JP4621969B2

JP4621969B2 - 自動変速機の制御装置

Info

Publication number: JP4621969B2
Application number: JP2004158616A
Authority: JP
Inventors: 裕道島口; 実村上
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: JP2005337416A

Description

この発明は、自動変速機の制御装置に係り、特に歯車式の手動変速機を自動化した自動変速機において発進クラッチを保護するとともに登坂路での車両の後退を防止する自動変速機の制御装置に関する。

車両においては、エンジンの駆動力を走行条件に応じて所要に変換して取出すための自動変速機や、その駆動力を分配するためのトランスファ等からなる動力伝達装置が設けられている。

発進機構としてトルクコンバータを使用した一般的な自動変速機においては、アクセルペダルを踏み込んでいない場合でも、駆動力が発生するクリープ現象があり、渋滞や車庫入れ等の極低速で走行する場合の操作が容易であるため、自動変速機に慣れたユーザの間で一般的になっている。このため、発進機構としてトルクコンバータを使用していない無段変速機や、手動変速機を自動化した自動変速機のように、本来、クリープ現象の発生しない自動変速機においても、アクセルペダルを踏み込んでいないときに駆動力が発生するように構成されている。

手動変速機を自動化した自動変速機の制御装置には、入力軸と出力軸との間にバイパスクラッチを設け、このバイパスクラッチを利用してヒルホールド制御を行い、シフト位置が走行位置になつているときに、所定条件の下で車輪をロックし、車両の後退を防止するものがある。
また、乾式単板クラッチの制御装置には、クラッチ熱量の大きさに対応して半クラッチ制御の接続速度を増大補正することにより、発熱を抑制するものがある。
特開２００２−１６８３３３号公報特開平２−１９５０２６号公報

ところで、従来、発進機構として乾式単板式の発進クラッチを使用する自動変速機においては、渋滞や登坂路等で長期間クリープ状態が維持されると、異常発熱し、異臭が発生したり、クラッチディスクが摩耗する問題があった。

この問題を解消するために、発進クラッチの発進クラッチ温度を検出し、この検出された発進クラッチ温度が設定値以上になったときに、発進クラッチを解放してこの発進クラッチを保護するものが知られているが、発進クラッチを解放すると、登坂路で車両が後退してしまうという問題があった。

このような自動変速機の登坂路での後退防止については、発進クラッチと別に設置したサブクラッチにより変速時に問題となる加速力の断絶を軽減した自動変速機において、機械的な歯車の噛み合いとサブクラッチの二重噛み合いを発生させ、登坂路からの発進時に、車両の後退を防止した装置が、上記特許文献１で提案されているが、この特許文献１の提案は、車両の停止時、あるいは、車両の発進時の後退を防止したものであって、走行中に、発進クラッチが異常発熱した場合の対応が考慮されていなかったので、改善が望まれていた。

この発明は、乾式単板式の発進クラッチを介してエンジンに連結される入力軸と、この入力軸に平行な出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間に複数の変速歯車列と、少なくとも一つの変速歯車列の係合を行うサブクラッチとを備え、このサブクラッチを係合制御することにより前記発進クラッチが係合状態でも変速可能な自動変速機の制御装置において、前記発進クラッチの温度を推定する発進クラッチ温度推定部を備え、この発進クラッチ温度推定部により推定された発進クラッチ温度が設定値以下のときには、前記発進クラッチを通常制御し、前記発進クラッチ温度推定部により推定された発進クラッチ温度が設定値よりも高く且つ車両が停止状態であるときのみ、前記発進クラッチを解放制御するとともに、前記サブクラッチを係合制御する制御手段を設けたことを特徴とする。

この発明の自動変速機の制御装置は、発進クラッチ温度が設定値よりも高く且つ車両が停止状態であるときには、発進クラッチを解放するとともにサブクラッチを係合することから、車両の停止時において、発進クラッチが過熱した場合に、発進クラッチを解放しても登坂路での車両の後退を防止するとともに、発進クラッチの保護を図り、これにより、自動変速機の信頼性の向上を図ることができる。

この発明は、発進クラッチが過熱した場合に発進クラッチを解放しても登坂路での車両の後退を防止するとともに発進クラッチの保護を図る目的を、発進クラッチ温度が設定値よりも高く且つ車両が停止状態であるときには、発進クラッチを解放するとともにサブクラッチを係合して実現するものである。
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。

