(57)【要約】【課題】  トルク変動を確実に抑制することができる締結要素の締結制御装置を提供すること。【解決手段】  締結制御手段を備えた締結要素の締結制御装置において、締結要素の入力側回転角加速度と出力側回転角加速度の角加速度差に基づいて、締結完了までの角加速度差の軌跡を設定する目標角加速度差軌跡設定手段と、該目標角加速度差軌跡設定手段により設定された角加速度軌跡を回転速度差の軌跡に変換する目標回転速度差軌跡設定手段と、前記目標角加速度差軌跡設定手段と、前記目標回転速度差軌跡設定手段に基づいて、締結要素の締結所要時間を算出する所要時間算出手段とを備えたこととした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
締結制御手段を備えた締結要素の締結制御装置において、
締結要素の入力側回転角加速度を検出する入力側回転角加速度検出手段と、
締結要素の出力側回転角加速度を検出する出力側回転角加速度検出手段と、
前記入力側回転角加速度と出力側回転角加速度の角加速度差に基づいて、締結完了までの角加速度差の軌跡を設定する目標角加速度差軌跡設定手段と、
該目標角加速度差軌跡設定手段により設定された角加速度差軌跡を回転速度差の軌跡に変換する目標回転速度差軌跡設定手段と、
前記目標角加速度差軌跡設定手段と、前記目標回転速度差軌跡設定手段に基づいて、締結要素の締結所要時間を算出する所要時間算出手段と、
を備えたことを特徴とする締結要素の締結制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の締結要素の締結制御装置において、
前記目標角加速度差軌跡設定手段は、前記角加速度差が前記算出された所要時間経過後に所定差未満となる時間関数として軌跡を設定することを特徴とする締結要素の締結制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の締結要素の締結制御装置において、
締結要素の入力側の回転速度を検出する入力側回転速度検出手段と、
締結要素の出力側の回転速度を検出する出力側回転速度検出手段と、
検出された入力側回転速度と出力側回転速度の差を算出する回転速度差算出手段と、
を設け、
前記締結制御手段は、目標回転速度差軌跡設定手段により設定された回転速度差の軌跡を目標値とし、検出された回転速度差が前記目標値と一致するように回転速度差制御を行うことを特徴とする締結要素の締結制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれかに記載の締結要素の締結制御装置において、
前記締結制御手段による締結制御開始条件として、締結要素の入力側回転速度と出力側回転速度の回転比が所定範囲内としたことを特徴とする締結要素の締結制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の締結要素の締結制御装置において、
前記締結制御開始条件の所定範囲内を、回転比が60％以上95％未満としたことを特徴とする締結要素の締結制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締結要素の締結制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
締結要素の締結・解放により変速する自動変速機や、発進要素としての締結要素を締結制御する際にあっては、変速ショックや発進ショックを抑制するために、トルク変動を滑らかにすることが課題となる。この課題を解決する手段として、例えば、特許文献１に記載の技術が知られている。この公報には、エンジン回転数を一定の範囲に保ちながらクラッチを締結することにより、トルク変動を抑制する制御が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２に記載の技術では、締結要素の締結完了直前において、締結要素の締結力を一時的に下げるように制御し、出力トルク変動を抑制する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２１８８８号公報（第２頁右中段参照）。
