JP2009236235A - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロックアップ中の車両の急減速時に、エンストを回避しながら、ロックアップ状態からロックアップオフ状態への切換えを遅延させて燃費向上に寄与する。
【解決手段】ロックアップクラッチ付きの流体伝動装置と、減速時にロックアップさせるロックアップ制御手段（ロックアップクラッチ制御部２７）とを備えた自動変速機の制御装置であって、運転条件判断手段２１により、ロックアップ中に急ブレーキ操作等の所定の運転条件が成立したときに、ロックアップクラッチ制御部２７によってロックアップクラッチをオフさせるロックアップオフ制御を行うに際して、摩擦締結要素解放制御手段（変速クラッチ制御部２８）により、締結作動中の摩擦締結要素を解放制御するように構成した。
【選択図】図３

Description

本発明はロックアップクラッチ付きの流体伝動装置を備えた自動変速機の制御装置に関するものである。

この種の自動変速機の制御装置において、アクセル開度全閉による減速時に、燃費向上のためにエンジンに対する燃料供給を断つ燃料カット制御を行うとともに、燃料カットによるエンストを回避するために上記ロックアップクラッチを締結状態にするロックアップ制御を行うものは公知である（たとえば特許文献１参照）。

ロックアップクラッチは、変速用の摩擦締結要素（クラッチ、ブレーキ）と同様に、エンジンで駆動される油圧ポンプからの油圧によって作動する油圧クラッチとして構成され、一般には減圧時に締結し、加圧時に解放する。以下、ロックアップクラッチについて締結状態をオン、解放状態をオフという。

ここで、ロックアップクラッチは、変速用摩擦締結要素と比較して大形であるため、オン／オフの切換えの応答性が摩擦締結要素よりも悪く、切換えに時間がかかる。
特開２００８−０２５３７６号公報

燃費向上という観点からは、できるだけ広い低速領域でロックアップ状態を維持すること、いいかえれば可能なかぎりロックアップオフを遅らせて燃料カット時間を長くするのが望ましい。

一方、燃料カット＆ロックアップ状態でたとえば急ブレーキ操作によって車両が急減速した場合には、エンストを回避するためにただちにロックアップオフに切換える必要がある。

この場合、前記のようにロックアップクラッチの応答性が悪いことを考慮して、早めにロックアップオフ制御を開始しなければならない。つまり、ロックアップオフをできるだけ遅らせたいという要請に応えることができず、これが燃費向上の点での課題となっていた 。

そこで本発明は、ロックアップ中の車両の急減速時に、エンストを回避しながら、ロックアップ状態からロックアップオフ状態への切換えを遅延させて燃費向上に寄与し得る自動変速機の制御装置を提供するものである。

請求項１の発明は、ロックアップクラッチ付きの流体伝動装置と、減速時にロックアップさせるロックアップ制御手段とを備える自動変速機の制御装置であって、所定の運転条件を判断する運転条件判断手段と、所定の運転条件満足時の変速段を形成する所定の摩擦締結要素を解放する摩擦締結要素解放制御手段とを備え、減速時のロックアップ時において上記所定の運転条件満足時に上記所定の摩擦締結要素を解放制御するように構成されたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、上記運転条件判断手段は、上記所定の運転条件としてエンジン回転数の急低下を含むものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、上記運転条件判断手段は、上記所定の運転条件として急ブレーキ操作が行われたことを含むものである。

請求項４の発明は、請求項１の構成において、上記運転条件判断手段は、走行路の路面μを判断し、運転条件として低路面μでブレーキ操作が行われたことを含むものである。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの構成において、エンジンの燃料供給を断つ燃料カット手段と、燃料カット中にエンジンの燃料を再供給する燃料カット復帰手段とを備え、減速時のロックアップの際に、上記燃料カットを実施し、上記所定の摩擦締結要素の解放制御とともに上記燃料カット復帰を実施するように構成されたものである。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの構成において、エンジンにより駆動される油圧ポンプを備え、上記ロックアップクラッチは、減圧時に締結し加圧時に解放するように構成されたものである。

