JP2010169227A - ベルト式無段変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジン回転数の急低下を生じることなく安定してロックアップクラッチを締結することが可能なベルト式無段変速機の制御装置を提供すること。
【解決手段】 ロックアップクラッチを有するトルクコンバータとベルト式無段変速機とを備え、ロックアップクラッチの締結時には、エンジン回転数の低下率を制限しつつ、所定時間内に完全締結が完了するよう、ベルト式無段変速機の目標変速機入力回転数を高めに補正することとした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ベルト式無段変速機の制御装置に関する。

従来、ロックアップクラッチを有するトルクコンバータを備えたベルト式無段変速機において、発進時等にはトルク増幅作用を得るためにロックアップクラッチを解放し、比較的早い段階でロックアップクラッチを締結することで燃費及び運転性の向上を図っている。ここで、ロックアップクラッチの締結によってエンジン負荷が増大すると、エンジン回転数が低下して違和感を生じる。そこで、特許文献１では、ロックアップクラッチを解放しているときの目標入力回転数を通常時よりも低く設定し、その状態からロックアップ制御中の目標入力回転数を徐々に高回転に移行させてエンジン回転数の低下を抑制している。

特開２００４−１１６６４１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術にあっては、アクセル開度が低いときにはそもそも通常時におけるエンジン回転数が低い。この状態で目標入力回転数を低く設定してしまうと、ロックアップ中に車両に作用する負荷の影響等により早期にロックアップが完了する場合がある。このとき、エンジン回転数も同時に予め設定された最低回転数を下回ってしまうおそれがあり、振動やエンジンストールが生じるおそれがある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、エンジン回転数の急低下を生じることなく安定してロックアップクラッチを締結することが可能なベルト式無段変速機の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、ロックアップクラッチを有するトルクコンバータとベルト式無段変速機とを備え、ロックアップクラッチの締結時には、エンジン回転数の低下率を制限しつつ、所定時間内に完全締結が完了するよう、ベルト式無段変速機の目標変速機入力回転数を高めに補正することとした。

これにより、車両の負荷変動などによってロックアップクラッチ締結時に吸収すべき差回転に変化が生じた場合であっても、ロックアップクラッチの締結時間が長くなることを抑制し、かつ、エンジン回転数の低下を抑制することで、運転者に与える違和感を抑制することができる。

実施例１のベルト式無段変速機を備えた車両の全体構成を表すシステム図である。 実施例１のコントロールユニットCU内で行われるベルト式無段変速機の制御構成を表す制御ブロック図である。 実施例１の締結制御時補正部において行われる補正量演算処理の論理を表す説明図である。 実施例１のロックアップクラッチ締結制御処理を表すフローチャートである。 実施例１のロックアップクラッチ締結時のタイムチャートである。 実施例１のロックアップクラッチ締結後の制御を表すタイムチャートである。

図１は実施例１のベルト式無段変速機を備えた車両の全体構成を表すシステム図である。実施例１の車両には、内燃機関であるエンジン１と、エンジン１から出力された回転駆動力を増幅するトルクコンバータ２と、トルクコンバータ２を介して伝達された回転駆動力を適宜変速して駆動輪４に出力するベルト式無段変速機３と、これら各アクチュエータを制御するコントロールユニットCUを有する。トルクコンバータ２はロックアップクラッチ２１を有し、発進時等のトルク増幅作用が必要な場合を除き、適宜ロックアップクラッチ２１を締結することで、エンジン１とベルト式無段変速機３とを直結状態とする。ロックアップクラッチ２１は、図外の油圧コントロールバルブ内に収容されたロックアップコントロールバルブと、このロックアップコントロールバルブに制御油圧を出力するロックアップソレノイドにより制御され、完全締結状態、完全解放状態及びスリップロックアップ状態を実現する。

ベルト式無段変速機３は、プライマリプーリ３１と、セカンダリプーリ３２と、両プーリに掛け渡されたベルト３３とを有し、各プーリの溝幅を変更してベルト巻き付径を変更し無段階に変速する。このベルト式無段変速機３は、図外のステッピングモータによりメカニカルフィードバック機構を介してプライマリプーリ３１の油圧を設定し、変速を行う周知の構成であるため詳細な説明を省略する。