【特許文献２】特開２００１−２６３３８８号公報（第３頁左上段参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の締結制御装置にあってはイナーシャ変動によるトルク変動を抑制するために締結要素の入出力軸回転数、もしくは回転速度に応じて制御しているため、トルク変動を十分に抑制することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、トルク変動を確実に抑制することができる締結要素の締結制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、締結制御手段を備えた締結要素の締結制御装置において、締結要素の入力側回転角加速度と出力側回転角加速度の角加速度差に基づいて、締結完了までの角加速度差の軌跡を設定する目標角加速度差軌跡設定手段と、該目標角加速度差軌跡設定手段により設定された角加速度差軌跡を回転速度差の軌跡に変換する目標回転速度差軌跡設定手段と、前記目標角加速度差軌跡設定手段と、前記目標回転速度差軌跡設定手段に基づいて、締結要素の締結所要時間を算出する所要時間算出手段とを備えたこととした。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明の締結要素の締結制御装置にあっては、入出力回転数制御によって、入出力回転角加速度を所望の特性に制御することができる。更に、クラッチ締結前後のイナーシャ変化に起因するトルク変動を最小に抑制しショックを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の締結要素の締結制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１のクラッチ締結制御装置を示す図である。動力源であるエンジン１と変速機３との間には、発進要素としてクラッチ２が設けられている。このクラッチは、電磁クラッチでもよいし、油圧式の発進クラッチでもよく、特に限定しない。
【００１０】
クラッチコントロールユニット１０には、エンジン回転数センサ１１，クラッチ回転数センサ１２及び車速センサ１３からの信号が入力され、これらの信号に基づいてクラッチ２の締結制御が実行される。尚、エンジン回転数はクラッチ２に入力される入力回転数を表し、クラッチ回転数はクラッチ２から出力される出力回転数を表す。
【００１１】
図２はクラッチコントロールユニット１０の制御構成を表すブロック図である。クラッチコントロールユニット１０内には、ショック低減用のクラッチ締結制御を実行するショック低減制御部１０ａと、通常のクラッチ締結制御を実行するクラッチ締結制御部１０ｂと、検出された車速に基づいてショック低減クラッチ制御とクラッチ締結制御を切り換える制御切換部１０ｃから構成されている。
【００１２】
（クラッチ締結制御部，制御切換部）
クラッチ締結制御部１０ｂは、例えばスロットル開度やブレーキスイッチ等の信号から運転者の発進意図を検出し、クラッチ２に対して締結指令を出力する。発進時等には、大きなトルクが必要なため、車速が所定値まで上昇する間はスリップ制御によって発進時のトルクを得る。
【００１３】
制御切換部１０ｃによって車速が所定値まで上昇したと判断されると、クラッチ締結制御部１０ｂからショック低減制御部１０ａに切り換えられ、完全締結を行う。
【００１４】
（ショック低減制御部）
ショック低減制御部１０ａには、下記に示す手段が設けられている。以下、それぞれの手段について説明する。
エンジン回転数変化率算出手段１０１では、検出されたエンジン回転数センサ値の変化率を算出する。回転差算出手段１０２では、エンジン回転数とクラッチ回転数の差を算出する。クラッチ回転数変化率算出手段１０３では、検出されたクラッチ回転数センサ値の変化率を算出する。
【００１５】
尚、エンジン回転数センサ１１及びクラッチ回転数センサ１２は、単位時間（制御周期等）当たりの回転数を検出しており、実質的に検出しているのは回転速度を算出していることに相当する。よって、エンジン回転数変化率算出手段１０１及びクラッチ回転数変化率算出手段１０３とは、エンジン回転角加速度及びクラッチ回転角加速度を算出していることに相当する。
【００１６】
目標回転差軌道算出手段１０４では、算出されたエンジン回転数変化率，回転差及びクラッチ回転数変化率に基づいて目標回転差軌道L(t)を算出する。
【００１７】
差算出手段１０５では、算出された目標回転差軌道に基づく回転差L(t)と、回転差算出手段１０２により算出された回転差ΔN(t)との偏差eを算出する。
【００１８】
