JP2010139003A - ロックアップ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無段変速機を備える車両において、ロックアップオフ車速を可能な限り低速まで維持して燃費の向上を図りつつ「ロー戻り」性能を確保する。
【解決手段】コントローラ８により、記憶部９に作動油の複数の油温に対するスロットル開度が略ゼロのときのロックアップオフ車速のマップテーブルを保持し、また、油温センサ１１の検出油温が、記憶部９にロックアップオフ車速が保持されている油温間の油温のときには、コントローラ８により、検出油温に応じたロックアップオフ車速を演算して補間形成する。そして、コントローラ８により、開度センサ１２の検出開度が略ゼロの状態において、車速センサ１０の検出車速が油温センサ１１の検出油温に応じたロックアップオフ車速以下の低速になったときにロックアップオフの切り替え制御を行い、ロックアップオフの車速を作動油の油温に応じて細かく設定し、ロックアップオフ車速を可能な限り低速まで維持して燃費の向上を図りつつ「ロー戻り」性能を確保する。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両のトルクコンバータのロックアップクラッチを締結状態（ロックアップオン）と解放状態（ロックアップオフ）とに切り替えるロックアップ制御装置に関し、詳しくは、作動油の油温を考慮したロックアップオフの改善に関する。

従来、トルクコンバータを有するベルト式の無段変速機（ＣＶＴ）を搭載した車両においては、トルクコンバータに、その入力側と出力側とを機械的に連結するロックアップクラッチが設けられており、車両の運転状態（例えば車速とアクセル開度）とに基づき、作動油の油圧制御でロックアップクラッチをオン（締結）状態とオフ（解放）状態とに切り替えている（例えば、特許文献１参照）。

このようなロックアップクラッチ付きのトルクコンバータは、車両の燃費の向上等を図るため、極力、ロックアップクラッチをロックアップオンの状態（締結状態）に保つことが望ましい。一方、作動油は高温になると粘度が低下してバルブ等から漏れ易くなり、作動圧の制御に不都合が生じ易い。

特にベルト式の無段変速機の場合、アクセルオフで停止に向けて減速させる際、停止後の発進に備えてロー（Ｌｏｗ）側への変速（「ロー戻り」）を迅速に行なう必要がある。この場合、ベルト挟圧制御のために作動圧の迅速な供給が必要となることから、作動油が高温になる程不利となる（上述のバルブ等からの漏れの増大等）。

ところで、従来の有段の自動変速機を搭載した車両においては、作動油の油温が高温になると、ロックアップオフ車速を高速側にシフトすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、変速線に近づく場合には変速動作とロックアップ動作が煩雑に発生するので、ロックアップオフ車速の適切な設定は困難である。
特開２００３−２５４４２３号公報（段落［００２４］−［００２５］、［００４７］−［００５１］、図１、図３等） 特開２０００−１３０５７５号公報（段落［０００４］−［０００６］、［００２８］−［００３２］、図１、図２等）

無段変速機の場合、前記有段の自動変速機とは異なり、変速は滑らかに無段変速されるので、変速動作を問題にする必要はない。すなわち、ロックアップオフ車速の設定自由度は大きい。そこで、燃費を向上するためにロックアップオフ車速を可能な限り低速まで維持しつつ「ロー戻り」性能を確保することが望まれるが、スロットル開度が略ゼロの低速での適切なロックアップオフ車速の設定は実現されていない。

本発明は、上記の点に留意してなされたものであり、ロックアップオフ車速を可能な限り低速まで維持して燃費の向上を図りつつ「ロー戻り」性能を確保することを課題とする。なお、本願発明において、「スロットル開度が略ゼロのとき」とは、具体的には、アクセルペダルから足が離れてアクセルペダルの踏込みが無いときであり、この場合はエンジンについてもアイドル状態とするときである。

