WO2015068584A1

WO2015068584A1 - 自動変速機の制御装置

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Publication number: WO2015068584A1
Application number: PCT/JP2014/078191
Authority: WO
Inventors: 古閑　雅人; 月▲崎▼　敦史; 森　憲一; 良平豊田; 崇志栗田; 一央 ▲高▼木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2015-05-14
Anticipated expiration: 2016-05-06
Also published as: EP3067589B1; CN105637265A; CN105637265B; JP6056985B2; JPWO2015068584A1; EP3067589A1; US9695933B2; US20160230881A1; EP3067589A4

Abstract

係合クラッチ締結時の入り不の発生を防止し、締結完了までの時間が長くなることを抑制できる自動変速機の制御装置を提供すること。車両の駆動系に設けられ、締結要素として締結時に噛み合い係合する係合クラッチ（８ｃ）を有する自動変速機（３）と、自動変速機（３）の変速制御を行う変速コントローラ（２１）と、を備えた自動変速機の制御装置において、前記係合クラッチ（８ｃ）は、変速機入力軸（６）に連結したクラッチギア８ｄと、変速機出力軸（７）に連結すると共にクラッチギア（８ｄ）に噛み合い可能なクラッチハブ（８ｅ）と、を有し、前記変速コントローラ（２１）は、係合クラッチ（８ｃ）を締結させる変速時、クラッチギア（８ｄ）とクラッチハブ（８ｅ）が噛み合うときに、係合クラッチ（８ｃ）における入力回転数と出力回転数との間に、所定の差回転を持たせる目標差回転数を設定する構成とした。

Description

自動変速機の制御装置

　本発明は、車両の駆動系に設けられ、締結要素として噛み合い係合する係合クラッチを有する自動変速機の制御装置に関するものである。

　従来、噛み合い係合する係合クラッチを有する自動変速機において、係合クラッチを締結する際、係合クラッチの入力側の回転数と出力側の回転数を同期させる自動変速機の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開2001-90826号公報

　しかしながら、従来の自動変速機の制御装置では、係合クラッチの締結時に入力側の回転数と出力側の回転数を同期させているために、同期したときの入力側のクラッチギアと出力側のクラッチハブとの位置関係により、係合クラッチが噛み合わないいわゆる「入り不」が生じることがあった。
　すなわち、入力側クラッチ歯と出力側クラッチ歯が対向した状態で回転数が同期してしまうと、クラッチ歯同士が接触し、噛み合うことができなかった。
　そのため、一旦差回転を発生させて互いのクラッチ歯の位置を相対的にずらしてから噛み合い動作を再開する必要があった。これにより、締結完了までの時間がかかってしまうという問題が生じていた。

　本発明は、上記問題に着目してなされたもので、係合クラッチ締結時の入り不の発生を防止し、締結完了までの時間が長くなることを抑制できる自動変速機の制御装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本発明の自動変速機の制御装置は、車両の駆動系に設けられ、締結要素として噛み合い係合する係合クラッチを有する自動変速機と、前記自動変速機の変速制御を行う変速コントローラと、を備えている。
　そして、前記係合クラッチは、変速機入力軸に連結した第１係合部材と、変速機出力軸に連結すると共に前記第１係合部材に噛み合い可能な第２係合部材と、を有している。
　また、前記変速コントローラは、前記係合クラッチを締結させる変速時、前記第１係合部材と前記第２係合部材が噛み合うときに、前記第１係合部材の回転数である入力回転数と、前記第２係合部材の回転数である出力回転数との間に、所定の差回転を持たせる目標差回転数を設定する。

　よって、本発明の自動変速機の制御装置では、係合クラッチを締結させる変速時、変速コントローラによって、第１係合部材と第２係合部材が噛み合うときに、係合クラッチにおける入力回転数と出力回転数との間に所定の差回転を持たせる目標差回転数が設定される。
　これにより、第１,第２係合部材が噛み合うタイミングにおいて、第１係合部材の歯と第２係合部材の歯の相対位置は変化し続ける。そのため、この第１係合部材の歯と第２係合部材の歯が対向していても、両者の歯の相対的な位置関係は速やかにずれることになる。このため、この第１係合部材の歯と第２係合部材の歯が対向したまま接触し続けることがなくなり、第１,第２係合部材が噛み合わない入り不の発生を防止することができる。
　また、入り不の発生を防止することができるので、第１,第２係合部材の歯の相対的な位置をずらしてから噛み合い動作を再開する、といった手間が生じ得ない。この結果、係合クラッチの締結完了までの時間が長くなることを抑制することができる。

実施例１の自動変速機の制御装置が適用された電気自動車（車両の一例）の駆動系構成と制御系構成を示す全体システム構成図である。実施例１の変速制御系の詳細構成を示す制御ブロック図である。実施例１の係合クラッチの要部断面を示す説明図である。図３Ａに示す係合クラッチの要部を上方から下方に見下ろした図であり、噛み合い直前状態を示す。図３Ａに示す係合クラッチの要部を上方から下方に見下ろした図であり、回転同期途中でのチャンファ部接触状態を示す。図３Ａに示す係合クラッチの要部を上方から下方に見下ろした図であり、回転同期途中でのチャンファ部非接触状態を示す。図３Ａに示す係合クラッチの要部を上方から下方に見下ろした図であり、回転同期終了時を示す。実施例１の変速コントローラにて実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートである。実施例１における目標差回転数設定マップの一例を示す図である。実施例１の制御装置を搭載した電気自動車において、ダウンシフト変速時のアクセル開度・目標モータ回転数・係合クラッチ目標入力回転数・係合クラッチ目標出力回転数・カップリングスリーブ位置の各特性を示すタイムチャートである。