クラッチトルク修正量算出手段１０６（PID制御器）では、差算出手段１０５により算出された偏差eから、PID制御に基づいてクラッチトルク修正量Tsを算出する。
【００１９】
記憶手段１０７では、ショック低減制御開始時におけるクラッチ締結制御部１０ｂのクラッチ出力指令値を記憶し、フィードフォワード制御量として出力する。このように、フィードフォワード制御量を確保することで、フィードバック制御量を小さくすることが可能となり、目標値への収束性の向上を図ることができる。
【００２０】
〔ショック低減制御論理〕
次に、ショック低減制御について説明する。上述したように、制御器において、エンジン回転数やクラッチ回転数の角加速度を演算するためには、少なくとも１制御周期のセンサ値の偏差を取る必要があるため、演算処理に時間がかかる。そこで、角加速度を用いた目標値演算ではなく、目標値をマップ等から読み込むことで演算負荷を軽減することを考える。
【００２１】
走行状態は常に一定ではないため、走行状況に応じたマップを形成する必要がある。よって、エンジン回転数とクラッチ回転数の偏差を０に収束させ、偏差が０となった瞬間に完全締結指令を出力したとする。ここで、エンジン回転角加速度とクラッチ回転角加速度の偏差が０になっていなければ、やはりトルク変動による締結ショックが発生してしまう。
【００２２】
本願発明者は上記課題に鑑み、回転角加速度を所望の特性に制御する際、回転数制御によって達成するに至った。本実施例では、図３に示すように、ショック低減制御開始時にのみ、エンジン回転角加速度とクラッチ回転角加速度を演算し、この角加速度偏差−ａを算出する。次に、予め設定された特性を有する関数ｙに沿って所定時間ｃ経過後に偏差−ａが０となるように、すなわちｙ(0)＝−ａ，ｙ(ｃ)＝０を初期値として差角加速度軌道を設定する。
【００２３】
次に、この差角加速度軌道を積分し、差回転速度軌道∫ｙdtを算出する。このとき、差回転速度軌道も所定時間ｃ経過後に０となるように、すなわち{∫ｙ(t) dt}t=0＝ｂ，{∫ｙ(t) dt}t=c＝０を初期値として差回転速度軌道を設定する。
【００２４】
よって、所定時間ｃ経過後には、差角加速度及び差回転速度の両方が０となり、完全締結したとしても締結ショックの発生を確実に防止することができるものである。また、ショック低減制御中は、目標値を読み込み、センサ値を用いたフィードバック制御を行っているのみであり、目標値を演算するための回転数変化率等は演算しない。よって、外乱の入力による制御量の急変を招くことがなく（特に変化率においては外乱の影響が大きい）、制御の安定性を確保することができる。また、ショック低減制御処理中に変化率の演算を行うには、前回の制御周期において検出されたエンジンもしくはクラッチ回転数センサ値を用いて演算する必要があるため演算負荷がかかる。これに対し、実施例１ではショック低減制御処理中に変化率を演算する必要がなく、応答性の向上を図ることができる（請求項１，２，３に対応）。
【００２５】
尚、本実施例では予め設定された特性を有する関数ｙとして、
（式１）
ｙ＝(−ａ/ｃn)・(ｃ−ｔ)n
を用いている。このｙを積分した関数のｃ点におけるｙ切片が０となることが条件であるため、所定時間ｃは、差角加速度−ａと差回転ｂとから次式により一義的に算出することができる。
（式２）
∫ｙdt＝{ａ/(n+1)ｃn}・(ｃ−ｔ)n＋ｂ-{ａ・ｃ/(n+1)}
ｂ-{ａ・ｃ/(n+1)}＝０であるため、
（式３）
ｃ＝{(n+1)・ｂ}/ａ
ここで、ｎはチューニング定数であり、差角加速度の減衰特性を設定することができる。
【００２６】
〔締結特性〕
図４はｎ＝１における締結時間と移行時間の関係を、回転比α毎に表す図である。ここで、移行時間とは、エンジン回転数変化率がピークを越えてからショック低減制御が開始するまでの時間を表す。また、締結時間とは、移行時間経過後にショック低減制御が開始してから締結が完了するまでの時間を表す。
【００２７】
実験的な特性として、締結時間が3.5秒を越えると、滑り量が大きくなりすぎ、また、発進性の悪化を招くことから、締結時間は3.5秒以内が望ましい。また、移行時間は1.5秒〜3秒の間が望ましい。1.5秒よりも短いと運転者が締結ショックを感じてしまい、3秒よりも長いと締結時間が3.5秒以上となり、発進性の悪化やクラッチの滑り量の増加を招くためである。これらの条件を満たす回転比αとしては、0.6〜0.95の間となることが分かる（請求項４，５に対応）。
【００２８】
図５，６はショック低減制御内容を表すフローチャートである。