図２はコントロールユニットCU内で行われるベルト式無段変速機の制御構成を表す制御ブロック図である。尚、本発明の説明に必要な特徴的な部分のみ抽出して説明する。コントロールユニットCUは、車速VSPを検出する車速センサ５と、アクセルペダル開度APOを検出するAPOセンサ６と、エンジン回転数Neを検出するNeセンサ７と、トルクコンバータ２の出力側すなわちプライマリプーリ３１の回転数（以下、変速機入力回転数と記載する）Ninを検出するタービンセンサ８とを有する。

通常時目標変速機入力回転数演算部９では、アクセルペダル開度APOと車速VSPに応じて目標変速機入力回転数Nin*を演算する。この目標変速機入力回転数Nin*は予めマップに定められた特性によって決定されるものであり、アクセルペダル開度APOが大きいほどNin*を大きくし、車速が高いほど上昇勾配を緩やかとしながら大きくする。

締結制御時補正部１０では、ロックアップクラッチ２１の締結開始から締結完了までの間、通常時目標変速機入力回転数演算部９で演算された目標変速機入力回転数Nin*に加算する所定の補正量Nin_addを演算する。尚、締結制御時補正部１０の詳細については後述する。

勾配フィルタ１１では、ロックアップクラッチ２１の締結完了後、タービンセンサ８により検出される変速機入力回転数Ninを目標変速機入力回転数Nin*に近づける際、所定以下の回転数降下率となるように回転数変化率に制限を与える。ロックアップクラッチ２１の締結完了直後は、締結制御時補正部１０により通常の目標変速機入力回転数Nin*よりも高めの変速機入力回転数に設定されている。よって、ロックアップクラッチ２１の締結が完了後は、通常の目標変速機入力回転数Nin*に向けて減少させることとなる。このとき、制御応答性を高めて一気に収束させると、エンジン回転数の急低下に伴って違和感を与えるおそれがある。そこで、このときは、勾配フィルタ１１によって低下勾配に制限を与えるものである。

目標変速比設定部１２では、与えられた目標変速機入力回転数Nin*（補正後の場合はNin*＋Nin_add）と現時点の車速VSPから目標変速比を設定する。すなわち、変速比とはプライマリプーリ回転数とセカンダリプーリ回転数の比によって決定される値であり、セカンダリプーリ回転数とは車速VSPに所定の終減速比を掛け合わせた回転数である。このことから、目標変速比とは、目標変速機入力回転数Ninが決定されたとき、現在の車速VSPにおいて、その目標を実現するための変速比であるといえる。設定された目標変速比に対応するステップモータ駆動量をステップモータに出力し、変速比を制御する。

ロックアップクラッチＯＮ・ＯＦＦ判断部１３では、車速VSPに基づいてロックアップクラッチ２１の締結・解放を判断し、ロックアップクラッチ２１を締結するときはロックアップ信号としてＯＮ信号を出力し、解放するときはＯＦＦ信号を出力する。具体的には15km/hに到達する前はロックアップクラッチ２１を解放してトルクコンバータ２によるトルク増幅作用を利用し、それ以降の車速ではロックアップクラッチ２１を締結する。これにより、コースト走行時の燃料カット領域の拡大や制御性の向上を図る。

ロックアップクラッチ制御部１４では、ロックアップクラッチ２１の締結トルクを制御する。このとき、完全解放状態から完全締結状態に至る締結制御時は、締結圧を調整してスリップロックアップ状態とする。このとき、エンジン１の回転数Neが予め設定された許容されるエンジン回転数降下率αとなるように締結力を制御する。締結トルクを一気に上昇させると、エンジン負荷が急激に高まり、その分エンジン回転数が急低下して運転者に違和感を与える。また、低エンジン回転数のときにエンジン回転数が急低下すると、アイドル回転数以下に低下するおそれもあり、エンジンストールを招くおそれもある。よって、締結トルクを制御するにあたっては、Neセンサ７からエンジン回転数信号を読み込み、この低下率が運転者に違和感を与えない予め設定された降下率αとなるようにフィードバック制御する。

