(57)【要約】【課題】トルク伝達時の同期装置の発熱量を低下させるとともに、変速中の乗り心地も良好な自動車の制御装置及び制御方法を提供することにある。【解決手段】第一の変速段を形成する第１同期噛合い機構１２１とは異なる同期噛合い機構１２２によって、入力軸１４１から出力軸１４２へトルクを伝達開始させて、第一の変速段を形成する同期噛合い機構１２１と歯車の連結を解放させる。このとき、エンジン７０の発生トルクが、第一の変速段を形成する同期噛合い機構１２１の解放後（ｔ２ｂ後）から、第一の変速段を形成する同期噛合い機構１２１の解放前のエンジンの発生トルクよりも低下するように、エンジントルクを制御する指令を時刻ｔ１ｂに出力する。【選択図】  図７
2004293496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の歯車と同期装置を有する複数の同期噛合い機構により原動機の動力を入力軸から出力軸へ伝達し、
前記歯車と前記同期噛合い機構との連結によって形成される変速段により前記入力軸から前記出力軸へ複数のトルクの伝達経路を形成し、
前記複数の歯車のうち一つの歯車と、この歯車を連結させる前記同期噛合い機構によって形成される第一の変速段から、前記歯車とは異なる歯車とこの歯車を連結させる前記同期噛合い機構によって形成される第ニの変速段へ切り替えて変速を行う自動車の制御方法であって、
前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構とは異なる前記同期噛合い機構の前記同期装置によって、前記入力軸から前記出力軸へトルクを伝達開始させて、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構と歯車の連結を解放させる際に、
前記原動機の発生トルクが、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構の解放後から、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構の解放前の前記原動機の発生トルクよりも低下するように、
前記原動機のトルクを制御する指令を前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構とは異なる前記同期噛合い機構の前記同期装置によるトルク伝達開始後、かつ前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構の解放前に出力することを特徴とする自動車の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の自動車の制御方法において、
前記原動機のトルクを制御する指令は、この原動機に設けられたスロットルの開度を変更する指令であることを特徴とする自動車の制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の自動車の制御方法において、
前記トルク低下の量に応じて、この原動機に設けられたスロットル開度，前記原動機の点火時期，前記原動機へ供給する燃料量の少なくとも一つの操作することを特徴とする自動車の制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の自動車の制御方法において、さらに、
前記トルク低下の傾きに応じて、この原動機に設けられたスロットル開度，前記原動機の点火時期，前記原動機へ供給する燃料量の少なくとも一つの操作することを特徴とする自動車の制御方法。
【請求項５】
複数の歯車と同期装置を有する複数の同期噛合い機構により原動機の動力を入力軸から出力軸へ伝達し、
前記歯車と前記同期噛合い機構との連結によって形成される変速段により前記入力軸から前記出力軸へ複数のトルクの伝達経路を形成し、
前記複数の歯車のうち一つの歯車と、この歯車を連結させる前記同期噛合い機構によって形成される第一の変速段から、前記歯車とは異なる歯車とこの歯車を連結させる前記同期噛合い機構によって形成される第ニの変速段へ切り替えて変速を行う自動車の制御方法であって、
前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構とは異なる前記同期噛合い機構の前記同期装置によって、前記入力軸から前記出力軸へトルクを伝達開始させて、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構と歯車の連結を解放させる際に、
前記原動機の発生トルクが、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構の解放後から、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構の解放前の前記原動機の発生トルクよりも低下するように、前記原動機のトルクを制御する指令を出力することを特徴とする自動車の制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載の自動車の制御方法において、
前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構とは異なる前記同期噛合い機構の前記同期装置によるトルク伝達を実現するまでの応答時間であるトルク達成時間Δｔａと、
前記第一の変速段を構成する前記同期噛合い機構を解放させるまでの応答時間であるシフト解放時間Δｔｓと、
前記原動機のトルク低下指令発生から、実際の原動機トルクが低下開始するまでの応答時間Δｔｅとに基づいて、
現在の時刻ｔ０から（Δｔａ＋Δｔｓ−Δｔｅ）後に、原動機のトルクの低下制御指令を出力することを特徴とする自動車の制御方法。
【請求項７】
請求項５に記載の自動車の制御方法において、
前記トルク低下の量に応じて、この原動機に設けられたスロットル開度，前記原動機の点火時期，前記原動機へ供給する燃料量の少なくとも一つの操作することを特徴とする自動車の制御方法。
【請求項８】
請求項５に記載の自動車の制御方法において、さらに、
前記トルク低下の傾きに応じて、この原動機に設けられたスロットル開度，前記原動機の点火時期，前記原動機へ供給する燃料量の少なくとも一つの操作することを特徴とする自動車の制御方法。
【請求項９】
原動機の動力を入力軸から出力軸へ伝達可能な複数の歯車と、同期装置を有する複数の同期噛合い機構との連結によって前記入力軸から前記出力軸へトルクの伝達経路を形成する複数の変速段を有し、
前記複数の歯車のうち一つの歯車と、当該歯車を連結させる前記同期噛合い機構によって形成される第一の変速段から、前記歯車とは異なる歯車と、当該歯車を連結させる前記同期噛合い機構によって形成される第ニの変速段へ切り替えて変速を行う自動車の制御装置であって、
前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構とは異なる前記同期噛合い機構の前記同期装置によって、前記入力軸から前記出力軸へトルクを伝達開始させて、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構と歯車の連結を解放させるクラッチ制御手段と、
前記原動機の発生トルクが、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構の解放後から、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構の解放前の前記原動機の発生トルクよりも小さくなるように、
前原動機のトルクを制御する指令を前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構とは異なる前記同期装置によるトルク伝達開始後、かつ前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構の解放前に出力する原動機制御手段とを備えたことを特徴とする自動車の制御装置。
【請求項１０】
原動機の動力を入力軸から出力軸へ伝達可能な複数の歯車と、同期装置を有する複数の同期噛合い機構との連結によって前記入力軸から前記出力軸へトルクの伝達経路を形成する複数の変速段を有し、
前記複数の歯車のうち一つの歯車と、当該歯車を連結させる前記同期噛合い機構によって形成される第一の変速段から、前記歯車とは異なる歯車と、当該歯車を連結させる前記同期噛合い機構によって形成される第ニの変速段へ切り替えて変速を行う自動車の制御装置であって、
前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構とは異なる前記同期噛合い機構の前記同期装置によって、前記入力軸から前記出力軸へトルクを伝達開始させて、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構と歯車の連結を解放させるクラッチ制御手段と、
