JPH07190184A

JPH07190184A - 自動変速機の変速制御装置

Info

Publication number: JPH07190184A
Application number: JP35458193A
Authority: JP
Inventors: Koichi Aoyama; 浩一青山
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】変速開始直後のシステムの変動に対しても、適
切な変速操作が実施される自動変速機の変速制御装置を
提供すること。【構成】回転数比が変速比そのものであるので、変速制
御のためのパラメータを回転数比の時間変化率とし、こ
の時間変化率の目標値に対する偏差を減少させる制御構
成とする。従って変速中に回転数を変化させるなどの過
渡的運転状況が発生しても、変速比が所定の変化率で変
化するので、つまり変速比を徐々に変化させる制御を実
施しているので、変速ショックが大きくなることなく、
また制御が外れることなく、変速動作を完了させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両等に利用される自
動変速機の変速制御装置に関し、特に回転数を検出して
制御する自動変速機の変速制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、変速操作時は出力軸に対してトル
ク変動が生じやすく、従来より様々な工夫が提案されて
いる。それで車両等によく利用される自動変速機では、
変速制御の信号検知を回転数により検出して、その回転
数が目標値からずれるのをフィードバック制御して目標
値にすることを実施している。特開平4-337159号公報
や、特開昭63-212137 号公報などで知られるように、変
速機の変速操作中に伴って変化する回転変化後の目標回
転数値を回転変化前に演算決定して、その値と実際値と
の差が小さくなるような制御を実施しているものがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の自動変速機の制
御では、入力軸の回転数と出力軸の回転数とをモニタし
て制御している。トルク発生装置と自動変速機とからな
る回転システムの駆動中に自動変速機の出力の回転が上
昇するとすると、伝達しようとするトルクが小さくても
良くなるので、伝達トルクを切り換える変速判定がなさ
れ、変速比を低くして入力軸回転数を抑制する変速操作
となる。この変速操作が始まった直後に、たまたま操作
者によってトルク発生装置の回転数を上昇させる操作が
入る場合を考慮すると、この自動変速機の入力軸は変速
操作中のために負荷が軽くて回転数が上昇するが、もと
もと回転を抑制しようとする制御がかかっているため
に、回転上昇を抑制する制御が強く働き、係合度合いが
大きくなって出力軸に急激なトルクが発生し、いわゆる
変速ショックが大きくなるという問題がある（場合によ
っては変速制御しきれなくなり、いつまでも変速が行わ
れないという問題もある）。また逆に、操作者が変速開
始直後にトルク発生装置の回転数を下げる措置をする場
合では、入力軸の回転が目標よりも落ちるために回転を
上げようと係合程度を緩くする制御となり、これがかえ
って変速操作を中断してしまい、変速しない現象となる
問題を生じる。

【０００４】従って本発明の目的は、上記のような変速
開始直後のシステムの変動に対しても、適切な変速操作
が実施されるような自動変速機の変速制御装置を提供す
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、摩擦要素を結合・解放・拘束し、回
転力を変速させて伝達する摩擦係合手段を備えてなる自
動変速機であって、入力軸の入力回転数および出力軸の
出力回転数を回転数検出手段で検知して該摩擦係合手段
を制御する係合制御手段を備えてなる自動変速機の変速
制御装置において、前記入力回転数と前記出力回転数と
の回転数比の時間変化率である実割合値を求める割合演
算手段と、該回転数比の目標とする時間変化率である目
標割合値を演算する目標割合演算手段と、前記実割合値
と前記目標割合値との偏差を演算する偏差演算手段と、
該偏差を零に近づける補正を演算し、前記係合制御手段
の制御量へ補正量を出力する制御値補正手段とを有する
ことである。また関連発明の構成は、前記補正が、前記
偏差をＰＩＤ制御で演算し、該ＰＩＤ制御の出力を前記
補正量とすることを特徴とする。

【０００６】本発明の別の構成はまた、前記制御値補正
手段が、車両の自動変速機で、該車両の走行中かつ変速
中にモニタされて実施される手段であることを特徴とす
る。さらに別の構成は、前記係合制御手段が、車両の自
動変速機において、油圧ポートで供給される油圧で前記
摩擦要素を制御する油圧制御装置となっていることであ
る。

