JP2010159815A - ロックアップクラッチの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シフトダウン中のロックアップクラッチの制御により変速ショックの低減および燃料消費率の低減の両立を図るとともに、シフトダウンを行う限界車速を高める。
【解決手段】 シフトダウン時の変速開始と同時にロックアップクラッチが完全締結するタイト油圧よりも低い待機油圧で該ロックアップクラッチをスリップ制御するとともに、変速中の変速比が所定値に達して変速が進んだことを判断してから変速が終了するまでにトルクコンバータの速度比が目標速度比を下回った時点で、ロックアップクラッチをタイト油圧で締結するので、変速中にロックアップクラッチをスリップさせて変速ショックを低減しながら、その後にロックアップクラッチを速やかに締結することで、燃料消費量の節減を図るととともに、変速終了時のエンジン回転数の不要な上昇を抑制してエンジンの保護を図ることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、エンジンの出力軸とオートマチックトランスミッションの入力軸との間に配置されたトルクコンバータと、前記トルクコンバータに設けられて前記出力軸と前記入力軸とを機械的に結合可能なロックアップクラッチと、スロットル開度および車速に応じて決定される所定運転領域において、前記ロックアップクラッチを所定油圧で締結するロックアップクラッチ締結制御手段とを備えるロックアップクラッチの制御装置に関する。

車速およびスロットル開度をパラメータとし、オートマチックトランスミッションの各変速段のアップシフト線およびダウンシフト線を規定するシフトマップに、所定のダウンシフト線と、そのダウンシフト線を低スロットル開度側にずらしたスリップ開始線とによってロックアップクラッチのスリップ領域を画成し、シフトダウンの開始前にスロットル開度がスリップ領域に入ったときにロックアップクラッチをスリップ制御することで、変速ショックの低減および燃料消費率の低減の両立を図るものが、下記特許文献１により公知である。
特開２００８−１８０２９９号公報

ところで、上記従来のものは．シフトダウンの開始前のロックアップクラッチのスリップ制御により変速ショックの低減および燃料消費率の低減の両立を図っているが、シフトダウンの開始後のロックアップクラッチのスリップ状態も変速ショックおよび燃料消費率に影響を与えることが知られている。

即ち、シフトダウン中にロックアップクラッチを締結状態に維持すると、スリップが発生しないために燃料消費率が低減する一方、シフトダウン中にロックアップクラッチをスリップ状態に維持すると、変速ショックは緩和されるが燃料消費率が増加するだけでなく、ロックアップクラッチのスリップによって変速終了後のエンジン回転数が増加するために、エンジン回転数がレッドゾーンに入らないようにするとシフトダウンを行うの限界車速が低下する問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、シフトダウン中のロックアップクラッチの制御により変速ショックの低減および燃料消費率の低減の両立を図るとともに、シフトダウンを行う限界車速を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンの出力軸とオートマチックトランスミッションの入力軸との間に配置されたトルクコンバータと、前記トルクコンバータに設けられて前記出力軸と前記入力軸とを機械的に結合可能なロックアップクラッチと、スロットル開度および車速に応じて決定される所定運転領域で、前記ロックアップクラッチを所定油圧で締結するロックアップクラッチ締結制御手段とを備えたロックアップクラッチの制御装置において、前記ロックアップクラッチ締結制御手段は、シフトダウン時の変速開始と同時に前記ロックアップクラッチが完全締結するタイト油圧よりも低い待機油圧で該ロックアップクラッチをスリップ制御するとともに、変速中の変速比が所定値に達して変速が進んだことを判断してから変速が終了するまでにトルクコンバータの速度比が目標速度比を下回った時点で、前記ロックアップクラッチを前記タイト油圧で締結することを特徴とするロックアップクラッチの制御装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、スロットル開度および車速に応じて前記オートマチックトランスミッションのダウンシフト線を定めた変速マップを備え、シフトダウン直前における前記ロックアップクラッチの締結状態に応じて前記変速マップのシフトダウン限界車速を変更することを特徴とするロックアップクラッチの制御装置が提案される。

尚、実施の形態の電子制御ユニットＵは本発明のロックアップクラッチ締結制御手段に対応する。

請求項１の構成によれば、ロックアップクラッチ締結制御手段は、シフトダウン時の変速開始と同時にロックアップクラッチが完全締結するタイト油圧よりも低い待機油圧で該ロックアップクラッチをスリップ制御するとともに、変速中の変速比が所定値に達して変速が進んだことを判断してから変速が終了するまでにトルクコンバータの速度比が目標速度比を下回った時点で、ロックアップクラッチをタイト油圧で締結するので、変速中にロックアップクラッチをスリップさせて変速ショックを低減しながら、その後にロックアップクラッチを速やかに締結することで、燃料消費量の節減を図るととともに、変速終了時のエンジン回転数の不要な上昇を抑制してエンジンの保護を図ることができる。

