车辆的变速控制装置制造方法
【专利摘要】是构成为减轻离合器到离合器变速的变速冲击的变速控制装置。一种车辆的变速控制装置，在所述车辆中，根据能够使扭矩容量连续地变化的多个啮合机构的啮合以及释放的状态设定有多个变速挡的变速器与动力源的输出侧连结，所述变速控制装置进行离合器到离合器变速，在该离合器到离合器变速中，通过使规定的啮合机构的扭矩容量逐渐地降低以释放该规定的啮合机构，并且使其它啮合机构的扭矩容量逐渐地增大以使该其它啮合机构啮合，从规定的变速挡切换为其它变速挡，所述变速控制装置具备扭矩运算单元，该扭矩运算单元根据所述变速器的目标输入角加速度、所述变速器的目标输出角加速度、释放侧的啮合机构的目标扭矩容量以及目标输出扭矩，求出所述离合器到离合器变速中的扭矩相以及惯性相下的啮合侧的啮合机构的目标扭矩容量(步骤S6)，所述释放侧的啮合机构的目标扭矩容量被设定为从所述离合器到离合器变速中的扭矩相至惯性相连续地变化的值。
【专利说明】车辆的变速控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及进行车辆中的变速的控制的装置，特别涉及进行通过使离合器、制动器等啮合机构的释放和啮合并行地进行而使变速挡变化的变速控制的装置。
【背景技术】
[0002]车辆的变速比是由参与从发动机等驱动力源向驱动轮的扭矩传递的机构来决定的，以往的一般的车辆用变速器构成为:通过离合器从多个齿轮对中选择参与扭矩的传递的齿轮对，或者根据离合器、制动器等啮合机构的啮合以及释放的状态，选择由多组行星齿轮机构构成的传动机构中的扭矩传递路径，并且根据离合器、制动器等啮合机构的啮合以及释放的状态来切换单一的行星齿轮机构中的反力要素或者输出要素来选择前进挡、后退挡。在这种变速器中，有时通过释放设定了变速前的变速挡的啮合机构并使设定变速后的变速挡的啮合机构啮合来进行包括前进挡和后退挡的切换的变速挡的变更。这样的变速被称为离合器到离合器(clutch to clutch)变速，如果为了执行该变速而啮合或者释放的啮合机构的扭矩容量都不足，则发动机挂起、或者驱动扭矩降低而产生所谓的缩回感，相反如果两方的啮合机构的扭矩容量过剩，则成为所谓的停顿状态而驱动扭矩被削减，这有时成为冲击。
[0003]在离合器到离合器变速中，需要这样以啮合侧的啮合机构和释放侧的啮合机构的扭矩容量不会过剩并且不会不足的方式进行控制，为此以往提出了各种控制装置、控制方法。在例如日本特开2008-051186号公报中，记载了构成为如下的变速控制装置:求出变速器的输出扭矩的目标值，根据该目标输出扭矩和参与离合器到离合器变速的一方的离合器的扭矩分担率，求出该一方的离合器的扭矩，根据该一方的离合器扭矩和目标输出扭矩，求出另一方的离合器的扭矩。而且，在该日本特开2008-051186号公报记载的变速装置中，使释放侧的离合器的扭矩逐渐地降低以在惯性相(inertia phase)的开始时间点成为零。因此，在惯性相下，释放侧的离合器不分担扭矩，而使啮合侧的离合器的液压增大，从而进行变速。
[0004]另外，在日本特开2001-227637号公报中，记载了构成为如下的变速控制装置:在离合器到离合器变速的扭矩相下，根据输入转速的变化量，变更啮合侧离合器的扭矩容量。在离合器到离合器变速的扭矩相下，当啮合侧离合器的扭矩容量不足时，如果是所谓的踩油门(power on)状态则发动机转速或者输入转速增大，相反，如果啮合侧离合器的扭矩容量过大，则成为所谓的停顿状态，产生驱动扭矩降低的缩回感。因此，日本特开2001-227637号公报记载的装置在输入转速向增大方向变化了的情况下，使啮合侧离合器的扭矩容量增大，而在输入转速向降低侧变化了的情况下，使啮合侧离合器的扭矩容量降低。
