自动变速器的替换控制装置及方法

专利名称：自动变速器的替换控制装置及方法
技术领域：
本发明涉及自动变速器的替换控制装置机及方法，在对应变速级将多个离合器中某一个接合而进行动力传递的自动变速器中，在切换变速级时进行如下控制，即，将接合的摩擦接合件(离合器)从第一摩擦接合件(第一离合器)替换到第二摩擦接合件(第二离合器)。
背景技术：
在自动变速器变速时(变速级切换时)，通常在将离合器等摩擦接合件从脱离向接合切换、或从接合向脱离切换时，希望变速时不产生振动而圆滑且迅速地进行摩擦接合件的操作。因此，正在开发各种技术(例如参照专利文献1、2)。
专利文献1中所记载的技术是控制摩擦接合件向油压伺服机构的油压，减轻变速时的振动的技术。在该技术中，如图17所示，对从脱离向接合切换的接合侧的摩擦接合件，根据输入转矩算出惯性阶段开始时的目标油压PTA，并由该目标油压和预先设定的规定时间tTA算出规定斜度，通过基于该斜度的第一上升区域(スイ一プアツプ)而使油压上升。基于在油压达到目标油压PTA的时刻输入转速成为规定变化量时的目标旋转变化率，设定较缓的斜度δPTA，通过基于该斜度的第二上升区域而使油压上升。当输入旋转的转速变化ΔN成为可由输入轴转速传感器检测到的旋转变化开始判定转速dNs时，则可一边观察输入转速变化一边由规定斜度反馈控制油压。另外，对目标变速开始时间及目标变速开始时的转速变化率进行计测，学习校正目标油压PTA、第二上升区域部的斜度δPTA及目标变速开始时间taim。
另外，专利文献2中所记载的技术是，逐一检查通过摩擦接合件的替换而进行的变速中的变速器输入转矩的变化，即使变速中转矩发生变化，也可以使联接侧工作液压及/或脱离侧工作液压逐一地变更为与变化后的转矩相对应，相对于这样的变速器输入转矩的变化不产生容量的过度不足，可防止发动机的空转、变速之间的延迟、大转矩的产生。在该技术中，如图18所示，在如实线所示使联接侧工作液压指令值Pc上升，如实线所示使脱离侧工作液压指令值P0降低，在由此进行的替换升档变速中，在变速器输入转矩Ti在瞬时间t2变化的情况下，将P0的降低初期压力P01变更为与变化后的Ti对应的值，使P0的降低斜度如t2以后的点划线所示地变化。当在t5时Ti达到大于或等于规定值时，求出与其对应的Pc的转矩相位斜度θ5，如点划线所示，使Pc的上升斜度从通常的θ1切换到陡的θ5。在t7时Ti变化时，如点划线所示，将Pc的转矩相位斜度θ3变更为与变化后的Ti对应的斜度。在t10时有Ti的变化行的情况下，使Pc的每百立方日尺的压力Pc1和P0的每百立方日尺的压力P01如t10以后的点划线所示地变更为与变化后的Ti对应的值。
专利文献1特开平09-170654号公报专利文献2特开2000-110929号公报但是，在引用文献1的技术中，对于接合侧的摩擦接合件，根据输入转矩算出惯性阶段开始时的目标油压PTA，然后着眼于油压来控制摩擦接合件，另外，对于从接合向脱离切换的脱离侧的摩擦接合件，也基于接合侧油压和输入转矩算出脱离侧转矩或脱离侧油压，然后着眼于油压来控制摩擦接合件。这样，接合侧、脱离侧任一侧的摩擦接合件也着眼于油压形成控制量，因此，在同时控制两个摩擦接合件时，需要有能够预料各摩擦接合件特性的特别的计算式。
另外，在进行自动变速器变速时的摩擦接合件的替换时，若不仅在惯性阶段，而且在各摩擦接合件的接合转换或脱离转换中，也着眼于各摩擦接合件的旋转差状态或两摩擦接合件产生的传递转矩的分配状态而进行控制的话，则虽然考虑到更圆滑地进行无振动的稳定变速控制，但在引用文献1的技术中，难以理解接合侧、脱离侧双方的摩擦接合件的控制结果的关系，也难以适用于着眼于所述旋转差状态及传递转矩分配状态的控制。
另外，在引用文献2的技术中，由于以分别不同的逻辑来控制两个摩擦接合件，故有时的两摩擦接合件的转矩传递容量的总量与各摩擦接合件的转矩分担量的关系不明确。因此，不能将各摩擦接合件的旋转差控制和两摩擦接合件的转矩分配比控制分开调节，如上所述，在着眼于各摩擦接合件的旋转差状态或两摩擦接合件的传递转矩分配状态来实施摩擦接合件的替换控制时，需要大量的开发工时。

发明内容
本发明是鉴于上述这样的课题而提出的，其目的在于提供一种自动变速器的替换控制装置及方法，在进行自动变速器变速时的摩擦接合件的替换时，可简单地实现着眼于各摩擦接合件的旋转差状态及两摩擦接合件的传递转矩分配状态的控制，可将其容易地在各种自动变速器中使用，而且，进行更圆滑且振动也少的稳定的变速控制。
为实现上述目的，本发明的自动变速器的替换控制装置，在进行根据变速级将多个摩擦接合件的任一个接合而将来自发动机的输入旋转适当变速输出的自动变速器中的变速级切换时，将第一摩擦接合件从接合向脱离切换，同时将第二摩擦接合件从脱离向接合切换，其特征在于，所述自动变速器的替换控制装置具有在进行所述变速级的切换动作时，通过调节所述第一和第二摩擦接合件的各接合控制量(离合器传递容量或与其相当的油压)来控制所述第一及第二摩擦接合件的摩擦接合件控制部件，所述摩擦接合件控制部件具有目标值设定部件，其设定所述第一摩擦接合件的输入输出之间的转速差的变速级切换前目标值、即第一目标旋转差；第一控制部件，其从所述变速级的切换开始时进行调节所述第一摩擦接合件的接合控制量的第一控制，以使所述第一摩擦接合件成为打滑状态，并使所述第一摩擦接合件的输入输出之间的转速差逐渐接近所述第一目标旋转差；第二控制部件，其具有转矩容量算出部件和分配比设定部件，其中，所述转矩容量算出部件算出或推测将所述第一摩擦接合件的所述转速差维持在所述第一目标旋转差的状态所要求的总传递转矩容量，分配比设定部件设定所述第一和第二摩擦接合件的传递转矩容量分配比，以使所述第一和第二摩擦接合件的各传递转矩容量之和等于所述总传递转矩容量，且使所述第一摩擦接合件的分配比逐渐减少，所述第二摩擦接合件的分配比逐渐增加，在进行所述第一控制后，基于由所述转矩容量算出部件算出或推测的所述总传递转矩容量和由所述分配比设定部件设定的所述分配比，设定所述各摩擦接合件的传递转矩容量，并基于该设定的传递转矩容量进行调节所述第一和第二摩擦接合件的各接合控制量的第二控制(本发明第一方面)。由此，着眼于传递转矩的分配状态，同时控制摩擦接合件的转速，不将替换控制分成着眼于转矩的控制和着眼于转速的控制，可由简单的控制逻辑实现圆滑的替换控制。
理想的是，所述目标值设定部件设定所述第二摩擦接合件的输入输出之间的转速差的变速级切换前的目标值即第二目标旋转差，同时，所述摩擦接合件控制部件具有第三控制部件，若通过所述第二控制而使所述第一摩擦接合件的传递转矩容量为零，则该第三控制装置进行调节所述第二检测接合件的接合控制量的第三控制，以使所述第二摩擦接合件的输入输出之间的转速差逐渐接近所述第二目标旋转差，所述第二摩擦接合件的所述转速差成为所述第二目标旋转差以内，则结束所述第三控制，并终止摩擦接合件的替换控制(本发明第二方面)。由此，可通过改变目标值而产生输入系统的旋转变化，因此可由简单的控制实现圆滑的替换控制。另外，将接合侧的摩擦接合件圆滑地连接，可圆滑地完成替换动作。
另外，理想的是，具有检测或算出所述第一和第二摩擦接合件的输入输出之间的转速差的转速差检测部件，所述摩擦接合件控制部件基于由所述转速差检测部件检测或算出的所述转速差，判断从所述第一控制向所述第二控制的转换及所述第三控制的结束(本发明第三方面)。由此，可圆滑地进行脱离侧和接合侧的摩擦接合件的替换动作。特别是如抬起脚的升档那样，在输入转矩较大变化后进行变速(变速级的切换)时，可从稳定的状态开始替换动作。
理想的是，所述目标值设定部件根据所述第一摩擦接合件的输出转速和所述第一目标旋转差设定所述第一摩擦接合件的输入转速的目标值即第一目标转速，同时，所述第一控制部件控制所述第一摩擦接合件的输入输出之间的转速差，以使所述第一摩擦接合件的输入转速逐渐接近所述第一目标转速，所述第二控制部件的所述转矩容量算出部件算出或推测将所述第一摩擦接合件的输入转速维持在所述第一目标转速状态所要求的所述第一摩擦接合件和所述第二摩擦接合件的总传递转矩容量(本发明第四方面)。这样，通过不着眼于旋转差而是着眼于转速进行控制，能够可靠地管理并控制转速。