上記した目的を達成するために、本発明のロックアップ制御装置は、車両のエンジンと無段変速機構との間に介在するトルクコンバータのロックアップクラッチを作動油の油圧により制御し、少なくとも車速とスロットル開度と作動油温に応じて前記ロックアップクラッチをロックアップオンの締結状態とロックアップオフの解放状態とに切り替えるロックアップ制御装置であって、車速を検出する車速センサと、スロットル開度を検出する開度センサと、作動油の油温を検出する油温センサと、前記作動油の複数の油温に対して、スロットル開度が略ゼロのときに前記締結状態から前記解放状態に切り替えるロックアップオフ車速のマップテーブルを保持した記憶手段と、前記マップテーブルから前記油温センサの検出油温に応じたロックアップオフ車速を演算して補間形成する車速補間手段と、前記開度センサの検出開度が略ゼロの状態において、前記車速センサの検出車速が前記油温センサの検出油温に応じたロックアップオフ車速以下に減速したときに前記ロックアップクラッチを前記締結状態から前記解放状態に切り替える油圧制御手段とを備えたことを特徴としている（請求項１）。

請求項１に係る本発明のロックアップ制御装置の場合、記憶手段に作動油の複数の油温に対するスロットル開度が略ゼロのときのロックアップオフ車速のマップテーブルが記憶手段に保持され、また、油温センサの検出油温が、記憶手段にロックアップオフ車速が保持されている油温間の油温のときには、車速補間演算手段が検出油温に応じたロックアップオフ車速を演算して補間形成する。そして、油圧制御手段により、開度センサの検出開度が略ゼロの状態において、車速センサの検出車速が油温センサの検出油温に応じたロックアップオフ車速以下の低速になったときにロックアップオフの切り替え制御を行なうことができる。したがって、ロックアップオフの車速を作動油の油温に応じて細かく設定し、ロックアップオフ車速を可能な限り低速まで維持して燃費の向上を図りつつ「ロー戻り」性能を確保することができる。

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、一実施形態について、図１〜図６を参照して詳述する。

図１はロックアップクラッチを含む本実施形態の車両の駆動系の概略の構成を示し、図２はそのロックアップクラッチのオン状態を示し、図３はそのロックアップクラッチのオフ状態を示す。図４、図５はロックアップオフ車速の説明図であり、図６はロックアップクラッチ制御のフローチャートである。

図１に示すように、本実施形態が適用される車両１００は、エンジン１と無段変速機２とを備える。無段変速機２は、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ３と無段変速機構（ＣＶＴ）４とで構成され、無段変速機構４は、前進・後退切替機構としての遊星歯車機構部と、１対のプーリと金属ベルトとギヤトレーンで構成される。

トルクコンバータ３は、ロックアップ機構付きの３要素１段２相系であり、入力側のポンプインペラ３ａ、出力側のタービンランナ３ｂおよびステータ３ｃを備えており、タービンランナ３ｂと、ドライブプレートが取り付けられるトルクコンバータカバー３ｄとの間に、両者を機械的に係脱するロックアップクラッチ５が設けられている。ポンプインペラ３ａはトルクコンバータカバー３ｄと一体であり、ステータ３ｃはワンウェイクラッチにより支えられている。ポンプインペラ３ａはエンジン１の出力軸１ａと連結されており、タービンランナ３ｂは無段変速機構４の入力軸４ａと連結されている。ロックアップクラッチ５の一側には締結側油室５ａが、他側には解放側油室５ｂがそれぞれ設けられ、油室５ａ、５ｂの差圧がロックアップコントロールバルブ６、ソレノイドバルブ７およびコントローラ８によって制御される。

ロックアップコントロールバルブ６は、従来公知のものである。すなわち、スプリング６ａにより一方向（紙面下方向）から付勢されている。スプリング６ａと対向する位置の信号ポート６ｃにソレノイドバルブ７の出力圧Ｐｓが入力される。入力ポート６ｄ、６ｅには図示しない調圧弁によって調圧された元圧Ｐｏが入力される。第１出力ポート６ｆはロックアップクラッチ５の解放側油室５ｂと接続され、解放油圧Ｐｒはポート６ｇにフィードバック入力される。第２出力ポート６ｈはロックアップクラッチ５の締結側油室５ａと接続され、締結油圧Ｐａはポート６ｉにフィードバック入力される。