　以下、本発明の自動変速機の制御装置を実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

　（実施例１）
　まず、構成を説明する。
　実施例１における電気自動車（車両の一例）に搭載された自動変速機の制御装置の構成を、「全体システム構成」、「変速制御系の詳細構成」、「変速制御処理構成」に分けて説明する。

　［全体システム構成］
　図１は、実施例１の自動変速機の制御装置が適用された電気自動車の駆動系構成と制御系構成を示す。以下、図１に基づき、実施例１の全体システム構成を説明する。

　前記電気自動車（車両）の駆動系構成としては、図１に示すように、駆動用モータジェネレータ２と、自動変速機３と、駆動輪１４と、を備えている。

　前記駆動用モータジェネレータ２は、三相交流の永久磁石型同期モータであり、電気自動車の走行駆動源となる。この駆動用モータジェネレータ２は、モータコントローラ２８から図示しないインバータに対し正のトルク（駆動トルク）指令が出力されている時には、強電バッテリ（不図示）からの放電電力を使って駆動トルクを発生する駆動動作をし、駆動輪１４を駆動する（力行）。一方、モータコントローラ２８からインバータに対し負のトルク（発電トルク）指令が出力されている時には、駆動輪１４からの回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電動作をし、発電した電力を強電バッテリの充電電力とする（回生）。
そして、この駆動用モータジェネレータ２のモータ軸は、自動変速機３の変速機入力軸６に接続される。

　前記自動変速機３は、変速比の異なる２つのギア対のいずれかで動力を伝達する常時噛み合い式有段変速機であり、減速比の小さなハイギア段（高速段）と減速比の大きなローギア段（低速段）を有する２段変速としている。この自動変速機３は、駆動用モータジェネレータ２から変速機入力軸６及び変速機出力軸７を順次経てモータ動力を出力する際の変速に用いられ、低速段を実現するロー側変速機構８及び高速段を実現するハイ側変速機構９により構成される。ここで、変速機入力軸６及び変速機出力軸７は、それぞれ平行に配置される。

　前記ロー側変速機構８は、上記モータ動力の出力に際し、ロー側伝動経路を選択するためのもので、変速機出力軸７上に配置している。このロー側変速機構８は、低速段ギア対（ギア８ａ，ギア８ｂ）が、変速機入力軸６と変速機出力軸７の間を駆動結合するように、変速機出力軸７に対するギア８ａの噛み合い係合/解放を行う係合クラッチ８ｃ（締結要素）により構成する。ここで、低速段ギア対は、変速機出力軸７上に回転自在に支持したギア８ａと、該ギア８ａと噛み合い、変速機入力軸６と共に回転するギア８ｂと、から構成される。

　前記ハイ側変速機構９は、上記モータ動力の出力に際し、ハイ側伝動経路を選択するためのもので、変速機入力軸６上に配置している。このハイ側変速機構９は、高速段ギア対（ギア９ａ，ギア９ｂ）が、変速機入力軸６と変速機出力軸７の間を駆動結合するように、変速機入力軸６に対するギア９ａの摩擦締結/解放を行う摩擦クラッチ９ｃ（締結要素）により構成する。ここで、高速段ギア対は、変速機入力軸６上に回転自在に支持したギア９ａと、ギア９ａに噛み合い、変速機出力軸７と共に回転するギア９ｂと、から構成される。

　前記変速機出力軸７は、ギア１１を固定し、このギア１１と、これに噛合するギア１２とからなるファイナルドライブギア組を介して、ディファレンシャルギア装置１３を変速機出力軸７に駆動結合する。さらに、このディファレンシャルギア装置１３には、駆動輪１４が結合されるドライブシャフト１６が連結されている。これにより、変速機出力軸７に達した駆動用モータジェネレータ２のモータ動力がファイナルドライブギア組１１,１２及びディファレンシャルギア装置１３を経て、左右のドライブシャフト１６から駆動輪１４（なお、図１では一方の駆動輪のみを示した）に伝達されるようにする。
さらに、変速機出力軸７には、ギア１１の反対側に、パーキングギア１７が固定され、このパーキングギア１７と噛み合い可能に図外の変速機ケースに設けられたパーキングポール１８が配置される。つまり、Ｐレンジ位置の選択時、パーキングポール１８を、係合クラッチ８ｃと兼用の第１電動アクチュエータ４１によりパーキングギア１７に噛み合わせることで、変速機出力軸７が回転しないように変速機ケースに固定する。

　前記電気自動車の制御系構成としては、図１に示すように、変速コントローラ２１、車速センサ２２、アクセル開度センサ２３、ブレーキストロークセンサ２４、前後加速度センサ２５、スライダ位置センサ２６、スリーブ位置センサ２７、モータ回転数センサ３３、変速機出力回転数センサ３４等を備えている。これに加え、モータコントローラ２８と、ブレーキコントローラ２９と、統合コントローラ３０と、ＣＡＮ通信線３１と、レンジ位置スイッチ３２と、を備えている。

　前記変速コントローラ２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バックアップメモリ、入出力インターフェース回路を備えたマイクロコンピュータによって構成されている。この変速コントローラ２１では、不図示の変速マップに基づいて変速要求を出力すると共に、係合クラッチ８ｃが噛み合い係合状態で摩擦クラッチ９ｃが解放状態であるローギア段が選択されているときにハイギア段へアップシフトする際、係合クラッチ８ｃの解放と摩擦クラッチ９ｃの摩擦締結による架け替え制御を遂行する。また、係合クラッチ８ｃが解放状態で摩擦クラッチ９ｃが摩擦締結状態であるハイギア段が選択されているときにローギア段へダウンシフトする際、係合クラッチ８ｃの噛み合い係合と摩擦クラッチ９ｃの解放による架け替え制御を遂行する。
さらに、ダウンシフト時には、後述する変速制御処理を実行し、係合クラッチ８ｃの噛み合い係合を制御する。