図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。

図６において、２は車両（図示せず）に搭載されるエンジン、４はこのエンジン２に乾式単板式の発進クラッチ（メインクラッチ）６を介して連結される自動変速機である。自動変速機４は、通常の歯車式の手動変速機をベースに構成されたものであり、複数の変速歯車列（前進５段歯車列、後退（リバース）歯車列）からなる変速段を備えて、この変速段が自動的に切り換えられるものである。発進クラッチ６は、エンジン２と自動変速機４との間に配設され、エンジン２側のクランク軸８に固定されたエンジン側結合部６Ａと自動変速機４側の変速機結合部６Ｂとが係合・解放可能に構成され、クランク軸８からの入力を後述する入力軸１０に伝達するものである。

自動変速機４には、発進クラッチ６の変速機側結合部６Ｂに接続されて発進クラッチ６を介してエンジン２に連結された入力軸（メイン軸）１０が備えられ、また、この入力軸１０と平行に、出力軸（カウンタ軸）１２と後退（リバース）アイドラ軸１４と中間軸（クラッチ軸）１６とが備えられている。

入力軸１０と出力軸１２との間には、入力軸１０の駆動力を互いに異なる変速比にて出力軸１２へ伝達する複数の変速歯車列からなる変速段１８が設けられている。

この変速段１８は、エンジン２側から順次に、低速段１８−１と中間段１８−２と高速段１８−３とに分割して配設されている。

低速段１８−１は、入力軸１０から出力軸１２に直接回転を伝達するものであり、エンジン２側に配置され、１速段歯車列２０と２速段歯車列２２とからなる。中速段１８−２は、中間軸１６を介して回転を伝達するものであり、低速段１８−１と高速段１８−２との間に配置され、３速段歯車列２４からなる。高速段１８−３は、入力軸１０から出力軸１２に直接回転を伝達するものであり、エンジン２から離れた側に配置され、４速段歯車列２６と５速段歯車列２８とからなる。

１速段歯車列２０は、入力軸１０に固定して設けられた１速駆動歯車３０と、この１速駆動歯車３０に噛合して出力軸１２に回転可能に設けられ且つ１速側係合部３２Ａを備えた１速従動歯車３２とからなる。

２速段歯車列２２は、入力軸１０に固定して設けられた低速段入力歯車としての２速駆動歯車３４と、この２速駆動歯車３４に噛合して出力軸１２に回転可能に設けられ且つ２速側係合部３６Ａを備えた出力歯車（低速段）としての２速従動歯車３６とからなる。

３速段歯車列２４は、出力軸１２の出力歯車（低速段）である２速従動歯車３６に一体的に結合して設けられた中速段入力歯車としての３速駆動歯車３８と、この３速駆動歯車３８に噛合して中間軸１６に固定して設けられた回転入力用の第１中間歯車４０と、中間軸１６に対して回転自在に設けられた回転出力用の第２中間歯車４２とからなる。よって、第１中間歯車４０は、出力歯車（低速段）である２速従動歯車３６と一体的に結合した中速段入力歯車である３速駆動歯車３８によって駆動される。

４速段歯車列２６は、入力軸１０に回転可能に設けられて４速側係合部４４Ａを備えるとともに前記第２中間歯車４２に噛合して出力軸１２に固定して設けられた高速段入力歯車である４速駆動歯車４４からなる。

５速段歯車列２８は、入力軸１０に回転可能に設けられ且つ５速側係合部４６Ａを備えた５速駆動歯車４６と、この５速駆動歯車４６に噛合して出力軸１２に固定して設けられた５速従動歯車４８とからなる。

また、入力軸１０と出力軸１２との間には、後退（リバース）歯車列５０が設けられている。この後退歯車列５０は、入力軸１０に固定して設けられた後退駆動歯車５２と、この後退駆動歯車５２に対して噛合・離脱可能で後退アイドラ軸１４に軸方向で摺動可能に設けられた後退アイドラ歯車５４とからなる。

出力軸１２には、１速段歯車列２０と２速段歯車列２２との間において、複数の変速歯車列の切り換えを行う変速歯車列切換機構としての１速・２速シンクロ（同期）機構５６が配設される。この１速・２速シンクロ機構５６は、出力軸１２に固定して設けられた１速・２速ハブ５８と、この１速・２速ハブ５８上で出力軸１２の軸方向に移動して１速従動歯車３２の１速側係合部３２Ａ又は２速従動歯車３６の２速側係合部３６Ａに選択的に係合・離脱する変速スリーブである１速・２速スリーブ６０とからなり、シフトチェンジ時には自動制御されるものである。また、この１速・２速スリーブ６０には、後退アイドラ歯車５４が噛合可能な後退従動歯車６２が一体的に設けられている。

