JPH0833175B2

JPH0833175B2 - 車両用自動変速機

Info

Publication number: JPH0833175B2
Application number: JP1303128A
Authority: JP
Inventors: 伸平中庭
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-11-24
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH03168468A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は車両用自動変速機に関し、詳しくは、車両に
搭載されるトルクコンバータ式自動変速機における変速
ショックの対策技術に関する。

〈従来の技術〉トルクコンバータ式自動変速機においては、変速ショ
ック低減を図るため、オイルポンプから吐出されるオイ
ルを、例えば機関のスロットル弁開度等の機関運転条件
に応じた適当なライン圧に調整してから、自動変速機の
各変速要素を制御する油圧回路に供給するのが一般的で
ある（実開平１−106660号公報等参照）。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、ライン圧を変速ショック回避のために
低く設定すると、ギヤ等の締結力が弱まり、無用なスリ
ップが発生し、伝達効率が著しく低下する他、最悪の場
合はクラッチ等が摩擦で壊れる惧れがあるため、ライン
圧を変速ショックを十分に回避できる程度に低く設定す
ることができないのが実情であった。

また、上記のようにライン圧制御だけでは、変速ショ
ックを良好に回避できないため、変速による駆動輪トル
ク変動の発生するタイミングを、ライン圧を調整してか
ら予測し、駆動輪トルク変動の発生タイミングに合わせ
て機関の吸入空気量を絞ったりして機関出力トルクを制
御すると、真のトルク変動タイミングを精度良く予測す
ることができないために、却って変速ショックを助長す
る場合があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、機関
出力トルクの制御によって変速ショックを良好に低減で
きる車両用自動変速機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〉そのため本発明では、第１図に示すように、機関出力
トルクをトルクコンバータを介して変速機構に伝達する
よう構成された車両用自動変速機において、前記変速機構のアウトプットシャフトにおけるトルク
を直接的に検出するトルクセンサと、前記変速機構の変
速動作中に前記トルクセンサで検出されるトルクの変化
割合を演算するトルク変化割合演算手段と、前記変速機
構の変速動作中における前記トルクの変動を抑制すべ
く、前記変速動作中に、前記トルク変化割合演算手段で
演算されたトルクの変化割合に応じて機関出力トルクの
制御値を設定し、該制御値に応じて機関出力トルクを逐
次増減制御する機関出力トルク増減制御手段と、を設け
るようにした。

ここで、機関出力トルク増減制御手段が、吸気系の開
口面積，点火時期，空燃比のうちの少なくともひとつを
可変制御することで機関出力トルクの増減制御を行うよ
う構成することが好ましい。

〈作用〉かかる構成によると、トルクセンサによって変速機構
のアウトプットシャフトにおけるトルクが直接的に検出
され、トルク変化割合演算手段は、このトルセンサによ
り検出されたトルクの変化割合を変速動作中に演算す
る。そして、機関出力トルク増減制御手段は、変速機構
の変速動作中において、トルクの変動を抑制すべく、ト
ルクの変化割合に応じて機関出力トルクの制御値を設定
し、該制御値に応じて機関出力トルクを増減制御する。

即ち、車両の乗員に対する変速ショックと直接相関す
るアウトプットシャフトのトルクを検出し、変速動作中
において該トルクの変動を監視して機関出力トルクを増
減制御することにより、アウトプットシャフトのトルク
の変動を抑止して変速ショックの発生を防止するもので
ある。

機関出力トルクの増減制御は、吸気系の開口面積，点
火時期，空燃比のうちの少なくともひとつを可変制御す
ることで行うようにすれば良い。

〈実施例〉以下に本発明の実施例を説明する。

一実施例を示す第２図において、図示しない車両に搭
載される内燃機関１には、トルクコンバータ式自動変速
機２が付設されており、かかるトルクコンバータ式自動
変速機２を介して伝達される機関出力トルクが、デファ
レンシャルギヤ３を介して左右の駆動輪4a,4bに加わる
ようになっている。