　前記レンジ位置スイッチ３２は、図外のセレクトレバーに対する運転者のセレクト操作により選択された自動変速機３のレンジ位置を検出するスイッチである。検出されるレンジ位置としては、Ｐレンジ（＝パーキングレンジ、非走行レンジ、駐車レンジ）、Ｎレンジ（＝ニュートラルレンジ）、Ｄレンジ（＝ドライブレンジ、前進走行レンジ）、Ｒレンジ（＝リバースレンジ、後退走行レンジ）等を有している。

　前記モータ回転数センサ３３は、駆動用モータジェネレータ２の出力回転数を検出するセンサであり、ここでは変速機入力軸６の回転数を検出する。すなわち、駆動用モータジェネレータ２の回転数（モータ回転数）は、自動変速機３が有する締結要素（係合クラッチ８ｃ,摩擦クラッチ９ｃ）への入力回転数（以下、「クラッチ入力回転数」という）であり、モータ回転数センサ３３によってこのクラッチ入力回転数が検出される。

　前記変速機出力回転数センサ３４は、自動変速機３の出力回転数を検出するセンサであり、ここでは変速機出力軸７の回転数を検出する。すなわち、変速機出力軸７の回転数は、自動変速機３が有する締結要素（係合クラッチ８ｃ,摩擦クラッチ９ｃ）の出力回転数（以下、「クラッチ出力回転数」という）であり、変速機出力回転数センサ３４によって、このクラッチ出力回転数が検出される。

　［変速制御系の詳細構成］
　図２は、実施例１の変速制御系の詳細構成を示す。図３は、実施例１の係合クラッチの説明図である。以下、図２及び図３に基づき、実施例１の変速制御系の詳細構成を説明する。

　前記電気自動車の制御系のうち変速制御系の構成としては、図２に示すように、係合クラッチ８ｃと、摩擦クラッチ９ｃと、パーキングギア１７と、駆動用モータジェネレータ２と、液圧ブレーキ１５と、変速コントローラ２１と、を備えている。つまり、係合クラッチ８ｃと摩擦クラッチ９ｃと駆動用モータジェネレータ２と液圧ブレーキ１５を制御対象とし、条件に応じて変速コントローラ２１からの指令により制御する構成としている。

　前記係合クラッチ８ｃは、シンクロ式の噛み合い係合によるクラッチであり、ギア８ａに設けたクラッチギア（第１係合部材）８ｄと、変速機出力軸７に結合したクラッチハブ（第２係合部材）８ｅと、カップリングスリーブ８ｆと、を有する（図１を参照）。そして、第１電動アクチュエータ４１によりカップリングスリーブ８ｆをストローク駆動させることで、このカップリングスリーブ８ｆを介して、クラッチギア８ｄとクラッチハブ８ｅは、噛み合い係合/解放する。
なお、変速機入力軸６と共に回転するギア８ｂにギア８ａが噛み合っているため、ギア８ａに設けたクラッチギア８ｄは、変速機入力軸６に連結している。すなわち、クラッチギア８ｄとクラッチハブ８ｅが噛み合い係合すると、変速機入力軸６と変速機出力軸７が連結される。
この係合クラッチ８ｃの噛み合い係合と解放は、カップリングスリーブ８ｆの位置によって決まる。そのため、変速コントローラ２１は、スリーブ位置センサ２７の値を読み込み、カップリングスリーブ８ｆの位置が噛み合い係合位置又は解放位置になるように第１電動アクチュエータ４１に電流を与える第１位置サーボコントローラ５１（例えば、PID制御による位置サーボ系）を備えている。そして、カップリングスリーブ８ｆがクラッチギア８ｄ及びクラッチハブ８ｅの外周クラッチ歯の双方に噛合した図１に示す噛み合い位置にあるとき、ギア８ａを変速機出力軸７に駆動連結する。一方、カップリングスリーブ８ｆが、図１に示す位置から軸線方向へ変位することでクラッチギア８ｄ及びクラッチハブ８ｅの外周クラッチ歯の一方と非噛み合い位置にあるとき、ギア８ａを変速機出力軸７から切り離す。

　さらに、図３Ａ～図３Ｅに基づいて、係合クラッチ８ｃの同期機構について説明を加える。
　前記カップリングスリーブ８ｆは、両端が開放した円筒形状を呈しており、内周にクラッチギア８ｄ（図１参照）の図示しないクラッチ歯が常時嵌め合わされる複数のスプライン部８ｆａを有している。そして、このカップリングスリーブ８ｆは、クラッチギア８ｄのクラッチ歯とスプライン部８ｆａが嵌め合わされた状態を維持しながら、図３Ａにおいて左右方向である軸方向に移動可能に支持されている。ここで、カップリングスリーブ８ｆの軸方向の移動は、第１電動アクチュエータ４１（図２参照）の駆動により成される。

　前記クラッチハブ８ｅは、外周に、カップリングスリーブ８ｆの内周に形成されたスプライン部８ｆａに嵌りこむことが可能な複数のクラッチ歯８ｅａが形成されている。すなわち、このクラッチハブ８ｅのクラッチ歯８ｅａは、カップリングスリーブ８ｆを介してクラッチギア８ｄのクラッチ歯（不図示）と噛み合い可能となっている。
さらに、このクラッチハブ８ｅには、テーパ状のコーン部８ｅｂの外周に、軸方向に移動可能にシンクロナイザリング８ｇが装着されている。