ステップ２０３では、車速がショック低減制御へ切り換える所定車速V0以上、かつ、クラッチ回転数とエンジン回転数との回転比αが65〜95％内かどうかを判断し、条件を満たしている時はステップ２０４へ進み、それ以外は本ステップを繰り返す。尚、回転比αを65〜95％内とした理由については既に述べた通りである。
【００２９】
ステップ２０４では、ショック低減制御開始時のクラッチ指示トルク値をフィードフォワード制御量Tcl0（＝Tcl）として記憶する。
【００３０】
ステップ２０５では、エンジン回転数Neの変化率であるエンジン回転数変化率（エンジン角加速度に対応）ΔNeとクラッチ回転数Ncの変化率であるクラッチ回転数変化率（クラッチ角加速度に対応）ΔNcを算出する。
【００３１】
ステップ２０６では、エンジン回転数変化率ΔNeとクラッチ回転数変化率ΔNcから回転数変化率偏差(＝−ａ)を算出する。
【００３２】
ステップ２０７では、回転数差ｂ（＝Ne−Nc）を算出する。
【００３３】
ステップ２０８では、理想的なクラッチ完全締結までの所定時間ｃを算出する。
【００３４】
ステップ２０９では、目標回転数変化率軌道ｙを算出する。
ｙ＝(−ａ/ｃn)・(ｃ−ｔ)n
【００３５】
ステップ２１４では、目標回転数変化率軌道ｙを積分し、目標差回転軌道L(t)を算出する。
∫ｙdt＝({ａ/(ｎ＋１)ｃn}・(ｃ−ｔ)n+1)＝L(t)
【００３６】
ステップ２１５では、軌道変数ｔをカウントアップする。
【００３７】
ステップ２１６では、カウントアップされた軌道変数ｔに対応する目標差回転数L(t)を算出する。
【００３８】
ステップ２１７では、カウントアップされた軌道変数ｔに対する目標差回転数L(t)と回転数差ｂとの偏差eを算出する。
【００３９】
ステップ２１８では、フィードバック制御量としてのトルク修正値Tsを算出する。
【００４０】
ステップ２１９では、クラッチ指示トルクTclとして、フィードフォワード制御量Tcl0とフィードバック制御量Tsの和をクラッチ指示トルクとして出力する。
【００４１】
ステップ２２０では、エンジン回転数Neとクラッチ回転数Ncが一致したかどうかを判断し、一致した時は本制御を終了し、一致していない時はステップ２０９〜ステップ２１４を繰り返す。
【００４２】
次に、上記制御内容について、図７のタイムチャートに基づいて説明する。
時刻ｔ１において、ショック低減制御が開始される。上述したように、理想的なショック低減制御の所要時間ｃをかけて角加速度偏差ａと差回転ｂが共に０となるように制御される。
【００４３】
時刻ｔ*において、角加速度偏差ａと差回転ｂが共に０に収束すると、完全締結に移行する。ここで、図７中点線はショック低減制御を行わない場合のタイムチャートである。ショック低減制御を行わない場合は、エンジン回転数がクラッチ回転数側に引き込まれ、エンジン角加速度が振動し、クラッチ伝達トルクも振動するのが分かる。これに対し、本実施例１では、振動を発生することなく、安定したクラッチの締結を達成することができるのが分かる。
【００４４】
以上、本発明の締結要素の締結制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの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。
【００４５】
例えば、実施例１では、予め設定された特性を有する関数としてｙ＝(−ａ/ｃn)・(ｃ−ｔ)nを適用したが、この特性に限られるものでなく、積分可能な関数であればよく、特に限定しない。
【実施例２】
【００４６】
次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同様であるため異なる点についてのみ説明する。
【００４７】
〔締結特性〕
ここで、本実施例２における発進要素としてのクラッチの締結特性について説明する。図４はｎ＝１における移行時間ｔ１と締結時間ｔ*の間には、下記に示す関係を有する。
（式４）
ｔ*＝K(α)・ｔ１
ここで、K(α)は回転比αによって決まる定数である。
【００４８】
このとき、上記ショック低減制御論理で説明したように、ショック低減制御の理想的な所要時間は、ショック低減制御開始時の角加速度偏差ａと、差回転ｂによって一義的に決定される。よって、下記の式が成立する。
（式５）
ｔ*−ｔ１＝ｃ（＝{(n+1)・ｂ}/ａ）
よって、
ｔ*＝ｔ１＋ｃ