本発明によると、変速用摩擦締結要素の締結／解放の切換えの応答性がロックアップクラッチのオン／オフよりも良い点に着目し、ロックアップ中の急減速時（請求項２ではエンジン回転数の急低下時、請求項３では急ブレーキ操作時、請求項４では低路面μでのブレーキ操作時をそれぞれ含む）に、ロックアップオフ制御を行うに際して、締結作動中の摩擦締結要素を解放（動力伝達を遮断）するため、ロックアップオフを待つまでもなくエンストを回避することができる。

つまり、ロックアップ状態をできるだけ長く維持させて燃料カット時間を長くし、燃費向上に寄与することができる。

なお、低路面μでの減速中にブレーキ操作が行われると、車輪がロック状態となってエンジン回転数が低下し、エンストに至る懸念がある。請求項４の発明によると、このような低路面μ時のブレーキ操作によるエンストを回避することができる。

請求項５の発明によると、上記摩擦締結要素の解放制御とともに燃料カット復帰を実施するため、エンストを回避しながら、燃料カット状態をも長く維持できることで燃費をさらに向上させることができる。

ところで、減速時には油圧ポンプの吐出量も減少するため、加圧によって解放する（オフとなる）ロックアップクラッチの場合、オフ動作が一層遅れ傾向となる。このため、本発明の締結制御を行わない場合は、急減速時のロックアップオフをさらに早める必要がある。

これに対し、請求項６の発明によると、上記加圧オフ型のロックアップクラッチを用いた変速機に適用することによって燃費向上効果が顕著となる。

まず、本発明が適用される自動変速機の全体構成を図１（スケルトン図）によって簡単に説明する。

この自動変速機は、主たる構成要素として、エンジン出力軸１に取付けられた流体伝動装置としてのトルクコンバータ２と、このトルクコンバータ２の出力回転が入力軸３を介して入力される変速機構４とを有し、この変速機構４の出力回転が、入力軸３まわりに配置された出力ギヤ５から図示しないカウンタドライバ機構及び差動装置を介して車軸に伝達されるように構成されている。６は変速機構４が収容された変速機ケースである。

なお、流体伝動装置は、トルクコンバータ２に限らず、フルードカップリングであってもよい。また、本発明の適用対象となる自動変速機は、次に例示する有段式の変速機に限らず、無段階に変速比を変えるＣＶＴ（ContinuoslyVariable Transmission）や、デュアルクラッチ式のＤＳＧ（Direct-Shift Gearbox）を含む。

トルクコンバータ２は、エンジン出力軸１に連結されたケース２ａと、このケース２ａ内に設けられたポンプ２ｂと、このポンプ２ｂにより駆動されるタービン２ｃと、ポンプ２ｂとタービン２ｃとの間でトルク増大作用を行うステータ２ｄと、このステータ２ｄと変速機ケース６との間に設けられたトルコン用ワンウェイクラッチ２ｅと、ケース２ａを介してエンジン出力軸１とタービン２ｃとを直結するロックアップクラッチ２fとによって構成され、タービン２ｃの回転が入力軸３を介して変速機構４に伝達される。

ロックアップクラッチ２fは、エンジン駆動の油圧ポンプ（図示省略）からの油圧によって作動する油圧クラッチであって、減圧時にロックアップ状態、加圧時にロックアップオフ状態となる加圧オフ型のクラッチとして構成されている。

変速機構４は、トルクコンバータ２に近い側から順に入力軸３まわりに配置された第１、第２、第３の各遊星歯車機構７,８,９と、変速用摩擦締結要素としての第１、第２両クラッチ１０,１１、及び第１〜第３各ブレーキ１２,１３,１４と、プレート状カップリング（ワンウェイクラッチ）１５とから成っている。