【０００７】

【作用および発明の効果】変速制御のためのパラメータ
を、直接検出する入力軸および出力軸の回転数の変動率
では無く、回転数比の時間的変化の割合とすることで、
回転数の比が変速比そのものであることから、回転数比
の時間変化率を回転数から算出して、この変化率の偏差
を一定とする制御構成とする。従って変速中に回転数を
変化させるなどの過渡的運転状況が生じても変速比が所
定の変化率で変化するので、変速ショックが大きくなる
ことなく変速動作を終了できる。また変速ショックを抑
えて変速動作をするため、電磁弁で摩擦要素を制御する
場合では最適な制御を応答性よく実施することができ
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は、トルクコンバータを用いている自動変
速機（オート・トランスミッションとも言う）１を対象
とした本発明の変速制御装置のブロック構成図を示す。
図１で示す自動変速機１の構成図は、トルクコンバータ
１１とタービン軸（入力軸）１２、および遊星歯車、リ
ングギヤなどによる変速機構である変速ギヤ１３、およ
び出力軸１４を表示しており、簡略化したものである。
入力軸１２、出力軸１４にそれぞれ、電磁ピックアップ
またはリードスイッチ、もしくはホトインタラプタなど
で構成される回転センサ１００、１０１が設けられて回
転数検出手段を構成している。摩擦係合手段である変速
機構部分には回転力を係合させるクラッチ機構１７、回
転を抑制するためのブレーキ機構１８が備わっている。
また図示していないが、自動変速機１には、入力軸と出
力軸との中間に変速補助軸とでも言うべき中間軸があ
り、これらの軸の結合・解放・拘束の制御により変速比
を大きく変化させる構成となっている。従ってクラッチ
機構１７とブレーキ機構１８はそれぞれ複数あるのが普
通である。図１では纏めて一つで示してある。またこれ
らの諸機構・諸装置は通常、歯車箱と呼ばれるケース１
５に格納、支持、保護され、図示しないトルク発生装置
とともに目的の使用環境に配置される。

【０００９】回転数検出手段１００、１０１で検出され
たそれぞれの軸の回転数は、割合演算手段１０２で回転
数の比(NT/NO = GE)が演算され、さらにその時間変化率
である実割合値（ΔGE) が演算出力される。そして偏差
演算手段１０４で、目標割合値演算手段１０３によって
算出された目標の回転数比の時間変化率である目標割合
値（ΔGE_TGT) に対する偏差 ERR_N( = ΔGE - ΔGE
_TGT) を出力し、制御値補正手段１０５にて係合制御手
段１０６の補正量ΔＳ(=ΔP+ΔI+ΔD)を演算して出力
し、係合制御手段１０６から制御量Ｓ（= S₀＋ΔS)を出
力して、摩擦要素であるクラッチ１７やブレーキ１８を
制御して変速を実施する。具体的には、複数あるクラッ
チを切り換える操作と、やはり複数あるブレーキを切り
換える操作が実施され変速比の異なる中間軸が入出力軸
に連結される。この切り換わりの際に制御が働き、急激
なトルク変化を生じないように徐々に切り換える。な
お、摩擦要素に対する本来の制御量Ｓ₀の算出は、係合
制御手段１０６により、各使用条件に従って算出され
て、制御補正量ΔＳと共に制御量Ｓ＝Ｓ₀＋ΔＳが制御
対象の摩擦要素に出力される。

【００１０】図２に示す構成図は、図１の構成を車両に
応用した実際の装置で具体化したもので、電子制御式の
自動変速機２０の場合である。なお、図２では説明の都
合上、エンジンと自動変速機とを離して描いてあり、ま
た中間軸も省略して示し、摩擦係合手段のクラッチ、ブ
レーキも纏めてそれぞれ一つで示してある。具体的な構
造については、従来の自動変速機の整備要領書に示され
ており、本発明の構成を備えるものであれば、どの型式
の自動変速機でもよい。

