用于车辆的控制器的制作方法

本发明涉及一种用于包括发动机和有级式变速器的车辆的控制器。

背景技术：

在日本专利申请公开第2007-27210号(jp2011-27210a)中描述了一种考虑到在包括多个摩擦接合元件的有级式变速器中的摩擦接合元件等上的热负荷的技术。

在jp2011-27210a中描述的技术中，基于摩擦接合元件的温度和差速旋转以及变速命令的模式(诸如升档、一级降档、二级以上的降档或者二级以上的顺序降档)来判定是否允许摩擦接合元件接合，并且当判定不可以接合时延迟接合，直到判定可以接合为止。正常地计算摩擦接合元件的温度和差速旋转，并且当基于与变速命令的模式的组合存在对摩擦接合元件的烧坏的担忧时判定接合不可以延迟。

技术实现要素：

在jp2011-27210a描述的技术中，通过仅考虑摩擦接合元件的热负荷来判定是否接合而延迟变速。于是，当延迟时间过长时，存在由于犹豫所引起的驾驶性能的下降的担忧。

本发明是考虑到这种情况而做出的，并且提供了一种控制器，在包括包含多个摩擦接合元件的变速器的车辆中的变速器降档时，该控制器能够使由于犹豫所引起的驾驶性能的下降最小同时确保摩擦接合元件的液压可控性。

根据本发明的一个方案，提供了一种用于车辆的控制器，所述车辆包括发动机、多个摩擦接合元件以及变速器，所述变速器为有级式的，并且所述变速器的变速通过多个摩擦接合元件的接合的切换来执行。所述控制器包括电子控制单元。所述电子控制单元被配置为：当所述变速器的变速是降档并且在为降档的变速中负责旋转控制的摩擦接合元件与已经在前一次变速中负责旋转控制的摩擦接合元件或者在所述前一次变速中所述接合已经被切换的所述摩擦接合元件相同时，(i)根据加速器下压量设定预定延迟时间；并且(ii)在所述降档的变速开始请求之后经过了所述预定延迟时间之后，开始变速。

在用于车辆的控制器中，所述电子控制单元可以被配置为：将预定延迟时间设定为当在降档期间到变速器的输入轴的转矩小时比当到输入轴的转矩大时较短。

在用于车辆的控制器中，所述电子控制单元可以被配置为：当变速器的变速是降档并且在为降档的变速中负责旋转控制的摩擦接合元件与已经在前一次变速中负责旋转控制的摩擦接合元件或者在前一次变速中接合已经被切换的摩擦接合元件不同时，立即开始变速，而不等待自针对降档的变速开始请求起的延迟时间。

当在前一次变速中的摩擦接合元件的液压控制的影响下开始为降档的变速时，变速中使用的摩擦接合元件的液压可控性下降。当变速为由于加速器下压引起的降档并且在发动机的转速增大的瞬态下变速器输入轴转矩不稳定的状态下开始为降档的变速时，摩擦接合元件的液压可控性下降。

本发明是考虑到这种情况而做出的。根据所述控制器，在为降档的变速中负责旋转控制的摩擦接合元件与已经在前一次变速中负责旋转控制的摩擦接合元件或者在前一次变速中接合已经被切换的摩擦接合元件相同时，判定存在前一次变速中的摩擦接合元件的液压控制的影响的可能性，并且变速的开始被延迟。

通过以这种方式延迟变速的开始，不容易施加前一次变速中的摩擦接合元件的液压控制的影响，并且可以在变速器输入轴转矩稳定之后开始变速。于是，可以确保摩擦接合元件的液压可控性。

在用于车辆的控制器中，根据加速器下压量设定变速的开始所延迟的延迟时间。于是，当存在降档中的变速器输入轴转矩(其对应于加速器下压量)较小的低可能性并且液压可控性将不稳定时，通过将延迟时间设定为较短可以进行为降档的变速而无需不必要的等待，并且可以使由于犹豫而引起的驾驶性能的下降最小。