前記原動機の発生トルクが、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構の解放後から、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構の解放前の前記原動機の発生トルクよりも小さくなるように、前原動機のトルクを制御する指令を出力する原動機制御手段とを備えたことを特徴とする自動車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の制御方法および制御装置に係り、特に同期噛合式自動変速機の制御に好適な自動車の制御方法および制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃費性能向上のために、高効率の動力伝達能力と小型化の点で優れている手動式変速機の変速動作を自動化した自動化した自動マニュアルトランスミッションが開発されている。しかし、従来の自動マニュアルトランスミッションでは、変速時にエンジンと変速機の間の動力伝達を行うクラッチ（発進クラッチ）を一旦開放し、発進クラッチを開放中に変速段の歯車比へ変更するため、変速中のトルク中断が生じ、この変速ショックによって変速時の乗り心地を悪化し、運転性が低下するという問題があった。
【０００３】
それに対して、例えば、特開２００１−２１３２０１号公報に記載されているように、マニュアルトランスミッションの歯車を締結・解放するための同期噛合い機構の同期装置を利用して、変速中のトルク中断を防止するものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２１３２０１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、同期噛合い機構の同期装置は、もともと回転数を同期させるための手段であり、マニュアルトランスミッション内に内蔵するために、その大きさには限界がある。この同期装置の大きさは、伝達可能なトルク容量に加えて、摩擦状態でトルクを伝達するため、発熱に対する耐久性（熱容量）も課題となる。伝達するトルクは、同期噛合い機構の同期装置を押し付ける荷重を大きくすることで実現することができる。一方、同期装置における発熱量に関しては、伝達するトルクと同期装置のすべり速度から決定される。ここで、同期装置に発生するすべり速度は、変速前の歯車比と変速後の歯車比，車速などから規定されてしまうので、このすべり速度を小さくして発熱量を小さくすることはできない。従って、同期噛合い機構の同期装置にて伝達するトルクを小さくすることが必要になる。ここで、同期噛合い機構の同期装置にて伝達するトルクは、出力軸トルクに反映される。従って、同期噛合い機構の同期装置にて伝達するトルクは、変速中の乗り心地を決定することになるので、乗り心地を考慮して発生熱量が最小化することが必要となる。
【０００６】
この点に関しては、特開２００１−２１３２０１号公報では、同期噛合い機構の同期装置にて伝達トルクを発生する前に、エンジントルクを低下している。これによって、同期噛合い機構の同期装置にて伝達すべきトルクが下がるので、同期装置における発熱量を抑えることができる。但し、この場合は、出力軸に伝達されるトルクも小さくなり、変速性能が悪化し、乗り心地が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、トルク伝達時の同期装置の発熱量を低下させるとともに、変速中の乗り心地も良好な自動車の制御装置及び制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の歯車と同期装置を有する複数の同期噛合い機構により原動機の動力を入力軸から出力軸へ伝達し、前記歯車と前記同期噛合い機構との連結によって形成される変速段により前記入力軸から前記出力軸へ複数のトルクの伝達経路を形成し、前記複数の歯車のうち一つの歯車と、この歯車を連結させる前記同期噛合い機構によって形成される第一の変速段から、前記歯車とは異なる歯車とこの歯車を連結させる前記同期噛合い機構によって形成される第ニの変速段へ切り替えて変速を行う自動車の制御方法であって、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構とは異なる前記同期噛合い機構の前記同期装置によって、前記入力軸から前記出力軸へトルクを伝達開始させて、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構と歯車の連結を解放させる際に、前記原動機の発生トルクが、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構の解放後から、前記第一の変速段を形成する前記同期噛合い機構の解放前の前記原動機の発生トルクよりも低下するように、前記原動機のトルクを制御する指令を出力するようにしたものである。
かかる方法により、トルク伝達時の同期装置の発熱量を低下させるとともに、変速中の乗り心地も良好にすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１３を用いて、本発明の一実施形態による自動車の制御装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による自動車の制御装置の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による自動車の制御装置の全体構成を示す構成図である。
【００１０】
駆動力源であるエンジン７０には、エンジン７０の回転数を計測するエンジン回転数センサ（図示しない）や、エンジントルクを調節する電子制御スロットル９０や、吸入空気量に見合う燃料量を噴射するための燃料噴射装置（図示しない）が設けられている。原動機制御ユニット４００およびスロットル制御ユニット５００は、これらの吸入空気量，燃料量，点火時期等を操作する。これによって、エンジン７０のトルクを高精度に制御することができる。燃料噴射装置には、燃料が吸気ポートに噴射される吸気ポート噴射方式あるいはシリンダ内に直接噴射される筒内噴射方式があるが、エンジンに要求される運転域（エンジントルク、エンジン回転数で決定される領域）を比較して燃費が低減でき、かつ排気性能が良い方式のエンジンを用いるのが有利である。駆動力源としては、ガソリンエンジンのみならず、ディーゼルエンジン、天然ガスエンジンや、電動機などでも良いものである。
【００１１】
エンジン７０には、入力軸クラッチ８０が接続されている。入力軸クラッチ８０は、入力軸クラッチ入力ディスク８１と、入力軸クラッチ出力ディスク８２とから構成されている。エンジン７０の出力軸には、入力軸クラッチ入力ディスク８１が連結されている。入力軸クラッチ入力ディスク８１と入力軸クラッチ出力ディスク８２を係合，開放することで、エンジン７０のトルクを変速機１００の入力軸１４１に伝達，遮断することができる。入力軸クラッチ８０には、一般に乾式単板クラッチが用いられるが、湿式多板クラッチや電磁クラッチなどすべてのクラッチを用いることが可能である。入力軸クラッチ入力ディスク８１と入力軸クラッチ出力ディスク８２間の押付け力（入力軸クラッチトルク）の制御には、モータや油圧等の駆動源によって駆動されるアクチュエータ１０が用いられている。アクチュエータ１０の押付け力（入力軸クラッチトルク）を調節することで、エンジン７０の出力を変速機１００の入力軸１４１へ伝達，遮断を行うことができるようになっている。
【００１２】
変速機１００は、変速機入力軸１４１と、変速機出力軸１４２と、第１ドライブ歯車１０１と、第２ドライブ歯車１０２と、第３ドライブ歯車１０３と、第４ドライブ歯車１０４と、第５ドライブ歯車１０５と、第６ドライブ歯車１０６と、第１ドリブン歯車１１１と、第２ドリブン歯車１１２と、第３ドリブン歯車１１３と、第４ドリブン歯車１１４と、第５ドリブン歯車１１５と、第６ドリブン歯車１１６と、第１同期噛合い機構１２１と、第２同期噛合い機構１２２と、第３同期噛合い機構１２３と、入力軸回転センサ１３１と、出力軸回転センサ１３２とを備えている。
【００１３】
第２ドライブ歯車１０２と、第３ドライブ歯車１０３と、第５ドライブ歯車１０５と、第６ドライブ歯車１０６は、変速機入力軸１４１に対して回転自在に取り付けられた遊転ギアである。第１ドリブン歯車１１１と、第４ドリブン歯車１１４は、変速機出力軸１４２に対して回転自在に取り付けられた遊転ギアである。第１ドライブ歯車１０１と、第４ドライブ歯車１０４は、変速機入力軸１４１に固定されている。第２ドリブン歯車１１２と、第３ドリブン歯車１１３と、第５ドリブン歯車１１５と、第６ドリブン歯車１１６は、変速機出力軸１４２に固定されている。第１ドライブ歯車１０１と第１ドリブン歯車１１１，第２ドライブ歯車１０２と第２ドリブン歯車１１２，第３ドライブ歯車１０３と第３ドリブン歯車１１３，第４ドライブ歯車１０４と第４ドリブン歯車１１４，第５ドライブ歯車１０５と第５ドリブン歯車１１５，第６ドライブ歯車１０６と第６ドリブン歯車１１６とが、それぞれ噛合している。入力軸回転センサ１３１は、変速機の入力軸１４１の回転数を検出する手段として設けられている。出力軸回転センサ１３２は、変速機の出力軸１４２の回転数を検出する手段として設けられている。変速機１００の出力軸１４２は、図示しない差動機構を介して、駆動輪へ伝達される。
【００１４】
第１ドリブン歯車１１１と第４ドリブン歯車１１４の間には、第１ドリブン歯車１１１を変速機の出力軸１４２に係合させたり、第４ドリブン歯車１１４を変速機の出力軸１４２に係合させる第１同期噛合い機構１２１が設けられている。変速機の入力軸１４１へ入力された回転トルクは、第１同期噛合い機構１２１を介して、第１ドライブ歯車１０１−第１ドリブン歯車１１１−変速機の出力軸１４２に、または第４ドライブ歯車１０４−第４ドリブン歯車１１４−変速機の出力軸１４２に伝達される。