また請求項２の構成によれば、シフトダウン直前におけるロックアップクラッチの締結状態に応じて、オートマチックトランスミッションのダウンシフト線を定めた変速マップのシフトダウン限界車速を変更するので、シフトダウン直前のロックアップクラッチの締結状態によってシフトダウン中に行われるロックアップクラッチの締結タイミングにずれが発生しても、そのずれによるシフトダウン後のエンジン回転数の増加量を予め考慮して、エンジン回転数が過大にならない範囲でシフトダウンが開始される車速（シフトダウン限界車速）をできるだけ高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の実施の形態を示すもので、図１はロックアップクラッチを備えたトルクコンバータの構造の説明図、図２はオートマチックトランスミッションの変速マップを示す図、図３はシフトダウン時のロックアップクラッチの制御を説明するフローチャート、図４はシフトダウン時のロックアップクラッチの制御を説明するタイムチャートである。

図１に示すように、トルクコンバータＴはエンジンＥの出力軸１１（クランクシャフト）に接続されたポンプインペラ１２と、オートマチックトランスミッションＭの入力軸１３（メインシャフト）に接続されたタービンランナ１４と、ケーシング１５に一方向クラッチ１６を介して支持されたステータ１７と、ポンプインペラ１２およびタービンランナ１４を結合可能なロックアップクラッチ１８とを備える。

エンジンＥの出力軸１１に接続されたポンプインペラ１２が回転すると、ポンプインペラ１２から矢印方向に押し出されたオイルがタービンランナ１４に流入し、タービンランナ１４にトルクを与えてオートマチックトランスミッションＭの入力軸１３を回転させた後、ステータ１７を通過してポンプインペラ１２に還流することで、エンジンＥの出力軸１１の回転がオートマチックトランスミッションＭの入力軸１３に伝達される。

ロックアップクラッチ１８はトルクコンバータカバー１９の内面に当接可能なクラッチピストン２０を備えており、クラッチピストン２０の両側に第１油室２１および第２油室２２が形成される。第１、第２油室２１，２２にロックアップクラッチ１８の制御油圧を供給する油圧制御手段２３は油圧ポンプや油圧制御弁で構成されており、車速Ｖ、エンジン回転数ＮＥ、トルクコンバータＴの速度比、オートマチックトランスミッションＭの変速比等が入力される電子制御ユニットＵ（ロックアップクラッチ締結制御手段）により制御される。

第１油室２１に油圧が供給されてクラッチピストン２０のフェーシング２０ａがトルクコンバータカバー１９の内面に当接すると、ロックアップクラッチ１８が締結してエンジンＥの出力軸１１のトルクが直接オートマチックトランスミッションＭの入力軸１３に伝達される。第２油室２２に油圧が供給されてクラッチピストン２０のフェーシング２０ａがトルクコンバータカバー１９から離間すると、ロックアップクラッチ１８が締結解除してエンジンＥの出力軸１１とオートマチックトランスミッションＭの入力軸との機械的な連結が遮断される。また第１、第２油室２１，２２の差圧を制御することで、トルクコンバータカバー１９とクラッチピストン２０のフェーシング２０ａとをスリップさせることで、トルクコンバータＴの速度比（出力軸１３の回転数／入力軸１１の回転数）を任意に制御することができる。

図２は前進５速のオートマチックトランスミッションＭの変速マップを示すものであり、横軸の車速と縦軸のスロットル開度とをパラメータとして各変速段間のシフトアップおよびシフトダウンのタイミングを規定する。実線で示す１速−２速アップシフト線、２速ー３速アップシフト線、３速ー４速アップシフト線および４速ー５速アップシフト線を車速およびスロットル開度が横切ると対応するシフトアップが行われ、破線で示す５速ー４速ダウンシフト線、４速ー３速ダウンシフト線、３速ー２速ダウンシフト線および２速ー１速ダウンシフト線を車速およびスロットル開度が横切ると対応するシフトダウンが行われる。

前記変速マップには、トルクコンバータＴのロックアップクラッチ１８の４速および５速の締結線（一点鎖線参照）と、トルクコンバータＴのロックアップクラッチ１８の４速および５速の締結解除線（二点鎖線参照）とが示される。各変速段において、車速およびスロットル開度が締結線を左から右に横切るとロックアップクラッチ１８が締結し、車速およびスロットル開度が締結解除線を右から左に横切るとロックアップクラッチ１８が締結解除する。