另外，理想的是，所述目标值设定部件根据所述第二摩擦接合件的输出转速和所述第二目标旋转差设定所述第二摩擦接合件的输入转速的目标值即第二目标转速，同时，所述第三控制部件控制所述第二摩擦接合件的输入输出之间的转速差，以使所述第二摩擦接合件的输入转速逐渐接近所述第二目标转速(本发明第五方面)。此时，通过不着眼于旋转差而是着眼于转速进行控制，能够可靠地管理并控制转速。
另外，理想的是，所述第一或第二目标转速的值在使所述第一摩擦接合件的传递转矩容量降低而所述输入部件的转速增加的情况下，设定于比所述第一摩擦接合件的输出轴旋转靠增加侧，当使所述第一摩擦接合件的传递转矩容量降低而所述输入部件的转速降低的情况下，设定在比所述第一摩擦接合件的输出轴旋转靠减少侧(本发明第六方面)。由此，也可以仅简单地改变目标值的设定方式，而不改变控制内容，也能够对应通电或滑行的任何状态。
此时，理想的是，使所述第一摩擦接合件的传递转矩容量降低而所述输入部件的转速增加或减少是通过与所述输入部件连结的发动机的负载或与该负载对应的量的大小或符号而决定的(本发明第七方面)。由此，可基于发动机的动作状态预先决定目标旋转差及目标转速。
另外，理想的是所述第一或第二目标转速的值根据与所述输入部件连结的发动机的负载或与该负载对应的量和所述输入部件的旋转或与该旋转对应的量，或者与所述输入部件连结的发动机的负载或与该负载对应的量和变速比而设定的(本发明第八方面)。由此，可赋予与输入转矩的大小及转速的大小对应的适当的目标值。
另外，理想的是，所述摩擦接合件控制部件在控制所述第二摩擦接合件的旋转差的所述第三控制时，以所述输入部件的转速、所述第二摩擦接合件的输入转速以及变速比中任一个作为控制参数，所述目标值设定部件生成所述控制参数的从变速前的值到变速后的值的目标值的轨迹，所述第三控制部件在控制所述第二摩擦接合件的旋转差时，通过使所述控制参数的计测值追随所生成的所述控制参数的目标值轨迹的轨迹追随控制来控制所述第二摩擦接合件(本发明第九方面)。由此，能够以理想的变速速度及变速时间进行控制。
理想的是，所述摩擦接合件控制部件在控制所述第二摩擦接合件的旋转差的所述第三控制时，以所述输入部件的转速及所述第二摩擦接合件的输入转速中的任一个作为控制参数，所述目标值设定部件将所述控制参数的变速后的转速设定为目标值，所述第二及第三控制部件在控制所述第二摩擦接合件的旋转差时，使所述控制参数的计测值逐渐接近所述控制参数的所述目标值(本发明第十方面)。由此，能够以简单的目标值进行变速控制。
理想的是，进行所述轨迹追随控制或所述目标值渐近控制的结果，在所述控制参数的计测值成为预先设定的控制终止阈值时，将该控制结束(本发明第十一方面)。
理想的是，所述控制参数是所述输入部件的转速和所述第二摩擦接合件的输入转速中的任一个，所述控制终止阈值在升挡时被设定为比变速后转速大的转速，在降档时被设定为比变速后转速小的转速(本发明第十二方面)。由此，相同的控制逻辑既可使用于升档，也可使用于降档。
另外，理想的是，所述控制终止阈值基于所述输入部件的转速、所述第二摩擦接合件的输入转速和变速比中的任一个以及发动机的负载、节气门开度以及发动机转矩中的任一个或与这些量对应的量的参数值而进行设定(本发明第十三方面)。由此，可设定与输入转矩的大小及旋转的大小对应的适当的目标值。
另外，理想的是，具有发动机指令部件，其在进行所述第三控制时，根据目标转速的速度变化率和与该目标旋转速度变化率相关联的部位的惯量的乘积求出转矩降低量，向输入目的的发动机发出转矩降低指令(本发明第十四方面)。由此，可适当地将转矩以惯性量超出的超出量去除。
此时，理想的是，根据上一次的目标旋转和本次的目标旋转的差分求出所述目标转速的速度变化率(本发明第十五方面)，或者，根据变速前后的旋转差成为大致目标值的变速时间而求出所述目标转速的速度变化率(本发明第十六方面)。由此，可适当地设定转矩降低量。
理想的是，所述第一及第二摩擦接合件都是油压控制式多盘离合器，所述第一及第二摩擦接合件的各接合控制量是离合器控制压(本发明第十七方面)。
另外，理想的是，所述摩擦接合件控制部件对所述第一及第二摩擦接合件的分别设定的所述传递转矩容量以根据所述第一及第二摩擦接合件的各结构上设定的分担率量进行校正，根据该校正的传递转矩容量设定所述的第一及第二摩擦接合件的各接合控制量(本发明第十八方面)。由此，可进一步适当地设定各摩擦接合件的接合控制量。
另外，理想的是，所述摩擦接合件控制部件在根据所述各传递转矩容量设定所述各接合控制量时，使用相对于作为对象的摩擦接合件的输入输出轴的旋转差的摩擦阻力特性(本发明第十九方面)。由此，可对各摩擦接合件与传递转矩容量和油压之间的特性匹配而设定指令压。
另外，理想的是，所述摩擦接合件控制部件在根据所述各传递转矩容量设定所述各接合控制量时，使用作为对象的摩擦接合件的联接开始初期油压(本发明第二十方面)。由此，可校正摩擦接合件的联接开始初期油压量，可更高精度地设定各接合控制量。
另外，理想的是，所述自动变速器如下构成包括所述第一及第二摩擦接合件的联接脱离之外的机械操作，进行所述变速级的切换，在从所述第一控制向所述第二控制转换的条件中包含所述机械操作结束的条件(本发明第二十一方面)。由此，在带同步传动机构的接合机构等机械地切换齿轮的自动变速器中，在实现变速后的变速级后，开始替换控制(替换阶段)，可圆滑地对变速级实施切换。
理想的是，所述摩擦接合件控制部件具有进行第四控制的第四控制部件，其在由所述第三控制使所述第二摩擦接合件的输入输出间的转速差达到所述目标旋转差时，使所述第二摩擦接合件的传递转矩容量增加到最大容量(本发明第二十二方面)。由此，可实施摩擦接合件的完全联接。
此时，所述摩擦接合件控制部件最好在变速器的替换结束后维持所述第四控制(本发明第二十三方面)。由此，可由与变速时共通的变速逻辑来实施非变速时的控制。
另外，理想的是，所述第一及第二摩擦接合件的各输入侧都与共通的输入部件一体旋转，所述第一及第二摩擦接合件相互并列配置，同时，在所述第一摩擦接合件上连接有第一变速齿轮机构，在所述第二摩擦接合件上连接有第二变速齿轮机构(本发明第二十四方面)。
本发明的自动变速器的替换控制方法，在进行根据变速级将多个摩擦接合件中任一个接合而进行动力传递的自动变速器的变速级切换时，将第一摩擦接合件从接合设为脱离，同时将第二摩擦接合件从脱离设为接合，其特征在于，具有第一步骤和第二步骤，其中，在第一步骤中，从所述变速级的切换开始时调节所述第一摩擦接合件的接合控制量，以使所述第一摩擦接合件成为打滑状态，所述第一摩擦接合件的输入输出间的转速差逐渐接近作为变速级切换前目标值而设定的目标旋转差，在第二步骤中，在所述第一步骤之后，算出或推测将所述第一摩擦接合件的所述转速差维持在所述目标旋转差的状态所要求的总传递转矩容量，同时，设定所述第一及第二摩擦接合件的传递转矩容量的分配比，以使所述第一及第二摩擦接合件的各传递转矩容量之和与所述总传递转矩容量相等，并且所述第一摩擦接合件的分配比逐渐减少，所述第二摩擦接合件的分配比逐渐增加，基于所述算出或推测出的总传递转矩容量和所述设定的分配比来设定所述各摩擦接合件的传递转矩容量，基于该设定的传递转矩容量来调节所述第一及第二摩擦接合件的各接合控制量(本发明第二十五方面)。由此，一边着眼于传动转矩分配状态一边控制摩擦接合件的转速，并且不将替换控制分成着眼于转矩的控制和着眼于转速的控制，可由简单的控制逻辑来实现圆滑的替换动作。
理想的是具有第三步骤，若由所述第二步骤而使所述第一摩擦接合件的传递转矩容量成为零，则调节所述第二摩擦接合件的接合控制量，以使所述第二摩擦接合件的输入输出间的转速差逐渐接近作为变速级切换后目标值而设定的目标旋转差(本发明第二十六方面)。由此，由于可通过改变目标值而产生输入系统的旋转变化，故可由简单的控制来实现圆滑的替换动作。另外，将接合侧的摩擦接合件圆滑地联接，可圆滑地完成替换动作。
另外，理想的是具有第四步骤，在由所述第三步骤使所述第二摩擦接合件的输入输出间的转速差达到所述目标旋转差时，将所述第二摩擦接合件的容量增加到最大容量(本发明第二十七方面)。由此，可实施摩擦接合件的完全联接。
