(57)【要約】【課題】  変速機のクラッチ間遷移の電気的な制御システムを提供すること。【解決手段】  変速機システム（１８）は、第一のクラッチ（１６ａ）、第二のクラッチ（１６ｂ）及びコントローラー（３０）を備える。コントローラー（３０）は、第一及び第二のクラッチ（１６ａ、１６ｂ）と通信し、ギアシフトを指令する。コントローラー（３０）は、ギアシフトのためのトルク段階時間を計算し、トルク段階時間内の所望のトルク軌道を決定する。コントローラー（３０）は、トルク段階時間内の所望のトルク軌道を達成するために、第二のクラッチ（１６ｂ）のための係合トルク値を決定し、第一のクラッチ（１６ａ）のための離脱トルク値を決定する。コントローラー（３０）は、係合トルク値に基づいて係合クラッチ圧を計算し、離脱トルク値に基づいて離脱クラッチ圧を計算する。コントローラー（３０）は、油圧による遅延を補償するために、第一及び第二のクラッチ（１６ａ、１６ｂ）の作動を遅らせる。【選択図】  図１
2004190858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機システムであって、
第一のクラッチと、
第二のクラッチと、
前記第一のクラッチ及び前記第二のクラッチと通信するコントローラーであって、ギアシフトを指令し、前記ギアシフトのためのトルク段階時間を計算し、前記トルク段階時間内の所望のトルク軌道を決定し、前記トルク段階時間内の前記の所望のトルク軌道に到達するために、前記第二のクラッチのための係合トルク値及び前記第一のクラッチのための離脱トルク値を決定するコントローラーと、
を備えるシステム。
【請求項２】
請求項１記載の変速機システムであって、
前記第一のクラッチが、第一のギア比を提供する第一のギアを介して入力シャフトを出力シャフトに選択的に相互接続し、
前記第二のクラッチが、第二のギア比を提供する第二のギアを介して前記入力シャフトを前記出力シャフトに選択的に相互接続するシステム。
【請求項３】
請求項１記載の変速機システムであって、前記コントローラーが出力シャフトの所望のトルクを計算し、前記所望のトルク軌道が前記所望のトルクに基づくシステム。
【請求項４】
請求項１記載の変速機システムであって、前記コントローラーが、更に、前記の係合トルク値に基づいて係合クラッチ圧を計算し、前記の離脱トルク値に基づいて離脱トルク圧を計算するシステム。
【請求項５】
請求項４記載の変速機システムであって、前記コントローラーが、油圧による遅延を補償するために、前記第一及び第二のクラッチの作動を遅らせるシステム。
【請求項６】
請求項１記載の変速機システムであって、前記係合トルク値及び前記離脱トルク値が、入力トルク、トルク・コンバーター・タービンの回転速度、及び出力シャフトの出力トルクに基づくシステム。
【請求項７】
シフト制御の方法であって、
自動変速機の出力トルクを決定する工程と、
シフト期間のためのトルク段階時間を決定する工程と、
前記トルク段階時間内の所望の出力トルク軌道を決定する工程と、
前記出力トルク軌道を達成するために、係合するクラッチの係合トルク値及び離脱するクラッチの離脱トルク値を計算する工程と、
を含む方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、更に、
前記係合トルク値に基づいて、係合圧力指令を決定する工程と、
前記離脱トルク値に基づいて、離脱圧力指令を決定する工程と、
を含む方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法であって、更に、前記係合圧力指令及び前記離脱圧力指令を決定する前記工程を、予め決められた期間に渡り遅らせる工程を含む方法。
【請求項１０】
請求項８記載の方法であって、前記係合圧力指令及び前記離脱圧力指令が、ルックアップ・テーブルから決定される方法。
【請求項１１】
請求項８記載の方法であって、前記係合圧力指令及び前記離脱圧力指令が、適応されたオフセットを有する個々のクラッチを得る式により計算される方法。
【請求項１２】
請求項７記載の方法であって、前記出力トルク軌道が、予めプログラムされた校正パラメータに基づく方法。
【請求項１３】
請求項７記載の方法であって、前記係合トルク値が出力トルク、入力トルク、入力シャフト速度及び複数の理論上の定数に基づく方法。
【請求項１４】
請求項７記載の方法であって、前記離脱トルク値が、出力トルク、入力トルク、入力シャフト速度及び複数の理論上の定数に基づく方法。
【請求項１５】
請求項７記載の方法であって、更に、シフト・アップ状態を検知する工程を含む方法。
【請求項１６】
自動変速機のシフトアップを制御する方法であって、