【００１５】
また、第２ドライブ歯車１０２と第５ドライブ歯車１０５の間には、第２ドライブ歯車１０２を変速機の入力軸１４１に係合させたり、第５ドライブ歯車１０５を変速機入力軸１４１に係合させる、第２同期噛合い機構１２２が設けられている。変速機の入力軸１４１へ入力された回転トルクは、第２同期噛合い機構１２２を介して、第２ドライブ歯車１０２−第２ドリブン歯車１１２−変速機の出力軸１４２に、または第５ドライブ歯車１０５−第５ドリブン歯車１１５−変速機の出力軸１４２に伝達される。
【００１６】
さらに、第３ドライブ歯車１０３と第６ドライブ歯車１０６の間には、第３ドライブ歯車１０３を変速機の入力軸１４１に係合させたり、第６ドライブ歯車１０６を変速機入力軸１４１に係合させる、第３同期噛合い機構１２３が設けられている。変速機の入力軸１４１へ入力された回転トルクは、第３同期噛合い機構１２３を介して、第３ドライブ歯車１０３−第３ドリブン歯車１１３−変速機の出力軸１４２に、または第６ドライブ歯車１０６−第６ドリブン歯車１１６−変速機の出力軸１４２に伝達される。
【００１７】
このように、変速機の入力軸１４１の回転トルクを変速機の出力軸１４２に伝達するためには、第１同期噛合い機構１２１または第２同期噛合い機構１２２または第３同期噛合い機構１２３のうちいずれか一つを、変速機の出力軸１４２あるいは変速機の入力軸１４１の軸方向に移動させ、第１ドリブン歯車１１１，第２ドライブ歯車１０２，第３ドライブ歯車１０３，第４ドリブン歯車１１４，第５ドライブ歯車１０５，第６ドライブ歯車１０６のいずれか一つと係合する必要がある。第１同期噛合い機構１２１を移動させるには第１アクチュエータ１１を、第２同期噛合い機構１２２を移動させるには第２アクチュエータ１２を、第３同期噛合い機構１２３を移動させるには第３アクチュエータ１３を動作させることによって行う。
【００１８】
このように第１ドライブ歯車１０１，第２ドライブ歯車１０２，第３ドライブ歯車１０３，第４ドライブ歯車１０４，第５ドライブ歯車１０５，第６ドライブ歯車１０６から、第１ドリブン歯車１１１，第２ドリブン歯車１１２，第３ドリブン歯車１１３，第４ドリブン歯車１１４，第５ドリブン歯車１１５，第６ドリブン歯車１１６を介して変速機の出力軸１４２に伝達された変速機の入力軸１４１の回転トルクは、変速機の出力軸１４２に連結されたディファレンシャル歯車（図示しない）を介して車軸（図示しない）に伝えられる。
【００１９】
入力軸クラッチ入力ディスク８１と入力軸クラッチ出力ディスク８２間の押付け力（入力軸クラッチトルク）を発生させる入力軸クラッチアクチュエータ１０は、クラッチ制御ユニット４００によって制御される。クラッチ制御ユニット４００は、入力軸クラッチアクチュエータ１０を制御することでクラッチの伝達トルクを制御する。入力軸クラッチアクチュエータ１０は、例えば、モータと、減速機構やモータの回転運動を直線運動に変換する機構部分とから構成される。入力軸クラッチアクチュエータ１０は、例えばウォーム歯車やボールネジといった部品で構成されるモータアクチュエータや、油圧によって駆動する油圧アクチュエータによって構成される。
【００２０】
また、クラッチ制御ユニット４００によって、第１アクチュエータ１１、第２アクチュエータ１２、第３アクチュエータ１３を制御することによって、第１同期噛合い機構１２１、第２同期噛合い機構１２２、第３同期噛合い機構１２３を動作させる押付け荷重、または位置を制御できるようになっている。前記第１アクチュエータ１１、第２アクチュエータ１２、第３アクチュエータ１３は、例えば、モータと、減速機構やモータの回転運動を直線運動に変換する機構部分から構成され、例えば歯車およびアームや、ボールネジといった部品で構成されるモータアクチュエータや油圧によって駆動する油圧アクチュエータで構成される。
【００２１】
本例では、第１アクチュエータ１１が第１同期噛合い機構１２１を制御して、第１同期噛合い機構１２１と第１ドリブン歯車１１１が噛合することにより、第１速段となる。また、第１アクチュエータ１１が第１同期噛合い機構１２１を制御して、第１同期噛合い機構１２１と第４ドリブン歯車１１４が噛合することにより、第４速段となる。
【００２２】
第２アクチュエータ１２が第２同期噛合い機構１２２を制御して、第２同期噛合い機構１２２と第２ドライブ歯車１０２が噛合することにより、第２速段となる。また、第２アクチュエータ１２が第２同期噛合い機構１２２を制御して、第２同期噛合い機構１２２と第５ドライブ歯車１０５が噛合することにより第５速段となる。
【００２３】
第３アクチュエータ１３が第３同期噛合い機構１２３を制御して、第３同期噛合い機構１２３と第３ドライブ歯車１０３が噛合することにより第３速段となる。また、第３アクチュエータ１３が第３同期噛合い機構１２３を制御して、第３同期噛合い機構１２３と第６ドライブ歯車１０６が噛合することにより第６速段となる。
【００２４】
また、原動機制御ユニット４００およびスロットル制御ユニット５００は、エンジン７０の吸入空気量，燃料量，点火時期等を操作することで、エンジン７０のトルクを高精度に制御する。
【００２５】
クラッチ制御ユニット３００と原動機制御ユニット４００は、パワートレイン制御ユニット２００によってコントロールされている。パワートレイン制御ユニット２００，原動機制御ユニット４００，クラッチ制御ユニット３００は、通信手段６００によって相互に情報を送受信する。
【００２６】
次に、図２を用いて、本実施形態による自動車の制御装置に用いる同期噛合い機構の構成及び動作について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による自動車の制御装置に用いる同期噛合い機構の構成及び動作を示す断面図である。
【００２７】
図２は、図１に示した第１同期噛合い機構１２１，変速機出力軸１４２，第１ドリブン歯車１１１の部分を抜粋して拡大している。図１の第１同期噛合い機構１２１に相当するのが、シンクロナイザリング２１と、スリーブ２２と、シンクロハブ２３と、軸２４と、シフトフォーク２７である。変速機出力軸１４２に相当するのが、回転軸２５である。第１ドリブン歯車１１１に相当するのが、スプライン部２０と、非同期歯車２６である。
【００２８】
図２（Ａ）に示すように、スリーブ２２は、軸２４と一体的に回転するシンクロハブ２３に対してスプライン嵌合されている。スリーブ２２に押付け荷重が加わると、図２（Ｂ）に示すように、シンクロナイザキー２４がスリーブ２２とともに被同期歯車２６の方向に移動する。シンクロナイザキー２４は、シンクロナイザリング２１を被同期歯車２６の摩擦面であるコーン部に接触するまで押し付ける。
【００２９】
更に、スリーブ２２が移動すると、図２（Ｃ）に示すように、スリーブ２２とシンクロナイザリング２１のチャンファどうしが接触し、シンクロナイザリング２１が被同期歯車２６の摩擦面であるコーン面を押す。シンクロナイザリング２１が被同期歯車２６のコーン面との間に摩擦が働くことによって摩擦トルクが発生し、トルクが伝達され、被同期歯車２６の回転は徐々にスリーブ２２の回転に近づき、両者の回転同期が行われる。
【００３０】
被同期歯車２６の回転がスリーブ２２の回転と一致する，即ち同期すると、シンクロナイザリング２１は回転自在になり、スリーブ２２の移動を妨げなくなる。その結果、図２（Ｄ）に示すように、スリーブ２２は更に移動してシンクロナイザリング２１を押し分け、被同期歯車２６のスプライン部２０と噛合い、シフトが完了する。
【００３１】
以上の説明では、同期噛合い機構のコーン面が一つであるシングルコーンタイプについて図示しているが、シンクロナイザリング２１と被同期歯車２６との摩擦面を複数有するマルチコーンシンクロを用いることも可能であり、マルチコーンシンクロを用いることで少ない押し付け荷重で大きなトルクを伝達可能であるので有利である。
【００３２】
マルチコーンシンクロの具体的な例としては、摩擦面であるコーン面が二つあるダブルコーンタイプ、三つあるトリプルコーンタイプなどがある。これらは、シングルコーンタイプに比べて、摩擦面を２つから３つに増加させることで、同期時のトルク容量を２〜３倍に増加することが可能である。このように、少ない押付け荷重で大きなトルクを伝達可能なように複数のコーン面のある大容量のものを用いるのが有利である。
【００３３】
また、以上の例では、同期噛合い機構には、イナーシャロックキー式を例にして説明しているが、他の方式を用いても構成可能である。
【００３４】
なお、上述したようにスリーブ２２を押し付けて、シンクロナイザリング２１と被同期歯車２６の摩擦面によってトルクを伝達させながら回転数を同期化させる一連の機構を「同期装置」と称するものとする。
【００３５】
次に、図３及び図４を用いて、本実施形態の自動車の制御装置による変速制御の全体の制御内容について説明する。
図３は、本発明の一実施形態の自動車の制御装置による変速制御の全体の制御内容を示すフローチャートである。図４は、本発明の一実施形態の自動車の制御装置による変速制御の全体の制御内容を示すタイムチャートである。
【００３６】