前記内燃機関１は、該機関１に付設された図ししない
各種センサ（エアフローメータ，クランク角センサ，水
温センサ）からの各種検出信号を入力する機関制御用の
コントロールユニット（ENG・C/U）５によって、燃料供
給量や点火時期を制御されるようになっている。

また、前記トルクコンバータ式自動変速機２は、機関
出力軸を介して取り出される機関出力トルクが、トルク
コンバータ６を介して変速機構７に伝達されるようにな
っており、ここでは、変速機構７に対する入力軸をイン
プットシャフト８とし、また、変速機構７からの出力軸
をアウトプットシャフト９とする。

かかるトルクコンバータ式自動変速機２による変速動
作を制御するATコントロールユニット（AT・C/U）10に
は、運転者によって操作される図示しないシフトレバー
に設けられたインヒビタースイッチからの信号や、アク
セルペダル11に連動して機関吸気系の開口面積（即ち、
吸入空気量）を制御するスロットル弁12の開度信号TV
O、また、車両の走行速度を検出する図示しない車速セ
ンサからの車速信号VSP、更に、前記イップットシャフ
ト８及びアウトプットシャフト９それぞれの回転数信号
Nin,Nout等が入力され、かかる入力信号に基づいて変速
動作を制御するようになっている。

また、本実施例に示す車両には、前後車輪の回転数差
から駆動輪の滑りを検出し、滑りが検出されたときに機
関出力トルクを低下させて滑り発生を抑止する所謂トラ
クションコントロールシステム（TCS）が備えられてお
り、かかるトラクションコントロールシステムの動作を
制御するTSCコントロールユニット（TCS・C/U）13は、
入力される前輪回転数と後輪回転数とに基づいて駆動輪
の滑りを検出したときに、前記スロットル弁12の下流側
に設けられた補助スロットル弁（第２スロットル弁）14
の開度を絞ることにより、アクセルペダル11によるスロ
ットル弁12の開度とは独立して機関出力トルクを低下さ
せる。

また、本実施例では、前記変速機構７のアウトプット
シャフト９にトルクセンサ15を設けてあり、変速機構７
を介して取り出されるトルク（以下、アウトプットシャ
フト９におけるトルクを単にトルクと記す。）を検出
し、かかるトルク検出信号を、前記ENG・C/U5とTSC・C/
U13とにそれぞれ出力する。尚、通常の機関制御及びト
ラクションコントロールでは前記トルクセンサ15の検出
信号は不要であるが、後述する本実施例に関わる変速シ
ョック対策制御のためにトルクセンサ15の検出信号が必
要となる。

ここで、前記トルクセンサ15の詳細を、第３図〜第５
図を参照しつつ説明する。

前記トルクセンサ15は、第３図に示すように、アウト
プットシャフト９の途中に設けた磁歪シャフト31と、こ
の磁歪シャフト31を軸心として巻回固定された一対のコ
イルL1,L2とにより構成されている。尚、第３図におい
て、35は磁歪シャフト31を軸支するボールベアリングで
ある。

前記磁歪シャフト31は、磁気感度が高くヒステリシス
の小さな磁歪材により形成されると共に、前記一対のコ
イルL1,L2に囲まれる部分に全周に渡ってそれぞれ軸方
向に対して45°をなす複数のスリット32,33を形成して
ある。尚、コイルL1に囲まれるスリット32とコイルL2に
囲まれるスリット33とは相互に直交するように、互いに
軸方向に対する傾き方向を変えてある。

前記一対のコイルL1,L2は、第４図に示すように同一
抵抗値Ｒである４つの固定抵抗R₁，R₂，R₃，R₄と１つの
調整抵抗R₀とによって回路を構成するようにしてある。
ここで、コイルL1と抵抗R₁，R₂とが直列接続され、ま
た、コイルL2と抵抗R₃，R₄とが直列接続されており、こ
れらの直列回路は相互に並列に接続され、かつ、その両
端に周波数ｆの交流電源Ｖを接続してある。更に、抵抗
R₃，R₄に対してそれぞれ並列となるように調整抵抗R₀を
接続してある。そして、抵抗R₃，R₄の端子電圧V₁，V₂が
差動増幅器34に入力され、この差動増幅器34の出力ｖが
センサ出力として取り出される。