シフト・アップ・イベントのトルク段階のための期間を決定する工程と、
前記期間内の出力トルク軌道を決定する工程と、
前記出力トルク軌道を達成するために、係合するクラッチのための係合圧力指令及び離脱するクラッチのための離脱圧力指令を決定する工程と、
を含む方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法であって、前記係合圧力指令が、計算された係合トルク値に基づく方法。
【請求項１８】
請求項１６記載の方法であって、前記離脱圧力指令が、計算された離脱トルク値に基づく方法。
【請求項１９】
請求項１６記載の方法であって、更に、前記トルク段階状態を決定する工程を含む方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法であって、前記状態が完了であるときに、前記離脱圧力指令がゼロに設定され、前記係合圧力指令が最大値に設定される方法。
【請求項２１】
請求項１９記載の方法であって、前記状態が調整であるときに、前記シフト・アップ期間の慣性段階へのなめらかな遷移を達成するために、前記係合圧力指令及び前記離脱圧力指令が補間される方法。
【請求項２２】
請求項１６記載の方法であって、更に、油圧による遅延を補償するために、前記係合するクラッチ及び前記離脱するクラッチの作動を遅らせる工程を含む方法。
【請求項２３】
請求項１６記載の方法であって、更に、前記期間に、前記出力トルク軌道を更新する工程を含む方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の方法であって、更に、前記更新する工程に応じて、前記係合圧力指令及び前記離脱圧力指令を更新する工程を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速機システムに関するものであり、より詳細には、クラッチ間の改良されたシフト制御を有する変速機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動変速機は、複数のギア、及び様々なギア比を用いて出力シャフトを駆動するために操作される関連付けられた構成要素を含む。変速機制御装置は、車両の稼動状況及び運転者の入力を監視し、シフト・アップするべきか又はシフト・ダウンするべきかを決定する。シフト期間に、離脱しようとする構成要素が徐々に現在のギアを離脱するのにつれて、係合しようとする構成要素が徐々に次のギアを係合する。
【０００３】
伝統的には、離脱しようとする構成要素として一方向クラッチ又はダイオードが実装され、伝導機構を介してトルクを転送する。離脱しようとする構成要素の解放は、シフト期間の係合しようとする構成要素の速度に基づいて制御される。従来の変速機システムは、シフトの感触を制御するために、アキュムレータ、ウェーブプレート（wave plate）、オリフィスのようなコンプライアンス装置や、油圧パイプの圧力を利用する。しかし、この構成は過度に複雑であり、コストを増大させ、変速機内に大きな外囲部材を要求する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る変速機システムは、第一のクラッチ、第二のクラッチ及びコントローラーを含む。コントローラーは、第一及び第二のクラッチと通信し、ギアシフトを指令する。コントローラーは、ギアシフトのためのトルク段階時間を計算し、当該トルク段階時間内で所望のトルク軌道を決定する。コントローラーは、トルク段階時間内に所望のトルク軌道を達成するために、第二のクラッチの係合トルク値、及び第一のクラッチの離脱トルク値を決定する。
【０００５】
他の特徴は、第一のクラッチは、第一のギアを介して、入力シャフトを出力シャフトに選択的に相互接続する。第二のクラッチは、第二のギアを介して、入力シャフトを出力シャフトに選択的に相互接続する。第一及び第二のギアは、それぞれ、第一及び第二のギア比を提供することである。
【０００６】
もうひとつの特徴は、コントローラーは、出力シャフトの所望のトルクを計算する。所望のトルク軌道は、所望のトルクに基づくことである。
更にもうひとつの特徴としては、コントローラーは、係合トルク値に基づいて係合クラッチ圧を計算し、離脱トルク値に基づいて離脱クラッチ圧を計算する。コントローラーは、油圧による遅延を補償するために、第一及び第二のクラッチの作動を遅らせる。
【０００７】
更にもうひとつの特徴としては、係合トルク値及び離脱トルク値は、入力トルク、トルク・コンバーター・タービンの回転速度及び出力シャフトの出力トルクに基づく。