次に、図３のフローチャートおよび図４のタイムチャートに基づいて、５速ー４速シフトダウン時のロックアップクラッチ１８の制御を説明する。

先ず図３のフローチャートのステップＳ１でロックアップクラッチ１８の状態に応じて、図２の変速マップにおける５速ー４速ダウンシフト線を検索する。図４に示すように、シフトダウン直前のロックアップクラッチ１８の状態には、締結状態、スリップ制御状態および締結解除状態があり、それらの状態に応じて５速ー４速ダウンシフト線が変化する。即ち、図２において、５速ー４速ダウンシフト線の上部（スロットル開度が大きい部分）が、左右方向（車速の増減方向）変化する。具体的には、シフトダウン直前のロックアップクラッチ１８が締結状態であれば５速ー４速ダウンシフト線の上部は車速＝Ｖ３となり、スリップ制御状態であれば車速＝Ｖ２となり、締結解除状態であれば車速＝Ｖ１となる（Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）。

続くステップＳ２で車速およびスロットル開度が５速ー４速ダウンシフト線を右から左に横切ってシフトダウンが開始されると、ステップＳ３でロックアップクラッチ１８の油圧を締結解除油圧よりも僅かに高い待機油圧に設定し、ロックアップクラッチ１８をスリップ状態にする（図４参照）。

続くステップＳ４で変速過程がイナーシャフェーズであるか否かを判断する。図４に示すように、変速過程の前半のトルクフェーズは、オートマチックトランスミッションＭの各変速段の変速クラッチのうち、前段の５速クラッチが係合状態から非係合状態に変化し、後段の４速クラッチが非係合状態から係合状態に変化するフェーズであり、変速過程の後半のイナーシャフェーズは、前段の５速クラッチが非係合状態になり、後段の４速クラッチが係合状態になるが、両クラッチとも未だスリップ状態にあるフェーズである。変速過程の後半のイナーシャフェーズに入ると、変速比は５速変速段の変速比から４速変速段の変速比へと連続的に変化する。

前記ステップＳ４で変速過程がイナーシャフェーズであれば、ステップＳ５で変速が進んだか否かを判断する。変速が進んだか否かは、図４において変速比が５速の変速比と４速の変速比との間の所定値に達したことで判断される。前記ステップＳ５で変速が進んだと判断されると、ステップＳ６でトルクコンバータＴの速度比を目標速度比と比較し、速度比が目標速度比を下回ったか否かを判断する。

図４から明らかなように、トルクコンバータＴの速度比は、シフトダウンの直前のロックアップクラッチ１８の状態により変化する。シフトダウンの直前にロックアップクラッチ１８が締結状態（速度比＝１．００）であれば、シフトダウンの開始と同時に速度比は次第に減少し、イナーシャフェーズの後期に目標速度比を下回る。

シフトダウンの直前にロックアップクラッチ１８が締結状態および非締結状態の中間のスリップ状態（例えば、速度比＝０．９７〜０．９８）であれば、シフトダウンが開始しても速度比はすぐには変化せず、イナーシャフェーズの中期に急激に低下して目標速度比を下回る。

シフトダウンの直前にロックアップクラッチ１８が非締結状態であれば、シフトダウンの開始時に既に速度比は目標速度比を下回っており、シフトダウンの進行に伴って速度比は漸増する。

従って、シフトダウンの直前にロックアップクラッチ１８が非締結状態であれば、変速が進んだと判断された時点で既にトルクコンバータＴの速度比が目標速度比を下回り（Ａ点参照）、シフトダウンの直前にロックアップクラッチ１８がスリップ状態であれば、変速が進んだと判断された時点から所定時間遅れてトルクコンバータＴの速度比が目標速度比を下回り（Ｂ点参照）、シフトダウンの直前にロックアップクラッチ１８が締結状態であれば、変速が進んだと判断された時点から更に所定時間遅れてトルクコンバータＴの速度比が目標速度比を下回る（Ｃ点参照）。

そしてトルクコンバータＴの速度比が目標速度比を下回ると、ステップＳ８でそれまで保持していた待機油圧を、ステップＳ７でロックアップクラッチ１８を完全に締結し得るタイト油圧まで増圧する。

以上のように、５速−４速シフトダウンが開始される瞬間にトルクコンバータＴが速度比＝１の締結状態、あるいは速度比が極めて１に近いスリップ状態にあっても、ロックアップクラッチ１８の油圧を待機油圧に低下させて容易にスリップ可能な状態にすることで、変速ショックを効果的に抑制することができる。そして変速がイナーシャフェーズに移行して速度比が目標速度比を下回ると、ロックアップクラッチ１８の油圧をタイト油圧まで増加させて完全な締結状態に移行させるので、ロックアップクラッチ１８がスリップする期間を最小限に抑えて燃料消費率の増加を抑制しながら、シフトダウンの終了時にロックアップクラッチ１８を完全に締結してスリップを抑制し、エンジン回転数の不必要な上昇を抑制することができる。