根据本发明的自动变速器的替换控制装置(本发明第一方面)及方法(本发明第二十五方面)，在变速级的切换开始时，首先，进行调节第一摩擦接合件的接合控制量的第一控制，以使第一摩擦接合件成为打滑状态，第一摩擦接合件的输入输出间的转速差逐渐接近变速级切换前目标值、即目标旋转差，在进行该第一控制之后，算出或推测将第一摩擦接合件的转速差维持在目标旋转差的状态所要求的总传递转矩容量，进而设定第一及第二摩擦接合件的传递转矩容量的分配比，以使所述第一及第二摩擦接合件的各传递转矩容量之和与所述总传递转矩容量相等，且使第一摩擦接合件的分配比逐渐减少，第二摩擦接合件的分配比逐渐增加，基于这些总传递转矩容量和分配比来设定各摩擦接合件的传递转矩容量，并基于该传递转矩容量而进行调节第一及第二摩擦接合件的各接合控制量的第一控制。因此，一边着眼于传递转矩的分配状态一边控制摩擦接合件的转速，将替换控制分成着眼于转矩的控制和着眼于转速的控制，同时，可最终形成单一的控制量而输出，能够以简单的控制逻辑来实现圆滑的替换动作。另外，可使摩擦接合件的脱离、接合时间完全同步地进行。这种控制方法可容易地适用于各种自动变速器中，而且，可实现更圆滑且振动也少的稳定的变速控制。


图1是表示本发明第一实施例的自动变速器的替换控制装置的基本结构的框图；图2是说明将本发明第一实施例的自动变速器替换控制的自动变速器的主要部分结构例的模式图；图3是说明将图2的自动变速器替换的模式图；图4是说明将图2的自动变速器替换的模式图；图5是简化表示将本发明第一实施例的自动变速器替换控制的自动变速器的基本结构的模式图；图6是进一步简化表示将本发明第一实施例的自动变速器替换控制的自动变速器的基本结构的模式图；图7是表示本发明第一实施例的自动变速器的替换控制装置的主要部分结构的控制框图；图8是说明可适用于本发明第一实施例的自动变速器的替换控制的自动变速器结构的模式图；图9是说明本发明第一实施例的自动变速器的替换控制之一例的时间图表；图10是表示本发明第一实施例的自动变速器的替换控制装置的更详细的控制结构的控制框图；图11是说明本发明第一实施例的自动变速器的替换控制的流程图；图12是说明本发明第一实施例的自动变速器的替换控制的其它例的时间图表；图13是说明本发明第一实施例的自动变速器的替换控制的又一例的时间图表；图14是表示本发明第二实施例的自动变速器的替换控制装置的控制结构的控制框图，其与图9对应；图15是说明本发明第二实施例的自动变速器的替换控制装置的控制结构的主要部分的局部控制框图；图16是说明本发明第二实施例的自动变速器的替换控制装置的控制结构的主要部分的局部控制框图；图17是说明现有技术的时间图表；图18是说明另一现有技术的时间图表。
符号说明51、输入轴；52、第一离合器(离合器1)；53、第二离合器(离合器2)；54、输出轴；60A、变速齿轮机构；60B、变速齿轮机构；10、摩擦接合件控制部件；10A、第一控制部件；10B、第二控制部件；10C、第三控制部件；10D、第四控制部件；10E、目标值设定部件；B1、输入信号运算部；B2、变速决定运算部；B3、变速进度控制部；B4、控制对象旋转选择部；B5、目标旋转运算部；B6、分配比运算部；B7、旋转F/B控制部(转速反馈控制部)；B8、加法运算部；B9、转矩容量分配部；B10、离合器1容量/压力变换部；B11、离合器2容量/压力变换部；B12、目标旋转差运算部；B13、旋转差F/B控制部(转速反馈控制部)；B14、差分运算部；B15、乘积运算部；B16、目标变速时间运算部；B17、运算部具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。
(在各实施例中共通的自动变速器的替换控制的结构)在说明各实施例之前，首先，参照图1～图6，对各实施例中共通的自动变速器的替换控制的原理及基本结构进行说明。
图2是表示通常的四速自动变速器的结构的模式图。如图2所示，该自动变速器设于输入轴11和输出轴12之间，串联地设有两组行星齿轮21、22。
第一行星齿轮21的太阳齿轮(S1)21S为如下结构在与壳体13之间设有作为摩擦接合件(下面称作离合器)的制动器(离合器C)23，由该制动器23的接合而停止旋转，在与输入轴11之间设有作为摩擦接合件的离合器(离合器D)24，通过该离合器24的接合而与输入轴11一体旋转。下面，将离合器、制动器等摩擦接合件简单地称作离合器。
另外，第一行星齿轮21的枢轴支承行星小齿轮的支架(C1)21C为如下结构在与输入轴11之间设有离合器(离合器E)25，通过该离合器25的接合而与输入轴11一体旋转，在与壳体13之间设有作为离合器的制动器(离合器A)26，通过制动器26的接合而停止旋转，在与第二行星齿轮22的环形齿轮(R2)22R之间设有离合器(离合器B)27，通过该离合器27的接合而与第二行星齿轮22的环形齿轮22R一体旋转。
另外，第一行星齿轮21的环形齿轮(R1)21R与第二行星齿轮22的枢轴支承行星小齿轮的支架(C2)22C直接连结。
另一方面，第二行星齿轮22的太阳齿轮(S2)22S与输入轴11直接连结。另外，第二行星齿轮22的枢轴支承行星小齿轮的支架22C与第一行星齿轮21的环形齿轮21R直接连结，并且与输出轴12直接连结。另外，第二行星齿轮22的环形齿轮22R如上所述，经由离合器27与上述第一行星齿轮21的支架21C连接。
而且，例如在实现相当于一档的变速比时，如图3所示，形成将离合器26与离合器27联接，将其它离合器脱离的状态。同样，在实现相当于二档的变速比时，如图4所示，形成将离合器27与离合器23联接，将其它的离合器脱离的状态。
因此，在从一档向二档(进行变速级的切换)的情况下，保持将离合器27联接的状态而将处于联接状态的离合器26脱离，并且将处于脱离状态的离合器23联接。
由于将该切换进一步单纯化，故当将变速器的结构最简单化时，如图5所示，可考虑如下结构将与某变速比(例如一档)的齿轮列31串联连接的离合器33和与其它变速比(例如二档)的齿轮列32串联连接的离合器34相互并联连接，将离合器33、34的接合件中的一个与输入轴侧连接，将另一个经由齿轮列31、32和主减速器37等与输出轴36连接。
而且，从上述一档向二档的变速考虑相当于，在图5所示的二档变速器中，进行将已联接的离合器33脱离，同时将已脱离的离合器34联接这样的变速控制。
在进行该离合器33、34的替换时，在离合器33、34的旋转差控制方面来看，其结构是相对输入转矩Tin和输入旋转ωin，控制两个离合器的联接容量Tc1、Tc2，对任意的离合器的旋转差进行控制，故考虑仅将离合器部分从该二档变速器拔出，如图6所示，可考虑置换成由一个统一离合器的容量控制进行的旋转差控制。
因此，作为各实施例的自动变速器的替换控制装置的概略结构，如图1所示，考虑由如下结构进行控制，即，在前段设置离合器旋转控制(输入侧的转速或旋转差的控制)的功能件(转速或旋转差的反馈控制部)B7，在后端设置离合器分配比控制的功能件(离合器容量分配部)B9。在该结构中，控制脱离侧离合器(下面称作离合器1)和联接侧离合器(下面称作离合器2)两个离合器的总转矩容量，以使向变速器的输入轴转速或脱离侧离合器1的输入输出间的旋转差在规定范围内，同时，改变将该总转矩容量向两个离合器分配时的分配比，由此，不进行离合器的旋转差控制，并实现传递转矩分担的转换控制。另外，最终将脱离侧离合器1的传递转矩容量在变换部B11中变换成控制压，将联接侧离合器2的传递转矩容量在变换部B12中变换成控制压，实施控制指令。
通过如上地构成控制，可在将离合器的旋转差控制与转矩分配比控制分离，同时考虑生成最终将它们统一了的控制量而进行控制，因此，容易适合各种自动变速器的替换控制。
另外，通过仅对控制的对象(替换的离合器)、旋转控制的目标值(关于输入轴转速或脱离侧离合器的输入轴的旋转差的目标值)以及脱离侧离合器与联接侧离合器的传递转矩的分配率进行控制，可对应全部的升档和滑行下降，故可简单地构成控制系统。而且，这样的控制方式可容易地适用于各种自动变速器，而且可实现更圆滑、振动也少且稳定的变速控制。
(第一实施例)图7～图13表示本发明第一实施例的自动变速器的替换控制装置及方法。
(自动变速器的结构)首先，对在本实施例中作为对象的自动变速器的结构进行说明。
如图8所示，该自动变速器具有输入轴51；将输入侧部件都与该输入轴51结合的第一离合器(离合器1)52和第二离合器(离合器2)53；输出轴54；设于第一离合器52和输出轴54之间的变速齿轮机构60A；设于第二离合器53和输出轴54之间的变速齿轮机构60B。