〔ロックアップクラッチ締結時における補正処理〕
図３は締結制御時補正部１０において行われる補正量演算処理の論理を表す説明図である。ロックアップクラッチ２１の締結指令（以下、ロックアップ指令）が出力されると、上述したようにロックアップクラッチ制御部１４においてエンジン回転数が降下率αによって低下するように制御される。ここで、ロックアップクラッチ２１の締結制御は、スリップ状態を維持する制御であることから、締結制御時間が長いと、摩擦材等の耐久性の低下を招くという問題がある。よって、締結制御時間は、予め耐久性に過度の負担を与えない程度に制限しておくべきであり、この締結制御時間をT1と設定する。そうすると、エンジン回転数は降下率αで低下することから、締結制御時間T1経過時（締結完了時）のエンジン回転数は、ロックアップ指令が出力されたタイミングにおけるエンジン回転数からα×T1を引いた回転数となることが分かる。

一方、ロックアップ指令が出力されたときの変速機入力回転数Ninはタービンセンサ８によって把握でき、エンジン回転数Neと変速機入力回転数Ninとの差が、締結制御によって解消すべき回転数（吸収回転）であることが分かる。言い換えると、締結制御時間T1が経過したとき、変速機入力回転数Ninを、ロックアップ指令が出力された時点におけるエンジン回転数Neと変速機入力回転数Ninとの差ΔNe(0)からα×T1を引いた回転数（すなわち、補正量Nin_add(end)）だけ上昇させてやれば、締結制御時間T1経過時においてエンジン回転数を過剰に引き下げることなく、かつ、過剰な締結制御時間をかけることなく締結が完了することを意味する。

よって、Nin_add(end)をT1で除した勾配βを算出し、締結制御時間T1が経過する間は、経過時間ｔにβを掛けた回転数をNin_add(ｔ)として補正することとした。具体的には、基本的な通常の目標変速機入力回転数Nin*は通常時目標変速機入力回転数演算部９において演算されることから、ロックアップクラッチ２１の締結に伴う回転数補正量として経過時間に応じてNin*にNin_add(t)を加算するものである。尚、目標入力回転数の変更とは、例えば車速VSPを一定と考えたとき、目標変速比の変更を意味する。

図４はロックアップクラッチ締結制御処理を表すフローチャートである。
ステップＳ１では、ロックアップ指令が出力されたか否かを判断し、ロックアップ指令が出力されたときはステップＳ２へ進み、それ以外のときは本ステップを繰り返して待機する。

ステップＳ２ではΔNe(0)を算出し、ステップＳ３ではNin_add(end)を演算する。そして、ステップＳ４ではNin_add(end)からβを算出し、βとロックアップ開始からの経過時間ｔにおける補正量Nin_add(t)を算出する。そして、ステップＳ５において通常の目標変速機入力回転数Nin*に補正量Nin_add(t)を加算して最終的な目標変速機入力回転数を設定する。

ステップＳ６では、ロックアップクラッチ２１の締結が完了したか否かを判断し、締結が完了したときはステップＳ７へ進み、それ以外のときはステップＳ４に戻って補正を繰り返す。尚、締結完了の判断は経過時間で判断してもよいし、エンジン回転数Neと変速機入力回転数Ninとが一致したか否かで判断してもよい。

ステップＳ７では、ロックアップクラッチ２１の締結完了後において通常の目標変速機入力回転数Nin*よりも高めに設定されていることから、所定低下勾配により変速機入力回転数Niを低下させる制御を行う。そして、ステップＳ８において、通常時の目標変速機入力回転数Nin*に復帰したか否かを判断し、復帰したときは本制御フローを終了し、復帰していないときは、ステップＳ７を繰り返す。

図５はロックアップクラッチ締結時のタイムチャートである。ロックアップ指令が出力されると、上述の制御処理によってエンジン回転数が過剰に低下することなく、また、ロックアップクラッチ２１の摩擦材の耐久性から決まる予め設定された締結制御時間T1内でロックアップされる。このとき、エンジン回転数の降下率がαと決められているため、エンジン回転数が過剰に低下することが無く、また、変速機入力回転数が増加補正されるため、締結制御時間T1内に完全締結に移行することができる。尚、図５の回転数を示すチャートのうち、実線がΔNe(0)（吸収回転数）が大きい場合、点線がΔNe(0)が小さい場合を示す。何れの場合も締結制御時間T1内で完全締結していることが分かる。すなわち、ベルト式無段変速機３においてロックアップ開始から終了までは通常時よりもロー側に変速することになる。