本発明の更なる適応領域が、以下に提供される詳細な説明から明らかになる。詳細な説明及び特定の例は、本発明の好ましい実施の形態を示してはいるが、例示のみを目的とすることを意図しており、本発明の範囲を限定する意図はないことが理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、詳細な説明及び添付の図面から、より完全に理解される。
以下の好ましい実施の形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その応用及び利用を限定する意図は全く無い。明瞭にするために、図面において、同様の構成要素を識別する同一の参照番号が利用される。
【０００９】
図１において、例としての自動変速機１０は、トルク・コンバーター１２、複数のギア・セット１４ａ、１４ｂ、油圧作動式の複数のクラッチ１６ａ、１６ｂ、変速機制御システム１８及び油圧ポンプ２０を含む。油圧ポンプ２０は、エンジン又は電動モーターにより駆動され得る。トルク・コンバーター１２は、発進を可能にし、トルクを増大させ、車両のドライブ・トレイン内の調和振動を吸収する。
【００１０】
ギア・セット１４ａ、１４ｂは、トルク・コンバーター１２に接続された入力シャフト２２と出力シャフト２４との間に置かれる。ギア・セット１４ａ、１４ｂは、出力シャフト２４が複数のギア比で駆動されることを可能にする。変速機制御システム１８は、複数のクラッチ１６ａ、１６ｂを選択的に係合させる。油圧ポンプ２０は、弁体及びシフト構成要素に及び／又はトルク・コンバーター１２に油圧を供給する。
【００１１】
変速機制御システム１８は、ギア選択及びシフトポイントを決定し、要求に応じたシフトを調整する。要求に応じたシフトは、セレクタ２６を用いて運転者により選択されたシフト・プログラム、アクセル２８の位置、エンジンの稼動状態及び／又は車両速度に基づく。変速機制御システム１８は、一般に、油圧式と電子式を組み合わせシステムである。変速機制御システム１８は、油圧によりクラッチ１６ａ、１６ｂを作動させる。変速機制御システム１８は、ギア選択を作動させ、変速機１０を流れるトルクに従ってクラッチ圧を電気的に調整する。
【００１２】
変速機制御システム１８は、複数のセンサーと通信するコントローラー３０を備える。速度センサー３２はエンジン速度を監視し、位置センサー３３はセレクタ・レバーの位置を監視する。負荷センサー３５及び速度センサー３７はそれぞれ、トルク・コンバーターの負荷及び出力シャフト２４の回転速度を監視する。コントローラー３０は、アナログ又はデジタルの圧力調整装置３６を調節して、クラッチ圧を制御する。
【００１３】
シフトの質は、伝達されるトルクのレベルに対してクラッチ１６ａ、１６ｂの圧力が調整される精度に依存する。伝達されるトルクのレベルは、エンジンの負荷及び出力シャフトの速度に基づいて予測される。自動変速機がギア比をシフトさせる際、一つのクラッチが徐々にはずされ（即ち、離脱しようとし）、もう一つのクラッチが徐々にかみ合わされる（即ち、係合しようとする）。離脱しようとするクラッチ及び係合しようとするクラッチの圧力の増減は、それぞれ、運転者の感触を決定する。
【００１４】
ギア比の間のシフトは、トルク段階と慣性段階という２つの別個の段階で起こる。トルク段階の期間に、トルク・コンバーター１２からの入力シャフト２２の速度は一定のままである。慣性段階の期間に、シフトに対する応答があり、入力シャフト２２は速度を変える。シフト・アップに対して、速度が低減される。シフト・ダウンに対しては、速度が増加される。
【００１５】
動作において、第一のギア・セット１４ａの第一のギア４０は、まず、入力シャフト２２に結合され、第一のギア比で出力シャフト２４を駆動する。コントローラー３０によりシフト・アップの信号が送られると、クラッチ１６ａは徐々に入力シャフト２２への第一のギア４０の係合を減らす（即ち、離脱しようとする）。第二のクラッチ１６ｂは徐々に、第二のギア・セット１４ｂの第二のギア４２の入力シャフト２２への係合を増やす（即ち、係合しようとする）。最終的に、第一のクラッチ１６ａは、第一のギア４０を入力シャフト２２から完全に離脱させ、第二のクラッチ１６ｂは、第二のギア４２を入力シャフト２２に結合し、出力シャフト２４を第二のギア比で駆動する。
【００１６】
図２において、本発明は、シフト・アップのトルク段階の期間に所望のクラッチ圧指令を計算する変速機のシフト制御方法を提供する。変速機のシフト制御方法は、フレア（flare）とオーバーラップを防止し、シフトの質を改良する。一般に、変速機のシフトの制御方法は、離脱トルク（Ｔoff）及び係合トルク（Ｔon）に関する
【００１７】
【数１】
2004190858.tif 000003
【００１８】