变速齿轮机构60A具有输入侧轴(输入轴1)55A；输出侧轴(输出轴1)56A；设于输入侧轴55A和输出侧轴56A之间的，由齿轮61a、61b及带同步传动机构的接合机构(下面也简单地称作同步器)61c构成的一档齿轮组61、由齿轮63a、63b及带同步传动机构的接合机构63c构成的三档齿轮组63、由齿轮65a、65b及带同步传动机构的接合机构65c构成的五档齿轮组65。
变速齿轮机构60B具有输入侧轴(输入轴1)55B；输出侧轴(输出轴1)56B；设于输入侧轴55B和输出侧轴56B之间的，由齿轮62a、62b及带同步传动机构的接合机构62c构成的二档齿轮组62、由齿轮64a、64b及带同步传动机构的接合机构64c构成的三档齿轮组64、由齿轮66a、66b及带同步传动机构的接合机构66c构成的五档齿轮组66。
另外，在输出侧轴56A的输出端部固定设置齿轮57a，与输出轴54的齿轮54a啮合而可从输出侧轴56A向输出轴54传递动力，在输出侧轴56B的输出端部固定设置齿轮57b，与输出轴54的齿轮54a啮合而可从输出侧轴56B向输出轴54传递动力。
为实现一档、三档、五档变速级，仅将要实现的变速齿轮组的接合机构61c、63c或65c接合，并且将第一离合器52接合，将第二离合器53脱离。为实现二档、四档、六档变速级，仅将要实现的变速齿轮组的接合机构62c、64c或66c接合，并将第二离合器53接合，将第一离合器52脱离。
(替换控制的功能结构)在本实施例中，本发明的替换控制在如下情况适用，即，使切换到上述变速器的变速级时所要求的第一离合器52和第二离合器53中的一个从接合向脱离动作，使另一个从脱离向接合动作。在此，对将第一离合器52从接合切换到脱离的离合器1、将第二离合器53从脱离切换接合的离合器2进行了说明，但显然在将第一离合器52从脱离切换到接合，将第二离合器53从接合切换代脱离的情况下，同样也可适用本控制。
本实施例的替换控制装置也包括上述图1所示的基本结构，但本控制装置着眼于其变速控制阶段，具有作为上述基本结构说明的替换阶段(也称作第二控制)、在该替换阶段的前一阶段中进行替换准备的准备阶段(也称作第一控制)、在替换阶段之后调节惯性量的惯性阶段(也称作第三控制)、之后直至控制结束的终止阶段(也称作第四控制)。
从这样的观点出发，本控制装置的控制功能(摩擦接合件控制部件)10，如图7所示可区分成实施准备阶段(第一控制)的功能(将其称作第一控制部件)10A、实施替换阶段(第二控制)的功能(将其称作第二控制机构)10B、实施惯性阶段(第三控制)的功能(将其称作第三控制部件)10C、实施终止阶段(第四控制)的功能(将其称作第四控制部件)10D。另外，在摩擦接合件控制装置10内，除此之外还具有作为本装置的主要构成要素的目标值设定部件10E。这种摩擦接合件控制部件10及其各功能10A～10D作为变速器用ECU(电子控制单元)内的功能要素而设置。
目标值设定部件10E设定第一目标转速(也称作目标旋转1)和第二目标转速(也称作目标旋转2)，其中，第一目标转速是变速器的输入轴转速的变速级切换前的目标值(在此相当于变速级切换前的脱离侧离合器的输入侧转速的目标值)，第二目标转速是变速器的输入轴转速的变速级切换后的目标值(在此相当于变速级切换前的接合侧离合器的输入侧转速的目标值)。
第一控制部件10A从变速级的切换开始时调节脱离侧离合器的接合控制量，以使脱离侧离合器成为打滑状态，使变速器的输入轴转速(脱离侧离合器的输入侧转速)逐渐接近第一目标转速。
第二控制部件10B具有转矩容量算出部件10a和分配比设定部件10b，其中，转矩容量算出部件10a算出用于将输入轴转速(脱离侧离合器的输入侧转速)维持在第一目标转速的状态所需要的总传递转矩容量，分配比设定部件10b设定脱离侧离合器和联接侧离合器中的传递转矩容量的分配比，以使脱离侧离合器与联接侧离合器的各传递转矩容量之和与上述总传递转矩容量相等，且使脱离侧离合器中分配比逐渐减小、联接侧离合器的分配比逐渐增大。而且，基于算出的总传递转矩容量和设定的分配比来设定脱离侧离合器和联接侧离合器的各传递转矩容量，基于该设定的传递转矩容量来调节脱离侧离合器和联接侧离合器的各接合控制量。
另外，在转矩容量算出部件10a中，例如从对应于节气门开度或踏板开度等发动机负载的参数值算出总传递转矩容量。即，在第二控制部件10B的替换阶段(第二控制)中，如若由各离合器传递的总传递转矩容量本身与发动机的负载相对应，则可将输入轴转速维持在一定状态。另外，若相对于发动机负载，总传递转矩容量小，则发动机转速(即输入轴转速)上升，若相对于发动机负载，总传递转矩容量大，则发动机转速(即输入轴转速)下降。
第三控制部件10C调节联接侧离合器的接合控制量，以使变速器的输入轴转速(联接侧离合器的输入侧转速)逐渐接近第二目标转速。
第四控制部件10D将联接侧离合器的传递转矩容量增加到最大容量。
另外，从准备阶段向替换阶段转换的条件是输入轴的实际转速nr达到目标转速n1，并且在为了改变联接侧齿轮列的结构而需要进行离合器的联接脱离之外的机械操作的情况下，完成联接侧的齿轮列的结构变更。从替换阶段向惯性阶段过度的条件是通过替换阶段而使脱离侧离合器的传递转矩容量为零。从惯性阶段向终止阶段转换的条件是输入轴的实际转速nr达到目标转速n2。此时，由于实际转速nr达到目标转速n1、n2则该阶段的控制结束，故目标转速n1、n2相当于阶段终止阈值，特别是目标转速n2由于前进到替换控制的终止阶段，故相当于控制终止阈值。
在该阈值中也具有的目标转速n1、n2最好基于控制开始时刻或阶段开始时刻的输入转速(向离合器的输入部件的转速或离合器自身的输入部件的转速)和发动机的负载或与该负载对应的量(包括节气门开度和发动机转矩)而进行设定。
准备阶段的目标转速(阶段终止阈值)n1，如自动升档时那样，在将来自发动机的转矩积极地输入的状态下，即，发动机负载大于或等于规定的状态下，设定为比变速前输入旋转即准备阶段开始时刻的输入转速(例如输入轴的转速)高出规定速度Δn1的转速。此时的规定速度Δn1也可以为一定值，也可以对应发动机负载状态(例如节气门开度)或对应发动机负载状态及准备阶段开始时刻的输入转速而可变地设定(例如发动机负载越大，规定速度Δn1越大，另外，输入转速越高，规定速度Δn1越大)。
另外，准备阶段的目标转速(阶段终止阈值)n1，如滑行升档时或滑行降档时那样，在不将来自发动机的转矩积极地输入的蛇行状态下，即，发动机负载未达到规定的状态下，设定为比变速前输入旋转即准备阶段开始时刻的输入转速(例如输入轴的转速)降低规定速度Δn1′的转速。此时的规定速度Δn1′可以为一定值，也可以对应准备阶段开始时刻的输入转速而可变地设定(例如输入转速越高，规定速度Δn1′越大)。
惯性阶段的目标转速(控制终止阈值)n2，在升档时设定为比变速后输入旋转即惯性阶段终止后的输入转速(例如输入轴的转速)高出规定速度Δn2的转速。此时的规定速度Δn2可以为一定值，也可以对应发动机负载状态(例如节气门开度)、或对应发动机负载状态及准备阶段开始时刻的输入转速而可变地设定(例如发动机负载越大，规定速度Δn2越大，另外，输入转速越高，规定速度Δn2越大)。
另外，惯性阶段的目标转速(控制终止阈值)n2，在降档时设定为比变速后输入旋转即惯性阶段终止后的输入转速(例如输入轴的转速)降低规定速度Δn2′的转速。此时的规定速度Δn2′可以为一定值，也可以对应发动机负载状态(例如节气门开度)或对应发动机负载状态及准备阶段开始时刻的输入转速而可变地设定(例如发动机负载越大，规定速度Δn2′越大，另外，输入转速越高，规定速度Δn2′越大)。
另外，由于在变速前和变速后输出旋转大致相同，故变速后输入旋转nas可由变速前输入旋转nbs、变速前输入旋转的变速比Rbs以及变速后输入旋转的变速比Ras，通过nas＝(Ras/Rbs)·nbs算出。
(自动升档时的时间图表)参照图9的自动升档时(随着踏下加速踏板时的车速增加而升档时)的时间系列动作模式图(时间图表)说明本实施例的替换控制。
如图9所示，首先，在准备阶段，作为自动升档时的输入轴的目标转速，设定为比准备阶段开始时刻的输入轴的转速(变速前转速)ns高出规定转速量(旋转差)Δn1的第一目标转速n1。而且，使输入轴的实际转速nr逐渐接近该目标转速n1。此时，在动力传递系统中，在通过例如由同步器得到的齿轮段的切换操作等离合器的联接脱离之外的机械操作而需要改变联接侧的齿轮列的结构的自动变速器的情况下，继续进行准备阶段，直到由该操作将联接侧变速级设定为从此要设定的变速级。