以下に示す変速制御の内容は、パワートレイン制御ユニット２００にプログラミングされ、あらかじめ定められた周期で繰り返し実行される。すなわち、以下のステップＣ１〜Ｃ１０の処理は、パワートレイン制御ユニット２００によって実行される。
【００３７】
ステップＣ１において、パワートレイン制御ユニット２００は、以下のステップＣ２〜Ｃ１０の処理に用いるパラメータを読み込む。
【００３８】
次に、ステップＣ２において、車速とアクセルペダル踏み込み量から変速段を設定し、現在の変速段と設定された変速段が異なる場合には、変速動作の開始と判定して、ステップＣ３に進む。変速動作の開始でない場合には、処理を終了する。
【００３９】
変速動作を開始すると、はじめにステップＣ３（解放制御フェーズ）において、ギアを解放するため、解放制御を実行する。解放制御の詳細については、図６を用いて後述する。
【００４０】
次に、ステップＣ４において、解放制御完了か否かを判定し、解放制御完了の場合はステップＣ５へ進み、未完了の場合は再度ステップＣ３を実行する。ここで、ステップＣ４の判定は、第１同期噛合い機構１２１または第２同期噛合い機構１２２または第３同期噛合い機構１２３の各位置信号のうち、歯車と噛合している位置信号が解放位置と判定できる位置であるか否かで判定する。
【００４１】
解放制御が終了すると、次に、ステップＣ５（回転同期制御フェーズ）では、入力回転数を次変速段相当の回転数（目標回転数）に同期するよう、同期噛合い機構の押付け荷重を制御する。例えば、第１速段から第２速段への変速の場合、第２同期噛合い機構１２２および第３同期噛合い機構１２３の押付け荷重を制御する。
【００４２】
次に、ステップＣ６では、回転同期制御が完了しているか否かを判定し、同期制御完了の場合はステップＣ７（締結制御フェーズ）に進み、同期制御が未完了の場合は再度ステップＣ５を続行する。回転同期制御の完了条件は、次変速段の回転数（目標回転数）と入力回転数の回転差が小さくなった場合（｜入力回転数−出力回転数×目標変速段ギア比｜が小さい場合）とする。回転差の条件判定には、時間ディレイを設けることが望ましい。
【００４３】
同期制御が完了すると、ステップＣ７（締結制御フェーズ）において、ギアを締結するため、締結制御を実行する。
【００４４】
次に、ステップＣ８では、締結制御が完了か否かを判定し、締結制御完了時はステップＣ９（変速終了フェーズ）へ進み、締結制御未完了時は再度ステップＣ７を続行する。ここで締結制御の完了条件は、目標とする変速段相当の歯車に、同期噛合い機構が噛合したか否かを判定する。
【００４５】
締結制御が完了すると、ステップＣ９（変速終了フェーズ）において、変速終了制御を実行する。
【００４６】
次に、ステップＣ１０では、変速完了か否かを判定し、変速完了時は処理を終了し、変速制御未完了時は再度ステップＣ９を続行する。ここで、変速終了制御の完了条件は、例えば第１速段から第２速段への変速の場合、第３同期噛合い機構１２３の位置信号が中立位置付近であるか否かで判定する。
【００４７】
次に、図４を用いて、図３の変速制御処理時の動作について説明する。ここでは、第１速から第２速への変速を行う場合を例にとって説明する。すなわち、第１アクチュエータ１１によって第１速段が締結された状態から、最終的に、第２アクチュエータ１２によって第２変速段が締結された状態まで変速制御が行われたときの状態を示している。この変速の途中において、３速段の同期噛合い機構を用いてトルク伝達を行うようにしている。すなわち、本例では、１−２変速の場合には、１−２−３−２トルク伝達を行うようにしている。
【００４８】
図４（Ａ）は、変速機入力軸１４１の回転数の変化を示している。図４（Ｂ）は、第１アクチュエータ１１によって発生するシフト荷重（第１シフト荷重）を示している。図４（Ｃ）は、第１アクチュエータ１１によるシフトの位置（第１シフト位置）を示している。図４（Ｄ）は、第２アクチュエータ１２によって発生するシフト荷重（第２シフト荷重）を示している。図４（Ｅ）は、第２アクチュエータ１２によるシフトの位置（第２シフト位置）を示している。図４（Ｆ）は、第３アクチュエータ１３によって発生するシフト荷重（第３シフト荷重）を示している。図４（Ｇ）は、第３アクチュエータ１３によるシフトの位置（第３シフト位置）を示している。図４（Ｈ）は、エンジン発生トルクを示している。図４（Ｉ）は、変速機出力軸トルクを示している。
【００４９】
また、図４の横軸は時間を示している。時刻ｔ１〜ｔ３が図３のステップＣ３の解放制御時である。時刻ｔ３〜ｔ６が図３のステップＣ５の回転同期制御時である。時刻ｔ６〜ｔ７が図３のステップＣ７の締結制御時である。時刻ｔ７〜ｔ８が図３のステップＣ９の変速終了制御時である。
【００５０】
時刻ｔ１以前に変速動作要求が発生し、時刻ｔ１から実際の変速動作が開始される。
【００５１】
時刻ｔ１において、変速動作が開始されると、先ず、図４（Ｄ）に示すように、第２アクチュエータ１２の第２速側へのシフト荷重を増加させる。これによって、図４（Ｅ）に示すように、第２シフト位置がニュートラル（中立位置：Ｎ）から第２速側へ移動する。その結果、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングと第２ドライブ歯車１０２の間でトルク伝達が発生する（同期装置によるトルク伝達）。エンジン７０からのトルクは、第１ドライブ歯車１０１と第１ドリブン歯車１１１と第１同期噛合い機構１１１を介して入力軸１４１から出力軸１４２へ伝達されていたが、第２同期噛合い機構１２２にシフト荷重をかけることで、第２ドライブ歯車１０２と第２同期噛合い機構１２２と第２ドリブン歯車１１２を介した入力軸１４１から出力軸１４２へのトルク伝達が第２同期噛合い機構１２２の同期装置にて発生するので、図４（Ｉ）に示すように、全体として入力軸１４１から出力軸１４２へ伝達されるトルクが若干下がっていく。
【００５２】
時刻ｔ２において、エンジン７０からの伝達トルクのほとんどが、第２ドライブ歯車１０２と第２同期噛合い機構１２２と第２ドリブン歯車１１２を介した経路で入力軸１４１から出力軸１４２へ伝達される。この段階では、入力軸１４１から出力軸１４２へのトルク伝達は、第１ドライブ歯車１０１と第１ドリブン歯車１１１と第１同期噛合い機構１１１の経路をほとんど使わずに伝達されので、第１同期噛合い機構１２１へはトルクが発生しないことになる。そこで、図４（Ｂ）に示すように、第１アクチュエータ１１へニュートラル（中立位置：Ｎ）方向へシフト荷重をかけることで、時刻ｔ３において、第１同期噛合い機構１２１をニュートラル位置にすることができる。図４（Ｈ）に示すように、このタイミングでエンジントルクを下げることで、第２アクチュエータ１２のシフト荷重を一定のままでも、図４（Ａ）に示すように、入力軸１４１の回転数を下げることができる。
【００５３】
次に、時刻ｔ４より、図４（Ｆ）に示すように、第３アクチュエータ１３の第３速側へのシフト荷重を増加させる。これによって、図４（Ｇ）に示すように、第３シフト位置がニュートラル（中立位置：Ｎ）から第３速側へ移動する。その結果、第３同期噛合い機構１２３のシンクロナイザリングと第３ドライブ歯車１０３の間でトルク伝達が発生する。
【００５４】
時刻ｔ４から時刻ｔ５にかけて、第３同期噛合い機構１２３のシンクロナイザリングと第３ドライブ歯車１０３の間でトルク伝達を上昇させるとともに、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングと第２ドライブ歯車１０２の間でトルク伝達を下げていく。これによって、変速中のトルク伝達を第２同期噛合い機構１２２による伝達から第３同期噛合い機構１２３による伝達へ切り替える。
【００５５】
時刻ｔ６において、図４（Ａ）に示すように、入力軸１４１の回転数が第２変速段に相当する回転数に同期すると、図４（Ｆ）に示すように、第２アクチュエータ１２は、第２変速方向へシフト荷重をかけているので、図４（Ｅ）に示すように、第２同期噛合い機構１２３は、第２ドライブ歯車１０２を締結させることになる。
【００５６】
時刻ｔ７において、図４（Ｅ）に示すように、第２同期噛合い機構１２３が第２ドライブ歯車１０２を締結させると、図４（Ｆ）に示すように、第３アクチュエータ１３のシフト荷重を下げて、第３同期噛合い機構１２３のシンクロナイザリングによるトルク伝達を下げる。これによって、完全にトルク伝達を第２同期噛合い機構１２２によるトルク伝達へ切り替える。ここまでの間に、図４（Ｈ）に示すように、エンジントルクも復帰させることにより、図４（Ｉ）に示すように、変速中の出力軸トルクがスムーズにつながるように制御される。
【００５７】
ここで、図５を用いて、従来の方式による変速開始時のエンジントルクの制御タイミングについて説明する。ここでは、１速段から２速段へ変速する場合を例にしている。
図５は、従来の方式による変速開始時のエンジントルクの制御タイミングを示すタイムチャートである。
【００５８】