根据上述的根据本发明的用于车辆的控制器，可以在降档时确保摩擦接合元件的液压可控性的同时使由于犹豫所引起的驾驶性能的下降最小。

这里，当在为降档的变速中负责旋转控制的摩擦接合元件与已经在前一次变速中负责旋转控制的摩擦接合元件或者在前一次变速中接合已经被切换的摩擦接合元件相同时，存在摩擦接合元件的摩擦材料的热负荷会增大的可能性，但可以通过延迟变速的开始来减小摩擦接合元件的摩擦材料的热负荷。

根据上述的根据本发明的用于车辆的控制器，可以在包括具有多个摩擦接合元件的变速器的车辆中的变速器的降档时确保摩擦接合元件的液压可控性的同时来使由于犹豫所引起的驾驶性能的下降最小。

附图说明

下面将参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义进行描述，其中相同的附图标记表示相同的元件，且其中：

图1是示意性地示出应用本发明的车辆的构造的示图；

图2是示出图1所示的变矩器和自动变速器的构造的骨架图；

图3是示出对于自动变速器中的每个变速级的第一离合器至第四离合器、第一制动器以及第二制动器的接合状态的接合表；

图4是示出车辆的控制系统的配置的框图；

图5是示出自动变速器降档时的控制的示例的流程图；

图6是示出自动变速器降档时的控制的示例的时序图；以及

图7是示出现有技术中降档时的控制的示例的时序图。

具体实施方式

下面将参照附图来描述本发明的各实施例。首先，下面将参照图1至图4对根据实施例的车辆100进行描述。

如图1所示，车辆100包括发动机1、变矩器2、自动变速器3、液压控制单元4以及电子控制单元(ecu)5。车辆100例如是前置发动机-前轮驱动(ff)型，并且被构造为使得发动机1的输出经由变矩器2和自动变速器3被传递到差动装置6，并被分配给左右驱动轮(前轮)7。

发动机(内燃机)1是用于行驶的驱动力源，并且例如是多缸式汽油发动机。发动机1被构造为使得其运行状态能够基于节流阀的节流阀开度(进气量)、燃料喷射量、点火正时等而被控制。

发动机(内燃机)1是用于行驶的驱动力源，并且例如是多缸式汽油发动机。发动机1被构造为使得其运行状态能够基于节流阀的节流阀开度(进气量)、燃料喷射量、点火正时等而被控制。

如图2所示，变矩器2包括连接到作为发动机1的输出轴的曲轴1a的泵轮21、连接到自动变速器3的涡轮22、具有转矩放大功能的定子23以及将发动机1与自动变速器3彼此直接连接的锁止离合器24。在图2中，省略了变矩器2和自动变速器3的旋转轴线下方的下半部，并且仅示意性地示出了上半部。

自动变速器3布置在发动机1与驱动轮7之间的动力传递路径中，并且被构造为改变输入轴3a的转速并将改变的转速输出到输出轴3b。在自动变速器3中，输入轴3a连接到变矩器2的涡轮22，并且输出轴3b经由差动装置6等连接到驱动轮7。

自动变速器3包括：包括作为主要元件的第一行星齿轮机构31a的第一变速单元(前行星传动装置)31、包括作为主要元件的第二行星齿轮机构32a和第三行星齿轮机构32b的第二变速单元(后行星传动装置)32、第一离合器c1至第四离合c4、第一制动器b1以及第二制动器b2。

构成第一变速单元31的第一行星齿轮机构31a是双小齿轮型行星齿轮机构，并且包括太阳轮s1、彼此接合的多对小齿轮p1、支撑小齿轮p1使其能够自转和公转的行星架ca1以及经由小齿轮p1与太阳轮s1接合的齿圈r1。

行星架ca1连接到输入轴3a并随输入轴3a一体地旋转。太阳轮s1固定到变速器壳30，且不可旋转。齿圈r1用作中间输出构件，并且减小输入轴3a的转速并将减小的转速传递到第二变速单元32。