という式を使用する。この式は、所与の入力トルク及びトルク・コンバーター・タービン加速度に対する所望の出力トルク軌道を達成するために必要なクラッチ・トルクを決定する。式において、Ｔoは、変速機の出力シャフト２４の出力トルクである。Ｔiは、トルク・コンバーター１２からのトルクである。ηtは入力シャフト加速度である。ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｆの値は、各シフト種別（即ち、オン又はオフ）に対する理論的な定数である。これらの定数に対する例としての値は、例としての６段自動変速機について、以下の表１に提供される。
【００１９】
【表１】
2004190858.tif 000004
【００２０】
定数は、利用される特定の変速機の型式に依存して変わることが理解される。
計算されたトルクを用いて、変速機制御システム１８は、運転者の入力に基づいて所望のトルク段階時間を決定する。例えば、運転者がアクセル２８を完全に踏み込む場合、所望のトルク段階時間は、スロットル全開（ＷＯＴ）状態を反映する。所望のトルク段階時間の決定は、また、予めプログラムされた校正パラメータにも依存する。所望のトルク段階時間を用いて、所望の出力トルク軌道が計算される。係合トルク指令及び離脱トルク指令は、所望の出力トルク軌道に基づいて計算される。係合トルク指令及び離脱トルク指令は、変速機１０における油圧による遅延のために遅らされ、速度変化に先立ってクラッチ・トルクの継ぎ目のない交換を提供する。
【００２１】
図３Ａ及び図３Ｂにおいて、本発明に係るシフト・アップ制御が詳細に説明される。一般的に、シフト・アップのトルク段階は、初期化、更新、慣性段階への調整（trim）及び完了という四つの状態を含む。シフト・アップ制御は、トルク段階状態指令及びトルク段階圧力指令を決定する。
【００２２】
始動ステップの後、シフト・アップ制御は、ステップ１００において、係合しようとするシフトへ信号が送られたか又はトルク段階の遅延があるか、及び、トルク段階状態が初期化であるか否かを決定する。これが真である場合、シフト・アップ制御はステップ１０２に続き、所望のシフト・パラメータを計算する。真ではない場合、シフト・アップ制御はステップ１０４に続く。ステップ１０４において、シフト・アップ制御は、係合しようとするシフトとトルク段階状態とのいずれかが完了しているか否かを決定する。いずれかが完了している場合、シフト・アップ制御はステップ１０６に続く。そうではない場合、制御はステップ１０８に続く。
【００２３】
ステップ１０８において、シフト・アップ制御は、トルク段階調整初期化時間が到来したか、又は、トルク段階状態が調整であるか否かを決定する。調整状態は、トルク段階と慣性段階との間の遷移を示す。調整初期化時間は、トルク段階時間のパーセントとして決定される。例えば、トルク段階時間が３００ミリ秒である場合、予めプログラムされる校正値が調整初期化時間を７５％即ち２２５ミリ秒に設定する。トルク段階が２２５ミリ秒の点に到達すると、調整が初期化される。トルク段階の調整初期化時間に達した場合、又は、トルク段階状態が調整である場合、シフト・アップはステップ１１０に続き、トルク段階を調整する。そうではない場合、シフト・アップ制御はステップ１１２に続く。ステップ１１２において、シフト・アップ制御は、シフト・アップのトルク段階に起こる変化に対して、所望の出力トルク軌道を更新する。
【００２４】
ステップ１０２において、シフト・アップ制御は、現在のギア比及び入力トルクに基づいて、初期出力トルク及び所望の出力トルク軌道時間（Δｔo）を計算する（図２参照）。ステップ１１４において、シフト・アップ制御は、上記の式を用いて、動作中のクラッチの離脱トルク及び係合トルクを計算する。離脱トルク及び係合トルクが計算されると、ステップ１１６において、油圧による遅延を補償するために、電磁ドライバーへの最終的な出力に対する個々の遅延が開始される。ステップ１１８において、離脱しようとするクラッチ及び係合しようとするクラッチを作動させるために印加される圧力が決定される。ステップ１１８において圧力を決定した後、コントローラーは、トルク段階が終わって慣性段階が始まったか否かを決定する。トルク段階が終わっている場合、シフト・アップ制御は終了する。トルク段階が終わっていない場合、シフト・アップ制御はステップ１００にループ・バックする。
【００２５】
ステップ１０４において、シフト・アップ制御は、シフト・アップの係合状態とトルク段階状態のいずれかが完了したかを決定する。言い換えると、コントローラーは、係合しようとするクラッチが完全に係合されるようシフト・アップが完了し、離脱しようとするクラッチが完全に離脱されたか否かを決定する。ステップ１０６において、制御指令Ｔoffはゼロになり、Ｔonは最大となる。ステップ１２０において、シフト・アップ制御は、フラグが立てられていない場合、トルク段階状態が完了したものとしてフラグを立てる。シフト・アップ制御はステップ１１６、１１８及び１１９に続く。