各遊星歯車機構７〜９は、サンギヤ１６と、このサンギヤ１６に噛み合うプラネタリギヤ１７と、このプラネタリギヤ１７を支持するキャリア１８と、プラネタリギヤ１７に噛み合うリングギヤ１９とで構成され、この遊星歯車機構同士、またはこれらと両クラッチ１０,１１及び各ブレーキ１２〜１４の関係等が次のように設定されている。

（ｉ）入力軸３が第３遊星歯車機構９のサンギヤ１６に連結されている。

（ｉｉ）第１、第２両遊星歯車機構７,８のサンギヤ１６,１６同士が連結されている。

（ｉｉｉ）第１遊星歯車機構７のリングギヤ１９と第２遊星歯車機構８のキャリア１８とが連結されている。

（ｉｖ）第２遊星歯車機構８のリングギヤ１９と第３遊星歯車機構９のキャリア１８とが連結されている。

（ｖ）第１遊星歯車機構７のキャリア１８に出力ギヤ５が連結されている。

（ｖｉ）第１、第２両遊星歯車機構７のサンギヤ１６,１６は、第１クラッチ１０を介して入力軸３に断続（切断／接続）可能に連結されている。

（ｖｉｉ）第２遊星歯車機構８のキャリア１８は、第２クラッチ１１を介して入力軸３に断続可能に連結されている。

（ｖｉｉｉ）第１遊星歯車機構７のリングギヤ１９、及び第２遊星歯車機構８のキャリア１８は、第１ブレーキ１２及びプレート状カップリング１５を介して変速機ケース６に断続可能に連結されている。

（ｉｘ）第２遊星歯車機構８のリングギヤ１９、及び第３遊星歯車機構９のキャリア１８は、第２ブレーキ１３を介して変速機ケース６に断続可能に連結されている。

（x）第３遊星歯車機構９のリングギヤ１９は、第３ブレーキ１４を介して変速機ケース６に断続可能に連結されている。

以上の構成に基づき、摩擦締結要素（クラッチ１０,１１及びブレーキ１２〜１４）の作動／非作動の組み合わせの選択により、遊星歯車機構７〜９によって得られる変速段を前進６速と後退速の間で自動的に切換え得るようになっている。上記組み合わせと変速段の具体的な関係を図２によって簡単に説明する。

前進１速
第１クラッチ１０と第１ブレーキ１２とが作動する。入力軸３の回転は、第１遊星歯車機構７により大きな減速比で減速されて第１遊星歯車機構７のキャリア１８から出力ギヤ５に出力される。

前進２速
第１クラッチ１０と第２ブレーキ１３とが作動する。入力軸３の回転は、第１遊星歯車機構７のサンギヤ１６に入力されると同時に、第２遊星歯車機構８を介して第１遊星歯車機構７のリングギヤ１９にも入力される。このため、入力回転は１速の場合よりも小さな減速比で減速されて第１遊星歯車機構７のキャリア１８から出力歯車５に出力される。

前進３速
第１クラッチ１０と第３ブレーキ１４とが作動する。入力軸３の回転は、第１遊星歯車機構７のサンギヤ１６に入力されると同時に、第３及び第２両遊星歯車機構９,８を介して第１遊星歯車機構７のリングギヤ１９にも入力される。このため、入力回転は２速よりもさらに小さい減速比で減速されて第１遊星歯車機構７のキャリア１８から出力ギヤ５に出力される。

前進４速
第１、第２両クラッチ１０,１１が作動する。入力軸３の回転は、第１遊星歯車機構７のサンギヤ１６に入力されると同時に、第２遊星歯車機構８経由でそのまま第１遊星歯車機構７のリングギヤ１９にも入力される。これにより、第１遊星歯車機構７全体が入力軸３と一体に回転し、キャリア１８から減速比１の回転が出力ギヤ５に出力される。