输入轴的实际转速nr达到目标转速n1，且通过离合器联接脱离之外的机械操作完成联接侧的齿轮列的结构改变后，继续相替换阶段转换。在该替换阶段中，将输入轴的实际转速nr维持在目标转速n1，并且控制向脱离侧离合器1和接合侧离合器2这两个离合器的分配率，同时，将联接侧离合器1脱离，并且将脱离的接合侧离合器2联接。
即，在将脱离侧离合器1脱离并且将接合侧离合器2联接时，脱离侧离合器1的转矩分配率Rt1为100％，接合侧离合器2的转矩分配率Rt2为0％，从该状态使脱离侧离合器1的转矩分配率逐渐减少，并且使接合侧离合器2的转矩分配率逐渐增加，最终变化成脱离侧离合器1的转矩分配率Rt1为0％，接合侧离合器2的转矩分配率Rt2为100％的状态。
因此，在分配比设定部件10b中，从替换阶段开始，按每个控制周期如下所述地更新脱离侧离合器1的转矩分配率Rt1和接合侧离合器2的转矩分配率Rt2。但是，在替换阶段开始时，n＝1，n按每个控制周期一个个地增量。另外，ΔRt＜＜1，Rt1(0)＝1，Rt2(0)＝0。
Rt1(n)＝Rt1(n-1)-ΔRtRt2(n)＝Rt2(n-1)+ΔRt此时，使实际转速nr维持在目标转速n1，必须控制相对输入轴的负载转矩即脱离侧离合器1的传递转矩和接合侧离合器2的传递转矩的总量(总传递转矩容量，也简单地称作总转矩量)Tc。
因此，在转矩容量算出部件中，通过运算按每个控制周期求出仅将输入轴的实际转速nr维持在目标转速n1的总转矩量Tc。
而且，在离合器转矩算出部件中，基于每个控制周期的总转矩量Tc(n)和各转矩分配率Rt1(n)、Rt2(n)，由下式算出各控制周期的脱离侧离合器1的转矩分配量T1(n)和接合侧离合器2的转矩分配量T2(n)。
T1(n)＝Tc(n)·Rt1(n)T2(n)＝Tc(n)·Rt2(n)另外，在容量、压力变换部中，将各离合器的转矩分配量T1(n)、T2(n)变换为离合器油压的控制指令压P1(n)、P2(n)。
这样，在变化成脱离侧离合器1的转矩分配率Rt1为0％，接合侧离合器2的转矩分配率Rt2为100％的状态后，从替换阶段向惯性阶段转换。
在该自动升档时的惯性阶段中，将输入轴的目标转速设为比联接侧离合器的输出旋转高出规定转速量(旋转差)Δn2的第二目标转速n2。而且，使输入轴的转速逐渐接近第二目标转速n2。
在输入轴的转速达到第二目标转速n2后，从惯性阶段向终止阶段转换。在终止阶段，使联接侧离合器的转矩逐渐增大，将该离合器完全联接，结束变速控制。
(框图)其次，使用图10的框图说明本实施例装置的具体的控制结构。如图10所示，本装置当然包括图1所示的结构要素作为控制功能件，具有输入信号运算部B1、变速决定运算部B2、变速进度控制部B3、控制对象旋转选择部B4、目标旋转运算部B5、分配比运算部B6、旋转F/B控制部(转速反馈控制部)B7、加法运算部B8、转矩容量分配部B9、离合器1容量/压力变换部B10以及离合器2容量/压力变换部B11。
另外，目标旋转运算部B5相当于图7的目标值设定部件10E，图7的第一控制部件10A、第二控制部件10B、第三控制部件10C及第四控制部件10D分别将上述的各部B1～B11适当组合而构成。
首先，由输入信号运算部B1进行输入信号的处理。该输入信号中含有用于生成车速信号的车轮速度信号、用于生成加速踏板操作量信号的加速踏板开度信号、离合器1及2的输入侧转速即输入轴信号、离合器1的输出侧转速即第一输出轴信号、离合器2的输出侧转速即第二输出轴信号等。
变速决定运算部B2从输入信号运算部B1接受车速信号和加速踏板操作量信号，通过将其与预先制作的变速映象相比较，生成变速图案。该变速图案也包括非变速状态。
变速进度控制部B3监视该变速图案、控制对象离合器的输出侧转速ωc及两个离合器的转矩容量分配比R，由此判断控制的进行状况，选择准备阶段、替换阶段、惯性阶段、终止阶段中的任一阶段，生成变速控制阶段。
控制对象旋转选择部B4从变速决定运算部B2生成的变速图案和由变速进度控制部B3生成的变速控制阶段，与各自的变速控制配合并选择成为控制对象的离合器，从所选择的离合器的输出转速信号生成控制对象离合器的输出侧转速ωc。
目标旋转运算部B5从由变速进度运算部B3生成的变速阶段和控制对象离合器的输出侧转速ωc，与各自的变速控制配合，生成目标转速。此时，输入轴转矩Tin在符号为正的情况下，将目标转速ωref设定为比控制对象离合器的输出侧转速ωc大，在符号为负的情况下，设定为比控制对象离合器的输出侧转速ωc小。
分配比运算部B6从变速控制阶段与各自的变速控制配合而生成离合器转矩容量分配比R。
旋转F/B控制部B7使用控制对象离合器的输出侧转速ωc、目标转速ωref以及输入侧转速ωin，生成相对目标旋转的反馈控制量(F/B校正量)Tfb。
在加法运算部B8中，求得由旋转F/B控制部B7生成的F/B校正量Tfb与相当于开控制量的输入轴转矩Tin之和，生成离合器的总转矩容量Tc。
转矩容量分配比B9与由分配比运算部B6生成的转矩容量比R对应，将该总离合器的转矩容量Tc向各个离合器分配，得到离合器1容量Tc1、离合器2容量Tc2。
最后，离合器1容量/压力变换部B10将离合器1容量Tc1变换为离合器1控制指令压力，离合器2容量/压力变换部B11将离合器2容量Tc2变换为离合器2控制指令压力，对各离合器进行控制。
(流程图)本实施例的自动变速器的替换控制装置如上述构成，例如图11的流程图所示进行替换控制。
如图11所示，首先在步骤S1中判断是否在变速控制中。若判断为变速中，则继续由步骤S2判断是否为准备阶段。若为变速开始时刻，则首先选定准备阶段。在该准备阶段中，由步骤S3将有关输入旋转的旋转差控制目标值设为变速前控制目标值(变速前目标转速)即目标转速n1。变速前控制目标值设定为在换高速档的情况下，比变速控制开始时的转速高，在换低速档的情况下，比变速控制开始时的转速低。与此同时，由步骤S4将脱离侧离合器的分配比固定为1。相反，将接合侧离合器的分配比固定为零。
而且，由步骤S5判断脱离侧离合器的实际转速是否已达到变速前目标转速。另外，在本实施例中，由于不必在动力传递系统中进行由同步器得到的齿轮段的机械切换操作，故在步骤S5中，通过该机械操作将联接侧变速级设为从此要设定的变速级，并且以此作为and条件而加入到实际转速达到变速前目标转速的条件中。这样，在动力传递系统中，在需要通过例如由同步器得到的齿轮段的切换操作等离合器的联接脱离以外的机械操作而改变联接侧的齿轮列的结构的自动变速器的情况下，在步骤S5中，将由该机械操作而将联接侧变速级设为从此要设定的变速级作为结束条件而加入。
在此，若脱离侧离合器的实际转速未达到变速前目标转速，或不能由机械操作将联接侧变速级设为从此要设定的变速级，则进行步骤S23、S24、S26、S27的离合器容量运算和离合器指令油压运算的各处理。
即，在步骤S23中，通过比较目标转速和实际转速，反馈控制结果，设定总离合器的转矩容量。即，若输入侧的实际转速比目标转速小，则使总离合器的转矩容量仅减少预先设定的微小量，若输入侧的实际转速比目标转速大，则将总离合器的转矩容量仅增加预先设定的微小量。然后，在步骤S24中，将总离合器的转矩容量与分配比的乘积作为脱离侧联接容量基本值，将总离合器的转矩容量与脱离侧联接容量之差作为联接侧联接容量基本值。
进而，在步骤S26中，分别对脱离侧联接容量基本值和联接侧联接容量基本值的各个算出对由变速器的结构得到的各变速级中的离合器校正了分担率量的值，作为最终的脱离侧联接容量、联接侧联接容量。另外，在脱离侧、联接侧的分担率都总为1的结构的变速器的情况下，不需要该步骤。
最后，在步骤S27中，基于各离合器的容量-油压特性，将脱离侧、联接侧的离合器的转矩容量变换为脱离侧离合器指令油压、联接侧离合器指令油压，对执行器发出指示。
这样，在按每个控制周期反复进行步骤S1、S2、S3、S4、S5、S23、S24、S26、S27各处理，通过实施准备阶段，使实际转速接近目标转速，在需要通过离合器的联接脱离以外的机械操作来改变联接侧从齿轮列的结构的自动变速器的情况下，也能够由该机械操作将联接侧变速级设定为从此要设定的变速级。