[0005]在上述日本特开2008-051186号公报记载的装置中，在惯性相的开始处将释放侧离合器的扭矩容量或者液压设定为零，所以在刚刚之前释放侧离合器的扭矩容量或者液压变高某种程度的情况下，在惯性相的开始处释放侧离合器被急剧释放。与此相伴，使啮合侧离合器的扭矩容量或者液压急剧地增大与释放侧离合器的扭矩容量的降低相当的量。因此，这些离合器的扭矩容量或者液压的控制变得不连续，这成为主要原因而存在产生变速冲击的可能性。
[0006]另外，上述日本特开2001-227637号公报记载的装置是构成为控制离合器到离合器变速中的扭矩相下的啮合侧离合器的装置，在惯性相下积极地产生包括发动机的旋转部件的转速的变化，所以日本特开2001-227637号公报记载的装置无法应用于离合器到离合器变速的整体中的控制。
【发明内容】
[0007]本发明是根据上述技术背景而完成的，其目的在于提供一种变速控制装置，能够从离合器到离合器变速中的扭矩相至惯性相平滑地产生扭矩、转速的变化而防止或者缓和变速冲击。
[0008]本发明为了解决上述课题，提供一种车辆的变速控制装置，在所述车辆中，根据能够使扭矩容量连续地变化的多个啮合机构的啮合以及释放的状态设定有多个变速挡的变速器与动力源的输出侧连结，所述变速控制装置进行离合器到离合器变速，在该离合器到离合器变速中，通过使规定的啮合机构的扭矩容量逐渐地降低以释放该规定的啮合机构，并且使其它啮合机构的扭矩容量逐渐地增大以使该其它啮合机构啮合，从规定的变速挡切换为其它变速挡，其特征在于，所述变速控制装置具备扭矩运算单元，该扭矩运算单元根据所述变速器的目标输入角加速度、所述变速器的目标输出角加速度、释放侧的啮合机构的目标扭矩容量以及目标输出扭矩，求出所述离合器到离合器变速中的扭矩相以及惯性相下的啮合侧的啮合机构的目标扭矩容量，所述释放侧的啮合机构的目标扭矩容量被设定为从所述离合器到离合器变速中的扭矩相至惯性相连续地变化的值。
[0009]在本发明中，还具备输出扭矩运算单元，该输出扭矩运算单元根据所述变速器的目标输入角加速度、所述变速器的目标输出角加速度、释放侧的啮合机构的目标扭矩容量以及目标输出扭矩，求出所述离合器到离合器变速中的扭矩相以及惯性相下的所述动力源的输出扭矩。
[0010]因此，根据本发明，根据同一运算式求出从离合器到离合器变速的扭矩相至惯性相的啮合侧的啮合机构的目标扭矩容量，而且在该运算中使用的释放侧的啮合机构的目标扭矩容量成为从扭矩相到惯性相连续地变化的值，所以啮合侧的啮合机构中的目标扭矩容量也连续地变化。因此，不产生执行离合器到离合器变速的啮合侧以及释放侧的各啮合机构的扭矩容量急剧变化、并与其相伴地驱动扭矩急剧地变化等的事态，所以能够降低离合器到离合器变速中的变速冲击、或者能够防止变速冲击。
[0011]另外，如果与哨合侧的哨合机构的目标扭矩容量一并地控制动力源的输出扭矩，则能够进一步降低或者防止变速冲击，并且能够提高啮合机构的耐久性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是用于说明由本发明的变速控制装置执行的控制的一个例子的流程图。
[0013]图2是示意地示出在踩油门升挡时执行了该控制的情况下的各离合器扭矩要求值的变化的一个例子的图。