図５（Ａ）は、変速機入力軸の回転数の変化を示している。図５（Ｂ）は、第１アクチュエータによって発生するシフト荷重（第１シフト荷重）を示している。図５（Ｃ）は、第１アクチュエータによるシフトの位置（第１シフト位置）を示している。図５（Ｄ）は、第２アクチュエータによって発生するシフト荷重（第２シフト荷重）を示している。図５（Ｅ）は、第２アクチュエータによるシフトの位置（第２シフト位置）を示している。図５（Ｆ）は、第２同期噛合い機構のシンクロナイザリング等の同期装置にて発生する伝達トルク（第２シフトシンクロ伝達トルク）を示している。図５（Ｇ）は、第２同期噛合い機構のシンクロナイザリングにて発生する回転数差（第２シフトシンクロ回転数差）を示している。図５（Ｈ）は、エンジン発生トルクを示している。図５（Ｉ）は、変速機出力軸トルクを示している。各図の横軸は、時間である。
【００５９】
時刻ｔ０以前に変速動作開始要求が発生すると、時刻ｔ０から変速動作が開始される。時刻ｔ０では、先ず、図５（Ｈ）に破線で示すように、エンジントルクを低下させる指令が出力される。なお、実際にエンジントルクが低下するのは、図５（Ｈ）に実線で示すように、時刻ｔ１ａとなる。
【００６０】
時刻ｔ１では、図５（Ｄ）に示すように、第２アクチュエータ１２の第２速側へのシフト荷重を増加させる。これによって、図５（Ｅ）に示すように、第２シフト位置がニュートラル（中立位置：Ｎ）から第２速側へ移動する。その結果、図５（Ｆ）に示すように、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングと第２ドライブ歯車１０２の間で同期装置によるトルク伝達が発生する。
【００６１】
エンジン７０からのトルクは、第１ドライブ歯車１０１と第１ドリブン歯車１１１と第１同期噛合い機構１１１を介して入力軸１４１から出力軸１４２へ伝達されていたが、第２同期噛合い機構１２２にシフト荷重をかけることで、第２ドライブ歯車１０２と第２同期噛合い機構１２２と第２ドリブン歯車１１２を介した入力軸１４１から出力軸１４２へのトルク伝達が発生するので、図５（Ｉ）に示すように、全体として入力軸１４１から出力軸１４２へ伝達されるトルクが若干下がっていく。
【００６２】
ここで、時刻ｔ１ａでは、図５（Ｈ）に示すように、エンジントルク指令（破線）の低下に伴い、実際にエンジントルク（実線）が低下し始める。ここで、エンジン７０の発生するトルクが下がると、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングによって伝達すべきトルクもエンジントルクに合わせる必要がある。ここで、図５（Ｆ）に示すように、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングによって伝達するトルクは保持させており、この状態で、エンジントルクが低下すると第１同期噛合い機構１２１を介して伝達されるトルクがほぼなくなる。したがって、時刻ｔ２にて、図５（Ｂ）に示すように、第１同期噛合い機構１２１を操作する第１アクチュエータ１１をニュートラル（中立位置：Ｎ）側へ荷重をかけることで、図５（Ｃ）に示すように、第１同期噛合い機構１２１は解放方向に動作する。
【００６３】
時刻ｔ２ａにて、図５（Ｃ）に示すように、第１同期噛合い機構１２１は解放状態となる。この間、図５（Ｉ）に示すように、エンジン７０の実トルク（実線）も下がり、それに伴い、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングによって伝達するトルクも制御される。時刻ｔ２ａにて第１同期噛合い機構１２１が解放状態になると、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングによるトルク伝達を上昇させることで、入力軸回転数を下げるとともに、出力軸トルクを確保する。
【００６４】
以上のように、従来の方式では、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングによるトルク伝達前からエンジントルクを低下する指令を行い、第１同期噛合い機構１２１が解放される前にエンジン７０の実トルクを下げるようにしている。その結果、図５（Ｉ）に示すように、第１同期噛合い機構１２１が解放されるまでは、エンジントルクの変化が直接、出力軸トルクへ影響してしまうので、出力軸トルクが大幅に低下してしまい、変速中の出力軸トルクに引き込みが発生し、乗り心地が悪化することになる。
【００６５】
次に、図６及び図７を用いて、本実施形態の自動車の制御装置による変速制御の内、解放制御の詳細について説明する。
図６は、本発明の一実施形態の自動車の制御装置による変速制御の内、解放制御の処理内容を示すフローチャートである。図７は、本発明の一実施形態の自動車の制御装置による変速制御の内、解放制御の処理内容を示すタイムチャートである。
【００６６】
本実施形態では、図３のステップＣ３の解放制御（Ｃ３）において、同期噛合い機構に発生する熱量を抑えるとともに、変速中の出力軸に伝達されるトルクを滑らかにして乗り心地を悪化させないための制御を行っている。ここでは、第１同期噛合い機構１２１が第１ドリブン歯車１１１を締結させて第１速段で走行状態から第２同期噛合い機構１２２の第２速側のシンクロナイザリングによるトルク伝達を行い、第１同期噛合い機構１２１を解放する例について説明する。
【００６７】
ステップＣ３の解放制御が開始されると、ステップＣ３１において、現在のエンジントルクを推定する。
【００６８】
次に、ステップＣ３２において、現在のエンジントルク推定結果に基づいて、現在締結している第１同期噛合い機構１２１を解放するために必要な第２同期噛合い機構１２２の第２速側のシンクロナイザリングによる伝達トルクの目標値（シンクロトルク目標値）を演算する。
【００６９】
次に、ステップＣ３３において、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングにて伝達するトルクを実現するための、第２アクチュエータ１２によるシンクロナイザリングを押し付ける荷重の目標値（シフト荷重目標値）を演算する。
【００７０】
次に、ステップＣ３４において、第１同期噛合い機構１２１が解放された後にエンジントルクを下げるためのエンジントルク低下量目標値を演算する。
【００７１】
そして、ステップＣ３５において、エンジン７０のトルクの応答遅れ、第１同期噛合い機構１２１の解放応答遅れなどを考慮して、エンジン７０のトルクを下げるための指令を開始するタイミングを演算する。エンジントルク低下開始タイミング演算の詳細については、図８及び図９を用いて後述する。
【００７２】
エンジントルク低下指令の開始タイミングが演算されると、ステップＣ３６において、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングによる伝達トルクを実現するための指令を出力する。これによって、第２同期噛合い機構１２２による伝達トルクを実現するために、第２アクチュエータ１２が指令に基づきシンクロナイザリングを押し付ける荷重が発生する。
【００７３】
次に、ステップＣ３７において、ステップＣ３５にて演算したエンジントルク低下指令開始のタイミングであるかを判定する。ここで、エンジントルク低下開始のタイミングでない場合は、次のステップＣ３９へ進み、エンジントルク低下開始のタイミングである場合は、ステップＣ３８において、エンジントルク低下指令の出力を開始する。
【００７４】
次に、ステップＣ３９において、第２同期噛合い機構１２２による伝達トルクの上昇により、第１同期噛合い機構１２１が解放可能であるかを判定する。第１同期噛合い機構１２１が解放可能でない場合は、ステップＣ３６へ戻り、第２同期噛合い機構１２２による伝達トルクを実現するように第２アクチュエータ１２への指令を続ける。ステップＣ３９にて、第１同期噛合い機構１２１が解放可能であると判定されると、ステップＣ４０において、第１同期噛合い機構１２１を解放するための指令を出力し、第１アクチュエータによって操作され、解放制御処理が終了する。
【００７５】
次に、図７を用いて、図６の解放処理時の動作について説明する。図７は、図４の例の横軸の一部を拡大して図示したものである。
【００７６】
図７（Ａ）〜図７（Ｅ），図７（Ｈ），図７（Ｉ）は、図４（Ａ）〜図４（Ｅ），図４（Ｈ），図４（Ｉ）と同様である。図７（Ｆ）は、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングにて発生する伝達トルク（第２シフトシンクロ伝達トルク）を示している。図７（Ｇ）は、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングにて発生する回転数差（第２シフトシンクロ回転数差）を示している。各図の横軸は、時間を示している。横軸の時刻ｔ１〜時刻ｔ２は、図４の横軸の時間ｔ１〜時刻ｔ２を拡大して図示している。
【００７７】
本例でも、図４と同様に、第１速から第２速への変速を行う場合を例にしている。このとき、図４と同様に、１−２−３−２トルク伝達を行うようにしている。図７では、特に、第１アクチュエータ１１によって第１速段が締結された状態から、最終的に、第２アクチュエータ１２によって第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングによるトルク伝達で第１速段の第１同期噛合い機構１２１を解放する状態までを拡大して図示している。
【００７８】