図６はロックアップクラッチ締結後の制御を表すタイムチャートである。上述のロックアップクラッチ締結制御を行うと、通常制御時よりも変速機入力回転数が高めに設定された状態でロックアップクラッチ２１の締結が完了する。よって、通常制御時における目標回転数に所定の低下勾配で近づけることにより、エンジン回転数が急低下することなく違和感を抑制することができる。

以上説明したように実施例１にあっては下記に列挙する作用効果を得ることができる。
(1)エンジン回転数降下率αに基づいて締結制御時間T1（設定時間）後のエンジン回転数である締結時エンジン回転数Nin_add(end)を演算し、（締結時エンジン回転数演算手段）、ロックアップクラッチ締結開始時における変速機入力回転数である初期入力回転数と、締結時エンジン回転数Nin_add(end)と、締結制御時間T1とから勾配βを演算し（勾配演算手段）、ロックアップクラッチ２１の締結が完了するまでの間、ロックアップ締結開始時からの経過時間ｔに勾配βを積算した値を通常時目標変速機入力回転数Nin*に加算する締結制御時補正部１０（締結制御時補正手段）を設けた。よって、締結制御時間T1内にエンジン回転数が過剰に低下することなくロックアップクラッチ２１を完全締結することができる。

(2)ロックアップクラッチの締結完了後、変速機入力回転数Ninから所定以下の回転数降下率で通常時目標変速機入力回転数Nin*となるようにベルト式無段変速機の変速比を制御する勾配フィルタ１１（通常時変速比制御手段）を設けた。よって、ロックアップ官僚後のエンジン回転数低下率を狙い通りに設定でき、運転者に与える違和感を抑制することができる。また、エンジン回転数を速やかに低下させることで、燃費や騒音面でのデメリットを最小限に抑制することができる。

１ エンジン
２ トルクコンバータ
３ ベルト式無段変速機
５ 車速センサ
６ Neセンサ
７ APOセンサ
８ タービンセンサ
９ 通常時目標変速機入力回転数演算部
１０ 締結制御時補正部（締結制御時補正手段）
１１ 勾配フィルタ（通常時変速比制御手段）
１２ 目標変速比設定部
１３ ロックアップクラッチＯＮ・ＯＦＦ判断部
１４ ロックアップクラッチ制御部
２１ ロックアップクラッチ
CU コントロールユニット

Claims (2)

1. エンジンと、
   ロックアップクラッチを有するトルクコンバータと、
   ベルト式無段変速機と、
   アクセルペダル開度と車速に応じて目標変速機入力回転数を演算する通常時目標変速機入力回転数演算手段と、
   前記ロックアップクラッチを締結するときは、前記エンジンの回転数が所定エンジン回転数降下率となるように締結力を制御するロックアップクラッチ締結制御手段と、
   前記エンジン回転数降下率に基づいて設定時間後のエンジン回転数である締結時エンジン回転数を演算する締結時エンジン回転数演算手段と、
   前記ロックアップクラッチ締結開始時における変速機入力回転数である初期入力回転数と、前記締結時エンジン回転数と、前記設定時間とから勾配を演算する勾配演算手段と、
   前記ロックアップクラッチの締結が完了するまでの間、前記ロックアップ締結開始時からの経過時間に前記勾配を積算した値を前記通常時目標変速機入力回転数に加算する締結制御時補正手段と、
   補正後の前記目標変速機入力回転数となるように前記ベルト式無段変速機の変速比を制御する変速比制御手段と、
   を備えたことを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。
2. 請求項１に記載のベルト式無段変速機の制御装置において、
   前記ロックアップクラッチの締結完了後、前記変速機入力回転数から所定以下の回転数降下率で前記通常時目標変速機入力回転数となるように前記ベルト式無段変速機の変速比を制御する通常時変速比制御手段を設けたことを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。

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