　前記シンクロナイザリング８ｇは、外周に、カップリングスリーブ８ｆの複数のスプライン部８ｆａと噛み合い可能な複数のシンクロ歯８ｇａと、カップリングスリーブ８ｆに設けられたキー８ｈが常時噛み合うキー溝８ｇｃと、が形成されている。キー８ｈとキー溝８ｇｃの間には隙間が設けられ、このシンクロナイザリング８ｇは、キー８ｈとキー溝８ｇｃとの間の隙間分だけ、カップリングスリーブ８ｆに対して回転方向に相対移動可能に構成されている。

　次に、係合クラッチ８ｃにおいて、解放状態から係合締結するときの同期機構による同期動作を説明する。
前記係合クラッチ８ｃでは、解放状態から噛み合い係合する場合、カップリングスリーブ８ｆによって、シンクロナイザリング８ｇをクラッチハブ８ｅに近接するように軸方向に押圧する。これにより、シンクロナイザリング８ｇとコーン部８ｅｂとの間に摩擦力が生じ、この摩擦力によりカップリングスリーブ８ｆとクラッチハブ８ｅとが同期回転して締結される。
すなわち、前記カップリングスリーブ８ｆを、第１電動アクチュエータ４１（図２参照）により、図３Ａに示すように、キー８ｈと共に、クラッチハブ８ｅに近接する方向へ軸方向に移動させ、シンクロナイザリング８ｇをコーン部８ｅｂに押し付ける。

　シンクロナイザリング８ｇがコーン部８ｅｂに押し付けられたとき、両者の間には相対回転が生じているため、シンクロナイザリング８ｇは、図３Ｂに示すキー溝８ｇｃの隙間分だけ回動する。これにより、シンクロナイザリング８ｇのシンクロ歯８ｇａのチャンファ部８ｇｂと、カップリングスリーブ８ｆのスプライン部８ｆａのチャンファ部８ｆｂとが、図３Ｂに示すように、軸方向で向き合ったインデックス状態となる。

　このインデックス状態からさらにカップリングスリーブ８ｆをクラッチハブ８ｅ側に変位させると、図３Ｃに示すように、両チャンファ部８ｆｂ,８ｇｂが接触する。これにより、シンクロナイザリング８ｇがコーン部８ｅｂをさらに押して摩擦トルクが発生し、シンクロナイザリング８ｇ及びカップリングスリーブ８ｆと、クラッチハブ８ｅと、の同期が行われる。このとき、シンクロナイザリング８ｇは、スプライン部８ｆａがシンクロ歯８ｇａと噛み合うように、周方向に回転する。

　そして、図３Ｄに示すように、カップリングスリーブ８ｆが、シンクロナイザリング８ｇの逆テーパ角８ｇｄを越えたら、カップリングスリーブ８ｆとシンクロナイザリング８ｇとの回転同期が成立する。
この回転同期が成立すると、シンクロナイザリング８ｇとコーン部８ｅｂとの間の摩擦トルクが消滅する一方、カップリングスリーブ８ｆはキー８ｈから待機させたままさらに軸方向に移動する。これにより、カップリングスリーブ８ｆのスプライン部８ｆａが、クラッチハブ８ｅのクラッチ歯８ｅａを押し分け、図３Ｅに示すように、クラッチハブ８ｅのクラッチ歯８ｅａと噛み合い、係合クラッチ８ｃは係合締結状態となる。

　前記摩擦クラッチ９ｃは、ギア９ａと共に回転するドリブンプレート９ｄと、変速機入力軸６と共に回転するドライブプレート９ｅと、を有する（図１を参照）。そして、第２電動アクチュエータ４２により両プレート９ｄ,９ｅに押付け力を与えるスライダ９ｆを駆動することで摩擦締結/解放する。
この摩擦クラッチ９ｃの伝達トルク容量は、スライダ９ｆの位置によって決まる。また、スライダ９ｆはネジ機構となっており、第２電動アクチュエータ４２の入力が０（ゼロ）のとき、位置を保持する機構となっている。
変速コントローラ２１は、スライダ位置センサ２６の値を読み込み、所望の伝達トルク容量が得られるスライダ位置になるように第２電動アクチュエータ４２に電流を与える第２位置サーボコントローラ５２（例えば、PID制御による位置サーボ系）を備えている。
そして、摩擦クラッチ９ｃは、変速機入力軸６と一体に回転し、クラッチ摩擦締結のときギア９ａを変速機入力軸６に駆動連結し、クラッチ解放のとき、ギア９ａと変速機入力軸６の駆動連結を切り離す。

　前記パーキングギア１７は、Ｐレンジ位置（非走行レンジ位置）の選択時、係合クラッチ８ｃと兼用の第１電動アクチュエータ４１によりパーキングポール１８を噛み合わせることで、変速機出力軸７が回転しないようにケース固定する。すなわち、第１電動アクチュエータ４１は、係合クラッチ８ｃの噛み合い位置と、係合クラッチ８ｃの非噛み合い位置と、パーキングギア１７の噛み合い位置と、の３つの位置の動作を管理する。

　前記駆動用モータジェネレータ２は、変速コントローラ２１から出力される指令を入力するモータコントローラ２８によってトルク制御又は回転数制御される。つまり、モータコントローラ２８が、変速コントローラ２１からのモータトルク容量指令やトルク上限値指令や入出力回転同期指令を入力すると、これらの指令に基づき、駆動用モータジェネレータ２がトルク制御又は回転数制御される。