即ち、前記コイルL1,L2それぞれの自己インダクタン
スは、となる。ここで、前記μは磁歪材透磁率、Ｎはコイル巻
数、Ｓは磁路断面積、ｌは磁路平均長さである。

また、コイルL1,L2に流れる各電流i₁，i₂は、となる。

また、V₁＝i₁×Ｒ、V₂＝i₂×Ｒであるから、センサ出
力ｖ＝V₂−V₁は、コイルL1,L2それぞれの自己インダク
タンス増減変化に応じて変化することになる。

一方、コイルL1,L2に交流を加えると、磁歪シャフト3
1表面に磁路が形成されるが、この磁歪シャフト31には
前述のように軸方向に対して45°傾いたスリット32,33
が設けられているため、磁路はこのスリット32,33に沿
って形成される。トルクＴを磁歪シャフト31に加える
と、図中に示すように軸方向に対する45°方向に引張り
応力＋σが発生すると共に、この引張り応力＋σと直角
方向に圧縮応力−σが発生する。

正特性の磁歪材の場合、第５図に示すように、引張り
応力＋σにより透磁率μが増加（圧縮応力−σでは透磁
率μが減少）する性質を有しているため、磁歪シャフト
31にトルクＴを加えると、 L1（＋σ）；μ増L1増i₁減V₁減 L2（−σ）；μ減L2減i₂増V₂増となって、トルクＴの増大に応じて増大する出力ｖが発
生することになる。

尚、第５図において、磁化Ｉ＝帯磁率χ×磁界Ｈ、磁
歪材透磁率μ＝１＋４πχ、磁気感度Ｂ＝Ｈ＋４πＩ＝
Ｈ（１＋４πχ）＝透磁率μ×Ｈである。また、磁歪シ
ャフト31にトルクＴを加えない状態で出力ｖがゼロとな
るように、調整抵抗R₀によりV₁＝V₂となるように調整す
る。

次に上記トルクセンサ15を用いた変速ショック低減制
御を、第６図〜第８図のフローチャートにそれぞれ示す
プログラムに従って説明する。尚、本実施例において、
トルク変化割合演算手段と機関出力トルク増減制御手段
としての機能は、前記第６図〜第８図のフローチャート
に示すようにソフトウェア的に備えられている。

第６図のフローチャートに示すプログラムは、AT・C/
U10によって行われる変速制御を示すものであり、ま
ず、ステップ１（図中ではS1としてある。以下同様）で
は、スロットル弁12の開度TVO及び車速VSPを入力する。

そして、次のステップ２では、予め車速VSPとスロッ
トル弁開度TVOとをパラメータとして設定されている変
速パターンのマップから、現状のVSPとTVOとに対応する
ギヤ位置nextgpを検索して求める。

ステップ３では、現状のギヤ位置curtgpと、前記ステ
ップ２で求めた運転条件に対応するギヤ位置nextgpとを
比較し、変速動作の必要があるか否かを判別する。

ここで、現状のギヤ位置curtgpと運転条件対応のギヤ
位置nextgpとが異なるときには、変速動作を必要として
いる状態であり、このときにはステップ４へ進んで変速
信号をTCS・C/U13とENG・C/U5とに出力して、TCS・C/U1
3とENG・C/U5とにAT・C/U10が変速制御を行うことを知
らせる。

そして、次のステップ５では、予めスロットル弁開度
TVOに対応させて記憶してある変速時用のライン圧マッ
プから、現状の変速制御に適合するライン圧を検索して
求める。

ステップ６では、ステップ３における現状のギヤ位置
curtgpと運転条件対応のギヤ位置nextgpとが異なるとい
う判別が、今回初めてなされたものであるか否かを判別
し、初めてであるときにはステップ７へ進む。

ステップ７では、ステップ５でマップから検索して求
めた変速時用のライン圧を目標ライン圧としてセットし
て、今回の変速動作に適合したライン圧に調整されるよ
うにすると共に、図示しないシフトソレノイドを制御し
て変速動作が行われるようにする。