信号ポート６ｃに入力されるソレノイドバルブ７の出力圧Ｐｓが所定値以下のときには、元圧Ｐｏの作動油が入力ポート６ｅ、第１出力ポート６ｆを介してロックアップクラッチ５の解放側油室５ｂに供給され、ロックアップクラッチ５はトルクコンバータカバー３ｄから離れて（解放されて）オフ状態になる。信号ポート６ｃに入力されるソレノイドバルブ７の出力圧Ｐｓが所定値以上に上昇すると、元圧Ｐｏの作動油が入力ポート６ｄ、第２出力ポート６ｈを介してロックアップクラッチ５の締結側油室５ａに供給され、ロックアップクラッチ５はトルクコンバータカバー３ｄに締結されてオン状態になる。

ロックアップコントロールバルブ６は、スプリング６ａの荷重、信号ポート６ｃに入力されるソレノイド圧Ｐｓ、ポート６ｇにフィードバックされる解放油圧Ｐｒ、ポート６ｉにフィードバックされる締結油圧Ｐａの相互のバランスによって作動され、ソレノイド圧Ｐｓを調整することによって締結油圧Ｐａと解放油圧Ｐｒの差圧（Ｐａ−Ｐｒ）を比例的に制御し、解放から締結への切替制御、その逆の切替制御を時間勾配をもって緩やかに行う。

ソレノイドバルブ７はリニアソレノイドバルブからなる。ソレノイドバルブ７への指示電流を制御することで、コントロールバルブ６の信号ポート６ｃに入力されるソレノイド圧Ｐｓを比例制御することができる。上記のようにロックアップコントロールバルブ６は、信号ポート６ｃに入力されるソレノイド圧Ｐｓによって差圧（Ｐａ−Ｐｒ）を比例制御することができるので、結局、指示電流によってロックアップクラッチ５の差圧（Ｐａ−Ｐｒ）を比例的に制御することができる。

コントローラ８には車速センサ１０の検出車速、油温センサ１１の作動油の検出油温の信号の他、エンジン回転数、タービン回転数、スロットル開度（アクセル開度）などの車両１００の運転信号が入力されており、コントローラ８は、これらの入力信号と予め設定されたデータおよびプログラムとに基づいてソレノイドバルブ７を制御する。すなわち、コントローラ８はロックアップクラッチ５の差圧が目標差圧となるように、車両の運転状態（例えばエンジントルク、エンジン回転数など）に基づいてソレノイドバルブ７への指示電流を演算し、この指示電流をソレノイドバルブ７へ出力する。

そして、コントローラ８がロックアップコントロールバルブ６、ソレノイドバルブ７を通してトルクコンバータ３内の油圧を制御する。この油圧の制御により、ロックアップクラッチ５の作動時（ロックアップオンの切り替え時）は、トルクコンバータ３内の作動油が図２の矢印線のように流れてのロックアップクラッチ５がオフ状態からオン状態に切り替わり、ロックアップクラッチ５は油圧差によりトルクコンバー夕カバー３ｄに押し付けられてトルクコンバー夕カバー３ｄと一体で回転する。一方、ロックアップクラッチ５の非作動時（ロックアップオフの切り替え時）は、トルクコンバータ３内の作動油が図３の矢印線のように流れてオン状態からオフ状態に切り替わり、ロックアップクラッチ５はトルクコンバータカバー３ｄから離れ、トルクコンバータ３が通常のトルクコンバータとして動作する。

なお、無段変速機構４の変速は、油圧を制御することで溝幅が変化するプーリ（図示せず）により、金属ベルト（図示せず）の巻き掛かり径を変化させて無段階に行われる。

つぎに、コントローラ８によるロックアップ制御を説明する。

コントローラ８にはフラッシュＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性の記憶部９が接続されている。記憶部９は本発明の記憶手段を形成し、例えば図４に示すロックアップオン制御線Ｌｏｎ、ロックアップオフ制御線Ｌｏｆｆの車速とスロットル開度のデータが書き込まれて保持する。