　前記液圧ブレーキ１５は、変速コントローラ２１から出力される指令を入力するブレーキコントローラ２９からの駆動指令を受ける図外のブレーキ液圧アクチュエータにてブレーキ締結力を増加させるポンプアップ作動が制御される。

　［変速制御処理構成］
　図４は、実施例１の変速コントローラにて実行される変速制御処理の流れを示す。以下、図４に基づき、実施例１の変速制御処理構成をあらわす各ステップについて説明する。
なお、この処理は、自動変速機３において、変速要求が発生したら行われる。

　ステップＳ１では、ハイギア段からローギア段へのダウンシフト要求が出力されたか否かを判断する。YES（ダウンシフトの要求あり）の場合にはステップＳ２へ進む。NO（ダウンシフトの要求なし）の場合には、この図４に示す変速制御処理は実行しないとしてエンドへ進む。
ここで、ダウンシフト要求は、アクセル開度と車速に基づいて設定された図示しない変速マップ上において、アクセル開度と車速で決まる運転点がダウンシフト線を横切ったときに出力される。

　ステップＳ２では、ステップＳ１でのダウンシフト要求ありとの判断に続き、係合クラッチ８ｃにおいて、第１電動アクチュエータ４１によりカップリングスリーブ８ｆをストローク駆動させる。そして、このカップリングスリーブ８ｆを係合クラッチ８ｃにおける噛み合い直前位置まで変位させ、ステップＳ３へ進む。
ここで、「係合クラッチ８ｃにおける噛み合い直前位置」とは、図３Ｂに示すように、クラッチギア８ｄが嵌りこんだカップリングスリーブ８ｆのスプライン部８ｆａのクラッチハブ側先端位置が、シンクロナイザリング８ｇのシンクロ歯８ｇａと軸方向に重複する直前の位置である。つまり、スプライン部８ｆａのクラッチハブ側先端とシンクロ歯８ｇａとの距離が、ごく僅かな所定値になる位置を、「係合クラッチ８ｃにおける噛み合い直前位置」とする。

　ステップＳ３では、ステップＳ２でのカップリングスリーブ８ｆのストローク駆動に続き、カップリングスリーブ８ｆの位置が噛み合い直前位置に達したか否かを判断する。YES（スリーブ位置＝噛み合い直前位置）の場合にはステップＳ４へ進む。NO（スリーブ位置≠噛み合い直前位置）の場合は、カップリングスリーブ８ｆのストローク駆動が足りないとして、ステップＳ２へ戻る。
ここで、カップリングスリーブ８ｆの位置は、スリーブ位置センサ２７によって検出する。また、噛み合い直前位置に達したカップリングスリーブ８ｆは、この位置を維持する。

　ステップＳ４では、ステップＳ３でのスリーブ位置＝噛み合い直前位置との判断に続き、係合クラッチ８ｃにおける目標差回転数を、クラッチギア８ｄの回転数とクラッチハブ８ｅの回転数と間に所定の差回転を持たせる目標差回転数に設定し、ステップＳ５へ進む。
ここで、「所定の差回転を持たせる目標差回転数」とは、クラッチギア８ｄと噛み合っているカップリングスリーブ８ｆが、ストローク駆動してクラッチハブ８ｅと噛み合う際に、クラッチハブ８ｅのクラッチ歯８ｅａとカップリングスリーブ８ｆのスプライン部８ｆａが対向したままにならない微少な回転数差である。つまり、クラッチ歯８ｅａとスプライン部８ｆａが対向しても、速やかに両者の相対位置がずれて、クラッチ歯８ｅａとスプライン部８ｆａが噛み合うことができる回転数差である。
また、この目標差回転数は、図５に示すマップと、車速センサ２２によって検出される車速と、前後加速度センサ２５によって検出される車両加速度又は車両減速度に応じて設定される。
すなわち、車両が加速している場合には、クラッチ入力回転数であるクラッチギア８ｄの回転数が、クラッチ出力回転数であるクラッチハブ８ｅの回転数よりも高くなる目標差回転数に設定する。さらに、車両加速度が大きいほど設定する目標差回転数を大きくする。
また、車両が減速している場合には、クラッチギア８ｄの回転数が、クラッチハブ８ｅの回転数よりも低くなる目標差回転数に設定する。さらに、車両減速度が大きいほど設定する目標差回転数を大きくする。

　ステップＳ５では、ステップＳ４での目標差回転数の設定に続き、自動変速機３への入力回転数である駆動用モータジェネレータ２の回転数（モータ回転数）を制御し、ステップＳ６へ進む。
これにより、係合クラッチ８ｃの入力側回転数が変動し、係合クラッチ８ｃにおける差回転（クラッチギア８ｄの回転数とクラッチハブ８ｅの回転数の差）が制御される。なお、このモータ回転数制御は、モータ回転数センサ３３及び変速機出力回転数センサ３４の検出値に基づき、フィードバック制御により行う。

　ステップＳ６では、ステップＳ５でのモータ回転数制御に続き、係合クラッチ８ｃにおける実差回転数が、ステップＳ４にて設定した目標差回転数に達したか否かを判断する。YES（実差回転数＝目標差回転数）の場合はステップＳ７へ進む。NO（実差回転数≠目標差回転数）の場合はステップＳ５へ戻る。

　ステップＳ７では、ステップＳ６での実差回転数＝目標差回転数との判断に続き、係合クラッチ８ｃにおいて、第１電動アクチュエータ４１によりカップリングスリーブ８ｆをストローク駆動させる。そして、このカップリングスリーブ８ｆをクラッチハブ８ｅと噛み合う位置まで変位させ、ステップＳ８へ進む。