构成第二变速单元32的第二行星齿轮机构32a是单小齿轮型行星齿轮机构，并且包括太阳轮s2、小齿轮p2、支撑小齿轮p2使得其能够自转和公转的行星架rca以及经由小齿轮p2与太阳轮s2接合的齿圈rr。

构成第二变速单元32的第三行星齿轮机构32b是双小齿轮型行星齿轮机构，并且包括太阳轮s3、彼此接合的多对小齿轮p2和p3、支撑小齿轮p2和p3使得它们能够自转和公转的行星架rca以及经由小齿轮p2和p3与太阳轮s3接合的齿圈rr。行星架rca和齿圈rr由第二行星齿轮机构32a与第三行星齿轮机构32b共用。

太阳轮s2通过第一制动器b1选择性地连接到变速器壳30。太阳轮s2经由第三离合器c3选择性地连接到齿圈r1。太阳轮s2经由第四离合器c4进一步选择性地连接到行星架ca1。太阳轮s3经由第一离合器c1选择性地连接到齿圈r1。行星架rca通过第二制动器b2选择性地连接到变速器壳30。行星架rca经由第二离合器c2选择性地连接到输入轴3a。齿圈rr连接到输出轴3b并随输出轴3b一体地旋转。

第一离合器c1至第四离合器c4、第一制动器b1以及第二制动器b2是由液压致动器摩擦地接合并由液压控制单元4和ecu5控制的摩擦接合元件。

图3是示出对于每个变速级(每个档位)的第一离合器c1至第四离合器c4、第一制动器b1以及第二制动器b2的接合状态或脱开状态的接合表。在图3所示的接合表中，标记o表示“接合状态”，而空白表示“脱开状态”。

如图3所示，在根据本实施例的自动变速器3中，第一离合器c1和第二制动器b2彼此接合以设定具有最大变速比(输入轴3a的转速/输出轴3b的转速)的第一变速级(1st)。第一离合器c1和第一制动器b1彼此接合以设定第二变速级(2nd)。

第一离合器c1和第三离合器c3彼此接合以设定第三变速级(3rd)。第一离合器c1和第四离合器c4彼此接合以设定第四变速级(4th)。

第一离合器c1和第二离合器c2彼此接合以设定第五变速级(5th)。第二离合器c2和第四离合器c4彼此接合以设定第六变速级(6th)。

第二离合器c2和第三离合器c3彼此接合以设定第七变速级(7th)。第二离合器c2和第一制动器b1彼此接合以设定第八变速级(8th)。第三离合器c3和第二制动器b2彼此接合以设定倒档变速级(rev)。

在本实施例中，以离合器至离合器的方式设定前进档变速级(1st至8th)

液压控制单元4控制自动变速器3的多个摩擦接合元件(离合器c1至c4以及制动器b1和b2)的接合和脱开。液压控制单元4还具有控制变矩器2的锁止离合器24的功能。液压控制单元4包括自动变速器3的每个摩擦结合元件的液压致动器以及将受控液压供给到液压致动器的线性电磁阀。

ecu5被配置为执行发动机1的运行控制、自动变速器3的变速控制等。具体地，如图4所示，ecu5包括cpu51、rom52、ram53、备用ram54、输入接口55以及输出接口56。ecu5是权利要求书中的“电子控制单元”的示例。

cpu51基于存储在rom52中的各种控制程序或设定表执行运算处理。在rom52中，存储有各种控制程序，执行控制程序时所参照的设定表等等。ram53是临时存储cpu51的处理结果、各种传感器的检测结果等的存储器。备用ram54是存储在点火关闭时要存储的数据的非易失性存储器。

输入接口55连接到曲轴位置传感器81、输入轴转速传感器82、输出轴转速传感器83、加速器下压度传感器84、节流阀开度传感器85、空气流量计86等。

曲轴位置传感器81被设置为计算发动机1的转速。输入轴转速传感器82被设置为计算自动变速器3的输入轴3a的转速(输入轴转速)。输出轴转速传感器83被设置为计算自动变速器3的输出轴3b的转速。可以根据输出轴3b的转速来计算车速。加速器下压度传感器84被设置为检测作为加速踏板的下压量(操作量)的加速器下压量。节流阀开度传感器85被设置为检测节流阀的节流阀开度。空气流量计86被设置为检测发动机1的进气量.