【００２６】
ステップ１０８において、シフト・アップ制御は、トルク段階調整初期化時間が到来したか、又は、トルク段階状態が調整であるか否かを決定する。ステップ１１０において、係合トルク段階クラッチ・トルクの慣性段階クラッチ・トルクへの時間補間（time interpolation）がおこる。言い換えると、係合トルク段階クラッチ・トルクが、調整期間に、指令された慣性段階クラッチ・トルクに徐々に到達する。次いで、慣性段階へのなめらかな遷移に相当する出力トルク及び離脱クラッチ・トルクを逆計算するために上記の式が利用される。ステップ１２２において、トルク段階状態が調整に設定される。ステップ１２４において、シフト・アップ制御は、トルク段階の調整時間が満了したか、又は、トルク段階クラッチ・トルクが慣性段階クラッチ・トルクと等しいかどうかを決定する。いずれかが真である場合、シフト・アップ制御はステップ１２６に続き、トルク段階状態が完了であることを宣言する。いずれも真ではない場合、シフト・アップ制御はステップ１１６、１１８及び１１９へ続く。ステップ１２６においてトルク段階状態が完了であることが宣言されると、シフト・アップ制御はステップ１１６、１１８及び１１９へ続く。
【００２７】
ステップ１１２において、運転者の意図により生ずる入力トルクの変化に対して、所望の出力トルク軌道が更新される。例えば、トルク段階期間に、運転者はアクセル・ペダルへの圧力を増加又は減少させることで入力トルクを変更し得る。ステップ１２８において、トルク段階状態は傾斜に合わせる（model ramp）に設定される。この状態において、コントローラー３０は、所望のトルク軌道に到達するために、係合トルク及び離脱トルクを計算し続ける。ステップ１３０において、上記に示された式に従って、現在の稼動状態に基づき、係合トルク及び離脱トルクが計算される。ステップ１３２において、シフト・アップ制御は、予めプログラムされた係合慣性段階トルクが、計算されたトルク段階の係合トルクより小さい又は等しいか否かを決定する。こうしてトルク段階の完了が決定される。係合慣性段階トルクが計算されたトルク段階の係合トルクより小さい又は等しい場合、次いで、シフト・アップ制御はステップ１３４に続き、トルク段階状態が完了であることを宣言する。そうではない場合、シフト・アップ制御は、上記に詳細に説明されたステップ１１６、１１８及び１１９に続く。
【００２８】
本発明のシフト・アップ制御は、係合クラッチ圧及び離脱クラッチ圧を動的に決定するための、トルク段階時間の校正及びシステム制御を可能とする。結果として、所望のトルク軌道又は曲線が容易に達成され、システム校正労力が低減される。更に、シフト・アップ制御は、時間が経過するに従ってシフトの質を向上させる適応学習を可能とする。概して、シフト・アップ制御は、ハードウェアの複雑さ及びサイズを最小にしつつ、シフトの質及び感触の改良を可能とする。
【００２９】
上記の説明から当業者が理解するように、本発明の幅広い教示内容は、様々な形態で実現され得る。従って、本発明は特定に例に関連付けて説明されたが、本発明の真の範囲がそれにより限定されるべきではない。図面、明細書及び特許請求の範囲を検討した技能ある実施者には、他の修正が明らかになるからである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明に係る例としての車両変速機システムの機能的なブロック図である。
【図２】図２は、本発明に係る自動変速機のシフト・アップ期間のパラメーター値を示すグラフである。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明に係る変速機のシフト制御方法を詳細に示すフローチャートである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明に係る変速機のシフト制御方法を詳細に示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１０  自動変速機、１２  トルク・コンバーター、１４ａ  ギア・セット、１４ｂ  ギア・セット、１６ａ  油圧作動式のクラッチ、１６ｂ  油圧作動式のクラッチ、１８  変速機制御システム、２０  油圧ポンプ、
【図１】
2004190858.tif 000005
【図２】
2004190858.tif 000006
【図３Ａ】
2004190858.tif 000007
【図３Ｂ】
2004190858.tif 000008