【００１１】図２で、トルク発生装置である車両のエン
ジン２１の回転力が、トルクコンバータ３６を介して自
動変速機２０に伝達される。トルクコンバータのタービ
ン軸２６が自動変速機の入力軸となり、図示しない中間
軸を介して出力軸２７にトルクを伝達する。自動変速機
の現実の摩擦係合手段としては、エンジン２１からの回
転力を変速操作がない状態の時にタービン軸２６と直結
するためのロックアップクラッチ（直結クラッチ）３
７、また具体的に図示しないが、タービン回転軸２６と
第一中間軸とを係合するために両者に渡って構成された
第一クラッチ機構(C1)、第一中間軸と第二中間軸とを係
合するための第二クラッチ機構(C2)、および第一中間軸
の回転数を抑制する第一ブレーキ機構(B1)、第二中間軸
を抑制する第二ブレーキ機構(B2)から成り、場合によっ
ては第三中間軸として第三クラッチ機構(C3)、第三ブレ
ーキ機構(B3)を有する場合もある。これらのクラッチ、
ブレーキを前述の制御量Ｓで各動作の組合せを実施して
変速比を切り換える。これら各クラッチ、各ブレーキの
構造は従来の構造のもので、多板式クラッチ、多板ブレ
ーキ、あるいはドラムをライニングと呼ばれる平たいベ
ルトで締めつけるバンドブレーキなどが利用される。な
お変速機構としてはワンウェイクラッチ機構も備わって
いることが多い。また、係合制御手段としては、上記の
各クラッチ、ブレーキに接続される装置で、油圧供給装
置３３および油圧ポート３５、油圧制御方式の場合は、
さらに集合バルブなどの油圧配分装置、油圧調整手段で
あるアキュムレータなどからなり、図２の電子制御式の
場合は、各クラッチや各ブレーキへの油圧を直接制御す
る電磁弁３４から成る。

【００１２】図１にブロックで示される制御値補正手段
１０５、および制御手段１０６、各演算手段１０２、１
０３、１０４としては、図２においては、主としてマイ
クロコンピュータで構成されるＥＣＵ（エンジン制御装
置）２５にソフトとしてＥＣＵ内のＲＯＭにプログラム
データの一部として組み込まれている。ＥＣＵ２５はま
た、入力軸２６、出力軸２７の回転センサ３０、３１の
信号ばかりでなく、エンジン回転センサ２４やスロット
ルセンサ２３などのエンジン制御に必要な各センサ信号
が接続され、またエンジン制御に必要な各種アクチュエ
ータ（図示しない）へ指示信号が送られるように接続さ
れている。ＥＣＵ２５のプログラムにより、本発明の変
速動作時の運転状態変動に対する自動変速機の制御とし
て、二つの回転軸の回転センサ３０、３１からの信号を
基に、自動変速機の制御値補正量を算出して、制御手段
の制御対象である上記の各クラッチ機構、各ブレーキ機
構の制御量に所定の補正を実施する。従ってＥＣＵ２５
は入力軸、出力軸の回転数検出手段および割合演算手
段、目標割合演算手段、偏差演算手段、制御値補正手
段、制御手段の全てに係わっている。

【００１３】この補正の特性を図３のタイムチャート図
で説明する。図３は、車両の運転中に変速判断が成され
て、自動変速機の変速動作が開始された直後にスロット
ル操作がなされてスロットル開度が大きくなり、エンジ
ン回転数が上昇してしまう従来の場合と、なにもスロッ
トル操作しない場合、および本発明の制御を実施した場
合でスロットル操作がある場合、のそれぞれの各軸の回
転数の変化、および出力軸トルクの変化を概略的に示
す。エンジン回転数と入力軸の回転数の違いはロックア
ップクラッチ３７もしくはトルクコンバータ３６の滑り
分であり、入力軸と出力軸との回転数の比はちょうど変
速比GEを意味し、図３の場合は２速で変速比が１：１．
３〜１．６程度の状態から変速比が１：１になって入力
軸と出力軸とが同一回転になる３速の状態を示してい
る。

【００１４】スロットル操作がなされなかった場合は、
回転数、出力軸トルクは図３の破線で示すような軌跡を
たどる。まず変速判断が OFFからONになると（図３の
t₀）、クラッチの油圧が３速のギヤ比成立に必要な油圧
となるように上昇を始める。この油圧が所定値以上にな
ると、トルクの伝達が開始されるため、出力軸トルクが
一時下がる。その後、入力回転数の減少と出力軸トルク
の上昇が開始し（図３のt₁）、入力軸回転数が一定の割
合で減少するように制御が実行され、入力軸の回転数と
出力軸の回転数とが一致した時点で変速が終了する（図
３のt₄）。この変速処理全体の時間は現実には１秒程度
で、トルクが大きく変動しないように変速が終了する。
なお、図３のトルクのグラフはノイズ的変動を無視して
表示してあり、また変速処理中の傾き具合も適当な値と
してあって、実際には様々な変動を示すものである。