時刻ｔ１以前に変速動作開始要求が発生すると、時刻ｔ１に、変速動作が開始される。時刻ｔ１では、図６のステップＣ３６の指令出力により、図７（Ｄ）に示すように、第２アクチュエータ１２の第２速側へのシフト荷重を増加させる。これによって、図７（Ｅ）に示すように、第２シフト位置がニュートラル（中立位置：Ｎ）から第２速側へ移動する。その結果、図７（Ｆ）に示すように、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングと第２ドライブ歯車１０２の間でトルク伝達が発生する。
【００７９】
エンジン７０からのトルクは、第１ドライブ歯車１０１と第１ドリブン歯車１１１と第１同期噛合い機構１１１を介して入力軸１４１から出力軸１４２へ伝達されていたが、第２同期噛合い機構１２２にシフト荷重をかけることで、第２ドライブ歯車１０２と第２同期噛合い機構１２２と第２ドリブン歯車１１２を介した入力軸１４１から出力軸１４２へのトルク伝達が発生するので、図７（Ｊ）に示すように、全体として入力軸１４１から出力軸１４２へ伝達されるトルクが若干下がっていく。
【００８０】
ここで、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングによる伝達トルクが発生後、エンジン７０の応答遅れ、第１同期噛合い機構の解放動作応答遅れ等を考慮して、図７（Ｈ）に破線で示すように、時刻ｔ１ｂからエンジントルクを下げる指令を出力する。エンジントルク低下開始タイミングｔ１ｂは、図６のステップＣ３５によって求められていた時刻である。パワートレイン制御ユニット２００は、時間の経過を監視しており、図６のステップＣ３７の判定処理によりエンジントルク低下開始タイミングｔ１ｂになったと判定すると、ステップＣ３８によりエンジントルクを下げる指令を出力する。
【００８１】
その後、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングによる伝達トルクが、エンジントルクを受け持つ状態となると、第１同期噛合い機構１２１を介して伝達されるトルクがほぼなくなる。そして、時刻ｔ２にて、図７（Ｂ）に示すように、第１同期噛合い機構１２１を操作する第１アクチュエータ１１をニュートラル（中立位置：Ｎ）側へ荷重をかけることで、図７（Ｃ）に示すように、第１同期噛合い機構１２１は解放方向に動作する。
【００８２】
第１同期噛合い機構１２１が解放動作中においても、図７（Ｈ）に破線で示すように、エンジントルク指令は低下しているが、図７（Ｈ）に実線で示すように、その応答遅れのための、実際のエンジントルクはまだ低下が開始されていない。
【００８３】
エンジントルク低下指令は、第１同期噛合い機構１２１が解放された時点で、実際のエンジントルクが低下するようなタイミングで出力しているので、時刻ｔ２ｂにて、図７（Ｃ）に示すように、第１同期噛合い機構１２１が解放位置１Ｎまで動作すると、図７（Ｈ）に示すように、実際のエンジントルクが低下開始する。この結果、図７（Ｉ）に示すように、第１同期噛合い機構１２１が解放されるまで、エンジントルクが低下開始しないので、図７（Ｉ）に示すように、出力軸トルクの引き込みが発生せずに滑らかな出力軸トルクを実現することができる。
【００８４】
また、第１同期噛合い機構１２１の解放後（時刻ｔ２ｂ後）、直ぐに、エンジントルクが低下開始するため、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングに発生する回転数差を速やかに下げることができるので、発生する発熱量を可能な限り抑えることができる。
【００８５】
ここで、エンジントルクを制御する指令であるエンジントルク低下開始タイミングｔ１ｂは、実際のエンジントルク低下開始ｔ２ｂが第１同期噛合い機構１２１の解放後（時刻ｔ２ｂ）となるタイミングとしている。このように、実際のエンジントルク低下開始ｔ２ｂが第１同期噛合い機構１２１の解放後（時刻ｔ２ｂ）であれば、出力軸トルクの引き込みを発生させずに、第２同期噛合い機構の発熱を低減することができる。但し、エンジントルクの応答は、エンジントルクの低下量やエンジンに依存して変化する。従って、エンジンの応答性や低下したいエンジントルク量に応じて、エンジントルク低下開始の指令タイミングは、異なる。従って、エンジントルク低下開始指令のタイミングｔ１ｂは一定ではなく、運転条件やエンジン性能に応じて変化する。図７の実施例では、ある運転条件で、ある応答特性を有するエンジンの場合において、実際のエンジントルク低下開始が時刻ｔ２ｂとなる一例として、時刻ｔ１ｂからエンジントルク低下開始指令を出力している。図７とは異なる他の条件においては、実際のエンジントルク低下開始が時刻ｔ２ｂとなるためには、少なくともエンジントルク低下開始指令は、第一の変速段を形成する同期噛合い機構とは異なる同期噛合い機構の同期装置によるトルク伝達開始後、すなわち、上述の例では、第２同期噛合い機構１２２によるトルク伝達開始時である時刻ｔ１以降であって、第一の変速段を形成する同期噛合い機構の解放前、すなわち、上述の例では、第１同期噛合い機構１２１の解放時である時刻ｔ２ｂ前に出力することが必要になる。
【００８６】
このように、図５に示した従来の方式では、エンジントルク低下開始指令は、第２同期噛合い機構１２２によるトルク伝達開始時である時刻ｔ１よりも早い変速制御開始時（時刻ｔ０）としているが、本例では、第２同期噛合い機構１２２によるトルク伝達開始時である時刻ｔ１以降とすることにより、実際にエンジントルクが低下するタイミングは、時刻ｔ１ｂとなる。この時点では、図７（Ｆ）に示すように、実際のエンジントルクは低下していなく、第１噛合いクラッチはまだ解放されていないため、多少の出力軸トルクの低下が発生するが、図５の従来方式に比べれば出力軸トルクの低下を低減することができる。
【００８７】
また、エンジントルク低下開始指令を、第１同期噛合い機構１２１の解放後（時刻ｔ２ｂ後）とすると、実際にエンジントルクが低下するタイミングは、時刻（ｔ２ｂ＋（ｔ３−ｔ１ｂ））となる。この時点では、図７（Ｆ）に示すように、第１噛合いクラッチは解放されているため、出力軸トルクの低下が発生しない。しかし、エンジントルク低下開始タイミングが遅れることにより、第２同期噛合い機構１２２によって発生する熱量が大きくなる。それに対して、本例では、エンジントルク低下開始指令を、第１同期噛合い機構１２１の解放前（時刻ｔ２ｂ前）としているので、発熱量をできる限り抑制することができる。
【００８８】
以上説明したように、同期噛合い機構のシンクロナイザリングにて発生する発熱量をなるべく抑えることができるとともに、出力軸トルクを滑らかにして乗り心地を悪化させない変速を実現することができる。図７に示したように、第１同期噛合い機構１２１が解放状態となった時点で、エンジン７０の実際に発生するトルクが、低下開始することができる。図７では、エンジントルク低下開始指令は、第２同噛合いクラッチ１２２によるトルク伝達を開始した後で、第１同期噛合い機構１２１が解放される前に、出力している。
【００８９】
以上のことから、本実施形態のようにエンジントルクの応答遅れを考慮して、エンジントルクを制御することで、乗り心地を悪化させることなく、第２同期噛合い機構１２２の発熱量を抑えることが可能となる。
【００９０】
次に、図８及び図９を用いて、本実施形態の自動車の制御装置によるエンジントルクの低下指令の開始タイミングの演算処理について説明する。
図８は、本発明の一実施形態の自動車の制御装置によるエンジントルクの低下指令の開始タイミングの演算処理の内容を示すフローチャートである。図９は、本発明の一実施形態の自動車の制御装置によるエンジントルクの低下指令の開始タイミングの演算処理の動作説明図である。
【００９１】
図８は、図６のステップＣ３５のエンジントルク低下開始のタイミング演算の詳細処理内容を示している。
【００９２】
ステップＣ３２にて第２同期噛合い機構１２２によって伝達する目標トルクが演算されるので、その結果に基づいて、図８のステップＣ３５１では、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングにて発生させる目標伝達トルクを実現するまでの時間Δｔａを予測する。これは、第２同期噛合い機構１２２を操作する第２アクチュエータ１２の応答性能と目標トルクから決定される。
【００９３】
ここで、図９（Ａ）は、第２同期噛合い機構１２２のシンクナイザリングによる伝達トルク指令発生から目標のトルクに立ち上がるまでの応答概略を示している。この例では、指令発生から時間Δｔａで目標トルクに達成すると予測されるとすると、時間Δｔａがトルク達成時間となる。
【００９４】
次に、図８のステップＣ３５２において、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングによって目標伝達トルクが達成できた後に、第１同期噛合い機構１２１を解放させるが、この第１同期噛合い機構１２１を解放させるまでの応答時間Δｔｓを予測する。これは、第１同期噛合い機構１２１を操作する第１アクチュエータ１１の応答指令，応答性能，第１同期噛合い機構１２１の解放動作移動時間などから予測することができる。
【００９５】
ここで、図９（Ｂ）は、第１同期噛合い機構１２１を解放操作した場合に、実際に解放するまでの応答概略を示している。この例では、解放操作した場合に、実際に時間Δｔｓ後に解放すると予測される場合である。ここで、時間Δｔｓがシフト解放時間となる。
【００９６】