由此，在成为由步骤S5判断为脱离侧离合器的实际转速达到变速前目标转速(在由于离合器的联接脱离之外的机械操作而需要改变联接侧的齿轮列的结构的自动变速器的情况下，也刻由该机械操作将联接侧变速级设为从此要设定的变速级)的状态。
此时，结束准备阶段，在步骤S6中进行向替换阶段的转换设定。由此，在下一个控制周期中，由步骤S2判断为不是准备阶段，由步骤S7中进行是否为替换阶段的判断，在此使其判断为替换阶段。而且，在步骤S8中将旋转差控制的目标值设为变速前控制目标值。同时，在步骤S9中判断脱离侧离合器的分配比。此时，接合侧离合器的分配比以规定的速度变化率逐渐增加。然后，在步骤S10中判断脱离侧离合器的分配比是否为零。
替换阶段开始一段时间后，若脱离侧离合器的分配比不为零，则即使在该替换阶段，也可以基于设定的分配比进行上述的步骤S23、S24、S26、S27各处理，分别算出总离合器的转矩容量(步骤S23)、脱离侧联接容量基本值、联接侧联接容量基本值(步骤S24)、最终的脱离侧联接容量、联接侧联接容量(步骤S26)，并且变换为脱离侧离合器指令油压、联接侧离合器指令油压(步骤S27)，对执行器发出指示。
通过反复进行这样的替换阶段的处理，由于在步骤S9中脱离侧离合器的分配比减少，故在步骤S10将脱离侧离合器分配比判断为零。此时，在步骤S11中结束替换阶段，设定向惯性阶段的转换。由此，在下一个控制周期中，经过步骤S2，在步骤S7中判断为不是替换阶段，并由步骤S12进行是否为惯性阶段的判断，在此，判断为惯性阶段。
在由步骤S12判断为惯性阶段时，在步骤S13中将旋转差控制的目标值设为变速后控制目标值即目标转速n2。与此同时，在步骤S14中将脱离侧离合器的分配比固定为零，将接合侧离合器的分配比固定为1。然后，在步骤S15中将目标转速和目前的实际转速进行比较，判断实际转速是否达到目标转速。
若实际转速未达到目标转速，则即使在该惯性阶段中，也可以分别算出总离合器的转矩容量(步骤S23)、脱离侧联接容量基本值、联接侧联接容量基本值(步骤S24)、最终的脱离侧联接容量、联接侧联接容量(步骤S26)，并且变换为脱离侧离合器指令油压、联接侧离合器指令油压(步骤S27)，对执行器发出指示。
通过在惯性阶段反复进行控制周期，使实际转速达到目标转速，由步骤S15判断实际转速是否达到目标转速。此时，在步骤S16中，将惯性阶段结束，设定向终止阶段的转换。由此，在下一个控制周期中，经过步骤S2而在步骤S7中判断为不是替换阶段，在步骤S12中判断为不是惯性阶段，在步骤S17中进行是否为终止阶段的判断，在此，判断为终止阶段。
此时，在步骤S18中，将目标转速(旋转差控制的目标值)设定为终止控制目标值。同时，在步骤S19中将脱离侧离合器的分配比固定为零，将接合侧离合器的分配比固定为1。然后，在步骤S20中，由定时器判断是否经过规定时间，在此，当确认经过规定时间，则在步骤S21中判断联接侧离合器的联接容量是否达到规定的值。
在没有经过规定时间，或即使经过规定时间联接侧离合器的联接容量也未达到规定值的情况下，基于终止控制目标值分别算出总离合器的转矩容量(步骤S23)、脱离侧联接容量基本值、联接侧联接容量基本值(步骤S24)、最终的脱离侧联接容量、联接侧联接容量(步骤S26)，并且变换为脱离侧离合器指令油压、联接侧离合器指令油压(步骤S27)，对执行器发出指令。
然后，当在步骤S20、S21中，判断经过规定时间且联接侧离合器的联接容量达到规定的值时，在步骤S22中将变速控制结束，进行向非变速时控制的转换准备。
在之后的控制周期中，由步骤S1判断为不在变速中，并且在步骤S25中将脱离侧、联接侧的离合器的转矩容量分别设定为非变速时脱离侧离合器的转矩容量基本值、非变速时联接侧离合器的转矩容量基本值，在步骤S26中相对脱离侧联接容量基本值和联接侧联接容量基本值，分别算出对由变速器的结构得到的各变速级中的离合器校正了分担率量的值，并分别算出最终的脱离侧联接容量和最终的脱离侧联接容量，将其变换为脱离侧离合器指令油压、联接侧离合器指令油压(步骤S27)，对执行器发出指令。
通过在规定的控制周期反复进行以上处理而实施本控制。
(滑行升档时的时间图表)当将本实施例的替换控制适用于滑行升档时(随着加速踏板踏入量的减少或解除踏入的负载要求的减小而升档)，进行如图12所示的控制。图12中为了与离合器的转矩容量进行比较，由绝对值表示输入轴转矩，但实际上转矩的符号为负，或成为接近零的低转矩。
图9所示的自动升档时是要将从离合器的输入侧向输出侧传递的驱动转矩(即离合器的传递转矩容量)增大的情况，在使离合器打滑时，由于输入侧比输出侧高速旋转，故将准备阶段、替换阶段的输入轴的第一目标转速n1设为比控制开始时(准备阶段开始时)的转速高出规定量的高速旋转侧。
另一方面，滑行升档时是与其增大驱动转矩不如使输入旋转减少的情况，当使离合器打滑时，输入侧比输出侧低速旋转。因此，如图12所示，滑行升档时的准备阶段、替换阶段的输入轴的第一目标转速n1被设定为比控制开始时(准备阶段开始时)的转速低规定量的低速旋转侧。因此，准备阶段的终止判断、替换阶段的开始判断必须在低于该第一目标转速时进行。
(滑行降档时的时间图表)当将本实施例的替换控制适用于滑行降档时(随着将踏板的踏入解除的负载要求减小(用于发动机制动动作)而降档时)，如图13所示进行控制。在图13中，与图12相同，为了与离合器的转矩容量进行比较，由绝对值表示输入轴转矩，但实际上转矩的符号为负，或成为接近零的低转矩。
此时，即使将传递的驱动转矩(离合器的传递转矩容量)减少，输入轴旋转也只沿从变速前的旋转下降的方向动作，因此，必须将准备阶段、替换阶段的第一目标转速n1设为比变速前旋转低。因此，准备阶段的终止判断、替换阶段的开始判断必须在小于该第一目标转速时进行。
另外，由于是降档，故希望变速后转速必然比变速前转速高，因此，将第二目标转速n2设定为比变速后转速低。输入轴在到达第二目标转速后圆滑地上升到变速后转速。
在这些各变速时的控制中，进行切换的仅是设定目标值，控制逻辑的结构本身不发生变化。
这样，根据本实施例的替换控制装置，一边着眼于传递转矩的分配状态，一边控制摩擦接合件的转速，将替换控制分为着眼于转矩的控制和着眼于转速的控制并且满足各自的条件，同时，最终可作为脱离侧离合器的指令油压、联接侧离合器的指令油压这样的单一的控制量输出，可由简单的控制逻辑实现圆滑的替换动作。
另外，由于可使脱离侧离合器的脱离时间和联接侧离合器的接合时间完全同步地进行，故也有可迅速完成变速动作的效果。
(第二实施例)图14～图16表示本发明第二实施例的自动变速器的替换控制装置及方法。
首先，图14是表示第二实施例的装置的具体控制结构的框图，与第一实施例的图10对应。在本实施例中，与第一实施例中将目标值设为目标转速不同，将目标值设为目标旋转差(目标转速差)。除去该点之外，由于形成与第一实施例相同的结构，因此仅说明与第一实施例不同的方面。
在第一实施例中，相对控制开始时的输入轴的转速增加或减少规定量Δn而设定输入轴的第一目标转速n1，这相当于对脱离侧离合器的输入侧和输出侧给予对应于规定量Δn的旋转差，在控制开始后，将输入轴的转速控制为第一目标转速则是相当于控制在脱离侧离合器的输入侧和输出侧产生对应于规定量Δn的旋转差。另外，相对变速后的转速增加或减少规定量Δn而设定输入轴的第二目标转速n2，这相当于对联接侧离合器的输入侧和输出侧给予对应于规定量Δn′的旋转差，将输入轴的转速控制为第二目标转速则相当于控制在联接侧离合器的输入侧和输出侧产生对应于规定量Δn′的旋转差。
离合器在打滑状态下，在输入侧和输出侧产生旋转差(转速差)。在该旋转差时，离合器的输入侧以与变速器的输入轴对应的转速进行旋转，离合器的输出侧以与驱动轮对应的转速进行旋转。因此，在第一实施例中，将输入轴的转速控制为第一目标转速相当于对脱离侧离合器的输入侧和输出侧给予旋转差，将输入轴的转速控制为第二目标转速相当于对联接侧离合器的输入侧和输出侧给予旋转差。
因此，在本实施例中，代替第一实施例的目标旋转运算部B5，具有目标旋转差运算部B12，代替第一实施例的旋转F/B控制部B7，具有旋转差F/B控制部(转速反馈控制部)B13。