输出接口56连接到喷射器91、点火器92、节流阀电动机93、液压控制单元4等。喷射器91是燃料喷射阀，并且可以调节从其喷射的燃料量。点火器92被设置为使用火花塞调节点火正时。节流阀电动机93被设置为调节节流阀的节流阀开度水平。

ecu5被配置为通过基于各种传感器等的检测结果控制节流阀开度水平、燃料喷射量以及点火正时等来控制发动机1的运行状态。ecu5被配置为通过控制液压控制单元4来进行自动变速器3的变速控制和变矩器2的锁止离合器24的控制。

在由ecu5进行的变速控制中，例如基于以车速和加速器下压量作为参数的变速设定表来设定要求的变速级，并且液压控制单元4经控制使得实际变速级为要求的变速级。变速设定表是根据车速和加速器下压量来设定用于计算适当的变速级(第1至第8变速级中的具有最佳效率的一个)的多个区域的设定表，并且被存储在ecu5的rom52中。在变速设定表中设定有用于定义各区域的多条变速线(用于定义第1至第8变速级的变速区域的升档线和降档线)。

ecu5进行计算从发动机1传递到自动变速器3的输入轴3a的输入轴转矩的处理，存储摩擦接合元件(以下也称为离合器)的状态的处理以及降档控制。

下面将描述计算输入轴转矩的处理。ecu5例如基于从空气流量计86的输出信号获取的进气量以及发动机1的点火正时从预设设定表或预设计算表达式来计算发动机转矩，并通过将计算出的发动机转矩乘以变矩器2的转矩比来计算输入轴转矩。

在从动区域中，发动机摩擦或辅助单元负荷对从发动机1产生的转矩的影响大，并且基于进气量的输入轴转矩的计算准确度可能劣化。因此，在从动区域中，基于从曲轴位置传感器81的输出信号获取的发动机转速从预设设定表或预设计算表达式来计算发动机转矩，并且通过将计算出的发动机转矩乘以变矩器2的转矩比来计算输入轴转矩。

关于输入轴转矩，转矩传感器可以布置在发动机1的曲轴1a或自动变速器3的输入轴3a中，并且可以基于转矩传感器的输出信号来计算输入轴转矩。

下面将描述由ecu5进行的存储离合器状态的处理。首先，当在自动变速器3的正常变速中执行离合器至离合器变速时，离合器被分类为保持接合状态的离合器、接合侧离合器、脱开侧离合器以及非受控离合器。

关于接合侧离合器和脱开侧离合器，根据自动变速器3的变速是升档变速模式还是降档变速模式以及自动变速器3的输入轴转矩是处于驱动状态还是从动状态，将在变速时负责旋转控制的离合器(旋转控制离合器)分类为接合侧离合器或脱开侧离合器。具体地，当变速是驱动升档或从动降档时，负责变速中的旋转控制的离合器为接合侧离合器。当变速是从动升档或驱动降档时，负责变速中的旋转控制的离合器为脱开侧离合器。

ecu5对用于自动变速器3的每个变速(每个离合器至离合器变速)的离合器(其包括未使用的离合器)进行分类并存储。具体地，离合器被分类为保持接合状态的离合器、负责旋转控制的离合器、接合已切换的离合器以及未使用的离合器，并且被存储(例如，被存储在ram53中)。当自动变速器3的变速为驱动升档或从动降档时，接合侧离合器被存储为负责旋转控制的离合器，并且当该变速为从动升档或驱动降档时，脱开侧离合器被存储为负责旋转控制的离合器。