[0014]图3是示意地示出能够应用本发明的车辆的控制系统的框图。
[0015](符号说明)
[0016]1:动力源；2:输入轴；3:自动变速器；C1、C2:啮合机构；4:输出轴；5:差速器；6:驱动轮:电子控制装置(ECU)。
【具体实施方式】
[0017]首先，在说明在本发明中能够作为对象的车辆时，在本发明中作为对象的车辆是具备进行离合器到离合器变速的自动变速器的车辆。如果将其用框图示意地示出则如图3所示，在动力源I的输出侧经由输入轴2连结了自动变速器3。该动力源I是由汽油发动机、柴油发动机等内燃机或者马达构成、或者组合了内燃机和马达的混合类型的动力源。该动力源I构成为以电方式至少控制输出扭矩。例如，如果是汽油发动机，则具备电子节气门阀，并构成为:以电方式控制节气门开度而设定与吸入空气量对应的输出扭矩，并且进行点火时期的滞后角控制或者超前角控制而使输出扭矩临时地变化为大或小。另外，在图3中，将发生对自动变速器3输入的扭矩的装置作为动力源，因此在具备扭矩转换器的车辆的情况下，扭矩转换器包含于动力源。
[0018]自动变速器3是构成为如下的变速器:通过使规定的啮合机构Cl啮合来设定规定的变速挡，而且通过释放该啮合机构Cl并且将其它啮合机构C2从释放状态切换为啮合状态来设定其它变速挡。该啮合机构Cl、C2可以是将一起旋转的部件彼此进行连结并且解除其连结的离合器机构、和将旋转部件连结到规定的固定部或者解除其连结的制动器中的任意一个。因此，上述自动变速器3是有挡式的变速器。另外，也可以是，不需要可设定的变速比的整体中的所有变速是离合器到离合器变速，而至少一个变速是成为离合器到离合器变速的变速器。而且，这些啮合机构(以下有时简单地记载为离合器)C1、C2构成为通过规定的致动器来控制扭矩容量，该致动器可以是液压致动器、电动致动器，因此构成为以电方式控制扭矩容量。更具体而言，自动变速器3具备通过多个电磁阀控制液压的液压回路，并构成为:通过该电磁阀切换油路来执行变速，并且通过电磁阀控制该变速的过程中的离合器的扭矩容量、设定了变速挡的状态下的离合器的扭矩容量。构成为:从该自动变速器3的输出轴4输出的扭矩被传递到构成了最终减速器的差速器5，从该差速器5向左右的驱动轮6传递驱动扭矩。
[0019]设置了用于控制上述动力源1、自动变速器3的电子控制装置(ECU) 7。该电子控制装置7既可以是合并了动力源I用的控制装置以及自动变速器3用的控制装置的结构，或者也可以是构成为向这些控制装置输出控制信号的结构。该电子控制装置7以微型计算机为主体而构成，构成为:根据预先存储的各种映射表(map)、数据及程序、以及从外部输入的各种数据进行运算，将其运算结果作为控制指令信号输出到动力源1、自动变速器3。该映射表是与各种参数对应地通过实验、仿真等决定控制目标值而得到的，是决定变速挡的变速线图、决定与驾驶员的要求对应的驱动力的驱动力映射表、输出轴4的角加速度、输入轴2的角加速度的目标值、释放侧离合器的扭矩要求值等映射表。另外，在举出从外部输入的信号的例子时，是车速V、油门开度Acc、在自动变速器3中设定的变速比Y等。
[0020]本发明的变速控制装置如以下叙述那样控制上述车辆中的离合器到离合器变速。图1是用于说明该控制的一个例子的流程图，首先，判断是否为执行离合器到离合器变速的状态、换言之判断离合器到离合器变速的判断是否成立(步骤SI)。通过以油门开度Acc等为代表的驱动要求量和车速等表示车辆的行驶状态的数据、以及预先准备的变速线图，进行变速判断，在行驶状态从变速线图中的规定的变速挡区域变化为其它变速挡区域的情况下，应变速的判断成立。如果这样判断出的变速是从使规定的离合器啮合而设定的变速挡向释放该离合器并且使其它离合器啮合的变速挡的变速，则离合器到离合器变速的判断成立。