目标旋转差运算部B12与目标旋转运算部B5相同，基于生成的变速控制阶段，与各变速控制配合并生成与第一目标转速对应的第一目标旋转差sref1和与第二目标转速对应的第二目标旋转差sref2。在输入轴转矩Tin的符号为正的情况下，将各目标旋转差sref(在未区别第一、第二的情况下为sref)设为正值，在符号为负的情况下，将各目标旋转差设为负值。
旋转差F/B控制部B13使用该设定的目标旋转差sref、控制对象离合器的输出侧转速ωc及输入侧转速ωin，生成相对于目标旋转差的反馈控制量(F/B校正量)Tfb。
这样，在着眼于目标旋转差进行控制时，需要从目标旋转差求出惯性中的转矩降低量。以该转矩降低量作为运算方法，例如表示于图15或图16的框图中。
图15所示的方法是由目标旋转差运算部B12从变速控制阶段和输入转矩Tin求出目标旋转差sref，并且由差分运算部B14算出与一控制周期前的值(目标旋转差sref)的差分，将其试作为目标旋转差速度变化率，由乘积运算部B15算出与惯性相当值的积，作为发动机转矩降低量。
图16所示的方法是预测变速前后的旋转变化量，从该旋转变化量和目标变速时间求出惯性阶段中的转矩降低量。即，在变速前后旋转差运算部B13中，通过变速图案和离合器1输出轴转速ωc1以及离合器2输出轴转速ωc2求出变速前后旋转差。然后，由目标变速时间运算部B16从变速控制阶段和输入轴转矩Tin求出目标变速时间。然后，由运算部B18算出变速前后旋转差相对目标变速时间的商，将其看作为目标旋转差速度变化率，由乘积运算部B15算出与惯性相当值的积，作为发动机转矩下降量。
这样，可着眼于目标旋转差进行与第一实施例相同的控制，由此，可得到与第一实施例相同的作用效果。
(其它)以上说明了本发明的实施例，但本发明不限于这样的实施例，在不脱离本发明主旨的范围内，可进行各种变形。
例如，在上述第一、二实施例中，摩擦接合件控制部件10以输入轴转速为控制参数，进行离合器1、2的控制，但也可以不是输入轴转速自身，将与其对应的其它输入部件的转速作为控制参数。另外，也可以以变速比作为控制参数进行离合器1、2的控制。即，对离合器的输入输出之间给予旋转差也会使得外观上的变速比变得微小，因此，可将目标变速比相对变速前的值或变速后的值变得微小，进行离合器1、2的控制，使变速比达到目标变速比。
在以变速比为控制参数时，变速时的离合器旋转的目标值(也相当于控制终止阈值)也从输入转速成为变速比(即目标变速比)。
另外，准备阶段的目标变速比(阶段终止阈值)r1在将目标转速设为比变速前输入旋转或变速后输入旋转高出规定量Δn1、Δn2的转速时，将目标变速比设定为比变速前变速比或变速后变速比高出规定量Δr1、Δr2的变速比，在将目标转速设为比变速前输入旋转或变速后输入旋转低规定速度Δn1′、Δn2′的转速时，只要将目标变速比设为比变速前变速比和变速后变速比低规定量Δr1′、Δr2′的变速比即可。
另外，特别是在将离合器2的旋转差或与该旋转差对应的输入转速(例如输入轴转速)控制在目标值时，也可以为如下结构，不是一定值的目标值，而是设定使目标值根据经过时间而改变的目标值轨迹，通过使上述控制参数追随该目标值轨迹的轨迹追随控制进行控制。由此，能够以理想的变速速度及变速时间进行控制。
另外，在第一、二实施例中，以图8所示的自动变速器为例进行了说明，但本发明如使用图1～图6的原理说明那样，可广泛适用于各种自动变速器的摩擦接合件的替换。
权利要求
1.一种自动变速器的替换控制装置，在进行根据变速级将多个摩擦接合件中任一个接合而使来自发动机的输入旋转适当变速并输出的自动变速器的变速级切换时，将第一摩擦接合件从接合切换到脱离，同时将第二摩擦接合件从脱离切换到接合，其特征在于，所述自动变速器的替换控制装置具有摩擦接合件控制部件，在进行所述变速级的切换动作时，该摩擦接合件控制部件通过调节所述第一及第二摩擦接合件的各接合控制量，控制所述第一及第二摩擦接合件，所述摩擦接合件控制部件具有目标值设定部件，该目标值设定部件设定所述第一摩擦接合件的输入输出间的转速差的变速级切换前目标值即第一目标旋转差；第一控制部件，该第一控制部件从所述变速级的切换开始时进行调节所述第一摩擦接合件的接合控制量的第一控制，以使所述第一摩擦接合件成为打滑状态，并使所述第一摩擦接合件中的输入输出间的转速差逐渐接近所述第一目标旋转差；第二控制部件，该第二控制部件具有转矩容量算出部件和分配比设定部件，其中，所述转矩容量算出部件算出或推测将所述第一摩擦接合件的所述转速差维持在所述第一目标旋转差的状态所要求的总传递转矩容量，所述分配比设定部件设定所述第一及第二摩擦接合件中的传递转矩容量的分配比，以使所述第一及第二摩擦接合件的各传递转矩容量之和与所述总传递转矩容量相等，并且所述第一摩擦接合件的分配比逐渐减少，所述第二摩擦接合件的分配比逐渐增加，所述第二控制部件在所述第一控制进行之后，基于由所述转矩容量算出部件算出或推测的所述总传递转矩容量和由所述分配比设定部件设定的所述分配比，来设定所述各摩擦接合件的传递转矩容量，并基于该设定的传递转矩容量进行调节所述第一及第二摩擦接合件的各接合控制量的第二控制。
2.如权利要求1所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述目标值设定部件设定所述第二摩擦接合件中的输入输出间的转速差的变速级切换前目标值即第二目标旋转差，同时，所述摩擦接合件控制部件具有第三控制装置，若通过所述第二控制而使所述第一摩擦接合件中的传递转矩容量为零，则该第三控制装置进行调节所述第二摩擦接合件的接合控制量的第三控制，以使所述第二摩擦接合件中的输入输出间的转速差逐渐接近所述第二目标旋转差，若所述第二摩擦接合件的所述转速差在所述第二目标旋转差以内，则结束所述第三控制，并终止摩擦接合件的替换控制。
3.如权利要求2所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，具有检测或算出所述第一及第二摩擦接合件中的输入输出间的转速差的转速差检测部件，所述摩擦接合件控制部件基于由所述转速差检测部件检测或算出的所述转速差来判断从所述第一控制向所述第二控制的转换及所述第三控制的结束。
4.如权利要求1～3中任一项所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述目标值设定部件根据所述第一摩擦接合件的输出转速和所述第一目标旋转差设定所述第一摩擦接合件的输入转速的目标值即第一目标转速，同时，所述第一控制部件控制所述第一摩擦接合件的输入输出间的转速差，以使所述第一摩擦接合件的输入转速逐渐接近所述第一目标转速，所述第二控制部件的所述转矩容量算出部件算出或推测将所述第一摩擦接合件的输入转速维持在所述第一目标转速状态所要求的所述第一摩擦接合件及所述第二摩擦接合件的总传递转矩容量。
5.如权利要求2～4中任一项所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述目标值设定部件根据所述第二摩擦接合件的输出转速和所述第二目标旋转差设定所述第二摩擦接合件的输入转速的目标值即第二目标转速，同时，所述第三控制部件控制所述第二摩擦接合件的输入输出间的转速差，以使所述第二摩擦接合件的输入转速逐渐接近所述第二目标转速。
6.如权利要求4或5所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述第一或第二目标转速的值在所述第一摩擦接合件的传递转矩容量降低而所述输入部件的转速增加的情况下，设定于比所述第一摩擦接合件的输出轴旋转更靠近增加侧，在所述第一摩擦接合件的传递转矩容量降低而所述输入部件的转速降低的情况下，设定在比所述第一摩擦接合件的输出轴旋转更靠近减少侧。
7.如权利要求6所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述第一摩擦接合件的传递转矩容量降低而所述输入部件的转速增加或减少是由与所述输入部件连结的发动机的负载或与该负载对应的量的大小或符号决定的。
8.如权利要求6或7所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述第一或第二目标转速的值根据与所述输入部件连结的发动机的负载或与该负载对应的量和所述输入部件的旋转或与该旋转对应的量，或者与所述输入部件连结的发动机的负载或与该负载对应的量和变速比来设定的。