　ステップＳ８では、ステップＳ７でのカップリングスリーブ８ｆのストローク駆動に続き、カップリングスリーブ８ｆの位置が噛み合い位置に達したか否かを判断する。YES（スリーブ位置＝噛み合い位置）の場合にはステップＳ９へ進む。NO（スリーブ位置≠噛み合い位置）の場合は、カップリングスリーブ８ｆのストローク駆動が足りないとして、ステップＳ７へ戻る。
ここで、カップリングスリーブ８ｆの位置は、スリーブ位置センサ２７によって検出する。

　ステップＳ９では、ステップＳ８でのスリーブ位置＝噛み合い位置との判断に続き、係合クラッチ８ｃにおける目標差回転数をゼロに設定すると共に、この目標モータ差回転数を達成するようにモータ回転数制御を行い、エンドへ進む。

　次に、実施例１の自動変速機の制御装置における「係合クラッチ締結作用」を説明する。

　［係合クラッチ締結作用］
　図６は、実施例１の制御装置を搭載した電気自動車において、ダウンシフト変速時のアクセル開度・目標モータ回転数・係合クラッチ目標入力回転数・係合クラッチ目標出力回転数・カップリングスリーブ位置の各特性を示すタイムチャートである。以下、図６に基づき、実施例１の係合クラッチ締結作用を説明する。

　実施例１の電気自動車（車両の一例）が、係合クラッチ８ｃを解放し、摩擦クラッチ９ｃを摩擦締結したハイギア段での走行中、図６に示す時刻t_１時点でアクセル開度が急増したことでローギア段への変速要求が発生したとする。
この変速指令の出力に伴い、図４に示すフローチャートのステップＳ１でYESと判断され、ステップＳ２へと進む。これにより、係合クラッチ８ｃのカップリングスリーブ８ｆは、第１電動アクチュエータ４１によりストローク駆動され、カップリングスリーブ８ｆがクラッチハブ８ｅと噛み合い直前位置まで変位する。

　時刻t_２時点で、カップリングスリーブ８ｆが噛み合い直前位置に達すると、ステップＳ３→ステップＳ４へと進み、係合クラッチ８ｃにおける目標差回転数を、所定の差回転を持たせる値に設定する。また、目標差回転数に応じて、この目標差回転数を達成するように駆動用モータジェネレータ２の目標モータ回転数を設定する。
なお、ここでは車両が加速しているので、変速機入力回転数であるモータ回転数が、変速機出力回転数よりも高くなるようにモータ回転数が出力回転数（変速機入力回転数に自動変速機３のギア比を積算した値）を上回るような目標モータ回転数を設定する。そして、ステップＳ５へと進み、モータ回転数制御を実行する。

　時刻t_３時点で、係合クラッチ８ｃのクラッチ入力回転数の目標値とクラッチ出力回転数の目標値に所定の差回転が生じ、時刻t_４時点で、実差回転数が目標差回転数に達したと判断されると、ステップＳ６→ステップＳ７へと進み、カップリングスリーブ８ｆが再びストローク駆動され、締結位置へ向かって変位を開始する。
ここで、実差回転数は、モータ回転数センサ３３によって検出された変速機入力軸６の回転数から、変速機出力回転数センサ３４によって検出された変速機出力軸７の回転数を差し引いて算出する。

　また、係合クラッチ８ｃが所定の差回転を持って回転している状態で、カップリングスリーブ８ｆをストローク駆動すると、噛み合い直前位置において、カップリングスリーブ８ｆのスプライン部８ｆａの先端と、クラッチハブ８ｅのクラッチ歯８ｅａの先端とが対向していても、この対向状態は速やかに解消される。
つまり、カップリングスリーブ８ｆに対して、クラッチハブ８ｅは常に相対移動しているので、スプライン部８ｆａとクラッチ歯８ｅａの相対的な位置関係は、時々刻々と変化する。
これにより、カップリングスリーブ８ｆがストローク駆動して、クラッチハブ８ｅに噛み合うまでの間にスプライン部８ｆａとクラッチ歯８ｅａの相対的な位置関係は変化し続け、スプライン部８ｆａの先端とクラッチ歯８ｅａの先端との衝突を回避することができる。この結果、カップリングスリーブ８ｆとクラッチハブ８ｅを円滑に噛み合わせることができ、両者が噛み合わない入り不の発生を防止することができる。
また、入り不が発生しないので、締結動作のやり直しといった無駄な時間が発生せず、変速時間の短縮化を図ることができる。

　そして、時刻t_５において、カップリングスリーブ８ｆが噛み合い係合位置に達すると、ステップＳ８→ステップＳ９へと進み、係合クラッチ８ｃにおける目標差回転数をゼロに設定する。また、目標差回転数をゼロにしたことに応じて、この目標差回転数を達成するように、駆動用モータジェネレータ２の目標モータ回転数を設定する。
なお、ここでは変速機入力回転数であるモータ回転数が、変速機出力回転数よりも高くなる差回転に設定されていたので、モータ回転数を低減し、出力回転数（変速機入力回転数に自動変速機３の変速後のギア比を積算した値）に一致するような目標モータ回転数を設定する。そして、モータ回転数制御を実行する。