前進５速
第２クラッチ１１と第３ブレーキ１４とが作動する。入力軸３の回転は、第２遊星歯車機構８経由でそのまま第１遊星歯車機構７のリングギヤ１９に入力されると同時に、第３及び第２両遊星歯車機構９,８を介して第１遊星歯車機構７のサンギヤ１６にも入力される。これにより、入力回転は増速されて第１遊星歯車機構７のキャリア１８から出力ギヤ５に出力される。

前進６速
第２クラッチ１１と第２ブレーキ１３とが作動する。入力軸３の回転は、第２遊星歯車機構８経由でそのまま第１遊星歯車機構７のリングギヤ１９に入力されると同時に、第２遊星歯車機構８を介して第１遊星歯車機構７のサンギヤ１６にも入力される。これにより、入力回転は５速よりも大きな増速比で増速されて第１遊星歯車機構７のキャリア１８から出力ギヤ５に出力される。

後退速
第１、第３両ブレーキ１２,１４が作動する。入力軸３の回転は、第３及び第２両遊星歯車機構９,８を介して第１遊星歯車機構７のサンギヤ１６に入力される。このとき、第２遊星歯車機構８において回転方向が逆転されることにより、第１遊星歯車機構７のキャリア１８から出力ギヤ５に、入力軸３の回転方向と反対方向の回転が出力される。

図３は制御手段２０のブロック構成を示す。

この制御手段２０は、ロックアップ中の車両の急減速を示すものとしての所定の運転条件が成立したか否かを判断する運転条件判断手段２１を備えている。

また、この運転条件に係るデータを検出して運転条件判断手段２１に送る検出部として、アクセル開度（アクセル全閉による減速中）を検出するアクセル開度検出部２２と、車速減速度（エンジン回転の急減速）を検出する車速減速度検出部２３と、ブレーキ圧（急ブレーキ操作）を検出するブレーキ圧検出部２４と、路面のすべり摩擦係数μが設定値以下（低路面μ）であることを検出する低路面μ検出部２５とが設けられている。

なお、低路面μ検出部２５としては、たとえば車輪ロック状態での負の加速度（減速度）を加速度計で検出して路面μを割り出す方式のものを用いることができる。

一方、運転条件判断手段２１の判断結果に基づいて関係部分を制御する制御手段として、エンジンに対する燃料供給のカット／燃料カット復帰（燃料再供給）を制御する燃料カット制御部（請求項５の燃料カット手段及び燃料カット復帰手段に対応）２６と、ロックアップクラッチ２fのオン／オフ（ロックアップ／ロックアップオフ）を制御するロックアップクラッチ制御部（請求項１のロックアップ制御手段に対応）２７と、摩擦締結要素（クラッチ１０,１１及びブレーキ１２〜１４。以下、説明の便宜上、「変速クラッチ」という）を締結／解放制御する変速クラッチ制御部（請求項１の摩擦締結要素解放制御手段に対応）２８とが設けられている。

この制御手段２０の作用を図４,５を併用して説明する。

図４は制御手段２０による制御が開始されるまでの流れ、図５は制御の内容をそれぞれ示す。

図４において、ステップＳ１でアクセルオフ（減速中）か否か、ステップＳ２でロックアップクラッチ２fがオン（ロックアップ中）か否か、ステップＳ３で燃料カット中か否かがそれぞれ判断され、いずれかがＮＯの場合はステップＳ１に戻り、すべてＹＥＳの場合、すなわち、減速中でロックアップ状態及び燃料カット状態にある場合にのみステップＳ４以降に移る。

ステップＳ４ではブレーキ圧が一定値以上（急ブレーキ操作）か否か、ステップＳ５では車速減速度が一定値以上（エンジン回転が急減速したか）か否か、ステップＳ６では低路面μ状態でのブレーキ操作時か否かがそれぞれ判断され、すべてＮＯの場合はステップＳ１に戻り、いずれか一つでもＹＥＳとなるとステップＳ７で図５の制御が実行される。