[0021]在由于该离合器到离合器变速的判断不成立而在步骤SI中判断为否定的情况下，不进行特别的控制而暂且结束图1的例程。相对于此，在步骤Si中判断为肯定的情况下，读入驾驶员要求的动力源扭矩(步骤S2)。以规定的车速进行了油门操作时的要求驱动力应在设计上作为车辆的行驶特性或者行驶性能而决定，所以能够预先作为映射表准备，因此能够将车速V以及油门开度Acc作为自变量，从映射表求出要求驱动力。即，在步骤S2中读入的动力源扭矩也可以是当前的动力源扭矩推测值。根据该要求(或者推测)驱动力和车速，求出动力源I的目标输出。另一方面，根据车速V及变速比Y以及差速器5的齿轮比等规定的常数来求出动力源I的转速，所以通过将目标输出除以该动力源I的转速来求出动力源扭矩。在步骤S2中参照这样得到的动力源扭矩。
[0022]接下来，读入输出轴4的角加速度(步骤S3)。输出轴4经由差速器5连结到驱动轮6，所以输出轴4的角加速度对应于车辆的加速度，因此能够根据与车速V相当的检测值的变化率求出。更具体而言，通过内置于自动变速器3的转速传感器，测量输出轴4的转速，对该测量值进行微分处理等信号处理，求出角加速度。
[0023]进而，计算输出轴扭矩的目标值和输入轴2的角加速度的目标值(步骤S4)。关于变速，输入轴2或者动力源I的转速、输出轴扭矩变化为由变速后的变速比决定的值，存在如下可能性:如果急剧地产生这些变化,则变速冲击恶化,相反,如果在这些变化中需要长时间，则变速响应性恶化而对驾驶员造成别扭感、或者啮合机构的耐久性降低等。因此，通常，决定直至完成变速为止的所谓的变速时间，并进行控制以在该期间中完成输出轴扭矩、输入轴转速的变化。为此，如上述日本特开2008-51186号公报记载那样，在设计上，能够将输出轴扭矩的目标值预先作为目标输出扭矩的时间函数或者变化模式(变化波形)来决定。另外，能够对自动变速器3的推测输入扭矩(上述动力源扭矩)乘以变速比Y、差速器5的齿轮比、动力传递效率等来求出目标输出扭矩。另外，在惯性相下，构成动力源1、自动变速器3的各种旋转部件的转速发生变化，产生与该转速的变化相伴的惯性扭矩，所以目标输出扭矩被设定为考虑了该惯性扭矩的值。因此，在图1所示的例程中，也可以进行惯性相的开始的判定，通过检测输入轴转速从根据变速前的变速比和车速(或者输出轴转速)求出的转速脱离了预先决定的判定基准转速以上来进行该惯性相的开始的判断即可。
[0024]另外，关于输入轴转速，从由变速前的变速比和车速决定的转速变化为由变速后的变速比和车速决定的转速，在预先决定的变速时间内产生其转速变化，所以能够根据该转速的变化量和变速时间，求出角加速度的目标值。因此，关于该输入轴角加速度目标值，也可以预先根据车速V、每个变速模式等作为映射表准备，使用该映射表来计算。
[0025]然后，读入释放侧离合器扭矩的要求值(步骤S5)。如上所述，离合器到离合器变速是使一方的啮合机构的释放和另一方的啮合机构的啮合并行地进行的变速，所以在图1所示的控制例中，先决定释放侧离合器的扭矩容量，与其对应地求出啮合侧离合器的扭矩容量、动力源I的扭矩要求量。然后，该释放侧离合器扭矩的要求量被设定为在夹着扭矩相的结束时即惯性相的开始时的前后连续地变化的值。因此，关于在步骤S5中读入的释放侧离合器的扭矩要求值，能够根据变速模式、车速V或者油门开度Acc预先决定为映射表。