次に、図８のステップＣ３５３において、エンジントルクを低下させるために必要な時間Δｔｅを予測する。これは、例えば、スロットル開度操作でエンジントルクを低下させる場合は、スロットル開度操作から実際にエンジントルクが低下するまでの応答遅れ等から予測することができる。
【００９７】
ここで、図９（Ｃ）は、エンジントルクを低下させる場合のエンジントルクの応答概略を示している。この例では、エンジントルク低下指令発生から、時間Δｔｅ後に実際のエンジントルクが低下開始すると予測される場合である。ここで時間Δｔｅが応答遅れ時間である。
【００９８】
最後に、ステップＣ３５４において、以上予測した時間からエンジントルクの低下指令を発生させる最適なタイミングを演算する。
【００９９】
図９（Ｄ）は、以上の各応答の予測を用いて考えて、エンジントルク低下指令を決定するタイミングを示している。現在の時刻ｔ０にて第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングによってトルク伝達を開始しようとすることを考えると、Δｔａ時間後である時刻ｔ０＋Δｔａにおいて、目標の伝達トルクが実現されると予測される。そして、第２同期噛合い機構１２２によって目標伝達トルクが実現されると、第１同期噛合い機構１２１を解放できるので、第１同期噛合い機構１２１を解放させる。この場合、解放時間の予測から時刻ｔ０＋Δｔａ＋Δｔｓにおいて第１同期噛合い機構１２１が解放されると予測される。この時刻ｔ０＋Δｔａ＋Δｔｓにおいて、エンジン７０の実際のトルクも低下開始することが好ましい。そこで、エンジントルクの応答遅れ時間は、Δｔｅと予測されるので、Δｔｅ時間前にエンジントルクを低下する指令を開始すればよいことになる。従って、図９（Ｄ）に示すように、時刻ｔ０＋Δｔａ＋Δｔｓ−Δｔｅに、エンジントルクを低下開始させる指令を出力すればよいことになる。以上のように、各応答の予測結果を用いることで、エンジントルクを低下させるタイミングを推定することができる。
【０１００】
次に、図１０及び図１１を用いて、本実施形態の自動車の制御装置によるエンジントルクの低下制御について説明する。
図１０は、本発明の一実施形態の自動車の制御装置によるエンジントルクの低下制御の第１の制御内容を示す説明図である。図１１は、本発明の一実施形態の自動車の制御装置によるエンジントルクの低下制御の第２の制御内容を示す説明図である。
【０１０１】
最初に、図１０を用いて、スロットル開度を変更することにより、エンジン７０の発生トルクを制御する例について説明する。
【０１０２】
図１０（Ａ）は、スロットル９０と、エンジン７０に燃料噴射するインジェクタ７０１と、エンジン７０の点火制御する点火装置７０２を示している。スロットル９０は、エンジン７０に空気を吸入する吸気管に設けられている。スロットル９０の開度を可変することにより、エンジン７０へ流入する空気量を調整することができる。
【０１０３】
図１に示した原動機制御ユニット４００は、スロットル９０によって調整された空気量に応じた燃料量をインジェクタ７０１によって噴射させる。また、原動機制御ユニット４００は、空気と燃料の混合気を点火させるために、点火装置７０２の点火タイミングを制御する。従って、スロットル９０の開度に応じてエンジン７０の発生するトルクが、制御される。
【０１０４】
なお、図１０（Ａ）では、吸気管にて燃料を噴射して、流入空気と混合させてエンジン７０の燃焼室へ混合気を送り込むタイプのエンジンを示しているが、エンジン７０の燃焼室へ直接燃料を噴射するタイプのエンジンをも用いることができる。
【０１０５】
図１０（Ｂ）は、スロットル９０の開度によるエンジン７０の回転数（エンジン回転数）と、エンジン７０の発生するトルクとの静的な関係を示している。図１０（Ｂ）に示すように、エンジン７０の発生トルクは、エンジン７０の回転数とスロットル９０の開度によって静的には決定される。従って、同一のエンジン回転数であれば、エンジン７０にて発生するトルクの目標値から必要なスロットル９０の開度が決定できる。エンジンの発生トルクを低下させる場合には、その目標エンジントルクに応じたスロットル９０の開度を決定する。そして、このスロットル開度となるように、スロットル９０を制御することで、エンジントルクを低下制御することができる。
【０１０６】
次に、図１１を用いて、点火時期や燃料噴射量を調整することにより、エンジン７０の発生トルクを制御する例について説明する。
【０１０７】
図１１（Ａ）は、スロットル９０と、エンジン７０に燃料噴射するインジェクタ７０１と、エンジン７０の点火制御する点火装置７０２を示している。スロットル９０は、エンジン７０に空気を吸入する吸気管に設けられている。スロットル９０の開度を可変することにより、エンジン７０へ流入する空気量を調整することができる。
【０１０８】
図１に示した原動機制御ユニット４００は、スロットル９０によって調整された空気量に応じた燃料量をインジェクタ７０１によって噴射させ、空気と燃料の混合気を点火させるために、点火装置７０２の点火タイミングを制御する。従って、スロットル９０の開度に応じてエンジン７０の発生するトルクは制御されるが、ここで、点火装置７０２の点火タイミングを調整することでも、エンジン７０が発生するトルクを制御することも可能である。また、インジェクタ７０１によって噴射される燃料量を制御することでも、エンジン７０が発生するトルクを制御することも可能である。
【０１０９】
なお、図１０（Ａ）では、吸気管にて燃料を噴射して、流入空気と混合させてエンジン７０の燃焼室へ混合気を送り込むタイプのエンジンを示しているが、エンジン７０の燃焼室へ直接燃料を噴射するタイプのエンジンをも用いることができる。
【０１１０】
図１１（Ｂ）は、点火装置７０２による点火時期と、エンジン７０の発生するトルクとの静的な関係を示している。図１１（Ｂ）に示すように、点火時期を遅らせるリタードよって、発生するトルクを下げることが可能である。エンジンの発生トルクを低下させる場合には、その目標エンジントルクに応じた点火時期を決定する。そして、この点火時期となるように、点火装置７０２を制御することで、エンジントルクを低下制御することができる。
【０１１１】
図１１（Ｃ）は、インジェクタ７０２によって噴射される燃料量と、エンジン７０の発生するトルクとの静的な関係を示している。図１１（Ｃ）に示すように、燃料噴射量を減らすことによって、発生するトルクを下げることが可能となる。
エンジンの発生トルクを低下させる場合には、その目標エンジントルクに応じた燃料噴射量を決定する。そして、この燃料噴射量となるように、燃料噴射装置７０１を制御することで、エンジントルクを低下制御することができる。なお、燃料量の制御としては、燃料噴射量を０とする燃料カットによって実現してもよいものである。
【０１１２】
図１１（Ｄ）は、４気筒エンジンを想定した場合の燃料カット，燃料量制御，点火時期制御によるエンジン７０のトルク変更量について示している。４気筒エンジンでは、４つの気筒のうちいくつかの気筒への燃料カットを行うことで、エンジン７０の発生トルクを変更することができる。例えば、１つの気筒の燃料カットを行うと、燃料カットを行わない場合に発生するエンジン７０のトルクの図１１（Ｄ）で示すＸ％のトルクを下げることが可能である。２つの気筒で燃料カットを行うと、更に、大きくトルクを下げることができる。
【０１１３】
更に、１つの気筒の燃料カットを行い、他の気筒に関しては、燃料量を制御したり、点火時期を制御することで、図１１（Ｄ）のＸ１％からＸ２％の範囲でエンジントルクを制御することができる。つまり、燃料カット，点火時期制御，燃料量制御を組み合わせることで、エンジントルクをある程度の範囲で制御することができる。
【０１１４】
このように、エンジン７０の発生トルクは、スロットル９０の開度，インジェクタ７０１による燃料量制御，点火装置７０２による点火時期制御を用いることで制御することができる。
【０１１５】
次に、図１２及び図１３を用いて、本実施形態の自動車の制御装置によるエンジントルクの低下制御の応答性について説明する。
図１２は、本発明の一実施形態の自動車の制御装置によるエンジントルクの低下制御の第１の制御による応答性を示すタイムチャートである。図１３は、本発明の一実施形態の自動車の制御装置によるエンジントルクの低下制御の第２の制御による応答性を示すタイムチャートである。
【０１１６】
最初に、図１２を用いて、エンジン７０の発生トルクの制御時に、スロットル開度を用いた場合のエンジントルクの応答性について説明する。図１２（Ａ）は、スロットル９０の開度指令（破線）と実際の開度応答（実線）を示している。図１２（Ｂ）は、エンジン７０で実際に発生するトルク応答を示している。図１２（Ｃ）は、第１アクチュエータ１１によるシフトの位置（第１シフト位置）を示している。図１２（Ｄ）は、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングにて発生する伝達トルク（第２シフトシンクロ伝達トルク）を示している。
【０１１７】
時刻ｔ１にて、図１２（Ａ）に示すように、スロットル開度を閉じる指令を出力すると、スロットルの応答遅れによって時刻ｔ２から実際に、スロットル開度が閉じられる。
【０１１８】