ロックアップオン制御線Ｌｏｎはロックアップオンに切り替える車速とスロットル開度の限界を設定し、ロックアップオフ制御線Ｌｏｆｆはロックアップオフに切り替える車速とスロットル開度の限界を設定する。そして、ロックアップオフ車速を可能な限り低速まで維持するため、ロックアップオフ制御線Ｌｏｆｆはスロットル開度が略ゼロのところまで伸び、スロットル開度が略ゼロのときのロックアップオフ車速ｖ０は例えば図５に示す作動油の油温がＴ０のときに最適な車速である。

また、記憶部９は、スロットル開度が略ゼロの部分については、ロックアップオフ車速ｖ０以外に、作動油の複数の油温に対するスロットル開度が略ゼロのときのロックアップオフ車速のマップテーブルが書き込まれて保持する。具体的には、記憶部９は例えば図４、図５の●印で示す作動油の複数の油温Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５に対する、スロットル開度が略ゼロのときのロックアップオフ車速ｖ１、ｖ３、ｖ５のマップテーブルを保持する。

つぎに、図１の車速センサ１０、油温センサ１１、開度センサ１２は本発明の車速センサ、油温センサ、開度センサを形成し、車速センサ１０は車両１００の検出車速ｖｘをコントローラ８に出力し、油温センサ１１はトルクコンバータ３の作動油の検出油温Ｔｘをコントローラ８に出力し、開度センサ１２はエンジン１のスロットル開度（検出開度）θｘをコントローラ８に出力する。また、図１の１３は例えばアクセルペダルの操作に連動してオンオフするアイドルスイッチであり、アクセルペダルから足が離れてスロットル開度が略ゼロになるときにオンし、そのオンオフの接点信号をコントローラ８に出力する。

コントローラ８は、ソフトウエア処理によって本発明の車速補間手段、油圧制御手段を形成する。車速補間手段は前記マップテーブルのスロットル開度θｘが略ゼロのときのロックアップオフ車速ｖ１、ｖ３、ｖ５から、それらの油温Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５の間の油温（例えば図５のＴ２、Ｔ４）に対するスロットル開度が略ゼロのときのロックアップオフ車速（図４、図５の○印の車速ｖ２、ｖ４を演算して補間形成する。油圧制御手段は車速センサ１０の検出車速ｖｘが検出油温Ｔｘに応じたロックアップオフ車速以下になったときにロックアップオフの制御を実行し、ロックアップクラッチ５を締結状態から解放状態に切り替えるロックアップオフの油圧制御を行なう。なお、スロットル開度θｘが略ゼロの状態より大きくなると、コントローラ８は検出車速ｖｘとスロットル開度θｘとの組み合わせにより、制御線Ｌｏｎ、Ｌｏｆｆにしたがってロックアップオン、ロックアップオフの制御を実行する。

そして、コントローラ８はアイドルスイッチ１２の接点信号によりスロットル開度θｘが略ゼロであることを検出すると、例えば図６のステップＱ１〜Ｑ５のロックアップ制御を実行し、まず、ステップＱ１により油温センサ１１が検出するトルクコンバータ３内の現在の（最新の）作動油の検出油温Ｔｘと、記憶部９に保持されている油温Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５とを比較し、検出油温Ｔｘが油温Ｔ０以下のときはロックアップオフ車速を油温Ｔ０のロックアップオフ車速ｖ０に設定する。一方、検出油温Ｔｘが油温Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５の間の油温であれば、ステップＱ２により検出油温Ｔｘの上、下の油温Ｔ１とＴ３、Ｔ３とＴ５のロックアップオフ車速のデータを記憶部９から読み出し、読み出した２つの油温のデータに基づき、車速補間手段により、例えば単純平均又は重み付け平均の処理を実行し、読み出した２つの油温間の油温のロックアップオフ車速を補間形成する。