また、入力軸１０には、４速段歯車列２６と５速段歯車列２８との間において、複数の変速歯車列の切り換えを行う変速歯車列切換機構としての４速・５速シンクロ（同期）機構６４が配設される。この４速・５速シンクロ機構６４は、入力軸１０に固定して設けられた４速・５速ハブ６６と、この４速・５速ハブ６６上で入力軸１０の軸方向に移動して４速駆動歯車４４の４速側係合部４４Ａ又は５速駆動歯車４６の５速側係合部４６Ａに選択的に係合・離脱する他の変速スリーブである４速・５速スリーブ６８とからなり、シフト切り換え時には自動制御されるものである。

中間軸１６には、入力軸１０から出力軸１２までの駆動経路に介在して駆動力を伝達するサブクラッチとしての油圧クラッチ７０が設けられる。この油圧クラッチ７０は、油圧によって接続・解放動作し、中間軸１６に並んで固定して設けられた複数のクラッチディスク７２と、このクラッチディスク７２に接離するプレッシャプレート７４を備えるとともに前記第２中間歯車４２を固設し且つ中間軸１６に回転可能に設けられたクラッチカバー部７６とからなり、少なくとも一つの変速歯車列の係合を行うものである。

出力軸１２の１速従動歯車３２よりもエンジン２側の端部位には、終減速機構（リダクション機構）７８を介して差動機８０が連結される。終減速機構７８は、出力軸１２に固定して設けられたリダクション歯車８２と、このリダクション歯車８２に噛合したリング歯車８４とからなる。差動機８０は、リング歯車８４を固定させたケース部８６と、このケース部８６に連結したピニオン歯車部８８とからなる。このピニオン歯車部８８には、左右の駆動輪（図示せず）が取り付けられた左右のドライブ軸９０・９０が連結して設けられている。よって、出力軸１２は、終減速機構７８と差動機８０とドライブ軸９０・９０とを介して駆動輪に連結される。

この自動変速機４は、変速時の加速力の断絶を無くすために３速歯車の係合を油圧クラッチ７０で行い、この油圧クラッチ７０の係合状態により変速時に発進クラッチ６を切断しなくても変速を可能にして加速の断絶がないように構成されたものである。

図４に示す如く、発進クラッチ６は、発進クラッチ解放手段としての発進クラッチアクチュエータ９２の動作によって係合・解放作動される。また、油圧クラッチ７０は、油圧クラッチ係合手段としての油圧クラッチアクチュエータ９４により制御された作動油の油圧状態によって係合・解放作動される。この油圧クラッチ７０の油圧は、図示しないが、油圧ポンプ駆動モータにより作動庄が供給されるようになっており、油圧センサあるいは油圧スイッチにより、油圧が設定値以下になると、油圧ポンプ駆動モータを駆動して油圧を回復するように構成されている。また、車両停止時に、例えば、１速歯車の係合と油圧クラッチ７０の係合とによる二重噛み合いによって、ブレーキペダルを踏み込まないときにでも登板路で後退を防止することを可能とする。

この発進クラッチアクチュエータ９２と油圧クラッチアクチュエータ９４とは、制御手段（自動変速機制御装置）９６に連絡し、該制御手段９６からの制御信号によって作動される。

また、この制御手段９６には、自動変速機４の変速操作部（図示せず）のシフト操作を行うシフト操作手段としてのシフトアクチュエータ９８と、変速操作部のセレクト操作を行うセレクト操作手段としてのセレクトアクチュエータ１００と、自動変速機４の故障時に警告を発する故障時警告手段１０２とが連絡している。

更に、この制御手段９６には、自動変速機４のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ１０４と、車両の速度を検出する車速センサ１０６と、スロットルバルブ（図示せず））のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１０８と、ブレーキペダルの踏み込み状態を検出するブレーキスイッチ１１０と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段としてのエンジン回転センサ１１２と、自動変速機４の入力側の回転速度である入力軸１０の回転速度を検出する入力回転速度検出手段としての入力回転センサ１１４と、発進クラッチ６のクラッチ操作量（係合状態及び解放状態）としての発進クラッチストロークを検出する発進クラッチストローク検出手段としての発進クラッチストロークセンサ１１６とが連絡している。