スロットル９０の開度が閉じられると、エンジンへの空気の吸入量が下がり、それに伴う燃料量が減り、エンジントルクが低下するが、スロットル開度を閉じても、直ぐにエンジン７０への空気吸入量は下がらなく、それに伴うエンジントルクも直ぐには低下しない。したがって、図１２（Ｂ）に示すように、無駄時間経過後の時刻ｔ３にエンジントルクは低下する。
【０１１９】
このように、スロットル開度によるエンジントルク制御には、空気の応答遅れによる無駄時間が存在する。従って、図１２（Ｄ）に示すように、第２同期噛合い機構１２２の同期装置にて発生する伝達トルクが開始された後、図１２（Ｃ）に示すように、第１シフト位置が解放位置１Ｎとなって、第１アクチュエータ１１によって第１同期噛合い機構１２１が解放される時刻ｔ３よりも前の時刻ｔ１に、エンジン７０の発生トルクを制御するようにスロットル９０の開度を閉じる指令を出力することが必要となる。
【０１２０】
以上の説明から、同期噛合い機構を解放する前からスロットル９０の開度を閉じる指令を実施することで、同期噛合い機構の解放後からエンジントルクを下げることが可能となる。
【０１２１】
次に、図１３を用いて、エンジン７０の発生トルクの制御時に、エンジン７０の発生トルクをスロットル９０の開度とインジェクタによる燃料噴射量と点火装置７０２による点火時期を用いて制御する場合について説明する。
【０１２２】
図１３（Ａ）は、スロットル９０の開度指令（破線）と実際の開度応答（実線）を示している。図１３（Ｂ）は、スロットル９０の開度制御のみの場合で予測されるエンジン７０の発生するトルク応答を示している。図１３（Ｃ）は、図１３（Ａ）のスロットル開度に加えて、燃料噴射量制御あるいは点火時期制御を行った場合のエンジン７０の発生するトルクの応答を示している。図１３（Ｄ）は、第１アクチュエータ１１によるシフトの位置（第１シフト位置）を示している。図１３（Ｅ）は、第２同期噛合い機構１２２のシンクロナイザリングにて発生する伝達トルク（第２シフトシンクロ伝達トルク）を示している。
【０１２３】
時刻ｔ１にて、図１３（Ａ）に示すように、スロットル開度を閉じる指令を開始する。スロットル９０の応答遅れによって、時刻ｔ２からスロットル９０は実際に開度を閉じ始める。
【０１２４】
スロットル９０の開度制御のみでは、エンジントルクが変化するまでの遅れが存在するので、図１３（Ｂ）に示すように、スロットル９０の開度が閉じ始めても、エンジン７０のトルクは変化しない。
【０１２５】
そこで、エンジン７０のトルク低下を速やかに行うために、図１３（Ｃ）に示すように、時刻ｔ３から燃料噴射量制御または点火時期制御を行う。点火時期制御や燃料噴射量制御によるエンジン７０のトルク変化は、スロットル７０の開度による応答よりも一般的には速いので、例えば、時刻ｔ３のタイミングから点火時期制御や燃料噴射量制御を行うことで、図１３（Ｃ）に示すように、時刻ｔ４から速やかにエンジントルクが低下する。
【０１２６】
ここで、より速やかにエンジントルクを低下させたい場合は、燃料カットを実行することで、エンジン７０の発生する実トルクを急激に下げることもできる。また、点火時期や燃料噴射量を調整することで、所望の傾きでエンジン７０の発生トルクを下げることも可能である。
【０１２７】
時刻ｔ５にて、図１３（Ｃ）に示すように、目標のエンジントルク低下量まで下がる。この後は、スロットル９０を閉じたことによるエンジン７０の発生トルク低下の影響が発生するので、燃料カット，燃料噴射量，点火時期の制御を復帰させる方向で制御する。その結果、時刻ｔ６では、スロットル９０の開度制御によって目標エンジントルクが実現できるため、この段階では、燃料カットを止め、燃料噴射量を吸入空気量に応じた所定の値に戻し、点火時期も復帰させる。
【０１２８】
このように、スロットル９０の開度制御のみでは、応答遅れが大きいが、燃料カット、燃料噴射量制御、点火時期制御を組み合わせることで、エンジン７０の発生トルクを速やかに目標トルクまで下げることが可能となる。
【０１２９】
なお、点火時期や燃料噴射量を制御することにより、エンジン７０の排出する排気が悪化するので、スロットル７０の開度制御によるエンジントルクをメインにして実施し、その補助的役割として、燃料噴射量制御や点火時期制御を用いることが好ましい。
【０１３０】
エンジント７０の発生トルクをスロットル９０の開度制御を用いずに、燃料カット、点火時期制御、燃料噴射量制御のいずれか、あるいは２つ以上の組み合わせにて実現することも可能である。また、スロットル９０の開度制御と点火時期制御の組み合わせ、スロットル９０の開度制御と燃料噴射量制御の組み合わせ、点火時期制御のみ、燃料噴射量制御（燃料カットを含む）のみでエンジン７０のトルクを制御することも可能である。特に、エンジン７０のトルクを低下するエンジントルクダウン量やエンジントルクダウンの傾きに応じて、上記のエンジントルク制御の方法を選択することも可能である。また、エンジン７０の排出する排気が悪化しない組み合わせでエンジン７０のトルクダウン制御を行うことが好ましい。
【０１３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、同期噛合い機構の同期装置によってトルク伝達を行って変速動作を実現する際に、締結した同期噛合い機構が解放後に、実エンジントルクが低下し、同期装置による回転同期とトルク伝達時の同期装置の発熱量を可能な限り抑えるとともに、変速中の乗り心地も良好になるように同期噛合い機構の同期装置の制御とエンジントルクの制御を協調制御することができる。
【０１３２】
【発明の効果】
本発明によれば、トルク伝達時の同期装置の発熱量を低下させるとともに、変速中の乗り心地も良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による自動車の制御装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による自動車の制御装置に用いる同期噛合い機構の構成及び動作を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の自動車の制御装置による変速制御の全体の制御内容を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態の自動車の制御装置による変速制御の全体の制御内容を示すタイムチャートである。
【図５】従来の方式による変速開始時のエンジントルクの制御タイミングを示すタイムチャートである。
【図６】本発明の一実施形態の自動車の制御装置による変速制御の内、解放制御の処理内容を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態の自動車の制御装置による変速制御の内、解放制御の処理内容を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の一実施形態の自動車の制御装置によるエンジントルクの低下指令の開始タイミングの演算処理の内容を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態の自動車の制御装置によるエンジントルクの低下指令の開始タイミングの演算処理の動作説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態の自動車の制御装置によるエンジントルクの低下制御の第１の制御内容を示す説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態の自動車の制御装置によるエンジントルクの低下制御の第２の制御内容を示す説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態の自動車の制御装置によるエンジントルクの低下制御の第１の制御による応答性を示すタイムチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態の自動車の制御装置によるエンジントルクの低下制御の第２の制御による応答性を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０…入力軸クラッチアクチュエータ
１１…第１アクチュエータ
１２…第２アクチュエータ
１３…第３アクチュエータ
７０…エンジン
８０…入力軸クラッチ
９０…電子制御スロットル
１００…同期噛合い式変速機
１０１…第１ドライブギア
１０２…第２ドライブギア
１０３…第３ドライブギア
１０４…第４ドライブギア
１０５…第５ドライブギア
１０６…第５ドライブギア
１０７…エンジン
１１１…第１ドリブンギア
１１２…第２ドリブンギア
１１３…第３ドリブンギア
１１４…第４ドリブンギア
１１５…第５ドリブンギア
１１６…第６ドリブンギア
１２１…第１同期噛合い機構
１２２…第２同期噛合い機構
１２３…第３同期噛合い機構
１３１…入力軸回転センサ
１３２…出力軸回転センサ
１４１…変速機入力軸
１４２…変速機出力軸
２００…パワートレイン制御ユニット
３００…クラッチ制御ユニット
４００…原動機制御ユニット
５００…スロットル制御ユニット
６００…通信手段
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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