9.如权利要求2～4中任一项所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述摩擦接合件控制部件在进行控制所述第二摩擦接合件的旋转差的所述第三控制时，以所述输入部件的转速、所述第二摩擦接合件的输入转速以及变速比中的任一个作为控制参数，所述目标值设定部件生成所述控制参数的从变速前的值到变速后的值的目标值的轨迹，所述第三控制部件在控制所述第二摩擦接合件的旋转差时，通过使所述控制参数的计测值追随所生成的所述控制参数的目标值轨迹的轨迹追随控制来控制所述第二摩擦接合件。
10.如权利要求2～4中任一项所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述摩擦接合件控制部件在进行控制所述第二摩擦接合件的旋转差的所述第三控制时，以所述输入部件的转速和所述第二摩擦接合件的输入转速中的任一个作为控制参数，所述目标值设定部件将所述控制参数的变速后的转速设定为目标值，所述第二和第三控制部件在控制所述第二摩擦接合件的旋转差时，使所述控制参数的计测值逐渐接近所述控制参数的所述目标值。
11.如权利要求9或10所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，进行所述轨迹追随控制或所述目标值渐近控制的结果是，在所述控制参数的计测值成为预先设定的控制终止阈值时，结束该控制。
12.如权利要求11所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述控制参数是所述输入部件的转速和所述第二摩擦接合件的输入转速中的任一个，所述控制终止阈值在升挡时设定为比变速后转速大的转速，在降档时设定为比变速后转速小的转速。
13.如权利要求11或12所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述控制终止阈值基于所述输入部件的转速、所述第二摩擦接合件的输入转速和变速比中的任一个以及发动机的负载或与该负载对应的量进行设定。
14.容量权利要求2～13中任一项所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，具有发动机指令部件，该发动机指令部件在进行所述第三控制时，根据目标转速的速度变化率和与该目标旋转速度变化率相关联的部位的惯量的乘积，求出转矩降低量，向输入目的的发动机发出转矩降低指令。
15.如权利要求14所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，根据上一次的目标旋转和本次的目标旋转的差分求出所述目标转速的速度变化率。
16.如权利要求14所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，根据变速前后的旋转差大致成为目标值的变速时间求出所述目标转速的速度变化率。
17.如权利要求1～16中任一项所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述第一及第二摩擦接合件都是油压控制式多盘离合器，所述第一及第二摩擦接合件的各接合控制量是离合器控制压。
18.如权利要求1～17中任一项所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述摩擦接合件控制部件对所述第一及第二摩擦接合件的分别设定的所述传递转矩容量，以根据所述第一及第二摩擦接合件的各结构设定的分担率量进行校正，根据该校正的传递转矩容量设定所述第一及第二摩擦接合件的各接合控制量。
19.如权利要求1～18中任一项所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述摩擦接合件控制部件在根据所述各传递转矩容量设定所述各接合控制量时，使用相对于作为对象的摩擦接合件的输入输出轴的旋转差的摩擦阻力特性。
20.如权利要求1～19中任一项所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述摩擦接合件控制部件在根据所述各传递转矩容量设定所述各接合控制量时，使用作为对象的摩擦接合件的联接开始初期油压。
21.如权利要求1～20中任一项所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述自动变速器如下构成包括所述第一及第二摩擦接合件的联接、脱离之外的机械操作，进行所述变速级的切换，在从所述第一控制向所述第二控制转换的条件中含有将所述机械操作结束的条件。
22.如权利要求2～21中任一项所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述摩擦接合件控制部件具有进行第四控制的第四控制装置，该第四控制在由所述第三控制使所述第二摩擦接合件中的输入输出间的转速差达到所述目标旋转差时，使所述第二摩擦接合件的传递转矩容量增加到最大容量。
23.如权利要求22所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述摩擦接合件控制部件在变速级的替换结束后维持所述第四控制。
24.如权利要求1～23中任一项所述的自动变速器的替换控制装置，其特征在于，所述第一及第二摩擦接合件的各输入侧都与共同的输入部件一体旋转，所述第一及第二摩擦接合件相互并列配置，同时，在所述第一摩擦接合件上连接有第一变速齿轮机构，在所述第二摩擦接合件上连接有第二变速齿轮机构。
25.一种自动变速器的替换控制方法，在进行根据变速级将多个摩擦接合件中任一个接合而进行动力传递的自动变速器中的变速级切换时，将第一摩擦接合件从接合设为脱离，同时将第二摩擦接合件从脱离设为接合，其特征在于，具有第一步骤和第二步骤，在所述第一步骤中，从所述变速级的切换开始时调节所述第一摩擦接合件的接合控制量，以使所述第一摩擦接合件成为打滑状态，所述第一摩擦接合件中的输入输出间的转速差逐渐接近作为变速级切换前目标值而设定的目标旋转差，在所述第二步骤中，在所述第一步骤之后，算出或推测将所述第一摩擦接合件的所述转速差维持在所述目标旋转差的状态所要求的总传递转矩容量，同时设定所述第一及第二摩擦接合件的传递转矩容量的分配比，以使所述第一及第二摩擦接合件中的各传递转矩容量之和与所述总传递转矩容量相等，且所述第一摩擦接合件的分配比逐渐减少，所述第二摩擦接合件的分配比逐渐增加，基于所述算出或推测的总传递转矩容量和所述设定的分配比来设定所述各摩擦接合件的传递转矩容量，并基于该设定的传递转矩容量来调节所述第一及第二摩擦接合件的各接合控制量。
26.如权利要求25所述的自动变速器的替换控制方法，其特征在于，具有第三步骤，在该第三步骤中，若由所述第二步骤而使所述第一摩擦接合件的传递转矩容量为零，则调节所述第二摩擦接合件的接合控制量，使所述第二摩擦接合件中的输入输出间的转速差逐渐接近作为变速级切换后目标值而设定的目标旋转差。
27.如权利要求26所述的自动变速器的替换控制方法，其特征在于，具有第四步骤，在该第四步骤中，在由所述第三步骤而使所述第二摩擦接合件中的输入输出间的转速差达到所述目标旋转差时，将所述第二摩擦接合件的容量增加到最大容量。
全文摘要
一种自动变速器的替换控制装置及方法，其涉及自动变速器变速时的离合器(摩擦接合件)的替换控制，可简单地实现着眼于旋转状态及传递转矩的分配状态的控制。在将离合器(1)从接合切换到脱离的同时，将离合器(2)从脱离切换到接合，此时，算出为了将离合器(1)的转速差维持在目标旋转差的状态上所要求的离合器(1)和离合器(2)的总传递转矩容量，设定离合器(1)和离合器(2)的传递转矩容量的分配比，从这些总传递转矩容量和分配比设定各离合器的传递转矩容量，并基于各离合器的传递转矩容量调节各离合器的各接合控制量。
文档编号F16H59/14GK1904414SQ20061009437
公开日2007年1月31日 申请日期2006年6月29日 优先权日2005年7月15日
发明者片仓秀策, 内田正明, 川本佳延, 本间知明 申请人:捷特科株式会社