この図４においては、制御手段９６は、シフトポジションスイッチ１０４、スロットル開度スイッチ１０８、ブレーキスイッチ１１０から発進状態と判断したときに、スロットル開度に応じた発進クラッチ６の係合力が得られるように、発進クラッチストロークと発進クラッチトルク容量との関係から発進クラッチアクチュエータ９２の制御量を決定するフィードフォワード制御量と、エンジン回転センサ１１２により検出したエンジン回転速度と入力回転センサ１１４により検出した入力回転速度との回転差（差回転）がスロットル開度に応じた所定値になるように、発進クラッチアクチュエータ９２の制御量を決定するフイードバック制御量を加算して発進クラッチアクチュエータ９２を制御し、車両を発進状態に制御する。車両の発進後、車速センサ１０６により検出した車速が、例えば、１５Ｋｍ／ｈ以上になったときに、油圧クラッチアクチュエータ９４を係合することによって発進クラッチ６を解放することなく、１速から２速への変速を行う。また、車両の停止状態で、スロットル開度が全閉、シフトポジションが前進（Ｄ）レンジ又は後退（Ｒ）レンジの場合に、発進クラッチ６を所定の駆動力が得られるよう制御し、トルクコンバータを使用した一般的な自動変速機のクリープ現象と同様の操作性が得られるように、制御する。

この制御手段９６は、発進クラッチ温度が設定値（異常発熱判定温度）よりも高く且つ車両が停止状態（車速が略零（０））であるときには、発進クラッチ６を解放するとともに油圧クラッチ７０を係合するものである。

このため、制御手段９６には、図５に示す如く、エンジン回転センサ１１２と入力回転センサ１１４とに連絡してエンジン回転速度と入力回転速度とから回転差（差回転）を算出する回転差算出部９６Ａと、発進クラッチストロークセンサ１１６に連絡して発進クラッチストロークに基づいて発進クラッチトルク容量を算出する発進クラッチトルク算出部９６Ｂと、この回転差算出部９６Ａ及び発進クラッチトルク算出部９６Ｂに連絡して回転差と発進クラッチトルク容量とを計算して発進クラッチ温度を推定する発進クラッチ温度推定部９６Ｃと、この発進クラッチ温度推定部９６Ｃと発進クラッチアクチュエータ９２及び油圧クラッチアクチュエータ９４とに連絡して発進クラッチ６の異常発熱を判定する発進クラッチ異常発熱判定部９６Ｄとが設けられている。

この図５において、発進クラッチ温度推定部９６Ｃは、発進クラッチ温度を、エンジン回転速度と入力回転速度との回転差と、発進クラッチトルク容量とから算出する。即ち、エンジン回転速度と入力回転速度とから発進クラッチ６の回転差を算出するとともに、発進クラッチストロークから発進クラッチトルク容量を算出し、その回転差と発進クラッチトルク容量とを乗算して所定の時定数で積算することにより、発進クラッチ温度を算出する。この発進クラッチ温度が、予め設定した設定値（異常発熱判定温度）以上になったときに、発進クラッチ６が異常発熱状態であると判断する。この異常発熱状態であると判断されたときには、発進クラッチアクチュエータ９２により発進クラッチ６を解放するとともに、油圧クラッチアクチュエータ９４により機械的な歯車の噛み合いをするように油圧クラッチ７０の係合による二重噛み合いを発生させて、車両の後退を防止する。

発進クラッチストロークと発進クラッチトルク容量との関係は、図２に示され、発進クラッチストロークがＳ１の位置では、発進クラッチトルク容量がかなり大きいが、発進クラッチストロークが大きくなったＳ２の位置では、発進クラッチトルク容量が零となる。また、発進クラッチ温度と時間との関係は、図３に示され、時間Ｔまでは、発進クラッチ温度が漸次大きくなり、時間Ｔで発進クラッチ温度が設定値（異常発熱判定温度）になると、発進クラッチ６の異常発熱が判定され、そして、発進クラッチ６を解放することで、発進クラッチ温度が低下する。

次に、この実施例の作用を、図１のフローチャートに基づいて説明する。

制御手段９６において、自動変速機４の制御のプログラムが開始すると（ステップ２０２）、先ず、発進クラッチ６の回転差（差回転）を、エンジン回転速度と入力回転速度との回転差として算出する（ステップ２０４）。

次いで、発進クラッチストロークと発進クラッチトルク容量との関係（図２参照）から、発進クラッチトルク容量を算出する（ステップ２０６）。

そして、発進クラッチ６の発熱量を、差回転（回転差）×発進クラッチトルク容量として算出し（ステップ２０８）、この発熱量が零（０）か否かを判断する（ステップ２１０）。

このステップ２１０がＮＯの場合には、発熱量が零（０）ではなく、所定の時定数ｋを発熱量に乗じて積算するとともに前回の温度を足し算することにより、発進クラッチ温度を推定する（ステップ２１２）。

しかし、このステップ２１０がＹＥＳの場合には、発熱量が零（０）であり、発進クラッチ温度の低下度合いを予め実験で求めておき、つまり、前回温度から放熱温度を引き算し、発進クラッチ温度を堆定する（ステップ２１４）。