下面将描述由ecu5进行的降档控制的示例。首先，参照图7对现有技术中的基于加速器下压度的降档控制(以下称为现有技术的控制)进行描述。

图7是示出基于加速器下压度的降档时的输入轴转速、输入轴转矩、离合器液压命令以及车辆前后加速度的变化的时序图。

在现有技术的控制中，由于为降档的变速在前一次变速中的离合器液压控制(参见图7中的b3部分)的影响下并且处于输入轴转矩由于加速器下压不稳定的状态下(参见图7中的b2部分)开始，因此变速中的离合器液压可控性下降。于是，发生输入轴转矩(发动机转矩)中的冲击(参见图7中的b4部分)或激增(参见图7中的b1部分)。

考虑到这种问题而做出了本实施例，并且实现了可以确保离合器液压可控性并且使在降档时由于犹豫引起的驾驶性能的下降最小的控制。

下面将参照图5所示的流程图来描述控制(降档控制)的示例。图5所示的控制例程由ecu5以预定间隔重复进行。当图5所示的控制例程开始时，在步骤st101中基于从输出轴转速传感器83的输出信号获取的车速、从加速器下压度传感器84的输出信号获取的加速器下压量以及变速设定表来判定是否发生了自动变速器3的变速请求。

当步骤st101的判定结果为否定(否)时，重新开始控制例程。当步骤st101的判定结果为肯定(是)时，控制例程转换到步骤st102。

在步骤st102中，判定变速请求是否为降档请求。当其判定结果为否定(否)时，重新开始控制例程。当步骤st102的判定结果为肯定(是)时(当变速请求为降档请求时)，控制例程转换到步骤st103。

在步骤st103中，选择负责当前变速(降档)中的旋转控制的离合器。具体地，当输入轴转矩(在上述的计算处理中计算出的)处于驱动状态时(当输入轴转矩具有正值时)，变速为驱动降档，因而选择用于当前变速(离合器至离合器变速)的脱开侧离合器作为负责旋转控制的离合器(当前变速的旋转控制离合器)。当输入轴转矩处于从动状态时(当输入轴转矩具有负值时)，变速为从动降档，因而选择用于当前变速的接合侧离合器作为负责旋转控制的离合器(当前变速的旋转控制离合器)。

在步骤st104中，判定在步骤st103中选择的当前变速的旋转控制离合器是否与已经在前一次变速中负责旋转控制的离合器(前一次变速的旋转控制离合器)或者在前一次变速中接合已经被切换的离合器相同。

当步骤st104的判定结果为否定(否)时，即，当当前变速的旋转控制离合器与前一次变速的旋转控制离合器或者在前一次变速中接合已经被切换的离合器不同时，判定可以确保当前变速的旋转控制离合器的液压可控性，并且立即开始变速(步骤st106)。

另一方面，当步骤st104的判定结果为肯定(是)时，即，当当前变速的旋转控制离合器与前一次变速的旋转控制离合器或者在前一次变速中接合已经被切换的离合器相同时，判定存在当前变速的旋转控制离合器的液压可控性将会下降的可能性，并且控制例程转换到步骤st105。

以下将参照图3来描述当前变速的旋转控制离合器与前一次变速的旋转控制离合器相同的示例。例如，当前一次变速为从第四变速级到第六变速级(4th→6th)的驱动升档时，第二离合器c2用作离合器至离合器变速中的接合侧离合器，并且第二离合器c2用作前一次变速的旋转控制离合器。当当前变速为从第六变速级到第四变速级(6th→4th)的驱动降档时，第二离合器c2用作离合器至离合器变速中的脱开侧离合器，并且第二离合器c2用作当前变速的旋转控制离合器。于是，当前变速的旋转控制离合器与前一次变速的旋转控制离合器相同。