このように、シフトダウンの終了時におけるエンジン回転数の不必要な上昇を抑制することができるので、それを見越して高スロットル開度側における５速−４速ダウンシフト線の位置を図２の右側（高車速側）に移動させ、シフトダウンが可能な限界車速を高めることができる。即ち、従来のロックアップクラッチ１８の制御では、シフトダウンの終了時にエンジン回転数が増加してレッドゾーンに入る虞があったため、シフトダウンが可能な限界車速を低めに設定してエンジン回転数が増加してレッドゾーンに入るのを防止していたが、本実施の形態によれば、ロックアップクラッチ１８の油圧を適切なタイミングでタイト油圧に増圧してエンジン回転数の不必要な上昇を抑制することで、シフトダウンが可能な限界車速を高めることができる。

ところで、本実施の形態ではシフトダウンが可能な限界車速が、そのときのロックアップクラッチ１８の状態によって持ち替えられる。図２の５速−４速ダウンシフト線の右上部分に示すように、シフトダウンの開始時にロックアップクラッチ１８が締結状態にあれば、５速−４速シフトダウンが開始される車速がＶ３に設定され、ロックアップクラッチ１８がスリップ制御状態にあれば、前記車速がＶ２に設定され、ロックアップクラッチ１８が締結解除状態にあれば、前記車速がＶ１に設定される。

その理由は以下のとおりである。ロックアップクラッチ１８は油圧制御の応答性が比較的に低いため、シフトダウン開始時にロックアップクラッチ１８が締結状態にあって高い油圧（つまりタイト油圧）が作用していると、その後に油圧を待機油圧まで低減させようとしても下がりきらず、それに続いて液圧をタイト液圧まで増圧する際の増圧時間が短くなってロックアップクラッチ１８が速やかに締結状態になり、エンジン回転数の増加が抑制される。よって、シフトダウン開始時の車速が高くても（つまりエンジン回転数が高くても）、シフトダウンの終了時にエンジン回転数がレッドゾーンに入ることがないからである。

逆に、シフトダウン開始時にロックアップクラッチ１８が締結解除状態にあって低い油圧が作用していると、その後に油圧が待機油圧を経てタイト油圧まで増圧する際の増圧時間が長くなってロックアップクラッチ１８が遅れて締結状態になり、エンジン回転数の増加が抑制し難くなる。よって、シフトダウン開始時の車速が低めに設定しないとシフトダウンの終了時にエンジン回転数がレッドゾーンに入る可能性があるからである。

このように、シフトダウン開始時のロックアップクラッチ１８の状態に応じて変速マップのダウンシフト線を持ち替えることで、シフトダウン終了時にエンジン回転数がレッドゾーンに入らない範囲でシフトダウンが可能な限界車速を最大限に増加させることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では５速−４速シフトダウンについて説明したが、本発明は他の変速段のシフトダウンについても適用することができる。

ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータの構造の説明図 オートマチックトランスミッションの変速マップを示す図 シフトダウン時のロックアップクラッチの制御を説明するフローチャート シフトダウン時のロックアップクラッチの制御を説明するタイムチャート

Ｅ エンジン
Ｍ オートマチックトランスミッション
Ｔ トルクコンバータ
Ｕ 電子制御ユニット（ロックアップクラッチ締結制御手段）
１１ エンジンの出力軸
１３ オートマチックトランスミッションの入力軸
１８ ロックアップクラッチ

Claims (2)

1. エンジン（Ｅ）の出力軸（１１）とオートマチックトランスミッション（Ｍ）の入力軸（１３）との間に配置されたトルクコンバータ（Ｔ）と、
   前記トルクコンバータ（Ｔ）に設けられて前記出力軸（１１）と前記入力軸（１３）とを機械的に結合可能なロックアップクラッチ（１８）と、
   スロットル開度および車速に応じて決定される所定運転領域で、前記ロックアップクラッチ（１８）を所定油圧で締結するロックアップクラッチ締結制御手段（Ｕ）と、
   を備えたロックアップクラッチの制御装置において、
   前記ロックアップクラッチ締結制御手段（Ｕ）は、
   シフトダウン時の変速開始と同時に前記ロックアップクラッチ（１８）が完全締結するタイト油圧よりも低い待機油圧で該ロックアップクラッチ（１８）をスリップ制御するとともに、変速中の変速比が所定値に達して変速が進んだことを判断してから変速が終了するまでに前記トルクコンバータ（Ｔ）の速度比が目標速度比を下回った時点で、前記ロックアップクラッチを前記タイト油圧で締結することを特徴とするロックアップクラッチの制御装置。
2. スロットル開度および車速に応じて前記オートマチックトランスミッション（Ｍ）のダウンシフト線を定めた変速マップを備え、
   シフトダウン直前における前記ロックアップクラッチ（１８）の締結状態に応じて前記変速マップのシフトダウン限界車速を変更することを特徴とする、請求項１に記載のロックアップクラッチの制御装置。

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