図５において、ステップＳ７１で燃料カット継続の信号が出力された後、ステップＳ７２でエンジン回転数がしきい値以下か否か、つまりエンストのおそれがある領域か否かが判断される。なお、しきい値は、通常の燃料カットオフ回転数よりも低い値に設定される。

ここでＹＥＳの場合は、エンスト領域にあるため、エンスト回避のためのステップＳ７２〜Ｓ７８に移行する。

まず、ステップＳ７３で、締結作動中の変速クラッチ（図２に示すように通常は各変速段について二つ１組で作動する）の少なくとも一つを、完全解放につなげる予備段階としての半解放状態（半クラッチ状態）として滑らせる。

続くステップＳ７４では、エンジン回転数が想定値よりも下がっていないか否かを判断し、ＮＯ、すなわちこのままではエンストすると判断した場合に、ステップＳ７５で変速クラッチを完全解放してエンストを防止する。

この変速クラッチの解放により、ロックアップオフを待つまでもなく動力伝達が遮断されるため、エンストが防止される。

そして、このステップＳ７５の後、またはステップＳ７４でＹＥＳ（エンスト領域にあるが緊急ではない）と判断された場合に、ステップＳ７６でロックアップクラッチ２fをオフ（ロックアップオフ）させる。正確にはロックアップオフ信号を出力し、ロックアップオフ動作を開始させる。

この後、ステップＳ７７で燃料供給を再開させる燃料カット復帰制御、ステップＳ７８で再加速または次回の発進に備えて変速クラッチを締結させる制御をそれぞれ行った後、ステップＳ７９で本制御を解除する。

このように、変速クラッチの締結／解放の切換えの応答性がロックアップクラッチ２fのオン／オフよりも良い点に着目し、ロックアップ中の急減速時、すなわち、エンジン回転の急減速時、急ブレーキ操作時、低路面μでのブレーキ操作時に、運転条件判断手段２１の判断に基づき、ロックアップオフ制御を行うに際して、締結作動中の変速クラッチを解放制御するため、ロックアップオフを待つまでもなくエンストを回避することができる。

この点を図６のタイムチャートによってさらに説明する。図中一点鎖線よりも上が従来の制御内容、下が本発明の制御内容を示す。

従来は、アクセル開度全閉による減速中にＡ時点で急減速が生じた場合、ロックアップクラッチの応答性が低いことを考慮してＡ時点でロックアップオフ信号が出力され、Ｂ時点で実際にロックアップされる。

これに対し本発明によると、急減速が生じたＡ時点よりも遅いＢ時点で変速クラッチ解放信号とロックアップオフ信号を出す。

こうすると、変速クラッチは信号が入力されると同時に（Ｂ時点で）解放するため、エンストを回避することができる。一方、ロックアップクラッチ２fはこれよりも遅れたＣ時点でオフとなる。

つまり、ロックアップオフを、従来のＢ時点からＣ時点まで遅らせること、いいかえればロックアップ状態をできるだけ長く維持させて、燃費向上に寄与することができる。

とくに、この実施形態で用いられる加圧オフ型のロックアップクラッチ２ｆの場合、減速によってポンプ吐出量が減少することでオフ作動が一層遅れ傾向となるため、上記制御を行うことによって燃費向上効果が顕著となる。

また、実施形態では、変速クラッチの解放制御（図５のステップＳ７５）とともに燃料カット復帰制御（同ステップＳ７７）を行うため、エンストを回避しながら、燃料カット状態をも長く維持できることで燃費をさらに向上させることができる。

一方、図７は、減速中に低路面μ状態でブレーキ操作が行われたときのエンジン回転数と変速クラッチの動向を示す。低路面μ状態でブレーキ操作が行われると、高路面μ状態でブレーキ操作が行われたときと比較してエンジン回転の減速度が大きいため、ロックアップオフ制御では実際のロックアップオフが間に合わずにエンストする。