一方、ステップ６で、現状のギヤ位置curtgpと運転条
件対応のギヤ位置nextgpとが異なるという判別が初回で
ないと判別されたときには、既に、ステップ７における
所定の変速用制御がセットされているから、そのまま本
プログラムを終了させる。

また、ステップ３で現状のギヤ位置curtgpと運転条件
対応のギヤ位置nextgpとが一致すると判別されると、ス
テップ８へ進み、変速機構７に対するアウトプットシャ
フト９の回転数Ｎとインプットシャフト８の回転数Nin
との比を演算し、その結果をRatioにセットする。

そして、次のステップ９では、上記ステップ８で演算
された入力と出力との回転数比であるRatioが、ステッ
プ２で検索される運転条件対応のギヤ位置nextgpのギヤ
比に対応するものであるか否かを判別する。

ここで、Ratioがギヤ位置nextgpのギヤ比に対応して
いるときには、ギヤ位置nextgpに実際のギヤが変速され
ていることを示すから、ステップ10へ進み、TCS・C/U13
及びENG・C/U5に変速終了信号を出力して、変速動作が
終了していることを知らせる。

また、次のステップ11では、各ギヤ位置に対応する非
変速状態におけるライン圧を、スロットル弁開度TVOに
対応して記憶してあるマップから、現状のギヤ位置及び
スロットル弁開度TVOに対応するライン圧を検索して求
め、このライン圧を目標ライン圧としてセットする。

次に、ENG・C/U5によって行われる変速動作対応の燃
料制御を、第７図のフローチャートに示すプログラムに
従って説明する。

まず、ステップ21では、トルクセンサ15によって検出
されるアウトプットシャフト９におけるトルクを入力
し、次のステップ22では、ステップ９で入力したトルク
に基づいて所定時間当たりのトルク変化割合ΔＴを演算
する。

そして、ステップ23では、AT・C/U10から出力される
変速信号・変速終了信号に基づき、変速機構７が変速動
作中であるか否かを判別し、変速動作中であるときに
は、前記トルク変化割合ΔＴに基づいて機関出力トルク
を制御すべくステップ24以降へ進む。

ステップ24では、トルク変化割合ΔＴに対応して燃料
供給量の補正係数hmrを記憶してあるマップから、前記
ステップ22で演算されたΔＴに対応する燃料補正係数hm
rを検索して求める。

ここで、ΔＴがプラスの値であってトルクの増大傾向
を示しているときには、燃料補正係数hmrはΔＴの絶対
値の増大に応じて基準値である1.0よりも小さな値に設
定され、かかる燃料補正係数hmrが乗算される燃料供給
量Tiをトルクが急激に増大しているときほど大きな割合
で減量補正するようにしてある。

また、前記ΔＴがマイナスの値であってトルクの減少
傾向を示しているときには、燃料補正係数hmrはΔＴの
絶対値の増大に応じて基準値である1.0よりも大きな値
に設定され、かかる燃料補正係数hmrが乗算される燃料
供給量Tiをトルクが急激に減少しているときほど大きな
割合で増大補正するようにしてある。

従って、トルクが増大しているときには燃料減量（空
燃比リーン化）によって機関出力トルクが減少させ、ま
た、トルクが減少しているときには燃料増量（空燃比リ
ッチ化）によって機関出力を増大させることになり、こ
れによって、変速動作中におけるトルクの増減変化を抑
止する。

次のステップ25では、ΔＴに対応して点火進角値の補
正値hadvを記憶してあるマップから、ステップ22で演算
されたΔＴに基づいて進角補正値hadvを検索して求め
る。この進角補正値hadvも、前記燃料補正係数hmrと同
様に、トルクが増大（減少）傾向にあるときには機関出
力トルクを減少（増大）させるように、ΔＴがプラスで
あるときにはマイナスの値に設定されて遅角補正され、
ΔＴがマイナスであるときにはプラスの値に設定されて
進角補正されるようにマップ設定されている。