　時刻t_６時点で係合クラッチ８ｃにおける実差回転数と目標差回転数がともにゼロになったら、係合クラッチ８ｃの噛み合い係合が完了したと判断する。

　なお、この実施例１では、係合クラッチ８ｃにおける目標差回転数を設定する前に、ダウンシフト要求が出力された時点で、係合クラッチ８ｃのカップリングスリーブ８ｆを予め噛み合い直前位置までストローク駆動している。すなわち、クラッチギア８ｄに噛み合っているカップリングスリーブ８ｆとクラッチハブ８ｅの相対位置を噛み合い直前位置にしてから、目標差回転数となるようにモータ回転数制御を行う。
ここで、自動変速機３では、ダウンシフト要求が出力されると、まず、摩擦締結している摩擦クラッチ９ｃをスリップ締結し、その後、係合クラッチ８ｃの締結動作を行う。このとき、カップリングスリーブ８ｆを予め噛み合い直前位置までストローク駆動しておくことで、摩擦クラッチ９ｃのスリップ締結の完了を待たずに係合クラッチ８ｃの噛み合い準備を行うことができる。これにより、この係合クラッチ８ｃの噛み合い係合が完了するまでの時間を短縮することができ、変速時間のさらなる短縮化を図ることができる。

　また、この実施例１では、図５に示すように、係合クラッチ８ｃを締結する際に設定する目標差回転数を、車両が加速している場合には、入力回転数であるクラッチギア８ｄの回転数が出力回転数であるクラッチハブ８ｅの回転数よりも高くなるように設定し、車両が減速している場合には、クラッチギア８ｄの回転数がクラッチハブ８ｅの回転数よりも低くなるように設定する。
そのため、係合クラッチ８ｃが締結した際にショックが発生しても、車両加速時には、車両加速側の締結ショックになり、車両減速時には、車両減速側の締結ショックになる。このため、ショックが発生しても違和感を抑制することができる。

　しかも、この実施例１では、車両加速度や車両減速度が大きいほど、目標差回転数を大きく設定する。ここで、目標差回転数が大きい方が、カップリングスリーブ８ｆのスプライン部８ｆａの先端と、クラッチハブ８ｅのクラッチ歯８ｅａの先端との相対移動速度が速くなるので、係合クラッチ８ｃにおける噛み合い動作を素早く行うことができる。一方、目標差回転数が小さいほうが、カップリングスリーブ８ｆをクラッチハブ８ｅに噛み合わせる際のショック（締結ショック）を抑制することができる。
すなわち、車両加速度や車両減速度が大きいほど目標差回転数を大きく設定することで、係合クラッチ８ｃを締結しやすくして、変速速度を速めたいという要求に適切に応えることができる。また、車両加速度や車両減速度が小さいほど目標差回転数も小さく設定するので、係合クラッチ８ｃの噛み合い係合時に生じる締結ショックを抑制し、緩やかに加速又は減速する際に比較的感じやすい締結ショックを抑制することができる。

　次に、効果を説明する。
　実施例１の自動変速機の制御装置にあっては、下記に挙げる効果を得ることができる。

　(1) 車両の駆動系に設けられ、締結要素として締結時に噛み合い係合する係合クラッチ８ｃを有する自動変速機３と、前記自動変速機３の変速制御を行う変速コントローラ２１と、を備えた自動変速機の制御装置において、
　前記係合クラッチ８ｃは、変速機入力軸６に連結した第１係合部材（クラッチギア）８ｄと、変速機出力軸７に連結すると共に前記第１係合部材８ｄに噛み合い可能な第２係合部材（クラッチハブ）８ｅと、を有し、
　前記変速コントローラ２１は、前記係合クラッチ８ｃを締結させる変速時（ダウンシフト時）、前記第１係合部材８ｄと前記第２係合部材８ｅが噛み合うときに、前記第１係合部材８ｄの回転数である入力回転数と、前記第２係合部材８ｅの回転数である出力回転数との間に、所定の差回転を持たせる目標差回転数を設定する構成とした。
　これにより、係合クラッチ締結時の入り不の発生を防止し、締結完了までの時間が長くなることを抑制できる。

　(2) 前記変速コントローラ２１は、前記係合クラッチ８ｃを締結させる変速時、前記第１係合部材（クラッチギア）８ｄと前記第２係合部材（クラッチハブ）８ｅの相対位置を噛み合い直前位置にしてから、前記目標差回転数になるように前記自動変速機３の入力回転数を制御する構成とした。
　これにより、上記(1)の効果に加え、係合クラッチ８ｃの噛み合い係合が完了するまでの時間を短縮することができ、変速時間のさらなる短縮化を図ることができる。

　(3) 前記変速コントローラ２１は、前記目標差回転数を、前記入力回転数が前記出力回転数より高い目標差回転数、又は、前記入力回転数が前記出力回転数より低い目標差回転数のいずれかに設定可能とする構成とした。
　これにより、上記(1)又は(2)の効果に加え、係合クラッチ８ｃを締結した際に生じるショックの作用方向（車両加速側の締結ショック又は車両減速側の締結ショック）の制御を行うことができ、変速時の違和感を抑制することができる。

　(4) 前記変速コントローラ２１は、前記係合クラッチを締結させる変速時、車両が減速している場合には、前記入力回転数を前記出力回転数よりも低くする構成とした。
　これにより、上記(3)の効果に加え、係合クラッチ締結時の締結ショックを車両減速側の締結ショックとすることができ、違和感を抑制することができる。

　(5) 前記変速コントローラ２１は、前記係合クラッチを締結させる変速時、車両が加速している場合には、前記入力回転数を前記出力回転数よりも高くする構成とした。
　これにより、上記(3)又は(4)の効果に加え、係合クラッチ締結時の締結ショックを車両加速側の締結ショックとすることができ、違和感を抑制することができる。

