が締結している状態であるため、変速機出力軸５に設けられたトルクセンサ１７から算出することも可能である。しかしながら、下記に示す理由によりマップから算出するものである。
１）ダウンシフトにおいて、運転者がスロットルを踏み込んだ直後は、実際の変速が始まるかどうかが不安定である。
２）車両のバネ系の振動により、変速機出力軸５のトルクセンサ値は、どこを平均値として見るべきかが不明確である。
３）実際のセンサ値を検出するよりも、計算のみによって目標トルクを設定するほうが目標値を修正する際に容易である。
４）変速指令から実際の変速が開始するまでのタイムラグを極力短くするには、予め締結要素の油圧を作っておく必要があり、実際のトルクセンサ値を読み込むとなると、一旦変速させずにトルクセンサ値を読み込む時間を作る必要がある。よって、タイムラグを短縮できない。
【００３７】
以上の観点から、目標トルクを算出する際のエンジン出力トルクは、マップから算出することが望ましい。
【００３８】
（締結圧決定プロセス）
次に、目標トルクＴ＊を達成するための締結要素の締結圧決定プロセスについて説明する。変速中のトルクＴｐは、以下の式で表すことができる。
Ｔｐ＝μｄ×Ｄ×（Ａ×Ｐ−Ｆｓ）×Ｎ／Ｇ＝ｆ（Ｐ）          （１）
ここで、
μｄ：クラッチの動摩擦係数
Ｄ：クラッチ有効径
Ａ：ピストン受圧面積
Ｐ：作動圧
Ｆｓ：リターンスプリング力
Ｎ：クラッチ枚数
Ｇ：トルク分担比
Ｔｐ：出力トルク
である。
【００３９】
式１をみて分かるように、変速中の出力トルクＴｐは作動圧Ｐに支配された関数とみなせる。従って、変速中の目標値Ｔ＊に出力トルクＴｐを近づけるようにするには、作動圧Ｐをコントロールすればよい。ここで、実際の自動変速機においては、作動油の粘性によるフリクションや、機械的な伝達効率、摩擦特性の過渡変化など、不測のパラメータが多く、正確に式１によって必要油圧を算出できない。そこで、式１をＰの関数とし、関数ｆそのものを予め実験結果より求め、図６に示すようにマップ化する。このマップは、各締結要素毎に設けられており、目標伝達トルクに対する必要油圧を算出することができる。このマップを用いて検出されるトルクセンサ値に対してリアルタイムフィードバック制御（ＲＴＦＢ）を実施する。
【００４０】
（変速制御作用）
次に、変速動作について上述のフローチャートに基づいて説明する。図７はダウンシフト時の変速制御を表すタイムチャートである。時刻ｔ１において、スロットルが踏み込まれ、時刻ｔ２において、変速マップのダウンシフト変速線を横切ることでダウンシフト変速開始信号が出力される。このとき、エンジン回転数Ｎｅ及びスロットル開度ＴＨからエンジン出力トルクＴｅを演算し、エンジン回転数Ｎｅとタービン回転数Ｎｔからトルク係数を演算する。これらから変速開始時出力トルクＢを算出する。この変速開始時の出力トルクＢにαを乗算し、目標出力トルクＴ＊を決定する。
【００４１】
次に、時刻ｔ３において、変速前締結要素の油圧（解放油圧）を下げることで、ギヤ比が変化し始める（イナーシャフェーズの開始）。すなわち、エンジン負荷を軽減して変速機構部内への入力回転数を素早く上昇させる。そして、トルクセンサ１７により実トルクを検出し、目標出力トルクＴ＊に所定トルクΔＴを加算した値が実トルクよりも大きいときは、目標出力トルクＴ＊に相当する締結圧が得られていないと判断して油圧をΔＰだけ加算する。一方、目標出力トルクＴ＊から所定トルクΔＴを減算した値が実トルクよりも小さいときは、目標出力トルクＴ＊に相当する締結圧よりも強い締結力となっていると判断して油圧をΔＰだけ減算する。このように、±ΔＴの幅の不感帯を設け、油圧のリアルタイムフィードバック制御（ＲＴＦＢ）を行うことで、制御ハンチングを防止している。
【００４２】
時刻ｔ４において、基準ギヤ比に到達すると、変速後締結要素の締結圧を一気に上昇させると共に、変速前締結要素の締結圧をランプ制御により徐々に解放する。
【００４３】
時刻ｔ５において、変速前締結要素が完全に解放され、変速後締結要素が完全に締結されることで変速が終了する。
【００４４】
以上説明したように、第１実施例の自動変速機の変速制御装置にあっては、変速指令が出力されたときに、推定された変速開始直前の入力トルクに基づいて変速中目標出力トルクＴ＊を算出し、トルクセンサ１７により検出される実出力トルクが算出された目標出力トルクと一致するように制御する。よって、自動変速機の出力トルクを積極的に制御することが可能となり、確実に出力トルクを制御することができる（請求項１に対応）。
【００４５】
また、推定された変速開始直前の入力トルクＢよりも所定量小さな値Ｄを変速中目標出力トルクとして算出することで、イナーシャフェーズをスムーズに進行させることが可能となり、安定した変速制御を達成することができる（請求項２に対応）。
【００４６】
また、変速前変速段の締結要素の解放圧をフィードバック制御することで、出力トルクを制御する。すなわち、変速前は変速前締結要素によりエンジン側から出力軸側にトルクが伝達されており、出力トルクを決定する要素として変速前締結要素の解放圧を制御対象とし、フィードバック制御により確実に出力トルクを目標出力トルク値に制御することができる（請求項３に対応）。
【００４７】
また、目標出力トルクに所定の幅（±ΔＴ）を持たせることで、制御ハンチングを防止することができる（請求項４に対応）。
【００４８】
また、変速が終了する直前であって、変速が終了するまでに変速後締結圧を完全締結状態まで上昇させる時間を確保する必要がある。そこで、時間を確保可能な基準ギヤ比に到達したときは、出力トルク制御を終了し、変速前締結要素を完全解放し、変速後締結要素を完全締結することで、安定した変速制御を達成することができる（請求項５に対応）。
【００４９】
（他の実施例）
【００５０】
以上、本発明の自動変速機の変速制御装置を第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１及び第２実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の自動変速機の全体システム図である。
【図２】変速の概念を表す概念図である。
【図３】第１実施例の変速制御を表すフローチャートである。
【図４】第１実施例のエンジン回転数−スロットル開度−トルクの関係を表すマップである。
【図５】第１実施例のトルクコンバータの速度比とトルク増大係数の関係を表すマップである。
【図６】第１実施例の作動油圧と伝達トルクの関係を表すマップである。
【図７】第１実施例における変速時のタイムチャートである。
【符号の説明】
３    トルクコンバータ
４    オイルポンプ
５    変速機出力軸
６ａ    コントロールバルブユニット
６    変速機構部
１７    トルクセンサ
５０    エンジン
６１    エンジン回転数センサ
６２    タービン回転数センサ
６３    インヒビタスイッチ
６４    車速センサ
６５    スロットル開度センサ
【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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【図６】
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【図７】
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