下面将参照图3来描述当前变速的旋转控制离合器与在前一次变速中接合已经被切换的离合器相同的示例。例如，当前一次变速为从第三变速级到第五变速级(3rd→5th)的驱动升档时，第二离合器c2用作在离合器至离合器变速中接合已经被切换的离合器。当当前变速为从第五变速级到第四变速级(5th→4th)的驱动降档时，第二离合器c2用作离合器至离合器变速中的脱开侧离合器，并且第二离合器c2用作当前变速的旋转控制离合器。于是，当前变速的旋转控制离合器与在前一次变速中接合已经被切换的离合器相同。

在步骤st105中，在从发生变速请求的时间点(步骤st101中判定为“是”的时间点)起经过了预定的延迟时间之后，开始变速。

根据加速器下压量来设定在步骤st105的处理中使用的延迟时间。具体地，例如，参考延迟时间设定表使用从加速器下压度传感器84的输出信号获取的加速器下压量来设定该延迟时间。

延迟时间设定表是一种考虑到当加速器下压量小时发动机转矩(输入轴转矩)的瞬时变化小并且离合器液压可控性下降的可能性降低这点使用加速器下压量作为参数并且通过实验或模拟预先设定延迟时间的设定表，并被存储在ecu5的rom52中。在延迟时间设定表中，随着加速器下压量变小，延迟时间被设定为较短。

权利要求中的“用于车辆的控制器”通过使ecu5执行图5中的步骤st101至st106的处理来实现。

下面将参照图6来描述由于加速器下压而引起的降档控制的具体示例。图6是示出基于加速器下压的降档时的输入轴转速、输入轴转矩、离合器液压命令以及车辆前后加速度的变化的时序图。

在本控制示例中，在发生变速请求之后，延迟变速的开始，直到前一次变速的离合器液压控制稳定(参见图6中的a2部分)且输入轴转矩稳定(参见图6中的a1部分)。以这种方式，通过延迟为降档的变速的开始，可以确保离合器液压可控性，并且可以防止输入轴转速(发动机转速)的冲击发生或激增的发生。

根据本实施例，当自动变速器3的变速为降档并且在降档中负责旋转控制的离合器与已经在前一次变速中负责旋转控制的离合器或者在前一次变速中接合已经被切换的离合器相同时，判定存在前一次变速中的离合器液压控制的影响会施加并且变速的开始被延迟的可能性。通过以这种方式延迟变速的开始，前一次变速中的摩擦接合元件的液压控制的影响不容易施加，并且在输入轴转矩稳定之后可以开始变速，由此确保摩擦接合元件的液压可控性。

根据加速器下压量设定变速的开始所延迟的延迟时间，使得当存在加速器下压量小的低可能性并且液压可控性的稳定性下降时延迟时间变短。于是，可以适当地设定延迟时间并执行为降档的变速，而无需不必要的等待。因此，可以使由于犹豫所引起的驾驶性能的下降最小。

如上所述，根据本实施例，可以在降档时确保离合器液压可控性的同时使由于犹豫所引起的驾驶性能的下降最小。

在本实施例中，由于可以通过延迟为降档的变速的开始来减小离合器摩擦材料上的热负荷，因此可以抑制离合器摩擦材料的耐久性的下降。

上述实施例在所有方面都是示例性的，并且不用作限制性分析的基础。因此，本发明的技术范围不是仅通过上述的实施例来解释，而是由所附权利要求书的描述来限定。本发明的技术范围包括等同于权利要求书的含义和范围内的所有变型。

上述实施例描述了将本发明应用于车辆100的具有八个前进档的自动变速器3的控制的示例。然而，本发明不限于此，并且本发明可以应用于具有七个以下的前进档或九个以上的前进档的自动变速器的控制。

上述实施例描述了车辆100是ff型的示例。然而，本发明不限于此，并且该车辆可以为前置发动机-后轮驱动(fr)型或四轮驱动型。

上述实施例描述了发动机1为多缸式汽油发动机的示例，但是本发明不限于此。该发动机可以是柴油发动机等。

在上述实施例中，ecu5可以由多个ecu构成。

本发明可以有用地用于包括发动机和有级式变速器的车辆的控制。