　(6) 前記変速コントローラ２１は、車両に作用する加速度の大きさに応じて前記目標差回転数の大きさを設定する構成とした。
　これにより、上記(1)～(5)のいずれかの効果に加え、係合クラッチ８ｃを締結する際の締結しやすさと、発生する締結ショックの大きさとをバランスよく制御することができる。

　(7) 前記変速コントローラ２１は、前記係合クラッチを締結させる変速時、車両減速度が大きいほど、前記入力回転数を前記出力回転数よりも低くし、且つ、前記目標差回転数を大きくする構成とした。
　これにより、上記(6)の効果に加え、締結ショックの発生を抑制しつつ、必要に応じて速やかに係合クラッチ８ｃを締結することができる。

　(8) 前記変速コントローラ２１は、前記係合クラッチを締結させる変速時、車両加速度が大きいほど、前記入力回転数を前記出力回転数よりも高くし、且つ、前記目標差回転数を大きくする構成とした。
　これにより、上記(6)又は(7)の効果に加え、締結ショックの発生を抑制しつつ、必要に応じて速やかに係合クラッチ８ｃを締結することができる。

　以上、本発明の自動変速機の制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、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。

　実施例１では、自動変速機３が係合クラッチ８ｃと摩擦クラッチ９ｃを有する例を示したが、これに限らない。自動変速機は、締結要素として係合クラッチのみを有するものであってもよい。また、実施例１では、係合クラッチ８ｃが同期機構を有する例を示したが、同期機構を有さないいわゆるドグクラッチであっても本発明を適用することができる。

　さらに、実施例１では、係合クラッチ８ｃにおいて、第１係合部材であるクラッチギア８ｄと、第２係合部材であるクラッチハブ８ｅとがカップリングスリーブ８ｆを介して噛み合う例を示したが、これに限らない。第１係合部材と第２係合部材が直接噛み合うものであってもよい。

　そして、実施例１では、「係合クラッチ８ｃにおける噛み合い直前位置」とは、カップリングスリーブ８ｆのスプライン部８ｆａのクラッチハブ側先端位置が、シンクロナイザリング８ｇのシンクロ歯８ｇａと軸方向に重複する直前の位置とする例を示したが、これに限らない。例えば、同期機構を有しておらず、第１係合部材と第２係合部材が直接噛み合う係合クラッチの場合では、第１係合部材と第２係合部材の隙間がごく僅かな所定値となる位置を、「係合クラッチ８ｃにおける噛み合い直前位置」としてもよい。
つまり、第１係合部材（又はカップリングスリーブ８ｆのような第１係合部材に噛み合っている部材）と第２係合部材が、ごく短時間で噛み合う位置を「係合クラッチ８ｃにおける噛み合い直前位置」とする。

　また、実施例１では、駆動源を駆動用モータジェネレータ２のみで構成する例を示したが、これに限らない。駆動源は、モータとエンジンを併用してもよいし、エンジンのみであってもよい。

Claims

　車両の駆動系に設けられ、締結要素として締結時に噛み合い係合する係合クラッチを有する自動変速機と、前記自動変速機の変速制御を行う変速コントローラと、を備えた自動変速機の制御装置において、
　前記係合クラッチは、変速機入力軸に連結した第１係合部材と、変速機出力軸に連結すると共に前記第１係合部材に噛み合い可能な第２係合部材と、を有し、
　前記変速コントローラは、前記係合クラッチを締結させる変速時、前記第１係合部材と前記第２係合部材が噛み合うときに、前記第１係合部材の回転数である入力回転数と、前記第２係合部材の回転数である出力回転数との間に、所定の差回転を持たせる目標差回転数を設定する
　ことを特徴とする自動変速機の制御装置。
　請求項１に記載された自動変速機の制御装置において、
　前記変速コントローラは、前記係合クラッチを締結させる変速時、前記第１係合部材と前記第２係合部材の相対位置を噛み合う直前位置にしてから、前記目標差回転数になるように前記自動変速機の入力回転数を制御する
　ことを特徴とする自動変速機の制御装置。
　請求項１又は請求項２に記載された自動変速機の制御装置において、
　前記変速コントローラは、前記目標差回転数を、前記入力回転数が前記出力回転数より高い目標差回転数、又は、前記入力回転数が前記出力回転数より低い目標差回転数のいずれかに設定可能とする
　ことを特徴とする自動変速機の制御装置。
　請求項３に記載された自動変速機の制御装置において、
　前記変速コントローラは、前記係合クラッチを締結させる変速時、車両が減速している場合には、前記入力回転数を前記出力回転数よりも低くする
　ことを特徴とする自動変速機の制御装置。
　請求項３又は４に記載された自動変速機の制御装置において、
　前記変速コントローラは、前記係合クラッチを締結させる変速時、車両が加速している場合には、前記入力回転数を前記出力回転数よりも高くする
　ことを特徴とする自動変速機の制御装置。
　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載された自動変速機の制御装置において、
　前記変速コントローラは、車両に作用する加速度の大きさに応じて前記目標差回転数の大きさを設定する
　ことを特徴とする自動変速機の制御装置。
　請求項６に記載された自動変速機の制御装置において、
　前記変速コントローラは、前記係合クラッチを締結させる変速時、車両減速度が大きいほど、前記入力回転数を前記出力回転数よりも低くし、且つ、前記目標差回転数を大きくする
　ことを特徴とする自動変速機の制御装置。
　請求項６又は７に記載された自動変速機の制御装置において、
　前記変速コントローラは、前記係合クラッチを締結させる変速時、車両加速度が大きいほど、前記入力回転数を前記出力回転数よりも高くし、且つ、前記目標差回転数を大きくする
　ことを特徴とする自動変速機の制御装置。