このステップ２１２、ステップ２１４の処理後は、発進クラッチ温度が設定値（異常発熱判定温度）を超えたかどうか判定する（ステップ２１６）。

このステップ２１６がＹＥＳの場合には、発進クラッチ６を解放し（ステップ２１８）、さらに、車速が略零（０）か否かを判断する（ステップ２２０）。

このステップ２２０がＹＥＳの場合には、油圧クラッチ７０を係合させ（ステップ２２２）、機械的な歯車列（例えば１速）の係合との二重噛み合いを発生させ、車両の後退を防止し、プログラムを終了する（ステップ２２４）。

一方、前記ステップ２１６がＮＯの場合及び前記前記ステップ２２０がＮＯの場合には、直ぐにプログラムを終了する（ステップ２２４）。

この図１のフローチャートの処理は、一定周期、例えば、１０ｍｓｅｃ周期毎で繰り返し処理される。

この結果、推定された発進クラッチ温度が設定値よりも高く且つ車両が停止状態であるときには、発進クラッチ６を解放するとともに油圧クラッチ７０を係合することから、車両の停止時において、発進クラッチ６が過熱した場合に、発進クラッチ６を解放しても登坂路での車両の後退を防止するとともに、発進クラッチ６の保護を図り、これにより、自動変速機２の信頼性の向上を図ることができる。

また、発進クラッチ温度推定部９６Ｃは、発進クラッチ温度を、エンジン回転速度と入力回転速度との回転差と、発進クラッチトルク容量とから算出することから、直接的に発進クラッチ温度を検出する検出手段を設ける必要がないので、部品点数を低減するとともに、廉価とし、しかも、省スペース化に貢献することができる。

つまり、この実施例においては、発進機構として乾式単板式の発進クラッチ６を使用し、所定の歯車段の歯車係合を油圧クラッチ７０で行うことにより、変速時の加速力断絶をなくした自動変速機２において、車両の停止時に、発進クラッチ温度を検出し、この発進クラッチ温度が設定値以上となったときに、発進クラッチ６を解放するとともに油圧クラッチ７０を係合する。これにより、発進クラッチ６が異常過熱した場合に、発進クラッチ６を解放して発進クラッチ６を保護するとともに、登坂路での車両の後退を防止することができる。

また、この発明においては、登坂路での状況により、例えば、上り坂では、前進側の歯車を噛み合わせる一方、下り坂では、後退側の歯車を噛み合わせることにより、車両の移動より効果的に防止することができる。

発進クラッチ温度が設定値よりも高く且つ車両が停止状態であるときには、発進クラッチを解放するとともにサブクラッチを係合することを、他の変速装置にも適用することができる。

自動変速機の制御のフローチャートである。発進クラッチストロークと発進クラッチトルク容量との関係を示す図である。発進クラッチの発熱量を示す図である。自動変速機の制御装置のブロック図である。自動変速機の制御手段のブロック図である。自動変速機のスケルトン図である。

符号の説明

２エンジン
４自動変速機
６発進クラッチ
８クランク軸
１０入力軸
１２出力軸
１６中間軸
１８変速段
２０１速段歯車列
２２２速段歯車列
２４３速段歯車列
２６４速段歯車列
２８５速段歯車列
５６１速・２速シンクロ機構
６０１速・２速スリーブ
６４４速・５速シンクロ機構
６８４速・５速スリーブ
７０油圧クラッチ
９２発進クラッチアクチュエータ
９４油圧クラッチアクチュエータ
９６制御手段
１０４シフトポジションスイッチ
１０６車速センサ
１０８スロットル開度センサ
１１０ブレーキスイッチ
１１２エンジン回転センサ
１１４入力回転センサ
１１６発進クラッチストロークセンサ

Claims

乾式単板式の発進クラッチを介してエンジンに連結される入力軸と、この入力軸に平行な出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間に複数の変速歯車列と、少なくとも一つの変速歯車列の係合を行うサブクラッチとを備え、このサブクラッチを係合制御することにより前記発進クラッチが係合状態でも変速可能な自動変速機の制御装置において、前記発進クラッチの温度を推定する発進クラッチ温度推定部を備え、この発進クラッチ温度推定部により推定された発進クラッチ温度が設定値以下のときには、前記発進クラッチを通常制御し、前記発進クラッチ温度推定部により推定された発進クラッチ温度が設定値よりも高く且つ車両が停止状態であるときのみ、前記発進クラッチを解放制御するとともに、前記サブクラッチを係合制御する制御手段を設けたことを特徴とする自動変速機の制御装置。