[0026]另外，关于上述步骤S2至步骤S5的控制，无需特别按照图1记载的顺序执行，除了使用在先行的步骤中求出的数据的情况以外，也可以将其执行顺序设为图1揭示的顺序以外的顺序。
[0027]使用如以上那样得到的数据，计算动力源扭矩要求值和啮合侧离合器的扭矩要求量(扭矩容量的要求量)(步骤S6)。如果表示该运算式，则如下所示，(I)式是在升挡时的扭矩相以及惯性相下使用的式，(2)式是在降挡时的扭矩相以及惯性相下使用的式。
[0028][数式I]
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[0030]
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[0031]根据关于作为对象的自动变速器3中的齿轮系的以往已知的下述运动方程式，导出这些⑴式以及⑵式。
[0032][数式2]
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[0034]此处，cotA (d?t/dt)是在上述步骤S4中计算出的输入轴角加速度目标值，ω。点(doydt)是在上述步骤S3中计算出的输出轴角加速度，To是在步骤S4中求出的目标输出轴扭矩，Tt是在步骤S2中求出的动力源扭矩，Tclow是在变速前或者变速后的低速侧的变速挡下啮合的离合器的扭矩，Tchi是在变速前或者变速后的高速侧的变速挡下啮合的离合器的扭矩，al、a2、bl、b2、cl、c2、dl、d2分别是作为对象的自动变速器3中的齿轮系的运动方程式中的常数且能够预先求出的值。
[0035]在各个变速的过程中的扭矩相以及惯性相下的任意一相中，都共同地使用在升挡时求出动力源扭矩要求值Tt以及啮合侧离合器扭矩要求值Tchi的上述(I)式、以及在降挡时求出动力源扭矩要求值Tt及啮合侧离合器扭矩要求值Tclow的上述(2)式，计算各个要求值Tt、Tch1、Tclow。而且,在各个运算式中包含的释放侧离合器扭矩Tch1、Tclow如上所述被设定为在夹着扭矩相的结束时即惯性相的开始时的前后连续地变化的值，所以升挡时的动力源扭矩要求值Tt及啮合侧离合器扭矩要求值Tch1、以及降挡时的动力源扭矩要求值Tt及啮合侧离合器扭矩要求值Tc1w成为在夹着扭矩相的结束时即惯性相的开始时的前后连续地变化的值。
[0036]将如上述那样求出的各要求值Tt、Tch1、Tclow作为控制指令值输出而控制动力源扭矩(步骤S7)，并且控制释放侧离合器扭矩、啮合侧离合器扭矩(步骤S8)。另外，关于动力源扭矩的控制，具体而言，如果是汽油发动机，则能够通过点火时期的滞后角控制、节气门开度的控制来进行，并且关于各离合器扭矩的控制，能够通过控制使各离合器啮合的液压来进行。
[0037]图2示意地示出进行了上述变速控制的情况下的各离合器扭矩要求值的变化。图2是示出踩油门升挡时的各离合器扭矩要求值的变化的时间图，伴随变速判断成立的情况而在tl时间点释放侧离合器扭矩要求值开始降低，并且与其相应地啮合侧离合器扭矩要求值开始增大。即，扭矩相开始。在该情况下，设定有输入轴转速目标值以维持输入轴转速，并且输出轴扭矩目标值被设定为按照规定的梯度降低的值以成为变速后的变速挡下的扭矩。因此，啮合侧离合器扭矩是使用这些值根据上述(I)式来计算出的，如图2所示逐渐增大。