と表される。
【００４９】
上記（式４）及び（式５）より、ｔ*を省略して、ｔ１を求めることができる。
（式６）
ｔ１＝ｃ/{K(α)-1}
【００５０】
図８は締結特性とショック低減論理特性の交点を表す図である。この交点が理想的な移行時間ｔ１となる。
【００５１】
図９は実施例２におけるショック低減制御内容を表すフローチャートである。尚、図５に示す実施例１のフローチャートのステップ２０３〜ステップ２０９及び図６に示すステップ２１４〜ステップ２２０については同様であるため、異なるステップについてのみ説明する。
【００５２】
ステップ２０１では、エンジン角加速度がピークを越えたかどうかを判断し、越えた時はステップ２０２へ進み、それ以外は本ステップを繰り返す。
【００５３】
ステップ２０２では、移行タイマＴのカウントアップを開始する。
【００５４】
ステップ２１０では、締結特性ゲインK(α)を算出する。尚、この特性についてはマップ等から読み込んでもよいが特に限定しない。
【００５５】
ステップ２１１では、移行時間ｔ１を算出する。
【００５６】
ステップ２１２では、移行タイマＴが移行時間ｔ１を経過したかどうかを判断し、経過した時はステップ２１３へ進み、経過していない時はステップ２０４〜２１１を繰り返す。すなわち、締結状態は時々刻々と変化しているため、瞬時毎に演算された移行時間ｔ１と移行タイマＴのカウント値が一致したときはステップ２１３へ進むこととなる。
【００５７】
ステップ２１３では、移行タイマＴをクリアする。
【００５８】
次に、上記制御内容について、図１０のタイムチャートに基づいて説明する。
時刻ｔ０において、エンジン角加速度がピークを越えると、移行タイマＴのカウントアップが開始される。時刻ｔ０以後に、車速が上昇し、エンジン回転数とクラッチ回転数の回転比αがショック低減制御開始条件を満たすと、角加速度偏差ａ，差回転ｂ及び回転比αから移行時間ｔ１が算出される。
【００５９】
時刻ｔ１において、移行タイマＴのカウント値が算出された移行時間ｔ１を経過すると、ショック低減制御が開始される。上述したように、理想的なショック低減制御の所要時間ｃをかけて角加速度偏差ａと差回転ｂが共に０となるように制御される。
【００６０】
時刻ｔ*において、角加速度偏差ａと差回転ｂが共に０に収束すると、完全締結に移行する。ここで、図８中点線はショック低減制御を行わない場合のタイムチャートである。ショック低減制御を行わない場合は、エンジン回転数がクラッチ回転数側に引き込まれ、エンジン角加速度が振動し、クラッチ伝達トルクも振動するのが分かる。これに対し、本実施例２では、振動を発生することなく、安定したクラッチの締結を達成することができるのが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の締結要素の締結制御装置は、実施例１において発進要素に適用したが、トルク伝達を目的とした締結要素であれば、変速用の締結要素にも適用できる。また、締結特性に基づいて移行時間を算出したが、特に移行時間と締結時間の関係を有するものに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施例１の締結制御装置を示す全体システム図である。
【図２】実施例１の締結制御装置の制御構成を表すブロック図である。
【図３】実施例１の目標差回転軌道算出論理を表す図である。
【図４】実施例１の締結要素の締結特性を表す図である。
【図５】実施例１のショック低減制御を表すフローチャートである。
【図６】実施例１のショック低減制御を表すフローチャートである。
【図７】実施例１のショック低減制御を表すタイムチャートである。
【図８】実施例２の締結特性と目標差回転軌道算出論理との交点を表す図である。
【図９】実施例２のショック低減制御を表すフローチャートである。
【図１０】実施例２のショック低減制御を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１    エンジン
２    クラッチ
３    自動変速機
４    駆動輪
１０  クラッチコントロールユニット
１１  エンジン回転数センサ
１２  クラッチ回転数センサ
１３  車速センサ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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