【００１５】ところがこの１秒程度の短時間であって
も、変速の切り替わりが終了する前にスロットル操作が
はいり（図３のt₂）、エンジン回転数が変速処理中に上
昇すると、従来の制御方式では回転を落とす制御中であ
るので回転の上昇を抑制しようとしてクラッチが強く働
き、係合を強めるために、図３(c) および(d) のグラフ
の実線で示すように、トルクが急上昇して、入力軸と出
力軸とが短時間で回転数が一致し（図３のt₃）、図３
(e) の実線で示すような軌跡で目標の変速比になって、
その後エンジン回転数に対応した回転数軌跡をたどる。
しかしこの場合は、図３(d) の実線で示すようにトルク
の変動がかなり大きく、かなりの変速ショックを生じる
ことになる。なお、この変速処理中のトルクが変動する
時間（t₁〜t₃、もしくはt₁〜t₄）はイナーシャ相と呼ば
れ、二組の摩擦要素、つまり入力軸、中間軸、出力軸が
滑りを生じている状態であることが知られ、制御タイミ
ングや制御量（上記Ｓ）を適切にしてトルク変動を少な
くすることが行われている。

【００１６】前述の場合に対して本発明の制御のもとで
は、エンジン回転数の変化に対して、各軸の回転数比の
時間的変化率を基に制御するので、図３(e) の一点鎖線
で示すような変速比の動きとなり、従来の制御でスロッ
トル操作がない場合と同等の変速比の切り替わりが実現
して、トルクおよび回転数は図３(c) および(d) の一点
鎖線のような軌跡となる。つまり、急激に回転数が一致
することなく、回転数が変化しつつも回転数比変化率の
関係がほぼ一定のまま保たれて、大きな変速ショックを
生じることなく、回転数比が所定値（１：１）になるま
で変速動作が実施され、定常的な場合と同等な作動時間
で変速が完了する。つまり変速比を徐々に変化させる制
御を実施しているので、変速動作中にどのような回転変
化が生じても、制御が外れることなく、変速動作を完了
させることができる。

【００１７】図４は、図２のＥＣＵ２５における自動変
速機の制御補正に関する処理の流れを示すもので、走行
中の変速動作が成される場合に実施される構成としてあ
る。まず一般的な処理条件として、走行状態であって変
速処理中か否かを判定し（ステップ401 および402)、問
題とする条件でなければ、補正値を０として現状維持で
終了する( ステップ408 、409 、410)。問題とする監視
すべき変速モード中であれば、ステップ403 で入力軸と
出力軸との回転数をサンプリングし、現在の回転数比
（変速比）GEを求め、複数回のサンプリング値よりその
時間的変化ΔGEを演算する。この演算値ΔGEと、目標回
転値にするための目標変化率ΔGE_TGTとの差を求め（ス
テップ404)、この差を偏差 ERR_nとしてステップ405 で
PID制御の補正項（ΔＰ：比例項、ΔＩ：積分項、Δ
Ｄ：微分項）を計算して制御補正値ΔＳを求め、現在偏
差 ERR_n等を記憶保持した（ステップ406)後、出力する
（ステップ407)。補正出力ΔＳは、自動変速機のクラッ
チ機構を駆動する装置が電子制御方式の電磁弁であれ
ば、電磁駆動のデューテイ比の調整、または油圧式制御
では油圧値を決めるバルブ操作量もしくはレギュレータ
操作量である。この制御量が最終的な係合制御手段であ
るクラッチ類(C1 〜C3) 、ブレーキ類(B1 〜B3) の係
合、拘束、解放状態を決める油圧を調整する。