[0038]如果这样由于释放侧离合器的扭矩降低、并且啮合侧离合器的扭矩增大而在设定变速后的变速挡的路径中传递的扭矩增大至某种程度，则惯性相开始(t2时间点)，使输入轴转速目标值向着根据变速后的变速比以及车速决定的值按照规定的梯度逐渐地降低。另夕卜，通过输入轴转速从根据车速和变速比求出的转速脱离了规定值来能够判定惯性相的开始。在惯性相下，包括动力源I的各种旋转部件的转速发生变化，所以与其相伴的惯性扭矩作为输出轴扭矩出现。因此，输出轴扭矩目标值被设定为对该惯性扭矩进行估计的扭矩。进而，释放侧离合器扭矩要求值被设定成在夹着惯性相的开始时间点t2的前后平滑地变化，在惯性相开始之后成为零。
[0039]即使在惯性相开始之后，关于啮合侧离合器的扭矩要求量，也通过与从前的扭矩相中同样的运算式来计算，因此在升挡的情况下，如图2所示，根据输入轴转速目标值的减少以及输出轴扭矩目标值的增大而变化，其变化是连续的。其结果，啮合侧以及释放侧的离合器扭矩要求量不会急剧或者阶段性地变化，所以变速冲击不会恶化。在图2中，用虚线表示进行了作为以往技术举出的日本特开2008-51186号公报中记载的控制的情况下的释放侧以及啮合侧的离合器扭矩要求量的变化。如该虚线所示，以往，在惯性相的开始时间点使释放侧离合器扭矩要求量成为零，所以与其相伴地，啮合侧离合器扭矩要求量急剧地增大，这成为主要原因而产生变速冲击。
[0040]另外，在上述具体例中，与啮合侧离合器扭矩要求量一并地求出动力源扭矩要求值来控制动力源I的扭矩，但在本发明中，也可以构成为不求出动力源扭矩要求值而求出啮合侧离合器扭矩要求量来控制该啮合侧离合器的扭矩容量。另外，图2示出了踩油门升挡的情况下的例子，但在本发明中，不论在踩油门及停车、以及升挡及降挡中的哪一情况下，都能够与上述控制同样地进行变速控制，并且实现变速冲击的缓和。
[0041]此处，简单说明上述具体例和本发明的关系的话，执行图1中的步骤S6的控制的功能性单元或者上述电子控制装置7相当于本发明中的扭矩运算单元或者输出扭矩运算单元。
【权利要求】
1.一种车辆的变速控制装置， 在所述车辆中，根据能够使扭矩容量连续地变化的多个啮合机构的啮合以及释放的状态设定有多个变速挡的变速器与动力源的输出侧连结，所述变速控制装置进行离合器到离合器变速，在该离合器到离合器变速中，通过使规定的啮合机构的扭矩容量逐渐地降低以释放该规定的啮合机构，并且使其它啮合机构的扭矩容量逐渐地增大以使该其它啮合机构啮合，从规定的变速挡切换为其它变速挡，其特征在于， 所述变速控制装置具备扭矩运算单元，该扭矩运算单元根据所述变速器的目标输入角加速度、所述变速器的目标输出角加速度、释放侧的啮合机构的目标扭矩容量以及目标输出扭矩，求出所述离合器到离合器变速中的扭矩相以及惯性相下的啮合侧的啮合机构的目标扭矩容量， 所述释放侧的啮合机构的目标扭矩容量被设定为从所述离合器到离合器变速中的扭矩相至惯性相连续地变化的值。
2.根据权利要求1所述的车辆的变速控制装置，其特征在于， 还具备输出扭矩运算单元，该输出扭矩运算单元根据所述变速器的目标输入角加速度、所述变速器的目标输出角加速度、释放侧的啮合机构的目标扭矩容量以及目标输出扭矩，求出所述离合器到离合器变速中的扭矩相以及惯性相下的所述动力源的输出扭矩。
【文档编号】F16H61/06GK104321563SQ201280072973
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2012年5月8日 优先权日:2012年5月8日
【发明者】增永圣二, 长谷川善雄, 桑原清二, 小林宽英 申请人:丰田自动车株式会社