これに対し、実施形態によると、低路面μ状態でのブレーキ操作を急減速ととらえて変速クラッチを解放するため、エンストを確実に回避することができる。

他の実施形態
（１） 車両の急減速を示す運転条件として、上記実施形態ではエンジン回転数の急低下、急ブレーキ操作、低路面μ時のブレーキ操作の三つを例示したが、他の運転条件を用いてもよい。

（２） 上記実施形態では、図５のステップＳ７５の変速クラッチの完全解放に先立ってステップＳ７３で半解放させる手順をとったが、この半解放動作を省略してもよい。

（３） 上記実施形態では、加圧オフ型のロックアップクラッチを用いた場合を例示したが、本発明は加圧によってロックアップクラッチがオンとなる加圧オン型のロックアップクラッチを用いた自動変速機にも適用することができる。

本発明の実施形態にかかる自動変速機の全体構成を示すスケルトン図である。 同変速機における摩擦締結要素の組み合わせと変速段の関係を示す表である。 実施形態にかかる制御手段の構成を示すブロック図である。 制御手段による制御が開始されるまでの流れを示すフローチャートである。 制御手段の制御内容を示すフローチャートである。 従来と本発明（実施形態）においてロックアップ中の急減速時の各部の動向を示すタイムチャートである。 実施形態における低路面μ状態でブレーキ操作が行われたときのエンジン回転数と摩擦締結要素としての変速クラッチの動向を示すタイムチャートである。

符号の説明

２ 流体伝動装置としてのトルクコンバータ
２f ロックアップクラッチ
１０,１１ 変速用摩擦締結要素としてのクラッチ
１２〜１４ 同ブレーキ
２０ 制御手段
２１ 運転条件判断手段
２２ アクセル開度全閉による減速中であることを検出するためのアクセル開度検出部
２３ エンジン回転の急減速を検出するための車速減速度検出部
２４ ブレーキ操作及び急ブレーキ操作を検出するためのブレーキ圧検出部
２５ 路面のすべり摩擦係数が設定値以下であることを検出するための低路面μ検出部
２６ 燃料カット制御部（燃料カット手段及び燃料カット復帰手段）
２７ ロックアップクラッチ制御部（ロックアップ制御手段）
２８ 変速クラッチ制御部（摩擦締結要素解放制御手段）

Claims (6)

1. ロックアップクラッチ付きの流体伝動装置と、減速時にロックアップさせるロックアップ制御手段とを備える自動変速機の制御装置であって、所定の運転条件を判断する運転条件判断手段と、所定の運転条件満足時の変速段を形成する所定の摩擦締結要素を解放する摩擦締結要素解放制御手段とを備え、減速時のロックアップ時において上記所定の運転条件満足時に上記所定の摩擦締結要素を解放制御するように構成されたことを特徴とする自動変速機の制御装置。
2. 上記運転条件判断手段は、上記所定の運転条件としてエンジン回転数の急低下を含むことを特徴とする請求項１記載の自動変速機の制御装置。
3. 上記運転条件判断手段は、上記所定の運転条件として急ブレーキ操作が行われたことを含むことを特徴とする請求項１または２記載の自動変速機の制御装置。
4. 上記運転条件判断手段は、走行路の路面μを判断し、上記所定の運転条件として低路面μでブレーキ操作が行われたことを含むことを特徴とする請求項１記載の自動変速機の制御装置。
5. エンジンの燃料供給を断つ燃料カット手段と、燃料カット中にエンジンの燃料を再供給する燃料カット復帰手段とを備え、減速時のロックアップの際に、上記燃料カットを実施し、上記所定の摩擦締結要素の解放制御とともに上記燃料カット復帰を実施するように構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動変速機の制御装置。
6. エンジンにより駆動される油圧ポンプを備え、上記ロックアップクラッチは、減圧時に締結し加圧時に解放するように構成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動変速機の制御装置。

Images