【００１８】ステップ405 の PID制御の計算はマイクロ
コンピュータ（ＥＣＵ）で実施するためデジタル値によ
る計算であり、各項の比例定数Ｋ_j(j=P,I,D) は利用す
るトルク発生機の特性に合わせて所定の設定値が選択さ
れる。また、サンプリングを含めたこの制御は、マイク
ロコンピュータの処理速度によるため、変速動作の実際
の動作時間である、およそ１秒程度の監視対象であって
も、充分サンプリングされ、制御されるものである。な
お、ここで示すフローチャートの処理は、変速制御の１
制御ごとに繰り返し実施され、変速判定がなされない場
合は補正する必要がないとして実施されない構成として
ある。

【００１９】また上記の実施例で、ステップ405 で示さ
れるPID 制御の比例定数は一定値として図４のフローチ
ャートに示したが、これらの値はＥＣＵ２５で処理する
ため、必要によっては運転条件に従ったマップで定数を
決めた構成としてもよく、PID の各演算量も適切に変形
演算した結果で補正量を出しても構わない。さらに本実
施例では、PID 制御による制御の例を示したが、回転数
比（変速比）変化率ΔGEにモデルを作り、即ちモデル演
算手段でGEの傾きを所定の条件下で適当な時間で上下さ
せるように予め決めておき、そのモデルに従って制御す
る現代制御で実施する構成であっても、入力軸や出力軸
の回転数変化には影響を受けないので、同様な制御結果
となり、同様の効果を有する。このモデルは単純な直線
式でも、切り替わり部分をスムーズ化した非線型式でも
良い。

【００２０】以上のように、本発明の制御手段によれ
ば、変速中のどのような運転状況においても変速操作が
追従し、従来のような制御不能となるようなことはな
く、大きな変速ショックを生じることもない自動変速機
の変速制御装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を応用した自動変速機の変速制御装置の
ブロック構成図。

【図２】図１の具体的な制御装置である電子制御方式の
電磁弁を用いた車両用自動変速機のシステム図。

【図３】変速動作開始直後に操作者による回転数アップ
が入った場合のタイムチャート図。

【図４】変速制御の補正制御を実施するフローチャート
図。

【符号の説明】

１、２０自動変速機１１、３６トルクコンバータ１２、２６入力軸（タービン軸）１３変速機構（遊星歯車、リングギヤ）１４、２７出力軸１５ケース（歯車箱）１７、２８摩擦係合手段（摩擦要素、クラッチ）１８、２９摩擦係合手段（摩擦要素、ブレーキ）１００入力軸回転数検出手段（回転数センサおよびサ
ンプリング）１０１出力軸回転数検出手段（回転数センサおよびサ
ンプリング）１０５制御値補正手段１０６係合制御手段２１エンジン（トルク発生装置）２３スロットルセンサ２４エンジン回転センサ２５ＥＣＵ（制御手段、制御値補正手段、各演算手
段、各検出手段）３０出力軸回転センサ（回転数検出手段）３１入力軸回転センサ（回転数検出手段）３３油圧供給装置（係合制御手段）３４電磁弁（係合制御手段）３５油圧ポート（係合制御手段）３７ロックアップクラッチ（直結クラッチ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】摩擦要素を結合・解放・拘束し、回転力を
変速させて伝達する摩擦係合手段を備えてなる自動変速
機であって、入力軸の入力回転数および出力軸の出力回
転数を回転数検出手段で検知して該摩擦係合手段を制御
する係合制御手段を備えてなる自動変速機の変速制御装
置において、前記入力回転数と前記出力回転数との回転数比の時間変
化率である実割合値を求める割合演算手段と、該回転数比の目標とする時間変化率である目標割合値を
演算する目標割合演算手段と、前記実割合値と前記目標割合値との偏差を演算する偏差
演算手段と、該偏差を零に近づける補正を演算し、前記係合制御手段
の制御量へ補正量を出力する制御値補正手段とを有する
ことを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
【請求項２】前記補正は前記偏差をＰＩＤ制御で演算
し、該ＰＩＤ制御の出力を前記補正量とすることを特徴
とする請求項１に記載の自動変速機の変速制御装置。
【請求項３】前記制御値補正手段は、車両の自動変速機
で、該車両の走行中かつ変速中にモニタされて実施され
る手段であることを特徴とする請求項１に記載の自動変
速機の変速制御装置。
【請求項４】前記係合制御手段は、車両の自動変速機に
おいて、油圧ポートで供給される油圧で前記摩擦要素を
制御する油圧制御装置であることを特徴とする請求項１
に記載の自動変速機の変速制御装置。