さらに、図６のステップＱ３により検出油温Ｔｘに応じたスロットル開度が略ゼロのときのロックアップオフ車速を設定してステップＱ４に移行し、検出車速ｖｘが設定したロックアップオフ車速以下に低下すると、ステップＱ４からステップステップＱ５に移行してロックアップオフの切り替え制御を実行する。

したがって、本実施形態においては、記憶部９に作動油の油温Ｔ０に対するスロットル開度θｘが略ゼロのときのロックアップオフ車速ｖ０だけでなく、作動油の複数の油温Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５に対するスロットル開度θｘが略ゼロのときのロックアップオフ車速ｖ１、ｖ３、ｖ５のマップテーブルを保持し、また、油温センサ１１の検出油温Ｔｘが、油温Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５間の油温のときには、コントローラ８の車速補間演算手段により検出油温Ｔｘに応じたロックアップオフ車速を演算して補間形成し、アイドルスイッチ１３の接点信号からスロットル開度θｘが略ゼロの状態を検出すると、コントローラ８の油圧制御手段により、車速センサ１０の検出車速ｖｘが油温センサ１１の検出油温Ｔｘに応じたロックアップオフ車速以下の低速になったときにロックアップオフの切り替え制御を行なうことができる。したがって、ロックアップオフ車速を作動油の油温に応じて細かく設定し、ロックアップオフ車速を可能な限り低速まで維持して燃費の向上を図りつつ「ロー戻り」性能を確保することができる。

そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であり、例えば、記憶部９のマップテーブルに記憶するデータは、２以上の油温についてのデータであればよい。

また、補間形成されたロックアップオフ車速も用いてロックアップオフ車速を更に補間形成し、ロックアップオフ車速を作動油の油温に応じて一層細かく設定刷るようにしてもよい。

さらに、コントローラ８の制御手順等はどのようであってもよく、ロックアップ制御の処理手順は図６に限るものではない。また、スロットル開度θｘが略ゼロの状態であることはアイドルスイッチ１２の接点信号以外の信号等から検出してもよい。

そして、トルクコンバータ３や無段変速機２の構造はどのようであってもよく、本発明は、ロックアップクラッチ付のトルクコンバータを備えた無段変速制御の種々の車両のロックアップ制御装置に適用でき、その際、車両は、エンジンと電池を動力とするハイブリッド車であってもよい。

本発明の一実施形態の車両の駆動系の概略の構成説明図である。 図１のロックアップクラッチのオン状態の説明図である。 図１のロックアップクラッチのオフ状態の説明図である。 図１のロックアップ制御の説明図である。 図１の記憶部のマップテーブルのロックアップオフ車速の説明図である。 図１の動作説明用のフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ 無段変速機
３ トルクコンバータ
５ ロックアップクラッチ
８ コントローラ
９ 記憶部
１０ 車速センサ
１１ 油温センサ
１２ 開度センサ
１００ 車両

Claims (1)

1. 車両のエンジンと無段変速機構との間に介在するトルクコンバータのロックアップクラッチを作動油の油圧により制御し、少なくとも車速とスロットル開度と作動油温に応じて前記ロックアップクラッチをロックアップオンの締結状態とロックアップオフの解放状態とに切り替えるロックアップ制御装置であって、
   車速を検出する車速センサと、
   スロットル開度を検出する開度センサと、
   作動油の油温を検出する油温センサと、
   前記作動油の複数の油温に対して、スロットル開度が略ゼロのときに前記締結状態から前記解放状態に切り替えるロックアップオフ車速のマップテーブルを保持した記憶手段と、
   前記マップテーブルから前記油温センサの検出油温に応じたロックアップオフ車速を演算して補間形成する車速補間手段と、
   前記開度センサの検出開度が略ゼロの状態において、前記車速センサの検出車速が前記油温センサの検出油温に応じたロックアップオフ車速以下に減速したときに前記ロックアップクラッチを前記締結状態から前記解放状態に切り替える油圧制御手段とを備えたことを特徴とするロックアップ制御装置。

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