ステップ26では、ステップ24でΔＴに基づいてマップ
から検索して求めた燃料補正係数hmrを用いて燃料噴射
弁等の燃料供給装置による燃料供給量Tiを以下の式に従
って演算する。

Ti←Tp×α×hmr×COEF＋Ts 上記演算式において、Tpは基本燃料供給量であり、機
関１の吸入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎとに基づきTp←
Ｋ×Q/N（Ｋは定数）として算出される。αは、空燃比
フィードバック補正係数であり、排気系に設けた酸素濃
度センサにより検出される排気中の酸素濃度を介して検
出される空燃比を目標空燃比にフィードバック補正する
ものである。また、COEFは、機関１の冷却水温度等の運
転条件に応じて設定される各種補正係数であり、Tsはバ
ッテリ電圧による燃料噴射弁の有効噴射時間の変化を補
正する補正分である。

次のステップ27では、前記ステップ25でマップから検
索して求めた進角補正値hadvに基づいて補正して最終的
な点火時期ADVの設定を行う。ENG・C/U5には予め前記基
本燃料噴射量Tpと機関回転速度Ｎとによって区分される
運転領域毎に基本進角値advを記憶したマップが設定さ
れており、ここでは、このマップから検索して求めた基
本進角値advに、前記進角補正値hadvを加算して最終的
な点火時期ADVを設定する。従って、進角補正値hadvが
プラスであるときには、基本進角値advが進角補正さ
れ、進角補正値hadvがマイナスであるときには、基本進
角値advが遅角補正され、結果、機関出力トルクの変化
を抑止する方向に点火時期ADVが補正設定される。

このようにして、ΔＴに基づいて燃料供給量Ti及び点
火時期ADVを補正設定すると、かかる補正結果を、次の
ステップ28で出力して、燃料噴射量Tiに基づいて燃料供
給制御、及び、点火時期ADVに基づいて点火制御が行わ
れるようにする。

尚、変速動作中でないときには、前記燃料補正係数hm
r及び進角補正値hadvによる補正を加えないで燃料供給
量Ti,点火時期ADVが設定される。

このように、変速動作中にアウトプットシャフト９に
おけるトルク変化を抑止する方向に燃料供給量Ti（換言
すれば空燃比）及び点火時期ADVを補正して機関出力ト
ルクを増減制御すれば、変速動作中において駆動輪4a,4
bに加わるトルクが急変して変速ショックとなることを
防止できる。然も、本実施例では、アウトプットシャフ
ト９におけるトルクの変動時期を予測して機関出力トル
クを制御するのではなく、トルク変動を直接に検出して
機関出力トルクを制御するから、最適時期に機関出力ト
ルクの制御して確実に変速ショックの発生を回避するこ
とができる。

また、上記のように機関出力トルク増減制御によって
変速ショックの発生を回避できれば、ライン圧を大幅に
低下させて変速ショックの発生を回避する必要がなく、
ライン圧の低下による耐久性の悪化を防止できる。

次に第８図のフローチャートに示すプログラムに従っ
て、TCS・C/U13による変速動作中の機関出力トルク制御
を説明する。

TCS・C/U13は、前述のように通常は、駆動輪の滑りを
検出して、トラクションを回復させるべく機関出力トル
クを絞る制御を行うが、本実施例では、後述するように
変速動作中の機関出力トルクの制御も行い、変速ショッ
クの回避制御を前記ENG・C/U5と共に担う。

第８図のフローチャートに示すプログラムにおいて、
まず、ステップ31では、トルクセンサ15によって検出さ
れたアウトプットシャフト９のトルクを入力し、次のス
テップ32では前記トルクの変化割合ΔＴを演算する。

ステップ33では、AT・C/U10からの変速信号に基づい
て変速動作中であるか否かを判別し、変速動作中である
ときには、トラクションコントロールとは独立して補助
スロットル弁14の開度制御を行うべくステップ34へ進
む。

ステップ34では、前記トルク変化割合ΔＴに対応して
補助スロットル弁14の目標開度補正値Δtvoを記憶した
マップから、前記ステップ32での算出結果のΔＴに対応
する目標開度補正値Δtvoを検索して求める。前記目標
開度補正値Δtvoは、ΔＴがプラスでトルクの増大傾向
を示しているときにはマイナスの値に設定されて開度を
減少補正し、ΔＴがマイナスでトルクの減少傾向を示し
ているときにはプラスの値に設定されて開度を増大補正
するようにしてある。

次のステップ35では、現状の補助スロットル弁（第２
スロットル弁）14の目標開度を前記補正値Δtvoで補正
した目標開度に基づいて開度制御がなされるようにす
る。

このように、トルクの変化割合ΔＴに基づき、トルク
が増大傾向にあるときには補助スロットル弁14の開度
（吸気系の開口面積）を絞って機関出力トルクを減少さ
せ、また、トルクが減少傾向にあるときには補助スロッ
トル弁14の開度を増大させて機関出力トルクを増大さ
せ、変速動作中におけるトルクの急変を回避する方向に
機関出力トルクが制御されるから、かかる制御からも変
速動作中における変速ショックの発生を回避することが
でき、然も、トルクを直接検出して補助スロットル弁14
の開度を制御するから、トルクの急変にタイミングを合
わせて機関出力トルクを制御できる。

尚、本実施例では、燃料供給量Ti,点火時期ADV及び補
助スロットル弁14開度を、変速動作中に検出されたアウ
トプットシャフト９のトルク変動に応じて制御して機関
出力トルクを調整したが、前記３つの制御対象のうち１
つのみ又は２つを制御するようにしても良い。

また、燃料供給量Tiの減少補正の代わりに燃料供給を
停止させる制御を行うようにしても良い。更に、トラク
ションコントロール用の補助スロットル弁14の代わり
に、スロットル弁12をバイパスして設けられた補助空気
通路に介装されたアイドル回転速度制御用の電磁弁の開
度を制御するようにしても良い。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明によると、変速機構のア
ウトプットシャフトのトルクを検出し、変速動作中にト
ルク変化割合に基づいてトルクの変動を抑制するように
機関出力トルクを逐次増減制御するようにしたので、変
速動作中にアウトプットシャフトのトルク変動を抑止す
る機関出力トルク制御がタイミング良く行え、変速ショ
ックの発生を精度良く回避することができると共に、機
関出力トルクの制御によって変速ショックが回避される
から、ライン圧を必要以上に低下させる必要がなく変速
機構の耐久性を維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム概略図、第３図は同上実施
例におけるトルクセンサの詳細を示す部分断面図、第４
図は第３図示のトルクセンサにおけるトルク検出回路を
示す回路図、第５図は第３図示のトルクセンサのトルク
検出特性を示す線図、第６図〜第８図はそれぞれ同上実
施例における変速ショック回避に関わる各種制御を示す
フローチャートである。１……内燃機関、２……トルクコンバータ式自動変速
機、５……ENG・C/U、６……トルクコンバータ、７……
変速機構、８……インプットシャフト、９……アウトプ
ットシャフト、10……AT・C/U、13……TCS・C/U、14…
…補助スロットル弁、15……トルクセンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関出力トルクをトルクコンバータを介し
て変速機構に伝達するよう構成された車両用自動変速機
において、前記変速機構のアウトプットシャフトにおけるトルクを
直接的に検出するトルクセンサと、前記変速機構の変速動作中に前記トルクセンサで検出さ
れるトルクの変化割合を演算するトルク変化割合演算手
段と、前記変速機構の変速動作中における前記トルクの変動を
抑制すべく、前記変速動作中に、前記トルク変化割合演
算手段で演算されたトルクの変化割合に応じて機関出力
トルクの制御値を設定し、該制御値に応じて機関出力ト
ルクを逐次増減制御する機関出力トルク増減制御手段
と、を設けたことを特徴とする車両用自動変速機。
【請求項２】前記機関出力トルク増減制御手段が、吸気
系の開口面積，点火時期，空燃比のうちの少なくともひ
とつを可変制御することで機関出力トルクの増減制御を
行うよう構成されたことを特徴とする請求項１記載の車
両用自動変速機。